JP3998772B2

JP3998772B2 - Electro-optical device and device incorporating the same

Info

Publication number: JP3998772B2
Application number: JP27657597A
Authority: JP
Inventors: 宏勇張; 真之坂倉
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1997-09-23
Filing date: 1997-09-23
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2017-09-23
Also published as: JPH1198394A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁基板にイメージセンサと液晶表示部が形成された電気光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチメディア時代の到来に伴い、デジタルスチルカメラやカムコーダ等の、光信号を取込みその信号を映し出す小型のシステムの需要が高まっている。その需要を満たすため、直視型の液晶表示部とＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）イメージセンサを組み入れた装置が開発されている。
【０００３】
上記装置は液晶表示部とイメージセンサを別々に製造し、別々に組み入れているので、製造価格、大きさの点で問題がある。液晶表示部とイメージセンサを一体化し、共通の工程を利用して製造することができれば、それらの問題を解決することができる。
【０００４】
しかし、液晶表示部に用いる基板はガラス基板等の絶縁基板であり、イメージセンサに用いる基板は単結晶シリコン基板である。それぞれ異なる基板を用いているため、液晶表示部とイメージセンサを一体化するには、絶縁基板を用いてイメージセンサを絶縁基板上に形成する、または単結晶シリコン基板を用いて液晶表示部をシリコン基板上に形成する必要がある。
【０００５】
単結晶シリコン基板を用いた場合、高価な基板上に高価な液晶表示部を形成するため製造コストが上がり一体化するメリットがなくなる。さらに透過型の液晶表示部を用いることができない。それに対し、絶縁基板はＣＣＤイメージセンサを用いることができないが、ＭＯＳトランジスタを利用したＭＯＳ形イメージセンサを用いることができる。さらに、基板もそれ程高価ではない。
【０００６】
また、ＭＯＳ形イメージセンサは、ＣＣＤイメージセンサに比べて、駆動方式が単純であり複数の電源電圧を要せず消費電力が小さい等の利点がある。さらにＭＯＳトランジスタを利用しているので、液晶表示部と同様の作製工程で信号処理回路を集積することができる。
【０００７】
ところで、液晶表示部はともかく、イメージセンサは微弱信号を外部に取り出すため、周辺の電磁波や、周辺電位の変動が信号に影響を及ぼし、ノイズの発生、感度の低下を引き起こす。
【０００８】
イメージセンサ自身が発生するノイズ（内部ノイズ）を低減するために、増幅型画素構造と固定パターン雑音を除去する回路構成が提案されている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
絶縁基板を用いて液晶表示部とイメージセンサを一体化する場合、内部ノイズ以外にイメージセンサの周辺から発生されている外部ノイズも無視できない。それは、イメージセンサ周辺の電位変動がイメージセンサの微弱信号に影響を及ぼすからである。イメージセンサ周辺すなわちイメージセンサの上方および下方に設けられている絶縁基板の電位変動は、外部からの電磁波等の電気的影響によって絶縁基板が帯電するために生じる。つまり、絶縁基板に生じた静電気によって外部ノイズは発生する。
【００１０】
実際にイメージセンサの外部には、装置内だけでも画像信号線、高周波クロック線、信号処理回路、バックライト等が配置されており、それらから発生される電磁波の影響により、外部ノイズが発生する。さらに、生活空間にはＴＶ、エアコン等の他の電気製品から発生される電磁波や、携帯電話からのマイクロ波等が存在しており、それら生活空間（装置外）からの電磁波の影響によっても外部ノイズが発生する。
【００１１】
図２には、液晶表示部２０１とイメージセンサ２０２とを絶縁基板２０３上に一体化させた電気光学装置において、イメージセンサ２０２が外部からの高周波２０４や、マイクロ波２０５、液晶表示装置のバックライト２０６からの電磁波２０７の影響を受けることを模式的に表している。それら、電磁波（２０４、２０５、２０７）からの影響で、上下の絶縁基板（２０３、２０８）に電位変動２２０が生じ、その影響でイメージセンサ２０２に外部ノイズが発生する。
【００１２】
イメージセンサと液晶表示部を同一基板に形成した電気光学装置自体が従来にない構成なので、当然この電気光学装置における外部ノイズ対策は今までなされていない。
【００１３】
よって本発明は、イメージセンサと液晶表示部を同一基板に形成した電気光学装置のイメージセンサに影響する外部ノイズを低減し、イメージセンサの感度を向上させることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
一般に、絶縁領域中に置かれた導電体は、絶縁領域で発生した電荷を逃すアンテナ効果を有する。本発明はこのアンテナ効果を利用したものである。
ガラス基板等の絶縁基板に導電材料を設け、電磁波等の影響で絶縁基板上に発生した静電気を導電材料に逃し、絶縁基板の電位が変動しないようにして、外部ノイズの発生を防止しようとするものである。
【００１５】
本発明は、液晶表示部とイメージセンサとが同一の絶縁基板に形成される電気光学装置において、イメージセンサに影響する上方および下方の電位変動を防止することを特徴とする。
【００１６】
本発明の第１の構成は、液晶表示部とイメージセンサとが同一の絶縁基板に形成されている電気光学装置において、イメージセンサの上方には第１の導電材料が設けられ、イメージセンサの下方には第２の導電材料が設けられている。第１の導電材料および第２の導電材料は等電位であり、第１の導電材料の電位および第２の導電材料の電位は固定電位であることを特徴とする電気光学装置である。
