(57)【要約】【課題】フォトセンサ素子の感度を向上可能する。【解決手段】ｎ層４７ｎとｉ層４７ｉとｐ層４７ｐとのそれぞれを液晶パネル２００の面の法線方向ｚにおいて、順次、積層することで、フォトセンサ素子３２を形成する。ここでは、ポリシリコンよりも光吸収係数が高い微結晶シリコンによって、ｉ層４７ｉを形成する。【選択図】図３
2009229502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素領域に画素が配置された表示パネルを含み、当該表示パネルに入射する光を受光するフォトセンサ素子が当該表示パネルに設けられている表示装置であって、
前記フォトセンサ素子は、
第１導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層と異なる導電型の第２導電型半導体層と、
真性半導体層と
を含み、前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層とが前記真性半導体層を挟むように設けられているフォトダイオードであり、
前記第１導電型半導体層と前記真性半導体層と前記第２導電型半導体層とのそれぞれは、前記表示パネルの法線方向において、前記光が入射する側から、順次、積層されており、
前記真性半導体層は、非晶質半導体または微結晶半導体の少なくとも一方を含む半導体薄膜によって形成されている、
表示装置。
【請求項２】
前記表示パネルは、
前記画素領域において前記画素をスイッチングする画素スイッチング素子
を有し、
前記画素スイッチング素子は、
チャネル領域が形成された半導体層
を有する薄膜トランジスタであり、
前記フォトセンサ素子は、
当該フォトセンサ素子の前記第１導電型半導体層と前記真性半導体層と前記第２導電型半導体層とのいずれかと、前記画素スイッチング素子の半導体層とのそれぞれは、同じ半導体層がパターン加工されることで形成されている、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１導電型半導体層は、非晶質半導体であり、
前記第２導電型半導体層は、微結晶半導体または多結晶半導体である、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１導電型半導体層は、微結晶半導体であり、
前記第２導電型半導体層は、微結晶半導体または多結晶半導体である、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第２導電型半導体層は、
高抵抗層と、
前記高抵抗層よりも抵抗率が低い低抵抗層とを有し、
前記高抵抗層は、前記真性半導体層と前記低抵抗層との間に介在するように設けられている、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第１導電型半導体層は、透明材料で形成されている、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層と前記真性半導体層とのそれぞれは、シリコン半導体である、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記表示パネルの一方の面に照明光を出射する照明部
を含み、
前記照明部は、可視光線と不可視光線とを前記照明光として出射するように構成されており、
前記フォトセンサ素子は、前記表示パネルの他方の面の側において前記画素領域に移動した被検知体によって前記照明光が反射された反射光を受光するように構成されている、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記表示パネルは、
第１基板と、
前記第１基板から間隔を隔てて対面している第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層と
を含む液晶パネルであって、前記第１基板が前記一方の面の側に位置し、前記第２基板が前記他方の面の側に位置しており、
前記フォトセンサ素子は、前記第２基板に設けられている、
請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
画素領域に画素が配置される表示パネルを含み、当該表示パネルに入射する光を受光するフォトセンサ素子が当該表示パネルに設けられる表示装置であって、前記フォトセンサ素子は、第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層と異なる導電型の第２導電型半導体層と、真性半導体層とを含み、前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層とが前記真性半導体層を挟むように設けられているフォトダイオードである表示装置の製造方法であって、
前記表示パネルの法線方向において前記光が入射する側から、前記第１導電型半導体層と前記真性半導体層と前記第２導電型半導体層とのそれぞれが、順次、設けられるように、前記第１導電型半導体層と前記真性半導体層と前記第２導電型半導体層とのそれぞれを形成する工程
を有し、当該工程においては、前記真性半導体層を非晶質半導体または微結晶半導体の少なくとも一方を含む半導体によって形成する、
表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、および、その製造方法に関する。特に、本発明は、画素領域に画素が配置された表示パネルを含み、その表示パネルに入射する光を受光するフォトセンサ素子が、その表示パネルに設けられている表示装置、および、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置，有機ＥＬ表示装置などの表示装置は、薄型、軽量、低消費電力といった利点を有する。
【０００３】
このような表示装置において、液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶層が封入された液晶パネルを、表示パネルとして有している。液晶パネルは、たとえば、透過型であって、液晶パネルの背面に設けられたバックライトなどの照明装置が出射した照明光を、その液晶パネルが変調して透過させる。そして、その変調した照明光によって画像の表示が、液晶パネルの正面にて実施される。
【０００４】
この液晶パネルは、たとえば、アクティブマトリクス方式であり、画素スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が複数形成されているＴＦＴアレイ基板と、そのＴＦＴアレイ基板に対面するように対向する対向基板と、ＴＦＴアレイ基板および対向基板の間に設けられた液晶層とを有する。このアクティブマトリクス方式の液晶パネルにおいては、画素スイッチング素子が画素電極に電位を入力することによって、液晶層に印加する電圧を印加し、その画素を透過する光の透過率を制御して、その光を変調させる。
【０００５】
上記のような液晶パネルにおいては、上記の画素スイッチング素子として機能するＴＦＴの他に、光を受光して受光データを得るフォトセンサ素子が位置センサ素子として内蔵されたものが提案されている。
【０００６】
上記のようにフォトセンサ素子が位置センサ素子として内蔵された液晶パネルは、ユーザーインターフェイスとしての機能が実現できるため、Ｉ／Ｏタッチパネル（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−Ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｏｕｃｈ  ｐａｎｅｌ）と呼ばれている。このタイプの液晶パネルにおいては、液晶パネルの前面に、別途、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを設置する必要がなくなる。このため、装置の小型化を、容易に実現できる。また、さらに、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを設置した場合には、そのタッチパネルによって画素領域において透過する光が減少する場合や、その光が干渉される場合があるため、表示画像の品質が低下する場合があるが、上記のように位置センサ素子として液晶パネルにフォトセンサ素子を内蔵することによって、この不具合の発生を防止できる。
【０００７】
このような液晶パネルにおいては、たとえば、液晶パネルの前面に触れられたユーザーの指やタッチペンなどの被検知体からの可視光線を、そのフォトセンサ素子が受光する。その後、そのフォトセンサ素子によって得られた受光データに基づいて、その被検知体が接触した位置を特定し、その特定された位置に対応する操作が、液晶表示装置自身や、その液晶表示装置に接続された他の電子機器において実施される。
【０００８】
上記のように、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子を用いて、被検知体の位置を検出する場合には、そのフォトセンサ素子によって得られる受光データは、外光に含まれる可視光線の影響によって、多くのノイズを含む場合がある。また、画素領域において黒表示を実施する場合には、ＴＦＴアレイ基板に設けられたフォトセンサ素子は、被検知体から出射される可視光線を受光することが困難である。このため、正確に、被検知体の位置を検出することが、困難な場合がある。
