专利名称：离子传感器和显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及离子传感器和显示装置。更详细而言，涉及适用于离子产生装置等的高精度地检测离子浓度的离子传感器和具备该离子传感器的显示装置。
背景技术：
近年来，利用使在空气中产生的正离子和负离子(以下，也称为“两离子”或仅称为 “离子”)对浮游于空气中的细菌进行杀菌而清洁空气的作用被发现，运用该技术的空气清洁机等离子产生装置也因适应提倡舒适和健康的时代的需要而大受瞩目。
但是，因为离子无法用眼看到，所以不能直接目视确认。另一方面，从空气清净机的使用者的角度看，想知道是否正常地产生离子、是否实际产生所期望的浓度的离子也是自然的。
关于这一点，公开有具备测量大气中的离子浓度的离子传感器并具备显示利用该离子传感器测量出的离子浓度的显示部的空调机(例如，参照专利文献I。)。
当然，为了正确地知道在空气中产生的离子的浓度，优选离子传感器为高精度。
关于这一点，公开有通过使施加至背栅的电压变化来调整栅极电极的电位、从而抑制阈值的不均的生物传感器(例如，参照专利文献2。)；和将场效应晶体管和离子传感器一体地形成、使测量环境的影响降低的场效应晶体管型离子传感器(例如，参照专利文献 3。)。
此外，已知有具备将从离子产生部产生的正离子和负离子定量的离子传感器部和显示被定量的离子量的显示部的离子产生元件(例如，参照专利文献4。)。进一步，已知有具备测量大气中的离子浓度的离子传感器和显示家电产品现在处于怎样的状态的显示部的离子传感器内置家电产品用遥控装置(例如，参照专利文献5。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献I :日本特开平10 — 332164号公报
专利文献2 :日本特开2002 - 296229号公报
专利文献3 :日本特开2008 - 215974号公报
专利文献4 :日本特开2003 - 336872号公报
专利文献5 :日本特开2004 - 156855号公报发明内容
发明所要解决的问题
但是，在如专利文献I所记载的离子传感器那样利用与离子传感器天线连接的栅极的电位变化的类型的离子传感器(以下，也称为“单栅极传感器”)中，如果要高精度地检测正离子和负离子这两离子，则成本变高。
单栅极传感器利用离子传感器天线捕集空气中的离子，与离子传感器天线连接的3栅极的电位Vg根据离子传感器天线所检测到的离子的量而变化。漏极电流(Id)根据Vg的变化而变化，根据该Id计算离子浓度。
此处，对离子传感器的敏感度进行说明。设开始测量离子浓度时的天线的电位为 V0,设经过规定时间t测量离子浓度后的天线的电位为Vt，设VO - Vt的差为Λ V。进一步， 设开始测量离子浓度时的漏极电流为Id，0，设经过规定时间t之后的漏极电流为Id，t，设 ld,0- Id, t的差为Aid。此时，敏感度以Ald/AV表示。S卩，可以说Λ Id相对于AV越大敏感度就越高。
此处，使用图11和图12，对单栅极传感器的Id - Vg曲线进行说明。该传感器包括图12所示的N沟道型的TFT50而构成，TFT50在基板59上形成，包括栅极电极51、绝缘膜52、氢化a — Si层53、n + a — Si层54、电极层、绝缘膜57和背栅电极58，这些部件从基板59 —侧起依次叠层。电极层包括源极电极55和漏极电极56，绝缘膜57是厚度350nm 的SiNx膜。n+ a — Si层54掺杂有磷(P)等V族元素。在栅极电极51连接有离子传感器天线(未图示)。图11表示在图12中表示的TFT50的Id — Vg曲线，是将背栅电极58的电位(Vb)固定在0V、使栅极电极51的电位(Vg)从一 20V变化至+ 20V时的Id — Vg曲线的图表。即，图11表示使TFT50作为单栅极传感器发挥作用的情况下的Id — Vg曲线。另外，源极与漏极间的电压设定在+ IOV。
在检测负离子浓度时，为了捕集负离子，离子传感器天线被施加正的电位。此时， 与离子传感器天线连接的栅极电极51也被施加正的电位，AV成为正的电位彼此的差。此时，Id，O和Id，t均比较大，能够高精度地检测出Aid。即，可以说在负离子浓度的检测中能够得到大致高精度的检测结果。
另一方面，在检测正离子浓度时，为了捕集正离子，离子传感器天线被施加负的电位。此时，与离子传感器天线连接的栅极电极51也被施加负的电位，AV成为负的电位彼此的差。此时，Id, O和Id, t均非常小，难以高精度地检测出Aid。即，可以说在正离子浓度的检测中不能得到大致高精度的检测结果。这起因于在N沟道型的TFT中，在栅极电极 51的电位为负时漏极电流几乎不流通。
另外，在具备P沟道型的TFT的离子传感器中，与此相反，能够高精度地计算出正离子浓度，但是难以高精度地计算出负离子浓度。
如上所述，在具备N沟道型或P沟道型TFT中的任一 TFT的单栅极离子传感器中， 难以高精度地检测两离子。为了高精度地检测两离子，需要具备N沟道型和P沟道型TFT 双方，成本变高。
进一步，对如专利文献2和3中记载的离子传感器那样、利用TFT的背栅的电位变化来检测离子浓度的类型的离子传感器(以下，也称为“双栅极传感器”)进行说明。
双栅极传感器利用离子传感器天线捕集空气中的离子，与离子传感器天线连接的背栅的电位Vb根据离子传感器天线所检测到的离子的量而变化。另一方面，栅极的电位Vg 被设定在所期望的电位。而且，漏极电流(Id)根据Vb的变化而变化，根据该Id计算离子浓度。
图13表示在图12中表示的TFT50的Id-Vg曲线，是使背栅电极58的电位(Vb) 从一 6V变化至+6V时的Id — Vg曲线的图表。S卩，图13表示使TFT50作为双栅极传感器发挥作用的情况下的Id-Vg曲线。另外，源极与漏极间的电压设定在+ IOV0
通过使用具有背栅的TFT，理论上能够检测两离子。但是，如果不采取下述(I)或(2)的对策则不能使Λ Id变大，难以高精度地检测出离子。(I)将与离子的吸附量成比例的背栅的电位设得大，(2)使背栅与沟道间的距离变小。不过，在使用在成本方面有利的非晶硅(a - Si)的情况下，由于a — Si与多晶硅(P - Si)等相比载流子的迁移率低，因此如果不将Id自身设得大则受到噪声等的影响而难以高精度地检测出离子。但是，当增大Id 时，成为在Vg比阈值高的区域驱动TFT，因此，Λ Id变小，难以高精度地检测出离子。此外， 如果使背栅与沟道间的距离小，则TFT的成品率下降，因此成本仍然变高。
本发明是鉴于上述现状而完成的，其目的在于提供低成本并且能够高精度地检测出正离子和负离子的离子传感器和显示装置。
用于解决问题的方式
