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Description
本発明は、画素マトリクスと、周辺駆動回路を同一基板上に設けたアクティブマトリクス型の表示装置およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an active matrix display device in which a pixel matrix and a peripheral drive circuit are provided on the same substrate, and a method for manufacturing the same.
近年、ポリシリコンTFTと呼ばれる多結晶シリコンを用いたTFTする技術が鋭意研究されている。その成果として、ポリシリコンTFTによって、シフトレジスタ回路等の駆動回路を作製することが可能になり、画素部と、画素部を駆動する周辺駆動回路とを同一基板上に集積したアクティブマトリクス型の液晶パネルが実用化に至っている。そのため、液晶パネルが低コスト化、小型化、軽量化され、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ビデオカメラやデジタルカメラ等の各種情報機器、携帯機器の表示部に用いられている。 In recent years, a technique for performing TFT using polycrystalline silicon called polysilicon TFT has been intensively studied. As a result, it is possible to fabricate a drive circuit such as a shift register circuit by using a polysilicon TFT, and an active matrix type liquid crystal in which a pixel portion and a peripheral drive circuit for driving the pixel portion are integrated on the same substrate. Panels have come into practical use. Therefore, liquid crystal panels are reduced in cost, size, and weight, and are used in various information devices such as personal computers, mobile phones, video cameras and digital cameras, and display portions of mobile devices.
また近年、ノート型パソコンよりも携帯性に優れ、安価なポケットサイズの小型携帯用情報処理端末装置が実用化されており、その表示部にはアクティブマトリクス型液晶パネルが用いられている。このような情報処理端末装置は表示部からタッチペン方式でデータを入力可能となっているが、紙面上の文字・図画情報や、映像情報を入力するには、スキャナーやデジタルカメラ等の周辺機器が必要である。そのため、情報処理端末装置の携帯性が損なわれてしまっている。また、使用者に周辺機器を購入するための経済的な負担をかけてしまっている。 In recent years, a pocket-sized small portable information processing terminal device that is more portable than a notebook personal computer and is inexpensive has been put into practical use, and an active matrix liquid crystal panel is used for its display unit. Such information processing terminal devices can input data from the display unit by a touch pen method, but peripheral devices such as scanners and digital cameras are used to input text / graphics information and video information on paper. is necessary. For this reason, the portability of the information processing terminal device has been impaired. In addition, it places an economic burden on the user to purchase peripheral devices.
また、アクティブマトリクス型表示装置は、TV会議システム、TV電話、インターネット用端末等の表示部にも用いられている。これらシステムや端末では、対話者や使用者の映像を撮影するカメラを備えているが、表示部とカメラ部は個別に製造されてモジュール化されている。 Active matrix display devices are also used in display units of TV conference systems, TV phones, Internet terminals, and the like. These systems and terminals are provided with a camera that captures images of a conversation person or user, but the display unit and the camera unit are individually manufactured and modularized.
本発明の目的は、上述した問題点を解消し、画素マトリクス、周辺駆動回路が形成される基板上に、イメージセンサを設けることにより、撮像機能と表示機能とを兼ね備えたインテリジェント化された表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an intelligent display device that has both an imaging function and a display function by solving the above-described problems and providing an image sensor on a substrate on which a pixel matrix and a peripheral drive circuit are formed. Is to provide.
更に本発明の目的は、イメージセンサ又は/および太陽電池を画素マトリクス、周辺駆動回路と構造・製造プロセスに整合性のあるものとすることにより、インテリジェント化された表示装置を安価に作製することにある。 It is a further object of the present invention to produce an intelligent display device at low cost by making the image sensor or / and the solar cell consistent with the pixel matrix, peripheral drive circuit and structure / manufacturing process. is there.
上述した課題を解決するために、本発明のアクティブマトリクス型表示装置の構成は、マトリクス状に配置された画素電極と、前記画素電極に接続された第1のアクティブ素子を有する画素マトリクスと、前記第1のアクティブ素子駆動する周辺駆動回路とが同一基板上に設けられたアクティブマトリクス型表示装置において、
前記基板上には、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する受光部と、前記第2のアクティブ素子を駆動する駆動回路とを有するイメージセンサが設けられ、
前記光電変換素子は、第1の電極と、第1の電極上に形成された光電変換層と、前記光電変換層上に形成された第2の電極とを有し、前記第1の電極および前記第2の電極は、前記画素マトリクスに形成された導電膜と同じ出発膜でなることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, an active matrix display device according to the present invention includes a pixel electrode arranged in a matrix, a pixel matrix having a first active element connected to the pixel electrode, In an active matrix display device in which a peripheral drive circuit for driving a first active element is provided on the same substrate,
An image sensor including a photoelectric conversion element, a light receiving unit having a second active element connected to the photoelectric conversion element, and a drive circuit for driving the second active element is provided on the substrate. ,
The photoelectric conversion element includes a first electrode, a photoelectric conversion layer formed on the first electrode, and a second electrode formed on the photoelectric conversion layer, the first electrode and The second electrode is made of the same starting film as the conductive film formed in the pixel matrix.