【０００９】
このような不具合を改善するために、赤外線など、可視光線以外の不可視光線を用いる技術が提案されている。ここでは、被検知体から反射される赤外線を、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子が受光することによって、受光データを取得し、その取得したデータに基づいて、被検知体の位置を特定している（たとえば、特許文献１，特許文献２，特許文献３参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２７５６４４号公報
【特許文献２】特開２００４−３１８８１９号公報
【特許文献３】特開２００６−３０１８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記においては、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子が、高感度に受光データを生成することが困難な場合がある。
【００１２】
特に、画素スイッチング素子と同様に、多結晶半導体を半導体薄膜として用いてフォトセンサ素子を形成する場合には、その半導体シリコン薄膜は、波長が７００ｎｍ以上の光を吸収する吸収率が低いので、この不具合の発生が顕在化する場合がある。つまり、多結晶半導体の半導体薄膜においては、赤外線を吸収する吸収率が可視光線の吸収率と比較して低いために、上記の不具合の発生が顕在化し、位置検出感度の低下が生ずる場合がある。
【００１３】
また、画素スイッチング素子と異なり、非晶質シリコンを半導体薄膜として用いてフォトセンサ素子を形成した場合には、製造プロセスが増加するために、製造効率が低下する場合がある。そして、それに伴って、コストが増加する場合がある。
【００１４】
したがって、本発明は、フォトセンサ素子の感度を向上可能な表示装置、および、その製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、画素領域に画素が配置された表示パネルを含み、当該表示パネルに入射する光を受光するフォトセンサ素子が当該表示パネルに設けられている表示装置であって、前記フォトセンサ素子は、第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層と異なる導電型の第２導電型半導体層と、真性半導体層とを含み、前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層とが前記真性半導体層を挟むように設けられているフォトダイオードであり、前記第１導電型半導体層と前記真性半導体層と前記第２導電型半導体層とのそれぞれは、前記表示パネルの法線方向において、前記光が入射する側から、順次、積層されており、前記真性半導体層は、非晶質半導体または微結晶半導体の少なくとも一方を含む半導体によって形成されている。
【００１６】
好適には、前記表示パネルは、前記画素領域において前記画素をスイッチングする画素スイッチング素子を有し、前記画素スイッチング素子は、チャネル領域が形成された半導体層を有する薄膜トランジスタであり、前記フォトセンサ素子は、当該フォトセンサ素子の前記第１導電型半導体層と前記真性半導体層と前記第２導電型半導体層とのいずれかと、前記画素スイッチング素子の半導体層とのそれぞれは、同じ半導体層がパターン加工されることで形成されている。
【００１７】
好適には、前記第１導電型半導体層は、非晶質半導体であり、前記第２導電型半導体層は、微結晶半導体または多結晶半導体である。
【００１８】
好適には、前記第１導電型半導体層は、微結晶半導体であり、前記第２導電型半導体層は、微結晶半導体または多結晶半導体である。
【００１９】
好適には、前記第２導電型半導体層は、高抵抗層と、前記高抵抗層よりも抵抗率が低い低抵抗層とを有し、前記高抵抗層は、前記真性半導体層と前記低抵抗層との間に介在するように設けられている。
【００２０】
好適には、前記第１導電型半導体層は、透明材料で形成されている。
【００２１】
好適には、前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層と前記真性半導体層とのそれぞれは、シリコン半導体である。
【００２２】
好適には、前記表示パネルの一方の面に照明光を出射する照明部を含み、前記照明部は、可視光線と不可視光線とを前記照明光として出射するように構成されており、前記フォトセンサ素子は、前記表示パネルの他方の面の側において前記画素領域に移動した被検知体によって前記照明光が反射された反射光を受光するように構成されている。
【００２３】
好適には、前記表示パネルは、第１基板と、前記第１基板から間隔を隔てて対面している第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層とを含む液晶パネルであって、前記第１基板が前記一方の面の側に位置し、前記第２基板が前記他方の面の側に位置しており、前記フォトセンサ素子は、前記第２基板に設けられている。
【００２４】
本発明は、画素領域に画素が配置される表示パネルを含み、当該表示パネルに入射する光を受光するフォトセンサ素子が当該表示パネルに設けられる表示装置であって、前記フォトセンサ素子は、第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層と異なる導電型の第２導電型半導体層と、真性半導体層とを含み、前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層とが前記真性半導体層を挟むように設けられているフォトダイオードである表示装置の製造方法であって、前記表示パネルの法線方向において前記光が入射する側から、前記第１導電型半導体層と前記真性半導体層と前記第２導電型半導体層とのそれぞれが、順次、設けられるように、前記第１導電型半導体層と前記真性半導体層と前記第２導電型半導体層とのそれぞれを形成する工程を有し、当該工程においては、前記真性半導体層を非晶質半導体または微結晶半導体の少なくとも一方を含む半導体によって形成する。
【００２５】
本発明においては、表示パネルの法線方向において光が入射する側から、第１導電型半導体層と真性半導体層と第２導電型半導体層とのそれぞれが、順次、設けられるように、第１導電型半導体層と真性半導体層と第２導電型半導体層とのそれぞれを形成する。ここでは、真性半導体層を非晶質半導体または微結晶半導体の少なくとも一方を含む半導体によって形成する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、フォトセンサ素子の感度を向上可能な表示装置、および、その製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明にかかる実施形態の一例について説明する。
＜実施形態１＞
（液晶表示装置の構成）
図１は、本発明の実施形態１において、液晶表示装置１００の構成を示す断面図である。
【００２８】
本実施形態の液晶表示装置１００は、図１に示すように、液晶パネル２００と、バックライト３００と、データ処理部４００とを有する。各部について順次説明する。
【００２９】
液晶パネル２００は、アクティブマトリクス方式であり、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２と液晶層２０３とを有する。
【００３０】
この液晶パネル２００においては、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とが、互いに間隔を隔てるよう対面している。そして、そのＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間に挟まれるように、液晶層２０３が設けられている。この液晶層２０３は、ＴＦＴアレイ基板２０１および対向基板２０２に形成された液晶配向膜（図示なし）によって配向されている。
【００３１】
そして、液晶パネル２００は、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１の側に位置するようにバックライト３００が配置されており、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面している面とは反対側の面に、バックライト３００から出射された照明光Ｒが照射される。
【００３２】
図２は、本発明の実施形態１において、液晶パネル２００を示す平面図である。
【００３３】
液晶パネル２００は、図２に示すように、画素領域ＰＡと、周辺領域ＣＡとを有する。
【００３４】
液晶パネル２００において画素領域ＰＡには、図２に示すように、複数の画素Ｐが面に沿って配置されている。具体的には、画素領域ＰＡにおいては、複数の画素Ｐが、ｘ方向と、ｘ方向に垂直なｙ方向とのそれぞれに、マトリクス状に並ぶように配置されている。
【００３５】
この画素領域ＰＡにおいては、液晶パネル２００の背面側に設置されたバックライト３００が出射した照明光Ｒを、第１の偏光板２０６を介して背面から受け、その背面から受けた照明光Ｒが透過する。そして、液晶パネル２００を透過した照明光Ｒが第２の偏光板２０７を透過し、画像表示が実行される。つまり、液晶パネル２００は、透過型である。
【００３６】
