(57)【要約】【課題】外光やバックライト光による誤動作がなく、低コストで安定な光センサ内蔵表示装置を実現する。【解決手段】光センサ内蔵表示装置のアレイ基板に於ける単位画素は、ガラス基板１上に形成されたスイッチング用薄膜トランジスタ及び光検出用薄膜トランジスタと、スイッチング用薄膜トランジスタによって制御される画素電極９とを含んでいる。スイッチング用薄膜トランジスタ及び光検出用薄膜トランジスタの各々のチャネル層４は、共に、近赤外光の波長帯域に感度を有する微結晶シリコン膜から成る。そのため、光検出用薄膜トランジスタは、指押し等の検出の補助光としての近赤外光を吸収して、指押し等の検出を行う。【選択図】図１
2009086565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位画素をマトリクス状に配置したアレイ基板を具備した光センサ内蔵表示装置であって、
前記単位画素は、
透明基板上に形成されたスイッチング用薄膜トランジスタと、
前記透明基板上に形成された光検出用薄膜トランジスタと、
前記スイッチング用薄膜トランジスタによって制御される画素電極とを含んでおり、
前記スイッチング用薄膜トランジスタ及び前記光検出用薄膜トランジスタの各々のチャネル層は、共に、微結晶シリコン膜から成ることを特徴とする、
光センサ内蔵表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の光センサ内蔵表示装置であって、
前記光検出用薄膜トランジスタは、
当該光検出用薄膜トランジスタのチャネル層の上面に形成されたチャネル保護膜を備えることを特徴とする、
光センサ内蔵表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光センサ内蔵表示装置であって、
前記光検出用薄膜トランジスタの信号読み出し回路の一部のトランジスタは、前記微結晶シリコン膜から成る薄膜トランジスタであることを特徴とする、
光センサ内蔵表示装置。
【請求項４】
単位画素をマトリクス状に配置したアレイ基板を具備した光センサ内蔵表示装置であって、
前記単位画素は、
透明基板上に形成されたスイッチング用薄膜トランジスタと、
前記透明基板上に形成された光導電素子と、
前記スイッチング用薄膜トランジスタによって制御される画素電極とを含んでおり、
前記スイッチング用薄膜トランジスタ及び前記光導電素子は、共に、微結晶シリコン膜から成ることを特徴とする、
光センサ内蔵表示装置。
【請求項５】
請求項４記載の光センサ内蔵表示装置であって、
前記単位画素は、
前記光導電素子の直上方に形成された、非晶質シリコン膜から成る可視光フィルタ層を更に含むことを特徴とする、
光センサ内蔵表示装置。
【請求項６】
請求項５記載の光センサ内蔵表示装置であって、
前記可視光フィルタ層は、その両端の各々の直下に形成された各電極とコンタクトホールを介して電気的に接続されて、可視光の光導電素子として用いられることを特徴とする、
光センサ内蔵表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の光センサ内蔵表示装置であって、
前記微結晶シリコン膜の結晶粒径は5nm以上100nm以下であり、前記微結晶シリコン膜の結晶領域の体積に対する非晶質領域の体積の比率が1/10〜1/5であることを特徴とする、
光センサ内蔵表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載の光センサ内蔵表示装置であって、
前記表示装置の上面側又は裏面側の一方に配設された、近赤外光を含む光源を備えることを特徴とする、
光センサ内蔵表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、液晶表示装置やEL(Electroluminescence)表示デバイスに用いられる光センサを内蔵した薄膜トランジスタ（TFT: Thin Film Transistor）アレイ基板と、それを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２は、特許文献１に記載された、非晶質シリコン薄膜トランジスタ（TFT）を光センサとする２次元ホトセンサアレイの縦断面図である。この特許文献１の記載によれば、液晶ディスプレイ部の画素とホトセンサ部の画素とを一致させ、液晶駆動用TFTのゲート絶縁膜／チャネル用非晶質シリコンの積層構造と、光電変換用TFTのゲート絶縁膜／チャネル用非晶質シリコンの積層構造とを同時に形成する。又、図１３及び図１４は、画素の構成図を示す図である。図１３及び図１４によれば、単位画素内に、液晶画素駆動用TFTと、光電変換用TFTと、保持容量を有する回路とを構成し、周辺に外部回路を接続して信号を読み出す装置が、開示されている。
