KR100650109B1 - 박막 포토트랜지스터, 그 포토트랜지스터를 이용하는액티브 매트릭스 기판, 및 그 기판을 이용하는 화상 주사장치 - Google Patents

박막 포토트랜지스터, 그 포토트랜지스터를 이용하는액티브 매트릭스 기판, 및 그 기판을 이용하는 화상 주사장치 Download PDF

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Abstract

게이트 절연막(14) 및 반도체 층(15)이 게이트 전극(13)상에 적층되고, 소스 전극(17) 및 드레인 전극(18)이 그들의 단부들 사이에 소정의 거리를 두고 반도체 층(15)상에 형성된다. 소스 전극(17) 및 드레인 전극(18)은 각각 중첩 영역(17a,18a)을 포함하고, 중첩 영역(17a,18a) 중 적어도 일부는 반투명성을 가진다. 이러한 배열에 의해 배선 레이아웃 또는 제조 과정의 복잡화를 야기하지 않고 감광성(Ip/Id)의 개선을 실현한다.

Description

박막 포토트랜지스터, 그 포토트랜지스터를 이용하는 액티브 매트릭스 기판, 및 그 기판을 이용하는 화상 주사 장치{THIN FILM PHOTOTRANSISTOR, ACTIVE MATRIX SUBSTRATE USING THE PHOTOTRANSISTOR, AND IMAGE SCANNING DEVICE USING THE SUBSTRATE}
본 발명은 문서 또는 사진 등의 화상을 주사할 수 있는 화상 주사 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 박막 포토트랜지스터를 포함하는 액티브 매트릭스 기판을 이용하는 평판 화상 주사 장치에 관한 것이다.
근래, 문서 및/또는 사진을 주사하기 위한 클로즈 콘택트 타입 화상 주사 장치로서 플랫 베드(flat-bed) 스캐너가 널리 보급되어 있다. 플랫 베드 스캐너는 리니어 패턴(X 방향)으로 정렬된 화소들을 가진 라인 센서(CCD 라인 센서 등)로써 라인 주사(Y 방향)를 실행함에 의해 2차원 화상을 주사할 수 있다.
그러나, 이러한 라인 센서를 가진 스캐너는 2차원 화상을 주사하기 위해 제공되는 주사 기구로 인해 그의 두께 및 중량의 감소의 면에서 제한적이며, 따라서 주사 속도의 개선에 어려움을 가진다.
이로써, 두께 및 중량의 감소, 및 주사 속도의 증가를 실현하기 위해, 액티브 매트릭스형 2차원 화상 센서(화상 주사 장치)가 개발되었다. 이 액티브 매트릭 스 2차원 화상 센서는 감광 소자(포토다이오드, 포토트랜지스터) 및 스위칭 소자(박막 트랜지스터 등)가 2차원 방식으로 배열되도록 구성되어 있다.
이러한 2차원 화상 센서는 주사 기구를 사용하지 않고 2차원 화상 주사를 가능하게 하며, 따라서 종래의 CCD 라인 센서를 이용하는 "플랫 베드 스캐너"에 비해, 두께 및 중량이 1/10로 감소되고, 주사 속도는 10배를 초과하는 상태로 빨라지게 되어, 사용이 용이한 화상 주사 장치를 실현하게 된다.
일본 공개 특허 출원 지츠카이헤이 02-8055/1990(1990년 1월 18일 발행) 및 일본 공개 특허 출원 토쿠카이헤이 05-243547/1993(1993년 9월 21일 발행)에 개시된 액티브 매트릭스 화상 주사 장치가 이러한 구성을 가진 예들이다.
도12에 도시된 바와 같이, 종래의 액티브 매트릭스 화상 주사 장치에 사용된 액티브 매트릭스 어레이(액티브 매트릭스 기판)는 화소들이 XY 매트릭스 방식으로 배열되고, 각 화소가 광 검출을 위한 박막 트랜지스터(이하, 포토 센서 트랜지스터라 함), 스위칭 박막 트랜지스터(이하, 스위칭 TFT라 함) 및 화소 커패시터(전하 축적 커패시터)를 포함하도록 구성된다.
화소들의 각각의 포토 센서 TFT는 문서 표면 등의 대상물의 흑에 대한 백(밝음 및 어두움)의 비에 따라 변화하는 포토 전류 Ip의 량의 차이로 인해 각 화소의 축적 커패시터에 축적된(또는 축적 커패시터로부터 방전된) 전하량이 서로 다르다. 스위칭 TFT는 각각의 축적 커패시터의 전하량 분포(평면에서의 분포)를 순차 독출하여 대상물의 2차원 정보를 얻는다.
이러한 액티브 매트릭스 화상 주사 장치에서, 포토 센서 TFT의 성능의 개선 은 약한 기준 빔으로도 대상물의 주사를 가능하게 한다. 더 구체적으로, 낮은 조도의 백라이트로도, 포토 전류에 대해 충분한 값이 보장될 수 있어서, 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
또한, 이 구성에서, 광 조사부(도시 안됨)의 축적 커패시터의 충전/방전의 시 정수를 감소시킬 수 있고, 이로써 고속 주사를 가능하게 한다. 따라서, 암 전류에 대한 포토 전류의 비, 즉 포토 센서 TFT의 감광성(Ip/Id)을 증가시키도록 종래 일부 개량이 시도되었다.
예컨대, 일본 공개 특허 출원 토쿠카이헤이 05-243547(종래 기술 1)에서는 감광성(Ip/Id)을 증가시키도록, 포토 센서 TFT의 게이트 절연막 및 스위칭 TFT의 게이트 절연막 사이에 두께 차를 제공함에 의해 조사시의 포토 전류 Ip를 증가시키는 방법을 개시하고 있다. 이 구성의 예로서, 도13은 포토 센서 TFT의 게이트 절연막의 두께 H1 및 스위칭 TFT의 게이트 절연막의 두께 H2가 제1 게이트 절연막 두께 및 제2 게이트 절연막 두께의 전체 합에 동일하게 되도록 두께 H1을 설정하고, 제2 게이트 절연막의 두께에 동일하게 되도록 두께 H2를 설정함에 의해 H1>H2의 관계로 되는 구성을 나타내고 있다. 이러한 방식에서, 이 구성은 포토 센서 TFT의 게이트 절연막 및 스위칭 TFT의 게이트 절연막 사이에 다른 두께를 제공한다.
또한, 일본 공개 특허 출원 토쿠카이헤이 02-215168(1990년 8월 28일 발행) 및 일본 공개 특허 출원 토쿠카이헤이 06-132510(종래 기술 2 : 1994년 5월 13일 발행)에서는 낮은 암 전류 Id에 대한 높은 포토 전류 Ip의 비, 즉 감광성(Ip/Id)을 증가시키기 위해, 게이트 전압에 의해 덜 영향받는 영역에서 광 흡수를 실행하도록 포토 센서 TFT에 복수의 게이트 전극이 제공되는 구성으로 되어 있다. 예컨대, 도14는 암 전류에 대한 포토 전류의 비, 즉 포토 센서 TFT의 감광성(Ip/Id)을 증가시키는 다른 구성을 나타내고 있다. 이 배열에서, 각 포토 센서 TFT는 드레인 전극과 소스 전극 사이에 형성된 콘택트 홀에 대응하는 광 흡수 영역 A를 비정질 실리콘 층상에 제공하도록 2개의 게이트 전극을 가진다.
