JP2004318067A - Image display device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多結晶シリコン膜による活性層を有する薄膜トランジスタと光入力機能のための受光素子とを画素毎に備えた画像表示装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an image display device provided with a thin film transistor having an active layer of a polycrystalline silicon film and a light receiving element for a light input function for each pixel, and a method of manufacturing the same.
近年、液晶を用いた表示装置は、薄型、低消費電力、高画質の画像表示装置として需要が活発化している。各画素毎に設けられた透明電極を制御するためのスイッチング素子や、液晶を駆動する駆動回路を構成するために用いられるスイッチング素子としては、多結晶シリコン膜による活性層を備えた薄膜トランジスタが、非晶質シリコン膜による薄膜トランジスタに比べて電子の移動度が高く画素を高精細にでき、さらに画素部と駆動回路を絶縁性の透明基板上に一体的に形成できることから、注目されている。 2. Description of the Related Art In recent years, demand for a display device using liquid crystal has been activated as a thin, low-power-consumption, high-quality image display device. As a switching element for controlling a transparent electrode provided for each pixel and a switching element used for forming a driving circuit for driving liquid crystal, a thin film transistor having an active layer of a polycrystalline silicon film is used. It has attracted attention because it has higher electron mobility than a thin film transistor made of a crystalline silicon film and can form a pixel with higher definition, and furthermore, a pixel portion and a driver circuit can be integrally formed on an insulating transparent substrate.
この多結晶シリコン膜による活性層を備えた薄膜トランジスタを用いた画像表示装置では、透明基板の背面側に配置されたバックライト装置からの光により、各画素に配置された薄膜トランジスタに光リーク電流が生じて表示性能が低下するという問題がある。この問題を解決するために、例えば特許文献1に記載の画像表示装置が知られている。この画像表示装置は、透明基板上において薄膜トランジスタの多結晶シリコン膜による活性層の下に絶縁膜を介して非晶質シリコン膜を形成した構成である。そして、非晶質シリコン膜により薄膜トランジスタへのバックライト装置からの光を遮光して、薄膜トランジスタの活性層に光が照射される量を抑え、光リーク電流による表示品位の劣化を防止するものである。 In an image display device using a thin film transistor having an active layer of a polycrystalline silicon film, light from a backlight device arranged on the back side of a transparent substrate causes a light leakage current in the thin film transistor arranged in each pixel. Display performance is degraded. To solve this problem, for example, an image display device described in Patent Document 1 is known. This image display device has a configuration in which an amorphous silicon film is formed on a transparent substrate below an active layer of a polycrystalline silicon film of a thin film transistor via an insulating film. Then, the light from the backlight device to the thin film transistor is shielded by the amorphous silicon film, the amount of light irradiated to the active layer of the thin film transistor is suppressed, and the deterioration of display quality due to light leak current is prevented. .
ところで、画像表示装置としては、光ペン入力機能、スキャナー読取機能、指紋センサー機能などの光入力機能を備えるために、各画素に受光素子を備えたものが開発されている。この場合、各画素内に透明電極を制御するための薄膜トランジスタと受光素子が配置されることとなるが、薄膜トランジスタは光リーク電流を防止するためにバックライト装置からの光を遮光することが望ましいのに対し、受光素子は光電流を多く発生した方が良いため遮光するのは望ましくない。このように、遮光に対する要求の異なる2つの素子が1つの画素内に並存することとなるので、この点を考慮した適切な構成とする必要がある。 By the way, an image display device having a light receiving element in each pixel has been developed in order to provide an optical input function such as a light pen input function, a scanner reading function, and a fingerprint sensor function. In this case, a thin film transistor and a light receiving element for controlling the transparent electrode are disposed in each pixel, but it is desirable that the thin film transistor shields light from the backlight device in order to prevent a light leak current. On the other hand, it is desirable that the light receiving element generates a large amount of photocurrent, so that it is not desirable to shield the light. As described above, two elements having different requirements for light shielding coexist in one pixel, and it is necessary to provide an appropriate configuration in consideration of this point.
このような構成として、例えば特許文献2に記載の画像表示装置が知られている。この画像表示装置は、透明電極の電圧を制御するための薄膜トランジスタの多結晶シリコン膜による活性層の下に遮光層として非晶質シリコン膜を設け、この非晶質シリコン膜の層と同層に受光素子を形成するための薄膜トランジスタの非晶質シリコン膜を設け、かつ多結晶シリコン膜による薄膜トランジスタのゲート電極と非晶質シリコン膜による薄膜トランジスタのゲート電極とを同層に設けた構成である。この画像表示装置は、非晶質シリコン膜の方が多結晶シリコン膜に比べて光吸収係数値が大きいので、受光素子を非晶質シリコン膜で形成することにより受光素子の受光性能を向上させるとともに、多結晶シリコン膜による活性層の下に遮光用として非晶質シリコン膜を配置することにより、透明電極の電圧を制御する薄膜トランジスタの駆動能力を向上させたものである。
ところが、特許文献2の画像表示装置のように、遮光層としての非晶質シリコン膜と受光素子の非晶質シリコン膜とを同一層上で並列に配置した場合には、受光素子を設けた分だけ透明電極の光透過部分の面積が減少し、光透過の開口率が低下してしまうという問題がある。
However, when an amorphous silicon film as a light shielding layer and an amorphous silicon film as a light receiving element are arranged in parallel on the same layer as in the image display device of
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、同一の画素内に薄膜トランジスタと受光素子を設けた場合に開口率の低下を防止し得る画像表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an image display device capable of preventing a decrease in aperture ratio when a thin film transistor and a light receiving element are provided in the same pixel. It is in.
本発明の別の目的は、上記画像表示装置の製造方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the image display device.
第1の本発明に係る画像表示装置は、透明基板上にマトリクス状に配置された複数の画素にそれぞれ設けられた多結晶シリコン膜による活性層を有する薄膜トランジスタ、前記薄膜トランジスタに対する遮光層を兼用するように前記薄膜トランジスタに絶縁膜を介して重ねて設けられた受光素子を備えたアレイ基板と、前記アレイ基板に対して表示層を介して対向配置された対向基板と、を有することを特徴とする。 An image display device according to a first aspect of the present invention is configured such that a thin film transistor having an active layer of a polycrystalline silicon film provided in each of a plurality of pixels arranged in a matrix on a transparent substrate also serves as a light shielding layer for the thin film transistor. And an array substrate provided with a light receiving element provided on the thin film transistor with an insulating film interposed therebetween, and a counter substrate disposed to face the array substrate via a display layer.
本発明にあっては、薄膜トランジスタに対する遮光層を兼用するように、薄膜トランジスタに絶縁膜を介して重ねて受光素子を設けたことで、受光素子により入射光を遮光して薄膜トランジスタに照射されないようにするとともに、各画素で受光素子を設けることによる透明電極の面積の減少を防ぐようにしている。 In the present invention, a light receiving element is provided so as to overlap a thin film transistor with an insulating film interposed therebetween so as to serve also as a light shielding layer for the thin film transistor, so that incident light is blocked by the light receiving element so that the thin film transistor is not irradiated. In addition, a reduction in the area of the transparent electrode due to the provision of a light receiving element in each pixel is prevented.
第2の本発明に係る画像表示装置は、前記薄膜トランジスタの活性層を挟んで前記薄膜トランジスタのゲート電極と前記受光素子の活性層とが対向配置されたことを特徴とする。 An image display device according to a second aspect of the present invention is characterized in that a gate electrode of the thin film transistor and an active layer of the light receiving element are opposed to each other with an active layer of the thin film transistor interposed therebetween.
本発明にあっては、受光素子の活性層によって、薄膜トランジスタの活性層への入射光を遮光するようにしている。 In the present invention, light incident on the active layer of the thin film transistor is blocked by the active layer of the light receiving element.
