CN1663047A - 薄膜光电晶体管,应用该光电晶体管的有源矩阵衬底以及应用该衬底的图象扫描装置 - Google Patents

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Abstract

栅绝缘薄膜(14)和半导体层(15)层叠在栅极(13)上；源极(17)和漏极(18)形成在半导体层(15)上，源极(17)和漏极(18)的端部之间有预先确定的间隙。每个源极(17)和漏极(18)都包括一个重叠区域(17a和18a)，该重叠区域(17a和18a)的至少一部分具有半透明性。该设置实现了光灵敏度(Ip/Id)的提高，同时不使引线布局或制造工艺复杂化。

Description

薄膜光电晶体管，应用该光电晶体管的有源矩阵衬底 以及应用该衬底的图象扫描装置
技术领域
本发明涉及能进行诸如文件和照片的图象扫描的图象扫描装置，更具体地说，涉及应用包括薄膜光电晶体管的有源矩阵衬底的平板图象扫描装置。
背景技术
近年来，作为用于扫描文件和/或照片的接近接触型的图象扫描装置的平板扫描仪得到广泛应用。平板扫描仪能通过实行线扫描(Y方向)的同时使线传感器(诸如CCD线传感器)具有线性图形(X方向)对准的像素进行二维的图象扫描。
但是，带有这样的线传感器的扫描仪因为用于扫描二维图象的扫描机构而在减小其厚度和重量方面受到局限，因此在提高扫描速度方面发生不少困难。
因此，为了减小厚度和重量以及提高扫描速度而发明了有源矩阵型的二维图象传感器(一种图象扫描装置)。该有源矩阵二维图象传感器被配置成使光电传感器元件(光电二极管，光电晶体管)和开关元件(诸如薄膜晶体管)以二维的形式对准。
该二维图象传感器用于二维图象扫描，不必使用扫描机构，因此，和使用常规的CCD线传感器的“平板扫描仪”相比，厚度，重量可减少到小于1/10，而扫描速度可提高到大于10倍，这样就实现了易于使用的图象扫描装置。
在日本未审专利申请Jitsukaihei 02-8055/1990(1990年1月18日发表)和日本未审专利申请Tokukaihei 05-243547/1993(1993年9月13日发表)中揭示的有源矩阵图象扫描装置可以作为有这样的配置的实例。
如图12所示，用于常规的有源矩阵图象扫描装置的有源矩阵阵列(一种有源矩阵衬底)被设置成像素以XY矩阵形式对准，每个像素包括一个用于光电探测的薄膜晶体管(下文被称为光电传感器TFT)，一个开关薄膜晶体管(下文被称为开光TFT)和一个像素电容器(电荷堆积电容器)。
像素的各个光电传感器TFT互相之间在堆积在每个像素的堆积电容器中的电荷量上因为根据诸如文件表面的目标的黑白(明亮的和黑暗的)比发生变化的光电流Ip的大小的不同而不同。开关TFT依次读取每个堆积电容器的电荷量分布(平面内分布)以便获得目标的二维信息。
在这样的有源矩阵图象扫描装置中，光电传感器TFT性能的提高使目标的扫描只要微弱的参照光束。更具体地说，只要低亮度的背光就能保证充分光电流值，实现功率消耗的减小。
另外，通过这种配置也可能减小光照射部分(未显示)中堆积电容器的充放电时间常数，这允许高速的扫描。这样常规地作出一些改进以提高光电流对暗电流的比，即提高光电传感器TFT的光灵敏度(Ip/Id)。
例如，日本未审专利申请Tokukaihei 05-243547(先有技术1)揭示了一种通过提供光电传感器TFT的栅绝缘薄膜和开关TFT的栅绝缘薄膜之间的厚度差增加在照射时的光电流以便提高光灵敏度(Ip/Id)的方法。作为该配置的一个实例，图13显示了一种配置，在该配置中，光电传感器TFT的栅绝缘薄膜的厚度H1和开关TFT的栅绝缘薄膜的厚度H2通过将厚度H1设定成等于第一栅绝缘薄膜和第二栅绝缘薄膜的总厚度，将厚度H2设定成等于第二栅绝缘薄膜的厚度而存在H1＞H2的关系。在这样的方式下，这样的配置提供了光电传感器TFT的栅绝缘薄膜和开关TFT栅绝缘薄膜之间的不同的厚度。