그러나, 종래 기술1 및 2는 감광성(Ip/Id)을 증가시킬 수 있지만, 여전히 다음과 같은 문제를 가진다.
종래 기술1에서는 스위칭 TFT의 게이트 절연막 및 포토 센서 TFT의 게이트 절연막이 다른 두께로 형성되어야 하므로 TFT의 제조 과정을 복잡하게 한다.
또한, 종래 기술2에서는 복수의 게이트 전극의 제공이 각 화소의 배선 레이아웃을 복잡하게 하므로 고선명 화상을 위한 주사의 어려움을 야기하게 된다.
따라서, 본 발명은 더욱 간단한 구조로 감광성(Ip/Id)의 개선을 실현할 수 있는 포토 센서 TFT를 포함하는 액티브 매트릭스 기판을 제공한다. 또한, 본 발명의 목적은 낮은 전력 소비로(낮은 조도의 백라이트로) 고속 주사를 행할 수 있는 고성능 화상 주사 장치를 실현하는 것이다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제들을 고려하여, 제조 과정 또는 배선 레이아웃의 복잡화를 야기하지 않고 감광성(Ip/Id)을 증가시킬 수 있는 포토 센서 TFT로서 이용될 수 있는 박막 포토트랜지스터, 그 박막 트랜지스터를 이용하는 액티브 매트릭스 기판, 및 그 액티브 매트릭스 기판을 이용하는 화상 주사 장치를 제공하는 것이다.
상기한 문제들을 해결하도록, 본 발명에 따른 박막 포토트랜지스터는 : 게이트 전극; 게이트 전극 상에 제공된 게이트 절연막; 게이트 절연막 상에 적층된 감광성 반도체막; 감광성 반도체막 상에 제공된 소스 전극; 및 감광성 반도체막 상에 제공된 드레인 전극을 포함하며, 소스 전극의 일단 및 드레인 전극의 일단은 소정 거리만큼 분리되어 있으며, 소스 전극 및/또는 드레인 전극은 게이트 전극 상에 수평으로 중첩되는 중첩 영역을 포함하며, 그 중첩 영역은 반투명성을 갖는 적어도 일부분을 포함한다.
상기한 구성에서, 게이트 전극 상에 수평으로 중첩되는 소스 전극 및/또는 드레인 전극의 중첩 영역이 반투명성을 가진 적어도 일부분을 포함하기 때문에, 게이트 전극상의 광 조사량이 증가된다. 더 구체적으로, 감광성 반도체막은 소스 전극 및 드레인 전극의 반투명성을 가진 영역으로부터의 광, 및 소스 전극 및 드레인 전극의 각 단부들 사이의 갭으로부터의 광으로 조사된다.
이로써, 광 전류(Ip)가 증가되며, 따라서 암 전류(Id)에 대한 광 전류의 비로 구해지는 감광성(Ip/Id)이 증가될 수 있다.
또한, 상기한 구성은 복잡한 배선을 필요로 하지 않고, 소스 전극 및 드레인 전극의 일부에 반투명성을 제공하는 것만으로 실현된다. 또한, 박막 트랜지스터의 현재의 제조 과정을 변화시키지 않고 이용할 수 있다.
따라서, 박막 트랜지스터의 상기한 구성은 배선 레이아웃 또는 제조 과정을 복잡하게 하지 않고 감광성(Ip/Id)의 개선을 실현할 수 있다.
예컨대, 동일 사이즈의 박막 포토트랜지스터의 경우, 상기한 바와 같이, 감광성이 증가되어, 광 조사시의 축적 커패시터의 충전(또는 방전)의 시정수가 감소될 수 있다. 그 결과, 주사 속도가 증가될 수 있다.
또한, 포토트랜지스터가 종래 구성과 동일의 감광성 레벨을 필요로 할 때, 박막 포토트랜지스터의 사이즈가 감소될 수 있고, 따라서 그 박막 트랜지스터를 가진 액티브 매트릭스 기판의 화소 밀도가 증가될 수 있음으로써, 고선명 액티브 매트릭스 기판을 실현하게 된다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 강점은 이하의 설명에 의해 분명하게 된다. 또한, 본 발명의 장점들은 도면들을 참조한 이하의 설명에서 명백하게 될 것이다.
도1은 본 발명의 일례로서 박막 포토트랜지스터의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도2는 도1에 도시된 박막 포토트랜지스터를 포함하는 화상 주사 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도3은 도1에 도시된 박막 포토트랜지스터를 가진 액티브 매트릭스 기판을 개략적으로 나타낸 블록 다이어그램이다.
도4는 도2에 도시된 화상 주사 장치에 포함된 패널의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도5는 본 발명의 박막 포토트랜지스터의 감도의 비교를 나타낸 그래프이다.
도6은 본 발명의 다른 예로서 박막 포토트랜지스터의 구성을 개략적으로 나 타낸 단면도이다.
도7a는 본 발명의 또 다른 예로서 박막 포토트랜지스터의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도7b는 도7a의 박막 포토트랜지스터의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도8a는 본 발명의 또 다른 예로서 박막 포토트랜지스터의 구성을 개략적으로 나낸 단면도이고, 도8b는 도8a의 박막 포토트랜지스터의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도9는 본 발명의 다른 예로서 액티브 매트릭스 기판을 개략적으로 나타낸 블록 다이어그램이다.
도10은 도9에 도시된 액티브 매트릭스 기판의 화소 배열을 나타낸 도면이다.
도11은 도9에 도시된 액티브 매트릭스 기판을 포함하는 화상 주사 장치의 화상 주사 동작의 흐름을 나타낸 플로우 챠트이다.
도12는 종래의 포토 센서 TFT 및 스위칭 TFT를 포함하는 액티브 매트릭스 기판을 개략적으로 나타낸 블록 다이어그램이다.
도13은 도12에 도시된 액티브 매트릭스 기판의 화소 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도14는 종래의 포토 센서 TFT의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
[실시예1]
이하에 본 발명의 일 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예에서는 화상 주사 장치로서 2차원 화상 센서를 이용한다.
이하에서는 도2를 참조하여 본 실시예에 따른 2차원 화상 센서에 대해 설명한다. 도2는 2차원 화상 센서를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도2에 나타낸 바와 같이, 2차원 화상 센서는 센서 기판으로서의 액티브 매트릭스 기판(1), 복수의 구동 IC(2)를 포함하는 구동 회로(4)와 액티브 매트릭스 기판(1)을 구동하는 복수의 독출 IC(3)를 포함하는 독출 회로(5), 및 기판의 배면으로부터의 광으로 액티브 매트릭스 기판(1)을 조사하는 광 조사 수단으로서의 백라이트 유닛(6)으로 구성된다.
