JP4954404B2 - Display device - Google Patents

Description

【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８０４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２６）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８０３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８０３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８０４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８０５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３９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１０３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ＥＬ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２７）、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θ₁₀（ただしθ₁₀＜θ_max1）の場合は、屈折して屈折光８２６として出射する。ガラスファイバ８２１と空気８２５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８２２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１０４に照射されないようにしたい。なぜなら、反射光８２８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８２１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８３３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１０３は、図２に示すものと同じである。またコア部８３２、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ｎ₁₀、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（１１））に代入する。そうすると、以下の数１３（式（１３））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、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８３７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、TFT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８６０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８６０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８６０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８４１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１０４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＞θmax）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３５°以下の場合は、多くの場合は屈折光として被写体８０４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８８１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〜Ｓｘ、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〜ＳＧｙ、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１０２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１０３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〜Ｓｘ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〜ＲＧｙ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〜ＳＳｘのいずれか１つを意味する。
【０１００】
画素１０２はスイッチング用ＴＦＴ１０５、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ＴＦＴ１０６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ＴＦＴ１１０、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ＴＦＴ１１０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１１３およびリセット用ＴＦＴ１１０、バッファ用ＴＦＴ１１１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１３１、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１３１ｃ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１０４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。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ＴＦＴ１１１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（ＳＳｊ）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ＴＦＴ１１０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（ＳＳｊ）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ＴＦＴ１１０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ＴＦＴ１１０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１３１ａ、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ＴＦＴ１４８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ＴＦＴ１５０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１４９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（ＳＳｊ）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１４４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ＴＦＴ１５１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１３１ｄ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ＴＦＴ１５５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ＴＦＴ１５５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、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１４４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ＴＦＴ１５２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１４７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ＴＦＴ１０５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、１２３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（ＣＬＫ）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（ＣＬＫ）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 sｉgnals）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）１２０ｂ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（Latch Sｉgnal）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１２０ａ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ＴＦＴ１０５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（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。
【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ＴＦＴ１０６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ＲＧＢ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１０１において画像を表示するときの、スイッチング用ＴＦＴ１０５及びＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６（ＥＬ素子部１０３）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（Ｔａ）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〜Ｔｓｎ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（Ｓ１〜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Ｈｉ、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〜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。
【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ＴＦＴ１０６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Ｔｓ１、…、Ｔｓｎの長さの比は、Ｔｓ１：Ｔｓ２：Ｔｓ３：…：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Ｔｓ２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、ＲＧＢ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ＥＬ素子１０７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ＴＦＴ１０５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、１２７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１３０ａ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ＴＦＴ１０５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ＴＦＴ１０６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、ＥＬ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１０５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ＴＦＴ１０５はオンの状態になる。そして第１のライン期間Ｌ１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ＲＧＢ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ＥＬ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。４１４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ＴＦＴ４０１、ＥＬ駆動用ＴＦＴ４０２、バッファ用ＴＦＴ４０４、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ＴＦＴ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ＴＦＴ４０２、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ＴＦＴ４０２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ＴＦＴ４０２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ＴＦＴ４０３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。５１４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ＴＦＴ５０３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（ＳＵＳ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ＴＦＴ５０１、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ＴＦＴ５０２、リセット用ＴＦＴ５０３はＰチャネル型ＴＦＴ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ＴＦＴ５０２、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ＴＦＴ５０２のソース領域またはドレイン領域がＥＬ素子５２２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ＴＦＴ５０３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。
【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。６１４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６２３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（ＳＵＳ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ＴＦＴ６０１、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ＴＦＴ６０２、リセット用ＴＦＴ６０３はＰチャネル型ＴＦＴ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ＴＦＴ６０２、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ＴＦＴ６０２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ＴＦＴ６０２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ＴＦＴ６０３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６０６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。７１４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ＴＦＴ７０１、ＥＬ駆動用ＴＦＴ７０２、リセット用ＴＦＴ７０３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ＴＦＴ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ＴＦＴ７０２、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ＴＦＴ７０２のソース領域またはドレイン領域がＥＬ素子７２２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ＴＦＴ７０２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ＴＦＴ７０３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ＴＦＴ、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２０〜１００ｎｍ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、ＸｅＣｌ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、ＥＬ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１３０ｎｍの厚さに形成する。この厚さは１００〜２００ｎｍ（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２０４a、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１×１０¹⁸atoms/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）２０５ａ、２０５ｂの端部、即ち、ｎ型不純物領域（ｂ）２０５ａ、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、ＬＤＤ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（Ｓｉ）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ＬＤＤ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１／２〜１／１０（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、１×１０¹⁶〜５×１０¹⁸atoms/cm³（典型的には３×１０¹⁷〜３×１０¹⁸atoms/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２×１０²⁰〜５×１０²¹atoms/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４００ｎｍ〜１．５μmとすれば良い。本実施例では、２００ｎｍ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１００ｎｍ、Ｔｉを含むアルミニウム膜を３００ｎｍ、Ｔｉ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２００〜３００ｎｍ）の厚さで第１パッシベーション膜２４８を形成する。本実施例では第１パッシベーション膜２４８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２４８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ＴＦＴ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２４１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（ＰＥＤＯＴ）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２８３、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ＴＦＴ２７４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ＴＦＴ２７２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ＬＤＤ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９０３、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９５２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９５２に画像が表示されている場合にも、タッチパネル９５３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ＴＦＴ
１０６ ＥＬ駆動用ＴＦＴ
１０７ ＥＬ素子
１０８ コンデンサ
１１０ リセット用ＴＦＴ
１１１ バッファ用ＴＦＴ
１１２ 選択用ＴＦＴ
１１３ フォトダイオード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an area sensor having an image sensor function. More specifically, the present invention relates to an area sensor constituted by photodiodes arranged in a matrix and a plurality of thin film transistors (TFTs) using an EL element as a light source, and a display device including the area sensor.
[0002]
[Prior art]
In recent years, information devices such as personal computers have become widespread, and there is an increasing demand for reading various information into a personal computer as electronic information. For this reason, a digital still camera has attracted attention as a means to replace a conventional silver salt camera, and a scanner has attracted much attention as a means for reading what is printed on paper or the like.
[0003]
In the digital still camera, an area sensor in which pixels of an image sensor unit are two-dimensionally arranged is used. A scanner, a copier, or the like uses a line sensor in which pixels of an image sensor unit are arranged one-dimensionally.
[0004]
In general, scanners can be roughly classified into three types: (1) sheet feed type, (2) flat bed type, and (3) pen type (handy type). (1) The sheet feed type is a method in which an image sensor unit of a scanner is fixed and an original is moved by paper feeding and read. (2) The flat bed type is a method in which an original is fixed on a glass and an image sensor unit is moved under the glass to read. (3) The pen type is a method in which the user moves the image sensor unit on a document and reads it. Thus, a line sensor is often used in a scanner.
[0005]
In the above three types of scanners, the optical system used is almost determined. (2) A flatbed scanner often employs a reduction optical system in order to accurately read an image. A lens used in the reduction optical system has a long focal length. As a result, the distance between the subject and the image sensor unit becomes long and the apparatus becomes large.
[0006]
In (1) sheet feed type and (3) pen type (handy type), it is necessary to downsize the apparatus. For this reason, a compact optical system corresponding to the optical system is adopted. That is, a contact type optical system is often employed. In the contact optical system, a rod lens array is disposed between the image sensor and the subject. The rod lens array is a bundle of a plurality of distributed refractive index type rod-shaped lenses. The rod lens array forms an image on a one-to-one basis, and the distance between the subject and the image sensor unit is shorter than that of the reduction optical system.
[0007]
As the image sensor element, a CCD type or single crystal CMOS type sensor is often used. FIG. 40 shows a cross-sectional view of a scanner when a contact type optical system is employed using these elements. An optical system 10002 such as a rod lens array is disposed on a CCD type (CMOS type) image sensor 10001. This is used so that the image on the document (subject) is displayed on the image sensor 10001. The relationship between the images is the same magnification system. The light source 10003 is arranged at a position where the subject 10004 can be irradiated with light. As the light source used, an LED, a fluorescent lamp, or the like is often used. Then, a glass 10005 is arranged on the top, and a subject 10004 is arranged on the glass 10005. The operation of the scanner shown in FIG. 4 is as follows. First, light emitted from the light source 10003 enters the original through the glass 10005. The light is reflected by the subject 10004, passes through the glass 10005, and enters the optical system 10002. The light incident on the optical system 10002 then enters the image sensor 10001 where it is photoelectrically converted. Then, the signal converted into electricity is read out to the outside. When the image sensor 10001 reads the signal for one column, the scanner 10006 is moved and the same operation is repeated again.
[0008]
Note that the scanner shown in FIG. 4 is a line sensor, but when a two-dimensional subject is read by the line sensor, it is necessary to move either the sensor or the subject. For this reason, the apparatus becomes large, the reading speed becomes slow, and the mechanical strength becomes weak. Therefore, a contact type area sensor in which pixels are arranged two-dimensionally has been studied. In order to shine light on the subject, the substrate needs to transmit light. Therefore, the substrate needs to be transparent, for example, needs to be transparent like glass. In the area sensor, since the pixels are arranged two-dimensionally, there is no need to move the pixels during reading. Such a contact type area sensor is a technical report of the Institute of Television Engineers of Japan: 1993.3.4: p25: Amorphous silicon two-dimensional image sensor and its application, Jpn.J.Appli.Phys.Vol.32 (1993) pp458-461: Two -Dimensional Contact-Type Image Sensor Using Amorphous Silicon
It is announced in Photo-Transistor.
[0009]
Next, a case where an object is read in color using an image sensor element will be described. To read a color image, it is necessary to use a special method (method). There are roughly three methods (methods): (a) a light source switching method, (b) a filter switching method, and (c) a method using a color image sensor. (A) In the light source switching method, light sources of three colors (fluorescent lamps, LEDs, etc.) are sequentially blinked, and image information of a document is sequentially read by a monochrome image sensor to obtain red, green, and blue signal outputs. . (B) In the filter switching method, red, green, and blue color filters are provided between the white light source and the monochrome image sensor, the filters are switched, and reading is performed sequentially to obtain red, green, and blue signal outputs. That's it. (C) The color image sensor system is a color image sensor in which a three-line image sensor and a color filter are incorporated in one package, and performs color separation and reading at the same time.
[0010]
Next, a sensor unit that performs photoelectric conversion and the like will be described. Usually, a PN type photodiode is provided in the sensor unit, and light is converted into electricity using the photodiode. More specifically, the subject information is converted into an image signal. In addition, there are a PIN type diode, an avalanche type diode, an npn buried type diode, a Schottky type diode, a phototransistor, and the like. In addition, there are photoconductors for X-rays and infrared sensors. These photoelectric conversion elements are described in the basics of solid-state imaging devices-the mechanism of electronic eyes: Takao Ando, Hirohito Tsuji: Japan Science and Technology Publishing.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to an area sensor having an image sensor function. More specifically, the present invention relates to an area sensor including a photodiode and a plurality of thin film transistors (TFTs) arranged in a matrix using an EL element as a light source. The present invention relates to a display device provided with an area sensor. The display device (area sensor) used in the present invention integrates an image display function and an image reading function, and each pixel has an EL light emitting unit (a total of three EL light emitting elements, RGB) and an image sensor element. There is one. The image sensor function is a function of reading information on a subject by performing sensing by bringing the subject into close contact with the screen. In this case, the EL element is used as illumination for the image sensor. That is, first, an EL element provided in a matrix in a pixel is caused to emit light, and the subject is irradiated with light emitted from the EL element. Then, the reflected light is applied to the photodiode to read information on the subject. In the case of a color subject, sensing is performed three times to read image information. In addition, the display device used in the present invention has a display function of displaying an image by causing the EL light emitting section to emit light, and the image sensor function is stopped when the display function is operated.
[0012]
Here, the refraction of light will be described. As shown in FIG. 25, the refraction of light is determined by the angle of incident light (incident angle) and the refractive index of the medium. Further, this relationship follows the following formula 1 (equation (1), Snell's law). Refractive index is n₁In the medium 801 that is₁Light incident at an angle (incident light) has a refractive index of n₂Angle θ that satisfies the following formula 1 (formula (1))₂Light (refracted light).
[0013]
[Expression 1]
n₁* sinθ₁= N₂* sinθ₂... (1)
[0014]
Angle θ of refracted or transmitted light₂Incident angle θ such that is 90 °₁Is called the critical angle. Also, the incident angle θ with respect to the medium 802₁When becomes larger than the critical angle, the incident light is totally reflected. That is, light is confined in the medium 801.
[0015]
Further, the reflectance (R) and the transmittance (T) of energy satisfy the following equations (2) and (3) (Equation (2), Equation (3), Fresnel law).
[0016]
[Expression 2]

[0017]
[Equation 3]
T = 1-R
[0018]
Here, the relationship between a subject and a sensor unit in a display device (area sensor) in which an EL element and an image sensor element are one pixel and the pixels are provided in a matrix on a substrate (here, a glass substrate is used here as an example). State.
[0019]
First, the case where the glass substrate 803 in which the pixels 102 are provided in a matrix and the subject 804 are in close contact with each other will be described (FIG. 26). The case where it is completely in contact means a state where there is no air between the glass substrate 803 and the subject 804. In FIG. 26, the arrows indicate the traveling direction of light, and the pixel 102, the EL element portion 103, and the photodiode portion 104 are the same as those shown in FIG. The pixels 102 are provided in a matrix, but a part of them is shown in FIG. The same applies to FIG. 27 and FIG.
[0020]
The light emitted from the EL element unit 103 is diffused in all directions toward the subject 804 and irradiated on the subject 804. The pixels 102 are provided in a matrix on the glass substrate 803, and light emitted from the EL element portion 103 is irradiated almost uniformly on the subject 804. Therefore, the light emitted from the EL element unit 103 is reflected according to the reflectance of the subject 804. All of the light irradiated to the photodiode unit 104 through the glass substrate 803 becomes reflected light from the subject 804.
[0021]
That is, when the subject 804 and the sensor unit (photodiode unit 104) are completely in contact (FIG. 26), the light emitted from the EL element unit 103 is reflected by the subject 804, and the reflected light is photon. By irradiating the diode unit 104, information of the subject 804 is read out. In other words, light emitted from the EL element portion 103 passes through the glass substrate 803 and is irradiated to the subject 804, and all light irradiated to the photodiode portion 104 is reflected light from the subject 804. .
[0022]
Next, a case where air 805 exists in a part between the glass substrate 803 and the subject 804 will be described (FIG. 27). The light emitted from the EL element unit 103 is diffused and irradiated in all directions. At this time, when the light emitted from the EL element unit 103 enters the glass substrate 803 and reaches the interface with the air 805, it is refracted and irradiated to the subject 804 as refracted light, and reflected and reflected light. As shown in FIG. In this specification, the light emitted from the EL element portion 103 is totally reflected at the interface between the glass substrate 803 and the air 805, that is, the light confined in the glass substrate 803 is called noise light. . Originally, the light emitted from the EL element unit 103 should be applied to the subject 804, reflected from the subject 804, and applied to the photodiode unit 104 as reflected light. However, the light (noise light) emitted from the EL element unit 103 and totally reflected at the interface between the substrate 803 and the air 805 is irradiated to the photodiode unit 104 without being irradiated to the subject 804. Such noise light causes blurry reading of information on the subject 804.
[0023]
Here, the refraction relationship of light is considered with reference to Snell's law (Equation 1, Equation (1)). Here, since the substrate is a glass substrate as an example, the refractive index (n = 1.52) of the glass substrate and the refractive index of air (n = 1.0) are referred to. In order not to generate noise light, θ_Four= 90 ° is sufficient, and these values are substituted into Snell's law (Equation 1, Equation (1)). Then, a value like Formula 4 (Formula (4)) is calculated.
