JP2008158273A - 電気光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】人間が感じる外部環境の明るさに応じて表示部の輝度を調節することのできる電
気光学装置を提供する。
【解決手段】素子基板１１と対向基板７０との間隙に封入された液晶Ｅと、素子基板１１
上に形成されて外部環境の明るさを検知するＰＩＮダイオード３１と、ＰＩＮダイオード
３１からの光電流信号に基づいて、バックライトの輝度を調節する制御部とを備える。Ｐ
ＩＮダイオード３１に対する外光Ｌ２の入射経路上であって、ＰＩＮダイオード３１より
も表示面側に、緑色の光を強調した上で外光Ｌ２をＰＩＮダイオード３１に出射する誘電
体多層膜からなる波長選択フィルタ５０を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気光学装置に関するものである。

従来、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の電気光学装置は、薄型、高精細といった特
徴を有しており、様々な分野で広く利用されている。とくに、薄型化の観点から、携帯電
話の表示画面、テレビ等の表示ディスプレイ、広告用ディスプレイ等の電子機器への応用
が広がっている。

このような電気光学装置では、外部環境が明るい（外光照度が高い）場合でも画面が鮮
明に見えるように、表示部の輝度が十分高く設定されている。しかしながら、このように
表示部の輝度が設定されると、外部環境が暗い（外光照度が低い）場合でも、表示部の輝
度が外部環境に対して高いままであり、消費電力を低減することができないという問題が
ある。とくに、携帯電話のような携帯型の電子機器の場合には、消費電力を抑えることは
重要な問題である。

そこで、低消費電力を実現するために、外部環境の明るさに応じて表示部の輝度を自動
的に調節する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、特許文献１
の液晶表示装置は、外部環境の明るさを検知する受光素子を備え、その受光素子により検
知される外部環境の明るさに応じてバックライトの輝度を調節するようになっている。な
お、有機ＥＬ表示装置についても、特許文献１と同様の受光素子を備え、その受光素子に
より検知される外部環境の明るさに応じて、各有機ＥＬ素子に供給されるデータ信号の最
大値を調節することにより、表示部の輝度を自動的に調節することが考えられる。
特開平９−１４６０７３号公報

しかしながら、特許文献１の受光素子は、一般に単結晶シリコンから形成されており、
この受光素子の分光感度特性が人間の目で感じる視感度とは特性が大きく異なっている。
すなわち、この種の受光素子の分光感度は、赤外光領域に広がっており、５５５ｎｍ付近
にピーク感度を持つ視感度特性とは大きく特性が異なる。従って、この種の受光素子を利
用した場合には、人間が感じる外部環境の明るさに応じて表示部の輝度を正確に調節する
ことができないため、結果的に十分な低消費電力化を実現できないという問題がある。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、人間が感じ
る外部環境の明るさに応じて表示部の輝度を調節することのできる電気光学装置を提供す
ることにある。

本発明の電気光学装置は、素子基板上に形成された表示素子と、前記素子基板上に形成
されて外部環境の明暗を検知する受光素子と、前記受光素子による検知結果に基づいて、
前記表示素子の輝度を調節する制御部とを備えた電気光学装置において、前記受光素子に
対する入射光の入射経路上であって、前記受光素子よりも該入射光の入射面側に、緑色の
光を強調した上で前記入射光を前記受光素子に出射するように透過率が設定された誘電体
多層膜からなる波長選択フィルタを設けた。

本発明の電気光学装置によれば、波長選択フィルタは、入射光のうちの緑色の光（５０
０ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲の波長の光）を強調して、すなわち入射光のうち緑色の光を他
の色の波長の光よりも多く透過させて、受光素子に出射する。従って、この波長選択フィ
ルタを介して入射光が入射される受光素子の分光感度特性は、約５５５ｎｍにピーク感度
を持ち緑色の光に対する感度が高い人間の視感度特性と近似した特性となる。これにより
、人間が感じる外部環境の明るさに応じて表示素子の輝度を調節することができるように
なる。その結果、この電気光学装置の低消費電力化を十分に実現することができる。また
、受光素子を表示素子の形成された素子基板上に形成したため、外付けの受光素子を設け
る場合に比べてコストを低減することができる。すなわち、上記構成によれば、外付けの
受光素子を設ける場合に必要となる、独立して受光素子を製造する工程と、その受光素子
と電気光学装置とを結合する工程とが必要ないため、製造工程数及びコストを低減するこ
とができる。

この電気光学装置において、前記素子基板上にマトリクス状に形成され、スイッチング
素子を含んで構成される複数の画素回路を備え、前記波長選択フィルタの少なくとも一部
の誘電体膜が前記各画素回路におけるゲート絶縁膜を兼ねるようにしてもよい。

この電気光学装置によれば、波長選択フィルタの少なくとも一部の誘電体膜が従来から
設けられているゲート絶縁膜として兼用されるため、波長選択フィルタを形成することに
よる装置の大型化を抑制することができる。

この電気光学装置において、前記波長選択フィルタの最下層の誘電体膜が前記ゲート絶
縁膜の最下層を兼ねるようにしてもよい。
この電気光学装置によれば、より多くの誘電体膜を、従来から設けられているゲート絶
縁膜として兼用することも可能となる。

