表示装置
【課題】画像品質、位置検出精度の向上を実現する。
【解決手段】液晶パネル２００の正面の側から入射する光を受光し光電変換することによって受光データを生成する半導体層４７が、液晶パネル２００の面の法線方向ｚにおいて電流が流れる縦型構造になるように、フォトセンサ素子３２ａを形成する。
【解決手段】液晶パネル２００の正面の側から入射する光を受光し光電変換することによって受光データを生成する半導体層４７が、液晶パネル２００の面の法線方向ｚにおいて電流が流れる縦型構造になるように、フォトセンサ素子３２ａを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。特に、本発明は、画素が複数配置された表示領域において、一方の面の側から入射する光を受光して受光データを生成するフォトセンサ素子が複数配置されている表示パネルを含み、その表示パネルの一方の面の側において表示領域に移動した被検知体の位置を、そのフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて検知する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置，有機ＥＬ表示装置などの表示装置は、薄型、軽量、低消費電力といった利点を有する。
【０００３】
このような表示装置において、液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶層が封入された液晶パネルを、表示パネルとして有している。液晶パネルは、たとえば、透過型であって、液晶パネルの背面に設けられたバックライトなどの照明装置が出射した照明光を、その液晶パネルが変調して透過させる。そして、その変調した照明光によって画像の表示が、液晶パネルの正面にて実施される。
【０００４】
この液晶パネルは、たとえば、アクティブマトリクス方式であり、画素スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が複数形成されているＴＦＴアレイ基板と、そのＴＦＴアレイ基板に対面するように対向する対向基板と、ＴＦＴアレイ基板および対向基板の間に設けられた液晶層とを有する。このアクティブマトリクス方式の液晶パネルにおいては、画素スイッチング素子が画素電極に電位を入力することによって、液晶層に印加する電圧を可変し、その画素を透過する光の透過率を制御して、その光を変調させる。
【０００５】
上記のような液晶パネルにおいては、上記の画素スイッチング素子として機能するＴＦＴの他に、光を受光して受光データを得るフォトセンサ素子が位置センサ素子として表示領域に内蔵されたものが提案されている。
【０００６】
上記のようにフォトセンサ素子が位置センサ素子として内蔵された液晶パネルは、ユーザーインターフェイスとしての機能が実現できるため、Ｉ／Ｏタッチパネル（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ−Ｏｐｔｉｃａｌ ｔｏｕｃｈ ｐａｎｅｌ）と呼ばれている。このタイプの液晶パネルにおいては、液晶パネルの前面に、別途、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを設置する必要がなくなる。このため、装置の小型化を、容易に実現できる。また、さらに、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを設置した場合には、そのタッチパネルによって表示領域において透過する光が減少する場合や、その光が干渉される場合があるため、表示画像の品質が低下する場合があるが、上記のように位置センサ素子として液晶パネルにフォトセンサ素子を内蔵することによって、この不具合の発生を防止できる。
【０００７】
このような液晶パネルにおいては、たとえば、液晶パネルの前面に触れられたユーザーの指やタッチペンなどの被検知体からの可視光線を、そのフォトセンサ素子が受光する。その後、そのフォトセンサ素子によって得られた受光データに基づいて、その被検知体が接触した位置を特定し、その特定された位置に対応する操作が、液晶表示装置自身や、その液晶表示装置に接続された他の電子機器において実施される。
【０００８】
上記のように、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子を用いて、被検知体の位置を検出する場合には、そのフォトセンサ素子によって得られる受光データは、外光に含まれる可視光線の影響によって、多くのノイズを含む場合がある。また、表示領域において黒表示を実施する場合には、ＴＦＴアレイ基板に設けられたフォトセンサ素子は、被検知体から出射される可視光線を受光することが困難である。このため、正確に、被検知体の位置を検出をすることが困難な場合がある。
【０００９】
このような不具合を改善するために、赤外線など、可視光線以外の不可視光線を用いる技術が提案されている。ここでは、被検知体から反射される赤外線を、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子が受光することによって、受光データを取得し、その取得したデータに基づいて、被検知体の位置を特定している（たとえば、特許文献１，特許文献２，特許文献３参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２７５６４４号公報
【特許文献２】特開２００４−３１８８１９号公報
【特許文献３】特開２００６−３０８１８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１７は、液晶パネルの表示領域に設けられた画素の概略を模式的に示す断面図である。
【００１２】
図１７に示すように、液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１と、対向基板２０２と、液晶層２０３とを有している。液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とが対面して貼り合わされており、そのＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間の間隔に液晶層２０３が設けられている。そして、液晶パネル２００は、たとえば、バックライト（図示無し）が照射する照明光を、第１の偏光板２０６を介して背面から受け、その背面から受けた光を、その表示領域ＰＡにおいて変調する。そして、その変調された照明光が、第２の偏光板２０７を介して、正面側に出射し、表示領域ＰＡにおいて画像が表示される。
【００１３】
上記において、ＴＦＴアレイ基板２０１は、光を透過する絶縁体の基板であり、たとえば、ガラスにより形成されている。このＴＦＴアレイ基板２０１においては、図１７に示すように、対向基板２０２に対面する側の面に、画素スイッチング素子３１とフォトセンサ素子３２ａが形成されている。
【００１４】
ＴＦＴアレイ基板２０１の画素スイッチング素子３１は、図１７に示すように、たとえば、ボトムゲート型のＴＦＴであって、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。たとえば、画素スイッチング素子３１は、ポリシリコンの半導体層４８を用いるように形成されている。
【００１５】
ＴＦＴアレイ基板２０１のフォトセンサ素子３２ａは、図１７に示すように、平面構造のＰＩＮ型フォトダイオードであって、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。たとえば、フォトセンサ素子３２ａは、ポリシリコンの半導体層４７を光電変化層として用いており、ＴＦＴアレイ基板２０１の面に沿った横方向に延在するように形成されている。
【００１６】
対向基板２０２は、ＴＦＴアレイ基板２０１の場合と同様に、光を透過する絶縁体の基板であり、ガラスにより形成されている。そして、対向基板２０２は、図１７に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１に対して間隔を隔てるよう対面している。
【００１７】
液晶層２０３は、図１７に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間にて挟持されており、配向処理されている。たとえば、液晶層２０３は、液晶分子が垂直配向するように形成されている。
【００１８】
この液晶パネル２００は、バックライト３００から液晶パネル２００の背面に出射した照明光が、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ向かい、液晶層２０３を介して透過するように構成されており、この透過する光によって、対向基板２０２の側の面において、画像表示が実施される。具体的には、ＴＦＴアレイ基板２０１に形成された画素電極６２と、対向基板２０２に形成された対向電極２３との間に挟まれている液晶層２０３に印加する電圧を、画素スイッチング素子３１が制御し、画像表示が実施される。
【００１９】
そして、ＴＦＴアレイ基板２０１に設けられたフォトセンサ素子３２ａは、液晶パネル２００の正面から入射する光を受光し、受光データを生成する。そして、この生成された受光データに基づいて、液晶パネル２００の表示領域において、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した位置を検出する。
【００２０】
しかしながら、上記においては、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子が、高感度に受光データを生成することが困難な場合がある。特に、画素スイッチング素子と同様に半導体シリコン薄膜を用いて位置センサ素子を形成する場合には、その半導体シリコン薄膜が赤外線を吸収する吸収率が可視光線の吸収率と比較して低いために、この不具合の発生が顕在化する場合があり、位置検出精度の低下が生ずる場合がある。
【００２１】
図１８と図１９と図２０とは、半導体層の組成と、その半導体層の吸収係数とを示す図である。図１８と図１９と図２０とおいて、横軸は、光の波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）λ（ｎｍ）であり、縦軸は、その光の吸収係数（ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）α（ｃｍ−１）である。ここでは、図１８がアモルファスシリコンの場合を示し、図１９が微結晶シリコンを示し、図２０が多結晶シリコンの場合について示している。
【００２２】
図１８と図１９と図２０とに示すように、波長が７００ｎｍ以上となる赤外線の場合には、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコンのいずれにおいては、吸収係数が減少しており、高感度に受光データを生成することが困難な場合になる。
【００２３】
そして、この不具合を解消するために、光を受光する受光面積を大きくするように、上記のような平面構造のＰＩＮ型フォトダイオードの半導体層の面積を大きくした場合には、光が透過する開口率が低下することになるので、表示画像の品質が低下する場合がある。
【００２４】
このように、画像品質の低下や、位置検出精度の低下が生ずる場合がある。
【００２５】
したがって、本発明は、画像品質、位置検出精度の向上を実現可能な表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、画素が複数配置された表示領域において、一方の面の側から入射する光を受光して受光データを生成するフォトセンサ素子が複数配置されている表示パネルを含み、前記表示パネルの一方の面の側において前記表示領域に移動した被検知体の位置を、前記フォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて検知する表示装置であって、前記フォトセンサ素子は、前記表示パネルの一方の面の側から入射する光を受光し光電変換することによって前記受光データが生成される半導体層を含み、当該半導体層が前記表示パネルの面の法線方向において電流が流れるように構成されている縦型構造である。
【００２７】
好適には、前記表示パネルの他方の面の側に照明光を出射する照明部を含み、前記照明部は、可視光線と不可視光線とを前記照明光として出射するように構成されており、前記フォトセンサ素子は、前記表示パネルの一方の面の側において前記表示領域に移動した被検知体において前記照明光が反射された反射光を受光するように構成されている。
【００２８】
好適には、前記表示パネルは、第１基板と、前記第１基板から間隔を隔てて対面している第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層とを含む液晶パネルであって、前記第１基板が前記他方の面の側に位置し、前記第２基板が前記一方の面の側に位置しており、前記フォトセンサ素子は、前記第１基板に設けられている。
【００２９】
好適には、前記フォトセンサ素子は、フォトダイオードであって、当該フォトセンサ素子の半導体層がｐ層とｉ層とｎ層とを含み、前記ｐ層と前記ｎ層とが前記ｉ層を挟んでいるＰＩＮ構造であり、前記ｐ層と前記ｉ層と前記ｎ層とのそれぞれは、前記表示パネルの法線方向に沿って並ぶように設けられている。
【００３０】
好適には、前記フォトセンサ素子の半導体層は、微結晶シリコンであり、前記ｉ層は、前記表示パネルの法線方向において５０ｎｍ以上の厚さになるように形成されている。
【００３１】
好適には、前記フォトセンサ素子の半導体層は、アモルファスシリコンであり、前記ｉ層は、前記表示パネルの法線方向において５０ｎｍ以上の厚さになるように形成されている。
【００３２】
好適には、前記フォトセンサ素子の半導体層は、多結晶シリコンであり、前記ｉ層は、前記表示パネルの法線方向において３０ｎｍ以上の厚さになるように形成されている。
【００３３】
好適には、前記第１基板は、前記他方の面の側から前記フォトセンサ素子の半導体層へ入射する光を遮光する遮光部を有する。
【００３４】
好適には、前記遮光部は、導電材料によって形成されており、前記ｐ層と前記ｎ層とのいずれか一方に接続された配線である。
【００３５】
好適には、前記第１基板は、前記フォトセンサ素子を駆動する駆動素子を含み、前記遮光部は、前記駆動素子に接続された配線である。
【００３６】
好適には、前記フォトセンサ素子は、フォトトランジスタであって、当該フォトセンサ素子の半導体層は、チャネル領域と、前記チャネル領域を挟むように形成された第１および第２のソース・ドレイン領域とを含み、前記チャネル領域と、前記第１および第２のソース・ドレイン領域とのそれぞれは、前記表示パネルの法線方向に沿って並ぶように設けられており、ゲート電極が前記表示パネルの法線方向に延在するように設けられている。
【００３７】
好適には、前記フォトセンサ素子のゲート電極は、光を遮光する遮光材料によって形成されている。
【００３８】
好適には、前記フォトセンサ素子のゲート電極は、前記半導体層が前記表示パネルの法線方向に延在する面の周囲を囲うように形成されている。
【００３９】
本発明においては、表示パネルの一方の面の側から入射する光を受光し光電変換することによって受光データを生成する半導体層が、表示パネルの法線方向において電流が流れる縦型構造になるように、フォトセンサ素子を形成する。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、画像品質、位置検出精度の向上を実現可能な表示装置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】
【００４１】
本発明にかかる実施形態の一例について説明する。
【００４２】
＜実施形態１＞
（液晶表示装置の構成）
図１は、本発明にかかる実施形態１において、液晶表示装置１００の構成を示す断面図である。
【００４３】
本実施形態の液晶表示装置１００は、図１に示すように、液晶パネル２００と、バックライト３００と、データ処理部４００とを有する。各部について順次説明する。
【００４４】
液晶パネル２００は、アクティブマトリクス方式であり、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２と液晶層２０３とを有する。
【００４５】
この液晶パネル２００においては、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とが、互いに間隔を隔てるよう対面している。そして、そのＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間に挟まれるように、液晶層２０３が設けられている。
【００４６】
そして、液晶パネル２００は、透過型であって、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１の側に位置するようにバックライト３００が配置されており、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面している面とは反対側の面に、バックライト３００から出射された照明光が照射される。そして、液晶パネル２００は、複数の画素（図示無し）が配置され画像を表示する表示領域ＰＡを含み、その液晶パネル２００の背面側に設置されたバックライト３００が出射した照明光を、第１の偏光板２０６を介して背面から受け、その背面から受けた光を、その表示領域ＰＡにおいて変調する。ここでは、ＴＦＴアレイ基板２０１において画素に対応するように、複数のＴＦＴが画素スイッチング素子（図示無し）として設けられており、その画素スイッチング素子であるＴＦＴがスイッチング制御されることによって、背面から受けた照明光を変調する。そして、その変調された照明光が、第２の偏光板２０７を介して、正面側に出射し、表示領域ＰＡにおいて画像が表示される。