【０００３】
又、図１５は、特許文献２に示された光電変換素子を内蔵したTFTアレイの構造を示す縦断面図である。特許文献２に記載されている光センサ内蔵液晶表示装置は、絶縁膜を介して活性層下部を遮光層である非晶質シリコン層で遮光したトップゲート構造の低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（TFT）と、その非晶質シリコン膜を光電変換層とする光センサから構成される。図１５中、参照符号１は透明基板としてのガラス基板、３は非晶質シリコン膜、１２は走査線、２５は画素電極、２７は表示用のスイッチング薄膜トランジスタ、２８は光電変換素子としての受光用の薄膜トランジスタである。又、特許文献２の平面図から、単位画素は、液晶駆動用のスイッチングTFTと保持容量、及び、光センサ用TFTとその保持容量から構成されており、その信号は、パネル周辺部に形成された多結晶シリコンTFTから成る駆動回路によって検出される。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１２１７１５号公報
【特許文献２】特開平１０−９０６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の様に、従来の光センサ内蔵型表示装置に於いては、光電変換素子として、非晶質シリコンTFTが用いられている。非晶質シリコンTFTは、その特性の安定性が悪く、その光感度が動作時のストレスによって時間と共に変化すると言う課題を有している。又、非晶質シリコンTFTのみで形成した場合の光センサ内蔵型表示装置においては、TFTの移動度が小さいため、全ての読み出し回路を外部回路として接続する必要があり、回路規模の増大、及び、実装工程による歩留り低下により、製造コストが増大すると言う問題点もある。
【０００６】
他方、特許文献２に記載の光センサ内蔵型表示装置に於いては、読み出し回路を多結晶シリコンTFTで形成できるため、実装工程及び回路コストの問題点を克服することが出来る。しかしながら、多結晶シリコンのスイッチングTFTの下部に、非晶質シリコン膜を光電変換層として形成する必要がある。そのため、多結晶シリコンTFTの製造プロセスに於いて、ゲート絶縁膜及び層間絶縁膜の形成時に400℃以上のプロセスがあるため、非晶質シリコン膜中の水素が離脱し、欠陥準位が増加して、光感度が低下すると言う問題点が発生する。又、液晶表示装置に於いては、一般的にカラーフィルタ基板を表面側の基板として使用し、TFTアレイ基板はバックライト側に配置することが多いが、トップゲート構造の光電変換用TFTの場合には、TFTアレイ基板を表面側の基板として使用する必要があり、TFTアレイ基板に形成された配線又はTFTの電極の金属配線パターンでの外光の反射光によって表示特性が低下すると言う問題点が発生する。
【０００７】
更に、非晶質シリコン層を光電変換層に用いることは、可視光の中心となる550nm〜600nmの光に対する高い感度を有効に活用出来ると言う利点を有する反面、バックライト光又は外光の影響による外乱で、光センサのS/N比が低下するというデメリットをも有している。
【０００８】
以上の様に、非晶質シリコンTFTを光電変換素子とする光センサ内蔵表示装置に於いては、低コストで、簡単な構造で、且つ、高感度な光センサ内蔵TFTアレイ基板を形成することが困難であった。しかも、非晶質シリコンTFTを光電変換素子として利用する方式は、可視光に対する優れた感度を有する反面、外光又はバックライト光による誤動作を回避することが難しく、実用的な光センサ内蔵表示装置を構成することが出来なかった。
【０００９】
