(57)【要約】【課題】個々のモジュールで存在する液晶表示装置と面圧分布センサ装置を情報端末機器などにセットする場合、組み立て工数が多くなる。また、制御回路、ＦＰＣなど類似部品も多く不合理である。また、それぞれのパネルを固定するための筐体部材が必要なので機器が大きくなる。【解決手段】絶縁基板上に液晶表示領域と面圧分布センサ領域を設ける。液晶表示領域の対向電極フィルムを液晶注入時の保護膜とすることで、面圧分布センサ領域への液晶の進入を防げる。また、高温の熱処理が必要な液晶表示領域を完成後、面圧分布センサ領域の対向電極フィルムを固着するので、高温熱処理による劣化が防げる。【選択図】　　図１
2004109862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に複数の薄膜トランジスタを形成する工程と、
第１のシール剤を少なくとも液晶表示領域となる領域の外周に塗布する工程と、
前記第１のシール剤により前記基板全面に対向電極基板を固着して前記液晶表示領域となる領域内に液晶を注入し液晶表示領域を形成する工程と、
前記面圧分布センサ領域となる領域の外周に第２のシール剤を塗布する工程と、
前記第２のシール剤により可撓性導電フィルムを固着して面圧分布センサ領域を形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
絶縁基板上の液晶表示領域と面圧分布センサ領域となる領域に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記液晶表示領域となる領域に画素電極を形成する工程と、
前記面圧分布センサ領域となる領域に接触電極を形成する工程と、
前記液晶表示領域となる領域の外周を少なくとも囲む第１のシール剤を塗布する工程と、
前記第１のシール剤により前記基板全面に対向電極基板を固着して前記液晶表示領域となる領域内に液晶を注入し、液晶表示領域を形成する工程と、
前記面圧分布センサ領域となる領域上の対向電極基板を除去後前記面圧分布センサ領域となる領域の外周に第２のシール剤を塗布する工程と、
前記第２のシール剤により前記絶縁基板と可撓性導電フィルムとを固着して面圧分布センサ領域を形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記対向電極基板を固着後、該対向電極基板を薄くする工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１のシール剤は前記面圧分布センサ領域となる領域をも囲んで塗布することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１のシール剤および第２のシール剤は熱硬化性樹脂であり、前記第１のシール剤が前記第２のシール剤の硬化温度より高温であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記対向電極基板を固着後、１つの前記液晶表示領域と１つの前記面圧分布センサ領域を１組とした個々の素子に分割することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下、「ＴＦＴ」と称する。）を用い、このＴＦＴに接続された表示電極を備えた表示装置とＴＦＴからなる単位検出素子を備えた面圧分布センサを一体化した半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報セキュリティの高度化に伴い、ノートパソコン、ＤＰＡ、携帯電話等にはログイン、パスワード、本人識別の指紋センサ搭載が市場要求としてある。一方このような情報端末には表示装置が不可欠であり、これらに指紋センサを搭載する場合には個別のモジュール部品である表示装置と指紋センサとをセットで採用している。
【０００３】
図１１を参照し、従来の半導体装置で指紋パターンを検出するアクティブマトリクス型面圧分布センサ２０を液晶表示装置１０とセットで実装する場合を例に示す。
【０００４】
図１１（ａ）の如く個別のモジュールである面圧分布センサ２０と表示装置１０を同一の筐体３０にセットする。
【０００５】
図１１（ｂ）、（ｃ）の如く、表示装置１０は、例えば、観察者側から入射した光を反射表示電極にて反射させて表示を観察する液晶表示装置である。液晶表示装置１０は、多数の表示画素１４となるＴＦＴ１４ａが形成されたガラスなどの絶縁基板１１と、対向電極基板１２と、両基板内に封入された液晶１９とから構成される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
ＴＦＴ１４ａはガラス等の基板１１上にマトリクス状にシリコン膜又はアモルファスシリコン膜を形成し、これを活性層としてＴＦＴ１４ａを形成する。反射表示電極１４ｂはＡｌ等の反射材料によりにより形成され、ＴＦＴ１４ａと接続して表示画素１４を形成する。
【０００７】
対向電極基板１２は、外周に塗布したシール剤１３によりＴＦＴ１４ａを備えた基板１１と相対向して固着される。この対向電極基板１２には、基板１１に対向し液晶１９を配置する側に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の各色を呈するカラーフィルタや配向膜等が配置されている。基板１１と対向電極基板１２で形成された空間には、液晶１９が封入される。
【０００８】
