專利名稱：薄膜晶體管、具備該薄膜晶體管的光傳感器電路和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管、具備該薄膜晶體管的光傳感器電路和內(nèi)置有該光傳 感器電路的顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來，正在開發(fā)一種顯示裝置，該顯示裝置構(gòu)成為在具有多個(gè)像素的顯示面板 的顯示區(qū)域中以一定的間隔配置多個(gè)光傳感器，而且將該光傳感器設(shè)置在對應(yīng)的像素的內(nèi) 部。在這種顯示裝置中，除通常的顯示功能外，還能夠具有利用了上述光傳感器的例如如下 各種功能背光源的調(diào)光功能、觸摸面板功能、用于文字識別的OCR功能、或指紋認(rèn)證等安 全性功能。(現(xiàn)有的光傳感器電路)圖7是表示上述的顯示裝置所具備的顯示區(qū)域的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)該顯示區(qū)域的電路 模塊的結(jié)構(gòu)圖，記載在以下的專利文獻(xiàn)1中。構(gòu)成顯示區(qū)域70的多個(gè)像素的各個(gè)均具備顯示像素86和光傳感器像素87。顯示像素86形成在縱橫地排列設(shè)置的源極信號線83與柵極信號線82a的各交點(diǎn) 或者其附近，包括薄膜晶體管(Thin Film Transistor，以下簡稱為“TFT”)92、在連接在 TFT92的一端上的像素電極101和與像素電極101對置的共用電極之間構(gòu)成的液晶電容、和 在像素電極101與共用信號線91之間連接的輔助電容95。光傳感器像素87具備將三個(gè)TFT102a、102b、102c用作開關(guān)元件的公知的CMOS光 傳感器電路。該光傳感器電路包括作為光電二極管動(dòng)作的TFT104 ；保持預(yù)充電電壓的積 分電容103 ；作為源極跟隨器(source follower)動(dòng)作的TFT102b ；作為對積分電容103施 加上述預(yù)充電電壓的開關(guān)元件動(dòng)作的TFT 102a ；和有選擇地向光傳感器輸出信號線85輸 出TFT102b的源極跟隨器的輸出的TFT102C。TFT102a的一端被連接到預(yù)充電電壓信號線84，另一端與TFT102b的柵極電極連 接。TFT102a的柵極電極被連接到柵極信號線82。作為光傳感器元件的TFT104、TFT102b和 積分電容103的一端被連接到共用信號線91。TFT104和積分電容103的另一端與TFT102b 的柵極電極連接。TFT102C的柵極電極被連接到柵極信號線82b。此外，選擇顯示像素86的柵極信號線82a由柵極驅(qū)動(dòng)器電路72a驅(qū)動(dòng)，使光傳感 器像素87動(dòng)作的柵極信號線82b、82c由柵極驅(qū)動(dòng)器電路72b驅(qū)動(dòng)，預(yù)充電電壓信號線84和 光傳感器輸出信號線85由光傳感器處理電路78驅(qū)動(dòng)，源極信號線83由源極驅(qū)動(dòng)器74驅(qū) 動(dòng)。當(dāng)對柵極信號線82c施加導(dǎo)通電壓而TFT102a導(dǎo)通時(shí)，從光傳感器處理電路78施 加到預(yù)充電電壓信號線84的預(yù)充電電壓經(jīng)由TFT102a施加于TFT104的一端和積分電容 103。由此，預(yù)充電電壓被積分電容103保持，并且對光傳感器元件即TFT104施加反向偏壓。 另外，預(yù)充電電壓為TFT102b導(dǎo)通的電壓(閾值電壓Vth以上)。
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當(dāng)在該狀態(tài)下向TFT104照射光時(shí)，在TFT104引起與光的強(qiáng)度相對應(yīng)的電流的漏 泄，因此積分電容103所保持的電荷通過TFT104的溝道間，與光的強(qiáng)度相對應(yīng)地進(jìn)行放電。 因此，通過向TFT104照射光而積分電容103的兩端的電壓發(fā)生變化，TFT102b的柵極電壓
發(fā)生變化。S卩，照射到TFT104的光越強(qiáng)，積分電容103所保持的電荷的放電量越大，因此在照 射到TFT104的光量為0的情況下，TFT102b成為導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)照射到TFT104的光量增加時(shí)， TFT102b的柵極逐漸關(guān)斷(close)，在照射到TFT104的光量充分大的情況下，TFT102b成為 斷開狀態(tài)。當(dāng)從柵極驅(qū)動(dòng)器電路72b向柵極信號線82b施加導(dǎo)通電壓時(shí)，TFT102c導(dǎo)通，因此， 此時(shí)若TFT102b為導(dǎo)通狀態(tài)(即，TFT104為未受光的暗狀態(tài))，則光電傳感器輸出信號線85 的電荷經(jīng)由TFT102c、102b向共用信號線91放電(有時(shí)也利用共用信號線91的電位進(jìn)行 充電)。通過使TFT102b的輸出電壓變化、且使光電傳感器輸出信號線85的電荷變化，光電 傳感器輸出信號線85的電位發(fā)生變化。即使TFT102C導(dǎo)通，若TFT102b為斷開狀態(tài)(即， TFT104為受光的明狀態(tài))，則光電傳感器輸出信號線85的電荷也不發(fā)生變化。這樣，來自光電傳感器像素87的輸出電壓在暗狀態(tài)下的電壓與明狀態(tài)下的電壓 之間發(fā)生變化，并經(jīng)由光電傳感器輸出信號線85被光電傳感器處理電路78檢測。此外，在以下的非專利文獻(xiàn)1中公開了一種將上述三個(gè)TFT102a、102b、102c減少 為一個(gè)TFT的光傳感器電路。另外，關(guān)于該光傳感器電路的詳細(xì)說明，將在本發(fā)明的實(shí)施方 式中進(jìn)行。(現(xiàn)有的TFT結(jié)構(gòu))但是，在起到根據(jù)光的強(qiáng)度來改變?nèi)缟纤龅墓鈧鞲衅鞯妮敵龅淖饔玫腡FT102b 中，出于抑制TFT的特性隨時(shí)間的經(jīng)過而劣化(例如，TFT成為導(dǎo)通的閾值電壓偏離設(shè)計(jì)值 等)、使TFT的特性穩(wěn)定的目的，采用圖1 (c)所示的GOLD構(gòu)造。S卩，在作為N型TFT構(gòu)成的TFT102b中，以夾著溝道區(qū)域83的方式形成有一對高 濃度雜質(zhì)區(qū)域(源極和漏極)81、82，該一對高濃度雜質(zhì)區(qū)域81、82是在作為動(dòng)作層的硅膜 中高濃度地引入N型雜質(zhì)而形成的，在該高濃度雜質(zhì)區(qū)域81、82各自與溝道區(qū)域83之間， 形成有低濃度地引入N型雜質(zhì)而形成的低濃度雜質(zhì)區(qū)域(以下，稱為“LDD (Lightly Doped Drain，輕摻雜漏區(qū))區(qū)域”)84、85。進(jìn)一步，TFT102b的柵極電極80具有不僅與溝道區(qū)域83相對，也與LDD區(qū)域 84、85相對且與LDD區(qū)域84、85重疊(overlap)的LDD構(gòu)造。將這樣的LDD構(gòu)造稱為 GOLD (Gate-drain OverlappedLDD，柵漏重疊輕摻雜漏區(qū))構(gòu)造(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。另外，在為圖1(c)所示的構(gòu)造的情況下，高濃度雜質(zhì)區(qū)域81為被連接到圖7的共 用信號線91的漏極，高濃度雜質(zhì)區(qū)域82為與圖7的TFT102C的漏極連接的源極。專利文獻(xiàn)1 日本公開專利公報(bào)“特開2006-267967號公報(bào)(
