JP2000330090A - インテグレーテッド・イメージセンサー及びｌｃｄのアクティブマトリクスアレイ及びその半導体装置の構造 - Google Patents
インテグレーテッド・イメージセンサー及びｌｃｄのアクティブマトリクスアレイ及びその半導体装置の構造Info
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- JP2000330090A JP2000330090A JP11135146A JP13514699A JP2000330090A JP 2000330090 A JP2000330090 A JP 2000330090A JP 11135146 A JP11135146 A JP 11135146A JP 13514699 A JP13514699 A JP 13514699A JP 2000330090 A JP2000330090 A JP 2000330090A
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- display
- image sensor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ディスプレイ及びセンサー薄膜トランジスタ
（sensor thin-film transistor）及びイメージセンサ
ーを有するＬＣＤのアクティブマトリクスを提供し、Ｌ
ＣＤの幅と密度、解析度に対するニーズを満たすことが
課題である。また、上述のインテグレーテッド・ハイレ
ゾルーション・イメージセンサー（integrated high re
solution image sensor）及びＬＣＤを設計、製造する
ための装置構造を提供することが課題である。 【解決手段】アクティブマトリクスアレイの各セルユニ
ット（cell unit）に一つのディスプレイ薄膜トランジ
スタ（display thin-film transistor）を設け、セルユ
ニットの液晶を制御する。各セルユニットは一つのイメ
ージセンサー・ダイオード（diode）と一つのセンサー
薄膜トランジスタを含み、対象イメージの入射光線（in
cident light）を走査する。複数のイメージセンサーを
一つのＬＣＤ内に併合することで、イメージディスプレ
イとセンサーシステムを同一パネル上に製造することが
でき、高い解析度と入力幅を達成することができる。
（sensor thin-film transistor）及びイメージセンサ
ーを有するＬＣＤのアクティブマトリクスを提供し、Ｌ
ＣＤの幅と密度、解析度に対するニーズを満たすことが
課題である。また、上述のインテグレーテッド・ハイレ
ゾルーション・イメージセンサー（integrated high re
solution image sensor）及びＬＣＤを設計、製造する
ための装置構造を提供することが課題である。 【解決手段】アクティブマトリクスアレイの各セルユニ
ット（cell unit）に一つのディスプレイ薄膜トランジ
スタ（display thin-film transistor）を設け、セルユ
ニットの液晶を制御する。各セルユニットは一つのイメ
ージセンサー・ダイオード（diode）と一つのセンサー
薄膜トランジスタを含み、対象イメージの入射光線（in
cident light）を走査する。複数のイメージセンサーを
一つのＬＣＤ内に併合することで、イメージディスプレ
イとセンサーシステムを同一パネル上に製造することが
でき、高い解析度と入力幅を達成することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
クス（active matrix）のＬＣＤ（liquid crystal disp
lay）に関するもので、特にインテグレーテッド・イメ
ージセンサー（integrated image sencer）とマイクロ
レンズ（micro-lens）を含んだアクティブマトリクスＬ
ＣＤに関するものである。
クス（active matrix）のＬＣＤ（liquid crystal disp
lay）に関するもので、特にインテグレーテッド・イメ
ージセンサー（integrated image sencer）とマイクロ
レンズ（micro-lens）を含んだアクティブマトリクスＬ
ＣＤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＣＤは電子工業で幅広く使用されてい
る。ＬＣＤの重量は軽く、容積が小さいため、例えば、
ノートパソコン（notebook computer）、パームトップ
・パーソナルアシスタント（palm top personal assist
ant）及びポータブルビデオゲームシステム（portable
video game system）など、多くの電子装置の中で、非
常によく使用されるディスプレイ・メディアとなってい
る。また、これらの電子装置は出入力インターフェイス
を必要とする。低解析度方面の応用ニーズについては、
タッチパネル（touch panel）は通常ＬＣＤまたはＣＲ
Ｔ（cathode-ray tube）のディスプレイ上に使用し、ユ
ーザーが命令や資料を入力するようになっている。この
ようなタッチパネルのディスプレイは密度と解析度がか
なり低い。このため、情報を入力する幅（bandwidth）
が非常に限定される。また、資料を入力する速度も大変
遅い。最近、高解析度の応用ニーズに対応するため、入
力センサーに対し高密度、かつ高速反応を望む声が高ま
ってきた。高解析度で高速入力が可能な入力センサーの
必要性から、一つの電子装置の中に、独立して作動する
センサーまたはスキャナーが通常出力ディスプレイと一
緒に使用されるようになった。この種の装置は、入力セ
ンサー及びディスプレイ装置が期待通りの効果と機能を
達成することができる。しかし、この種の入力センサー
及び出力装置のインターフェイスは複雑でコストが高
い。例えば、イメージセンサーで走査し、ディスプレイ
上に本物に近い色彩でイメージを映し出す作業は、容易
