JP2002251164A

JP2002251164A - エリアセンサ及び表示装置

Info

Publication number: JP2002251164A
Application number: JP2001278744A
Authority: JP
Inventors: Hajime Kimura; 肇木村
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2002-09-06
Anticipated expiration: 2021-09-13
Also published as: JP4954404B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】光の利用効率を向上させたエリアセンサ及び
エリアセンサを備えた表示装置を提供する。【解決手段】光電変換素子、ＥＬ素子及び複数のトラ
ンジスタを有する画素が複数設けられたセンサ部と、フ
ァイバプレートとを具備するエリアセンサ及びエリアセ
ンサを備えた表示装置を提供する。ファイバプレートと
は、ガラスファイバプレート及び光ファイバプレートの
総称であり、光吸収層と光透過層とから構成されるガラ
スファイバ又は光ファイバが複数設けられたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イメージセンサ機
能を有するエリアセンサに関する。より詳細にはＥＬ素
子を光源として利用し、マトリクス状に配置されたフォ
トダイオードと複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とに
よって構成されるエリアセンサおよびエリアセンサを備
えた表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パソコン等の情報機器が広く普及
し、様々な情報を電子情報としてパソコンなどに読み込
みたいという要求が高くなっている。そのため、従来の
銀塩カメラに代わる手段としてデジタルスチルカメラが
注目され、また紙などに印刷されたものを読み取るため
の手段としてスキャナが大きく注目されている。

【０００３】デジタルスチルカメラでは、イメージセン
サ部の画素が２次元に配列されたエリアセンサが用いら
れている。スキャナやコピー機などでは、イメージセン
サ部の画素が１次元に配列されたラインセンサが用いら
れている。

【０００４】スキャナは、一般的に、読み取り方式によ
って、（１）シートフィード型、（２）フラットベッド
型、（３）ペン型（ハンディ型）の３つに大まかに分類
できる。（１）シートフィード型は、スキャナのイメー
ジセンサ部を固定し、原稿を紙送りで移動させて読み取
る方式である。（２）フラットベッド型は、原稿をガラ
スの上に固定し、ガラスの下でイメージセンサ部を移動
させて読み取る方式である。（３）ペン型は、イメージ
センサ部を原稿の上で使用者が移動させて読み取る方式
である。このように、スキャナでは、ラインセンサが用
いられることが多い。

【０００５】以上の３つのタイプのスキャナでは、用い
られる光学系はほぼ決まっている。（２）フラットベッ
ド型のスキャナでは、精密に画像を読み取るため、縮小
型光学系を採用する事が多い。なお縮小型光学系で用い
るレンズは、焦点距離が長くなってしまう。その結果、
被写体とイメージセンサ部の距離が長くなり、装置が大
型化してしまう。

【０００６】（１）シートフィード型や（３）ペン型
（ハンディ型）では、装置を小型化する必要がある。そ
のため、光学系もそれに見合った小型のものが採用され
る。つまり、密着型光学系が採用されることが多い。密
着型光学系は、イメージセンサと被写体の間に、ロッド
レンズアレイを配置する。ロッドレンズアレイは、分布
屈折率型の棒状のレンズを複数本束ねたものである。ま
た該ロッドレンズアレイは、１対１で結像し、被写体と
イメージセンサ部の距離は、縮小型光学系よりも短くな
る。

【０００７】イメージセンサ素子としては、ＣＣＤ型や
単結晶ＣＭＯＳ型のセンサが多く使用されている。これ
らの素子を用いて、密着型光学系を採用したときのスキ
ャナの断面図を図４０に示す。ＣＣＤ型(ＣＭＯＳ型)の
イメージセンサ10001の上には、ロッドレンズアレイな
どの光学系10002が配置されている。これは、原稿（被
写体）上の画像がイメージセンサ10001上に映し出され
るようにするために用いられる。像の関係は、等倍系で
ある。光源10003は、被写体10004に光を照射できるよう
な位置に配置されている。用いられる光源としては、Ｌ
ＥＤや蛍光灯などが多く用いられる。そして、最上部に
ガラス10005が配置され、ガラス10005の上に被写体1000
4が配置される。なお図４に示すスキャナの動作につい
ては以下の通りである。まず、光源10003を出た光は、
ガラス10005を通って原稿に入射する。そしてその光は
被写体10004で反射され、ガラス10005を通って、光学系
10002に入射する。光学系10002に入射した光は、次い
で、イメージセンサ10001に入射し、そこで光電変換さ
れる。そして、電気に変換された信号は、外部に読み出
される。そしてイメージセンサ10001で一列分の信号を
読み取ったら、スキャナ10006を移動して、再び同様の
動作を繰り返す。

【０００８】なお図４に示すスキャナは、ラインセンサ
であるが、該ラインセンサで２次元の被写体を読み取る
場合には、センサ、あるいは、被写体のどちらか一方を
動かす必要がある。そのため装置が大きくなったり、読
み取り速度が遅くなったり、機械的強度が弱くなったり
してしまう。そこで、画素を２次元に配列した密着型の
エリアセンサが研究されている。被写体に光を当てるた
めに、基板は光を通す必要がある。そのため基板は、透
明なものであることが必要であり、例えば、ガラスのよ
うに透明であることが必要になる。エリアセンサでは、
画素が２次元に配列されているため、読み取り時に動か
す必要がない。このような密着型エリアセンサは、テレ
ビジョン学会技術報告：1993.3.4：p25：アモルファス
シリコン２次元イメージセンサとその応用、Jpn.J.Appl
ｉ.Phys.Vol.32(1993) pp458-461：Two-Dｉmensｉonal
Contact-Type Image Sensor Usｉng Amorphous Sｉlｉc
onPhoto-Transｉstorなどに発表されている。

【０００９】次いで、イメージセンサ素子を用いて、被
写体をカラーで読み取る場合について述べる。カラーの
画像を読み込みたい場合は、特別な手法（方式）を用い
る必要がある。その手法（方式）としては、大きく分け
て、（ａ）光源切り替え方式、（ｂ）フィルタ切り替え
方式、（ｃ）カラーイメージセンサを使う方式の３つが
ある。（ａ）光源切り替え方式は、３色の光源（蛍光
灯、ＬＥＤなど）を順次点滅し、モノクロイメージセン
サで原稿の画像情報を順次読み取り、赤、緑、青の信号
出力を得るというものである。（ｂ）フィルタ切り替え
方式は、白色光源とモノクロイメージセンサの間に赤、
緑、青のカラーフィルタを設けて、該フィルタを切り替
えて、順次読み取りを行い、赤、緑、青の信号出力を得
るというものである。（ｃ）カラーイメージセンサ方式
は３ラインのイメージセンサとカラーフィルタを１パッ
ケージに組み込んだカラーイメージセンサであり、色分
解と読み取りを同時に行うというものである。

【００１０】次いで、光電変換などを行うセンサ部につ
いて述べる。通常は、センサ部にPN型のフォトダイオー
ドが設けられて、該フォトダイオードを用いて、光を電
気に変換する。より詳しくは、被写体の情報を画像信号
に変換する。その他には、PIN型のダイオード、アバラ
ンシェ型ダイオード、npn埋め込み型ダイオード、ショ
ットキー型ダイオード、フォトトランジスタなどがあ
る。その他には、X線用にフォトコンダクタや、赤外線
用のセンサなどもある。これらの光電変換素子について
は、固体撮像素子の基礎ー電子の目のしくみ：安藤隆
男、菰淵寛仁著：日本理工出版界に述べられている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、イメージセ
ンサ機能を有するエリアセンサに関するもので、より詳
細にはＥＬ素子を光源として利用し、マトリクス状に配
置されたフォトダイオードと複数の薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）とによって構成されるエリアセンサおよびエ
リアセンサを備えた表示装置に関するものである。本発
明で用いる表示装置（エリアセンサ）は、画像表示機能
と画像読み取り機能を一体化したものであり、各画素に
は、ＥＬ発光部（ＥＬ発光素子、ＲＧＢの合計３個）と
イメージセンサ素子（１個）がある。イメージセンサ機
能とは、画面に被写体を密着させて、センシングを行
い、被写体の情報を読み取る機能である。この場合に
は、ＥＬ素子をイメージセンサ用の照明として用いる。
つまり、始めに画素にマトリクス状に設けられたＥＬ素
子を発光させ、ＥＬ素子から発せられた光を被写体に照
射させる。そして、その反射した光がフォトダイオード
に照射されることによって、被写体の情報を読み取る仕
組みになっている。なおカラーの被写体の場合には、３
回センシングを行って画像の情報を読み取る。また本発
明で用いる表示装置は、ＥＬ発光部を発光させて、画像
を表示する表示機能を有しており、表示機能を機能させ
る場合には、イメージセンサ機能は停止している。

【００１２】ここで、光の屈折について説明する。光の
屈折は、図２５に示すように入射光の角度（入射角）と
その媒質の屈折率により決まる。さらに、この関係は以
下の数１（式（１）、スネルの法則）に従う。屈折率が
ｎ₁である媒質８０１においてθ₁の角度で入射した光
（入射光）が、屈折率がｎ₂である媒質８０２に出射す
るとき、以下の数１（式（１））を満たすような角度θ
₂の光（屈折光）となる。

【００１３】

【数１】ｎ₁*ｓｉｎθ₁＝ｎ₂*ｓｉｎθ₂・・・（１）

【００１４】屈折光または透過光の角度θ₂が９０°と
なるような入射角θ₁を臨界角とよぶ。また、媒質８０
２に対する入射角θ₁が臨界角よりも大きくなるとき
に、入射光は全反射する。つまり、光が媒質８０１に閉
じ込められることになる。

【００１５】さらに、エネルギーの反射率（Ｒ）及び透
過率（Ｔ）は、以下に示す数２、数３（式（２）、式
（３）、フレネルの法則）が成り立つ。

【００１６】

【数２】

【００１７】

【数３】Ｔ＝１−Ｒ

【００１８】ここで、ＥＬ素子とイメージセンサ素子を
一画素とし、該画素をマトリクス状に基板上（一例とし
てここではガラス基板とする）に設けた表示装置（エリ
アセンサ）における被写体とセンサ部との関係について
述べる。

【００１９】まず、画素１０２がマトリクス状に設けら
れたガラス基板８０３と被写体８０４とが完全に密着し
ている場合について説明する（図２６）。完全に密着し
ている場合とは、ガラス基板８０３と被写体８０４との
間に完全に空気が無い状態のことである。図２６におい
て、矢印は光の進行方向を表しており、また画素１０
２、ＥＬ素子部１０３およびフォトダイオード部１０４
は図２に示すものを概略化したものであるので説明は省
略する。また画素１０２は、マトリクス状に設けられて
いるが、図２６ではその一部を表している。図２７、図
２８においても同様である。

【００２０】ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、被
写体８０４に向けてあらゆる方向に拡散して、被写体８
０４に照射される。画素１０２は、ガラス基板８０３上
にマトリクス状に設けられており、ＥＬ素子部１０３か
ら発せられる光は被写体８０４にほぼ均一に照射され
る。よって、ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、被
写体８０４の反射率に応じて反射される。そしてガラス
基板８０３を介して、フォトダイオード部１０４に照射
される光は、すべて被写体８０４からの反射光となる。

【００２１】つまり、被写体８０４とセンサ部（フォト
ダイオード部１０４）が完全に密着している場合（図２
６）においては、ＥＬ素子部１０３から発せられた光
は、被写体８０４に反射し、その反射光がフォトダイオ
ード部１０４に照射されることにより、被写体８０４の
情報をよみとるという仕組みになっている。すなわち、
ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、ガラス基板８０
３を通って、被写体８０４に照射され、また、フォトダ
イオード部１０４に照射される光はすべて被写体８０４
からの反射光であることが分かる。

【００２２】次に、ガラス基板８０３と被写体８０４の
間の一部に空気８０５が存在する場合について説明する
（図２７）。ＥＬ素子部１０３から発せられた光はあら
ゆる方向に拡散して照射される。このとき、ＥＬ素子部
１０３から発せられた光が、ガラス基板８０３に入射し
て空気８０５との界面に到達したとき、屈折して屈折光
として被写体８０４に照射する場合と、反射して反射光
としてフォトダイオード部１０４に照射する場合があ
る。本明細書中では、ＥＬ素子部１０３から発せられた
光が、ガラス基板８０３と空気８０５との界面におい
て、全反射してしまう光、すなわちガラス基板８０３に
閉じこめられてしまう光をノイズ光とよぶ。本来なら
ば、ＥＬ素子部１０３から発せられた光は被写体８０４
に照射され、そして被写体８０４において反射し、反射
光としてフォトダイオード部１０４に照射されるべきで
ある。しかし、ＥＬ素子部１０３から発せられ、基板８
０３と空気８０５の界面において全反射した光（ノイズ
光）は、被写体８０４に照射されることなく、そのまま
フォトダイオード部１０４に照射されてしまう。このよ
うなノイズ光は被写体８０４の情報をぼやけて読み取る
原因となる。

【００２３】ここで、光の屈折の関係をスネルの法則
（数１、式（１））を参考にして考える。ここでは、一
例として基板をガラス基板としているので、ガラス基板
の屈折率（ｎ＝１．５２）と、空気の屈折率（ｎ＝１．
０）を参考にする。また、ノイズ光を発生させないため
には、θ₄＝９０°であればよいので、これらの値をス
ネルの法則（数１、式（１））に代入する。そうする
と、数４（式（４））のような値が算出される。

【００２４】

【数４】θ₃＝４１．１・・・（４）

【００２５】すなわち、ガラス基板８０３と被写体８０
４との間に空気８０５が存在する場合には、ＥＬ素子部
１０３から発せられた光がガラス基板８０３と空気８０
５との界面に到達したときに、その入射角が４１．１°
以上の場合に全反射するということである。また、図３
９および数４（式（４））を参考にすると入射角が３５
°以上４１．１°以下の場合において反射率が上昇して
おり、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、ガラス基
板８０３と空気８０５との界面において、反射する光が
急増する。すなわち、入射角が３５°以上４１．１°以
下の場合においては、ＥＬ素子部１０３から発せられた
光が、ガラス基板８０３と空気８０５との界面におい
て、すべて反射する場合と、屈折する場合とが存在す
る。また図３９より、ＥＬ素子部１０３から発せられた
光が、ガラス基板８０３と空気８０５との界面におい
て、入射角が３５°以下の場合においては、ほとんど反
射せず、屈折して光が外に出ることが分かる。

【００２６】次にガラス基板８０３と被写体８０４とが
完全に離れている場合について説明する（図２８）。こ
の場合は、ガラス基板８０３と被写体８０４との間に完
全に空気８０５が存在する場合である。ＥＬ素子部１０
３から発せられた光は、被写体８０７に向けてあらゆる
方向に拡散して、被写体８０４に照射される。そしてＥ
Ｌ素子部１０３から発せられた光は、ガラス基板８０３
と空気８０５との界面に到達したときに、入射角に応じ
て、反射光か、屈折光かのどちらかとなる。

【００２７】上述のように、図３９および数４（式
（４））を参考にすると、ＥＬ素子部１０３から発せら
れた光は、入射角が４１．１°以上の場合は全反射し、
入射角が３５°以上４１．１°未満の場合は反射する光
と、屈折する光とに分類される。入射角が３５°以下の
場合はほとんどの光が、屈折光として被写体に照射され
るが、図３９に示すように、反射する光も少し存在す
る。もちろん、全反射する光はノイズ光としてフォトダ
イオード部１０４に照射されるが、ＥＬ素子部１０３か
ら発せられる光は、あらゆる方向に拡散して照射され、
かつ、ＥＬ素子部１０３から発せられる光は、ある角度
以上の入射角のみが全反射するため、フォトダイオード
部１０４には均一にノイズ光が照射されるということが
分かる。

【００２８】また、ＥＬ素子部１０３から発せられた光
が、ガラス基板８０３と空気８０５との界面で屈折光と
してガラス基板８０３の外に出た場合は、被写体８０４
に照射される。そして被写体８０４の反射率に応じて光
が反射され、その反射光がフォトダイオード部１０４に
照射される。すなわちこの場合においては、フォトダイ
オード部１０４に照射される光は、被写体８０４で反射
した反射光と、それぞれのフォトダイオード部１０４に
均一に照射されるノイズ光となる。

【００２９】上述したように、ガラス基板８０３と被写
体８０４との間の一部に空気８０５がある場合（図２
７）、またガラス基板８０３と被写体８０４との間が完
全に離れている場合（図２８）は、ガラス基板８０３と
空気８０５との界面において全反射する光がノイズ光と
して存在する。ノイズ光は被写体８０４の情報をぼやけ
てよみとってしまう原因となっている。本発明では、ガ
ラス基板８０３と被写体８０４とが完全に密着している
場合、ガラス基板８０３と被写体８０４との間の一部に
空気８０５が存在する場合、ガラス基板８０３と被写体
８０４とが完全に離れている場合のいずれにおいても、
被写体８０４の情報が正確によみとれるようにすること
を課題とする。また被写体８０４に凹凸があっても、被
写体８０４の情報を正確に読み取れるようにすることを
可能とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明では、ＥＬ素子部
１０３と被写体８０４との間に、ガラスファイバプレー
ト、または光ファイバプレートを設け、ノイズ光を光吸
収層により吸収させることによって、上記課題を解決す
る。

【００３１】本発明では、それぞれ光吸収層で覆った複
数のガラスファイバを軸が平行になるように束ねる。な
お本明細書で用いられるガラスファイバとは、細い線状
のガラス線、またはガラス棒とよばれるものを使用す
る。このような複数のガラスファイバを束ね、その軸と
垂直方向にプレート状にスライスする。そのスライスし
たものを、本明細書中ではガラスファイバプレートとよ
ぶ（図２９）。なお図２９では、ガラスファイバ８２１
の断面は円状となっているが、本発明ではこれに限ら
ず、断面は楕円状でもよいし、多角形状でもよいが、図
３０に示すように、軸と平行方向の断面が四角形である
ことが望ましい。

【００３２】また、それぞれ光吸収層で覆った複数のガ
ラスファイバを用いたガラスファイバプレート以外に、
複数のガラスファイバを軸が平行になるように束ね、そ
の軸を垂直方向にプレート状にスライスしたものを用い
てもよい。この場合には、ガラスファイバとガラスファ
イバの間に光吸収層を設ける。

【００３３】そして本発明では、このようなガラスファ
イバプレートをセンサ部と被写体の間に設ける。図３０
は、ＥＬ素子部１０３およびフォトダイオード部１０４
を有する画素１０２が、マトリクス状に一つの基板上に
設けられた一部を示しており、ＥＬ素子部１０３から光
吸収層８２２で覆われた複数のガラスファイバ８２１に
光が照射される様子を表した図である。図３０におい
て、画素１０２、ＥＬ素子部１０３およびフォトダイオ
ード部１０４は図２に示すものと同じであるので説明は
省略する。θ₇、θ₈およびθ₉はガラスファイバ８２１
と空気８２５との界面においての入射角を示しており、
θ_max1はガラスファイバ８２１と空気８２５との界面に
おいての臨界角を示している。また矢印は光の進行方向
を示している。

【００３４】図３０から、ＥＬ素子部１０３から発せら
れた光の進行方向が光吸収層８２２の場合は、光が吸収
されていることが分かる。それ以外の光は、ガラスファ
イバ８２１と空気８２５との界面において、入射角がθ
₁₀（ただしθ₁₀＜θ_max1）の場合は、屈折して屈折光８
２６として出射する。ガラスファイバ８２１と空気８２
５との界面において、入射角がθ₉（ただしθ₉＜
θ_max1）の場合はガラスファイバ８２１と空気８２５の
界面で全反射し、反射光８２７として再び光吸収層８２
２に吸収される。もしくは、ガラスファイバ８２１と空
気８２５との界面において、入射角がθ₈（ただしθ₈＜
θ_max1）場合は、ガラスファイバ８２１と空気８２５の
界面で全反射し、反射光８２８としてフォトダイオード
部１０４に照射される。