公開日2006年10 月5日)”專利文獻(xiàn)2 日本公開專利公報(bào)“特開2000-299469號公報(bào)(
公開日期2000年10 月24日)”非專利文獻(xiàn) 1 :A Continuous-Grain Silicon-System LCD With OpticalInput Function(IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS，VOL. 42，NO. 12,PP2904-2912DECEMBER2007 ；Chris J. Brown, Hiromi Kato, Kazuhiro Maeda, and Ben Hadwen)

發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述現(xiàn)有的光傳感器電路和TFT的結(jié)構(gòu)中，存在如下問題對傳感器的輸 出電壓起到重要作用的源極跟隨器TFT (例如，上述TFT102b)的柵極電位易受到來自施加 于像素電極的顯示信號的影響，導(dǎo)致傳感器特性降低。這是由于，在TFT102b的柵極電極80與像素電極101之間產(chǎn)生的寄生電容105 (圖 7)因TFT102b的GOLD構(gòu)造而變大。上述寄生電容105產(chǎn)生的根本原因是例如圖7所示的像素電極101實(shí)際上未收 納于顯示像素86的區(qū)域內(nèi)，而是以覆蓋光電傳感器像素87的區(qū)域的方式形成，因此致使上 述TFT102b的柵極電極86與像素電極101對置。而且，在具有GOLD構(gòu)造的TFT102b中，由于不得不增大柵極電極80與LDD區(qū)域 84、85重疊(overlap)的部分，因此柵極電極86與像素電極101的對置的面積變大。該情 況引起上述寄生電容105增大。在此，參照表示本發(fā)明的實(shí)施方式的圖5來確認(rèn)源極跟隨器TFT的柵極電極和像 素電極相對的狀態(tài)。圖5是表示在俯視觀察進(jìn)行彩色顯示的顯示裝置的R像素、G像素和B 像素時(shí)光傳感器電路的周邊部的平面圖，表示包括作為被G像素的像素電極35G覆蓋的源 極跟隨器TFT的TFT =Ml和被B像素的像素電極35B覆蓋的PIN型光電二極管30的光傳感 器電路。像這樣，由像素電極覆蓋內(nèi)置在像素中的光傳感器電路的理由，是為了提供一種 確保像素的開口率且即使內(nèi)置有光傳感器電路也能夠進(jìn)行明亮的顯示的顯示裝置。像這樣，在源極跟隨器TFT的柵極電極與像素電極對置的結(jié)構(gòu)中，由于向像素電 極輸入總是變動(dòng)的顯示信號，因此在柵極電極上形成顯示信號一直變動(dòng)的狀態(tài)。在該狀態(tài) 下，顯示信號通過寄生電容對源極跟隨器TFT的柵極電位施加影響，寄生電容越大則該影 響越大。這樣，寄生電容越大則傳感器的輸出電壓越低等特性劣化變得明顯。本發(fā)明是鑒于上述的問題而完成的，其目的在于提供一種薄膜晶體管，其涉及使 內(nèi)置在構(gòu)成顯示裝置的顯示畫面的像素中的光傳感器的輸出導(dǎo)通、斷開的薄膜晶體管，且 具有難以受到來自顯示信號的影響的構(gòu)造，并且本發(fā)明還提供一種具備該薄膜晶體管從而 特性穩(wěn)定的光傳感器電路和具有穩(wěn)定的功能的顯示裝置。為解決上述的課題，本發(fā)明的薄膜晶體管，其在電流的方向被設(shè)定為單向的路徑 中使用，在溝道區(qū)域的兩側(cè)具有高濃度雜質(zhì)區(qū)域，該薄膜晶體管的特征在于，構(gòu)成為僅在 相應(yīng)于電流的方向而流入與上述高濃度雜質(zhì)區(qū)域的極性對應(yīng)的載流子的一側(cè)的高濃度雜 質(zhì)區(qū)域與溝道區(qū)域之間夾著低濃度雜質(zhì)區(qū)域。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，在為電流的方向被設(shè)定為單向的路徑中使用的薄膜晶體管的情 況下，與上述高濃度雜質(zhì)區(qū)域的極性對應(yīng)的載流子的流入側(cè)被確定為一側(cè)。例如，若上述高 濃度雜質(zhì)區(qū)域的極性為N型，則電子的流入側(cè)被確定為與上述電流流向相反的方向，若上 述高濃度雜質(zhì)區(qū)域的極性為P型，則空穴的流入側(cè)被確定為與上述電流流向相同的方向。在與上述高濃度雜質(zhì)區(qū)域的極性對應(yīng)的載流子的流入側(cè)被確定為一側(cè)的結(jié)構(gòu)中， 如果該被確定側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域和溝道區(qū)域以接觸的方式配置，則在該接觸的部位附近，生成使薄膜晶體管的特性劣化的熱載流子。換言之，在上述被確定側(cè)的相反側(cè)的高濃度 雜質(zhì)區(qū)域與溝道區(qū)域之間幾乎不生成熱載流子。因此，為了抑制上述熱載流子的生成，本發(fā)明的薄膜晶體管具備該被確定的一側(cè) 的高濃度雜質(zhì)區(qū)域與溝道區(qū)域之間夾著低濃度雜質(zhì)區(qū)域的LDD構(gòu)造(單側(cè)LDD構(gòu)造)。艮口， 構(gòu)成為在上述被確定側(cè)的相反側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域與溝道區(qū)域之間沒有夾著低濃度雜質(zhì) 區(qū)域。具備上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的薄膜晶體管，在溝道區(qū)域的兩側(cè)具備低濃度雜質(zhì)區(qū)域， 并且相比于具有柵極電極與兩個(gè)低濃度雜質(zhì)區(qū)域以重疊的方式對置的GOLD構(gòu)造的薄膜晶 體管，能夠縮小柵極電極的面積。S卩，能夠采用柵極電極與構(gòu)成單側(cè)LDD構(gòu)造的低濃度雜質(zhì)區(qū)域以重疊的方式對置 的單側(cè)GOLD構(gòu)造，或者采用柵極電極與低濃度雜質(zhì)區(qū)域不重疊、而是僅與溝道區(qū)域以重疊 的方式對置的結(jié)構(gòu)。其結(jié)果是，例如如本發(fā)明的薄膜晶體管內(nèi)置于構(gòu)成顯示裝置的顯示畫面的像素 中、由設(shè)置于該像素的像素電極覆蓋的情況那樣，在柵極電極與其他電路的電極、或與配線 對置的結(jié)構(gòu)中所產(chǎn)生的寄生電容變得比現(xiàn)有技術(shù)小。因此，薄膜晶體管的動(dòng)作不易受到施 加在其他電路的電極的信號的影響而達(dá)到穩(wěn)定。另外，在采用柵極電極不僅與溝道區(qū)域?qū)χ?、進(jìn)而還以重疊的方式與低濃度雜質(zhì) 區(qū)域?qū)χ玫纳鲜鰡蝹?cè)GOLD構(gòu)造的情況下，能夠使薄膜晶體管的特性更加穩(wěn)定。本發(fā)明的光傳感器電路，其具備光傳感器元件，該光傳感器電路的特征在于，作為 將與上述光傳感器元件的受光量對應(yīng)的電壓從光傳感器電路輸出的開關(guān)部件，使用上述薄 膜晶體管。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的作為對象的光傳感器電路具備使與光傳感器元件的受 光量相對應(yīng)的電壓從光傳感器電路輸出的開關(guān)部件即薄膜晶體管。上述薄膜晶體管設(shè)置在 電流單向地流動(dòng)的路徑中，并且能夠輸出從柵極電位減去閾值電壓后得到的電壓，作為源 極跟隨器晶體管發(fā)揮作用。