[0024]
[Expression 4]
θ_Three= 41.1 (4)
[0025]
That is, when the air 805 exists between the glass substrate 803 and the subject 804, when the light emitted from the EL element unit 103 reaches the interface between the glass substrate 803 and the air 805, the incident angle is That is, the total reflection occurs when the angle is 41.1 ° or more. Further, referring to FIG. 39 and Formula 4 (Formula (4)), the reflectance increases when the incident angle is 35 ° or more and 41.1 ° or less, and the light emitted from the EL element portion 103 is Reflected light increases rapidly at the interface between the glass substrate 803 and the air 805. That is, in the case where the incident angle is not less than 35 ° and not more than 41.1 °, the light emitted from the EL element portion 103 is totally reflected or refracted at the interface between the glass substrate 803 and the air 805. Exists. Further, from FIG. 39, the light emitted from the EL element portion 103 is hardly reflected at the interface between the glass substrate 803 and the air 805 when the incident angle is 35 ° or less, and is refracted to be emitted outside. I can see that.
[0026]
Next, a case where the glass substrate 803 and the subject 804 are completely separated will be described (FIG. 28). In this case, the air 805 is completely present between the glass substrate 803 and the subject 804. The light emitted from the EL element unit 103 is diffused in all directions toward the subject 807 and irradiated on the subject 804. Then, when the light emitted from the EL element portion 103 reaches the interface between the glass substrate 803 and the air 805, it becomes either reflected light or refracted light depending on the incident angle.
[0027]
As described above, referring to FIG. 39 and Equation 4 (equation (4)), the light emitted from the EL element unit 103 is totally reflected when the incident angle is 41.1 ° or more, and the incident angle is When the angle is 35 ° or more and less than 41.1 °, the light is classified into reflected light and refracted light. When the incident angle is 35 ° or less, most of the light is irradiated to the subject as refracted light, but there is a little amount of reflected light as shown in FIG. Of course, the totally reflected light is irradiated to the photodiode unit 104 as noise light, but the light emitted from the EL element unit 103 is diffused and irradiated in all directions, and the light emitted from the EL element unit 103 is It can be seen that since only the incident angle of a certain angle or more is totally reflected, the photodiode portion 104 is uniformly irradiated with noise light.
[0028]
In addition, when light emitted from the EL element portion 103 exits the glass substrate 803 as refracted light at the interface between the glass substrate 803 and the air 805, the subject 804 is irradiated. Then, light is reflected according to the reflectance of the subject 804, and the reflected light is irradiated to the photodiode unit 104. That is, in this case, the light irradiated to the photodiode unit 104 is reflected light reflected by the subject 804 and noise light uniformly irradiated to each photodiode unit 104.
[0029]
As described above, when the air 805 is partly between the glass substrate 803 and the subject 804 (FIG. 27), or when the glass substrate 803 and the subject 804 are completely separated (FIG. 28). The light totally reflected at the interface between the glass substrate 803 and the air 805 exists as noise light. The noise light causes the information on the subject 804 to be blurred and read. In the present invention, when the glass substrate 803 and the subject 804 are completely in contact with each other, when the air 805 exists in a part between the glass substrate 803 and the subject 804, the glass substrate 803 and the subject 804 are completely separated. It is an object to ensure that the information of the subject 804 can be accurately read in any case of being away. In addition, even if the subject 804 is uneven, it is possible to read the information of the subject 804 accurately.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a glass fiber plate or an optical fiber plate is provided between the EL element portion 103 and the subject 804, and noise light is absorbed by the light absorption layer to solve the above-described problem.
[0031]
In the present invention, a plurality of glass fibers each covered with a light absorption layer are bundled so that the axes are parallel. Note that the glass fiber used in this specification is a thin linear glass wire or a so-called glass rod. A plurality of such glass fibers are bundled and sliced into a plate shape in a direction perpendicular to the axis. The sliced portion is referred to as a glass fiber plate in this specification (FIG. 29). In FIG. 29, the cross section of the glass fiber 821 is circular. However, the present invention is not limited to this, and the cross section may be elliptical or polygonal, but as shown in FIG. It is desirable that the cross section in the parallel direction is a quadrangle.
[0032]
In addition to a glass fiber plate using a plurality of glass fibers each covered with a light absorbing layer, a plurality of glass fibers are bundled so that their axes are parallel, and the axes are sliced into a plate shape in the vertical direction. May be. In this case, a light absorption layer is provided between the glass fibers.
[0033]
In the present invention, such a glass fiber plate is provided between the sensor unit and the subject. FIG. 30 illustrates part of a pixel 102 including an EL element portion 103 and a photodiode portion 104 provided over one substrate in a matrix, and is covered with a light absorption layer 822 from the EL element portion 103. It is a figure showing signs that a plurality of glass fibers 821 are irradiated with light. In FIG. 30, a pixel 102, an EL element portion 103, and a photodiode portion 104 are the same as those shown in FIG. θ₇, Θ₈And θ₉Indicates the incident angle at the interface between the glass fiber 821 and the air 825, and θ_max1Indicates the critical angle at the interface between the glass fiber 821 and the air 825. Moreover, the arrow has shown the advancing direction of light.
[0034]
FIG. 30 indicates that light is absorbed when the traveling direction of light emitted from the EL element portion 103 is the light absorption layer 822. Other light has an incident angle of θ at the interface between the glass fiber 821 and the air 825._Ten(However, θ_Ten<Θ_max1) Is refracted and emitted as refracted light 826. At the interface between the glass fiber 821 and the air 825, the incident angle is θ₉(However, θ₉<Θ_max1), The light is totally reflected at the interface between the glass fiber 821 and the air 825 and is again absorbed by the light absorption layer 822 as reflected light 827. Alternatively, the incident angle is θ at the interface between the glass fiber 821 and the air 825.₈(However, θ₈<Θ_max1), The light is totally reflected at the interface between the glass fiber 821 and the air 825 and irradiated to the photodiode portion 104 as reflected light 828.
[0035]
Here, it is desired that the light emitted from the EL element portion 103 is reflected at the interface between the glass fiber 821 and the air 825 so that the reflected light 828 is not irradiated to the photodiode portion 104. This is because the light such as the reflected light 828 is irradiated on the photodiode unit 104 because the information on the subject 824 cannot be read accurately.
[0036]
That is, when the subject 824 is completely in close contact with the glass fiber 821, when the air 825 exists in a part between the subject 824 and the glass fiber 821, the subject 824 and the glass fiber 821 are completely separated from each other. In any case, it is desired that the information of the subject 824 can be completely read. In other words, it is sufficient that the light is totally reflected at the interface between the glass fiber 821 and the air 825 so that the reflected light is not irradiated to the photodiode portion 104. In this case, a conditional expression for this can be calculated from the length (B) of one glass fiber 821, the diameter (A) of the cross section, and the refractive index of the glass.
[0037]
Further, it is desired that the light emitted from the EL element portion 103 is not totally reflected at the interface between the glass fiber 821 and the air 825. Even if the light is totally reflected, the reflected light may be absorbed by the light absorption layer 822. Based on the above situation, the following equation (5) can be derived from half the diameter (A) of the cross section of the glass fiber 821 and the length (B) of the glass fiber 821.
[0038]
[Equation 5]
tanθ_max1= A / 2B (5)
[0039]
If half of the diameter (A) of the cross section of the glass fiber 821 and the length (B) of the glass fiber 821 satisfy Expression (5), the light emitted from the EL element portion 103 is converted into the glass fiber 821 and the air 825. There is no light that is totally reflected at the interface and irradiated on the photodiode portion 104. Therefore, the relational expression between the diameter (A) and the length (B) of the cross section of one glass fiber 821 can be expressed as Expression (6).
[0040]
[Formula 6]
θ_max> Tan^-1(A / 2B) (6)
[0041]
As described above, in the present invention, it is preferable to use the glass fiber 821 in which the relationship between the diameter (A) and the length (B) of the cross section of the glass fiber 821 satisfies the formula (6). By doing in this way, when the subject and the sensor unit are completely in contact with each other, there is air in a part between the subject and the sensor unit, or when the subject and the sensor unit are completely separated Even in this case, the subject information can be read without blurring.
[0042]
Further, instead of the glass fiber plate 820, an optical fiber plate 830 may be provided between the subject and the sensor unit. As shown in FIG. 31, in this specification, a plurality of optical fibers 831 are bundled so that their axes are parallel, and sliced in a plate shape in a direction perpendicular to the axis of each optical fiber 831. It is called an optical fiber plate 830. One optical fiber 831 includes a light absorption layer 834 and a light transmission layer 835, and the light transmission layer 835 is covered with the light absorption layer 834. The light transmission layer 835 includes a core portion 832 having a high refractive index and a clad portion 833 having a refractive index lower than that of the core portion 832 surrounding the periphery thereof. Optical fiber plates having such a structure are already commercially available, such as fiber optical plates (FOP) from Hamamatsu Photonics, fiber array plates (FAP) from Asahi Glass, optical fiber plates from Wyosystem, etc. .
[0043]
Here, let us consider a condition for the light emitted from the EL element portion 103 to propagate while totally reflecting the boundary surface between the core portion 832 and the cladding portion 833 of the optical fiber 831.
[0044]
Refer to FIG. The EL element portion 103 in FIG. 33 is the same as that shown in FIG. Further, the core portion 832, the clad portion 833, the light absorption layer 834, and the light transmission layer 835 are the same as those shown in FIG. The refractive index of the core portion 832 is n_Ten, The refractive index of the cladding portion 833 is n₁₁And θ_a, Θ_b, Θ_cAnd θ_dIndicates an angle.
[0045]
First, a condition for preventing the light emitted from the EL element unit 103 from being totally reflected at the interface between the optical fiber 831 and the air 825 will be considered. To prevent total reflection, θ_b= 90 ° is sufficient. This is substituted into Snell's law (Equation 1, Equation (1)). Then, the following formula (7) is obtained.
[0046]
[Expression 7]
n_Ten* sinθ_a= 1 (7)
[0047]
Here, in order that the light emitted from the EL element unit 103 is not totally reflected at the interface between the optical fiber 831 and the air 825, the right side may be larger than the left side. Therefore, what is necessary is just to satisfy | fill several 8 (Formula (8)).
[0048]
[Equation 8]
n_Ten* sinθ_a<1 ... (8)
[0049]
Further, when the light emitted from the EL element unit 103 has a larger incident angle at the interface between the EL element unit 103 and the optical fiber 831 than the critical angle at the interface between the EL element unit 103 and the optical fiber 831, Light emitted from the EL element portion 103 is not totally reflected at the interface between the core portion 832 and the cladding portion 833. Such light may be absorbed by the light absorption layer 834. Therefore, the following relational expression (9) is obtained. First, apply to Snell's law (Equation 1, Equation (1)).
[0050]
[Equation 9]
n_Ten* sinθ_c= N₁₁* sinθ_d... (9)
[0051]
At this time, θ_d= 90, θ_c= 90-θ_aThis is substituted into Equation 7 (Equation (7)), Equation 8 (Equation (8)), and Equation 9 (Equation (9)). Then, the following formula (10) is obtained.
[0052]
[Expression 10]
n_Ten* sinθ_c= N_Ten* sin (90-θ_a) = N₁₁(10)
[0053]
At this time, light emitted from the EL element portion 103 is incident on the clad portion 833 from the core portion 832 without being reflected at the boundary surface between the core portion 832 and the clad portion 833 of the optical fiber. 834 may be absorbed. Therefore, it is only necessary that the left side is larger than the right side, and it is only necessary to satisfy the following formula 11 (Expression (11)).
[0054]
## EQU11 ##
n_Ten* sin (90-θ_a) = N_Ten* cosθ_a> N₁₁(11)
[0055]
Here, considering the numerical aperture (NA), the numerical aperture (NA) can be expressed by the following equation (12).
[0056]
[Expression 12]
N. A. = (N_Ten ²-N₁₁ ²)^1/2(12)
[0057]
Here, the area sensor (display device) according to the present invention may use an optical fiber satisfying Equation 7 (Equation (7)) and Equation 10 (Equation (10)), so Equation 7 (Equation (7)). , Expression 10 (Expression (10)) is substituted into Expression 11 (Expression (11)). Then, the following Expression 13 (Expression (13)) is obtained.
[0058]
[Formula 13]
N. A. = (N_Ten ²-N₁₁ ²)^1/2<N_Ten* sinθ_a<1 ... (13)
[0059]
As described above, N.I. A. The (numerical aperture) is preferably less than 1. More optimal N.I. A. If you want to find the numerical aperture,_a, Θ_b, Θ_cAnd θ_dSubstituting a numerical value for N. A. The (numerical aperture) can be obtained from the refractive indexes of the core portion 832 and the clad portion 833 of the optical fiber 831.
[0060]
In FIG. 32, the light emitted from the EL element unit 103 is reflected at the critical angle (θ at the boundary surface between the EL element unit 103 and the core unit 832 of the optical fiber 831._max2) When incident on the optical fiber 831 at the above angle, that is, the incident angle is θ₁₄(However, θ₁₄> Θ_max2In the case of (2), the optical fiber 831 tries to propagate across the plurality of optical fibers 831 as stray light without being totally reflected at the interface between the core part 832 and the clad part 833. However, the optical fiber 831 used in the present invention is absorbed because it is covered with the light absorption layer 834. Where θ_max2Indicates a critical angle when light emitted from the EL element portion 103 enters the core portion 832 of the optical fiber 831.
[0061]
In addition, the light emitted from the EL element portion 103 is converted into a critical angle (θ_max2When light enters the optical fiber 831 at the following angle, light propagates due to total reflection at the boundary surface between the core portion 832 and the clad portion 833. When the propagated light reaches the interface between the optical fiber 831 and the air 825, the critical angle (θ_max3), The object 824 is irradiated as the refracted light 836. Where θ_max3Indicates a critical angle when light emitted from the EL element portion 103 enters the interface between the core portion 832 of the optical fiber 831 and the air 825 through the optical fiber 831.
[0062]
Light propagates from the light emitted from the EL element portion 103 due to total reflection at the boundary surface between the core portion 832 and the cladding portion 833 of the optical fiber 831. When the propagated light reaches the interface between the optical fiber 831 and the air 836, the incident angle (θ₁₂) Is the critical angle (θ_max3) May be smaller. That is, the light emitted from the EL element unit 103 has an incident angle θ at the interface between the optical fiber 831 and the air 825.₁₂(However, θ₁₂> Θ_max3), The light is totally reflected at the interface between the optical fiber 831 and the air 825. The totally reflected light repeats total reflection at the boundary surface between the core portion 832 and the cladding portion 833 as reflected light 837, whereby the reflected light 837 propagates and is applied to the photodiode portion 104.
[0063]
The light that has reached the interface between the optical fiber 831 and the air 825 exits the optical fiber 831 as the refracted light 836 depending on the incident angle, and is irradiated on the subject 824, or the optical fiber again like the reflected light 837. In some cases, the photodiode portion 104 is irradiated with the light transmitted through the 831. Irradiation of light such as the reflected light 837 to the photodiode unit 104 causes the subject's light to not be accurately captured. Therefore, when the optical fiber plate is used, it is necessary to adjust the incident angle, and the incident angle depends on the numerical aperture (NA), that is, the refractive index of the core portion 832.
[0064]
When there is air 805 in a part between the glass substrate 803 and the subject 804 and when the glass substrate 803 and the subject 804 are completely separated, total reflection is performed at the interface between the glass substrate 803 and the air 805. Light exists as noise light. Noise light causes the subject information to be blurred and read. Therefore, the present invention absorbs noise light in the light absorption layer by providing a glass fiber plate or an optical fiber plate between the subject and the sensor unit. That is, the light that is totally reflected at the interface between the glass fiber or the optical fiber and air is absorbed by the light absorption layer. Therefore, light emitted from the EL element is reflected by the subject, and the reflected light is applied to the photodiode, so that information on the subject can be accurately recognized.
[0065]
That is, in the present invention, when the glass substrate 803 and the subject 804 are completely in close contact with each other, when air exists in a part between the glass substrate 803 and the subject 804, the glass substrate 803 and the subject 804 are completely separated. Provided is an area sensor that can accurately read information of a subject 804 in any case of being separated. A display device including the area sensor is also provided.