【００４７】
また、本実施形態においては、この液晶パネル２００は、いわゆるＩ／Ｏタッチパネルであり、詳細については後述するが、液晶パネル２００においてバックライト３００が設置された背面に対して反対側となる正面に、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した際に、その被検知体によって反射される反射光を受光するフォトセンサ素子（図示無し）が、位置センサ素子として形成されている。たとえば、フォトダイオードが、このフォトセンサ素子として形成されており、液晶パネル２００の正面側において、被検知体が反射する反射光を受光する。すなわち、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向かう反射光を受光する。そして、フォトセンサ素子は、光電変換することによって、受光データを生成する。
【００４８】
バックライト３００は、図１に示すように、液晶パネル２００の背面に対面しており、その液晶パネル２００の表示領域ＰＡに照明光を出射する。ここでは、バックライト３００は、図１に示すように、光源３０１と、その光源３０１から照射された光を拡散することよって面状の光に変換する導光板３０２とを有しており、液晶パネル２００の表示領域ＰＡの全面に平面光を照射する。
【００４９】
具体的には、バックライト３００は、液晶パネル２００を構成するＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とにおいて、ＴＦＴアレイ基板２０１の側に位置するように配置されている。そして、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面している面に対して反対側の面に、その平面光を照射する。つまり、バックライト３００は、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ向かうように平面光を照明する。
【００５０】
本実施形態においては、バックライト３００の光源３０１は、図１に示すように、たとえば、可視光源３０１ａと、赤外光源３０１ｂとを有する。可視光源３０１ａと赤外光源３０１ｂとのそれぞれは、互いに導光板３０２の一方の端部に設けられ、可視光線と非可視光線とのそれぞれを出射する。具体的には、可視光源３０１ａは、白色ＬＥＤであり、白色の可視光線を照射面から照射する。また、赤外光源３０１ｂは、赤外ＬＥＤであり、赤外線を照射面から照射する。たとえば、中心波長が８５０ｎｍである赤外線を照射する。そして、可視光源３０１ａから照射された白色の可視光線と、赤外光源３０１ｂから照射された赤外線とが、導光板３０２において拡散され、平面光として、導光板３０２の一方の面から液晶パネル２００の背面に照射される。
【００５１】
データ処理部４００は、図１に示すように、制御部４０１と、位置検出部４０２とを有する。データ処理部４００は、コンピュータを含み、プログラムによってコンピュータが各部として動作するように構成されている。
【００５２】
データ処理部４００の制御部４０１は、液晶パネル２００とバックライト３００との動作を制御するように構成されている。制御部４０１は、液晶パネル２００に制御信号を供給することによって、液晶パネル２００に複数設けられた画素スイッチング素子（図示無し）の動作を制御する。たとえば、線順次駆動を実行させる。また、制御部４０１は、バックライト３００に制御信号を供給することによって、バックライト３００の動作を制御し、バックライト３００から照明光を照射する。このように、制御部４０１は、液晶パネル２００とバックライト３００との動作を制御することによって、液晶パネル２００の表示領域ＰＡに画像を表示する。
【００５３】
このほかに、制御部４０１は、液晶パネル２００に制御信号を供給することによって、液晶パネル２００に位置センサ素子として複数設けられたフォトセンサ素子（図示無し）の動作を制御し、そのフォトセンサ素子から受光データを収集する。たとえば、線順次駆動を実行させて、受光データを収集する。
【００５４】
データ処理部４００の位置検出部４０２は、液晶パネル２００に複数設けられたフォトセンサ素子（図示無し）から収集した受光データに基づいて、液晶パネル２００の表示領域において、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した位置を検出する。たとえば、受光データの信号強度が基準値よりも大きい座標位置を、被検知体Ｆが表示領域ＰＡにおいて接触した座標位置として検出する。
【００５５】
（液晶パネルの全体構成）
液晶パネル２００の全体構成について詳細に説明する。
【００５６】
図２は、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００を示す平面図である。
【００５７】
図２に示すように、液晶パネル２００は、表示領域ＰＡと、周辺領域ＣＡとを有する。
【００５８】
液晶パネル２００において表示領域ＰＡには、図２に示すように、複数の画素Ｐが水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれにマトリクス状に並ぶように配置されており、画像を表示する。詳細については後述するが、画素Ｐは、画素スイッチング素子として機能するＴＦＴ（図示無し）を含む。そして、この複数の画素Ｐに対応するように、位置センサ素子として機能するフォトセンサ素子（図示無し）が、複数、形成されている。
【００５９】
液晶パネル２００において周辺領域ＣＡは、図２に示すように、表示領域ＰＡの周辺を囲うように設けられている。この周辺領域ＣＡにおいては、図２に示すように、表示用垂直駆動回路１１と、表示用水平駆動回路１２と、センサ用垂直駆動回路１３と、センサ用水平駆動回路１４とが形成されている。たとえば、上記の画素スイッチング素子として機能するＴＦＴ（図示無し）と、位置センサ素子として機能するフォトセンサ素子（図示無し）と同様にして形成された半導体素子によって、この各回路が構成されている。そして、表示領域ＰＡにおいて画素Ｐに対応するように画素スイッチング素子として設けられたＴＦＴを、表示用垂直駆動回路１１および表示用水平駆動回路１２が駆動し、画像表示を実行する。そして、これと共に、表示領域ＰＡにおいて画素Ｐに対応するように位置センサ素子として設けられたフォトセンサ素子（図示無し）を、センサ用垂直駆動回路１３とセンサ用水平駆動回路１４とが駆動し、受光データを収集する。
【００６０】
具体的には、表示用垂直駆動回路１１は、図２に示すように、垂直方向ｙに延在している。そして、表示用垂直駆動回路１１は、垂直方向ｙにおいて複数の画素Ｐに対応するように画素スイッチング素子として形成された各ＴＦＴ（図示無し）のゲート電極に、接続されている。そして、表示用垂直駆動回路１１は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向ｙに並ぶ複数のＴＦＴに、走査信号を、順次、供給する。ここでは、水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐに対応して形成された複数のＴＦＴのそれぞれにゲート線（図示無し）が接続され、そのゲート線が垂直方向ｙに並ぶ複数の画素Ｐに対応するように複数形成されており、表示用垂直駆動回路１１は、その複数のゲート線に、順次、走査信号を供給する。
【００６１】
表示用水平駆動回路１２は、図２に示すように、水平方向ｘに延在している。そして、表示用水平駆動回路１２は、水平方向ｘにおいて複数の画素Ｐに対応するように画素スイッチング素子として形成された各ＴＦＴ（図示無し）のソース電極に接続されている。そして、表示用水平駆動回路１２は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向ｙに並ぶ複数のＴＦＴに、データ信号を、順次、供給する。ここでは、垂直方向ｙに並ぶ複数の画素Ｐに対応して形成された複数のＴＦＴのそれぞれに信号線（図示無し）が接続され、その信号線が水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐに対応するように複数形成されており、表示用水平駆動回路１２は、その複数の信号線に、順次、映像データ信号を供給する。
【００６２】
センサ用垂直駆動回路１３は、図２に示すように、垂直方向ｙに延在している。そして、センサ用垂直駆動回路１３は、垂直方向ｙにおいて複数の画素Ｐに対応するように位置センサ素子として形成された各フォトセンサ素子（図示無し）に接続されている。そして、センサ用垂直駆動回路１３は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向ｙに並ぶ複数のフォトセンサ素子において、受光データを読み出すフォトセンサ素子を選択する。ここでは、水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐに対応して形成された複数のフォトセンサ素子のそれぞれに、ゲート線（図示無し）が接続され、そのゲート線が垂直方向ｙに並ぶ複数の画素Ｐに対応するように複数形成されており、センサ用垂直駆動回路１３は、その複数のゲート線を順次選択するように走査信号を供給する。
【００６３】
センサ用水平駆動回路１４は、図２に示すように、水平方向ｘに延在している。そして、センサ用水平駆動回路１４は、水平方向ｘにおいて複数の画素Ｐに対応するように位置センサ素子として形成された各フォトセンサ素子（図示無し）に接続されている。そして、センサ用水平駆動回路１４は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向ｙに並ぶ複数のフォトセンサ素子から受光データを、順次、読み出す。ここでは、垂直方向ｙに並ぶ複数の画素Ｐに対応して形成された複数のフォトセンサ素子のそれぞれに、信号読み出し線（図示無し）が接続され、その信号読み出し線が水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐに対応するように複数形成されており、センサ用水平駆動回路１４は、その複数の信号読み出し線を介してフォトセンサ素子から、順次、受光データを読み出した後、位置検出部４０２へ出力する。そして、液晶パネル２００の表示領域ＰＡにユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した位置を、そのフォトセンサ素子から出力される受光データに基づいて、位置検出部４０２が検出する。
【００６４】
（液晶パネルの表示領域の構成）
図３は、本発明の実施形態１において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す断面図である。
【００６５】
図３に示すように、液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１と、対向基板２０２と、液晶層２０３とを有している。液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とがスペーサ（図示無し）によって間隔を隔てられ、シール材（図示無し）で貼り合わされており、そのＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間の間隔に液晶層２０３が設けられている。
【００６６】
液晶パネル２００の各部について説明する。
【００６７】
ＴＦＴアレイ基板２０１について下記に示す。
【００６８】
ＴＦＴアレイ基板２０１は、光を透過する絶縁体の基板であり、たとえば、ガラスにより形成されている。このＴＦＴアレイ基板２０１においては、図３に示すように、対向基板２０２に対面する側の面に、画素スイッチング素子３１と、フォトセンサ素子３２ａと、画素電極６２とが形成されている。
【００６９】
ＴＦＴアレイ基板２０１において、画素スイッチング素子３１は、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。この画素スイッチング素子３１は、ゲート電極４５と、ゲート絶縁膜４６ｇと、半導体層４８とを含み、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）構造のボトムゲート型ＴＦＴとして形成されている。
【００７０】
具体的には、画素スイッチング素子３１において、ゲート電極４５は、たとえば、モリブデンなどの金属材料を用いて形成されている。
【００７１】
また、画素スイッチング素子３１において、ゲート絶縁膜４６ｇは、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁材料を用いて形成されている。
【００７２】
また、画素スイッチング素子３１において、半導体層４８は、たとえば、多結晶シリコンであって、ゲート電極４５に対応するようにチャネル領域４８Ｃが形成されると共に、そのチャネル領域４８Ｃを挟むように一対のソース・ドレイン領域４８Ａ，４８Ｂが形成されている。ここでは、ＬＤＤ構造になるように、この一対のソース・ドレイン領域４８Ａ，４８Ｂは、チャネル領域４８Ｃを挟むように一対の低濃度不純物領域４８Ａｂ，４８Ｂｂが形成され、さらに、その一対の低濃度不純物領域４８Ａｂ，４８Ｂｂを挟むように、一対の高濃度不純物領域４８Ａａ，４８Ｂａが形成されている。具体的には、ｎ型不純物をドープすることで、低濃度不純物領域４８Ａｂ，４８Ｂｂを形成し、その低濃度不純物領域４８Ａｂ，４８Ｂｂよりも多くのｎ型不純物をドープすることで、一対の高濃度不純物領域４８Ａａ，４８Ｂａを形成する。
【００７３】
そして、画素スイッチング素子３１において、ドレイン電極５３とソース電極５４とのそれぞれは、半導体層４８を被覆する層間絶縁膜４９に設けられた開口に、アルミニウムなどの導電材料を埋め込み、パターン加工することによって形成されている。
【００７４】
ＴＦＴアレイ基板２０１においてフォトセンサ素子３２ａは、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。ここでは、フォトセンサ素子３２ａは、図３に示すように、液晶パネル２００の正面側において、指などの被検知体によって反射され、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向う反射光を、液晶層２０３を介して受光する。
【００７５】
このフォトセンサ素子３２ａは、たとえば、フォトダイオードであって、図３に示すように、遮光層４３と、半導体層４７とを含む。そして、フォトセンサ素子３２ａは、入射する光を受光し、光電変換することによって、受光データを生成し、読み出される。たとえば、逆方向バイアスが印加されることによって、光電流が受光データとして読み出されるように構成されている。
【００７６】
具体的には、フォトセンサ素子３２ａにおいて、遮光層４３は、たとえば、モリブデンなどの金属材料を用いて形成されている。遮光層４３は、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１の面と半導体層４７との間に介在しており、液晶パネル２００の背面側から半導体層４７に入射する照明光を遮光する。
【００７７】
また、フォトセンサ素子３２ａにおいて、半導体層４７は、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１の面において絶縁膜４６ｓを介して遮光層４３に対面するように設けられている。半導体層４７は、ｐ層４７ｐとｎ層４７ｎとｉ層４７ｉとを含み、ＰＩＮ構造になるように構成されており、光電変換を行う。ここでは、ｐ層４７ｐは、ｐ型不純物が高濃度にドープされることによって形成され、ｎ層４７ｎは、ｎ型不純物が高濃度にドープされることによって形成され、ｉ層４７ｉは、高抵抗であって、ｐ層４７ｐとｎ層４７ｎとの間に介在している。
【００７８】
本実施形態においては、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７は、ｐ層４７ｐとｉ層４７ｉとｎ層４７ｎとのそれぞれが、順次、ＴＦＴアレイ基板２０１の面の法線方向ｚに沿って並ぶように設けられている。ここでは、層間絶縁膜４９において遮光層４３に対応するように開口を形成後、ｐ層４７ｐとｉ層４７ｉとｎ層４７ｎとを、順次その開口を埋めるように積層することで、半導体層４７が形成されている。つまり、光電変換が行われる半導体層４７が、液晶パネル２００の面の法線方向ｚにおいて電流が流れる縦型構造になるように、フォトセンサ素子３２ａが構成されている。
【００７９】
この半導体層４７は、たとえば、多結晶シリコンで形成されている。詳細については後述するが、この場合には、ｉ層４７ｉが、ＴＦＴアレイ基板２０１の面の法線方向ｚにおいて、たとえば、３０ｎｍ以上であって、１μｍの厚さになるように形成されることが好ましい。
【００８０】
なお、この半導体層４７が微結晶シリコンまたはアモルファスシリコンになるように形成した場合には、ｉ層４７ｉが、ＴＦＴアレイ基板２０１の面の法線方向ｚにおいて、たとえば、５０ｎｍ以上であって、１μｍの厚さになるように形成されることが好ましい。
【００８１】
