專利名稱：液晶面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶面板。特別是涉及具備光傳感器功能的液晶面板。
背景技術(shù)：
在專利文獻(xiàn)1中記載有具備多個顯示部和多個光傳感器部的帶觸摸傳感器的液晶顯示裝置。各顯示部具備像素開關(guān)用的薄膜晶體管和像素電極。各光傳感器部包括薄膜二極管，與對應(yīng)的顯示部相鄰配置。在薄膜二極管的背光源側(cè)設(shè)置有遮光層。通過這樣的結(jié)構(gòu)，通過對入射至薄膜二極管的外部光進(jìn)行檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)帶觸摸傳感器的液晶顯示裝置?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 國際公開第2008/132862號小冊子

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)課題然而，在上述的專利文獻(xiàn)1記載的結(jié)構(gòu)中，入射至薄膜二極管的光接收部(受光部)的光的一部分透過薄膜二極管，因此存在光檢測靈敏度低的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種具備光檢測靈敏度得到提高的光傳感器功能的液晶面板。用于解決技術(shù)課題的方案本發(fā)明的液晶面板包括第一透光性基板(即，第一透光基板)，形成有作為對液晶進(jìn)行驅(qū)動的開關(guān)元件的多個薄膜晶體管和多個硅光電二極管；第二透光性基板(即，第二透光基板)，與上述第一透光性基板的形成有上述多個薄膜晶體管和上述多個硅光電二極管的面相對；和液晶層，封入在上述第一透光性基板與上述第二透光性基板之間。在上述硅光電二極管的光接收部的上述第二透光性基板一側(cè)的面或者與上述第二透光性基板相反一側(cè)的面形成有衍射光柵。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠利用衍射光柵在光接收部內(nèi)產(chǎn)生衍射光。由此，能夠減少通過光接收部的第二透光性基板一側(cè)的面和與第二透光性基板相反一側(cè)的面、而向光接收部外射出的光，所以光的檢測量增大，能夠使光檢測靈敏度提高。另一方面，由以大的入射角入射至硅光電二極管的光接收部的光所產(chǎn)生的衍射光，容易通過光接收部的第二透光性基板一側(cè)的面以及與第二透光性基板相反一側(cè)的面。 從而，能夠容易地實(shí)現(xiàn)觸摸位置檢測精度高的觸摸傳感器。


圖1是表示具備本發(fā)明的一個實(shí)施方式的液晶面板的帶觸摸傳感器的液晶顯示裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。圖2是表示本發(fā)明的一個實(shí)施方式的液晶面板中的硅光電二極管的光接收部的一個例子的放大截面圖。圖3是表示本發(fā)明的一個實(shí)施方式的液晶面板中的硅光電二極管的光接收部的另一例子的放大截面圖。圖4A是表示在第一透光性基板上形成薄膜晶體管和硅光電二極管的方法的一個工序的截面圖。圖4B是表示在第一透光性基板上形成薄膜晶體管和硅光電二極管的方法的一個工序的截面圖。圖4C是表示在第一透光性基板上形成薄膜晶體管和硅光電二極管的方法的一個工序的截面圖。圖4D是表示在第一透光性基板上形成薄膜晶體管和硅光電二極管的方法的一個工序的截面圖。圖4E是表示在第一透光性基板上形成薄膜晶體管和硅光電二極管的方法的一個工序的截面圖。圖4F是表示在第一透光性基板上形成薄膜晶體管和硅光電二極管的方法的一個工序的截面圖。圖4G是表示在第一透光性基板上形成薄膜晶體管和硅光電二極管的方法的一個工序的截面圖。圖4H是表示在第一透光性基板上形成薄膜晶體管和硅光電二極管的方法的一個工序的截面圖。圖41是表示在第一透光性基板上形成薄膜晶體管和硅光電二極管的方法的一個工序的截面圖。圖5是表示在本發(fā)明的一個實(shí)施方式的液晶面板中包括硅光電二極管的光傳感器部的一個例子的電路圖。圖6是示意性地表示本發(fā)明的一個實(shí)施方式的液晶面板中的第一透光性基板上的薄膜晶體管、硅光電二極管等的配置的平面圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的液晶面板在形成有作為對液晶進(jìn)行驅(qū)動的開關(guān)元件的多個薄膜晶體管的第一透光性基板上，還形成有多個硅光電二極管。液晶面板的結(jié)構(gòu)，除了與硅光電二極管相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)以外沒有特別限制，例如可以與公知的液晶面板相同。硅光電二極管可以為非晶硅(a-Si)，也可以為多晶硅(p-Si)。硅光電二極管的基本結(jié)構(gòu)除了衍射光柵以外沒有特別限制。在硅光電二極管的光接收部和與該光接收部相鄰的層的界面形成有衍射光柵。