JP2009238769A - 薄膜フォトダイオード及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板に平行にｐｉｎ構造の半導体層が配置された薄膜フォトダイオードにおいて、光電流量を増加させる。
【解決手段】 薄膜フォトダイオードにおいて、基板１１上に形成されたｐ型半導体からなる第１の半導体層１３１と、基板１１上に第１の半導体層１３１と接して形成され、第１の半導体層１３１よりも不純物濃度の低いｐ型半導体又はｉ型半導体からなる第２の半導体層１３２と、基板１１上に第２の半導体層１３２と接して形成されたｎ型半導体層からなる第３の半導体層１３３と、を含む薄膜セル部と、薄膜セル部の上方に形成され、光軸中心の位置が、第２の半導体層１３２及び第３の半導体層１３３の境界と第２の半導体層１３２の中心との間に設定されたマイクロレンズ１９とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光の照度を検出する薄膜フォトダイオード、及びこれを用いた表示装置に関する。

近年、ＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition）などにより絶縁基板上に作製されたポリシリコンやアモルファスシリコンの半導体層を用いた表示装置が開発されている。この表示装置においては、表示機能を有する表示パネル部の周辺領域に、受光素子としてポリシリコン又はアモルファスシリコンを用いた薄膜フォトダイオードを形成し、この薄膜フォトダイオードにより外光の照度を検出し、表示パネル部の明るさを調整するという調光機能の付加が行われている。

この種の用途に用いられる薄膜フォトダイオードは、低コストに実現するためには、表示パネル部に用いられる薄膜トランジスタと同様なプロセスにより作製することが望ましい。このため、薄膜フォトダイオードの構造としては、基板上に平行な方向に不純物濃度が高いｐ⁺ 領域、不純物濃度の低いｐ^- （又はｉ）領域、不純物濃度の高いｎ⁺ 領域のポリシリコン又はアモルファスシリコンからなる半導体層を配置した横型ｐｉｎ構造となる（例えば、特許文献１参照）。

このような横型構造の薄膜フォトダイオードは、縦型構造のフォトダイオードに比べて膜厚が薄い。このため、光吸収量が小さく、光が入射した際に発生する電流、即ち光電流が小さく、照度の小さい光を検出できないという問題がある。

また、一般に光電流に寄与する電子とホールといったキャリアが発生する領域は空乏層及びその近傍の領域であり、例えばｉ層が低濃度のｐ型不純物がドープされたｐ^- 領域の場合、空乏層はｎ⁺ 領域の境界からｐ^- 領域側へ伸びている。この光電流に寄与する部分の長さは、不純物濃度やｐ^- 領域のポリシリコンの膜質、フォトダイオードの駆動電圧に依存するが、例えば１〜２０μｍである。一方、ｐ^- 領域の長さは１０から３０μｍ以上であり、条件によっては光電流に寄与しない領域が存在する（例えば特許文献２）。そして、光電流に寄与しない領域が存在することは、光電流を小さくする大きな要因となる。
特許第２９５９６８２号 特開２００６−３３２２８７号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、横型構造であっても光電流を増加させることができ、照度の小さい光を検出することのできる薄膜フォトダイオードを提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記の薄膜フォトダイオードを用いた表示装置を提供することにある。

本発明の一態様に係わる薄膜フォトダイオードは、基板と、前記基板上に形成されたｐ型半導体からなる第１の半導体層と、前記基板上に前記第１の半導体層と接して形成され、前記第１の半導体層よりも不純物濃度の低いｐ型半導体又はｉ型半導体からなる第２の半導体層と、前記基板上に前記第２の半導体層と接して形成されたｎ型半導体層からなる第３の半導体層と、を含む薄膜セル部と、前記薄膜セル部の上方に形成され、光軸中心の位置が、前記第２の半導体層及び前記第３の半導体層の境界と前記第２の半導体層の中心との間に設定されたマイクロレンズと、を具備したことを特徴とする。