そして、フォトセンサ素子３２ａにおいては、第１電極５１が半導体層４７のｐ層４７ｐに接続するように設けられている。ここでは、第１電極５１は、図３に示すように、半導体層４７のｐ層４７ｐからＴＦＴアレイ基板２０１の面の一方の方向へ引き出された引出し配線ＨＨを介して、ｐ層４７ｐに接続されている。そして、第１電極５１は、引出し配線ＨＨに接続された部分から、ＴＦＴアレイ基板２０１の面の法線方向ｚへ立つように設けられている。具体的には、絶縁膜４６上にｐ層４７ｐと一体になるように引出し配線ＨＨが設けた後に、その引出し配線ＨＨを被覆する層間絶縁膜４９に設けられた開口を埋めるように、この第１電極５１が形成されている。たとえば、この第１電極５１は、アルミニウムなどの金属材料を用いて形成されている。
【００８２】
そして、フォトセンサ素子３２ａにおいては、第２電極５２が半導体層４７のｎ層４７ｎに接続するように設けられている。ここでは、第２電極５２は、図３に示すように、半導体層４７のｎ層４７ｎの上方に設けられ、ｎ層４７ｎに接続されている。ここでは、平坦化膜６０に設けられた開口を埋めるように、この第２電極５２が形成されている。たとえば、この第２電極５２は、ＩＴＯなどの透明な導電材料を用いて形成されている。
【００８３】
ＴＦＴアレイ基板２０１において画素電極６２は、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する面を被覆するように設けられている。ここでは、図３に示すように、画素電極６２は、絶縁材料で形成された平坦化膜６０上において、光透過領域ＴＡに対応するように形成されている。画素電極６２は、いわゆる透明電極であって、たとえば、ＩＴＯを用いて形成されている。そして、画素電極６２は、バックライト３００によって照明された光を変調するために、対向電極２３と共に、液晶層２０３に電圧を印加する。なお、この画素電極６２は、表示領域ＰＡにおいて、複数の画素Ｐのそれぞれに対応するように複数がマトリクス状になるように配置されており、画素スイッチング素子３１のドレイン電極５４に接続されている。
【００８４】
対向基板２０２について示す。
【００８５】
対向基板２０２は、ＴＦＴアレイ基板２０１の場合と同様に、光を透過する絶縁体の基板であり、ガラスにより形成されている。そして、対向基板２０２は、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１に対して間隔を隔てるよう対面している。そして、対向基板２０２には、図３に示すように、対向電極２３が形成されている。
【００８６】
そして、対向基板２０２において対向電極２３は、図３に示すように、対向基板２０２にてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する側の面に形成されている。対向電極２３は、いわゆる透明電極であって、たとえば、ＩＴＯを用いて形成されている。
【００８７】
液晶層２０３について示す。
【００８８】
液晶層２０３は、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間にて挟持され、配向処理される。たとえば、液晶層２０３は、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間において、スペーサ（図示なし）により所定の距離が保持された間隔に、封入されている。そして、液晶層２０３は、ＴＦＴアレイ基板２０１および対向基板２０２に形成された液晶配向膜（図示なし）によって配向されている。たとえば、液晶層２０３は、液晶分子が垂直配向するように形成される。
【００８９】
（動作）
以下より、上記の液晶表示装置１００において、ユーザーの指などの被検知体が液晶パネル２００の表示領域ＰＡに接触もしくは移動された位置を検出する際の動作について説明する。
【００９０】
図４は、本発明に係る実施形態１において、被検知体が液晶パネル２００の表示領域ＰＡに接触もしくは移動された位置を検出する際の様子を模式的に示す断面図である。図４においては、要部を記載し、その他の部分については、記載を省略している。
【００９１】
ユーザーの指などの被検知体Ｆが表示領域ＰＡに接触もしくは移動された場合には、図４に示すように、バックライト３００から照明された照明光Ｒが、その被検知体Ｆによって反射された反射光Ｈを、液晶パネル２００に形成されたフォトセンサ素子３２ａが受光する。
【００９２】
ここでは、バックライト３００が可視光線ＶＲと赤外線ＩＲとを含む照明光Ｒを、平面光として、液晶パネル２００の背面に照射する。そして、その照明光Ｒは、液晶パネル２００を介して、被検知体Ｆに照射され、被検知体Ｆによって反射される。そして、その被検知体Ｆによって反射された反射光Ｈを、フォトセンサ素子３２ａが受光する。
【００９３】
このとき、照明光Ｒにおいて可視光線ＶＲは、液晶パネル２００の各部において吸収され、その強度が低下した状態で、フォトセンサ素子３２ａによって受光される。これに対して、照明光Ｒにおいて赤外線ＩＲは、液晶パネル２００の各部において吸収される割合が可視光線ＶＲよりも小さいため、可視光線ＶＲよりも大きな強度で、フォトセンサ素子３２ａによって受光される。
【００９４】
そして、その受光した光の強度に応じた信号強度の受光データをフォトセンサ素子３２ａが生成する。その後、周辺回路によって受光データが読み出され、その受光データが読み出されたフォトセンサ素子３２ａの位置と、そのフォトセンサ素子３２ａから読み出された受光データの信号強度とのそれぞれに基づいて、被検知体Ｆが表示領域ＰＡにおいて接触した位置が、位置検出部４０２によって検出される。
【００９５】
以上のように、本実施形態においては、フォトセンサ素子３２ａにおいて、液晶パネル２００の正面の側から入射する光を受光し光電変換することによって受光データを生成する半導体層４７が、液晶パネル２００の面の法線方向ｚにおいて電流が流れる縦型構造になるように形成されている。ここでは、フォトセンサ素子３２ａは、半導体層４７がｐ層４７ｐとｉ層４７ｉとｎ層４７ｎとを含み、そのｐ層４７ｐとｎ層４７ｎとがｉ層４７ｉを挟んでいるＰＩＮ構造のフォトダイオードであって、そのｐ層４７ｐとｉ層４７ｉとｎ層４７ｎとのそれぞれが液晶パネル２００の面の法線方向ｚに沿って並ぶように積層されている。つまり、フォトセンサ素子３２ａは、液晶パネル２００の面の法線方向ｚに沿って延在するように半導体層４７を形成され、フォトセンサ素子３２ａにおいて光を吸収する媒質の長さが長くなるように形成されている。
【００９６】
下記の数式（１）は、媒質が通過する光量Ｉを示す式である。数式（１）において、Ｉ０は、媒質へ入射する入射光量であり、αは、入射光の吸収率であり、ｄは、媒質の長さである。
【００９７】
Ｉ＝Ｉ０［１−ｅｘｐ（−αｄ）］ ・・・（１）
【００９８】
この数式（１）から判るように、媒質の長さｄが大きくなるに伴い、媒質の吸収量を増加させることができる。よって、本実施形態は、フォトセンサ素子３２ａにおいて光を吸収する媒質である半導体層４７を、光の入射方向において厚くすることが容易にできるので、光の吸収効率を向上させることができる。
【００９９】
図５と図６は、本発明にかかる実施形態１において、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７のｉ層４７ｉの厚さと、フォトセンサ素子３２ａにおいて受光データとして得られる光電流との関係を示す図である。図５と図６とにおいては、横軸が半導体層４７のｉ層４７ｉの厚さ（膜厚［ｎｍ］）を示し、縦軸が、光電流（Ｉｐｈｏｔｏ［Ａ］）の値を示している。ここで、図５は、波長λが７７０ｎｍの光に関する結果を示しており、図６は、波長λが８５０ｎｍの光に関する結果を示している。そして、図５と図６とにおいては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）と微結晶シリコン（微結晶Ｓｉ）と多結晶シリコン（Ｓｉ）とのそれぞれを、半導体層４７として用いた場合の結果を示している。
【０１００】
図５と図６とに示すように、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７のｉ層４７ｉの厚さが厚くなるに伴って、フォトセンサ素子３２ａにおいて受光データとして得られる光電流の値が大きくなる。
【０１０１】
したがって、本実施形態は、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子３２ａが、高感度に受光データを生成することができるので、位置検出精度を向上させることができる。特に、本実施形態のように、フォトセンサ素子３２ａが赤外線を受光して受光データを生成する場合には、効果的である。
【０１０２】
また、本実施形態において、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７を、微結晶シリコンで形成する場合には、図５と図６とに示すように、ｉ層４７ｉを液晶パネル２００の法線方向ｚにおいて５０ｎｍ以上の厚さになるように形成する。
【０１０３】
また、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７を、アモルファスシリコンで形成する場合には、ｉ層４７ｉを液晶パネル２００の法線方向ｚにおいて５０ｎｍ以上の厚さになるように形成する。また、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７を、多結晶シリコンで形成する場合には、ｉ層４７ｉを液晶パネル２００の法線方向ｚにおいて３０ｎｍ以上の厚さになるように形成する。このようにフォトセンサ素子３２ａを縦型構造のフォトダイオードに形成することによって、平面構造のフォトダイオードに形成した場合と比較して、有利な効果を得ることができる。
【０１０４】
さらに、本実施形態は、液晶パネル２００の面の法線方向ｚに沿って延在するように半導体層４７を形成しているために、半導体層４７の面積が大きくならず、光が透過する開口率を低下させないので、表示画像の品質を向上させることができる。
【０１０５】
また、本実施形態においては、フォトセンサ素子３２ａは、ＴＦＴアレイ基板２０１において裏面の側からフォトセンサ素子３２ａの半導体層４８へ入射する光を遮光するように、遮光層４３が設けられている。このため、フォトセンサ素子３２ａは、ＴＦＴアレイ基板２０１において裏面の側から入射する光を受光せずに、ＴＦＴアレイ基板２０１において正面の側から入射する光を受光して受光データを生成するため、位置検出精度を向上させることができる。
【０１０６】
＜実施形態２＞
以下より、本発明にかかる実施形態２について説明する。
【０１０７】
（液晶パネルの表示領域の構成）
図７は、本発明の実施形態２において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す断面図である。
【０１０８】
本実施形態においては、図７に示すように、駆動素子３３を有する点が実施形態１と異なる。また、図７に示すように、フォトセンサ素子３２ａの構成が実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【０１０９】
駆動素子３３は、たとえば、フォトセンサ素子３２ａを駆動する際に用いられる素子であり、図７に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。この駆動素子３３は、ゲート電極４５ｋと、ゲート絶縁膜４６ｇｋと、半導体層４８ｋとを含み、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）構造のボトムゲート型ＴＦＴとして形成されている。
【０１１０】
具体的には、駆動素子３３において、ゲート電極４５ｋは、たとえば、モリブデンなどの金属材料を用いて形成されている。
【０１１１】
また、駆動素子３３において、ゲート絶縁膜４６ｇｋは、シリコン酸化膜などの絶縁材料を用いて形成されている。
【０１１２】
また、駆動素子３３において、半導体層４８ｋは、たとえば、多結晶シリコンであって、ゲート電極４５ｋに対応するようにチャネル領域４８Ｃｋが形成されると共に、そのチャネル領域４８Ｃｋを挟むように一対のソース・ドレイン領域４８Ａｋ，４８Ｂｋが形成されている。ここでは、ＬＤＤ構造になるように、この一対のソース・ドレイン領域４８Ａｋ，４８Ｂｋは、チャネル領域４８Ｃｋを挟むように一対の低濃度不純物領域４８Ａｋｂ，４８Ｂｋｂが形成され、さらに、その一対の低濃度不純物領域４８Ａｋｂ，４８Ｂｋｂを挟むように、一対の高濃度不純物領域４８Ａｋａ，４８Ｂｋａが形成されている。具体的には、ｎ型不純物をドープすることで、低濃度不純物領域４８Ａｋｂ，４８Ｂｋｂを形成し、その低濃度不純物領域４８Ａｋｂ，４８Ｂｋｂよりも多くのｎ型不純物をドープすることで、一対の高濃度不純物領域４８Ａｋａ，４８Ｂｋａを形成する。
【０１１３】
そして、駆動素子３３において、ソース電極５３ｋとドレイン電極５４ｋとのそれぞれは、半導体層４８ｋを被覆する層間絶縁膜４９に設けられた開口に、アルミニウムなどの導電材料を埋め込み、パターン加工することによって形成されている。
【０１１４】
フォトセンサ素子３２ａは、図７に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。このフォトセンサ素子３２ａは、フォトダイオードであって、図７に示すように、半導体層４７を含み、入射する光を受光し、光電変換することによって、受光データを生成し、読み出される。
【０１１５】
本実施形態においては、フォトセンサ素子３２ａにおいて半導体層４７は、図７に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１の面において、駆動素子３３のドレイン電極５４ｋ上に設けられている。ドレイン電極５４ｋは、前述したように、アルミニウムなどの金属材料であって光を遮光する遮光材料を用いて形成されており、ドレイン電極５４ｋが液晶パネル２００の背面側から半導体層４７に入射する照明光を遮光する遮光層として機能する。また、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７は、実施形態１と同様に、ｐ層４７ｐとｉ層４７ｉとｎ層４７ｎとのそれぞれが、順次、ＴＦＴアレイ基板２０１の面の法線方向ｚに沿って並ぶように積層している。つまり、本実施形態のフォトセンサ素子３２ａは、実施形態１と同様に、縦型構造である。
【０１１６】
そして、フォトセンサ素子３２ａにおいて、第１電極５１は、半導体層４７のｐ層４７ｐに接続するように設けられている。ここでは、第１電極５１は、図７に示すように、半導体層４７のｐ層４７ｐからＴＦＴアレイ基板２０１の面の一方の方向へ引き出された引出し配線ＨＨを含み、平坦化膜６０上に露出するように設けられている。たとえば、この第１電極５１は、ＩＴＯなどの透明な導電材料を用いて形成されている。
【０１１７】
そして、フォトセンサ素子３２ａにおいては、第２電極５２が半導体層４７のｎ層４７ｎに接続するように設けられている。ここでは、第２電極５２は、図３に示すように、半導体層４７のｎ層４７ｎの上方に設けられており、ｎ層４７ｎに接続されている。たとえば、この第２電極５２は、ＩＴＯなどの透明な導電材料を用いて形成されている。
【０１１８】
以上のように、本実施形態においては、前述したように、導電性を有し、かつ、光を遮光する金属材料を用いて形成されたドレイン電極５４ｋを、液晶パネル２００の背面側から半導体層４７に入射する照明光を遮光する遮光層として利用している。このため、本実施形態は、表示領域ＰＡにおいて光が透過する開口率が低下することを防止できるので、表示画像の品質を向上させることができる。
【０１１９】
＜実施形態３＞
以下より、本発明にかかる実施形態３について説明する。
【０１２０】
（液晶パネルの表示領域の構成）
図８は、本発明の実施形態３において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す断面図である。
【０１２１】
本実施形態においては、図８に示すように、フォトセンサ素子３２ａの構成が実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【０１２２】
本実施形態においては、フォトセンサ素子３２ａは、フォトトランジスタであり、図８に示すように、半導体層４７と、ゲート絶縁膜４７ｏｘと、ゲート電極４７Ｇとを含む。
【０１２３】
フォトセンサ素子３２ａにおいて、半導体層４７は、図８に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１の面において絶縁膜４６ｓを介して遮光層４３に対面するように設けられている。この半導体層４７は、図８に示すように、チャネル領域４７Ｃと、チャネル領域４７Ｃを挟むように形成された第１および第２のソース・ドレイン領域４７Ａ，４７Ｂとを含む。たとえば、ｎ型不純物を半導体層にドープすることによって、第１および第２のソース・ドレイン領域４７Ａ，４７Ｂのそれぞれを設ける。なお、トランジスタの下部に設置されている遮光層４３は、金属で形成されており、遮光層４３は、固定電位、あるいは、ゲート電極４７Ｇと同じ電位のいずれかが印加されている。
【０１２４】
ここでは、図８に示すように、チャネル領域４７Ｃと、第１および第２のソース・ドレイン領域４７Ａ，４７Ｂとのそれぞれは、液晶パネル２００の面の法線方向ｚに沿って並ぶように設けられている。
【０１２５】
そして、ゲート電極４７Ｇは、導電材料であると共に、光を遮光する遮光材料でもある金属材料によって形成されている。たとえば、アルミニウムを用いて形成されている。また、ゲート電極４７Ｇは、液晶パネル２００の面の法線方向ｚに延在するように設けられている。