액티브 매트릭스 기판(1)은 그의 표면을 보호하는 투명 보호막(7)을 가진다. 보호막(7)은 문서가 배치되는 표면 위에 형성된다.
이하에 도3을 참조하여 액티브 매트릭스 기판(1)을 상세하게 설명한다. 도3은 액티브 매트릭스 기판(1)을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
액티브 매트릭스 기판(1)은 도12에 도시된 종래의 액티브 매트릭스 화상 주사 장치와 동일한 회로 구조를 가진다.
더 구체적으로, 도12에 도시된 바와 같이, 액티브 매트릭스 기판(1)은 구동 회로(4)에서 연장하는 전기 배선인 게이트 배선 G1-Gn, 및 독출 회로(5)에서 연장하는 전기 배선인 소스 배선 D1-Dm을 포함한다. 게이트 배선 G1-Gn 및 소스 배선 D1-Dm은 화소들이 각각 정방형으로 섹션화되어 있는 XY 매트릭스 방식(격자 패턴)으로 정렬된다. 각 화소는 스위칭 박막 트랜지스터(이하 스위칭 TFT라 함)(8), 박막 포토 트랜지스터로서의 포토 센싱 박막 트랜지스터(이하 포토 센서 TFT라 함 )(9), 및 전하 축적 커패시터로서의 화소 커패시터(10)를 포함한다.
이하에서는 액티브 매트릭스 기판(1)의 기본적인 동작 원리에 대해 설명한다.
먼저, 각 화소의 포토 센서 TFT(9)는 소정 바이어스 전압(Vss)을 인가함에 의해 OFF 상태로 설정되어 암 전류 Id가 로우로 유지된다. 이 상황 하에서 포토 센서 TFT(9)가 외부 광으로 조사되면, 그의 채널부에서 광여자 캐리어가 생성되며, 포토 센서 TFT(9)의 저항치가 감소한다. 이러한 포토 센서 TFT(9)의 저항치의 변화로 인해 포토 센서 TFT(9)의 소스 및 드레인 사이로 흐르는 전류(광전류 Ip)의 차, 즉 각 포토 센서 TFT(9)에서의 충전량의 차가 야기된다. 이로써 각각의 포토 센서 TFT(9)에 접속된 화소 커패시터(10)의 충전량(또는 방전량)의 차가 발생된다.
따라서, 각 화소 커패시터(10)에 축적된 전하량은 각 화소에 제공된 스위칭 TFT(8)를 순차 온시킴에 의해 소스 배선 D1-Dm을 통해 독출될 수 있다. 이 동작은 각 화소 커패시터(10)에서의 전하량의 평면 분포 정보를 제공하여, 액티브 매트릭스 기판(1)으로의 광 조사에 의해 형성된 화상의 평면 분포 정보를 얻게된다.
이러한 화소를 포함하는 액티브 매트릭스 기판(1)에는, 그의 정면에, 도2에 도시된 바와 같은 보호막(7)(또는 보호 기판)이 더 제공되며, 또한 배면에는, 편평한 발광체로 된 백라이트 유닛(6)(LED 또는 냉음극관으로 된 백라이트)이 제공되어 있다. 이러한 구성에서, 액티브 매트릭스 기판(1)의 표면(보호막(7)을 가진 측)상에 사진 등의 대상 문서를 배치함에 의해, 2차원 화상 주사 장치로서의 2차원 화상 센서가 실현될 수 있다.
이하에서는 도4를 참조하여 2차원 화상 센서의 동작에 대해 설명한다. 도4는 문서 D가 2차원 화상 센서 위에 배치될 때의 문서 주사 상태를 나타낸 도면이다. 설명을 용이하게 하도록, 도면에서 스위칭 TFT(8)는 생략하였다.
2차원 화상 센서에서는, 백라이트 유닛(6)으로부터 방사된 광이 액티브 매트릭스 기판(1)의 개방부를 통과하여, 도4에 도시된 바와 같이, 문서, 즉 주사 대상물의 표면으로 입사된다. 문서 표면에 도달된 광은 문서 표면의 화상 정보에 따라 반사된 다음, 그 반사광은 액티브 매트릭스 기판(1)의 포토 센서 TFT(9)에 도달한다.
액티브 매트릭스 기판(1)을 이용하는 2차원 화상 센서는 2차원 화상을 주사하는 주사 기구를 포함하지 않으며, 따라서 라인 센서를 이용하는 종래의 스캐너와 비교하여, 이 화상 스캐너는 두께 및 중량이 감소되고 또한 주사 속도도 더 빨라지게 된다.
다음, 도1을 참조하여, 상기한 액티브 매트릭스 기판(1)에 제공된 포토 센서 TFT(9)의 구조에 대해 설명한다. 여기에서, 액티브 매트릭스 기판(1)에 제공된 스위칭 TFT(8)는 종래의 것과 동일한 구조를 가지며, 따라서 그에 대한 설명은 생략한다.
도1은 본 발명의 박막 포토트랜지스터에 대한 적절한 구조예로서 포토 센서 TFT(11)의 배열을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도1에 나타낸 바와 같이, 포토 센서 TFT(11)는 글라스 등으로 된 기판(12) 상에 게이트 전극(13)을 포함한다. 게이트 전극(13)은 도3에 도시되어 있는, 게이 트 배선 G1-Gn의 일부, 또는 게이트 배선 G1-Gn으로부터 분할된 전극으로 구성된다.
게이트 전극(13)은 차광막으로서의 기능을 가지도록 금속 막(Al, Ta, Mo, Ti 등으로 제조되며, 0.1-0.4μm 정도의 두께를 가진 막)으로 구성될 필요가 있다. 이 차광 기능에 의해, 액티브 매트릭스 기판(1)의 배면으로부터 직접 입사된 광은 포토 센서 TFT(11)의 채널부 상으로 입사되지 않는다.
또한, 게이트 전극(13)상에 게이트 절연막(SiNx, SiO2 등의, 0.3-0.5μm 정도의 두께를 가진 절연체)이 형성된다. 또한, 감광성 반도체 막으로서의 반도체 층(a-Si, poly-Si 등의, 0.05-0.2μm 정도의 두께를 가진 반도체)(15)이 게이트 절연막(14)상에 형성된다. 이 감광성 반도체막은 상기한 채널부로서 동작한다.
또한, 콘택트 층(16)(n+의 a-Si등의, 0.01-0.05μm 정도의 두께를 가진 반도체), 소스 전극(17) 및 드레인 전극(18)이 반도체 층(15)상에 형성된다. 본 발명은 소스 전극(17) 및 드레인 전극(18)의 재료로서 우수한 반투명성을 가진 ITO(인듐 주석 산화물; 0.1-0.3μm 정도의 두께)를 이용한다. ITO 대신에 IZO(인듐 아연 산화막) 또는 IGO(인듐 게르마늄 산화물) 등의 현존하는 다른 도전성 투명 산화막을 이용할 수 있다. 또한, SnO2, ZnO, 또는 도전성 유기막이 사용될 수 있다. 이들의 현존하는 도전성 투명 산화막을 사용하도록 허용되기 때문에, 소스 전극 및 드레인 전극의 반투명 영역이 복잡한 제조 과정을 거치지 않고 용이하게 형성될 수 있다.
