JP4030627B2 - Integrated liquid crystal display panel with image sensor function - Google Patents

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Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、イメージセンサ機能を有する一体型液晶表示パネルに関して、特に、複数の画素電極からなる画素部とで構成されたアクティブマトリクスパネルや、画素部を有する携帯端末機や、パソコン等の電子機器およびその作製方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶層に画素電極から電圧を加えて液晶を配向させ、表示部に画像を形成させるようにした液晶パネルが知られている。
従来の液晶パネルの構成を簡略に以下に述べる。
薄膜トランジスタからなる表示部および周辺回路を絶縁基板上に形成した素子基板と、対向基板とをスペーサによって基板間隔が保たれ、シール材によって接着される。そして、前記素子基板と対向基板との間に液晶を有している構造となっている。また、前記液晶は一対の基板に挟まれ、シール部によって囲まれている。更に、基板に偏光板を設け、バックライトを基板の裏面に設置する構造とする。
【0003】
上記従来の構成において、素子基板とは、アクティブマトリクス回路および周辺回路が設けられた基板を指している。また、対向基板は、素子基板に対向配置して設けられる基板であって、対向電極、カラーフィルター等が形成されたものを指している。
【0004】
一方、イメージセンサとしては、現在、複写機、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、ファクシミリ等の映像を電気信号に変換するための光センサとして広い分野で用いられており、光センサモジュールを組み込んだ装置構成としている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、従来のアクティブマトリクス型表示装置の製造方法、製造装置を運用して、表示機能と撮像機能を兼ね備えた装置、すなわち、液晶パネルとイメージセンサを同一基板上に有する装置を安価に得ることを考えた。
【0006】
このように液晶パネルとイメージセンサを同一基板上に作製した場合、同一基板上に作製することに起因する様々な諸問題が起きた。
【0007】
特に、ガラス基板を用いているので、様々な入射光がセンサ部に影響を与え、ノイズの原因となっていた。例えば、図6に示したように、対向基板からの散乱光や、TFT基板側からの入射光がノイズの原因として挙げられる。また、液晶表示させるためにバックライトを用いているので、バックライトからの光がセンサ部に影響を与えていた。特に、図6で示したように、ガラス基板内で複雑に反射を繰り返している光606が問題となっていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、同一基板上に表示部とイメージセンサを有する液晶表示パネルに関して、良好な画像を読み込むことのできるセンサ部を有する安価な液晶表示パネルを提供することを課題とする。
【0009】
特に、ガラス基板内で複雑に反射を繰り返しセンサ部に入射する光によるノイズを防ぐ構成とすることを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明のセンサ部を遮光物または光吸収膜で取り囲む構成とする。
【0011】
本明細書で開示される本発明の構成は、透明基板上に表示部とセンサ部と、を有し、前記表示部は、マトリクス状の画素電極と、前記画素電極に接続された第1のアクティブ素子と、を有し、前記センサ部は、光電変換素子と、前記光電変換素子に接続された第2のアクティブ素子と、を有し、前記センサ部の側部には、第1の光吸収物が設けられ、前記透明基板に対向する第2の基板の前記センサ部に対向する部分には、光が入る窓を有し、前記第2の基板は、前記第2の基板の前記透明基板と反対側の面に設けられた第1の遮光物と、前記第2の基板の前記透明基板に対向する側の面に設けられた第2の光吸収物と、を前記窓を囲んで有し、前記透明基板の前記センサ部が有する面と反対側の面の前記センサ部の下部に相当する箇所には、第2の遮光物が設けられていることを特徴とするイメージセンサ機能を有する一体型液晶表示パネルである。
【0012】
また、他の発明の構成は、前記第1の光吸収物の幅は、0.01μm以上であり、また、前記第1の光吸収物の幅は、10μm〜5cmであり、また、前記第1の光吸収物の幅は、100μm〜3cmであることを特徴とするイメージセンサ機能を有する一体型液晶表示パネルである。
【0013】
なお、上記構成において、前記光吸収物は顔料またはカーボン系材料が分散された有機樹脂材料からなることを特徴とするイメージセンサ機能を有する一体型液晶表示パネルである。
【0015】
【発明の実施形態】
図1、2を用いて、本実施形態のイメージセンサ機能を有する一体型液晶表示パネルを説明する。図1は本実施形態の概略の断面構成図であり、図2は本実施形態の上面図である。
【0016】
図1に示すように、液晶表示部においては、素子基板100と、対向基板101との間に液晶106を有している構造となっている。素子基板100には、薄膜トランジスタからなる表示部104と、光電変換素子からなるセンサ部105が形成されている。センサ部の側部には、光吸収膜107が設けられている。光を吸収または遮断する材料を含有しているシール材103で素子基板100と、対向基板101とを接着している。また、素子基板100の裏面のセンサ部の下部に相当する箇所には、外部遮光物110が設けられており、対向基板101にも同様に外部遮光物111が設けられている。さらに遮光性をあげるために対向基板の両面に遮光物111、光吸収膜108を設ける構成とした。
【0017】
そして、図2に示すように、液晶表示部104と周辺駆動回路112とセンサ部105とが同一基板上に設けられている。対向基板の外部遮光物111には、光信号を読み取るための窓を有している。
【0018】
