(57)【要約】【課題】反射光のような信号光と日光のような外光とを識別できるようにすること。【解決手段】第１の液晶１０２−１により旋光されて上部偏光板１１０の偏光軸角に合わせられたバックライト光２４は、上部偏光板１１０を透過して指２６で反射され、反射光２８として前記第１の液晶１０２−１下のセンサＴＦＴ１００−１で光電変換されるが、第２の液晶１０２−２により旋光されないバックライト光２４は上部偏光板１１０で吸収され、該第２の液晶１０２−２下のセンサＴＦＴ１００−２では光電変換されない。輝度の高い外光１１２が入射した時は、第１及び第２の液晶１０２−１，１０２−２下の両センサＴＦＴ１００−１，１００−２とも光電変換する。従って、第１の液晶１０２−１下のセンサＴＦＴ１００−１のみ光電変換した場合、指２６が存在すると判別する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光電変換素子と第２の光電変換素子とからなる複数の光電変換素子を隣接して配置した光電変換素子アレイと、
前記光電変換素子アレイの下面側に配置され、所定の偏光の光のみを透過する下部偏光板と、
前記光電変換素子アレイの上面側に配置され、所定の偏光の光のみを透過する上部偏光板と、
前記光電変換素子アレイと前記上部偏光板との間に配置され、前記下部偏光板を透過した光を、前記上部面偏光板を透過する透光状態および前記上部偏光板を透過しない非透光状態に導光する液晶と、
を具備し、
前記上部偏光板を透過した光を、前記上部偏光板上に配置された検出対象物により前記光電変換素子アレイ側に反射して前記検出対象物を検出することを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記下部偏光板下にバックライトをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記第１の光電変換素子の出力および第２の光電変換素子の出力を検出する検出手段を含む判別手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子をそれぞれ複数個備え、前記各検出手段は、複数個の前記第１の光電変換素子の出力または複数個の前記第２の光電変換素子の出力を入力する入力部を有することを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力および第２の光電変換素子の出力に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力および第２の光電変換素子の出力が不一致である場合に、前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
外光の強度が弱く、前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子が非光電変換の出力の場合は、前記判別手段は前記第１の光電変換素子の出力の変化に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項８】
外光の強度が強く、前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子が光電変換の出力の場合は、前記第２の光電変換素子の出力の変化に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記第１の光電変換素子に対応して設けられた第１の画素電極と、前記第２の光電変換素子に対応して設けられた第２の画素電極と、前記第１および第２の画素電極に対向して設けられた共通電極とをさらに具備する
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記第１の光電変換素子に対応する前記液晶と前記上部偏光板との間に配置された、特定波長領域の透過波長領域を持つ第１のフィルタと、
前記第２の光電変換素子に対応する前記液晶と前記上部偏光板との間に配置された、前記特定波長領域とは異なる波長領域の透過波長領域を持つ第２のフィルタと、
を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記光電変換素子は、アモルファスシリコン薄膜トランジスタで形成されることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記光電変換素子は、ダブルゲート型アモルファスシリコン薄膜トランジスタで形成されることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
前記液晶は、ＴＮ型であり、捩れ角を変化することにより、前記上部偏光板を透過する透光状態および前記上部偏光板を透過しない非透光状態に導光することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
前記液晶は、水平配向型であり、水平面内において回転することにより、前記上部偏光板を透過する透光状態および前記上部偏光板を透過しない非透光状態に導光することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項１５】
前記液晶は、垂直配向型であり、垂直面内において回転することにより、前記上部偏光板を透過する透光状態および前記上部偏光板を透過しない非透光状態に導光することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項１６】
表示領域とタッチセンサ領域とを有し、
前記表示領域と前記タッチセンサ領域とは、共通のＴＦＴ基板および共通の対向基板を有し、
前記表示領域には、前記ＴＦＴ基板上に、画素電極と、該画素電極に接続されたスイッチング素子とが形成され、
前記タッチセンサ領域には、前記ＴＦＴ基板上に、第１の光電変換素子と第２の光電変換素子が形成され、
前記表示領域における前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間および前記タッチセンサ領域における前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間には液晶が充填され、
前記ＴＦＴ基板の下面側に、所定の偏光の光のみを透過する下部偏光板が配置され、
前記対向基板の上面側に、所定の偏光の光のみを透過する上部偏光板が配置され、
前記第１の光電変換素子に対応する領域の前記液晶を、前記下部偏光板を透過した光が前記上部偏光板を透過する透光状態に導光するよう制御し、前記第２の光電変換素子に対応する領域の前記液晶を、前記下部偏光板を透過した光が前記上部偏光板を透過しない非透光状態に導光するよう制御する検出用液晶制御手段と、
前記表示領域におけるスイッチング素子を駆動して、所定の表示を行う表示用液晶駆動手段と、
を具備することを特徴とする表示パネル。
【請求項１７】
複数の画素電極と、各々が前記各画素電極に接続された複数のスイッチング素子を有するＴＦＴ基板と、
前記ＴＦＴ基板に対向して配置された対向基板と、
前記ＴＦＴ基板と前記対向基板間に配置された液晶と、
前記ＴＦＴ基板の下面に配置された所定の偏光の光のみを透過する下部偏光板と、
前記ＴＦＴ基板の上面に配置された所定の偏光の光のみを透過する上部偏光板と、
前記ＴＦＴ基板上に、少なくともいずれかの画素電極に対応して形成された第１の光電変換素子と、
前記ＴＦＴ基板上に、少なくとも他のいずれかの画素電極に対応して形成された第２の光電変換素子と、
前記第１の光電変換素子に対応する領域の前記液晶を、前記下部偏光板を透過した光が前記上部偏光板を透過する透光状態に導光するよう制御し、前記第２の光電変換素子に対応する領域の前記液晶を、前記下部偏光板を透過した光が前記上部偏光板を透過しない非透光状態に導光するよう制御する検出用液晶制御手段と、
前記スイッチング素子を駆動して、所定の表示を行う表示用液晶駆動手段と、
を具備することを特徴とする表示パネル。
【請求項１８】
前記下部偏光板下にバックライトをさらに具備することを特徴とする請求項１６または１７に記載の表示パネル。
【請求項１９】