【００３５】ここで、ＥＬ素子部１０３から発せられた
光が、ガラスファイバ８２１と空気８２５の界面におい
て反射され、その反射光８２８がフォトダイオード部１
０４に照射されないようにしたい。なぜなら、反射光８
２８のような光がフォトダイオード部１０４に照射され
ることが、被写体８２４の情報を正確に読み取ることが
出来ない原因であるからである。

【００３６】つまり、被写体８２４がガラスファイバ８
２１に完全に密着している場合、被写体８２４とガラス
ファイバ８２１との間の一部に空気８２５が存在する場
合、被写体８２４とガラスファイバ８２１とが完全に離
れている場合のいずれの場合にも被写体８２４の情報を
完全に読み取ることができるようにしたい。すなわち、
ガラスファイバ８２１と空気８２５との界面で全反射
し、その反射光がフォトダイオード部１０４に照射され
ないようにすればよい。この場合、そのための条件式
を、１本のガラスファイバ８２１の長さ（Ｂ）と断面の
直径（Ａ）とガラスの屈折率から算出できる。

【００３７】さらに、ＥＬ素子部１０３から発せられた
光が、ガラスファイバ８２１と空気８２５の界面で全反
射しないようにしたい。また全反射したとしても、その
反射光が、光吸収層８２２に吸収されればよい。以上の
状況をふまえると、ガラスファイバ８２１の断面の直径
（Ａ）の半分と、ガラスファイバ８２１の長さ（Ｂ）か
ら以下の式（５）を導き出せる。

【００３８】

【数５】ｔａｎθ_max1＝Ａ／２Ｂ・・・（５）

【００３９】ガラスファイバ８２１の断面の直径（Ａ）
の半分と、ガラスファイバ８２１の長さ（Ｂ）が、式
（５）を満たせば、ＥＬ素子部１０３から発せられた光
が、ガラスファイバ８２１と空気８２５の界面で全反射
され、フォトダイオード部１０４に照射される光はな
い。よって、一本のガラスファイバ８２１の断面の直径
（Ａ）と長さ（Ｂ）との関係式は式（６）のように表す
ことができる。

【００４０】

【数６】 θ_max＞ｔａｎ^-1(Ａ／２Ｂ)・・・（６）

【００４１】上述のように、本発明ではガラスファイバ
８２１の断面の直径（Ａ）と長さ（Ｂ）との関係が式
（６）を満たすようなガラスファイバ８２１を用いるこ
とが好ましい。このようにすることによって、被写体と
センサ部が完全に密着している場合、被写体とセンサ部
の間の一部に空気が存在する場合、被写体とセンサ部が
完全に離れている場合のいずれの場合にも被写体の情報
をぼやけることなく読み取ることができる。

【００４２】また、ガラスファイバプレート８２０の代
わりに、光ファイバプレート８３０を被写体とセンサ部
の間に設けてもよい。図３１にあるように、本明細書中
では、複数本の光ファイバ８３１をそれらの軸が平行に
なるように束ねて、それぞれの光ファイバ８３１の軸と
垂直方向にプレート状にスライスしたものを光ファイバ
プレート８３０とよぶ。１本の光ファイバ８３１は、光
吸収層８３４と光透過層８３５とからなっており、光透
過層８３５は光吸収層８３４に覆われている。光透過層
８３５は、屈折率の高いコア部８３２と、その周辺を囲
むコア部８３２よりも屈折率の低いクラッド部８３３か
らなっている。このような構造をもつ光ファイバプレー
トは、既に市販されており、浜松ホトニクス社のファイ
バオプティクプレート（ＦＯＰ）、旭硝子社のファイバ
アレイプレート（ＦＡＰ）、ワイオーシステム社の光フ
ァイバプレート等がある。

【００４３】ここで、ＥＬ素子部１０３から発せられた
光が、光ファイバ８３１のコア部８３２とクラッド部８
３３との境界面を全反射しながら伝搬していくための条
件を考えてみる。

【００４４】図３３を参照する。図３３のＥＬ素子部１
０３は、図２に示すものと同じである。またコア部８３
２、クラッド部８３３、光吸収層８３４および光透過層
８３５は、図３２に示すものを同じであるので、ここで
は説明は省略する。そして、コア部８３２の屈折率をｎ
₁₀、クラッド部８３３の屈折率をｎ₁₁とし、θ_a、θ_b、
θ_cおよびθ_dは角度を示す。

【００４５】まず、ＥＬ素子部１０３から発せられた光
が、光ファイバ８３１と空気８２５との界面で全反射し
ないための条件を考える。全反射させないためには、θ
_b＝９０°であればよい。これをスネルの法則（数１、
式（１））に代入する。そうすると以下の式（７）が求
められる。

【００４６】

【数７】ｎ₁₀*sｉnθ_a＝１・・・（７）

【００４７】ここで、ＥＬ素子部１０３から発せられた
光が、光ファイバ８３１と空気８２５との界面で全反射
しないためには、左辺よりも右辺の方が大きければよ
い。よって、数８（式（８））を満たせばよい。

【００４８】

【数８】ｎ₁₀*sｉnθ_a＜１・・・（８）

【００４９】またＥＬ素子部１０３から発せられた光
が、ＥＬ素子部１０３と光ファイバ８３１との界面にお
いての入射角がＥＬ素子部１０３と光ファイバ８３１と
の界面においての臨界角よりも大きい場合には、ＥＬ素
子部１０３から発せられた光はコア部８３２とクラッド
部８３３との界面で全反射しない。このような光は、光
吸収層８３４に吸収させればよい。よって、下記の関係
式（９）が求められる。まずはスネルの法則（数１、式
（１））に当てはめる。

【００５０】

【数９】ｎ₁₀*sｉnθ_c＝ｎ₁₁*sｉnθ_d・・・（９）

【００５１】このとき、θ_d＝９０、θ_c＝９０−θ_aと
なり、これを数７（式（７））、数８（式（８））およ
び数９（式（９））に代入する。そうすると以下の式
（１０）が求められる。

【００５２】

【数１０】ｎ₁₀*sｉnθ_c＝ｎ₁₀*sｉn(９０−θ_a)＝ｎ₁₁・・・（１０）

【００５３】このとき、ＥＬ素子部１０３から発せられ
た光は、光ファイバのコア部８３２とクラッド部８３３
の境界面において、反射させずに、コア部８３２からク
ラッド部８３３に入射することにより、光吸収層８３４
に吸収させればよい。よって、右辺よりも左辺の方が大
きければよく、以下の数１１（式（１１））を満たせば
よい。

【００５４】

【数１１】ｎ₁₀*sｉn(９０−θ_a)＝ｎ₁₀*cosθ_a＞ｎ₁₁・・・（１１）

【００５５】ここで、開口数（Ｎ．Ａ．）を考えると、
開口数（Ｎ．Ａ．）は以下の式（１２）で表すことがで
きる。

【００５６】

【数１２】Ｎ．Ａ．＝（ｎ₁₀ ²−ｎ₁₁ ²）^1/2・・・（１２）

【００５７】ここで、本発明のエリアセンサ（表示装
置）には、数７（式（７））、数１０（式（１０））を
満たす光ファイバを用いればよいので、数７（式
（７））、数１０（式（１０））を数１１（式（１
１））に代入する。そうすると、以下の数１３（式（１
３））が求められる。

【００５８】

【数１３】Ｎ．Ａ．＝（ｎ₁₀ ²−ｎ₁₁ ²）^1/2＜ｎ₁₀*sｉnθ_a＜１・・・（１３）

【００５９】上記のように、Ｎ．Ａ．（開口数）は１未
満であることが望ましい。より最適なＮ．Ａ．（開口
数）を求めたい場合には、θ_a、θ_b、θ_cおよびθ_dに数
値を代入して求めるとよい。Ｎ．Ａ．（開口数）は、光
ファイバ８３１のコア部８３２とクラッド部８３３の屈
折率により求めることができる。

【００６０】図３２において、ＥＬ素子部１０３から発
せられた光が、ＥＬ素子部１０３と光ファイバ８３１の
コア部８３２との境界面において、臨界角（θ_max2）以
上の角度で光ファイバ８３１に入射した場合、すなわ
ち、入射角がθ₁₄（ただしθ₁₄＞θ_max2）の場合には、
光ファイバ８３１のコア部８３２とクラッド部８３３と
の境界面において全反射せずに、迷光として複数本の光
ファイバ８３１を横断して伝搬しようとする。しかし本
発明で用いる光ファイバ８３１は、光吸収層８３４で覆
われているために吸収される。ここで、θ_max2とは、Ｅ
Ｌ素子部１０３から発せられた光が、光ファイバ８３１
のコア部８３２に入射するときの臨界角を示す。

【００６１】また、ＥＬ素子部１０３から発せられた光
が、臨界角（θ_max2）以下の角度で光ファイバ８３１に
入射した場合は、コア部８３２とクラッド部８３３との
境界面における全反射により、光は伝搬していく。伝搬
した光が、光ファイバ８３１と空気８２５との界面に到
達した場合、その界面において臨界角（θ_max3）よりも
小さい場合は、屈折光８３６として、被写体８２４に照
射される。ここで、θ _max3とは、ＥＬ素子部１０３から
発せられた光が、光ファイバ８３１を通って、光ファイ
バ８３１のコア部８３２と空気８２５との界面に入射す
る場合の臨界角を示す。

【００６２】ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、光
ファイバ８３１のコア部８３２とクラッド部８３３の境
界面における全反射により、光は伝搬していく。伝搬し
た光が、光ファイバ８３１と空気８３６との界面に到達
した場合、その界面において入射角（θ₁₂）が臨界角
（θ_max3）よりも小さい場合がある。すなわち、ＥＬ素
子部１０３から発せられた光が、光ファイバ８３１と空
気８２５との界面においての入射角がθ₁₂（ただしθ₁₂
＞θ_max3）の場合は、光ファイバ８３１と空気８２５と
の界面において全反射する。全反射した光は、反射光８
３７として、コア部８３２とクラッド部８３３との境界
面の全反射を繰り返すことにより、反射光８３７は伝搬
してフォトダイオード部１０４に照射される。

【００６３】光ファイバ８３１と空気８２５との界面に
到達した光は、入射角により、屈折光８３６として光フ
ァイバ８３１の外に出て、被写体８２４に照射される場
合と、反射光８３７のように再び光ファイバ８３１内を
伝搬してフォトダイオード部１０４に照射される場合と
がある。反射光８３７のような光が、フォトダイオード
部１０４に照射されることは、被写体の光を正確によみ
とることが出来ない原因となる。そこで、光ファイバプ
レートを用いる場合には、入射角を調節する必要があ
り、また入射角は開口数（Ｎ．Ａ．）、すなわちコア部
８３２の屈折率に依存する。

【００６４】ガラス基板８０３と被写体８０４との間の
一部に空気８０５がある場合、ガラス基板８０３と被写
体８０４との間が完全に離れている場合は、ガラス基板
８０３と空気８０５との界面で全反射する光がノイズ光
として存在する。ノイズ光は被写体の情報をぼやけてよ
みとってしまう原因となっている。そこで本発明は被写
体とセンサ部との間にガラスファイバプレート、または
光ファイバプレートを設けることにより、ノイズ光を光
吸収層に吸収する。すなわち、ガラスファイバ、または
光ファイバと空気との界面で全反射する光を、光吸収層
に吸収する。よって、ＥＬ素子から発せられた光が被写
体で反射して、その反射光がフォトダイオードに照射さ
れるために、被写体の情報を正確に認識することができ
る。

【００６５】すなわち本発明では、ガラス基板８０３と
被写体８０４とが完全に密着している場合、ガラス基板
８０３と被写体８０４との間の一部に空気が存在する場
合、ガラス基板８０３と被写体８０４とが完全に離れて
いる場合の、いずれの場合においても被写体８０４の情
報を正確に読み取ることができるエリアセンサを提供す
る。また該エリアセンサを備えた表示装置を提供する。

【００６６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明のエリア
センサ（表示装置）には、図２９にあるようなガラスフ
ァイバプレート８２０、または図３１にあるような光フ
ァイバプレート８３０が被写体とセンサ部との間に設け
られる。本実施の形態では、ＥＬ素子部１０３に設けら
れたＥＬ素子が下面出射するエリアセンサ（表示装置）
について、図３４を用いて説明する。本明細書中で下面
出射するとは、ＴＦＴを設けている基板上において、TF
Tを設けている側とは反対側にＥＬ素子部から発せられ
た光が照射されることを示す。そしてファイバプレート
８６０の下部に被写体を設けるようにする。なお図３４
において、画素１０２、ＥＬ素子部１０３およびフォト
ダイオード部１０４は図２と同じであるので、説明は省
略する。また本明細書中では、基板上にマトリクス状に
設けられている複数の画素をセンサ部とよぶが、図３４
ではその一部を示す。なお図３５〜３８においても同様
である。またファイバプレート８６０とは、ガラスファ
イバプレート８２０もしくは光ファイバプレート８３０
のどちらかを示す。

【００６７】本実施の形態では、ＥＬ素子が下面出射す
るためにファイバプレート８６０（ガラスファイバプレ
ート８２０または光ファイバプレート８３０）をセンサ
部が形成される基板として用いる。

【００６８】ファイバプレート８６０はセンサ部が形成
される基板として用いられ、ファイバプレート８６０を
センサ部と被写体８０４との間に設ける。上述したよう
に、ＥＬ素子部１０３から発せられた光がファイバプレ
ート８６０を透過し、ファイバプレート８６０と空気と
の界面で全反射する光は光吸収層に吸収される。本実施
の形態では、被写体とファイバプレート８６０が完全に
密着している場合、また被写体とファイバプレート８６
０との間の一部に空気が存在する場合、また被写体とフ
ァイバプレート８６０とが完全に離れている場合のいず
れの場合においても、被写体の情報を正確によみとるこ
とができる。すなわち、被写体とファイバプレート８６
０が完全に密着している場合では、フォトダイオード部
１０４に照射される光は被写体からの反射光のみであ
り、また被写体とファイバプレート８６０との間の一部
に空気が存在する場合、また被写体とファイバプレート
８６０とが完全に離れている場合は、フォトダイオード
部１０４に照射される光は被写体からの反射光とそれぞ
れのフォトダイオードに均一に照射されるノイズ光とな
る。すなわち、いずれの場合にも被写体の情報を正確に
読み取ることができる。

【００６９】（実施の形態２）本実施の形態では、実施
の形態１とは異なる例について、図３５を用いて説明す
る。本発明のエリアセンサ（表示装置）には、図２９に
あるようなガラスファイバプレート８２０、または図３
１にあるような光ファイバプレート８３０が被写体とセ
ンサ部との間に設けられる。本実施の形態では、ＥＬ素
子部１０３に設けられたＥＬ素子が上面出射するエリア
センサ（表示装置）について、図３５を用いて説明す
る。本明細書中で上面出射するとは、ＴＦＴを設けてい
る基板上において、TFTを設けている側にＥＬ素子部か
ら発せられた光が照射されることを示す。また被写体を
読み取る際には、ファイバプレート８７０の上部に被写
体を設けるようにする。

【００７０】本実施の形態では、ＥＬ素子部１０３が上
面出射するために、図２９にあるようなガラスファイバ
プレート８２０、または図３１にあるような光ファイバ
プレート８３０をセンサ部が形成される基板として用い
ることは出来ない。そのため本実施の形態で用いる基板
８７１には、可撓性のプラスチックフィルム、ガラス基
板、石英基板、プラスチック基板、シリコン基板もしく
はセラミックス基板などの基板を用いるとよい。

【００７１】本実施の形態では、センサ部を形成した基
板８７１上に絶縁膜などの保護膜を必要に応じて形成
し、その上にファイバプレート８７０を設ける。

【００７２】以上のようにして、ファイバプレート８６
０をセンサ部と被写体との間に設ける。上述したよう
に、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、ファイバプ
レート８６０を透過し、ファイバプレート８６０と空気
との界面で全反射する光は光吸収層に吸収される。本実
施の形態では、被写体とファイバプレート８６０が完全
に密着している場合、また被写体とファイバプレート８
６０との間の一部に空気が存在する場合、また被写体と
ファイバプレート８６０とが完全に離れている場合のい
ずれの場合においても、被写体の情報を正確によみとる
ことができる。すなわち、被写体とファイバプレート８
６０が完全に密着している場合では、フォトダイオード
に照射される光は被写体からの反射光のみであり、また
被写体とファイバプレート８６０との間の一部に空気が
存在する場合、また被写体とファイバプレート８６０と
が完全に離れている場合は、フォトダイオードに照射さ
れる光は被写体からの反射光とそれぞれのフォトダイオ
ードに均一に照射されるノイズ光となる。よって、いず
れの場合にも被写体の情報を正確に読み取ることができ
る。

【００７３】なお、本実施の形態は実施の形態１と自由
に組み合わせることが可能である。

【００７４】（実施の形態３）本実施の形態では、可撓
性のプラスチックフィルム、ガラス基板、石英基板、プ
ラスチック基板、シリコン基板もしくはセラミックス基
板などの基板に、ガラスファイバプレート、または光フ
ァイバプレートを光学のり等により接着したものを用い
た表示装置（エリアセンサ）について図３６を用いて説
明する。光学のり等で接着する場合には、空気が入らな
いように注意する。なお用いられる光学のりは、用いる
基板とガラスファイバプレートおよび光ファイバプレー
トとの界面で反射することを避けるために、ガラスファ
イバの光透過層、光ファイバのコア部および基板と屈折
率が同じであることが望ましい。

【００７５】本実施の形態では、ＥＬ素子部１０３に設
けられたＥＬ素子が下面出射するエリアセンサ（表示装
置）について示す。基板８４０は、可撓性のプラスチッ
クフィルム、ガラス基板、石英基板、プラスチック基
板、シリコン基板もしくはセラミックス基板などのうち
いずれかが用いられる。ファイバプレート８４１にはガ
ラスファイバプレートもしくは光ファイバプレートのど
ちらかが用いられる。そして基板８４０とファイバプレ
ート８４１を光学のり等により接着したものを、被写体
とセンサ部との間に設ける。

【００７６】ＥＬ素子部１０３が下面出射する場合に
は、まず基板８４０上にセンサ部を形成し、その後、フ
ァイバプレート８４１を接着してもよい。また、最初に
基板８４０とファイバプレート８４１を接着しておき、
その上にセンサ部を形成してもよい。このような作製工
程は設計者が自由に設計することが出来る。

【００７７】ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、あ
らゆる方向に拡散する。基板８４０とファイバプレート
８４１の屈折率が異なる場合は、基板８４０とファイバ
プレート８４１との界面において、入射角によっては反
射する光が生じる。このような反射光は、フォトダイオ
ードに照射され、被写体の情報をぼやけて認識してしま
う大きな原因となる。よって、基板８４０とファイバプ
レート８４１の屈折率は同じであることが望ましい。よ
り詳細には、基板８４０とガラスファイバの光透過層、
基板８４０と光ファイバのコア部との屈折率は同じある
ことが望ましい。また上述したように、基板８４０とフ
ァイバプレート８４０を接着する光学のりも屈折率は同
じであることが望ましい。

【００７８】ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、あ
らゆる方向に拡散して照射されるが、基板８４０とファ
イバプレート８４１との界面で反射する光以外は、ＥＬ
素子部１０３から発せられた光は、ファイバプレート８
４１に入射される。ファイバプレート８４１とは、ガラ
スファイバプレートか光ファイバプレートのどちらか一
つを示す。なおガラスファイバプレートまたは光ファイ
バプレートに光が入射した場合については上述してある
ので、本実施の形態では説明は省略する。