[0066]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
In the area sensor (display device) of the present invention, a glass fiber plate 820 as shown in FIG. 29 or an optical fiber plate 830 as shown in FIG. 31 is provided between the subject and the sensor unit. In this embodiment, an area sensor (display device) in which an EL element provided in the EL element portion 103 emits from the bottom surface will be described with reference to FIG. In this specification, “lower surface emission” means that light emitted from the EL element portion is irradiated on the side opposite to the side on which the TFT is provided on the substrate on which the TFT is provided. A subject is provided below the fiber plate 860. In FIG. 34, the pixel 102, the EL element portion 103, and the photodiode portion 104 are the same as those in FIG. In this specification, a plurality of pixels provided in a matrix on a substrate is referred to as a sensor portion, and FIG. The same applies to FIGS. The fiber plate 860 indicates either the glass fiber plate 820 or the optical fiber plate 830.
[0067]
In this embodiment mode, a fiber plate 860 (glass fiber plate 820 or optical fiber plate 830) is used as a substrate on which a sensor portion is formed in order for the EL element to be emitted from the bottom surface.
[0068]
The fiber plate 860 is used as a substrate on which the sensor unit is formed, and the fiber plate 860 is provided between the sensor unit and the subject 804. As described above, the light emitted from the EL element unit 103 passes through the fiber plate 860, and the light totally reflected at the interface between the fiber plate 860 and air is absorbed by the light absorption layer. In the present embodiment, when the subject and the fiber plate 860 are completely in close contact with each other, when air exists in a part between the subject and the fiber plate 860, or when the subject and the fiber plate 860 are completely separated from each other. In any case, the subject information can be accurately read. That is, when the subject and the fiber plate 860 are completely in close contact with each other, the light irradiated to the photodiode unit 104 is only the reflected light from the subject, and the air between a part of the subject and the fiber plate 860 is air. Is present, and when the subject and the fiber plate 860 are completely separated from each other, the light irradiated to the photodiode unit 104 is reflected light from the subject and noise light uniformly irradiated to each photodiode. Become. That is, in any case, information on the subject can be accurately read.
[0069]
(Embodiment 2)
In this embodiment, an example different from that in Embodiment 1 will be described with reference to FIG. In the area sensor (display device) of the present invention, a glass fiber plate 820 as shown in FIG. 29 or an optical fiber plate 830 as shown in FIG. 31 is provided between the subject and the sensor unit. In this embodiment, an area sensor (display device) from which an EL element provided in the EL element portion 103 emits from the top surface will be described with reference to FIG. In this specification, “upward emission” means that light emitted from the EL element portion is irradiated on the TFT-providing side on the substrate provided with TFTs. When reading the subject, the subject is provided on the upper portion of the fiber plate 870.
[0070]
In this embodiment mode, the glass fiber plate 820 as shown in FIG. 29 or the optical fiber plate 830 as shown in FIG. 31 is used as a substrate on which the sensor portion is formed in order to emit the EL element portion 103 from the top surface. I can't. Therefore, a substrate such as a flexible plastic film, a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate, a silicon substrate, or a ceramic substrate is preferably used as the substrate 871 used in this embodiment.
[0071]
In this embodiment, a protective film such as an insulating film is formed on the substrate 871 on which the sensor portion is formed as necessary, and the fiber plate 870 is provided thereover.
[0072]
As described above, the fiber plate 860 is provided between the sensor unit and the subject. As described above, the light emitted from the EL element unit 103 passes through the fiber plate 860, and the light totally reflected at the interface between the fiber plate 860 and air is absorbed by the light absorption layer. In the present embodiment, when the subject and the fiber plate 860 are completely in close contact with each other, when air exists in a part between the subject and the fiber plate 860, or when the subject and the fiber plate 860 are completely separated from each other. In any case, the subject information can be accurately read. That is, when the subject and the fiber plate 860 are completely in close contact with each other, the light irradiated to the photodiode is only the reflected light from the subject, and air exists in a part between the subject and the fiber plate 860. When the subject and the fiber plate 860 are completely separated from each other, the light applied to the photodiode is reflected light from the subject and noise light uniformly applied to each photodiode. Therefore, in any case, the subject information can be accurately read.
[0073]
Note that this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1.
[0074]
(Embodiment 3)
In this embodiment, a glass fiber plate or an optical fiber plate that is bonded to a substrate such as a flexible plastic film, a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate, a silicon substrate, or a ceramic substrate by an optical glue or the like is used. The display device (area sensor) will be described with reference to FIG. When bonding with optical glue, be careful not to let air in. The optical glue used has the same refractive index as the light transmission layer of the glass fiber, the core part of the optical fiber and the substrate in order to avoid reflection at the interface between the substrate used and the glass fiber plate and the optical fiber plate. It is desirable.
[0075]
In this embodiment mode, an area sensor (display device) in which an EL element provided in the EL element portion 103 emits from the lower surface is described. As the substrate 840, any one of a flexible plastic film, a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate, a silicon substrate, a ceramic substrate, and the like is used. As the fiber plate 841, either a glass fiber plate or an optical fiber plate is used. The substrate 840 and the fiber plate 841 bonded with an optical glue or the like are provided between the subject and the sensor unit.
[0076]
When the EL element portion 103 emits from the lower surface, the sensor portion may be first formed on the substrate 840 and then the fiber plate 841 may be bonded. Alternatively, the substrate 840 and the fiber plate 841 may be bonded first, and the sensor unit may be formed thereon. Such a manufacturing process can be freely designed by a designer.
[0077]
The light emitted from the EL element unit 103 diffuses in all directions. When the refractive indexes of the substrate 840 and the fiber plate 841 are different, reflected light is generated at the interface between the substrate 840 and the fiber plate 841 depending on the incident angle. Such reflected light is applied to the photodiode, which is a major cause of blurring and recognizing subject information. Therefore, it is desirable that the refractive index of the substrate 840 and the fiber plate 841 be the same. More specifically, it is desirable that the refractive index of the substrate 840 and the light transmission layer of the glass fiber, and the refractive index of the substrate 840 and the core portion of the optical fiber are the same. Further, as described above, it is desirable that the optical glue for bonding the substrate 840 and the fiber plate 840 have the same refractive index.
[0078]
The light emitted from the EL element unit 103 is diffused and irradiated in all directions, but the light emitted from the EL element unit 103 is a fiber other than the light reflected at the interface between the substrate 840 and the fiber plate 841. Incident on the plate 841. The fiber plate 841 indicates either one of a glass fiber plate or an optical fiber plate. In addition, since it has mentioned above about the case where light injects into a glass fiber plate or an optical fiber plate, description is abbreviate | omitted in this Embodiment.
[0079]
Note that the distance between the subject 804 and the photodiode portion 104 is preferably as short as possible. Therefore, since the substrate 840 used in this embodiment is bonded to the fiber plate 841, it is preferably thinner than the substrate 840 that is normally used. The fiber plate 841 may be thicker than the glass substrate. For example, when a glass substrate is used, a relatively light glass substrate (5 mm thickness) may be used rather than a normally used glass substrate (7 mm thickness). Moreover, you may grind | polish and use the glass substrate (7 mm thickness) used normally thinly.
[0080]
Note that this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Modes 1 and 2.
[0081]
(Embodiment 4)
In this embodiment, an example in which a spacer (not shown) made of an absorbent material is provided between the substrate 850 and the fiber plate 851 will be described with reference to FIG. Note that FIG. 37 shows an area sensor (display device) in which an EL element provided in the EL element portion 103 emits from the bottom surface. In the case where spacers or the like are provided between the substrate 850 and the fiber plate 851, they are provided uniformly and at equal intervals on the substrate 850. The fiber plate 851 indicates either a glass fiber plate or an optical fiber plate. In this embodiment, an absorbent material is provided between the substrate 850 and the fiber plate 851, but a spacer or the like that fixes the substrate 850 and the fiber plate 851 may be used only on the outer frame of the substrate. The place where the spacer is used can be freely designed by the designer. The spacer used between the substrate 850 and the fiber plate 851 is used to prevent the light emitted from the EL element unit 103 from being totally reflected at the interface between the substrate 850 and the fiber plate 851. More specifically, it is desirable that the refractive index be the same as that of the light transmission layer of the glass fiber and the core portion of the optical fiber. The refractive index of the spacer used for the outer frame of the substrate is not particularly limited and may be arbitrary. FIG. 37 shows a case where the subject 804 and the fiber plate 851 are completely separated.
[0082]
Light emitted from the EL element unit 103 is diffused and irradiated in all directions. In the area sensor (display device) shown in FIG. 37, since air 852 exists at the interface between the substrate 850 and the fiber plate 851, total reflection occurs at the interface between the substrate 850 and the air 852 depending on the difference in incident angle. And light that is refracted and incident on the fiber plate 851 as refracted light. FIG. 37 shows refracted light and totally reflected light as an example, and the incident angle is θ at the interface between the substrate 850 and the air 852.₁₆(However, θ₁₆<Θmax) is refracted and emitted as refracted light, and the incident angle is θ₁₇(However, θ₁₇> Θmax), the light is totally reflected and applied to the photodiode as noise light.
[0083]
Light emitted from the EL element unit 103 is diffused and irradiated in all directions toward the subject 804. When the light emitted from the EL element unit 103 reaches the interface between the substrate 850 and the air 852, it is either reflected light or refracted light depending on the incident angle as shown in FIG.
[0084]
Here, the substrate 850 is a glass substrate. Although there are glass substrates having various refractive indexes, n = 1.52 is set as an example in this embodiment. Referring to Equation 4 (Formula (4)) and FIG. 39, the light emitted from the EL element portion 103 is totally reflected when the incident angle is 41.1 ° or more, and the incident angle is 35 ° or more and 41.41. When the angle is less than 1 °, there are reflected light and refracted light. When the incident angle is 35 ° or less, the object 804 is often irradiated as refracted light. Of course, the totally reflected light is radiated to the photodiode unit 104 as noise light, but the light emitted from the EL element unit 103 is diffused and radiated in all directions, and at the interface between the substrate 850 and the air 852. Referring to FIG. 39, the light emitted from the EL element unit 103 is totally reflected in accordance with the reflectance at each incident angle, so that the photodiode unit 104 is uniformly irradiated with noise light. I understand.
[0085]
In addition, when light emitted from the EL element unit 103 exits the substrate 850 as refracted light at the interface between the substrate 850 and the air 852, the fiber plate 851 is irradiated. The fiber plate 851 indicates either a glass fiber plate or an optical fiber plate. The case where light is incident on the glass fiber plate or the optical fiber plate has been described above, and thus the description thereof is omitted in this embodiment.
[0086]
The light transmitted through the fiber plate 851 is reflected according to the reflectance of the subject 804, and the reflected light is irradiated to the photodiode unit 104. That is, in the present embodiment, the light irradiated to the photodiode portion is reflected light reflected from the subject and noise light uniformly irradiated to each photodiode portion.
[0087]
In addition, as in this embodiment, when the presence of noise light that is uniformly irradiated to each photodiode is known in advance, the light is uniformly irradiated in advance so that information on the subject can be read more accurately. The noise light may be measured, and the signal may be corrected when the subject information is read based on the measured value. In this manner, when the glass substrate 803 and the subject 804 are completely in close contact with each other, when there is air between the glass substrate 803 and the subject 804, the glass substrate 803 and the subject 804 are completely separated. In either case, the information of the subject 804 can be accurately read.
[0088]
In this embodiment mode, since the substrate 850 and the fiber plate 851 are used by being bonded with a spacer or the like, the distance between the photodiode portion 104 and the subject 804 becomes long. The light emitted from the EL element portion 103 is reflected by the subject 804, and the reflected light should be applied to the photodiode portion 104 immediately above the portion where the subject 804 is reflected. However, when the distance between the photodiode unit 104 and the subject 804 is long, there is a high possibility that the reflected light from the subject 804 is irradiated to the photodiode unit 104 that should not be irradiated. Such light causes blurring of information on the subject 804. However, in this case, it is not necessary to reduce the thickness of the fiber plate 851, and the thickness of the substrate 850 is reduced as much as possible. Similarly, the thickness of the air 852 is made as thin as possible by adjusting the thickness of the spacer.
[0089]
Note that this embodiment can be freely combined with Embodiments 1 to 3.
[0090]
(Embodiment 5)
In this embodiment, an example in which a spacer (not shown) made of an absorbent material is provided between the substrate 880 and the fiber plate 881 will be described with reference to FIGS. FIG. 38 shows an area sensor (display device) from which an EL element provided in the EL element portion 103 emits from the top surface. Note that when a spacer or the like is provided between the substrate 880 and the fiber plate 881, it is provided on the substrate 880 at equal intervals. The fiber plate 881 indicates either a glass fiber plate or an optical fiber plate. In this embodiment, a spacer or the like that fixes the substrate 880 and the fiber plate 881 to the outer frame of the substrate may be used. Note that a spacer used between the substrate 880 and the fiber plate 881 is used to prevent the light emitted from the EL element portion 103 from being totally reflected at the interface between the substrate 850 and the fiber plate 851. It is desirable that the refractive index be the same as that of the light transmission layer of the glass fiber and the core of the optical fiber. The refractive index of the spacer used for the outer frame of the substrate may be arbitrary. FIG. 38 shows a case where the subject 804 and the fiber plate 881 are completely separated.
[0091]
In this embodiment mode, a protective film such as an insulating film is formed over the substrate 880 over which the sensor portion is formed, and a fiber plate 881 is provided thereon with a spacer or the like. In this embodiment mode, since the light emitted from the EL element portion 103 is emitted from the top surface, in order to provide the fiber plate 881 between the subject 804 and the sensor portion, the sensor portion is formed of a glass fiber plate or an optical fiber plate. Can not be used as a substrate. Therefore, a substrate such as a flexible plastic film, a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate, a silicon substrate, or a ceramic substrate may be used as the substrate 880 used in this embodiment.
[0092]
In this embodiment mode, a protective film such as an insulating film is formed over the substrate 880 over which the sensor portion is formed, and the protective film and the fiber plate 881 are bonded with a spacer or the like, so that the photodiode portion 104 and the subject 804 are used. And the distance will be longer. The light emitted from the EL element portion 103 is reflected by the subject 804, and the reflected light should be applied to the photodiode portion 104 immediately above the portion where the subject 804 is reflected. However, when the distance between the photodiode unit 104 and the subject 804 is long, there is a high possibility that the reflected light from the subject 804 is irradiated to the photodiode unit 104 that should not be irradiated. Such light causes blurring of information on the subject 804. However, in this case, it is not necessary to reduce the thickness of the fiber plate 881, and the thickness of the substrate 880 is reduced as much as possible. Similarly, the thickness of the air 852 is made as thin as possible by adjusting the thickness of the spacer.
[0093]
Note that this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 4.
[0094]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0095]
Example 1
The configuration of the area sensor (display device) of the present invention will be described in detail below. The area sensor (display device) of the present invention includes a sensor unit that reads information on a subject and displays an image, and a drive unit that controls driving of the sensor unit. FIG. 1 shows a circuit diagram of the sensor unit of the present invention.
[0096]
The sensor unit 101 includes source signal lines S1 to Sx, power supply lines V1 to Vx, gate signal lines G1 to Gy, reset signal lines RG1 to RGy, selection signal lines SG1 to SGy, sensor signal output lines SS1 to SSx, and sensors. A power supply line VB is provided.
[0097]
The sensor unit (pixel unit) 101 includes a plurality of pixels 102. The pixel 102 includes any one of the source signal lines S1 to Sx, any one of the power supply lines V1 to Vx, any one of the gate signal lines G1 to Gy, and any one of the reset signal lines RG1 to RGy. One of the selection signal lines SG1 to SGy, one of the sensor signal output lines SS1 to SSx, and the sensor power supply line VB. The sensor signal output lines SS1 to SSx are connected to the signal processing circuit 103.