前記第１の光電変換素子の出力および第２の光電変換素子の出力を検出する検出手段を含む判別手段をさらに具備することを特徴とする請求項１６乃至１８の何れかに記載の表示パネル。
【請求項２０】
前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子をそれぞれ複数個備え、前記各検出手段は、複数個の前記第１の光電変換素子の出力または複数個の前記第２の光電変換素子の出力を入力する入力部を有することを特徴とする請求項１９に記載の表示パネル。
【請求項２１】
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力および第２の光電変換素子の出力に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項１９に記載の表示パネル。
【請求項２２】
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力および第２の光電変換素子の出力が不一致である場合に、前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする請求項１９に記載の表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及びそれを備えた表示パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、光電変換部にアモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉと略記する）を用いた薄膜トランジスタ型の光電変換素子（以下、ＴＦＴ型光電変換素子と略記する）を複数隣接配置して構成した光電変換装置が知られている。
【０００３】
図１１は、このようなＴＦＴ型光電変換素子の光−電気特性の一例を示す図である。（ＴＦＴサイズ（Ｗ/Ｌ）＝１８００００／９[μｍ]、各端子電圧：Ｖｓ＝０[Ｖ]、Ｖｄ＝１０[Ｖ]の条件で、照射光の照度をパラメータとしたときのＩｄｓ［Ａ］を測定したものである。）
この図より、照度に応じてドレインソース間電流Ｉｄｓが増大していることがわかる。特に、逆バイアス領域（Ｖｇｓ＜０）におけるＩｄｓの増大が顕著であり、通常はこの領域の特性を用いて、照射光の照度をＩｄｓの変化として検出する光電変換素子として用いられる。
【０００４】
また、図１２は、このようなＴＦＴ型光電変換素子を用いた光電変換装置の構造の一例を示す図である。
【０００５】
ＴＦＴ型光電変換素子１１は、透明のＴＦＴ基板１０上に形成されたゲート電極１２と、このゲート電極１２の上に形成された透明の絶縁膜１４と、この絶縁膜１４上に前記ゲート電極１２と対向させて形成されたａ−Ｓｉからなる光電変換部１６と、この光電変換部１６の上に形成されたソース電極及びドレイン電極１８とからなっている。そして、このようなＴＦＴ型光電変換素子１１の上面を透明な絶縁膜１４により覆い、図示しないシール部材やギャップ材により所定の距離を確保した上で、その上に透明な対向基板２０を設けることで、光電変換装置を構成している。
【０００６】
なお、前記所定の距離は、隣接配置されたＴＦＴ型光電変換素子１１間の間隔と、光電変換装置を構成する他の各部材の屈折率等とに基づいて決まるものである。即ち、前記ＴＦＴ基板１０の裏面側に配したバックライト２２から前記隣接のＴＦＴ型光電変換素子１１間を通って前記対向基板２０側に照射されたバックライト光２４が前記対向基板２０上に載置された対象物、例えば指２６で反射されてなる反射光２８を、ａ−Ｓｉからなる光電変換部１６が正確に光電変換できるように、前記所定の距離が決められる。上記において、なお、この所定距離分の領域は、空間として空気が存在していても良いし、ＴＦＴ型光電変換素子１１を液晶（ＬＣＤ）パネルに一体的に組み込み形成する場合には、液晶が満たされていても構わない。
【０００７】
このような構成の光電変換装置では、指２６で反射した（正確には指の指紋を形成する凹部に対応する対向基板の上面で反射するが、図では指紋の凹部を省略している）バックライト光２４即ち反射光２８を光電変換部１６で光電変換することにより、指２６の指紋の形状を認識するものである。
【特許文献１】特開平６−２３６９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記のような従来の光電変換装置では、外部からの入射光（主に日光）の輝度がバックライト光２４の輝度を上回る場合、誤動作してしまうという問題があった。すなわち、対向基板２０上に指２６が載置されていない場合、外光がそのままＴＦＴ型光電変換素子１１の光電変換部１６に入射されるため、指が搭載された状態でバックライト光２４が指で反射されてＴＦＴ型光電変換素子１１の光電変換部１６に入射された場合と何ら変わりがない。このため、反射光のような信号光と日光のような外光とを識別することができず、指等の対象物が載置されたことを認識して制御信号を発するタッチパネル等には適用することができないものであった。
【０００９】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたもので、反射光のような信号光と日光のような外光とを識別できる光電変換装置及びそれを備えた表示パネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、請求項１の発明は、光電変換装置において、
第１の光電変換素子と第２の光電変換素子とからなる複数の光電変換素子を隣接して配置した光電変換素子アレイと、
前記光電変換素子アレイの下面側に配置され、所定の偏光の光のみを透過する下部偏光板と、
前記光電変換素子アレイの上面側に配置され、所定の偏光の光のみを透過する上部偏光板と、
前記光電変換素子アレイと前記上部偏光板との間に配置され、前記下部偏光板を透過した光を、前記上部面偏光板を透過する透光状態および前記上部偏光板を透過しない非透光状態に導光する液晶と、
を具備し、
前記上部偏光板を透過した光を、前記上部偏光板上に配置された検出対象物により前記光電変換素子アレイ側に反射して前記検出対象物を検出することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光電変換装置において、
前記下部偏光板下にバックライトをさらに具備することを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１に記載の光電変換装置において、
前記第１の光電変換素子の出力および第２の光電変換素子の出力を検出する検出手段を含む判別手段をさらに具備することを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項３に記載の光電変換装置において、
前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子をそれぞれ複数個備え、前記各検出手段は、複数個の前記第１の光電変換素子の出力または複数個の前記第２の光電変換素子の出力を入力する入力部を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項３に記載の光電変換装置において、
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力および第２の光電変換素子の出力に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項５に記載の光電変換装置において、
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力および第２の光電変換素子の出力が不一致である場合に、前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項５に記載の光電変換装置において、
外光の強度が弱く、前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子が非光電変換の出力の場合は、前記判別手段は前記第１の光電変換素子の出力の変化に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項５に記載の光電変換装置において、