また、基板１１には、表示画素１４と接続するゲート信号線およびドレイン信号線が互いに交差して配置される。Ｖスキャナ１５、Ｈスキャナ１６はゲート信号線及びドレイン信号線を監視する。また、基板１１の一辺には、ゲート信号線やドレイン信号線へ入力される各種信号を伝達する配線が集められた外部回路接続端子を有し、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）１７を介して絶縁性基板１１と外付けの制御回路１８とを接続する。
【０００９】
図１１（ｂ）（ｄ）の如く、面圧分布センサ２０は、多数の単位検出素子となるＴＦＴ２４ａが形成されたガラス等の絶縁基板２１と、対向電極フィルム２２とから構成される（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
単位検出素子２４は、ＴＦＴ２４ａとこれに接続された接触電極２４ｂとを有する。単位検出素子２４は、ガラス等の基板１１上にマトリクス状に配置され、単位検出素子２４を構成するＴＦＴの活性層はアモルファスシリコン膜であり、接触電極２４ｂはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）により形成される。
【００１１】
対向電極フィルム２２は、基板２１と相対向して設けられ、可撓性絶縁フィルム２２ａの裏面（ＴＦＴ側）に導電膜２２ｂを蒸着した構造である。この対向電極フィルム２２は、基板２１の周囲に塗布したシール剤２３により固着され、基板２１と離間して配置される。
【００１２】
この面圧分布センサの製造方法の一例を示す。基板２１にＴＦＴを形成後、対向電極フィルム２２を貼り付けるため、基板２１の周囲に低温の熱硬化性樹脂からなるシール剤２３を塗布する。その後、基板２１の対向電極フィルム２２を貼り付け、熱処理を行う。これにより基板２１と対向電極フィルム２２が固着される。
【００１３】
また、基板２１には互いに交差するゲート信号線およびドレイン信号線も配置され、単位検出素子２４に接続する。Ｖスキャナ２５、Ｈスキャナ２６はゲート信号線及びドレイン信号線を監視する。基板２１の一辺には、ゲート信号線やドレイン信号線へ入力される各種信号を伝達する配線が集められた外部回路接続端子を有し、ＦＰＣ２７を介して基板２１と外付けの制御回路２８とを接続する。
【００１４】
面圧分布センサ２０に指を乗せて軽く押すと、対向電極フィルム２２は指紋の山の部分と谷の部分とでは押圧力が異なるために、山の部分の真下またはそのごく近傍に位置する単位検出素子２４の接触電極２４ｂは対向電極フィルム２２と電気的に接触する。このように、対向電極フィルム２２と単位検出素子２４が接触した部分の信号を取出して、指紋パターンを検出する。
【００１５】
【特許文献１】
特開２００１−８３５４７号公報　（第２−３頁、第５、６図）
【特許文献２】
特許第２５５７７９６号公報　（第１−３頁、第１−３図）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、従来液晶表示領域１０と面圧分布センサ２０はそれぞれ個別の製造プロセスで形成され、個別のモジュール部品として情報端末に搭載していた。
【００１７】
これは、例えば液晶表示装置１０ではそのパネル製造工程において１５０℃の熱処理が必要となるが、面圧分布センサ２０の構成部品の耐熱温度は１１４℃である。また液晶表示装置１０は、液晶の注入に於いて真空で吸引しなければならず、面圧分布センサの封止領域内の雰囲気防爆の対応が必要となるためである。
【００１８】
当然ながら、これら２つのモジュールは、それぞれマザーガラスに多数個形成され、スクライブして個々の製品としている。スクライブは物理的に分離するので例えば互いに１ｍｍ程度のマージンを設けており、２部品を当接して配置しても、最低でも２ｍｍの無効領域が発生してしまう。
【００１９】
更には、それぞれのパネルを固定する筐体が必要となるため、機器の小型化が進まず、組み立て工数も増加してしまう問題があった。
【００２０】
また、液晶表示装置１０と面圧分布センサ２０の厚みの差が非常に大きいため、指紋のセンサリングが最適に行えない不具合があった。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題に鑑みてなされ、第１に、絶縁基板上に複数の薄膜トランジスタを形成する工程と、第１のシール剤を少なくとも液晶表示領域となる領域の外周に塗布する工程と、前記第１のシール剤により前記基板全面に対向電極基板を固着して前記液晶表示領域となる領域内に液晶を注入し液晶表示領域を形成する工程と、前記面圧分布センサ領域となる領域の外周に第２のシール剤を塗布する工程と、前記第２のシール剤により可撓性導電フィルムを固着して面圧分布センサ領域を形成する工程とを具備することにより解決するものである。
【００２２】
第２に、絶縁基板上の液晶表示領域と面圧分布センサ領域となる領域に薄膜トランジスタを形成する工程と、前記液晶表示領域となる領域に画素電極を形成する工程と、前記面圧分布センサ領域となる領域に接触電極を形成する工程と、前記液晶表示領域となる領域の外周を少なくとも囲む第１のシール剤を塗布する工程と、前記第１のシール剤により前記基板全面に対向電極基板を固着して前記液晶表示領域となる領域内に液晶を注入し、液晶表示領域を形成する工程と、前記面圧分布センサ領域となる領域上の対向電極基板を除去後前記面圧分布センサ領域となる領域の外周に第２のシール剤を塗布する工程と、前記第２のシール剤により前記絶縁基板と可撓性導電フィルムとを固着して面圧分布センサ領域を形成する工程とを具備することにより解決するものである。
