JP2004510328A - 感光性半導体層を有する光センサ用のtftアクティブマトリックスおよび該マトリックスを有する光センサ - Google Patents
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Abstract
基板、この基板上に形成されたTFTトランジスタの行列、トランジスタを制御するための行線(3)の群、各々がピクセルと称する領域を画定する電極(5)の行列を形成する特定パターンの導電性段(4)、および電極(5)と外部の電子回路との間で電荷を変換することを可能にする列線(10)の群を有する光センサのためのTFTアクティブマトリックスである。ピクセル電極(5)は、2本の連続する行線(3)と2本の連続する列線(10)とによって画定される枠内に完全に収まり、ピクセル電極(5)が行線(3)および列線(10)のいずれも覆わないように、枠の内縁とピクセル(5)の外縁との間にあるクリアランス(g1、g2)が設けてある。
【選択図】図4
【選択図】図4
Description
【0001】
本発明は、光センサ用のTFT(薄膜トランジスタ)アクティブマトリックスに関するものであり、特に、
−基板、
−基板上に形成され、各々がゲート、ソースおよびドレインを有する複数のTFTトランジスタの行列、
−基板上に配置され、各TFTトランジスタをゲートによって制御するための複数の行線の群、
−トランジスタのドレインに接続され、各々がピクセルと称する領域を画定する複数の電極からなるマトリックスを形成する特定のパターンを有する導電性の段、
−TFTトランジスタのソースに接続され、電極と外部の電子回路との間で、トランジスタを通じて電荷を転送させることを可能にする複数の列線の群、
−電極と列線との間の絶縁層であって、ピクセル電極をTFTトランジスタのドレインと接続させるために各ピクセル上において局部的に開いている絶縁層、および
−電磁放射線を電極によって収集された電荷に変換するためのピクセル電極に接続された感光性半導体層を有するものである。
【0002】
この種のアクティブマトリックスは、光センサに用いることができる。感光性半導体層に入射する電磁放射線が電荷に変換され、ピクセル電極によって収集される。この電荷は、電子回路で処理され、例えば液晶ディスプレイ(LCD)を使用して、画像が一点一点再構築されていく。TFTアクティブマトリックスの使用例として、X線から画像を作成することができるが、この場合、半導体層がセレンを含有することが好ましい。
【0003】
米国特許第5,780,871号に、この種のアクティブマトリックスであって、ピクセルの口径比が高いものが開示されているが、容量結合を防止するために絶縁層を設けたにも関らず、ピクセル電極と行線との間で相当量の容量結合が発生し、このような容量結合の結果、画質が劣化してしまう。
【0004】
本発明の第1の目的は、上記のようなTFTアクティブマトリックスを有する光センサによる画質を改善することである。
それを達成すべく本発明の第1の側面において、ピクセル電極が、2本の連続する行線と2本の連続する列線によって画定された枠内に完全に収まり、ピクセル電極が行線および列線のいずれも覆わないように、該枠の内縁と該ピクセルの外縁との間にクリアランスが設けてある。
【0005】
この状態では、ピクセル電極と行列線との間の容量結合がかなり軽減され、画像の劣化につながるような望ましくない電荷が防止される。
ピクセルの有効面積を小さくすることで光口径を小さくしても、電荷回収率の低下や画質の劣化はさほど気になる程度のものではない。
これは、電磁放射線によって感光性半導体内に発生するキャリアの運動による結果のようである。すなわち、キャリアから発生する横方向電界によって、自然にピクセル電極の方向に移動する。
【0006】
従って、本発明によると、ピクセル電極の寸法を縮小することで容量結合を軽減させても、電荷の回収に関連する問題が発生しない。復元された画像の画質は改善されるのである。
【0007】
ピクセル電極の枠と行列線によって形成された外枠との間の平均クリアランスは、基板のレジスト上の回路や電極の様々なパターンやデザインの画像を作成することを可能にするフォトレピータの位置の許容差の2倍に実質的に等しいことが好ましい。
クリアランスの平均値は4ないし8μmであり、好ましくは約6μmである。
【0008】
