JPH0829265A

JPH0829265A - 温度センサおよびそれを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0829265A
Application number: JP16379594A
Authority: JP
Inventors: Naoki Moriyama; 直己森山; Yumi Kihara; 由美木原; Yoichi Masuda; 陽一増田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1994-07-15
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶表示装置における表示パネルの温度変化
に起因した表示不良を解消して、良好な表示性能を維持
することを実現した液晶表示装置とそれに用いられる温
度センサを提供する。【構成】例えばＴＦＴアレイ基板１０１上の表示画面
を囲むパネル周囲の空いたスペースなどに、画素部スイ
ッチング用ＴＦＴ１０５の形成材料と同じ材料を用いて
同じプロセスで並行して本発明に係る温度センサ１１１
が形成される。

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
に液晶セルの温度変化に起因した表示の変異を解消する
ために用いられる温度センサと、この温度センサを用い
て良好な表示品位の画像を維持することを可能とした液
晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、軽量かつ低消費電力を
達成するフラットパネルディスプレイとして注目されて
いる。なかでも、各表示画素ごとに薄膜トランジスタ
（以下、ＴＦＴと略称）等のスイッチ素子が設けられて
いるアクティブマトリックス型液晶表示装置は、クロス
トークのない高精細な表示画像が得られることから、Ｔ
Ｖ用途をはじめＯＡ用途等の各種ディスプレイデバイス
として利用されている。

【０００３】一般的に偏光板を用いる方式の液晶表示パ
ネルの場合には、その偏光板で透過光が少なくとも50％
損失していた。しかしアクティブマトリックス型液晶表
示装置のなかでも、例えば液晶材料として光散乱性を有
する高分子分散液晶を用いた、いわゆる高分子分散型液
晶表示装置は、偏光板が不要であることから、最大透過
率が高いという特長がある。

【０００４】近年、表示画面の大型化の要求から液晶表
示装置を投射型液晶表示装置の画像形成用デバイスとし
て用いる試みが為されているが、この高分子分散型液晶
表示装置は光源光の高い利用効率つまり高い透過率が要
求される投射型液晶表示装置に好適である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
高分子分散型液晶表示装置をはじめとしてその他にも捩
じれネマテイック方式の液晶表示装置など、一般に液晶
組成物を用いた表示パネルを投射型液晶表示装置に用い
る場合、液晶表示装置に対して光源（ランプ）の強力な
光が照射されるため動作温度が大きく変化し、この温度
変化に起因して液晶表示装置としての表示動作特性が大
きく変異する傾向にある。その結果、表示画像の輝度や
コントラスト等の表示特性が予め設定しておいた特性か
らずれてしまい、液晶表示装置に入力した画像データに
正しく対応した画像表示が行なわれなくなり、表示品質
が実質的に低下するという問題がある。

【０００６】液晶表示装置をＲ・Ｇ・Ｂの各色ごとに対
応して 1枚ずつ合計 3枚用いる 3板式の投射型液晶表示
装置の場合には、光源光はダイクロイックミラーでＲ，
Ｇ，Ｂのような 3色光に分けられた後に液晶表示装置に
入射する。このとき、入射光強度の違いや液晶表示装置
の吸光率が光の波長により異なることにより、 3枚の表
示装置には温度差が生じる。その結果、表示画像の色バ
ランスが乱れるなどの表示不良が生じるという問題があ
る。

【０００７】また、単板式の投射型液晶表示装置におい
ても、動作温度の変化によりコントラスト特性をはじめ
その他の画質の低下が生じるという問題がある。

【０００８】特に高分子分散型液晶表示装置は、その液
晶表示パネルの電気光学特性は温度の影響を特に強く受
けるので、上記のような表示不良を生じることなく設計
通りの表示品位を保つためには、液晶表示パネルの温度
を一定に保つことが必要となる。しかも、そのような高
分子分散型液晶表示装置を投射型液晶表示装置に用いる
べくその液晶表示パネルの小型化を進めて行くと、これ
に伴なって液晶表示装置に対する入射光強度は画素部の
面積に反比例する。このため、液晶表示装置の液晶表示
パネルの温度変化は光学系の小型化によって相対的に大
きく顕著になって行く。従って液晶表示装置を小型化す
るほど液晶表示パネルの温度変化による表示不良が顕著
になるという問題がある。この問題は特に高分子分散型
液晶表示装置に顕著な問題ではあるが、これは高分子分
散型のみならず液晶表示装置に一般的に生じる問題であ
る。

【０００９】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、その目的は、液晶表示装置における
表示パネルの温度変化に起因した表示不良を解消して、
良好な表示性能を維持することを実現した液晶表示装置
を提供することにある。また、そのような温度制御を行
なうために温度変化を感知する、簡易な製造方法で製造
可能な温度センサを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の温度センサは、
非単結晶半導体を用いて形成された半導体層と、該半導
体層にゲート電圧を印加するゲート電極と、半導体層に
電流を導通するドレイン電極およびソース電極とを備え
た薄膜半導体素子の、前記ドレイン電極またはソース電
極と前記ゲート電極とが接続された構造を具備し、温度
変化に対応した前記半導体層の電気特性の変化に対応し
て変化する前記ドレイン電極と前記ソース電極との間の
電流の導通の変化によって温度を感知することを特徴と
している。また、本発明の液晶表示装置は、基板上に
互いに交差するように配列された複数の走査配線と複数
の信号配線と該走査配線および該信号配線の交差部ごと
に形成され該走査配線および該信号配線に接続されたス
イッチング素子と該スイッチング素子ごとに接続された
画素電極とが形成されたスイッチング素子アレイ基板
と、前記スイッチング素子アレイ基板に間隙を有して対
向配置される対向電極が形成された対向基板と、前記ス
イッチング素子アレイ基板と前記対向基板との間に挟持
された液晶組成物とを有する液晶表示装置において、非
単結晶半導体を用いて形成された半導体層と、該半導体
層にゲート電圧を印加するゲート電極と、前記半導体層
に電流を導通するドレイン電極およびソース電極とを備
えており、前記スイッチング素子として用いられる薄膜
半導体素子と、前記薄膜半導体素子の形成材料を用いて
前記スイッチング素子アレイ基板上に形成された温度セ
ンサとを具備することを特徴としている。