第3の本発明に係る画像表示装置は、前記薄膜トランジスタの活性層の直下に前記受光素子の活性層が配置されたことを特徴とする。 An image display device according to a third aspect of the invention is characterized in that an active layer of the light receiving element is disposed immediately below an active layer of the thin film transistor.
本発明にあっては、薄膜トランジスタの活性層の直下に配置した受光素子の活性層によって、アレイ基板側から表示層へ入射しようとする光を薄膜トランジスタに対して遮光するとともに、ゲート電極により、反対側から入射する光を遮光するようにしている。 According to the present invention, light to be incident on the display layer from the array substrate side is shielded from the thin film transistor by the active layer of the light receiving element disposed immediately below the active layer of the thin film transistor. Light coming from the light is blocked.
第4の本発明に係る画像表示装置は、前記薄膜トランジスタの活性層の直上に前記受光素子の活性層が配置されたことを特徴とする。 An image display device according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that an active layer of the light receiving element is disposed immediately above an active layer of the thin film transistor.
本発明にあっては、薄膜トランジスタの活性層の直上に配置した受光素子の活性層によて、対向基板側から表示層へ入射した光を薄膜トランジスタに対して遮光するようにしている。 In the present invention, light incident on the display layer from the counter substrate side is shielded from the thin film transistor by the active layer of the light receiving element disposed immediately above the active layer of the thin film transistor.
第5の本発明に係る画像表示装置では、前記受光素子の活性層は、非晶質シリコン膜であることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the image display device, the active layer of the light receiving element is an amorphous silicon film.
本発明にあっては、受光素子の活性層を非晶質シリコン膜としたことで、光の吸収率を多結晶シリコン膜の約10倍にすることができる。 In the present invention, since the active layer of the light receiving element is made of an amorphous silicon film, the light absorptivity can be made about 10 times that of the polycrystalline silicon film.
第6の本発明に係る画像表示装置では、前記非晶質シリコン膜は、膜厚が500Åから1000Åの範囲にあることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the image display device, the amorphous silicon film has a thickness in a range of 500 ° to 1000 °.
本発明にあっては、非晶質シリコン膜の膜厚を500Åから1000Åの範囲としたことで、その光学的濃度を可視光領域で1程度にでき、これによって、入射する光量を約10の1程度に抑えることができ、受光素子を遮光層として十分に機能させることができる。 In the present invention, by setting the thickness of the amorphous silicon film in the range of 500 ° to 1000 °, the optical density thereof can be set to about 1 in the visible light region. It can be suppressed to about 1, and the light receiving element can sufficiently function as a light shielding layer.
第7の本発明に係る画像表示装置では、前記受光素子の活性層は、非晶質シリコン膜の片端にp型非晶質シリコン膜を積層すると共に、当該非晶質シリコン膜のもう一方の片端にn型非晶質シリコン膜を積層してpn接合を形成したことを特徴とする。 In an image display device according to a seventh aspect of the present invention, the active layer of the light receiving element has a p-type amorphous silicon film laminated on one end of the amorphous silicon film, and the other of the amorphous silicon film. A pn junction is formed by laminating an n-type amorphous silicon film on one end.
第8の本発明に係る画像表示装置では、第7の本発明において前記非晶質シリコン膜をi型とし、pin接合を形成したことを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the image display apparatus according to the seventh aspect, the amorphous silicon film is i-type and a pin junction is formed.
第9の本発明に係る画像表示装置では、前記受光素子の活性層は、p型非晶質シリコン膜とn型非晶質シリコン膜とを積層してpn接合を形成したことを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the image display device, the active layer of the light receiving element is formed by stacking a p-type amorphous silicon film and an n-type amorphous silicon film to form a pn junction. .
第10の本発明に係る画像表示装置では、第9の本発明において前記p型非晶質シリコン膜と前記n型非晶質シリコン膜との間にi型非晶質シリコン膜を配置してpin接合を形成したことを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the image display device according to the ninth aspect, an i-type amorphous silicon film is disposed between the p-type amorphous silicon film and the n-type amorphous silicon film. A pin junction is formed.
第7乃至第10の本発明にあっては、受光素子の活性層を非晶質シリコン膜による積層型のpin接合あるいはpn接合としたことで、非晶質シリコン膜の接合面積が積層型でないものと比べて数百倍に増加するので、結果として非晶質シリコン膜は、多結晶シリコン膜の約1000倍の光電流を発生させることができる。 According to the seventh to tenth aspects of the present invention, the active layer of the light receiving element is a stacked pin junction or pn junction of an amorphous silicon film, so that the junction area of the amorphous silicon film is not a stacked type. Since it is several hundred times larger than that of the amorphous silicon film, the amorphous silicon film can generate a photocurrent approximately 1000 times that of the polycrystalline silicon film.
第11の本発明に係る画像表示装置は、前記受光素子をダイオードとしたことを特徴とする。 An image display device according to an eleventh aspect of the present invention is characterized in that the light receiving element is a diode.
本発明にあっては、受光素子をダイオードとしたとで、薄膜トランジスタに比べて光電流が多く流れるようになるので、受光素子としての性能をさらに向上させることができる。 In the present invention, since the light receiving element is a diode, a larger amount of photocurrent flows as compared with the thin film transistor, so that the performance as the light receiving element can be further improved.
第12の本発明に係る画像表示装置は、前記薄膜トランジスタの活性層におけるソース電極・ドレイン電極と、前記受光素子の活性層におけるソース電極・ドレイン電極を同層に配置したことを特徴とする。 A twelfth image display device according to the present invention is characterized in that a source electrode and a drain electrode in an active layer of the thin film transistor and a source electrode and a drain electrode in an active layer of the light receiving element are arranged in the same layer.
第13の本発明に係る画像表示装置は、前記薄膜トランジスタの活性層におけるソース電極・ドレイン電極間の部分と前記受光素子の活性層におけるソース電極・ドレイン電極間の部分とが略直交するように前記薄膜トランジスタと前記受光素子を配置したことを特徴とする。 An image display device according to a thirteenth aspect of the present invention is arranged such that a portion between the source electrode and the drain electrode in the active layer of the thin film transistor and a portion between the source electrode and the drain electrode in the active layer of the light receiving element are substantially orthogonal to each other. A thin film transistor and the light receiving element are arranged.
本発明にあっては、薄膜トランジスタの活性層におけるソース電極・ドレイン電極間の部分と受光素子の活性層におけるソース電極・ドレイン電極間の部分とが略直交するように配置することで、薄膜トランジスタと受光素子のそれぞれのソース電極が重ならないようにすると共に、薄膜トランジスタと受光素子のそれぞれのドレイン電極が重ならないようにして、下側に配置される方の活性層の面積を大きくすることを不要にしている。 According to the present invention, by arranging the portion between the source electrode and the drain electrode in the active layer of the thin film transistor and the portion between the source electrode and the drain electrode in the active layer of the light receiving element so as to be substantially orthogonal to each other, The source electrode of each element does not overlap, and the drain electrode of the thin film transistor and the light receiving element do not overlap, eliminating the need to increase the area of the lower active layer. I have.
第14の本発明に係る画像表示装置の製造方法は、対向基板に対して表示層を介して対向配置されるアレイ基板の製造に際して、透明基板上に絶縁膜を介して薄膜トランジスタを形成する工程と、前記薄膜トランジスタの直上に絶縁膜を介して受光素子を形成する工程と、を有することを特徴とする。 A fourteenth method of manufacturing an image display device according to the present invention includes the steps of: forming a thin film transistor on a transparent substrate via an insulating film when manufacturing an array substrate that is disposed to face a counter substrate via a display layer; Forming a light receiving element directly above the thin film transistor via an insulating film.
