CN102918577B - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够实现小型化且廉价的显示装置，该显示装置(110)包括离子传感器部(120)和显示部(130)。本发明是包括包含离子传感器电路(107)的离子传感器部(120)和包含显示部驱动电路(115)的显示部(130)的显示装置(110)，上述显示装置(110)具有基板(1a)，上述离子传感器电路(107)的至少一部分和上述显示部驱动电路(115)的至少一部分，在上述基板(1a)的同一主面上形成。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及显示装置。更详细而言，具备离子传感器部的显示装置。
背景技术
近年来，利用产生到空气中的正离子和负离子杀死浮游于空气中的细菌而清洁空气的作用被发现。而且，应用该技术的空气清洁机等离子产生装置也因与提倡舒适性和健康的时代相适应而备受瞩目。
但是，因为离子不能被肉眼看到，所以不能直接用看来确认。另一方面，从空气清净机等的使用者的角度看，自然会想要知道离子是否在正常地产生、是否在实际上产生所期望的浓度的离子。
因此，作为计测大气中的离子浓度的离子传感器，公开有能够容易地将离子定量的离子产生元件和内置离子传感器的家电产品用遥控装置等。具体而言，已知包括将从离子产生部产生的正离子和负离子定量的离子传感器部和显示被定量的离子量的显示部的离子产生元件(例如，参照专利文献1)。此外，已知有包括计测大气中的离子浓度的离子传感器和显示家电产品现在处于怎样的状态的显示部的内置离子传感器家电产品用遥控装置(例如，参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-336872号公报
专利文献2：日本特开2004-156855号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，如图9所示，专利文献1中记载的离子产生元件中，离子传感器部125和显示部135是分别形成的。即，离子传感器部125和显示部135各自使用不同的材料通过不同的工序形成。因此，难以实现小型化，在制造成本高的方面存在改良的余地。
在专利文献2中记载的内置离子传感器家电产品用遥控装置中，如图10所示，离子传感器部125和显示部135也是分别形成的。
本发明的发明人在对现有的离子产生装置中设置的离子传感器的大小进行研究后，离子传感器由多个电容器、多个电阻、一个放大器、一个连接器、天线垫、印刷基板(PWB)等构成，离子传感器的占有面积为大致15mm×45mm左右，其中，天线垫的占有面积为大致10mm×10mm。这样，现有的离子传感器部是毫米级别的比较大的部件。
本发明是鉴于上述现状而完成的，其目的在于提供能够实现具备离子传感器部和显示部且小型化、廉价的显示装置。
用于解决问题的方案
本发明的发明人在对包括离子传感器部和显示部且能够实现小型化、廉价的装置进行各种研究后，着眼于利用液晶显示装置等至少包括一个基板的显示装置的情况。而且，发现以往因离子传感器和显示部分别形成而导致高成本，并且通过将包括在离子传感器部的离子传感器电路的至少一部分和包括在显示部的显示部驱动电路的至少一部分设置在基板的同一主面上，能够将离子传感器电路设置在基板的边框区域等空着的区域，此外，发现能够利用形成显示部驱动电路的工序形成离子传感器电路，想到能够出色地解决上述问题，完成了本发明。
即，本发明的一个方面是一种显示装置，其特征在于：上述显示装置包括包含离子传感器电路的离子传感器部和包含显示部驱动电路的显示部，上述显示装置具有基板，上述离子传感器电路的至少一部分和上述显示部驱动电路的至少一部分，在上述基板的同一主面上形成。
以下对上述显示装置进行详细说明。
上述显示装置的种类并无特别限定，能够优选列举平板显示器(FPD)。作为FPD，例如能够列举液晶显示装置、有机EL(OrganicElectro-Luminescence)显示器、等离子体显示器等。
上述离子传感器部是包括用于检测空气中的离子浓度的要素的部件，除了上述离子传感器电路以外，例如包括用于向离子传感器电路导入离子的风扇和导入路径等。上述离子传感器电路是至少包括将空气中的离子浓度转换为电学物理量所需的元件(优选场效应晶体管(Field Effect Transistor，以下，也称为“FET”)和离子传感器天线)的电路，还包含检测(捕集)离子的功能。更具体而言，优选上述离子传感器部包括离子传感器元件，上述离子传感器电路的至少一部分为上述离子传感器元件。
另外，作为离子传感器元件，是用于将空气中的离子浓度转换为电学物理量所需的最低限的元件。
上述显示部包括用于发挥显示功能的要素，除了显示部驱动电路之外，例如包括显示元件、光学薄膜等。上述显示部驱动电路是用于驱动显示元件的电路，例如包括TFT阵列、栅极驱动器、源极驱动器等电路。其中，优选上述显示部驱动电路的至少一部分为TFT阵列。