【０１２６】
図９は、本発明の実施形態３において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられたフォトセンサ素子３２ａの上面図である。
【０１２７】
図９に示すように、本実施形態においては、ゲート電極４７Ｇは、上面を見た際に、半導体層４７の周囲を、ゲート絶縁膜４７ｏｘを介して囲うように設けられている。つまり、フォトセンサ素子のゲート電極４７Ｇは、半導体層４７が液晶パネル２００の法線方向ｚに延在する面の周囲を囲うように形成されている。このようにすることによって、半導体層４７へ入射する迷光を遮光する遮光層としてゲート電極４７Ｇを機能させている。
【０１２８】
そして、フォトセンサ素子３２ａにおいては、電極５２が半導体層４７の第１ソース・ドレイン領域４７Ａに接続するように設けられている。ここでは、電極５２は、図３に示すように、半導体層４７のソース・ドレイン領域４７Ａの上方に設けられ、ソース・ドレイン領域４７Ａに接続されている。ここでは、平坦化膜６０に設けられた開口を埋めるように、この電極５２が形成されている。たとえば、この電極５２は、ＩＴＯなどの透明な導電材料を用いて形成されている。
【０１２９】
図１０は、本発明の実施形態３において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられたフォトセンサ素子３２ａの光リーク電流特性を示す図である。図１０において、横軸は、ゲート電圧Ｖｇ（Ｖ）を示し、縦軸は、光リーク電流Ｉｄｓ（Ａ）を示している。図１０においては、入射する光の光強度が、０ｃｄ、２０００ｃｄ、４０００ｃｄ、６０００ｃｄのそれぞれの場合の結果について示している。
【０１３０】
図１０に示すように、本実施形態においては、ゲート電極４７ＧをＯｇｇ側に設定し、入射する光強度によって光リーク電流Ｉｄｓが変化することを利用する。ここでは、基本的には、ｐｎジャンクションの逆バイアス電流を利用して、受光データを出力する。なお、Ｏｇｇ側とは、ＭＯＳトランジスタのゲート・オフ（Ｇａｔｅ ｏｆｆ）の電位を意味し、Ｎ−チャネルトランジスタを用いた場合に、ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）電位を、グランド（ＧＮＤ）とすると、ゲート（Ｇａｔｅ）電位は、負の電位とすることを意味する。また、Ｐ−チャネルトランジスタを用いた場合には、ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）電位をグランド（ＧＮＤ）とすると、ゲート（Ｇａｔｅ）電位は、正の電位とすることを意味する。
【０１３１】
以上のように、本実施形態においては、実施形態１と同様に、液晶パネル２００の正面の側から入射する光を受光し光電変換することによって受光データを生成する半導体層４７が、液晶パネル２００の面の法線方向ｚにおいて電流が流れる縦型構造になるように、フォトセンサ素子３２ａが形成されている。ここでは、半導体層４７が、チャネル領域４７Ｃと、第１および第２のソース・ドレイン領域４７Ａ，４７Ｂとを含み、第１および第２のソース・ドレイン領域４７Ａ，４７Ｂのそれぞれがチャネル領域４７Ｃを挟むように設けられてフォトトランジスタであって、チャネル領域４７Ｃと、第１および第２のソース・ドレイン領域４７Ａ，４７Ｂとのそれぞれが液晶パネル２００の面の法線方向ｚに沿って並ぶように、フォトセンサ素子３２ａを設けている。このため、実施形態１と同様に、液晶パネル２００の面の法線方向ｚに沿って延在するように半導体層４７を形成し、フォトセンサ素子３２ａにおいて光を吸収する媒質の長さを長くしている。
【０１３２】
したがって、本実施形態は、実施形態１と同様に、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子３２ａが、高感度に受光データを生成することができるので、位置検出精度を向上させることができる。
【０１３３】
なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。
【０１３４】
たとえば、本実施形態においては、画素スイッチング素子３１を、ボトムゲート型の薄膜トランジスタとして構成する場合について説明したが、これに限定されない。
【０１３５】
図１１は、本発明にかかる実施形態において、画素スイッチング素子３１の構成の変形形態を示す断面図である。
【０１３６】
図１１に示すように、たとえば、トップゲート型のＴＦＴを、画素スイッチング素子３１として形成してもよい。また、この他に、デュアルゲート構造になるように、このフォトセンサ素子３２ａを形成してもよい。
【０１３７】
また、本実施形態においては、複数の画素Ｐに対応するように複数のフォトセンサ素子３２ａを設ける場合について示したが、これに限定されない。たとえば、複数の画素Ｐに対して１つのフォトセンサ素子３２ａを設けてもよく、逆に、１つの画素Ｐに対して複数のフォトセンサ素子３２ａを設けてもよい。
【０１３８】
また、本実施形態の液晶表示装置１００は、さまざまな電子機器の部品として適用することができる。
【０１３９】
図１２から図１６は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【０１４０】
図１２に示すように、テレビジョン放送を受信し表示するテレビにおいて、その受信した画像を表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１４１】
また、図１３に示すように、デジタルスチルカメラにおいて、その撮像画像などの画像を表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１４２】
また、図１４に示すように、ノート型パーソナルコンピュータにおいて、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１４３】
また、図１５に示すように、携帯電話端末において、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１４４】
また、図１６に示すように、ビデオカメラにおいて、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１４５】
この他に、本実施形態においては、フォトセンサ素子３２ａについて、ＰＩＮ型のフォトダイオードと、フォトトランジスタを設けた場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、ＰＤＮ構造のフォトダイオードを、フォトセンサ素子３２ａとして形成しても同様な効果を奏することができる。
【０１４６】
また、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｃｈｉｎｇ）、ＦＦＳ（Ｆｉｅｌｄ Ｆｒｉｎｇｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式など、さまざまな方式の液晶パネルに適用可能である。さらに、有機ＥＬ表示素子、電子ペーパーなどの他の表示装置においても、適用可能である。
【０１４７】
なお、上記の実施形態において、液晶表示装置１００は、本発明の表示装置に相当する。また、上記の実施形態において、液晶パネル２００は、本発明の表示パネルに相当する。また、上記の実施形態において、バックライト３００は、本発明の照明部に相当する。また、上記の実施形態において、ＴＦＴアレイ基板２０１は、本発明の第１基板に相当する。また、上記の実施形態において、対向基板２０２は、本発明の第２基板に相当する。また、上記の実施形態において、液晶層２０３は、本発明の液晶層に相当する。また、上記の実施形態において、表示領域ＰＡは、本発明の表示領域に相当する。また、上記の実施形態において、画素Ｐは、本発明の画素に相当する。また、上記の実施形態において、フォトセンサ素子３２ａは、本発明のフォトセンサ素子に相当する。また、上記の実施形態において、遮光層４３は、本発明の遮光部に相当する。また、上記の実施形態において、半導体層４７は、本発明の半導体層に相当する。また、上記の実施形態において、ｐ層４７ｐは、本発明のｐ層に相当する。また、上記の実施形態において、ｎ層４７ｎは、本発明のｉ層に相当する。また、上記の実施形態において、ｉ層４７ｉは、本発明のｎ層に相当する。また、上記の実施形態において、駆動素子３３は、本発明の駆動素子に相当する。また、上記の実施形態において、ドレイン電極５４ｋは、本発明の遮光部に相当する。また、上記の実施形態において、ゲート電極４７Ｇは、本発明のゲート電極に相当する。また、上記の実施形態において、チャネル領域４７Ｃは、本発明のチャネル領域に相当する。また、上記の実施形態において、第１および第２のソース・ドレイン領域４７Ａ，４７Ｂは、本発明の第１および第２のソース・ドレイン領域に相当する。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】図１は、本発明にかかる実施形態１において、液晶表示装置１００の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態１において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明に係る実施形態１において、被検知体が液晶パネル２００の表示領域ＰＡに接触もしくは移動された位置を検出する際の様子を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、本発明にかかる実施形態１において、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７のｉ層４７ｉの厚さと、フォトセンサ素子３２ａにおいて受光データとして得られる光電流との関係を示す図である。
【図６】図６は、本発明にかかる実施形態１において、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７のｉ層４７ｉの厚さと、フォトセンサ素子３２ａにおいて受光データとして得られる光電流との関係を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態２において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態３において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態３において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられたフォトセンサ素子３２ａの上面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態３において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられたフォトセンサ素子３２ａの光リーク電流特性を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる実施形態において、画素スイッチング素子３１の構成の変形形態を示す断面図である。
【図１２】図１２は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１７】図１７は、液晶パネルの表示領域に設けられた画素の概略を模式的に示す断面図である。
【図１８】図１８は、半導体層の組成と、その半導体層の吸収係数とを示す図である。
【図１９】図１９は、半導体層の組成と、その半導体層の吸収係数とを示す図である。
【図２０】図２０は、半導体層の組成と、その半導体層の吸収係数とを示す図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１００：液晶表示装置（表示装置）、２００：液晶パネル（表示パネル）、３００：バックライト（照明部）、４００：データ処理部、２０１：ＴＦＴアレイ基板（第１基板）、２０２：対向基板（第２基板）、２０３：液晶層（液晶層）、３０１ａ：可視光源、３０１ｂ：赤外光源、１１：表示用垂直駆動回路、１２：表示用水平駆動回路、１３：センサ用垂直駆動回路、１４：センサ用水平駆動回路、３１：画素スイッチング素子、３２ａ：フォトセンサ素子（フォトセンサ素子）、３３：駆動素子（駆動素子）、４３：遮光層（遮光部）、４５：ゲート電極、４５ｋ：ゲート電極、４６ｇ：ゲート絶縁膜、４７：半導体層（半導体層）、４７ｐ：ｐ層（ｐ層）、４７ｎ：ｎ層（ｉ層）、４７ｉ：ｉ層（ｎ層）、４８：半導体層、４８ｋ：半導体層、４７ｏｘ：ゲート絶縁膜、４７Ｇ：ゲート電極（ゲート電極）、４７Ｃ：チャネル領域（チャネル領域）、４７Ａ，４７Ｂ：第１および第２のソース・ドレイン領域（第１および第２のソース・ドレイン領域）、５３ｋ：ソース電極、５４ｋ：ドレイン電極（遮光部）、６２：画素電極、ＰＡ：表示領域（表示領域）、ＣＡ：周辺領域、Ｐ：画素（画素）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。特に、本発明は、画素が複数配置された表示領域において、一方の面の側から入射する光を受光して受光データを生成するフォトセンサ素子が複数配置されている表示パネルを含み、その表示パネルの一方の面の側において表示領域に移動した被検知体の位置を、そのフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて検知する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置，有機ＥＬ表示装置などの表示装置は、薄型、軽量、低消費電力といった利点を有する。
【０００３】
このような表示装置において、液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶層が封入された液晶パネルを、表示パネルとして有している。液晶パネルは、たとえば、透過型であって、液晶パネルの背面に設けられたバックライトなどの照明装置が出射した照明光を、その液晶パネルが変調して透過させる。そして、その変調した照明光によって画像の表示が、液晶パネルの正面にて実施される。
【０００４】
この液晶パネルは、たとえば、アクティブマトリクス方式であり、画素スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が複数形成されているＴＦＴアレイ基板と、そのＴＦＴアレイ基板に対面するように対向する対向基板と、ＴＦＴアレイ基板および対向基板の間に設けられた液晶層とを有する。このアクティブマトリクス方式の液晶パネルにおいては、画素スイッチング素子が画素電極に電位を入力することによって、液晶層に印加する電圧を可変し、その画素を透過する光の透過率を制御して、その光を変調させる。
【０００５】
上記のような液晶パネルにおいては、上記の画素スイッチング素子として機能するＴＦＴの他に、光を受光して受光データを得るフォトセンサ素子が位置センサ素子として表示領域に内蔵されたものが提案されている。
【０００６】
上記のようにフォトセンサ素子が位置センサ素子として内蔵された液晶パネルは、ユーザーインターフェイスとしての機能が実現できるため、Ｉ／Ｏタッチパネル（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ−Ｏｐｔｉｃａｌ ｔｏｕｃｈ ｐａｎｅｌ）と呼ばれている。このタイプの液晶パネルにおいては、液晶パネルの前面に、別途、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを設置する必要がなくなる。このため、装置の小型化を、容易に実現できる。また、さらに、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを設置した場合には、そのタッチパネルによって表示領域において透過する光が減少する場合や、その光が干渉される場合があるため、表示画像の品質が低下する場合があるが、上記のように位置センサ素子として液晶パネルにフォトセンサ素子を内蔵することによって、この不具合の発生を防止できる。
【０００７】
このような液晶パネルにおいては、たとえば、液晶パネルの前面に触れられたユーザーの指やタッチペンなどの被検知体からの可視光線を、そのフォトセンサ素子が受光する。その後、そのフォトセンサ素子によって得られた受光データに基づいて、その被検知体が接触した位置を特定し、その特定された位置に対応する操作が、液晶表示装置自身や、その液晶表示装置に接続された他の電子機器において実施される。
【０００８】
上記のように、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子を用いて、被検知体の位置を検出する場合には、そのフォトセンサ素子によって得られる受光データは、外光に含まれる可視光線の影響によって、多くのノイズを含む場合がある。また、表示領域において黒表示を実施する場合には、ＴＦＴアレイ基板に設けられたフォトセンサ素子は、被検知体から出射される可視光線を受光することが困難である。このため、正確に、被検知体の位置を検出をすることが困難な場合がある。
【０００９】
このような不具合を改善するために、赤外線など、可視光線以外の不可視光線を用いる技術が提案されている。ここでは、被検知体から反射される赤外線を、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子が受光することによって、受光データを取得し、その取得したデータに基づいて、被検知体の位置を特定している（たとえば、特許文献１，特許文献２，特許文献３参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２７５６４４号公報