また、本発明の別の一態様に係わる薄膜フォトダイオードは、基板と、前記基板上に形成されｐ型不純物が高濃度にドープされた第１のｐ型半導体層と、前記基板上に前記第１のｐ型半導体層と接して形成されｐ型不純物が低濃度にドープされた第２のｐ型半導体層と、前記基板上に前記第２のｐ型半導体層と接して形成されｎ型不純物がドープされたｎ型半導体層と、を含んで構成され、前記第１のｐ型半導体層，第２のｐ型半導体層，及びｎ型半導体層が前記基板の表面と平行な方向に沿って上記順に配置された薄膜セル部と、前記薄膜セル部上に絶縁膜を介して形成され、光軸中心の位置が、前記第２のｐ型半導体層及び前記ｎ型半導体層の境界と前記第２のｐ型半導体層の中心との間に設定されたマイクロレンズと、を具備したことを特徴とする。

また、本発明の別の一態様は、基板上に表示セルをマトリクス配置して形成された表示パネル部と、この表示パネル部の周辺部に配置され、光の照度を検出する薄膜フォトダイオードとを備えた表示装置であって、前記薄膜フォトダイオードは、前記基板上に形成されたｐ型半導体からなる第１の半導体層と、前記基板上に前記第１の半導体層と接して形成され、前記第１の半導体層よりも不純物濃度の低いｐ型半導体又はｉ型半導体からなる第２の半導体層と、前記基板上に前記第２の半導体層と接して形成されたｎ型半導体層からなる第３の半導体層と、を含む薄膜セル部と、前記薄膜セル部の上方に形成され、光軸中心の位置が、前記第２の半導体層及び前記第３の半導体層の境界と前記第２の半導体層の中心との間に設定されたマイクロレンズと、を含んで構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、光電流を効率良く発生するｎ⁺ 領域境界からｐ^- 領域（又はｉ領域）に伸びる空乏層及びその近傍に入射する光量を増加させることができ、これにより光電流が増加し、照度の小さい光を検出できるようになる。

以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる薄膜フォトダイオードの概略構造を示す断面図である。

ガラス板１１の上に、プラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜，酸化シリコン膜又はこれらを積層したアンダーコート層１２が１５０ｎｍ程度の厚さで形成され、アンダーコート層１２上の一部に半導体層としてポリシリコン膜１３が５０ｎｍの厚さで形成されている。アンダーコート層１２は、ポリシリコン膜１３への不純物の拡散を防止するために設けられている。ポリシリコン膜１３は、アンダーコート層１２の上にプラズマＣＶＤ法によりアモルファスシリコン層を形成後、レーザ照射により結晶化することにより形成される。

ポリシリコン膜１３は、不純物ドープによるｐｎジャンクションを形成することにより、薄膜フォトダイオードとなる薄膜セル部となっている。即ち、ポリシリコン膜１３では、高濃度にボロンが注入されたｐ⁺ 領域（第１の半導体層）１３１と、低濃度のボロンが注入されたｐ^- 領域（第２の半導体層）１３２と、高濃度にリンが注入されたｎ⁺ 領域（第３の半導体層）１３３が隣接して配置されている。ｐ⁺ 領域１３１、ｎ⁺ 領域１３３の長さは１５μｍ、ｐ^- 領域１３２の長さは３０μｍである。なお、薄膜フォトダイオードの奥行き方向の長さは２００μｍである。

ポリシリコン膜１３が形成されたアンダーコート層１２の上には、絶縁膜として酸化シリコン膜１４が１μｍ程度の厚さで形成されている。酸化シリコン膜１４にはｐ⁺ 領域１３１、ｎ⁺ 領域１３３へ通じるコンタクトホールがそれぞれ開けられ、これらのコンタクトホールを介してアノード電極１５１がｐ⁺ 領域１３１に接続され、カソード電極１５２がｎ⁺ 領域１３３に接続されている。アノード電極１５１とカソード電極１５２はモリブデン及びアルミの積層膜からなり、各電極の上層部分は酸化シリコン膜１４上に約６００ｎｍの厚さで積層される。

