JP5745369B2 - 電子機器 - Google Patents

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Description

フォトセンサとトランジスタで構成された回路を有する電子機器に関する。例えば、タッチパネルを利用した液晶表示パネルに代表される電気光学装置を部品として搭載した電子機器に関する。
ＣＭＯＳセンサは、デジタルカメラや携帯電話を中心に搭載されており、重要な撮像機能を持つ。ＣＭＯＳセンサは、ＭＯＳトランジスタの増幅機能を用いたフォトセンサであり、汎用のＣＭＯＳプロセスを用いて製造できる。また、ＣＣＤセンサに比べて駆動電圧が低いため、固体撮像装置の消費電力を低く抑えることができる。
また、タッチセンサを搭載した表示装置が注目されている。タッチセンサを搭載した表示装置は、タッチパネル又はタッチスクリーンなどと呼ばれている（以下、これを単に「タッチパネル」とも呼ぶ）。タッチパネルは、パーソナルコンピュータや携帯電話を中心に搭載されており、表示と操作を同一パネル上で行うことができる機能を持つ。また、光方式のタッチセンサを搭載した表示装置が、特許文献１に開示されている。
ＣＭＯＳセンサは、フォトダイオードによる電荷の蓄積動作と、上記電荷の読み出し動作と上記電荷のリセット動作の３つを行う。上記３つの動作の際、フォトダイオードで生成した光電流により電荷を蓄積するノード（以下、ＦＤと記す）と制御信号を供給する配線を用いる。この電荷の蓄積を行うＦＤの電位が信号線の電位の変動の影響を受けにくいレイアウトにする固体撮像装置の構成が特許文献２に開示されている。
特開２００１−２９２２７６号公報 特開２００６−１４８５１３号公報
上記３つの動作の際、フォトダイオードで生成した光電流により電荷を蓄積するＦＤと制御信号を供給する配線や、その他の信号線との間に寄生容量が存在する場合、上記信号の変化により、ＦＤの電位が変化する。その結果、フォトセンサの出力が変化し、撮像品質が低下する。
また、ＣＭＯＳセンサを用いた表示装置では、各画素内にＦＤが配置されている。そのため、撮像素子の配線同様に、表示素子の信号線と、ＦＤとの間に寄生容量が存在する場合、上記信号の変化により、ＦＤの電位が変化する。その結果、フォトセンサの出力が変化し、撮像品質が低下する。
フォトセンサの出力が変化し、撮像品質が低下することを防ぐ画素構成とすることを課題の一つとする。
ＦＤの電位の変化を抑えるため、ＦＤと信号線との寄生容量が小さくなる、或いは、寄生容量がなくなるように、ＦＤと撮像用信号線（ＰＲ配線や、ＴＸ配線や、ＳＥ配線）との間、またはＦＤと表示用信号線との間にシールド配線を配置する画素レイアウト構成とする。シールド配線としては、撮像用電源線、表示用電源線、ＧＮＤ配線、またはコモン電位配線などの電位が固定された共通配線を用いる。
本明細書で開示する本発明の一態様は、隣り合う画素の２本の容量線を第１のシールド配線及び第２のシールド配線として用い、ＦＤ（ノード）と表示用信号線との間にそれぞれ配置することでＦＤの電位の変化を抑える。具体的には、第１の画素電極及び第１の信号線に電気的に接続された第１のトランジスタと、フォトダイオードに電気的に接続された第２のトランジスタと、第２の画素電極及び第２の信号線に電気的に接続された第３のトランジスタとを有し、第２のトランジスタは、電荷を蓄積するノードと電気的に接続し、ノードは、第１のトランジスタと電気的に接続された第１の信号線との間に第１のシールド配線を有し、ノードは、第３のトランジスタと電気的に接続された第２の信号線との間に第２のシールド配線を有する画素構成を有することを特徴の一つとする電子機器である。ただし、ノードは、第１のトランジスタと電気的に接続された信号線との間にシールド配線を有するとは、画素平面図においてノードと信号線との間にシールド配線が配置された画素レイアウトを指している。
上記構成は、上記課題の少なくとも一つを解決する。
また、本発明の他の一態様は、画素の容量線をシールド配線として用い、ＦＤ（ノード）と表示用信号線との間に配置し、且つ、ＦＤ（ノード）とＴＸ配線との間に同じシールド配線を配置することでＦＤの電位の変化を抑える。具体的には、画素電極及び第１の信号線に電気的に接続された第１のトランジスタと、フォトダイオードに電気的に接続された第２のトランジスタと、第２のトランジスタは、電荷を蓄積するノードと電気的に接続し、ノードは、第１のトランジスタと電気的に接続された第１の信号線との間にシールド配線を有し、ノードは、第２のトランジスタのゲートと電気的に接続された第２の信号線との間にシールド配線を有することを特徴の一つとする電子機器である。
