JP7039346B2 - 光センサー回路、光センサー装置、および、表示装置 - Google Patents
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Description
図1は、実施例に係る光センサー装置に用いられる酸化物半導体トランジスタの例示的な構造を概略的に説明する断面図である。図2は、図1の受光トランジスタ101の例示的な構造を概略的に説明する断面図である。図3は、図1のスイッチングトランジスタ102の例示的な構造を概略的に説明する断面図である。
図6は、実施例に係る光センサー回路の例示的な構成例を説明する回路図である。
(光センサー装置の全体構成)
図7は、実施例に係る光センサー装置の例示的な全体構成を示すブロック図である。なお、図面の複雑さを避けるため、図7には、図6に示される受光トランジスタ101、スイッチングトランジスタ102、104、容量素子103、および、ゲート線G、信号線S、以外の複数の配線(L1-L4)は、記載されていない。
図8は、実施例に係る光センサー装置1の動作例を説明するタイミング図である。図8のタイミング図は、1回のセンサーシーケンスを示している。1回のセンサーシーケンスは、センサーリセット期間SRPと、容量リセット期間CRPと、露光期間EXPと、読み出し期間RAPと、を含む。このようなセンサーシーケンスが、例えば、連続的に、または、所望の期間に所定回数行われて、タッチ検出または指紋検出が行われる。
次に、図面を用いて、応用例を説明する。
図14は、応用例1に係る表示装置を概念的に示す平面図である。応用例1に係る表示装置DSPは、実施例の光センサー装置1を、指紋センサーとして利用する場合の構成例を示している。この例では、光センサー装置1は、表示装置DSPの表示パネルPNLの上の所望の領域に張り合わられる。この領域は、例えば、指紋検出領域に割り当てられた表示パネルPNLの領域である。表示パネルPNLは、表示領域DAを有し、表示領域DAは、行列状に配置された複数の表示画素PXを有する。表示パネルPNLは、例えば、液晶表示パネルとすることができる。この場合、複数の表示画素PXのおのおのは、液晶表示画素を利用することができる。
図15は、応用例2に係る表示装置を概念的に示す平面図である。応用例2に係る表示装置DSP1は、実施例の光センサー装置1を、タッチセンサーとして利用する場合の構成例を示している。この例では、光センサー装置1は、表示装置DSPの表示パネルPNLの表示領域DAの上に、張り合わられる。応用例1と同様に、表示パネルPNLは、表示領域DAを有し、表示領域DAは、行列状に配置された複数の表示画素PXを有する。応用例2の光センサー装置1は、タッチセンサーに限定されるものではなく、指紋センサーとして利用することも可能である。
図16は、変形例に係る表示装置を概念的に示す平面図である。図14および図15では、実施例の光センサー装置1が表示パネルPNLの表示領域DAの上に張り合わせられた構成例を示した。変形例に係る表示装置DSP2では、表示パネルPNLの表示領域DAに、表示画素PXと光センサー回路SCとの両方が設けられる例である。
Claims (16)
- 受光トランジスタと、第1スイッチングトランジスタと、第2スイッチングトランジスタと、容量素子と、を含み、
前記受光トランジスタは、
第1配線に接続されたゲートと、
第2配線に接続されたソースと、
ドレインと、を含み、
前記第1スイッチングトランジスタは、
第3配線に接続されたゲートと、
第4配線に接続されたソースと、
前記受光トランジスタの前記ドレインに接続されたドレインと、を含み、
前記容量素子は、
前記受光トランジスタの前記ドレインに接続された第1端子と、
前記第1スイッチングトランジスタの前記ソースに接続された第2端子と、を含み、
前記第2スイッチングトランジスタは、
ゲート線に接続されたゲートと、
信号線に接続されたソースと、
前記容量素子の前記第1端子に接続されたドレインと、を含み、
前記受光トランジスタ、前記第1スイッチングトランジスタ、および、前記第2スイッチングトランジスタのおのおのは、チャンネル層として酸化物半導体層を含む、光センサー回路。 - 請求項1において、
