KR100946037B1

KR100946037B1 - 광전변환장치 및 그것을 구비한 표시패널

Info

Publication number: KR100946037B1
Application number: KR1020080011457A
Authority: KR
Inventors: 다쿠미 야마모토
Original assignee: 가시오게산키 가부시키가이샤
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2010-03-09
Also published as: JP2008198646A; CN101241922A; KR20080074764A; TWI402724B; US20080211781A1; JP5029048B2; CN100593857C; TW200846992A

Abstract

본 발명은 광전변환장치에 관한 것으로서, 특히, 손가락 등의 대상물의 재치가 검출 가능한 광전변환장치 및 그것을 구비한 표시패널에 관한 것이다. 본 발명의 광전변환장치는 제 1 광전변환소자(100-1)가 배치된 제 1 영역(A1)과 제 2 광전변환소자(100-2)가 배치된 제 2 영역(A2)을 갖는 광전변환소자 어레이 및 상기 광전변환소자 어레이의 하면측에 배치된 광출사부재(24)를 구비한다. 상기 광전변환소자 어레이의 상면측에는 상기 광출사부재(24)로부터 상기 광전변환소자 어레이측을 향하여 출사된 빛(26)을 상기 제 1 광전변환소자(100-1) 및 상기 제 2 광전변환소자(100-2)측으로 반사하는 대상물(28)이 재치되는 재치층(22)이 배치된다. 상기 제 1 광전변환소자(100-1)의 광전변환부(18)와 상기 광출사부재(24)의 사이에 제 1 차광층(14)이 설치되고, 상기 제 2 광전변환소자의 광전변환부와 상기 광출사부재(24)의 사이에 상기 제 1 차광층보다 큰 면적을 갖는 제 2 차광층(15)이 설치되며, 이 구성에 의해 상기 광출사부재(24)로부터 상기 광전변환소자 어레이측을 향하여 출사한 빛(26)이 상기 제 1 영역(A1)을 투과하는 광량은 상기 제 2 영역(A2)을 투과하는 광량보다도 많은 것으로 되는 것을 특징으로 한다.

광전변환장치, 표시패널, TFT기판, 게이트전극, 절연막, 대상물

Description

광전변환장치 및 그것을 구비한 표시패널{PHOTOELECTRIC TRANSDUCER, AND DISPLAY PANEL HAVING THE SAME}

본 발명은 광전변환장치에 관하여, 특히, 손가락 등의 대상물의 재치가 검출 가능한 광전변환장치 및 그것을 구비한 표시패널에 관한 것이다.

광전변환소자를 절연기판, 특히, 투명한 기판 위에 형성한 장치가 알려져 있다. 일본국 공개특허 평6-236980호 공보는 광전변환부에 비결정성 실리콘(이하, a-Si로 약기한다)을 이용한 박막 트랜지스터형 광전변환소자(이하, TFT형 광전변환소자로 약기한다)를 복수 인접 배치해서 구성한 것이다.

도 8은 일반적인 a-SiTFT형 광전변환소자의 광-전기특성의 일례를 나타내는 도면이며, 채널폭/채널길이(W/L)=180000/9[μm], 소스전압 Vs=0[V], 드레인전압 Vd=10[V]의 조건으로, 조사광의 조도를 파라미터로 했을 때의 드레인-소스간 전류 Ids[A]를 측정한 것이다.

이 도면에서, 조도에 따라서 드레인-소스간 전류 Ids가 증대하고 있는 것을 알 수 있다. 특히, 조도가 증대한 경우에 있어서의 게이트-소스간 전압이 마이너스(Vgs＜0)인 역바이어스 영역에 있어서의 드레인-소스간 전류 Ids의 증대가 현저 하고, 통상은 이 영역의 특성을 이용하여 조사광의 조도를 드레인-소스간 전류(Ids)의 변화로서 검출하는 광전변환소자로서 이용된다.

또, 도 9는 이와 같은 TFT형 광전변환소자(10)를 이용한 광전변환장치의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.

TFT형 광전변환소자(10)는 투명의 TFT기판(12) 위에 형성된 게이트전극(14)과, 이 게이트전극(14)의 위에 형성된 투명의 절연막(16)과, 이 절연막(16) 위에 상기 게이트전극(14)과 대향시켜 형성된 a-Si로 이루어지는 광전변환부(18)와, 이 광전변환부(18)의 위에 형성된 소스전극(20) 및 드레인전극(21)으로 이루어져 있다. 그리고, 이와 같은 TFT형 광전변환소자(10)의 상면을 투명한 절연막(17)에 의해 덮고, 갭부(23)에 도시하지 않는 시일부재나 갭재를 설치하여 소정의 거리를 확보한 다음, 그 위에 투명한 대향기판(22)을 설치하는 것으로, 광전변환장치를 구성하고 있다.

또한 상기 소정의 거리는 인접 배치된 TFT형 광전변환소자(10) 사이의 간격과, 광전변환장치를 구성하는 다른 각 부재의 굴절률 등에 의거해서 정해지는 것이다. 즉, 상기 TFT기판(12)의 이면측에 배치한 백 라이트(24)로부터 상기 인접한 TFT형 광전변환소자(10) 사이를 통과하여 상기 대향기판(22)측에 조사된 백 라이트광(26)이 상기 대향기판(22) 위에 재치된 대상물, 예를 들면 손가락(28)에서 반사되어 이루어지는 반사광(30)을, a-Si로 이루어지는 광전변환부(18)가 정확하게 광전변환할 수 있도록 상기 소정의 거리가 정해진다.

이와 같은 구성의 광전변환장치에서는 손가락(28)(주: 정확하게는 손가락의 지문을 형성하는 오목부이지만, 도시는 지문의 오목부를 생략하고 있다)에서 반사한 백 라이트광(26), 즉 반사광(30)을 광전변환부(18)가 광전변환함으로써, 손가락(28)의 지문의 형상을 인식하는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 광전변환장치에서는, 외부로부터의 입사광(주로 일광)의 휘도가 백 라이트광(26)의 휘도를 상회하거나 동등한 경우, 외부로부터의 입사광인지 백 라이트광의 반사광인지를 식별할 수 없는 것이었다. 즉, 대향기판(22) 위에 손가락(28)이 재치되어 있지 않은 경우, 외광이 그대로 TFT형 광전변환소자(10)의 광전변환부(18)에 입사되기 때문에, 손가락이 탑재된 상태에서 백 라이트광(26)이 손가락에서 반사되어 TFT형 광전변환소자(10)의 광전변환부(18)에 입사된 경우와 아무런 차이가 없다. 이 때문에 반사광과 같은 신호광과 일광과 같은 외광을 식별할 수 없고, 손가락 등의 대상물이 재치된 것을 인식해서 제어신호를 발하는 터치패널 등에는 적용할 수 없는 것이었다.

본 발명은 상기의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 외부로부터의 입사광의 휘도가 백 라이트광(26)의 휘도를 상회하거나 동등한 경우라도 대상물이 재치된 것을 식별할 수 있는 광전변환장치 및 그것을 구비한 표시패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 광전변환장치는 광전변환부(18)를 갖는 제 1 광전변환소자(100-1)가 배치된 제 1 영역(A1)과 광전변환부(18)를 갖는 제 2 광전변환소자(100-2)가 배치된 제 2 영역(A2)을 갖는 광전변환소자 어레이 및 상기 광전변환소자 어레이의 하면측에 배치되고, 상기 광전변환소자 어레이측을 향하 여 빛(26)을 출사하는 광출사부재(24)를 구비한다. 상기 광전변환소자 어레이의 상면측에는 광출사부재(24)로부터 상기 광전변환소자 어레이측을 향하여 출사된 빛(26)을 상기 제 1 광전변환소자(100-1) 및 상기 제 2 광전변환소자(100-2)측으로 반사하는 대상물(28)이 재치되는 재치층(22)이 배치된다. 상기 제 1 광전변환소자(100-1)의 광전변환부(18)와 상기 광출사부재(24)의 사이에 제 1 차광층(14)이 설치되고, 상기 제 2 광전변환소자의 광전변환부와 상기 광출사부재(24)의 사이에 상기 제 1 차광층보다 큰 면적을 갖는 제 2 차광층(15)이 설치되며, 이 구성에 의해 상기 광출사부재(24)로부터 상기 광전변환소자 어레이측을 향하여 출사한 빛(26)이, 상기 제 1 영역(A1)을 투과하는 광량은 상기 제 2 영역(A2)을 투과하는 광량보다도 많다.

