光電変換装置及びそれを備えた表示パネル
【課題】誤動作のない光電変換装置を提供すること。
【解決手段】第１センサＴＦＴ１００−１のスリット１０４より出射されたバックライト光は透明な対向基板２２を透過して指で反射され、反射光として前記第１センサＴＦＴ１００−１で光電変換されて、該第１センサＴＦＴ１００−１は光電変換状態となるが、スリット１０４を持たない第２センサＴＦＴ１００−２では、センサ間領域１０２から出射されたバックライト光の反射光しか光電変換されないので、該第２センサＴＦＴ１００−２はほぼ非光電変換状態となる。輝度の高い外光が入射した時は、前記第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２とも光電変換する。従って、前記第１センサＴＦＴ１００−１のみ光電変換状態となった場合、指が存在すると判別する。
【解決手段】第１センサＴＦＴ１００−１のスリット１０４より出射されたバックライト光は透明な対向基板２２を透過して指で反射され、反射光として前記第１センサＴＦＴ１００−１で光電変換されて、該第１センサＴＦＴ１００−１は光電変換状態となるが、スリット１０４を持たない第２センサＴＦＴ１００−２では、センサ間領域１０２から出射されたバックライト光の反射光しか光電変換されないので、該第２センサＴＦＴ１００−２はほぼ非光電変換状態となる。輝度の高い外光が入射した時は、前記第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２とも光電変換する。従って、前記第１センサＴＦＴ１００−１のみ光電変換状態となった場合、指が存在すると判別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及びそれを備えた表示パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、光電変換部にアモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉと略記する）を用いた薄膜トランジスタ型の光電変換素子（以下、ＴＦＴ型光電変換素子と略記する）を複数隣接配置して構成した光電変換装置が知られている。
【０００３】
図８は、このようなＴＦＴ型光電変換素子の光−電気特性の一例を示す図である（ＴＦＴサイズ（Ｗ/Ｌ）＝１８００００／９[μｍ]、各端子電圧：Ｖｓ＝０[Ｖ]、Ｖｄ＝１０[Ｖ]の条件で、照射光の照度をパラメータとしたときのＩｄｓ［Ａ］を測定したものである）。
【０００４】
この図より、照度に応じてドレインソース間電流Ｉｄｓが増大していることがわかる。特に、逆バイアス領域（Ｖｇｓ＜０）におけるＩｄｓの増大が顕著であり、通常はこの領域の特性を用いて、照射光の照度をＩｄｓの変化として検出する光電変換素子として用いられる。
【０００５】
また、図９は、このようなＴＦＴ型光電変換素子１０を用いた光電変換装置の構造の一例を示す図である。
【０００６】
ＴＦＴ型光電変換素子１０は、透明のＴＦＴ基板１２上に形成されたゲート電極１４と、このゲート電極１４の上に形成された透明の絶縁膜１６と、この絶縁膜１６上に前記ゲート電極１４と対向させて形成されたａ−Ｓｉからなる光電変換部１８と、この光電変換部１８の上に形成されたソース電極及びドレイン電極２０とからなっている。そして、このようなＴＦＴ型光電変換素子１０の上面を透明な絶縁膜１６により覆い、図示しないシール部材やギャップ材により所定の距離を確保した上で、その上に透明な対向基板２２を設けることで、光電変換装置を構成している。
【０００７】
なお、前記所定の距離は、隣接配置されたＴＦＴ型光電変換素子１０間の間隔と、光電変換装置を構成する他の各部材の屈折率等とに基づいて決まるものである。即ち、前記ＴＦＴ基板１２の裏面側に配したバックライト２４から前記隣接のＴＦＴ型光電変換素子１０間を通って前記対向基板２２側に照射されたバックライト光２６が前記対向基板２２上に載置された対象物、例えば指２８で反射されてなる反射光３０を、ａ−Ｓｉからなる光電変換部１８が正確に光電変換できるように、前記所定の距離が決められる。上記において、なお、この所定距離分の領域は、空間として空気が存在していても良いし、ＴＦＴ型光電変換素子１０を液晶（ＬＣＤ）パネルに一体的に組み込み形成する場合には、液晶が満たされていても構わない。
【０００８】
このような構成の光電変換装置では、指２８（注：正確には指の指紋を形成する凹部であるが、図示は指紋の凹部を省略している）で反射したバックライト光２６即ち反射光３０を光電変換部１８が光電変換することにより、指２８の指紋の形状を認識するものである。
【特許文献１】特開平６−２３６９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記のような従来の光電変換装置では、外部からの入射光（主に日光）の輝度がバックライト光２６の輝度を上回る場合、誤動作してしまうという問題があった。すなわち、対向基板２２上に指２８が載置されていない場合、外光がそのままＴＦＴ型光電変換素子１０の光電変換部１８に入射されるため、指が搭載された状態でバックライト光２６が指で反射されてＴＦＴ型光電変換素子１０の光電変換部１８に入射された場合と何ら変わりがない。このため、反射光のような信号光と日光のような外光とを識別することができず、指等の対象物が載置されたことを認識して制御信号を発するタッチパネル等には適用することができないものであった。
【００１０】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたもので、反射光のような信号光と日光のような外光とを識別できる光電変換装置及びそれを備えた表示パネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、請求項１の発明は、光電変換装置において、
光電変換部を有する第１の光電変換素子が配置された第１の領域と光電変換部を有する第２の光電変換素子が配置された第２の領域を有する光電変換素子アレイと、
前記光電変換素子アレイの下側より前記光電変換素子アレイ側に向けて出射された光が、前記光電変換素子アレイの上方に配置された検出対象物により反射された反射光を前記光電変換素子アレイに入射させる光出射手段と、
前記第１の光電変換素子の光電変換部と前記光出射手段との間に、前記第１光電変換素子に包含されるかあるいは別部材として設けられた第１の遮光層と、
前記第２の光電変換素子の光電変換部と前記光出射手段との間に、前記第２光電変換素子に包含されるかあるいは別部材として設けられた第２の遮光層と、
を具備し、
前記光出射手段から前記光電変換素子アレイ側に向けて出射した光が、前記第１の領域を透過する光量は、前記第２の領域を透過する光量よりも多いことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光電変換装置において、
前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子は、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を有する薄膜トランジスタ型光電変換素子であり、前記第１の遮光層および前記第２の遮光層は、それぞれ、前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子のゲート電極であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２に記載の光電変換装置において、
前記第１の光電変換素子は複数個であり、前記第１の光電変換素子のゲート電極は、前記各第１の光電変換素子間で分離されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２または３に記載の光電変換装置において、
前記第１の領域に配置された前記各第１の光電変換素子のソース電極同士は相互に接続され、前記各第１の光電変換素子間にスリットを有し、前記各第１の光電変換素子のドレイン電極同士は相互に接続され、前記各第１の光電変換素子間にスリットを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の光電変換装置において、
前記第１の領域と前記第２の領域は同一の面積であり、前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子の数は、前記第２の領域に配置された前記第２の光電変換素子の数よりも多いことを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１に記載の光電変換装置において、
前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力を検出する検出手段を含む判別手段を更に具備することを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項６に記載の光電変換装置において、
前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子及び、前記第２の領域に配置された前記第２の光電変換素子をそれぞれ複数個備え、前記各検出手段は、複数個の前記第１の光電変換素子の出力または複数個の前記第２の光電変換素子の出力を入力する入力部を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項６に記載の光電変換装置において、
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００１９】
請求項９の発明は、請求項８に記載の光電変換装置において、
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力が不一致である場合に、前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００２０】
請求項１０の発明は、請求項８に記載の光電変換装置において、
外光の強度が弱く、前記第１の光電変換素子及び前記第２の光電変換素子が非光電変換の出力の場合は、前記判別手段は前記第１の光電変換素子の出力の変化に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００２１】
請求項１１の発明は、請求項８に記載の光電変換装置において、
外光の強度が強く、前記第１の光電変換素子及び前記第２の光電変換素子が光電変換の出力の場合は、前記第２の光電変換素子の出力の変化に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００２２】
請求項１２の発明は、請求項１に記載の光電変換装置において、
前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子は、市松状に配置された複数の薄膜トランジスタ型光電変換素子で形成され、それら薄膜トランジスタ型光電変換素子間より前記光出射手段からの光が出射され、
前記第２の領域に配置された前記光電変換素子アレイの前記第２の光電変換素子は、前記第１の光電変換素子の領域に対応する領域を持つ、一つの薄膜トランジスタ型光電変換素子で形成されることを特徴とする。
【００２３】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の光電変換装置において、
前記薄膜トランジスタ型光電変換素子は、アモルファスシリコン薄膜トランジスタで形成されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１４の発明は、請求項１２又は１３に記載の光電変換装置において、
前記薄膜トランジスタ型光電変換素子は、ダブルゲート型アモルファスシリコン薄膜トランジスタで形成されることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１５の発明は、表示パネルにおいて、
表示領域とタッチセンサ領域とを有し、
前記表示領域と前記タッチセンサ領域とは、共通のＴＦＴ基板及び共通の対向基板を有し、
前記表示領域には、前記ＴＦＴ基板上に、画素電極と、該画素電極に接続されたスイッチング素子とが形成されると共に、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間には液晶が充填され、
前記タッチセンサ領域には、第１の光電変換素子が配置された第１の領域と第２の光電変換素子が配置された第２の領域を有する光電変換素子アレイが形成され、
前記タッチセンサ領域における前記ＴＦＴ基板の下側には、前記光電変換素子アレイの下側より前記光電変換素子アレイ側に向けて出射された光が、検出対象物により反射された反射光を前記光電変換素子アレイに入射させる光出射手段が形成され、
前記光出射手段からの光は、前記光電変換素子アレイの前記複数の光電変換素子を透過して前記光電変換素子アレイの上方に出射され、
前記光出射手段から前記光電変換素子アレイ側に向けて出射された光が、前記第１の領域を透過する光量は、前記第２の領域を透過する光量よりも多いことを特徴とする表示パネル。
【００２６】
請求項１６の発明は、請求項１５に記載の表示パネルにおいて、
前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子の光電変換部と前記光出射手段との間に、前記第１光電変換素子に包含されるかあるいは別部材として設けられた第１の遮光層と、前記第２の領域に配置された前記第２の光電変換素子の光電変換部と前記光出射手段との間に、前記第２光電変換素子に包含されるかあるいは別部材として設けられた第２の遮光層と、を具備し、前記光出射手段から前記光電変換素子アレイ側に向けて出射した光が、前記第１の領域を透過する光量は、前記第２の領域を透過する光量よりも多いことを特徴とする。
【００２７】
請求項１７の発明は、請求項１５に記載の表示パネルにおいて、
前記光照射手段は、前記表示領域及び前記タッチセンサ領域における前記ＴＦＴ基板の下側に配置されたバックライトを含むことを特徴とする。
【００２８】
請求項１８の発明は、請求項１５に記載の表示パネルにおいて、
前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力を検出する検出手段を含む判別手段を更に具備することを特徴とする。
【００２９】
請求項１９の発明は、請求項１８に記載の表示パネルにおいて、
前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子及び前記第２の領域に配置された前記第２の光電変換素子をそれぞれ複数個備え、前記各検出手段は、複数個の前記第１の光電変換素子の出力または複数個の前記第２の光電変換素子の出力を入力する入力部を有することを特徴とする。
【００３０】
請求項２０の発明は、請求項１５に記載の表示パネルにおいて、
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００３１】
請求項２１の発明は、請求項２０に記載の表示パネルにおいて、
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力が不一致である場合に、前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００３２】
