(57)【要約】【課題】基板の上方からの光の受光感度の向上を図ることが可能な光センサー、およびこの光センサーを用いた表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】半導体薄膜に受光部が設けられた光センサーであって、順テーパ形状の傾斜側壁Ａを備えた凹部１aを有する基板１と、基板１の凹部１ａに沿って設けられた反射材料層３と、反射材料層３が設けられた基板１上を覆う絶縁膜５と、凹部１ａ上を横切る状態で絶縁膜５上に設けられた半導体薄膜７とを備え、半導体薄膜７の受光部（ｉ領域）７ｉが凹部１ａ上に配置されていることを特徴としている。の受光部（ｉ領域）７ｉが凹部１ａの内壁面に沿って設けられている。【選択図】図１
2009135188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体薄膜に受光部が設けられた光センサーであって、
順テーパ形状の傾斜側壁を備えた凹部を有する基板と、
前記基板の凹部に沿って設けられた反射材料層と、
前記反射材料層が設けられた前記基板上を覆う絶縁膜と、
前記凹部上を横切る状態で前記絶縁膜上に設けられた半導体薄膜とを備え、
前記半導体薄膜の受光部が前記凹部上に配置されている
ことを特徴とする光センサー。
【請求項２】
請求項１記載の光センサーにおいて、
前記半導体薄膜は、前記受光部として用いられるｉ型の不純物領域と共に、当該受光部を挟む位置にｐ型の不純物領域とｎ型の不純物領域とを備えている
ことを特徴とする光センサー。
【請求項３】
請求項２記載の光センサーにおいて、
前記反射材料層は、前記ｐ型の不純物領域またはｎ型の不純物領域の一方に接続されている
ことを特徴とする光センサー。
【請求項４】
請求項３記載の光センサーにおいて、
前記半導体薄膜を覆う状態で光透過性の層間絶縁膜が設けられ、
前記層間絶縁膜上には、当該層間絶縁膜に形成された接続孔を介して前記ｐ型の不純物領域またはｎ型の不純物領域に接続された配線が設けられ、
前記配線を介して、前記反射材料層と前記ｐ型の不純物領域またはｎ型の不純物領域の一方とが接続されている
ことを特徴とする光センサー。
【請求項５】
請求項１記載の光センサーにおいて、
前記半導体薄膜は、前記受光部として用いられる第１導電型の不純物領域と共に、当該受光を挟む位置に設けられた２つの第２導電型の不純物領域を備えている
前記反射材料層がゲート電極として用いられている
ことを特徴とする光センサー。
【請求項６】
請求項１記載の光センサーにおいて、
前記ｉ型の不純物領域では、可視光もしくは不可視光を検知する
ことを特徴とする光センサー。
【請求項７】
基板上に画素部と共に光センサーが設けられた表示装置において、
前記光センサーは、
前記基板に形成された順テーパ形状の傾斜側壁を備えた凹部に沿って設けられた反射材料層と、
前記反射材料層が設けられた前記基板上を覆う絶縁膜と、
前記凹部上を横切る状態で前記絶縁膜上に設けられた半導体薄膜とを備え、
前記半導体薄膜の受光部が前記凹部上に配置されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項７記載の表示装置において、
前記画素部には、画素駆動用の薄膜トランジスタが設けられ、
前記光センサーを構成する半導体薄膜は、前記薄膜トランジスタの活性層を構成する半導体薄膜と同一層で構成され、
前記反射材料層は、前記薄膜トランジスタのゲート電極と同一層で構成されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項７記載の表示装置において、
前記基板における前記光センサーの形成面側に対向基板が配置され、
前記基板と対向基板との間に液晶層が挟持されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
請求項９記載の表示装置において、
前記基板の外側にバックライトが設けられている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の表示装置において、
前記バックライトは、可視光もしくは不可視光を放出する
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光センサーおよび表示装置に関し、特にはＰＩＮ型ダイオードのようは半導体薄膜を用いた光センサーと、この光センサーを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）などの表示部に用いられる液晶表示装置には、位置情報入力手段として光センサーを設けたものがある。
【０００３】
図１４には、このような表示装置に光センサーとして設けられているＰＩＮ型ダイオードの構成を示す。この図に示すようにＰＩＮ型ダイオードは、基板２０１を覆う絶縁層２０２上に、ポリシリコン膜からなる半導体薄膜２０３を設けている。この半導体薄膜２０３には、ｐ型の不純物領域（ｐ領域）２０３ｐ、低濃度のｐ型の不純物領域（ｉ領域）２０３ｉ、ｎ型の不純物領域（ｎ領域）２０３ｎがこの順に作り込まれている。そして、この半導体薄膜２０３を覆う絶縁膜２０４に、ｐ領域２０３ｐおよびｎ領域２０３ｎに達する接続孔２０４ａがそれぞれ設けられ、これらの接続孔２０４ａを介してｐ領域２０３ｐおよびｎ領域２０３ｎに引き出し電極２０５が接続されている。このような構成の光センサーにおいては、ｉ領域２０３ｉが受光部となり、この受光部における光電変換で発生した正孔電子対がｐ領域２０３ｐおよびｎ領域２０３ｎから取り出される。
【０００４】