另外，日本未审专利申请Tokukaihei 02-215168(1990年8月28日发表)和日本未审专利申请Tokukaihei 06-132510(先有技术2：1994年5月13日发表)揭示了一种配置，该配置中，为了提高高光电流Ip和低暗电流Id之比，即提高光灵敏度(Ip/Id)，光电传感器TFT中设置多个栅电极，以便在少受到栅电压影响的区域中进行光吸收。例如，图14显示了为了提高高光电流Ip和低暗电流Id之比，即提高光电传感器的光灵敏度(Ip/Id)的另一种配置。在该配置中，每个光电传感器有两个栅电极，以便在无定形硅层上设置一个相应于形成在漏电极和源电极之间的接触孔的高吸收区域A。
但是，通过上述先有技术1和先有技术2，两者都能提高光灵敏度(Ip/Id)，但两者还是都有下述问题。
先有技术1使TFT的制造工艺复杂化，因为光电传感器TFT的栅绝缘薄膜和开关TFT的栅绝缘薄膜必须做成有不同的厚度。
另外，先有技术2造成了扫描高清晰图象的困难，因为设置多个栅电极使每个像素的引线布局复杂化。
因此，本发明提供了一种有源矩阵衬底，该有源矩阵衬底包括一个能以简单的结构实现光灵敏度的提高的光电传感器TFT。另外，本发明旨在实现一种能以低功率消耗(用低亮度的背光)进行高速扫描的高性能图象扫描装置。
因此，由于上述的问题而提出了本发明，本发明的一个目的是提供一种能被用作光电传感器TFT的薄膜光电晶体管，该光电传感器TFT能提高光灵敏度(Ip/Id)又不会造成制造工艺或引线布局的复杂化，并且用该薄膜晶体管提供一种有源矩阵衬底和用该有源矩阵衬底提供一种图象扫描装置。
发明内容
为了解决上述问题，根据本发明的薄膜光电晶体管包括：一个栅电极，一个设置在栅电极上的栅绝缘薄膜，一个层叠在栅绝缘薄膜上的感光半导体薄膜，一个设置在感光半导体薄膜上的源电极和一个设置在感光半导体薄膜上的漏电极，源电极的端部和漏电极的端部分开一个预先确定的距离，源电极和漏电极包括一个在栅电极上水平重叠的重叠区域，该重叠区域包括至少一个有半透明性的部分。
通过上述配置，因为源电极和/或漏电极的在栅电极上水平重叠的重叠区域包括至少一个有半透明度的部分，提高了栅电极上的光照射量。更具体地说，感光半导体薄膜用来自源电极和漏电极的有半透明性的区域的光以及来自源电极和漏电极的各个端部之间的间隙的光照射。
在这种情况下，能增加光电流(Ip)，由光电流和暗电流之比体现的光灵敏度(Ip/Id)得到提高。
另外，上述配置不需要复杂的引线，因为其仅通过向源电极和漏电极的一部分提供半透明性就能实现。还有，现存的薄膜晶体管的制造工艺仍然能够应用而不需改变。
因此，薄膜晶体管的上述配置实现了光灵敏度(Ip/Id)的提高，不会造成引线布局和制造工艺的复杂化。
例如，当具有相同尺寸的薄膜光电晶体管时，光灵敏度能如上所述地提高，因此在光照射时堆积电容器的充放电时间常数能减小。结果，扫描速度能够提高。
另外，当光电晶体管需要如常规配置相同的灵敏度水平时，薄膜光电晶体管本身的尺寸能减小，因此具有薄膜晶体管的有源矩阵衬底的像素密度能够提高，因此而实现高清晰度的有源矩阵衬底。
通过下文的叙述本发明的其他目标，特征和优势将更清楚。另外，通过下文参考附图进行的解释，本发明的优点将更明显。
附图说明
图1是示意性地显示作为本发明的实例的薄膜光电晶体管的配置的剖面图。
图2是示意性地显示包括图1显示的薄膜光电晶体管的图象扫描装置的透视图。
图3是示意性地显示具有图1显示的薄膜光电晶体管的有源矩阵衬底的框图。
图4是示意性地显示包括在图2显示的图象扫描装置中的面板的结构的剖面图。
图5是显示本发明的薄膜光电晶体管的灵敏度比较的曲线图。
图6是示意性地显示作为本发明的另一个实例的薄膜光电晶体管的配置的剖面图。
图7(a)是示意性地显示作为本发明的还有一个实例的薄膜光电晶体管的配置的剖面图，图7(b)是示意性地显示图7(a)的薄膜光电晶体管的配置的平面图。