外光の強度が強く、前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子が光電変換の出力の場合は、前記第２の光電変換素子の出力の変化に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００１８】
請求項９の発明は、請求項１に記載の光電変換装置において、
前記第１の光電変換素子に対応して設けられた第１の画素電極と、前記第２の光電変換素子に対応して設けられた第２の画素電極と、前記第１および第２の画素電極に対向して設けられた共通電極とをさらに具備することを特徴とする。
【００１９】
請求項１０の発明は、請求項１に記載の光電変換装置において、
前記第１の光電変換素子に対応する前記液晶と前記上部偏光板との間に配置された、特定波長領域の透過波長領域を持つ第１のフィルタと、
前記第２の光電変換素子に対応する前記液晶と前記上部偏光板との間に配置された、前記特定波長領域とは異なる波長領域の透過波長領域を持つ第２のフィルタと、
を更に具備することを特徴とする。
【００２０】
請求項１１の発明は、請求項１に記載の光電変換装置において、
前記光電変換素子は、アモルファスシリコン薄膜トランジスタで形成されることを特徴とする。
【００２１】
請求項１２の発明は、請求項１に記載の光電変換装置において、
前記光電変換素子は、ダブルゲート型アモルファスシリコン薄膜トランジスタで形成されることを特徴とする。
【００２２】
請求項１３の発明は、請求項１に記載の光電変換装置において、
前記液晶は、ＴＮ型であり、捩れ角を変化することにより、前記上部偏光板を透過する透光状態および前記上部偏光板を透過しない非透光状態に導光することを特徴とする。
【００２３】
請求項１４の発明は、請求項１に記載の光電変換装置において、
前記液晶は、水平配向型であり、水平面内において回転することにより、前記上部偏光板を透過する透光状態および前記上部偏光板を透過しない非透光状態に導光することを特徴とする。
【００２４】
請求項１５の発明は、請求項１に記載の光電変換装置において、
前記液晶は、垂直配向型であり、垂直面内において回転することにより、前記上部偏光板を透過する透光状態および前記上部偏光板を透過しない非透光状態に導光することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１６の発明は、表示パネルにおいて、
表示領域とタッチセンサ領域とを有し、
前記表示領域と前記タッチセンサ領域とは、共通のＴＦＴ基板および共通の対向基板を有し、
前記表示領域には、前記ＴＦＴ基板上に、画素電極と、該画素電極に接続されたスイッチング素子とが形成され、
前記タッチセンサ領域には、前記ＴＦＴ基板上に、第１の光電変換素子と第２の光電変換素子が形成され、
前記表示領域における前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間および前記タッチセンサ領域における前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間には液晶が充填され、
前記ＴＦＴ基板の下面側に、所定の偏光の光のみを透過する下部偏光板が配置され、
前記対向基板の上面側に、所定の偏光の光のみを透過する上部偏光板が配置され、
前記第１の光電変換素子に対応する領域の前記液晶を、前記下部偏光板を透過した光が前記上部偏光板を透過する透光状態に導光するよう制御し、前記第２の光電変換素子に対応する領域の前記液晶を、前記下部偏光板を透過した光が前記上部偏光板を透過しない非透光状態に導光するよう制御する検出用液晶制御手段と、
前記表示領域におけるスイッチング素子を駆動して、所定の表示を行う表示用液晶駆動手段と、
を具備することを特徴とする。
【００２６】
請求項１７の発明は、表示パネルにおいて、
複数の画素電極と、各々が前記各画素電極に接続された複数のスイッチング素子を有するＴＦＴ基板と、
前記ＴＦＴ基板に対向して配置された対向基板と、
前記ＴＦＴ基板と前記対向基板間に配置された液晶と、
前記ＴＦＴ基板の下面に配置された所定の偏光の光のみを透過する下部偏光板と、
前記ＴＦＴ基板の上面に配置された所定の偏光の光のみを透過する上部偏光板と、
前記ＴＦＴ基板上に、少なくともいずれかの画素電極に対応して形成された第１の光電変換素子と、
前記ＴＦＴ基板上に、少なくとも他のいずれかの画素電極に対応して形成された第２の光電変換素子と、
前記第１の光電変換素子に対応する領域の前記液晶を、前記下部偏光板を透過した光が前記上部偏光板を透過する透光状態に導光するよう制御し、前記第２の光電変換素子に対応する領域の前記液晶を、前記下部偏光板を透過した光が前記上部偏光板を透過しない非透光状態に導光するよう制御する検出用液晶制御手段と、
前記スイッチング素子を駆動して、所定の表示を行う表示用液晶駆動手段と、
を具備することを特徴とする。
【００２７】
請求項１８の発明は、請求項１６又は１７に記載の表示パネルにおいて、
前記下部偏光板下にバックライトをさらに具備することを特徴とする。
【００２８】
請求項１９の発明は、請求項１６乃至１８の何れかに記載の表示パネルにおいて、
前記第１の光電変換素子の出力および第２の光電変換素子の出力を検出する検出手段を含む判別手段をさらに具備することを特徴とする。
【００２９】
また、請求項２０の発明は、請求項１９に記載の表示パネルにおいて、
前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子をそれぞれ複数個備え、前記各検出手段は、複数個の前記第１の光電変換素子の出力または複数個の前記第２の光電変換素子の出力を入力する入力部を有することを特徴とする。
【００３０】
請求項２１の発明は、請求項１９に記載の表示パネルにおいて、
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力および第２の光電変換素子の出力に基づいて前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【００３１】
請求項２２の発明は、請求項１９に記載の表示パネルにおいて、
前記判別手段は、前記第１の光電変換素子の出力および第２の光電変換素子の出力が不一致である場合に、前記検出対象物が存在すると判別することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、検出対象物で反射された反射光のような外部から入射される所定の偏光の信号光は第１の光電変換素子のみで光電変換され、日光のような外光は第１、第２の光電変換素子の両方で光電変換されることから、光電変換素子アレイからは、入射される光の種類に応じた出力が得られる。従って、反射光のような信号光と日光のような外光とを識別できる光電変換装置及びそれを備えた表示パネルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
【００３４】
［第１実施形態］
図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態としての光電変換装置の断面図を示す。なお、図の簡略化のため、ＴＦＴ型光電変換素子である第１及び第２のセンサＴＦＴ（受動素子）１００−１，１００−２の２つのみを図示する。また、従来と同様のものについては、図１２と同じ参照番号を付している。
【００３５】
センサＴＦＴ１００−１，１００−２は、それぞれ、透明のＴＦＴ基板１０上に形成されたゲート電極１２と、このゲート電極１２の上に形成された透明の絶縁膜１４と、この絶縁膜１４上に前記ゲート電極１２と対向させて形成されたａ−Ｓｉからなる光電変換部１６と、この光電変換部１６の上に形成されたソース電極及びドレイン電極１８とからなっている。そして、このようなセンサＴＦＴ１００−１，１００−２の上面を透明な絶縁膜１４により覆い、図示しないシール部材やギャップ材により所定の距離を確保した上で、その上に透明な対向基板２０を設けることで、光電変換装置を構成している。
【００３６】