【００１１】また、上記の液晶表示装置において、前記
温度センサとして、前記薄膜半導体素子の半導体層に用
いられた材料と同材料で同層に形成された半導体層と、
前記薄膜半導体素子のドレイン電極およびソース電極に
用いられた材料と同材料で同層に形成され前記導体層に
電流を導通するドレイン電極およびソース電極と、前記
薄膜半導体素子に用いられた材料と同材料で同層に形成
され前記ドレイン電極または前記ソース電極に接続され
たゲート電極とを備えており、温度変化に対応した前記
薄膜半導体素子の半導体層の電気特性の変化によって温
度を感知する温度センサを具備することを特徴としてい
る。

【００１２】また、上記の液晶表示装置において、半導
体層と、該半導体層にゲート電圧を印加するゲート電極
と、前記半導体層に電流を導通するドレイン電極および
ソース電極と、前記ドレイン電極と前記半導体層との間
および前記ソース電極と前記半導体層との間に形成され
たオーミックコンタクト層とを備えて前記スイッチング
素子として用いられる薄膜半導体素子と、前記薄膜半導
体素子の前記オーミックコンタクト層及び／又は前記半
導体層に用いられた材料と同材料を用いて同層に抵抗体
が形成され温度変化に対応して前記抵抗体の内部抵抗が
変化する電気抵抗素子とを備えており、前記電気抵抗素
子の前記内部抵抗の変化に基づいて温度を感知する温度
センサとを具備することを特徴としている。

【００１３】また、上記のうちいずれか記載の液晶表示
装置において、前記温度センサによって感知された温度
に対応して前記液晶表示装置の液晶セルの温度を制御す
る温度制御装置及び／又は前記温度センサによって感知
された温度に対応して前記液晶表示装置に対する液晶駆
動電圧を制御して前記液晶表示装置の電気光学特性の変
化を補正する液晶駆動電圧制御装置を具備することを特
徴としている。

【００１４】なお、上記の液晶表示装置の液晶セルとし
て高分子分散型液晶を用いた液晶表示装置に対して本発
明は特に有効であると言えるが、この他にも一般に捩じ
れネマティック型液晶を用いた液晶表示装置においても
本発明は好適な技術であることは言うまでもない。

【００１５】また、上記の薄膜半導体素子の非単結晶半
導体からなる（非単結晶半導体を用いて形成された）半
導体層としては、例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ）や多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）がある。

【００１６】また、上記の液晶表示装置における温度セ
ンサの製造方法としては、画素部のスイッチング素子と
しての薄膜半導体素子の製造プロセスと並行してこれと
同時に製造を進行することによって、最も簡易に本発明
に係る温度センサを製造することができることは言うま
でもない。

【００１７】

【作用】アクティブマトリックス型液晶表示装置の液晶
パネルに例えばＴＮ型液晶を用いた場合、温度変化によ
る表示装置の光学特性の変化は比較的少ないが、高分子
分散型液晶を用いた場合には、表示装置の光学特性は温
度に依存して特に大きく変化する。即ち、高分子分散型
液晶は温度によりその比抵抗や電界に対する感度つまり
電圧−透過率特性（Ｖ−Ｔ特性）が変化する。その一例
として高分子分散型液晶を用いたアクティブマトリック
ス型液晶表示装置の印加電圧−透過率特性の温度による
変化を図１０に示す。このように温度変化に起因して液
晶層の電圧の保持率や光の透過率が大きく変化する。従
って、温度が変化する環境における液晶表示パネルの表
示画像を一定の画質に保つことができずに正規の表示か
ら外れてしまい、表示画像の画質が低下するという問題
がある。

【００１８】このような液晶表示パネルの温度変化に起
因した表示不良を解消するための対策として、従来は例
えば温度センサを表示装置内部に設けて温度を検知し、
その温度が所定以上になったときには例えば冷却ファン
による冷却を行なう等の方式が、温度を一定に保つ対策
として有効であると考えられていた。しかしながら、サ
ーミスタなどの温度センサを液晶表示パネルの内部に実
装すると、温度センサとアレイ基板とを完全に密着させ
ることが困難であり、温度センサの測定誤差も大きく、
また製造工程の増加や歩留まりの低下などにより製造コ
ストが上昇する等のデメリットが大きかった。

【００１９】良好な表示画像を得るためには液晶表示パ
ネルの温度変化を正確に感知する温度センサが必要であ
る。そこで、本発明者らは、液晶表示パネルに配設され
る画素部スイッチング用ＴＦＴの形成材料を用いて簡易
な方法で安価に形成することが可能な構造を見い出し
て、本発明を完遂するに至った。

