(57)【要約】  【課題】画像の高精細化と薄型化との両立が可能な平面撮像装置を提供する。  【解決手段】光電変換素子３の間隔をａとし第１の遮光層５の第１のピンホール６の間隔を（ａ−ｂ）とする。光電変換素子３と第１の遮光層５との間隔をｂ／ａ倍とする。撮影対象物Ａから共通の原点Ｏを通った光が第１のピンホール６を介して光電変換素子３に入射するようになる。共通の原点Ｏを通る経路以外の光が光電変換素子３に入射しないようになる。特定の方向から入射する光のみを光電変換素子３で検知できる。ａ＞ｂとすることにより第１の保護層の厚さｄを薄膜化できる。  【選択図】図１
2006173177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
この絶縁基板上に等しい間隔でマトリクス状に設けられた複数の光電変換素子と、
これら複数の光電変換素子に対向して設けられた第１の遮光層とを具備し、
この第１の遮光層には、前記複数の隣合う光電変換素子の間隔より狭い間隔でこれら複数の光電変換素子に対応して複数の第１の開口部が設けられている
ことを特徴とした平面撮像素子。
【請求項２】
第１の遮光層は、複数の光電変換素子を含む絶縁基板上に設けられている
ことを特徴とした請求項１記載の平面撮像素子。
【請求項３】
絶縁基板は、透光性を有し、
第１の遮光層は、光電変換素子が設けられている側とは反対側の絶縁基板の下側に設けられている
ことを特徴とした請求項１記載の平面撮像素子。
【請求項４】
複数の光電変換素子と第１の遮光層との間に設けられた第２の遮光層を具備し、
この第２の遮光層には、前記複数の隣合う光電変換素子の間隔と等しい間隔でこれら複数の光電変換素子に対応して複数の第２の開口部が設けられている
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか記載の平面撮像素子。
【請求項５】
絶縁基板と、
この絶縁基板上に等しい間隔でマトリクス状に設けられた複数の光電変換素子と、
これら複数の隣合う光電変換素子の間隔より狭い間隔で、これら複数の光電変換素子に対向して設けられこれら光電変換素子へと光を入射させるレンズと
を具備したことを特徴とした平面撮像素子。
【請求項６】
複数の光電変換素子とレンズとの間に設けられた第２の遮光層を具備し、
この第２の遮光層には、前記複数の隣合う光電変換素子の間隔と等しい間隔でこれら複数の光電変換素子に対応して複数の第２の開口部が設けられている
ことを特徴とした請求項５記載の平面撮像素子。
【請求項７】
複数の光電変換素子に対応させて絶縁基板上に設けられた複数のスイッチング素子、およびこれら複数のスイッチング素子に電気的に接続されて少なくとも第１の遮光層上に設けられた画素電極とを具備した請求項１ないし６いずれか記載の平面撮像素子と、
この平面撮像素子に対向して配設された対向基板と、
この対向基板と前記平面撮像素子との間に介在された液晶層と
を備えた液晶表示装置。
【請求項８】
平面撮像素子と、
この平面撮像素子に対向して配設された対向基板と、
この対向基板と前記平面撮像素子との間に介在された液晶層とを具備し、
前記平面撮像素子は、絶縁基板と、この絶縁基板上に等しい間隔でマトリクス状に設けられた複数の光電変換素子と、これら複数の光電変換素子に対応させて絶縁基板上に設けられた複数のスイッチング素子と、前記複数の隣合う光電変換素子の間隔より狭い間隔でこれら複数の光電変換素子に対応して設けられた第１の開口部を有しこれら複数の光電変換素子上に設けられた第１の遮光層と、この第１の遮光層上に設けられ前記複数のスイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、前記複数の隣合う光電変換素子の間隔と等しい間隔でこれら複数の光電変換素子に対応して設けられた第２の開口部を有し前記第１の遮光層と前記複数の光電変換素子との間のこれら複数の光電変換素子上に設けられた第２の遮光層とを備えている
ことを特徴とした液晶表示装置。
【請求項９】
平面撮像素子と、
この平面撮像素子に対向して配設された対向基板と、
この対向基板と前記平面撮像素子との間に介在された液晶層とを具備し、
前記平面撮像素子は、絶縁基板と、この絶縁基板上に等しい間隔でマトリクス状に設けられた複数の光電変換素子と、これら複数の光電変換素子に対応させて絶縁基板上に設けられた複数のスイッチング素子と、前記複数の隣合う光電変換素子の間隔より狭い間隔でこれら複数の光電変換素子に対応して設けられた第１の開口部を有しこれら複数の光電変換素子上に設けられた第１の遮光層と、この第１の遮光層上に設けられ前記複数のスイッチング素子に電気的に接続された画素電極とを備え、
前記対向基板は、前記複数の隣合う光電変換素子の間隔と等しい間隔でこれら複数の光電変換素子に対応して設けられた第２の開口部を有しこれら複数の光電変換素子上に設けられた第２の遮光層を備えている