これらの遮光物の内、センサ部の側部に設けられた光吸収膜107は、素子基板の製造プロセスで素子と同時に形成される。この光吸収膜107は、素子基板とできるだけ接して形成することが望ましい。また、この光吸収膜107の膜厚は、0.01〜1μm、好ましくは0.1〜0.5μmとする。この光吸収膜107は、主にガラス基板内で複雑に反射を繰り返している光を吸収する目的で設けられている。そのため、厚さよりも溝の幅が広ければ広いほど基板内で反射する光を吸収できる。この光吸収膜107の溝幅は、0.01μm以上、好ましくは10μm〜5cm、代表的には100μm〜3cmとする。
【0019】
この光吸収膜107の代わりに、グリット状(細かい網目状)に溝を形成し、その溝に光吸収物を埋める構成としてもよい。そして素子基板を完成させた後、遮光物110、111を基板に貼りつけて作製される。この遮光物および遮光膜は、光を遮るものであれば材質は特に限定されない。
【0020】
上記構成とすることによって、ガラス基板内で複雑に反射を繰り返している光は、ガラス基板内で反射を繰り返している間に、基板と接して設けられた光吸収膜107に吸収される。また、バックライト109からの光を遮光物110、111及び光吸収膜107により、遮断することができる。
【0021】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明がこの実施例に限定されないことは勿論である。
〔実施例1〕 本実施例においては、センサ部を光吸収膜または遮光物で囲み、ノイズとなる光の入射を遮断したイメージセンサ機能を有する一体型液晶表示パネルの作製工程例を図3〜4を用いて詳述する。
【0022】
まず、透明基板全面に下地膜301を形成する。透明基板300としてガラス基板や石英基板を用いることができる。下地膜として、プラズマCVD法によって、酸化珪素膜を200nmの厚さに形成した。
【0023】
次に、プラズマCVD法によって非晶質珪素膜を30〜100nm好ましくは30nmの厚さに成膜し、エキシマレーザ光を照射して、多結晶珪素膜を形成した。なお、非晶質珪素膜の結晶化方法として、SPCと呼ばれる熱結晶化法、赤外線を照射するRTA法、熱結晶化とレーザアニールとの用いる方法等を用いることができる。
【0024】
次に、多結晶珪素膜をパターニングして、TFTのソース領域、ドレイン領域、チャネル形成領域を構成する島状の半導体層302を形成する。次に、これら半導体層を覆うゲイト絶縁膜303を形成する。ゲイト絶縁膜はシラン(SiH4 )とN2 Oを原料ガスに用いて、プラズマCVD法で120nmの厚さに形成する。〔図3(A)〕
【0025】
次に、スパッタ法でアルミニウム膜を300〜500nmの厚さ、本実施例では、300nmに形成する。ヒロックやウィスカーの発生を抑制するために、アルミニウム膜にはスカンジウム(Sc)やチタン(Ti)やイットリウム(Y)を0.04〜1.0重量%含有させる。
【0026】
次に、アルミニウム膜の表面に、図示しない緻密な膜質を有する陽極酸化膜を形成する。陽極酸化膜を形成するには、3%の酒石酸を含んだエチレングリコール溶液中で、アルミニウム膜を陽極にし白金を陰極にして、この電極間に電流を流せばよい。陽極酸化膜の膜厚は印加電圧によって制御する。本実施例では、陽極酸化膜の膜厚を10〜30nmとする。
【0027】
次に、レジストマスクを形成し、アルミニウム膜をパターニングして、電極パターンを形成する。
【0028】
そして、再び陽極酸化を行い、電極パターンの側面に多孔質状の陽極酸化膜306をそれぞれ形成する。この場合の陽極酸化工程は、電極パターンを陽極にし、白金を陰極にして、濃度3%のシュウ酸水溶液中で、この電極間に電流を流せばよい。陽極酸化膜の膜厚は電圧の印加時間によって制御できる。陽極酸化膜は、半導体層に低濃度不純物領域を自己整合的に形成するために利用される。
【0029】
そして、レジストマスクを専用の剥離液によって除去した後、再び陽極酸化工程を行い、電極パターンの周囲に、緻密な膜質を有する陽極酸化膜305を形成する。以上の陽極酸化工程において陽極酸化されなかった電極パターンが、実質的なゲイト電極として機能する。これらゲイト電極の周囲に形成された緻密な膜質を有する陽極酸化膜は、ゲイト電極を電気的、物理的に保護する機能を果たす。更に、これらの陽極酸化膜によって、オフセット構造を自己整合的に形成することができる。
【0030】
次に、半導体にN型の導電性を付与するために、Pイオンをドープする。本実施例では、イオンドーピング法を用いる。条件はドーズ量1×1015/cm2 、加速電圧80kvとする。この結果、ゲイト電極304および陽極酸化膜305がマスクとして機能し、半導体層にそれぞれ、N型不純物領域が自己整合的に形成される(図3(B))。
【0031】
次に、多孔質状の陽極酸化膜306を除去した後、再び、イオンドーピング法でPイオンをドープする。ドーピング条件はドーズ量5×1013/cm2 、加速電圧70kvとする。この結果、2回のドーピング工程ともPイオンが注入された領域はN型の高濃度不純物領域307、311となり、2度目のドーピング工程のみ、Pイオンが注入された領域はN型の低濃度不純物領域308、310となる。また、2回のドーピング工程ともPイオンが注入されなかった領域はチャネル形成領域309となる。(図3(C))
【0032】
また、ソース領域とドレイン領域の間の領域の内の緻密な陽極酸化膜の下部領域にはオフセット構造が自己整合的に形成される。
【0033】
この後、図示しないが、CMOS構造を構成するPチャネル型TFTを作製する場合、半導体層のN型の不純物領域をP型に反転するため、他の半導体層をレジストマスクで覆う。この状態で、P型の導電性を付与するBイオンをイオンドーピング法で注入する。条件はドーズ量2×1015/cm2 、加速電圧65kVとする。この結果、N型の不純物領域の導電型が反転し、P型の不純物領域となる。そしてレーザアニールを行い、ドーピングされたPイオン、Bイオンを活性化することによって、Pチャネル型TFTを作製することができる。
【0034】