【００２３】
また、前記液晶表示領域完成後、前記対向電極基板を薄くする工程を有することを特徴とするものである。
【００２４】
また、前記第１のシール剤は前記面圧分布センサ領域となる領域をも囲んで塗布することを特徴とするものである。
【００２５】
また、前記第１のシール剤および第２のシール剤は熱硬化性樹脂であり、前記第１のシール剤が前記第２のシール剤の硬化温度より高温であることを特徴とするものである。
【００２６】
更に、前記対向電極基板を固着後、１つの前記液晶表示領域と１つの前記面圧分布センサ領域を１組とした個々の素子に分割することを特徴とするものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１から図１０を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２８】
図１は第１の実施の形態を示す概要図である。図１（ａ）は概要を示す斜視断面図であり、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００２９】
本発明の半導体装置は、同一の絶縁基板１０１上に面圧分布センサ領域２００と、液晶表示領域１００とが両方設けられている。
【００３０】
液晶表示領域１００と面圧分布センサ領域２００の間は、スクライブしないので、動作上はプロセス上可能な限り近接できる。これら２つの領域１００、２００は、一体で筐体３００に固定される。
【００３１】
液晶表示領域１００は、互いに交差するゲート信号線とドレイン信号線を有しており、ゲート信号線を走査するＶスキャナ１５５とドレイン信号線を走査するＨスキャナ１５６が配置される。Ｖスキャナ１５５とＨスキャナ１５６に供給される各種信号は、ＦＰＣ３１１を介して外部の制御ＩＣ３１２と接続される。
【００３２】
面圧分布センサ領域２００は、互いに交差するゲート信号線とドレイン信号線を有しており、ゲート信号線を走査するＶスキャナ２２５とドレイン信号線を走査するＨスキャナ２２６が配置される。Ｖスキャナ２２５とＨスキャナ２２６に供給される各種信号は、ＦＰＣ３１１を介して外部の制御ＩＣ３１２と接続する。
【００３３】
このように、液晶表示領域１００と、面圧分布センサ領域２００を共通の絶縁基板１０１に作りこむことにより、これらが隣接する部分のスクライブが不要となり、スクライブのためのマージンは必要最小限まで縮小できる。
【００３４】
例えば、本発明においては、液晶表示領域１００と面圧分布センサ領域２００領域との間のマージンは動作上はほとんど不要であり、製造プロセスにおいて必要な分だけを確保すればよい。しかし実際には、機器としてセットした場合の視覚的な観点及び利用性を考慮して所定の幅を有する仕切りＰを設けたほうがよい。その場合、図１（ｂ）に示したように、仕切りＰ下の液晶表示領域１００と面圧分布センサ領域２００の間にＶスキャナ１５５、２２５等の必要構成要素を配置すれば、配線の引き回しも単純になり、仕切りＰと重なる領域を有効利用できる。
【００３５】
従来は個別にモジュールとした後それぞれをセットしていたので、個々の額縁が全く無効な領域となっており、当然仕切りＰに相当する部分には何も配置することはできなかった。しかし、本発明によれば、無効な額縁領域を低減でき、装置の小型化に寄与できる。
【００３６】
また、従来ではそれぞれを固定する筐体が別途必要であり、セットした機器のサイズも大きくなっていたが、本発明によれば、筐体３００も一体化できるので、機器のサイズも小型化できる。
【００３７】
図１および図２を参照して、液晶表示領域１００を更に詳しく説明する。この液晶表示領域１００は例えば反射型の液晶表示装置であり、観察者側から入射した光を反射表示電極にて反射させて表示を観察するものである。
【００３８】
図１（ｃ）の如く、液晶表示領域１００は、多数の表示画素１１４となるＴＦＴ１１４ａが形成された石英ガラスまたは無アルカリガラスなどの絶縁性基板１０１と、シール剤１４０により固着された対向電極基板１３０と、両基板内に封入された液晶１３６とから構成される。基板１０１と対向電極基板１３０は１ｍｍ前後の厚さを有し、液晶１３６は数〜数十μｍ程度の厚さを有する。
【００３９】
図２には、液晶表示領域１００の表示画素領域近傍の拡大図を示す。図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線の断面図である。ゲート電極１５１ａを一部に有しゲート信号をゲートに供給するゲート信号線１５１と、ドレイン電極１１６を一部に有しドレイン信号をドレインに供給するドレイン信号線１５２との交差点付近にＴＦＴ１１４ａが設けられている。そのＴＦＴ１１４ａのゲート１５１ａはゲート信号線１５１に接続され、ドレイン１１３ｄはドレイン信号線１５２に接続され、ソース１１３ｓは反射表示電極１１４ｂに接続されている。
【００４０】
