JPH1184424A - イメージセンサを内蔵した液晶表示装置およびその作製方法 - Google Patents

イメージセンサを内蔵した液晶表示装置およびその作製方法

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JPH1184424A
JPH1184424A JP9254316A JP25431697A JPH1184424A JP H1184424 A JPH1184424 A JP H1184424A JP 9254316 A JP9254316 A JP 9254316A JP 25431697 A JP25431697 A JP 25431697A JP H1184424 A JPH1184424 A JP H1184424A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像を読み取り、その映像を映し出す小型の
システムを得る。 【解決手段】 同一基板上にＴＦＴからなる液晶表示部
と、ＴＦＴからなるイメージセンサとを有する液晶表示
装置を得る際に、センサ部はシール部と対向基板とで密
閉し、保護する構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、イメージセンサ機
能を有する一体型液晶表示パネルに関して、特に、イメ
ージセンサ部の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶層に画素電極から電圧を加えて液晶
を配向させ、表示部に画像を形成させるようにした液晶
パネルが知られている。従来の液晶パネルの構成を簡略
に以下に述べる。薄膜トランジスタからなる表示部およ
び周辺回路を絶縁基板上に形成した素子基板と、対向基
板とをスペーサによって基板間隔が保たれ、シール材に
よって接着する。 そして、前記素子基板と対向基板と
の間に液晶を有している構造となっている。また、前記
液晶は一対の基板に挟まれ、シール部によって囲まれて
いる。図２に示すように、パネルのシール部の配置は、
表示部または表示部及び周辺駆動回路をリング状に取り
囲む形状としている。
【０００３】上記従来の構成において、素子基板とは、
アクティブマトリクス回路および周辺回路が設けられた
基板を指している。また、対向基板は、素子基板に対向
配置して設けられる基板であって、対向電極、カラーフ
ィルター等が形成されたものを指している。
【０００４】また、上記従来の構成において、シール材
には、紫外線硬化性や熱硬化性を有する封止用の樹脂等
を用いている。
【０００５】一方、イメージセンサとしては、現在、複
写機、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、ファクシ
ミリ等の映像を電気信号に変換するための光センサとし
て広い分野で用いられており、光センサモジュールを組
み込んだ装置構成としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】近年、映像を取り込
み、その映像を映し出す小型のシステムの需要が求めら
れている。その需要を満たすための構成として、液晶デ
ィスプレイ装置にＣＣＤ等のセンサモジュールを組み込
むことが考えられるが、消費電力（５Ｗ程度）、製造価
格、大きさ等の点で問題があった。
【０００７】そこで、本発明人らは、ＭＯＳ型薄膜トラ
ンジスタを用いて、液晶パネルとイメージセンサを同一
基板上に作製することを思い立った。こうすることによ
り、装置を小型化し、低消費電力（５０ｍＷ程度）、安
価な装置にすることができる。
【０００８】同一基板上に液晶パネルとイメージセンサ
を同一基板上に作製した場合、パネルとイメージセンサ
の配置およびシール構成などが重要な問題になってく
る。本発明は、同一基板上に表示部とイメージセンサを
有する液晶表示パネルに関して、信頼性が良好で、安価
なイメージセンサを有する液晶表示パネルを提供するこ
とを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図１（ｂ）は、図４
（ａ）、図４（ｂ）と対応している。本発明におけるイ