たとえば、本実施形態の液晶表示装置１００は、ノーマリ・ブラック方式であり、液晶パネル２００において液晶層２０３に電圧を加えない時に光透過率が低下して黒表示が実施され、一方で、液晶層２０３に電圧を加えた時に光透過率が上がり白表示が実施されるように、第１の偏光板２０６と第２の偏光板２０７とが配置されている。たとえば、第１の偏光板２０６と第２の偏光板２０７とは、互いの透過軸がクロスニコルになるように、配置されている。
【００３７】
具体的には、画素領域ＰＡにおいては、複数の画素Ｐに対応するように、複数の画像スイッチング素子（図示無し）と、複数の画素電極（図示無し）とがＴＦＴアレイ基板２０１に設けられている。そして、対向基板２０２には、複数の画素電極に対面するように共通電極が設けられると共に、複数の画素Ｐに対応するように、カラーフィルタ層（図示無し）が設けられている。この画素領域ＰＡにおいては、画素スイッチング素子が画素Ｐをスイッチング制御することによって、第１の偏光板２０６を介して背面において入射する照明光Ｒを変調する。たとえば、ポリシリコンを半導体薄膜とするＴＦＴが、画素スイッチング素子として形成され、液晶層２０３に印加する電圧をスイッチング制御することで、液晶層２０３の液晶分子の長尺方向の向きを変えて、照明光Ｒが透過する透過率を変化させる。そして、その液晶層２０３によって変調された照明光Ｒが、カラーフィルタ層によって着色され、第２の偏光板２０７を介して、正面側から出射し、画素領域ＰＡにおいてカラー画像が表示される。
【００３８】
また、詳細については後述するが、画素領域ＰＡにおいては、複数の画素Ｐに対応するように、受光素子（図示無し）が形成されている。たとえば、フォトダイオード（図示無し）を含むように、受光素子が形成されている。そして、図１に示すように、液晶パネル２００においてバックライト３００が設置された背面に対して反対側となる正面に、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体Ｆが接触または近接した際に、その被検知体Ｆによって反射される反射光Ｈを受光素子が受光し、受光データを生成するように構成されている。すなわち、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向かう反射光Ｈを受光素子が受光し、光電変換することによって、受光データを生成する。
【００３９】
液晶パネル２００において周辺領域ＣＡは、図２に示すように、画素領域ＰＡの周辺を囲うように位置している。この周辺領域ＣＡにおいては、図２に示すように、表示用垂直駆動回路１１と、表示用水平駆動回路１２と、センサ用垂直駆動回路１３と、センサ用水平駆動回路１４とが、周辺回路として形成されている。たとえば、画素スイッチング素子３１と同様に、ポリシリコンを半導体薄膜とするＴＦＴが、この周辺回路を構成する周辺回路素子として形成されている。
【００４０】
そして、画素領域ＰＡにおいて画素Ｐに対応するように設けられた複数の画素スイッチング素子を、表示用垂直駆動回路１１および表示用水平駆動回路１２が線順次に駆動し、画像表示を実行する。そして、これと共に、画素領域ＰＡにおいて画素Ｐに対応するように設けられた複数の受光素子（図示無し）を、センサ用垂直駆動回路１３とセンサ用水平駆動回路１４とが線順次に駆動し、受光データを収集する。
【００４１】
具体的には、表示用垂直駆動回路１１は、ｙ方向において複数の画素Ｐに対応するように形成された画素スイッチング素子に接続されている。そして、表示用垂直駆動回路１１は、供給される制御信号に基づいて、そのｙ方向に並ぶ複数の画素スイッチング素子に、走査信号を、順次、供給する。ここでは、ｘ方向に並ぶ複数の画素Ｐに対応して形成された複数の画素スイッチング素子のそれぞれにゲート線（図示無し）が接続され、そのゲート線が垂直方向ｙに並ぶ複数の画素Ｐに対応するように複数形成されており、表示用垂直駆動回路１１は、その複数のゲート線を順次選択するように、走査信号を供給する。
【００４２】
表示用水平駆動回路１２は、ｘ方向において複数の画素Ｐに対応するように形成された各画素スイッチング素子（図示無し）に接続されている。そして、表示用水平駆動回路１２は、供給される制御信号に基づいて、そのｙ方向に並ぶ複数の画素スイッチング素子のそれぞれに、映像データ信号を順次供給する。ここでは、垂直方向ｙに並ぶ複数の画素Ｐに対応して形成された複数の画素スイッチング素子のそれぞれに信号線（図示無し）が接続され、その信号線が水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐに対応するように複数形成されており、表示用水平駆動回路１２は、その複数の信号線に、順次、映像データ信号を供給する。そして、表示用垂直駆動回路１１によって走査信号が供給された画素スイッチング素子を介して、その映像データ信号が液晶層２０３に印加され、画像表示が実行される。
【００４３】
センサ用垂直駆動回路１３は、ｙ方向において複数の画素Ｐに対応するように形成された複数の受光素子（図示無し）に接続されている。そして、センサ用垂直駆動回路１３は、供給される制御信号に基づいて、そのｙ方向に並ぶ複数の受光素子において、受光データを読み出す受光素子を選択するように走査信号を供給する。ここでは、ｘ方向に並ぶ複数の受光素子のそれぞれに対応するように、ゲート線（図示無し）が設けられ、そのゲート線がｙ方向に並ぶ複数の受光素子に対応するように複数形成されており、センサ用垂直駆動回路１３は、その複数のゲート線を順次選択するように走査信号を供給する。
【００４４】
センサ用水平駆動回路１４は、ｘ方向において複数の画素Ｐに対応するように形成された複数の受光素子（図示無し）に接続されている。そして、センサ用水平駆動回路１４は、供給される制御信号に基づいて、そのｙ方向に並ぶ複数の受光素子から受光データを、順次、読み出す。ここでは、ｙ方向に並ぶ複数の画素Ｐに対応して形成された複数の受光素子のそれぞれに、信号線（図示無し）が接続され、その信号線がｘ方向に並ぶ複数の画素Ｐに対応するように複数形成されており、センサ用水平駆動回路１４は、その複数の信号線を介して受光素子から、順次、受光データを読み出す。具体的には、センサ用垂直駆動回路１３によって走査信号が供給され、選択された受光素子から受光データを、順次、読み出す。
【００４５】
バックライト３００は、図１に示すように、液晶パネル２００の背面に対面しており、その液晶パネル２００の背面に照明光Ｒを出射する。
【００４６】
具体的には、バックライト３００は、液晶パネル２００を構成するＴＦＴアレイ基板２０１の側に配置されており、そのＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面している面に対して反対側の面に、照明光Ｒを照射する。つまり、バックライト３００は、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ向かうように照明光Ｒを照明する。
【００４７】
データ処理部４００は、図１に示すように、制御部４０１と、位置検出部４０２とを有する。データ処理部４００は、コンピュータを含み、プログラムによってコンピュータが各部として動作するように構成されている。
【００４８】
データ処理部４００の制御部４０１は、液晶パネル２００とバックライト３００との動作を制御するように構成されている。制御部４０１は、液晶パネル２００に制御信号を供給することによって、液晶パネル２００に複数設けられた画素スイッチング素子（図示無し）の動作を制御する。たとえば、線順次駆動を実行させる。また、制御部４０１は、外部から供給される駆動信号に基づいて、バックライト３００に制御信号を供給することによって、バックライト３００の動作を制御し、バックライト３００から照明光Ｒを照射する。このように、制御部４０１は、液晶パネル２００とバックライト３００との動作を制御することによって、液晶パネル２００の画素領域ＰＡに画像を表示する。
【００４９】
このほかに、制御部４０１は、液晶パネル２００に制御信号を供給することによって、液晶パネル２００に位置センサ素子として複数設けられた受光素子（図示無し）の動作を制御し、その受光素子から受光データを収集する。たとえば、線順次駆動を実行させて、複数の受光素子から受光データを順次収集する。
【００５０】
データ処理部４００の位置検出部４０２は、液晶パネル２００に複数設けられた受光素子（図示無し）から収集した受光データに基づいて、液晶パネル２００の正面側において、画素領域ＰＡにユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した位置を検出する。たとえば、受光データの信号強度が基準値よりも大きい座標位置を、被検知体Ｆが画素領域ＰＡにおいて接触した座標位置として検出する。
【００５１】
（液晶パネルの画素領域）
図３は、本発明の実施形態１において、液晶パネル２００の画素領域ＰＡの要部を模式的に示す断面図である。
【００５２】
図３に示すように、液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１と、対向基板２０２と、液晶層２０３とを有する。この液晶パネル２００においては、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とが間隔を隔てられて貼り合わされており、そのＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間の間隔に、液晶層２０３が設けられている。液晶パネル２００の各部について順次説明する。