ドレイン信号線１５２は、図１（ｂ）に示したＨスキャナ１５６に接続されており、ゲート信号線１５１はＶスキャナ１５５に接続されている。Ｖスキャナ１５５からは所定のタイミングでゲート信号線１５１に順次走査信号が切り替えて出力される。今、あるゲート信号線１５１にある電位（「Ｈ」レベル）のゲート信号が印加されているとする。ゲート信号が印加されたゲート信号線１５１に接続されたＴＦＴは、全て導通状態（オン）となる。その間にＨスキャナ１５６から所定のタイミングでドレイン信号線１５２に映像信号が切り替えて印加され、液晶層と蓄積容量へ送られる。
【００４１】
次に、液晶表示領域１００の製造方法を示す。ガラス等からなる絶縁性基板１０１上に、島状の多結晶シリコン膜からなる活性層１１３、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ２膜から成るゲート絶縁膜１１２、Ｃｒ、Ｍｏ等の高融点金属からなるゲート電極１５１ａを順に形成する。その活性層１１３には、イオン注入されて形成されたソース１１３ｓ及びドレイン１１３ｄとを設ける。そして、ゲート絶縁膜１１２、活性層１１３上の全面に、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ２膜が積層された層間絶縁膜１１５を形成する。次に、その層間絶縁膜１１５に設けたコンタクトホールにドレイン１１３ｄに対応した位置にＡｌ単体、あるいはＭｏ及びＡｌを順に積層して金属を充填してドレイン電極１１６を形成する。ドレイン信号線１５２は層間絶縁膜１１５の上に設けられている。そして全面に例えば有機樹脂からなる平坦化絶縁膜１１９を形成する。更に、平坦化絶縁膜１１９のソース１１３ｓに対応した位置にコンタクトホールを形成して反射表示電極１１４ｂを設け、コンタクト部ＣＴによりソース１１３ｓと接続する。反射表示電極１１４ｂは、Ａｌ等の反射導電材料から成りソース電極を兼ねている。その上には液晶１３６を配向させる配向膜１２１を形成する。なお、図２（ａ）において、反射表示電極１１４ｂはわかりやすくするために点線で示しているが、その形成する位置は図２（ｂ）に示すように平坦化絶縁膜１１９の上層である。
【００４２】
こうして作製されたＴＦＴを備えた絶縁性基板１０１と、この基板１０１に対向し液晶１３６を配置する側に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の各色を呈するカラーフィルター１３１、対向電極１３２及び配向膜１３３を備え、その反対側の基板１３０上には位相差板１３４及び偏光板１３５を備えた対向電極基板１３０とを周辺を第１のシール剤１４０により接着し、形成された空隙に液晶１３６を充填して液晶表示領域が構成される。
【００４３】
また、基板１０１の一辺には、ゲート信号線１５１やドレイン信号線１５２へ入力される各種信号を伝達する配線が集められた外部回路接続端子を有し、ＦＰＣ１５７を介して基板１０１と外付けの制御回路とを接続する。
【００４４】
次に、図１、図３、図４を用いて面圧分布センサ領域２００を説明する。
【００４５】
図１（ｃ）の如く面圧分布センサ領域２００は、基板１０１と、可撓性導電フィルムよりなる対向電極フィルム２０２とを第２のシール剤２０３によって固着した構造である。
【００４６】
基板１０１は、液晶表示領域１００と一体化しており、基板１０１上の第２のシール剤２０３に囲われた内側には、多数の単位検出素子２０４がマトリクス状に配置されている。第２のシール剤２０３の内側に配置されるコンタクト２０６は、単位検出素子２０４と接続し、ゲート信号線２０８やドレイン信号線２５２等へ入力される各種信号を伝達する図示しない配線は、基板１０１の側縁の外部接続端子に集められ、ＦＰＣ２２７を介して基板１０１と外付けの制御回路２２８とを接続する。
【００４７】
対向電極フィルム２０２は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）またはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などの可撓性絶縁フィルム２０２ａの裏面（ＴＦＴ側）に例えば金のような金属の導電膜２０２ｂを蒸着した構造である。
【００４８】
第２のシール剤２０３は、硬化前は液状で、加熱することにより硬化する熱硬化性樹脂であり、後述するが、第１のシール剤１４０よりも低温で硬化する。
【００４９】
単位検出素子２０４は、スイッチング素子であるＴＦＴ２０４ａと、これに接続された接触電極２０４ｂとを有する。ＴＦＴ２０４ａの活性層はシリコン膜、特に好ましくはポリシリコン膜である。接触電極２０４ｂはＴＦＴ２０４ａを覆った絶縁膜の上に形成された導電膜であり、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）により形成される。
【００５０】
また、対向電極フィルム２０２と基板１０１とのギャップＧは、１０μｍ〜４０μｍである。ギャップＧが小さければセンシング感度が高く（弱くさわっても指紋を検出できる）なり、ギャップＧが大きければセンシング感度のばらつきが小さくなる。本実施形態では、最適値として、２５μｍを採用した。
【００５１】
コンタクト２０６は、対向電極フィルム２０２にＧＮＤ電位を与えるために設けられ、第２のシール剤２０３の内側に配置される。コンタクト２０６は、Ａｌよりなるコンタクトパッドとその上に設けられた熱硬化性の導電粒子を含んだコンタクト樹脂より構成される。
【００５２】
次に、対向電極フィルム２０２と基板１０１の間には、水分を除去した乾燥空気や、窒素ガスを封入するとよい。内部のエアーが水分を含んでいると、ＴＦＴ２０４ａは常にこの空気雰囲気中に晒されることになるため、劣化や特性シフトを招くこととなる。