ことを特徴とした液晶表示装置。
【請求項１０】
平面撮像素子と、
この平面撮像素子に対向して配設された対向基板と、
この対向基板と前記平面撮像素子との間に介在された液晶層とを具備し、
前記平面撮像素子は、透光性を有する絶縁基板と、この絶縁基板上に等しい間隔でマトリクス状に設けられた複数の第１の光電変換素子と、これら複数の第１の光電変換素子に対応させて絶縁基板上に設けられた複数のスイッチング素子と、前記複数の隣合う第１の光電変換素子の間隔より狭い間隔でこれら複数の第１の光電変換素子に対応して設けられた第１の開口部を有しこれら複数の第１の光電変換素子が設けられている側とは反対側の絶縁基板の下側に設けられた第１の遮光層と、前記複数の隣合う第１の光電変換素子の間隔と等しい間隔でこれら複数の第１の光電変換素子に対応して設けられた第２の開口部を有し前記絶縁基板と前記複数の第１の光電変換素子の間に設けられた第２の遮光層と、前記複数の隣合う第１の光電変換素子の間隔と等しい間隔でこれら複数の第１の光電変換素子に対応して設けられた第３の遮光層と、この第３の遮光層上に設けられ前記複数のスイッチング素子に電気的に接続された画素電極とを備えている
ことを特徴とした液晶表示装置。
【請求項１１】
平面撮像素子は、複数の隣合う光電変換素子の間隔と等しい間隔で絶縁基板上に設けられた複数の第２の光電変換素子を備え、
第１の遮光層および第２の遮光層は、複数の第１の光電変換素子に対向した位置のみに設けられている
ことを特徴とした請求項１０記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁基板に複数の光電変換素子が設けられている平面撮像素子および液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばポリシリコンなどの多結晶シリコンや、アモルファスシリコンなどの非結晶シリコンは、ＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition）などによって、絶縁基板上に製膜が可能であることから、表示素子や画像入力装置への応用がなされている。
【０００３】
そして、この種の画像入力装置は、例えば複数の信号線や、選択線、光センサダイオードおよび薄膜トランジスタなどがマトリクス状に配置されており、これら各ダイオードに対し、順に逆バイアスを印加した場合の光量に応じた電流または電圧信号を、位置の情報として取り出すことによって画像情報を得ることができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
さらに、この種の画像入力装置としての電子カメラでは、例えば図２８に示すように、撮影対象物Ａと光電変換素子81との間に、単一のピンホール82が形成された遮光板83を設置することによって、この撮影対象物Ａの倒立像を光電変換素子３上に結像させて電気的な信号を取り出すことにより撮影している。また、この光電変換素子３の空間分解能を最大限に利用するために、撮影対象物Ａの倒立像の大きさを光電変換素子３の撮像領域と略等しい大きさで結像させる必要があった。
【０００５】
このため、遮光板83のピンホール82から光電変換素子81までの距離とこの光電変換素子81の大きさとの比を、撮影対象物Ａの大きさと光電変換素子81から撮影対象物Ａまでの距離のとの比に等しくする必要がある。これは、遮光板83の代わりにレンズ84を用いても同様で、例えば図２９に示すように、このレンズ84から光電変換素子81までの距離と光電変換素子81の大きさとの比を、撮影対象物Ａの大きさと光電変換素子81から撮影対象物Ａまでの距離との比を等しくする必要がある。
【特許文献１】特開２０００−１９４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、上記電子カメラでは、画像の高精細化のために光電変換素子３を大型化する場合には、電子カメラ自体が厚くなる。一方で、電子カメラを薄型化する場合には、精細度が低下するといった問題を有している。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、画像の高精細化と薄型化との両立が可能な平面撮像素子および液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、絶縁基板と、この絶縁基板上に等しい間隔でマトリクス状に設けられた複数の光電変換素子と、これら複数の光電変換素子に対向して設けられた第１の遮光層とを具備し、この第１の遮光層には、前記複数の隣合う光電変換素子の間隔より狭い間隔でこれら複数の光電変換素子に対応して複数の第１の開口部が設けたり、これら複数の隣合う光電変換素子の間隔より狭い間隔で、これら複数の光電変換素子に対向して設けられこれら光電変換素子へと光を入射させるレンズを設けたりするものである。
