JPS61159625A - Semiconductor device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve display contrast by using a compound diode composed of an amorphous semiconductor to which hydrogen or a halogen element is added as a nonlinear element which employs a dynamic AC driving system. CONSTITUTION:An active element 1 provided on a substrate consists of a photodetecting element 4, the nonlinear element 2, and liquid crystal 3. The liquid crystal 3 is sandwiched between a substrate which has X wiring and another substrate which has Z wiring to have matrix constitution. The NIN junction type compound diode composed of the amorphous semiconductor to which hydrogen or a halogen element is added is used as the nonlinear element 2.

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 この発明は、アクティブマトリック入方式による表示パ
ネル好ましくは液晶表示パネルを設けることにより、マ
イクロコンピュータ、ワードプロセッサまたはテレビ等
の表示部の固体化を図る半導体装置に関するものである
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Application of the Invention The present invention relates to a semiconductor device that solidifies the display portion of a microcomputer, word processor, television, etc. by providing an active matrix input display panel, preferably a liquid crystal display panel. It is related to the device.

この発明は、かかる固体表示装置と同一基板にライトペ
ン等を用いた光軌跡を入力せしめ、÷トリックス配列し
た光検出装置により手書き文字等を検出せしめたパター
ン書き込みを行う固体書き込み装置に関する。The present invention relates to a solid-state writing device that writes a pattern by inputting a light trajectory using a light pen or the like onto the same substrate as such a solid-state display device, and detecting handwritten characters or the like using a ÷trix array of light detection devices.

「従来の技術」 固体表示パネルは各絵素を独立に制御する方式が大面積
用として有効である。このようなアクティブ素子を用い
たパネルとして、１つの絶縁ゲイト型電界効果半導体装
置（ＩＧＦという）とそれに直列に連結した液晶素子と
よりなるｌ絵素を構成せしめ、これをＸ、Ｙ配線に連結
したマトリックス構成よりなるものがある。``Prior Art'' For solid-state display panels, a system in which each picture element is controlled independently is effective for large-area displays. A panel using such active elements consists of one insulated gate field effect semiconductor device (IGF) and a liquid crystal element connected in series to each pixel, which is connected to X and Y wiring. There are some that have a matrix structure.

また、他の固体書き込み装置は文字等の筆圧による圧力
センサを平面に具備する感圧式手書き装置よりなるもの
がある。Other solid-state writing devices include pressure-sensitive handwriting devices that have a pressure sensor on a flat surface that detects the pressure of writing characters and the like.

「発明が解決しようとする問題点」 しかし、このＩＧＦを用いた表示パネルにおいて、その
重合わセを伴う製造プロセスに必要なフォトマスク数は
６〜８枚も有し、そのため製造歩留りが低くなってしま
うことが予想される。``Problems to be solved by the invention'' However, in a display panel using this IGF, the number of photomasks required for the manufacturing process that involves overlapping is as many as 6 to 8, resulting in a low manufacturing yield. It is expected that this will happen.

加えて、感圧式の書き込み装置においては、その圧力に
対し信号検出が人の書き込み筆圧のバラツキにより微妙
である。また応答速度が遅い。加えて、この基板側に絶
えず局部圧力を加えるため基板側の疲労による破損がみ
られ、高い信頼性を期待し得ない、さらに、この固体表
示素子と怒圧書き込みを一体化せんとすると、書き込み
の筆圧がその下面に設けられている液晶にも加わり、結
果として液晶自体の疲労または液晶の上下電極間に揺ら
ぎが生ずることによる液晶の表示コントラストのバラツ
キが発生する等の大きな信頼性低下の要因を本質的に内
在している。In addition, in a pressure-sensitive writing device, signal detection with respect to the pressure is delicate due to variations in the writing pressure of a person. Also, the response speed is slow. In addition, since local pressure is constantly applied to the substrate side, damage to the substrate side due to fatigue is observed, and high reliability cannot be expected.Furthermore, if this solid-state display element and angry pressure writing are not integrated, the writing The pen pressure is also applied to the liquid crystal installed on the bottom surface, resulting in fatigue of the liquid crystal itself or fluctuations between the upper and lower electrodes of the liquid crystal, resulting in a large decrease in reliability, such as variations in the display contrast of the liquid crystal. The factors are inherently inherent.

「問題を解決するための手段」 本発明はかかる問題を解決するため、アクティブ素子を
制御する系としてＩＧＦを用いず、ダイナミック交流駆
動方式を採用した非線型素子としてアモルファス半導体
等の水素またはノ＼ロゲン元素が添加された非単結晶半
導体よりなる複合ダイオードを用いたことを主としてい
る。"Means for Solving the Problem" In order to solve this problem, the present invention does not use IGF as a system for controlling active elements, but uses hydrogen or nitrogen such as amorphous semiconductors as a nonlinear element that adopts a dynamic AC drive system. It mainly uses a composite diode made of a non-single crystal semiconductor doped with a rogen element.

