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JP2872233B2 - Liquid crystal display with light pen input function - Google Patents

Liquid crystal display with light pen input function

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Publication number
JP2872233B2
JP2872233B2 JP14236695A JP14236695A JP2872233B2 JP 2872233 B2 JP2872233 B2 JP 2872233B2 JP 14236695 A JP14236695 A JP 14236695A JP 14236695 A JP14236695 A JP 14236695A JP 2872233 B2 JP2872233 B2 JP 2872233B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
photoelectric conversion
wiring
conversion element
crystal display
Prior art date
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JP14236695A
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Japanese (ja)
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JPH08314633A (en
Inventor
耕作 清水
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に、光ペ
ンによる座標、図形等のデータを入力する機能を具備せ
しめた光ペン入力機能付き液晶表示装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device having a function of inputting data such as coordinates, graphics, and the like using a light pen to a liquid crystal display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】ペン入力機能を具備した液晶表示装置に
は、現在電磁誘導方式、静電結合方式(容量結合方
式)、電気抵抗フィルム方式、および光センサ方式があ
る。電磁誘導方式は、ペンの中にあるコイルから発生す
る微弱な磁界によって発生する誘導電流を検出し、タブ
レット上の座標を計算する方式である。
2. Description of the Related Art Currently, liquid crystal display devices having a pen input function include an electromagnetic induction type, an electrostatic coupling type (capacitive coupling type), an electric resistance film type, and an optical sensor type. The electromagnetic induction method is a method of detecting an induced current generated by a weak magnetic field generated from a coil in a pen and calculating coordinates on a tablet.

【0003】容量結合方式は、例えば、特開昭61−2
94573号公報、特開平3−294919号公報に記
載のあるように、TFT基板を表示面側に置き、導電性
のあるペンをTFT基板上のX駆動線とY駆動線に近接
させ、X駆動線およびY駆動線との間の静電結合により
ペンに生じるパルス電圧を検出しそのタイミングから位
置を検出する方式である。電気抵抗フィルム方式は、金
属のペン先を表示装置表面に接触させてタブレット上に
印加してある電圧を読み出し、その電圧値からその座標
を算出する方式である。
A capacitive coupling system is disclosed in, for example,
No. 94573 and JP-A-3-294919, the TFT substrate is placed on the display surface side, and a conductive pen is brought close to the X drive line and the Y drive line on the TFT substrate, and the X drive is performed. This method detects a pulse voltage generated in a pen due to electrostatic coupling between a line and a Y drive line, and detects a position from the timing. The electric resistance film method is a method in which a metal pen tip is brought into contact with the surface of a display device to read a voltage applied to the tablet, and the coordinates are calculated from the voltage value.

【0004】また、光センサ方式は、液晶パネルの上あ
るいは下面に光センサを配置し、ペンの位置を光センサ
により検出する方式である。例えば、特開平4−282
609号公報に記載されたものでは、カラーTFT液晶
ディスプレイ基板の裏面(すなわちバックライト側)に
イメージセンサを配置しておき、バックライト光のペン
での反射光または光ペンの放射光をイメージセンサによ
り検出し、その座標値を算出するようになっている。
The optical sensor system is a system in which an optical sensor is arranged on the upper or lower surface of a liquid crystal panel, and the position of a pen is detected by the optical sensor. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-282
No. 609, an image sensor is arranged on the back surface of a color TFT liquid crystal display substrate (that is, on the backlight side), and the reflected light of the backlight light from the pen or the radiated light of the light pen is used as the image sensor. , And the coordinate value is calculated.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術の内
電磁誘導方式では、ペン先から発生する微弱な磁界を検
出する方式であることからペンの傾きによる認識エラー
が発生しやすい欠点があった。また、透過型液晶表示装
置の場合、磁界を検出するタブレットをバックライトか
らの透過光の光路中に配置する必要があり光透過率を低
下させる原因となるほか、バックライトから発生するノ
イズの影響を防止する対策が必要であるという欠点があ
った。
The above-described conventional electromagnetic induction method of the prior art has a disadvantage that a recognition error due to the tilt of the pen is apt to occur because the method detects a weak magnetic field generated from the pen tip. . In the case of a transmissive liquid crystal display device, it is necessary to arrange a tablet for detecting a magnetic field in the optical path of the transmitted light from the backlight, which causes a reduction in light transmittance and an effect of noise generated from the backlight. There is a drawback that a measure for preventing the problem is required.