そして、第1の層間絶縁膜312を形成し、N型高濃度不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。この時、同時に遮光膜を形成するための大きな溝が形成される。コンタクトホールの底部はシリコンがストッパーとなっているが、光吸収膜形成領域320にはストッパーが存在しないため、エッチング条件によっては、下地膜、さらには基板表面の一部をも除去される。また、基板表面が除去されると、基板内の反射光が散乱されるので好ましい。
【0035】
また、コンタクトホール形成する工程と遮光膜を形成するための溝を形成する工程とを別々に行う構成としてもよい。
【0036】
しかる後、金属膜を形成し、パターニングして、配線313を形成する。〔図3(D)〕なお、CMOS構造を得る場合は、この工程において配線でN型高濃度不純物領域とP型不純物領域とを接続する。
【0037】
本実施例では、第1の層間絶縁膜を厚さ500nmの窒化珪素膜で形成する。第1の層間絶縁膜として、窒化珪素膜の他に、酸化珪素膜、窒化珪素膜を用いることができる。また、これらの絶縁膜の多層膜としても良い。
【0038】
また、配線の出発膜となる金属膜として、本実施例では、スパッタ法で、チタン膜、アルミニウム膜、チタン膜でなる積層膜を形成する。これらの膜厚はそれぞれ100nm、300nm、100nmとする。
【0039】
以上のプロセスを経て、受光部TFTが同時に完成する。
【0040】
次に、TFTを覆う、第2の層間絶縁膜314を形成する。第2の層間絶縁膜としては、下層の凹凸を相殺して、平坦な表面が得られる樹脂膜が好ましい。このような樹脂膜として、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリルを用いることができる。また、第2の層間絶縁膜の表面層は平坦な表面を得るため樹脂膜とし、下層は酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素等の無機絶縁材料の単層、多層としても良い。本実施例では、第2の層間絶縁膜としてポリイミド膜を1.5μmの厚さに形成する。
【0041】
次に、第2の層間絶縁膜に受光部TFTの配線に達するコンタクトホールを形成し、同時に、遮光膜を形成するための大きな溝状に第2の層間絶縁膜を除去する。この後、導電膜を形成する。本実施例では導電膜として厚さ200nmのチタン膜をスパッタ法で成膜する。
【0042】
次に、導電膜をパターニングし、受光部TFTに接続された下側電極315を形成する。この導電膜としてチタン、クロムを用いることができる。〔図3(E)〕
【0043】
次に、光電変換層として機能する、水素を含有する非晶質珪素膜316(以下、a−Si:H膜と表記する)を基板全面に成膜する。
【0044】
次に、基板全面に透明導電膜317を成膜し、パターニングして、光電変換素子の透明電極を形成する。透明導電膜にはITOやSnO2 を用いることができる。本実施例では、透明導電膜として厚さ120nmのITO膜を形成する。また、同時に、遮光膜を形成するため非晶質珪素膜と透明導電膜を除去する。〔図4(A)〕
【0045】
次に、溝にスピンコート法にて黒色顔料を分散させたアクリル樹脂を塗布し硬化させて、光吸収膜318を0.3〜5μmの厚さに形成する。本実施例においては、光吸収膜318の厚さを0.5μmとした。また、この光吸収膜107の溝幅は、0.01μm以上、好ましくは10μm〜5cm、本実施例では、1cmとした。
【0046】
また、基板内を複雑に反射する光を吸収する光吸収膜318は、基板に可能な限り接して形成すると、光を吸収しやすいため、下地膜等が存在しないほうが望ましい。
【0047】
この光吸収膜318は、溶液から形成できる塗布膜を用いる。このような塗布膜としてアクリル、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ、ポリイミドアミド等の有機樹脂膜が用いられる。また、溶液から形成できる膜として、PSG、SiO2 等の酸化珪素系塗布膜を用いることができる。
【0048】
また、溝部には、光吸収物からなる層と絶縁物からなる層を積層する構成としてもよい。
【0049】
以上の工程を経て、図4(C)に示すような素子基板が完成する。
【0050】
〔実施例2〕
実施例1では、受光素子を構成するTFTをトップゲイト型TFTで作製した例を示した。本実施例では、これらのTFTをボトム型のTFTで構成する例を示す。図5に本実施例の素子基板の断面構成図を示す。
【0051】
本実施例のボトム型ゲイトのTFTは、下地膜501上に形成されたゲイト電極505と、ゲイト絶縁膜503上に形成された半導体層502、半導体層のチャネル領域上に形成されたチャネルストッパー523と、半導体層に接続された配線514、515を有する。518は下部電極、519は光電変換層、520は上部電極となっている。また、521は光吸収膜である。
【0052】
この光吸収膜521は0.5〜4μmの厚さに形成する。本実施例においては、光吸収膜318の厚さを0.8μmとした。また、この光吸収膜107の溝幅は、0.01μm以上、好ましくは10μm〜5cm、本実施例では、3cmと
した。
【0053】
本実施例のボトムゲイト型のTFTの作製工程は、公知の製造方法を採用すればよく、実施例1と同様に全てのTFTを同一の工程により完成させる。
【0054】
〔実施例3〕
実施例1または実施例2で形成される装置をモジュール化した場合の電子機器の一例を図7に示す。
【0055】
図7(A)はノ─ト型パソコンであり、表示部2001とセンサ部2003に本実施例パネルを適用する。図7(B)はセンサ付きテレビ電話であり、小型の表示部2101とセンサ部2103を有する装置である。図7(C)は、表示部2201と2つのエリアセンサ2203をノート型パソコンに適用した1例を示した。図7(D)は、センサ付きの携帯情報端末機であり、同様に表示部2301とセンサ部2303を備えた装置である。
【0056】
【発明の効果】
本発明は、センサ受光部の箇所以外に、外部遮光物と光吸収膜を設けることで、基板内の散乱光、または、バックライトからの光を遮断し、センサ部のノイズを抑えた。
【0057】
本発明は、同一基板上に表示部とイメージセンサを有する液晶表示パネルに関して、良好な画像を読み込むことのできるセンサ部を有する安価な液晶表示パネルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の断面構造図(トップ型TFT)