【００５３】
図３は、面圧分布センサ１００の回路概念図である。
【００５４】
対向電極フィルム２０２の導電膜２０２ｂは抵抗２１７を介して接地されている。面圧分布センサ領域２００のドレイン信号線２５２はＨスキャナ２２６に接続されており、ゲート信号線２５１はＶスキャナ２２５に接続されている。Ｖスキャナ２２５からは所定のタイミングでゲート信号線２５１に順次走査信号が切り替えて出力される。今、あるゲート信号線２５１にある電位（「Ｈ」レベル）のゲート信号が印加されているとする。ゲート信号が印加されたゲート信号線２５１に接続されたＴＦＴ２０４ａは、全て導通状態（オン）となる。その間にＨスキャナ２２６から所定のタイミングでドレイン信号線２５２に順次走査信号が切り替えて印加される。
【００５５】
指の山によって対向電極フィルム２０２が湾曲して接触電極２０４ｂと接触していると、走査信号として電圧が一旦上昇しても、ＴＦＴ２０４ａ、抵抗２１７を介して電流が抜けるため、電圧は低下する。指の谷で対向電極フィルム２０２が接触電極２０４ｂと接触していない場合、走査信号の電圧は低下せず維持される。これを検出器２１６によって電圧信号として読み出すと、１行分の面圧分布が計測できる。そして、選択するゲート信号線２５１を順次切り替えてゲート信号を印加し、面圧分布センサ領域のすべての単位検出素子２０４からの信号を読み出し、面全体の面圧分布が計測できる。
【００５６】
検出器２１６は、上述したようにドレイン信号線２５２から分岐させて接続した電圧計測器でもよいし、ドレイン信号線２５２に直列に挿入した電流計測器でもよいが、電圧計測器の方が、回路構成を単純にできるので、本実施形態では電圧計測器を採用している。
【００５７】
次に、単位検出素子２０４について図４を用いて説明する。図４（ａ）は１つの単位検出素子２０４の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線の断面図である。また、図１と同じ参照数字は同じ構成部分を示している。
【００５８】
単位検出素子２０４のＴＦＴ２０４ａは、基板１０１上にポリシリコン層からなる活性層２１３を形成し、既知の方法により不純物を導入してソース２１３ｓおよびドレイン２１３ｄが形成されている。活性層２１３の全面を覆ってゲート絶縁膜１１２が形成され、その上にゲート電極２５１ａが形成されている。ゲート電極２５１ａはゲート信号線２５１と一体的に形成されている。ゲート電極２５１ａ上に層間絶縁膜１１５が設けられ、コンタクトホールを介して、活性層２１３のドレイン２１３ｄがドレイン信号線２５２と接続され、ソース２１３ｓが取り出し電極２５２ａと接続されている。取り出し電極２５２ａは、ドレイン信号線２５２と同層の例えばＡｌよりなる。その上にさらに平坦化膜１１９が積層されており、下層の凹凸を平坦化している。平坦化膜１１９上には、コンタクトホールを介して取り出し電極２５２ａとコンタクトするＩＴＯよりなる接触電極２０４ｂが配置されている。
【００５９】
以上に述べたように、本発明に於いては、液晶表示領域１００と面圧分布センサ領域２００とは、ＴＦＴまでの構成がほぼ共通であることに着目し、同一基板上に作りこむこととした。これにより、個々のモジュールとしてセットしていた従来と比較して、無効領域を低減できるので、装置の小型化に寄与できる。また、組み立て工数や部品点数の削減が可能となり、コスト削減も実現する。
【００６０】
更に、液晶表示領域１００および面圧分布センサ領域２００は共にＶスキャナ１５５、２２５、Ｖスキャナ１５６、２２６からの走査信号で動作しており、画素数の違いでクロックのタイミングが異なる以外は、同一の信号を使用できる。つまり、制御信号ＶＣＬＫ、ＨＣＬＫ、ＶＳＴ、ＨＳＴを共通とすることもでき、タイミングコントローラなどの制御回路３１２およびＦＰＣ３１１を共通化することができる。これにより部品点数の削減と組み立て工数の削減によりコストの低減に大きく寄与できるものである。
【００６１】
また、この場合、配線を基板１０１上で引き回してもよいし、ＦＰＣ３１１上で引き回すようにしてもよい。ＦＰＣ３１１上で引き回せれば、基板１０１を更に小型化することも可能である。
【００６２】
ここで、液晶表示領域１００は面圧分布センサ領域２００に比べて、完成品として１ｍｍ程度厚くなる。これは、ギャップとしては液晶表示領域が３μｍ〜５μｍであり、面圧分布センサ領域のギャップ２５μｍに比べて狭い。しかし、面圧分布センサ領域の対向電極フィルム２は３０μｍ程度であるのに対し、液晶表示領域の対向電極基板は６００μｍ〜７００μｍ程度もあるためである。
【００６３】
これらを同一基板に作りこんで両者の間が近接すると、指紋のセンサリングに不具合が生じる場合がある。この２つの領域の厚みの差が大きい場合、指を乗せたときに液晶表示領域１００側に指の一部がかかると、厚みの分だけ指の非接触面が大きくなり、センサリングが適切に行えない。
【００６４】
そこで、液晶表示領域１００は液晶封入後に対向電極基板１３０をエッチングして薄くすると、なお良い。具体的には、これらの厚みの差が０．５ｍｍ以下であることが望ましい。０．５ｍｍ程度であれば、センサリング時に指の一部が液晶表示領域にかかってしまっても厚み分の非接触面積が少なくなるので、所定の分解能を得ることができるためである。
【００６５】