【0006】上述した電気抵抗フィルム方式や光センサ
方式における場合においても、抵抗膜の形成されたタブ
レットを液晶表示装置上に張り付けたり、液晶パネルと
バックライトとの間にイメージセンサを設けたりする必
要があり、開口率の低下を招くとともに、タブレットや
イメージセンサ基板での光の吸収およびこれらの基板と
液晶パネル間での乱反射によって光透過率が低下し、電
磁誘導方式と同様に、表示画面が暗くなり、コントラス
トが低下する。また、これら電磁誘導方式、電気抵抗フ
ィルム方式、光センサ方式では、液晶パネルの他に基板
が1枚追加されるため、液晶表示装置の重量が増すとと
もに厚みが増加する。
[0006] Even in the case of the above-mentioned electric resistance film system and optical sensor system, it is necessary to attach a tablet having a resistive film on a liquid crystal display device or to provide an image sensor between a liquid crystal panel and a backlight. In addition to causing a decrease in aperture ratio, the light transmittance decreases due to light absorption by the tablet or image sensor substrate and irregular reflection between these substrates and the liquid crystal panel. It becomes dark and the contrast decreases. In addition, in the electromagnetic induction method, the electric resistance film method, and the optical sensor method, since one substrate is added in addition to the liquid crystal panel, the weight and thickness of the liquid crystal display device increase.

【0007】容量結合方式および電気抵抗フィルム方式
では、ペンの傾き、および雑音による認識エラーは少な
いものの、ペンを装置上に接触させる必要があるため、
ペン先に付着したゴミ、またはディスプレイ上に付着し
たゴミによって引っかき傷が発生し、ディスプレイを見
にくいものにするなどの問題があった。また、容量結合
方式では、液晶表示のための駆動パルスとペン先の位置
を検出するためのパルスとを時間を異ならせて同一の信
号線に印加することが必要となるため、駆動回路が複雑
化するという問題もあった。
In the capacitive coupling method and the electric resistance film method, although there is little recognition error due to the tilt of the pen and noise, it is necessary to bring the pen into contact with the device.
There is a problem that dust attached to the pen tip or dust attached to the display causes scratches, making the display difficult to see. In addition, in the capacitive coupling method, it is necessary to apply a drive pulse for liquid crystal display and a pulse for detecting the position of the pen tip to the same signal line at different times, so that the drive circuit is complicated. There was also a problem of becoming.

【0008】さらに、電磁誘導方式においては電磁界を
発生させるための電源を外部から供給する必要があり、
また容量結合型および抵抗フィルム方式においてはペン
内部に検出処理回路を設けその検出信号を外部のCPU
に信号を送り出す必要があり、いずれの場合にもペンに
コードを接続することが必要となるため、操作性に問題
が生じる。
Further, in the electromagnetic induction system, it is necessary to supply power for generating an electromagnetic field from outside.
In the case of the capacitive coupling type and the resistive film type, a detection processing circuit is provided inside the pen and the detection signal is transmitted to an external CPU.
In any case, it is necessary to connect a cord to the pen, which causes a problem in operability.

【0009】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであって、その目的は、第1に、表
示画面の輝度、コントラストを低下させることなく液晶
表示装置にペン入力機能を付加することができるように
することであり、第2に、重量や厚みの増加を招くこと
のない、また駆動回路の複雑化を招くことのない光ペン
入力機能付き液晶表示装置を提供しうるようにすること
である。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object the first object of the present invention is to use a pen input to a liquid crystal display device without lowering the brightness and contrast of a display screen. Second, a liquid crystal display device with an optical pen input function that does not cause an increase in weight or thickness and does not cause a complicated driving circuit is provided. It is to be able to do.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明によれば、2枚のガラス基板間に液晶が注入
されマトリクス状に複数の画素が形成されている液晶表
示装置であって、裏面側のガラス基板上には縦方向およ
び横方向の信号配線が形成され、それらの配線に囲まれ
た領域内には表示電極と、該表示電極と前記縦方向およ
び横方向の信号配線に接続されたスイッチング素子とが
形成されており、表示面側のガラス基板の液晶側の面に
は、共通電極が形成されており、かつ、縦方向および横
方向のそれぞれ複数本の金属配線が形成されそれらの金
属配線の交点の近傍には縦方向配線および横方向配線に
接続された光電変換素子が形成されており、表示面側の
ガラス基板上に形成された前記縦方向配線、横方向配線
および光電変換素子が、それぞれ裏面側のガラス基板上
の縦方向信号配線、横方向信号配線およびスイッチング
素子と重なりあっていることを特徴とする光ペン入力機
能付き液晶表示装置、が提供される。
According to the present invention, there is provided a liquid crystal display device in which a liquid crystal is injected between two glass substrates and a plurality of pixels are formed in a matrix. Vertically and vertically on the glass substrate on the back side.
And horizontal signal lines are formed and surrounded by those lines.
The display electrode, the display electrode, the vertical direction and
And the switching element connected to the horizontal signal wiring
A common electrode is formed on the liquid crystal side surface of the glass substrate on the display surface side , and a plurality of metal wirings are formed in each of the vertical direction and the horizontal direction. Near the vertical wiring and the horizontal wiring, a photoelectric conversion element is formed on the display surface side.
The vertical wiring and the horizontal wiring formed on a glass substrate
And the photoelectric conversion elements are respectively on the glass substrate on the back side.
Vertical signal wiring, horizontal signal wiring and switching
There is provided a liquid crystal display device with an optical pen input function, wherein the liquid crystal display device overlaps with an element .