이러한 방식으로, 포토 센서 TFT(11)의 기본 구성이 완료된다.
다음, 최종으로, 포토 센서 TFT(19) 전체를 피복함에 의해 보호 막(SiNx 등)(19)이 형성된다.
본 발명의 특징은 포토 센서 TFT(11)의 소스 전극(17) 및 드레인 전극(18)의 재료들에 있어서 우수한 반투명성을 가진 투명 도전 막을 이용하는 것이다. 종래의 기술에서는, 소스 전극(17) 및 드레인 전극(18)이 금속 막으로 제조될 때, 액티브 매트릭스 기판(1)의 최상부로 조사된 광은, 소스 전극(17) 및 드레인 전극(18)이 차광막으로 작용하기 때문에, 채널부의 소스/드레인 전극 사이에 형성된 작은 갭(갭부(20)), 즉 반도체 층(15)에만 도달된다. 따라서, 광여자 케리어의 생성은 반도체 층(15)으로 제한됨으로써, 감도의 개선을 방해한다.
한편, 본 발명의 포토 센서 TFT(11)에서, 조사 광은 소스 전극(17)이 게이트 전극(13)에 수평으로 중첩되는 중첩 영역(17a), 및/또는 드레인 전극(18)이 게이트 전극(13)에 수평으로 중첩되는 중첩 영역(18a)에서의 채널부로서 반도체 층(15)에 도달된다. 따라서, 광여자 캐리어를 생성하는 영역이 넓혀질 수 있다.
그 결과, 본 발명의 포토 센서 TFT(11)는 종래의 포토 센서 TFT 보다 포토 전류 Ip가 증가하게 될 수 있다. 한편, 광 조사가 없는 경우, 암 전류 Id는 종래의 포토 센서와 동일 레벨로 유지될 수 있다. 따라서, 본 발명의 포토 센서 TFT(11)는 광에 대한 감도(Ip/Id)를 개선할 수 있다.
이하에서 도5를 참조하여 본 발명의 박막 포토트랜지스터의 감도 특성에 대해 설명한다. 도5는 종래의 포토 센서 TFT의 감도 특성 및 본 발명의 박막 포토트랜지스터로서의 포토 센서 TFT의 감도 특성 사이를 비교한 그래프이다.
상기 그래프에서, 각각의 포토 전류 Ip 및 각각의 암 전류 Id 사이의 비교는 각 TFT의 채널부의 사이즈 비(L/W)가 5/15이고, 드레인 전극이 +10V이고, 소스 전극이 GND인 조건에서 실행된다. 또한, 포토 전류 Ip의 측정은 7000룩스의 조도하에서 행해진다.
도5에 도시된 그래프는 각각의 암 전류 Id 사이에는 차가 없지만, 본 발명의 포토 센서 TFT의 포토 전류 Ip는 종래의 포토 센서의 경우 보다 약 2배(게이트가 -10V인 지점에서)로 증가된다. 이 그래프에서, 본 발명의 효과가 증명되었다.
부수적으로, 포토 센서 TFT(11)의 적용에 의해, 소스 배선 D1-Dm(도3에 도시된 것과 같은 격자 패턴의 배선들 중 하나), 및 포토 센서 TFT(11)의 소스/드레인 전극은 TFT 소자의 제조 과정을 간단화하도록 (동일 재료에 의해) 동일 층상에 제조됨이 바람직하다; 더 구체적으로, 투명 도전막(ITO)에 의해 소스 배선 D1-Dm을 형성함이 바람직하다. 그러나, 대면적 및 고선명 액티브 매트릭스 기판을 형성할 때, 소스 배선 D1-Dm은 저저항을 가져야 하며, 따라서 일부 경우에, 소스 배선 D1-Dm은 저저항을 가진 금속 막으로 될 필요가 있다.
이 경우, 먼저, 소스 배선 및 소스/드레인 전극이 투명 도전막(ITO 등) 및 금속 막(Ta, Ti, Mo 등)으로 된 적층 막에 의해 형성된 후, 포토 센서 TFT 영역의 소스/드레인 전극에서만 상부 층으로서 금속 막이 전부 또는 부분적으로 제거되는 방식으로 제조 과정이 실행될 수 있다. 이 과정을 통해 형성된 포토 센서 TFT는 도6, 도7a 및 7b에 도시되어 있다.
도6은 소스 전극(23) 및 드레인 전극(24)이 TFT 소자 영역 전체에서 투명 도 전막으로 형성되도록 금속 막(22)이 제거된 포토 센서 TFT(21)의 구조를 나타낸다.
또한, 도7a 및 7b는 상부 층으로서 금속 층(32)이 제공되고 하부 층으로서 투명 도전막의 ITO가 제공되며, ITO로 된 드레인 전극(34)의 일부 및 소스 전극(33)의 일부에 반투명 특성을 제공하도록, TFT 소자 영역의 금속 막(32)상에 개방부(32a)가 제공되어 있는 포토 센서 TFT(31)를 나타낸다.
또한, 허용 가능한 다른 예로서, 도 8a 및 8b는 소스 배선 및 소스/드레인 전극(42,43)이 투명 도전막(ITO)이 없는 금속 막에 의해서만 형성되고, 드레인 전극(43)의 일부 및 소스 전극(42)의 일부에 반투명 특성을 제공하도록, TFT 소자 영역의 금속 막 상에 개방부(42a,43a)가 제공되어 있는 포토 센서 TFT(41)를 나타낸다.
도7a, 7b, 8a, 및 8b에 도시된 포토 센서 TFT에서, 금속 막에 제공된 개방부의 형상은 특히 한정되지 않으며, 원하는 감광도에 따라 둥근 형상, 슬릿 형태 등으로 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 포토 센서 TFT는 다른 방식들로 배열될 수 있지만, 상기한 효과를 얻기 위해서는 다음 인자들이 필요하다.
1) 게이트 전극, 게이트 절연막, 반도체 막, 소스 전극, 및 드레인 전극이 제공되어야 한다.
2) 소스 전극 및 드레인 전극 각각은 게이트 전극 위에 수평으로 중첩될 중첩 영역을 가져야 한다.
3) 소스 전극 및/또는 드레인 전극은 적어도 중첩 영역의 일 부분에 반투명 성을 가져야 한다.
따라서, 포토 센서 TFT의 구조는 도1, 6, 7a, 7b, 8a, 및 8b에 도시된 것들로 제한되지 않고, 상기한 인자들을 만족시키는 어떠한 구조들에서도 동일한 효과가 얻어질 수 있다.