アノード電極１５１及びカソード電極１５２が形成された酸化シリコン膜１４の上には、窒化シリコン膜１６が１μｍ程度の厚さで形成されている。さらに、外部からの電界をシールドするために、窒化シリコン膜１６の上にＩＴＯ膜１７が形成されている。

ＩＴＯ膜１７の上には、金型により作製されたガラス製のマイクロレンズ１９が紫外線硬化樹脂１８を介して接着されている。紫外線硬化樹脂１８からなる接着層の厚さは約２μｍである。マイクロレンズ１９の形状は、図１に断面図、図２に平面図を示すように、断面が半円で表されるシリンドリカルレンズとなっている。図中の形状を表すパラメータはそれぞれ、Ｌ１＝２０μｍ、ｒ＝１０μｍ、ｄ＝３μｍ、であり、奥行き方向の長さＷ＝２００μｍである。

また、マイクロレンズ１９の光軸中心は、図１に示すように、ｐ^- 領域１３２及びｎ⁺ 領域１３３の境界とｐ^- 領域１３２の中心との間になるように設定され、例えばＬ２＝５μｍとするのが望ましいが、接着する際に位置が±３μｍ程度ずれても十分な効果が得られる。また、図２に示したように、マイクロレンズ１９のｙ方向の長さはポリシリコン膜１３の長さよりも長くし、ｙ方向の両端部も円で表される曲面とする。これにより、ポリシリコン膜１３の外側のｙ方向の両端部に入射した光も高電流に寄与する領域に集めることができる。

ここで、マイクロレンズ１９の光軸中心は、薄膜セル部で光電流に寄与するキャリアが発生する領域に設定するのが望ましい。光電流に寄与するキャリアが発生する領域は空乏層及びその近傍の領域であり、本実施形態では空乏層はｎ⁺ 領域１３３の境界からｐ^- 領域１３２側へ伸びている。本実施形態のように、ｐ^- 領域１３２及びｎ⁺ 領域１３３の境界とｐ^- 領域１３２の中心との間になるように設定することにより、マイクロレンズ１９の光軸中心は、薄膜セル部で光電流に寄与するキャリアが発生する領域に位置することになる。

このように形成した薄膜フォトダイオードを駆動するには、アノード電極１５１に加えるアノード電圧よりカソード電極１５２に加えるカソード電圧を大きくする。具体的には図１に示すように、アノード電極１５１を接地し、カソード電極１５２にプラスの電圧を印加する。これにより、薄膜フォトダイオードには逆バイアスの電圧が印加される。

この逆バイアス電圧が印加された薄膜フォトダイオードの半導体層１３に上方から光が入射すると、電子やホールといったキャリアが発生し、光電流として取り出すことができる。このようなキャリアが発生し光電流に寄与する領域は主に空乏層とその近傍の領域であり、本実施形態ではこの領域を光電流発生領域と定義する。この光電流発生領域の長さは、ｐ^- 領域１３２の不純物濃度やポリシリコンの膜質、逆バイアス電圧によるが、１〜２０μｍ程度であり、本実施形態に係る薄膜フォトダイオードでは逆バイアス電圧を５Ｖとした場合、ｐ^- 領域１３２及びｎ⁺ 領域１３３の境界から約１０μｍである。従って、Ｌ＝５μｍとした場合、マイクロレンズ１９の光軸中心が光電流発生領域の中心に一致することになる。

このように、本実施形態に係わる薄膜フォトダイオードにおいては、マイクロレンズ１９のレンズ効果によって光が集光されるため、マイクロレンズ１９がない場合に比べて多くの光が光電流発生領域に照射される。これにより、マイクロレンズ１９がない場合に比べて大きな光電流を取り出すことが可能となり、照度の小さい光を検出できるようになる。その効果は、マイクロレンズ１９の形状に依存し、マイクロレンズ１９がない場合に比べて、光電流が約１．５倍に向上する。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係わる薄膜フォトダイオードの概略構造を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本実施形態が先に説明した第１の実施形態と異なる点は、酸化シリコン膜１４中にゲート電極２５が３００ｎｍ程度の厚さで形成されていることである。