另外，显示元件是指具有发光功能或调光功能(光闸功能)的元件，按显示装置的每像素或子像素设置。
例如，液晶显示装置通常具备相对的一对基板和在两基板之间具有调光功能的显示元件。更具体而言，液晶显示装置的显示元件通常包括一对电极和被夹持在两基板之间的液晶。
此外，有机EL显示器通常在基板上具备具有发光功能的显示元件。更具体而言，有机EL显示器的显示元件通常包括阳极、有机发光层和阴极叠层而得到的结构。
此外，等离子体显示器通常具备相对的一对基板和在两基板之间具有发光功能的显示元件。更具体而言，等离子体显示器的显示元件通常包括一对电极、在一个基板形成的荧光体和被封入在两基板之间的稀有气体。
作为上述显示装置的结构，只要将这样的构成要素作为必须的构成要素形成，就不特别地被其它的构成要素限定。
以下对上述显示装置的优选方式进行详细说明。
优选上述离子传感器电路包括第一场效应晶体管(第一FET)和离子传感器天线，上述离子传感器天线与第一FET的栅极电极连接，上述显示部驱动电路包含第二场效应晶体管(第二FET)，上述第一FET和上述离子传感器天线以及上述第二FET，在上述基板的同一主面上形成。由此，在离子传感器天线，能够检测(捕集)空气中的离子，能够使第一FET的源极和漏极间的电流或电压值与由离子传感器天线检测到的离子的量相应地变化。即，能够使第一FET和离子传感器天线作为离子传感器元件发挥作用。此外，能够使用于形成包括在离子元件中的第一FET和第二FET的材料和工序的至少一部分相同，能够削减第一FET和第二FET的形成所需的成本。这样，离子传感器天线是感知(捕集)空气中的离子的导电部件。因此，当离子来到离子传感器天线时离子传感器天线的表面由于该离子而带电，然后，与离子传感器天线连接的第一FET的栅极电极的电位发生变化，其结果是，第一FET的沟道的电阻发生变化。
此外，在具备现有的离子传感器和显示部的装置，离子传感器一般利用平行平板型的电极。例如，专利文献1中记载的离子传感器部具备相对的平板型的加速电极和捕集电极。这样的平行平板型的离子传感器部由于制造上的加工精度的界限而难以进行μm级别的加工，因此难以实现小型化。在专利文献2中记载的内置离子传感器家电产品用遥控装置中，也在离子传感器部使用包括一组离子加速电极和离子捕集电极的平行平板电极，也难以实现小型化。另一方面，通过如上述方式那样利用FET和天线作为离子传感器元件，能够利用光刻法制造离子传感器元件，因此能够进行μm级别的加工，与平行平板型离子传感器相比能够进一步实现小型化。此外，在液晶显示面板，电极间缝隙(TFT阵列基板与对置基板的缝隙)一般为3～5μm左右，认为：即使在TFT阵列基板和对置基板分别设置电极、形成平行平板型的离子传感器，也难以将离子导入缝隙。另一方面，如上述方式那样利用FET和天线的离子传感器元件不需要对置基板，因此能够实现具备离子传感器的显示装置的小型化。
上述第一FET和第二FET的种类并无特别限定，优选薄膜晶体管(Thin Film Transistor：以下也称为“TFT”)。TFT优选用于有源矩阵驱动方式的液晶显示装置和有机EL显示装置。
另外，半导体材料并无特别限定，例如能够列举非晶硅(a-Si)、多晶硅(p-Si)、微晶硅(μc-Si)、连续晶粒硅(CG-Si)、氧化物半导体等。
优选上述离子传感器天线具有包含透明导电膜的表面(露出部)。换言之，优选上述离子传感器天线的表面被透明导电膜覆盖。透明导电膜抵抗腐蚀的能力强，由此，能够防止天线的非露出部(例如，包括金属配线的部分)被暴露于外部环境而腐蚀。
优选上述透明导电膜是第一导电膜，上述显示部具有第二透明导电膜。透明导电膜兼具导电性和光学的透明性，因此，根据上述方式，能够将第二透明导电膜优选用作显示部的透明电极。此外，能够使用于形成第一透明导电膜和第二透明导电膜的材料和工序的至少一部分彼此相同，因此能够以低成本形成第一透明导电膜。
上述第一透明导电膜和上述第二透明导电膜优选包含同一材料，更优选仅由同一材料构成。由此，能够以更低的成本形成第一透明导电膜。
作为上述第一透明导电膜和第二透明导电膜的材质，没有特别限定，例如优选使用氧化铟锡(ITO：Indium Tin Oxide)、氧化铟锌(IZO：Indium Zinc Oxide)、氧化锌(ZnO)、氟掺杂氧化锡(FTO：Fluorine-dopedTin Oxide)等。
优选上述第一FET包含特性根据光的变化而变化的半导体，上述半导体被遮光膜遮光。作为特性根据光的变化而变化的半导体，例如能够列举a-Si和μc-Si等。因此，为了在离子传感器中使用这些半导体，优选进行遮光而使得特性不发生变化。因此，通过对特性根据光的变化而变化的半导体进行遮光，不仅在显示部而且在离子传感器部也能够优选使用特性根据光的变化而变化的半导体。