この発明は、以上に記載した様な問題点を解消するために成されたものであり、その主目的は、製造工程を増加させること無く、非晶質シリコンTFTを光電変換素子とする光センサ内蔵表示装置の欠点を克服し、低コストで誤動作の少ない光センサ内蔵表示装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の主題は、単位画素をマトリクス状に配置したアレイ基板を具備した光センサ内蔵表示装置であって、前記単位画素は、透明基板上に形成されたスイッチング用薄膜トランジスタと、前記透明基板上に形成された光検出用薄膜トランジスタと、前記スイッチング用薄膜トランジスタによって制御される画素電極とを含んでおり、前記スイッチング用薄膜トランジスタ及び前記光検出用薄膜トランジスタの各々のチャネル層は、共に、微結晶シリコン膜から成ることを特徴とする。
【００１１】
以下、この発明の主題の様々な具体化を、添付図面を基に、その効果・利点と共に、詳述する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の主題によれば、光センサ内蔵表示装置に使用する、光検出用薄膜トランジスタ及びスイッチング用薄膜トランジスタのチャネル層は、共に、微結晶シリコン膜で、同一工程で形成され、しかも、微結晶シリコン膜は、可視光領域から近赤外領域までの広い範囲に感度を有し、閾値電圧のシフト等が小さく高信頼性のため、近赤外光を補助光源として使用することにより、誤動作が少ない、高感度で安定な光センサを内蔵した表示装置を実現することが出来る。
【００１３】
しかも、微結晶シリコンＴＦＴは、従来の非晶質シリコンＴＦＴに比べて数倍の移動度を有するため、光センサの信号検出回路の一部を微結晶シリコンＴＦＴで以って形成することが出来、外部に接続される読み出し回路の規模を低減することが可能となる結果、従来の光センサ内蔵表示装置よりも低コスト化を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
本実施の形態に係る光センサ内蔵表示装置の特徴点は、画素のスイッチング用TFTのチャネル層と光検出用TFTのチャネル層を共に微結晶シリコン膜で形成した点にある。以下、マトリクス状に配置された各単位画素が含む構成要素を示す図１及び図２、本実施の形態の光センサ内蔵表示装置の回路ブロック図及び全体構成図を各々示す図３及び図４、並びに、その他の図面（図５及び図６）を参照しつつ、本実施の形態の光センサ内蔵表示装置の構成及び製造方法を詳述する。
【００１５】
図２は、本実施の形態に係る光センサ内蔵表示装置のアレイ基板の平面図であり、図２に於けるＡ１−Ａ２に関するアレイ基板の縦断面図が、図１に相当している。本実施の形態に係るアレイ基板は、表示装置のバックライトが配置されるパネル裏面側の基板である。
【００１６】
図１に於いて、参照符号１は透明なガラス基板を、２は、ガラス基板１上に形成された、金属膜から成るゲート電極を、３は、両ゲート電極２を全体的に被覆する、シリコン窒化膜或いはシリコン酸化膜から成るゲート絶縁膜を、示す。又、参照符号４は、微結晶シリコン膜から成るTFTのチャネル層を、５は、チャネル層４の上面の両端上に形成された、リンを不純物として添加したｎ型微結晶シリコン膜から成るオーミックコンタクト層を、６はTFTのソース電極を、７はTFTのドレイン電極を、８は画素TFT及び光センサ用TFTの両方を全体的に被覆する保護膜を、９は、画素TFTのドレイン電極７に接続された、画素TFTによって制御される画素電極を、１６は光センサのドレイン電極７とゲート絶縁膜２を介して重なり合う領域を有するコモン配線を、各々示す。
【００１７】