上記構成は、上記課題の少なくとも一つを解決する。
また、本発明の他の一態様は、画素の容量線をシールド配線として用い、ＦＤ（ノード）と表示用信号線との間に配置し、且つ、ＦＤ（ノード）とＰＲ配線との間に同じシールド配線を配置することでＦＤの電位の変化を抑える。具体的には、画素電極及び第１の信号線に電気的に接続された第１のトランジスタと、フォトダイオードに電気的に接続された第２のトランジスタと、第２のトランジスタは、電荷を蓄積するノードと電気的に接続し、ノードは、第１のトランジスタと電気的に接続された第１の信号線との間にシールド配線を有し、ノードは、フォトダイオードと電気的に接続された第２の信号線との間に前記シールド配線を有することを特徴の一つとする電子機器である。
上記構成は、上記課題の少なくとも一つを解決する。
また、本発明の他の一態様は、画素の容量線をシールド配線として用い、ＦＤ（ノード）と表示用信号線との間に配置し、且つ、ＦＤ（ノード）とＳＥ配線との間に同じシールド配線を配置することでＦＤの電位の変化を抑える。具体的には、画素電極及び第１の信号線に電気的に接続された第１のトランジスタと、フォトダイオードに電気的に接続された第２のトランジスタと、電荷を蓄積するノードをゲートとする第３のトランジスタと、第３のトランジスタと電気的に接続された第４のトランジスタとを有し、第２のトランジスタは、前記ノードと電気的に接続し、ノードは、第１のトランジスタと電気的に接続された前記第１の信号線との間にシールド配線を有し、ノードは、第４のトランジスタのゲートと電気的に接続された第２の信号線との間に前記シールド配線を有することを特徴の一つとする電子機器である。
上記構成は、上記課題の少なくとも一つを解決する。
ノードの電位に影響を与える恐れのある信号線との寄生容量を低減することで、フォトセンサの出力の変動を抑え、撮像品質が低下することを防止することができる。
本発明の一態様を示す外観図である。 本発明の一態様を示すブロック図である。 本発明の一態様を示す画素の等価回路図である。 本発明の一態様を示すフォトセンサの駆動回路の概略図である。 本発明の一態様を示す画素の等価回路図である。 本発明の一態様を示すタイミングチャートを示す図である。 本発明の一態様を示す画素のレイアウト図である。 本発明の一態様を示すフォトセンサに接続するトランジスタ周辺の上面図および断面図である。 本発明の一態様を示す電子機器を示す図及びブロック図である。
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
（実施の形態１）
本実施の形態では、画像表示を行う表示部１０３２を有する電子機器１０３０の一例を図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す。
電子機器１０３０の表示部１０３２はフォトセンサを用いるタッチ入力機能を有し、図１（Ａ）に示すように表示部の領域１０３３にキーボードのボタン１０３１が複数表示される。表示部１０３２は表示領域全体を指しており、表示部の領域１０３３を含む。そして、使用者が所望のキーボードのボタンをタッチして情報を入力し、表示部１０３２に入力された情報の表示を行う。
電子機器１０３０を使用している様子の一例を示す。例えば、表示部の領域１０３３に表示されているキーボードボタンを使用者の指を用いて順次触れる、または非接触で文字入力を行い、その結果表示される文章を表示部の領域１０３３以外の領域に表示する。使用者が画面のキーボードから指をはずし、フォトセンサの出力信号の検出されない期間が一定時間経つと自動的に表示部の領域１０３３に表示されていたキーボード表示が消され、表示部の領域１０３３にも入力された文章の表示が行われ、画面全体で入力された文章を使用者は確認することができる。再度入力する場合には、表示部１０３２に使用者の指を用いて順次触れる、または非接触でフォトセンサの出力信号を検出させることで再び表示部の領域１０３３にキーボードボタンを表示し、文字入力を行うこともできる。
また、自動的ではなく、使用者が切り換えスイッチ１０３４を押すことによって、図１（Ｂ）に示すように表示部１０３２にキーボード表示をなくした画像表示することもできる。また、キーボード表示スイッチ１０３６を押すことによってキーボードを表示し、タッチ入力可能な状態とすることもできる。
