CN101714566B - 传感器元件、驱动其的方法、输入装置、显示装置和通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了传感器元件、驱动其的方法、输入装置、显示装置和通信装置。传感器元件包括：彼此串联连接的两个二极管元件，以及电容元件，电容元件的一端连接到两个二极管元件之间的结点。二极管元件每个均包括：半导体层，其具有在面内方向上彼此面对的p型半导体区域和n型半导体区域；阳电极，其连接到p型半导体区域；阴电极，其连接到n型半导体区域；栅极绝缘膜，其在层叠方向上面对半导体层；以及栅电极，栅电极面对半导体层，且栅极绝缘膜位于栅电极与半导体层之间。

Description

传感器元件、驱动其的方法、输入装置、显示装置和通信装置
技术领域
本发明涉及检测例如光和热之类的能量的传感器元件和驱动传感器元件的方法，以及接收根据能量的大小的信息输入的输入装置、具有输入功能的显示装置、和通信装置。
背景技术
近年来，诸如液晶显示装置和有机EL显示装置之类的平板显示装置已经日益具有通过沿着显示屏幕或在显示屏幕附近布置光电传感器元件实现了具有触摸面板的屏幕输入、扫描等、背光的亮度控制等多种功能。作为设置在这种显示装置中的光电传感器元件，利用硅(Si)薄膜的PIN式薄膜二极管由于其简单的制造工艺得到了广泛的应用。
在由PIN式薄膜二极管制成的光电传感器中，设置了包括p型半导体区域和n型半导体区域并在其两者之间设置有本征半导体区域的半导体层，并且本征半导体区域用作光接收区域。在具有这种构造的光电传感器元件中，为了防止泄漏电流，提出了一种构造，其中在面对本征半导体的区域中隔着绝缘膜设置栅电极(例如，日本未经审查的专利公开No.2004-119719)。
发明内容
但是，根据此方法的验证，理解到即使当通过控制栅极电压来减小泄漏电流时，泄漏电流最多被减小到仅约栅极电压的接通状态的泄漏电流的1/10。因此，在随后的读取光电流的方法中，存在如下缺陷：当十个或更多个光电传感器元件串联连接到一个信号线时可能不能读取信号。即，光电传感器元件以矩阵形式布置，并且每个光电传感器元件的阴极连接到选择线，每个光电传感器元件的阳极连接到信号线，并且栅电极连接到公共择线，每个光电传感器元件的阳极连接到信号线，并且栅电极连接到公共线，由此形成图像输入电路，并且通过将恒定电压施加到选择线使光电传感器元件变为接通状态，从而读取光电流。因此，还考虑将通常的CMOS传感器中使用的电路构造应用作为图像输入电路。但是，在此情况下，存在如下问题：难以将原本希望获得的手指等的信号光与其他外部光(例如，太阳光)区分开。
为了解决此问题，例如，考虑通过以时间分割的方式将背光或用于检测的光(例如红外光)从背光侧向手指等施加，并检测当施加光时仅由手指等反射的信号的差，来排除来自外部光的影响。但是，即使在此情况下，在户外环境等中强烈的外部光入射的状况下，存在如下问题：随着光电流的增大电容元件饱和，并且难以检测仅反射信号的差。
因此，例如，还考虑通过串联布置两个光电传感器元件，并与背光的点亮和熄灭同步地用开关晶体管交替地切换两个光电传感器，来排除外部光分量的方法。但是，在此情况下，存在如下问题：电路构造极其复杂，并且将图像输入电路和显示装置一体地形成是不现实的。
上述问题不仅存在于将PIN型薄膜二极管用作光电传感器元件的情况，而且存在于将PN型薄膜二极管用作光电传感器元件的情况，以及将诸如PIN型薄膜二极管和PN型薄膜二极管之类的二极管用作检测诸如热之类的能量的传感器元件的情况。
考虑到前述状况，期望提供一种传感器元件，其能够利用简单构造防止电容元件的饱和，并能够排除诸如来自外部的光、热等的外部能量的影响，并期望提供驱动该传感器元件的方法、以及输入装置、具有输入功能的显示装置、和通信装置。
根据本发明的实施例，提供了一种传感器元件，其包括：彼此串联连接的两个二极管元件，以及电容元件，所述电容元件的一端连接到所述两个二极管元件之间的结点。所述二极管元件每个均包括：半导体层，其具有在面内方向上彼此面对的p型半导体区域和n型半导体区域；阳电极，其连接到所述p型半导体区域；阴电极，其连接到所述n型半导体区域；栅极绝缘膜，其在层叠方向上面对所述半导体层；以及栅电极，所述栅电极面对所述半导体层，且所述栅极绝缘膜位于所述栅电极与所述半导体层之间。
根据本发明的实施例的传感器元件具有简单的电路构造，其中两个二极管元件彼此串联连接，并且电容元件的一端连接到两个传感器元件的结点。除了阳电极和阴电极之外，每个二极管元件还包括面对半导体层的栅电极，且栅极绝缘层位于半导体层和栅电极之间。由此，例如，可以通过控制：作为两个二极管元件中的一个的第一二极管元件中阴电极和栅电极之间的电势关系；以及作为两个二极管元件中的另一个的第二二极管元件中阳电极和栅电极之间的电势关系，来使两个二极管元件彼此独立地接通和关断，第一二极管元件的阳电极连接到电容元件，第二二极管元件的阳电极连接到电容元件。这里，例如，在光源布置在二极管元件的背侧且两个二极管元件以与光源的点亮和熄灭同步的方式接通和关断的情况下，可以排除诸如来自外部的光和热之类的外部能量的成分，而不会使电容元件饱和。
根据本发明的实施例，提供了一种输入装置，包括以矩阵形式布置在平面中的多个传感器元件，以及驱动所述多个传感器元件的驱动部分。所述驱动部分通过控制：作为所述两个二极管元件中的一个的第一二极管元件中所述阴电极和所述栅电极之间的电势关系；以及作为所述两个二极管元件中的另一个的第二二极管元件中所述阳电极和所述栅电极之间的电势关系，来使所述两个二极管元件彼此独立地接通和关断，所述第一二极管元件的所述阳电极连接到所述电容元件，所述第二二极管元件的所述阴电极连接到所述电容元件。
根据本发明的实施例，提供了一种具有输入功能的显示设备，包括：以矩阵形式布置在平面中的多个显示元件和多个传感器元件，以及驱动所述多个显示元件和所述多个传感器元件的驱动部分。所述驱动部分通过控制：作为所述两个二极管元件中的一个的第一二极管元件中所述阴电极和所述栅电极之间的电势关系；以及作为所述两个二极管元件中的另一个的第二二极管元件中所述阳电极和所述栅电极之间的电势关系，来使所述两个二极管元件彼此独立地接通和关断，所述第一二极管元件的所述阳电极连接到所述电容元件，所述第二二极管元件的所述阴电极连接到所述电容元件。