【０００９】
そして、絶縁基板上に等しい間隔でマトリクス状に設けられた複数の光電変換素子に対向させて、これら複数の光電変換素子の間隔より狭い間隔でこれら複数の光電変換素子に対向した複数の第１の開口部を有する第１の遮光層や、これら複数の光電変換素子の間隔より狭い間隔のレンズを設けたことにより、これら第１の開口部やレンズによって、あたかも遠方にある場合と同様に、特定の方向から入射する光のみを各光電変換素子で検知できるから、これら光電変換素子の高精細化と平面撮像素子の薄型化との両立が可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、絶縁基板上に等しい間隔でマトリクス状に設けた複数の光電変換素子に対向させて、第１の遮光層やレンズを設け、これら第１の遮光層の第１の開口部やレンズを、複数の隣合う光電変換素子の間隔より狭い間隔で設けたことにより、これら第１の開口部やレンズによって、あたかも遠方にある場合と同様に、特定の方向から入射する光のみを各光電変換素子で検知できるから、これら光電変換素子の高精細化と平面撮像素子の薄型化とを両立できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の平面撮像素子の第１の実施の形態の構成を図１ないし図４を参照して説明する。
【００１２】
図１ないし図４において、１は平面撮像素子としての平面撮像装置で、この平面撮像装置１は、図１に示すように、撮影対象物Ａが発する光線を受光して、この撮影対象物Ａを撮像する平面型の撮像素子である。
【００１３】
そして、この平面撮像装置１は、図３および図４に示すように、矩形平板状の絶縁基板としての透光性を有する透光性基板であるガラス基板２を備えている。このガラス基板２の一主面上には、平面視正方形状の光電変換素子３がマトリクス状に配設されて取り付けられている。これら光電変換素子３は、ガラス基板２の縦方向および横方向のそれぞれに向けて間隔ａを介して等間隔に離間させて取り付けられている。そして、これら光電変換素子３は、多結晶シリコンを図示しない受光部としている。すなわち、これら光電変換素子３は、これら光電変換素子３へと入射する光を感知して、この光を電気信号に変換する光センサダイオードなどである。
【００１４】
さらに、これら光電変換素子３を含むガラス基板２上には、例えば酸化シリコン膜などの透明な物質である第１の保護層４が成膜されて積層されている。この第１の保護層４上には、金属などが成膜されて第１の遮光層５が形成されている。この第１の遮光層５は、入射する光を遮光する遮光膜であって、ガラス基板２上に設けられている第１の保護層４上の略全域を覆っている。すなわち、この第１の遮光層５は、各光電変換素子３のそれぞれに対向して設けられている。
【００１５】
そして、この第１の遮光層５には、第１の開口部としての第１のピンホール６がマトリクス状に複数設けられている。これら第１のピンホール６は、各光電変換素子３の幅寸法より大きな幅寸法を有する正方形状に形成されており、これら各光電変換素子３それぞれに対応した位置に設けられている。すなわち、これら第１のピンホール６は、ガラス基板２の縦方向および横方向のそれぞれに向けて離間されて設けられている。さらに、これら第１のピンホール６は、第１の遮光層５を開口させて各光電変換素子３をガラス基板２の表面側に向けて開口させている。
【００１６】
また、これら第１のピンホール６は、隣合う光電変換素子３の間隔ａよりも短い狭い間隔（ａ−ｂ）を介して等間隔に離間されて設けられている。このとき、これら光電変換素子３の間隔ａと第１のピンホール６の間隔との差をｂとした。具体的に、これら第１のピンホール６は、これら第１のピンホール６のうちのいずれか一つの中心を光電変換素子３の中心上に位置させた状態で設けられており、このいずれか一つの第１のピンホール６を中心として、このいずれか一つ以外の他の第１のピンホール６が、間隔（ａ−ｂ）を介して等間隔に離間されて設けられている。言い換えると、これら第１のピンホール６は、すべての光電変換素子３を通過する光が、ガラス基板２の中心に位置する光電変換素子３上の一点である原点Ｏを通過するように設けられている。
【００１７】
すなわち、これら第１のピンホール６は、撮影対象物Ａから発せられ共通の原点Ｏを通った光が各第１のピンホール６を介して各光電変換素子３のそれぞれに入射し、この共通の原点Ｏを通る経路以外の光が各光電変換素子３のそれぞれに入射しないように配置されている。したがって、これら第１のピンホール６は、これら第１のピンホール６の中心と各光電変換素子３の中心とを結ぶ直線がすべて原点Ｏで交わるように設けられている。さらに、これら第１のピンホール６は、第１の遮光層５と原点Ｏとの間の距離をＬとし、第１の保護層の厚さをｄとした場合に、初等幾何学的にｄ／Ｌ＝ｂ／ａの関係が成立するように設けられている。
