JP2010027829A - 光センサ及びこの光センサを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光劣化が抑制され、長寿命であり、かつ簡単な構成のＴＦＴ光センサ及びこのＴ
ＦＴ光センサを備えた液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】本発明の光センサは、半導体層１４Ｌ１〜１４Ｌｎとしてアモルファスシリ
コン層を用いた薄膜トランジスタからなる光センサＬＳ１〜ＬＳｎであって、前記薄膜ト
ランジスタからなる光センサＬＳ１〜ＬＳｎのチャネル領域の表面は外光の積算光量に応
じて光透過率が上昇する材料からなる層１８が形成されていることを特徴とする。この外
光の積算光量に応じて光透過率が上昇する材料からなる層１８としては、ポジ型感光性樹
脂材料からなるものを使用できる。本発明の光センサは、液晶表示装置のバックライト等
の明るさの制御に使用することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は液晶表示パネルを照射する照光手段を備えた液晶表示装置に関する。更に詳し
くは、本発明は、外光、いわゆる周囲の環境光を感知する光センサを液晶表示パネルに組
込み、この光センサの出力により照光手段を制御するようにした液晶表示装置に関する。

近年、情報通信機器のみならず一般の電気機器においても、フラット型の表示パネルと
して液晶表示パネルが多く使用されている。特に携帯電話等の携帯型の情報通信機器にお
いては、周囲の明るさの変化により表示画像が見え難くなることがあるので、液晶表示パ
ネルにバックライト、サイドライトないしフロントライト（以下、これらを纏めて「バッ
クライト等」という）を設け、このバックライト等を外光(周囲)の明るさに応じて制御す
るようにしている。このバックライト等の制御を手動で行う場合、使用者が周囲の明るさ
に応じてその都度バックライト等の明るさを調節しなければならないので操作が面倒であ
ると共に、バックライト等が暗くても、明確に視認できる場合においても面倒がってバッ
クライト等を点灯したままにしてしまうことがある。このような場合、無駄な消費電力が
増大するため、電池の消耗が速くなってしまう。

このようなバックライト等の操作を情報通信機器内で自動的に行わせる目的で、液晶表
示パネルに光センサを組み込み、この光センサによって外光の明暗を検出し、その検出結
果に基づいてバックライト等のオン／オフを自動制御する技術が既に開発されている。例
えば、下記特許文献１に開示されている液晶表示装置は、液晶表示パネルの基板に光セン
サを有する光検知部を配置したものであり、光センサとして薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：
Thin Film Transistor）からなるもの（以下、「ＴＦＴ光センサ」という。）を用い、こ
のＴＦＴ光センサを液晶表示パネルのスイッチング素子として使用されるＴＦＴと同時に
作成し、このＴＦＴ光センサの光リーク電流を検出することにより、周囲の明るさに応じ
てバックライト等を情報通信機器内で自動的にオン／オフさせるようにしたものである。
また、下記特許文献２に記載された液晶表示装置は、液晶表示パネルの基板に外光照度検
出センサ及びバックライト照度検出センサを配設し、両センサの検出結果に基づいてバッ
クライト等を制御するものであり、これらの光センサにはＴＦＴ光センサが使用されてい
る。
特開２００２−１３１７１９号公報 特開２０００−１２２５７５号公報 特願２００７−２５３６００号 特開平 ６−１３６２３９号公報

上述した従来例のＴＦＴ光センサは、半導体材料としてアモルファスシリコン（以下、
「ａ−Ｓｉ」という。）が使用されている。このようなａ−Ｓｉを利用したＴＦＴ光セン
サは、光照射によりセンサが劣化してしまうという問題点が存在している。すなわち、セ
ンサを構成しているアモルファスＳｉ部分が光劣化し、それによって光電効果により発生
する光電流が小さくなるため、センサ出力が変化してしまうという問題である。これを回
避するため、減光手段を具備したセンサと具備しないセンサにそれぞれ生じる出力信号の
比をモニタリングすることでセンサの劣化を補正することも考えられる（上記特許文献３
参照）が、このような方法でＴＦＴ光センサを補正できる期間が十分長くはなく、市場要
求の製品寿命を達成することが困難であった。

一方、ＴＦＴ光センサの光劣化を抑制するには、単純に何らかの減光手段によりＴＦＴ
光センサに照射される光を弱める方法が考えられる。しかしながら、減光手段によりＴＦ
Ｔ光センサへの入射光を弱めても劣化速度を小さくするだけで劣化自体は進行してしまう
。ＴＦＴ光センサの劣化が生じると一定光量に対する光電流が小さくなってしまうことに
加えて、減光手段により入射光が弱められると低照度（暗い）領域での光検出が困難にな
ってしまうという問題が生じる。

本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、光劣化が抑制され、長寿命で
あり、かつ簡単な構成のＴＦＴ光センサ及びこのＴＦＴ光センサを備えた液晶表示装置を
提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の光センサは半導体層としてａ−Ｓｉ層を用いたＴＦ
Ｔ光センサであって、前記ＴＦＴのチャネル領域の表面は外光の積算光量に応じて光透過
率が上昇する材料からなる層が形成されていることを特徴とする。

ＴＦＴ光センサは積算光量の増大に伴って劣化する。しかしながら、本発明の光センサ
は、ＴＦＴ光センサのチャネル領域の表面は外光の積算光量に応じて光透過率が上昇する
材料からなる層が形成されている。この外光の積算光量に応じて光透過率が上昇する材料
からなる層は、初期には減光手段として作用するが、積算光量の増大に伴って徐々に透明
度が増加する。そのため、この外光の積算光量に応じて光透過率が上昇する材料からなる
層は、積算光量の増大に伴うＴＦＴ光センサの感度低下を補償する機能を有していること
になる。従って、本発明の光センサによれば、外光の積算光量の増加に伴うＴＦＴ光セン
サの感度低下はＴＦＴ光センサへの入射光量の増大として補償されるため、感度補正機能
を備え、光曝露によっても感度が低下し難い光センサとなる。なお、本発明の光センサは
、従来のＴＦＴ光センサのチャネル領域の表面に光透過率が上昇する材料からなる層を形
成するという非常に簡単な方法によって製造することができる。

