CN101241922A - 光电转换装置和具备该光电转换装置的显示面板 - Google Patents
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Abstract
一种光电转换装置，具备：光电转换元件阵列，具有配置第1光电转换元件的第1区域和配置第2光电转换元件的第2区域；及光出射部件(24)，配置在光电转换元件阵列的下面侧。在光电转换元件阵列的上面侧配置载放对象物(28)的载放层(22)，该对象物将从光出射部件向上述光电转换元件阵列侧出射的光(26)反射到第1光电转换元件和第2光电转换元件侧。在第1光电转换元件的光电转换部(18)和光出射部件之间设置第1遮光层(14)，在第2光电转换元件的光电转换部和光出射部件之间设置面积比第1遮光层大的第2遮光层(15)，由此，从光出射部件向光电转换元件阵列侧出射的光透射第1区域的光量比透射第2区域的光量多。
Description
技术领域
本发明涉及一种光电转换装置，特别是关于可以对手指等对象物的载放进行检测的光电转换装置以及具备该光电转换装置的显示面板。
背景技术
已知一种在绝缘基板、特别是透明基板上形成光电转换元件的装置。日本公开专利平6-236980号公报中公开的构成为：在光电转换部，邻接配置多个使用了非晶硅(以下简称为a-Si)的薄膜晶体管型光电转换元件(以下简称为TFT型光电转换元件)。
图8是表示一般的a-SiTFT型光电转换元件的光-电特性的一例的图，在沟道宽度/沟道长度(W/L)＝180000/9(μm)、源极电压Vs＝0(V)、漏极电压Vd＝10(V)的条件下，对将照射光的照度作为参数时的漏-源极间电流Ids(A)进行了测定。
根据该图可知，漏-源极间电流Ids根据照度增大。特别是，在照度增大的情况下，在栅-源极间电压为负(Vgs＜0)的反向偏置区域中的漏-源极间电流Ids显著增大，通常，利用该区域的特性，而使用将照射光的照度检测作为漏-源极间电流Ids的变化的光电转换元件。
并且，图9是表示利用了这种TFT型光电转换元件10的光电转换装置的结构的一例的图。
TFT型光电转换元件10包括：栅电极14，形成在透明的TFT基板12上；透明绝缘膜16，形成在该栅电极14上；光电转换部18，由a-Si构成，与上述栅极14相对地形成在该绝缘膜16上；源电极20和漏电极21，形成在上述光电转换部18上。并且，通过透明的绝缘膜17覆盖这种TFT型光电转换元件10的上面，并在间隔部23设置未图示的密封部件和间隔件而确保规定的距离，之后在其上面设置透明的相对基板22，由此构成光电转换装置。
另外，上述规定的距离为，根据邻接配置的TFT型光电转换元件10之间的间隔、和构成光电转换装置的其它各部件的折射率等确定。即，确定上述规定的距离，以使由a-Si构成的光电转换部18能够正确地对反射光30进行光电转换，该反射光30是由载放在上述相对基板22上的对象物、例如手指28，对从配置在上述TFT基板12的背面侧的背光源24、通过上述邻接的TFT型光电转换元件10之间而照射到上述相对基板22侧的背光26进行反射而形成的。
在这种构成的光电转换装置中，光电转换部18对由手指28(注：准确地说是形成手指的指纹的凹部，但是图示省略了指纹的凹部)反射的背光26、即反射光30进行光电转换，由此识别手指28的指纹形状。
但是，在上述那样的现有的光电转换装置中，在来自外部的入射光(主要是日光)的亮度超过或等于背光26的亮度时，不能识别是来自外部的入射光还是背光的反射光。即，在相对基板22上没有载放手指28时，因为外部光直接入射到TFT型光电转换元件10的光电转换部18上，所以与在放置有手指的状态下、背光26由手指反射而入射到TFT型光电转换元件10的光电转换部18上时相比没有任何变化。因此，不能识别反射光这样的信号光和日光这样的外部光，在对载放有手指等对象物的情况进行识别而发出控制信号的触摸面板等中不能使用。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而进行的，其目的是提供一种光电转换装置以及具备该光电转换装置的显示面板，该光电转换装置，即使在来自外部的入射光的亮度超过或等于背光26的亮度的情况下，也能够识别载放有对象物的情况。
为了解决上述问题，本发明的光电转换装置为，具备：光电转换元件阵列，具有第1区域A1和第2区域A2，在第1区域A1配置有具有光电转换部18的第1光电转换元件100-1，在第2区域A2配置有具有光电转换部18的第2光电转换元件100-2；以及，光出射部件24，配置在上述光电转换元件阵列的下面侧，朝向上述光电转换元件阵列侧出射光26。在上述光电转换元件阵列的上面侧设置有载放有对象物28的载放层22，该对象物28将从光出射部件24朝向上述光电转换元件阵列侧出射的光26，反射到上述第1光电转换元件100-1和上述第2光电转换元件100-2侧。在上述第1光电转换元件100-1的光电转换部18和上述光出射部件24之间设置有第1遮光层14，在上述第2光电转换元件的光电转换部和上述光出射部件24之间设置有面积比上述第1遮光层大的第2遮光层15，通过该结构，从上述光出射部件24朝向上述光电转换元件阵列侧出射的光26，透射上述第1区域A1的光量比透射上述第2区域A2的光量多。
而且，本发明的显示面板为，具有显示区域118和触摸面板区域122，并具备：TFT基板128；配置在上述TFT基板128的背面侧的光出射部件24；以及，在上述TFT基板128的表面侧隔开相对地配置的相对基板22。在与上述显示区域118对应的上述TFT基板128、和上述相对基板22之间设置下述部件：像素电极；与上述像素电极连接的开关元件；以及覆盖上述开关元件而配置的液晶。在与上述触摸面板区域122对应的上述TFT基板128、和上述相对基板22之间设置下述部件：光电转换元件阵列，具有第1区域A1和第2区域A2，在第1区域A1配置有具有光电转换部18的第1光电转换元件100-1，在第2区域A2配置有具有光电转换部18的第2光电转换元件100-2；光出射部件24，配置在上述光电转换元件阵列的下面侧，朝向上述光电转换元件阵列侧出射光26；载放层22，配置在上述光电转换元件阵列的上面侧，载放有对象物28，该对象物28将从光出射部件24朝向上述光电转换元件阵列侧出射的光26，反射到上述第1光电转换元件100-1和上述第2光电转换元件100-2侧；第1遮光层14，设置在上述第1光电转换元件100-1的光电转换部18和上述光出射部件24之间；以及，第2遮光层15，设置在上述第2光电转换元件的光电转换部和上述光出射部件24之间，面积比上述第1遮光层大。
