JP2007052102A - 表示装置、表示パネル用基板および表示パネル用基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の光センサ（ボトムゲート型ＴＦＴ構造）が有するゲート電極の開口部に起因した特性劣化やプロセス増加を回避でき、表示用ＴＦＴのプロセスに対して追加・大幅増加することなく光センサを形成できる、表示装置等を提供する。
【解決手段】 液晶パネル３００において、トップゲート型ＴＦＴ構造の光センサ用ＴＦＴ１３１の半導体膜１３１ａはボトムゲート型ＴＦＴ構造の表示用ＴＦＴ１２１の半導体膜１２１ａと同じレイヤで形成され、光センサ１３１の第２電極１３１ｇ２は画素電極１６０と同じレイヤで形成される。光センサについて、電極１３１ｇ２がゲート電極として機能し、絶縁膜１４０，１５０がゲート絶縁膜として機能する。電極１３１ｇ２には第１電極１３１ｇ１を介してゲート信号が供給される。各光センサ１３１はバックライトの対応する発光領域の光強度を測定し、当該測定結果に基づきその発光領域の発光強度が制御される。
【選択図】 図７

Description

本発明は、表示パネルとバックライトとバックライトを制御する制御回路とを備えた表示装置に関し、さらに上記表示パネルを構成する表示パネル用基板および当該基板の製造方法に関する。

液晶表示装置は、薄型軽量、低消費電力、高精細化、カラー化が容易なことから、ブラウン管に代わるフラットパネルディスプレイとして、ＴＶ用途やモニター用途に広く普及している。透過表示モードの液晶表示装置は、液晶パネルの背面にバックライトを備えた構造を有し、当該バックライトから発せられる光を液晶パネルで調光することによって画像を表示している。このバックライトとして、冷陰極管（ＣＣＦＬ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたものが一般的である。

バックライトの輝度ムラ（面内分布）や輝度の経時変化は表示品位を損ねるので、バックライトの輝度をモニターして補正する技術が知られている。特許文献１には、表示制御用スイッチングＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）と光センサ用ＴＦＴとを同一基板上にモノリシックに形成した構造例が開示されている。このとき、図２３に示すように、ボトムゲート型ＴＦＴ構造の光センサ１４０Ｐがバックライト光を受光できるように、光センサ１４０Ｐのゲート電極９１Ｐに開口部９１ａＰを形成する工夫が取り入れられている。この開口部９１ａＰ内にはＳｉＯ₂１４１Ｐが充填されている。なお、図２３に示すように、光センサ１４０Ｐは、透明基板９０Ｐ上に形成されており、ゲート電極９１Ｐ、ＳｉＯ₂１４１Ｐ、絶縁膜９２Ｐ、ノンドープａ−Ｓｉ膜９３Ｐ、絶縁膜９５Ｐ、ｎ型ａ−Ｓｉ膜９６Ｐ，９７Ｐ、ソース電極１００Ｐおよびドレイン電極１０１Ｐを含んでいる。

特開２００４−７８１６０号公報 特開２０００−３２１５７１号公報 特開２００４−３５０１７９号公報

しかしながら、従来の光センサ１４０Ｐにおいて、バックライト光の取り入れ量を増加させようとすると、開口部９１ａＰを大きく取る必要があり、ＴＦＴの特性が低下してしまうといった問題が発生する。

ところで、光センサ１４０Ｐのノンドープａ−Ｓｉ膜９３Ｐのチャネル部に開口部９１ａＰに起因した段差ができると、チャネルの移動度が低下して光センサ特性の低下を招くことになる。このため、開口部９１ａＰを透明な物質で埋める等の対処が必要となるが、例えば特許文献１では、ゲート電極９１Ｐの開口部９１ａＰにＳｉＯ₂１４１Ｐを充填し、その上にゲート絶縁膜９２Ｐを形成している。これによれば、上述のチャネル移動度の低下を防止することはできると考えられるが、製造プロセスの複雑化という別の問題が発生してしまう。

本発明は、かかる点にかんがみてなされたものであり、ボトムゲート型薄膜トランジスタ構造の従来の光センサとは異なりゲート電極に開口部を設ける必要がなく（したがって、当該開口部に起因した特性劣化やプロセス増加を回避可能であり）、表示用スイッチング素子のプロセスに対して追加・大幅増加することなく光センサを形成可能な、表示装置、表示パネル用基板および当該基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、表示装置において、表示パネルと、前記表示パネルへ光照射可能に配置されたバックライトと、前記バックライトを制御する制御回路と、を備え、前記表示パネルは、前記バックライトの側に配置されたベース基板と、前記ベース基板において前記バックライトとは反対側に配置された、ボトムゲート型薄膜トランジスタ構造の表示用スイッチング素子と、前記ベース基板において前記表示用スイッチング素子と同じ側に前記表示用スイッチング素子とモノリシックに形成されており、前記バックライトの光強度を測定可能に設けられた、トップゲート型薄膜トランジスタ構造の少なくとも１つの光センサと、を含み、前記制御回路は、前記少なくとも１つの光センサによる測定結果に基づいて前記バックライトの発光強度を制御することを特徴とする。

このような構成によれば、光センサはトップゲート型薄膜トランジスタ構造を有するので、ボトムゲート型薄膜トランジスタ構造を適用する場合と比較して、ゲート電極に開口部を設ける必要がない。したがって、当該開口部に起因した特性劣化やプロセス増加を回避することができる。さらに、表示用スイッチング素子および光センサは、いずれも薄膜トランジスタなので、また、同一のベース基板に対してモノリシックに形成されているので、光センサを、表示用スイッチング素子の製造時にプロセスを大幅増加することなく、さらにはプロセスを追加することなく形成することが可能である。さらに、光センサは、表示パネルに設けられており、しかも薄膜トランジスタ構造の表示用スイッチング素子とモノリシックに形成されているので、ディスクリート部品である光センサモジュールを表示パネルに外付けした構成に比べて、表示装置において部品点数や実装コストを低減することができる。

また、前記少なくとも１つの光センサは、前記表示パネルの表示領域外に配置されていることが好ましい。このような構成によれば、光センサを配置しても表示品位への影響（例えば画素の透過率（開口率）の低下）が無いので、光センサは画素との関係においてサイズの制約を受けることがない。このため、光センサを表示パネルの表示領域内に配置する場合に比べて、光センサの面積を大きくすることができ、これにより高感度化を図ることができる。また、光センサ用の電極や配線を表示領域内の電極等から独立して設計できるので、光センサの駆動条件を最適化しやすい（駆動条件の設定の自由度が大きい）。

また、前記少なくとも１つの光センサは、前記表示パネルの表示領域内に配置されていることが好ましい。このような構成によれば、バックライトの発光面外縁から離れた位置に光センサを配置することができ、これにより光センサによる測定部分の周辺環境をいずれの方向においても同等にすることができるので、光強度を平均的な値として測定することができる。その結果、バックライトの輝度をより厳密に調整することができる。

また、前記少なくとも１つの光センサは複数の光センサであることが好ましい。このような構成によれば、上述のバックライトの制御について複数の光センサによる測定結果を利用できるので、バックライトの輝度（明るさ）の面内均一性が向上する。

また、前記複数の光センサは、前記バックライトの複数の発光領域の光強度を測定可能に配置されており、前記制御回路は、前記バックライトの発光領域ごとに、当該発光領域に対応の光センサによる測定結果に基づいて、前記バックライトの前記発光強度を制御することが好ましい。このような構成によれば、バックライトの発光領域ごとにバックライトの発光強度を制御するので、バックライトの輝度の面内均一性が向上する。かかる効果は大面積のバックライトにおいて顕著に現れる。

また、前記制御回路は、前記複数の光センサによる前記測定結果のみならず、入力映像信号の輝度情報にも基づいて、前記バックライトの前記発光領域ごとに、前記バックライトの前記発光強度を制御することが好ましい。このような構成によれば、いわゆる画面分割アクティブバックライト駆動において上述の効果が得られる。さらに、画面分割アクティブバックライト駆動の分割領域のそれぞれに光センサを設けて分割領域ごとにバックライトの輝度を補正することにより、バックライトの光源の経時変化の度合いが分割領域ごとに異なっても、分割状態（分割区画）を目立ちにくくすることができる。