【0011】[0011]

【作用】図1は、本発明の作用を説明するための、光ペ
ン入力機能付きのTFTアクティブマトリクス型液晶表
示装置の断面図である。同図において、1は例えば電池
により駆動される光ペン、2、2aは偏光板、3、3a
はガラス基板、4はカラーフィルタ、5は光電変換素
子、6はオーバーコート、7は共通電極である透明電
極、7aは画素電極である透明電極、8、8aは配向
膜、9はTFT、10は液晶、11、12は光電変換素
子5に形成された一対の電極、13はブラックマトリク
スである。
FIG. 1 is a sectional view of a TFT active matrix type liquid crystal display device having an optical pen input function for explaining the operation of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an optical pen driven by, for example, a battery;
Is a glass substrate, 4 is a color filter, 5 is a photoelectric conversion element, 6 is an overcoat, 7 is a transparent electrode as a common electrode, 7a is a transparent electrode as a pixel electrode, 8 and 8a are alignment films, 9 is a TFT, 10 Is a liquid crystal, 11 and 12 are a pair of electrodes formed on the photoelectric conversion element 5, and 13 is a black matrix.

【0012】図1に示されるように、光ペン1の光を検
出する光電変換素子5は、ガラス基板3a上に形成され
たTFT9に重なるように形成される。また、図示され
てはいないが、電極11、電極12がそれぞれ接続され
る信号読み出し配線と選択配線は、ガラス基板3a上に
形成された信号配線(ドレイン配線)とゲート配線に重
なるように形成されている。すなわち、光電変換素子5
とこれに接続される電極および配線はブラックマトリク
スの機能を果たしている。
As shown in FIG. 1, a photoelectric conversion element 5 for detecting light from the light pen 1 is formed so as to overlap a TFT 9 formed on a glass substrate 3a. Although not shown, the signal readout wiring and the selection wiring to which the electrodes 11 and 12 are respectively connected are formed so as to overlap the signal wiring (drain wiring) and the gate wiring formed on the glass substrate 3a. ing. That is, the photoelectric conversion element 5
And the electrodes and wirings connected thereto function as a black matrix.

【0013】光電変換素子5は、各TFT9に対応して
形成するようにしてもよいが、図示した例では、RGB
を1画素として1画素毎に光電変換素子を1個設けてい
る。そのため、カラーフィルタ間で光電変換素子やこれ
に接続された配線の形成されていない領域が生じるがそ
の領域には通常のブラックマトリクス13が形成され
る。ブラックマトリクス13は電気的にフローティング
状態としておいてもよいが接地等の電源線に接続しても
よい。あるいは、光電変換素子に接続された信号読み出
し配線や選択配線と接続するようにしてもよい。
The photoelectric conversion element 5 may be formed corresponding to each TFT 9, but in the example shown in the drawing, RGB
Is used as one pixel, and one photoelectric conversion element is provided for each pixel. Therefore, a region where the photoelectric conversion element and the wiring connected thereto are not formed between the color filters, but a normal black matrix 13 is formed in the region. The black matrix 13 may be electrically floating, or may be connected to a power supply line such as ground. Alternatively, it may be connected to a signal readout wiring or a selection wiring connected to the photoelectric conversion element.

【0014】また、図2は光電流を検出する回路例の概
略回路図である。光ペンには例えば電池駆動のLED
(波長450〜650nm)を用いる。光ペンから入射
された光は表示パネル面16にマトリクス状に配置され
た光電変換素子(この例では光伝導型素子)5に照射さ
れる。光電変換素子5は信号読み出し配線14と選択配
線15との間に接続されている。選択配線15は、選択
用シフトレジスタ18により順次選択されこれにより電
圧が加えられる。信号読み出し配線14はn本ずつm個
の群に分割され、FET制御用シフトレジスタ19によ
ってオン/オフされるスイッチ用FETを介して各群ご
とに順次検出IC20に接続される。
FIG. 2 is a schematic circuit diagram of an example of a circuit for detecting a photocurrent. For example, battery-driven LED
(Wavelength 450 to 650 nm). Light incident from the light pen is applied to photoelectric conversion elements (photoconductive elements in this example) 5 arranged in a matrix on the display panel surface 16. The photoelectric conversion element 5 is connected between the signal readout wiring 14 and the selection wiring 15. The selection wiring 15 is sequentially selected by the selection shift register 18 and a voltage is applied thereto. The signal readout wirings 14 are divided into m groups each having n lines, and are sequentially connected to the detection IC 20 for each group via switching FETs that are turned on / off by the FET control shift register 19.

【0015】光が照射された光電変換素子5には選択用
シフトレジスタ18により選択されたとき光電流が発生
し、この光電流は信号読み出し配線14、スイッチ用F
ET17を介して順次検出IC20により読み出され
る。その読み出しのタイミングと信号が読み出された信
号線の位置とから光の照射された光電変換素子5の座標
が認識される。
When the photoelectric conversion element 5 irradiated with light generates a photocurrent when selected by the selection shift register 18, the photocurrent is transmitted to the signal readout wiring 14 and the switch F
The signals are sequentially read out by the detection IC 20 via the ET 17. From the read timing and the position of the signal line from which the signal has been read, the coordinates of the photoelectric conversion element 5 irradiated with light are recognized.