【００１７】
図１（ａ）に液晶表示部とイメージセンサとが同一の絶縁基板に形成された電気光学装置を示す。
液晶表示部１０１とイメージセンサ１０２とが同一の絶縁基板１０３に形成された電気光学装置において、イメージセンサ１０２の上方には第１の導電材料１１１が設けられ、イメージセンサの下方には第２の導電材料１１２が設けられている。
【００１８】
第１の導電材料１１１と第２の導電材料１１２は電気光学装置の内部で第５の導電材料１１５により電気的に接続されており、よって第１の導電材料１１１と第２の導電材料１１２は等電位となっている。
【００１９】
さらに、固定電位に保たれた端子１０４が、等電位に保たれた前記第１の導電材料１１１、前記第２の導電材料１１２、または前記第５の導電材料１１５の一部と接続されている。
【００２０】
第１の導電材料１１１は少なくともイメージセンサ１０２の変換された信号を増幅する迄の領域の上方に設ける。かつ第２の導電材料１１２は少なくともイメージセンサ１０２の変換された信号を増幅する迄の領域の下方に設ける。しかし、できるだけ広い領域に静電気を逃がす導電材料を設けた方がよい。ゆえに、好ましくは電気光学装置の動作に支障の無い領域の上方および下方の全ての領域に第１および第２の導電材料を設ける。
【００２１】
本構成では、絶縁基板１０３のイメージセンサ１０２が設けられている側（表側）に第２の導電材料１１２が設けられている。イメージセンサ１０２に近い表側に第２の導電材料１１２が設けられていると、イメージセンサ１０２と第２の導電材料１１２の間に、イメージセンサの機能を保つために設けられている絶縁膜１２１が帯電することにより発生する外部ノイズをほとんど無くすことができる。
【００２２】
図１（ａ）の丸で囲んだ部分は第１の導電材料１１１と第２の導電材料１１２を電気的に接続する第５の導電材料１１５周辺を簡略化した図であり、その詳細な拡大図を図１（ｂ）または図１（ｃ）に示す。
【００２３】
センサが形成されている絶縁基板１０３と対向の絶縁基板１０５はギャップスペーサ１０６によってシールされ、一定間隔に保たれている。図１（ｂ）に示すように第５の導電材料１１５をギャップスペーサ１０６の外に設けて、シールの外で電気的接続をとることも、図１（ｃ）に示すように第５の導電材料１１５をギャップスペーサ１０６の内に設けて、シールの内で電気的接続をとることも可能である。また、シールをせずに第５の導電材料だけを設けることも可能である。
【００２４】
第５の導電材料１１５は、第１の導電材料１１１と第２の導電材料１１２を電気的に接続するだけならば、一部に設けるだけで充分だが、イメージセンサをシールするように第５の導電材料１１５で囲むと絶縁基板１０３と対向の絶縁基板１０５の間から入り込むわずかな外部ノイズも防ぐことができる。
【００２５】
第１の導電材料１１１はイメージセンサに取り込む光信号がその材料中を通過するので、できるだけその光信号の内容を変化させないために、透明で、かつ膜厚が薄いことが望まれる。また、導電材料として数十Ω／□以下のシート抵抗を必要とする。よって、第１の導電材料の膜厚は数百Å〜数千Åとする。さらに好ましくは、第１の導電材料の膜厚は５００Å〜３０００Åとする。
【００２６】
第２の導電材料１１２は、その後のトランジスタ作製工程の温度を考慮して選択する必要がある。ＭＯＳトランジスタの半導体層を結晶化させる場合、結晶化温度が高いのでアルミニウム等の融点の低い金属を選択することができない。よって、融点の高く、高温でも安定なモリブデン、チタン、タンタル、クロム等の金属または、ボトムゲート型トランジスタのゲート電極によく用いられる、不純物を含有したｎ型半導体やｐ型半導体を選択する。更に好ましくは、ｎ型半導体やｐ型半導体を用いる。
【００２７】
第２の導電材料１１２は、その上にトランジスタを形成するため平坦性、均一性を要する。ゆえに薄膜であることが好ましい。また、導電材料として、第１の導電材料と同様、数十Ω／□以下のシート抵抗を必要とする。よって、第２の導電材料の膜厚は数百Å〜数千Åとする。さらに好ましくは、第２の導電材料の膜厚は５００Å〜３０００Åとする。
【００２８】
第５の導電材料１１５は、導電性スペーサや、導電性樹脂、銀ペースト等を用いる。
【００２９】
また、図１において、液晶表示部１０１とイメージセンサ１０２は対向の絶縁基板１０５に同一の基板を用いたが、別々の基板を用いることもできる。
【００３０】
本構成を用いると、図１（ａ）に示すように、外部からの高周波１０７や、マイクロ波１０８、液晶表示装置のバックライト１０９からの電磁波１１０等の影響による対向の絶縁基板１０５、絶縁基板１０３の帯電と、それによって生じる電位変動１２０のイメージセンサ１０２への影響を、第１の導電材料１１１および第２の導電材料１１２でほとんど防ぐことができる。また、微小ではあるが第５の導電材料１１５でも電位変動を防ぐことができる。
【００３１】
すなわち、本構成を用いると、絶縁基板の電位変動の影響でイメージセンサに発生する外部ノイズをほとんど防ぐことができる。また、イメージセンサの下方に設けられている第２の導電材料に遮光性を持つ材料を用いると、イメージセンサをバックライトから遮光する役目も合わせ持つ。
【００３２】
本発明の第２の構成は、透過型の液晶表示部とイメージセンサとが同一の絶縁基板に形成されている電気光学装置において、イメージセンサ周辺の電位変動を防ぎ固定電位とするために、イメージセンサの上方には第１の導電材料を設け、かつ透過型の液晶表示部の下を除くイメージセンサの下方に第２の導電材料を設け、第１の導電材料の電位および第２の導電材料の電位を固定電位とする。さらに第１の導電材料および第２の導電材料は等電位とすることを特徴とする電気光学装置である。
【００３３】
本構成は、第１の構成の液晶表示部を透過型の液晶表示部に限定したものである。さらに透過型の液晶表示部に限定するのに伴い、第２の導電材料の設置場所も限定したものである。
本構成とすると、液晶表示部に透過型の液晶表示部を用いた場合に、イメージセンサの外部ノイズを低減することができる。
【００３４】
図１（ａ）において、液晶表示部１０１に透過型の液晶表示部を用いた場合、透過型の液晶表示部１０１の下を除くイメージセンサ１０２の下方に第２の導電材料１１２を設ける。
【００３５】
