CN1523561B - 显示装置兼容型图象传感器装置 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置兼容型图象传感器装置，该显示装置兼容型图象传感器装置有按矩阵状设置的多个象素，其特征在于，具有：上述多个象素分别包括可以发光和受光的第1薄膜光电转换元件；上述显示装置兼容型图象传感器装置还具有数据侧驱动电路，控制上述第1薄膜光电转换元件的各个的发光状态；和光电流检测电路，检测在上述第1薄膜光电转换元件的各个在受光时流过的光电流。

Description

显示装置兼容型图象传感器装置
本申请是申请号为988016281、申请日为1998年9月1日的原案申请的分案申请，该原案的在先申请为PCT/JP98/03916，在先申请日为1997年9月1日。
技术领域
本发明涉及既可作为有源矩阵型显示装置使用又可作为图象传感器使用的新型装置(显示装置兼容型图象传感器装置)。
背景技术
在特开平8-54836号和特开平8-126358号中披露了使用EL(场致发光)元件或LED(发光二极管)元件等电流控制型发光元件的有源矩阵型显示装置。由于在此类型的显示装置中使用的任何一个发光元件都自己发光，所以与液晶显示装置不同，它不需要背光，此外，该类型的显示装置还有视野角度依赖性少等优点。另一方面，在传真机向一般家庭普及的推进中，要求比作为家电产品更便宜的传真机。
但是，在以往的传真机等中使用的图象传感器中，由于昂贵的光学系统、机械系统、传感器、照明系统等是必须的，所以难以实现传真机等的低价格化。
这里，本发明者利用驱动条件，着眼于使所述电流型发光元件也有作为PD(发光二极管)元件的功能，提出既可作为有源矩阵型显示装置使用还可作为图象传感器使用的新型装置的建议。
发明内容
就是说，本发明的课题在于，使用带有发光元件和受光元件功能的薄膜光电转换元件，提供既可作为有源矩阵型显示装置使用又可作为图象传感器使用的显示装置兼容型图象传感器装置。
为了解决上述问题，根据本发明的一种显示装置兼容型图象传感器装置，该显示装置兼容型图象传感器装置有按矩阵状设置的多个象素，其特征在于，具有：供给依次选择该象素所用的扫描信号的扫描线，和第一至第三布线，第一至第三布线用作使由所述扫描信号选择的象素进行发光或受光时的信号线；所述象素包括第一象素部分和第二象素部分，第一象素部分配有通过所述扫描线供给所述扫描信号的第一导通控制电路，和通过该第一导通控制电路连接所述第一布线和所述第二布线且为可以发光或受光之一的第一薄膜光电转换元件；而第二象素部分配有通过所述扫描线供给所述扫描信号的第二导通控制电路，和通过该第二导通控制电路连接所述第一布线和所述第三布线且为可以发光或受光之一的第二薄膜光电转换元件；上述第一象素部和上述第二象素部设于单一的基板上。
在本发明的显示装置兼容型图象传感器装置中，由于在各象素中分别构成具有作为发光元件和受光元件功能的第一和第二薄膜光电转换元件，所以只要改变这些薄膜光电转换元件的驱动方法，就可以作为图象传感器装置和显示装置来使用。此外，在本发明的显示装置兼容型图象传感器装置中，由于用薄膜光电转换元件构成各光电转换元件，所以与液晶显示装置的有源矩阵基板一样，可以用半导体工艺来制造。而且，由于不需要昂贵的光学系统、机械系统、传感器、照明等，所以可以实现传真机的读出部分等的低价格化。
在本发明中，有用一个薄膜晶体管(以下称为TFT)构成第一和第二象素部分中的所述导通控制电路的情况，也有用两级薄膜晶体管构成第一和第二象素部分中的所述导通控制电路的情况。
在用一个TFT构成导通控制电路的情况下，首先在所述第一导通控制电路和所述第二导通控制电路中分别构成一个将所述扫描信号供给栅电极的TFT。在这些TFT内，所述第一导通控制电路的所述TFT的源和漏区的一方与所述第二布线连接，而另一方与所述第一薄膜光电转换元件的象素电极连接。此外，所述第二导通控制电路的所述第二TFT的源和漏区的一方与所述第三布线连接，而另一方与所述第二薄膜光电转换元件的象素电极连接。
在有这样结构的情况下，在将所述薄膜光电转换元件作为发光元件使用时，在所述第二和第三布线内连接该薄膜光电转换元件的布线与点火和熄火控制信号的输出电路连接，而在将所述薄膜光电转换元件作为受光元件使用时，设有在所述第二和第三布线内连接该薄膜光电转换元件的布线与光电流检测电路连接的转换电路，对于所述第一布线来说，最好与稳压电源连接。如果形成这样的结构，那么不仅用转换电路可转换第二和第三布线的连接状态，而且对于第一和第二象素部分来说，可使双方都具有作为发光部分或受光部分的功能，同时可以使一方具有发光部分功能，而另一方具有受光部分功能。
在本发明中，在用两级TFT构成导通控制电路的情况下，首先在所述第一导通控制电路和所述第二导通控制电路中，分别构成将所述扫描信号供给栅电极的第一TFT和通过该第一TFT栅电极与所述第一布线连接的第二TFT。在这些TFT内，所述第一导通控制电路的所述第二TFT的源和漏区的一方与所述第二布线连接，而另一方与所述第一薄膜光电转换元件的象素电极连接。此外，所述第二导通控制电路的所述第二TFT的源和漏区的一方与所述第三布线连接，而另一方与所述第二薄膜光电转换元件的象素电极连接。
在有这样结构的情况下，在将所述薄膜光电转换元件作为发光元件使用时，在所述第二和第三布线内连接该薄膜光电转换元件的布线与稳压电源连接，而在将所述薄膜光电转换元件作为受光元件使用时，设有在所述第二和第三布线内连接该薄膜光电转换元件的布线与光电流检测电路连接的转换电路，对于所述第一布线来说，与控制所述第二TFT导通状态的信号输出电路连接。如果有这样的结构，那么不仅用转换电路可转换第二和第三布线的连接状态，而且对于第一和第二象素部分来说，使双方都具有作为发光部分或受光部分的功能，同时可以使一方具有发光部分功能，而另一方具有受光部分功能。
