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CN101675375A - 液晶显示装置和其驱动方法 - Google Patents

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CN101675375A CN200880014087A CN200880014087A CN101675375A CN 101675375 A CN101675375 A CN 101675375A CN 200880014087 A CN200880014087 A CN 200880014087A CN 200880014087 A CN200880014087 A CN 200880014087A CN 101675375 A CN101675375 A CN 101675375A
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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置和其驱动方法。本发明的液晶显示装置(1)包括：在有源矩阵基板(11)与对置基板(12)之间配置有液晶层(13)的液晶显示面板(10)；和对该液晶显示面板照射光的背光源(20)。在存在于液晶显示面板(10)的图像显示区域(R1)的周围的周边区域(R2)，设置有用于检测该装置(1)的外部的明亮度的光传感器(16(16a、16b))，在该光传感器检测外部的明亮度时，在配置有该光传感器的区域中，来自背光源(20)的光的透过率成为黑显示时的透过率以下。由此，能够获得具有能够使杂散光的影响降低、更高精度地检测外部光的光传感器的液晶显示装置。

Description

液晶显示装置和其驱动方法
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，特别涉及在显示面板内具有检测外部的光的光传感器的液晶显示装置。
背景技术
代表液晶显示装置的平板型的显示装置，具有薄型轻量、低电力消耗的特征，而且针对彩色化、高精细化、应对动态图像的显示性能提高的技术开发正在进行。因此，当前，广泛地被组装在便携式电话、PDA、DVD播放器、移动游戏机、笔记本PC、PC监视器、TV等电子设备中。
在这样的背景下，以进一步提高显示装置的视认性和实现低电力消耗为目的，提出带有根据外光的明亮度自动控制显示装置的亮度的自动调光功能的显示系统。例如，在专利文献1和非专利文献1、2中，记载有在显示装置的周边区域设置有光传感器的显示装置。此外，在专利文献2中，公开了在基板上形成TFT元件等的工序中，同时在基板上也形成光传感器的技术。
具有这样的光传感器的显示装置，能够相对于使用环境的明亮度的变化而共同实现良好的视认性和低电力消耗，对于常带到户外使用的、需要电池驱动的移动设备(便携式电话、PDA、移动游戏机等)特别有用。
专利文献1：日本国公开专利公报【特开2002-62856号公报(公开日：2002年2月28日)】
专利文献2：国际公开号WO2006/118044 A1(2006年11月9日公开)
非专利文献1：S.Koide et al.、【LTPS Ambient Light Sensor withTemperature Compensation】、IDW06pp.689-690、2006年12月
非专利文献2：F.Matsuki et al.、【P-198L：Late-News Poster：Integrated Ambient Light Sensor in LTPS AMLCDs】、SID 07 DIGESTpp.290-293、2007年5月
发明内容
在如上所述的光传感器的技术领域中，以温度补偿等为目的，提出了以下的技术方案：配置2个光传感器，一个光传感器作为用于检测外部光的检测用传感器使用，另一个光传感器阻断外部光、作为修正用的传感器(称为参照用传感器)使用(参照非专利文献1)。由此，能够对由于温度等的外部原因而变化的光传感器的检测特性进行补偿，实现更高精度的传感器。
但是，即使在如上所述使用2个光传感器的情况下，由于这2个传感器中的检测用传感器会检测到由背光源引起的杂散光，会产生光传感器的检测精度低下的问题。关于这一点在下文中进行说明。
在9中表示具有光传感器的现有技术的液晶显示装置100的部分截面图。图9是表示存在于液晶显示装置100的图像显示区域的周围的周边区域(边框区域)的部分截面图。如图9所示，液晶显示装置100，由液晶显示面板110和设置在其背面侧的背光源120构成。
液晶显示面板110具有在有源矩阵基板111与对置基板112之间封入有液晶层113的结构，该有源矩阵基板111在矩阵上排列有TFT元件(未图示)，该对置基板112设置有对置电极(未图示)。在有源矩阵基板111和对置基板112的外侧，分别设置有背面侧偏光板114、正面侧偏光板115。
另外，在图9中，主要表示液晶显示面板110的周边区域的部分，该区域成为非显示区域。因此，在对置基板112的液晶层113侧，配置有黑矩阵118。
而且，在液晶显示面板110中，为了检测使用环境的明亮度，设置有2个光传感器116a、116b。光传感器116a、116b形成在有源矩阵基板111上。如图9所示，在基板上形成遮光部117，光传感器116被配置在遮光部117上。
该2个光传感器中，光传感器116a为检测用的光传感器，光传感器116b为参照用传感器。检测用光传感器116a是为了检测使用环境的明亮度而设置的，因此在黑矩阵118的与光传感器116对应的位置，设置有使外部光入射的开口部118a。另一方面，光传感器116b是用于进行温度补偿等的修正用的传感器，因此其上部用黑矩阵118遮光。