本発明の第３の構成は、反射型の液晶表示部とイメージセンサとが同一の絶縁基板に形成されている電気光学装置において、イメージセンサ周辺の電位変動を防ぎ固定電位とするために、イメージセンサの上方には第１の導電材料を設け、イメージセンサおよび反射型の液晶表示部の下方には第２の導電材料を設け、第１の導電材料の電位および第２の導電材料の電位を固定電位とする。さらに第１の導電材料および第２の導電材料は等電位とすることを特徴とする電気光学装置である。
【００３６】
本構成は、第１の構成の液晶表示部を反射型の液晶表示部に限定したものである。さらに反射型の液晶表示部に限定するのに伴い、第２の導電材料の設置場所も限定したものである。
本構成とすると、反射型の液晶表示部を用いた場合に、第１の構成に比べてイメージセンサの下方からの外部ノイズをさらに低減できる。
【００３７】
図１（ａ）において、液晶表示部１０１に反射型の液晶表示部を用いた場合、第２の導電材料１１２はイメージセンサ１０２の下方に加えて反射型の液晶表示部１０１の下方にも設けられている。
【００３８】
本発明の第４の構成は、本発明の第１の構成において、液晶表示部に反射型の液晶表示部を用いた電気光学装置であって、反射型の液晶表示部の下を除くイメージセンサの下方には第２の導電材料が設けられていることを特徴とする電気光学装置である。
本構成とすると、反射型の液晶表示部を用いた場合に、イメージセンサの外部ノイズを低減できる。
【００３９】
図１（ａ）において、液晶表示部１０１に反射型の液晶表示部を用いた場合、反射型の液晶表示部１０１の下を除くイメージセンサ１０２の下方に第２の導電材料が設けられている。
【００４０】
本発明の第５の構成は、本発明の第１の乃至第４の構成において、イメージセンサの下方、かつ前記イメージセンサが形成されている基板の裏に第３の導電材料が設けられ、第１の導電材料、第２の導電材料、および第３の導電材料は等電位であり、第１の導電材料の電位、第２の導電材料の電位、および第３の導電材料の電位は固定電位であることを特徴とする電気光学装置である。
本構成を用いると、イメージセンサの下方からの外部ノイズをさらに低減することができる。
【００４１】
イメージセンサが形成される基板の裏に設ける導電材料は、平坦性、均一性を必要としない。ゆえに、導電性フィルムや、金属板等の導電板、銀ペースト等を用いることができる。
【００４２】
第１の構成または第２の構成に本構成を用いた場合、液晶表示装置の下方にバックライトが設けられている可能性がある。
外部ノイズの最も重要な要因の１つに、イメージセンサが形成されている絶縁基板の下方に設けられたバックライトからの外部ノイズがある。バックライトは数百ＶのＡＣインバータを用い、数十ｋＨｚの高周波電圧で動作させており、点灯電圧が高いためバックライトからの外部ノイズは非常に大きく問題となる。
【００４３】
イメージセンサが形成されている基板の裏にも導電材料を設けることで、このバックライトからの外部ノイズをさらに低減できる。また、イメージセンサの下方に設けられている第３の導電材料に遮光性を持つ材料を用いると、イメージセンサをバックライトから遮光する役目も合わせ持つ。
【００４４】
本発明の第６の構成は、本発明の第１乃至第５の構成において、イメージセンサの下方、かつイメージセンサが形成されている基板の端面に第４の導電材料が設けられ、第１の導電材料、第２の導電材料、および第４の導電材料は等電位であり、第１の導電材料の電位、第２の導電材料の電位、および第４の導電材料の電位は固定電位であることを特徴とする電気光学装置である。
【００４５】
イメージセンサが形成される基板の端面に設ける導電材料は、平坦性、均一性を必要としない。ゆえに、導電性フィルムや、金属板等の導電板、銀ペースト等を用いることができる。
【００４６】
本構成とすると、電気光学装置の周囲からの外部ノイズをさらに低減できる。また、本発明の第５の構成に本構成を用いた場合、図３（ｂ）に示すようにイメージセンサ１０２が形成されている基板の表と裏に設けられている第２の導電材料１１２と第３の導電材料３１３を本構成の基板端面の第４の導電材料３１４で電気的に接続することができ、第５の構成に比べ容易に第２の導電材料１１２と第３の導電材料３１３を等電位にすることができる。
【００４７】
本発明の第７の構成は、本発明の第１乃至第６の構成において、高周波回路が組み込まれた装置に本発明の電気光学装置を組み入れることを特徴とする電気光学装置のシステムである。
【００４８】
高周波回路が組み込まれた装置に本発明の電気光学装置を組み入れると、本発明のノイズ防止機能を有効に利用することができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
【実施例】
〔実施例１〕
本実施例は、液晶表示部とイメージセンサとが同一の絶縁基板に形成されている電気光学装置において、イメージセンサの上方および下方の電位変動を防止するために、イメージセンサの上方および下方に電位が固定されている導電材料を設けた例である。
【００５０】
図１（ａ）に本実施例の電気光学装置を示す。絶縁基板１０３には、石英基板を用いる。本実施例では石英基板を用いたが、石英基板の他にコーニング１７３７等のホウケイ酸ガラス基板や、他の絶縁基板を用いてもよい。石英基板１０３上に液晶表示部１０１とイメージセンサ１０２が形成されている。
【００５１】
イメージセンサ１０２の上方の絶縁基板１０５には膜厚５００Å〜３０００Å、シート抵抗７０Ω／□以下のＩＴＯ１１１が設けられている。イメージセンサの下方の絶縁基板１０３には膜厚５００Å〜３０００Å、シート抵抗７０Ω／□以下のリンをドーピングしたｎ型シリコン１１２が設けられている。
【００５２】
ｎ型シリコン１１２とイメージセンサ１０２の間には、絶縁膜（本実施例では酸化珪素）１２１が設けられている。本実施例の絶縁膜は酸化珪素の単層膜であるが、窒化珪素の単層膜、または酸化珪素と窒化珪素の積層膜であってもよい。また、絶縁膜１２１の膜厚は、平坦性、抵抗値が考慮されており、イメージセンサの下方の導電材料の膜厚以上、より好ましくはイメージセンサの下方の膜厚の１．５倍以上である。本実施例の酸化珪素の膜厚は、１０００Å以上である。
【００５３】
イメージセンサ１０２の上方のＩＴＯ１１１と下方のｎ型シリコン１１２は、導電性スペーサ１１５で電気的に接続されており、等電位となっている。導電性スペーサは、図１（ｂ）に示すように上下基板の貼りあわせに用いるギャップスペーサ１０６の外に設ける。