本发明的发明人对低成本并且能够高精度地检测出正离子和负离子的离子传感器进行各种研究后，发现通过将电容器连接至晶体管的栅极电极能够使TFT的栅极的电位 Vg向正上突或向负下突，能够将Vg移位至适合于高精度地检测离子的电压区域，其结果是，即使是仅具备N沟道型的TFT和P沟道型的TFT中的任一种TFT的离子传感器，也能够高精度地检测正离子和负离子的双方，想到能够出色地解决上述问题，达到了本发明。
S卩，本发明的一个方面是包括场效应晶体管的离子传感器，其特征在于上述离子传感器还包括离子传感器天线和电容器，上述离子传感器天线和上述电容器的一个端子， 与上述场效应晶体管的栅极电极连接，上述电容器的另一个端子被施加电压。
以下对上述离子传感器进行详细说明。
上述离子传感器包括场效应晶体管(Field Effect Transistor,以下，也称为 “FET”)，FET的沟道的电阻根据所感知的离子的浓度而变化，将该变化作为FET的源极和漏极间的电流或电压变化进行检测。
上述FET的种类并无特别限定,优选薄膜晶体管(Thin FilmTransistor :以下也称为“TFT”)和 MOSFET (Metal Oxide SemiconductorFET :金属氧化物半导体 FET)。TFT 优选用于有源矩阵驱动方式的液晶显示装置和有机EL (Organic Electro — Luminescence) 显示装置。MOSFET适合应用于LSI和IC等半导体芯片。
另外，TFT的半导体材料并无特别限定，例如能够列举非晶硅(a — Si)、多晶硅 (P - Si)、微晶硅(μ c - Si)、连续晶粒硅(CG - Si)、氧化物半导体等。此外，MOSFET的半导体材料并无特别限定，例如能够列举硅。
上述离子传感器进一步包括离子传感器天线(以下，也简称为“天线”)，上述离子传感器天线与上述场效应晶体管的栅极电极连接。天线是感知(捕集)空气中的离子的导电部件。更详细而言，当离子来到天线时天线的表面由于该离子而带电，然后，与天线连接的 FET的栅极电极的电位变化，其结果是，FET的沟道的电阻变化。
上述离子传感器还包括电容器，上述电容器的一个端子与场效应晶体管的栅极电极连接，在上述电容器的另一个端子，被施加电压。由此，在检测FET的源极和漏极间的电流或电压值时，在FET的导电型为N沟道型的情况下能够使FET的栅极的电位向正的方向上突，在FET的导电型为P沟道型的情况下能够使FET的栅极的电位向负的方向下突。因此，在N沟道型或P沟道型中，能够使栅极的电位移位至适合于高精度地检测离子的电压区域。其结果是，能够仅使用N沟道型和P沟道型中的任一种导电型的FET，高精度地检测正离子和负离子的双方。此外，因为仅形成N沟道型和P沟道型中的任一种导电型的FET即可，所以能够削减制造成本。
上述电容器的种类并无特别限定，优选为具有单板型结构的电容器。该电容器能够同时形成FET的电极和配线，能够降低成本。
作为上述离子传感器的结构，只要将这样的构成要素作为必须的构成要素形成， 就不特别地被其它的构成要素限定。
以下对上述离子传感器的优选方式进行详细说明。
优选被施加至上述电容器的另一个端子的电压可变。由此，能够适当地调整Vg的上突或下突量，因此能够容易地使Vg移动至最佳的电压区域。
也可以为如下方式上述FET是第一 FET，上述离子传感器天线是第一离子传感器天线，上述电容器是第一电容器，上述离子传感器还包括第二 FET、第二离子传感器天线和第二电容器，上述第二离子传感器天线和上述第二电容器的一个端子，与上述第二 FET的栅极电极连接，上述第二电容器的另一个端子被施加电压，上述第一电容器的电容的大小与上述第二电容器的电容的大小彼此不同。由此，即使向第一和第二电容器施加相同的电压，在包括第一 FET的电路和包括第二 FET的电路，也能够分别得到最佳的Vg的上突或下突量。
优选上述第一和第二 FET包括a — Si或μ c — Si。a — Si和μ c — Si的迁移率比P — Si低。因此，如上所述，在包括a — Si或μ c — Si的现有的双栅极传感器，特别难以高精度地检测两离子。与此相对，根据上述离子传感器，即使在包括a — Si或μ c — Si的情况下也能够高精度地检测正离子和负离子。即，能够特别有效地发挥本发明的效果。 此外，通过使用比较廉价的a — Si或μ c — Si，能够提供低成本且能够高精度地检测两离子的离子传感器。
本发明的其它方面为包括上述离子传感器和包含显示部驱动电路的显示部的显示装置，上述显示装置具有基板，上述显示部驱动电路的至少一部分、上述场效应晶体管和上述离子传感器天线，在上述基板的同一主面上形成。由此，能够将离子传感器设置在基板的边框区域等空着的区域，此外，能够利用形成显示部驱动电路的工序形成离子传感器。其结果是，能够提供具备上述离子传感器和显示部的、低成本且能够实现小型化的显示装置。
上述显示装置的种类并无特别限定，能够优选列举平板面板显示器(FPD)。作为 FPD,例如能够列举液晶显示装置、有机EL显示器、等离子体显示器等。
上述显示部包括用于发挥显示功能的要素，除了显示部驱动电路之外，例如包括显示元件、光学薄膜等。上述显示部驱动电路是用于驱动显示元件的电路，例如包括TFT阵列、栅极驱动器、源极驱动器等电路。其中，优选上述显示部驱动电路的至少一部分为TFT 阵列。
另外，所谓显示元件是指具有发光功能或调光功能(光闸功能)的元件，按显示装置的每像素或子像素设置。
例如，液晶显不装置通常具备相对的一对基板和在两基板之间具有调光功能的显示元件。更具体而言，液晶显示装置的显示元件通常包括一对电极和被夹持在两基板之间的液晶。
此外，有机EL显示器通常在基板上具备具有发光功能的显示元件。更具体而言，有机EL显示器的显示元件通常包括将阳极、有机发光层和阴极叠层而得到的结构。
此外，等离子体显示器通常具备相对的一对基板和在两基板之间具有发光功能的显示元件。更具体而言，等离子体显示器的显示元件通常包括一对电极；在一个基板形成的突光体；和被封入在两基板之间的稀有气体。
作为上述显示装置的结构，只要将这样的构成要素作为必须的构成要素形成，就不特别地被其它的构成要素限定。
以下对上述显示装置的优选方式进行详细说明。另外，第一 FET和第一离子传感器天线的方式还能够适用于上述第二 FET和第二离子传感器天线。
优选上述FET是第一 FET，上述显示部驱动电路包括第三FET，上述第一 FET和离子传感器天线(第一离子传感器天线)、以及上述第三FET，在上述基板的同一主面上形成。 由此，能够使得用于形成第一和第三FET的材料和工序的至少一部分相同，能够削减第一和第三FET的形成所需的成本。