なことではない。このため、高密度の入力センサーと高
解析度の出力装置が一つの装置上に整合されれば、電子
装置のユーザー・インターフェイスも同一パネル上の一
つのシステム内で完成させることができる。
る。ＬＣＤの重量は軽く、容積が小さいため、例えば、
ノートパソコン（notebook computer）、パームトップ
・パーソナルアシスタント（palm top personal assist
ant）及びポータブルビデオゲームシステム（portable
video game system）など、多くの電子装置の中で、非
常によく使用されるディスプレイ・メディアとなってい
る。また、これらの電子装置は出入力インターフェイス
を必要とする。低解析度方面の応用ニーズについては、
タッチパネル（touch panel）は通常ＬＣＤまたはＣＲ
Ｔ（cathode-ray tube）のディスプレイ上に使用し、ユ
ーザーが命令や資料を入力するようになっている。この
ようなタッチパネルのディスプレイは密度と解析度がか
なり低い。このため、情報を入力する幅（bandwidth）
が非常に限定される。また、資料を入力する速度も大変
遅い。最近、高解析度の応用ニーズに対応するため、入
力センサーに対し高密度、かつ高速反応を望む声が高ま
ってきた。高解析度で高速入力が可能な入力センサーの
必要性から、一つの電子装置の中に、独立して作動する
センサーまたはスキャナーが通常出力ディスプレイと一
緒に使用されるようになった。この種の装置は、入力セ
ンサー及びディスプレイ装置が期待通りの効果と機能を
達成することができる。しかし、この種の入力センサー
及び出力装置のインターフェイスは複雑でコストが高
い。例えば、イメージセンサーで走査し、ディスプレイ
上に本物に近い色彩でイメージを映し出す作業は、容易
なことではない。このため、高密度の入力センサーと高
解析度の出力装置が一つの装置上に整合されれば、電子
装置のユーザー・インターフェイスも同一パネル上の一
つのシステム内で完成させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の説明から分かる
ように、従来のＬＣＤは、密度と解析度がかなり低く、
情報を入力する幅が限定されるなどの欠点があった。こ
のため、その構造を改善し、ディスプレイ及びセンサー
薄膜トランジスタ（sensor thin-film transistor）及
びイメージセンサーを有するＬＣＤのアクティブマトリ
クスを提供し、ＬＣＤの幅と密度、解析度に対するニー
ズを満たすことが課題である。また、もう一つの課題
は、上述のインテグレーテッド・ハイレゾルーション・
イメージセンサー（integrated high resolution image
sensor）及びＬＣＤを設計、製造するための装置構造
を提供することである。
ように、従来のＬＣＤは、密度と解析度がかなり低く、
情報を入力する幅が限定されるなどの欠点があった。こ
のため、その構造を改善し、ディスプレイ及びセンサー
薄膜トランジスタ（sensor thin-film transistor）及
びイメージセンサーを有するＬＣＤのアクティブマトリ
クスを提供し、ＬＣＤの幅と密度、解析度に対するニー
ズを満たすことが課題である。また、もう一つの課題
は、上述のインテグレーテッド・ハイレゾルーション・
イメージセンサー（integrated high resolution image
sensor）及びＬＣＤを設計、製造するための装置構造
を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明のアクティブマトリクスアレイの各セルユニ
ット（cell unit）に一つのディスプレイ薄膜トランジ
スタ（display thin-film transistor）を設け、セルユ
ニットの液晶を制御する。各セルユニットは一つのイメ
ージセンサー・ダイオード（diode）と一つのセンサー
薄膜トランジスタを含み、対象イメージの入射光線（in
cident light）を走査する。複数のイメージセンサーを
一つのＬＣＤ内に併合することで、イメージディスプレ
イとセンサーシステムを同一パネル上に製造することが
でき、高い解析度と入力幅を達成することができる。ま
た、本発明では、イメージセンサー及びディスプレイの
両者を含むパネル装置構造を提供する。パネルの透明基
板上に適切な材料をコーティングしてマイクロレンズを
作製する。ディスプレイ・マイクロレンズは焦点合わせ
用の部品（focusing element）となり、バックライト
（backlight）をディスプレイの絞り（display apertur
e）に通す。マイクロレンズ・センサーは外部の影像を
集め、イメージセンサーのダイオード上に到達させる。
平坦または不透明（opaque）の物件のイメージを写し取
る場合、ディスプレイ・バックライトを光線源（light
source）とし、センサーをＣＩＳ（contact image sens
or）とすることができる。一般の観察距離にある対象物
のイメージを写し取る場合は、マイクロレンズを適切な
範囲内で一つの焦点距離（focal distance）を持つよう
に設計する。
め、本発明のアクティブマトリクスアレイの各セルユニ
ット（cell unit）に一つのディスプレイ薄膜トランジ
スタ（display thin-film transistor）を設け、セルユ
ニットの液晶を制御する。各セルユニットは一つのイメ
ージセンサー・ダイオード（diode）と一つのセンサー
薄膜トランジスタを含み、対象イメージの入射光線（in
cident light）を走査する。複数のイメージセンサーを
一つのＬＣＤ内に併合することで、イメージディスプレ
イとセンサーシステムを同一パネル上に製造することが
でき、高い解析度と入力幅を達成することができる。ま
た、本発明では、イメージセンサー及びディスプレイの
両者を含むパネル装置構造を提供する。パネルの透明基
板上に適切な材料をコーティングしてマイクロレンズを
作製する。ディスプレイ・マイクロレンズは焦点合わせ