【００７９】なお被写体８０４とフォトダイオード部１
０４の距離は、なるべく短い方が好ましい。そのため、
本実施の形態で用いる基板８４０は、ファイバプレート
８４１と接着するので、通常用いられる基板８４０より
も薄い方が好ましい。なおファイバプレート８４１の厚
さは、ガラス基板の厚さよりも、厚くても構わない。例
えばガラス基板を用いるときには、通常用いられるガラ
ス基板（７ｍｍ厚）よりも、比較的うすいガラス基板
（５ｍｍ厚）を用いてもよい。また通常用いられるガラ
ス基板（７ｍｍ厚）を研磨して、厚さを薄くして用いて
もよい。

【００８０】なお、本実施の形態は実施の形態１〜２と
自由に組み合わせることが可能である。

【００８１】（実施の形態４）本実施の形態では、基板
８５０とファイバプレート８５１の間に吸収材によるス
ペーサ（図示せず）を設けた例について、図３７を用い
て説明する。なお図３７には、ＥＬ素子部１０３に設け
られたＥＬ素子が下面出射するエリアセンサ（表示装
置）を示す。基板８５０とファイバプレート８５１との
間にスペーサ等を設ける場合には、基板８５０上に、均
一に、且つ、等しい間隔ごとに設ける。ファイバプレー
ト８５１とはガラスファイバプレートもしくは光ファイ
バプレートのどちらかを示す。また本実施の形態では、
基板８５０とファイバプレート８５１の間に吸収材を設
けたが、基板の外枠のみに基板８５０とファイバプレー
ト８５１とを固定するスペーサ等を用いてもよい。スペ
ーサが用いられる箇所は設計者が自由に設計することが
出来る。基板８５０とファイバプレート８５１との間に
用いるスペーサは、ＥＬ素子部１０３から発せられた光
が、基板８５０およびファイバプレート８５１との界面
で全反射することを防ぐために、基板８５０およびファ
イバプレート８５１（より詳細には、ガラスファイバの
光透過層および光ファイバのコア部を示す）と屈折率が
同じであることが望ましい。また基板の外枠に用いるス
ペーサの屈折率は、特に限定されず、任意のもので構わ
ない。なお図３７では被写体８０４とファイバプレート
８５１とが完全に離れている場合を示す。

【００８２】ＥＬ素子部１０３から発せられる光はあら
ゆる方向に拡散して照射される。図３７に示すエリアセ
ンサ（表示装置）においては、基板８５０とファイバプ
レート８５１との界面に空気８５２が存在するために、
入射角の違いに応じて、基板８５０と空気８５２との界
面において全反射する光と、屈折して屈折光としてファ
イバプレート８５１に入射する場合とがある。図３７に
おいては、一例として屈折光及び全反射した光とを示
し、基板８５０と空気８５２との界面において、入射角
がθ₁₆（ただしθ₁₆＜θmax）の場合は屈折して屈折光
として出射しており、入射角がθ₁₇（ただしθ₁₇＞θma
x）の場合は、全反射してノイズ光としてフォトダイオ
ードに照射されている。

【００８３】ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、被
写体８０４に向けてあらゆる方向に拡散して照射され
る。ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、基板８５０
と空気８５２との界面に到達した場合、図３６にあるよ
うに、入射角に応じて、反射光か屈折光かのどちらかと
なる。

【００８４】ここで、基板８５０をガラス基板とする。
ガラス基板には、様々な屈折率のものが存在するが、本
実施の形態では一例として、ｎ＝１．５２とする。数４
（式（４））および図３９を参考にすると、ＥＬ素子部
１０３から発せられた光は、入射角が４１．１°以上の
場合は全反射し、入射角が３５°以上４１．１°未満の
場合は反射する光と屈折する光とが存在し、入射角が３
５°以下の場合は、多くの場合は屈折光として被写体８
０４に照射される。もちろん、全反射する光はノイズ光
としてフォトダイオード部１０４に照射されるが、ＥＬ
素子部１０３から発せられる光は、あらゆる方向に拡散
して照射され、かつ、基板８５０と空気８５２との界面
において、図３９を参照すると、それぞれの入射角の反
射率に応じて、ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、
全反射するため、フォトダイオード部１０４には均一に
ノイズ光が照射されるということが分かる。

【００８５】またＥＬ素子部１０３から発せられた光
が、基板８５０と空気８５２との界面で屈折光として基
板８５０の外に出た場合は、ファイバプレート８５１に
照射される。なおファイバプレート８５１とは、ガラス
ファイバプレートか光ファイバプレートのどちらかを示
す。ガラスファイバプレートまたは光ファイバプレート
に、光が入射した場合については、上述してあるため本
実施の形態では説明は省略する。

【００８６】ファイバプレート８５１を透過した光は、
被写体８０４の反射率に応じて光が反射され、その反射
光がフォトダイオード部１０４に照射される。すなわち
本実施の形態においては、フォトダイオード部に照射さ
れる光は、被写体で反射した反射光と、それぞれのフォ
トダイオード部に均一に照射されるノイズ光となる。

【００８７】また本実施の形態のように、それぞれのフ
ォトダイオードに均一に照射されるノイズ光の存在があ
らかじめ分かっている場合には、被写体の情報をより正
確に読み取れるように、事前に均一に照射されるノイズ
光を測定しておき、その測定した値をもとに被写体の情
報を読み取ったときに信号を補正すればよい。このよう
にすると、ガラス基板８０３と被写体８０４とが完全に
密着している場合、ガラス基板８０３と被写体８０４と
の間の一部に空気が存在する場合、ガラス基板８０３と
被写体８０４とが完全に離れている場合の、いずれの場
合においても被写体８０４の情報が正確によみとれる。

【００８８】本実施の形態では、基板８５０とファイバ
プレート８５１とをスペーサ等により接着して用いるた
め、フォトダイオード部１０４と被写体８０４との距離
が長くなってしまう。ＥＬ素子部１０３から発せられた
光は、被写体８０４において反射し、その反射光は、被
写体８０４の反射したところの直上のフォトダイオード
部１０４に照射されるべきである。しかし、フォトダイ
オード部１０４と被写体８０４との距離が長い場合に
は、被写体８０４からの反射光が、本来照射されるべき
ではないフォトダイオード部１０４に光が照射される可
能性が高くなる。このような光は、被写体８０４の情報
をぼやけてよみとる原因となる。しかしこの場合には、
ファイバプレート８５１の厚さを薄くする必要はなく、
基板８５０の厚さをなるべく薄くする。また同様に、ス
ペーサの厚さを調節することによって空気８５２の厚さ
をなるべく薄くする。

【００８９】なお、本実施の形態は実施の形態１〜３と
自由に組み合わせることが可能である。

【００９０】（実施の形態５）本実施の形態では、基板
８８０とファイバプレート８８１の間に吸収材によるス
ペーサ（図示せず）を設けた例について、図３８を用い
て説明する。なお図３８には、ＥＬ素子部１０３に設け
られたＥＬ素子が上面出射するエリアセンサ（表示装
置）を示す。なお、基板８８０とファイバプレート８８
１との間にスペーサ等を設ける場合には、基板８８０上
に、均一に等しい間隔ごとに設ける。ファイバプレート
８８１とはガラスファイバプレートもしくは光ファイバ
プレートのどちらかを示す。また、本実施の形態では、
基板の外枠に基板８８０とファイバプレート８８１とを
固定するスペーサ等を用いてもよい。なお、基板８８０
とファイバプレート８８１との間に用いるスペーサはＥ
Ｌ素子部１０３から発せられた光が、基板８５０および
ファイバプレート８５１との界面で全反射することを防
ぐために、基板８８０およびファイバプレート８８１
（ガラスファイバの光透過層および光ファイバのコア部
を指す。）と屈折率が同じであることが望ましい。ま
た、基板の外枠に用いるスペーサの屈折率は任意で構わ
ない。なお、図３８では被写体８０４とファイバプレー
ト８８１とが完全に離れている場合を示す。

【００９１】本実施の形態では、センサ部を形成した基
板８８０上に絶縁膜などの保護膜を形成し、その上にス
ペーサ等でファイバプレート８８１を設ける。本実施の
形態では、ＥＬ素子部１０３から発せられる光が上面出
射するために、被写体８０４とセンサ部の間にファイバ
プレート８８１を設けるためには、ガラスファイバプレ
ートまたは光ファイバプレートをセンサ部が形成される
基板として用いることが出来ない。そのため、本実施の
形態で用いる基板８８０には、可撓性のプラスチックフ
ィルム、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、シ
リコン基板もしくはセラミックス基板などの基板を用い
ればよい。

【００９２】本実施の形態では、センサ部を形成した基
板８８０上に絶縁膜などの保護膜を形成し、その保護膜
とファイバプレート８８１とをスペーサ等により接着し
て用いるため、フォトダイオード部１０４と被写体８０
４との距離が長くなってしまう。ＥＬ素子部１０３から
発せられた光は、被写体８０４において反射し、その反
射光は、被写体８０４の反射したところの直上のフォト
ダイオード部１０４に照射されるべきである。しかしフ
ォトダイオード部１０４と被写体８０４との距離が長い
場合には、被写体８０４からの反射光が、本来照射され
るべきではないフォトダイオード部１０４に光が照射さ
れる可能性が高くなる。このような光は、被写体８０４
の情報をぼやけてよみとる原因となる。しかし、この場
合は、ファイバプレート８８１の厚さを薄くする必要は
なく、基板８８０の厚さをなるべく薄くする。また同様
に、スペーサの厚さを調節することによって空気８５２
の厚さをなるべく薄くする。

【００９３】なお、本実施の形態は実施の形態１〜４と
自由に組み合わせることが可能である。

【００９４】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明す
る。

【００９５】（実施例１）以下に、本発明のエリアセン
サ（表示装置）の構成を詳しく説明する。本発明のエリ
アセンサ（表示装置）は被写体の情報の読み取り、およ
び画像の表示を行うセンサ部と、センサ部の駆動を制御
する駆動部とを有している。図１に本発明のセンサ部の
回路図を示す。

【００９６】センサ部１０１はソース信号線Ｓ１〜Ｓ
ｘ、電源供給線Ｖ１〜Ｖｘ、ゲート信号線Ｇ１〜Ｇｙ、
リセット信号線ＲＧ１〜ＲＧｙ、選択信号線ＳＧ１〜Ｓ
Ｇｙ、センサ用信号出力線ＳＳ１〜ＳＳｘ、センサ用電
源線ＶＢが設けられている。

【００９７】センサ部（画素部）１０１は複数の画素１
０２を有している。画素１０２は、ソース信号線Ｓ１〜
Ｓｘのいずれか１つと、電源供給線Ｖ１〜Ｖｘのいずれ
か１つと、ゲート信号線Ｇ１〜Ｇｙのいずれか１つと、
リセット信号線ＲＧ１〜ＲＧｙのいずれか１つと、選択
信号線ＳＧ１〜ＳＧｙのいずれか１つと、センサ用信号
出力線ＳＳ１〜ＳＳｘのいずれか１つと、センサ用電源
線ＶＢ、とを有している。センサ用信号出力線ＳＳ１〜
ＳＳｘは、信号処理回路１０３に接続されている。

【００９８】図２に画素１０２の詳しい構成を示す。点
線で囲まれた領域が画素１０２であり、ＥＬ素子部１０
３とフォトダイオード部１０４に分けられる。

【００９９】ソース信号線Ｓは、ソース信号線Ｓ１〜Ｓ
ｘのいずれか１つを意味する。電源供給線Ｖは電源供給
線Ｖ１〜Ｖｘのいずれか１つを意味する。ゲート信号線
Ｇはゲート信号線Ｇ１〜Ｇｙのいずれか１つを意味す
る。リセット信号線ＲＧはリセット信号線ＲＧ１〜ＲＧ
ｙのいずれか１つを意味する。選択信号線ＳＧは、選択
信号線ＳＧ１〜ＳＧｙのいずれか１つを意味する。セン
サ用信号出力線ＳＳはセンサ用信号出力線ＳＳ１〜ＳＳ
ｘのいずれか１つを意味する。

【０１００】画素１０２はスイッチング用ＴＦＴ１０
５、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６、ＥＬ素子１０７を有して
いる。また図２では画素１０２にコンデンサ１０８が設
けられているが、コンデンサ１０８を設けなくても良
い。

【０１０１】ＥＬ素子１０７は陽極と陰極と、陽極と陰
極との間に設けられたＥＬ層とからなる。陽極がＥＬ駆
動用ＴＦＴ１０６のソース領域またはドレイン領域と接
続している場合、陽極が画素電極、陰極が対向電極とな
る。逆に陰極がＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のソース領域ま
たはドレイン領域と接続している場合、陽極が対向電
極、陰極が画素電極である。

【０１０２】スイッチング用ＴＦＴ１０５のゲート電極
はゲート信号線Ｇに接続されている。そしてスイッチン
グ用ＴＦＴ１０５のソース領域とドレイン領域は、一方
がソース信号線Ｓに、もう一方がＥＬ駆動用ＴＦＴ１０
６のゲート電極に接続されている。

【０１０３】ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のソース領域とド
レイン領域は、一方が電源供給線Ｖに、もう一方がＥＬ
素子１０７に接続されている。コンデンサ１０８はＥＬ
駆動用ＴＦＴ１０６のゲート電極と電源供給線Ｖとに接
続して設けられている。

【０１０４】さらに画素１０２は、リセット用ＴＦＴ１
１０、バッファ用ＴＦＴ１１１、選択用ＴＦＴ１１２、
フォトダイオード１１３を有している。

【０１０５】リセット用ＴＦＴ１１０のゲート電極はリ
セット信号線ＲＧに接続されている。リセット用ＴＦＴ
１１０のソース領域はセンサ用電源線ＶＢに接続されて
いる。またリセット用ＴＦＴ１１０のドレイン領域はフ
ォトダイオード１１３及びバッファ用ＴＦＴ１１１のゲ
ート電極に接続されている。

【０１０６】フォトダイオード１１３はｐチャネル側端
子と、ｎチャネル側端子と、ｐチャネル側端子とｎチャ
ネル側端子の間に設けられた光電変換層とを有してい
る。リセット用ＴＦＴ１１０のドレイン領域は、具体的
にはフォトダイオード１１３のｎチャネル側端子または
ｐチャネル側端子に接続されている。

【０１０７】バッファ用ＴＦＴ１１１のドレイン領域は
センサ用電源線ＶＢに接続されている。そしてバッファ
用ＴＦＴ１１１のソース領域は選択用ＴＦＴ１１２のソ
ース領域またはドレイン領域に接続されている。

【０１０８】選択用ＴＦＴ１１２のゲート電極は選択信
号線ＳＧに接続されている。そして選択用ＴＦＴ１１２
のソース領域とドレイン領域は、一方は上述したとおり
バッファ用ＴＦＴ１１１のソース領域に接続されてお
り、もう一方はセンサ用信号出力線ＳＳに接続されてい
る。センサ用信号出力線ＳＳはバイアス用ＴＦＴ１１５
と接続されている。

【０１０９】次に本発明のエリアセンサ（表示装置）の
駆動方法について、図３〜図９を用いて説明する。

【０１１０】本実施例では、センサ部１０１の周辺に駆
動回路を搭載し、画素を２次元に配置したエリアセンサ
について説明する。より詳しくは、フォトダイオード１
１３およびリセット用ＴＦＴ１１０、バッファ用ＴＦＴ
１１１および選択用ＴＦＴ１１２の駆動方法について説
明する。本発明のエリアセンサ（表示装置）の回路図
（概略図）を図３に示す。まず、画素が２次元に配列さ
れたセンサ部１０１がある。そして、各々の画素のゲー
ト信号線やリセット信号線を駆動するための駆動回路
が、センサ部１０１の周りにそれぞれ配置されている。
図３ではソース信号線駆動回路１３０、ゲート信号線用
駆動回路１３２、センサ用ソース信号線駆動回路１３
１、センサ用ゲート信号線駆動回路１３３がそれぞれ配
置されている。

【０１１１】図４は、図３に示すセンサ部１０１、セン
サ用ゲート信号線駆動回路１３３およびセンサ用ソース
信号線駆動回路１３１を示し、画素１０２が有するフォ
トダイオード部１０４の駆動方法についてより詳しく説
明する。センサ用ソース信号線駆動回路１３１は、バイ
アス用回路１３１ａ、サンプルホールド＆信号処理用回
路１３１ｂ、信号出力用駆動回路１３１ｃを有してい
る。

【０１１２】バイアス用回路１３１ａは、各画素のバッ
ファ用ＴＦＴ１１１と対になって、ソースフォロワ回路
を形成する。図３において、バイアス用回路１３１ａの
下方には、サンプルホールド＆信号処理用回路１３１ｂ
が配置されている。サンプルホールド＆信号処理用回路
１３１ｂでは、信号をいったん保存しておいたり、アナ
ログ・デジタル変換を行ったり、雑音を低減したりする
ための回路である。そしてサンプルホールド＆信号処理
用回路１３１ｂの下方には、信号出力用駆動回路１３１
ｃが配置されている。信号出力用駆動回路１３１ｃは、
一時的に保存されていた信号を、順に出力していくため
の信号を出力している回路である。そして最終出力増幅
用回路１３１ｄは、サンプルホールド＆信号処理用回路
１３１ｂと信号出力用駆動回路１３１ｃとから出力され
た信号を、外部に信号を出力ために増幅している。つま
り信号を増幅しない場合は不必要であるが、現状では配
置される場合が多い。

【０１１３】次いで、各部分の回路図を示す。図５にｉ
行目ｊ列目の画素部回路１３５のフォトダイオード部１
０４の回路図を示す。図５では、Ｐチャネル型リセット
用ＴＦＴ１１０、Ｐチャネル型選択用ＴＦＴ１１２、Ｎ
チャネル型バッファ用ＴＦＴ１１１、光電変換素子（こ
こでは、最も代表的なフォトダイオード１１３）から構
成されている。また参考のために、Ｎチャネル型バイア
ス用ＴＦＴ１１５も記述している。

【０１１４】フォトダイオード１１３のＰチャネル側端
子は電源基準線１１６に、Ｎチャネル側端子は、バッフ
ァ用ＴＦＴ１１１のゲート端子に接続されている。リセ
ット用ＴＦＴ１１０のゲート端子には、ｉ行目リセット
信号線（ＲＧｉ）が接続され、ソース端子とドレイン端
子は、ｊ列目センサ用電源線とバッファ用ＴＦＴ１１１
のゲート端子に接続されている。選択用ＴＦＴ１１２の
ゲート端子は、ｉ行目選択信号線（ＳＧｉ）に接続さ
れ、ソース端子とドレイン端子は、ｊ列目センサ用信号
出力線（ＳＳｊ）とバッファ用ＴＦＴ１１１に接続され
ている。バッファ用ＴＦＴ１１１のソース端子とドレイ
ン端子は、ｊ列目センサ用電源線と選択用ＴＦＴ１１２
に接続されている。

【０１１５】図５ではリセット用ＴＦＴ１１０として、
Ｐチャネル型ＴＦＴを用いているが、Ｎチャネル型でも
よい。しかしＮチャネル型の場合には、リセット動作の
ときに、ゲート・ソース間電圧が大きくとれない。よっ
て、リセット用ＴＦＴが飽和領域で動作することにな
り、フォトダイオード１１３を十分に充電できない。す
なわちリセット用ＴＦＴ１１０は、Ｎチャネル型でも動
作するが、Ｐチャネル型の方が望ましい。

