(57)【要約】【課題】表示部の開口率の低減を回避し、画像データに対する色再現性を向上させるとともに、充分な解像度を有するセンサ部を備えたセンサ部内蔵画像表示装置の提供。【解決手段】画像表示エリアに、画素およびセンサ部のそれぞれがマトリクス状に配置されたセンサ部内蔵画像表示装置であって、  それぞれの前記画素は、一方向に並設されて、カラーフィルタあるいは単色発光素子によって各色を表示する第１、第２、・・・、第Ｎ（Ｎは3以上の整数値）の副画素からなるカラー用単位画素を構成し、  前記カラー用単位画素において、前記第１、第２、・・・、第Ｎの副画素のうちいずれかの副画素であって前記副画素の形成領域の一部にセンサ部が形成され、  前記センサ部の形成領域には、色表示のための前記カラーフィルタあるいは前記単色発光素子の形成が回避され、  前記一方向に隣接するカラー用単位画素にそれぞれ配置される前記センサ部は、色表示の異なる副画素内に形成されている。【選択図】  図１
2010145583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示エリアに、画素およびセンサ部のそれぞれがマトリクス状に配置されたセンサ部内蔵画像表示装置であって、
それぞれの前記画素は、一方向に並設されて、カラーフィルタあるいは単色発光素子によって各色を表示する第１、第２、・・・、第Ｎ（Ｎは3以上の整数値）の副画素からなるカラー用単位画素を構成し、
前記カラー用単位画素において、前記第１、第２、・・・、第Ｎの副画素のうちいずれかの副画素であって前記副画素の形成領域の一部にセンサ部が形成され、
前記センサ部の形成領域には、色表示のための前記カラーフィルタあるいは前記単色発光素子の形成が回避され、
前記一方向に隣接するカラー用単位画素にそれぞれ配置される前記センサ部は、色表示の異なる副画素内に形成されていることを特徴とするセンサ部内蔵画像表示装置。
【請求項２】
請求項1に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記Ｎは３であり、それぞれの色は、波長帯が５５０〜７００ｎｍ（赤）、５００〜６５０ｎｍ（緑）、４００〜５５０ｎｍ（青）に、カラーフィルタの場合は光透過ピークを、単色発光素子の場合は発光ピークを持つことを特徴とするセンサ部内蔵画像表示装置。
【請求項３】
請求項1に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記Ｎは４であり、そのうちの３種の色はそれぞれ、波長帯が５５０〜７００ｎｍ（赤）、５００〜６５０ｎｍ（緑）、４００〜５５０ｎｍ（青）に、カラーフィルタの場合は光透過ピークを、単色発光素子の場合は、光ピークを持ち、
残りの1種はカラーフィルタを通すことのない色、あるいは白色発光素子からの色であることを特徴とするセンサ部内蔵画像表示装置。
【請求項４】
請求項1に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
同一の絶縁基板上に、画素の表示のためのスイッチ素子、容量素子、および物理量検知のためのセンサ素子、スイッチ素子、容量素子が形成されていることを特徴とするセンサ部内蔵画像表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記スイッチ素子の能動部、前記容量素子の少なくとも片方の電極、前記センサ部のセンサ素子が、それぞれ、同一の半導体薄膜によって形成されていることを特徴とするセンサ部内蔵画像表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
半導体薄膜は非晶質シリコン、もしくは多結晶シリコン、もしくは非晶質シリコンゲルマニウム、もしくは多結晶シリコンゲルマニウムであることを特徴とするセンサ部内蔵画像表示装置。
【請求項７】
請求項1に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記一方向に交差する方向に隣接する各カラー用単位画素にそれぞれ配置される前記センサ部は、色表示の異なる副画素内に形成されていることを特徴とするセンサ部内蔵画像表示装置。
【請求項８】
請求項1に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記一方向に交差する方向に沿って並ぶカラー用単位画素を順番にみた場合、副画素の並びが順に、（第１、第２、第３、・・・、第Ｎ）、（第Ｎ、第１、第２、・・・、第Ｎ−１）、（第Ｎ−１、第Ｎ、第一、・・・、第Ｎ−１）、・・・と並び、隣接画素間でサイクリックに副画素の配列が入れ替わるモザイク配列となっており、
前記一方向に並設される画素群に形成されるセンサ部は、色表示の同じ副画素内に形成され、
前記一方向に交差する方向に画素群に形成されるセンサ部は、色表示の異なる副画素内に形成されていることを特徴とするセンサ部内蔵画像表示装置。
【請求項９】
画像表示エリアに、画素およびセンサ部のそれぞれがマトリクス状に配置された光センサ内蔵画像表示装置であって、
それぞれの前記画素は、一方向に並設されて、カラーフィルタあるいは単色発光素子によって各色を表示する第１、第２、・・・、第Ｎ（Ｎは3以上の整数値）の副画素からなるカラー用単位画素を構成し、
前記カラー用単位画素において、前記第１、第２、・・・、第Ｎの副画素のうちいずれかの副画素であって前記副画素の形成領域の一部に前記センサ部が形成され、
前記センサ部の形成領域には、色表示のためのカラーフィルタあるいは単色発光素子の形成が回避され、
前記センサ部は、前記一方向に着目した場合、カラー用単位画素毎に、第１、第２、・・・、第Ｎにおいて順次配置され、第ｎ＋１において配置されていないという状態を順次繰り返して配列されていることを特徴とするセンサ部内蔵画像表示装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記Ｎは３であり、それぞれの色は、波長帯が５５０〜７００ｎｍ（赤）、５００〜６５０ｎｍ（緑）、４００〜５５０ｎｍ（青）に、カラーフィルタの場合は光透過ピークを、単色発光素子の場合は発光ピークを持つことを特徴とするセンサ部内蔵画像表示装置。
【請求項１１】
請求項９に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記Ｎは４であり、そのうちの３種の色はそれぞれ、波長帯が５５０〜７００ｎｍ（赤）、５００〜６５０ｎｍ（緑）、４００〜５５０ｎｍ（青）に、カラーフィルタの場合は光透過ピークを、単色発光素子の場合は、光ピークを持ち、
残りの1種はカラーフィルタを通すことのない色、あるいは白色発光素子からの色であることを特徴とするセンサ部内蔵画像表示装置。
【請求項１２】
請求項９に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
同一の絶縁基板上に、画素の表示のためのスイッチ素子、容量素子、および、物理量検知のためのセンサ素子、スイッチ素子、容量素子が形成されていることを特徴とするセンサ部内蔵画像表示装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記スイッチ素子の能動部、前記容量素子の少なくとも片方の電極、前記センサ部のセンサ素子が、それぞれ、同一の半導体薄膜によって形成されていることを特徴とするセンサ部内蔵画像表示装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
半導体薄膜は非晶質シリコン、もしくは多結晶シリコン、もしくは非晶質シリコンゲルマニウム、もしくは多結晶シリコンゲルマニウムであることを特徴とするセンサ部内蔵画像表示装置。
【請求項１５】
請求項９に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記一方向に交差する方向に沿って並ぶカラー用単位画素を順番にみた場合、副画素の並びが順に、（第１、第２、第３、・・・、第Ｎ）、（第Ｎ、第１、第２、・・・、第Ｎ−１）、（第Ｎ−１、第Ｎ、第一、・・・、第Ｎ−１）、・・・と並び、隣接画素間でサイクリックに副画素の配列が入れ替わるモザイク配列となっており、