【００５３】
ＴＦＴアレイ基板２０１について説明する。
【００５４】
ＴＦＴアレイ基板２０１は、図３に示すように、ガラス基板２０１ｇを含む。ガラス基板２０１ｇは、光を透過する絶縁体の基板であり、ガラスにより形成されている。そして、このガラス基板２０１ｇにて対向基板２０２に対面する側の面には、図３に示すように、画素スイッチング素子３１と、フォトセンサ素子３２と、画素電極６２とが形成されている。ＴＦＴアレイ基板２０１に設けられた各部について順次説明する。
【００５５】
ＴＦＴアレイ基板２０１において画素スイッチング素子３１は、図３に示すように、画素領域ＰＡの表示領域ＴＡに形成されている。
【００５６】
画素スイッチング素子３１は、図３に示すように、ゲート電極４５と、ゲート絶縁膜４６ｇと、半導体層４８とを含み、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）構造のボトムゲート型ＴＦＴとして形成されている。たとえば、Ｎチャネル型のＴＦＴとして形成されている。
【００５７】
具体的には、画素スイッチング素子３１において、ゲート電極４５は、モリブデン（Ｍｏ）などの金属材料を用いて形成されている。ここでは、図３に示すように、ゲート電極４５は、ガラス基板２０１ｇの面において、ゲート絶縁膜４６ｇを介して、半導体層４８のチャネル領域４８Ｃに対面するように設けられている。
【００５８】
また、画素スイッチング素子３１において、ゲート絶縁膜４６ｇは、図３に示すように、たとえば、ゲート電極４５を被覆するように形成されている。ここでは、たとえば、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜とを積層することによって形成される。
【００５９】
また、画素スイッチング素子３１において、半導体層４８は、たとえば、ポリシリコンで形成されている。この半導体層４８においては、図３に示すように、ゲート電極４５に対応するようにチャネル領域４８Ｃが形成されると共に、そのチャネル領域４８Ｃを挟むように一対のソース・ドレイン領域４８Ａ，４８Ｂが形成されている。この一対のソース・ドレイン領域４８Ａ，４８Ｂは、チャネル領域４８Ｃを挟むように一対の低濃度不純物領域４８ＡＬ，４８ＢＬが形成され、さらに、その低濃度不純物領域４８ＡＬ，４８ＢＬよりも不純物の濃度が高い一対の高濃度不純物領域４８ＡＨ，４８ＢＨが、その一対の低濃度不純物領域４８ＡＬ，４８ＢＬを挟むように形成されている。
【００６０】
そして、画素スイッチング素子３１において、ソース電極５３とドレイン電極５４とのそれぞれは、アルミニウムなどの導電材料を用いて形成されている。ここでは、図３に示すように、層間絶縁膜４９が半導体層４８を被覆するように設けられており、ソース電極５３は、その層間絶縁膜４９を貫通するコンタクトホールに導電材料が埋め込まれ、パターン加工されることで、一方のソース・ドレイン領域４８Ａに電気的に接続するように設けられている。そして、同様に、ドレイン電極５４は、層間絶縁膜４９を貫通するコンタクトホールに導電材料が埋め込まれ、パターン加工されることで、他方のソース・ドレイン領域４８Ｂに電気的に接続するように設けられている。
【００６１】
ＴＦＴアレイ基板２０１においてフォトセンサ素子３２は、図３に示すように、画素領域ＰＡのセンサ領域ＴＡに形成されている。
【００６２】
フォトセンサ素子３２は、たとえば、フォトダイオードであって、図３に示すように、遮光膜４３と、半導体層４７とを含む。そして、フォトセンサ素子３２は、入射する光を受光し、光電変換することによって、受光データを生成し、読み出される。たとえば、逆方向バイアスが印加されることによって、光電流が受光データとして読み出されるように構成されている。
【００６３】
具体的には、フォトセンサ素子３２において、遮光膜４３は、たとえば、モリブデンなどの金属材料を用いて形成されている。遮光膜４３は、図３に示すように、ガラス基板２０１ｇの面において、絶縁膜４６ｓを介して、半導体層４７に対面するように設けられており、ガラス基板２０１ｇにおいて遮光膜４３が設けられた面の反対側の面の側から半導体層４７に入射する照明光を遮光する。
【００６４】
また、フォトセンサ素子３２において、半導体層４７は、図３に示すように、ガラス基板２０１ｇの面において絶縁膜４６ｓを介して遮光膜４３に対面するように設けられている。半導体層４７は、ｐ層４７ｐとｎ層４７ｎとｉ層４７ｉとを含み、ＰＩＮ構造になるように構成されており、光電変換を行う。ここでは、ｐ層４７ｐは、ｐ型不純物が高濃度にドープされることによって形成され、ｎ層４７ｎは、ｎ型不純物が高濃度にドープされることによって形成され、ｉ層４７ｉは、高抵抗であって、ｐ層４７ｐとｎ層４７ｎとの間に介在している。
【００６５】
本実施形態においては、フォトセンサ素子３２の半導体層４７は、ｎ層４７ｎとｉ層４７ｉとｐ層４７ｐとのそれぞれが、順次、ＴＦＴアレイ基板２０１の面の法線方向ｚに沿って、積み重なるように設けられている。つまり、光電変換が行われる半導体層４７が、液晶パネル２００の面の法線方向ｚにおいて電流が流れる縦型構造になるように、フォトセンサ素子３２が構成されている。
【００６６】
この半導体層４７において、ｎ層４７ｎは、多結晶シリコンで形成されている。ここでは、ｎ層４７ｎは、図３に示すように、ｉ層４７ｉの側面に対応する部分から外側へ延在するように形成されており、その延在した部分の表面には、第１電極５１が電気的に接続されている。
【００６７】
また、半導体層４７において、ｉ層４７ｉは、微結晶シリコンで形成されている。つまり、ｉ層４７ｉは、非晶質シリコンと、粒径が１００ｎｍ以下のシリコン微結晶粒子との混合物によって形成されている。そして、ｉ層４７ｉは、ｎ層４７ｎを介して、遮光膜４３に対面するように設けられている。
【００６８】
そして、半導体層４７において、ｐ層４７ｐは、ｉ層４７ｉと同様に、微結晶シリコンで形成されており、ｉ層４７ｉと同一形状であって、ｉ層４７ｉを介して、ｎ層４７ｎに対面するように設けられている。
【００６９】
そして、フォトセンサ素子３２においては、第１電極５１がｎ層４７ｎに接続するように設けられている。ここでは、第１電極５１は、図３に示すように、ｎ層４７ｎがｉ層４７ｉに対応する部分からガラス基板２０１ｇの面方向に延在しており、その延在した部分の表面に形成されている。具体的には、ｎ層４７ｎにおいてｉ層４７ｉに対応する部分からガラス基板２０１ｇの面方向に延在する部分を被覆する層間絶縁膜４９に開口を設けた後、その開口を埋めるように、この第１電極５１が形成されている。たとえば、この第１電極５１は、アルミニウムなどの金属材料を用いて形成されている。
【００７０】
そして、フォトセンサ素子３２においては、第２電極５２がｐ層４７ｐに電気的に接続するように設けられている。ここでは、第２電極５２は、図３に示すように、ｐ層４７ｐの上方において、たとえば、ＩＴＯなどの透明な導電材料を用いて設けられている。そして、層間絶縁膜４９上に設けられた配線ＨＨに接続されている。具体的には、フォトセンサ素子３２を被覆するように層間絶縁膜４９が設けられると共に、その層間絶縁膜４９を被覆するように、絶縁材料によって平坦化膜６０が設けられており、その平坦化膜６０を貫通するように設けられたコンタクトホールに、上記の透明な導電材料を成膜し、パターン加工することで、この第２電極５２が形成されている。
【００７１】
ＴＦＴアレイ基板２０１において画素電極６２は、図３に示すように、平坦化膜６０上において、表示領域ＴＡに対応するように形成されており、画素スイッチング素子３１のドレイン電極５４に接続されている。画素電極６２は、いわゆる透明電極であって、たとえば、ＩＴＯを用いて形成されている。そして、画素電極６２は、バックライト３００によって照明された光を変調するように、図３に示した対向基板に設けられた対向電極２３との間において、液晶層２０３に電圧を印加する。
【００７２】
対向基板２０２について説明する。
【００７３】
対向基板２０２は、ＴＦＴアレイ基板２０１の場合と同様に、光を透過する絶縁体のガラス基板２０２ｇを有しており、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１に対して間隔を隔てるよう対面している。そして、対向基板２０２においては、図３に示すように、カラーフィルタ層２１と、対向電極２３とが形成されている。
【００７４】
この対向基板２０２においてカラーフィルタ層２１は、図３に示すように、対向基板２０２にてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する側の面に形成されている。カラーフィルタ層２１は、バックライト３００から出射された照明光が着色されて、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ透過するように構成されている。なお、図３においては、図示を省略しているが、カラーフィルタ層２１は、赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層とを１組として画素Ｐごとに設けられており、この赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層とのそれぞれに対応するように、上述した画素スイッチング素子３１が設けられている。