この電気光学装置において、前記素子基板上にマトリクス状に形成され、スイッチング
素子を含んで構成される複数の画素回路を備え、前記波長選択フィルタの少なくとも一部
の誘電体膜が前記各画素回路における各ゲート電極の上面に形成される層間絶縁膜を兼ね
るようにしてもよい。

この電気光学装置によれば、波長選択フィルタの少なくとも一部の誘電体膜が従来から
設けられている層間絶縁膜として兼用されるため、波長選択フィルタを形成することによ
る装置の大型化を抑制することができる。とくに、波長選択フィルタの最下層の誘電体膜
がゲート電極の最下層を兼ねる場合には、波長選択フィルタの略全ての誘電体膜を、従来
から設けられているゲート絶縁膜及び層間絶縁膜として兼用することも可能となる。これ
により、波長選択フィルタの形成による装置の大型化をより好適に抑制することができる
。

この電気光学装置によれば、前記スイッチング素子は、ポリシリコンＴＦＴ（Thin Fil
m Transistor）からなるとともに、前記受光素子は、ポリシリコンからなるフォトダイオ
ードあるいはフォトトランジスタから構成されるようにしてもよい。

この電気光学装置によれば、スイッチング素子と受光素子とを同一工程にて製造するこ
とができるため、製造工程数の増大を抑制することができる。
この電気光学装置によれば、前記波長選択フィルタを構成する前記誘電体多層膜は、低
屈折率の誘電体からなる低屈折率層と、前記低屈折率層の屈折率よりも高い屈折率の誘電
体からなる高屈折率層とが交互に積層されてなるようにしてもよい。

この電気光学装置によれば、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層された誘電体多層
膜により、入射光のうち緑色の光が強調されて受光素子に出射される。
この電気光学装置によれば、前記低屈折率層はシリコン酸化膜からなるとともに、前記
高屈折率層はシリコン窒化膜からなるようにしてもよい。

通常、スイッチング素子等のゲート絶縁膜や層間絶縁膜は、シリコン酸化膜やシリコン
窒化膜から形成される。従って、この電気光学装置によれば、従来から設けられるゲート
絶縁膜や層間絶縁膜と同一の材料及び製造方法により波長選択フィルタが形成されるため
、該波長選択フィルタを形成するための新たな材料及び製造装置等を必要とせず、容易に
波長選択フィルタを形成することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１は、電気光学装置としての液晶表示装置の回路構成を示すブロック図、図２は、表
示部における画素回路と光センサの要部断面図である。

図１に示すように、液晶表示装置１０の素子基板１１の一側面（素子形成面１１ａ）に
は、液晶分子を封入した四角形状の表示部１２が形成されている。この表示部１２には、
スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２０を含む画素回路Ｐがマトリク
ス状に配置された画素領域１３が備えられている。すなわち、画素領域１３内の各画素回
路Ｐは、行方向（図１において横方向）に沿って延設された複数の走査線Ｓと、列方向（
図１において縦方向）に沿って延設された複数のデータ線Ｄとの交差部にそれぞれ配設さ
れている。各走査線Ｓ及び各データ線Ｄは、表示部１２の外側に形成されている走査線駆
動回路１４及びデータ線駆動回路１５にそれぞれ接続されている。また、表示部１２であ
って画素領域１３の外側には、複数の光センサ３０が形成されている。これら光センサ３
０は、外部環境の明るさを検知する。詳しくは、各光センサ３０は、外光を受光してその
外光に基づく光電流信号を制御部１６に出力する。なお、各光センサ３０の上面には、後
述する波長選択フィルタ５０（図２参照）が設けられている。また、本実施形態では、各
光センサ３０は、ＰＩＮダイオード３１（図２参照）から構成されている。

制御部１６は、走査線駆動回路１４及びデータ線駆動回路１５を統括制御する。すなわ
ち、制御部１６は、図示しない外部装置から入力される表示データに基づいて、走査線駆
動回路１４及びデータ線駆動回路１５へ送る各種信号を生成する。

制御部１６は、光センサ３０から供給される光電流信号に基づいて、上記素子基板１１
の下面に設けられたバックライト１７の平面光Ｌ１の光量（輝度）を調節する。制御部１
６は、例えば光センサ３０からの光電流信号とバックライト１７の平面光Ｌ１の輝度との
相関を予め設定したテーブル値に基づいて、バックライト１７の平面光Ｌ１の輝度を調節
する。詳述すると、制御部１６は、光センサ３０からの光電流信号が大きい（外部環境が
明るい）場合には、バックライト１７の平面光Ｌ１の輝度を高くするとともに、光センサ
３０からの光電流信号が小さい（外部環境が暗い）場合には、バックライト１７の平面光
Ｌ１の輝度を低くする。

走査線駆動回路１４は、制御部１６からの信号に基づいて走査信号を生成し、データ線
駆動回路１５は、制御部１６からの信号に基づいてデータ信号を生成する。液晶表示装置
１０は、走査線駆動回路１４の走査信号及びデータ線駆動回路１５のデータ信号に基づい
て、表示部１２内の各画素回路Ｐ毎に液晶分子の配向状態を制御するようになっている。
そして、液晶表示装置１０は、上記素子基板１１の下面に設けられたバックライト１７か
らの平面光Ｌ１を液晶分子の配向状態によって変調して、表示部１２に所望の画像を表示
するようになっている。このとき、バックライト１７は、制御部１６によって、その平面
光Ｌ１の輝度が外部環境の明るさに応じて調節されている。