更に、本発明のアクティブマトリクス型表示装置の他の構成は、マトリクス状に配置された画素電極と、前記画素電極に接続された第1のアクティブ素子を有する画素マトリクスと、前記第1のアクティブ素子を駆動する周辺駆動回路とが同一基板上に設けられたアクティブマトリクス型表示装置において、
前記基板上には光起電力装置が設けられ、
前記光起電力装置は、第1の電極と、第1の電極上に形成された光電変換層と、前記光電変換層上に形成された第2の電極とを有し、前記第1の電極および前記第2の電極は、前記画素マトリクスに形成された導電膜と同じ出発膜でなることを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置。
Furthermore, another configuration of the active matrix display device according to the present invention includes pixel electrodes arranged in a matrix, a pixel matrix having first active elements connected to the pixel electrodes, and the first active elements. In an active matrix display device provided with a peripheral drive circuit for driving the same on the same substrate,
A photovoltaic device is provided on the substrate,
The photovoltaic device includes a first electrode, a photoelectric conversion layer formed on the first electrode, and a second electrode formed on the photoelectric conversion layer, and the first electrode And the second electrode is made of the same starting film as the conductive film formed in the pixel matrix.
更に、本発明のアクティブマトリクス型表示装置の他の構成は、マトリクス状に配置された画素電極と、前記画素電極に接続されたアクティブ素子を有する画素マトリクスと、前記画素マトリクスを駆動する周辺駆動回路とが同一基板上に設けられたアクティブマトリクス型表示装置であって、
前記基板上には、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する受光部と、前記第2のアクティブ素子を駆動する駆動回路とを有するイメージセンサが設けられ、
前記画素マトリクスは、
前記基板上に形成された第1のアクティブ素子と、
前記第1のアクティブ素子を覆う第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上に形成された遮光膜と、
前記遮光膜上に形成された第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上に形成され、前記第1、第2の絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して前記第1のアクティブ素子に電気的に接続された画素電極とを有し、
前記受光部は、
前記基板上に形成された第2のアクティブ素子と、
前記第2のアクティブ素子を覆う前記第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上に形成され、前記遮光膜と同じ出発膜でなる下側電極と、 前記下側電極上に形成された光電変換層と、
前記光電変換層上に形成され、前記画素電極と同じ出発膜でなる透明電極とを有することを特徴とする。
Furthermore, another configuration of the active matrix display device of the present invention includes pixel electrodes arranged in a matrix, a pixel matrix having active elements connected to the pixel electrodes, and a peripheral drive circuit for driving the pixel matrix. Is an active matrix display device provided on the same substrate,
An image sensor including a photoelectric conversion element, a light receiving unit having a second active element connected to the photoelectric conversion element, and a drive circuit for driving the second active element is provided on the substrate. ,
The pixel matrix is
A first active element formed on the substrate;
A first insulating film covering the first active element;
A light shielding film formed on the first insulating film;
A second insulating film formed on the light shielding film;
A pixel electrode formed on the second insulating film and electrically connected to the first active element through a contact hole provided in the first and second insulating films;
The light receiving unit is
A second active element formed on the substrate;
The first insulating film covering the second active element;
A lower electrode formed on the first insulating film and made of the same starting film as the light-shielding film; a photoelectric conversion layer formed on the lower electrode;
It has a transparent electrode formed on the photoelectric conversion layer and made of the same starting film as the pixel electrode.
更に、本発明に係るアクティブマトリクス型表示装置の作製方法の構成は、マトリクス状に配置された画素電極と、前記画素電極に接続された第1のアクティブ素子を有する画素マトリクスと、
前記第1のアクティブ素子を駆動する周辺駆動回路と、
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する受光部と、前記第2のアクティブ素子を駆動する駆動回路とでなるイメージセンサと、が同一基板上に設けられたアクティブマトリクス型表示装置の製造方法であって、
前記基板上に、前記第1のアクティブ素子、前記第2のアクティブ素子、前記周辺駆動回路、および前記駆動回路とを作製する第1の工程と、
前記第1のアクティブ素子と前記第2のアクティブ素子とを少なくとも覆う第1の絶縁膜を形成する第2の工程と、
前記第1の絶縁膜上に導電膜を形成する第3の工程と、
前記導電膜をパターニングして、前記第1のアクティブ素子を遮光するための遮光膜と、前記第2のアクティブ素子に接続された下部電極とを形成する第4の工程と、
前記下部電極上に光電変換層を形成する第5の工程と、
前記遮光膜上に第2の絶縁膜を形成する第6の工程と、
前記光電変換層と、前記第2の絶縁膜とを少なくとも覆う透明導電膜を形成する第7の工程と、
前記透明導電膜をパターニングして、前記第1のアクティブ素子に接続された画素電極と、前記光電変換層に接する透明電極とを形成する第8の工程と、
を有することを特徴とする。
Furthermore, the structure of the manufacturing method of the active matrix display device according to the present invention includes pixel electrodes arranged in a matrix, a pixel matrix having first active elements connected to the pixel electrodes,
A peripheral driving circuit for driving the first active element;
An image sensor including a photoelectric conversion element, a light receiving unit having a second active element connected to the photoelectric conversion element, and a drive circuit for driving the second active element is provided on the same substrate. A manufacturing method of an active matrix display device,
A first step of fabricating the first active element, the second active element, the peripheral drive circuit, and the drive circuit on the substrate;
A second step of forming a first insulating film covering at least the first active element and the second active element;
A third step of forming a conductive film on the first insulating film;
A fourth step of patterning the conductive film to form a light-shielding film for shielding the first active element and a lower electrode connected to the second active element;
A fifth step of forming a photoelectric conversion layer on the lower electrode;
A sixth step of forming a second insulating film on the light shielding film;
A seventh step of forming a transparent conductive film covering at least the photoelectric conversion layer and the second insulating film;
Patterning the transparent conductive film to form a pixel electrode connected to the first active element and a transparent electrode in contact with the photoelectric conversion layer;
It is characterized by having.