또, 본 발명의 표시패널은 표시영역(118)과 터치패널영역(122)을 갖고 있으며, TFT기판(128)과, 상기 TFT기판(128)의 이면측에 배치된 광출사부재(24)와, 상기 TFT기판(128)의 표면측에 이간 대향해서 배치된 대향기판(22)을 구비한다. 상기 표시영역(118)에 대응하는 상기 TFT기판(128)과 상기 대향기판(22)의 사이에, 화소전극과, 상기 화소전극에 접속된 스위칭소자와, 상기 스위칭소자를 덮어서 배치된 액정이 설치되어 있다. 상기 터치패널영역(122)에 대응하는 상기 TFT기판(128)과 상기 대향기판(22)의 사이에, 광전변환부(18)를 갖는 제 1 광전변환소자(100-1)가 배치된 제 1 영역(A1)과 광전변환부(18)를 갖는 제 2 광전변환소자(100-2)가 배치된 제 2 영역(A2)을 갖는 광전변환소자 어레이와, 상기 광전변환소자 어레이의 하면측에 배치되고 상기 광전변환소자 어레이측을 향하여 빛(26)을 출사하는 광출사부재(24)와, 상기 광전변환소자 어레이의 상면측에 배치되며 광출사부재(24)로부터 상기 광전변환소자 어레이측을 향하여 출사된 빛(26)을 상기 제 1 광전변환소자(100-1) 및 상기 제 2 광전변환소자(100-2)측으로 반사하는 대상물(28)이 재치되는 재치층(22)과, 상기 제 1 광전변환소자(100-1)의 광전변환부(18)와 상기 광출사부재(24)의 사이에 설치된 제 1 차광층(14)과, 상기 제 2 광전변환소자의 광전변환부와 상기 광출사부재(24)의 사이에 설치되고 상기 제 1 차광층보다 큰 면적을 갖는 제 2 차광층(15)이 설치되어 있다.

본 발명에 따르면, 검출 대상물에서 반사된 반사광과 같은 외부로부터 입사되는 신호광은 제 1 광전변환소자만으로 광전변환되고, 일광과 같은 외광은 제 1, 제 2 광전변환소자의 양쪽에서 광전변환되는 것이기 때문에, 광전변환소자 어레이로부터는 입사되는 빛의 종류에 따른 출력이 얻어진다. 따라서, 반사광과 같은 신호광과 일광과 같은 외광을 식별할 수 있는 광전변환장치 및 그것을 구비한 표시패널을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를 도면을 참조해서 설명한다.

[제 1 실시형태]

도 1(a) 및 도 1(b)는 각각 본 발명의 제 1 실시형태로서의 광전변환장치의 단면도 및 평면도를 나타낸다.

해당 광전변환장치는 제 1 광전변환소자로서의 제 1 센서TFT(100-1)가 배치 된 제 1 영역(A1)과 제 2 광전변환소자로서의 제 2 센서TFT(100-2)가 배치된 제 2 영역(A2)을 갖는다. 도 1에 있어서는, 제 1 영역(A1)과 제 2 영역(A2)은 각 1개만이 도시되고 있지만, 제 1 영역(A1)과 제 2 영역(A2)은 소정 폭의 센서간 영역(102)을 두고서 종횡 서로 번갈아 배치되고, 광전변환소자 어레이를 구성하고 있다. 또한 종래와 마찬가지의 것에 대해서는, 도 9와 같은 참조번호를 붙이고 있다.

상기 제 1 센서TFT(100-1) 및 제 2 센서TFT(100-2)는 각각 투명의 TFT기판(12) 위에 형성된 게이트전극(제 1 차광층)(14) 또는 게이트전극(제 2 차광층) (15)과, 이 게이트전극(14)의 위에 형성된 투명의 절연막(16)과, 이 절연막(16) 위에 상기 게이트전극(14 또는 15)과 대향시켜 형성된 a-Si로 이루어지는 광전변환부(18)와, 이 광전변환부(18)의 위에 형성된 소스전극(20) 및 드레인전극(21)으로 이루어지는 3개의 TFT형 광전변환소자(10)를 포함하여 구성되어 있다. 그리고, 이와 같은 센서TFT(100-1, 100-2)의 상면을 투명한 절연막(17)에 의해 덮고, 도시하지 않은 시일부재나 갭재에 의해 소정의 거리를 확보한 다음, 그 위에 투명한 대향기판(재치층)(22)을 설치하는 것으로 광전변환장치를 구성하고 있다.

제 1 영역(A1)에 배치된 상기 제 1 센서TFT(100-1)에 있어서, 상기 3개의 TFT형 광전변환소자(10)는 간격을 두고서 인접 배치되어 있다. 즉, 상기 제 1 센서TFT(100-1)의 평면구조에 있어서는 간격을 두고서 3개의 게이트전극(14)이 배치되고, 각 게이트전극(14) 위에 광전변환부(18)가 배치된다. 각 게이트전극(14)은 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 탄탈 등의 차광성 재료로 형성되며, 도시는 하지 않지 만, 서로 게이트배선으로 접속되어 있다. 그리고, 그들 3개의 광전변환부(18) 위 각각에, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 탄탈 등의 차광성 재료에 의해 1층 혹은 적층해서 형성된 소스전극(20) 및 드레인전극(21)이 배치된다. 여기에서, 이들 3개의 TFT형 광전변환소자(10)로 1개의 센서TFT(100-1)를 형성하기 위해서, 도 1(a)에 있어서의 제 1 영역(A1)에 도시되는 바와 같이, 우측에 위치하는 TFT형 광전변환소자(10)의 소스전극(20)과 중앙에 위치하는 TFT형 광전변환소자(10)의 소스전극(20)과 좌측에 위치하는 TFT형 광전변환소자(10)의 소스전극(20)이 접속되어 제 1 센서TFT(100-1)의 소스전극을 구성한다. 또, 우측에 위치하는 TFT형 광전변환소자(10)의 드레인전극(21)과 중앙에 위치하는 TFT형 광전변환소자(10)의 드레인전극(21)과 좌측에 위치하는 TFT형 광전변환소자(10)의 드레인전극(21)이 접속되어 제 1 센서TFT(100-1)의 드레인전극을 구성한다. 상기에 있어서, 소스전극(20)과 드레인전극(21)의 접속은 TFT형 광전변환소자(10) 사이에 슬릿(투광부)(104)을 설치하여 TFT형 광전변환소자(10)의 영역 외에서 접속하고, 백 라이트(광출사부재)(24)로부터의 백 라이트광(26)이 이 슬릿(104)을 투과할 수 있도록 구성되어 있다. 이와 같은 배선구조로 함으로써, 즉, 게이트전극(14)이 형성되어 있지 않은 영역, 소스전극(20) 및 드레인전극(21) 사이에 설치된 슬릿(104)이 투광영역으로 되고, 상기 TFT기판의 하측에 배치된 광출사수단으로서의 백 라이트(24)로부터의 백 라이트광(26)이 투광영역을 통과해서 출사 가능하게 되어 있다. 이 백 라이트(24)로서는 백색, 적색 또는 적외선 등을 발하는 것이 사용 가능하다.

이것에 대해서, 제 2 영역(A2)에 배치된 상기 제 2 센서TFT(100-2)는 상기 3 개의 TFT형 광전변환소자(10)를 간격을 두지 않고 인접 배치하고 있다. 즉, 상기 제 2 센서TFT(100-2)의 평면 구조에 있어서는, 1개의 게이트전극(15)(제 2 차광층)이 배치되고, 그 1개의 게이트전극(15) 위에 3개의 광전변환부(18)가 배치되어 있다. 그리고, 그들 3개의 광전변환부(18) 위 각각에 소스전극(20) 및 드레인전극(21)이 배치된다. 여기에서, 이들 3개의 TFT형 광전변환소자(10)로 1개의 센서TFT(100-2)를 형성하기 위해서, 제 1 센서TFT(100-1)와 마찬가지로, 우측에 위치하는 TFT형 광전변환소자(10)의 소스전극(20)과 중앙에 위치하는 TFT형 광전변환소자(10)의 소스전극(20)과 좌측에 위치하는 TFT형 광전변환소자(10)의 소스전극(20)이 접속되어 제 2 센서TFT(100-2)의 소스전극을 구성한다. 또, 우측에 위치하는 TFT형 광전변환소자(10)의 드레인전극(21)과 중앙에 위치하는 TFT형 광전변환소자(10)의 드레인전극(21)과 좌측에 위치하는 TFT형 광전변환소자(10)의 드레인전극(21)이 접속되어 제 2 센서TFT(100-2)의 드레인전극을 구성한다. 단, 도 1(a)에 있어서의 제 2 영역(A2)에 도시되는 바와 같이, 제 1 센서TFT(100-1)와는 달리, 소스전극(20)과 드레인전극(21)의 접속은 TFT형 광전변환소자(10) 사이에 슬릿(104)은 없고, TFT형 광전변환소자(10) 사이 전체를 덮어서 전체형상으로 형성되어 있다.

