光検出装置及び表示装置
【課題】透光性基板下のバックライトからの迷光が光電変換素子へ入射するのを防止しながら、光電変換素子へ入射する光の光量を増加させる。
【解決手段】透光性基板上の光電変換素子上を覆うカラーフィルターと、隣接する画素の光電変換素子上を覆うカラーフィルターが、側面で光の進行方向に対して重なることにより遮光膜を形成する。また、カラーフィルター上にマイクロレンズを設けることで、本来、感知されない光を光電変換素子上に集光させることにより、光変換素子へ入射する光量を増加させる。
【解決手段】透光性基板上の光電変換素子上を覆うカラーフィルターと、隣接する画素の光電変換素子上を覆うカラーフィルターが、側面で光の進行方向に対して重なることにより遮光膜を形成する。また、カラーフィルター上にマイクロレンズを設けることで、本来、感知されない光を光電変換素子上に集光させることにより、光変換素子へ入射する光量を増加させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一はフォトダイオードを有する光検出装置及びフォトダイオードを有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は光センサを用いた入力機能を有する液晶表示装置を開示している。具体的には、透光性基板上にスイッチング素子及び光電変換素子を有し、透光性基板の厚さを７０μｍ−１００μｍにしている。この厚さを有する透光性基板は透光性基板下のバックライトからの迷光が光電変換素子へ入射するのを防止する。一方、光電変換素子上の検出物からの光は光電変換素子へ入射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０６９０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光電変換素子（フォトダイオード）は入射する光量が多ければ、検出感度が高くなる。しかしながら、フォトダイオードを表示部に形成する場合、開口率との兼ね合いにより、フォトダイオードの受光部の面積を大きくするのは困難である。そのため、フォトダイオードへ入射する光量を十分に確保することは難しく、光検出感度を高くすることは困難である。また、バックライトからの光や、検出物からの光の一部（斜光）が光電変換素子に入射する場合には、本来検出すべき光以外の光も検出することになり、光電変換素子の光検出精度は低下する。
【０００５】
上記の課題を鑑みて、本発明の一態様は、フォトダイオードへ入射する光量を増加させつつ、バックライトからのフォトダイオードへの光（迷光）の入射を防止し、検出物からのフォトダイオードへの斜光（迷光）の入射を防止できる構成を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、透光性基板上の第１の遮光層と、第２の遮光層と、第１の遮光層上の第１のフォトダイオードと、第２の遮光層上の第２のフォトダイオードと、第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、を有し、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、第１のカラーフィルター及び第２のカラーフィルターからなる第３の遮光層を有し、第１のフォトダイオード及び第２のフォトダイオード上には、レンズが設けられている光検出装置である。
【０００７】
本発明の光検出装置の一は、透光性基板上の第１のフォトダイオードおよび第２のフォトダイオードと、第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、第１のカラーフィルター上に設けられた第１のマイクロレンズと、第２のカラーフィルター上に設けられた第２のマイクロレンズとを有し、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、第１のカラーフィルター及び第２のカラーフィルターからなる遮光層が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の光検出装置の一は、透光性基板上の第１のフォトダイオードおよび第２のフォトダイオードと、第１のフォトダイオード上に設けられた第１のマイクロレンズと、第２のフォトダイオード上に設けられた第２のマイクロレンズと、第１のマイクロレンズ上を覆う第１のカラーフィルターと、第２のマイクロレンズ上を覆う第２のカラーフィルターとを有し、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、第１のカラーフィルター及び第２のカラーフィルターからなる遮光層が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の光検出装置の一は、透光性基板上の、第１の遮光層及び第２の遮光層と、透光性基板、第１の遮光層及び第２の遮光層上に接して設けられた透光性絶縁膜と、第１の遮光層上に、透光性絶縁膜を介して設けられた第１のフォトダイオードと、第２の遮光層上に、透光性絶縁膜を介して設けられた第２のフォトダイオードと、第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、第１のカラーフィルター上に設けられた第１のマイクロレンズと、第２のカラーフィルター上に設けられた第２のマイクロレンズとを有し、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間では、第１のカラーフィルターと第２のカラーフィルターとが、隣接して第３の遮光層が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光検出装置の一は、透光性基板上の、第１の遮光層及び第２の遮光層と、透光性基板、第１の遮光層及び第２の遮光層上に接して設けられた透光性絶縁膜と、第１の遮光層上に、透光性絶縁膜を介して設けられた第１のフォトダイオードと、第２の遮光層上に、透光性絶縁膜を介して設けられた第２のフォトダイオードと、第１のフォトダイオード上に設けられた第１のマイクロレンズと、第２のフォトダイオード上に設けられた第２のマイクロレンズと、第１のマイクロレンズ上を覆う第１のカラーフィルターと、第２のマイクロレンズ上を覆う第２のカラーフィルターとを有し、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間では、第１のカラーフィルターと第２のカラーフィルターとが、隣接して第３の遮光層が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の表示装置の一は、バックライトと、バックライト上の第１の透光性基板と、第１の透光性基板上の液晶層と、液晶層上の第２の透光性基板と、第２の透光性基板上の第１の遮光層と、第２の遮光層と、第１の遮光層上の第１のフォトダイオードと、第２の遮光層上の第２のフォトダイオードと、第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、第１のカラーフィルター上に設けられた第１のマイクロレンズと、第２のカラーフィルター上に設けられた第２のマイクロレンズとを有し、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、第１のカラーフィルター及び第２のカラーフィルターからなる第３の遮光層を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の表示装置の一は、第１の透光性基板と、第１の透光性基板上の発光層と、発光層上の第２の透光性基板と、第１の遮光層上の第１のフォトダイオードと、第２の遮光層上の第２のフォトダイオードと、第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、第１のカラーフィルター上に設けられた第１のマイクロレンズと、第２のカラーフィルター上に設けられた第２のマイクロレンズとを有し、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、第１のカラーフィルター及び第２のカラーフィルターからなる第３の遮光層を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
画素部に、適正な焦点を有するマイクロレンズを形成することで、マイクロレンズを透過した光が、それぞれのフォトダイオード上に集光されるため、弱い入射光強度でも高い感度で検出することができる。また、集光量の増加によって、フォトセンサの面積を削減し、回路面積を縮小することも可能となる。
【００１４】
また、焦点がフォトダイオード上にない光（迷光）を、カラーフィルターからなる遮光層によって遮光する。すなわち、第１のフォトダイオード上からの斜光は第３の遮光層によって遮光され、第２のフォトダイオード上からの斜光は第３の遮光層によって遮光される。そのため、第１のフォトダイオードは第２のフォトダイオード上の光を、第２のフォトダイオードは第１のフォトダイオード上の光をそれぞれ検知しない。第１のフォトダイオード及び第２のフォトダイオードは検出すべき光を正確に検出することができ、第１のフォトダイオード及び第２のフォトダイオードの光検出感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一態様の実施の形態１を説明する断面図である。
【図２】本発明の一態様の実施の形態１を説明する断面図である。
【図３】本発明の一態様の実施の形態１を説明する断面図である。
【図４】本発明の一態様の実施の形態１を説明する断面図である。
【図５】本発明の一態様の実施の形態１を説明する断面図である。
【図６】本発明の一態様の実施例１を説明する断面図である。
【図７】本発明の一態様の実施例１を説明する上面図である。
【図８】本発明の一態様の実施例２を説明する断面図である。
【図９】本発明の一態様の実施例３を説明する応用例を示す図である。
【図１０】本発明の一態様の実施例４を説明する応用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態および実施例を説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及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。従って、本実施の形態および実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
本発明の一態様である光検出装置を示す（図１（Ａ））。図１（Ａ）は光検出装置の断面図である。
【００１８】
本発明の一態様である光検出装置は、透光性の基板１上に、第１の遮光層２と、第２の遮光層３とを有し、第１の遮光層２上の第１のフォトダイオード４と、第２の遮光層３上の第２のフォトダイオード５とを有し、第１のフォトダイオード４を覆う第１のカラーフィルター６と、第２のフォトダイオード５を覆う第２のカラーフィルター７とを有する。第１のフォトダイオード４と第２のフォトダイオード５との間には、第１のカラーフィルター６及び第２のカラーフィルター７からなる第３の遮光層８を有する。第１のカラーフィルター６及び第２のカラーフィルター７上に第３の透光性絶縁膜１３を介してマイクロレンズ９を有する。
【００１９】
フォトダイオード上に光を集めるため、マイクロレンズ９として、屈折率が周囲よりも大きい材料で平凸レンズを形成する。あるいは、２つのシリンドリカルレンズを直交するように並べることでマイクロレンズを形成してもよい。また、屈折率が周囲よりも小さい材料を用いる場合、凹レンズにするとよい。
【００２０】
マイクロレンズを形成するときにレンズが各々の画素の全面を覆うようにすると、開口部から射出されるバックライトの光の光路が変わるため、表示画像の乱れにつながる。表示画像に悪影響を及ぼさないために、フォトダイオードの直上にのみマイクロレンズ９を形成することが好ましい。
【００２１】
マイクロレンズ９は形状や材料を適宜選ぶことにより、最適な焦点距離に設定することができる。第１のフォトダイオード４または第２のフォトダイオード５が焦点と重なるように、第２の透光性絶縁膜１２、第３の透光性絶縁膜１３、カラーフィルターの膜厚を調節する。
【００２２】
なお、マイクロレンズはカラーフィルターの下に形成しても良い（図１（Ｂ））。その場合、焦点距離に応じて、第２の透光性絶縁膜１２の膜厚を適宜調節するとよい。
【００２３】
第３の遮光層８は第１のカラーフィルター６と第２のカラーフィルター７とを隣接して形成する。すなわち第１のカラーフィルター６の一方の端部は第２のカラーフィルター７の一方の端部と、隣接する。隣接した部分が第３の遮光層８となる。
【００２４】
第１のフォトダイオード４の第３の遮光層８が設けられている側と反対側には第３のカラーフィルター１０及び第１のカラーフィルター６からなる第４の遮光層１５が設けられていてもよい。第３のカラーフィルター１０の一方の端部は第１のカラーフィルター６の他方の端部と隣接し、この接する部分が第４の遮光層１５となる。また、第２のフォトダイオード５の第３の遮光層８が設けられている側と反対側には、第３のカラーフィルター１０及び第２のカラーフィルター７からなる第５の遮光層１６が設けられていてもよい。第３のカラーフィルター１０の一方の端部は第２のカラーフィルター７の他方の端部と隣接し、この隣接する部分が第５の遮光層１６となる。
【００２５】
基板１、第１の遮光層２及び第２の遮光層３上に接して第１の透光性絶縁膜１１を形成してもよい。第１の遮光層２上に第１の透光性絶縁膜１１を介して第１のフォトダイオード４を形成し、第２の遮光層３上に第１の透光性絶縁膜１１を介して第２のフォトダイオード５を形成してもよい。第３の遮光層８は第１の透光性絶縁膜１１に接するように形成してもよい。
【００２６】
第１の透光性絶縁膜１１、第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５上に第２の透光性絶縁膜１２を形成してもよい。第１のフォトダイオード４上に第２の透光性絶縁膜１２を介して第１のカラーフィルター６を形成し、第２のフォトダイオード５上に第２の透光性絶縁膜１２を介して第２のカラーフィルター７を形成してもよい。
【００２７】
本発明の一態様である光検出装置を用いた光検出方法について説明する（図２）。透光性を有する基板１下のバックライト２０から放出された光２１が基板１及び第１のカラーフィルター６または第２のカラーフィルター７を通って被検出部２２で反射される。被検出部２２で反射された光２３及び光２４は、マイクロレンズにより集光されて第１のフォトダイオード４で検出される。また、被検出部２２で反射された光２５及び光２６は、マイクロレンズにより集光されて第２のフォトダイオード５で検出される。
【００２８】
なお、反射された光２４および２６は、マイクロレンズがなければ、第１のフォトダイオード４または第２のフォトダイオード５に入射しないため検出されない。しかし、本実施の形態の構成をもちいることにより、マイクロレンズ９によりフォトダイオード上へ集光され、光２４及び２６は、第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５でそれぞれ検出することができる。