本发明中，所述第一薄膜光电转换元件的象素电极形成区域和所述第二薄膜光电转换元件的象素电极形成区域可以相互组合。如果有这样的结构，那么在将显示装置兼容型图象传感器装置作为图象传感器装置使用时，从具有作为发光部分功能的象素部分侧射出的光用文件、图纸、相片等的读出对象反射，在具有作为受光部分功能的象素部分侧达到高效率。
本发明中，所述第一薄膜光电转换元件的象素电极形成区域和所述第二薄膜光电转换元件的象素电极形成区域，与直线地隔开该象素电极外框的结构相比，可以使双方的重心位置更靠近。例如，所述第一薄膜光电转换元件的象素电极形成区域可以由所述第二薄膜光电转换元件的象素电极形成区域包围其周围。这种情况下，所述第一薄膜光电转换元件的象素电极形成区域可以处于所述第二薄膜光电转换元件的象素电极形成区域的中央部分。在这种结构的情况下，在将显示装置兼容型图象传感器装置作为图象传感器装置使用时，从具有作为发光部分功能的象素部分侧射出的光用文件、图纸、相片等的读出对象反射，在具有作为受光部分功能的象素部分侧达到高效率。
本发明中，在所述第一薄膜光电转换元件的象素电极和所述第二薄膜光电转换元件的象素电极之间，可以形成遮光层。如果形成这样的结构，那么即使从具有作为发光部分功能的象素部分侧向全方向发射光，利用遮光层也可以防止这些光向具有作为受光部分功能的象素部分的方向漏出。因此，可以按高S/N比从读出对象中读取图象。
附图说明
图1是在本发明实施例1的显示装置兼容型图象传感器装置中使用的有源矩阵的等效电路图。
图2是放大表示在图1所示的显示装置兼容型图象传感器装置的有源矩阵内构成的多个象素中的一个象素的平面图。
图3(A)、(B)分别是表示图2所示象素中构成的各元件结构的剖面图。
图4(A)、(B)分别是图1所示的显示装置兼容型图象传感器装置的有源矩阵中，相对于相邻两个象素供给的扫描信号等的波形图。
图5是本发明实施例2的显示装置兼容型图象传感器装置使用的有源矩阵的等效电路图。
图6是放大表示图5所示的显示装置兼容型图象传感器装置的有源矩阵内构成的多个象素中的一个象素的平面图。
图7(A)、(B)分别表示图6所示的象素中构成的各元件结构的剖面图。
图8(A)、(B)分别是在图5所示的显示装置兼容型图象传感器装置的有源矩阵中，相对于相邻两个象素供给的扫描信号等的波形图。
图9(A)、(B)是分别表示在本发明实施例3的显示装置兼容型图象传感器装置中，在有源矩阵的各象素中形成的两个象素电极形成区域的说明图。
图10是表示在本发明实施例4的显示装置兼容型图象传感器装置中，在有源矩阵的各象素中形成的两个象素电极形成区域的说明图。
图11(A)是表示在本发明实施例5的显示装置兼容型图象传感器装置中，形成在有源矩阵的各象素中的两个象素电极形成区域的说明图，而图11(B)是表示有这种结构时的作用、效果的说明图。
[符号的说明]
1   显示装置兼容型图象传感器装置
2  透明基板
11A  第一薄膜光电转换元件
11B  第二薄膜光电转换元件
10A～10F  象素开关用TFT
13A、13B  保持电容
30、301、302数据侧驱动电路
501、502  光电流检测电路
401、402  转换电路
D11、D21  第一布线
D12、D22  第二布线
D13、D23  第三布线
OP  对置电极
PX、PX11、PX12、PX21、PX22  象素
PXA  第一象素部分
PXB  第二象素部分
SA、SB  有机半导体膜
SWA  第一导通控制电路
SWB  第二导通控制电路
S/D TFT的源和漏区
VA、XB  空穴注入层
bank  阻挡层
CC    稳压电源
com   共用供电线
gate  扫描线
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施例
[实施例1]
(有源矩阵基板的整体结构)
图1至图4分别是在显示装置兼容型图象传感器装置中使用的有源矩阵的等效电路图，放大表示该有源矩阵内构成的多个象素中的一个象素的平面图，展示在该象素中构成的各元件结构的剖面图，和展示两个象素中的电位变化的波形图。
与液晶显示装置的有源矩阵基板同样，在本实施例的显示装置兼容型图象传感器装置中使用的有源矩阵基板利用半导体工艺来制造。如图1和图2所示，在本实施例的显示装置兼容型图象传感器装置1中，在透明基板2上构成多条扫描线gate。在与这些扫描线gate的延伸方向交叉的方向上，构成具有作为供给电压的共用布线功能的第一布线D11和具有作为信号线功能的第二及第三布线D12、D13，并按矩阵状地构成各象素PX(象素PX11、PX12...PX21、PX22...)使之与第二布线D12(或第三布线D13)和扫描线gate的交叉部分相对应。在扫描线gate的端部，相对于该扫描线gate，构成将象素选择用的脉冲作为扫描信号输出的扫描侧驱动电路20。
(象素的结构)
如图1至图3所示，在本实施例中，各个象素PX由第一象素部分PXA和第二象素部分PXB构成，第一象素部分PXA包括通过扫描线gate提供象素选择用的扫描信号的第一导通控制电路SWA，和通过该第一导通控制电路SWA使第一布线D11和第二布线D12在电路上进行连接的第一薄膜光电转换元件11A；而第二象素部分PXB包括通过该第一象素部分PXA和共用的扫描线gate提供所述扫描信号的第二导通控制电路SWB，和通过该第二导通控制电路SWB将第一布线D11和第三布线D13在电路上进行连接的第二薄膜光电转换元件11B。在图2和图3中虽未示出，但在第一和第二象素部分PXA、PXB的其中任何一个中，都形成保持电容器13A、13B，以便相对于第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B可并联连接。
第一和第二导通控制电路SWA、SWB分别由配有从扫描线gate供给扫描信号的栅电极的P沟道型的TFT10A、TFT10B构成。第一导通控制电路SWA侧的TFT10A的源和漏区S/D的一方与第二布线D12连接，而另一方与第一薄膜光电转换元件11A的象素电极PEA连接。第二导通控制电路SWB侧的TFT10B的源和漏区S/D的一方与第三布线D13连接，而另一方与第二薄膜光电转换元件11B的象素电极PEB连接。