かかる本発明に用いる非線形素子は、一対のそれぞれの
電極とはオーム接触性を有するが、逆向整流特性を構成
する複合ダイオード構成の素子よりなるもので、その代
表例は、Ｎ型半導体−Ｉ型（以下真性または電気的に真
性になるようにホウ素を微量添加した実質的に真性をい
う）半導体−Ｎ型半導体を積層して設けたＮＩＮ構造、
即ちＮｌ接合とＩＮ接合とが電気的に逆向きに連結され
、かつ半導体として一体化したＮＩＮ接合を有する半導
体をはじめ、その変形であるＮＮ−Ｎ、　ＮＰ−Ｎ、　
ＰＩＰ、　ＰＰ−Ｐ。The nonlinear element used in the present invention has ohmic contact with each of the pair of electrodes, and is composed of an element having a composite diode configuration that configures reverse rectification characteristics.A typical example thereof is an N-type semiconductor-I type semiconductor. (hereinafter referred to as "intrinsic" or "substantially intrinsic" with a small amount of boron added to make it electrically intrinsic) semiconductor-NIN structure provided by stacking N-type semiconductors,
In other words, there are semiconductors having an NIN junction in which an Nl junction and an IN junction are electrically connected in opposite directions and are integrated as a semiconductor, as well as its variations such as NN-N, NP-N,
PIP, PP-P.

ＰＮ−Ｐ、ＮＩＰＩＮまたはＰＩＮＩＰ接合構造を有せ
しめた複合ダイオードである。It is a composite diode having a PN-P, NIPIN or PINIP junction structure.

かかる複合ダイオードは、ダイオード特性を互いに逆向
きに相対せしめ、そのビルドイン（立ち上がり）電圧（
しきい値）はＮｌ接合のＮ型半導体と■型半導体との差
（第４図（４１）　、　（４２））または■型半導体に
添加するＰまたはＮ型の微量の不純物の濃度及びｔｌの
厚さで決めることができる。さらにＮＩＰＩＮ接合とす
る場合はＮＩＰ接合のしきい値電圧で決めることができ
る。このため、製造プロセスを制御することにより、所
望のしきい値電圧を有する素子を作り得る。Such a composite diode has diode characteristics opposite to each other, and its build-in (rise) voltage (
The threshold value) is determined by the difference between the N-type semiconductor and the ■-type semiconductor in the Nl junction (Fig. 4 (41), (42)), or the concentration of a small amount of P or N-type impurity added to the ■-type semiconductor, and the difference in tl. It can be determined by the thickness. Furthermore, when using a NIPIN junction, it can be determined by the threshold voltage of the NIP junction. Therefore, by controlling the manufacturing process, an element having a desired threshold voltage can be manufactured.

さらにこのＮＩＮ接合を有する半導体は、同様に光検出
素子（フォトセンサともいう）としても併用させ得る。Furthermore, a semiconductor having this NIN junction can also be used as a photodetecting element (also referred to as a photosensor).

このためこのフォトセンサを同じ基板上に何等の余分の
プロセス（厳密には固体表示装置に用いられる非線型素
子の遮光用の金属電極を除去する工程を加えるのみ）を
必要とせず、ライトペン等を用いた光軌跡を検知する固
体書き込みを実行することができる。Therefore, this photo sensor does not require any extra process (strictly speaking, only the process of removing the light-shielding metal electrode of the non-linear element used in solid-state display devices) on the same substrate, and it can be used as a light pen, etc. Solid-state writing can be performed by detecting light trajectories using

本発明は、１つの大きな基板にマトリックス構成せしめ
て、面としての固体表示、光軌跡検出を実行させ得る。The present invention can be configured in a matrix on one large substrate to perform surface solid-state display and optical trajectory detection.

その際複合ダイオードの外周辺とマトリックスを構成す
るＸ方向の電極・リード（第１図においてＸ方向をＹ方
向と言い換えてもいいが、ここでは図面の横軸をＸ方向
と簡単のために記す）とが概略同一形状を有する１つの
マスク合わせを行うのみで完成してしまうため、一方の
基板側に設けられる液晶表示の一方の電極（第１の電極
）と連結した非線型素子およびそれに連結したＸ配線の
形成に必要なマスクの数は３枚のみ（１回の精密なマス
ク合わせ）でプロセスさせることができる。この構造の
代表例を第２図、第５図及び第６図に示しである。In this case, the outer periphery of the composite diode and the electrodes/leads in the X direction that make up the matrix (in Figure 1, the X direction can also be referred to as the Y direction, but here, for simplicity, the horizontal axis of the drawing is indicated as the X direction. ) has approximately the same shape and can be completed by simply aligning one mask, so the non-linear element connected to one electrode (first electrode) of the liquid crystal display provided on one substrate side and the non-linear element connected to it. The process can be carried out with only three masks (one precise mask alignment) required to form the X wiring. Representative examples of this structure are shown in FIGS. 2, 5, and 6.