図３は、本実施の形態１の光センサ内蔵表示装置の等価回路のブロック図を示す。光センサを内蔵した画素部分には、本実施の形態による光センサ１９と、コモン配線１６との間に設けられて光センサ用電荷保持容量３１が設けられ、光電流に比例した電荷として、検出するものである。尚、図２では、光センサのドレイン電極７とゲート絶縁膜２を介して重なりあう領域が光センサ用電荷保持容量３１となっている。又、光センサ用電荷保持容量３１を省略して、光センサとコモン配線をコンタクトホールにて接続、光電流として直接検出しても良い。図３中、１２は、画素TFT、１３は、画素電極に蓄積された電荷を保持し、液晶に印加される電圧の低下を防止する目的で設けられた、電荷蓄積容量、１９は、本発明による微結晶シリコンTFTからなる光センサ、１４は、データ配線、１５は、ゲート配線、１６は、前述の電荷保持容量に電圧を供給するコモン配線、１８は、光センサの信号を取り出す配線ための光センサ信号配線、３０は画素部液晶容量、３１は光センサ用電荷蓄積容量、３５は、本発明による微結晶シリコンTFTで形成した垂直走査回路、３６は、外付け水平走査回路、３７は、外付け光センサ回路との間に形成した、本発明の微結晶シリコンTFTを用いて形成した、マルチプレクサ回路等からなる光センサ回路、３８は、電荷や電流検出回路からなる、外付け光センサ回路である。又、３９は光センサを内蔵した画素部分を示している。
【００１８】
更に、図４は、両TFTのチャネル層を成す微結晶シリコン膜が後述の通り吸収し得る波長帯域内の近赤外光、例えば、700nm〜1000nmの波長の光を放出する光源を、補助光源として、バックライトの導光板の片側に配置した表示装置を示す図である。図４中、５０は、表示用バックライト光源、５１は、近赤外光光源、５２は、バックライト導光板、５３は、カラーフィルタ基板、５４は、TFTアレイ基板、５５は、指押しの指を示す。即ち、当該補助光源より出射された近赤外光線は、ゲート電極２間の間隙を透過してパネル表面側に伝播し、タッチパネルに触れる人の指先に反射した後、近赤外の反射光線は、光検出用TFTのチャネル層４に吸収される。又、近赤外の補助光源を本発明による光センサ内蔵型表示装置の上方に配置して、指押しによる、影の有無による検出を行うことも可能である。
【００１９】
ここで、図５は、微結晶シリコン膜の吸収係数の波長依存性を示している。更に、図６は、微結晶シリコン膜及び非晶質シリコン膜の各々の光電変換特性を対比的に示している。図５及び図６より明らかな通り、非晶質シリコン膜とは異なり、微結晶シリコン膜は、700nmから850nm迄の波長帯域に属する近赤外光にも十分な感度を有している。ここで、留意すべき点は、結晶サイズが大きくなる程にバンドギャップは小さくなる反面、膜厚が厚くなる程に吸収係数が小さくなる傾向があると言うことである。斯かる観点から、近赤外光に対する吸収係数が十分な値を呈する微結晶シリコン膜としては、その結晶サイズが50nm以下であり、換言すれば、微結晶シリコン膜の結晶粒径は5nm以上、100nm以下であり、その光学的バンドギャップは、図５を参照して、1.4eV近傍であることが、光センサ用TFTのチャネル層４に適している。更に、結晶シリコン相とアモルファス相とのラマン分光の信号強度比（Ic/Ia）が、３〜１０程度の微結晶シリコン膜を用いることが良い。換言すれば、微結晶シリコン膜の結晶領域の体積に対する非晶質領域の体積の比率が1/10〜1/5であることが望ましい。そして、光学的バンドギャップ及びラマン分光の信号強度比を、光センサとして要求される分光感度特性に合わせて調整することが望ましい。
【００２０】
尚、リンドープ微結晶シリコン膜５に代えて、リンドープ非晶質シリコン膜を用いても同等の効果が得られる。
【００２１】
次に、図１に記載の光センサ内蔵表示装置用アレイ基板の製造方法について記載する。
【００２２】
先ず、ガラス基板１上に金属膜をスパッタ法等で形成した上で、液晶表示装置の画素部分を駆動するゲート電極線２（図３中の参照符号１５）、コモン電極線（図３中の参照符号１６）及び光検出（光センサ）用ゲート電極線２を写真製版工程によりパターニングする。
【００２３】
次に、ゲート絶縁膜３と成るシリコン窒化膜を200nmから500nmの範囲内の厚みで、ノンドープ微結晶シリコン膜４を100nmから500nmの範囲内の厚みで、リンドープ微結晶シリコン膜５を30nmから100nmの範囲内の厚みで、プラズマCVD装置で以って、順次に積層形成する。
【００２４】
ここで、微結晶シリコン膜４は、平行平板型プラズマCVD装置に於いて、H2ガスとSiH4ガスの流量比を10以上とし、プラズマの放電条件である圧力や投入電力あるいは、基板温度や電極間距離を調整することで得ることが出来る。特に、H2ガスとSiH4ガス流量比１２０、圧力８００Pa、基板温度３００℃とすることで、所望の微結晶シリコン膜が得られる。又、H2ガスの替わりとして、Arガスや、SiH4に替わってSiF4等のガスを用いても良い。更に、平行平板のプラズマCVD装置に替わって、誘導結合型プラズマCVD装置でも良好な微結晶シリコン膜が作製可能である。