图3(A)、(B)分别表示图2中A-A’线的剖面和图2中B-B’线的剖面。如图3(A)、(B)所示，第一和第二象素部分PXA、PXB有相同的基本结构，构成第一和第二导通控制电路SWA、SWB的TFT10A、10B都有形成在沟道区61、沟道区61两侧的源和漏区S/D，至少形成在沟道区61表面上的栅极绝缘膜62，形成在该栅极绝缘膜62表面上的栅电极63，在栅电极63的表面侧形成层间绝缘膜64。通过该层间绝缘膜64的接触孔，第二和第三布线D12、D13分别与一个源和漏区S/D电连接。而在另一个源和漏区S/D，第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B的象素电极PEA、PEB分别电连接。再有，图3中虽未示出，但可参照图1的说明，第一和第二象素部分PXA、PXB的其中任何一个都构成相对于第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B并联电连接的保持电容器13A、13B。可以通过延伸例如象素电极PEA、PEB或与象素电极PEA、PEB电连接的源和漏区S/D的那一部分，并使它们通过绝缘膜与对置电极OP相对来形成这些保持电容器13A、13B。此外，通过形成可连通第一和第二象素部分PXA、PXB的电容线，在所述源和漏区S/D的延伸部分或象素电极PEA、PEB上通过绝缘膜，使该电容线对置，也可以形成保持电容器13A、13B。这种情况下，电容线有固定电位。
(薄膜光电转换元件)
第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B有相同的结构，都有作为发光元件和受光元件的其中任何一个元件的功能。就是说，第一薄膜光电转换元件11A按这样的顺序层积由ITO膜构成的透明象素电极PEA、空穴注入层VA、有机半导体膜SA和由含有锂的铝、钙等金属膜构成的对置电极OP。同样，第二薄膜光电转换元件11B也按这样的顺序层积由ITO膜构成的透明象素电极PEB、空穴注入层VB、有机半导体膜SB和由含有锂的铝、钙等金属膜构成的对置电极OP，这些层分别与第一薄膜光电转换元件11A的象素电极PEA、空穴注入层VA、有机半导体膜SA和对置电极OP同时形成。
首先，说明使薄膜光电转换元件具有作为发光元件功能的情况。在第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B中，由于把这些元件作为发光元件(电流控制型发光元件)使用，因而当将对置电极OP和象素电极PEA、PEB分别作为负极和正极施加电压时，则在所施加电压超过薄膜光电转换元件的阈值电压的状态下，流过有机半导体膜SA、SB的电流(驱动电流)便急剧地增大，第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B作为EL元件或LED元件发光。将这种光用对置电极OP反射，穿过透明的象素电极PEA、PEB和透明基板2射出。
接着，说明使薄膜光电转换元件具有作为受光元件功能的情况。在穿过透明基板2和透明象素电极PEA、PEB的光到达第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B上时，在有机半导体膜SA、SB中产生光电流。此时，薄膜光电转换元件具有作为在对置电极OP和象素电极PEA、PEB之间产生电位差的受光元件的功能。
即使制造了这种结构的第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B，在本实施例中，在层间绝缘膜64的表面侧形成黑色抗蚀剂层后，形成空穴注入层VA、VB和有机半导体膜SA、SB，并这样残留所述抗蚀剂，以便包围将作为发光区域或受光区域的区域，形成阻挡层bank。在形成阻挡层bank后，从相对于阻挡层bank的内侧区域的喷墨头排出用于构成空穴注入层VA、VB的液状材料(前驱体)，在阻挡层bank的内侧区域形成空穴注入层VA、VB。同样，相对于阻挡层bank的内侧区域从喷墨头排出用于构成有机半导体膜SA、SB的液状材料(前驱体)，在阻挡层bank的内侧区域形成有机半导体膜SA、SB。其中，由于阻挡层bank由抗蚀剂构成，所以有疏水性。与此相对，由于空穴注入层VA、VB和有机半导体膜SA、SB的前驱体把亲水性的溶剂作为主溶剂使用，所以空穴注入层VA、VB和有机半导体膜SA、SB的涂敷区域可由阻挡层bank来可靠地限定，在相邻的象素部分中未溢出。因此，可以仅在预定区域内形成空穴注入层VA、VB和有机半导体膜SA、SB。此外，在第一象素部分PXA的象素电极PEA和第二象素部分PXB的象素电极PEB之间，可形成遮光性的阻挡层bank(遮光层)。但是，如果预先由阻挡层bank构成的隔壁有大约1μm的高度，那么即使阻挡层bank没有疏水性，阻挡层bank仍有足以作为隔壁的功能。再有，如果形成阻挡层bank，那么代替喷射法，在用涂敷法形成空穴注入层VA、VB和有机半导体膜SA、SB的情况下，也可以规定其形成区域。
再有，在薄膜光电转换元件11A、11B中，发光效率虽稍稍下降，但存在省略空穴注入层VA、VB的情况。此外，代替空穴注入层VA、VB，有在有机半导体膜SA、SB的相反侧构成电子注入层的情况，也有构成电子注入层和空穴注入层VA、VB双方的情况。
(驱动电路)
由图2可知，至少在象素区域上形成对置电极OP，在本实施例中，对置电极按条纹状这样形成，以便作为各象素PX间的共用电极跨越多个象素PX。如图1所示，将该对置电极OP本身作为第一布线D11使用，将该电极与稳压电源CC连接。
