(57)【要約】      （修正有）【課題】フォトセンサを有する表示装置において、フォトセンサの出力が変化し、撮像品質が低下することを防ぐ画素構成とする半導体装置を提供する。【解決手段】フォトセンサ３０２において、電荷を蓄積するノードＦＤ（トランジスタ３５４のゲート）の電位の変化を抑えるため、ＦＤ（ノード）と信号線との寄生容量が小さくなるか或いは寄生容量がなくなるように、ＦＤ（ノード）と撮像用信号線（フォトダイオードリセット信号線３４１や、フォトセンサ電荷転送用信号線３４２や、フォトセンサ基準信号線３４５）との間又はＦＤ（ノード）と表示用信号線３４３との間にシールド配線を配置する画素レイアウトとする。シールド配線としては、撮像用電源線、表示用電源線、ＧＮＤ配線又はコモン電位配線などの電位が固定された共通配線を用いる。【選択図】図３
2020144893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトダイオードと、
トランジスタと、
前記トランジスタのチャネル形成領域を介して前記フォトダイオードのカソードと電気的に接続され、前記フォトダイオードで生成された光電流に応じた電荷が蓄積されるノードの少なくとも一部を構成する第１の導電層と、
前記フォトダイオードのアノードと電気的に接続される第２の導電層と、を有し、
前記第１の導電層と前記第２の導電層とは、同じ絶縁層に接して設けられ、
前記第１の導電層は、前記絶縁層の上方に設けられ、
前記第２の導電層は、前記絶縁層の上方に設けられ、
平面視において、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間には、電源線又はＧＮＤ配線としての機能を有する第３の導電層が設けられている、半導体装置。
【請求項２】
フォトダイオードと、
トランジスタと、
前記トランジスタのチャネル形成領域を介して前記フォトダイオードのカソードと電気的に接続され、前記フォトダイオードで生成された光電流に応じた電荷が蓄積されるノードの少なくとも一部を構成する第１の導電層と、
前記フォトダイオードのアノードと電気的に接続される第２の導電層と、を有し、
前記第１の導電層と前記第２の導電層とは、同じ層に設けられ、
平面視において、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間には、電源線又はＧＮＤ配線としての機能を有する第３の導電層が設けられている、半導体装置。
【請求項３】
フォトダイオードと、
トランジスタと、
前記トランジスタのチャネル形成領域を介して前記フォトダイオードのカソードと電気的に接続され、前記フォトダイオードで生成された光電流に応じた電荷が蓄積されるノードの少なくとも一部を構成する第１の導電層と、
前記フォトダイオードのアノードと電気的に接続される第２の導電層と、を有し、
前記チャネル形成領域は酸化物半導体層に設けられ、
前記第１の導電層と前記第２の導電層とは、同じ絶縁層に接して設けられ、
前記第１の導電層は、前記絶縁層の上方に設けられ、
前記第２の導電層は、前記絶縁層の上方に設けられ、
平面視において、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間には、電源線又はＧＮＤ配線としての機能を有する第３の導電層が設けられている、半導体装置。
【請求項４】
フォトダイオードと、
トランジスタと、
前記トランジスタのチャネル形成領域を介して前記フォトダイオードのカソードと電気的に接続され、前記フォトダイオードで生成された光電流に応じた電荷が蓄積されるノードの少なくとも一部を構成する第１の導電層と、
前記フォトダイオードのアノードと電気的に接続される第２の導電層と、を有し、
前記チャネル形成領域は酸化物半導体層に設けられ、
前記第１の導電層と前記第２の導電層とは、同じ層に設けられ、
平面視において、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間には、電源線又はＧＮＤ配線としての機能を有する第３の導電層が設けられている、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
フォトセンサとトランジスタで構成された回路を有する電子機器に関する。例えば、タッ
チパネルを利用した液晶表示パネルに代表される電気光学装置を部品として搭載した電子
機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳセンサは、デジタルカメラや携帯電話を中心に搭載されており、重要な撮像機能
を持つ。ＣＭＯＳセンサは、ＭＯＳトランジスタの増幅機能を用いたフォトセンサであり
、汎用のＣＭＯＳプロセスを用いて製造できる。また、ＣＣＤセンサに比べて駆動電圧が