また、切り換えスイッチ１０３４、電源スイッチ１０３５、及びキーボード表示スイッチ１０３６は、表示部１０３２にそれぞれスイッチボタンとして表示し、表示されたスイッチボタンに触れることで、各操作を行ってもよい。
また、電子機器１０３０は少なくともバッテリーを有し、データ情報を保存するためのメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ回路、ＳＲＡＭ回路、ＤＲＡＭ回路など）、ＣＰＵ（中央演算処理回路）やＬｏｇｉｃ回路を備えた構成とすることが好ましい。ＣＰＵやメモリを備えることにより、様々なソフトウェアのインストールが行え、パーソナルコンピュータの機能の一部または全部の機能を持たせることができる。
また、電子機器１０３０に対して、ジャイロスコープ、または３軸加速度センサなどの傾き検出部を設け、傾き検出部からの信号に応じて、電子機器１０３０で使用する機能、特に表示面での表示及び入力に係る機能を、演算回路により切り替えることができる。そのため、備え付けの操作キーのように入力キーの種類、大きさ、または配置が予め定まったものとは異なり、使用者の利便性を向上させることができる。
次に表示部１０３２を構成する表示パネルの一例について、図２を参照して説明する。表示パネル１００は、画素回路１０１、表示素子制御回路、及びフォトセンサ制御回路を有する。画素回路１０１は、行列方向にマトリクス状に配置された複数の画素１０３、１０４、１１３、１１４、及びフォトセンサ１０６を有する。画素１０３、１０４、１１３、１１４は、１つの表示素子をそれぞれ有する。本実施の形態では、画素１０３と画素１０４の間、且つ、画素１１３と画素１１４の間に１つのフォトセンサ１０６を配置する。即ち、４つの画素に一つのフォトセンサを配置する画素レイアウト構造とする。
画素１０３、１０４、１１３、１１４は、トランジスタ、保持容量、及び液晶層を有する液晶素子などを有する。トランジスタは、画素電極１０５、１１５、１２５、１３５と電気的に接続する。トランジスタは、保持容量への電荷の注入もしくは保持容量からの電荷の排出を制御する機能を有する。保持容量は、液晶層に印加する電圧に相当する電荷を保持する機能を有する。液晶層に電圧を印加することで偏光方向が変化することを利用して、液晶層を透過する光の明暗（階調）を作ることで、画像表示が実現される。液晶層を透過する光には、外光（太陽光または照明光）を利用して液晶表示装置の外から照射される光を用いる。液晶層としては、特に限定されず、公知の液晶材料（代表的には、ネマチック液晶材料やコレステリック液晶材料）を用いれば良い。例えば、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、高分子分散液晶、ポリマー分散型液晶ともいう）又は高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ））を液晶層に用いて、液晶による光の散乱光を利用して白表示（明表示）を行ってもよい。
また、表示素子制御回路は、画素１０３、１０４、１１３、１１４を制御するための回路であり、ビデオデータ信号線などの信号線（「ソース信号線」ともいう。）からトランジスタを介して画素電極１０５、１１５、１２５、１３５に信号を入力する表示素子駆動回路１０７と、走査線（「ゲート信号線」ともいう。）を介して各画素に配置されたトランジスタのゲート電極に信号を入力する表示素子駆動回路１０８を有する。
例えば、走査線に接続された表示素子駆動回路１０８は、特定の行に配置された画素が有する表示素子を選択する機能を有する。また、信号線に接続された表示素子駆動回路１０７は、選択された行の画素が有する表示素子に任意の電位を与える機能を有する。なお、走査線に接続された表示素子駆動回路１０８により高電位を印加された表示素子では、トランジスタが導通状態となり、信号線に接続された表示素子駆動回路１０７により与えられる電荷が供給される。
また、フォトセンサ１０６は、フォトダイオードなど、受光することで電気信号を発する機能を有する受光素子と、トランジスタとを有する。