由此，當(dāng)光入射至形成有衍射光柵的面時，在光接收部內(nèi)產(chǎn)生衍射光。在設(shè)與(相對于)上述光接收部在上述第二透光性基板一側(cè)相鄰的第一層的折射率為nl，設(shè)上述光接收部的折射率為n2，設(shè)與(相對于)上述光接收部在與上述第二透光性基板相反的一側(cè)相鄰的第二層的折射率為n3，設(shè)從上述第一層向上述光接收部入射的光線的波長為λ，設(shè)從上述第一層向上述光接收部入射的上述光線的入射角為Θ1，設(shè)從形成有上述衍射光柵的面向上述光接收部內(nèi)射出的上述光線的衍射光的出射角為θ 2，設(shè)上述衍射光的衍射次數(shù)為m，設(shè)上述衍射光柵的構(gòu)造周期為d時，優(yōu)選，設(shè)定上述構(gòu)造周期d，使得在|m| = 1的情況下，滿足n2*sin θ 2 = nl氺sin θ l+m* ( λ /d)，θ 2 > arcsin (nl/n2)，θ 2 > arcsin (η3/η2)。由此，在光接收部內(nèi)產(chǎn)生的+1次衍射光和/或-1次衍射光在光接收部與第一層的邊界面以及光接收部與第二層的邊界面發(fā)生全反射而在光接收部內(nèi)傳播。從而，光檢測靈敏度進(jìn)一步提高。在此情況下，在上述第二透光性基板在與上述第一透光性基板相反的一側(cè)設(shè)置觸摸傳感器面，設(shè)上述光接收部與上述觸摸傳感器面的間隔為H，設(shè)上述衍射光柵的周期構(gòu)造的重復(fù)(反復(fù))方向上的像素間距為W時，優(yōu)選滿足θ 1 < arctan (ff/H)。由此，因?yàn)楣韫怆姸O管的能夠檢測范圍變窄，能夠進(jìn)一步提高觸摸位置檢測精度。在設(shè)與(相對于)上述光接收部在上述第二透光性基板一側(cè)相鄰的第一層的折射率為nl，設(shè)上述光接收部的折射率為n2，設(shè)從上述第一層向上述光接收部入射的光線的波長為λ，設(shè)從上述第一層向上述光接收部入射的上述光線的入射角為θ 1，設(shè)從形成有上述衍射光柵的面向上述光接收部內(nèi)射出的上述光線的衍射光的出射角為θ 2，設(shè)上述衍射光的衍射次數(shù)為m，設(shè)上述衍射光柵的構(gòu)造周期為d時，在|m| > 1的情況下，優(yōu)選滿足n2*sin θ 2 = nl氺sin θ l+m* ( λ /d)，sin θ 2 > 1 或者 sin θ 2 <-1。由此，不會在光接收部內(nèi)產(chǎn)生士2次以上的高次衍射光。從而，因?yàn)閺墓饨邮詹肯虻谝粚踊蛘叩诙由涑龅墓庾兩?，所以進(jìn)一步提高光檢測靈敏度。以下，利用優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。但是，本發(fā)明并不限定于以下的實(shí)施方式這一點(diǎn)也是毋庸置疑的。圖1是表示具備本發(fā)明的一個實(shí)施方式的液晶面板2的、帶觸摸傳感器的液晶顯示裝置1的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。液晶顯示裝置1還包括對液晶面板2的背面進(jìn)行照明的照明裝置3 ；和在液晶面板2隔著氣隙4配置的透光性保護(hù)面板5。液晶面板2具備均為板狀部件的第一透光性基板10和第二透光性基板20，以及被封入在第一透光性基板10和第二透光性基板20之間的液晶層19。第一和第二透光性基板10、20的材質(zhì)沒有特別限制，例如能夠使用玻璃、丙烯酸樹脂等與現(xiàn)有的液晶面板中使用的材料相同的材料。在第一透光性基板10的照明裝置3 —側(cè)的面，疊層有對特定的偏光(偏振光)成分進(jìn)行透過或者吸收的偏光板11。在第一透光性基板10的與偏光板11相反的一側(cè)的面依次疊層有絕緣層12和取向膜13。取向膜13為用于使液晶取向的層，例如由聚酰亞胺等的有機(jī)薄膜構(gòu)成。在絕緣層12內(nèi)形成有由包含ITO等的透明導(dǎo)電性薄膜構(gòu)成的像素電極 15 ；與像素電極15連接的作為液晶驅(qū)動用的開關(guān)元件的薄膜晶體管(TFT) 16 ；和具有作為光傳感器的功能的硅光電二極管17。在硅光電二極管17，在照明裝置3 —側(cè)形成有遮光層 18。在第二透光性基板20的與液晶層19相反的一側(cè)的面，疊層有對特定的偏光成分進(jìn)行透過或者吸收(即，使特定的偏光成分透過或者將特定的偏光成分吸收)的偏光板21。 在第二透光性基板20的液晶層19側(cè)的面，從液晶層19側(cè)起依次形成有取向膜22、共用電極23、彩色濾光片24/黑矩陣25。取向膜22與在第一透光性基板10設(shè)置的取向膜13同樣為用于使液晶取向的層，例如由聚酰亞胺等的有機(jī)薄膜構(gòu)成。共用電極23由包含ITO等的透明導(dǎo)電性薄膜構(gòu)成。彩色濾光片M包含有選擇地使紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)的各原色的波段(即，波長區(qū)域)的光透過的3種樹脂膜。