本発明では、イメージセンサあるいは光起電力装置を、画素マトリクスおよび周辺駆動回路と同一基板上に設けたため、表示機能と撮像機能を兼ね備えた表示装置を小型化、軽量化することができる。 In the present invention, since the image sensor or the photovoltaic device is provided on the same substrate as the pixel matrix and the peripheral drive circuit, a display device having both a display function and an imaging function can be reduced in size and weight.
また、本発明において、イメージセンサ、あるいは光起電力装置を作製するには、従来のアクティブマトリクス型表示装置の製造方法、製造装置を運用できるため、新たな設備投資が不要であるため、製造コストを抑えることができる。よって、多機能の表示装置を安価に提供することができる。 In addition, in the present invention, in order to manufacture an image sensor or a photovoltaic device, since a conventional method and apparatus for manufacturing an active matrix display device can be operated, no new capital investment is required. Can be suppressed. Therefore, a multifunction display device can be provided at low cost.
図1、図2を用いて、本実施形態の密着型のイメージセンサを一体的に設けた周辺回路一体型のアクティブマトリクス型表示装置を説明する。図1は本実施形態の素子基板10の正面図であり、図2は素子基板10の概略の断面構成図である。 A peripheral circuit integrated active matrix display device in which the contact type image sensor of this embodiment is integrally provided will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a front view of an element substrate 10 of the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional configuration diagram of the element substrate 10.
図1に示すように、マトリクス状に配置された画素電極と、前記画素電極に接続されたアクティブ素子を有する画素マトリクス21と、画素マトリクス21を駆動する周辺駆動回路23とが同一基板上に設けられている。さらに、素子基板10上には、光電変換素子と、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する受光部31と、受光部31を駆動する駆動回路32とでなるイメージセンサ33が設けられている。
As shown in FIG. 1, pixel electrodes arranged in a matrix, a
そして、図2に示すように、画素マトリクス21は、基板100上に形成された第1のアクティブ素子200と、第1のアクティブ素子200を覆う第1の絶縁膜140と、第1の絶縁膜140上に形成された遮光膜221と、遮光膜221上に形成された第2の絶縁膜150と、第2の絶縁膜150上に形成され、第1のアクティブ素子200に電気的に接続された画素電極223とでなる。
As shown in FIG. 2, the
イメージセンサ30の受光部31は、基板100上に形成された第2のアクティブ素子300と、第2のアクティブ素子300を覆う第1の絶縁膜140と、第1の絶縁膜140上に形成され、第2のアクティブ素子300に接続された光電変換素子320を有し、変換素子320は、下側電極321、光電変換層322、透明電極323で構成される。
The light receiving unit 31 of the image sensor 30 is formed on the second active element 300 formed on the
本発明において、画素マトリクス21のアクティブ素子200と受光部31のアクティブ素子300、駆動回路22、32に配置されるアクティブ素子400はTFTで構成可能である。
In the present invention, the active element 200 of the
これらのアクティブ素子200、300、400は同一の作製工程を経て同時に完成される。そしてアクティブ素子200、300、400を完成させた後、遮光膜221、画素電極223と、光電変換素子320とが作製される。変換素子320の下側電極321は遮光膜221と同じ出発膜でなり、遮光膜221と同時に形成される。透明電極323は画素電極223と同じ出発膜でなり、画素電極と同時に形成される。
These
従って、本発明の素子基板10の製造プロセスは、光電変換層322の作製工程以外、従来のアクティブマトリクス型表示装置の製造プロセスと同じである。よって、本発明アクティブマトリクス型表示装置は新たな設備投資をしないで製造することが可能である。その結果製造コストを安価におさえることができる。また、表示部とイメージセンサ部とを同一基板上に設けたため、小型化、軽量化することができる。
Therefore, the manufacturing process of the element substrate 10 of the present invention is the same as the manufacturing process of the conventional active matrix display device except for the manufacturing process of the
本実施例では、周辺回路一体型のアクティブマトリクス型表示装置において、素子基板に密着型のイメージセンサを一体的に設けた表示装置を説明する。 In this embodiment, a display device in which a contact image sensor is integrally provided on an element substrate in an active matrix display device integrated with a peripheral circuit will be described.