【００２５】
次に、光検出用薄膜トランジスタ及びスイッチング用薄膜トランジスタのチャネル層を形成するために、上記の積層された、ノンドープ微結晶シリコン膜４及びリンドープ微結晶シリコン膜５の各層を島状にパターニングする。更に、金属膜をスパッタ法等で形成して、パターニングすることで、スイッチング用薄膜トランジスタのソース電極線及びドレイン電極線並びに光検出用薄膜トランジスタの電極線を形成する。
【００２６】
その後、スイッチング用薄膜トランジスタのチャネル部上及び光検出用薄膜トランジスタの電極間にあるリンドープ微結晶シリコン膜５をエッチングで除去する（バックチャネルエッチ型）。その際、当該エッチングにより光検出用薄膜トランジスタのチャネル層４の上面はダメージを受けるので、当該チャネル層４を成すノンドープ微結晶シリコン膜の上面側部分の近赤外光の吸収係数が若干低下する。尚、この点の改善を図るのが、後述する実施の形態３である。
【００２７】
次に、シリコン窒化膜、或いは、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜との２層膜から成る保護膜８を形成する。
【００２８】
最後に、電極上にコンタクトホールを形成した後、透明電極から成る画素電極９を形成することで、光検出用薄膜トランジスタから成る光センサを内蔵した表示装置用の薄膜トランジスタアレイ基板が完成する。
【００２９】
以上の通り、本実施の形態によれば、チャネル層が共に微結晶シリコン膜から成る画素スイッチング用薄膜トランジスタと光検出用薄膜トランジスタ（光センサ）とを同一基板上に同一工程で作製することが出来るので、工程の増加無しに、高性能なスイッチング用薄膜トランジスタ（微結晶シリコン膜をチャンル層に用いる薄膜トランジスタの移動度は、非晶質シリコン膜をチャンル層に用いる薄膜トランジスタの移動度の約３〜５倍となるので、スイッチング特性がより良好となる。）と、近赤外光領域まで感度を持つ光検出用薄膜トランジスタとを同一基板上に形成出来る。このため、図３に示した様に、垂直走査回路や光センサ回路の一部或いは全てを微結晶シリコンTFTでTFTアレイ基板内部に形成することが出来るため、従来技術よりも低コストで、高性能な光センサ内蔵薄膜トランジスタアレイ基板を実現することが出来る。この薄膜トランジスタアレイ基板を用いて液晶表示装置を構成することにより、人に視認されない近赤外光によるセンシングが可能と成るため、指押し等の検出を補助する補助光として、近赤外光を使用出来る。このため、可視光であるバックライト光の散乱光及び外光による影響を少なくすることが出来、従来技術と比較して誤動作の少ない光センサ内蔵表示装置を実現することが出来る。特に、夜間、或いは、暗い室内又は車内等に於いては、バックライト光や外光の輝度が小さくなるので、可視光を用いて指押し等の検出をセンシングすることが難しくなるが、指押し等の検出を補助する補助光として近赤外光を用いる本実施の形態の場合には、その様な問題点が生じることはなく、この点でも、本実施の形態の光センサ内蔵表示装置は有利であると、言える。
【００３０】
（実施の形態２）
図７は、本実施の形態に係る光センサ内蔵表示装置のアレイ基板の縦断面図である。同図中、図１と同一符号のものは同一又は相当するものを示す。
【００３１】
実施の形態１では、光センサを薄膜トランジスタ構造としたが、本実施の形態に係る光センサは、図７に示す様に、ゲート電極が形成されておらず、画素スイッチング用薄膜トランジスタのチャンル層と同様に微結晶シリコン膜から成る「光導電素子」として用いられる。又、指押し等の検出用補助光源は、近赤外光を放出し得る光源であり、バックライト側に配設される。従って、当該光センサは、微結晶シリコン膜から成る光導電素子が人の指等に於いて反射されて入射して来た近赤外光を吸収することによる抵抗値の変化により、当該光導電素子の両端に設けられた両電極６，７間の電圧の変化に応じて、指押し等を検出する。
【００３２】