上記のマトリックスにおいて、各ピクセルに対応するTFTトランジスタは、そのピクセル電極によって覆われており、それにより保護されている。
電極と列線との間に設けた絶縁層は、フォトレジストまたは感光性レジストによって形成されることが好ましい。
【0009】
本発明の第2の目的は、ピクセルの上方に大きな容量を設け、大量の電荷を溜めることで、画像のコントラストを改善することである。すなわち、より多くの電荷を溜めると、画像のコントラストが改善されるのである。
ただし、その構造を簡単なものにし、不純物や埃による短絡をできるだけ避けることにより、製造の歩留を高く維持することが望ましい。
【0010】
上記の側面と独立してまたは組合せとして使用することができる本発明の第2の側面によると、マトリックスは、
−制御用の行線と平行に配置されており、ピクセル電極またはドレインを有する容量を形成する複数の蓄電用の行線の群と、
−列線に対して平行配置され、ブリッジを形成し、連続する蓄電用の行線を電気的に接続するために設けてあり、ピクセルの行を制御する時、ピクセルの行からの電荷の除去を、複数の平行な蓄電用行線に分散することを可能にする接続を有する。
列線に対して平行の接続は、列線と同じ段にあることが好ましい。
【0011】
第1の実施例によると、蓄電用行線は、制御用行線の段の下の基板上に位置する段に設けられ、蓄電用行線は、ピクセル電極またはドレイン、あるいは制御用行線と同じ段に作成された特定の電極と共にキャパシタを形成し、蓄電用行線の段と制御用行線の段との間に薄い絶縁性の段が形成される。
第2の実施例によると、蓄電用行線は制御用行線と実質的に同じ段に設けてある。
【0012】
列線に平行な接続の数を列線の数に等しく、すなわち、1ピクセルにつきブリッジを1つ設けるようにすることも可能である。また、平行接続の数を列線の数より小さくし、ブリッジの数をピクセルの数より少なくすることも可能である。特に、列線に平行な接続を、16本の列線毎に設けることができる。
【0013】
「蓄電用行線段」、「薄い絶縁層」および「上部導電性段」の3つの段の重なりによる高容量領域は、「蓄電用行線段」を「上部導電性段」から電気的に分離するために、薄い絶縁層が単一で使用されることがない平面キャパシタを形成する。その結果、製造の歩留を改善することができる。
【0014】
ピクセルは、マイナス電圧が適用される場合に、トランジスタ内に導入された過電圧に対して保護するための装置を有し、プラス電圧が適用される場合に、特定のトランジスタとダイオードを有することが好ましい。
本発明は、さらに、上記のようなアクティブマトリックスを具備した特にX線用の光センサに関するものである。
【0015】
上記の側面以外にも、本発明は、添付の図面を参照して説明するが、決して限定的なものではない実施例によって明確になる他の側面も有する。
【0016】
ここで、図面を参照するが、特に、図3において、7本の平行な縦線は、図2の断面線の7つの方向転換に対応する。
図3に従って、TFTアクティブマトリックス構造は、下から上へ、一般的にガラスからなる基板1、該基板上に形成された窒化シリコンまたは同等の材料からなる絶縁ゲート層2、および基板1上に、層2の下に設けられ、ゲートを形成することでTFTトランジスタを制御するための複数の行線3の群を有する。図1および2に見えるように、行線3は平行かつ水平である。行線3を、チタン/モリブデンの二重層によって形成することができる。
【0017】
所定のデザインまたはパターンに従って作成された導電性の段4によって、電極の行列が形成される。各電極5は、実質的に長方形または正方形の形状を有し、ピクセルと云う領域を画定する。各電極5は、凹部の底を形成する領域6において、例えばモリブデン等の金属からなる導電性の平板7と接触するが、導電性平板7の縁8はアモルファスシリコン層9の上まで延び、それと接触し、TFTトランジスタを形成する。層9は、行線3によって形成されるゲートの上に、層2の一部を覆う。平板7は、トランジスタのドレインを形成する。
【0018】
導電性のストリップからなる列線10も、縁8からある距離で層9に接触する。層9の領域11は、ゲート3の上、列線10と縁8との間に位置し、トランジスタのチャネルを形成する。列線10は、トランジスタのソースを形成する。各列線10は、互いに平行であり、図2に示すように垂直である。
【0019】
ピクセル電極5と列線10との間に絶縁層12が設けてある。層12は、局部開口を有し、各ピクセル電極5はその一部6において平板7と接触している。