低いため、固体撮像装置の消費電力を低く抑えることができる。
【０００３】
また、タッチセンサを搭載した表示装置が注目されている。タッチセンサを搭載した表示
装置は、タッチパネル又はタッチスクリーンなどと呼ばれている（以下、これを単に「タ
ッチパネル」とも呼ぶ）。タッチパネルは、パーソナルコンピュータや携帯電話を中心に
搭載されており、表示と操作を同一パネル上で行うことができる機能を持つ。また、光方
式のタッチセンサを搭載した表示装置が、特許文献１に開示されている。
【０００４】
ＣＭＯＳセンサは、フォトダイオードによる電荷の蓄積動作と、上記電荷の読み出し動作
と上記電荷のリセット動作の３つを行う。上記３つの動作の際、フォトダイオードで生成
した光電流により電荷を蓄積するノード（以下、ＦＤと記す）と制御信号を供給する配線
を用いる。この電荷の蓄積を行うＦＤの電位が信号線の電位の変動の影響を受けにくいレ
イアウトにする固体撮像装置の構成が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２９２２７６号公報
【特許文献２】特開２００６−１４８５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記３つの動作の際、フォトダイオードで生成した光電流により電荷を蓄積するＦＤと制
御信号を供給する配線や、その他の信号線との間に寄生容量が存在する場合、上記信号の
変化により、ＦＤの電位が変化する。その結果、フォトセンサの出力が変化し、撮像品質
が低下する。
【０００７】
また、ＣＭＯＳセンサを用いた表示装置では、各画素内にＦＤが配置されている。その
ため、撮像素子の配線同様に、表示素子の信号線と、ＦＤとの間に寄生容量が存在する場
合、上記信号の変化により、ＦＤの電位が変化する。その結果、フォトセンサの出力が変
化し、撮像品質が低下する。
【０００８】
フォトセンサの出力が変化し、撮像品質が低下することを防ぐ画素構成とすることを課題
の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ＦＤの電位の変化を抑えるため、ＦＤと信号線との寄生容量が小さくなる、或いは、寄生
容量がなくなるように、ＦＤと撮像用信号線（ＰＲ配線や、ＴＸ配線や、ＳＥ配線）との
間、またはＦＤと表示用信号線との間にシールド配線を配置する画素レイアウト構成とす
る。シールド配線としては、撮像用電源線、表示用電源線、ＧＮＤ配線、またはコモン電
位配線などの電位が固定された共通配線を用いる。
【００１０】
本明細書で開示する本発明の一態様は、隣り合う画素の２本の容量線を第１のシールド配
線及び第２のシールド配線として用い、ＦＤ（ノード）と表示用信号線との間にそれぞれ
配置することでＦＤの電位の変化を抑える。具体的には、第１の画素電極及び第１の信号
線に電気的に接続された第１のトランジスタと、フォトダイオードに電気的に接続された
第２のトランジスタと、第２の画素電極及び第２の信号線に電気的に接続された第３のト
ランジスタとを有し、第２のトランジスタは、電荷を蓄積するノードと電気的に接続し、
ノードは、第１のトランジスタと電気的に接続された第１の信号線との間に第１のシール
ド配線を有し、ノードは、第３のトランジスタと電気的に接続された第２の信号線との間
に第２のシールド配線を有する画素構成を有することを特徴の一つとする電子機器である
。ただし、ノードは、第１のトランジスタと電気的に接続された信号線との間にシールド
配線を有するとは、画素平面図においてノードと信号線との間にシールド配線が配置され
た画素レイアウトを指している。
【００１１】
上記構成は、上記課題の少なくとも一つを解決する。
【００１２】
また、本発明の他の一態様は、画素の容量線をシールド配線として用い、ＦＤ（ノード）
と表示用信号線との間に配置し、且つ、ＦＤ（ノード）とＴＸ配線との間に同じシールド
配線を配置することでＦＤの電位の変化を抑える。具体的には、画素電極及び第１の信号
線に電気的に接続された第１のトランジスタと、フォトダイオードに電気的に接続された
第２のトランジスタと、第２のトランジスタは、電荷を蓄積するノードと電気的に接続し
、ノードは、第１のトランジスタと電気的に接続された第１の信号線との間にシールド配
線を有し、ノードは、第２のトランジスタのゲートと電気的に接続された第２の信号線と
の間にシールド配線を有することを特徴の一つとする電子機器である。
【００１３】
上記構成は、上記課題の少なくとも一つを解決する。
【００１４】
また、本発明の他の一態様は、画素の容量線をシールド配線として用い、ＦＤ（ノード）
と表示用信号線との間に配置し、且つ、ＦＤ（ノード）とＰＲ配線との間に同じシールド
配線を配置することでＦＤの電位の変化を抑える。具体的には、画素電極及び第１の信号