このため、固体表示素子である例えば液晶に対し、交流
バイアスを液晶の他方の電極（第６の電極）リードに印
加しそのレベルを制御することにより階調制御も可能で
あるという特徴を有する。Therefore, for a solid state display element such as a liquid crystal, the gradation can be controlled by applying an AC bias to the other electrode (sixth electrode) lead of the liquid crystal and controlling its level.

「作用」 本発明は、光軌跡方式による固体書き込み装置と固体表
示装置とが一体化している。このため、これまでのマイ
クロコンピュータの如き目の位置と指の位置が異なる場
合に生じた作業者の首の疲労がなくなり、また指もキー
ボードではなくライトペン方式を用いた肉筆が伴う光軌
跡を利用する方式であるため、ワードプロセッサを学習
に使用する在宅学習システムに対し、文字等をライトペ
ンで書く作業を伴うため学習効果を高め得る。"Operation" In the present invention, a solid-state writing device using an optical trajectory method and a solid-state display device are integrated. This eliminates the strain on the neck of the operator that occurs when the eye and finger positions are different from those used in conventional microcomputers, and the fingers can also move the light trajectory that accompanies handwriting using a light pen method rather than a keyboard. Compared to home learning systems that use word processors for learning, this method involves writing letters with a light pen, which can improve the learning effect.

また光軌跡を基板上を前述した如（時間的に移動させる
のではなく、所定の位置に複数の光点または光軌跡を与
えることにより、キーボードを筆圧方式より光タッチ方
式のキーボードとすることができる。In addition, as mentioned above, by providing multiple light points or light trajectories at predetermined positions rather than moving the light trajectory over the board in time, the keyboard can be made into a light touch type keyboard rather than a pen pressure type keyboard. I can do it.

以下に実施例に従って本発明を説明する。The present invention will be explained below according to examples.

「実施例１」 第１図は本発明の固体表示装置および固体書き込み装置
の等価回路（２×２のマトリックスの場合）を示す。Embodiment 1 FIG. 1 shows an equivalent circuit (in the case of a 2×2 matrix) of a solid-state display device and a solid-state writing device of the present invention.

図面において基板上に設けられたアクティブエレメント
（１）は光検出素子（フォトセンサ）（４）と非線型素
子（２）と液晶（３）とよりなっている、それぞれの素
子の電極を第１より第６の電極まで有するが、わかりや
すくするため対応した数字を角枠で囲んで示しである。In the drawing, the active element (1) provided on the substrate consists of a photodetector (photosensor) (4), a nonlinear element (2), and a liquid crystal (3). Although there are up to the sixth electrode, the corresponding numbers are shown enclosed in a square frame for clarity.

このエレメントには、非線型素子（２）の電極（第１の
電極）（７）が設けられる。この非線型素子はＸ配線（
リードともいう）（１６）に連結し、またこのＸ配線は
同時にフォトセンサ（４）の第５の電極（８）に連結し
ている。他方、フォトセンサ（４）の他の電極（第６の
電極）（９）はＹ配線リード（１日）に連結し、その結
果、フォトセンサは１つの基板上に設けられたＸＹマト
リ・ノクスを構成した配線の交点に位置せしめることが
できる。This element is provided with an electrode (first electrode) (7) of the nonlinear element (2). This nonlinear element is an X wiring (
This X wiring is also connected to the fifth electrode (8) of the photosensor (4) at the same time. On the other hand, the other electrode (sixth electrode) (9) of the photosensor (4) is connected to the Y wiring lead (1), so that the photosensor is an XY matrix node provided on one substrate. can be located at the intersection of the configured wiring.

他方、非線型素子（２）の第２の電極（５）に電気的に
連結した液晶の一方の電極（１０）　（第３の電極）を
有する。さらに液晶（３）の第４の電極（６）は、相対
する他の基板上に設けられた透光性のＺ配線（他のＹ方
向の配線をＺ配線という）の電極・リード！（１４）に
連結している。かくして、液晶（３）はＸ配線を有する
基板（２０）とＺ配線を有する他の基板（２０’）とで
はさまれてマトリックス構成セしめている。On the other hand, it has one electrode (10) (third electrode) of liquid crystal electrically connected to the second electrode (5) of the nonlinear element (2). Furthermore, the fourth electrode (6) of the liquid crystal (3) is an electrode/lead of a transparent Z wiring (other Y direction wiring is referred to as a Z wiring) provided on another opposing substrate! It is connected to (14). Thus, the liquid crystal (3) is sandwiched between the substrate (20) having the X wiring and the other substrate (20') having the Z wiring to form a matrix configuration.