附图说明
图1A是表示本发明的光电转换装置的第1实施方式的结构例的截面图。
图1B是图1A所示的光电转换装置的平面图。
图2A是用于说明在图1A所示的光电转换装置中、手指接触到相对基板上时的光的路径的图。
图2B是用于说明在图1A所示的光电转换装置中、强的外部光入射时的光的路径的图。
图2C是表示关于第1实施方式的光电转换装置的动作的动作表的图。
图3是进行传感器TFT的光电转换/非光电转换的判断的检测电路的电路图。
图4是表示构成光电转换装置的传感器TFT的电连接结构的图。
图5是表示将多个第1实施方式的光电转换装置整体地组装形成的TFT-LCD面板的图。
图6是表示本发明的光电转换装置的第2实施方式的结构例的截面图。
图7A表示用于说明本发明第3实施方式的光电转换装置的结构的、构成为具有5个第1传感器TFT和4个第2传感器TFT的触摸传感器时的栅电极的设置例的图。
图7B是表示图7A所示的光电转换装置的电路结构的图。
图7C是表示图7A所示的光电转换装置的等效电路的图。
图8是表示现有的TFT型光电转换装置的光-电特性的图。
图9是表示现有的TFT型光电转换装置的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的最佳方式进行说明。
第1实施方式
图1A和图1B是分别表示作为本发明的第1实施方式的光电转换装置的截面图和平面图。
该光电转换装置具有第1区域A1和第2区域A2，在第1区域A1配置有作为第1光电转换元件的第1传感器TFT100-1，在第2区域A2配置有作为第2光电转换元件的第2传感器TFT100-2。在图1中，仅各显示1个第1区域A1和第2区域A2，但第1区域A1和第2区域A2隔开规定宽度的传感器间区域102而纵横交替地配置，并构成光电转换元件阵列。另外，对于与现有技术相同的内容，赋予与图9相同的参考符号。
上述第1传感器TFT100-1和第2传感器TFT100-2分别构成为，包括：形成在透明的TFT基板12上的栅电极(第1遮光层)14或栅电极(第2遮光层)15；形成在该栅电极14上的透明绝缘膜16；光电转换部18，由a-Si构成，与上述栅电极14或者15相对地形成在该绝缘膜16上；以及，3个TFT型光电转换元件10，由形成在该光电转换部18上的源电极20以及漏电极21构成。并且，由透明绝缘膜17覆盖这种传感器TFT100-1、100-2的上面，并通过未图示的密封部件和间隔件确保规定的距离，之后在其上设置透明的相对基板(载放层)22，由此构成光电转换装置。
在设置在第1区域A1的上述第1传感器TFT100-1中，上述3个TFT型光电转换元件10隔开间隔地邻接配置。即，在上述第1传感器TFT100-1的平面结构中，隔开间隔地配置3个栅电极14，并在各栅电极14上配置光电转换部18。各栅电极14由铬、钼、铝、钽等遮光性材料形成，虽然未图示，但相互间由栅极布线连接。并且，在这3个光电转换部18上分别配置由1层铬、钼、铝、钽等遮光性材料或者将其层叠而形成的源电极20和漏电极21。这里，为了由这3个TFT型光电转换元件10形成1个传感器TFT100-1，如图1A的第1区域A1所图示那样，连接位于右侧的TFT型光电转换元件10的源电极20、位于中央的TFT型光电转换元件10的源电极20以及位于左侧的TFT型光电转换元件10的源电极20，而构成第1传感器TFT100-1的源电极。并且，连接位于右侧的TFT型光电转换元件10的漏电极21、位于中央的TFT型光电转换元件10的漏电极21以及位于左侧的TFT型光电转换元件10的漏电极21，而构成第1传感器TFT100-1的漏电极。在上述中，源电极20和漏电极21的连接构成为，在TFT型光电转换元件10之间设置缝隙(透光部)104，而在TFT型光电转换元件10的区域外进行连接，来自背光源(光出射部件)24的背光26能够透射该缝隙104。通过形成这种布线结构，即没有形成栅电极14的区域、在源电极20和漏电极21之间设置的缝隙104成为透光区域，来自配置在上述TFT基板下侧的、作为光出射部件的背光源24的背光26可以通过透光区域而出射。作为该背光源24，可以使用发出白色、红色或者红外线等的光源。
与此相对，设置在第2区域A2的上述第2传感器TFT100-2为，将上述3个TFT型光电转换元件10不隔开间隔地邻接配置。即，在上述第2传感器TFT100-2的平面结构中，配置有1个栅电极15(第2遮光层)，并在该1个栅电极15上配置有3个光电转换部18。并且，在这3个光电转换部18上分别配置有源电极20和漏电极21。这里，为了由这3个TFT型光电转换元件10形成1个传感器TFT100-2，与第1传感器TFT100-1相同，连接位于右侧的TFT型光电转换元件10的源电极20、位于中央的TFT型光电转换元件10的源电极20以及位于左侧的TFT型光电转换元件10的源电极20，而构成第2传感器TFT100-2的源电极。并且，连接位于右侧的TFT型光电转换元件10的漏电极21、位于中央的TFT型光电转换元件10的漏电极21以及位于左侧的TFT型光电转换元件10的漏电极21，而构成第2传感器TFT100-2的漏电极。但是，如图1A的第2区域A2所图示的那样，与第1传感器TFT100-1不同，源电极20和漏电极21的连接不是在TFT型光电转换元件10之间形成缝隙104，而是覆盖TFT型光电转换元件10间的整体，而形成为填满状。