본 실시예는 화소 선택 기능을 가진 스위칭 TFT(8) 및 감광 기능을 가진 포토 센서 TFT(9)가 액티브 매트릭스 기판(1)에 다른 TFT 소자들에 의해 구성되는 구조에 대해 설명하였지만, 본 발명은 단일의 TFT 소자에 의해 화소 선택 기능 및 감광 기능이 제공되는 경우에 대해서도 유효하다. 이하의 실시예2에서 그러한 구성에 대해 설명한다.
[실시예2]
이하에 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명한다. 실시예1에서와 같이, 본 실시예에서도 화상 주사 장치로서 2차원 화상 센서를 이용한다.
이하 도9를 참조하여 본 실시예에 따른 2차원 화상 센서에 대해 설명한다. 도9는 2차원 화상 센서를 구성하는 액티브 매트릭스 기판(51)의 회로 구성을 나타낸 다이어그램이다.
도9에 나타낸 바와 같이, 액티브 매트릭스 기판(51)은 실시예1에 기재된 액티브 매트릭스 기판(1)과 다르며, 각 화소에 대해 스위칭 TFT 및 포토 센서 TFT 모두를 제공하는 대신에 스위칭 TFT 및 포토 센서 TFT로서 하나의 TFT 소자(박막 트랜지스터)(56)가 제공되도록 구성된다.
따라서, 액티브 매트릭스 기판(51)은 박막 트랜지스터(56)가 화소 선택 기능 을 가진 스위칭 TFT 및 포토 센서 기능을 가진 포토 센서 TFT로서 동작하는 점을 제외하면 액티브 매트릭스 기판(1)과 동일한 구성을 가진다. 따라서, 실시예1과 동등한 구조에 대한 설명은 여기에서 생략한다.
더 구체적으로, 액티브 매트릭스 기판(51)에서, 구동 회로(52)는 도3의 구동 회로(4)와 동일하고, 독출 회로(53)는 도3의 독출 회로(5)와 동일하고, 게이트 배선(54)은 도3의 게이트 배선 G1-Gn과 동일하며, 소스 배선(55)은 도3의 소스 배선 D1-Dm과 동일하다. 도9에 도시된 액티브 매트릭스 기판(51)은 전하 축적 커패시터로서 제공된 화소 커패시터(57)에 접속된 커패시터 배선(58)을 포함한다.
도9에 도시된 바와 같이, 액티브 매트릭스 기판(51)은 각 화소에 대해 하나의 화소 커패시터(57) 및 다기능 TFT로서 하나의 박막 트랜지스터(56)를 포함한다.
도10은 액티브 매트릭스 기판(51)의 화소에 대한 구체적인 플랜의 레이아웃을 나타내고 있다. 이 경우에도, 박막 트랜지스터(56)의 소스 전극(55a) 및 드레인 전극(59)은 투명 전극으로 되어 있다. 따라서, 소스 전극(55a) 및 드레인 전극(59)에서, 게이트(54a)상에서 수평으로 중첩되는 영역은 반투명성을 가진다.
여기에서, 도10 및 11을 참조하여, 상기한 구성을 가진 액티브 매트릭스 기판(51)의 동작에 대해 이하에 설명한다. 도11은 독출 시퀀스를 나타낸 플로우 챠트이다.
먼저, 화소 커패시터(Cs)(57)가 예비 충전된다(단계 S1). 여기에서, 화소 커패시터(축적 커패시터)(57)는 소스 배선(55) 또는 커패시터 배선(58)을 이용하여 예비 충전된다. 소스 배선(55)을 이용하여 예비 충전이 행해질 때, 박막 트랜지스 터(56)는 온되어야 한다.
다음, 백라이트 조사가 행해진다(단계 S2). 여기에서, 액티브 매트릭스 기판(51)은 박막 트랜지스터(56)가 오프된 상태에서 백라이트 유닛에 의해 소정 기간 동안 광(예컨대, 문서의 반사광)으로 조사된다. 그 결과, 예비 충전을 통해 화소 커패시터(57)에 축적된 전하는 도5에 도시된 TFT의 특성, 즉 소스/드레인 전극 사이로 흐르는 전류(포토 전류 Ip)가 광 조사되는 영역에서 증가되는 특성으로 인해 방전된다. 한편, 화소 커패시터(57)에 축적된 전하는 광 조사되지 않는 영역에서는 유지된다. 여기에서, 박막 트랜지스터(56)는 포토 센서 TFT로서 이용된다.
다음, 백라이트가 오프된다(단계 S3).
그 후, 전하의 독출이 행해진다(단계 S4). 더 구체적으로, 액티브 매트릭스 기판(51)에 대한 광 조사가 정지되고, 화소 커패시터(57)에 잔존하는 전하의 독출이 각각의 박막 트랜지스터(56)를 순차 온시킴에 의해 행해져서 화상 정보의 평면 분포를 독출한다. 여기에서, 박막 트랜지스터(56)는 스위칭 TFT로서 이용된다.
부수적으로, 실시예1에서와 같이, 본 실시예에서도 도9에 도시된 (격자 패턴의 배선들 중 하나) 소스 배선(55) 및 박막 트랜지스터(56)의 소스/드레인 전극은 박막 트랜지스터(TFT 소자)의 제조 과정을 간단화하도록 (동일 재료에 의해) 동일 층상에 제조됨이 바람직하다. 따라서, 상기한 실시예1에 기재된 것들(즉, 도1, 6, 7a, 7b, 8a 또는 8b에 도시된 것)과 같은, 본 발명의 포토 센서 TFT를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기한 실시예1에서와 같이, 2차원 화상 주사 장치는 상기 포토 센서 TFT를 가진 액티브 매트릭스 기판의 전면 상에 보호막(또는 보호 기판)을 제공하고, 액티브 매트릭스 기판의 배면 상에 편평한 발광체(LED 또는 냉음극관으로 구성된 백라이트)를 배치하며, 액티브 매트릭스 기판의 전면(또는 보호막을 가진 측) 상에 사진 등의 대상 문서를 배치함에 의해 실현될 수 있다.
실시예1 및 2의 화상 주사 장치는 둘 다 액티브 매트릭스 기판에 고 감광성, 즉 액티브 매트릭스 기판을 구성하는 박막 트랜지스터에 고 감광성을 제공하여, 액티브 매트릭스 기판에 대한 조도의 감소를 실현할 수 있다고 말할 수 있다. 이로써, 백라이트 유닛, 즉 액티브 매트릭스 기판에 대한 조사를 실행하기 위한 광 조사 수단의 전력 소비를 크게 감소시킬 수 있다.
또한, 고 감광성 때문에, 전하 축적 커패시터에 축적된 전하의 독출이 더욱 고속으로 실행될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 낮은 소비 전력(백라이트의 낮은 조도), 및 고속 독출이 가능한 화상 주사 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명은 박막 트랜지스터의 고 감광성을 실현하며, 따라서 감광성의 증가가 억제될 때, 박막 포토트랜지스터의 사이즈가 감소될 수 있다. 이로써, 동일 사이즈의 화소 커패시터를 이용함에 의해, 액티브 매트릭스 기판에서 고선명도를 실현할 수 있다.