黑矩陣25是配置在相鄰的彩色濾光片M 之間的遮光膜。在本實(shí)施方式的液晶面板2中，對于紅、綠、藍(lán)中任意一個原色的彩色濾光片24， 配置有一個像素電極15和一個薄膜晶體管16，它們構(gòu)成原色的像素。對于紅、綠、藍(lán)3個原色的像素，配置有一個硅光電二極管17和一個遮光層18，它們構(gòu)成彩色像素。這樣的彩色像素在縱橫方向上有規(guī)則地配置。透光性保護(hù)面板5由例如玻璃或丙烯酸樹脂等的平板形成。透光性保護(hù)面板5的與液晶面板2相反的一側(cè)的面，為能夠用人的手指9觸摸的觸摸傳感器面fe。通過使透光性保護(hù)面板5與液晶面板2隔著氣隙4設(shè)置，防止人的手指9對透光性保護(hù)面板5的按壓力傳遞到液晶面板2，防止由手指9的按壓力而在顯示畫面產(chǎn)生波動狀的不期望的模樣。照明裝置3沒有特別限制，能夠使用公知的照明裝置作為液晶面板的照明裝置。 例如能夠使用正下方型或邊光型的照明裝置，特別由于邊光型的照明裝置對液晶顯示裝置的薄型化有利而優(yōu)選。另外，也不論光源的種類，例如可以是冷/熱陰極管或LED等。本實(shí)施方式的液晶顯示裝置1具備使來自照明裝置3的光通過液晶面板2和透光性保護(hù)面板5而顯示彩色圖像的圖像顯示功能。進(jìn)而，具備對手指9觸摸透光性保護(hù)面板5 的觸摸傳感器面fe的位置進(jìn)行檢測的觸摸傳感器功能。觸摸傳感器功能通過以下方式實(shí)現(xiàn)。即，在手指9與透光性保護(hù)面板5的觸摸傳感器面如接觸的區(qū)域中反射來自照明裝置 3的光。該反射的光L再次通過液晶面板2的彩色濾光片24，入射至硅光電二極管17。像這樣，硅光電二極管17通過檢測由于手指9觸摸觸摸傳感器面fe而產(chǎn)生的反射光L，對手指9的接觸位置進(jìn)行檢測。通過對一個彩色像素配置一個硅光電二極管17，能夠檢測手指 9對該彩色像素區(qū)域的接觸的有無，能夠以高分辨率進(jìn)行觸摸位置檢測。為了使更多的光到達(dá)硅光電二極管17，優(yōu)選使用波長較長的紅外光。從而，優(yōu)選在照明裝置3設(shè)置有發(fā)出紅外光的光源(例如在波長900nm附近具有峰波長的光源(例如 LED))。另外，優(yōu)選以使從照明裝置3射出并由透光性保護(hù)面板5的觸摸傳感器面fe反射而入射至硅光電二極管17的光通過紅色的彩色濾光片M的方式，配置硅光電二極管17。遮光層18用于防止來自照明裝置3的光不由觸摸傳感器面fe反射而直接入射至硅光電二極管17，遮光層18為此而被設(shè)置。圖2是表示硅光電二極管17的光接收部的一個例子的放大截面圖。在圖2中，30是硅光電二極管17的光接收部(例如本征區(qū)域)。在光接收部30的液晶層19側(cè)(圖2的上側(cè))的面，相鄰設(shè)置有作為絕緣層的第一層31，在光接收部30的照明裝置3 —側(cè)(圖2 的上側(cè))的面，相鄰設(shè)置有作為絕緣層的第二層32。而且，在光接收部30的第一層31側(cè)的面(即，光接收部30與第一層31的界面)形成有衍射光柵35。以下說明衍射光柵35的作用。在手指9與透光性保護(hù)面板5的觸摸傳感器面fe的接觸區(qū)域反射的光L(參照圖 1)從第一層31向第一層31與光接收部30的邊界面以入射角θ 1入射。光L在通過該邊界面時，由在該邊界面形成的衍射光柵35衍射而產(chǎn)生0次光L0、+1次衍射光Ll和-1次衍射光L2。設(shè)+1次衍射光Ll的出射角為θ 21，設(shè)-1次衍射光L2的出射角為θ 22。+1次衍射光Ll和-1次衍射光L2在光接收部30與第一層31的界面以及光接收部30與第二層 32的界面反射，以光接收部30內(nèi)為導(dǎo)光層進(jìn)行傳播，在光接收部30內(nèi)被吸收并被檢測。像這樣，因?yàn)槟軌驕p少入射到光接收部30的光中向光接收部30外射出的光，所以硅光電二極管17的光檢測靈敏度提高。為了使硅光電二極管17的光檢測靈敏度進(jìn)一步提高，優(yōu)選+1次衍射光Ll和-1 次衍射光L2在光接收部30與第一層31的界面以及光接收部30與第二層32的界面全反射。對用于實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的條件進(jìn)行說明。在設(shè)第一層31的折射率為nl，設(shè)光接收部30的折射率為n2，設(shè)第二層32的折射率為π3，設(shè)從第一層31向光接收部30入射的光L的波長為λ，設(shè)從第一層31向光接收部 30入射的光L的入射角為θ 1，設(shè)從形成有衍射光柵35的面向光接收部30內(nèi)射出的衍射光的出射角為θ 2，設(shè)上述衍射光的衍射次數(shù)為m，設(shè)衍射光柵的構(gòu)造周期為d時，下述數(shù)學(xué)式(1)的衍射公式成立。n2*sin θ 2 = nl*sin θ 1+πι*(λ/d)......