【００２０】本発明の液晶表示装置の構造は、従来の画
素部のＴＦＴの製造プロセスをほとんど踏襲して形成す
ることができる。従って、本発明に係る温度センサは、
簡易な製造方法で安価に製造することができる。例えば
ＴＦＴアレイ基板上の表示画面を囲むパネル周囲の空い
たスペースなどに、画素部スイッチング用ＴＦＴの形成
材料と同じ材料を用いて同じプロセスで並行して本発明
に係る温度センサを製造することができる。これは、例
えばＴＦＴアレイ基板の製造プロセスにおけるＰＥＰ
（Photo Etching Process ）工程で用いるフォトマスク
のマスクパターンを変更するだけで、上記のようにＴＦ
Ｔアレイ基板上の表示画面を囲むパネル周囲の空いたス
ペースなどに本発明に係る温度センサを配設することも
可能である。このようなマスクパターンを変更する方法
が最も簡易かつ効果的な、本発明に係る温度センサの製
造方法であると考えられる。製造方法としてはこの他に
も、例えば温度センサとしての最適な動作特性を得るた
めに、温度センサの構造中に用いられている半導体層の
電気抵抗などの特性を制御すべく、その半導体層に対し
て画素部スイッチング用ＴＦＴの半導体層とは異なる量
の不純物をドープしてもよい。ただしこの場合には、製
造プロセスは若干増えるが、不純物打ち込みなどの簡易
な工程を高々 1〜 2工程追加するだけでよく、本質的に
は画素部スイッチング用ＴＦＴの製造工程を踏襲するこ
とができるので、製造方法としても極めて簡易であるこ
とには変わりがないことは言うまでもない。

【００２１】なお、このような本発明に係る温度センサ
は、液晶表示装置のみならずその他の装置においても、
その温度センサが実装された装置の温度を感知する目的
で、一般に広く用いることが可能であることは言うまで
もない。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の液晶表示装置の実施例を、図
面を参照して詳細に説明する。

【００２３】（実施例１）図１は、第１の実施例の液晶
表示装置の構造の概要を示す図である。なお、図１およ
び以下の説明においては、図示および説明の簡潔化のた
めに、特に本発明の温度センサが形成されるＴＦＴアレ
イ基板を中心として詳述する。

【００２４】図１に示すように、本発明に係る液晶表示
装置のＴＦＴアレイ基板１０１は、透明基板１０２上に
格子状に直交するように配設された走査線１０３と信号
線１０４と、この走査線１０３と信号線１０４との各交
差部ごとに形成された画素部スイッチング用ＴＦＴ１０
５と、走査線１０３と信号線１０４とで形成された各格
子内ごとに配置されマトリックス配置の画素を形成す
る、走査線１０３と信号線１０４とに接続された画素電
極１０６とが形成された表示領域１０７と、その表示領
域１０７を囲む基板周辺部分に配置された信号線駆動用
ＩＣ１０８、走査線駆動用ＩＣ１０９と、これら駆動用
ＩＣと表示領域１０７内の走査線１０３、信号線１０４
との接続のための接続配線１１０とを備えている。そし
て本発明に係る温度センサ１１１は、接続配線１１０が
形成された表示領域１０７を囲む基板周辺部分に形成さ
れている。なお、駆動用ＩＣは透明基板１０２上にいわ
ゆるＣＯＧ実装方式で配置しても良いことは言うまでも
ない。

【００２５】次に、その温度センサの詳細な構造を述べ
る。上記のように、アクティブマトリックス型液晶表示
装置は、各画素ごとにスイッチング素子としてＴＦＴ１
０５を備えているが、このＴＦＴ１０５のようなＴＦＴ
素子は一般にゲート電極とドレイン電極とを短絡させる
とダイオードとして動作する。発明者らは、このような
ゲート電極とドレイン電極とを短絡させたＴＦＴ素子を
用いたダイオードの温度特性が、液晶表示装置の動作温
度範囲内で温度センサとして利用可能であることを見い
出した。その温度−電気抵抗特性を図２に示す。このよ
うなＴＦＴをダイオードのような構造として用いた温度
センサの電気抵抗値の制御は、ＴＦＴの構造自体はその
ままで図３に示すＴＦＴ構造３０１のＷおよびＬの大き
さを変えることによって変えることが出来る。図３に示
すように、ＴＦＴ構造３０１はゲート電極３０２と、無
機保護膜３０３と、ドレイン電極３０４と、ソース電極
３０５とからその主要部が形成されている。このＴＦＴ
構造３０１の平面的パターンのＷ、Ｌの設定を変えるこ
とによって、温度センサとしての電気抵抗値つまり動作
特性を変えることが出来る。本実施例においては液晶表
示パネルのゲート電圧 5Ｖ〜30Ｖを温度センサのドレイ
ン電極と短絡されたゲート電極に印加し（つまりソース
電極−ドレイン電極間の電圧として印加し）て温度セン
サとして作動させたが、このような本実施例の液晶表示
パネルの仕様などの条件下における上記の電気抵抗値と
しては、10ｋΩ〜 1.4ＭΩに設定すれば良いことを実験
から確認した。なお、このような本発明に係る温度セン
サに用いる電気抵抗の好適値としては、液晶表示パネル
の使用温度や温度制御の精度などの条件に従って変化す
るが、一般に液晶表示装置に用いられるＴＦＴの形成材
料である半導体層やオーミックコンタクト層と同じ材料
を用いて形成可能でかつ本発明の温度センサとして好適
に用いることができる電気抵抗値としては、 100Ω〜
3.5ＧΩが好適である。

【００２６】このような抵抗値に設定することにより、
上記の液晶表示装置の温度制御に好適に用いることので
きる動作特性を備えた温度センサを得ることができた。
このような本発明に係る温度センサは、画素部スイッチ
ング素子であるＴＦＴ１０５の製造プロセスを変えるこ
となく、その製造工程中のＰＥＰ工程におけるマスクパ
ターンのみを変更するだけで、画素部スイッチング素子
であるＴＦＴ１０５と並行して同時に形成することがで
きる。これを、図４（ａ）の温度センサの断面図および
図４（ｂ）の画素部スイッチング用ＴＦＴの断面図とに
基づいて以下に説明する。なお、図４において、図１〜
３と同様の部位については同一の番号を付して示してい
る。

