(57)【要約】【課題】コストの上昇およびサイズの大型化を招くことなく、液晶を加熱することのできる液晶装置を提供すること。【解決手段】液晶装置１００ではＩＰＳ方式が採用され、素子基板１０上には、各種薄膜トランジスタが形成されているとともに、画素電極９ａ、および共通電極としての対向電極９ｂが形成されている。さらに、素子基板１０には温度センサ５およびヒータ制御回路５５が形成され、対向電極２０にはヒータ５８が形成されている。【選択図】図１
2008083217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素スイッチング素子および画素電極が形成された素子基板と、該素子基板との間に液晶層を保持する対向基板と、前記素子基板および前記対向基板のうちの一方に形成され、前記液晶層を介して前記画素電極に対向する対向電極とを有する液晶装置において、
前記素子基板および前記対向基板のうちの一方の基板上には、ヒータを構成する薄膜が形成され、
前記素子基板上には、温度センサと、該温度センサでの温度検出結果に基づいて前記ヒータへの給電を制御する温度制御回路とが形成されていることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記対向電極は前記素子基板に形成され、
前記ヒータは前記対向基板に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記ヒータは、透明導電膜により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記画素スイッチング素子は、薄膜トランジスタであり、
前記温度センサおよび前記温度制御回路は、前記薄膜トランジスタを構成する複数の薄膜のうちの１乃至複数の薄膜により構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記薄膜トランジスタは、能動層がポリシリコン膜からなることを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境温度が低い場合に液晶を加熱可能な液晶装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置では、環境温度が低い場合には、液晶の配向状態の切り換わりが遅くなるなどの理由から、液晶装置に対して温度センサおよびヒータを外付けし、温度センサの測定結果に基づいて、環境温度が低い場合には、液晶装置をヒータで加温することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１５３７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、液晶装置に温度センサおよびヒータを外付けすると、コストが増大するとともに、サイズが大型化してしまうという問題点がある。
【０００４】
以上の問題点に鑑みて、本発明は、コストの上昇およびサイズの大型化を招くことなく、液晶を加熱することのできる液晶装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明では、画素スイッチング素子および画素電極が形成された素子基板と、該素子基板との間に液晶層を保持する対向基板と、前記素子基板および前記対向基板のうちの一方に形成され、前記液晶層を介して前記画素電極に対向する対向電極とを有する液晶装置において、前記素子基板および前記対向基板のうちの一方の基板上には、ヒータを構成する薄膜が形成され、前記素子基板上には、温度センサと、該温度センサでの温度検出結果に基づいて前記ヒータへの給電を制御する温度制御回路とが形成されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明では、前記素子基板および前記対向基板のうちの一方の基板上にヒータが形成され、前記素子基板上には、温度センサと温度制御回路とが形成されているため、液晶装置に温度センサおよびヒータを外付けする必要がない。従って、コストの上昇およびサイズの大型化を招くことなく、環境温度が低いときには液晶を加熱することができる。
【０００７】
本発明において、前記対向電極は前記素子基板に形成され、前記ヒータは前記対向基板に形成されていることが好ましい。ＩＰＳ（In-Plane-Switching）モードの液晶装置のように、対向電極が素子基板に形成されている場合においては、横電界により液晶の配向を制御するため、ヒータを対向基板に形成しても、ヒータの電位が液晶の配向を乱すことがないという利点がある。
【０００８】
本発明において、前記ヒータは、透明導電膜により構成されていることが好ましい。このように構成すると、表示光がヒータで遮られることがないので、表示光を十分な光量をもって出射することができる。
【０００９】
本発明において、前記画素スイッチング素子は、薄膜トランジスタであり、前記温度センサおよび前記温度制御回路は、前記薄膜トランジスタを構成する複数の薄膜のうちの１乃至複数の薄膜により構成されていることが好ましい。このように構成すると、製造工程数を増やすことなく、温度センサおよび温度制御回路を構成することができる。
【００１０】
本発明において、前記薄膜トランジスタは、能動層がポリシリコン膜からなる構成を採用することができる。素子基板上にポリシリコン膜が形成されている場合には、ポリシリコン膜を用いて感度のよい温度センサを形成できるとともに、動作速度の優れた温度制御回路を構成することができる
本発明を適用した液晶装置は、携帯電話機あるいはモバイルコンピュータなどの電子機器の表示部として用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００１２】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ１−Ｈ１′断面図である。
【００１３】
図１（ａ）、（ｂ）において、本形態の液晶装置１００は、透過型のアクティブマトリクス型液晶装置であり、素子基板１０の上には、シール材１０７が対向基板２０の縁に沿うように設けられている。シール材１０７の外側の領域には、データ線駆動回路１０１（周辺回路）および実装端子１０２（信号入力端子）が素子基板１０の一辺に沿って設けられており、この一辺に隣接する２辺に沿っては、走査線駆動回路１０４（周辺回路）が形成されている。素子基板１０の残る一辺には、画像表示領域１０ａの両側に設けられた走査線駆動回路１０４間をつなぐための複数の配線１０５が設けられており、さらに、額縁１０８の下などを利用して、プリチャージ回路や検査回路などの周辺回路が設けられることもある。