【図2】 本発明の上面図
【図3】 本発明の作製工程図
【図4】 本発明の作製工程図
【図5】 本発明の断面構造図(ボトム型TFT)
【図6】 ガラス基板内で複雑に反射を繰り返している光を示す図
【図7】 本発明の応用例
【符号の説明】
100 素子基板
101 対向基板
103 黒色シール材
104 液晶表示部
105 センサ部
106 液晶材料
107 光吸収膜
108 光吸収膜
109 バックライト
110 外部遮光物
111 外部遮光物
112 周辺駆動回路部
300 素子基板
301 下地膜
302 島状半導体層
303 ゲイト絶縁膜
304 ゲイト電極
305 緻密な陽極酸化膜
306 多孔質陽極酸化膜
307、311 高濃度不純物領域
308、310 低濃度不純物領域
309 チャネル形成領域
312 第1の層間絶縁膜
313 配線
314 第2の層間絶縁膜
315 下側電極
316 非晶質珪素膜
317 透明導電膜
318 光吸収膜
600 素子基板
601 対向基板
604 液晶表示部
605 センサ部
606 ガラス基板内で複雑に反射を繰り返している光
609 バックライト
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an integrated liquid crystal display panel having an image sensor function, and in particular, an active matrix panel composed of a pixel portion composed of a plurality of pixel electrodes, a portable terminal having a pixel portion, and an electronic device such as a personal computer. And a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
There is known a liquid crystal panel in which a voltage is applied to a liquid crystal layer from a pixel electrode to align the liquid crystal and form an image on a display unit.
The configuration of a conventional liquid crystal panel will be briefly described below.
The element substrate in which the display portion and the peripheral circuit formed of a thin film transistor are formed over an insulating substrate and the counter substrate are bonded to each other by a spacer while a substrate interval is maintained by a spacer. The liquid crystal is provided between the element substrate and the counter substrate. The liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates and surrounded by a seal portion. Further, a polarizing plate is provided on the substrate, and a backlight is provided on the back surface of the substrate.
[0003]
In the above conventional configuration, the element substrate refers to a substrate provided with an active matrix circuit and a peripheral circuit. Further, the counter substrate is a substrate provided so as to be opposed to the element substrate, on which a counter electrode, a color filter, and the like are formed.
[0004]
On the other hand, as an image sensor, it is currently used in a wide range of fields as an optical sensor for converting images of copying machines, digital still cameras, video cameras, facsimiles, etc. into electrical signals, and a device configuration incorporating an optical sensor module It is said.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventor operates a conventional method and apparatus for manufacturing an active matrix display device at a low cost, that is, a device having both a display function and an imaging function, that is, a device having a liquid crystal panel and an image sensor on the same substrate. Thought to get.