此外，上述薄膜晶體管也被稱為電壓跟隨器晶體管。這樣的光傳感器電路，由于構(gòu)成電路的元件較少，因此具有易于內(nèi)置在構(gòu)成顯示 裝置的顯示畫面的像素中的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)一步，將像素的構(gòu)造設(shè)計(jì)為對每個(gè)像素或每規(guī)定數(shù)量 的多個(gè)像素設(shè)置光傳感器電路，并且通過被輸入顯示信號的像素電極覆蓋光傳感器電路， 使得即使內(nèi)置光傳感器電路也能夠確保像素的開口率。在這樣的像素構(gòu)造的情況下，本發(fā)明的光傳感器電路，由于包括具有柵極電極面 積較小的單側(cè)LDD構(gòu)造或單側(cè)GOLD構(gòu)造的本發(fā)明的薄膜晶體管，因此能夠使光量的檢測動(dòng) 作穩(wěn)定。因此，能夠使內(nèi)置有本發(fā)明的光傳感器電路的顯示裝置具有穩(wěn)定的各種功能，例如 觸摸面板功能、OCR功能或指紋認(rèn)證等安全性功能。進(jìn)一步，由于在和與柵極電極對置的其他電極、配線之間產(chǎn)生的寄生電容變小，因 此光傳感器電路檢測受光量的反應(yīng)速度加快，寄生電容的引入電壓變小，因此產(chǎn)生動(dòng)態(tài)范 圍得以提高等各種效果。進(jìn)一步，通過薄膜晶體管具有本發(fā)明的單側(cè)LDD構(gòu)造或單側(cè)GOLD構(gòu)造，薄膜晶體 管的電容變小，其結(jié)果是，能夠減輕向薄膜晶體管供給電源電壓的源極總線和從薄膜晶體 管讀出信號的源極總線的負(fù)荷。由此，能夠縮短光傳感器元件輸出的檢測信號的讀取時(shí)間。讀取時(shí)間的縮短對光檢測的高分辨率化是非常有利的。另外，就該效果的程度而言，單側(cè)LDD構(gòu)造與單側(cè)GOLD構(gòu)造相比，薄膜晶體管的電 容更小，其結(jié)果是，能夠進(jìn)一步降低源極總線的負(fù)荷，從而能夠進(jìn)一步縮短檢測信號的讀取 時(shí)間。本發(fā)明的上述光傳感器電路可以為第一結(jié)構(gòu)上述光傳感器電路還包括具有被連接到選擇信號輸入線的第一電極的電容，上述光傳感器元件為光電二極管，該光電二極管包括與作為上述開關(guān)部件的上 述薄膜晶體管的柵極和上述電容的第二電極連接的第三電極、和連接到初始化信號輸入線 的第四電極，上述第四電極構(gòu)成為在復(fù)位期間中，為了將上述電容充電到成為設(shè)定電壓，接收 對上述光電二極管施加正向偏壓的第一電壓，并且，在光檢測期間中接收對光電二極管施 加反向偏壓的第二電壓，上述電容的第一電極構(gòu)成為在檢測信號讀取期間中從上述選擇信號輸入線接收 使上述柵極的電位上升的第三電壓。本發(fā)明的上述光傳感器電路可以為第二結(jié)構(gòu)上述光傳感器電路還包括具有被施加一定電壓的第一電極的電容；和開關(guān)晶體管，其具有與作為上述開關(guān)部件的上述薄膜晶體管的漏-源極導(dǎo)電路串 聯(lián)連接的漏_源極導(dǎo)電路，并且具有連接到選擇信號輸入線的柵極，上述光傳感器元件為光電二極管，該光電二極管包括與上述薄膜晶體管的柵極 和上述電容的第二電極連接的第三電極；和連接到初始化信號輸入線的第四電極，上述第四電極構(gòu)成為在復(fù)位期間中，為了將上述電容充電到成為設(shè)定電壓，接收 對上述光電二極管施加正向偏壓的第一電壓，并且，在光檢測期間中接收對光電二極管施 加反向偏壓的第二電壓，在檢測信號讀取期間中，通過從上述選擇信號輸入線施加使上述開關(guān)晶體管導(dǎo)通 的第三電壓，將與上述光電二極管的受光量對應(yīng)的電壓從上述薄膜晶體管經(jīng)由上述開關(guān)晶 體管輸出。本發(fā)明的上述光傳感器電路也可以為第三結(jié)構(gòu)上述光傳感器電路，還包括開關(guān)晶體管，該開關(guān)晶體管具有與作為上述開關(guān)部件的上述薄膜晶體管的 漏-源極導(dǎo)電路串聯(lián)連接的漏-源極導(dǎo)電路，并且具有連接到選擇信號輸入線的柵極，上述光傳感器元件為與電容相對于地并聯(lián)連接的光電二極管，還包括初始化用晶體管，該初始化用晶體管構(gòu)成為源-漏極連接在上述電容和光 電二極管的高電位側(cè)的端子、與電位高于地的電源電壓之間，并且柵極被連接到初始化信 號輸入線，在復(fù)位期間中，當(dāng)利用從上述初始化信號輸入線輸入的信號使上述初始化用晶體 管導(dǎo)通時(shí)，上述電容被上述電源電壓充電，并且對上述光電二極管施加反向偏壓；在檢測信 號讀取期間中，當(dāng)利用從上述選擇信號輸入線輸入的信號使上述開關(guān)晶體管導(dǎo)通時(shí)，將與 上述光電二極管的受光量對應(yīng)的電壓從上述薄膜晶體管經(jīng)由上述開關(guān)晶體管輸出。
在比較上述第一結(jié)構(gòu) 第三結(jié)構(gòu)的情況下，相比于第三結(jié)構(gòu)，第二結(jié)構(gòu)中構(gòu)成光 傳感器電路的元件數(shù)量較少，相比于第二結(jié)構(gòu)，第一結(jié)構(gòu)中上述元件的數(shù)量更少即可。由于上述元件的數(shù)量越少各元件中產(chǎn)生的寄生電容越小，因此光傳感器電路的反 應(yīng)速度加快。此外，由于上述元件的數(shù)量越少光傳感器電路的配置所需要的面積越小，因此 對裝置的小型化和成本降低有利，特別是在像素中內(nèi)置有光傳感器電路的顯示裝置的情況 下，對盡可能大地確保開口率有利。本發(fā)明的顯示裝置，其特征在于在構(gòu)成顯示畫面的多個(gè)像素的一部分或全部內(nèi) 置有上述光傳感器電路中的任一個(gè)光傳感器電路，在內(nèi)置有上述光傳感器電路的像素中， 上述光傳感器電路被以接收顯示信號的方式設(shè)置于各個(gè)像素的像素電極覆蓋。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，內(nèi)置于顯示裝置的光傳感器電路包括柵極電極較小的薄膜晶體 管，該柵極電極具備本發(fā)明的單側(cè)LDD構(gòu)造或單側(cè)GOLD構(gòu)造，因此，覆蓋光傳感器電路的像 素電極與上述柵極電極之間產(chǎn)生的寄生電容較小。因此，如已說明的那樣，利用光傳感器電路進(jìn)行的光量檢測動(dòng)作變得穩(wěn)定。因此， 附加于具備該光傳感器電路的顯示裝置的各種功能(觸摸面板功能、OCR功能或指紋認(rèn)證 等安全性功能)變得穩(wěn)定。進(jìn)一步，由于寄生電容變小，因此上述各種功能的反應(yīng)速度變快，寄生電容的引入 電壓變小，因此能夠提供一種具有動(dòng)態(tài)范圍得以提高等各種優(yōu)點(diǎn)的顯示裝置。另外，內(nèi)置光傳感器電路的像素的數(shù)量、和其相對于全部像素?cái)?shù)量的比例，根據(jù)上 述各種功能來適當(dāng)決定即可。本發(fā)明的顯示裝置中的上述光傳感器電路，其特征在于上述光傳感器電路在相 鄰的每規(guī)定數(shù)量的多個(gè)像素中各設(shè)置一個(gè)，構(gòu)成一個(gè)上述光傳感器電路的多個(gè)元件，分散 配置在上述規(guī)定數(shù)量的多個(gè)像素中。由此，相比于將構(gòu)成一個(gè)光傳感器電路的多個(gè)元件配置在一個(gè)像素內(nèi)的情況，能 夠縮小光傳感器電路在一個(gè)像素中占有的面積。因此，能夠提高開口率，使內(nèi)置有光傳感器 電路的顯示裝置的畫面更加明亮。另外，在提高開口率并使反應(yīng)速度加快方面最有利的光傳感器電路，為具有上述 的第一結(jié)構(gòu)的光傳感器電路。另外，記載在某個(gè)被關(guān)注的權(quán)利要求中的結(jié)構(gòu)與記載在其他權(quán)利要求中的結(jié)構(gòu)的 組合，不僅限于與記載在該被關(guān)注的權(quán)利要求所引用的權(quán)利要求中的結(jié)構(gòu)的組合，只要能 夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的，也能夠是與記載在未被該被關(guān)注的權(quán)利要求引用的權(quán)利要求中的結(jié) 構(gòu)的組合。本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，將通過以下所示的記載來充分理解。此外，本發(fā) 明的優(yōu)點(diǎn)將通過參照了附圖的以下說明而變得更加明確。