[0098]
FIG. 2 shows a detailed configuration of the pixel 102. A region surrounded by a dotted line is a pixel 102 and is divided into an EL element portion 103 and a photodiode portion 104.
[0099]
The source signal line S means any one of the source signal lines S1 to Sx. The power supply line V means any one of the power supply lines V1 to Vx. The gate signal line G means any one of the gate signal lines G1 to Gy. The reset signal line RG means any one of the reset signal lines RG1 to RGy. The selection signal line SG means any one of the selection signal lines SG1 to SGy. The sensor signal output line SS means any one of the sensor signal output lines SS1 to SSx.
[0100]
The pixel 102 includes a switching TFT 105, an EL driving TFT 106, and an EL element 107. In FIG. 2, the capacitor 108 is provided in the pixel 102, but the capacitor 108 may not be provided.
[0101]
The EL element 107 includes an anode, a cathode, and an EL layer provided between the anode and the cathode. When the anode is connected to the source region or drain region of the EL driving TFT 106, the anode serves as a pixel electrode and the cathode serves as a counter electrode. Conversely, when the cathode is connected to the source region or drain region of the EL driving TFT 106, the anode is the counter electrode and the cathode is the pixel electrode.
[0102]
The gate electrode of the switching TFT 105 is connected to the gate signal line G. One of the source region and the drain region of the switching TFT 105 is connected to the source signal line S, and the other is connected to the gate electrode of the EL driving TFT 106.
[0103]
One of the source region and the drain region of the EL driving TFT 106 is connected to the power supply line V and the other is connected to the EL element 107. The capacitor 108 is connected to the gate electrode of the EL driving TFT 106 and the power supply line V.
[0104]
Further, the pixel 102 includes a reset TFT 110, a buffer TFT 111, a selection TFT 112, and a photodiode 113.
[0105]
The gate electrode of the reset TFT 110 is connected to the reset signal line RG. The source region of the reset TFT 110 is connected to the sensor power supply line VB. The drain region of the reset TFT 110 is connected to the photodiode 113 and the gate electrode of the buffer TFT 111.
[0106]
The photodiode 113 includes a p-channel side terminal, an n-channel side terminal, and a photoelectric conversion layer provided between the p-channel side terminal and the n-channel side terminal. Specifically, the drain region of the reset TFT 110 is connected to the n-channel side terminal or the p-channel side terminal of the photodiode 113.
[0107]
The drain region of the buffer TFT 111 is connected to the sensor power supply line VB. The source region of the buffer TFT 111 is connected to the source region or drain region of the selection TFT 112.
[0108]
The gate electrode of the selection TFT 112 is connected to the selection signal line SG. One of the source region and the drain region of the selection TFT 112 is connected to the source region of the buffer TFT 111 as described above, and the other is connected to the sensor signal output line SS. The sensor signal output line SS is connected to the bias TFT 115.
[0109]
Next, a method for driving the area sensor (display device) of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0110]
In this embodiment, an area sensor in which a drive circuit is mounted around the sensor unit 101 and pixels are two-dimensionally arranged will be described. More specifically, a method for driving the photodiode 113, the reset TFT 110, the buffer TFT 111, and the selection TFT 112 will be described. FIG. 3 shows a circuit diagram (schematic diagram) of the area sensor (display device) of the present invention. First, there is a sensor unit 101 in which pixels are two-dimensionally arranged. Drive circuits for driving the gate signal line and the reset signal line of each pixel are arranged around the sensor unit 101. In FIG. 3, a source signal line drive circuit 130, a gate signal line drive circuit 132, a sensor source signal line drive circuit 131, and a sensor gate signal line drive circuit 133 are arranged.
[0111]
FIG. 4 shows the sensor unit 101, the sensor gate signal line driving circuit 133, and the sensor source signal line driving circuit 131 shown in FIG. 3, and a method for driving the photodiode unit 104 included in the pixel 102 will be described in more detail. The sensor source signal line drive circuit 131 includes a bias circuit 131a, a sample hold & signal processing circuit 131b, and a signal output drive circuit 131c.
[0112]
The bias circuit 131a is paired with the buffer TFT 111 of each pixel to form a source follower circuit. In FIG. 3, a sample hold & signal processing circuit 131b is disposed below the bias circuit 131a. The sample hold & signal processing circuit 131b is a circuit for temporarily storing a signal, performing analog / digital conversion, and reducing noise. A signal output drive circuit 131c is arranged below the sample hold & signal processing circuit 131b. The signal output drive circuit 131c is a circuit that outputs a signal for sequentially outputting the temporarily stored signals. The final output amplification circuit 131d amplifies the signal output from the sample hold & signal processing circuit 131b and the signal output drive circuit 131c to output the signal to the outside. In other words, it is unnecessary if the signal is not amplified, but it is often arranged at present.
[0113]
Next, a circuit diagram of each part is shown. FIG. 5 is a circuit diagram of the photodiode unit 104 of the pixel unit circuit 135 in the i-th row and the j-th column. In FIG. 5, it is composed of a P-channel reset TFT 110, a P-channel selection TFT 112, an N-channel buffer TFT 111, and a photoelectric conversion element (here, the most typical photodiode 113). For reference, an N-channel bias TFT 115 is also described.
[0114]
The P-channel side terminal of the photodiode 113 is connected to the power supply reference line 116, and the N-channel side terminal is connected to the gate terminal of the buffer TFT 111. The reset signal line (RGi) of the i-th row is connected to the gate terminal of the reset TFT 110, and the source terminal and the drain terminal are connected to the power supply line for the j-th column sensor and the gate terminal of the buffer TFT 111. The gate terminal of the selection TFT 112 is connected to the i-th row selection signal line (SGi), and the source terminal and drain terminal are connected to the j-th column sensor signal output line (SSj) and the buffer TFT 111. The source terminal and the drain terminal of the buffer TFT 111 are connected to the j-th column sensor power line and the selection TFT 112.
[0115]
In FIG. 5, a P-channel TFT is used as the reset TFT 110, but an N-channel TFT may be used. However, in the N-channel type, the gate-source voltage cannot be increased during the reset operation. Therefore, the reset TFT operates in a saturation region, and the photodiode 113 cannot be charged sufficiently. That is, the reset TFT 110 operates with an N-channel type, but a P-channel type is preferable.
[0116]
The P-channel type selection TFT 112 is preferably disposed between the j-th column sensor signal output line (SSj) and the buffer TFT 111 and is preferably a P-channel type. However, since the N-channel type operates as in the conventional case, the N-channel type may be used. Further, it may be arranged between the sensor power supply line (VB) and the buffer TFT 111. However, since it is difficult to output a signal accurately, it is desirable that the selection TFT 112 be disposed between the j-th column sensor power supply line (VB) and the buffer TFT 111 and use a P-channel type.
[0117]
In FIG. 5, the buffer TFT 111 uses an N-channel type, but a P-channel type can also be used. However, in order to operate the source follower circuit by combining the P-channel buffer TFT and the bias TFT, it is necessary to change the circuit connection method. That is, in the circuit diagram of FIG. 5, since the operation is not performed only by changing the polarity of the buffer TFT 141, it is preferable to use a TFT having a polarity suitable for the peripheral circuit.
[0118]
An example of a circuit configuration in the case of using a P-channel buffer TFT 111 is shown in FIG. The difference from FIG. 5 is that the polarity of the buffer TFT 111 and the bias TFT 115 is a P-channel type, the polarity of the reset TFT 110 and the selection TFT 112 is an N-channel type, and the direction of the photodiode 113 is reversed. The bias TFT 115 and the N channel side terminal of the photodiode 113 are connected to the power supply line 140.
[0119]
When the P-channel type is used for the buffer TFT 111, it is necessary to use the P-channel type for the bias TFT 115 as well. This is because the bias TFT 115 needs to be operated as a constant current source. 6 includes an N-channel reset TFT 110, an N-channel selection TFT 112, a P-channel buffer TFT 111, and a photoelectric conversion element (here, the most typical photodiode 113). Yes.
[0120]
The photodiode 113 has an N-channel side terminal and a P-channel side terminal. The N-channel side terminal is connected to the power supply line 140, and the P-channel side terminal is connected to the gate terminal of the P-channel buffer TFT 111. An i-th row reset signal line (RGi) is connected to the gate terminal of the N-channel reset TFT 110, and the source terminal and the drain terminal are connected to the sensor power supply line (VB) and the gate terminal of the P-channel buffer TFT 111. It is connected. The gate terminal of the N-channel type selection TFT 112 is connected to the i-th row selection signal line (SGi), and the source terminal and drain terminal are connected to the j-th column sensor signal output line (SSj) and the P-channel type buffer TFT 111. It is connected. The source terminal and the drain terminal of the P-channel buffer TFT 111 are connected to the j-th column sensor signal output line (SSj) and the N-channel type selection TFT 112. The gate terminal of the P-channel bias TFT 115 is connected to the bias signal line 141, and the source terminal and drain terminal are connected to the sensor signal output line (SSx) and the power supply line 140.
[0121]
The reset TFT 110 is an N-channel type. However, the reset TFT 110 may be a P-channel type, but the gate-source voltage cannot be increased during the reset operation. Therefore, the reset TFT 110 operates in the saturation region, and the photodiode 113 cannot be charged sufficiently. That is, the reset TFT 110 operates with a P-channel type, but is preferably an N-channel type.
[0122]
The selection TFT 112 is preferably disposed between the sensor signal output line (SSx) and the buffer TFT 111 and is an N-channel type. However, a P-channel type may be used. Further, it may be arranged between the sensor power supply line (VB) and the buffer TFT 111. However, since it is difficult to output a signal correctly, it is desirable that the selection TFT 112 be disposed between the j-th column sensor signal output line (SSj) and the buffer TFT 111 and use an N-channel type.
[0123]
Thus, as can be seen by comparing FIG. 5 and FIG. 6, when the polarity of the buffer TFT is different, the optimum TFT configuration, the direction of the photodiode, and the like are also different. In FIG. 5, current is supplied from one power supply line to both the selection TFT 112 and the reset TFT 110. In FIG. 6, a current is supplied from one power supply reference line to both the selection TFT 112 and the reset TFT 110. Thus, the wiring can be shared by matching the direction of the photodiode and the polarity of the buffer TFT.
[0124]
Next, FIG. 7 shows a circuit diagram of the j-th column peripheral circuit 136 of the bias circuit 131a, the sample hold & signal processing circuit 131b, and the signal output line driving circuit 131c. A bias TFT 115 is disposed in the bias circuit 131a. The polarity is the same as the polarity of the buffer TFT 111 of each pixel.
[0125]
A bias TFT 115 shown in FIG. 7 is an N-channel TFT. A bias signal line 141 is connected to a gate terminal of the bias TFT 115, and a source terminal and a drain terminal are connected to a j-th column sensor signal output line (SSj) 145 and a power supply reference line 116 (bias TFT 115). Is connected to the power supply line 140 instead of the power supply reference line 116). The N-channel bias TFT 115 is paired with the buffer TFT 111 of each pixel and operates as a source follower circuit.
[0126]
A transfer signal line 142 is connected to a gate terminal of the transfer TFT 148, and a source terminal and a drain terminal are connected to a j-th column sensor signal output line (SSj) 145 and a capacitor 149, respectively. The transfer TFT 148 operates when the potential of the j-th column sensor signal output line (SSj) 145 is transferred to the capacitor 149. Further, a P-channel transfer TFT 148 may be added and connected in parallel with the N-channel transfer TFT 148. The capacitor 149 is connected to the transfer TFT 148 and the power supply reference line 116. The role of the capacitor 149 is to temporarily store a signal output from the j-th column sensor signal output line (SSj) 145. The discharge TFT 150 has a gate terminal connected to the pre-discharge signal line 143, and a source terminal and a drain terminal connected to the capacitor 149 and the power supply reference line 116, respectively. The discharging TFT 150 operates to discharge the electric charge accumulated in the capacitor 149 before inputting the potential of the j-th column sensor signal output line (SSj) 145 to the capacitor 149.
[0127]
An analog / digital signal conversion circuit, a noise reduction circuit, or the like can be arranged.
[0128]
A final selection TFT 152 is connected between the capacitor 149 and the final output line 144. The source terminal and the drain terminal of the final selection TFT 152 are connected to the capacitor 149 and the final output line 144, respectively, and the gate terminal is connected to the j-th column final selection line 146. The final selection lines are arranged in a matrix in the sensor unit, and are scanned sequentially from the first column to the x-th column. When the j-th column final output line 144 is selected and the final selection TFT 152 becomes conductive, the potential of the capacitor 149 and the potential of the j-th column final output line 144 become equal. As a result, the signal accumulated in the capacitor 149 can be output to the final output line 144.
[0129]
However, if charges are accumulated in the final output line 144 before a signal is output to the final output line 144, the potential when the signal is output to the final output line 144 is affected by the charge. Therefore, before outputting a signal to the final output line 144, it is necessary to initialize the potential of the final output line 144 to a specific potential value.
[0130]
FIG. 7 shows a diagram in which a final reset TFT 151 is arranged between the final output line 144 and the power supply reference line 116. The j-th column final reset line 147 is connected to the gate terminal of the final reset TFT 151. Then, before selecting the j-th column final selection line 146, the j-th column final reset line 147 is selected, and the potential of the final output line 144 is initialized to the potential of the power supply reference line 116. Thereafter, the j-th column final selection line 146 is selected, and the signal accumulated in the capacitor 149 is output to the final output line 144.
[0131]
The signal output to the final output line 144 may be taken out as it is. However, since the signal is weak, it is often amplified before being taken out. FIG. 8 shows a circuit of a final output amplification circuit 131d as a circuit for amplifying a signal. There are various types of circuits for amplifying signals, such as operational amplifiers. In this embodiment, a source follower circuit is shown as the simplest circuit configuration.
[0132]
FIG. 8 shows a circuit diagram when the source follower circuit is an N-channel type. The input to the final output amplification circuit 131d is performed via the final output line 144. The final output lines 144 are arranged in a matrix in the sensor unit, and signals are output in order from the first column. The signal is amplified by the final output amplification circuit 131d and output to the outside. The final output line 144 is connected to the gate terminal of the amplification TFT 154 for final output amplification. The drain terminal of the amplifying TFT 154 for final output amplification is connected to the power supply line 153, and the source terminal is an output terminal. The gate terminal of the final output amplification bias TFT 155 is connected to the final output amplification bias signal line 156. One of the source terminal and the drain terminal of the bias TFT 155 for final output amplification is connected to the power supply reference line 157, and the other is connected to the source terminal of the amplification TFT 154 for final output amplification.
[0133]
FIG. 9 shows a circuit diagram when the source follower circuit is a P-channel type. The final output line 144 is connected to the gate terminal of the amplification TFT 154 for final output amplification. The drain terminal of the amplifying TFT 154 for final output amplification is connected to the power supply reference line 157, and the source terminal is an output terminal. The gate terminal of the final output amplification bias TFT 155 is connected to the final output amplification bias signal line 156. One of the source terminal and the drain terminal of the bias TFT 155 for final output amplification is connected to the power supply line 153, and the other is connected to the source terminal of the amplification TFT 154 for final output amplification. The potential of the final output amplification bias signal line 156 is different from the potential of the final output amplification bias signal line 156 when the N-channel type is used.
[0134]
In FIGS. 8 and 9, the source follower circuit is composed of only one stage. However, it may be composed of a plurality of stages. For example, in the case of two stages, the first stage output terminal may be connected to the second stage input terminal. In each stage, either an N channel type or a P channel type may be used. In other words, the designer can freely design the source follower circuit.
[0135]
Next, a timing chart of signals will be described. First, a timing chart of signals in the circuits shown in FIGS. 4 and 5 will be described with reference to FIG. The reset signal line RG scans sequentially from the first row to the y-th row. A period until the same row is selected again corresponds to one frame period.