[0006]
As described above, when the liquid crystal panel and the image sensor are manufactured on the same substrate, various problems due to the manufacturing on the same substrate have occurred.
[0007]
In particular, since a glass substrate is used, various incident light affects the sensor unit and causes noise. For example, as shown in FIG. 6, scattered light from the counter substrate and incident light from the TFT substrate side can be cited as causes of noise. In addition, since a backlight is used for liquid crystal display, light from the backlight affects the sensor unit. In particular, as shown in FIG. 6, light 606 that has been repeatedly reflected in a complicated manner in the glass substrate has been a problem.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to provide an inexpensive liquid crystal display panel having a sensor unit capable of reading a good image with respect to a liquid crystal display panel having a display unit and an image sensor on the same substrate.
[0009]
In particular, it is an object of the present invention to prevent noise caused by light incident on the sensor unit repeatedly in a complicated manner.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the sensor unit of the present invention is configured to be surrounded by a light shielding material or a light absorption film.
[0011]
The configuration of the present invention disclosed in this specification includes a display portion and a sensor portion on a transparent substrate, and the display portion includes a matrix pixel electrode and a first electrode connected to the pixel electrode. An active element, and the sensor unit includes a photoelectric conversion element and a second active element connected to the photoelectric conversion element, and a first light is provided on a side of the sensor unit. An absorber is provided, and a portion of the second substrate facing the transparent substrate that faces the sensor portion has a window through which light enters, and the second substrate is the transparent of the second substrate. Surrounding the window is a first light-shielding object provided on the surface opposite to the substrate and a second light-absorbing material provided on the surface of the second substrate facing the transparent substrate. Having a portion corresponding to the lower portion of the sensor portion on the surface opposite to the surface of the sensor portion of the transparent substrate. An integral liquid crystal display panel having an image sensor function, wherein the second light-shielding material is provided.
[0012]
In another aspect of the invention, the width of the first light absorber is 0.01 μm or more, the width of the first light absorber is 10 μm to 5 cm, and 1 is an integrated liquid crystal display panel having an image sensor function , wherein the width of the light absorber is 100 μm to 3 cm .
[0013]
Note that in the above structure, the light absorber is an integrated liquid crystal display panel having an image sensor function, wherein the light absorber is made of an organic resin material in which a pigment or a carbon-based material is dispersed.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An integrated liquid crystal display panel having an image sensor function according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic cross-sectional configuration diagram of the present embodiment, and FIG. 2 is a top view of the present embodiment.
[0016]
As shown in FIG. 1, the liquid crystal display unit has a structure in which a liquid crystal 106 is provided between an element substrate 100 and a counter substrate 101. On the element substrate 100, a display portion 104 made of a thin film transistor and a sensor portion 105 made of a photoelectric conversion element are formed. A light absorption film 107 is provided on the side of the sensor unit. The element substrate 100 and the counter substrate 101 are bonded to each other with a sealing material 103 containing a material that absorbs or blocks light. Further, an external light shield 110 is provided at a position corresponding to the lower part of the sensor portion on the back surface of the element substrate 100, and the external light shield 111 is similarly provided on the counter substrate 101. In order to further improve the light shielding property, the light shielding material 111 and the light absorption film 108 are provided on both surfaces of the counter substrate.
[0017]
As shown in FIG. 2, the liquid crystal display unit 104, the peripheral drive circuit 112, and the sensor unit 105 are provided on the same substrate. The external light shield 111 of the counter substrate has a window for reading an optical signal.
[0018]
Among these light shields, the light absorption film 107 provided on the side portion of the sensor portion is formed simultaneously with the element in the element substrate manufacturing process. The light absorption film 107 is desirably formed in contact with the element substrate as much as possible. The thickness of the light absorption film 107 is 0.01 to 1 μm, preferably 0.1 to 0.5 μm. The light absorption film 107 is provided mainly for the purpose of absorbing light that is repeatedly reflected in a complicated manner in the glass substrate. Therefore, as the width of the groove is wider than the thickness, the light reflected in the substrate can be absorbed. The groove width of the light absorption film 107 is 0.01 μm or more, preferably 10 μm to 5 cm, typically 100 μm to 3 cm.
[0019]
Instead of the light absorption film 107, a groove may be formed in a grit shape (fine mesh shape), and a light absorbing material may be buried in the groove. Then, after the element substrate is completed, the light shields 110 and 111 are attached to the substrate. The material of the light shielding material and the light shielding film is not particularly limited as long as it blocks light.
[0020]
With the above structure, light that is repeatedly reflected in a complicated manner in the glass substrate is absorbed by the light absorption film 107 provided in contact with the substrate while being repeatedly reflected in the glass substrate. Further, the light from the backlight 109 can be blocked by the light blocking members 110 and 111 and the light absorption film 107.
[0021]
【Example】
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is of course not limited to these examples.
[Embodiment 1] In this embodiment, an example of a manufacturing process of an integrated liquid crystal display panel having an image sensor function in which a sensor portion is surrounded by a light absorbing film or a light shielding material and light incident as noise is blocked is shown in FIGS. 4 will be described in detail.