【００７５】
そして、対向基板２０２において対向電極２３は、図３に示すように、対向基板２０２にてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する側の面に形成されている。対向電極２３は、いわゆる透明電極であって、たとえば、ＩＴＯを用いて形成されている。ここでは、図３に示すように、カラーフィルタ層２１を被覆するように、平坦化膜２２が設けられており、その平坦化膜２２の上に、対向電極２３がベタ状に全面に設けられている。
【００７６】
液晶層２０３について示す。
【００７７】
液晶層２０３は、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間にて挟持され、配向処理される。たとえば、液晶層２０３は、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間において、スペーサ（図示なし）により所定の距離が保持された間隔に、封入されている。そして、液晶層２０３は、ＴＦＴアレイ基板２０１および対向基板２０２に形成された液晶配向膜（図示なし）によって配向されている。たとえば、液晶層２０３は、液晶分子が垂直配向するように形成される。
【００７８】
（バックライトの構成）
図４は、本発明の実施形態１において、バックライト３００を模式的に示す断面図である。図５は、本発明の実施形態１において、バックライト３００の要部を模式的に示す斜視図である。
【００７９】
図４に示すように、バックライト３００は、光源３０１と、導光板３０２とを有しており、液晶パネル２００の画素領域ＰＡの全面を照明するように、照明光Ｒを出射する。
【００８０】
光源３０１は、図４に示すように、光を照射する照射面ＥＳを含み、この照射面ＥＳが、導光板３０２において光が入射される入射面ＩＳに対面するように配置されている。ここでは、導光板３０２の側面に設けられている入射面ＩＳに、光源３０１の照射面ＥＳが対面している。そして、光源３０１は、制御信号が制御部４０１から供給され、その制御信号に基づいて、発光動作を実施するように構成されている。
【００８１】
本実施形態においては、光源３０１は、図５に示すように、可視光源３０１ａと、赤外光源３０１ｂとを有する。
【００８２】
可視光源３０１ａは、たとえば、白色ＬＥＤであり、白色の可視光線を照射するように構成されている。この可視光源３０１ａは、図５に示すように、導光板３０２の入射面ＩＳに照射面ＥＳが対面するように配置されており、その導光板３０２の入射面ＩＳに照射面ＥＳから可視光線を照射する。ここでは、可視光源３０１ａは、複数であり、その複数が、導光板３０２の入射面ＩＳに沿うように並べられて配置されている。
【００８３】
赤外光源３０１ｂは、たとえば、赤外線ＬＥＤであり、赤外光線を照射するように構成されている。この赤外光源３０１ｂは、図５に示すように、導光板３０２の入射面ＩＳに照射面ＥＳが対面するように配置されており、その導光板３０２の入射面ＩＳに照射面ＥＳから赤外光線を照射する。たとえば、中心波長が８５０ｎｍである赤外光線を照射する。ここでは、赤外光源３０１ｂは、たとえば、単数であり、可視光源３０１ａが設けられた導光板３０２の入射面ＩＳにおいて、その可視光源３０１ａと並ぶように配置されている。本実施形態においては、図５に示すように、赤外光源３０１ｂは、可視光源３０１ａが設けられた導光板３０２の入射面ＩＳにおいて、略中央部分になるように配置されている。
【００８４】
導光板３０２は、図４に示すように、入射面ＩＳに光源３０１の照射面ＥＳが対面するように設けられており、その照射面ＥＳから照射された光が入射される。そして、導光板３０２は、その入射面ＩＳに入射された光を導光する。そして、その導光した光を、入射面ＩＳに対して直交するように設けられた出射面ＰＳ１から照明光Ｒとして出射する。導光板３０２は、液晶パネル２００の背面に対面するように配置され、その液晶パネル２００の背面に向かって、出射面ＰＳ１から照明光Ｒを出射する。この導光板３０２は、たとえば、アクリル樹脂など、光透過性が高い透明な材料を用いて、射出成型により形成される。
【００８５】
本実施形態においては、導光板３０２は、可視光源３０１ａから出射された可視光線と、赤外光源３０１ｂから出射された赤外光線との両者が、入射面ＩＳに入射され、その入射面ＩＳから入射された可視光線と赤外光線とを導光する。そして、その導光した可視光線と赤外光線とが、出射面ＰＳ１から照明光Ｒとして出射される。そして、上記のように、透過型の液晶パネル２００の画素領域ＰＡにおいて画像が表示される。
【００８６】
導光板３０２は、図４に示すように、光学フィルム３０３と反射フィルム３０４とが設けられている。
【００８７】
光学フィルム３０３は、図４に示すように、導光板３０２において出射面ＰＳ１に対面するように設けられている。光学フィルム３０３は、導光板３０２の出射面ＰＳ１から出射される照明光Ｒを受け、その光学特性を変調するように構成されている。
【００８８】
本実施形態においては、光学フィルム３０３は、拡散シート３０３ａとプリズムシート３０３ｂとを有しており、拡散シート３０３ａとプリズムシート３０３ｂとが導光板３０２の側から順次配置されている。そして、拡散シート３０３ａは、導光板３０２の出射面ＰＳから出射される光を拡散し、プリズムシート３０３ｂは、その拡散された光を導光板３０２の出射面ＰＳの法線方向ｚに沿うように集光する。このようにすることで、光学フィルム３０３は、導光板３０２から出射された光を、平面光の照明光Ｒとして液晶パネル２００の裏面へ出射する。
【００８９】
反射フィルム３０４は、図４に示すように、導光板３０２において出射面ＰＳに対して反対側に位置する面に対面するように設けられている。反射フィルム３０４は、導光板３０２において出射面ＰＳ１に対して反対側に位置する面ＰＳ２から出射される光を受けて、導光板３０２の出射面ＰＳ１の側へ、その光を反射する。
【００９０】
（動作）
以下より、上記の液晶表示装置１００において、ユーザーの指などの被検知体が液晶パネル２００の画素領域ＰＡに接触もしくは移動された位置を検出する際の動作について説明する。
【００９１】
図６は、本発明の実施形態１において、被検知体が液晶パネル２００の画素領域ＰＡに接触もしくは移動された位置を検出する際の様子を模式的に示す断面図である。図６においては、要部を記載し、その他の部分については、記載を省略している。
【００９２】
液晶表示装置１００が白表示をしている際において、ユーザーの指などの被検知体Ｆが画素領域ＰＡに接触もしくは移動されたときには、図６に示すように、バックライト３００から照明された照明光Ｒが、液晶パネル２００を介して第２の偏光板２０７を透過し、その被検知体Ｆによって、反射される。そして、その反射された反射光Ｈが、液晶パネル２００に形成されたフォトセンサ素子３２によって受光される。
【００９３】
ここでは、上述したように、バックライト３００が可視光線ＶＲと赤外光線ＩＲとを含む照明光Ｒを、平面光として、液晶パネル２００の背面に照射する。そして、その照明光Ｒは、液晶パネル２００を介して、被検知体Ｆに照射され、被検知体Ｆによって反射される。そして、その被検知体Ｆによって反射された反射光Ｈを、フォトセンサ素子３２が受光する。
【００９４】
このとき、照明光Ｒにおいて可視光線ＶＲは、液晶パネル２００などの各部において吸収され、その強度が低下した状態で、フォトセンサ素子３２によって受光される。これに対して、照明光Ｒにおいて赤外光線ＩＲは、液晶パネル２００の各部において吸収される割合が可視光線ＶＲよりも小さいため、可視光線ＶＲよりも大きな強度で、フォトセンサ素子３２によって受光される。
【００９５】
そして、その受光した光の強度に応じた信号強度の受光データをフォトセンサ素子３２が生成する。その後、周辺回路によって受光データが読み出され、その受光データが読み出されたフォトセンサ素子３２の位置と、そのフォトセンサ素子３２から読み出された受光データの信号強度とのそれぞれに基づいて、被検知体Ｆが画素領域ＰＡにおいて接触した位置が、位置検出部４０２によって検出される。
【００９６】
一方で、液晶表示装置１００が黒表示をしている際には、バックライト３００から照明された照明光Ｒに含まれる可視光線ＶＲは、液晶パネル２００を介して第２の偏光板２０７を透過しないが、その照明光Ｒに含まれる赤外光線ＩＲは、第２の偏光板２０７を透過する。このため、白表示の場合と同様に、赤外光線ＩＲをフォトセンサ素子３２が受光可能であるので、被検知体Ｆが画素領域ＰＡにおいて接触した位置が、位置検出部４０２によって検出される。
【００９７】
（製造方法）
上記の液晶パネル２００を製造する製造方法について、以下より、説明する。
【００９８】
図７と図８と図９とのそれぞれは、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００について製造する際の製造工程の要部を示す断面図である。図７と図８と図９とにおいては、本実施形態の液晶パネル２００を製造する際において、ＴＦＴアレイ基板２０１を製造する製造工程について、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ），（ｉ）の順で示している。