さらに、本発明は、表示パネル用基板において、ベース基板と、前記ベース基板上に配置されたゲート電極と、前記ゲート電極よりも前記ベース基板から遠くに配置され平面視において前記ゲート電極に重なるように配置された半導体膜とを含む、ボトムゲート型薄膜トランジスタ構造の表示用スイッチング素子と、前記表示用スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、前記ベース基板において前記表示用スイッチング素子と同じ側に配置されており、前記表示用スイッチング素子とモノリシックに形成された、トップゲート型薄膜トランジスタ構造の光センサと、を備え、前記光センサは、前記ベース基板上に配置されており、前記表示用スイッチング素子の前記ゲート電極と同じ材料から成る、第１電極と、前記第１電極よりも前記ベース基板から遠くに配置され平面視において前記第１電極に重ならないように配置されており、前記表示用スイッチング素子の前記半導体膜と同じ材料から成る、半導体膜と、前記光センサの前記半導体膜よりも前記ベース基板から遠くに配置され平面視において前記光センサの前記半導体膜に重なるように配置されており、前記第１電極に電気的に接続された、前記画素電極と同じ材料から成る、第２電極と、を含むことを特徴とする。

このような構成によれば、第２電極は半導体膜に重なるように配置されかつ第１電極に電気的に接続されているので、第１電極を介した信号印加により第２電極を光センサのゲート電極として機能させることができる。さらに、光センサにおいて半導体膜は、ベース基板の側に配置された第１電極に重ならないように、配置されているので、ベース基板の側からの光を、第１電極で遮られることなく、当該半導体膜で受光することができる。したがって、第１電極に開口部を設ける必要がないので、当該開口部に起因したトランジスタ特性の低下やプロセス増加を回避することができる。さらに、光センサの第１電極は表示用スイッチング素子のゲート電極と同じ材料から成るので両電極を同じレイヤで形成することが可能であり、光センサの半導体膜は表示用スイッチング素子の半導体膜と同じ材料から成るので両半導体膜を同じレイヤで形成することが可能であり、光センサの第２電極は画素電極と同じ材料から成るので両電極を同じレイヤで形成することが可能である。このため、光センサを、表示用スイッチング素子の製造時にプロセスを大幅増加することなく、さらにはプロセスを追加することなく形成することが可能である。

さらに、本発明は、表示パネル用基板の製造方法において、ベース基板上に導電膜を形成する第１工程と、前記導電膜から、ボトムゲート型薄膜トランジスタ構造の表示用スイッチング素子のゲート電極およびトップゲート型薄膜トランジスタ構造の光センサの第１電極を形成する第２工程と、前記ゲート電極および前記第１電極に被さるように半導体膜を形成する第３工程と、前記半導体膜から、平面視において前記ゲート電極に重なるように前記表示用スイッチング素子の半導体膜を形成するともに、平面視において前記第１電極に重ならないように前記光センサの半導体膜を形成する、第４工程と、前記光センサの前記半導体膜に被さるように、かつ、前記表示用スイッチング素子および前記第１電極に接するように、透明導電膜を形成する、第５工程と、前記透明導電膜から、前記表示用スイッチング素子に電気的に接続するように画素電極を形成するとともに、前記第１電極に電気的に接続するようにかつ前記光センサの前記半導体膜に平面視において重なるように前記光センサの第２電極を形成する、第６工程と、を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、上述の効果を奏する表示パネル用基板を得ることができる。このとき、光センサを、表示用スイッチング素子の製造時にプロセスを大幅増加することなく、さらにはプロセスを追加することなく形成することができる。

本発明によれば、表示装置および表示パネル用基板において、従来の光センサとは異なりゲート電極に開口部を設ける必要を無くすことができ、これにより当該開口部に起因した特性劣化やプロセス増加を回避することができ、さらに、表示用スイッチング素子のプロセスに対して追加・大幅増加することなく光センサを形成することができる。さらに、本発明によれば、そのような表示パネル用基板を製造することができる。

＜実施形態１＞
図１および図２に、本発明の実施形態１に係る表示装置１０を説明するための模式図および斜視図を示す。さらに、図３にＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイ５１０の拡大斜視図を示す。また、図４に表示装置１０を説明するためのブロック図を示す。

まず、図１に示すように、表示装置１０は、表示パネル３００と、バックライト（またはバックライトユニット）５００と、制御駆動装置４００とを含んでいる。表示パネル３００として、ここでは、透過表示モードを用いたアクティブマトリクス型の液晶パネルを例示し、このため表示パネル３００を「液晶パネル３００」とも呼ぶことにする。このとき、表示装置１０は「液晶表示装置１０」と呼ぶことができる。バックライト５００は、液晶パネル３００に対して当該液晶パネル３００の背面（表示面とは反対の面）の側から光照射可能に配置されている。

制御駆動装置４００は、液晶パネル３００およびバックライト５００に接続されて液晶パネル３００およびバックライト５００の制御および駆動をするための回路、装置等を総称するものとし、そのような回路等の一つとしてバックライト制御回路４１０を当該制御駆動装置４００は含んでいる。なお、「バックライト」を図中では「Ｂ／Ｌ」と表記している。後に詳述するが液晶パネル３００は光センサ回路１３０（図２等参照）を有しており、当該光センサ回路１３０からのセンサ信号Ｓ１を受信するように上記バックライト制御回路４１０が設けられている。そして、バックライト制御回路４１０は、センサ信号Ｓ１に基づき、制御信号Ｓ２によって、バックライト５００の発光状態を制御するように構成されている。

次に、図２〜図４を参照しつつ、表示装置１０をより具体的に説明する。まず、図２に示すように、バックライト５００は、いわゆるエッジライト方式の光源であり、２つのＬＥＤアレイ５１０と導光板５２０とを含んでいる。なお、図２では説明のためにＬＥＤアレイ５１０、導光板５２０および液晶パネル３００を離して図示しており、かかる図示方法は後述の図１５等においても用いる。

ＬＥＤアレイ５１０において、光源としてのＬＥＤチップ５１１が所定の方向に向けて光出射するように一列に配置されている。導光板５２０は、液晶パネル３００と同程度の大きさ・形状の主面を有する平板部材であり、例えば光透過効率のよい透明のアクリル板から成る。かかる導光板５２０の側面（端面）にＬＥＤチップ５１１が対向するように、かつ、２つのＬＥＤアレイ５１０で導光板５２０を挟み込むように、ＬＥＤアレイ５１０が配置されている。これにより、導光板５２０の対向する２つの側面からＬＥＤチップ５１１の光が入射し、導光板５２０の四角形の主面が平面的に発光する。

このとき、図３に示すように、ＬＥＤアレイ５１０では赤（Ｒ）、青（Ｂ）および緑（Ｇ）の各色の光源としてのＬＥＤチップ５１１Ｒ，５１１Ｂ，５１１Ｇが順番に並んでおり、これら３色の光源が混色することで白色を得ることができる。

図２に戻り、液晶パネル３００は、導光板５２０による上述の平面的な照明が当該液晶パネル３００の主面全体に照射されるように配置されており、バックライト５００からの照明を表示領域３１０内の画素ごとに調光することにより表示を行う。

特に、液晶パネル３００は表示領域３１０を取り囲む周辺領域３２０内に４つの光センサ回路１３０を内蔵しており、当該光センサ回路１３０は、ここでは概ね表示領域３１０の四隅付近に設けられている。光センサ回路１３０は、当該回路１３０へ入射する光の光強度を測定するものである。

ここで、液晶パネル３００は、画素が配列された表示領域３１０と、表示領域３１０を取り囲む周辺領域３２０とに大別される。両領域３１０，３２０は表示面における２次元的な領域のみならず、当該２次元領域を液晶パネル３００の厚さ方向（すなわち後述の基板１００，２００の積み重ね方向（図７参照））に投影して把握される液晶パネル３００の３次元領域をも指すものとする。