用の部品（focusing element）となり、バックライト
（backlight）をディスプレイの絞り（display apertur
e）に通す。マイクロレンズ・センサーは外部の影像を
集め、イメージセンサーのダイオード上に到達させる。
平坦または不透明（opaque）の物件のイメージを写し取
る場合、ディスプレイ・バックライトを光線源（light
source）とし、センサーをＣＩＳ（contact image sens
or）とすることができる。一般の観察距離にある対象物
のイメージを写し取る場合は、マイクロレンズを適切な
範囲内で一つの焦点距離（focal distance）を持つよう
に設計する。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１に示すように、本発明のイン
テグレーテッド・イメージセンサー及びディスプレイ・
セルアレイ（display cell array）の等価回路には、一
つのディスプレイ・セルアレイがあり、ディスプレイ・
セルアレイにはディスプレイ薄膜トランジスタ１０１が
備わっている。ディスプレイ・セルアレイの各ディスプ
レイ薄膜トランジスタ１０１は、一つのピクセルエリア
（pixel area）中の液晶１０２を制御し、ピクセルに必
要な明るさを発生させる。水平と垂直のアドレスライン
（address line）ＸＤとＹＤは各ディスプレイ・セルを
走査、選択させる。また、等価回路には一つのイメージ
センサー・アレイ及びセンサー薄膜トランジスタ１０３
がある。各イメージセンサー・アレイ及びセンサー薄膜
トランジスタ１０３はイメージセンサー・ダイオード１
０４に接続している。水平及び垂直アドレスライン
ＸＳ、ＹＳは、各イメージセンサーが走査、選択される
ようにする。このほか、インテグレーテッド・イメージ
センサー及びディスプレイ・セルアレイには、一つの保
存キャパシター（storage capacitor）１０５がある。
図２に示すように本発明のインテグレーテッド・イメー
ジセンサー及びディスプレイは、インテグレーテッド・
イメージセンサー、ディスプレイ・アクティブマトリク
スアレイ、周辺回路を含み、インテグレーテッド・イメ
ージセンサー及びディスプレイは、一つのインテグレー
テッド・イメージセンサー及びディスプレイ・セルアレ
イ２０１、ディスプレイゲート駆動回路（display gate
drive circuits）２０２、センサーゲート駆動回路（s
ensor gate drive circuits）２０３、予備充電回路（p
recharge circuits）２０４、フォトセンサー周辺回路
（photo sensor peripheral circuits）２０５、ディス
プレイ周辺回路（displayperipheral circuits）２０
６、出入力整合回路（I/O integrated circuits）２０
７を含む。インテグレーテッド・イメージセンサー及び
ディスプレイ・セルアレイ２０１の等価回路は、すでに
図１に示したが、ディスプレイゲート駆動回路２０２と
センサーゲート駆動回路２０３は、それぞれ水平アドレ
スラインＸＤ、ＸＳを走査、制御する。フォトセンサー
周辺回路２０５とディスプレイ周辺回路２０６は、それ
ぞれ図１に示した垂直アドレスラインＹＤ、ＹＳと接続
する。予備充電回路２０４はイメージセンサー・アレイ
の為の予備充電に使用される。出入力整合回路２０７は
適切なインターフェイス回路を提供し、インテグレーテ
ッド・イメージセンサーとディスプレイを接続し、ホス
ト電子設備（host electronic device）に達する。図１
にＸＤとＸＳのセパレートアドレスライン（separate a
ddress line）を示したが、お互いにノイズを与えなけ
れば、共用のシングルライン（shared single line）を
使用しても構わない。図１の保存キャパシター１０５に
一本のグラウンドライン（ground line）があり、アド
レスラインＸＤに接続しているが、このアドレスライン
ＸＤはディスプレイ薄膜トランジスタ１０１のゲートラ
インでもある。また、イメージセンサー・ダイオード１
０４のグラウンドラインを保存キャパシター１０５のグ
ラウンドラインとして提供するよう設計してもよい。
テグレーテッド・イメージセンサー及びディスプレイ・
セルアレイ（display cell array）の等価回路には、一
つのディスプレイ・セルアレイがあり、ディスプレイ・
セルアレイにはディスプレイ薄膜トランジスタ１０１が
備わっている。ディスプレイ・セルアレイの各ディスプ
レイ薄膜トランジスタ１０１は、一つのピクセルエリア
（pixel area）中の液晶１０２を制御し、ピクセルに必
要な明るさを発生させる。水平と垂直のアドレスライン
（address line）ＸＤとＹＤは各ディスプレイ・セルを
走査、選択させる。また、等価回路には一つのイメージ
センサー・アレイ及びセンサー薄膜トランジスタ１０３
がある。各イメージセンサー・アレイ及びセンサー薄膜
トランジスタ１０３はイメージセンサー・ダイオード１
０４に接続している。水平及び垂直アドレスライン
ＸＳ、ＹＳは、各イメージセンサーが走査、選択される
ようにする。このほか、インテグレーテッド・イメージ
センサー及びディスプレイ・セルアレイには、一つの保
存キャパシター（storage capacitor）１０５がある。
図２に示すように本発明のインテグレーテッド・イメー
ジセンサー及びディスプレイは、インテグレーテッド・
イメージセンサー、ディスプレイ・アクティブマトリク
スアレイ、周辺回路を含み、インテグレーテッド・イメ
ージセンサー及びディスプレイは、一つのインテグレー
テッド・イメージセンサー及びディスプレイ・セルアレ
イ２０１、ディスプレイゲート駆動回路（display gate
drive circuits）２０２、センサーゲート駆動回路（s
ensor gate drive circuits）２０３、予備充電回路（p
recharge circuits）２０４、フォトセンサー周辺回路