이와 같이, 상기 제 2 센서TFT(100-2)는 상기 제 1 센서TFT(100-1)와 같은 슬릿(104)을 갖고 있지 않고, 차광층인 게이트전극(15)에 대응하는 전체 영역이 비투광영역으로 되며, 상기 TFT기판의 하측에 배치된 상기 백 라이트(24)로부터의 백 라이트(24)광이 투과되지 않도록 되어 있다.

또한 상기 대향기판(22)까지의 상기 소정의 거리는 상기 제 1 센서TFT(100-1)에 있어서의 인접 배치된 TFT형 광전변환소자(10) 사이의 간격과, 해당 광전변환장치를 구성하는 각 부재의 굴절률에 의거해서 정해지는 것이다. 즉, 상기 TFT기판(12)의 이면측에 배치한 백 라이트(24)로부터 상기 대향기판(22)측으로 조사된 백 라이트광(26)이 제 1 센서TFT(100-1)가 배치된 제 1 영역(A1)의 투광영역을 통과하여 상기 대향기판(22) 위에 재치된 대상물, 예를 들면 손가락(28)에서 반사된 반사광(30)을 TFT형 광전변환소자(10)의 광전변환부(18)가 바르게 광전변환할 수 있도록 상기 소정의 거리가 정해진다. 본 발명의 박막 트랜지스터형 광전변환소자의 경우, 백 라이트(24)로부터 광전변환소자 어레이측을 향하여 출사한 빛이 제 2 센서TFT(100-2)가 배치된 제 2 영역(A2)의 투광영역을 통과하는 광량은 제 1 센서TFT(100-1)의 투광영역을 투과하는 광량의 10∼90％가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 또한 이 소정 거리만큼의 영역은 공간으로서 공기가 존재하고 있어도 괜찮고, 해당 광전변환장치를 액정표시패널에 일체적으로 편입 형성하는 경우에는 액정이 채워져 있어도 상관없다.

다음으로, 이와 같은 구성의 광전변환장치의 동작을 도 2(a) 내지 도 2(c)를 참조해서 설명한다. 또한 도 2(a)는 대상물로서의 손가락(28)이 대향기판(22) 위에 접촉되었을 때의 빛의 경로를 설명하기 위한 도면이며, 도 2(b)는 강한 외광(106)이 입사했을 때의 빛의 경로를 설명하기 위한 도면이다. 또, 도 2(c)는 본광전변환장치의 동작을 정리한 동작표를 나타내는 도면이다.

즉, 본 실시형태에 있어서는 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 백 라이트(24) 로부터 발광된 백 라이트광(26)은 인접하는 센서TFT(100-1, 100-2) 사이의 센서간 영역(102) 및 제 1 센서TFT(100-1)의 슬릿(104)의 영역으로부터, 투명한 상기 TFT기판(12) 및 절연막(16 및 17)을 투과하여 투명한 상기 대향기판(22) 방향으로 조사된다. 그리고, 해당 대향기판(22)을 투과하여 해당 광전변환장치의 외부로 출사된다. 이 외부로 출사된 백 라이트광(26)은 상기 대향기판(22) 상부에 접촉하고 있는 대상물인 손가락(28)(실제는, 손가락의 지문을 형성하는 오목부이지만, 이 오목부는 도시가 생략되어 있다)에서 반사되어 반사광(30)으로서 광전변환장치 내로 되돌려지고, 대향기판(22)을 투과하여 각 센서TFT(100-1, 100-2)에 조사된다.

이 경우, 상기 제 1 센서TFT(100-1)에 관해서는, 백 라이트광(26)은 상기 센서간 영역(102)에 더하여 상기 슬릿(104)의 영역으로부터도 조사되므로, 반사광(30)은 해당 슬릿(104)의 영역으로부터 조사된 백 라이트광(26)에 의해서도 얻어진다. 그 때문에, 해당 제 1 센서TFT(100-1)를 구성하는 3개의 TFT형 광전변환소자(10)의 각 광전변환부(18)에 반사광(30)이 입사되게 된다. 따라서, 해당 제 1 센서TFT(100-1)는 광전변환상태로 된다.

이것에 대해서, 상기 제 2 센서TFT(100-2)에 관해서는, 상기 제 1 센서TFT(100-1)와 같은 슬릿(104)이 형성되어 있지 않기 때문에, 해당 제 2 센서TFT(100-2)에 조사되는 반사광(30)은 상기 센서간 영역(102)으로부터 조사된 백 라이트광(26)이 손가락(28)에서 반사된 반사광(30)만으로 된다. 따라서, 해당 제 2 센서TFT(100-2)에는 양단의 TFT형 광전변환소자(10)의 각 광전변환부(18)에만, 또한 약간의 반사광(30)밖에 입사되지 않게 된다. 따라서, 해당 제 2 센서TFT(100- 2)는 비광전변환상태로 된다.

따라서, 해당 광전변환장치에 손가락(28)이 접촉하고 있으면, 도 2(c)의 좌측의 「손가락 있음」에 대응하는 각 칼럼에 기재되어 있는 바와 같이, 제 1 센서TFT(100-1)는 광전변환상태이며, 제 2 센서TFT(100-2)는 비광전변환상태가 발생하게 된다. 본 실시형태에서는, 이 상태를 해당 광전변환출력이 불일치상태(대상물있음의 상태)로 한다.

이것에 대해서, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 상기 투명한 대향기판(22)에 손가락(28)이 접촉하고 있지 않고, 일광과 같은 백 라이트광(26)보다도 휘도가 높은 외광(106)이 해당 광전변환장치에 조사된 상태에 있어서는 그 외광(106)은 상기 대향기판(22)을 투과하여 상기 센서TFT(100-1, 100-2)에 조사된다. 따라서, 이와 같은 경우에는, 상기 제 1 센서TFT(100-1)를 구성하는 3개의 TFT형 광전변환소자(10)의 각 광전변환부(18) 및 상기 제 2 센서TFT(100-2)를 구성하는 3개의 TFT형 광전변환소자(10)의 각 광전변환부(18)의 모두에 외광(106)이 입사되게 된다. 따라서, 도 2(c)의 우측의 「손가락 없음」의 「빛이 강한 경우」에 대응하는 각 칼럼에 기재되어 있는 바와 같이, 제 1 및 제 2 센서TFT(100-1, 100-2)가 2개 모두 광전변환하고 있는 상태가 발생하게 된다. 본 실시형태에서는 이 상태를 해당 광전변환출력이 일치상태(대상물 없음 상태)로 한다.

또, 외광(106)의 휘도가 낮은 경우에는, 도 2(c)의 우측의 「손가락 없음」의 「빛이 약한 경우」에 대응하는 각 칼럼에 기재되어 있는 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 센서TFT(100-1, 100-2)가 2개 모두 광전변환하지 않는(비광전변환) 상태이 며, 본 실시형태에서는 해당 광전변환출력이 일치상태(대상물 없음 상태)로 한다.

도 3은 상기 센서TFT(100-1, 100-2)의 광전변환/비광전변환의 판정을 실행하는 검출회로의 회로도이다. 또, 도 4는 광전변환장치를 구성하는 센서TFT(100-1, 100-2)의 전기적인 접속구성을 나타내는 도면이다.

상기 제 1 센서TFT(100-1) 및 제 2 센서TFT(100-2)의 광전변환출력의 「불일치상태」인지 「일치상태」인지의 판정은, 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같은 검출회로(108)를 포함하는 판별수단에 의해 실행할 수 있다.

즉, 해당 검출회로(108)는 전류-전압변환회로(110)와 콤퍼레이터(112)로 구성되어 있다. 여기에서, 전류-전압변환회로(110)는 그 비반전 입력단자에 소정의 전압(Vf)이 인가된 반전증폭기(114)와, 해당 반전증폭기(114)의 출력단자와 반전입력단자의 사이에 접속된 귀환저항(Rf)으로 구성되고, 상기 제 1 센서TFT(100-1) 또는 제 2 센서TFT(100-2)(도 3에서는 센서TFT(100)로서 나타낸다)로부터의 배선이 상기 반전증폭기(114)의 반전입력단자에 접속되도록 형성되어 있다. 콤퍼레이터(112)는 이 전류-전압변환회로(110)로 변환된 전압값을 소정의 한계값 전압값(Vt)과 비교하는 것으로, 해당 센서TFT(100)가 광전변환상태에 있는지, 비광전변환상태에 있는지를 나타내는 출력신호(Vout)를 출력한다. 상기 소정의 한계값 전압값(Vt)은 도 2에 나타낸 바와 같은, 센서간 영역(102)으로부터의 백 라이트광(26)에 의한 상기 제 2 센서TFT(100-2)에 있어서의 매우 약간의 반사광(30)의 입사에 의한 비광전변환을, 확실하게 비광전변환이라고 판별하는 값으로 되어 있다.