上述遮光膜是为上述第一FET的遮光膜遮挡显示装置外部的光(外光)和/或显示装置内部的光的遮光膜。作为显示装置内部的光，例如能够列举在显示装置内部产生的反射光等。此外，在显示装置为有机EL和等离子体显示器等自发光型时，能够列举来自这些显示装置所具备的发光元件的光。另一方面，在作为非自发光型的液晶显示装置时，能够列举背光源的光。在显示装置内部产生的反射光等为几10Lx左右，对第一FET的影响比较小。另一方面，作为外光，能够列举太阳光、室内照明(例如荧光灯)等。太阳光为3000～100000Lx，实际使用时(除了在暗室中的使用)的室内的荧光灯为100～3000Lx，均会对第一FET产生较大影响。因此，上述遮光膜优选为至少从外光遮挡上述第一FET的遮光膜，更优选为遮挡外光和显示装置的内部的光两者的遮光膜。
优选上述遮光膜是第一遮光膜，上述显示部具有第二遮光膜。由此，在作为上述显示装置例如使用液晶显示装置或有机EL显示器的情况下，为了抑制混色，能够在显示部的各像素或子像素的边界设置第二遮光膜。此外，能够使用于形成第一遮光膜和第二遮光膜的材料和工序中的至少一部分彼此相同，能够以低成本形成第一遮光膜。
上述第一遮光膜和上述第二遮光膜优选包含同一材料，更优选仅由同一材料形成。由此，能够以更低成本形成第一遮光膜。
优选上述离子传感器天线与上述第一FET的沟道区域不重叠。离子传感器天线通常由于不包括特性根据光的变化而变化的半导体而不需要被遮光。即，即使例如需要对第一FET进行遮光，也不需要在离子传感器天线的周边配置遮光膜。因此，如果如上述方式那样将离子传感器天线设置在沟道区域外，则能够不受第一FET的配置场所制约地、自由地决定离子传感器天线的配置场所。因此，能够容易地在能够更有效地检测离子的场所、例如用于将大气导向离子传感器天线的流路或风扇附近的场所等形成离子传感器天线。如上所述，离子传感器天线形成的位置只要与第一FET的沟道区域不重叠就没有特别限定，优选在用于导入离子的导入路径的内部形成。进一步，更优选在第一FET的沟道区域外且与第一FET相比靠近基板的端部的位置形成。
另一方面，离子传感器天线也可以与第一FET的沟道区域重叠。这样，通过将离子传感器天线设置在沟道区域内，例如，只要令第一FET为顶栅型或平面型的TFT，就能够使TFT的栅极电极自身作为离子传感器天线发挥作用。因此，能够进一步实现离子传感器元件的小型化。
优选上述离子传感器电路的至少一部分和上述显示部驱动电路的至少一部分，与共同的电源连接。通过使用共同的电源，与分别具有电源的离子传感器和显示部相比，能够削减用于形成电源的成本和用于配置电源的空间。更具体而言，优选至少第一FET的源极或漏极和TFT阵列的TFT的栅极与共同的电源连接。
优选上述第一FET含有a-Si或μc-Si。通过使用比较廉价的a-Si或μc-Si，能够提供低成本且能够高精度地检测两离子的离子传感器。
上述显示装置的产品并无特别限定，能够优选列举电视机、个人计算机用显示器等搁置型显示器。由此，能够使该显示器显示搁置型显示器所被搁置的室内环境的离子浓度。此外，作为优选例子，还能够列举移动电话机、PDA(Personal Digital Assistants：个人数字助理)等便携式设备。由此，能够简便地计测各种场所的离子浓度。进一步，作为优选例子，还能够列举具备显示部的离子产生装置，由此能够使显示部显示从离子产生装置放出的离子的浓度。
发明的效果
根据本发明，能够实现具备离子传感器部和显示部的、低成本且能够实现小型化的显示装置。
附图说明
图1是表示实施方式1、2的显示装置的框图。
图2是表示实施方式1、2的显示装置的截面的截面示意图。
图3是表示实施方式1、2的显示装置的截面的截面示意图。
图4是表示实施方式1、2的离子传感器电路107和TFT阵列101的一部分的等效电路。
图5是实施方式1的离子传感器电路的时序图。
图6是实施方式2的离子传感器电路的时序图。
图7是表示实施方式1的四种空气的Id的经时变化的图表。
图8是表示实施方式1的四种空气的node-Z电位的经时变化的图表。
图9是表示现有的离子产生元件的示意图。
图10是表示现有的内置离子传感器家电产品用遥控装置的截面的截面示意图。
具体实施方式
以下，列举实施方式，参照附图对本发明进行更详细的说明，本发明并不仅限于这些实施方式。
(实施方式1)
在本实施方式中，以具备检测对象为空气中的负离子的离子传感器部的液晶显示装置为例进行说明。图1是本实施方式的显示装置的框图。
本实施方式的显示装置110是液晶显示装置，包括用于测定空气中的离子浓度的离子传感器部120和用于显示各种视频的显示部130。显示部130作为显示部驱动电路115包括显示部驱动用TFT阵列101、栅极驱动器(显示用扫描信号线驱动电路)103和源极驱动器(显示用视频信号线驱动电路)104。离子传感器部120包括离子传感器驱动/读出电路105、运算处理LSI106和离子传感器电路107。电源电路109被离子传感器部120和显示部130共用。