線に電気的に接続された第１のトランジスタと、フォトダイオードに電気的に接続された
第２のトランジスタと、第２のトランジスタは、電荷を蓄積するノードと電気的に接続し
、ノードは、第１のトランジスタと電気的に接続された第１の信号線との間にシールド配
線を有し、ノードは、フォトダイオードと電気的に接続された第２の信号線との間に前記
シールド配線を有することを特徴の一つとする電子機器である。
【００１５】
上記構成は、上記課題の少なくとも一つを解決する。
【００１６】
また、本発明の他の一態様は、画素の容量線をシールド配線として用い、ＦＤ（ノード）
と表示用信号線との間に配置し、且つ、ＦＤ（ノード）とＳＥ配線との間に同じシールド
配線を配置することでＦＤの電位の変化を抑える。具体的には、画素電極及び第１の信号
線に電気的に接続された第１のトランジスタと、フォトダイオードに電気的に接続された
第２のトランジスタと、電荷を蓄積するノードをゲートとする第３のトランジスタと、第
３のトランジスタと電気的に接続された第４のトランジスタとを有し、第２のトランジス
タは、前記ノードと電気的に接続し、ノードは、第１のトランジスタと電気的に接続され
た前記第１の信号線との間にシールド配線を有し、ノードは、第４のトランジスタのゲー
トと電気的に接続された第２の信号線との間に前記シールド配線を有することを特徴の一
つとする電子機器である。
【００１７】
上記構成は、上記課題の少なくとも一つを解決する。
【発明の効果】
【００１８】
ノードの電位に影響を与える恐れのある信号線との寄生容量を低減することで、フォトセ
ンサの出力の変動を抑え、撮像品質が低下することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一態様を示す外観図である。
【図２】本発明の一態様を示すブロック図である。
【図３】本発明の一態様を示す画素の等価回路図である。
【図４】本発明の一態様を示すフォトセンサの駆動回路の概略図である。
【図５】本発明の一態様を示す画素の等価回路図である。
【図６】本発明の一態様を示すタイミングチャートを示す図である。
【図７】本発明の一態様を示す画素のレイアウト図である。
【図８】本発明の一態様を示すフォトセンサに接続するトランジスタ周辺の上面図および断面図である。
【図９】本発明の一態様を示す電子機器を示す図及びブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は
以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれ
ば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈さ
れるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、画像表示を行う表示部１０３２を有する電子機器１０３０の一例を図
１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す。
【００２２】
電子機器１０３０の表示部１０３２はフォトセンサを用いるタッチ入力機能を有し、図１
（Ａ）に示すように表示部の領域１０３３にキーボードのボタン１０３１が複数表示され
る。表示部１０３２は表示領域全体を指しており、表示部の領域１０３３を含む。そして
、使用者が所望のキーボードのボタンをタッチして情報を入力し、表示部１０３２に入力
された情報の表示を行う。
【００２３】
電子機器１０３０を使用している様子の一例を示す。例えば、表示部の領域１０３３に表
示されているキーボードボタンを使用者の指を用いて順次触れる、または非接触で文字入
力を行い、その結果表示される文章を表示部の領域１０３３以外の領域に表示する。使用
者が画面のキーボードから指をはずし、フォトセンサの出力信号の検出されない期間が一
定時間経つと自動的に表示部の領域１０３３に表示されていたキーボード表示が消され、
表示部の領域１０３３にも入力された文章の表示が行われ、画面全体で入力された文章を
使用者は確認することができる。再度入力する場合には、表示部１０３２に使用者の指を
用いて順次触れる、または非接触でフォトセンサの出力信号を検出させることで再び表示
部の領域１０３３にキーボードボタンを表示し、文字入力を行うこともできる。
【００２４】
また、自動的ではなく、使用者が切り換えスイッチ１０３４を押すことによって、図１（
Ｂ）に示すように表示部１０３２にキーボード表示をなくした画像表示することもできる
。また、キーボード表示スイッチ１０３６を押すことによってキーボードを表示し、タッ
チ入力可能な状態とすることもできる。
【００２５】
また、切り換えスイッチ１０３４、電源スイッチ１０３５、及びキーボード表示スイッチ
１０３６は、表示部１０３２にそれぞれスイッチボタンとして表示し、表示されたスイッ