ところで、このような光センサーの形成は、液晶の駆動を制御するための薄膜トランジスタと同一工程で行われ、レーザ光照射によってアモルファスシリコン膜を多結晶化してポリシリコン膜とする低温ポリシリコン技術が用いられている。しかしながら、この低温ポリシリコン技術では、８０ｎｍ以上の膜厚のポリシリコン膜を得ることが難しく、透明基板２０１上面から入射した光のうち、シリコンの光吸収スペクトルで決まる一部分の光のみが吸収され、特に赤色から赤外までの長波長領域の光は殆ど吸収されずに透過する。このため、このようなポリシリコン膜を用いた光センサーでは、大きな光信号を得ることが困難である。
【０００５】
そこで、半導体薄膜２０３中におけるｉ領域２０３ｉとｎ領域２０３ｎとの接合面（ＰＮ接合面）を、半導体薄膜２０３の表面に対して傾斜させた構成とが提案されている。これにより、ＰＮ接合の面積が拡大して光がより吸収し易くなるとしている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１１９４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１の構造であっても、長波長領域の光吸収効率の大幅な向上は期待できない。さらにこのような構造は、光センサー自体の作り込みが難しい上、ＰＮ接合面の傾斜角度が１０°〜４５°の範囲でばらつくため、素子特性のばらつきも大きくなる。
【０００８】
しかも、バックライトを備えた液晶表示装置に、上述した構成の光センサーを設けた場合、半導体薄膜２０３の受光部（ｉ領域２０３ｉ）では、バックライトからのノイズ光も顕著に吸収してしまう。このため、信号成分Ｓとノイズ成分Ｎの比であるＳＮ比が低下する。従って、表示装置の上面側からの光を検知する用途としては、感度を得ることができない。
【０００９】
そこで本発明は、均一な素子特性でありながらも基板の上方からの光の受光感度の向上を図ることが可能な光センサー、およびこの光センサーを用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するための本発明は、半導体薄膜に受光部が設けられた光センサーであり、順テーパ形状の傾斜側壁を備えた凹部を有する基板と、この基板の凹部に沿って設けられた反射材料層と、この反射材料層が設けられた基板上を覆う絶縁膜と、前記凹部上を横切る状態で絶縁膜上に設けられた半導体薄膜とを備えている。そして、半導体薄膜の受光部は、前記凹部上に配置されていることを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、このような光センサーを設けた表示装置でもあり、上記構成の光センサーが設けられた基板上に、当該光センサーと共に画素部が設けられている。
【００１２】
このような構成によれば、基板の上方から半導体薄膜に入射した光のうち、半導体薄膜で吸収されずに透過した光が、反射材料層で反射して再び半導体薄膜に入射される。このため、半導体薄膜においての、基板の上方から入射する光の吸収量の増加が図られる。この際、基板に形成した凹部の傾斜側壁を覆う反射材料層部分で反射した光は、凹部の中心側に向かって反射して集光される。このため、凹部上に配置された受光部に反射材料層で反射した光を集光させることができる。これにより、受光部においての光の吸収量の増加が図られる。しかも、凹部の傾斜側壁を覆う反射材料層部分で反射した光は、受光部（ｉ領域）を含む半導体薄膜７に対して横方向または斜め方向から入射するため、受光部（ｉ領域）においての光路長が長くなる。このため長波長領域の光も吸収されるようになり赤外光などの長波長領域の受光感度も向上する。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本発明によれば、光センサーが設けられた基板の上方から入射した光の吸収量の増加が図られる一方、基板の下方から入射する光が導体薄膜のｉ型の不純物領域に入射することを防止できるため、基板の上方から入射する光に対する受光感度の向上を図ることが可能である。また、長波長領域の受光感度の向上を図ることも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の実施の形態を、光センサー、これを用いた表示装置の順に図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
＜光センサーの第１実施形態＞
図１（１）は、第１実施形態の表示装置における特徴部である光センサーＳ１を説明するための要部概略断面図である。また図１（２）は、この光センサーＳ１の平面図であり、この平面図におけるＡ−Ａ’断面が図１（１）に相当する。
【００１６】
この図に示す光センサーＳ１は、いわゆるＰＩＮ型薄膜ダイオード構造の光センサーＳであり、以下のように構成さている。
【００１７】
すなわち、透明材料からなる基板１の表面側には、凹部１ａが形成されている。この凹部１ａは、開口上部に向かって開口幅が広くなり、順テーパ形状の傾斜側壁Ａを備えていることとする。
【００１８】
この基板１上には、光反射性材料からなる反射材料層３が、凹部１ａの底面および傾斜側壁Ａを含む内壁から、凹部１ａの周辺部を覆う形状でパターン形成されている。この反射材料層３は、凹部１ａを埋め込むことのない膜厚を有し、傾斜側壁Ａの形状に沿って成膜されているところが重要である。
【００１９】
また反射材料層３が設けられた基板１上は、絶縁膜５で覆われている。この絶縁膜５は、光透過性材料からなり、凹部１ａを埋め込むことのない膜厚を有し、傾斜側壁Ａの形状に沿って成膜されている状態であることが好ましい。
【００２０】
そして絶縁膜５上には、凹部１ａを横切る状態で半導体薄膜７が設けられている。半導体薄膜７は、少なくとも凹部１ａを横切る状態で設けられており、凹部１ａを埋め込むことのない膜厚を有し、傾斜側壁Ａの形状に沿って成膜されている状態で有ることが好ましい。
【００２１】
