JP3155846B2 - 液晶表示装置、該表示装置を有するビューファインダー及び該ビューファインダーを有する電子カメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置、該装置を
有するビューフアインダー及び該ビューフアインダーを
有する電子カメラに関し、更に詳しくは、液晶材料を利
用して画像表示を行う液晶表示装置に観察者の視線位置
を検出するのに使用し得る手段を有する液晶表示装置、
該装置を有するビデオカメラ、スチルビデオカメラ等の
電子カメラに使用し得るビューフアインダー及び該ビュ
ーフアインダーを有する電子カメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置はもっぱら画像表示
のみを行うために使用されており、図２の模式的構成図
に示される様に、液晶を用いた液晶表示領域５０２であ
る画像表示部及び、その周辺部の少なくとも一部に設け
られたこれを駆動する回路が形成された駆動回路領域５
０１より構成されていた。最近では、液晶表示装置はノ
ートブック型コンピュータの表示画面、機器のモニター
部、ビデオカムコーダーのビューファインダー等あらゆ
る電子機器に使用される様になった。この様な背景に
は、液晶表示装置の画質の向上、画面の大型化、低コス
ト量産技術等、技術的に著しい進歩があった。しかし、
この間の進歩はもっぱら、表示性能の向上にあり、液晶
表示装置に更に付加的な機能を設ける例はほとんどなか
った。

【０００３】一方、製品を使用する側の要請で、上記の
事務機器、記録機器にも多くの新しい機能が要求されは
じめている。その中で、装置の使用者（以降、観察者と
呼ぶ）が、どの位置を注視しているかを検知し、その検
知信号をシステムの制御に利用する方法が数多く提案さ
れている。例えば、カメラの合焦信号として、この検知
信号を利用する具体的方法が特公平１−２４１５１１号
公報に記載されている。

【０００４】図３を用いて合焦システムの概要を説明す
る。図３は一眼レフカメラの構成を模式的に示した模式
的断面図である。被写体（不図示）からの光は、非撮影
時においては対物レンズ７０１を通じて主ミラー７０２
で屈曲反射されフィルムのような感光部材７０５に対応
して配置されたピント板７０７に結像される。ピント板
７０７に結ばれた像は、ペンタ・ダハプリズム７０８内
の光路を通って接眼レンズ７０９を通して観察者眼７１
５に入射される。図３では、７０１は対物レンズで、便
宜上、１枚レンで示したが、実際は多数枚のレンズから
構成されていることは周知の通りである。７０２は主ミ
ラーで、観察状態（非撮影時）と撮影状態に応じて撮影
光路へ斜設され、あるいは退去される。７０３はサブミ
ラーで主ミラー７０２を透過した光束をカメラ・ボディ
の下方へ向けて反射させ、焦点検出装置７０６ａに入射
させる。７０４ａはシャッター、７０４ｂは対物レンズ
７０１内に配された絞り、７０４ｃはフォーカシングの
ために対物レンズ７０１を光軸方向へ移動させる駆動機
構である。７０５は感光部材であり、銀塩を用いたフィ
ルムあるいはＣＣＤやＭＯＳ型トランジスタ等を利用し
た固体撮像素子、あるいはビジィコン等の撮像管であ
る。７０６ａは焦点検出装置であり、撮影視線の複数位
置に対して焦点検出を可能とする。７０６ｂは露出値検
出ユニットで、結像レンズと分割測光が可能な受光器を
具える。結像レンズはペンタ・プリズム７０８内の光路
を介して対物レンズ１の予定結像面に配されたピント板
７０７と受光器を共後に関係付けている。受光器の出力
はマイクロプロセッサｍｐに入力されて、複数個の中心
点を中心とした測光感度分布を持つ様に重み付けを変更
できるものとする。

【０００５】次にファインダー光路変更用のペンタ・ダ
ハプリズム７０８の射出面後方には接眼レンズ７０９が
配され、観察者眼７１５によるピント板７０７の観察に
使用される。７１０は光分割器で、例えば赤外光を反射
するダイクロイックミラーを使用し、ここでは接眼レン
ズ７０９中に設けられる。７１１は集光レンズ、７１２
はハーフミラーの様な光分割器、７１３はＬＥＤの様な
照明光源で、好ましくは赤外光（および近赤外光）を発
光する。赤外照明光源７１３を発した光束は集光レンズ
７１１及び接眼レンズ７０９の後面（観察者側面）のパ
ワーで例えば平行光としてファインダー光路に沿って射
出する。７１４は光電変換器で、観察者が接眼レンズ７
０９を適正に覗いた時に接眼レンズ７０９の後面と集光
レンズ７１１に関して観察者眼の前眼部、詳しくは瞳孔
近傍と共後に配置する。即ち、ファインダー光学系（７
０８・７０９）のアポイント近傍と光電変換器７１４を
共役に配置するのが一法であって、結像倍率は１以下が
好ましい。

【０００６】以上の構成で、対物レンズ７０１を通過し
た結像光束は部分透過、主ミラー７０２に於て、ファイ
ンダー光束と焦点検出光束とに分割される。焦点検出光
束は、主ミラー７０２を透過した後、サブミラー７０３
により反射され、焦点検出位置７０６ａに入射する。撮
影時には主ミラー７０２は上へはね上げられサブミラー
７０３は、主ミラー上に積層して折りたたまれ、シャッ
ター羽根７０４ａが開閉されることによりフィルム７０
５が所定時間露光される。

