(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子形成面上に形成された第１導電型半導体領域と、
前記素子形成面上に形成された第２導電型半導体領域と、
前記第１導電型半導体領域と前記第２導電型半導体領域との間の素子形成面上に、これらの２つの半導体領域よりも不純物濃度が低く形成された中間半導体領域と、
前記第１導電型半導体領域と電気的に接続された第１電極と、
前記第２導電型半導体領域と電気的に接続された第２電極と、
前記素子形成面上の前記中間半導体領域に対向する領域に絶縁膜を介して形成された制御電極と
を備え、
前記第１電極またはこの第１電極と電気的に接続された電極、ならびに前記第２電極またはこの第２電極と電気的に接続された電極、のうちの少なくとも一方の電極が、前記中間半導体領域の少なくとも一部の領域を介して前記制御電極に対向して形成された対向領域を有する
ことを特徴とする受光素子。
【請求項２】
前記第１電極がアノード電極であると共に、前記第２電極がカソード電極であり、
前記カソード電極またはこのカソード電極と電気的に接続された電極が、前記対向領域を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の受光素子。
【請求項３】
前記中間半導体領域に、前記第２導電型半導体領域よりも不純物濃度が低くなるように第２導電型の不純物が注入されている
ことを特徴とする請求項２に記載の受光素子。
【請求項４】
前記制御電極に、負極性の電圧が印加される
ことを特徴とする請求項３に記載の受光素子。
【請求項５】
前記第１電極がアノード電極であると共に、前記第２電極がカソード電極であり、
前記アノード電極またはこのアノード電極と電気的に接続された電極が、前記対向領域を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の受光素子。
【請求項６】
前記中間半導体領域に、前記第１導電型半導体領域よりも不純物濃度が低くなるように第１導電型の不純物が注入されている
ことを特徴とする請求項５に記載の受光素子。
【請求項７】
前記制御電極に、正極性の電圧が印加される
ことを特徴とする請求項６に記載の受光素子。
【請求項８】
前記第１電極またはこの第１電極と電気的に接続された電極、ならびに前記第２電極またはこの第２電極と電気的に接続された電極が、それぞれ、前記対向領域を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の受光素子。
【請求項９】
前記中間半導体領域が、イントリンシック層（Ｉ層）である
ことを特徴とする請求項８に記載の受光素子。
【請求項１０】
前記制御電極が、前記第１導電型半導体領域、前記第２導電型半導体領域および前記中間半導体領域よりも下層に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の受光素子。
【請求項１１】
前記制御電極が、前記第１導電型半導体領域、前記第２導電型半導体領域および前記中間半導体領域よりも上層に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の受光素子。
【請求項１２】
前記少なくとも一方の電極における少なくとも前記対向領域の部分が、透明電極である
ことを特徴とする請求項１に記載の受光素子。
【請求項１３】
配列された複数の表示素子および受光素子を備えた表示装置であって、
前記受光素子は、
素子形成面上に形成された第１導電型半導体領域と、
前記素子形成面上に形成された第２導電型半導体領域と、
前記第１導電型半導体領域と前記第２導電型半導体領域との間の素子形成面上に、これらの２つの半導体領域よりも不純物濃度が低く形成された中間半導体領域と、
前記第１導電型半導体領域と電気的に接続された第１電極と、
前記第２導電型半導体領域と電気的に接続された第２電極と、
前記素子形成面上の前記中間半導体領域に対向する領域に絶縁膜を介して形成された制御電極と
を有し、
前記第１電極またはこの第１電極と電気的に接続された電極、ならびに前記第２電極またはこの第２電極と電気的に接続された電極、のうちの少なくとも一方の電極が、前記中間半導体領域の少なくとも一部の領域を介して前記制御電極に対向して形成された対向領域を有する