この半導体薄膜７には、凹部１ａに重なる位置を、不純物濃度の低いｉ領域からなる受光部７ｉとしている。そしてこの受光部（ｉ領域）７ｉを挟んだ一方側にｐ型不純物を拡散させたｐ領域７ｐが設けられ、他方側にｎ型不純物を拡散させたｎ領域７ｎが設けられたＰＩＮ型ダイオードを構成している。尚、ここでは、受光部（ｉ領域）７ｉは、ｐ領域７ｐよりも低濃度でｐ型不純物が拡散されたｐ-領域であることとする。
【００２２】
ここで、半導体薄膜７は、反射材料層３で受光部（ｉ領域）７ｉが完全に覆われると共に、反射材料層３で覆われた凹部１ａの底部上にｉ領域７ｉが配置されることが好ましい。さらに、低濃度のｐ型拡散層からなる受光部（ｉ領域）７ｉとｎ領域７ｎとの界面であるＰＮ接合面が反射材料層３で完全に覆われる程度に、反射材料層３に対するｎ領域７ｎの重なり幅Ｗを十分な大きさに設定することが好ましい。これにより、ＰＮ接合付近での受光効率が向上し、かつ、受光感度のバラツキを低減することができ、さらに裏面側からＰＮ接合付近に照射される光を遮光することができる。
【００２３】
以上の構成において、基板１における凹部１ａの深さ、傾斜側壁Ａの傾斜角度、絶縁膜５の膜厚は、傾斜側壁Ａに沿って形成された反射材料層３で反射した光が、半導体層７の受光部（ｉ領域）７ｉに集光されるように設計されていることとする。
【００２４】
尚、半導体薄膜７は、非晶質シリコン、微結晶シリコン、または多結晶シリコン、さらにはこれらの混相からなる膜であることとし、多結晶シリコンであることが好ましい。特に、基板１と平行方向に結晶粒径が大きくなる製法で結晶化された多結晶シリコンで構成されていることが好ましい。これにより、比較的に低い印加電圧で受光部（ｉ領域）７ｉを完全に空乏化して光吸収効率を向上させることが可能である。ただし、半導体薄膜７は、シリコンからなるモノに限定されることはなく、酸化物半導体などからなる層であっても良い。
【００２５】
以上のような半導体薄膜７を覆う状態で、光透過性材料からなる層間絶縁膜９が設けられ、この層間絶縁膜９上には、接続孔９ａを介してｐ領域７ｐやｎ型領域７ｎに接続された各配線１１が設けられている。
【００２６】
ここで、反射材料層３は、例えばアルミニウムや高融点金属のような光反射性材料からなることで導電性を備えているが、光センサーＳ１を駆動するためのものではなく、独自の電圧が印加される構成となっている必要はない。このような反射材料層３は、例えば半導体薄膜７のｎ領域７ｎと接続されていることとする。
【００２７】
このような反射材料層３とｎ領域７ｎとの接続は、配線１１を介してなされていることが好ましい。これにより、層間絶縁膜９に対してｐ領域７ｐおよびｎ領域７ｎに達する接続孔９ａを形成する工程と同一工程で、層間絶縁膜９およびその下層の絶縁膜５に対して、反射材料層３に達する接続孔５ａ（平面図のみに図示）を形成することができ、工程増加を防止できる。
【００２８】
図２は、上記第１実施形態の光センサーＳ１の製造工程図であり、以下にこの図に従って光センサーＳ１の作製手順を説明する。
【００２９】
先ず、図２（１）に示すように、基板１の光センサー部に、例えばドライエッチングにより選択的に集光のための凹部１ａを形成する。ここでは、凹部１ａの側壁が順テーパ形状の傾斜側壁Ａとなるような条件でドライエッチングを行う。
【００３０】
次に、図２（２）に示すように、凹部１ａが形成された基板１上に、スパッタにより金属膜を成膜し、次いでここでの図示を省略したレジストパターンをマスクに用いたドライエッチングによって金属膜をパターニングする。これにより、凹部１ａの傾斜側壁Ａおよび底部を十分に覆う形状の反射材料層３をパターン形成する。尚、反射材料層３は、光反射特性が良好な金属材料で構成されることが好ましく、例えば銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、Ａｕ（金）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、ロジウム（Ｒｈ）を基として構成されていることとする。また、この光センサーおよびこれを用いた装置（例えば表示装置）の製造工程中に６５０℃以上の熱処理がある場合は、高融点金属材料で構成されることが好ましく、例えばモリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）を基として構成されていることとする。
【００３１】
次いで、反射材料層３を覆う状態で窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）と酸化シリコン膜（ＳｉＯ2）との２層から成る絶縁膜５を成膜する。
【００３２】
この絶縁膜５上に非晶質シリコンからなる半導体薄膜７を成膜し、さらに例えばＥＬＡ（Ｅｘｃｉｍｅｒ  Ｌａｓｅｒ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理により半導体薄膜７を結晶化して多結晶シリコンとする。
【００３３】
その後、図２（３）に示すように、例えばイオン注入により、ｐ型不純物を拡散してなるｐ領域７ｐ、低濃度でｐ型不純物を拡散してなる受光部（ｉ領域）７ｉ、およびｎ型不純物を拡散してなるｎ型領域７ｎを形成するための不純物導入を、それぞれ行う。また、イオン注入後には、例えば約６００℃でＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理を行うことにより、導入した不純物を活性化させる。尚、この工程は、薄膜トランジスタにおけるソース・ドレインの形成と同一工程で行う。
【００３４】
尚、凹部１ａおよび反射材料層３に対するｐ領域７ｐ、ｉ領域７ｉ、およびｎ領域７ｎの形成位置は先に説明したとおりであり、凹部１ａの底部にｉ領域７ｉが配置され、受光部（ｉ領域）７ｉとｎ領域７ｎとの界面であるＰＮ接合面が、反射材料層３で完全に覆われる程度の幅Ｗでｎ領域７ｎを反射材料層３に重ねる。
【００３５】
また、半導体薄膜７をパターニングすることにより、各センサー部分を分離する。
