JP6180712B2 - 単純化された光センシング回路、前記光センシング回路を含む光センシング装置、前記光センシング装置を駆動する方法、及び前記光センシング装置を含む画像取得装置及び光タッチスクリーン装置 - Google Patents
単純化された光センシング回路、前記光センシング回路を含む光センシング装置、前記光センシング装置を駆動する方法、及び前記光センシング装置を含む画像取得装置及び光タッチスクリーン装置 Download PDFInfo
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Description
11、31 基板
12 絶縁層
13、34 ゲート
14、33 ゲート絶縁膜
15、32 チャネル層
16、35 ソース
17、36 ドレイン
18、37 透明絶縁層
21 第1伝導性プラグ
22 第2伝導性プラグ
23 第1コンタクト
24 第2コンタクト
50、60 光センシング回路
100 光センシング装置
110 ゲートドライバ
120 光センシング画素アレイ
121 光センシング画素
130 信号出力部
131 A/D変換器
132 バッファ
133 カラムスキャナ
200 光タッチスクリーン装置
210 ディスプレイ装置
220 光源装置
Claims (27)
- 酸化物半導体材料をチャネル層の材料として使用した酸化物半導体トランジスタを含み、
前記酸化物半導体トランジスタは、光を感知するための光センシング素子の役割と、光センシングデータを出力するためのスイッチの役割と、を同時に遂行する光センシング回路であって、
前記酸化物半導体トランジスタのゲートに連結され、ゲート電圧を提供するゲートラインと、
前記酸化物半導体トランジスタのドレインに連結され、駆動電圧を提供する駆動電圧ラインと、
前記酸化物半導体トランジスタのソースに連結され、データを出力するためのデータラインと、をさらに含み、
前記ゲートラインを介して、前記酸化物半導体トランジスタの前記ゲートに提供される前記ゲート電圧は、前記酸化物半導体トランジスタの光入射時の負(−)の第1スレショルド電圧より低い負(−)の第1電圧、前記酸化物半導体トランジスタの光入射時の第1スレショルド電圧と光非入射時の正(+)の第2スレショルド電圧との間の正(+)の第2電圧、及び前記第2スレショルド電圧より高い正(+)の第3電圧のうちいずれか1つであり、
前記第2電圧が、前記第1スレショルド電圧よりも前記第2スレショルド電圧に近いように選択されることを特徴とする、光センシング回路。 - 前記ゲートラインと前記駆動電圧ラインとが連結され、前記ゲート電圧が前記駆動電圧であることを特徴とする、請求項1に記載の光センシング回路。
- 前記酸化物半導体トランジスタは、
基板と、
前記基板上に部分的に配置されたゲートと、
少なくとも前記ゲートの周囲を覆うように、前記基板及び前記ゲートの上に配置されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上で、前記ゲートと対向するように配置されたチャネル層と、
前記チャネル層の両側を覆うように配置されたソース及びドレインと、
前記ソース、前記ドレイン及び前記チャネル層を覆うように配置された透明絶縁層と、を含み、
前記チャネル層は、酸化物半導体材料からなることを特徴とする請求項1に記載の光センシング回路。 - 前記酸化物半導体トランジスタは、
前記ソースに対する電気的連結のために、前記透明絶縁層を貫通して前記ソースに連結された第1伝導性プラグと、
前記第1伝導性プラグと電気的に接触するように、前記透明絶縁層上に形成された第1コンタクトと、
前記ドレインに対する電気的連結のために、前記透明絶縁層を貫通して前記ドレインに連結された第2伝導性プラグと、
前記第2伝導性プラグと電気的に接触するように、前記透明絶縁層上に形成された第2コンタクトと、をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の光センシング回路。 - 前記酸化物半導体トランジスタは、
基板と、
前記基板上に配置されたチャネル層と、
前記チャネル層の中心領域に部分的に配置されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上で、前記チャネル層と対向して配置されたゲートと、
前記チャネル層上で、前記ゲートの両側にそれぞれ離れて配置されたソース及びドレインと、
前記ゲート、前記ソース及び前記ドレインを覆うように配置された透明絶縁層と、を含み、