かかるアクティブエレメントをマトリックス構成せしめ
、図面では２×２とした。これはスケール・アップした
表示装置例えば（アクティブエレメント数が１００　Ｘ
１００または１９２０　Ｘ　４００）としても同一技術
思想である。Such active elements are arranged in a matrix, which is 2×2 in the drawing. This is useful for scaled-up display devices (for example, when the number of active elements is 100
100 or 1920 x 400) is also based on the same technical concept.

かくの如き１つのＮＩＮ接合を有する半導体の積層体に
より一方では固体表示素子制御用の非線型素子とし、他
方ではフォトセンサの半導体として用いたものである。Such a semiconductor stack having one NIN junction is used as a non-linear element for controlling a solid-state display element on the one hand, and as a semiconductor for a photosensor on the other hand.

かかる非線型素子及びフォトセンサの構成及び特性の例
を第２図、第３図に示している。Examples of the configuration and characteristics of such nonlinear elements and photosensors are shown in FIGS. 2 and 3.

この第２図を以下に略記する。This FIG. 2 will be abbreviated below.

第２図（八）は実際の非線型素子構造の縦断面図を示し
ている。FIG. 2(8) shows a longitudinal cross-sectional view of an actual nonlinear element structure.

即ち第２図（Ａ）においてガラス基板（２０）上のクロ
ム導電膜よりなる第１の電極（７）　、　Ｎ　（２１）
　Ｉ　（２２）　Ｎ（２３）半導体積層体よりなるＮＩ
Ｎ接合型複合ダイオード（２）、遮光用クロムマスク（
２４）、透光性導電膜（２５）よりなる１００μ口の面
積の第２の電極（５）よりなっている。複合ダイオード
の構造は、例えば水素を含む珪素を主成分とする非単結
晶半導体である。その厚さはＮ（２１）は１５００人、
　Ｉ　（２２）は３０００人。That is, in FIG. 2(A), a first electrode (7) made of a chromium conductive film on a glass substrate (20), N (21)
NI made of I (22) N (23) semiconductor stack
N-junction compound diode (2), chrome mask for light shielding (
24), and a second electrode (5) with an area of 100μ made of a transparent conductive film (25). The structure of the composite diode is, for example, a non-single crystal semiconductor whose main component is silicon containing hydrogen. Its thickness is N(21), which is 1500 people.
I (22) has 3000 people.

Ｎ　（２３）は７００人とした。N (23) was set at 700 people.

図面においては複合ダイオードの積層体の側周辺にフィ
ールド絶縁物（２６）を設け、その上面と積層体の上側
電極の上面とを概略一致させている。In the drawing, a field insulator (26) is provided around the side of the stack of composite diodes, and its top surface is approximately aligned with the top surface of the upper electrode of the stack.

第２図（Ａ）の構成の等価回路を第２図（Ｂ）に示す。An equivalent circuit of the configuration shown in FIG. 2(A) is shown in FIG. 2(B).

さらにその特性を第３図（＾）に示す。Further, its characteristics are shown in Figure 3 (^).

第３図（＾）のＩ−Ｖ（電流−電圧）特性は第３図にお
ける（４６）　、　（４７）の原点に対し対称型のＩ−
Ｖ特性を得ることができた。The I-V (current-voltage) characteristic in Figure 3 (^) is symmetrical with respect to the origin of (46) and (47) in Figure 3.
It was possible to obtain V characteristics.

この値は、液晶（例えばＴＮ型液晶）が１．９ｖ以下に
おいてｒＯＮＪ　　ｒ不透明Ｊ　、２．７Ｖ以上におい
てはｒＯＦＦ　ｊ　　ｒ透明」の一般的な特性において
、それに適したしきい値を１．５〜３．Ｏｖ例えば２．
Ｏｖに１層中のホウ素不純物濃度およびその厚さを制御
して得ることができるという特長を有する。This value is based on the general characteristics of liquid crystals (for example, TN type liquid crystals) that are rONJ r opaque J at 1.9 V or less and rOFF j r transparent at 2.7 V or more, and the appropriate threshold value is 1.5. ~3. For example 2.
It has the advantage that it can be obtained by controlling the boron impurity concentration in one layer and its thickness.

第４図（Ａ）〜（Ｄ）に本発明の非線型素子の動作原理
の概要を示す。FIGS. 4(A) to 4(D) outline the operating principle of the nonlinear element of the present invention.

第４図（Ａ）はＮ　（２１）　Ｉ　（２２）　Ｎ　（２
３）構造を有する半導体（２）である。この場合の電圧
が電極（７）　、　（８）間に印加されていないエネル
ギバンド図を第４図（Ｂ）に示す。これに対し、もし電
極（７）に比べて（５）に正の電圧がかかると、第４図
（Ｃ）のエネルギバンド構造となる。すると電子（４３
）は障壁（４１）が（４１°）にその高さを低くするに
準じて順方向の電流として流れる。そして１層（２２）
の厚さに比例した抵抗に従って他方のＮ型半導体層（２
３）に流れる。この時、他の障壁（４２）　（第４図（
Ｂ））は全く障壁を構成しない。Figure 4 (A) shows N (21) I (22) N (2
3) A semiconductor (2) having a structure. An energy band diagram in which no voltage is applied between the electrodes (7) and (8) in this case is shown in FIG. 4(B). On the other hand, if a more positive voltage is applied to electrode (5) than to electrode (7), the energy band structure shown in FIG. 4(C) will result. Then the electron (43
) flows as a forward current as the barrier (41) lowers its height to (41°). and 1 layer (22)
according to the resistance proportional to the thickness of the other N-type semiconductor layer (2
Flows to 3). At this time, another barrier (42) (Fig. 4 (
B)) does not constitute a barrier at all.