【００９９】
まず、図７（ａ）に示すように、画素スイッチング素子３１のゲート電極４５と、フォトセンサ素子３２の遮光膜４３とを形成する。
【０１００】
ここでは、ガラス基板２０１ｇ上に、たとえば、厚さが５０〜１００ｎｍのモリブデン膜（図示なし）を、マグネトロン・スパッタ法で成膜した後に、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングで、そのモリブデン膜をパターン加工することによって、図７（ａ）に示すように、画素スイッチング素子３１のゲート電極４５と、フォトセンサ素子３２の遮光膜４３とを形成する。
【０１０１】
なお、必要に応じて、ガラス基板２０１ｇの表面に、予めＳｉＮｘやＳｉＯ２などの絶縁膜を、熱緩衝層として形成し、その上に、上記のように、ゲート電極４５と遮光膜４３とを形成してもよい。たとえば、厚さ１００ｎｍのＳｉＮｘと、厚さ２００ｎｍのＳｉＯ２とを、プラズマＣＶＤ法によって形成し、この熱緩衝層を形成することができる。
【０１０２】
つぎに、図７（ｂ）に示すように、画素スイッチング素子３１のゲート絶縁膜４６ｇと、フォトセンサ素子３２の絶縁膜４６ｓとを形成後、その画素スイッチング素子３１のゲート絶縁膜４６ｇと、フォトセンサ素子３２の絶縁膜４６ｓとを被覆するように、ポリシリコン膜４８ｐを形成する。
【０１０３】
ここでは、たとえば、ＳｉＮｘ膜（図示無し）と、ＳｉＯ２膜（図示無し）とを、画素スイッチング素子３１のゲート電極４５およびフォトセンサ素子３２の遮光膜４３を被覆するように、順次、ガラス基板２０１ｇの表面に設けて、画素スイッチング素子３１のゲート絶縁膜４６ｇと、フォトセンサ素子３２の絶縁膜４６ｓとを形成する。たとえば、プラズマＣＶＤ法によって、厚さが２５〜５０ｎｍのＳｉＮｘ膜と、厚さ３０〜５０ｎｍのＳｉＯ２膜とを、順次、ガラス基板２０１ｇの表面に堆積させる。
【０１０４】
そして、これに続いて、原料ガスの切り替えを行い、上記の画素スイッチング素子３１のゲート絶縁膜４６ｇと、フォトセンサ素子３２の絶縁膜４６ｓとを被覆するように、非晶質シリコン膜（図示なし）を成膜する。たとえば、プラズマＣＶＤ法によって、膜厚が約３０〜６０ｎｍになるように、この非晶質シリコン膜を成膜する。
【０１０５】
この後、非晶質シリコン膜について、脱水素アニール処理を行う。具体的には、窒素雰囲気の下、温度が４００℃の炉において、１〜３時間程度、熱処理を実施することによって、上記の非晶質シリコン膜ＡＭの膜中の水素量を、０．１〜２原子数％程度まで低減させる。
【０１０６】
そして、つぎに、エキシマ・レーザ・アニール（ＥＬＡ）を行い、その非晶質シリコン膜をポリシリコン膜４８ｐに転換する。具体的には、波長が３０８ｎｍであるエキシマレーザを、非晶質シリコン膜に照射することによって、その非晶質シリコン膜をポリシリコン膜４８ｐに転換する。
【０１０７】
そして、さらに、ＴＦＴである画素スイッチング素子３１の閾電圧Ｖｔｈを制御するために、上記のポリシリコン膜４８ｐに対して、イオンインプランテーションを必要に応じて行う。たとえば、Ｂ＋イオンをドーパントとし、１０ｋｅＶの加速エネルギーでドーズ量１×１０１１〜１×１０１２／ｃｍ２程度になるように、ポリシリコン膜４８ｐにイオン注入する。
【０１０８】
つぎに、図７（ｃ）に示すように、ストッパ層ＳＴを形成する。
【０１０９】
ここでは、ポリシリコン膜４８ｐを被覆するように、ＳｉＯ２層（図示なし）を成膜した後、そのＳｉＯ２層についてパターン加工することで、ゲート電極４５に整合するように、ストッパ層ＳＴを形成する。
【０１１０】
具体的には、まず、プラズマＣＶＤ法によって、約１０〜２００ｎｍの厚みになるように、ＳｉＯ２膜を成膜する。たとえば、シランガスＳｉＨ４と亜酸化窒素ガスＮ２Ｏとをプラズマ分解させることで、このＳｉＯ２膜を堆積させる。そして、このＳｉＯ２膜を、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングによって、所定の形状にパターニングしストッパ膜ＳＴに加工する。たとえば、裏面露光技術によって、ゲート電極４５と自己整合するように、このストッパ膜ＳＴを形成する。
【０１１１】
なお、ポリシリコン膜４８ｐにおいて、ストッパ膜ＳＴの直下に位置する部分は、チャネル領域４８Ｃとして、ストッパ層ＳＴによって保護されており、このチャネル領域４８Ｃには、前述したように、予め閾値を制御するために実施されたイオンインプランテーションにより、Ｂ＋イオンが、比較的、低ドーズ量で注入されている。
【０１１２】
つぎに、図８（ｄ）に示すように、画素スイッチング素子３１のソース・ドレイン領域４８Ａ，４８Ｂと、フォトセンサ素子３２のｎ層４７ｎを形成する。
【０１１３】
ここでは、上記のストッパ膜ＳＴをマスクとして、ポリシリコン膜４８ｐにおいて、ソース・ドレイン領域４８Ａ，４８Ｂの低濃度不純物領域４８ＡＬ，４８ＢＬを形成する部分に、たとえば、Ｐ＋イオンを注入する。たとえば、５×１０１２〜１×１０１３／ｃｍ２のドーズ量であって、たとえば、１０ｋｅＶの加速エネルギーの条件において、このイオン注入を実施する。
【０１１４】
この後、ストッパ膜ＳＴと、低濃度不純物領域４８ＡＬ，４８ＢＬとを被覆するようにフォトレジストマスク（図示なし）をパターン加工して形成する。そして、そのフォトレジストマスクをマスクとして、たとえば、Ｐ＋イオンなどのｎ型不純物を、ポリシリコン膜４８ｐに注入する。ここでは、ポリシリコン膜４８ｐにおいて、高濃度不純物領域４８ＡＨ，４８ＢＨと、ｎ層４７ｎとを形成する部分に、Ｐ＋イオンなどのｎ型不純物を注入する。このイオン注入においては、たとえば、イオンシャワーにて実施することができる。具体的には、質量分離をかける事なく、電界加速によって、不純物イオンを注入する。たとえば、１×１０１５／ｃｍ２程度のドーズ量であって、加速エネルギーが、１０ｋｅＶの条件にて、このイオン注入を実施する。
【０１１５】
そして、紫外線ランプを用いて、ＲＴＡ（急速熱アニール）処理を実施することで、上記にてポリシリコン膜４８ｐに注入された不純物イオンを活性化する。
【０１１６】
その後、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングによって、ポリシリコン膜４８ｐをパターン加工することで、画素スイッチング素子３１のソース・ドレイン領域４８Ａ，４８Ｂと、フォトセンサ素子３２のｎ層４７ｎを形成する
【０１１７】
つぎに、図８（ｅ）に示すように、フォトセンサ素子３２のｉ層４７ｉと、ｐ層４７ｐとを形成する。
【０１１８】
ここでは、たとえば、微結晶シリコン膜（図示なし）と、ボロンがドープされた微結晶シリコン膜（図示なし）とを順次成膜する。
【０１１９】
具体的には、プラズマＣＶＤ法によって、厚さが約４０〜２０００ｎｍになるように、この微結晶シリコン膜（図示なし）を成膜する。ここでは、シランガスＳｉＨ４と水素との混合ガスを用いることで、この微結晶シリコン膜（図示なし）を形成する。
【０１２０】
そして、プラズマＣＶＤ法によって、厚さが約５〜３０ｎｍになるように、ボロンがドープされた微結晶シリコン膜（図示なし）を成膜する。ここでは、ジボランＢ２Ｈ６ガスを濃度が０．１〜３％程度になるように水素希釈した混合ガスを用いた。つまり、ジボランＢ２Ｈ６ガスのシランガスＳｉＨ４に対する流量比を、０．１〜３％として、ボロンがドープされた微結晶シリコン膜（図示なし）を成膜する。
【０１２１】
その後、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングによって、上記の微結晶シリコン膜（図示なし）と、ボロンイオンがドープされた微結晶シリコン膜（図示なし）とをパターン加工し、フォトセンサ素子３２のｉ層４７ｉと、ｐ層４７ｐとを形成する。
【０１２２】
つぎに、図８（ｆ）に示すように、層間絶縁膜４９を形成する。
【０１２３】
ここでは、上記にて形成した各層を被覆するように、層間絶縁膜４９を形成する。具体的には、プラズマＣＶＤ法によって、ＳｉＯ２膜とＳｉＮｘ膜とを、順次、連続して成膜し、層間絶縁膜４９とする。たとえば、ＳｉＯ２膜を厚さが約１００ｎｍ〜２００ｎｍになるように成膜後、ＳｉＮｘ膜を厚さが約２００ｎｍ〜４００ｎｍになるように成膜する。
【０１２４】
その後、層間絶縁膜４９に含まれる水素原子を、上記の半導体膜中に拡散させる水素化アニール処理を実施する。たとえば、窒素ガス、または、フォーミングガス中、または、真空中雰囲気下において、２５０℃〜４００℃程度の温度で、加熱処理を、１〜３時間、実施することで、この水素化アニールを実施する。
【０１２５】
つぎに、図９（ｇ）に示すように、コンタクトホールＣＨ１１，ＣＨ１２，ＣＨ２１，ＣＨ２２を形成する。
【０１２６】
ここでは、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングにより、層間絶縁膜４９にコンタクトホールＣＨ１１，ＣＨ１２，ＣＨ２１，ＣＨ２２を形成する。具体的には、高濃度不純物領域４８ＡＨ，４８ＢＨの各表面が露出するように、コンタクトホールＣＨ１１，ＣＨ１２を形成する。また、ｎ層４７ｎおよびｐ層４７ｂの表面が露出するように、コンタクトホールＣＨ２１，ＣＨ２２を形成する。
【０１２７】