【０００７】一方、ファインダー光束はピント板７０７
を経て、ペンタ・ダハプリズム７０８に入射する。但し
ピント板と一体あるいは別体のフレネルレンズ等が７０
８の近傍に配設されていることもある。光束は視度調接
眼レンズ７０９によりピント板７０７上の被写体像を、
拡大投影しつつ観察者眼７１５に入射する。

【０００８】視線検出系の光路は次の通りである。赤外
照明源７１３を発した照明光はハーフミラー７１２を経
て、レンズ７１１によりある程度コリメートされ、ミラ
ー７１０で反射を受けてファインダー光路に入射する。
光分割器７１０が被写体から来る可視域のファインダー
光を透過し、赤外領域の照明光は反射するダイクロイッ
クミラーであることが、ファインダーの明るさの点から
も視線検出系の照明効率の点からも望ましい。但し十分
輝度の高い赤外光源を用いるならば、照明効率が低下す
ることを見込んで設計し、ＮＤハーフミラーで代用する
ことは可能である。ファインダー光路に導入された赤外
照明光は接眼レンズ７０９の後面を通過して観察者眼球
を照明する。観察者眼の位置が変動しても、照明条件が
維持される様、照明光は眼球入射時において略平行光束
するのが一法である。これは先のレンズ７１１のパワー
と、接眼レンズ７０９の後面のパワーの全体で実現され
る様、各部のパワー配置を調整することで実現できる。

【０００９】観察者による反射光は逆の経路をたどり、
ミラー７１０、レンズ７１１を経てハーフミラー７１２
により反射され光電変換器７１４にて受光される。反射
光がファインダー光路から分離され、光電変換器に受射
されるまでの光路中に可視カット、赤外透過フィルター
が挿入されていることが望ましい。ファインダー像可視
光による角膜反射光をカットし、光信号として意味のあ
る赤外照明光の反射のみを光電変換するためである。光
電面はレンズ７１１と接眼レンズ７０９後面の全パワー
で、観察者眼の水晶体前面付近すなわち瞳孔付近が結像
される様な位置に置かれている。これにより、ブルキン
エの第１・第２・第４像が結像された状態で受光され、
反射光量としては必ずしも弱くない、第３像はデフォー
カスして光が拡散しているため、あまり光電変換信号に
寄与しない。

【００１０】この様なシステムを液晶表示装置を画像表
示装置として使用した場合に実現するためには、光電変
換装置を液晶表示装置の一部に集積することにより、部
品点数、装置全体の大きさを増大させることなく、視線
検知機能を具備させることが重要である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アクティブ方式の液晶表示装置は、液晶の駆動のために
ＴＦＴを用いているが、従来、ＴＦＴはポリシリコン、
アモルファスシリコン、又は単結晶シリコンで作られ、
その膜厚は数百Å〜１μｍ程度であった。一方、赤外光
の光電変換を効率良く行うためには、ポリシリコン、ア
モルファスシリコンでも、数μｍ程度は必要であり、単
結晶シリコンに至っては、最低５μｍの厚みが必要であ
る。視線検知に用いられる光が極めて微弱な信号である
ことも考慮すると、液晶表示体と光電変換部の一体化は
事実上不可能であった。

【００１２】すなわち、従来の液晶表示装置を用いてい
る限りにおいては、同一基板上に可視光を透過させＴＦ
Ｔ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を動
作させることのできる画像表示領域と、光を充分吸収し
視線検知のための光電変換を行う光電変換領域の両者を
有し、できるだけ簡便な製造プロセスで作製することは
難しかった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み成されたものであり、一対の基板と、該一対の基板間
に封入された液晶材料とを有する液晶表示装置におい
て、該液晶表示装置を駆動するための半導体素子と、該
半導体素子とは別に配された光電変換素子とを有するこ
とを特徴とする液晶表示素子、該液晶表示素子を有する
ビューフアインダー及び該ビューフアインダーを有する
電子カメラである。

【００１４】これによって、光電変換効率に優れた光電
変換部を液晶表示装置に持たせたため、スペース効率良
く表示機能と視線検知機能をおさめることができる。

【００１５】又、ビューフアインダーの使用において
は、視線に合わせて表示を合焦させることができるた
め、長時間の使用に際しても疲労感を低減することがで
きる。

【００１６】更に、本発明のビューフアインダーを用い
たビデオカメラ等の電子カメラによれば確実に撮りたい
個所を合焦させて撮ることが可能であり、極めて優れた
記録を行うことができる。

【００１７】又、本発明の液晶表示装置は光電変換部を
一体にしているため一層の小型化を計ることができ、ビ
ューフアインダー、電子カメラのより一層の小型化、高
機能化を計ることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を好適な具体例を用いて説明す
る。