图8(a)是示意性地显示作为本发明的另一个实例的薄膜光电晶体管的配置的剖面图，图8(b)是示意性地显示图8(a)的薄膜光电晶体管的配置的平面图。
图9是示意性地显示作为本发明的另一个实例的有源矩阵衬底的框图。
图10是显示图9显示的有源矩阵衬底的像素配置的示意图。
图11是包括图9显示的有源矩阵衬底的图象扫描装置的图象扫描操作的流程的流程图。
图12是示意性地显示包括常规的光电传感器TFT和开关TFT的有源矩阵衬底的框图。
图13是示意性地显示图12显示的有源矩阵衬底的像素配置的剖面图。
图14是示意性地显示常规光电传感器TFT的配置的剖面图。
具体实施方式
[实施例1]
下文将解释本发明的一个实施例。注意，本实施例用一个二维图象传感器作为图象扫描装置。
下文将参考图2叙述根据本发明的二维图象传感器。图2是示意性地显示二维图象传感器的剖面图。
如图2所示，二维图象传感器由作为传感器衬底的有源矩阵衬底1，用于驱动有源矩阵衬底1的包括多个驱动IC2的驱动电路4和包括多个读IC3的读电路5，以及作为用于照射有源矩阵衬底1并且光来自于衬底背侧的光照射装置的背光单元6构成。
有源矩阵衬底1有一个用于保护其表面的透明保护薄膜7。该保护薄膜形成在放置文件的表面上。
下文将参考图3解释有源矩阵衬底1的细节。图3是示意性地显示有源矩阵衬底1的框图。
有源矩阵衬底1有和图12显示的常规的有源矩阵图象扫描装置相同的电路结构。
更具体地说，如图12所示，有源矩阵衬底1包括作为从驱动电路4延伸的的电引线的栅引线G1到Gn，和作为从读电路5延伸的电引线的源引线D1到Dm。栅引线G1到Gn以及源引线D1到Dm以XY矩阵的方式(点阵图形中)对准，该方式中像素由各自的方块分隔。每个像素都包括一个开关晶体管(下文称为开关TFT)8，一个作为薄膜光电晶体管(下文称为光电传感器TFT)9的光电传感器薄膜晶体管，和一个作为电荷堆积电容器的像素电容器10。
下文将解释有源矩阵衬底1的基本操作原理。
首先，每个像素的光电传感器TFT9通过施加一个预先确定的偏置电压(Vss)而被设定在OFF状态中，因此暗电流被保持在低水平中。当外部的光照射处在该环境下的光电传感器TFT9时，在其通道部分产生光激发载流子，光电传感器TFT9的电阻值下降。光电传感器9电阻值的这种变化引起流过光电传感器TFT9源漏之间的电流(光电流Ip)的差别，即在每个光电传感器TFT9中的电荷量的差别。这导致了连接到每个光电TFT9的像素电容器10的充电量(或放电量)的差别。
因此，堆积在各个像素电容器10上的电荷量可以经由源引线D1到Dm通过依次导通设置在各个像素上的开关TFT8读出。该操作提供了在各个像素电容器10中的电荷量的平面分布信息，从而获得由向有源矩阵衬底1的光照射形成的图象的平面分布信息。
包括这样的像素的有源矩阵衬底1被进一步设置在带有保护薄膜7(或保护衬底)的前表面上，如图2所示，也设置在带有由平面发光体(由LED或冷阴极管制成的背光)制成的背光单元6后表面上。通过这样的配置，通过将诸如照片的目标文件放在有源矩阵衬底1的表面(具有保护薄膜7的一侧)，就可实现作为二维图象扫描装置的二维图象传感器。
下文将参考图4解释二维图象传感器的操作。图4是显示当文件D被置于二维图象传感器上时文件的扫描状态的示意图。注意，为解释的方便，图中省略了开关TFT。
在二维图象传感器中，从背光单元6发出的光通过有源矩阵衬底1的开口部分入射到文件D，即扫描目标的表面，如图4所示。到达文件表面的光根据文件表面的图象信息被反射，然后该反射光到达有源矩阵衬底1的光电传感器TFT9。
该应用有源矩阵衬底1的二维图象传感器不包括用于扫描二维图象的扫描机构，因此和常规的用线性传感器的扫描器相比，该图象扫描器能减小厚度和重量，提高扫描的速度。
接着，下文参考图1解释设置在上述有源矩阵衬底1中的光电传感器TFT9的结构。注意，此处设置在有源矩阵1中的开关TFT8可以有和常规的开关TFT相同的结构，因此省略对其的解释。