【００５４】
さらに、ＩＴＯ１１１およびｎ型シリコン１１２は接地されている端子１０４に接続されている。
【００５５】
本実施例で用いた導電性スペーサ１１５は、図１（ｂ）に示すように上下基板の貼りあわせに用いるギャップスペーサ１０６の外に設けたが、図１（ｃ）に示すように上下基板の貼りあわせに用いるギャップスペーサ１０６の内に設けてもよい。
【００５６】
本実施例の液晶表示部には、透過型の液晶表示部、反射型の液晶表示部のどちらを用いることもできる。透過型の液晶表示部を用いた場合、イメージセンサの下方に設けるｎ型シリコンは液晶表示部の下まで広げて設けることはできない。それに対し、反射型の液晶表示部を用いた場合、イメージセンサの下方に設けるｎ型シリコンを液晶表示部の下まで広げて設けることも、透過型の液晶表示部のように液晶表示部の下方には設けないこともできる。
【００５７】
本実施例の電気光学装置を用いると、図１（ａ）に示すように、外部からの高周波１０７や、マイクロ波１０８、液晶表示装置のバックライト１０９からの電磁波１１０等の影響で絶縁基板１０３に静電気が生じ、それによって生じる電位変動１２０のイメージセンサ１０２への影響を、第１の導電材料１１１および第２の導電材料１１２で防ぐことができる。すなわち、絶縁基板の電位変動によりイメージセンサに発生する外部ノイズを防ぐことができる。特に、高周波回路が組み込まれた装置に本実施例の電気光学装置を用いると、本発明のノイズ防止機能を有効に利用することができる。
【００５８】
〔実施例２〕
本実施例は、実施例１の電気光学装置のイメージセンサの下方に、第２の導電材料の他に第３の導電材料を設けた例である。
第３の導電材料を設けると、イメージセンサの裏からの外部ノイズをさらに低減することができる。
【００５９】
図３（ａ）に示すように、本実施例の電気光学装置は、実施例１の電気光学装置に、第３の導電材料３１３を設けた電気光学装置である。イメージセンサ１０２の下方かつイメージセンサが形成されている基板の裏にステンレス板３１３が設けられている。このステンレス板３１３は、ＩＴＯ１１１およびｎ型シリコン１１２が接続されている固定電位の端子１０４に接続されている。
【００６０】
本実施例を用いると実施例１にくらべ電気光学装置の裏からのノイズをさらに低減できる。
【００６１】
液晶表示装置にバックライトが必要な透過型の液晶表示部を用いる場合、バックライトからの外部ノイズはかなり大い。本実施例の電気光学装置を用いるとバックライトからの外部ノイズをさらに低減できる。また、イメージセンサの下方に設けられている第３の導電材料３１３に遮光性を持つ材料を用いると、イメージセンサをバックライトから遮光する役目も合わせ持つ。
【００６２】
〔実施例３〕
本実施例は、実施例２の電気光学装置のイメージセンサの下方に、さらに第４の導電材料を設けた例である。
【００６３】
図３（ｂ）に本実施例の電気光学装置を示す。本実施例の電気光学装置は、実施例２の電気光学装置のイメージセンサが形成されている基板の端面に導電性フィルム３１４を接着した電気光学装置である。この導電性フィルム３１４はＩＴＯ１１１およびｎ型シリコン１１２と等電位である。
【００６４】
また、イメージセンサ１０２が形成されている基板１０３の表と裏に設けられているｎ型シリコン１１２とステンレス板３１３を基板端面に設けられている導電性フィルム３１４で電気的に接続することができ、容易にｎ型シリコン１１２とステンレス板１１３を等電位にすることができる。
【００６５】
本実施例の電気光学装置を用いると、電気光学装置の周囲からのノイズをさらに低減できる。
【００６６】
本実施例は、実施例２の電気光学装置を用いたが、実施例１の電気光学装置を用いることもできる。すなわち、電気光学装置のイメージセンサの下方に、第２の導電材料に加えて第４の導電材料を設けた電気光学装置も採用できる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明を用いると、イメージセンサの感度に影響を与える外部ノイズが低減された高感度のイメージセンサを得ることができる。そして、高感度のイメージセンサと液晶表示部とを一体化した電気光学装置を得ることができる。
【００６８】
さらに、低価格で消費電力が小さく高性能なイメージセンサと液晶表示部とを一体化した電気光学装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気光学装置の断面模式図
【図２】電気光学装置の断面模式図
【図３】電気光学装置の断面模式図
【符号の説明】
１０１液晶表示部
１０２イメージセンサ
１０３絶縁基板
１０４固定電位に接続している端子
１０５対向の絶縁基板
１０６ギャップスペーサ
１０７高周波
１０８マイクロ波
１０９バックライト
１１０電磁波
１１１第１の導電材料
１１２第２の導電材料
１１５第５の導電材料
１２０電位変動
１２１絶縁膜
２０１液晶表示部
２０２イメージセンサ
２０３絶縁基板
２０４高周波
２０５マイクロ波
２０６バックライト
２０７電磁波
２０８対向の絶縁基板
２２０電位変動
３１３第３の導電材料
３１４第４の導電材料[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electro-optical device in which an image sensor and a liquid crystal display unit are formed on an insulating substrate.
[0002]
[Prior art]
With the advent of the multimedia era, there is an increasing demand for compact systems that capture optical signals and project them, such as digital still cameras and camcorders. In order to meet the demand, an apparatus incorporating a direct-view type liquid crystal display unit and a CCD (Charge Coupled Device) image sensor has been developed.