図1は、本実施例の素子基板10の正面図である。図1に示すように素子基板10には、表示部20とリニアセンサ部30、制御回路40、引出端子部50が設けられている。また、図2は素子基板10の概略の断面構成を示す。本実施例では、素子基板10に配置されるアクティブ素子をTFTで作製する。
FIG. 1 is a front view of an element substrate 10 of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the element substrate 10 is provided with a display unit 20, a linear sensor unit 30, a
図1、図2に示すように、表示部20はマトリクス状に配置された画素電極223と、画素電極223に接続された画素TFT200でなる画素マトリクス21と、画素マトリクス21配置された画素TFT200を駆動するための周辺駆動回路22とが設けられており、素子基板10は周辺回路一体型のアクティブマトリクス型の基板構造となっている。また、画素マトリクス21には、画素TFT200を遮光するための遮光膜221が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the display unit 20 includes
リニアセンサ部30は、光電変換素子320と、光電変換素子320に接続された受光部TFT300が1列に配置された受光部31と、受光部TFT300を駆動するための受光部駆動回路32とで構成されている。
The linear sensor unit 30 includes a
光電変換素子320は、受光部TFT300に接続された下側電極321と、下側電極321上に形成された光電変換層322と、光電変換層322上に形成された透明電極323でなる。
The
制御回路40は、表示部の周辺駆動回路22と受光部駆動回路32を制御するためのものである。周辺駆動回路22、受光部駆動回路32、制御回路40には、シフトレジスタ等を構成するためのCMOS−TFT400で構成される。
The
また、引出端子部50は、表示部20および、リニアセンサ部30の配線を外部配線と接続するための端子である。 The lead terminal unit 50 is a terminal for connecting the wiring of the display unit 20 and the linear sensor unit 30 to the external wiring.
本実施例のアクティブマトリクス表示装置は、リニアセンサ部30で読みとった画像データを、素子基板10外部の回路で処理することなく表示可能となっている。制御回路40は受光部駆動回路31にタイミング信号等の制御信号を出力する。この制御信号に従って受光部駆動回路31は受光部TFT300をスイッチング動作させる。このスイッチング動作に伴って、光電変換素子320で発生した電荷が画像信号としてリニアセンサ部30から制御回路40に出力される。制御回路40は、この画像信号を表示部で表示するため、周辺駆動回路22の制御信号(ゲイト線駆動信号、データ線駆動信号)を作成する。この制御信号に従って、周辺駆動回路22は画素マトリクス21を駆動し、リニアセンサ部30で読みとった画像データを表示させる。
The active matrix display device of the present embodiment can display image data read by the linear sensor unit 30 without being processed by a circuit outside the element substrate 10. The
次に、図3〜5を用いて、素子基板10の作製方法を説明する。先ず、図3(A)に示すように、透明基板100全面に下地膜110を形成する。透明基板100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110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。
Next, a method for manufacturing the element substrate 10 will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 3A, a
次に、プラズマCVD法によって非晶質珪素膜を55nm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61を形成した。この結晶化工程は、特にCMOS−TFT400の移動度を高くするのに重要な工程となる。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(図3(A))。
Next, an amorphous silicon film was formed to a thickness of 55 nm by plasma CVD, and an excimer laser beam was irradiated to form a
次に、多結晶珪素膜61をパターニングして、TFT200、300、400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301、201、401、402を形成する。次に、これら半導体層301、201、401、402を覆うゲイト絶縁膜110を形成する。ゲイト絶縁膜110はシラン(SiH4)とN2O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。
Next, the
次に、スパッタ法でアルミニウム膜61を300nmの厚さに形成する。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61にはスカンジウム(Sc)やイットリウム(Y)を0.1〜0.2重量%含有させる(図3(B))。
Next, an
次に、アルミニウム膜61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61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10nmとする。
Next, an anodic oxide film having a dense film quality (not shown) is formed on the surface of the
次に、レジストマスク62を形成し、アルミニウム膜61をパターニングして、電極パターン202、302、403、404を形成する。先に形成された、図示しない緻密な陽極酸化膜は、アルミニウム膜61とレジストマスク62の密着性を高めるためのものである(図3(C))。
Next, a resist
そして、再び陽極酸化を行い、図4(A)に示すように、電極パターン202、302、403、404の側面に多孔質状の陽極酸化膜203、303、405、406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202、302、403、404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203、303、405、406の膜厚は電圧の印加時間によってを制御できる。陽極酸化膜203、303、405、406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(図4(A))。
Then, anodic oxidation is performed again to form porous
そして、レジストマスク62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202、302、403、404の周囲に、緻密な膜質を有する陽極酸化膜204、304、407、408をそれぞれ形成する。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202、302、403、404が、実質的なゲイト電極205、305、409、410として機能する。これらゲイト電極205、305、409、410の周囲に形成された緻密な膜質を有する陽極酸化膜204、304、407、408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(図4(B))。
Then, after removing the resist
図4(B)に示す状態が得られたら、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、ゲイト電極および陽極酸化膜がマスクとして機能し、半導体層201、301、401、402にそれぞれ、N型不純物領域206、306、411、412が自己整合的に形成される(図4(C))。
When the state shown in FIG. 4B is obtained, P ions are doped in order to impart N-type conductivity to the semiconductor. 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 and the anodic oxide film function as a mask, and N-