这里，在图10(a)(b)中表示在暗处测定构成上述各光传感器116a、116b的二极管的I-V特性而得的结果。图10(a)为参照用的光传感器116b的结果，图10(b)为检测用的光传感器116a的结果。在各图中，分别表示暗处的理想I-V特性(Best)、已点亮背光源的情况下的I-V特性(BL-on)、已熄灭背光源的情况下的I-V特性(BL-off)、在明亮度3勒克斯的环境下的I-V特性(3Lux)(仅图10(b))。
如图10(a)所示，关于参照用的光传感器116b，在已使背光源点亮的情况下和熄灭的情况下，均能够获得与在暗处的理想I-V特性几乎相同的I-V特性。但是，对于检测用的光传感器116a来说，如图10(b)所示，在已点亮背光源的情况下，成为与明亮度3勒克斯的环境下的I-V特性相同的I-V特性。这意味着，在本应该检测出0勒克斯的暗处，光传感器错误地检测出3勒克斯。
认为其原因是，在使背光源120点亮的情况下，如图9的A1所示，来自背光源的光被正面侧偏光板115反射而成为杂散光，被光传感器116a检测出。
这样，如果光传感器116a检测到由背光源120导致的杂散光，则产生不能够正确地测定使用环境的明亮度的问题。另外，关于光传感器116b，因为在其上部配置有黑矩阵118，所以背光源的光被吸收，不会产生杂散光的问题(图9的A2)。
如上所述的杂散光的问题，只要是在有源矩阵基板上形成有光传感器，背光源从其背面照射的结构，则不限于具有2个光传感器的情况，在光传感器为1个的情况下(即，不使用参照传感器的情况)也同样会发生。
本发明鉴于上述的问题而完成，其目的是提供具有使杂散光的影响降低、能够更高精度地检测外部光的光传感器的液晶显示装置。
为了解决上述的问题，本发明的液晶显示装置包括：在有源矩阵基板与对置基板之间配置有液晶层的液晶显示面板；和对该液晶显示面板照射光的背光源，该液晶显示装置的特征在于：在存在于上述液晶显示面板的图像显示区域的周围的周边区域，设置有用于检测该装置的外部的明亮度的光传感器，在上述光传感器检测外部的明亮度时，在配置有该光传感器的区域中，来自上述背光源的光的透过率成为黑显示时的透过率以下。
依据上述结构，液晶显示面板的配置有光传感器的区域中，来自背光源的光的透过率成为该液晶显示面板的黑显示时的透过率以下，因此，背光源引起的光不会从液晶显示面板透过。其结果是，从背光源射出并被液晶显示面板的最表面反射而入射到光传感器的受光部中的光等的从背光源射出并在液晶显示面板内徘徊之后被光传感器检测到的光(将这样的光称为杂散光)，也能够被减少。
因此，能够防止光传感器错误检测到由背光源的光引起的杂散光。由此，能够解决由于光传感器检测到由背光源的光引起的杂散光，而不能够正确地检测外部环境的明亮度的问题。
从而，依据本发明，能够提供具有能够使杂散光的影响降低、更高精度地检测外部的明亮度的光传感器的液晶显示装置。
在本发明的液晶显示装置中，优选上述液晶显示面板的显示模式为常黑模式，并具有电压施加部，其在上述光传感器检测外部的明亮度时，对上述光传感器或者上述对置基板的至少任意一个施加电压，使得成为在上述光传感器与上述对置基板之间不产生电位差的状态。
依据上述结构，通过使光传感器与对置基板之间不产生电位差，能够使光传感器上的显示状态成为与黑显示相同的状态，因此能够使从液晶显示面板的最表面反射的杂散光减少。
另外，光传感器部分的电位，例如能够通过在光传感器上形成透明导电层，并对该透明导电层施加电压而进行调节。另一方面，对置基板的电位，例如能够通过对对置电极施加电压而进行调节，上述对置电极是为了使得在其与形成在有源矩阵基板上的像素电极之间产生电位差而形成的。
在本发明的液晶显示装置中，优选在上述对置基板设置有对置电极，用于使得在对置电极与形成在上述有源矩阵基板上的像素电极之间产生电位差，上述对置电极，在上述图像显示区域和上述周边区域之间被分离，并且，上述电压施加部，对形成在上述周边区域的上述对置电极施加电压。
依据上述的结构，电压施加部对对置电极施加规定的电压，从而能够形成在光传感器与对置基板之间不产生电位差的状态。此外，如上所述，对置电极在图像显示区域和周边区域之间被分离，从而能够自由地设定周边区域的对置电极的电压。因此，能够配合光传感器的电位决定周边区域的对置电极的电压。
在本发明的液晶显示装置中，优选上述液晶显示面板的显示模式为常黑模式，并且在上述对置基板设置有对置电极，用于使得在对置电极与形成在上述有源矩阵基板上的像素电极之间产生电位差，上述对置电极，至少在与配置有上述光传感器的部分相对的上述周边区域中被除去。
依据上述结构，在对置基板的与光传感器相对的位置，对置电极被除去。也就是说，在上述的结构中，液晶显示面板的显示模式为常黑模式，并且在光传感器配置区域中没有设置对置电极。因此，能够与施加在光传感器侧的电压无关地，形成在光传感器与对置基板之间不产生电位差的状态。
由此，并非必然需要电压施加部，在光传感器检测外部的明亮度时，能够使光传感器上的显示状态成为与黑显示相同的状态，能够使从液晶显示面板的最表面反射的杂散光减少。
在本发明的液晶显示装置中，优选上述液晶显示面板的显示模式为常白模式，并且具有电压施加部，其在上述光传感器检测外部的明亮度时，对上述光传感器或者上述对置基板的至少任意一个施加电压，使得成为上述光传感器与上述对置基板之间的电位差与上述液晶显示面板的图像显示区域中的黑显示时的电位差相同的状态。