X線を電極5によって収集される電荷に変換するために、電極5と接触する感光性半導体層13が設けてある。層13は、好ましくはセレンによるものである。この層13は、高電圧下の上部電極24によって覆われる。
【0020】
図4に示すように、各実質的に長方形または正方形のピクセル電極5の平均的な輪郭は、2本の連続する列線10と2本の連続する行線3によって画定される枠の中に完全に収まるものである。
電極5の縁と、それを囲む行線3および列線10の縁との間に、クリアランスg1およびg2が設けてある。これらのクリアランスg1、g2は、好ましくは等しく、レジストを照射することで行線、列線および電極のパターンに対応する様々な像を作成するフォトレピータの位置の許容差の2倍に実質的に等しい。
【0021】
g1とg2の平均値は、約150μmのピッチ(ピッチとは、各ピクセル5の中央間の距離である)で配置されるピクセル5に対して、4ないし8μmであり、実質的に6μmに等しいことが好ましい。
このような構造であれば、ピクセルの電極5は行線3および列線10のいずれにも重なることがないので、ピクセル電極5と行列線との間の不要な容量を著しく軽減することができる。
【0022】
ピクセル電極5の面積が小さくなるが、上述のとおり、キャリアから発生する横方向の電界によって、この電極は、その光口径が遥かに大きく、100%に近いものとほとんど同じ程度に電荷を収集することができる。
その結果、ピクセルが収集する電荷によって高画質の画像が得られる。
【0023】
画像のコントラストをできるだけ高くするために、ピクセル上に最大量の電荷を蓄積するために、ピクセル5上に大きな容量を作成する必要がある。
それを実現すべく、アースバスを形成する、例えばチタン等の金属による導電性領域からなる蓄電用行線14(図2、3および5)が設けてある。図5に示すように、行線14は、ピクセル電極と異なる段においてそれに対向して配置され、その結果、キャパシタの2つの平板を形成する長方形領域15の連続からなる。領域15は、その幅の中央に位置する細いストリップ16によって接続される。
【0024】
図3に示す断面から明らかなように、アースバスまたは蓄電用行線14は、制御用行線3と同じ面に位置しておらず、またそれらの行線と部分的にも重複することはない。その結果、重複または並置の場合に比べると、埃または不純物によって発生する可能性がある短絡による欠陥が非常に少なくなっている。
蓄電用行線14(15、16)による電荷の除去は、適切な制御用行線3に供給される信号に応答して、図5において概略的に円で示したトランジスタ9によって制御される。
【0025】
蓄電用行線14が、制御用行線3に対してある間隔をおいて平行に配置される構造は、蓄電用行線が行線3に対して垂直に配置され、何度も直交する場合には明らかに多くなるであろう短絡の畏れを軽減するという利点を有する反面、次の問題が発生する。
ピクセルは、水平行線毎に読取られるため、行線3に読取信号が供給されると、該当する行線に属するピクセルによって収集された電荷は、すべてそのピクセルの行に対応する領域15およびストリップ16で形成されるアースバス14によって除去される(図5を参照)。
【0026】
この時、アースバス14の電気抵抗は、収集電荷を満足に流出させるためには高すぎる。
この問題を解決すために、列線10に対して平行に、実質的に同じ段に、接続17が設けてあり、図7に概略的に示すこの接続17は、連続する蓄電用行線14を電気的に接続するものである。図2および3に見えるように、接続17と蓄電用行線14との間の電気接触は、導電性平板19に当接する逆角錐台状の突起18によって達成する。この平板19は、さらに、薄い絶縁層21内に形成された逆角錐台状の突起20上に設けることにより、蓄電用行線14の領域15との接触が図られている。
【0027】
この条件下では、1行のピクセル5による電荷は、並列配置された複数の蓄電用行線14によって除去することができ、これは、行線14とピクセル電極5との間に形成されたキャパシタが概略的に示された図7に明確に見える。行線14は、基準電圧に接続される。
【0028】
各画素またはピクセルにつき、1つの接続またはブリッジ17を設けることは可能であるが、接続17の数は、画素またはピクセルの数より少なくてもよい。
従って、N本の列線について1つのブリッジ17を設けることも可能である。特に、16本の列線10毎にブリッジ17を設けることが可能である。
【0029】