【００２７】まず、本発明に係る温度センサは、ガラス
基板のような透明基板１０２上にＭｏ−Ｔａのゲート電
極３０２を形成し、これを覆うように酸化珪素膜、窒化
珪素膜を堆積してゲート絶縁膜４０１を形成する。そし
てゲート絶縁膜４０１の上に非晶質珪素（以下、ａ−Ｓ
ｉと略称）薄膜を堆積する。このａ−Ｓｉ薄膜が後にチ
ャネル領域４０２、ソース領域４０３、ドレイン領域４
０４を備えた半導体層４０５となる。

【００２８】続いて、窒化珪素膜を堆積しこれをエッチ
ングにより島状にパターニングしていわゆるｉストッパ
層等と呼ばれる無機保護膜３０３を形成する。この無機
保護膜３０３のパターニングは、チャネル領域４０２と
重なる部分を残して他の部分をエッチングして前記の如
く島状にパターニングする。そしてその上を含む基板上
に低抵抗半導体薄膜を堆積し、これをエッチングにより
パターニングして、ソース領域４０３、ドレイン領域４
０４それぞれに各々接続されるオーミックコンタクト層
４０６、４０７を形成する。

【００２９】続いて、ゲート電極３０２とドレイン電極
４０４とを短絡せるためにコンタクトホール４０８を穿
設した後、Ｍｏ−Ａｌ−Ｍｏ膜を形成しこのＭｏ−Ａｌ
−Ｍｏ膜をエッチングして、ソース電極３０５、ドレイ
ン電極３０４を形成する。さらに素子全体を覆うように
窒化珪素を堆積して保護膜（いわゆるパッシベーション
膜）４０９を形成する。このようにして、本発明に係る
温度センサの構造の主要部が作製される。

【００３０】一方これに対して、図４（ｂ）に示すよう
に、画素部スイッチング素子としてのＴＦＴ１０５は、
以下のような構造に形成されている。図４（ｂ）は、そ
の構造を示す断面図である。ガラス基板のような透明基
板１０２上に、ゲート電極３０２と、その上を覆うよう
に形成されたゲート絶縁膜４０１と、ａ−Ｓｉ薄膜を用
いて形成されチャネル領域４０２とソース領域４０３と
ドレイン領域４０４とを備えている半導体層４０５と、
そのチャネル領域４０２上を覆うように形成された無機
保護膜３０３と、オーミックコンタクト４０６、４０７
と、ソース電極３０５およびドレイン電極３０４と、保
護膜４０９とが形成されていることは、上記の温度セン
サと同様の構造であり、温度センサと同様の製造方法で
形成されることは言うまでもない。しかしてＴＦＴ１０
５においては、上記の温度センサとは異なりコンタクト
ホール４０８は穿設されておらずゲート電極３０２はド
レイン電極３０４とは接続されていない。ゲート電極３
０２は言うまでもなく一般的な画素部スイッチング素子
と同様に走査線１０３に接続されている。そしてドレイ
ン電極３０４は一般的な画素部スイッチング素子と同様
に画素電極１０６に接続されている。

【００３１】ＴＦＴ１０５の構造と本発明に係る第１の
実施例の温度センサ１１１との構造上および製造方法上
の違いとしては、温度センサに１１１おいてはコンタク
トホール４０８が穿設されておりそのコンタクトホール
４０８でドレイン電極３０４がゲート電極３０２と接続
されており画素電極１０６とは接続されていないという
ことである。

【００３２】ところで、このコンタクトホール４０８の
穿設工程としては、ＴＦＴ１０５の形成工程における例
えば走査線１０３と走査線駆動用ＩＣの出力端子との接
続用コンタクトホール（図示省略）を穿設する工程と同
時に行なうことも可能である。この場合、前記のコンタ
クトホールを穿設するＰＥＰ工程に用いられるフォトマ
スクのパターンに、コンタクトホール４０８を穿設する
ためのパターンを付加するだけの極めて簡易な変更だけ
で行なうことができる。つまり温度センサ１１１の形成
のために新たに追加が必要な工程ではない。このよう
に、本発明に係る温度センサの製造プロセスと画素部ス
イッチング用ＴＦＴの製造プロセスとは殆ど同じプロセ
ス（画素部スイッチング用ＴＦＴの製造プロセスの少な
くとも一部分、例えば半導体層の形成プロセスあるいは
オーミックコンタクト層の形成プロセスなど）およびそ
の形成材料を用いて、画素部スイッチング用ＴＦＴと並
行して製造することが可能である。

【００３３】このようにして形成される本発明に係る温
度センサの実際の液晶表示装置システムへの適用例を次
に示す。

【００３４】図５は、冷却ファンによる温度制御装置を
備えた液晶表示装置システムの構成の概要を模式的に示
す図である。

【００３５】６０１は高分子分散型液晶表示装置、６０
２は高分子分散型液晶表示装置６０１の液晶表示パネル
の表示画面周囲のスペースに形成されて液晶表示パネル
の温度を感知する本発明に係る温度センサ、６０３は温
度センサ６０２によって感知された液晶表示パネルの温
度に対応してその温度を制御するために後述の冷却用フ
ァンの動作の制御を司る温度制御回路、６０４は前記の
温度制御回路６０３により制御されて液晶表示パネルに
送風してその温度を空冷する冷却用ファン、６０５は冷
却用ファンを駆動する駆動電圧やその継断を制御するス
イッチ等を備えた冷却用ファン駆動回路である。