依据上述的结构，电压施加部对光传感器或者对置基板的至少任意一个施加电压，使光传感器与对置基板之间成为与黑显示时的电位差(在显示面板中进行黑色灰度等级的显示时产生的电位差)相同的状态，从而，能够使光传感器上的显示状态成为与黑显示相同的状态。由此，能够使从液晶显示面板的最表面反射的杂散光减少。
在本发明的液晶显示装置中，优选在上述对置基板设置有对置电极，用于使得在对置电极与形成在上述有源矩阵基板上的像素电极之间产生电位差，上述对置电极，在上述图像显示区域和上述周边区域之间被分离，并且，上述电压施加部对形成在上述周边区域的对置电极施加电压。
依据上述的结构，电压施加部对对置电极施加规定的电压，从而能够使光传感器与对置基板之间的电位差成为与该液晶显示面板的黑显示时相同的状态。此外，如上所述，对置电极在图像显示区域和周边区域之间被分离，从而能够自由地设定周边区域的对置电极的电压。因此，能够与光传感器的电位相配合地决定周边区域的对置电极的电压。
在本发明的液晶显示装置中，优选在上述对置基板的上述周边区域，形成有用于遮蔽来自上述背光源的光的遮光层，在上述遮光层的与上述光传感器相对的位置，设置有用于检测来自外部的光的开口部，并且在上述光传感器与上述背光源之间，设置有遮光部，上述遮光部的表面的面积比上述开口部的面积大。
依据上述的结构，在光传感器的下部(即，光传感器与背光源之间)设置的遮光部能够将来自背光源的光遮蔽。而且，遮光部的表面的面积比遮光层的开口部的面积大，由此从遮光部的外侧泄露的背光源的光被遮光层遮蔽。由此，能够更加可靠地使由背光源引起的杂散光减少。
为了解决上述问题，本发明提供一种液晶显示装置的驱动方法，该液晶显示装置包括：在有源矩阵基板与对置基板之间配置有液晶层的液晶显示面板；和对该液晶显示面板照射光的背光源，并且在存在于上述液晶显示面板的图像显示区域的周围的周边区域，设置有用于检测该装置的外部的明亮度的光传感器，该液晶显示装置的驱动方法的特征在于：在上述光传感器检测外部光的明亮度时，以在形成有该光传感器的区域中，来自上述背光源的光的透过率成为黑显示时的透过率以下的方式，设定上述光传感器与上述对置基板之间的电位差。
依据上述方法，以在液晶显示面板的配置有光传感器的区域中，来自背光源的光的透过率，成为该液晶显示面板的黑显示时透过率以下的方式，设定光传感器与对置基板之间的电位差，由此能够使从背光源射出并由液晶显示面板的最表面反射而入射到光传感器的受光部的光等的杂散光减少。
因此，能够防止光传感器错误检测到由背光源的光引起的杂散光。由此，能够解决由于光传感器检测到由背光源的光引起的杂散光，而不能够正确地检测外部环境的明亮度的问题。
在本发明的液晶显示装置的驱动方法中，优选上述液晶显示面板的显示模式为常黑模式，在上述光传感器检测外部的明亮度时，以成为在上述光传感器与上述对置基板之间不产生电位差的状态的方式，设定上述光传感器和上述对置基板的至少任意一个的电位。
依据上述方法，通过使得在光传感器与对置基板之间不产生电位差，能够使光传感器上的显示状态成为与黑显示相同的状态，因此能够使从液晶显示面板的最表面反射的背光源的杂散光减少。
在本发明的液晶显示装置的驱动方法中，优选上述液晶显示面板的显示模式为常白模式，在上述光传感器检测外部的明亮度时，以上述光传感器与上述对置基板之间的电位差，成为上述液晶显示面板的图像显示区域中的黑显示时的电位差的方式，设定上述光传感器和上述对置基板的至少任意一个的电位。
依据上述方法，设定光传感器或者对置基板的至少任意一个的电位，使得光传感器与对置基板之间成为与黑显示时的电位差(显示面板中进行黑色灰度等级的显示时产生的电位差)相同的状态，从而能够使光传感器上的显示状态成为与黑显示时相同的状态。由此，能够使从液晶显示面板的最表面反射的背光源的杂散光减少。
此外，本发明的显示系统的特征在于，包括：上述任意一项所述的液晶显示装置；和控制部，其根据由该液晶显示装置所具有的上述光传感器检测到的外部光的明亮度信息，控制上述液晶显示装置的显示亮度。
本发明的显示系统中，控制部，根据由光传感器检测到的外光的明亮度信息(传感器输出)对背光源的亮度进行调整等，从而控制液晶显示装置的显示亮度。由此，例如能够以在户外等明亮的环境下提高显示亮度，在夜间或室内等比较暗的环境下降低显示亮度的方式自动地进行亮度调整。从而，依据上述的结构，能够实现显示系统的低电力消耗化、长寿命化。
本发明的其它目的、特征和优异之处，通过以下所示的记载能够被充分理解。此外，本发明的优点能够通过参照附图的以下的说明而明确。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置的结构的部分截面图。
图2是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置的整体结构的立体图。
图3是图1所示的液晶显示装置所具有的液晶显示面板的部分截面图，表示在显示区域中形成的像素部分的截面结构。
图4是图1所示的液晶显示装置所具有的有源矩阵基板的部分截面图，表示在周边区域形成的光传感器部分的截面结构。
图5是表示对图1所示的液晶显示装置的光传感器施加电压的结构的块(block)图。
图6是表示具有图1所示的液晶显示装置的带自动调光功能的电子设备的一个例子的图。
图7是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置的其它结构例的图。
图8是表示本发明的第二实施方式的液晶显示装置的结构的部分截面图。
图9是表示具有光传感器的现有的液晶显示装置的部分截面图。
