JPH04254820A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に係り、特
に液晶パネルを照射するバックライトを備えた液晶表示
装置に関する。

【０００２】透過形液晶パネルでは、背後に光源（すな
わちバックライト）を設けることにより、明るい表示を
得ることができるため、透過形液晶パネルを用いた液晶
表示装置では表示品質向上のためにバックライトを用い
ることが多い。このようなバックライト付きの液晶表示
装置を例えば可搬型パーソナルコンピュータの表示装置
として用いる場合、バックライトの消費電力が少ない方
が、バックライトのバッテリ電源の小型、軽量化、ひい
ては装置全体の小型、軽量化が可能となるので、バック
ライトの消費電力を少なくすることが望まれている。

【０００３】

【従来の技術】図８は従来の液晶表示装置の一例の構成
図を示す。同図中、１は透過形の液晶パネルで、画素と
なる液晶表示素子が例えばＸ，Ｙの各方向に規則的に複
数配列されている。また、２はスキャンドライバ、３は
データドライバで、夫々Ｘ方向（ライン方向）、Ｙ方向
の各液晶表示素子を駆動する。４は制御回路で、スキャ
ンドライバ２及びデータドライバ３を夫々制御し、液晶
パネル１の各液晶表示素子を選択させて所望の画像を表
示させる。

【０００４】５はバックライトで、液晶パネル１の背後
に設けられており、液晶パネル１の背面を照射する。６
はバックライト電源で、バックライト５に電源電圧を供
給するもので、通常はバッテリで構成されている。バッ
クライトから放射される光の光量（輝度）は、可変抵抗
器７を可変することにより調整することができるように
構成されている。このバックライト５から放射される光
の光量は、液晶パネル１の表面に照射される外光が明る
くなるにつれて小とされる。外光が明るければ、バック
ライト５からの光が暗くても液晶パネル１の表示は明瞭
に見えるからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の液晶
表示装置では、バックライト５の光量調整を使用者の判
断により使用者が可変抵抗器７を手動操作することで行
なっているため、外光の明るさに対するバックライト５
の光量調整が曖昧になり、外光が明るいにも拘らずバッ
クライト５の光量を必要以上に大にしてしまうことがあ
る。

【０００６】この場合、バックライト電源６の消費電力
はバックライト５の光量に大略比例するため、バックラ
イト５からの光が必要以上に明るいことで消費電力が大
となり、バックライト電源６の寿命が短くなってしまう
という問題がある。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
外光の光量に応じて最適にバックライトの光量を調整で
きる液晶表示装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
図を示す。本発明は複数の液晶表示素子が夫々画素とし
て規則的に配列された液晶パネル１１で表示を行ない、
またバックライト１２により液晶パネルの背後から光を
照射する構成の液晶表示装置において、液晶パネル１１
の表示領域の外側に設けられた外光検出用受光素子１３
と、光量調整手段１４とを有する。光量調整手段１４は
受光素子１３の検出信号に基づきバックライト１２の電
源を制御して、受光素子１３で検出される外光の光量に
略逆比例してバックライト１２の光量調整を行なう。

【０００９】

【作用】本発明ではバックライト１２から放射される光
の光量は、外光検出用受光素子１３で検出された外光の
光量に略逆比例するように、光量調整手段１４により調
整される。このため、本発明は外光の光量に応じてバッ
クライト１２から放射される光の光量を最適に、かつ自
動的に調整することができる。

【００１０】

【実施例】図２は本発明の一実施例の構成図、図３は本
発明の一実施例の構造図を示す。両図中、同一構成部分
には同一符号を付し、また図１と同一構成部分には同一
符号を付し、その説明を省略する。図３（Ａ）の正面図
において、２１はアクティブマトリクス駆動方式の液晶
パネルで、表示領域２１ａとその外周の非表示領域２１
ｂとに大別され、表示領域２１ａでマトリクス状に配列
された液晶表示素子による表示が行なわれる。

【００１１】この液晶パネル２１は図３（Ｂ）の側面図
に示すように、ガラス基板２２上に後述する薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）や表示電極が形成されると共に、スペ
ーサ２３と上側ガラス２４との間の封止された空間内に
液晶表示素子２５か設けられている。