前記一方向に並設される画素群に形成されるセンサ部は、色表示の同じ副画素内に形成され、
前記一方向に交差する方向に画素群に形成されるセンサ部は、色表示の異なる副画素内に形成されていることを特徴とするセンサ部内蔵画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサ部内蔵画像表示装置に係り、たとえば、タッチパネル機能付き画像表示装置、あるいは認証機能付き画像表示装置等に適用されるセンサ部内蔵画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に代表される画像表示装置は、携帯電話、電子手帳、デジタルスチルカメラといったモバイル機器のディスプレイや、カーナビゲーションシステム用ディスプレイとして利用されている。今後ユビキタスネットワーク、およびそれを利用したコンテンツ、サービスの発展、充実により、これらの機器の多機能化、高性能化への要求は、ますます高いものになると予想される。これらの要求に対して、ディスプレイを駆動するための回路あるいは光センサなどの機能素子を、画素部が形成されたガラス基板に搭載する、いわゆるシステムオングラス技術が提案されている。この技術により、画像表示装置の多機能化が低コスト、高信頼で実現できる。
【０００３】
ここで、たとえば光センサ素子を、画素と同一のガラス基板、あるいはガラス基板に限らず、サファイア、可塑性樹脂製フレキシブル基板、あるいは絶縁された金属基板（以下、これらをまとめて絶縁性基板と称する）上にマトリクス状に配置し、画像表示装置を構成することは、その多機能化に非常に有効となる。
【０００４】
たとえば、非特許文献1に記載のように、マトリクス状に並べた光センサ素子で、指の影を検知することにより、ディスプレイにタッチパネル機能を付加する技術が提案されている。タッチパネル機能とは、ディスプレイの表示面に直接指で触れることで入力機能を実現したもので、駅の券売機や図書館での検索端末、ＰＯＳ (Point Of Sales)システムを中心とする販売情報管理システムにおいて、ハンディターミナルやレジなどあらゆる面で、なくてはならないものになってきている。
【０００５】
従来、ディスプレイとタッチパネルは別々に作製され、タッチパネル機能付き画像表示装置として組み立てられる。従来の課題は画質の低下、特に外光での視認性の問題、歩留まりの低下、さらに機械的信頼性の低下、組み立てコストなどである。本技術では、光センサ素子を画像表示用の素子と同一の絶縁性基板へ搭載するため、上記の課題は発生しない。また筐体の薄型化、狭額縁化も可能となる。
【０００６】
別の応用例としては、マトリクス状に配置した光センサ素子で、近赤外光を検知することにより、生体認証機能を付加した画像表示装置などがある。認証に用いられる生体的特徴は、一般的に近赤外光で読み取られる。本機能付加により、装置へのログイン機能や、携帯電話、ＰＤＡなどでは電子商取引の個人認証へ応用することが可能である。
【特許文献１】特開2006-323199号公報
【特許文献２】特開2006-330578号公報
【非特許文献１】半導体回路技術国際会議（ISSCC 2007  (International Solid-State Circuits Conference)）  ダイジェスト pp132-133
【非特許文献２】情報ディスプレイ学会国際会議（SID 2008 (Society for Information Display International Symposium) ダイジェスト  pp830-833
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、たとえば光センサ素子を画素と同一の絶縁性基板上にマトリクス状に配置した画像表示装置は表示特性の低下が問題となる。
【０００８】
図２１（ａ）、（ｂ）は、従来の光センサ内蔵画像表示装置のカラー表示用単位画素（ピクセル）ＰＩＸの平面図を、たとえば液晶表示装置の場合を例に挙げて示している。図２１（ａ）では、たとえば赤、緑、青のカラーフィルタによって、それぞれ、副画素（サブピクセル）ＳＰＸ１（Ｒ）、ＳＰＸ２（Ｇ）、ＳＰＸ３（Ｂ）が形成されていることを示している。これら副画素によってフルカラー表示を実現できるカラー表示用単位画素（ピクセル）ＰＩＸが構成される。ここで、サブピクセルとは、フルカラー表示の際の１ピクセルを構成する、第１、第２、第３、・・・、第Ｎの色表示領域を示す画素である。一般には、赤、緑、青の３個のサブピクセルによって一ピクセルを構成する場合が多い。図２１（ａ）は、上述したように、各副画素にカラーフィルタを備えたものを示している。また、図２１（ｂ）は前記カラーフィルタを除去した画素の構成を示している。図２１（ｂ）において、各サブピクセルは、隣接する一対のゲート線ＧＬと隣接する一対のドレイン線ＤＬによって囲まれた領域に形成され、これら領域には画素電極ＰＸと光センサＬＳＮが、平面的に観た場合、互いに重なり合うことなく形成されている。光センサＬＳＮは、たとえばその近傍において光センサ用スイッチ素子ＬＳＳが形成され、光検知のための光検知部ＳＮＳを構成するようになっている。なお、ここではカラーフィルタを用いた場合を例に挙げるが、単色の発光体を用いてフルカラー表示をする場合、図２１（ａ）における副画素の部分は発光体に相当する。
【０００９】
このようなカラー表示用単位画素において、光検知部ＳＮＳ（少なくとも光センサＬＳＮが形成されている部分）は、各副画素において形成され、従来の配置方法では、開口率が低下する。その結果、全体的に暗い画像表示装置となってしまう。また、システムオングラス技術を用いて形成する光センサ素子の光電変換部は、画素部のスイッチ、容量などを構成する半導体材料と共通の薄膜で形成するため、センサ素子としての感度は低くなってしまう。このため、液晶表示装置、あるいは一部の有機ＥＬ表示装置のように、フルカラー表示のためにカラーフィルタを設ける際に、図２１（ｃ）に示すように、光センサＬＳＮを被ってカラーフィルタを配置した場合、カラーフィルタによって減光され、光センサ素子の感度は更に低下してしまう。
【００１０】
これを解決するために、特許文献１では、カラーフィルタの面積を低減し、ブラックマトリクス開口部に光検知部を配置する方法、あるいは、同色のサブピクセルの領域を侵食するように光検知部を配置し、かつ光電変換部の上部にはカラーフィルタを配置しない方法が提案されている。しかし、前者の場合、表示領域の一部をブラックマトリクスが占めるため、表示部の開口率が低下する。後者の場合、同色のサブピクセルの領域を侵食するため、画像表示装置に送られる画像データに対する色再現性が悪化してしまうことになる。
【００１１】
また、特許文献２では、全サブピクセルに対し、それぞれ１個の光検知部を設け、かつサブピクセルの領域を侵食するように光検知部を配置し、さらに、光電変換部の上部にはカラーフィルタを配置しない方法が提案されている。この場合、光センサの解像度は向上し、画像表示装置に送られる画像データに対する色再現性が向上する。しかし光検知部の侵食領域、光センサを操作する配線数が増加するため、表示部の開口率が低下してしまうことになる。
【００１２】
本発明の目的は、表示部の開口率の低減を回避し、画像データに対する色再現性を向上させるとともに、充分な解像度を有するセンサ部を備えたセンサ部内蔵画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のセンサ部内蔵画像表示装置は、色の表示が異なる複数のサブピクセル（副画素）でカラー用単位画素が構成され、センサ部を、各カラー用表示単位画素において、一個のみのサブピクセル（副画素）を侵食するように配置させ（サブピクセルの領域の一部にセンサ部を形成）、前記センサ部には、色表示のためのカラーフィルタまたは単色発光体層の形成を回避させ、隣接するカラー用単位画素との関係に注目した場合、光検知部が配置されているサブピクセルの種類（色）が異なるように、センサ部を配置することにより、画面全体としてカラーフィルタまたは単色発光層が同一面積になるよう工夫したものである。