[0022]
First, the base film 301 is formed on the entire surface of the transparent substrate. A glass substrate or a quartz substrate can be used as the transparent substrate 300. A silicon oxide film having a thickness of 200 nm was formed as a base film by plasma CVD.
[0023]
Next, an amorphous silicon film was formed to a thickness of 30 to 100 nm, preferably 30 nm, by plasma CVD, and irradiated with excimer laser light to form a polycrystalline silicon film. Note that as a method for crystallizing the amorphous silicon film, a thermal crystallization method called SPC, an RTA method of irradiating infrared rays, a method using thermal crystallization and laser annealing, or the like can be used.
[0024]
Next, the polycrystalline silicon film is patterned to form an island-shaped semiconductor layer 302 constituting the source region, drain region, and channel formation region of the TFT. Next, a gate insulating film 303 covering these semiconductor layers is formed. The gate insulating film is formed to a thickness of 120 nm by plasma CVD using silane (SiH 4 ) and N 2 O as source gases. [Fig. 3 (A)]
[0025]
Next, an aluminum film is formed to a thickness of 300 to 500 nm, in this embodiment, 300 nm by sputtering. In order to suppress generation of hillocks and whiskers, the aluminum film contains scandium (Sc), titanium (Ti), and yttrium (Y) in an amount of 0.04 to 1.0% by weight.
[0026]
Next, an anodic oxide film having a dense film quality (not shown) is formed on the surface of the aluminum film. To form the anodic oxide film, an aluminum film is used as an anode and platinum is used as a cathode in an ethylene glycol solution containing 3% tartaric acid, and a current is passed between the electrodes. The thickness of the anodized film is controlled by the applied voltage. In this embodiment, the thickness of the anodic oxide film is 10 to 30 nm.
[0027]
Next, a resist mask is formed, and the aluminum film is patterned to form an electrode pattern.
[0028]
Then, anodic oxidation is again performed to form porous anodic oxide films 306 on the side surfaces of the electrode patterns. In this case, the anodic oxidation step may be performed by passing an electric current between the electrodes in an aqueous oxalic acid solution having a concentration of 3% with the electrode pattern as an anode and platinum as a cathode. The thickness of the anodized film can be controlled by the voltage application time. The anodized film is used for forming a low concentration impurity region in the semiconductor layer in a self-aligning manner.
[0029]
Then, after removing the resist mask with a dedicated stripping solution, an anodic oxidation process is performed again to form an anodic oxide film 305 having a dense film quality around the electrode pattern. The electrode pattern that has not been anodized in the above anodization step functions as a substantial gate electrode. The anodic oxide film having a dense film quality formed around the gate electrode functions to electrically and physically protect the gate electrode. Furthermore, an offset structure can be formed in a self-aligned manner by these anodic oxide films.
[0030]
Next, in order to impart N-type conductivity to the semiconductor, P ions are doped. In this embodiment, an ion doping method is used. The conditions are a dose of 1 × 10 15 / cm 2 and an acceleration voltage of 80 kv. As a result, the gate electrode 304 and the anodic oxide film 305 function as a mask, and N-type impurity regions are formed in the semiconductor layers in a self-aligned manner (FIG. 3B).
[0031]
Next, after removing the porous anodic oxide film 306, P ions are doped again by an ion doping method. The doping conditions are a dose of 5 × 10 13 / cm 2 and an acceleration voltage of 70 kv. As a result, the regions where P ions are implanted in the two doping steps become N-type high concentration impurity regions 307 and 311, and the regions where P ions are implanted only in the second doping step are N-type low concentration impurities. Regions 308 and 310 are formed. In addition, a region where P ions are not implanted in the two doping steps becomes a channel formation region 309. (Figure 3 (C))
[0032]
In addition, an offset structure is formed in a self-aligned manner in the lower region of the dense anodic oxide film in the region between the source region and the drain region.
[0033]
Thereafter, although not shown, when a P-channel TFT constituting a CMOS structure is manufactured, the other semiconductor layer is covered with a resist mask in order to invert the N-type impurity region of the semiconductor layer to the P-type. In this state, B ions imparting P-type conductivity are implanted by ion doping. The conditions are a dose of 2 × 10 15 / cm 2 and an acceleration voltage of 65 kV. As a result, the conductivity type of the N-type impurity region is inverted to become a P-type impurity region. Then, laser annealing is performed to activate the doped P ions and B ions, whereby a P-channel TFT can be manufactured.
[0034]
Then, a first interlayer insulating film 312 is formed, and a contact hole reaching the N-type high concentration impurity region is formed. At this time, a large groove for forming a light shielding film is formed at the same time. Silicon is a stopper at the bottom of the contact hole, but since there is no stopper in the light absorption film formation region 320, the base film and a part of the substrate surface are also removed depending on the etching conditions. Further, it is preferable to remove the substrate surface because reflected light in the substrate is scattered.
[0035]
Alternatively, the contact hole forming step and the groove forming step for forming the light shielding film may be performed separately.