图1示意性地显示了作为本发明的薄膜光电晶体管的可适用的结构的实例的光电传感器TFT11的排列的剖面图。
如图1所示，光电传感器TFT11包括一个在用玻璃等材料制造的衬底12上的栅电极13。栅电极13用从栅引线G1到Gn的一部分分隔，或从图3所示的栅引线G1到Gn分隔的电极构成。
栅电极13需要由金属薄膜(由诸如Al，Ta，Mo或Ti制成的厚度约0.1到0.4m的薄膜)构成，使其具有作为光阻挡薄膜的功能。通过该光阻挡功能，直接从有源矩阵衬底1的后表面入射的光不入射到光电传感器TFT11的通道部分。
另外，在栅电极13上形成栅绝缘薄膜(诸如SiNx，SiO2的厚度约0.3到0.5m的绝缘体)。进一步，在栅绝缘薄膜14上形成一个作为感光半导体薄膜的半导体层15(诸如a-Si，poly-Si的厚度约0.05到0.2m的半导体)。该感光半导体薄膜作为上述通道部分而工作。
另外，杂半导体层15上形成接触层16(诸如n+的a-Si的厚度约0.01到0.05m的半导体)以及源电极17和漏电极18。这里，本发明用具有优良的半透明性的ITO(厚度约0.1到0.3m的氧化铟锡)作为源电极17和漏电极18的材料。注意，现存的其他半透明的导电氧化物薄膜诸如IZO(氧化铟锌)或IGO(氧化锗铟)可以用来替代ITO。另外也可用SnO2，ZnO，或有机导电薄膜。因为允许使用这些现存的半透明导电氧化物薄膜，可以容易地形成源电极和漏电极的半透明区域，不必复杂的制造工艺。
在这样的方式中完成光电传感器TFT11的基本构型。
然后，最后通过覆盖整个光电传感器TFT11形成保护薄膜19(诸如SiNx)。
本发明的特征是使用了具有优良的半透明性的透明的导电薄膜用于光电传感器TFT11的源电极17和漏电极18。在常规的技术中，当源电极17和漏电极18用金属薄膜制作时，照射到有源矩阵衬底1的顶部的光仅到达形成在通道部分即半导体层15中源/漏电极之间的一个小间隙(间隙部分20)，因为源电极17和漏电极18还作为光阻挡薄膜而工作。因此，半导体层15中光电激发载流子的产生受到限制，妨碍了灵敏度的提高。
另一方面，在本发明的光电传感器TFT11中，照射光到达也在源电极17水平地重叠在栅电极13上的重叠区域17a，和/或漏电极18水平地重叠在栅电极13上的重叠区域18a中的作为通道部分的半导体层15。这样，用于产生光激发载流子的区域可展宽。
结果，本发明的光电传感器TFT11可将光电流Ip提高到大于常规的光电传感器TFT。同时，当没有光照时，暗电流可保持在和常规的光电传感器相同的水平。因此，本发明的光电传感器TFT11能提高对于光的灵敏度(Ip/Id)。
这里，下文将参考图5解释本发明的薄膜光电晶体管的灵敏度特性。图5是显示常规的光电传感器TFT的灵敏度特性和作为本发明的薄膜光电晶体管的光电传感器TFT的灵敏度特性之间的比较的曲线图。
注意，在曲线图中，在每个TFT的通道部分的尺寸比(L/W)为5/15，漏电极接+10V源电极接地的条件下进行各个光电流Ip和各个暗电流Id之间的比较。另外，光电流的测量在7000lux的照度下进行。
图5显示的曲线显示在各个暗电流Id之间没有差别；但是，本发明的光电传感器TFT的光电流Ip增加到常规的光电传感器的两倍左右(在栅电压为-10V的工作点)通过这个曲线，本发明的有效性得到充分证明。
顺便提及，在采用光电传感器TFT11时，为了简化TFT元件的制造工艺，光电传感器TFT11的源引线D1到Dm(点阵图形中的引线之一；诸如图3中显示的一种)，以及源/漏电极最好制作在同一个层次上(通过同一种材料)；更具体地说，最好由透明的导电薄膜(ITO)形成源引线D1到Dm。但是，在形成大面积高清晰度的有源矩阵衬底时，源引线D1到Dm必须有低电阻，因此，在一些情况下，源引线D1到Dm需要用金属薄膜制造。