根据本发明的实施例，提供了一种通信装置，包括：一个或多个传感器元件，以及驱动所述一个或者多个传感器元件的驱动部分。所述驱动部分通过控制：作为所述两个二极管元件中的一个的第一二极管元件中所述阴电极和所述栅电极之间的电势关系；以及作为所述两个二极管元件中的另一个的第二二极管元件中所述阳电极和所述栅电极之间的电势关系；来使所述两个二极管元件彼此独立地接通和关断，所述第一二极管元件的所述阳电极连接到所述电容元件，所述第二二极管元件的所述阴电极连接到所述电容元件。
根据本发明的实施例的输入装置、具有输入功能的显示装置、以及通信装置每个均具有简单的电路构造，其中两个二极管元件彼此串联连接，并且电容元件的一端连接到两个传感器元件的结点。除了阳电极和阴电极之外，每个二极管元件还包括面对半导体层的栅电极，且栅极绝缘层位于半导体层和栅电极之间。由此，例如，利用驱动部分，可以通过控制：作为两个二极管元件中的一个的第一二极管元件中阴电极和栅电极之间的电势关系；以及作为两个二极管元件中的另一个的第二二极管元件中阳电极和栅电极之间的电势关系，来使两个二极管元件彼此独立地接通和关断，第一二极管元件的阳电极连接到电容元件，第二二极管元件的阴电极连接到电容元件。这里，例如，在光源布置在二极管元件的背侧且两个二极管元件以与光源的点亮和熄灭同步的方式接通和关断的情况下，可以排除诸如来自外部的光和热之类的外部能量的成分，而不会使电容元件饱和。
在根据本发明的实施例的驱动传感器元件的方法中，在所述传感元件中，所述方法包括以下步骤：控制作为所述两个二极管元件中的一个的第一二极管元件中所述阴电极和所述栅电极之间的电势关系；以及控制作为所述两个二极管元件中的另一个的第二二极管元件中所述阳电极和所述栅电极之间的电势关系，从而使所述两个二极管元件彼此独立地接通和关断，所述第一二极管元件的所述阳电极连接到所述电容元件，所述第二二极管元件的所述阴电极连接到所述电容元件。
在根据本发明的实施例的驱动传感器元件的方法中，在具有上述简单电路构造的传感器元件中，通过控制第一二极管元件中阴电极和栅电极之间的电势关系，并控制第二二极管元件中阳电极和栅电极之间的电势关系，可以使两个二极管元件彼此独立地接通和关断。这里，例如，在光源布置在二极管元件的背侧且两个二极管元件以与光源的点亮和熄灭同步的方式接通和关断的情况下，可以排除诸如来自外部的光和热之类的外部能量的成分，而不会使电容元件饱和。
在根据本发明的实施例的传感器元件、输入装置、具有输入功能的显示装置、以及通信装置中，通过控制第一二极管元件中阴电极和栅电极之间的电势关系，并控制第二二极管元件中阳电极和栅电极之间的电势关系，可以使两个二极管元件彼此独立地接通和关断。由此，可以防止电容元件的饱和，并可以排除诸如来自外部的光和热之类的外部能量的成分。
在根据本发明的实施例的驱动传感器元件的方法中，通过控制第一二极管元件中阴电极和栅电极之间的电势关系，并控制第二二极管元件中阳电极和栅电极之间的电势关系，可以使两个二极管元件彼此独立地接通和关断。因此，利用简单构造，可以防止电容元件的饱和，并可以排除诸如来自外部的光和热之类的外部能量的成分。
根据以下说明，本发明的其他和进一步的目的、特征和优点将变得更加充分。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的光电传感器元件的电路图。
图2是图1的二极管元件的剖视图。
图3是用于解释图1的光电传感器元件的接通关断关控制的示例的波形图。
图4是图示图1的二极管元件的I-V特性的特性图。
图5是用于解释图1的光电传感器元件的接通关断关控制的另一示例的波形图。
图6是图示图5的二极管元件的I-V特性的特性图。
图7是用于解释图1的光电传感器元件的接通关断关控制的又一示例的波形图。
图8是图示图7的二极管元件的I-V特性的特性图。
图9是图1的二极管元件的第一修改方案的剖视图。
图10是图1的二极管元件的第二修改方案的剖视图。
图11是图1的光电传感器元件的第一修改方案的剖视图。
图12是根据本发明的第一应用示例的显示装置的示意性构造图。
图13是图12的像素的构造图。
图14是图13的薄膜晶体管和光电传感器元件的剖视图。
图15是根据本发明的第二应用示例的显示装置的示意性构造图。
具体实施方式
将参考附图详细描述本发明的优选实施例(此后，简称为实施例)。
图1图示了根据本发明的实施例的传感器元件1的电路构造的示例。例如，在图中未图示的绝缘衬底(例如塑料膜衬底或玻璃衬底)上，与诸如有机EL元件和液晶元件之类的发光元件一起形成根据实施例的传感器元件1。
传感器元件1包括例如二极管元件10和20、以及电容元件30。二极管元件10和20每个均根据诸如施加的光或热之类的能量的大小而产生电荷并且每个均包括光电二极管。电容元件30蓄积二极管元件10中产生的电荷，并根据二极管元件20中产生的电荷量释放所蓄积的电荷，并被构造有电容器。
在本实施例中，二极管元件10对应于根据本发明的实施例的“第一二极管”的具体示例，而二极管元件20对应于根据本发明的实施例的“第二二极管”的具体示例。二极管元件10和20的内部构造将在后文描述。
在传感器元件1中，例如，二极管元件10的阴极连接到电源电压线VDD，二极管元件10的阳极连接到二极管元件20的阴极、电容元件30的一端、以及输出线OUT的一端。二极管元件20的阳极连接到基准电压线VSS，电容元件30的另一端连接到例如基准电压线VSS。此外，二极管元件10的栅极连接到控制线CNT1的一端，并且二极管元件20的栅极连接到控制线CNT2的一端。控制线CNT1和CNT2是彼此绝缘分离的单独配线。电容元件30的另一端可以连接到与基准电压线VSS不同的电压线(图中未示出)。
图2图示了图1的二极管元件10和20的剖视构造的示例。二极管元件10和二极管元件20每个例如是底栅极型薄膜二极管，其包括在衬底11上从衬底11一侧起按顺序布置的栅电极12、栅极绝缘膜13、半导体层14、阳电极15和阴电极16。