【特許文献２】特開２００４−３１８８１９号公報
【特許文献３】特開２００６−３０８１８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１７は、液晶パネルの表示領域に設けられた画素の概略を模式的に示す断面図である。
【００１２】
図１７に示すように、液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１と、対向基板２０２と、液晶層２０３とを有している。液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とが対面して貼り合わされており、そのＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間の間隔に液晶層２０３が設けられている。そして、液晶パネル２００は、たとえば、バックライト（図示無し）が照射する照明光を、第１の偏光板２０６を介して背面から受け、その背面から受けた光を、その表示領域ＰＡにおいて変調する。そして、その変調された照明光が、第２の偏光板２０７を介して、正面側に出射し、表示領域ＰＡにおいて画像が表示される。
【００１３】
上記において、ＴＦＴアレイ基板２０１は、光を透過する絶縁体の基板であり、たとえば、ガラスにより形成されている。このＴＦＴアレイ基板２０１においては、図１７に示すように、対向基板２０２に対面する側の面に、画素スイッチング素子３１とフォトセンサ素子３２ａが形成されている。
【００１４】
ＴＦＴアレイ基板２０１の画素スイッチング素子３１は、図１７に示すように、たとえば、ボトムゲート型のＴＦＴであって、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。たとえば、画素スイッチング素子３１は、ポリシリコンの半導体層４８を用いるように形成されている。
【００１５】
ＴＦＴアレイ基板２０１のフォトセンサ素子３２ａは、図１７に示すように、平面構造のＰＩＮ型フォトダイオードであって、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。たとえば、フォトセンサ素子３２ａは、ポリシリコンの半導体層４７を光電変化層として用いており、ＴＦＴアレイ基板２０１の面に沿った横方向に延在するように形成されている。
【００１６】
対向基板２０２は、ＴＦＴアレイ基板２０１の場合と同様に、光を透過する絶縁体の基板であり、ガラスにより形成されている。そして、対向基板２０２は、図１７に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１に対して間隔を隔てるよう対面している。
【００１７】
液晶層２０３は、図１７に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間にて挟持されており、配向処理されている。たとえば、液晶層２０３は、液晶分子が垂直配向するように形成されている。
【００１８】
この液晶パネル２００は、バックライト３００から液晶パネル２００の背面に出射した照明光が、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ向かい、液晶層２０３を介して透過するように構成されており、この透過する光によって、対向基板２０２の側の面において、画像表示が実施される。具体的には、ＴＦＴアレイ基板２０１に形成された画素電極６２と、対向基板２０２に形成された対向電極２３との間に挟まれている液晶層２０３に印加する電圧を、画素スイッチング素子３１が制御し、画像表示が実施される。
【００１９】
そして、ＴＦＴアレイ基板２０１に設けられたフォトセンサ素子３２ａは、液晶パネル２００の正面から入射する光を受光し、受光データを生成する。そして、この生成された受光データに基づいて、液晶パネル２００の表示領域において、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した位置を検出する。
【００２０】
しかしながら、上記においては、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子が、高感度に受光データを生成することが困難な場合がある。特に、画素スイッチング素子と同様に半導体シリコン薄膜を用いて位置センサ素子を形成する場合には、その半導体シリコン薄膜が赤外線を吸収する吸収率が可視光線の吸収率と比較して低いために、この不具合の発生が顕在化する場合があり、位置検出精度の低下が生ずる場合がある。
【００２１】
図１８と図１９と図２０とは、半導体層の組成と、その半導体層の吸収係数とを示す図である。図１８と図１９と図２０とおいて、横軸は、光の波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）λ（ｎｍ）であり、縦軸は、その光の吸収係数（ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）α（ｃｍ−１）である。ここでは、図１８がアモルファスシリコンの場合を示し、図１９が微結晶シリコンを示し、図２０が多結晶シリコンの場合について示している。
【００２２】
図１８と図１９と図２０とに示すように、波長が７００ｎｍ以上となる赤外線の場合には、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコンのいずれにおいては、吸収係数が減少しており、高感度に受光データを生成することが困難な場合になる。
【００２３】
そして、この不具合を解消するために、光を受光する受光面積を大きくするように、上記のような平面構造のＰＩＮ型フォトダイオードの半導体層の面積を大きくした場合には、光が透過する開口率が低下することになるので、表示画像の品質が低下する場合がある。
【００２４】
このように、画像品質の低下や、位置検出精度の低下が生ずる場合がある。
【００２５】
したがって、本発明は、画像品質、位置検出精度の向上を実現可能な表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、画素が複数配置された表示領域において、一方の面の側から入射する光を受光して受光データを生成するフォトセンサ素子が複数配置されている表示パネルを含み、前記表示パネルの一方の面の側において前記表示領域に移動した被検知体の位置を、前記フォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて検知する表示装置であって、前記フォトセンサ素子は、前記表示パネルの一方の面の側から入射する光を受光し光電変換することによって前記受光データが生成される半導体層を含み、当該半導体層が前記表示パネルの面の法線方向において電流が流れるように構成されている縦型構造である。
【００２７】
好適には、前記表示パネルの他方の面の側に照明光を出射する照明部を含み、前記照明部は、可視光線と不可視光線とを前記照明光として出射するように構成されており、前記フォトセンサ素子は、前記表示パネルの一方の面の側において前記表示領域に移動した被検知体において前記照明光が反射された反射光を受光するように構成されている。
【００２８】
好適には、前記表示パネルは、第１基板と、前記第１基板から間隔を隔てて対面している第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層とを含む液晶パネルであって、前記第１基板が前記他方の面の側に位置し、前記第２基板が前記一方の面の側に位置しており、前記フォトセンサ素子は、前記第１基板に設けられている。
【００２９】
好適には、前記フォトセンサ素子は、フォトダイオードであって、当該フォトセンサ素子の半導体層がｐ層とｉ層とｎ層とを含み、前記ｐ層と前記ｎ層とが前記ｉ層を挟んでいるＰＩＮ構造であり、前記ｐ層と前記ｉ層と前記ｎ層とのそれぞれは、前記表示パネルの法線方向に沿って並ぶように設けられている。
【００３０】
好適には、前記フォトセンサ素子の半導体層は、微結晶シリコンであり、前記ｉ層は、前記表示パネルの法線方向において５０ｎｍ以上の厚さになるように形成されている。
【００３１】
好適には、前記フォトセンサ素子の半導体層は、アモルファスシリコンであり、前記ｉ層は、前記表示パネルの法線方向において５０ｎｍ以上の厚さになるように形成されている。
【００３２】
好適には、前記フォトセンサ素子の半導体層は、多結晶シリコンであり、前記ｉ層は、前記表示パネルの法線方向において３０ｎｍ以上の厚さになるように形成されている。
【００３３】
好適には、前記第１基板は、前記他方の面の側から前記フォトセンサ素子の半導体層へ入射する光を遮光する遮光部を有する。
【００３４】
好適には、前記遮光部は、導電材料によって形成されており、前記ｐ層と前記ｎ層とのいずれか一方に接続された配線である。
【００３５】
好適には、前記第１基板は、前記フォトセンサ素子を駆動する駆動素子を含み、前記遮光部は、前記駆動素子に接続された配線である。
【００３６】
好適には、前記フォトセンサ素子は、フォトトランジスタであって、当該フォトセンサ素子の半導体層は、チャネル領域と、前記チャネル領域を挟むように形成された第１および第２のソース・ドレイン領域とを含み、前記チャネル領域と、前記第１および第２のソース・ドレイン領域とのそれぞれは、前記表示パネルの法線方向に沿って並ぶように設けられており、ゲート電極が前記表示パネルの法線方向に延在するように設けられている。
【００３７】
好適には、前記フォトセンサ素子のゲート電極は、光を遮光する遮光材料によって形成されている。
【００３８】
好適には、前記フォトセンサ素子のゲート電極は、前記半導体層が前記表示パネルの法線方向に延在する面の周囲を囲うように形成されている。
【００３９】
本発明においては、表示パネルの一方の面の側から入射する光を受光し光電変換することによって受光データを生成する半導体層が、表示パネルの法線方向において電流が流れる縦型構造になるように、フォトセンサ素子を形成する。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、画像品質、位置検出精度の向上を実現可能な表示装置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】
【００４１】
本発明にかかる実施形態の一例について説明する。
【００４２】
＜実施形態１＞
（液晶表示装置の構成）
図１は、本発明にかかる実施形態１において、液晶表示装置１００の構成を示す断面図である。
【００４３】
本実施形態の液晶表示装置１００は、図１に示すように、液晶パネル２００と、バックライト３００と、データ処理部４００とを有する。各部について順次説明する。
【００４４】
液晶パネル２００は、アクティブマトリクス方式であり、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２と液晶層２０３とを有する。
【００４５】
この液晶パネル２００においては、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とが、互いに間隔を隔てるよう対面している。そして、そのＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間に挟まれるように、液晶層２０３が設けられている。
【００４６】
そして、液晶パネル２００は、透過型であって、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１の側に位置するようにバックライト３００が配置されており、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面している面とは反対側の面に、バックライト３００から出射された照明光が照射される。そして、液晶パネル２００は、複数の画素（図示無し）が配置され画像を表示する表示領域ＰＡを含み、その液晶パネル２００の背面側に設置されたバックライト３００が出射した照明光を、第１の偏光板２０６を介して背面から受け、その背面から受けた光を、その表示領域ＰＡにおいて変調する。ここでは、ＴＦＴアレイ基板２０１において画素に対応するように、複数のＴＦＴが画素スイッチング素子（図示無し）として設けられており、その画素スイッチング素子であるＴＦＴがスイッチング制御されることによって、背面から受けた照明光を変調する。そして、その変調された照明光が、第２の偏光板２０７を介して、正面側に出射し、表示領域ＰＡにおいて画像が表示される。
【００４７】
また、本実施形態においては、この液晶パネル２００は、いわゆるＩ／Ｏタッチパネルであり、詳細については後述するが、液晶パネル２００においてバックライト３００が設置された背面に対して反対側となる正面に、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した際に、その被検知体によって反射される反射光を受光するフォトセンサ素子（図示無し）が、位置センサ素子として形成されている。たとえば、フォトダイオードが、このフォトセンサ素子として形成されており、液晶パネル２００の正面側において、被検知体が反射する反射光を受光する。すなわち、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向かう反射光を受光する。そして、フォトセンサ素子は、光電変換することによって、受光データを生成する。
【００４８】
バックライト３００は、図１に示すように、液晶パネル２００の背面に対面しており、その液晶パネル２００の表示領域ＰＡに照明光を出射する。ここでは、バックライト３００は、図１に示すように、光源３０１と、その光源３０１から照射された光を拡散することよって面状の光に変換する導光板３０２とを有しており、液晶パネル２００の表示領域ＰＡの全面に平面光を照射する。
【００４９】
具体的には、バックライト３００は、液晶パネル２００を構成するＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とにおいて、ＴＦＴアレイ基板２０１の側に位置するように配置されている。そして、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面している面に対して反対側の面に、その平面光を照射する。つまり、バックライト３００は、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ向かうように平面光を照明する。
【００５０】
本実施形態においては、バックライト３００の光源３０１は、図１に示すように、たとえば、可視光源３０１ａと、赤外光源３０１ｂとを有する。可視光源３０１ａと赤外光源３０１ｂとのそれぞれは、互いに導光板３０２の一方の端部に設けられ、可視光線と非可視光線とのそれぞれを出射する。具体的には、可視光源３０１ａは、白色ＬＥＤであり、白色の可視光線を照射面から照射する。また、赤外光源３０１ｂは、赤外ＬＥＤであり、赤外線を照射面から照射する。たとえば、中心波長が８５０ｎｍである赤外線を照射する。そして、可視光源３０１ａから照射された白色の可視光線と、赤外光源３０１ｂから照射された赤外線とが、導光板３０２において拡散され、平面光として、導光板３０２の一方の面から液晶パネル２００の背面に照射される。
【００５１】
データ処理部４００は、図１に示すように、制御部４０１と、位置検出部４０２とを有する。データ処理部４００は、コンピュータを含み、プログラムによってコンピュータが各部として動作するように構成されている。
【００５２】
データ処理部４００の制御部４０１は、液晶パネル２００とバックライト３００との動作を制御するように構成されている。制御部４０１は、液晶パネル２００に制御信号を供給することによって、液晶パネル２００に複数設けられた画素スイッチング素子（図示無し）の動作を制御する。たとえば、線順次駆動を実行させる。また、制御部４０１は、バックライト３００に制御信号を供給することによって、バックライト３００の動作を制御し、バックライト３００から照明光を照射する。このように、制御部４０１は、液晶パネル２００とバックライト３００との動作を制御することによって、液晶パネル２００の表示領域ＰＡに画像を表示する。
【００５３】
このほかに、制御部４０１は、液晶パネル２００に制御信号を供給することによって、液晶パネル２００に位置センサ素子として複数設けられたフォトセンサ素子（図示無し）の動作を制御し、そのフォトセンサ素子から受光データを収集する。たとえば、線順次駆動を実行させて、受光データを収集する。
【００５４】
データ処理部４００の位置検出部４０２は、液晶パネル２００に複数設けられたフォトセンサ素子（図示無し）から収集した受光データに基づいて、液晶パネル２００の表示領域において、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した位置を検出する。たとえば、受光データの信号強度が基準値よりも大きい座標位置を、被検知体Ｆが表示領域ＰＡにおいて接触した座標位置として検出する。
【００５５】
（液晶パネルの全体構成）
液晶パネル２００の全体構成について詳細に説明する。
【００５６】
図２は、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００を示す平面図である。
【００５７】