【００１８】
さらに、これら第１のピンホール６を含む第１の遮光層５上には、透明な物質が積層されて表面保護層７が成膜されて形成されている。この表面保護層７は、ガラス基板２の表面側に対向する側から入射する光を透過させる透光性を有する物質にて形成されている。また、この表面保護層７は、第１の遮光層５の各第１のピンホール６や光電変換素子３などを保護する保護膜である。
【００１９】
次に、上記第１の実施の形態の作用効果について説明する。
【００２０】
図１に示すように、撮影対象物Ａが発する光は、それぞれ共通の原点Ｏを通ってから、第１の遮光層５の各第１のピンホール６を通過して、各光電変換素子３へと入射される。このとき、これら各光電変換素子３のそれぞれには、共通の原点Ｏを焦点とする経路以外の光が入射しない。
【００２１】
よって、光電変換素子３の間隔をａとするとともに第１のピンホール６の間隔を（ａ−ｂ）とし、これら光電変換素子３と第１の遮光層５との間隔をｂ／ａ倍としたことにより、撮影対象物Ａから発せられ共通の原点Ｏを通った光が各第１のピンホール６を介して各光電変換素子３のそれぞれに入射するようになり、この共通の原点Ｏを通る経路以外の光が各光電変換素子３のそれぞれに入射しないようになる。このため、これら各第１のピンホール６によって、これら第１のピンポール６よりも遠方にある仮想的な原点Ｏを通過する光線のみを光電変換素子３上に結像できるため、従来のように原点Ｏにピンホールやレンズなどの構造物を設ける必要がなくなり、特定の方向から入射する光のみを各光電変換素子３で検知できるから、これら光電変換素子３の高精細化が可能となる。
【００２２】
同時に、従来の単一のピンホールで形成した遮光層を有する平面撮像装置とは異なり、これら光電変換素子３と第１の遮光層５との間隔をｂ／ａ倍とするとともに、ａ＞ｂとすることによって、これら光電変換素子３と第１の遮光層５との間に位置する第１の保護層４の厚さｄを薄膜化できるから、平面撮像装置１の薄型化が可能となる。したがって、この平面撮像装置１における光電変換素子３の高精細化と薄型化との両立が可能となる。
【００２３】
なお、上記第１の実施の形態では、第１の遮光層５にマトリクス状に矩形状の第１のピンホール６を開口させたが、図５ないし図７に示す第２の実施の形態のように、第１の遮光層５を２枚の遮光膜11,12の二層構造とし、一方の遮光膜11に縦方向に沿った溝状のスリット13を形成し、他方の遮光膜12に横方向に沿った溝状のスリット14を形成して、これら遮光膜11,12のスリット13,14が直交するように重ね合わせることによって、これら遮光膜11,12のスリット13,14の各交点に第１のピンホール６が形成される構成とすることもできる。
【００２４】
そして、遮光膜11のスリット13は、横方向に沿って間隔（ａ−ｂ）を介して等間隔に離間されている。同様に、遮光膜12のスリット14もまた、縦方向に沿って間隔（ａ−ｂ）を介して等間隔に離間されている。さらに、これらスリット13,14それぞれは、第１のピンホール６の幅寸法に等しい幅寸法を有している。そして、縦方向に沿ったスリット13を有する遮光膜11上に、横方向に沿ったスリット14を有する遮光膜12が積層されている。
【００２５】
したがって、これら遮光膜11,12のスリット13,14が直交するように重ね合わせて、これら遮光膜11,12のスリット13,14の各交点に第１のピンホール６を形成させることによって、撮影対象物Ａから発せられ共通の原点Ｏを通った光が各第１のピンホール６を介して各光電変換素子３のそれぞれに入射するようになるから、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。また、同一の構成の遮光膜11,12のスリット13,14を直角に交差させるだけで、これらスリット13,14の交点に第１のピンホール６を形成できるから、これら遮光膜11,12にて構成された第１の遮光層５の形成をより容易にできる。
【００２６】
また、図８ないし図１１に示す第３の実施の形態のように、第１の遮光層５と光電変換素子３との間に、これら光電変換素子３の間隔と等しい間隔の第２のピンホール21を有する第２の遮光層22を介挿させることもできる。そして、これら光電変換素子３を含むガラス基板２上には、例えば酸化シリコン膜などの透明な物質である第２の保護層23が積層されている。そして、この第２の保護層23上に第２の遮光層22が積層されている。
【００２７】