【０１１６】Ｐチャネル型選択用ＴＦＴ１１２は、ｊ列
目センサ用信号出力線（ＳＳｊ）とバッファ用ＴＦＴ１
１１の間に配置し、かつ、Ｐチャネル型を用いるのが望
ましい。しかし、従来と同様に、Ｎチャネル型でも動作
するため、Ｎチャネル型でも構わない。またセンサ用電
源線（ＶＢ）とバッファ用ＴＦＴ１１１の間に配置して
も構わない。しかし、正確に信号を出力しにくいため、
選択用ＴＦＴ１１２は、ｊ列目センサ用電源線（ＶＢ）
とバッファ用ＴＦＴ１１１の間に配置し、かつ、Pチャ
ネル型を用いるのが望ましい。

【０１１７】バッファ用ＴＦＴ１１１は、図５では、Ｎ
チャネル型を用いているが、Pチャネル型を用いること
も可能である。しかし、Ｐチャネル型バッファ用ＴＦＴ
とバイアス用ＴＦＴを組み合わせてソースフォロワ回路
として動作させるためには、回路の接続方法を変更する
必要がある。つまり図５の回路図において、バッファ用
ＴＦＴ１４１の極性を変えるだけでは、動作しないの
で、適宜周辺回路に応じた極性のＴＦＴを用いるように
するとよい。

【０１１８】そこで、Ｐチャネル型のバッファ用ＴＦＴ
１１１を用いた場合の回路構成の一例を図６に示す。図
５と異なる点は、バッファ用ＴＦＴ１１１とバイアス用
ＴＦＴ１１５の極性はＰチャネル型である点、リセット
用ＴＦＴ１１０と選択用ＴＦＴ１１２の極性がＮチャネ
ル型である点、フォトダイオード１１３の向きが逆にな
っている点、バイアス用ＴＦＴ１１５およびフォトダイ
オード１１３のＮチャネル側端子が電源線１４０に接続
されている点が挙げられる。

【０１１９】バッファ用ＴＦＴ１１１にＰチャネル型を
用いる場合は、バイアス用ＴＦＴ１１５もＰチャネル型
を用いる必要がある。バイアス用ＴＦＴ１１５は、定電
流源として動作させる必要があるからである。図６に示
すフォトダイオード部１０４は、Ｎチャネル型リセット
用ＴＦＴ１１０、Ｎチャネル型選択用ＴＦＴ１１２、Ｐ
チャネル型バッファ用ＴＦＴ１１１、光電変換素子（こ
こでは、最も代表的なフォトダイオード１１３）から構
成されている。

【０１２０】フォトダイオード１１３はＮチャネル側端
子とＰチャネル側端子を有し、Ｎチャネル側端子は電源
線１４０に、Ｐチャネル側端子はＰチャネル型バッファ
用ＴＦＴ１１１のゲート端子に接続されている。Ｎチャ
ネル型リセット用ＴＦＴ１１０のゲート端子には、ｉ行
目リセット信号線（ＲＧｉ）が接続され、ソース端子と
ドレイン端子は、センサ用電源線（ＶＢ）とＰチャネル
型バッファ用ＴＦＴ１１１のゲート端子に接続されてい
る。Ｎチャネル型選択用ＴＦＴ１１２のゲート端子は、
ｉ行目選択信号線（ＳＧｉ）に接続され、ソース端子と
ドレイン端子は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳｊ）
とＰチャネル型バッファ用ＴＦＴ１１１に接続されてい
る。Ｐチャネル型バッファ用ＴＦＴ１１１のソース端子
とドレイン端子は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳ
ｊ）とＮチャネル型選択用ＴＦＴ１１２に接続されてい
る。Ｐチャネル型バイアス用ＴＦＴ１１５のゲート端子
は、バイアス信号線１４１に接続され、ソース端子とド
レイン端子は、センサ用信号出力線（ＳＳｘ）と電源線
１４０に接続されている。

【０１２１】リセット用ＴＦＴ１１０は、Ｎチャネル型
を用いている。しかしリセット用ＴＦＴ１１０は、Ｐチ
ャネル型でもよいが、リセット動作のとき、ゲート・ソ
ース間電圧が大きくとれない。そのため、リセット用Ｔ
ＦＴ１１０が飽和領域で動作することになり、フォトダ
イオード１１３を十分に充電できない。つまりリセット
用ＴＦＴ１１０は、Ｐチャネル型でも動作するが、Ｎチ
ャネル型の方が望ましい。

【０１２２】選択用ＴＦＴ１１２については、センサ用
信号出力線（ＳＳｘ）とバッファ用ＴＦＴ１１１の間に
配置し、かつ、Ｎチャネル型を用いるのが望ましい。し
かし、Ｐチャネル型でも構わない。また、センサ用電源
線（ＶＢ）とバッファ用ＴＦＴ１１１の間に配置しても
構わない。ただし、正しく信号を出力しにくいため、選
択用ＴＦＴ１１２は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳ
ｊ）とバッファ用ＴＦＴ１１１の間に配置し、かつ、Ｎ
チャネル型を用いるのが望ましい。

【０１２３】このように、図５と図６を比較すると分か
るように、バッファ用ＴＦＴの極性が異なると、最適な
ＴＦＴの構成、フォトダイオードの向きなども異なる。
また図５では、選択用ＴＦＴ１１２とリセット用ＴＦＴ
１１０の両方に、１本の電源線から電流を供給してい
る。図６では、選択用ＴＦＴ１１２とリセット用ＴＦＴ
１１０の両方に、１本の電源基準線から電流を供給して
いる。このように、フォトダイオードの向きとバッファ
用ＴＦＴの極性をあわせることにより、配線を共有する
ことができる。

【０１２４】次いで図７には、バイアス用回路１３１
ａ、サンプルホールド＆信号処理用回路１３１ｂ、信号
出力線用駆動回路１３１ｃのｊ列目周辺部回路１３６の
回路図を示す。バイアス用回路１３１ａには、バイアス
用ＴＦＴ１１５が配置されている。その極性は、各画素
のバッファ用ＴＦＴ１１１の極性と同じである。

【０１２５】図７に示すバイアス用ＴＦＴ１１５は、Ｎ
チャネル型ＴＦＴである。バイアス用ＴＦＴ１１５のゲ
ート端子には、バイアス信号線１４１が接続され、ソー
ス端子とドレイン端子は、ｊ列目センサ用信号出力線
（ＳＳｊ）１４５と電源基準線１１６に接続されている
（バイアス用ＴＦＴ１１５がＰチャネル型の場合は、電
源基準線１１６のかわりに、電源線１４０に接続され
る）。Ｎチャネル型バイアス用ＴＦＴ１１５は、各画素
のバッファ用ＴＦＴ１１１と対になって、ソースフォロ
ワ回路として動作する。

【０１２６】転送用ＴＦＴ１４８のゲート端子には、転
送信号線１４２が接続され、ソース端子とドレイン端子
は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳｊ）１４５とコン
デンサ１４９にそれぞれ接続されている。転送用ＴＦＴ
１４８は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳｊ）１４５
の電位をコンデンサ１４９に転送する場合に動作する。
また、Pチャネル型の転送用ＴＦＴ１４８を追加して、N
チャネル型転送用ＴＦＴ１４８と並列に接続してもよ
い。コンデンサ１４９は、転送用ＴＦＴ１４８と電源基
準線１１６に接続されている。コンデンサ１４９の役割
は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳｊ）１４５から出
力される信号を一時的に蓄積することである。放電用Ｔ
ＦＴ１５０のゲート端子は、プリ放電信号線１４３に接
続され、ソース端子とドレイン端子は、コンデンサ１４
９と電源基準線１１６にそれぞれ接続されている。放電
用ＴＦＴ１５０は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳ
ｊ）１４５の電位をコンデンサ１４９に入力する前に、
コンデンサ１４９に蓄積されている電荷を放電するよう
に動作する。

【０１２７】なお、アナログ・デジタル信号変換回路や
雑音低減回路などを配置することも可能である。

【０１２８】そして、コンデンサ１４９と最終出力線１
４４の間に、最終選択用ＴＦＴ１５２が接続される。最
終選択用ＴＦＴ１５２のソース端子とドレイン端子は、
コンデンサ１４９と最終出力線１４４にそれぞれ接続さ
れ、ゲート端子はｊ列目最終選択線１４６に接続され
る。最終選択線は、センサ部においてマトリクス状に配
置されており、１列目からｘ列目まで順にスキャンされ
ていく。そしてｊ列目最終出力線１４４が選択され、最
終選択用ＴＦＴ１５２が導通状態になると、コンデンサ
１４９の電位とｊ列目最終出力線１４４の電位が等しく
なる。その結果、コンデンサ１４９に蓄積していた信号
を最終出力線１４４に出力することができる。

【０１２９】ただし、最終出力線１４４に信号を出力す
る前に、最終出力線１４４に電荷が蓄積されていると、
その電荷によって最終出力線１４４に信号を出力したと
きの電位が影響を受ける。そこで、最終出力線１４４に
信号を出力する前に、最終出力線１４４の電位を、ある
特定の電位値に初期化することが必要である。

【０１３０】図７には、最終出力線１４４と電源基準線
１１６の間に、最終リセット用ＴＦＴ１５１を配置して
いる図を示している。そして、最終リセット用ＴＦＴ１
５１のゲート端子には、ｊ列目最終リセット線１４７が
接続されている。そして、ｊ列目最終選択線１４６を選
択する前に、ｊ列目最終リセット線１４７を選択し、最
終出力線１４４の電位を電源基準線１１６の電位に初期
化する。その後、ｊ列目最終選択線１４６を選択し、最
終出力線１４４に、コンデンサ１４９に蓄積されていた
信号を出力する。

【０１３１】最終出力線１４４に出力される信号は、そ
のまま外部に取り出しても良い。しかし、信号が微弱で
あるため、外部に取り出す前に増幅しておく場合が多
い。図８には、信号を増幅するための回路として、最終
出力増幅用回路１３１ｄの回路を示す。信号を増幅する
ための回路としては、演算増幅器などさまざまな種類が
あるが、本実施例では、最も簡単な回路構成として、ソ
ースフォロワ回路を示す。

【０１３２】図８には、ソースフォロワ回路がＮチャネ
ル型の場合の回路図を示す。最終出力増幅用回路１３１
ｄへの入力は、最終出力線１４４を介して行われる。最
終出力線１４４は、センサ部においてマトリクス状に配
置されており、その１列目から順に信号が出力される。
その信号は、最終出力増幅用回路１３１ｄにおいて増幅
されて、外部に出力する。最終出力線１４４は、最終出
力増幅向け増幅用ＴＦＴ１５４のゲート端子に接続され
る。最終出力増幅向け増幅用ＴＦＴ１５４のドレイン端
子は、電源線１５３に接続され、ソース端子は、出力端
子となる。最終出力増幅向けバイアス用ＴＦＴ１５５の
ゲート端子は、最終出力増幅用バイアス信号線１５６と
接続される。また最終出力増幅向けバイアス用ＴＦＴ１
５５のソース端子とドレイン端子は、一方は電源基準線
１５７に接続され、もう一方は最終出力増幅向け増幅用
ＴＦＴ１５４のソース端子に接続される。

【０１３３】図９には、ソースフォロワ回路がＰチャネ
ル型の場合の回路図を示す。最終出力線１４４は、最終
出力増幅向け増幅用ＴＦＴ１５４のゲート端子に接続さ
れる。最終出力増幅向け増幅用ＴＦＴ１５４のドレイン
端子は、電源基準線１５７に接続され、ソース端子は、
出力端子となる。最終出力増幅向けバイアス用ＴＦＴ１
５５のゲート端子は、最終出力増幅用バイアス信号線１
５６と接続される。また最終出力増幅向けバイアス用Ｔ
ＦＴ１５５のソース端子とドレイン端子は、一方は電源
線１５３に接続され、もう一方は最終出力増幅向け増幅
用ＴＦＴ１５４のソース端子に接続される。なお最終出
力増幅用バイアス信号線１５６の電位は、Ｎチャネル型
を用いた場合の最終出力増幅用バイアス信号線１５６の
電位とは異なる。

【０１３４】図８と図９では、ソースフォロワ回路を１
段のみで構成していた。しかし、複数段で構成しても良
い。例えば、２段で構成する場合は、１段目の出力端子
を２段目の入力端子に接続すればよい。また各々の段に
おいて、Ｎチャネル型を用いても、Ｐチャネル型を用い
ても、どちらでも良い。つまりソースフォロワ回路は、
設計者が自由に設計することが出来る。

【０１３５】次いで、信号のタイミングチャートについ
て説明する。始めに、図４と図５に示す回路における信
号のタイミングチャートについて、図１０を用いて説明
する。リセット信号線ＲＧは、１行目からｙ行目まで順
にスキャンしていく。そして、再び同じ行を選択するま
での期間が１フレーム期間に相当する。

【０１３６】選択信号線ＳＧも、同様に、１行目からｙ
行目まで順にスキャンしていく。ただし、リセット信号
線ＲＧをスキャンし始めるタイミングよりも、選択信号
線ＳＧをスキャンし始めるタイミングの方が遅い。例え
ば、ｉ行目の画素１０２に着目すると、ｉ行目リセット
信号線ＳＲｉが選択されて、その後、ｉ行目選択信号線
ＳＧｉが選択される。次いでｉ行目ゲート信号線ＳＳｉ
が選択されると、ｉ行目の画素１０２から信号が出力さ
れる。なお画素１０２がリセットされてから、信号を出
力する時までの期間は蓄積時間に相当する。蓄積時間で
は、フォトダイオードで光によって生成される電荷を蓄
積している。各行で、リセットされるタイミングと信号
を出力するタイミングは異なっているが、蓄積時間は全
ての行の画素１０２で等しくなる。

【０１３７】次に、図７に示す回路図における信号のタ
イミングチャートを図１１に示す。繰り返しの動作にな
るため、本実施例では一例として、ｉ行目の選択信号線
ＳＧｉが選択されたときを説明する。まず、ｉ行目の選
択信号線ＳＧｉが選択された後、プリ放電信号線１７１
を選択し、放電用ＴＦＴ１６７を導通状態にする。その
後、転送信号線１７０を選択する。すると、ｉ行目の画
素１０２から、各列の信号が各列のコンデンサ１４９に
出力される。

【０１３８】ｉ行目に設けられた全ての画素１０２の信
号を、各列のコンデンサ１４９に蓄積した後、最終出力
線１４４に各列の信号を順に出力していく。転送信号線
１４２が非選択されると、信号出力用駆動回路１３１ｃ
により、１列目からｘ列目までをスキャンしていく。ま
ず１列目の最終リセット線を選択し、最終リセット用Ｔ
ＦＴ１５１を導通状態にし、最終出力線１４４を電源基
準線１１６の電位に初期化する。その後、１列目の最終
選択線を選択し、最終選択用ＴＦＴ１５２を導通状態に
し、１列目のコンデンサ１４９の信号を最終出力線１４
４に出力する。

【０１３９】次に、２列目の最終リセット線を選択し、
最終リセット用ＴＦＴ１５１を導通状態にし、最終出力
線１４４を電源基準線１６４の電位に初期化する。その
後、２列目の最終選択線を選択し、最終選択用ＴＦＴ１
５２を導通状態にし、２列目のコンデンサ１４９の信号
を最終出力線１４４に出力する。その後は、同様の動作
を繰り返していく。

【０１４０】ｊ列目の場合も、ｊ列目最終リセット線１
４７を選択し、最終リセット用ＴＦＴ１５１を導通状態
にし、最終出力線１４４を電源基準線１１６の電位に初
期化する。その後、ｊ列目最終選択線１４６を選択し、
最終選択用ＴＦＴ１５２を導通状態にし、ｊ列目のコン
デンサ１４９の信号を最終出力線１４４に出力する。

【０１４１】次に、（ｊ＋１）列目の最終リセット線を
選択し、最終リセット用ＴＦＴ１５１を導通状態にし、
最終出力線１４４を電源基準線１１６の電位に初期化す
る。その後、（ｊ＋１）列目最終選択線１４６を選択
し、最終選択用ＴＦＴ１５２を導通状態にし、（ｊ＋
１）列目のコンデンサ１４９の信号を最終出力線１４４
に出力する。その後は、同様の動作を繰り返し、全ての
列の信号を最終出力線１４４に、順次出力していく。そ
のあいだ、バイアス信号線１４１は、一定に保たれてい
る。そして最終出力線１４４に出力された信号は、最終
出力増幅用回路１３１ｄで増幅され、外部へ出力されて
いく。

【０１４２】次に、（ｉ＋１）行目ゲート信号線が選択
される。すると、ｉ行目ゲート信号線が選択されたのと
同様に、動作する。そして、（ｉ＋２）行目のゲート信
号線が選択され、同様の動作を繰り返していく。

【０１４３】なお、光電変換などを行うセンサ部につい
ては、通常使用されているＰＮ型のフォトダイオードの
他に、ＰＩＮ型のダイオード、アバランシェ型ダイオー
ド、ＮＰＮ埋め込み型ダイオード、ショットキー型ダイ
オード、Ｘ線用のフォトコンダクタ、赤外線用のセンサ
などでもよい。また蛍光材やシンチレータにより、Ｘ線
を光に変換した後、その光を読み取ってもよい。

【０１４４】上述のように、光電変換素子は、ソースフ
ォロワ回路の入力端子に接続されることが多い。しか
し、フォトゲート型の光電変換素子を用いる場合には、
スイッチを間に挟んでもよい。また、対数変換型の光電
変換素子を用いる場合には、光強度の対数値なるように
処理した後の信号を入力端子に入力してもよい。

【０１４５】なお、本実施の形態では、画素が２次元に
配置されたエリアセンサについて述べたが、画素が１次
元に配置されたラインセンサにも応用することも出来
る。

【０１４６】なお本実施例は、実施の形態１〜５と自由
に組み合わせることが可能である。

【０１４７】（実施例２）本実施例では、図２に示すと
ころのＥＬ素子１０６の動作を制御している、スイッチ
ング用ＴＦＴ１０５及びＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６の駆動
方法について説明する。なおセンサ部１０１の構成は実
施例１で示した構成と同じであるので、図１及び図２を
参照するとよい。

【０１４８】図１２に本実施例のエリアセンサの上面図
を示す。１２０はソース信号線駆動回路、１２２はゲー
ト信号線駆動回路であり、共にスイッチング用ＴＦＴ１
０５及びＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６の駆動を制御してい
る。また１２１はセンサ用ソース信号線駆動回路、１２
３はセンサ用ゲート信号線駆動回路であり、共にリセッ
ト用ＴＦＴ１１０、バッファ用ＴＦＴ１１１及び選択用
ＴＦＴ１１２の駆動を制御している。なお本明細書にお
いて、ソース信号線駆動回路１２０、ゲート信号線駆動
回路１２２、センサ用ソース信号線駆動回路１２１、セ
ンサ用ゲート信号線駆動回路１２３を駆動部と呼ぶ。

【０１４９】ソース信号線駆動回路１２０は、シフトレ
ジスタ１２０ａ、ラッチ（Ａ）１２０ｂ、ラッチ（Ｂ）
１２０ｃを有している。ソース信号線駆動回路１２０に
おいて、シフトレジスタ１２０ａにクロック信号（ＣＬ
Ｋ）およびスタートパルス（ＳＰ）が入力される。シフ
トレジスタ１２０ａは、これらのクロック信号（ＣＬ
Ｋ）およびスタートパルス（ＳＰ）に基づきタイミング
信号を順に発生させ、後段の回路へタイミング信号を順
次供給する。

【０１５０】なおシフトレジスタ１２０ａからのタイミ
ング信号を、バッファ等（図示せず）によって緩衝増幅
し、後段の回路へ緩衝増幅したタイミング信号を順次供
給しても良い。タイミング信号が供給される配線には、
多くの回路あるいは素子が接続されているために負荷容
量（寄生容量）が大きい。この負荷容量が大きいために
生ずるタイミング信号の立ち上がりまたは立ち下がり
の”鈍り”を防ぐために、このバッファが設けられる。