メージセンサを有する液晶パネルの第１の構成として
は、図４で示すように、アクティブマトリクス回路から
なる液晶表示部と、該アクティブマトリクス回路を駆動
するための周辺駆動回路と、センサ部とが同一基板上に
配置された液晶表示装置であって、センサ部１２０は、
シール部１０４と対向基板３０２で密閉された空間３０
７を有する構造とする。このような構成とすることで、
密閉された空間は基板とシール部により、完全に外気と
遮断される。さらに、不活性ガス雰囲気中で対向基板を
貼り合わせ、密閉した空間に不活性ガス（例えば、Ａ
ｒ、Ｎ2 ）を充填して、酸素等の空気との反応によるセ
ンサ部の劣化を防ぐ構成としてもよい。このように、セ
ンサ部をシール部と対向基板で密閉することによって、
液晶注入工程等におけるセンサ部への液晶またはゴミ等
の異物の混入、キズ等の損傷を防ぐという効果が得られ
る。
【００１０】本発明におけるイメージセンサを有する液
晶パネルの第２の構成としては、図１（ａ）に示すよう
に、アクティブマトリクス回路からなる液晶表示部と、
該アクティブマトリクス回路を駆動するための周辺駆動
回路１１１と、センサ部１２０とが同一基板上に配置さ
れた液晶表示装置であって、前記センサ部１２０は、す
くなくとも１つのシール部１０４により囲まれ、前記液
晶表示部と前記センサ部の間に設けられたシール部１０
３は、液晶の封止をするとともに、センサ部の保護をす
る構成とした。こうすることで、貼り合わせ工程後のセ
ンサ部において、液晶、塵等の異物の混入や静電気、外
部衝撃等を防ぐことができる。
【００１１】また、図１（ｂ）、図４に示すように、複
数のシール部により、二重に囲む構成としてもよい。外
側のシール部は、ダミーシールの役割を果たす。そうす
ることにより、さらにセンサ部１２０において、塵、静
電気、外部圧力等を防ぐことができ、且つ、十分基板間
隔を保つことが可能となる。もちろん、三重、四重・・
と複数のシール部で囲む構成、または、センサ部のシー
ルの外側にダミーシールとして複数のシール部を配置す
る構成としてもよい。
【００１２】本発明におけるイメージセンサを有する液
晶パネルの第３の構成としては、アクティブマトリクス
回路からなる液晶表示部と、該アクティブマトリクス回
路を駆動するための周辺駆動回路と、センサ部とが同一
基板上に配置された液晶表示装置であって、液晶表示部
におけるスペーサ３０６は、センサ部には存在しない構
成とした。センサ部に液晶表示部より多くスペーサが存
在していると、映像を取り込む上で妨げとなるため、図
４（ｂ）に示すように、センサ部の受光部と対向基板と
の間には全く存在しないことが望ましい。こうすること
で、均一な基板間隔を保ちつつ、良好な映像を取り込む
ことができる。
【００１３】また、センサ部は、外部からの熱等にも敏
感に反応する素子であるので、センサ部の配置場所は、
引き出し線、周辺駆動回路等の発熱する回路とは間隔を
あけ、熱的影響の少ない箇所に配置することが望まし
い。
【００１４】上記配置および構成とすることにより、セ
ンサ部を外からの電気的影響および熱的影響およびその
他の物理的影響から保護する構成とすることができる。
【００１５】本発明のイメージセンサとしては、図３
（Ａ）に示すように、可視光に対する光吸収係数の大き
い非晶質シリコン層３５２によってホトキャリアを発生
させ、移動度の大きい多結晶シリコンＴＦＴをスイッチ
ング素子として、信号の読み出しをコントロールする。
【００１６】本発明においては、薄膜技術によって形成
されるイメージセンサと表示部を構成する薄膜トランジ
スタを同一基板上に形成することで、安価な装置を得
る。
【００１７】イメージセンサを有する表示装置は、直視
型の場合、今後、ますます装置の大型化がすすむ。ま
た、コスト低減のため多面取りによる基板大型化が進む
と考えられている。反対に、多画素化と光学系の小型化
が求められているセンサ部は小型化するので画素面積が
縮小し、表示部の画素面積との差がひらく。
【００１８】そのため、本発明におけるイメージセンサ
を有する液晶パネルの第４の構成としては、アクティブ
マトリクス回路からなる液晶表示部と、該アクティブマ
トリクス回路を駆動するための周辺駆動回路と、センサ
部とが同一基板上に配置された液晶表示装置であって、