[0136]
Similarly, the selection signal line SG sequentially scans from the first row to the y-th row. However, the timing to start scanning the selection signal line SG is later than the timing to start scanning the reset signal line RG. For example, when focusing on the pixel 102 in the i-th row, the i-th row reset signal line SRi is selected, and then the i-th row selection signal line SGi is selected. Next, when the i-th gate signal line SSi is selected, a signal is output from the pixel 102 in the i-th row. Note that a period from when the pixel 102 is reset to when a signal is output corresponds to an accumulation time. In the accumulation time, charges generated by light in the photodiode are accumulated. Although the reset timing and the signal output timing are different in each row, the accumulation time is equal for the pixels 102 in all rows.
[0137]
Next, FIG. 11 shows a timing chart of signals in the circuit diagram shown in FIG. Since this is a repetitive operation, in the present embodiment, the case where the selection signal line SGi in the i-th row is selected will be described as an example. First, after the selection signal line SGi in the i-th row is selected, the pre-discharge signal line 171 is selected, and the discharge TFT 167 is turned on. Thereafter, the transfer signal line 170 is selected. Then, the signal in each column is output from the pixel 102 in the i-th row to the capacitor 149 in each column.
[0138]
After the signals of all the pixels 102 provided in the i-th row are accumulated in the capacitors 149 of each column, the signals of each column are sequentially output to the final output line 144. When the transfer signal line 142 is not selected, the signal output drive circuit 131c scans from the first column to the x-th column. First, the final reset line in the first column is selected, the final reset TFT 151 is turned on, and the final output line 144 is initialized to the potential of the power supply reference line 116. Thereafter, the final selection line in the first column is selected, the final selection TFT 152 is turned on, and the signal of the capacitor 149 in the first column is output to the final output line 144.
[0139]
Next, the final reset line in the second column is selected, the final reset TFT 151 is turned on, and the final output line 144 is initialized to the potential of the power supply reference line 164. Thereafter, the final selection line in the second column is selected, the final selection TFT 152 is turned on, and the signal of the capacitor 149 in the second column is output to the final output line 144. After that, the same operation is repeated.
[0140]
Also in the j-th column, the j-th column final reset line 147 is selected, the final reset TFT 151 is turned on, and the final output line 144 is initialized to the potential of the power supply reference line 116. Thereafter, the j-th column final selection line 146 is selected, the final selection TFT 152 is turned on, and the signal of the capacitor 149 in the j-th column is output to the final output line 144.
[0141]
Next, the final reset line in the (j + 1) th column is selected, the final reset TFT 151 is turned on, and the final output line 144 is initialized to the potential of the power supply reference line 116. Thereafter, the final selection line 146 in the (j + 1) th column is selected, the final selection TFT 152 is turned on, and the signal of the capacitor 149 in the (j + 1) th column is output to the final output line 144. Thereafter, the same operation is repeated, and the signals of all the columns are sequentially output to the final output line 144. Meanwhile, the bias signal line 141 is kept constant. The signal output to the final output line 144 is amplified by the final output amplification circuit 131d and output to the outside.
[0142]
Next, the (i + 1) th row gate signal line is selected. Then, the operation is performed in the same manner as when the i-th gate signal line is selected. Then, the gate signal line in the (i + 2) th row is selected, and the same operation is repeated.
[0143]
In addition to the commonly used PN photodiode, the sensor unit that performs photoelectric conversion, for example, a PIN diode, an avalanche diode, an NPN buried diode, a Schottky diode, and an X-ray photo diode. A conductor, an infrared sensor, or the like may be used. Alternatively, the light may be read after the X-ray is converted into light by a fluorescent material or a scintillator.
[0144]
As described above, the photoelectric conversion element is often connected to the input terminal of the source follower circuit. However, when a photogate photoelectric conversion element is used, a switch may be interposed therebetween. When a logarithmic conversion type photoelectric conversion element is used, a signal after processing so as to be a logarithmic value of light intensity may be input to the input terminal.
[0145]
In this embodiment, an area sensor in which pixels are two-dimensionally described has been described. However, the present invention can also be applied to a line sensor in which pixels are one-dimensionally arranged.
[0146]
Note that this embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 5.
[0147]
(Example 2)
In this embodiment, a driving method of the switching TFT 105 and the EL driving TFT 106 which controls the operation of the EL element 106 shown in FIG. 2 will be described. Note that the configuration of the sensor unit 101 is the same as the configuration shown in the first embodiment, and therefore it is preferable to refer to FIGS.
[0148]
FIG. 12 shows a top view of the area sensor of this embodiment. Reference numeral 120 denotes a source signal line driving circuit, and 122 denotes a gate signal line driving circuit, both of which control the driving of the switching TFT 105 and the EL driving TFT 106. Reference numeral 121 denotes a sensor source signal line drive circuit, and reference numeral 123 denotes a sensor gate signal line drive circuit, all of which control the driving of the reset TFT 110, the buffer TFT 111, and the selection TFT 112. In this specification, the source signal line driver circuit 120, the gate signal line driver circuit 122, the sensor source signal line driver circuit 121, and the sensor gate signal line driver circuit 123 are referred to as a driver.
[0149]
The source signal line driver circuit 120 includes a shift register 120a, a latch (A) 120b, and a latch (B) 120c. In the source signal line driver circuit 120, a clock signal (CLK) and a start pulse (SP) are input to the shift register 120a. The shift register 120a sequentially generates timing signals based on the clock signal (CLK) and the start pulse (SP), and sequentially supplies the timing signals to subsequent circuits.
[0150]
Note that the timing signal from the shift register 120a may be buffered and amplified by a buffer or the like (not shown), and the buffered timing signal may be sequentially supplied to a subsequent circuit. Since many circuits or elements are connected to the wiring to which the timing signal is supplied, the load capacitance (parasitic capacitance) is large. This buffer is provided in order to prevent “blunting” of the rising edge or falling edge of the timing signal caused by the large load capacity.
[0151]
The timing signal from the shift register 120a is supplied to the latch (A) 120b. The latch (A) 120b has a plurality of stages of latches for processing digital signals. The latch (A) 120b sequentially writes and holds digital signals simultaneously with the input of the timing signal.
[0152]
Note that when a digital signal is taken into the latch (A) 120b, the digital signal may be sequentially input to the latches of a plurality of stages included in the latch (A) 120b. However, the present invention is not limited to this configuration. A plurality of stages of latches included in the latch (A) 120b may be divided into several groups, and so-called divided driving may be performed in which digital signals are input simultaneously in parallel for each group. Note that the number of groups at this time is called the number of divisions. For example, when the latches are divided into groups for every four stages, it is said that the driving is divided into four.
[0153]
The time until digital signal writing to all the latches of the latch (A) 120b is completed is called a line period. That is, the time interval from when digital signal writing is started to the leftmost stage latch in the latch (A) 120b to when digital signal writing is ended to the rightmost stage latch is a line. It is a period. Actually, the line period may include a period in which a horizontal blanking period is added to the line period.
[0154]
When one line period ends, a latch signal (Latch Signal) is supplied to the latch (B) 120c. At this moment, the digital signals written and held in the latch (A) 120b are sent all at once to the latch (B) 120c, and are written and held in all the latches of the latch (B) 120c.
[0155]
The latch (A) 120b that has finished sending the digital signal to the latch (B) 120c sequentially writes the digital signal again based on the timing signal from the shift register 120a.
[0156]
During the second line period, the digital signal written and held in the latch (B) 120b is input to the source signal lines (S1 to Sx).
[0157]
On the other hand, each of the gate signal line driver circuits 122 includes a shift register and a buffer (both not shown). In some cases, the gate signal line driver circuit 122 may have a level shift in addition to the shift register and the buffer.
[0158]
In the gate signal line driving circuit 122, a gate signal from a shift register (not shown) is supplied to a buffer (not shown) and supplied to a corresponding gate signal line. Each gate signal line (G1 to Gy) is connected to the gate electrode of the switching TFT 105 of pixels for one line, and the switching TFTs 105 of all pixels for one line must be turned on simultaneously. Therefore, a buffer that can flow a large current is used.
[0159]
Note that the number, configuration, and operation of the source signal line driver circuit and the gate signal line driver circuit are not limited to the configuration shown in this embodiment. The area sensor of the present invention can use a known source signal line driver circuit and gate signal line driver circuit.
[0160]
Next, FIG. 13 shows a timing chart in the case where the switching TFT 105 and the EL driving TFT 106 in the sensor portion are driven in a digital manner.
[0161]
A period until all the pixels of the sensor unit 101 emit light is referred to as one frame period (F). The frame period is divided into an address period Ta and a sustain period Ts. The address period is a period in which digital signals are input to all pixels during one frame period. The sustain period (also referred to as a lighting period) indicates a period during which display is performed by causing an EL element to emit light or not to emit light by a digital signal input to a pixel in an address period.
[0162]
The potential of the power supply lines (V1 to Vx) is kept at a predetermined potential (power supply potential).
[0163]
First, in the address period Ta, the potential of the counter electrode of the EL element 106 is kept at the same level as the power supply potential.
[0164]
Then, all the switching TFTs 105 connected to the gate signal line G1 are turned on by the gate signal input to the gate signal line G1. Next, a digital signal is input from the source signal line driver circuit 120 to the source signal lines (S1 to Sx). The digital signal input to the source signal lines (S1 to Sx) is input to the gate electrode of the EL driving TFT 106 via the switching TFT 105 in the ON state.
[0165]
Next, all the switching TFTs 105 connected to the gate signal line G2 are turned on by the gate signal input to the gate signal line G2. Next, a digital signal is input from the source signal line driver circuit 120 to the source signal lines (S1 to Sx). The digital signal input to the source signal lines (S1 to Sx) is input to the gate electrode of the EL driving TFT 106 via the switching TFT 105 in the ON state.
[0166]
The above operation is repeated up to the gate signal line Gy, a digital signal is input to the gate electrodes of the EL driving TFTs 106 of all the pixels 102, and the address period ends.
[0167]
At the same time as the address period Ta ends, the sustain period starts. In the sustain period, all the switching TFTs 105 are turned off.
[0168]
At the same time as the sustain period is started, the potentials of the counter electrodes of all the EL elements are high enough to have a potential difference from the power supply potential so that the EL elements emit light when the power supply potential is applied to the pixel electrodes. It will be. Note that in this specification, the potential difference between the pixel electrode and the counter electrode is referred to as an EL drive voltage. Further, the EL driving TFT 106 is turned on by a digital signal input to the gate electrode of the EL driving TFT 106 included in each pixel. Therefore, a power supply potential is applied to the pixel electrode of the EL element, and the EL elements included in all the pixels emit light.
[0169]
Simultaneously with the end of the sustain period, one frame period ends. In the present invention, it is necessary for the pixels to emit light in all the sampling periods ST1 to STy. Therefore, in the driving method of this embodiment, it is important that the sensor frame period SF is included in the sustain period.
[0170]
In the present embodiment, the area sensor driving method for reading a monochrome image has been described, but the same applies to the case of reading a color image. However, in the case of an area sensor that reads a color image, one frame period is divided into three subframe periods corresponding to RGB, and an address period and a sustain period are provided in each subframe period. In the address period of the R subframe period, a digital signal that emits light only to the EL elements of the pixels corresponding to R is input to all the pixels, and light is emitted from only the R EL elements in the sustain period. Similarly, in the G and B subframe periods, only the EL elements of the pixels corresponding to the respective colors emit light in each sustain period.
[0171]
In the case of an area sensor that reads a color image, each of the sustain periods of the three sub-frame periods corresponding to RGB may include R, G, and B sensor frame periods (SFr, SFg, SFb). is important.
[0172]
Note that this embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 5 and Embodiment 1.
[0173]
(Example 3)
In this embodiment, a driving method of the switching TFT 105 and the EL driving TFT 106 (EL element portion 103) when an image is displayed on the sensor portion 101 will be described. The configuration of the sensor unit 101 is the same as the configuration shown in the first embodiment, so that FIGS. 1 and 2 may be referred to.
[0174]
FIG. 14 shows a timing chart when an image is displayed on the sensor unit 101 in a digital manner in the area sensor of the present invention.
[0175]
First, one frame period (F) is divided into n subframe periods (SF1 to SFn). As the number of gradations increases, the number of subframe periods in one frame period also increases. Note that, when the sensor unit of the area sensor displays an image, one frame period (F) refers to a period in which all pixels of the sensor unit 101 display one image.
[0176]
In this embodiment, it is preferable to provide 60 or more frame periods per second. By setting the number of images displayed per second to 60 or more, it is possible to visually suppress flickering of images such as flicker.
[0177]
The subframe period is divided into an address period (Ta) and a sustain period (Ts). The address period is a period during which a digital video signal is input to all pixels during one subframe period. The digital video signal is a digital signal having image information. The sustain period (also referred to as a lighting period) indicates a period during which display is performed by causing an EL element to emit light or not to emit light by a digital video signal input to a pixel in an address period. The digital video signal means a digital signal having image information.
[0178]
Address periods (Ta) included in SF1 to SFn are Ta1 to Tan, respectively. The sustain periods (Ts) included in SF1 to SFn are Ts1 to Tsn, respectively.
[0179]
The potential of the power supply lines (V1 to Vx) is kept at a predetermined potential (power supply potential).
[0180]
First, in the address period Ta, the potential of the counter electrode of the EL element 106 is kept at the same level as the power supply potential.
[0181]
Next, all the switching TFTs 105 connected to the gate signal line G1 are turned on by the gate signal input to the gate signal line G1. Next, a digital video signal is input from the source signal line driver circuit 102 to the source signal lines (S1 to Sx). The digital video signal has information of “0” or “1”, and the digital video signals of “0” and “1” are signals having a voltage of Hi on one side and Lo on the other side.
[0182]
Then, the digital video signal input to the source signal lines (S1 to Sx) is input to the gate electrode of the EL driving TFT 106 via the switching TFT 105 in the ON state.
[0183]
Next, all the switching TFTs 105 connected to the gate signal line G1 are turned off, and all the switching TFTs 105 connected to the gate signal line G2 are turned on by the gate signal input to the gate signal line G2. Turns on. Next, a digital video signal is input from the source signal line driver circuit 102 to the source signal lines (S1 to Sx). The digital video signal input to the source signal lines (S1 to Sx) is input to the gate electrode of the EL driving TFT 106 via the switching TFT 105 in the ON state.
[0184]
The above-described operation is repeated up to the gate signal line Gy, the digital video signal is input to the gate electrodes of the EL driving TFTs 106 of all the pixels 102, and the address period ends.
[0185]
At the same time as the address period Ta ends, the sustain period Ts is reached. In the sustain period, all the switching TFTs 105 are turned off. In the sustain period, the potentials of the counter electrodes of all the EL elements are high enough to have a potential difference from the power supply potential so that the EL elements emit light when the power supply potential is applied to the pixel electrodes.
[0186]
In this embodiment, when the digital video signal has information of “0”, the EL driving TFT 106 is turned off. Therefore, the pixel electrode of the EL element is kept at the potential of the counter electrode. As a result, the EL element 106 does not emit light in a pixel to which a digital video signal having information “0” is input.
[0187]
On the other hand, when the digital video signal has information of “1”, the EL driving TFT 106 is turned on. Therefore, the power supply potential is applied to the pixel electrode of the EL element 106. As a result, the EL element 106 included in the pixel to which the digital video signal having the information “1” is input emits light.
[0188]
In this manner, the EL element enters a light emitting state or a non-light emitting state depending on information included in the digital video signal input to the pixel, and the pixel performs display.
[0189]
Simultaneously with the end of the sustain period, one subframe period ends. Then, the next subframe period appears, the address period starts again, and when the digital video signal is input to all pixels, the sustain period starts again. Note that the order in which the subframe periods SF1 to SFn appear is arbitrary.
[0190]
Thereafter, display is performed by repeating the same operation in the remaining subframe periods. When all n subframe periods have ended, one image is displayed and one frame period ends. When one frame period ends, the subframe period of the next frame period appears, and the above-described operation is repeated.