さて、図２に示すように、バックライト５００の発光面（導光板５２０の主面にあたる）は４つの発光領域５００Ａに分割されている（かかる分離は物理的な分離分割を意味するものではない）。ここでは、発光領域５００Ａは、導光板５２０の四角形の主面において、対向する２辺の中点同士を結んで区画される領域として規定され、２×２のマトリクス状に規定されている。各発光領域５００Ａは４つの光センサ回路１３０をバックライト５００上に投影した４つの部分のうちの１つを含むように分割されており、換言すれば各発光領域５００Ａに対して１つの光センサ回路１３０が設けられている。各光センサ回路１３０の具体的な構成・形態は後述するが、このようにして、複数の光センサ回路１３０がバックライト５００の複数の発光領域５００Ａの光強度を測定可能に配置されている。

そして、その測定結果はセンサ信号Ｓ１（図１参照）としてバックライト制御回路４１０に送られ、当該制御回路４１０は、センサ信号Ｓ１すなわち上記測定結果に基づいて、その光センサ回路１３０に対応する発光領域５００Ａの輝度（明るさ）が所望状態に保たれるように、当該対応する発光領域５００Ａの発光に寄与するＬＥＤチップ５１１（主として当該領域５００Ａに近接するＬＥＤチップ５１１）の発光強度を制御信号Ｓ２（図１参照）によってフィードバック制御する。

詳細には、図４に示すように、バックライト制御回路４１０は、検出回路４５０と、輝度コントローラ４１１と、例えば半導体メモリから成る輝度設定データ保持部４１２と、ＬＥＤドライバ４１３とを含んでいる。

かかる構成のもと、光センサ回路１３０が測定した発光強度を示すセンサ信号Ｓ１は、検出回路４５０を介して、輝度コントローラ４１１が受信する。そして、輝度コントローラ４１１は、受信信号（センサ信号Ｓ１）に基づいて、輝度設定データ保持部４１２内のデータを参照し、その発光領域５００Ａの輝度があらかじめ設定された輝度データに合致するようにＬＥＤドライバ４１３をフィードバック制御する。かかるフィードバック制御のために生成された制御信号Ｓ２がＬＥＤドライバ４１３からＬＥＤアレイ５１０へ出力され、これによってＬＥＤチップ５１１の発光強度、すなわちバックライト５００の発光強度が制御される。この際、かかる発光強度の制御は発光領域５００Ａごとになされる。

次に、図５に光センサ回路１３０の一例を説明するための回路図を示す。なお、図５には検出回路４５０も図示している。

図５の構成によれば、光センサ回路１３０は、いわゆる蓄積方式の光センサ回路に当たり、光センサ１３１と、電荷を蓄積する光センサ用蓄積容量１３２とを含んでいる。ここで、光センサ１３１は薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）構造を有しており、このため光センサ１３１を「光センサ用ＴＦＴ１３１」等とも呼ぶことにする。光センサ用ＴＦＴ１３１のドレインは蓄積容量１３２の一端に接続されており、光センサ用ＴＦＴ１３１のソースは蓄積容量１３２の他端および当該ＴＦＴ１３１のゲートに接続されている。このような構成によれば、光が強く当たった場合、光センサ用ＴＦＴ１３１の抵抗値が低下し、光センサ用蓄積容量１３２内の電荷量が急激に変化する。一方、光が弱く当たった場合、光センサ用ＴＦＴ１３１の抵抗値は低下しにくく、光センサ用蓄積容量１３２内の電荷量の変化は小さい。すなわち、光センサ用ＴＦＴ１３１と光センサ用蓄積容量１３２との組み合わせによって、光フォトダイオードと等価の機能を果たすことができる。

そして、光センサ用蓄積容量１３２の電荷量変化（又は電圧変化）の大小を検出回路４５０によって検出することによって、光センサ回路１３０の出力値を得ることができる。図５の構成では、検出回路４５０は、負荷抵抗４５１と、電源４５２と、スイッチ４５３と、検出回路用容量４５４とを含んでいる。具体的には、負荷抵抗４５１の一端がスイッチ４５３を介して光センサ用蓄積容量１３２の上記一端に接続されており、負荷抵抗４５１の他端が電源４５２を介して光センサ用蓄積容量１３２の上記他端に接続されており、負荷抵抗４５１の当該他端は接地されている。そして、負荷抵抗４５１の上記一端の電位が検出回路用容量４５４を介して出力電圧Ｖｏｕｔとして取り出される。なお、検出回路４５０は既述の図４に示すようにバックライト制御回路４１０内に設けることもできるし、当該検出回路４５０の負荷抵抗４５１、スイッチ４５３等を液晶パネル３００内に設けることも可能である。

さらに、図６に光センサ回路１３０の他の一例を説明するための回路図を示す。図５と同様に、図６には検出回路４５０も図示している。図６の光センサ回路１３０は、図５の構成から光センサ用蓄積容量１３２を取り除いた構成を有しており、いわゆる非蓄積方式の光センサ回路に当たる。他方、図６の検出回路４５０は、図５の構成からスイッチ４５３および検出回路用容量４５４を取り除き、取り除いた箇所をそれぞれ短絡した構成を有している。このような構成によれば、光が強く当たった場合は光センサ用ＴＦＴ１３１の抵抗値が低下する一方で、光が弱く当たった場合には光センサ用ＴＦＴ１３１の抵抗値は低下しにくい。このとき、検出回路４５０の負荷抵抗４５１にかかる電圧が変動するので、この電圧変動を検出することによって光センサ回路１３０の出力値（出力電圧Ｖｏｕｔ）を得ることができる。

次に、図７に液晶パネル３００を説明するための断面図を示す。なお、図７にはバックライト５００も図示している。図７に示すように、液晶パネル３００は、対向配置された第１基板１００および第２基板２００と、両基板１００，２００の間のすき間に封入された表示媒体としての液晶（層）３５０とを含んでいる。

第１基板１００は、ガラスやプラスチック等から成るベース基板（または下地基板）１１０と、いわゆるボトムゲート型薄膜トランジスタ構造の表示用ＴＦＴ（表示用スイッチング素子）１２１と、いわゆるトップゲート型薄膜トランジスタ構造の光センサ用ＴＦＴ１３１と、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等から成る画素電極１６０とを含んでいる。表示用ＴＦＴ１２１および光センサ用ＴＦＴ１３１はベース基板１１０においてバックライト５００とは反対側に配置されておりモノリシックに形成されている。

表示用ＴＦＴ１２１は、アルミニウム（Ａｌ）等から成るゲート電極１２１ｇ、ソース電極１２１ｓおよびドレイン電極１２１ｄと、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）やシリコン酸化物（ＳｉＯ₂）等から成るゲート絶縁膜１２１ｈと、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等から成る半導体膜１２１ａとを含んでいる。詳細には、ベース基板１１０上にゲート電極１２１ｇが配置されており、当該ゲート電極１２１ｇに被さるようにベース基板１１０上にゲート絶縁膜１２１ｈが配置されている。ゲート絶縁膜１２１ｈ上には、ゲート電極１２１ｇに対向するように、換言すれば第１基板１００またはベース基板１１０の平面視においてゲート電極１２１ｇに重なるように、半導体膜１２１ａが配置されている。このとき、半導体膜１２１ａはゲート電極１２１ｇよりもベース基板１１０から遠くに配置されていることになる。半導体膜１２１ａの端部に掛かるようにしてソース電極１２１ｓおよびドレイン電極１２１ｄが配置されている。なお、半導体膜１２１ａにおいて両電極１２１ｓ，１２１ｄ間の部分が表示用ＴＦＴ１２１のチャネル領域を成す。

そして、表示用ＴＦＴ１２１に被さるように、保護絶縁膜１４０および層間絶縁膜１５０がこの順序でゲート絶縁膜１２１ｈ上に配置されている。なお、絶縁膜１４０，１５０は、アクリルやポリイミドやベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）等から成る。層間絶縁膜１５０上に画素電極１６０が配置されている。絶縁膜１４０，１５０には表示用ＴＦＴ１２１のドレイン電極１２１ｄに至るコンタクトホールが設けられており、当該コンタクトホールを介して画素電極１６０が表示用ＴＦＴ１２１のドレイン電極１２１ｄに接している（電気的に接続されている）。