さらに、この第２の遮光層22には、光電変換素子３の幅寸法より小さな幅寸法を有する正方形状の第２の開口部としての第２のピンホール21がマトリクス状に設けられている。これら第２のピンホール21は、光電変換素子３に対向した位置に設けられており、第２の遮光層22を開口させて各光電変換素子３の中央部に位置する受光部を開口させている。すなわち、これら第２のピンホール21は、光電変換素子３の間隔ａと等しい間隔ａを介して等間隔に離間されて設けられている。さらに、これら第２のピンホール21を含む第２の遮光層22上に第１の保護層４が積層され、この第１の保護層４上に第１の遮光層５が積層されている。
【００２８】
そして、この第１の遮光層５に設けられている各第１のピンホール６は、第２の遮光層22の第２のピンホール21の幅寸法に等しい幅寸法を有する正方形状に形成されている。さらに、これら第１のピンホール６は、第２のピンホール21の間隔ａより狭い間隔（ａ−ｂ）を介して等間隔に離間されて設けられている。
【００２９】
次に、上記第３の実施の形態の作用効果について説明する。
【００３０】
図８に示すように、撮影対象物Ａが発する光は、それぞれ共通の原点Ｏを通ってから、第１の遮光層５の各第１のピンホール６を通過し、さらに第２の遮光層22の各第２のピンホール21を通過して各光電変換素子３へと入射される。このとき、これら各光電変換素子３のそれぞれには、共通の原点Ｏを焦点とする経路以外の光が入射しない。
【００３１】
したがって、これら第１の遮光層５と第２の遮光層22との間隔をｂ／ａ倍としたことにより、この第１の遮光層５の各第１のピンホール６によって、あたかも遠方にある場合と同様に、特定の方向から入射する光のみを各光電変換素子３で検知できるから、これら光電変換素子３の高精細化が可能となる。
【００３２】
同時に、これら第１の遮光層５と第２の遮光層22との間隔をｂ／ａ倍とし、ａ＞ｂとすることによって、これら第１の遮光層５と第２の遮光層22との間に位置する第１の保護層４の厚さｄを薄膜化できる。したがって、この平面撮像装置１における光電変換素子３の高精細化と、この平面撮像装置１の薄型化との両立が可能となる。
【００３３】
さらに、図１２ないし図１５に示す第４の実施の形態のように、各光電変換素子３に対応させて第１の保護層４上に凸レンズ31を設けることもできる。これら凸レンズ31は、表面が円弧面状に突出した正面視円形状に形成されており、各光電変換素子３の幅寸法より大きな径寸法を有している。すなわち、これら凸レンズ31は、これら凸レンズ31の中央部に入射する光のみを各光電変換素子３へと入射させる。また、これら凸レンズ31は、複数の光電変換素子３に対向して設けられている。さらに、これら凸レンズ31は、図１４に示すように、光電変換素子３の間隔ａよりも狭い間隔（ａ−ｂ）を介して等間隔に離間されて第１の保護層４上にマトリクス状に設けられている。そして、これら凸レンズ31を含む第１の保護層４上には、表面保護層７が形成されている。
【００３４】
次に、上記第４の実施の形態の作用効果について説明する。
【００３５】
図１２に示すように、撮影対象物Ａが発する光は、それぞれ共通の原点Ｏを通ってから、各凸レンズ31を通過して各光電変換素子３へと入射される。このとき、これら各光電変換素子３のそれぞれには、共通の原点Ｏを焦点とする経路以外の光が入射しない。
【００３６】
したがって、これら凸レンズ31と光電変換素子３との間隔をｂ／ａ倍としたことにより、これら凸レンズ31によって、あたかも遠方にある場合と同様に、特定の方向から入射する光のみを各光電変換素子３で検知できるから、これら光電変換素子３の高精細化が可能となる。
【００３７】
同時に、これら凸レンズ31と光電変換素子３との間隔をｂ／ａ倍とし、ａ＞ｂとすることによって、これら凸レンズ31と光電変換素子３との間に位置する第１の保護層４の厚さｄを薄膜化できる。したがって、この平面撮像装置１の光電変換素子の高精細化と、この平面撮像装置１の薄型化との両立が可能となる。
【００３８】
なお、上記第４の実施の形態では、第１の保護層４上に上面が正面視円形状の凸レンズ31を形成したが、図１６ないし図１８に示す第５の実施の形態のように、ガラス基板２の縦方向に沿った正面視細長矩形状の縦レンズ32と、ガラス基板２の横方向に沿った正面視細長矩形状の横レンズ33とを直交させて、これら縦レンズ32と横レンズ33の交差部分に凸レンズ31が形成される構成とすることもできる。
【００３９】
そして、縦レンズ32および横レンズ33それぞれは、上面が円弧面状に突出した断面凸レンズ状、いわゆるかまぼこ状に形成されている。さらに、縦レンズ32は、ガラス基板２の横方向に沿って間隔（ａ−ｂ）を介して等間隔に平行に離間されて取り付けられている。同様に、横レンズ33もまた、ガラス基板２の縦方向に沿って間隔（ａ−ｂ）を介して等間隔に平行に離間されて取り付けられている。さらに、これら縦レンズ32上に横レンズ33が積層されて設けられている。