センサ部の対向基板に形成されたカラーフィルターのセ
ルサイズは、液晶表示部の対向基板に形成されたセルサ
イズより小さい構成とする。
【００１９】上記構成とすることにより、画素面積が小
さく良好な画像取り込みが可能なセンサ部を液晶表示部
と同一基板上に有する安価な液晶表示パネルを得ること
ができる。
【００２０】また、本発明におけるイメージセンサを有
する液晶パネルの第５の構成としては、図６（ｂ）に示
すように、アクティブマトリクス回路からなる液晶表示
部と、該アクティブマトリクス回路を駆動するための周
辺駆動回路と、センサ部とが同一基板上に配置された液
晶表示装置であって、センサ部の対向基板の厚さｄ
1は、液晶表示部の対向基板の厚さｄ2 よりも薄い構成
とする。
【００２１】上記構成とすることにより、センサ部に取
りつける光学系に与える影響を低減することができる。
センサ部の対向基板の厚みが薄ければ薄いほど光が屈折
せず、光強度の維持ができるため、良好な画像取り込み
が可能なセンサ部を液晶表示部と同一基板上に有する安
価な液晶表示パネルを得ることができる。本発明におけ
るセンサ部の薄い対向基板は、光を透過する無色透明の
基板またはフィルムであればガラス基板または石英基板
に限定されない。
【００２２】また、本発明におけるイメージセンサを有
する液晶パネルの第６の構成としては、図６（ｃ）に示
すように、アクティブマトリクス回路からなる液晶表示
部と、該アクティブマトリクス回路を駆動するための周
辺駆動回路と、センサ部とが同一基板上に配置された液
晶表示装置であって、センサ部を囲むシール部の線巾
は、液晶表示部を囲むシール部の線巾より細い構成とす
る。
【００２３】上記構成とすることにより、センサ部に薄
い基板を用いた場合、貼り合わせ工程において、センサ
部にシール部が混入せず、且つ、割れにくくすることが
できる。
【００２４】また、本発明におけるイメージセンサを有
する液晶パネルの第７の構成としては、図６（ｄ）に示
すように、アクティブマトリクス回路からなる液晶表示
部と、該アクティブマトリクス回路を駆動するための周
辺駆動回路と、センサ部とが同一基板上に配置された液
晶表示装置であって、液晶表示部の対向基板は、シール
材とスペーサにより基板間隔が一定に保たれ、センサ部
の対向基板は、接着剤５１５で基板と密着している構成
とする。
【００２５】上記構成とすることにより、センサ部を全
く外気に触れない構成とすることができ、外気と触れる
ことによる劣化を防ぐ。また、対向基板の厚さと同様
に、センサ部の対向基板と素子基板の間の空間５０７も
光の屈折を招くため、出来る限り 対向基板と素子基板
を密接させることが望ましい。
【００２６】第４乃至第７のような構成とするために
は、対向基板と貼り合わせる工程において、セルサイズ
の小さいセンサ部と対向基板との合わせ精度が要求され
る。よって、センサ部の対向基板と、液晶表示部の対向
基板を別々に貼り合わせることが望ましい。
【００２７】本明細書で開示する本発明の工程の構成
は、アクティブマトリクス回路からなる液晶表示部と、
該アクティブマトリクス回路を駆動するための周辺駆動
回路と、センサ部とが同一基板上に配置された液晶表示
装置の作製方法であって、液晶表示部の対向基板を貼り
合わせる工程と、該工程の後に前記液晶表示部の対向基
板を分断する工程と、該工程の後にセンサ部の対向基板
を貼り合わせる工程と、を有することを特徴とするイメ
ージセンサを内蔵した液晶表示装置の作製方法である。
【００２８】図６に示すように、表示部とセンサ部は、
同一基板上に形成されているが、対向基板５０２、５０
３は表示部とセンサ部で分離されている構造とする。
【００２９】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、この実
施例に限定されないことは勿論である。 〔実施例１〕実施例１として、パネルの作製工程を図３
で説明する。また、パネルの完成図を図４、図１（ｂ）
に示す。まず、素子基板３０１を用意する。
【００３０】本実施例において、素子基板３０１とは、
図３（Ａ）で示すようなＴＦＴ部からなるアクティブマ
トリクス回路および周辺回路と、センサ部が設けられた
