WO2006118044A1 - 表示装置およびこれを備えた電子機器 - Google Patents

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WO2006118044A1
WO2006118044A1 PCT/JP2006/308338 JP2006308338W WO2006118044A1 WO 2006118044 A1 WO2006118044 A1 WO 2006118044A1 JP 2006308338 W JP2006308338 W JP 2006308338W WO 2006118044 A1 WO2006118044 A1 WO 2006118044A1
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insulating film
active matrix
matrix substrate
interlayer insulating
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PCT/JP2006/308338
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Hiromi Katoh
Tomoyuki Nagai
Yoshihiro Izumi
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Sharp Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a flat panel type display device such as a liquid crystal display device or an EL (Electroluminescence) display device, and in particular, an environmental sensor such as an optical sensor for detecting the brightness of the surrounding environment on an active matrix substrate. It is related with the display apparatus with which it prepared.
  • the present invention also relates to an electronic device provided with such a display device.
  • Flat panel display devices typified by liquid crystal display devices have features such as thin and light weight and low power consumption, and are aimed at improving display performance such as colorization, high definition, and video compatibility. Due to advanced technology development, it is currently incorporated into a wide range of information devices, TV devices, and amusement devices such as mobile phones, PDAs, DVD players, mopile game devices, notebook PCs, PC monitors, and TVs.
  • an optical sensor which is a discrete component, is provided in the vicinity of the display device, and the use environment illuminance detected by the optical sensor is used as a basis.
  • the brightness is automatically adjusted according to the brightness of the surrounding environment, such as increasing the display brightness in a bright environment such as daytime or outdoors, and decreasing the display brightness in a relatively dark environment such as at night or indoors. (Dimming) can be performed. In this case, the viewer of the display device does not feel dazzling in a dark environment, and visibility can be improved.
  • the display device can achieve lower power consumption and longer life compared to methods of use that keep the display brightness high regardless of the light / dark environment of use. Furthermore, in order to automatically adjust the brightness (dimming) based on the detection information of the optical sensor, the user's hand is not bothered. [0005] Thus, a display system equipped with an automatic dimming function can achieve both good visibility and low power consumption in response to changes in the brightness of the usage environment. It is particularly useful for mopile devices (cell phones, PDAs, mopile game devices, etc.) that have many opportunities to use and require battery operation.
  • FIG. 7 is an overall configuration diagram of a liquid crystal display device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-62856
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the optical sensor mounting portion.
  • a substrate (active matrix substrate) 901 on which an active element such as a thin film transistor (TFT) is formed active matrix substrate 901 and a counter substrate 902 are attached to each other, and in a gap between the two, a region surrounded by a frame-shaped sealing material 925 is provided.
  • TFT thin film transistor
  • the liquid crystal layer 903 is sandwiched.
  • an optical sensor 907 that is a discrete component is disposed in the peripheral portion of the active matrix substrate 901, that is, the peripheral region S (frame region) where the counter substrate does not exist. Light is incident on the optical sensor 907 through a hole 916 provided in the housing 915.
  • the structure in which the optical sensor 907 is disposed in the peripheral region S has the following characteristics. That is, when the display mode of the liquid crystal display device is a transmissive type or a transflective type, it is necessary to provide the backlight system 914 on the back surface of the active matrix substrate 901, but the optical sensor 907 is arranged in the peripheral region S described above. As a result, it is possible to minimize the malfunction of the light sensor 907 caused by the light emitted from the backlight system 91 4 where the light emitted from the backlight system 914 does not directly reach the light sensor 907. It is. Further, in a normal liquid crystal display device, a polarizing plate (not shown) force S is applied to the front side of the counter substrate 902.
  • the optical sensor 907 is disposed in the peripheral region S, the optical sensor It is possible to guide the external light with a sufficient amount of external light to the optical sensor that the external light incident on 907 is blocked by the polarizing plate on the counter substrate 902. As a result, the optical sensor 907 can obtain a high level and SZN.
  • a thin film transistor (TFT) using an amorphous Si film or a polycrystalline Si film is generally used as an active element used in an active matrix display device.
  • TFT thin film transistor
  • a polycrystalline Si film is mainly used.
  • TFT structure having a polycrystalline Si film as a semiconductor layer formed in each pixel of the pixel array region (display region)
  • the TFT structure described here is called a “top gate structure” or “positive stagger structure”, and has a gate electrode on the upper layer of a semiconductor film (polycrystalline S film) serving as a channel.
  • the TFT 500 includes a polycrystalline Si film 511 formed on a glass substrate 510, a gate insulating film 512 formed so as to cover the polycrystalline Si film, and a gate electrode 5 formed on the gate insulating film 512. 13 and a first interlayer insulating film 514 formed so as to cover the gate electrode 513.
  • the source electrode 517 formed on the first interlayer insulating film 514 is electrically connected to the source region 511 c of the semiconductor film through a contact hole that penetrates the first interlayer insulating film 514 and the gate insulating film 512. Has been.
  • the drain electrode 515 formed on the first interlayer insulating film 514 is electrically connected to the drain region 5 l ib of the semiconductor film through a contact hole that penetrates the first interlayer insulating film 514 and the gate insulating film 512. Connected. In addition, this A second interlayer insulating film 518 is formed so as to cover them.
  • the region of the semiconductor film facing the gate electrode 513 functions as the channel region 511a.
  • a region other than the channel region 511a of the semiconductor film is highly doped with impurities, and functions as a source region 511c and a drain region 51 lb.
  • a pixel electrode 519 for supplying an electric signal to the driven display medium is formed on the second interlayer insulating film 518.
  • the pixel electrode 519 is electrically connected to the drain electrode 515 through a contact hole provided in the second interlayer insulating film 518.
  • the pixel electrode 519 generally requires flatness, and the second interlayer insulating film 518 existing below the pixel electrode 519 is required to function as a flat film. Therefore, it is preferable to use an organic film (thickness 2 to 3 ⁇ m) such as an acrylic resin for the second interlayer insulating film.
  • the second interlayer insulating film 518 is required to have a patterning performance, and usually a photosensitive organic film is often used.
  • an optical sensor for detecting the brightness of external light is formed monolithically in the peripheral area of the display device, compared to a display device including the TFT having the above structure in the display region. In this case, if the increase in the manufacturing process is to be minimized, the element structure of the optical sensor is limited.
  • FIG. 10 is a diagram showing a cross-section of the element structure of the optical sensor 400 that satisfies these conditions.
  • a semiconductor film 411 constituting an optical sensor is formed on a glass substrate 410, and a doping region (p region 41 lc or n region 41 lb) of the semiconductor film 411 is formed with respect to a non-doping region (i region 41 la). Thus, it is formed not in the vertical direction (stacking direction) but in the horizontal direction (plane direction).
  • a structure having a PIN junction in the lateral direction (plane direction) to the formation surface is called a lateral PIN-type optical diode.
  • Each member constituting the optical sensor 400 has the same process as each member constituting the TFT of FIG. It is formed with.
  • an insulating film 412 formed of the same material and in the same process as the gate insulating film 512 is formed on the upper layer of the semi-conductor film 411, and the source electrode 517 and the upper layer of the first interlayer insulating film 414 are formed.
  • a p-side electrode 417 formed by the same material and the same process, and an n-side electrode 415 formed by the same material and the same process as the drain electrode 515 are formed.
  • a surface protective film 418 formed of the same material as the second interlayer insulating film 518 and the same process is formed.
  • the second interlayer insulating film 518 electrically insulates the interlayer between the TFT 500 formation layer and the pixel electrode 519 formation layer, and improves the flatness of the formation surface of the pixel electrode 519.
  • the surface protective film 418 of the active matrix substrate is protected from the outside air as the optical sensor 400 and the electrode connected to the optical sensor 400. Play a role.
  • the second interlayer insulating film 518 is also generally formed over substantially the entire surface from the display region to the peripheral region, also serving as the surface protective film 418.
  • Such an optical sensor 400 shown in FIG. 10 is an optical sensor of the conventional display device shown in FIG.
  • the active matrix substrate constituting the display device is roughly divided into a display area (H shown in FIG. 8) and a peripheral area (frame area) (S shown in FIG. 8).
  • the latter peripheral area (S ) Is a light-shielding area (S1) that is further shielded by the housing, and a non-light-shielding area that is located in an aperture (for example, equivalent to aperture 916 in FIG. 8) provided in the housing and receives external light. (S2). Since the above-described optical sensor needs to receive external light, it is naturally necessary to be disposed in the non-shielding region (S2) on the active matrix substrate.
  • the second interlayer insulating film is formed in the preceding stage to be formed on substantially the entire surface from the display region to the peripheral region.
  • the external light reaching the second interlayer insulating film (assumed to be used under outdoor sunlight) is as follows.
  • Display area (H) Since a part of external light is absorbed by a polarizing plate (not shown) and a color filter provided on the counter substrate, the display area (H) reaches the second interlayer insulating film on the active matrix substrate. External light reaching is limited to light in a specific wavelength region. In particular, since almost 100% of the ultraviolet light is absorbed by the polarizing plate and the color filter, no ultraviolet light reaches the second interlayer insulating film.
  • Light shielding area (S1) All external light is shielded by the housing. Of course, no ultraviolet rays reach the second interlayer insulating film on the active matrix substrate.
  • Non-shielding region (S2) Since external light is directly incident, light of all wavelengths (including ultraviolet rays) included in the external light reaches the second interlayer insulating film on the active matrix substrate.
  • the second interlayer insulating film is formed of a photosensitive organic film such as an acrylic resin.
  • the organic film used here is an ultraviolet ray so that it can be patterned by ultraviolet exposure.
  • the material is designed so that it contains a photosensitive group that absorbs water, and a polymer polymerization reaction or a decay reaction is likely to occur by ultraviolet exposure. For this reason, it has characteristics that it absorbs ultraviolet rays and is easily deteriorated compared to ordinary resin materials. Thus, the organic film used here was not considered for resistance to ultraviolet rays.
  • each electrode of the optical sensor, the wiring members of the peripheral circuit, and the like are only thin insulating films. Because it is exposed to the atmosphere, it is vulnerable to electromagnetic noise. In addition, since optical sensors generally handle weak currents on the order of pA to nA, the effects of electromagnetic noise are particularly negligible. I have a problem.
  • the present invention provides the same material as the interlayer insulating film (second interlayer insulating film) in the pixel array region in a display device including an environmental sensor (for example, an optical sensor) formed in the peripheral region of the active matrix substrate. It is an object of the present invention to provide an active matrix substrate and a display device that are resistant to electromagnetic noise while using the above layer as a surface protective film of an environmental sensor, and preventing alteration of the surface protective film.