次に、多孔質状の陽極酸化膜203、303、405、406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1×1014/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207、307、413、414はN型の高濃度不純物領域となり、図4(D)に示した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208、308、415、416はN型の低濃度不純物領域となる。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209、309、417、418はチャネル形成領域となる(図4(D))。
Next, after removing the porous
次に、図5(A)に示すように、CMOS−TFT400の半導体層402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63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414、416の導電型が反転し、P型の不純物領域419、420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(図5(A))。
Next, as shown in FIG. 5A, another semiconductor layer is covered with a resist
そして、図5(B)に示すように、第1の層間絶縁膜130を形成し、N型高濃度不純物領域207、307、413およびP型不純物領域419に達するコンタクトホールを形成する。しかる後、金属膜を形成し、パターニングして、配線210、211、310、311、421、422、423を形成する。なお、TFT400をCMOS構造とするために、配線422でN型高濃度不純物領域414とP型不純物領域419とが接続される。
Then, as shown in FIG. 5B, a first
本実施例では、第1の層間絶縁膜130を厚さ500nmの窒化珪素膜で形成する。第1の層間絶縁膜130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。
In this embodiment, the first
また、配線210、211、310、311、421、422、423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。
In this embodiment, a laminated film made of a titanium film, an aluminum film, and a titanium film is formed by a sputtering method as a metal film that serves as a starting film for the
以上のCMOSプロセスを経て、画素TFT200、受光部TFT300、CMOS−TFT400が同時に完成する(図5(B))。
Through the above CMOS process, the pixel TFT 200, the light receiving portion TFT 300, and the CMOS-
次に図5(C)に示すように、TFT200、300、400を覆う、第2の層間絶縁膜140を形成する。第2の層間絶縁膜140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140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140としてポリイミド膜を1.5μmの厚さに形成する。
Next, as shown in FIG. 5C, a second
次に、第2の層間絶縁膜140に受光部TFT300の配線310に達するコンタクトホールを形成した後、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。
Next, after forming a contact hole reaching the
次に、導電膜をパターニングし、画素TFT200の遮光膜221と、受光部TFT300に接続された下側電極312とをそれぞれ形成する。この導電膜としてチタン、クロムを用いることができる。
Next, the conductive film is patterned to form the
次に、光電変換層322として機能する、水素が添加された非晶質珪素膜(以下、a−Si:H膜と表記する)を基板全面に成膜する。そして、受光部31だけにa−Si:H膜が残存するようにパターニングをし、光電変換層322とする(図5(C))。
Next, an amorphous silicon film to which hydrogen is added (hereinafter referred to as an a-Si: H film) functioning as the
そして、図2に示すように第3の層間絶縁膜150を形成する。第3の層間絶縁膜150を構成する絶縁被膜として、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル等のを樹脂膜を形成すると平坦な表面を得ることができるため、好ましい。あるいは第3の層間絶縁膜150の表面層は上記の樹脂膜とし、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、多層膜を成膜してもよい。本実施例では、絶縁被膜として厚さ0.5μmのポリイミド膜を基板全面に形成した。
Then, a third
ポリイミド膜を成膜した後パターニングする。このパターニングにより、光電変換層322上のポリイミド膜を除去して、残存したポリイミド膜を第3の層間絶縁膜150とする。
After the polyimide film is formed, it is patterned. By this patterning, the polyimide film on the
更に、第3、第2の層間絶縁膜に配線211に達するコンタクトホールを形成する。本実施例では、パターニングにドライエッチング法を用いる。a−Si:H膜(光電変換層322)とポリイミド膜(第2、第3層間絶縁膜140、150)とのエッチング選択比をとるために、エッチングガスに、O2とCF4の混合ガスを用い、その混合比をO2:CF4=95%:5%とする。なお、a−Si:H膜とポリイミド膜との選択比が十分でなく、a−Si:H膜がエッチングされてしまう場合には、a−Si:H膜のエッチング量を見越して、a−Si:H膜を厚めに成膜すればよい。
Further, a contact hole reaching the
なお、上記のパターニングの手段はドライエッチング法に限定するものでなく、光電変換層322に影響を与えずに、第2、第3の層間絶縁膜140、150とのパターニング、コンタクト形成が行える手段であればよい。
Note that the above patterning means is not limited to the dry etching method, and means capable of patterning and contact formation with the second and third
次に、基板全面に透明導電膜を成膜しパターニングして、画素TFT200に接続された画素電極223、光電変換素子320の透明電極323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(図2)。
Next, a transparent conductive film is formed on the entire surface of the substrate and patterned to form a
以上の工程を経て、図1、2に示すような素子基板10が完成する。本実施例では、密着型のリニアセンサ部30および、リニアセンサ部30で読みとられた画像データを表示するための制御を行う制御回路40を同一基板上に設けたため、多機能化しても装置が大型化することがない。
The element substrate 10 as shown in FIGS. 1 and 2 is completed through the above steps. In this embodiment, since the contact type linear sensor unit 30 and the
また、リニアセンサ部30を作製するには、従来アクティブマトリクス型表示装置の製造方法、製造装置を運用できるため、新たな設備投資が不要であり、多機能の表示装置を安価に提供することができる。 Further, since the linear sensor unit 30 can be manufactured by using a conventional method and apparatus for manufacturing an active matrix display device, no new capital investment is required, and a multifunctional display device can be provided at low cost. it can.