他方、光センサ用ＴＦＴ１３１は、第１電極１３１ｇ１と、当該ＴＦＴ１３１のゲート電極を成す第２電極１３１ｇ２と、上記絶縁膜１４０，１５０によって構成されるゲート絶縁膜と、半導体膜１３１ａと、ソース電極１３１ｓおよびドレイン電極１３１ｄとを含んでいる。

詳細には、ベース基板１１０上に第１電極１３１ｇ１が配置されており、当該第１電極１３１ｇ１は表示用ＴＦＴ１２１のゲート電極１２１ｇと同じ材料から成る。第１電極１３１ｇ１に被さるように表示用ＴＦＴ１２１の上記ゲート絶縁膜１２１ｈがベース基板１１０上に配置されている。

ゲート絶縁膜１２１ｈ上には、第１電極１３１ｇ１に対向しないように、換言すれば第１基板１００またはベース基板１１０の平面視において第１電極１３１ｇ１に重ならないように、半導体膜１３１ａが配置されている。このとき、半導体膜１３１ａは第１電極１３１ｇ１よりもベース基板１１０から遠くに配置されていることになる。半導体膜１３１ａは表示用ＴＦＴ１２１の半導体膜１２１ａと同じ材料から成る。半導体膜１３１ａの端部に掛かるようにしてソース電極１３１ｓおよびドレイン電極１３１ｄが配置されており、これらの電極１３１ｓ，１３１ｄは表示用ＴＦＴ１２１のソース電極１２１ｇおよびドレイン電極１２１ｄと同じ材料から成る。なお、半導体膜１３１ａにおいて両電極１３１ｓ，１３１ｄ間の部分が光センサ用ＴＦＴ１３１のチャネル領域かつ受光領域を成す。

そして、半導体膜１３１ａおよび電極１３１ｓ，１３１ｄに被さるように、かつ、第１電極１３１ｇ１の上方にも及ぶように、上述の保護絶縁膜１４０および層間絶縁膜１５０が配置されている。

さらに、層間絶縁膜１５０上には、第１基板１００またはベース基板１１０の平面視において光センサ用ＴＦＴ１３１の半導体膜１３１ａに重なるように第２電極１３１ｇ２が配置されている。このとき、第２電極１３１ｇ２は半導体膜１３１ａよりもベース基板１１０から遠くに配置されていることになる。第２電極１３１ｇ２は画素電極１６０と同じ材料から成る。絶縁膜１４０，１５０およびゲート絶縁膜１２１ｈには第１電極１３１ｇ１に至るコンタクトホールが設けられており、当該コンタクトホールを介して第２電極１３１ｇ２が第１電極１３１ｇ１に接している（電気的に接続されている）。

なお、ベース基板１１０上にコーティング膜を設け、その上に第１電極１３１ｇ１およびゲート電極１２１ｇを配置してもよく、かかる場合にはベース基板１１０に上記コーティング膜を含めた構成を「ベース基板」と呼ぶことができる。

ここで、光センサ用ＴＦＴ１３１の構造を検討する。第２電極１３１ｇ２と絶縁膜１５０，１４０と半導体膜１３１ａとは、この順序で積層されており、いわゆるＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）構造を形成している。つまり、第２電極１３１ｇ２が当該ＴＦＴ１３１のゲート電極として機能し、絶縁膜１５０，１４０の積層体が当該ＴＦＴ１３１のゲート絶縁膜として機能する。なお、第２電極１３１ｇ２には、当該電極１３１ｇ２と電気的に接続された第１電極１３１ｇ１を介して、ゲート信号（ゲート電圧）が供給される。

このとき、表示用ＴＦＴ１２１ではゲート電極１２１ｇが半導体膜１２１ａに対してベース基板１１０の側に配置されており、当該表示用ＴＦＴ１２１はいわゆるボトムゲート型ＴＦＴ構造をしているのに対して、光センサ用ＴＦＴ１３１ではゲート電極を成す第２電極は半導体膜１３１ａに対してベース基板１１０から遠い側に配置されており、いわゆるトップゲート型ＴＦＴ構造をしている。

上述のように光センサ用ＴＦＴ１３１の半導体膜１３１ａは第１電極１３１ｇ１に重ならないように配置されているので、ベース基板１１０の側から入射するバックライト５００の光５００Ｌを、第１電極１３１ｇ１で遮られることなく、当該半導体膜１３１ａで受光することができる。つまり、光センサ用ＴＦＴ１３１はバックライト５００の光強度を測定可能に設けられている。

なお、図８に示す液晶パネル３０１の第１基板１０１のように、層間絶縁膜１５０において半導体膜１３１ａに対向する位置を開口し、当該開口内に第２電極１３１ｇ２を配置することによって、保護膜１４０のみをゲート絶縁膜として利用することも可能である。このような形態によれば、光センサ用ＴＦＴ１３１のゲート絶縁膜を図７の第１基板１００よりも薄くできるので、ゲート電圧を低減することができる。なお、液晶パネル３０１のその他の構成は図７の液晶パネル３００と同じであり、当該液晶パネル３０１は液晶パネル３００に代えて表示装置１０に適用可能である。

図７に戻り、第２基板２００は、ガラスやプラスチック等から成るベース基板２１０と、着色層またはカラーフィルタ層２２０と、遮光膜２３０と、ＩＴＯやＩＺＯ等から成る対向電極２６０とを含んでいる。

カラーフィルタ層２２０および遮光膜２３０はともにベース基板２１０上に配置されている。カラーフィルタ層２２０はカラー表示用の赤、緑、青の３色のカラーフィルタから成り、表示領域３１０（図２等参照）内において各画素Ｐ（後述の図９参照）に赤、緑、青のいずれかのカラーフィルタが設けられている。各画素Ｐにおいて、バックライト５００からの出射光５００Ｌは、カラーフィルタ層２２０の所定色のカラーフィルタを通過して着色され（分光され）、表示光として、観察者に到達する。遮光膜２３０は、表示用ＴＦＴ１２１および光センサ用ＴＦＴ１３１に対向する位置に設けられており、観察者の側（すなわち第２基板２００の側）から入射する光が両ＴＦＴ１２１，１３１で反射するのを防止している。なお、液晶パネル１００では光センサ用ＴＦＴ１３１が配置されている周辺領域３２０（図２参照）の全域に遮光膜２３０が設けられている（いわゆる額縁ブラックマトリクス）。そして、カラーフィルタ層２２０上および遮光膜２３０上に対向電極２６０が配置されている。

両基板１００，２００は、ベース基板１１０，２１０が外向きになるように、換言すれば画素電極１６０と対向電極２６０とが向き合うように、対向配置されている。そして、両基板１００，２００の間のすき間に表示媒体としての液晶３５０が封入されている。

なお、図７および図８には光センサ用ＴＦＴ１３１に対向する位置に液晶３５０および対向電極２６０が存在する構造を図示しているが、これらの要素３５０，２６０は光センサ用ＴＦＴ１３１が周辺領域３２０に設けられた上述の構造では当該ＴＦＴ１３１に対向する位置に設けなくてもかまわない。

ここで、図９に液晶パネル３００を説明するための模式図を示す。図９に示すように、液晶パネル３００は、定方向に延在し当該定方向に直交する方向に並んだ複数のゲート線（走査線）ＬＧおよび複数の蓄積容量線ＬＣｓと、これらの配線ＬＧ，ＬＣｓに交差するように（ただし短絡していない）並んだ複数の表示信号線（ソース線）ＬＳとを含んでいる。なお、ゲート線ＬＧと蓄積容量線ＬＣｓは交互に並んでいる。これらの配線ＬＧ，ＬＳ，ＬＣｓは、上述の図７では図示を省略しているが、第１基板１００（図７参照）に設けられている。