그리고, 특히 도시는 하고 있지 않지만, 판별수단은 이와 같은 검출회 로(108)를 제 1 센서TFT(100-1)용과 제 2 센서TFT(100-2)용으로 2개 설치하고, 추가로 각각의 출력신호(Vout)의 논리 연산을 실행하는 논리 회로를 갖는 판별회로를 설치하는 것으로, 도 2(c)를 참조해서 설명한 바와 같이, 제 1 센서TFT(100-1)측의 출력신호(Vout)가 「1」, 제 2 센서TFT(100-2)측의 출력신호(Vout)가 「0」이라고 하는 상태가 검출되었을 때, 상기 판별회로에 의해 광전변환장치가 불일치상태라고 식별한다.

즉, 제 1 센서TFT(100-1)가 접속된 검출회로 및 제 2 센서TFT(100-2)가 접속된 검출회로를, 불일치 회로를 포함하는 판별회로에 접속하면, 판별회로의 출력신호가 「1」인 때는 광전변환출력이 「불일치상태」이고 손가락(28)이 재치된 상태이며, 판별회로의 출력신호가 「0」인 때는 광전변환출력이 「일치상태」이고 손가락(28)이 재치되어 있지 않은 상태라고 판별한다.

이상의 원리에 의해, 광전변환장치에 손가락(28)이 접촉한 상태만을 불일치상태(대상물 있음의 상태)라고 식별하고, 그것 이외의 상태를 일치상태(대상물 없음의 상태)라고 인식하는 기구를 실현될 수 있다.

또한 실제로는, 광전변환장치는 종횡 2 차원으로 복수의 센서TFT를 인접 배치한 것이며, 상술한 제 1 센서TFT(100-1)와 제 2 센서TFT(100-2)가 종횡 서로 번갈아 나란히 하도록 형성한다. 그리고, 제 1 센서TFT(100-1)끼리를 병렬 접속하고, 또, 제 2 센서TFT(100-2)끼리를 병렬 접속하도록 게이트전극(14 및 15), 소스전극(20), 드레인전극(21) 및 배선을 형성하는 것으로, 제 1 센서TFT(100-1) 및 제 2 센서TFT(100-2)의 로케이션에 의한 광전변환 조건차를 없앨 수 있다.

즉, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제 1 센서TFT(100-1)의 게이트전극(14)은 하나의 게이트배선(Vg)에 접속되고, 드레인전극은 하나의 드레인배선(Vd)에 접속되며, 소스전극은 하나의 제 1 소스배선(Vs1)에 접속되도록 형성된다. 마찬가지로 제 2 센서TFT(100-2)의 게이트전극(15)은 하나의 게이트배선(Vg)에(상기 제 1 센서TFT(100-1)의 게이트전극(14)과 공통으로) 접속되고, 드레인전극은 하나의 드레인배선(Vd)에(상기 제 1 센서TFT(100-1)의 드레인전극과 공통으로) 접속되며, 소스전극은 소스배선(Vs1)과는 다른 하나의 제 2 소스배선(Vs2)에 접속되도록 형성된다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 다수의 제 1 센서TFT(100-1)는 전체로 하나의 제 1 센서TFT(100-1)로서 기능하고, 다수의 제 2 센서TFT(100-2)는 전체로 하나의 제 2 센서TFT(100-2)로서 기능한다. 따라서, 하나로 모아진 소스배선(Vs1, Vs2) 각각을 검출회로(108)에 접속하면, 2개의 동일 구성의 검출회로(108)에 의해서 각각의 센서TFT(100-1, 100-2)의 광전변환/비광전변환상태를 판별할 수 있다. 이와 같이, 1개의 광전변환장치는 복수개의 센서TFT(100)를 인접 배치하고, 제 1 센서TFT(100-1)끼리, 제 2 센서TFT(100-2)끼리는 각각 병렬 접속하며, 그 합성출력을 가지고 광전변환상태/비광전변환상태를 검출하고, 판별회로에 의해서 정확하게 불일치상태/일치상태의 판정을 실행할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에서는 상기 제 1 센서TFT(100-1)는 상기 백 라이트(24)로부터 출사된 백 라이트광(26)을 투과시키고, 상기 제 2 센서TFT(100-2)는 상기 백 라이트광(26)을 투과시키지 않도록 구성하고 있으므로, 반사광(30)이 제 1 센서TFT(100-1)에 많이 입사하고, 제 2 센서TFT(100-2)에는 대부분 입사하지 않도 록 할 수 있다. 따라서, 반사광(30)이 존재하는 경우는 제 1 센서TFT(100-1) 및 제 2 센서TFT(100-2)에 출력차가 나타내어지고, 반사광(30)이 없을 때에는 양자에 출력차가 나타내어지지 않도록 할 수 있다.

그리고, 그와 같은 제 1 센서TFT(100-1)와 제 2 센서TFT(100-2)를 인접해서 배치하여 광전변환소자 어레이를 구성하고, 이 광전변환소자 어레이로부터의 출력에 의해 판별수단으로서의 검출회로(108) 및 판별회로에 의해 상기와 같은 검출 대상물의 유무를 판별하는 광전변환장치를 실현하고 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 따르면, 외부로부터의 입사광의 휘도가 백 라이트광(26)의 휘도를 상회하거나 동등한 경우라도, 광전변환장치에 손가락(28)이 접촉한 상태를 검출할 수 있다는 효과가 있다.

또한 상기 제 1 센서TFT(100-1)는 상기 백 라이트(24)로부터 출사된 백 라이트광(26)을 어느 정도 투과시켜(예를 들면 투광율에 있어서 5∼95％), 상기 제 2 센서TFT(100-2)는 상기 백 라이트광(26)을 투과시키지 않도록(예를 들면 투광율에 있어서 0％) 구성하고 있지만, 상기 제 1 센서TFT(100-1)와 마찬가지로 슬릿(104)을 가지며, 백 라이트광(26)을 다소 투과시키는 것이어도 상관없다. 단 그 경우, 상기 제 1 센서TFT(100-1)의 투광율과 상기 제 2 센서TFT(100-2)의 투광율에 차이를 갖게 하고, 광전변환부(18)에 입사하는 반사광(30)의 광량이 검출회로(108)의 성능이나 불균형을 고려하더라도 충분히 구별이 되는 출력이 그 반사광(30)에 의해서 얻을 수 있게 되어 있는 것이 필요하다.

도 5는, 상술의 광전변환장치가 일체화된 액정표시패널의 평면도를 나타낸 다.

표시패널(116)은 서로 평면적으로 겹쳐지지 않는 위치에, 표시영역(118)과 복수의 터치센서(120)로 구성되는 터치패널영역(122)을 갖는다. 표시영역(118)에는 박막 트랜지스터로 회로 구성된 표시용 액정드라이버(124)가 접속되어 있다. 터치패널영역(122)의 각 터치센서(120)에는 박막 트랜지스터로 회로 구성된 센서 드라이버(126)가 접속되어 있다. 표시영역(118)에는 표시화소용 TFT(스위칭소자)와 해당 표시화소용 TFT에 접속된 화소전극이 매트릭스형상으로 배열되어 있다. 표시 화소용 TFT의 구조는 상술한 센서TFT(100-1) 및 센서TFT(100-2)와 같다. 단, 표시 화소용 TFT의 상부는 차광막으로 덮여져 있다. 각 터치센서(120)는 상술한 센서TFT(100-1)가 배치된 제 1 영역(A1) 및 센서TFT(100-2)가 배치된 제 2 영역(A2)을 적어도 한쌍 포함하고 있고, 도 1에 도시된 구조를 갖는다. 센서 드라이버(126)는 상기 검출회로(108)를 포함하는 판별수단으로서의 기능을 갖고 있다. 표시화소용 TFT, 표시용 액정드라이버(124), 센서TFT(100-1, 100-2) 및 센서 드라이버(126)는 유리 혹은 플라스틱으로 이루어지는 TFT기판(128) 위에 동일한 프로세스로 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 광전변환장치의 TFT기판(12)은 터치패널영역(122)의 TFT기판(128)에 상당한다. 대향기판(22) 및 백 라이트(24)는 표시영역(118) 및 터치패널영역(122)에 공통이다.

상기 실시형태에 있어서, 표시용 액정드라이버(124) 및 센서 드라이버(126)는 LSI칩으로 구성해도 좋다.