[0003]
In the above apparatus, the liquid crystal display unit and the image sensor are separately manufactured and incorporated separately, and thus there is a problem in terms of manufacturing price and size. If the liquid crystal display unit and the image sensor can be integrated and manufactured using a common process, these problems can be solved.
[0004]
However, the substrate used for the liquid crystal display unit is an insulating substrate such as a glass substrate, and the substrate used for the image sensor is a single crystal silicon substrate. Since different substrates are used, in order to integrate the liquid crystal display unit and the image sensor, the image sensor is formed on the insulating substrate using the insulating substrate, or the liquid crystal display unit is made of silicon using the single crystal silicon substrate. It must be formed on a substrate.
[0005]
When a single crystal silicon substrate is used, an expensive liquid crystal display portion is formed on an expensive substrate, so that the manufacturing cost increases and the merit of integration is lost. Furthermore, a transmissive liquid crystal display unit cannot be used. In contrast, a CCD image sensor cannot be used for the insulating substrate, but a MOS image sensor using a MOS transistor can be used. Furthermore, the substrate is not so expensive.
[0006]
In addition, the MOS type image sensor has advantages such as a simple driving method, no need for a plurality of power supply voltages and low power consumption, as compared with the CCD image sensor. Further, since the MOS transistor is used, the signal processing circuit can be integrated in the same manufacturing process as the liquid crystal display portion.
[0007]
By the way, since the image sensor extracts a weak signal to the outside, aside from the liquid crystal display unit, peripheral electromagnetic waves and fluctuations in the peripheral potential affect the signal, causing noise and lowering the sensitivity.
[0008]
In order to reduce noise (internal noise) generated by the image sensor itself, there has been proposed an amplification type pixel structure and a circuit configuration for removing fixed pattern noise.
[Problems to be solved by the invention]
[0009]
When the liquid crystal display unit and the image sensor are integrated using an insulating substrate, external noise generated from the periphery of the image sensor cannot be ignored in addition to internal noise. This is because the potential fluctuation around the image sensor affects the weak signal of the image sensor. The potential fluctuation of the insulating substrate provided around the image sensor, that is, above and below the image sensor is generated because the insulating substrate is charged by an electrical influence such as an electromagnetic wave from the outside. That is, external noise is generated by static electricity generated on the insulating substrate.
[0010]
Actually, an image signal line, a high-frequency clock line, a signal processing circuit, a backlight, and the like are arranged outside the image sensor alone, and external noise is generated due to the influence of electromagnetic waves generated therefrom. Furthermore, there are electromagnetic waves generated from other electrical products such as TVs and air conditioners in the living space, microwaves from mobile phones, etc., and the external space is also affected by the electromagnetic waves from these living spaces (outside the device). Noise is generated.
[0011]
FIG. 2 shows an electro-optical device in which a liquid crystal display unit 201 and an image sensor 202 are integrated on an insulating substrate 203. The image sensor 202 includes an external high frequency 204, a microwave 205, and a backlight of the liquid crystal display device. FIG. 6 schematically shows the influence of the electromagnetic wave 207 from 206. Due to the influence from the electromagnetic waves (204, 205, 207), the potential fluctuation 220 occurs in the upper and lower insulating substrates (203, 208), and external noise is generated in the image sensor 202 due to the influence.
[0012]
Since the electro-optical device itself, in which the image sensor and the liquid crystal display unit are formed on the same substrate, has a configuration that has not existed in the past, naturally no countermeasure against external noise has been taken in this electro-optical device.
[0013]
Accordingly, an object of the present invention is to reduce external noise that affects the image sensor of the electro-optical device in which the image sensor and the liquid crystal display unit are formed on the same substrate, and to improve the sensitivity of the image sensor.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In general, a conductor placed in an insulating region has an antenna effect that releases charges generated in the insulating region. The present invention utilizes this antenna effect.
A conductive material is provided on an insulating substrate such as a glass substrate, and static electricity generated on the insulating substrate due to the influence of electromagnetic waves or the like is released to the conductive material so that the potential of the insulating substrate does not fluctuate to prevent external noise. Is.
[0015]
The present invention is characterized in that, in an electro-optical device in which a liquid crystal display unit and an image sensor are formed on the same insulating substrate, upper and lower potential fluctuations affecting the image sensor are prevented.
[0016]
According to a first configuration of the present invention, in the electro-optical device in which the liquid crystal display unit and the image sensor are formed on the same insulating substrate, a first conductive material is provided above the image sensor, and below the image sensor. Is provided with a second conductive material. The electro-optical device is characterized in that the first conductive material and the second conductive material are equipotential, and the potential of the first conductive material and the potential of the second conductive material are fixed potentials.
[0017]
FIG. 1A shows an electro-optical device in which a liquid crystal display unit and an image sensor are formed on the same insulating substrate.
In the electro-optical device in which the liquid crystal display unit 101 and the image sensor 102 are formed on the same insulating substrate 103, a first conductive material 111 is provided above the image sensor 102, and a second conductive material is provided below the image sensor. A conductive material 112 is provided.
[0018]
The first conductive material 111 and the second conductive material 112 are electrically connected to each other by the fifth conductive material 115 inside the electro-optical device, so that the first conductive material 111 and the second conductive material 112 are It is equipotential.
[0019]
Further, the terminal 104 kept at a fixed potential is connected to a part of the first conductive material 111, the second conductive material 112, or the fifth conductive material 115 kept at an equipotential. .
[0020]
The first conductive material 111 is provided at least above the region until the converted signal of the image sensor 102 is amplified. In addition, the second conductive material 112 is provided at least below the region until the converted signal of the image sensor 102 is amplified. However, it is better to provide a conductive material that releases static electricity in as wide an area as possible. Therefore, the first and second conductive materials are preferably provided in all regions above and below the region that does not hinder the operation of the electro-optical device.