前記チャネル層は、酸化物半導体材料からなることを特徴とする請求項1に記載の光センシング回路。 - 前記酸化物半導体材料は、ZnO、InO、SnO、InZnO、ZnSnOまたはInSnOを含み、または前記ZnO、InO、SnO、InZnO、ZnSnOまたはInSnOに、Hf、Zr、Ti、Ta、Ga、Nb、V、Al及びSnのうち、少なくとも1つの材料が追加して混合された材料を含むことを特徴とする請求項1に記載の光センシング回路。
- 多数の行及び多数の列で配列された多数の光センシング画素を有する光センシング画素アレイと、
それぞれの前記光センシング画素にゲート電圧とリセット信号とを提供するように、行方向に沿って配列された多数のゲートラインを有するゲートドライバと、を含み、
それぞれの前記光センシング画素は、光を感知するための光センシング素子の役割と、光センシングデータを出力するためのスイッチの役割と、を共に遂行する酸化物半導体トランジスタを含む光センシング装置であって、
前記ゲートドライバは、前記酸化物半導体トランジスタの光入射時の負(−)の第1スレショルド電圧より低い負(−)の第1電圧、前記酸化物半導体トランジスタの光入射時の第1スレショルド電圧と光非入射時の正(+)の第2スレショルド電圧との間の正(+)の第2電圧、及び前記第2スレショルド電圧より高い正(+)の第3電圧をそれぞれの前記酸化物半導体トランジスタに提供し、
前記第2電圧が、前記第1スレショルド電圧よりも前記第2スレショルド電圧に近いように選択されることを特徴とする、光センシング装置。 - 前記ゲートドライバは、行方向に沿って順次に、前記酸化物半導体トランジスタに前記ゲート電圧を印加した後、あらゆる前記酸化物半導体トランジスタに一度に前記リセット信号を印加するように構成されたことを特徴とする請求項7に記載の光センシング装置。
- 前記ゲートドライバは、前記第1電圧、前記第2電圧、前記第1電圧及び前記第3電圧の順序でそれぞれの前記酸化物半導体トランジスタに前記ゲート電圧を提供し、前記第3電圧は、前記酸化物半導体トランジスタをリセットさせる前記リセット信号であることを特徴とする請求項7に記載の光センシング装置。
- それぞれの前記ゲートラインは、同じ行に沿って配列されている前記光センシング画素に連結されていることを特徴とする請求項7に記載の光センシング装置。
- 1行に沿って配列された前記光センシング画素の前記酸化物半導体トランジスタのゲートには、前記行に対応する前記ゲートラインが連結されていることを特徴とする請求項10に記載の光センシング装置。
- 列方向に沿って配列された多数のデータラインを有し、それぞれの前記光センシング画素から光センシング信号を受けてデータ信号を出力する信号出力部をさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の光センシング装置。
- 1列に沿って配列された前記光センシング画素の前記酸化物半導体トランジスタのソースには、前記列に対応する前記データラインが連結されていることを特徴とする請求項12に記載の光センシング装置。
- 前記信号出力部は、
前記光センシング画素からのアナログ出力信号をデジタル信号に変換するためのA/D変換器と、
前記デジタル出力信号を臨時に保存するためのバッファと、
特定列の前記光センシング画素からの出力を選択するためのカラムスキャナと、を含むことを特徴とする請求項12に記載の光センシング装置。 - 前記酸化物半導体トランジスタは、
基板と、
前記基板上に部分的に配置されたゲートと、
少なくとも前記ゲートの周囲を覆うように、前記基板及び前記ゲートの上に配置されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上で、前記ゲートと対向するように配置されたチャネル層と、
前記チャネル層の両側にそれぞれ配置されたソース及びドレインと、
前記ソース、前記ドレイン及び前記チャネル層を全体的に覆うように配置された透明絶縁層と、を含み、
前記チャネル層は、酸化物半導体材料からなることを特徴とする請求項7に記載の光センシング装置。 - 前記酸化物半導体材料は、ZnO、InO、SnO、InZnO、ZnSnOまたはInSnOを含み、または前記ZnO、InO、SnO、InZnO、ZnSnOまたはInSnOに、Hf、Zr、Ti、Ta、Ga、Nb、V、Al及びSnのうち、少なくとも1つの材料が追加して混合された材料を含むことを特徴とする請求項15に記載の光センシング装置。
- 前記酸化物半導体トランジスタは、
基板と、
前記基板上に配置されたチャネル層と、