  • a display device has an active matrix substrate having a pixel array region in which a plurality of pixels are arrayed, and a pixel array region of the active matrix substrate. And a display medium disposed in a gap between the active matrix substrate and the counter substrate, a plurality of electrode wirings are provided in a pixel array region of the active matrix substrate.
  • the surface protective film disposed on the upper layer of the environmental sensor includes a transparent insulating layer formed of the same material as the interlayer insulating film and a transparent conductive layer formed on the upper layer.
  • the interlayer insulating film is a film for insulating between the electrode wiring and the plurality of active elements and the pixel electrode provided in the upper layer thereof in the pixel array region.
  • the display device of the present invention can suppress the influence of electromagnetic noise on the environmental sensor by including the transparent conductive layer as a part of the upper surface protective film of the environmental sensor.
  • the environmental sensor is manufactured by the same process as that of the active element. This is because the manufacturing process is simplified and costs can be reduced.
  • the environmental sensor is preferably formed monolithically on the main surface of the active matrix substrate.
  • the environmental sensor being “monolithically formed” on the active matrix substrate does not include that the environmental sensor is mounted on the active matrix substrate as a discrete component.
  • an environmental sensor is “monolithically formed” on an active matrix substrate means that a physical and / or chemical process such as a film formation process or an etching process is performed directly on the active matrix substrate. It means that an environmental sensor is formed on the main surface of the active matrix substrate through the applied steps.
  • the interlayer insulating film and the transparent insulating layer are formed by the same process, and the pixel electrode and the transparent conductive layer are formed by the same process. This is because it is not necessary to increase the number of man-hours in the manufacturing process, and the manufacturing cost of the display device can be suppressed.
  • a thin film transistor can be used as the active element, and a photodiode having a lateral structure is used as the environmental sensor. You can use it.
  • the transparent conductive layer attenuates the transmittance of ultraviolet light contained in external light to 50% or less. This is because the change over time of the transparent insulating layer due to ultraviolet rays can be effectively suppressed.
  • the transparent conductive layer is made of indium tin oxide, if the thickness of the transparent conductive layer is 140 nm or more, it is possible to attenuate the ultraviolet transmittance to about 50% or less.
  • the transparent conductive layer is electrically insulated from the pixel electrode and connected to a predetermined fixed potential. Since the transparent conductive layer acts as an electromagnetic wave shield for the environmental sensor, the environmental sensor's resistance to electromagnetic noise and the S / N ratio can be improved, and more accurate sensing can be performed. That is the power that can be S.
  • an electronic device that works on the present invention includes the display device of the present invention that works on any of the configurations described above, and the environmental sensor is an optical sensor, A control circuit that controls display luminance according to brightness information of external light detected by the optical sensor is provided.
  • the display luminance can be controlled by the control circuit controlling the luminance of the backlight system.
  • the display device is a self-luminous element, it can be realized by the control circuit controlling the light emission luminance. In this way, by controlling the display brightness so that it becomes necessary and sufficient brightness according to the ambient brightness, it is possible to provide an electronic device that reduces power consumption and realizes an easy-to-see display.
  • this electronic device can achieve both good visibility and low power consumption against changes in the brightness of the usage environment, it is particularly useful as a mopile device that needs to be taken outdoors and needs battery operation. Useful.
  • Such mopile devices are not intended to limit the application of the present invention, but include, for example, mobile phones, information terminals such as PDAs, mopile game devices, portable music players, digital cameras, There are video cameras.
  • an active matrix substrate is an active matrix substrate having a pixel array region in which a plurality of pixels are arrayed. Electrode wiring, a plurality of active elements, and the plurality of electrodes.
  • An interlayer insulating film provided on the upper layer of the pole wiring and the plurality of active elements, and a plurality of pixel electrodes formed on the interlayer insulating film, around the pixel array region in the active matrix substrate An environmental sensor disposed in an existing peripheral region; and a surface protective film provided on an upper layer of the environmental sensor, wherein the surface protective film is formed of the same material as the interlayer insulating film in the pixel array region, and A transparent insulating layer having an effect of attenuating transmittance and a transparent conductive layer formed of the same material as the pixel electrode on the transparent insulating layer.
  • a display device including an environmental sensor (for example, an optical sensor) formed in a peripheral region of an active matrix substrate, an interlayer insulating film (second interlayer insulating film) in a pixel array region. It is possible to provide a display device and an electronic device that are resistant to electromagnetic noise while using a layer of the same material as the film) as a surface protective film of an environmental sensor, preventing alteration of the surface protective film.
  • an environmental sensor for example, an optical sensor
  • second interlayer insulating film second interlayer insulating film
  • FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a display device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the display device which is effective in the first embodiment is incorporated in a housing.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a structure per pixel of a pixel array region (display region) of the display device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the optical sensor portion of the display device that is effective in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between ITO film thickness and spectral transmittance.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of an electronic apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an overall configuration diagram of a conventional liquid crystal display device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-62856.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of an optical sensor mounting portion disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-62856.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of an optical sensor mounting portion disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-62856.
  • FIG. 9 is a cross-sectional structure diagram of a conventional TFT formed in a pixel array region of an active matrix substrate.
  • FIG. 10 is a sectional view of an element structure of a conventional photosensor.
  • a display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • a liquid crystal display device is given as an example of a display device.
  • the present invention can also be applied to display devices other than liquid crystal display devices.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a display device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the display device 1 includes an active matrix substrate 2 in which a large number of pixels are arranged in a matrix, and a counter substrate 3 disposed so as to face the active matrix substrate 2, and a display medium 4 is provided in the gap therebetween. It has a structure in which liquid crystal is sandwiched.
  • the active matrix substrate 2 and the counter substrate 3 are bonded together by a frame-shaped sealing resin (not shown) along the outer periphery of the counter substrate 3.
  • Each pixel 5 of the active matrix substrate 2 is formed with a thin film transistor (TFT) 6 and a pixel electrode 7 for driving the display medium 4.
  • TFT thin film transistor
  • a counter electrode (not shown) and a color filter (not shown) are formed on the counter substrate 3.
  • the active matrix substrate 2 has an area (pixel arrangement area) 8 in which the pixels 5 are arranged and a peripheral area 9 close to the pixel arrangement area, and the counter substrate 3 covers the pixel arrangement area 8, and the peripheral area It arrange
  • an FPC 10 for connecting an external drive circuit to the display device is mounted via a terminal 38 (see FIG. 2).
  • An optical sensor 11 for detecting the brightness of the light is provided.
  • other peripheral circuits a drive circuit (not shown) for driving the TFT 6 in the pixel array region 8
  • wirings not shown
  • the pixel array region 8 Lead-out wiring (not shown) is also provided.
  • the TFT 6 formed in the pixel array region 8 and the optical sensor 11 formed in the peripheral region 9 are On the active matrix substrate 2, it is formed monolithically by substantially the same process. That is, some constituent members of the optical sensor 11 are formed simultaneously with some constituent members of the TFT 6.
  • FIG. 1 shows an example in which one optical sensor 11 is arranged in the peripheral region 9 of the display device 1 and the FPC 10 is arranged beside the optical sensor 11.
  • the arrangement position and the number of the optical sensors 11 and the arrangement position of the FPC 10 are not limited to the example shown in FIG.
  • a structure in which a plurality of optical sensors 11 are provided in the peripheral region 9 may be employed.
  • the display device 1 shown in FIG. 1 is incorporated into the housing 35 with an opening, similarly to the conventional display device shown in FIG.
  • An opening 37 of the housing 35 is provided at a predetermined position, and external light reaches the optical sensor 11 through the opening 37.
  • 39 is a circuit board.
  • the display device When the display device is in a display mode that uses transmitted light, it is necessary to provide the backlight system 12 on the back surface side of the active matrix substrate 2 in the housing 35.
  • a backlight system is not necessary when using a liquid crystal that uses a reflective display mode that uses reflection of external light, or when a self-luminous element such as an EL is used as the display medium.
  • the optical sensor 11 is intended to detect external light, when the light of the backlight system 12 enters the optical sensor 11, a problem occurs when the optical sensor 11 malfunctions. . Therefore, a force that prevents the backlight system 12 from being arranged below the photosensor arrangement part of the active matrix substrate 2 and a light shielding member such as aluminum tape (see FIG. When not equipped, it is necessary to give due consideration.
  • the display device 1 of the present embodiment described above is applied to a display system with an automatic dimming function that detects the illuminance of outside light using the optical sensor 11 and automatically controls the display luminance in accordance with the detected illuminance. be able to. That is, a control circuit that controls the luminance of the backlight system 12 or the luminance signal of the display signal based on the brightness information of the external light output from the optical sensor 11 provided in the peripheral region 9 of the active matrix substrate 2. By providing this, it is possible to automatically control the display brightness of the display device 1. As a result, in bright environments such as outdoors Can automatically adjust the brightness (dimming) to increase the display brightness and decrease the display brightness in relatively dark environments such as at night or indoors, reducing the power consumption and extending the life of the display device. Can be realized.
  • FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram of each pixel in the pixel array region (display region) 8 in the display device 1 of FIG.
  • a display medium (liquid crystal) 4 is sandwiched between the active matrix substrate 2 and the counter substrate 3.
  • a thin film transistor (TFT) 6 and a pixel electrode 7 for driving a display medium are formed on the active matrix substrate 2.
  • the structure of the TFT 6 used here is called a “top gate structure” or “positive stagger structure”, and has a gate electrode on the semiconductor film (polycrystalline Si film) 13 to be a channel.
  • the TFT 6 includes a polycrystalline Si film 13 formed on a glass substrate 14, a gate insulating film 15 (such as a silicon oxide film or a silicon nitride film) formed so as to cover the polycrystalline Si film 13, a gate insulating film A gate electrode 16 (Al, Mo, T, or an alloy thereof) formed thereon, a first interlayer insulating film 17 (silicon oxide film or silicon nitride film) formed to cover the gate electrode, and have.
  • a gate insulating film 15 such as a silicon oxide film or a silicon nitride film
  • a gate electrode 16 Al, Mo, T, or an alloy thereof
  • a region facing the gate electrode 16 through the gate insulating film 15 functions as a channel region 13a.
  • the region other than the channel region of the polycrystalline Si film 13 is an n layer doped with impurities at a high concentration, and functions as a source region 13b and a drain region 13c.
  • LDD Lightly Doped Drain
  • impurities are lightly doped on the channel region side of the source region 13b and the channel region side of the drain region 13c to prevent deterioration of electrical characteristics due to hot carriers. A region is formed.
  • a base coat film for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film can be used
  • the polycrystalline Si film 13 is a semiconductor film (amorphous Si film) having an amorphous structure formed by laser annealing or RTA (Rapid It can be obtained by crystallization by heat treatment such as thermal annealing.