即ち、半導体層１３中のｐ^- 領域１３２上に、酸化シリコン膜等のゲート絶縁膜２４を介してゲート電極２５が形成されている。ゲート絶縁膜２４の厚さは５０〜１００ｎｍであり、ゲート電極２５の長さは例えば５μｍである。ゲート電極２５の材質は、例えばモリブデン・タングステン合金とする。このゲート電極２５は光電流の大きさを調整するために設けられている。

なお、ゲート絶縁膜２４及びゲート電極２５を設ける以外の構成は、前記図１と実質的に同様である。また、酸化シリコン膜１４は、ゲート電極２４を覆うように設けられている。

本実施形態の薄膜フォトダイオードにおいても、マイクロレンズ１９のレンズ効果により、光電流発生領域に照射される光が多くなり、マイクロレンズ１９がない場合に比べて、大きな光電流を取り出すことができる。マイクロレンズ１９の材質、形状及び作製方法は第１の実施形態と同様であり、マイクロレンズ１９がない場合に比べて光電流が約１．５倍に上昇する。

（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係わる薄膜フォトダイオードの概略構造を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本実施形態が先に説明した第１の実施形態と異なる点は、マイクロレンズの構造及び製造方法にある。

ＩＴＯ膜１７を形成するまでは先の第１の実施形態と同様であり、ＩＴＯ膜１７の上に、光リソグラフィー法を用いて感光性アクリル樹脂からなるマイクロレンズ３９が形成されている。感光性アクリル樹脂はリソグラフィーにより形成された状態では断面矩形であるが、１００〜２００℃でアニールすることにより、感光性アクリル樹脂の端部は図４に示したようにｒ＝５〜１０μｍ程度の曲面形状とすることができる。これにより、かまぼこ型のレンズを形成することができる。

本実施形態の薄膜フォトダイオードにおいても、前記図２に示した平面図と同様に、マイクロレンズ３９のｙ方向の長さは、ポリシリコン膜１３の長さよりも長くする。また、マイクロレンズ３９の両端部もアニールによりｒ＝５〜１０μｍ程度の曲面形状となるため、ポリシリコン膜１３の外側の領域に入射した光も光電流に寄与する領域に集めることができる。

本実施形態の薄膜フォトダイオードにおいても、マイクロレンズ３９のレンズ効果により、光電流発生領域に照射される光が多くなり、マイクロレンズ３９がない場合に比べて、大きな光電流を取り出すことができる。マイクロレンズ３９がない場合に比べて光電流が約１．２〜１．５倍に向上する。また、マイクロレンズ３９の形成方法として光リソグラフィー法を用いるため、マイクロレンズ３９を形成する際の位置ずれを小さくできるという利点もある。

（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態に係わる薄膜フォトダイオードの概略構造を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本実施形態が先に説明した第１の実施形態と異なる点は、マイクロレンズの構造及び製造方法にある。

ＩＴＯ膜１７を形成するまでは先の第１の実施形態と同様であり、ＩＴＯ膜１７の上にさらに酸化シリコン膜４８が２μｍ程度の厚さで形成される。そして、インクジェット法を用いて酸化シリコン膜４８上に紫外線硬化樹脂を塗布した後に、紫外線を照射することにより固化させてマイクロレンズ４９を形成する。

インクジェット法により紫外線硬化樹脂の液滴を塗布するため、上から見たレンズ形状は、図６に示したように円形が重なって接続された形状となる。また、フォトダイオードが形成された領域よりマイクロレンズ４９の長さを長くし、図中ｙ方向の端部のレンズ効果により光電流に寄与する領域に照射される光量を多くすることができる。なお、インクジェット法を用いるため、光リソグラフィー法のようにマスクを用いたパターン形成及び現像といった工程がなく、プロセスコストを下げることができるという利点がある。また、マイクロレンズ４９のｘ方向の位置は±５μｍ程度ずれても十分な効果を得ることができる。