請求項２２の発明は、請求項１５に記載の表示パネルにおいて、
前記タッチセンサ領域には、第１の光電変換素子が配置された第１の領域と第２の光電変換素子が配置された第２の領域とがそれぞれ複数配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、検出対象物で反射された反射光のような外部から入射される信号光は第１の光電変換素子のみで光電変換され、日光のような外光は第１、第２の光電変換素子の両方で光電変換されることから、光電変換素子アレイからは、入射される光の種類に応じた出力が得られる。従って、反射光のような信号光と日光のような外光とを識別できる光電変換装置及びそれを備えた表示パネルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
【００３５】
［第１実施形態］
図１（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１実施形態としての光電変換装置の断面図及び示す平面図を示す。
【００３６】
該光電変換装置は、第１の光電変換素子としての第１センサＴＦＴ１００−１が配置された第１の領域Ａ１と第２の光電変換素子としての第２センサＴＦＴ１００−２が配置された第２の領域Ａ２とを有する。図１においては、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とは各１個のみが図示されているが、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とは所定幅のセンサ間領域１０２を開けて縦横交互に配置され、光電変換素子アレイを構成している。なお、従来と同様のものについては、図９と同じ参照番号を付している。
【００３７】
前記第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２は、それぞれ、透明のＴＦＴ基板１２上に形成されたゲート電極（遮光層）１４と、このゲート電極１４の上に形成された透明の絶縁膜１６と、この絶縁膜１６上に前記ゲート電極１４と対向させて形成されたａ−Ｓｉからなる光電変換部１８と、この光電変換部１８の上に形成されたソース電極及びドレイン電極２０とからなる、３つＴＦＴ型光電変換素子１０によって構成されている。そして、このようなセンサＴＦＴ１００−１，１００−２の上面を透明な絶縁膜１６により覆い、図示しないシール部材やギャップ材により所定の距離を確保した上で、その上に透明な対向基板２２を設けることで、光電変換装置を構成している。
【００３８】
第１の領域Ａ１に配置された前記第１センサＴＦＴ１００−１においては、前記３つのＴＦＴ型光電変換素子１０は、間隔を置いて隣接配置されている。即ち、前記第１センサＴＦＴ１００−１の平面構造（レイアウト）にあっては、間隔を置いて３つのゲート電極１４が配置され、各ゲート電極１４上に光電変換部１８が配置される。各ゲート電極１４はクロム、モリブデン、アルミニウム、タンタル等の遮光性材料で形成され図示はしないが、相互にゲート配線で接続されている。そして、それら３つの光電変換部１８上それぞれに、クロム、モリブデン、アルミニウム、タンタル等の遮光性材料により１層あるいは積層して形成されたソース電極及びドレイン電極２０が配置される。ここで、これら３つのＴＦＴ型光電変換素子１０で１つのセンサＴＦＴ１００−１を形成するために、ソース電極同士が接続され、またドレイン電極同士も接続される。但し、中央のＴＦＴ型光電変換素子１０及び一方の隣接ＴＦＴ型光電変換素子１０のソース電極を一体的な構成とするのではなく、それぞれにソース電極を設けて、それらＴＦＴ型光電変換素子１０外の領域でそれらソース電極同士及び他方の隣接ＴＦＴ型光電変換素子１０のソース電極を接続する構造としている。同様に、ドレイン電極に関しても、前記中央のＴＦＴ型光電変換素子１０及び前記他方の隣接ＴＦＴ型光電変換素子１０のそれを一体的な構成とするのではなく、それぞれにドレイン電極を設けて、それらＴＦＴ型光電変換素子１０外の領域でそれらドレイン電極同士及び前記一方の隣接ＴＦＴ型光電変換素子１０のドレイン電極を接続する構造としている。このような配線構造とすることにより、すなわち、ゲート電極１４が形成されていない領域、ソース電極及びドレイン電極２０が形成されていない領域（スリット１０４形成領域を含む）が透光領域となり、前記ＴＦＴ基板の下側に配置された光出射手段としてのバックライト２４からのバックライト光２６が透光領域を通して出射可能となっている。このバックライト２４としては、白色、赤色または赤外線等を発するものが使用可能である。
【００３９】
これに対して、第２の領域Ａ２に配置された前記第２センサＴＦＴ１００−２は、前記３つのＴＦＴ型光電変換素子１０を、間隔を置かずに隣接配置している。即ち、前記第２センサＴＦＴ１００−２の平面構造（レイアウト）にあっては、１つのゲート電極１４が配置され、その１つのゲート電極１４上に３つの光電変換部１８が配置されている。そして、それら３つの光電変換部１８上それぞれにソース電極及びドレイン電極２０が配置される。ここで、これら３つのＴＦＴ型光電変換素子１０で１つのセンサＴＦＴ１００−２を形成するために、ソース電極同士が接続され、またドレイン電極同士も接続される。但し、この第２センサＴＦＴ１００−２においては、中央のＴＦＴ型光電変換素子１０及び一方の隣接ＴＦＴ型光電変換素子１０のソース電極を一体的な構成とし、該一体的なソース電極と他方の隣接ＴＦＴ型光電変換素子１０のソース電極をそれらＴＦＴ型光電変換素子１０外の領域で接続する構造としている。同様に、ドレイン電極に関しても、前記中央のＴＦＴ型光電変換素子１０及び前記他方の隣接ＴＦＴ型光電変換素子１０に関して一体的な構成とし、該一体的なドレイン電極と前記一方の隣接ＴＦＴ型光電変換素子１０のドレイン電極をそれらＴＦＴ型光電変換素子１０外の領域で接続する構造としている。このように、前記第２センサＴＦＴ１００−２は、前記第１センサＴＦＴ１００−１のようなスリット１０４を有しておらず、遮光層であるゲート電極１４に対応する全領域が非透光領域となり、前記ＴＦＴ基板の下側に配置された前記バックライト２４からのバックライト２４光が透過されないようになっている。
【００４０】
なお、前記対向基板２２までの前記所定の距離は、前記第１センサＴＦＴ１００−１における隣接配置されたＴＦＴ型光電変換素子１０間の間隔と、該光電変換装置を構成する各部材の屈折率とに基づいて決まるものである。即ち、前記ＴＦＴ基板１２の裏面側に配したバックライト２４から前記対向基板２２側に照射されたバックライト光２６が、第１センサＴＦＴ１００−１が配置された第１の領域Ａ１の透光領域を通って前記対向基板２２上に載置された対象物、例えば指２８で反射された反射光３０を、ＴＦＴ型光電変換素子１０の光電変換部１８が正しく光電変換できるように、前記所定の距離が決められる。本発明の薄膜トランジスタ型光電変換素子の場合、バックライト２４から光電変換素子アレイ側に向けて出射した光が、第２センサＴＦＴ１００−２が配置された第２の領域Ａ２の透光領域を通過する光量は、第１センサＴＦＴ１００−１の透光領域を透過する光量の１０〜９０％になるように設定することが望ましい。なお、この所定距離分の領域は、空間として空気が存在していても良いし、該光電変換装置を液晶表示パネルに一体的に組み込み形成する場合には、液晶が満たされていても構わない。
【００４１】
次に、このような構成の光電変換装置の動作を、図２（Ａ）乃至（Ｃ）を参照して説明する。なお、図２（Ａ）は、対象物としての指２８が対向基板２２上に接触された際の光の経路を説明するための図であり、図２（Ｂ）は、強い外光１０６が入射したときの光の経路を説明するための図である。また、図２（Ｃ）は、本光電変換装置の動作を纏めた動作表を示す図である。
【００４２】
即ち、本実施形態においては、図２（Ａ）に示すように、バックライト２４から発光されたバックライト光２６は、隣接するセンサＴＦＴ１００−１，１００−２間のセンサ間領域１０２及び第１センサＴＦＴ１００−１のスリット１０４の領域より、透明な前記ＴＦＴ基板１２及び絶縁膜１６を透過して、透明な前記対向基板２２方向へ照射される。そして、該対向基板２２を透過して、当該光電変換装置の外部へ出射される。この外部へ出射されたバックライト光２６は、前記対向基板２２上部に接触している対象物である指２８(実際は、指の指紋を形成する凹部であるが、この凹部は図示が省略されている）で反射されて、反射光３０として、光電変換装置内へ戻され、対向基板２２を透過して、各センサＴＦＴ１００−１，１００−２に照射される。
【００４３】
この場合、前記第１センサＴＦＴ１００−１に関しては、バックライト光２６は、前記センサ間領域１０２に加えて前記スリット１０４の領域からも照射されるので、反射光３０は該スリット１０４の領域から照射されたバックライト光２６によっても得られる。そのため、該第１センサＴＦＴ１００−１を構成する３つのＴＦＴ型光電変換素子１０の各光電変換部１８に反射光３０が入射されることになる。従って、該第１センサＴＦＴ１００−１は、光電変換状態となる。
【００４４】
これに対して、前記第２センサＴＦＴ１００−２に関しては、前記第１センサＴＦＴ１００−１のようなスリット１０４が形成されていないため、該第２センサＴＦＴ１００−２に照射される反射光３０は、前記センサ間領域１０２から照射されたバックライト光２６が指２８で反射された反射光３０のみとなる。よって、該第２センサＴＦＴ１００−２には、両端のＴＦＴ型光電変換素子１０の各光電変換部１８にのみ、しかも僅かな反射光３０しか入射されないことになる。従って、該第２センサＴＦＴ１００−２は、ほぼ非光電変換状態となる。
【００４５】
従って、該光電変換装置に指２８が接触していると、図２（Ｃ）の左側に示すように、第１センサＴＦＴ１００−１は光電変換し、第２センサＴＦＴ１００−２は光電変換しない状態が発生することになる。本実施形態では、この状態を該光電変換装置のＯＮ状態（対象物有りの状態）とする。
【００４６】
これに対して、図２（Ｂ）に示すように、前記透明な対向基板２２に指２８が接触しておらず、日光のようなバックライト光２６よりも輝度の高い外光１０６が該光電変換装置に照射された状態においては、その外光１０６は、前記対向基板２２を透過して、前記センサＴＦＴ１００−１，１００−２に照射される。よって、このような場合には、前記第１センサＴＦＴ１００−１を構成する３つのＴＦＴ型光電変換素子１０の各光電変換部１８、及び、前記第２センサＴＦＴ１００−２を構成する３つのＴＦＴ型光電変換素子１０の各光電変換部１８の全てに外光１０６が入射されることになる。従って、図２（Ｃ）の右側に示すように、第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２が２つとも光電変換している状態が発生することになる。本実施形態では、この状態を該光電変換装置のＯＦＦ状態（対象物無しの状態）とする。
【００４７】
また、外光１０６の輝度が低く、図２（Ｃ）の中央に示すように、前記第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２が２つとも光電変換しない状態も、本実施形態では、該光電変換装置のＯＦＦ状態（対象物無しの状態）とする。
【００４８】
図３は、前記センサＴＦＴ１００−１，１００−２の光電変換／非光電変換の判定を行う検出回路の回路図である。また、図４は、光電変換装置を構成するセンサＴＦＴ１００−１，１００−２の電気的な接続構成を示す図である。
【００４９】
前記第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２の光電変換／非光電変換の判定は、例えば、図３に示すような検出回路１０８を含む判別手段により行うことができる。
【００５０】
即ち、該検出回路１０８は、電流−電圧変換回路１１０とコンパレータ１１２とから構成されている。ここで、電流−電圧変換回路１１０は、その非反転入力端子に所定の電圧Ｖｆが印加された反転増幅器１１４と、該反転増幅器１１４の出力端子と反転入力端子との間に接続された帰還抵抗Ｒｆと、から構成され、前記第１センサＴＦＴ１００−１又は第２センサＴＦＴ１００−２（図３ではセンサＴＦＴ１００として示す）からの配線が前記反転増幅器１１４の反転入力端子に接続されるよう形成されている。コンパレータ１１２は、この電流−電圧変換回路１１０で変換された電圧値を所定の閾値電圧値Ｖｔと比較することで、当該センサＴＦＴ１００が光電変換状態にあるか、非光電変換状態にあるかを示す出力信号Ｖｏｕｔを出力する。なお、前記所定の閾値電圧値Ｖｔは、図２（Ａ）に示したような、センサ間領域１０２からのバックライト光２６による前記第２センサＴＦＴ１００−２におけるごく僅かの反射光３０の入射によるほぼ非光電変換を、確実に非光電変換と判別する値となっている。
【００５１】
そして、特に図示はしてないが、判別手段は、このような検出回路１０８を第１センサＴＦＴ１００−１用と第２センサＴＦＴ１００−２用とで２つ設け、更に、それぞれの出力信号Ｖｏｕｔの論理演算を行う論理回路を有する判別回路を設けることで、図２（Ｃ）を参照して説明したように、第１センサＴＦＴ１００−１側の出力信号Ｖｏｕｔが「１」、第２センサＴＦＴ１００−２側の出力信号Ｖｏｕｔが「０」という状態が検出されたとき、上記判別回路により光電変換装置のＯＮ状態と識別する。
【００５２】
即ち、第１センサＴＦＴ１００−１が接続された検出回路及び第２センサＴＦＴ１００−２が接続された検出回路を、不一致回路を含む判別回路に接続すれば、不一致信号が検出されたとき、指が載置されていることを判別することができる。
【００５３】
この場合、判別回路は必ずしも不一致回路を含む必要は無く、例えば、一致回路により判別するようにしても良い。外光が弱い場合には、第１センサＴＦＴ１００−１及び第２センサＴＦＴ１００−２に接続された検出回路１０８のいずれも出力信号Ｖｏｕｔが「０」であり、この状態を一致回路により検出することができる。そして、光電変換装置に指２８が載置されると第１センサＴＦＴ１００−１側の出力信号Ｖｏｕｔが「１」となるので、第１センサＴＦＴ１００−１側の出力信号Ｖｏｕｔが変化した状態を、指２８が載置された瞬間として検出することができる。また、外光が強い場合には、第１センサＴＦＴ１００−１及び第２センサＴＦＴ１００−２に接続された検出回路１０８のいずれも出力信号Ｖｏｕｔが「１」であり、この状態を一致回路により検出することができる。そして、光電変換装置に指２８が載置されると第２センサＴＦＴ１００−２側の出力信号Ｖｏｕｔが「０」となるので、第２センサＴＦＴ１００−１側の出力信号Ｖｏｕｔが変化した状態を、指２８が載置された瞬間として検出することができる。
【００５４】
以上の原理により、光電変換装置に指２８が接触した状態のみをＯＮ（対象物有りの状態）と識別し、それ以外の状態をＯＦＦ（対象物無しの状態）と認識する機構が実現できる。
【００５５】