[0191]
In the present invention, the lengths of the address periods (Ta1 to Tan) of the n subframe periods are all the same. The ratio of the lengths of the n sustain periods Ts1, ..., Tsn is Ts1: Ts2: Ts3: ...: Ts (n-1): Tsn = 2.⁰: 2^-1: 2^-2: ...: 2^-(n-2): 2^-(n-1)It is represented by
[0192]
The gradation of each pixel is determined by which sub-frame period is emitted in one frame period. For example, when n = 8, assuming that the luminance of a pixel when light is emitted during the entire sustain period is 100%, when the pixel emits light at Ts1 and Ts2, 75% luminance can be expressed, and Ts3, Ts5, and Ts8. When is selected, a luminance of 16% can be expressed.
[0193]
This example can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 5 and Examples 1 and 2.
[0194]
Example 4
In Examples 1 and 2, since the potential of the counter electrode was maintained at the same potential as the power supply potential in the address period, the EL element did not emit light. However, the present invention is not limited to this configuration. A potential difference that causes the EL element to emit light when a power supply potential is applied to the pixel electrode is always provided between the counter potential and the power supply potential, and display may be performed in the address period as in the display period. .
[0195]
However, when Example 1 is combined with Example 1 in which an EL element is used as the light source of an area sensor, it is important that the sensor frame period SF is included in the frame period in the area sensor that reads a monochrome image. In an area sensor that reads a color image, it is important that three subframe periods corresponding to RGB are included in the sensor frame periods for R, G, and B, respectively.
[0196]
Further, when the second embodiment in which an image is displayed on the sensor unit and this embodiment are combined, the entire subframe period is a period during which actual display is performed. SF (n-1): SFn = 2⁰: 2^-1: 2^-2: ...: 2^-(n-2): 2^-(n-1)Set to be. With the above configuration, an image with high luminance can be obtained as compared with a driving method that does not emit light during the address period.
[0197]
This embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 5 and Embodiments 1 to 3.
[0198]
(Example 5)
In this embodiment, an example different from the first embodiment of the driving method of the switching TFT 105 and the EL driving TFT 106 that controls the operation of the EL element 107 shown in FIG. 2 will be described. Since the configuration of the sensor unit is the same as the configuration shown in the first embodiment, reference may be made to FIGS.
[0199]
FIG. 15 shows a top view of the area sensor of this embodiment. Reference numeral 130 denotes a source signal line driving circuit, and 126 denotes a gate signal line driving circuit, both of which control the driving of the switching TFT 105 and the EL driving TFT 106. Reference numeral 125 denotes a sensor source signal line drive circuit, and reference numeral 127 denotes a sensor gate signal line drive circuit, all of which control the driving of the reset TFT 110, the buffer TFT 111, and the selection TFT 112. In this embodiment, one source signal line driving circuit and one gate signal line driving circuit are provided, but the present invention is not limited to this configuration. Two source signal line driver circuits may be provided. Two gate signal line driver circuits may be provided.
[0200]
In this specification, the source signal line driver circuit 130, the gate signal line driver circuit 126, the sensor source signal line driver circuit 125, and the sensor gate signal line driver circuit 127 are referred to as a driver.
[0201]
The source signal line driver circuit 130 includes a shift register 130a, a level shift 130b, and a sampling circuit 130c. The level shift may be used as necessary, and may not be used. In this embodiment, the level shift is provided between the shift register 130a and the sampling circuit 130c. However, the present invention is not limited to this configuration. Further, the level shifter 130b may be incorporated in the shift register 130a.
[0202]
A clock signal (CLK) and a start pulse signal (SP) are input to the shift register 130a. A sampling signal for sampling an analog signal (analog signal) is output from the shift register 130a. The output sampling signal is input to the level shift 130b, and the potential amplitude is increased and output.
[0203]
The sampling signal output from the level shift 130b is input to the sampling circuit 130c. The analog signal input to the sampling circuit 130c is sampled by the sampling signal and input to the source signal lines S1 to Sx.
[0204]
On the other hand, each of the gate signal line driver circuits 126 includes a shift register and a buffer (both not shown). In some cases, the gate signal line driver circuit 126 may have a level shift in addition to the shift register and the buffer.
[0205]
In the gate signal line driving circuit 126, a gate signal from a shift register (not shown) is supplied to a buffer (not shown) and supplied to a corresponding gate signal line. The gate signal lines G1 to Gy are respectively connected to the gate electrodes of the switching TFTs 105 of the pixels for one line, and the switching TFTs 105 of all the pixels for one line must be turned on at the same time. A buffer that can flow a large current is used.
[0206]
Note that the number, configuration, and operation of the source signal line driver circuit and the gate signal line driver circuit are not limited to the configuration shown in this embodiment. The area sensor of the present invention can use a known source signal line driver circuit and gate signal line driver circuit.
[0207]
Next, FIG. 16 shows a timing chart in the case where the switching TFT 105 and the EL driving TFT 106 in the sensor portion are driven in an analog manner. A period until all the pixels of the sensor unit 101 emit light is called one frame period F. One line period L means a period from when one gate signal line is selected to when another gate signal line is selected next. In the area sensor shown in FIG. 2, since there are y gate signal lines, y line periods L1 to Ly are provided in one frame period.
[0208]
As the resolution increases, the number of line periods in one frame period increases, and the drive circuit must be driven at a high frequency.
[0209]
First, the power supply voltage lines V1 to Vx are kept at a constant power supply potential. The counter potential which is the potential of the counter electrode of the EL element 106 is also kept constant. The power supply potential has a potential difference from the counter potential so that the EL element 106 emits light when the power supply potential is applied to the pixel electrode of the EL element 106.
[0210]
In the first line period L1, all the switching TFTs 105 connected to the gate signal line G1 are turned on by the gate signal input from the gate signal line driving circuit 126 to the gate signal line G1. Then, analog signals are sequentially input from the source signal line driving circuit 130 to the source signal lines S1 to Sx. The analog signals input to the source signal lines S1 to Sx are input to the gate electrode of the EL driving TFT 106 via the switching TFT 105.
[0211]
The magnitude of the current flowing through the channel formation region of the EL drive TFT 106 is controlled by the potential level (voltage) of the signal input to the gate electrode. Therefore, the potential applied to the pixel electrode of the EL element 106 is determined by the height of the potential of the analog signal input to the gate electrode of the EL driving TFT 106. The EL element 105 emits light by being controlled by the potential of the analog signal. In this embodiment, analog signals input to all pixels are kept at the same potential.
[0212]
When the input of the analog signal to the source signal lines S1 to Sx ends, the first line period L1 ends. The period until the input of the analog signal to the source signal lines S1 to Sx and the horizontal blanking period may be combined into one line period. Then, in the second line period L2, all the switching TFTs 105 connected to the gate signal line G1 are turned off, and are connected to the gate signal line G2 by the gate signal input to the gate signal line G2. All the switching TFTs 105 are turned on. Similarly to the first line period L1, analog signals are sequentially input to the source signal lines S1 to Sx.
[0213]
Then, the above-described operation is repeated up to the gate signal line Gy, and all the line periods L1 to Ly are completed. When all the line periods L1 to Ly end, one frame period ends. When one frame period ends, EL elements included in all pixels emit light. All the line periods L1 to Ly and the vertical blanking period may be combined into one frame period.
[0214]
In the present embodiment, the area sensor driving method for reading a monochrome image has been described, but the same applies to the case of reading a color image. However, in the case of an area sensor that reads a color image, one frame period is divided into three subframe periods corresponding to RGB. In the R subframe period, an analog signal that emits light only to the EL elements of the pixels corresponding to R is input to all the pixels, and only the R EL elements emit light. Similarly, in the G and B subframe periods, only the EL elements of the pixels corresponding to the respective colors emit light.
[0215]
In the case of an area sensor that reads a color image, it is important that each of the sustain periods of the three subframe periods corresponding to RGB includes R, G, and B sensor frame periods (SFr, SFg, SFb). It is.
[0216]
In the driving method of this embodiment, when displaying an image on the sensor unit 101, an image is displayed on the sensor unit 101 when an analog video signal (analog video signal) having image information is input instead of an analog signal. It is possible.
[0217]
Note that this embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 5 and Embodiments 1 to 4.
[0218]
(Example 6)
In this embodiment, a cross-sectional view of the sensor portion of the area sensor of the present invention will be described.
[0219]
FIG. 17 shows a cross-sectional view of the area sensor of this embodiment. Reference numeral 401 denotes a switching TFT, 402 denotes an EL drive TFT, 403 denotes a reset TFT, 404 denotes a buffer TFT, and 405 denotes a selection TFT.
[0220]
Reference numeral 406 denotes a cathode electrode, 407 denotes a photoelectric conversion layer, and 408 denotes an anode electrode. A photodiode 421 is formed by the cathode electrode 406, the photoelectric conversion layer 407, and the anode electrode 408. Reference numeral 414 denotes a sensor wiring, which connects the anode electrode 408 and an external power source.
[0221]
Reference numeral 409 denotes a pixel electrode (cathode), 410 denotes a light emitting layer, 411 denotes a hole injection layer, and 412 denotes a counter electrode (anode). An EL element 422 is formed by the pixel electrode (cathode) 409, the light emitting layer 410, the hole injection layer 411, and the counter electrode (anode) 412. Reference numeral 413 denotes a bank, which divides the light emitting layer 410 between adjacent pixels.
[0222]
Reference numeral 432 denotes an interlayer insulating film, and reference numeral 431 denotes an optical fiber plate or a glass fiber plate. Reference numeral 423 denotes a subject, and light emitted from the EL element 422 is reflected by the subject 423 and applied to the photodiode 421. In this embodiment, the subject 423 is provided on the side of the substrate 430 where the TFT is formed.
[0223]
In this embodiment, the switching TFT 401, the EL driving TFT 402, the buffer TFT 404, and the selection TFT 405 are all N-channel TFTs. The reset TFT 403 is a P-channel TFT. The present invention is not limited to this configuration. Therefore, the switching TFT 401, the EL driving TFT 402, the buffer TFT 404, the selection TFT 405, and the reset TFT 403 may be either an N-channel TFT or a P-channel TFT.
[0224]
However, when the source region or drain region of the EL driving TFT 402 is electrically connected to the cathode of the EL element as in this embodiment, the EL driving TFT 402 is preferably an N-channel TFT. Conversely, in the case where the source region or drain region of the EL driving TFT 402 is electrically connected to the anode of the EL element, the EL driving TFT 402 is preferably a P-channel TFT.
[0225]
Further, as in this embodiment, when the drain region of the reset TFT 403 is electrically connected to the cathode electrode 406 of the photodiode 421, the reset TFT 403 is a P-channel TFT and the buffer TFT 404 is an N-channel type. A TFT is desirable. Conversely, when the drain region of the reset TFT 403 is electrically connected to the anode electrode 408 of the photodiode 421 and the sensor wiring 414 is connected to the cathode electrode 406, the reset TFT 403 is an N-channel TFT and the buffer TFT 404. Is preferably a P-channel TFT.
[0226]
Note that this embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 5 and Embodiments 1 to 5.
[0227]
(Example 7)
In the present embodiment, an example different from the sixth embodiment of the sectional view of the sensor portion of the area sensor of the present invention will be described.
[0228]
FIG. 18 shows a cross-sectional view of the area sensor of this embodiment. Reference numeral 501 denotes a switching TFT, 502 denotes an EL drive TFT, 503 denotes a reset TFT, 504 denotes a buffer TFT, and 505 denotes a selection TFT.
[0229]
Reference numeral 506 denotes a cathode electrode, 507 denotes a photoelectric conversion layer, and 508 denotes an anode electrode. A photodiode 521 is formed by the cathode electrode 506, the photoelectric conversion layer 507, and the anode electrode 508. Reference numeral 514 denotes a sensor wiring, which electrically connects the anode electrode 508 and an external power source. Further, the cathode electrode 506 of the photodiode 521 and the drain region of the reset TFT 503 are electrically connected.
[0230]
Reference numeral 509 denotes a pixel electrode (anode), 510 denotes an EL layer, and 511 denotes a counter electrode (cathode). An EL element 522 is formed by the pixel electrode (anode) 509, the EL layer 510, and the counter electrode (cathode) 511. Reference numeral 512 denotes a bank that separates the EL layers 510 of adjacent pixels.
[0231]
Reference numeral 523 denotes a subject, and light emitted from the EL element 522 is reflected on the subject 523 and irradiated to the photodiode 521. In this embodiment, unlike the sixth embodiment, the subject is provided on the side of the substrate 530 where the TFT is not formed.
[0232]
In this embodiment, it is preferable to use an optical fiber plate or a glass fiber plate as the substrate 530. Further, as in Example 10, the substrate may be a glass substrate, quartz substrate, silicon substrate, metal substrate (SUS substrate) or ceramic substrate, and after forming the sensor portion, the optical fiber plate may be bonded onto the substrate. it can.
[0233]
In this embodiment, the switching TFT 501, the buffer TFT 504, and the selection TFT 505 are all N-channel TFTs. The EL driving TFT 502 and the reset TFT 503 are P-channel TFTs. The present invention is not limited to this configuration. Therefore, the switching TFT 501, the EL driving TFT 502, the buffer TFT 504, the selection TFT 505, and the reset TFT 503 may be either a P-channel TFT or a P-channel TFT.
[0234]
However, when the source region or drain region of the EL driving TFT 502 is electrically connected to the anode 509 of the EL element 522 as in this embodiment, the EL driving TFT 502 is preferably a P-channel TFT. Conversely, in the case where the source region or drain region of the EL driving TFT 502 is electrically connected to the cathode of the EL element 522, the EL driving TFT 502 is preferably an N-channel TFT.
[0235]
Further, when the drain region of the reset TFT 503 is electrically connected to the cathode electrode 506 of the photodiode 521 as in this embodiment, the reset TFT 503 is a P-channel TFT and the buffer TFT 504 is an N-channel TFT. It is desirable that Conversely, when the drain region of the reset TFT 503 is electrically connected to the anode electrode 508 of the photodiode 521 and the sensor wiring 514 is electrically connected to the cathode electrode 506, the reset TFT 503 is an N-channel TFT, The buffer TFT 504 is preferably a P-channel TFT.
[0236]
Note that since the photodiode of this embodiment can be formed at the same time as other TFTs, the number of steps can be reduced.
[0237]
Note that this embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 5 and Embodiments 1 to 6.
[0238]
(Example 8)
In this embodiment, an example different from Embodiments 6 and 7 of the sectional view of the sensor portion of the area sensor of the present invention will be described.
[0239]
FIG. 19 shows a cross-sectional view of the area sensor of this embodiment. Reference numeral 601 denotes a switching TFT, 602 denotes an EL drive TFT, 603 denotes a reset TFT, 604 denotes a buffer TFT, and 605 denotes a selection TFT.
[0240]
Reference numeral 606 denotes a cathode electrode, 607 denotes a photoelectric conversion layer, and 608 denotes an anode electrode. A photodiode 621 is formed by the cathode electrode 606, the photoelectric conversion layer 607, and the anode electrode 608. Reference numeral 614 denotes a sensor wiring, which connects the anode electrode 608 and an external power source. Further, the cathode electrode 606 of the photodiode 621 and the drain region of the reset TFT 603 are electrically connected.
[0241]
Reference numeral 609 denotes a pixel electrode (anode), 610 denotes an EL layer, and 611 denotes a counter electrode (cathode). An EL element 622 is formed by the pixel electrode (anode) 609, the EL layer 610, and the counter electrode (cathode) 611. Reference numeral 612 denotes a bank that divides an EL layer 610 between adjacent pixels.
[0242]
Reference numeral 623 denotes a subject, and light emitted from the EL element 622 is reflected on the subject 623 and applied to the photodiode 621. In this embodiment, the subject 623 is provided on the side of the substrate 630 where the TFT is not formed.
[0243]
In this embodiment, it is preferable to use an optical fiber plate or a glass fiber plate as the substrate 630. Further, as in Example 10, the substrate may be a glass substrate, quartz substrate, silicon substrate, metal substrate (SUS substrate) or ceramic substrate, and after forming the sensor portion, the optical fiber plate may be bonded onto the substrate. it can.