特に、本実施の形態では、通常の配置とは逆に、図７のアレイ基板を光センサ内蔵型液晶表示装置のパネルの表面側に配設し、当該アレイ基板と対向する様に当該アレイ基板と接着される対向基板ないしはカラーフィルタ基板を、本表示装置のパネルの裏面側に配設する。従って、対向基板の背後に、バックライト及び近赤外光の補助光源が配置されており、人は図７のアレイ基板のガラス基板１側から画像を視認することになる。
【００３３】
この様な両基板の逆転配置とすることで、補助光源から放射されて人の指等で反射された近赤外光線は、パネル表面のガラス基板１を透過して、微結晶シリコン膜から成る光導電素子４の下面４ＦＳ１側から入射して微結晶シリコン膜によって吸収される。この光導電素子４の下面４ＦＳ１は、光導電素子４の製造時に於けるバックチャネルエッチングによってエッチングされてはいない面であり、ダメージ部分を有してはいない。この様なバックチャネルエッチングによる微結晶シリコン膜のダメージ部分がある場合には、このダメージ部分では、近赤外光が吸収されにくくなり、光電流として取り出しにくくなる。従って、当該下面４ＦＳ１の表面部に於ける近赤外光の吸収率は、バックチャネルエッチングによってエッチングされた上面の表面部よりも大きく且つ均一である。従って、本実施の形態の構造とすることで、既述した製造時に於けるバックチャネルエッチングによるダメージに起因した近赤外光に対する光感度の低下を改善することが出来る。しかも、本構造とすることにより、光導電素子４の電極部分６，７の直下層に該当する微結晶シリコン膜の部分４Ａにも、検出すべき近赤外光が入射されて吸収されることとなるため、より大きな光電流を光導電素子４の電極部分６，７から取り出すことが可能となる。
【００３４】
尚、本構造の場合には、バックライトからの可視光は、光導電素子４に入射しない様にするため、パネル裏面側に配置される対向基板であるカラーフィルタ基板のブラックマトリックスで以って遮光する。
【００３５】
（実施の形態３）
図８は、本実施の形態に係る光センサ内蔵表示装置のアレイ基板の縦断面図である。同図中、図１と同一符号のものは同一又は相当するものを示す。以下、図面を参照して、その特徴点を記載する。
【００３６】
本実施の形態は、実施の形態１（図１参照。）の改良に関するものであり、その特徴点は、光検出用薄膜トランジスタが、当該光検出用薄膜トランジスタのチャネル層４の上面に形成されたチャネル保護膜１０を備える点にある。同様に、スイッチング用薄膜トランジスタも、そのチャネル層４の上面に形成されたチャネル保護膜１０を備える。
【００３７】
ここで、実施の形態１では、スイッチング用薄膜トランジスタ及び光検出用薄膜トランジスタの両方を、チャネルエッチング型構造としていた。
【００３８】
しかし、本実施の形態では、図８に示す様に、スイッチング用薄膜トランジスタ及び光検出用薄膜トランジスタの両方を、チャネル保護型の薄膜トランジスタとする。即ち、図８に示すアレイ基板の製造工程に於いて、スイッチング用薄膜トランジスタ及び光検出用薄膜トランジスタの各チャネル層４の上面上に、チャネル保護膜１０を形成した上で、リンドープ微結晶シリコン膜５の層、各電極６，７の層を積層形成する。その後に、実施の形態１で既述した様に、エッチング後のリンドープ微結晶シリコン膜５及び電極６，７がチャネル保護膜１０の両端側部分を被覆する様に、チャネル保護膜１０の上面が露出するまで、スイッチング用薄膜トランジスタのチャネル部上及び光検出用薄膜トランジスタの電極間にあるリンドープ微結晶シリコン膜５をエッチングで除去する（バックチャネルエッチ）。その際、本実施の形態ではチャネル保護膜１０が存在するので、当該エッチングにより光検出用薄膜トランジスタのチャネル層４の上面側部分がダメージを受けると言う事態は発生しない。
【００３９】
以上の様に、アレイ基板の製造時に於いてチャネル保護膜１０を設けた上でバックチャネルエッチングを行っているので、バックチャネル側、即ち、チャネル保護膜１０と微結晶シリコン膜４との界面側部分のシリコン層に於ける欠陥（近赤外光の吸収係数の低下）を低減することが出来る。このため、完成品としての図８の光センサ内蔵薄膜トランジスタアレイ基板は、図１に記載した光センサ内蔵薄膜トランジスタアレイ基板と比較して、より一層感度の高い光センサを有することが可能となる。