また、本発明の光センサにおいては、前記外光の積算光量に応じて光透過率が上昇する
材料からなる層は、ポジ型感光性樹脂材料で形成されていることが好ましい。

ポジ型感光性樹脂材料は、周知のものであり、アルカリ現像すると、露光された部分が
溶解し、非露光部分が残存する。この非露光部分は、紫外線照射（ブリーチング）するこ
とにより樹脂材料が光反応を起こして透過率が高くなるが、紫外線が照射されなければ透
過率は低い状態に保たれる。本発明の光センサではポジ型感光性樹脂材料をそのまま、す
なわちブリーチングせずに使用する。そうすると、本発明の光センサにおいては、材料成
分によって着色されているポジ型感光性樹脂材料をＴＦＴ光センサの上に配置することで
、ＴＦＴ光センサに照射される光量を減少させることができ、光照射量の増加に伴って徐
々に光反応を誘起させることで(着色領域が徐々に透明領域に近づくことにより)経時的に
透過率が上昇していくこととなる。すなわち、本発明の光センサにおいては、外光の積算
光量の増大に伴って、ポジ型感光性樹脂材料の透過率が上昇するので、ＴＦＴ光センサへ
の入射光量が増大することになる。従って、本発明の光センサによれば、ＴＦＴ光センサ
のチャネル領域にポジ型感光性樹脂材料を配置するという簡単な構成によって、光劣化が
抑制された長寿命の光センサが得られるようになる。

更に、上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、一対の対向配置された基板
間に液晶が封入された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの照光手段と、前記液晶表
示パネルに組み込まれた外光を検出するＴＦＴ光センサを備える光検知部と、前記光検知
部からの出力信号に基いて外光の明るさに応じて前記照光手段の明るさを制御する制御手
段とを備えた液晶表示装置であって、前記光センサは、半導体層としてａ−Ｓｉ層を用い
たＴＦＴからなり、前記ＴＦＴのチャネル領域の表面は外光の積算光量に応じて光透過率
が上昇する材料からなる層が形成されていることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置において使用されている光センサは、ＴＦＴ光センサのチャネル
領域の表面に外光の積算光量に応じて光透過率が上昇する材料からなる層が形成されてい
るので、既に述べたように、感度補正機能を備え、光曝露によっても感度が低下し難いと
いう性質を有している。そのため本発明の液晶表示装置によれば、液晶表示装置の使用期
間が長くなっても、周囲の明るさに対応して正確に照光手段の明るさを制御することがで
きるようになる。なお、本発明で使用する光センサの数は１個でも複数個でもよい。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記外光の積算光量に応じて光透過率が上昇
する材料からなる層は、ポジ型感光性樹脂材料で形成されていることが好ましい。

本発明の液晶表示装置で使用している光センサにおいては、外光の積算光量の増大に伴
って、ポジ型感光性樹脂材料の透明度が増大するので、ＴＦＴ光センサへの入射光量が増
大する。従って、本発明の液晶表示装置によれば、ＴＦＴ光センサのチャネル領域にポジ
型感光性樹脂材料を配置するという簡単な構成によって、液晶表示装置の使用期間が長く
なっても、周囲の明るさの変化に対応することができ、正確に照光手段の明るさを制御す
ることができるようになる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記光検知部は、半導体層としてａ−Ｓｉ層
を用いたＴＦＴのチャネル領域が予め定めた一定の減光手段により被覆された参照光セン
サを備え、前記光センサの出力信号及び前記参照光センサの出力信号の比に基いて前記光
センサの出力変動を補正した外光の明るさに対応する信号を出力するものであることが好
ましい。

参照光センサも、半導体層としてａ−Ｓｉ層を用いたＴＦＴからなるので、光曝露によ
って感度が低下する。しかしながら、参照光センサは、ＴＦＴのチャネル領域が予め定め
た一定の減光手段により被覆されているので、本発明の液晶表示装置で使用している光セ
ンサとは劣化の傾向が相違している。そのため、予め積算光量と本発明の液晶表示装置で
使用している光センサ及び参照光センサの出力信号の比の関係を求めておけば、容易に正
確な外光の明るさを求めることができる。そのため、本発明の液晶表示装置によれば、液
晶表示装置の使用期間が長くなっても、周囲の明るさの変化に対応することができ、正確
に照光手段の明るさを制御することができるようになる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記光センサは前記液晶表示パネルの表示領
域の外周縁部に配置され、前記外光の積算光量に応じて光透過率が上昇する材料からなる
層は前記光センサが配置されている箇所に形成されていることが好ましい。

本発明の光センサで使用されている外光の積算光量に応じて光透過率が上昇する材料か
らなる層は、初期には減光手段として作用する。本発明の液晶表示装置では、光センサを
前記液晶表示パネルの表示領域の外周縁部に配置すると共に、外光の積算光量に応じて光
透過率が上昇する材料からなる層を光センサが配置されている箇所に形成している。その
ため、本発明の液晶表示装置によれば、表示領域の輝度を低下させることがなく、しかも
、液晶表示装置の使用期間が長くなっても、周囲の明るさに対応して正確に照光手段の明
るさを制御することができるようになる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記液晶表示パネルの一対の基板のうちの一
方には、サブ画素毎に、スイッチング素子としてのＴＦＴと、前記スイッチング素子とし
てのＴＦＴに電気的に接続された画素電極とを備え、少なくとも前記スイッチング素子と
してのＴＦＴと前記画素電極との間にはポジ型感光性樹脂材料で形成された層間膜が形成
されており、前記層間膜はブリーチング処理されていることが好ましい。