【００１２】また、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、
ガラス基板２２上の非表示領域２１ｂの例えば中央上部
には、前記外光検出用受光素子１３に相当する外光検出
用フォトダイオード２６が形成されている。また、上側
ガラス２４のダイオード２６の前方位置には、中央に長
穴２７ａが穿設された遮光器２７が形成されている。更
に、ガラス基板２２上におけるフォトダイオード２６の
反対側位置には遮光器２８が形成されている。

【００１３】これにより、遮光器２７によって不要な方
向から外光を遮断し、上側ガラス２４前方からの外光だ
けを長穴２７ａ、上側ガラス２４を夫々通してフォトダ
イオード２６の受光面に入射することができる。またバ
ックライト（図示ぜす）からの光はガラス基板２２の裏
面に入射されるが、遮断器２８によりバックライトから
の光が回り込んでフォトダイオード２２に入射されるの
を防止することができる。

【００１４】次に図２の実施例について説明する。アク
ティブマトリクス駆動方式液晶パネル２１の表示領域２
１ａには、ライン方向と垂直方向に複数の液晶表示素子
が画素として形成されると共に、各液晶表示素子毎にス
イッチングトランジスタとしてＴＦＴが設けられている
。図２の３０はマトリクス状に配列された複数の液晶表
示素子のうち任意の一つの表示画素（液晶表示素子）、
３１はこの液晶表示素子３０に対応してソースが接続さ
れているＴＦＴである。

【００１５】ＴＦＴ３１及び他のＴＦＴ（図示せず）の
うち同じライン方向（行方向）に配列されているＴＦＴ
の各ゲートが共通にスキャンドライバ３２に接続され、
また同じ列方向に配列されているＴＦＴの各ドレインが
データドライバ３３に共通に接続されている。３４は制
御回路で、スキャンドライバ３２及びデータドライバ３
３を夫々制御する。

【００１６】これにより、スキャンドドライバ３２から
１ライン上の各ＴＦＴが同時にオンとされ、かつオンと
される１ライン上の各ＴＦＴが順次上から下方向へ切換
えられる。一方、データドライバ３３からは表示データ
が出力される。これにより、オンとされたＴＦＴに接続
された液晶表示素子に表示データが書き込まれ、所望の
データの画像が表示領域２１ａで表示される。

【００１７】また、３９はバックライトで、例えばエレ
クトロルミネッセンス（ＥＬ）又は冷陰極管（ＣＣＦＬ
）で構成され、前記バックライトに相当する。ここでは
バックライト３９はＣＣＦＬで構成され、バックライト
電源３８により発生された図４に示す如きバースト状パ
ルス波形の電源電圧によって駆動されて液晶パネル２１
の少なくとも表示領域２１ａの背後全面を一様に照明す
るように配置されているものとする。このバックライト
３９から放射される光の光量は、図４のパルス波形のデ
ューティ比ａ／（ａ＋ｂ）に比例して増加する。

【００１８】バックライト電源３８は比較器３６及び基
準電源３７と共に光量調整手段１４を構成しており、ま
た比較器３６からの信号に応じてデューティ比が変化す
るバースト状パルス波形を出力するよう構成されている
。

【００１９】次に本実施例の動作について説明する。表
示領域２１ａの表面を照射する外光は非表示領域２１ｂ
のフォトダイオード２６にも照射され、ここで光量変換
されて光量に応じたレベルの検出信号に変換される。こ
の検出信号は増幅器３５で所要レベルに増幅された後、
比較器３６に入力され、ここで基準電源３７からの基準
電圧との差に応じた誤差信号に変換されてからバックラ
イト電源３８及び制御回路３４に入力される。

【００２０】バックライト電源３８は比較器３６からの
誤差信号レベルに逆比例してデューティ比が変化するバ
ースト状パルスを発生し、それを電源電圧としてバック
ライト３９に印加する。従って、外光の光量が大なるほ
ど、バックライト電源３８の出力デューティ比は小に制
御され、その結果バックライト３９から放射される光の
光量が小となる。従って、本実施例によれば、外光が明
るい場合でも、常に最適な必要最小限の光量の光をバッ
クライト３９から放射させることができ、バックライト
電源３８の電力消費を従来に比べて節約することができ
る。

【００２１】また、本実施例では比較器３６の出力誤差
信号が制御回路３４に入力され、誤差信号のレベルに略
逆比例してデータドライバ３３の表示データのレベルが
変化するように構成されているため、外光が明るくなる
ほど表示画像のコントラストが低くなるコントラスト調
節も自動的に行なうことができる。