チボタンに触れることで、各操作を行ってもよい。
【００２６】
また、電子機器１０３０は少なくともバッテリーを有し、データ情報を保存するためのメ
モリ（Ｆｌａｓｈ  Ｍｅｍｏｒｙ回路、ＳＲＡＭ回路、ＤＲＡＭ回路など）、ＣＰＵ（中
央演算処理回路）やＬｏｇｉｃ回路を備えた構成とすることが好ましい。ＣＰＵやメモリ
を備えることにより、様々なソフトウェアのインストールが行え、パーソナルコンピュー
タの機能の一部または全部の機能を持たせることができる。
【００２７】
また、電子機器１０３０に対して、ジャイロスコープ、または３軸加速度センサなどの傾
き検出部を設け、傾き検出部からの信号に応じて、電子機器１０３０で使用する機能、特
に表示面での表示及び入力に係る機能を、演算回路により切り替えることができる。その
ため、備え付けの操作キーのように入力キーの種類、大きさ、または配置が予め定まった
ものとは異なり、使用者の利便性を向上させることができる。
【００２８】
次に表示部１０３２を構成する表示パネルの一例について、図２を参照して説明する。表
示パネル１００は、画素回路１０１、表示素子制御回路、及びフォトセンサ制御回路を有
する。画素回路１０１は、行列方向にマトリクス状に配置された複数の画素１０３、１０
４、１１３、１１４、及びフォトセンサ１０６を有する。画素１０３、１０４、１１３、
１１４は、１つの表示素子をそれぞれ有する。本実施の形態では、画素１０３と画素１０
４の間、且つ、画素１１３と画素１１４の間に１つのフォトセンサ１０６を配置する。即
ち、４つの画素に一つのフォトセンサを配置する画素レイアウト構造とする。
【００２９】
画素１０３、１０４、１１３、１１４は、トランジスタ、保持容量、及び液晶層を有する
液晶素子などを有する。トランジスタは、画素電極１０５、１１５、１２５、１３５と電
気的に接続する。トランジスタは、保持容量への電荷の注入もしくは保持容量からの電荷
の排出を制御する機能を有する。保持容量は、液晶層に印加する電圧に相当する電荷を保
持する機能を有する。液晶層に電圧を印加することで偏光方向が変化することを利用して
、液晶層を透過する光の明暗（階調）を作ることで、画像表示が実現される。液晶層を透
過する光には、外光（太陽光または照明光）を利用して液晶表示装置の外から照射される
光を用いる。液晶層としては、特に限定されず、公知の液晶材料（代表的には、ネマチッ
ク液晶材料やコレステリック液晶材料）を用いれば良い。例えば、高分子分散型液晶（Ｐ
ＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）、高分
子分散液晶、ポリマー分散型液晶ともいう）又は高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ（
Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ））を液晶層に用いて
、液晶による光の散乱光を利用して白表示（明表示）を行ってもよい。
【００３０】
また、表示素子制御回路は、画素１０３、１０４、１１３、１１４を制御するための回路
であり、ビデオデータ信号線などの信号線（「ソース信号線」ともいう。）からトランジ
スタを介して画素電極１０５、１１５、１２５、１３５に信号を入力する表示素子駆動回
路１０７と、走査線（「ゲート信号線」ともいう。）を介して各画素に配置されたトラン
ジスタのゲート電極に信号を入力する表示素子駆動回路１０８を有する。
【００３１】
例えば、走査線に接続された表示素子駆動回路１０８は、特定の行に配置された画素が有
する表示素子を選択する機能を有する。また、信号線に接続された表示素子駆動回路１０
７は、選択された行の画素が有する表示素子に任意の電位を与える機能を有する。なお、
走査線に接続された表示素子駆動回路１０８により高電位を印加された表示素子では、ト
ランジスタが導通状態となり、信号線に接続された表示素子駆動回路１０７により与えら
れる電荷が供給される。
【００３２】
また、フォトセンサ１０６は、フォトダイオードなど、受光することで電気信号を発する
機能を有する受光素子と、トランジスタとを有する。
【００３３】
フォトセンサ制御回路は、フォトセンサ１０６を制御するための回路であり、フォトセ
ンサ出力信号線、フォトセンサ基準信号線等の信号線に接続されたフォトセンサ読み出し
回路１０９と、走査線に接続されたフォトセンサ駆動回路１１０を有する。走査線に接続
されたフォトセンサ駆動回路１１０は、特定の行に配置された画素が有するフォトセンサ
１０６に対して、後述するリセット動作と選択動作とを行う機能を有する。また、信号線
に接続されたフォトセンサ読み出し回路１０９は、選択された行の画素が有するフォトセ
ンサ１０６の出力信号を取り出す機能を有する。