显示部130具有与现有的液晶显示装置等有源矩阵型的显示装置相同的电路结构。即，在形成有TFT阵列101的区域、即显示区域，通过线顺序驱动显示视频。
对离子传感器部120的功能进行概略说明如下。首先，在离子传感器电路107，检测(捕集)空气中的负离子，生成与所检测到的负离子的量相应的电压值。该电压值被发送至驱动/读出电路105，在此被转换为数字信号。该信号被发送至LSI106，在此根据规定的计算方法运算负离子浓度，并且生成用于在显示区域显示该运算结果的显示用数据。该显示用数据经源极驱动器104被发送至TFT阵列101，最终显示与显示数据相应的负离子浓度。电源电路109向TFT阵列101、栅极驱动器103、源极驱动器104和驱动/读出电路105供给电源。驱动/读出电路105除了上述功能以外，还控制后述的复位配线和输入配线，在所期望的定时向各个配线供给规定的电源。
另外，驱动/读出电路105也可以被包括在离子传感器电路107、栅极驱动器103、源极驱动器104等其它电路中，还可以被包括在LSI106中。
此外，在本实施方式中，也可以代替LSI106使用在个人计算机(PC)上发挥作用的软件进行运算处理。
使用图2对显示装置110的结构进行说明。图2是在用图1所示的线段A1-A2切断后的状态的显示装置的截面示意图。离子传感器部120包括离子传感器电路107、空气离子导入/导出路径42、风扇(未图示)和遮光膜12a(第一遮光膜)。离子传感器电路107包括作为离子传感器元件的、传感器TFT(第一FET)30和离子传感器天线41。另一方面，显示部130包括包含像素TFT(第二FET)40的TFT阵列101、遮光膜12b(第二遮光膜)、包含RGB、RGBY等颜色的彩色滤光片13、液晶32和偏光板31a、31b。
天线41是检测(捕集)空气中的负离子的导电部件，与传感器TFT30的栅极连接。天线41包括被暴露在外部环境的部分(露出部)，当在天线41的表面(露出部)附着负离子时天线41的电位发生变化，与此相应地，传感器TFT30的栅极的电位也发生变化。其结果是，传感器TFT30的源极和漏极间的电流和/或电压发生变化。这样，离子传感器元件由天线41和传感器TFT30形成，由此，能够比现有的平行平板型的离子传感器更小型化。
导入/导出路径42是用于有效地使天线41上通气的路径，通过风扇，空气从图2的跟前流向里侧(进深、从纸面向里)或从里侧流向跟前。
此外，显示装置110包括大部分相对的两个绝缘性基板1a、1b，在基板1a、1b之间夹持有液晶32。传感器TFT30和TFT阵列101在基板1a、1b相对的位置、设置在基板1a(TFT阵列基板)的液晶一侧的主面上。在TFT阵列101，像素TFT(第二FET)40呈矩阵状大量配置。天线41、导入/导出路径42和风扇在基板1a、1b不相对的位置、设置在基板1a的液晶侧的主面上。这样，天线41设置在传感器TFT30的沟道区域外。由此，能够容易地在导入/导出路径42和风扇的附近配置天线41，因此能够高效地将大气送入天线41。此外，传感器TFT30和遮光膜12a设置在显示部130的端部(边框区域)。由此，能够有效地利用边框区域的空着的空间，因此，能够不改变显示装置110的尺寸地形成离子传感器电路107。
这样，在基板1a的同一主面上，至少形成包括在离子传感器电路107中的传感器TFT30和离子传感器天线41以及包括在显示部驱动电路115中的TFT阵列101。由此，能够利用形成TFT阵列101的工序形成传感器TFT30和离子传感器天线41。
另一方面，遮光膜12a、12b和彩色滤光片13在基板1a、1b相对的位置、设置在基板1b(对置基板)的液晶一侧的主面上。遮光膜12a设置在与传感器TFT30相对的位置，遮光膜12b和彩色滤光片13设置在与TFT阵列101相对的位置。传感器TFT30包括作为特性根据光的变化而变化的半导体的a-Si，这一点在之后详述。如上所述，传感器TFT30通过被遮光膜12a遮光，能够抑制a-Si的特性、即传感器TFT30的输出特性发生变化，因此能够更高精度地测定离子浓度。
偏光板31a、31b分别设置在基板1a、1b的与液晶32相反的一侧(外侧)的主面上。
使用图3对显示装置110的结构进行更详细的说明。图3是本实施方式的显示装置的截面示意图。
在绝缘性基板1a的液晶一侧的主面上依次叠层有第一导电层、绝缘膜3、氢化a-Si层、n+a-Si层、第二导电层、钝化膜9和第三导电层。
在第一导电层形成离子传感器天线电极2a、复位配线2b、后述的连接配线22、node-Z保持电容电极2c和栅极电极2d、2e。这些电极在第一导电层形成，例如能够利用溅射法和光刻法通过同一工序由同一材料形成。第一导电层由单层或叠层的金属层形成。具体而言，能够列举铝(Al)的单层、下层为Al/上层为钛(Ti)的叠层、下层为Al/上层为钼(Mo)的叠层等。关于复位配线2b、连接配线22和保持电容电极2c，使用图4在之后进行详细说明。