衬底11是绝缘衬底，例如塑料膜衬底或玻璃衬底。栅电极12例如由铝(Al)或钼(Mo)制成。栅电极12形成在面对至少本征半导体区域14C(其将在下文描述)的区域中，并例如具有矩形。在图2中，表示栅电极12形成在不仅与本征半导体区域14C面对而且还与包括将在后文描述的p型半导体区域14A的一部分和n型半导体区域14B的一部分的部分面对的区域中的示例。由此，栅电极12是低电阻电极，并用作阻挡来自衬底11一侧的光进入本征半导体区域14C的遮光膜。在半导体层14不包括本征半导体区域14C，并且p型半导体区域14A和n型半导体区域14B直接彼此形成结的情况下，栅电极12形成在与包括p型半导体区域14A和n型半导体区域14B的结的部分面对的区域中。
栅极绝缘膜13主要包含例如氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)等。栅极绝缘膜13在层叠方向上面对半导体层14。栅极绝缘膜13例如形成在至少与包括本征半导体区域14C的部分面对的区域中，或形成在与包括p型半导体区域14A和n型半导体区域14B的结的部分面对的区域中。栅极绝缘膜13例如被形成为覆盖栅电极12。在图2中，示出了栅极绝缘膜13形成在衬底11的包括栅电极12在内的整个表面上的示例。
半导体层14被形成为横穿面对栅电极12的区域，并被形成为在阳电极15和阴电极16彼此面对的方向(将在下文描述)上延伸。该半导体层14的顶表面覆盖有绝缘膜17，但半导体层14和阳电极15彼此接触的接触部分以及半导体层14和阴电极16彼此接触的接触部分除外。在绝缘膜17的顶表面中，与包括本征半导体区域14C的部分面对的区域、或者与包括p型半导体区域14A和n型半导体区域14B的结的部分面对的区域是光从外部进入的光入射面。绝缘膜17由对入射光透明的材料制成，并主要包含例如氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)等。
半导体层14包括至少在面内方向上彼此面对的p型半导体区域14A和n型半导体区域14B，并可选地包括位于p型半导体区域14A和n型半导体区域14B之间的本征半导体区域14C。在图2中，示出了在半导体层14中设置本征半导体区域14C的示例。如图2所示，在半导体层14中设置本征半导体区域14C的情况下，p型半导体区域14A和n型半导体区域14B不直接彼此接触，并以本征半导体区域14C位于两者之间的方式布置。因此，在此情况下，沿面内方向在半导体层14中形成PIN结构。另一方面，在半导体层14中不设置本征半导体区域14C的情况下，p型半导体区域14A和n型半导体区域14B直接彼此接触。因此，在此情况下，沿面内方向在半导体层14中形成PN结构。
这里，p型半导体区域14A由例如含p型杂质的硅薄膜制成，n型半导体区域14B由例如含n型杂质的硅薄膜制成。本征半导体区域14C由例如其中未掺杂杂质的硅薄膜制成。
阳电极15和阴电极16由例如Al制成。阳电极15和阴电极16每个均形成在绝缘膜17中所形成的开口中，并且阳电极15和阴电极16每个的顶表面从绝缘膜17暴露。阳电极15电连接到p型半导体区域14A，阴电极16电连接到n型半导体区域14B。
接着，将描述根据本实施例的传感器元件1的操作。
在传感器元件1中，利用例如三个电极(栅电极12、阳电极15和阴电极16)的电压值来控制二极管元件10和20的I-V特性。具体而言，通过改变二极管元件10中阴电极16和栅电极12之间的电势关系，并改变二极管元件20中阳电极15和栅电极12之间的电势关系，将两个二极管元件10和20彼此独立(例如交替地)接通和关断。
图3是用于解释两个二极管元件10和20的接通关断控制(开关控制)的示例的波形图。在图中，φ1表示二极管元件10中栅电极12的电压。V1表示二极管元件10中阴电极16的电压。φ2表示二极管元件20中栅电极12的电压。V2表示二极管元件20中阳电极15的电压。Vo表示彼此串联连接的二极管元件10和20的结点处的电压，并对应于传感器元件1的输出电压。φ1(on)表示二极管元件10中处于接通状态下的栅电极12的电压。φ1(off)表示二极管元件10中处于关断状态下的栅电极12的电压。φ2(on)表示二极管元件20中处于接通状态下的栅电极12的电压。φ2(off)表示二极管元件20中处于关断状态下的栅电极12的电压。图中的(1)表示当二极管元件10关断并且二极管元件20接通时的时间。图中的(2)表示当二极管元件10接通并且二极管元件20关断时的时间。
如图3所示，在时间(1)，在V1和V2被设定为恒定值的状况下，φ1升高为φ1(off)并且二极管元件10关断，φ2升高为φ2(on)并且二极管元件20接通。此时，例如如下假定。可见光或红外光从二极管元件10和20的背侧(衬底11的后表面)与二极管元件20的接通状态同步地发射，并且所发射的光被布置在传感器元件1上方(在与衬底11相反侧的表面上方)的诸如手指和笔之类的物体反射。作为反射光L1的反射光以及外部光L2(环境光)进入二极管元件20。因此，在此情况下，根据进入二极管元件20的光(反射光L1和外部光L2)的光量，电荷从电容元件30通过路径P1(参考图1)释放，并且输出电压Vo降低。
如图3所示，在时间(2)，在V1和V2被设定为恒定值的状况下，φ1降低为φ1(on)并且二极管元件10接通，φ2降低为φ2(off)并且二极管元件20关断。此时，例如如下假定。从二极管元件10和20的背侧发射的可见光或红外光与二极管元件20的关断状态同步地熄灭，并且没有被布置在传感器1上方的诸如手指和笔之类的物体反射的光。仅外部光L2进入二极管元件10。在此情况下，根据进入二极管元件10的光(外部光L2)的光量，电荷通过路径P2(参考图1)蓄积在电容元件30中，并且输出电压Vo略升高。
上述φ1(on)、φ1(off)、φ2(on)、和φ2(off)的量之间的关系以如下公式表示。
φ1(on)＜φ1(off)
φ2(on)＞φ2(off)