【００４０】
（実施の形態４）
本実施の形態は、実施の形態２（図７参照。）の改良に関するものであり、その特徴点は、単位画素が、微結晶シリコン膜から成る上記光導電素子４の直上方に形成された、非晶質シリコン膜から成る可視光フィルタ層を更に含む点にある。以下、図面を参照して、特徴点を詳述する。
【００４１】
ここで、図９は、本実施の形態に係る光センサ内蔵表示装置のアレイ基板の縦断面図である。同図中、図７と同一符号のものは同一又は相当するものを示す。以下、図面を参照して、その特徴点を記載する。
【００４２】
図９に示す様に、実施の形態２（図７参照。）の光導電素子４の直上方に当たる保護膜８の部分の上面上に、200nm〜500nm範囲内の膜厚を有する、非晶質シリコン膜から成る可視光フルタ１１を形成する。
【００４３】
以上の様に、非晶質シリコン膜を光導電素子４の直上方に可視光フルタ１１として形成することにより、光導電素子４への、エネルギーの大きな可視光の入射がカットされ、光導電素子４には650nm程度以上の長波長の光（近赤外光や赤外光）のみが到達することになるため（図５参照。）、光導電素子４に於ける、バックライト光の散乱光や外光（可視光）等による誤動作をより一層低減することが出来る。
【００４４】
（実施の形態５）
本実施の形態は、実施の形態４（図９参照。）の改良に関するものであり、その特徴点は、可視光フィルタ１１が、その両端の各々の直下に形成された各電極とコンタクトホールを介して電気的に接続されて、可視光の光導電素子として機能する点にある。以下、図面を参照して、上記特徴点を詳述する。
【００４５】
ここで、図１０は、本実施の形態に係る光センサ内蔵表示装置のアレイ基板の構成を示す縦断面図である。同図中、図９と同一符号のものは同一又は相当するものを示す。
【００４６】
図１０に示される様に、非晶質シリコン膜１１の両端に電極（図示せず。）を形成し、更に、非晶質シリコン膜１１の各電極直下に該当するゲート絶縁膜３の上面部分上に、電極Ｅ１及びＥ２を形成する。そして、保護膜８内に形成したコンタクトホール２５で以って、非晶質シリコン膜１１の各端の上記電極（図示せず。）と対応する電極Ｅ１又はＥ２を電気的に接続する。この構成により、微結晶シリコン膜４から成る近赤外光用光導電素子に加えて、非晶質シリコン膜１１から成る可視光用光導電素子も形成される。
【００４７】
以上の様に、可視光に大きな感度を有する非晶質シリコン膜１１の光導電素子と近赤外光に高い感度を有する微結晶シリコン膜４の光導電素子とを積層構造で形成することで、更に一層誤動作の少ない光センサ内蔵表示装置を実現することが出来る。特に、本実施の形態では、太陽光に起因した誤動作を防止出来ると言う利点を有する。即ち、微結晶シリコン膜４の光導電素子による検出と同時に、非晶質シリコン膜１１の光導電素子による検出が得られるときには、人の指押し等を検出したのではなくて、可視光及び近赤外光を含む太陽光がノイズとして光センサ内蔵表示装置の光センサに入射したものと、判断される。
【００４８】
（実施の形態６）
本実施の形態は、既述した実施の形態１及び３に対する変形例であり、その特徴点は、光検出用薄膜トランジスタの信号読み出し回路の一部のトランジスタが、微結晶シリコン膜から成る薄膜トランジスタで構成されている点にある。
【００４９】
本特徴点により、非晶質シリコン薄膜トランジスタで形成していた光センサ内蔵表示装置では、検出が不可能であった、700 nm〜900nmの波長の近赤外光に対して感度を有する光センサ内蔵表示装置を実現することが出来る。そして、非晶質シリコンに比べて移動度が数倍大きく、且つ、閾値電圧変動も小さい、微結晶シリコン膜から成る薄膜トランジスタで以って、画素スイッチング用薄膜トランジスタと同一の工程で、光センサ信号の読み出し回路の一部を形成することが可能となり、表示装置の低コスト化及び小型化が実現することが可能となる。以下、図面を参照して、本実施の形態を記載する。
【００５０】