【0016】以上のように構成された液晶表示装置にお
いては、光電変換素子5、信号読み出し配線14および
選択配線15がブラックマトリクス機能を果たしている
ため、光ペン入力機能を付与したことにより開口率の低
下や光透過率の低下は起こらず、従来例の場合のように
表示輝度の低下やコントラストの低下が起こることはな
い。また、イメージセンサ基板などの別の基板を配置す
る必要がなくなるため、重量や厚さの増加を防止するこ
とができる。さらに、図2に示されるように、比較的簡
単な検出回路を追加することにより座標の認識が可能に
なる。
In the liquid crystal display device configured as described above, the photoelectric conversion element 5, the signal readout wiring 14, and the selection wiring 15 perform a black matrix function. There is no decrease or decrease in light transmittance, and there is no decrease in display luminance or contrast as in the conventional example. Further, since it is not necessary to dispose another substrate such as an image sensor substrate, it is possible to prevent an increase in weight and thickness. Further, as shown in FIG. 2, the addition of a relatively simple detection circuit makes it possible to recognize the coordinates.

【0017】なお、本発明の光ペン入力方式では、正確
な動作を行わせるためには、外光レベルに対してペンか
ら光電変換素子への入力光が十分に大きくなるようにし
ておくことが望ましい。この目的のために、光ペンに光
電変換素子上に集光するレンズを設けておくことが有効
である。また、使用環境上バックグランドの光入射レベ
ルが変化することを考慮して、可変抵抗等による調光手
段を光ペンに具備せしめておけば、誤動作を防止するこ
とができる。
In the optical pen input system of the present invention, in order to perform an accurate operation, it is necessary to make the input light from the pen to the photoelectric conversion element sufficiently large with respect to the external light level. desirable. For this purpose, it is effective to provide the optical pen with a lens for focusing light on the photoelectric conversion element. Further, if the light pen is provided with a light control means such as a variable resistor in consideration of a change in the light incident level of the background due to the usage environment, malfunction can be prevented.

【0018】[0018]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 [第1の実施例]図3は、本発明の第1の実施例におけ
る光電変換素子部分での断面図であり、図4は、光電変
換素子を含む領域での光入力側(すなわち、偏光板2
側)からみた平面図である。本実施例においては、光電
変換素子はTFT型であり、このTFTは、図2に示し
たスイッチ用FET17と同時に形成されるものであ
る。図3、図4において、図1に示した部分と同等の部
分には同一の参照番号が付されているので、重複する説
明は省略する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 3 is a cross-sectional view of a photoelectric conversion element portion according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a light input side (ie, polarization) in a region including the photoelectric conversion element. Board 2
FIG. In this embodiment, the photoelectric conversion element is of a TFT type, and this TFT is formed simultaneously with the switching FET 17 shown in FIG. In FIGS. 3 and 4, the same reference numerals are given to the same parts as those shown in FIG. 1, and the duplicate description will be omitted.

【0019】本実施例においては、光電変換素子は、n
+ 型シリコン層23が被覆されたドレイン電極21とソ
ース電極22、非晶質シリコン層24、ゲート絶縁膜2
5およびゲート電極26を有するTFTにより構成され
ている。このTFTは保護絶縁膜27により被覆されて
いる。図4に示されるように、ドレイン電極とゲート電
極は、それぞれドレイン配線21a、ゲート配線26a
と一体的に形成されている。また、ソース電極22はコ
ンタクトホール(図示なし)を介して透明電極(対向電
極)7と接続されている。この光電変換用TFTのチャ
ネル長Lおよびチャネル幅Wは、それぞれ8、300μ
mである。
In this embodiment, the photoelectric conversion element is n
Drain electrode 21 and source electrode 22 covered with + type silicon layer 23, amorphous silicon layer 24, gate insulating film 2
5 and a TFT having a gate electrode 26. This TFT is covered with a protective insulating film 27. As shown in FIG. 4, the drain electrode and the gate electrode are respectively connected to the drain wiring 21a and the gate wiring 26a.
And are formed integrally with it. The source electrode 22 is connected to the transparent electrode (counter electrode) 7 via a contact hole (not shown). The channel length L and channel width W of this photoelectric conversion TFT are 8, 300 μm, respectively.
m.

【0020】次に、図5を参照して第1の実施例の光電
変換用FETの製造方法について説明する。ガラス基板
3上にスパッタ法にてクロムを1000Åの膜厚に、続
いてプラズマCVDにより非晶質のn+ 型シリコン層2
3を500Åの膜厚に順次堆積し、フォトリソグラフィ
法およびドライエッチング法を用いてn+ 型シリコン層
23およびクロム層を同時にエッチングして、ドレイン
電極21とソース電極22を形成する〔図5(a)〕。
Next, a method of manufacturing the photoelectric conversion FET according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Chromium is formed to a thickness of 1000 ° on a glass substrate 3 by sputtering, and then an amorphous n + -type silicon layer 2 is formed by plasma CVD.
3 is sequentially deposited to a film thickness of 500 °, and the n + -type silicon layer 23 and the chromium layer are simultaneously etched using photolithography and dry etching to form the drain electrode 21 and the source electrode 22 [FIG. a)].