（photo sensor peripheral circuits）２０５、ディス
プレイ周辺回路（displayperipheral circuits）２０
６、出入力整合回路（I/O integrated circuits）２０
７を含む。インテグレーテッド・イメージセンサー及び
ディスプレイ・セルアレイ２０１の等価回路は、すでに
図１に示したが、ディスプレイゲート駆動回路２０２と
センサーゲート駆動回路２０３は、それぞれ水平アドレ
スラインＸＤ、ＸＳを走査、制御する。フォトセンサー
周辺回路２０５とディスプレイ周辺回路２０６は、それ
ぞれ図１に示した垂直アドレスラインＹＤ、ＹＳと接続
する。予備充電回路２０４はイメージセンサー・アレイ
の為の予備充電に使用される。出入力整合回路２０７は
適切なインターフェイス回路を提供し、インテグレーテ
ッド・イメージセンサーとディスプレイを接続し、ホス
ト電子設備（host electronic device）に達する。図１
にＸＤとＸＳのセパレートアドレスライン（separate a
ddress line）を示したが、お互いにノイズを与えなけ
れば、共用のシングルライン（shared single line）を
使用しても構わない。図１の保存キャパシター１０５に
一本のグラウンドライン（ground line）があり、アド
レスラインＸＤに接続しているが、このアドレスライン
ＸＤはディスプレイ薄膜トランジスタ１０１のゲートラ
インでもある。また、イメージセンサー・ダイオード１
０４のグラウンドラインを保存キャパシター１０５のグ
ラウンドラインとして提供するよう設計してもよい。
【０００６】図１、図２に示す電子回路以外に、本発明
は更に併合マイクロレンズをインテグレイテッド・イメ
ージセンサー及びディスプレイの装置構造に取りつけて
ある。図２に示すように、イメージセンサー及びディス
プレイ・セルアレイは、一つのパネル上に製造されてお
り、このパネルにはＬＣＤと類似した一つのアクティブ
マトリクスアレイがある。本発明のインテグレーテッド
・イメージセンサー及びディスプレイ・パネルは、一つ
の下層ガラス基板３０１及び一つの上層ガラス基板３０
２を含んでいる。図３に示すように、各イメージセンサ
ー及びディスプレイ・セルは、一つのセンサー薄膜トラ
ンジスタ３０３の半導体層（semiconductor layers）、
一つのセンサー・ダイオード３０６、一つのディスプレ
イ薄膜トランジスタ３０４が含まれており、下層ガラス
基板３０１の上端に取りつけられている。センサー・ダ
イオード３０６は、入射光線に敏感な一つのフォトダイ
オード（photodiode）である。ディスプレイ薄膜トラン
ジスタ３０４上には、第一ディスプレイ電極３０５が形
成されており、この第一ディスプレイ電極３０５はディ
スプレイ薄膜トランジスタ３０４に接続されている。ま
た、センサー・ダイオード３０６の上端にはセンサー電
極３０７がある。ディスプレイ及びセンサー電極３０７
の材料としては、ＩＴＯ（indium-tin-oxide）が適して
いる。アクティブマトリクスアレイの薄膜トランジスタ
３０３、３０４は、いかなる形式の薄膜トランジスタで
もよい。例えば、非シリコン（amorphous silicon）、
多シリコン（polysilicon）、ＣｄＳｅまたはシングル
クリスタルシリコン（single crystalline silicon）の
薄膜トランジスタでもよい。センサー・ダイオード３０
６も非シリコン（p-i-n）、スコッティ（Schotty）、Ｍ
ＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor-field-Effec
t）の形式でもよい。ガラス基板３０１、３０２もクォ
ーツまたはプラスチック基板でよい。しかし、光を通す
材質であること。半導体層の上方はＴＮ液晶３０９で、
正常な白色状態（normally white state）で光線を通す
ようになっている。第一ディスプレイ電極３０５エリア
上方の液晶３０９のトップには、第二ディスプレイ電極
３０８が形成されている。この第二ディスプレイ電極３
０８の材質もまたＩＴＯである。カラーフィルター３１
０は液晶３０９層の上方に設置する。カラーフィルター
３１０のトップは上層ガラス基板３０２になっている。
カラーフィルター３１０は、反射可能（reflective）な
ものか、吸収性（absorptive）のあるものがよい。カラ
ーフィルター・プレートには、フルカラータイプのディ
スプレイを使用してよい。このカラーフィルター３１０
も下層ガラス基板３０１上、第二ディスプレイ電極３０
５の上面、またはセンサー電極３０７の上面に整合され
る。ディスプレイがモノクロ（monochrome）の場合、カ
ラーフィルター３１０は使用しなくてよい。
は更に併合マイクロレンズをインテグレイテッド・イメ
ージセンサー及びディスプレイの装置構造に取りつけて
ある。図２に示すように、イメージセンサー及びディス
プレイ・セルアレイは、一つのパネル上に製造されてお
り、このパネルにはＬＣＤと類似した一つのアクティブ
マトリクスアレイがある。本発明のインテグレーテッド
・イメージセンサー及びディスプレイ・パネルは、一つ
の下層ガラス基板３０１及び一つの上層ガラス基板３０
２を含んでいる。図３に示すように、各イメージセンサ
ー及びディスプレイ・セルは、一つのセンサー薄膜トラ
ンジスタ３０３の半導体層（semiconductor layers）、
一つのセンサー・ダイオード３０６、一つのディスプレ
イ薄膜トランジスタ３０４が含まれており、下層ガラス
基板３０１の上端に取りつけられている。センサー・ダ
イオード３０６は、入射光線に敏感な一つのフォトダイ
オード（photodiode）である。ディスプレイ薄膜トラン
ジスタ３０４上には、第一ディスプレイ電極３０５が形
成されており、この第一ディスプレイ電極３０５はディ
スプレイ薄膜トランジスタ３０４に接続されている。ま
た、センサー・ダイオード３０６の上端にはセンサー電
極３０７がある。ディスプレイ及びセンサー電極３０７
の材料としては、ＩＴＯ（indium-tin-oxide）が適して