在本实施例中，可有以下这样的结构，以便在所有象素PX中，可以将第一薄膜光电转换元件11A和第二薄膜光电转换元件11B作为发光元件或受光元件使用，并且，可以把第一薄膜光电转换元件11A和第二薄膜光电转换元件11B中的一个作为发光元件使用，而另一个作为受光元件使用。
在图1中，在透明基板2上，构成第一数据侧驱动电路301和第二数据侧驱动电路302，第一数据侧驱动电路301输出控制第二布线D12中点火和熄火状态的信号，第二数据侧驱动电路302输出控制第三布线D13中点火和熄火状态的信号。此外，在透明基板2上，构成从第二布线D12检测第一薄膜光电转换元件11A受光时流出的光电流的第一光电流检测电路501，和从第三布线D13检测第二薄膜光电转换元件11B受光时流出的光电流的第二光电流检测电路502。其中，第一光电流检测电路501和第二光电流检测电路502内装微小电流放大电路、电压放大电路等，可捕捉各布线的微小变化。
(转换电路)
此外，如图1所示，在透明基板2上，构成第一转换电路401和第二转换电路402，第一转换电路401连接将第一薄膜光电转换元件11A作为发光元件使用时的第二布线D 12和第一数据侧驱动电路301，并连接将第一薄膜光电转换元件11A作为受光元件使用时的第二布线D12和第一光电流检测电路501，而第二转换电路连接将第二薄膜光电转换元件11B作为发光元件使用时的第三布线D13和第二数据侧驱动电路302，并连接将第二薄膜光电转换元件11B作为受光元件使用时的第三布线D13和第二光电流检测电路502。
在本例中，在第一转换电路401中，构成分别供给极性相反信号的信号线cg1、sg1，在第二转换电路402中，构成分别供给极性相反信号的信号线cg2、sg2。这些信号线cg1、sg1、cg2、sg2分别与N沟道型的TFT41、42、43、44的栅电极连接。构成TFT41，以便控制第一光电流检测电路501与第二布线D12的连接状态，构成TFT42，以便控制第一数据侧驱动电路301和第二布线D12的连接状态。同样，构成TFT43，以便控制第二光电流检测电路502与第三布线D13的连接状态，构成TFT44，以便控制第二数据侧驱动电路302与第三布线D13的连接状态。
(使用方法)
在将这样构成的显示装置兼容型图象传感器装置1作为贴紧型图象传感器装置使用的情况下，使要读取图象的相片等读出对象贴紧透明基板2的内面侧。其中，在各象素PX中，在将第一薄膜光电转换元件11A作为发光元件使用，将第二薄膜光电转换元件11B作为受光元件使用的情况下，在第一转换电路401中，TFT41为截止状态，TFT42为导通状态。与此相对，在第二转换电路402中，TFT43为导通状态，TFT44为截止状态。
在该状态下，在扫描线gate和第二布线D12中，输出如图4(A)、(B)所示波形的信号。
图4(A)、(B)分别表示在与第一至第三布线D11、D12、D13延伸方向(与扫描线gate交叉的方向上)相邻的两个象素PX(前级侧的象素PX11和后级侧的象素PX21)中供给各扫描线gate的扫描信号Vgate、第一布线D11的电位电平、供给第二布线D12的点火和熄火控制用信号VD12、第三布线D13的电位变化和作为发光元件使用的第一薄膜光电转换元件11A的象素电极PEA的电位变化。
由图4可知，一方面在扫描线gate中供给在各象素中使TFT10A、10B导通和截止并且顺序选择各象素的扫描信号Vgate，另一方面在第二布线D12中，在第一象素部分PXA供给用于把第一薄膜光电转换元件11A转换成点火和熄火状态的点火和熄火控制用信号VD12。因此，在由扫描信号Vgate选择的象素PX中，在第一象素部分PXA中，根据点火和熄火控制信号VD12，第一薄膜光电转换元件11A从熄火状态经预定期间转换成点火状态，并再次返回熄火状态。在此期间，在第二象素部分PXB中，不断反射从第一象素部分PXA照射相片等读出对象的光使第二薄膜光电转换元件11B受光。其结果，在第二薄膜光电转换元件11B中流动光电流，与此对应，在第二薄膜光电转换元件11B的象素电极PEB和对置电极OP之间产生预定的电位差。由于该电位差出现在第三布线D13上，所以可以用第二光电流检测电路502顺序检测该电位差。利用从扫描侧驱动电路20输出给扫描线gate的扫描信号，在被依次选择的各象素中进行这种动作。因此，显示装置兼容型图象传感器装置1作为贴紧型图象传感器装置可以从相片等读出对象中读取图象信息。
用显示装置兼容型图象传感器装置1可以显示这样读取的图象信息等。就是说，将从照片等读出对象中这次读出的图象信息记录在RAM等信息存储装置中，在显示该图象信息时，将与该图象信息对应的调制图象信号从第一数据侧驱动电路301送给第二布线D12。其结果，在利用从扫描线gate供给的扫描信号顺序选择的象素PX中，第一象素部分PXA的第一薄膜光电转换元件11A根据调制图象信号控制点火和熄火状态，从而可显示期望的图象。
在进行这种显示动作时，如果在第二转换电路402中TFT43为截止状态，TFT44为导通状态，并且将所述调制图象信号从第二数据侧驱动电路302送给第三布线D13，那么第二象素部分PXB的第二薄膜光电转换元件11B也可以根据调制图象信号控制点火和熄火。这样，如果用第一和第二象素部分PXA、PXB双方进行显示动作，那么可以进行更高亮度的显示。
再有，与上述例相反，在第一和第二转换电路401、402中，如果TFT41、43为导通状态，TFT42、44为截止状态，那么在第一和第二象素部分PXA、PXB双方中，可以将各薄膜光电转换元件11A、11B作为受光元件来使用。于是，可以进行更高灵敏度的读取动作。
(本实施例的效果)
如以上说明，在本实施例的显示装置兼容型图象传感器装置1中，在各象素PX中，由于构成具有作为发光元件和受光元件功能的第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B，所以只要改变这些薄膜光电转换元件的驱动方法，就可以作为图象传感器装置和显示装置来使用。此外，在本实施例的显示装置兼容型图象传感器装置1中，由于可以用半导体工艺制造各元件，并且不需要昂贵的光学系统、机械系统、传感器、照明等，所以可以实现传真机等的读出部分的低价格化。