【００１４】
対向基板２０のコーナー部の少なくとも２箇所においては、素子基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材１０６が形成されている。対向基板２０は、シール材１０７とほぼ同じ輪郭を備えており、このシール材１０７によって対向向基板２０が素子基板１０に固着されている。シール材１０７は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂などからなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。素子基板１０と対向基板２０との間において、シール材１０７により囲まれた空間内に電気光学物質としての液晶層５０が封入され、保持されている。液晶層５０は、電界が印加されていない状態で、後述する配向膜により所定の配向状態をとる。液晶層５０は、例えば一種または数種のネマティック液晶を混合したものなどからなる。なお、対向基板２０および素子基板１０の光入射側の面あるいは光出射側には、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード等々の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の向きに配置される。
【００１５】
詳しくは後述するが、素子基板１０には、画素電極９aがマトリクス状に形成されている。これに対して、対向基板２０には、シール材１０７の内側領域に遮光性材料からなる額縁１０８が形成され、その内側が画像表示領域１０ａとされている。
【００１６】
本形態において、液晶装置１００は、液晶層５０をＩＰＳモードで駆動する。このため、素子基板１０には、画素電極９ａとともに、液晶層５０を介して画素電極９ａに対向する対向電極９ｂ（共通電極）も形成されており、画素電極９ａと対向電極９ｂとの間に発生する横電界を利用して液晶層５０を駆動する。このため、対向基板２０には対向電極９ｂが形成されていない。
【００１７】
また、本形態では、素子基板１０には、画像表示領域１０ａの周辺に、後述する温度センサ５、および温度制御回路５５が形成されている。また、対向基板２０には面状のヒータ５９を構成する薄膜が略全面に形成されている。
【００１８】
このように形成した液晶装置１００は、後述するモバイルコンピュータ、携帯電話機、液晶テレビなどといった電子機器のカラー表示装置として用いることができ、この場合、対向基板２０には、カラーフィルタ２７や絶縁性の保護膜２８が形成される。なお、液晶装置１００は、透過型に限らず、反射型および半透過反射型として構成される場合があり、この場合、例えば、素子基板１０には光反射層が形成される。また、液晶装置１００は、投射型表示装置（液晶プロジェクタ）において、ＲＧＢ用のライトバルブとして用いることができる。この場合、ＲＧＢ用の各液晶装置１００の各々には、ＲＧＢ色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになるので、カラーフィルタは形成されない。また、対向基板２０に対して、各画素に対応するようにマイクロレンズを形成すれば、入射光の画素電極９ａに対する集光効率を高めることができるので、明るい表示を行うことができる。さらにまた、対向基板２０に何層もの屈折率の異なる干渉層を積層することにより、光の干渉作用を利用して、ＲＧＢ色をつくり出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付きの対向基板によれば、より明るいカラー表示を行うことができる。
【００１９】
（素子基板１０の構成）
図２〜図４を参照して、本発明を適用した液晶装置１００に用いた素子基板１０の電気的な構成を説明する。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明を適用した液晶装置１００に用いた素子基板の画像表示領域の電気的な構成を示す等価回路図、周辺回路に構成したインバータ回路の等価回路図、および温度制御機構のブロック図である。図３（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置１００に用いた素子基板において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ１−Ａ１′線に相当する位置で液晶装置を切断したときの断面図である。図４（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置１００に用いた素子基板に形成したインバータ回路の平面図、およびそのＢ−Ｂ′線に相当する位置で素子基板を切断したときの断面図である。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、基板１０において、画像表示領域１０ａには、互いに交差する方向に延びた走査線３ａおよびデータ線６ａの交点に対応して複数の画素１００ａがマトリクス状に形成されている。複数の画素１００ａの各々には、画素電極９ａ、および画素電極９ａを制御するための画素スイッチング用の薄膜トランジスタ３０（画素スイッチング素子）が形成されており、画素電極９ａは、薄膜トランジスタ３０のドレインに電気的に接続されている。薄膜トランジスタ３０のソースにはデータ線６ａが電気的に接続され、薄膜トランジスタ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されている。
【００２１】