フォトセンサ制御回路は、フォトセンサ１０６を制御するための回路であり、フォトセンサ出力信号線、フォトセンサ基準信号線等の信号線に接続されたフォトセンサ読み出し回路１０９と、走査線に接続されたフォトセンサ駆動回路１１０を有する。走査線に接続されたフォトセンサ駆動回路１１０は、特定の行に配置された画素が有するフォトセンサ１０６に対して、後述するリセット動作と選択動作とを行う機能を有する。また、信号線に接続されたフォトセンサ読み出し回路１０９は、選択された行の画素が有するフォトセンサ１０６の出力信号を取り出す機能を有する。
本実施の形態では、画素１０３と、フォトセンサ１０６の回路図について、図３を用いて説明する。
画素３０１は、トランジスタ３３０、保持容量３３１及び液晶素子３３２を有する。また、フォトセンサ３０２は、フォトダイオード３５１、トランジスタ３５２、トランジスタ３５３、及びトランジスタ３５４を有する。
トランジスタ３３０は、ゲートがゲート信号線３１０に、ソース又はドレインの一方がビデオデータ信号線３１１に、ソース又はドレインの他方が保持容量３３１の一方の電極と液晶素子３３２の一方の電極に電気的に接続されている。保持容量３３１の他方の電極は、容量配線３１２に電気的に接続され、一定の電位に保たれている。また、液晶素子３３２の他方の電極は一定の電位に保たれている。液晶素子３３２は、一対の電極と、該一対の電極の間の液晶層を含む素子である。
トランジスタ３３０は、ゲート信号線３１０に”Ｈ”が印加されると、ビデオデータ信号線３１１の電位を保持容量３３１と液晶素子３３２に印加する。保持容量３３１は、印加された電位を保持する。液晶素子３３２は、印加された電位により、光の透過率を変更する。
フォトダイオード３５１は、一方の電極がフォトダイオードリセット信号線３４１（ＰＲ配線とも呼ぶ）に、他方の電極がトランジスタ３５２のソース又はドレインの一方に電気的に接続されている。また、トランジスタ３５２のソース又はドレインの他方がＦＤ（ノード）である。
トランジスタ３５２は、ＦＤ（ノード）の電圧の制御及び、電圧を保持する役割を持ち、ゲートはフォトセンサ電荷転送用信号線３４２（ＴＸ配線とも呼ぶ）に接続される。上記信号線３４２は、上記トランジスタ３５２のスイッチングを制御する役割を担う。
また、トランジスタ３５４は、ゲートがＦＤ（ノード）であり、ソース又はドレインの一方に電源配線３４４が電気的に接続されている。また、トランジスタ３５４のソース又はドレインの一方にトランジスタ３５３のソース又はドレインの一方が電気的に接続されている。
トランジスタ３５３のゲートはフォトセンサ基準信号線３４５（ＳＥ配線）に電気的に接続されている。また、トランジスタ３５３のソース又はドレインの他方は、フォトセンサ出力信号線３４３（ＯＵＴ配線とも呼ぶ）に電気的に接続されている。
次に、フォトセンサ読み出し回路１０９の構成の一例について、図４を用いて説明する。一例として、表示部は、１０２４行７６８列の画素で構成され、表示素子は各行各列の画素に１個、フォトセンサは２行２列の画素に１個、を有する構成とする。すなわち、表示素子は１０２４行７６８列、フォトセンサは５１２行３８４列で構成される。また、フォトセンサ出力信号線は２列を１組として表示装置外部に出力する例を示す。すなわち、２行４列の画素８個に挟まれるフォトセンサ計２個から出力を１個取得する。
図３は、画素の回路構成で、２行２列分の４つの画素と、１つのフォトセンサを示している。表示素子を１画素に１個、フォトセンサを４画素に１個、有する。図４は、フォトセンサ読み出し回路１０９の回路構成で、説明のため、一部のフォトセンサも示している。なお、図３に示すトランジスタにはチャネル形成領域に酸化物半導体を含むトランジスタを用いることができる。
図４に示すように、フォトセンサの走査線駆動回路は、同時に画素４行分（すなわちフォトセンサ２行分）を駆動し、選択行を画素２行分に相当するフォトセンサ１行分ずつシフトさせていく駆動方法を行う例を考える。ここで、各行のフォトセンサは、走査線駆動回路が選択行のシフトを２回行う期間、連続して選択されることになる。このような駆動方法を用いることで、フォトセンサによる撮像のフレーム周波数を向上させることが容易になる。特に、大型の表示装置の場合に有利である。なお、フォトセンサの出力信号線３４３には、同時に２行分のフォトセンサの出力が重畳されることになる。また、選択行のシフトを５１２回繰り返すことで、全フォトセンサを駆動することができる。