[0021]
In this configuration, the second conductive material 112 is provided on the insulating substrate 103 on the side where the image sensor 102 is provided (front side). When the second conductive material 112 is provided on the front side close to the image sensor 102, an insulating film 121 provided to maintain the function of the image sensor is provided between the image sensor 102 and the second conductive material 112. External noise generated by charging can be almost eliminated.
[0022]
The circled portion in FIG. 1A is a simplified view of the periphery of the fifth conductive material 115 that electrically connects the first conductive material 111 and the second conductive material 112, and its detailed enlargement. The figure is shown in FIG. 1 (b) or 1 (c).
[0023]
An insulating substrate 105 opposite to the insulating substrate 103 on which the sensor is formed is sealed by a gap spacer 106 and kept at a constant interval. As shown in FIG. 1B, the fifth conductive material 115 is provided outside the gap spacer 106 so as to make electrical connection outside the seal. It is also possible to provide material 115 within the gap spacer 106 to make an electrical connection within the seal. It is also possible to provide only the fifth conductive material without sealing.
[0024]
The fifth conductive material 115 is sufficient if it is provided only in part if the first conductive material 111 and the second conductive material 112 are only electrically connected, but the fifth conductive material 115 is used to seal the image sensor. When surrounded by the conductive material 115, slight external noise entering from between the insulating substrate 103 and the opposing insulating substrate 105 can also be prevented.
[0025]
Since the optical signal taken into the image sensor passes through the first conductive material 111, it is desirable that the first conductive material 111 be transparent and have a thin film thickness so as not to change the content of the optical signal as much as possible. In addition, a sheet resistance of several tens of Ω / □ or less is required as a conductive material. Therefore, the film thickness of the first conductive material is set to several hundreds of thousands to several thousands. More preferably, the film thickness of the first conductive material is 500 to 3000 mm.
[0026]
The second conductive material 112 needs to be selected in consideration of the temperature of the subsequent transistor manufacturing process. When the semiconductor layer of the MOS transistor is crystallized, a metal having a low melting point such as aluminum cannot be selected because the crystallization temperature is high. Therefore, an n-type semiconductor or a p-type semiconductor containing impurities, which is often used for a gate electrode of a bottom-gate transistor, such as molybdenum, titanium, tantalum, or chromium, which has a high melting point and is stable at high temperatures, is selected. More preferably, an n-type semiconductor or a p-type semiconductor is used.
[0027]
The second conductive material 112 needs flatness and uniformity in order to form a transistor thereover. Therefore, a thin film is preferable. Further, as the first conductive material, a sheet resistance of several tens of Ω / □ or less is required as the conductive material. Therefore, the film thickness of the second conductive material is set to several hundreds of thousands to several thousands. More preferably, the film thickness of the second conductive material is 500 to 3000 mm.
[0028]
As the fifth conductive material 115, a conductive spacer, conductive resin, silver paste, or the like is used.
[0029]
In FIG. 1, the liquid crystal display unit 101 and the image sensor 102 use the same substrate as the opposing insulating substrate 105, but separate substrates can also be used.
[0030]
When this configuration is used, as shown in FIG. 1A, the opposite insulating substrate 105, insulating substrate due to the influence of the external high frequency 107, the microwave 108, the electromagnetic wave 110 from the backlight 109 of the liquid crystal display device, and the like. The first conductive material 111 and the second conductive material 112 can almost prevent the charging 103 and the influence of the potential fluctuation 120 caused thereby on the image sensor 102. In addition, although it is minute, the fifth conductive material 115 can prevent potential fluctuation.
[0031]
That is, when this configuration is used, external noise generated in the image sensor due to the influence of potential fluctuation of the insulating substrate can be almost prevented. Further, when a material having a light shielding property is used for the second conductive material provided below the image sensor, it also serves to shield the image sensor from the backlight.
[0032]
According to the second configuration of the present invention, in the electro-optical device in which the transmissive liquid crystal display unit and the image sensor are formed on the same insulating substrate, the image sensor has a fixed potential in order to prevent potential fluctuation around the image sensor. A first conductive material is provided above the sensor, and a second conductive material is provided below the image sensor except under the transmissive liquid crystal display unit. The potential of the first conductive material and the second conductive material Is a fixed potential. Further, the electro-optical device is characterized in that the first conductive material and the second conductive material are equipotential.
[0033]
In this configuration, the liquid crystal display unit having the first configuration is limited to a transmissive liquid crystal display unit. Further, with the limitation to the transmissive liquid crystal display portion, the installation place of the second conductive material is also limited.
With this configuration, when a transmissive liquid crystal display unit is used as the liquid crystal display unit, external noise of the image sensor can be reduced.
[0034]
In FIG. 1A, when a transmissive liquid crystal display unit is used as the liquid crystal display unit 101, a second conductive material 112 is provided below the image sensor 102 except under the transmissive liquid crystal display unit 101.
[0035]
According to a third configuration of the present invention, in the electro-optical device in which the reflective liquid crystal display unit and the image sensor are formed on the same insulating substrate, the image sensor has a fixed potential in order to prevent potential fluctuation around the image sensor. A first conductive material is provided above the sensor, a second conductive material is provided below the image sensor and the reflective liquid crystal display unit, and the potential of the first conductive material and the potential of the second conductive material are set. Use a fixed potential. Further, the electro-optical device is characterized in that the first conductive material and the second conductive material are equipotential.
[0036]
In this configuration, the liquid crystal display unit having the first configuration is limited to a reflective liquid crystal display unit. Further, the installation place of the second conductive material is also limited with the limitation to the reflective liquid crystal display section.
With this configuration, when a reflective liquid crystal display unit is used, external noise from below the image sensor can be further reduced as compared with the first configuration.
[0037]
In FIG. 1A, when a reflective liquid crystal display unit is used as the liquid crystal display unit 101, the second conductive material 112 is provided below the reflective liquid crystal display unit 101 in addition to the lower side of the image sensor 102. It has been.
[0038]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an electro-optical device using a reflective liquid crystal display unit as a liquid crystal display unit in the first configuration of the present invention, except for an image sensor except under the reflective liquid crystal display unit. The electro-optical device is characterized in that a second conductive material is provided below the electro-optical device.