圖1是示意性表示薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的截面圖，(a)表示具備本發(fā)明的單側(cè)GOLD 構(gòu)造的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，(b)表示具備本發(fā)明的單側(cè)LDD構(gòu)造的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，(c) 表示具備現(xiàn)有的GOLD構(gòu)造的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)。圖2是表示本發(fā)明的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的概略方塊圖。
圖3是表示構(gòu)成設(shè)置在上述顯示裝置的一個(gè)像素內(nèi)的像素電路的顯示用電路和 光傳感器電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖4是表示上述光傳感器電路的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖5是具體表示在像素內(nèi)配置有上述光傳感器電路的狀態(tài)的平面圖。圖6是表示使用了本發(fā)明的薄膜晶體管的光傳感器電路的變化的電路圖，(a)表 示3T方式光傳感器電路，(b)表示2T方式光傳感器電路，(c)表示IT方式光傳感器電路。圖7是表示構(gòu)成設(shè)置于現(xiàn)有的顯示裝置的一個(gè)像素內(nèi)的像素電路的顯示用電路 和光傳感器電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。附圖標(biāo)記說明1 薄膜晶體管3 高濃度雜質(zhì)區(qū)域4 高濃度雜質(zhì)區(qū)域5 溝道區(qū)域6 低濃度雜質(zhì)區(qū)域7 柵極電極18b:光傳感器電路30 光電二極管(光傳感器元件)31:積分電容(電容)32 復(fù)位信號線(初始化信號輸入線)33 行選擇信號線35R:像素電極35G:像素電極35B:像素電極64 =TFT (初始化用晶體管)65 :TFT(薄膜晶體管、開關(guān)部件、源極跟隨器晶體管)66:TFT (開關(guān)晶體管)Ml :TFT(薄膜晶體管、開關(guān)部件、源極跟隨器晶體管)
具體實(shí)施例方式下面，參照圖1 圖6對本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，以下所參照的各 圖中，為了便于說明，僅簡略地表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)部件中用于說明本發(fā)明 所需的主要部件。因此，本發(fā)明的顯示裝置能夠具備未在本說明書所參照的各圖中示出的 任意的結(jié)構(gòu)部件。此外，各圖中的部件的尺寸并非忠實(shí)地表示實(shí)際的結(jié)構(gòu)部件的尺寸和各 部件的尺寸比率等。(薄膜晶體管的結(jié)構(gòu))圖1的(a)、(b)示意性表示作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的MOS (Metal Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導(dǎo)體)型薄膜晶體管1的截面構(gòu)造。例如，在玻璃基板之上 形成基底絕緣膜之后，在該基底絕緣膜之上形成有作為TFT的動(dòng)作層的多晶硅膜2。在該多 晶硅膜2的兩端部形成有TFT的源極和漏極即一對高濃度雜質(zhì)區(qū)域3、4，高濃度雜質(zhì)區(qū)域4
10與本征半導(dǎo)體區(qū)域(I區(qū)域)即溝道區(qū)域5相接。另一方面，高濃度雜質(zhì)區(qū)域3與溝道區(qū)域5不相接，而是與溝道區(qū)域5 —起夾著低 濃度雜質(zhì)區(qū)域6。因此，本發(fā)明的薄膜晶體管僅在高濃度雜質(zhì)區(qū)域3側(cè)具有LDD構(gòu)造。另外，在本實(shí)施方式中，通過對多晶硅膜2以高濃度注入磷、砷等N型雜質(zhì)的離子， 形成高濃度雜質(zhì)區(qū)域3、4，通過以低濃度注入N型雜質(zhì)的離子，形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域6，因 此，圖1的(a)、(b)所示的薄膜晶體管為在本征半導(dǎo)體區(qū)域(I區(qū)域)的兩側(cè)具有N型雜質(zhì) 區(qū)域的NIN型。但是，本發(fā)明不限定于NIN型，也能夠適用于NPN型、PIP型、PNP型。另外，當(dāng)對高 濃度雜質(zhì)區(qū)域?yàn)镹型的情況與P型的情況進(jìn)行比較時(shí)，N型的情況具有更易于生成熱載流 子的傾向。此外，M0S(Metal Oxide Semiconductor)型薄膜晶體管1具有在與玻璃基板的表 面平行的面內(nèi)依次排列有各區(qū)域3 6的橫向構(gòu)造。具有橫向構(gòu)造的晶體管也具有自身的 寄生電容較小的優(yōu)點(diǎn)。接著，在基底絕緣膜和多晶硅膜2之上形成有硅氧化膜(SiO2)等柵極絕緣膜，在 該柵極絕緣膜之上形成有柵極電極7。如圖1(a)所示，柵極電極7保持從高濃度雜質(zhì)區(qū)域 3與低濃度雜質(zhì)區(qū)域6的邊界到高濃度雜質(zhì)區(qū)域4與溝道區(qū)域5的邊界為止的柵極長度， 且與低濃度雜質(zhì)區(qū)域6和溝道區(qū)域5重疊(overlap)。即，本發(fā)明的薄膜晶體管，不同于 柵極電極與形成在溝道區(qū)域的兩側(cè)的低濃度雜質(zhì)區(qū)域以重疊的方式對置的現(xiàn)有的GOLD構(gòu) 造，具備柵極與僅形成在溝道區(qū)域的單側(cè)的低濃度雜質(zhì)區(qū)域(6)以重疊的方式對置的單側(cè) GOLD構(gòu)造?；蛘撸鐖D1(b)所示，本發(fā)明的薄膜晶體管具備其柵極電極與低濃度雜質(zhì)區(qū)域 (6)不重疊，而僅與溝道區(qū)域(5)以重疊的方式對置的單側(cè)LDD構(gòu)造。因此，本發(fā)明的薄膜晶體管與現(xiàn)有的薄膜晶體管相比，柵極長度較短，柵極電極的 面積較小。于是，雖然在以后將進(jìn)行具體說明，但是如薄膜晶體管內(nèi)置在構(gòu)成顯示裝置的顯 示畫面的像素中、并被設(shè)置于該像素的像素電極覆蓋的情況那樣，在柵極電極與其他電路 的電極或配線對置的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的寄生電容比現(xiàn)有技術(shù)小。