图10是表示在图9所示的液晶显示装置中，测定构成光传感器的二极管的I-V特性而得的结果的图。(a)为参照用的光传感器的结果，(b)为检测用的光传感器的结果。
符号说明：
1液晶显示装置
1’液晶显示装置
10液晶显示面板
11有源矩阵基板
12对置基板
13液晶层
16光传感器
16a检测用光传感器(光传感器)
16b参照用光传感器(光传感器)
17遮光部
18黑矩阵(遮光层)
18a开口部
20背光源
33像素电极
33a透明导电层
62对置电极
62a对置电极
62b对置电极
81电压施加部
101液晶显示装置
R1图像显示区域
R2周边区域
具体实施方式
【实施方式1】
以下，基于图1～图7对本发明的一个实施方式进行说明。另外，本发明并不限定于此。
在本实施方式中，以作为便携式电话等便携式移动终端的显示部使用的液晶显示装置为例进行说明。另外，在本实施方式中，对具有在有源矩阵基板和对置基板间不产生电位差的状态下成为黑显示的常黑模式的液晶显示面板的液晶显示装置进行说明。
在图2中，表示本发明的一种实施方式的液晶显示装置1的整体结构。液晶显示装置1，由液晶显示面板10和配置在其背面侧的背光源20构成。液晶显示面板10具有：多个像素31排列为矩阵状的有源矩阵基板11、和与该有源矩阵基板11相对地配置的对置基板12，而且具有在这两个基板之间夹持有作为显示介质的液晶层13的结构。
另外，在图2中未表示，在有源矩阵基板11和对置基板12的外侧，分别设置有背面侧偏光板14、和正面侧偏光板15。在本实施方式中，作为液晶材料使用负型液晶且形成为垂直取向，并且，上述2个偏光板14、15以相互成为正交尼科尔关系的方式配置。由此，液晶显示面板10的显示模式成为常黑模式。
在有源矩阵基板11的各像素31，形成有用于驱动作为显示介质的液晶的薄膜晶体管(TFT)32和像素电极33等。在对置基板12，形成有对置电极62(在图2中未表示)和彩色滤光片层61(在图2中未表示)。如后文所述，彩色滤光片层61，由着色部18c和黑矩阵(遮光层)18构成，上述着色部18c具有红(R)、绿(G)、蓝(B)各种颜色。
有源矩阵基板11具有排列有像素31的区域(显示区域)R1、和与该显示区域邻接的周边区域(非显示区域)R2。如图2所示，对置基板12以周边区域R2的一部分露出的方式被配置。
在露出的周边区域R2，通过未图示的端子安装有用于在液晶显示装置1上连接外部的驱动电路的FPC35。此外，在配置有对置基板12的周边区域R2，配置有用于检测外部(使用环境)的明亮度的光传感器16。另外，在本实施方式中，作为光传感器16，设置有用于检测外部光的检测用光传感器16a、和用于修正的参照用光传感器16b这2个光传感器。但是，本发明并不限定于这样的结构，只要至少具有一个检测用的光传感器即可。
此外，虽然未图示，但是在周边区域R2，配置有用于驱动显示区域R1的像素31的驱动电路，与光传感器16、驱动电路连接的配线，来自像素电极的引出配线等。
在显示区域R1形成的TFT32、和在周边区域R2形成的光传感器16，通过几乎相同的工艺被整体形成在有源矩阵基板11上。即，光传感器16的一部分的构成部件与TFT32的一部分的构成部件同时形成。
接着，对在有源矩阵基板11的周边区域R2形成的光传感器16的更具体的结构，依据图1进行说明。图1为图2所示的液晶显示装置1的X-X’线截面图。
如图1所示，为了检测使用环境的明亮度，在有源矩阵基板11的周边区域R2，设置有2个光传感器16(16a和16b)。此外，周边区域R2是不显示图像的非显示区域，因此，如图1所示，在对置基板12的相当于彩色滤光片层的部分，形成有黑矩阵(遮光层)18。
上述的2个光传感器中，光传感器16a为检测用的光传感器，光传感器16b为参照用的光传感器。检测用的光传感器16a，是为了检测使用环境的明亮度而设置的，因此在黑矩阵18的与光传感器16a对应的位置，设置有用于使外部光入射的开口部18a。另一方面，光传感器16b为用于进行温度补偿等的修正用的传感器，因此其上部用黑矩阵18遮光。
光传感器16以检测外光为目的，如果背光源20的光入射到光传感器16，则会产生光传感器16进行误动作的问题。因此，在光传感器16的下层(即，背光源20与光传感器16之间)，形成有以Al等为材料的遮光部17。并且，遮光部17的面积d2比开口部18a的面积d1大。由此，能够更加可靠地防止来自背光源20的光被光传感器16检测到。
此外，在有源矩阵基板11上，以覆盖光传感器16a、16b的方式形成有透明导电层33a。该透明导电层33a，能够通过与像素电极33相同的工艺，使用相同的材料(例如，ITO、IZO等)形成。
另外，在这些各部件的形成工序中，透明导电层33a优选以下述方式进行图案化：在显示区域R1形成，与像素电极33电绝缘，并且周边区域R2的透明导电层33a与固定电位(例如0V)连接。由此，对于由透明导电层33a覆盖的光传感器16和在周边区域R2设置的其它周边电路，透明导电层33a起到电磁屏蔽的作用。其结果是，相对于光传感器16的电磁噪声的耐性和S/N比提高，能够进行更高精度的光传感。此外，也能够防止周边电路的误动作。
进一步，本实施方式的液晶显示装置1具有在周边区域R2的对置基板12上形成的对置电极62b与在显示区域R1的对置基板12上形成的对置电极62a分离的结构。根据这样的结构，能够在对置电极62b上施加与对置电极62a不同的电压。例如，能够根据透明导电层33a的固定电位(例如0V)，在对置电极62b上也施加相同的固定电位。
另外，如后文所述，在光传感器16上形成的透明导电层33a和与其相对地形成的对置电极62b，分别与用于施加规定的电压的电压施加部81连接。由此，能够将透明导电层33a和对置电极62之间的电位差设定为所希望的值。