【００１９】図１は、本発明の液晶表示装置の平面概略
図であり、１はパネルの外形、２は駆動回路領域、３は
表示部、４は光電変換領域である。図４は、上記液晶表
示装置の表示部及び駆動回路の一部を示した回路図であ
り、駆動回路である水平シフトレジスタ５、垂直シフト
レジスタ６、及び各画素のＴＦＴ９、液晶１０、補助容
量１１を有している。画像の同期信号（図示せず）によ
り駆動される水平シフトレジスタ５は、画像信号を信号
線７ａ、７ｂに送り、やはり同期信号により駆動される
垂直シフトレジスタ６から走査線８ａ、８ｂ上に出力さ
れる走査信号により開閉するＴＦＴ９を通して、画像信
号を液晶１０に印加する。補助容量１１は、液晶１０に
印加される電圧が信号線７ａや、走査線８ａの変動によ
りふられにくくするために設けてある。

【００２０】図５は、光電変換部の回路図を示してお
り、バイポーラ増幅型センサーを２次元に配置したＢＡ
ＳＩＳ（Ｂａｓｅ Ｓｔｏｒｅ−ｔｙｐｅ Ｉｍａｇｅ
Ｓｅｎｓｏｒ）エリアセンサーで構成されている。本
エリアセンサーの詳細な動作は例えば１９８９ＩＥＥＥ
固体回路コンファレンス テクニカルダイジェストＰ９
６〜９７に記載されている。上記の記述では、可視光を
検知するセンサーを提供しているが、後に述べる様にセ
ンサーの構造を若干変更すれば、赤外光にも適したセン
サーを得ることは容易である。図５で、センサー部２１
は、垂直シフトレジスタ２４によって読出しパルスが与
えられ、読出し回路２２、２５に光電変換信号を出力す
る。出力された信号は、水平シフトレジスタ２３、２６
により、順次読出される。なお、２５に示す通り、本回
路は光電変換のノイズ成分Ｎ１と信号成分Ｓ１の差分を
最終信号とする、固定パターンノイズ自動抑制回路が内
蔵されている。また、２つの読出し回路２２、２５及び
２つの水平シフトレジスタ２３、２６を有する理由は、
水平シフトレジスタの駆動周波数を下げるためであり、
微細加工により、高速化すれば必ずしも２つ必要でな
い。

【００２１】図６に本発明の液晶表示装置により、視線
検知システムを構成した場合の光学系の模式図を示す。
バックライト１０１１より出た可視光は液晶表示パネル
１０１２の画像を投影し、表示パネル凸レンズを通し、
眼球１０１５に入射する。一方、視線検知のための赤外
光源１０１４ａは集光レンズ１０１４ｂにより集光され
て、角膜面１０１６ａ、或いは角膜後面１０１６ｂに反
射されて、光電変換集光凸レンズ１０１３ｂに入射す
る。入射光が、液晶表示パネル１０１２面上の光電変換
部に結像する様に凸レンズ１０１３ｂの形状が決められ
る。

【００２２】以上の通り、本発明においては、液晶表示
装置に視線検知システムに使用し得る光電変換部を設け
ることによって、システム全体の小型化、高性能化を達
成することができる。

【００２３】以下、本発明の液晶表示装置を具体的実施
例により詳述する。

【００２４】〈実施例１〉図７（ａ）は、シリコン基板
上に集積した表示部１２２とその駆動回路１２１及び光
電変換部１２０の模式的断面図を示す。本実施例は、画
素のＴＦＴの活性層としてポリシリコンを用い、駆動回
路をＣＭＯＳ構成、光電変換部としてバイポーラ増幅型
センサーを用いて構成している。

【００２５】光電変換部１２０は、コレクターとなるエ
ピタキシャル層１０４、ベース領域１０６、エシッタ領
域１１６より構成されるバイポーラトランジスタ、及び
ポリシリコン１０７ａとベース領域１０６の容量結合に
より構成される読出し容量より成る。エピタキシャル層
１０４は赤外光を効率よく光電変換するために５〜２０
μｍの厚さが適当である。また、埋込み層１０３はコレ
クター抵抗を下げると同時に、シリコン基板１０１がエ
ピタキシャル層と同型の場合に生ずる基板からの拡散電
流を抑制し、暗電流を低減している。駆動回路１２１は
ＣＭＯＳであり、Ｐウエル１０５内に作られたＮＭＯ
Ｓ、エピタキシャル層１０４内に作られたＰＭＯＳによ
って構成されている。表示部はｎ型の又はｐ型のポリシ
リコンチャネルのＴＦＴで構成されている。ポリシリコ
ンチャネル１１２の厚さは、数百Å〜数千Åが可能であ
るが、ＴＦＴのリーク電流の大きさと、ソース・ドレイ
ンの抵抗を鑑みて、適当な厚さに決められる。くりぬき
部１０２は、シリコン基板１０１及びエピタキシャル層
１０４の一部を例えばＫＯＨ（水酸化カリウム）テトラ
メチル−アンモニウム−ハイドロオキサイド（ＴＭＡ
Ｈ）２．３８ｗｔ％等の水溶液でウェットエッチングす
ることで形成される。この様に可視光に対して不透明な
シリコン層を除去することにより、表示部を透明化し
た。