【００２２】また、本実施例では基準電圧源３７の基準
電圧を可変することにより、バックライト３９の出射光
の光量と表示画像のコントラストとを夫々任意に調節す
ることもできる。

【００２３】次に本発明の他の実施例について説明する
。図５は本発明の他の実施例の構造図、図６は本発明の
他の実施例の要部構成図を示す。図５（Ａ）の正面図及
び図５（Ｂ）の側面図に示すように、液晶パネル４１の
表示領域２１ａの外周の非表示領域２１ｂにある外装ケ
ース４２に多数の導光用穴４３が穿設されている。この
導光用穴４３の各々は液晶パネル４１に設けられたフォ
トセンサ４４の前方に１対１に対応して位置するように
配設されている。

【００２４】フォトセンサ４４の各々は図５（Ｃ）に示
すように、第１のフォトダイオード４４１と第２のフォ
トダイオード４４２とが夫々受光面４４１ａ，４４２ａ
が反対方向を向くように組み合わせた構成である。第１
のフォトダイオード４４１の受光面４４１ａは導光用穴
４３を通して入射される外光を受光し、他方、第２のフ
ォトダイオード４４２の受光面４４２ａはバックライト
からの光を受光するように、フォトセンサ４４が液晶パ
ネル４１に配設される。

【００２５】なお、液晶パネル４１の基本構造は図３に
示した液晶パネル２１の基本構造と同じで、２枚のガラ
ス基板が液晶表示素子を介在させて対向した構造である
が、図３の構造と異なり、ＴＦＴが形成されているバッ
クライト側のガラス基板の同一面にフォトセンサ４４が
図５（Ｃ）に示すようにして形成されている。

【００２６】上記の外光用フォトダイオード４４１で外
光を光電変換して得られた検出信号は、図６の増幅器５
１を通して図２に示した比較器３６に入力され、以後前
記したようにバックライトの調光動作と表示画像のコン
トラスト調整を行なわせる一方、図６の比較器５３に入
力され、ここでバックライト（ＢＬ）用フォトダイオー
ド４４２でバックライトの光を光電変換し、増幅器５２
で増幅して得られた検出信号とレベル変換される。

【００２７】前記した導光用穴４３を操作者が手で塞ぐ
と外光が外光用フォトダイオード４４１に入射されない
ため、その時の検出信号は外光受光時の検出信号に比べ
て大きく変化する。一方、ＢＬ用フォトダイオード４４
２からの検出信号のレベルはバックライトからの光が遮
断されることはないので、著しく変化することはない。 従って、比較器５３からの検出電圧は外光受光時は外光
遮断時とで大きく変化するため、この検出電圧によって
外光が遮断されたか（導光用穴４３が塞がれたか）否か
の検出ができる。

【００２８】図６の回路は複数のフォトセンサ４４に１
対１に対応して設けられているため、複数のフォトセン
サの各外光用フォトダイオード４４１の夫々を外部入力
キーとして使用することができる。例えば、図５の表示
領域２１ａに図示の如く数字を表示し、「１」の表示の
上部の導光用穴４３を手で塞ぐことにより、「１」の数
字キーを操作したときと同様の外部入力を行なうよう構
成することができる。次に非表示領域２１ｂに形成され
るフォトダイオード２６やフォトセンサ４４の製造方法
について説明する。上記のフォトダイオード２６やフォ
トセンサ４４は表示領域２１ａの素子とは別に製造して
もよいが、本実施例では、ＴＦＴがフォトトランジスタ
としても使用できることに鑑み、図７に示す手順でＴＦ
Ｔ３１等の表示領域２１ａの各ＴＦＴと同時に非表示領
域２１ｂにもＴＦＴを形成し、それをフォトダイオード
２６やフォトセンサ４４として用いる。

【００２９】図７において、まずガラス基板上の表示領
域２１ａ及び非表示領域２１ｂの夫々にＴＦＴのゲート
電極を形成した後（ステップ７１）、公知の成膜工程（
ステップ７２）、セルフアライン工程（ステップ７３）
を経てからＴＦＴのソース電極とドレイン電極を形成す
る（ステップ７４）。続いて隣接するＴＦＴ間を電気的
に絶縁するために素子分離を行なった後（ステップ７５
）、多層配線の層間絶縁膜を形成し（ステップ７６）、
更にデータドライバに接続されるドレインバスを形成す
る（ステップ７７）。