以上説明した液晶表示装置１０の表示部１２、走査線駆動回路１４、データ線駆動回路
１５及び制御部１６は、それぞれが独立した電子部品（例えば、１チップの半導体集積回
路装置）によって構成されてもよい。また、表示部１２、走査線駆動回路１４、データ線
駆動回路１５及び制御部１６の全部もしくは一部が一体となった電子部品として構成され
ていてもよい。例えば、表示部１２に、走査線駆動回路１４とデータ線駆動回路１５とが
一体に形成されていてもよい。表示部１２、走査線駆動回路１４、データ線駆動回路１５
及び制御部１６の全部若しくは一部がプログラマブルなＩＣチップで構成され、その機能
がＩＣチップに書き込まれたプログラムによりソフトウェア的に実現されてもよい。

次に、上記画素回路Ｐを構成するＴＦＴ２０及び光センサ３０の構造について図２に従
って説明する。
図２に示すように、素子基板１１の素子形成面１１ａにおける表示部１２には、バック
ライト１７からＴＦＴ２０への平面光Ｌ１の入射を遮断するための遮光膜４１と、バック
ライト１７から光センサ３０への平面光Ｌ１の入射を遮断するための遮光膜４２が形成さ
れている。両遮光膜４１，４２の上側には、素子形成面１１ａの表示部１２略全面を覆う
ように堆積されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）等からなる絶縁膜４３が形成されている。

絶縁膜４３の上面であって上記遮光膜４１の上方にはスイッチング素子を構成するポリ
シリコンからなる半導体層２２が形成されている。半導体層２２は、その中央位置に形成
されたＰ型のチャネル領域２２ｃを備え、そのチャネル領域２２ｃの両側にＮ型のソース
領域２２ｓ及びドレイン領域２２ｄを有している。

絶縁膜４３の上面であって上記遮光膜４２の上方には、光センサ３０としてのＰＩＮダ
イオード３１が形成されている。ＰＩＮダイオード３１は、その中央位置に形成されたＩ
型のポリシリコンからなるＩ型領域３２ｉを備え、そのＩ型領域３２ｉの両側にポリシリ
コンからなるＮ型領域３２ｎ及びＰ型領域３２ｐを有している。

半導体層２２及びＰＩＮダイオード３１の上側には、素子形成面１１ａの表示部１２略
全面を覆うように堆積されたシリコン酸化膜等からなるゲート絶縁膜４６が形成されてい
る。このゲート絶縁膜４６の上面であって半導体層２２のチャネル領域２２ｃの上方には
、上記走査線Ｓから延出されたゲート電極２４が形成されている。なお、ソース領域２２
ｓ及びドレイン領域２２ｄは、このゲート電極２４をマスクにしたリンイオンのイオン注
入により自己整合的に形成されている。これらゲート電極２４，ソース領域２２ｓ及びド
レイン領域２２ｄによりスイッチング素子としてのＴＦＴ２０が形成されている。

ＰＩＮダイオード３１のＩ型領域３２ｉ上には、ゲート絶縁膜４６を貫通するビアホー
ルＢＨが形成されている。このビアホールＢＨ内、すなわちＰＩＮダイオード３１のＩ型
領域３２ｉ上には、波長選択フィルタ５０が形成されている。この波長選択フィルタ５０
は、液晶表示装置１０の外部（図２において上側）から入射される入射光としての外光Ｌ
２を、緑色の光（５００ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲の波長の光）を強調した上で、その波長
選択フィルタ５０の下方に形成されたＰＩＮダイオード３１に出射する。詳しくは、波長
選択フィルタ５０は、図３に示すように、５００ｎｍ〜６２０ｎｍの範囲の波長の光に対
して高い透過率を有し、とくに５３０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲の波長の光に対して非常に
高い透過率を有し、約５５５ｎｍの波長の光を略１００％透過させる透過率特性を有して
いる。従って、この波長選択フィルタ５０を透過した外光Ｌ２が入射されるＰＩＮダイオ
ード３１の分光感度特性は、約５５５ｎｍ付近にピーク感度を持ち緑色の光に対する感度
が高い人間の視感度特性に近似した特性となる。

上記波長選択フィルタ５０の構造について以下に詳しく説明する。
図２に示すように、ＰＩＮダイオード３１のＩ型領域３２ｉ、ゲート電極２４及びゲー
ト絶縁膜４６の上側には、素子形成面１１ａの表示部１２略全面を覆うように堆積された
シリコン窒化膜（ＳｉＮ）からなる第１誘電体膜５１が形成されている。この第１誘電体
膜５１は、その膜厚が約７５ｎｍになるように形成されている。第１誘電体膜５１の上側
略全面には、シリコン酸化膜からなる第２誘電体膜５２が形成されている。この第２誘電
体膜５２は、その膜厚が約９０ｎｍになるように形成されている。