また、素子基板１０において、複数の画素１００ａの各々には、図１（ｂ）に示す液晶層５０を介して画素電極９ａと対向する対向電極９ｂが形成されている。ここで、対向電極９ｂは、走査線３ａに並列して延びた定電位線３ｂに接続しており、共通電極として機能する。このため、薄膜トランジスタ３０を一定期間だけそのオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画像信号を各画素に所定のタイミングで供給すると、画素電極９ａを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号は、対向電極９ｂとの間で一定期間保持される。ここで、保持された画素信号がリークするのを防ぐことを目的に、画素電極９ａと対向電極９ｂとの間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０（キャパシタ）を付加することがある。この蓄積容量７０によって、画素電極９ａの電圧は、例えば、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い表示を行うことのできる液晶装置が実現できる。
【００２２】
本形態では、定電位線３ｂと薄膜トランジスタ３０のソースとの間に蓄積容量７０を形成した構成が採用されている。なお、蓄積容量７０を構成するにあたっては、定電位線３ｂを利用した構成の他、別途、容量線を利用した構成や、前段の走査線３ａを利用した構成を採用することができる。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、素子基板１０上には、各画素毎に櫛歯状の画素電極９ａ（点線で囲まれた領域）、および櫛歯状の共通電極９ｂ（点線で囲まれた領域）が形成され、各画素の縦横の境界境界領域に沿ってデータ線６ａ（一点鎖線で示す）、走査線３ａ（実線で示す）、および定電位線３ｂ（実線で示す）が形成されている。
【００２４】
図３（ｂ）に示すように、素子基板１０の基体は、石英基板や耐熱性ガラス板などの透明基板１０ｂからなり、対向基板２０の基体は、石英基板や耐熱性ガラス板などの透明基板２０ｂからなる。素子基板１０には画素電極９ａおよび対向電極９ｂが形成されており、その上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施されたポリイミド膜などからなる配向膜１６が形成されている。画素電極９ａおよび対向電極９ｂは、たとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜等の透明導電膜からなる。また、配向膜１６は、たとえばポリイミド膜などの有機膜に対してラビング処理を行うことにより形成される。
【００２５】
素子基板１０には、透明基板１０ｂの表面にシリコン酸化膜などからなる下地保護膜１２が形成されているとともに、その表面側において、画素電極９ａに対応する位置には薄膜トランジスタ３０が形成されている。薄膜トランジスタ３０は、島状の半導体膜１ａに対して、チャネル形成領域１ａ′、低濃度ソース領域１ｂ、高濃度ソース領域１ｄ、低濃度ドレイン領域１ｃ、および高濃度ドレイン領域１ｅが形成されたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を備えている。このため、薄膜トランジスタ３０は、ドレイン端での電界強度が緩和されるため、オフリーク電流レベルが低く、かつ、電流レベルの急峻な跳ね上がりも解消される。
【００２６】
本形態において、半導体膜１ａは、素子基板１０に対してアモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニールやランプアニールなどにより多結晶化されたポリシリコン膜である。低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域は、走査線３ａをマスクとして、約０．１×１０13／ｃｍ2〜約１０×１０13／ｃｍ2のドーズ量で低濃度Ｎ型の不純物イオン（リンイオン）を導入することにより形成された半導体領域であり、高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅは、レジストマスクを用いて、約０．１×１０15／ｃｍ2〜約１０×１０15／ｃｍ2のドーズ量で高濃度Ｎ型の不純物イオン（リンイオン）を導入することにより形成された半導体領域である。
【００２７】
薄膜トランジスタ３０の上層側には、シリコン酸化膜などからなる層間絶縁膜４、７が形成されている。層間絶縁膜４の表面にはデータ線６ａが形成され、このデータ線６ａは、層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール４ｂを介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続している。層間絶縁膜７の表面にはＩＴＯ膜からなる画素電極９ａが形成されている。画素電極９ａは、層間絶縁膜７に形成されたコンタクトホール７ａを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続し、このドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜４およびゲート絶縁膜２に形成されたコンタクトホール４ａ介して高濃度ドレイン領域１eに電気的に接続している。
【００２８】
高濃度ドレイン領域１ｅからの延設部分１ｆ（下電極）に対しては、ゲート絶縁膜２と同時形成された絶縁膜（誘電体膜）を介して、走査線３ａと同層の定電位線３ｂが上電極として対向することにより、蓄積容量７０が構成されている。
【００２９】
層間絶縁膜７の表面にはＩＴＯ膜からなる共通電極９ｂも形成されており、共通電極９ｂは、層間絶縁膜７に形成されたコンタクトホール７ｂを介して中継電極６ｃに電気的に接続し、この中継電極６ｃは、層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール４ｃを介して定電位線３ｂに電気的に接続している。
【００３０】
（周辺回路の構成）
再び図１（ａ）において、本形態の液晶装置１００では、素子基板１０の表面側のうち、画像表示領域１０ａの周辺領域を利用してデータ線駆動回路１０１および走査線駆動回路１０４などの周辺回路が形成されている。このようなデータ線駆動回路１０１および走査線駆動回路１０４では、図２（ｂ）に示すように、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタ８０とＮチャネル型の薄膜トランジスタ９０とによってインバータ回路などが構成されており、このような周辺回路の構成を図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【００３１】