なお、実際には、光電変換装置は、縦横２次元に複数のセンサＴＦＴを隣接配置したものであり、前述した第１のセンサＴＦＴ１００−１と第２のセンサＴＦＴ１００−２とが縦横交互に並ぶように形成する。そして、第１のセンサＴＦＴ１００−１同士を並列接続し、また、第２のセンサＴＦＴ１００−２同士を並列接続するように、ゲート電極１４、ソース電極及びドレイン電極２０、並びに配線を形成することで、第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２のロケーションによる光電変換条件差を無くすことができる。
【００５６】
即ち、図４に示すように、第１センサＴＦＴ１００−１のゲート電極１４は一つの配線Ｖｇに接続され、ドレイン電極は一つの配線Ｖｄに接続され、ソース電極は一つの配線Ｖｓ１に接続されるよう形成される。同様に、第２センサＴＦＴ１００−２のゲート電極１４は一つの配線Ｖｇに（前記第１センサＴＦＴ１００−１のゲート電極１４と共通に）接続され、ドレイン電極は一つの配線Ｖｄに（前記第１センサＴＦＴ１００−１のドレイン電極と共通に）接続され、ソース電極は一つの配線Ｖｓ２に接続されるよう形成される。
【００５７】
このような構成とすることにより、多数の第１センサＴＦＴ１００−１は全体で一つの第１センサＴＦＴ１００−１として機能し、多数の第２センサＴＦＴ１００−２は全体で一つの第２センサＴＦＴ１００−２として機能する。従って、一つに纏められた配線Ｖｓ１，Ｖｓ２をそれぞれを検出回路１０８に接続すれば、２つの同一構成の検出回路１０８によって、それぞれのセンサＴＦＴ１００−１，１００−２の光電変換／非光電変換状態を判別できる。このように、１つの光電変換装置は、複数個のセンサＴＦＴ１００を隣接配置し、第１センサＴＦＴ１００−１同士、第２センサＴＦＴ１００−２同士はそれぞれ並列接続して合成出力をもってＯＮ／ＯＦＦ判定を行うことで、検出回路が少なくても正確にＯＮ／ＯＦＦ判定を行うことができる。
【００５８】
以上のように、本実施形態では、前記第１センサＴＦＴ１００−１は前記バックライト２４から出射されたバックライト光２６をある程度透過させ、前記第２センサＴＦＴ１００−２は前記バックライト光２６を透過させないように構成しているので、反射光３０が第１センサＴＦＴ１００−１に多く入射し、第２センサＴＦＴ１００−２には殆ど入射しないようにすることができる。従って、反射光３０が存在する場合は、第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２に出力差が現れ、反射光３０が無いときには、両者に出力差が現れないようにすることができる。
【００５９】
そして、そのような第１センサＴＦＴ１００−１と第２センサＴＦＴ１００−２とを隣接して配置して光電変換素子アレイを構成し、この光電変換素子アレイからの出力により、判別手段としての検出回路１０８及び判別回路とにより前記のように検出対象物の有無を判別するような光電変換装置を実現している。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、外乱光がない場合と同様に、外乱光が強い場合も、光電変換装置に指２８が接触した状態のみをＯＮ（対象物有りの状態）と識別し、誤認識しないようにすることができるという効果がある。
【００６１】
なお、前記第１センサＴＦＴ１００−１は前記バックライト２４から出射されたバックライト光２６をある程度透過させ（例えば透光率において５〜９５％）、前記第２センサＴＦＴ１００−２は前記バックライト光２６を透過させない（例えば透光率において０％）ように構成しているが、前記第１センサＴＦＴ１００−１と同様にスリット１０４を持ち、バックライト光２６を透過させるものであってもかまない。但しその場合、前記第１センサＴＦＴ１００−１の透光率と前記第２センサＴＦＴ１００−２の透光率とに差を持たせ、光電変換部１８に入射する反射光３０の光量が、検出回路１０８の性能やバラツキを考慮しても十分区別がつく出力がその反射光３０によって得られるようになっていることが必要である。
【００６２】
図５は、上述の光電変換装置が一体化された液晶表示パネルの平面図を示す。
【００６３】
表示パネル１１６は、平面的に重ならない位置に、表示領域１１８と複数のタッチセンサ１２０で構成されるタッチパネル領域１２２を有する。表示領域１１８には、薄膜トランジスタで回路構成された表示用液晶ドライバ１２４が接続されている。タッチパネル領域１２２の各タッチセンサ１２０には、薄膜トランジスタで回路構成されたセンサドライバ１２６が接続されている。表示領域１１８には、表示画素用ＴＦＴ（スイッチング素子）と該表示画素用ＴＦＴに接続された画素電極がマトリクス状に配列されている。表示画素用ＴＦＴの構造は、上述したセンサＴＦＴ１００−１及びセンサＴＦＴ１００−２と同じである。但し、表示画素用ＴＦＴの上部は、遮光膜で覆われている。各タッチセンサ１２０は、上述したセンサＴＦＴ１００−１が配置された第１の領域Ａ１及びセンサＴＦＴ１００−２が配置された第２の領域Ａ２を少なくとも一対含んでおり、図１に図示された構造を有する。センサドライバ１２６は、前記検出回路１０８を含む判別手段としての機能とを有している。表示画素用ＴＦＴ、表示用液晶ドライバ１２４、センサＴＦＴ１００−１，１００−２、及びセンサドライバ１２６は、ガラス若しくはプラスチックからなるＴＦＴ基板１２８上に同一のプロセスで形成することができる。この場合、前記光電変換装置のＴＦＴ基板１２はタッチパネル領域１２２のＴＦＴ基板１２８に相当する。対向基板２２及びバックライト２４は、表示領域１１８及びタッチパネル領域１２２に共通である。
【００６４】
上記実施形態において、表示用液晶ドライバ１２４及びセンサドライバ１２６は、ＬＳＩチップで構成しても良い。
【００６５】
以上のように、本発明の第１実施形態の光電変換装置及び該光電変換装置を備えた表示パネルによれば、隣接して配置した第１の光電変換素子としての第１センサＴＦＴ１００−１が配置された第１の領域Ａ１と第２の光電変換素子としての第２センサＴＦＴ１００−２が配置された第２の領域Ａ２を有する複数の光電変換素子アレイにおいて、第１センサＴＦＴ１００−１が配置された第１の領域Ａ１の透光領域からバックライト光２６が透過する光量は、第２センサＴＦＴ１００−２が配置された第２の領域Ａ２の透光領域からバックライト光２６が透過する光量よりも多くなるように構成しているので、検出対象物としての指２８で反射された反射光３０は第１センサＴＦＴ１００−１で光電変換され、日光のような外光は第１、第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２の両方で光電変換されることから、入射される光の種類に応じた出力が得られ、従って、反射光のような信号光と日光のような外光とを識別できるようになる。
【００６６】
そして、その出力を検出回路１０８を含む判別手段に供給することで、その出力に基づいて検出対象物の有無を判別することができる。
【００６７】
例えば、第１センサＴＦＴ１００−１のみが検知できたときという限定された状態でのみ前記対象物が存在すると判別するので、誤動作を防止できる。また、第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２の両方が検知したときは前記対象物が存在しないと判別するので、外光によって誤動作することがない。更に、第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２の何れも検知しないときには前記検出対象物が存在しないと判別するので、反射光も外光もないときに対象物が存在すると判別することはなく、誤動作を防止できる。従って、外光１０６（主に日光）による誤動作を防止できるという利点がある。
【００６８】
また、本発明の光電変換装置においては、表示領域１１８を構成する液晶表示パネルと共通の構造を有するので、共通のＴＦＴ基板を用いて表示パネルと一体形成できる（殆ど工程を増やすことなく、タッチセンサ１２０付き表示パネル１１６を製造できる）という利点がある。
【００６９】
この場合、バックライト２４をも表示領域１１８のものと共通にできるという利点もある。
【００７０】
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態としての光電変換装置の断面図を示す。なお、本実施形態における光電変換装置において、前記第１実施形態における光電変換装置と同様の部分については、同じ参照番号を付すことで、その説明は省略する。また、図の簡略化のため、一対の光電変換素子のみを図示する。
【００７１】
本第２実施形態における光電変換装置は、前記第１実施形態における第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２に代えて、ダブルゲート型のアモルファスシリコンＴＦＴをＴＦＴ型光電変換素子１０として用いた第１及び第２のＤＧ型ＴＦＴセンサ１３０−１，１３０−２を、第１及び第２光電変換素子として備えるものである。
【００７２】
即ち、第１の領域Ａ１に配置された第１のＤＧ型ＴＦＴセンサ１３０−１及び第２の領域Ａ２に配置された第２のＤＧ型ＴＦＴ１３０−２は、それぞれ、透明のＴＦＴ基板１２上に形成されたゲート電極１４と、このゲート電極１４の上に形成された透明の絶縁膜１６と、この絶縁膜１６上に前記ゲート電極１４と対向させて形成された光電変換部１８と、この光電変換部１８の上に形成されたソース電極及びドレイン電極２０と、これら光電変換部１８、ソース電極及びドレイン電極２０の上面を覆う絶縁膜１６上の、前記光電変換部１８、ソース電極及びドレイン電極２０に対応する位置に設けられた透明の上部ゲート電極１３２と、から構成されるものである。
【００７３】
このようなＤＧ型ＴＦＴセンサ１３０−１，１３０−２を用いた光電変換装置によれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られると共に、２つのゲートの制御タイミングをずらすことにより感度特性の制御が可能である、明暗の出力比が大きくとれるというメリットがある。
【００７４】
［第３実施形態］
図７（Ａ）は本発明の第３実施形態の光電変換装置の構成を示す平面図である。これは、第１センサＴＦＴ１００−１が配置された第１の領域Ａ１を５領域、第２センサＴＦＴ１００−２が配置された第２の領域Ａ２を４領域持つ光電変換装置として構成した場合であり、図の簡略化のために、ゲート電極１４の配置のみを示している。また、図７（Ｂ）はその回路構成を示す図であり、図７（Ｃ）は等価回路を示している。
【００７５】
本実施形態においては、図７（Ａ）に示すように、第１の領域Ａ１に配置された第１センサＴＦＴ１００−１は、市松状に配置された１３個のＴＦＴ型光電変換素子１０から構成され、第２の領域Ａ２に配置された第２センサＴＦＴ１００−２は、１個のＴＦＴ型光電変換素子１０によって構成されている。ここで、前記第１センサＴＦＴ１００−１を構成するＴＦＴ型光電変換素子１０と前記第２センサＴＦＴ１００−２を構成するＴＦＴ型光電変換素子１０は、前述した第１実施形態ではその構造が異なっていたが、本実施形態ではサイズが異なるだけで同一の構造を有している。即ち、何れのＴＦＴ型光電変換素子１０も、透明のＴＦＴ基板１２上に形成されたゲート電極１４と、このゲート電極１４の上に形成された透明の絶縁膜１６と、この絶縁膜１６上に前記ゲート電極１４と対向させて形成されたａ−Ｓｉからなる光電変換部１８と、この光電変換部１８の上に形成されたソース電極及びドレイン電極２０とからなっている。
【００７６】
そして、前記第１センサＴＦＴ１００−１のＴＦＴ型光電変換素子１０は、縦横に素子間領域１３４が形成されるように市松状に配置され、前記第２センサＴＦＴ１００−２のＴＦＴ型光電変換素子１０は、前記第１センサＴＦＴ１００−１の全ＴＦＴ型光電変換素子１０及び全素子間領域１３４を合わせた領域に対応する平面サイズの領域を占める大きさに形成される。例えば、前記第１センサＴＦＴ１００−１のＴＦＴ型光電変換素子１０のゲート電極１４は０．５ｍｍ×０．５ｍｍ、前記第２センサＴＦＴ１００−２のＴＦＴ型光電変換素子１０は２ｍｍ×２ｍｍのサイズを持つ。
【００７７】
図７（Ｂ）に示すように、前記５つの第１センサＴＦＴ１００−１の全ＴＦＴ型光電変換素子１０のドレイン電極はＶｄ端子１３６−１に共通接続され、ソース電極はＶｓ１端子１３８に共通接続され、ゲート電極はＶｇ端子１４０に共通接続される。同様に、前記４つの第２センサＴＦＴ１００−２の全ＴＦＴ型光電変換素子１０のドレイン電極はＶｄ端子１３６−２に共通接続され、ソース電極はＶｓ２端子１４２に共通接続され、ゲート電極は前記Ｖｇ端子１４０に共通接続される。従って、この光電変換装置の回路構成は、図７（Ｃ）に示すように、１つの第１センサＴＦＴ１００−１と１つの第２センサＴＦＴ１００−２とからなるものと見なすことができる。
【００７８】
このような構成の光電変換装置では、バックライト２４から発光されたバックライト光２６は、ゲート電極１４が形成されていない隣接するセンサＴＦＴ１００−１，１００−２間のセンサ間領域１０２と、第１センサＴＦＴ１００−１の各ＴＦＴ型光電変換素子１０の間の素子間領域１３４とより、透明な前記ＴＦＴ基板１２及び絶縁膜１６を透過して、透明な前記対向基板２２方向へ照射される。そして、該対向基板２２を透過して、当該光電変換装置の外部へ出射される。この外部へ出射されたバックライト光２６は、前記対向基板２２上部に接触している対象物である指２８で反射されて、反射光３０として、該光電変換装置内へ戻される。この反射光３０は、前記対向基板２２を透過して、各センサＴＦＴ１００−１，１００−２に照射される。
【００７９】
この場合、前記第１センサＴＦＴ１００−１に関しては、バックライト光２６は、前記センサ間領域１０２に加えて前記素子間領域１３４からも照射されるので、反射光３０は該素子間領域１３４から照射されたバックライト光２６によっても得られる。そのため、前記第１センサＴＦＴ１００−１を構成する合計６５個のＴＦＴ型光電変換素子１０の各光電変換部１８に反射光３０が入射されることになる。従って、該第１センサＴＦＴ１００−１は、光電変換状態となる。
【００８０】
これに対して、前記第２センサＴＦＴ１００−２に関しては、前記第１センサＴＦＴ１００−１のような素子間領域１３４が形成されていないため、該第２センサＴＦＴ１００−２に照射される反射光３０は、前記センサ間領域１０２から照射されたバックライト光２６が指２８で反射された反射光３０のみとなる。よって、前記第２センサＴＦＴ１００−２を構成する合計４個のＴＦＴ型光電変換素子１０の各光電変換部１８には、僅かな反射光３０しか入射されないことになり、該第２センサＴＦＴ１００−２は、ほぼ非光電変換状態となる。
【００８１】
従って、該光電変換装置に指２８が接触していると、第１センサＴＦＴ１００−１は光電変換し、第２センサＴＦＴ１００−２は光電変換しない状態が発生することになる。
【００８２】
また、前記透明な対向基板２２に指２８が接触しておらず、日光のようなバックライト光２６よりも輝度の高い外光１０６が該光電変換装置に照射された状態においては、その外光１０６は、前記対向基板２２を透過して、前記センサＴＦＴ１００−１，１００−２に照射される。よって、このような場合には、前記第１センサＴＦＴ１００−１を構成する合計６５個のＴＦＴ型光電変換素子１０の各光電変換部１８、及び、前記第２センサＴＦＴ１００−２を構成する合計４個のＴＦＴ型光電変換素子１０の各光電変換部１８の全てに外光１０６が入射されることになる。従って、第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２が２つとも光電変換している状態が発生することになる。