例えば、画像の表示部と、紙面上の文字情報、画像情報を読みとる密着型イメージセンサを同一基板上に設けられているので、本実施例の表示装置はワードプロセッサや、ノート型パソコン等のOA機器や、モバイルコンピュータ等の携帯型の情報処理装置の表示装置に好適である。 For example, since an image display unit and a contact image sensor that reads character information and image information on a paper surface are provided on the same substrate, the display device of this embodiment is a word processor, an OA device such as a notebook computer, etc. It is also suitable for a display device of a portable information processing device such as a mobile computer.
また、本実施例において、TFT200、300、400と光電変換素子320の作製順序はTFTの特性、光電変換素子の特性を大きく左右する。TFTの移動度等の電気特性を高めるには、半導体層に対して、結晶化工程やアニール工程、更に水素化処理が必要である。しかし、これらの処理は、光電変換層322のa−Si:Hを結晶化したり、水素を脱気させてしまい、変換効率を低下してしまう。
In this embodiment, the order in which the
そのため、本実施例では、TFT200、300、400をを完成させた後、光電変換素子320を作製することによって、TFT、光電変換素子のそれぞれの特性を最善のものとする。またこのような作製順序とすることで、リニアセンサ部30では、受光部TFT300と光電変換素子320とを積層した構成にできるため、省スペース化が図れる。
Therefore, in this embodiment, after the
実施例1では、画素TFT200、受光素子300、駆動回路、制御回路を構成するCMOS−TFT400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をボトムゲイト型のTFTで構成する例を示す。図6に本実施例の素子基板の断面構成図を示す。図6において、図1と同じ符号は同じ部材を示す。また、煩雑さをさけるため、TFTの構成を示す符号はCMOS−TFT400にのみ付したが、他のTFTも同じ構成要素を有する。
In the first embodiment, an example in which the CMOS-
本実施例のボトムゲイト型のTFTは、下地膜110上に形成されたゲイト電極501と、ゲイト絶縁膜120上に形成された半導体層502、半導体層502のチャネル形成領域上に形成されたチャネルストッパー503と、半導体層に接続された配線504を有する。
The bottom gate type TFT of this embodiment includes a
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、全てのTFT200、300、400を同時に完成するようにする。
The manufacturing process of the bottom gate type TFT of this embodiment may adopt a known manufacturing method, and as in Embodiment 1, all
実施例1では、素子基板10上に、密着型のラインセンサを設ける例を示したが、本実施例では、光電変換素子をマトリクス状に配置したエリアセンサを設けた例を説明する。本実施例の素子基板10の上面図を図7に示す。図7において、図1と同じ符号は同じ部材を示す。 In the first embodiment, an example in which a close contact type line sensor is provided on the element substrate 10 has been described. However, in this embodiment, an example in which an area sensor in which photoelectric conversion elements are arranged in a matrix form will be described. A top view of the element substrate 10 of this example is shown in FIG. 7, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same members.