図２に示すように、液晶パネル２００は、表示領域ＰＡと、周辺領域ＣＡとを有する。
【００５８】
液晶パネル２００において表示領域ＰＡには、図２に示すように、複数の画素Ｐが水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれにマトリクス状に並ぶように配置されており、画像を表示する。詳細については後述するが、画素Ｐは、画素スイッチング素子として機能するＴＦＴ（図示無し）を含む。そして、この複数の画素Ｐに対応するように、位置センサ素子として機能するフォトセンサ素子（図示無し）が、複数、形成されている。
【００５９】
液晶パネル２００において周辺領域ＣＡは、図２に示すように、表示領域ＰＡの周辺を囲うように設けられている。この周辺領域ＣＡにおいては、図２に示すように、表示用垂直駆動回路１１と、表示用水平駆動回路１２と、センサ用垂直駆動回路１３と、センサ用水平駆動回路１４とが形成されている。たとえば、上記の画素スイッチング素子として機能するＴＦＴ（図示無し）と、位置センサ素子として機能するフォトセンサ素子（図示無し）と同様にして形成された半導体素子によって、この各回路が構成されている。そして、表示領域ＰＡにおいて画素Ｐに対応するように画素スイッチング素子として設けられたＴＦＴを、表示用垂直駆動回路１１および表示用水平駆動回路１２が駆動し、画像表示を実行する。そして、これと共に、表示領域ＰＡにおいて画素Ｐに対応するように位置センサ素子として設けられたフォトセンサ素子（図示無し）を、センサ用垂直駆動回路１３とセンサ用水平駆動回路１４とが駆動し、受光データを収集する。
【００６０】
具体的には、表示用垂直駆動回路１１は、図２に示すように、垂直方向ｙに延在している。そして、表示用垂直駆動回路１１は、垂直方向ｙにおいて複数の画素Ｐに対応するように画素スイッチング素子として形成された各ＴＦＴ（図示無し）のゲート電極に、接続されている。そして、表示用垂直駆動回路１１は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向ｙに並ぶ複数のＴＦＴに、走査信号を、順次、供給する。ここでは、水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐに対応して形成された複数のＴＦＴのそれぞれにゲート線（図示無し）が接続され、そのゲート線が垂直方向ｙに並ぶ複数の画素Ｐに対応するように複数形成されており、表示用垂直駆動回路１１は、その複数のゲート線に、順次、走査信号を供給する。
【００６１】
表示用水平駆動回路１２は、図２に示すように、水平方向ｘに延在している。そして、表示用水平駆動回路１２は、水平方向ｘにおいて複数の画素Ｐに対応するように画素スイッチング素子として形成された各ＴＦＴ（図示無し）のソース電極に接続されている。そして、表示用水平駆動回路１２は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向ｙに並ぶ複数のＴＦＴに、データ信号を、順次、供給する。ここでは、垂直方向ｙに並ぶ複数の画素Ｐに対応して形成された複数のＴＦＴのそれぞれに信号線（図示無し）が接続され、その信号線が水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐに対応するように複数形成されており、表示用水平駆動回路１２は、その複数の信号線に、順次、映像データ信号を供給する。
【００６２】
センサ用垂直駆動回路１３は、図２に示すように、垂直方向ｙに延在している。そして、センサ用垂直駆動回路１３は、垂直方向ｙにおいて複数の画素Ｐに対応するように位置センサ素子として形成された各フォトセンサ素子（図示無し）に接続されている。そして、センサ用垂直駆動回路１３は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向ｙに並ぶ複数のフォトセンサ素子において、受光データを読み出すフォトセンサ素子を選択する。ここでは、水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐに対応して形成された複数のフォトセンサ素子のそれぞれに、ゲート線（図示無し）が接続され、そのゲート線が垂直方向ｙに並ぶ複数の画素Ｐに対応するように複数形成されており、センサ用垂直駆動回路１３は、その複数のゲート線を順次選択するように走査信号を供給する。
【００６３】
センサ用水平駆動回路１４は、図２に示すように、水平方向ｘに延在している。そして、センサ用水平駆動回路１４は、水平方向ｘにおいて複数の画素Ｐに対応するように位置センサ素子として形成された各フォトセンサ素子（図示無し）に接続されている。そして、センサ用水平駆動回路１４は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向ｙに並ぶ複数のフォトセンサ素子から受光データを、順次、読み出す。ここでは、垂直方向ｙに並ぶ複数の画素Ｐに対応して形成された複数のフォトセンサ素子のそれぞれに、信号読み出し線（図示無し）が接続され、その信号読み出し線が水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐに対応するように複数形成されており、センサ用水平駆動回路１４は、その複数の信号読み出し線を介してフォトセンサ素子から、順次、受光データを読み出した後、位置検出部４０２へ出力する。そして、液晶パネル２００の表示領域ＰＡにユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した位置を、そのフォトセンサ素子から出力される受光データに基づいて、位置検出部４０２が検出する。
【００６４】
（液晶パネルの表示領域の構成）
図３は、本発明の実施形態１において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す断面図である。
【００６５】
図３に示すように、液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１と、対向基板２０２と、液晶層２０３とを有している。液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とがスペーサ（図示無し）によって間隔を隔てられ、シール材（図示無し）で貼り合わされており、そのＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間の間隔に液晶層２０３が設けられている。
【００６６】
液晶パネル２００の各部について説明する。
【００６７】
ＴＦＴアレイ基板２０１について下記に示す。
【００６８】
ＴＦＴアレイ基板２０１は、光を透過する絶縁体の基板であり、たとえば、ガラスにより形成されている。このＴＦＴアレイ基板２０１においては、図３に示すように、対向基板２０２に対面する側の面に、画素スイッチング素子３１と、フォトセンサ素子３２ａと、画素電極６２とが形成されている。
【００６９】
ＴＦＴアレイ基板２０１において、画素スイッチング素子３１は、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。この画素スイッチング素子３１は、ゲート電極４５と、ゲート絶縁膜４６ｇと、半導体層４８とを含み、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）構造のボトムゲート型ＴＦＴとして形成されている。
【００７０】
具体的には、画素スイッチング素子３１において、ゲート電極４５は、たとえば、モリブデンなどの金属材料を用いて形成されている。
【００７１】
また、画素スイッチング素子３１において、ゲート絶縁膜４６ｇは、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁材料を用いて形成されている。
【００７２】
また、画素スイッチング素子３１において、半導体層４８は、たとえば、多結晶シリコンであって、ゲート電極４５に対応するようにチャネル領域４８Ｃが形成されると共に、そのチャネル領域４８Ｃを挟むように一対のソース・ドレイン領域４８Ａ，４８Ｂが形成されている。ここでは、ＬＤＤ構造になるように、この一対のソース・ドレイン領域４８Ａ，４８Ｂは、チャネル領域４８Ｃを挟むように一対の低濃度不純物領域４８Ａｂ，４８Ｂｂが形成され、さらに、その一対の低濃度不純物領域４８Ａｂ，４８Ｂｂを挟むように、一対の高濃度不純物領域４８Ａａ，４８Ｂａが形成されている。具体的には、ｎ型不純物をドープすることで、低濃度不純物領域４８Ａｂ，４８Ｂｂを形成し、その低濃度不純物領域４８Ａｂ，４８Ｂｂよりも多くのｎ型不純物をドープすることで、一対の高濃度不純物領域４８Ａａ，４８Ｂａを形成する。
【００７３】
そして、画素スイッチング素子３１において、ドレイン電極５３とソース電極５４とのそれぞれは、半導体層４８を被覆する層間絶縁膜４９に設けられた開口に、アルミニウムなどの導電材料を埋め込み、パターン加工することによって形成されている。
【００７４】
ＴＦＴアレイ基板２０１においてフォトセンサ素子３２ａは、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。ここでは、フォトセンサ素子３２ａは、図３に示すように、液晶パネル２００の正面側において、指などの被検知体によって反射され、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向う反射光を、液晶層２０３を介して受光する。
【００７５】
このフォトセンサ素子３２ａは、たとえば、フォトダイオードであって、図３に示すように、遮光層４３と、半導体層４７とを含む。そして、フォトセンサ素子３２ａは、入射する光を受光し、光電変換することによって、受光データを生成し、読み出される。たとえば、逆方向バイアスが印加されることによって、光電流が受光データとして読み出されるように構成されている。
【００７６】
具体的には、フォトセンサ素子３２ａにおいて、遮光層４３は、たとえば、モリブデンなどの金属材料を用いて形成されている。遮光層４３は、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１の面と半導体層４７との間に介在しており、液晶パネル２００の背面側から半導体層４７に入射する照明光を遮光する。
【００７７】
また、フォトセンサ素子３２ａにおいて、半導体層４７は、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１の面において絶縁膜４６ｓを介して遮光層４３に対面するように設けられている。半導体層４７は、ｐ層４７ｐとｎ層４７ｎとｉ層４７ｉとを含み、ＰＩＮ構造になるように構成されており、光電変換を行う。ここでは、ｐ層４７ｐは、ｐ型不純物が高濃度にドープされることによって形成され、ｎ層４７ｎは、ｎ型不純物が高濃度にドープされることによって形成され、ｉ層４７ｉは、高抵抗であって、ｐ層４７ｐとｎ層４７ｎとの間に介在している。
【００７８】
本実施形態においては、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７は、ｐ層４７ｐとｉ層４７ｉとｎ層４７ｎとのそれぞれが、順次、ＴＦＴアレイ基板２０１の面の法線方向ｚに沿って並ぶように設けられている。ここでは、層間絶縁膜４９において遮光層４３に対応するように開口を形成後、ｐ層４７ｐとｉ層４７ｉとｎ層４７ｎとを、順次その開口を埋めるように積層することで、半導体層４７が形成されている。つまり、光電変換が行われる半導体層４７が、液晶パネル２００の面の法線方向ｚにおいて電流が流れる縦型構造になるように、フォトセンサ素子３２ａが構成されている。
【００７９】
この半導体層４７は、たとえば、多結晶シリコンで形成されている。詳細については後述するが、この場合には、ｉ層４７ｉが、ＴＦＴアレイ基板２０１の面の法線方向ｚにおいて、たとえば、３０ｎｍ以上であって、１μｍの厚さになるように形成されることが好ましい。
【００８０】
なお、この半導体層４７が微結晶シリコンまたはアモルファスシリコンになるように形成した場合には、ｉ層４７ｉが、ＴＦＴアレイ基板２０１の面の法線方向ｚにおいて、たとえば、５０ｎｍ以上であって、１μｍの厚さになるように形成されることが好ましい。
【００８１】
そして、フォトセンサ素子３２ａにおいては、第１電極５１が半導体層４７のｐ層４７ｐに接続するように設けられている。ここでは、第１電極５１は、図３に示すように、半導体層４７のｐ層４７ｐからＴＦＴアレイ基板２０１の面の一方の方向へ引き出された引出し配線ＨＨを介して、ｐ層４７ｐに接続されている。そして、第１電極５１は、引出し配線ＨＨに接続された部分から、ＴＦＴアレイ基板２０１の面の法線方向ｚへ立つように設けられている。具体的には、絶縁膜４６上にｐ層４７ｐと一体になるように引出し配線ＨＨが設けた後に、その引出し配線ＨＨを被覆する層間絶縁膜４９に設けられた開口を埋めるように、この第１電極５１が形成されている。たとえば、この第１電極５１は、アルミニウムなどの金属材料を用いて形成されている。
【００８２】
そして、フォトセンサ素子３２ａにおいては、第２電極５２が半導体層４７のｎ層４７ｎに接続するように設けられている。ここでは、第２電極５２は、図３に示すように、半導体層４７のｎ層４７ｎの上方に設けられ、ｎ層４７ｎに接続されている。ここでは、平坦化膜６０に設けられた開口を埋めるように、この第２電極５２が形成されている。たとえば、この第２電極５２は、ＩＴＯなどの透明な導電材料を用いて形成されている。
【００８３】
ＴＦＴアレイ基板２０１において画素電極６２は、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する面を被覆するように設けられている。ここでは、図３に示すように、画素電極６２は、絶縁材料で形成された平坦化膜６０上において、光透過領域ＴＡに対応するように形成されている。画素電極６２は、いわゆる透明電極であって、たとえば、ＩＴＯを用いて形成されている。そして、画素電極６２は、バックライト３００によって照明された光を変調するために、対向電極２３と共に、液晶層２０３に電圧を印加する。なお、この画素電極６２は、表示領域ＰＡにおいて、複数の画素Ｐのそれぞれに対応するように複数がマトリクス状になるように配置されており、画素スイッチング素子３１のドレイン電極５４に接続されている。
【００８４】
対向基板２０２について示す。
【００８５】
対向基板２０２は、ＴＦＴアレイ基板２０１の場合と同様に、光を透過する絶縁体の基板であり、ガラスにより形成されている。そして、対向基板２０２は、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１に対して間隔を隔てるよう対面している。そして、対向基板２０２には、図３に示すように、対向電極２３が形成されている。
【００８６】
そして、対向基板２０２において対向電極２３は、図３に示すように、対向基板２０２にてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する側の面に形成されている。対向電極２３は、いわゆる透明電極であって、たとえば、ＩＴＯを用いて形成されている。
【００８７】
液晶層２０３について示す。
【００８８】
液晶層２０３は、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間にて挟持され、配向処理される。たとえば、液晶層２０３は、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間において、スペーサ（図示なし）により所定の距離が保持された間隔に、封入されている。そして、液晶層２０３は、ＴＦＴアレイ基板２０１および対向基板２０２に形成された液晶配向膜（図示なし）によって配向されている。たとえば、液晶層２０３は、液晶分子が垂直配向するように形成される。
【００８９】
（動作）
以下より、上記の液晶表示装置１００において、ユーザーの指などの被検知体が液晶パネル２００の表示領域ＰＡに接触もしくは移動された位置を検出する際の動作について説明する。
【００９０】
図４は、本発明に係る実施形態１において、被検知体が液晶パネル２００の表示領域ＰＡに接触もしくは移動された位置を検出する際の様子を模式的に示す断面図である。図４においては、要部を記載し、その他の部分については、記載を省略している。
【００９１】
ユーザーの指などの被検知体Ｆが表示領域ＰＡに接触もしくは移動された場合には、図４に示すように、バックライト３００から照明された照明光Ｒが、その被検知体Ｆによって反射された反射光Ｈを、液晶パネル２００に形成されたフォトセンサ素子３２ａが受光する。
【００９２】
ここでは、バックライト３００が可視光線ＶＲと赤外線ＩＲとを含む照明光Ｒを、平面光として、液晶パネル２００の背面に照射する。そして、その照明光Ｒは、液晶パネル２００を介して、被検知体Ｆに照射され、被検知体Ｆによって反射される。そして、その被検知体Ｆによって反射された反射光Ｈを、フォトセンサ素子３２ａが受光する。
【００９３】
このとき、照明光Ｒにおいて可視光線ＶＲは、液晶パネル２００の各部において吸収され、その強度が低下した状態で、フォトセンサ素子３２ａによって受光される。これに対して、照明光Ｒにおいて赤外線ＩＲは、液晶パネル２００の各部において吸収される割合が可視光線ＶＲよりも小さいため、可視光線ＶＲよりも大きな強度で、フォトセンサ素子３２ａによって受光される。
【００９４】
