[发明专利]光传感器和显示装置

说明书

相关申请的交叉参考

本发明包含于2007年11月29日向日本专利局提交的日本专利申请JP2007-308596的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及光传感器和显示装置，特别地，涉及包括半导体薄膜的光传感器(例如，PIN二极管)和包括光传感器的显示装置。

背景技术

一些用作移动电话和个人数字助理(PDA)的显示单元的液晶显示装置均包括光传感器作为位置信息输入单元。

图14示出了在这种显示装置中配置为光传感器的PIN二极管的结构。参考图14，PIN二极管包括基板201、覆盖基板201的绝缘层202和绝缘层202上包括多结晶硅(下文称为多晶硅)膜的半导体薄膜203。半导体薄膜203按顺序具有p掺杂区(p区)203p、低浓度的p掺杂区(i掺杂区或i区)203i和n掺杂区(n区)203n。半导体薄膜203覆盖有绝缘层204。绝缘层204具有到达p区203p的接触孔204a和到达n区203n的另一个接触孔204a。提取电极205经由接触孔204a分别连接到p区203p和n区203n。在具有上述结构的光传感器中，i区203i用作光接收部。从p区203p和n区203n中提取在光接收部中通过光电转换生成的空穴电子对。

这种光传感器以与使用低温多晶硅技术形成用于液晶驱动控制的薄膜晶体管相同的步骤来形成，从而通过激光照射来多晶化非晶硅膜以形成多晶硅膜。然而，根据低温多晶硅技术，难以获得有80nm以上厚度的多晶硅薄膜。只有部分来自透明基板201上的光被以上述方式形成的多晶硅薄膜吸收，该部分由硅的吸收光谱来确定。特别地，从红光到红外光范围内的长波长光几乎不被多晶硅层吸收而是从其穿过。因此，对于包括这种多晶硅膜的光传感器来说难以获得大量级的光信号。

为了解决该问题，提出了半导体薄膜203中的i区203i和n区203n之间的结的表面(PN结表面)相对于半导体薄膜203的表面倾斜的结构。在该结构中，PN结的增加面积使得半导体203更容易地吸收光。例如，日本未审查专利申请公开第2004-119494号披露了这种结构。

发明内容

然而，在日本未审查专利申请公开第2004-119494号所披露的结构中，未能显著改善长波长的光吸收效率。此外，在该结构中，难以形成光传感器本身。另外，PN结表面的倾斜角在10°～45°的范围内变化，导致设备特性的大变化。

此外，当具有上述结构的光传感器被配置在具有背光的液晶显示装置中时，半导体薄膜203的光接收部(i区203i)显著吸收来自背光的噪声光。因此，信号分量S与噪声分量N的比率，即，S/N减小了。不利地，在感应来自于显示装置上方的光的应用中没有获得灵敏度。

因此，希望提供一种能够改善对来自基板上方的光的灵敏度同时具有均一设备特性的光传感器以及包括该光传感器的显示装置。

根据本发明的实施例，提供了一种光传感器，其包括具有光接收部的半导体薄膜。光传感器包括：基板，具有凹槽，该凹槽具有正锥形(forward tapered shape)的倾斜侧壁；反射材料层，沿基板的凹槽进行设置；绝缘层，覆盖其上具有反射材料层的基板；以及半导体薄膜，设置在绝缘层上以跨过凹槽。半导体薄膜的光接收部设置在凹槽之上。

根据本发明的另一个实施例，显示装置包括基板、像素部和上述光传感器，使得像素部和光传感器设置在基板的一个表面上。

在具有上述结构的光传感器中，作为来自基板上方的光的部分的光分量不被半导体薄膜吸收而是从其穿过。光分量被反射材料层反射，使得光分量再次进入半导体薄膜。因此，这导致来自基板上方、被半导体薄膜吸收的光量的增加。被覆盖配置在基板中的凹槽的倾斜侧壁的反射材料层所反射的光分量朝向凹槽的中心会聚。从而，被反射材料层反射的光分量可以会聚到设置在凹槽上方的光接收部。因此，可以增加在光接收部中吸收的光量。另外，被覆盖凹槽的倾斜侧壁的反射材料层所反射的光分量侧向倾斜地进入包括光接收部(i掺杂区)的半导体薄膜。因此，增加了光接收部(i掺杂区)中的光路长度。从而，长波长光也被半导体薄膜吸收，因此改善了对长波长光(例如红外光)的灵敏度。

如上所述，根据本发明，可以增加来自其上设置光传感器的基板上方的光的吸收量，并且可以防止来自基板下方的光进入半导体薄膜的i掺杂区。从而，可以增加对来自基板上方的光的灵敏度。另外，也可以增加对长波长光的灵敏度。

附图说明

图1A和图1B是说明根据本发明实施例的光传感器的结构的示图；