【００４０】
したがって、これら縦レンズ32および横レンズ33の長手方向が直交するように重ね合わせて、これら縦レンズ32および横レンズ33の各交差部分のそれぞれに凸レンズ31を形成させることによって、撮影対象物Ａから発せられ共通の原点Ｏを通った光が各凸レンズ31を介して各光電変換素子３のそれぞれに入射するようになるから、上記第４の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。また、同一の構成の縦レンズ32と横レンズ33とを直角に交差させるだけで、これら縦レンズ32と横レンズ33との各交差部分に凸レンズ31を形成できるから、これら凸レンズ31の形成をより容易にできる。
【００４１】
また、図１９ないし図２２に示す第６の実施の形態のように、凸レンズ31と光電変換素子３との間に、これら光電変換素子３の間隔と等しい間隔の第２のピンホール21を有する第２の遮光層22を介挿させることもできる。そして、これら光電変換素子３を含むガラス基板２上に第２の保護層23が積層されている。そして、この第２の保護層23上に第２の遮光層22が積層されている。各第２のピンホール21を含む第２の遮光層22上に第１の保護層４が積層され、この第１の保護層４上に凸レンズ31が積層されている。
【００４２】
次に、上記第６の実施の形態の作用効果について説明する。
【００４３】
図１９に示すように、撮影対象物Ａが発する光は、それぞれ共通の原点Ｏを通ってから、各凸レンズ31を通過し、さらに第２の遮光層22の各第２のピンホール21を通過して各光電変換素子３へと入射される。このとき、これら各光電変換素子３のそれぞれには、共通の原点Ｏを焦点とする経路以外の光が入射しない。
【００４４】
したがって、これら凸レンズ31と第２の遮光層22との間隔をｂ／ａ倍としたことにより、これら凸レンズ31によって、あたかも遠方にある場合と同様に、特定の方向から入射する光のみを各光電変換素子３で検知できるから、これら光電変換素子３の高精細化が可能となる。
【００４５】
同時に、これら凸レンズ31と第２の遮光層22との間隔をｂ／ａ倍とし、ａ＞ｂとすることによって、これら凸レンズ31と第２の遮光層22との間の第１の保護層４の厚さｄを薄膜化できる。したがって、この平面撮像装置１の光電変換素子３の高精細化と、この平面撮像装置１の薄型化との両立が可能となる。
【００４６】
さらに、図２３に示す第７の実施の形態のように、平面撮像装置１を液晶表示可能にしてアレイ基板として作用させて液晶表示装置41とすることもできる。この液晶表示装置41は、ガラス基板２上に光電変換素子３がマトリクス上に設けられている。そして、これら光電変換素子３上には、これら光電変換素子３を覆うように第２の保護層23が積層されている。ここで、この第２の保護層23は、光電変換素子３の側部をも覆っている。
【００４７】
また、これら第２の保護層23上には、これら第２の保護層23を覆うように第２の遮光層22が積層されている。ここで、この第２の遮光層22は、第２の保護層23の側部をも覆っている。すなわち、この第２の遮光層22は、光電変換素子３が不必要な光が入射しない程度に、これら光電変換素子３上を隠している。さらに、この第２の遮光層22には、各光電変換素子３の間隔ａと等しい間隔ａで等間隔に離間された第２のピンホール21が設けられている。これら第２のピンホール21は、各光電変換素子３の中央部に設けられている受光部を開口させている。
【００４８】
一方、これら光電変換素子３の間のガラス基板２上には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:ＴＦＴ）42が設けられている。これら薄膜トランジスタ42は、各光電変換素子３に対応させてマトリクス状に設けられている。そして、これら薄膜トランジスタ42および第２の遮光層22を含んだガラス基板２上に第１の保護層４が積層されている。この第１の保護層４上には、第２の遮光層22を覆うように第１の遮光層５が積層されており、この第１の遮光層５の中央部には、光電変換素子３の間隔ａより狭い間隔（ａ−ｂ）で等間隔に離間された第１のピンホール６が設けられている。
【００４９】
そして、この第１の遮光層５を含む第１の保護層４上には、例えば酸化シリコン膜などの透明な物質である透明保護膜としての第３の保護層43が成膜されて積層されている。さらに、この第３の保護層43および第２の保護層23には、薄膜トランジスタ42の図示しないドレイン電極に導通したコンタクトホール44が設けられている。そして、このコンタクトホール44を含む第３の保護層43上には、画素電極45が設けられている。これら画素電極45もまた、各薄膜トランジスタ42に対応してマトリクス状に形成されている。そして、これら画素電極45は、薄膜トランジスタ42のドレイン電極に電気的に接続されている。