いる。アクティブマトリクスアレイの薄膜トランジスタ
３０３、３０４は、いかなる形式の薄膜トランジスタで
もよい。例えば、非シリコン（amorphous silicon）、
多シリコン（polysilicon）、ＣｄＳｅまたはシングル
クリスタルシリコン（single crystalline silicon）の
薄膜トランジスタでもよい。センサー・ダイオード３０
６も非シリコン（p-i-n）、スコッティ（Schotty）、Ｍ
ＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor-field-Effec
t）の形式でもよい。ガラス基板３０１、３０２もクォ
ーツまたはプラスチック基板でよい。しかし、光を通す
材質であること。半導体層の上方はＴＮ液晶３０９で、
正常な白色状態（normally white state）で光線を通す
ようになっている。第一ディスプレイ電極３０５エリア
上方の液晶３０９のトップには、第二ディスプレイ電極
３０８が形成されている。この第二ディスプレイ電極３
０８の材質もまたＩＴＯである。カラーフィルター３１
０は液晶３０９層の上方に設置する。カラーフィルター
３１０のトップは上層ガラス基板３０２になっている。
カラーフィルター３１０は、反射可能（reflective）な
ものか、吸収性（absorptive）のあるものがよい。カラ
ーフィルター・プレートには、フルカラータイプのディ
スプレイを使用してよい。このカラーフィルター３１０
も下層ガラス基板３０１上、第二ディスプレイ電極３０
５の上面、またはセンサー電極３０７の上面に整合され
る。ディスプレイがモノクロ（monochrome）の場合、カ
ラーフィルター３１０は使用しなくてよい。
【０００７】インテグレーテッド・センサー及びディス
プレイ・パネルの片側上面については、センサー・マイ
クロレンズ３１３が上層ガラス基板３０２の上方に製造
されている。センサー・マイクロレンズ３１３は入射光
線を収集し、センサー・ダイオード３０６に送る。抗反
射／抗強光を含む、または含まない外層のアナライザー
（analyzer）３１４が上層ガラス基板３０２とセンサー
・マイクロレンズ３１３上を覆っている。センサー・マ
イクロレンズ３１３はユーザーのパネルに対面する表面
上に作られており、焦点を合わせ、かつ外部影像のライ
ト・シグナル（light signal）をセンサー・ダイオード
３０６上に到達させる。パネルのもう片側については、
ディスプレイ・マイクロレンズ３１１が下層ガラス基板
３０１の下方に設置されている。偏光鏡層（polarizer
layer）３１２がディスプレイ・マイクロレンズ３１１
及び下層ガラス基板３０１の表面を覆っている。ディス
プレイ・マイクロレンズ３１１は、下層ガラス基板３０
１の後方に設置する。この基板とバックライト・ユニッ
ト（backlight unit）の間で、マイクロレンズが焦点を
合わせる部品となり、バックライトをデイスプレイの絞
り（display aperture）に通す。インテグレーテッド・
イメーシセンサー及びディスプレイ・パネルは、上述の
イメージセンサー及びディプレイ・セルアレイのダイメ
ンショナル・アレイ（dimentional array）を含んでい
る。同様に、ディスプレイ・マイクロレンズ３１１及び
センサー・マイクロレンズ３１３の両者もマイクロレン
ズのダイメンショナル・アレイを形成している。このデ
ィスプレイ・マイクロレンズアレイはダイメンションの
アレイの中にあってもよく、ディスプレイ・セルアレイ
に相対するオフセット（offset）を用いて設計、製造し
てよい。この位置のオフセットはバックライトの光受エ
リアを最大化する。また、バックライトの焦点をディス
プレイ・セルエリアの穴に合わせることができる。この
ディスプレイ・セルエリアは、透明のディスプレイ電極
と液晶で制御する。
プレイ・パネルの片側上面については、センサー・マイ
クロレンズ３１３が上層ガラス基板３０２の上方に製造
されている。センサー・マイクロレンズ３１３は入射光
線を収集し、センサー・ダイオード３０６に送る。抗反
射／抗強光を含む、または含まない外層のアナライザー
（analyzer）３１４が上層ガラス基板３０２とセンサー
・マイクロレンズ３１３上を覆っている。センサー・マ
イクロレンズ３１３はユーザーのパネルに対面する表面
上に作られており、焦点を合わせ、かつ外部影像のライ
ト・シグナル（light signal）をセンサー・ダイオード
３０６上に到達させる。パネルのもう片側については、
ディスプレイ・マイクロレンズ３１１が下層ガラス基板
３０１の下方に設置されている。偏光鏡層（polarizer
layer）３１２がディスプレイ・マイクロレンズ３１１
及び下層ガラス基板３０１の表面を覆っている。ディス
プレイ・マイクロレンズ３１１は、下層ガラス基板３０
１の後方に設置する。この基板とバックライト・ユニッ
ト（backlight unit）の間で、マイクロレンズが焦点を
合わせる部品となり、バックライトをデイスプレイの絞
り（display aperture）に通す。インテグレーテッド・
イメーシセンサー及びディスプレイ・パネルは、上述の
イメージセンサー及びディプレイ・セルアレイのダイメ
ンショナル・アレイ（dimentional array）を含んでい
る。同様に、ディスプレイ・マイクロレンズ３１１及び
センサー・マイクロレンズ３１３の両者もマイクロレン
ズのダイメンショナル・アレイを形成している。このデ
ィスプレイ・マイクロレンズアレイはダイメンションの
アレイの中にあってもよく、ディスプレイ・セルアレイ
に相対するオフセット（offset）を用いて設計、製造し
てよい。この位置のオフセットはバックライトの光受エ
リアを最大化する。また、バックライトの焦点をディス
プレイ・セルエリアの穴に合わせることができる。この
ディスプレイ・セルエリアは、透明のディスプレイ電極
と液晶で制御する。
【０００８】インテグレーテッド・イメージセンサー及
びディスプレイ・パネルで一枚の紙、または平らな物質