또한, 감광성의 증가를 억제하고 액티브 매트릭스 기판에서 동일 화소 밀도를 갖는 더욱 소형의 박막 포토트랜지스터를 이용함에 의해, 화소 커패시터의 사이즈가 증가될 수 있다.
이로써, 화소 커패시터에 더 많은 전하가 축적되므로, 화소 커패시터로부터 전하의 독출 시에, 즉 증폭기에 의한 증폭 시에 높은 정확도가 요구되지 않기 때문에, 성능이 낮고 비용이 저렴한 증폭기를 이용할 수 있다.
또한, 화소 커패시터의 사이즈의 증가에 따라, 화소 커패시터로부터 독출되는 신호량(전하량)이 증가되어, 증폭기로부터의 신호의 S/N을 개선시킨다. 따라서, 성능이 낮은 증폭기라도 효율적으로 작용하며, 단가가 저렴한 2차원 화상 센서가 제공될 수 있다.
실시예1 및 2에서는 포토 센서 TFT의 구조로서 보톰 게이트형 소자에 대해 설명하였지만, 본 발명은 톱게이트형 소자를 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 포토 센서 TFT를 2차원 액티브 매트릭스 어레이에 적용한 예를 설명하였지만, 포토 센서 TFT는 1차원 센서 어레이 또는 독립적인 포토 센싱 소자와 같이 넓은 범위에 사용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 포토트랜지스터는 : 게이트 전극; 게이트 전극 상에 제공된 게이트 절연막; 게이트 절연막 상에 적층된 감광성 반도체막; 감광성 반도체막 상에 제공된 소스 전극; 및 감광성 반도체막 상에 제공된 드레인 전극을 포함하고, 소스 전극의 일단 및 드레인 전극의 일단은 소정 거리만큼 분리되어 있고, 소스 전극 및 드레인 전극은 게이트 전극 상에 수평으로 중첩되는 중첩 영역을 포함하며, 그 중첩 영역은 반투명성을 가진 적어도 일부분을 포함한다.
따라서, 게이트 전극 상에 수평으로 중첩될 소스 전극 및 드레인 전극의 중 첩 영역은 반투명성을 가진 적어도 일부분을 포함하기 때문에, 게이트 전극 상의 광 조사량이 증가된다. 더 구체적으로, 감광성 반도체막은 소스 전극 및 드레인 전극의 반투명성을 가진 영역들로부터의 광 및 소스 전극 및 드레인 전극의 각 단부 사이의 갭으로부터의 광으로 조사된다.
이로써, 광 전류(Ip)가 증가될 수 있고, 따라서 암 전류(Id)에 대한 광 전류의 비로써 구해지는 감광성(Ip/Id)이 증가될 수 있다.
또한, 상기한 구성에서는 소스 전극 및 드레인 전극의 일부에 반투명성을 제공함에 의해서만 실현되므로, 복잡한 배선을 필요로 하지 않는다. 또한, 박막 트랜지스터의 현재의 제조 과정을 변화시키지 않고 이용할 수 있다.
따라서, 박막 트랜지스터의 상기한 구성은 배선 레이아웃 또는 제조 과정을 복잡하게 하지 않고 감광성(Ip/Id)을 개선할 수 있다.
또한, 포토트랜지스터가 종래의 구성과 동일한 감광 레벨을 필요로 할 때, 박막 포토 트랜지스터의 사이즈가 감소될 수 있고, 따라서 박막 트랜지스터를 가진 액티브 매트릭스 기판의 화소 밀도를 증가시킬 수 있어서, 고선명 액티브 매트릭스 기판을 실현하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 박막 포토트랜지스터는 반투명성을 가진 부분이 소스 전극 및/또는 드레인 전극의 투명 도전막에 의해 형성되도록 되어 있다. 또한, 투명 도전막은 투명 도전 산화막이 바람직하다. 투명 도전 산화막은 ITO(인듐 주석 산화물), IZO(인듐 아연 산화물) 또는 IGO(인듐 게르마늄 산화물) 등의 현존하는 투명 도전 산화막으로 될 수 있다. 따라서, 소스 전극 및 드레인 전극의 반투명 영 역은 복잡한 제조 과정을 거치지 않고 현재의 투명 도전 산화막에 의해 용이하게 형성될 수 있다.
또한, 투명 도전 산화막에 의해 소스 전극에 접속된 소스 배선 및 드레인 전극에 접속된 드레인 배선을 형성함에 의해, 박막 포토트랜지스터의 제조 과정에서 투명 도전 재료를 이용하여 소스 배선 및 드레인 배선을 형성할 수 있음으로써, 더 용이하게 반투명 영역을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 박막 포토트랜지스터는 소스 전극 및/또는 드레인 전극이 금속 막에 의해 형성되고, 반투명성을 가진 영역이 개방부를 제공함에 의해 형성되도록 되어 있다.
이 경우, 소스 전극 및/또는 드레인 전극이 금속 막에 의해 형성되기 때문에, 금속 막을 이용하여 소스 전극에 접속된 소스 배선 및 드레인 전극에 접속된 드레인 배선을 형성할 수 있고, 따라서 현존하는 박막 포토트랜지스터의 제조 과정을 변화시키지 않고 적용할 수 있다.
또한, 금속 막상에 제공된 개방부의 사이즈는 요구되는 감광성, 즉 박막 포토트랜지스터의 요구되는 광 전류량에 따라 결정된다.
이하의 2개의 액티브 매트릭스 기판은 상기한 박막 트랜지스터를 이용한 액티브 매트릭스 기판의 예들로 될 수 있다.
즉, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 : 격자 패턴 형태의 전기 배선; 격자 패턴의 각 정방형에 대해 제공되어 전기 배선에 접속된 스위칭 박막 트랜지스터; 및 스위칭 박막 트랜지스터에 접속된 포토 센서 박막 트랜 지스터를 포함하며, 상기 포토 센서 박막 트랜지스터는 상기한 박막 포토트랜지스터로 제조된다.
또한, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 : 격자 패턴 형태의 전기 배선; 및 격자 패턴의 각 정방형에 대해 제공되어 전기 배선에 접속된 박막 트랜지스터를 포함하며, 상기 박막 트랜지스터는 스위칭 기능 및 감광 기능을 모두 가지며, 상기 박막 트랜지스터는 상기한 박막 포토트랜지스터로 제조된다.
이로써, 박막 포토트랜지스터의 광 전류(Ip)가 증가되어, 암 전류(Id)에 대한 광 전류의 비로 구해지는 감광성(Ip/Id)이 증가될 수 있다.
또한, 상기한 구성은 광 전류를 증가시키도록 소스 전극 및/또는 드레인 전극의 적어도 일부에 반투명성을 제공하는 것만으로 제공됨으로써, 감광성 박막 트랜지스터에 대한 복잡한 배선 또는 복잡한 제조 과정을 필요로 하지 않는다.