また、逆に、電極（７）に対しく５）に負の電圧が加わ
ると、障壁（４２’）が（４２）に比べ低くなり、その
Ｎ型半導体層（２３）の電子（４３’）が（２３）より
（２２）へと流れる。Conversely, when a negative voltage is applied to 5) with respect to the electrode (7), the barrier (42') becomes lower than (42), and the electrons (43') of the N-type semiconductor layer (23) flows from (23) to (22).

結果として、第３図（Ａ）に示すごとき非線型特性（４
６）　、　（４７）を第４図（Ｃ）　、　（Ｄ）に対応
して有せしめることができる。As a result, the nonlinear characteristic (4
6) and (47) can be provided corresponding to FIGS. 4(C) and (D).

他方、第２図（Ｃ）　、　（Ｄ）に示す光検出素子（フ
ォトセンサ）につき、その動作を略記する。On the other hand, the operations of the photodetecting elements (photosensors) shown in FIGS. 2(C) and 2(D) will be briefly described.

このＮ　（２１）　Ｉ　（２２）　Ｎ　（２３）の半導
体積層体は、第２図（Ａ）の非線型素子と同一半導体材
料で同一プロセスにより形成される。This N (21) I (22) N (23) semiconductor stack is formed using the same semiconductor material and the same process as the nonlinear element shown in FIG. 2(A).

即ちガラス基板（２０）上のクロム導電膜の電極（８）
（第５の電極）上の半導体（４）とその上にクロムを除
去した透光性導電膜（９）（第６の電極）よりなってい
る。That is, an electrode (8) of a chromium conductive film on a glass substrate (20).
It consists of a semiconductor (4) on the (fifth electrode) and a transparent conductive film (9) (sixth electrode) on which chromium is removed.

ライトペンよりの光（１００）は基板（２０）に対し上
側より照射させた。Light (100) from the light pen was irradiated onto the substrate (20) from above.

このフォトセンサの等価回路を第２図（Ｄ）に示す。An equivalent circuit of this photosensor is shown in FIG. 2(D).

増巾作用は必ずしもあるとは限らないが、みかけ上第２
図（Ｄ）に示すフォトトランジスタ構成で略記する。即
ち照射光（１００）によるベースへの注入により電流が
大きくなる。Although it does not necessarily have a width-enhancing effect, it appears to be the second
This will be abbreviated using the phototransistor configuration shown in Figure (D). That is, the current increases due to injection into the base by the irradiation light (100).

その−例の特性を第３図（Ｂ）に示している。図面にお
いて（４６）　、　（４７）は「暗の時」のＩ−Ｖ特性
である。さらに、ここに４５０Ｌｘ　（室内灯）を照射
すると、それらは曲線（４６“）、（４７’）に変化し
た。さらに５５００ＬＸ　（白熱灯）を加えると、（４
６”）、（４７”）　　　。The characteristics of this example are shown in FIG. 3(B). In the drawing, (46) and (47) are the IV characteristics in the "dark time". Furthermore, when 450Lx (indoor light) was irradiated here, they changed to curves (46") and (47'). Furthermore, when 5500LX (incandescent light) was added, (4
6”), (47”).

にそれぞれ変化した。changed respectively.

これらの信号をマトリックス構成をした第１図における
デコーダ（１３）のトランジスタで受けて出力（１８”
）または（１９°）に取り出せばいい。These signals are received by the transistors of the decoder (13) in Fig. 1, which has a matrix configuration, and are output (18"
) or (19°).

第４図において、このフォトセンサの動作原理を示して
いる。第４図（Ａ）のＮＩＮ半導体（４）に＋Ｖまたは
−Ｖの電圧を加え、第４図（Ｃ）　、　（Ｄ）のバンド
構成において、光（１００）の照射によりホール（４５
）　。FIG. 4 shows the operating principle of this photosensor. A voltage of +V or -V is applied to the NIN semiconductor (4) in FIG. 4(A), and the hole (45) is irradiated with light (100) in the band configurations of FIG.
).

（４５’）と電子（４４）　、　（４４”）が生じ、と
もに１層中をドリフトして電流が増巾される。かくして
第３図（Ｂ）に示す如く、低い電圧でも電流の増加が見
られ得る。(45') and electrons (44) and (44'') are generated and both drift in one layer, increasing the current.Thus, as shown in Figure 3(B), the current increases even at a low voltage. can be seen.