本発明の液晶表示装置においては、前記液晶表示パネルの層間膜及び光センサの外光の
積算光量に応じて光透過率が上昇する材料からなる層もポジ型感光性樹脂材料で形成され
ていると共に、ＴＦＴの表面に形成されている。そのため、本発明の液晶表示装置によれ
ば、前記液晶表示パネル及び光センサの外光の積算光量に応じて光透過率が上昇する材料
からなる層も同時に形成することができる。加えて、本発明の液晶表示装置によれば、前
記液晶表示パネルの層間膜はブリーチング処理されているために透明度が非常に良好であ
るので、表示領域の輝度が低下せず、液晶表示装置の使用期間が長くなっても、周囲の明
るさの変化に対応することで、正確に照光手段の明るさを制御することができるようにな
る。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記ブリーチング処理は、外部から前記液晶
表示パネルの一対の基板のうちの一方側から他方の基板側に向けて紫外線を照射すること
によって行われたものであることが好ましい。

スイッチング素子としてのＴＦＴにおけるゲート電極、ａ−Ｓｉからなる半導体材料、
ソース電極及びドレイン電極は遮光性である。一方、外部から液晶表示パネルの一対の基
板のうちの一方側から他方の基板側に向けて紫外線を照射することによってブリーチング
処理を行うと、スイッチング素子としてのＴＦＴ上に位置する層間膜には紫外線が照射さ
れないが、その他のサブ画素内の層間膜には紫外線が照射されてブリーチング処理が行わ
れる。そのため、本発明の液晶表示装置で使用されている液晶表示パネルにおいては、ス
イッチング素子としてのＴＦＴ上に位置する層間膜は減光手段として機能するが、その他
のサブ画素内の層間膜は透明度が良好な透光性膜として機能する。

従って、本発明の液晶表示装置で使用されている液晶表示パネルによれば、スイッチン
グ素子としてのＴＦＴ上に層間膜が存在している箇所ではバックライト光が周り込むこと
により発生する光リーク電流を防ぐことが可能となるとともに、その他のサブ画素内の層
間膜が存在している箇所では明るい表示が可能となる。なお、スイッチング素子としての
ＴＦＴが存在している箇所の層間膜は、通常はカラーフィルタ基板である他方の基板に遮
光領域となるブラックマトリクスが形成されているために外光が照射され難い。そのため
、本発明の液晶表示装置によれば、液晶表示装置の使用期間が長くなっても、スイッチン
グ素子としてのＴＦＴ上に位置する層間膜の樹脂材料が光反応を起こすことなく透過率が
低い状態で保たれるので、光リーク電流が増加することが抑制される。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記液晶表示パネルの層間膜の表面には、絶
縁膜を介してそれぞれ透明導電性材料からなる下電極及び複数のスリットが形成された上
電極が形成され、前記下電極又は上電極の何れかが前記スイッチング素子と電気的に接続
された画素電極とされているものとすることができる。

本発明の液晶表示装置によれば、上記本発明の効果を奏するＦＦＳ（Fringe Field Swi
tching）モードの液晶表示装置が得られる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記液晶表示パネルの層間膜の表面には、く
し歯状の一対の電極が互いに絶縁された状態で噛み合うように形成され、前記くし歯状の
一対の電極の一方が前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極とされているも
のとすることができる。

本発明の液晶表示装置によれば、上記効果を奏するＩＰＳ（In-Plane Switching）モー
ドの液晶表示装置が得られる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記液晶表示パネルの一対の基板のうちの他
方には共通電極が形成されているものとすることができる。

本発明の液晶表示装置によれば、上記効果を奏するＴＮ（Twisted Nematic）モードな
いしＶＡ（Vertical Alignment）モード等の縦電界方式の液晶表示装置が得られる。

また、本発明の液晶表示装置によれば、前記外光を検出する薄膜トランジスタからなる
光センサは、前記液晶表示パネルの製造工程においてスイッチング素子としてのＴＦＴと
同時に形成されたものであることが好ましい。

光センサとしてのＴＦＴもスイッチング素子としてのＴＦＴも同様の構成を備えている
ため、同時に形成することができる。そのため、本発明の液晶表示装置によれば、光セン
サとしてのＴＦＴを形成するために別途製造工程を増加させる必要がないので、安価且つ
簡単に製造することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を実施例及び比較例を用いて説明する。
但し、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示装置としてＦ
ＦＳモードの液晶表示装置を例示するものであって、本発明をこのＦＦＳモードの液晶表
示装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施
形態のものにも等しく適応し得るものである。また、この明細書における説明のために用
いられた各図面においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため
、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示
されているものではない。

図１は実施形態の液晶表示装置のアレイ基板を模式的に示した平面図である。図２は光
検知部の等価回路図である。図３は図１のIII−III線に沿った断面図である。図４はＴＦ
Ｔ光センサの電圧−電流曲線の一例を示す図である。図５は明るさが異なる場合の図２に
示した回路図におけるコンデンサの両端の電圧−時間曲線を示す図である。図６は実施形
態の液晶表示パネルのカラーフィルタ基板を透視して表した２サブ画素分の平面図である
。図７は図６のVII−VII線に沿った断面図である。図８は図６のVIII−VIII線に沿った断
面図である。図９Ａ〜図９Ｆはそれぞれ製造工程順に表した図６のVII−VII線に沿った部
分に対応する断面図である。