【0021】その後、プラズマCVD法により、非晶質
シリコン層24を膜厚3000Åに、続いてゲート絶縁
膜25となる窒化シリコン層を膜厚3000Åに連続し
て堆積し、次に、スパッタ法によりクロム層を1000
Åの厚さに形成した。クロム層をパターニングしてゲー
ト電極26を形成した後、非晶質シリコン層24および
ゲート絶縁膜25をパターニングしてTFTを形成す
る。最後に、プラズマCVD法により保護絶縁膜27と
なる窒化シリコン膜を3000Åの膜厚に堆積し、所定
の形状にパターニングする。
Thereafter, an amorphous silicon layer 24 is continuously deposited to a thickness of 3000 ° by plasma CVD, and a silicon nitride layer to be a gate insulating film 25 is successively deposited to a thickness of 3000 ° by plasma CVD. 1000 chrome layers
Å was formed. After patterning the chromium layer to form the gate electrode 26, the amorphous silicon layer 24 and the gate insulating film 25 are patterned to form a TFT. Finally, a silicon nitride film serving as the protective insulating film 27 is deposited to a thickness of 3000 ° by a plasma CVD method and patterned into a predetermined shape.

【0022】薄膜形成条件は以下に示すとおりである。
絶縁膜である窒化シリコン膜は、シラン、アンモニアお
よび窒素ガスを用いてそれぞれを100、200、20
00sccmの流量とし、パワー密度:0.08W/c
2 、ガス圧:120Pa、基板温度:300℃の条件
で成膜した。このとき堆積速度は316Å/minであ
った。非晶質シリコン層はシランガス(SiH4 )およ
び水素ガスを用いてそれぞれを90、270sccmの
流量とし、パワー密度:0.04W/cm2 、ガス圧:
120Pa、基板温度:250℃の条件で成膜した。n
+ 型シリコン層の成膜時にはフォスフィンをドープ材と
して成膜した。成膜条件は、シラン、水素希釈0.1%
フォスフィン、水素ガスをそれぞれ300、450、1
50sccmの流量で供給し、パワー密度:0.015
W/cm2 、ガス圧:100Pa、基板温度:250℃
であった。
The conditions for forming the thin film are as follows.
The silicon nitride film, which is an insulating film, is formed using silane, ammonia, and nitrogen gas at 100, 200, and 20 respectively.
Power density: 0.08 W / c with a flow rate of 00 sccm
m 2 , gas pressure: 120 Pa, and substrate temperature: 300 ° C. At this time, the deposition rate was 316 ° / min. The amorphous silicon layer has a flow rate of 90 and 270 sccm using silane gas (SiH 4 ) and hydrogen gas, a power density of 0.04 W / cm 2 , and a gas pressure of:
The film was formed under the conditions of 120 Pa and a substrate temperature of 250 ° C. n
At the time of forming the + type silicon layer, phosphine was used as a doping material. The deposition conditions are silane and hydrogen dilution 0.1%
Phosphine and hydrogen gas are 300, 450 and 1 respectively.
Supply at a flow rate of 50 sccm, power density: 0.015
W / cm 2 , gas pressure: 100 Pa, substrate temperature: 250 ° C.
Met.

【0023】また、非晶質シリコン層およびシリコン窒
化膜のエッチングは、SF6 、水素ガスおよび塩素ガス
をそれぞれ30、30、120sccmの流量にて供給
し、パワー密度:0.48W/cm2 、ガス圧:30P
a、基板温度:30℃の条件で行った。このときの非晶
質シリコンのエッチングレートは20Å/secであっ
た。
In the etching of the amorphous silicon layer and the silicon nitride film, SF 6 , hydrogen gas and chlorine gas are supplied at flow rates of 30, 30, and 120 sccm, respectively, and the power density is 0.48 W / cm 2 , Gas pressure: 30P
a, Substrate temperature: 30 ° C. At this time, the etching rate of the amorphous silicon was 20 ° / sec.

【0024】[第2の実施例]図6は、本発明の第2の
実施例における光電変換素子部分での断面図であり、図
7は光電変換素子近傍でのガラス基板側から見た平面図
である。本実施例の光電変換素子は、光伝導型でプレー
ナ型2端子素子として構成されている。この素子の電極
間距離Lと電極幅Wは、それぞれ5μm、30μmであ
る。本実施例の光電変換素子の光電流の読み出しは図2
に示した回路によって行なうことができる。
[Second Embodiment] FIG. 6 is a sectional view of a photoelectric conversion element according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a plan view of the vicinity of the photoelectric conversion element viewed from the glass substrate side. FIG. The photoelectric conversion element of this embodiment is configured as a photoconductive type planar type two-terminal element. The distance L between the electrodes and the width W of the electrodes of this element are 5 μm and 30 μm, respectively. The reading of the photoelectric current of the photoelectric conversion element of this embodiment is shown in FIG.
Can be performed by the circuit shown in FIG.