绝缘膜3以覆盖离子传感器天线电极2a、复位配线2b、连接配线22、node-Z保持电容电极2c和栅极电极2d、2e的方式设置在基板1a上。在绝缘膜3上形成有：氢化a-Si层4a、4b；n+a-Si层5a、5b；源极电极6a、6b；漏极电极7a、7b；和node-Z保持电容电极8。源极电极6a、6b、漏极电极7a、7b和保持电容电极8在第二导电层形成，例如能够利用溅射法和光刻法通过同一工序由同一材料形成。第二导电层由单层或叠层的金属层形成。具体而言，能够列举铝(Al)的单层、下层为Al/上层为Ti的叠层、下层为Ti/上层为Al的叠层等。此外，氢化a-Si层4a、4b例如能够利用化学气相沉积(CVD：Chemical VaporDeposition)法和光刻法通过同一工序由同一材料形成。n+a-Si层5a、5b例如也能够利用CVD法和光刻法通过同一工序由同一材料形成。如上所述，在形成各种电极和半导体时，能够使材料和工序的至少一部分相同。由此，能够削减由各种电极和半导体构成的传感器TFT30和像素TFT40的形成所需的成本。关于TFT30、40的构成要素，在之后进行更详细的说明。
钝化膜9以覆盖氢化a-Si层4a、4b、n+a-Si层5a、5b、源极电极6a、6b、漏极电极7a、7b和保持电容电极8的方式设置在绝缘膜3上。在钝化膜9上形成有透明导电膜11a(第一透明导电膜)和透明导电膜11b(第二透明导电膜)。透明导电膜11a经贯通绝缘膜3和钝化膜9的接触孔10a与天线电极2a连接。通过以使得天线电极2a不由于接触孔10a而裸露的方式配置透明导电膜11a，能够防止天线电极2a被暴露在外部环境而腐蚀。透明导电膜11b经贯通钝化膜9的接触孔10b与漏极电极7b连接。透明导电膜11a、11b在第三导电层形成，例如能够利用溅射法和光刻法通过同一工序由同一材料形成。第三导电层由单层或叠层的透明导电膜形成。具体而言，能够列举ITO、IZO膜等。另外，不需要构成透明导电膜11a、11b的所有的材料彼此完全相同，此外，不需要用于形成透明导电膜11a、11b的所有工序完全相同。例如，在透明导电膜11a和/或透明导电膜11b具有多层结构时，还能够仅将两个透明导电膜共同的层通过同一工序由同一材料形成。如上所述，通过将用于形成透明导电膜11b的材料和工序的至少一部分用于透明导电膜11a的形成，能够以低成本形成透明导电膜11a。
此外，遮光膜12a和遮光膜12b也能够通过同一工序由同一材料形成。具体而言，遮光膜12a、12b由铬(Cr)等不透明的金属膜、不透明的树脂膜等形成。作为该树脂膜，能够列举含有碳的丙烯酸树脂等。如上所述，通过将用于形成遮光膜12b的材料和工序的至少一部分用于遮光膜12a的形成，能够以低成本形成遮光膜12a。
对TFT30、40的构成要素进行更详细的说明。传感器TFT30由栅极电极2d、绝缘膜3、氢化a-Si层4a、n+a-Si层5a、源极电极6a和漏极电极7a形成。像素TFT40由栅极电极2e、绝缘膜3、氢化a-Si层4b、n+a-Si层5b、源极电极6b和漏极电极7b形成。绝缘膜3在传感器TFT30和像素TFT40作为栅极绝缘膜发挥作用。TFT30、40是底栅型的TFT。在n+a-Si层5a、5b掺杂有磷(P)等V族元素。即，传感器TFT30和像素TFT40是N沟道型TFT。
天线41由透明导电膜11a和天线电极2a形成。此外，由node-Z保持电容电极2c、8和作为电介质发挥作用的绝缘膜3形成作为电容器的node-Z保持电容43。由于通过设置保持电容43，能够使栅极电极2d和天线41的电容变大，所以能够抑制离子浓度的测定中的外来噪声的影响。因此，能够使传感器动作更稳定，能够使精度更高。
接着，使用图4，对离子传感器电路107和TFT阵列101的电路结构和动作机构进行说明。图4是表示本实施方式的离子传感器电路107和TFT阵列101的一部分的等效电路。
首先，对TFT阵列101进行说明。像素TFT40的栅极电极2d经栅极总线Gn、Gn+1、……，与栅极驱动器103连接，源极电极6b经源极总线Sm、Sm+1、……，与源极驱动器104连接。像素TFT40的漏极电极7b与作为像素电极发挥作用的透明导电膜11b连接。像素TFT40按每子像素设置，作为开关元件发挥作用。栅极总线Gn、Gn+1、……，在规定的定时从栅极驱动器103被供给扫描脉冲(扫描信号)，该扫描脉冲以线顺序方式被施加至各像素TFT40。源极总线Sm、Sm+1、……被供给在源极驱动器104生成的任意的视频信号和/或基于负离子浓度计算出的显示用数据。然后，在与通过扫描脉冲的输入仅在一定期间为导通状态的像素TFT40连接的像素电极(透明导电膜11b)，在规定的定时被供给视频信号和/或显示用数据。被写入液晶的规定电平的视频信号和/或显示用数据，在被施加这些信号和/或数据的像素电极和与该像素电极相对的对置电极(未图示)之间被保持一定期间。此处，与在这些像素电极和对置电极之间形成的液晶电容并列地形成液晶辅助电容(Cs)36。液晶辅助电容36在各子像素、在漏极电极7a与液晶辅助电容线Csn、Csn+1、……之间形成。另外，电容线Csn、Csn+1、……在第一导电层形成，与栅极配线Gn、Gn+1、……平行地设置。