図４（ａ）、（ｂ）において、周辺回路を構成する薄膜トランジスタは、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタ８０とＮチャネル型の薄膜トランジスタ９０とからなる相補型薄膜トランジスタとして構成されている。このような薄膜トランジスタ８０、９０は、薄膜トランジスタ３０の製造工程の一部を利用して形成されたものであり、薄膜トランジスタ８０、９０を構成する半導体膜１ｈ、１ｍは、薄膜トランジスタ３０を構成する半導体膜１ａと同時形成されたポリシリコン膜である。
【００３２】
ここで、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタ９０は、チャネル形成領域１ｍ′の両側にＮ型の高濃度ソース領域１ｐおよび高濃度ドレイン領域１ｎを備えており、高濃度ソース領域１ｐおよび高濃度ドレイン領域１ｎは、薄膜トランジスタ３０の高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅを形成する際、ゲート電極３ｅをマスクにして、約０．１×１０15／ｃｍ2〜約１０×１０15／ｃｍ2のドーズ量で高濃度Ｎ型の不純物イオンが導入された半導体領域である。
【００３３】
Ｐチャネル型の薄膜トランジスタ８０は、チャネル形成領域１ｈ′の両側にＰ型の高濃度ソース領域１ｉおよび高濃度ドレイン領域１ｊを備えており、高濃度ソース領域１ｉおよび高濃度ドレイン領域１ｊは、ゲート電極３ｅをマスクにして、約０．１×１０15／ｃｍ2〜約１０×１０15／ｃｍ2のドーズ量で高濃度Ｐ型の不純物イオン（ボロンイオン）が導入された半導体領域である。
【００３４】
このように構成した薄膜トランジスタ８０、９０では、高電位線６ｅと低電位線６ｇが層間絶縁膜４およびゲート絶縁膜２のコンタクトホール４ｅ、４ｆを介して、半導体膜１ｈ、１ｍの高濃度ソース領域１ｉ、１ｐに電気的に接続されている。また、入力配線６ｈは、共通のゲート電極３ｅにそれぞれ接続されており、出力配線６ｆは、層間絶縁膜４およびゲート絶縁膜２のコンタクトホール４ｇ、４ｆを介して、半導体膜１ｈ、１ｍの高濃度ドレイン領域１ｊ、１ｎに電気的にそれぞれ接続されている。
【００３５】
（温度制御機構の構成）
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本形態の液晶装置に構成した温度センサの等価回路図、その構成例を示す断面図、およびこの温度センサからの出力と温度との関係を示すグラフである。
【００３６】
図１（ａ）、（ｂ）、図２（ｃ）および図３（ｂ）に示すように、本形態の液晶装置１００では、対向基板２０にヒータ５８が形成され、素子基板１０には、画像表示領域１０ａの周辺領域を利用して温度センサ５と、温度センサ５での検出結果に基づいてヒータ５８への給電を制御する温度制御回路５５とが形成されている。
【００３７】
ヒータ５８は、図３（ｂ）に示すように、対向基板２０の表面（素子基板１０と対向する側の面）にＩＴＯ膜によって面状に形成され、ヒータ５８の表面側にカラーフィルタ２７および絶縁性の保護膜２８が形成されている。
【００３８】
温度制御回路５５は、図３および図４を参照して説明した薄膜トランジスタ３０、８０、９０と同時形成された薄膜トランジスタ５６を素子基板１０上に備えており、例えば、温度センサ５での検出結果に相当するゲート電圧がゲートに印加されることにより、ヒータ５８への給電を制御する。ここで、対向基板２０側のヒータ５９と、素子基板１０側の温度制御回路５５とは、図１（ａ）、（ｂ）に示す上下導通材１０６を経由して電気的に接続されている。
【００３９】
温度センサ５を構成するにあたって、本形態では、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、素子基板１０上で第１の感熱素子５１ａと第２の感熱素子５２ａとが直列に接続されているとともに、温度センサ５の両端には、駆動電位線６ｉとグランド線６ｊとが接続されている。また、第１の感熱素子５１ａと第２の感熱素子５２ａとの接続点からは出力線６ｋが引き出されている。
【００４０】
ここで、第１の感熱素子５１ａは、ポリシリコン膜からなる半導体膜１ｒに低濃度Ｎ型の不純物が導入された感熱用抵抗素子として構成され、第２の感熱素子５２ａは、ポリシリコン膜からなる半導体膜１ｓに高濃度Ｎ型の不純物が導入された感熱用抵抗素子として構成されている。
【００４１】
第１の感熱素子５１ａおよび第２の感熱素子５２ａは、薄膜トランジスタ３０、８０、９０の製造工程を利用して形成されたものである。すなわち、第１の感熱素子５１ａは、図３（ｂ）に示すＮチャネル型の薄膜トランジスタ３０の低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃと同時形成された半導体領域であり、第２の感熱素子５２ａは、図３（ｂ）に示すＮチャネル型の薄膜トランジスタ３０、９０の高濃度ソース領域１ｄ、１ｐおよび高濃度ドレイン領域１ｅ、１ｎと同時形成された半導体領域である。
【００４２】
温度センサ５では、駆動電位線６ｉが層間絶縁膜４およびゲート絶縁膜２のコンタクトホール４ｊを介して第１の感熱素子５１ａの一方の端部に電気的に接続し、グランド線６ｊが層間絶縁膜４およびゲート絶縁膜２のコンタクトホール４ｋを介して第２の感熱素子５２ａの一方の端部に電気的に接続し、出力線６ｋが層間絶縁膜４およびゲート絶縁膜２のコンタクトホール４ｍを介して第１の感熱素子５１ａの他方の他部、および第２の感熱素子５２ａの他方の端部に電気的に接続している。なお、本形態では、第１の感熱素子５１ａは、幅寸法／長さ寸法で表わされる比（Ｗ／Ｌ）が０．５であるのに対して、第２の感熱素子５２ａは、幅寸法／長さ寸法で表わされる比（Ｗ／Ｌ）が２０に設定されている。
【００４３】