第15の本発明に係る画像表示装置の製造方法は、対向基板に対して表示層を介して対向配置されるアレイ基板の製造に際して、透明基板上に絶縁膜を介して受光素子を形成する工程と、前記受光素子の直上に絶縁膜を介して薄膜トランジスタを形成する工程と、を有することを特徴とする。 A fifteenth method of manufacturing an image display device according to the present invention is a method of forming a light receiving element on a transparent substrate via an insulating film when manufacturing an array substrate opposed to a counter substrate via a display layer. And a step of forming a thin film transistor directly above the light receiving element via an insulating film.
第16の本発明に係る画像表示装置の製造方法は、前記受光素子を形成する工程では、非晶質シリコン膜を形成する工程と、前記非晶質シリコン膜の片端にn型非晶質シリコン膜を形成する工程と、前記非晶質シリコン膜のもう一方の片端にp型非晶質シリコン膜を形成する工程と、を有することを特徴とする。 In a sixteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an image display device, the step of forming the light receiving element includes the step of forming an amorphous silicon film and the step of forming an n-type amorphous silicon on one end of the amorphous silicon film. Forming a film and forming a p-type amorphous silicon film on the other end of the amorphous silicon film.
第17の本発明に係る画像表示装置の製造方法は、前記受光素子を形成する工程では、n型非晶質シリコン膜を形成する工程と、前記n型非晶質シリコン膜の上にp型非晶質シリコン膜を形成する工程と、を有することを特徴とする。 In a seventeenth aspect of the method for manufacturing an image display device according to the present invention, in the step of forming the light receiving element, a step of forming an n-type amorphous silicon film and a step of forming a p-type Forming an amorphous silicon film.
第18の本発明に係る画像表示装置の製造方法は、前記n型非晶質シリコン膜を形成する工程では、SiH4、PH3、H2の混合ガスを用いてPE−CVD法により真空中で成膜することを特徴とする。 In the method for manufacturing an image display device according to an eighteenth aspect of the present invention, in the step of forming the n-type amorphous silicon film, the step of forming the n-type amorphous silicon film may be performed in a vacuum by PE-CVD using a mixed gas of SiH 4 , PH 3 and H 2 The film is characterized by being formed.
第19の本発明に係る画像表示装置の製造方法は、前記p型非晶質シリコン膜を形成する工程では、SiH4、B2H6、H2の混合ガスを用いてPE−CVD法により真空中で成膜することを特徴とする。 According to a nineteenth aspect of the invention, in the method of manufacturing an image display device, the step of forming the p-type amorphous silicon film is performed by a PE-CVD method using a mixed gas of SiH 4 , B 2 H 6 , and H 2. The film is formed in a vacuum.
本発明に係る画像表示装置および製造方法によれば、同一の画素内に薄膜トランジスタと受光素子を設けた場合の開口率の低下を防止することができる。 According to the image display device and the manufacturing method according to the present invention, it is possible to prevent a decrease in aperture ratio when a thin film transistor and a light receiving element are provided in the same pixel.
以下、本発明の実施形態の画像表示装置について図面を用いて説明する。 Hereinafter, an image display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
本実施の形態の画像表示装置は、アレイ基板とこれに対向して配置された対向基板との間隙に表示層として液晶層を設けて構成される。
[First Embodiment]
The image display device according to the present embodiment is configured by providing a liquid crystal layer as a display layer in a gap between an array substrate and an opposing substrate arranged opposite thereto.
アレイ基板上の表示領域には、複数の信号線と走査線が交差するように配線され、マトリクス状となるように各交差部に画素が配置される。 In the display area on the array substrate, a plurality of signal lines and scanning lines are wired so as to intersect, and pixels are arranged at each intersection so as to form a matrix.
このアレイ基板における各画素の構成について、図1の平面図および図2の断面図を用いて説明する。ガラス製の透明基板15上に第1の絶縁膜16が形成され、その上に受光素子の活性層となる非晶質シリコン膜11が形成される。非晶質シリコン膜11は、p領域、i領域、n領域を備える。
The configuration of each pixel on the array substrate will be described with reference to the plan view of FIG. 1 and the cross-sectional view of FIG. A first insulating
絶縁膜16と非晶質シリコン膜11の上に第2の絶縁膜17が形成される。絶縁膜17の上には非晶質シリコン膜11の直上に薄膜トランジスタの活性層となるn型の多結晶シリコン膜10が形成される。
A second insulating
これら絶縁膜17、多結晶シリコン膜10の上にゲート絶縁膜18が形成される。ゲート絶縁膜18の上には多結晶シリコン膜10の直上に薄膜トランジスタのゲート電極8が形成され、同層に第1補助容量の電極5、第2補助容量の下側電極14が形成される。
これらゲート絶縁膜18、電極5、ゲート電極8、下側電極14の上に層間絶縁膜19が形成される。層間絶縁膜19の上に透明電極4、第2補助容量の上側電極13が形成される。また、受光素子のソース電極6が、層間絶縁膜19、ゲート絶縁膜18、絶縁膜17に空けられたコンタクトホールを通じて非晶質シリコン膜11のp領域に接続するように形成される。受光素子のドレイン電極12は、層間絶縁膜19、ゲート絶縁膜18、絶縁膜17に空けられたコンタクトホールを通じて非晶質シリコン膜11のn領域に接続するとともに、第2補助容量の上側電極13に接続するように形成される。また、薄膜トランジスタのソース電極7とドレイン電極9が、層間絶縁膜19、ゲート絶縁膜18に空けられたコンタクトホールを通じて多結晶シリコン膜10のソース領域とドレイン領域にそれぞれ接続するように形成される。受光素子のソース電極6、ドレイン電極12、薄膜トランジスタのソース電極7、ドレイン電極9は同層に形成される。なお、バックライト装置は、透明基板15の背面側に配置される。
An interlayer insulating
このように、本画像表示装置では、透明電極4の電圧を制御するための薄膜トランジスタの多結晶シリコン膜10による活性層の直下に絶縁膜17を介して非晶質シリコン膜11による活性層を備えた受光素子が形成された構成である。すなわち、バックライト装置からの光を薄膜トランジスタに対して遮光する遮光層と受光素子の活性層とを兼用するように非晶質シリコン膜11が形成される。
As described above, in the present image display device, the active layer of the
受光素子の非晶質シリコン膜11は、膜厚が500Åから1000Åの範囲にあることが望ましい。例えば、水素を脱離した非晶質シリコン膜11は、膜厚が1000Å程度あれば、光学的濃度値ODについて可視光領域で1.0を達成することができる。この値であれば、薄膜トランジスタの光リーク電流を抑制する遮光膜として使用することが可能である。なお、光学的濃度値ODは、次式で表される。
It is desirable that the
OD=−log10T (1)
ここで、Tはバックライト装置からの光の各波長λにおける透過率T(λ)をスペクトルの全波長領域について平均したものである。
OD = -log 10 T (1)
Here, T is a value obtained by averaging the transmittance T (λ) of the light from the backlight device at each wavelength λ over the entire wavelength region of the spectrum.