本実施形態に係る光電変換装置においては、前記所定距離分の領域には、ＴＮ型の液晶１０２−１，１０２−２が満たされており、該液晶１０２−１，１０２−２を駆動するために、前記対向基板２０の下面全面には透明な共通電極１０４が一様な厚さに形成され、前記絶縁膜１４上には透明な液晶駆動用の画素電極１０６が形成されている。ここで、前記第１のセンサＴＦＴ１００−１（光電変換素子）上に配置された第１の液晶１０２−１は、前記共通電極１０４と画素電極１０６との間の電圧により、当該第１の液晶１０２−１を透過する光を９０度旋光させる配列とされている。これに対して、前記第２のセンサＴＦＴ１００−２上に配置された第２の液晶１０２−２は、前記共通電極１０４と画素電極１０６との間の電圧により、当該第２の液晶１０２−２を透過する光を旋光させない配列とされている。なお、図１（Ａ）では、図の簡略化のため、配向膜を省略しているが、実際は前記共通電極１０４下及び画素電極１０６上にそれぞれ設けられている。
【００３７】
前記透明のＴＦＴ基板１０の下面には、下部偏光板１０８が配置され、この下部偏光板１０８の下面にはバックライト２２が配置されている。バックライト２２は、白色、赤色または赤外線等を発する。また、前記透明な対向基板２０の上面には、上部偏光板１１０が形成されている。下部偏光板１０８と上部偏光板１１０は、互いの偏光軸（透過軸）角を９０度ずらして配置されている。
【００３８】
なお、前記所定の距離は、隣接配置されたセンサＴＦＴ１００−１，１００−２間の間隔と、光電変換装置を構成する他の各部材の屈折率等に基づいて決まるものである。即ち、前記ＴＦＴ基板１０の裏面側に配したバックライト２２から前記隣接センサＴＦＴ１００−１，１００−２間を通って前記対向基板２０側に照射されたバックライト光が前記上部偏光板１１０上に載置された対象物、例えば指で反射されてなる反射光を、各センサＴＦＴ１００−１，１００−２の光電変換部１６が正確に光電変換できるように、前記所定の距離が決められる。
【００３９】
次に、このような構成の光電変換装置の動作を、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）及び図２を参照して説明する。なお、図１（Ｂ）は、対象物としての指２６が上部偏光板１１０上に接触された際の光の経路を説明するための図であり、図１（Ｃ）は、強い外光１１２が入射したときの光の経路を説明するための図である。また、図２は、本光電変換装置の動作を纏めた動作表を示す図である。
【００４０】
即ち、本実施形態においては、図１（Ｂ）に示すように、バックライト２２から発光されたバックライト光２４は、前記ＴＦＴ基板１０の下面に形成された下部偏光板１０８により一定方向に直線偏光され、隣接するセンサＴＦＴ１００−１，１００−２間から、前記ＴＦＴ基板１０、絶縁膜１４及び画素電極１０６を透過して、前記センサＴＦＴ１００−１，１００−２上に配置された液晶１０２−１，１０２−２に入射する。
【００４１】
前記第１のセンサＴＦＴ１００−１上に配置された第１の液晶１０２−１に入射したバックライト光２４は、その第１の液晶１０２−１の配列により、９０度旋光される。そして、この９０度旋光されたバックライト光２４が、前記共通電極１０４及び対向基板２０を透過して上部偏光板１１０に入射する。
【００４２】
これに対して、前記第２のセンサＴＦＴ１００−２上に配置された第２の液晶１０２−２に入射したバックライト光２４は、その第２の液晶１０２−２の配列により、旋光されることはない。従って、前記下部偏光板１０８により偏光された方向を維持したバックライト光２４が、前記共通電極１０４及び対向基板２０を透過して上部偏光板１１０に入射する。
【００４３】
前述したように、前記上部偏光板１１０は、偏光軸角を前記下部偏光板１０８と９０度ずらして配置している。そのため、前記第１のセンサＴＦＴ１００−１上の第１の液晶１０２−１を通過したことにより９０度旋光したバックライト光２４は、該上部偏光板１１０を透過することができる。しかしながら、前記第２のセンサＴＦＴ１００−２上の第２の液晶１０２−２を通過した旋光していないバックライト光２４は、該上部偏光板１１０を透過せず、上部偏光板１１０によって吸収されてしまう。従って、この光電変換装置では、センサＴＦＴ１００−１上に対応する上部偏光板１１０の領域からのみ、バックライト光２４が外部に出射されることになる。
【００４４】
外部に出射されたバックライト光２４は、前記上部偏光板１１０上部に接触している対象物である指２６で反射され（正確には指の指紋を形成する凹部に対応する対向基板の上面で反射するが、図では指紋の凹部を省略している）て、反射光２８として、光電変換装置内へ戻され、上部偏光板１１０、対向基板２０、共通電極１０４、液晶１０２−１及び絶縁膜１４を透過して、第１のセンサＴＦＴ１００−１の光電変換部１６に照射される。
【００４５】
従って、該光電変換装置に指２６が接触していると、図２の左側に示すように、第１のセンサＴＦＴ１００−１は光電変換し、第２のセンサＴＦＴ１００−２は光電変換しない状態が発生することになる。本実施形態では、この状態を光電変換装置のＯＮ状態（対象物有りの状態）とする。
【００４６】
これに対して、図１（Ｃ）に示すように、前記上部偏光板１１０に指２６が接触しておらず、日光のようなバックライト光２４よりも輝度の高い外光１１２が該光電変換装置に照射された状態においては、その外光１１２は、上部偏光板１１０を透過することで一定方向に直線偏光されて、前記対向基板２０及び共通電極１０４を透過して、前記センサＴＦＴ１００−１，１００−２上に配置された液晶１０２−１，１０２−２に入射する。そして、前記第１のセンサＴＦＴ１００−１上に配置された第１の液晶１０２−１に入射した外光１１２は、その第１の液晶１０２−１の配列により、９０度旋光されてから、前記絶縁膜１４を透過して前記第１のセンサＴＦＴ１００−１に照射される。また、前記第２のセンサＴＦＴ１００−２上に配置された第２の液晶１０２−２に入射した外光１１２は、その第２の液晶１０２−１の配列により、旋光されずに、前記絶縁膜１４を透過して前記第２のセンサＴＦＴ１００−２に照射される。よって、このような場合には、上部偏光板１１０の偏光軸の向きは意味を持たない。つまり、図２の右側に示すように、センサＴＦＴ１００−１，１００−２が２つとも光電変換している状態が発生することになる。本実施形態では、この状態を光電変換装置のＯＦＦ状態（対象物無しの状態）とする。
【００４７】
また、外光１１２の輝度が低く、図２の中央に示すように、センサＴＦＴ１００−１，１００−２が２つとも光電変換しない状態も、本実施形態では、光電変換装置のＯＦＦ状態（対象物無しの状態）とする。
【００４８】
なお、前記センサＴＦＴ１００−１，１００−２の光電変換／非光電変換の判定は、例えば、図３に示すような検出回路１１４を含む判別手段により行うことができる。
【００４９】
即ち、検出回路１１４は、電流−電圧変換回路１１６とコンパレータ１１８とから構成されている。ここで、電流−電圧変換回路１１６は、その非反転入力端子に所定の電圧Ｖｆが印加された反転増幅器１２０と、該反転増幅器１２０の出力端子と反転入力端子との間に接続された帰還抵抗Ｒｆと、から構成され、前記第１のセンサＴＦＴ１００−１又は第２のセンサＴＦＴ１００−２（図３ではセンサＴＦＴ１００として示す）からの配線が前記反転増幅器１２０の反転入力端子に接続されるよう形成されている。コンパレータ１１８は、この電流−電圧変換回路１１６で変換された電圧値を所定の閾値電圧値Ｖｔと比較することで、当該センサＴＦＴ１００が光電変換状態にあるか、非光電変換状態にあるかを示す出力信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００５０】
そして、特に図示はしてないが、判別手段は、このような検出回路１１４を第１のセンサＴＦＴ１００−１用と第２のセンサＴＦＴ１００−２用とで２つ設け、更に、それぞれの出力信号Ｖｏｕｔの論理演算を行う論理回路を有する判別回路を設けることで、図２を参照して説明したように、第１のセンサＴＦＴ１００−１側の出力信号Ｖｏｕｔが「１」、第２のセンサＴＦＴ１００−２側の出力信号Ｖｏｕｔが「０」という状態が検出されたとき、上記判別回路により光電変換装置のＯＮ状態と識別する。
【００５１】
すなわち、第１のセンサＴＦＴ１００−１が接続された検出回路および第２のセンサＴＦＴ１００−２が接続された検出回路を、不一致回路を含む判別回路に接続すれば、不一致信号が検出されたとき、指が載置されていることを判別することができる。