此外，在具备现有的离子传感器和显示部的装置，离子传感器一般利用平行平板型的电极。例如，专利文献4中记载的离子传感器具备相对的平板型的加速电极和捕集电极。这样的平行平板型的离子传感器由于制造上的加工精度的界限而难以进行Pm级别的加工，因此难以实现小型化。在专利文献5中记载的离子传感器内置家电产品用遥控装置中，也在离子传感器使用包括一组离子加速电极和离子捕集电极的平行平板电极，因此也难以实现小型化。另一方面，通过如上述方式那样利用FET和天线作为离子传感器元件，能够利用光刻法制造离子传感器元件，因此能够进行μ m级别的加工，与平行平板型离子传感器相比能够进一步实现小型化。此外，在液晶显示面板，电极间间隙(TFT阵列基板与对置基板的间隙)一般为3 5μπι左右，考虑即使在TFT阵列基板和对置基板分别设置电极、形成平行平板型的离子传感器，也难以将离子导入间隙。另一方面，如上述方式那样利用FET和天线的离子传感器元件不需要对置基板，因此能够实现具备离子传感器的显示装置的小型化。
另外，所谓离子传感器元件是指用于将空气中的离子浓度转换为电的物理量所需的最低限的元件。
上述第三FET的种类并无特别限定，优选为TFT。TFT优选适用于有源矩阵驱动方式的液晶显示装置和有机EL显示装置。
另外，以第三FET为TFT的情况下的半导体材料并无特别限定，例如能够列举a — Si,P — Si、μ C — Si、CG - Si、氧化物半导体等，其中，优选a — Si和μ c — Si。
优选上述离子传感器天线(第一离子传感器天线)具有包括透明导电膜的表面(露出部)。换言之，优选上述离子传感器天线的表面被透明导电膜覆盖。由此，能够防止天线的非露出部(例如，包括金属配线而构成的部分)被暴露于外部环境而腐蚀。
优选上述透明导电膜是第一导电膜，上述显示部具有第二透明导电膜。透明导电膜兼具导电性和光学的透明性，因此，根据上述方式，能够将第二透明导电膜优选用作显示部的透明电极。此外，能够使得用于形成第一透明导电膜和第二透明导电膜的材料和工序的至少一部分彼此相同，因此能够以低成本形成第一透明导电膜。
上述第一透明导电膜和上述第二透明导电膜优选包括相同的材料，进一步优选仅由包括相同的材料。由此，能够以更低的成本形成第一透明导电膜。
作为上述第一透明导电膜和第二透明导电膜的材质，没有特别限定，例如优选使用氧化铟锡(ITO :Indium Tin Oxide)、氧化铟锋(IZO :Indium Zinc Oxide)、氧化锋(ZnO)、 氟惨杂氧化锡(FTO Fluorine — doped TinOxide)等。
优选上述第一 FET包括特性根据光而变化的半导体，上述半导体被遮光膜遮光。 作为特性根据光而变化的半导体，例如能够列举a — Si和μ c — Si等。因此，为了在离子传感器中使用这些半导体，优选进行遮光而使得特性不发生变化。因此，通过对特性根据光而变化的半导体进行遮光，能够使特性根据光而变化的半导体不仅在显示部而且在离子传感器也很好地被使用。
上述遮光膜是从显示装置外部的光(外光)和/或显示装置内部的光遮挡上述第一 FET的遮光膜。作为显示装置内部的光，例如能够列举在显示装置内部产生的反射光等。 此外，在显示装置为有机EL和等离子体显示器等自发光型时，能够列举来自这些显示装置所具备的发光元件的光。另一方面，在作为非自发光型的液晶显示装置时，能够列举背光源的光。在显示装置内部产生的反射光等为几IOLx左右，对第一 FET的影响比较小。另一方面，作为外光，能够列举太阳光、室内照明(例如荧光灯)等。太阳光为3000 100000LX，实际使用时(除了在暗室中的使用)的室内的荧光灯为100 3000Lx，均对第一 FET产生较大影响。因此，上述遮光膜优选为至少从外光遮挡上述第一 FET的遮光膜，更优选为遮挡外光和显示装置的内部的光双方的遮光膜。
优选上述遮光膜是第一遮光膜，上述显示部具有第二遮光膜。由此，在作为本发明的显示装置例如使用液晶显示装置或有机EL显示器的情况下，为了抑制混色，能够在显示部的各像素或子像素的边界设置第二遮光膜。此外，能够使得用于形成第一遮光膜和第二遮光膜的材料和工序中的至少一部分彼此相同，能够以低成本形成第一遮光膜。
上述第一遮光膜和上述第二遮光膜优选包括相同的材料，更优选仅包括相同的材料。由此，能够以更低成本形成第一遮光膜。
上述离子传感器天线(第一离子传感器天线)既可以与上述第一 FET的沟道区域不重叠，也可以重叠。天线通常由于不包括特性根据光而变化的半导体而不需要被遮光。即， 即使例如需要对第一 FET进行遮光，也不需要在天线的周边配置遮光膜。从而，如果如前者的方式那样将天线设置在沟道区域外，则能够不受第一 FET的配置场所制约地、自由地决定天线的配置场所。因此，能够容易地在能够更有效地检测离子的场所、例如用于将大气导向天线的流路或风扇附近的场所等形成天线。另一方面，如果如后者的方式那样将天线设置在沟道区域内，则能够使第一 FET的栅极电极本身作为天线发挥作用。从而，能够进一步实现离子传感器元件的小型化。
优选上述离子传感器的至少一部分和上述显示部驱动电路的至少一部分与共用的电源连接。通过使用共用的电源，与分别具有电源的离子传感器和显示部相比，能够削减用于形成电源的成本和用于配置电源的空间。更具体而言，优选至少第一 FET的源极或漏极和TFT阵列的TFT的栅极与共用的电源连接。
上述显示装置的产品并无特别限定，能够优选列举电视机、个人计算机用显示器等放置型显示器。由此，能够使该显示器显示放置型显示器所放置的室内环境的离子浓度。 此外，作为优选例子，还能够列举移动电话机、PDA(Personal Digital Assistants :个人数字助理)等便携式设备。由此，能够简便地测量各种场所的离子浓度。进一步，作为优选例子，还能够列举具备显示部的离子产生装置，由此能够使显示部显示从离子产生装置放出 的离子的浓度。发明的效果根据本发明，能够实现低成本且能够以高精度测量正离子和负离子的离子传感器 和显示装置。


图I是表示实施方式1、2的离子传感器和显示装置的框图。图2是表示实施方式1、2的离子传感器和显示装置的截面的截面示意图。图3是表示实施方式1、2的离子传感器和显示装置的截面的截面示意图。图4是表示实施方式1、2的离子传感器电路107和TFT阵列101的一部分的等效 电路。图5是实施方式I的离子传感器电路的时序图。图6是表示实施方式I的离子传感器和显示装置的Id - Vg曲线的图表。图7是实施方式I的离子传感器电路的时序图。图8是表示实施方式I的离子传感器和显示装置的Id - Vg曲线的图表。图9是实施方式2的离子传感器电路的时序图。图10是实施方式2的离子传感器电路的时序图。图11是单栅极传感器的Id — Vg曲线。图12是具备背栅的TFT的截面示意图。图13是双栅极传感器的Id-Vg曲线。图14是表示变形例的离子传感器电路的等效电路。图15是变形例的离子传感器检测用电路和离子传感器检测用电路的时序图。图16是表示实施方式I的离子传感器电路的一部分的等效电路。图17是表示实施方式I的其它离子传感器电路的一部分的等效电路。