【００８３】
また、前記透明な対向基板２２に指２８が接触しておらず、外光１０６の輝度が低い場合には、前記第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２が２つとも光電変換しない状態となる。
【００８４】
そこで、前述した第１実施形態で説明したような２つの検出回路１０８と、それら検出回路１０８の出力信号Ｖｏｕｔの論理演算を行う論理回路を有する判別回路と、で構成された判別手段によって、前記第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２の出力状態から、前記透明な対向基板２２に指２８が接触しているか否かを判別できる。即ち、前記Ｖｓ１端子１３６を一方の検出回路１０８の反転増幅器１１４の反転入力端子に接続し、前記Ｖｓ２端子１３８を他方の検出回路１０８の反転増幅器１１４の反転入力端子に接続すれば良い。
【００８５】
このように、本発明の第３実施形態の光電変換装置によれば、隣接して配置した第１の光電変換素子としての第１センサＴＦＴ１００−１と第２の光電変換素子としての第２センサＴＦＴ１００−２とからなる複数の光電変換素子において、第１センサＴＦＴ１００−１がバックライト光２６を透過させる光量は、第２センサＴＦＴ１００−２がバックライト光２６を透過させる光量よりも多くなるように構成しているので、検出対象物としての指２８で反射された反射光３０は第１センサＴＦＴ１００−１で光電変換され、日光のような外光は第１、第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２の両方で光電変換されることから、入射される光の種類に応じた出力が得られ、従って、反射光のような信号光と日光のような外光とを識別できるようになる。
【００８６】
また、このような本発明の第３実施形態の光電変換装置をタッチセンサ１２０として使用して液晶表示パネルに組み込むことで、前述の第１実施形態で説明したような表示パネル１１６を形成することができる。
【００８７】
なお、前述した第１センサＴＦＴ１００−１を構成するＴＦＴ型光電変換素子１０のサイズ及び第２センサＴＦＴ１００−２を構成するＴＦＴ型光電変換素子１０のサイズは、一例であり、第１センサＴＦＴ１００−１が検出する前記素子間領域１３４からのバックライト光２６による反射光３０が、対向基板２２を経由して、隣接する第２のセンサＴＦＴ１００−２に漏れることがないような大きさであれば良い。即ち、実際の光電変換装置では、センサＴＦＴ１００−１，１００−２と対向基板２２の間の前記所定の距離は数μｍ程度であるのに比べて、対向基板２２の厚さ（〜１ｍｍ程度）は非常に大きく、故にこの対向基板２２が光漏れの主要経路となる。第１センサＴＦＴ１００−１を構成するＴＦＴ型光電変換素子１０のサイズが前記所定の距離に対して十分な大きさであれば、この光漏れによる第２センサＴＦＴ１００−２への反射光の入射を防止できる。
【００８８】
また、本第３実施形態においても、ダブルゲート型のアモルファスシリコンＴＦＴをＴＦＴ型光電変換素子１０として用いた第１及び第２のＤＧ型ＴＦＴセンサ１３０−１，１３０−２を採用できることは言うまでもない。
【００８９】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００９０】
例えば、第１センサＴＦＴ１００−１および第２センサＴＦＴ１００−２のゲート電極１４をバックライト光２６を遮断する遮光層に兼用したが、ゲート電極１４を透明な材料で形成し、ゲート電極１４とバックライト２４との間に、遮光性材料からなる遮光層をゲート電極１４とは別部材で形成するようにしてもよい。
【００９１】
また、第１センサＴＦＴ１００−１および第２センサＴＦＴ１００−２は、ゲート電極１４が光電変換部１８の下方に配置され、ソース電極およびドレイン電極２０が光電変換部１８の上方に配置された逆スタガ型としたものであったが、ゲート電極１４をソース電極およびドレイン電極２０と同様に光電変換部１８の上方に配置したコプラナ型としたり、あるいは正スタガ型または逆コプラナ型とすることも可能である。
【００９２】
また、前記第２実施形態では、ダブルゲート型の場合を説明したが、より多くのゲート電極を持つマルチゲート型アモルファスシリコンＴＦＴを採用することも可能である。
【００９３】
更には、前記第１乃至第３実施形態では、光電変換素子をアモルファスシリコンＴＦＴとしたが、アモルファスシリコンＴＦＴだけでなく、ポリシリコンＴＦＴ等の他のＴＦＴを光電変換素子として用いても良い。また、ＴＦＴ等のトランジスタに限らず、フォトダイオード等の他の光電変換素子であっても良い。
【００９４】
また、前記第１乃至第３実施形態では、光電変換素子を、第１センサＴＦＴ１００−１又は第１ＤＧ型ＴＦＴセンサ１３０−１と第２センサＴＦＴ１００−２又は第２ＤＧ型ＴＦＴセンサ１３０−２との２種類としたが、３種類以上であっても構わない。
【００９５】
更に、検出回路１０８は、図３に示した構成に限定されるものでないことは勿論である。例えば、前記検出回路１０８の発振を防止する目的で、反転増幅器１１４の出力とコンパレータ１１２の入力との間に緩衝増幅器（ヴォルテージフォロワ）を挿入しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明の光電変換装置の第１実施形態の構成例を示す断面図及び平面図である。
【図２】（Ａ）は指が対向基板上に接触された際の光の経路を説明するための図であり、（Ｂ）は強い外光が入射したときの光の経路を説明するための図であり、（Ｃ）は第１実施形態の光電変換装置の動作を纏めた動作表を示す図である。
【図３】センサＴＦＴの光電変換／非光電変換の判定を行う検出回路の回路図である。
【図４】光電変換装置を構成するセンサＴＦＴの電気的な接続構成を示す図である。
【図５】第１実施形態における光電変換装置を複数個、一体的に組み込み形成したＴＦＴ−ＬＣＤパネルを示す図である。
【図６】本発明の光電変換装置の第２実施形態の構成例を示す図である。
【図７】（Ａ）は本発明の第３実施形態の光電変換装置の構成を説明するための５個の第１センサＴＦＴと４個の第２センサＴＦＴを持つタッチセンサとして構成した場合のゲート電極の配置例を示す図であり、（Ｂ）はその回路構成を示す図であり、（Ｃ）は等価回路を示す図である。
【図８】従来のＴＦＴ型光電変換装置の光−電気特性を示す図である。
【図９】従来のＴＦＴ型光電変換装置の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０…ＴＦＴ型光電変換素子、 １２，１２８…ＴＦＴ基板、 １４…ゲート電極、 １６…絶縁膜、 １８…光電変換部、 ２０…ソース電極及びドレイン電極、 ２２…対向基板、 ２４…バックライト、 ２６…バックライト光、 ２８…指、 ３０…反射光、 １００，１００−１，１００−２…センサＴＦＴ、 １０２…センサ間領域、 １０４…スリット、 １０６…外光、 １０８…検出回路、 １１０…電流−電圧変換回路、 １１２…コンパレータ、 １１４…反転増幅器、 １１６…表示パネル、 １１８…表示領域、 １２０…タッチセンサ、 １２２…タッチパネル領域、 １２４…表示用液晶ドライバ、 １２６…センサドライバ、 １３０−１，１３０−２…ＤＧ型ＴＦＴセンサ、 １３２…上部ゲート電極、 １３４…素子間領域、 １３６−１，１３６−２…Ｖｄ端子、 １３８…Ｖｓ１端子、 １４０…Ｖｇ端子、 １４２…Ｖｓ２端子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及びそれを備えた表示パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、光電変換部にアモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉと略記する）を用いた薄膜トランジスタ型の光電変換素子（以下、ＴＦＴ型光電変換素子と略記する）を複数隣接配置して構成した光電変換装置が知られている。
【０００３】
図８は、このようなＴＦＴ型光電変換素子の光−電気特性の一例を示す図である（ＴＦＴサイズ（Ｗ/Ｌ）＝１８００００／９[μｍ]、各端子電圧：Ｖｓ＝０[Ｖ]、Ｖｄ＝１０[Ｖ]の条件で、照射光の照度をパラメータとしたときのＩｄｓ［Ａ］を測定したものである）。
【０００４】
この図より、照度に応じてドレインソース間電流Ｉｄｓが増大していることがわかる。特に、逆バイアス領域（Ｖｇｓ＜０）におけるＩｄｓの増大が顕著であり、通常はこの領域の特性を用いて、照射光の照度をＩｄｓの変化として検出する光電変換素子として用いられる。
【０００５】
また、図９は、このようなＴＦＴ型光電変換素子１０を用いた光電変換装置の構造の一例を示す図である。
【０００６】
ＴＦＴ型光電変換素子１０は、透明のＴＦＴ基板１２上に形成されたゲート電極１４と、このゲート電極１４の上に形成された透明の絶縁膜１６と、この絶縁膜１６上に前記ゲート電極１４と対向させて形成されたａ−Ｓｉからなる光電変換部１８と、この光電変換部１８の上に形成されたソース電極及びドレイン電極２０とからなっている。そして、このようなＴＦＴ型光電変換素子１０の上面を透明な絶縁膜１６により覆い、図示しないシール部材やギャップ材により所定の距離を確保した上で、その上に透明な対向基板２２を設けることで、光電変換装置を構成している。
【０００７】
なお、前記所定の距離は、隣接配置されたＴＦＴ型光電変換素子１０間の間隔と、光電変換装置を構成する他の各部材の屈折率等とに基づいて決まるものである。即ち、前記ＴＦＴ基板１２の裏面側に配したバックライト２４から前記隣接のＴＦＴ型光電変換素子１０間を通って前記対向基板２２側に照射されたバックライト光２６が前記対向基板２２上に載置された対象物、例えば指２８で反射されてなる反射光３０を、ａ−Ｓｉからなる光電変換部１８が正確に光電変換できるように、前記所定の距離が決められる。上記において、なお、この所定距離分の領域は、空間として空気が存在していても良いし、ＴＦＴ型光電変換素子１０を液晶（ＬＣＤ）パネルに一体的に組み込み形成する場合には、液晶が満たされていても構わない。
【０００８】
このような構成の光電変換装置では、指２８（注：正確には指の指紋を形成する凹部であるが、図示は指紋の凹部を省略している）で反射したバックライト光２６即ち反射光３０を光電変換部１８が光電変換することにより、指２８の指紋の形状を認識するものである。
【特許文献１】特開平６−２３６９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記のような従来の光電変換装置では、外部からの入射光（主に日光）の輝度がバックライト光２６の輝度を上回る場合、誤動作してしまうという問題があった。すなわち、対向基板２２上に指２８が載置されていない場合、外光がそのままＴＦＴ型光電変換素子１０の光電変換部１８に入射されるため、指が搭載された状態でバックライト光２６が指で反射されてＴＦＴ型光電変換素子１０の光電変換部１８に入射された場合と何ら変わりがない。このため、反射光のような信号光と日光のような外光とを識別することができず、指等の対象物が載置されたことを認識して制御信号を発するタッチパネル等には適用することができないものであった。
【００１０】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたもので、反射光のような信号光と日光のような外光とを識別できる光電変換装置及びそれを備えた表示パネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、請求項１の発明は、光電変換装置において、
光電変換部を有する第１の光電変換素子が配置された第１の領域と光電変換部を有する第２の光電変換素子が配置された第２の領域を有する光電変換素子アレイと、
前記光電変換素子アレイの下側より前記光電変換素子アレイ側に向けて出射された光が、前記光電変換素子アレイの上方に配置された検出対象物により反射された反射光を前記光電変換素子アレイに入射させる光出射手段と、
前記第１の光電変換素子の光電変換部と前記光出射手段との間に、前記第１光電変換素子に包含されるかあるいは別部材として設けられた第１の遮光層と、
前記第２の光電変換素子の光電変換部と前記光出射手段との間に、前記第２光電変換素子に包含されるかあるいは別部材として設けられた第２の遮光層と、
を具備し、
前記光出射手段から前記光電変換素子アレイ側に向けて出射した光が、前記第１の領域を透過する光量は、前記第２の領域を透過する光量よりも多いことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光電変換装置において、
前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子は、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を有する薄膜トランジスタ型光電変換素子であり、前記第１の遮光層および前記第２の遮光層は、それぞれ、前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子のゲート電極であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２に記載の光電変換装置において、
前記第１の光電変換素子は複数個であり、前記第１の光電変換素子のゲート電極は、前記各第１の光電変換素子間で分離されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２または３に記載の光電変換装置において、
前記第１の領域に配置された前記各第１の光電変換素子のソース電極同士は相互に接続され、前記各第１の光電変換素子間にスリットを有し、前記各第１の光電変換素子のドレイン電極同士は相互に接続され、前記各第１の光電変換素子間にスリットを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の光電変換装置において、
前記第１の領域と前記第２の領域は同一の面積であり、前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子の数は、前記第２の領域に配置された前記第２の光電変換素子の数よりも多いことを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１に記載の光電変換装置において、
前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力を検出する検出手段を含む判別手段を更に具備することを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項６に記載の光電変換装置において、
前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子及び、前記第２の領域に配置された前記第２の光電変換素子をそれぞれ複数個備え、前記各検出手段は、複数個の前記第１の光電変換素子の出力または複数個の前記第２の光電変換素子の出力を入力する入力部を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項６に記載の光電変換装置において、