因此，薄膜晶體管的動(dòng)作不易 受到施加于其他電路的電極的信號的影響，變得穩(wěn)定。(低濃度雜質(zhì)區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)即可的理由)如上所述，低濃度雜質(zhì)區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)即可的理由在于，本發(fā)明的薄膜晶體管是在電 流的方向被設(shè)定為單向的路徑中使用的。在圖1的(a)、(b)的例子中，雖然將在下面作為 光傳感器電路的動(dòng)作再次進(jìn)行說明，但是施加有一定的電源電壓VDD的端子的電位通常高 于輸出電流的端子(OUT)的電位。因此，流經(jīng)薄膜晶體管1的電流的方向總是為從高濃度 雜質(zhì)區(qū)域3流向高濃度雜質(zhì)區(qū)域4的方向。在薄膜晶體管1中，雜質(zhì)的極性為負(fù)極性即N型，因此電子成為載流子，向電流方 向的反方向流動(dòng)。S卩，由于電子從高濃度雜質(zhì)區(qū)域3向施加有電源電壓VDD的導(dǎo)線流出，因 此高濃度雜質(zhì)區(qū)域3成為漏極，高濃度雜質(zhì)區(qū)域4成為源極。另外，在使用P型雜質(zhì)例如作為PIP構(gòu)成薄膜晶體管1的情況下，施加有電源電壓 (VSS)的端子的電位通常低于輸出電流的端子(OUT)的電位。在該情況下，高濃度雜質(zhì)區(qū)域3成為漏極，空穴成為載流子，從高濃度雜質(zhì)區(qū)域4向施加有電源電壓(VSS)的導(dǎo)線流動(dòng)。已知在薄膜晶體管1那樣的MOS型電場效應(yīng)晶體管中，漏極附近的電場強(qiáng)度增大， 產(chǎn)生熱載流子現(xiàn)象。流入電場強(qiáng)度增大的區(qū)域中的載流子(電子或空穴)，被強(qiáng)電場加速而 獲得較大的能量，因此一部分載流子成為具有能夠越過在多晶硅膜2與上述柵極絕緣膜之 間存在的電位壁壘那樣大的能量的熱載流子。該熱載流子被注入柵極絕緣膜中，一部分被 捕集(捕獲)到柵極絕緣膜中，形成空間電荷，使薄膜晶體管的閾值電壓和傳輸電導(dǎo)等特性 隨著時(shí)間的經(jīng)過而劣化。有時(shí)這些劣化也使得半導(dǎo)體器件的各種特性發(fā)生劣化，最終成為 故障。因此，為了抑制熱載流子的發(fā)生，當(dāng)通過在漏極側(cè)設(shè)置LDD構(gòu)造而使高濃度雜質(zhì) 區(qū)域3與溝道區(qū)域5之間產(chǎn)生的雜質(zhì)的濃度梯度緩和時(shí)，能夠緩和電場集中在漏極端的現(xiàn) 象。以上是低濃度雜質(zhì)區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)即可的理由。(內(nèi)置有光傳感器電路的顯示裝置)本發(fā)明的顯示裝置內(nèi)置有使用了具備上述單側(cè)LDD構(gòu)造或單側(cè)GOLD構(gòu)造的薄膜 晶體管1的光傳感器電路。首先，對顯示裝置的概略結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。如圖2所示，本發(fā)明的顯示裝置10具備 集成有各種驅(qū)動(dòng)器和構(gòu)成像素的所有電路元件的透明基板12。透明基板12的材質(zhì)例如為 玻璃。另外，顯示裝置10包括有源矩陣區(qū)域13、源極驅(qū)動(dòng)器14、柵極驅(qū)動(dòng)器15、傳感器行驅(qū) 動(dòng)器16和傳感器讀取驅(qū)動(dòng)器17。在有源矩陣區(qū)域13，源極信號線和掃描信號線呈矩陣狀形成，且與兩線的交叉位 置相對應(yīng)地形成有驅(qū)動(dòng)像素的開關(guān)元件和像素電極等構(gòu)成像素的已知的要素。此外，在各 像素內(nèi)設(shè)置有光傳感器電路。源極驅(qū)動(dòng)器14經(jīng)由源極信號線供給顯示信號，柵極驅(qū)動(dòng)器15經(jīng)由掃描信號線向 各像素供給像素選擇信號。傳感器行驅(qū)動(dòng)器16對每行有選擇地驅(qū)動(dòng)光傳感器電路，傳感器讀取驅(qū)動(dòng)器17向 光傳感器電路施加上述恒定電位VDD，并且從光傳感器電路讀出光檢測信號。圖3表示設(shè)置在構(gòu)成有源矩陣區(qū)域13的一個(gè)像素中的像素電路18的電路結(jié)構(gòu)。 像素電路18具備顯示用電路18a和光傳感器電路18b。另外，顯示用電路18a設(shè)置在每個(gè) 像素中，與此相對，光傳感器電路18b未必需要設(shè)置在所有的像素中，只要與為了光檢測而 要求的分辨率平衡而設(shè)置在所需的像素(例如，對規(guī)定數(shù)量的多個(gè)像素)中即可。顯示用電路18a形成在排列設(shè)置成縱橫(列方向和行方向)的源極信號線21與 柵極信號線22的各交點(diǎn)或附近，包括TFT23 ；在與TFT23的一端連接的像素電極和與像素 電極對置的共用電極24之間構(gòu)成的液晶電容25 ；和在液晶電容25與共用電極26之間連 接的輔助電容27。另一方面，光傳感器電路18b構(gòu)成為僅使用一個(gè)晶體管的1T(晶體管的簡稱)方 式的電路。TFT:M1(開關(guān)部件，源極跟隨器晶體管)為具備圖1(a)所示的單側(cè)GOLD構(gòu)造的 本發(fā)明的薄膜晶體管、或具備圖1(b)所示的單側(cè)LDD構(gòu)造的本發(fā)明的薄膜晶體管(僅在漏 極側(cè)具有LDD構(gòu)造的源極跟隨器TFT)，作為上述源極跟隨器晶體管發(fā)揮作用。TFT:M1的漏 極被連接到電源供給線28，源極被連接到輸出信號線29。上述電源供給線28和輸出信號 線29與傳感器讀取驅(qū)動(dòng)器17連接，由傳感器讀取驅(qū)動(dòng)器17向電源供給線28施加上述電
12源電壓VDD。此外，在TFT:Ml的柵極上連接有光電二極管30的陰極(第三電極)，并且連接有 與光電二極管30串聯(lián)連接的積分電容31的一端(第二電極)。另外，光電二極管30的陽極(第四電極)從傳感器行驅(qū)動(dòng)器16被連接到傳送復(fù)位 信號RST的復(fù)位信號線(初始化信號輸入線)32，積分電容31的另一端(第一電極)被連 接到傳送行選擇信號RWS的行選擇信號線(選擇信號輸入線)33。另外，行選擇信號線RWS 具有選擇排列成矩陣狀的光傳感器電路的特定行、且從位于該特定行的光傳感器電路輸出 檢測信號的作用。(光傳感器電路的動(dòng)作明狀態(tài))下面，參照圖4說明光傳感器電路18b的動(dòng)作。首先，為了使TFT:M1的柵極電位VINT復(fù)位，從傳感器行驅(qū)動(dòng)器16向復(fù)位信號線 32傳送高電平的復(fù)位信號RST。由此，由于在復(fù)位期間(tl t2)中對光電二極管30施加 正向偏壓，因此對積分電容31充電，柵極電位VINT逐漸上升，最終達(dá)到初始化電位(Vddk)。在柵極電位VINT達(dá)到初始化電位之后，當(dāng)復(fù)位信號RST回落到低電平時(shí)，光電二 極管30的陰極電位變得比陽極電位高，因此對光電二極管30施加反向偏壓。此時(shí)的柵極 電位VINT成為從上述初始化電位(Vddk)中減去光電二極管30的正向電壓降(Vf)和因光電 二極管30的寄生電容引起的電壓降(AVkst)所得到的值。在該狀態(tài)下，在對光電二極管30照射光的光檢測期間(t2 t3)中，根據(jù)光的強(qiáng) 度而由反向偏壓引起的光電流流向光電二極管30。