本実施形態の薄膜フォトダイオードにおいても、マイクロレンズ４９のレンズ効果により光電流発生領域に照射される光が多くなり、マイクロレンズ４９がない場合に比べて、大きな光電流を取り出すことができる。マイクロレンズ４９がない場合に比べて光電流が約１．２〜１．４倍に向上する。

（第５の実施形態）
図７は本発明の第５の実施形態に係わる表示装置の概略構造を示す平面図であり、図８は、表示パネル部の周辺部分を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

図７に示すように、基板５０の表面側に、液晶表示セルをマトリクス配置して形成された液晶パネル等の表示パネル部６０が設けられている。この表示パネル部６０の裏面側には、バックライト８１が設けられている。

基板５０の表面側で、表示パネル部６０の周辺に薄膜フォトダイオード８２が設けられている。具体的には、表示パネル部６０の外側の４隅に、外光の照度を検出するための薄膜フォトダイオード８２が設けられている。薄膜フォトダイオード８２の検出信号は、バックライトの通電電流を制御するバックライト駆動回路８３に供給されている。そして、薄膜フォトダイオード８２の検出出力に応じて、表示パネル部６０のバックライト８１の通電電流を制御することにより、周辺の明るさに応じて表示パネル部６０の明るさを調整可能となっている。

なお、薄膜フォトダイオード８２の設置個数は４個に何ら限定されるものではなく、１個でも良いのは勿論のことである。

薄膜フォトダイオード８２は、第１〜第４の実施形態の何れのものでもよいが、ここでは第１実施形態の薄膜フォトダイオードを用いる例について説明する。

図８に示すように、液晶表示パネル部を構成するために、第１のガラス板１１と第２のガラス板６１が対向配置されている。液晶表示パネル部の周辺外側にフォトダイオードを形成するために、上側の第２のガラス板６１は、下側の第１のガラス板１１よりも小さくなっている。

第１のガラス板１１の上面にアンダーコート層１２を介してポリシリコン膜１３が形成され、表示パネル部ではポリシリコン膜１３にスイッチングトランジスタが形成され、周辺では薄膜フォトダイオードが形成されている。これらの上には酸化シリコン膜１４が堆積され、酸化シリコン膜１４の上には窒化シリコン膜１６が形成されている。窒化シリコン膜１６上にはＩＴＯ膜１７が形成されている。表示パネル部では、ＩＴＯ膜１７上に配向膜５２が形成されている。また、第１のガラス板１１の下面には偏光板５１が設けられている。

第２のガラス板６１の下面には、ＩＴＯ膜６２と配向膜６３が形成され、第２のガラス板６１の上面には偏光板６４が設けられている。第１のガラス板１１と第２のガラス板６１との間にシール材７１が設けられ、第１のガラス板１１と第２のガラス板６１との間の空間には、液晶７０が充填されている。なお、シール材７１の第１のガラス板１１側は、第１のガラス板１１に直接固定されるのではなく、窒化シリコン膜１６に密着固定されている。

第１のガラス板１１上で、表示パネル部の外側には、第１の実施形態と同様の薄膜フォトダイオードが形成されている。即ち、ポリシリコン膜１３に不純物ドープによるｐ⁺ 領域１３１，ｐ^- 領域１３２，ｎ⁺ 領域１３３を形成することにより、薄膜フォトダイオードが形成されている。そして、ＩＴＯ膜１７の上に、第１の実施形態と同様のマイクロレンズ１９が形成されている。

このような構成であれば、薄膜フォトダイオード８２の検出出力を基に表示パネル部６０のバックライト８１の通電電流を制御することにより、表示パネル部６０の輝度を周辺の明るさに応じて自動的に制御することができる。そしてこの場合、薄膜フォトダイオードにマイクロレンズ１９を設けて光電流の拡大をはかっているため、装置周辺が暗い場合も外光を十分に検出することができ、表示パネル部６０の明るさ調整を効果的に行うことができる。