ゲート線ＬＧと表示信号線ＬＳとによって表示領域３１０はマトリクス状に区画され、各区画が画素（サブ画素またはセル）Ｐに当たる。ゲート線ＬＧと表示信号線ＬＳとの各交点付近には各画素Ｐ用にアクティブ素子である表示用ＴＦＴ１２１が設けられており、当該ＴＦＴ１２１のゲート電極１２１ｇおよびソース電極１２１ｓ（図７参照）がゲート線ＬＧおよび表示信号線ＬＳにそれぞれ接続されている。これらの配線ＬＧ，ＬＳへの信号によって表示用ＴＦＴ１２１のスイッチング機能が制御され、画素Ｐごとに液晶３５０（図７参照）が駆動される（調光される）。図９において、表示用蓄積容量Ｃｓは蓄積容量線ＬＳと画素電極１６０（図７参照）との間に形成され、液晶容量Ｃｌｃは画素電極１６０と対向電極２６０（図７参照）との間に形成される。

なお、第１基板１００（図７参照）のうちでベース基板１１０と表示用ＴＦＴ１２１および付随する配線ＬＧ，ＬＳ，ＬＣｓ等とから成る構成は「ＴＦＴ基板」、「アレイ基板」、「アクティブマトリクス基板」等と呼ばれることもある。

各画素Ｐにはカラーフィルタ層２２０（図７参照）の赤、緑、青のいずれかのカラーフィルタが設けられ、近接する３色の画素Ｐの群がカラー表示のための単位画素ＰＵを成す。

このような表示装置１０によれば、光センサ用ＴＦＴ６３１は、第１基板１００に設けられており、しかも薄膜トランジスタ構造の表示用ＴＦＴ１２１とモノリシックに形成されているので、ディスクリート部品である光センサモジュールを表示パネルに外付けした構成に比べて、表示装置１０において部品点数や実装コストを低減することができる。

さらに、光センサ１３１はトップゲート型ＴＦＴ構造を有しておりかつその半導体膜１３１ａは第１電極１３１ｇ１に重ならないように配置されているので、ボトムゲート型ＴＦＴ構造の光センサとは異なり、ベース基板１１０の側からの入射光５００Ｌを受光するために、電極１３１ｇ１，１３１ｇ２に開口部を設ける必要がない。したがって、当該開口部に起因した特性劣化やプロセス増加を回避することができる。

さらに、光センサ１３１による測定結果に基づいてバックライト５００の発光強度を発光領域ごとに制御するので、ＬＥＤチップ５１１Ｒ，５１１Ｇ，５１１Ｂを多数配置した場合であっても、バックライト５００について輝度（明るさ）の発光面内均一性を向上させることができる。かかる効果は大面積のバックライト５００では顕著である。

ここで、バックライト５００の発光面全体を１つの発光領域５００Ａとして当該発光領域５００Ａに対して１つの光センサ１３１を設ける構成も可能であるが、複数の発光領域５００Ａに分割して各発光領域５００Ａに光センサ１３１を設けた上述の構成の方が、上述のＬＥＤチップ５１１の制御について複数の光センサ１３１による測定結果を利用できるので、バックライト５００の輝度の面内均一性が高くなる。

これらの効果にかんがみれば、表示装置１０は、ＬＥＤチップ５１１の環境温度に対する輝度の経時変化や個体バラツキが大きい場合には特に有用である。

また、光センサ１３１は、液晶パネル３００の周辺領域３２０内、すなわち表示領域３１０外に配置されているので、表示品位への影響（例えば画素の透過率（開口率）の低下）が無く、光センサ１３１は画素Ｐとの関係においてサイズの制約を受けることがない。このため、光センサ１３１を液晶パネル３００の表示領域３１０内に配置する場合に比べて、光センサ１３１の面積を大きくすることができ、これにより高感度化を図ることができる。また、光センサ１３１用の電極１３１ｇ１，１３１ｇ２，１３１ｓ，１３１ｄや検出回路４５０への配線を、表示領域３１０内の電極１２１ｇ，１２１ｓ，１２１ｄや配線ＬＧ，ＬＳ，ＬＣｓ等から独立して設計できるので、光センサ１３１の駆動条件を最適化しやすい（駆動条件の設定の自由度が大きい）。

また、表示用１２１および光センサ用ＴＦＴ１３１は、いずれも薄膜トランジスタであり、同一のベース基板１１０に対してモノリシックに形成されているので、さらには、電極１３１ｇ１，１２１ｇは同じ材料から成り、半導体膜１３１ａ，１２１ａは同じ材料から成り、電極１３１ｓ，１３１ｄ，１２１ｓ，１２１ｄは同じ材料から成り、電極１３１ｇ２，１６０は同じ材料から成るので、光センサ用ＴＦＴ１３１を、表示用ＴＦＴ１２１の製造時にプロセスを大幅増加することなくまたはプロセスを追加することなく形成することができる。かかる点を、以下に第１基板１００の製造方法を説明しつつ、明らかにする。

図１０〜図１４に液晶パネル用基板（表示パネル用基板）としての第１基板１００の製造方法を説明するための断面図を示す。まず、図１０に示すように、ベース基板１１０上に全面的にアルミニウム（Ａｌ）等の導電膜１８１を形成する。そして、当該導電膜１８１をパターニングすることによって、導電膜１８１から表示用ＴＦＴ１２１のゲート電極１２１ｇおよび光センサ用ＴＦＴ１３１の第１電極１３１ｇ１を形成する（図１１参照）。具体的には、導電膜１８１上にレジスト膜を形成し、当該レジスト膜をフォトリソグラフィー技術によってパターニングして上記両電極１２１ｇ，１３１ｇ１の平面パターンを有するレジストマスク１９１を形成する。その後、レジストマスク１９１をエッチングマスクとして用いて導電膜１８１をエッチングすることにより、導電膜１８１から表示用ＴＦＴ１２１のゲート電極１２１ｇおよび光センサ用ＴＦＴ１３１の第１電極１３１ｇ１を形成する。その後、レジストマスク１９１を除去する。

次に、図１１に示すように、ゲート電極１２１ｇおよび第１電極１３１ｇ１に被さるように、ベース基板１１０上に全面的に、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）やシリコン酸化物（ＳｉＯ₂）等の絶縁膜（ゲート絶縁膜）１２１ｈおよびアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の半導体膜１８２をこの順序で積層する。そして、当該半導体膜１８２をパターニングすることによって、半導体膜１８２から表示用ＴＦＴ１２１の半導体膜１２１ａおよび光センサ用ＴＦＴ１３１の半導体膜１３１ａを形成する（図１２参照）。このとき、ベース基板１１０の平面視において、ゲート電極１２１ｇに重なるように表示用ＴＦＴ１２１の半導体膜１２１ａを形成し、第１電極１３１ｇ１に重ならないように光センサ用ＴＦＴ１３１の半導体膜１３１ａを形成する。具体的には、上述のレジストマスク１９１（図１０参照）と同様に、半導体膜１８２上に半導体膜１２１ａ，１３１ａの平面パターンを有するレジストマスク１９２を形成し、当該レジストマスク１９２を利用して半導体膜１８２をエッチングする。その後、レジストマスク１９２を除去する。

その後、図１２に示すように、半導体膜１２１ａ，１３１ａに被さるように、絶縁膜１２１ｈ上に全面的に、アルミニウム（Ａｌ）等の導電膜１８３を形成する。そして、当該導電膜１８３をレジストマスク１９３を利用してパターニングすることによって、導電膜１８３から表示用ＴＦＴ１２１および光センサ用ＴＦＴ１３１のソース電極１２１ｓ，１３１ｓおよびドレイン電極１３１ｓ，１３１ｄを形成する（図１３参照）。その後、レジストマスク１９３を除去する。