このように構成した温度センサ５において、第１の感熱素子５１ａおよび第２の感熱素子５２ａは、不純物濃度が異なるポリシリコン膜から構成されているため、温度−電気特性が異なる。より具体的には、温度が上昇した際、低濃度Ｎ型のポリシリコン膜からなる第１の感熱素子５１ａは、抵抗変化が大きいのに対して、高濃度Ｎ型のポリシリコン膜からなる第２の感熱素子５２ａは、抵抗変化が小さい。また、出力線６ｋには、駆動電位線６ｉにより温度センサ５に印加された入力電圧Ｖinが、第１の感熱素子５１ａおよび第２の感熱素子５２ａの抵抗値によって分圧されて出力される。従って、図５（ｃ）に示すように、温度が０°の時には、駆動電位線６ｉにより温度センサ５に印加される入力電圧Ｖinと、出力線６ｋで検出される出力電圧Ｖoutとの比（Ｖin／Ｖout）は、２５．５％であるが、液晶装置１００の温度が上昇していくと、比（Ｖin／Ｖout）は上昇していき、温度と比（Ｖin／Ｖout）との間には、例えば、以下の式
ｙ＝０．００１６ｘ＋０．２５５５９
で近似される直線的な相関関係が存在する。従って、比（Ｖin／Ｖout）を検出すれば、液晶装置１００の温度を検出することができ、かかる結果に基づいて、温度制御回路５５がヒータ５８を制御すれば、環境温度が低いときには、ヒータ５８によって液晶層５０を加熱し、液晶の配向が切り換わり速度を改善することができる。
【００４４】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、対向基板２０上にヒータ５８が形成され、素子基板１０上には、温度センサ５と温度制御回路５０とが形成されているため、液晶装置１００に温度センサおよびヒータを外付けする必要がない。従って、コストの上昇およびサイズの大型化を招くことなく、環境温度が低いときには液晶を加熱することができる。
【００４５】
また、対向電極９ｂは素子基板２０に形成され、ヒータ５８は対向基板２０に形成されている。このため、ヒータ５８を対向基板２０に形成しても、ヒータ５８の電位が液晶の配向を乱すことがないという利点がある。
【００４６】
さらに、ヒータ５８は、ＩＴＯ膜（透明導電膜）により構成されているため、表示光がヒータ５８で遮られることがないので、表示光を十分な光量をもって出射することができる。
【００４７】
しかも、温度センサ５および温度制御回路５０は、薄膜トランジスタ３０を構成する複数の薄膜のうちの１乃至複数の薄膜により構成されているため、製造工程数を増やすことなく、温度センサ５および温度制御回路５０を構成することができる。
【００４８】
また、第１の感熱素子５１ａと第２の感熱素子５２ａとが直列に接続された温度センサ５０の両端に通電すると、第１の感熱素子５１ａと第２の感熱素子５２ａは温度−電気特性が相違するため、温度によって、第１の感熱素子５１ａと第２の感熱素子５２ａの抵抗値（電気特性）の比率が変化し、かかる比率に対応する信号が、第１の感熱素子５１ａと第２の感熱素子５２ａとの接続点から出力される。それ故、第１の感熱素子５１ａおよび第２の感熱素子５２ａを製造する際の影響で、第１の感熱素子５１ａおよび第２の感熱素子５２ａのサイズや膜厚がばらついた場合でも、第１の感熱素子５１ａと第２の感熱素子５２ａのサイズ比などが一定であれば、抵抗値の比率にばらつきが発生しないので、温度を正確に測定することができる。また、第１の感熱素子５１ａおよび第２の感熱素子５２ａのサイズ比がばらついた場合でも、簡単な補正で温度を正確に測定することができる。
【００４９】
［実施の形態１の変形例１］
上記実施の形態では、第１の感熱素子５１ａおよび第２の感熱素子５２ａを感熱用抵抗素子により構成するにあたって、第１の感熱素子５１ａを低濃度Ｎ型のポリシリコン膜で構成し、第２の感熱素子５２ａを高濃度Ｎ型のポシリコン膜で構成したが、第１の感熱素子５１ａを高濃度Ｎ型のポリシリコン膜で構成し、第２の感熱素子５２ａを低濃度Ｎ型のポシリコン膜で構成してもよい。また、素子基板１０にＬＤＤ構造のＰチャネル型の薄膜トランジスタを形成した場合には、第１の感熱素子５１ａおよび第２の感熱素子５２ａのうちの一方を低濃度Ｐ型のポリシリコン膜で構成し、他方を高濃度Ｐ型のポシリコン膜で構成してもよい。また、上記形態では、第１の感熱素子５１ａおよび第２の感熱素子５２ａを導電型が同一で不純物濃度が相違するポリシリコン膜で構成したが、第１の感熱素子５１ａおよび第２の感熱素子５２ａのうちの一方をＰ型の不純物を導入したポリシリコン膜で構成し、他方をＮ型の不純物を導入したポリシリコン膜で構成してもよい。
【００５０】
［実施の形態２］
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施の形態２に係る液晶装置に用いた温度センサの等価回路図、その構成例を示す断面図、およびこの温度センサからの出力と温度との関係を示すグラフである。なお、本形態および後述する実施の形態３は、基本的な構成が上記実施の形態１と同様であり、温度センサの構成のみが相違する。従って、共通する部分の説明は省略する。
【００５１】
本形態では、温度センサ５を構成するにあたって、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、素子基板１０上では、第１の感熱素子５１ｂと第２の感熱素子５２ｂが直列に接続されているとともに、温度センサ５の両端は、駆動電位線６ｉとグランド線６ｊとが接続されている。また、温度センサ５の両端は、第１の感熱素子５１ｂと第２の感熱素子５２ｂとの接続点からは出力線６ｋが引き出されている。
【００５２】
第１の感熱素子５１ｂは、実施の形態１と同様、ポリシリコン膜からなる半導体膜１ｒに低濃度Ｎ型の不純物が導入された感熱用抵抗素子として構成されている。これに対して、第２の感熱素子５２ｂは、ポリシリコン膜からなる半導体膜１ｔを能動層として用いたＮ型の感熱用トランジスタ素子として構成されている。
【００５３】
ここで、第１の感熱素子５１ｂおよび第２の感熱素子５２ｂは、薄膜トランジスタ３０、８０、９０の製造工程を利用して形成されたものである。すなわち、第１の感熱素子５１ｂは、図３（ｂ）に示すＮチャネル型の薄膜トランジスタ３０の低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃと同時形成された半導体領域である。第２の感熱素子５２ｂは、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すＮチャネル型の薄膜トランジスタ３０、９０と同時形成された薄膜トランジスタであり、チャネル形成領域１ｔ′の両側には、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示す薄膜トランジスタ３０、９０の高濃度ソース領域１ｄ、１ｐおよび高濃度ドレイン領域１ｅ、１ｎと同時形成された高濃度ソース領域１ｖおよび高濃度ドレイン領域１ｕを備えている。