接着，参照图3对在本实施方式的液晶显示装置1的显示区域R1形成的像素31的更具体的结构进行说明。图3是液晶显示面板10的部分截面图。
如图3所示，液晶显示面板10为在有源矩阵基板11与对置基板12之间设置有液晶层13的结构。在有源矩阵基板11形成有用于驱动液晶的TFT32、像素电极33。TFT32的结构为被称为“顶栅结构”或者“栅极电极上置结构”，因此在作为沟道的半导体膜(多晶Si膜)41的上层设置有栅极电极。
TFT32包括：在作为基底基材的玻璃基板40上形成的多晶Si膜41；以覆盖多晶Si膜的方式形成的栅极绝缘膜42(氧化硅膜、氮化硅膜等)；在栅极绝缘膜上形成的栅极电极43(以Al、Mo、Ti或者它们的合金等作为材料)；和以覆盖栅极电极的方式形成的第一层间绝缘膜44(氧化硅膜、氮化硅膜等)。
此处，在多晶Si膜41中，隔着栅极绝缘膜42与栅极电极43相对的区域作为沟道区域41a发挥功能。此外，多晶Si膜41的沟道区域以外的区域，为高浓度地掺杂有杂质的n+层，作为源极区域41b和漏极区域41c发挥功能。此外，这里未图示，但是为了防止由热载流子引起的电特性的劣化，在源极区域41b的沟道区域侧和漏极区域41c的沟道区域侧，形成有低浓度地掺杂有杂质的LDD(Lightly Doped Drain：轻掺杂漏极)区域。
在第一层间绝缘膜44上形成的源极电极45(以Al、Mo、Ti、或者它们的合金等作为材料)，通过贯通第一层间绝缘膜44和栅极绝缘膜42的接触孔与多晶Si膜41的源极区域41b电连接。同样地，在第一层间绝缘膜44上形成的漏极电极46(以Al、Mo、Ti、或者它们的合金等作为材料)，通过贯通第一层间绝缘膜44和栅极绝缘膜42的接触孔与多晶Si膜41的漏极区域41c电连接。
以上为TFT32的基本结构。在显示区域R1，以覆盖TFT32的方式还形成有第二层间绝缘膜47。而且在第二层间绝缘膜47的上层，例如形成有以ITO(Indium-Tin-Oxide，氧化铟锡)、IZO(Indium-Zinc-Oxide，氧化铟锌)等作为材料的像素电极33。像素电极33通过在第二层间绝缘膜47上形成的接触孔与漏极电极46电连接。
另一方面，对置极板12具有在作为基底基材的玻璃基板60上依次叠层有彩色滤光片层61、对置电极62a的结构。彩色滤光片层61，由黑矩阵18和着色部18c构成。对置电极62a使得在其与形成在有源矩阵基板11上的像素电极33之间产生电位差，由此，使各像素的透过率变化。
接着，参照图4说明在本实施方式的液晶显示装置1的周边区域R2形成的光传感器16的更具体的结构。图4是有源矩阵基板11的部分截面图。
本实施方式的光传感器16的结构被称作“横向结构的光二极管”，具有半导体的PIN结形成在基板的面方向(横方向)的二极管。
光传感器16形成在有源矩阵基板11的周边区域R2。如图4所示，在作为基底基材的玻璃基板40上，形成有以Al等作为材料的遮光部17，在该遮光部17上设置有光传感器16。光传感器16由利用多晶Si膜51的PIN二极管构成。该多晶Si膜51，通过与构成显示区域R1的TFT32的多晶Si膜41相同的工艺同时被形成。所以，多晶Si膜41和多晶Si膜51具有相同的膜厚。
PIN结由高浓度地掺杂有杂质的p+层(区域51b)和n+层(区域51c)、以及没有掺杂杂质的i层(区域51a)形成。另外，也能够代替i层，单独或者同时设置被低浓度掺杂的p-层、n-层而进行使用。
而且，以覆盖具有PIN结的多晶Si膜51的方式，形成有栅极绝缘膜42和第一层间绝缘膜44。图4所示的栅极绝缘膜42和第一层间绝缘膜44，是显示区域R1的TFT32的栅极绝缘膜42和第一层间绝缘膜44(参照图3)延伸至周边区域R2的膜。
在第一层间绝缘膜44上形成的p侧电极53(以Al、Mo、Ti、或者它们的合金等作为材料)，通过贯通第一层间绝缘膜44和栅极绝缘膜42的接触孔与多晶Si膜51的p+区域51b电连接。同样地，在第一层间绝缘膜44上形成的n侧电极54(以Al、Mo、Ti、或者它们的合金等作为材料)，通过贯通第一层间绝缘膜44和栅极绝缘膜42的接触孔与多晶Si膜51的n+区域51c电连接。p侧电极53和n侧电极54中从第一层间绝缘膜44的表面露出的部分为光传感器16的电极部。
另外，向周边区域R2的第一层间绝缘膜44和栅极绝缘膜42的接触孔的形成，通过与向显示区域R1的第一层间绝缘膜44和栅极绝缘膜42的接触孔的形成相同的工艺同时进行。此外，p侧电极53和n侧电极54的形成，通过与TFT32的源极电极45和漏极电极46的形成相同的工艺而同时进行。
以上为光传感器16的基本结构。光传感器16的构成部件与上述的显示区域R1的TFT32的构成部件基本相同，制造工艺也共用。通过具有这样的结构，在有源矩阵基板11中，显示区域R1的TFT32和周边区域R2的光传感器16被整体地形成。
另外，在周边区域R2，也形成有用于驱动显示区域R1的像素31的驱动电路，与光传感器16、驱动电路连接的配线，和来自像素电极的引出配线等。
并且，如图4所示，在周边区域R2，在光传感器16、上述的驱动电路、和上述的配线的上层，与在显示区域R1中设置的部分相同地延伸设置有第二层间绝缘膜47。
而且，在第二层间绝缘膜47的上层，形成有透明导电层33a。该透明导电层33a，例如能够使用ITO、IZO、ZnO、SnO2等氧化导电膜，或者分散有它们的微粒的涂覆型电极材料而形成。另外，如果由与显示区域R1的像素电极33相同的材料形成透明导电层33a，则能够通过与像素电极33相同的工序形成透明导电层33a。