また、液晶表示領域１００と面圧分布センサ領域２００の基板１０１上の占有面積の違いにより発生する領域に制御回路３１０を配置してもよい。この制御回路３１０は、Ｖスキャナ１５５、２２５およびＨスキャナ１５６、２２６を制御するものでもよいし、ＤＲＡＭ等、他の制御回路でもよい。この無効領域を利用することで、当該半導体装置をセットする機器では、より装置の小型化が図れる。
【００６６】
更に、液晶表示領域と面圧分布センサ領域でスキャナを共有してもよい。例えば液晶表示領域１００のゲート信号線３１４を面圧分布センサ領域２００まで延在し、共通化する。これにより、ゲート信号線に入力される垂直クロックＶＣＬＫ、および垂直スタート信号ＶＳＴを共通化できる。すなわちＶスキャナ３１５を共通化できるので、回路を簡略化でき、歩留まりが向上する。また部品点数も削減できる。
【００６７】
図５から図１０を参照して、本発明の半導体装置の製造方法を説明する。
【００６８】
本発明の半導体装置の製造方法は、絶縁基板上の液晶表示領域と面圧分布センサ領域となる領域に薄膜トランジスタを形成する工程と、液晶表示領域となる領域に画素電極を形成する工程と、面圧分布センサ領域となる領域に接触電極を形成する工程と、液晶表示領域となる領域の外周を少なくとも囲む第１のシール剤を塗布する工程と、第１のシール剤により基板全面に対向電極基板を固着して液晶表示領域となる領域内に液晶を注入し、液晶表示領域を形成する工程と、面圧分布センサ領域となる領域上の対向電極基板を除去後面圧分布センサ領域となる領域の外周に第２のシール剤を塗布する工程と、第２のシール剤により絶縁基板と可撓性導電フィルムとを固着して面圧分布センサ領域を形成する工程とから構成される。
【００６９】
第１工程：絶縁基板１０１上の液晶表示領域１００と面圧分布センサ領域２００となる領域に薄膜トランジスタ１１４ａ、２０４ａを形成する工程。
【００７０】
まず、図５の如く、絶縁基板１上に液晶表示領域１００、および面圧分布センサ領域２００となるＴＦＴ１１４ａ、２０４ａを形成する。図５（ａ）は基板１０１全体の断面図であり、図５（ｂ）は液晶表示領域１００、図５（ｃ）は面圧分布センサ領域２００の拡大断面図である。これら２つの領域は、図の如く、同一基板１０１上に形成される。尚、以降液晶表示領域１００と面圧分布センサ領域２００を１組とした断面図を示すが、第４工程までは大板のマザーガラス上にこれらが複数設けられるものとする。
【００７１】
大板のマザーガラスである石英ガラス、無アルカリガラス等の絶縁性基板１０１上に、島状のポリシリコン膜からなる活性層１１３、２１３を形成する。これはアモルファスシリコン膜を堆積し、レーザアニールによって結晶化してポリシリコン膜としたものである。ＳｉＮ膜及びＳｉＯ２膜から成るゲート絶縁膜１１２、Ｃｒ、Ｍｏ等の高融点金属からなるゲート電極１５１ａ、２５１ａを順に形成する。このとき同時にゲート電極１５１ａ、２５１ａに接続するゲート信号線、図示しない外部接続端子を形成する。その活性層１１３、２１３には、イオン注入されて形成されたソース１１３ｓ、２１３ｓ及びドレイン１１３ｄ、２１３ｄとが設けられている。そして、活性層１１３、２１３、ゲート絶縁膜１１２上の全面に、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ２膜が積層された層間絶縁膜１１５を形成する。
【００７２】
次に、液晶表示領域１００においては、ドレイン１１３ｄに対応した位置の層間絶縁膜１１５に設けたコンタクトホールに、Ｍｏ及びＡｌを順に積層して金属を充填してドレイン電極１１６、ドレイン信号線１５２が形成される。また、面圧分布センサ領域２００においては、ドレイン信号線２５２、取り出し電極２５２ａ、基板周囲のコンタクトパッド（不図示）を形成する。コンタクトパッドは面圧分布センサ領域２００のコーナー部で層間絶縁膜１１５を開口して設けられ、後の工程で設けられる導電粒子を含んだコンタクト樹脂とでコンタクト２０６を形成し、対向電極フィルム２０２にＧＮＤ電位を与えるものである。
【００７３】
このように、第１工程では、液晶表示領域１００と面圧分布センサ領域２００に配置されるＴＦＴを全く同一のプロセスによって形成できる。
【００７４】
第２工程：液晶表示領域１００となる領域に画素電極１１４を形成する工程。
【００７５】
図６に第２工程の断面図を示す。図６（ａ）は基板全体、図６（ｂ）は液晶表示領域１００である。
【００７６】
液晶表示領域１００となる領域では、全面に例えば有機樹脂からなる平坦化絶縁膜１１９を形成する。更に、平坦化絶縁膜１１９のソース１１３ｓに対応した位置にコンタクトホールを形成して反射表示電極１１４ｂを設けて、コンタクト部ＣＴによりソース１１３ｓと接続する。これにより表示画素１１４が形成される。その上には液晶１３６を配向させる配向膜１２１を形成する。
【００７７】
第３工程：面圧分布センサ領域となる領域に接触電極を形成する工程。
【００７８】
図６の断面図を用いて第３工程を説明する。図６（ａ）は基板全体、図６（ｃ）は面圧分布センサ領域である。
【００７９】
予定の面圧分布センサ領域２００では、平坦化絶縁膜１１９の取り出し電極２５２ａに対応した位置にＩＴＯよりなる接触電極２０４ｂを形成して、単位検出素子２０４を形成する。接触電極２０４ｂと後の工程で形成される対向電極フィルム２０２とが接触することで、当該単位検出素子２０４の信号を取出して、指紋パターンを検出できる。
【００８０】