第２誘電体膜５２の上側略全面には、シリコン窒化膜からなる第３誘電体膜５３が形成
されている。この第３誘電体膜５３は、その膜厚が約７５ｎｍになるように形成されてい
る。第３誘電体膜５３の上側略全面には、シリコン酸化膜からなる第４誘電体膜５４が形
成されている。この第４誘電体膜５４は、その膜厚が約９０ｎｍになるように形成されて
いる。

第４誘電体膜５４の上側略全面には、シリコン窒化膜からなる第５誘電体膜５５が形成
されている。この第５誘電体膜５５は、その膜厚が約７５ｎｍになるように形成されてい
る。第５誘電体膜５５の上側略全面には、シリコン酸化膜からなる第６誘電体膜５６が形
成されている。この第６誘電体膜５６は、その膜厚が約９０ｎｍになるように形成されて
いる。

このように波長選択フィルタ５０は、屈折率が比較的高い誘電体からなる高屈折率層（
シリコン窒化膜）と、そのシリコン窒化膜の屈折率よりも低い屈折率の誘電体からなる低
屈折率層（シリコン酸化膜）とを交互に積層した誘電体多層膜からなる。図３に示した波
長選択フィルタ５０の透過率特性は、該波長選択フィルタ５０を構成する各誘電体膜の膜
厚及び屈折率により調節される。すなわち、本実施形態では、波長選択フィルタ５０の透
過率特性は、約５５５ｎｍの波長の光に対して最大透過率（例えば、１００％の透過率）
を有し、緑色の光に対して高い透過率（例えば、９０％以上の透過率）を有するように、
各誘電体膜の材料及び膜厚が設定されている。このように波長選択フィルタ５０の透過率
特性を設定することにより、ＰＩＮダイオード３１の分光感度特性を人間の視感度特性に
近似させることができる。

なお、第１誘電体膜５１〜第６誘電体膜５６は、ＰＩＮダイオード３１上では、波長選
択フィルタ５０として機能するとともに、ＴＦＴ２０を含む表示部１２では、第１層間絶
縁膜６１として機能する。すなわち、表示部１２における第１層間絶縁膜６１は、波長選
択フィルタ５０（第１誘電体膜５１〜第６誘電体膜５６）から構成されている。

半導体層２２のソース領域２２ｓ上には、ゲート絶縁膜４６及び第１層間絶縁膜６１と
しての第１誘電体膜５１〜第６誘電体膜５６を貫通するコンタクトホールＨ１が形成され
ている。このコンタクトホールＨ１内には、アルミニウム等からなる導電膜によってソー
ス領域２２ｓに電気的に接続された上記データ線Ｄが形成されている。一方、半導体層２
２のドレイン領域２２ｄ上には、ゲート絶縁膜４６及び第１層間絶縁膜６１としての第１
誘電体膜５１〜第６誘電体膜５６を貫通するコンタクトホールＨ２が形成されている。こ
のコンタクトホールＨ２内には、アルミニウム等からなる導電膜によってドレイン領域２
２ｄに電気的に接続されたドレイン電極６２が形成されている。

ＰＩＮダイオード３１のＮ型領域３２ｎ上には、ゲート絶縁膜４６及び第１誘電体膜５
１〜第６誘電体膜５６を貫通するコンタクトホールＨ３が形成されている。このコンタク
トホールＨ３内には、アルミニウム等からなる導電膜によってＮ型領域３２ｎに電気的に
接続された第１電極６３が形成されている。一方、ＰＩＮダイオード３１のＰ型領域３２
ｐ上には、ゲート絶縁膜４６及び第１誘電体膜５１〜第６誘電体膜５６を貫通するコンタ
クトホールＨ４が形成されている。このコンタクトホールＨ４内には、アルミニウム等か
らなる導電膜によってＰ型領域３２ｐに電気的に接続された第２電極６４が形成されてい
る。そして、ＰＩＮダイオード３１は、これら第１電極６３及び第２電極６４を介して制
御部１６（図１参照）に接続されている。このＰＩＮダイオード３１は、波長選択フィル
タ５０を透過して入射される外光Ｌ２を受光し、その外光Ｌ２に基づく光電流信号を制御
部１６に出力する。このとき、ＰＩＮダイオード３１は、前述のように分光感度特性が人
間の視感度特性に近似しているため、人間が感じる外部環境の明るさに応じた光電流信号
を制御部１６に出力する。制御部１６は、ＰＩＮダイオード３１からの光電流信号に基づ
いて、バックライト１７の平面光Ｌ１の輝度を調節する。従って、これら波長選択フィル
タ５０、ＰＩＮダイオード３１及び制御部１６により、人間が感じる外部環境の明るさに
応じてバックライト１７の平面光Ｌ１の輝度を調節することができる。

上記データ線Ｄ、ドレイン電極６２、第１及び第２電極６３，６４上には、第１層間絶
縁膜６１を覆うように、シリコン酸化膜等からなる第２層間絶縁膜６５が形成されている
。

ドレイン電極６２上には、第２層間絶縁膜６５を貫通するコンタクトホールＨ５が形成
されている。このコンタクトホールＨ５内には、ＩＴＯ等からなる透明導電膜によってド
レイン電極６２に電気的に接続された画素電極６６が画素回路Ｐ毎に形成されている。