この実施形態の液晶表示装置１０は、図１に示すように、互いに対向配置されるアレイ
基板ＡＲとカラーフィルタ基板ＣＦとを備える液晶表示パネル１０ａを有している。アレ
イ基板ＡＲは、カラーフィルタ基板ＣＦと対向配置させたときに張り出し部ＢＲが形成さ
れるようにカラーフィルタ基板ＣＦよりサイズが大きいものが使用され、これらアレイ基
板ＡＲ及びカラーフィルタ基板ＣＦの外周囲がシール材で貼付されて、内部に液晶が封入
されて液晶表示パネル１０ａを構成している。アレイ基板ＡＲ及びカラーフィルタ基板Ｃ
Ｆ上の対向面側には、種々の配線等が形成されている。このうち、カラーフィルタ基板Ｃ
Ｆには、アレイ基板ＡＲの画素領域に合わせて少なくともマトリクス状に設けられたブラ
ックマトリクスと、このブラックマトリクスで囲まれた領域に設けた例えば赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）等のカラーフィルタ（図示省略）とが設けられている。この実施形態の
液晶表示装置１０にはアレイ基板ＡＲの下部（カラーフィルタ基板ＣＦとは反対側）には
バックライト装置が組み合わされているが、このバックライト装置の構成は従来例のもの
と相違はないので、図示省略した。

アレイ基板ＡＲは、対向する短辺のうち、一方の短辺が張り出し部ＢＲとなっており、
この張り出し部ＢＲに駆動用ドライバＩＣが搭載され、他方の短辺に光検知部ＬＳが配設
されている。また、長辺の一方に光検知部ＬＳに接続されたソース配線Ｌが配設されて、
このソース配線Ｌは端子Ｔを介して外部回路（図示省略）に接続されるようになっている
。

また、アレイ基板ＡＲは、その表面、すなわち液晶層側の面に、図１の行方向（横方向
）に所定間隔をあけて配列された複数本の走査線ＧＷ１〜ＧＷｎ（ｎ＝２、３、４、…）
と、これらの走査線と絶縁されて列方向（縦方向）に配列された複数本の信号線ＳＷ１〜
ＳＷｎとを有している。これらの信号線ＳＷ１〜ＳＷｎと走査線ＧＷ１〜ＧＷｎとは、マ
トリクス状に配線され、互いに交差する走査線ＧＷ１〜ＧＷｎと信号線ＳＷ１〜ＳＷｎと
で囲まれる各領域には、走査線ＧＷ１〜ＧＷｎからの走査信号によってオン／オフ制御が
なされるスイッチング素子〈図示省略〉及び信号線ＳＷ１〜ＳＷｎからの映像信号がスイ
ッチング素子を介して供給される画素電極が形成されている。

これらの走査線ＧＷ１〜ＧＷｎと信号線ＳＷ１〜ＳＷｎとで囲まれる各領域は、いわゆ
るサブ画素を構成し、これらのサブ画素が形成されたエリアが表示領域ＤＡ、すなわち画
像表示部となっている。スイッチング素子には例えばＴＦＴが使用される。各走査線ＧＷ
１〜ＧＷｎ及び各信号線ＳＷ１〜ＳＷｎは、表示領域ＤＡの外へ延出されて表示領域ＤＡ
外の外周辺の領域に引回されてドライバＩＣに接続されている。

次に、図２及び図３を参照して、光検知部ＬＳの構成を説明する。光検知部ＬＳの回路
構成は、図２に示すように、複数個のＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎと、容量部ＣＸを構
成するコンデンサＣＸ１〜ＣＸｎとを有し、各ＴＦＴ光センサの各ソース電極ＳＬ１〜Ｓ
Ｌｎは互いにソース配線Ｌにより接続されてスイッチ素子ＳＷを介して一定の電圧Ｖｓ（
例えば＋２Ｖ）が印加され、各ゲート電極ＧＬ１〜ＧＬｎは、互いに接続されて一定の逆
バイアス電圧（例えば−１０Ｖ）が印加され、さらに各ドレイン電極ＤＬ１〜ＤＬｎは、
互いにドレイン配線Ｌ'により接続されてカラーフィルタ基板ＣＦのコモン電極と同じＶ
ＣＯＭが印加される構成を有している。なお、各ＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎのソース
−ドレイン電極間のコンデンサＣ１〜Ｃｎは各ＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎの寄生容量
である。また、ＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎのソース電極ＳＬ１〜ＳＬｎとドレイン電
極ＤＬ１〜ＤＬｎとの間には、１個ないし複数個コンデンサＣＸ１〜ＣＸｎが接続されて
いる。なお、上記ドレイン配線Ｌ'はカラーフィルタ基板ＣＦのコモン電極に接続されて
いるものとしたが、このドレイン配線Ｌ'も端子Ｔを介して外部回路に接続するようにし
てもよい。

上述の光検知部ＬＳは、アレイ基板ＡＲの一短辺に纏めて形成される。このうちＴＦＴ
光センサＬＳ１〜ＬＳｎの形成は、図３に示すように、アレイ基板ＡＲの透明基板１１の
表面にゲート電極ＧＬ１〜ＧＬｎが形成され、これらの表面を覆うようにして窒化ケイ素
や酸化ケイ素などからなるゲート絶縁膜１３が積層されている。各ゲート電極ＧＬ１〜Ｇ
Ｌｎの上にはそれぞれゲート絶縁膜１３を介してａ−Ｓｉからなる半導体層１４Ｌ１〜１
４Ｌｎが形成されている。また、ゲート絶縁膜１３上にはアルミニウムやモリブデン等の
金属からなるソース電極ＳＬ１〜ＳＬｎ及びドレイン電極ＤＬ１〜ＤＬｎがそれぞれの半
導体層１４Ｌ１〜１４Ｌｎと部分的に重畳するように設けられている。そして、これらの
積層体の表面を覆うようにして窒化ケイ素や酸化ケイ素などからなるパッシベーション膜
１７が積層され、ＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎが形成されている。