  • the source electrode 18 (for example, Al, Mo, T, or an alloy thereof can be used) formed on the first interlayer insulating film 17 includes the first interlayer insulating film 17 and the gate insulating film 15. It is electrically connected to the source region 13b of the polycrystalline Si film 13 through a penetrating contact hole.
  • the drain electrode 19 formed on the first interlayer insulating film 17 (for example, Al, Mo, T, or an alloy thereof can be used) is connected to the first interlayer insulating film 17 and the gate insulating film 15. It is electrically connected to the drain region 13c of the polycrystalline Si film 13 through the penetrating contact hole.
  • Pixel array area (display area)
  • a second interlayer insulating film 20 is further formed so as to cover the TFT 6.
  • an organic film for example, acrylic, polyimide, etc.
  • Organic insulating film is mainly used.
  • a pixel electrode 7 (for example, ITO (Indium-Tin-Oxide), IZO (Indium-Zinc-Oxide), etc.) is formed on the second interlayer insulating film 20.
  • the pixel electrode 7 is electrically connected to the drain electrode 19 through a contact hole formed in the second interlayer insulating film 20.
  • the second interlayer insulating film 20 it is possible to easily form a contact hole in the second interlayer insulating film 20 by mask exposure and development processing in which it is preferable to use a photosensitive organic insulating film.
  • Examples of such an organic insulating film having photosensitivity include acrylic, polyimide, and BCB (Benzo-Cyclo-Butene).
  • 30 is a glass substrate which is a base substrate of the counter substrate 3
  • 31 is a color filter
  • 32 is a counter electrode formed on the entire surface of the counter substrate 3.
  • FIG. 4 is a cross-sectional structure diagram of the optical sensor 11 formed in the peripheral region 9.
  • the structure of the optical sensor 11 used here is called a “lateral structure photodiode”, and includes a diode in which a semiconductor PIN junction is formed in the surface direction (lateral direction) of the substrate.
  • a PIN diode made of a polycrystalline Si film 21 is formed on a glass substrate 14 (a substrate common to a substrate on which a TFT is formed) serving as a base substrate.
  • the polycrystalline Si film 21 of the optical sensor 11 is formed simultaneously with the same process as the polycrystalline Si film 13 (see FIG. 3) of the TFT 6 in the pixel array region 8 (display region). Therefore, the polycrystalline Si film 13 and the polycrystalline Si film 21 have the same film thickness.
  • the PIN junction is formed by a p + layer (region 21b) and n layer (region 21c) doped with impurities at a high concentration, and an i layer (region 21a) undoped with impurities.
  • a lightly doped P-layer or n layer may be used alone or in combination.
  • a gate insulating film 15 (silicon oxide film, silicon nitride film, etc.) and a first interlayer insulating film 17 (silicon oxide film, silicon nitride film) are formed so as to cover the polycrystalline Si film 21 having a PIN junction. Is formed.
  • the gate insulating film 15 and the first interlayer insulating film 17 shown in FIG. 4 extend to the peripheral area 9 of the gate insulating film 15 and the first interlayer insulating film 17 of the TFT 6 in the pixel array region 8 (see FIG. 3). It is.
  • the p-side electrode 33 formed on the first interlayer insulating film 17 penetrates the first interlayer insulating film 17 and the gate insulating film 15.
  • the p + region 21b of the polycrystalline Si film 21 is electrically connected through the contact hole.
  • the n-side electrode 34 (for example, Al, Mo, T, or an alloy thereof can be used) formed on the first interlayer insulating film 17 is used for the first interlayer insulating film 17 and the gate insulating film 15. It is electrically connected to the ⁇ + region 21c of the polycrystalline Si film 21 through a contact hole that penetrates through.
  • the partial force photosensor 11 is exposed on the surface of the first interlayer insulating film 17.
  • the formation of contact holes to the first interlayer insulating film 17 and the gate insulating film 15 in the peripheral region 9 is the same as the formation of contact holes to the first interlayer insulating film 17 and the gate insulating film 15 in the pixel array region 8. It is performed simultaneously by the same process as forming.
  • the p-side electrode 33 and the n-side electrode 34 are formed simultaneously by the same process as the formation of the source electrode 18 and the drain electrode 19 of the TFT 6.
  • the above is the basic structure of the optical sensor 11.
  • the constituent members of the optical sensor 11 are basically the same as the constituent members of the TFT 6 in the pixel array region described above, and the manufacturing process is also common.
  • the active matrix substrate 2 has the TFT 6 in the pixel array region 8 and the light in the peripheral region 9.
  • the sensor 11 is formed monolithically.
  • the peripheral region 9 is connected to a peripheral circuit (a drive circuit (not shown) for driving the TFT 6 in the pixel array region 8), the photosensor 11 and the drive circuit.
  • the wirings 36 to be connected and lead-out wirings (not shown) from the pixel array region 8 are also formed.
  • the second interlayer insulating film 20 in the pixel array region 8 extends above the optical sensor 11 in the peripheral region 9, the above drive circuit, and various wirings.
  • the transparent insulating layer 20 a made of the same material as the second interlayer insulating film 20 in the pixel array region 8 is provided on the upper layer of the force S, the optical sensor 11 and the like. That is, in the peripheral region 9, the transparent insulating layer 20a plays a role as a surface protective film 24 such as the photosensor 11 together with the transparent conductive layer 7a described below.
  • the p-side electrode 33 and the n-side electrode 34 have recesses 33a and 34a formed on the tops of the heads, respectively, for improving adhesion to the transparent insulating layer 20a. These are not essential.
  • a transparent conductive layer 7a is formed on the transparent insulating layer 20a.
  • the transparent conductive layer 7a may be a conductive member that transmits the visible region while having the function of attenuating the transmittance of ultraviolet rays contained in the light included in the external light.
  • the transparent conductive layer 7a is not limited to these, but is, for example, an oxide conductive film such as IT ⁇ , IZO, Zn ⁇ , SnO or the like.
  • the transparent conductive layer 7a preferably has an action of attenuating the transmittance of ultraviolet rays contained in the light included in the external light to at least less than 50%. It is more preferable if it has an action of attenuating the ultraviolet transmittance to less than 10%.
  • the transparent conductive layer 7a is formed of the same material as the pixel electrode 7 in the pixel array region 8 the transparent conductive layer 7a can be formed in the same process as the pixel array region 8, and the process does not increase. Particularly useful in terms.
  • FIG. 5 shows the general spectral transmittance of the ITO film which is an example of the material of the pixel electrode 7 and the transparent conductive layer 7a.
  • a film with a thickness of about 150 nm absorbs 50% or more of ultraviolet rays in a region of 38 Onm or less.
  • the ITO film with a thickness of about 150 nm has a center wavelength with good transmittance around 550 nm, and has spectral characteristics in the visible range. Also close to the visual sensitivity. Therefore, when ITO is used as the material of the pixel electrode 7 and the transparent conductive layer 7a, the film thickness of ⁇ is preferably 140 nm or more.
  • the film thickness be such that a spectral transmittance corresponding to the ⁇ film having a thickness of 140 nm or more can be obtained.
  • the pixel electrode 7 when the pixel electrode 7 is patterned after the material of the pixel electrode 7 (for example, a film) is formed in the pixel array region 8, the pixel electrode 7 and the peripheral region 9 in the pixel array region 8 are simultaneously formed. Patterning may be performed so that the transparent conductive layer 7a is electrically insulated from the transparent conductive layer 7a and the transparent conductive layer 7a in the peripheral region 9 is connected to a fixed potential (for example, 0 V). By doing so, the transparent conductive layer 7a serves as an electromagnetic shield for the optical sensor 11 and the peripheral circuit covered with the transparent insulating layer 20a. As a result, the resistance of the optical sensor 11 to electromagnetic noise and the S / N ratio can be improved, more accurate optical sensing can be performed, and malfunction of peripheral circuits can also be prevented.
  • a fixed potential for example, 0 V
  • the display device 1 of the present embodiment detects the brightness of external light in the peripheral region 9 in that the active matrix substrate 2 includes the pixel array region 8 (display region) and the peripheral region 9.
  • a transparent insulating layer 20a having the same material force as the second interlayer insulating film 20 in the pixel array region 8 is also formed on the upper layer of the optical sensor 11 in the peripheral region 9.
  • a transparent conductive layer 7a made of the same material as the pixel electrode 7 and having an effect of reducing the transmittance of ultraviolet rays is formed on the transparent insulating layer 20a.
  • the transparent conductive layer 7a is a pixel in the pixel array region 8.
  • the main features are that it is electrically insulated from the electrode 7 and that the transparent conductive layer 7a in the peripheral region 9 is connected to a fixed potential. Note that these features according to the present embodiment do not limit the present invention.
  • the transparent conductive layer 7a having the effect of attenuating the transmittance of ultraviolet rays is further applied on the transparent insulating layer 20a provided on the photosensor 11. Therefore, even if the external light contains ultraviolet rays, the discoloration of the transparent insulating layer 20a caused by the ultraviolet rays can be reduced (or eliminated). Furthermore, the transparent conductive layer 7a is electrically insulated from the pixel electrode 7 in the pixel array region 8 and is connected to a fixed potential. Therefore, it acts as an electromagnetic shield. Therefore, the influence of electromagnetic noise on the optical sensor 11 is reduced, and the brightness change of the external light can be detected with high accuracy and accuracy stably over a long period of time.
  • the photosensor is designed with excessive specifications in anticipation of the deterioration of the second interlayer insulation film due to ultraviolet rays (decrease in transmittance).
  • the optical sensor 11 it is possible to optimally design the optical sensor 11 that does not need to be concerned about a decrease in the transmittance of the second interlayer insulating film 20. For this reason, the optical sensor 11 can be made smaller than before. As a result, the area of the peripheral region 9 where the optical sensor 11 is arranged can be minimized, which contributes to a narrow frame of the display device.
  • the entire electronic device can be reduced in size without having to provide the casing with an electromagnetic shielding effect.
  • the transparent insulating layer 20a is also formed on the upper layer of a drive circuit (for example, a gate driver, a source driver, etc.) monolithically formed in the peripheral region 9 of the active matrix substrate 2.
  • the transparent conductive layer 7a is preferably covered.
  • These drivers are generally formed below the counter substrate 3 in the peripheral area 9 of the active matrix substrate 2 (that is, a position closer to the pixel array area 8 than the position where the photosensor 11 is provided). ing.
  • the upper layers of these drivers are also covered with the transparent insulating layer 20a and the transparent conductive layer 7a made of the same material as the second interlayer insulating film 20 and the pixel electrode 7, respectively. There is an advantage that an effect can be obtained.