With this configuration, external noise of the image sensor can be reduced when a reflective liquid crystal display unit is used.
[0039]
In FIG. 1A, when a reflective liquid crystal display unit is used as the liquid crystal display unit 101, a second conductive material is provided below the image sensor 102 except under the reflective liquid crystal display unit 101. .
[0040]
According to a fifth configuration of the present invention, in the first to fourth configurations of the present invention, a third conductive material is provided below the image sensor and behind the substrate on which the image sensor is formed. The first conductive material, the second conductive material, and the third conductive material are equipotential, and the potential of the first conductive material, the potential of the second conductive material, and the potential of the third conductive material are fixed potentials. This is an electro-optical device.
When this configuration is used, external noise from below the image sensor can be further reduced.
[0041]
The conductive material provided on the back of the substrate on which the image sensor is formed does not need flatness and uniformity. Therefore, a conductive film, a conductive plate such as a metal plate, a silver paste, or the like can be used.
[0042]
When this configuration is used for the first configuration or the second configuration, a backlight may be provided below the liquid crystal display device.
One of the most important factors of external noise is external noise from a backlight provided below an insulating substrate on which an image sensor is formed. The backlight uses an AC inverter of several hundred volts and is operated at a high frequency voltage of several tens of kHz. Since the lighting voltage is high, external noise from the backlight becomes a very large problem.
[0043]
By providing a conductive material also on the back of the substrate on which the image sensor is formed, external noise from the backlight can be further reduced. Further, when a light-shielding material is used for the third conductive material provided below the image sensor, it also serves to shield the image sensor from the backlight.
[0044]
According to a sixth configuration of the present invention, in the first to fifth configurations of the present invention, a fourth conductive material is provided below the image sensor and on an end surface of the substrate on which the image sensor is formed. The conductive material, the second conductive material, and the fourth conductive material are equipotential, and the potential of the first conductive material, the potential of the second conductive material, and the potential of the fourth conductive material are fixed potentials. This is an electro-optical device.
[0045]
The conductive material provided on the end surface of the substrate on which the image sensor is formed does not need flatness and uniformity. Therefore, a conductive film, a conductive plate such as a metal plate, a silver paste, or the like can be used.
[0046]
With this configuration, external noise from around the electro-optical device can be further reduced. Further, when this configuration is used for the fifth configuration of the present invention, as shown in FIG. 3B, the second conductive material 112 provided on the front and back of the substrate on which the image sensor 102 is formed. And the third conductive material 313 can be electrically connected by the fourth conductive material 314 on the end surface of the substrate of this configuration, and the second conductive material 112 and the third conductive material can be easily compared with the fifth configuration. 313 can be equipotential.
[0047]
According to a seventh configuration of the present invention, there is provided an electro-optical device system according to any one of the first to sixth configurations of the present invention, wherein the electro-optical device of the present invention is incorporated in an apparatus incorporating a high-frequency circuit.
[0048]
When the electro-optical device of the present invention is incorporated into a device incorporating a high-frequency circuit, the noise prevention function of the present invention can be used effectively.
[0049]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【Example】
[Example 1]
In this embodiment, in the electro-optical device in which the liquid crystal display unit and the image sensor are formed on the same insulating substrate, the potential is applied above and below the image sensor in order to prevent potential fluctuations above and below the image sensor. This is an example in which a conductive material to which is fixed is provided.
[0050]
FIG. 1A shows an electro-optical device according to this embodiment. A quartz substrate is used as the insulating substrate 103. Although the quartz substrate is used in this embodiment, a borosilicate glass substrate such as Corning 1737 or another insulating substrate may be used in addition to the quartz substrate. A liquid crystal display unit 101 and an image sensor 102 are formed on a quartz substrate 103.
[0051]
An insulating substrate 105 above the image sensor 102 is provided with an ITO 111 having a thickness of 500 to 3000 mm and a sheet resistance of 70 Ω / □ or less. An insulating substrate 103 below the image sensor is provided with n-type silicon 112 doped with phosphorus having a thickness of 500 to 3000 mm and a sheet resistance of 70 Ω / □ or less.
[0052]
An insulating film (silicon oxide in this embodiment) 121 is provided between the n-type silicon 112 and the image sensor 102. The insulating film of this embodiment is a single layer film of silicon oxide, but may be a single layer film of silicon nitride or a laminated film of silicon oxide and silicon nitride. In addition, the film thickness of the insulating film 121 takes into account flatness and resistance value, and is more than the film thickness of the conductive material below the image sensor, more preferably 1.5 times the film thickness below the image sensor. is there. The film thickness of the silicon oxide in this example is 1000 mm or more.
[0053]
The ITO 111 above the image sensor 102 and the n-type silicon 112 below are electrically connected by a conductive spacer 115 and are equipotential. As shown in FIG. 1B, the conductive spacer is provided outside the gap spacer 106 used for bonding the upper and lower substrates.
[0054]
Further, the ITO 111 and the n-type silicon 112 are connected to a terminal 104 that is grounded.
[0055]
The conductive spacer 115 used in this example was provided outside the gap spacer 106 used for bonding the upper and lower substrates as shown in FIG. 1B. However, as shown in FIG. You may provide in the gap spacer 106 used for bonding.
[0056]
As the liquid crystal display unit of this embodiment, either a transmissive liquid crystal display unit or a reflective liquid crystal display unit can be used. When a transmissive liquid crystal display unit is used, n-type silicon provided below the image sensor cannot be provided so as to extend below the liquid crystal display unit. On the other hand, when a reflective liquid crystal display unit is used, n-type silicon provided below the image sensor may be extended to the bottom of the liquid crystal display unit, or below the liquid crystal display unit as in the transmissive liquid crystal display unit. It can also be omitted.