在这样的情况下可以以这样的方式制造，首先，源引线和源/漏电极通过用透明的导电薄膜(诸如ITO)和金属薄膜(诸如Ta，Ti，Mo)制成的层叠薄膜形成，然后，上层的金属薄膜仅从光电传感器TFT区域的源/漏电极全部或部分去除。通过该过程产生的光电传感器TFT在图6，图7(a)和7(b)中显示。
图6显示了光电传感器TFT21的结构，在该结构中，金属薄膜22被去除，因此在TFT元件的全部区域中源电极23，漏电极24都用透明的导电薄膜形成。
另外，图7(a)和7(b)显示了光电传感器TFT31的结构，在该结构中设置作为上层的金属层32，作为透明的导电氧化物薄膜的ITO被设置在下层，开口部分32a被设置在TFT元件区域中的金属薄膜32上，以便向用ITO制成的源电极33和漏电极34的一部分提供半透明性。
另外，作为另一种可能的实例，图8(a)和8(b)显示了一个光电传感器TFT41，在该传感器中源引线以及源/漏电极42和43仅用金属薄膜而不用透明的导电薄膜(ITO)形成，开口部分42a和43a设置在TFT元件区域中的金属薄膜上，以便为源电极42和漏电极43部分提供半透明的特性。
注意，在图7(a)，7(b)，8(a)和8(b)中显示的光电传感器TFT中，设置在金属薄膜上的开口部分的形状不受特别限制，根据所需要的光灵敏度可以是圆形，狭缝形等。
如上所述，本发明的光电传感器TFT可以以不同的方式设置，但是下面的因素对于获得上述效果是必须的。
1)设置栅电极，栅绝缘薄膜，半导体薄膜，源电极和漏电极。
2)源电极和漏电极分别具有重叠的区域以在栅电极上水平重叠。
3)源电极和/或漏电极至少在重叠区域的一部分上具有半透明性。
因此，光电传感器TFT的结构不局限于图1，6，7(a)，7(b)，8(a)和8(b)中显示的结构，在满足上述因素的任何结构中都能保证同样的效果。
注意，本实施例叙述了这样的一种设置，具有像素选择功能的开关TFT 8和具有光电传感器功能的光电传感器TFT 9由有源矩阵衬底1中的不同的TFT元件构成；但是，对于像素选择功能和光电传感器功能由单TFT元件提供的情况本发明仍然有效。下面的实施例详述了该设置。
[实施例2]
下文将叙述本发明的另一个实施例。注意，和实施例1一样，本实施例用二维图形传感器作为图象扫描装置。
下文将参考图9叙述根据本实施例的二维图象传感器。图9是显示构成二维图象传感器的有源矩阵衬底51的电路设置的示意图。
如图9所示，有源矩阵衬底51不同于实施例1中叙述的有源矩阵衬底1，并被设置成使一个TFT元件(薄膜晶体管)56被设置成开关TFT和光电传感器TFT，取代为每个像素设置开关TFT和光电传感器TFT。
因此，除了薄膜晶体管56同时作为具有像素选择功能的开关TFT和具有光电传感器功能的光电传感器TFT而工作以外，有源矩阵衬底51和有源矩阵衬底1有相同的配置。这样，对和实施例1相当的结构的解释将省略。
更具体地说，在有源矩阵51中，驱动电路52和图3中的驱动电路4相同，读电路53和图3中的读电路5相同，栅引线54和图3中的栅引线G1到Gn相同，源引线55和图3中的源引线D1到Dm相同。注意，图9显示的有源矩阵衬底51包括连接到设置为电荷堆积电容的像素电容57的电容引线58。
如图9所示，有源矩阵衬底51包括为每个像素的一个作为多功能TFT的薄膜晶体管56和一个像素电容57。
图10显示了有源矩阵衬底51的像素的具体的平面布局。在该情况中，薄膜晶体管56的源电极55a和漏电极59用透明的电极制成。这样，在源电极55a和漏电极59中，在栅54a上水平重叠的区域具有半透明性。
这里，下文将参考图10和图11解释具有上述构型的有源矩阵衬底51的工作。图11是显示读出顺序的流程图。
首先，像素电容(Cs)57被预充电(步骤S1)。这里，像素电容(堆积电容)57通过使用源引线55或电容引线58预充电。注意，当使用源引线55预充电时，薄膜晶体管56必须导通。