(1)為了使+1次衍射光Ll和-1次衍射光L2在光接收部30與第一層31的界面以及光接收部30與第二層32的界面發(fā)生全反射，在上述數(shù)學(xué)式(1)中，需要使以下條件成立[條件1]m = 1θ 2 > arcsin(nl/n2)θ 2 > arcsin(n3/n2)。S卩，在上述數(shù)學(xué)式(1)在上述條件1下成立時，+1次衍射光Ll和-1次衍射光L2 在光接收部30內(nèi)全反射地進(jìn)行傳播。在圖1中，優(yōu)選入射至硅光電二極管17的光接收部30的光L，為2度0次)通過與該硅光電二極管17 —起構(gòu)成彩色像素的彩色濾光片M的光。當(dāng)通過與硅光電二極管 17不對應(yīng)的彩色濾光片M后的大入射角θ 1的光向該硅光電二極管17入射時，有可能導(dǎo)致觸摸位置檢測精度降低。從而，在設(shè)光接收部30與觸摸傳感器面fe的間隔為H，設(shè)衍射光柵35的周期構(gòu)造的重復(fù)(反復(fù))方向(圖2的紙面的左右方向)上的像素間距為W時 (參照圖1)，優(yōu)選滿足以下條件[條件2]θ 1 ^ arctan (ff/H)。而且，使得即使通過與硅光電二極管17不對應(yīng)的彩色濾光片M后的大入射角θ 1的光向該硅光電二極管17入射，在光接收部30內(nèi)也不產(chǎn)生士 1次衍射光L1、L2，或者即使產(chǎn)生士 1次衍射光L1、L2，士 1次衍射光L1、L2也不具有能夠在光接收部30內(nèi)全反射地進(jìn)行傳播的出射角。這樣，硅光電二極管17具有對入射角θ 1越小的光越能夠以更高靈敏度檢測的角度依賴性。換言之，各個硅光電二極管17的能夠檢測范圍比較窄。從而，通過高密度配置硅光電二極管17，能夠?qū)崿F(xiàn)觸摸位置檢測精度高的觸摸傳感器。在圖2中，當(dāng)產(chǎn)生士2次以上的高次衍射光時，存在這樣的高次衍射光的一部分通過光接收部30與第一層31的界面或者光接收部30與第二層32的界面的可能性，在這種情況下不能夠提高硅光電二極管17的光檢測靈敏度。為了不產(chǎn)生士2次以上的高次衍射光，在上述數(shù)學(xué)式(1)中，以下條件成立即可[條件3]m > 1sin θ 2 > 1 或者 sin θ 2 <-1。以下表示本實(shí)施方式的具體的實(shí)施例。在圖2中，考慮從第一層31向光接收部30以入射角θ 1入射波長λ = 900nm的紅外光L的情況。作為第一層31，使用折射率nl = 1.452的SiO2,作為光接收部30，使用折射率π2 = 3. 67的硅，作為第二層32，使用折射率n3 = 1. 95的SiN。此處，折射率nl、 n2、n3的值均針對波長λ = 900nm的紅外光。在圖1中，使光接收部30與觸摸傳感器面fe的間隔為H = 1700 μ m，衍射光柵35 的周期構(gòu)造的重復(fù)方向(圖1的紙面左右方向)上的像素間距為W = 104 μ m。在觸摸傳感器面fe上，從硅光電二極管17的正上方的位置沿衍射光柵35的周期構(gòu)造的重復(fù)方向，在手指9處于包含該硅光電二極管17的彩色像素的區(qū)域中最遠(yuǎn)的位置時，圖2所示的光L的入射角為 θ 1 = arctan(104/1700) = 3. 5°。從光接收部30朝向第一層31的光的臨界角為arCSin(nl/n2) = 23. 3°，從光接收部30朝向第二層32的光的臨界角為arCSin(n3/n2) = 32. 1°。為了使+1次衍射光Ll和-1次衍射光L2在光接收部30內(nèi)傳播，以使得出射角更小的-1次衍射光L2在臨界角更大的光接收部30與第二層32的界面發(fā)生全反射的方式， 設(shè)定衍射光柵35的構(gòu)造周期d即可。從而，使用上述數(shù)學(xué)式(1)，3. 67*sin(-32. 1° ) = 1. 452*sin (3. 5° ) + (-1) * (900/d)，則 d = 441. 5nm。S卩，以d < 441. 5nm的方式設(shè)定衍射光柵35的構(gòu)造周期d，則+1次衍射光Ll的出射角成為Θ21>;35.4°，-1次衍射L2的出射角成為θ 22 >卜32. 1° |，均比上述臨界角大，因此+1次衍射光Ll和-1次衍射光L2在光接收部30內(nèi)全反射地進(jìn)行傳播。另外，如果以d < 441. 5nm的方式進(jìn)行設(shè)定，則在|m| > 1的情況下滿足上述的條件3，因此不會產(chǎn)生士2次以上的衍射光。圖3是表示硅光電二極管17的光接收部的另一例子的放大截面圖。在圖3中，在光接收部30的第二層32側(cè)的面(即，光接收部30與第二層32的界面)形成有衍射光柵 36這一點(diǎn)，與在光接收部30的第一層31側(cè)的面形成有衍射光柵35的圖2不同。其以外結(jié)構(gòu)與圖2相同，對與圖2相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，省略關(guān)于它們的說明。