这样，上述第2传感器TFT100-2不具有上述第1传感器TFT100-1那样的缝隙104，而与作为遮光层的栅电极15对应的整个区域成为非透光区域，来自配置在上述TFT基板下侧的上述背光源24的背光24不透射。
另外，到上述相对基板22为止的上述规定距离，根据上述第1传感器TFT100-1的邻接配置的TFT型光电转换元件10之间的间隔、和构成该光电转换装置的各部件的折射率来确定。即，规定上述规定的距离，以使TFT型光电转换元件10的光电转换部18能够对反射光30进行正确的光电转换，该反射光30是从在上述TFT基板12的背面侧配置的背光源24照射到上述相对基板22侧的背光26，通过配置有第1传感器TFT100-1的第1区域A1的透光区域，而被在上述相对基板22上载放的对象物、例如手指28等反射而形成的。在本发明的薄膜晶体管型光电转换元件的情况下，优选设定为，从背光源24朝向光电转换元件阵列侧出射的光，通过配置有第2传感器TFT100-2的第2区域A2的透光区域的光量、为透射第1传感器TFT100-1的透光区域的光量的10～90％。另外，该规定距离量的区域，作为空间也可以存在空气，在将该光电转换装置一体地组装到液晶显示面板中的情况下，也可以充满液晶。
下面，参考图2A到图2C说明这种构成的光电转换装置的动作。图2A是用于说明作为对象物的手指28接触到相对基板22上时的光的路径的图，图2B是用于说明强的外部光106入射时的光的路径的图。并且，图2C是表示关于本光电转换装置的动作表的图。
即，在本实施方式中，如图2A所示，从背光源24发出的背光26，从邻接的传感器TFT100-1、100-2之间的传感器间区域102、以及第1传感器TFT100-1的缝隙104的区域，透射透明的上述TFT基板12以及绝缘膜16和17，向透明的上述相对基板22方向照射。然后，透射该相对基板22，向该光电转换装置外部出射。该向外部出射的背光26被作为与上述相对基板22上部接触的对象物的手指28(实际上是形成手指指纹的凹部，但图示省略该凹部)反射，而作为反射光30向光电转换装置内返回，并透射相对基板22而照射到各传感器TFT100-1、100-2上。
此时，关于上述第1传感器TFT100-1，背光26除了从上述传感器间区域102照射之外，还从上述缝隙104的区域照射，所以通过从该缝隙104的区域照射的背光26也可得到反射光30。因此，反射光30入射到构成该第1传感器TFT100-1的3个TFT型光电转换元件10的各个光电转换部18上。因此，该第1传感器TFT100-1成为光电转换状态。
与此相对，关于上述第2传感器TFT100-2，因为没有形成上述第1传感器TFT100-1那样的缝隙104，所以照射到该第2传感器TFT100-2上的反射光30，仅为从上述传感器间区域102照射的背光26被手指28反射的反射光30。因此，在该第2传感器TFT100-2中，仅极少的反射光30入射到两端的TFT型光电转换元件10的各个光电转换部18上。因此，该第2传感器TFT100-2成为非光电转换状态。
因此，当手指28接触该光电转换装置时，如与图2C左侧的“有手指”对应的各栏所记载的那样，第1传感器TFT100-1为光电转换状态，第2传感器TFT100-2为非光电转换状态。在本实施方式中，将该状态作为该光电转换输出不一致状态(有对象物的状态)。
与此相对，如图2B所示，在手指28不与上述透明的相对基板22接触，而日光这种亮度比背光26高的外部光106照射到该光电转换装置上的状态下，该外部光106透射上述相对基板22，照射到上述传感器TFT100-1、100-2上。由此，在这种情况下，外部光106入射到构成上述第1传感器TFT100-1的3个TFT型光电转换元件10的各个光电转换部18、以及构成上述第2传感器TFT100-2的3个TFT型光电转换元件10的各个光电转换部18的所有光电转换部18上。因此，如与图2C右侧“无手指”的“光强时”对应的各栏所记载的那样，第1和第2传感器TFT100-1、100-2这2个都成为产生光电转换的状态。在本实施方式中，将该状态作为该光电转换输出一致状态(无对象物的状态)。
并且，在外部光106的亮度低的情况下，如与图2C右侧“无手指”的“光弱时”对应的各栏所记载的那样，上述第1和第2传感器TFT100-1、100-2这2个都成为不进行光电转换(非光电转换)的状态。在本实施方式中，作为该光电转换输出一致状态(无对象物的状态)。
图3是进行上述传感器TFT100-1、100-2的光电转换/非光电转换的判断的检测电路的电路图。图4是表示构成光电转换装置的传感器TFT100-1、100-2的电连接结构的图。
上述第1传感器TFT100-1以及第2传感器TFT100-2的光电转换输出的“不一致状态”或者“一致状态”的判断，例如可以由包含图3所示那样的检测电路108的判断装置执行。
即，该检测电路108由电流-电压变换电路110和比较器112构成。这里，电流-电压变换电路110由包括：反相放大器114，对其非反相输入端子施加规定的电压Vf；以及，反馈电阻Rf，连接在该反相放大器114的输出端子和反相输入端子之间；并形成为，来自上述第1传感器TFT100-1或者第2传感器TFT100-2(在图3中显示为传感器TFT100)的布线，与上述反相放大器114的反相输入端子连接。比较器112通过将由该电流-电压变换电路110变换的电压值与规定的阈值电压值Vt进行比较，由此输出表示该传感器TFT100处于光电转换状态还是处于非光电转换状态的输出信号Vout。上述规定的阈值电压值Vt为如下的值：如图2所示那样，将由来自传感器间区域102的背光26的、在上述第2传感器TFT100-2的极少的反射光30的入射导致的非光电转换，可靠地判断为非光电转换。
并且，虽然未特别图示，但判断部件，通过设置第1传感器TFT100-1用和第2传感器TFT100-2用2个这种检测电路108，并进一步设置具有进行各个输出信号Vout的逻辑运算的逻辑电路的判断电路，由此，如参照图2C说明的那样，在检测到第1传感器TFT100-1侧的输出信号Vout为“1”、第2传感器TFT100-2侧的输出信号Vout为“0”的状态时，由上述判断电路识别为光电转换装置为不一致状态。