図7に示すように、実施例1と同様に、素子基板10には、表示部20と、制御回路40、引出端子部50が設けられ、更にエリアセンサ部70が設けられている。本実施例の素子基板の断面構成は図1または図6と同様である。
As shown in FIG. 7, similarly to the first embodiment, the element substrate 10 is provided with a display unit 20, a
エリアセンサ部30は、受光マトリクス71と、受光部駆動回路72とを有する。受光マトリクス71において、実施例1で示す光電変換素子320がマトリクス状に2次元的に配置され、光電変換素子320それぞれに接続された受光部TFT300が配置されている。2つの受光部駆動回路72は共同して受光マトリクス71を走査し、画像データを作成するものである。
The area sensor unit 30 includes a light receiving matrix 71 and a light receiving unit driving circuit 72. In the light receiving matrix 71, the
また、本実施例の素子基板10をモジュール化した場合、エリアセンサ部70に対向して、レンズ等の光学系が設けられる。この光学系で縮小された画像がエリアセンサ70に投影されて、検出されるため、動画像が撮像可能となっている。 When the element substrate 10 of this embodiment is modularized, an optical system such as a lens is provided facing the area sensor unit 70. Since the image reduced by this optical system is projected onto the area sensor 70 and detected, a moving image can be captured.
本実施例において、画素マトリクス21の画素電極223の配列と、受光マトリクス71の光電変換素子320の配列を同じにすると良い。この場合、画素電極223のアドレスと受光セルのアドレスが1対1に対応するため、表示部20で表示するために、制御回路40におけるエリアセンサ部で検知された画像データの加工が簡単化、高速化される。
In this embodiment, the arrangement of the
例えば、画素マトリクス21の画素数を640×480のVGA規格とした場合、画素電極の占有面積は10μm×10μm程度である。受光マトリクス71のセル数も640×480とすると、その占有面積は6.4mm×4.8mm程度となる。よって、アクティブマトリクス型表示装置の素子基板10にエリアセンサ部71を集積化することができる。
For example, when the number of pixels of the
このように、本実施例では、表示部とエリアセンサ部70でなる撮像素子が一体的に設けられているため、TV会議システム、TV電話、インターネット用端末等の通信機能を備えた表示部に好適である。例えば、表示部で対話者の端末から送信された映像を見ながら、エリアセンサ部70で自信の姿を撮影し、対話者の端末に転送することでき、動画像を双方向通信することができる。 As described above, in this embodiment, since the image pickup device including the display unit and the area sensor unit 70 is integrally provided, the display unit having a communication function such as a TV conference system, a TV phone, and an Internet terminal is provided. Is preferred. For example, while watching the video transmitted from the conversation person's terminal on the display part, the area sensor part 70 can take a picture of self-confidence and transfer it to the conversation person's terminal. .
実施例1〜3においては、素子基板にイメージセンサを設ける例を説明したが、本実施例ではイメージセンサの替わりに、太陽電池を設ける例を説明する。図8に本実施例の素子基板の断面構成図を示す。図8において、図2と同じ符号は同じ部材を示し、実施例1と同じ工程で作製されたものであり、受光部TFT300、光電変換素子320の替わりに、太陽電池600を設けている。
In Examples 1 to 3, the example in which the image sensor is provided on the element substrate has been described. However, in this example, an example in which a solar cell is provided instead of the image sensor will be described. FIG. 8 shows a cross-sectional configuration diagram of the element substrate of this example. In FIG. 8, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same members, which are manufactured in the same process as in the first embodiment, and a solar cell 600 is provided instead of the light receiving portion TFT 300 and the
先ず、実施例1に示す工程によって、画素TFT200とCMOS−TFT400を完成する。この際、パターニングを不要とする膜は太陽電池600部分にも形成されており、下地膜110、ゲイト絶縁膜120、第1の層間絶縁膜130が形成されている。
First, the pixel TFT 200 and the CMOS-
次に、第2の層間絶縁膜140を基板100全面に形成する。第2の層間絶縁膜状に導電膜を形成する。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次に、導電膜をパターニングし、画素TFT200の遮光膜221、太陽電池の裏面電極601を形成する。裏面電極601は帯状にパターニングされている。遮光膜221、裏面電極601の出発膜として、チタン膜やクロム膜を用いることができる。
Next, a second
次に、光電変換層602を形成する。光電変換層602には、真性のa−Si:Hや、PIN接合を有するSiや、SiGe等の半導体を用いることができる。本実施例では、a−Si:H膜を成膜した。このa−Si:H膜をパターニングして、太陽電池600にのみに残存させて、光電変換層602を形成する。
Next, the
次に、層間絶縁膜150を形成する。まず、ポリイミド膜を基板全面に形成し、パターニングを施して、光電変換層322上のポリイミド膜を除去して、残存したポリイミド膜を第3の層間絶縁膜150とする。更に、第3、第2の層間絶縁膜に配線211に達するコンタクトホールを形成する。
Next, an
本実施例では、パターニングにドライエッチング法を用いる。a−Si:H膜(光電変換層602)とポリイミド膜(第2、第3層間絶縁膜140、150)とのエッチング選択比をとるために、エッチングガスに、O2とCF4の混合ガスを用い、その混合比をO2:CF4=95%:5%とする。なお、a−Si:H膜とポリイミド膜との選択比が十分でなく、a−Si:H膜がエッチングされてしまう場合には、a−Si:H膜がエッチング量を見越して、a−Si:H膜を厚めに成膜すればよい。
In this embodiment, a dry etching method is used for patterning. In order to obtain an etching selection ratio between the a-Si: H film (photoelectric conversion layer 602) and the polyimide film (second and third