以下對衍射光柵36的作用進(jìn)行說明。在手指9與透光性保護(hù)面板5的接觸區(qū)域反射的光L(參照圖1)從第一層31以入射角θ 1入射至第一層31與光接收部30的邊界面。光L在該邊界面被折射，接著，入射至光接收部30與第二層32的邊界面。光L在光接收部30與第二層32的邊界面被反射時，由于在該邊界面形成的衍射光柵36而被衍射，產(chǎn)生+1次衍射光Ll和-1次衍射光L2。 設(shè)+1次衍射光Ll的出射角為θ 21，設(shè)-1次衍射光L2的出射角為θ 22。+1次衍射光Ll 和-1次衍射光L2在光接收部30與第一層31的界面以及光接收部30與第二層32的界面反射，以光接收部30內(nèi)為導(dǎo)光層進(jìn)行傳播，在光接收部30內(nèi)被吸收并被檢測。其結(jié)果是， 硅光電二極管17的光檢測靈敏度提高。如圖3所示，在設(shè)第一層31的折射率為nl，設(shè)光接收部30的折射率為n2，設(shè)第二層32的折射率為π3，設(shè)從第一層31向光接收部30入射的光L的波長為λ，設(shè)從第一層31 向光接收部30入射的光L的入射角為θ 1，設(shè)從形成有衍射光柵36的面向光接收部30內(nèi)射出的衍射光的出射角為θ 2，設(shè)上述衍射光的衍射次數(shù)為m，設(shè)衍射光柵的構(gòu)造周期(結(jié)構(gòu)周期)為d時，由于光接收部30為平行平板而適用斯涅爾定律，則在圖2中說明過的下述數(shù)學(xué)式(1)的衍射公式在圖3中也同樣成立。n2*sin θ 2 = nl*sin θ l+m*(X/d)......(1)從而，在圖2的結(jié)構(gòu)中說明過的條件1 3及其效果和實(shí)施例，在圖3的結(jié)構(gòu)中也同樣適用。接著，與實(shí)施例一起對在第一透光性基板10上形成薄膜晶體管16和硅光電二極管17的方法進(jìn)行說明。但是，下述的方法不過是一個例子，當(dāng)然也能夠由下述方法以外的方法形成。最初，如圖4A所示，準(zhǔn)備第一透光性基板10。作為基板10，能夠使用例如低堿玻璃基板或石英基板。在一個實(shí)施例中使用低堿玻璃基板。在該情況下，也可以預(yù)先以比玻璃應(yīng)變點(diǎn)低10 20°C程度的溫度對基板10進(jìn)行熱處理。對基板10的一個表面，在后面的激光照射工序中設(shè)置作為散熱片發(fā)揮功能的散熱片層102。作為散熱片層102，利用具有遮光性的膜，則能夠使該散熱片層102作為硅光電二極管17的遮光層18(參照圖1)發(fā)揮功能。作為散熱片層102，能夠使用金屬膜或者硅膜等。在使用金屬膜的情況下，考慮到后面的制造工序中的熱處理，優(yōu)選作為高熔點(diǎn)金屬的鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)等。在一個實(shí)施例中，通過濺射形成Mo膜，并且進(jìn)行圖案化而形成散熱片層102。此處，散熱片層102的厚度為20 200nm，更優(yōu)選30 150nm，在一個實(shí)施例中為lOOnm。接著，如圖4B所示，為了防止雜質(zhì)從基板10擴(kuò)散，形成氧化硅膜、氮化硅膜或者氮氧化硅膜等基底膜。在一個實(shí)施例中，用等離子體CVD法，利用SiH4、NH3、N2O的材料氣體形成氮氧化硅膜作為第一基底膜103，在該第一基底膜103(氮氧化硅膜)上同樣地利用等離子體CVD法以SiH4A2O為材料氣體疊層形成氧化硅膜作為第二基底膜104。第一基底膜 103和第二基底膜104的合計厚度為100 600nm，更優(yōu)選150 450nm，另外，優(yōu)選第一基底膜103的厚度為50 400nm，第二基底膜104的厚度為30 300nm。在一個實(shí)施例中， 使第一基底膜103的厚度為200nm，第二基底膜104的厚度為150nm。在本實(shí)施方式中，形成了 2層結(jié)構(gòu)的基底膜，但也可以是例如氧化硅膜的單層基底膜。如圖3所示，在光接收部30的下表面形成衍射光柵36的情況下，在第二基底膜 104的表面且位于散熱片層102之上的區(qū)域內(nèi)，形成規(guī)定圖案的光致抗蝕劑，通過蝕刻，在第二基底膜104的上表面形成衍射光柵構(gòu)造。
9