素子基板１１に対向して貼り合わせられた対向基板７０の下面であって、素子基板１１
上に形成されたＴＦＴ２０に対向する位置には、対向基板７０の上面（表示面）から入射
される外光Ｌ２のＴＦＴ２０への入射を遮断する遮光性材料からなるブラックマトリクス
ＢＭが形成されている。このブラックマトリクスＢＭの両側には、特定の波長の光（例え
ば、赤色の光、緑色の光、青色の光等）のみを透過させるカラーフィルタＣＦが形成され
ている。このカラーフィルタＣＦにより、バックライト１７の光Ｌ１のうちの特定の波長
の光のみが表示光として表示面に出射されるようになっている。

ブラックマトリクスＢＭ及びカラーフィルタＣＦの下側には、対向基板７０略全面を覆
うようにアクリル樹脂等からなる有機平坦化膜７１が形成されている。有機平坦化膜７１
の下面には、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）等の光透過性の導電材料からなる対向電極７２
が、画素電極６６に対する共通電極として画素回路Ｐ毎に区画されずに対向基板７０全面
にわたって形成されている。この対向電極７２は、図示しない電源回路に電気的に接続さ
れ、その電源回路から所定の電圧が供給されるようになっている。

そして、素子基板１１と対向基板７０とは、画素電極６６と対向電極７２とが互いに向
かい合うように配置されて、その画素電極６６と対向電極７２との間には、液晶Ｅが封入
されている。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態によれば、ＰＩＮダイオード３１の上部、詳しくはＰＩＮダイオード
３１に対する外光Ｌ２の入射経路上であって、ＰＩＮダイオード３１よりも表示面側に、
波長選択フィルタ５０を設けた。この波長選択フィルタ５０は、低屈折率層と高屈折率層
が交互に積層された誘電体多層膜からなり、緑色の光に対して高い透過率を有するように
設定された。これにより、この波長選択フィルタ５０を透過した外光Ｌ２が入射されるＰ
ＩＮダイオード３１の分光感度特性を、人間の視感度特性に近似させることができる。そ
して、制御部１６は、このＰＩＮダイオード３１からの光電流信号に基づいてバックライ
ト１７の平面光Ｌ１の輝度を調節する。従って、これら波長選択フィルタ５０、ＰＩＮダ
イオード３１及び制御部１６により、人間が感じる外部環境の明るさに応じてバックライ
ト１７の平面光Ｌ１の輝度を調整することができる。その結果、液晶表示装置１０の低消
費電力化を十分に実現することができる。

（２）本実施形態によれば、波長選択フィルタ５０の第１誘電体膜５１〜第６誘電体膜
５６を、表示部１２において第１層間絶縁膜６１として兼用した。この第１層間絶縁膜６
１は、波長選択フィルタ５０が形成されない液晶表示装置においても通常形成されるもの
であるため、波長選択フィルタ５０を形成することによる液晶表示装置１０の大型化を好
適に抑制することができる。

また、第１層間絶縁膜６１が波長選択フィルタ５０により形成されていることから、バ
ックライト１７からの光Ｌ１は、その第１層間絶縁膜６１（波長選択フィルタ５０）によ
り緑色の光が強調されてカラーフィルタＣＦに入射される。通常、カラーフィルタＣＦを
使用してカラー画像を表示する表示装置では、人間の視感度特性に合わせるために、ＲＧ
Ｂの三原色のカラーフィルタのうち緑色（Ｇ）のカラーフィルタの数（領域）を、他の赤
色（Ｒ）や青色（Ｂ）のカラーフィルタと比べて多く（大きく）形成している。これに対
して、本実施形態の液晶表示装置１０の場合には、緑色の光が強調された光がカラーフィ
ルタＣＦに入射されるため、ＲＧＢのカラーフィルタを均一に形成したとしても、カラー
画像を好適に表示することができる。

（３）本実施形態によれば、波長選択フィルタ５０の低屈折率層がシリコン酸化膜から
形成され、高屈折率層がシリコン窒化膜から形成される。これらシリコン酸化膜及びシリ
コン窒化膜は、従来の液晶表示装置におけるゲート絶縁膜及び層間絶縁膜としてよく利用
される材料である。従って、波長選択フィルタ５０を、従来使用される材料や製造方法に
よって容易に形成することができる。また、このようなシリコン酸化膜及びシリコン窒化
膜から波長選択フィルタ５０を形成したことにより、本実施形態のように、高温処理の必
要なポリシリコンＴＦＴ２０を備えた液晶表示装置にも波長選択フィルタ５０を適用する
ことができる。

（４）本実施形態によれば、素子基板１１上に、スイッチング素子としてポリシリコン
ＴＦＴ２０と、受光素子としてポリシリコンからなるＰＩＮダイオード３１とを形成した
。これにより、ＴＦＴ２０とＰＩＮダイオード３１とを同一プロセスにより同時に形成す
ることができるため、製造工程数の増大を抑制することができる。

また、同一基板上にスイッチング素子と受光素子とを設けたため、外付けの受光素子を
設ける場合に比べてコストを低減することができる。
（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図４及び図５に従って説明する。先の図１〜
図３に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素につ
いての詳細な説明は省略する。