【００２６】本発明の構造を実現するため製造プロセス
を図７（ｂ）〜（ｄ）の模式的断面図を用いて説明す
る。先ず、シリコン基板１０１上に埋込み層１０３を形
成した後、Ｓｉのエピタキシャル層１０４を５〜２０μ
ｍ堆積する。次に、エピタキシャル層の表面にＳｉＯ₂
及びシリコン窒化膜を成長しパターンニングした後、Ｌ
ＯＣＯＳ法により、ＬＯＣＯＳ酸化膜１０８を形成す
る。この酸化膜が駆動回路及び、光電変換部の素子分離
及び表示部のくりぬきエッチングストッパーとなる。そ
の後、Ｐウェル領域１０５、ベース領域１０６を形成
し、図７（ｂ）となる。次に、ノンドープのポリシリコ
ン層により分離領域１０９を形成した後、ポリシリコン
１２３を堆積し、活性層を形成する（図７（ｃ））。そ
の後、再びポリシリコンを堆積して、読出し容量１０７
ａ、ＣＭＯＳのゲート１０７ｂ、ＴＦＴのゲート１１３
を形成する。続いて、イオン注入により、エミッタ１１
６、ＮＭＯＳのソースドレイン１１７、ＴＦＴのリース
・ドレイン１１０、１１１を形成する（図７（ｄ））。
その後、層間絶縁膜１１４を堆積した後、アルミニウム
で電極を形成して図７（ａ）の構成となる。

【００２７】以上のように本実施例では、ポリシリコン
プロセスとＬＯＣＯＳ酸化技術を用いることにより、高
品質のシリコン基板上に、光電変換部と駆動回路及びＴ
ＦＴを集積している。

【００２８】このような構成の本実施例により、高感度
の光電変換部と駆動回路及び液晶表示部を同一シリコン
上に集積化することが可能となり、視線検知機能等を有
する液晶表示パネルが安価で小型化することができる。
特に、本実施例においては、表示部のＴＦＴを高価で扱
いにくいガラス基板上に形成する必要がないので、基板
の価格も安く、従来の集積回路製造プロセスがそのまま
使用できる。

【００２９】〈実施例２〉図８（ａ）は本発明の第２の
実施例を説明するための液晶パネルの模式的断面図であ
る。光電変換部２２０は、コレクターとなるエピタキシ
ャル層２０４、ベース領域２０６、エミッタ領域２１６
より構成されるバイポーラトランジスタ、及びポリシリ
コン２０７ａとベース領域２０６の容量結合により構成
される読出し容量より成る。駆動回路２２１はＣＭＯＳ
であり、Ｐウエル２０５内に作られたＮＭＯＳ、エピタ
キシャル層２０４内につくられたＰＭＯＳによって構成
されている。本実施例の特徴は表示部のＴＦＴの活性層
が単結晶シリコンである点である。ＴＦＴは埋込まれた
絶縁膜２０３上にあり、駆動回路部と同じプロセスでＮ
ＭＯＳのチャネル領域２１１、ソース・ドレイン領域２
１０が形成されている。

【００３０】本実施例では、第１の実施例と同じく、表
示部のシリコン基板はエッチング除去（くりぬき）によ
り透明化され、エッチングの際、埋込絶縁膜２０３がス
トッパーとなっている。

【００３１】本発明の構造を実現するための製造プロセ
スの一例を、図８（ｂ）、（ｃ）に示される模式的断面
図を用いて説明する。

【００３２】先ず、埋込絶縁膜２０３を形成するため
に、エピタキシャル層２０４の表面のうち、表示部以外
を熱酸化膜２２４及び気相成長による酸化膜２２５で覆
う。次に、大電流イオン注入装置を用いて、酸化イオン
を１５０〜３００ＫｅＯで、４Ｅ１７〜２．４Ｅ１８
（個／ｃｍ²）注入する。酸化イオン注入後、１１００
〜１２５０℃の温度で２〜２０時間のアニーリングを行
うことにより、厚さ２０００〜５０００Åの埋込絶縁膜
（酸化膜）２０３を形成する（図８（ｂ））。

【００３３】次に、駆動回路のＰウエル２０５ＴＦＴの
チャネル領域２１１、光電変換部のベース領域２０６を
形成し、ポリシリコンの堆積とパターニングにより、光
電変換部の読出し容量電極２０７ａ、駆動回路のゲート
電極２０７ｂ、ＴＦＴのゲート電極２１３を形成する
（図８（ｃ））。

【００３４】イオン注入により、エシッタ２１６、ＣＭ
ＯＳのソースドレイン２１７、２１８、ＴＦＴのソース
ドレイン２１０を形成し、層間絶縁膜２１４を堆積した
後に、アルミニウムで電極を形成して図８（ａ）の構成
となる。

【００３５】本実施例において、ＴＦＴの活性領域が単
結晶シリコンであるために、リーク電流が小さく、駆動
能力の大きなＴＦＴが容易に得ることができる。実験に
よると、リーク電流は一画素当り１０（ｆＡ）以下、Ｔ
ＦＴの電流駆動能力もポリシリコンＴＦＴの１０倍以上
となっているが故に、液晶表示の白〜黒で６４階調以上
の階調が出すことが可能である。また、ＴＦＴのゲート
幅は３μｍ以下でも充分な駆動能力が得られるために、
画素の開口率を増大させることが出来、３０万画素以上
の画素を有する液晶パネルを実現できる。また、光電変
換部、駆動回路も実施例１と同等の性能を有するため、
本実施例により、視線検知機能は高階調・高精細の液晶
表示パネルがはじめて実現できる様になった。