即，如果将第1传感器TFT100-1所连接的检测电路和第2传感器TFT100-2所连接的检测电路与包含不一致电路的判断电路连接，则在判断电路的输出信号为“1”时，判断为光电转换输出为“不一致状态”，为载放有手指28的状态；在判断电路的输出信号为“0”时，判断为光电转换输出为“一致状态”，为没有载放手指28的状态。
根据以上原理，能够实现如下机构：仅将手指28接触光电转换装置的状态识别为不一致状态(有对象物的状态)，将此外的状态识别为一致状态(无对象物的状态)。
另外，实际上，光电转换装置为纵横二维地邻接配置有多个传感器TFT，上述的第1传感器TFT100-1和第2传感器TFT100-2纵横交替地并列形成。并且，通过形成栅电极14和15、源电极20、漏电极21以及布线，以便并列连接第1传感器TFT100-1彼此、并且并列连接第2传感器TFT100-2彼此，由此，能够消除第1传感器TFT100-1和第2传感器TFT100-2的位置导致的光电转换条件差。
即，如图4所示，形成为，第1传感器TFT100-1的栅电极14与1个栅极布线Vg连接、漏电极与1个漏极布线Vd连接、源电极与1个第1源极布线Vs1连接。同样，第2传感器TFT100-2的栅电极15与1个栅极布线Vg(与上述第1传感器TFT100-1的栅电极14共通)连接、漏电极与1个漏极布线Vd(与上述第1传感器TFT100-1的漏电极共通)连接、源电极和与源极布线Vs1不同的1个第2源极布线Vs2连接。
通过成为这种结构，多个第1传感器TFT100-1整体作为1个第1传感器TFT100-1起作用，多个第2传感器TFT100-2整体作为1个第2传感器TFT100-2起作用。因此，如果将连接为一个的源极布线Vs1、Vs2分别与检测电路108，则能够通过2个相同结构的检测电路108来判断各个传感器TFT100-1、100-2的光电转换/非光电转换状态。这样，1个光电转换装置为，邻接配置多个传感器TFT100，第1传感器TFT100-1彼此、第2传感器TFT100-2彼此分别并列连接，具有其合成输出而检测光电转换/非光电转换状态，能够通过判断回路正确地进行不一致状态/一致状态的判断。
如上所述，在本实施方式中构成为，上述第1传感器TFT100-1使从上述背光源24出射的背光26透射，上述第2传感器TFT100-2使上述背光26不透射，因此，能够使反射光30较多地入射到第1传感器TFT100-1，而几乎不射入到第2传感器TFT100-2。因此，在存在反射光30时，能够使第1传感器TFT100-1和第2传感器TFT100-2出现输出差，在没有反射光30时，能够使二者不出现输出差。
并且，实现如下的光电转换装置：相邻配置这种第1传感器TFT100-1和第2传感器TFT100-2，而构成光电转换元件阵列，根据从该光电转换元件阵列的输出，通过作为判断单元的检测电路108和判断电路如上所述地判断有无检测对象物。
这样，根据本实施方式，即使在来自外部的入射光的亮度超过或者等于背光26的亮度的情况下，也具有能够检测到手指28接触了光电转换装置的状态的效果。
另外，虽然构成为，上述第1传感器TFT100-1使从上述背光源24出射的背光26某种程度地透射(例如透光率为5～95％)，上述第2传感器TFT100-2使上述背光26不透射(例如透光率为0％)，但是，也可以与上述第1传感器TFT100-1同样地具有缝隙104，使一些背光26透射。但是此时，需要上述第1传感器TFT100-1的透光率和上述第2传感器TFT100-2的透光率具有差异，并使入射到光电转换部18的反射光30的光量为，即使考虑到检测电路108的性能或偏差，也可通过该反射光30得到具有足够区别的输出。
图5表示上述光电转换装置被一体化的液晶显示面板的平面图。
显示面板116为，在相互在平面上不重叠的位置上，具有由显示区域118和多个触摸传感器120构成的触摸面板区域122。由薄膜晶体管构成电路的显示用液晶驱动器124与显示区域118连接。由薄膜晶体管构成电路的传感器驱动器126与触摸面板区域122的各触摸传感器120连接。在显示区域118中，显示像素用TFT(开关元件)和与该显示像素用TFT连接的像素电极排列成矩阵状。显示像素用TFT的结构和上述传感器TFT100-1以及传感器TFT100-2相同。但是，显示像素用TFT的上部被遮光膜覆盖。各触摸传感器120至少包括一对配置有上述传感器TFT100-1的第1区域A1和配置有传感器TFT100-2的第2区域A2，并具有图1所示的结构。传感器驱动器126具有作为包括上述检测电路108的判断单元的功能。显示像素用TFT、显示用液晶驱动器124、传感器TFT100-1、100-2以及传感器驱动器126，能够在同一工序中形成在由玻璃或者塑料构成的TFT基板128上。此时，上述光电转换装置的TFT基板12相当于触摸面板区域122的TFT基板128。相对基板22和背光源24对于显示区域118和触摸面板区域122是共通的。
在上述实施方式中，显示用液晶驱动器124以及传感器驱动器126也可以由LSI芯片构成。
如上所述，根据本发明第1实施方式的光电转换装置以及具有该光电转换装置的显示面板，在具有邻接配置的第1区域A1和第2区域A2的多个光电转换元件阵列中，该第1区域A1配置有作为第1光电转换元件的第1传感器TFT100-1；该第2区域A2配置有作为第2光电转换元件的第2传感器TFT100-2；在该多个光电转换元件阵列中构成为，从配置有第1传感器TFT100-1的第1区域A1的透光区域透射的背光26的光量，比从配置有第2传感器TFT100-2的第2区域A2的透光区域透射的背光26的光量多，因此，被作为检测对象物的手指28反射的反射光30由第1传感器TFT100-1光电转换，日光那样的外部光由第1、第2传感器TFT100-1、100-2双方光电转换，所以可得到对应于所入射的光的种类的输出，因此，能够识别反射光那样的信号光和日光那样的外部光。