따라서, 상기한 감광성 박막 트랜지스터를 이용하면 간단한 구성으로 감광성을 증가시킬 수 있는 액티브 매트릭스 기판이 실현된다.
또한, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 박막 포토트랜지스터의 드레인 전극이 전하 축적 커패시터에 접속되도록 구성될 수 있다.
이 경우, 박막 포토트랜지스터의 감광성이 증가하기 때문에, 광 조사시의 축적 커패시터의 충전(방전) 시정수가 감소될 수 있어서, 주사 속도를 증가시키게 된다.
또한, 상기한 박막 포토트랜지스터에서, 박막 포토트랜지스터의 사이즈가 감 소도될 때에도 종래의 구성과 동일한 레벨의 감광성이 실현될 수 있다. 이로써, 동일 사이즈의 액티브 매트릭스 기판을 이용함에 의해, 박막 트랜지스터의 드레인 전극에 접속된 전하 축적 커패시터의 사이즈를 확대할 수 있다.
이로써, 전하 축적 커패시터에 더 많은 전하가 축적되므로, 전하 축적 커패시터로부터 독출된 전하를 증폭시키기 위해 고 정확도의 증폭기를 사용할 필요가 없게된다.
더 구체적으로, 전하 축적 커패시터의 사이즈를 증가시키면, 전하 축적 커패시터로부터 독출된 신호량(전하량)이 증가되어, 증폭기로부터의 신호의 S/N을 개선시킨다. 따라서, 성능이 낮은 증폭기라도 이 구성에서는 충분하게 작용하게 된다.
따라서, 상기한 구성을 가진 액티브 매트릭스 기판이 화상 주사 장치에 적용될 때, 저가의 정확도가 낮은 증폭기도 전하 축적 커패시터로부터 독출된 전하를 증폭하도록 동작될 수 있음으로써, 화상 주사 장치의 제조 비용을 감소시킨다.
또한, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 격자 패턴 형태의 전기 배선이 박막 포토트랜지스터의 소스 전극에 접속된 배선을 포함하고, 그 배선이 투명 도전막으로 제조되어 소스 전극이 형성된 층과 동일 층상에 형성되도록 구성될 수 있다.
이러한 배열에 의해, 반투명성을 가진 소스 전극 및 그 소스 전극에 접속된 소스 배선이 동시에 형성되어, 제조 과정을 간단화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 격자 패턴 형태의 전기 배선이 박막 포토트랜지스터의 소스 전극에 접속된 배선을 포함하고, 그 배선이 투명 도전막으로 제조되어 소스 전극이 형성된 층과 동일 층상에 형성되도록 구성될 수 있다.
이러한 구성에서, 소스 배선은 금속 막에 의해 형성되기 때문에, 배선 저항은 투명 도전막에 의해 형성된 소스 배선 보다 낮게 된다. 따라서, 액티브 매트릭스 기판의 고선명도 또는 업사이징을 실현할 수 있다.
또한, 상기한 액티브 매트릭스 기판은 2차원 화상 주사 장치에 사용된다.
이 경우, 화상 주사 장치가 본 발명의 액티브 매트릭스 기판을 포함하기 때문에, 화상 주사 감도가 개선될 수 있다.
또한, 상기 화상 주사 장치는 액티브 매트릭스 기판에 대해 광 조사를 실행하는 광 조사 수단을 더 포함하고, 광 조사 수단은 액티브 매트릭스 기판의 화상 주사를 위한 측에 대향하는 측상에 제공되어 있다.
이 구성에서, 액티브 매트릭스 기판은 고 감광성을 가진 박막 포토트랜지스터를 포함하기 때문에, 광 조사 수단에 의해 주사하는 화상의 광 조도가 감소될 수 있다. 따라서, 광 조사 수단의 전력 소비가 감소될 수 있어서, 화상 주사 장치를 통한 전체적인 전력 소비가 감소된다.
본 발명의 특성 및 장점들을 더 완전하게 이해하도록, 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명하였다.
이상 본 발명이 설명되었지만, 여러 가지 방식으로 변경될 수 있음은 자명하다. 이러한 변경은 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나는 것으로 간주되지 않고, 당업자들에게 분명한 바와 같이 이들 모든 변형은 첨부된 특허청구의 범위 내에 포 괄되는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 포토트랜지스터는 제조 과정 및 배선 레이아웃을 간단화하기에 적합하고, 또한 감광성(Ip/Id)의 개선에 적합하다.
또한, 포토트랜지스터가 종래의 구성과 동일한 감광성 레벨을 필요로 할 때, 박막 포토트랜지스터 자체의 사이즈가 감소될 수 있고, 따라서 그 박막 트랜지스터를 가진 액티브 매트릭스 기판의 화소 밀도를 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 박막 포토트랜지스터는 고선명 액티브 매트릭스 기판을 실현하기에 적합하다.

Claims (13)

  1. 게이트 전극;
    게이트 전극 상에 제공된 게이트 절연막;
    게이트 절연막 상에 적층된 감광성 반도체막;
    감광성 반도체막 상에 제공된 소스 전극; 및
    감광성 반도체막 상에 제공된 드레인 전극을 포함하며,
    소스 전극의 일단 및 드레인 전극의 일단은 소정 거리만큼 분리되어 있으며,
    소스 전극 및/또는 드레인 전극은 게이트 전극 상에 수평으로 중첩되는 중첩 영역을 포함하며, 그 중첩 영역은 반투명성을 갖는 적어도 일부분을 포함하는 박막 포토트랜지스터.
  2. 제1항에 있어서, 반투명성을 갖는 부분은 소스 전극 및/또는 드레인 전극에 투명 도전막에 의해 형성되는 박막 포토트랜지스터.
  3. 제2항에 있어서, 투명 도전막은 투명 도전 산화막인 박막 포토트랜지스터.
  4. 제1항에 있어서, 소스 전극 및/또는 드레인 전극은 금속 막에 의해 형성되고, 반투명성을 갖는 부분은 개방부를 제공함에 의해 형성되는 박막 포토트랜지스터.
  5. 격자 패턴 형태의 전기 배선;
    격자 패턴의 각 정방형에 대해 제공되어 전기 배선에 접속되는 스위칭 박막 트랜지스터; 및
    스위칭 박막 트랜지스터에 접속되며, 청구항1에 기재된 박막 포토트랜지스터로 제조되는 포토 센서 박막 트랜지스터를 포함하는 액티브 매트릭스 기판.
  6. 격자 패턴 형태의 전기 배선; 및
    격자 패턴의 각 정방형에 대해 제공되어 전기 배선에 접속되며, 스위칭 기능 및 감광 기능 둘다를 가지며, 청구항1에 기재된 박막 포토트랜지스터로 제조되는 박막 트랜지스터를 포함하는 액티브 매트릭스 기판.