【００３６】〈実施例３〉図９（ａ）は本発明の第３の
実施例を説明するための液晶パネルの模式的断面図であ
る。光電変換部３２０は、コレクターとなるエピタキシ
ャル層３０４、ベース領域３０６、エミッタ領域３１６
より構成されるバイポーラトランジスタ、及びポリシリ
コン３０７ａとベース領域３０６の容量結合により構成
される読出し容量より成る。駆動回路３２１はＣＭＯＳ
であり、Ｐウエル３０５内に作られたＮＭＯＳ、エピタ
キシャル層３０４内に作られたＰＭＯＳによって構成さ
れている。本実施例の特徴は表示部のＴＦＴの活性層が
単結晶シリコンであると同時に、基板は高価な大電流イ
オン注入を用いない貼合わせ基板を用いて、コストも下
げている点にある。ＴＦＴは、貼合わせによって得られ
た、絶縁基板上にあると同時に、駆動回路及び光電変換
部は、上記絶縁基板の薄いシリコン層３２３、及び絶縁
層３３０を除去したエピタキシャル単結晶シリコン３０
４内に作られている。第１、第２の実施例と同じく、表
示部のシリコン基板はエッチング除去（くりぬき）によ
り透明化され、エッチングの際、埋込絶縁膜３３０がス
トッパーとなっている。

【００３７】本発明の構造を実現するための製造プロセ
スは、基板の作製方法を除いて、実施例２と同様である
ので、図９（ｂ）〜（ｄ）の模式的断面図を用いて、絶
縁基板の加工について詳説する。

【００３８】図９（ｂ）は、絶縁性基板の断面図を示し
ており、３２３は薄膜シリコン層、３３０は絶縁層、３
０４はエピタキシャル層、３０１はシリコン基板であ
る。この構造は、例えば表面にエピタキシャル層を形成
した第１のシリコンウエハと、表面に絶縁膜を形成した
第２のシリコンウエハを互いに向かい合わせて、貼り合
わせた後、グラインダーにより第２のシリコンウエハ側
を研磨除去し所望の厚さの薄膜シリコン層を形成するこ
とにより実現できる。無論、絶縁されたシリコン基板上
に薄膜化された単結晶シリコン層が存在していればよ
く、作製方法は上記限りではない。

【００３９】次に、この基板のうち、駆動回路及び光電
変換部となるシリコン表面の薄膜シリコン層と絶縁層３
３０を除去する（図９（ｃ））。その後、実施例２と同
じ製造プロセスを経て、図９（ａ）の構造が実現でき
る。

【００４０】図９（ｃ）では、表示部とそれ以外の間に
〜１μｍの段差が生じている。このため、フォトリソグ
ラフィーによるパターン焼付けの際、焦点深度がとれな
いために、段差の上と下でパターン寸法が異なってくる
恐れがある。この問題点を解消する方法として、例えば
図９（ｄ）に示すとおり、段差の低い領域にのみシリコ
ン単結晶を埋めもどす方法がある。例えば、画素部のみ
を絶縁膜で被覆した後、選択エピタキシャル成長を行う
方法、或いは、２周波バイアススパッタリングによる単
結晶成長法などを用いることができる。図９（ｄ）の場
合も、以降の製造プロセスは、図９（ｃ）の場合と変わ
らない。

【００４１】本実施例によれば、貼合わせにより作製さ
れた絶縁性基板を用いることで、安価な方法で高階調、
高精細の視線検知機能付液晶表示パネルが提供できる。

【００４２】実施例２と同様、画素ＴＦＴのリーク電流
は１０（ｆＡ）以下、駆動能力もポリシリコンＴＦＴの
１０倍以上となっているが故に、液晶表示の白〜黒で６
４階調以上の階調が出すことができる。

【００４３】更に、高価で結晶欠陥の入りやすい大電流
イオン注入プロセスを用いないので、製造コストが安
く、歩留りもより一層高い液晶表示パネルを提供でき
る。

【００４４】〈実施例４〉次に本発明の実施例４につい
て、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は本発
明の光電変換装置付液晶表示装置の模式的断面図で、そ
の装置を作製する上での基板の代表的な作り方を図１１
の模式的断面図に示す。

【００４５】図１０に示すように、４０１は光電変換装
置領域で、４０２はｐ型単結晶領域、４０３はｎ型単結
晶領域で、４０２、４０３でフォトダイオードを構成し
ている。その他の構造は、例えば、第１〜第３実施例と
同様なので説明を省略する。４０４は、液晶表示部のス
イッチングトランジスタ部で、４０８は信号線、４０９
は走査線、４１０は画素電極である。４０５は液晶層、
４０７はカラーフィルター等が設けられた透明電極、４
０６はそれらを設けた基板である。４００、４００′に
示すように、液晶表示部のＴＦＴ用半導体層厚は、光電
変換部の半導体層よりも薄く両者で最適なものになって
いる。

【００４６】本実施例は、光電変換部、液晶表示部とも
に絶縁基板上設けられた単結晶層から成り、厚さが異な
る。これは、通常のＳＯＩ基板において、液晶表示部の
領域を所望の厚さ（数１００Å〜数１０００Å）まで薄
くするためにエッチングするか又は、光電変換部のみＳ
ＯＩ基板に対して選択的にエピタキシャル成長をほどこ
し、単結晶層を厚くすることで達成される。