【００３６】上記の温度制御回路６０３の回路の主要構
造を図６に示す。図中、７０１は定電流回路、６０２は
温度センサー、６０５は冷却用ファン駆動回路、７０３
はバッファ、７０４は温度制御回路６０３から電流を出
力するための電源である。温度センサ６０２が所定温度
以上になると、この温度制御回路６０３から冷却用ファ
ン駆動回路６０５に電流が流れ、その電流により冷却用
ファン駆動回路６０５内部に配設されているスイッチ回
路（図示省略）が動作して、冷却用ファン駆動回路６０
５から冷却用ファン６０４に駆動電圧が供給されて冷却
用ファン６０４が動作し、高分子分散型液晶表示装置６
０１の液晶表示パネルに送風されてそのパネル温度が下
げられる。そして液晶表示パネルの温度が所定温度以下
になると温度センサの抵抗値が変化して冷却用ファン駆
動回路６０５に電流が流れなくなるから、冷却用ファン
６０４が止まる。そして暫くすると光源ランプから入射
する光源光によって液晶表示装置の温度が上昇する。こ
のような動作が続くことで、液晶表示装置の温度を一定
に保つことができる。

【００３７】なお、冷却ファン６０４のみによる空冷で
は、外気温が設定温度以上になった場合には温度制御を
行なうことができなくなるため、そのような場合を考慮
して、下記に示すような駆動電圧を制御することによる
液晶表示装置の表示特性の補正を組み合わせて行なえば
良い。また、冷却ファン６０４を用いて液晶表示パネル
を空冷する場合についてを上記実施例では示したが、こ
の他にも例えば液冷により温度制御を行なっても良いこ
とは言うまでもない。

【００３８】次に、温度センサーで検知した温度に対応
した液晶表示装置の駆動電圧を補正し電気光学特性の変
化を解消する方法について示す。

【００３９】図７はそのような温度に対応した液晶表示
装置の駆動電圧を補正する駆動電圧制御システムの概略
を示す図である。８０１はＴＮ型液晶を用いたアクティ
ブマトリックス型液晶表示装置、８０２は本発明に係る
温度センサ、８０３は駆動電圧補正回路、８０４は映像
信号線駆動回路、８０５は走査線駆動回路、８０６は信
号源、８０９は液晶表示装置８０１の液晶表示パネルで
ある。ここで、駆動電圧補正回路８０３の回路構成の概
要を図８に示す。図８中、９０１は定電流回路で、定電
流を出力する。８０２は本発明に係る温度センサ、９０
２は映像信号源で、液晶表示パネル８０９で画像表示を
行なうための映像信号を出力する。９０３は映像信号線
駆動回路で、前記の映像信号に基づいて信号線に対して
映像信号電圧を印加する。９０４は駆動電圧制御回路で
ある。駆動電圧制御回路９０４はバッファ９０５、演算
増幅回路素子９０６を備えており、温度センサから入力
された電圧に基づいて映像信号を増幅して出力する増幅
回路として機能する。この駆動電圧制御回路９０４によ
り、温度センサ８０２で検知された温度に応じて液晶印
加電圧の補正を行なう。即ち、図９に示すように液晶表
示装置の印加電圧−透過率特性は温度が低いほど大きな
液晶駆動電圧が必要であり、印加電圧−透過率曲線の傾
きは温度により変化するから、正確な階調表示をするた
めに温度に応じた補正を行なわなければならない。その
補正を駆動電圧制御回路９０４によって行なった映像信
号を映像信号線駆動回路９０３に出力し、どのような温
度下でも当初に設定した通りの良好な画像表示を行なう
ことができる。

【００４０】（実施例２）上記の実施例では温度センサ
として画素部スイッチング用ＴＦＴの形成材料を用い
て、その画素部スイッチング用ＴＦＴの構造のゲート電
極とドレイン電極とを短絡する他は殆ど同じ構造として
形成する場合について示したが、本発明の温度センサの
構造は、これのみには限定されないことは言うまでもな
い。上記以外にも、例えば画素部スイッチング用ＴＦＴ
の半導体層の抵抗の温度変化に対応した特性変化を利用
して温度センサを形成することもできる。

【００４１】一般に非単結晶半導体の電気抵抗は温度上
昇につれて低下するので、この特性を利用して、画素部
スイッチング用ＴＦＴのオーミックコンタクト層（低抵
抗半導体薄膜）を用いて所定の抵抗値を持つ配線を形成
すれば、上記の第一の実施例で述べた液晶表示装置シス
テムの温度センサとして適用することができる。

【００４２】このような画素部スイッチング用ＴＦＴの
オーミックコンタクト層（低抵抗半導体薄膜）を抵抗素
子（電気抵抗体）として用いた温度センサにおける、抵
抗体の平面的なパターンを図１０に示す。またその断面
構造を図１１に示す。なお図１１（ａ）は抵抗素子部分
の断面構造を示すＡ−Ａ´断面図、図１１（ｂ）は配線
用パッド部分の断面構造を示すＢ−Ｂ´断面図である。

【００４３】１１０１は低抵抗化された半導体層からな
るオーミックコンタクト層で、上記図４（ｂ）の画素部
スイッチング用ＴＦＴ１０５のオーミックコンタクト層
４０６、４０７と同材料を用いて同層に、同じ製造工程
で形成される。１１０２は配線用パッドで、この温度セ
ンサの外部（つまり上記実施例の駆動電圧補正回路８０
３など）との接続に用いられる。この配線用パッド１１
０２は、上記図４（ｂ）の画素部スイッチング用ＴＦＴ
１０５のソース電極３０５、ドレイン電極３０４と同材
料を用いて同層に、同じ製造工程で形成される。ソース
電極３０５、ドレイン電極３０４の形成材料であるＭｏ
−Ａｌ−Ｍｏ膜を形成した後にこれをエッチング法でパ
ターニングする際にそのパターンを変更して、この配線
用パッド１１０２をソース電極３０５、ドレイン電極３
０４とともに同じ製造工程中で形成する。１１０３は半
導体層で、上記図４（ｂ）の画素部スイッチング用ＴＦ
Ｔ１０５の半導体層４０５と同材料を用いて同層に、同
じ製造工程で形成される。