受光素子は、pn接合型あるいはpin接合型のダイオードで構成される。例えば、非晶質シリコン膜11の半分の領域にn型のイオンドープを行い、残りの半分の領域にp型のイオンドープを行う。n型領域とp型領域の間にイオンドープしない領域を設けない場合にはpn接合となり、イオンドープしない領域を設けた場合にはpin接合となる。
The light receiving element is constituted by a pn junction type or pin junction type diode. For example, n-type ion doping is performed on a half region of the
受光素子をダイオードで構成するのは、従来の技術の欄で説明したように、受光素子を非晶質シリコン膜による薄膜トランジスタで構成すると、ゲート電極を多結晶シリコン膜による薄膜トランジスタのゲート電極とは別に形成しなければならなくなり、構造が複雑化して製造工程が増加するので、これを防ぐためである。また、受光素子としての性能を向上させるためでもある。すなわち、電解効果型である薄膜トランジスタの場合は、ソース電極からドレイン電極に至るまでの電圧勾配に、必ず逆バイアス電圧と順バイアス電圧が混在するが、ダイオードの場合には順バイアス電圧か逆バイアス電圧のどちらか一方だけが存在する。このため、光により発生した電荷はダイオードの方が流れ易く、同じ厚さと面積の非晶質シリコン膜で受光素子を形成した場合には、ダイオードの方が光電流が多く流れ、受光素子としての性能が向上するからである。また、非晶質シリコン膜の透過率は、イオンドープによってはほとんど変わることがないので、ダイオードで構成した受光素子は遮光膜としても十分に機能するからである。 When the light receiving element is formed of a diode, as described in the section of the prior art, if the light receiving element is formed of a thin film transistor formed of an amorphous silicon film, the gate electrode is formed separately from the gate electrode of the thin film transistor formed of a polycrystalline silicon film. It is necessary to form it, and the structure becomes complicated, and the number of manufacturing steps increases. It is also for improving the performance as a light receiving element. In other words, in the case of a field effect type thin film transistor, a reverse bias voltage and a forward bias voltage are always mixed in the voltage gradient from the source electrode to the drain electrode, but in the case of a diode, the forward bias voltage or the reverse bias voltage is used. Only one of them exists. For this reason, the charge generated by light is more likely to flow through the diode, and if the light receiving element is formed of an amorphous silicon film having the same thickness and area, a larger amount of photocurrent flows through the diode, and This is because the performance is improved. Further, the transmittance of the amorphous silicon film hardly changes depending on the ion doping, so that the light receiving element constituted by the diode functions sufficiently as a light shielding film.
次に、比較例の画像表示装置の構成について説明する。図3の平面図に示すように、比較例の画像表示装置は、透明電極の電圧を制御する薄膜トランジスタに対する遮光層としての非晶質シリコン膜21と、受光素子の非晶質シリコン膜11を同一層上に並列に設けた構成である。このため、受光素子を設けた分だけ透明電極24の光透過部分の面積が減少している。なお、図3においては、図1と同一物および同一物とはいえなくとも同一の名称として扱える物については、図1と同一の符号を付すこととし、ここでは重複した説明は省略する。
Next, the configuration of the image display device of the comparative example will be described. As shown in the plan view of FIG. 3, in the image display device of the comparative example, the
このような構成の比較例に対し、図1,図2に示した本画像表示装置では、薄膜トランジスタに対する遮光層および受光素子の活性層を兼用するように非晶質シリコン膜11を形成したことで、受光素子を設けることによる透明電極4の面積の減少を防ぎ、光透過の開口率の低下を防止することができる。
In contrast to the comparative example having such a configuration, in the present image display device shown in FIGS. 1 and 2, the
次に、本画像表示装置におけるアレイ基板の製造方法について図1および図2を参酌しながら説明する。 Next, a method for manufacturing an array substrate in the present image display device will be described with reference to FIGS.
まず、透明基板15上に第1の絶縁膜16を形成する。絶縁膜16は窒化珪素膜であり、その膜厚は500Åとする。絶縁膜16の表面上に非晶質シリコン膜をPE−CVD(プラズマケミカルベーパディポジション)法を用いて真空中で形成する。500℃で熱処理を行うことで非晶質シリコン膜から水素を脱離する。非晶質シリコン膜の膜厚は1000Åとする。また、CF4とO2の混合ガスを用いたCDE(ケミカルドライエッチング)法で連続加工することにより、図2に示すように非晶質シリコン膜11を島状に形成する。
First, a first insulating
続いて、絶縁膜16上に第2の絶縁膜17を形成し、レジストで非晶質シリコン膜11の半分に相当する領域を覆い、レジストで覆われていない領域にリンPをイオンドープする。このレジストを剥離した後、残りの半分に相当する領域をレジストで覆い、レジストで覆われていない領域にボロンBをイオンドープする。このとき、1回目と2回目のレジストの位置をオーバーラップさせずに、十分な間隔をあけイオンドープをしない領域を設けなかった場合には、pn接合型の受光素子の活性層が形成される。一方、1回目と2回目のレジストの位置をオーバーラップさせ、イオンドープしない領域を設けた場合には、pin接合型の受光素子の活性層が形成される。
Subsequently, a second insulating
続いて、薄膜トランジスタの活性層となる非晶質シリコン膜をPE−CVD法を用いて真空中において連続成膜する。その膜厚は500Åとする。その後、500℃で熱処理を行うことで水素を脱離する。CF4とO2の混合ガスを用いたCDE法で連続加工することにより、非晶質シリコン膜を島状に形成する。この非晶質シリコン膜を、ELA(エキシマレーザーアニール)法により多結晶化することにより、多結晶シリコン膜10を形成する。ここで、レーザーの照射パワーは、絶縁膜17上の非晶質シリコン膜に対してはアブレーションを起こすことなく多結晶化することができ、絶縁膜16上の非晶質シリコン膜11に対しては悪影響を及ぼすこともないような範囲とする。
Subsequently, an amorphous silicon film to be an active layer of the thin film transistor is continuously formed in a vacuum using a PE-CVD method. The film thickness is 500 °. Thereafter, heat treatment is performed at 500 ° C. to remove hydrogen. An amorphous silicon film is formed in an island shape by performing continuous processing by a CDE method using a mixed gas of CF 4 and O 2 . The
続いて、絶縁膜17の上にゲート絶縁膜18を形成する。続いて、MoW(モリブデンタングテン合金)を用いてスパッタ法によりゲート絶縁膜18上に成膜した後、CDE法を用いてMoWを加工することにより、ゲート電極8、第1補助容量の電極5、走査線3、第2補助容量の下側電極14を形成する。MoWの膜厚は2500Åとする。
Subsequently, a
次に、イオンドーピング法を用いて多結晶シリコン膜10にドナーとなるリンPを注入する。注入条件は、加速電圧70KeV、ドーズ量1E16/cm2とする。ここで、多結晶シリコン膜10の全領域のうち、ゲート電極8の直下に位置する領域にはゲート電極8がセルフアライメントマスクとなるためリンPは注入されない。なお、第1の絶縁膜16上の非晶質シリコン膜11に対してはリンPが届かないので影響を及ぼすことはない。
Next, phosphorus P serving as a donor is implanted into the
続いて、層間絶縁膜19を成膜温度400℃で形成する。このとき、多結晶シリコン膜10に注入した不純物が活性化され、薄膜トランジスタのドレイン領域及びソース領域が形成される。なお、層間絶縁膜19は酸化膜であり、その膜厚は5000Åとする。
Subsequently, an
続いて、層間絶縁膜19、ゲート絶縁膜18、絶縁膜17について、非晶質シリコン膜11のp領域およびn領域に通じる部分に、BHF(バッファードふっ酸)を用いてコンタクトホールを空けると共に、多結晶シリコン膜10のドレイン領域とソース領域に通じる部分にコンタクトホールを空ける。次に、層間絶縁膜19上にスパッタ法を用いて成膜し、ウエット法を用いて加工することにより、透明電極4、薄膜トランジスタのソース電極7およびドレイン電極9、受光素子のソース電極6およびドレイン電極12、第2の補助容量の上側電極13、第1の信号線1、第2の信号線2を形成する。このとき、ソース電極6が信号線2に接続されるようにする。また、薄膜トランジスタのドレイン電極9と透明電極4とが配線20で接続されるようにすると共に、ソース電極7と信号線1とが接続されるようにする。また、受光素子のドレイン電極12と第2補助容量の上側電極13とが接続されるようにする。ここで形成する電極および配線は、Mo(上層)とAl(下層)の2層構造からなり、Moの膜厚は1500Å、Alの膜厚は4500Åとする。
Subsequently, in the
続いて、層間絶縁膜19の上に保護膜22をPE−CVD法により成膜し、外部端子接続用のコンタクトホール(図示せず)を空ける。保護膜22は、窒化珪素膜であり、その膜厚は2000Åとする。以上の工程により、アレイ基板が製造される。
Subsequently, a
したがって、本実施の形態によれば、薄膜トランジスタの多結晶シリコン膜10による活性層の直下に、薄膜トランジスタに対する遮光層および受光素子の活性層を兼用するように非晶質シリコン膜11を形成したことで、各画素で受光素子を設けることによる透明電極4の面積の減少を防ぐことができ、もって光透過の開口率の低下を防止することができる。
Therefore, according to the present embodiment, the
本実施の形態によれば、非晶質シリコン膜11の膜厚を500Åから1000Åの範囲とし、その光学的濃度を可視光領域で1程度としたことで、受光素子を遮光層として十分に機能させることができる。
According to the present embodiment, the thickness of the
本実施の形態によれば、受光素子をpn接合型あるいはpin接合型のダイオードとしたことで、トランジスタとした場合に比べて光電流が多く流れるので、受光素子としての性能を向上させることができる。 According to the present embodiment, since the light receiving element is a pn junction type or pin junction type diode, a larger amount of photocurrent flows as compared with a transistor, so that the performance as the light receiving element can be improved. .