フォトセンサ読み出し回路１０９は、図４に示すように、画素２４列に１個ずつセレクタを有する。セレクタは、表示部におけるフォトセンサの出力信号線３４３について２列分を１組とする１２組から１組を選択して出力を取得する。すなわち、フォトセンサ読み出し回路１０９全体で、セレクタを３２個有し、同時に３２個の出力を取得する。各々のセレクタによる選択を１２組全てに対して行うことで、フォトセンサ１行分に相当する合計３８４個の出力を取得することができる。セレクタによる１２組の選択を、フォトセンサの走査線駆動回路が選択行をシフトさせる都度行うことで、全フォトセンサの出力を得ることができる。
本実施の形態では、図４に示すように、信号線に接続されたフォトセンサ読み出し回路１０９は、アナログ信号であるフォトセンサの出力を表示装置外部に取り出し、表示装置外部に設けたアンプを用いて増幅した後にＡＤ変換器を用いてデジタル信号に変換する構成を考える。勿論、表示装置と同一基板上にＡＤ変換器を搭載し、フォトセンサの出力をデジタル信号に変換した後、表示装置外部に取り出す構成とすることも可能である。
図６のタイミングチャートを用いて、図３のフォトセンサ回路の駆動方法について説明する。
図６では簡易に説明するため、ＴＸ９１０、ＰＲ９１１、ＳＥ９１２は、二値変化する信号として与え、以下、ＴＸ９１０は、高電位を”Ｈｉｇｈ−ＴＸ”、低電位側を”Ｌｏｗ−ＴＸ”、ＰＲ９１１は、高電位を”Ｈｉｇｈ−ＰＲ”、低電位側を”Ｌｏｗ−ＰＲ”、ＳＥ９１２は、高電位を”Ｈｉｇｈ−ＳＥ”、低電位側を”Ｌｏｗ−ＳＥ”、と表現する。ただし、各電位は実際にはアナログ信号であるため、各電位は状況に応じて二値に限らず種々の値を取り得る。
まず時刻９０１にＴＸ９１０を”Ｈｉｇｈ−ＴＸ”にする。次に時刻９０２にＰＲ９１１を”Ｈｉｇｈ−ＰＲ”にすると、ＦＤの電位９１３はＰＲ９１１と同じ”Ｈｉｇｈ−ＰＲ”になる。以上をリセット動作と呼ぶ。
時刻９０３にＰＲ９１１を”Ｌｏｗ−ＰＲ”にすると、ＦＤの電位９１３は”Ｈｉｇｈ−ＰＲ”を保持し、ｐｉｎフォトダイオードに逆バイアスがかかる状態になる（蓄積動作開始）。このとき、ｐｉｎフォトダイオードのｉ層に光が入射することで逆電流が流れるため、光の量に応じてＦＤに蓄積される電荷量が変化する。
時刻９０４にＴＸ９１０を”Ｌｏｗ−ＴＸ”にすると、ＦＤからｐｉｎフォトダイオードへの電荷の移動が止まり、ＦＤに蓄積される電荷量が決定する（蓄積動作終了）。
時刻９０５にＳＥ９１２を”Ｈｉｇｈ−ＳＥ”にすると、ＦＤの電位９１３に応じて電源配線からＯＵＴ配線へと電荷が供給される（読出動作開始）。
時刻９０６にＳＥ９１２を”Ｌｏｗ−ＳＥ”にすると、電源配線からＯＵＴ配線への電荷供給が停止され、ＯＵＴ９１４が決定する（読出動作終了）。ＯＵＴ９１４を用いることで撮像画像を生成することができる。
以降は、時刻９０１の動作に戻り、同じ動作を繰り返す。
本実施の形態においては、全フォトセンサのリセット動作、蓄積動作、及び読み出し動作を実行することで、外光の局所的陰影を検出することができる。また、検出した陰影について適宜画像処理など行うことにより、指やペンなどが表示装置に接触した位置を知ることができる。あらかじめ、接触した位置に対応する操作、例えば文字入力であれば文字の種類を規定しておくことで、所望の文字の入力を行うことができる。
なお、本実施の形態における表示装置では、フォトセンサにより外光の局所的陰影を検出する。そのため、指やペンなどが表示装置に物理的に接触しなくても、非接触で近接することにより陰影が形成されれば検出が可能である。以下、指やペンなどが表示装置に接触するとは、非接触で近接することも含むものとする。
上記構成により、表示部１０３２にタッチ入力機能を持たせることができる。
（実施の形態２）
本実施の形態では、図３と一部異なる回路配置を図５とし、画素レイアウトの一例を図７に示す。
画素回路は表示回路３５０１及びセンサ回路３５０２で構成されている。
表示回路は、トランジスタ３５３０、液晶素子３５３２および容量３５３１で構成される。トランジスタ３５３０のゲートは、信号線３５１０に接続され、ソースまたは、ドレインの一方が信号線３５１１に接続され、他方は、容量３５３１の一方の電極及び、液晶素子３５３２の一方の電極に接続される。容量３５３１の他方の電極は、信号線３５１２に接続される。液晶素子３５３２の他方の電極は、共通電極に対応する。
また、センサ回路は、ｐｉｎフォトダイオード３５５１、ＦＥＴ−Ｔ３５５２、ＦＥＴ−ＡＭＰ３５５４、ＦＥＴ−Ｓ３５５３で構成される。ＦＥＴ−Ｔ３５５２のゲートはＴＸ配線３５４２、及び３５４７の２本に接続され、ソースまたは、ドレインの一方がｐｉｎフォトダイオード３５５１のカソードに接続され、他方がＦＥＴ−ＡＭＰ３５５４のゲートに接続される。