이상과 같이, 본 발명의 제 1 실시형태의 광전변환장치 및 해당 광전변환장 치를 구비한 표시패널에 따르면, 인접해서 배치한 제 1 광전변환소자로서의 제 1 센서TFT(100-1)가 배치된 제 1 영역(A1)과 제 2 광전변환소자로서의 제 2 센서TFT(100-2)가 배치된 제 2 영역(A2)을 갖는 복수의 광전변환소자 어레이에 있어서, 제 1 센서TFT(100-1)가 배치된 제 1 영역(A1)의 투광영역으로부터 백 라이트광(26)이 투과하는 광량은 제 2 센서TFT(100-2)가 배치된 제 2 영역(A2)의 투광영역으로부터 백 라이트광(26)이 투과하는 광량보다도 많아지도록 구성하고 있으므로, 검출 대상물로서의 손가락(28)에서 반사된 반사광(30)은 제 1 센서TFT(100-1)로 광전변환되고, 일광과 같은 외광은 제 1, 제 2 센서TFT(100-1, 100-2)의 양쪽에서 광전변환되는 것이기 때문에, 입사되는 빛의 종류에 따른 출력이 얻어지고, 따라서, 반사광과 같은 신호광과 일광과 같은 외광을 식별할 수 있게 된다.

그리고, 그 출력을 검출회로(108)를 포함하는 판별수단에 공급하는 것으로, 그 출력에 의거해서 검출 대상물의 유무를 판별할 수 있다.

예를 들면, 제 1 센서TFT(100-1)만을 검지할 수 있었을 때라고 하는 한정된 상태에서만 상기 대상물이 존재한다고 판별하므로 오동작을 방지할 수 있다. 또, 제 1 및 제 2 센서TFT(100-1, 100-2)의 양쪽이 검지했을 때는 상기 대상물이 존재하지 않는다고 판별하므로 외광에 의해서 오동작하는 일이 없다. 또한, 제 1 및 제 2 센서TFT(100-1, 100-2)의 어느 쪽도 검지하지 않을 때에는 상기 검출 대상물이 존재하지 않는다고 판별하므로, 반사광도 외광도 없을 때에 대상물이 존재한다고 판별하는 일은 없으며, 오동작을 방지할 수 있다. 따라서, 외광(106)(주로 일광)에 의한 오동작을 방지할 수 있다고 하는 이점이 있다.

또, 본 발명의 광전변환장치에 있어서는, 표시영역(118)을 구성하는 액정표시패널과 공통의 구조를 가지므로, 공통의 TFT기판을 이용해서 표시패널과 일체 형성할 수 있다(대부분 공정을 늘리는 일 없이, 터치센서(120) 부착 표시패널(116)을 제조할 수 있다)는 이점이 있다.

이 경우, 백 라이트(24)도 표시영역(118)의 것과 공통으로 할 수 있다고 하는 이점도 있다.

[제 2 실시형태]

도 6은 본 발명의 제 2 실시형태로서의 광전변환장치의 단면도를 나타낸다. 또한 본 실시형태에 있어서의 광전변환장치에 있어서, 상기 제 1 실시형태에 있어서의 광전변환장치와 같은 부분에 대해서는 같은 참조번호를 붙이고, 그 설명은 생략한다. 또, 도면의 간략화를 위해, 한쌍의 광전변환소자만을 도시한다.

본 제 2 실시형태에 있어서의 광전변환장치는 상기 제 1 실시형태에 있어서의 제 1 및 제 2 센서TFT(100-1, 100-2)에 대신하여 더블 게이트형의 비결정성 실리콘 TFT를 TFT형 광전변환소자(10)로서 이용한 제 1 및 제 2 DG형 TFT센서(130-1, 130-2)를 제 1 및 제 2 광전변환소자로서 구비하는 것이다.

즉, 제 1 영역(A1)에 배치된 제 1 DG형 TFT센서(130-1) 및 제 2 영역(A2)에 배치된 제 2 DG형 TFT센서(130-2)는 각각 투명의 TFT기판(12) 위에 형성된 게이트전극(14 및 15)과, 이 게이트전극(14 또는 15)의 위에 형성된 투명의 절연막(16)과, 이 절연막(16) 위에 상기 게이트전극(14 또는 15)과 대향시켜서 형성된 광전변환부(18)와, 이 광전변환부(18)의 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극(20)과, 이 들 광전변환부(18), 소스전극 및 드레인전극(20)의 상면을 덮는 절연막(17)과, 해당 절연막(17) 위의 상기 광전변환부(18), 소스전극 및 드레인전극(20)에 대응하는 위치에 설치된 투명의 상부 게이트전극(132)으로 구성되는 것이다.

이와 같은 DG형 TFT센서(130-1, 130-2)를 이용한 광전변환장치에 따르면, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 동시에, 2개의 게이트의 제어 타이밍을 어긋나게 함으로써 감도 특성의 제어가 가능하고, 명암의 출력비를 크게 얻을 수 있다는 메리트가 있다.

[제 3 실시형태]

도 7(a)는 본 발명의 제 3 실시형태의 광전변환장치의 구성을 나타내는 평면도이다. 이것은 제 1 센서TFT(100-1)가 배치된 제 1 영역(A1)을 5영역, 제 2 센서TFT(100-2)가 배치된 제 2 영역(A2)을 4영역을 갖는 광전변환장치로서 구성한 경우이며, 도면의 간략화를 위해서, 게이트전극(14 및 15)의 배치만을 나타내고 있다. 또, 도 7(b)는 그 회로구성을 나타내는 도면이며, 도 7(c)는 등가회로를 나타내고 있다.

본 실시형태에 있어서는, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 제 1 영역(A1)에 배치된 제 1 센서TFT(100-1)는 체크무늬형상으로 배치된 13개의 작은 사이즈의 TFT형 광전변환소자(10)로 구성되고, 제 2 영역(A2)에 배치된 제 2 센서TFT(100-2)는 1개의 큰 사이즈의 TFT형 광전변환소자(10)에 의해서 구성되어 있다. 여기에서, 상기 제 1 센서TFT(100-1)를 구성하는 TFT형 광전변환소자(10)와 상기 제 2 센서TFT(100-2)를 구성하는 TFT형 광전변환소자(10)는 상술한 제 1 실시형태에서는 그 구조가 다르고 있었지만, 본 실시형태에서는 사이즈가 다를 뿐으로 동일한 구조를 갖고 있다. 즉, 어느 쪽의 TFT형 광전변환소자(10)도, 투명의 TFT기판(12) 위에 형성된 1개의 게이트전극(14 또는 15)과, 이 게이트전극(14 또는 15)의 위에 형성된 투명의 절연막(16)과, 이 절연막(16) 위에 상기 게이트전극(14 또는 15)과 대향시켜서 형성된 a-Si로 이루어지는 1개의 광전변환부(18)와, 이 광전변환부(18)의 위에 형성된 1개의 소스전극(20) 및 1개의 드레인전극(21)으로 구성되어 있다.

그리고, 상기 제 1 센서TFT(100-1)의 TFT형 광전변환소자(10)는 종횡으로 소자간 영역(134)이 형성되도록 체크무늬형상으로 배치되고, 상기 제 2 센서TFT(100-2)의 TFT형 광전변환소자(10)는 상기 제 1 센서TFT(100-1)의 전체 TFT형 광전변환소자(10)와 전체 소자간 영역(134)을 맞춘 영역에 대응하는 평면 사이즈의 영역을 차지하는 크기로 형성된다. 예를 들면, 상기 제 1 센서TFT(100-1)의 TFT형 광전변환소자(10)의 게이트전극(14)은 0.5mm×0.5mm, 상기 제 2 센서TFT(100-2)의 TFT형 광전변환소자(10)의 게이트전극(15)은 2mm×2mm의 사이즈를 가진다.

도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 상기 5개의 제 1 센서TFT(100-1)의 전체 TFT형 광전변환소자(10)의 드레인전극은 Vd단자(136-1)에 공통 접속되고, 소스전극은 Vs1단자(138)에 공통 접속되며, 게이트전극은 Vg단자(140)에 공통 접속된다. 마찬가지로 상기 4개의 제 2 센서TFT(100-2)의 전체 TFT형 광전변환소자(10)의 드레인전극은 Vd단자(136-2)에 공통 접속되고, 소스전극은 Vs2단자(142)에 공통 접속되며, 게이트전극은 상기 Vg단자(140)에 공통 접속된다. 따라서, 이 광전변환장치의 회로구성은 도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 1개의 제 1 센서TFT(100-1)와 1개의 제 2 센서TFT(100-2)로 이루어지는 것이라고 볼 수 있다.