并且，通过将该输出供给包括检测电路108的判断单元，能够根据该输出判断有无检测对象物。
例如，仅在只能够检测到第1传感器TFT100-1时这种被限定的状态下，判断为存在上述对象物，因此能够防止误动作。而且，在检测到第1、第2传感器TFT100-1、100-2双方时，判断为不存在上述对象物，因此不会由于外部光而进行误动作。并且，在没有检测到第1、第2传感器TFT100-1、100-2中的任何一个时，判断为不存在上述检测对象物，因此，在反射光和外部光都不存在时不会判断为存在对象物，能够防止误动作。因此，存在的优点为，能够防止外部光106(主要是日光)导致的误动作。
并且，在本发明的光电转换装置中，与构成显示区域118的液晶显示面板具有共通的结构，因此，存在的优点为，能够利用共通的TFT基板而与显示面板一体形成(几乎不增加工序，而能够制造带有触摸传感器120的显示面板116)。
此时，还存在能够使背光源24与显示区域118的背光源24共通的优点。
第2实施方式
图6表示作为本发明第2实施方式的光电转换装置的截面图。另外，在本实施方式的光电转换装置中，对于与上述第1实施方式的光电转换装置相同的部分，赋予相同的附图标记，由此省略其说明。并且，为了图的简化而仅表示一对光电转换元件。
本第2实施方式的光电转换装置为，代替上述第1实施方式的第1和第2传感器TFT100-1、100-2，具有第1及第2DG型TFT传感器130-1、130-2作为第1和第2光电转换元件，该第1及第2DG型TFT传感器130-1、130-2将双栅极型非晶硅TFT用作为TFT型光电转换元件10。
即，配置在第1区域A1的第1DG型TFT传感器130-1以及配置在第2区域A2的第2DG型TFT传感器130-2分别由下述部件构成：栅电极14以及15，形成在透明的TFT基板12上；透明绝缘膜16，形成在该栅电极14或者15上；光电转换部18，与上述栅电极14或者15相对地形成在该绝缘膜16上；源电极和漏电极20，形成在该光电转换部18上；绝缘膜17，覆盖该光电转换部18、源电极和漏电极20的上面；以及，透明的上部栅电极132，设置在该绝缘膜17上的、与上述光电转换部18、源电极和漏电极20对应的位置上。
根据使用这种DG型TFT传感器130-1、130-2的光电转换装置，具有的优点为，可得到和上述第1实施方式相同的效果，并且通过错开2个栅极的控制时刻，能够进行灵敏度特性的控制，可增大明暗的输出比。
第3实施方式
图7A是表示本发明第3实施方式的光电转换装置的结构的平面图。该情况下，光电转换装置构成为，配置有第1传感器TFT100-1的第1区域A1具有5个区域，配置有第2传感器TFT100-2的第2区域A2具有4个区域，为了图的简化而仅示出栅电极14和15的配置。而且，图7b是表示其电路结构的图，图7C表示等效电路。
在本实施方式中，如图7A所示，第1区域A1配置的第1传感器TFT100-1由配置成方格纹状的13个小尺寸的TFT型光电转换元件10构成，第2区域A2配置的第2传感器TFT100-2由1个大尺寸的TFT型光电转换元件10构成。这里，构成上述第1传感器TFT100-1的TFT型光电转换元件10和构成上述第2传感器TFT100-2的TFT型光电转换元件10，在上述第1实施方式中其结构是不相同的，但在本实施方式中仅尺寸不相同而具有相同结构。即，任意的TFT型光电转换元件10都由下述部件构成：1个栅电极14或者15，形成在透明的TFT基板12上；透明的绝缘膜16，形成在该栅电极14或者15上；1个光电转换部18，由a-Si构成，与上述栅电极14或者15相对地形成在该绝缘膜16上；以及，1个源电极20和1个漏电极21，形成在该光电转换部18上。
并且，上述第1传感器TFT100-1的TFT型光电转换元件10被配置成方格纹状，以便纵横地形成元件间区域134，上述第2传感器TFT100-2的TFT型光电转换元件10形成的大小为，占有与将上述第1传感器TFT100-1的全部TFT型光电转换元件10和全部元件间区域134加在一起的区域相对应的平面尺寸的区域。例如，上述第1传感器TFT100-1的TFT型光电转换元件10的栅电极14具有0.5mm×0.5mm的尺寸，上述第2传感器TFT100-2的TFT型光电转换元件10的栅电极15具有2mm×2mm的尺寸。
如图7B所示，上述5个第1传感器TFT100-1的全部TFT型光电转换元件10的漏电极与Vd端子136-1共通连接、源电极与Vs1端子138共通连接、栅电极与Vg端子140共通连接。同样，上述4个第2传感器TFT100-2的全部TFT型光电转换元件10的漏电极与Vd端子136-2共通连接、源电极与Vs2端子142共通连接、栅电极与Vg端子140共通连接。因此，如图7C所示，该光电转换装置的电路结构能够视为，由1个第1传感器TFT100-1和1个第2传感器TFT100-2构成。
在这种构成的光电转换装置中，从背光源24发出的背光26从第1传感器TFT100-1和第2传感器TFT100-2之间的传感器间区域102、以及第1传感器TFT100-1的各TFT型光电转换元件10之间的元件间区域134，透射透明的上述TFT基板12以及绝缘膜16，向透明的上述相对基板22方向照射。然后，透射该相对基板22，向该光电转换装置的外部出射。该向外部出射的背光26被作为接触在上述相对基板22上部的对象物的手指28反射，而作为反射光30向该光电转换装置内返回。该反射光30透射上述相对基板22，照射到各传感器TFT100-1、100-2。
此时，对于上述第1传感器TFT100-1，背光26除了从上述传感器间区域102照射、也从上述元件间区域134照射，因此，通过从该元件间区域134照射的背光26也可得到反射光30。由此，反射光30入射到构成上述第1传感器TFT100-1的共计65个TFT型光电转换元件10的各个光电转换部18。因此，该第1传感器TFT100-1成为光电转换状态。