重复如上所述的电荷的释放操作和蓄积操作，并且电容元件30中蓄积的电荷最终被读取作为检测信号。具体而言，从输出线OUT读取输出电压Vo。在以此方式获得的输出电压Vo中，外部光L2的成分被减去。因此，如图3所示，通过执行两个二极管元件10和20的接通关断控制(开关控制)，排除了来自外部光L2的影响，并可以检测由布置在传感器元件1上方的诸如手指和笔之类的物体反射的信号。
如图3所示，当二极管元件10变为关断状态时的时段和当二极管元件20变为关断状态时的时段优选地不彼此重叠。
如图3所示，当二极管元件10和20变为关断状态时，V1和φ1(off)之间的电势差以及V2和φ2(off)之间的电势差优选地尽可能小。具体而言，在将低温多晶硅膜用作半导体层14的情况下，当上述电势差较大时，电荷容易被捕获在膜或晶粒边界中的缺陷水平处。结果，当二极管元件10和20从接通状态切换为关断状态和从关断状态切换为接通状态时，发生捕获(trap)和去捕获(detrap)，并存在难以取出正确的光信号的情况。另一方面，当如上所述电势差较小时，这样的问题不会发生，并可以高速执行开关操作。
接着，将描述二极管元件10和20的接通关断控制(开关控制)。
图4图示了二极管元件10和20的I-V特性的示例。横轴表示栅极电压，纵轴表示流经二极管元件10和20的电流。在图中，Vu表示当栅极电压逐渐升高时输出电流迅速增大的上升电压。Vd表示当栅极电压逐渐升高时输出电流迅速减小的下降电压。虽然二极管元件10的上升电压和下降电压与二极管元件20基本相似，但是为方便起见假定二极管元件10的上升电压是Vg1，二极管元件10的下降电压是Vg2，二极管元件20的上升电压是Vg3，并且二极管元件20的下降电压是Vg4。
流经二极管元件10和20的电流的大小根据阴电极16和栅电极12之间的电势关系以及阳电极15和栅电极12之间的电势关系而改变。具体而言，当二极管元件10的栅电极12的电压φ1和二极管元件20的栅电极12的电压φ2等于或低于上升电压Vu(Vg1和Vg3)时，以及当二极管元件10的栅电极12的电压φ1和二极管元件20的栅电极12的电压φ2等于或高于下降电压Vd(Vg2和Vg4)时，二极管元件10和20关断，电流较不容易流动(参考图4中的关断操作区域β1和β2)。另一方面，当二极管元件10的栅电极12的电压φ1和二极管元件20的栅电极12的电压φ2高于上升电压Vu(Vg1和Vg3)8，以及低于下降电压Vd(Vg2和Vg4)时，二极管元件10和20接通，大量电流流动(参考图4中的接通操作区域α)。这里，假定二极管元件10的阴电极16的电压V1和二极管元件20的阳电极15的电压V2被设定为恒定值。
因此，这些特征被积极地利用，并可以通过控制栅电极12的电压φ1和φ2，来执行二极管元件10和20的接通关断控制(开关控制)。
具体而言，如图4中的(1)(对应于图3中的(1))所示，栅电极12的电压φ1从φ1(on)切换为φ1(off)(从接通操作区域α切换为关断操作区域β1)。栅电极12的电压φ2从φ2(off)切换为φ2(on)(从关断操作区域β2切换为接通操作区域α)。由此，二极管元件20可以关断，二极管元件10可以接通。此时，以下公式(3)和(4)成立。
Vg2＜φ1...(3)
Vg3＜φ2＜Vg4...(4)
如图4中的(2)(与图3中的(2)对应)所示，栅电极12的电压φ1从φ1(off)切换为φ1(on)(从关断操作区域β1切换为接通操作区域α)。栅电极12的电压φ2从φ2(on)切换为φ2(off)(从接通操作区域α切换为关断操作区域β2)。由此，二极管元件20可以接通，二极管元件10可以关断。此时，以下公式(1)和(2)成立。
Vg1＜φ1＜Vg2...(1)
φ2＜Vg3...(2)
这样，在本实施例中，通过积极地利用二极管元件10和20的I-V特性，以其中二极管元件10和20彼此串联连接的简单构造实现了二极管元件10和20的接通关断控制(开关控制)。
在本实施例中，因为执行二极管元件10和20的接通关断控制(开关控制)，所以即使在户外环境等中强烈的外部光入射的情况下，电容元件30也不会饱和，并且可以正确地检测由布置在传感器元件1上方的诸如手指和笔之类的物体反射的信号。
修改方案
在根据本实施例的传感器元件1中，可以在不失去上述效果的情况下，执行与图3不同的操作。
修改方案1
图5是用于解释两个二极管元件10和20的接通关断控制(开关控制)的另一示例的波形图。图中的附图标记每个均表示与如图3所示的那些相同的部件。在图5中，φ1和φ2被设定为恒定值，并且V1和V2以矩形形状改变。
如图5所示，在时间(1)，在φ1和φ2被设定为恒定值的状况下，V1降低为V1(off)并且二极管元件10关断，V2降低为V2(on)并且二极管元件20接通。此时，例如如下假定。可见光或红外光从二极管元件10和20的背侧(衬底11的后表面)与二极管元件20的接通状态同步地发射，并且所发射的光被布置在传感器元件1上方(在与衬底11相反侧的表面上方)的诸如手指和笔之类的物体反射。作为反射光L1的反射光以及外部光L2(环境光)进入二极管元件20。在此情况下，根据进入二极管元件20的光(反射光L1和外部光L2)的光量，电荷从电容元件30通过路径P1(参考图1)释放，并且输出电压Vo降低。
如图5所示，在时间(2)，在φ1和φ2被设定为恒定值的状况下，V1上升为V1(on)并且二极管元件10接通，V2升高为V2(off)并且二极管元件20关断。此时，例如如下假定。从二极管元件10和20的背侧发射的可见光或红外光与二极管元件20的关断状态同步地熄灭，并且没有被布置在传感器1上方的诸如手指或笔之类的物体反射的光。仅外部光L2进入二极管元件10。在此情况下，根据进入二极管元件10的光(外部光L2)的光量，电荷通过路径P2(参考图1)蓄积在电容元件30中，并且输出电压Vo略升高。
上述V1(on)、V1(off)、V2(on)、和V2(off)的量之间的关系以如下公式表示。
V1(on)＞V1(off)
V2(on)＜V2(off)
重复如上所述的电荷的释放操作和蓄积操作，并且电容元件30中蓄积的电荷最终被读取作为检测信号。具体而言，从输出线OUT读取输出电压Vo。在以此方式获得的输出电压Vo中，外部光L2的成分被减去。因此，如图5所示，通过执行两个二极管元件10和20的接通关断控制(开关控制)，排除了来自外部光L2的影响，并可以检测由布置在传感器元件1上方的诸如手指和笔之类的物体反射的信号。