そして、図１３に示すように、電極１２１ｓ，１２１ｄ，１３１ｓ，１３１ｄに被さるように保護膜１４０および層間絶縁膜１５０をこの順序で全面的に積層する。なお、絶縁膜１４０は、ＳｉＮ_xやＳｉＯ₂などの無機絶縁膜から成り、１５０は、アクリルやポリイミドやベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）等から成る。そして、両膜１５０，１４０および絶縁膜１２１ｈをパターンエッチングして、層間絶縁膜１５０の露出表面（最上面）から表示用ＴＦＴ１２１のドレイン電極１３１ｄに至るコンタクトホールと、層間絶縁膜１５０の露出表面から光センサ用ＴＦＴ１３１の第１電極１３１ｇ１に至るコンタクトホールとを形成する。

次に、図１４に示すように、層間絶縁膜１５０の露出表面上に全面的にＩＴＯやＩＺＯ等の透明電極１８４を形成する。このとき、光センサ用ＴＦＴの半導体膜１３１ａに被さるように（当該半導体膜１３１ａ上方に存在するように）、かつ、表示用ＴＦＴ１２１および第１電極１３１ｇ１にコンタクトホール内において接するように、透明導電膜１８４を形成する。そして、当該透明導電膜１８４をパターニングすることによって、透明導電膜１８４から画素電極１６０および光センサ用ＴＦＴ１３１の第２電極１３１ｇ２を形成する（図７参照）。このとき、画素電極１６０は透明導電膜１８４のうちで表示用ＴＦＴ１２１に接する部分を含むようにパターニングし、第２電極１３１ｇ２は透明導電膜１８４のうちで第１電極１３１ｇ１に接する部分を含むようにかつベース基板１１０の平面視において光センサ用ＴＦＴ１３１の半導体膜１３１ａに重なるようにパターニングする。具体的には、透明導電膜１８４上に画素電極１６０および第２電極１３１ｇ２の平面パターンを有するレジストマスク１９４を形成し、当該レジストマスク１９４を利用して透明導電膜１８４をエッチングする。その後、レジストマスク１９４を除去する。

なお、上述の説明ではパターニングする膜１８１等上にレジストマスク１９１等を配置してエッチングするパターニング法を述べたが、パターニングしたレジスト上に膜を形成しレジストの除去により当該膜をパターニングする、いわゆるリフトオフ法を利用してもかまわない。

このように、光センサ用ＴＦＴ１３１の第１電極１３１ｇ１および表示用ＴＦＴ１２１のゲート電極１２１ｇは単一の導電膜１８１から同じレイヤで形成することができる。同様に、両ＴＦＴ１３１，１２１の半導体膜１３１ａ，１２１ａは単一の半導体膜１８２から同じレイヤで形成することができ、両ＴＦＴ１３１，１２１の電極１３１ｓ，１３１ｄ，１２１ｓ，１２１ｄは単一の導電膜１８３から同じレイヤで形成することができ、光センサ用ＴＦＴ１３１の第２電極１３１ｇ２および画素電極１６０は単一の透明導電膜１８４から同じレイヤで形成することができる。したがって、光センサ用ＴＦＴ１３１を、表示用ＴＦＴ１２１の製造時にプロセスを追加することなく形成することができる。なお、図８の第１基板１０１の場合、層間絶縁膜１５０を開口するプロセスが必要となるが、大幅な増加を招くことはない。

図１５に、実施形態１の変形例に係る表示装置を説明するための斜視図を示す。図１５に示すように、上述の表示装置１０（図１および図２参照）において、エッジライト方式のバックライト５００に代えて、ＬＥＤによる直下ライト方式のバックライト５０１を適用することもでき、このような表示装置１０によっても上述の効果を得ることができる。

なお、直下ライト方式のバックライト５０１では多数のＬＥＤチップ５１１が所定方向に向けて（液晶パネル３００に向けて）光出射するように２次元的に配置されており、これにより平面発光する。このとき、例えば、赤色発光のＬＥＤチップ５１１Ｒの列、青色発光のＬＥＤチップ５１１Ｂの列および緑色発光のＬＥＤチップ５１１Ｇの列をこの順番で繰り返し並べることによって、上述の２次元配列が構成される。

＜実施形態２＞
図１６に、本発明の実施形態２に係る表示装置を説明するための斜視図を示す。図１６に示すように、既述の液晶パネル３００（図１および図２参照）に代えて、液晶パネル３０２を適用して表示装置１０（図１参照）を構成することもできる。当該液晶パネル３０２は、４つの光センサ回路１３０を表示領域３１０内に設けた点以外は、既述の液晶パネル３００と同様の構成を有している。液晶パネル３０２においても、バックライト５００の４つの発光領域５００Ａそれぞれに対して１つの光センサ回路１３０が設けられている。

次に、図１７に液晶パネル３０２を説明するための模式図を示す。図１７に示すように、光センサ回路１３０は赤、青、緑のいずれかの画素Ｐに併設されている。

図１７の例では、光センサ回路１３０として既述の蓄積方式の光センサ（図５参照）を利用しており、検出回路４５０（図５参照）のスイッチ４５３としてのＴＦＴも画素Ｐ内に設けられている。スイッチ４５３としての当該ＴＦＴを介して光センサ回路１３０からの信号が検出線Ｌに出力される。スイッチ４５３としてのＴＦＴは、そのゲート電極がゲート線ＬＧに接続されており（詳細には光センサ回路１３０が属する画素Ｐの隣の画素Ｐを選択するためのゲート線ＬＧに接続されている）、表示用ＴＦＴ１２１と同じ周期でオン／オフされ、１フレーム間の光センサ用蓄積容量１３２の電荷量変化をフレーム毎に読み出す役割を果たしている。なお、スイッチ４５３対応のＴＦＴおよび検出線Ｌは第１基板１００（図７参照）に設けられており、検出線Ｌは光センサ回路１３０が属する画素Ｐの近傍の表示信号線ＬＳに隣接して配置されている。

上述のように液晶パネル３０２では光センサ回路１３０を表示領域３１０内に配置しているが、かかる配置が表示品位へ与える影響をできるだけ小さく留める必要がある。このとき、画素Ｐ内での光センサ回路１３０の占有率が大きいと光センサ回路併設画素Ｐは他の画素Ｐに比べて透過率（開口率）が低くなってしまうので、当該占有率は３０％以内に収めることが望ましい。また、光センサ回路併設画素Ｐの透過率（開口率）が低くなることを前提に、あらかじめ光センサ回路併設画素Ｐが他の画素Ｐより明るめに表示できるよう画素Ｐへの表示信号に補正をかけておく等の画像処理による対応も望ましい。この結果、特定の画素Ｐに光センサ１３０を併設したとしても，表示の均一性を保つことが可能である。

実施形態２に係る表示装置１０によれば、光センサ回路１３０が（したがって光センサ１３１が）液晶パネル３０２の表示領域３１０内に配置されており、バックライト５００の発光面外縁から離れた位置に光センサ１３１を配置することができるので、光センサ１３１による測定部分の周辺環境をいずれの方向においても同等にすることができる。例えば光センサ１３１を周辺領域３２０内でバックライト５００の発光面外縁に近接させた構造では、光センサ１３１による測定部分付近において、発光面中心方向では明るく、その反対方向では暗くなる場合がある。これに対して、図１６に示すように光センサ回路１３０を発光領域５００Ａの中心付近に配置すれば、光センサ１３１による測定部分の周辺はいずれの方向においても同等の明るさになるので、光強度を平均的な値として測定することができる。その結果、バックライト５００の輝度をより厳密に調整することができる。

このような光センサ１３１の配置位置の相違による効果以外は、実施形態１に係る表示装置１０と同様の効果が得られる。

なお、光センサ併設画素Ｐでは、図１８の断面図に示すように、カラーフィルタ層２２０が設けられているとともに、表示用ＴＦＴ１２１および光センサ用ＴＦＴ１３１での光の反射を防止するために両ＴＦＴ１２１，１３１に対向する位置に遮光膜２３０が設けられている。かかる点は、図８の第１基板１０１を利用する場合も同様である。また、既述のように光センサ用ＴＦＴ１３１が周辺領域３２０（図２等参照）に設けられた構造では当該ＴＦＴ１３１に対向する位置の液晶３５０および対向電極２６０は任意であるが、実施形態２に係る表示装置１０では光センサ回路１３０が画素Ｐ内に設けられているので、光センサ用ＴＦＴ１３１に対向する位置にも液晶３５０および対向電極２６０を設ける必要がある。