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００１９】
請求項９の発明は、請求項８に記載の光電変換装置において、
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力が不一致である場合に、前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００２０】
請求項１０の発明は、請求項８に記載の光電変換装置において、
外光の強度が弱く、前記第１の光電変換素子及び前記第２の光電変換素子が非光電変換の出力の場合は、前記判別手段は前記第１の光電変換素子の出力の変化に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００２１】
請求項１１の発明は、請求項８に記載の光電変換装置において、
外光の強度が強く、前記第１の光電変換素子及び前記第２の光電変換素子が光電変換の出力の場合は、前記第２の光電変換素子の出力の変化に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００２２】
請求項１２の発明は、請求項１に記載の光電変換装置において、
前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子は、市松状に配置された複数の薄膜トランジスタ型光電変換素子で形成され、それら薄膜トランジスタ型光電変換素子間より前記光出射手段からの光が出射され、
前記第２の領域に配置された前記光電変換素子アレイの前記第２の光電変換素子は、前記第１の光電変換素子の領域に対応する領域を持つ、一つの薄膜トランジスタ型光電変換素子で形成されることを特徴とする。
【００２３】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の光電変換装置において、
前記薄膜トランジスタ型光電変換素子は、アモルファスシリコン薄膜トランジスタで形成されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１４の発明は、請求項１２又は１３に記載の光電変換装置において、
前記薄膜トランジスタ型光電変換素子は、ダブルゲート型アモルファスシリコン薄膜トランジスタで形成されることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１５の発明は、表示パネルにおいて、
表示領域とタッチセンサ領域とを有し、
前記表示領域と前記タッチセンサ領域とは、共通のＴＦＴ基板及び共通の対向基板を有し、
前記表示領域には、前記ＴＦＴ基板上に、画素電極と、該画素電極に接続されたスイッチング素子とが形成されると共に、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間には液晶が充填され、
前記タッチセンサ領域には、第１の光電変換素子が配置された第１の領域と第２の光電変換素子が配置された第２の領域を有する光電変換素子アレイが形成され、
前記タッチセンサ領域における前記ＴＦＴ基板の下側には、前記光電変換素子アレイの下側より前記光電変換素子アレイ側に向けて出射された光が、検出対象物により反射された反射光を前記光電変換素子アレイに入射させる光出射手段が形成され、
前記光出射手段からの光は、前記光電変換素子アレイの前記複数の光電変換素子を透過して前記光電変換素子アレイの上方に出射され、
前記光出射手段から前記光電変換素子アレイ側に向けて出射された光が、前記第１の領域を透過する光量は、前記第２の領域を透過する光量よりも多いことを特徴とする表示パネル。
【００２６】
請求項１６の発明は、請求項１５に記載の表示パネルにおいて、
前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子の光電変換部と前記光出射手段との間に、前記第１光電変換素子に包含されるかあるいは別部材として設けられた第１の遮光層と、前記第２の領域に配置された前記第２の光電変換素子の光電変換部と前記光出射手段との間に、前記第２光電変換素子に包含されるかあるいは別部材として設けられた第２の遮光層と、を具備し、前記光出射手段から前記光電変換素子アレイ側に向けて出射した光が、前記第１の領域を透過する光量は、前記第２の領域を透過する光量よりも多いことを特徴とする。
【００２７】
請求項１７の発明は、請求項１５に記載の表示パネルにおいて、
前記光照射手段は、前記表示領域及び前記タッチセンサ領域における前記ＴＦＴ基板の下側に配置されたバックライトを含むことを特徴とする。
【００２８】
請求項１８の発明は、請求項１５に記載の表示パネルにおいて、
前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力を検出する検出手段を含む判別手段を更に具備することを特徴とする。
【００２９】
請求項１９の発明は、請求項１８に記載の表示パネルにおいて、
前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子及び前記第２の領域に配置された前記第２の光電変換素子をそれぞれ複数個備え、前記各検出手段は、複数個の前記第１の光電変換素子の出力または複数個の前記第２の光電変換素子の出力を入力する入力部を有することを特徴とする。
【００３０】
請求項２０の発明は、請求項１５に記載の表示パネルにおいて、
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００３１】
請求項２１の発明は、請求項２０に記載の表示パネルにおいて、
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力が不一致である場合に、前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００３２】
請求項２２の発明は、請求項１５に記載の表示パネルにおいて、
前記タッチセンサ領域には、第１の光電変換素子が配置された第１の領域と第２の光電変換素子が配置された第２の領域とがそれぞれ複数配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、検出対象物で反射された反射光のような外部から入射される信号光は第１の光電変換素子のみで光電変換され、日光のような外光は第１、第２の光電変換素子の両方で光電変換されることから、光電変換素子アレイからは、入射される光の種類に応じた出力が得られる。従って、反射光のような信号光と日光のような外光とを識別できる光電変換装置及びそれを備えた表示パネルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
【００３５】
［第１実施形態］
図１（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１実施形態としての光電変換装置の断面図及び示す平面図を示す。
【００３６】
該光電変換装置は、第１の光電変換素子としての第１センサＴＦＴ１００−１が配置された第１の領域Ａ１と第２の光電変換素子としての第２センサＴＦＴ１００−２が配置された第２の領域Ａ２とを有する。図１においては、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とは各１個のみが図示されているが、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とは所定幅のセンサ間領域１０２を開けて縦横交互に配置され、光電変換素子アレイを構成している。なお、従来と同様のものについては、図９と同じ参照番号を付している。
【００３７】
前記第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２は、それぞれ、透明のＴＦＴ基板１２上に形成されたゲート電極（遮光層）１４と、このゲート電極１４の上に形成された透明の絶縁膜１６と、この絶縁膜１６上に前記ゲート電極１４と対向させて形成されたａ−Ｓｉからなる光電変換部１８と、この光電変換部１８の上に形成されたソース電極及びドレイン電極２０とからなる、３つＴＦＴ型光電変換素子１０によって構成されている。そして、このようなセンサＴＦＴ１００−１，１００−２の上面を透明な絶縁膜１６により覆い、図示しないシール部材やギャップ材により所定の距離を確保した上で、その上に透明な対向基板２２を設けることで、光電変換装置を構成している。
【００３８】
第１の領域Ａ１に配置された前記第１センサＴＦＴ１００−１においては、前記３つのＴＦＴ型光電変換素子１０は、間隔を置いて隣接配置されている。即ち、前記第１センサＴＦＴ１００−１の平面構造（レイアウト）にあっては、間隔を置いて３つのゲート電極１４が配置され、各ゲート電極１４上に光電変換部１８が配置される。各ゲート電極１４はクロム、モリブデン、アルミニウム、タンタル等の遮光性材料で形成され図示はしないが、相互にゲート配線で接続されている。そして、それら３つの光電変換部１８上それぞれに、クロム、モリブデン、アルミニウム、タンタル等の遮光性材料により１層あるいは積層して形成されたソース電極及びドレイン電極２０が配置される。ここで、これら３つのＴＦＴ型光電変換素子１０で１つのセンサＴＦＴ１００−１を形成するために、ソース電極同士が接続され、またドレイン電極同士も接続される。但し、中央のＴＦＴ型光電変換素子１０及び一方の隣接ＴＦＴ型光電変換素子１０のソース電極を一体的な構成とするのではなく、それぞれにソース電極を設けて、それらＴＦＴ型光電変換素子１０外の領域でそれらソース電極同士及び他方の隣接ＴＦＴ型光電変換素子１０のソース電極を接続する構造としている。同様に、ドレイン電極に関しても、前記中央のＴＦＴ型光電変換素子１０及び前記他方の隣接ＴＦＴ型光電変換素子１０のそれを一体的な構成とするのではなく、それぞれにドレイン電極を設けて、それらＴＦＴ型光電変換素子１０外の領域でそれらドレイン電極同士及び前記一方の隣接ＴＦＴ型光電変換素子１０のドレイン電極を接続する構造としている。このような配線構造とすることにより、すなわち、ゲート電極１４が形成されていない領域、ソース電極及びドレイン電極２０が形成されていない領域（スリット１０４形成領域を含む）が透光領域となり、前記ＴＦＴ基板の下側に配置された光出射手段としてのバックライト２４からのバックライト光２６が透光領域を通して出射可能となっている。このバックライト２４としては、白色、赤色または赤外線等を発するものが使用可能である。
【００３９】
これに対して、第２の領域Ａ２に配置された前記第２センサＴＦＴ１００−２は、前記３つのＴＦＴ型光電変換素子１０を、間隔を置かずに隣接配置している。即ち、前記第２センサＴＦＴ１００−２の平面構造（レイアウト）にあっては、１つのゲート電極１４が配置され、その１つのゲート電極１４上に３つの光電変換部１８が配置されている。そして、それら３つの光電変換部１８上それぞれにソース電極及びドレイン電極２０が配置される。ここで、これら３つのＴＦＴ型光電変換素子１０で１つのセンサＴＦＴ１００−２を形成するために、ソース電極同士が接続され、またドレイン電極同士も接続される。但し、この第２センサＴＦＴ１００−２においては、中央のＴＦＴ型光電変換素子１０及び一方の隣接ＴＦＴ型光電変換素子１０のソース電極を一体的な構成とし、該一体的なソース電極と他方の隣接ＴＦＴ型光電変換素子１０のソース電極をそれらＴＦＴ型光電変換素子１０外の領域で接続する構造としている。同様に、ドレイン電極に関しても、前記中央のＴＦＴ型光電変換素子１０及び前記他方の隣接ＴＦＴ型光電変換素子１０に関して一体的な構成とし、該一体的なドレイン電極と前記一方の隣接ＴＦＴ型光電変換素子１０のドレイン電極をそれらＴＦＴ型光電変換素子１０外の領域で接続する構造としている。このように、前記第２センサＴＦＴ１００−２は、前記第１センサＴＦＴ１００−１のようなスリット１０４を有しておらず、遮光層であるゲート電極１４に対応する全領域が非透光領域となり、前記ＴＦＴ基板の下側に配置された前記バックライト２４からのバックライト２４光が透過されないようになっている。
【００４０】
なお、前記対向基板２２までの前記所定の距離は、前記第１センサＴＦＴ１００−１における隣接配置されたＴＦＴ型光電変換素子１０間の間隔と、該光電変換装置を構成する各部材の屈折率とに基づいて決まるものである。即ち、前記ＴＦＴ基板１２の裏面側に配したバックライト２４から前記対向基板２２側に照射されたバックライト光２６が、第１センサＴＦＴ１００−１が配置された第１の領域Ａ１の透光領域を通って前記対向基板２２上に載置された対象物、例えば指２８で反射された反射光３０を、ＴＦＴ型光電変換素子１０の光電変換部１８が正しく光電変換できるように、前記所定の距離が決められる。本発明の薄膜トランジスタ型光電変換素子の場合、バックライト２４から光電変換素子アレイ側に向けて出射した光が、第２センサＴＦＴ１００−２が配置された第２の領域Ａ２の透光領域を通過する光量は、第１センサＴＦＴ１００−１の透光領域を透過する光量の１０〜９０％になるように設定することが望ましい。なお、この所定距離分の領域は、空間として空気が存在していても良いし、該光電変換装置を液晶表示パネルに一体的に組み込み形成する場合には、液晶が満たされていても構わない。
【００４１】
次に、このような構成の光電変換装置の動作を、図２（Ａ）乃至（Ｃ）を参照して説明する。なお、図２（Ａ）は、対象物としての指２８が対向基板２２上に接触された際の光の経路を説明するための図であり、図２（Ｂ）は、強い外光１０６が入射したときの光の経路を説明するための図である。また、図２（Ｃ）は、本光電変換装置の動作を纏めた動作表を示す図である。
【００４２】
即ち、本実施形態においては、図２（Ａ）に示すように、バックライト２４から発光されたバックライト光２６は、隣接するセンサＴＦＴ１００−１，１００−２間のセンサ間領域１０２及び第１センサＴＦＴ１００−１のスリット１０４の領域より、透明な前記ＴＦＴ基板１２及び絶縁膜１６を透過して、透明な前記対向基板２２方向へ照射される。そして、該対向基板２２を透過して、当該光電変換装置の外部へ出射される。この外部へ出射されたバックライト光２６は、前記対向基板２２上部に接触している対象物である指２８(実際は、指の指紋を形成する凹部であるが、この凹部は図示が省略されている）で反射されて、反射光３０として、光電変換装置内へ戻され、対向基板２２を透過して、各センサＴＦＴ１００−１，１００−２に照射される。
【００４３】
この場合、前記第１センサＴＦＴ１００−１に関しては、バックライト光２６は、前記センサ間領域１０２に加えて前記スリット１０４の領域からも照射されるので、反射光３０は該スリット１０４の領域から照射されたバックライト光２６によっても得られる。そのため、該第１センサＴＦＴ１００−１を構成する３つのＴＦＴ型光電変換素子１０の各光電変換部１８に反射光３０が入射されることになる。従って、該第１センサＴＦＴ１００−１は、光電変換状態となる。
【００４４】