【００２９】
バックライトからの光２１の一部は第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５へ向かう光２７となる。しかし光２７は第１の遮光層２及び第２の遮光層３によって吸収又は反射される。したがって光２７は第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５に入射されず、検出されない。一方、特許文献１の構成では第１の遮光層２及び第２の遮光層３が設けられていないため、光２７は第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５により検出される可能性がある。
【００３０】
被検出部２２からの反射光の一部は光２８、２９となる。光２８、２９は斜光である。光２８は第２のフォトダイオード５へ斜め方向から向かう光であり、光２９は第１のフォトダイオード４へ斜め方向から向かう光である。しかし光２８は第３の遮光層８により遮光され、第２のフォトダイオード５に入射されず、検出されない。また光２９は第３の遮光層８により遮光され、第１のフォトダイオード４に入射されず、検出されない。一方、特許文献１の構成では第３の遮光層８が設けられていないため、光２８は第２のフォトダイオード５で検出され、光２９は第１のフォトダイオード４で検出されてしまう。
【００３１】
第１のフォトダイオード４と第２のフォトダイオード５との間の第３の遮光層８は第１のカラーフィルター６と第２のカラーフィルター７とが、隣接することで形成されている。第３の遮光層８を金属膜や黒色材料や黒色微粒子を分散した樹脂膜から形成することも可能である。しかしその場合、作製工程が大幅に増加してしまう。本発明の一態様では第１のカラーフィルター６と第２のカラーフィルター７とを重ねて第３の遮光層を形成するので作製工程を増加させることはない。また第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７及び第３のカラーフィルター１０によって光２１をカラー化させることができるので、カラーセンサーとして利用することができる。
【００３２】
第１の透光性絶縁膜１１上に接して第１のフォトダイオード４と第２のフォトダイオード５とを形成し、第３の遮光層を第１の透光性絶縁膜１１上に接して形成すると、斜光２８、２９を確実に遮光することができる。
【００３３】
以下では光検出装置の各構成について説明する。
【００３４】
基板１は、可視光に対する透光性を有し、その膜厚は１０μｍ乃至２００μｍが好ましい。例えば可撓性及び可視光に対する透光性を有するプラスチック基板、可視光に対する透光性を有する無機材料基板を用いることができる。プラスチック基板としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表されるポリエステル、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリイミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂などが挙げられる。無機材料基板としては、ガラス、石英基板などが挙げられる。
【００３５】
第１の遮光層２はバックライト２０からの光２７が第１のフォトダイオード４に入射されるのを防止する。第２の遮光層３はバックライト２０からの光２７が第２のフォトダイオード５に入射されるのを防止する。第１の遮光層２、第２の遮光層３は島状にすることができる。第１の遮光層２、第２の遮光層３は遮光可能な材料を用いて、スパッタリング法、ＣＶＤ法または塗布法により形成する。遮光可能な材料としては、例えばクロムを主成分とする材料、カーボンブラックを含有する樹脂または二酸化チタンよりも酸化数が小さい低次酸化チタンなどの黒色顔料を含む樹脂を用いることができる。
【００３６】
第１のフォトダイオード４は、被検出部２２で反射し、マイクロレンズにより集光された光２３および光２４を検出する。また、第２のフォトダイオード５は、被検出部２２で反射し、マイクロレンズにより集光された光２５及び光２６を検出する。
【００３７】
第１のフォトダイオード４、第２のフォトダイオード５はｐｉｎダイオード（図３（Ｂ）または（Ｃ））又はｐｎダイオード（図４）である。第１のフォトダイオード４、第２のフォトダイオード５は半導体膜を用いて形成される。ｐｉｎダイオードはｐ型の導電性を有する領域（ｐ層３１）と、ｉ型の導電性を有する領域（ｉ層３２）と、ｎ型の導電性を有する領域（ｎ層３３）とを有している。ｐｎダイオードはｐ層３１とｎ層３３とを有している。ｐ層３１、ｎ層３３、ｉ層３２はシリコンなどの半導体膜やＺｎＯなどを含む酸化物半導体膜を用いて形成する。半導体膜は非晶質、微結晶、結晶質、単結晶のいずれでもよい。
【００３８】
第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７、第３のカラーフィルター１０はそれぞれ赤、青、緑のいずれかの光を透過するカラーフィルターである。異なるカラーフィルターを光の進行方向に対して２つ以上重ねると、透過する可視光は非常に少なくでき、遮光膜として機能する。また、カラーフィルターは、バックライト２０からの光２１をカラー化する。カラー化された光は被検出部２２により反射され、光２３乃至光２６、光２８および光２９となる。
【００３９】
光２３、２４は第１のカラーフィルター６を通って、第１のフォトダイオード４により検出される。光２５、２６は第２のカラーフィルター７を通って、第２のフォトダイオード５により検出される。第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７はそれぞれ第１のフォトダイオード４、第２のフォトダイオード５を覆っている。
【００４０】
第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７、第３のカラーフィルター１０は顔料を分散させたアクリル系樹脂などの有機樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィを用いて選択的に形成する。または顔料を分散させたポリイミド系樹脂を塗布した後、エッチングを用いて選択的に形成することもできる。或いは、インクジェットなどの液滴吐出法を用いることで、選択的に形成することもできる。
【００４１】
第３の遮光層８は被検出部２２からの反射光のうちの斜光２８及び斜光２９が、それぞれ第２のフォトダイオード５、第１のフォトダイオード４に検出されるのを防止する。第１のフォトダイオード４と第２のフォトダイオード５との間の第３の遮光層８は上述のように第１のカラーフィルター６と第２のカラーフィルター７とを、光の進行方向に対して重なるように作製する。第１のカラーフィルター６及び第２のカラーフィルター７の一方を選択的に形成した後、第１のカラーフィルター６及び第２のカラーフィルター７の他方を、第１のカラーフィルター６と第２のカラーフィルター７とが、斜光２８及び斜光２９の進行方向に対して重なるように選択的に形成する。
【００４２】
第１の透光性絶縁膜１１は、基板１に含まれるＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５中に拡散し、特性に悪影響を及ぼすのを防ぐ。第１の透光性絶縁膜１１は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の絶縁性を有する材料を用いて形成する。
【００４３】
第１の透光性絶縁膜１１上に、第１のフォトダイオード４、第２のフォトダイオード５及び第３の遮光層８を接して形成することにより、斜光２８、斜光２９がそれぞれ第１のフォトダイオード４、第２のフォトダイオード５により検出されるのを確実に防止することができる。
【００４４】
第２の透光性絶縁膜１２、及び第３の透光性絶縁膜１３は、外部よりＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５中に拡散し、特性に悪影響を及ぼすのを防ぐ。プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、珪素膜、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜や、平坦性の高い有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層または積層して形成する。なお、第２の透光性絶縁膜１２、第３の透光性絶縁膜１３は、上部にマイクロレンズを形成するため、平坦性が高いものが好ましい。
【００４５】
マイクロレンズは、被検出部２２からの反射光をフォトダイオードに集光させる。フォトダイオードに入射する光量が増加するため、フォトダイオードの検出感度を高めることができる。
【００４６】
マイクロレンズを形成する材料は、透過率が高くて、加工しやすいものであればよい。珪素膜、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜などの無機膜や、樹脂などをもちいることができる。また、層間にレンズ状の空洞を設け、大気を充填しても、真空でもよい。凸レンズとする場合は、積層する材料と相対屈折率が高くなる（１．０よりも大きい）ように材料を選択する。凹レンズとする場合は、積層する材料と相対屈折率が低くなる（１．０より小さい）ように材料を選択する。
【００４７】
例えば、樹脂で形成する場合において、フォトリソグラフィにより円柱状のフォトレジストパターンを作製した後、基板を加熱してレジストを流動させ、表面張力によりレンズ形状をリフロー法により形成する。また、インクジェットプリンタヘッドを利用して微量の樹脂材料を所定の位置に滴下し、表面張力によりレンズ形状を作製してもよい。
【００４８】
電子ビームによる描画を行い、材料を部分的に溶融して誘電率を変えることにより形成することもできる。また、レンズを対向基板側に作製する場合は、ガラスに球面レンズ形状（曲率半径は規定値）を形成し、もう一枚のガラスと貼り合わせることでレンズを形成することができる。
【００４９】
以下では光検出装置の作製方法を説明する。
【００５０】
基板１上に遮光可能な材料を用いて、スパッタリング法、ＣＶＤ法または塗布法により遮光膜を形成する（図示しない）。遮光膜をフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて加工して、第１の遮光層２及び第２の遮光層３を形成する（図３（Ａ））。基板１上に、遮光可能な材料を液滴吐出法により選択的に塗布して第１の遮光層２及び第２の遮光層３を形成してもよい。基板１上には透光性の絶縁膜を形成し、該絶縁膜上に第１の遮光層２及び第２の遮光層３を形成してもよい。
【００５１】
基板１、第１の遮光層２及び第２の遮光層３上に第１の透光性絶縁膜１１をスパッタリング法、ＣＶＤ法または塗布法により形成する（図３（Ａ））。第１の透光性絶縁膜１１は単層膜でもよいし、積層膜でもよい。
【００５２】
第１の透光性絶縁膜１１上に第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５を形成する（図３（Ａ））。
【００５３】
第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５はｐｉｎダイオード又はｐｎダイオードである。ｐｉｎ型ダイオードは横型接合タイプ（図３（Ｂ））でも縦型接合タイプ（図３（Ｃ））でもよい。またｐｎ型ダイオードも同様に横型接合タイプ（図４（Ａ））でも縦型接合タイプ（図４（Ｂ））でもよい。横型接合タイプは、半導体膜にｐ層３１、ｉ層３２、ｎ層３３を、イオンドーピング等を用いて形成する。縦型接合タイプはｐ層３１をｐ型半導体膜で形成し、ｉ層３２をｉ型半導体膜で形成し、ｎ層３３をｎ型半導体膜で形成する。逆にｎ層３３を形成し、ｉ層３２を形成し、ｐ層３１を形成してもよい。ｐ層３１、ｎ層３３にはそれぞれ取り出し電極を設ける（図示しない）。
【００５４】
第１の透光性絶縁膜１１、第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５上に透光性の絶縁膜を形成する（図示しない）。当該絶縁膜をフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて加工して、第２の透光性絶縁膜１２を形成する（図５（Ａ））。第１のフォトダイオード４と第２のフォトダイオード５との間には、第１のカラーフィルター６及び第２のカラーフィルター７を重ねて第３の遮光層を形成するので間隔３５は十分に広くする。
【００５５】
顔料を分散させた有機樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィ、エッチングを用いて該有機樹脂を加工して第１のカラーフィルター６を形成する。次に第１のカラーフィルター６と異なる色の顔料を分散させた有機樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィ、エッチングを用いて該有機樹脂を加工して第２のカラーフィルター７を形成する。第１のフォトダイオード４と第２のフォトダイオード５との間には、第１のカラーフィルター６及び第２のカラーフィルター７を重ねて第３の遮光層８を形成する。最後に第１のカラーフィルター６及び第２のカラーフィルター７と異なる色の顔料を分散させた有機樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィ、エッチングを用いて該有機樹脂を加工して第３のカラーフィルター１０を形成する。第１のカラーフィルター６及び第３のカラーフィルター１０、かつ第２のカラーフィルター７及び第３のカラーフィルター１０を重ねて第３の遮光層８を形成する（図５（Ｂ））。
【００５６】
第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７及び第３のカラーフィルター１０上に第３の透光性絶縁膜１３をスパッタリング法、ＣＶＤ法または塗布法により形成する（図５（Ｃ））。第３の透光性絶縁膜１３は単層膜でもよいし、積層膜でもよい。
【００５７】
第３の透光性絶縁膜１３上に、第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５の直上に位置するように、マイクロレンズ９を形成する（図５（Ｃ））。樹脂をフォトリソグラフィにより円柱状のフォトレジストパターンを作製した後、基板を加熱してレジストを流動させ、表面張力によりレンズ形状をリフロー法により形成する。また、インクジェットプリンタヘッドを利用して微量の樹脂材料を所定の位置に滴下し、表面張力によりレンズ形状を作製してもよい。
【００５８】
また、電子ビームによる描画を行い、材料を部分的に溶融して誘電率を変えることにより形成することもできる。また、レンズを対向基板側に作製する場合は、対向基板に球面レンズ形状（曲率半径は規定値）を形成し、ＴＦＴ形成基板と貼り合わせることでレンズを形成することができる。以上により、光検出装置を作製できる。