「実施例２」 この実施例は第５図にその平面図（Ａ）及び縦断面図（
Ｂ）　、　（Ｃ）および第６図（Ａ）　、　（Ｂ）が示
されている。"Example 2" This example is shown in FIG. 5, its plan view (A) and longitudinal sectional view (
B), (C) and FIGS. 6(A), (B) are shown.

この図面は、第１図の回路における（１．１）番地のア
クティブエレメント（１）をバターニングした本発明の
実施例である。This drawing shows an embodiment of the present invention in which the active element (1) at address (1.1) in the circuit of FIG. 1 is patterned.

さらに第５図（Ｂ）　、　（Ｃ）は（Ａ）におけるそれ
ぞれＢ−８”、Ａ−Ａ’　での縦断面図を記す。加えて
、第６図（Ａ）　、　（Ｂ）はそれぞれ第５図（Ａ）に
おけるｃ−ｃ’及びＤ−Ｄ’の縦断面図を示している。Furthermore, Figs. 5(B) and (C) show longitudinal cross-sectional views taken at B-8'' and A-A' in (A), respectively. In addition, Figs. FIG. 5 shows vertical cross-sectional views taken along lines c-c' and DD' in FIG. 5(A).

図面において、透光性絶縁基板としてコーニング７０５
９ガラス（２０）を用いた。この上面に、スパッタ法ま
たは電子ビーム蒸着法により遮光用及び導電膜のクロム
を１５００〜３５００人の厚さに形成した。In the drawing, Corning 705 is used as a light-transmitting insulating substrate.
9 glass (20) was used. On this upper surface, a light shielding and conductive film of chromium was formed to a thickness of 1,500 to 3,500 layers by sputtering or electron beam evaporation.

この・後、この半導体のＮ　（２１）　Ｉ　（２２）　
Ｎ　（２３）をプラズマ気相法により実施例１と同様に
積層して形成した。さらにこの上に遮光用のクロムを１
０００人の厚さに形成した。この工程の後、第１のフォ
トマスク■によりＸ方向のリード及びその上方の半導体
、クロムを残し他部をエツチング除去し、積層体を構成
させた。さらにその側周辺にフィールド絶縁物（２６）
を作製した。即ち、光感光性のホリイミド樹脂を全体に
コーティングした。プリベーグ（８０℃）の後、ガラス
の下側より紫外光を照射して（１０ｄ／ｃｍ”の強度に
て約７秒）積層体の周辺部のみを感光させた。この後、
現像液にて現像後、リンスをイソプロパツールにより行
った。さらに窒素にてキュアを１８０℃×３０分＋３０
０℃×３０分＋４００℃×３０分行った。キュアにより
体積が初期塗布厚の４０〜５０％になるため、積層体の
上側電極と概略同一平面にフィールド絶縁物を構成させ
るため、初期を厚めに形成する必要がある。かくして積
層体の上側のクロム膜を露呈させた。さらに第２のマス
クを用いてフォトセンサ上のクロムを溶去した。この後
これら全体に透明導電膜を非線型素子の第２の電極（５
）上および光検出素子のＮ型半導体層（２３）上または
その上に残存するクロム珪化物導電膜に密接させて形成
した。さらに第３の精密フォトマスクにより液晶用の第
３の電極及びフォトセンサのＹ方向のリード（１８）を
構成した。After this, N (21) I (22) of this semiconductor
N (23) was laminated and formed in the same manner as in Example 1 by the plasma vapor phase method. Furthermore, 1 layer of chrome for light shielding is added on top of this.
It was formed to a thickness of 1,000 people. After this step, the leads in the X direction, the semiconductor above them, and chromium were etched away using a first photomask (2) to form a laminate. Furthermore, there is field insulation (26) around that side.
was created. That is, the entire surface was coated with a photosensitive polyimide resin. After prebaking (80°C), ultraviolet light was irradiated from the bottom of the glass (at an intensity of 10 d/cm" for about 7 seconds) to expose only the peripheral part of the laminate. After this,
After development with a developer, rinsing was performed with isopropanol. Furthermore, cure with nitrogen at 180℃ x 30 minutes + 30
Testing was carried out at 0°C x 30 minutes + 400°C x 30 minutes. Since the volume becomes 40 to 50% of the initial coating thickness due to curing, it is necessary to form the field insulator thicker initially in order to configure the field insulator on approximately the same plane as the upper electrode of the laminate. The chromium film on the upper side of the laminate was thus exposed. Furthermore, the chromium on the photosensor was dissolved away using a second mask. After that, a transparent conductive film is applied to the entire area of the second electrode (5) of the nonlinear element.
) and on the N-type semiconductor layer (23) of the photodetector element or in close contact with the chromium silicide conductive film remaining thereon. Furthermore, a third electrode for the liquid crystal and a lead (18) in the Y direction of the photosensor were formed using a third precision photomask.