[0057]
When the electro-optical device of this embodiment is used, as shown in FIG. 1A, the insulating substrate 103 is affected by the external high frequency 107, the microwave 108, the electromagnetic wave 110 from the backlight 109 of the liquid crystal display device, and the like. The first conductive material 111 and the second conductive material 112 can prevent the influence of the potential fluctuation 120 on the image sensor 102 caused by static electricity. That is, external noise generated in the image sensor due to potential fluctuation of the insulating substrate can be prevented. In particular, when the electro-optical device of this embodiment is used in a device incorporating a high-frequency circuit, the noise prevention function of the present invention can be used effectively.
[0058]
[Example 2]
In this example, a third conductive material is provided in addition to the second conductive material below the image sensor of the electro-optical device of the first example.
When the third conductive material is provided, external noise from the back of the image sensor can be further reduced.
[0059]
As shown in FIG. 3A, the electro-optical device according to the present embodiment is an electro-optical device in which a third conductive material 313 is provided in the electro-optical device according to the first embodiment. A stainless steel plate 313 is provided below the image sensor 102 and behind the substrate on which the image sensor is formed. The stainless steel plate 313 is connected to a fixed potential terminal 104 to which the ITO 111 and the n-type silicon 112 are connected.
[0060]
When this embodiment is used, noise from the back of the electro-optical device can be further reduced as compared with the first embodiment.
[0061]
When a transmissive liquid crystal display unit that requires a backlight is used in the liquid crystal display device, external noise from the backlight is considerably large. When the electro-optical device of this embodiment is used, external noise from the backlight can be further reduced. In addition, when a material having a light shielding property is used for the third conductive material 313 provided below the image sensor, the image sensor is also shielded from the backlight.
[0062]
Example 3
In the present embodiment, a fourth conductive material is further provided below the image sensor of the electro-optical device according to the second embodiment.
[0063]
FIG. 3B shows the electro-optical device of the present example. The electro-optical device according to the present exemplary embodiment is an electro-optical device in which a conductive film 314 is bonded to an end surface of a substrate on which an image sensor of the electro-optical device according to the second exemplary embodiment is formed. This conductive film 314 is equipotential with ITO 111 and n-type silicon 112.
[0064]
Further, the n-type silicon 112 provided on the front and back of the substrate 103 on which the image sensor 102 is formed and the stainless steel plate 313 can be electrically connected by the conductive film 314 provided on the substrate end surface. The n-type silicon 112 and the stainless steel plate 113 can be easily made equipotential.
[0065]
When the electro-optical device of this embodiment is used, noise from the periphery of the electro-optical device can be further reduced.
[0066]
In this embodiment, the electro-optical device according to the second embodiment is used. However, the electro-optical device according to the first embodiment may be used. That is, an electro-optical device in which a fourth conductive material is provided in addition to the second conductive material below the image sensor of the electro-optical device can be employed.
[0067]
【The invention's effect】
By using the present invention, it is possible to obtain a highly sensitive image sensor with reduced external noise that affects the sensitivity of the image sensor. An electro-optical device in which a high-sensitivity image sensor and a liquid crystal display unit are integrated can be obtained.
[0068]
Furthermore, it is possible to obtain an electro-optical device in which a low-cost, low power consumption and high-performance image sensor and a liquid crystal display unit are integrated.
[Brief description of the drawings]
1 is a schematic cross-sectional view of an electro-optical device. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an electro-optical device. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an electro-optical device.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Liquid crystal display part 102 Image sensor 103 Insulating substrate 104 Terminal 105 connected to fixed potential Opposite insulating substrate 106 Gap spacer 107 High frequency 108 Microwave 109 Backlight 110 Electromagnetic wave 111 First conductive material 112 Second conductive material 115 Fifth conductive material 120 Potential variation 121 Insulating film 201 Liquid crystal display unit 202 Image sensor 203 Insulating substrate 204 High frequency 205 Microwave 206 Backlight 207 Electromagnetic wave 208 Insulating substrate 220 opposite to the potential variation 313 Third conductive material 314 Fourth conductivity material

Claims

A first insulating substrate and the image sensor liquid crystal display unit is formed,
A first conductive material provided on the second insulating substrate above the image sensor,
Wherein a lower image sensor, and a second conductive material provided on said first insulating substrate,
The first conductive material and the second conductive material are equipotential;
An electro-optical device, wherein the potential of the first conductive material and the potential of the second conductive material are fixed potentials.

A first insulating substrate on which a transmissive liquid crystal display unit and an image sensor are formed ;
A first conductive material provided on the second insulating substrate above the image sensor,
A lower side of the image sensor, except under the liquid crystal display unit of the transmission type, and a second conductive material provided on said first insulating substrate,
The first conductive material and the second conductive material are equipotential;
An electro-optical device, wherein the potential of the first conductive material and the potential of the second conductive material are fixed potentials.

A first insulating substrate on which a reflective liquid crystal display unit and an image sensor are formed ;
A first conductive material provided on the second insulating substrate above the image sensor,
Wherein a lower image sensor and the reflective liquid crystal display unit of, and a second conductive material provided on said first insulating substrate,
The first conductive material and the second conductive material are equipotential;
An electro-optical device, wherein the potential of the first conductive material and the potential of the second conductive material are fixed potentials.

In claim 1,
The liquid crystal display unit is a reflective liquid crystal display unit,
The electro-optical device, wherein the second conductive material provided below the image sensor is provided in a region except under the reflective liquid crystal display unit.

In any one of Claims 1 thru | or 4,
A third conductive material is provided below the image sensor and behind the first insulating substrate on which the image sensor is formed;
The first conductive material, the second conductive material, and the third conductive material are equipotential;
An electro-optical device, wherein the potential of the first conductive material, the potential of the second conductive material, and the potential of the third conductive material are fixed potentials.

In any one of Claims 1 thru | or 5,
A fourth conductive material is provided below the image sensor and on an end surface of the first insulating substrate on which the image sensor is formed;
The first conductive material, the second conductive material, and the fourth conductive material are equipotential;
The electro-optical device, wherein the potential of the first conductive material, the potential of the second conductive material, and the potential of the fourth conductive material are fixed potentials.

A device incorporating the high-frequency circuit and the electro-optical device according to claim 1.