【実施例１】
【００５９】
本発明の一態様である液晶表示装置を示す（図６及び図７）。図６は液晶表示装置の断面図であり、図７は液晶表示装置の画素部の上面図である。
【００６０】
本発明の一態様である表示装置は光検出部Ａ−Ａ’と表示部Ｂ−Ｂ’を有する。
【００６１】
表示装置の画素部の上面概略図を図７に示す。図６の光検出部Ａ−Ａ’は図７のＡ−Ａ’部に相当し、図６の表示部Ｂ−Ｂ’は図７のＢ−Ｂ’に相当する。
【００６２】
なお、本実施例の液晶表示装置における光検出方法は、基本的に実施の形態１と同様である。透光性を有する基板１下のバックライトから放出された光が基板１及び第１のカラーフィルター６または第２のカラーフィルター７を通って被検出部で反射される。被検出部で反射された光は、マイクロレンズ９により集光されて第１のフォトダイオード４および第２のフォトダイオード５で検出される。
【００６３】
画素１１２は、少なくとも第２のカラーフィルター７、第２のフォトダイオード５と、第２のフォトダイオード５の信号読み出しを制御する半導体素子１１３、画素電極６６に接続される半導体素子６５を有する。同様に画素１１１は、少なくとも第１のカラーフィルター６、第１のフォトダイオード４、半導体素子１１４及び半導体素子１１５を有する。画素１２０は少なくとも第３のカラーフィルター１０、フォトダイオード１２１、半導体素子１２２及び半導体素子１２３を有する。
【００６４】
また画素部には半導体素子１１３、半導体素子１１４、及び半導体素子１２２のゲートに接続される第１の走査線１３０、それぞれのソース領域又はドレイン領域に接続される第１−３の信号線（図示しない）、半導体素子６５、半導体素子１１５および半導体素子１２３のゲートに接続される第２の走査線１３１、それぞれのソース領域又はドレイン領域に接続される第４−６の信号線（図示しない）が設けられる。
【００６５】
また画素１１１、画素１１２および画素１２０はそれぞれ保持容量を有していてもよい。
【００６６】
光検出部は、実施の形態１と同様の構成を有する。第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５は横型接合タイプのｐｉｎダイオードとしている。縦型接合タイプでも構わない。またｐｎダイオードでも構わない。また、第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７、第３のカラーフィルター１０上のそれぞれ直上の位置に、それぞれマイクロレンズ９を有する。
【００６７】
第１のフォトダイオード４はｐ層４０、ｉ層４１及びｎ層４２を有する半導体層１０１と、電極４３、４４とを有する。第２のフォトダイオード５はｐ層４５、ｉ層４６及びｎ層４７を有する半導体層１０２と、電極４８、４９とを有する。
【００６８】
電極４３、４４は透光性絶縁膜５１上に設けられ、透光性絶縁膜５０及び５１に形成されたコンタクトホールによって半導体層１０１と接続している。電極４８、４９も同様である。
【００６９】
透光性絶縁膜５１、電極４３、４４、４８、４９上に透光性絶縁膜５２が設けられ、透光性絶縁膜５２上に第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７及び第３のカラーフィルター１０が設けられる。透光性絶縁膜５０ないし５２が実施の形態１における第２の透光性絶縁膜１２に相当する。
【００７０】
第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７及び第３のカラーフィルター１０上に配向膜５３が設けられる。また、図示しないが、焦点距離の調整やマイクロレンズ形成面を平坦にするため等、必要に応じて透光性絶縁膜を設けても良い。この場合、透光性絶縁膜は光検出部のみに設け、表示部には設けなくともよい。配向膜５３、またはカラーフィルター上に設けられた透光性絶縁膜は実施の形態１における第３の透光性絶縁膜１３に相当する。
【００７１】
配向膜５３上にマイクロレンズ９が設けられる。マイクロレンズ９は下層に設けられた第１のフォトダイオード４および第２のフォトダイオード５のそれぞれ直上に配置する。
【００７２】
実施の形態１と同様に、第１のフォトダイオード４の下には第１の遮光層２を設け、第２のフォトダイオード５の下には第２の遮光層３を設ける。
【００７３】
また実施の形態１と同様に、第１のフォトダイオード４と第２のフォトダイオード５との間には、第３の遮光層８が設けられ、第３の遮光層８は第１のカラーフィルター６及び第２のカラーフィルター７からなる。第３の遮光層８は第１の透光性絶縁膜１１に接して形成すると、被検出物からの斜光が第１のフォトダイオード４又は第２のフォトダイオード５によって検出されることがなくなる。
【００７４】
第３の遮光層８は第１のカラーフィルター６と第２のカラーフィルター７とが、隣接して形成される。第３の遮光層８は第１−６の信号線と平行方向に形成される。これらの信号線を開口部に形成すると、開口率を下げてしまうため、第１−６の信号線は第３の遮光層８の上又は下に形成することが望ましい。
【００７５】
表示部は、半導体素子６５と、液晶素子を有する。半導体素子６５は、ソース領域及びドレイン領域を有する半導体層１０３、ゲート電極６０、ソース配線に電気的に接続される電極６１、画素電極に電気的に接続される電極６２を有する。
【００７６】
半導体素子６５はｎ型又はｐ型トランジスタであり、ソース領域及びドレイン領域を有する半導体層１０３、ゲート絶縁膜として機能する透光性絶縁膜５０、ゲート電極６０、ソース電極６１及びドレイン電極６２を有する。また半導体素子６５上部に遮光層が形成されていてもよい。図６ではトップゲート型を記載しているが、ボトムゲート型でもよい。またＬＤＤ構造等を有していてもよい。
【００７７】
半導体素子６５は液晶素子の液晶層５４の偏光方向を制御する電位を印加するためのスイッチである。半導体素子１１３は第２のフォトダイオード５の信号読み出しを制御するスイッチである。半導体素子６５は上述のものを用いることができる。半導体層１０２はシリコンなどの光電流を生成しうる半導体膜を用いて形成する。半導体膜は非晶質、微結晶、結晶質、単結晶のいずれでもよい。半導体素子１１３はシリコンなどの半導体膜やＺｎＯ等を含む酸化物半導体を用いて形成する。半導体素子６５、半導体素子１１３は各画素に設けられる。
【００７８】
第１の透光性絶縁膜１１は、実施の形態１に記載のものを用いることができる。透光性絶縁膜５０はゲート絶縁膜である。透光性絶縁膜５０は酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の絶縁性を有する材料を用いて形成する。透光性絶縁膜５０はＣＶＤ法やスパッタリング法、熱酸化、熱窒化、プラズマ酸化、プラズマ窒化、塗布法等によって形成する。透光性絶縁膜５１、透光性絶縁膜５２は平坦性を有する絶縁膜であることが好ましい。酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層または積層して形成する。ＣＶＤ法やスパッタリング法、塗布法等によって形成する。
【００７９】
液晶素子は、画素電極６６と、液晶層５４と、対向電極５６を有する。対向電極５６は、対向基板５７上に形成されており、画素電極６６と対向電極５６の間に、液晶層５４が挟まれている。なお、対向基板の厚さは、好ましくは７０μｍ−１００μｍとする。また、液晶層５４は、基板１と対向基板５７の間において、封止材（図示しない）により囲まれている。
【００８０】
画素電極６６上には、それぞれ画素ごとに第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７及び第３のカラーフィルター１０が設けられる。カラーフィルター上には、配向膜５３と、液晶層５４と、配向膜５５と、対向電極５６と、透光性の対向基板５７を有する。スペーサ（図示しない）は基板１と対向基板５７との間隔、すなわち液晶層５４の厚さを均一に保つ。基板１及び対向基板５７には偏光板等が設けられている（図示しない）。また位相差板等を設けてもよい。
【００８１】
画素電極６６および対向電極５６には、透光性を有する導電性材料、例えばインジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、酸化亜鉛を含むインジウム亜鉛酸化物、ガリウムを含む酸化亜鉛、酸化スズ、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることが出来る。
【００８２】
画素電極６６と液晶層５４の間には配向膜５３が、対向電極５６と液晶層５４の間には配向膜５５が、それぞれ設けられている。配向膜５３、配向膜５５はポリイミド、ポリビニルアルコールなどの有機樹脂を用いて形成することができ、その表面には、ラビングなどの、液晶分子を一定方向に配列させるための配向処理が施されている。ラビングは、配向膜に圧力をかけながら、ナイロンなどの布を巻いたローラーを回転させて、上記配向膜の表面を一定方向に擦ることで、行うことが出来る。なお、酸化珪素などの無機材料を用い、配向処理を施すことなく、蒸着法で配向特性を有する配向膜５３、５５を直接形成することも可能である。
【００８３】
液晶素子は、図示しない偏光板との組合せにより、バックライトの光及び被検出物からの反射光を透過、非透過させるスイッチである。ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型の他、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型、ＯＣＢ（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）型、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）型等であっても良い。なお、本実施例では、画素電極６６と対向電極５６の間に液晶層５４が挟まれている構造の液晶素子を例に挙げて説明したが、本発明の一態様に係るタッチパネルはこの構成に限定されない。ＩＰＳ型のように、一対の電極が、共に基板１側に形成されている液晶素子であっても良い。
【００８４】
なお、液晶層５４は、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いて形成してもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、液晶層５４に適用するには、温度範囲を改善するために５重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が１０μｓ〜１００μｓと短く、光学的に等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
【００８５】
また、図示しないスペーサは液晶層５４の厚さを均一に保つ。スペーサは柱状、球状のいずれでもよい。スペーサは有機樹脂やガラスビーズ等を用いて形成する。
【００８６】
以下では液晶表示装置の作製方法を説明する。基本的には実施の形態１で示した方法で作製することができる。
【００８７】
第１の基板１上に、実施の形態１に示した方法により、第１の遮光層２、第２の遮光層３及び遮光層５８を形成し、第１の透光性絶縁膜１１を形成する。
【００８８】
第１の透光性絶縁膜１１上に第１のフォトダイオード４、第２のフォトダイオード５及び半導体素子６５を形成する。第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５は実施の形態１に示した方法により作製する。第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５を横型接合タイプとすると、半導体素子６５の作製と同一工程で作製することができる。これについて説明する。
【００８９】
第１の透光性絶縁膜１１上に、ＣＶＤ法やスパッタ法等を用いて半導体膜を形成する。その後、加熱処理、レーザ照射等により結晶性を向上させてもよい。
【００９０】
なお半導体膜は接合、剥離方法により形成することも可能である。まずシリコンウエハなどの半導体ウエハ中に、水素イオン（Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋など）又は水素イオン及びヘリウムイオンを添加して、該半導体ウエハ中に脆化層を形成する。該半導体ウエハを第１の透光性絶縁膜１１上に接合させ、加熱処理により脆化層で剥離して、第１の透光性絶縁膜１１上に半導体膜を形成する。半導体ウエハの表面から脆化層までの厚さが半導体膜の厚さに相当するので、水素イオン等の添加条件を制御して、半導体膜の厚さを調整できる。また半導体ウエハが単結晶の場合は単結晶半導体膜を形成することができる。
【００９１】
半導体膜をフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて加工して、半導体層１０１、半導体層１０２及び半導体層１０３を形成する。
【００９２】
半導体層１０１、半導体層１０２及び半導体層１０３上にゲート絶縁膜となる透光性絶縁膜５０を上述した方法により形成する。
【００９３】
透光性絶縁膜５０上に金属膜を形成し、該金属膜をフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて加工して半導体層１０３上にゲート絶縁膜を介してゲート電極６０を形成する。
【００９４】
半導体層１０１、半導体層１０２及び半導体層１０３に選択的にｐ型又はｎ型の不純物イオンを添加してＰ層及びｎ層とソース領域及びドレイン領域を形成する。
【００９５】
次に透光性絶縁膜５１を形成する。透光性絶縁膜５１にコンタクトホールを形成した後、電極４３、電極４４、電極４８、電極４９、ソース電極６１及びドレイン電極６２を形成する。これにより第１のフォトダイオード４、第２のフォトダイオード５、半導体素子６５が形成される。
【００９６】
次に平坦性を有する透光性絶縁膜５２を形成する。透光性絶縁膜５２にコンタクトホールを形成する。コンタクトホールはドレイン電極６２に達し、画素電極形成用である。また透光性絶縁膜５０ないし５２に第３の遮光層８形成用の溝を形成する。
【００９７】
透光性絶縁膜５２上にドレイン電極６２に接続する画素電極６６を形成する。
【００９８】
実施の形態１に示した方法により、画素１１１に第１のカラーフィルター６を形成する。第１のカラーフィルター６は上記の溝にも形成される。次に画素１１２に第２のカラーフィルター７を形成する。第２のカラーフィルター７は上記の溝にも形成される。第３の遮光層８が上記溝を埋め込んで形成される。同様に画素１２０に第３のカラーフィルター１０を形成する。第２のカラーフィルター７及び第３のカラーフィルター１０からなる第５の遮光層１６が溝に形成される。
【００９９】
次に配向膜５３を形成し、ラビング処理をする。液晶を一方向に配向できるのであれば配向膜５３を形成しなくてもよい。
【０１００】
スペーサを形成する。スペーサは有機樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィ及びエッチングにより加工して柱状スペーサを形成する。または球状のスペーサを散布する。また、スペーサは第１の基板１に形成しても対向基板５７に形成してもよい。