かくして１回の精密な重合わせプロセスを行う第３のマ
スク■により、Ｘ方向のリード（１６）　、第１の電極
（７）、第５の電極（８）とその上側に位置する非線形
素子の半導体（２）と、フォトセンサの半導体（４）と
を概略同一形状にし得た。また非線型素子は、その上下
面もともに遮光用のクロム（７）。In this way, the third mask (2), which performs one precise overlay process, allows the X-direction lead (16), first electrode (7), fifth electrode (8) and the nonlinear element located above them to be aligned. The semiconductor (2) and the semiconductor (4) of the photosensor could be made to have approximately the same shape. Also, both the top and bottom surfaces of the nonlinear element are made of chromium (7) for shielding light.

（５）で覆われ、また、フォトセンサ（４）の上側電極
（９）は透光性とするためクロムが除去され、透明導電
膜により透光性電極が設けられている。(5), and chromium is removed from the upper electrode (9) of the photosensor (4) to make it translucent, and a translucent electrode is provided with a transparent conductive film.

もちろんこの工程を逆にする等によりフォトセンサの透
光性電極を下側としてもよいことはいうまでもない。Of course, it goes without saying that by reversing this process, the light-transmitting electrode of the photosensor may be placed on the lower side.

本発明の半導体装置においては、さらに相対する他の基
板（２０’　）の内側に設けられた液晶の他方の電極（
６）、リード（１４）は、他の第１のマスク■により、
Ｚ方向の配線（この配線はフォトセンサのＹ方向の配線
と平行に設けている）として形成させた。In the semiconductor device of the present invention, the other electrode (20') of the liquid crystal provided inside the other opposing substrate (20')
6), the lead (14) is controlled by the other first mask ■,
It was formed as a Z-direction wiring (this wiring is provided parallel to the Y-direction wiring of the photosensor).

これら２つの相対する透明導電膜上に配向膜（３０）　
、　（３０”）を形成し、ラビング処理を行った。An alignment film (30) is placed on these two opposing transparent conductive films.
, (30'') was formed and subjected to rubbing treatment.

以上より、１つの基板の一主面上にアクティブエレメン
トとしての非線型素子、フォトセンサおよび液晶の一方
の電極を設け、かつリードはＸ方向およびＹ方向に配設
せしめた。この工程に必要なマスクは３種類のマスクを
用いるのみですみ、かつ精密なマスク合わせは１回の第
３のマスクのみでよい。As described above, a nonlinear element as an active element, a photosensor, and one electrode of a liquid crystal are provided on one principal surface of one substrate, and the leads are arranged in the X direction and the Y direction. Only three types of masks are required for this process, and precise mask alignment only needs to be performed once using the third mask.

表示パネルとしては、第１図に示す周辺回路（１１）　
、　（１２）　、　（１３）をハイブリッド構成として
基板に単結晶ＩＣをボンディングして作製し得る。また
コネクタを介して他のプリント基板のＩＣと連結してデ
コーダ（１１）　、　（１２）　、　（１３）とし得る
。さらに、相対する２つの基板（２０）　、　（２０’
　）を約６〜１０μの巾に離間させ、その隙間を真空引
きした後、公知の液晶（３）を封入した。As a display panel, the peripheral circuit (11) shown in Figure 1 is used.
, (12), and (13) can be fabricated as a hybrid configuration by bonding a single crystal IC to a substrate. Furthermore, the decoders (11), (12), and (13) can be formed by connecting with ICs on other printed circuit boards via connectors. Furthermore, two opposing substrates (20) and (20'
) were spaced apart to a width of about 6 to 10 microns, the gap was evacuated, and then a known liquid crystal (3) was sealed.

「効果」 本発明は以上に示す如く、同一基板上に非線型素子であ
る複合ダイオードを用いて液晶のアクティブＡＣ駆動を
行うとともに、同じパネルを用い、手書き用の書き込み
装置をライトベン（発光部はペン側）としてマトリック
スを構成せしめたものである。このため２つの機能を重
合わせる方式にに比べ、表示のコントラストが明晰にな
り、かつ製造工程に余分な半導体を作る工程等を必要と
しない。さらに半導体とその上の電極リードとが−　゛
体化しているため、きわめて少ないマスク（３枚）（精
密な重合わせは１回）でバターニングを行うことができ
、製造歩留りを向上させることができる。"Effects" As described above, the present invention uses a composite diode, which is a non-linear element, on the same substrate to drive active AC of the liquid crystal, and also uses the same panel to drive a handwriting writing device using a light vent (the light emitting part is A matrix is configured as the pen side). Therefore, compared to a method in which two functions are superimposed, the display contrast is clearer, and additional steps such as making semiconductors are not required in the manufacturing process. Furthermore, since the semiconductor and the electrode leads on it are integrated, patterning can be performed with an extremely small number of masks (3 masks) (accurate overlapping is done once), which improves manufacturing yield. can.