また、バックライトの光がp−Siの活性層11に入射するのはゲート電極8によって遮光される。
The
[第2の実施の形態]
第1の実施の形態では、薄膜トランジスタの活性層10(多結晶シリコン膜)の直下に受光素子の活性層11(非晶質シリコン膜)を形成した。この場合、図4に示すように、受光素子が光を受け易いようにするために、アレイ基板31の透明基板15側にライトペン35等の光入力装置を配置することで、受光素子の活性層11により、アレイ基板31側から液晶層33へ入射しようとする光を効率良く吸収するとともに、薄膜トランジスタの活性層10に対する光を遮光することができる。
[Second embodiment]
In the first embodiment, the active layer 11 (amorphous silicon film) of the light receiving element is formed immediately below the active layer 10 (polycrystalline silicon film) of the thin film transistor. In this case, as shown in FIG. 4, by arranging a light input device such as a light pen 35 on the
ところが、この場合は、外光がアレイ基板31における配線で反射して表示性能を低下させるという問題がある。 However, in this case, there is a problem that the external light is reflected by the wiring on the array substrate 31 to deteriorate the display performance.
そこで、第2の実施の形態では、図5に示すように、アレイ基板の透明基板16上に絶縁膜16を介して配置された薄膜トランジスタの活性層10の直上に受光素子の活性層11を形成した構成とする。この場合、対向基板32側にライトペン35を配置することで、受光素子の活性層11により、対向基板32側から液晶層33へ入射した光を効率良く吸収するとともに薄膜トランジスタの活性層10に対する光を遮光することができる。このような構成とすることで、アレイ基板31の配線の反射による表示性能の低下を防止する。
Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 5, an
また、第1の実施の形態では、図4に示すように、薄膜トランジスタをゲート電極8が活性層10の上に配置されるトップゲート型としたが、第2の実施の形態では、図5に示すようにゲート電極8が活性層10の下に配置されるボトムゲート型とする。
Further, in the first embodiment, as shown in FIG. 4, the thin film transistor is of a top gate type in which the
第1,第2の実施の形態に示すように、本画像表示装置は、薄膜トランジスタに絶縁膜16を介して重ねて受光素子を設けた構成である。特に、図4、図5に示すように、薄膜トランジスタの活性層10を挟んで薄膜トランジスタのゲート電極8と受光素子の活性層11とが対向配置された構成である。
As described in the first and second embodiments, the present image display device has a configuration in which a light receiving element is provided so as to overlap a thin film transistor with an insulating
次に、第2の実施の形態における画像表示装置について具体的に説明する。 Next, an image display device according to the second embodiment will be specifically described.
図6の平面図に示すように、本画像表示装置は、薄膜トランジスタの活性層10と受光素子の活性層11とが重なるように配置され、受光素子を設けたことによる透明電極4の面積の減少を防ぐようにした構成である。
As shown in the plan view of FIG. 6, in the present image display device, the
図7の断面図に示すように、薄膜トランジスタの活性層10の直上に受光素子の活性層11が配置される。受光素子の活性層11は、i型の非晶質シリコン膜であり、非晶質シリコン膜の片端にn型の非晶質シリコン膜25を積層すると共に、もう一方の端にp型の非晶質シリコン膜26を積層してpin接合とする。受光素子の非晶質シリコン膜の膜厚は500Åから1000Åの範囲とする。そして、n型非晶質シリコン膜25にアルミニウム(Al)製のソース電極6を接続し、p型非晶質シリコン膜26に同じくAl製のドレイン電極12を接続することで、pin接合型ダイオードを形成する。また、薄膜トランジスタのソース電極7およびドレイン電極9、受光素子のソース電極6およびドレイン電極12は、同層に形成する。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 7, the
このように、pin接合を積層型としたことで、積層型としなかった場合に比べて非晶質シリコン膜の接合面積を数百倍に増やすことができる。また、光の吸収率については非晶質シリコン膜の方が多結晶シリコン膜の約10倍であるので、結果として非晶質シリコン膜11は、多結晶シリコン膜に比べて約1000倍の光電流を発生させることができる。
As described above, by using the stacked type as the pin junction, the bonding area of the amorphous silicon film can be increased several hundred times as compared with the case where the stacked type is not used. In addition, the amorphous silicon film has a light absorptivity of about 10 times that of the polycrystalline silicon film. As a result, the
なお、図6、図7においては、図1、図2と同一物および同一物とはいえなくとも同一の名称として扱える物については、図1と同一の符号を付すこととし、ここでは重複した説明は省略する。 In FIGS. 6 and 7, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 denote the same components as those in FIGS. Description is omitted.
次に、本実施の形態におけるアレイ基板の製造方法について図6、図7を用いて説明する。まず、透明基板15上に第1の絶縁膜16を1000〜4000Å程度の膜厚で成膜する。その上に、スパッタ法等を用いてMo−Ta、Mo−W等による金属膜を2000〜4000Å程度の膜厚で積層し、これをパターニングしてゲート電極8及び第1補助容量の電極5を形成する。その上に、例えばSiOxあるいはSiNxを用いて3000〜4500Åの膜厚でゲート絶縁膜18を形成する。
Next, a method of manufacturing an array substrate according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, a first insulating
続いて、薄膜トランジスタの活性層10となる非晶質シリコン膜を、PE−CVD法を用いて真空中において連続成膜する。膜厚は500Åとする。その後、500℃で熱処理を行うことで非晶質シリコン膜から水素を脱離する。そして、CF4とO2の混合ガスを用いたCDE法で加工することにより非晶質シリコン膜を島状とし、ELA法により多結晶化して多結晶シリコン膜10を形成する。
Subsequently, an amorphous silicon film to be the
続いて、第2の絶縁膜17を形成し、イオンドーピング法を用いてドナーとなるリンPを多結晶シリコン膜10に注入する。注入条件は、加速電圧70KeV、ドーズ量1E16/cm2程度とする。ただし、ゲート電極8の上の領域にはリンPが注入されないようにする。
Subsequently, a second insulating
続いて、第2の絶縁膜17の上に受光素子となる非晶質シリコン膜11をPE−CVD法を用いて真空中で成膜する。膜厚は2000〜3000Å程度とする。その後、500℃で熱処理を行うことで非晶質シリコン膜11から水素を脱離する。そして、CF4とO2の混合ガスを用いたCDE法で加工することにより非晶質シリコン膜11を島状にする。
Subsequently, an
引き続き、受光素子の製造工程について図8を用いて説明する。受光素子の非晶質シリコン膜11はイオンドープされない領域であり、i層とも呼ばれるものである。
Subsequently, a manufacturing process of the light receiving element will be described with reference to FIG. The
図8(a)に示すように、まずこの非晶質シリコン膜11の上に、SiH4(シラン)、PH3(ホスフィン)、H2の混合ガスを用いてn型の非晶質シリコン膜25をPE−CVD法により真空中で成膜する。
As shown in FIG. 8A, first, an n-type amorphous silicon film is formed on the
続いて、図8(b)に示すように、CF4とO2の混合ガスを用いたCDE法で加工することにより、n型の非晶質シリコン膜25をパターニングして非晶質シリコン膜25が非晶質シリコン膜11の片端上にだけ積層されるようにする。このとき、非晶質シリコン膜11の表面も多少削れることがあり得るが、この場合は削れた部分の膜厚が薄くなる。
Subsequently, as shown in FIG. 8B, the n-type
続いて、図8(c)に示すように、その上にSiH4、B2H6(ジボラン)、H2の混合ガスを用いてp型の非晶質シリコン膜26をPE−CVD法により真空中で連続成膜する。
Subsequently, as shown in FIG. 8C, a p-type
続いて、図8(d)に示すように、CF4とO2の混合ガスを用いたCDE法で連続加工することにより、p型の非晶質シリコン膜26をパターニングして非晶質シリコン膜26が非晶質シリコン膜11のもう一方の片端上にだけ積層されるようにする。このとき、非晶質シリコン膜11の表面も多少削れることがあり得るが、この場合は削れた部分の膜厚がさらに薄くなる。
Subsequently, as shown in FIG. 8D, the p-type
こうして、pin接合型の非晶質シリコン膜が形成される。非晶質シリコン膜は多少薄くなることがあり得るが、最初から厚めのものを形成しておくなど、条件を最適化すれば問題はない。 Thus, a pin junction type amorphous silicon film is formed. The amorphous silicon film may be slightly thinner, but there is no problem if the conditions are optimized such as forming a thicker one from the beginning.