【０１０１】
液晶を滴下するなどして液晶層５４を形成する。液晶層５４の注入は、ディスペンサ式（滴下式）を用いても良いし、ディップ式（汲み上げ式）を用いていても良い。また、基板１及び対向基板５７を貼り合わせた後、真空注入してもよい。
【０１０２】
対向基板５７上に対向電極５６及び配向膜５５を形成する。その後、配向膜５５と液晶層５４とが接するように、第１の基板１と対向基板５７とを貼り合わせる。以上により、液晶表示装置を作製できる。
【０１０３】
また、本実施例は、フォトダイオード、半導体素子に薄膜の半導体膜を用いている場合を例に挙げているが、単結晶半導体基板、ＳＯＩ基板などを用いて形成されていても良い。
【０１０４】
なお本実施例は、上記の実施の形態１および他の実施例と自由に組み合わせることができる。
【実施例２】
【０１０５】
本発明の一態様であるエレクトロルミネセンス表示装置（以下、「ＥＬ表示装置」という。）について説明する。
【０１０６】
図８は、発光素子としてＥＬ素子（例えば、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、又は有機物及び無機物を含むＥＬ素子）を用いたＥＬ表示素子の断面の一例を示す図である。実施例１に記載の表示装置は、液晶素子を有し、第１の遮光層２、第２の遮光層３及び遮光層５８を有するのに対し、本実施例に記載の発光装置はＥＬ素子を有し、第１の遮光層２、第２の遮光層３及び遮光層５８を有しない点で異なる。また、光検出方法においても、実施例１に記載の表示装置はバックライトを用いるのに対し、実施例２に記載の発光装置はバックライトを用いない点で異なる。
【０１０７】
本実施例のＥＬ表示装置における光検出方法は、基本的には、実施の形態１及び実施例１と同様である。ただし、バックライトからではなくＥＬ素子から放出された光が被検出部で反射される。被検出部で反射された光は、マイクロレンズにより集光されて第１のフォトダイオード４および第２のフォトダイオード５で検出される。
【０１０８】
本発明の一態様である発光装置は光検出部と表示部を有する。光検出部は、実施の形態１、実施例１と同様の構成を有する。ただし実施例１での第１の透光性絶縁膜１１、第１の電極７０は、本実施例において必ずしも透光性でなくてもよい。また、カラーフィルター上に配向膜５３は設けず、必要に応じて透光性絶縁膜７５を形成する。
【０１０９】
表示部は、基板１上に、半導体素子６５と、半導体素子６５に接続された第１の電極７０と、第１の電極７０の端部を覆う絶縁膜からなる隔壁７１と、第１の電極７０上の発光層７２と、発光層７２上の第２の電極７３と、第２の電極７３上の第２のカラーフィルター７とを有する。
【０１１０】
半導体素子６５は実施例１に記載のものを用いる。半導体素子６５は発光層７２への電流供給量を制御する。表示部には図示しない別の半導体素子が設けられる。別の半導体素子のソース領域及びドレイン領域の一方は半導体素子６５のゲート電極６０に接続され、半導体素子６５の動作を制御するスイッチの役割を有する。また半導体素子６５のゲート電極６０の電位を保持させるため保持容量を形成してもよい。
【０１１１】
ＥＬ素子は、第１の電極７０、発光層７２、第２の電極７３が積層されて設けられている。透光性絶縁膜５２上には第１の電極７０が設けられ、第１の電極７０の端部を覆うように、隔壁７１が設けられている。
【０１１２】
隔壁７１は画素部を区画するものであり、隣接する画素間に設けられる。隔壁７１は無機又は有機の絶縁膜を用いて形成する。
【０１１３】
発光層７２は第１の電極７０と第２の電極７３に挟まれ、電流が供給されて発光する。発光層７２は白色発光をすることが好ましい。発光層７２は有機物でも無機物でもよく、公知の材料を用いて形成する。また第１の電極７０は透明である必要はなく、発光層７２からの発光を反射するものが好ましい。
【０１１４】
第２のカラーフィルター７は実施の形態１、実施例１に記載のものを用いる。
【０１１５】
なお本実施の形態ではバックライトを用いないため、第１の遮光層２、第２の遮光層３、遮光層５８を形成しない。
【０１１６】
以下では発光装置の作製方法を説明する。第１の電極７０の形成までは実施例１で示した方法で作製する。
【０１１７】
第１の電極７０上に有機樹脂又は無機絶縁膜を形成し、フォトリソグラフィ及びエッチングにより加工して隔壁７１を形成する。
【０１１８】
第１の電極７０上に発光層７２を真空蒸着法、液滴吐出法等を用いて形成する。
【０１１９】
発光層７２上に第２の電極７３をスパッタ法、蒸着法等により形成する。
【０１２０】
実施の形態１、実施例１に示した方法により、第１のカラーフィルター６を形成する。第１のカラーフィルター６は透光性絶縁膜５０ないし５２に形成された溝にも形成される。次に第２のカラーフィルター７を形成する。第２のカラーフィルター７は上記の溝にも形成される。第３の遮光層８が上記溝を埋め込んで形成される。同様に第３のカラーフィルター１０を形成する。第２のカラーフィルター７及び第３のカラーフィルター１０からなる第５の遮光層１６が溝に形成される。
【０１２１】
以上により、発光装置を作製できる。発光層７２は水分によって劣化することがあるため、さらに封止手段を設けてもよい。
【０１２２】
なお本実施例は、上記の実施の形態１および他の実施例と自由に組み合わせることができる。
【実施例３】
【０１２３】
本実施例では、タッチパネルを用いた電子機器の一例について、図９を用いて説明する。
【０１２４】
図９（Ａ）に示す携帯電話機は、表示部９１０１を含む。図９（Ｂ）に示す携帯情報端末は、表示部９２０１、入力ペン９２０２等を含む。図９（Ｃ）に示すデジタルビデオカメラは、表示部９３０１、９３０２等を含む。図９（Ｄ）に示す携帯型ゲーム機は、表示部９４０１等を含む。図９（Ｅ）に示す携帯情報端末は、表示部９５０１等を含む。図９（Ｆ）に示すテレビジョン装置は、表示部９６０１、入力ペン９６０２等を含む。本発明の一態様であるタッチパネルを用いることにより、光検出度の高いタッチパネルを提供することができる。
【０１２５】
なお本実施の形態は、上記の実施の形態１および他の実施例と自由に組み合わせることができる。
【実施例４】
【０１２６】
光センサを有する表示部を用いたライティングボード（黒板、ホワイトボード等）の例を示す。
【０１２７】
例えば、図１０のパネル９６９６の位置に光センサを有する表示部を設ける。
【０１２８】
パネル９６９６は、光センサと表示素子とを有している。
【０１２９】
ここで、パネル９６９６の表面にはマーカー等を用いて自由に書き込みができる。
【０１３０】
なお、定着剤が含まれていないマーカー等を用いれば文字の消去が容易である。
【０１３１】
また、マーカーのインクを落としやすくするため、パネル９６９６の表面は十分な平滑性を有していると良い。
【０１３２】
例えば、パネル９６９６の表面がガラス基板等であれば平滑性は充分である。
【０１３３】
また、パネル９６９６の表面に透明な合成樹脂シート等を貼り付けても良い。
【０１３４】
合成樹脂としては例えばアクリル等を用いると好ましい。この場合、合成樹脂シートの表面を平滑にしておくと好ましい。
【０１３５】
そして、パネル９６９６は、表示素子を有しているので、特定の画像を表示するとともにパネル９６９６の表面にマーカーを記載することができる。
【０１３６】
また、パネル９６９６は、光センサを有しているので、プリンタ等と接続しておけばマーカーで記載した文字を読み取って印刷することも可能である。
【０１３７】
さらに、パネル９６９６は、光センサと表示素子を有しているので、画像を表示させた状態でパネル９６９６表面にマーカーで文字、図形等を書き込むことにより、光センサで読み取ったマーカーの軌跡を画像と合成して映し出すこともできる。
【０１３８】
なお、抵抗膜方式、静電容量方式等のセンシングを用いた場合、マーカー等での書き込みと同時にしかセンシングをすることができない。
【０１３９】
一方、光センサを用いた場合、マーカー等で書き込んだ後、時間が経った場合でもいつでもセンシングが可能な点で優れている。
【０１４０】
本実施例は他の全ての実施の形態及び実施例と自由に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１ 基板
２ 第１の遮光層
３ 第２の遮光層
４ 第１のフォトダイオード
５ 第２のフォトダイオード
６ 第１のカラーフィルター
７ 第２のカラーフィルター
８ 第３の遮光層
９ レンズ
１０ 第３のカラーフィルター
１１ 第１の透光性絶縁膜
１２ 第２の透光性絶縁膜
１３ 第３の透光性絶縁膜
１５ 第４の遮光層
１６ 第５の遮光層
２０ バックライト
２１ 光
２２ 被検出部
２３ 光
２４ 光
２５ 光
２６ 光
２７ 光
２８ 光
２９ 光
３１ ｐ層
３２ ｉ層
３３ ｎ層
３５ 間隔
４０ ｐ層
４１ ｉ層
４２ ｎ層
４３ 電極
４４ 電極
４５ ｐ層
４６ ｉ層
４７ ｎ層
４８ 電極
４９ 電極
５０ 透光性絶縁膜
５１ 透光性絶縁膜
５２ 透光性絶縁膜
５３ 配向膜
５４ 液晶層
５５ 配向膜
５６ 対向電極
５７ 対向基板
５８ 遮光層
６０ ゲート電極
６１ 電極
６２ 電極
６３ 遮光層
６５ 半導体素子
６６ 画素電極
７０ 第１の電極
７１ 隔壁
７２ 発光層
７３ 第２の電極
７５ 透光性絶縁膜
１０１ 半導体層
１０２ 半導体層
１０３ 半導体層
１１１ 画素
１１２ 画素
１１３ 半導体素子
１１４ 半導体素子
１１５ 半導体素子
１２０ 画素
１２１ フォトダイオード
１２２ 半導体素子
１２３ 半導体素子
１３０ 走査線
１３１ 走査線
９１０１ 表示部
９２０１ 表示部
９２０２ 入力ペン
９３０１ 表示部
９３０２ 表示部
９４０１ 表示部
９５０１ 表示部
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【技術分野】
【０００１】
本発明の一はフォトダイオードを有する光検出装置及びフォトダイオードを有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は光センサを用いた入力機能を有する液晶表示装置を開示している。具体的には、透光性基板上にスイッチング素子及び光電変換素子を有し、透光性基板の厚さを７０μｍ−１００μｍにしている。この厚さを有する透光性基板は透光性基板下のバックライトからの迷光が光電変換素子へ入射するのを防止する。一方、光電変換素子上の検出物からの光は光電変換素子へ入射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０６９０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光電変換素子（フォトダイオード）は入射する光量が多ければ、検出感度が高くなる。しかしながら、フォトダイオードを表示部に形成する場合、開口率との兼ね合いにより、フォトダイオードの受光部の面積を大きくするのは困難である。そのため、フォトダイオードへ入射する光量を十分に確保することは難しく、光検出感度を高くすることは困難である。また、バックライトからの光や、検出物からの光の一部（斜光）が光電変換素子に入射する場合には、本来検出すべき光以外の光も検出することになり、光電変換素子の光検出精度は低下する。
【０００５】
上記の課題を鑑みて、本発明の一態様は、フォトダイオードへ入射する光量を増加させつつ、バックライトからのフォトダイオードへの光（迷光）の入射を防止し、検出物からのフォトダイオードへの斜光（迷光）の入射を防止できる構成を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、透光性基板上の第１の遮光層と、第２の遮光層と、第１の遮光層上の第１のフォトダイオードと、第２の遮光層上の第２のフォトダイオードと、第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、を有し、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、第１のカラーフィルター及び第２のカラーフィルターからなる第３の遮光層を有し、第１のフォトダイオード及び第２のフォトダイオード上には、レンズが設けられている光検出装置である。
【０００７】
本発明の光検出装置の一は、透光性基板上の第１のフォトダイオードおよび第２のフォトダイオードと、第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、第１のカラーフィルター上に設けられた第１のマイクロレンズと、第２のカラーフィルター上に設けられた第２のマイクロレンズとを有し、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、第１のカラーフィルター及び第２のカラーフィルターからなる遮光層が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の光検出装置の一は、透光性基板上の第１のフォトダイオードおよび第２のフォトダイオードと、第１のフォトダイオード上に設けられた第１のマイクロレンズと、第２のフォトダイオード上に設けられた第２のマイクロレンズと、第１のマイクロレンズ上を覆う第１のカラーフィルターと、第２のマイクロレンズ上を覆う第２のカラーフィルターとを有し、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、第１のカラーフィルター及び第２のカラーフィルターからなる遮光層が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の光検出装置の一は、透光性基板上の、第１の遮光層及び第２の遮光層と、透光性基板、第１の遮光層及び第２の遮光層上に接して設けられた透光性絶縁膜と、第１の遮光層上に、透光性絶縁膜を介して設けられた第１のフォトダイオードと、第２の遮光層上に、透光性絶縁膜を介して設けられた第２のフォトダイオードと、第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、第１のカラーフィルター上に設けられた第１のマイクロレンズと、第２のカラーフィルター上に設けられた第２のマイクロレンズとを有し、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間では、第１のカラーフィルターと第２のカラーフィルターとが、隣接して第３の遮光層が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光検出装置の一は、透光性基板上の、第１の遮光層及び第２の遮光層と、透光性基板、第１の遮光層及び第２の遮光層上に接して設けられた透光性絶縁膜と、第１の遮光層上に、透光性絶縁膜を介して設けられた第１のフォトダイオードと、第２の遮光層上に、透光性絶縁膜を介して設けられた第２のフォトダイオードと、第１のフォトダイオード上に設けられた第１のマイクロレンズと、第２のフォトダイオード上に設けられた第２のマイクロレンズと、第１のマイクロレンズ上を覆う第１のカラーフィルターと、第２のマイクロレンズ上を覆う第２のカラーフィルターとを有し、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間では、第１のカラーフィルターと第２のカラーフィルターとが、隣接して第３の遮光層が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の表示装置の一は、バックライトと、バックライト上の第１の透光性基板と、第１の透光性基板上の液晶層と、液晶層上の第２の透光性基板と、第２の透光性基板上の第１の遮光層と、第２の遮光層と、第１の遮光層上の第１のフォトダイオードと、第２の遮光層上の第２のフォトダイオードと、第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、第１のカラーフィルター上に設けられた第１のマイクロレンズと、第２のカラーフィルター上に設けられた第２のマイクロレンズとを有し、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、第１のカラーフィルター及び第２のカラーフィルターからなる第３の遮光層を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の表示装置の一は、第１の透光性基板と、第１の透光性基板上の発光層と、発光層上の第２の透光性基板と、第１の遮光層上の第１のフォトダイオードと、第２の遮光層上の第２のフォトダイオードと、第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、第１のカラーフィルター上に設けられた第１のマイクロレンズと、第２のカラーフィルター上に設けられた第２のマイクロレンズとを有し、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、第１のカラーフィルター及び第２のカラーフィルターからなる第３の遮光層を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