基板を指している。基板上に薄膜作製工程で形成される
ＴＦＴ素子でなる画素領域及び周辺回路を有する素子基
板あれば特に限定されない。
【００３１】センサ部は、光電変換層３５２と光電変換
素子で構成されている。また、このセンサ部は、アクテ
ィブマトリクス回路および周辺回路を構成する薄膜トラ
ンジスタと同時に形成される。
【００３２】次に、上記素子基板と対向基板に液晶を配
向させるための配向膜（図示しない）を塗布し、焼成し
た後にラビング処理を行う。
【００３３】その後、シ─ル印刷機またはシールディス
ペンサーにより、素子基板にシール材３０５でパネルの
シールパターンおよびダミーシール部を設ける。本実施
例では素子基板側にシールパターンを設けたが、対向基
板にシールパターンを設ける工程としてもよい。（図３
（Ｂ））
【００３４】個々のパネルの構成としては、図１
（ｂ）、または図４に示すように、表示領域１１０およ
び周辺駆動回路領域１１１をシール部１０３が囲むよう
に配置する。また、センサ部をシール部１０４が囲むよ
うに配置する。そして、各パネルのシール部１０３は、
少なくとも一部にシール開口部１０７が設けられ、そこ
からシール部の内側へ液晶部料の注入を可能とする。
【００３５】シール部との材料としては、エポキシ樹脂
とフェノール硬化剤をエチルセルソルブの溶媒に溶かし
たものを本実施例では使用したが、紫外線硬化性や熱硬
化性を有する封止用の樹脂であれば特に限定されない。
【００３６】次いで、基板間隔を保つためのスペーサ３
０６を表示部に選択的に散布する。スペーサとしては、
直径５μｍのポリマー系、ガラス系、シリカ系等の球形
状のものを用いる。
【００３７】そして、対向基板３０２を用意する。ま
た、対向基板３０２は、素子基板に対向配置して設けら
れる基板であって、対向電極、カラーフィルター等が形
成されたものを指している。
【００３８】以上の工程を経た素子基板と対向基板を重
ね合わせて、熱プレスを行い接着させる。（図３
（Ｃ））
【００３９】次に、スクライバーとブレイカーによる分
断工程により、液晶材料の注入口を形成し、該注入口を
パネルの一対の端面が揃っている辺に１つまたは複数設
ける。
【００４０】本実施例では配線引き出し部を設けている
ため、その一辺もスクライバーによって分断する。
【００４１】次に、液晶装置を構成するパネル内に液晶
材料３１０を注入する工程は、真空注入法で行われる。
この真空注入法は、毛細管現象および圧力差を用いた液
晶材料の注入法である。
【００４２】注入口から上記真空注入法により、シール
開口部を介してパネルのシール部の内側の画素領域及び
周辺駆動回路領域上に液晶材料３１０を注入させる。
【００４３】液晶材料としては、ネマチック、スメクチ
ック、コレステリック等、種々のものを使用できる。こ
こではネマチック液晶を用いる。
【００４４】その後、パネル両面を加圧して余分な液晶
材料を押し出し、そのままの状態で注入口に紫外線硬化
型や熱硬化型の封止用の樹脂１１８を塗布し、加圧を取
り除く。すると封止用の樹脂が注入口の内側にわずかに
侵入する。この状態で封止用の樹脂を硬化させ、注入口
を封止する。（図３（Ｄ））
【００４５】以上の工程により、図１（ｂ）、図４で示
すように、一対の基板で液晶を挟持したパネルが得ら
れ、その後、パネル両面に偏光板が張りつけられ、外部
への電気的接続を行う配線が接続されて、液晶表示装置
が完成する。センサ部には、光学系が取り付けられ、イ
メージセンサ内蔵の液晶表示装置が完成する。
【００４６】〔実施例２〕本実施例は、センサ部の対向
基板と表示部の対向基板を分離した構成とした場合の例
である。基本的な構成は実施例１で作製したものとほぼ
同様であるので、相違点のみに着目して説明する。
【００４７】本実施例では、図６（ａ）に示すように、
最終的な構造としては、表示部とセンサ部は、同一基板
５０１上に形成されているが、表示部の対向基板５０２
とセンサ部の対向基板５０３は分離されている構造とす
る。この場合、センサ部のカラーフィルターのセルサイ
ズは、液晶表示部のカラーフィルターのセルサイズより
小さいものが要求される。
【００４８】従って、センサ部の対向基板と、液晶表示
部の対向基板のセルサイズを異ならせることが望まし