【００１４】
本発明の構成は、たとえば、以下のようなものとすることができる。
【００１５】
（１）本発明は、画像表示エリアに、画素およびセンサ部のそれぞれがマトリクス状に配置されたセンサ部内蔵画像表示装置であって、
それぞれの前記画素は、一方向に並設されて、カラーフィルタあるいは単色発光素子によって各色を表示する第１、第２、・・・、第Ｎ（Ｎは3以上の整数値）の副画素からなるカラー用単位画素を構成し、
前記カラー用単位画素において、前記第１、第２、・・・、第Ｎの副画素のうちいずれかの副画素であって前記副画素の形成領域の一部にセンサ部が形成され、
前記センサ部の形成領域には、色表示のための前記カラーフィルタあるいは前記単色発光素子の形成が回避され、
前記一方向に隣接するカラー用単位画素にそれぞれ配置される前記センサ部は、色表示の異なる副画素内に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
（２）本発明は、請求項1に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記Ｎは３であり、それぞれの色は、波長帯が５５０〜７００ｎｍ（赤）、５００〜６５０ｎｍ（緑）、４００〜５５０ｎｍ（青）に、カラーフィルタの場合は光透過ピークを、単色発光素子の場合は発光ピークを持つことを特徴とする。
【００１７】
（３）本発明は、請求項1に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記Ｎは４であり、そのうちの３種の色はそれぞれ、波長帯が５５０〜７００ｎｍ（赤）、５００〜６５０ｎｍ（緑）、４００〜５５０ｎｍ（青）に、カラーフィルタの場合は光透過ピークを、単色発光素子の場合は、光ピークを持ち、
残りの1種はカラーフィルタを通すことのない色、あるいは白色発光素子からの色であることを特徴とする。
【００１８】
（４）本発明は、請求項1に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
同一の絶縁基板上に、画素の表示のためのスイッチ素子、容量素子、および物理量検知のためのセンサ素子、スイッチ素子、容量素子が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
（５）本発明は、請求項４に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記スイッチ素子の能動部、前記容量素子の少なくとも片方の電極、前記センサ部のセンサ素子が、それぞれ、同一の半導体薄膜によって形成されていることを特徴とする。
【００２０】
（６）本発明は、請求項５に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
半導体薄膜は非晶質シリコン、もしくは多結晶シリコン、もしくは非晶質シリコンゲルマニウム、もしくは多結晶シリコンゲルマニウムであることを特徴とする。
【００２１】
（７）本発明は、請求項1に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記一方向に交差する方向に隣接する各カラー用単位画素にそれぞれ配置される前記センサ部は、色表示の異なる副画素内に形成されていることを特徴とする。
【００２２】
（８）本発明は、請求項1に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記一方向に交差する方向に沿って並ぶカラー用単位画素を順番にみた場合、副画素の並びが順に、（第１、第２、第３、・・・、第Ｎ）、（第Ｎ、第１、第２、・・・、第Ｎ−１）、（第Ｎ−１、第Ｎ、第一、・・・、第Ｎ−１）、・・・と並び、隣接画素間でサイクリックに副画素の配列が入れ替わるモザイク配列となっており、
前記一方向に並設される画素群に形成されるセンサ部は、色表示の同じ副画素内に形成され、
前記一方向に交差する方向に画素群に形成されるセンサ部は、色表示の異なる副画素内に形成されていることを特徴とする。
【００２３】
（９）本発明は、画像表示エリアに、画素およびセンサ部のそれぞれがマトリクス状に配置された光センサ内蔵画像表示装置であって、
それぞれの前記画素は、一方向に並設されて、カラーフィルタあるいは単色発光素子によって各色を表示する第１、第２、・・・、第Ｎ（Ｎは3以上の整数値）の副画素からなるカラー用単位画素を構成し、
前記カラー用単位画素において、前記第１、第２、・・・、第Ｎの副画素のうちいずれかの副画素であって前記副画素の形成領域の一部に前記センサ部が形成され、
前記センサ部の形成領域には、色表示のためのカラーフィルタあるいは単色発光素子の形成が回避され、
前記センサ部は、前記一方向に着目した場合、カラー用単位画素毎に、第１、第２、・・・、第Ｎにおいて順次配置され、第ｎ＋１において配置されていないという状態を順次繰り返して配列されていることを特徴とする。
【００２４】
（１０）本発明は、請求項９に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記Ｎは３であり、それぞれの色は、波長帯が５５０〜７００ｎｍ（赤）、５００〜６５０ｎｍ（緑）、４００〜５５０ｎｍ（青）に、カラーフィルタの場合は光透過ピークを、単色発光素子の場合は発光ピークを持つことを特徴とする。
【００２５】
（１１）本発明は、請求項９に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記Ｎは４であり、そのうちの３種の色はそれぞれ、波長帯が５５０〜７００ｎｍ（赤）、５００〜６５０ｎｍ（緑）、４００〜５５０ｎｍ（青）に、カラーフィルタの場合は光透過ピークを、単色発光素子の場合は、光ピークを持ち、
残りの1種はカラーフィルタを通すことのない色、あるいは白色発光素子からの色であることを特徴とする。
【００２６】
（１２）本発明は、請求項９に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
同一の絶縁基板上に、画素の表示のためのスイッチ素子、容量素子、および、物理量検知のためのセンサ素子、スイッチ素子、容量素子が形成されていることを特徴とする。
【００２７】
（１３）本発明は、請求項１２に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記スイッチ素子の能動部、前記容量素子の少なくとも片方の電極、前記センサ部のセンサ素子が、それぞれ、同一の半導体薄膜によって形成されていることを特徴とする。
【００２８】
（１４）本発明は、請求項１３に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
半導体薄膜は非晶質シリコン、もしくは多結晶シリコン、もしくは非晶質シリコンゲルマニウム、もしくは多結晶シリコンゲルマニウムであることを特徴とする。
【００２９】
（１５）本発明は、請求項９に記載のセンサ部内蔵画像表示装置において、
前記一方向に交差する方向に沿って並ぶカラー用単位画素を順番にみた場合、副画素の並びが順に、（第１、第２、第３、・・・、第Ｎ）、（第Ｎ、第１、第２、・・・、第Ｎ−１）、（第Ｎ−１、第Ｎ、第一、・・・、第Ｎ−１）、・・・と並び、隣接画素間でサイクリックに副画素の配列が入れ替わるモザイク配列となっており、
前記一方向に並設される画素群に形成されるセンサ部は、色表示の同じ副画素内に形成され、
前記一方向に交差する方向に画素群に形成されるセンサ部は、色表示の異なる副画素内に形成されていることを特徴とする。
【００３０】