引き続き、アレイ基板の製造方法の説明に戻る。 Subsequently, the description returns to the method of manufacturing the array substrate.
図7に示すように、BHFを用いて薄膜トランジスタのn型領域に対応する位置の絶縁膜17にコンタクトホールを空ける。次にMo(上層)とAl(下層)の2層構造からなる配線、電極をスパッタ法により成膜した後、ウエット法によりこれを加工する。なお成膜するときの膜厚は、Mo膜を1500Å、Al膜を4500Åとする。配線や電極は、具体的には薄膜トランジスタのソース電極7、ドレイン電極9、薄膜トランジスタのソース電極7と接続される第2の信号線2、薄膜トランジスタのドレイン電極9とITO等を材料とする透明電極4とを接続する配線等である。
As shown in FIG. 7, a contact hole is formed in the insulating
また、受光素子のn型の非晶質シリコン膜25の上には、第1の信号線1に接続される受光素子のソース電極6が形成され、p型の非晶質シリコン膜26の上に、第2補助容量の上側電極13に接続される受光素子のドレイン電極12が形成される。受光素子のソース電極6とドレイン電極12は同層に形成される。
On the n-type
続いて、層間絶縁膜19をPE−CVD法により絶縁膜17の上に成膜する。層間絶縁膜19の材質はSiNxとし、その膜厚は2000Åとする。
Subsequently, an
続いて、薄膜トランジスタのドレイン領域に対応する位置の絶縁膜にコンタクトホールを空け、画素電極となる透明電極4をスパッタ法を用いて成膜し、ウエット法を用いてこれを加工する。以上の工程により、アレイ基板が製造される。
Subsequently, a contact hole is formed in the insulating film at a position corresponding to the drain region of the thin film transistor, a
したがって、本実施の形態によれば、薄膜トランジスタの多結晶シリコン膜10による活性層の直上に受光素子の活性層11を形成したことで、受光素子の活性層11により、対向基板32側から液晶層33へ入射した光を効率良く吸収するとともに、この光を薄膜トランジスタの活性層10に対しては遮光することができ、また、アレイ基板31の配線による光反射に起因する表示性能の低下を防止することができる。
Therefore, according to the present embodiment, the
本実施の形態によれば、受光素子の活性層11を非晶質シリコン膜としたことで、光の吸収率を多結晶シリコン膜の約10倍にすることができる。また、受光素子の非晶質シリコン膜の膜厚を500Åから1000Åの範囲としたことで、その光学的濃度を可視光領域で1程度にでき、これによって、入射する光量を約10の1程度に抑えることができ、受光素子を遮光層として十分に機能させることができる。
According to the present embodiment, since the
本実施の形態によれば、受光素子について、非晶質シリコン膜11の片端にn型の非晶質シリコン膜25を積層するとともに、もう一方の片端にp型の非晶質シリコン膜26を積層してpin接合を形成したことで、非晶質シリコン膜11の接合面積が積層型でないものと比べて数百倍に増加するので、結果として非晶質シリコン膜11に多結晶シリコン膜と比べて約1000倍の光電流を発生させることができる。
According to the present embodiment, for the light receiving element, an n-type
本実施の形態によれば、受光素子をpin接合型のダイオードとしたことで、薄膜トランジスタに比べて光電流が多く流れるようになるので、受光素子としての性能をさらに向上させることができる。また、受光素子を薄膜トランジスタにしようとすると、そのゲート電極を、多結晶シリコン膜を活性層とする薄膜トランジスタのそれとは独立に形成する必要があり、構造の複雑化、製造工程の増加といった問題が生じることになるが、受光素子をダイオードとしたことで、このような問題の発生を防止できる。 According to this embodiment, since the light receiving element is a pin-junction diode, more photocurrent flows than in the thin film transistor, so that the performance as the light receiving element can be further improved. Further, if a thin film transistor is used as the light receiving element, its gate electrode must be formed independently of that of a thin film transistor having a polycrystalline silicon film as an active layer, which causes problems such as a complicated structure and an increase in manufacturing steps. However, by using a diode as the light receiving element, such a problem can be prevented.