另外，在图4所示的结构中，在p侧电极53和n侧电极54的各自的顶部，形成有为了提高与第二层间绝缘膜47的紧贴性的凹部53a、54a。但是，也可以不设置这些凹部。
接着，对本实施方式的液晶显示装置1的驱动方法进行说明。本实施方式的液晶显示装置1所具有的液晶显示面板10的显示模式为常黑模式。在该液晶显示装置1中，进行以下的驱动：在光传感器16a检测外部的明亮度时，设定透明导电层33a和对置电极62b的至少任意一个的电位，使得成为在光传感器16上的透明导电层33a和与其相对的对置基板12上的对置电极62b之间不产生电位差的状态。以下，对于具体的方法进行说明。
如上所述，在本实施方式的液晶显示装置1中，在形成在光传感器16上的透明导电层33a、和与其相对地形成的对置电极62b上，分别连接有用于施加规定的电压的电压施加部81。由此，能够将透明导电层33a与对置电极62之间的电位差设定为所希望的值。
在图5中表示对液晶显示面板10的光传感器16施加电压的结构。如图5所示，在本实施方式的液晶显示装置1中，作为对周边区域R2的对置电极62b和透明导电层33a施加电压的结构，具有电压施加部81。该电压施加部81，例如能够作为在液晶显示面板10的周边区域R2设置的各种驱动电路的一部分而形成。但是，本发明并不局限于这样的结构。
在本实施方式中，因为液晶显示面板10的显示模式为常黑模式，所以上述电压施加部81，对透明导电层33a或者对置电极62b的至少任意一个施加电压，使得成为在形成在光传感器16a上的透明导电层33a与形成在周边区域R2上的对置电极62b之间不产生电位差的状态。
依据上述结构，能够将配置有光传感器16a的区域形成为与黑显示状态相同的状态，即，能够将配置有光传感器16a的区域的液晶显示面板10的透过率形成为黑显示时的透过率(或者，其以下的透过率)。由此，能够降低在光传感器16a的周边由背光源20的光引起的杂散光(具体而言，来自背光源20的光被正面侧偏光板15反射后的光(图1的A1))，因此，能够防止由于光传感器16a检测到杂散光而导致在检测值中产生误差的状况。从而，能够解决由于光传感器检测到由背光源的光引起的杂散光，而不能够正确地检测外部环境的明亮度的问题。另外，关于参照用的光传感器16b，其上部由黑矩阵18遮光，来自背光源20的杂散光A2被黑矩阵18吸收。
另外，在本实施方式的液晶显示装置1中，在对置电极的图案化工序中，图像显示区域R1的对置电极62a、和周边区域R2的对置电极62b被分离地形成。因此，电压施加部81能够对透明导电层33a施加固定电位(例如0V)，对对置电极62b也施加相同的固定电位，使得透明导电层33a发挥作为电磁屏蔽的作用。
这样，通过使图像显示区域R1的对置电极62a、和周边区域R2的对置电极62b分离，能够与施加在对置电极62a上的电压值无关地对对置电极62b施加所希望的电压。因此，即使对透明导电层33a施加为了发挥作为电磁屏蔽的作用所必要的电压的情况下，也能够对对置电极62b施加与该电压值相同的电压值。由此，能够获得电磁屏蔽和杂散光降低这两个效果。
但是，本发明并不局限于上述的结构。作为本实施方式的液晶显示装置的其它结构例，能够举出例如图7所示的结构。
在图7所示的液晶显示装置1’中，仅在对置基板12上的图像显示区域R1形成有对置电极62。即，在液晶显示装置1’的周边区域R2没有形成对置电极。
这样的对置电极的图案化，能够通过在对置电极62的形成工序中，利用蚀刻等除去配置有光传感器16的周边区域R2的对置电极的层而进行。
依据上述的结构，能够与施加在光传感器上的透明导电层33a的电压无关地，形成在光传感器与对置基板之间不产生电位差的状态。由此，并非一定需要电压施加部，在光传感器检测外部的明亮度时，能够使光传感器上的显示状态成为与黑显示相同的状态，能够使从液晶显示面板的最表面被反射的杂散光A1减少。
如上所述，在本发明中，在常黑模式的液晶显示面板的情况下，优选周边区域R2的对置电极与像素显示区域R1的对置电极分离，或者在周边区域R2不形成对置电极。由此，能够自由地决定透明导电层33a的固定电位。
但是，本发明并不一定局限于这样的结构，也可以是对置电极在对置基板上一样地形成(即，对置电极在图像显示区域R1和周边区域R2之间不分离)的结构。在该情况下，通过使施加在透明导电层33a上的电压配合对置电极的电位而变化，形成使光传感器与对置基板的电位差为0的状态即可。由此，在配置有光传感器的区域中，能够使来自背光源的光的透过率成为黑显示时的透过率以下。
上述的本实施方式的液晶显示装置1，能够适用于使用光传感器16检测使用环境的明亮度(照度)，与此相配合地自动控制显示亮度的带自动调光功能的显示系统。即，通过具有基于在有源矩阵基板11的周边区域R2设置的光传感器16所输出的外光的明亮度信息，控制背光源20的亮度的控制电路，能够自动地控制液晶显示装置1的显示亮度。其结果是，能够自动地进行亮度调整，使得在白天的户外等明亮环境下显示亮度高，在夜间或室内等比较暗的环境下显示亮度低。由此，能够实现液晶显示装置的低电力消耗化和长寿命化。
在图6中，作为这样的显示系统的一个例子，表示了具有本实施方式的液晶显示装置1的电子设备70的大致结构。如图6所示，电子设备70具有液晶显示装置1；和控制电路71(控制部)，该控制电路71根据通过设置在该显示装置的光传感器16(具体而言，是检测用传感器16a和参照用传感器16b)检测出的外光的明亮度信息，控制液晶显示装置1的显示亮度。
控制电路71，根据由光传感器16检测出的外光的明亮度信息(传感器输出)调整背光源20的亮度，由此控制液晶显示装置1的显示亮度。例如，能够以在户外等明亮的环境下使显示亮度高，在夜间或室内等比较暗的环境下使显示亮度低的方式自动地进行亮度调整。由此能够实现显示装置的低电力消耗化和长寿命化。