図４に示すように、ＰＩＮダイオード３１上には、波長選択フィルタ８０が形成されて
いる。この波長選択フィルタ８０は、外光Ｌ２を、緑色の光を強調した上で、その波長選
択フィルタ８０の下方に形成されたＰＩＮダイオード３１に出射する。詳しくは、波長選
択フィルタ８０は、図５に示すように、５１０ｎｍ〜５９０ｎｍの範囲の波長の光に対し
て高い透過率を有し、とくに５３０ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲の波長の光に対して非常に高
い透過率を有し、約５５０ｎｍの波長の光に対して最大透過率となる透過率特性を有して
いる。従って、この波長選択フィルタ８０を透過した外光Ｌ２が入射されるＰＩＮダイオ
ード３１の分光感度特性は、緑色の光に対する感度が高い人間の視感度特性に近似した特
性となる。

上記波長選択フィルタ８０の構造について以下に詳しく説明する。
半導体層２２及びＰＩＮダイオード３１の上側には、素子形成面１１ａの表示部１２略
全面を覆うように堆積されたシリコン酸化膜からなる第１誘電体膜８１が形成されている
。この第１誘電体膜８１は、その膜厚が約８０ｎｍになるように形成されている。第１誘
電体膜８１の上側略全面には、シリコン窒化膜からなる第２誘電体膜８２が形成されてい
る。この第２誘電体膜８２は、その膜厚が１５０ｎｍになるように形成されている。

第２誘電体膜８２の上面であって半導体層２２のチャネル領域２２ｃの上方には、走査
線Ｓから延出されたゲート電極２４が形成されている。これより、第１誘電体膜８１及び
第２誘電体膜８２は、ＰＩＮダイオード３１上では、波長選択フィルタ８０として機能す
るとともに、ＴＦＴ２０を含む表示部１２では、ゲート絶縁膜４６として機能する。すな
わち、ゲート絶縁膜４６は、第１誘電体膜８１及び第２誘電体膜８２とから構成される。

第２誘電体膜８２及びゲート電極２４の上側には、素子形成面１１ａ略全面を覆うよう
に堆積されたシリコン酸化膜からなる第３誘電体膜８３が形成されている。この第３誘電
体膜８３は、その膜厚が８０ｎｍになるように形成されている。第３誘電体膜８３の上側
略全面には、シリコン窒化膜からなる第４誘電体膜８４が形成されている。この第４誘電
体膜８４は、その膜厚が８０ｎｍになるように形成されている。第４誘電体膜８４の上側
略全面には、シリコン酸化膜からなる第５誘電体膜８５が形成されている。この第５誘電
体膜８５は、その膜厚が２０ｎｍになるように形成されている。

このように第１実施形態と同様に、波長選択フィルタ８０は、第１誘電体膜８１〜第５
誘電体膜８５から構成され、比較的屈折率の低い（低屈折率の）誘電体からなる低屈折率
層（シリコン酸化膜）と、そのシリコン酸化膜の屈折率よりも高い屈折率の誘電体からな
る高屈折率層とを交互に積層した誘電体多層膜からなる。図５に示した波長選択フィルタ
８０の透過率特性は、該波長選択フィルタ８０を構成する各誘電体膜の膜厚及び屈折率に
より調節される。すなわち、本実施形態では、波長選択フィルタ８０の透過率特性は、約
５５０ｎｍの波長の光に対して最大透過率を有し、緑色の光に対して高い透過率を有する
ように、各誘電体膜の材料及び膜厚が設定されている。

なお、第３誘電体膜８３〜第５誘電体膜８５は、ＰＩＮダイオード３１上では、波長選
択フィルタ８０として機能するとともに、ＴＦＴ２０を含む表示部１２では、第１層間絶
縁膜６１として機能する。

以上、説明した実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（４）の作用効果に加えて
以下の効果を奏する。
（５）本実施形態によれば、波長選択フィルタ８０の第１誘電体膜８１（最下層の誘電
体膜）を、表示部１２においてゲート絶縁膜４６の最下層として兼用するとともに、第２
誘電体膜８２を、表示部１２において残り全てのゲート絶縁膜４６として兼用した。この
ゲート絶縁膜４６は、波長選択フィルタ８０が形成されない液晶表示装置においても通常
形成されるものであるため、波長選択フィルタ８０を形成することによる液晶表示装置１
０の大型化を好適に抑制することができる。さらに、波長選択フィルタ８０の残り全ての
誘電体膜である第３誘電体膜８３〜第５誘電体膜８５を、表示部１２において第１層間絶
縁膜６１として兼用した。これにより、波長選択フィルタ８０を形成することによる液晶
表示装置１０の大型化をより好適に抑制することができる。

また、波長選択フィルタ８０の最下層の誘電体膜（第１誘電体膜８１）をゲート絶縁膜
４６の最下層として兼用した。そのため、第１実施形態のように、波長選択フィルタ８０
とは別にゲート絶縁膜４６を形成する工程と、ＰＩＮダイオード３１上のゲート絶縁膜４
６をエッチングする工程とを省略することができ、製造工程数の増大を抑制することがで
きる。

（６）波長選択フィルタ８０及びゲート絶縁膜４６の最下層として機能する第１誘電体
膜８１をシリコン酸化膜により形成した。すなわち、ポリシリコンからなる半導体層２２
及びＰＩＮダイオード３１の上面と接する層を、安定した絶縁性を有するシリコン酸化膜
により形成した。これにより、高い電気的・物理的安定性を維持することができる。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記各実施形態では、受光素子としての光センサ３０をＰＩＮダイオード３１により
構成するようにしたが、例えば光センサ３０をフォトトランジスタ、ＰＮダイオードによ
り構成するようにしてもよい。