また、容量部ＣＸの形成は、図３に示すように、アレイ基板ＡＲ上にコンデンサＣＸ１
〜ＣＸｎの一方の端子が形成され、これらの表面を覆うようにして窒化ケイ素や酸化ケイ
素などからなるゲート絶縁膜１３が積層され、このゲート絶縁膜１３上にアルミニウムや
モリブデン等の金属からなるコンデンサＣＸの他方の端子が形成されている。なお、容量
部ＣＸに形成するコンデンサＣＸ１〜ＣＸｎは、複数個に分けて各ＴＦＴ光センサＬＳ１
〜ＬＳｎの近傍に形成してもよく、或いは１箇所にまとめて１つのコンデンサとして形成
してもよい。そして、この他方の端子は例えば窒化ケイ素や酸化ケイ素などからなるパッ
シベーション膜１７で覆われている。なお、上記一方の端子は各ＴＦＴ光センサＬＳ１〜
ＬＳｎのソース電極ＳＬ１〜ＳＬｎと一体に形成されたソース配線Ｌからなり、他方の端
子は各ＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎのゲート電極ＧＬ１〜ＧＬｎと同一工程で形成され
、ドレイン電極ＤＬ１〜ＤＬｎに接続されたドレイン配線Ｌ'からなる。さらに、これら
のＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎ及び容量部ＣＸからソース配線Ｌが導出され、これらの
配線はアレイ基板ＡＲの一長辺に配設されて端子Ｔを介して外部回路に接続されるように
なっている。

更に、液晶表示装置１０においては、短辺部に形成された光検知部ＬＳ及び容量部ＣＸ
の表面は、外光の積算光量に応じて光透過率が上昇する材料からなる層として例えばポジ
型感光性樹脂材料からなる層１８で被覆されている。この場合、ＴＦＴ光センサＬＳ１〜
ＬＳｎの感光部であるチャネル領域がポジ型感光性樹脂材料からなる層１８によって被覆
されていることになる。ポジ型感光性樹脂材料は、例えば上記特許文献４にも開示されて
いるように、周知のものであり、アルカリ現像すると、露光された部分が溶解し、非露光
部分が残存する。この非露光部分は、紫外線照射（ブリーチング）することにより樹脂材
料が光反応を起こして透過率が高くなるが、紫外線が照射されなければ透過率は低い状態
に保たれる。

液晶表示装置１０においては、ポジ型感光性樹脂材料をそのまま、すなわちブリーチン
グせずに、少なくともＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎの表面を被覆するように形成してい
る。そうすると、液晶表示装置１０においては、ＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎに照射さ
れる光量を減少させることができ、ＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎの劣化速度を遅くして
、寿命を長くすることができる。加えて、ポジ型感光性樹脂材料からなる層１８は、光照
射量の増加に伴って徐々に光反応が誘起することにより経時的に透過率が上昇していくの
で、ＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎの劣化に伴い照射光量が増加することになる。

すなわち、これらのＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎは積算光量の増大に伴って劣化する
が、外光の積算光量に応じて光透過率が上昇する材料からなる層としてのポジ型感光性樹
脂材料からなる層１８は、初期には減光手段として作用するが、積算光量の増大に伴って
徐々に透明度が増加する。そのため、ポジ型感光性樹脂材料からなる層１８は、積算光量
の増大に伴って透過光量が多くなるため、ＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎの感度低下を補
償することができることになり、ＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎの長寿命化に繋がること
になる。このような外光の積算光量に応じて光透過率が上昇する材料からなる層としての
ポジ型感光性樹脂材料からなる層１８によって被覆されたＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎ
部分が、本発明のＴＦＴ光センサに相当する。なお、このＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎ
は液晶表示装置１０に組み込んだ物として説明されているが、単独でも使用可能である。
また、このＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎで使用されている外光の積算光量に応じて光透
過率が上昇する材料からなる層であるポジ型感光性樹脂材料からなる層１８の形成方法等
の詳細については後述する。

これらのＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎは、光が当たらないときはゲートオフ領域にお
いて僅かな漏れ電流（暗電流）が流れ、一方、光が当たるとその光の強さ（明るさ）に応
じて漏れ電流が流れる、いわゆる光リーク特性を有している（図４参照）。このように形
成された光検知部ＬＳにより光検知を行う際には、図２に示したように、各ＴＦＴ光セン
サＬＳ１〜ＬＳｎのゲート電極ＧＬ１〜ＧＬｎに一定の逆バイアス電圧（例えば−１０Ｖ
）を印加しておき、スイッチ素子ＳＷをオンして一定の基準電圧Ｖｓ（例えば＋２Ｖ）を
容量部ＣＸのコンデンサＣＸ１〜ＣＸｎの両端に印加し、所定時間後にこのスイッチ素子
ＳＷをオフにする。これにより、各ＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳｎの周囲の明るさに応じ
て漏れ電流が生じることから、コンデンサＣＸ１〜ＣＸｎに充電された電圧が低下する。
そこで、このコンデンサＣＸ１〜ＣＸｎの電圧が予め定めた所定の一電圧になるまでの時
間を読み取ることで、周囲の明るさを検出することができる（図５参照）。

次に、実施形態の液晶表示装置１０の液晶表示パネルの具体的構成をＦＦＳモードの液
晶表示パネル１０ａの場合を例にとり、図６〜図９を用いて製造工程順に説明する。なお
、この実施形態の液晶表示パネル１０ａの製造時には、光検知部ＬＳにＴＦＴ光センサＬ
Ｓ１〜ＬＳｎ等も同時に製造されるので、光検知部の構成については適宜図３を援用して
１つのＴＦＴ光センサＬＳ１に代表させて説明することとする。