画素部に、適正な焦点を有するマイクロレンズを形成することで、マイクロレンズを透過した光が、それぞれのフォトダイオード上に集光されるため、弱い入射光強度でも高い感度で検出することができる。また、集光量の増加によって、フォトセンサの面積を削減し、回路面積を縮小することも可能となる。
【００１４】
また、焦点がフォトダイオード上にない光（迷光）を、カラーフィルターからなる遮光層によって遮光する。すなわち、第１のフォトダイオード上からの斜光は第３の遮光層によって遮光され、第２のフォトダイオード上からの斜光は第３の遮光層によって遮光される。そのため、第１のフォトダイオードは第２のフォトダイオード上の光を、第２のフォトダイオードは第１のフォトダイオード上の光をそれぞれ検知しない。第１のフォトダイオード及び第２のフォトダイオードは検出すべき光を正確に検出することができ、第１のフォトダイオード及び第２のフォトダイオードの光検出感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一態様の実施の形態１を説明する断面図である。
【図２】本発明の一態様の実施の形態１を説明する断面図である。
【図３】本発明の一態様の実施の形態１を説明する断面図である。
【図４】本発明の一態様の実施の形態１を説明する断面図である。
【図５】本発明の一態様の実施の形態１を説明する断面図である。
【図６】本発明の一態様の実施例１を説明する断面図である。
【図７】本発明の一態様の実施例１を説明する上面図である。
【図８】本発明の一態様の実施例２を説明する断面図である。
【図９】本発明の一態様の実施例３を説明する応用例を示す図である。
【図１０】本発明の一態様の実施例４を説明する応用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態および実施例を説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及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。従って、本実施の形態および実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
本発明の一態様である光検出装置を示す（図１（Ａ））。図１（Ａ）は光検出装置の断面図である。
【００１８】
本発明の一態様である光検出装置は、透光性の基板１上に、第１の遮光層２と、第２の遮光層３とを有し、第１の遮光層２上の第１のフォトダイオード４と、第２の遮光層３上の第２のフォトダイオード５とを有し、第１のフォトダイオード４を覆う第１のカラーフィルター６と、第２のフォトダイオード５を覆う第２のカラーフィルター７とを有する。第１のフォトダイオード４と第２のフォトダイオード５との間には、第１のカラーフィルター６及び第２のカラーフィルター７からなる第３の遮光層８を有する。第１のカラーフィルター６及び第２のカラーフィルター７上に第３の透光性絶縁膜１３を介してマイクロレンズ９を有する。
【００１９】
フォトダイオード上に光を集めるため、マイクロレンズ９として、屈折率が周囲よりも大きい材料で平凸レンズを形成する。あるいは、２つのシリンドリカルレンズを直交するように並べることでマイクロレンズを形成してもよい。また、屈折率が周囲よりも小さい材料を用いる場合、凹レンズにするとよい。
【００２０】
マイクロレンズを形成するときにレンズが各々の画素の全面を覆うようにすると、開口部から射出されるバックライトの光の光路が変わるため、表示画像の乱れにつながる。表示画像に悪影響を及ぼさないために、フォトダイオードの直上にのみマイクロレンズ９を形成することが好ましい。
【００２１】
マイクロレンズ９は形状や材料を適宜選ぶことにより、最適な焦点距離に設定することができる。第１のフォトダイオード４または第２のフォトダイオード５が焦点と重なるように、第２の透光性絶縁膜１２、第３の透光性絶縁膜１３、カラーフィルターの膜厚を調節する。
【００２２】
なお、マイクロレンズはカラーフィルターの下に形成しても良い（図１（Ｂ））。その場合、焦点距離に応じて、第２の透光性絶縁膜１２の膜厚を適宜調節するとよい。
【００２３】
第３の遮光層８は第１のカラーフィルター６と第２のカラーフィルター７とを隣接して形成する。すなわち第１のカラーフィルター６の一方の端部は第２のカラーフィルター７の一方の端部と、隣接する。隣接した部分が第３の遮光層８となる。
【００２４】
第１のフォトダイオード４の第３の遮光層８が設けられている側と反対側には第３のカラーフィルター１０及び第１のカラーフィルター６からなる第４の遮光層１５が設けられていてもよい。第３のカラーフィルター１０の一方の端部は第１のカラーフィルター６の他方の端部と隣接し、この接する部分が第４の遮光層１５となる。また、第２のフォトダイオード５の第３の遮光層８が設けられている側と反対側には、第３のカラーフィルター１０及び第２のカラーフィルター７からなる第５の遮光層１６が設けられていてもよい。第３のカラーフィルター１０の一方の端部は第２のカラーフィルター７の他方の端部と隣接し、この隣接する部分が第５の遮光層１６となる。
【００２５】
基板１、第１の遮光層２及び第２の遮光層３上に接して第１の透光性絶縁膜１１を形成してもよい。第１の遮光層２上に第１の透光性絶縁膜１１を介して第１のフォトダイオード４を形成し、第２の遮光層３上に第１の透光性絶縁膜１１を介して第２のフォトダイオード５を形成してもよい。第３の遮光層８は第１の透光性絶縁膜１１に接するように形成してもよい。
【００２６】
第１の透光性絶縁膜１１、第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５上に第２の透光性絶縁膜１２を形成してもよい。第１のフォトダイオード４上に第２の透光性絶縁膜１２を介して第１のカラーフィルター６を形成し、第２のフォトダイオード５上に第２の透光性絶縁膜１２を介して第２のカラーフィルター７を形成してもよい。
【００２７】
本発明の一態様である光検出装置を用いた光検出方法について説明する（図２）。透光性を有する基板１下のバックライト２０から放出された光２１が基板１及び第１のカラーフィルター６または第２のカラーフィルター７を通って被検出部２２で反射される。被検出部２２で反射された光２３及び光２４は、マイクロレンズにより集光されて第１のフォトダイオード４で検出される。また、被検出部２２で反射された光２５及び光２６は、マイクロレンズにより集光されて第２のフォトダイオード５で検出される。
【００２８】
なお、反射された光２４および２６は、マイクロレンズがなければ、第１のフォトダイオード４または第２のフォトダイオード５に入射しないため検出されない。しかし、本実施の形態の構成をもちいることにより、マイクロレンズ９によりフォトダイオード上へ集光され、光２４及び２６は、第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５でそれぞれ検出することができる。
【００２９】
バックライトからの光２１の一部は第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５へ向かう光２７となる。しかし光２７は第１の遮光層２及び第２の遮光層３によって吸収又は反射される。したがって光２７は第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５に入射されず、検出されない。一方、特許文献１の構成では第１の遮光層２及び第２の遮光層３が設けられていないため、光２７は第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５により検出される可能性がある。
【００３０】
被検出部２２からの反射光の一部は光２８、２９となる。光２８、２９は斜光である。光２８は第２のフォトダイオード５へ斜め方向から向かう光であり、光２９は第１のフォトダイオード４へ斜め方向から向かう光である。しかし光２８は第３の遮光層８により遮光され、第２のフォトダイオード５に入射されず、検出されない。また光２９は第３の遮光層８により遮光され、第１のフォトダイオード４に入射されず、検出されない。一方、特許文献１の構成では第３の遮光層８が設けられていないため、光２８は第２のフォトダイオード５で検出され、光２９は第１のフォトダイオード４で検出されてしまう。
【００３１】
第１のフォトダイオード４と第２のフォトダイオード５との間の第３の遮光層８は第１のカラーフィルター６と第２のカラーフィルター７とが、隣接することで形成されている。第３の遮光層８を金属膜や黒色材料や黒色微粒子を分散した樹脂膜から形成することも可能である。しかしその場合、作製工程が大幅に増加してしまう。本発明の一態様では第１のカラーフィルター６と第２のカラーフィルター７とを重ねて第３の遮光層を形成するので作製工程を増加させることはない。また第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７及び第３のカラーフィルター１０によって光２１をカラー化させることができるので、カラーセンサーとして利用することができる。
【００３２】
第１の透光性絶縁膜１１上に接して第１のフォトダイオード４と第２のフォトダイオード５とを形成し、第３の遮光層を第１の透光性絶縁膜１１上に接して形成すると、斜光２８、２９を確実に遮光することができる。
【００３３】
以下では光検出装置の各構成について説明する。
【００３４】
基板１は、可視光に対する透光性を有し、その膜厚は１０μｍ乃至２００μｍが好ましい。例えば可撓性及び可視光に対する透光性を有するプラスチック基板、可視光に対する透光性を有する無機材料基板を用いることができる。プラスチック基板としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表されるポリエステル、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリイミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂などが挙げられる。無機材料基板としては、ガラス、石英基板などが挙げられる。
【００３５】
第１の遮光層２はバックライト２０からの光２７が第１のフォトダイオード４に入射されるのを防止する。第２の遮光層３はバックライト２０からの光２７が第２のフォトダイオード５に入射されるのを防止する。第１の遮光層２、第２の遮光層３は島状にすることができる。第１の遮光層２、第２の遮光層３は遮光可能な材料を用いて、スパッタリング法、ＣＶＤ法または塗布法により形成する。遮光可能な材料としては、例えばクロムを主成分とする材料、カーボンブラックを含有する樹脂または二酸化チタンよりも酸化数が小さい低次酸化チタンなどの黒色顔料を含む樹脂を用いることができる。
【００３６】
第１のフォトダイオード４は、被検出部２２で反射し、マイクロレンズにより集光された光２３および光２４を検出する。また、第２のフォトダイオード５は、被検出部２２で反射し、マイクロレンズにより集光された光２５及び光２６を検出する。
【００３７】
第１のフォトダイオード４、第２のフォトダイオード５はｐｉｎダイオード（図３（Ｂ）または（Ｃ））又はｐｎダイオード（図４）である。第１のフォトダイオード４、第２のフォトダイオード５は半導体膜を用いて形成される。ｐｉｎダイオードはｐ型の導電性を有する領域（ｐ層３１）と、ｉ型の導電性を有する領域（ｉ層３２）と、ｎ型の導電性を有する領域（ｎ層３３）とを有している。ｐｎダイオードはｐ層３１とｎ層３３とを有している。ｐ層３１、ｎ層３３、ｉ層３２はシリコンなどの半導体膜やＺｎＯなどを含む酸化物半導体膜を用いて形成する。半導体膜は非晶質、微結晶、結晶質、単結晶のいずれでもよい。
【００３８】
第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７、第３のカラーフィルター１０はそれぞれ赤、青、緑のいずれかの光を透過するカラーフィルターである。異なるカラーフィルターを光の進行方向に対して２つ以上重ねると、透過する可視光は非常に少なくでき、遮光膜として機能する。また、カラーフィルターは、バックライト２０からの光２１をカラー化する。カラー化された光は被検出部２２により反射され、光２３乃至光２６、光２８および光２９となる。
【００３９】
光２３、２４は第１のカラーフィルター６を通って、第１のフォトダイオード４により検出される。光２５、２６は第２のカラーフィルター７を通って、第２のフォトダイオード５により検出される。第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７はそれぞれ第１のフォトダイオード４、第２のフォトダイオード５を覆っている。
【００４０】