ＦＥＴ−ＡＭＰ３５５４のソースは電源配線３５４４に接続され、ドレインはＦＥＴ−Ｓ３５５３のソースに接続される。ＦＥＴ−Ｓ３５５３のゲートはＳＥ配線３５４５に接続され、ソースはＯＵＴ配線３５４３に接続される。ｐｉｎフォトダイオード３５５１のアノードはＰＲ配線３５４１及び３５４６に接続される。 なお、図５に示すトランジスタにはチャネル形成領域に酸化物半導体を含むトランジスタを用いることができる。
図７は、図５の回路図に対応する画素レイアウトの平面図の一例である。
画素レイアウトには、４つの表示回路のレイアウト３６１０ａ、３６１０ｂ、３６１０ｃ、３６１０ｄとセンサ回路のレイアウト３６２０が１つから構成される。表示回路のレイアウト３６１０ａ、３６１０ｂ、３６１０ｃ、３６１０ｄは、それぞれ選択ＦＥＴ３６０３、Ｃｓ線３６０１、ビデオデータ配線３６０２、選択配線３６００、ＣＯＭ配線３６０４から構成される。
また、センサ回路のレイアウト３６２０は、ｐｉｎフォトダイオード３６３０、半導体層３６３７を有するＦＥＴ−Ｔ、半導体層３６３８を有するＦＥＴ−ＡＭＰ、半導体層３６３６を有するＦＥＴ−Ｔ、ＦＤ３６４１、垂直ＴＸ配線３６３２、水平ＴＸ配線３６４０、垂直ＰＲ配線３６３１、水平ＰＲ配線３６３９、ＳＥ配線３６３５、ＯＵＴ配線３６３３、ＶＤＤ配線３６３４で構成される。半導体層３６３６、３６３７、３６３８の材料は特に限定されないが、多結晶半導体膜（ポリシリコン膜など）や、微結晶半導体膜や、化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される酸化物半導体膜を用いることができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた一または複数の金属元素を示す。例えばＭとして、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ、またはＧａ及びＣｏなどがある。また、上記酸化物半導体膜にＳｉＯ２を含んでもよい。
画素レイアウトの各層は、半導体層３６３６、３６３７、３６３８、ゲート配線層３６５１、ＳＤ配線層３６５２、Ｓｉ層３６５３、ＩＴＯ電極層３６５４から形成される。また、垂直ＴＸ配線３６３２、垂直ＰＲ配線３６３１はＳＤ配線層３６５２を、水平ＴＸ配線３６４０、水平ＰＲ配線３６３９はゲート配線層３６５１を利用して形成している。また、水平配線と垂直配線はコンタクトを取ることで、メッシュ状のレイアウトを形成している。
画素レイアウトは、ＦＤ３６４１と、ビデオデータ線３６０２や隣接画素の信号線との間に、シールド配線として機能するＣｓ線３６０１が存在する。そのため、ＦＤ３６４１と上記複数の信号線との間に形成する寄生容量が低減し、または、上記信号線の電圧変化に伴った周辺電位の変化をブロックし、ＦＤの電位変化を抑える。
また、画素レイアウトの特徴の一つは、ＦＤ３６４１が、ＦＤ３６４１が設けられている画素及び隣接画素に配置されているＰＲ配線、ＳＥ配線及び、ＯＵＴ配線とは十分な距離を設けて配置されていることである。したがって、ＦＤ３６４１の電位変化を抑制し、フォトセンサの出力信号にノイズが少ない撮像機能を有する表示装置を提供することができる。
また、図７の一部拡大図を図８（Ａ）に示し、その断面構造の一例を図８（Ｂ）に示す。
なお、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）において、図７と共通の部分には同じ符号を用いる。
図８（Ｂ）において、基板５００上にフォトダイオードと電気的に接続するトランジスタのゲート配線層３６５１と、水平ＰＲ配線３６３９が同一材料、同一工程で形成される。また、ゲート配線層３６５１と、水平ＰＲ配線３６３９を覆うゲート絶縁層５０２が形成され、ゲート絶縁層５０２上に、ゲート配線層３６５１と重なる位置に半導体層３６３７が形成される。
また、半導体層３６３７に一部重なるＳＤ配線３６５２が形成され、ＳＤ配線３６５２を覆う第１の層間絶縁層５０５が形成されている。また、ｐｉｎフォトダイオード３６３０は、ｐ型の不純物元素を含有するシリコン層３６５３ｐと、ｉ型のアモルファスシリコン層３６５３ｉと、ｎ型の不純物元素を含有するシリコン層３６５３ｎとを積層して光電変換層を形成する。