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御電極を含んで構成された受光素子およびそのような受光素子を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの表示装置において、表示画像の明るさやコントラストを検出して制御するためにフォトダイオードなどの受光素子が広く用いられている。このフォトダイオードは、上記したような表示装置において、ＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）などの駆動回路を有する表示素子と共に搭載されるようになっている。
【０００３】
このようなフォトダイオードの一種として、平面形状のＰＩＮ型フォトダイオードが知られている。このＰＩＮ型フォトダイオードは、透明基板面上に形成された多結晶シリコンからなるｐ型半導体領域およびｎ型半導体領域と、その間の透明基板面上に形成された多結晶シリコンからなるｉ型半導体（中間半導体）領域とを備えている。
【０００４】
例えば特許文献１には、ＰＩＮ型フォトダイオードにおいて、第３の電極（ゲート電極）を用いて閾値電圧を制御するようにしたものが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１９７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のようなゲート電極に印加する電圧（ゲート電圧）の値を制御することにより、閾値電圧ではなく、受光することにより生ずる光電流を制御することも可能になると考えられる。
【０００７】
とこ6ろが、この方法では、ゲート電圧が高くなりすぎると、ｐ型半導体領域と電気的に接続されたアノード電極や、ｎ型半導体領域と電気的に接続されたカソード電極の近傍での電界の大きさが過大となってしまうため、受光素子において急激に電流が流れ出すブレークダウン現象が発生しやすくなると考えられる。そしてこのようなブレークダウン現象が発生しやすいと、製造の際のばらつきによって不良品の割合が増えてしまうため、歩留りが低下してしまうことになる。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、製造の際の歩留りを向上させることが可能な受光素子およびそのような受光素子を備えた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】
【０００９】
本発明の受光素子は、素子形成面上に形成された第１導電型半導体領域と、素子形成面上に形成された第２導電型半導体領域と、第１導電型半導体領域と第２導電型半導体領域との間の素子形成面上に、これらの２つの半導体領域よりも不純物濃度が低く形成された中間半導体領域と、第１導電型半導体領域と電気的に接続された第１電極と、第２導電型半導体領域と電気的に接続された第２電極と、素子形成面上の中間半導体領域に対向する領域に絶縁膜を介して形成された制御電極とを備えたものである。また、上記第１電極またはこの第１電極と電気的に接続された電極、ならびに上記第２電極またはこの第２電極と電気的に接続された電極、のうちの少なくとも一方の電極が、中間半導体領域の少なくとも一部の領域を介して制御電極に対向して形成された対向領域を有している。
【００１０】
本発明の表示装置は、配列された複数の表示素子および上記受光素子を備えたものである。
【００１１】
本発明の受光素子および表示装置では、制御電極に電圧が印加されることにより、受光部としての中間半導体領域に光が照射された際に生ずる光電流の制御が可能となる。また、上記第１電極またはこの第１電極と電気的に接続された電極、ならびに上記第２電極またはこの第２電極と電気的に接続された電極、のうちの少なくとも一方の電極に、中間半導体領域の少なくとも一部の領域を介して制御電極に対向する対向領域が設けられていることにより、このような対向領域が設けられていない場合と比べ、中間半導体領域と第１導電型半導体領域または第２導電型半導体領域との間に生ずる電界が緩和され、ブレークダウン現象が発生しにくくなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の受光素子または表示装置によれば、第１電極またはこの第１電極と電気的に接続された電極、ならびに第２電極またはこの第２電極と電気的に接続された電極のうちの少なくとも一方の電極に、中間半導体領域の少なくとも一部の領域を介して制御電極に対向する対向領域を設けるようにしたので、このような対向領域が設けられていない場合と比べてブレークダウン現象を発生しにくくすることができ、製造の際の歩留りを向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態に係る受光素子（受光素子１）の平面構成を表したものであり、図２は、図１における受光素子１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構成を表したものである。