  7. 제5항 또는 6항에 있어서, 박막 포토트랜지스터의 드레인 전극은 전하 축적 커패시터에 접속되는 액티브 매트릭스 기판.
  8. 제5항 또는 6항에 있어서, 격자 패턴 형태의 전기 배선은 박막 포토트랜지스터의 소스 전극에 접속된 배선을 포함하며, 이 배선은 소스 전극이 형성된 층과 동일 층에 형성되며 투명 도전막으로 제조되는 액티브 매트릭스 기판.
  9. 제8항에 있어서, 투명 도전막은 투명 도전 산화막인 액티브 매트릭스 기판.
  10. 제5항 또는 6항에 있어서, 격자 패턴 형태의 전기 배선은 박막 포토트랜지스터의 소스 전극에 접속되는 배선을 포함하며, 이 배선은 투명 도전막 및 금속 막으로 제조되며, 투명 도전막은 소스 전극이 형성된 층과 동일 층에 형성되는 액티브 매트릭스 기판.
  11. 제10항에 있어서, 투명 도전막은 투명 도전 산화막인 액티브 매트릭스 기판.
  12. 2차원 화상 주사 수단으로서, 청구항 5에 기재된 액티브 매트릭스 기판을 포함하는 화상 주사 장치.
  13. 제12항에 있어서, 액티브 매트릭스 기판에 대한 광 조사를 실행하며, 액티브 매트릭스 기판의 화상 주사를 위한 측에 대향하는 측상에 제공되어 있는 광 조사 수단을 더 포함하는 화상 주사 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100991559B1 (ko) 2007-04-13 2010-11-04 주식회사 엘지화학 박막트랜지스터 제조방법 및 이에 의해 제조된박막트랜지스터

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4266656B2 (ja) * 2003-02-14 2009-05-20 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び放射線撮像装置
US8053777B2 (en) * 2005-03-31 2011-11-08 General Electric Company Thin film transistors for imaging system and method of making the same
KR101264708B1 (ko) * 2006-11-29 2013-05-16 엘지디스플레이 주식회사 액정 표시장치의 광량 검출회로 및 이의 제조방법
DE102007057089B4 (de) * 2006-12-22 2010-04-29 Lg Display Co., Ltd. Flüssigkristallanzeige mit Photosensor und Herstellungsverfahren derselben
KR100759086B1 (ko) * 2007-02-23 2007-09-19 실리콘 디스플레이 (주) 국부 산화를 이용한 박막 트랜지스터 제조 방법 및 투명박막 트랜지스터
JP4925929B2 (ja) * 2007-06-07 2012-05-09 株式会社 日立ディスプレイズ 表示装置
JP2009060001A (ja) * 2007-09-03 2009-03-19 Casio Comput Co Ltd フォトトランジスタ
US9041202B2 (en) 2008-05-16 2015-05-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method of the same
CN101958357B (zh) * 2009-04-21 2013-07-17 华映光电股份有限公司 感光组件
TWI596741B (zh) * 2009-08-07 2017-08-21 半導體能源研究所股份有限公司 半導體裝置和其製造方法
KR101680047B1 (ko) * 2009-10-14 2016-11-28 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치 및 그 제작 방법
KR101696410B1 (ko) * 2009-11-11 2017-01-16 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그 동작 방법
TWI451584B (zh) * 2009-11-16 2014-09-01 Univ Nat Chiao Tung 一種非晶系氧化物半導體的光感測器裝置與其製作方法
KR101108178B1 (ko) * 2010-07-27 2012-01-31 삼성모바일디스플레이주식회사 박막 트랜지스터 센서 및 박막 트랜지스터 제조 방법
TWI495105B (zh) * 2011-12-21 2015-08-01 Nat Applied Res Laboratories 金屬閘極奈米線薄膜電晶體元件及其製造方法
US8987071B2 (en) * 2011-12-21 2015-03-24 National Applied Research Laboratories Thin film transistor and fabricating method
US9083839B2 (en) * 2013-01-15 2015-07-14 Peter Wayne deFremery Imaging device
TWI491032B (zh) * 2013-02-05 2015-07-01 Innolux Corp 主動矩陣式影像感測面板及裝置
CN105047674B (zh) * 2015-08-06 2018-09-04 京东方科技集团股份有限公司 阵列基板及其制备方法和显示装置
JP6814429B2 (ja) * 2015-08-10 2021-01-20 天馬微電子有限公司 光センサ素子及び光電変換装置
US10439069B2 (en) * 2015-08-10 2019-10-08 Nlt Technologies, Ltd. Optical sensor element and photoelectric conversion device
CN109860328B (zh) * 2019-03-07 2020-11-24 昆山龙腾光电股份有限公司 光传感器及其制作方法和显示装置
TWI744072B (zh) * 2020-11-05 2021-10-21 睿生光電股份有限公司 光偵測裝置
CN112599630B (zh) * 2020-12-07 2022-06-10 Tcl华星光电技术有限公司 光传感器和显示装置
CN112993076B (zh) * 2021-02-19 2023-01-10 京东方科技集团股份有限公司 光电子集成基板及其制备方法、光电子集成电路
CN113363343A (zh) * 2021-05-31 2021-09-07 Tcl华星光电技术有限公司 半导体器件和感光装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH028055U (ko) 1988-06-24 1990-01-18
JP2938083B2 (ja) 1989-02-16 1999-08-23 株式会社日立製作所 薄膜トランジスタおよびそれを用いた光センサ
JP2947535B2 (ja) * 1991-03-27 1999-09-13 キヤノン株式会社 薄膜半導体装置及び受光素子及び光センサ
JPH05243547A (ja) 1992-03-02 1993-09-21 Hitachi Ltd 薄膜光センサ
JPH06132510A (ja) 1992-10-16 1994-05-13 Hitachi Ltd 薄膜光センサ
JPH06140614A (ja) * 1992-10-28 1994-05-20 Hitachi Ltd 光電変換装置及びそれを用いた放射線撮像装置
JPH07326791A (ja) * 1994-06-01 1995-12-12 Casio Comput Co Ltd 入出力装置
JPH11307756A (ja) * 1998-02-20 1999-11-05 Canon Inc 光電変換装置および放射線読取装置
US6518594B1 (en) * 1998-11-16 2003-02-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor devices
CN1195243C (zh) * 1999-09-30 2005-03-30 三星电子株式会社 用于液晶显示器的薄膜晶体管阵列屏板及其制造方法
US6791144B1 (en) * 2000-06-27 2004-09-14 International Business Machines Corporation Thin film transistor and multilayer film structure and manufacturing method of same
US6794682B2 (en) * 2001-04-04 2004-09-21 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor device, method for manufacturing the same, and radiation detector

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100991559B1 (ko) 2007-04-13 2010-11-04 주식회사 엘지화학 박막트랜지스터 제조방법 및 이에 의해 제조된박막트랜지스터

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Publication number Publication date
CN100394608C (zh) 2008-06-11
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TWI230458B (en) 2005-04-01
US20050179964A1 (en) 2005-08-18

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