これに対して、前記第２センサＴＦＴ１００−２に関しては、前記第１センサＴＦＴ１００−１のようなスリット１０４が形成されていないため、該第２センサＴＦＴ１００−２に照射される反射光３０は、前記センサ間領域１０２から照射されたバックライト光２６が指２８で反射された反射光３０のみとなる。よって、該第２センサＴＦＴ１００−２には、両端のＴＦＴ型光電変換素子１０の各光電変換部１８にのみ、しかも僅かな反射光３０しか入射されないことになる。従って、該第２センサＴＦＴ１００−２は、ほぼ非光電変換状態となる。
【００４５】
従って、該光電変換装置に指２８が接触していると、図２（Ｃ）の左側に示すように、第１センサＴＦＴ１００−１は光電変換し、第２センサＴＦＴ１００−２は光電変換しない状態が発生することになる。本実施形態では、この状態を該光電変換装置のＯＮ状態（対象物有りの状態）とする。
【００４６】
これに対して、図２（Ｂ）に示すように、前記透明な対向基板２２に指２８が接触しておらず、日光のようなバックライト光２６よりも輝度の高い外光１０６が該光電変換装置に照射された状態においては、その外光１０６は、前記対向基板２２を透過して、前記センサＴＦＴ１００−１，１００−２に照射される。よって、このような場合には、前記第１センサＴＦＴ１００−１を構成する３つのＴＦＴ型光電変換素子１０の各光電変換部１８、及び、前記第２センサＴＦＴ１００−２を構成する３つのＴＦＴ型光電変換素子１０の各光電変換部１８の全てに外光１０６が入射されることになる。従って、図２（Ｃ）の右側に示すように、第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２が２つとも光電変換している状態が発生することになる。本実施形態では、この状態を該光電変換装置のＯＦＦ状態（対象物無しの状態）とする。
【００４７】
また、外光１０６の輝度が低く、図２（Ｃ）の中央に示すように、前記第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２が２つとも光電変換しない状態も、本実施形態では、該光電変換装置のＯＦＦ状態（対象物無しの状態）とする。
【００４８】
図３は、前記センサＴＦＴ１００−１，１００−２の光電変換／非光電変換の判定を行う検出回路の回路図である。また、図４は、光電変換装置を構成するセンサＴＦＴ１００−１，１００−２の電気的な接続構成を示す図である。
【００４９】
前記第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２の光電変換／非光電変換の判定は、例えば、図３に示すような検出回路１０８を含む判別手段により行うことができる。
【００５０】
即ち、該検出回路１０８は、電流−電圧変換回路１１０とコンパレータ１１２とから構成されている。ここで、電流−電圧変換回路１１０は、その非反転入力端子に所定の電圧Ｖｆが印加された反転増幅器１１４と、該反転増幅器１１４の出力端子と反転入力端子との間に接続された帰還抵抗Ｒｆと、から構成され、前記第１センサＴＦＴ１００−１又は第２センサＴＦＴ１００−２（図３ではセンサＴＦＴ１００として示す）からの配線が前記反転増幅器１１４の反転入力端子に接続されるよう形成されている。コンパレータ１１２は、この電流−電圧変換回路１１０で変換された電圧値を所定の閾値電圧値Ｖｔと比較することで、当該センサＴＦＴ１００が光電変換状態にあるか、非光電変換状態にあるかを示す出力信号Ｖｏｕｔを出力する。なお、前記所定の閾値電圧値Ｖｔは、図２（Ａ）に示したような、センサ間領域１０２からのバックライト光２６による前記第２センサＴＦＴ１００−２におけるごく僅かの反射光３０の入射によるほぼ非光電変換を、確実に非光電変換と判別する値となっている。
【００５１】
そして、特に図示はしてないが、判別手段は、このような検出回路１０８を第１センサＴＦＴ１００−１用と第２センサＴＦＴ１００−２用とで２つ設け、更に、それぞれの出力信号Ｖｏｕｔの論理演算を行う論理回路を有する判別回路を設けることで、図２（Ｃ）を参照して説明したように、第１センサＴＦＴ１００−１側の出力信号Ｖｏｕｔが「１」、第２センサＴＦＴ１００−２側の出力信号Ｖｏｕｔが「０」という状態が検出されたとき、上記判別回路により光電変換装置のＯＮ状態と識別する。
【００５２】
即ち、第１センサＴＦＴ１００−１が接続された検出回路及び第２センサＴＦＴ１００−２が接続された検出回路を、不一致回路を含む判別回路に接続すれば、不一致信号が検出されたとき、指が載置されていることを判別することができる。
【００５３】
この場合、判別回路は必ずしも不一致回路を含む必要は無く、例えば、一致回路により判別するようにしても良い。外光が弱い場合には、第１センサＴＦＴ１００−１及び第２センサＴＦＴ１００−２に接続された検出回路１０８のいずれも出力信号Ｖｏｕｔが「０」であり、この状態を一致回路により検出することができる。そして、光電変換装置に指２８が載置されると第１センサＴＦＴ１００−１側の出力信号Ｖｏｕｔが「１」となるので、第１センサＴＦＴ１００−１側の出力信号Ｖｏｕｔが変化した状態を、指２８が載置された瞬間として検出することができる。また、外光が強い場合には、第１センサＴＦＴ１００−１及び第２センサＴＦＴ１００−２に接続された検出回路１０８のいずれも出力信号Ｖｏｕｔが「１」であり、この状態を一致回路により検出することができる。そして、光電変換装置に指２８が載置されると第２センサＴＦＴ１００−２側の出力信号Ｖｏｕｔが「０」となるので、第２センサＴＦＴ１００−１側の出力信号Ｖｏｕｔが変化した状態を、指２８が載置された瞬間として検出することができる。
【００５４】
以上の原理により、光電変換装置に指２８が接触した状態のみをＯＮ（対象物有りの状態）と識別し、それ以外の状態をＯＦＦ（対象物無しの状態）と認識する機構が実現できる。
【００５５】
なお、実際には、光電変換装置は、縦横２次元に複数のセンサＴＦＴを隣接配置したものであり、前述した第１のセンサＴＦＴ１００−１と第２のセンサＴＦＴ１００−２とが縦横交互に並ぶように形成する。そして、第１のセンサＴＦＴ１００−１同士を並列接続し、また、第２のセンサＴＦＴ１００−２同士を並列接続するように、ゲート電極１４、ソース電極及びドレイン電極２０、並びに配線を形成することで、第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２のロケーションによる光電変換条件差を無くすことができる。
【００５６】
即ち、図４に示すように、第１センサＴＦＴ１００−１のゲート電極１４は一つの配線Ｖｇに接続され、ドレイン電極は一つの配線Ｖｄに接続され、ソース電極は一つの配線Ｖｓ１に接続されるよう形成される。同様に、第２センサＴＦＴ１００−２のゲート電極１４は一つの配線Ｖｇに（前記第１センサＴＦＴ１００−１のゲート電極１４と共通に）接続され、ドレイン電極は一つの配線Ｖｄに（前記第１センサＴＦＴ１００−１のドレイン電極と共通に）接続され、ソース電極は一つの配線Ｖｓ２に接続されるよう形成される。
【００５７】
このような構成とすることにより、多数の第１センサＴＦＴ１００−１は全体で一つの第１センサＴＦＴ１００−１として機能し、多数の第２センサＴＦＴ１００−２は全体で一つの第２センサＴＦＴ１００−２として機能する。従って、一つに纏められた配線Ｖｓ１，Ｖｓ２をそれぞれを検出回路１０８に接続すれば、２つの同一構成の検出回路１０８によって、それぞれのセンサＴＦＴ１００−１，１００−２の光電変換／非光電変換状態を判別できる。このように、１つの光電変換装置は、複数個のセンサＴＦＴ１００を隣接配置し、第１センサＴＦＴ１００−１同士、第２センサＴＦＴ１００−２同士はそれぞれ並列接続して合成出力をもってＯＮ／ＯＦＦ判定を行うことで、検出回路が少なくても正確にＯＮ／ＯＦＦ判定を行うことができる。
【００５８】
以上のように、本実施形態では、前記第１センサＴＦＴ１００−１は前記バックライト２４から出射されたバックライト光２６をある程度透過させ、前記第２センサＴＦＴ１００−２は前記バックライト光２６を透過させないように構成しているので、反射光３０が第１センサＴＦＴ１００−１に多く入射し、第２センサＴＦＴ１００−２には殆ど入射しないようにすることができる。従って、反射光３０が存在する場合は、第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２に出力差が現れ、反射光３０が無いときには、両者に出力差が現れないようにすることができる。
【００５９】
そして、そのような第１センサＴＦＴ１００−１と第２センサＴＦＴ１００−２とを隣接して配置して光電変換素子アレイを構成し、この光電変換素子アレイからの出力により、判別手段としての検出回路１０８及び判別回路とにより前記のように検出対象物の有無を判別するような光電変換装置を実現している。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、外乱光がない場合と同様に、外乱光が強い場合も、光電変換装置に指２８が接触した状態のみをＯＮ（対象物有りの状態）と識別し、誤認識しないようにすることができるという効果がある。
【００６１】
なお、前記第１センサＴＦＴ１００−１は前記バックライト２４から出射されたバックライト光２６をある程度透過させ（例えば透光率において５〜９５％）、前記第２センサＴＦＴ１００−２は前記バックライト光２６を透過させない（例えば透光率において０％）ように構成しているが、前記第１センサＴＦＴ１００−１と同様にスリット１０４を持ち、バックライト光２６を透過させるものであってもかまない。但しその場合、前記第１センサＴＦＴ１００−１の透光率と前記第２センサＴＦＴ１００−２の透光率とに差を持たせ、光電変換部１８に入射する反射光３０の光量が、検出回路１０８の性能やバラツキを考慮しても十分区別がつく出力がその反射光３０によって得られるようになっていることが必要である。
【００６２】
図５は、上述の光電変換装置が一体化された液晶表示パネルの平面図を示す。
【００６３】
表示パネル１１６は、平面的に重ならない位置に、表示領域１１８と複数のタッチセンサ１２０で構成されるタッチパネル領域１２２を有する。表示領域１１８には、薄膜トランジスタで回路構成された表示用液晶ドライバ１２４が接続されている。タッチパネル領域１２２の各タッチセンサ１２０には、薄膜トランジスタで回路構成されたセンサドライバ１２６が接続されている。表示領域１１８には、表示画素用ＴＦＴ（スイッチング素子）と該表示画素用ＴＦＴに接続された画素電極がマトリクス状に配列されている。表示画素用ＴＦＴの構造は、上述したセンサＴＦＴ１００−１及びセンサＴＦＴ１００−２と同じである。但し、表示画素用ＴＦＴの上部は、遮光膜で覆われている。各タッチセンサ１２０は、上述したセンサＴＦＴ１００−１が配置された第１の領域Ａ１及びセンサＴＦＴ１００−２が配置された第２の領域Ａ２を少なくとも一対含んでおり、図１に図示された構造を有する。センサドライバ１２６は、前記検出回路１０８を含む判別手段としての機能とを有している。表示画素用ＴＦＴ、表示用液晶ドライバ１２４、センサＴＦＴ１００−１，１００−２、及びセンサドライバ１２６は、ガラス若しくはプラスチックからなるＴＦＴ基板１２８上に同一のプロセスで形成することができる。この場合、前記光電変換装置のＴＦＴ基板１２はタッチパネル領域１２２のＴＦＴ基板１２８に相当する。対向基板２２及びバックライト２４は、表示領域１１８及びタッチパネル領域１２２に共通である。
【００６４】
上記実施形態において、表示用液晶ドライバ１２４及びセンサドライバ１２６は、ＬＳＩチップで構成しても良い。
【００６５】
以上のように、本発明の第１実施形態の光電変換装置及び該光電変換装置を備えた表示パネルによれば、隣接して配置した第１の光電変換素子としての第１センサＴＦＴ１００−１が配置された第１の領域Ａ１と第２の光電変換素子としての第２センサＴＦＴ１００−２が配置された第２の領域Ａ２を有する複数の光電変換素子アレイにおいて、第１センサＴＦＴ１００−１が配置された第１の領域Ａ１の透光領域からバックライト光２６が透過する光量は、第２センサＴＦＴ１００−２が配置された第２の領域Ａ２の透光領域からバックライト光２６が透過する光量よりも多くなるように構成しているので、検出対象物としての指２８で反射された反射光３０は第１センサＴＦＴ１００−１で光電変換され、日光のような外光は第１、第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２の両方で光電変換されることから、入射される光の種類に応じた出力が得られ、従って、反射光のような信号光と日光のような外光とを識別できるようになる。
【００６６】
そして、その出力を検出回路１０８を含む判別手段に供給することで、その出力に基づいて検出対象物の有無を判別することができる。
【００６７】
例えば、第１センサＴＦＴ１００−１のみが検知できたときという限定された状態でのみ前記対象物が存在すると判別するので、誤動作を防止できる。また、第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２の両方が検知したときは前記対象物が存在しないと判別するので、外光によって誤動作することがない。更に、第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２の何れも検知しないときには前記検出対象物が存在しないと判別するので、反射光も外光もないときに対象物が存在すると判別することはなく、誤動作を防止できる。従って、外光１０６（主に日光）による誤動作を防止できるという利点がある。
【００６８】
また、本発明の光電変換装置においては、表示領域１１８を構成する液晶表示パネルと共通の構造を有するので、共通のＴＦＴ基板を用いて表示パネルと一体形成できる（殆ど工程を増やすことなく、タッチセンサ１２０付き表示パネル１１６を製造できる）という利点がある。
【００６９】
この場合、バックライト２４をも表示領域１１８のものと共通にできるという利点もある。
【００７０】
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態としての光電変換装置の断面図を示す。なお、本実施形態における光電変換装置において、前記第１実施形態における光電変換装置と同様の部分については、同じ参照番号を付すことで、その説明は省略する。また、図の簡略化のため、一対の光電変換素子のみを図示する。
【００７１】
本第２実施形態における光電変換装置は、前記第１実施形態における第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２に代えて、ダブルゲート型のアモルファスシリコンＴＦＴをＴＦＴ型光電変換素子１０として用いた第１及び第２のＤＧ型ＴＦＴセンサ１３０−１，１３０−２を、第１及び第２光電変換素子として備えるものである。
【００７２】
即ち、第１の領域Ａ１に配置された第１のＤＧ型ＴＦＴセンサ１３０−１及び第２の領域Ａ２に配置された第２のＤＧ型ＴＦＴ１３０−２は、それぞれ、透明のＴＦＴ基板１２上に形成されたゲート電極１４と、このゲート電極１４の上に形成された透明の絶縁膜１６と、この絶縁膜１６上に前記ゲート電極１４と対向させて形成された光電変換部１８と、この光電変換部１８の上に形成されたソース電極及びドレイン電極２０と、これら光電変換部１８、ソース電極及びドレイン電極２０の上面を覆う絶縁膜１６上の、前記光電変換部１８、ソース電極及びドレイン電極２０に対応する位置に設けられた透明の上部ゲート電極１３２と、から構成されるものである。