（第６の実施形態）
図９は、本発明の第６の実施形態に係わる表示装置の要部構成を示す断面図であり、特に周辺に配置する薄膜フォトダイオードの構成を示している。なお、図８と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本実施形態に用いた薄膜フォトダイオードは、液晶表示パネル部６０の周辺外側ではなく、内部に形成されている。即ち、第２のガラス板６１が第１のガラス板１１と同じ寸法であり、薄膜フォトダイオードは表示パネル部の内部に位置するようになっている。

ＩＴＯ膜１７の形成まで、第１の実施形態の薄膜フォトダイオードと同様な工程により作製される。ＩＴＯ膜１７上部には、液晶７０を配向させるための配向膜５２が形成される。対向基板としての第２のガラス板６１の下面には、ＩＴＯ膜６２及び配向膜６３が形成されそして、配向膜５２，６３間に液晶７０が充填されるようになっている。

薄膜フォトダイオードの上方では、偏光板６４上にガラスからなるマイクロレンズ６９が紫外線硬化樹脂１８を介して接着される。マイクロレンズ６９は、図９に示したように断面が半円形状である円形レンズであり、その半径ｒ＝４００μｍである。このマイクロレンズ６９の光軸中心は、図９に示すように、ｐ^- 領域１３２及びｎ⁺ 領域１３３との境界とｐ^- 領域１３２の中心との間に設定するのが望ましい。本実施形態では、例えばＬ２＝５μｍに設定したが、数μｍ程度のずれは問題とならない。

なお、本実施形態では、液晶７０を通して光が入射することになるが、薄膜フォトダイオードよりも大きなマイクロレンズ６９を設けることにより、十分な光量を確保することができる。

本実施形態の表示装置においても、マイクロレンズ６９のレンズ効果により光電流発生領域に照射される光が多くなり、マイクロレンズ６９がない場合に比べて、大きな光電流を取り出すことができ、光電流が約１．２〜２倍に向上する。このため、先の第５の実施形態と同様の効果が得られる。また、表示パネル部の外側に薄膜フォトダイオードを設置するための領域を設ける必要が無いと云う利点もある。

（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。薄膜セル部を構成する半導体層は必ずしもポリシリコンに限らず、アモルファスシリコンを用いることも可能である。さらに、半導体層として、シリコン以外、例えば、ＺｎＯやＳｎＯ２、ＩＧＺＯといった酸化物半導体を用いることも可能である。

また、実施形態では、薄膜セル部を構成する第２の半導体層としてｐ^- 型領域を形成したが、この代わりに不純物をドープしない真性半導体（ｉ型領域）を用いることも可能である。さらに、マイクロレンズの形状や寸法、材料等は、仕様に応じて適宜変更可能である。

また、表示パネル部は、必ずしも液晶表示パネルに限るものではなく、表示セルをマトリクス配置して形成されたものであればよい。さらに、表示パネル部に設ける薄膜フォトダイオードの数は、仕様に応じて適宜変更可能である。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。

第１の実施形態に係わる薄膜フォトダイオードの概略構造を示す断面図。 第１の実施形態に用いたマイクロレンズの構成を示す平面図。 第２の実施形態に係わる薄膜フォトダイオードの概略構造を示す断面図。 第３の実施形態に係わる薄膜フォトダイオードの概略構造を示す断面図。 第４の実施形態に係わる薄膜フォトダイオードの概略構造を示す断面図。 第４の実施形態に用いたマイクロレンズの構成を示す平面図。 第５の実施形態に係わる表示装置の概略構造を示す平面図。 第５の実施形態に用いた薄膜フォトダイオードの構成を示す断面図。 第６の実施形態に係わる表示装置の要部構成を示す断面図。

符号の説明

１１，６１…ガラス板
１２…アンダーコート層
１３…ポリシリコン膜（半導体層）
１４，４８…酸化シリコン膜
１６…窒化シリコン膜
１７，６２…ＩＴＯ膜
１８…接着層
１９，３９…マイクロレンズ
２４…ゲート絶縁膜
２５…ゲート電極
５０…基板
５１，６４…偏光板
５２，６３…配向膜
６０…表示パネル部
８１…バックライト
８２…薄膜フォトダイオード
８３…バックライト駆動回路
７０…液晶
７１…シール材
１３１…ｐ⁺ 領域（第１のｐ型半導体層）
１３２…ｐ^- 領域（第２のｐ型半導体層）
１３３…ｎ⁺ 領域（ｎ型半導体層）
１５１…アノード電極
１５２…カソード電極