【００１５】
この受光素子１は、いわゆるＰＩＮ型フォトダイオードを有する光センサであり、ガラス基板１０と、その一面側に設けられた第１導電型半導体領域としてのｐ＋層１１と、このｐ＋領域１１と基板１０の同一面側に設けられた第２導電型半導体領域としてのｎ＋層１２と、これらｐ＋域１１およびｎ＋領域１２の間に設けられた中間半導体領域としての受光部１３とを備えている。ｐ＋層１１はコンタクト部２４１を介してアノード電極２１と電気的に接続され、ｎ＋層１２はコンタクト部２４２を介してカソード電極２２と電気的に接続されている。また、ガラス基板１０のｐ＋層１１、ｎ＋層１２および受光部１３と同一面側において、受光部１３に対向する領域には、Ｌ長Ｌ１およびＷ長Ｗ１であるゲート電極２３が形成されている。なお、ガラス基板１０およびゲート電極２３と、ｐ＋層１１、ｎ＋層１２および受光部１３との間には、ゲート絶縁膜１４が形成されており、ｐ＋層１１、ｎ＋層１２および受光部１３と、アノード電極２１およびカソード電極２２との間には、層間絶縁膜１５が形成されている。また、アノード電極２１は配線層２５１と電気的に接続され、カソード電極２２は配線層２５２と電気的に接続されている。
【００１６】
ガラス基板１０は、光透過性を有する透明基板である。なお、このガラス基板１０の代わりに、例えば、プラスチック、石英、酸化アルミニウムなどの透明（光透過性）材料を用いて基板を構成してもよい。
【００１７】
ゲート絶縁膜１４および層間絶縁膜１５は、例えば、酸窒化シリコン（ＳｉＮ）や酸化シリコン（ＳｉＯ）などの絶縁性材料により構成されている。これらは単独層を積層してもよいし、複数の材料を用いて混合層としてもよい。
【００１８】
ｐ＋層１１は、ゲート絶縁膜１４の上に受光部１３と接して形成されており、ｐ型不純物が高濃度に注入されたｐ型半導体により構成されている。ｐ型不純物は、例えば、ホウ素などである。このｐ型半導体は、例えば、結晶質半導体により構成されているのが好ましい。キャリヤの移動度を高くすることができるからである。結晶質半導体としては、多結晶シリコン（ポリシリコン）が挙げられる。多結晶シリコンによりなるｐ＋層１１は、例えば、非晶質シリコン（アモルファスシリコン）をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などにより製膜し、エキシマレーザなどのレーザ光を照射し、溶融固化することにより形成することができる。このため、後述する表示装置が受光素子１を搭載する場合、ＴＦＴなどの駆動回路と共に同一基板上に製造することができるので好ましい。
【００１９】
ｎ＋層１２は、ゲート絶縁膜１４の上に受光部１３と接して形成されており、ｎ型不純物が高濃度に注入されたｎ型半導体により構成されている。ｎ型不純物は、例えば、リンなどである。このｎ型半導体は、例えば、結晶質半導体により構成されているのが好ましい。ｐ型半導体の場合と同様に、キャリヤの移動度を高くすることができるからである。結晶質半導体としては、多結晶シリコンが挙げられる。多結晶シリコンによりなるｎ＋層１２は、例えば、ｐ＋層１１と同様の製造方法により形成することができるので好ましい。
【００２０】
受光部１３は、受光素子１の受光領域であり、ｐ＋層１１およびｎ＋層１２の間のゲート絶縁膜１４の上に、これらの層と接して形成されている。この受光部１３は、ｎ＋層１２よりも不純物（ｎ型不純物）濃度が低く（例えば、１×１０１７〜５×１０１８（ａｔｍ／ｃｍ２）程度）なるように形成された中間半導体領域（ｎ−層）である。この受光部１３は、非単結晶半導体層を含んでいてもよい。この非単結晶半導体層の材料としては、例えば非晶質シリコン、微結晶シリコンまたは多結晶シリコンが挙げられる。
【００２１】