其次，进行背光照射(步骤S2)。这里，有源矩阵衬底51由背光单元用光(例如文件的反射光)照射一个预定的时间，其时薄膜晶体管56截止。结果，通过预充电堆积在像素电容57上的电荷由于图5显示的TFT的特性即在受到光照的区域中在源/漏电极之间流过的电流(光电流Ip)增加而放电。另一方面，为受到光照的区域中堆积在像素电容57中的电荷仍然保持。这里，薄膜晶体管56被用作为光电传感器TFT。
然后，关闭背光(步骤S3)。
接着进行电荷的读出(步骤S4)。更具体地说，相关于有源矩阵衬底51的光照停止，通过依次导通每个薄膜晶体管56进行保持在像素电容57中的电荷的读出，从而读出图象信息的平面分布。这里，薄膜晶体管56被用作开关TFT。
顺便提及，和实施例1相同，在本实施例中最好图9中显示的源引线55(点阵图形中的一种引线)和薄膜晶体管56的源/漏电极被制作在同一层上(用同一种材料)，为的是简化薄膜晶体管(TFT元件)的制造工艺。因此，最好是使用本发明的光电传感器TFT，诸如上述实施例1中叙述的光电传感器TFT(即图1，6，7(a)，7(b)，8(a)或8(b)中显示的光电传感器TFT)。
另外，和上述实施例1一样，可通过在具有上述光电传感器TFT的有源矩阵衬底的前表面上设置保护薄膜(或保护衬底)，在有源矩阵衬底的后表面上放置平面光源(由LED或冷阴极管构成的背光)，然后将诸如照片的目标文件置于有源矩阵衬底的前表面(具有保护薄膜的一侧)上而实现一个二维的图象扫描装置。
如上所述，实施例1和实施例2的图象扫描装置可以在有源矩阵衬底中提供高光灵敏度，即在构成有源矩阵衬底的薄膜晶体管中提供高光灵敏度，其结果是实现减小相关于有源矩阵衬底的亮度。由于该原因，背光单元，即用于进行相关于有源矩阵衬底的光照的光照装置的功率消耗可大大减小。
另外，因为高光灵敏度，就可以高速进行堆积在电荷堆积电容中的电荷的读出。
因此，本发明可实现能达到低功耗(背光的低亮度)和高速读出的图象扫描装置。
另外，本发明保证薄膜晶体管的高光灵敏度，因此，当光灵敏度的提高被抑制时，薄膜光电晶体管的尺寸就可以减小。由于该原因，通过使用同一尺寸的像素电容，在有源矩阵衬底中能实现高清晰度。
相反，通过抑制光灵敏度的提高以及在有源矩阵衬底中同样的像素密度下使用小尺寸的薄膜光电晶体管，像素电容的尺寸能被提高。
由于该原因，因为更多的电荷被堆积在像素电容中，在从像素电容中读出电荷时也即放大器进行放大时不需要高精确度，允许使用性能和成本较低的放大器。
另外，随着像素电容尺寸的增加，从像素电容中读出的信号的量(电荷的量)增加，改善了来自放大器的信号的S/N比。因此，甚至是低性能的放大器也能充分地工作，也就能提供低成本的二维图象扫描器。
注意，上述实施例1和实施例2解释了作为光电传感器TFT结构的底栅型的元件；但是，本发明也可以应用顶栅型的元件。另外，已经有将本发明的光电传感器TFT应用到二维有源矩阵阵列上的实例；但是，该光电传感器TFT可以应用于如一维传感器阵列或独立光电传感器元件的更广大的范围。
如上所述，根据本发明的薄膜光电晶体管包括：栅极；设置在栅极上的栅绝缘薄膜；层叠在栅绝缘薄膜上的感光半导体薄膜；设置在感光半导体薄膜上的源极；和设置在感光半导体薄膜上的漏极，源极和漏极的端部分开一个预先确定的距离，源极和漏极包括一个水平重叠在栅极上的重叠区域，该重叠区域包括至少一个具有半透明性的部分。
因此，因为源极和漏极的水平重叠在栅极上的重叠区域包括至少一个具有半透明性的部分，在栅极上的光照量增加。更具体地说，感光半导体薄膜由来自源极和漏极的具有半透明性的区域的光以及来自源极和漏极的各自的端部之间的间隙的光照射。
由于该原因，光电流(Ip)能增加，由光电流和暗电流(Id)之比表示的光灵敏度也能增加。
另外，上述构型不需要复杂的引线，因为其只要通过向源极和漏极的一部分提供半透明性就能实现。还有，可以利用现存的薄膜晶体管的制造工艺不需改变。
因此，薄膜晶体管的上述构型实现了光灵敏度(Ip/Id)的提高，同时不使引线布局和制造工艺复杂化。