また、表示電極１１４ｂをＩＴＯで形成する透過型液晶表示装置とすれば、表示電極１１４ｂと接触電極２０４ｂとを同一工程で形成できる。
【００８１】
第４工程：液晶表示領域１００となる領域の外周を少なくとも囲む第１のシール剤１４０を塗布する工程。
【００８２】
図７の如く第１のシール剤１４０を塗布する。これは、基板１０１上の２つの領域１００、２００の外周を囲み、２つの領域の境界にも塗布される。予定の液晶表示領域１００では一部を開口し、液晶の注入口とするが、予定の面圧分布センサ領域２００は完全に周囲を囲むように塗布する。この第１のシール剤１４０は、１５０℃程度で硬化する熱硬化性樹脂である。
【００８３】
ここで、後の工程におけるエッチング液の浸入を防ぐため、複数組の液晶表示領域１００と面圧分布センサ領域２００が設けられた大板マザーガラスの最外周を、完全に囲むシール剤（不図示）の塗布も行う。
【００８４】
第５工程：第１のシール剤１４０により基板１０１全面に対向電極基板１３０を固着し、液晶表示領域１００内となる領域内に液晶１３６を注入し、液晶表示領域１００を形成する工程。
【００８５】
この工程からは液晶表示領域１００部分を形成していく。図８（ａ）の如く液晶表示領域１００の対向電極基板１３０を、第１のシール剤１４０により基板全面１に固着する。この対向電極基板１３０には、図２に示すごとくＴＦＴ側に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の各色を呈するカラーフィルター１３１、対向電極１３２及び配向膜１３３を備ている。その後、約１５０℃の熱処理により、対向電極基板１３０が絶縁基板１０１に固着される。
【００８６】
これにより、液晶表示領域１００と面圧分布センサ領域２００とはそれぞれ領域の外周をシール剤で囲まれその上に共通で対向電極基板１３０が固着された構造となる。
【００８７】
その後、液晶表示領域１００部分を覆う対向電極基板１３０を薄くするためエッチング処理を施し、完成後の面圧分布センサ領域２００との厚みの差が０．５ｍｍ以下となる程度にガラスを薄くする。
【００８８】
ここで、図８（ｂ）の如く大板のマザーガラス上で形成されていた多数の液晶表示領域１００と面圧分布センサ領域２００を、１つの液晶表示領域１００および１つの面圧分布センサ領域２００を１組としてスクライブし、個々に分割する。このとき、対向電極基板１３０は、スクライブによる物理的衝撃から面圧分布センサ領域の単位検出素子部分を保護する保護膜として機能する。
【００８９】
その後、予定の液晶表示領域１００の液晶注入口から液晶１３６を充填し、液晶表示領域１００が完成する。このとき、面圧分布センサ領域２００内は、空気か、不活性ガス等を封入するため、液晶１３６の侵入を防がなければならない。更に、液晶は内部を真空状態とし、吸引することで注入されるため、面圧分布センサ内の雰囲気防爆も対応する必要がある。本実施形態では、予定の面圧分布センサ領域周囲は第１のシール剤１４０と、全面を覆う対向電極基板１３０により保護されている。つまり、予定の面圧分布センサ領域２００は対向電極基板１３０と第１のシール剤１４０により内部が密閉されており、液晶１３６が入り込むことはない。また、液晶表示領域１００が真空となっても面圧分布センサ領域２００に影響が及ぶことはない。
【００９０】
このように、液晶表示領域１００から延在する対向電極基板１３０と周囲を囲む第１シール剤１４０が、スクライブによる物理的な衝撃や、液晶注入工程の不具合から面圧分布センサ領域２００を保護できるので、これら２つの領域を同一基板で形成することが可能となるものである。
【００９１】
第６工程：面圧分布センサ領域２００となる領域上の対向電極基板１３０を除去後面圧分布センサ領域２００となる領域の外周に第２のシール剤を塗布する工程。
【００９２】
図９の如く、液晶表示領域１００を完成後、面圧分布センサ領域２００の保護膜として設けた対向電極基板１３０を除去する。既に完成している液晶表示領域１００と予定の面圧分布センサ領域２００の境界をスクライブし、予定の面圧分布センサ領域２００領域上の対向電極基板１３０を除去し、単位検出素子４を露出する。
【００９３】
図１０の如く予定の面圧分布センサ領域２００周囲を囲って窓枠状に、２５μｍ径のファイバ樹脂を混入した第２のシール剤２０３を塗布する。更に、ドレイン信号線と同時に形成したコンタクトパッド（不図示）上に、コンタクト２０６形成のための熱硬化性の導電粒子を含んだコンタクト樹脂をポッティングする。コンタクト２０６や第２のシール剤２０３の基材となる樹脂は、第１のシール剤１４０よりも低温の熱硬化性樹脂を用いる。ここで、第１のシール剤１４０は、液晶表示領域１００のギャップである３〜５μｍ程度の高さで硬化しており、第２のシール剤２０３は２５μｍである。つまり、面圧分布センサ領域２００を保護するために塗布した第１のシール剤１４０が残っていたとしても、これらに埋設されるため、問題はない。また、対向電極基板１３０除去工程で除去してもよい。
【００９４】
第７工程：　第２のシール剤２０３により絶縁基板１０１と可撓性導電フィルム２０２とを固着して面圧分布センサ領域２００を形成する工程。
【００９５】