なお、上記した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。また、上記した構成以外の本発明の構成の例は、本願明細書全体の記載または図面から明らかにされる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の光センサ内蔵画像表示装置によれば、表示部の開口率の低減を回避し、画像データに対する色再現性を向上させるとともに、充分な解像度を有する光検知部を備えることができる。
【００３２】
本発明のその他の構成については、明細書全体の記載から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。なお、各図および各実施例において、同一または類似の構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３４】
〈実施例１〉
図１（ａ）は、本発明の光センサ内蔵画像表示装置の実施例１における画像表示エリアＡＲ（光検知エリア）を示した平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）中に示す点線枠内のピクセル群の詳細を示した平面図である。図２（ａ）は、図１（ｂ）に示すII−II線に沿った断面図で、カラー表示としてカラーフィルタを用いた場合の図である。図２（ｂ）は、図１（ｂ）に示すII−II線に沿った断面図で、カラー表示として白色の発光素子とカラーフィルタを用いた図である。図２（ｃ）は、図１（ｂ）に示すII−II線に沿った断面図で、カラー表示として単色の発光素子を用いた図である。
【００３５】
図１（ａ）において、マトリックス状に配置された複数のピクセル（カラー用単位画素）ＰＩＸは、フルカラー表示のための第１、第２、第３、・・・、第Ｎ（Ｎは少なくとも3以上）の色表示領域からなるサブピクセル（副画素）と、光検知部（センサ部）とで構成される。図１（ｂ）中、第１のサブピクセルは符号ＳＰＸ１、第２のサブピクセルは符号ＳＰＸ２、……、第Ｎのサブピクセルは符号ＳＰＸＮ、光検知部は符号ＳＮＳで示している。一般には赤、緑、青の少なくとも三色のサブピクセルがあれば、フルカラー表示が可能である。図３に示すように、赤、緑、青の表示領域は、一般に、波長帯が５５０−７００ｎｍ（赤）、５００−６５０ｎｍ（緑）、４００−５５０ｎｍ（青）に、カラーフィルタの場合は光透過ピークを、単色発光素子の場合は発光ピークをもつようになっている。なお、図３において、横軸は波長λ（ｎｍ）を、縦軸は光透過率（あるいは発光強度）ＩＬを示し、図中左側から右側にかけて、青の分光特性、緑の分光特性、赤の分光特性を示している。なお、図中、青の光は網状のハッチングとして、緑の光は右上がりの斜線ハッチングとして、赤の光は右下がりの斜線ハッチングとして示し、これらハッチングはたとえば図１（ｂ）において、各サブピクセルの表示される色に対応づけられるように示している。このような描画は、後に示すピクセル（サブピクセル）を示す平面図においても同様となっている。
【００３６】
この実施例で特徴的な構成は、図１（ｂ）に示すように、（１）１個のピクセル（カラー用単位画素）ＰＩＸに注目した場合、光検知部ＳＮＳは、第１、第２、第３、・・・、第Ｎのサブピクセル（Ｎは少なくとも3以上）のうち、いずれか１個のみのサブピクセルの領域を侵食する（サブピクセル領域の一部に光検知部が形成される）ように配置されていること、光検知部ＳＮＳの上部には色表示のためのカラーフィルタもしくは発光体素子が配置されていないこと、また、（２）隣接するピクセル（カラー用単位画素）との関係に注目した場合、少なくとも一方向（たとえば図中矢印ｘ方向）では、光検知部ＳＮＳが配置されているサブピクセルの種類（色）がそれぞれ異なっていることにある。
【００３７】
なお、図２（ａ）は、液晶表示装置の断面を示し、液晶ＬＣを挟持して一対の基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２が対向して配置されている。基板ＳＵＢ１の液晶ＬＣ側の面において、図中点線枠に示すように、図中左側から、第１のサブピクセルＳＰＸ１に形成された光検知部ＳＮＳ、第２のサブピクセルＳＰＸ２に形成されたスイッチング素子ＳＷ２、……、第ＮのサブピクセルＳＰＸＮに形成されたスイッチング素子ＳＷＮが形成されている。また、基板ＳＵＢ２の液晶ＬＣ側の面の各サブピクセルにおいて、色の異なるカラーフィルタＦＩＬが形成されているが、前記光検知部ＳＮＳの真上には前記カラーフィルタＦＩＬの形成が回避されるようになっている。また、図２（ｂ）は、有機ＥＬ表示装置の断面を示し、白色有機発光層ＷＥＬを挟持して一対の基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２が対向して配置されている。基板ＳＵＢ１の白色有機発光層ＷＥＬ側の面において、図中点線枠に示すように、図中左側から、第１のサブピクセルＳＰＸ１に形成された光検知部ＳＮＳ、第２のサブピクセルＳＰＸ２に形成されたスイッチング素子ＳＷ２、……、第ＮのサブピクセルＳＰＸＮに形成されたスイッチング素子ＳＷＮが形成されている。また、基板ＳＵＢ２の白色有機発光層ＷＥＬ側の面の各サブピクセルにおいて、色の異なるカラーフィルタＦＩＬが形成されているが、前記光検知部ＳＮＳの真上には前記カラーフィルタＦＩＬの形成が回避されるようになっている。また、図２（ｃ）も、有機ＥＬ表示装置の断面を示し、サブピクセル毎に色の異なる有機発光層ＥＬが形成され、基板ＳＵＢ１の有機発光層ＥＬ側の面において、図中点線枠に示すように、図中左側から、第１のサブピクセルＳＰＸ１に形成された光検知部ＳＮＳ、第２のサブピクセルＳＰＸ２に形成されたスイッチング素子ＳＷ２、……、第ＮのサブピクセルＳＰＸＮに形成されたスイッチング素子ＳＷＮが形成されている。また、基板ＳＵＢ２の有機発光層ＥＬ側の面の各サブピクセルにおいて、前記光検知部ＳＮＳの真上には前記有機発光層ＥＬの形成が回避されるようになっている。
【００３８】
光検知部ＳＮＳは、少なくとも光電変換部で構成され、必要に応じて蓄積容量、増幅器なども構成要素とすることができる。図３（ａ）、（ｂ）は光検知部ＳＮＳを示す構成図である。図３（ａ）はレイアウト図、図３（ｂ）は等価回路図である。図３（ａ）、（ｂ）の例では、光検知部ＳＮＳは、光電変換素子ＳＥＣ、蓄積容量素子ＣＮ、リセット用スイッチ素子ＲＳＷ、信号増幅用素子ＳＡ、ピクセル選択用スイッチ素子ＳＳＷで構成されている。リセット用スイッチ素子ＲＳＷと光電変換素子ＳＥＣの直列接続体は高電圧源線ＨＰＬと低電圧源線ＬＰＬとの間に接続され、リセット信号線ＰＬからの信号によって前記リセット用スイッチ素子ＲＳＷはオン・オフされるようになっている。光電変換素子ＳＥＣに発生する電荷は、蓄積容量素子ＣＮに蓄積され、信号増幅用素子ＳＡをオンさせるようになっており、前記高電圧源線ＨＰＬからの電源は、信号増幅用素子ＳＡ、および画素列選択線ＬＳＬからの信号によってオンされたピクセル選択用スイッチ素子ＳＳＷを通して出力されるようになっている。なお、本願発明では、光検知部（センサ部）ＳＮＳは、少なくとも光電変換部（センサ素子）ＳＥＣが備えられていればよく、他の構成部材となる蓄積容量素子ＣＮ、信号増幅用素子ＳＡは、画像表示エリアＡＲの周辺に配置させるように構成してもよい。また光検知部ＳＮＳを構成する素子は図３に示したものに限られることはなく、たとえば上述した非特許文献１に示されるように、図３の場合よりも少ない素子数によって構成するようにしてもよい。素子、材料、配線の物性、及び要求される機能によって最適な構成を採用すればよい。
【００３９】