例えば、光センサ３０としてのフォトトランジスタ９０を、図６に示すように形成して
もよい。詳しくは、絶縁膜４３上にゲート電極９１が形成され、そのゲート電極９１の上
側にゲート絶縁膜４６が形成される。そして、このゲート絶縁膜４６上面に、ポリシリコ
ンからなる半導体層９２が形成される。なお、この半導体層９２は、その中央位置に形成
されたＰ型のチャネル領域９２ｃ、そのチャネル領域９２ｃの両側にＮ型のソース領域２
２ｓ及びドレイン領域２２ｄを有している。これらゲート電極９１及び半導体層９２から
フォトトランジスタ９０が構成される。そして、上記半導体層９２の上面に、例えば第２
実施形態における波長選択フィルタ８０を形成することにより、第１実施形態及び第２実
施形態と略同様の効果を得ることができる。なお、図６に示すフォトトランジスタ９０を
受光素子として使用する場合には、ＴＦＴ２０についてもフォトトランジスタ９０と同様
の構造となるように形成することが好ましい。

・上記第１実施形態では、波長選択フィルタ５０を構成する第１誘電体膜５１〜第６誘
電体膜５６の全てを第１層間絶縁膜６１として兼用するようにしたが、例えば図７に示す
ように、少なくとも１つの誘電体膜（ここでは、第１誘電体膜５１）をゲート絶縁膜４６
の一部として兼用するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、波長選択フィルタ５０，８０の誘電体膜の少なくとも一部が第
１層間絶縁膜６１を兼ねるようにしたが、例えば波長選択フィルタ５０，８０の誘電体膜
の少なくとも一部が第２層間絶縁膜６５を兼ねるようにしてもよい。

・上記第１実施形態では、波長選択フィルタ５０を構成する第１誘電体膜５１〜第６誘
電体膜５６の全てを第１層間絶縁膜６１として兼用するようにしたが、例えば第１誘電体
膜５１〜第６誘電体膜５６のうち１〜５つの誘電体膜（例えば、第１誘電体膜５１のみ）
を第１層間絶縁膜６１として兼用するようにしてもよい。

・上記第２実施形態では、ゲート絶縁膜４６として兼用される波長選択フィルタ８０の
誘電体膜を２層としたが、例えばゲート絶縁膜４６として兼用される誘電体膜を１層とし
てもよく、三層以上としてもよい。

・上記各実施形態では、波長選択フィルタ５０，８０を構成する全誘電体膜を、ＰＩＮ
ダイオード３１及び表示部１２上部全面に渡って形成するようにしたが、例えば波長選択
フィルタ５０，８０の少なくとも一部の誘電体膜を、ＰＩＮダイオード３１のＩ型領域３
２ｉ上のみに形成するようにしてもよい。なお、この場合には、ＰＩＮダイオード３１の
Ｉ型領域３２ｉ以外の領域をフォトレジスト等でマスクして誘電体膜を形成する必要があ
る。

・上記第２実施形態における波長選択フィルタ８０の最下層である第１誘電体膜８１を
シリコン酸化膜により形成するようにしたが、例えば第１誘電体膜８１をシリコン窒化膜
により形成するようにしてもよい。

・上記各実施形態における波長選択フィルタ５０，８０は、緑色の光に対して高い透過
率を有する透過率特性を有するように設定されれば、波長選択フィルタ５０，８０を構成
する誘電体膜数、各誘電体膜の膜厚及び材料は特に制限されない。

・上記各実施形態における光センサ３０（ＰＩＮダイオード３１）の上方の液晶Ｅを省
略するようにしてもよい。すなわち、液晶Ｅは、表示部１２において画素領域１３にのみ
封入されるようにしてもよい。

・上記各実施形態における光センサ３０の数に特に制限はない。また、光センサ３０は
、素子基板１１上であれば配置場所は特に制限されない。例えば、表示部１２の四隅に光
センサ３０を設けるようにしてもよい。

・上記各実施形態では、バックライト１７の平面光Ｌ１の輝度を調節することにより、
表示素子としての液晶Ｅの輝度を調節したが、これに限らず、例えば各ＴＦＴ２０に供給
されるデータ信号の最大値を調節することにより、液晶Ｅの輝度を調節するようにしても
よい。

・上記実施形態では、バックライト１７側に素子基板１１を配設する構成にしたが、こ
れに限らず、例えばバックライト１７側に対向基板７０を配設する構成であってもよい。
・上記各実施形態では、フルカラー画像が表示可能な液晶表示装置１０に具体化したが
、例えばモノクロ画像のみが表示可能な液晶表示装置に変更してもよい。

・上記各実施形態では、表示素子として液晶Ｅに具体化したが、これに限らず、例えば
有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子を表示素子としてもよい。すなわち、各実施形態の波長選択
フィルタ５０，８０を、例えば有機ＥＬ表示装置に適用することもできる。この場合、人
間の感じる外部環境の明るさに応じて表示素子に供給されるデータ信号の最大値を調節す
ることにより、表示素子の輝度を調節することが好ましい。