接著，利用等離子體CVD法或?yàn)R射法等公知的方法，形成20 150nm(優(yōu)選30 80nm)的厚度且具有非晶質(zhì)構(gòu)造(非晶構(gòu)造)的硅膜(a-Si膜)105。在一個實(shí)施例中，用等離子體CVD法將非晶硅膜形成為50nm的厚度。因?yàn)榛啄?03、104與非晶硅膜105能夠以相同的成膜法形成，所以也可以連續(xù)形成兩者。在形成基底膜以后，不會一時(短時間) 曝露于大氣氣氛中而能夠防止其表面的污染，能夠降低制作的TFT的特性偏差以及閾值電壓的變動。接著，如圖4C所示，通過對非晶硅膜105照射激光106，使該非晶硅膜105結(jié)晶。 作為此時的激光，能夠使用XeCl受激準(zhǔn)分子激光(波長308nm、脈沖寬度40nSec)或KrF受激準(zhǔn)分子激光(波長M8nm)。激光的光束大小(beam size)以在基板10表面成為長條形狀的方式成型，通過在與長條方向垂直的方向上依次進(jìn)行掃描，在基板整個面進(jìn)行結(jié)晶化。 通過激光照射，非晶硅膜105在瞬間熔融固化的過程中結(jié)晶。但是，在非晶硅膜105中，在散熱片層102上的區(qū)域，與沒有散熱片層102的區(qū)域相比，散熱迅速，固化速度更快。因此， 在散熱片層102之上結(jié)晶的結(jié)晶性硅區(qū)域10 與在沒有散熱片層102的區(qū)域結(jié)晶的結(jié)晶性硅區(qū)域10 中產(chǎn)生結(jié)晶性的不同。之后，除去結(jié)晶性硅區(qū)域10如、10恥的不要區(qū)域而進(jìn)行元件間分離。即，如圖4D所示，使用結(jié)晶性硅區(qū)域105a，形成之后成為TFT的活性區(qū)域(源極/漏極區(qū)域、溝道區(qū)域) 的島狀的半導(dǎo)體層107t，使用結(jié)晶性硅區(qū)域10 ，形成之后成為硅光電二極管的活性區(qū)域 (n+型/p+型區(qū)域、本征區(qū)域)的島狀的半導(dǎo)體層107d。如圖2所示，在光接收部30的上表面形成衍射光柵35的情況下，在半導(dǎo)體層107d 的上表面形成規(guī)定圖案的光致抗蝕劑，通過蝕刻，在半導(dǎo)體層107d的上表面形成衍射光柵構(gòu)造。接著，如圖4E所示，形成覆蓋這些島狀半導(dǎo)體層107t、107d的柵極絕緣膜108。作為柵極絕緣膜108，優(yōu)選厚度20 150nm的氧化硅膜，在一個實(shí)施例中使用IOOnm的氧化硅膜。接著，在柵極絕緣膜108上利用濺射法或者CVD法等沉積(堆積)形成導(dǎo)電膜，并對其進(jìn)行圖案化，形成TFT的柵極電極109。此時，在島狀半導(dǎo)體層107d上不形成導(dǎo)電膜。 導(dǎo)電膜的材料優(yōu)選高熔點(diǎn)金屬的W、Ta、Ti、Mo或者其合金材料中的任一種。另外，導(dǎo)電膜的膜厚優(yōu)選300 600nm。在一個實(shí)施例中，使用微量地添加有氮的鉭(Ta)形成膜厚450nm 的導(dǎo)電膜。接著，如圖4F所示，以覆蓋島狀半導(dǎo)體層107d的一部分的方式，在柵極絕緣膜108 上形成由抗蝕劑形成的掩模110。然后，在該狀態(tài)下，從基板101的上方整面地離子摻雜η 型雜質(zhì)(磷)111。磷111的離子摻雜以通過柵極絕緣膜108而注入半導(dǎo)體層107t、107d的方式進(jìn)行。利用該工序，向半導(dǎo)體層107d中未被抗蝕劑掩模110覆蓋的區(qū)域、以及半導(dǎo)體層107t中未被柵極電極109覆蓋的區(qū)域注入磷111。在被抗蝕劑掩模110和柵極電極109 覆蓋的區(qū)域，則沒有摻雜磷111。由此，在半導(dǎo)體層107t中注入有磷111的區(qū)域之后成為 TFT的源極區(qū)域和漏極區(qū)域112，被柵極電極109掩蓋而沒有被注入磷111的區(qū)域則在之后成為TFT的溝道區(qū)域114。另外，在半導(dǎo)體層107d中，注入有磷111的區(qū)域之后成為硅光電二極管的n+型區(qū)域113。接著，在除去抗蝕劑掩模110后，如圖4G所示，以覆蓋之后成為硅光電二極管的活性區(qū)域的半導(dǎo)體層107d的一部分和之后成為TFT的活性區(qū)域的半導(dǎo)體層107t的整個區(qū)域的方式，在柵極絕緣膜108上形成由抗蝕劑構(gòu)成的掩模115。然后，在該狀態(tài)下，從基板101 上方整面地離子摻雜P型雜質(zhì)(硼)116。硼116的離子摻雜以通過柵極絕緣膜108而注入半導(dǎo)體層107d的方式進(jìn)行。利用該工序，在半導(dǎo)體層107d中，向未被抗蝕劑掩模115覆蓋的區(qū)域注入硼116。被掩模115覆蓋的區(qū)域，則沒有摻雜硼116。由此，在半導(dǎo)體層107d 中，注入有硼116的區(qū)域成為之后的硅光電二極管的p+型區(qū)域117，未被注入硼116并且在之前的工序中也未被注入磷111的區(qū)域成為之后的本征區(qū)域(光接收部)30。接著，在除去抗蝕劑掩模115之后，對其在非活潑氣氛下例如氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行熱處理。利用該熱處理，如圖4H所示，在TFT的源極/漏極區(qū)域112、硅光電二極管的η+型區(qū)域113和ρ+型區(qū)域117中，使摻雜時產(chǎn)生的結(jié)晶缺陷等摻雜破壞回復(fù)，使各自摻雜的磷和硼活化。由此，實(shí)現(xiàn)源極/漏極區(qū)域112、η+型區(qū)域113、和ρ+型區(qū)域117的低電阻化。熱處理可以使用一般的加熱爐，但更優(yōu)選RTA(Rapid Thermal Annealing 快速熱退火)。