なお、非結晶質半導体層の膜厚はなるべく大きいほうが好ましく、例えば、３０〜６０ｎｍ程度が望ましい。膜厚が小さい場合には受光部１３に生ずる光電流が減少する一方、膜厚が大きい場合には漏れ電流が増えてしまうからである。また、多結晶シリコンの結晶粒径は、５０ｎｍ〜１μｍ程度が望ましい。また、上記のようなレーザ照射を用いずに、ＣＶＤ法により形成された微結晶シリコンを用いる場合には、結晶粒径は、１０〜１００ｎｍ程度が望ましい。
【００２２】
アノード電極２１は、ｐ＋層１１と電気的に接続されており、導電性の材料により構成されている。
【００２３】
カソード電極２２は、ｎ＋層１２と電気的に接続されており、アノード電極２１と同様に導電性の材料により構成されている。また、このカソード電極２２には、受光部１３の少なくとも一部の領域を介してゲート電極２３に対向する（ゲート電極２３の一部と重なり合う）対向領域（オーバラップ領域）ｄ１２が設けられている。
【００２４】
ゲート電極２３は、ゲート絶縁膜１４を介して受光部１３に対向する領域に形成されている。このゲート電極２３は、電圧を印加することにより、受光部１３に光が照射された際に生ずる光電流の制御を可能とする制御電極として機能している。
【００２５】
次に、図１および図２に加えて図３〜図９を参照して、本実施の形態の受光素子１の作用および効果について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。
【００２６】
まず、図１〜図３を参照して、受光素子１の基本的な作用について説明する。
【００２７】
この受光素子１では、受光部１３に対して光が照射される（光が入射する）と、その光量に応じて受光部１３において光電流が発生し、ｐ＋層１１とｎ＋層１２との間に流れることにより、受光素子として機能する。また、このような光照射の際に、ｐ＋層１１とｎ＋層１２との間に負極性の電圧（逆バイアスの電圧）Ｖｐが印加されると共に、ゲート電極２３に対し、ｎ＋層１２の導電型（ｎ型）と同極性の電圧（負極性のゲート電圧Ｖｇ）が印加されていると、例えば図３（Ａ）に示したように、受光部１３に発生する光電流Ｉの絶対値が増加し、受光感度が向上する。また、このときの受光感度は、例えば図３（Ｂ）に示したように、ゲート電圧Ｖｇの大きさにおいて最適な範囲がある。
【００２８】
次に、図４〜図９を参照して、受光素子１の特徴的な作用および効果について、比較例と比較しつつ説明する。ここで、図４は、比較例に係る受光素子（受光素子１００）の平面構成を表したものであり、図５は、図４における受光素子１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面構成を表したものである。
【００２９】
この比較例に係る受光素子１００では、本実施の形態の受光素子１とは異なり、カソード電極１０２において、受光部１３の少なくとも一部の領域を介してゲート電極２３に対向する対向領域が設けられていない。すなわち、受光部１３の上方（バックチャネル側）には、電圧を印加することが可能な電極が設けられていない。
【００３０】
したがって、ゲート電極２３に負極性の電圧を印加した場合、例えば図６に示したように、バックチャネル側が負極側に際限なく持ち上げられることにより、ｎ−層である受光部１３において、図中の符号１３Ｐで示した領域のように、ｐ化される領域が大きくなる。これにより、受光部１３中のｐ化された領域１３Ｐとｎ＋層１２との間に生ずる電界が大きくなってトンネル電流が流れやすくなり、ブレークダウン現象が発生しやすくなってしまう。
【００３１】
これに対し、本実施の形態の受光素子１では、カソード電極２２において、受光部１３の少なくとも一部の領域を介してゲート電極２３に対向する対向領域ｄ１２が設けられている。したがって、ゲート電極２３に負極性の電圧を印加した場合、例えば図７に示したように、カソード電極２２における対向領域ｄ１２での印加電圧により、バックチャネル側が負極側に際限なく持ち上げられることがなくなり、図中の符号１３Ｐで示した領域のように、ｎ−層である受光部１３において、ｐ化される領域が抑えられる。これにより、受光部１３中のｐ化された領域１３Ｐとｎ＋層１２との間に生ずる電界が緩和され、例えば図８に示した符号Ｇ１１のように、比較例（符号Ｇ１０１）と比べ、ブレークダウン現象が発生しにくくなる。
【００３２】