第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７、第３のカラーフィルター１０は顔料を分散させたアクリル系樹脂などの有機樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィを用いて選択的に形成する。または顔料を分散させたポリイミド系樹脂を塗布した後、エッチングを用いて選択的に形成することもできる。或いは、インクジェットなどの液滴吐出法を用いることで、選択的に形成することもできる。
【００４１】
第３の遮光層８は被検出部２２からの反射光のうちの斜光２８及び斜光２９が、それぞれ第２のフォトダイオード５、第１のフォトダイオード４に検出されるのを防止する。第１のフォトダイオード４と第２のフォトダイオード５との間の第３の遮光層８は上述のように第１のカラーフィルター６と第２のカラーフィルター７とを、光の進行方向に対して重なるように作製する。第１のカラーフィルター６及び第２のカラーフィルター７の一方を選択的に形成した後、第１のカラーフィルター６及び第２のカラーフィルター７の他方を、第１のカラーフィルター６と第２のカラーフィルター７とが、斜光２８及び斜光２９の進行方向に対して重なるように選択的に形成する。
【００４２】
第１の透光性絶縁膜１１は、基板１に含まれるＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５中に拡散し、特性に悪影響を及ぼすのを防ぐ。第１の透光性絶縁膜１１は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の絶縁性を有する材料を用いて形成する。
【００４３】
第１の透光性絶縁膜１１上に、第１のフォトダイオード４、第２のフォトダイオード５及び第３の遮光層８を接して形成することにより、斜光２８、斜光２９がそれぞれ第１のフォトダイオード４、第２のフォトダイオード５により検出されるのを確実に防止することができる。
【００４４】
第２の透光性絶縁膜１２、及び第３の透光性絶縁膜１３は、外部よりＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５中に拡散し、特性に悪影響を及ぼすのを防ぐ。プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、珪素膜、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜や、平坦性の高い有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層または積層して形成する。なお、第２の透光性絶縁膜１２、第３の透光性絶縁膜１３は、上部にマイクロレンズを形成するため、平坦性が高いものが好ましい。
【００４５】
マイクロレンズは、被検出部２２からの反射光をフォトダイオードに集光させる。フォトダイオードに入射する光量が増加するため、フォトダイオードの検出感度を高めることができる。
【００４６】
マイクロレンズを形成する材料は、透過率が高くて、加工しやすいものであればよい。珪素膜、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜などの無機膜や、樹脂などをもちいることができる。また、層間にレンズ状の空洞を設け、大気を充填しても、真空でもよい。凸レンズとする場合は、積層する材料と相対屈折率が高くなる（１．０よりも大きい）ように材料を選択する。凹レンズとする場合は、積層する材料と相対屈折率が低くなる（１．０より小さい）ように材料を選択する。
【００４７】
例えば、樹脂で形成する場合において、フォトリソグラフィにより円柱状のフォトレジストパターンを作製した後、基板を加熱してレジストを流動させ、表面張力によりレンズ形状をリフロー法により形成する。また、インクジェットプリンタヘッドを利用して微量の樹脂材料を所定の位置に滴下し、表面張力によりレンズ形状を作製してもよい。
【００４８】
電子ビームによる描画を行い、材料を部分的に溶融して誘電率を変えることにより形成することもできる。また、レンズを対向基板側に作製する場合は、ガラスに球面レンズ形状（曲率半径は規定値）を形成し、もう一枚のガラスと貼り合わせることでレンズを形成することができる。
【００４９】
以下では光検出装置の作製方法を説明する。
【００５０】
基板１上に遮光可能な材料を用いて、スパッタリング法、ＣＶＤ法または塗布法により遮光膜を形成する（図示しない）。遮光膜をフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて加工して、第１の遮光層２及び第２の遮光層３を形成する（図３（Ａ））。基板１上に、遮光可能な材料を液滴吐出法により選択的に塗布して第１の遮光層２及び第２の遮光層３を形成してもよい。基板１上には透光性の絶縁膜を形成し、該絶縁膜上に第１の遮光層２及び第２の遮光層３を形成してもよい。
【００５１】
基板１、第１の遮光層２及び第２の遮光層３上に第１の透光性絶縁膜１１をスパッタリング法、ＣＶＤ法または塗布法により形成する（図３（Ａ））。第１の透光性絶縁膜１１は単層膜でもよいし、積層膜でもよい。
【００５２】
第１の透光性絶縁膜１１上に第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５を形成する（図３（Ａ））。
【００５３】
第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５はｐｉｎダイオード又はｐｎダイオードである。ｐｉｎ型ダイオードは横型接合タイプ（図３（Ｂ））でも縦型接合タイプ（図３（Ｃ））でもよい。またｐｎ型ダイオードも同様に横型接合タイプ（図４（Ａ））でも縦型接合タイプ（図４（Ｂ））でもよい。横型接合タイプは、半導体膜にｐ層３１、ｉ層３２、ｎ層３３を、イオンドーピング等を用いて形成する。縦型接合タイプはｐ層３１をｐ型半導体膜で形成し、ｉ層３２をｉ型半導体膜で形成し、ｎ層３３をｎ型半導体膜で形成する。逆にｎ層３３を形成し、ｉ層３２を形成し、ｐ層３１を形成してもよい。ｐ層３１、ｎ層３３にはそれぞれ取り出し電極を設ける（図示しない）。
【００５４】
第１の透光性絶縁膜１１、第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５上に透光性の絶縁膜を形成する（図示しない）。当該絶縁膜をフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて加工して、第２の透光性絶縁膜１２を形成する（図５（Ａ））。第１のフォトダイオード４と第２のフォトダイオード５との間には、第１のカラーフィルター６及び第２のカラーフィルター７を重ねて第３の遮光層を形成するので間隔３５は十分に広くする。
【００５５】
顔料を分散させた有機樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィ、エッチングを用いて該有機樹脂を加工して第１のカラーフィルター６を形成する。次に第１のカラーフィルター６と異なる色の顔料を分散させた有機樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィ、エッチングを用いて該有機樹脂を加工して第２のカラーフィルター７を形成する。第１のフォトダイオード４と第２のフォトダイオード５との間には、第１のカラーフィルター６及び第２のカラーフィルター７を重ねて第３の遮光層８を形成する。最後に第１のカラーフィルター６及び第２のカラーフィルター７と異なる色の顔料を分散させた有機樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィ、エッチングを用いて該有機樹脂を加工して第３のカラーフィルター１０を形成する。第１のカラーフィルター６及び第３のカラーフィルター１０、かつ第２のカラーフィルター７及び第３のカラーフィルター１０を重ねて第３の遮光層８を形成する（図５（Ｂ））。
【００５６】
第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７及び第３のカラーフィルター１０上に第３の透光性絶縁膜１３をスパッタリング法、ＣＶＤ法または塗布法により形成する（図５（Ｃ））。第３の透光性絶縁膜１３は単層膜でもよいし、積層膜でもよい。
【００５７】
第３の透光性絶縁膜１３上に、第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５の直上に位置するように、マイクロレンズ９を形成する（図５（Ｃ））。樹脂をフォトリソグラフィにより円柱状のフォトレジストパターンを作製した後、基板を加熱してレジストを流動させ、表面張力によりレンズ形状をリフロー法により形成する。また、インクジェットプリンタヘッドを利用して微量の樹脂材料を所定の位置に滴下し、表面張力によりレンズ形状を作製してもよい。
【００５８】
また、電子ビームによる描画を行い、材料を部分的に溶融して誘電率を変えることにより形成することもできる。また、レンズを対向基板側に作製する場合は、対向基板に球面レンズ形状（曲率半径は規定値）を形成し、ＴＦＴ形成基板と貼り合わせることでレンズを形成することができる。以上により、光検出装置を作製できる。
【実施例１】
【００５９】
本発明の一態様である液晶表示装置を示す（図６及び図７）。図６は液晶表示装置の断面図であり、図７は液晶表示装置の画素部の上面図である。
【００６０】
本発明の一態様である表示装置は光検出部Ａ−Ａ’と表示部Ｂ−Ｂ’を有する。
【００６１】
表示装置の画素部の上面概略図を図７に示す。図６の光検出部Ａ−Ａ’は図７のＡ−Ａ’部に相当し、図６の表示部Ｂ−Ｂ’は図７のＢ−Ｂ’に相当する。
【００６２】
なお、本実施例の液晶表示装置における光検出方法は、基本的に実施の形態１と同様である。透光性を有する基板１下のバックライトから放出された光が基板１及び第１のカラーフィルター６または第２のカラーフィルター７を通って被検出部で反射される。被検出部で反射された光は、マイクロレンズ９により集光されて第１のフォトダイオード４および第２のフォトダイオード５で検出される。
【００６３】
画素１１２は、少なくとも第２のカラーフィルター７、第２のフォトダイオード５と、第２のフォトダイオード５の信号読み出しを制御する半導体素子１１３、画素電極６６に接続される半導体素子６５を有する。同様に画素１１１は、少なくとも第１のカラーフィルター６、第１のフォトダイオード４、半導体素子１１４及び半導体素子１１５を有する。画素１２０は少なくとも第３のカラーフィルター１０、フォトダイオード１２１、半導体素子１２２及び半導体素子１２３を有する。
【００６４】
また画素部には半導体素子１１３、半導体素子１１４、及び半導体素子１２２のゲートに接続される第１の走査線１３０、それぞれのソース領域又はドレイン領域に接続される第１−３の信号線（図示しない）、半導体素子６５、半導体素子１１５および半導体素子１２３のゲートに接続される第２の走査線１３１、それぞれのソース領域又はドレイン領域に接続される第４−６の信号線（図示しない）が設けられる。
【００６５】
また画素１１１、画素１１２および画素１２０はそれぞれ保持容量を有していてもよい。
【００６６】
光検出部は、実施の形態１と同様の構成を有する。第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５は横型接合タイプのｐｉｎダイオードとしている。縦型接合タイプでも構わない。またｐｎダイオードでも構わない。また、第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７、第３のカラーフィルター１０上のそれぞれ直上の位置に、それぞれマイクロレンズ９を有する。
【００６７】
第１のフォトダイオード４はｐ層４０、ｉ層４１及びｎ層４２を有する半導体層１０１と、電極４３、４４とを有する。第２のフォトダイオード５はｐ層４５、ｉ層４６及びｎ層４７を有する半導体層１０２と、電極４８、４９とを有する。
【００６８】
電極４３、４４は透光性絶縁膜５１上に設けられ、透光性絶縁膜５０及び５１に形成されたコンタクトホールによって半導体層１０１と接続している。電極４８、４９も同様である。
【００６９】
透光性絶縁膜５１、電極４３、４４、４８、４９上に透光性絶縁膜５２が設けられ、透光性絶縁膜５２上に第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７及び第３のカラーフィルター１０が設けられる。透光性絶縁膜５０ないし５２が実施の形態１における第２の透光性絶縁膜１２に相当する。
【００７０】
第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７及び第３のカラーフィルター１０上に配向膜５３が設けられる。また、図示しないが、焦点距離の調整やマイクロレンズ形成面を平坦にするため等、必要に応じて透光性絶縁膜を設けても良い。この場合、透光性絶縁膜は光検出部のみに設け、表示部には設けなくともよい。配向膜５３、またはカラーフィルター上に設けられた透光性絶縁膜は実施の形態１における第３の透光性絶縁膜１３に相当する。
【００７１】
配向膜５３上にマイクロレンズ９が設けられる。マイクロレンズ９は下層に設けられた第１のフォトダイオード４および第２のフォトダイオード５のそれぞれ直上に配置する。
【００７２】
実施の形態１と同様に、第１のフォトダイオード４の下には第１の遮光層２を設け、第２のフォトダイオード５の下には第２の遮光層３を設ける。
【００７３】
また実施の形態１と同様に、第１のフォトダイオード４と第２のフォトダイオード５との間には、第３の遮光層８が設けられ、第３の遮光層８は第１のカラーフィルター６及び第２のカラーフィルター７からなる。第３の遮光層８は第１の透光性絶縁膜１１に接して形成すると、被検出物からの斜光が第１のフォトダイオード４又は第２のフォトダイオード５によって検出されることがなくなる。
【００７４】
第３の遮光層８は第１のカラーフィルター６と第２のカラーフィルター７とが、隣接して形成される。第３の遮光層８は第１−６の信号線と平行方向に形成される。これらの信号線を開口部に形成すると、開口率を下げてしまうため、第１−６の信号線は第３の遮光層８の上又は下に形成することが望ましい。
【００７５】
表示部は、半導体素子６５と、液晶素子を有する。半導体素子６５は、ソース領域及びドレイン領域を有する半導体層１０３、ゲート電極６０、ソース配線に電気的に接続される電極６１、画素電極に電気的に接続される電極６２を有する。
【００７６】
半導体素子６５はｎ型又はｐ型トランジスタであり、ソース領域及びドレイン領域を有する半導体層１０３、ゲート絶縁膜として機能する透光性絶縁膜５０、ゲート電極６０、ソース電極６１及びドレイン電極６２を有する。また半導体素子６５上部に遮光層が形成されていてもよい。図６ではトップゲート型を記載しているが、ボトムゲート型でもよい。またＬＤＤ構造等を有していてもよい。
【００７７】
半導体素子６５は液晶素子の液晶層５４の偏光方向を制御する電位を印加するためのスイッチである。半導体素子１１３は第２のフォトダイオード５の信号読み出しを制御するスイッチである。半導体素子６５は上述のものを用いることができる。半導体層１０２はシリコンなどの光電流を生成しうる半導体膜を用いて形成する。半導体膜は非晶質、微結晶、結晶質、単結晶のいずれでもよい。半導体素子１１３はシリコンなどの半導体膜やＺｎＯ等を含む酸化物半導体を用いて形成する。半導体素子６５、半導体素子１１３は各画素に設けられる。