[0036]
Thereafter, a metal film is formed and patterned to form a wiring 313. [FIG. 3D] When obtaining a CMOS structure, the N-type high concentration impurity region and the P-type impurity region are connected by wiring in this step.
[0037]
In this embodiment, the first interlayer insulating film is formed of a silicon nitride film having a thickness of 500 nm. In addition to the silicon nitride film, a silicon oxide film or a silicon nitride film can be used as the first interlayer insulating film. Further, a multilayer film of these insulating films may be used.
[0038]
In this embodiment, a laminated film made of a titanium film, an aluminum film, and a titanium film is formed as a metal film to be a wiring starting film by sputtering. These film thicknesses are 100 nm, 300 nm, and 100 nm, respectively.
[0039]
Through the above process, the light receiving portion TFT is completed at the same time.
[0040]
Next, a second interlayer insulating film 314 that covers the TFT is formed. The second interlayer insulating film is preferably a resin film that cancels out unevenness in the lower layer and obtains a flat surface. As such a resin film, polyimide, polyamide, polyimide amide, or acrylic can be used. The surface layer of the second interlayer insulating film may be a resin film in order to obtain a flat surface, and the lower layer may be a single layer or a multilayer of an inorganic insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride. In this embodiment, a polyimide film is formed to a thickness of 1.5 μm as the second interlayer insulating film.
[0041]
Next, a contact hole reaching the wiring of the light receiving portion TFT is formed in the second interlayer insulating film, and at the same time, the second interlayer insulating film is removed in a large groove shape for forming a light shielding film. Thereafter, a conductive film is formed. In this embodiment, a titanium film having a thickness of 200 nm is formed as the conductive film by a sputtering method.
[0042]
Next, the conductive film is patterned to form a lower electrode 315 connected to the light receiving portion TFT. Titanium or chromium can be used as the conductive film. [Fig. 3 (E)]
[0043]
Next, an amorphous silicon film 316 containing hydrogen (hereinafter referred to as an a-Si: H film) that functions as a photoelectric conversion layer is formed over the entire surface of the substrate.
[0044]
Next, a transparent conductive film 317 is formed on the entire surface of the substrate and patterned to form a transparent electrode of the photoelectric conversion element. ITO or SnO 2 can be used for the transparent conductive film. In this embodiment, an ITO film having a thickness of 120 nm is formed as the transparent conductive film. At the same time, the amorphous silicon film and the transparent conductive film are removed to form a light shielding film. [FIG. 4 (A)]
[0045]
Next, an acrylic resin in which a black pigment is dispersed is applied to the groove by a spin coating method and cured to form a light absorption film 318 with a thickness of 0.3 to 5 μm. In this embodiment, the thickness of the light absorption film 318 is set to 0.5 μm. The groove width of the light absorption film 107 is 0.01 μm or more, preferably 10 μm to 5 cm, and 1 cm in this embodiment.
[0046]
In addition, the light absorption film 318 that absorbs light that is reflected in a complicated manner in the substrate is likely to absorb light when formed as close as possible to the substrate.
[0047]
The light absorption film 318 is a coating film that can be formed from a solution. As such a coating film, an organic resin film such as acrylic, polyimide, polyamide, epoxy, and polyimideamide is used. Further, as a film that can be formed from a solution, a silicon oxide-based coating film such as PSG or SiO 2 can be used.
[0048]
The groove portion may have a structure in which a layer made of a light absorber and an insulating layer are stacked.
[0049]
Through the above steps, an element substrate as shown in FIG. 4C is completed.
[0050]
[Example 2]
In the first embodiment, an example in which the TFT constituting the light receiving element is made of a top gate type TFT is shown. In this embodiment, an example in which these TFTs are formed of bottom type TFTs is shown. FIG. 5 shows a cross-sectional configuration diagram of the element substrate of this example.
[0051]
The bottom gate TFT of this embodiment includes a gate electrode 505 formed on the base film 501, a semiconductor layer 502 formed on the gate insulating film 503, and a channel stopper 523 formed on the channel region of the semiconductor layer. And wirings 514 and 515 connected to the semiconductor layer. Reference numeral 518 denotes a lower electrode, 519 denotes a photoelectric conversion layer, and 520 denotes an upper electrode. Reference numeral 521 denotes a light absorption film.
[0052]
The light absorption film 521 is formed to a thickness of 0.5 to 4 μm. In this embodiment, the thickness of the light absorption film 318 is 0.8 μm. The groove width of the light absorbing film 107 is 0.01 μm or more, preferably 10 μm to 5 cm, and 3 cm in this embodiment.
[0053]
A manufacturing process of the bottom gate type TFT of this embodiment may be a known manufacturing method, and all TFTs are completed by the same process as in Embodiment 1.
[0054]
Example 3
FIG. 7 shows an example of an electronic device when the apparatus formed in the first embodiment or the second embodiment is modularized.