【０１５１】シフトレジスタ１２０ａからのタイミング
信号は、ラッチ（Ａ）１２０ｂに供給される。ラッチ
（Ａ）１２０ｂは、デジタル信号（dｉgｉtal sｉgnal
s）を処理する複数のステージのラッチを有している。
ラッチ（Ａ）１２０ｂは、前記タイミング信号が入力さ
れると同時に、デジタル信号を順次書き込み、保持す
る。

【０１５２】なお、ラッチ（Ａ）１２０ｂにデジタル信
号を取り込む際に、ラッチ（Ａ）１２０ｂが有する複数
のステージのラッチに、順にデジタル信号を入力しても
良い。しかし本発明はこの構成に限定されない。ラッチ
（Ａ）１２０ｂが有する複数のステージのラッチをいく
つかのグループに分け、グループごとに並行して同時に
デジタル信号を入力する、いわゆる分割駆動を行っても
良い。なおこのときのグループの数を分割数と呼ぶ。例
えば４つのステージごとにラッチをグループに分けた場
合、４分割で分割駆動すると言う。

【０１５３】ラッチ（Ａ）１２０ｂの全ステージのラッ
チへのデジタル信号の書き込みが一通り終了するまでの
時間を、ライン期間と呼ぶ。すなわち、ラッチ（Ａ）１
２０ｂ中で一番左側のステージのラッチにデジタル信号
の書き込みが開始される時点から、一番右側のステージ
のラッチにデジタル信号の書き込みが終了する時点まで
の時間間隔がライン期間である。実際には、上記ライン
期間に水平帰線期間が加えられた期間をライン期間に含
むことがある。

【０１５４】１ライン期間が終了すると、ラッチ（Ｂ）
１２０ｃにラッチシグナル（LatchSｉgnal）が供給され
る。この瞬間、ラッチ（Ａ）１２０ｂに書き込まれ保持
されているデジタル信号は、ラッチ（Ｂ）１２０ｃに一
斉に送出され、ラッチ（Ｂ）１２０ｃの全ステージのラ
ッチに書き込まれ、保持される。

【０１５５】デジタル信号をラッチ（Ｂ）１２０ｃに送
出し終えたラッチ（Ａ）１２０ｂは、シフトレジスタ１
２０ａからのタイミング信号に基づき、再びデジタル信
号の書き込みを順次行う。

【０１５６】この２順目の１ライン期間中には、ラッチ
（Ｂ）１２０ｂに書き込まれ、保持されているデジタル
信号がソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）に入力される。

【０１５７】一方、ゲート信号線駆動回路１２２は、そ
れぞれシフトレジスタ、バッファ（いずれも図示せず）
を有している。また場合によっては、ゲート信号線駆動
回路１２２が、シフトレジスタ、バッファの他にレベル
シフトを有していても良い。

【０１５８】ゲート信号線駆動回路１２２において、シ
フトレジスタ（図示せず）からのゲート信号がバッファ
（図示せず）に供給され、対応するゲート信号線に供給
される。ゲート信号線（Ｇ１〜Ｇｙ）には、それぞれ１
ライン分の画素のスイッチング用ＴＦＴ１０５のゲート
電極が接続されており、１ライン分全ての画素のスイッ
チング用ＴＦＴ１０５を同時にオンの状態にしなくては
ならないので、バッファは大きな電流を流すことが可能
なものが用いられる。

【０１５９】なおソース信号線駆動回路とゲート信号線
駆動回路の数、構成及びその動作は、本実施例で示した
構成に限定されない。本発明のエリアセンサは、公知の
ソース信号線駆動回路及びゲート信号線駆動回路を用い
ることが可能である。

【０１６０】次に、センサ部のスイッチング用ＴＦＴ１
０５及びＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６を、デジタル方式で駆
動させた場合のタイミングチャートを図１３に示す。

【０１６１】センサ部１０１の全ての画素が一通り発光
するまでの期間を１フレーム期間（Ｆ）と呼ぶ。フレー
ム期間はアドレス期間Ｔａとサステイン期間Ｔｓとに分
けられる。アドレス期間とは、１フレーム期間中、全て
の画素にデジタル信号を入力する期間である。サステイ
ン期間（点灯期間とも呼ぶ）とは、アドレス期間におい
て画素に入力されたデジタル信号によって、ＥＬ素子を
発光又は非発光の状態にし、表示を行う期間を示してい
る。

【０１６２】電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）の電位は所定の
電位（電源電位）に保たれている。

【０１６３】まずアドレス期間Ｔａにおいて、ＥＬ素子
１０６の対向電極の電位は、電源電位と同じ高さに保た
れている。

【０１６４】そしてゲート信号線Ｇ１に入力されるゲー
ト信号によって、ゲート信号線Ｇ１に接続されている全
てのスイッチング用ＴＦＴ１０５がオンの状態になる。
次に、ソース信号線駆動回路１２０からソース信号線
（Ｓ１〜Ｓｘ）にデジタル信号が入力される。ソース信
号線（Ｓ１〜Ｓｘ）に入力されたデジタル信号は、オン
の状態のスイッチング用ＴＦＴ１０５を介してＥＬ駆動
用ＴＦＴ１０６のゲート電極に入力される。

【０１６５】次にゲート信号線Ｇ２に入力されるゲート
信号によって、ゲート信号線Ｇ２に接続されている全て
のスイッチング用ＴＦＴ１０５がオンの状態になる。次
に、ソース信号線駆動回路１２０からソース信号線（Ｓ
１〜Ｓｘ）にデジタル信号が入力される。ソース信号線
（Ｓ１〜Ｓｘ）に入力されたデジタル信号は、オンの状
態のスイッチング用ＴＦＴ１０５を介してＥＬ駆動用Ｔ
ＦＴ１０６のゲート電極に入力される。

【０１６６】上述した動作をゲート信号線Ｇｙまで繰り
返し、全ての画素１０２のＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のゲ
ート電極にデジタル信号が入力され、アドレス期間が終
了する。

【０１６７】アドレス期間Ｔａが終了すると同時にサス
テイン期間となる。サステイン期間において、全てのス
イッチング用ＴＦＴ１０５は、オフの状態となる。

【０１６８】そしてサステイン期間が開始されると同時
に、全てのＥＬ素子の対向電極の電位は、電源電位が画
素電極に与えられたときにＥＬ素子が発光する程度に、
電源電位との間に電位差を有する高さになる。なお本明
細書において、画素電極と対向電極の電位差をＥＬ駆動
電圧と呼ぶ。また各画素が有するＥＬ駆動用ＴＦＴ１０
６のゲート電極に入力されたデジタル信号によってＥＬ
駆動用ＴＦＴ１０６はオンの状態になっている。よって
電源電位がＥＬ素子の画素電極に与えられ、全ての画素
が有するＥＬ素子は発光する。

【０１６９】サステイン期間が終了すると同時に、１つ
のフレーム期間が終了する。本発明では、全てのサンプ
リング期間ＳＴ１〜ＳＴｙにおいて画素が発光する必要
があり、よって本実施例の駆動方法の場合、サステイン
期間内にセンサフレーム期間ＳＦが含まれていることが
重要である。

【０１７０】なお本実施例では、単色の画像を読み込む
エリアセンサの駆動方法について説明したが、カラー画
像を読み込む場合も同様である。ただしカラー画像を読
み込むエリアセンサの場合、１つのフレーム期間をＲＧ
Ｂに対応した３つのサブフレーム期間に分割し、各サブ
フレーム期間においてアドレス期間とサステイン期間と
を設ける。そしてＲ用のサブフレーム期間のアドレス期
間では、Ｒに対応する画素のＥＬ素子だけ発光するよう
なデジタル信号を全ての画素に入力し、サステイン期間
においてＲのＥＬ素子だけ発光を行う。Ｇ用、Ｂ用のサ
ブフレーム期間においても同様に、各サステイン期間に
おいて、各色に対応する画素のＥＬ素子のみが発光を行
うようにする。

【０１７１】そしてカラー画像を読み込むエリアセンサ
の場合、ＲＧＢに対応した３つのサブフレーム期間の各
サステイン期間は、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用センサフレーム期
間（ＳＦｒ、ＳＦｇ、ＳＦｂ）をそれぞれ含んでいるこ
とが重要である。

【０１７２】なお本実施例は、実施の形態１〜５、及び
実施例１と自由に組み合わせることが可能である。

【０１７３】（実施例３）本実施例では、センサ部１０
１において画像を表示するときの、スイッチング用ＴＦ
Ｔ１０５及びＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６（ＥＬ素子部１０
３）の駆動方法について説明する。なおセンサ部１０１
の構成は実施例１で示した構成と同じであるので、図１
及び図２を参照すればよい。

【０１７４】図１４に、本発明のエリアセンサにおい
て、デジタル方式でセンサ部１０１に画像を表示すると
きのタイミングチャートを示す。

【０１７５】まず、１フレーム期間（Ｆ）をｎ個のサブ
フレーム期間（ＳＦ１〜ＳＦｎ）に分割する。階調数が
多くなるにつれて１フレーム期間におけるサブフレーム
期間の数も増える。なおエリアセンサのセンサ部が画像
を表示する場合、１フレーム期間（Ｆ）とは、センサ部
１０１の全ての画素が１つの画像を表示する期間を指
す。

【０１７６】本実施例の場合、フレーム期間は１秒間に
６０以上設けることが好ましい。１秒間に表示される画
像の数を６０以上にすることで、視覚的にフリッカ等の
画像のちらつきを抑えることが可能になる。

【０１７７】サブフレーム期間はアドレス期間（Ｔａ）
とサステイン期間（Ｔｓ）とに分けられる。アドレス期
間とは、１サブフレーム期間中、全ての画素にデジタル
ビデオ信号を入力する期間である。なおデジタルビデオ
信号とは、画像情報を有するデジタルの信号である。サ
ステイン期間（点灯期間とも呼ぶ）とは、アドレス期間
において画素に入力されたデジタルビデオ信号によっ
て、ＥＬ素子を発光又は非発光の状態にし、表示を行う
期間を示している。なおデジタルビデオ信号とは、画像
情報を有するデジタル信号を意味する。

【０１７８】ＳＦ１〜ＳＦｎが有するアドレス期間（Ｔ
ａ）をそれぞれＴａ１〜Ｔａｎとする。ＳＦ１〜ＳＦｎ
が有するサステイン期間（Ｔｓ）をそれぞれＴｓ１〜Ｔ
ｓｎとする。

【０１７９】電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）の電位は所定の
電位（電源電位）に保たれている。

【０１８０】まずアドレス期間Ｔａにおいて、ＥＬ素子
１０６対向電極の電位は、電源電位と同じ高さに保たれ
ている。

【０１８１】次にゲート信号線Ｇ１に入力されるゲート
信号によって、ゲート信号線Ｇ１に接続されている全て
のスイッチング用ＴＦＴ１０５がオンの状態になる。次
に、ソース信号線駆動回路１０２からソース信号線（Ｓ
１〜Ｓｘ）にデジタルビデオ信号が入力される。デジタ
ルビデオ信号は「０」または「１」の情報を有してお
り、「０」と「１」のデジタルビデオ信号は、一方がＨ
ｉ、他方がＬｏの電圧を有する信号である。

【０１８２】そしてソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）に入力
されたデジタルビデオ信号は、オンの状態のスイッチン
グ用ＴＦＴ１０５を介して、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６の
ゲート電極に入力される。

【０１８３】次にゲート信号線Ｇ１に接続されている全
てのスイッチング用ＴＦＴ１０５がオフの状態になり、
ゲート信号線Ｇ２に入力されるゲート信号によって、ゲ
ート信号線Ｇ２に接続されている全てのスイッチング用
ＴＦＴ１０５がオンの状態になる。次に、ソース信号線
駆動回路１０２からソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）にデジ
タルビデオ信号が入力される。ソース信号線（Ｓ１〜Ｓ
ｘ）に入力されたデジタルビデオ信号は、オンの状態の
スイッチング用ＴＦＴ１０５を介して、ＥＬ駆動用ＴＦ
Ｔ１０６のゲート電極に入力される。

【０１８４】上述した動作をゲート信号線Ｇｙまで繰り
返し、全ての画素１０２のＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のゲ
ート電極にデジタルビデオ信号が入力され、アドレス期
間が終了する。

【０１８５】アドレス期間Ｔａが終了すると同時にサス
テイン期間Ｔｓとなる。サステイン期間において、全て
のスイッチング用ＴＦＴ１０５はオフの状態になる。サ
ステイン期間において、全てのＥＬ素子の対向電極の電
位は、電源電位が画素電極に与えられたときにＥＬ素子
が発光する程度に、電源電位との間に電位差を有する高
さになる。

【０１８６】本実施例では、デジタルビデオ信号が
「０」の情報を有していた場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０
６はオフの状態になる。よってＥＬ素子の画素電極は対
向電極の電位に保たれたままである。その結果、「０」
の情報を有するデジタルビデオ信号が入力された画素に
おいて、ＥＬ素子１０６は発光しない。

【０１８７】逆にデジタルビデオ信号が「１」の情報を
有していた場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６はオンの状態
になる。よって電源電位がＥＬ素子１０６の画素電極に
与えられる。その結果、「１」の情報を有するデジタル
ビデオ信号が入力された画素が有するＥＬ素子１０６は
発光する。

【０１８８】このように、画素に入力されるデジタルビ
デオ信号の有する情報によって、ＥＬ素子が発光または
非発光の状態になり、画素は表示を行う。

【０１８９】サステイン期間が終了すると同時に、１つ
のサブフレーム期間が終了する。そして次のサブフレー
ム期間が出現し、再びアドレス期間に入り、全画素にデ
ジタルビデオ信号を入力したら、再びサステイン期間に
入る。なお、サブフレーム期間ＳＦ１〜ＳＦｎの出現す
る順序は任意である。

【０１９０】以下、残りのサブフレーム期間においても
同様の動作を繰り返し、表示を行う。ｎ個のサブフレー
ム期間が全て終了したら、１つの画像が表示され、１フ
レーム期間が終了する。１フレーム期間が終了すると次
のフレーム期間のサブフレーム期間が出現し、上述した
動作を繰り返す。

【０１９１】本発明において、ｎ個のサブフレーム期間
がそれぞれ有するアドレス期間（Ｔａ１〜Ｔａｎ）の長
さは全て同じである。またｎ個のサステイン期間Ｔｓ
１、…、Ｔｓｎの長さの比は、Ｔｓ１：Ｔｓ２：Ｔｓ
３：…：Ｔｓ（ｎ−１）：Ｔｓｎ＝２⁰：２^-1：２^-2：
…：２^-(n-2)：２^-(n-1)で表される。

【０１９２】各画素の階調は、１フレーム期間において
どのサブフレーム期間を発光させるかによって決まる。
例えば、ｎ＝８のとき、全部のサステイン期間で発光し
た場合の画素の輝度を１００％とすると、Ｔｓ１とＴｓ
２において画素が発光した場合には７５％の輝度が表現
でき、Ｔｓ３とＴｓ５とＴｓ８を選択した場合には１６
％の輝度が表現できる。

【０１９３】なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施
例１、２と自由に組み合わせることが可能である。

【０１９４】（実施例４）実施例１及び２では、アドレ
ス期間において対向電極の電位を電源電位と同じ電位に
保っていたため、ＥＬ素子は発光しなかった。しかし本
発明はこの構成に限定されない。画素電極に電源電位が
与えられたときにＥＬ素子が発光する程度の電位差を、
対向電位と電源電位との間に常に設け、アドレス期間に
おいても表示期間と同様に表示を行うようにしても良
い。

【０１９５】ただしＥＬ素子をエリアセンサの光源とし
て用いる実施例１と本実施例を組み合わせる場合、単色
の画像を読み込むエリアセンサでは、フレーム期間内に
センサフレーム期間ＳＦが含まれていることが重要であ
る。またカラー画像を読み込むエリアセンサでは、ＲＧ
Ｂに対応した３つのサブフレーム期間が、それぞれＲ
用、Ｇ用、Ｂ用のセンサフレーム期間に含まれているこ
とが重要である。

【０１９６】またセンサ部に画像を表示する実施例２と
本実施例を組み合わせる場合、サブフレーム期間全体が
実際に表示を行う期間となるので、サブフレーム期間の
長さを、ＳＦ１：ＳＦ２：ＳＦ３：…：ＳＦ（ｎ−
１）：ＳＦｎ＝２⁰：２^-1：２^-2：…：２^-(n-2)：２
^-(n-1)となるように設定する。上記構成により、アドレ
ス期間を発光させない駆動方法に比べて、高い輝度の画
像が得られる。

【０１９７】なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施
例１〜３と自由に組み合わせることが可能である。

【０１９８】（実施例５）本実施例では、図２に示すＥ
Ｌ素子１０７の動作を制御している、スイッチング用Ｔ
ＦＴ１０５及びＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６の駆動方法の、
実施例１とは異なる例について説明する。なおセンサ部
の構成は実施例１で示した構成と同じであるので、図１
及び図２を参照すればよい。

【０１９９】図１５に本実施例のエリアセンサの上面図
を示す。１３０はソース信号線駆動回路、１２６はゲー
ト信号線駆動回路であり、共にスイッチング用ＴＦＴ１
０５及びＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６の駆動を制御してい
る。また１２５はセンサ用ソース信号線駆動回路、１２
７はセンサ用ゲート信号線駆動回路であり、共にリセッ
ト用ＴＦＴ１１０、バッファ用ＴＦＴ１１１及び選択用
ＴＦＴ１１２の駆動を制御している。本実施例ではソー
ス信号線駆動回路とゲート信号線駆動回路とを１つずつ
設けたが、本発明はこの構成に限定されない。ソース信
号線駆動回路を２つ設けても良い。また、ゲート信号線
駆動回路を２つ設けても良い。

【０２００】なお本明細書において、ソース信号線駆動
回路１３０、ゲート信号線駆動回路１２６、センサ用ソ
ース信号線駆動回路１２５、センサ用ゲート信号線駆動
回路１２７を駆動部と呼ぶ。

【０２０１】ソース信号線駆動回路１３０は、シフトレ
ジスタ１３０ａ、レベルシフト１３０ｂ、サンプリング
回路１３０ｃを有している。なおレベルシフトは必要に
応じて用いればよく、必ずしも用いなくとも良い。また
本実施例においてレベルシフトはシフトレジスタ１３０
ａとサンプリング回路１３０ｃとの間に設ける構成とし
たが、本発明はこの構成に限定されない。またシフトレ
ジスタ１３０ａの中にレベルシフト１３０ｂが組み込ま
れている構成にしても良い。

【０２０２】クロック信号（ＣＬＫ）、スタートパルス
信号（ＳＰ）がシフトレジスタ１３０ａに入力される。
シフトレジスタ１３０ａからアナログの信号（アナログ
信号）をサンプリングするためのサンプリング信号が出
力される。出力されたサンプリング信号はレベルシフト
１３０ｂに入力され、その電位の振幅が大きくなって出
力される。

【０２０３】レベルシフト１３０ｂから出力されたサン
プリング信号は、サンプリング回路１３０ｃに入力され
る。そしてサンプリング回路１３０ｃに入力されるアナ
ログ信号がサンプリング信号によってそれぞれサンプリ
ングされ、ソース信号線Ｓ１〜Ｓｘに入力される。

【０２０４】一方、ゲート信号線駆動回路１２６は、そ
れぞれシフトレジスタ、バッファ（いずれも図示せず）
を有している。また場合によっては、ゲート信号線駆動
回路１２６が、シフトレジスタ、バッファの他にレベル
シフトを有していても良い。