【００５４】
温度センサ５では、駆動電位線６ｉが層間絶縁膜４およびゲート絶縁膜２のコンタクトホール４ｊを介して第１の感熱素子５１ｂの一方の端部に電気的に接続し、グランド線６ｊが層間絶縁膜４およびゲート絶縁膜２のコンタクトホール４ｋを介して第２の感熱素子５２ｂの高濃度ソース領域１ｖに電気的に接続し、出力線６ｋが層間絶縁膜４およびゲート絶縁膜２のコンタクトホール４ｍを介して第１の感熱素子５１ｂの他方の他部、および第２の感熱素子５２ｂの高濃度ドレイン領域１ｕに電気的に接続している。なお、本形態では、第１の感熱素子５１ｂは、幅寸法／長さ寸法で表わされる比（Ｗ／Ｌ）が０．５であるのに対して、第２の感熱素子５２ｂのチャネル形成領域１ｔ′は、幅寸法／長さ寸法で表わされる比（Ｗ／Ｌ）が１に設定されている。なお、第２の感熱素子５２ｂのゲート電極３ｇには、第２の感熱素子５２ｂをオン状態とするゲート電圧が印加されている。
【００５５】
このように構成した温度センサ５において、第１の感熱素子５１ｂは、低濃度Ｎ型のポリシリコン膜から構成され、第２の感熱素子５２ｂは、ポリシリコン膜からなるチャネル形成領域１ｔ′を備えた薄膜トランジスタから構成されているため、温度−電気特性が異なる。より具体的には、第１の感熱素子５１ｂは、抵抗変化が大きいのに対して、第２の感熱素子５１ｂは、抵抗変化が小さい。それ故、図６（ｃ）に示すように、温度が０°の時には、駆動電位線６ｉが温度センサ５に印加する入力電圧Ｖinと、出力線６ｋで検出される出力電圧Ｖoutとの比（Ｖin／Ｖout）は、４．２７％であるのに対して、温度が上昇していくと、比（Ｖin／Ｖout）は上昇していき、温度と比（Ｖin／Ｖout）との間には、例えば、以下の式
ｙ＝０．０１２６ｘ＋４．２９１２
で近似される直線的な相関関係が存在する。従って、比（Ｖin／Ｖout）を検出すれば、液晶装置１００の温度を検出することができる。
【００５６】
［実施の形態２の変形例］
実施の形態２では、第１の感熱素子５１ｂを感熱用抵抗素子により構成し、第２の感熱素子５２ｂａを感熱用トランジスタ素子により構成したが、第１の感熱素子５１ｂを感熱用トランジスタ素子により構成し、第２の感熱素子５２ｂａを感熱用抵抗素子により構成してもよい。また、上記形態では、感熱用トランジスタ素子をＮチャネル型の薄膜トランジスタにより構成したが、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタにより感熱用トランジスタ素子を構成してもよい。さらに、感熱用トランジスタ素子についてはセルフアライン構造に代えて、Ｎチャネル型あるいはＰチャネル型のＬＤＤ構造の薄膜トランジスタにより構成してもよい。
【００５７】
［実施の形態３］
図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る液晶装置に構成した温度センサの等価回路図、およびその構成例を示す断面図である。
【００５８】
本形態では、温度センサ５を構成するにあたって、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の感熱素子５１ｃと第２の感熱素子５２ｃが直列に接続されているとともに、温度センサ５の両端は、駆動電位線６ｉとグランド線６ｊとが接続されている。また、温度センサ５の両端は、第１の感熱素子５１ｃと第２の感熱素子５２ｃとの接続点からは出力線６ｋが引き出されている。
【００５９】
ここで、第１の感熱素子５１ｃは、ポリシリコン膜からなる半導体膜１ｗを能動層として用いたＰ型の感熱用トランジスタ素子として構成されている。これに対して、第２の感熱素子５２ｃは、ポリシリコン膜からなる半導体膜１ｔを能動層として用いたＮ型の感熱用トランジスタ素子として構成されている。
【００６０】
第１の感熱素子５１ｃおよび第２の感熱素子５２ｃは、薄膜トランジスタ３０、８０、９０の製造工程を利用して形成されたものである。すなわち、第１の感熱素子５１ｃは、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示す薄膜トランジスタ８０と同時形成された薄膜トランジスタであり、チャネル形成領域１ｗ′の両側には、図４（ｂ）に示すＰチャネル型の薄膜トランジスタ８０の高濃度ソース領域１ｉおよび高濃度ドレイン領域１ｊと同時形成された高濃度ソース領域１ｘおよび高濃度ドレイン領域１ｙを備えている。第２の感熱素子５２ｃは、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すＮチャネル型の薄膜トランジスタ３０、９０と同時形成された薄膜トランジスタであり、チャネル形成領域１ｔ′の両側には、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示す薄膜トランジスタ３０、９０の高濃度ソース領域１ｄ、１ｐおよび高濃度ドレイン領域１ｅ、１ｎと同時形成された高濃度ソース領域１ｖおよび高濃度ドレイン領域１ｕを備えている。
【００６１】
温度センサ５では、駆動電位線６ｉが層間絶縁膜４およびゲート絶縁膜２のコンタクトホール４ｊを介して第１の感熱素子５１ｃの高濃度ソース領域１ｘに電気的に接続し、グランド線６ｊが層間絶縁膜４およびゲート絶縁膜２のコンタクトホール４ｋを介して第２の感熱素子５２ｃの高濃度ソース領域１ｖに電気的に接続し、出力線６ｋが層間絶縁膜４およびゲート絶縁膜２のコンタクトホール４ｍを介して第１の感熱素子５１ｃの高濃度ドレイン領域１ｙ、および第２の感熱素子５２ｃの高濃度ドレイン領域１ｕに電気的に接続している。なお、第１の感熱素子５１ｃおよび第２の感熱素子５２ｃのゲート電極３ｆ、３ｇには、第１の感熱素子５１ｃおよび第２の感熱素子５２ｃをオン状態とするゲート電圧が印加されている。
【００６２】