図3に示す第1の実施例によると、蓄電用行線14は制御用行線3の段の下方の基板1上に配置されている。例えば行線3と同じ金属からなる特定の電極22が、絶縁される制御用行線3と同じ段に設けられている。電極22は、ピクセル電極5の大部分の下方に位置し、平板19およびブリッジ17から絶縁されている。平板7またはドレインに設けられた凹部の底23と電極22との間が電気的に通じている。薄い絶縁層21は、電極22を蓄電用行線14から離別させる。
【0030】
このようにして、ピクセル電極5に電気的に接続された特定電極22と、行線14に対向する領域との間で蓄電用キャパシタが形成される。
勿論、特定電極22を介さずに、ピクセル電極5またはドレイン7と、行線14との間に蓄電用キャパシタを直接形成することも可能である。
【0031】
図8に示す第2の実施例によると、蓄電用行線14aは制御用行線3と同じ段に設けてあり、それに平行である。この場合、蓄電用キャパシタは、直接、ピクセル電極5またはドレイン7と、行線14aとの間に形成される。
【0032】
「基板上に載置された段」を形成する導電層14、「薄い絶縁」層21および上部導電段Bの3つの層の積重ねからなる大容量領域(図9)は平面キャパシタを画定し、すなわち、薄絶縁体21は、M等のステップを、上部導電性段から電気的に離別させるために、単独で使用されることはない。その結果、製造の歩留が改善され、埃または不純物によって発生する短絡の畏れがなくなる。
【0033】
さらに、ピクセル5を過電圧から保護するための装置を設けることも可能である。この保護装置は、セレン層の上方の上部電極24に印加されたマイナス電圧で動作する場合、トランジスタ9内に導入される。
【0034】
図1、2、4および7に見えるように、各ピクセルのTFTトランジスタ9はピクセルの電極によって覆われ、各電極5は、図1および2の中で、その左下の隅に、図4および7の中で、その左上の隅に、横方向および縦方向に延び、トランジスタを覆う長方形のパッド5a、5bを有する。その結果、トランジスタは過電圧から保護される。
【0035】
この電極24にプラス電圧を印加すると、保護装置は、ピクセルに印加される電圧を所定値に限定する特定のトランジスタまたはダイオードを有するものであってもよい。
【0036】
本発明によるアクティブマトリックスを有する光センサは、基本ピクセル5が、そのデザインや製造について最適化されているため、非常に高い性能を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、本発明によるアクティブマトリックスのピクセルを示す平面図である。
【図2】
図2は、列線に平行な接続およびピクセルを示す、より小さい尺度の平面図である。
【図3】
図3は、図2の線III−IIIに沿った断面図である。
【図4】
図4は、2本の連続する制御用行線と2本の連続する列線に囲まれたピクセルを示すものである。
【図5】
図5は、2本の制御用行線の間の蓄電用行線を示す平面図である。
【図6】
図6は、図5の線VI−VIに沿った、異なる尺度の概略断面図である。
【図7】
図7は、蓄電用行線を示す回路図である。
【図8】
図8は、図3に示した形態の変形を示す縦断面図である。
【図9】
図9は、平面キャパシタを作成することを可能にする積層構造を示す縦断面図である。
本発明は、光センサ用のTFT(薄膜トランジスタ)アクティブマトリックスに関するものであり、特に、
−基板、
−基板上に形成され、各々がゲート、ソースおよびドレインを有する複数のTFTトランジスタの行列、
−基板上に配置され、各TFTトランジスタをゲートによって制御するための複数の行線の群、
−トランジスタのドレインに接続され、各々がピクセルと称する領域を画定する複数の電極からなるマトリックスを形成する特定のパターンを有する導電性の段、
−TFTトランジスタのソースに接続され、電極と外部の電子回路との間で、トランジスタを通じて電荷を転送させることを可能にする複数の列線の群、
−電極と列線との間の絶縁層であって、ピクセル電極をTFTトランジスタのドレインと接続させるために各ピクセル上において局部的に開いている絶縁層、および
−電磁放射線を電極によって収集された電荷に変換するためのピクセル電極に接続された感光性半導体層を有するものである。
【0002】