而且，只要用转换电路401、402转换第二和第三布线D12、D13的连接状态，那么对于第一和第二象素部分PXA、PXB来说，就可以使双方具有作为发光部分或受光部分的功能，同时还可以使一方具有作为发光部分的功能，另一方具有作为受光部分的功能。
此外，由于在第一象素部分PXA的象素电极PEA和第二象素部分PXB的象素电极PEB之间形成遮光性的阻挡层bank，所以即使从具有作为发光部分功能的第一象素部分PXA侧向所有方向发射光，那么利用阻挡层bank也可以防止该光会漏向具有作为受光部分功能的第二象素部分PXB。因此，可以用高S/N比读出来自读出对象的图象。
[实施例2]
(有源矩阵基板的总体结构)
图5至图8分别是在显示装置兼容型图象传感器装置中使用的有源矩阵的等效电路图，放大表示在该有源矩阵中构成的多个象素中的一个象素的平面图，展示在该象素中构成的各元件结构的剖面图，和展示在两个象素中的电位变化波形图。再有，在以下的说明中，对于具有与实施例1相同功能的部分被附以相同的符号，并省略其详细说明。
与液晶显示装置的有源矩阵基板同样，在本实施例的显示装置兼容型图象传感器装置中使用的有源矩阵基板也利用半导体工艺来制造。如图5和图6所示，本实施例的显示装置兼容型图象传感器装置1也在透明基板2上，在与扫描线gate延伸方向交叉的方向上，构成第一布线D21、第二布线D22和第三布线D23，并构成因第一至第三布线D21、D22、D23与扫描线gate的交叉而按矩阵状形成的各象素PX(象素PX11、PX12...PX21、PX22...)。此外，至少在象素区域上形成对置电极OP，在本实施例中，还按条纹状形成对置电极OP以便它们作为各象素PX间的共用电极跨越多个象素PX。
(象素的结构)
如图5至图8所示，在任何一个象素PX中都分别形成第一和第二象素部分PXA、PXB。在第一象素部分PXA中，构成通过扫描线gate供给象素选择扫描用信号的第一导通控制电路SWA和通过该第一导通控制电路SWA将一个电极(象素电极PEA)与第一布线D21和第二布线D22双方电路连接的第一薄膜光电转换元件11A。此外，在第二象素部分PXB中，构成通过形成该象素部分和一个象素PX的第一象素部分PXA和共用扫描线gate供给所述扫描信号的第二导通控制电路SWB和通过该第二导通控制电路SWB将一个电极(象素电极PEB)与第一布线D21和第三布线D23双方电路连接的第二薄膜光电转换元件11B。其中，第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B有将另一个电极作为共用的对置电极OP的结构。
第一和第二导通控制电路SWA、SWB分别有将扫描信号供给栅电极的TFT10C、10E和通过该第一TFT10C、10E将栅电极与第一布线D21连接的第二TFT10D、10F。在本例中，TFT10C、10E为N沟道型，TFT10D、10F为P沟道型。第一导通控制电路SWA的第二TFT10D将源和漏区S/D的一个与第二布线D22连接，而另一个与第一薄膜光电转换元件11A的象素电极PEA连接。第二导通控制电路SWB的第二TFT10F将源和漏区S/D的一个与第三布线D23连接，而另一个与第二薄膜光电转换元件11B的象素电极PEB连接。再有，图6和图7中虽未示出，但在第一和第二象素部分PXA、PXB的任何一个中，相对于第二TFT10D、10F的栅电极，都连接保持电容器13A、13B的一个电极，承担保持在该栅电极上施加的电位的作用。
如图7(A)、(B)中分别表示图6的C-C’线、D-D’线和图6的E-E’线、F-F’线的各剖面所示，第一和第二象素部分PXA、PXB有相同的基本结构，构成第一和第二导通控制电路SWA、SWB的第一TFT10C、10E和第二TFT10D、10F的任何一个都形成沟道区域61、形成在该沟道区域61两侧的源和漏区S/D、至少形成在沟道区域61表面上的栅极绝缘膜62、形成在该栅极绝缘膜62表面上的栅电极63、形成在该栅电极63表面侧的第一层间绝缘膜64。
在构成第一和第二导通控制电路SWA、SWB的第一TFT10C、10E中，通过层间绝缘膜64的接触孔，第一布线D21分别与源和漏区S/D的一方电连接。电位保持电极65通过层间绝缘膜64的接触孔电连接在TFT10C、10E另一方的源和漏区S/D上，该电位保持电极65与第二TFT10D、10F的栅电极63的延伸部分630电连接。
在电位保持电极65和第一布线D21的表面侧上形成第二层间绝缘膜66。
在构成第一导通控制电路SWA的第二TFT10D中，通过层间绝缘膜64的接触孔，第二布线D22与源和漏区S/D的一方分别电连接。在构成第二导通控制电路SWB的第二TFT10F中，通过层间绝缘膜64的接触孔，第三布线D23与源和漏区S/D的一方分别电连接。在第二TFT10D、10F的另一个源和漏区S/D上，通过层间绝缘膜64的接触孔与中继电极67电连接，在该中继电极67上，通过层间绝缘膜66的接触孔与象素电极PEA、PEB电连接。
再有，图7中虽未示出，但参照图4的说明，在第一和第二象素部分PXA、PXB的任何一个中，保持电容器13A、13B的一个电极与第一TFT10C、10E的栅电极63连接。例如，将第二TFT10D、10F的栅电极63延伸至第二布线D22或第三布线D23之下，通过层间绝缘膜64互相相对。这些保持电容器13A、13B也可以以这样的方式形成，即这样形成电容线，以便穿过例如第一和第二象素部分PXA、PXB，并使该电容线通过层间绝缘膜64与所述电位保持电极65相互对置。这种情况下，电容线保持固定电位。
(薄膜光电转换元件)