つぎに、図９（ｈ）に示すように、ソース電極５３とドレイン電極５４と第１電極５１と配線ＨＨとを形成する。
【０１２８】
ここでは、コンタクトホールＣＨ１１，ＣＨ１２，ＣＨ２１を埋めるように、たとえば、Ａｌなどの導電材料を、スパッタリング法によって、堆積し、導電膜（図示なし）を成膜する。たとえば、１００ｎｍ〜１μｍの厚みになるように、この導電膜を成膜する。
【０１２９】
その後、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングによって、その導電膜をパターン加工することによって、ソース電極５３とドレイン電極５４と第１電極５１と配線ＨＨとを形成する。
【０１３０】
つぎに、図９（ｉ）に示すように、平坦化膜６０を形成後に、その平坦化膜６０にコンタクトホールＣＨ３１，ＣＨ４１，ＣＨ４２を形成する。
【０１３１】
ここでは、上記にて形成した各層を被覆するように、平坦化膜６０を形成する。具体的には、感光性のアクリル樹脂などの感光性樹脂を、厚みが１〜３μｍ程度になるように成膜することで、この平坦化膜６０を形成する。
【０１３２】
その後、フォトリソグラフィーによって、ドレイン電極５４とｐ層４７ｐと配線ＨＨとのそれぞれの表面を露出するように、この平坦化膜６０にコンタクトホールＣＨ３１，ＣＨ４１，ＣＨ４２を形成する。そして、１２０〜２００℃程度の温度で焼成する。
【０１３３】
つぎに、図３に示すように、画素電極６２と、第２電極５２とを形成する。
【０１３４】
ここでは、たとえば、酸化インジュウム錫（Ｉｎ２Ｏ３＋ＳｎＯ２、以下、ＩＴＯ）などからなる透明導電膜（図示なし）を、平坦化層６０上に形成後、その透明導電膜をパターン加工することで、画素電極６２と、第２電極５２とを形成する。なお、駆動回路部のトランジスタについては、画素電極を形成しない。また、反射型にする際には、ＡｇまたはＡｌなどからなる反射電極を、画素電極として形成する。
【０１３５】
そして、上記のように画素電極６２などの各部が形成されたＴＦＴアレイ基板２０１と、対向電極２３などの各部が形成された対向基板２０２とを、画素電極６２と対向電極２３とが対向するように貼り合わせる。ここでは、貼り合わせるに当たり、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とのそれぞれに、たとえば、ポリイミドで配向膜を形成した後に、その配向膜をラビング処理する。そして、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とを、間隔を隔てて対面するように貼り合わせる。その後、そのＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間の間隔に液晶を注入し、液晶層２０３を配向させて液晶パネル２００を形成する。
【０１３６】
その後、偏光板、バックライトなどの周辺機器を実装して液晶表示装置１００を完成する。
【０１３７】
以上のように、本実施形態の液晶表示装置１００は、画素領域ＰＡに画素Ｐが配置された液晶パネル２００を含み、その液晶パネル２００に入射する光を受光するフォトセンサ素子３２が液晶パネル２００に設けられている。ここでは、そのフォトセンサ素子３２は、ｎ層４７ｎとｐ層４７ｐとｉ層４７ｉとを含み、ｎ層４７ｎとｐ層４７ｐとがｉ層４７ｉを挟むように設けられているフォトダイオードであって、ｎ層４７ｎとｉ層４７ｉとｐ層４７ｐとのそれぞれが、液晶パネル２００の面の法線方向ｚにおいて、順次、積層されている。つまり、フォトセンサ素子３２は、液晶パネル２００の面の法線方向ｚにおいて電流が流れる縦型構造になるように形成されている。そして、さらに、本実施形態においては、ｉ層４７ｉは、ポリシリコンよりも光吸収係数が高い微結晶シリコンによって形成されている。このため、本実施形態においては、赤外線のように、長波長の光に対するフォトセンサ素子３２の感度を、高感度化することができる。
【０１３８】
したがって、本実施形態は、フォトセンサ素子３２が、高感度に受光データを生成することができるので、位置検出感度を向上させることができる。特に、本実施形態のように、フォトセンサ素子３２が赤外線を受光して受光データを生成する場合には、効果的である。
【０１３９】
また、本実施形態においては、画素領域ＰＡにおいて画素Ｐをスイッチングする画素スイッチング素子３１は、チャネル領域４８Ｃが形成された半導体層４８を有する薄膜トランジスタであり、フォトセンサ素子３２は、ｎ層４７ｎが画素スイッチング素子３１の半導体層４７と同じ半導体層をパターン加工することで形成されている。このため、本実施形態は、高い製造効率にて、液晶パネル２００を製造することができる。
【０１４０】
＜実施形態２＞
以下より、本発明の実施形態２について説明する。
【０１４１】
図１０は、本発明の実施形態２において、液晶パネル２００の画素領域ＰＡの要部を模式的に示す断面図である。
【０１４２】
本実施形態においては、図１０に示すように、フォトセンサ素子３２の構成が実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【０１４３】
本実施形態のフォトセンサ素子３２においては、ｎ層４７ｎは、高抵抗層４７ｎａと、低抵抗層４７ｎｂとを含む。
【０１４４】
ｎ層４７ｎにおいて高抵抗層４７ｎａは、図１０に示すように、低抵抗層４７ｎｂを介して、遮光膜４３に対面するように設けられている。つまり、高抵抗層４７ｎａは、ｉ層４７ｉと低抵抗層４７ｎｂとの間に介在するように設けられている、ここでは、高抵抗層４７ｎａは、ｉ層４７ｉと同様に形成されている。たとえば、高抵抗層４７ｎａは、プラズマＣＶＤ法によって、リンがドープされた微結晶シリコン膜（図示なし）を、パターン加工することで形成される。
【０１４５】
ｎ層４７ｎにおいて低抵抗層４７ｎｂは、高抵抗層４７ｎａよりも抵抗率が低くなる材料で形成されている。具体的には、低抵抗層４７ｎｂは、高抵抗層４７ｎａよりもドーピング効率が高い、レーザ結晶化による多結晶シリコン薄膜を用いている。ここでは、低抵抗層４７ｎｂは、実施形態１のｎ層４７ｎと同様にして形成されている。つまり、低抵抗層４７ｎｂは、多結晶シリコンで形成されており、図１０に示すように、ｉ層４７ｉの側面に対応する部分から外側へ延在するように形成されており、その延在した部分の表面には、第１電極５１が電気的に接続されている。
【０１４６】
以上のように、本実施形態は、実施形態１と同様に、縦型構造になるようにフォトセンサ素子３２を形成すると共に、ｉ層４７ｉを微結晶シリコン半導体によって形成している。このため、本実施形態においては、実施形態１と同様に、フォトセンサ素子３２の感度を、高感度化することができる。
【０１４７】
＜実施形態３＞
以下より、本発明にかかる実施形態３について説明する。
【０１４８】
図１１は、本発明の実施形態３において、液晶パネル２００の画素領域ＰＡの要部を模式的に示す断面図である。
【０１４９】
本実施形態においては、図１１に示すように、フォトセンサ素子３２の構成が実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【０１５０】
本実施形態においては、フォトセンサ素子３２の半導体層４７は、実施形態１と同様に、ｎ層４７ｎとｉ層４７ｉとｐ層４７ｐとが積層されており、光電変換が行われる半導体層４７が、液晶パネル２００の面の法線方向ｚにおいて電流が流れる縦型構造になるように、構成されている。しかし、半導体層４７は、実施形態１と異なり、ｐ層４７ｐ、ｉ層４７ｉとｎ層４７ｎとが、順次、ＴＦＴアレイ基板２０１のガラス基板２０１ｇの側から設けられている。
【０１５１】
また、半導体層４７において、ｎ層４７ｎは、実施形態１の第２電極５２と同様に、ＩＴＯ、ＺｎＯなどの透明な材料を用いて設けられている。つまり、ｉ層４７ｉおよび配線ＨＨの表面が露出するように平坦化膜６０を貫通させて設けられてコンタクトホールに、上記の透明な導電材料を成膜し、パターン加工することで、このｎ層４７ｎが形成されている。
【０１５２】
以上のように、本実施形態は、実施形態１と同様に、縦型構造になるようにフォトセンサ素子３２を形成すると共に、ｉ層４７ｉを微結晶シリコン半導体によって形成している。このため、本実施形態においては、実施形態１と同様に、フォトセンサ素子３２の感度を、高感度化することができる。
【０１５３】
なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。
【０１５４】
たとえば、上記の実施形態においては、画素スイッチング素子３１を、ボトムゲート型の薄膜トランジスタとして構成する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、トップゲート型のＴＦＴを、画素スイッチング素子３１として形成してもよい。
【０１５５】
また、上記の実施形態においては、複数の画素Ｐに対応するように複数のフォトセンサ素子３２を設ける場合について示したが、これに限定されない。たとえば、複数の画素Ｐに対して１つのフォトセンサ素子３２を設けてもよく、逆に、１つの画素Ｐに対して複数のフォトセンサ素子３２を設けてもよい。
【０１５６】