なお、本実施の形態においては、受光素子を積層型のpin接合としたが、非晶質シリコン膜11をi型とせずに、pn接合を形成するようにしてもよい。
In the present embodiment, the light-receiving element is a stacked pin junction, but a pn junction may be formed without using the
[第3の実施の形態]
第2の実施の形態では、受光素子の製造において、n型の非晶質シリコン膜25、p型の非晶質シリコン膜26をパターニングする際に、非晶質シリコン膜11の表面までも削れてしまう可能性がある。そこで、第3の実施の形態においては、図9の断面図に示すように、受光素子の非晶質シリコン膜11の上にSiNによる保護層27を形成することで、非晶質シリコン膜11が削れてしまうことを防止し、所望の厚さの非晶質シリコン膜11が得られるようにする。なお、その他、図7と同一物あるいは同一物でなくとも同一の名称として扱える物については、図7と同一の符号を付すこととし、ここでは重複した説明は省略する。
[Third Embodiment]
In the second embodiment, when the n-type
次に、本実施の形態の受光素子の製造方法について図10および図11を用いて説明する。 Next, a method for manufacturing the light receiving element of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図10(a)に示すように、まず絶縁膜17の上に非晶質シリコン膜11を島状に形成する。続いて、図10(b)に示すように、非晶質シリコン膜11の上にSiNxを用いて膜厚2000Åの保護層27を形成し、n型の非晶質シリコン膜25が形成される領域には残らないように保護層27をパターニングする。次に、SiH4、PH3、H2の混合ガスを用いてn型の非晶質シリコン膜25をPE−CVD法により真空中で成膜する。
As shown in FIG. 10A, first, an
続いて、図10(c)に示すように、CF4とO2の混合ガスを用いたCDE法で加工することにより、n型の非晶質シリコン膜25をパターニングして非晶質シリコン膜11の片端に積層されるように形成する。このとき、非晶質シリコン膜11の表面は保護層27により保護されているので、削れて膜厚が薄くなることはない。
Subsequently, as shown in FIG. 10C, the n-type
続いて、図10(d)に示すように、保護層27をp型の非晶質シリコン膜26が形成される領域には残らないようにパターニングする。
Subsequently, as shown in FIG. 10D, the
続いて、図10(e)に示すように、その上にSiNxによる保護層28を成膜する。そして、図10(f)に示すように、保護層28を、p型の非晶質シリコン膜26が形成される領域には残らないようにパターニングする。こうして、n型の非晶質シリコン膜25の領域だけを保護層28で覆うようにする。
Subsequently, as shown in FIG. 10E, a
続いて、図11(a)に示すように、その上に、SiH4、B2H6、H2の混合ガスを用いてp型の非晶質シリコン膜26をPE−CVD法により真空中で連続成膜する。
Subsequently, as shown in FIG. 11A, a p-type
続いて、図11(b)に示すように、CF4とO2の混合ガスを用いたCDE法で連続加工することにより、p型の非晶質シリコン膜26をパターニングして非晶質シリコン膜11のもう一方の片端に積層されるように形成する。このとき、非晶質シリコン膜11は保護層27によって保護されており、またn型の非晶質シリコン膜25は保護層28によって保護されているので、各々が削れて膜厚が薄くなることはない。
Subsequently, as shown in FIG. 11B, the p-type
続いて、図11(c)に示すように、保護層28を除去し、図11(d)に示すように、Alによりn型の非晶質シリコン膜25の上にソース電極6を形成するとともに、p型の非晶質シリコン膜26の上にドレイン電極12を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 11C, the
こうして、pin接合型の非晶質シリコン膜を形成する。この後の配線、電極の形成、保護膜の形成、透明電極の形成方法は第2の実施の形態と同様である。 Thus, a pin junction type amorphous silicon film is formed. Subsequent wiring, electrode formation, protection film formation, and transparent electrode formation methods are the same as in the second embodiment.
したがって、本実施の形態によれば、受光素子の非晶質シリコン膜11の上に保護層27を形成したことで、非晶質シリコン膜11の上でn型の非晶質シリコン膜25、p型の非晶質シリコン膜26をパターニングする際に、非晶質シリコン膜11の表面が削れてしまうことを防止でき、もって所望の厚さの非晶質シリコン膜11を得ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, since the
[第4の実施の形態]
第2、第3実施の形態では、受光素子の活性層を積層型のpin接合により形成したが、第4の実施の形態では、積層型のpn接合により形成する。
[Fourth Embodiment]
In the second and third embodiments, the active layer of the light receiving element is formed by a stacked pin junction, but in the fourth embodiment, the active layer is formed by a stacked pn junction.
本実施の形態の画像表示装置の構成は、受光素子の構成を除いては、図6、図7と同様であるので、ここでは重複した説明は省略し、受光素子の製造方法についてだけ説明する。 The configuration of the image display device according to the present embodiment is the same as that of FIGS. 6 and 7 except for the configuration of the light receiving element, and thus the duplicated description is omitted here, and only the method of manufacturing the light receiving element will be described. .
図12(a)に示すように、絶縁膜17の上に、SiH4、PH3、H2の混合ガスを用いてn型の非晶質シリコン膜25をPE−CVD法により真空中で成膜し、CF4とO2の混合ガスを用いてCDE法により加工することにより、n型の非晶質シリコン膜25を島状にパターニングする。次に、非晶質シリコン膜25の上に、SiH4、B2H6、H2の混合ガスを用いてPE−CVD法によりp型の非晶質シリコン膜26を真空中で連続成膜する。
As shown in FIG. 12A, an n-type
続いて、図12(b)に示すように、CF4とO2の混合ガスを用いたCDE法で連続加工することにより、p型の非晶質シリコン膜26をパターニングしてn型非晶質シリコン膜25の片端にだけ積層されるようにする。この場合、n型の非晶質シリコン膜25の表面が削れて膜厚が多少薄くなる可能性があるが、あらかじめ厚めの膜を形成しておけば問題はない。こうして、pn接合型の非晶質シリコン膜を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 12B, the p-type
続いて、図12(c)に示すように、アルミニウムを用いてn型の非晶質シリコン膜25の上にソース電極6を形成するとともに、p型の非晶質シリコン膜26の上にドレイン電極12を形成し、pn接合型のダイオードを形成する。その他の配線、電極の形成、保護膜の形成、透明電極の形成方法は第2,第3の実施形態と同様である。
Subsequently, as shown in FIG. 12C, the
したがって、本実施の形態によれば、受光素子についてp型の非晶質シリコン膜とn型の非晶質シリコン膜とを積層してpn接合を形成したことで、非晶質シリコン膜の接合面積を積層型でないものと比べて数百倍に増加でき、また非晶質シリコン膜は多結晶シリコン膜の約10倍の光電流を流すことができるので、結果として多結晶シリコン膜の約1000倍の光電流を発生させることができる。 Therefore, according to the present embodiment, the pn junction is formed by stacking the p-type amorphous silicon film and the n-type amorphous silicon film for the light receiving element, and thus the junction of the amorphous silicon film is formed. The area can be increased several hundred times as compared with the non-stacked type, and the amorphous silicon film can pass a photocurrent about 10 times that of the polycrystalline silicon film. Double photocurrent can be generated.
本実施の形態によれば、受光素子をpn接合型のダイオードとしたことで、薄膜トランジスタに比べて光電流が多く流れるようになるので、受光素子としての性能をさらに向上させることができる。 According to the present embodiment, since the light receiving element is a pn junction type diode, a larger amount of photocurrent flows than the thin film transistor, so that the performance as the light receiving element can be further improved.
なお、本実施の形態においても、受光素子の非晶質シリコン膜の膜厚を500Åから1000Åの範囲とし、その光学的濃度を可視光領域で1程度にすることで、入射する光量を約10の1程度に抑え、受光素子を遮光層として十分に機能させることについては、上記各実施の形態と同様である。 Also in this embodiment, the thickness of the amorphous silicon film of the light receiving element is in the range of 500 ° to 1000 °, and the optical density thereof is about 1 in the visible light region, so that the amount of incident light is about 10 It is the same as in each of the above embodiments that the light receiving element is sufficiently functioned as a light shielding layer by suppressing the light receiving element to about 1.
また、p型の非晶質シリコン膜とn型の非晶質シリコン膜との間にi型の非晶質シリコン膜を配置してpin接合を形成するようにしてもよい。 Alternatively, a pin junction may be formed by disposing an i-type amorphous silicon film between a p-type amorphous silicon film and an n-type amorphous silicon film.
[第5の実施の形態]
第1の実施の形態では、薄膜トランジスタの多結晶シリコン膜10による活性層の直下に遮光層を兼用するように受光素子の非晶質シリコン膜11を形成したが、第5の実施の形態では、これを基本構成とした上で、図13に示すように、非晶質シリコン膜11の片端にn型の非晶質シリコン膜25を積層するとともに、非晶質シリコン膜11のもう一方の片端にp型の非晶質シリコン膜26を積層してpin接合を形成した構成とする。図13において、図2と同一物あるいは同一物でなくとも同一の名称として扱える物については、図2と同一の符号を付すこととし、ここでは重複した説明は省略する。
[Fifth Embodiment]
In the first embodiment, the
図13に示すように、本画像表示装置の受光素子は、n型の非晶質シリコン膜25にソース電極6が接続されると共に、p型の非晶質シリコン膜26にドレイン電極12が接続されたpin接合型のダイオードである。
As shown in FIG. 13, in the light receiving element of this image display device, the
本画像表示装置の製造方法は、受光素子の製造工程を除いて第1の実施の形態で説明したものと同様である。そして、受光素子の製造工程については第2の実施の形態で図8を用いて説明したものと同様である。 The method of manufacturing the image display device is the same as that described in the first embodiment except for the manufacturing process of the light receiving element. The manufacturing process of the light receiving element is the same as that described with reference to FIG. 8 in the second embodiment.