  • the example in which the TFT 6 and the optical sensor 11 are formed using the polycrystalline Si film is shown, but both can be formed of an amorphous Si film.
  • TFTs with a top gate structure forward stagger structure
  • TFTs with a bottom gate structure reverse stagger structure
  • other active elements such as MIM (Meta Insulator-Metal) instead of TFT6.
  • the optical sensor may be a photodiode having a Schottky junction or an MIS type junction that uses only a PIN junction.
  • a bottom-gate (inverted staggered) TFT using an amorphous Si film is identical to a photodiode with an MIS junction.
  • the present invention can be widely applied to flat panel display devices including active elements, and is applicable to various display devices such as EL display devices and electrophoretic display devices in addition to liquid crystal display devices. Can be applied.
  • the display device in which the optical sensor is formed in the peripheral region 9 as a representative of the environmental sensor has been described.
  • the temperature sensor, the humidity sensor, and the color of the backlight Sensors, brightness sensors, etc. can be adopted as environmental sensors, and similar effects can be obtained.
  • FIG. 6 shows a schematic configuration of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
  • the electronic device 60 according to the present embodiment corresponds to the brightness information of the external light detected by the display device 1 according to the first embodiment and the optical sensor 11 of the display device 1.
  • the functional blocks in the display device 1 and the electronic device 60 are simplified.
  • the control circuit 61 has a function of controlling an arbitrary operation of the electronic device 60 in addition to controlling the display brightness.
  • the electronic device 60 may have an arbitrary functional block other than that shown in FIG.
  • the control circuit 61 controls the display brightness of the display device 1 by adjusting the brightness of the backlight system 12 according to the brightness information (sensor output) of the external light detected by the light sensor 11. For example, automatically adjusting the brightness (dimming) to increase the display brightness in bright environments such as outdoors and decrease the display brightness in relatively dark environments such as at night or indoors can reduce the power consumption of the display device. And longer life. In the case of a transflective display mode display device that uses both the transmissive display mode and the reflective display mode, the brightness of the backlight system can be reduced or turned off in bright environments such as outdoors. In addition, lower power consumption and longer life of the display device can be realized. Since display device 1 is a liquid crystal display device, the display brightness can be adjusted by controlling the brightness of the backlight system. However, when a self-luminous element such as an EL element is used as a display device, the control circuit 61 is configured to control the light emission luminance of the self-luminous element.
  • the electronic device of the present embodiment can achieve both good visibility and low power consumption in response to changes in the brightness of the usage environment, so it is often used as a mopile device that needs to be taken outside and needs battery drive. It is particularly useful.
  • the application of the present invention is not limited to these.
  • information terminals such as mobile phones, PDAs, mopile game equipment, portable music players, digital cameras, video There are cameras.
  • control circuit 61 for controlling the display brightness of the display device is provided outside the display device, but the control circuit is provided as a part of the display device. It is good also as the structure comprised.
  • the present invention can be applied to a flat panel display device including an environmental sensor and an electronic device including the same.

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Abstract

　アクティブマトリクス基板と、アクティブマトリクス基板の画素配列領域に対向するように配設される対向基板と、アクティブマトリクス基板と前記対向基板の間隙に配設される表示媒体とを備えた表示装置において、アクティブマトリクス基板における画素配列領域の周辺領域に、光センサ（１１）が設けられている。光センサ（１１）の経時変化を生じにくくし、かつ光センサ（１１）への電磁ノイズの影響を抑制するために、光センサ（１１）の上層には、前記画素配列領域における層間絶縁膜と同一材料で形成され紫外線透過率を減衰する効果を有する透明絶縁層（２０ａ）と、透明絶縁層（２０ａ）の上層に画素電極と同一材料で形成された透明導電層（７ａ）とによって表面保護膜（２４）が形成されている。

Description

明 細 書
表示装置およびこれを備えた電子機器
技術分野
[0001] 本発明は、液晶表示装置や EL (Electroluminescence)表示装置などのフラットパネ ル型の表示装置に関し、特に、周囲環境の明るさを検出する光センサ等の環境セン サをアクティブマトリクス基板上に備えた表示装置に関する。また、このような表示装 置を備えた電子機器に関する。
背景技術
[0002] 液晶表示装置に代表されるフラットパネル型の表示装置は、薄型軽量、低消費電 力といった特徴を有し、さらに、カラー化、高精細化、動画対応といった表示性能の 向上に向けた技術開発が進んでいることから、現在では、携帯電話、 PDA, DVDプ レイヤー、モパイルゲーム機器、ノート PC、 PCモニター、 TV等、幅広い情報機器、 T V機器、アミューズメント機器に組み込まれている。
[0003] このような背景の中、表示装置の更なる視認性向上や低消費電力化を目的として、 使用環境、特に外光の明るさに応じて表示装置の輝度を自動的に制御する自動調 光機能付きの表示システムが提案されてレ、る。
[0004] 例えば、特開平 4一 174819号公報ゃ特開平 5— 241512号公報では、表示装置 の近傍にディスクリート部品である光センサを配設し、該光センサで検知した使用環 境照度を基に、表示装置の輝度を自動的に制御する方法が開示されている。この結 果、昼間や屋外など明るい環境下では表示輝度を高くし、夜間や室内など比較的喑 い環境下では表示輝度を下げるといったように、周囲環境の明るさに応じて自動的 に輝度調整 (調光）を行うことができる。この場合、表示装置の観察者が暗い環境下 で画面をまぶしく感じることがなくなり、視認性の向上を図ることができる。また、使用 環境の明/暗にかかわらず、表示輝度を常に高く保つ使用方法に比べると、表示装 置の低消費電力化や長寿命化を実現することができる。さらに、光センサの検知情 報を基に自動的に輝度調整 (調光）を行うために、使用者の手を煩わせることもなレ、 [0005] このように、 自動調光機能を備えた表示システムは、使用環境の明るさの変化に対 して良好な視認性と低消費電力化を両立することができることから、屋外に持ち出し て使用する機会が多くバッテリー駆動を必要とするモパイル機器 (携帯電話、 PDA、 モパイルゲーム機器等）に対して特に有用である。