【００７８】
第１の透光性絶縁膜１１は、実施の形態１に記載のものを用いることができる。透光性絶縁膜５０はゲート絶縁膜である。透光性絶縁膜５０は酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の絶縁性を有する材料を用いて形成する。透光性絶縁膜５０はＣＶＤ法やスパッタリング法、熱酸化、熱窒化、プラズマ酸化、プラズマ窒化、塗布法等によって形成する。透光性絶縁膜５１、透光性絶縁膜５２は平坦性を有する絶縁膜であることが好ましい。酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層または積層して形成する。ＣＶＤ法やスパッタリング法、塗布法等によって形成する。
【００７９】
液晶素子は、画素電極６６と、液晶層５４と、対向電極５６を有する。対向電極５６は、対向基板５７上に形成されており、画素電極６６と対向電極５６の間に、液晶層５４が挟まれている。なお、対向基板の厚さは、好ましくは７０μｍ−１００μｍとする。また、液晶層５４は、基板１と対向基板５７の間において、封止材（図示しない）により囲まれている。
【００８０】
画素電極６６上には、それぞれ画素ごとに第１のカラーフィルター６、第２のカラーフィルター７及び第３のカラーフィルター１０が設けられる。カラーフィルター上には、配向膜５３と、液晶層５４と、配向膜５５と、対向電極５６と、透光性の対向基板５７を有する。スペーサ（図示しない）は基板１と対向基板５７との間隔、すなわち液晶層５４の厚さを均一に保つ。基板１及び対向基板５７には偏光板等が設けられている（図示しない）。また位相差板等を設けてもよい。
【００８１】
画素電極６６および対向電極５６には、透光性を有する導電性材料、例えばインジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、酸化亜鉛を含むインジウム亜鉛酸化物、ガリウムを含む酸化亜鉛、酸化スズ、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることが出来る。
【００８２】
画素電極６６と液晶層５４の間には配向膜５３が、対向電極５６と液晶層５４の間には配向膜５５が、それぞれ設けられている。配向膜５３、配向膜５５はポリイミド、ポリビニルアルコールなどの有機樹脂を用いて形成することができ、その表面には、ラビングなどの、液晶分子を一定方向に配列させるための配向処理が施されている。ラビングは、配向膜に圧力をかけながら、ナイロンなどの布を巻いたローラーを回転させて、上記配向膜の表面を一定方向に擦ることで、行うことが出来る。なお、酸化珪素などの無機材料を用い、配向処理を施すことなく、蒸着法で配向特性を有する配向膜５３、５５を直接形成することも可能である。
【００８３】
液晶素子は、図示しない偏光板との組合せにより、バックライトの光及び被検出物からの反射光を透過、非透過させるスイッチである。ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型の他、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型、ＯＣＢ（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）型、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）型等であっても良い。なお、本実施例では、画素電極６６と対向電極５６の間に液晶層５４が挟まれている構造の液晶素子を例に挙げて説明したが、本発明の一態様に係るタッチパネルはこの構成に限定されない。ＩＰＳ型のように、一対の電極が、共に基板１側に形成されている液晶素子であっても良い。
【００８４】
なお、液晶層５４は、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いて形成してもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、液晶層５４に適用するには、温度範囲を改善するために５重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が１０μｓ〜１００μｓと短く、光学的に等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
【００８５】
また、図示しないスペーサは液晶層５４の厚さを均一に保つ。スペーサは柱状、球状のいずれでもよい。スペーサは有機樹脂やガラスビーズ等を用いて形成する。
【００８６】
以下では液晶表示装置の作製方法を説明する。基本的には実施の形態１で示した方法で作製することができる。
【００８７】
第１の基板１上に、実施の形態１に示した方法により、第１の遮光層２、第２の遮光層３及び遮光層５８を形成し、第１の透光性絶縁膜１１を形成する。
【００８８】
第１の透光性絶縁膜１１上に第１のフォトダイオード４、第２のフォトダイオード５及び半導体素子６５を形成する。第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５は実施の形態１に示した方法により作製する。第１のフォトダイオード４及び第２のフォトダイオード５を横型接合タイプとすると、半導体素子６５の作製と同一工程で作製することができる。これについて説明する。
【００８９】
第１の透光性絶縁膜１１上に、ＣＶＤ法やスパッタ法等を用いて半導体膜を形成する。その後、加熱処理、レーザ照射等により結晶性を向上させてもよい。
【００９０】
なお半導体膜は接合、剥離方法により形成することも可能である。まずシリコンウエハなどの半導体ウエハ中に、水素イオン（Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋など）又は水素イオン及びヘリウムイオンを添加して、該半導体ウエハ中に脆化層を形成する。該半導体ウエハを第１の透光性絶縁膜１１上に接合させ、加熱処理により脆化層で剥離して、第１の透光性絶縁膜１１上に半導体膜を形成する。半導体ウエハの表面から脆化層までの厚さが半導体膜の厚さに相当するので、水素イオン等の添加条件を制御して、半導体膜の厚さを調整できる。また半導体ウエハが単結晶の場合は単結晶半導体膜を形成することができる。
【００９１】
半導体膜をフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて加工して、半導体層１０１、半導体層１０２及び半導体層１０３を形成する。
【００９２】
半導体層１０１、半導体層１０２及び半導体層１０３上にゲート絶縁膜となる透光性絶縁膜５０を上述した方法により形成する。
【００９３】
透光性絶縁膜５０上に金属膜を形成し、該金属膜をフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて加工して半導体層１０３上にゲート絶縁膜を介してゲート電極６０を形成する。
【００９４】
半導体層１０１、半導体層１０２及び半導体層１０３に選択的にｐ型又はｎ型の不純物イオンを添加してＰ層及びｎ層とソース領域及びドレイン領域を形成する。
【００９５】
次に透光性絶縁膜５１を形成する。透光性絶縁膜５１にコンタクトホールを形成した後、電極４３、電極４４、電極４８、電極４９、ソース電極６１及びドレイン電極６２を形成する。これにより第１のフォトダイオード４、第２のフォトダイオード５、半導体素子６５が形成される。
【００９６】
次に平坦性を有する透光性絶縁膜５２を形成する。透光性絶縁膜５２にコンタクトホールを形成する。コンタクトホールはドレイン電極６２に達し、画素電極形成用である。また透光性絶縁膜５０ないし５２に第３の遮光層８形成用の溝を形成する。
【００９７】
透光性絶縁膜５２上にドレイン電極６２に接続する画素電極６６を形成する。
【００９８】
実施の形態１に示した方法により、画素１１１に第１のカラーフィルター６を形成する。第１のカラーフィルター６は上記の溝にも形成される。次に画素１１２に第２のカラーフィルター７を形成する。第２のカラーフィルター７は上記の溝にも形成される。第３の遮光層８が上記溝を埋め込んで形成される。同様に画素１２０に第３のカラーフィルター１０を形成する。第２のカラーフィルター７及び第３のカラーフィルター１０からなる第５の遮光層１６が溝に形成される。
【００９９】
次に配向膜５３を形成し、ラビング処理をする。液晶を一方向に配向できるのであれば配向膜５３を形成しなくてもよい。
【０１００】
スペーサを形成する。スペーサは有機樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィ及びエッチングにより加工して柱状スペーサを形成する。または球状のスペーサを散布する。また、スペーサは第１の基板１に形成しても対向基板５７に形成してもよい。
【０１０１】
液晶を滴下するなどして液晶層５４を形成する。液晶層５４の注入は、ディスペンサ式（滴下式）を用いても良いし、ディップ式（汲み上げ式）を用いていても良い。また、基板１及び対向基板５７を貼り合わせた後、真空注入してもよい。
【０１０２】
対向基板５７上に対向電極５６及び配向膜５５を形成する。その後、配向膜５５と液晶層５４とが接するように、第１の基板１と対向基板５７とを貼り合わせる。以上により、液晶表示装置を作製できる。
【０１０３】
また、本実施例は、フォトダイオード、半導体素子に薄膜の半導体膜を用いている場合を例に挙げているが、単結晶半導体基板、ＳＯＩ基板などを用いて形成されていても良い。
【０１０４】
なお本実施例は、上記の実施の形態１および他の実施例と自由に組み合わせることができる。
【実施例２】
【０１０５】
本発明の一態様であるエレクトロルミネセンス表示装置（以下、「ＥＬ表示装置」という。）について説明する。
【０１０６】
図８は、発光素子としてＥＬ素子（例えば、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、又は有機物及び無機物を含むＥＬ素子）を用いたＥＬ表示素子の断面の一例を示す図である。実施例１に記載の表示装置は、液晶素子を有し、第１の遮光層２、第２の遮光層３及び遮光層５８を有するのに対し、本実施例に記載の発光装置はＥＬ素子を有し、第１の遮光層２、第２の遮光層３及び遮光層５８を有しない点で異なる。また、光検出方法においても、実施例１に記載の表示装置はバックライトを用いるのに対し、実施例２に記載の発光装置はバックライトを用いない点で異なる。
【０１０７】
本実施例のＥＬ表示装置における光検出方法は、基本的には、実施の形態１及び実施例１と同様である。ただし、バックライトからではなくＥＬ素子から放出された光が被検出部で反射される。被検出部で反射された光は、マイクロレンズにより集光されて第１のフォトダイオード４および第２のフォトダイオード５で検出される。
【０１０８】
本発明の一態様である発光装置は光検出部と表示部を有する。光検出部は、実施の形態１、実施例１と同様の構成を有する。ただし実施例１での第１の透光性絶縁膜１１、第１の電極７０は、本実施例において必ずしも透光性でなくてもよい。また、カラーフィルター上に配向膜５３は設けず、必要に応じて透光性絶縁膜７５を形成する。
【０１０９】
表示部は、基板１上に、半導体素子６５と、半導体素子６５に接続された第１の電極７０と、第１の電極７０の端部を覆う絶縁膜からなる隔壁７１と、第１の電極７０上の発光層７２と、発光層７２上の第２の電極７３と、第２の電極７３上の第２のカラーフィルター７とを有する。
【０１１０】
半導体素子６５は実施例１に記載のものを用いる。半導体素子６５は発光層７２への電流供給量を制御する。表示部には図示しない別の半導体素子が設けられる。別の半導体素子のソース領域及びドレイン領域の一方は半導体素子６５のゲート電極６０に接続され、半導体素子６５の動作を制御するスイッチの役割を有する。また半導体素子６５のゲート電極６０の電位を保持させるため保持容量を形成してもよい。
【０１１１】
ＥＬ素子は、第１の電極７０、発光層７２、第２の電極７３が積層されて設けられている。透光性絶縁膜５２上には第１の電極７０が設けられ、第１の電極７０の端部を覆うように、隔壁７１が設けられている。
【０１１２】
隔壁７１は画素部を区画するものであり、隣接する画素間に設けられる。隔壁７１は無機又は有機の絶縁膜を用いて形成する。
【０１１３】
発光層７２は第１の電極７０と第２の電極７３に挟まれ、電流が供給されて発光する。発光層７２は白色発光をすることが好ましい。発光層７２は有機物でも無機物でもよく、公知の材料を用いて形成する。また第１の電極７０は透明である必要はなく、発光層７２からの発光を反射するものが好ましい。
【０１１４】
第２のカラーフィルター７は実施の形態１、実施例１に記載のものを用いる。
【０１１５】
なお本実施の形態ではバックライトを用いないため、第１の遮光層２、第２の遮光層３、遮光層５８を形成しない。
【０１１６】
以下では発光装置の作製方法を説明する。第１の電極７０の形成までは実施例１で示した方法で作製する。
【０１１７】
第１の電極７０上に有機樹脂又は無機絶縁膜を形成し、フォトリソグラフィ及びエッチングにより加工して隔壁７１を形成する。
【０１１８】
第１の電極７０上に発光層７２を真空蒸着法、液滴吐出法等を用いて形成する。
【０１１９】
発光層７２上に第２の電極７３をスパッタ法、蒸着法等により形成する。
【０１２０】
実施の形態１、実施例１に示した方法により、第１のカラーフィルター６を形成する。第１のカラーフィルター６は透光性絶縁膜５０ないし５２に形成された溝にも形成される。次に第２のカラーフィルター７を形成する。第２のカラーフィルター７は上記の溝にも形成される。第３の遮光層８が上記溝を埋め込んで形成される。同様に第３のカラーフィルター１０を形成する。第２のカラーフィルター７及び第３のカラーフィルター１０からなる第５の遮光層１６が溝に形成される。
【０１２１】
以上により、発光装置を作製できる。発光層７２は水分によって劣化することがあるため、さらに封止手段を設けてもよい。
【０１２２】
なお本実施例は、上記の実施の形態１および他の実施例と自由に組み合わせることができる。
【実施例３】
【０１２３】
本実施例では、タッチパネルを用いた電子機器の一例について、図９を用いて説明する。
【０１２４】
図９（Ａ）に示す携帯電話機は、表示部９１０１を含む。図９（Ｂ）に示す携帯情報端末は、表示部９２０１、入力ペン９２０２等を含む。図９（Ｃ）に示すデジタルビデオカメラは、表示部９３０１、９３０２等を含む。図９（Ｄ）に示す携帯型ゲーム機は、表示部９４０１等を含む。図９（Ｅ）に示す携帯情報端末は、表示部９５０１等を含む。図９（Ｆ）に示すテレビジョン装置は、表示部９６０１、入力ペン９６０２等を含む。本発明の一態様であるタッチパネルを用いることにより、光検出度の高いタッチパネルを提供することができる。
【０１２５】
なお本実施の形態は、上記の実施の形態１および他の実施例と自由に組み合わせることができる。
【実施例４】
【０１２６】