[0055]
FIG. 7A shows a notebook personal computer, and the panel of this embodiment is applied to the display portion 2001 and the sensor portion 2003. FIG. 7B illustrates a videophone with a sensor, which includes a small display portion 2101 and a sensor portion 2103. FIG. 7C illustrates an example in which the display portion 2201 and the two area sensors 2203 are applied to a notebook personal computer. FIG. 7D illustrates a portable information terminal with a sensor, which similarly includes a display portion 2301 and a sensor portion 2303.
[0056]
【The invention's effect】
In the present invention, in addition to the location of the sensor light receiving portion, an external light shielding material and a light absorption film are provided, thereby blocking scattered light in the substrate or light from the backlight and suppressing noise in the sensor portion.
[0057]
According to the present invention, an inexpensive liquid crystal display panel having a sensor unit capable of reading a good image can be obtained with respect to a liquid crystal display panel having a display unit and an image sensor on the same substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional structural view of the present invention (top TFT).
2 is a top view of the present invention. FIG. 3 is a fabrication process diagram of the present invention. FIG. 4 is a fabrication process diagram of the present invention. FIG. 5 is a sectional structure diagram of the present invention (bottom type TFT).
FIG. 6 is a diagram showing light repeatedly reflected in a complicated manner in a glass substrate. FIG. 7 is an application example of the present invention.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Element substrate 101 Opposite substrate 103 Black sealing material 104 Liquid crystal display part 105 Sensor part 106 Liquid crystal material 107 Light absorption film 108 Light absorption film 109 Backlight 110 External light shield 111 External light shield 112 Peripheral drive circuit part 300 Element substrate 301 Base film 302 Island-like semiconductor layer 303 Gate insulating film 304 Gate electrode 305 Dense anodic oxide film 306 Porous anodic oxide films 307 and 311 High-concentration impurity regions 308 and 310 Low-concentration impurity regions 309 Channel formation region 312 First interlayer insulating film 313 Wiring 314 Second interlayer insulating film 315 Lower electrode 316 Amorphous silicon film 317 Transparent conductive film 318 Light absorption film 600 Element substrate 601 Counter substrate 604 Liquid crystal display portion 605 Sensor portion 606 Intricate reflection repeatedly in the glass substrate Light 609 Backlight

Claims (5)

透明基板上に表示部とセンサ部と、を有し、
前記表示部は、マトリクス状の画素電極と、前記画素電極に接続された第1のアクティブ素子と、を有し、
前記センサ部は、光電変換素子と、前記光電変換素子に接続された第2のアクティブ素子と、を有し、
前記センサ部の側部には、第1の光吸収物が設けられ、
前記透明基板に対向する第2の基板の前記センサ部に対向する部分には、光が入る窓を有し、
前記第2の基板は、
前記第2の基板の前記透明基板と反対側の面に設けられた第1の遮光物と、
前記第2の基板の前記透明基板に対向する側の面に設けられた第2の光吸収物と、を前記窓を囲んでし、
前記透明基板の前記センサ部が有する面と反対側の面の前記センサ部の下部に相当する箇所には、第2の遮光物が設けられていることを特徴とするイメージセンサ機能を有する一体型液晶表示パネル。
A display unit and a sensor unit on a transparent substrate;
The display unit includes a matrix-shaped pixel electrode and a first active element connected to the pixel electrode,
The sensor unit includes a photoelectric conversion element and a second active element connected to the photoelectric conversion element,
A side portion of the sensor unit is provided with a first light absorber,
The portion of the second substrate facing the transparent substrate that faces the sensor portion has a window through which light enters.
The second substrate is
A first light-shielding object provided on a surface of the second substrate opposite to the transparent substrate;
A second light-absorbing material provided on the surface on the side facing the transparent substrate of the second substrate, the possess surrounding the window,
An integral type having an image sensor function, wherein a second light-shielding object is provided at a portion corresponding to a lower portion of the sensor portion on the surface opposite to the surface of the sensor portion of the transparent substrate. LCD display panel.
請求項1において、
前記第1の光吸収物の幅は、0.01μm以上であることを特徴とするイメージセンサ機能を有する一体型液晶表示パネル。
In claim 1,
An integrated liquid crystal display panel having an image sensor function, wherein the width of the first light absorber is 0.01 μm or more.
請求項1において、
前記第1の光吸収物の幅は、10μm〜5cmであることを特徴とするイメージセンサ機能を有する一体型液晶表示パネル。
In claim 1,
An integrated liquid crystal display panel having an image sensor function, wherein the width of the first light absorber is 10 μm to 5 cm.
請求項1において、
前記第1の光吸収物の幅は、100μm〜3cmであることを特徴とするイメージセンサ機能を有する一体型液晶表示パネル。
In claim 1,
An integrated liquid crystal display panel having an image sensor function, wherein the width of the first light absorber is 100 μm to 3 cm.
請求項1乃至請求項4のいずれか1項において、
前記第1の光吸収物は、顔料またはカーボン系材料が分散された有機樹脂材料からなることを特徴とするイメージセンサ機能を有する一体型液晶表示パネル。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The integrated liquid crystal display panel having an image sensor function, wherein the first light absorber is made of an organic resin material in which a pigment or a carbon-based material is dispersed.
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