【０２０５】ゲート信号線駆動回路１２６において、シ
フトレジスタ（図示せず）からのゲート信号がバッファ
（図示せず）に供給され、対応するゲート信号線に供給
される。ゲート信号線Ｇ１〜Ｇｙには、それぞれ１ライ
ン分の画素のスイッチング用ＴＦＴ１０５のゲート電極
が接続されており、１ライン分全ての画素のスイッチン
グ用ＴＦＴ１０５を同時にオンの状態にしなくてはなら
ないので、バッファは大きな電流を流すことが可能なも
のが用いられる。

【０２０６】なおソース信号線駆動回路とゲート信号線
駆動回路の数、構成及びその動作は、本実施例で示した
構成に限定されない。本発明のエリアセンサは、公知の
ソース信号線駆動回路及びゲート信号線駆動回路を用い
ることが可能である。

【０２０７】次に、センサ部のスイッチング用ＴＦＴ１
０５及びＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６を、アナログ方式で駆
動させた場合のタイミングチャートを図１６に示す。セ
ンサ部１０１の全ての画素が一通り発光するまでの期間
を１フレーム期間Ｆと呼ぶ。１ライン期間Ｌは、１つの
ゲート信号線が選択されてから、その次に別のゲート信
号線が選択されるまでの期間を意味する。図２に示した
エリアセンサの場合、ゲート信号線はｙ本あるので、１
フレーム期間中にｙ個のライン期間Ｌ１〜Ｌｙが設けら
れている。

【０２０８】解像度が高くなるにつれて１フレーム期間
中のライン期間の数も増え、駆動回路を高い周波数で駆
動しなければならなくなる。

【０２０９】まず電源電圧線Ｖ１〜Ｖｘは一定の電源電
位に保たれている。そしてＥＬ素子１０６の対向電極の
電位である対向電位も一定の電位に保たれている。電源
電位は、電源電位がＥＬ素子１０６の画素電極に与えら
れるとＥＬ素子１０６が発光する程度に、対向電位との
間に電位差を有している。

【０２１０】第１のライン期間Ｌ１において、ゲート信
号線駆動回路１２６からゲート信号線Ｇ１に入力される
のゲート信号によって、ゲート信号線Ｇ１に接続された
全てのスイッチング用ＴＦＴ１０５はオンの状態にな
る。そして、ソース信号線Ｓ１〜Ｓｘに順にソース信号
線駆動回路１３０からアナログ信号が入力される。ソー
ス信号線Ｓ１〜Ｓｘに入力されたアナログ信号は、スイ
ッチング用ＴＦＴ１０５を介してＥＬ駆動用ＴＦＴ１０
６のゲート電極に入力される。

【０２１１】ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のチャネル形成領
域を流れる電流の大きさは、そのゲート電極に入力され
る信号の電位の高さ（電圧）によって制御される。よっ
て、ＥＬ素子１０６の画素電極に与えられる電位は、Ｅ
Ｌ駆動用ＴＦＴ１０６のゲート電極に入力されたアナロ
グ信号の電位の高さによって決まる。そしてＥＬ素子１
０５はアナログ信号の電位に制御されて発光を行う。な
お本実施例の場合、全ての画素に入力されるアナログ信
号は、同じ高さの電位に保たれている。

【０２１２】ソース信号線Ｓ１〜Ｓｘへのアナログ信号
の入力が終了すると、第１のライン期間Ｌ１が終了す
る。なお、ソース信号線Ｓ１〜Ｓｘへのアナログ信号の
入力が終了するまでの期間と水平帰線期間とを合わせて
１つのライン期間としても良い。そして次に第２のライ
ン期間Ｌ２となり、ゲート信号線Ｇ１に接続された全て
のスイッチング用ＴＦＴ１０５はオフの状態になり、ゲ
ート信号線Ｇ２に入力されるゲート信号によって、ゲー
ト信号線Ｇ２に接続された全てのスイッチング用ＴＦＴ
１０５はオンの状態になる。そして第１のライン期間Ｌ
１と同様に、ソース信号線Ｓ１〜Ｓｘに順にアナログ信
号が入力される。

【０２１３】そして上述した動作をゲート信号線Ｇｙま
で繰り返し、全てのライン期間Ｌ１〜Ｌｙが終了する。
全てのライン期間Ｌ１〜Ｌｙが終了すると、１フレーム
期間が終了する。１フレーム期間が終了することで、全
ての画素が有するＥＬ素子は発光を行う。なお全てのラ
イン期間Ｌ１〜Ｌｙと垂直帰線期間とを合わせて１フレ
ーム期間としても良い。

【０２１４】なお本実施例では、単色の画像を読み込む
エリアセンサの駆動方法について説明したが、カラー画
像を読み込む場合も同様である。ただしカラー画像を読
み込むエリアセンサの場合、１つのフレーム期間をＲＧ
Ｂに対応した３つのサブフレーム期間に分割する。そし
てＲ用のサブフレーム期間では、Ｒに対応する画素のＥ
Ｌ素子だけ発光するようなアナログ信号を全ての画素に
入力し、ＲのＥＬ素子だけ発光を行う。Ｇ用、Ｂ用のサ
ブフレーム期間においても同様に、各色に対応する画素
のＥＬ素子のみが発光を行うようにする。

【０２１５】そしてカラー画像を読み込むエリアセンサ
の場合、ＲＧＢに対応した３つのサブフレーム期間の各
サステイン期間は、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用センサフレーム期
間（ＳＦｒ、ＳＦｇ、ＳＦｂ）を含んでいることが重要
である。

【０２１６】なお本実施例の駆動方法において、センサ
部１０１に画像を表示させる場合は、アナログ信号の代
わりに画像情報を有するアナログのビデオ信号（アナロ
グビデオ信号）を入力すると、センサ部１０１に画像を
表示することが可能である。

【０２１７】なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施
例１〜４と自由に組み合わせることが可能である。

【０２１８】（実施例６）本実施例では、本発明のエリ
アセンサのセンサ部における断面図について説明する。

【０２１９】図１７に本実施例のエリアセンサの断面図
を示す。４０１はスイッチング用ＴＦＴ、４０２はＥＬ
駆動用ＴＦＴ、４０３はリセット用ＴＦＴ、４０４はバ
ッファ用ＴＦＴ、４０５は選択用ＴＦＴである。

【０２２０】また、４０６はカソード電極、４０７は光
電変換層、４０８はアノード電極である。カソード電極
４０６と、光電変換層４０７と、アノード電極４０８と
によって、フォトダイオード４２１が形成される。４１
４はセンサ用配線であり、アノード電極４０８と外部の
電源とを接続している。

【０２２１】また４０９は画素電極（陰極）、４１０は
発光層、４１１は正孔注入層、４１２は対向電極（陽
極）である。画素電極（陰極）４０９と、発光層４１０
と、正孔注入層４１１と、対向電極（陽極）４１２とで
ＥＬ素子４２２が形成される。なお４１３はバンクであ
り、隣り合う画素同士の発光層４１０を区切っている。

【０２２２】４３２は層間絶縁膜であり、４３１は光フ
ァイバプレート、またはガラスファイバプレートであ
る。４２３は被写体であり、ＥＬ素子４２２から発せら
れた光は、被写体４２３において反射し、フォトダイオ
ード４２１に照射される。本実施例では、被写体４２３
を基板４３０のＴＦＴが形成されている側に設ける。

【０２２３】本実施例においては、スイッチング用ＴＦ
Ｔ４０１、ＥＬ駆動用ＴＦＴ４０２、バッファ用ＴＦＴ
４０４、選択用ＴＦＴ４０５は全てＮチャネル型ＴＦＴ
である。またリセット用ＴＦＴ４０３はＰチャネル型Ｔ
ＦＴである。なお本発明はこの構成に限定されない。よ
ってスイッチング用ＴＦＴ４０１、ＥＬ駆動用ＴＦＴ４
０２、バッファ用ＴＦＴ４０４、選択用ＴＦＴ４０５、
リセット用ＴＦＴ４０３は、Ｎチャネル型ＴＦＴとＰチ
ャネル型ＴＦＴのどちらでも良い。

【０２２４】ただし本実施例のように、ＥＬ駆動用ＴＦ
Ｔ４０２のソース領域またはドレイン領域がＥＬ素子の
陰極と電気的に接続されている場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ
４０２はＮチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。ま
た逆に、ＥＬ駆動用ＴＦＴ４０２のソース領域またはド
レイン領域がＥＬ素子の陽極と電気的に接続されている
場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ４０２はＰチャネル型ＴＦＴで
あることが望ましい。

【０２２５】また、本実施例のように、リセット用ＴＦ
Ｔ４０３のドレイン領域がフォトダイオード４２１のカ
ソード電極４０６とが電気的に接続されている場合、リ
セット用ＴＦＴ４０３はＰチャネル型ＴＦＴ、バッファ
用ＴＦＴ４０４はＮチャネル型ＴＦＴであることが望ま
しい。逆にリセット用ＴＦＴ４０３のドレイン領域がフ
ォトダイオード４２１のアノード電極４０８と電気的に
接続され、センサ用配線４１４がカソード電極４０６と
接続されている場合、リセット用ＴＦＴ４０３はＮチャ
ネル型ＴＦＴ、バッファ用ＴＦＴ４０４はＰチャネル型
ＴＦＴであることが望ましい。

【０２２６】なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施
例１〜実施例５と自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０２２７】（実施例７）本実施例では、本発明のエリ
アセンサのセンサ部における断面図の実施例６とは異な
る例について説明する。

【０２２８】図１８に本実施例のエリアセンサの断面図
を示す。５０１はスイッチング用ＴＦＴ、５０２はＥＬ
駆動用ＴＦＴ、５０３はリセット用ＴＦＴ、５０４はバ
ッファ用ＴＦＴ、５０５は選択用ＴＦＴである。

【０２２９】また、５０６はカソード電極、５０７は光
電変換層、５０８はアノード電極である。カソード電極
５０６と、光電変換層５０７と、アノード電極５０８と
によって、フォトダイオード５２１が形成される。５１
４はセンサ用配線であり、アノード電極５０８と外部の
電源とを電気的に接続している。また、フォトダイオー
ド５２１のカソード電極５０６とリセット用ＴＦＴ５０
３のドレイン領域とは電気的に接続されている。

【０２３０】また５０９は画素電極（陽極）、５１０は
ＥＬ層、５１１は対向電極（陰極）である。画素電極
（陽極）５０９と、ＥＬ層５１０と、対向電極（陰極）
５１１とでＥＬ素子５２２が形成される。なお５１２は
バンクであり、隣り合う画素同士のＥＬ層５１０を区切
っている。

【０２３１】５２３は被写体であり、ＥＬ素子５２２か
ら発せられた光が被写体５２３上で反射し、フォトダイ
オード５２１に照射される。本実施例では、実施例６と
異なり、被写体を基板５３０のＴＦＴが形成されていな
い側に設ける。

【０２３２】本実施例では、基板５３０として、光ファ
イバプレート、またはガラスファイバプレートを用いる
ことが好ましい。また実施例１０にあるように、基板を
ガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属基板（ＳＵ
Ｓ基板）もしくはセラミックス基板とし、センサ部を形
成してから、光ファイバプレートを基板上に接着するこ
ともできる。

【０２３３】本実施例において、スイッチング用ＴＦＴ
５０１、バッファ用ＴＦＴ５０４、選択用ＴＦＴ５０５
は全てＮチャネル型ＴＦＴである。またＥＬ駆動用ＴＦ
Ｔ５０２、リセット用ＴＦＴ５０３はＰチャネル型ＴＦ
Ｔである。なお本発明はこの構成に限定されない。よっ
てスイッチング用ＴＦＴ５０１、ＥＬ駆動用ＴＦＴ５０
２、バッファ用ＴＦＴ５０４、選択用ＴＦＴ５０５、リ
セット用ＴＦＴ５０３は、Ｐチャネル型ＴＦＴとＰチャ
ネル型ＴＦＴのどちらでも良い。

【０２３４】ただし本実施例のように、ＥＬ駆動用ＴＦ
Ｔ５０２のソース領域またはドレイン領域がＥＬ素子５
２２の陽極５０９と電気的に接続されている場合、ＥＬ
駆動用ＴＦＴ５０２はＰチャネル型ＴＦＴであることが
望ましい。また逆に、ＥＬ駆動用ＴＦＴ５０２のソース
領域またはドレイン領域がＥＬ素子５２２の陰極と電気
的に接続されている場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ５０２はＮ
チャネル型ＴＦＴであることが望ましい。

【０２３５】また、本実施例のように、リセット用ＴＦ
Ｔ５０３のドレイン領域がフォトダイオード５２１のカ
ソード電極５０６と電気的に接続されている場合、リセ
ット用ＴＦＴ５０３はＰチャネル型ＴＦＴ、バッファ用
ＴＦＴ５０４はＮチャネル型ＴＦＴであることが望まし
い。逆にリセット用ＴＦＴ５０３のドレイン領域がフォ
トダイオード５２１のアノード電極５０８と電気的に接
続され、センサ用配線５１４がカソード電極５０６と電
気的に接続されている場合、リセット用ＴＦＴ５０３は
Ｎチャネル型ＴＦＴ、バッファ用ＴＦＴ５０４はＰチャ
ネル型ＴＦＴであることが望ましい。

【０２３６】なお本実施例のフォトダイオードは他のＴ
ＦＴと同時に形成することができるので、工程数を抑え
ることができる。

【０２３７】なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施
例１〜実施例６と自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０２３８】（実施例８）本実施例では、本発明のエリ
アセンサのセンサ部における断面図の実施例６、７とは
異なる例について説明する。

【０２３９】図１９に本実施例のエリアセンサの断面図
を示す。６０１はスイッチング用ＴＦＴ、６０２はＥＬ
駆動用ＴＦＴ、６０３はリセット用ＴＦＴ、６０４はバ
ッファ用ＴＦＴ、６０５は選択用ＴＦＴである。

【０２４０】また、６０６はカソード電極、６０７は光
電変換層、６０８はアノード電極である。カソード電極
６０６と、光電変換層６０７と、アノード電極６０８と
によって、フォトダイオード６２１が形成される。６１
４はセンサ用配線であり、アノード電極６０８と外部の
電源とを接続している。また、フォトダイオード６２１
のカソード電極６０６とリセット用ＴＦＴ６０３のドレ
イン領域とは電気的に接続されている

【０２４１】また６０９は画素電極（陽極）、６１０は
ＥＬ層、６１１は対向電極（陰極）である。画素電極
（陽極）６０９と、ＥＬ層６１０と、対向電極（陰極）
６１１とでＥＬ素子６２２が形成される。なお６１２は
バンクであり、隣り合う画素同士のＥＬ層６１０を区切
っている。

【０２４２】６２３は被写体であり、ＥＬ素子６２２か
ら発せられた光が被写体６２３上で反射し、フォトダイ
オード６２１に照射される。本実施例では、被写体６２
３を基板６３０のＴＦＴが形成されていない側に設け
る。

【０２４３】本実施例では、基板６３０として、光ファ
イバプレート、またはガラスファイバプレートを用いる
ことが好ましい。また実施例１０にあるように、基板を
ガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属基板（ＳＵ
Ｓ基板）もしくはセラミックス基板とし、センサ部を形
成してから、光ファイバプレートを基板上に接着するこ
ともできる。

【０２４４】本実施例において、スイッチング用ＴＦＴ
６０１、バッファ用ＴＦＴ６０４、選択用ＴＦＴ６０５
は全てＮチャネル型ＴＦＴである。またＥＬ駆動用ＴＦ
Ｔ６０２、リセット用ＴＦＴ６０３はＰチャネル型ＴＦ
Ｔである。なお本発明はこの構成に限定されない。よっ
てスイッチング用ＴＦＴ６０１、ＥＬ駆動用ＴＦＴ６０
２、バッファ用ＴＦＴ６０４、選択用ＴＦＴ６０５、リ
セット用ＴＦＴ６０３は、Ｎチャネル型ＴＦＴとＰチャ
ネル型ＴＦＴのどちらでも良い。

【０２４５】ただし本実施例のように、ＥＬ駆動用ＴＦ
Ｔ６０２のソース領域またはドレイン領域がＥＬ素子の
陽極と電気的に接続されている場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ
６０２はＰチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。ま
た逆に、ＥＬ駆動用ＴＦＴ６０２のソース領域またはド
レイン領域がＥＬ素子の陰極と電気的に接続されている
場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ６０２はＮチャネル型ＴＦＴで
あることが望ましい。

【０２４６】また、本実施例のように、リセット用ＴＦ
Ｔ６０３のドレイン領域がフォトダイオード６２１のカ
ソード電極６０６と電気的に接続されている場合、リセ
ット用ＴＦＴ６０３はＰチャネル型ＴＦＴ、バッファ用
ＴＦＴ６０４はＮチャネル型ＴＦＴであることが望まし
い。逆にリセット用ＴＦＴ６０３のドレイン領域がフォ
トダイオード６２１のアノード電極６０８と電気的に接
続されていて、センサ用配線６１４がカソード電極６０
６と接続されている場合、リセット用ＴＦＴ６０３はＮ
チャネル型ＴＦＴ、バッファ用ＴＦＴ６０４はＰチャネ
ル型ＴＦＴであることが望ましい。

【０２４７】なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施
例１〜実施例７と自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０２４８】（実施例９）本実施例では、本発明のエリ
アセンサのセンサ部における断面図の実施例６〜８とは
異なる例について説明する。

【０２４９】図１９に本実施例のエリアセンサの断面図
を示す。７０１はスイッチング用ＴＦＴ、７０２はＥＬ
駆動用ＴＦＴ、７０３はリセット用ＴＦＴ、７０４はバ
ッファ用ＴＦＴ、７０５は選択用ＴＦＴである。

【０２５０】また、７０６はカソード電極、７０７は光
電変換層、７０８はアノード電極である。カソード電極
７０６と、光電変換層７０７と、アノード電極７０８と
によって、フォトダイオード７２１が形成される。７１
４はセンサ用配線であり、カソード電極７０６と外部の
電源とを接続している。また、フォトダイオード７２１
のアノード電極７０８とリセット用ＴＦＴ７０３のドレ
イン領域とは電気的に接続されている

【０２５１】また７０９は画素電極（陰極）、７１０は
発光層、７１１は正孔注入層、７１２は対向電極（陽
極）である。画素電極（陰極）７０９と、発光層７１０
と、正孔注入層７１１と、対向電極（陽極）７１２とで
ＥＬ素子７２２が形成される。なお７１３はバンクであ
り、隣り合う画素同士の発光層７１０を区切っている。

【０２５２】７３２は層間絶縁膜であり、７３１は光フ
ァイバプレート、またはガラスファイバプレートであ
る。７２３は被写体であり、ＥＬ素子７２２から発せら
れた光は、被写体７２３上で反射し、フォトダイオード
７２１に照射される。本実施例では、被写体７２３を基
板７３０のＴＦＴが形成されている側に設ける。

【０２５３】本実施例において、スイッチング用ＴＦＴ
７０１、ＥＬ駆動用ＴＦＴ７０２、リセット用ＴＦＴ７
０３は全てＮチャネル型ＴＦＴである。またバッファ用
ＴＦＴ７０４、選択用ＴＦＴ７０５はＰチャネル型ＴＦ
Ｔである。なお本発明はこの構成に限定されない。よっ
てスイッチング用ＴＦＴ７０１、ＥＬ駆動用ＴＦＴ７０
２、バッファ用ＴＦＴ７０４、選択用ＴＦＴ７０５、リ
セット用ＴＦＴ７０３は、Ｎチャネル型ＴＦＴとＰチャ
ネル型ＴＦＴのどちらでも良い。