また、ｐｉｎフォトダイオード３６３０及び第１の層間絶縁層５０５を覆う第２の層間絶縁層５０９が形成され、第２の層間絶縁層５０９上に透明導電膜からなるＩＴＯ電極３６５４が形成される。ＩＴＯ電極３６５４は、半導体層３６３７を有するトランジスタのＳＤ配線３６５２と、ｐｉｎフォトダイオード３６３０とを接続する接続電極として機能する。なお、表示領域において、画素電極は、ＩＴＯ電極３６５４と同一材料、同一工程で形成される。
なお、図８（Ｂ）において、ｐｉｎフォトダイオード３６３０と電気的に接続するトランジスタは、ボトムゲート型のトランジスタの例を示したが特に限定されず、他のボトムゲート構造や、トップゲート構造であってもよい。
（実施の形態３）
本実施の形態においては、上記実施の形態で説明したタッチ入力機能を有する表示部（タッチパネル）を具備する電子機器の例について説明する。
図９（Ａ）は情報端末であり、筐体９６３０、表示部９６３１、操作キー９６３２、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４を有することができる。太陽電池９６３３と、タッチパネルとを開閉自在に装着しており、太陽電池からの電力をタッチパネル、または映像信号処理部に供給する情報端末である。図９（Ａ）に示した情報端末は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。なお。図９（Ａ）では充放電制御回路９６３４の一例としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ（以下、コンバータ９６３６と略記）を有する情報端末の構成について示している。
なお太陽電池９６３３は、筐体９６３０の表面及び裏面に効率的なバッテリー９６３５の充電を行う構成とすることができるため好適である。なおバッテリー９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
また図９（Ａ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図９（Ｂ）にブロック図を示し説明する。図９（Ｂ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようコンバータ９６３６で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３７で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー９６３５の充電を行う構成とすればよい。
なお太陽電池９６３３については、充電手段の一例として示したが、他の手段によるバッテリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよい。
また、上記実施の形態で説明したタッチ入力機能を有する表示部（タッチパネル）を具備していれば、図９に示した電子機器に特に限定されないことは言うまでもない。
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
１００：表示パネル
１０１：画素回路
１０３：画素
１０４：画素
１０５：画素電極
１０６：フォトセンサ
１０７：信号線に接続された表示素子駆動回路
１０８：走査線に接続された表示素子駆動回路
１０９：フォトセンサ読み出し回路
１１０：フォトセンサ駆動回路
１１３：画素
１１４：画素
１１５：画素電極
１２５：画素電極
１３５：画素電極

Claims (4)

  1. フォトダイオードと、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第１の配線と、第２の配線と、第３の配線と、第４の配線と、第５の配線と、第６の配線と、を有し、
    前記フォトダイオードの電極の一方は、第１の配線と電気的に接続され、
    前記フォトダイオードの電極の他方は、前記第１のトランジスタのソース又はドレインと電気的に接続され、
    前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第２のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第２の配線と電気的に接続され、
    前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第３の配線と電気的に接続され、
    前記第１のトランジスタのゲートは、前記第４の配線と電気的に接続され、