上の印刷または手書きの材質の影像を走査する時、バッ
クライト・ユニットを光線源とする方式で操作できる。
パネルに接触し、走査する物質に固定したとき、バック
ライトは走査対象を照らし、イメージセンサーは接触式
のイメージセンサーとなる。また、センサー・マイクロ
レンズを距離の焦点合わせができるように設計し、正常
な観測距離（viewing distance）と作業エリア（workin
g area）で対象物を走査できるようにする。マイクロレ
ンズは、フォト・センシティブタイプ（photo sensitiv
e type）の材質で作ってもよい。このフォト・センシテ
ィブタイプの材質をアクティブマトリクスアレイ基板の
外表にコーティングするか、または屈折率指標がもとの
基板より大きいカバーシート基板の外表をコーティング
する。マイクロレンズは、フォト・センシティブタイプ
を模造したフォト・ノンセンシティブタイプ（photonon
-sensitive type）の材質を使用してもよい。マイクロ
レンズを作る代替え方法としては、不純物質（impuriti
es）を透明な基板の上に模造（patterning）または拡散
すれば、何もコーティングしなかった基板エリアと比較
した時、総反射率の指標を増加させることができる。本
発明のインテグレーテッド・センサー及びディスプレイ
は、様々な改良を加えることが出来る。例えば、ブラッ
ク・マトリクスを下層ガラス基板上に整合し、使用可能
な絞り（aperture）を維持し、下層及び上層ガラス基板
の位置決めのニーズを低下させることができる。広視角
（wide viewing angle）技術、例えば、薄膜タイプのＩ
ＰＳ、ＭＶＡ、ＩＰＳＶＡをパネル上に応用し、ディス
プレイの視角を広げることもできる。以上に詳述した内
容は本発明の実施例の一部に過ぎず、本発明実施例の範
囲を限定するものではない。本発明の特許出願登録申請
範囲に変化と修飾を加えた物は、すべて本発明の特許範
囲とする。
びディスプレイ・パネルで一枚の紙、または平らな物質
上の印刷または手書きの材質の影像を走査する時、バッ
クライト・ユニットを光線源とする方式で操作できる。
パネルに接触し、走査する物質に固定したとき、バック
ライトは走査対象を照らし、イメージセンサーは接触式
のイメージセンサーとなる。また、センサー・マイクロ
レンズを距離の焦点合わせができるように設計し、正常
な観測距離（viewing distance）と作業エリア（workin
g area）で対象物を走査できるようにする。マイクロレ
ンズは、フォト・センシティブタイプ（photo sensitiv
e type）の材質で作ってもよい。このフォト・センシテ
ィブタイプの材質をアクティブマトリクスアレイ基板の
外表にコーティングするか、または屈折率指標がもとの
基板より大きいカバーシート基板の外表をコーティング
する。マイクロレンズは、フォト・センシティブタイプ
を模造したフォト・ノンセンシティブタイプ（photonon
-sensitive type）の材質を使用してもよい。マイクロ
レンズを作る代替え方法としては、不純物質（impuriti
es）を透明な基板の上に模造（patterning）または拡散
すれば、何もコーティングしなかった基板エリアと比較
した時、総反射率の指標を増加させることができる。本
発明のインテグレーテッド・センサー及びディスプレイ
は、様々な改良を加えることが出来る。例えば、ブラッ
ク・マトリクスを下層ガラス基板上に整合し、使用可能
な絞り（aperture）を維持し、下層及び上層ガラス基板
の位置決めのニーズを低下させることができる。広視角
（wide viewing angle）技術、例えば、薄膜タイプのＩ
ＰＳ、ＭＶＡ、ＩＰＳＶＡをパネル上に応用し、ディス
プレイの視角を広げることもできる。以上に詳述した内
容は本発明の実施例の一部に過ぎず、本発明実施例の範
囲を限定するものではない。本発明の特許出願登録申請
範囲に変化と修飾を加えた物は、すべて本発明の特許範
囲とする。
【０００９】
【発明の効果】以上に詳述した本発明のインテグレーテ
ッド・イメージセンサー及びＬＣＤのアクティブマトリ
クスアレイ及びその半導体装置の構造は、アクティブマ
トリクスアレイの各セルユニットに一つのディスプレイ
薄膜トランジスタを設け、セルユニットの液晶を制御す
る。また、各セルユニットは一つのイメージセンサー・
ダイオードと一つのセンサー薄膜トランジスタを含み、
対象イメージの入射光線を走査する。複数のイメージセ
ンサーを一つのＬＣＤ内に併合することで、イメージデ
ィスプレイとセンサーシステムを同一パネル上に製造す
ることができ、高い解析度と入力幅を達成することがで
きるようになった。
ッド・イメージセンサー及びＬＣＤのアクティブマトリ
クスアレイ及びその半導体装置の構造は、アクティブマ
トリクスアレイの各セルユニットに一つのディスプレイ
薄膜トランジスタを設け、セルユニットの液晶を制御す
る。また、各セルユニットは一つのイメージセンサー・
ダイオードと一つのセンサー薄膜トランジスタを含み、
対象イメージの入射光線を走査する。複数のイメージセ
ンサーを一つのＬＣＤ内に併合することで、イメージデ
ィスプレイとセンサーシステムを同一パネル上に製造す
ることができ、高い解析度と入力幅を達成することがで
きるようになった。
【図１】本発明のインテグレーテッド・イメージセンサ
ー及びＬＣＤのアクティブマトリクスアレイの等価回路
図。
ー及びＬＣＤのアクティブマトリクスアレイの等価回路
図。
【図２】本発明のインテグレーテッド・イメージセンサ
ー及びＬＣＤのアクティブマトリクスアレイのエリア図
とその周辺回路
ー及びＬＣＤのアクティブマトリクスアレイのエリア図
とその周辺回路
【図３】本発明のインテグレーテッド・イメージセンサ
ー及びＬＣＤのアクティブマトリクスアレイの分解図。
ー及びＬＣＤのアクティブマトリクスアレイの分解図。
１０１：ディスプレイ薄膜トランジスタ １０２：液晶 ＸＤ、ＸＳ：水平アドレスライン ＹＤ、ＹＳ：垂直アドレスライン １０３：イメージセンサー・アレイ及びセンサー薄膜ト