【００５２】
この場合、判別回路は必ずしも不一致回を含む必要は無く、例えば、一致回路により判別するようにしてもよい。外光が弱い場合には、第１のセンサＴＦＴ１００−１および第２のセンサＴＦＴ１００−２に接続された検出回路１１４のいずれも出力信号Ｖｏｕｔが「０」であり、この状態を一致回路により検出することができる。そして、光電変換装置に指２６が載置されると第１のセンサＴＦＴ１００−１側の出力信号Ｖｏｕｔが「１」となるので、第１のセンサＴＦＴ１００−１側の出力信号Ｖｏｕｔが変化した状態を、指２６が載置された瞬間として検出することができる。また、外光が強い場合には、第１のセンサＴＦＴ１００−１および第２のセンサＴＦＴ１００−２に接続された検出回路１１４のいずれも出力信号Ｖｏｕｔが「１」であり、この状態を一致回路により検出することができる。そして、光電変換装置に指２６が載置されると第２のセンサＴＦＴ１００−２側の出力信号Ｖｏｕｔが「０」となるので、第２のセンサＴＦＴ１００−１側の出力信号Ｖｏｕｔが変化した状態を、指２６が載置された瞬間として検出することができる。
【００５３】
以上の原理により、光電変換装置に指２６が接触した状態のみをＯＮ（対象物有りの状態）と識別し、それ以外の状態をＯＦＦ（対象物無しの状態）と認識する機構が実現できる。
【００５４】
本実施形態では、透過する光を旋光させる配列を有する第１の液晶１０２−１と、透過する光を旋光させない配列を有する第２の液晶１０２−２とを、隣接して配置して液晶アレイを構成し、該液晶アレイの前面に、所定の偏光の光のみを透過する上部偏光板１１０を配置している。
【００５５】
また、バックライト２２と、該バックライト２２から出射されたバックライト光２４を一定方向に直線偏光する下部偏光板１０８とによって、偏光が揃えられた光を前記液晶アレイの裏面から前記液晶アレイに入射させることで、前記上部偏光板１１０における前記第１及び第２の液晶１０２−１，１０２−２の一方に対応する位置からのみ、前記所定の偏光の光を検出対象物である指２６に対して選択的に照射する光照射手段を構成している。
【００５６】
そして、前記上部偏光板１１０及び第１の液晶１０２−１を透過した光を光電変換する第１のセンサＴＦＴ１００−１と、前記上部偏光板１１０及び第２の液晶１０２−２を透過した光を光電変換する第２のセンサＴＦＴ１００−２とを、前記第１及び第２の液晶１０２−１，１０２−２に対応させて隣接して配置して光電変換素子アレイを構成し、この光電変換素子アレイからの出力により、検出回路に接続された判別手段により検出対象物の有無を判別するような光電変換装置を実現している。
【００５７】
このように、本実施形態によれば、外乱光がない場合と同様に、外乱光が強い場合も、光電変換装置に指２６が接触した状態のみをＯＮ（対象物有りの状態）と識別し、誤認識しないようにすることができるという効果がある。
【００５８】
図４は、上述の光電変換装置が一体化された液晶表示パネルの平面図を示す。
【００５９】
表示パネル１２４は、平面的に重ならない位置に、表示領域１２８と複数のタッチセンサ１２２で構成されるタッチパネル領域１２３を有する。表示領域１２８には、薄膜トランジスタで回路構成された表示用液晶ドライバ（表示用液晶駆動手段）１３０が接続されている。タッチパネル領域１２３の各タッチセンサ１２２には、薄膜トランジスタで回路構成されたセンサドライバ１３２が接続されている。表示領域１２８には、表示画素用ＴＦＴ（スイッチング素子）と該表示画素用ＴＦＴに接続された画素電極がマトリクス状に配列されている。表示画素用ＴＦＴの構造は、上述したセンサＴＦＴ１００−１およびセンサＴＦＴ１００−２と同じである。但し、表示画素用ＴＦＴの上部は、遮光膜で覆われている。各タッチセンサ１２２は、上述したセンサＴＦＴ１００−１およびセンサＴＦＴ１００−２を少なくとも一対含んでおり、図１に図示された構造を有する。センサドライバ（検出用液晶制御手段）１３２は、それらセンサＴＦＴ１００−１，１００−２の液晶１０２−１，１０２−２が前述した配光状態となるよう画素電極１０６を制御する機能と、前記検出回路１１４を含む判別手段としての機能とを有している。表示画素用ＴＦＴ、表示用液晶ドライバ１３０、センサＴＦＴ１００−１、１００−２、およびセンサドライバ１３２は、ガラス若しくはプラスチックからなるＴＦＴ基板１２６上に同一のプロセスで形成することができる。この場合、前記光電変換装置のＴＦＴ基板１０はタッチパネル領域１２３のＴＦＴ基板１２６に相当する。共通電極１０４、対向基板２０、上部偏光板１１０、下部偏光板１０８およびバックライト２２は、表示領域１２８およびタッチパネル領域１２３に共通である。
【００６０】
上記実施形態において、表示用液晶ドライバ１３０およびセンサドライバ１３２は、ＬＳＩチップで構成してもよい。
【００６１】
以上のように、本発明の第１実施形態としての光電変換装置および該光電変換装置を備えた表示パネルによれば、第１の光電変換素子としての第１のセンサＴＦＴ１００−１と第２の光電変換素子としての第２のセンサＴＦＴ１００−２とを隣接して配置すると共に、それらの前面に所定の偏光の光のみを透過する上部偏光板１１０を配置して、該上部偏光板を透過した光を、第１のセンサＴＦＴ１００−１に対して９０度旋光させて、第２のセンサＴＦＴ１００−２に対しては旋光させずに、それぞれ入射させるようにしているので、検出対象物としての指２６で反射された反射光２８や、所定の偏光の光を照射するよう構成されたペンライトからの照射光のような、外部から入射される所定の偏光の信号光は第１のセンサＴＦＴ１００−１のみで光電変換され、日光のような外光は第１、第２のセンサＴＦＴ１００−１，１００−２の両方で光電変換されることから、入射される光の種類に応じた出力が得られ、従って、反射光のような信号光と日光のような外光とを識別できるようになる。
【００６２】
そして、その出力を、検出回路１１４を含む判別手段に供給することで、その出力に基づいて検出対象物の有無を判別することができる。
【００６３】
例えば、第１のセンサＴＦＴ１００−１のみが検知できたときという限定された状態でのみ前記対象物が存在すると判別するので、誤動作を防止できる。また、第１及び第２のセンサＴＦＴ１００−１，１００−２の両方が検知したときは前記対象物が存在しないと判別するので、外光によって誤動作することがない。更に、第１及び第２のセンサＴＦＴ１００−１，１００−２の何れも検知しないときには前記検出対象物が存在しないと判別するので、反射光も外光もないときに対象物が存在すると判別することはなく、誤動作を防止できる。従って、外光１１２（主に日光）による誤動作を防止できるという利点がある。
【００６４】
また、光照射手段として機能するバックライト２２及び下部偏光板１０８によって、前記所定の偏光に対して９０度逆方向の偏光の光を前記第１、第２のセンサＴＦＴ１００−１，１００−２の裏面から入射させることにより、前記上部偏光板１１０における前記第１のセンサＴＦＴ１００−１に対応する位置からのみ、前記所定の偏光の光を指２６に対して選択的に照射するようにしているので、バックライト光２４を第１のセンサＴＦＴ１００−１に対応する位置からのみ外部に出射させて、信号光である反射光２８を第１のセンサＴＦＴ１００−１のみに検知させることができる。
【００６５】
第１及び第２の液晶１０２−１，１０２−２によって導光手段を構成することで、第１のセンサＴＦＴ１００−１上という特定の領域だけ、透過する光を旋光させることが容易に行える。
【００６６】
また、本発明の光電変換装置においては、表示領域１２８を構成する液晶表示パネルと共通の構造を有するので、共通のＴＦＴ基板を用いて表示パネルと一体形成できる（殆ど工程を増やすことなく、タッチセンサ１２２付き表示パネル１２４を製造できる）という利点がある。
【００６７】
この場合、バックライト２２をも表示領域１２８のものと共通にできるという利点もある。
【００６８】
［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態としての光電変換装置の断面図を示す。なお、本実施形態における光電変換装置において、前記第１実施形態における光電変換装置と同様の部分については、同じ参照番号を付すことで、その説明は省略する。また、図の簡略化のため、一対の光電変換素子のみを図示する。