如在实施例1中所述的那样，第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B有相同的结构，都有作为发光元件和受光元件的其中任一个元件的功能。就是说，第一和第二薄膜光电转换元件11A按这样的顺序层积由ITO膜构成的透明象素电极PEA、PEB、空穴注入层VA、VB、有机半导体膜SA、SB和由含有锂的铝、钙等金属膜构成的对置电极OP，这些层是在第一薄膜光电转换元件11A侧和第二薄膜光电转换元件11B侧同时形成的层。
首先，说明使薄膜光电转换元件具有作为发光元件功能的情况。在第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B中，由于把这些元件作为发光元件使用，因而当将对置电极OP和象素电极PEA、PEB分别作为负极和正极施加电压时，在所施加电压超过薄膜光电转换元件的阈值电压的状态下，流过有机半导体膜SA、SB的电流(驱动电流)急剧地增大，第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B作为LE元件或LED元件发光。这种光被对置电极OP反射，穿过透明的象素电极PEA、PEB和透明基板2射出。
首先，说明使薄膜光电转换元件具有作为受光元件功能的情况。在穿过透明基板2和透明象素电极PEA、PEB的光到达第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B上时，在有机半导体膜SA、SB中产生光电流。此时，薄膜光电转换元件具有作为在对置电极OP和象素电极PEA、PEB之间产生电位差的受光元件的功能。
即使制造了这种结构的第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B，与第一实施例同样，也在层间绝缘膜65的表面侧形成黑色的抗蚀剂层后，形成空穴注入层VA、VB和有机半导体膜SA、SB，并这样残留所述抗蚀剂，以便包围应作为发光区域或受光区域的区域，形成阻挡层bank。在形成阻挡层bank后，相对于阻挡层bank的内侧区域从喷墨头排出用于构成空穴注入层VA、VB的液状材料(前驱体)，在阻挡层bank的内侧区域形成空穴注入层VA、VB。同样，相对于阻挡层bank内侧区域从喷墨头排出用于构成有机半导体膜SA、SB的液状材料(前驱体)，在阻挡层bank的内侧区域形成有机半导体膜SA、SB。其结果，在第一象素部分PXA的象素电极PEA和第二象素部分PXB的象素电极PEB之间，可形成遮光性的阻挡层bank。
此外，第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B层积由I TO构成的透明象素电极PEA或PEB、空穴注入层VA、作为发光薄膜的有机半导体膜SA，而且在有机半导体膜SA的表面上，按该顺序形成由含有锂的铝或钙等金属膜构成的对置电极OP。与此相对，在第一和第二薄膜光电转换元件中向相反方向流动驱动电流的情况下，也有从下层侧向上层侧，按这样的顺序层积由ITO膜构成的象素电极PEA或PEB、由具有透光性且含有较少锂的铝电极构成的对置电极OP、有机半导体层SA、空穴注入层VA、由含有锂的铝或钙等金属膜构成的对置电极OP(正极)，构成发光元件40的情况。
(驱动电路)
由图6可知，至少在象素区域上形成对置电极OP，作为各象素PX间共用的电极，可形成条纹状，以便可跨越例如多个象素PX。对置电极OP保持固定电位。
在本实施例中，有以下那样的结构，以便在所有象素PX中，第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B都可作为发光元件或受光元件使用，并且，可以把第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B中的一个作为发光元件使用，另一个作为受光元件使用。
在图5中，在透明基板2上，在第一布线D21中，构成输出控制点火和熄火状态的信号以及控制受光和非受光状态的信号的数据侧驱动电路30。此外，在透明基板2上，构成从第二布线D22检测第一薄膜光电转换元件11A受光时流出的光电流的第一光电流检测电路501，和从第三布线D23检测第二薄膜光电转换元件11B受光时流出的光电流的第二光电流检测电路502。其中，第一光电流检测电路501和第二光电流检测电路502内装微小电流放大电路、电压放大电路等，可捕捉各布线的微小变化。
(转换电路)
如图5所示，在透明基板2上，构成第一转换电路401和第二转换电路402，第一转换电路连接在将第一薄膜光电转换元件11A作为发光元件使用时的第二布线D22和连接与稳压电源CC连接的共用供电线com，并连接将第一薄膜光电转换元件11A作为受光元件使用时的第二布线D22和第一光电流检测电路501，而第二转换电路402连接将第二薄膜光电转换元件11B作为发光元件使用时的第三布线D23和所述共用供电线com，连接将第二薄膜光电转换元件11B作为受光元件使用时的第三布线D23与第二光电流检测电路502。
在本例中，在第一转换电路401中，构成分别供给高电平、低电平相互相反变化的两个信号的信号线cg1、sg1，而在第二转换电路402中，构成分别供给高电平、低电平相互相反变化的两个信号的信号线cg2、sg2。这些信号线cg1、sg1、cg2、sg2分别连接N沟道型的TFT45、46、47、48的栅电极。其中，这样构成TFT45的结构，以便控制共用供电线com与第二布线D22的连接状态，并这样构成TFT46的结构，以便控制第一光电流检测电路501与第二布线D22的连接状态。同样，构成TFT47的结构，以便控制共用供电线com与第三布线D23的连接状态，构成TFT48的结构，以便控制第二光电流检测电路502与第三布线D23的连接状态。
(使用方法)
