(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の層と第２の層を同一平面に有する第１の基板と、
前記基板と重なるように設けられた画素と、を有し、
前記画素は、発光素子、光電変換素子を第２の基板上に有し、
前記第２の層は柱状であり、前記第１の層は前記第２の層の側面に接しており、
前記第１の層は、光吸収層を有し、
前記第２の層は、光透過層を有し、
前記第１基板と前記第２の基板上の画素間に、前記第２の層と同じ屈折率を有するスペーサが設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
第１の層と第２の層を同一平面に有する第１の基板と、
前記基板と重なるように設けられた画素と、を有し、
前記画素は、発光素子、光電変換素子を第２の基板上に有し、
前記第２の層は柱状であり、前記第１の層は前記第２の層の側面に接しており、
前記第１の層は、光吸収層を有し、
前記第２の層は、ガラスファイバであり、
前記第１基板と前記第２の基板上の画素間に、前記第２の層と同じ屈折率を有するスペーサが設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
第１の層と第２の層を同一平面に有する第１の基板と、
前記基板と重なるように設けられた画素と、を有し、
前記画素は、発光素子、光電変換素子を第２の基板上に有し、
前記第２の層は柱状であり、前記第１の層は前記第２の層の側面に接しており、
前記第１の層は、光吸収層を有し、
前記第２の層は、コア部及びクラッド部を有し、
前記第１基板と前記第２の基板上の画素間に、前記第２の層と同じ屈折率を有するスペーサが設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第２の層は円柱状であることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イメージセンサ機能を有するエリアセンサに関する。より詳細にはＥＬ素子を光源として利用し、マトリクス状に配置されたフォトダイオードと複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とによって構成されるエリアセンサおよびエリアセンサを備えた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコン等の情報機器が広く普及し、様々な情報を電子情報としてパソコンなどに読み込みたいという要求が高くなっている。そのため、従来の銀塩カメラに代わる手段としてデジタルスチルカメラが注目され、また紙などに印刷されたものを読み取るための手段としてスキャナが大きく注目されている。
【０００３】
デジタルスチルカメラでは、イメージセンサ部の画素が２次元に配列されたエリアセンサが用いられている。スキャナやコピー機などでは、イメージセンサ部の画素が１次元に配列されたラインセンサが用いられている。
【０００４】
スキャナは、一般的に、読み取り方式によって、（１）シートフィード型、（２）フラットベッド型、（３）ペン型（ハンディ型）の３つに大まかに分類できる。（１）シートフィード型は、スキャナのイメージセンサ部を固定し、原稿を紙送りで移動させて読み取る方式である。（２）フラットベッド型は、原稿をガラスの上に固定し、ガラスの下でイメージセンサ部を移動させて読み取る方式である。（３）ペン型は、イメージセンサ部を原稿の上で使用者が移動させて読み取る方式である。このように、スキャナでは、ラインセンサが用いられることが多い。
【０００５】
以上の３つのタイプのスキャナでは、用いられる光学系はほぼ決まっている。（２）フラットベッド型のスキャナでは、精密に画像を読み取るため、縮小型光学系を採用する事が多い。なお縮小型光学系で用いるレンズは、焦点距離が長くなってしまう。その結果、被写体とイメージセンサ部の距離が長くなり、装置が大型化してしまう。
【０００６】
（１）シートフィード型や（３）ペン型（ハンディ型）では、装置を小型化する必要がある。そのため、光学系もそれに見合った小型のものが採用される。つまり、密着型光学系が採用されることが多い。密着型光学系は、イメージセンサと被写体の間に、ロッドレンズアレイを配置する。ロッドレンズアレイは、分布屈折率型の棒状のレンズを複数本束ねたものである。また該ロッドレンズアレイは、１対１で結像し、被写体とイメージセンサ部の距離は、縮小型光学系よりも短くなる。