ランジスタ １０４：イメージセンサー・ダイオード １０５：保存キャパシター ２０１：インテグレーテッド・イメージセンサー及びデ
ィスプレイ・セルアレイ ２０２：ディスプレイゲート駆動回路 ２０３：センサーゲート駆動回路 ２０４：予備充電回路 ２０５：フォトセンサー周辺回路 ２０６：ディスプレイ周辺回路 ２０７：出入力整合回路 ３０１：下層ガラス基板 ３０２：上層ガラス基板 ３０３：センサー薄膜トランジスタ ３０４：ディスプレイ薄膜トランジスタ ３０５：第一ディスプレイ電極 ３０６：センサー・ダイオード ３０７：センサー電極 ３０８：第二ディスプレイ電極 ３０９：液晶 ３１０：カラーフィルター ３１１：ディスプレイ・マイクロレンズ ３１２：偏光鏡層 ３１３：センサー・マイクロレンズ ３１４：抗反射／抗強光を含む、または含まない外層の
アナライザー
ランジスタ １０４：イメージセンサー・ダイオード １０５：保存キャパシター ２０１：インテグレーテッド・イメージセンサー及びデ
ィスプレイ・セルアレイ ２０２：ディスプレイゲート駆動回路 ２０３：センサーゲート駆動回路 ２０４：予備充電回路 ２０５：フォトセンサー周辺回路 ２０６：ディスプレイ周辺回路 ２０７：出入力整合回路 ３０１：下層ガラス基板 ３０２：上層ガラス基板 ３０３：センサー薄膜トランジスタ ３０４：ディスプレイ薄膜トランジスタ ３０５：第一ディスプレイ電極 ３０６：センサー・ダイオード ３０７：センサー電極 ３０８：第二ディスプレイ電極 ３０９：液晶 ３１０：カラーフィルター ３１１：ディスプレイ・マイクロレンズ ３１２：偏光鏡層 ３１３：センサー・マイクロレンズ ３１４：抗反射／抗強光を含む、または含まない外層の
アナライザー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 27/146 Ｇ０２Ｆ 1/136 ５００ ５Ｃ０５８ // Ｈ０４Ｎ 5/66 １０２ Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｅ Ｆターム(参考） 2H089 HA18 QA16 TA09 TA10 TA12 TA16 TA18 UA09 2H091 FA02Y GA13 GA14 LA30 MA10 2H092 GA62 JA01 JA24 JB22 JB31 JB69 KA03 KA04 KA05 NA25 PA07 PA08 PA13 RA10 2H093 NE05 NG20 4M118 AA10 AB01 BA05 CA02 CB14 FB09 FB13 FC02 GD04 5C058 AA06 AB06 BA01 BA05 BA08 BA29
Claims (19)
- 【請求項１】複数のセルアレイがあり、各セルアレイに
は複数の液晶を有し、セルアレイ中の液晶を制御するた
めにディスプレイ薄膜トランジスタが設けられており、
この該薄膜トランジスタには保存キャパシター、センサ
ー薄膜トランジスタが接続しており、このセンサー薄膜
トランジスタにはイメージセンサー・ダイオード、複数
の水平ディスプレイ・アドレスライン、複数の垂直ディ
スプレイ・アドレスラインが接続しており、この前記水
平及び垂直ディスプレイ・アドレスラインは保存装置の
ディスプレイ薄膜トランジスタを走査、制御し、更に前
記各セルアレイには複数の水平のセンサー・アドレスラ
インと複数の垂直センサー・アドレスラインがあり、こ
の水平及び垂直センサー・アドレスラインはセルアレイ
のセンサー薄膜トランジスタを走査、制御することを特
徴とするインテグレーテッド・イメージセンサー及びＬ
ＣＤのアクティブマトリクスアレイ。 - 【請求項２】前記ディスプレイ及びセンサー薄膜トラン
ジスタが非シリコン（amorphous silicon）、多シリコ
ン（polysilicon）、ＣｄＳｅまたはシングルクリスタ
ルシリコン（single crystalline silicon）の薄膜トラ
ンジスタであることを特徴とする請求項１に記載のイン
テグレーテッド・イメージセンサー及びＬＣＤのアクテ
ィブマトリクスアレイ。 - 【請求項３】前記イメージセンサーが非シリコン（p-i-
n）形式、スコッティ（Schotty）形式、またはＭＯＳＦ
ＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor-field-Effect）形式
であることを特徴とする請求項１に記載のインテグレー
テッド・イメージセンサー及びＬＣＤのアクティブマト
リクスアレイ。 - 【請求項４】前記水平ディスプレイ・アドレスラインと
水平センサー・アドレスラインが共用できるアドレスラ
インであることを特徴とする請求項１に記載のインテグ
レーテッド・イメージセンサー及びＬＣＤのアクティブ
マトリクスアレイ。 - 【請求項５】前記ディスプレイ薄膜トランジスタが一つ
のゲートラインを備えており、かつ保存キャパシターが
このゲートラインに接続する一つのグラウンドラインを
備えていることを特徴とする請求項１に記載のインテグ
レーテッド・イメージセンサー及びＬＣＤのアクティブ
マトリクスアレイ。 - 【請求項６】前記センサーイメージ・ダイオードが一つ
のグラウンドラインを備えており、かつ保存キャパシタ
ーがこのセンサーイメージ・ダイオードのグラウンドラ
インに接続する一つのグラウンドラインを備えているこ
とを特徴とする請求項１に記載のインテグレーテッド・
イメージセンサー及びＬＣＤのアクティブマトリクスア
レイ。 - 【請求項７】第一半導体基板は、この第一半導体基板上
に設けられるディスプレイ薄膜トランジスタが該ディス
プレイ薄膜トランジスタに接続され、ディスプレイ薄膜
トランジスタの上方に設けられている第一ディスプレイ
電極と第一半導体基板上に設けられるセンサー薄膜トラ
ンジスタが、このセンサー薄膜トランジスタに接続さ
れ、センサー薄膜トランジスタの上方に設けられるイメ
ージセンサーは該イメージセンサーの上方に形成される
センサー電極、第一ディスプレイ電極及び該センサー電
極の上方に設置される液晶層が、この液晶層を覆う第二
半導体基板、液晶層及び第二半導体基板の間に形成され