実施の形態１又は３に記載した光センサを組み込んだ光センサ内蔵型液晶表示装置の回路及びシステム構成を、図１１に示す。この回路及びシステムは、既知の方式であり、簡単に２値化した信号として、光センサの信号を取り出せる長所を有するが、チャネル層が非晶質シリコン膜から成るTFTを用いた場合には、TFTの閾値電圧のシフトのために感度が変化すると言う問題点があった。加えて、周辺に作り込んだ回路の動作が遅く、大型化や高精細化が困難であると言う課題もあった。
【００５１】
本実施の形態は、この回路およびシステムに対して、実施の形態１又は３に記載の光センサTFT１９及びスイッチング用画素TFT１２を採用したものである。しかも、図１１に記載の周辺回路の全てのトランジスタ２０〜２２を、チャネル層が微結晶シリコン膜から成る薄膜トランジスタで以って構成されている。このため、光センサTFT１９の信号読み出し回路の一部が同一基板上に内蔵回路として光センサTFT１９及びスイッチング用画素TFT１２と共に作製され、光センサTFT１９の信号読み出し回路の特性及び信頼性が向上する。
【００５２】
（付記）
以上、本発明の実施の形態を詳細に開示し記述したが、以上の記述は本発明の適用可能な局面を例示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、記述した局面に対する様々な修正や変形例を、この発明の範囲から逸脱することの無い範囲内で考えることが可能である。
【００５３】
例えば、表示装置のパネル上面（表面）側に、上記波長帯の近赤外光を放射可能な光源を配設しても良い。この場合には、各実施の形態１〜５で既述した光センサは、人の指等で影となった部分の発生の有無を、当該光センサに入射し吸収された近赤外光の光量の減少の有無から検出することとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光センサ内蔵TFTアレイ基板の構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光センサ内蔵TFTアレイ基板の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光センサ内蔵型表示装置の回路構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光センサ内蔵型表示装置の構成を示す図である。
【図５】微結晶シリコン膜の吸収係数を示す図である。
【図６】微結晶シリコン光センサの分光感度特性を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る光センサ内蔵TFTアレイ基板の構成を示す縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る光センサ内蔵TFTアレイ基板の構成を示す縦断面図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る光センサ内蔵TFTアレイ基板の構成を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る光センサ内蔵TFTアレイ基板の構成を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態６に係る光センサ内蔵TFTアレイ基板に於ける単位画素の等価回路を示す図である。
【図１２】特許文献１に記載の光センサ内蔵TFTアレイ基板の構成を示す縦断面図である。
【図１３】特許文献１に記載の光センサ内蔵表示装置のシステム構成を示す図である。
【図１４】特許文献１に記載の光センサ内蔵表示装置のシステム構成を示す図である。
【図１５】特許文献２に記載の光センサ内蔵TFTアレイ基板の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  ガラス基板、２  ゲート電極、３  ゲート絶縁膜、４  ノンドープ微結晶シリコン膜、５  リンドープ微結晶シリコン膜、６  ソース電極、７  ドレイン電極、８  保護膜、９  画素電極、１０  チャネル保護膜、１１  非晶質シリコン膜可視光フィルタ、１６  コモン配線、２５  コンタクトホール。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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