【0025】本実施例の光電変換素子は以下の方法によ
って作製される。ガラス基板3上に非晶質シリコン層2
4を4000Åの厚さに、n+ 型シリコン層23を50
0Åの厚さに堆積し、フォトリソグラフィ法およびドラ
イエッチング法を用いてアイランド状に加工する。その
後、スパッタ法によりクロムを1500Åの膜厚に堆積
し、これをパターニングして第1電極28と第2の電極
29を形成する。このとき、同時に信号読み出し配線2
8aと選択配線29a(図7参照)も形成される。その
後、電極28、29間のn+ 型シリコン層23をドライ
エッチング法にて除去する。
The photoelectric conversion element of this embodiment is manufactured by the following method. Amorphous silicon layer 2 on glass substrate 3
4 to a thickness of 4000 ° and n + -type silicon layer 23 to 50
It is deposited to a thickness of 0 °, and is processed into an island shape using photolithography and dry etching. Thereafter, chromium is deposited to a thickness of 1500 ° by a sputtering method, and is patterned to form a first electrode 28 and a second electrode 29. At this time, the signal read wiring 2
8a and the selection wiring 29a (see FIG. 7) are also formed. Thereafter, the n + type silicon layer 23 between the electrodes 28 and 29 is removed by dry etching.

【0026】次に、ポリピロールを主成分とした不透明
絶縁膜をスピンコータにて5000Åの厚さに塗布し、
乾燥後フォトエッチング法によりパターニングして遮光
膜30を形成する。このとき、同時に信号読み出し配線
28aと選択配線29aとの交差部にコンタクトホール
31を開孔する(図7参照)。次いで、スパッタ法にて
クロムを1500Åの膜厚に成膜し、これをパターニン
グしてクロスオーバー配線32をを形成する。なお、非
晶質シリコン層およびn+ 型シリコン層の成膜条件は先
の第1の実施例の場合と同じである。クロスオーバー部
の配線構造を図8に示す。
Next, an opaque insulating film containing polypyrrole as a main component is applied to a thickness of 5000 ° by a spin coater.
After drying, patterning is performed by a photoetching method to form a light shielding film 30. At this time, a contact hole 31 is opened at the intersection of the signal readout wiring 28a and the selection wiring 29a (see FIG. 7). Next, a chromium film is formed to a thickness of 1500 ° by a sputtering method, and is patterned to form a crossover wiring 32. The conditions for forming the amorphous silicon layer and the n + -type silicon layer are the same as those in the first embodiment. FIG. 8 shows a wiring structure of the crossover portion.

【0027】本実施例においては、光電変換素子、信号
読み出し配線28aおよび選択配線29aがすべて遮光
膜30により被覆されているため、画素電極に接続され
たスイッチ用TFTへの漏れ光をより少なくすることが
できる。また、バックライト光の光電変換素子への入射
によって生じるノイズを低減化することができる。な
お、本実施例においては、信号読み出し配線と選択配線
を同時に形成する方法を示したが、個別に配線を形成す
ることも可能である。
In this embodiment, since the photoelectric conversion element, the signal readout wiring 28a, and the selection wiring 29a are all covered with the light shielding film 30, the leakage light to the switching TFT connected to the pixel electrode is further reduced. be able to. Further, noise caused by the incidence of backlight on the photoelectric conversion element can be reduced. In the present embodiment, the method of forming the signal readout wiring and the selection wiring at the same time has been described, but the wirings can be formed individually.

【0028】[第3の実施例]図9は、本発明の第3の
実施例における光電変換素子部分での断面図であり、図
10は光電変換素子近傍でのガラス基板側から見た平面
図である。本実施例においては、光電変換素子として光
起電力型素子であるフォトダイオードが用いられてい
る。
[Third Embodiment] FIG. 9 is a sectional view of a photoelectric conversion element according to a third embodiment of the present invention. FIG. 10 is a plan view of the vicinity of the photoelectric conversion element viewed from the glass substrate side. FIG. In the present embodiment, a photodiode which is a photovoltaic element is used as a photoelectric conversion element.

【0029】本実施例の光電変換素子は以下の方法によ
って作製される。ガラス基板3上に透明導電膜であるI
TOを膜厚1000Åに、クロムを膜厚1000Åにそ
れぞれスパッタ法にて堆積し、フォトリソグラフィ法お
よびウェットエッチング法にてパターニングする。この
時クロム層は配線部分のみを残し、さらにITOはダイ
オード素子の電極部分および配線部分を残すようにエッ
チングを行い、透明電極33と信号読み出し配線36
(図10参照)とを形成する。
The photoelectric conversion element of this embodiment is manufactured by the following method. I which is a transparent conductive film on a glass substrate 3
TO is deposited to a thickness of 1000 ° and chromium is deposited to a thickness of 1000 ° by sputtering, and is patterned by photolithography and wet etching. At this time, the chromium layer is etched to leave only the wiring portion, and the ITO is etched so as to leave the electrode portion and the wiring portion of the diode element.
(See FIG. 10).