    前記第４の配線は、前記第１のトランジスタのオン又はオフを選択する信号を伝達する機能を有し、
    前記第３のトランジスタのゲートは、前記第５の配線と電気的に接続され、
    前記第５の配線は、前記第３のトランジスタのオン又はオフを選択する信号を伝達する機能を有し、
    前記第１の配線と、前記第６の配線とは、交差し、
    前記第１の配線は、前記第６の配線と電気的に接続され、
    前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方と、前記第１の配線、又は、前記第４の配線、又は、前記第５の配線、又は、前記第６の配線との間には、一定の電位が供給される配線が設けられていることを特徴とする電子機器。
  2. フォトダイオードと、表示素子と、容量と、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第４のトランジスタと、第１の配線と、第２の配線と、第３の配線と、第４の配線と、第５の配線と、第６の配線と、第７の配線と、第８の配線と、第９の配線と、を有し、
    前記フォトダイオードの電極の一方は、第１の配線と電気的に接続され、
    前記フォトダイオードの電極の他方は、前記第１のトランジスタのソース又はドレインと電気的に接続され、
    前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第２のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第２の配線と電気的に接続され、
    前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第３の配線と電気的に接続され、
    前記第１のトランジスタのゲートは、前記第４の配線と電気的に接続され、
    前記第４の配線は、前記第１のトランジスタのオン又はオフを選択する信号を伝達する機能を有し、
    前記第３のトランジスタのゲートは、前記第５の配線と電気的に接続され、
    前記第５の配線は、前記第３のトランジスタのオン又はオフを選択する信号を伝達する機能を有し、
    前記第１の配線と、前記第６の配線とは、交差し、
    前記第１の配線は、前記第６の配線と電気的に接続され、
    前記表示素子は、前記第４のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記容量の一方の電極は、前記第４のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記容量の他方の電極は、前記第９の配線と電気的に接続され、
    前記第４のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第７の配線と電気的に接続され、
    前記第４のトランジスタのゲートは、前記第８の配線と電気的に接続され、
    前記第７の配線は、ビデオデータを伝達する機能を有し、
    前記第８の配線と、前記第４のトランジスタのオン又はオフを選択する信号を伝達する機能を有し、
    前記第９の配線は、一定の電位を供給する機能を有し、
    前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方と、前記第７の配線との間には、前記第９の配線が設けられていることを特徴とする電子機器。
  3. 請求項１において、
    前記第１のトランジスタは、酸化物半導体層にチャネルが形成されるトランジスタであり、
    前記第２のトランジスタは、酸化物半導体層にチャネルが形成されるトランジスタであり、
    前記第３のトランジスタは、酸化物半導体層にチャネルが形成されるトランジスタであることを特徴とする電子機器。
  4. 請求項２において、
    前記第１のトランジスタは、酸化物半導体層にチャネルが形成されるトランジスタであり、
    前記第２のトランジスタは、酸化物半導体層にチャネルが形成されるトランジスタであり、
    前記第３のトランジスタは、酸化物半導体層にチャネルが形成されるトランジスタであり、
    前記第４のトランジスタは、酸化物半導体層にチャネルが形成されるトランジスタであることを特徴とする電子機器。
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