具体实施例方式以下，列举实施方式，参照附图对本发明进行更详细的说明，本发明并不仅限于这 些实施方式。(实施方式I)在本实施方式中，以包括N沟道型的TFT且检测对象为空气中的离子的离子传感 器和具备该离子传感器的液晶显示装置为例进行说明。图I是本实施方式的离子传感器和 显示装置的框图。本实施方式的显示装置110是液晶显示装置，包括用于检测空气中的离子浓度的 离子传感器120 (离子传感器部)和用于显示各种视频的显示部130。显示部130作为显示 部驱动电路115包括显示部驱动用TFT阵列101、栅极驱动器(显示用扫描信号线驱动电路) 103和源极驱动器(显示用视频信号线驱动电路)104。离子传感器120包括离子传感器驱 动/读出电力105、演算处理LSI106和离子传感器电路107。电源电路109被离子传感器 120和显示部130共用。离子传感器电路107是至少包括将空气中的离子浓度转换为电的物理量所需的元件(优选为FET和离子传感器天线)的电路，包括检测(捕集)离子的功能。
显示部130具有与现有的液晶显示装置等的有源矩阵型的显示装置同样的电路结构。即，在形成有TFT阵列101的区域、即显示区域，通过线串行驱动来显示视频。
对离子传感器120的功能进行概略说明如下。首先，在离子传感器电路107，检测 (捕集)空气中的离子，生成与所检测到的离子的量相应的电压值。该电压值被发送至驱动 /读出电路105，在此被转换为数字信号。该信号被发送至LSI106，在此基于规定的计算方法演算离子浓度，并且生成用于在显示区域显示该演算结果的显示用数据。该显示用数据经源极驱动器104被发送至TFT阵列101，最终显示与显示数据相应的离子浓度。电源电路109向TFT阵列101、栅极驱动器103、源极驱动器104和驱动/读出电路105供给电源。 驱动/读出电路105除了上述功能以外，还控制后述的上突/下突配线、复位配线和输入配线，在所期望的定时向各个配线供给规定的电源。
另外，驱动/读出电路105也可以被包括在离子传感器电路107、栅极驱动器103、 源极驱动器104等其它电路，还可以被包括在LSI106。
此外，在本实施方式中，也可以代替LSI106使用在个人计算机(PC)上发挥作用的软件进行演算处理。
使用图2对显示装置110的结构进行说明。图2是通过图I所示的线段Al — A2 切断的状态下的离子传感器和显示装置的截面示意图。离子传感器120包括离子传感器电路107、空气离子导入/导出路径42、风扇(未图示)和遮光膜12a (第一遮光膜)。离子传感器电路107包括作为离子传感器元件的、传感器TFT (第一 FET) 30和离子传感器天线41。 另一方面，显示部130具备包括像素TFT (第三FET) 40的TFT阵列101、遮光膜12b (第二遮光膜)、包括RGB、RGBY等颜色的彩色滤光片13、液晶32和偏光板31a、31b。
天线41是检测(捕集)空气中的离子的导电部件，与传感器TFT30的栅极连接。天线41包括被暴露在外部环境的部分(露出部)，当在天线41的表面(露出部)附着离子时天线41的电位发生变化，与此相应地，传感器TFT30的栅极的电位也发生变化。其结果是，传感器TFT30的源极与漏极间的电流和/或电压发生变化。这样，离子传感器元件由天线41 和传感器TFT30形成，由此，能够比现有的平行平板型的离子传感器更小型化。
导入/导出路径42是用于有效地使天线41上通气的路径，通过风扇，空气从图2 的跟前一侧流向内侧或从内侧流向跟前一侧。
此外，显示装置110包括大部分相对的两个绝缘性基板la、lb，在基板la、lb之间夹持有液晶32。传感器TFT30和TFT阵列101设置在基板la、lb相对的位置的、基板Ia (TFT阵列基板)的液晶一侧的主面上。在TFT阵列101，像素TFT40呈矩阵状地大量配置。 天线41、导入/导出路径42和风扇设置在基板la、Ib不相对的位置的、基板Ia的液晶一侧的主面上。这样，天线41设置在传感器TFT30的沟道区域外。由此，能够容易地在导入 /导出路径42和风扇的附近配置天线41，因此能够高效地将大气送入天线41。此外，传感器TFT30和遮光膜12a设置在显示部130的端部(边框区域)。由此，能够有效地利用边框区域的空着的空间，因此，能够不改变显示装置110的尺寸地形成离子传感器电路107。
这样，在基板Ia的同一主面上至少形成包含于离子传感器电路107的传感器 TFT30和离子传感器天线41 ;以及包含于显示部驱动电路115的TFT阵列101。由此，能够利用形成TFT阵列101的工序形成传感器TFT30和离子传感器天线41。
另一方面,遮光膜12a、12b和彩色滤光片13设置在基板la、Ib相对的位置的、基板Ib (对置基板)的液晶一侧的主面上。遮光膜12a设置在与传感器TFT30相对的位置， 遮光膜12b和彩色滤光片13设置在与TFT阵列101相对的位置。传感器TFT30包括作为特性根据光而变化的半导体的a — Si，这一点在之后详述。如上所述，传感器TFT30通过被遮光膜12a遮光，能够抑制a — Si的特性、即传感器TFT30的输出特性发生变化，因此能够更高精度地检测离子浓度。
偏光板31a、31b分别设置在基板la、Ib的与液晶相反一侧(外侧)的主面上。
使用图3对显示装置110的结构进行更详细的说明。图3是本实施方式的离子传感器和显示装置的截面示意图。
在绝缘性基板Ia的液晶一侧的主面上依次叠层有第一导电层、绝缘膜3、氢化a — Si层、η + a — Si层、第二导电层、钝化膜9和第三导电层。
在第一导电层形成离子传感器天线电极2a、复位配线2b、后述的连接配线22、上突/下突电容电极2c和栅极电极2d、2e。这些电极在第一导电层形成，例如能够利用溅射法和光刻法通过相同的工序由相同的材料形成。第一导电层由单层或叠层的金属层形成。 具体而言，能够列举铝(Al)的单层、下层为Al/上层为钛(Ti)的叠层、下层为Al/上层为钥 (Mo)的叠层等。关于复位配线2b、连接配线22和电容电极2c，使用图4在之后进行详细说明。