また、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、ＦＦＳ（Ｆｉｅｌｄ  Ｆｒｉｎｇｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式など、さまざまな方式の液晶パネルに適用可能である。さらに、有機ＥＬ表示素子、電子ペーパーなどの他の表示装置においても、適用可能である。
【０１５７】
また、上記の実施形態においては、多結晶半導体または微結晶半導体によって、ｎ層４７ｎまたはｐ層４７ｐを形成する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、非晶質シリコンのような非晶質半導体によって、ｎ層４７ｎまたはｐ層４７ｐを形成してもよい。
【０１５８】
また、上記の実施形態においては、シリコン半導体を用いてフォトセンサ素子３２を形成する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、プラズマＣＶＤの際に原料ガスにメタンＣＨ４やアセチレンガスＣ２Ｈ２、エタンガスＣ２Ｈ６を添加することで、非晶質シリコンカーバイドａ−Ｓｉ１−ＸＣＸ：Ｈ（ここでｘは炭素組成比）を形成し、その非晶質シリコンカーバイドａ−Ｓｉ１−ＸＣＸ：Ｈを用いてフォトセンサ素子３２を構成しても良い。具体的には、縦型構造のフォトセンサ素子３２を構成するｐ層４７ｐとｎ層４７ｎとにおいて、ガラス基板２０１ｇから離れた方の層について、非晶質シリコンカーバイドａ−Ｓｉ１−ＸＣＸ：Ｈを用いて形成することが好適である。ここでは、光学的バンドギャップを、１．９〜２．３ｅＶ程度まで広げることで、ｐ層４７ｐとｎ層４７ｎとにおいてガラス基板２０１ｇから離れた方の層によって光が吸収される量を減少させることができるため、フォトセンサ素子３２の感度を、より高感度にすることができる。
【０１５９】
また、上記の実施形態においては、赤外光線を含むように照明光を照射する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、赤外光線を含まずに、可視光線のみを含む照明光を照射する場合においても、適用可能である。なお、この場合において、赤外光線でなく、可視光線をフォトセンサ素子が受光する際には、たとえば、非晶質シリコンを用いて、ｉ層を形成することが好適である。
【０１６０】
また、本実施形態の液晶表示装置１００は、さまざまな電子機器の部品として適用することができる。
【０１６１】
図１２から図１６は、本発明の実施形態において、液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【０１６２】
図１２に示すように、テレビジョン放送を受信し表示するテレビにおいて、その受信した画像を表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１６３】
また、図１３に示すように、デジタルスチルカメラにおいて、その撮像画像などの画像を表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１６４】
また、図１４に示すように、ノート型パーソナルコンピュータにおいて、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１６５】
また、図１５に示すように、携帯電話端末において、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１６６】
また、図１６に示すように、ビデオカメラにおいて、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１６７】
なお、上記の実施形態において、液晶表示装置１００は、本発明の表示装置に相当する。
また、上記の実施形態において、画素スイッチング素子３１は、本発明の画素スイッチング素子に相当する。また、上記の実施形態において、フォトセンサ素子３２は、本発明のフォトセンサ素子に相当する。また、上記の実施形態において、ｎ層４７ｎは、本発明の第１導電型半導体層，第２導電型半導体層に相当する。また、上記の実施形態において、高抵抗層４７ｎａは、本発明の高抵抗層に相当する。また、上記の実施形態において、低抵抗層４７ｎｂは、本発明の低抵抗層に相当する。また、上記の実施形態において、ｐ層４７ｐは、本発明の第１導電型半導体層，第２導電型半導体層に相当する。また、上記の実施形態において、ｉ層４７ｉは、本発明の真性半導体層に相当する。また、上記の実施形態において、半導体層４８は、本発明の半導体層に相当する。また、上記の実施形態において、液晶パネル２００は、本発明の表示パネルに相当する。また、上記の実施形態において、ＴＦＴアレイ基板２０１は、本発明の第１基板に相当する。また、上記の実施形態において、対向基板２０２は、本発明の第２基板に相当する。また、上記の実施形態において、液晶層２０３は、本発明の液晶層に相当する。また、上記の実施形態において、バックライト３００は、本発明の照明部に相当する。また、上記の実施形態において、画素Ｐは、本発明の画素に相当する。また、上記の実施形態において、画素領域ＰＡは、本発明の画素領域に相当する。
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】図１は、本発明の実施形態１において、液晶表示装置１００の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態１において、液晶パネル２００を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態１において、液晶パネル２００の画素領域ＰＡの要部を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態１において、バックライト３００を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態１において、バックライト３００の要部を模式的に示す斜視図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態１において、被検知体が液晶パネル２００の画素領域ＰＡに接触もしくは移動された位置を検出する際の様子を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００について製造する際の製造工程の要部を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００について製造する際の製造工程の要部を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００について製造する際の製造工程の要部を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態２において、液晶パネル２００の画素領域ＰＡの要部を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態３において、液晶パネル２００の画素領域ＰＡの要部を模式的に示す断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態において、液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態において、液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態において、液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態において、液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態において、液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【符号の説明】
【０１６９】
３２：フォトセンサ素子（フォトセンサ素子）、４７ｎ：ｎ層（第１導電型半導体層，第２導電型半導体層）、４７ｐ：ｐ層（第１導電型半導体層，第２導電型半導体層）、４７ｉ：ｉ層（真性半導体層）、３１：画素スイッチング素子、４８：半導体層、４７ｎａ：高抵抗層、４７ｎｂ：低抵抗層、２００：液晶パネル（表示パネル）、２０１：ＴＦＴアレイ基板（第１基板）、２０２：対向基板（第２基板）、２０３：液晶層、３００：バックライト（照明部）、ＰＡ：画素領域、Ｐ：画素
【図１】
2009229502.tif 000003
【図２】
2009229502.tif 000004
【図３】
2009229502.tif 000005
【図４】
2009229502.tif 000006
【図５】
2009229502.tif 000007
【図６】
2009229502.tif 000008
【図７】
2009229502.tif 000009
【図８】
2009229502.tif 000010
【図９】
2009229502.tif 000011
【図１０】
2009229502.tif 000012
【図１１】
2009229502.tif 000013
【図１２】
2009229502.tif 000014
【図１３】
2009229502.tif 000015
【図１４】
2009229502.tif 000016
【図１５】
2009229502.tif 000017
【図１６】
2009229502.tif 000018