【００３４】
本実施の形態では、画素１０３と、フォトセンサ１０６の回路図について、図３を用いて
説明する。
【００３５】
画素３０１は、トランジスタ３３０、保持容量３３１及び液晶素子３３２を有する。また
、フォトセンサ３０２は、フォトダイオード３５１、トランジスタ３５２、トランジスタ
３５３、及びトランジスタ３５４を有する。
【００３６】
トランジスタ３３０は、ゲートがゲート信号線３１０に、ソース又はドレインの一方が
ビデオデータ信号線３１１に、ソース又はドレインの他方が保持容量３３１の一方の電極
と液晶素子３３２の一方の電極に電気的に接続されている。保持容量３３１の他方の電極
は、容量配線３１２に電気的に接続され、一定の電位に保たれている。また、液晶素子３
３２の他方の電極は一定の電位に保たれている。液晶素子３３２は、一対の電極と、該一
対の電極の間の液晶層を含む素子である。
【００３７】
トランジスタ３３０は、ゲート信号線３１０に”Ｈ”が印加されると、ビデオデータ信
号線３１１の電位を保持容量３３１と液晶素子３３２に印加する。保持容量３３１は、印
加された電位を保持する。液晶素子３３２は、印加された電位により、光の透過率を変更
する。
【００３８】
フォトダイオード３５１は、一方の電極がフォトダイオードリセット信号線３４１（Ｐ
Ｒ配線とも呼ぶ）に、他方の電極がトランジスタ３５２のソース又はドレインの一方に電
気的に接続されている。また、トランジスタ３５２のソース又はドレインの他方がＦＤ（
ノード）である。
【００３９】
トランジスタ３５２は、ＦＤ（ノード）の電圧の制御及び、電圧を保持する役割を持ち、
ゲートはフォトセンサ電荷転送用信号線３４２（ＴＸ配線とも呼ぶ）に接続される。上記
信号線３４２は、上記トランジスタ３５２のスイッチングを制御する役割を担う。
【００４０】
また、トランジスタ３５４は、ゲートがＦＤ（ノード）であり、ソース又はドレインの一
方に電源配線３４４が電気的に接続されている。また、トランジスタ３５４のソース又は
ドレインの一方にトランジスタ３５３のソース又はドレインの一方が電気的に接続されて
いる。
【００４１】
トランジスタ３５３のゲートはフォトセンサ基準信号線３４５（ＳＥ配線）に電気的に接
続されている。また、トランジスタ３５３のソース又はドレインの他方は、フォトセンサ
出力信号線３４３（ＯＵＴ配線とも呼ぶ）に電気的に接続されている。
【００４２】
次に、フォトセンサ読み出し回路１０９の構成の一例について、図４を用いて説明する
。一例として、表示部は、１０２４行７６８列の画素で構成され、表示素子は各行各列の
画素に１個、フォトセンサは２行２列の画素に１個、を有する構成とする。すなわち、表
示素子は１０２４行７６８列、フォトセンサは５１２行３８４列で構成される。また、フ
ォトセンサ出力信号線は２列を１組として表示装置外部に出力する例を示す。すなわち、
２行４列の画素８個に挟まれるフォトセンサ計２個から出力を１個取得する。
【００４３】
図３は、画素の回路構成で、２行２列分の４つの画素と、１つのフォトセンサを示してい
る。表示素子を１画素に１個、フォトセンサを４画素に１個、有する。図４は、フォトセ
ンサ読み出し回路１０９の回路構成で、説明のため、一部のフォトセンサも示している。
なお、図３に示すトランジスタにはチャネル形成領域に酸化物半導体を含むトランジスタ
を用いることができる。
【００４４】
図４に示すように、フォトセンサの走査線駆動回路は、同時に画素４行分（すなわちフォ
トセンサ２行分）を駆動し、選択行を画素２行分に相当するフォトセンサ１行分ずつシフ
トさせていく駆動方法を行う例を考える。ここで、各行のフォトセンサは、走査線駆動回
路が選択行のシフトを２回行う期間、連続して選択されることになる。このような駆動方
法を用いることで、フォトセンサによる撮像のフレーム周波数を向上させることが容易に
なる。特に、大型の表示装置の場合に有利である。なお、フォトセンサの出力信号線３４
３には、同時に２行分のフォトセンサの出力が重畳されることになる。また、選択行のシ
フトを５１２回繰り返すことで、全フォトセンサを駆動することができる。
【００４５】
フォトセンサ読み出し回路１０９は、図４に示すように、画素２４列に１個ずつセレクタ
を有する。セレクタは、表示部におけるフォトセンサの出力信号線３４３について２列分
を１組とする１２組から１組を選択して出力を取得する。すなわち、フォトセンサ読み出
し回路１０９全体で、セレクタを３２個有し、同時に３２個の出力を取得する。各々のセ
レクタによる選択を１２組全てに対して行うことで、フォトセンサ１行分に相当する合計
３８４個の出力を取得することができる。セレクタによる１２組の選択を、フォトセンサ
の走査線駆動回路が選択行をシフトさせる都度行うことで、全フォトセンサの出力を得る
ことができる。