如上所述的电子设备70能够相对于使用环境的明亮度的变化而实现良好的视认性和低电力消耗，因此，作为常带到户外使用的需要电池驱动的移动设备尤其有用。作为这样的移动设备的具体例子，例如有便携式电话、PDA等信息终端、移动游戏机、便携式音乐播放器、数字照相机等。
【实施方式2】
接着，参照图8说明本发明的第二实施方式。
在本实施方式中，对于具有在使有源矩阵基板与对置基板间不产生电位差的状态下成为白显示的常白模式的液晶显示面板的液晶显示装置进行说明。另外，这里对于与上述实施方式1相同的结构省略其说明，仅说明不同点。
本实施方式的液晶显示装置101的整体结构为与图2所示的液晶显示装置1大致相同的结构。但是，在有源矩阵基板11和对置基板12的外侧分别配置的、背面侧偏光板14’和正面侧偏光板15’的结构不同。在本实施方式中，上述2个偏光板14’、15’以相互成为平行尼科尔的关系的方式被配置，由此液晶显示面板10的显示模式成为常白模式。
图8为液晶显示装置101的部分截面图。
如图8所示，在有源矩阵基板11的周边区域R2，为了检测使用环境的明亮度，设置有2个光传感器16(16a和16b)。此外，周边区域R2为不显示图像的非显示区域，因此如图8所示，在对置基板12的相当于彩色滤光片层的部分，形成有黑矩阵(遮光层)18。
上述2个光传感器中，光传感器16a为检测用的光传感器，光传感器16b为参照用的光传感器。检测用的光传感器16a为了检测使用环境的明亮度而设置，因此在黑矩阵18的与光传感器16a相对应的位置，设置有用于使外部光入射的开口部18a。另一方面，光传感器16b为用于进行温度补偿等的修正用的传感器，因此其上部由黑矩阵18遮光。
另外，如上所述，除了背面侧偏光板14’和正面侧偏光板15’以成为平行尼科尔关系的方式被配置这一点以外的液晶显示装置101的截面结构，与实施方式1的液晶显示装置1相同。因此，省略更详细的结构的说明。
接着，对于本实施方式的液晶显示装置101的驱动方法进行说明。本实施方式的液晶显示装置101所具有的液晶显示面板10的显示模式为常白模式。在该液晶显示装置101中，在光传感器16a检测外部的明亮度时，进行如下驱动：以在光传感器16上的透明导电层33a和与其相对的对置基板12上的对置电极62b之间，成为与液晶显示面板10的图像显示区域R1中的黑显示时的电位差相同的状态的方式，设定透明导电层33a和对置电极62b的至少任意一个的电位。以下，对于具体的方法进行说明。
在本实施方式的液晶显示装置101中，在形成在光传感器16上的透明导电层33a和与其相对地形成的对置电极62b上，分别连接有用于施加规定的电压的电压施加部81(参照图5)。由此，能够将透明导电层33a和对置电极62之间的电位差设定为所希望的值。
在本实施方式的液晶显示装置101中，作为对周边区域R2的对置电极62b和透明导电层33a施加电压的结构，具有电压施加部81(参照图5)。该电压施加部81，例如能够作为设置在液晶显示面板10的周边区域R2的各种驱动电路的一部分而形成。
在本实施方式中，液晶显示面板10的显示模式为常白模式，因此上述电压施加部81，对透明导电层33a或者对置电极62b的至少任意一个施加电压，使得形成在光传感器16a上的透明导电层33a与形成在周边区域R2上的对置电极62b之间的电位差，成为液晶显示面板10的图像显示区域R1中的黑显示时的电位差。
依据上述结构，能够使配置有光传感器16a的区域形成为与黑显示状态相同的状态，即，能够使配置有光传感器16a的区域的液晶显示面板10的透过率为黑显示时的透过率(或者，其以下的透过率)。由此，能够减少在光传感器16a的周边由背光源20的光引起的杂散光(具体而言，来自背光源20的光被正面侧偏光板15’反射后的光(图8的A1))，因此能够防止由于光传感器16a检测到杂散光而导致检测值产生误差。从而，能够解决由于光传感器检测到由背光源的光引起的杂散光，而不能够正确地检测外部环境的明亮度的问题。另外，关于参照用的光传感器16b，其上部由黑矩阵18遮光，来自背光源20的杂散光A2被黑矩阵18吸收。
在本实施方式这样的常白模式的液晶显示面板的情况下，优选如图8所示，周边区域R2的对置电极与像素显示区域R1的对置电极被分离。由此，能够自由地决定透明导电层33a的固定电位。另外，在该情况下，电压施加部81配合该固定电位对对置电极62b施加规定的电压，从而能够使得在透明导电层33a与对置电极62b之间产生黑显示时的电位差。
但是，本发明并不限定于这样的结构，也可以是对置电极一样地形成在对置基板上(即，对置电极在图像显示区域R1和周边区域R2之间不分离)的结构。在该情况下，只要使施加于透明导电层33a的电压配合对置电极的电位而变化，使光传感器与对置基板的电位差成为与黑显示时相同即可。由此，在配置有光传感器的区域中，能够使来自背光源的光的透过率成为黑显示时的透过率以下。
本发明并不限定于上述的各实施方式，在权利要求所示的范围内能够有各种变更，将在不同的实施方式中分别公开的技术方法适当组合而获得的实施方式也包括在本发明的技术范围内。
本发明的液晶显示装置，如上所述，在存在于上述液晶显示面板的图像显示区域的周围的周边区域，设置有用于检测该装置的外部的明亮度的光传感器，在上述光传感器检测外部的明亮度时，在配置有该光传感器的区域中，来自上述背光源的光的透过率成为黑显示时的透过率以下。
依据上述结构，能够防止光传感器错误检测到由背光源的光引起的杂散光。由此，能够解决由于光传感器检测到由背光源的光引起的杂散光，而不能够正确地检测外部环境的明亮度的问题。