このように構成した温度センサ５において、第１の感熱素子５１ｃおよび第２の感熱素子５２ｃは、ポリシリコン膜からなるチャネル形成領域１ｗ′、１ｔ′を備えた薄膜トランジスタから構成され、かかる薄膜トランジスタは導電型が相違する。このため、第１の感熱素子５１ｃおよび第２の感熱素子５２ｃは、温度−電気特性が異なる。それ故、駆動電位線６ｉが温度センサ５に印加する入力電圧Ｖinと、出力線６ｋで検出される出力電圧Ｖoutとの比（Ｖin／Ｖout）は、温度が上昇していくと、直線的に変化する。従って、比（Ｖin／Ｖout）を検出すれば、液晶装置１００の温度を検出することができる。
【００６３】
［実施の形態３の変形例］
実施の形態３では、第１の感熱素子５１ｃをＰチャネル型の薄膜トラジスタ（感熱用トランジスタ素子）により構成し、第２の感熱素子５２ｃをＮチャネル型の薄膜トラジスタ（感熱用トランジスタ素子）により構成したが、第１の感熱素子５１ｃをＮチャネル型の薄膜トラジスタ（感熱用トランジスタ素子）により構成し、第２の感熱素子５２ｃをＰチャネル型の薄膜トラジスタ（感熱用トランジスタ素子）により構成してもよい。また、上記形態では、第１の感熱素子５１ｃおよび第２の感熱素子５２ｃをセルフアライン型の薄膜トラジスタ（感熱用トランジスタ素子）により構成したが、ＬＤＤ構造の薄膜トラジスタを用いてもよい。
【００６４】
［実施の形態４］
実施の形態１では、画素電極９ａおよび対向電極９ｂの双方を素子基板１０に形成した例を説明したが、図８および図９を参照して以下に説明するように、画素電極９ａを素子基板１０に形成する一方、対向電極９ｂを対向基板２０に形成した液晶装置に本発明を適用してもよい。
【００６５】
図８（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態４に係る液晶装置１００をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ２−Ｈ２′断面図である。図９（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態４に係る液晶装置１００に用いた素子基板において相隣接する画素の平面図、およびその要部の断面図であり、図９（ｂ）には画素およびヒータに対する接続構造を示してある。なお、本形態は、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示することにしてそれらの説明を省略する。
【００６６】
図８（ａ）、（ｂ）において、本形態の液晶装置１００は、実施の形態１と同様、素子基板１０と対向基板２０とがシール材１０７によって貼り合わされ、その間に液晶層５０が保持されている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、素子基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材１０６が形成されている。対向基板２０には、シール材１０７の内側領域に遮光性材料からなる額縁１０８が形成され、その内側が画像表示領域１０ａとされている。
【００６７】
本形態では、図８（ｂ）および図９（ａ）、（ｂ）に示すように、素子基板１０にはＩＴＯ膜からなる画素電極９ａが形成され、対向基板２０にはＩＴＯ膜からなる対向電極２１が形成されている。また、対向基板２０では、対向電極２１の下層側にカラーフィルタ２７および保護層２８が形成され、対向電極２１の上層側に配向膜２６が形成されている。
【００６８】
素子基板１０の基体は、石英基板や耐熱性ガラス板などの透明基板１０ｂからなり、透明基板１０ｂの表面にシリコン酸化膜などからなる下地保護膜１２が形成されているとともに、その表面側において、各画素電極９ａに隣接する位置にＮチャネル型の薄膜トランジスタ３０（画素スイッチング素子）が形成されている。本形態でも、実施の形態１と同様、薄膜トランジスタ３０は、島状の半導体膜１ａに対して、チャネル形成領域１ａ′、低濃度ソース領域１ｂ、高濃度ソース領域１ｄ、低濃度ドレイン領域１ｃ、および高濃度ドレイン領域１ｅが形成されたＬＤＤ構造を備えている。薄膜トランジスタ３０の上層側には、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜４、７が形成され、層間絶縁膜７の表面にはＩＴＯ膜からなる画素電極９ａが形成されている。画素電極９ａは、層間絶縁膜７に形成されたコンタクトホール７ａを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続し、このドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜４およびゲート絶縁膜２に形成されたコンタクトホール４ａを介して高濃度ドレイン領域１eに電気的に接続している。画素電極９ａの表面側にはポリイミド膜からなる配向膜１６が形成されている。
【００６９】
また、高濃度ドレイン領域１ｅからの延設部分１ｆ（下電極）に対しては、ゲート絶縁膜２と同時形成された絶縁膜（誘電体膜）を介して、走査線３ａと同層の定電位線３ｂが上電極として対向することにより、蓄積容量７０が構成されている。
【００７０】
なお、本形態の液晶装置１００では、実施の形態１と同様、素子基板１０の表面側のうち、画像表示領域１０ａの周辺領域を利用してデータ線駆動回路１０１および走査線駆動回路１０４などの周辺回路が形成されている。このようなデータ線駆動回路１０１および走査線駆動回路１０４では、図２（ｂ）および図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明したように、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタ８０とＮチャネル型の薄膜トランジスタ９０とによってインバータ回路などが構成されている。
【００７１】
本形態の液晶装置１００において、素子基板１０では、透明基板１０ｂと下地保護膜１２との層間にＩＴＯ膜からなる面状のヒータ５９が形成されている。また、素子基板１０には、画像表示領域１０ａの周辺領域を利用して、温度センサ５と、温度センサ５での検出結果に基づいてヒータ５８への給電を制御する温度制御回路５５とが形成されている。かかる温度センサ５および温度制御回路５５の構成は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００７２】