図５は、１ピクセル分の素子配置の例（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のサブピクセルと、光検知部ＳＮＳとで１ピクセルを構成した例を示した図である。図５（ａ）で示されたサブピクセル配置に対し、光検知部ＳＮＳを、図５（ｂ）、あるいは（ｃ）に示すように配置している。図５（ａ）は図２１（ａ）に対応した図となっており、図５（ｂ）は図２１（ｂ）に対応した図となっている。図５（ｂ）の場合、サブピクセルの一部の領域に、光電変換素子ＳＥＣの他に光検知部ＳＮＳを構成する残りの素子を配置するようにしている。この光電変換素子ＳＥＣおよび他の素子の形成領域にはカラーフィルタあるいは単色発光素子の形成が回避されている。また、図５（ｃ）の場合、一のサブピクセルの一部に光電変換素子ＳＥＣを配置させ、この光電変換素子ＳＥＣの形成領域にはカラーフィルタあるいは単色発光素子の形成が回避されている。そして、隣接する他のサブピクセルの一部に光検知部ＳＮＳを構成する他の素子を配置させ、これら他の素子上にはカラーフィルタあるいは単色発光素子を形成するようにしている。このことから、この明細書において、光検知部ＳＮＳあるいはセンサ部と称する場合、光電変換素子ＳＥＣあるいはセンサ素子のみをいう場合と、これら光電変換素子ＳＥＣあるいはセンサ素子を含んだ他の素子を含む場合をいうものとする。
【００４０】
図６に示すように、画像表示エリアＡＲにおけるカラー用単位画素は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３個のサブピクセルによって一ピクセルＰＩＸを構成することで、フルカラー表示を実現する場合が多い。これに対し、色再現性やコントラストなど表示特性向上のために、1ピクセルを更に多くの数のサブピクセルから構成する場合がある。たとえば、赤、緑、青、白のサブピクセルと光検知部とで１ピクセルを構成する場合などである。各サブピクセルは、各々カラーフィルタを上部に形成するか、単色発光材料の層を形成することにより、色を表示する。このように構成した場合、光検知部のピクセルへの侵食領域を少なくでき、表示特性を維持するために必要な開口率を確保することができる。また光検知部ＳＮＳによって侵食されるサブピクセルの種類（色）を変えることで、侵食されたサブピクセルが偏らないよう隣接するピクセル間で調整され、画像データに対しての色再現性を確保することができる。
【００４１】
ここで、図６を用いてピクセルの配置例を説明する。説明のために、横、縦の概念を定義する。ここでいう、横、縦とは、マトリクス状に並んだピクセルの位置（座標）を示すために、恣意的に選んだ、マトリクスの並びに沿った互いに交差する軸の方向を示す。
【００４２】
図６に示すように、ピクセルＰＩＸは赤、緑、青の三色のサブピクセル（図中、それぞれ、符号ＳＰＸ１（Ｒ）、ＳＰＸ２（Ｇ）、ＳＰＸ３（Ｂ）で示す）と、光検知部ＳＮＳで構成されている。そして、各ピクセルＰＩＸにおいて、光検知部ＳＮＳが侵食しているサブピクセルは、図中横方向に着目した場合、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、・・・の順に配列されている。このような配列にすることによって、光検知部は表示面に均等に配列され、表示特性の劣化を引き起こすことはなくなる。
【００４３】
ここで、最初のピクセルＰＩＸの光検知部ＳＮＳが侵食しているサブピクセルは、必ずしも赤（Ｒ）である必要はなく、緑（Ｇ）であっても、青（Ｂ）であってもよい。横方向に順番に見たとき、光検知部ＳＮＳが侵食しているサブピクセルが異なっていることが重要であり、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）、・・・であっても、青（Ｂ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、・・・の順であってもよい。また、一画素のサブピクセルの並びは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の順である必要はなく、全画素で統一されてさえいればよい。従って、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）であっても、緑、青、赤であってもよい。
【００４４】
図１および図２は、図６に示した構成を一般化して示した図である。ピクセルＰＩＸは、第１、第２、・・・、第Ｎ（Ｎは少なくとも３以上）の色表示領域からなる複数の副画素（サブピクセル）と、光検知部ＳＮＳとで構成されている。光検知部ＳＮＳが侵食しているサブピクセルは、画像表示エリアＡＲの横方向（図１に示すｘ方向）に着目した場合、ピクセルＰＩＸ毎に、第１、第２、・・・、第Ｎの順を繰り返えすようにして配列されている。このような配列にすることによって、光検知部はサブピクセルごとに均等に配列され、表示特性の劣化を回避することができる。
【００４５】
図７は、図６の構成にさらなる改良を施した構成を示すもので、画像表示エリアＡＲの縦方向（図中ｙ方向）にも配列制御を施した例を示している。図７において、各ピクセルＰＩＸは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色のサブピクセル（それぞれ、図中符号ＳＰＸ１（Ｒ）、ＳＰＸ２（Ｇ）、ＳＰＸ３（Ｂ）で示す）と、光検知部ＳＮＳで構成されている。光検知部ＳＮＳが侵食しているサブピクセルは、縦方向、横方向（図中ｘ方向）のいずれも、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、・・・の順に配列されている。なお、図７の下側の図は、各ピクセルＰＩＸにおいて、光検知部ＳＮＳによって浸食されるサブピクセルを赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかで示している。このような配列にすることによって、光検知部はサブピクセルごとに均等に配列され、表示特性の劣化を回避することができる。
【００４６】
なお、最初のピクセルの光検知部が侵食しているサブピクセルが、必ずしも赤（Ｒ）である必要がなく、さらに、一画素のサブピクセルの並びは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の順である必要がなく、全画素で統一されていればよいことは、図６において示した場合と同様である。
【００４７】
図８は図７に示した構成を一般化して示した図である。ピクセルＰＩＸは、第１、第２、・・・、第Ｎの色表示領域からなる副画素（図中符号ＳＰＸ１、ＳＰＸ２、ＳＰＸ３、……、ＳＰＸＮで示す）と、光検知部ＳＮＳとで構成されている。光検知部ＳＮＳが侵食しているサブピクセルは、縦方向および横方向のいずれも、第１、第２、・・・、第Ｎの順に配列されている。なお、図８の下側の図は、各ピクセルＰＩＸにおいて、光検知部ＳＮＳによって浸食されるサブピクセルを第１、第２、第３、……、第Ｎのいずれかで示している。このような配列にすることによって、光検知部はサブピクセルごとに均等に配列され、表示特性の劣化を回避している。
【００４８】
図９は、本発明に従った、ピクセルの別の配置例を示し、図７と対応させて描いた図となっている。図９において、ピクセルＰＩＸは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色のサブピクセル（図中符号ＳＰＸ１（Ｒ）、ＳＰＸ２（Ｇ）、ＳＰＸ３（Ｂ）で示す）と、光検知部ＳＮＳで構成されている。縦方向（図中ｙ方向）で見た場合、各ピクセルＰＩＸを構成するサブピクセルの並びは、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、（Ｂ，Ｒ，Ｇ）、（Ｇ，Ｂ，Ｒ）、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、（Ｂ，Ｒ，Ｇ）、・・・の順に配列されている、いわゆるモザイク配列を採用したものとなっている。光検知部ＳＮＳが侵食しているサブピクセルは、横方向（図中ｘ方向）で見た場合には、同一種のサブピクセルであり、縦方向で見た場合には、互いに異なるサブピクセルとなるよう配置されている。図９では、光検知部ＳＮＳが侵食しているサブピクセルは、一行目が赤（Ｒ）、二行目が緑（Ｇ）、三行目が青（Ｂ）の順に、以下繰り返しとなっている。なお、なお、図９の下側の図は、各ピクセルＰＩＸにおいて、光検知部ＳＮＳによって浸食されるサブピクセルを赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかで示している。本例では、光検知部ＳＮＳは表示面に均等に配列され、表示特性の劣化が回避できる。上述した図６、図７の場合の構成と比較した場合、光検知部ＳＮＳが侵食しているサブピクセルが、隣接ピクセル間で連続する箇所がないため、より均一に光検知部ＳＮＳが配列できるようになる。