特別優(yōu)選對基板表面噴(吹)高溫的不活潑氣體，瞬時地進(jìn)行升降溫方式的熱處理。接著，如圖41所示，形成氧化硅膜或者氮化硅膜作為層間絕緣膜。在一個實(shí)施例中，形成氮化硅膜119與氧化硅膜120的2層(雙層)構(gòu)造的層間絕緣膜。之后，形成接觸孔，利用金屬材料形成TFT的電極/配線121和硅光電二極管的電極/配線122。最后，在一個氣壓的氮?dú)鈿夥栈蛘邭錃饣旌蠚夥障逻M(jìn)行350 450°C的退火，完成圖41所示的薄膜晶體管(TFT) 16和硅光電二極管17。進(jìn)而根據(jù)需要，也可以在薄膜晶體管16和硅光電二極管17上以保護(hù)它們?yōu)槟康脑O(shè)置包含氮化硅膜等的保護(hù)膜。如上所述， 散熱片層102能夠被用作遮光膜18。圖5是表示包含硅光電二極管17的光傳感器部的一個例子的電路圖。光傳感器部具有硅光電二極管17 ；信號蓄積用的電容器51 ；和用于取出由電容器51蓄積的信號的薄膜晶體管52。在RST信號進(jìn)入，RST電位被寫入節(jié)點(diǎn)53之后，由光引起的泄漏使節(jié)點(diǎn)53 的電位降低時，薄膜晶體管52的柵極電位變動而柵極進(jìn)行開閉。由此，能夠取出信號VDD。圖6是第一透光性基板10的平面圖。在圖6中，僅表示紅、綠、藍(lán)3個原色像素。 包含這樣的3個原色像素的彩色像素在縱橫方向上配置有多個。在圖6中，對于與紅、綠、 藍(lán)各色對應(yīng)設(shè)置的部件，在表示該部件的附圖標(biāo)記上附加R、G、B中任一注腳。在第一透光性基板10上，設(shè)置有包括像素電極15R、15G、15B和開關(guān)用的薄膜晶體管16R、16G、16B的顯示部。而且，在紅色的原色像素，還設(shè)置有光傳感器部，該光傳感器部包括硅光電二極管17、信號蓄積用的電容器51和光傳感器用跟隨器(follower)薄膜晶體管52。薄膜晶體管16R、16G、16B的源極區(qū)域與像素用源極總線41R、41G、41B連接，漏極區(qū)域與像素電極15R、15G、15B連接。薄膜晶體管16R、16G、16B根據(jù)(通過)來自像素用柵極總線42的信號而被導(dǎo)通斷開(ON、OFF)。由此，通過像素電極15R、15G、15B和在與第一透光性基板10相對配置的第二透光性基板20形成的共用電極23 (參照圖1)向液晶層19 施加電壓，使液晶層19的取向狀態(tài)變化而進(jìn)行顯示。另一方面，硅光電二極管17具備ρ+型區(qū)域117、n+型區(qū)域113和位于這些區(qū)域117、 113之間的本征區(qū)域(光接收部)30。信號蓄積用的電容器51以柵極電極層和Si層為電極，利用柵極絕緣膜形成電容。硅光電二極管17中的ρ+型區(qū)域117與光傳感器用RST信號線46連接，η+型區(qū)域113與信號蓄積用的電容器51的下部電極(Si層)連接，經(jīng)該電容器51與光傳感器用RWS信號線47連接。進(jìn)而，η+型區(qū)域113與光傳感器用跟隨器薄膜晶體管52的柵極電極層連接。光傳感器用跟隨器薄膜晶體管52的源極和漏極區(qū)域分別與光傳感器用VDD信號線48、光傳感器用COL信號線49連接。在硅光電二極管的光接收部30 設(shè)置的衍射光柵的周期構(gòu)造的重復(fù)方向與圖6的紙面上下方向一致。以下對包括這樣構(gòu)成的硅光電二極管17、信號蓄積用的電容器51和光傳感器用跟隨器薄膜晶體管52的光傳感器部的驅(qū)動電路的光傳感時的動作進(jìn)行說明。(1)首先，利用RWS信號線47，向信號蓄積用的電容器51寫入RWS信號。由此， 在硅光電二極管17的η+型區(qū)域113 —側(cè)產(chǎn)生正電場，關(guān)于硅光電二極管17成為逆偏壓狀態(tài)。( 當(dāng)光入射至硅光電二極管17的本征區(qū)域(光接收部)30時，產(chǎn)生光泄漏而使電荷向RST信號線46—側(cè)逃脫。(3)由此，η+型區(qū)域113的側(cè)的電位降低，由于該電位變化而使得向光傳感器用跟隨器薄膜晶體管52施加的柵極電壓變化。(4)在光傳感器用跟隨器薄膜晶體管52的源極側(cè)，由VDD信號線48施加VDD信號。在柵極電壓如上所述那樣變化時， 流向與漏極側(cè)連接的COL信號線49的電流值發(fā)生變化，因此能夠?qū)⑵潆娦盘枏腃OL信號線 49取出。(5)從COL信號線49向硅光電二極管17寫入RST信號，將信號蓄積用的電容器 51的電位復(fù)位。通過掃描并反復(fù)進(jìn)行上述(1) (5)的動作，能夠?qū)崿F(xiàn)光傳感。本發(fā)明的液晶面板的第一透光性基板10的結(jié)構(gòu)不限定于圖6。例如也可以在開關(guān)用的薄膜晶體管設(shè)置輔助電容(Cs)。在圖6中，僅對紅色的原色像素設(shè)置有光傳感器部，但也可以對紅色、綠色、藍(lán)色3個原色像素分別設(shè)置光傳感器部。