【０２５４】ただし本実施例のように、ＥＬ駆動用ＴＦ
Ｔ７０２のソース領域またはドレイン領域がＥＬ素子７
２２の陰極７０９と電気的に接続されている場合、ＥＬ
駆動用ＴＦＴ７０２はＮチャネル型ＴＦＴであることが
望ましい。また逆に、ＥＬ駆動用ＴＦＴ７０２のソース
領域またはドレイン領域がＥＬ素子７２２の陽極７１２
と電気的に接続されている場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ７０
２はＰチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。

【０２５５】また、本実施例のように、リセット用ＴＦ
Ｔ７０３のドレイン領域がフォトダイオード７２１のア
ノード電極７０８と電気的に接続されている場合、リセ
ット用ＴＦＴ７０３はＮチャネル型ＴＦＴ、バッファ用
ＴＦＴ７０４はＰチャネル型ＴＦＴであることが望まし
い。逆にリセット用ＴＦＴ７０３のドレイン領域がフォ
トダイオード７２１のカソード電極７０６と接続され、
センサ用配線７１４がアノード電極７０８と接続されて
いる場合、リセット用ＴＦＴ７０３はＰチャネル型ＴＦ
Ｔ、バッファ用ＴＦＴ７０４はＮチャネル型ＴＦＴであ
ることが望ましい。

【０２５６】なお本実施例のフォトダイオード７２１は
他のＴＦＴと同時に形成することができるので、工程数
を抑えることができる。

【０２５７】なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施
例１〜実施例８と自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０２５８】（実施例１０）本実施例では、本発明のエ
リアセンサのセンサ部の作製方法について、図２１〜図
２４を用いて説明する。

【０２５９】まず、図２１（Ａ）に示すように、ガラス
基板２００上に下地膜２０１を３００ｎｍの厚さに形成
する。本実施例では下地膜２０１として窒化酸化珪素膜
を積層して用いる。この時、ガラス基板２００に接する
方の窒素濃度を１０〜２５ｗｔ％としておくと良い。ま
た、下地膜２０１に放熱効果を持たせることは有効であ
り、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を設けて
も良い。

【０２６０】次に下地膜２０１の上に５０ｎｍの厚さの
非晶質珪素膜（図示せず））を公知の成膜法で形成す
る。なお、非晶質珪素膜に限定する必要はなく、非晶質
構造を含む半導体膜（微結晶半導体膜を含む）であれば
良い。さらに非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶
質構造を含む化合物半導体膜でも良い。また、膜厚は２
０〜１００ｎｍの厚さであれば良い。

【０２６１】そして、公知の技術により非晶質珪素膜を
結晶化し、結晶質珪素膜（多結晶シリコン膜若しくはポ
リシリコン膜ともいう）２０２を形成する。公知の結晶
化方法としては、電熱炉を使用した熱結晶化方法、レー
ザー光を用いたレーザーアニール結晶化法、赤外光を用
いたランプアニール結晶化法がある。本実施例では、Ｘ
ｅＣｌガスを用いたエキシマレーザー光を用いて結晶化
する。

【０２６２】なお、本実施例では線状に加工したパルス
発振型のエキシマレーザー光を用いるが、矩形であって
も良いし、連続発振型のアルゴンレーザー光や連続発振
型のエキシマレーザー光を用いることもできる。

【０２６３】また、本実施例では結晶質珪素膜をＴＦＴ
の活性層として用いるが、非晶質珪素膜を用いることも
可能である。

【０２６４】なお、オフ電流を低減する必要のあるスイ
ッチング用ＴＦＴの活性層を非晶質珪素膜で形成し、Ｅ
Ｌ駆動用ＴＦＴの活性層を結晶質珪素膜で形成すること
は有効である。非晶質珪素膜はキャリア移動度が低いた
め電流を流しにくくオフ電流が流れにくい。即ち、電流
を流しにくい非晶質珪素膜と電流を流しやすい結晶質珪
素膜の両者の利点を生かすことができる。

【０２６５】次に、図２１（Ｂ）に示すように、結晶質
珪素膜２０２上に酸化珪素膜でなる保護膜２０３を１３
０ｎｍの厚さに形成する。この厚さは１００〜２００ｎ
ｍ（好ましくは１３０〜１７０ｎｍ）の範囲で選べば良
い。また、珪素を含む絶縁膜であれば他の膜でも良い。
この保護膜２０３は不純物を添加する際に結晶質珪素膜
が直接プラズマに曝されないようにするためと、微妙な
濃度制御を可能にするために設ける。

【０２６６】そして、その上にレジストマスク２０４
a、２０４ｂ、２０４ｃを形成し、保護膜２０３を介し
てｎ型を付与する不純物元素（以下、ｎ型不純物元素と
いう）を添加する。なお、ｎ型不純物元素としては、代
表的には周期表の１５族に属する元素、典型的にはリン
又は砒素を用いることができる。なお、本実施例ではフ
ォスフィン（ＰＨ₃）を質量分離しないでプラズマ励起
したプラズマドーピング法を用い、リンを１×１０¹⁸at
oms/cm³の濃度で添加する。勿論、質量分離を行うイオ
ンインプランテーション法を用いても良い。

【０２６７】この工程により形成されるｎ型不純物領域
（ｂ）２０５ａ、２０５ｂには、ｎ型不純物元素が２×
１０¹⁶〜５×１０¹⁹atoms/cm³（代表的には５×１０¹⁷
〜５×１８¹⁸atoms/cm³）の濃度で含まれるようにドー
ズ量を調節する。

【０２６８】次に、図２１（Ｃ）に示すように、保護膜
２０３、レジストマスク２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ
を除去し、添加したｎ型不純物元素の活性化を行う。活
性化手段は公知の技術を用いれば良いが、本実施例では
エキシマレーザー光の照射（レーザーアニール）により
活性化する。勿論、パルス発振型でも連続発振型でも良
いし、エキシマレーザー光に限定する必要はない。但
し、添加された不純物元素の活性化が目的であるので、
結晶質珪素膜が溶融しない程度のエネルギーで照射する
ことが好ましい。なお、保護膜２０３をつけたままレー
ザー光を照射しても良い。

【０２６９】なお、このレーザー光による不純物元素の
活性化に際して、熱処理（ファーネスアニール）による
活性化を併用しても構わない。熱処理による活性化を行
う場合は、基板の耐熱性を考慮して４５０〜５５０℃程
度の熱処理を行えば良い。

【０２７０】この工程によりｎ型不純物領域（ｂ）２０
５ａ、２０５ｂの端部、即ち、ｎ型不純物領域（ｂ）２
０５ａ、２０５ｂの周囲に存在するｎ型不純物元素を添
加していない領域との境界部（接合部）が明確になる。
このことは、後にＴＦＴが完成した時点において、ＬＤ
Ｄ領域とチャネル形成領域とが非常に良好な接合部を形
成しうることを意味する。

【０２７１】次に、図２１（Ｄ）に示すように、結晶質
珪素膜の不要な部分を除去して、島状の半導体膜（以
下、活性層という）２０６〜２１０を形成する。

【０２７２】次に、図２２（Ａ）に示すように、活性層
２０６〜２１０を覆ってゲート絶縁膜２１１を形成す
る。ゲート絶縁膜２１１としては、１０〜２００ｎｍ、
好ましくは５０〜１５０ｎｍの厚さの珪素を含む絶縁膜
を用いれば良い。これは単層構造でも積層構造でも良
い。本実施例では１１０ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用い
る。

【０２７３】次に、２００〜４００ｎｍ厚の導電膜を形
成し、パターニングしてゲート電極２１２〜２１６を形
成する。なお本実施例では、ゲート電極とゲート電極に
電気的に接続された引き回しのための配線（以下、ゲー
ト配線という）とを同一材料で形成している。勿論、ゲ
ート電極と、ゲート配線とを別の材料で形成しても良
い。具体的にはゲート電極よりも低抵抗な材料をゲート
配線として用いても良い。これは、ゲート電極としては
微細加工が可能な材料を用い、ゲート配線には微細加工
はできなくとも配線抵抗が小さい材料を用いるためであ
る。このような構造とすることでゲート配線の配線抵抗
を非常に小さくすることができるため、面積の大きいセ
ンサ部を形成することができる。即ち、画面の大きさが
対角１０インチ以上（さらには３０インチ以上）のセン
サ部を有するエリアセンサを実現する上で、上記の画素
構造は極めて有効である。

【０２７４】また、ゲート電極は単層の導電膜で形成し
ても良いが、必要に応じて二層、三層といった積層膜と
することが好ましい。ゲート電極２１２〜２１６の材料
としては公知のあらゆる導電膜を用いることができる。

【０２７５】代表的には、アルミニウム（Ａｌ）、タン
タル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、
タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、シリコン（Ｓ
ｉ）から選ばれた元素でなる膜、または前記元素の窒化
物膜（代表的には窒化タンタル膜、窒化タングステン
膜、窒化チタン膜）、または前記元素を組み合わせた合
金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金、Ｍｏ−Ｔａ合金）、ま
たは前記元素のシリサイド膜（代表的にはタングステン
シリサイド膜、チタンシリサイド膜）を用いることがで
きる。勿論、単層で用いても積層して用いても良い。

【０２７６】本実施例では、３０ｎｍ厚の窒化タングス
テン（ＷＮ）膜と、３７０ｎｍ厚のタングステン（Ｗ）
膜とでなる積層膜を用いる。これはスパッタ法で形成す
れば良い。また、スパッタガスとしてＸｅ、Ｎｅ等の不
活性ガスを添加すると応力による膜はがれを防止するこ
とができる。

【０２７７】またこの時、ゲート電極２１３、２１６は
それぞれｎ型不純物領域（ｂ）２０５ａ、２０５ｂの一
部とゲート絶縁膜２１１を介して重なるように形成す
る。この重なった部分が後にゲート電極と重なったＬＤ
Ｄ領域となる。

【０２７８】次に、図２２（Ｂ）に示すように、ゲート
電極２１２〜２１６をマスクとして自己整合的にｎ型不
純物元素（本実施例ではリン）を添加する。こうして形
成されるｎ型不純物領域（ｃ）２１７〜２２４にはｎ型
不純物領域（ｂ）２０５ａ、２０５ｂの１／２〜１／１
０（代表的には１／３〜１／４）の濃度でリンが添加さ
れるように調節する。具体的には、１×１０¹⁶〜５×１
０¹⁸atoms/cm³（典型的には３×１０¹⁷〜３×１０¹⁸ato
ms/cm³の濃度が好ましい。

【０２７９】次に、図２２（Ｃ）に示すように、ゲート
電極２１２、２１４、２１５を覆う形でレジストマスク
２２５ａ〜２２５ｃを形成し、ｎ型不純物元素（本実施
例ではリン）を添加して高濃度にリンを含むｎ型不純物
領域（ａ）２２６〜２３３を形成する。ここでもフォス
フィン（ＰＨ₃）を用いたイオンドープ法で行い、この
領域のリンの濃度は１×１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm³
（代表的には２×１０² ⁰〜５×１０²¹atoms/cm³）とな
るように調節する。

【０２８０】この工程によってＮチャネル型ＴＦＴのソ
ース領域若しくはドレイン領域が形成される。そしてＮ
チャネル型ＴＦＴでは、図２２（Ｂ）の工程で形成した
ｎ型不純物領域２１７、２１８、２２２、２２３の一部
を残す。この残された領域がＬＤＤ領域となる。

【０２８１】次に、図２２（Ｄ）に示すように、レジス
トマスク２２５ａ〜２２５ｃを除去し、新たにレジスト
マスク２３４ａ、２３４ｂを形成する。そして、ｐ型不
純物元素（本実施例ではボロン）を添加し、高濃度にボ
ロンを含むｐ型不純物領域２３５、２３６を形成する。
ここではジボラン（Ｂ₂Ｈ₆を用いたイオンドープ法によ
り３×１０²⁰〜３×１０²¹atoms/cm³（代表的には５×
１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm³）濃度となるようにボロ
ンを添加する。

【０２８２】なお、不純物領域２３５、２３６には既に
１×１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm³の濃度でリンが添加
されているが、ここで添加されるボロンはその少なくと
も３倍以上の濃度で添加される。そのため、予め形成さ
れていたｎ型の不純物領域は完全にｐ型に反転し、ｐ型
の不純物領域として機能する。

【０２８３】次に、レジストマスク２３４ａ、２３４ｂ
を除去した後、それぞれの濃度で添加されたｎ型または
ｐ型不純物元素を活性化する。活性化手段としては、フ
ァーネスアニール法、レーザーアニール法、またはラン
プアニール法で行うことができる。本実施例では電熱炉
において窒素雰囲気中、５５０℃、４時間の熱処理を行
う。

【０２８４】このとき雰囲気中の酸素を極力排除するこ
とが重要である。なぜならば酸素が少しでも存在してい
ると露呈したゲート電極の表面が酸化され、抵抗の増加
を招くからである。従って、上記活性化工程における処
理雰囲気中の酸素濃度は１ｐｐｍ以下、好ましくは０．
１ｐｐｍ以下とすることが望ましい。

【０２８５】次に、図２３（Ａ）に示すように、第１層
間絶縁膜２３７を形成する。第１層間絶縁膜２３７とし
ては、珪素を含む絶縁膜を単層で用いるか、その中で組
み合わせた積層膜を用いれば良い。また、膜厚は４００
ｎｍ〜１．５μmとすれば良い。本実施例では、２００
ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜の上に８００ｎｍ厚の酸化珪素
膜を積層した構造とする。

【０２８６】さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気
中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い
水素化処理を行う。この工程は熱的に励起された水素に
より半導体膜の不対結合手を水素終端する工程である。
水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマに
より励起された水素を用いる）を行っても良い。

【０２８７】なお、水素化処理は第１層間絶縁膜２３７
を形成する間に入れても良い。即ち、２００ｎｍ厚の窒
化酸化珪素膜を形成した後で上記のように水素化処理を
行い、その後で残り８００ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成し
ても構わない。

【０２８８】次に、ゲート絶縁膜２１１及び第１層間絶
縁膜２３７に対してコンタクトホールを形成し、ソース
配線２３８〜２４２と、ドレイン配線２４３〜２４７を
形成する。なお、本実施例ではこの電極を、Ｔｉ膜を１
００ｎｍ、Ｔｉを含むアルミニウム膜を３００ｎｍ、Ｔ
ｉ膜１５０ｎｍをスパッタ法で連続形成した３層構造の
積層膜とする。勿論、他の導電膜でも良い。

【０２８９】次に、５０〜５００ｎｍ（代表的には２０
０〜３００ｎｍ）の厚さで第１パッシベーション膜２４
８を形成する。本実施例では第１パッシベーション膜２
４８として３００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。こ
れは窒化珪素膜で代用しても良い。なお、窒化酸化珪素
膜の形成に先立ってＨ₂、ＮＨ₃等水素を含むガスを用い
てプラズマ処理を行うことは有効である。この前処理に
より励起された水素が第１層間絶縁膜２３７に供給さ
れ、熱処理を行うことで、第１パッシベーション膜２４
８の膜質が改善される。それと同時に、第１層間絶縁膜
２３７に添加された水素が下層側に拡散するため、効果
的に活性層を水素化することができる。

【０２９０】次に、図２３（Ｂ）に示すように有機樹脂
からなる第２層間絶縁膜２４９を形成する。有機樹脂と
してはポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベ
ンゾシクロブテン）等を使用することができる。特に、
第２層間絶縁膜２４９は平坦化の意味合いが強いので、
平坦性に優れたアクリルが好ましい。本実施例ではＴＦ
Ｔによって形成される段差を十分に平坦化しうる膜厚で
アクリル膜を形成する。好ましくは１〜５μm（さらに
好ましくは２〜４μm）とすれば良い。

【０２９１】次に、第２層間絶縁膜２４９及び第１パッ
シベーション膜２４８にドレイン配線２４５に達するコ
ンタクトホールを形成し、ドレイン配線２４５に接する
ようにフォトダイオードのカソード電極２５０を形成す
る。本実施例では、カソード電極２５０としてスパッタ
法によって形成したアルミニウム膜を用いたが、その他
の金属、例えばチタン、タンタル、タングステン、銅を
用いることができる。また、チタン、アルミニウム、チ
タンでなる積層膜を用いてもよい。

【０２９２】次に、水素を含有する非晶質珪素膜を基板
全面に成膜した後にパターニングし、光電変換層２５１
を形成する。次に、基板全面に透明導電膜を形成する。
本実施例では透明導電膜として厚さ２００ｎｍのＩＴＯ
をスパッタ法で成膜する。透明導電膜をパターニング
し、アノード電極２５２を形成する。（図２３（Ｃ））

【０２９３】次に、図２４（Ａ）に示すように第３層間
絶縁膜２５３を形成する。第３層間絶縁膜２５３とし
て、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アク
リル等の樹脂を用いることで、平坦な表面を得ることが
できる。本実施例では、第３層間絶縁膜２５３として厚
さ０．７μｍのポリイミド膜を基板全面に形成した。

【０２９４】次に、第３層間絶縁膜２５３、第２層間絶
縁膜２４９及び第１パッシベーション膜２４８にドレイ
ン配線２４７に達するコンタクトホールを形成し、画素
電極２５５を形成する。また第３層間絶縁膜２５３に、
アノード電極２５２に達するコンタクトホールを形成
し、センサ用配線２５４を形成する。本実施例ではアル
ミニウム合金膜（１wt%のチタンを含有したアルミニウ
ム膜）を３００ｎｍの厚さに形成し、パターニングを行
ってセンサ用配線２５４及び画素電極２５５を同時に形
成する。

【０２９５】次に、図２４（Ｂ）に示すように、樹脂材
料でなるバンク２５６を形成する。バンク２５６は１〜
２μm厚のアクリル膜またはポリイミド膜をパターニン
グして形成すれば良い。バンク２５６はソース配線２４
１上に沿って形成しても良いし、ゲート配線（図示せ
ず）上に沿って形成しても良い。なおバンク２５６を形
成している樹脂材料に顔料等を混ぜ、バンク２５６を遮
蔽膜として用いても良い。

【０２９６】次に、発光層２５７を形成する。具体的に
は、発光層２５７となる有機ＥＬ材料をクロロフォル
ム、ジクロロメタン、キシレン、トルエン、テトラヒド
ロフラン等の溶媒に溶かして塗布し、その後、熱処理を
行うことにより溶媒を揮発させる。こうして有機ＥＬ材
料でなる被膜（発光層）が形成される。

【０２９７】なお、本実施例では一画素しか図示されて
いないが、このとき同時に赤色に発光する発光層、緑色
に発光する発光層及び青色に発光する発光層が形成され
る。本実施例では、赤色に発光する発光層としてシアノ
ポリフェニレンビニレン、緑色に発光する発光層として
ポリフェニレンビニレン、青色に発光する発光層として
ポリアルキルフェニレンを各々５０ｎｍの厚さに形成す
る。また、溶媒としては１，２−ジクロロメタンを用
い、８０〜１５０℃のホットプレートで１〜５分の熱処
理を行って揮発させる。

【０２９８】次に、正孔注入層２５８を２０ｎｍの厚さ
に形成する。正孔注入層２５８は全ての画素に共通で設
ければ良いので、スピンコート法または印刷法を用いて
形成すれば良い。本実施例ではポリチオフェン（ＰＥＤ
ＯＴ）を水溶液として塗布し、１００〜１５０℃のホッ
トプレートで１〜５分の熱処理を行って水分を揮発させ
る。この場合、ポリフェニレンビニレンやポリアルキル
フェニレンが水に溶けないため、発光層２５７を溶解さ
せることなく正孔注入層２５８を形成することが可能で
ある。

【０２９９】なお、正孔注入層２５８として低分子系有
機ＥＬ材料を用いることも可能である。その場合は、蒸
着法を用いて形成すれば良い。

【０３００】本実施例ではＥＬ層を発光層及び正孔注入
層でなる２層構造とするが、その他に正孔輸送層、電子
注入層、電子輸送層等を設けても構わない。このように
組み合わせは既に様々な例が報告されており、そのいず
れの構成を用いても構わない。