【００３０】このような公知の製造工程により製造され
た各ＴＦＴのうち、表示領域２１ａにあるＴＦＴのみ、
各ＴＦＴ毎に画素を構成する矩形平面状の表示電極を形
成して対応するＴＦＴのソース電極に接続する（ステッ
プ７８）。そして最後に液晶パネルとスキャンドライバ
やデータドライバとの接続のための端子電極をエッチン
グ等により露出させる（ステップ７９）。このようにし
て、表示領域２１ａと非表示領域２１ｂの夫々に同時に
形成されたＴＦＴのうち、非表示領域に形成されたＴＦ
Ｔが前記フォトダイオード２６又はフォトセンサ４４と
して用いられる。

【００３１】なお、本発明は以上の実施例に限定される
ものではなく、例えばバックライト電源からの電圧レベ
ルにより光量が変化するバックライトを用いることもで
きる。

【００３２】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、外光の光
量に応じてバックライトから放射される光の光量を最適
に、かつ、自動的に調整することができるため、外光が
明るい場所でバックライトから放射される光の光量を必
要以上に大にしてしまうことを防止でき、よって従来に
比べて余分な電力の消費が防げ、バックライト電源を長
寿命化でき、また外光検出用受光素子への外光の入射の
有無を検出するようにした場合は、外光検出用受光素子
を外付け部品なしで画面情報に密着した入力デバイスと
して兼用することができ、更に外光検出用受光素子を液
晶パネルのスイッチングトランジスタと同一工程で同時
に製造することにより、製造工程を簡略化できる等の特
長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例の構成図である。

【図３】本発明の一実施例の構造図である。

【図４】バックライトの電源電圧波形の一例を示す図で
ある。

【図５】本発明の他の実施例の構造図である。

【図６】本発明の他の実施例の要部構成図である。

【図７】本発明の要部の製造説明図である。

【図８】従来の一例の構成図である。

【符号の説明】

１１　　液晶パネル １２，３９　　バックライト １３　　外光検出用フォトダオード １４　　光量調整手段 ２１　　アクティブマトリクス駆動方式液晶パネル２１
ａ　　表示領域 ２１ｂ　　非表示領域 ３１　　薄膜トランジスタ（ＴＦＴ） ３６　　比較器 ４４　　フォトセンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の液晶表示素子が夫々画素として
   規則的に配列された液晶パネル（１１）で表示を行なう
   と共に、バックライト（１２）により該液晶パネル（１
   １）の背後から光を照射する構成の液晶表示装置におい
   て、前記液晶パネル（１１）の表示領域の外側に設けら
   れた外光検出用受光素子（１３）と、該受光素子（１３
   ）の検出信号に基づき前記バックライト（１２）の電源
   を制御して、該受光素子（１３）で検出される外光の光
   量に略逆比例して該バックライト（１２）の光量調整を
   行なう光量調整手段（１４）とを有することを特徴とす
   る液晶表示装置。
2. 【請求項２】　　前記光量調整手段（１４）は、前記バ
   ックライト（１２）に入力するパルスのデューティ比に
   応じた光量の光を前記バックライト（１２）から放射さ
   せるバックライト電源（３８）と、前記受光素子（１３
   ）からの検出信号と基準信号とをレベル比較し、その比
   較結果に応じて該バックライト電源（３８）の出力パル
   スのデューティ比を可変制御する比較器（３６）とより
   なることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】　　前記バックライト（１２）からの光を
   受光するためのバックライト用受光素子（４４２）と、
   該バックライト用受光素子（４４２）と前記外光検出用
   受光素子（１３，４４１）との両検出信号をレベル比較
   し、該外光検出用受光素子（１３，４４１）への外光の
   入射の有無を検出する検出手段（５１〜５３）とを更に
   有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】　　前記液晶パネル（１１）は複数の液晶
   表示素子に夫々対応してスイッチング用トランジスタ（
   ３１）が設けられたアクティブマトリクス駆動方式の液
   晶パネルであり、前記外光検出用受光素子（１３）は該
   スイッチング用トランジスタ（３１）と同一製造工程で
   同時に前記表示領域外に形成されたトランジスタである
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。