[0006] 一方、特開 2002— 62856号公報には、ディスクリート部品である光センサを、表示 装置内に組み込む構造が開示されている。図 7は、特開 2002— 62856号公報に開 示されている液晶表示装置の全体構成図であり、図 8は、その光センサ実装部の断 面図である。この液晶表示装置は、薄膜トランジスタ (TFT)などのアクティブ素子が 形成される基板（アクティブマトリクス基板） 901と対向基板 902が貼り合わされ、両者 の間隙において、枠状のシール材 925に囲まれた領域に、液晶層 903が挟持された 構造となっている。ここで、アクティブマトリクス基板 901の周辺部、すなわち対向基板 が存在しない周辺領域 S (額縁領域）に、ディスクリート部品である光センサ 907が配 設されている。光センサ 907への光の入射は筐体 915に設けられた開孔 916から入 射する仕組みになっている。
[0007] このように、光センサ 907を上記周辺領域 Sに配設する構造は、以下の特徴を備え ている。すなわち、液晶表示装置の表示モードが透過型や半透過型の場合には、ァ クティブマトリクス基板 901の裏面にバックライトシステム 914を備える必要があるが、 光センサ 907が上記の周辺領域 Sに配設されているので、バックライトシステム 914 力も発せられる光が直接光センサ 907に到達することがなぐバックライトシステム 91 4から発せられる光に起因する光センサ 907の誤動作を最小限に留めることが可能 である。また、通常の液晶表示装置では、対向基板 902の表側には偏光板（図示せ ず）力 S貼られているが、光センサ 907が上記の周辺領域 Sに配設されているので、光 センサ 907に入射する外光が対向基板 902上の偏光板によって遮られることが無 十分な光量の外光を光センサに導くことが可能である。この結果、光センサ 907は、 高レ、SZNを得ることが可能である。
[0008] さらに、近年、表示装置の製造技術が急速に進展し、従来はディスクリート部品とし て表示装置の周辺部に実装していた ICチップや各種回路素子を、表示装置の構成 回路'素子の形成時に、表示装置内（具体的には表示装置を構成するガラス基板上 )に同一プロセスでモノリシックに形成する技術が確立されてきている。
[0009] 例えば、特開 2002— 175026号公報では、基板上に表示領域部を形成する際、 表示領域部の周辺の領域に、垂直駆動回路、水平駆動回路、電圧変換回路、タイミ ング発生回路、光センサ回路などを、同一プロセスでモノリシックに形成する例が開 示されている。このようなディスクリート部品の表示装置内へのモノリシック形成は、部 品点数や部品実装プロセスの削減を可能にし、表示装置を組み込んだ電子機器の 小型化とコストダウンを実現することができる。もちろん、上述した表示装置の輝度調 節 (調光）に用いる光センサや、光センサ用の専用回路 (光量検出回路)などを、表 示装置内にモノリシックに形成することも可能である。また、上記の特開 2002— 628 56号公報においても、ディスクリート部品の光センサの代わりに、表示装置の構成基 板上に周辺回路と光センサを同一プロセスでモノリシックに形成する実施形態が開 示されている。
[0010] ところで、アクティブマトリクス型の表示装置に使用されるアクティブ素子としては、 非晶質 Si膜や多結晶 Si膜を用いた薄膜トランジスタ (TFT)が一般的である。上述の ようにアクティブ素子と各種回路素子を同一基板上にモノリシックに形成する場合は 、主として多結晶 Si膜を利用した TFTが用いられる。
[0011] そこで、図 9を参照しながら、画素配列領域 (表示領域）の各画素に形成される、多 結晶 Si膜を半導体層として備える TFTの構造を説明する。ここで説明する TFTの構 造は、「トップゲート構造」、または「正スタガ構造」と呼ばれるもので、チャネルとなる 半導体膜 (多結晶 S膜)の上層にゲート電極を備えるものである。
[0012] TFT500は、ガラス基板 510上に形成された多結晶 Si膜 511と、多結晶 Si膜を覆う ように形成されたゲート絶縁膜 512と、ゲート絶縁膜 512上に形成されたゲート電極 5 13と、ゲート電極 513を覆うように形成された第 1層間絶縁膜 514とを有している。第 1層間絶縁膜 514上に形成されているソース電極 517は、第 1層間絶縁膜 514およ びゲート絶縁膜 512を貫通するコンタクトホールを介して半導体膜のソース領域 511 cに電気的に接続されている。同様に、第 1層間絶縁膜 514上に形成されているドレ イン電極 515は、第 1層間絶縁膜 514およびゲート絶縁膜 512を貫通するコンタクト ホールを介して半導体膜のドレイン領域 5 l ibに電気的に接続されている。さらに、こ れらを覆うように第 2層間絶縁膜 518が形成されてレ、る。
[0013] このような構造において、ゲート電極 513と対向する半導体膜の領域がチャネル領 域 511 aとして機能する。また、半導体膜のチャネル領域 511 a以外の領域は、不純 物が高濃度にドープされており、ソース領域 511cおよびドレイン領域 51 lbとして機 能する。
[0014] なお、ここでは図示しないが、ホットキャリアによる電気特性の劣化を防ぐために、ソ ース領域 51 lcのチャネル領域側およびドレイン領域 51 lbのチャネル領域側に、不 純物が低濃度にドープされた LDD (Lightly Doped Drain)領域が形成されている。
[0015] さらに、第 2層間絶縁膜 518の上層には、駆動される表示媒体に電気信号を供給 するための画素電極 519が形成される。画素電極 519は、第 2層間絶縁膜 518に設 けられたコンタクトホールを介して、ドレイン電極 515に電気的に接続される。この画 素電極 519は、一般に平坦性が求められることが多ぐ画素電極 519の下層に存在 する第 2層間絶縁膜 518は平坦ィ匕膜としての機能が要求される。このため第 2層間絶 縁膜には、アクリル樹脂などの有機膜 (厚み 2〜3 x m)を用いることが好ましい。また 、 TFT500におけるコンタクトホールの形成や、周辺領域での電極取り出しのために 、第 2層間絶縁膜 518はパターニング性能が求められ、通常、感光性を有する有機 膜を用いることが多い。
[0016] 一方、表示領域に上述の構造を有する TFTを備えた表示装置にぉレ、て、外光の 明るさを検知するための光センサを、表示装置の周辺領域にモノリシックに形成しょう とした場合、製造プロセスの増加を最小限に抑えようとすると、光センサの素子構造 が限定されることになる。
[0017] 図 10は、これらの条件を満たす光センサ 400の素子構造断面を示す図である。ガ ラス基板 410上に、光センサを構成する半導体膜 411が形成され、該半導体膜 411 のドーピング領域（p領域 41 lc又は n領域 41 lb)が、ノンドーピング領域（i領域 41 la )に対して縦方向（積層方向）ではなく横方向（面方向）に形成される。一般に、形成 面に対して横方向（面方向）に PIN接合を有する構造は、ラテラル構造の PIN型光ダ ィオードと呼ばれている。
[0018] 光センサ 400を構成する各部材は、図 9の TFTを構成する各部材と、同じプロセス で形成されている。例えば、半道体膜 411の上層には、ゲート絶縁膜 512と同材料- 同プロセスで形成される絶縁膜 412が形成され、第 1層間絶縁膜 414の上層には、ソ ース電極 517と同材料'同プロセスで形成される p側電極 417と、ドレイン電極 515と 同材料 ·同プロセスで形成される n側電極 415が形成される。
[0019] さらにその上層には、第 2層間絶縁膜 518と同材料 '同プロセスで形成される表面 保護膜 418が形成される。この場合、第 2層間絶縁膜 518は、画素配列領域 (表示 領域）においては、 TFT500形成層と画素電極 519形成層の層間を電気的に絶縁 するとともに、画素電極 519の形成面の平坦性を向上させる役割を果たし、画素配列 領域外 (表示領域外）の周辺領域 (額縁領域)では、アクティブマトリクス基板の表面 保護膜 418として光センサ 400や光センサ 400に接続される電極を外気から保護す る役割を果たす。このように、第 2層間絶縁膜 518は、表面保護膜 418を兼ねて、表 示領域から周辺領域に渡って略全面に形成されることが一般的である。
[0020] このような図 10に示した光センサ 400は、図 7に示した従来の表示装置の光センサ
907 (周辺領域に設けられたディスクリート部品）の代わりに使用することができ、かつ 、図 7に示した表示装置を電子機器に組み込む際に、部品点数の削減や部品実装 プロセスの削減を可能にする。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0021] し力 ながら、上述した図 10に示す光センサを、アクティブマトリクス基板上の周辺 領域に形成して表示装置を実現しょうとすると、以下の問題が生じることが明らかにな つた。
[0022] 表示装置を構成するアクティブマトリクス基板は、表示領域（図 8に示す H)と周辺領 域 (額縁領域）（図 8に示す S)に大別されるが、後者の周辺領域（S)は、さらに筐体 で遮光された遮光領域（S1)と、筐体に設けられた開孔 (例えば図 8の開孔 916に相 当）部に位置し外光の入射を受ける非遮光領域（S2)に分けることができる。上述し た光センサは、外光を受光する必要があることから、当然、アクティブマトリクス基板上 の非遮光領域（S2)に配置される必要がある。
[0023] 第 2層間絶縁膜は、表示領域から周辺領域に渡って略全面に形成される旨を前段 で説明したが、この第 2層間絶縁膜に到達する外光 (屋外太陽光下での使用を想定 )について考えてみると、以下のようになる。
[0024] 表示領域 (H)：対向基板に備えられた偏光板（図示せず)やカラーフィルタによって 、外光の一部が吸収されるため、アクティブマトリクス基板上の第 2層間絶縁膜に到 達する外光は、特定の波長領域の光に限定される。特に偏光板やカラーフィルタで 紫外線は略 100%吸収されるために、第 2層間絶縁膜に到達する紫外線は皆無で ある。
[0025] 遮光領域（S1)：筐体によって外光が全て遮光される。もちろん、アクティブマトリク ス基板上の第 2層間絶縁膜に到達する紫外線は皆無である。
[0026] 非遮光領域 (S2)：外光が直接入射するため、アクティブマトリクス基板上の第 2層 間絶縁膜に、外光に含まれる全波長の光 (紫外線含む）が到達する。
[0027] つまり、表示装置を屋外で使用する場合を考えると、太陽光に含まれる紫外線は、 周辺領域の非遮光領域（S2)のみにおいて、アクティブマトリクス基板上の第 2層間 絶縁膜に到達し得ることになる。
[0028] 前述したように、第 2層間絶縁膜は、アクリル樹脂などの感光性を有する有機膜によ つて形成されているが、ここで用いる有機膜は、紫外線露光によってパターニングで きるように紫外線を吸収する感光基を含有しており、かつ、紫外線露光によって高分 子の重合反応や崩壊反応が生じやすいように材料設計されている。このため、通常 の樹脂材料に比べて紫外線を吸収しやすぐかつ劣化しやすいといった特性を備え ている。このように、ここで用いる有機膜は、紫外線に対する耐性は考慮されていな かった。