なお、上記のパターニングの手段はドライエッチング法に限定するものでなく、光電変換層322に影響を与えず、第2、第3の層間絶縁膜140、150のパターニング、コンタクト形成が行える手段であればよい。
Note that the above patterning means is not limited to the dry etching method, and may be a means capable of patterning the second and third
次に、基板全面に透明導電膜を成膜しパターニングして、画素TFT200に接続された画素電極223、太陽電池の透明電極603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。
Next, a transparent conductive film is formed on the entire surface of the substrate and patterned to form a
なお、太陽電池600の端子部透明電極603は隣の裏面電極602に接続されている。また、本実施例では光電変換層602に導電率の低いa−Si:H膜を用いたので、セル毎に光電変換層602を分断しなかったが、導電率が高い場合には光電変換層602の分断工程が必要となる。
In addition, the terminal part
以上の工程を経て、図8に示すような素子基板が完成する。本実施例の太陽電池600は、光電変換層602の作製工程を除いて、画素マトリクスとプロセス整合性のあるため、従来のアクティブマトリクス型表示装置の製造方法、製造装置を運用できるため、新たな設備投資が不要である。よって、多機能の表示装置を安価に提供することができる。
The element substrate as shown in FIG. 8 is completed through the above steps. Since the solar cell 600 of this embodiment is process-consistent with the pixel matrix except for the manufacturing process of the
また、本実施例では、太陽電池600のみを新たに設ける例を示したが、太陽電池600と共に、実施例1のリニアセンサ部30や、実施例3のエリアセンサ部70を設けることができる。この場合には、太陽電池600の光電変換層602と、受光部の光電変換素子320の光電変換層322を同じ工程で作製すると工程が簡略化される。また、この場合、太陽電池600の裏面電極601と、光電変換素子320の下側電極321は、画素TFT200の遮光膜221と同じ工程で作製され、太陽電池600の透明電極603と、光電変換素子320の透明電極323は、画素電極223とと同じ工程で作製される。
In the present embodiment, an example in which only the solar cell 600 is newly provided has been described. However, the linear sensor unit 30 of the first embodiment and the area sensor unit 70 of the third embodiment can be provided together with the solar cell 600. In this case, when the
100 透明基板
110 下地膜
120 ゲイト絶縁膜
130 第1の層間絶縁膜
140 第2の層間絶縁膜
150 第3の層間絶縁膜
200 画素TFT
221 遮光膜
223 画素電極
300 受光部TFT
320 光電変換素子
321 下側電極
322 光電変換層
323 透明電極
400 CMOS−TFT
601 裏面電極
602 光電変換層
603 透明電極
100
221
320
601
Claims (8)
前記表示部は、The display unit
前記基板上に形成された第1のアクティブ素子と、A first active element formed on the substrate;
前記第1のアクティブ素子を覆う第1の絶縁膜と、A first insulating film covering the first active element;
前記第1の絶縁膜上に形成された遮光膜と、A light shielding film formed on the first insulating film;
前記遮光膜上に形成された第2の絶縁膜と、A second insulating film formed on the light shielding film;
前記第2の絶縁膜上に形成され、前記第1のアクティブ素子に電気的に接続された画素電極とを有し、A pixel electrode formed on the second insulating film and electrically connected to the first active element;
前記センサ部は、電極、光電変換層、及び透明電極を有する光電変換素子、並びに当該光電変換素子に電気的に接続された第2のアクティブ素子を有する受光部と、前記受光部を駆動する受光部駆動回路とを有し、The sensor unit includes a photoelectric conversion element having an electrode, a photoelectric conversion layer, and a transparent electrode, a light receiving unit having a second active element electrically connected to the photoelectric conversion element, and light reception for driving the light receiving unit. Part drive circuit,
前記受光部は、The light receiving unit is
前記基板上に形成された前記第2のアクティブ素子と、The second active element formed on the substrate;
前記第2のアクティブ素子を覆う前記第1の絶縁膜と、The first insulating film covering the second active element;
前記第1の絶縁膜上に形成され、前記遮光膜と同じ出発膜でなる前記電極と、The electrode formed on the first insulating film and made of the same starting film as the light shielding film;
前記電極上に形成された前記光電変換層と、The photoelectric conversion layer formed on the electrode;
前記光電変換層上に形成され、前記画素電極と同じ出発膜でなる前記透明電極とを有し、The transparent electrode formed on the photoelectric conversion layer and made of the same starting film as the pixel electrode,
前記制御回路は、前記受光部駆動回路を制御し、The control circuit controls the light receiving unit driving circuit,
前記引出端子部は、前記表示部及び前記センサ部の配線を外部の配線と電気的に接続することを特徴とする表示装置。The display terminal characterized in that the lead-out terminal portion electrically connects the wiring of the display portion and the sensor portion to an external wiring.
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