本发明的液晶显示装置的驱动方法是，如上所述，在上述光传感器检测外部光的明亮度时，在形成有该光传感器的区域中，以使来自上述背光源的光的透过率成为黑显示时的透过率以下的方式，设定上述光传感器与上述对置基板之间的电位差。
依据上述方法，能够防止光传感器错误检测到由背光源的光引起的杂散光。由此，能够解决由于光传感器检测出到背光源的光引起的杂散光，而不能够正确地检测外部环境的明亮度的问题。
如上所述，依据本发明，能够提供一种具有能够使杂散光的影响降低、更高精度地检测出外部的明亮度的光传感器的液晶显示装置。
在发明的详细说明的内容中所叙述的具体的实施方式或者实施例，只是为了使本发明的技术内容明确，并不应该局限于这样的具体例子而做出狭义地解释，在本发明的精神和权利要求的范围内，能够实施各种变更。
产业上的利用可能性
本发明能够适用于在显示面板内具有检测外部的明亮度的光传感器的液晶显示装置。依据本发明，能够利用光传感器高精度地检测外部的明亮度。

Claims (11)

1.一种液晶显示装置，其包括：在有源矩阵基板与对置基板之间配置有液晶层的液晶显示面板；和对该液晶显示面板照射光的背光源，该液晶显示装置的特征在于：
在存在于所述液晶显示面板的图像显示区域的周围的周边区域，设置有用于检测该装置的外部的明亮度的光传感器，
在所述光传感器检测外部的明亮度时，在配置有该光传感器的区域中，来自所述背光源的光的透过率成为黑显示时的透过率以下。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述液晶显示面板的显示模式为常黑模式，
具有电压施加部，其在所述光传感器检测外部的明亮度时，对所述光传感器或者所述对置基板的至少任意一个施加电压，使得成为在所述光传感器与所述对置基板之间不产生电位差的状态。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：
在所述对置基板设置有对置电极，用于使得在对置电极与形成在所述有源矩阵基板上的像素电极之间产生电位差，
所述对置电极，在所述图像显示区域和所述周边区域之间被分离，并且，
所述电压施加部，对形成在所述周边区域的所述对置电极施加电压。
4.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述液晶显示面板的显示模式为常黑模式，
在所述对置基板设置有对置电极，用于使得在对置电极与形成在所述有源矩阵基板上的像素电极之间产生电位差，
所述对置电极，至少在与配置有所述光传感器的部分相对的所述周边区域中被除去。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述液晶显示面板的显示模式为常白模式，
具有电压施加部，其在所述光传感器检测外部的明亮度时，对所述光传感器或者所述对置基板的至少任意一个施加电压，使得成为所述光传感器与所述对置基板之间的电位差与所述液晶显示面板的图像显示区域中的黑显示时的电位差相同的状态。
6.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：
在所述对置基板设置有对置电极，用于使得在对置电极与形成在所述有源矩阵基板上的像素电极之间产生电位差，
所述对置电极，在所述图像显示区域和所述周边区域之间被分离，并且，
所述电压施加部，对形成在所述周边区域的对置电极施加电压。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
在所述对置基板的所述周边区域，形成有用于遮蔽来自所述背光源的光的遮光层，
在所述遮光层的与所述光传感器相对的位置，设置有用于检测来自外部的光的开口部，并且
在所述光传感器与所述背光源之间，设置有遮光部，
所述遮光部的表面的面积比所述开口部的面积大。
8.一种液晶显示装置的驱动方法，该液晶显示装置包括：在有源矩阵基板与对置基板之间配置有液晶层的液晶显示面板；和对该液晶显示面板照射光的背光源，并且在存在于所述液晶显示面板的图像显示区域的周围的周边区域，设置有用于检测该装置的外部的明亮度的光传感器，该液晶显示装置的驱动方法的特征在于：
在所述光传感器检测外部光的明亮度时，以在形成有该光传感器的区域中，来自所述背光源的光的透过率成为黑显示时的透过率以下的方式，设定所述光传感器与所述对置基板之间的电位差。
9.根据权利要求8所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于：
所述液晶显示面板的显示模式为常黑模式，
在所述光传感器检测外部的明亮度时，以成为在所述光传感器与所述对置基板之间不产生电位差的状态的方式，设定所述光传感器和所述对置基板的至少任意一个的电位。
10.根据权利要求8所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于：
所述液晶显示面板的显示模式为常白模式，
在所述光传感器检测外部的明亮度时，以所述光传感器与所述对置基板之间的电位差，成为所述液晶显示面板的图像显示区域中的黑显示时的电位差的方式，设定所述光传感器和所述对置基板的至少任意一个的电位。
11.一种显示系统，其特征在于，包括：
权利要求1至7中任意一项所述的液晶显示装置；和
控制部，其根据由该液晶显示装置所具有的所述光传感器检测出的外光的明亮度信息，控制所述液晶显示装置的显示亮度。
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