[0029] そこで、非遮光領域（S2)に位置する第 2層間絶縁膜の耐光試験を実施してみると 、長期間の紫外線照射によって膜が劣化する現象、すなわち当初透明であった膜が 茶褐色化又は白濁化し、さらには剥離する現象が生じることが判明した。さらに、この 結果、第 2層間絶縁膜の透明性が損なわれ、その下に位置する光センサに到達する 外光が減少して、光センサの感度不良および特性の経時変化をもたらす、さらには 保護膜の剥離が生じることが判明した。この現象は光センサを備えた表示装置の信 頼性に関わる問題であり、解決を図る必要がある。 [0030] このような問題を解決する方法としては、第 2層間絶縁膜の耐紫外線を高めることが 有効である。し力しながら、大面積塗布性能、パターユング性、平坦化性、プロセス温 度に対する耐熱性など、他の要求仕様に対して既に最適化されている既存の第 2層 間絶縁膜の樹脂材料を更に改良することは、性能のトレードオフの発生が懸念される 。したがって、現状の第 2層間絶縁膜の使用を前提としつつ、他の方法による対策が 望まれている。
[0031] 一方、上述した図 10に示す光センサを、アクティブマトリクス基板上の周辺領域に 形成して表示装置を実現すると、光センサの各電極および周辺回路の配線部材等 が薄い絶縁膜だけで大気にさらされることになるため、電磁ノイズに対し弱ぐまた、 光センサは一般的に pA〜nAオーダーの微弱な電流を扱うために、特に電磁ノイズ の影響が無視できなレ、とレ、う課題を有してレ、る。
[0032] そこで本発明は、アクティブマトリクス基板の周辺領域に形成された環境センサ（例 えば光センサ）を備えた表示装置において、画素配列領域の層間絶縁膜 (第 2層間 絶縁膜)と同一材料の層を環境センサの表面保護膜として利用しつつ、かつ該表面 保護膜の変質を防ぐとともに、電磁ノイズに対して強いアクティブマトリクス基板およ び表示装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0033] 上記の目的を達成するために、本発明にかかる表示装置は、複数の画素が配列さ れた画素配列領域を有するアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板 の画素配列領域に対向するように配設される対向基板と、前記アクティブマトリクス基 板と前記対向基板の間隙に配設される表示媒体とを備えた表示装置において、前記 アクティブマトリクス基板の画素配列領域には、複数の電極配線と、複数のアクティブ 素子と、前記複数の電極配線および複数のアクティブ素子の上層に設けられた層間 絶縁膜と、この層間絶縁膜上に形成された複数の画素電極とが配設されており、前 記アクティブマトリクス基板における前記画素配列領域の周囲に存在する周辺領域 に配設される環境センサと、前記環境センサの上層に設けられた表面保護膜とを備 え、前記表面保護膜が、前記画素配列領域における層間絶縁膜と同一材料で形成 された透明絶縁層と、前記透明絶縁層の上層に前記画素電極と同一材料で形成さ れた透明導電層とを有することを特徴とする。
[0034] この構成では、環境センサの上層に配置される表面保護膜が、層間絶縁膜と同一 材料で形成された透明絶縁層と、その上層に形成される透明導電層とを備えている 。なお、前記層間絶縁膜は、画素配列領域において、電極配線および複数のァクテ イブ素子と、それらの上層に設けられた画素電極との間を絶縁するための膜である。 本発明の表示装置は、環境センサの上層の表面保護膜の一部として透明導電層を 備えたことにより、環境センサに対する電磁ノイズの影響を抑制することができる。ま た、外光に含まれる紫外線により、画素配列領域における層間絶縁膜と同一材料で 形成された透明絶縁層が変質する現象を回避することができる。これにより、感度が 良ぐ特性の経時変化の小さい環境センサを実現することができる。この結果、信頼 性の高い表示装置を提供することができる。
[0035] 上記の表示装置において、前記環境センサは、少なくとも一部の構成部材が前記 アクティブ素子の構成部材と同一プロセスで製造されることが好ましい。製造プロセス が簡略化され、コストを削減できるからである。
[0036] 上記の表示装置において、前記環境センサは、前記アクティブマトリクス基板の主 面上にモノリシックに形成されることが好ましい。なお、ここで、環境センサがァクティ ブマトリクス基板に「モノリシックに形成される」とは、環境センサがディスクリート部品と してアクティブマトリクス基板に実装されることは含まない。より具体的には、アクティブ マトリクス基板に環境センサが「モノリシックに形成される」とは、成膜処理やエツチン グ処理等の物理的及び/又は化学的プロセスが当該アクティブマトリクス基板に対し て直接に施される工程を経て、当該アクティブマトリクス基板の主面上に環境センサ が形成されることを意味する。
[0037] 上記の表示装置において、前記層間絶縁膜と前記透明絶縁層が同一プロセスで 形成され、前記画素電極と前記透明導電層が同一プロセスで形成されていることが 好ましい。製造工程の工数を増やさずに済み、表示装置の製造コストを抑制できるか らである。
[0038] 上記の表示装置において、前記アクティブ素子としては、例えば薄膜トランジスタを 用いることができ、前記環境センサとしては、ラテラル構造を有するフォトダイオードを 用レ、ることができる。
[0039] 上記の表示装置において、前記透明導電層が、外光に含まれる紫外線の透過率 を 50%以下に減衰することが好ましい。透明絶縁層の紫外線による経時変化を効果 的に抑制できるからである。例えば、前記透明導電層がインジウムスズ酸化物である 場合は、その層厚が 140nm以上であれば、紫外線の透過率をおよそ 50%以下にま で減衰すること力 Sできる。
[0040] 上記の表示装置において、前記透明導電層が前記画素電極と電気的に絶縁され 、かつ、所定の固定電位に接続されていることが好ましい。透明導電層が環境センサ の電磁波シールドとして作用するため、環境センサの電磁ノイズに対する耐性と S/ N比が向上し、より高精度なセンシングを行うことができ、ひいては周辺回路の誤動 作も防ぐこと力 Sできるカゝらである。
[0041] また、上記の目的を達成するために、本発明に力かる電子機器は、上述したいず れかの構成に力かる本発明の表示装置を備え、前記環境センサが光センサであり、 前記光センサによって検出された外光の明るさ情報に応じて表示輝度を制御する制 御回路を備えたことを特徴とする。表示輝度の制御は、例えばバックライトシステムを 備えた表示装置であれば、前記制御回路がバックライトシステムの輝度を制御するこ とにより実現できる。また、表示装置が自発光素子の場合は、前記制御回路が発光 輝度を制御することにより実現できる。このように、周囲の明るさに応じて必要十分な 輝度になるよう表示輝度を制御することにより、消費電力を低減し、かつ、見易い表 示を実現する電子機器を提供できる。なお、この電子機器は、使用環境の明るさの 変化に対して良好な視認性と低消費電力化を両立できることから、屋外に持ち出し て使用する機会が多くバッテリー駆動を必要とするモパイル機器として特に有用であ る。なお、このようなモパイル機器としては、本発明の用途をこれらに限定するもので はないが、例えば、携帯電話、 PDA等の情報端末、モパイルゲーム機器、携帯型音 楽プレイヤー、デジタルカメラ、ビデオカメラ等がある。
[0042] また、上記の目的を達成するために、本発明に力かるアクティブマトリクス基板は、 複数の画素が配列された画素配列領域を有するアクティブマトリクス基板であって、 前記画素配列領域に、複数の電極配線と、複数のアクティブ素子と、前記複数の電 極配線および複数のアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁膜と、この層間絶 縁膜上に形成された複数の画素電極とを備え、前記アクティブマトリクス基板におけ る前記画素配列領域の周囲に存在する周辺領域に配設される環境センサと、前記 環境センサの上層に設けられた表面保護膜とを備え、前記表面保護膜が、前記画素 配列領域における層間絶縁膜と同一材料で形成され紫外線透過率を減衰する効果 を有する透明絶縁層と、前記透明絶縁層の上層に前記画素電極と同一材料で形成 された透明導電層とを有することを特徴とする。
発明の効果
[0043] 以上のとおり、本発明によれば、アクティブマトリクス基板の周辺領域に形成された 環境センサ（例えば光センサ）を備えた表示装置において、画素配列領域の層間絶 縁膜 (第 2層間絶縁膜)と同一材料の層を環境センサの表面保護膜として利用しつ つ、かつ該表面保護膜の変質を防ぐとともに、電磁ノイズに対して強い表示装置と電 子機器を提供することができる。
図面の簡単な説明
[0044] [図 1]図 1は、本発明の第 1の実施形態にかかる表示装置の全体構成を示す斜視図 である。
[図 2]図 2は、第 1の実施形態に力かる表示装置を筐体に組み込んだ状態を示す断 面図である。
[図 3]図 3は、第 1の実施形態にかかる表示装置の画素配列領域 (表示領域）の画素 当たりの構造を示す断面図である。
[図 4]図 4は、第 1の実施形態に力かる表示装置の光センサ部の構造の一例を示す 断面図である。
[図 5]図 5は、 ITOの膜厚と分光透過率との関係を示すグラフである。
[図 6]図 6は、本発明の第 2の実施形態にかかる電子機器の概略構成を示すブロック 図である。
[図 7]図 7は、特開 2002— 62856号公報に開示されている従来の液晶表示装置の 全体構成図である。
[図 8]図 8は、特開 2002— 62856号公報に開示されている光センサ実装部の断面 図である。
[図 9]図 9は、アクティブマトリクス基板の画素配列領域に形成される従来の TFTの断 面構造図である。
[図 10]図 10は、従来の光センサの素子構造断面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0045] 以下、図面を参照し、本発明の実施形態にかかる表示装置について説明する。な お、本実施形態では、表示装置の一例として液晶表示装置をあげるが、本発明は液 晶表示装置以外の表示装置にも適用可能である。
[0046] [第 1の実施形態]
図 1は、本発明の一実施形態にかかる表示装置 1の全体構成図である。この表示 装置 1は、多数の画素がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板 2と、これに 対向するように配置される対向基板 3を備えており、さらに両者の間隙には表示媒体 4である液晶が挟持された構造をなしてレ、る。アクティブマトリクス基板 2と対向基板 3 は、対向基板 3の外周に沿った枠状のシール樹脂（図示せず）によって接着されてい る。
[0047] アクティブマトリクス基板 2の各画素 5には、表示媒体 4を駆動するための薄膜トラン ジスタ (TFT) 6や画素電極 7が形成されている。対向基板 3には、対向電極（図示せ ず)やカラーフィルタ（図示せず）が形成されてレ、る。
[0048] アクティブマトリクス基板 2は、画素 5が配列された領域 (画素配列領域） 8と、画素 配列領域に近接する周辺領域 9を有し、対向基板 3は画素配列領域 8を覆い、周辺 領域 9の一部が露出するように配設されている。
[0049] また、アクティブマトリクス基板 2の周辺領域 9には、表示装置に外部の駆動回路を 接続するための FPC10が端子 38 (図 2参照）を介して実装され、さらに、環境センサ として、外光の明るさを検出するための光センサ 11が配設されている。また、その他 に周辺回路 (画素配列領域 8の TFT6を駆動するための駆動回路（図示せず）、光セ ンサ 11や駆動回路に接続される配線（図示せず）、画素配列領域 8からの引き出し 配線（図示せず)など)も配設されてレ、る。
[0050] 画素配列領域 8に形成される TFT6と周辺領域 9に形成される光センサ 11は、ァク ティブマトリクス基板 2上に、ほぼ同一のプロセスによってモノリシックに形成されてレヽ る。つまり、光センサ 11の一部の構成部材は、 TFT6の一部の構成部材と同時に形 成される。
[0051] なお、図 1では、表示装置 1の周辺領域 9に 1個の光センサ 11が配置され、 FPC10 が光センサ 11の横に配置された例を示した。しかし、光センサ 11の配置位置および 個数、並びに FPC10の配置位置は、図 1に示した例に限定されない。例えば、光セ ンサ 11を、周辺領域 9に複数個備えた構造としても良い。