【００６９】
本第２実施形態における光電変換装置は、光電変換素子として、前記第１実施形態におけるａ−Ｓｉ  ＴＦＴで構成した第１及び第２のセンサＴＦＴ１００−１，１００−２の代わりに、ダブルゲート型ａ−Ｓｉ  ＴＦＴで構成した第１及び第２のＤＧ型ＴＦＴセンサ１３４−１，１３４−２を採用したものである。
【００７０】
即ち、第１及び第２のＤＧ型ＴＦＴセンサ１３４−１，１３４−２は、それぞれ、透明のＴＦＴ基板１０上に形成されたゲート電極１２と、このゲート電極１２の上に形成された透明の絶縁膜１４と、この絶縁膜１４上に前記ゲート電極１２と対向させて形成された光電変換部１６と、この光電変換部１６の上に形成されたソース電極及びドレイン電極１８と、これら光電変換部１６、ソース電極及びドレイン電極１８の上面を覆う絶縁膜１４上の、前記光電変換部１６、ソース電極及びドレイン電極１８に対応する位置に設けられた透明の上部ゲート電極１３６と、から構成されるものである。
【００７１】
このようなダブルゲート型ａ−Ｓｉ  ＴＦＴでなるＤＧ型ＴＦＴセンサ１３４−１，１３４−２を用いた光電変換装置によれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られると共に、２つのゲートの制御タイミングをずらすことにより感度特性の制御が可能である、明暗の出力比が大きくとれるというメリットがある。
【００７２】
［第３実施形態］
図６は、本発明の第３実施形態としての光電変換装置の断面図を示す。なお、本実施形態における光電変換装置において、前記第１実施形態における光電変換装置と同様の部分については、同じ参照番号を付すことで、その説明は省略する。また、図の簡略化のため、一対の光電変換素子のみを図示する。
【００７３】
本第３実施形態における光電変換装置は、透明な対向基板２０の下面（ａ−Ｓｉ  ＴＦＴ側）に、特定波長領域の光、ここでは赤色の波長の光を透過させる赤色カラーフィルタ１３８と、前記特定波長領域の光を遮断するカラーフィルタ、ここでは、緑色波長の光を透過させる緑色カラーフィルタ１４０とを形成している。この場合、赤色カラーフィルタ１３８は第１のセンサＴＦＴ１００−１に対向するよう形成し、緑色カラーフィルタ１４０は第２のセンサＴＦＴ１００−２に対向するよう形成する。そして、それら赤色カラーフィルタ１３８と緑色カラーフィルタ１４０との間には、樹脂や酸化Ｃｒ等の光吸収材料でなるブラックマスク１４２を形成している。なお、これらカラーフィルタ１３８，１４０（及びブラックマスク１４２）も、半導体プロセスにより形成される。
【００７４】
次に、図６に図示される構成の光電変換装置の動作を、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を参照して説明する。なお、図７（Ａ）は、対象物としての指２６が上部偏光板１１０上に接触された際の光の経路を説明するための図であり、図７（Ｂ）は、強い外光１１２が入射したときの光の経路を説明するための図である。
【００７５】
即ち、本実施形態においては、図７（Ａ）に示すように、バックライト２２から発光されたバックライト光２４は、前述の第１実施形態で説明したように、ＴＦＴ基板１０の下面に形成された下部偏光板１０８により一定方向に直線偏光化されて、隣接するセンサＴＦＴ１００−１，１００−２間から、前記ＴＦＴ基板１０、絶縁膜１４及び画素電極１０６を透過して、前記センサＴＦＴ１００−１，１００−２上に配置された液晶１０２−１，１０２−２に入射する。
【００７６】
前記第１のセンサＴＦＴ１００−１上に配置された第１の液晶１０２−１に入射したバックライト光２４は、その第１の液晶１０２−１の配列により、９０度旋光されてから、共通電極１０４を透過して前記赤色カラーフィルタ１３８に入射する。そして、その赤色カラーフィルタ１３８に入射したバックライト光２４は、該赤色カラーフィルタ１３８により、その色に応じた波長成分に濾過されたＲ光１４４とされて、対向基板２０を透過して上部偏光板１１０に入射する。
【００７７】
一方、前記第２のセンサＴＦＴ１００−２上に配置された第２の液晶１０２−２に入射したバックライト光２４は、その第２の液晶１０２−２の配列により、旋光されずに、前記共通電極１０４を透過して前記緑色カラーフィルタ１４０に入射する。そして、その緑色カラーフィルタ１４０に入射したバックライト光２４は、該緑色カラーフィルタ１４０により、その色に応じた波長成分に濾過されたＧ光１４６とされて、対向基板２０を透過して上部偏光板１１０に入射する。
【００７８】
ここで、上部偏光板１１０は、偏光軸角を前記下部偏光板１０８と９０度ずらして配置しているため、前記第１のセンサＴＦＴ１００−１上の第１の液晶１０２−１を通過したことにより９０度旋光しているＲ光１４４は、該上部偏光板１１０を透過することができる。しかしながら、前記第２のセンサＴＦＴ１００−２上の第２の液晶１０２−２を通過した旋光していないＧ光１４６は、該上部偏光板１１０によって吸収されてしまう。従って、当該光電変換装置から外部へは、前記上部偏光板１１０の前記第１のセンサＴＦＴ１００−１上に対応する位置からのみ、Ｒ光１４４が出射されることになる。
【００７９】
この出射されたＲ光１４４は、前記上部偏光板１１０上部に接触している対象物である指２６で反射されて、Ｒ反射光１４８として、該光電変換装置内へ戻され、前記上部偏光板１１０、赤色カラーフィルタ１３８、対向基板２０、共通電極１０４、液晶１０２−１及び絶縁膜１４を透過して、第１のセンサＴＦＴ１００−１に照射される。
【００８０】
従って、該光電変換装置に指２６が接触していると、第１のセンサＴＦＴ１００−１は光電変換し、第２のセンサＴＦＴ１００−２は光電変換しない状態が発生することになり、本実施形態では、この状態を光電変換装置のＯＮ状態（対象物有りの状態）とする。
【００８１】
これに対して、図７（Ｂ）に示すように、前記上部偏光板１１０に指２６が接触しておらず、日光のようなバックライト光２４よりも輝度の高い外光１１２が該光電変換装置に照射された状態においては、その外光１１２は、上部偏光板１１０を透過することで一定方向に直線偏光化されて、前記対向基板２０を透過して、前記赤色カラーフィルタ１３８及び緑色カラーフィルタ１４０に入射する。そして、前記赤色カラーフィルタ１３８から出射された外光１１２の赤色成分１１２Ｒは、共通電極１０４を透過し、前記第１のセンサＴＦＴ１００−１上に配置された第１の液晶１０２−１にて９０度旋光されてから、前記絶縁膜１４を透過して前記第１のセンサＴＦＴ１００−１に照射される。また、前記緑色カラーフィルタ１４０から出射された外光１１２の緑色成分１１２Ｇは、共通電極１０４を透過し、前記第２のセンサＴＦＴ１００−２上に配置された第２の液晶１０２−２にて旋光されずに、前記絶縁膜１４を透過して前記第２のセンサＴＦＴ１００−２に照射される。従って、第１のセンサＴＦＴ１００−１は外光１１２の赤色成分１１２Ｒを光電変換し、第２のセンサＴＦＴ１００−２は外光１１２の緑色成分１１２Ｇを光電変換する。よって、このような場合には、上部偏光板１１０の偏光軸の向きは意味を持たない。つまり、センサＴＦＴ１００−１，１００−２が２つとも光電変換している状態が発生することになる。本実施形態では、この状態を光電変換装置のＯＦＦ状態（対象物無しの状態）とする。
【００８２】
また、外光１１２の輝度が低く、センサＴＦＴ１００−１，１００−２が２つとも光電変換しない状態も、本実施形態では、光電変換装置のＯＦＦ状態（対象物無しの状態）とする。
【００８３】
この光電変換／非光電変換の判定を行う回路は、前述した第１実施形態の通りである。
【００８４】
以上の原理により、光電変換装置に指２６が接触した状態のみをＯＮ（対象物有りの状態）と識別し、それ以外の状態をＯＦＦ（対象物無しの状態）と認識する機構が実現できる。
【００８５】
本実施形態では、前述した第１の実施形態の構成に加えて、カラーフィルタ１３８，１４０を配置したことにより、第１のセンサＴＦＴ１００−１が検出するＲ反射光（指２６で反射されたＲ光１４４）が、対向基板２０を経由して、該第１のセンサＴＦＴ１００−１に隣接する第２のセンサＴＦＴ１００−２に漏れるのを防止することができる。