【００４６】
本実施の形態では、図４に示すように、信号線に接続されたフォトセンサ読み出し回路１
０９は、アナログ信号であるフォトセンサの出力を表示装置外部に取り出し、表示装置外
部に設けたアンプを用いて増幅した後にＡＤ変換器を用いてデジタル信号に変換する構成
を考える。勿論、表示装置と同一基板上にＡＤ変換器を搭載し、フォトセンサの出力をデ
ジタル信号に変換した後、表示装置外部に取り出す構成とすることも可能である。
【００４７】
図６のタイミングチャートを用いて、図３のフォトセンサ回路の駆動方法について説明す
る。
【００４８】
図６では簡易に説明するため、ＴＸ９１０、ＰＲ９１１、ＳＥ９１２は、二値変化する信
号として与え、以下、ＴＸ９１０は、高電位を”Ｈｉｇｈ−ＴＸ”、低電位側を”Ｌｏｗ
−ＴＸ”、ＰＲ９１１は、高電位を”Ｈｉｇｈ−ＰＲ”、低電位側を”Ｌｏｗ−ＰＲ”、
ＳＥ９１２は、高電位を”Ｈｉｇｈ−ＳＥ”、低電位側を”Ｌｏｗ−ＳＥ”、と表現する
。ただし、各電位は実際にはアナログ信号であるため、各電位は状況に応じて二値に限ら
ず種々の値を取り得る。
【００４９】
まず時刻９０１にＴＸ９１０を”Ｈｉｇｈ−ＴＸ”にする。次に時刻９０２にＰＲ９１１
を”Ｈｉｇｈ−ＰＲ”にすると、ＦＤの電位９１３はＰＲ９１１と同じ”Ｈｉｇｈ−ＰＲ
”になる。以上をリセット動作と呼ぶ。
【００５０】
時刻９０３にＰＲ９１１を”Ｌｏｗ−ＰＲ”にすると、ＦＤの電位９１３は”Ｈｉｇｈ−
ＰＲ”を保持し、ｐｉｎフォトダイオードに逆バイアスがかかる状態になる（蓄積動作開
始）。このとき、ｐｉｎフォトダイオードのｉ層に光が入射することで逆電流が流れるた
め、光の量に応じてＦＤに蓄積される電荷量が変化する。
【００５１】
時刻９０４にＴＸ９１０を”Ｌｏｗ−ＴＸ”にすると、ＦＤからｐｉｎフォトダイオード
への電荷の移動が止まり、ＦＤに蓄積される電荷量が決定する（蓄積動作終了）。
【００５２】
時刻９０５にＳＥ９１２を”Ｈｉｇｈ−ＳＥ”にすると、ＦＤの電位９１３に応じて電源
配線からＯＵＴ配線へと電荷が供給される（読出動作開始）。
【００５３】
時刻９０６にＳＥ９１２を”Ｌｏｗ−ＳＥ”にすると、電源配線からＯＵＴ配線への電荷
供給が停止され、ＯＵＴ９１４が決定する（読出動作終了）。ＯＵＴ９１４を用いること
で撮像画像を生成することができる。
【００５４】
以降は、時刻９０１の動作に戻り、同じ動作を繰り返す。
【００５５】
本実施の形態においては、全フォトセンサのリセット動作、蓄積動作、及び読み出し動作
を実行することで、外光の局所的陰影を検出することができる。また、検出した陰影につ
いて適宜画像処理など行うことにより、指やペンなどが表示装置に接触した位置を知るこ
とができる。あらかじめ、接触した位置に対応する操作、例えば文字入力であれば文字の
種類を規定しておくことで、所望の文字の入力を行うことができる。
【００５６】
なお、本実施の形態における表示装置では、フォトセンサにより外光の局所的陰影を検出
する。そのため、指やペンなどが表示装置に物理的に接触しなくても、非接触で近接する
ことにより陰影が形成されれば検出が可能である。以下、指やペンなどが表示装置に接触
するとは、非接触で近接することも含むものとする。
【００５７】
上記構成により、表示部１０３２にタッチ入力機能を持たせることができる。
【００５８】
（実施の形態２）
本実施の形態では、図３と一部異なる回路配置を図５とし、画素レイアウトの一例を図７
に示す。
【００５９】
画素回路は表示回路３５０１及びセンサ回路３５０２で構成されている。
【００６０】
表示回路は、トランジスタ３５３０、液晶素子３５３２および容量３５３１で構成される
。トランジスタ３５３０のゲートは、信号線３５１０に接続され、ソースまたは、ドレイ
ンの一方が信号線３５１１に接続され、他方は、容量３５３１の一方の電極及び、液晶素
子３５３２の一方の電極に接続される。容量３５３１の他方の電極は、信号線３５１２に
接続される。液晶素子３５３２の他方の電極は、共通電極に対応する。
【００６１】
また、センサ回路は、ｐｉｎフォトダイオード３５５１、ＦＥＴ−Ｔ３５５２、ＦＥＴ−
ＡＭＰ３５５４、ＦＥＴ−Ｓ３５５３で構成される。ＦＥＴ−Ｔ３５５２のゲートはＴＸ
配線３５４２、及び３５４７の２本に接続され、ソースまたは、ドレインの一方がｐｉｎ
フォトダイオード３５５１のカソードに接続され、他方がＦＥＴ−ＡＭＰ３５５４のゲー
トに接続される。
【００６２】
ＦＥＴ−ＡＭＰ３５５４のソースは電源配線３５４４に接続され、ドレインはＦＥＴ−Ｓ
３５５３のソースに接続される。ＦＥＴ−Ｓ３５５３のゲートはＳＥ配線３５４５に接続
され、ソースはＯＵＴ配線３５４３に接続される。ｐｉｎフォトダイオード３５５１のア
ノードはＰＲ配線３５４１及び３５４６に接続される。    なお、図５に示すトランジス