【００４９】
図１０は図９に示した構成を一般化した例を示す図である。図１０において、上側の図は画像表示エリアＡＲを示し、下側の図は前記画像表示エリアＡＲにおいて、図中左上からＮ×Ｎ個のピクセルＰＩＸを拡大した図である。ピクセルＰＩＸは、第１、第２、・・・、第Ｎの色表示領域からなるサブピクセル（図中符号ＳＰＸ１、ＳＰＸ２、ＳＰＸ３、……、ＳＰＸＮで示す）と、光検知部ＳＮＳとで構成されている。縦方向（図中ｙ方向）で見た場合、各ピクセルを構成するサブピクセルの並びは、１行目は、図面左より、第１，第２，・・・，第Ｎの順で繰り返して配列され、２行目は、第Ｎ，第１，・・・，第Ｎ−１の順で繰り返して配列され、３行目は、第Ｎ−１，第Ｎ，・・・，第Ｎ−２の順で繰り返して配列され、４行目は、第Ｎ−２，第Ｎ−１，・・・，第Ｎ−３の順で繰り返して配列されている（隣接ピクセル間でサイクリックに配列が入れ替わっている）。そして、光検知部ＳＮＳが侵食しているサブピクセルは、横方向（図中ｘ方向）で見た場合、同一種のサブピクセルであり、縦方向で見た場合、互いに異なるサブピクセルとなるよう配置されている。図９に示した構成と同様、光検知部ＳＮＳが侵食しているサブピクセルが連続することがないため、より均一に光検知部が配列できる。
【００５０】
〈実施例２〉
上述の実施例１では、各ピクセルＰＩＸに１個の光検知部ＳＮＳを設ける例を示した。しかし、これに限らず、Ｎ＋１ピクセル毎に光検知部ＳＮＳを設けないピクセルを配置することで、画質低下を抑制しつつ、光検知性能の高いモジュールを提供できる。このため、このように構成するようにしてもよい。
【００５１】
図１１は、画像表示エリアＡＲにおけるピクセルＰＩＸとこのピクセルＰＩＸを構成する副画素（サブピクセル）を示す拡大図である。ピクセルＰＩＸは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色のサブピクセル（図中ＳＰＸ１（Ｒ）、ＳＰＸ２（Ｇ）、ＳＰＸ３（Ｂ）で示す）で構成されている。光検知部ＳＮＳが侵食しているサブピクセルは、横方向に着目した場合、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、配置なし、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、配置なし・・・の順に配列されている。このような配列にすることによって、光検知部ＳＮＳはサブピクセルごとに均等に配列され、表示特性の劣化を回避することができる。また、光検知部ＳＮＳが侵食しているサブピクセルが連続することがないため、より均一に光検知部が配列できる。
【００５２】
ここで、光検知部ＳＮＳの配置については、上述のように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、配置なし、の順である必要はなく、横方向に順番に見たとき、互いに異なっていることが重要となる。すなわち、４ピクセル（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、配置なし）の組合せを適当に並べ、それを繰り返す配列であればよい。色再現性やコントラストなど表示特性向上のために、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三個のサブピクセルに加え、それらと、白のサブピクセルと、光検知部ＳＮＳとで１ピクセルを構成するようにしてもよいのは実施例１と同様である。
【００５３】
図１２は、図１１に示した構成を一般化した例を示す図である。図１２は、画像表示エリアＡＲの横方向（図中ｘ方向）に並設されるピクセルＰＩＸを示している。ピクセルＰＩＸは、横方向に、第１、第２、・・・、第Ｎの色表示領域からなる複数のサブピクセル（図中ＳＰＸ１、ＳＰＸ２、……ＳＰＸＮで示す）が順次並設されて構成されている。そして、光検知部ＳＮＳは、横方向に着目した場合、ピクセルＰＩＸ毎に、第１、第２、・・・、第Ｎにおいて順次配置され、第Ｎ＋１において配置されていないという状態を順次繰り返して配列されている。このような配列にすることによって、光検知部はサブピクセルごとに均等に配列され、表示特性の劣化を回避できる。また、光検知部が侵食しているサブピクセルが連続することがないため、より均一に光検知部を配列できる。ここで、光検知部ＳＮＳを含まない配置なしのサブピクセルは、必ずしも第Ｎと第１のピクセルの間にある必要はなく、Ｎ＋１ピクセル毎に周期的に配置されていてもよい。
【００５４】
図１３は、図１０の例で示した構成を前提とし、縦方向にも配列制御を施した例である。図１３において、上側に示した図は各ピクセルＰＩＸにおいてサブピクセルをも示した図を示し、下側に示した図は各ピクセルＰＩＸにおいて光検知部ＳＮＳによって浸食された（一部において光検知部ＳＮＳが配置されている）サブピクセルをＲ、Ｇ、Ｂのいずれかで示し、浸食されていない（光検知部ＳＮＳが配置されていない）サブピクセルをＮによって示している。縦方向、横方向のいずれも、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、配置なし、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、配置なし・・・の順に配列されている。このような配列にすることによって、光検知部は表示面に均等に配列され、表示特性の劣化を回避できる。
【００５５】
図１４は図１３に示した構成を一般化して示した例である。図１４は図８に対応させて描いている。ピクセルＰＩＸは、第１、第２、・・・、第Ｎの色表示領域からなるサブピクセル（図中ＳＰＸ１、ＳＰＸ２、……、ＳＰＸＮ）と、光検知部ＳＮＳとで構成されている。光検知部ＳＮＳが侵食しているサブピクセルが、横方向に、ピクセルＰＩＸ毎に、第１、第２、・・・、第Ｎ、配置なしの順に以下繰り返して配列され、縦方向に、ピクセル毎ＰＩＸに、第１、第２、・・・、第Ｎ、配置なしの順に以下繰り返して配列されている。このような配列にすることによって、光検知部は表示面に均等に配列され、表示特性の劣化を回避できる。
【００５６】
上述した実施例1、２は、光電変換素子を画素に内蔵させる例を示したものである。しかし、光電変換素子に限らず、画像表示エリアの開口率の低下の原因となるセンサ素子、例えばＭＥＭＳ方式の感圧センサを内蔵したパネルや、非特許文献２中の図３に記載の抵抗方式のタッチパネルに関しても適用でき、同様の効果を得られる。この場合、光検知部は感圧センサや、タッチパネル機能用のコラム（抵抗センサ）に相当する。
【００５７】
〈製造方法〉
次に、上述したセンサ部内蔵画像表示装置における各素子の製造方法の一実施例について図１５ないし図１８を用いて説明する。装置に内蔵される素子は、図２で示したように、スイッチ素子、光電変換素子、蓄積容量である。ここではスイッチ素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、光電変換素子としてＰＩＮダイオードを採用した例を示す。これ以外に、薄膜トランジスタあるいはＰＮダイオードなどを光電変換素子として用いることも可能である。
【００５８】