绝缘膜3以覆盖离子传感器天线电极2a、复位配线2b、连接配线22、上突/下突电容电极2c和栅极电极2d、2e的方式设置在基板Ia上。在绝缘膜3上，形成有氢化a — Si 层4a、4b、n + a — Si层5a、5b、源极电极6a、6b、漏极电极7a、7b和上突/下突电容电极8。 源极电极6a、6b、漏极电极7a、7b和上突/下突电容电极8在第二导电层形成，例如能够利用溅射法和光刻法通过相同的工序由相同的材料形成。第二导电层由单层或叠层的金属层形成。具体而言，能够列举铝(Al)的单层、下层为Al/上层为Ti的叠层、下层为Ti/上层为 Al的叠层等。此外，氢化a — Si层4a、4b例如能够利用化学气象沉积(CVD ChemicalVapor Deposition) CVD法和光刻法通过相同的工序由相同的材料形成。η + a — Si层5a、5b例如也能够利用CVD法和光刻法通过相同的工序由相同的材料形成。如上所述，在形成各种电极和半导体时，能够使材料和工序的至少一部分相同。由此，能够削减包括各种电极和半导体的传感器TFT30和像素TFT40的形成所需的成本。关于TFT30、40的构成要素，在之后进行更详细的说明。
钝化膜9以覆盖氢化a — Si层4a、4b、η + a — Si层5a、5b、源极电极6a、6b、漏极电极7a、7b和电容电极8的方式设置在绝缘膜3上。在钝化膜9上，形成有透明导电膜 Ila (第一透明导电膜)和透明导电膜Ilb (第二透明导电膜)。透明导电膜Ila经贯通绝缘膜3和钝化膜9的接触孔IOa与天线电极2a连接。通过以使得天线电极2a不由于接触孔 IOa而裸露的方式配置透明导电膜11a，能够防止天线电极2a被暴露在外部环境而腐蚀。透明导电膜Ilb经贯通钝化膜9的接触孔IOb与漏极电极7b连接。透明导电膜IlaUlb在第三导电层形成，例如能够利用溅射法和光刻法通过相同的工序由相同的材料形成。第三导电层由单层或叠层的透明导电膜形成。具体而言，能够列举ΙΤ0、ΙΖ0膜等。另外，不需要构成透明导电膜IlaUlb的所有的材料彼此完全相同，此外，不需要用于形成透明导电膜 IlaUlb的所有工序完全相同。例如，在透明导电膜Ila和/或透明导电膜Ilb具有多层结构时，还能够仅将在两个透明导电膜共通的层通过相同的工序由相同的材料形成。如上所述，通过将用于形成透明导电膜Ilb的材料和工序的至少一部分挪用于透明导电膜Ila的形成，能够以低成本形成透明导电膜11a。
此外，遮光膜12a和遮光膜12b也能够通过相同的工序由相同的材料形成。具体而言，遮光膜12a、12b由铬(Cr)等不透明的金属膜、不透明的树脂膜等形成。作为该树脂膜，能够列举含有碳的丙烯树脂等。如上所述，通过将用于形成遮光膜12b的材料和工序的至少一部分挪用于遮光膜12a的形成,能够以低成本形成遮光膜12a。
对TFT30、40的构成要素进行更详细的说明。传感器TFT30由栅极电极2d、绝缘膜3、氢化a — Si层4a、η + a — Si层5a、源极电极6a和漏极电极7a形成。像素TFT40 由栅极电极2e、绝缘膜3、氢化a — Si层4b、n + a — Si层5b、源极电极6b和漏极电极7b 形成。绝缘膜3在传感器TFT30和像素TFT40作为栅极绝缘膜发挥作用。TFT30、40是底栅型的TFT。在n+ a — Si层5a、5b掺杂有磷(P)等V族元素。即，传感器TFT30和像素 TFT40是N沟道型TFT。
天线41由透明导电膜Ila和天线电极2a形成。此外，由上突/下突电容电极2c、 8和作为介电体发挥作用的绝缘膜3形成作为电容器的上突/下突电容43。电容电极2c 与栅极电极2d和天线电极2a连接，电容电极8与上突/下突配线23连接。由此，能够增大栅极电极2d和天线41的电容，因此能够抑制离子浓度的检测中的外来噪声的影响。从而，能够使传感器动作更稳定，能够使精度更高。另外，能够高精度地检测两离子，在之后进行更详细的说明。
接着，使用图4，对离子传感器电路107和TFT阵列101的电路结构和动作机构进行说明。图4是表示本实施方式的离子传感器电路107和TFT阵列101的一部分的等效电路。
首先，对TFT阵列101进行说明。像素TFT40的栅极电极2d经栅极总线Gn、Gn + I、…与栅极驱动器103连接,源极电极6b经源极总线Sm、Sm + I、…与源极驱动器104 连接。像素TFT40的漏极电极7b与作为像素电极发挥作用的透明导电膜Ilb连接。像素 TFT40按每子像素设置，作为开关元件发挥作用。在栅极总线Gn、Gn+ I、…，以规定的定时从栅极驱动器103被供给扫描脉冲(扫描信号)，该扫描脉冲以线串行方式被施加至各像素TFT40。在源极总线Sm、Sm+ I、…，被供给在源极驱动器104生成的任意的视频信号和/或基于负离子浓度计算出的显示用数据。然后，在与通过扫描脉冲的输入在仅一定期间为导通状态的像素TFT40连接的像素电极(透明导电膜11b)，以规定的定时被供给视频信号和/或显示用数据。被写入液晶的规定电平的视频信号和/或显示用数据在被施加这些信号和/或数据的像素电极和与该像素电极相对的对置电极(未图示)之间被保持一定期间。此处，与在这些像素电极和对置电极之间形成的液晶电容并列地形成液晶辅助电容 (Cs)36。液晶辅助电容36在各子像素、在漏极电极7a与液晶辅助电容线CsruCsn+丨、… 之间形成。另外，电容线Csn、Csn + I、…在第一导电层形成,与栅极配线Gn、Gn + I、… 平行地设置。
接着，对离子传感器电路107的电路结构进行说明。在传感器TFT30的漏极电极 7a连接有输入配线20。输入配线20被施加高电压(High电压)(+ 10V)或低电压(Low电压)(0V)，设输入配线20的电压为Vdd。在源极电极6a连接有输出配线21。设输出配线21的电压为Vout。此外，在传感器TFT30的栅极电极2d经连接配线22连接天线41。进一步，在连接配线22连接有复位配线2b。设配线22、2b彼此的交点(节点)为node — Z。复位配线2b是用于使node - Z、即传感器TFT30的栅极和天线41的电压复位的配线。复位配线2b被施加高电压(+ 20V)或低电压(一 10V)，设复位配线2b的电压为Vrst。进一步， 在连接配线22，经上突/下突电容43连接有上突/下突配线23。上突/下突配线23被施加高电压或低电压(例如一 10V)，设上突/下突配线23的电压为Vrw。Vrw的高电压和低电压、即Vrw的波形能够通过使分别供给高电压和低电压的电源的值变化而调整为所期望的值。另外，作为使电源的值变化的方法，能够列举下述(I)或(2)的方法。(I)准备多个电源，通过开关(例如，半导体开关、晶体管等)切换与配线23连接的电源的方法。与哪一个电源连接、即该开关的连接目标由来自主机一侧的信号控制。更具体而言，能够列举如图16 所示那样准备电源的值彼此不同的电源62、63，通过开关65、66切换与配线23连接的电源的方法。(2)在一个电源连接阶梯电阻、选择所要输出的电压(电阻)的方法。与哪一电压 (电阻)连接由来自主机一侧的信号控制。更具体而言，能够列举如图17所示那样在电源64 连接阶梯电阻、通过开关67、68、69的导通断开来选择所要输出的电压(电阻)的方法。在输出配线21连接有定电流电路25和模拟一数字转换电路(ADC)26。定电流电路25包括N沟道型的TFT (定电流TFT)，定电流TFT的漏极与输出配线21连接。定电流TFT的源极与定电流源连接，其电压Vss被固定在比Vdd的高电压低的电压。定电流TFT的栅极与定电压源连接。定电流TFT的栅极的电压Vbais以在定电流TFT的源极与漏极之间流动一定的电流(例如，I μ Α)的方式被固定在规定的值。定电流电路25和ADC26在驱动/读出电路105 内形成。