タにはチャネル形成領域に酸化物半導体を含むトランジスタを用いることができる。
【００６３】
図７は、図５の回路図に対応する画素レイアウトの平面図の一例である。
【００６４】
画素レイアウトには、４つの表示回路のレイアウト３６１０ａ、３６１０ｂ、３６１０ｃ
、３６１０ｄとセンサ回路のレイアウト３６２０が１つから構成される。表示回路のレイ
アウト３６１０ａ、３６１０ｂ、３６１０ｃ、３６１０ｄは、それぞれ選択ＦＥＴ３６０
３、Ｃｓ線３６０１、ビデオデータ配線３６０２、選択配線３６００、ＣＯＭ配線３６０
４から構成される。
【００６５】
また、センサ回路のレイアウト３６２０は、ｐｉｎフォトダイオード３６３０、半導体層
３６３７を有するＦＥＴ−Ｔ、半導体層３６３８を有するＦＥＴ−ＡＭＰ、半導体層３６
３６を有するＦＥＴ−Ｔ、ＦＤ３６４１、垂直ＴＸ配線３６３２、水平ＴＸ配線３６４０
、垂直ＰＲ配線３６３１、水平ＰＲ配線３６３９、ＳＥ配線３６３５、ＯＵＴ配線３６３
３、ＶＤＤ配線３６３４で構成される。半導体層３６３６、３６３７、３６３８の材料は
特に限定されないが、多結晶半導体膜（ポリシリコン膜など）や、微結晶半導体膜や、化
学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される酸化物半導体膜を用いることができ
る。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた一または複数の金属元素を
示す。例えばＭとして、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ、またはＧａ及びＣｏなどが
ある。また、上記酸化物半導体膜にＳｉＯ２を含んでもよい。
【００６６】
画素レイアウトの各層は、半導体層３６３６、３６３７、３６３８、ゲート配線層３６５
１、ＳＤ配線層３６５２、Ｓｉ層３６５３、ＩＴＯ電極層３６５４から形成される。また
、垂直ＴＸ配線３６３２、垂直ＰＲ配線３６３１はＳＤ配線層３６５２を、水平ＴＸ配線
３６４０、水平ＰＲ配線３６３９はゲート配線層３６５１を利用して形成している。また
、水平配線と垂直配線はコンタクトを取ることで、メッシュ状のレイアウトを形成してい
る。
【００６７】
画素レイアウトは、ＦＤ３６４１と、ビデオデータ線３６０２や隣接画素の信号線との間
に、シールド配線として機能するＣｓ線３６０１が存在する。そのため、ＦＤ３６４１と
上記複数の信号線との間に形成する寄生容量が低減し、または、上記信号線の電圧変化に
伴った周辺電位の変化をブロックし、ＦＤの電位変化を抑える。
【００６８】
また、画素レイアウトの特徴の一つは、ＦＤ３６４１が、ＦＤ３６４１が設けられている
画素及び隣接画素に配置されているＰＲ配線、ＳＥ配線及び、ＯＵＴ配線とは十分な距離
を設けて配置されていることである。したがって、ＦＤ３６４１の電位変化を抑制し、フ
ォトセンサの出力信号にノイズが少ない撮像機能を有する表示装置を提供することができ
る。
【００６９】
また、図７の一部拡大図を図８（Ａ）に示し、その断面構造の一例を図８（Ｂ）に示す。
【００７０】
なお、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）において、図７と共通の部分には同じ符号を用いる。
【００７１】
図８（Ｂ）において、基板５００上にフォトダイオードと電気的に接続するトランジスタ
のゲート配線層３６５１と、水平ＰＲ配線３６３９が同一材料、同一工程で形成される。
また、ゲート配線層３６５１と、水平ＰＲ配線３６３９を覆うゲート絶縁層５０２が形成
され、ゲート絶縁層５０２上に、ゲート配線層３６５１と重なる位置に半導体層３６３７
が形成される。
【００７２】
また、半導体層３６３７に一部重なるＳＤ配線３６５２が形成され、ＳＤ配線３６５２を
覆う第１の層間絶縁層５０５が形成されている。また、ｐｉｎフォトダイオード３６３０
は、ｐ型の不純物元素を含有するシリコン層３６５３ｐと、ｉ型のアモルファスシリコン
層３６５３ｉと、ｎ型の不純物元素を含有するシリコン層３６５３ｎとを積層して光電変
換層を形成する。
【００７３】
また、ｐｉｎフォトダイオード３６３０及び第１の層間絶縁層５０５を覆う第２の層間絶
縁層５０９が形成され、第２の層間絶縁層５０９上に透明導電膜からなるＩＴＯ電極３６
５４が形成される。ＩＴＯ電極３６５４は、半導体層３６３７を有するトランジスタのＳ
Ｄ配線３６５２と、ｐｉｎフォトダイオード３６３０とを接続する接続電極として機能す
る。なお、表示領域において、画素電極は、ＩＴＯ電極３６５４と同一材料、同一工程で
形成される。
【００７４】
なお、図８（Ｂ）において、ｐｉｎフォトダイオード３６３０と電気的に接続するトラン
ジスタは、ボトムゲート型のトランジスタの例を示したが特に限定されず、他のボトムゲ