【００４４】図１１（ａ）に示すように、抵抗素子部分
１２０１の主要な断面構造は半導体層１１０３の上にオ
ーミックコンタクト層１１０１が形成されている。この
抵抗素子部分１２０１においては言うまでもなく抵抗値
の低いオーミックコンタクト層１１０１を電流が流れ
る。半導体層１１０３は温度センサとしては省略しても
良い部分であるが、画素部スイッチング用ＴＦＴ１０５
の製造プロセスと並行してこの抵抗素子部分１２０１を
形成する上で、出来るだけプロセスの煩雑な変更や付加
を省略するという意味で、オーミックコンタクト層１１
０１の下層にそのまま配置してある。また図１１におい
ては、抵抗素子部分１２０１の図示および説明の簡潔化
のために主要部とそれに関連の深い部分のみの構造を示
し、それ以外の部分例えばゲート絶縁膜４０１などは省
略したが、この部分にも画素部スイッチング用ＴＦＴ１
０５形成時に形成されるゲート絶縁膜４０１などを残し
てもよいことは言うまでもない。

【００４５】ただし、この抵抗素子部分１２０１を形成
する際に、画素部スイッチング用ＴＦＴ１０５の製造プ
ロセスと同じプロセスで層構造を形成すると、オーミッ
クコンタクト層１１０１の上にソース電極３０５、ドレ
イン電極３０４の形成材料であるＭｏ−Ａｌ−Ｍｏ膜が
形成される。このＭｏ−Ａｌ−Ｍｏ膜は明らかにオーミ
ックコンタクト層１１０１の抵抗値よりも低いから、電
流はＭｏ−Ａｌ−Ｍｏ膜をバイパスとして流れてしまう
のでオーミックコンタクト層１１０１の抵抗を用いるこ
とができない。そこで、抵抗素子部分１２０１において
は、例えば一般的なリフトオフ法によりＭｏ−Ａｌ−Ｍ
ｏ膜だけを除去する。あるいは、例えばレーザリペア装
置を用いてビーム深度およびスポット径を絞り込みつつ
Ｍｏ−Ａｌ−Ｍｏ膜だけを除去する。あるいはＭｏ−Ａ
ｌ−Ｍｏ膜のエッチング工程と次のオーミックコンタク
ト層４０６、４０７を形成する際のｎ⁺Ｓｉ膜のエッチ
ング工程との間にレジスト塗布工程を 1工程追加して、
そのｎ⁺Ｓｉ膜のエッチング工程でセンサー部のオーミ
ックコンタクト層１１０１がエッチング除去されてしま
わないように、センサー部のオーミックコンタクト層１
１０１上を覆うようにレジストを塗布してもよい。

【００４６】あるいは、図１１（ｃ）に示すように、抵
抗素子部分１２０１の層構造を、基板主面上に下から順
に、画素部スイッチング用ＴＦＴ１０５の半導体層４０
５と同材料を用いて同層に同じ製造工程で形成される半
導体層１１０３、画素部スイッチング用ＴＦＴ１０５の
無機保護膜３０３と同材料を用いて同層に同じ製造工程
で形成される無機保護膜３０３、画素部スイッチング用
ＴＦＴ１０５の保護層４０９と同材料を用いて同層に同
じ製造工程で形成される保護層４０９とを積層してなる
構造に形成してもよい。この場合、半導体層１１０３を
抵抗素子として用いることになるが、この半導体層１１
０３は本発明の温度センサの抵抗素子として用いるべく
抵抗値が余りにも高いので、例えば不純物イオンを選択
的に打ち込むなどして、この抵抗素子部分１２０１にお
ける半導体層１１０３の抵抗値を選択的に適切な抵抗値
に制御すればよい。この場合、不純物イオンの打ち込み
工程を追加することが必要となるが、図１にも示したよ
うに温度センサは基板上の2ケ所に配設されているに過
ぎず、また上記実施例に限らず数箇所に設置されている
に過ぎないので、上記のような不純物イオンの打ち込み
は簡易に行なうことができることは言うまでもない。そ
してその他のプロセスは図４（ｂ）と図１１とを比較す
れば明らかなように、ＴＦＴ１０５の製造プロセス中の
少なくとも一部分を用いてＴＦＴ１０５の製造プロセス
と平行して製造できる。

【００４７】このような抵抗素子部分１２０１を用いて
本発明に係る温度センサを形成すれば、その抵抗素子部
分１２０１の抵抗値（温度−電気抵抗特性）を、半導体
層１１０３あるいはオーミックコンタクト層１１０１の
パターン長および幅を変えるだけで簡易かつ正確に設定
することができる。しかも高々 1工程程度の簡易な工程
の追加だけで、殆ど画素部スイッチング用ＴＦＴ１０５
の製造プロセスと並行して温度センサを形成できるの
で、本発明に係る温度センサの製造は極めて簡易で低コ
ストなものである。

【００４８】実際に、 3板式の投射型液晶表示装置に本
発明に係る液晶表示装置を適用し、表示を行なわせる実
験を試みた。その結果、温度センサおよび温度制御手段
の無い従来の液晶表示装置の場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂの 3
枚の液晶表示装置の表示部の温度は約40℃から50℃の間
でばらついた。図９に示すように高分子分散型液晶表示
装置の相対透過率が50％になる電圧は40℃と50℃では約
1.2Ｖの差がある。

【００４９】一方、本発明に係る温度センサを用いた液
晶表示装置においては、正確な温度制御を行なうことが
でき、液晶表示パネル間の温度のばらつきを 1℃以内に
抑えることが出来た。このようなに液晶表示パネル温度
を高精度に制御することにより、動作温度に影響されな
い安定した表示画像を得ることが出来た。