以上のように本実施の形態では、アノード電極２１またはこのアノード電極２１と電気的に接続された電極、ならびにカソード電極２２またはこのカソード電極２２と電気的に接続された電極のうちの少なくとも一方の電極に、受光部１３の少なくとも一部の領域を介してゲート電極２３に対向する対向領域を設けるようにしたので、このような対向領域が設けられていない場合と比べてブレークダウン現象を発生しにくくすることができ、製造の際の歩留りを向上させることが可能となる。
【００３３】
具体的には、カソード電極２２に対向領域ｄ１２を設けるようにしたので、上記のような効果を得ることが可能となる。
【００３４】
また、受光部１３が、ｎ＋層１２よりも不純物（ｎ型不純物）濃度が低くなるように（ｎ−層として）形成されると共に、光照射の際に、ゲート電極２３に対し、負電位のゲート電圧Ｖｇが印加されるようにしたので、例えば図９に示したように、ゲート電極２３のＬ長Ｌ１を大きくした場合に、従来の場合（符号Ｇ１０２）にはＬ１＝１０μｍ程度で光電流が飽和してしまうのに対し、Ｌ長の増加に対して広い範囲（Ｌ１＝２００〜４００μｍ程度まで）で光電流を線型に増加させることが可能となり（符号Ｇ１２）、受光感度を向上させることも可能となる。これは、光が照射されたときに、中間半導体領域としての受光部１３において、受光素子１の厚み方向に沿ってｐ−ｉ−ｎ型の構造となることにより、空乏層内で発生した電子−正孔対が即座に分離され、再結合中心に電子−正孔対がトラップされる確率が低くなり、受光部１３のＬ長の増大分が光電流に寄与するようになる（光電流が発生しやすくなる）ためである。また、例えば図１０に示したように、Ｌ長Ｌ１を増加させた場合でも、ゲート電極２３とｐ＋層１１またはｎ＋層１２との間のオーバラップ領域である寄生容量発生領域１１Ｃ，１２Ｃは増加しないため、受光素子１の形状の自由度も向上する。なお、この場合には例えば図１１に示したように、受光部１３における不純物濃度は、２×１０１８（ａｔｍ／ｃｍ２）以下程度であるのが望ましい。これ以上の不純濃度となると、ゲート電圧Ｖｇを印加したときの耐圧（降伏電圧）が急激に低下してしまうからである。
【００３５】
以下、本発明の変形例をいくつか挙げて説明する。なお、上記実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３６】
［変形例１］
図１２は、変形例１に係る受光素子（受光素子１Ａ）の断面構成を表したものである。この受光素子１Ａでは、上記実施の形態におけるカソード電極２２の代わりに、対向領域ｄ１２を有しないカソード電極２２Ａが設けられていると共に、アノード電極２１Ａにおいて、受光部１３の少なくとも一部の領域を介してゲート電極２３に対向する対向領域ｄ１１が設けられている。また、受光部１３が、ｐ＋層１１よりも不純物（ｐ型不純物）濃度が低くなるように（ｐ−層として）形成されると共に、光照射の際に、ゲート電極２３に対し、正電位のゲート電圧Ｖｇが印加されるようになっている。
【００３７】
このような構成により本変形例の受光素子１Ａにおいても、上記実施の形態と同様に、ゲート電極２３に正極性の電圧を印加した場合に、アノード電極２１Ａにおける対向領域ｄ１１での印加電圧により、バックチャネル側が正極側に際限なく持ち上げられることがなくなり、ｐ−層である受光部１３において、ｎ化される領域が抑えられる。これにより、受光部１３とｐ＋層１１との間に生ずる電界が緩和され、ブレークダウン現象が発生しにくくなる。よって、本変形例においても、製造の際の歩留りを向上させることが可能となる。
【００３８】
また、受光部１３が、ｐ＋層１１よりも不純物（ｐ型不純物）濃度が低くなるように（ｐ−層として）形成されると共に、光照射の際に、ゲート電極２３に対し、正電位のゲート電圧Ｖｇが印加されるため、上記実施の形態と同様に、ゲート電極２３のＬ長Ｌ１を大きくした場合に、Ｌ長の増加に対して広い範囲で光電流を線型に増加させることが可能となり、受光感度を向上させることも可能となる。
【００３９】
［変形例２］
図１３は、変形例２に係る受光素子（受光素子１Ｂ）の断面構成を表したものである。この受光素子１Ｂでは、アノード電極２１Ａにおいて、受光部１３の少なくとも一部の領域を介してゲート電極２３に対向する対向領域ｄ１１が設けられていると共に、カソード電極２２において、受光部１３の少なくとも一部の領域を介してゲート電極２３に対向する対向領域ｄ１２が設けられている。また、受光部１３が、イントリンシック層（Ｉ層）となっている。
【００４０】