【０３０１】発光層２５７及び正孔注入層２５８を形成
したら、対向電極として透明導電膜でなる陽極２５９を
１２０ｎｍの厚さに形成する。本実施例では、酸化イン
ジウムに１０〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を添加した透明導
電膜を用いる。成膜方法は、発光層２５７や正孔注入層
２５８を劣化させないように室温で蒸着法により形成す
ることが好ましい。

【０３０２】陽極２５９を形成したら、図２４（Ｂ）に
示すように第４層間絶縁膜２６０を形成する。第４層間
絶縁膜２６０として、ポリイミド、ポリアミド、ポリイ
ミドアミド、アクリル等の樹脂を用いることで、平坦な
表面を得ることができる。本実施例では、第４層間絶縁
膜２６０として厚さ０．７μｍのポリイミド膜を基板全
面に形成した。

【０３０３】こうして図２４（Ｂ）に示すような構造の
基板が完成する。なお、バンク２５６を形成した後、第
４層間絶縁膜２６０を形成するまでの工程をマルチチャ
ンバー方式（またはインライン方式）の薄膜形成装置を
用いて、空気解放せずに連続的に処理することは有効で
ある。

【０３０４】２７０はバッファ用ＴＦＴ、２７１は選択
用ＴＦＴ、２７２はリセット用ＴＦＴ、２７３はスイッ
チング用ＴＦＴ、２７４はＥＬ駆動用ＴＦＴである。

【０３０５】本実施例では、バッファ用ＴＦＴ２７０及
びスイッチング用ＴＦＴ２７３がＮチャネル型ＴＦＴで
あり、それぞれソース領域側とドレイン領域側の両方に
それぞれＬＤＤ領域２８１〜２８４を有している。なお
このＬＤＤ領域２８１〜２８４はゲート絶縁膜２１１を
間に介してゲート電極２１２、２１５と重なっていな
い。上記構成により、バッファ用ＴＦＴ２７０及びスイ
ッチング用ＴＦＴ２７３は、極力ホットキャリア注入を
低減させることができる。

【０３０６】また本実施例では、選択用ＴＦＴ２７１及
びＥＬ駆動用ＴＦＴ２７４がＮチャネル型ＴＦＴであ
り、それぞれドレイン領域側にのみそれぞれＬＤＤ領域
２８３、２８６を有している。なおこのＬＤＤ領域２８
３、２８６はゲート絶縁膜２１１を間に介してゲート電
極２１３、２１６と重なっている。

【０３０７】ドレイン領域側のみにＬＤＤ領域２８３、
２８６を形成しているのは、ホットキャリア注入を低減
させ、なおかつ動作速度を落とさないための配慮であ
る。また、この選択用ＴＦＴ２７１及びＥＬ駆動用ＴＦ
Ｔ２７４はオフ電流値をあまり気にする必要はなく、そ
れよりも動作速度を重視した方が良い。従って、ＬＤＤ
領域２８３、２８６は完全にゲート電極２１３、２１６
と重ねてしまい、極力抵抗成分を少なくすることが望ま
しい。即ち、いわゆるオフセットはなくした方がよい。
特に、ソース信号線駆動回路又はゲート信号線駆動回路
を１５Ｖ〜２０Ｖで駆動させる場合、本実施例のＥＬ駆
動用ＴＦＴ２７４の上記構成は、ホットキャリア注入を
低減させ、なおかつ動作速度を落とさないのに有効であ
る。

【０３０８】また本実施例では、リセット用ＴＦＴ２７
２はＰチャネル型ＴＦＴであり、ＬＤＤ領域を有してい
ない。Ｐチャネル型ＴＦＴは、ホットキャリア注入によ
る劣化が殆ど気にならないので、特にＬＤＤ領域を設け
なくても良い。勿論、Ｎチャネル型ＴＦＴと同様にＬＤ
Ｄ領域を設け、ホットキャリア対策を講じることも可能
である。また、リセット用ＴＦＴ２７２がＮチャネル型
ＴＦＴであっても良い。

【０３０９】なお、実際には図２４（Ｂ）まで完成した
ら、さらに外気に曝されないように気密性が高く、脱ガ
スの少ない保護フィルム（ラミネートフィルム、紫外線
硬化樹脂フィルム等）や透光性のシーリング材でパッケ
ージング（封入）することが好ましい。その際、シーリ
ング材の内部を不活性雰囲気にしたり、内部に吸湿性材
料（例えば酸化バリウム）を配置したりするとＥＬ素子
の信頼性が向上する。

【０３１０】また、パッケージング等の処理により気密
性を高めたら、基板上に形成された素子又は回路から引
き回された端子と外部信号端子とを接続するためのコネ
クター（フレキシブルプリントサーキット：ＦＰＣ）を
取り付けて製品として完成する。このような出荷できる
状態にまでした状態を本明細書中ではエリアセンサとい
う。

【０３１１】なお、本発明は上述した作製方法に限定さ
れず、公知の方法を用いて作製することが可能である。
なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施例１〜実施例
９と自由に組み合わせることが可能である。

【０３１２】（実施例１１）本発明を実施して形成され
たエリアセンサは、様々な電子機器に用いることができ
る。その様な本発明の電子機器としては、スキャナ、デ
ジタルスチルカメラ、Ｘ線カメラ、携帯情報端末（モバ
イルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機）、ノー
ト型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、テレビ電話
等が上げられる。本実施例では、一例として、携帯型ハ
ンドスキャナーについて図３７を用いて説明する。

【０３１３】図４１（ａ）は携帯型ハンドスキャナーで
あり、本体９０１、センサ部９０２、上部カバー９０
３、外部接続ポート９０４、操作スイッチ９０５で構成
されている。図４１（ｂ）は図４１（ａ）と同じ携帯型
ハンドスキャナーの上部カバー９０３を閉じた図であ
る。

【０３１４】本発明のエリアセンサは、読み込んだ画像
をセンサ部９０２において表示することが可能であり、
新たに電子ディスプレイをエリアセンサに設けなくと
も、その場で読み込んだ画像を確認することができる。

【０３１５】またエリアセンサ９０２で読み込んだ画像
信号を、外部接続ポート９０４から携帯型ハンドスキャ
ナーの外部に接続されている電子機器に送り、ソフト上
で画像を補正、合成、編集等を行うことも可能である。

【０３１６】なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施
例１〜実施例１０と自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０３１７】（実施例１２）本発明を実施して形成され
たエリアセンサは、様々な電子機器に用いることが出来
るが、本実施例では、実施例１２とは別の携帯型ハンド
スキャナーについて図４２を用いて説明する。

【０３１８】９５１はセンサ基板、９５２はセンサ部、
９５３はタッチパネル、９５４はタッチペンである。タ
ッチパネル９５３は透光性を有しており、センサ部９５
２から発せられる光及び、センサ部９５２に入射する光
を透過することができ、タッチパネル９５３を通して被
写体上の画像を読み込むことができる。またセンサ部９
５２に画像が表示されている場合にも、タッチパネル９
５３を通して、センサ部９５２上の画像を見ることが可
能である。

【０３１９】タッチペン９５４がタッチパネル９５３に
触れると、タッチペン９５４とタッチパネル９５３とが
接している部分の位置の情報を、電気信号としてエリア
センサに取り込むことができる。本実施例で用いられる
タッチパネル９５３及びタッチペン９５４は、タッチパ
ネル９５３が透光性を有していて、なおかつタッチペン
９５４とタッチパネル９５３とが接している部分の位置
の情報を、電気信号としてエリアセンサに取り込むこと
ができるものならば、公知のものを用いることができ
る。

【０３２０】上記構成を有する本発明のエリアセンサ
は、画像を読み込んで、センサ部９５２に読み込んだ画
像を表示し、取り込んだ画像にタッチペン９５４で書き
込みを行うことができる。そして本発明のエリアセンサ
は、画像の読み込み、画像の表示、画像への書き込み
を、全てセンサ部９５２において行うことができる。よ
ってエリアセンサ自体の大きさを抑え、なおかつ様々な
機能をエリアセンサに持たせることができる。

【０３２１】なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施
例１〜実施例１１と自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０３２２】

【発明の効果】本発明は、ファイバプレート（光ファイ
バプレートまたはガラスファイバプレート）をセンサ部
と被写体の間に設けたエリアセンサ及びエリアセンサを
備えた表示装置を提供するものである。ファイバプレー
トを設けることにより、被写体の情報を正確に認識出来
ない原因となっていたノイズ光が、ファイバに設けられ
た光吸収層に吸収される。その結果、ノイズ光がフォト
ダイオードに入射することを防ぐことが出来るため、凹
凸のある被写体を正確に読み取ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】センサ部の回路図。

【図２】画素の回路図。

【図３】エリアセンサ上面図。

【図４】センサ用駆動回路上面図。

【図５】フォトダイオード部の回路図。

【図６】フォトダイオード部の回路図。

【図７】センサ用ソース駆動回路の回路図。

【図８】最終出力増幅用回路の回路図。

【図９】最終出力増幅用回路の回路図。

【図１０】エリアセンサのタイミングチャート。

【図１１】エリアセンサのタイミングチャート。

【図１２】エリアセンサ上面図。

【図１３】画像の読み取りの際のＥＬ素子の発光のタイ
ミングチャート。

【図１４】画像の表示の際のＥＬ素子の発光のタイミン
グチャート。

【図１５】エリアセンサ上面図。

【図１６】画像の読みとりの際のＥＬ素子の発光のタイ
ミングチャート。

【図１７】センサ部の断面図。

【図１８】センサ部の断面図

【図１９】センサ部の断面図

【図２０】センサ部の断面図

【図２１】センサ部の作製工程図。

【図２２】センサ部の作製工程図。

【図２３】センサ部の作製工程図。

【図２４】センサ部の作製工程図。

【図２５】スネルの法則の図。

【図２６】画像の読み取りの際の被写体とセンサ部との
関係の図。

【図２７】画像の読み取りの際の被写体とセンサ部との
関係の図。

【図２８】画像の読み取りの際の被写体とセンサ部との
関係の図。

【図２９】ガラスファイバプレートの図。

【図３０】ガラスファイバに光が照射された場合の光の
進行方向を示す図。

【図３１】光ファイバプレートの図。

【図３２】光ファイバに光が照射された場合の光の進行
方向を示す図。

【図３３】光ファイバに光が照射された場合の光の進行
方向を示す図。

【図３４】本発明のエリアセンサの実施の形態の一例の
図。

【図３５】本発明のエリアセンサの実施の形態の一例の
図。

【図３６】本発明のエリアセンサの実施の形態の一例の
図。

【図３７】本発明のエリアセンサの実施の形態の一例の
図。

【図３８】本発明のエリアセンサの実施の形態の一例の
図。

【図３９】入射角と反射率の関係のグラフ。

【図４０】イメージセンサ素子を有するスキャナの図。

【図４１】本発明の表示装置の一例である携帯ハンドス
キャナーの外観図。

【図４２】本発明の表示装置の一例であるタッチパネル
付き表示装置の外観図。

【符号の簡単な説明】

１０１センサ部１０２画素１０５スイッチング用ＴＦＴ１０６ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０７ＥＬ素子１０８コンデンサ１１０リセット用ＴＦＴ１１１バッファ用ＴＦＴ１１２選択用ＴＦＴ１１３フォトダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/30 ３３８Ｇ０９Ｆ 9/30 ３３８５Ｇ４３５３６５３６５ＺＧ０９Ｇ 3/30 Ｇ０９Ｇ 3/30 ＺＨ０１Ｌ 27/14 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｄ 27/146 31/02 Ｃ 31/0232 27/14 ＣＦターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA05 CA03 CA19 CB05 CB06 FB03 FB09 FB13 FB24 FC02 GA03 GA04 GA09 5B047 AB04 BB04 BC08 BC12 BC14 CA19 CA23 5C080 AA06 BB05 CC03 DD21 GG06 GG07 JJ02 JJ05 JJ06 5C094 AA22 BA03 BA27 ED04 ED11 5F088 AA02 BA03 BA20 BB03 BB08 EA04 GA02 GA09 HA20 JA14 KA08 KA10 5G435 BB05 CC09 DD10 DD13 FF03 LL13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光電変換素子、ＥＬ素子及び複数のトラン
ジスタを有する画素が複数設けられた画素部と、前記画素部と被写体の間に設けられ、且つ光透過層及び
光吸収層を有するファイバが複数設けられたファイバプ
レートとを有するエリアセンサ。
【請求項２】光電変換素子、ＥＬ素子及び複数のトラン
ジスタを有する画素が複数設けられた画素部と、前記画素部が設けられた基板と、前記基板と被写体の間に設けられ、且つ光透過層及び光
吸収層を有するファイバが複数設けられたファイバプレ
ートと、前記基板と前記ファイバプレートの間に設けられたスペ
ーサとを有するエリアセンサ。
【請求項３】光電変換素子、ＥＬ素子及び複数のトラン
ジスタを有する画素が複数設けられた画素部と、前記画素部と被写体の間に設けられ、且つ光透過層及び
光吸収層を有するファイバが複数設けられたファイバプ
レートとを有し、前記ＥＬ素子から発せられた光は、被写体において反射
して前記光電変換素子に照射され、前記光電変換素子は、前記光電変換素子に照射された光
から画像信号を生成することを特徴とするエリアセン
サ。
【請求項４】光電変換素子、ＥＬ素子及び複数のトラン
ジスタを有する画素が複数設けられた画素部と、前記画素部が設けられた基板と、前記基板と被写体の間に設けられ、且つ光透過層及び光
吸収層を有するファイバが複数設けられたファイバプレ
ートと、前記基板と前記ファイバプレートの間に設けられたスペ
ーサとを有し、前記ＥＬ素子から発せられた光は、被写体において反射
して前記光電変換素子に照射され、前記光電変換素子は、前記光電変換素子に照射された光
から画像信号を生成することを特徴とするエリアセン
サ。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか一項にお
いて、前記ファイバプレートはガラスファイバプレート
であることを特徴とするエリアセンサ。
【請求項６】請求項１乃至請求項４のいずれか一項にお
いて、前記ファイバプレートは光ファイバプレートであ
ることを特徴とするエリアセンサ。
【請求項７】請求項１乃至請求項４のいずれか一項にお
いて、前記ファイバはガラスファイバであることを特徴
とするエリアセンサ。
【請求項８】請求項１乃至請求項４のいずれか一項にお
いて、前記ファイバは光ファイバであることを特徴とす
るエリアセンサ。
【請求項９】請求項１乃至請求項４のいずれか一項にお
いて、前記ファイバは円柱状であることを特徴とするエ
リアセンサ。
【請求項１０】請求項１乃至請求項４のいずれか一項に
おいて、前記ファイバの開口数（Ｎ．Ａ．）は１．０未
満であることを特徴とするエリアセンサ。
【請求項１１】請求項１乃至請求項４のいずれか一項に
おいて、前記ファイバの軸と平行な断面は四角形であ
り、前記四角形の断面の縦の長さ（Ａ）、横の長さ（Ｂ）及
び前記四角形の断面に入射する光の臨界角（θ_max）
は、ｔａｎθ_max＞Ａ／２Ｂを満たすことを特徴とする
エリアセンサ。
【請求項１２】請求項１乃至請求項４のいずれか一項に
おいて、前記ＥＬ素子から発せられた光は、前記ファイ
バの母線に垂直な平面に入射することを特徴とするエリ
アセンサ。
【請求項１３】請求項１乃至請求項４のいずれか一項に
おいて、前記基板と前記光透過層の屈折率は同一である
ことを特徴とするエリアセンサ。
【請求項１４】請求項２又は請求項４において、前記基
板と前記スペーサの屈折率は同一であることを特徴とす
るエリアセンサ。
【請求項１５】請求項１乃至請求項１４のいずれか一項
に記載のエリアセンサを備えたことを特徴とする電子機
器。
【請求項１６】光電変換素子、ＥＬ素子及び複数のトラ
ンジスタを有する画素が複数設けられた画素部と、前記画素部と被写体の間に設けられ、且つ光透過層及び
光吸収層を有するファイバが複数設けられたファイバプ
レートとを有する表示装置。
【請求項１７】光電変換素子、ＥＬ素子及び複数のトラ
ンジスタを有する画素が複数設けられた画素部と、前記画素部が設けられた基板と、前記基板と被写体の間に設けられ、且つ光透過層及び光
吸収層を有するファイバが複数設けられたファイバプレ
ートと、前記基板と前記ファイバプレートの間に設けられたスペ
ーサとを有する表示装置。
【請求項１８】光電変換素子、ＥＬ素子及び複数のトラ
ンジスタを有する画素が複数設けられた画素部と、前記画素部と被写体の間に設けられ、且つ光透過層及び
光吸収層を有するファイバが複数設けられたファイバプ
レートとを有し、前記ＥＬ素子から発せられた光は、被写体において反射
して前記光電変換素子に照射され、前記光電変換素子は、前記光電変換素子に照射された光
から画像信号を生成し、前記画像信号を用いて、前記ＥＬ素子により画像を表示
することを特徴とする表示装置。
【請求項１９】光電変換素子、ＥＬ素子及び複数のトラ
ンジスタを有する画素が複数設けられた画素部と、前記画素部が設けられた基板と、前記基板と被写体の間に設けられ、且つ光透過層及び光
吸収層を有するファイバが複数設けられたファイバプレ
ートと、前記基板と前記ファイバプレートの間に設けられたスペ
ーサとを有し、前記ＥＬ素子から発せられた光は、被写体において反射
して前記光電変換素子に照射され、前記光電変換素子は、前記光電変換素子に照射された光
から画像信号を生成し、前記画像信号を用いて、前記ＥＬ素子により画像を表示
することを特徴とする表示装置。
【請求項２０】請求項１６乃至請求項１９のいずれか一
項において、前記ファイバプレートはガラスファイバプ
レートであることを特徴とする表示装置。
【請求項２１】請求項１６乃至請求項１９のいずれか一
項において、前記ファイバプレートは光ファイバプレー
トであることを特徴とする表示装置。
【請求項２２】請求項１６乃至請求項１９のいずれか一
項において、前記ファイバはガラスファイバであること
を特徴とする表示装置。
【請求項２３】請求項１６乃至請求項１９のいずれか一
項において、前記ファイバは光ファイバであることを特
徴とする表示装置。
【請求項２４】請求項１６乃至請求項１９のいずれか一
項において、前記ファイバは円柱状であることを特徴と
する表示装置。
【請求項２５】請求項１６乃至請求項１９のいずれか一
項において、前記ファイバの開口数（Ｎ．Ａ．）は１．
０未満であることを特徴とする表示装置。
【請求項２６】請求項１６乃至請求項１９のいずれか一
項において、前記ファイバの軸と平行な断面は四角形で
あり、前記四角形の断面の縦の長さ（Ａ）、横の長さ（Ｂ）及
び前記四角形の断面に入射する光の臨界角（θ_max）
は、ｔａｎθ_max＞Ａ／２Ｂを満たすことを特徴とする
表示装置。
【請求項２７】請求項１６乃至請求項１９のいずれか一
項において、前記ＥＬ素子から発せられた光は、前記フ
ァイバの母線に垂直な平面に入射することを特徴とする
表示装置。
【請求項２８】請求項１６乃至請求項１９のいずれか一
項において、前記基板と前記光透過層の屈折率は同一で
あることを特徴とする表示装置。
【請求項２９】請求項１７又は請求項１９において、前
記基板と前記スペーサの屈折率は同一であることを特徴
とする表示装置。
【請求項３０】請求項１６乃至請求項２９のいずれか一
項に記載の表示装置を備えたことを特徴とする電子機
器。【００００】