い。その作製方法としては、異なるセルザイズのカラー
フィルターを同一基板に有する対向基板を用いる方法、
または、センサ部の対向基板と表示部の対向基板を別々
に貼り合わせる方法のどちらをとってもよい。
【００４９】〔実施例３〕本実施例は、センサ部の対向
基板に、表示部の対向基板よりも薄いものを用いた場合
の例である。基本的な構成は、実施例２で作製したもの
とほぼ同様であるので、相違点のみに着目して説明す
る。図６（ｃ）に本実施例の構成を示す。本実施例で
は、センサ部の対向基板の厚さは、液晶表示部の対向基
板の厚さよりも薄い０．１〜２．０ｍｍ好ましくは、
０．１〜１．０ｍｍ厚の基板を用い、また、センサ部を
囲むシール部の線巾を、液晶表示部を囲むシール部の線
巾（１〜１．３ｍｍ）より細い構成とした。
【００５０】本実施例におけるセンサ部の薄い対向基板
は、光を透過する無色透明の基板またはフィルムであれ
ばガラス基板に限定されない。
【００５１】上記構成とすることにより、センサ部に取
りつける光学系に与える影響を低減することができる。
センサ部の対向基板の厚みが薄ければ薄いほど光が屈折
せず、光強度の維持ができるため、良好な画像取り込み
が可能なセンサ部を液晶表示部と同一基板上に有する安
価な液晶表示パネルを得ることができる。また、センサ
部を囲むシール部の線巾を液晶表示部を囲むシール部の
線巾より細くすることにより、センサ部の基板間隔と液
晶表示部の基板間隔とを異ならせた。
【００５２】〔実施例４〕本実施例は、センサ部の対向
基板と表示部の対向基板を接着材で密着させた場合の例
である。基本的な構成は、実施例２で作製したものとほ
ぼ同様であるので、相違点のみに着目して説明する。図
５（ｂ）および、図６（ｄ）に本実施例の構成を示す。
【００５３】上記構成とすることにより、センサ部を全
く外気に触れない構成とすることができ、外気と触れる
ことによる劣化を防ぐ。また、センサ部とセンサ部の対
向基板の間の間隔は、０〜５μｍ、好ましくは４μｍ以
下、理想的には対向基板と素子基板を完全に密着させる
ことが望ましい。
【００５４】〔実施例５〕本実施例では、本発明を利用
した液晶パネルを利用する電子機器の一例を図７に示
す。なお、電子機器とはイメージセンサを内蔵した液晶
パネルを搭載した製品のことである。図７は、ノート型
パソコンであり、本願発明は、イメージセンサ一体型液
晶ディスプレイに適用することができる。
【００５５】
【発明の効果】本発明では、イメージセンサを画素マト
リクス及び周辺駆動回路と同一基板上に設けたため、表
示機能と撮像機能を備えた表示装置を小型化、軽量化で
きるとともに、センサ部と表示部とを同時に形成するた
め、安価に表示装置を提供することができる。また、本
発明の構成とすることで、液晶注入工程において、液晶
がセンサ部に混入するのを防ぎ、且つ、貼り合わせ工程
後のセンサ部においても、液晶、塵、静電気、外部衝撃
等を防ぐことができるため、センサ部が良好に動作する
丈夫なイメージセンサ内蔵の液晶表示装置が得られる。
【００５６】更に、光学系をセンサ部に取り付ける際
に、光学系を十分固定することができ、且つ、光学系と
センサ部との距離間隔をシール部と対向基板によって一
定に保つことができるので、焦点距離の安定した良好な
映像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のパネルの構造図
【図２】 従来のパネルの構造図
【図３】 実施例１における工程断面図
【図４】 実施例１におけるパネルの構造図
【図５】 実施例２〜４におけるパネルの構造図
【図６】 実施例２〜４におけるパネルの構造断面図
【図７】 本発明の応用例
【符号の説明】
１０３ シール部（パネル用） １０４ シール部（センサ部用） １０７ 液晶封止材 １１０ 表示部 １１１ 周辺駆動回路 １２０ センサ部 ３０１ 素子基板 ３０２ 対向基板 ３０５ シール材 ３０６ スペーサ ３０７ センサ部と対向基板の間に密閉され
た空間 ３１０ 液晶材料 ３５０ 層間絶縁膜 ３５１ 透明電極 ３５２ 光吸収層 ３６０ 画素電極 ３６１ 引き出し配線部 ４００ 処理回路 ５０１ 素子基板 ５０２ 対向基板（液晶表示部） ５０３ 対向基板（センサ部） ５０５ シール部（センサ部） ５０７ センサ部と対向基板の間に密閉され