在把这样构成的显示装置兼容型图象传感器装置1作为贴紧型图象传感器装置使用的情况下，将要读取图象的相片等读出对象贴紧透明基板2的内面侧。其中，在各象素PX中，在将第一薄膜光电转换元件11A作为发光元件使用，将第二薄膜光电转换元件11B作为受光元件使用的情况下，在第一转换电路401中TFT45为导通状态，TFT46为截止状态。与此相对，在第二转换电路402中，TFT47为截止状态，TFT48为导通状态。
在该状态下，在扫描线gate和第一布线D21中，输出图8(A)、(B)所示波形的信号。
图8(A)、(B)分别表示在与第一至第三布线D21、D22、D23延伸方向(与扫描线gate垂直的方向上)相邻的两个象素PX(前段侧的象素PX11和后段侧的象素PX21)中供给各扫描线gate的扫描信号Vgate、供给第一布线D21的点火和熄火控制用(受光和非受光控制)的信号VD21、第二布线D22的电位电平(共用供电线com的电位电平)、第三布线D23的电位变化、第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B的电位保持电极65的电位变化、对置电极OP的电位电平。
由图8可知，在扫描线gate中供给通过第一TFT10C、10E导通和截止顺序选择各象素的扫描信号Vgate。此外，在第一布线D21中，供给使第二TFT10D导通和截止并在第一薄膜光电转换元件11A和第二布线D22之间进行导通状态和绝缘状态转换的点火和熄火控制信号VD21。同时，通过使第二TFT10F导通和截止，信号VD21在第二薄膜光电转换元件11B和第三布线D23之间进行导通状态和绝缘状态的转换。
因此，在由扫描信号Vgate选择的象素PX中，在第一象素部分PXA中，根据点火和熄火控制信号VD21，第一薄膜光电转换元件11A从熄火状态变为点火状态，并维持该点火状态。在这期间，在第二象素部分PXB中，反射从第一象素部分PXA照射相片等读出对象的光，反射的光使第二薄膜光电转换元件11B受光。其结果，在第二薄膜光电转换元件11B中流过电流，按照该电流，在第二薄膜光电转换元件11B的象素电极PEB与对置电极OP之间产生预定的电位差。通过第三布线D23用第二光电流检测电路502可以顺序检测该电位差。利用从扫描侧驱动电路20输出给扫描线gate的扫描信号对各象素依次进行这种动作。因此，显示装置兼容型图象传感器装置1作为贴紧型图象传感器装置可以从相片等读出对象中读取图象信息。
可以用显示装置兼容型图象传感器装置1显示这样读出的图象信息。就是说，将从照片等中这次读出的图象信息记录在RAM等信息记录装置中，在显示该图象信息时，将该图象信息对应的调制图象信号从数据侧驱动电路30送给第一布线D21。其结果，在利用从扫描线gate供给的扫描信号顺序选择的象素PX中，第一象素部分PXA的第一薄膜光电转换元件11A根据调制图象信号控制点火和熄火状态，从而可显示期望的图象。
在进行这种显示动作时，如果在第二转换电路402中TFT48为截止状态，TFT47为导通状态，第三布线D23与共用供电线com连接，那么在利用从扫描线gate供给的扫描信号顺序选择的象素PX中，根据从数据侧驱动电路30输出给第一布线D21的调制图象信号，第二象素部分PXB的第一薄膜光电转换元件11B也可以控制点火和熄火状态。这样，如果用第一和第二象素部分PXA、PXB双方进行显示动作，那么可以进行更高亮度的显示。
再有，在第一和第二转换电路401、402中，如果TFT46、48为导通状态，TFT45、47为截止状态，那么在第一和第二象素部分PXA、PXB双方中就可以将各薄膜光电转换元件11A、11B作为受光元件使用。于是，可以完成更高灵敏度的读出动作。
(本实施例的效果)
如以上说明，在本实施例的显示装置兼容型图象传感器装置1中，在各象素PX中，由于构成具有作为发光元件和受光元件功能的第一和第二薄膜光电转换元件11A、11B，所以只要改变这些薄膜光电转换元件的驱动方法，就可以作为图象传感器装置和显示装置来使用。此外，在本实施例的显示装置兼容型图象传感器装置1中，由于可以用半导体工艺制造各元件，并且不需要昂贵的光学系统、机械系统、传感器、照明等，所以可以实现传真机等的读出部分的低价格化。
并且，仅用转换电路401、402转换第二和第三布线D22、D23的连接状态，对于第一和第二象素部分PXA、PXB来说，可以使双方都具有作为发光部分或受光部分的功能，同时也可以使一方具有作为发光部分的功能，另一方具有作为受光部分的功能。
而且，由于在第一象素部分PXA的象素电极PEA和第二象素部分PXB的象素电极PEB之间形成遮光性的阻挡层bank，所以即使从具有作为发光部分功能的第一象素部分PXA侧向所有方向发射光，利用阻挡层bank也可以防止该光会漏向具有作为受光部分功能的第二象素部分PXB。因此，可以用高S/N比读出来自读出对象的图象。
[实施例3]
本实施例也有与实施例1大体相同的结构，下面，对于不同点进行论述。在上述实施例1、2中，第一薄膜光电转换元件11A的象素电极PEA形成区域与第二薄膜光电转换元件11B的象素电极PEB形成区域之间的交界部分为直线，而在本实施例中，如图9(A)、(B)所示，不同点在于第一薄膜光电转换元件11A的象素电极PEA形成区域与第二薄膜光电转换元件11B的象素电极PEB形成区域有相互组合的结构。如果构成这样的结构，那么在将显示装置兼容型图象传感器装置1作为图象传感器装置使用时，从第一象素部分PXA发射的光反射在照片等读出对象上，在第二象素部分PXB上达到高效率。在构成这种结构的情况下，如果也在第一象素部分PXA的象素电极PEA和第二象素部分PXB的象素电极PEB之间形成遮光性的阻挡层bank，那么即使从第一象素部分PXA侧向所有方向发射光，利用阻挡层bank也可以防止该光漏向具有作为受光部分功能的第二象素部分PXB。
[实施例4]