【００８６】
即ち、実際の光電変換装置では、液晶１０２−１，１０２−２の幅は数μｍ程度であるのに比べて、対向基板２０の厚さ（〜１ｍｍ程度）は非常に大きく、故にこの対向基板２０が光漏れの主要経路となる。本実施形態では、対向基板２０を透過する第１のセンサＴＦＴ１００−１の検出光であるＲ反射光１４８は、赤色カラーフィルタ１３８により赤色になっているので、例えこの対向基板２０により光漏れが発生したとしても、そのＲ反射光１４８は緑色カラーフィルタ１４０で吸収されてしまうので、その緑色カラーフィルタ１４０下に配置されている第２センサＴＦＴ１００−２へは到達できない。
【００８７】
この機構により、本実施形態における光電変換装置では、対向基板２０経由の光漏れを気にせずに、第１のセンサＴＦＴ１００−１と第２のセンサＴＦＴ１００−２とを近接させて配置して形成することが可能となる。
【００８８】
［第４実施形態］
図８は、本発明の第４実施形態としての光電変換装置の断面図を示す。なお、本実施形態における光電変換装置において、前記第３実施形態における光電変換装置と同様の部分については、同じ参照番号を付すことで、その説明は省略する。また、図の簡略化のため、一対の光電変換素子のみを図示する。
【００８９】
本第４実施形態における光電変換装置は、光電変換素子として、前記第３実施形態におけるａ−Ｓｉ  ＴＦＴで構成した第１及び第２のセンサＴＦＴ１００−１，１００−２の代わりに、ダブルゲート型ａ−Ｓｉ  ＴＦＴで構成した第１及び第２のＤＧ型ＴＦＴセンサ１３４−１，１３４−２を採用したものである。
【００９０】
このようなダブルゲート型ａ−Ｓｉ  ＴＦＴでなるＤＧ型ＴＦＴセンサ１３４−１，１３４−２を用いた光電変換装置によれば、前記第３実施形態と同様の効果が得られると共に、２つのゲートの制御タイミングをずらすことにより感度特性の制御が可能である、明暗の出力比が大きくとれるというメリットがある。
【００９１】
［第５実施形態］
前述の第３の実施形態で説明したようにカラーフィルタ１３８，１４０を配置することで、第１のセンサＴＦＴ１００−１と第２のセンサＴＦＴ１００−２とを近接させて配置することが可能となるので、前記第３実施形態における光電変換装置を液晶表示パネルに組み込み、表示領域とタッチパネル領域が一体化された表示パネルを実現することが可能となる。
【００９２】
図９（Ａ）は、本発明の第５実施形態に係る表示領域とタッチパネル領域が一体化された表示パネルの断面図を示す。なお、図の簡略化のため、タッチパネル領域には、一組のタッチセンサを構成する複数の光電変換素子の内の２つのみを図示する。また、図１０は、上記一組のタッチセンサの回路構成を示す図である。これらの図において、前述の第１乃至第４実施形態と同様の部分については、同じ参照番号を付すことで、その説明は省略する。
【００９３】
表示パネルは、図１０に示すように、前記画素電極１０６と、共通電極１０４の間に充填された液晶１０２−１，１０２−２によって構成される液晶容量Ｃｌｃと、画素電極１０６にソースが接続された表示画素用ＴＦＴ（スイッチング素子）１５０と、マトリクスの行方向に延伸し、複数の表示画素用ＴＦＴ１５０のゲートに接続された走査ラインＬｇと、マトリクスの列方向に延伸し、複数の表示画素用ＴＦＴ１５０のドレイン電極１８に接続された信号ラインＬｄと、を有して構成され、表示用液晶ドライバ１３０に包含されたスキャンドライバ１３０Ｓにより選択される表示画素用ＴＦＴ１５０に、表示用液晶ドライバ１３０に包含されたデータドライバ１３０Ｄより信号電圧を印加することにより、液晶１０２−１，１０２−２の配列を制御して所定の画像情報を表示出力するものである。ここで、前記液晶容量Ｃｌｃと表示画素用ＴＦＴ１５０は、液晶画素（表示画素）を構成し、各表示画素に、赤色カラーフィルタ１３８、緑色カラーフィルタ１４０又は青色カラーフィルタ１５２のいずれかが対応して配置され、カラー表示を可能としている。
【００９４】
本実施形態においては、それら表示画素の内、赤色カラーフィルタ１３８及び緑色カラーフィルタ１４０が配置された表示画素に、前述の第３実施形態のような第１のセンサＴＦＴ１００−１及び第２のセンサＴＦＴ１００−２を一体的に組み込み形成している。
【００９５】
即ち、図９（Ａ）に示すように、透明のＴＦＴ基板１０上に、表示画素用ＴＦＴ１５０とセンサＴＦＴ１００−１，１００−２とを同一の製造工程により形成する。また、共通電極１０４上に、赤色カラーフィルタ１３８、緑色カラーフィルタ１４０に加えて、青色カラーフィルタ１５２が形成される。
【００９６】
そして、センサＴＦＴ１００−１，１００−２のゲート電極１２及びドレイン電極１８は、図１０に示すように、前記共通電極１０４と同一電位の共通配線Ｌｃに接続されるよう形成される。これに対して、全ての第１のセンサＴＦＴ１００−１のソース電極は一つの配線Ｖｓ１に接続され、全ての第２のセンサＴＦＴ１００−２のソース電極は一つの配線Ｖｓ２に接続されるよう形成される。
【００９７】
これら配線Ｖｓ１，Ｖｓ２は、検出回路１５３に接続される。この検出回路１５３は、それを含む判別手段として前記表示用液晶ドライバ１３０に包含されていても良いし、そのような判別手段を搭載したセンサドライバ１３２として独立して構成しても良い。検出回路１５３には、前記第１実施形態で説明したように、図３に示す２つの検出回路が構成され、判別手段には、更に、それら検出回路の出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２の論理演算を行う論理回路を有する判別回路が形成されている。ここで、前記並列接続された第１のセンサＴＦＴ１００−１用の検出回路は、反転増幅器１２０−１及び帰還抵抗Ｒｆ１によって構成された電流−電圧変換回路と、コンパレータ１１８−１とから構成されている。同様に、前記並列接続された第２のセンサＴＦＴ１００−２用の検出回路は、反転増幅器１２０−２及び帰還抵抗Ｒｆ２によって構成された電流−電圧変換回路と、コンパレータ１１８−２とから構成されている。
【００９８】
このような液晶表示パネルとタッチパネル一体型の表示パネルにおいて、表示のみを行う際には、この検出回路１５３を有する判別手段の判定結果を無視する。これは、第１及び第２のセンサＴＦＴ１００−１，１００−２上に配置された液晶１０２−１，１０２−２の配光状態は、表示される画像情報に依存するものであり、表示パネル上に載置される指等の対象物情報とは関係がないからである。
【００９９】
そして、タッチパネルとして使用する際には、指等の対象物を検出するため、液晶の配光制御を行う。これは、例えば、スキャンドライバ１３０Ｓにより選択される表示画素用ＴＦＴ１５０の内、赤色カラーフィルタ１３８に対応する画素が明で、緑色カラーフィルタ１４０に対応する画素が暗となるような信号電圧をデータドライバ１３０Ｄより印加することにより行われる。なお、青色カラーフィルタ１５２に対応する画素は、いずれの明るさにしてもよい。
【０１００】
この検出回路１５３においても、反転増幅器１２０−１と帰還抵抗Ｒｆ−１から構成される第１の電流−電圧変換回路の出力電圧は、第１のコンパレータ１１８−１で所定の閾値電圧Ｖｔと比較されることで光電変換状態か非光電変換状態であるかを示す出力信号Ｖｏｕｔ１として出力され、反転増幅器１２０−２と帰還抵抗Ｒｆ−２から構成される第２の電流−電圧変換回路の出力電圧は、第２のコンパレータ１１８−２で前記所定の閾値電圧Ｖｔと比較されることで光電変換状態か非光電変換状態であるかを示す出力信号Ｖｏｕｔ２として出力される。従って、指２６が載置されていない状態と指２６が載置されている状態とは、図２に示す相違があり、図３に関する説明と同様に検出することができる。但し、この検出回路１５３においては、全ての第１のセンサＴＦＴ１００−１のソース電極は一つの配線Ｖｓ１を介して反転増幅器１２０−１に接続され、全ての第２のセンサＴＦＴ１００−２のソース電極は一つの配線Ｖｓ２を介して反転増幅器１２０−２接続されているため、反転増幅器１２０−１および反転増幅器１２０−２の出力電圧は、それぞれ、全ての第１のセンサＴＦＴ１００−１の合計の電流および全ての第２のセンサＴＦＴ１００−２の合計の電流に対応するものとなる。従って、両者の電圧値の相違が大きくなるため、判別がし易くなる。また、各センサＴＦＴ１０１、１０２が光電変換状態や素子特性のばらつきを吸収することが容易となる。