この種のアクティブマトリックスは、光センサに用いることができる。感光性半導体層に入射する電磁放射線が電荷に変換され、ピクセル電極によって収集される。この電荷は、電子回路で処理され、例えば液晶ディスプレイ(LCD)を使用して、画像が一点一点再構築されていく。TFTアクティブマトリックスの使用例として、X線から画像を作成することができるが、この場合、半導体層がセレンを含有することが好ましい。
【0003】
米国特許第5,780,871号に、この種のアクティブマトリックスであって、ピクセルの口径比が高いものが開示されているが、容量結合を防止するために絶縁層を設けたにも関らず、ピクセル電極と行線との間で相当量の容量結合が発生し、このような容量結合の結果、画質が劣化してしまう。
【0004】
本発明の第1の目的は、上記のようなTFTアクティブマトリックスを有する光センサによる画質を改善することである。
それを達成すべく本発明の第1の側面において、ピクセル電極が、2本の連続する行線と2本の連続する列線によって画定された枠内に完全に収まり、ピクセル電極が行線および列線のいずれも覆わないように、該枠の内縁と該ピクセルの外縁との間にクリアランスが設けてある。
【0005】
この状態では、ピクセル電極と行列線との間の容量結合がかなり軽減され、画像の劣化につながるような望ましくない電荷が防止される。
ピクセルの有効面積を小さくすることで光口径を小さくしても、電荷回収率の低下や画質の劣化はさほど気になる程度のものではない。
これは、電磁放射線によって感光性半導体内に発生するキャリアの運動による結果のようである。すなわち、キャリアから発生する横方向電界によって、自然にピクセル電極の方向に移動する。
【0006】
従って、本発明によると、ピクセル電極の寸法を縮小することで容量結合を軽減させても、電荷の回収に関連する問題が発生しない。復元された画像の画質は改善されるのである。
【0007】
ピクセル電極の枠と行列線によって形成された外枠との間の平均クリアランスは、基板のレジスト上の回路や電極の様々なパターンやデザインの画像を作成することを可能にするフォトレピータの位置の許容差の2倍に実質的に等しいことが好ましい。
クリアランスの平均値は4ないし8μmであり、好ましくは約6μmである。
【0008】
上記のマトリックスにおいて、各ピクセルに対応するTFTトランジスタは、そのピクセル電極によって覆われており、それにより保護されている。
電極と列線との間に設けた絶縁層は、フォトレジストまたは感光性レジストによって形成されることが好ましい。
【0009】
本発明の第2の目的は、ピクセルの上方に大きな容量を設け、大量の電荷を溜めることで、画像のコントラストを改善することである。すなわち、より多くの電荷を溜めると、画像のコントラストが改善されるのである。
ただし、その構造を簡単なものにし、不純物や埃による短絡をできるだけ避けることにより、製造の歩留を高く維持することが望ましい。
【0010】
上記の側面と独立してまたは組合せとして使用することができる本発明の第2の側面によると、マトリックスは、
−制御用の行線と平行に配置されており、ピクセル電極またはドレインを有する容量を形成する複数の蓄電用の行線の群と、
−列線に対して平行配置され、ブリッジを形成し、連続する蓄電用の行線を電気的に接続するために設けてあり、ピクセルの行を制御する時、ピクセルの行からの電荷の除去を、複数の平行な蓄電用行線に分散することを可能にする接続を有する。
列線に対して平行の接続は、列線と同じ段にあることが好ましい。
【0011】
第1の実施例によると、蓄電用行線は、制御用行線の段の下の基板上に位置する段に設けられ、蓄電用行線は、ピクセル電極またはドレイン、あるいは制御用行線と同じ段に作成された特定の電極と共にキャパシタを形成し、蓄電用行線の段と制御用行線の段との間に薄い絶縁性の段が形成される。
第2の実施例によると、蓄電用行線は制御用行線と実質的に同じ段に設けてある。
【0012】
列線に平行な接続の数を列線の数に等しく、すなわち、1ピクセルにつきブリッジを1つ設けるようにすることも可能である。また、平行接続の数を列線の数より小さくし、ブリッジの数をピクセルの数より少なくすることも可能である。特に、列線に平行な接続を、16本の列線毎に設けることができる。
【0013】
「蓄電用行線段」、「薄い絶縁層」および「上部導電性段」の3つの段の重なりによる高容量領域は、「蓄電用行線段」を「上部導電性段」から電気的に分離するために、薄い絶縁層が単一で使用されることがない平面キャパシタを形成する。その結果、製造の歩留を改善することができる。