まず、図１５（ａ）に示すように、まずガラスからなる基板ＳＵＢ１を用意する。必要に応じて基板ＳＵＢ１上にバッファ膜ＢＦＦとして、化学気相成長法（ＣＶＤ）でシリコン酸化膜を成膜する。ここでは絶縁基板として、基板ＳＵＢ１にシリコン酸化膜を成膜する例を挙げたが、これに限らず、サファイア、可塑性樹脂製フレキシブル基板、あるいは絶縁された金属基板などのいわゆる絶縁性基板であればよい。また、バッファ膜ＢＦＦの成膜方法は、真空蒸着、ＣＶＤ、スパッタ、材料は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、アルミナ膜、ＤＬＣなどがあるが、基板材料、バッファ膜の役割（蓄放熱、汚染防止、膜応力緩和など）によって適宜最適な組み合わせを選択する。その上面にたとえばＣＶＤによって半導体薄膜ＳＣＬを成膜する。半導体薄膜ＳＣＬとしては、非晶質シリコン膜、もしくは微結晶シリコン膜を成膜した後、シリコン膜にエキシマレーザを照射し、多結晶化したものが挙げられる。多結晶化は必須ではないが、スイッチ素子、ダイオード素子の特性向上、ばらつき低減に有効である。材料はシリコン以外に、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウムがある。いずれの材料も、非晶質膜、微結晶膜、多結晶膜の状態で、本発明の目的に合致した素子を作製することができる。
【００５９】
なお、図中において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは領域を示しており、領域ＡにはＰＩＮ型ダイオード、領域ＢにはＮ型薄膜トランジスタ、領域ＣにはＰ型薄膜トランジスタ、領域Ｄには蓄積容量を形成するようになっている。
【００６０】
図１５（ｂ）に示すように、半導体薄膜ＳＣＬをホトリソ工程にて島状に加工し、ＣＶＤによりシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜ＧＩを成膜する。ゲート絶縁膜ＧＩの材料は、シリコン酸化膜に限定されることはなく、シリコン窒化膜、アルミナ膜、ＤＣＬなどがある。高い誘電率、高い絶縁性、低い固定電荷、界面電荷・準位密度、およびプロセス整合性を満足するものを選択するのが望ましい。そして、ゲート絶縁膜ＧＩを通して多結晶シリコン膜にイオン注入し、ボロンを導入、活性化し、極低濃度Ｐ型不純物導入層（図中符号Ｌ'ＰＳＣで示す）を形成する。この際に、ホト工程によって形成するホトレジスト膜ＲＥＳ１によって、光電変換素子の光電変換層部分の真性域を決定し、不純物を導入しないようにする（この層を図中符号ＩＳＣで示す）。導入する不純物はボロンに限らず、導入、活性化後、半導体がＰ型を示せばよい。さらにプロセス簡素化のために、ホト工程を省略し、真性域に敢えてボロンを注入する方法もある。
【００６１】
図１５（ｃ）に示すように、薄膜トランジスタ、ホトセンサなどの非注入領域を決定した上で、イオン注入により高濃度のリンもしくはボロンを導入、活性化し、高濃度不純物導入層（図中符号ＨＳＣで示す）を形成する。この際に、ホト工程によって形成するホトレジスト膜ＲＥＳ２によって、他の層ＩＳＣ、ＰＳＣには不純物を導入しないようにする。この高濃度不純物導入層ＨＳＣは蓄積容量の片側の電極となる。従って、高濃度不純物導入層ＨＳＣは、抵抗が充分低くなればよく、イオン種、Ｐ，Ｎ型の種は問わない。ドーズ量、キャリア濃度は下記の高濃度Ｎ型不純物導入層、もしくは高濃度Ｐ型不純物導入層に順ずる。
【００６２】
図１５（ｄ）に示すように、ホト工程によるホトレジスト膜ＲＥＳ３によって、薄膜トランジスタ、ホトセンサ、蓄積容量などの非注入領域を決定した上で、イオン注入によりリンを導入、活性化し、極低濃度Ｎ型不純物導入層（図中符号Ｌ'ＮＳＣで示す）を形成する。導入する不純物はリンに限らず、導入、活性化後、半導体がＮ型を示せばよい。
【００６３】
極低濃度Ｎ型不純物導入層、極低濃度Ｐ型不純物導入層の不純物は、薄膜トランジスタのしきい値調整を目的としたもので、イオン注入の際のドーズ量は、1×1011 cm-2から１×1013 cm-2の間で最適値を導入する。このとき極低濃度Ｎ型不純物導入層、極低濃度Ｐ型不純物導入層中の多数キャリアの濃度は、1×1015から1×1017 個/cm3となることがわかっている。ボロン注入量の最適値はＮ型 薄膜トランジスタのしきい値、リン注入量の最適値はＰ型薄膜トランジスタのしきい値で決定される。
【００６４】
図１６（ａ）に示すように、ＣＶＤもしくはスパッタによってゲート電極用の金属膜ＭＴを成膜し、ホト工程で形成されるホトレジスト膜ＲＥＳ４を用いてゲート電極に加工する。ゲート電極は、必ずしも金属膜である必要はなく、高濃度の不純物を導入し、低抵抗化した、多結晶シリコン膜などでも良い。この膜は薄膜トランジスタのゲート、蓄積容量の電極、及び第一の配線層（図４参照）となる。ホト工程によって、非注入領域を決定した上で、イオン注入により薄膜トランジスタのゲート電極の両サイドに高濃度リンを導入、活性化し、高濃度Ｎ型不純物導入層（図中符号ＨＮＳＣで示す）を形成する。この層はＮ型薄膜トンジスタのソース、ドレイン、及びPIN型トランジスタのＮ型電極となる。導入する不純物はリンに限らず、導入、活性化後、半導体がＮ型を示し、かつ抵抗が充分低くなればよい。イオン注入の際のリンのドーズ量は、電極の抵抗を充分に下げる必要があるため、1×1015 cm-2以上が望ましい。このとき高濃度Ｎ型不純物導入層中の多数キャリアの濃度は1×1019 個/cm3以上となる。
【００６５】
図１６（ｂ）に示すように、ホト工程で形成されるホトレジスト膜ＲＥＳ５によって、非注入領域を決定した上で、イオン注入により、薄膜トランジスタのゲート電極の両サイドにリンを導入、活性化し、中濃度Ｎ型不純物導入層(図中符号ＭＮＳＣで示す)を形成する。この不純物導入は、Ｎ型薄膜トランジスタの信頼性向上を目的としたもので、イオン注入の際のドーズ量は、1×1011 cm-2から１×1015 cm-2の間で最適値を導入する。このときN-層中の多数キャリアの濃度は1×1015から1×1019 個/cm3となる。
【００６６】
図１６（ｃ）に示すように、ホト工程で形成されるホトレジスト膜ＲＥＳ６によって、非注入領域を決定した上で、イオン注入により、薄膜トランジスタのゲート電極の両サイドに高濃度のボロンを導入、活性化し、高濃度Ｐ型不純物導入層を形成する（図中符号ＨＰＳＣで示す）。この層はＰ型薄膜トランジスタのソース、ドレイン、及びＰＩＮ型トランジスタのＰ型電極となる。導入する不純物はボロンに限らず、導入、活性化後、半導体がＰ型を示し、かつ抵抗が充分低くなればよい。イオン注入の際のドーズ量は、電極の抵抗を充分に下げる必要があるため、1×1015 cm-2以上が望ましい。このとき高濃度Ｐ型不純物導入層中の多数キャリアの濃度は1×1019 個/cm3以上となる。以上の工程により、薄膜トランジスタおよびセンサ部分の電極が形成できる。
【００６７】
上記の不純物導入方法は上記の他に成膜時に不純物ガスを混入する方法、ゲート絶縁膜形成前に半導体層に不純物を塗布し、熱拡散させる方法などがあるが、方法は特に問わない。また活性化は、上記のように各イオン注入後に施す必要はなく、全てのイオン注入が終了した後にまとめて一度に施すことも可能である。本実施例で注意すべきは、極低濃度Ｎ型不純物導入層には、極低濃度Ｐ型不純物導入層と同量のボロンが、高濃度Ｐ型不純物導入層には中濃度Ｎ型不純物導入層、および高濃度Ｎ型不純物導入層と同量のリンが導入されていることである。これらは本来、導入不要な不純物であり、薄膜トランジスタおよび電極の多数キャリアの種類を維持するためには、それらを相殺する分の量のリン、ボロンを各層に導入する必要がある。本実施例はホト工程が簡略化でき、ホトマスクが削減できることが利点であるが、Ｐ型薄膜トランジスタの能動層に多くの欠陥が導入されるという欠点がある。Ｐ型薄膜トランジスタの特性が確保できない場合は、ホトマスク、ホト工程を増やし、極低濃度Ｎ型不純物導入層、高濃度Ｐ型不純物導入層を覆うことで、導入不要な不純物を入れないことが望ましい。
【００６８】
図１６（ｄ）に示すように、ホト工程によって形成されたホトレジスト膜ＲＥＳ７を用いて、ＰＩＮ型トランジスタ上部の金属膜を除去する。
【００６９】
図１７（ａ）に示すように、ゲート電極の上部に、ＣＶＤを用いて層間絶縁膜ＩＮを成膜した後、ホト工程によって形成されたホトレジスト膜ＲＥＳ８を用いて、電極部分に、各配線層と電極を短絡するためのコンタクトホールＣＨ１を形成する。層間絶縁膜ＩＮは、後の工程で形成する配線と、下層のゲート電極、および多結晶半導体層とを絶縁するものであるので、絶縁性があれば、どのような膜でもよい。但し、配線間の寄生容量を低減する必要があるので、低比誘電率、膜応力が小さいなど、厚膜化に対し、プロセス整合性のよいものが望ましい。更に表示機能と両立する場合には、膜の透明性が重要になり、可視光域に対し、透過率の高い材料であることが望ましい。例としては、ＴＥＯＳガスを原料としたシリコン酸化膜が挙げられる。