た空間 ５０６ シール部（液晶表示部） ５１０ 液晶材料 ５１１ スペーサ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】アクティブマトリクス回路からなる液晶表
    示部と、該アクティブマトリクス回路を駆動するための
    周辺駆動回路と、センサ部とが同一基板上に配置された
    液晶表示装置であって、 センサ部は、シール部と対向基板で密閉された空間を有
    することを特徴とするイメージセンサを内蔵した液晶表
    示装置。
  2. 【請求項２】請求項１における密閉された空間には、不
    活性ガスが充填されていることを特徴とするイメージセ
    ンサを内蔵した液晶表示装置。
  3. 【請求項３】アクティブマトリクス回路からなる液晶表
    示部と、該アクティブマトリクス回路を駆動するための
    周辺駆動回路と、センサ部とが同一基板上に配置された
    液晶表示装置であって、 センサ部は、すくなくとも１つのシール部により囲ま
    れ、 液晶表示部と前記センサ部の間に設けられたシール部
    は、液晶の封止をするとともに、センサ部の保護をする
    ことを特徴とするイメージセンサを内蔵した液晶表示装
    置。
  4. 【請求項４】アクティブマトリクス回路からなる液晶表
    示部と、該アクティブマトリクス回路を駆動するための
    周辺駆動回路と、センサ部とが同一基板上に配置された
    液晶表示装置であって、 センサ部の受光部と対向基板との間には、スペーサが存
    在しないことを特徴とするイメージセンサを内蔵した液
    晶表示装置。
  5. 【請求項５】アクティブマトリクス回路からなる液晶表
    示部と、該アクティブマトリクス回路を駆動するための
    周辺駆動回路と、センサ部とが同一基板上に配置された
    液晶表示装置であって、 センサ部の対向基板に形成されたカラーフィルターのセ
    ルサイズは、液晶表示部の対向基板に形成されたカラー
    フィルターのセルサイズより小さいことを特徴とするイ
    メージセンサを内蔵した液晶表示装置。
  6. 【請求項６】アクティブマトリクス回路からなる液晶表
    示部と、該アクティブマトリクス回路を駆動するための
    周辺駆動回路と、センサ部とが同一基板上に配置された
    液晶表示装置であって、 センサ部の対向基板の厚さｄ1 は、液晶表示部の対向基
    板の厚さｄ2 よりも薄いことを特徴とするイメージセン
    サを内蔵した液晶表示装置。
  7. 【請求項７】アクティブマトリクス回路からなる液晶表
    示部と、該アクティブマトリクス回路を駆動するための
    周辺駆動回路と、センサ部とが同一基板上に配置された
    液晶表示装置であって、 センサ部を囲むシール部の線巾は、液晶表示部を囲むシ
    ール部の線巾より細いことを特徴とするイメージセンサ
    を内蔵した液晶表示装置。
  8. 【請求項８】アクティブマトリクス回路からなる液晶表
    示部と、該アクティブマトリクス回路を駆動するための
    周辺駆動回路と、センサ部とが同一基板上に配置された
    液晶表示装置であって、 液晶表示部の対向基板は、シール部とスペーサにより基
    板間隔が一定に保たれ、 センサ部の対向基板は、接着剤で基板と密着しているこ
    とを特徴とするイメージセンサを内蔵した液晶表示装
    置。
  9. 【請求項９】アクティブマトリクス回路からなる液晶表
    示部と、該アクティブマトリクス回路を駆動するための
    周辺駆動回路と、センサ部とが同一基板上に配置された
    液晶表示装置の作製方法であって、 液晶表示部の対向基板を貼り合わせる工程と、 該工程の後に前記液晶表示部の対向基板を分断する工程
    と、 該工程の後にセンサ部の対向基板を貼り合わせる工程
    と、を有することを特徴とするイメージセンサを内蔵し
    た液晶表示装置の作製方法。
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