其結(jié)果是，被積分電容31所保持的電荷 經(jīng)由復(fù)位信號線32放電，因此柵極電位VINT逐漸下降，最終，下降至與光的強(qiáng)度相對應(yīng)的 檢測電位。然后，進(jìn)入光檢測結(jié)果的讀取期間、即檢測信號讀取期間(t3 t4)，其后，在積 分電容31的另一端從傳感器行驅(qū)動(dòng)器16經(jīng)由行選擇信號線33施加高電平的行選擇信號 RWS0由此，柵極電位VINT迅速上升而通過積分電容31，因此，柵極電位VINT變?yōu)樵谏鲜鰴z 測電位上追加行選擇信號RWS的高電平所得到的電位(例如，圖4所示的電位VI)。另外，圖4所示的電位Vl與當(dāng)光電二極管30接收強(qiáng)光照射、并在t3柵極電位VINT 下落到最低的電平時(shí)的明狀態(tài)相對應(yīng)。當(dāng)柵極電位VINT迅速上升時(shí)，超過使TFT:M1變成導(dǎo)通的閾值電壓，因此TFT:M1 成為導(dǎo)通狀態(tài)。其結(jié)果是，以與柵極電位VINT的電平相對應(yīng)即與光的強(qiáng)度相對應(yīng)的放大率 來控制的電壓作為檢測信號(例如，圖4所示的明狀態(tài)的VPIX)從TFT:M1的源極輸出，經(jīng) 由輸出信號線29被傳送到傳感器讀取驅(qū)動(dòng)器17。(光傳感器電路的動(dòng)作暗狀態(tài))另一方面，在上述光檢測期間(t2 t3)中，在不對光電二極管30照射光的情況 下，由于光電二極管30不產(chǎn)生光電流，因此柵極電位VINT大致持續(xù)保持初始化電位。實(shí)際 上，由于產(chǎn)生少量漏泄電流，因此柵極電位VINT變?yōu)楸瘸跏蓟娢宦缘偷臋z測電流。然后，由于在上述檢測信號讀取期間(t3 t4)中，與上述同樣地，柵極電位VINT 迅速上升而通過積分電容31，因此柵極電位VINT成為與在上述初始化電位上追加行選擇 信號RWS的高電平的電位所得到的電位大致相等的電位(例如，圖4所示的電位V2)。此時(shí)，TFTiMl輸出的檢測信號(例如，圖4所示的暗狀態(tài)的VPIX)表現(xiàn)出最大電平。像這樣，生成具有與光電二極管30所接收的光的強(qiáng)度相對應(yīng)的電平的檢測信號， 而且，該檢測信號在內(nèi)置有光傳感器電路18b的各像素中生成。因此，圖2所示的顯示裝置 10能夠利用作為顯示用的光源而具備的背光源的光，對接近顯示裝置10的顯示畫面配置 的檢測對象物，進(jìn)行顯示畫面上的坐標(biāo)讀取、文字讀取或者指紋讀取等檢測動(dòng)作。在TFT:M1具有已經(jīng)說明的本發(fā)明的單側(cè)LDD構(gòu)造或者單側(cè)GOLD構(gòu)造的結(jié)果是， 該檢測動(dòng)作穩(wěn)定，檢測精度得以提高。其理由在于，在TFT:M1的柵極電極與形成上述液晶 電容25的像素電極之間所形成的寄生電容變小，因此TFT:M1的上述閾值電壓等特性穩(wěn)定， 難以隨著時(shí)間的經(jīng)過而變動(dòng)。進(jìn)一步，TFTiMl具有本發(fā)明的單側(cè)LDD構(gòu)造或者單側(cè)GOLD構(gòu)造，從而TFT:M1的 電容變小，其結(jié)果是連接有TFT:M1的上述電源供給線28和輸出信號線29的負(fù)荷降低。由 此，能夠縮短傳感器讀取驅(qū)動(dòng)器17讀取光傳感器電路18b輸出的檢測信號的時(shí)間。讀取時(shí) 間的縮短在光檢測的高分辨率化上是非常有利的。相比于單側(cè)GOLD構(gòu)造，上述的效果在柵極電極較小即可的單側(cè)LDD構(gòu)造更大。即， 如圖1 (b)所示，柵極電極7不與低濃度雜質(zhì)區(qū)域6重疊，其結(jié)果是，能夠使柵極電極7的大 小在圖1(b)的結(jié)構(gòu)中比圖1(a)中的結(jié)構(gòu)小。其結(jié)果是，能夠使柵極電極7與像素電極之 間產(chǎn)生的寄生電容變小。而且，如圖1(b)所示，在圖1(a)的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的柵極電極7和低濃度雜質(zhì)區(qū)域6 之間的寄生電容(^在圖1(b)的結(jié)構(gòu)中不產(chǎn)生。由此，如圖3所示，連接有TFT:M1的上述 電源供給線28與柵極電極7 (換言之，是與TFT:M1的柵極、光電二極管30的陰極、和積分 電容31的一端的連接部(結(jié)點(diǎn)))之間的寄生電容C2變小，因此能夠進(jìn)一步降低顯示信號 對柵極電位VINT給予的影響。進(jìn)一步，光傳感器電路18b與基于圖7說明的現(xiàn)有的CMOS光傳感器電路相比，由 非常少的數(shù)量的元件構(gòu)成。因此，由于光傳感器電路18b在像素中所占有的面積變小，因此 IT方式的光傳感器電路18b對于提高像素的開口率而言非常有利。另外，由于上述寄生電 容變小，因此通過加快檢測動(dòng)作的反應(yīng)速度并且引入寄生電容，也能夠改善動(dòng)態(tài)范圍降低 的問題。如上所述，當(dāng)利用具有本發(fā)明的單側(cè)LDD構(gòu)造或者單側(cè)GOLD構(gòu)造的薄膜晶體管構(gòu) 成IT方式的光傳感器電路，并將該光傳感器電路內(nèi)置于像素而構(gòu)成顯示裝置時(shí)，能夠提供 一種光檢測精度較高，檢測特性即使隨著時(shí)間的經(jīng)過也穩(wěn)定，并且能夠進(jìn)行明亮的顯示的 優(yōu)良的顯示裝置。(像素中的光傳感器電路的布局例)參照圖5說明將上述光傳感器電路18b設(shè)置在進(jìn)行全彩色顯示的液晶顯示裝置的 像素內(nèi)時(shí)元件布局的一個(gè)例子。圖5是由紅綠藍(lán)(RGB)三色的子像素35R、35G、35B構(gòu)成的一個(gè)像素中的將光傳感 器電路18b附近放大并進(jìn)行示意性表示的平面圖。子像素35R、35G、35B在圖5上未圖示，分別具備上述像素電路18。源極信號線21 在彼此在行方向上相鄰的子像素35R、35G、35B各個(gè)之間在列方向上延伸，向各像素電路18 的結(jié)構(gòu)要素即TFT23(圖3)供給各色的顯示信號。
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另外，在圖5所示的結(jié)構(gòu)例中，設(shè)置在子像素35R、35G之間的源極信號線21兼作 上述電源供給線28，設(shè)置在子像素35G、35B之間的源極信號線21兼作上述輸出信號線29。光傳感器電路18b利用子像素35R、35G、35B的列方向上的一端側(cè)區(qū)域而被設(shè)置。 該一端側(cè)區(qū)域被與源極信號線21正交的上述復(fù)位信號線32和行選擇信號線33區(qū)劃。另 外，復(fù)位信號線32和行選擇信號線33設(shè)置為彼此在列方向上隔開一定間隔。在圖5所示的結(jié)構(gòu)例中，光傳感器電路18b的結(jié)構(gòu)要素即TFT:M1設(shè)置于子像素 35G的上述一端側(cè)區(qū)域，光電二極管30設(shè)置在子像素35B的上述一端側(cè)區(qū)域。在子像素 35G、35B間的源極信號線21的例如底層，設(shè)置有連接TFT:M1的柵極和光電二極管30的陰 極(N層)的線36，在線36上延伸有作為行選擇信號線33的一部分的延伸部37。通過該 線36與延伸部37的重疊，形成有上述積分電容31。另外，能夠例如由Si形成上述線36。TFTiMl的漏極經(jīng)由接觸部38a與兼作電源供給線28的源極信號線21連接， TFTiMl的源極經(jīng)由接觸部38b與兼作輸出信號線29的源極信號線21連接。