前記受光トランジスタと前記第2スイッチングトランジスタとをオン状態とし、前記第1スイッチングトランジスタとをオフ状態する第1期間と、
前記第1期間の後、前記受光トランジスタと前記第2スイッチングトランジスタとをオフ状態とし、前記第1スイッチングトランジスタとをオン状態する第2期間と、
前記第2期間の後、前記受光トランジスタ、前記第1スイッチングトランジスタ、および、前記第2スイッチングトランジスタをオフ状態として、前記容量素子に光照射による電荷を蓄える第3期間と、
前記第3期間の後、前記受光トランジスタと前記第1スイッチングトランジスタとをオフ状態とし、前記ゲート線によって前記第2スイッチングトランジスタをオン状態として、前記容量素子に蓄えられた前記電荷を前記信号線から読み出す第4期間と、を含む、光センサー回路。 - 請求項2において、
第3スイッチングトランジスタを含むリセット回路を有し、
前記第3スイッチングトランジスタは、
第5配線に接続されたゲートと、
前記第4配線に接続されたソースと、
前記信号線に接続されたドレインと、を有し、
前記第3スイッチングトランジスタは、チャンネル層として酸化物半導体層を含む、光センサー回路。 - 請求項3において、
前記第1期間において、前記第3スイッチングトランジスタがオン状態にされる、光センサー回路。 - 請求項1において、
前記受光トランジスタ、前記第1スイッチングトランジスタ、および、前記第2スイッチングトランジスタのおのおのの前記ゲートは、対応するトランジスタの前記酸化物半導体層の下部または上部の一方に設けられ、
前記第1スイッチングトランジスタおよび前記第2スイッチングトランジスタのおのおのは、バックゲートを有し、
前記バックゲートは、対応するスイッチングトランジスタの前記酸化物半導体層の下部または上部の他方に設けられる、光センサー回路。 - 請求項5において、
前記バックゲートは、対応するスイッチングトランジスタの前記ソースに接続される、光センサー回路。 - 請求項3において、
前記第3スイッチングトランジスタの前記ゲートは、前記第3スイッチングトランジスタの前記酸化物半導体層の下部または上部の一方に設けられ、
前記第3スイッチングトランジスタは、バックゲートを有し、
前記第3スイッチングトランジスタの前記バックゲートは、前記第3スイッチングトランジスタの前記酸化物半導体層の下部または上部の他方に設けられる、光センサー回路。 - 複数のゲート線と、
複数の信号線と、
1つの光センサー回路が1つのゲート線と1つの信号線とに接続されるように、前記複数のゲート線と前記複数の信号線とに接続された複数の光センサー回路と、を含み、
前記複数の光センサー回路のおのおのは、
受光トランジスタと、
第1スイッチングトランジスタと、
第2スイッチングトランジスタと、
容量素子と、を含み、
前記受光トランジスタは、
第1配線に接続されたゲートと、
第2配線に接続されたソースと、
ドレインと、を含み、
前記第1スイッチングトランジスタは、
第3配線に接続されたゲートと、
第4配線に接続されたソースと、
前記受光トランジスタの前記ドレインに接続されたドレインと、を含み、
前記容量素子は、
前記受光トランジスタの前記ドレインに接続された第1端子と、
前記第1スイッチングトランジスタの前記ソースに接続された第2端子と、を含み、
前記第2スイッチングトランジスタは、
対応するゲート線に接続されたゲートと、
対応する信号線に接続されたソースと、
前記容量素子の前記第1端子に接続されたドレインと、を含み、
前記受光トランジスタ、前記第1スイッチングトランジスタ、および、前記第2スイッチングトランジスタのおのおのは、チャンネル層として酸化物半導体層を含む、光センサー装置。 - 請求項8において、
前記受光トランジスタと前記第2スイッチングトランジスタとをオン状態とし、前記第1スイッチングトランジスタとをオフ状態する第1期間と、
前記第1期間の後、前記受光トランジスタと前記第2スイッチングトランジスタとをオフ状態とし、前記第1スイッチングトランジスタとをオン状態する第2期間と、