图6图示了根据修改方案1的二极管元件10和20的I-V特性的示例。横轴表示当V1和V2的变化被分别视为φ1和φ2的变化时的栅极电压，纵轴表示流经二极管元件10和20的电流。在图中，Vu’表示当V1和V2的变化被分别视为φ1和φ2的变化时的上升电压。Vd表示当V1和V2的变化被分别视为φ1和φ2的变化时的下降电压。
在修改方案1中，虽然它取决于半导体层14的导电类型和载流子密度，但是在二极管元件10的栅电极12的电压φ1和二极管元件20的栅电极12的电压φ2被设定为恒定值的情况下，当二极管元件10的阴电极16的电压V1等于或低于φ1以及二极管元件20的阳电极15的电压V2等于或高于φ2时，二极管元件20关断，电流较不容易流动(参考图6中的关断操作区域β1和β2)。另一方面，当二极管元件10的阴电极16的电压V1高于φ1，以及二极管元件20的阳电极15的电压V2低于φ2时，二极管元件20关断，电流较不容易流动(参考图6中的关断操作区域β1和β2)。
因此，同样在修改方案1中，通过积极地利用二极管元件10和20的I-V特性，可以以二极管元件10和20彼此串联连接的简单构造实现二极管元件10和20的接通关断控制(开关控制)。
同样在修改方案1中，因为执行二极管元件10和20的接通关断控制(开关控制)，所以即使在户外环境等状况中外部光入射的情况下，电容元件30也不会饱和，并且可以正确地检测由布置在传感器元件1上方的诸如手指和笔之类的物体反射的信号。
修改方案2
图7的(A)和(B)是用于解释两个二极管元件10和20的接通关断控制(开关控制)的另一示例的波形图。图中的附图标记每个均表示与如图3所示的那些相同的部件。在图7的(A)和(B)中，与图3相似，V和V2被设定为恒定值，φ1和φ2以矩形形状改变。为了更好地示出附图，V1和φ1的波形在图7的(A)中示出，V2和φ2的波形在图7的(B)中示出，并且输出电压Vo的波形在图7的(A)和(B)两者中均示出。
如图7的(A)和(B)所示，在时间(1)，在V1和V2被设定为恒定值的状况下，φ1降低为φ1(off)并且二极管元件10关断，φ2降低为φ2(on)并且二极管元件20接通。此时，例如如下假定。可见光或红外光从二极管元件10和20的背侧(衬底11的后表面)与二极管元件20的接通状态同步地发射，并且所发射的光被布置在传感器元件1上方(在与衬底11相反侧的表面的上方)的诸如手指和笔之类的物体反射。作为反射光L1的反射光以及外部光L2(环境光)进入二极管元件20。因此，在此情况下，根据进入二极管元件20的光(反射光L1和外部光L2)的光量，电荷从电容元件30通过路径P1(参考图1)释放，并且输出电压Vo降低。
如图7的(A)和(B)所示，在时间(2)，在V1和V2被设定为恒定值的状况下，φ1升高为φ1(on)并且二极管元件10接通，φ2升高为φ2(off)并且二极管元件20关断。此时，例如如下假定。从二极管元件10和20的背侧发射的可见光或红外光与二极管元件20的关断状态同步地熄灭，并且没有被布置在传感器1上方的诸如手指或笔之类的物体反射的光。仅外部光L2进入二极管元件10。在此情况下，根据进入二极管元件10的光(外部光L2)的光量，电荷通过路径P2(参考图1)蓄积在电容元件30中，并且输出电压Vo略升高。
上述φ1(on)、φ1(off)、φ2(on)、和φ2(off)的量之间的关系以如下公式表示。
φ1(on)＞φ1(off)
φ2(on)＜φ2(off)
重复如上所述的电荷的释放操作和蓄积操作，并且电容元件30中蓄积的电荷最终被读取作为检测信号。具体而言，从输出线OUT读取输出电压Vo。在以此方式获得的输出电压Vo中，外部光L2的成分被减去。因此，如图7的(A)和(B)所示，通过执行两个二极管元件10和20的接通关断控制(开关控制)，排除了来自外部光L2的影响，并可以检测由布置在传感器元件1上方的诸如手指和笔之类的物体反射的信号。
如图7的(A)和(B)所示，当二极管元件10变为接通状态时的时段和当二极管元件20变为接通状态时的时段优选地不彼此重叠。
接着，将描述修改方案2中二极管元件10和20的接通关断控制(开关控制)。
图8图示了二极管元件10和20的I-V特性的示例。横轴表示栅极电压，纵轴表示流经二极管元件10和20的电流。
同样在修改方案2中，如前述实施例中所描述，积极地利用了二极管元件10和20的I-V特性，可以通过控制栅电极12的电压φ1和φ2，来执行二极管元件10和20的接通关断控制(开关控制)。
具体而言，如图8中的(1)(对应于图7的(A)中的(1))所示，栅电极12的电压φ1从φ1(on)切换为φ1(off)(从接通操作区域α切换为关断操作区域β2)。栅电极12的电压φ2从φ2(off)切换为φ2(on)(从关断操作区域β1切换为接通操作区域α)。由此，二极管元件10关断，二极管元件20接通。此时，以下公式(7)和(8)成立。
φ1＜Vg1...(7)
Vg3＜φ2＜Vg4...(8)
如图8的中的(2)(与图7的(A)中的(2)对应)所示，栅电极12的电压φ1从φ1(off)切换为φ1(on)(从关断操作区域β2切换为接通操作区域α)。栅电极12的电压φ2从φ2(on)切换为φ2(off)(从接通操作区域α切换为关断操作区域β1)。由此，二极管元件10接通，二极管元件20关断。此时，以下公式(5)和(6)成立。
Vg1＜φ1＜Vg2...(5)
Vg4＜φ2...(6)
这样，在修改方案2中，通过积极地利用二极管元件10和20的I-V特性，以二极管元件10和20彼此串联连接的简单构造，实现了二极管元件10和20的接通关断控制(开关控制)。
在修改方案2中，因为执行二极管元件10和20的接通关断控制(开关控制)，所以即使在户外环境等状况中强烈的外部光入射的情况下，电容元件30也不会饱和，并且可以正确地检测由布置在传感器元件1上方的诸如手指和笔之类的物体反射的信号。
修改方案3