[0244]
In this embodiment, the switching TFT 601, the buffer TFT 604, and the selection TFT 605 are all N-channel TFTs. Further, the EL driving TFT 602 and the reset TFT 603 are P-channel TFTs. The present invention is not limited to this configuration. Therefore, the switching TFT 601, the EL driving TFT 602, the buffer TFT 604, the selection TFT 605, and the reset TFT 603 may be either an N-channel TFT or a P-channel TFT.
[0245]
However, when the source region or drain region of the EL driving TFT 602 is electrically connected to the anode of the EL element as in this embodiment, the EL driving TFT 602 is preferably a P-channel TFT. Conversely, in the case where the source region or drain region of the EL driving TFT 602 is electrically connected to the cathode of the EL element, the EL driving TFT 602 is preferably an N-channel TFT.
[0246]
Further, when the drain region of the reset TFT 603 is electrically connected to the cathode electrode 606 of the photodiode 621 as in this embodiment, the reset TFT 603 is a P-channel TFT and the buffer TFT 604 is an N-channel TFT. It is desirable that Conversely, when the drain region of the reset TFT 603 is electrically connected to the anode electrode 608 of the photodiode 621 and the sensor wiring 614 is connected to the cathode electrode 606, the reset TFT 603 is an N-channel TFT, buffer The TFT 604 is preferably a P-channel TFT.
[0247]
Note that this embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 5 and Embodiments 1 to 7.
[0248]
Example 9
In this embodiment, an example different from Embodiments 6 to 8 of the cross-sectional view of the sensor portion of the area sensor of the present invention will be described.
[0249]
FIG. 19 shows a cross-sectional view of the area sensor of this embodiment. Reference numeral 701 denotes a switching TFT, 702 denotes an EL drive TFT, 703 denotes a reset TFT, 704 denotes a buffer TFT, and 705 denotes a selection TFT.
[0250]
Reference numeral 706 denotes a cathode electrode, 707 denotes a photoelectric conversion layer, and 708 denotes an anode electrode. A photodiode 721 is formed by the cathode electrode 706, the photoelectric conversion layer 707, and the anode electrode 708. Reference numeral 714 denotes a sensor wiring, which connects the cathode electrode 706 and an external power source. The anode electrode 708 of the photodiode 721 and the drain region of the reset TFT 703 are electrically connected.
[0251]
Reference numeral 709 denotes a pixel electrode (cathode), 710 denotes a light emitting layer, 711 denotes a hole injection layer, and 712 denotes a counter electrode (anode). An EL element 722 is formed by the pixel electrode (cathode) 709, the light emitting layer 710, the hole injection layer 711, and the counter electrode (anode) 712. Reference numeral 713 denotes a bank, which divides the light emitting layer 710 between adjacent pixels.
[0252]
Reference numeral 732 denotes an interlayer insulating film, and reference numeral 731 denotes an optical fiber plate or a glass fiber plate. Reference numeral 723 denotes a subject, and light emitted from the EL element 722 is reflected on the subject 723 and applied to the photodiode 721. In this embodiment, the subject 723 is provided on the side of the substrate 730 where the TFT is formed.
[0253]
In this embodiment, the switching TFT 701, the EL driving TFT 702, and the reset TFT 703 are all N-channel TFTs. The buffer TFT 704 and the selection TFT 705 are P-channel TFTs. The present invention is not limited to this configuration. Therefore, the switching TFT 701, the EL driving TFT 702, the buffer TFT 704, the selection TFT 705, and the reset TFT 703 may be either an N-channel TFT or a P-channel TFT.
[0254]
However, when the source region or drain region of the EL driving TFT 702 is electrically connected to the cathode 709 of the EL element 722 as in this embodiment, the EL driving TFT 702 is preferably an N-channel TFT. Conversely, in the case where the source region or the drain region of the EL driving TFT 702 is electrically connected to the anode 712 of the EL element 722, the EL driving TFT 702 is preferably a P-channel TFT.
[0255]
Further, when the drain region of the reset TFT 703 is electrically connected to the anode electrode 708 of the photodiode 721 as in this embodiment, the reset TFT 703 is an N-channel TFT, and the buffer TFT 704 is a P-channel TFT. It is desirable that Conversely, when the drain region of the reset TFT 703 is connected to the cathode electrode 706 of the photodiode 721 and the sensor wiring 714 is connected to the anode electrode 708, the reset TFT 703 is a P-channel TFT, and the buffer TFT 704 is an N-channel. A type TFT is desirable.
[0256]
Note that since the photodiode 721 of this embodiment can be formed at the same time as another TFT, the number of steps can be reduced.
[0257]
Note that this embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 5 and Embodiments 1 to 8.
[0258]
(Example 10)
In this embodiment, a method for manufacturing the sensor portion of the area sensor of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0259]
First, as shown in FIG. 21A, a base film 201 is formed to a thickness of 300 nm on a glass substrate 200. In this embodiment, a silicon nitride oxide film is stacked and used as the base film 201. At this time, the nitrogen concentration in contact with the glass substrate 200 is preferably set to 10 to 25 wt%. In addition, it is effective to provide the base film 201 with a heat dissipation effect, and a DLC (diamond-like carbon) film may be provided.
[0260]
Next, an amorphous silicon film (not shown) having a thickness of 50 nm is formed on the base film 201 by a known film formation method. Note that the semiconductor film is not limited to an amorphous silicon film, and any semiconductor film including an amorphous structure (including a microcrystalline semiconductor film) may be used. Further, a compound semiconductor film including an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film may be used. The film thickness may be 20 to 100 nm.
[0261]
Then, the amorphous silicon film is crystallized by a known technique to form a crystalline silicon film (also referred to as a polycrystalline silicon film or a polysilicon film) 202. Known crystallization methods include a thermal crystallization method using an electric furnace, a laser annealing crystallization method using laser light, and a lamp annealing crystallization method using infrared light. In this embodiment, crystallization is performed using excimer laser light using XeCl gas.
[0262]
In this embodiment, a pulse oscillation type excimer laser beam processed into a linear shape is used. However, a rectangular shape, a continuous oscillation type argon laser beam, or a continuous oscillation type excimer laser beam may be used. .
[0263]
In this embodiment, a crystalline silicon film is used as an active layer of a TFT, but an amorphous silicon film can also be used.
[0264]
Note that it is effective to form the active layer of the switching TFT that needs to reduce the off current from an amorphous silicon film and form the active layer of the EL driving TFT from a crystalline silicon film. Since the amorphous silicon film has low carrier mobility, it is difficult for an electric current to flow and an off current is difficult to flow. That is, the advantages of both an amorphous silicon film that hardly allows current to flow and a crystalline silicon film that easily allows current to flow can be utilized.
[0265]
Next, as shown in FIG. 21B, a protective film 203 made of a silicon oxide film is formed on the crystalline silicon film 202 to a thickness of 130 nm. This thickness may be selected in the range of 100 to 200 nm (preferably 130 to 170 nm). Any other film may be used as long as it is an insulating film containing silicon. This protective film 203 is provided to prevent the crystalline silicon film from being directly exposed to plasma when impurities are added, and to enable fine concentration control.
[0266]
Then, resist masks 204a, 204b, and 204c are formed thereon, and an impurity element imparting n-type (hereinafter referred to as an n-type impurity element) is added through the protective film 203. Note that as the n-type impurity element, an element typically belonging to Group 15 of the periodic table, typically phosphorus or arsenic can be used. In this embodiment, phosphine (PH_Three) Using a plasma doping method in which plasma is excited without mass separation, and phosphorus is 1 × 10¹⁸atoms / cm^ThreeAdd at a concentration of Of course, an ion implantation method for performing mass separation may be used.
[0267]
In the n-type impurity regions (b) 205a and 205b formed by this step, an n-type impurity element is 2 × 10¹⁶~ 5x10¹⁹atoms / cm^Three(Typically 5 × 10¹⁷~ 5x18¹⁸atoms / cm^Three) Adjust the dose so that it is included at the concentration of
[0268]
Next, as shown in FIG. 21C, the protective film 203 and the resist masks 204a, 204b, and 204c are removed, and the added n-type impurity element is activated. As the activation means, a known technique may be used. In this embodiment, activation is performed by irradiation with excimer laser light (laser annealing). Of course, the pulse oscillation type or the continuous oscillation type may be used, and it is not necessary to limit to the excimer laser beam. However, since the purpose is to activate the added impurity element, it is preferable to irradiate with energy that does not melt the crystalline silicon film. Note that laser light may be irradiated with the protective film 203 attached.
[0269]
When the impurity element is activated by the laser beam, activation by heat treatment (furnace annealing) may be used in combination. When activation by heat treatment is performed, heat treatment at about 450 to 550 ° C. may be performed in consideration of the heat resistance of the substrate.
[0270]
By this step, the end portions of n-type impurity regions (b) 205a and 205b, that is, the boundary portions (junctions) with regions not added with the n-type impurity element existing around n-type impurity regions (b) 205a and 205b. Part) becomes clear. This means that when the TFT is later completed, the LDD region and the channel formation region can form a very good junction.
[0271]
Next, as shown in FIG. 21D, unnecessary portions of the crystalline silicon film are removed, and island-shaped semiconductor films (hereinafter referred to as active layers) 206 to 210 are formed.
[0272]
Next, as shown in FIG. 22A, a gate insulating film 211 is formed so as to cover the active layers 206 to 210. As the gate insulating film 211, an insulating film containing silicon with a thickness of 10 to 200 nm, preferably 50 to 150 nm may be used. This may be a single layer structure or a laminated structure. In this embodiment, a silicon nitride oxide film having a thickness of 110 nm is used.
[0273]
Next, a conductive film having a thickness of 200 to 400 nm is formed and patterned to form gate electrodes 212 to 216. In this embodiment, the gate electrode and the wiring for electrical connection (hereinafter referred to as gate wiring) electrically connected to the gate electrode are formed of the same material. Of course, the gate electrode and the gate wiring may be formed of different materials. Specifically, a material having a lower resistance than the gate electrode may be used as the gate wiring. This is because a material that can be finely processed is used for the gate electrode, and a material that has a low wiring resistance is used for the gate wiring even though it cannot be finely processed. With such a structure, the wiring resistance of the gate wiring can be extremely reduced, so that a sensor portion having a large area can be formed. That is, the above pixel structure is extremely effective in realizing an area sensor having a sensor portion with a screen size of 10 inches or more (or 30 inches or more) diagonally.
[0274]
The gate electrode may be formed of a single-layer conductive film, but it is preferable to form a stacked film of two layers or three layers as necessary. Any known conductive film can be used as a material for the gate electrodes 212 to 216.
[0275]
Typically, a film made of an element selected from aluminum (Al), tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), chromium (Cr), silicon (Si), or the above An element nitride film (typically a tantalum nitride film, a tungsten nitride film, a titanium nitride film), or an alloy film (typically, a Mo—W alloy or Mo—Ta alloy) that combines the above elements, or the above element The silicide film (typically a tungsten silicide film or a titanium silicide film) can be used. Of course, it may be used as a single layer or may be laminated.
[0276]
In this embodiment, a stacked film including a tungsten nitride (WN) film having a thickness of 30 nm and a tungsten (W) film having a thickness of 370 nm is used. This may be formed by sputtering. Further, when an inert gas such as Xe or Ne is added as a sputtering gas, peeling of the film due to stress can be prevented.
[0277]
At this time, the gate electrodes 213 and 216 are formed so as to overlap part of the n-type impurity regions (b) 205a and 205b with the gate insulating film 211 interposed therebetween. This overlapped portion later becomes an LDD region overlapping with the gate electrode.
[0278]
Next, as shown in FIG. 22B, an n-type impurity element (phosphorus in this embodiment) is added in a self-aligning manner using the gate electrodes 212 to 216 as a mask. The n-type impurity regions (c) 217 to 224 thus formed have a concentration of 1/2 to 1/10 (typically 1/3 to 1/4) of the n-type impurity regions (b) 205a and 205b. Adjust so that phosphorus is added. Specifically, 1 × 10¹⁶~ 5x10¹⁸atoms / cm^Three(Typically 3x10¹⁷~ 3x10¹⁸atoms / cm^ThreeIs preferred.
[0279]
Next, as shown in FIG. 22C, resist masks 225a to 225c are formed so as to cover the gate electrodes 212, 214, and 215, and an n-type impurity element (phosphorus in this embodiment) is added to form a high concentration. N-type impurity regions (a) 226 to 233 containing phosphorus are formed. Again phosphine (PH_ThreeThe concentration of phosphorus in this region is 1 × 10²⁰~ 1x10^{twenty one}atoms / cm^Three(Typically 2 × 10²⁰~ 5x10^{twenty one}atoms / cm^Three).
[0280]
By this step, the source region or drain region of the N-channel TFT is formed. In the N-channel TFT, a part of the n-type impurity regions 217, 218, 222, and 223 formed in the step of FIG. This remaining region becomes an LDD region.
[0281]
Next, as shown in FIG. 22D, the resist masks 225a to 225c are removed, and new resist masks 234a and 234b are formed. Then, a p-type impurity element (boron in this embodiment) is added to form p-type impurity regions 235 and 236 containing boron at a high concentration. Here, diborane (B₂H₆3 × 10 by ion doping using²⁰~ 3x10^{twenty one}atoms / cm^Three(Typically 5 × 10²⁰~ 1x10^{twenty one}atoms / cm^Three) Add boron to achieve a concentration.
[0282]
The impurity regions 235 and 236 are already 1 × 10²⁰~ 1x10^{twenty one}atoms / cm^ThreeHowever, the boron added here is added at a concentration at least three times that of phosphorus. Therefore, the n-type impurity region formed in advance is completely inverted to the p-type and functions as a p-type impurity region.
[0283]
Next, after removing the resist masks 234a and 234b, the n-type or p-type impurity elements added at the respective concentrations are activated. As the activation means, furnace annealing, laser annealing, or lamp annealing can be used. In this embodiment, heat treatment is performed in an electric furnace in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 4 hours.
[0284]
At this time, it is important to eliminate oxygen in the atmosphere as much as possible. This is because the presence of even a small amount of oxygen oxidizes the exposed surface of the gate electrode, leading to an increase in resistance. Therefore, the oxygen concentration in the treatment atmosphere in the activation step is 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less.
[0285]
Next, as shown in FIG. 23A, a first interlayer insulating film 237 is formed. As the first interlayer insulating film 237, an insulating film containing silicon may be used as a single layer, or a laminated film combined therewith may be used. The film thickness may be 400 nm to 1.5 μm. In this embodiment, a structure is formed in which a silicon oxide film having a thickness of 800 nm is stacked on a silicon nitride oxide film having a thickness of 200 nm.
[0286]
Further, a hydrogenation treatment is performed by performing a heat treatment at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen. This step is a step in which the dangling bonds of the semiconductor film are terminated with hydrogen by thermally excited hydrogen. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.
[0287]
Note that the hydrogenation treatment may be performed while the first interlayer insulating film 237 is formed. That is, after the 200 nm-thick silicon nitride oxide film is formed, the hydrogenation treatment may be performed as described above, and then the remaining 800 nm-thick silicon oxide film may be formed.
[0288]
Next, contact holes are formed in the gate insulating film 211 and the first interlayer insulating film 237, and source wirings 238 to 242 and drain wirings 243 to 247 are formed. In this embodiment, this electrode is a laminated film having a three-layer structure in which a Ti film is 100 nm, an aluminum film containing Ti is 300 nm, and a Ti film 150 nm is continuously formed by sputtering. Of course, other conductive films may be used.
[0289]
Next, a first passivation film 248 is formed with a thickness of 50 to 500 nm (typically 200 to 300 nm). In this embodiment, a silicon nitride oxide film having a thickness of 300 nm is used as the first passivation film 248. This may be replaced by a silicon nitride film. Prior to the formation of the silicon nitride oxide film, H₂, NH_ThreeIt is effective to perform plasma treatment using a gas containing isohydrogen. Hydrogen excited by this pretreatment is supplied to the first interlayer insulating film 237 and heat treatment is performed, whereby the film quality of the first passivation film 248 is improved. At the same time, hydrogen added to the first interlayer insulating film 237 diffuses to the lower layer side, so that the active layer can be effectively hydrogenated.