る第二ディスプレイ電極を含むことを特徴とするイメー
ジセンサー及びＬＣＤのアクティブマトリクスアレイを
整合するのに用いる半導体装置の構造。 - 【請求項８】更に第二半導体基板上方に形成されるセン
サー・マイクロレンズを含んでいることを特徴とする請
求項７に記載のイメージセンサー及びＬＣＤのアクティ
ブマトリクスアレイを整合するのに用いる半導体装置の
構造。 - 【請求項９】前記マイクロレンズは、フォト・センシテ
ィブタイプ（photo sensitive type）の材質で形成し、
この該フォト・センシティブタイプの材質を第二半導体
基板の外表にコーティングするか、または第二半導体基
板のカバーシート上にコーティングするが、このフォト
・センシティブタイプの材質の屈折率指標は第二半導体
基板の屈折率指標より大きいことを特徴とする請求項８
に記載のイメージセンサー及びＬＣＤのアクティブマト
リクスアレイを整合するのに用いる半導体装置の構造。 - 【請求項１０】前記センサー・マイクロレンズは、フォ
ト・センシティブタイプの材質で形成し、このフォト・
センシティブタイプの材質を第二半導体基板の外表にコ
ーティングするか、または前記第二半導体基板のカバー
シート上にコーティングするが、このフォト・センシテ
ィブタイプの材質は、フォト・センシティブタイプの材
質を模造したものでもよいことを特徴とする請求項８に
記載のイメージセンサー及びＬＣＤのアクティブマトリ
クスアレイを整合するのに用いる半導体装置の構造。 - 【請求項１１】前記センサー・マイクロレンズは、不純
物質（impurities）を第二半導体基板上に拡散し、第二
半導体基板の非拡散エリアと比較した時、一部の総反射
率の指標を増加させることができることを特徴とする請
求項８に記載のイメージセンサー及びＬＣＤのアクティ
ブマトリクスアレイを整合するのに用いる半導体装置の
構造。 - 【請求項１２】ディスプレイ・マイクロレンズを含み、
このディスプレイ・マイクロレンズが第一半導体基板の
底部に形成されていることを特徴とする請求項７に記載
のイメージセンサー及びＬＣＤのアクティブマトリクス
アレイを整合するのに用いる半導体装置の構造。 - 【請求項１３】マイクロレンズは、フォト・センシティ
ブタイプの材質で形成し、この該フォト・センシティブ
タイプの材質を第一半導体基板の外表にコーティングす
るか、または第一半導体基板のカバーシート上にコーテ
ィングするが、この前記フォト・センシティブタイプの
材質の屈折率指標は第一半導体基板の屈折率指標より大
きいことを特徴とする請求項１２に記載のイメージセン
サー及びＬＣＤのアクティブマトリクスアレイを整合す
るのに用いる半導体装置の構造。 - 【請求項１４】前記センサー・マイクロレンズは、不純
物質を第一半導体基板上に拡散し、第一基板の非拡散エ
リアと比較した時、一部の総反射率の指標を増加させる
ことができることを特徴とする請求項１２に記載のイメ
ージセンサー及びＬＣＤのアクティブマトリクスアレイ
を整合するのに用いる半導体装置の構造。 - 【請求項１５】第一及び第二半導体基板が透明の材質を
含んでおり、この透明な材質はガラス、クォーツ、プラ
スチックなどであることを特徴とする請求項７に記載の
イメージセンサー及びＬＣＤのアクティブマトリクスア
レイを整合するのに用いる半導体装置の構造。 - 【請求項１６】ブラック・マトリクスは第一半導体基板
上に整合されることを特徴とする請求項７に記載のイメ
ージセンサー及びＬＣＤのアクティブマトリクスアレイ
を整合するのに用いる半導体装置の構造。 - 【請求項１７】カラーフィルターは第一半導体基板上に
整合されることを特徴とする請求項７に記載のイメージ
センサー及びＬＣＤのアクティブマトリクスアレイを整
合するのに用いる半導体装置の構造。 - 【請求項１８】前記カラーフィルターは第二半導体基板
と第二ディスプレイ電極の間にあることを特徴とする請
求項７に記載のイメージセンサー及びＬＣＤのアクティ
ブマトリクスアレイを整合するのに用いる半導体装置の
構造。 - 【請求項１９】前記カラーフィルターは吸収性または屈
折性のあるカラーフィルターであることを特徴とする請
求項１８に記載のイメージセンサー及びＬＣＤのアクテ
ィブマトリクスアレイを整合するのに用いる半導体装置
の構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11135146A JP2000330090A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | インテグレーテッド・イメージセンサー及びｌｃｄのアクティブマトリクスアレイ及びその半導体装置の構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11135146A JP2000330090A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | インテグレーテッド・イメージセンサー及びｌｃｄのアクティブマトリクスアレイ及びその半導体装置の構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000330090A true JP2000330090A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15144895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11135146A Pending JP2000330090A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | インテグレーテッド・イメージセンサー及びｌｃｄのアクティブマトリクスアレイ及びその半導体装置の構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000330090A (ja) |
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