ート構造や、トップゲート構造であってもよい。
【００７５】
（実施の形態３）
本実施の形態においては、上記実施の形態で説明したタッチ入力機能を有する表示部（タ
ッチパネル）を具備する電子機器の例について説明する。
【００７６】
図９（Ａ）は情報端末であり、筐体９６３０、表示部９６３１、操作キー９６３２、太陽
電池９６３３、充放電制御回路９６３４を有することができる。太陽電池９６３３と、タ
ッチパネルとを開閉自在に装着しており、太陽電池からの電力をタッチパネル、または映
像信号処理部に供給する情報端末である。図９（Ａ）に示した情報端末は、様々な情報（
静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表
示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機
能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することが
できる。なお。図９（Ａ）では充放電制御回路９６３４の一例としてバッテリー９６３５
、ＤＣＤＣコンバータ（以下、コンバータ９６３６と略記）を有する情報端末の構成につ
いて示している。
【００７７】
なお太陽電池９６３３は、筐体９６３０の表面及び裏面に効率的なバッテリー９６３５の
充電を行う構成とすることができるため好適である。なおバッテリー９６３５としては、
リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
【００７８】
また図９（Ａ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図９（Ｂ）にブ
ロック図を示し説明する。図９（Ｂ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、コ
ンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１に
ついて示しており、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、ス
イッチＳＷ１乃至ＳＷ３が充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【００７９】
まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。
太陽電池で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようコンバ
ータ９６３６で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９
６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３７で
表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部９６３１
での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー９６３５
の充電を行う構成とすればよい。
【００８０】
なお太陽電池９６３３については、充電手段の一例として示したが、他の手段によるバッ
テリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。また他の充電手段を組み合わせて行う
構成としてもよい。
【００８１】
また、上記実施の形態で説明したタッチ入力機能を有する表示部（タッチパネル）を具備
していれば、図９に示した電子機器に特に限定されないことは言うまでもない。
【００８２】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能
である。
【符号の説明】
【００８３】
１００：表示パネル
１０１：画素回路
１０３：画素
１０４：画素
１０５：画素電極
１０６：フォトセンサ
１０７：信号線に接続された表示素子駆動回路
１０８：走査線に接続された表示素子駆動回路
１０９：フォトセンサ読み出し回路
１１０：フォトセンサ駆動回路
１１３：画素
１１４：画素
１１５：画素電極
１２５：画素電極
１３５：画素電極
【図１】
2020144893.tif 000003
【図２】
2020144893.tif 000004
【図３】
2020144893.tif 000005
【図４】
2020144893.tif 000006
【図５】
2020144893.tif 000007
【図６】
2020144893.tif 000008
【図７】
2020144893.tif 000009
【図８】
2020144893.tif 000010
【図９】
2020144893.tif 000011