【００３６】
次に、図２（４）に示すように、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との２層から成る層間絶縁膜９を基板１上の全面に成膜する。その後、層間絶縁膜９に対して、ｐ領域７ｐに達する接続孔９ａおよびｎ領域７ｎに達する接続孔９ａをそれぞれ形成する。またこの工程では、ここでの図示は省略したが、層化絶縁膜９と絶縁膜５とに、反射材料層３に達する接続孔（５ａ）も形成する。
【００３７】
その後は、図２（５）に示すように、スパッタにより金属膜を成膜し、次いでここでの図示を省略したレジストパターンをマスクに用いたドライエッチングによって金属膜をパターニングする。これにより、接続孔９ａを介してｐ領域７ｐに接続された配線１１と、ｎ領域７ｎに接続された配線１１とをそれぞれ形成する。尚、ｎ領域７ｎに接続された配線１１は、ここでの図示を省略した接続孔（５ａ）を介して反射材料層３に接続させるようにパターン形成する。
【００３８】
以上により、図１を用いて説明した構成の光センサーＳ１を得る。
【００３９】
このような構成の光センサーＳ１では、基板１の上方から入射した光のうち、半導体薄膜７の受光部（ｉ領域）７ｉで吸収されずに透過した光が、反射材料層３で反射して再び半導体薄膜７の受光部（ｉ領域）７ｉに入射される。この際、凹部１ａの傾斜側壁Ａを覆う反射材料層３部分で反射した光は、凹部１ａの中心側に向かって反射して集光される。このため、凹部１ａの底部に配置された受光部（ｉ領域）７ｉに対して反射材料層３で反射した光を集光させることができる。これにより、ｉ領域７ｉにおいての基板１の上方から入射する光の吸収量の増加を図ることができる。また、反射材料層３での遮光により、基板１側の裏面側から入射した光は、半導体薄膜７の受光部（ｉ領域）７ｉに入射することを防止できる。
【００４０】
しかも、凹部１ａの傾斜側壁Ａを覆う反射材料層３部分で反射した光は、受光部（ｉ領域）７ｉを含む半導体薄膜７に対して横方向または斜め方向から入射するため、受光部（ｉ領域）７ｉにおいての光路長が長くなる。したがって、半導体薄膜７の膜厚が数十ｎｍの薄さであって、長波長領域の光が吸収され難い構成であっても、受光部（ｉ領域）７ｉにおいての光路長が長くなることによって長波長領域の光も吸収されるようになり、これによっても光の吸収量の増加による感度向上を図ることが可能である。
【００４１】
この結果、基板１の上方から入射する光の受光部（ｉ領域７）ｉに対する吸収率を増加させることができ、特に基板１の上方から入射する光の受光感度を、さらに向上させることが可能である。また、長波長領域の受光感度の向上が図られるため、不可視光である赤外光の検知も可能になる。
【００４２】
そして、反射材料層３をｎ領域７ｎと接続させたことで、反射材料層３とｎ領域７ｎとが同電位に保たれる。このため、反射材料層３とｎ領域７ｎとの間に絶縁膜５を狭持した部分Ｗにおいて寄生容量が発生することを防止できる。したがって、ｉ領域７ｉからｎ領域７ｎに取り出される信号電荷が、この寄生容量に影響されることを防止できる。特に、ｉ領域７ｉとｎ領域７ｎとの界面であるＰＮ接合面を反射材料層３で完全に覆った構成である場合、ｎ領域７ｎと反射材料層３とが積層された部分Ｗが大きくなる。このため、この部分Ｗの寄生容量を防止することによる、信号電荷の取り出し効率の向上効果は大きいものとなる。
【００４３】
また、独自の電圧が印加される構成となっていない反射電極層３は、これをパターン形成した段階では形成工程において受けた静電ダメージが帯電した状態となっているが、この静電ダメージがｎ領域７ｎに接続された配線１１から放電される。したがって、この反射電極層３と重ねて配置される受光部(ｉ領域）７ｉに安定的に空乏層を形成することができる。
【００４４】
以上により、受光部（ｉ領域）７ｉにおいての光電変換を効率的に行い、かつ光電変換によって得られた電荷を効率良く取り出すことが可能になり、これによる受光感度の向上を図ることが可能になる。また、ＰＮ接合面を基板面に対して斜めに作り込む必要がないため、素子間のバラツキも防止できる。
【００４５】
尚、以上説明した第１実施形態においては、受光部（ｉ領域）７ｉがｐ領域７ｐよりも低濃度でｐ型不純物が拡散されたｐ-領域であるとしたが、受光部（ｉ領域）７ｉは、ｎ領域７ｎよりも低濃度でｎ型不純物が拡散されたｎ-領域であっても良い。
【００４６】
＜光センサーの第２実施形態＞
図３は、第２実施形態の表示装置における特徴部である光センサーＳ２を説明するための平面図である。尚、この図３のＡ−Ａ’断面は、図１（１）と同様である。
【００４７】
これらの図に示す光センサーＳ２が、第１実施形態の光センサーＳ１と異なるところは、基板１に複数の凹部１ａが設けられているところにあり、他の構成は同様であることとする。
【００４８】
この場合、複数の凹部１ａの全てが、半導体薄膜７における受光部（ｉ領域）７ｉが積層される位置に設けられていることする。各凹部１ａの形状は、第１実施形態と同様であり、開口方向に向かって開口幅が広くなり、順テーパ形状の傾斜側壁Ａを備えていることとする。そして、反射材料層３は、これらの凹部１ａの傾斜側壁Ａおよび底部を含む内壁を十分に覆う状態で設けられている。
【００４９】
また、反射材料層３の表面で構成される複数の凹部内に、半導体薄膜７における受光部（ｉ領域）７ｉが配置される。特には各凹部の底部に受光部（ｉ領域）７ｉが配置されることが好ましいことも、第１実施形態と同様である。さらに、半導体薄膜７のｎ領域７ｎと反射材料層３とが十分は幅Ｗで積層させていることも第１実施形態と同様である。
【００５０】
尚、反射材料層３の表面で構成される複数の傾斜側壁Ａを備えた凹部内に受光部（ｉ領域）７ｉが配置される構成であれば、受光部（ｉ領域）７ｉに対する凹部１ａの配置は、図示したように一方向に配列させても良いしランダムであっても良い。