【００４７】更に、このような新たな工程を用いずと
も、上記構造の基板が作製できる方式について、図１１
を用いて説明する。

【００４８】図１１（ａ）において、通常の高濃度ｐ型
基板４１１において、その液晶表示領域が形成される予
定の領域を４１２に示すように多孔質化する。これは、
４９％ＨＦにアルコールを添加した水液中に数Ａの電流
を流すことにより形成できる。多孔質層を形成しない領
域は、上記液が侵入しないようにシールしておけば良
い。多孔質層の厚さは２０μｍとした。

【００４９】次に、図１１の（ｂ）に示すように、この
図１１の（ａ）の表面にＬＰ−ＣＶＤで４１３に示すエ
ピを３μｍ形成した。その後、上記基板とは、別に酸化
層４１４を形成した基板４１５を用意し（図１１
（ｃ））、図１１の（ｂ）のエピ表面と４１６に示す如
く、貼合わせる。Ｎ₂ もしくはＯ₂ 雰囲気中で貼合わ
せ、１０００℃１ｂ熱処理することにより密着した。

【００５０】次に、エピを形成した側の基板の裏面を多
孔質層が露出するまで、４１７に示すように研磨機等で
けずった（図１１（ｄ））。

【００５１】最後に、図１１の（ｅ）に示す如く、この
ウエハをＨＦ＋Ｈ₂ Ｏ₂ （１：５）液にいれると多孔質
層のみ４１８に示すように選択的に除去される。これに
より単結晶Ｓｉ層の薄い領域４２０、厚い領域４１９が
形成できた。この方法により、複雑な工程なく簡単に次
の工程に進むことができた。

【００５２】なお、本発明においては、光電変換部をＣ
ＣＤ型（電荷結合デバイス）として良く、駆動回路を単
チャネル構造、或いはバイポーラーＭＯＳ混載構造と
し、ＴＦＴを活性層としてａ−Ｓｉを用いること或い
は、ＰＭＯＳ構成とすることも可能であり、本発明の要
旨の範囲内で変形可能である。

【００５３】〈実施例５〉本発明の液晶表示装置をビデ
オカメラに用いた場合について説明する。

【００５４】図１２はビデオカメラの構成を説明するた
めの模式的ブロック図である。

【００５５】図１２において、６０１はレンズ、絞り等
を有する光学系、６０２はＣＣＤ等の撮像素子である。
不図示の被写体からの光はレンズ６０１を通って撮像素
子６０２上に結像及び／又は入力され光電変換されて電
気信号となりサンプリング回路６０３に入力され、続い
て光電変換出力をオートゲインコントロール６０４で調
整されてプロセス回路６０５に入力される。プロセス回
路６０５では前記光電変換された信号に基づく信号を処
理してＲ、Ｇ、Ｂの各信号として出力する。プロセス回
路６０５から出力されたＲ、Ｇ、Ｂの各信号はビューフ
アインダー６１５のための表示回路６０６と処理回路６
０７に夫々入力される。表示回路６０６に入力された
Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号はビューフアインダー６１５内の表
示素子である液晶表示装置６１４用に調整され液晶表示
装置６１４に入力される。又、液晶表示装置６１４には
ドライバー６０９からの信号が入力され画像表示が成さ
れる。処理回路６０７に入力されたＲ、Ｇ、Ｂの各信号
からＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙ、Ｙの信号を夫々作製して出力す
る。Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの各信号はＦＭ変調６０８に入力さ
れＦＭ変調され、複号器６１２に入力される。尚、ＦＭ
変調器６０８には制御回路６１１からのサブキャリアが
入力される。処理回路６０７からのＹ信号もまた複号器
６１２に入力される。撮像素子６０２、サンプリング回
路６０３、プロセス回路６０５、ドライバー６０９、複
号器６１２には、夫々パルス発生器６１０から制御回路
６１１へ入力されたパルスに基づくパルスが入力されて
シンクロされて信号の入出力が調整される。そして複号
器６１２から出力された信号は複合テレビジョン信号と
して端子６１３から出力される。

【００５６】尚、該複合テレビジョン信号を記録する場
合には、通常のビデオ記録装置にこの信号を出力すれば
良い。

【００５７】このような構成のビデオカメラのビューフ
アインダーに本発明の実施例１〜４において説明される
液晶表示装置を用いて駆動したところ、観察者の視線に
追随して焦点が合い、常に見ている方向に対して合焦し
た表示を見ることができた。しかも、注視している方向
に常に合焦するため、操作の煩雑さもないものであっ
た。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば光
電変換効率に優れた光電変換部を液晶表示装置に持たせ
たため、スペース効率良く表示機能と視線検知機能をお
さめることができる。

【００５９】又、ビューフアインダーの使用において
は、視線に合わせて表示を合焦させることができるため
長時間の使用に際しても疲労感を低減することができ
る。

【００６０】更に、本発明のビューフアインダーを用い
たビデオカメラ等の電子カメラによれば確実に撮りたい
個所を合焦させて撮ることが可能であり、極めて優れた
記録を行うことができる。