ところで、受光素子の分光感度特性を視感度特性に近似させる方法として、分光素子と
対向する位置に緑色のカラーフィルタを形成する方法が考えられる。しかしながら、有機
ＥＬ表示装置の場合には、カラーフィルタを使用せずにカラー画像を表示させる場合があ
る。このような有機ＥＬ表示装置の場合には、緑色のカラーフィルタにより視感度特性に
近似させる方法では、緑色のカラーフィルタ分だけ装置が大型化することとなる。さらに
、カラーフィルタを形成するための新たな製造装置を必要とし、製造コストが増大するこ
ととなる。これに対して、上記各実施形態の波長選択フィルタ５０，８０の場合には、従
来から設けられるゲート絶縁膜及び層間絶縁膜として形成されるため、装置の大型化を好
適に抑制することができる。さらに、新たな製造装置を必要とせず従来の製造方法により
、波長選択フィルタ５０，８０を形成することができるため、製造コストの増大を抑制す
ることができる。

・上記各実施形態では、波長選択フィルタ５０，８０を透過型の液晶表示装置１０に適
用するようにしたが、波長選択フィルタ５０，８０を反射型あるいは半透過型の液晶表示
装置に適用するようにしてもよい。この場合、人間が感じる外部環境の明るさに応じて各
ＴＦＴ２０に供給されるデータ信号の最大値を調節することにより、液晶Ｅの輝度を調節
するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、スイッチング素子としてＴＦＴ２０に具体化したが、これに限
らず、例えばＭＩＭ（Metal Insulator Metal）素子などの薄膜ダイオード素子（ＴＦＤ
素子：Thin Film Diode素子）を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置に適用し
てもよい。

・上記各実施形態では、スイッチング素子であるＴＦＴ２０を備えた、いわゆるアクテ
ィブマトリクス方式の液晶表示装置に具体化したが、パッシブマトリクス方式の液晶表示
装置に適用してもよい。

・上記各実施形態では、ＴＦＴ２０及びＰＩＮダイオード３１をポリシリコンにより形
成したが、例えばＴＦＴ２０及びＰＩＮダイオード３１をアモルファスシリコンにより形
成してもよい。

第１実施形態における液晶表示装置の回路構成を示すブロック図。 同じく、表示部及び光センサを示す要部断面図。 同じく、波長選択フィルタの透過率特性を示す特性図。 第２実施形態における表示部及び光センサを示す要部断面図。 同じく、波長選択フィルタの透過率特性を示す特性図。 別例における光センサを示す断面図。 別例における表示部及び光センサを示す要部断面図。

符号の説明

Ｅ…表示素子としての液晶、Ｐ…画素回路、Ｌ２…入射光としての外光、１０…電気光
学装置としての液晶表示装置、１１…素子基板、１６…制御部、２０…スイッチング素子
としての薄膜トランジスタ、２４…ゲート電極、３０…受光素子としての光センサ、３１
…受光素子としてのＰＩＮダイオード、４６…ゲート絶縁膜、６１…第１層間絶縁膜、５
０，８０…波長選択フィルタ、５１〜５６，８１〜８５…誘電体多層膜を構成する誘電体
膜、９０…フォトトランジスタ。

Claims (7)

1. 素子基板上に形成された表示素子と、前記素子基板上に形成されて外部環境の明暗を検
   知する受光素子と、前記受光素子による検知結果に基づいて、前記表示素子の輝度を調節
   する制御部とを備えた電気光学装置において、
   前記受光素子に対する入射光の入射経路上であって、前記受光素子よりも該入射光の入
   射面側に、緑色の光を強調した上で前記入射光を前記受光素子に出射するように透過率が
   設定された誘電体多層膜からなる波長選択フィルタを設けたことを特徴とする電気光学装
   置。
2. 前記素子基板上にマトリクス状に形成され、スイッチング素子を含んで構成される複数
   の画素回路を備え、
   前記波長選択フィルタの少なくとも一部の誘電体膜が前記各画素回路におけるゲート絶
   縁膜を兼ねることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記波長選択フィルタの最下層の誘電体膜が前記ゲート絶縁膜の最下層を兼ねることを
   特徴とする請求項２に記載の電気光学装置。
4. 前記素子基板上にマトリクス状に形成され、スイッチング素子を含んで構成される複数
   の画素回路を備え、
   前記波長選択フィルタの少なくとも一部の誘電体膜が前記各画素回路における各ゲート
   電極の上面に形成される層間絶縁膜を兼ねることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
   つに記載の電気光学装置。
5. 前記スイッチング素子は、ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）からなるとと
   もに、前記受光素子は、ポリシリコンからなるフォトダイオードあるいはフォトトランジ
   スタから構成されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の電気光学装置
   。
6. 前記波長選択フィルタを構成する前記誘電体多層膜は、
   低屈折率の誘電体からなる低屈折率層と、前記低屈折率層の屈折率よりも高い屈折率の
   誘電体からなる高屈折率層とが交互に積層されてなることを特徴とする請求項１〜５のい
   ずれか１つに記載の電気光学装置。
7. 前記低屈折率層はシリコン酸化膜からなるとともに、前記高屈折率層はシリコン窒化膜
   からなることを特徴とする請求項６に記載の電気光学装置。

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