【００５１】
このような第２実施形態の構成の光センサーＳ２は、第１実施形態の光センサーと同様の工程手順で作製することができ、同様の効果を得ることが可能である。また、第１実施形態と比較して、全体的な傾斜側壁Ａの面積が広くなるため、この傾斜側壁Ａを覆う反射材料層３部分においての反射による集光効果をより高めることが可能である。また、長波長領域の受光感度の向上が図られるため、不可視光である赤外光の検知も可能になる。
【００５２】
＜光センサーの第３実施形態＞
図４（１）は、第３実施形態の表示装置における特徴部である光センサーＳ３を説明するための要部概略断面図である。また図４（２）は、この光センサーＳ３の平面図であり、この平面図におけるＡ−Ａ’断面が図４（１）に相当する。
【００５３】
これらの図に示す光センサーＳ３が、第１実施形態の光センサーＳ１と異なるところは、反射材料層３が半導体薄膜７のｐ領域７ｐと接続されているところにあり、凹部１ａと反射材料層３および半導体薄膜７との積層状態を含む他の構成は同様であることとする。
【００５４】
このような構成の光センサーＳ３であっても、基板１の凹部１ａの底面および傾斜側壁Ａに沿って反射材料層３を設けたことによって、光センサーＳ３においての表示面側から入射する光の受光感度の向上を図ることが可能である。
【００５５】
そして、反射材料層３をｐ領域７ｐと接続させたことで、反射材料層３がｐ領域７ｐと同電位に保たれる。このため、反射材料層３とｐ領域７ｐとの間に絶縁膜５を狭持した部分Ｗ’において寄生容量が発生することを防止できる。したがって、受光部（ｉ領域）７ｉからｎ領域７ｎに取り出される信号電荷が、この寄生容量に影響されることを防止できる。また、反射電極層３が形成工程において受けた静電ダメージを配線１１から放電することによって、受光部（ｉ領域）７ｉに安定的に空乏層を形成することができることも、第１実施形態と同様である。
【００５６】
以上によって、受光部（ｉ領域）７ｉにおいての光電変換を効率的に行い、かつ光電変換によって得られた電荷を効率良く取り出すことが可能になり、これによる受光感度の向上を図ることが可能になる。また、長波長領域の受光感度の向上が図られるため、不可視光である赤外光の検知も可能になる。
【００５７】
尚、本第３実施形態は、第２実施形態と組み合わせても良い。この場合、反射材料層３および半導体薄膜７と重なる位置に複数の凹部１ａを設ければ良い。
【００５８】
尚、上述した第１実施形態〜第３実施形態においては、ｎ領域７ｎまたはｐ領域７ｐに対して反射材料層３を接続させる構成とした。しかしながら、反射材料層３をｎ領域７ｎやｐ領域７ｐに接続させていない場合であっても、基板１の上方から半導体薄膜７に入射した光を凹部１ａの傾斜側壁Ａに沿った反射材料層３で反射させて再び半導体薄膜７の受光部（ｉ領域）７ｉに入射させることによる効果、および反射材料層３での遮光により、第１基板１側のバックライトから直接入射した光が、半導体薄膜７の受光部（ｉ領域）７ｉに入射することを防止できる効果を得ることは可能である。
【００５９】
＜光センサーの第４実施形態＞
図５（１）は、第４実施形態の表示装置における特徴部である光センサーＳ４を説明するための要部概略断面図である。また図５（２）は、この光センサーＳ４の平面図であり、この平面図におけるＡ−Ａ’断面が図５（１）に相当する。
【００６０】
これらの図に示す光センサーＳ４が、第１実施形態の光センサーＳ１と異なるところは、半導体薄膜７の領域構成にあり、他の構成は同様であることとする。すなわち半導体薄膜７には、第１導電型の不純物領域としてのｐ領域が受光部７ｐ’として設けられている。そしてこの受光部（ｐ領域）７ｐ’を挟む状態で、第２導電型の不純物領域としてのｎ領域７ｎ’が設けられ、ＭＯＳ型センサーとして構成されている。以下、第１実施形態と同様の構成についての詳細な説明は省略する。
【００６１】
透明材料からなる基板１の表面側には、開口上部に向かって開口幅が広くなり順テーパ形状の傾斜側壁Ａを備えた凹部１ａが設けられている。この凹部１ａの底面および傾斜側壁Ａを含む内壁から凹部１ａの周辺部を覆う形状でパターン形成された反射材料層３は、例えばゲート電極として配線されていても良い。
【００６２】
また反射材料層３が設けられた基板１上を覆う光透過性材料からなる絶縁膜５は、上記反射材料層３がゲート電極として配線されている場合には、ゲート絶縁膜を兼ねたものとなる。
【００６３】
そして絶縁膜５上の半導体薄膜７は、凹部１ａに重なる位置を、受光部（ｐ領域）７ｐ’としている。半導体薄膜７は、反射材料層３で受光部（ｐ領域）７ｐ’が完全に覆われると共に、反射材料層３で覆われた凹部１ａの底部に受光部（ｐ領域）７ｐ’が配置されることが好ましい。
【００６４】
さらに、この受光部（ｐ領域）７ｐ’を挟んで配置される２つのｎ領域７ｎ’のうち、ソースとして用いられる側のｎ領域（Ｓ）７ｎ'と受光部（ｐ領域）７ｐ’との界面のＰＮ接合面が、反射材料層３で完全に覆われる程度に十分な幅Ｗで反射材料層３が構成されていることがさらに好ましい。また、この受光部（ｐ領域）７ｐ’を挟んで配置される２つのｎ領域７ｎ’のうち、ソースとして用いられる側のｎ領域（Ｓ）７ｎ'は、配線１１を介して反射電極３からなるゲート電極に接続させた構成であって良い。
【００６５】
以上のようなセンサーＳ４であっても、基板１の凹部１ａの底面および傾斜側壁Ａに沿って反射材料層３を設けたことによって、光センサーＳ４においての表示面側から入射する光を受光部（ｐ領域）７ｐ’に集光させて受光感度の向上を図ることが可能である。
【００６６】