図１９に、実施形態２の変形例１に係る表示装置を説明するための斜視図を示す。図１９に示すように、液晶パネル３０２とＬＥＤによる直下ライト方式のバックライト５０１とを組み合わせて表示装置１０（図１参照）を構成してもよく、このような表示装置１０によっても上述の効果を得ることができる。

さらに、図２０に、実施形態２の変形例２に係る表示装置を説明するための斜視図を示す。上述の説明ではバックライト５００，５０１の発光領域全体を２×２の領域に分割する例を述べたが、図２０に示すように、直下ライト方式のバックライト５０１によれば、さらに多くの発光領域５０１Ａにマトリクス分割し、発光領域５０１Ａごとに発光状態を制御することが可能である。このような分割の場合、液晶パネル３０２において発光領域５０１Ａごとに１つの光センサ回路１３０が設けられる。発光領域５００Ａが多いほど、バックライト５００の輝度を、より細かく制御することできる。

図２１に当該変形例２に係る表示装置１０のブロック図を示す。図２１に示すように、各光センサ回路１３０からのセンサ信号Ｓ１は、センサ読み出しＬＳＩ（Large Scale Integration）３９０ａを介してバックライト制御回路４１０の検出回路４５０へ入力される。なお、センサ読み出しＬＳＩ３９０ａは、ゲートドライバＬＳＩ３９０ｇおよびソースドライバＬＳＩ３９０ｓとともに液晶パネル３０２の周辺領域３２０に設けられている。

＜実施形態３＞
さて、特許文献２や特許文献３には、バックライトをＮ×Ｍの複数の発光領域（照明領域）に分割し、発光領域ごとに映像情報に基づいて最適輝度を算出し、発光領域ごとにバックライトの輝度制御と映像信号の画像処理とを行う（以下「画面分割アクティブバックライト駆動」または「空間アクティブバックライト駆動」と呼ぶことにする）表示装置が開示されている。このとき、表示装置は、入力された映像信号の輝度情報に基づきバックライトの輝度を分割された発光領域ごとに制御する制御回路を含んでいる。

画面分割アクティブバックライト駆動によれば、分割された画像の入力映像情報に基づき、それに対応するバックライトの発光領域における発光輝度を適宜変化させることによって、通常よりダイナミックレンジの高い映像表示が可能である。また、入力映像情報が暗画像である場合にはバックライトを減光させる（その分、映像信号を明るくして表示輝度を補償する）表示が可能なので、表示装置の低消費電力化も実現できる。

このような画面分割アクティブバックライト駆動では、バックライトをＮ×Ｍの複数の発光領域に分けて個別に駆動することから、この発光領域ごとにバックライトの輝度の補正（キャリブレーション）を行うことができれば非常に有用である。

そこで、実施形態３では、画面分割アクティブバックライト駆動に上述の実施形態１，２等に係る技術を適用し、これにより画面分割アクティブバックライト駆動の表示に対してバックライトの輝度を発光領域ごとに補正しうる表示装置を説明する。

図２２に実施形態３に係る表示装置１１を説明するためのブロック図を示す。図２２の表示装置１１は、液晶パネル３００と、バックライト５００と、制御駆動装置４０１とを含んでいる。なお、液晶パネル３００に代えて液晶パネル３０１等を適用することも可能であるし、また、バックライト５００に代えてバックライト５０１を適用することも可能である。

制御駆動装置４０１は、バックライト制御回路４２０と、フレームメモリ４９１と、階調変換回路４９２と、バックライト輝度データ保持部４９３と、階調補正回路４９４と、階調補正用ルックアップテーブル４９５とを含んでいる。なお、図中では「ルックアップテーブル」を「ＬＵＴ」と表記している。そして、バックライト制御回路４２０は、既述の検出回路４５０、輝度設定データ保持部４１２およびＬＥＤドライバ４１３と、輝度コントローラ４２１と、画像輝度演算回路４２５と、画像輝度データ保持部４２６とを含んでいる。このような構成下、表示装置１１は次のように動作する。

まず、入力映像信号（ＲＧＢ入力画像信号）ＳＩＮは、一旦フレームメモリ４９１に蓄積され、画像輝度演算回路４２５へ読み出される。ここで、表示装置１１では、表示領域３１０（図２参照）はバックライト５００の分割された４つの発光領域５００Ａ（図２参照）を当該表示領域３１０へ投影した４つの領域に分割して把握され、表示画像も表示領域３１０の上記４つの分割領域上で表示される４つの画像に分割して把握される。そこで、画像輝度演算回路４２５は、バックライト５００の各発光領域５００Ａに対応する分割画像ごとに画像情報を読み出す。そして、画像輝度演算回路４２５は、各分割画像の輝度値（平均輝度（ＡＰＬ））を算出し、算出した画像輝度データ（画像輝度情報）を分割画像ごとに画像輝度データ保持部４２６へ格納する。

輝度コントローラ４２１は、画像輝度データ保持部４２６内に格納された画像輝度データ（画像輝度情報）と、既述と同様にして検出回路４５０を介して受信した光センサ回路１３０（図２参照）からのセンサ信号Ｓ１と、の双方に基づいて、バックライト５００の各発光領域５００Ａに必要な輝度レベルを算出する。その後、輝度コントローラ４２１は、算出した各発光領域５００Ａの輝度データ（輝度情報）をバックライト輝度データ保持部４９３へ格納するとともに、ＬＥＤドライバ４１３へ送信する。

ＬＥＤドライバ４１３は、既述と同様にして、バックライト５００のＬＥＤチップ５１１の発光強度を、受信した各発光領域５００Ａの輝度データに基づいて、発光領域５００Ａごとに制御する。

他方、フレームメモリ４９１に蓄積された映像信号（ＲＧＢ入力画像信号）ＳＩＮは、階調変換回路４９２によって、液晶パネル３００の単位画素ＰＵ（図９参照）ごとに順次、読み出される。そして、当該階調変換回路４９２は、バックライト輝度データ保持部４９３を参照し、対象の単位画素ＰＵが対向する発光領域５００Ａの輝度データに基づいて、上述の読み出した信号（データ）の階調を変換（変調）し、階調補正回路４９４へ送信する。

階調補正回路４９４は、バックライト輝度データ保持部４９３および階調補正用ルックアップテーブル４９５を参照して、上述の階調変換された信号の階調を補正してソースドライバＬＳＩ３９０ｓへ出力する。このとき、かかる階調補正は対象の単位画素ＰＵが対向する発光領域５００Ａのみならず当該発光領域５００Ａの周辺の発光領域５００Ａのバックライト輝度データにも基づいて行い、上述の対象の単位画素ＰＵが対向する発光領域５００Ａおよび上述の周辺の発光領域５００Ａの各バックライト輝度データと補正データ（例えば補正量）とが関連付けられて階調補正用ルックアップテーブル４９５に記述されている。

このように、表示装置１１によれば、入力された映像信号ＳＩＮに基づいてバックライト５００の輝度を発光領域５００Ａごとに制御するので、画面全体のうち、明るい画像情報を多く含むような表示部分に対してはバックライト５００の輝度を高くすることができ、逆に暗い画像情報を多く含むような表示部分に対してはバックライト５００の輝度を低くすることができ、その結果、画面全体のダイナミックレンジを拡大することができる。

ところで、バックライト５００の輝度を発光領域５００Ａごとに変化させる場合に、入力映像信号ＳＩＮをそのままの階調で液晶パネル３００に供給すると、表示画像の輝度が各発光領域５００Ａ間でずれてしまう。しかし、上述のように表示装置１１では対象の単位画素ＰＵが対向する発光領域５００Ａのみならず当該発光領域５００Ａの周辺の発光領域５００Ａのバックライト輝度データにも基づいて入力映像信号ＳＩＮを階調補正するので、各発光領域５００Ａの輝度に応じて変換された適正な階調によって、各発光領域５００Ａ間で表示画像の輝度にずれのない適正な画像を得ることができる。このように、表示装置１１では、画面内に大きな輝度傾斜があるような画像に対しても、広いダイナミックレンジを有し、コントラストの高い、高品位の適正な画像を表示することが可能である。