【0014】
ピクセルは、マイナス電圧が適用される場合に、トランジスタ内に導入された過電圧に対して保護するための装置を有し、プラス電圧が適用される場合に、特定のトランジスタとダイオードを有することが好ましい。
本発明は、さらに、上記のようなアクティブマトリックスを具備した特にX線用の光センサに関するものである。
【0015】
上記の側面以外にも、本発明は、添付の図面を参照して説明するが、決して限定的なものではない実施例によって明確になる他の側面も有する。
【0016】
ここで、図面を参照するが、特に、図3において、7本の平行な縦線は、図2の断面線の7つの方向転換に対応する。
図3に従って、TFTアクティブマトリックス構造は、下から上へ、一般的にガラスからなる基板1、該基板上に形成された窒化シリコンまたは同等の材料からなる絶縁ゲート層2、および基板1上に、層2の下に設けられ、ゲートを形成することでTFTトランジスタを制御するための複数の行線3の群を有する。図1および2に見えるように、行線3は平行かつ水平である。行線3を、チタン/モリブデンの二重層によって形成することができる。
【0017】
所定のデザインまたはパターンに従って作成された導電性の段4によって、電極の行列が形成される。各電極5は、実質的に長方形または正方形の形状を有し、ピクセルと云う領域を画定する。各電極5は、凹部の底を形成する領域6において、例えばモリブデン等の金属からなる導電性の平板7と接触するが、導電性平板7の縁8はアモルファスシリコン層9の上まで延び、それと接触し、TFTトランジスタを形成する。層9は、行線3によって形成されるゲートの上に、層2の一部を覆う。平板7は、トランジスタのドレインを形成する。
【0018】
導電性のストリップからなる列線10も、縁8からある距離で層9に接触する。層9の領域11は、ゲート3の上、列線10と縁8との間に位置し、トランジスタのチャネルを形成する。列線10は、トランジスタのソースを形成する。各列線10は、互いに平行であり、図2に示すように垂直である。
【0019】
ピクセル電極5と列線10との間に絶縁層12が設けてある。層12は、局部開口を有し、各ピクセル電極5はその一部6において平板7と接触している。
X線を電極5によって収集される電荷に変換するために、電極5と接触する感光性半導体層13が設けてある。層13は、好ましくはセレンによるものである。この層13は、高電圧下の上部電極24によって覆われる。
【0020】
図4に示すように、各実質的に長方形または正方形のピクセル電極5の平均的な輪郭は、2本の連続する列線10と2本の連続する行線3によって画定される枠の中に完全に収まるものである。
電極5の縁と、それを囲む行線3および列線10の縁との間に、クリアランスg1およびg2が設けてある。これらのクリアランスg1、g2は、好ましくは等しく、レジストを照射することで行線、列線および電極のパターンに対応する様々な像を作成するフォトレピータの位置の許容差の2倍に実質的に等しい。
【0021】
g1とg2の平均値は、約150μmのピッチ(ピッチとは、各ピクセル5の中央間の距離である)で配置されるピクセル5に対して、4ないし8μmであり、実質的に6μmに等しいことが好ましい。
このような構造であれば、ピクセルの電極5は行線3および列線10のいずれにも重なることがないので、ピクセル電極5と行列線との間の不要な容量を著しく軽減することができる。
【0022】
ピクセル電極5の面積が小さくなるが、上述のとおり、キャリアから発生する横方向の電界によって、この電極は、その光口径が遥かに大きく、100%に近いものとほとんど同じ程度に電荷を収集することができる。
その結果、ピクセルが収集する電荷によって高画質の画像が得られる。
【0023】
画像のコントラストをできるだけ高くするために、ピクセル上に最大量の電荷を蓄積するために、ピクセル5上に大きな容量を作成する必要がある。
それを実現すべく、アースバスを形成する、例えばチタン等の金属による導電性領域からなる蓄電用行線14(図2、3および5)が設けてある。図5に示すように、行線14は、ピクセル電極と異なる段においてそれに対向して配置され、その結果、キャパシタの2つの平板を形成する長方形領域15の連続からなる。領域15は、その幅の中央に位置する細いストリップ16によって接続される。
【0024】