或者也可以對多個彩色像素設(shè)置一個光傳感器部。在上述的實(shí)施方式中，說明了檢測手指的接觸位置的例子，但也能夠檢測手指以外的例如輸入筆等的接觸位置。在上述的實(shí)施方式中，在液晶面板隔著氣隙設(shè)置有透光性保護(hù)面板，但也可以省略氣隙。另外，也可以省略透光性保護(hù)面板。在上述的實(shí)施方式中，說明了顯示彩色圖像的液晶面板，但本發(fā)明也能夠適用于顯示黑白圖像的液晶面板。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的利用領(lǐng)域沒有特別限制，例如能夠作為具備觸摸傳感器功能的液晶顯示裝置而廣范圍地加以利用。例如能夠用于便攜式電話、PDA (personal digital assistant 個人數(shù)字助理)、便攜式游戲機(jī)的顯示畫面、數(shù)字照相機(jī)的顯示器、ATM (Automated Teller Machine 自動取款機(jī))等的操作畫面、各種裝置的顯示兼輸入設(shè)備等。附圖標(biāo)記的說明1液晶顯示裝置2液晶面板3照明裝置4氣隙(S卩，間隙或空氣間隙)5透光性保護(hù)面板觸摸傳感器面9 手指
12
10第一透光性基板15像素電極16薄膜晶體管17硅光電二極管19液晶層20第二透光性基板30硅光電二極管的光接收部31 第一層32 第二層35、36衍射光柵
權(quán)利要求
1.一種液晶面板，其特征在于，包括第一透光性基板，其形成有作為對液晶進(jìn)行驅(qū)動的開關(guān)元件的多個薄膜晶體管和多個硅光電二極管；第二透光性基板，其與所述第一透光性基板的形成有所述多個薄膜晶體管和所述多個硅光電二極管的面相對；和液晶層，其被封入在所述第一透光性基板與所述第二透光性基板之間， 在所述硅光電二極管的光接收部的所述第二透光性基板一側(cè)的面或者與所述第二透光性基板相反的一側(cè)的面形成有衍射光柵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶面板，其特征在于在設(shè)與所述光接收部在所述第二透光性基板一側(cè)相鄰的第一層的折射率為nl，設(shè)所述光接收部的折射率為n2，設(shè)與所述光接收部在與所述第二透光性基板相反的一側(cè)相鄰的第二層的折射率為η3，設(shè)從所述第一層向所述光接收部入射的光線的波長為λ，設(shè)從所述第一層向所述光接收部入射的所述光線的入射角為θ 1，設(shè)從形成有所述衍射光柵的面向所述光接收部內(nèi)射出的所述光線的衍射光的出射角為θ 2，設(shè)所述衍射光的衍射次數(shù)為m，設(shè)所述衍射光柵的構(gòu)造周期為d時，設(shè)定所述構(gòu)造周期d，使得在|m| = 1的情況下，滿足n2*sin θ 2 = nl*sin θ l+m* ( λ /d)， θ 2 > arcsin(nl/n2)， θ 2 > arcsin(n3/n2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶面板，其特征在于在所述第二透光性基板，在與所述第一透光性基板相反的一側(cè)具有觸摸傳感器面， 在設(shè)所述光接收部與所述觸摸傳感器面的間隔為H，設(shè)所述衍射光柵的周期構(gòu)造的重復(fù)方向上的像素間距為W時，滿足 θ 1 < arctan (ff/H)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的液晶面板，其特征在于在設(shè)與所述光接收部在所述第二透光性基板一側(cè)相鄰的第一層的折射率為nl，設(shè)所述光接收部的折射率為n2，設(shè)從所述第一層向所述光接收部入射的光線的波長為λ，設(shè)從所述第一層向所述光接收部入射的所述光線的入射角為θ 1，設(shè)從形成有所述衍射光柵的面向所述光接收部內(nèi)射出的所述光線的衍射光的出射角為θ 2，設(shè)所述衍射光的衍射次數(shù)為 m，設(shè)所述衍射光柵的構(gòu)造周期為d時， 在|m| > 1的情況下，滿足n2*sin θ 2 = nl氺sin θ l+m* ( λ /d)， sin θ 2 > 1 或者 sin θ 2 < -1。
全文摘要
本發(fā)明涉及液晶面板。在形成有作為驅(qū)動液晶的開關(guān)元件的多個薄膜晶體管(16)和多個硅光電二極管(17)的第一透光性基板(10)、與第二透光性基板(20)之間封入有液晶層(19)。在硅光電二極管的光接收部(30)的第二透光性基板一側(cè)的面或者與第二透光性基板相反一側(cè)的面形成有衍射光柵(35，36)。由此，能夠提供具備提高了光檢測靈敏度的光傳感器功能的液晶面板。
文檔編號G02F1/135GK102272664SQ20098015328
公開日2011年12月7日 申請日期2009年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者八代有史 申請人:夏普株式會社