尚、以上説明した第４実施形態においては、反射材料層３をゲート電極として用いたボトムゲート型のＭＯＳ型薄膜トランジスタ構造の光センサーＳ４を説明した。しかしながら本発明は、トップゲート型のＭＯＳ型薄膜トランジスタ構造の光センサーに適用することも可能である。この場合には、半導体薄膜７に設けた受光部（ｐ領域）７ｐ’に対向する位置に、層間絶縁膜９をゲート絶縁膜として透明導電性材料からなるゲート電極を設ければ良い。
【００６７】
これにより、基板１の上方から半導体薄膜７に入射した光を反射材料層で反射させて再び半導体薄膜７の受光部（ｐ領域）７ｐ’に入射させることによる効果、および反射材料層での遮光により、基板１側から直接入射した光が、半導体薄膜７の受光部（ｐ領域）７ｐ’に入射することを防止できる効果を得ることが可能である。
【００６８】
さらに第４実施形態においては、第１導電型の不純物領域としてのｐ領域７ｐ’を受光部とし、この受光部（ｐ領域）７ｐ’を挟む状態で第２導電型の不純物領域としてのｎ領域７ｎ’が設けられた、いわゆるｎチャンネル型のＭＯＳ型薄膜トランジスタ構造として光センサーを説明した。しかしながら、本発明の光センサーは、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型としたｐチャンネル型のＭＯＳ薄膜トランジスタ構成にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００６９】
また、以上のような反射材料層を設けたＭＯＳ型の光センサーは、第２実施形態と組み合わせることにより、同様の効果を得ることも可能であり、長波長領域の受光感度の向上が図られるため、不可視光である赤外光の検知も可能になる。
【００７０】
＜表示装置の全体構成＞
次に、上述した光センサーを備えた表示装置の構成を説明する。先ず表示装置の全体構成を図６のブロック図に基づいて説明する。
【００７１】
この図に示すように、表示装置２０は、表示パネル２１と、バックライト２２と、表示ドライブ回路２３と、受光ドライブ回路２４と、画像処理部２５と、アプリケーションプログラム実行部２６とを備えている。
【００７２】
表示パネル２１は、中央の表示領域２１ａに複数の画素が全面に渡ってマトリクス状に配置された液晶パネル（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））からなり、線順次動作をしながら表示データに基づく所定の図形や文字などの画像を表示する機能（表示機能）を有する。また、後述するように、表示領域２１ａには、表示パネル２１の表示面に接触または近接する物体を検知するセンサー機能（撮像機能）が設けられている。
【００７３】
バックライト２２は、表示パネル２１の光源であり、例えば複数の発光ダイオードを面内に配列してなる。発光ダイオードとしては、可視光と共に紫外光や赤外光などの不可視光を発生するもの、または可視光を発生するものと不可視光を発生するものとを組み合わせて用いる。これにより、バックライト２２は、可視光と不可視光とを発生する構成となっている。
【００７４】
表示ドライブ回路２３は、表示パネル２１において表示データに基づく画像が表示されるように（表示動作を行うように）、この表示パネル２１においての線順次動作の駆動を行う回路である。
【００７５】
受光ドライブ回路２４は、表示パネル２１において、例えば物体を撮像するための受光データが得られるように、この表示パネル２１においての線順次動作の駆動を行う回路である。なお、各画素での受光データは、例えばフレーム単位でフレームメモリ２４ａに蓄積され、撮像画像として画像処理部２５へ出力されるようになっている。
【００７６】
画像処理部２５は、受光ドライブ回路２４から出力される撮像画像に基づいて所定の画像処理（演算処理）を行い、表示パネル２１に接触または近接する物体に関する情報（位置座標データ、物体の形状や大きさに関するデータなど）を検出し、取得するものである。
【００７７】
アプリケーションプログラム実行部２６は、画像処理部２５による検知結果に基づいて所定のアプリケーションソフトに応じた処理を実行するものであり、例えば検知した物体の位置座標を表示データに含むようにし、表示パネル２１上に表示させるものなどが挙げられる。なお、このアプリケーションプログラム実行部２６で生成される表示データは表示ドライブ回路２３へ供給されるようになっている。
【００７８】
＜表示領域の回路構成＞
図７は、表示パネル２０の表示領域２１ａにおける回路構成を示す図である。
【００７９】
この図７に示すように、表示領域２１ａには、複数の画素部３１と、複数のセンサー部３２とが配列形成されている。
【００８０】
画素部３１は、表示領域２１ａ内において、水平方向に配線された複数の走査線３１ａと垂直方向に配線された複数の信号線３１ｂとの各交差部に配置される。各画素部３１には、例えばスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）Ｔｒが設けられている。
【００８１】
薄膜トランジスタＴｒは、ゲートが走査線３１ａに接続され、ソース／ドレインの一方が信号線３１ｂに接続され、ソース／ドレインの他方が画素電極３１ｃに接続されている。また、各画素部３１には、全ての画素部３１に共通電位Ｖcomを与える共通電極３１ｄが設けられており、これらの各画素電極３１ｃと共通電極３１ｄとの間に液晶層が挟持される。
【００８２】
そして、走査線３１ａを介して供給される駆動信号に基づいて薄膜トランジスタＴｒがオン・オフ動作し、オン状態のときに信号線３１ｂから供給される表示信号に基づいて画素電極３１ｃに画素電圧が印加され、画素電極３１ｃと共通電極３１ｄとの間の電界によって液晶層が駆動される構成となっている。
【００８３】
一方、センサー部３２は、表示領域２１ａ内における所定部に配置され、各画素部３１に対応して設けられていても良い。このセンサー部３２には、以上の第１実施形態〜第４実施形態で説明した構成の光センサーＳ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）が設けられている。