図8を用いて説明したように、受光素子の製造工程においては、n型の非晶質シリコン膜25、p型の非晶質シリコン膜26をパターニングする際に、非晶質シリコン膜11の表面までも削れてしまう可能性がある。そこで、第3の実施の形態において図9を用いて説明したように、本実施の形態においても、図14に示すように受光素子の非晶質シリコン膜11の上にSiNxによる保護層27を設けることで、非晶質シリコン膜11の表面が削れてしまうことを防止する。この場合の受光素子の製造方法については、図10および図11を用いて説明したものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
As described with reference to FIG. 8, in the manufacturing process of the light receiving element, when the n-type
したがって、本実施の形態によれば、薄膜トランジスタの多結晶シリコン膜10による活性層の直下に遮光層を兼用するように受光素子の非晶質シリコン膜11を形成した場合においても、非晶質シリコン膜11の片端にn型の非晶質シリコン膜25を積層するとともに、もう一方の片端にp型の非晶質シリコン膜26を積層してpin接合を形成したことで、非晶質シリコン膜11の接合面積が積層型でないものと比べて数百倍に増加するので、結果として多結晶シリコン膜と比べて約1000倍の光電流を発生させることができる。
Therefore, according to the present embodiment, even when the
本実施の形態によれば、受光素子をpin接合型のダイオードとしたことで、薄膜トランジスタに比べて光電流が多く流れるようになるので、受光素子としての性能をさらに向上させることができる。 According to this embodiment, since the light receiving element is a pin-junction diode, more photocurrent flows than in the thin film transistor, so that the performance as the light receiving element can be further improved.
なお、本実施の形態では、受光素子をpin接合型のダイオードとしたが、第4の実施の形態で説明したように、pn接合型のダイオードとしてもよい。この場合の構成および製造工程については、図12を用いて説明したものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。 In this embodiment, the light receiving element is a pin junction type diode, but may be a pn junction type diode as described in the fourth embodiment. Since the configuration and the manufacturing process in this case are the same as those described with reference to FIG. 12, the duplicate description will be omitted here.
また、本実施の形態においても、光素子の非晶質シリコン膜の膜厚を500Åから1000Åの範囲とし、その光学的濃度を可視光領域で1程度にすることで、入射する光量を約10の1程度に抑え、受光素子を遮光層として十分に機能させることについては、上記各実施の形態と同様である。 Also in this embodiment, the thickness of the amorphous silicon film of the optical element is in the range of 500 ° to 1000 °, and the optical density thereof is about 1 in the visible light region, so that the amount of incident light is about 10 °. It is the same as in each of the above embodiments that the light receiving element is sufficiently functioned as a light shielding layer by suppressing the light receiving element to about 1.
[第6の実施の形態]
上記各実施の形態で説明したように薄膜トランジスタの活性層10と受光素子の活性層11とが絶縁膜17を介して重なるように配置するためには、下側に配置される活性層に接続されるソース電極およびドレイン電極を上側に配置される活性層に接続されるソース電極およびドレイン電極の外側に配置できるように、下側に配置される方の活性層の面積を上側に配置される活性層の面積よりも大きくする必要があり、その分だけアレイ基板の大型化を招くことになる。
[Sixth Embodiment]
As described in each of the above embodiments, in order to arrange the
そこで、第6の実施の形態では、図15に示すように、薄膜トランジスタの活性層10におけるソース電極7・ドレイン電極9間の部分と、受光素子の活性層11におけるソース電極6・ドレイン電極12間の部分とが略直交するように、薄膜トランジスタと受光素子を配置した構成とする。
Therefore, in the sixth embodiment, as shown in FIG. 15, a portion between the
このような構成とすることで、下側に配置される方の活性層の面積を上側の活性層の面積よりも大きくしなくとも、各活性層に接続されるソース電極、ドレイン電極をそれぞれ重ならないように形成することができ、アレイ基板の小型化を図ることができる。 With such a configuration, the source electrode and the drain electrode connected to each active layer overlap each other without making the area of the lower active layer larger than the area of the upper active layer. Therefore, the array substrate can be made smaller in size.
1…第1の信号線,2…第2の信号線
3…走査線,4…透明電極
5…第1補助容量電極
6…受光素子のソース電極
7…薄膜トランジスタのソース電極
8…薄膜トランジスタのゲート電極
9…薄膜トランジスタのドレイン電極
10…薄膜トランジスタの活性層(多結晶シリコン膜)
11…受光素子の活性層(非晶質シリコン膜)
12…受光素子のドレイン電極
13…第2補助容量の上側電極
14…第2補助容量の下側電極
15…透明基板
16…第1の絶縁膜,17…第2の絶縁膜
18…ゲート絶縁膜,19…層間絶縁膜
21…非晶質シリコン膜,22…保護膜
24…透明電極
25…n型非晶質シリコン膜
26…p型非晶質シリコン膜
27,28…保護層
31…アレイ基板,32…対向基板
33…液晶層,35…ライトペン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st signal line, 2 ...
11 Active layer of light-receiving element (amorphous silicon film)
DESCRIPTION OF
Claims (19)
前記アレイ基板に対して表示層を介して対向配置された対向基板と、
を有することを特徴とする画像表示装置。 A thin film transistor having an active layer of a polycrystalline silicon film provided in each of a plurality of pixels arranged in a matrix on a transparent substrate, and provided on the thin film transistor via an insulating film so as to double as a light shielding layer for the thin film transistor An array substrate provided with a light receiving element,
An opposing substrate disposed opposite to the array substrate via a display layer,
An image display device comprising:
透明基板上に絶縁膜を介して薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタの直上に絶縁膜を介して受光素子を形成する工程と、
を有することを特徴とする画像表示装置の製造方法。 When manufacturing an array substrate that is arranged to face the opposite substrate via the display layer,
A step of forming a thin film transistor on a transparent substrate via an insulating film,
A step of forming a light receiving element directly above the thin film transistor via an insulating film,
A method for manufacturing an image display device, comprising:
透明基板上に絶縁膜を介して受光素子を形成する工程と、
前記受光素子の直上に絶縁膜を介して薄膜トランジスタを形成する工程と、
を有することを特徴とする画像表示装置の製造方法。 When manufacturing an array substrate that is arranged to face the opposite substrate via the display layer,
A step of forming a light receiving element on a transparent substrate via an insulating film,
A step of forming a thin film transistor directly above the light receiving element via an insulating film,
A method for manufacturing an image display device, comprising:
前記非晶質シリコン膜の片端にn型非晶質シリコン膜を形成する工程と、
前記非晶質シリコン膜のもう一方の片端にp型非晶質シリコン膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項14又は15記載の画像表示装置の製造方法。 In the step of forming the light receiving element, a step of forming an amorphous silicon film,
Forming an n-type amorphous silicon film at one end of the amorphous silicon film;
Forming a p-type amorphous silicon film on the other end of the amorphous silicon film;
The method for manufacturing an image display device according to claim 14, wherein the method comprises:
前記n型非晶質シリコン膜の上にp型非晶質シリコン膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項14又は15記載の画像表示装置の製造方法。 A step of forming an n-type amorphous silicon film in the step of forming the light receiving element;
Forming a p-type amorphous silicon film on the n-type amorphous silicon film;
The method for manufacturing an image display device according to claim 14, wherein the method comprises:
17. The method according to claim 16, wherein, in the step of forming the p-type amorphous silicon film, the p-type amorphous silicon film is formed in a vacuum by a PE-CVD method using a mixed gas of SiH 4 , B 2 H 6 , and H 2. 19. The method for manufacturing an image display device according to any one of 18.
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