接着，对离子传感器电路107的电路结构进行说明。在传感器TFT30的漏极电极7a连接有输入配线20。输入配线20被施加高电压(High电压)(+10V)或低电压(Low电压)(0V)，令输入配线20的电压为Vdd。在源极电极6a连接有输出配线21。令输出配线21的电压为Vout。此外，传感器TFT30的栅极电极2d经连接配线22连接天线41。进一步，在连接配线22连接有复位配线2b。令配线22、2b彼此的交点(节点)为node-Z。复位配线2b是用于使node-Z、即传感器TFT30的栅极和天线41的电压复位的配线。复位配线2b被施加高电压(+20V)或低电压(-10V)，令复位配线2b的电压为Vrst。进一步，连接配线22经保持电容43接地(GND)。在输出配线21连接有恒定电流电路25和模拟-数字转换电路(ADC)26。恒定电流电路25由N沟道型的TFT(恒定电流TFT)构成，恒定电流TFT的漏极与输出配线21连接。恒定电流TFT的源极与恒定电流源连接，其电压Vss被固定在比Vdd的高电压低的电压。恒定电流TFT的栅极与定电压源连接。恒定电流TFT的栅极的电压Vbais以在恒定电流TFT的源极与漏极之间流动一定的电流(例如，1μA)的方式被固定在规定的值。恒定电流电路25和ADC26在驱动/读出电路105内形成。
另外，天线41、传感器TFT30的栅极、复位配线2b、连接配线22和保持电容43通过天线电极2a、栅极电极2d、复位配线2b、保持电容电极2c和连接配线22在第一导电层一体地形成而相互连接。另一方面，驱动/读出电路105、栅极驱动器103和源极驱动器104各自不在基板1a上直接形成，而在LSI芯片等半导体芯片形成，半导体芯片安装在基板1a上。
接着，使用图5对离子传感器电路的动作机构进行详细说明。图5是本实施方式的离子传感器电路的时序图。
在初始状态，Vrst被设定在低电压(-10V)。此时，作为用于将Vrst设定在低电压(-10V)的电源，能够使用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加低电压(-10V)的电源。此外，在初始状态，Vdd被设定在低电压(0V)。在开始离子浓度的测定之前，首先，对复位配线2b施加高电压(+20V)，天线41的电压(node-Z的电压)被复位至+20V。此时，作为用于施加Vrst的电源，能够使用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加高电压(+20V)的电源。在node-Z的电压被复位后，复位配线2b被保持在高阻抗状态。然后，当开始离子的导入、负离子被天线41捕集时，被复位至+20V的、即被充电为正的node-Z的电压，被负离子中和而下降(传感动作)。负离子浓度越高，电压下降的速度越快。从导入离子起经过规定的时间之后，向输入配线20临时施加高电压(+10V)。即，向输入配线20施加+10V的脉冲电压。此外，输出配线21与恒定电流电路25连接。因此，当向输入配线20施加+10V的脉冲电压时，在输入配线20和输出配线21流动一定的电流。不过，输出配线21的电压Vout根据传感器TFT30的栅极的打开情况、即node-Z的电压的差变化。通过利用ADC26检测该电压Vout，能够检测负离子浓度。另外，不设置恒定电流电路25，而是通过检测根据node-Z的电压的差变化的输出配线21的电流Id，也能够检测负离子浓度。
另外，在本实施方式中，Vdd的高电压并不特别限定在+10V，也可以为与被施加至复位配线2b的高电压、即被施加至像素TFT40的栅极电极2e的高电压相同的+20V。由此，作为用于施加Vdd的高电压的电源，能够使用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加高电压的电源。
(实施方式2)
实施方式2的显示装置在以下方面以外具有与实施方式1相同的结构。即，实施方式1的显示装置具备能够使用N沟道型的传感器TFT30测定大气中的负离子浓度的离子传感器，而实施方式2的显示装置具备能够使用P沟道型的传感器TFT30测定大气中的正离子浓度的离子传感器。
具体而言，代替n+a-Si层5a、5b形成p+a-Si层，在p+a-Si层掺杂有硼(B)等III族元素。即，在本实施方式中，传感器TFT30和像素TFT40是P沟道型TFT。