이와 같은 구성의 광전변환장치에서는 백 라이트(24)로부터 발광된 백 라이트광(26)은 제 1 센서TFT(100-1) 및 제 2 센서TFT(100-2) 사이의 센서간 영역(102)과, 제 1 센서TFT(100-1)의 각 TFT형 광전변환소자(10)의 사이의 소자간 영역(134)으로부터 투명한 상기 TFT기판(12) 및 절연막(16)을 투과하여 투명한 상기 대향기판(22)방향으로 조사된다. 그리고, 해당 대향기판(22)을 투과하여 해당 광전변환장치의 외부로 출사된다. 이 외부로 출사된 백 라이트광(26)은 상기 대향기판(22) 상부에 접촉하고 있는 대상물인 손가락(28)에서 반사되어 반사광(30)으로서 해당 광전변환장치 내로 되돌려진다. 이 반사광(30)은 상기 대향기판(22)을 투과하여 각 센서TFT(100-1, 100-2)에 조사된다.

이 경우, 상기 제 1 센서TFT(100-1)에 관해서는, 백 라이트광(26)은 상기 센서간 영역(102)에 더하여 상기 소자간 영역(134)으로부터도 조사되므로, 반사광(30)은 해당 소자간 영역(134)으로부터 조사된 백 라이트광(26)에 의해서도 얻어진다. 그 때문에, 상기 제 1 센서TFT(100-1)를 구성하는 합계 65개의 TFT형 광전변환소자(10)의 각 광전변환부(18)에 반사광(30)이 입사되게 된다. 따라서, 해당 제 1 센서TFT(100-1)는 광전변환상태로 된다.

이것에 대해서, 상기 제 2 센서TFT(100-2)에 관해서는, 상기 제 1 센서TFT(100-1)와 같은 소자간 영역(134)이 형성되어 있지 않기 때문에, 해당 제 2 센서TFT(100-2)에 조사되는 반사광(30)은 상기 센서간 영역(102)으로부터 조사된 백 라이트광(26)이 손가락(28)에서 반사된 반사광(30)만으로 된다. 따라서, 상기 제 2 센서TFT(100-2)를 구성하는 합계 4개의 TFT형 광전변환소자(10)의 각 광전변환부(18)에는 약간의 반사광(30)밖에 입사되지 않게 되며, 해당 제 2 센서TFT(100-2)는 비광전변환상태로 된다.

따라서, 해당 광전변환장치에 손가락(28)이 접촉하고 있으면, 제 1 센서TFT(100-1)는 광전변환하고, 제 2 센서TFT(100-2)는 광전변환하지 않는 상태가 발생하게 된다.

또, 상기 투명한 대향기판(22)에 손가락(28)이 접촉하고 있지 않고, 일광과 같은 백 라이트광(26)보다도 휘도가 높은 외광(106)이 해당 광전변환장치에 조사된 상태에 있어서는, 그 외광(106)은 상기 대향기판(22)을 투과하여 상기 센서TFT(100-1, 100-2)에 조사된다. 따라서, 이와 같은 경우에는, 상기 제 1 센서TFT(100-1)를 구성하는 합계 65개의 TFT형 광전변환소자(10)의 각 광전변환부(18) 및 상기 제 2 센서TFT(100-2)를 구성하는 합계 4개의 TFT형 광전변환소자(10)의 각 광전변환부(18)의 모두에 외광(106)이 입사되게 된다. 따라서, 제 1 및 제 2 센서TFT(100-1, 100-2)가 2개 모두 광전변환하고 있는 상태가 발생하게 된다.

또, 상기 투명한 대향기판(22)에 손가락(28)이 접촉하고 있지 않고, 외광(106)의 휘도가 낮은 경우에는 상기 제 1 및 제 2 센서TFT(100-1, 100-2)가 2개 모두 광전변환하지 않는 상태로 된다.

그래서, 상술한 제 1 실시형태에서 설명한 바와 같은 2개의 검출회로(108)와, 그들 검출회로(108)의 출력신호(Vout)의 논리 연산을 실행하는 논리회로를 갖는 판별회로로 구성된 판별수단에 의해서 상기 제 1 및 제 2 센서TFT(100-1, 100- 2)의 출력 상태로부터, 상기 투명한 대향기판(22)에 손가락(28)이 접촉하고 있는지 아닌지를 판별할 수 있다. 즉, 상기 Vs1단자(136)를 한쪽의 검출회로(108)의 반전증폭기(114)의 반전입력단자에 접속하고, 상기 Vs2단자(138)를 다른쪽의 검출회로(108)의 반전증폭기(114)의 반전입력단자에 접속하면 좋다.

이와 같이, 본 발명의 제 3 실시형태의 광전변환장치에 따르면, 인접해서 배치한 제 1 광전변환소자로서의 제 1 센서TFT(100-1)와 제 2 광전변환소자로서의 제 2 센서TFT(100-2)로 이루어지는 복수의 광전변환소자에 있어서, 제 1 센서TFT(100-1)가 백 라이트광(26)을 투과시키는 광량은 제 2 센서TFT(100-2)가 백 라이트광(26)을 투과시키는 광량보다도 많아지도록 구성하고 있으므로, 검출 대상물로서의 손가락(28)에서 반사된 반사광(30)은 제 1 센서TFT(100-1)로 광전변환되고, 일광과 같은 외광은 제 1, 제 2 센서TFT(100-1, 100-2)의 양쪽에서 광전변환되는 것이기 때문에, 입사되는 빛의 종류에 따른 출력이 얻어지고, 따라서, 반사광과 같은 신호광과 일광과 같은 외광을 식별할 수 있게 된다.

또, 이와 같은 본 발명의 제 3 실시형태의 광전변환장치를 터치센서(120)로서 사용해서 액정표시패널에 편입하는 것으로, 상술한 제 1 실시형태에서 설명한 바와 같은 표시패널(116)을 형성할 수 있다.

또한 상술한 제 1 센서TFT(100-1)를 구성하는 TFT형 광전변환소자(10)의 사이즈 및 제 2 센서TFT(100-2)를 구성하는 TFT형 광전변환소자(10)의 사이즈는 일례이며, 제 1 센서TFT(100-1)가 검출하는 상기 소자간 영역(134)으로부터의 백 라이트광(26)에 의한 반사광(30)이 대향기판(22)을 경유하여 인접하는 제 2 센서 TFT(100-2)로 새는 일이 없는 크기이면 좋다. 즉, 실제의 광전변환장치에서는, 센서TFT(100-1, 100-2)와 대향기판(22) 사이의 상기 소정의 거리는 수μm정도인데 비하여, 대향기판(22)의 두께(∼1mm 정도)는 매우 크고, 고로 이 대향기판(22)이 광누락의 주요 경로가 된다. 제 1 센서TFT(100-1)를 구성하는 TFT형 광전변환소자(10)의 사이즈가 상기 소정의 거리에 대해서 충분한 크기이면, 이 광누락에 의한 제 2 센서TFT(100-2)로의 반사광의 입사를 방지할 수 있다.

또, 본 제 3 실시형태에 있어서도, 더블 게이트형의 비결정성 실리콘 TFT를 TFT형 광전변환소자(10)로서 이용한 제 1 및 제 2 DG형 TFT센서(130-1, 130-2)를 채용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

이상 실시형태에 의거해서 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지의 범위 내에서 여러 가지의 변형이나 응용이 가능한 것은 물론이다.

예를 들면, 제 1 센서TFT(100-1) 및 제 2 센서TFT(100-2)의 게이트전극(14 및 15)을 백 라이트광(26)을 차단하는 차광층에 겸용했지만, 게이트전극(14 및 15)을 투명한 재료로 형성하고, 게이트전극(14 또는 15)과 백 라이트(24)의 사이에 차광성 재료로 이루어지는 차광층을 게이트전극(14 및 15)과는 별도의 부재로 형성하도록 해도 괜찮다.

또, 제 1 센서TFT(100-1) 및 제 2 센서TFT(100-2)는 게이트전극(14 및 15)이 광전변환부(18)의 아래쪽에 배치되고, 소스전극 및 드레인전극(20)이 광전변환부(18)의 윗쪽에 배치된 역스태거형으로 한 것이었지만, 게이트전극(14 및 15)을 소스전극(20) 및 드레인전극(21)과 마찬가지로 광전변환부(18)의 윗쪽에 배치한 코플래너형으로 하거나, 혹은 정스태거형 또는 역코플래너형으로 하는 것도 가능하다.

또, 상기 제 2 실시형태에서는, 더블 게이트형의 경우를 설명했지만, 보다 많은 게이트전극을 갖는 멀티 게이트형 비결정성 실리콘 TFT를 채용하는 것도 가능하다.