与此相对，对于上述第2传感器TFT100-2，没有形成如上述第1传感器TFT100-1那样的元件间区域134，因此，照射到该第2传感器TFT100-2的反射光30，仅是从上述传感器间区域102照射的背光26被手指28反射的反射光30。由此，仅极少的反射光30入射到构成上述第2传感器TFT100-2的共计4个TFT型光电转换元件10的各个光电转换部18，该第2传感器TFT100-2成为非光电转换状态。
因此，当手指28接触在该光电转换装置上时，产生的状态为，第1传感器TFT100-1进行光电转换，第2传感器TFT100-2不进行光电转换。
并且，在手指28不接触上述透明的相对基板22，而日光这种亮度比背光26高的外部光106照射到该光电转换装置的状态下，该外部光106透射上述相对基板22而照射到上述传感器TFT100-1、100-2。由此，在这种情况下，外部光106入射到构成上述第1传感器TFT100-1的共计65个TFT型光电转换元件10的各光电转换部18、以及构成上述第2传感器TFT100-2的共计4个TFT型光电转换元件10的各光电转换部18的全部。因此，第1和第2传感器TFT100-1、TFT100-2产生2个都进行光电转换的状态。
并且，在手指28不接触上述透明的相对基板22，而外部光106的亮度低的情况下，上述第1和第2传感器TFT100-1、TFT100-2成为2个都不进行光电转换的状态。
因此，通过在上述第1实施方式中说明了那样的由判断电路构成的判断单元，该判断电路具有2个检测电路108、和进行这些检测电路108的输出信号Vout的逻辑运算的逻辑电路，能够根据上述第1和第2传感器TFT100-1、TFT100-2的输出状态，判断手指28是否接触上述透明的相对基板22。即，将上述Vs1端子136与一个检测电路108的反相放大器114的反相输入端子连接、将上述Vs2端子138与另一个检测电路108的反相放大器114的反相输入端子连接即可。
这样，根据本发明第3实施方式的光电转换装置，在由邻接配置的作为第1光电转换元件的第1传感器TFT100-1和作为第2光电转换元件的第2传感器TFT100-2构成的多个光电转换元件中，构成为，第1传感器TFT100-1透射背光26的光量比第2传感器TFT100-2透射背光26的光量多，因此，被作为检测对象物的手指28反射的反射光30由第1传感器TFT100-1进行光电转换，日光那样的外部光由第1、第2传感器TFT100-1、100-2双方进行光电转换，因此，可得到对应于入射光的种类的输出，因此，能够识别反射光那样的信号光和日光那样的外部光。
并且，通过将这种本发明第3实施方式的光电转换装置用作为触摸传感器120而组装到液晶显示面板中，能够形成在上述第1实施方式中说明了那样的显示面板116。
另外，构成上述第1传感器TFT100-1的TFT型光电转换元件10的尺寸和构成上述第2传感器TFT100-2的TFT型光电转换元件10的尺寸是一个例子，其尺寸为如下大小即可：第1传感器TFT100-1检测的来自上述元件间区域134的背光26的反射光30，不经由相对基板22而泄漏到邻接的第2传感器TFT100-2上。即，在实际的光电转换装置中，传感器TFT100-1、100-2与相对基板22之间的上述规定距离为数μm，与此相比，相对基板22的厚度(～1mm左右)非常大，因此该相对基板22成为光泄漏的主要路径。只要构成第1传感器TFT100-1的TFT型光电转换元件10的尺寸相对于上述规定的距离为足够的大小，就能够防止该光泄漏导致的反射光向第2传感器TFT100-2入射。
并且，在本第3实施方式中，当然也可以采用将双栅极型非晶硅TFT用作为TFT型光电转换元件10的第1及第2DG型TFT传感器130-1、130-2。
以上根据实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，当然可以在本发明的主旨的范围内进行各种变型和应用。
例如，将第1传感器TFT100-1和第2传感器TFT100-2的栅电极14和15兼用作遮断背光26的遮光层，但也可以是，在栅电极14或者15与背光源24之间，由与栅电极14和15不同的部件形成由遮光材料构成的遮光层。
并且，第1传感器TFT100-1和第2传感器TFT100-2为，栅电极14和15配置在光电转换部18的下方、源电极以及漏电极20配置在光电转换部18的上方的反参差型，但也可是，将栅电极14和15与源电极20以及漏电极21同样地配置在光电转换部18的上方的共面型，或者正参差型或反共面型。
并且，在上述第2实施方式中，说明了双栅极型的情况，但也可以采用具有更多栅电极的多栅极型非晶硅TFT。
并且，在上述第1至第3实施方式中，使光电转换元件为非晶硅TFT，但不仅是非晶硅TFT，也可以将多晶硅TFT等其它TFT作为光电转换元件。并且，不局限于TFT等晶体管，也可以是光电二极管等其它光电转换元件。
并且，在上述第1至第3实施方式中，使光电转换元件为第1传感器TFT100-1或者第1DG型TFT传感器130-1、和第2传感器TFT100-2或者第2DG型TFT传感器130-2这2种，但也可以为3种以上。
并且，检测电路108当然不限于图3所示的结构。例如，以防止上述检测电路108的振荡为目的，也可以在反相放大器114的输出和比较器112的输入之间插入缓冲放大器。
根据本发明，如被检测对象物反射的反射光那样的、从外部入射的信号光仅由第1光电转换元件光电转换，日光那样的外部光由第1、第2光电转换元件双方进行光电转换，因此从光电转换元件阵列可得到对应于入射的光的种类的输出。因此，能够提供可识别反射光那样的信号光和日光那样的外部光的光电转换装置以及具备该光电转换装置的显示面板。
Claims (29)
1.一种光电转换装置，其特征在于，具备：
光电转换元件阵列，具有第1区域(A1)和第2区域(A2)，第1区域(A1)配置有具有光电转换部(18)的第1光电转换元件(100-1)，第2区域(A2)配置有具有光电转换部(18)的第2光电转换元件(100-2)；