另外，天线41、传感器TFT30的栅极、复位配线2b、连接配线22和上突/下突电容 43，通过天线电极2a、栅极电极2d、复位配线2b、电容电极2c和连接配线22在第一导电层一体地形成而相互连接。另一方面，驱动/读出电路105、栅极驱动器103和源极驱动器104 各自不在基板Ia上直接形成，而在LSI芯片等半导体芯片形成，半导体芯片安装在基板Ia 上。
接着，使用图5 8对离子传感器电路的动作机构进行详细说明。图5是检测负离子浓度时的本实施方式的离子传感器电路的时序图，图6是表示本实施方式的离子传感器和显示装置的Id - Vg曲线的图表。此外，图7是检测正离子浓度时的本实施方式的离子传感器电路的时序图，图8是表示本实施方式的离子传感器和显示装置的Id - Vg曲线的图表。
首先，使用图5和6对负离子浓度的检测进行说明。在初始状态，Vrst被设定在低电压(一 10V)。此时，作为用于将Vrst设定在低电压(一 10V)的电源，能够挪用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加低电压(一 10V)的电源。此外，在初始状态，Vdd被设定在低电压(0V)。在开始离子浓度的检测之前，首先，对复位配线2b施加高电压(+ 20V)，天线 41的电压(node — Z的电压)被复位至+ 20V。此时，作为用于在复位配线2b设定为高电压(+ 20V)的电源，能够挪用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加高电压(+ 20V)的电源。在node - Z的电压被复位后，复位配线2b被保持在高阻抗状态。然后，开始离子的导入，当负离子在天线41被捕集时，被复位至+ 20V的、即被充电为正的node — Z的电压被负离子中和而下降(传感动作)。负离子浓度越高，电压下降的速度越快。从导入离子起经过规定的时间之后，向输入配线20暂时施加高电压(+ 10V)。即，向输入配线20施加+ IOV的脉冲电压。同时，向上突/下突配线23施加任意的正的脉冲电压(高电压)，经上突/下突电容43使node — Z的电压上突。此外，输出配线21与定电流电路25连接。从而，当向输入配线20施加+ IOV的脉冲电压时，在输入配线20和输出配线21流动一定的电流。不过，输出配线21的电压Vout根据传感器TFT30的栅极的打开情况、即上突的node — Z的电压的差而变化。通过利用ADC26检测该电压Vout，能够检测负离子浓度。另外，不设置定电流电路25，而通过检测根据node — Z的电压的差而变化的输出配线21的电流Id，也能够检测负离子浓度。向上突/下突配线23施加的正的电压以如图6所示那样使得Vg进入Λ Id/Λ Vg成为所期望的值以上的电压区域的方式、即能够确保高S/N比的方式被设定。由此，即使不使node - Z的电压上突，只要Vg进入适合于负离子浓度的检测的电压区域，就不需要使node - Z的电压上突。 接着，使用图7和8对正离子浓度的检测进行说明。在初始状态，Vrst被设定在高电压(+ 20V)。此时，作为用于将Vrst设定在高电压(+ 20V)的电源，能够挪用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加高电压(+ 20V)的电源。此外，在初始状态，Vdd被设定在低电压(0V)。在开始离子浓度的检测之前，首先，对复位配线2b施加低电压(一10V)，天线41的电压(node — Z的电压)被复位至一 10V。此时，作为用于在复位配线2b设定为低电压(-10V)的电源，能够挪用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加低电压(一 10V)的电源。在node - Z的电压被复位后，复位配线2b被保持在高阻抗状态。然后，开始离子的导入，当正离子在天线41被捕集时，被复位至一 10V的、即被充电为负的node — Z的电压被正离子中和而上升(传感动作)。正离子浓度越高，电压上升的速度越快。从导入离子起经过规定的时间之后，向输入配线20暂时施加高电压(+ 10V)。S卩，向输入配线20施加+ 10V的脉冲电压。同时，向上突/下突配线23施加任意的正的脉冲电压(高电压)，经上突/下突电容43使node-Z的电压上突。此外，输出配线21与定电流电路25连接。从而，当向输入配线20施加+ 10V的脉冲电压时，在输入配线20和输出配线21流动一定的电流。不过，输出配线21的电压Vout根据传感器TFT30的栅极的打开情况、即上突的node — Z的电压的差而变化。通过利用ADC26检测该电压Vout，能够检测正离子浓度。另外，不设置定电流电路25，而通过检测根据node — Z的电压的差而变化的输出配线21的电流Id，也能够检测正离子浓度。向上突/下突配线23施加的正的电压以如图8所示那样使得Vg进入AId/AVg成为所期望的值以上的电压区域的方式、即能够确保高S/N比的方式被设定。另外，在本实施方式中，Vdd的高电压并不特别限定在+ 10V，也可以为与被施加至复位配线2b的高电压、即被施加至像素TFT40的栅极电极2e的高电压相同的+ 20V。由此，作为用于施加Vdd的高电压的电源，能够挪用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加高电压的电源。此外，也可以令不使node - Z的电压上突的状态时的上突/下突配线23的电压(Vrw的低电压)与被施加至像素TFT40的栅极电极2e的低电压为相同的一 10V。由此，作为用于施加Vrw的低电压的电源，能够挪用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加低电压的电源。另一方面，使node - Z的电压上突时的上突/下突配线23的电压(Vrw的高电压)如上述那样以使得Λ Id/AVg变大的方式被适当地设定。(实施方式2)实施方式2的显示装置在以下方面以外具有与实施方式I同样的结构。S卩，实施方式I的显示装置具备能够使用N沟道型的传感器TFT30检测大气中的离子浓度的离子传感器，而实施方式2的显示装置具备能够使用P沟道型的传感器TFT30检测大气中的离子浓度的离子传感器。