進(jìn)一步，光電 二極管30的陽極(P層)經(jīng)由接觸部38c與復(fù)位信號線32連接。如圖5所示，光傳感器電路18b與圖7所示的現(xiàn)有的CMOS光傳感器電路相比，由 非常少的結(jié)構(gòu)要素構(gòu)成，因此有助于開口率的提高，并且能夠進(jìn)行明亮的顯示。另外，由低溫多晶硅(LPs =Low temperature Poly Silicon)制作的薄膜光電二極 管那樣的光傳感器元件，具有對于藍(lán)色光的靈敏度相對較高，對于紅色光的靈敏度相對較 低這一特性。由于該特性，當(dāng)將光傳感器元件置于紅色像素時(shí)，靈敏度較差，因此具有動(dòng)態(tài) 范圍變窄的缺點(diǎn)，但是，由于不讀出進(jìn)入光傳感器元件的雜散光，因此具有信號品質(zhì)變好的 優(yōu)點(diǎn)。另一方面，當(dāng)將光傳感器元件置于藍(lán)色像素中時(shí)，由于靈敏度較好，因此具有動(dòng)態(tài)范 圍變寬的優(yōu)點(diǎn)，但是，由于易于拾取雜散光，因此存在信號品質(zhì)下降的缺點(diǎn)。(光傳感器電路的變形)圖6表示能夠適用作為具備本發(fā)明的GOLD構(gòu)造的源極跟隨器的TFT的光傳感器 電路18b的變形。在圖6(a) (c)所示的光傳感器電路的任一個(gè)中，后述的TFT65都具備 本發(fā)明的單側(cè)LDD構(gòu)造或者單側(cè)GOLD構(gòu)造。圖6(c)表示與基于圖3 圖5已經(jīng)說明的光傳感器電路18b相同結(jié)構(gòu)的IT方式 的光傳感器電路。即，圖3所示的光傳感器電路18b的結(jié)構(gòu)要素和圖6(c)所示的光傳感器 電路的結(jié)構(gòu)要素按以下方式對應(yīng)。光電二極管30—光電二極管62積分電容31-—積分電容63TFT =Ml—TFT65 (開關(guān)部件、源極跟隨器晶體管)另一方面，圖6(a)為具備與基于圖7已經(jīng)說明了的現(xiàn)有的CMOS光傳感器電路同 等的結(jié)構(gòu)的光傳感器電路，構(gòu)成為使用了三個(gè)晶體管的3T方式的電路。如圖6(a)所示的 光傳感器電路的結(jié)構(gòu)要素和圖7所示的光電傳感器像素87的結(jié)構(gòu)要素按以下方式對應(yīng)。光電二極管62-—TFT104積分電容63—積分電容103TFT64-—TFT102a (初始化用晶體管)TFT65—TFT102b (開關(guān)部件、源極跟隨器晶體管)TFT66-—TFT102c (開關(guān)晶體管)
另外，圖6(a)的電源電壓VDD和施加在圖7的共用信號線91上的一定電壓成為 同等的關(guān)系。對3T方式的光傳感器電路的動(dòng)作已經(jīng)基于圖7進(jìn)行了說明，因此在此省略。圖6(b)表示使用兩個(gè)晶體管、結(jié)構(gòu)要素比3T方式的光傳感器電路減少一個(gè)且實(shí) 現(xiàn)了開口率的提高的2T方式的光傳感器電路。在2T方式的光傳感器電路中，從3T方式的光傳感器電路中省略了利用復(fù)位信號 RST進(jìn)行導(dǎo)通斷開控制的TFT64，將積分電容63的一個(gè)電極(第二電極)與TFT65的柵極和 光電二極管62的陰極(第三電極)連接，并且，將積分電容63的另一個(gè)電極(第一電極) 與供給電源電壓VDD的電源供給線連接。與IT方式的光電二極管62同樣地，將復(fù)位信號 RST供給到光電二極管62的陽極(第四電極)。下面，說明2T方式的光傳感器電路的動(dòng)作。首先，為了將TFT65的柵極電位VINT復(fù)位，將與電源電壓VDD相等的高電平的復(fù) 位信號RST施加于光電二極管62的陽極。由此，在復(fù)位期間中，向光電二極管62施加正向 偏壓。柵極電位VINT成為從電源電壓VDD中減去光電二極管62的正向電壓降所得到的初 始化電位。柵極電位VINT達(dá)到初始化電位之后，當(dāng)復(fù)位信號RST下落到低電平(例如0V)時(shí)， 由于光電二極管62的陰極電位變成比陽極電位高，因此對光電二極管62施加反向偏壓。在 該狀態(tài)下，在向光電二極管62照射光的光檢測期間，根據(jù)光的強(qiáng)度因反向偏壓引起的光電 流流向光電二極管62。其結(jié)果是，在積分電容63積存電荷，因此柵極電位VINT成為從電源 電壓VDD減去施加于積分電容63的電壓所得到的電壓。即，柵極電位VINT隨著光的強(qiáng)度 下降。接著，進(jìn)入檢測信號讀取期間，然后，向TFT66的柵極施加高電平的行選擇信號 RWS0由此，TFT66變?yōu)閷?dǎo)通，因此將以與柵極電位VINT的電平相對應(yīng)、即與光的強(qiáng)度相對 應(yīng)的放大率進(jìn)行控制的電壓作為檢測信號從TFT66的源極輸出。像這樣，2T方式的光傳感器電路由個(gè)數(shù)比3T方式的光傳感器電路少的元件構(gòu)成， 因此對于提高像素的開口率有利。另外，使用具備本發(fā)明的單側(cè)LDD構(gòu)造或者單側(cè)GOLD構(gòu) 造的薄膜晶體管，因此同樣能夠得到檢測動(dòng)作的反應(yīng)速度加快、動(dòng)態(tài)范圍提高的效果。在發(fā)明的詳細(xì)說明中所說明的具體的實(shí)施方式或?qū)嵤├瑖?yán)格地說是用于使本發(fā) 明的技術(shù)內(nèi)容變得明確，而不是只限于這樣的具體例來進(jìn)行狹義地解釋，在本發(fā)明的精神 和記載的權(quán)利要求范圍內(nèi)，能夠變更為各種方式加以實(shí)施。另外，將在不同的實(shí)施方式中分 別公開的技術(shù)手段進(jìn)行適當(dāng)組合而得到的實(shí)施方式也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍中。如上所述，本發(fā)明的薄膜晶體管是在電流方向被設(shè)定為單向的路徑中使用、在溝 道區(qū)域的兩側(cè)具有高濃度雜質(zhì)區(qū)域的薄膜晶體管，構(gòu)成為具有根據(jù)上述電流的方向僅在 流入與上述高濃度雜質(zhì)區(qū)域的極性對應(yīng)的載流子的一側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域與溝道區(qū)域之 間夾著低濃度雜質(zhì)區(qū)域的構(gòu)造，或者上述薄膜晶體管的柵極電極與上述低濃度雜質(zhì)區(qū)域以 重疊的方式對置的構(gòu)造。由此，較之具有在溝道區(qū)域的兩側(cè)具備低濃度雜質(zhì)區(qū)域的GOLD構(gòu)造的薄膜晶體 管，能夠縮小柵極電極的面積。其結(jié)果是，在柵極電極與其他電路的電極對置的結(jié)構(gòu)中所產(chǎn) 生的寄生電容比現(xiàn)有技術(shù)小，因此起到了薄膜晶體管的動(dòng)作穩(wěn)定的效果。另外，如上所述，本發(fā)明的光傳感器電路構(gòu)成為在具備光傳感器元件的光傳感器電路中，將上述薄膜晶體管用作使與上述光傳感器元件的受光量相對應(yīng)的電壓從光傳感器 電路輸出的開關(guān)部件。由此，本發(fā)明的光傳感器電路包括具有柵極電極的面積較小的單側(cè)LDD構(gòu)造或者 單側(cè)GOLD構(gòu)造的薄膜晶體管，因此除能夠使光量的檢測動(dòng)作穩(wěn)定之外，在與柵極電極對置 的其他電極、配線之間產(chǎn)生的寄生電容變小，并且光傳感器電路檢測受光量的反應(yīng)速度加 快、寄生電容的引入電壓變小，因此，提高了動(dòng)態(tài)范圍。進(jìn)一步，起到了能夠縮短光傳感器元 件輸出的檢測信號的讀取時(shí)間、有助于光檢測的高分辨率化的各種效果。