さらに、表示装置１１では画面分割アクティブバックライト駆動と実施形態１，２等のバックライトの制御とが組み合わされているので、表示領域３１０の分割領域ごとにバックライト５００の輝度（明るさ）を補正することができる。したがって、入力映像信号ＳＩＮに基づく画面分割アクティブバックライト駆動による表示をより忠実に行うことができるし、ＬＥＤチップ５１１の経時変化の度合いが分割領域ごとにすなわちバックライト５００の発光領域５００Ａごとに異なっても、分割状態（分割区画）を目立ちにくくすることができる。

さて、以上の説明では表示装置１０，１１として液晶表示装置を例示したが、バックライト５００を利用する表示パネルであれば、液晶３５０に代えて表示媒体として電気泳動媒体等を用いた表示パネルを表示装置１０，１１に適用することも可能である。

は、本発明の実施形態１に係る表示装置を説明するための模式図である。 は、本発明の実施形態１に係る表示装置を説明するための斜視図である。 は、本発明の実施形態１に係る表示装置のＬＥＤアレイを説明するための拡大斜視図である。 は、本発明の実施形態１に係る表示装置を説明するためのブロック図である。 は、本発明の実施形態１に係る表示装置の光センサ回路の一例を説明するための回路図である。 は、本発明の実施形態１に係る表示装置の光センサ回路の他の一例を説明するための回路図である。 は、本発明の実施形態１に係る表示装置の液晶パネルを説明するための断面図である。 は、本発明の実施形態１に係る表示装置の他の液晶パネルを説明するための断面図である。 は、本発明の実施形態１に係る表示装置の液晶パネルを説明するための模式図である。 は、本発明の実施形態１に係る表示装置の第１基板の製造方法を説明するための断面図である。 は、本発明の実施形態１に係る表示装置の第１基板の製造方法を説明するための断面図である。 は、本発明の実施形態１に係る表示装置の第１基板の製造方法を説明するための断面図である。 は、本発明の実施形態１に係る表示装置の第１基板の製造方法を説明するための断面図である。 は、本発明の実施形態１に係る表示装置の第１基板の製造方法を説明するための断面図である。 は、本発明の実施形態１の変形例に係る表示装置を説明するための斜視図である。 は、本発明の実施形態２に係る表示装置を説明するための斜視図である。 は、本発明の実施形態２に係る表示装置の液晶パネルを説明するための模式図である。 は、本発明の実施形態２に係る表示装置の液晶パネルを説明するための断面図である。 は、本発明の実施形態２の変形例１に係る表示装置を説明するための斜視図である。 は、本発明の実施形態２の変形例２に係る表示装置を説明するための斜視図である。 は、本発明の実施形態２の変形例２に係る表示装置を説明するためのブロック図である。 は、本発明の実施形態３に係る表示装置を説明するためのブロック図である。 は、従来の光センサを説明するための断面図である。

符号の説明

１０，１１ 表示装置
１１０ ベース基板
１２１ 表示用ＴＦＴ（表示用スイッチング素子）
１２１ａ 半導体膜
１２１ｇ ゲート電極
１３１ 光センサ用ＴＦＴ（光センサ）
１３１ａ 半導体膜
１３１ｇ１ 第１電極
１３１ｇ２ 第２電極
１６０ 画素電極
１８１ 導電膜
１８２ 半導体膜
１８４ 透明導電膜
３００〜３０２ 液晶パネル（表示パネル）
３１０ 表示領域
４１０，４２０ バックライト制御回路（制御回路）
５００，５０１ バックライト
５００Ａ，５０１Ａ 発光領域
ＳＩＮ 入力映像信号

Claims (10)

1. 表示パネルと、
   前記表示パネルへ光照射可能に配置されたバックライトと、
   前記バックライトを制御する制御回路と、を備え、
   前記表示パネルは、
   前記バックライトの側に配置されたベース基板と、
   前記ベース基板において前記バックライトとは反対側に配置された、ボトムゲート型薄膜トランジスタ構造の表示用スイッチング素子と、
   前記ベース基板において前記表示用スイッチング素子と同じ側に前記表示用スイッチング素子とモノリシックに形成されており、前記バックライトの光強度を測定可能に設けられた、トップゲート型薄膜トランジスタ構造の少なくとも１つの光センサと、を含み、
   前記制御回路は、前記少なくとも１つの光センサによる測定結果に基づいて前記バックライトの発光強度を制御することを特徴とする表示装置。
2. 前記少なくとも１つの光センサは、前記表示パネルの表示領域外に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記少なくとも１つの光センサは複数の光センサであることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記複数の光センサは、前記バックライトの複数の発光領域の光強度を測定可能に配置されており、
   前記制御回路は、前記バックライトの発光領域ごとに、当該発光領域に対応の光センサによる測定結果に基づいて、前記バックライトの前記発光強度を制御することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記少なくとも１つの光センサは、前記表示パネルの表示領域内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
6. 前記少なくとも１つの光センサは複数の光センサであることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記複数の光センサは、前記バックライトの複数の発光領域の光強度を測定可能に配置されており、
   前記制御回路は、前記バックライトの発光領域ごとに、当該発光領域に対応の光センサによる測定結果に基づいて、前記バックライトの前記発光強度を制御することを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
8. 前記制御回路は、前記複数の光センサによる前記測定結果のみならず、入力映像信号の輝度情報にも基づいて、前記バックライトの前記発光領域ごとに、前記バックライトの前記発光強度を制御することを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
9. ベース基板と、
   前記ベース基板上に配置されたゲート電極と、前記ゲート電極よりも前記ベース基板から遠くに配置され平面視において前記ゲート電極に重なるように配置された半導体膜とを含む、ボトムゲート型薄膜トランジスタ構造の表示用スイッチング素子と、
   前記表示用スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、
   前記ベース基板において前記表示用スイッチング素子と同じ側に配置されており、前記表示用スイッチング素子とモノリシックに形成された、トップゲート型薄膜トランジスタ構造の光センサと、を備え、
   前記光センサは、
   前記ベース基板上に配置されており、前記表示用スイッチング素子の前記ゲート電極と同じ材料から成る、第１電極と、
   前記第１電極よりも前記ベース基板から遠くに配置され平面視において前記第１電極に重ならないように配置されており、前記表示用スイッチング素子の前記半導体膜と同じ材料から成る、半導体膜と、
   前記光センサの前記半導体膜よりも前記ベース基板から遠くに配置され平面視において前記光センサの前記半導体膜に重なるように配置されており、前記第１電極に電気的に接続された、前記画素電極と同じ材料から成る、第２電極と、を含むことを特徴とする表示パネル用基板。
10. ベース基板上に導電膜を形成する第１工程と、
    前記導電膜から、ボトムゲート型薄膜トランジスタ構造の表示用スイッチング素子のゲート電極およびトップゲート型薄膜トランジスタ構造の光センサの第１電極を形成する第２工程と、
    前記ゲート電極および前記第１電極に被さるように半導体膜を形成する第３工程と、
    前記半導体膜から、平面視において前記ゲート電極に重なるように前記表示用スイッチング素子の半導体膜を形成するともに、平面視において前記第１電極に重ならないように前記光センサの半導体膜を形成する、第４工程と、
    前記光センサの前記半導体膜に被さるように、かつ、前記表示用スイッチング素子および前記第１電極に接するように、透明導電膜を形成する、第５工程と、
    前記透明導電膜から、前記表示用スイッチング素子に電気的に接続するように画素電極を形成するとともに、前記第１電極に電気的に接続するようにかつ前記光センサの前記半導体膜に平面視において重なるように前記光センサの第２電極を形成する、第６工程と、を備えることを特徴とする表示パネル用基板の製造方法。

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