光出射部件(24)，配置在上述光电转换元件阵列的下面侧，向上述光电转换元件阵列侧出射光(26)；
载放层(22)，配置在上述光电转换元件阵列的上面侧，载放对象物(28)，该对象物(28)将从光出射部件(24)向上述光电转换元件阵列侧出射的光(26)，反射到上述第1光电转换元件(100-1)和上述第2光电转换元件(100-2)侧；
第1遮光层(14)，设置在上述第1光电转换元件(100-1)的光电转换部(18)和上述光出射部件(24)之间；以及
第2遮光层(15)，设置在上述第2光电转换元件的光电转换部和上述光出射部件(24)之间，面积比上述第1遮光层大；
从上述光出射部件(24)向上述光电转换元件阵列侧出射的光(26)，透射上述第1区域(A1)的光量比透射上述第2区域(A2)的光量多。
2.如权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于：
上述第1光电转换元件(100-1)和上述第2光电转换元件(100-2)具有薄膜晶体管型光电转换元件，该薄膜晶体管型光电转换元件具有栅电极(14、15)、源电极(20)和漏电极(21)；上述第1遮光层(14)和上述第2遮光层(15)分别为上述第1光电转换元件(100-1)和上述第2光电转换元件(100-2)的栅电极(14、15)。
3.如权利要求2所述的光电转换装置，其特征在于：
上述第1光电转换元件(100-1)具有多个上述薄膜晶体管型光电转换元件(10)，上述各薄膜晶体管型光电转换元件(10)的栅电极(14)，在邻接的上述各薄膜晶体管型光电转换元件(10)之间具有被分离的区域。
4.如权利要求3所述的光电转换装置，其特征在于：
上述第1光电转换元件(100-1)为，邻接的上述薄膜晶体管型光电转换元件(10)的源电极(20)彼此、以及漏电极(21)彼此分别相互连接，且所连接的源电极(20)彼此以及所连接的漏电极(21)彼此，分别具有使上述光出射部件(24)的光透射到上述栅电极(14)的被分离的区域上的透光部(104)。
5.如权利要求4所述的光电转换装置，其特征在于：
上述透光部(104)是栅电极(14)间的缝隙。
6.如权利要求3所述的光电转换装置，其特征在于：
上述第1区域(A1)和上述第2区域(A2)面积相同，配置在上述第1区域(A1)的上述薄膜晶体管型光电转换元件(10)的数量、比配置在上述第2区域(A2)的上述薄膜晶体管型光电转换元件(10)的数量多。
7.如权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于：
进一步具有包括检测电路(108)的判断单元，该检测电路(108)对上述第1光电转换元件(100-1)的输出以及第2光电转换元件(100-2)的输出进行检测。
8.如权利要求7所述的光电转换装置，其特征在于：
上述光电转换元件阵列分别具有多个配置在上述第1区域(A1)的上述第1光电转换元件(100-1)、和配置在上述第2区域(A2)的上述第2光电转换元件(100-2)，
上述检测电路(108)具有输入多个上述第1光电转换元件(100-1)的输出或者多个上述第2光电转换元件(100-2)的输出中的至少一个的输入部。
9.如权利要求7所述的光电转换装置，其特征在于：
上述判断单元，根据上述第1光电转换元件(100-1)的输出以及第2光电转换元件(100-2)的输出，判断在上述载放层(22)上是否载放有上述对象物(28)。
10.如权利要求7所述的光电转换装置，其特征在于：
在上述第1光电转换元件(100-1)的输出以及第2光电转换元件(100-2)的输出不一致的情况下，上述判断单元判断为在上述载放层(22)上载放有上述对象物(28)。
11.如权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于：
上述第1光电转换元件(100-1)由多个薄膜晶体管型光电转换元件(10)构成，上述第2光电转换元件(100-2)由数量比构成上述第1光电转换元件(100-1)的上述薄膜晶体管型光电转换元件(10)的数量少的薄膜晶体管型光电转换元件(10)构成；形成有上述第1光电转换元件(100-1)的上述第1区域(A1)和形成有上述第2光电转换元件(100-2)的上述第2区域(A2)分别具有多个。
12.如权利要求11所述的光电转换装置，其特征在于：
上述第1区域(A1)和上述第2区域(A2)交替排列。
13.如权利要求12所述的光电转换装置，其特征在于：
上述薄膜晶体管型光电转换元件(10)由非晶硅薄膜晶体管形成。
14.如权利要求13所述的光电转换装置，其特征在于：
上述薄膜晶体管型光电转换元件(10)由双栅极型非晶硅薄膜晶体管形成。
15.一种光电转换装置，其特征在于，具备：
第1区域（A1)，排列有多个具有多个薄膜晶体管型光电转换元件(10)的第1光电转换元件(100-1)；
第2区域(A2)，排列有多个具有至少1个薄膜晶体管型光电转换元件(10)的第2光电转换元件(100-2)；
光出射部件(24)，向上述第1区域(A1)和上述第2区域(A2)出射光(26)；
第1遮光层(14)，设置在上述第1区域(A1)和上述光出射部件(24)之间；
第2遮光层(15)，设置在上述第2区域(A2)和上述光出射部件(24)之间，面积比上述第1遮光层(14)大；
载放层(22)，载放对象物(28)，该对象物(28)反射从上述光出射部件(24)向上述第1区域(A1)和上述第2区域(A2)出射的光(26)；以及
判断电路，与第1源极布线(Vs1)以及第2源极布线(Vs2)连接，该第1源极布线(Vs1)对构成上述第1光电转换元件(100-1)的上述薄膜晶体管型光电转换元件(10)的各个源电极(20)进行连接、该第2源极布线(Vs2)对构成上述第2光电转换元件(100-2)的上述薄膜晶体管型光电转换元件(10)的各个源电极(20)进行连接，根据来自上述第1源极布线(Vs1)的输入信号和来自上述第2源极布线(Vs2)的输入信号，判断在上述载放层(22)上是否载放有上述对象物(28)。