図3に示す断面から明らかなように、アースバスまたは蓄電用行線14は、制御用行線3と同じ面に位置しておらず、またそれらの行線と部分的にも重複することはない。その結果、重複または並置の場合に比べると、埃または不純物によって発生する可能性がある短絡による欠陥が非常に少なくなっている。
蓄電用行線14(15、16)による電荷の除去は、適切な制御用行線3に供給される信号に応答して、図5において概略的に円で示したトランジスタ9によって制御される。
【0025】
蓄電用行線14が、制御用行線3に対してある間隔をおいて平行に配置される構造は、蓄電用行線が行線3に対して垂直に配置され、何度も直交する場合には明らかに多くなるであろう短絡の畏れを軽減するという利点を有する反面、次の問題が発生する。
ピクセルは、水平行線毎に読取られるため、行線3に読取信号が供給されると、該当する行線に属するピクセルによって収集された電荷は、すべてそのピクセルの行に対応する領域15およびストリップ16で形成されるアースバス14によって除去される(図5を参照)。
【0026】
この時、アースバス14の電気抵抗は、収集電荷を満足に流出させるためには高すぎる。
この問題を解決すために、列線10に対して平行に、実質的に同じ段に、接続17が設けてあり、図7に概略的に示すこの接続17は、連続する蓄電用行線14を電気的に接続するものである。図2および3に見えるように、接続17と蓄電用行線14との間の電気接触は、導電性平板19に当接する逆角錐台状の突起18によって達成する。この平板19は、さらに、薄い絶縁層21内に形成された逆角錐台状の突起20上に設けることにより、蓄電用行線14の領域15との接触が図られている。
【0027】
この条件下では、1行のピクセル5による電荷は、並列配置された複数の蓄電用行線14によって除去することができ、これは、行線14とピクセル電極5との間に形成されたキャパシタが概略的に示された図7に明確に見える。行線14は、基準電圧に接続される。
【0028】
各画素またはピクセルにつき、1つの接続またはブリッジ17を設けることは可能であるが、接続17の数は、画素またはピクセルの数より少なくてもよい。
従って、N本の列線について1つのブリッジ17を設けることも可能である。特に、16本の列線10毎にブリッジ17を設けることが可能である。
【0029】
図3に示す第1の実施例によると、蓄電用行線14は制御用行線3の段の下方の基板1上に配置されている。例えば行線3と同じ金属からなる特定の電極22が、絶縁される制御用行線3と同じ段に設けられている。電極22は、ピクセル電極5の大部分の下方に位置し、平板19およびブリッジ17から絶縁されている。平板7またはドレインに設けられた凹部の底23と電極22との間が電気的に通じている。薄い絶縁層21は、電極22を蓄電用行線14から離別させる。
【0030】
このようにして、ピクセル電極5に電気的に接続された特定電極22と、行線14に対向する領域との間で蓄電用キャパシタが形成される。
勿論、特定電極22を介さずに、ピクセル電極5またはドレイン7と、行線14との間に蓄電用キャパシタを直接形成することも可能である。
【0031】
図8に示す第2の実施例によると、蓄電用行線14aは制御用行線3と同じ段に設けてあり、それに平行である。この場合、蓄電用キャパシタは、直接、ピクセル電極5またはドレイン7と、行線14aとの間に形成される。
【0032】
「基板上に載置された段」を形成する導電層14、「薄い絶縁」層21および上部導電段Bの3つの層の積重ねからなる大容量領域(図9)は平面キャパシタを画定し、すなわち、薄絶縁体21は、M等のステップを、上部導電性段から電気的に離別させるために、単独で使用されることはない。その結果、製造の歩留が改善され、埃または不純物によって発生する短絡の畏れがなくなる。
【0033】
さらに、ピクセル5を過電圧から保護するための装置を設けることも可能である。この保護装置は、セレン層の上方の上部電極24に印加されたマイナス電圧で動作する場合、トランジスタ9内に導入される。
【0034】
図1、2、4および7に見えるように、各ピクセルのTFTトランジスタ9はピクセルの電極によって覆われ、各電極5は、図1および2の中で、その左下の隅に、図4および7の中で、その左上の隅に、横方向および縦方向に延び、トランジスタを覆う長方形のパッド5a、5bを有する。その結果、トランジスタは過電圧から保護される。
【0035】
この電極24にプラス電圧を印加すると、保護装置は、ピクセルに印加される電圧を所定値に限定する特定のトランジスタまたはダイオードを有するものであってもよい。