【００６１】又、本発明の液晶表示装置は光電変換部を
一体にしているため一層の小型化を計ることができ、ビ
ューフアインダー、電子カメラのより一層の小型化、高
機能化を計ることができる。

【００６２】尚、本発明によれば、光電変換素子を視線
検知用として説明したが、液晶表示装置周囲の明るさ或
いはバックライト光源の明るさ測定のために用いること
ができるのはもちろんである。この場合、光電変換素子
は複数設けることは必ずしも必要でなく、必要な個所に
少なくとも１つ設けることによって達成される。

【００６３】又、本発明は、本発明の主旨の範囲内で適
宜変形することができるのは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置を説明するための平面概
略図である。

【図２】従来の液晶表示装置の模式的構成図である。

【図３】視線検知のための構成を説明する模式的断面図
である。

【図４】液晶表示装置の表示部及び駆動部を説明する回
路図である。

【図５】光電変換部の回路図である。

【図６】視線検知システムの光学系を説明する模式図で
ある。

【図７】（ａ）は実施例１で説明す液晶表示装置の基板
を（ｂ）〜（ｄ）はその作製工程を説明するための模式
的断面図である。

【図８】（ａ）は実施例２で説明する液晶表示装置の基
板を、（ｂ）及び（ｃ）はその作製工程を説明するため
の模式的断面図である。

【図９】（ａ）は実施例３で説明する液晶表示装置の基
板を、（ｂ）〜（ｄ）はその作製工程を説明するための
模式的断面図である。

【図１０】本発明の液晶表示装置の模式的断面図であ
る。

【図１１】（ａ）〜（ｅ）は本発明に用いられる半導体
基板の作製方法を説明するための模式的断面図である。

【図１２】電子カメラの構成を説明するための模式的構
成図である。

【符号の説明】

１ パネル外形 ２ 駆動回路領域 ３ 表示部 ４ 光電変換領域 １０１ シリコン基板 １０２ くり抜き部 １０３ 埋込層 １０４ エピタキシャル層 １０５ Ｐ型ウエル １０６ ベース領域 １０７ａ 読出し容量ポリシリコン電極 １０７ｂ ポリシリコンゲート １０８ ＬＯＣＯＳ酸化膜 １０９ 画素分離膜 １１０ 画素ＴＦＴソース領域 １１１ 画素ＴＦＴドレイン領域 １１２ 画素ＴＦＴチャネル領域 １１３ 画素ＴＦＴゲートポリシリコン １１４ 層間絶縁膜 １１５ａ エミッタ電極 １１５ｂ 駆動回路ＣＭＯＳソース・ドレイン電極 １１５ｃ 画素ＴＦＴソース・ドレイン電極 １１６ エミッタ領域 １１７ ＣＭＯＳｎ⁺ 型ソース・ドレイン領域 １１８ ＣＭＯＳｐ⁺ 型ソース・ドレイン領域

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−101829（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−10676（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−6927（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−264724（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−46472（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−117584（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−210657（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−45486（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−322296（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−85792（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/136 G02F 1/1335