光センサを有する表示部を用いたライティングボード（黒板、ホワイトボード等）の例を示す。
【０１２７】
例えば、図１０のパネル９６９６の位置に光センサを有する表示部を設ける。
【０１２８】
パネル９６９６は、光センサと表示素子とを有している。
【０１２９】
ここで、パネル９６９６の表面にはマーカー等を用いて自由に書き込みができる。
【０１３０】
なお、定着剤が含まれていないマーカー等を用いれば文字の消去が容易である。
【０１３１】
また、マーカーのインクを落としやすくするため、パネル９６９６の表面は十分な平滑性を有していると良い。
【０１３２】
例えば、パネル９６９６の表面がガラス基板等であれば平滑性は充分である。
【０１３３】
また、パネル９６９６の表面に透明な合成樹脂シート等を貼り付けても良い。
【０１３４】
合成樹脂としては例えばアクリル等を用いると好ましい。この場合、合成樹脂シートの表面を平滑にしておくと好ましい。
【０１３５】
そして、パネル９６９６は、表示素子を有しているので、特定の画像を表示するとともにパネル９６９６の表面にマーカーを記載することができる。
【０１３６】
また、パネル９６９６は、光センサを有しているので、プリンタ等と接続しておけばマーカーで記載した文字を読み取って印刷することも可能である。
【０１３７】
さらに、パネル９６９６は、光センサと表示素子を有しているので、画像を表示させた状態でパネル９６９６表面にマーカーで文字、図形等を書き込むことにより、光センサで読み取ったマーカーの軌跡を画像と合成して映し出すこともできる。
【０１３８】
なお、抵抗膜方式、静電容量方式等のセンシングを用いた場合、マーカー等での書き込みと同時にしかセンシングをすることができない。
【０１３９】
一方、光センサを用いた場合、マーカー等で書き込んだ後、時間が経った場合でもいつでもセンシングが可能な点で優れている。
【０１４０】
本実施例は他の全ての実施の形態及び実施例と自由に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１ 基板
２ 第１の遮光層
３ 第２の遮光層
４ 第１のフォトダイオード
５ 第２のフォトダイオード
６ 第１のカラーフィルター
７ 第２のカラーフィルター
８ 第３の遮光層
９ レンズ
１０ 第３のカラーフィルター
１１ 第１の透光性絶縁膜
１２ 第２の透光性絶縁膜
１３ 第３の透光性絶縁膜
１５ 第４の遮光層
１６ 第５の遮光層
２０ バックライト
２１ 光
２２ 被検出部
２３ 光
２４ 光
２５ 光
２６ 光
２７ 光
２８ 光
２９ 光
３１ ｐ層
３２ ｉ層
３３ ｎ層
３５ 間隔
４０ ｐ層
４１ ｉ層
４２ ｎ層
４３ 電極
４４ 電極
４５ ｐ層
４６ ｉ層
４７ ｎ層
４８ 電極
４９ 電極
５０ 透光性絶縁膜
５１ 透光性絶縁膜
５２ 透光性絶縁膜
５３ 配向膜
５４ 液晶層
５５ 配向膜
５６ 対向電極
５７ 対向基板
５８ 遮光層
６０ ゲート電極
６１ 電極
６２ 電極
６３ 遮光層
６５ 半導体素子
６６ 画素電極
７０ 第１の電極
７１ 隔壁
７２ 発光層
７３ 第２の電極
７５ 透光性絶縁膜
１０１ 半導体層
１０２ 半導体層
１０３ 半導体層
１１１ 画素
１１２ 画素
１１３ 半導体素子
１１４ 半導体素子
１１５ 半導体素子
１２０ 画素
１２１ フォトダイオード
１２２ 半導体素子
１２３ 半導体素子
１３０ 走査線
１３１ 走査線
９１０１ 表示部
９２０１ 表示部
９２０２ 入力ペン
９３０１ 表示部
９３０２ 表示部
９４０１ 表示部
９５０１ 表示部
９６０１ 表示部
９６０２ 入力ペン
９６９６ パネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上の第１のフォトダイオードおよび第２のフォトダイオードと、
前記第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、
前記第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、
前記第１のカラーフィルター上に設けられた第１のマイクロレンズと、
前記第２のカラーフィルター上に設けられた第２のマイクロレンズとを有し、
前記第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、前記第１のカラーフィルター及び前記第２のカラーフィルターからなる遮光層が形成されていることを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
透光性基板上の第１のフォトダイオードおよび第２のフォトダイオードと、
前記第１のフォトダイオード上に設けられた第１のマイクロレンズと、
前記第２のフォトダイオード上に設けられた第２のマイクロレンズと、
前記第１のマイクロレンズ上を覆う第１のカラーフィルターと、
前記第２のマイクロレンズ上を覆う第２のカラーフィルターとを有し、
前記第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、前記第１のカラーフィルター及び前記第２のカラーフィルターからなる遮光層が形成されていることを特徴とする光検出装置。
【請求項３】
透光性基板上の、第１の遮光層及び第２の遮光層と、
前記透光性基板、前記第１の遮光層及び前記第２の遮光層上に接して設けられた透光性絶縁膜と、
前記第１の遮光層上に、前記透光性絶縁膜を介して設けられた第１のフォトダイオードと、
前記第２の遮光層上に、前記透光性絶縁膜を介して設けられた第２のフォトダイオードと、
前記第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、
前記第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、
前記第１のカラーフィルター上に設けられた第１のマイクロレンズと、
前記第２のカラーフィルター上に設けられた第２のマイクロレンズとを有し、
前記第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間では、前記第１のカラーフィルターと前記第２のカラーフィルターとが隣接して第３の遮光層が形成されていることを特徴とする光検出装置。
【請求項４】
透光性基板上の、第１の遮光層及び第２の遮光層と、
前記透光性基板、前記第１の遮光層及び前記第２の遮光層上に接して設けられた透光性絶縁膜と、
前記第１の遮光層上に、前記透光性絶縁膜を介して設けられた第１のフォトダイオードと、
前記第２の遮光層上に、前記透光性絶縁膜を介して設けられた第２のフォトダイオードと、
前記第１のフォトダイオード上に設けられた第１のマイクロレンズと、
前記第２のフォトダイオード上に設けられた第２のマイクロレンズと、
前記第１のマイクロレンズ上を覆う第１のカラーフィルターと、
前記第２のマイクロレンズ上を覆う第２のカラーフィルターとを有し、
前記第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間では、前記第１のカラーフィルターと前記第２のカラーフィルターとが隣接して第３の遮光層が形成されていることを特徴とする光検出装置。
【請求項５】
バックライトと、
前記バックライト上の第１の透光性基板と、
前記第１の透光性基板上の液晶層と、
前記液晶層上の第２の透光性基板と、
前記第２の透光性基板上の第１の遮光層と、第２の遮光層と、
前記第１の遮光層上の第１のフォトダイオードと、
前記第２の遮光層上の第２のフォトダイオードと、
前記第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、
前記第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、
前記第１のカラーフィルター上に設けられた第１のマイクロレンズと、
前記第２のカラーフィルター上に設けられた第２のマイクロレンズとを有し、
前記第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、前記第１のカラーフィルター及び前記第２のカラーフィルターからなる第３の遮光層を有することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
第１の透光性基板と、
前記第１の透光性基板上の発光層と、
前記発光層上の第２の透光性基板と、
前記第１の遮光層上の第１のフォトダイオードと、
前記第２の遮光層上の第２のフォトダイオードと、
前記第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、
前記第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、
前記第１のカラーフィルター上に設けられた第１のマイクロレンズと、
前記第２のカラーフィルター上に設けられた第２のマイクロレンズとを有し、
前記第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、前記第１のカラーフィルター及び前記第２のカラーフィルターからなる遮光層を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１】
透光性基板上の第１のフォトダイオードおよび第２のフォトダイオードと、
前記第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、
前記第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、
前記第１のカラーフィルター上に設けられた第１のマイクロレンズと、
前記第２のカラーフィルター上に設けられた第２のマイクロレンズとを有し、
前記第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、前記第１のカラーフィルター及び前記第２のカラーフィルターからなる遮光層が形成されていることを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
透光性基板上の第１のフォトダイオードおよび第２のフォトダイオードと、
前記第１のフォトダイオード上に設けられた第１のマイクロレンズと、
前記第２のフォトダイオード上に設けられた第２のマイクロレンズと、
前記第１のマイクロレンズ上を覆う第１のカラーフィルターと、
前記第２のマイクロレンズ上を覆う第２のカラーフィルターとを有し、
前記第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、前記第１のカラーフィルター及び前記第２のカラーフィルターからなる遮光層が形成されていることを特徴とする光検出装置。
【請求項３】
透光性基板上の、第１の遮光層及び第２の遮光層と、
前記透光性基板、前記第１の遮光層及び前記第２の遮光層上に接して設けられた透光性絶縁膜と、
前記第１の遮光層上に、前記透光性絶縁膜を介して設けられた第１のフォトダイオードと、
前記第２の遮光層上に、前記透光性絶縁膜を介して設けられた第２のフォトダイオードと、
前記第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、
前記第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、
前記第１のカラーフィルター上に設けられた第１のマイクロレンズと、
前記第２のカラーフィルター上に設けられた第２のマイクロレンズとを有し、
前記第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間では、前記第１のカラーフィルターと前記第２のカラーフィルターとが隣接して第３の遮光層が形成されていることを特徴とする光検出装置。
【請求項４】
透光性基板上の、第１の遮光層及び第２の遮光層と、
前記透光性基板、前記第１の遮光層及び前記第２の遮光層上に接して設けられた透光性絶縁膜と、
前記第１の遮光層上に、前記透光性絶縁膜を介して設けられた第１のフォトダイオードと、
前記第２の遮光層上に、前記透光性絶縁膜を介して設けられた第２のフォトダイオードと、
前記第１のフォトダイオード上に設けられた第１のマイクロレンズと、
前記第２のフォトダイオード上に設けられた第２のマイクロレンズと、
前記第１のマイクロレンズ上を覆う第１のカラーフィルターと、
前記第２のマイクロレンズ上を覆う第２のカラーフィルターとを有し、
前記第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間では、前記第１のカラーフィルターと前記第２のカラーフィルターとが隣接して第３の遮光層が形成されていることを特徴とする光検出装置。
【請求項５】
バックライトと、
前記バックライト上の第１の透光性基板と、
前記第１の透光性基板上の液晶層と、
前記液晶層上の第２の透光性基板と、
前記第２の透光性基板上の第１の遮光層と、第２の遮光層と、
前記第１の遮光層上の第１のフォトダイオードと、
前記第２の遮光層上の第２のフォトダイオードと、
前記第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、
前記第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、
前記第１のカラーフィルター上に設けられた第１のマイクロレンズと、
前記第２のカラーフィルター上に設けられた第２のマイクロレンズとを有し、
前記第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、前記第１のカラーフィルター及び前記第２のカラーフィルターからなる第３の遮光層を有することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
第１の透光性基板と、
前記第１の透光性基板上の発光層と、
前記発光層上の第２の透光性基板と、
前記第１の遮光層上の第１のフォトダイオードと、
前記第２の遮光層上の第２のフォトダイオードと、
前記第１のフォトダイオードを覆う第１のカラーフィルターと、
前記第２のフォトダイオードを覆う第２のカラーフィルターと、
前記第１のカラーフィルター上に設けられた第１のマイクロレンズと、
前記第２のカラーフィルター上に設けられた第２のマイクロレンズとを有し、
前記第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの間には、前記第１のカラーフィルター及び前記第２のカラーフィルターからなる遮光層を有することを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−７１４９５（Ｐ２０１１−７１４９５Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８５９５７（Ｐ２０１０−１８５９５７）
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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