水分を含まない窒素雰囲気中に、基板２０１を配置し、基板２０１に対向電極フィルム２０２を重ねて配置し、ローラーを回転させながら対向電極フィルム２０２上で移動させ貼り付る。次に、第２のシール剤２０３である低温熱硬化性樹脂が本硬化する９０℃３０分程度で熱処理を加重をかけながら行い、コンタクト２０６用の樹脂と第２のシール剤２０３の樹脂を硬化させ、対向電極フィルム２０２と基板２０１とを固着すると同時に対向電極フィルム２０２とを接続するコンタクト２０６を形成する。これで、面圧分布センサ領域２００が完成し、図１（Ｃ）に示す最終構造を得る。
【００９６】
シール剤２０３とコンタクト２０６とに低温熱硬化性樹脂を採用するのは、対向電極フィルム２０２の可撓性絶縁フィルム２０２ａに採用されるＰＥＴの耐熱温度（軟化温度）が１１４℃前後であり、これ以上の熱処理を行えないためである。
【００９７】
液晶表示装置１００の製造プロセスでは対向電極基板１３０固着工程で、１５０℃の熱処理を行うが、その高温の熱処理工程を先に行うことで耐熱温度がそれよりも低い可撓性フィルム２０２ａを保護することができる。
【００９８】
【発明の効果】
このように、本発明の製造方法によれば、同一の絶縁基板に、上述の液晶表示領域と面圧分布センサ領域を形成することができる。
【００９９】
このとき、液晶表示領域１００の表示画素１１４となるＴＦＴ１１４ａおよび面圧分布センサ領域２００の単位検出素子４ａとなるＴＦＴ４ａ形成までは、全く同一プロセスである。従来では、全く別のプロセスで個別に製造されていたが、これらを同一基板で同一プロセスで製造することにより、組み立て工数を大幅に削減することができる。
【０１００】
また、大板のマザーガラスから、１つの液晶表示装置と１つの面圧分布センサ領域を１組としてスクライブする時には、面圧分布センサ領域２００上は第１のシール剤により対向電極基板が固着されている。この時対向電極基板により、スクライブの物理的衝撃からＴＦＴ領域を保護することができる。
【０１０１】
また、面圧分布センサ領域には、空気や不活性ガスなどを充填するため、液晶の侵入を防がなければならないが、面圧分布センサ領域は第１のシール剤と対向電極基板により密閉した状態で液晶を注入できるので、面圧分布センサ領域を保護することができる。更に液晶は真空にすることにより吸引して注入するが、このとき面圧分布センサが密閉状態にあるので防爆の対応を別プロセスで行う必要がない。
【０１０２】
更に、面圧分布センサ領域の対向電極フィルムは高い分解能が要求され、この分解能を得られる可撓性導電フィルムの耐熱温度は１１４℃である。一方、液晶表示装置の製造工程においては１５０℃程度の高温の熱処理工程がある。そこで、液晶表示領域を完成後、低温熱硬化性樹脂をシール剤として対向電極フィルムを固着する。高温の熱処理が必要なフローを先に行うことで、２つの装置を同一基板で製造することが可能となる。
【０１０３】
更に、液晶表示領域は、液晶封入後にガラスをエッチングして薄くする。具体的には、液晶表示領域と面圧分布センサ領域の厚みの差が０．５ｍｍ以下であることが望ましい。厚みの差が大きい場合、指を乗せたときに液晶表示領域側にその一部が接触すると、液晶表示領域側に接触した部分は、厚みの差により指紋のセンサリングが適切に行えない。０．５ｍｍ程度であれば、指の一部が液晶表示領域にかかってしまっても所定の分解能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す（ａ）斜視図、（ｂ）平面図、（ｃ）断面図である。
【図２】本発明の実施形態を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図３】本発明の実施形態を示す回路概略図である。
【図４】本発明の実施形態を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図５】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態を示す（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【図９】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図１１】従来の技術を説明する（ａ）斜視図、（ｂ）平面図、（ｃ）断面図、（ｄ）断面図である。
【符号の説明】
１００　液晶表示領域
１０１　絶縁性基板
１１２　ゲート絶縁膜
１１３　活性層
１１３ｓ　ソース
１１３ｄ　ドレイン
１１４　表示画素
１１４ａ　ＴＦＴ
１１４ｂ　反射表示電極
１１５　層間絶縁膜
１１９　平坦化膜
１３０　対向電極基板
１３６　液晶
１４０　第１のシール剤
１５１　ゲート信号線
１５２　ドレイン信号線
２００　面圧分布センサ領域
２０２　対向電極フィルム
２０３　第２のシール剤
２０４　単位検出素子
２０４ａ　ＴＦＴ
２０４ｂ　接触電極
２５１　ゲート信号線
２５１ａ　ゲート電極
２５２　ドレイン信号線
２５２ａ　取り出し電極
２１３　活性層
２１３ｓ　ソース
２１３ｄ　ドレイン
３００　筐体
【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】
2004109862.tif 000009
【図８】
2004109862.tif 000010
【図９】
2004109862.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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