더 나아가서는, 상기 제 1 내지 제 3 실시형태에서는, 광전변환소자를 비결정성 실리콘 TFT로 했지만, 비결정성 실리콘 TFT뿐만이 아니라, 폴리 실리콘 TFT 등의 다른 TFT를 광전변환소자로서 이용해도 좋다. 또, TFT 등의 트랜지스터에 한정하지 않고, 포토다이오드 등의 다른 광전변환소자이어도 좋다.

또, 상기 제 1 내지 제 3 실시형태에서는, 광전변환소자를 제 1 센서TFT(100-1) 또는 제 1 DG형 TFT센서(130-1)와 제 2 센서TFT(100-2) 또는 제 2 DG형 TFT센서(130-2)의 2 종류로 했지만, 3 종류 이상이어도 상관없다.

또한, 검출회로(108)는 도 3에 나타낸 구성에 한정되는 것이 아닌 것은 물론이다. 예를 들면, 상기 검출회로(108)의 발진을 방지하는 목적으로, 반전증폭기(114)의 출력과 콤퍼레이터(112)의 입력의 사이에 완충증폭기(볼티지 폴로워)를 삽입해도 좋다.

도 1(a)는 본 발명의 광전변환장치의 제 1 실시형태의 구성예를 나타내는 단면도이다.

도 1(b)는 도 1(a)에 나타내는 광전변환장치의 평면도이다.

도 2(a)는 도 1(a)에 나타내는 광전변환장치에 있어서, 손가락이 대향기판 위에 접촉되었을 때의 빛의 경로를 설명하기 위한 도면이다.

도 2(b)는 도 1(a)에 나타내는 광전변환장치에 있어서, 강한 외광이 입사했을 때의 빛의 경로를 설명하기 위한 도면이다.

도 2(c) 제 1 실시형태의 광전변환장치의 동작을 정리한 동작표를 나타내는 도면이다.

도 3은 센서TFT의 광전변환/비광전변환의 판정을 실행하는 검출회로의 회로도이다.

도 4는 광전변환장치를 구성하는 센서TFT의 전기적인 접속구성을 나타내는 도면이다.

도 5는 제 1 실시형태에 있어서의 광전변환장치를 복수개, 일체적으로 편입 형성한 TFT-LCD 패널을 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 광전변환장치의 제 2 실시형태의 구성예를 나타내는 단면도이다.

도 7(a)는 본 발명의 제 3 실시형태의 광전변환장치의 구성을 설명하기 위한 5개의 제 1 센서TFT와 4개의 제 2 센서TFT를 갖는 터치센서로서 구성한 경우의 게 이트전극의 배치예를 나타내는 도면이다.

도 7(b)는 도 7(a)에 나타내는 광전변환장치의 회로구성을 나타내는 도면이다.

도 7(c)는 도 7(a)에 나타내는 광전변환장치의 등가회로를 나타내는 도면이다.

도 8은 종래의 TFT형 광전변환장치의 광-전기특성을 나타내는 도면이다.

도 9는 종래의 TFT형 광전변환장치의 구조를 나타내는 도면이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: TFT형 광전변환소자 12, 128: TFT기판

14: 게이트전극(제 1 차광층) 15: 게이트전극(제 2 차광층)

16: 절연막 18: 광전변환부

20: 소스전극 21: 드레인전극

22: 대향기판(재치층) 24: 백 라이트(광출사 부재)

26: 백 라이트광 28: 손가락

30: 반사광 100: 센서TFT

100-1: 제 1 센서TFT(제 1 광전변환소자)

100-2: 제 2 센서TFT(제 2 광전변환소자)

102: 센서간 영역 104: 슬릿(투광부)

106: 외광 108: 검출회로

110: 전류-전압변환회로 112: 콤퍼레이터

114: 반전증폭기 116: 표시패널

118: 표시영역 120: 터치센서

122: 터치패널영역 124: 표시용 액정드라이버

126: 센서 드라이버 130-1, 130-2: DG형 TFT센서

132: 상부 게이트전극 134: 소자간 영역

136-1, 136-2: Vd단자 138: Vs1단자

140: Vg단자 142: Vs2단자

Vs1: 제 1 소스배선 Vs2: 제 2 소스배선

Claims

제 1 광전변환소자와 제 2 광전변환소자가 배치된 광전변환소자 어레이;

상기 광전변환소자 어레이의 하면측에 배치되고, 상기 광전변환소자 어레이측을 향하여 빛을 출사하는 광출사부재; 및

상기 제 1 광전변환소자로부터의 출력전압과 상기 제 2 광전변환소자로부터의 출력전압의 차에 의거하여 상기 광전변환소자 어레이의 상면측에 검출대상물이 가려져 있는지 아닌지를 판별하는 판별수단을 구비하고,

상기 제 1 광전변환소자와 상기 제 2 광전변환소자 각각은 상기 광전변환소자 어레이의 상면측에 가려진 상기 검출대상물에 의해 반사된 상기 광출사부재으로부터의 빛이 반사광으로서 입사되는 광전변환층을 구비하고,

상기 광전변환소자 어레이는,

상기 제 2 광전변환소자에 있어서의 상기 광전변환층에 입사되는 상기 반사광의 광량보다 상기 제 1 광전변환소자에 있어서의 상기 광전변환층에 입사되는 상기 반사광의 광량이 적어지도록 상기 광출사부재로부터의 빛을 차광하는 차광층이 각각의 상기 광전변환층보다 하층측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 광전변환소자 및 상기 제 2 광전변환소자는 게이트전극, 소스전극 및 드레인전극을 갖는 박막 트랜지스터형 광전변환소자를 갖고,

상기 차광층은 상기 제 1 광전변환소자에 있어서의 게이트전극 또는 상기 제 2 광전변환소자에 있어서의 게이트전극을 겸하고 있는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 광전변환소자는

서로의 광전변환층이 분리된 복수의 박막 트랜지스터형 광전변환소자를 갖고,

상기 차광층은 상기 제 1 광전변환소자에 있어서의 서로 인접하는 광전변환층간에 대응하는 영역에, 상기 광전변환소자 어레이의 하면측보다 상기 광전변환소자 어레이측을 향하는 빛을 투과시키는 슬릿이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 3 항에 있어서,

상기 제 1 광전변환소자는

복수의 상기 박막 트랜지스터형 광전변환소자의 소스전극이 서로 접속되는 동시에, 복수의 상기 박막 트랜지스터형 광전변환소자의 드레인전극이 서로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 4 항에 있어서,

복수의 상기 박막 트랜지스터형 광전변환소자의 상기 소스전극 및 상기 드레인전극은 상기 슬릿을 통과한 빛의 적어도 일부가 상기 소스전극간 또는 상기 드레인전극간을 투과가능하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 광전변환소자는 각각이 서로 동등한 간격으로 되도록 복수 형성되고,

상기 제 2 광전변환소자는 각각이 서로 동등한 간격으로 되도록 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 6 항에 있어서,

상기 제 1 광전변환소자와 상기 제 2 광전변환소자가 서로 번갈아 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 2 광전변환소자는

서로의 광전변환층이 분리된 복수의 박막 트랜지스터형 광전변환소자를 갖고,

상기 차광층은 상기 제 2 광전변환소자에 있어서의 서로 인접하는 광전변환층간에 대응하는 영역을 차광하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 광전변환소자와 상기 제 2 광전변환소자는 상기 광전변환소자 어레이의 상면측에 상기 검출대상물이 가려져 있지 않을 때에 상기 광전변환소자 어레이의 위쪽측으로부터 상기 광전변환층에 입사되는 빛의 광량이 상기 제 1 광전변환소자와 상기 제 2 광전변환소자의 사이에서 동등하게 되는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 1 항에 있어서,

상기 판별수단은

상기 제 1 광전변환소자로부터의 출력전압이 상기 제 2 광전변환소자로부터의 출력전압보다 클 때에 상기 광전변환소자 어레이의 상면측에 상기 검출대상물이 가려져 있다고 판별하고,

상기 제 1 광전변환소자로부터의 출력전압과 상기 제 2 광전변환소자로부터의 출력전압이 동등할 때에 상기 광전변환소자 어레이의 상면측에 상기 검출대상물이 가려져 있지 않다고 판별하는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 광전변환소자는 서로의 광전변환층이 분리된 복수의 박막 트랜지스터형 광전변환소자를 갖고,

상기 제 2 광전변환소자는 서로의 광전변환층이 분리된 복수의 박막 트랜지스터형 광전변환소자를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 11 항에 있어서,