そして、その受光した光の強度に応じた信号強度の受光データをフォトセンサ素子３２ａが生成する。その後、周辺回路によって受光データが読み出され、その受光データが読み出されたフォトセンサ素子３２ａの位置と、そのフォトセンサ素子３２ａから読み出された受光データの信号強度とのそれぞれに基づいて、被検知体Ｆが表示領域ＰＡにおいて接触した位置が、位置検出部４０２によって検出される。
【００９５】
以上のように、本実施形態においては、フォトセンサ素子３２ａにおいて、液晶パネル２００の正面の側から入射する光を受光し光電変換することによって受光データを生成する半導体層４７が、液晶パネル２００の面の法線方向ｚにおいて電流が流れる縦型構造になるように形成されている。ここでは、フォトセンサ素子３２ａは、半導体層４７がｐ層４７ｐとｉ層４７ｉとｎ層４７ｎとを含み、そのｐ層４７ｐとｎ層４７ｎとがｉ層４７ｉを挟んでいるＰＩＮ構造のフォトダイオードであって、そのｐ層４７ｐとｉ層４７ｉとｎ層４７ｎとのそれぞれが液晶パネル２００の面の法線方向ｚに沿って並ぶように積層されている。つまり、フォトセンサ素子３２ａは、液晶パネル２００の面の法線方向ｚに沿って延在するように半導体層４７を形成され、フォトセンサ素子３２ａにおいて光を吸収する媒質の長さが長くなるように形成されている。
【００９６】
下記の数式（１）は、媒質が通過する光量Ｉを示す式である。数式（１）において、Ｉ０は、媒質へ入射する入射光量であり、αは、入射光の吸収率であり、ｄは、媒質の長さである。
【００９７】
Ｉ＝Ｉ０［１−ｅｘｐ（−αｄ）］ ・・・（１）
【００９８】
この数式（１）から判るように、媒質の長さｄが大きくなるに伴い、媒質の吸収量を増加させることができる。よって、本実施形態は、フォトセンサ素子３２ａにおいて光を吸収する媒質である半導体層４７を、光の入射方向において厚くすることが容易にできるので、光の吸収効率を向上させることができる。
【００９９】
図５と図６は、本発明にかかる実施形態１において、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７のｉ層４７ｉの厚さと、フォトセンサ素子３２ａにおいて受光データとして得られる光電流との関係を示す図である。図５と図６とにおいては、横軸が半導体層４７のｉ層４７ｉの厚さ（膜厚［ｎｍ］）を示し、縦軸が、光電流（Ｉｐｈｏｔｏ［Ａ］）の値を示している。ここで、図５は、波長λが７７０ｎｍの光に関する結果を示しており、図６は、波長λが８５０ｎｍの光に関する結果を示している。そして、図５と図６とにおいては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）と微結晶シリコン（微結晶Ｓｉ）と多結晶シリコン（Ｓｉ）とのそれぞれを、半導体層４７として用いた場合の結果を示している。
【０１００】
図５と図６とに示すように、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７のｉ層４７ｉの厚さが厚くなるに伴って、フォトセンサ素子３２ａにおいて受光データとして得られる光電流の値が大きくなる。
【０１０１】
したがって、本実施形態は、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子３２ａが、高感度に受光データを生成することができるので、位置検出精度を向上させることができる。特に、本実施形態のように、フォトセンサ素子３２ａが赤外線を受光して受光データを生成する場合には、効果的である。
【０１０２】
また、本実施形態において、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７を、微結晶シリコンで形成する場合には、図５と図６とに示すように、ｉ層４７ｉを液晶パネル２００の法線方向ｚにおいて５０ｎｍ以上の厚さになるように形成する。
【０１０３】
また、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７を、アモルファスシリコンで形成する場合には、ｉ層４７ｉを液晶パネル２００の法線方向ｚにおいて５０ｎｍ以上の厚さになるように形成する。また、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７を、多結晶シリコンで形成する場合には、ｉ層４７ｉを液晶パネル２００の法線方向ｚにおいて３０ｎｍ以上の厚さになるように形成する。このようにフォトセンサ素子３２ａを縦型構造のフォトダイオードに形成することによって、平面構造のフォトダイオードに形成した場合と比較して、有利な効果を得ることができる。
【０１０４】
さらに、本実施形態は、液晶パネル２００の面の法線方向ｚに沿って延在するように半導体層４７を形成しているために、半導体層４７の面積が大きくならず、光が透過する開口率を低下させないので、表示画像の品質を向上させることができる。
【０１０５】
また、本実施形態においては、フォトセンサ素子３２ａは、ＴＦＴアレイ基板２０１において裏面の側からフォトセンサ素子３２ａの半導体層４８へ入射する光を遮光するように、遮光層４３が設けられている。このため、フォトセンサ素子３２ａは、ＴＦＴアレイ基板２０１において裏面の側から入射する光を受光せずに、ＴＦＴアレイ基板２０１において正面の側から入射する光を受光して受光データを生成するため、位置検出精度を向上させることができる。
【０１０６】
＜実施形態２＞
以下より、本発明にかかる実施形態２について説明する。
【０１０７】
（液晶パネルの表示領域の構成）
図７は、本発明の実施形態２において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す断面図である。
【０１０８】
本実施形態においては、図７に示すように、駆動素子３３を有する点が実施形態１と異なる。また、図７に示すように、フォトセンサ素子３２ａの構成が実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【０１０９】
駆動素子３３は、たとえば、フォトセンサ素子３２ａを駆動する際に用いられる素子であり、図７に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。この駆動素子３３は、ゲート電極４５ｋと、ゲート絶縁膜４６ｇｋと、半導体層４８ｋとを含み、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）構造のボトムゲート型ＴＦＴとして形成されている。
【０１１０】
具体的には、駆動素子３３において、ゲート電極４５ｋは、たとえば、モリブデンなどの金属材料を用いて形成されている。
【０１１１】
また、駆動素子３３において、ゲート絶縁膜４６ｇｋは、シリコン酸化膜などの絶縁材料を用いて形成されている。
【０１１２】
また、駆動素子３３において、半導体層４８ｋは、たとえば、多結晶シリコンであって、ゲート電極４５ｋに対応するようにチャネル領域４８Ｃｋが形成されると共に、そのチャネル領域４８Ｃｋを挟むように一対のソース・ドレイン領域４８Ａｋ，４８Ｂｋが形成されている。ここでは、ＬＤＤ構造になるように、この一対のソース・ドレイン領域４８Ａｋ，４８Ｂｋは、チャネル領域４８Ｃｋを挟むように一対の低濃度不純物領域４８Ａｋｂ，４８Ｂｋｂが形成され、さらに、その一対の低濃度不純物領域４８Ａｋｂ，４８Ｂｋｂを挟むように、一対の高濃度不純物領域４８Ａｋａ，４８Ｂｋａが形成されている。具体的には、ｎ型不純物をドープすることで、低濃度不純物領域４８Ａｋｂ，４８Ｂｋｂを形成し、その低濃度不純物領域４８Ａｋｂ，４８Ｂｋｂよりも多くのｎ型不純物をドープすることで、一対の高濃度不純物領域４８Ａｋａ，４８Ｂｋａを形成する。
【０１１３】
そして、駆動素子３３において、ソース電極５３ｋとドレイン電極５４ｋとのそれぞれは、半導体層４８ｋを被覆する層間絶縁膜４９に設けられた開口に、アルミニウムなどの導電材料を埋め込み、パターン加工することによって形成されている。
【０１１４】
フォトセンサ素子３２ａは、図７に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。このフォトセンサ素子３２ａは、フォトダイオードであって、図７に示すように、半導体層４７を含み、入射する光を受光し、光電変換することによって、受光データを生成し、読み出される。
【０１１５】
本実施形態においては、フォトセンサ素子３２ａにおいて半導体層４７は、図７に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１の面において、駆動素子３３のドレイン電極５４ｋ上に設けられている。ドレイン電極５４ｋは、前述したように、アルミニウムなどの金属材料であって光を遮光する遮光材料を用いて形成されており、ドレイン電極５４ｋが液晶パネル２００の背面側から半導体層４７に入射する照明光を遮光する遮光層として機能する。また、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７は、実施形態１と同様に、ｐ層４７ｐとｉ層４７ｉとｎ層４７ｎとのそれぞれが、順次、ＴＦＴアレイ基板２０１の面の法線方向ｚに沿って並ぶように積層している。つまり、本実施形態のフォトセンサ素子３２ａは、実施形態１と同様に、縦型構造である。
【０１１６】
そして、フォトセンサ素子３２ａにおいて、第１電極５１は、半導体層４７のｐ層４７ｐに接続するように設けられている。ここでは、第１電極５１は、図７に示すように、半導体層４７のｐ層４７ｐからＴＦＴアレイ基板２０１の面の一方の方向へ引き出された引出し配線ＨＨを含み、平坦化膜６０上に露出するように設けられている。たとえば、この第１電極５１は、ＩＴＯなどの透明な導電材料を用いて形成されている。
【０１１７】
そして、フォトセンサ素子３２ａにおいては、第２電極５２が半導体層４７のｎ層４７ｎに接続するように設けられている。ここでは、第２電極５２は、図３に示すように、半導体層４７のｎ層４７ｎの上方に設けられており、ｎ層４７ｎに接続されている。たとえば、この第２電極５２は、ＩＴＯなどの透明な導電材料を用いて形成されている。
【０１１８】
以上のように、本実施形態においては、前述したように、導電性を有し、かつ、光を遮光する金属材料を用いて形成されたドレイン電極５４ｋを、液晶パネル２００の背面側から半導体層４７に入射する照明光を遮光する遮光層として利用している。このため、本実施形態は、表示領域ＰＡにおいて光が透過する開口率が低下することを防止できるので、表示画像の品質を向上させることができる。
【０１１９】
＜実施形態３＞
以下より、本発明にかかる実施形態３について説明する。
【０１２０】
（液晶パネルの表示領域の構成）
図８は、本発明の実施形態３において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す断面図である。
【０１２１】
本実施形態においては、図８に示すように、フォトセンサ素子３２ａの構成が実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【０１２２】
本実施形態においては、フォトセンサ素子３２ａは、フォトトランジスタであり、図８に示すように、半導体層４７と、ゲート絶縁膜４７ｏｘと、ゲート電極４７Ｇとを含む。
【０１２３】
フォトセンサ素子３２ａにおいて、半導体層４７は、図８に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１の面において絶縁膜４６ｓを介して遮光層４３に対面するように設けられている。この半導体層４７は、図８に示すように、チャネル領域４７Ｃと、チャネル領域４７Ｃを挟むように形成された第１および第２のソース・ドレイン領域４７Ａ，４７Ｂとを含む。たとえば、ｎ型不純物を半導体層にドープすることによって、第１および第２のソース・ドレイン領域４７Ａ，４７Ｂのそれぞれを設ける。なお、トランジスタの下部に設置されている遮光層４３は、金属で形成されており、遮光層４３は、固定電位、あるいは、ゲート電極４７Ｇと同じ電位のいずれかが印加されている。
【０１２４】
ここでは、図８に示すように、チャネル領域４７Ｃと、第１および第２のソース・ドレイン領域４７Ａ，４７Ｂとのそれぞれは、液晶パネル２００の面の法線方向ｚに沿って並ぶように設けられている。
【０１２５】
そして、ゲート電極４７Ｇは、導電材料であると共に、光を遮光する遮光材料でもある金属材料によって形成されている。たとえば、アルミニウムを用いて形成されている。また、ゲート電極４７Ｇは、液晶パネル２００の面の法線方向ｚに延在するように設けられている。
【０１２６】
図９は、本発明の実施形態３において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられたフォトセンサ素子３２ａの上面図である。
【０１２７】
図９に示すように、本実施形態においては、ゲート電極４７Ｇは、上面を見た際に、半導体層４７の周囲を、ゲート絶縁膜４７ｏｘを介して囲うように設けられている。つまり、フォトセンサ素子のゲート電極４７Ｇは、半導体層４７が液晶パネル２００の法線方向ｚに延在する面の周囲を囲うように形成されている。このようにすることによって、半導体層４７へ入射する迷光を遮光する遮光層としてゲート電極４７Ｇを機能させている。
【０１２８】
そして、フォトセンサ素子３２ａにおいては、電極５２が半導体層４７の第１ソース・ドレイン領域４７Ａに接続するように設けられている。ここでは、電極５２は、図３に示すように、半導体層４７のソース・ドレイン領域４７Ａの上方に設けられ、ソース・ドレイン領域４７Ａに接続されている。ここでは、平坦化膜６０に設けられた開口を埋めるように、この電極５２が形成されている。たとえば、この電極５２は、ＩＴＯなどの透明な導電材料を用いて形成されている。
【０１２９】
図１０は、本発明の実施形態３において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられたフォトセンサ素子３２ａの光リーク電流特性を示す図である。図１０において、横軸は、ゲート電圧Ｖｇ（Ｖ）を示し、縦軸は、光リーク電流Ｉｄｓ（Ａ）を示している。図１０においては、入射する光の光強度が、０ｃｄ、２０００ｃｄ、４０００ｃｄ、６０００ｃｄのそれぞれの場合の結果について示している。
【０１３０】
図１０に示すように、本実施形態においては、ゲート電極４７ＧをＯｇｇ側に設定し、入射する光強度によって光リーク電流Ｉｄｓが変化することを利用する。ここでは、基本的には、ｐｎジャンクションの逆バイアス電流を利用して、受光データを出力する。なお、Ｏｇｇ側とは、ＭＯＳトランジスタのゲート・オフ（Ｇａｔｅ ｏｆｆ）の電位を意味し、Ｎ−チャネルトランジスタを用いた場合に、ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）電位を、グランド（ＧＮＤ）とすると、ゲート（Ｇａｔｅ）電位は、負の電位とすることを意味する。また、Ｐ−チャネルトランジスタを用いた場合には、ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）電位をグランド（ＧＮＤ）とすると、ゲート（Ｇａｔｅ）電位は、正の電位とすることを意味する。
【０１３１】
以上のように、本実施形態においては、実施形態１と同様に、液晶パネル２００の正面の側から入射する光を受光し光電変換することによって受光データを生成する半導体層４７が、液晶パネル２００の面の法線方向ｚにおいて電流が流れる縦型構造になるように、フォトセンサ素子３２ａが形成されている。ここでは、半導体層４７が、チャネル領域４７Ｃと、第１および第２のソース・ドレイン領域４７Ａ，４７Ｂとを含み、第１および第２のソース・ドレイン領域４７Ａ，４７Ｂのそれぞれがチャネル領域４７Ｃを挟むように設けられてフォトトランジスタであって、チャネル領域４７Ｃと、第１および第２のソース・ドレイン領域４７Ａ，４７Ｂとのそれぞれが液晶パネル２００の面の法線方向ｚに沿って並ぶように、フォトセンサ素子３２ａを設けている。このため、実施形態１と同様に、液晶パネル２００の面の法線方向ｚに沿って延在するように半導体層４７を形成し、フォトセンサ素子３２ａにおいて光を吸収する媒質の長さを長くしている。
【０１３２】
したがって、本実施形態は、実施形態１と同様に、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子３２ａが、高感度に受光データを生成することができるので、位置検出精度を向上させることができる。
【０１３３】
なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。
【０１３４】
たとえば、本実施形態においては、画素スイッチング素子３１を、ボトムゲート型の薄膜トランジスタとして構成する場合について説明したが、これに限定されない。
【０１３５】
図１１は、本発明にかかる実施形態において、画素スイッチング素子３１の構成の変形形態を示す断面図である。
【０１３６】
図１１に示すように、たとえば、トップゲート型のＴＦＴを、画素スイッチング素子３１として形成してもよい。また、この他に、デュアルゲート構造になるように、このフォトセンサ素子３２ａを形成してもよい。
【０１３７】
また、本実施形態においては、複数の画素Ｐに対応するように複数のフォトセンサ素子３２ａを設ける場合について示したが、これに限定されない。たとえば、複数の画素Ｐに対して１つのフォトセンサ素子３２ａを設けてもよく、逆に、１つの画素Ｐに対して複数のフォトセンサ素子３２ａを設けてもよい。
【０１３８】
また、本実施形態の液晶表示装置１００は、さまざまな電子機器の部品として適用することができる。