在实施例以及修改方案1和2中，描述了二极管元件10和20每个均为底栅极型薄膜二极管的情况。但是，例如，如图9所示，二极管元件10和20每个可以是顶栅极型薄膜二极管，其包括在衬底11上从衬底11一侧起按顺序布置的遮光膜21、缓冲绝缘膜22、半导体层14、栅极绝缘膜23和栅电极12。
以上，与根据实施例的栅电极12相似，遮光膜21形成在与至少本征半导体区域14C(其将在下文描述)面对的区域中，并具有例如矩形。在图9中，示出了如下示例：其中遮光膜21形成在不仅与本征半导体区域14C面对而且与包括p型半导体区域14A的一部分和n型半导体区域14B的一部分的部分面对的区域中。由此，遮光膜21具有阻挡来自衬底11一侧的光进入与包括本征半导体区域14C的部分面对的区域的功能。此外，与根据实施例的栅极绝缘膜13相似，缓冲绝缘膜22主要包含例如氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)等。缓冲绝缘膜22形成在衬底11的包括栅电极12在内的整个表面上，并用作平面化膜。
栅电极24形成在与至少整个本征半导体区域14C或本征半导体区域14C的一部分面对的区域中，并具有例如矩形。在图9中，示出了其中栅电极24形成在与本征半导体区域14C的一部分面对的区域中的情况。
修改方案4
如图10所示，例如，每个二极管元件10和20可以是通过在绝缘膜17的表面中与包括本征半导体区域14C的部分面对的区域中添加栅电极18形成的双栅极型薄膜二极管。
修改方案5
在实施例和修改方案1至4中，描述了反射光L1和外部光L2进入二极管元件20且仅外部光L2进入二极管元件10的情况。但是，例如，如图11所示，反射光L1和外部光L2可以进入二极管元件10，并且仅外部光L2可以进入二极管元件20。但是，在此情况下，输出电压Vo沿与如图3、5、7的(A)和(B)所示相反的方向切换。
在修改方案1至5中，可以省去半导体层14中的本征半导体区域14C。
接着，将描述根据实施例和修改方案1至5的光电传感器元件1的应用示例。
应用示例1
图12图示了根据本发明的应用示例1的显示装置2(具有输入功能的显示装置)的示意性构造。因为根据本发明的应用示例的输入装置以显示装置2来实现，所以将利用对显示装置2的描述来对输入装置进行描述。
显示装置2包括I/O显示面板31、背光32、显示驱动电路33、光接收驱动电路34(驱动部分)、图像处理部分35和应用程序执行部分36。
I/O显示面板31由例如其中矩阵形式的多个像素布置在整个中间显示区域上的液晶显示(LCD)面板制成，并具有在执行逐行操作的同时基于显示数据显示诸如预定的图形和文字之类的图像的功能(显示功能)。如下文将描述的，在I/O显示面板31的显示区域中，布置光电传感器元件1，其具有检测与I/O显示面板31的显示面板接触或接近I/O显示面板31的显示面板的物体的传感器功能(图像拾取功能)。
背光32是用于I/O显示面板31的光源，并例如由布置在背光32的平面中的多个发光二极管制成。如下文将要描述的，在背光32中，在与I/O显示面板31的操作时间同步的预定时间，以高速执行发光二极管的接通关断操作。背光32可以例如发射可见光或红外光。
光接收驱动电路34是驱动(以逐行操作驱动)I/O显示面板31使得在I/O显示面板31中获得光接收数据(使得拾取物体的图像)的电路。各个像素中的光接收数据被蓄积在例如用于各帧的帧存储器34a中，并作为拾取图像输出到图像处理部分35。
图像处理部分35基于从光接收驱动电路34输出的拾取图像执行预定的图像处理(计算处理)，并检测和获得与I/O显示面板31接触或接近I/O显示面板31的物体的信息(物体的位置坐标数据、形状和尺寸数据等)。
应用程序执行部分36基于用图像处理部分35检测的结果，响应于预定应用软件执行处理。例如，应用程序执行部分36将检测物体的位置坐标包括在显示数据中，并将显示数据显示在I/O显示面板31上。在应用程序执行部分36中产生的显示数据被供应到显示驱动电路33。
图13图示了在I/O显示面板31的显示区域中像素40的电路构造的示例。在I/O显示面板31中，布置了多个像素40和多个传感器元件1。
在显示区域中，各个像素40布置在多个在水平方向上布线的扫描线41和多个在竖直方向上布线的信号线42的各个相交处。在各个像素40中，设置例如薄膜晶体管(TFT)43作为开关元件。
在薄膜晶体管43中，栅极连接到扫描线41，源极和漏极中的一者连接到信号线42，源极和漏极中的另一者连接到像素电极44。在各个像素40中，设置了将公共电势施加到全部像素40的公共电极45，并且液晶层46被支撑在各个像素电极44和公共电极45之间。
基于通过扫描线41供应的驱动信号来使薄膜晶体管43接通和关断。当薄膜晶体管43处于接通状态时，基于从信号线42供应的显示信号将像素电压施加到像素电极44，并且用像素电极44和公共电极45之间的电场来驱动液晶层46。
图14图示了布置在显示区域中的二极管元件10和20以及薄膜晶体管43的剖视构造的示例。薄膜晶体管43具有与二极管元件10和20相同的构造，并例如是底栅极型薄膜晶体管，其包括在衬底11上从衬底11一侧按顺序布置的栅电极51、栅极绝缘膜13、半导体层52、源电极53和漏电极54。在图14中，示出了如下情况：其中设置了覆盖薄膜晶体管43以及二极管元件10和20的平面化膜25、用作顶栅极的栅电极26、连接到栅电极26的栅极配线27、以及连接到漏电极54的像素电极44。
在应用示例1中，设置光电传感器元件1作为在I/O显示面板31的显示区域中检测与I/O显示面板31接触或接近I/O显示面板31的物体的传感器。由此，即使在户外环境等状况下强烈的外部光入射的情况下，也可以排除诸如来自外部的光和热之类的外部能量的成分，而不使电容元件30饱和。结果，可以正确地检测布置在显示区域上方的诸如手指和笔之类的物体的位置。
应用示例2