【００７３】
このようなＤＧ型ＴＦＴセンサ１３０−１，１３０−２を用いた光電変換装置によれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られると共に、２つのゲートの制御タイミングをずらすことにより感度特性の制御が可能である、明暗の出力比が大きくとれるというメリットがある。
【００７４】
［第３実施形態］
図７（Ａ）は本発明の第３実施形態の光電変換装置の構成を示す平面図である。これは、第１センサＴＦＴ１００−１が配置された第１の領域Ａ１を５領域、第２センサＴＦＴ１００−２が配置された第２の領域Ａ２を４領域持つ光電変換装置として構成した場合であり、図の簡略化のために、ゲート電極１４の配置のみを示している。また、図７（Ｂ）はその回路構成を示す図であり、図７（Ｃ）は等価回路を示している。
【００７５】
本実施形態においては、図７（Ａ）に示すように、第１の領域Ａ１に配置された第１センサＴＦＴ１００−１は、市松状に配置された１３個のＴＦＴ型光電変換素子１０から構成され、第２の領域Ａ２に配置された第２センサＴＦＴ１００−２は、１個のＴＦＴ型光電変換素子１０によって構成されている。ここで、前記第１センサＴＦＴ１００−１を構成するＴＦＴ型光電変換素子１０と前記第２センサＴＦＴ１００−２を構成するＴＦＴ型光電変換素子１０は、前述した第１実施形態ではその構造が異なっていたが、本実施形態ではサイズが異なるだけで同一の構造を有している。即ち、何れのＴＦＴ型光電変換素子１０も、透明のＴＦＴ基板１２上に形成されたゲート電極１４と、このゲート電極１４の上に形成された透明の絶縁膜１６と、この絶縁膜１６上に前記ゲート電極１４と対向させて形成されたａ−Ｓｉからなる光電変換部１８と、この光電変換部１８の上に形成されたソース電極及びドレイン電極２０とからなっている。
【００７６】
そして、前記第１センサＴＦＴ１００−１のＴＦＴ型光電変換素子１０は、縦横に素子間領域１３４が形成されるように市松状に配置され、前記第２センサＴＦＴ１００−２のＴＦＴ型光電変換素子１０は、前記第１センサＴＦＴ１００−１の全ＴＦＴ型光電変換素子１０及び全素子間領域１３４を合わせた領域に対応する平面サイズの領域を占める大きさに形成される。例えば、前記第１センサＴＦＴ１００−１のＴＦＴ型光電変換素子１０のゲート電極１４は０．５ｍｍ×０．５ｍｍ、前記第２センサＴＦＴ１００−２のＴＦＴ型光電変換素子１０は２ｍｍ×２ｍｍのサイズを持つ。
【００７７】
図７（Ｂ）に示すように、前記５つの第１センサＴＦＴ１００−１の全ＴＦＴ型光電変換素子１０のドレイン電極はＶｄ端子１３６−１に共通接続され、ソース電極はＶｓ１端子１３８に共通接続され、ゲート電極はＶｇ端子１４０に共通接続される。同様に、前記４つの第２センサＴＦＴ１００−２の全ＴＦＴ型光電変換素子１０のドレイン電極はＶｄ端子１３６−２に共通接続され、ソース電極はＶｓ２端子１４２に共通接続され、ゲート電極は前記Ｖｇ端子１４０に共通接続される。従って、この光電変換装置の回路構成は、図７（Ｃ）に示すように、１つの第１センサＴＦＴ１００−１と１つの第２センサＴＦＴ１００−２とからなるものと見なすことができる。
【００７８】
このような構成の光電変換装置では、バックライト２４から発光されたバックライト光２６は、ゲート電極１４が形成されていない隣接するセンサＴＦＴ１００−１，１００−２間のセンサ間領域１０２と、第１センサＴＦＴ１００−１の各ＴＦＴ型光電変換素子１０の間の素子間領域１３４とより、透明な前記ＴＦＴ基板１２及び絶縁膜１６を透過して、透明な前記対向基板２２方向へ照射される。そして、該対向基板２２を透過して、当該光電変換装置の外部へ出射される。この外部へ出射されたバックライト光２６は、前記対向基板２２上部に接触している対象物である指２８で反射されて、反射光３０として、該光電変換装置内へ戻される。この反射光３０は、前記対向基板２２を透過して、各センサＴＦＴ１００−１，１００−２に照射される。
【００７９】
この場合、前記第１センサＴＦＴ１００−１に関しては、バックライト光２６は、前記センサ間領域１０２に加えて前記素子間領域１３４からも照射されるので、反射光３０は該素子間領域１３４から照射されたバックライト光２６によっても得られる。そのため、前記第１センサＴＦＴ１００−１を構成する合計６５個のＴＦＴ型光電変換素子１０の各光電変換部１８に反射光３０が入射されることになる。従って、該第１センサＴＦＴ１００−１は、光電変換状態となる。
【００８０】
これに対して、前記第２センサＴＦＴ１００−２に関しては、前記第１センサＴＦＴ１００−１のような素子間領域１３４が形成されていないため、該第２センサＴＦＴ１００−２に照射される反射光３０は、前記センサ間領域１０２から照射されたバックライト光２６が指２８で反射された反射光３０のみとなる。よって、前記第２センサＴＦＴ１００−２を構成する合計４個のＴＦＴ型光電変換素子１０の各光電変換部１８には、僅かな反射光３０しか入射されないことになり、該第２センサＴＦＴ１００−２は、ほぼ非光電変換状態となる。
【００８１】
従って、該光電変換装置に指２８が接触していると、第１センサＴＦＴ１００−１は光電変換し、第２センサＴＦＴ１００−２は光電変換しない状態が発生することになる。
【００８２】
また、前記透明な対向基板２２に指２８が接触しておらず、日光のようなバックライト光２６よりも輝度の高い外光１０６が該光電変換装置に照射された状態においては、その外光１０６は、前記対向基板２２を透過して、前記センサＴＦＴ１００−１，１００−２に照射される。よって、このような場合には、前記第１センサＴＦＴ１００−１を構成する合計６５個のＴＦＴ型光電変換素子１０の各光電変換部１８、及び、前記第２センサＴＦＴ１００−２を構成する合計４個のＴＦＴ型光電変換素子１０の各光電変換部１８の全てに外光１０６が入射されることになる。従って、第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２が２つとも光電変換している状態が発生することになる。
【００８３】
また、前記透明な対向基板２２に指２８が接触しておらず、外光１０６の輝度が低い場合には、前記第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２が２つとも光電変換しない状態となる。
【００８４】
そこで、前述した第１実施形態で説明したような２つの検出回路１０８と、それら検出回路１０８の出力信号Ｖｏｕｔの論理演算を行う論理回路を有する判別回路と、で構成された判別手段によって、前記第１及び第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２の出力状態から、前記透明な対向基板２２に指２８が接触しているか否かを判別できる。即ち、前記Ｖｓ１端子１３６を一方の検出回路１０８の反転増幅器１１４の反転入力端子に接続し、前記Ｖｓ２端子１３８を他方の検出回路１０８の反転増幅器１１４の反転入力端子に接続すれば良い。
【００８５】
このように、本発明の第３実施形態の光電変換装置によれば、隣接して配置した第１の光電変換素子としての第１センサＴＦＴ１００−１と第２の光電変換素子としての第２センサＴＦＴ１００−２とからなる複数の光電変換素子において、第１センサＴＦＴ１００−１がバックライト光２６を透過させる光量は、第２センサＴＦＴ１００−２がバックライト光２６を透過させる光量よりも多くなるように構成しているので、検出対象物としての指２８で反射された反射光３０は第１センサＴＦＴ１００−１で光電変換され、日光のような外光は第１、第２センサＴＦＴ１００−１，１００−２の両方で光電変換されることから、入射される光の種類に応じた出力が得られ、従って、反射光のような信号光と日光のような外光とを識別できるようになる。
【００８６】
また、このような本発明の第３実施形態の光電変換装置をタッチセンサ１２０として使用して液晶表示パネルに組み込むことで、前述の第１実施形態で説明したような表示パネル１１６を形成することができる。
【００８７】
なお、前述した第１センサＴＦＴ１００−１を構成するＴＦＴ型光電変換素子１０のサイズ及び第２センサＴＦＴ１００−２を構成するＴＦＴ型光電変換素子１０のサイズは、一例であり、第１センサＴＦＴ１００−１が検出する前記素子間領域１３４からのバックライト光２６による反射光３０が、対向基板２２を経由して、隣接する第２のセンサＴＦＴ１００−２に漏れることがないような大きさであれば良い。即ち、実際の光電変換装置では、センサＴＦＴ１００−１，１００−２と対向基板２２の間の前記所定の距離は数μｍ程度であるのに比べて、対向基板２２の厚さ（〜１ｍｍ程度）は非常に大きく、故にこの対向基板２２が光漏れの主要経路となる。第１センサＴＦＴ１００−１を構成するＴＦＴ型光電変換素子１０のサイズが前記所定の距離に対して十分な大きさであれば、この光漏れによる第２センサＴＦＴ１００−２への反射光の入射を防止できる。
【００８８】
また、本第３実施形態においても、ダブルゲート型のアモルファスシリコンＴＦＴをＴＦＴ型光電変換素子１０として用いた第１及び第２のＤＧ型ＴＦＴセンサ１３０−１，１３０−２を採用できることは言うまでもない。
【００８９】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００９０】
例えば、第１センサＴＦＴ１００−１および第２センサＴＦＴ１００−２のゲート電極１４をバックライト光２６を遮断する遮光層に兼用したが、ゲート電極１４を透明な材料で形成し、ゲート電極１４とバックライト２４との間に、遮光性材料からなる遮光層をゲート電極１４とは別部材で形成するようにしてもよい。
【００９１】
また、第１センサＴＦＴ１００−１および第２センサＴＦＴ１００−２は、ゲート電極１４が光電変換部１８の下方に配置され、ソース電極およびドレイン電極２０が光電変換部１８の上方に配置された逆スタガ型としたものであったが、ゲート電極１４をソース電極およびドレイン電極２０と同様に光電変換部１８の上方に配置したコプラナ型としたり、あるいは正スタガ型または逆コプラナ型とすることも可能である。
【００９２】
また、前記第２実施形態では、ダブルゲート型の場合を説明したが、より多くのゲート電極を持つマルチゲート型アモルファスシリコンＴＦＴを採用することも可能である。
【００９３】
更には、前記第１乃至第３実施形態では、光電変換素子をアモルファスシリコンＴＦＴとしたが、アモルファスシリコンＴＦＴだけでなく、ポリシリコンＴＦＴ等の他のＴＦＴを光電変換素子として用いても良い。また、ＴＦＴ等のトランジスタに限らず、フォトダイオード等の他の光電変換素子であっても良い。
【００９４】
また、前記第１乃至第３実施形態では、光電変換素子を、第１センサＴＦＴ１００−１又は第１ＤＧ型ＴＦＴセンサ１３０−１と第２センサＴＦＴ１００−２又は第２ＤＧ型ＴＦＴセンサ１３０−２との２種類としたが、３種類以上であっても構わない。
【００９５】
更に、検出回路１０８は、図３に示した構成に限定されるものでないことは勿論である。例えば、前記検出回路１０８の発振を防止する目的で、反転増幅器１１４の出力とコンパレータ１１２の入力との間に緩衝増幅器（ヴォルテージフォロワ）を挿入しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明の光電変換装置の第１実施形態の構成例を示す断面図及び平面図である。
【図２】（Ａ）は指が対向基板上に接触された際の光の経路を説明するための図であり、（Ｂ）は強い外光が入射したときの光の経路を説明するための図であり、（Ｃ）は第１実施形態の光電変換装置の動作を纏めた動作表を示す図である。
【図３】センサＴＦＴの光電変換／非光電変換の判定を行う検出回路の回路図である。
【図４】光電変換装置を構成するセンサＴＦＴの電気的な接続構成を示す図である。
【図５】第１実施形態における光電変換装置を複数個、一体的に組み込み形成したＴＦＴ−ＬＣＤパネルを示す図である。
【図６】本発明の光電変換装置の第２実施形態の構成例を示す図である。
【図７】（Ａ）は本発明の第３実施形態の光電変換装置の構成を説明するための５個の第１センサＴＦＴと４個の第２センサＴＦＴを持つタッチセンサとして構成した場合のゲート電極の配置例を示す図であり、（Ｂ）はその回路構成を示す図であり、（Ｃ）は等価回路を示す図である。
【図８】従来のＴＦＴ型光電変換装置の光−電気特性を示す図である。
【図９】従来のＴＦＴ型光電変換装置の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０…ＴＦＴ型光電変換素子、 １２，１２８…ＴＦＴ基板、 １４…ゲート電極、 １６…絶縁膜、 １８…光電変換部、 ２０…ソース電極及びドレイン電極、 ２２…対向基板、 ２４…バックライト、 ２６…バックライト光、 ２８…指、 ３０…反射光、 １００，１００−１，１００−２…センサＴＦＴ、 １０２…センサ間領域、 １０４…スリット、 １０６…外光、 １０８…検出回路、 １１０…電流−電圧変換回路、 １１２…コンパレータ、 １１４…反転増幅器、 １１６…表示パネル、 １１８…表示領域、 １２０…タッチセンサ、 １２２…タッチパネル領域、 １２４…表示用液晶ドライバ、 １２６…センサドライバ、 １３０−１，１３０−２…ＤＧ型ＴＦＴセンサ、 １３２…上部ゲート電極、 １３４…素子間領域、 １３６−１，１３６−２…Ｖｄ端子、 １３８…Ｖｓ１端子、 １４０…Ｖｇ端子、 １４２…Ｖｓ２端子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部を有する第１の光電変換素子が配置された第１の領域と光電変換部を有する第２の光電変換素子が配置された第２の領域を有する光電変換素子アレイと、
前記光電変換素子アレイの下側より前記光電変換素子アレイ側に向けて出射された光が、前記光電変換素子アレイの上方に配置された検出対象物により反射された反射光を前記光電変換素子アレイに入射させる光出射手段と、
前記第１の光電変換素子の光電変換部と前記光出射手段との間に、前記第１光電変換素子に包含されるかあるいは別部材として設けられた第１の遮光層と、
前記第２の光電変換素子の光電変換部と前記光出射手段との間に、前記第２光電変換素子に包含されるかあるいは別部材として設けられた第２の遮光層と、
を具備し、