另外，当光电晶体管需要和常规的构型相同的光灵敏度时，薄膜光电晶体管本身的尺寸能减小，因此具有薄膜晶体管的有源矩阵衬底的像素密度可以提高，因此而实现高清晰度的有源矩阵衬底。
另外，根据本发明的薄膜光电晶体管可以设置成使具有半透明性的部分用源极和/或漏极中的透明的导电薄膜形成。另外，最好透明的导电薄膜是一种透明的导电氧化物薄膜。该透明的导电氧化物薄膜可以是现存的透明的导电氧化物薄膜，诸如ITO(氧化铟锡)，IZO(氧化铟锌)或IGO(氧化铟锗)。因此，源极和漏极的半透明区域可以容易地用现存的导电氧化物薄膜形成，不使制造工艺复杂化。
另外，通过用透明的导电氧化物薄膜形成连接到源极的源引线和连接到漏极的漏引线，就可以用薄膜光电晶体管的制造工艺中的透明的导电材料形成源引线和漏引线，从而更容易地形成半透明区域。
另外，根据本发明的薄膜光电晶体管可以设置成使源极和/或漏极用金属薄膜形成，具有半透明性的区域通过提供一个开口部分而形成。
在这种情况下，因为源极和/或漏极用金属薄膜形成，就可以用金属薄膜形成连接到源极的源引线和连接到漏极的漏引线，因此，可以采用现存的薄膜光电晶体管的制造工艺不需改变。
另外，设置在金属薄膜上的开口部分的尺寸可以根据所需要的光灵敏度，即所需要的薄膜光电晶体管的光电流的大小决定。
下面的两个有源矩阵衬底是应用上述薄膜晶体管的有源矩阵衬底的实例。
即，如上所述，根据本发明的有源矩阵衬底包括：以点阵图形形式的电引线；为每个点阵图形方块设置并连接到电引线上的开关薄膜晶体管；以及连接到开关薄膜晶体管上的光电传感器薄膜晶体管，该光电传感器薄膜晶体管用上述薄膜光电晶体管制造。
另外，如上所述，根据本发明的有源矩阵衬底包括：以点阵图形形式的电引线；为每个点阵图形方块设置并连接到电引线上的薄膜晶体管，该薄膜晶体管具有开关功能和光电传感功能，该薄膜晶体管用上述薄膜光电晶体管制造。
由于该原因，薄膜晶体管中的光电流(Ip)能增加，因此由光电流和暗电流(Id)之比表示的光灵敏度(Ip/Id)也能增加。
另外，上述构型仅通过向源极和/或漏极的至少一部分提供半透明性从而增加光电流而实现，因此不需复杂的引线以及光电薄膜晶体管的复杂的制造工艺。
因此，上述光电传感器薄膜晶体管的应用实现了能以简单的构型提高光灵敏度的有源矩阵衬底。
另外，根据本发明的有源矩阵衬底可以被设置成使薄膜光电晶体管的漏极连接到电荷堆积电容。
在这种情况下，因为薄膜光电晶体管的光灵敏度提高，堆积电容在光照时的充电(或放电)时间常数可被减小，从而提高了扫描速度。
另外，在上述薄膜光电晶体管中，即使在薄膜光电晶体管的尺寸减小时也能保证和常规的构型相同的光灵敏度水平。由于该原因，通过使用相同的有源矩阵衬底的尺寸，可以放大连接到薄膜晶体管的漏极的电荷堆积电容的尺寸。
由于该原因，因为更多的电荷被堆积在电荷堆积电容中，不必使用高精确度的放大器去放大从电荷堆积电容读出的电荷。
更具体地说，随着电荷堆积电容尺寸的增加，从电荷堆积电容读出的信号量(电荷量)增加，因此提高了来自放大器的信号的S/N比。因此，甚至低性能的放大器也能在该构型中充分地工作。
因此，为图象扫描装置采用有上述构型的有源矩阵衬底时，甚至低成本的低精确度放大器也能用于放大从电荷堆积电容读出的电荷而工作，从而减小了图象扫描装置的制造成本。
另外，根据本发明的有源矩阵衬底可以设置成使点阵图形形式的电引线包括连接到薄膜光电晶体管的源极的电引线，并且该引线用透明的导电薄膜制作，并且形成在和形成源极的同一层次上。
通过这样的设置，具有半透明性的源极和连接到源极的源引线可以同时形成，从而简化了制造工艺。
另外，根据本发明的有源矩阵衬底可以设置成使点阵图形的电引线包括连接到薄膜光电晶体管的源极的电引线，并且该引线用透明的导电薄膜和金属薄膜制作，并且透明的导电薄膜形成在和形成源极的同一层次上。