ここで、ヒータ５９は、下地保護膜１２の下層側に形成されている一方、温度制御回路５５は、下地保護膜１２の上層に形成されている。このため、本形態では、下地保護膜１２、さらには、ゲート絶縁膜２や層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール１２ａを経由して、温度制御回路５５とヒータ５９との電気的な接続が行われている。
【００７３】
このように本形態では、素子基板１０上に、ヒータ５９、温度センサ５および温度制御回路５０が形成されているため、液晶装置１００に温度センサおよびヒータを外付けする必要がない。従って、コストの上昇およびサイズの大型化を招くことなく、環境温度が低いときには液晶を加熱することができる。
【００７４】
また、本形態において、ヒータ５９は素子基板２０に形成されているが、下地保護膜１２の下層側に形成されている。このため、ヒータ５９の電位が液晶の配向を乱すことがない。
【００７５】
［その他の実施の形態］
実施の形態１では、画素電極９ａおよび対向電極９ｂの双方を素子基板１０に形成した例としてＩＰＳモードを採用した液晶装置を説明したが、画素電極９ａの下層側全体に対向電極を形成したＦＦＳ（Fringe-Field Switching）モードの液晶装置に本発明を適用してもよい。この場合も、ヒータを対向基板２０に形成すれば、ヒータの電位が液晶の配向を乱すことがないという利点がある。
【００７６】
なお、画素電極９ａおよび対向電極９ｂの双方を素子基板１０に形成した場合において、ヒータを素子基板１０に形成してもよく、この場合、実施の形態４と同様、下地保護膜の下層側にヒータを形成すれば、ヒータ５９の電位が液晶の配向を乱すことがない。
【００７７】
また、実施の形態４のように、画素電極９ａを素子基板１０に形成し、対向電極を対向基板に形成した場合において、ヒータを対向基板２０に形成してもよく、この場合、ヒータの上層側に厚い絶縁膜を形成すれば、ヒータの電位が液晶の配向を乱すことを防止することができる。
【００７８】
さらに、上記形態では、半導体膜としてポリシコン膜を用いた例であったが、アモルファスシリコン膜を用いた素子基板１０に本発明を適用してもよい。
【００７９】
［電子機器への適用］
図１０（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明に係る液晶装置を用いた電子機器の一例としてのモバイル型のパーソナルコンピュータの説明図、および携帯電話機の説明図である。本形態の液晶装置は、図１０（ａ）、（ｂ）に示すパーソナルコンピュータ１８０や携帯電話機１９０などに用いることができる。すなわち、図１０（ａ）に示すパーソナルコンピュータ１８０は、キーボード１８１を備えた本体部１８２と、表示ユニット１８３とを有する。表示ユニット１８３は、前述した液晶装置１００を含んで構成される。図１０（ｂ）に示すように、携帯電話機１９０は、複数の操作ボタン１９１と、前述した液晶装置１００からなる表示部とを有している。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明を適用した液晶装置に用いた素子基板の画像表示領域の電気的な構成を示す等価回路図、周辺回路に構成したインバータ回路の等価回路図、および温度制御機構のブロック図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置に用いた素子基板において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ１−Ａ１′線に相当する位置で液晶装置を切断したときの断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置に用いた素子基板に形成したインバータ回路の平面図、およびそのＢ−Ｂ′線に相当する位置で素子基板を切断したときの断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明の実施の形態１に係る液晶装置に構成した温度センサの等価回路図、その構成例を示す断面図、およびこの温度センサからの出力と温度との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明の実施の形態２に係る液晶装置に構成した温度センサの等価回路図、その構成例を示す断面図、およびこの温度センサからの出力と温度との関係を示すグラフである。
【図７】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態３に係る液晶装置に構成した温度センサの等価回路図、およびその構成例を示す断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態４に係る液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ２−Ｈ２′断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態４に係る液晶装置に用いた素子基板において相隣接する画素の平面図、およびその要部の断面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明に係る液晶装置を用いた電子機器の一実施形態としてのモバイル型のパーソナルコンピュータを示す説明図、および携帯電話機の説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１ａ、１ｈ、１ｍ、１ｒ、１ｓ、１ｔ、１ｗ・・ 半導体膜（ポリシリコン膜）、２・・ゲート絶縁膜、３ａ・・走査線、３ｂ・・定電位線、３ｅ、３ｆ、３ｇ・・ゲート電極、５・・温度センサ、６ａ・・データ線、９ａ・・画素電極、９ｂ、２１・・対向電極、１０・・素子基板、３０、８０、９０・・薄膜トランジスタ、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・第１の感熱素子、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ・・第２の感熱素子、５５・・ヒータ制御回路、５８、５９・・ヒータ、１００・・液晶装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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