【0030】この後、プラズマCVD法により非晶質シ
リコン層24を8000Åの膜厚に、p+ 型シリコン層
34を膜厚300Åにそれぞれ堆積する。これら非晶質
シリコン層の成膜条件は第1の実施例の場合と同様であ
る。但し、p+ 型シリコン層の成膜時には、ドープ材と
して水素希釈0.5%ボロンを添加する。次に、スパッ
タ法により、クロムを1000Åの膜厚に堆積し、これ
をパターニングして金属電極35とこれに連なる選択配
線35aを形成する。その後、非晶質シリコン層24お
よびp+ 型シリコン層をパターニングし、最後に、保護
絶縁膜27となる窒化シリコン膜を3000Åの膜厚に
堆積しこれをパターニングする。
Thereafter, the amorphous silicon layer 24 is deposited to a thickness of 8000 ° and the p + type silicon layer 34 is deposited to a thickness of 300 ° by plasma CVD. The conditions for forming these amorphous silicon layers are the same as in the first embodiment. However, when forming the p + -type silicon layer, 0.5% boron diluted with hydrogen is added as a doping material. Next, chromium is deposited to a thickness of 1000 ° by a sputtering method, and is patterned to form a metal electrode 35 and a selection wiring 35a connected thereto. After that, the amorphous silicon layer 24 and the p + -type silicon layer are patterned, and finally, a silicon nitride film to be the protective insulating film 27 is deposited to a thickness of 3000 ° and patterned.

【0031】以上により信号読み出し配線部分および選
択配線部分は約1.3μmの厚さに形成される。この
後、カラーフィルタを形成するがカラーフィルタの厚さ
は1.3〜1.5μmの厚さに形成される。したがっ
て、これまで問題となっていたカラーフィルタとブラッ
クマトリクスの段差を原因として発生していた液晶の異
常配向(ディスクリネーション)を抑制することができ
る。またこれを防止するために行われていた平坦化材を
用いる必要もなくなる。
As described above, the signal readout wiring portion and the selection wiring portion are formed to a thickness of about 1.3 μm. Thereafter, a color filter is formed, and the color filter is formed to have a thickness of 1.3 to 1.5 μm. Therefore, it is possible to suppress the abnormal alignment (disclination) of the liquid crystal which has been caused by the step between the color filter and the black matrix. In addition, there is no need to use a flattening material that has been used to prevent this.

【0032】また、p+ 型シリコン層に代えてp+ 非晶
質シリコンカーバイド膜を用いてフォトダイオードを形
成することができる。p+ 非晶質シリコンカーバイド膜
は、シラン、メタン、水素希釈0.5%ボロンおよび水
素ガスをそれぞれ30、100、150および50sc
cmの流量で供給し、パワー密度:0.02W/cm
2 、ガス圧:50Pa、基板温度:250℃の条件のプ
ラズマCVD法にて成膜することができる。
Further, a photodiode can be formed by using ap + amorphous silicon carbide film instead of the p + type silicon layer. The p + amorphous silicon carbide film is made of silane, methane, 0.5% boron diluted with hydrogen and hydrogen gas at 30, 100, 150 and 50 sc, respectively.
cm, flow rate: 0.02 W / cm
2. A film can be formed by a plasma CVD method under the conditions of a gas pressure of 50 Pa and a substrate temperature of 250 ° C.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、光電変
換素子およびそのための配線を液晶パネルのブラックマ
トリクスとして機能させるものであるので、表示輝度や
コントラストの低下を招くことのない光ペン入力機能付
きの液晶表示装置を提供することができる。また、イメ
ージセンサ基板等の他の基板を用いる必要がないので、
表示装置の重量や厚さの増加を防止することができる。
さらに、光電流の読み出しのために複雑な回路を必要と
せず、また、ペンにコードを使用しなくても済むように
なるので、操作性が向上する。
As described above, according to the present invention, since the photoelectric conversion element and the wiring for the photoelectric conversion element function as a black matrix of the liquid crystal panel, the input of the optical pen without lowering the display brightness and the contrast does not occur. A liquid crystal display device with a function can be provided. Also, since it is not necessary to use another substrate such as an image sensor substrate,
An increase in the weight and thickness of the display device can be prevented.
Further, since a complicated circuit is not required for reading out a photocurrent and a code need not be used for a pen, operability is improved.

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

【図1】本発明の作用を説明するための光入力機能付き
液晶表示装置の断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device with a light input function for explaining the operation of the present invention.

【図2】本発明の作用を説明するための、光電変換素子
に光伝導型素子を用いた場合の座標検出回路の回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram of a coordinate detection circuit in the case where a photoconductive element is used as a photoelectric conversion element, for explaining the operation of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例の要部断面図。FIG. 3 is a sectional view of a main part of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例の要部平面図。FIG. 4 is a plan view of a main part of the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施例の製造方法を説明するた
めの工程順断面図。
FIG. 5 is a sectional view illustrating a manufacturing method according to the first embodiment of the present invention in order of steps.