[0290]
Next, as shown in FIG. 23B, a second interlayer insulating film 249 made of an organic resin is formed. As the organic resin, polyimide, polyamide, acrylic, BCB (benzocyclobutene), or the like can be used. In particular, since the second interlayer insulating film 249 has a strong meaning of flattening, acrylic having excellent flatness is preferable. In this embodiment, the acrylic film is formed with a film thickness that can sufficiently flatten the step formed by the TFT. The thickness is preferably 1 to 5 μm (more preferably 2 to 4 μm).
[0291]
Next, a contact hole reaching the drain wiring 245 is formed in the second interlayer insulating film 249 and the first passivation film 248, and a cathode electrode 250 of the photodiode is formed so as to be in contact with the drain wiring 245. In this embodiment, an aluminum film formed by sputtering is used as the cathode electrode 250, but other metals such as titanium, tantalum, tungsten, and copper can be used. Alternatively, a laminated film made of titanium, aluminum, or titanium may be used.
[0292]
Next, an amorphous silicon film containing hydrogen is formed over the entire surface of the substrate and then patterned to form a photoelectric conversion layer 251. Next, a transparent conductive film is formed on the entire surface of the substrate. In this embodiment, ITO having a thickness of 200 nm is formed as a transparent conductive film by a sputtering method. The transparent conductive film is patterned to form the anode electrode 252. (FIG. 23 (C))
[0293]
Next, as shown in FIG. 24A, a third interlayer insulating film 253 is formed. A flat surface can be obtained by using a resin such as polyimide, polyamide, polyimide amide, or acrylic as the third interlayer insulating film 253. In this example, a polyimide film having a thickness of 0.7 μm was formed on the entire surface of the substrate as the third interlayer insulating film 253.
[0294]
Next, a contact hole reaching the drain wiring 247 is formed in the third interlayer insulating film 253, the second interlayer insulating film 249, and the first passivation film 248, and the pixel electrode 255 is formed. Further, a contact hole reaching the anode electrode 252 is formed in the third interlayer insulating film 253, and a sensor wiring 254 is formed. In this embodiment, an aluminum alloy film (an aluminum film containing 1 wt% titanium) is formed to a thickness of 300 nm, and patterning is performed to form the sensor wiring 254 and the pixel electrode 255 at the same time.
[0295]
Next, as shown in FIG. 24B, a bank 256 made of a resin material is formed. The bank 256 may be formed by patterning an acrylic film or a polyimide film having a thickness of 1 to 2 μm. The bank 256 may be formed along the source wiring 241 or may be formed along the gate wiring (not shown). Note that a pigment or the like may be mixed in the resin material forming the bank 256, and the bank 256 may be used as a shielding film.
[0296]
Next, the light emitting layer 257 is formed. Specifically, the organic EL material to be the light-emitting layer 257 is dissolved in a solvent such as chloroform, dichloromethane, xylene, toluene, tetrahydrofuran, etc., and then subjected to heat treatment to volatilize the solvent. Thus, a film (light emitting layer) made of an organic EL material is formed.
[0297]
Although only one pixel is shown in this embodiment, a light emitting layer that emits red light, a light emitting layer that emits green light, and a light emitting layer that emits blue light are formed at the same time. In this embodiment, cyanopolyphenylene vinylene is formed as a light emitting layer that emits red light, polyphenylene vinylene is formed as a light emitting layer that emits green light, and polyalkylphenylene is formed as a light emitting layer that emits blue light to a thickness of 50 nm. In addition, 1,2-dichloromethane is used as a solvent, and is volatilized by performing heat treatment for 1 to 5 minutes on a hot plate at 80 to 150 ° C.
[0298]
Next, the hole injection layer 258 is formed to a thickness of 20 nm. Since the hole injection layer 258 may be provided in common for all pixels, the hole injection layer 258 may be formed using a spin coating method or a printing method. In this embodiment, polythiophene (PEDOT) is applied as an aqueous solution, and heat treatment is performed on a hot plate at 100 to 150 ° C. for 1 to 5 minutes to volatilize moisture. In this case, since polyphenylene vinylene or polyalkylphenylene does not dissolve in water, the hole injection layer 258 can be formed without dissolving the light emitting layer 257.
[0299]
Note that a low molecular weight organic EL material can also be used for the hole injection layer 258. In that case, a vapor deposition method may be used.
[0300]
In this embodiment, the EL layer has a two-layer structure including a light emitting layer and a hole injection layer, but a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer, and the like may be provided in addition to the EL layer. As described above, various examples of combinations have already been reported, and any of the configurations may be used.
[0301]
After the light emitting layer 257 and the hole injection layer 258 are formed, an anode 259 made of a transparent conductive film is formed as a counter electrode with a thickness of 120 nm. In this embodiment, a transparent conductive film in which 10 to 20 wt% zinc oxide is added to indium oxide is used. As a film formation method, it is preferable to form the film by a vapor deposition method at room temperature so that the light emitting layer 257 and the hole injection layer 258 are not deteriorated.
[0302]
After the anode 259 is formed, a fourth interlayer insulating film 260 is formed as shown in FIG. A flat surface can be obtained by using a resin such as polyimide, polyamide, polyimide amide, or acrylic as the fourth interlayer insulating film 260. In this example, a polyimide film having a thickness of 0.7 μm was formed on the entire surface of the substrate as the fourth interlayer insulating film 260.
[0303]
In this way, a substrate having a structure as shown in FIG. It should be noted that, after the bank 256 is formed, the process up to the formation of the fourth interlayer insulating film 260 is continuously processed without releasing air using a multi-chamber type (or in-line type) thin film forming apparatus. It is valid.
[0304]
Reference numeral 270 denotes a buffer TFT, 271 denotes a selection TFT, 272 denotes a reset TFT, 273 denotes a switching TFT, and 274 denotes an EL driving TFT.
[0305]
In this embodiment, the buffer TFT 270 and the switching TFT 273 are N-channel TFTs, and have LDD regions 281 to 284 on both the source region side and the drain region side, respectively. The LDD regions 281 to 284 do not overlap with the gate electrodes 212 and 215 with the gate insulating film 211 interposed therebetween. With the above configuration, the buffer TFT 270 and the switching TFT 273 can reduce hot carrier injection as much as possible.
[0306]
In this embodiment, the selection TFT 271 and the EL driving TFT 274 are N-channel TFTs, and have LDD regions 283 and 286 only on the drain region side, respectively. The LDD regions 283 and 286 overlap with the gate electrodes 213 and 216 with the gate insulating film 211 interposed therebetween.
[0307]
The reason why the LDD regions 283 and 286 are formed only on the drain region side is to reduce hot carrier injection and not to reduce the operation speed. In addition, the selection TFT 271 and the EL driving TFT 274 do not need to worry too much about the off-current value, and it is better to focus on the operation speed than that. Therefore, it is desirable that the LDD regions 283 and 286 are completely overlapped with the gate electrodes 213 and 216 to reduce the resistance component as much as possible. That is, it is better to eliminate the so-called offset. In particular, when the source signal line drive circuit or the gate signal line drive circuit is driven at 15V to 20V, the above-described configuration of the EL drive TFT 274 of this embodiment reduces hot carrier injection and does not decrease the operation speed. It is valid.
[0308]
In this embodiment, the reset TFT 272 is a P-channel TFT and does not have an LDD region. In the P-channel TFT, since deterioration due to hot carrier injection is hardly noticed, it is not particularly necessary to provide an LDD region. Of course, it is also possible to provide an LDD region as in the case of the N-channel TFT and take measures against hot carriers. Further, the reset TFT 272 may be an N-channel TFT.
[0309]
In fact, once completed up to FIG. 24B, a protective film (laminate film, UV curable resin film, etc.) or a light-transmitting sealing material that is highly airtight and less degassed so as not to be exposed to the outside air. It is preferable to package (enclose). At that time, if the inside of the sealing material is made an inert atmosphere or a hygroscopic material (for example, barium oxide) is arranged inside, the reliability of the EL element is improved.
[0310]
In addition, when the airtightness is improved by processing such as packaging, a connector (flexible printed circuit: FPC) for connecting the terminal routed from the element or circuit formed on the substrate and the external signal terminal is attached. Completed as a product. In this specification, such a state that can be shipped is referred to as an area sensor.
[0311]
Note that the present invention is not limited to the manufacturing method described above, and can be manufactured using a known method. Note that this embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 5 and Embodiments 1 to 9.
[0312]
(Example 11)
The area sensor formed by implementing the present invention can be used for various electronic devices. Examples of such electronic devices of the present invention include a scanner, a digital still camera, an X-ray camera, a portable information terminal (mobile computer, mobile phone, portable game machine), a notebook personal computer, a game device, and a video phone. It is done. In this embodiment, as an example, a portable hand scanner will be described with reference to FIG.
[0313]
FIG. 41A shows a portable hand scanner, which includes a main body 901, a sensor unit 902, an upper cover 903, an external connection port 904, and an operation switch 905. FIG. 41B is a view in which the upper cover 903 of the same portable hand scanner as FIG. 41A is closed.
[0314]
The area sensor of the present invention can display the read image on the sensor unit 902, and can check the read image on the spot without newly providing an electronic display in the area sensor.
[0315]
It is also possible to send an image signal read by the area sensor 902 from an external connection port 904 to an electronic device connected to the outside of the portable hand scanner, and to correct, combine, edit, etc. the image on software. .
[0316]
Note that this embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 5 and Embodiments 1 to 10.
[0317]
(Example 12)
The area sensor formed by implementing the present invention can be used in various electronic devices. In this embodiment, a portable hand scanner different from the embodiment 12 will be described with reference to FIG.
[0318]
Reference numeral 951 denotes a sensor substrate, 952 denotes a sensor unit, 953 denotes a touch panel, and 954 denotes a touch pen. The touch panel 953 has a light-transmitting property, can transmit light emitted from the sensor unit 952 and light incident on the sensor unit 952, and can read an image on the subject through the touch panel 953. In addition, even when an image is displayed on the sensor portion 952, the image on the sensor portion 952 can be viewed through the touch panel 953.
[0319]
When the touch pen 954 touches the touch panel 953, information on the position of the portion where the touch pen 954 and the touch panel 953 are in contact can be taken into the area sensor as an electrical signal. The touch panel 953 and the touch pen 954 used in this embodiment capture information on the position of the part where the touch pen 954 and the touch panel 953 are in contact with each other as an electrical signal. Any known one can be used.
[0320]
The area sensor of the present invention having the above configuration can read an image, display the read image on the sensor unit 952, and write the captured image with the touch pen 954. In the area sensor of the present invention, reading of an image, display of an image, and writing to the image can all be performed by the sensor unit 952. Therefore, the size of the area sensor itself can be suppressed and various functions can be provided to the area sensor.
[0321]
Note that this embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 5 and Embodiments 1 to 11.
[0322]
【The invention's effect】
The present invention provides an area sensor in which a fiber plate (optical fiber plate or glass fiber plate) is provided between a sensor unit and a subject, and a display device including the area sensor. By providing the fiber plate, the noise light that has caused the inability to accurately recognize subject information is absorbed by the light absorption layer provided in the fiber. As a result, noise light can be prevented from entering the photodiode, so that an uneven subject can be accurately read.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a sensor unit.
FIG. 2 is a circuit diagram of a pixel.
FIG. 3 is a top view of an area sensor.
FIG. 4 is a top view of a sensor drive circuit.
FIG. 5 is a circuit diagram of a photodiode portion.
FIG. 6 is a circuit diagram of a photodiode portion.
FIG. 7 is a circuit diagram of a sensor source driving circuit.
FIG. 8 is a circuit diagram of a final output amplification circuit.
FIG. 9 is a circuit diagram of a final output amplification circuit.
FIG. 10 is a timing chart of the area sensor.
FIG. 11 is a timing chart of the area sensor.
FIG. 12 is a top view of an area sensor.
FIG. 13 is a timing chart of light emission of an EL element when an image is read.
FIG. 14 is a timing chart of light emission of an EL element when an image is displayed.
FIG. 15 is a top view of an area sensor.
FIG. 16 is a timing chart of light emission of an EL element when an image is read.
FIG. 17 is a cross-sectional view of a sensor unit.
FIG. 18 is a sectional view of a sensor unit.
FIG. 19 is a sectional view of a sensor unit.
FIG. 20 is a sectional view of a sensor unit.
FIG. 21 is a manufacturing process diagram of a sensor portion.
FIG. 22 is a manufacturing process diagram of a sensor portion.
FIG. 23 is a manufacturing process diagram of a sensor portion.
FIG. 24 is a manufacturing process diagram of a sensor portion.
FIG. 25 is a diagram of Snell's law.
FIG. 26 is a diagram illustrating a relationship between a subject and a sensor unit when reading an image.
FIG. 27 is a diagram illustrating a relationship between a subject and a sensor unit when an image is read.
FIG. 28 is a diagram illustrating a relationship between a subject and a sensor unit when an image is read.
FIG. 29 is a diagram of a glass fiber plate.
FIG. 30 is a diagram illustrating a traveling direction of light when light is irradiated on a glass fiber.
FIG. 31 is a diagram of an optical fiber plate.
FIG. 32 is a diagram showing a traveling direction of light when light is irradiated to the optical fiber.
FIG. 33 is a diagram showing a traveling direction of light when light is irradiated to the optical fiber.
FIG. 34 is a diagram showing an example of an embodiment of an area sensor according to the present invention.
FIG. 35 is a diagram showing an example of an embodiment of an area sensor according to the present invention.
FIG. 36 is a diagram showing an example of an embodiment of an area sensor according to the present invention.
FIG. 37 is a diagram showing an example of an embodiment of an area sensor according to the present invention.
FIG. 38 is a diagram showing an example of an embodiment of an area sensor according to the present invention.
FIG. 39 is a graph showing the relationship between the incident angle and the reflectance.
FIG. 40 is a diagram of a scanner having an image sensor element.
FIG. 41 is an external view of a portable hand scanner which is an example of the display device of the present invention.
42 is an external view of a display device with a touch panel which is an example of the display device of the present invention. FIG.
[Brief description of symbols]
101 Sensor unit
102 pixels
105 TFT for switching
106 TFT for EL drive
107 EL element
108 capacitor
110 Reset TFT
111 Buffer TFT
112 TFT for selection
113 photodiode

Claims (4)

A first substrate having a first layer and a second layer in the same plane,
A pixel provided so as to overlap with the substrate,
The pixel has a light emitting element and a photoelectric conversion element on a second substrate,
The second layer has a columnar shape, the first layer is in contact with a side surface of the second layer,
The first layer has a light absorption layer;
The second layer, have a light transmission layer,
A display device , wherein a spacer having the same refractive index as that of the second layer is provided between pixels on the first substrate and the second substrate . A first substrate having a first layer and a second layer in the same plane,
A pixel provided so as to overlap with the substrate,
The pixel has a light emitting element and a photoelectric conversion element on a second substrate,
The second layer has a columnar shape, the first layer is in contact with a side surface of the second layer,
The first layer has a light absorption layer;
The second layer, Ri Oh glass fiber,
A display device , wherein a spacer having the same refractive index as that of the second layer is provided between pixels on the first substrate and the second substrate . A first substrate having a first layer and a second layer in the same plane,
A pixel provided so as to overlap with the substrate,
The pixel has a light emitting element and a photoelectric conversion element on a second substrate,
The second layer has a columnar shape, the first layer is in contact with a side surface of the second layer,
The first layer has a light absorption layer;
The second layer, have a core portion and a cladding portion,
A display device , wherein a spacer having the same refractive index as that of the second layer is provided between pixels on the first substrate and the second substrate . In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
The display device, wherein the second layer is cylindrical.

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