图15图示了根据本发明的应用示例2的通信装置3的示意性构造。此通信装置3包括能够点亮和熄灭的一个或多个发光元件61、由一个或多个传感器元件1制成的传感器元件62、以及驱动一个或多个发光元件61和传感器元件62的驱动电路63。在通信装置3中，光电传感器元件1被设置作为检测来自另一通信装置3的发光元件61的光的传感器。由此，即使在户外环境等状况下强烈的外部光入射的情况下，也可以排除诸如来自外部的光和热之类的外部能量的成分，而不使电容元件30饱和。结果，可以正确地检测布置在显示区域上方的诸如手指和笔之类的物体的位置。
此前，虽然以实施例、修改方案和应用示例描述了光电传感器元件等，但是本发明不限于实施例等。只要能获得与实施例等相似的效果，就可以自由地修改根据本发明的实施例等的光电传感器元件等的构造。
例如，在实施例等中，在信号光或信号热间歇地施加到半导体层14的时段期间，当信号光或信号热施加到半导体层14时，二极管元件10和二极管元件20中的仅一者接通。此外，在信号光或信号热间歇地施加到半导体层14的时段期间，当信号光或信号热未施加到半导体层14时，二极管元件10和二极管元件20中的当信号光或信号热施加到半导体层14时关断的仅一者接通。此外，此时，在预定的时间，二极管元件10和20可以同时接通，并可以同时关断。例如如图3所示，考虑到余量等，通过改变栅电极12的电压φ1和φ2的上升时间和下降时间，可以设置二极管元件10和20同时接通时的时段以及二极管元件10和20同时关断时的时段。
虽然已经参考实施例和修改方案描述了本发明，但是本发明不限于此，并可以进行各种修改。
本申请包含与2008年10月3日递交给日本专利局的在先日本专利申请JP2008-258862相关的主题，其整个内容通过引用而被包含于此。
本领域的技术人员应该理解，根据设计要求以及其他因素，只要在权利要求及其等同方案的范围内，可以进行各种修改、组合、子组合和替换。

Claims (18)

1.一种传感器元件，其包括：彼此串联连接的两个二极管元件，以及电容元件，所述电容元件的一端连接到所述两个二极管元件之间的结点，其中所述二极管元件每个均包括：
半导体层，其具有在面内方向上彼此面对的p型半导体区域和n型半导体区域；
阳电极，其连接到所述p型半导体区域；
阴电极，其连接到所述n型半导体区域；
栅极绝缘膜，其在层叠方向上面对所述半导体层；以及
栅电极，所述栅电极面对所述半导体层，且所述栅极绝缘膜位于所述栅电极与所述半导体层之间。
2.根据权利要求1所述的传感器元件，其中
所述半导体层具有位于所述p型半导体区域和所述n型半导体区域之间的本征半导体区域。
3.根据权利要求1所述的传感器元件，其中
所述二极管元件每个均响应于施加到所述半导体层的光或热产生电荷。
4.根据权利要求1所述的传感器元件，其中
所述二极管元件每个均形成在衬底上，并且
所述栅极绝缘膜和所述栅电极形成在所述半导体层的所述衬底一侧。
5.根据权利要求1所述的传感器元件，其中
所述二极管元件每个均形成在衬底上，并且
所述栅极绝缘膜和所述栅电极形成在所述半导体层的与所述衬底相反的一侧。
6.根据权利要求1所述的传感器元件，其中
所述二极管元件每个均形成在衬底上，
所述栅极绝缘膜和所述栅电极形成在所述半导体层的所述衬底一侧，并且
所述二极管元件每个均包括：
第二栅极绝缘膜，其形成在所述半导体层的与所述栅极绝缘膜相反的一侧；以及
第二栅电极，其面对所述半导体层，且所述第二栅极绝缘膜位于所述第二栅电极与所述半导体层之间。
7.一种驱动传感器元件的方法，所述传感器元件包括：
彼此串联连接的两个二极管元件，所述二极管元件每个均包括：半导体层，其具有在面内方向上彼此面对的p型半导体区域和n型半导体区域；阳电极，其连接到所述p型半导体区域；阴电极，其连接到所述n型半导体区域；栅极绝缘膜，其在层叠方向上面对所述半导体层；以及栅电极，所述栅电极面对所述半导体层，且所述栅极绝缘膜位于所述栅电极与所述半导体层之间；以及
电容元件，所述电容元件的一端连接到所述两个二极管元件之间的结点，
所述方法包括以下步骤：
控制作为所述两个二极管元件中的一个的第一二极管元件中所述阴电极和所述栅电极之间的电势关系，所述第一二极管元件的所述阳电极连接到所述电容元件；以及
控制作为所述两个二极管元件中的另一个的第二二极管元件中所述阳电极和所述栅电极之间的电势关系，所述第二二极管元件的所述阴电极连接到所述电容元件，从而使所述两个二极管元件彼此独立地接通和关断。
8.根据权利要求7所述的驱动传感器元件的方法，其中
所述半导体层包括位于所述p型半导体区域和所述n型半导体区域之间的本征半导体区域。
9.根据权利要求7所述的驱动传感器元件的方法，其中
控制所述第一二极管元件中所述阴电极和所述栅电极之间的电势关系、以及所述第二二极管元件中所述阳电极和所述栅电极之间的电势关系，使得满足以下关系，其中φ1(on)是所述第一二极管元件中所述栅电极的接通状态电压，φ1(off)是所述第一二极管元件中所述栅电极的关断状态电压，φ2(on)是所述第二二极管元件中所述栅电极的接通状态电压，φ2(off)是所述第二二极管元件中所述栅电极的关断状态电压：
φ1(on)＜φ1(off)，
φ2(on)＞φ2(off)。
10.根据权利要求7所述的驱动传感器元件的方法，其中
控制所述第一二极管元件中所述阴电极和所述栅电极之间的电势关系、以及所述第二二极管元件中所述阳电极和所述栅电极之间的电势关系，使得满足以下关系，其中V1(on)是所述第一二极管元件中所述阴电极的接通状态电压，V1(off)是所述第一电极中所述阴电极的关断状态电压，V2(on)是所述第二二极管元件中所述阳电极的接通状态电压，V2(off)是所述第二二极管元件中所述阳电极的关断状态电压：
V1(on)＞V1(off)，
V2(on)＜V2(off)。
11.根据权利要求7所述的驱动传感器元件的方法，其中
控制所述第一二极管元件中所述阴电极和所述栅电极之间的电势关系、以及所述第二二极管元件中所述阳电极和所述栅电极之间的电势关系，使得满足以下关系，其中φ1(on)是所述第一二极管元件中所述栅电极的接通状态电压，φ1(off)是所述第一二极管元件中所述栅电极的关断状态电压，φ2(on)是所述第二二极管元件中所述栅电极的接通状态电压，φ2(off)是所述第二二极管元件中所述栅电极的关断状态电压：
φ1(on)＞φ1(off)，
φ2(on)＜φ2(off)。