【図6】本発明の第2の実施例の要部断面図。FIG. 6 is a sectional view of a main part of a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例の要部平面図。FIG. 7 is a plan view of a main part of a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施例におけるクロスオーバー
配線部の断面図。
FIG. 8 is a sectional view of a crossover wiring section according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施例の要部断面図。FIG. 9 is a sectional view of a main part of a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施例の要部平面図。FIG. 10 is a plan view of a main part of a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光ペン 2、2a 偏光板 3、3a ガラス基板 4 カラーフィルタ 5 光電変換素子 6 オーバーコート 7、7a 透明電極 8、8a 配向膜 9 TFT 10 液晶 11、12 電極 13 ブラックマトリクス 14 信号読み出し配線 15 選択配線 16 表示パネル面 17 スイッチ用FET 18 選択用シフトレジスタ 19 FET制御用シフトレジスタ 20 検出IC 21 ドレイン電極 21a ドレイン配線 22 ソース電極 23 n+ 型シリコン層 24 非晶質シリコン層 25 ゲート絶縁膜 26 ゲート電極 26a ゲート配線 27 保護絶縁膜 28 第1電極 28a 信号読み出し配線 29 第2電極 29a 選択配線 30 遮光膜 31 コンタクトホール 32 クロスオーバー配線 33 透明電極 34 p+ 型シリコン層 35 金属電極 35a 選択配線 36 信号読み出し配線Reference Signs List 1 optical pen 2, 2a polarizing plate 3, 3a glass substrate 4 color filter 5 photoelectric conversion element 6 overcoat 7, 7a transparent electrode 8, 8a alignment film 9 TFT 10 liquid crystal 11, 12 electrode 13 black matrix 14 signal readout wiring 15 selection Wiring 16 Display panel surface 17 Switching FET 18 Selection shift register 19 FET control shift register 20 Detection IC 21 Drain electrode 21 a Drain wiring 22 Source electrode 23 n + type silicon layer 24 Amorphous silicon layer 25 Gate insulating film 26 Gate electrodes 26a gate wiring 27 protective insulating film 28 first electrode 28a signal readout wiring 29 and the second electrode 29a selection wirings 30 light shielding film 31 contact hole 32 crossover wire 33 transparent electrode 34 p + -type silicon layer 35 a metal electrode 35a selected Line 36 signal reading wirings

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 2枚のガラス基板間に液晶が注入されマ
トリクス状に複数の画素が形成されている液晶表示装置
であって、裏面側のガラス基板上には縦方向および横方
向の信号配線が形成され、それらの配線に囲まれた領域
内には表示電極と、該表示電極と前記縦方向および横方
向の信号配線に接続されたスイッチング素子とが形成さ
れており、表示面側のガラス基板の液晶側の面には、
通電極が形成されており、かつ、縦方向および横方向の
それぞれ複数本の金属配線が形成されそれらの金属配線
の交点の近傍には縦方向配線および横方向配線に接続さ
れた光電変換素子が形成されており、表示面側のガラス
基板上に形成された前記縦方向配線、横方向配線および
光電変換素子が、それぞれ裏面側のガラス基板上の縦方
向信号配線、横方向信号配線およびスイッチング素子と
重なりあっていることを特徴とする光ペン入力機能付き
液晶表示装置。
1. A liquid crystal display device in which liquid crystal is injected between two glass substrates and a plurality of pixels are formed in a matrix , and a vertical direction and a horizontal direction are formed on a glass substrate on a back surface side.
Signal wiring is formed in the direction, and the area surrounded by those wirings
Inside the display electrode, the display electrode and the vertical and horizontal directions
Switching element connected to the
Is is, the liquid-crystal-side surface of the glass substrate of display surface side, co
A through electrode is formed, and a plurality of metal wirings are formed in each of the vertical direction and the horizontal direction, and a photoelectric conversion element connected to the vertical wiring and the horizontal wiring is provided near an intersection of the metal wirings. Formed on the display surface side glass
The vertical wiring, the horizontal wiring formed on the substrate and
The photoelectric conversion elements are vertically aligned on the glass substrate on the back side, respectively.
Signal wiring, horizontal signal wiring and switching elements
A liquid crystal display device with a light pen input function, characterized by overlapping .
【請求項2】 前記光電変換素子が、非晶質シリコン層
を光電変換領域として形成されていることを特徴とする
請求項1記載の光ペン入力機能付き液晶表示装置。
2. The liquid crystal display device with an optical pen input function according to claim 1, wherein said photoelectric conversion element is formed by using an amorphous silicon layer as a photoelectric conversion region.
【請求項3】 前記光電変換素子が、2端子型の光伝導
型素子若しくは光起電力型素子またはソースが接地され
た薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項1記
載の光ペン入力機能付き液晶表示装置。
3. The liquid crystal with an optical pen input function according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element is a two-terminal type photoconductive element, a photovoltaic element, or a thin film transistor whose source is grounded. Display device.
【請求項4】 前記光電変換素子および前記金属配線が
遮光膜によって被覆されていることを特徴とする請求項
1記載の光ペン入力機能付き液晶表示装置。
4. The liquid crystal display device with an optical pen input function according to claim 1, wherein said photoelectric conversion element and said metal wiring are covered with a light shielding film.
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