具体而言,代替n + a — Si层5a、5b形成口 + 3 — 5;[层,在口 + 3 — 5丨层掺杂有硼(B)等III族元素。即，在本实施方式中，传感器TFT30和像素TFT40是P沟道型TFT。此外，在上突/下突配线23被施加高电压(例如+ 20V)或低电压，Vrw的低电压能够调整为所期望的值。接着，使用图9和10对离子传感器电路的动作机构进行详细说明。图9是检测负离子浓度时的本实施方式的离子传感器电路的时序图，图10是检测正离子浓度时的本实施方式的离子传感器电路的时序图。首先，使用图9对负离子浓度的检测进行说明。在初始状态，Vrst被设定在低电 压(一 10V)。此时，作为用于将Vrst设定在低电压(一 10V)的电源，能够挪用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加低电压(一 10V)的电源。此外，在初始状态，Vdd被设定在低电压(0V)。在开始离子浓度的检测之前，首先，对复位配线2b施加高电压(+ 20V)，天线41的电压(node - Z的电压)被复位至+ 20V。此时，作为用于在复位配线2b设定为高电压(+20V)的电源，能够挪用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加高电压(+ 20V)的电源。在node - Z的电压被复位后，复位配线2b被保持在高阻抗状态。然后，开始离子的导入，当负离子在天线41被捕集时，被复位至+ 20V的、即被充电为正的node — Z的电压被负离子中和而下降(传感动作)。负离子浓度越高，电压下降的速度越快。从导入离子起经过规定的时间之后，向输入配线20暂时施加高电压(+ 10V)。即，向输入配线20施加+ IOV的脉冲电压。同时，向上突/下突配线23施加任意的负的脉冲电压(低电压)，经上突/下突电容43使node — Z的电压下突。此外，输出配线21与定电流电路25连接。从而，当向输入配线20施加+ IOV的脉冲电压时，在输入配线20和输出配线21流动一定的电流。不过，输出配线21的电压Vout根据传感器TFT30的栅极的打开情况、即下突的node — Z的电压的差而变化。通过利用ADC26检测该电压Vout，能够检测负离子浓度。另外，不设置定电流电路25，而通过检测根据node — Z的电压的差而变化的输出配线21的电流Id，也能够检测负离子浓度。向上突/下突配线23施加的负的电压以使得Vg进入Ald/AVg成为所期望的值以上的电压区域的方式、即能够确保高S/N比的方式被设定。接着，使用图10对正离子浓度的检测进行说明。在初始状态，Vrst被设定在高电压(+ 20V)。此时，作为用于将Vrst设定在高电压(+ 20V)的电源，能够挪用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加高电压(+ 20V)的电源。此外，在初始状态，Vdd被设定在低电压(0V)。在开始离子浓度的检测之前，首先，对复位配线2b施加低电压(-10V)，天线41的电压(node — Z的电压)被复位至一 10V。此时，作为用于在复位配线2b设定为低电压(一10V)的电源，能够挪用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加低电压(一 10V)的电源。在node - Z的电压被复位后，复位配线2b被保持在高阻抗状态。然后，开始离子的导入，当正离子在天线41被捕集时，被复位至一 10V的、即被充电为负的node — Z的电压被正离子中和而上升(传感动作)。正离子浓度越高，电压上升的速度越快。从导入离子起经过规定的时间之后，向输入配线20暂时施加高电压(+ 10V)。即，向输入配线20施加+ 10V的脉冲电压。同时，向上突/下突配线23施加任意的负的脉冲电压(低电压)，经上突/下突电容43使node — Z的电压下突。此外，输出配线21与定电流电路25连接。从而，当向输入配线20施加+ IOV的脉冲电压时，在输入配线20和输出配线21流动一定的电流。不过，输出配线21的电压Vout根据传感器TFT30的栅极的打开情况、即下突的node — Z的电压的差而变化。通过利用ADC26检测该电压Vout，能够检测正离子浓度。另外，不设置定电流电路25，而通过检测根据node — Z的电压的差而变化的输出配线21的电流Id，也能够检测正离子浓度。向上突/下突配线23施加的负的电压以使得Vg进入Ald/AVg成为所期望的值以上的电压区域的方式、即能够确保高S/N比的方式被设定。由此，即使不使node —Z的电压下突，只要Vg进入适合于正离子浓度的检测的电压区域，就不需要使node - Z的电压下突。另外，在本实施方式中，Vdd的高电压并不特别限定在+ 10V，也可以为与被施加至复位配线2b的高电压、即被施加至像素TFT40的栅极电极2e的高电压相同的+ 20V。由此，作为用于施加Vdd的高电压的电源，能够挪用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加高电压的电源。此外，也可以令不使node - Z的电压下突的状态时的上突/下突配线23的电压(Vrw的高电压)与被施加至像素TFT40的栅极电极2e的高电压为相同的+ 20V。由此，作为用于施加Vrw的高电压的电源，能够挪用用于向像素TFT40的栅极电极2e施加高电压的电源。另一方面，node-Z的电压下突时的上突/下突配线23的电压(Vrw的低电压)，如上述那样以使得Λ Id/Λ Vg变大的方式适当地设定。如上所述，实施方式1、2的离子传感器和具备该离子传感器的显示装置通过使node 一 Z的电压上突或下突，能够仅使用N沟道型TFT和P沟道型TFT中的任一种TFT，高精度地检测正离子和负离子这两离子。另外，在实施方式1、2，node 一 Z的上突或下突电压由(上突/下突电容43的大小)/ (node — Z的总电容的大小)X AVpp的数学式决定。式中，Δ Vpp是Vrw的高电压与Vrw的低电压的差。从而，在实施方式1、2，能够通过调节上突/下突电容43的大小和/或AVpp来调整node — Z的上突/下突电压。以下说明实施方式I和2的变形例。如上所述，node — Z的上突/下突电压还根据上突/下突电容43的大小而变化。 从而，也可以制作负离子检测用电路和正离子检测用电路，以在各个电路使得node — Z电压成为最佳的方式使各个电路的上突/下突电容的大小彼此不同。使用图14和图15对在实施方式I中应用本变形例的情况进行更详细的说明，在实施方式2中也能够基于相同的想法应用本变形例。图14是表示变形例的离子传感器电路207的等效电路。