【０１３９】
図１２から図１６は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【０１４０】
図１２に示すように、テレビジョン放送を受信し表示するテレビにおいて、その受信した画像を表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１４１】
また、図１３に示すように、デジタルスチルカメラにおいて、その撮像画像などの画像を表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１４２】
また、図１４に示すように、ノート型パーソナルコンピュータにおいて、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１４３】
また、図１５に示すように、携帯電話端末において、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１４４】
また、図１６に示すように、ビデオカメラにおいて、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１４５】
この他に、本実施形態においては、フォトセンサ素子３２ａについて、ＰＩＮ型のフォトダイオードと、フォトトランジスタを設けた場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、ＰＤＮ構造のフォトダイオードを、フォトセンサ素子３２ａとして形成しても同様な効果を奏することができる。
【０１４６】
また、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｃｈｉｎｇ）、ＦＦＳ（Ｆｉｅｌｄ Ｆｒｉｎｇｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式など、さまざまな方式の液晶パネルに適用可能である。さらに、有機ＥＬ表示素子、電子ペーパーなどの他の表示装置においても、適用可能である。
【０１４７】
なお、上記の実施形態において、液晶表示装置１００は、本発明の表示装置に相当する。また、上記の実施形態において、液晶パネル２００は、本発明の表示パネルに相当する。また、上記の実施形態において、バックライト３００は、本発明の照明部に相当する。また、上記の実施形態において、ＴＦＴアレイ基板２０１は、本発明の第１基板に相当する。また、上記の実施形態において、対向基板２０２は、本発明の第２基板に相当する。また、上記の実施形態において、液晶層２０３は、本発明の液晶層に相当する。また、上記の実施形態において、表示領域ＰＡは、本発明の表示領域に相当する。また、上記の実施形態において、画素Ｐは、本発明の画素に相当する。また、上記の実施形態において、フォトセンサ素子３２ａは、本発明のフォトセンサ素子に相当する。また、上記の実施形態において、遮光層４３は、本発明の遮光部に相当する。また、上記の実施形態において、半導体層４７は、本発明の半導体層に相当する。また、上記の実施形態において、ｐ層４７ｐは、本発明のｐ層に相当する。また、上記の実施形態において、ｎ層４７ｎは、本発明のｉ層に相当する。また、上記の実施形態において、ｉ層４７ｉは、本発明のｎ層に相当する。また、上記の実施形態において、駆動素子３３は、本発明の駆動素子に相当する。また、上記の実施形態において、ドレイン電極５４ｋは、本発明の遮光部に相当する。また、上記の実施形態において、ゲート電極４７Ｇは、本発明のゲート電極に相当する。また、上記の実施形態において、チャネル領域４７Ｃは、本発明のチャネル領域に相当する。また、上記の実施形態において、第１および第２のソース・ドレイン領域４７Ａ，４７Ｂは、本発明の第１および第２のソース・ドレイン領域に相当する。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】図１は、本発明にかかる実施形態１において、液晶表示装置１００の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態１において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明に係る実施形態１において、被検知体が液晶パネル２００の表示領域ＰＡに接触もしくは移動された位置を検出する際の様子を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、本発明にかかる実施形態１において、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７のｉ層４７ｉの厚さと、フォトセンサ素子３２ａにおいて受光データとして得られる光電流との関係を示す図である。
【図６】図６は、本発明にかかる実施形態１において、フォトセンサ素子３２ａの半導体層４７のｉ層４７ｉの厚さと、フォトセンサ素子３２ａにおいて受光データとして得られる光電流との関係を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態２において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態３において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態３において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられたフォトセンサ素子３２ａの上面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態３において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられたフォトセンサ素子３２ａの光リーク電流特性を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる実施形態において、画素スイッチング素子３１の構成の変形形態を示す断面図である。
【図１２】図１２は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１７】図１７は、液晶パネルの表示領域に設けられた画素の概略を模式的に示す断面図である。
【図１８】図１８は、半導体層の組成と、その半導体層の吸収係数とを示す図である。
【図１９】図１９は、半導体層の組成と、その半導体層の吸収係数とを示す図である。
【図２０】図２０は、半導体層の組成と、その半導体層の吸収係数とを示す図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１００：液晶表示装置（表示装置）、２００：液晶パネル（表示パネル）、３００：バックライト（照明部）、４００：データ処理部、２０１：ＴＦＴアレイ基板（第１基板）、２０２：対向基板（第２基板）、２０３：液晶層（液晶層）、３０１ａ：可視光源、３０１ｂ：赤外光源、１１：表示用垂直駆動回路、１２：表示用水平駆動回路、１３：センサ用垂直駆動回路、１４：センサ用水平駆動回路、３１：画素スイッチング素子、３２ａ：フォトセンサ素子（フォトセンサ素子）、３３：駆動素子（駆動素子）、４３：遮光層（遮光部）、４５：ゲート電極、４５ｋ：ゲート電極、４６ｇ：ゲート絶縁膜、４７：半導体層（半導体層）、４７ｐ：ｐ層（ｐ層）、４７ｎ：ｎ層（ｉ層）、４７ｉ：ｉ層（ｎ層）、４８：半導体層、４８ｋ：半導体層、４７ｏｘ：ゲート絶縁膜、４７Ｇ：ゲート電極（ゲート電極）、４７Ｃ：チャネル領域（チャネル領域）、４７Ａ，４７Ｂ：第１および第２のソース・ドレイン領域（第１および第２のソース・ドレイン領域）、５３ｋ：ソース電極、５４ｋ：ドレイン電極（遮光部）、６２：画素電極、ＰＡ：表示領域（表示領域）、ＣＡ：周辺領域、Ｐ：画素（画素）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素が複数配置された表示領域において、一方の面の側から入射する光を受光して受光データを生成するフォトセンサ素子が複数配置されている表示パネルを含み、前記表示パネルの一方の面の側において前記表示領域に移動した被検知体の位置を、前記フォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて検知する表示装置であって、
前記フォトセンサ素子は、
前記表示パネルの一方の面の側から入射する光を受光し光電変換することによって前記受光データが生成される半導体層
を含み、当該半導体層が前記表示パネルの面の法線方向において電流が流れるように構成されている縦型構造である
表示装置。
【請求項２】
前記表示パネルの他方の面の側に照明光を出射する照明部
を含み、
前記照明部は、可視光線と不可視光線とを前記照明光として出射するように構成されており、
前記フォトセンサ素子は、前記表示パネルの一方の面の側において前記表示領域に移動した被検知体において前記照明光が反射された反射光を受光するように構成されている、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示パネルは、
第１基板と、
前記第１基板から間隔を隔てて対面している第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層と
を含む液晶パネルであって、前記第１基板が前記他方の面の側に位置し、前記第２基板が前記一方の面の側に位置しており、
前記フォトセンサ素子は、前記第１基板に設けられている、
請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記フォトセンサ素子は、フォトダイオードであって、当該フォトセンサ素子の半導体層がｐ層とｉ層とｎ層とを含み、前記ｐ層と前記ｎ層とが前記ｉ層を挟んでいるＰＩＮ構造であり、
前記ｐ層と前記ｉ層と前記ｎ層とのそれぞれは、前記表示パネルの法線方向に沿って並ぶように設けられている、
請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記フォトセンサ素子の半導体層は、微結晶シリコンであり、
前記ｉ層は、前記表示パネルの法線方向において５０ｎｍ以上の厚さになるように形成されている、
請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記フォトセンサ素子の半導体層は、アモルファスシリコンであり、
前記ｉ層は、前記表示パネルの法線方向において５０ｎｍ以上の厚さになるように形成されている、
請求項４に記載の表示装置。
【請求項７】
前記フォトセンサ素子の半導体層は、多結晶シリコンであり、
前記ｉ層は、前記表示パネルの法線方向において３０ｎｍ以上の厚さになるように形成されている、
請求項４に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第１基板は、
前記他方の面の側から前記フォトセンサ素子の半導体層へ入射する光を遮光する遮光部
を有する、
請求項４に記載の表示装置。
【請求項９】
前記遮光部は、導電材料によって形成されており、前記ｐ層と前記ｎ層とのいずれか一方に接続された導電層である、
請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第１基板は、
前記フォトセンサ素子を駆動する駆動素子
を含み、
前記遮光部は、前記駆動素子に接続された導電層である、
請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記フォトセンサ素子は、フォトトランジスタであって、当該フォトセンサ素子の半導体層は、チャネル領域と、前記チャネル領域を挟むように形成された第１および第２のソース・ドレイン領域とを含み、
前記チャネル領域と、前記第１および第２のソース・ドレイン領域とのそれぞれは、前記表示パネルの法線方向に沿って並ぶように設けられており、
ゲート電極が前記表示パネルの法線方向に延在するように設けられている、
請求項２に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記フォトセンサ素子のゲート電極は、光を遮光する遮光材料によって形成されている、
請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記フォトセンサ素子のゲート電極は、前記半導体層が前記表示パネルの法線方向に延在する面の周囲を囲うように形成されている、
請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１】
画素が複数配置された表示領域において、一方の面の側から入射する光を受光して受光データを生成するフォトセンサ素子が複数配置されている表示パネルを含み、前記表示パネルの一方の面の側において前記表示領域に移動した被検知体の位置を、前記フォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて検知する表示装置であって、
前記フォトセンサ素子は、
前記表示パネルの一方の面の側から入射する光を受光し光電変換することによって前記受光データが生成される半導体層
を含み、当該半導体層が前記表示パネルの面の法線方向において電流が流れるように構成されている縦型構造である
表示装置。
【請求項２】
前記表示パネルの他方の面の側に照明光を出射する照明部
を含み、
前記照明部は、可視光線と不可視光線とを前記照明光として出射するように構成されており、
前記フォトセンサ素子は、前記表示パネルの一方の面の側において前記表示領域に移動した被検知体において前記照明光が反射された反射光を受光するように構成されている、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示パネルは、
第１基板と、
前記第１基板から間隔を隔てて対面している第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層と
を含む液晶パネルであって、前記第１基板が前記他方の面の側に位置し、前記第２基板が前記一方の面の側に位置しており、
前記フォトセンサ素子は、前記第１基板に設けられている、
請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記フォトセンサ素子は、フォトダイオードであって、当該フォトセンサ素子の半導体層がｐ層とｉ層とｎ層とを含み、前記ｐ層と前記ｎ層とが前記ｉ層を挟んでいるＰＩＮ構造であり、
前記ｐ層と前記ｉ層と前記ｎ層とのそれぞれは、前記表示パネルの法線方向に沿って並ぶように設けられている、
請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記フォトセンサ素子の半導体層は、微結晶シリコンであり、
前記ｉ層は、前記表示パネルの法線方向において５０ｎｍ以上の厚さになるように形成されている、
請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記フォトセンサ素子の半導体層は、アモルファスシリコンであり、
前記ｉ層は、前記表示パネルの法線方向において５０ｎｍ以上の厚さになるように形成されている、
請求項４に記載の表示装置。
【請求項７】
前記フォトセンサ素子の半導体層は、多結晶シリコンであり、
前記ｉ層は、前記表示パネルの法線方向において３０ｎｍ以上の厚さになるように形成されている、
請求項４に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第１基板は、
前記他方の面の側から前記フォトセンサ素子の半導体層へ入射する光を遮光する遮光部
を有する、
請求項４に記載の表示装置。
【請求項９】
前記遮光部は、導電材料によって形成されており、前記ｐ層と前記ｎ層とのいずれか一方に接続された導電層である、
請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第１基板は、
前記フォトセンサ素子を駆動する駆動素子
を含み、
前記遮光部は、前記駆動素子に接続された導電層である、
請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記フォトセンサ素子は、フォトトランジスタであって、当該フォトセンサ素子の半導体層は、チャネル領域と、前記チャネル領域を挟むように形成された第１および第２のソース・ドレイン領域とを含み、
前記チャネル領域と、前記第１および第２のソース・ドレイン領域とのそれぞれは、前記表示パネルの法線方向に沿って並ぶように設けられており、
ゲート電極が前記表示パネルの法線方向に延在するように設けられている、
請求項２に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記フォトセンサ素子のゲート電極は、光を遮光する遮光材料によって形成されている、
請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記フォトセンサ素子のゲート電極は、前記半導体層が前記表示パネルの法線方向に延在する面の周囲を囲うように形成されている、
請求項１２に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００９−１５１０３２（Ｐ２００９−１５１０３２Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２７９５０（Ｐ２００７−３２７９５０）
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]