本实施例的结构也与实施例1大体相同，下面，对于不同点进行论述。在本实施例中，例如，如图10所示，如果将第一薄膜光电转换元件11A的象素电极PEA形成区域构成为可用第二薄膜光电转换元件11B的象素部分PEB形成区域包围周边的结构，那么与将象素电极之间以直线隔开象素电极外框的结构相比，象素电极PEB的形成区域比较宽，可以使第一薄膜光电转换元件11A的象素电极PEA形成区域的重心位置与第二薄膜光电转换元件11B的象素电极PEB形成区域的重心位置靠近。
如果构成这样的结构，那么在把显示装置兼容型图象传感器装置1作为图象传感器装置使用时，由于象素电极PEA、PEB相互的重心位置(发光和受光的中心位置)靠近，所以从第一象素部分PXA发射的光反射在照片等上，在第二象素部分PXB上达到高效率。
在构成这种结构的情况下，如果在第一象素部分PXA的象素电极PEA和第二象素部分PXB的象素电极PEB之间形成遮光性的阻挡层bank，那么即使从第一象素部分PXA侧向所有方向发射光，利用阻挡层bank也可以防止该光漏向具有作为受光部分功能的第二象素部分PXB。
[实施例5]
本实施例结构也与实施例1大体相同，仅对不同点进行论述。在本实施例中，如图11(A)所示，第一薄膜光电转换元件11A的象素电极PEA的形成区域可以按处于第二薄膜光电转换元件11B的象素电极PEB形成区域中央部分那样构成。如果形成这样的结构，那么第一薄膜光电转换元件11A的象素电极PEA的形成区域和第二薄膜光电转换元件11B的象素电极PEB形成区域双方的重心位置达到完全重合。因此，如图11(B)所示，在从第一象素部分PXA发射的光hv被相片和文件等读出对象等反射并达到第二象素部分PXB时，在对读出对象的照射光的强度分布和来自读出对象的反射光的强度分布中，由于其峰值处于象素PX的中央部分，所以在第二象素部分PXB中，在第二薄膜光电转换元件11B的象素电极PEB的整个表面可高效率受光。
发明的利用可能性
如以上的说明，在本发明的显示装置兼容型图象传感器装置中，在各象素中，由于构成具有作为发光元件和受光元件功能的第一和第二薄膜光电转换元件，所以只要改变这些薄膜光电转换元件的驱动方法，就可以作为图象传感器装置和显示装置的其中任何一个装置来使用。此外，在本实施例的显示装置兼容型图象传感器装置中，由于可以用半导体工艺制造各元件，不需要昂贵的光学系统、机械系统、传感器、照明等，所以可以实现传真机等的读出部分的低价格化。

Claims (16)

1.一种显示装置兼容型图象传感器装置，该显示装置兼容型图象传感器装置有按矩阵状设置的多个象素，
其特征在于，具有：
上述多个象素分别包括可以发光和受光的第1薄膜光电转换元件；
上述显示装置兼容型图象传感器装置还具有数据侧驱动电路，控制上述第1薄膜光电转换元件的各个的发光状态；和
光电流检测电路，检测在上述第1薄膜光电转换元件的各个在受光时流过的光电流，
所述第1薄膜光电转换元件由按照以下顺序层积由ITO膜构成的透明象素电极、空穴注入层、有机半导体膜和由钙金属膜、或者含有锂的铝金属膜构成的对置电极构成。
2.如权利要求1所述的显示装置兼容型图象传感器装置，其特征在于：
包含于上述多个象素中的上述第1薄膜光电转换元件具有相同的构成。
3.如权利要求1所述的显示装置兼容型图象传感器装置，其特征在于：
上述第1薄膜光电转换元件可以将发光和受光切换。
4.如权利要求1所述的显示装置兼容型图象传感器装置，其特征在于：
上述多个象素的各个，还具有可以发光和受光的第2薄膜光电转换元件。
5.如权利要求4所述的显示装置兼容型图象传感器装置，其特征在于：
上述第1和第2薄膜光电转换元件具有相同的构成。
6.如权利要求4所述的显示装置兼容型图象传感器装置，其特征在于：
上述第1和第2薄膜光电转换元件可以将发光和受光切换。
7.如权利要求4所述的显示装置兼容型图象传感器装置，其特征在于：
上述第1和第2薄膜光电转换元件都作为发光元件而工作。
8.如权利要求4所述的显示装置兼容型图象传感器装置，其特征在于：
上述第1和第2薄膜光电转换元件都作为受光元件而工作。
9.如权利要求4所述的显示装置兼容型图象传感器装置，其特征在于：
上述第1和第2薄膜光电转换元件任何一方作为发光元件而工作，而另一方作为受光元件而工作。
10.如权利要求1或4中任一项所述的显示装置兼容型图象传感器装置，其特征在于：
还具有多条第1布线，
上述第1布线的各条，与恒定电压电源连接，将恒定电压供给到上述第1薄膜光电转换元件的各个。
11.如权利要求1或4中任一项所述的显示装置兼容型图象传感器装置，其特征在于：
还具有多条第1布线，
上述第1布线的各条，与上述数据侧驱动电路连接。
12.如权利要求1或4中任一项所述的显示装置兼容型图象传感器装置，其特征在于：
还具有多条第2布线，
上述第2布线的各条，可以切换连接到恒定电压电源和连接到上述光电流检测电路。
13.如权利要求1或4中任一项所述的显示装置兼容型图象传感器装置，其特征在于：
还具有多条第2布线，
上述第2布线的各条，可以切换连接到上述数据侧驱动电路和连接到上述光电流检测电路。
14.一种显示装置兼容型图象传感器装置，该显示装置兼容型图象传感器装置有按矩阵状设置的多个象素，
其特征在于，具有：
上述多个象素分别包括可以发光的第1象素部和可以受光的第2象素部；
上述显示装置兼容型图象传感器装置还具有数据侧驱动电路，控制上述第1象素部的各个的发光状态；和
光电流检测电路，检测在上述第2象素部的各个在受光时流过的光电流，
所述第1象素部以及第2象素部由按照以下顺序层积由ITO膜构成的透明象素电极、空穴注入层、有机半导体膜和由钙金属膜、或者含有锂的铝金属膜构成的对置电极构成。
15.如权利要求14所述的显示装置兼容型图象传感器装置，其特征在于：
还具有信息记录装置，记录由上述第2象素部读取的图象信息。
16.如权利要求15所述的显示装置兼容型图象传感器装置，其特征在于：
上述数据侧驱动电路对上述第1象素部送出与在上述信息记录装置记录的图象信息对应的图象信号。
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