この実施形態のＦＦＳモードの液晶表示パネル１０ａにおけるアレイ基板ＡＲは、最初
にガラス基板等の透明基板１１の表面全体に亘って、例えばアルミニウム又はアルミニウ
ム合金等の導電性層が形成される。その後、周知のフォトリソグラフィー法及びエッチン
グ法によって、表示領域ＤＡ（図１参照）に複数の走査線１２を互いに平行になるように
形成し、表示領域ＤＡの周縁部にコモン配線及びゲート配線（いずれも図示せず）を形成
する。このとき、表示領域ＤＡの周辺部には、ＴＦＴ光センサＬＳ１のゲート電極ＧＬ１
、ドレイン配線Ｌ'も形成される。なお、ゲート配線は、必ずしも走査線１２用の配線と
して使用されるものではなく、走査線１２と同じ材質の配線であるために「ゲート配線」
と称されているものであり、適宜各種の配線用に使用されるものである。なお、コモン配
線は、ドライバＩＣや各種端子が配置される周縁の一部を除いて、表示領域の外周部を囲
むように、他の配線よりも太く形成されている。

次いで、この表面全体に窒化ケイ素層ないし酸化ケイ素層からなるゲート絶縁膜１３を
被覆する。その後、ＣＶＤ法によりたとえばａ−Ｓｉ層をゲート絶縁膜１３の表面全体に
亘って被覆した後、同じくフォトリソグラフィー法及びエッチング法によって、スイッチ
ング素子としてのＴＦＴ形成領域にａ−Ｓｉ層からなる半導体層１４を形成する。この半
導体層１４が形成されている位置の走査線１２の領域がスイッチング素子としてのＴＦＴ
のゲート電極Ｇを形成する。このとき、光検知部ＬＳにおいては、ＴＦＴ光センサＬＳ１
用の半導体層１４Ｌ１も形成される。

次いで、アルミニウム又はアルミニウム合金等からなる導電性層を半導体層１４及び１
４Ｌ１を形成した透明基板１１の表面全体に亘って被覆する。更に、その導電性層を、フ
ォトリソグラフィー法及びエッチング法により、表示領域ＤＡにおいては走査線１２に直
交するようにソース電極Ｓを含む信号線１５を形成すると共に、ドレイン電極Ｄを形成し
、更に、額縁領域にはソース配線（図示せず）を形成する。このとき、光検知部ＬＳにお
いては、ＴＦＴ光センサＬＳ１のソース電極ＳＬ１、ドレイン電極ＤＬ１及びソース配線
Ｌも形成される。なお、ソース電極Ｓ、ＬＳ１部分及びドレイン電極Ｄ、ＬＤ１部分はい
ずれも半導体層１４ないし１４Ｌ１の表面に部分的に重なっている。その後、上記工程で
得られた透明基板１１の表面全体にパッシベーション膜１７を被覆する。このパッシベー
ション膜１７としては、窒化ケイ素層ないし酸化ケイ素層からなるものを使用することが
できるが、絶縁性の観点からは窒化ケイ素層の方が望ましい。

次いで、これらの表面にポジ型感光性樹脂材料からなる層１８を予め定めた一定の厚さ
に塗布する。このポジ型感光性樹脂材料からなる層１８を形成した後のスイッチング素子
としてのＴＦＴ部分の断面図を図９Ａに示した。その後、ポジ型感光性樹脂材料層からな
る層１８におけるコンタクトホール２１等の形成部分を露光し、次いでアルカリ現像処理
することにより、コンタクトホール２１等の形成部分のポジ型感光性樹脂材料層からなる
層１８を除去する。この現像処理を終えることで、図３に示したように、ＴＦＴ光センサ
ＬＳ１〜ＬＳ３及び容量部ＣＸを有するが本発明の光検知部ＬＳが完成される。このよう
にして、本発明の光検知部ＬＳは、表示領域ＤＡのスイッチング素子としてのＴＦＴと同
時に形成することができる。

次いで、表示領域ＤＡのスイッチング素子としてのＴＦＴのドレイン電極Ｄを露出させ
るため、このドレイン電極Ｄ上を被覆するパッシベーション膜１７を貫通するようにコン
タクトホール２１を形成すると共に、表示領域の周辺部で別途図示しないコモン配線上を
被覆するゲート絶縁膜１３及びパッシベーション膜１７にコンタクトホール（図示せず）
を形成する。これらのコンタクトホール２１等の形成には乾式エッチング法の１種である
プラズマエッチング法を採用し得る。この工程を終えた後のスイッチング素子としてのＴ
ＦＴ部分の断面図を図９Ｂに示した。

この状態では、ポジ型感光性樹脂材料からなる層１８は透明度が低いので、このまま表
示領域ＤＡの層間膜として使用すると、表示が暗くなる。そこで、この実施形態の液晶表
示パネル１０ａでは、アレイ基板ＡＲの底部側から紫外線を照射することによってブリー
チング処理を行う。走査線１２、信号線１５、半導体層１４、ソース電極Ｓ及びドレイン
電極Ｄは遮光性である。そのため、図９Ｃに示すように、これらの走査線１２、信号線１
５（図６参照）、半導体層１４、ソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄが存在している箇所の
ポジ型感光性樹脂材料からなる層１８の物性は変化しない。しかしながら、その他の位置
にあるポジ型感光性樹脂材料からなる層１８は、紫外線が照射されてブリーチング処理さ
れ、透明度が向上した層間膜１８'に変化する。そのため、この実施形態の液晶表示パネ
ル１０ａでは、スイッチング素子としてのＴＦＴ上に位置するポジ型感光性樹脂材料から
なる層１８は減光手段として機能するが、その他のサブ画素内の層間膜１８'は透明度が
良好な透光性膜として機能する。