前記光出射手段から前記光電変換素子アレイ側に向けて出射した光が、前記第１の領域を透過する光量は、前記第２の領域を透過する光量よりも多いことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子は、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を有する薄膜トランジスタ型光電変換素子であり、前記第１の遮光層および前記第２の遮光層は、それぞれ、前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子のゲート電極であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記第１の光電変換素子は複数個であり、前記第１の光電変換素子のゲート電極は、前記各第１の光電変換素子間で分離されていることを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記第１の領域に配置された前記各第１の光電変換素子のソース電極同士は相互に接続され、前記各第１の光電変換素子間にスリットを有し、前記各第１の光電変換素子のドレイン電極同士は相互に接続され、前記各第１の光電変換素子間にスリットを有することを特徴とする請求項２または３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第１の領域と前記第２の領域は同一の面積であり、前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子の数は、前記第２の領域に配置された前記第２の光電変換素子の数よりも多いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力を検出する検出手段を含む判別手段を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子及び、前記第２の領域に配置された前記第２の光電変換素子をそれぞれ複数個備え、前記各検出手段は、複数個の前記第１の光電変換素子の出力または複数個の前記第２の光電変換素子の出力を入力する入力部を有することを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力が不一致である場合に、前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
外光の強度が弱く、前記第１の光電変換素子及び前記第２の光電変換素子が非光電変換の出力の場合は、前記判別手段は前記第１の光電変換素子の出力の変化に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
外光の強度が強く、前記第１の光電変換素子及び前記第２の光電変換素子が光電変換の出力の場合は、前記第２の光電変換素子の出力の変化に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子は、市松状に配置された複数の薄膜トランジスタ型光電変換素子で形成され、それら薄膜トランジスタ型光電変換素子間より前記光出射手段からの光が出射され、
前記第２の領域に配置された前記光電変換素子アレイの前記第２の光電変換素子は、前記第１の光電変換素子の領域に対応する領域を持つ、一つの薄膜トランジスタ型光電変換素子で形成されることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
前記薄膜トランジスタ型光電変換素子は、アモルファスシリコン薄膜トランジスタで形成されることを特徴とする請求項１２に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
前記薄膜トランジスタ型光電変換素子は、ダブルゲート型アモルファスシリコン薄膜トランジスタで形成されることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光電変換装置。
【請求項１５】
表示領域とタッチセンサ領域とを有し、
前記表示領域と前記タッチセンサ領域とは、共通のＴＦＴ基板及び共通の対向基板を有し、
前記表示領域には、前記ＴＦＴ基板上に、画素電極と、該画素電極に接続されたスイッチング素子とが形成されると共に、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間には液晶が充填され、
前記タッチセンサ領域には、第１の光電変換素子が配置された第１の領域と第２の光電変換素子が配置された第２の領域を有する光電変換素子アレイが形成され、
前記タッチセンサ領域における前記ＴＦＴ基板の下側には、前記光電変換素子アレイの下側より前記光電変換素子アレイ側に向けて出射された光が、検出対象物により反射された反射光を前記光電変換素子アレイに入射させる光出射手段が形成され、
前記光出射手段からの光は、前記光電変換素子アレイの前記複数の光電変換素子を透過して前記光電変換素子アレイの上方に出射され、
前記光出射手段から前記光電変換素子アレイ側に向けて出射された光が、前記第１の領域を透過する光量は、前記第２の領域を透過する光量よりも多いことを特徴とする表示パネル。
【請求項１６】
前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子の光電変換部と前記光出射手段との間に、前記第１光電変換素子に包含されるかあるいは別部材として設けられた第１の遮光層と、前記第２の領域に配置された前記第２の光電変換素子の光電変換部と前記光出射手段との間に、前記第２光電変換素子に包含されるかあるいは別部材として設けられた第２の遮光層と、を具備し、前記光出射手段から前記光電変換素子アレイ側に向けて出射した光が、前記第１の領域を透過する光量は、前記第２の領域を透過する光量よりも多いことを特徴とする請求項１５に記載の表示パネル。
【請求項１７】
前記光照射手段は、前記表示領域及び前記タッチセンサ領域における前記ＴＦＴ基板の下側に配置されたバックライトを含むことを特徴とする請求項１５に記載の表示パネル。
【請求項１８】
前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力を検出する検出手段を含む判別手段を更に具備することを特徴とする請求項１５に記載の表示パネル。
【請求項１９】
前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子及び前記第２の領域に配置された前記第２の光電変換素子をそれぞれ複数個備え、前記各検出手段は、複数個の前記第１の光電変換素子の出力または複数個の前記第２の光電変換素子の出力を入力する入力部を有することを特徴とする請求項１８に記載の表示パネル。
【請求項２０】
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項１８に記載の表示パネル。
【請求項２１】
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力が不一致である場合に、前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項２０に記載の表示パネル。
【請求項２２】
前記タッチセンサ領域には、第１の光電変換素子が配置された第１の領域と第２の光電変換素子が配置された第２の領域とがそれぞれ複数配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の表示パネル。
【請求項１】
光電変換部を有する第１の光電変換素子が配置された第１の領域と光電変換部を有する第２の光電変換素子が配置された第２の領域を有する光電変換素子アレイと、
前記光電変換素子アレイの下側より前記光電変換素子アレイ側に向けて出射された光が、前記光電変換素子アレイの上方に配置された検出対象物により反射された反射光を前記光電変換素子アレイに入射させる光出射手段と、
前記第１の光電変換素子の光電変換部と前記光出射手段との間に、前記第１光電変換素子に包含されるかあるいは別部材として設けられた第１の遮光層と、
前記第２の光電変換素子の光電変換部と前記光出射手段との間に、前記第２光電変換素子に包含されるかあるいは別部材として設けられた第２の遮光層と、
を具備し、
前記光出射手段から前記光電変換素子アレイ側に向けて出射した光が、前記第１の領域を透過する光量は、前記第２の領域を透過する光量よりも多いことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子は、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を有する薄膜トランジスタ型光電変換素子であり、前記第１の遮光層および前記第２の遮光層は、それぞれ、前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子のゲート電極であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記第１の光電変換素子は複数個であり、前記第１の光電変換素子のゲート電極は、前記各第１の光電変換素子間で分離されていることを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記第１の領域に配置された前記各第１の光電変換素子のソース電極同士は相互に接続され、前記各第１の光電変換素子間にスリットを有し、前記各第１の光電変換素子のドレイン電極同士は相互に接続され、前記各第１の光電変換素子間にスリットを有することを特徴とする請求項２または３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第１の領域と前記第２の領域は同一の面積であり、前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子の数は、前記第２の領域に配置された前記第２の光電変換素子の数よりも多いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力を検出する検出手段を含む判別手段を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子及び、前記第２の領域に配置された前記第２の光電変換素子をそれぞれ複数個備え、前記各検出手段は、複数個の前記第１の光電変換素子の出力または複数個の前記第２の光電変換素子の出力を入力する入力部を有することを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力が不一致である場合に、前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
外光の強度が弱く、前記第１の光電変換素子及び前記第２の光電変換素子が非光電変換の出力の場合は、前記判別手段は前記第１の光電変換素子の出力の変化に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
外光の強度が強く、前記第１の光電変換素子及び前記第２の光電変換素子が光電変換の出力の場合は、前記第２の光電変換素子の出力の変化に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子は、市松状に配置された複数の薄膜トランジスタ型光電変換素子で形成され、それら薄膜トランジスタ型光電変換素子間より前記光出射手段からの光が出射され、
前記第２の領域に配置された前記光電変換素子アレイの前記第２の光電変換素子は、前記第１の光電変換素子の領域に対応する領域を持つ、一つの薄膜トランジスタ型光電変換素子で形成されることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
前記薄膜トランジスタ型光電変換素子は、アモルファスシリコン薄膜トランジスタで形成されることを特徴とする請求項１２に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
前記薄膜トランジスタ型光電変換素子は、ダブルゲート型アモルファスシリコン薄膜トランジスタで形成されることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光電変換装置。
【請求項１５】
表示領域とタッチセンサ領域とを有し、
前記表示領域と前記タッチセンサ領域とは、共通のＴＦＴ基板及び共通の対向基板を有し、
前記表示領域には、前記ＴＦＴ基板上に、画素電極と、該画素電極に接続されたスイッチング素子とが形成されると共に、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間には液晶が充填され、
前記タッチセンサ領域には、第１の光電変換素子が配置された第１の領域と第２の光電変換素子が配置された第２の領域を有する光電変換素子アレイが形成され、
前記タッチセンサ領域における前記ＴＦＴ基板の下側には、前記光電変換素子アレイの下側より前記光電変換素子アレイ側に向けて出射された光が、検出対象物により反射された反射光を前記光電変換素子アレイに入射させる光出射手段が形成され、
前記光出射手段からの光は、前記光電変換素子アレイの前記複数の光電変換素子を透過して前記光電変換素子アレイの上方に出射され、
前記光出射手段から前記光電変換素子アレイ側に向けて出射された光が、前記第１の領域を透過する光量は、前記第２の領域を透過する光量よりも多いことを特徴とする表示パネル。
【請求項１６】
前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子の光電変換部と前記光出射手段との間に、前記第１光電変換素子に包含されるかあるいは別部材として設けられた第１の遮光層と、前記第２の領域に配置された前記第２の光電変換素子の光電変換部と前記光出射手段との間に、前記第２光電変換素子に包含されるかあるいは別部材として設けられた第２の遮光層と、を具備し、前記光出射手段から前記光電変換素子アレイ側に向けて出射した光が、前記第１の領域を透過する光量は、前記第２の領域を透過する光量よりも多いことを特徴とする請求項１５に記載の表示パネル。
【請求項１７】
前記光照射手段は、前記表示領域及び前記タッチセンサ領域における前記ＴＦＴ基板の下側に配置されたバックライトを含むことを特徴とする請求項１５に記載の表示パネル。
【請求項１８】
前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力を検出する検出手段を含む判別手段を更に具備することを特徴とする請求項１５に記載の表示パネル。
【請求項１９】
前記第１の領域に配置された前記第１の光電変換素子及び前記第２の領域に配置された前記第２の光電変換素子をそれぞれ複数個備え、前記各検出手段は、複数個の前記第１の光電変換素子の出力または複数個の前記第２の光電変換素子の出力を入力する入力部を有することを特徴とする請求項１８に記載の表示パネル。
【請求項２０】
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項１８に記載の表示パネル。
【請求項２１】
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力及び第２の光電変換素子の出力が不一致である場合に、前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項２０に記載の表示パネル。
【請求項２２】
前記タッチセンサ領域には、第１の光電変換素子が配置された第１の領域と第２の光電変換素子が配置された第２の領域とがそれぞれ複数配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の表示パネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１９８６４６（Ｐ２００８−１９８６４６Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９３１０（Ｐ２００７−２９３１０）
【出願日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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