[0052] そして、図 1に示す表示装置 1は、図 2に示すように、従来例の図 8に示した表示装 置と同様に、開孔付き筐体 35に組み込まれる。筐体 35の開孔部 37は所定の位置に 設けられており、その開孔部 37を介して外光が上記光センサ 11に到達する仕組み になっている。なお、図 2における 39は回路基板である。
[0053] なお、表示装置が透過光を利用する表示モードの場合には、筐体 35内のァクティ ブマトリクス基板 2の裏面側にバックライトシステム 12を備える必要がある。もちろん、 外光の反射を利用する反射表示モードを利用した液晶を使用する場合や、表示媒 体として ELなどの自発光素子を用いる場合には、バックライトシステムは不要である
[0054] また、光センサ 11は、外光を検知することを目的としているため、バックライトシステ ム 12の光が光センサ 11に入射すると、光センサ 11が誤動作するといつた問題が生 じる。したがって、アクティブマトリクス基板 2の光センサ配設部の下側にバックライトシ ステム 12が配置されないようにする力、アクティブマトリクス基板 2の光センサ配設部 の裏面にアルミテープなどの遮光部材（図示せず）を具備するといつた配慮が必要で ある。
[0055] 上述した本実施形態の表示装置 1は、光センサ 11を用いて外光の照度を検出し、 それに合わせて表示輝度を自動的に制御する自動調光機能付きの表示システムに 適用することができる。つまり、上記アクティブマトリクス基板 2の周辺領域 9に設けら れた光センサ 11が出力する外光の明るさ情報を基に、バックライトシステム 12の輝度 、又は表示信号の輝度信号を制御する制御回路を備えておくことで、表示装置 1の 表示輝度を自動的に制御することが可能になる。この結果、屋外など明るい環境下 では表示輝度を高くし、夜間や室内など比較的暗い環境下では表示輝度を下げるよ うに輝度調整 (調光)を自動的に行うことができ、表示装置の低消費電力化や長寿命 化を実現することができる。
[0056] 次に、本実施形態の表示装置 1の詳細な構造について、図 1、図 3、図 4を用いて 説明する。図 3は、図 1の表示装置 1における画素配列領域 (表示領域） 8の画素当 たりの断面構造図である。アクティブマトリクス基板 2と対向基板 3の間隙に表示媒体（ 液晶） 4が挟持されている。アクティブマトリクス基板 2には、表示媒体を駆動するため の薄膜トランジスタ (TFT) 6や画素電極 7が形成されてレ、る。
[0057] 以下、図 1および図 3を参照しながら、本実施形態で用いる多結晶 Si膜を用いた T FT6と、この TFT6を含む画素 5の構造について説明する。ここで使用する TFT6の 構造は、「トップゲート構造」または「正スタガ構造」と呼ばれるもので、チャネルとなる 半導体膜 (多結晶 Si膜） 13の上層にゲート電極を備えるものである。
[0058] ベース基材となるガラス基板 14には、無アルカリのバリウムホウケィ酸ガラス、また はアルミノホウケィ酸ガラスなどが使用される。 TFT6は、ガラス基板 14上に形成され た多結晶 Si膜 13と、多結晶 Si膜 13を覆うように形成されたゲート絶縁膜 15 (酸化シリ コン膜ゃ窒化シリコン膜など）と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極 16 (Al、 M o、 Tほたはそれらの合金など）と、ゲート電極を覆うように形成された第 1層間絶縁膜 17 (酸化シリコン膜ゃ窒化シリコン膜）とを有している。
[0059] ここで、多結晶 Si膜 13において、ゲート絶縁膜 15を介してゲート電極 16と対向す る領域は、チャネル領域 13aとして機能する。また、多結晶 Si膜 13のチャネル領域以 外の領域は、不純物が高濃度にドープされた n層であり、ソース領域 13bおよびドレ イン領域 13cとして機能する。また、ここでは図示しないが、ホットキャリアによる電気 特性の劣化を防ぐために、ソース領域 13bのチャネル領域側およびドレイン領域 13c のチャネル領域側に、不純物が低濃度にドープされた LDD (Lightly Doped Drain) 領域が形成されている。
[0060] なお、ガラス基板の表面（多結晶 Si膜 13の下）に、ベースコート膜 (例えば、酸化シ リコン膜ゃ窒化シリコン膜などが使用できる）を備えても良い。また、多結晶 Si膜 13は 、非晶質構造を有する半導体膜 (非結晶 Si膜)を、レーザーァニールや RTA (Rapid Thermal Annealing)などの熱処理により結晶化することで得ることができる。
[0061] 第 1層間絶縁膜 17上に形成されているソース電極 18 (例えば、 Al、 Mo、 Tほたは それらの合金が使用できる）は、第 1層間絶縁膜 17およびゲート絶縁膜 15を貫通す るコンタクトホールを介して多結晶 Si膜 13のソース領域 13bに電気的に接続されて いる。同様に、第 1層間絶縁膜 17上に形成されているドレイン電極 19 (例えば、 Al、 Mo、 Tほたはそれらの合金が使用できる）は、第 1層間絶縁膜 17およびゲート絶縁 膜 15を貫通するコンタクトホールを介して、多結晶 Si膜 13のドレイン領域 13cに電気 的に接続されている。
[0062] 以上が、ここで使用する TFT6の基本的な構造である。画素配列領域 (表示領域）
8においては、 TFT6を覆うように、さらに第 2層間絶縁膜 20が形成されている。ここ で、第 2層間絶縁膜 20としては、層間の絶縁性に加えて下層の凹凸を平坦化する役 割が要求されるので、塗布や印刷によって形成が可能な有機膜 (例えば、アクリル、 ポリイミドなどの有機絶縁膜）が主に使用される。
[0063] さらに、第 2層間絶縁膜 20の上層には、画素電極 7 (例えば、 ITO (Indium-Tin-Oxi de)、 IZO (Indium-Zinc-Oxide)など）が形成される。画素電極 7は、第 2層間絶縁膜 2 0に形成されたコンタクトホールを介して、ドレイン電極 19に電気的に接続されている 。第 2層間絶縁膜 20として、感光性を有する有機絶縁膜を用いることが好ましぐマス ク露光と現像処理によって、簡便に第 2層間絶縁膜 20にコンタクトホールを形成する こと力 Sできる。このように感光性を有する有機絶縁膜としては、例えば、アクリル、ポリ イミド、 BCB (Benzo-Cyclo-Butene)などがあげられる。
[0064] なお、図 3において、 30は対向基板 3のベース基板であるガラス基板であり、 31は カラーフィルタであり、 32は対向基板 3の全面に形成された対向電極である。
[0065] 図 4は、周辺領域 9に形成されている光センサ 11の断面構造図である。
[0066] 以下、図 4を参照しながら、光センサ 11の構造について説明する。ここで使用する 光センサ 11の構造は、「ラテラル構造の光ダイオード」と呼ばれるものであり、半導体 の PIN接合が基板の面方向（横方向）に形成されたダイオードを備えるものである。
[0067] 図 4に示す光センサ 11では、ベース基材となるガラス基板 14 (TFTが形成されてい る基板と共通の基板）上に、多結晶 Si膜 21による PINダイオードが形成されている。 この光センサ 11の多結晶 Si膜 21は、画素配列領域 8 (表示領域）の TFT6の多結晶 Si膜 13 (図 3参照）と同一プロセスで同時に形成されるものである。ゆえに、多結晶 Si 膜 13と多結晶 Si膜 21は、同じ膜厚を有する。
[0068] PIN接合は、不純物が高濃度にドープされた p+層（領域 21b)と n層（領域 21c)、 及び不純物がドープされなレ、 i層（領域 21a)によって形成されている。なお、 i層の代 わりに、低濃度にドープされた P—層や n層を単独、又は併設して用いることも可能で ある。
[0069] さらに、 PIN接合を有する多結晶 Si膜 21を覆うように、ゲート絶縁膜 15 (酸化シリコ ン膜ゃ窒化シリコン膜など）と第 1層間絶縁膜 17 (酸化シリコン膜ゃ窒化シリコン膜） が形成される。図 4に示すゲート絶縁膜 15および第 1層間絶縁膜 17は、画素配列領 域 8における TFT6のゲート絶縁膜 15および第 1層間絶縁膜 17 (図 3参照）力 周辺 領域 9まで延在したものである。
[0070] 第 1層間絶縁膜 17上に形成されている p側電極 33 (例えば Al、 Mo、 Tiまたはそれ らの合金が使用できる）は、第 1層間絶縁膜 17およびゲート絶縁膜 15を貫通するコ ンタクトホールを介して多結晶 Si膜 21の p+領域 21bに電気的に接続されている。同 様に、第 1層間絶縁膜 17上に形成されている n側電極 34 (例えば Al、 Mo、 Tほたは それらの合金が使用できる）は、第 1層間絶縁膜 17およびゲート絶縁膜 15を貫通す るコンタクトホールを介して多結晶 Si膜 21の η+領域 21cに電気的に接続されている。 p側電極 33および n側電極 34において第 1層間絶縁膜 17の表面に露出している部 分力 光センサ 11の電極部である。
[0071] なお、周辺領域 9における第 1層間絶縁膜 17およびゲート絶縁膜 15へのコンタクト ホールの形成は、画素配列領域 8における第 1層間絶縁膜 17およびゲート絶縁膜 1 5へのコンタクトホールの形成と同一プロセスにより同時に行われる。また、 p側電極 3 3および n側電極 34の形成は、 TFT6のソース電極 18およびドレイン電極 19の形成 と同一プロセスにより同時に行われる。
[0072] 以上が、基本的な光センサ 11の構造である。光センサ 11の構成部材は、前述の画 素配列領域の TFT6の構成部材と基本的に同じであり、製造プロセスも共通である。 このように、アクティブマトリクス基板 2は、画素配列領域 8の TFT6と周辺領域 9の光 センサ 11がモノリシックに形成されている。
[0073] なお、周辺領域 9には、上記光センサ 11の他に、周辺回路（画素配列領域 8の TF T6を駆動するための駆動回路（図示せず）、光センサ 11や駆動回路に接続される配 線 36、画素配列領域 8からの引き出し配線（図示せず）など)も形成されている。
[0074] そして、図 4に示すように、周辺領域 9の光センサ 11と上記の駆動回路および各種 配線の上層に、画素配列領域 8における第 2層間絶縁膜 20が延在している。言い換 えれば、画素配列領域 8における第 2層間絶縁膜 20と同一材料からなる透明絶縁層 20a力 S、光センサ 11などの上層に設けられている。すなわち透明絶縁層 20aは、周 辺領域 9においては、下記の透明導電層 7aと共に、光センサ 11などの表面保護膜 2 4としての役割を果たす。なお、図 4の構成では、 p側電極 33および n側電極 34のそ れぞれの頭頂部に、透明絶縁層 20aとの密着性を高めるための凹部 33a, 34aが形 成されているが、これらは必須ではない。
[0075] さらに、この透明絶縁層 20aの上層には、透明導電層 7aが形成されている。この透 明導電層 7aは、外光に含まれる光に含有される紫外線の透過率を減衰する作用を 有しながら、可視域を透過する導電性部材であればよい。透明導電層 7aは、これら にのみ限定されなレ、が、例えば、 IT〇、 IZO、 Zn〇、 SnOなどの酸化導電膜または
2
これらの微粒子を分散させた塗布型電極材料を用いて形成することができる。また、 透明導電層 7aとして、金属薄膜 (例えばハーフミラー）を使用することもできる。なお、 透明導電層 7aは、外光に含まれる光に含有される紫外線の透過率を少なくとも 50% 未満に減衰する作用を有することが好ましい。紫外線の透過率を 10%未満に減衰 する作用を有するものであれば、さらに好ましレ、。
[0076] また、透明導電層 7aを、画素配列領域 8の画素電極 7と同一材料で形成すれば、 透明導電層 7aを画素配列領域 8と同一工程で形成することができ、プロセスが増加 しない点において特に有用である。