Claims (37)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリクス状に配列された信号線および
   走査線、該信号線および走査線の交点に設けられた半導
   体素子及び該半導体素子に電気的に接続された画素電極
   を有する一方の基板と、前記画素電極に対応して設けら
   れた電極を有する他方の基板と、の間に液晶材料を封入
   して構成される液晶表示装置において、前記一方の基板
   には、前記半導体素子とは別に光電変換素子が設けられ
   ており、前記光電変換素子を構成する半導体層の層厚
   が、前記半導体素子を構成する半導体層よりも厚いこと
   を特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記半導体素子を駆動するための回路を
   更に有する請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記回路はシフトレジスタである請求項
   ２に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記回路は前記半導体素子が設けられて
   いる半導体基体に設けられている請求項２に記載の液晶
   表示装置。
5. 【請求項５】 前記半導体素子は薄膜トランジスタであ
   る請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記光電変換素子がシリコン単結晶、前
   記半導体素子がポリシリコン又はアモルファスシリコン
   を用いて構成された請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記光電変換素子及び前記半導体素子は
   単結晶シリコンを用いて構成され、これらの素子の直下
   には絶縁層が設けられている請求項１に記載の液晶表示
   装置。
8. 【請求項８】 前記一方の基板は、表面に絶縁膜を有す
   る第１の半導体基板又は石英基板と第２の半導体基板を
   有する請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 【請求項９】 前記光電変換素子を構成する半導体層の
   直下に酸素のイオン注入により形成された絶縁層を有す
   る請求項１に記載の液晶表示装置。
10. 【請求項１０】 前記光電変換素子を構成する半導体層
    の直下に基板表面の選択酸化により形成された絶縁層を
    有する請求項１に記載の液晶表示装置。
11. 【請求項１１】 （a）マトリクス状に配列された信号
    線および走査線、該 信号線および走査線の交点に設けら
    れた半導体素子及び該半導体素子に電気的に接続された
    画素電極を有する一方の基板と、前記画素電極に対応し
    て設けられた電極を有する他方の基板と、の間に液晶材
    料を封入して構成される液晶表示装置と、(b)前記液晶
    表示装置に対向して設けられた接眼レンズと、を有する
    ビューファインダーにおいて、前記一方の基板には、前
    記半導体素子とは別に光電変換素子が設けられており、
    前記光電変換素子を構成する半導体層の層厚が、前記半
    導体素子を構成する半導体層よりも厚いことを特徴とす
    るビューファインダー。
12. 【請求項１２】 前記半導体素子を駆動するための回路
    を更に有する請求項１１に記載のビューファインダー。
13. 【請求項１３】 前記回路はシフトレジスタである請求
    項１２に記載のビューファインダー。
14. 【請求項１４】 前記回路は前記半導体素子が設けられ
    ている半導体基体に設けられている請求項１２に記載の
    ビューファインダー。
15. 【請求項１５】 前記半導体素子は薄膜トランジスタで
    ある請求項１１に記載のビューファインダー。
16. 【請求項１６】 前記光電変換素子がシリコン単結晶、
    前記半導体素子がポリシリコン又はアモルファスシリコ
    ンを用いて構成された請求項１１に記載のビューファイ
    ンダー。
17. 【請求項１７】 前記光電変換素子及び前記半導体素子
    は単結晶シリコンを用いて構成され、これらの素子の直
    下には絶縁層が設けられている請求項１１に記載のビュ
    ーファインダー。
18. 【請求項１８】 前記一方の基板は、表面に絶縁膜を有
    する第１の半導体基板又は石英基板と第２の半導体基板
    を有する請求項１１に記載のビューファインダー。
19. 【請求項１９】 前記光電変換素子を構成する半導体層
    の直下に酸素のイオン注入により形成された絶縁層を有
    する請求項１１に記載のビューファインダー。
20. 【請求項２０】 前記光電変換素子を構成する半導体層
    の直下に基板表面の選択酸化により形成された絶縁層を
    有する請求項１１に記載のビューファインダー。
21. 【請求項２１】 更に、前記接眼レンズとは別に前記光
    電変換素子に光を入射するための光学系を有する請求項
    １１に記載のビューフアインダー。
22. 【請求項２２】 更に、前記光の発光源を有する請求項
    ２１に記載のビューフアインダー。
23. 【請求項２３】 （a）マトリクス状に配列された信号
    線および走査線、該信号線および走査線の交点に設けら
    れた半導体素子及び該半導体素子に電気的に接続された
    画素電極を有する一方の基板と、前記画素電極に対応し
    て設けられた電極を有する他方の基板と、の間に液晶材
    料を封入して構成される液晶表示装置と、(b)前記液晶
    表示装置に対向して設けられた接眼レンズと、を有する
    ビューファインダー、並びに(c) 前記液晶表示装置に表
    示する画像を読み取るための撮像素子、を備えた電子カ
    メラにおいて、前記一方の基板には、前記半導体素子と
    は別に光電変換素子が設けられており、前記光電変換素
    子を構成する半導体層の層厚が、前記半導体素子を構成
    する半導体層よりも厚いことを特徴とする電子カメラ。
24. 【請求項２４】 前記半導体素子を駆動するための回路
    を更に有する請求項２３に記載の電子カメラ。
25. 【請求項２５】 前記回路はシフトレジスタである請求
    項２４に記載の電子カメラ。
26. 【請求項２６】 前記回路は前記半導体素子が設けられ
    ている半導体基体に設けられている請求項２４に記載の
    電子カメラ。
27. 【請求項２７】 前記半導体素子は薄膜トランジスタで
    ある請求項２３に記載の電子カメラ。
28. 【請求項２８】 前記光電変換素子がシリコン単結晶、
    前記半導体素子がポリシリコン又はアモルファスシリコ
    ンを用いて構成された請求項２３に記載の電子カメラ。
29. 【請求項２９】 前記光電変換素子及び前記半導体素子
    は単結晶シリコンを用いて構成され、これらの素子の直
    下には絶縁層が設けられている請求項２３に記載の電子
    カメラ。
30. 【請求項３０】 前記一方の基板は、表面に絶縁膜を有
    する第１の半導体基板又は石英基板と第２の半導体基板
    を有する請求項２３に記載の電子カメラ。
31. 【請求項３１】 前記光電変換素子を構成する半導体層
    の直下に酸素のイオン注入により形成された絶縁層を有
    する請求項２３に記載の電子カメラ。
32. 【請求項３２】 前記光電変換素子を構成する半導体層
    の直下に基板表面の選択酸化により形成された絶縁層を
    有する請求項２３に記載の電子カメラ。
33. 【請求項３３】 更に、前記接眼レンズとは別に前記光
    電変換素子に光を入射するための光学系を有する請求項
    ２３に記載の電子カメラ。
34. 【請求項３４】 更に、前記光の発光源を有する請求項
    ３３に記載の電子カメラ。
35. 【請求項３５】 前記光は観察眼で反射された光である
    請求項３３に記載の電子カメラ。
36. 【請求項３６】 更に、前記撮像素子に入力される情報
    を該撮像素子に結像するための光学系を有し、該光学系
    の合焦は、前記光電変換素子に入力される光情報によっ
    て成される請求項２３に記載の電子カメラ。
37. 【請求項３７】 該光電変換部が受光する光は、該表示
    装置を観察する人物の眼球の視線方向を決定する情報を
    含み、該光電変換部の出力する電気信号により視線方向
    を計測する手段を更に有することを特徴とする請求項２
    ３に記載の電子カメラ。