【００５０】
一方、この画素電極45を含む第２の保護層23に対向して、矩形平板状の対向基板51が対峙されて取り付けられている。この対向基板51は、略透明な矩形平板状の絶縁基板としての透光性基板であるガラス基板52を備えている。このガラス基板52の平面撮像装置１に対向した側の一主面である表面には、カラーフィルタ層53が積層されて設けられている。このカラーフィルタ層53は、少なくとも２色以上である１組の色単位、例えば赤（Red:Ｒ）、緑（Green:Ｇ）および青（Blue:Ｂ）の３つのドットが平面撮像装置１の画素電極45に対応させて繰り返し配置されている。
【００５１】
また、このカラーフィルタ層53は、平面撮像装置１に対向基板51を対向させた際に、この平面撮像装置１の各画素電極45に対応させて設けられている。さらに、このカラーフィルタ層53の表面には、共通電極としての矩形平板状の対向電極54が積層されて設けられている。この対向電極54は、対向基板51の表面と平面撮像装置１の表面とを対向させた際に、この平面撮像装置１のガラス基板２の略全体に亘って対向する矩形状の大きな電極である。
【００５２】
そして、この対向基板51の対向電極54と、平面撮像装置１の各画素電極45を含む第３の保護層43との間には、図示しない液晶が挟持されて介挿されて封止されて光変調層としての液晶層55が形成されている。この液晶層55は、平面撮像装置１の画素電極45と対向基板51の対向電極54との間に液晶容量を形成させる。
【００５３】
この結果、撮影対象物Ａが発する光が共通の原点Ｏをそれぞれ通ってから、第１の遮光層５の第１のピンホール６を通過し、さらに第２の遮光層22の各第２のピンホール21を通過して各光電変換素子３へと入射され、この共通の原点Ｏを焦点とする経路以外の光が各光電変換素子３へは入射しないから、上記第３の実施の形態と同様の作用効果を奏することができるとともに、高精細化と薄型化との両立が可能な平面撮像装置１を液晶表示可能にできる。
【００５４】
また、図２４に示す第８の実施の形態のように、対向基板51のガラス基板52とカラーフィルタ層53との間に第１の遮光層５を設けても、高精細化と薄型化との両立が可能な平面撮像装置１を液晶表示可能にできる。そして、第１の遮光層５は、対向基板51のガラス基板52上にマトリクス状に形成されている。そして、この第１の遮光層５を含むガラス基板52上にカラーフィルタ層53が設けられている。一方、平面撮像装置１の第１の保護層４上に画素電極45が設けられており、この画素電極45と対向基板51の対向電極54との間に液晶層55が形成されている。
【００５５】
さらに、図２５に示す第９の実施の形態のように、平面撮像装置１のガラス基板２の裏面上に第１の遮光層５を積層させることもできる。そして、この平面撮像装置１のガラス基板２の表面上に第２の遮光層22が積層され、この第２の遮光層22を含むガラス基板２上に第２の保護層23が積層されている。また、この第２の保護層23上に光電変換素子３がマトリクス状に設けられている。
【００５６】
そして、これら光電変換素子３上には、これら光電変換素子３を覆うように第４の保護層61が積層されている。ここで、この第４の保護層61は、光電変換素子３の側部をも覆っている。また、これら第４の保護層61上には、これら第４の保護層61を覆うように金属などで構成された第３の遮光層62が積層されている。ここで、この第３の遮光層62は、第４の保護層61の側部をも覆っている。さらに、この第４の遮光層61を含む第２の保護層上に第３の保護層43が形成されている。
【００５７】
この結果、撮影対象物Ａが発する光が共通の原点Ｏをそれぞれ通ってから、第１の遮光層５の第１のピンホール６を通過し、さらに第２の遮光層22の各第２のピンホール21を通過して各光電変換素子３へと入射され、この共通の原点Ｏを焦点とする経路以外の光が各光電変換素子３へは入射しないから、上記第３の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５８】
また、図２６に示す第１０の実施の形態のように、上述した第９の実施の形態の平面撮像装置１を液晶表示可能な液晶表示装置41にすることもできる。この液晶表示装置41は、ガラス基板２上に薄膜トランジスタ42がマトリクス状に設けられており、第３の保護層43上に画素電極45が設けられている。そして、この画素電極45に対向して対向基板51が配設されており、この対向基板51の対向電極54と画素電極45との間に液晶層55が形成されている。
【００５９】