12.根据权利要求7所述的驱动传感器元件的方法，其中
控制所述第一二极管元件中所述阴电极和所述栅电极之间的电势关系、以及所述第二二极管元件中所述阳电极和所述栅电极之间的电势关系，使得当所述第一二极管元件接通且所述第二二极管元件关断时φ1和φ2满足以下关系(1)和(2)，并且当所述第一二极管元件关断且所述第二二极管元件接通时φ1和φ2满足以下关系(3)和(4)，其中Vg1是被界定为在所述第一二极管元件中当栅极电压逐渐升高时输出电流迅速增大的特定栅极电压的上升电压，Vg2是被界定为在所述第一二极管元件中当所述栅极电压逐渐升高时输出电流迅速减小的特定栅极电压的下降电压，Vg3是被界定为在所述第二二极管元件中当所述栅极电压逐渐升高时输出电流迅速增大的特定栅极电压的上升电压，Vg4是被界定为在所述第二二极管元件中当所述栅极电压逐渐升高时输出电流迅速减小的特定栅极电压的下降电压，φ1是所述第一二极管元件中所述栅电极的电压，φ2是所述第二二极管元件中所述栅电极的电压：
Vg1＜φ1＜Vg2...(1)
φ2＜Vg3...(2)
Vg2＜φ1...(3)
Vg3＜φ2＜Vg4...(4)。
13.根据权利要求7所述的驱动传感器元件的方法，其中
控制所述第一二极管元件中所述阴电极和所述栅电极之间的电势关系、以及所述第二二极管元件中所述阳电极和所述栅电极之间的电势关系，使得当所述第一二极管元件接通且所述第二二极管元件关断时φ1和φ2满足以下关系(5)和(6)，并且当所述第一二极管元件关断且所述第二二极管元件接通时φ1和φ2满足以下关系(7)和(8)，其中Vg1是被界定为在所述第一二极管元件中当栅极电压逐渐升高时输出电流迅速增大的特定栅极电压的上升电压，Vg2是被界定为在所述第一二极管元件中当所述栅极电压逐渐升高时输出电流迅速减小的特定栅极电压的下降电压，Vg3是被界定为在所述第二二极管元件中当所述栅极电压逐渐升高时输出电流迅速增大的特定栅极电压的上升电压，Vg4是被界定为在所述第二二极管元件中当所述栅极电压逐渐升高时输出电流迅速减小的特定栅极电压的下降电压，φ1是所述第一二极管元件中所述栅电极的电压，φ2是所述第二二极管元件中所述栅电极的电压：
Vg1＜φ1＜Vg2...(5)
Vg4＜φ2...(6)
φ1＜Vg1...(7)
Vg3＜φ2＜Vg4...(8)。
14.根据权利要求7所述的驱动传感器元件的方法，其中
在信号光或信号热间歇地施加到所述半导体层的情况下，
当信号光或信号热施加到所述半导体层时，所述第一二极管元件和所述第二二极管元件中的仅一者接通，并且
当信号光或信号热未施加到所述半导体层时，所述第一二极管元件和所述第二二极管元件中的当信号光或信号热施加到所述半导体层时关断的仅一者接通。
15.一种输入装置，包括以矩阵形式布置在平面中的多个传感器元件，以及驱动所述多个传感器元件的驱动部分，所述传感器元件每个均包括彼此串联连接的两个二极管元件，以及电容元件，所述电容元件的一端连接到所述两个二极管元件之间的结点，其中所述二极管元件每个均包括：
半导体层，其具有在面内方向上彼此面对的p型半导体区域和n型半导体区域；
阳电极，其连接到所述p型半导体区域；
阴电极，其连接到所述n型半导体区域；
栅极绝缘膜，其在层叠方向上面对所述半导体层；以及
栅电极，所述栅电极面对所述半导体层，且所述栅极绝缘膜位于所述栅电极与所述半导体层之间，
所述驱动部分通过控制：
作为所述两个二极管元件中的一个的第一二极管元件中所述阴电极和所述栅电极之间的电势关系；以及
作为所述两个二极管元件中的另一个的第二二极管元件中所述阳电极和所述栅电极之间的电势关系；
来使所述两个二极管元件彼此独立地接通和关断，所述第一二极管元件的所述阳电极连接到所述电容元件，所述第二二极管元件的所述阴电极连接到所述电容元件。
16.根据权利要求15所述的输入装置，还包括：
布置在所述多个传感器元件的背侧的光源。
17.一种具有输入功能的显示设备，包括以矩阵形式布置在平面中的多个显示元件和多个传感器元件，以及驱动所述多个显示元件和所述多个传感器元件的驱动部分，所述传感器元件每个均包括彼此串联连接的两个二极管元件以及电容元件，所述电容元件的一端连接到所述两个二极管元件之间的结点，所述二极管元件每个均包括：
半导体层，其具有在面内方向上彼此面对的p型半导体区域和n型半导体区域；
阳电极，其连接到所述p型半导体区域；
阴电极，其连接到所述n型半导体区域；
栅极绝缘膜，其在层叠方向上面对所述半导体层；以及
栅电极，所述栅电极面对所述半导体层，且所述栅极绝缘膜位于所述栅电极与所述半导体层之间，
其中
所述驱动部分通过控制：
作为所述两个二极管元件中的一个的第一二极管元件中所述阴电极和所述栅电极之间的电势关系；以及
作为所述两个二极管元件中的另一个的第二二极管元件中所述阳电极和所述栅电极之间的电势关系；
来使所述两个二极管元件彼此独立地接通和关断，所述第一二极管元件的所述阳电极连接到所述电容元件，所述第二二极管元件的所述阴电极连接到所述电容元件。
18.一种通信装置，包括一个或多个传感器元件以及驱动所述一个或多个传感器元件的驱动部分，所述传感器元件每个均包括彼此串联连接的两个二极管元件以及电容元件，所述电容元件的一端连接到所述两个二极管元件之间的结点，所述二极管元件每个均包括：
半导体层，其具有在面内方向上彼此面对的p型半导体区域和n型半导体区域；
阳电极，其连接到所述p型半导体区域；
阴电极，其连接到所述n型半导体区域；
栅极绝缘膜，其在层叠方向上面对所述半导体层；以及
栅电极，所述栅电极面对所述半导体层，且所述栅极绝缘膜位于所述栅电极与所述半导体层之间，
所述驱动部分通过控制：
作为所述两个二极管元件中的一个的第一二极管元件中所述阴电极和所述栅电极之间的电势关系；以及
作为所述两个二极管元件中的另一个的第二二极管元件中所述阳电极和所述栅电极之间的电势关系；
来使所述两个二极管元件彼此独立地接通和关断，所述第一二极管元件的所述阳电极连接到所述电容元件，所述第二二极管元件的所述阴电极连接到所述电容元件。
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