このような構成により本変形例の受光素子１Ｂでは、上記実施の形態および上記変形例１と同様の作用により、ブレークダウン現象を発生しにくくし、製造の際の歩留りを向上させることが可能となる。
【００４１】
［変形例３〜５］
図１４〜図１６は、変形例３〜５に係る受光素子（受光素子１Ｃ〜１Ｅ）の断面構成を表したものである。上記実施の形態および変形例１，２においては、ゲート電極２３が、ｐ＋層１１、ｎ＋層１２および受光部１３よりも下層に形成されているボトムゲート型の受光素子について説明したが、これら受光素子１Ｃ〜１Ｅは、ゲート電極２３Ｃが、ｐ＋層１１、ｎ＋層１２および受光部１３よりも上層に形成されているトップゲート型の受光素子である。なお、これら受光素子１Ｃ〜１Ｅでは、層間絶縁膜１６０〜１６２、ゲート絶縁膜１４Ｃが形成されている。
【００４２】
受光素子１Ｃでは、カソード電極２２Ｃとコンタクト部２４４を介して電気的に接続された電極２６２において、受光部１３の少なくとも一部の領域を介してゲート電極２３に対向する対向領域ｄ２２が設けられている。また、受光素子１Ｄでは、アノード電極２１Ｄとコンタクト部２４３を介して電気的に接続された電極２６１において、受光部１３の少なくとも一部の領域を介してゲート電極２３に対向する対向領域ｄ２１が設けられている。また、受光素子１Ｅでは、カソード電極２２Ｃとコンタクト部２４４を介して電気的に接続された電極２６２において、受光部１３の少なくとも一部の領域を介してゲート電極２３に対向する対向領域ｄ２２が設けられていると共に、アノード電極２１Ｄとコンタクト部２４３を介して電気的に接続された電極２６１において、受光部１３の少なくとも一部の領域を介してゲート電極２３に対向する対向領域ｄ２１が設けられている。
【００４３】
このような構成により変形例３〜５に係る受光素子１Ｃ〜１Ｅにおいても、上記実施の形態および上記変形例１，２と同様の作用により、ブレークダウン現象を発生しにくくし、製造の際の歩留りを向上させることが可能となる。
【００４４】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００４５】
例えば、上記実施の形態で説明した、カソード電極またはこのカソード電極と電気的に接続された電極、ならびにアノード電極またはこのアノード電極と電気的に接続された電極、のうちの少なくとも一方の電極における、少なくとも対向領域（対向領域ｄ１１，ｄ１２，ｄ２１，ｄ２２）の部分は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide；酸化インジウムスズ））などの透明材料により構成された透明電極であるのが好ましい。そのように構成した場合、受光部に対する光の入射効率が向上するため、受光感度をより向上させることが可能となる。
【００４６】
また、本発明は、可視光における効果に限定されるものではなく、不可視光（例えば、Ｘ線、電子線、紫外光、赤外光）においても効果を奏するものである。特に、半導体層のバンドギャップ近傍の光に対して本発明を用いれば、効果的な受光素子を構成することが可能となる。
【００４７】
また、本発明では、主にシリコン薄膜を半導体層として用いているが、電界により制御可能な半導体材料であればなんでも良く、他にも例えば、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、Ｓｅ、有機半導体膜、酸化物半導体膜などを用いることが可能である。
【００４８】
また、本発明の受光素子は、例えば図１７〜図２０に示した液晶表示装置４や有機ＥＬ表示装置５のように、表示素子および受光素子を備えた表示装置に適用することが可能であり、これにより外部からの環境光や表示部４８等からの表示光を受光することが可能となり、表示データやバックライトの光量等を制御したり、タッチパネル機能や指紋入力機能、スキャナ機能などを有する多機能ディスプレイとして機能させることが可能となる。具体的には、図１７に示した液晶表示装置４には、上記実施の形態等で説明した受光素子１等と、ソース電極３Ｎ２１、ドレイン電極３Ｎ２２、ゲート電極３Ｎ２３１，３Ｎ２３２、チャネル層３Ｎ１３１，３Ｎ１３２、ｎ＋層３Ｎ１２およびＬＤＤ（Lightly Doped Drain）層３Ｎ１４を有するＮ型ＴＦＴ３Ｎと、ソース電極３Ｐ２２、ドレイン電極３Ｐ２１、ゲート電極３Ｐ２３、チャネル層３Ｐ１３およびｐ＋層３Ｐ１１を有するＰ型ＴＦＴ３Ｐと、平坦化膜４１と、画素電極４２１と、共通電極４２２と、液晶層４３と、スペーサ４４と、オーバーコート層４５と、ブラックマトリクス層４６と、カラーフィルタ層４７と、ガラス基板４０とを備えている。