使用图6对离子传感器电路的动作机构进行详细说明。图6本实施方式的离子传感器电路的时序图。
在初始状态，Vrst被设定在高电压(+20V)。此时，作为用于将Vrst设定在高电压(+20V)的电源，能够使用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加高电压(+20V)的电源。此外，在初始状态，Vdd被设定在低电压(0V)。在开始离子浓度的测定之前，首先，对复位配线2b施加低电压(-20V)，天线41的电压(node-Z的电压)被复位至-20V。在node-Z的电压被复位后，复位配线2b被保持在高阻抗状态。然后，当开始离子的导入、正离子被天线41捕集时，被复位至-20V的、即被充电为负的node-Z的电压，被正离子中和而上升(传感动作)。正离子浓度越高，电压上升的速度越快。从导入离子起经过规定的时间之后，向输入配线20临时施加高电压(+10V)。即，向输入配线20施加+10V的脉冲电压。此外，输出配线21与恒定电流电路25连接。因此，当向输入配线20施加+10V的脉冲电压时，在输入配线20和输出配线21流动一定的电流。不过，输出配线21的电压Vout根据传感器TFT30的栅极的打开情况、即node-Z的电压的差变化。通过利用ADC26检测该电压Vout，能够检测正离子浓度。另外，不设置恒定电流电路25，而是通过检测根据node-Z的电压的差变化的输出配线21的电流Id，也能够检测正离子浓度。
此外，在本实施方式中，被施加至复位配线2b的低电压并不特别限定在-20V，也可以为与被施加至像素TFT40的栅极电极2e的低电压相同的-10V。由此，作为用于施加被施加至复位配线2b的低电压的电源，能够使用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加低电压的电源。此外，Vdd的高电压并不特别限定在+10V，也可以为与被施加至复位配线2b的高电压、即被施加至像素TFT40的栅极电极2e的高电压相同的+20V。由此，作为用于施加Vdd的高电压的电源，能够使用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加高电压的电源。
以下，对实施方式1和2的变形例进行说明。
在实施方式1和2，使用液晶显示装置为例进行了说明，各实施方式的显示装置也可以为有机EL显示器、等离子体显示器等FPD。
恒定电流电路25也可以不设置。即，也可以通过测定传感器TFT30的源极和漏极间的电流来计算离子浓度。
在离子传感器120形成的TFT的导电型与在显示部130形成的TFT的导电型也可以彼此不同。
也可以代替a-Si层使用μc-Si层、p-Si层、CG-Si层、氧化物半导体层。其中，μc-Si层与a-Si层一样，对于光的敏感度高，因此，优选包括μc-Si层的TFT被遮光。另一方面，p-Si层、CG-Si层和氧化物半导体对于光的敏感度低，因此，包括p-Si层或CG-Si层的TFT也可以不被遮光。
另外，在离子传感器120形成的TFT所包括的半导体的种类与在显示部130形成的TFT的半导体的种类也可以相互不同，从简化制造工序的观点出发，优选相同。
在基板1a上形成的TFT的种类并不限定于底栅型，也可以为顶栅型、平面型等。此外，例如在令传感器TFT30为平面型的情况下，天线41也可以在TFT30的沟道区域上形成。即，也可以使栅极电极2d露出，使栅极电极2d自身作为离子传感器天线发挥作用。
另外，在离子传感器120形成的TFT种类与在显示部130形成的TFT的种类也可以彼此不同。
栅极驱动器103、源极驱动器104和驱动/读出电路105也可以形成为单片，并直接形成在基板1a上。
上述实施方式在不脱离本发明的趣旨的范围内，也可以适当地组合。
实施例1
(显示装置)
与实施方式1一样制作了检测对象为空气中的负离子的离子传感器的液晶显示装置。更具体而言，传感器TFT30为由氢化a-Si形成的底栅型且为N沟道型的TFT，沟道长度(L)/沟道宽度(W)＝4μm/60μm。天线41的面积为400μm×400μm。作为node-Z保持电容43，使用电容为1pF的电容器。
(驱动条件)
Vdd的低电压为0V，高电压为+10V。Vrst的低电压为-10V，高电压为+20V。
(离子产生器)
使用夏普株式会社制的等离子簇离子产生器IG-820-W。等离子簇离子是指在放电电极施加正和负的电压，将空气中的水分子和氧分子电分解，形成正离子(H+)和负离子(O-)，水分子分别聚集于正离子和负离子并稳定化而得到的离子。
(测定内容)
在温度条件27℃对干燥空气、等离子簇离子浓度低(700×103个/cm3)、等离子簇浓度中(1500×103个/cm3)、等离子簇离子浓度高(2000×103个/cm3)这四种空气测定在输出配线中流动的电流Id和node-Z的电压的经时变化。