通过这样的设置，因为源引线由金属薄膜形成，引线电阻比用透明的导电薄膜形成的源引线低。因此就可以实现有源矩阵衬底的最优选的尺寸以及更高的清晰度。
另外，上述有源矩阵衬底被用于二维图象扫描装置。
在该情况下，因为图象扫描装置包括本发明的有源矩阵衬底，图象扫描的灵敏度可以提高。
另外，上述图象扫描装置可以进一步包括用于向有源矩阵衬底进行光照的光照装置，该光照装置设置在和有源矩阵衬底的图象扫描一侧相对的一侧上。
通过这样的构型，因为有源矩阵衬底包括具有高光灵敏度的薄膜光电晶体管，用于图象扫描的光照装置的光亮度可以减小，从而减小图象扫描装置的全部功率消耗。
为了更全面地理解本发明的性质和优点，应该参看结合附图的详尽叙述。
本发明被这样叙述，很明显，同一种方法又可以以许多方式进行变化。这样的变化不应被看为背离本发明的精神和范围，所有对于在本技术领域熟练的人员显而易见的这样的修改都应包括在附后的权利要求的范围之内。
工业应用
如上所述，根据本发明的薄膜光电晶体管适合于实现制造工艺和引线布局的简化，也适合于提高光灵敏度(Ip/Id)。
另外，当光电晶体管需要和常规的构型相同水平的光灵敏度时，薄膜光电晶体管本身的尺寸可以减小，因此，例如具有薄膜晶体管的有源矩阵衬底的像素密度可以提高。即该薄膜光电晶体管适合于实现高清晰度的有源矩阵衬底。

Claims (13)

1.一种薄膜光电晶体管，包括：
一个栅极；
一个设置在栅极上的栅绝缘薄膜；
一个层叠在栅绝缘薄膜上的感光半导体薄膜；
一个设置在感光半导体薄膜上的源极；和
一个设置在感光半导体薄膜上的漏极，
源极的端部和漏极的端部分开一个预先确定的距离，
源极和/或漏极包括一个水平重叠在栅极上的重叠区域，该重叠区域包括至少一个具有半透明性的部分。
2.如权利要求1所述的薄膜光电晶体管，其特征在于，其中：
具有半透明性的部分由源极和/或漏极中的透明导电薄膜形成。
3.如权利要求2所述的薄膜光电晶体管，其特征在于，其中：
透明导电薄膜为一种透明的导电氧化物薄膜。
4.如权利要求1所述的薄膜光电晶体管，其特征在于，其中：
源极和/或漏极由金属薄膜形成，具有半透明性的部分通过设置一个开口部分形成。
5.一种有源矩阵衬底，包括：
以点阵图形形式的电引线；
为点阵图形的每个方块设置并连接到电引线的开关薄膜晶体管；和
连接到开关薄膜晶体管的光电传感器薄膜晶体管，该光电传感器薄膜晶体管用如权利要求1到4中的任何一项所述的薄膜光电晶体管制成。
6.一种有源矩阵衬底，包括：
以点阵图形形式的电引线；和
为点阵图形的每个方块设置并连接到电引线的薄膜晶体管，该薄膜晶体管具有开关功能和光电传感功能，该薄膜晶体管用如权利要求1到4中的任何一项所述的薄膜光电晶体管制成。
7.如权利要求5或6所述的有源矩阵衬底，其特征在于，其中：
薄膜光电晶体管的漏极连接到电荷堆积电容。
8.如权利要求5或6所述的有源矩阵衬底，其特征在于，其中：
点阵图形形式的电引线包括连接到薄膜光电晶体管的源极的电引线，并且该引线用透明的导电薄膜制作，并且形成在和形成源极的同一层次上。
9.如权利要求8所述的有源矩阵衬底，其特征在于，其中：
透明导电薄膜为一种透明的导电氧化物薄膜。
10.如权利要求5或6所述的有源矩阵衬底，其特征在于，其中：
点阵图形形式的电引线包括连接到薄膜光电晶体管的源极的电引线，并且该引线用透明的导电薄膜和金属薄膜制作，并且透明的导电薄膜形成在和形成源极的同一层次上。
11.如权利要求10所述的薄膜光电晶体管，其特征在于，其中：
透明导电薄膜为一种透明的导电氧化物薄膜。
12.一种图象扫描装置，包括：
作为二维图象扫描装置的如权利要求5到11所述的有源矩阵衬底。
13.如权利要求12所述的图象扫描装置，进一步包括：
用于向有源矩阵衬底进行光照的光照装置，该光照装置设置在和有源矩阵衬底的图象扫描一侧相对的一侧上。
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