【００８４】
各光センサーＳには、電源電圧Ｖｄｄが供給されるようになっている。また、この光センサーＳには、リセットスイッチ３２ａとコンデンサ３２ｂが接続され、リセットスイッチ３２ａによってリセットされながら、コンデンサ３２ｂにおいて受光量に対応した電荷が蓄積されるようになっている。そして蓄積された電荷は読み出しスイッチ３２ｃがオンとなるタイミングで、バッファアンプ３２ｄを介して信号出力用電極３２ｅに供給され、外部へ出力される。また、リセットスイッチ３２ａのオン・オフ動作はリセット電極３２ｆにより供給される信号により制御され、読み出しスイッチ３２ｃのオン・オフ動作は、読出し制御電極３２ｇにより供給される信号により制御される。
【００８５】
＜表示パネルの構成＞
図８は、主に画素部３１に配置される薄膜トランジスタＴｒの構成と、センサー部３２に配置される光センサーＳの構成を説明するための表示パネル２１の表示領域２１ａの概略断面図である。尚、先の図面で説明したと同様の構成要素には同一の符号を付している。
【００８６】
この図に示すように、画素部３１には、画素駆動用のスイッチング素子としてボトムゲート型の薄膜トランジスタＴｒが設けられ、一方、センサー部３２に、以上の第１実施形態〜第４実施形態で説明した構成の光センサーＳ(Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）や、ここでの図示を省略した容量素子（３２ｂ）などの素子が設けられている。尚、ここではセンサー部３２に設ける光センサーＳを代表して、ＰＩＮ型ダイオードからなる光センサーＳ１，Ｓ２，Ｓ３を図示しているが、このセンサー部３２には第４実施形態で説明したＭＯＳ型の光センサーＳ４を設けても良い。
【００８７】
ここでは特に、基板上の薄膜トランジスタＴｒと光センサーＳとは、同一工程で形成されたポリシリコンや酸化物半導体などからなる半導体薄膜７を用いて次のように構成されていることが特徴的である。
【００８８】
すなわち、薄膜トランジスタＴｒは、光透過性材料からなる基板１を第１基板１とし、この第１基板１上に、光センサーＳの反射材料層３と同一層からなるゲート電極３ｇを備え、これを覆う状態でゲート絶縁膜５が設けられている。ゲート絶縁膜５上には、ゲート電極３ｇ上からその両脇に掛けてを覆う状態で、光センサーＳの半導体薄膜７と同一層からなる半導体薄膜７がパターン形成されている。この半導体薄膜７には、ゲート電極３ｇの両脇に不純物を導入したソース／ドレイン７ｓｄが設けられている。また、半導体層７において、ゲート電極３ｇと重なる部分は、チャネル部が形成される活性層７ｃｈとして用いられる。また、ソース／ドレイン７ｓｄと活性層７ｃｈとの間には、低濃度で不純物が導入されたＬＤＤが設けられている。
【００８９】
一方、光センサーＳは、第１基板１に凹部１ａが設けられ、この凹部１ａの内壁に沿って設けられた反射材料層３に重ねて半導体薄膜７の受光部（ｉ領域）７ｉが設けられていることは、上述した実施形態で説明した通りである。
【００９０】
このような構成の薄膜トランジスタＴｒおよび光センサーＳにおいて、ゲート電極３ｇおよび反射材料層３は同一層からなり、半導体薄膜７は同一工程で形成された同一層からなる。尚、第１基板１上における表示領域２１ａの周辺領域には、表示領域２１ａの薄膜トランジスタＴｒと同一層にｐチャンネル型およびｎチャンネル型の薄膜トランジスタＴｒからなるＣＭＯＳ構成の駆動回路構成が設けられており、これらのソース／ドレイン７ｓｄを形成するための不純物導入において、光センサーＳのｐ型拡散層７ｐおよびｎ型拡散層７ｎが形成される。
【００９１】
また以上のような薄膜トランジスタＴｒおよび光センサーＳを覆う状態で、光透過性材料からなる層間絶縁膜９が設けられている。この層間絶縁膜９上には、薄膜トランジスタＴｒのソース／ドレイン７ｓｄや光センサーＳのｐ領域７ｐおよびｎ領域７ｎに接続された複数の配線１１が設けられている。尚、図７に示した回路は、反射材料層３およびゲート電極３ｇ、半導体薄膜７、さらには配線１１などの導電層と同一層を用いた配線によって構成されていることとする。例えば、薄膜トランジスタＴｒに接続された一方の配線１１は信号線（３１ｂ）に接続されている。また、光センサーＳに接続された一方の配線１１は電源電圧Ｖｄｄに接続され、他方の配線１１はリセットスイッチ（３２ａ）とコンデンサ（３２ｂ）とに接続される。
【００９２】
また以上の配線１１を覆う状態で、平坦化絶縁膜１３が設けられ、この平坦化絶縁膜１３上に画素電極３１ｃが設けられている。この画素電極３１ｃは、透明導電性材料からなり、平坦化絶縁膜１３に設けられた接続孔を介して薄膜トランジスタＴｒのソース／ドレイン７ｓｄから引き出された配線１１に接続されている。
【００９３】
そしてさらに、この画素電極３１ｃを覆う状態で、配向膜（図示省略）が設けられ、第１基板１の上部が構成されている。
【００９４】
一方、以上のような第１基板１における画素電極３１ｃの形成面側には、第２基板４１が対向配置されている。この第２基板４１は、光透過性材料からなり画素電極３１ｃに向かう面上には、必要に応じて各色カラーフィルタが画素毎にパターン形成されたカラーフィルタ層４２が設けられている。そして、このカラーフィルタ層４２を覆う状態で、透明導電性材料からなる共通電極３１ｄ、および配向膜（図示省略）が設けられている。そして、二つの基板１，４１の配向膜間に、スペーサ（図示省略）と共に液晶層ＬＣが挟持されている。
【００９５】
また、基板１，４１の外側には、ここでの図示を省略した偏向板を配置して表示パネル２１が構成されている。
【００９６】
以上説明した構成の表示装置２０では、光センサーＳとして上述した構成の感度の向上が図られた光センサーＳを用いたことにより、表示領域２１ａ内における光センサーＳの微細化を図ることができる。