さらに、図２７に示す第１１の実施の形態のように、上述した第１０の実施の形態の液晶表示装置41の各光電変換素子３を第１の光電変換素子とし、これら光電変換素子３に隣接させて、第１の遮光層５および第２の遮光層22にて遮光されていない第２の光電変換素子71を形成することもできる。これら第２の光電変換素子71は、光電変換素子３と同様に構成されており、これら光電変換素子３の間隔ａと等しい間隔ａで等間隔に離間されてマトリクス状に設けられている。また、これら第２の光電変換素子71は、第４の保護層61および第３の遮光層43にて表面側が覆われており、第１の遮光層５および第２の遮光層22にて裏面側が覆われていない。
【００６０】
この結果、第１の遮光層５および第２の遮光層22にて覆われていない光電変換素子３のそれぞれに隣接させて、第１の遮光層５および第２の遮光層22にて覆われていない第２の光電変換素子71を形成したことにより、液晶表示が可能でさらに密着した撮像が可能な平面撮像装置１にできる。
【００６１】
なお、上記各実施の形態では、ボトムゲートタイプやトップゲートタイプのいずれの薄膜トランジスタ42であっても対応させて用いることができる。
【００６２】
また、平面撮像装置１と対向基板51との間に光変調層として液晶層55を介挿させた液晶表示装置41について説明したが、例えば光変調層を液晶材料に代えて有機発光材料としてのエレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence:ＥＬ）材料とした有機自己発光型表示装置、すなわちエレクトロルミネッセンス表示装置などの平面表示装置であっても対応させて用いることができる。
【００６３】
さらに、平面撮像装置１のガラス基板２を、シリコン基板などとすることもできる。また、多結晶シリコンを受光部とした光電変換素子３あるいは第２の光電変換素子71について説明したが、結晶シリコンあるいは非晶質シリコンなどを受光部とした光電変換素子３あるいは第２の光電変換素子71とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の平面撮像素子の第１の実施の形態を示す説明側面図である。
【図２】同上平面撮像素子を示す説明正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明の平面撮像素子の第２の実施の形態を示す説明正面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】本発明の平面撮像素子の第３の実施の形態を示す説明側面図である。
【図９】同上平面撮像素子を示す説明正面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】図９のＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】本発明の平面撮像素子の第４の実施の形態を示す説明側面図である。
【図１３】同上平面撮像素子を示す説明正面図である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ断面図である。
【図１５】図１３のＢ−Ｂ断面図である。
【図１６】本発明の平面撮像素子の第５の実施の形態を示す説明正面図である。
【図１７】図１６のＡ−Ａ断面図である。
【図１８】図１６のＢ−Ｂ断面図である。
【図１９】本発明の平面撮像素子の第６の実施の形態を示す説明側面図である。
【図２０】同上平面撮像素子を示す説明正面図である。
【図２１】図２０のＡ−Ａ断面図である。
【図２２】図２０のＢ−Ｂ断面図である。
【図２３】本発明の平面撮像素子の第７の実施の形態を示す説明断面図である。
【図２４】本発明の平面撮像素子の第８の実施の形態を示す説明断面図である。
【図２５】本発明の平面撮像素子の第９の実施の形態を示す説明断面図である。
【図２６】本発明の平面撮像素子の第１０の実施の形態を示す説明断面図である。
【図２７】本発明の平面撮像素子の第１１の実施の形態を示す説明断面図である。
【図２８】従来の平面撮像素子を示す説明側面図である。
【図２９】従来の他の平面撮像素子を示す説明側面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    平面撮像素子としての平面撮像装置
２    絶縁基板としてのガラス基板
３    光電変換素子としての第１の光電変換素子
５    第１の遮光層
６    第１の開口部としての第１のピンホール
21    第２の開口部としての第２のピンホール
22    第２の遮光層
41    液晶表示装置
42    スイッチング素子としての薄膜トランジスタ
45    画素電極
51    対向基板
55    液晶層
71    第２の光電変換素子
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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