另外，本發(fā)明的顯示裝置構(gòu)成為在構(gòu)成顯示畫面的多個(gè)像素的一部分或者全部 內(nèi)置有上述光傳感器電路中的任一個(gè)，在內(nèi)置有光傳感器電路的像素中，光傳感器電路被 以接收顯示信號的方式設(shè)置于各個(gè)像素的像素電極覆蓋。由此，在顯示裝置中，達(dá)到了如下效果，S卩，使使用了光傳感器電路的各種功能穩(wěn) 定，并且各種功能的反應(yīng)速度加快，各種功能的動(dòng)態(tài)范圍提高。在發(fā)明的詳細(xì)說明中所說明的具體的實(shí)施方式或者實(shí)施例嚴(yán)格地說是用于使本 發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容變得明確，而并非只限于這樣的具體例來進(jìn)行狹義地解釋，在本發(fā)明的精 神和所記載的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，能夠變更為各種方式加以實(shí)施。工業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠適用于要求有穩(wěn)定的導(dǎo)通特性的薄膜晶體管，能夠適用于作為輸出控 制用晶體管而具備該薄膜晶體管的光傳感器電路、和將該光傳感器電路內(nèi)置在像素中的顯 示裝置等。
權(quán)利要求
一種薄膜晶體管，其在電流的方向被設(shè)定為單向的路徑中使用，在溝道區(qū)域的兩側(cè)具有高濃度雜質(zhì)區(qū)域，該薄膜晶體管的特征在于構(gòu)成為僅在相應(yīng)于電流的方向而流入與所述高濃度雜質(zhì)區(qū)域的極性對應(yīng)的載流子的一側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域與溝道區(qū)域之間夾著低濃度雜質(zhì)區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于構(gòu)成為所述薄膜晶體管的柵極電極僅與所述溝道區(qū)域重疊。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于構(gòu)成為所述薄膜晶體管的柵極電極與所述低濃度雜質(zhì)區(qū)域以重疊的方式對置。
4.一種光傳感器電路，其具備光傳感器元件，該光傳感器電路的特征在于作為將對應(yīng)于所述光傳感器元件的受光量的電壓從光傳感器電路輸出的開關(guān)部件，使 用權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的薄膜晶體管。
5.如權(quán)利要求4所述的光傳感器電路，其特征在于作為所述開關(guān)部件的薄膜晶體管作為源極跟隨器晶體管起作用。
6.如權(quán)利要求4或5所述的光傳感器電路，其特征在于所述光傳感器電路還包括具有連接到選擇信號輸入線的第一電極的電容，所述光傳感器元件為光電二極管，該光電二極管包括與作為所述開關(guān)部件的所述薄 膜晶體管的柵極和所述電容的第二電極連接的第三電極、和連接到初始化信號輸入線的第 四電極，所述第四電極構(gòu)成為在復(fù)位期間中，為了將所述電容充電到成為設(shè)定電壓，接收對所 述光電二極管施加正向偏壓的第一電壓，并且，在光檢測期間中接收對光電二極管施加反 向偏壓的第二電壓，所述電容的第一電極構(gòu)成為在檢測信號讀取期間中從所述選擇信號輸入線接收使所 述柵極的電位上升的第三電壓。
7.如權(quán)利要求4或5所述的光傳感器電路，其特征在于所述光傳感器電路還包括具有被施加一定電壓的第一電極的電容；和開關(guān)晶體管，其具有與作為所述開關(guān)部件的所述薄膜晶體管的漏源極導(dǎo)電路串聯(lián)連接 的漏源極導(dǎo)電路，并且具有連接到選擇信號輸入線的柵極，所述光傳感器元件為光電二極管，該光電二極管包括與所述薄膜晶體管的柵極和所 述電容的第二電極連接的第三電極；和連接到初始化信號輸入線的第四電極，所述第四電極構(gòu)成為在復(fù)位期間中，為了將所述電容充電到成為設(shè)定電壓，接收對所 述光電二極管施加正向偏壓的第一電壓，并且，在光檢測期間中接收對光電二極管施加反 向偏壓的第二電壓，在檢測信號讀取期間中，通過從所述選擇信號輸入線施加使所述開關(guān)晶體管導(dǎo)通的第 三電壓，將對應(yīng)于所述光電二極管的受光量的電壓從所述薄膜晶體管經(jīng)由所述開關(guān)晶體管 輸出。
8.如權(quán)利要求4或者5所述的光傳感器電路，其特征在于所述光傳感器電路，還包括開關(guān)晶體管，該開關(guān)晶體管具有與作為所述開關(guān)部件的所述薄膜晶體管的漏源極導(dǎo)電路串聯(lián)連接的漏源極導(dǎo)電路，并且具有連接到選擇信號輸入線的柵極，所述光傳感器元件為與電容相對于地并聯(lián)連接的光電二極管，還包括初始化用晶體管，該初始化用晶體管構(gòu)成為源漏極連接在所述電容和光電二極 管的高電位側(cè)的端子、與電位高于地的電源電壓之間，并且柵極連接到初始化信號輸入線，在復(fù)位期間中，當(dāng)利用從所述初始化信號輸入線輸入的信號使所述初始化用晶體管導(dǎo) 通時(shí)，所述電容被所述電源電壓充電，并且對所述光電二極管施加反向偏壓；在檢測信號讀 取期間中，當(dāng)利用從所述選擇信號輸入線輸入的信號使所述開關(guān)晶體管導(dǎo)通時(shí)，將對應(yīng)于 所述光電二極管的受光量的電壓從所述薄膜晶體管經(jīng)由所述開關(guān)晶體管輸出。
9.一種顯示裝置，其特征在于在構(gòu)成顯示畫面的多個(gè)像素的一部分或全部內(nèi)置有權(quán)利要求4 8中任一項(xiàng)所述的光 傳感器電路，在內(nèi)置有上述光傳感器電路的像素中，上述光傳感器電路被以接收顯示信號的方式設(shè) 置于各個(gè)像素的像素電極覆蓋。
10.如權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于所述光傳感器電路在相鄰的每規(guī)定數(shù)量的多個(gè)像素中各設(shè)置一個(gè)，構(gòu)成一個(gè)上述光傳感器電路的多個(gè)元件，分散配置在上述規(guī)定數(shù)量的多個(gè)像素中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種薄膜晶體管、具備該薄膜晶體管的光傳感器電路和內(nèi)置有該光傳感器電路的顯示裝置。該薄膜晶體管(1)在電流的方向被設(shè)定為單向的路徑中使用，在溝道區(qū)域(5)的兩側(cè)具有高濃度雜質(zhì)區(qū)域(3、4)，其中，構(gòu)成為僅在相應(yīng)于上述電流的方向而流入與上述高濃度雜質(zhì)區(qū)域(3、4)的極性相對應(yīng)的載流子的一側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域(3)與溝道區(qū)域(5)之間夾著低濃度雜質(zhì)區(qū)域(6)。由此，關(guān)于對內(nèi)置在構(gòu)成顯示裝置的顯示畫面的像素中的光傳感器的輸出進(jìn)行導(dǎo)通斷開控制的薄膜晶體管，提供具有難以受到來自顯示信號的影響的構(gòu)造。
文檔編號G09F9/30GK101946328SQ20098010477
公開日2011年1月12日 申請日期2009年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
發(fā)明者C·布朗, 加藤浩巳, 田中耕平 申請人:夏普株式會社