【００９７】
これにより、光センサーＳが設けられたセンサー部３２の占有面積を縮小し、画素部３１の拡大による画素開口率の向上を図ることができる。したがって、センサー機能（撮像機能）付きの表示装置２０における画質の高品位化を達成することが可能になる。
【００９８】
そして特に、反射材料層３を設けたことで基板１の外側からの光を遮光して第１基板１の上方からの光の受光感度の向上を図ることが可能な光センサーＳを用いたことにより、
バックライトからのノイズ成分に影響されるおとなく感度の良好なセンサー機能を発揮することが可能になる。
【００９９】
尚、上述した構成の光センサーＳを用いた表示装置の他の例としては、光センサーＳを備えたセンサー部を表示領域２１ａの周辺に設け、受光した外光の強度によってバックライトを調整する機能を備えた構成への適用も可能である。
【０１００】
また以上の実施形態においては、センサ機能(撮像機能）を有する表示装置として液晶表示装置を例示したが、表示領域内に光センサーが配置された表示装置であれば液晶表示装置に限定されることはなく、本発明構成の光センサーＳを用いることにより同様の効果を得ることが可能である。また、バックライトを設けていない表示装置であっても、適用可能である。
【０１０１】
また以上の実施形態においては、画素部または周辺領域の薄膜トランジスタを構成する層と同一層を用いて光センサーＳの各層を構成した表示装置の例を説明した。しかしながら本発明の表示装置は、実施形態で説明した構成の光センサーＳ１〜Ｓ４を備えた構成であれば良く、同様の効果を得ることができる。
【０１０２】
＜適用例＞
以上説明した本発明に係る表示装置は、図９〜図１３に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本発明が適用される電子機器の一例について説明する。
【０１０３】
図９は、本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル１０２やフィルターガラス１０３等から構成される映像表示画面部１０１を含み、その映像表示画面部１０１として本発明に係る表示装置を用いることにより作成される。
【０１０４】
図１０は、本発明が適用されるデジタルカメラを示す図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【０１０５】
図１１は、本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。 
【０１０６】
図１２は、本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【０１０７】
図１３は、本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含み、そのディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】光センサーの第１実施形態の構成を説明する図である。
【図２】第１実施形態の光センサーの作製を示す断面工程図である。
【図３】光センサーの第２実施形態の構成を説明する図である。
【図４】光センサーの第３実施形態の構成を説明する図である。
【図５】光センサーの第４実施形態の構成を説明する図である。
【図６】本発明に係る表示装置の全体構成を表す図である。
【図７】表示パネルの表示領域における回路構成を示す図である。
【図８】表示パネルの構成を示す表示領域の概略断面図である。
【図９】本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。
【図１０】本発明が適用されるデジタルカメラを示す図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。
【図１１】本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。
【図１２】本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。
【図１３】本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【図１４】従来のＰＩＮ型ダイオードからなる光センサーの断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１…基板、１ａ…凹部、３…反射材料層、３ｇ…ゲート電極、５…絶縁膜、７…半導体薄膜、７ｃｈ…活性層、７ｉ…受光部（ｉ領域）、７ｐ…ｐ領域（ｐ型の不純物領域）、７ｐ’…受光部（ｐ領域）７ｎ…ｎ領域（ｎ型の不純物領域）、７ｎ’…ｎ領域、９…層間絶縁膜、９ａ…接続孔、１１…配線、２０…表示装置、２２…バックライト、３１…画素部、３２…センサー部、４１…第２基板（対向基板）、Ａ…傾斜側壁、ＬＣ…液晶層、Ｓ…光センサー、Ｔｒ…薄膜トランジスタ
【図１】
2009135188.tif 000003
【図２】
2009135188.tif 000004
【図３】
2009135188.tif 000005
【図４】
2009135188.tif 000006
【図５】
2009135188.tif 000007
【図６】
2009135188.tif 000008
【図７】
2009135188.tif 000009
【図８】
2009135188.tif 000010
【図９】
2009135188.tif 000011
【図１０】
2009135188.tif 000012
【図１１】
2009135188.tif 000013
【図１２】
2009135188.tif 000014
【図１３】
2009135188.tif 000015
【図１４】
2009135188.tif 000016