离子传感器电路207包括负离子检测用路201和正离子检测用电路202。电路201包括传感器TFT (第一 FET)30、离子传感器天线(第一离子传感器天线)41和上突/下突电容60 (第一电容器)。电路202包括传感器TFT (第二 FET) 30、离子传感器天线(第二离子传感器天线)41和上突/下突电容61 (第二电容器)。在电路201和电路202中的各个电路，除了代替上突/下突电容43具有上突/下突电容60和61以外，与实施方式I的离子传感器电路107相同。电容60的大小(Cl)和电容61的大小(C2)被设定为彼此不同的值，Cl被设定为最适合于检测负离子的值，C2被设定为最适合于检测正离子的值。图15是变形例的负离子检测用电路和正离子检测用电路的时序图。被施加至电容60的脉冲电压的波形(Vrw的波形)与被施加至电容61的脉冲电压的波形(Vrw的波形)相同，电路201和电路202能够使用共用的电源。但是，因为Cl和C2彼此不同，所以在电路201和电路202，node 一 Z的上突电压不同，能够得到最适合于各个电路的node-Z的上关电压。另外，在本变形例中，也可以在电路201和202进一步使Vrw的波形彼此不同，调整node - Z的上突电压。在实施方式I和2中，使用液晶显示装置为例进行了说明，但各实施方式的显示装置也可以为有机EL显示器、等离子体显示器等FPD。定电流电路25也可以不设置。即，也可以通过检测传感器TFT30的源极和漏极间的电流来计算离子浓度。 在离子传感器120形成的TFT的导电型与在显示部130形成的TFT的导电型也可以彼此不同。也可以代替a — Si层使用Uc — Si层、P — Si层、CG — Si层、氧化物+导体层。其中，yc — Si层与a —Si层同样对于光的敏感度高，因此，优选包含yc —Si层的TFT被遮光。另一方面，P — Si层、CG — Si层和氧化物半导体对于光的敏感度低，因此，包含P-Si层或CG — Si层的TFT也可以不被遮光。另外，在离子传感器120形成的TFT所包括的半导体的种类与在显示部130形成的TFT的半导体的种类也可以彼此不同，从简化制造工序的观点出发，优选相同。在基板Ia上形成的TFT的种类并不限定于底栅型，也可以为顶栅型、平面型等。此外，例如在传感器TFT30为平面型的情况下，天线41也可以在TFT30的沟道区域上形成。即，也可以使栅极电极2d露出，使栅极电极2d自身作为离子传感器天线发挥作用。另外，在离子传感器120形成的TFT种类与在显示部130形成的TFT的种类也可以彼此不同。栅极驱动器103、源极驱动器104和驱动/读出电路105也可以形成为单片，并直接形成在基板Ia上。在实施方式I和2，以检测空气中的正或负离子的浓度的离子传感器为例，本发明的离子传感器的检测对象种类并不限定于空气中的离子，也可以为检测溶液中的离子的离子传感器。具体而言，也可以为作为检测蛋白质、DNA、抗体等的生物传感器发挥作用的传感器。上述实施方式在不脱离本发明的趣旨的范围内，也可以适当地组合。另外，本申请以2010年6月3日提出申请的日本专利申请2010 — 128167号作为基础，主张基于巴黎公约和进入国的法规的优先权。该申请的全部内容被纳入本申请中作为参照。附图标记的说明la、Ib:绝缘性基板2a :离子传感器天线电极2b :复位配线2c、8 :上突/下突电容电极2d、2e、51 :栅极电极
3、52、57 :绝缘膜4a、4b、53 :氢化 a — Si 层5a、5b、54 n + a — Si 层6a、6b、55 :源极电极7a、7b、56 :漏极电极9 :钝化膜10a、10b :接触孔Ila :透明导电膜(第一透明导电膜) Ilb :透明导电膜(第二透明导电膜)12a:遮光膜(第一遮光膜)12b :遮光膜(第二遮光膜)13 :彩色滤光片20:输入配线21 :输出配线22:连接配线23:上突/下突配线25:定电流电路26 :模拟一数字转换电路(ADC)30 :传感器 TFT (第一 FET、第 FET)31a、31b:偏光板32:液晶36 :液晶辅助电容(Cs)40 :像素 TFT (第三 FET)41 :离子传感器天线(第一离子传感器天线、第二离子传感器天线)42 :空气离子导入/导出路径43:上突/下突电容50 : TFT58:背栅电极59 :基板60 :上突/下突电容(第一电容器)61 :上突/下突电容(第二电容器)62、63、64:电源65、66、67、68、69 :开关101 :显示部驱动用TFT阵列103 :栅极驱动器(显示用扫描信号线驱动电路)104 :源极驱动器(显示用视频信号线驱动电路)105 :离子传感器驱动/读出电路106:演算处理 LSI107、207 :离子传感器电路
109:电源电路110:显示装置115 :显示部驱动电路120、125 :离子传感器
130、135:显示部201:负离子检测用电路202:正离子检测用电路
权利要求
1.一种离子传感器，其特征在于 其是包括场效应晶体管的离子传感器， 所述离子传感器还包括离子传感器天线和电容器， 所述离子传感器天线和所述电容器的一个端子，与所述场效应晶体管的栅极电极连接， 所述电容器的另一个端子被施加电压。
2.如权利要求I所述的离子传感器，其特征在于 所述电压是可变的。
3.如权利要求I或2所述的离子传感器，其特征在于 所述场效应晶体管是第一场效应晶体管， 所述离子传感器天线是第一离子传感器天线， 所述电容器是第一电容器， 所述离子传感器还包括第二场效应晶体管、第二离子传感器天线和第二电容器， 所述第二离子传感器天线和所述第二电容器的一个端子，与所述第二场效应晶体管的栅极电极连接， 所述第二电容器的另一个端子被施加电压， 所述第一电容器的电容的大小与所述第二电容器的电容的大小彼此不同。
4.如权利要求I至3中任一项所述的离子传感器，其特征在于 所述场效应晶体管包括非晶硅或微晶硅。
5.一种显示装置，其特征在于 所述显示装置包括权利要求I至4中任一项所述的离子传感器；和包含显示部驱动电路的显示部， 所述显示装置具有基板， 所述显示部驱动电路的至少一部分、所述场效应晶体管和所述离子传感器天线，在所述基板的同一主面上形成。
全文摘要
本发明提供低成本且能够高精度地检测正离子和负离子的离子传感器和显示装置。本发明是包括场效应晶体管的离子传感器，上述离子传感器还包括离子传感器天线和电容器，上述离子传感器天线和上述电容器的一个端子与上述场效应晶体管的栅极电极连接，在上述电容器的另一个端子被施加电压。
文档编号G01N27/60GK102933959SQ20118002737
公开日2013年2月13日 申请日期2011年5月18日 优先权日2010年6月3日
发明者村井淳人, 片冈义晴, 渡部卓哉, 久田祐子, 堀内智 申请人:夏普株式会社