【００５０】なお、本発明はＴＮ型液晶を用いた液晶表
示装置に対しても高分子分散型液晶を用いた液晶表示装
置に対しても有効であることは言うまでもない。

【００５１】また、本発明に係る温度センサは、上記実
施例では液晶表示装置に用いる場合について示したが、
これ以外にも一般に温度変化によって動作特性が大きく
変異する装置の温度制御を行なってその装置の動作の安
定化を図る用途であれば、液晶表示装置のみならず種々
の用途に用いることが可能であることは言うまでもな
い。

【００５２】また、上記実施例においては、液晶表示パ
ネルの液晶セル（つまり液晶層）の温度を温度センサで
感知して、その液晶セルの温度を制御する場合について
示したが、本発明に係る温度センサの液晶表示装置にお
ける利用としてはこれのみならず、この他にも例えば液
晶表示パネルの画素部スイッチング素子の温度変化によ
る動作特性の変化に起因した表示の変異を制御するため
に本発明の温度センサを用いることもできることは言う
までもない。この場合、本発明に係る温度センサの構造
の主要部は画素部スイッチング用ＴＦＴの構造の主要部
と殆ど同一仕様に形成することが容易に可能なので、温
度変化よる画素部スイッチング用ＴＦＴの動作特性の変
化をシミュレートすることに、本発明に係る温度センサ
を好適に用いることができる。

【００５３】

【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明によれば、液晶表示装置における表示パネルの温度
変化に起因した表示不良を解消して、良好な表示性能を
維持することを実現した液晶表示装置を提供することが
できる。またそのような温度制御を行なうために温度変
化を感知する、簡易な製造方法で製造可能な温度センサ
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の液晶表示装置の構造の概要を示
す図である。

【図２】第１の実施例の液晶表示装置の温度センサの温
度−電気抵抗特性を示す図である。

【図３】ＴＦＴ構造３０１のＷおよびＬを示す図であ
る。

【図４】本発明に係る第１の実施例の温度センサの素子
断面を示す図（ａ）、および画素部スイッチング用ＴＦ
Ｔの素子断面を示す図（ｂ）である。

【図５】冷却ファンによる温度制御装置を備えた液晶表
示装置システムの構成の概要を模式的に示す図である。

【図６】温度制御回路６０３の回路の主要構造を示す図
である。

【図７】温度に対応した液晶表示装置の駆動電圧を補正
する駆動電圧制御システムの概略を示す図である。

【図８】駆動電圧補正回路８０３の回路構成の概要を示
す図である。

【図９】一般的な液晶表示装置の液晶表示パネルの印加
電圧−透過率特性の温度による変化を示す図である。

【図１０】画素部スイッチング用ＴＦＴの形成材料を抵
抗素子として用いてなる温度センサの抵抗体部分の平面
的なパターンを示す図である。

【図１１】画素部スイッチング用ＴＦＴの形成材料を抵
抗素子として用いてなる温度センサの抵抗体部分の主要
断面構造を示す図である。

【符号の説明】

１０１………ＴＦＴアレイ基板１０２………透明基板１０３………走査線１０４………信号線１０５………ＴＦＴ１０６………画素電極１０７………表示領域１０８………信号線駆動用ＩＣ１０９………走査線駆動用ＩＣ１１０………接続配線１１１………温度センサ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１０月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】

【作用】アクティブマトリックス型液晶表示装置の液晶
パネルに例えばＴＮ型液晶を用いた場合、温度変化によ
る表示装置の光学特性の変化は比較的少ないが、高分子
分散型液晶を用いた場合には、表示装置の光学特性は温
度に依存して特に大きく変化する。即ち、高分子分散型
液晶は温度によりその比抵抗や電界に対する感度つまり
電圧−透過率特性（Ｖ−Ｔ特性）が変化する。その一例
として高分子分散型液晶を用いたアクティブマトリック
ス型液晶表示装置の印加電圧−透過率特性の温度による
変化を図９に示す。このように温度変化に起因して液晶
層の電圧の保持率や光の透過率が大きく変化する。従っ
て、温度が変化する環境における液晶表示パネルの表示
画像を一定の画質に保つことができずに正規の表示から
外れてしまい、表示画像の画質が低下するという問題が
ある。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】続いて、ゲート電極３０２とドレイン電極
３０４とを短絡せるためにコンタクトホール４０８を穿
設した後、Ｍｏ−Ａｌ−Ｍｏ膜を形成しこのＭｏ−Ａｌ
−Ｍｏ膜をエッチングして、ソース電極３０５、ドレイ
ン電極３０４を形成する。さらに素子全体を覆うように
窒化珪素を堆積して保護膜（いわゆるパッシベーション
膜）４０９を形成する。このようにして、本発明に係る
温度センサの構造の主要部が作製される。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】なお、冷却用ファン６０４のみによる空冷
では、外気温が設定温度以上になった場合には温度制御
を行なうことができなくなるため、そのような場合を考
慮して、下記に示すような駆動電圧を制御することによ
る液晶表示装置の表示特性の補正を組み合わせて行なえ
ば良い。また、冷却用ファン６０４を用いて液晶表示パ
ネルを空冷する場合についてを上記実施例では示した
が、この他にも例えば液冷により温度制御を行なっても
良いことは言うまでもない。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】図７はそのような温度に対応した液晶表示
装置の駆動電圧を補正する駆動電圧制御システムの概略
を示す図である。８０１は高分子分散型液晶を用いたア
クティブマトリックス型液晶表示装置、８０２は本発明
に係る温度センサ、８０３は駆動電圧補正回路、８０４
は映像信号線駆動回路、８０５は走査線駆動回路、８０
６は信号源、８０９は液晶表示装置８０１の液晶表示パ
ネルである。ここで、駆動電圧補正回路８０３の回路構
成の概要を図８に示す。図８中、９０１は定電流回路
で、定電流を出力する。８０２は本発明に係る温度セン
サ、９０２は映像信号源で、液晶表示パネル８０９で画
像表示を行なうための映像信号を出力する。９０３は映
像信号線駆動回路で、前記の映像信号に基づいて信号線
に対して映像信号電圧を印加する。９０４は駆動電圧制
御回路である。駆動電圧制御回路９０４はバッファ９０
５、演算増幅回路素子９０６を備えており、温度センサ
から入力された電圧に基づいて映像信号を増幅して出力
する増幅回路として機能する。この駆動電圧制御回路９
０４により、温度センサ８０２で検知された温度に応じ
て液晶印加電圧の補正を行なう。即ち、図９に示すよう
に液晶表示装置の印加電圧−透過率特性は温度が低いほ
ど大きな液晶駆動電圧が必要であり、印加電圧−透過率
曲線の傾きは温度により変化するから、正確な階調表示
をするために温度に応じた補正を行なわなければならな
い。その補正を駆動電圧制御回路９０４によって行なっ
た映像信号を映像信号線駆動回路９０３に出力し、どの
ような温度下でも当初に設定した通りの良好な画像表示
を行なうことができる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４９】一方、本発明に係る温度センサを用いた液
晶表示装置においては、正確温度制御を行うことがで
き、液晶表示パネル間の温度のばらつきを１℃以内に抑
えることが出来た。このようなに液晶表示パネル温度を
高精度に制御することにより、動作温度に影響されない
安定した表示画像を得ることが出来た。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５２】また、上記実施例においては、液晶表示パ
ネルの液晶セル（つまり液晶層）の温度を温度センサで
感知して、その液晶セルの温度を制御する場合について
示したが、本発明に係る温度センサの液晶表示装置にお
ける利用としてはこれのみならず、この他にも例えば液
晶表示パネルの画素部スイッチング素子の温度変化によ
る動作特性の変化に起因した表示の変異を制御するため
に本発明の温度センサを用いることもできることは言う
までもない。この場合、本発明に係る温度センサの構造
の主要部は画索部スイッチング用ＴＦＴの構造の主要部
と殆ど同一仕様に形成することが容易に可能なので、温
度変化よる画素部スイッチング用ＴＦＴの動作特性の変
化をシミュレートすることにより、本発明に係る温度セ
ンサを好適に用いることができる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図９】高分子分散型液晶表示装置の液晶表示パネルの
印加電圧−透過率特性の温度による変化を示す図であ
る。