16.如权利要求15所述的光电转换装置，其特征在于：
上述第1区域(A1)和上述第2区域(A2)具有实质上相同的尺寸。
17.如权利要求15所述的光电转换装置，其特征在于：
上述第1区域(A1)和上述第2区域(A2)被排列为矩阵状。
18.如权利要求17所述的光电转换装置，其特征在于：
上述第1区域(A1)和上述第2区域(A2)交替排列。
19.如权利要求15所述的光电转换装置，其特征在于：
构成在上述第2区域(A2)上形成的上述第2光电转换元件(100-2)的薄膜晶体管型光电转换元件(10)为1个。
20.如权利要求19所述的光电转换装置，其特征在于：
上述第2遮光层(15)是上述薄膜晶体管型光电转换元件(10)的栅电极，且尺寸实质上与上述第2区域(A2)的全区域对应。
21.一种光电转换装置，其特征在于，具备：
光电转换元件阵列，具有第1区域(A1)和第2区域(A2)，第1区域(A1)配置有具有光电转换部(18)的第1光电转换元件(100-1)，第2区域(A2)配置有具有光电转换部(18)的第2光电转换元件(100-2)；
光出射部件(24)，配置在上述光电转换元件阵列的下面侧，向上述光电转换元件阵列侧出射光(26)；
相对基板(22)，配置在上述光电转换元件阵列的上面侧，载放对象物(28)，该对象物(28)将从光出射部件(24)向上述光电转换元件阵列侧出射的光(26)反射到上述第1光电转换元件(100-1)以及上述第2光电转换元件(100-2)侧；
第1遮光层(14)，设置在上述第1光电转换元件(100-1)的光电转换部(18)和上述光出射部件(24)之间；
第2遮光层(15)，设置在上述第2光电转换元件的光电转换部和上述光出射部件(24)之间，面积比上述第1遮光层大；以及
液晶，配置在上述相对基板(22)和上述光电转换元件阵列之间；
从上述光出射部件(24)向上述光电转换元件阵列侧出射的光(26)，透射上述第1区域(A1)的光量比透射上述第2区域(A2)的光量多。
22.一种显示面板，具有显示区域(118)和触摸面板区域(122)，其特征在于，具备：
TFT基板(128)；
光出射部件(24)，配置在上述TFT基板(128)的背面侧；以及
相对基板(22)，在上述TFT基板(128)的表面侧分离相对地配置；
在与上述显示区域(118)对应的上述TFT基板(128)与上述相对基板(22)之间设置有：
像素电极；
开关元件，与上述像素电极连接；和
液晶，覆盖上述开关元件地配置；
以及
在与上述触摸面板区域(122)对应的上述TFT基板(128)与上述相对基板(22)之间设置有：
光电转换元件阵列，具有第1区域(A1)和第2区域(A2)，第1区域(A1)配置有具有光电转换部(18)的第1光电转换元件(100-1)，第2区域(A2)配置有具有光电转换部(18)的第2光电转换元件(100-2)；
光出射部件(24)，配置在上述光电转换元件阵列的下面侧，向上述光电转换元件阵列侧出射光(26)；
载放层(22)，设置在上述光电转换元件阵列的上面侧，载放对缘物(28)，该对象物(28)将从光出射部件(24)向上述光电转换元件阵列侧出射的光(26)，反射到上述第1光电转换元件(100-1)以及上述第2光电转换件(100-2)侧；
第1遮光层(14)，设置在上述第1光电转换元件(100-1)的光电转换部(18)和上述光出射部件(24)之间；以及
第2遮光层(15)，设置在上述第2光电转换元件的光电转换部和上述光出射部件(24)之间，面积比上述第1遮光层大。
23.如权利要求22所述的显示面板，其特征在于：
上述第1光电转换元件(100-1)和上述第2光电转换元件(100-2)具有薄膜晶体管型光电转换元件，该薄膜晶体管型光电转换元件具有栅电极(14、15)、源电极(20)和漏电极(21)；上述第1遮光层(14)和上述第2遮光层(15)分别是上述第1光电转换元件(100-1)以及上述第2光电转换元件(100-2)的栅电极(14、15)。
24.如权利要求23所述的显示面板，其特征在于：
上述第1光电转换元件(100-1)具有多个上述薄膜晶体管型光电转换元件(10)，上述各薄膜晶体管型光电转换元件(10)的栅电极(14)，在邻接的上述各薄膜晶体管型光电转换元件(10)之间具有被分离的区域。
25.如权利要求24所述的显示面板，其特征在于：
上述第1光电转换元件(100-1)为，邻接的上述薄膜晶体管型光电转换元件(10)的源电极(20)和漏电极(21)相互连接，且具有使上述光出射部件(24)的光透射到上述栅电极(14)的被分离的区域上的缝隙(104)。
26.如权利要求24所述的显示面板，其特征在于：
上述第1区域(A1)和上述第2区域(A2)面积相同，配置在上述第1区域(A1)的上述薄膜晶体管型光电转换元件(10)的数量，比配置在上述第2区域的上述薄膜晶体管型光电转换元件(10)的数量多。
27.如权利要求22所述的显示面板，其特征在于：
进一步具有包括检测电路(108)的判断单元，该检测电路(108)对上述第1光电转换元件(100-1)的输出和第2光电转换元件(100-2)的输出进行检测。
28.如权利要求27所述的显示面板，其特征在于：
上述光电转换元件阵列分别具有多个配置在上述第1区域(A1)的上述第1光电转换元件(100-1)、和配置在上述第2区域(A2)的上述第2光电转换元件(100-2)，
上述检测电路(108)具有，输入多个上述第1光电转换元件(100-1)的输出或者多个上述第2光电转换元件(100-2)的输出中的至少一个的输入部。
29.如权利要求27所述的显示面板，其特征在于：
上述判断单元，根据上述第1光电转换元件(100-1)的输出以及第2光电转换元件(100-2)的输出，判断在上述载放层(22)上是否载放有上述对象物(28)。
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