従って、この実施形態の液晶表示パネル１０ａでは、スイッチング素子としてのＴＦＴ
上にポジ型感光性樹脂材料からなる層１８が存在している箇所ではバックライト光が周り
込むことにより発生する光リーク電流を防ぐことが可能となるとともに、その他のサブ画
素内の層間膜１８'が存在している箇所では明るい表示が可能となる。なお、スイッチン
グ素子としてのＴＦＴが存在している箇所のポジ型感光性樹脂材料からなる層１８は、通
常はカラーフィルタ基板ＣＦに遮光領域となるブラックマトリクス２６（図７及び図８参
照）が形成されているために外光が照射され難くなる。そのため、この実施形態の液晶表
示パネル１０ａによれば、液晶表示装置１０の使用期間が長くなっても、スイッチング素
子としてのＴＦＴ上に位置するポジ型感光性樹脂材料からなる層１８の樹脂材料が光反応
を起こすことなく透過率が低い状態で保たれるので、光リーク電流が増加することが抑制
されるようになる。

次いで、ＩＴＯないしＩＺＯからなる下側の透明導電性層を積層し、フォトリソグラフ
ィー法及びエッチング法によって、表示領域ＤＡのサブ画素領域毎に所定のパターンに下
電極１９を形成する（図９Ｄ参照）。この下電極１９は、コンタクトホール２１を介して
スイッチング素子としてのＴＦＴのドレイン電極Ｄと電気的に接続されておりが画素電極
として作動する。更に、下電極１９が形成された透明基板１１の表面全体に亘り窒化ケイ
素層ないし酸化ケイ素層からなる電極間絶縁膜２０を所定の厚さに形成する（図９Ｅ参照
）。この電極間絶縁膜２０は、ポジ型感光性樹脂材料からなる層１８ないし層間膜１８'
の熱分解を避けるため、及び下電極１９の表面が荒れないようにするため、ゲート絶縁膜
１３やパッシベーション膜１７の形成条件よりも穏やかな条件、いわゆる低温成膜条件で
形成する。

その後、この電極間絶縁膜２０が形成された透明基板１１の表面全体に亘ってＩＴＯな
いしＩＺＯからなる透明導電性層を形成し、フォトリソグラフィー法及びエッチング法に
よって、サブ画素毎にスリットが形成された上電極２２を形成する。この上電極２２は表
示領域ＤＡの周辺部でコモン配線に電気的に接続され、共通電極として作動する。次いで
、この上電極２２及びスリット２４の内部を被覆するように配向膜（図示省略）が形成さ
れる。このようにして得られたスイッチング素子としてのＴＦＴ部分の断面図を図９Ｆに
示した。

上記のアレイ基板ＡＲに対向するカラーフィルタ基板ＣＦは、従来のＦＦＳモードの液
晶表示パネル用のカラーフィルタ基板と実質的に同様のものを使用できる。すなわち、こ
のカラーフィルタ基板ＣＦは、透明基板２５の表面に、サブ画素の周囲及びスイッチング
素子としてのＴＦＴに対向する位置にはブラックマトリクス２６が形成され、サブ画素の
下電極１９に対向する位置には各色のカラーフィルタ層２７が形成されている。そして、
カラーフィルタ層２７の表面にはオーバーコート層２８及び配向膜（図示せず）が設けら
れている。次いで、上述のアレイ基板ＡＲ及びカラーフィルタ基板ＣＦをそれぞれ対向さ
せて貼り合わせ、内部に液晶２９を封入することにより、実施形態の液晶表示パネル１０
ａが得られる。

このようにして製造された実施形態の液晶表示パネル１０ａを用いた液晶表示装置１０
によれば、液晶表示装置１０の使用期間が長くなっても、周囲の明るさに対応して正確に
照光手段の明るさを制御することができるようになる。なお、ＴＦＴ光センサの具体的駆
動方法及び信号処理方法は、上述した従来例のものと相違はないのでその詳細は省略する
。

なお、上記実施形態の液晶表示装置１０では、ＦＦＳモードの液晶表示パネル１０ａを
使用した例を示したが、層間膜上に画素電極が形成されている液晶表示パネルであれば等
しく適用可能である。すなわち、液晶表示パネルとして層間膜１８'の表面にくし歯状の
一対の電極が互いに絶縁された状態で噛み合うように形成し、このくし歯状の一対の電極
の一方をスイッチング素子としてのＴＦＴに電気的に接続したものを用いれば、上記実施
形態の液晶表示装置１０と同様の効果を奏することができるＩＰＳモードの液晶表示装置
が得られる。また、液晶表示パネルの一対の基板のうちの他方には共通電極が形成された
ＴＮモードないしＶＡモードの液晶表示パネルを用いれば、上記実施形態の液晶表示装置
１０と同様の効果を奏することができるＴＮモードないしＶＡモードの液晶表示装置が得
られる。

更に、上記実施形態の液晶表示装置１０では、光検知部ＬＳとしては、測定用のＴＦＴ
光センサのみを用いた例を示したが、半導体層としてａ−Ｓｉ層を用いたＴＦＴのチャネ
ル領域が予め定めた一定の減光手段により被覆された参照光センサを備えたものとを用い
てもよい。参照光センサも、半導体層としてａ−Ｓｉ層を用いたＴＦＴからなるので、光
曝露によって感度が低下する。しかしながら、参照光センサは、ＴＦＴのチャネル領域が
予め定めた一定の減光手段により被覆されているので、上記実施形態の液晶表示装置１０
で使用しているＴＦＴ光センサとは劣化の傾向が相違している。そのため、予め積算光量
と上記実施形態の液晶表示装置１０で使用しているＴＦＴ光センサ及び参照光センサの出
力信号の比の関係を求めておけば、容易に正確な外光の明るさを求めることができる。