【００７０】
図１７（ｂ）に示すように、配線用の金属材料を成膜し、ホト行程によって形成されるホトレジスト膜９を用いて、第２の配線層ＷＬ２を形成する。
【００７１】
図１８（ａ）に示すように、ＣＶＤにより、絶縁保護膜ＰＡＳを形成し、必要に応じて、塗布絶縁膜や絶縁性レジスト材等で平坦化絶縁膜を形成した後、ホト工程によって形成されたホトレジスト膜ＲＥＳ１０、第２の配線層ＷＬ２と対向電極とを短絡するためのコンタクトホールＣＨ２を形成する。必要であれば、保護膜ＰＡＳの形成後、薄膜トランジスタの特性改善のための追加アニールを行なう。絶縁保護膜ＰＡＳの材料は、層間絶縁膜ＩＮと同様、絶縁性があればどのような膜でもよい。
【００７２】
図１８（ｂ）に示すように、電極層形成した後、ホト工程によって形成されたホトレジスト膜ＲＥＳ１１を用いて、対向電極（アノード電極）ＣＴを形成する。対向電極ＣＴにはＩＴＯ、ＺｎＯなどの透明酸化物が採用される。以上の工程を経て、図中Ａ領域にはＰＩＮ型ダイオード、領域ＢにはＮ型薄膜トランジスタ、領域ＣにはＰ型薄膜トランジスタ、領域Ｄには蓄積容量が形成される。
【００７３】
センサ部内蔵画像表示装置が液晶表示装置であり、そのカラーフィルタの形成工程を図１９を用いて説明する。ここで、Ｎ＝３の例（赤、緑、青の例）の場合を示す。
【００７４】
図１９（ａ）に示すように、ガラスからなる基板ＳＵＢ２上に遮光膜を形成し、ホト工程によって形成されるホトレジスト膜ＲＥＳ１を用いてブラックマトリクスＢＭを形成する。遮光材はクロムをスパッタ法で成膜する方法が一般的であるが、カーボンや、チタン、ニッケル材をスパッタや塗布などで成膜する方法もある。ブラックマトリクスは色の異なるカラーフィルタの境界に設けられ、コントラスト向上、混色防止などの機能を果たす。
【００７５】
図１９（ｂ）に示すように、次に着色樹脂（本例では赤であるが、順序は問わない）ＲＳＮを塗布し、ホト工程によって形成されるホトレジスト膜ＲＥＳ２より赤のサブピクセルＳＰＸ１（Ｒ）を形成する。
【００７６】
図１９（ｃ）に示すように、緑、青に関しても同様の工程を繰り返し、緑のサブピクセルＳＰＸ２（Ｇ）、青のサブピクセルＳＰＸ３（Ｂ）を形成する。着色樹脂ＲＳＮは一般に顔料をポリイミド樹脂に分散させたものを用いる。これとは別に、光硬化性を持つカラーレジストを採用すると、ホトレジストは不要となる。ホトリソの際、光検知部はレジストで覆わない（カラーレジストの場合硬化させない）ことにより、本発明の侵食部を所望の位置に形成できる。そのほか印刷法などがあるが、侵食部を形成できるのであれば、その方法は限定されない。その後の液晶封入工程は公知の方法と同様である。
【００７７】
センサ部内蔵画像表示装置が有機ＥＬ表示装置であり、その発光層の形成工程を図２０を用いて説明する。ここで、Ｎ＝３の例（赤、緑、青の例）の場合を示す。まず、図２０（ａ）に示すように、各素子が作製された基板ＳＵＢ（ＴＦＴ基板と称される場合がある）の対向電極（アノード電極）ＣＴ上に、シャドウマスクＳＭを用いて、単色の発光体ＥＬ（本例では赤であるが、順序は問わない）を蒸着し、赤のサブピクセルＳＰＸ１（Ｒ）を形成する。図２０（ｂ）に示すように、同様の工程を繰り返えすことにより、緑のサブピクセルＳＰＸ２（Ｇ）、青のサブピクセルＳＰＸ３（Ｂ）を形成する。本工程では、シャドウマスクＳＭを用いた蒸着法を示したが、溶媒に溶かした材料をインクジェットで吹き付け乾燥させる、インクジェット方式を用いてもよい。いずれの場合においても、隣接するアノード電極間に混色防止のための隔壁を設ければなお良い。また単色の発光体は1層とは限らず、複数層で構成される場合もある。図２０（ｃ）に示すように、カソード電極ＫＴを形成し、必要に応じて封止処理をする。蒸着の際、光検知部は常にシャドウマスクで覆うことによって、本発明の侵食部を所望の位置に形成できる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
タッチパネル機能や生体認証機能を内蔵した画像表示装置を提供でき、携帯電話やＰＤＡへの適用が見込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の画像表示装置の実施例１であって、画像表示エリアと図中横方向に並設される各ピクセルにおけるサブピクセルを示す平面図である。
【図２】図１のII−II線における断面を示す図である。
【図３】サブピクセルの各色における光の波長を示す図である。
【図４】画像表示エリアに組み込まれる光センサ部の概略を示す図である。
【図５】各ピクセルにおける光検知部の配置箇所を示した平面図である。
【図６】隣接する各ピクセルと光検知部の配置箇所を示した平面図である。
【図７】画像表示エリアにおける各サブピクセルと光検知部の配置関係を示した平面図である。
【図８】画像表示エリアにおける各サブピクセルと光検知部の配置関係を一般化して示した平面図である。
【図９】画像表示エリアにおける各サブピクセルと光検知部の他の配置関係を示した平面図である。
【図１０】画像表示エリアにおける各サブピクセルと光検知部の他の配置関係を一般化して示した平面図である。
【図１１】本発明の画像表示装置の実施例２であって、画像表示エリアと図中横方向に並設される各ピクセルにおけるサブピクセルを示す平面図である。
【図１２】各ピクセルにおける光検知部の配置箇所を示した平面図である。
【図１３】画像表示エリアにおける各サブピクセルと光検知部の配置関係を示した平面図である。
【図１４】画像表示エリアにおける各サブピクセルと光検知部の配置関係を一般化して示した平面図である。
【図１５】本発明の画像表示装置の製造方法の一実施例を示す行程図で、図１６、図１７、図１８とともに一連の工程を示している。
【図１６】本発明の画像表示装置の製造方法の一実施例を示す行程図で、図１５、図１７、図１８とともに一連の工程を示している。
【図１７】本発明の画像表示装置の製造方法の一実施例を示す行程図で、図１５、図１６、図１８とともに一連の工程を示している。
【図１８】本発明の画像表示装置の製造方法の一実施例を示す行程図で、図１５、図１６、図１７とともに一連の工程を示している。
【図１９】本発明の画像表示装置のカラーフィルタの形成を示す行程図であるる。
【図２０】本発明の画像表示装置の発光素子の形成を示す行程図である。
【図２１】従来の画像表示装置の構成の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００８０】
ＡＲ……画像表示エリア、ＰＩＸ……ピクセル、ＳＰＸ１……第１のサブピクセル、ＳＰＸ２……第２のサブピクセル、ＳＰＸ３……第３のサブピクセル、ＳＰＸＮ……第Ｎのサブピクセル、ＳＭＳ……光検知部、ＳＵＢ、ＳＵＢ１、ＳＵＢ２……基板、ＬＣ……液晶、ＦＩＬ……カラーフィルタ、ＳＷ２、ＳＷＮ……スイッチング素子、ＷＥＬ……白色有機発光層、ＥＬ……有機発光層、ＳＥＣ……光電変換素子、ＣＮ……蓄積容量素子、ＲＳＷ……リセット用スイッチ素子、ＳＡ……信号贈服用素子、ＳＳＷ……ピクセル選択用スイッチ素子、ＳＰＸ１（Ｒ）……赤のサブピクセル、ＳＰＸ２（Ｇ）……緑のサブピクセル、ＳＰＸ３（Ｂ）……青のサブピクセル、ＢＦＦ……バッファ膜、ＳＣＬ……半導体薄膜、ＧＩ……ゲート絶縁膜、ＲＥＳ１〜ＲＥＳ１１……ホトレジスト膜、ＭＴ……金属膜、ＣＨ１、ＣＨ２……コンタクトホール、ＷＬ１、ＷＬ２……配線層、ＢＭ……ブラックマトリックス、ＲＳＮ……着色樹脂、ＳＭ……シャドウマスク、ＣＴ……対向電極（アノード電極）、ＫＴ……カソード電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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