[0077] ここで、画素電極 7および透明導電層 7aの材料の一例である IT〇膜について、そ の一般的な分光透過率を図 5に示す。一般に、 150nm程度の膜厚の ΙΤ〇膜は、 38 Onm以下の領域の紫外線を 50%以上吸収する。図 5に示すように、 150nm程度の 膜厚の ITO膜は、透過率の良い中心波長が 550nm付近にあり、可視域の分光特性 も視感度に近くてよレ、。従って、画素電極 7および透明導電層 7aの材料として IT〇を 用いる場合、 ΙΤ〇の膜厚は 140nm以上であることが好ましい。ただし、透明絶縁層 2 Oaの耐紫外線特性に応じて、透明絶縁層 20aの耐紫外線特性が低いほど、透明導 電層 7aとしての IT〇膜の膜厚を大きくすると良い。なお、画素電極 7および透明導電 層 7aの材料として ΙΤ〇以外の材料を用いる場合、膜厚 140nm以上の ΙΤ〇膜に相当 する分光透過率が得られるような膜厚にすることが好ましい。
[0078] さらに、画素電極 7の材料 (例えば ΙΤ〇膜）を画素配列領域 8に成膜した後に画素 電極 7のパターニングを行う際に、同時に、画素配列領域 8の画素電極 7と周辺領域 9の透明導電層 7aとが電気的に絶縁され、かつ、周辺領域 9の透明導電層 7aが固 定電位 (例えば 0V)に接続されるよう、パターニングを行うとよい。そうすることにより、 透明絶縁層 20aで覆われた光センサ 11および周辺回路に対して、透明導電層 7aが 電磁シールドの役目を果たす。この結果、光センサ 11の電磁ノイズに対する耐性と S /N比が向上し、より高精度な光センシングを行うことができ、ひいては周辺回路の 誤動作も防ぐことができる。
[0079] 以上のとおり、本実施形態の表示装置 1は、アクティブマトリクス基板 2が画素配列 領域 8 (表示領域）と周辺領域 9を備えている点、周辺領域 9に外光の明るさを検出す る光センサ 1 1が形成されている点、画素配列領域 8の第 2層間絶縁膜 20と同一材料 力もなる透明絶縁層 20aが周辺領域 9の光センサ 11の上層にも形成されている点、 前記透明絶縁層 20aの上層に画素電極 7と同一材料からなり紫外線の透過率を減 衰する効果を有する透明導電層 7aが形成されている点、透明導電層 7aが画素配列 領域 8の画素電極 7と電気的に絶縁されている点、周辺領域 9の透明導電層 7aが固 定電位に接続されている点、を主な特徴とする。なお、本実施形態にかかるこれらの 特徴は、本発明を限定するものではない。
[0080] 上述のように、本実施形態の表示装置によれば、光センサ 11上に設けられた透明 絶縁層 20aの上層に、紫外線の透過率を減衰する効果のある透明導電層 7aをさら に備えているので、外光に紫外線が含まれていたとしても、紫外線に起因する透明 絶縁層 20aの変色を軽減する（又は皆無にする）ことができる。さらに、透明導電層 7a 力 画素配列領域 8の画素電極 7とは電気的に絶縁され、かつ、固定電位に接続さ れていることにより、電磁シールドとして作用する。したがって、光センサ 11に対する 電磁波ノイズの影響が軽減され、長時間にわたり安定して外光の明るさ変化を高精 度かつ正確に検出することができる。また、従来のように、光センサの上層を第 2層間 絶縁膜のみで保護した場合は、紫外線による第 2層間絶縁膜の劣化 (透過率の低下 )を見越して、光センサを過剰スペックで設計しておく必要があつたが、本実施形態 では、第 2層間絶縁膜 20の透過率の低下を懸念する必要がなぐ光センサ 11を最 適設計することが可能になる。このため、光センサ 11を従来より小さくすることが可能 になる。この結果、光センサ 11が配置される周辺領域 9の面積を最小限にすることが でき、表示装置の狭額縁化に寄与する。さらに、表示装置を電子機器に搭載する際 に、電磁シールド効果を筐体に持たせる必要が無ぐ電子機器全体を小型化するこ とが可能である。
[0081] なお、本実施形態の表示装置において、前記アクティブマトリクス基板 2の周辺領 域 9にモノリシックに形成された駆動回路 (例えばゲートドライバ、ソースドライバ等)類 の上層にも、透明絶縁層 20aおよび透明導電層 7aが及んでいることが好ましい。こ れらのドライバは、一般的に、アクティブマトリクス基板 2の周辺領域 9における対向基 板 3の下方（すなわち光センサ 11が設けられている箇所よりも画素配列領域 8に近い 箇所）に形成されている。これらのドライバの上層も、第 2層間絶縁膜 20および画素 電極 7とそれぞれ同一材料からなる透明絶縁層 20aおよび透明導電層 7aで覆うこと により、これらのドライバについても、防湿'防塵効果および電磁シールド効果が得ら れるという利点がある。
[0082] 上述の実施形態では、多結晶 Si膜を用いて TFT6と光センサ 11を形成した例を示 したが、両者を非結晶 Si膜で形成することも可能である。また、トップゲート構造 (正ス タガ構造）の TFTに限らず、ボトムゲート構造 (逆スタガ構造）の TFTを用いても構わ なレ、。また、 TFT6の代わりに、 MIM (Meta卜 Insulator- Metal)などの他のアクティブ 素子を使用することも可能である。
[0083] さらに、光センサは、 PIN接合を利用したものだけでなぐショットキー接合や MIS 型接合を有する光ダイオードを利用することもできる。例えば、非結晶 Si膜を用いた ボトムゲート構造 (逆スタガ構造）の TFTと、 MIS型接合を有する光ダイオードを同一 基板上にモノリシックに形成する方法は、例えば特開平 6— 188400号公報等に開 示されているとおり公知であり、当業者であれば自明であるため、ここでは詳細な説 明は省略する。
[0084] なお、本発明は、アクティブ素子を備えたフラットパネル型表示装置に広く適用する ことができ、液晶表示装置に以外にも、 EL表示装置、電気泳動表示装置などの各種 表示装置などに適用することができる。
[0085] また、上述の各実施形態では、環境センサの代表として光センサを周辺領域 9に形 成した表示装置について説明したが、光センサの代わりに、温度センサ、湿度センサ 、バックライトの色センサや明るさセンサなどを環境センサとして採用することができ、 同様の効果が得られる。
[0086] [第 2の実施形態]
本発明の一実施形態にかかる電子機器の概略構成を図 6に示す。図 6に示すよう に、本実施形態にかかる電子機器 60は、第 1の実施形態にかかる表示装置 1と、こ の表示装置 1の光センサ 11によって検出された外光の明るさ情報に応じて、表示装 置 1の表示輝度を制御する制御回路 61とを備えている。なお、図 6では、表示装置 1 および電子機器 60における機能ブロックの図示を簡略化している。制御回路 61は、 表示輝度の制御以外に、電子機器 60の任意の動作を制御する機能を有してレ、ても 良レ、。また、電子機器 60は、その用途等に応じて、図 6に示した以外の任意の機能 ブロックを有し得る。
[0087] 制御回路 61は、光センサ 11によって検出された外光の明るさ情報（センサ出力）に 応じてバックライトシステム 12の輝度を調整することにより、表示装置 1の表示輝度を 制御する。例えば、屋外など明るい環境下では表示輝度を高くし、夜間や室内など 比較的暗い環境下では表示輝度を下げるように輝度調整 (調光)を自動的に行えば 、表示装置の低消費電力化や長寿命化を実現できる。また、透過表示モードと反射 表示モードを併用した半透過型表示モードの表示装置の場合は、屋外など明るい環 境下ではバックライトシステムの輝度を低くしたり、消したりすることが可能になり、さら に、表示装置の低消費電力化や長寿命化を実現できる。なお、表示装置 1は液晶表 示装置であるためバックライトシステムの輝度を制御することによって表示輝度の調 整が可能であるが、 EL素子等の自発光素子を表示装置として用いる場合は、制御 回路 61は、自発光素子の発光輝度を制御するよう構成される。
[0088] 以上のように、周囲の明るさに応じて必要十分な輝度になるよう表示輝度を制御す ることにより、消費電力を低減し、かつ、見易い表示を実現する電子機器を提供でき る。本実施形態の電子機器は、使用環境の明るさの変化に対して良好な視認性と低 消費電力化を両立できることから、屋外に持ち出して使用する機会が多くバッテリー 駆動を必要とするモパイル機器として特に有用である。このようなモパイル機器の具 体例としては、本発明の用途をこれらに限定するものではないが、例えば、携帯電話 、 PDA等の情報端末、モパイルゲーム機器、携帯型音楽プレイヤー、デジタルカメラ 、ビデオカメラ等がある。
[0089] なお、本実施形態では、表示装置の表示輝度を制御するための制御回路 61が表 示装置の外部に設けられた構成を例示したが、制御回路が表示装置の一部として設 けられた構成としても良い。
産業上の利用可能性
[0090] 本発明は、環境センサを備えたフラットパネル型表示装置およびこれを備えた電子 機器に適用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 複数の画素が配列された画素配列領域を有するアクティブマトリクス基板と、
前記アクティブマトリクス基板の画素配列領域に対向するように配設される対向基 板と、
前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板の間隙に配設される表示媒体とを備 えた表示装置において、
前記アクティブマトリクス基板の画素配列領域には、複数の電極配線と、複数のァク ティブ素子と、前記複数の電極配線および複数のアクティブ素子の上層に設けられ た層間絶縁膜と、この層間絶縁膜上に形成された複数の画素電極とが配設されてお り、
前記アクティブマトリクス基板における前記画素配列領域の周囲に存在する周辺領 域に配設される環境センサと、
前記環境センサの上層に設けられた表面保護膜とを備え、
前記表面保護膜が、前記画素配列領域における層間絶縁膜と同一材料で形成さ れ紫外線透過率を減衰する効果を有する透明絶縁層と、前記透明絶縁層の上層に 前記画素電極と同一材料で形成された透明導電層とを有することを特徴とする表示 装置。
[2] 前記環境センサは、少なくとも一部の構成部材が前記アクティブ素子の構成部材と 同一プロセスで製造される、請求項 1に記載の表示装置。
[3] 前記環境センサは、前記アクティブマトリクス基板の主面上にモノリシックに形成さ れる、請求項 1に記載の表示装置。
[4] 前記層間絶縁膜と前記透明絶縁層が同一プロセスで形成され、前記画素電極と前 記透明導電層が同一プロセスで形成されている、請求項 1に記載の表示装置。
[5] 前記アクティブ素子が薄膜トランジスタであり、前記環境センサがラテラル構造を有 するフォトダイオードである、請求項 1に記載の表示装置。
[6] 前記透明導電層が、外光に含まれる紫外線の透過率を 50%以下に減衰する、請 求項 1に記載の表示装置。
[7] 前記透明導電層がインジウムスズ酸化物であり、かつ、その層厚が 140nm以上で ある、請求項 6に記載の表示装置。
[8] 前記透明導電層が前記画素電極と電気的に絶縁され、かつ、所定の固定電位に 接続されている、請求項 1に記載の表示装置。
[9] 請求項:!〜 8のいずれか一項に記載の表示装置を備えた電子機器であって、 前記環境センサが光センサであり、
前記光センサによって検出された外光の明るさ情報に応じて表示輝度を制御する 制御回路を備えたことを特徴とする電子機器。
[10] 複数の画素が配列された画素配列領域を有するアクティブマトリクス基板であって、 前記画素配列領域に、複数の電極配線と、複数のアクティブ素子と、前記複数の 電極配線および複数のアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁膜と、この層間 絶縁膜上に形成された複数の画素電極とを備え、
前記アクティブマトリクス基板における前記画素配列領域の周囲に存在する周辺領 域に配設される環境センサと、
前記環境センサの上層に設けられた表面保護膜とを備え、
前記表面保護膜が、前記画素配列領域における層間絶縁膜と同一材料で形成さ れ紫外線透過率を減衰する効果を有する透明絶縁層と、前記透明絶縁層の上層に 前記画素電極と同一材料で形成された透明導電層とを有することを特徴とするァク ティブマトリクス基板。
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