상기 제 2 광전변환소자에 있어서의 박막 트랜지스터형 광전변환소자의 수가 상기 제 1 광전변환소자에 있어서의 박막 트랜지스터형 광전변환소자의 수보다 적은 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 광전변환소자에 있어서의 박막 트랜지스터형 광전변환소자 및 상기 제 2 광전변환소자에 있어서의 박막 트랜지스터형 광전변환소자는 비결정성 실리콘 박막 트랜지스터로 형성되는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 13 항에 있어서,

상기 제 1 광전변환소자에 있어서의 박막 트랜지스터형 광전변환소자 및 상기 제 2 광전변환소자에 있어서의 박막 트랜지스터형 광전변환소자는 더블 게이트형 비결정성 실리콘 박막 트랜지스터로 형성되는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
복수의 박막 트랜지스터형 광전변환소자를 갖는 제 1 광전변환소자가 복수개 배열된 제 1 영역;

적어도 1개의 박막 트랜지스터형 광전변환소자를 갖는 제 2 광전변환소자가 복수개 배열된 제 2 영역;

상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역을 향하여 빛을 출사하는 광출사부재;

상기 제 1 영역과 상기 광출사부재의 사이에 설치된 제 1 차광층;

상기 제 2 영역과 상기 광출사부재의 사이에 설치되고, 상기 제 1 차광층보다 큰 면적을 갖는 제 2 차광층; 및

상기 제 1 광전변환소자에 있어서의 상기 박막 트랜지스터형 광전변환소자의 각 소스전극을 접속하는 제 1 소스배선 및 상기 제 2 광전변환소자에 있어서의 상기 박막 트랜지스터형 광전변환소자의 소스전극에 접속된 제 2 소스배선에 접속되고, 상기 제 1 소스배선으로부터의 입력신호와 상기 제 2 소스배선으로부터의 입력신호의 차에 의거하여, 상기 광출사부재와의 사이에 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역이 개재하도록 가려진 검출대상물의 유무를 판별하는 판별회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 15 항에 있어서,

상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 동일한 사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 15 항에 있어서,

상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역은 매트릭스형상으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 17 항에 있어서,

상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역은 서로 번갈아 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 15 항에 있어서,

상기 제 2 광전변환소자에 있어서의 상기 박막 트랜지스터형 광전변환소자는 1개인 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 19 항에 있어서,

상기 제 2 차광층은 상기 박막 트랜지스터형 광전변환소자의 게이트전극이며, 상기 제 2 영역의 전체 영역에 대응하는 사이즈인 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
광전변환부를 갖는 제 1 광전변환소자가 배치된 제 1 영역과 광전변환부를 갖는 제 2 광전변환소자가 배치된 제 2 영역을 갖는 광전변환소자 어레이;

상기 광전변환소자 어레이의 하면측에 배치되고, 상기 광전변환소자 어레이측을 향하여 빛을 출사하는 광출사부재;

상기 광전변환소자 어레이의 하면측에 배치된 대향기판;

상기 제 1 광전변환소자의 광전변환부와 상기 광출사부재의 사이에 설치된 제 1 차광층;

상기 제 2 광전변환소자의 광전변환부와 상기 광출사부재의 사이에 설치되고, 상기 제 1 차광층보다 큰 면적을 갖는 제 2 차광층; 및

상기 대향기판과 상기 광전변환소자 어레이의 사이에 배치된 액정과,

상기 제 1 광전변환소자로부터의 출력전압과 상기 제 2 광전변환소자로부터의 출력전압의 차에 의거하여, 상기 광출사부재와의 사이에 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역이 개재하도록 상기 대향기판의 상면측에 가려진 검출대상물의 유무를 판별하는 판별회로를 구비하며,

상기 광출사부재로부터 상기 광전변환소자 어레이측을 향하여 출사한 빛이, 상기 제 1 영역을 투과하는 광량은 상기 제 2 영역을 투과하는 광량보다도 많은 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
표시영역과 터치패널영역을 갖는 표시패널은,

TFT기판;

상기 TFT기판의 이면측에 배치된 광출사부재;

상기 TFT기판의 표면측에 이간 대향해서 배치된 대향기판; 및

상기 표시영역에 대응하는 상기 TFT기판과 상기 대향기판의 사이에, 화소전극과, 상기 화소전극에 접속된 스위칭소자와, 상기 스위칭소자를 덮어서 배치된 액정이 설치되어 있고,

상기 터치패널영역에 대응하는 상기 TFT기판과 상기 대향기판의 사이에, 광전변환부를 갖는 제 1 광전변환소자가 배치된 제 1 영역과 광전변환부를 갖는 제 2 광전변환소자가 배치된 제 2 영역을 갖는 광전변환소자 어레이와, 상기 제 1 광전변환소자의 광전변환부와 상기 광출사부재의 사이에 설치된 제 1 차광층과, 상기 제 2 광전변환소자의 광전변환부와 상기 광출사부재의 사이에 설치되며 상기 제 1 차광층보다 큰 면적을 갖는 제 2 차광층이 설치되어 있고,

상기 제 1 광전변환소자로부터의 출력전압과 상기 제 2 광전변환소자로부터의 출력전압의 차에 의거하여, 상기 광출사부재와의 사이에 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역이 개재하도록 상기 대향기판의 상면측에 가려진 검출대상물의 유무를 판별하는 판별수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제 22 항에 있어서,

상기 제 1 광전변환소자 및 상기 제 2 광전변환소자는 게이트전극, 소스전극 및 드레인전극을 갖는 박막 트랜지스터형 광전변환소자를 가지며, 상기 제 1 차광층 및 상기 제 2 차광층은 각각 상기 제 1 광전변환소자 및 상기 제 2 광전변환소자의 게이트전극인 것을 특징으로 하는 표시패널.
제 23 항에 있어서,

상기 제 1 광전변환소자는 복수의 상기 박막 트랜지스터형 광전변환소자를 갖고, 상기 각 박막 트랜지스터형 광전변환소자의 게이트전극은 인접하는 상기 각 박막 트랜지스터형 광전변환소자 사이에 분리된 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제 24 항에 있어서,

상기 제 1 광전변환소자는 인접하는 상기 박막 트랜지스터형 광전변환소자의 소스전극 및 드레인전극이 서로 접속되고, 또한, 상기 게이트전극의 분리된 영역 위에 상기 광출사부재의 빛을 투과하는 슬릿을 갖는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제 24 항에 있어서,

상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 동일한 면적이며, 상기 제 1 영역에 배치된 상기 박막 트랜지스터형 광전변환소자의 수는 상기 제 2 영역에 배치된 상기 박막 트랜지스터형 광전변환소자의 수보다도 많은 것을 특징으로 하는 표시패널.
제 22 항에 있어서,

상기 판별수단은

상기 제 1 광전변환소자로부터의 출력전압이 상기 제 2 광전변환소자로부터의 출력전압보다 클 때에 상기 대향기판의 상면측에 검출대상물이 가려져 있다고 판별하고,

상기 제 1 광전변환소자로부터의 출력전압과 상기 제 2 광전변환소자로부터의 출력전압이 동등할 때에 상기 대향기판의 상면측에 검출대상물이 가려져 있지 않다고 판별하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제 1 광전변환소자와 제 2 광전변환소자가 배치된 광전변환소자 어레이;

상기 광전변환소자 어레이의 하면측보다 상기 광전변환소자 어레이측을 향하여 빛을 출사하는 광출사부재; 및

상기 제 1 광전변환소자로부터의 출력전압과 상기 제 2 광전변환소자로부터의 출력전압의 차에 의거하여 상기 광전변환소자 어레이의 상면측에 설치된 접촉면에 검출대상물이 접촉해 있는지 아닌지를 판별하는 판별수단을 구비하고,

상기 제 1 광전변환소자와 상기 제 2 광전변환소자는 각각 상기 접촉면에 접촉한 검출대상물에 의해 반사된 상기 광출사부재으로부터의 빛이 반사광으로서 입사되는 광전변환층을 갖고,

상기 광전변환소자 어레이는

상기 제 2 광전변환소자에 있어서의 상기 광전변환층에 입사되는 상기 반사광의 광량보다도 상기 제 1 광전변환소자에 있어서의 상기 광전변환층에 입사되는 상기 반사광의 광량이 적어지도록 상기 광출사부재으로부터의 광을 차광하는 차광층이 상기 각 광전변환층보다 하층측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
제 28 항에 있어서,

상기 판별수단은

상기 제 1 광전변환소자로부터의 출력전압이 상기 제 2 광전변환소자로부터의 출력전압보다 클 때에 상기 접촉면에 검출대상물이 접촉되어 있다고 판별하고,

상기 제 1 광전변환소자로부터의 출력전압과 상기 제 2 광전변환소자로부터의 출력전압이 동등할 때에 상기 접촉면에 검출대상물이 접촉되어 있지 않다고 판별하는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.