Claims (12)

1. 基板と、
   前記基板上に形成されたｐ型半導体からなる第１の半導体層と、前記基板上に前記第１の半導体層と接して形成され、前記第１の半導体層よりも不純物濃度の低いｐ型半導体又はｉ型半導体からなる第２の半導体層と、前記基板上に前記第２の半導体層と接して形成されたｎ型半導体層からなる第３の半導体層と、を含む薄膜セル部と、
   前記薄膜セル部の上方に形成され、光軸中心の位置が、前記第２の半導体層及び前記第３の半導体層の境界と前記第２の半導体層の中心との間に設定されたマイクロレンズと、
   を具備したことを特徴とする薄膜フォトダイオード。
2. 基板と、
   前記基板上に形成されｐ型不純物が高濃度にドープされた第１のｐ型半導体層と、前記基板上に前記第１のｐ型半導体層と接して形成されｐ型不純物が低濃度にドープされた第２のｐ型半導体層と、前記基板上に前記第２のｐ型半導体層と接して形成されｎ型不純物がドープされたｎ型半導体層と、を含んで構成され、前記第１のｐ型半導体層，第２のｐ型半導体層，及びｎ型半導体層が前記基板の表面と平行な方向に沿って上記順に配置された薄膜セル部と、
   前記薄膜セル部上に絶縁膜を介して形成され、光軸中心の位置が、前記第２のｐ型半導体層及び前記ｎ型半導体層の境界と前記第２のｐ型半導体層の中心との間に設定されたマイクロレンズと、
   を具備したことを特徴とする薄膜フォトダイオード。
3. 前記薄膜セル部上に前記第１の半導体層及び前記第３の半導体層とコンタクトするためのコンタクトホールを有する第１の絶縁膜が形成され、この第１の絶縁膜上の一部に前記第１の半導体層及び第３の半導体層とコンタクトする電極がそれぞれ形成され、これらの電極上及び前記第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜が形成され、この第２の絶縁膜上に前記マイクロレンズが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜フォトダイオード。
4. 前記薄膜セル部上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜フォトダイオード。
5. 前記マイクロレンズは、金型により形成されたガラス製であり、紫外線硬化樹脂により接着されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜フォトダイオード。
6. 前記マイクロレンズは、紫外線硬化樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜フォトダイオード。
7. 前記マイクロレンズは、感光性アクリル樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜フォトダイオード。
8. 前記マイクロレンズは、シリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載の薄膜フォトダイオード。
9. 前記基板は、表示セルをマトリクス配置して形成された表示パネル部を形成する基板の一部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜フォトダイオード。
10. 基板上に表示セルをマトリクス配置して形成された表示パネル部と、この表示パネル部の周辺部に配置され、光の照度を検出する薄膜フォトダイオードとを備えた表示装置であって、
    前記薄膜フォトダイオードは、
    前記基板上に形成されたｐ型半導体からなる第１の半導体層と、前記基板上に前記第１の半導体層と接して形成され、前記第１の半導体層よりも不純物濃度の低いｐ型半導体又はｉ型半導体からなる第２の半導体層と、前記基板上に前記第２の半導体層と接して形成されたｎ型半導体層からなる第３の半導体層と、を含む薄膜セル部と、
    前記薄膜セル部の上方に形成され、光軸中心の位置が、前記第２の半導体層及び前記第３の半導体層の境界と前記第２の半導体層の中心との間に設定されたマイクロレンズと、
    を含んで構成されていることを特徴とする表示装置。
11. 前記薄膜フォトダイオードは、前記表示パネル部の外側に配置されていることを特徴とする請求項１０記載の表示装置。
12. 前記薄膜フォトダイオードは、前記表示パネル部の内側に配置されていることを特徴とする請求項１０記載の表示装置。

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