【0036】
本発明によるアクティブマトリックスを有する光センサは、基本ピクセル5が、そのデザインや製造について最適化されているため、非常に高い性能を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、本発明によるアクティブマトリックスのピクセルを示す平面図である。
【図2】
図2は、列線に平行な接続およびピクセルを示す、より小さい尺度の平面図である。
【図3】
図3は、図2の線III−IIIに沿った断面図である。
【図4】
図4は、2本の連続する制御用行線と2本の連続する列線に囲まれたピクセルを示すものである。
【図5】
図5は、2本の制御用行線の間の蓄電用行線を示す平面図である。
【図6】
図6は、図5の線VI−VIに沿った、異なる尺度の概略断面図である。
【図7】
図7は、蓄電用行線を示す回路図である。
【図8】
図8は、図3に示した形態の変形を示す縦断面図である。
【図9】
図9は、平面キャパシタを作成することを可能にする積層構造を示す縦断面図である。
Claims (10)
- 光センサのためのTFTアクティブマトリックスであって、
−基板(1)、
−基板上に形成され、各々がゲート、ソースおよびドレインを有する複数のTFTトランジスタ(9)の行列、
−基板上に配置され、各TFTトランジスタ(9)をゲートによって制御するための複数の行線(3)の群、
−各々がピクセルと称する領域を画定する複数の電極(5)からなる行列を形成する特定のパターンを有する導電性の段(4)、
−TFTトランジスタのソースに接続され、電極(5)と外部の電子回路との間で、トランジスタを通じて電荷を転送させることを可能にする複数の列線(10)の群、
−電極(5)と列線(10)との間の絶縁層(12)であって、ピクセル電極をTFTトランジスタ(9)のドレイン(7)と接続(6)させるために各ピクセル上において局部的に開いている絶縁層、
−電磁放射線を電極によって収集された電荷に変換するためのピクセル電極に接続された感光性半導体層(13)、
−ピクセル電極(5)またはドレイン(7)とともに、キャパシタを形成する複数の蓄電用行線(14)の群、および
−連続する蓄電用行線(14)を電気的に接続し、ピクセルの行を制御する時に、ピクセルの行全体に亘る電荷の除去を、複数の平行な蓄電用行線(14、14a)に分散することを可能にする、ブリッジ状の接続(17)を具備し、
蓄電用行線(14)が、制御用行線(3)の下の基板上に位置する段に設けてあり、蓄電用行線(14)の段と制御用行線(3)の段との間に薄絶縁体の段(21)が配置されていることを特徴とするTFTアクティブマトリックス。 - 蓄電用行線(14)が、制御用行線(3)に対して平行であり、接続が列線に対して平行であることを特徴とする請求項1に記載のマトリックス。
- 蓄電用行線(14)が、制御用行線と同じ段に形成され、ピクセル電極(5)に電気的に接続されている特定の電極(22)とともに、キャパシタを形成することを特徴とする請求項1および2のうちいずれかに記載のマトリックス。
- 平行接続(17)が、列線(10)と同じ段に位置することを特徴とする請求項1に記載のマトリックス。
- 列線(10)に対して平行な接続(17)の数が、列線の数と等しいことを特徴とする請求項1ないし4のうちいずれか1項に記載のマトリックス。
- 列線(10)に対して平行な接続(17)の数が、列線の数より少ないことを特徴とする請求項1ないし4のうちいずれか1項に記載のマトリックス。
- 16本の列線(10)毎に列線(10)に対して平行な接続(17)を有することを特徴とする請求項6に記載のマトリックス。
- 3つの層、すなわち、「基板上に位置する段」(14)、「薄絶縁体」(21)および「上部導電性段」(B)の積重ねによって画定される大容量領域が、「蓄電用行線段」(14)のステップ(M)を「上部導電性段」(B)から絶縁させるために、薄絶縁体(21)が単独で使用されることがない平面キャパシタを確定することを特徴とする前記各請求項のうちいずれか1項に記載のマトリックス。
- ピクセルが、可電圧に対する保護装置を有することを特徴とする前記各請求項のうちいずれか1項に記載のマトリックス。
- 請求項1ないし9のうちいずれか1項に記載のマトリックスを有する、特にX線用の光センサ。
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