前記第2期間の後、前記受光トランジスタ、前記第1スイッチングトランジスタ、および、前記第2スイッチングトランジスタをオフ状態として、前記容量素子に光照射による電荷を蓄える第3期間と、
前記第3期間の後、前記受光トランジスタと前記第1スイッチングトランジスタとをオフ状態とし、前記ゲート線によって前記第2スイッチングトランジスタをオン状態として、前記容量素子に蓄えられた前記電荷を前記信号線から読み出す第4期間と、を含む、光センサー装置。 - 請求項9において、
第3スイッチングトランジスタを含むリセット回路を有し、
前記第3スイッチングトランジスタは、
リセット信号が供給される第5配線に接続されたゲートと、
前記第4配線に接続されたソースと、
対応する信号線に接続されたドレインと、を有し、
前記第3スイッチングトランジスタは、チャンネル層として酸化物半導体層を含む、光センサー装置。 - 請求項10において、
前記第1期間において、前記第3スイッチングトランジスタが前記リセット信号によりオン状態にされる、光センサー装置。 - 請求項10において、
前記受光トランジスタ、前記第1スイッチングトランジスタ、前記第2スイッチングトランジスタ、および、前記第3スイッチングトランジスタのおのおのの前記ゲートは、対応するトランジスタの前記酸化物半導体層の下部または上部の一方に設けられ、
前記第1スイッチングトランジスタ、前記第2スイッチングトランジスタ、および、前記第3スイッチングトランジスタのおのおのは、バックゲートを有し、
前記バックゲートは、対応するスイッチングトランジスタの前記酸化物半導体層の下部または上部の他方に設けられる、光センサー装置。 - 請求項12において、
前記バックゲートは、対応するスイッチングトランジスタの前記ソースに接続される、光センサー装置。 - 表示領域を有する表示パネルを有し、
前記表示領域は、表示画素と、光センサー回路と、を含み、
前記光センサー回路は、受光トランジスタと、第1スイッチングトランジスタと、第2スイッチングトランジスタと、容量素子と、を含み、
前記受光トランジスタは、
第1配線に接続されたゲートと、
第2配線に接続されたソースと、
ドレインと、を含み、
前記第1スイッチングトランジスタは、
第3配線に接続されたゲートと、
第4配線に接続されたソースと、
前記受光トランジスタの前記ドレインに接続されたドレインと、を含み、
前記容量素子は、
前記受光トランジスタの前記ドレインに接続された第1端子と、
前記第1スイッチングトランジスタの前記ソースに接続された第2端子と、を含み、
前記第2スイッチングトランジスタは、
ゲート線に接続されたゲートと、
信号線に接続されたソースと、
前記容量素子の前記第1端子に接続されたドレインと、を含み、
前記受光トランジスタ、前記第1スイッチングトランジスタ、および、前記第2スイッチングトランジスタのおのおのは、チャンネル層として酸化物半導体層を含む、表示装置。 - 請求項14において、
前記受光トランジスタと前記第2スイッチングトランジスタとをオン状態とし、前記第1スイッチングトランジスタとをオフ状態する第1期間と、
前記第1期間の後、前記受光トランジスタと前記第2スイッチングトランジスタとをオフ状態とし、前記第1スイッチングトランジスタとをオン状態する第2期間と、
前記第2期間の後、前記受光トランジスタ、前記第1スイッチングトランジスタ、および、前記第2スイッチングトランジスタをオフ状態として、前記容量素子に光照射による電荷を蓄える第3期間と、
前記第3期間の後、前記受光トランジスタと前記第1スイッチングトランジスタとをオフ状態とし、前記ゲート線によって前記第2スイッチングトランジスタをオン状態として、前記容量素子に蓄えられた前記電荷を前記信号線から読み出す第4期間と、を含む、表示装置。 - 請求項14または請求項15において、
第3スイッチングトランジスタを含むリセット回路を有し、
前記第3スイッチングトランジスタは、
第5配線に接続されたゲートと、
前記第4配線に接続されたソースと、
前記信号線に接続されたドレインと、を含み、
前記第3スイッチングトランジスタは、チャンネル層として酸化物半導体層を含む、表示装置。
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