実施形態に共通する液晶表示装置のアレイ基板を模式的に示した平面図である。 光検知部の等価回路図である。 図１のIII−III線に沿った断面図である。 ＴＦＴ光センサの電圧−電流曲線の一例を示す図である。 明るさが異なる場合の図２に示した回路図におけるコンデンサの両端の電圧−時間曲線を示す図である。 実施形態の液晶表示パネルのカラーフィルタ基板を透視して表した２サブ画素分の平面図である。 図６のVII−VII線に沿った断面図である。 図６のVIII−VIII線に沿った断面図である。 図９Ａ〜図９Ｆはそれぞれ製造工程順に表した図６のVII−VII線に沿った部分に対応する断面図である。

符号の説明

１０：液晶表示装置 １０ａ：液晶表示パネル １１：透明基板 １２：走査線 １３
：ゲート絶縁膜 １４、１４Ｌ１〜１４Ｌｎ：半導体層 １５：信号線 １７：パッシベ
ーション膜 １８：ポジ型感光性樹脂材料からなる層 １８'：ブリーチング処理後の層
間膜 １９：下電極 ２０：電極間絶縁膜 ２１：コンタクトホール ２２：上電極 ２
４：スリット ２５：透明基板 ２６：ブラックマトリクス ２７：カラーフィルタ層
２８：オーバーコート層 ２９：液晶 ＢＲ：張り出し部 ＩＣ：駆動用ドライバ ＡＲ
：アレイ基板 ＣＦ：カラーフィルタ基板 ＧＷ１〜ＧＷｎ：走査線 ＳＷ１〜ＳＷｎ：
信号線 ＤＡ：表示領域 ＬＳ：光検知部 ＬＳ１〜ＬＳｎ：ＴＦＴ光センサ ＣＸ：容
量部 ＣＸ１〜ＣＸｎ：コンデンサ ＧＬ１〜ＧＬｎ：ゲート電極 Ｌ１〜ＳＬｎ：ソー
ス電極 ＤＬ１〜ＤＬｎ：ドレイン電極 Ｌ：ソース配線 Ｌ'：ドレイン配線

Claims (12)

1. 半導体層としてアモルファスシリコン層を用いた薄膜トランジスタからなる光センサで
   あって、
   前記薄膜トランジスタのチャネル領域の表面に外光の積算光量に応じて光透過率が上昇
   する材料からなる層が形成されていることを特徴とする光センサ。
2. 前記外光の積算光量に応じて光透過率が上昇する材料からなる層は、ポジ型感光性樹脂
   材料で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光センサ。
3. 一対の対向配置された基板間に液晶が封入された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネ
   ルの照光手段と、前記液晶表示パネルに組み込まれた外光を検出する薄膜トランジスタか
   らなる光センサを備える光検知部と、前記光検知部からの出力信号に基いて外光の明るさ
   に応じて前記照光手段の明るさを制御する制御手段とを備えた液晶表示装置であって、
   前記光センサは、半導体層としてアモルファスシリコン層を用いた薄膜トランジスタか
   らなり、
   前記薄膜トランジスタのチャネル領域の表面に外光の積算光量に応じて光透過率が上昇
   する材料からなる層が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
4. 前記外光の積算光量に応じて光透過率が上昇する材料からなる層は、ポジ型感光性樹脂
   材料で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記光検知部は、半導体層としてアモルファスシリコン層を用いた薄膜トランジスタの
   チャネル領域が予め定めた一定の減光手段により被覆された参照光センサを備え、前記光
   センサの出力信号及び前記参照光センサの出力信号の比に基いて前記光センサの出力変動
   を補正した外光の明るさに対応する信号を出力するものであることを特徴とする請求項３
   に記載の液晶表示装置。
6. 前記光センサは前記液晶表示パネルの表示領域の外周縁部に配置され、前記外光の積算
   光量に応じて光透過率が上昇する材料からなる層は前記光センサが配置されている箇所に
   形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
7. 前記液晶表示パネルの一対の基板のうちの一方には、サブ画素毎に、スイッチング素子
   としての薄膜トランジスタと、前記スイッチング素子としての薄膜トランジスタに電気的
   に接続された画素電極とを備え、少なくとも前記スイッチング素子としての薄膜トランジ
   スタと前記画素電極との間にはポジ型感光性樹脂材料で形成された層間膜が形成されてお
   り、前記層間膜はブリーチング処理されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表
   示装置。
8. 前記ブリーチング処理は、外部から前記液晶表示パネルの一対の基板のうちの一方側か
   ら他方の基板側に向けて紫外線を照射することによって行われたものであることを特徴と
   する請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記液晶表示パネルの層間膜の表面には、絶縁膜を介してそれぞれ透明導電性材料から
   なる下電極及び複数のスリットが形成された上電極が形成され、前記下電極又は上電極の
   何れかが前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極とされていることを特徴と
   する請求項７に記載の液晶表示装置。
10. 前記液晶表示パネルの層間膜の表面には、くし歯状の一対の電極が互いに絶縁された状
    態で噛み合うように形成され、前記くし歯状の一対の電極の一方が前記スイッチング素子
    と電気的に接続された画素電極とされていることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示
    装置。
11. 前記液晶表示パネルの一対の基板のうちの他方には共通電極が形成されていることを特
    徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
12. 前記外光を検出する薄膜トランジスタからなる光センサは、前記液晶表示パネルの製造
    工程においてスイッチング素子としての薄膜トランジスタと同時に形成されたものである
    ことを特徴とする請求項３〜１１のいずれかに記載の液晶表示装置。

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