【０１０１】
本実施形態では、表示パネルの構成部材は、検出回路１５３を除いて、通常の液晶表示パネルの構成部材と殆ど共通であるので、殆ど工程を増やすことなく、タッチパネル一体化して製造することができる。
【０１０２】
また、この表示パネルは、センサＴＦＴ１００−１，１００−２やそれらを駆動する回路網が対向基板２０下に保護されているため、ＬＣＤ表面に樹脂シートセンサを貼り付けて実現する従来のタッチパネル付液晶表示パネルに比べて、耐摩耗性等の耐久性に優れるという利点がある。
【０１０３】
本実施形態において、光電変換素子としてａ−Ｓｉ  ＴＦＴで構成した第１及び第２のセンサＴＦＴ１００−１，１００−２の代わりに、前記第２及び第４実施形態のように、ダブルゲート型ａ−Ｓｉ  ＴＦＴで構成した第１及び第２のＤＧ型ＴＦＴセンサ１３４−１，１３４−２を採用することもできる。
【０１０４】
また、表示領域とタッチパネル領域とをほぼ同じ面積としタッチパネル領域に１つのタッチセンサを配置するようにしたが、タッチパネル領域に複数のタッチセンサを配置しても良い。その場合にも、各タッチセンサは図１０に示すように、検出回路の各反転増幅器１２０−１、１２０−２に、それぞれ、複数のセンサＴＦＴ１００−１または１００−２を接続すればよい。
【０１０５】
また、センサＴＦＴ１００−１，１００−２と表示画素用ＴＦＴ１５０とは、同じ構造を有していなくとも良い。
【０１０６】
［第６実施形態］
図９（Ｂ）は、本発明の第６実施形態に係る表示領域とタッチパネル領域が一体化された表示パネルの断面図を示す。なお、図の簡略化のため、２つの光電変換素子のみを図示する。また、前述の第５実施形態と同様の部分については、同じ参照番号を付すことで、その説明は省略する。
【０１０７】
本実施形態においては、ＴＦＴ基板１０上に形成したセンサＴＦＴ１００−１，１００−２及び表示画素用ＴＦＴ１５０を、透明樹脂でなる平坦化膜１５４で覆い、その上に透明な画素電極１０６を形成するようにしたものである。なおこの場合、平坦化膜１５４及び絶縁膜１４にコンタクトホール１５６を設けて、表示画素用ＴＦＴ１５０のソース電極及びドレイン電極１８と画素電極１０６との接続がなされている。
【０１０８】
このように平坦化膜１５４を形成することで、液晶１０２−１，１０２−２の配光乱れが低減されるので、センサ特性及び表示品位が向上する。
【０１０９】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【０１１０】
例えば、前記第３乃至第６実施形態では、センサＴＦＴ１００−１，１００−２をそれぞれ赤色カラーフィルタ１３８，緑色カラーフィルタ１４０の下に設置したが、どの色のカラーフィルタの下に設置しても良い。但し、反射光の漏れを防ぐ目的から、第１のセンサＴＦＴ１００−１と第２のセンサＴＦＴ１００−２とは互いに異なる色を選択することが必要である。
【０１１１】
また、前記第３乃至第６実施形態では、カラーフィルタを対向基板２０側に配置しているが、これらをＴＦＴ基板１０側に配置しても良い。
【０１１２】
更に、前記第５及び第６実施形態では、表示領域１２８の画素配列をストライプ配列としたが、デルタ配列等、他の配列にしても良い。
【０１１３】
また、前記第２及び第４実施形態では、ダブルゲート型の場合を説明したが、より多くのゲート電極を持つマルチゲート型ａ−Ｓｉ  ＴＦＴを採用することも可能である。
【０１１４】
更には、前記第１乃至第６実施形態では、光電変換素子をａ−Ｓｉ  ＴＦＴとしたが、ａ−Ｓｉ  ＴＦＴだけでなく、ポリシリコンＴＦＴ等の他のＴＦＴを光電変換素子として用いても良い。また、ＴＦＴ等のトランジスタに限らず、フォトダイオード等の他の光電変換素子であっても良い。
【０１１５】
更に、前記第１至第６実施形態では、ＴＮ型の液晶を用いているが垂直配向（ＶＡ）型としてもよく、またホモジニアス液晶を用いた水平配向型（ＨＡまたはＩＰＳ）等、他の型の液晶を用いても良い。但し、水平配向型とする場合は、周知の如く、共通電極は対向基板２０側に設けずに、ＴＦＴ基板１０側に設ける。
【０１１６】
また、前記第１乃至第６実施形態では、光電変換素子を、第１のセンサＴＦＴ１００−１又は第１のＤＧ型ＴＦＴセンサ１３４−１と第２のセンサＴＦＴ１００−２又は第２のＤＧ型ＴＦＴセンサ１３４−２との２種類としたが、３種類以上であっても構わない。
【０１１７】
更に、検出回路１１４は、図３に示した構成に限定されるものでないことは勿論である。
【０１１８】
また、下部偏光板１０８と上部偏光板１１０は、互いの偏光軸（透過軸）角を９０度ずらして配置したが、偏光軸を揃えて配置しても良い。その場合には、第２の光電変換素子は光電変換し、第１の光電変換素子は光電変換しない状態を、光電変換装置のＯＮ状態（対象物有りの状態）とすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】（Ａ）は本発明の光電変換装置の第１実施形態の構成例を示す図であり、（Ｂ）は指が上部偏光板上に接触された際の光の経路を説明するための図であり、（Ｃ）は強い外光が入射したときの光の経路を説明するための図である。
【図２】第１実施形態の光電変換装置の動作を纏めた動作表を示す図である。
【図３】センサＴＦＴの光電変換／非光電変換の判定を行う検出回路の回路図である。
【図４】第１実施形態における光電変換装置を複数個、一体的に組み込み形成した表示パネルを示す図である。
【図５】本発明の光電変換装置の第２実施形態の構成例を示す図である。
【図６】本発明の光電変換装置の第３実施形態の構成例を示す図である。
【図７】（Ａ）は第３実施形態において指が上部偏光板上に接触された際の光の経路を説明するための図であり、（Ｂ）は強い外光が入射したときの光の経路を説明するための図である。
【図８】本発明の光電変換装置の第４実施形態の構成例を示す図である。
【図９】（Ａ）は本発明の第５実施形態に係る表示領域とタッチパネル領域が一体化された表示パネルの断面図であり、（Ｂ）は本発明の第６実施形態に係る表示領域とタッチパネル領域が一体化された表示パネルの断面図である。
【図１０】一組のタッチセンサの回路構成を示す図である。
【図１１】従来のＴＦＴ型光電変換装置の光−電気特性を示す図である。
【図１２】従来のＴＦＴ型光電変換装置の構造を示す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０…ＴＦＴ基板、  １１…ＴＦＴ型光電変換素子、  １２…ゲート電極、  １４…絶縁膜、  １６…光電変換部、  １８…ソース電極及びドレイン電極、  ２０…対向基板、  ２２…バックライト、  ２４…バックライト光、  ２６…指、  ２８…反射光、  １００，１００−１，１００−２…センサＴＦＴ、  １０２−１，１０２−２…液晶、  １０４…共通電極、  １０６…画素電極、  １０８…下部偏光板、  １１０…上部偏光板、  １１２…外光、  １１２Ｒ…赤色成分、  １１２Ｇ…緑色成分、  １１４…検出回路、  １１６…電流−電圧変換回路、  １１８，１１８−１，１１８−２…コンパレータ、  １２０，１２０−１，１２０−２…反転増幅器、  １２２…タッチセンサ、  １２３…タッチパネル領域、  １２４…表示パネル、  １２６…ＴＦＴ基板、  １２８…表示領域、  １３０…表示用液晶ドライバ、  １３０Ｓ…スキャンドライバ、  １３０Ｄ…データドライバ、  １３２…センサドライバ、  １３４−１，１３４−２…ＤＧ型ＴＦＴセンサ、  １３６…上部ゲート電極、  １３８…赤色カラーフィルタ、  １４０…緑色カラーフィルタ、  １４２…ブラックマスク、  １４４…Ｒ光、  １４６…Ｇ光、  １４８…Ｒ反射光、  １５０…表示画素用ＴＦＴ、  １５２…青色カラーフィルタ、  １５４…平坦化膜、  １５６…コンタクトホール。
【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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