前記チャネル層の中心領域に部分的に配置されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上で、前記チャネル層と対向して配置されたゲートと、
前記チャネル層上で、前記ゲートの両側にそれぞれ離れて配置されたソース及びドレインと、
前記ゲート、前記ソース及び前記ドレインを覆うように配置された透明絶縁層と、を含み、
前記チャネル層は、酸化物半導体材料からなることを特徴とする請求項7に記載の光センシング装置。 - 請求項1ないし請求項6のうち、いずれか1項に記載の光センシング回路を画素内に含む画像取得装置。
- 請求項7ないし請求項17のうち、いずれか1項に記載の光センシング装置を含む画像取得装置。
- 画像を表示するディスプレイ装置と、
前記ディスプレイ装置の画面上に付着されたものであり、請求項1ないし請求項6のうち、いずれか1項に記載の光センシング回路を画素内に含む光タッチパネルと、
前記光タッチパネルに光信号を提供する光源装置と、を含む光タッチスクリーン装置。 - 画像を表示するディスプレイ装置と、
前記ディスプレイ装置の画面上に付着されたものであり、請求項7ないし請求項17のうち、いずれか1項に記載の光センシング装置を含む光タッチパネルと、
前記光タッチパネルに光信号を提供する光源装置と、を含む光タッチスクリーン装置。 - 光を感知するための光センシング素子の役割と、光センシングデータを出力させるためのスイッチの役割と、を共に遂行する酸化物半導体トランジスタのゲートに、負(−)の第1電圧、前記第1電圧より高い正(+)の第2電圧、第1電圧、及び正(+)の第3電圧を順次に印加する段階を含む光センシング装置の動作方法であって、
前記第1電圧は、前記酸化物半導体トランジスタの光入射時の負(−)の第1スレショルド電圧より低い電圧であり、前記第2電圧は、前記酸化物半導体トランジスタの光入射時の第1スレショルド電圧と、光非入射時の正(+)の第2スレショルド電圧との間の電圧であり、
前記第2電圧が、前記第1スレショルド電圧よりも前記第2スレショルド電圧に近いように選択されることを特徴とする、光センシング装置の動作方法。 - 前記第3電圧は、前記酸化物半導体トランジスタをリセットさせるリセット信号であることを特徴とする請求項22に記載の光センシング装置の動作方法。
- 前記酸化物半導体トランジスタのゲートに第2電圧が印加されている間、前記酸化物半導体トランジスタのドレインとソースとの間に流れる電流を測定する段階をさらに含むことを特徴とする請求項22に記載の光センシング装置の動作方法。
- 光を感知するための光センシング素子の役割と、光センシングデータを出力させるためのスイッチの役割と、を共に遂行する酸化物半導体トランジスタを含み、多数の行及び多数の列で配列された多数の光センシング画素のうち、いずれか1行に配列された前記光センシング画素の前記酸化物半導体トランジスタのゲートに、正(+)の第2電圧を印加し、残りの行に配列された前記酸化物半導体トランジスタのゲートに、前記第2電圧より低い負(−)の第1電圧を印加する段階と、
後続する次の行に配列された前記光センシング画素の前記酸化物半導体トランジスタの前記ゲートに前記第2電圧を順次に印加し、残りの行に配列された前記光センシング画素の前記酸化物半導体トランジスタの前記ゲートに前記第1電圧を印加する段階と、
あらゆる行に対して順次に前記第2電圧の印加を完了した後、あらゆる行に配列された前記光センシング画素の前記酸化物半導体トランジスタの前記ゲートに同時に正(+)の第3電圧を印加する段階と、を含む光センシング装置の動作方法であって、
前記第1電圧は、前記酸化物半導体トランジスタの光入射時の負(−)の第1スレショルド電圧より低い電圧であり、前記第2電圧は、前記酸化物半導体トランジスタの光入射時の前記第1スレショルド電圧と、光非入射時の正(+)の第2スレショルド電圧との間の電圧であり、
前記第2電圧が、前記第1スレショルド電圧よりも前記第2スレショルド電圧に近いように選択されることを特徴とする、光センシング装置の動作方法。 - 前記第3電圧は、前記酸化物半導体トランジスタをリセットさせるリセット信号であることを特徴とする請求項25に記載の光センシング装置の動作方法。
- 前記酸化物半導体トランジスタの前記ゲートに第2電圧が印加されている間、前記酸化物半導体トランジスタのドレインとソースとの間に流れる電流を測定する段階をさらに含むことを特徴とする請求項25に記載の光センシング装置の動作方法。
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