また、表示部４８内の各画素４９には、例えば図１８に示したように、データラインＤＬ、ゲートラインＧＬ１〜ＧＬ３、電源ラインＶＤＤ、接地ラインＧＮＤ、共通ラインＣＯＭ、リードラインＲＬ、液晶素子ＬＣ、受光素子１、画素選択用ＴＦＴ素子ＳＷ１，ＳＷ３、容量素子Ｃ１およびソースフォロワ素子ＳＦを有する画素回路が形成されている。また、図１９に示した有機ＥＬ表示装置５には、上記実施の形態等で説明した受光素子１等と、Ｎ型ＴＦＴ３Ｎと、Ｐ型ＴＦＴ３Ｐと、平坦化膜５１と、アノード電極５２１と、カソード電極５２２と、発光層５３と、樹脂層５４と、オーバーコート層５５と、ブラックマトリクス層５６と、カラーフィルタ層５７と、ガラス基板５０とを備えている。なお、受光素子１等は、各画素４９内に設ける場合には限られず、例えば図２０に示した液晶表示装置４Ａのように、表示部４８の外縁部に設けるようにしてもよい。
【００４９】
また、上記実施の形態等で説明した構成等を組み合わせるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る受光素子の構成を表す平面図である。
【図２】図１に示した受光素子の構成を表す断面図である。
【図３】図１に示した受光素子の基本的な作用を説明するための特性図である。
【図４】比較例に係る受光素子の構成を表す平面図である。
【図５】図４に示した比較例に係る受光素子の構成を表す断面図である。
【図６】図４に示した比較例に係る受光素子の作用を説明するための断面図である。
【図７】図１に示したる受光素子の特徴的な作用を説明するための断面図である。
【図８】図１および図４に示した受光素子におけるゲート電圧と光電流との関係を表す特性図である。
【図９】図１および図４に示した受光素子におけるゲート電極のＬ長と光電流との関係を表す特性図である。
【図１０】受光素子における寄生容量発生領域と光電流との関係を説明するための平面図である。
【図１１】図１に示した受光素子における受光部の不純物濃度と降伏電圧との関係を表す特性図である。
【図１２】本発明の変形例１に係る受光素子の構成を表す断面図である。
【図１３】本発明の変形例２に係る受光素子の構成を表す断面図である。
【図１４】本発明の変形例３に係る受光素子の構成を表す断面図である。
【図１５】本発明の変形例４に係る受光素子の構成を表す断面図である。
【図１６】本発明の変形例５に係る受光素子の構成を表す断面図である。
【図１７】図１に示した受光素子を備えた液晶表示装置の一例を表す断面図である。
【図１８】図１７に示した液晶表示装置における画素回路の一例を表す平面図および回路図である。
【図１９】図１に示した受光素子を備えた有機ＥＬ表示装置の一例を表す断面図である。
【図２０】図１に示した受光素子を備えた液晶表示装置の他の例を表す平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１Ａ〜１Ｅ…受光素子、１０…ガラス基板、１１…ｐ＋層、１２…ｎ＋層、１１Ｃ，１２Ｃ…寄生容量発生領域、１３…受光部、１３Ｐ…ｐ化領域、１４，１４Ｃ…ゲート絶縁膜、１５，１６０〜１６２…層間絶縁膜、２１，２１Ａ，２１Ｄ…アノード電極、２２，２２Ａ，２２Ｃ…カソード電極、２３，２３Ｃ…ゲート電極、２４１〜２４４…コンタクト部、２５１，２５２…配線層、２６１，２６２…電極、３Ｎ…Ｎ型ＴＦＴ、３Ｐ…Ｐ型ＴＦＴ、４，４Ａ…液晶表示装置、４０…ガラス基板、４１…平坦化膜、４２１…画素電極、４２２…共通電極、４３…液晶層、４４…スペーサ、４５…オーバーコート層、４６…ブラックマトリクス層、４７…カラーフィルタ層、４８…表示部、４９…画素、５…有機ＥＬ表示装置、５０…ガラス基板、５１…平坦化膜、５２１…アノード電極、５２２…カソード電極、５３…発光層、５４…樹脂層、５５…オーバーコート層、５６…ブラックマトリクス層、５７…カラーフィルタ層、Ｌ１…ゲート電極のＬ長、Ｗ１…ゲート電極のＷ長、ｄ１１，ｄ１２，ｄ２１，ｄ２２…オーバラップ領域（対向領域）。
【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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