非線型素子及びフォトセンサに同一半導体材料を用い、
かつこの半導体はＮＩＮ接合の順方向電流を用いるため
、Ｉ型半導体表面での寄生チャネルが形成される等によ
る特性のバラツキが少ない。Using the same semiconductor material for nonlinear elements and photosensors,
Moreover, since this semiconductor uses a forward current of an NIN junction, there is little variation in characteristics due to the formation of a parasitic channel on the surface of the I-type semiconductor.

本発明のフォトセンサ、表示パネルは交流駆動方式であ
り、特にそのダイオードのしきい値を気相反応法を用い
た半導体層の積層時におけるプロセス条件により制御し
得るため、階調制御がしやすいという特徴を有する。The photosensor and display panel of the present invention are AC driven, and in particular, the threshold value of the diode can be controlled by the process conditions during stacking of semiconductor layers using a gas phase reaction method, making it easy to control gradation. It has the following characteristics.

本発明方法において、Ｉ、Ｎ−またはＰ−の半導体を単
に水素またはハロゲン元素が添加された珪素とするので
はなく、この中に炭素、窒素または酸素を添加した５ｉ
ｘＣ＋−ｘ　（０＜Ｘ＜１）、５ｉｘＮｎ−ｘ　（０＜
Ｘ＜４）または５ｉＯｚ−ｘ（０＜Ｘ＜２）として耐圧
の向上を図ることおよび印加電圧をＯｖとした時の電流
（ゼロ電流）をより少なく　１０−　”　Ａ／１００μ
Ｏ以下とすることは有効である。In the method of the present invention, the I, N- or P- semiconductor is not simply silicon to which hydrogen or a halogen element is added, but 5i to which carbon, nitrogen or oxygen is added.
xC+-x (0<X<1), 5ixNn-x (0<
X<4) or 5iOz-x (0<X<2) to improve the withstand voltage and reduce the current (zero current) when the applied voltage is Ov.
It is effective to set it to 0 or less.

本発明において、表示素子と光検出素子とはその数にお
いて１：１である必要はなく、光検出に必要な素子密度
を考慮して表示素子に比べて多くも少なくもし得る。In the present invention, the number of display elements and photodetection elements does not have to be 1:1, and may be more or less than the number of display elements in consideration of the element density required for photodetection.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明のアクティブエレメントとして非線型素
子およびフォトセンサを用いた２×２マトリツクスの回
路図を示す。 第２図は本発明の非線型素子及びフォトセンサの縦断面
（＾）、（Ｃ）およびその等価記号（Ｂ）　、　（Ｄ）
を示す。 第３図は本発明のＩ−Ｖ特性を示す。 第４図は非線形素子およびフォトセンサの動作原理を示
す。 第５図及び第６図は本発明のアクティブエレメント構造
を示す。FIG. 1 shows a circuit diagram of a 2×2 matrix using nonlinear elements and photosensors as active elements of the present invention. Figure 2 shows longitudinal sections (^) and (C) of the nonlinear element and photosensor of the present invention, and their equivalent symbols (B) and (D).
shows. FIG. 3 shows the IV characteristics of the present invention. FIG. 4 shows the operating principle of the nonlinear element and photosensor. 5 and 6 illustrate the active element structure of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、絶縁基板上の導電膜により表示素子制御用非線型素
子の第１の電極と、該電極より延在して連結した光検出
素子用の第５の電極とを有し、前記第１及び第５の電極
上に非線型素子を構成する半導体と、光検出用素子を構
成する半導体とを設け、前記第１及び第５の電極上方の
半導体上に第２及び第６の電極をそれぞれ設けるととも
に、前記第２の電極に連結して表示素子用の一方の電極
が設けられたことを特徴とする半導体装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、第１及び第５の電
極はＸ方向のリードに連結するとともに、前記第５また
は第６の電極は透光性を有することを特徴とする半導体
装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、半導体は一対の電
極とオーム接触性を有するとともに、逆向整流特性を構
成する複合ダイオード構成を有することを特徴とする半
導体装置。[Scope of Claims] 1. A first electrode of a non-linear element for controlling a display element and a fifth electrode for a photodetecting element connected to and extending from the electrode are formed by a conductive film on an insulating substrate. A semiconductor constituting a nonlinear element and a semiconductor constituting a photodetecting element are provided on the first and fifth electrodes, and second and second semiconductors are provided on the semiconductor above the first and fifth electrodes. 6. A semiconductor device characterized in that six electrodes are provided, and one electrode for a display element is provided connected to the second electrode. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first and fifth electrodes are connected to leads in the X direction, and the fifth or sixth electrode has a light-transmitting property. 3. A semiconductor device according to claim 1, characterized in that the semiconductor has ohmic contact with the pair of electrodes and has a composite diode configuration that provides reverse rectification characteristics.