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正１０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 29/786 // Ｇ０１Ｋ 7/02 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非単結晶材料からなる半導体層と、該半
導体層にゲート電圧を印加するゲート電極と、半導体層
に電流を導通するドレイン電極およびソース電極とを備
えた薄膜半導体素子の、前記ドレイン電極またはソース
電極と前記ゲート電極とが接続された構造を具備し、温
度変化に対応した前記半導体層の電気特性の変化に対応
して変化する前記ドレイン電極と前記ソース電極との間
の電流の導通の変化によって温度を感知することを特徴
とする温度センサ。
【請求項２】基板上に互いに交差するように配列され
た複数の走査配線と複数の信号配線と該走査配線および
該信号配線の交差部ごとに形成され該走査配線および該
信号配線に接続されたスイッチング素子と該スイッチン
グ素子ごとに接続された画素電極とが形成されたスイッ
チング素子アレイ基板と、前記スイッチング素子アレイ
基板に間隙を有して対向配置される対向電極が形成され
た対向基板と、前記スイッチング素子アレイ基板と前記
対向基板との間に挟持された液晶組成物とを有する液晶
表示装置において、非単結晶材料からなる半導体層と、該半導体層にゲート
電圧を印加するゲート電極と、前記半導体層に電流を導
通するドレイン電極およびソース電極とを備えており、
前記スイッチング素子として用いられる薄膜半導体素子
と、前記薄膜半導体素子の形成材料を用いて前記スイッチン
グ素子アレイ基板上に形成された温度センサとを具備す
ることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】請求項２記載の液晶表示装置において、前記温度センサとして、前記薄膜半導体素子の非単結晶
材料からなる半導体層に用いられた材料と同材料で同層
に形成された半導体層と、前記薄膜半導体素子のドレイ
ン電極およびソース電極に用いられた材料と同材料で同
層に形成され前記半導体層に電流を導通するドレイン電
極およびソース電極と、前記薄膜半導体素子に用いられ
た材料と同材料で同層に形成され前記ドレイン電極また
は前記ソース電極に接続されたゲート電極とを備えてお
り、温度変化に対応した前記薄膜半導体素子の半導体層
の電気特性の変化によって温度を感知する温度センサを
具備することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】請求項２記載の液晶表示装置において、非単結晶材料からなる半導体層と、該半導体層にゲート
電圧を印加するゲート電極と、前記半導体層に電流を導
通するドレイン電極およびソース電極と、前記ドレイン
電極と前記半導体層との間および前記ソース電極と前記
半導体層との間に形成されたオーミックコンタクト層と
を備えており、前記スイッチング素子として用いられる
薄膜半導体素子と、前記薄膜半導体素子の前記オーミックコンタクト層及び
／又は前記半導体層に用いられた材料と同材料で同層に
形成され温度変化に対応して内部抵抗が変化する電気抵
抗素子を備えており該電気抵抗素子の前記内部抵抗の変
化に基づいて温度を感知する温度センサと、を具備する
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】請求項１乃至４のうちいずれか記載の液
晶表示装置において、前記温度センサによって感知さ
れた温度に対応して前記液晶表示装置の液晶セルの温度
を制御する温度制御装置及び／又は前記温度センサによ
って感知された温度に対応して前記液晶表示装置に対す
る液晶駆動電圧を制御して前記液晶表示装置の電気光学
特性の変化を補正する液晶駆動電圧制御装置を具備する
ことを特徴とする液晶表示装置。