图7表示四种空气的Id的经时变化。从测定的开始起8秒后的负离子浓度高的Id与负离子浓度低的Id的差为大致1.5μA。
图8表示四种空气的node-Z的电压的经时变化。如上所述，负离子浓度越高，node-Z的电压越低。从测定的开始起8秒后的负离子浓度高的node-Z的电压与负离子浓度低的node-Z的电压的差为大致2V。
如上述那样判明了能够利用具备本实施例的离子传感器的显示装置良好地测定大气中的负离子浓度。
此外，实施例1的离子传感器电路107的占有面积为微米级别，实施例1的离子传感器电路107与设置在上述的现有的离子产生装置的离子传感器部相比足够小。
另外，设置在现有的离子产生装置的离子传感器部是进行从天线部起至传感器信号的输出为止的部件，发挥与在基板1a上形成的离子传感器电路107大致相同的功能。
另外，本申请以2010年6月3日提出申请的日本专利申请2010-128166号作为基础，主张基于巴黎公约和进入国的法规的优先权。该申请的全部内容被纳入本申请中作为参照。
附图标记的说明
1a、1b：绝缘性基板
2a：离子传感器天线电极
2b：复位配线
2c、8：node-Z保持电容电极
2d、2e：栅极电极
3：绝缘膜
4a、4b：氢化a-Si层
5a、5b：n+a-Si层
6a、6b：源极电极
7a、7b：漏极电极
9：钝化膜
10a、10b：接触孔
11a：透明导电膜(第一透明导电膜)
11b：透明导电膜(第二透明导电膜)
12a：遮光膜(第一遮光膜)
12b：遮光膜(第二遮光膜)
13：彩色滤光片
20：输入配线
21：输出配线
22：连接配线
25：恒定电流电路
26：模拟-数字转换电路(ADC)
30：传感器TFT(第一FET)
31a、31b：偏光板
32：液晶
36：液晶辅助电容(Cs)
40：像素TFT(第二FET)
41：离子传感器天线
42：空气离子导入/导出路径
43：node-Z保持电容
101：显示部驱动用TFT阵列
103：栅极驱动器(显示用扫描信号线驱动电路)
104：源极驱动器(显示用视频信号线驱动电路)
105：离子传感器驱动/读出电路
106：运算处理LSI
107：离子传感器电路
109：电源电路
110：显示装置
115：显示部驱动电路
120、125：离子传感器部
130、135：显示部

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于：
所述显示装置包括包含离子传感器电路的离子传感器部和包含显示部驱动电路的显示部，
所述显示装置具有基板，
所述离子传感器电路的至少一部分和所述显示部驱动电路的至少一部分，在所述基板的同一主面上形成，
所述离子传感器电路包括第一场效应晶体管和离子传感器天线，
所述离子传感器天线与第一场效应晶体管的栅极电极连接，
所述显示部驱动电路包含第二场效应晶体管，
所述第一场效应晶体管和所述离子传感器天线以及所述第二场效应晶体管，在所述基板的同一主面上形成。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
所述离子传感器天线具有包含透明导电膜的表面。
3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于：
所述透明导电膜是第一透明导电膜，
所述显示部具有第二透明导电膜。
4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于：
所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜包含同一材料。
5.如权利要求1～4中任一项所述的显示装置，其特征在于：
所述第一场效应晶体管包含特性根据光的变化而变化的半导体，
所述半导体被遮光膜遮光。
6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于：
所述遮光膜是第一遮光膜，
所述显示部具有第二遮光膜。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于：
所述第一遮光膜和所述第二遮光膜包含同一材料。
8.如权利要求1～4中任一项所述的显示装置，其特征在于：
所述离子传感器天线与所述第一场效应晶体管的沟道区域不重叠。
9.如权利要求1～4中任一项所述的显示装置，其特征在于：
所述第一场效应晶体管含有非晶硅、微晶硅、多晶硅、连续晶粒硅或氧化物半导体。
10.如权利要求1～4中任一项所述的显示装置，其特征在于：
所述离子传感器电路的至少一部分和所述显示部驱动电路的至少一部分，与共同的电源连接。
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