【０００７】
イメージセンサ素子としては、ＣＣＤ型や単結晶ＣＭＯＳ型のセンサが多く使用されている。これらの素子を用いて、密着型光学系を採用したときのスキャナの断面図を図４０に示す。ＣＣＤ型(ＣＭＯＳ型)のイメージセンサ10001の上には、ロッドレンズアレイなどの光学系10002が配置されている。これは、原稿（被写体）上の画像がイメージセンサ10001上に映し出されるようにするために用いられる。像の関係は、等倍系である。光源10003は、被写体10004に光を照射できるような位置に配置されている。用いられる光源としては、ＬＥＤや蛍光灯などが多く用いられる。そして、最上部にガラス10005が配置され、ガラス10005の上に被写体10004が配置される。なお図４に示すスキャナの動作については以下の通りである。まず、光源10003を出た光は、ガラス10005を通って原稿に入射する。そしてその光は被写体10004で反射され、ガラス10005を通って、光学系10002に入射する。光学系10002に入射した光は、次いで、イメージセンサ10001に入射し、そこで光電変換される。そして、電気に変換された信号は、外部に読み出される。そしてイメージセンサ10001で一列分の信号を読み取ったら、スキャナ10006を移動して、再び同様の動作を繰り返す。
【０００８】
なお図４に示すスキャナは、ラインセンサであるが、該ラインセンサで２次元の被写体を読み取る場合には、センサ、あるいは、被写体のどちらか一方を動かす必要がある。そのため装置が大きくなったり、読み取り速度が遅くなったり、機械的強度が弱くなったりしてしまう。そこで、画素を２次元に配列した密着型のエリアセンサが研究されている。被写体に光を当てるために、基板は光を通す必要がある。そのため基板は、透明なものであることが必要であり、例えば、ガラスのように透明であることが必要になる。エリアセンサでは、画素が２次元に配列されているため、読み取り時に動かす必要がない。このような密着型エリアセンサは、テレビジョン学会技術報告：1993.3.4：p25：アモルファスシリコン２次元イメージセンサとその応用、Jpn.J.Applｉ.Phys.Vol.32(1993) pp458-461：Two-Dｉmensｉonal Contact-Type Image Sensor Usｉng Amorphous Sｉlｉcon
Photo-Transｉstorなどに発表されている。
【０００９】
次いで、イメージセンサ素子を用いて、被写体をカラーで読み取る場合について述べる。カラーの画像を読み込みたい場合は、特別な手法（方式）を用いる必要がある。その手法（方式）としては、大きく分けて、（ａ）光源切り替え方式、（ｂ）フィルタ切り替え方式、（ｃ）カラーイメージセンサを使う方式の３つがある。（ａ）光源切り替え方式は、３色の光源（蛍光灯、ＬＥＤなど）を順次点滅し、モノクロイメージセンサで原稿の画像情報を順次読み取り、赤、緑、青の信号出力を得るというものである。（ｂ）フィルタ切り替え方式は、白色光源とモノクロイメージセンサの間に赤、緑、青のカラーフィルタを設けて、該フィルタを切り替えて、順次読み取りを行い、赤、緑、青の信号出力を得るというものである。（ｃ）カラーイメージセンサ方式は３ラインのイメージセンサとカラーフィルタを１パッケージに組み込んだカラーイメージセンサであり、色分解と読み取りを同時に行うというものである。
【００１０】
次いで、光電変換などを行うセンサ部について述べる。通常は、センサ部にPN型のフォトダイオードが設けられて、該フォトダイオードを用いて、光を電気に変換する。より詳しくは、被写体の情報を画像信号に変換する。その他には、PIN型のダイオード、アバランシェ型ダイオード、npn埋め込み型ダイオード、ショットキー型ダイオード、フォトトランジスタなどがある。その他には、X線用にフォトコンダクタや、赤外線用のセンサなどもある。これらの光電変換素子については、固体撮像素子の基礎ー電子の目のしくみ：安藤隆男、菰淵寛仁著：日本理工出版界に述べられている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、イメージセンサ機能を有するエリアセンサに関するもので、より詳細にはＥＬ素子を光源として利用し、マトリクス状に配置されたフォトダイオードと複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とによって構成されるエリアセンサおよびエリアセンサを備えた表示装置に関するものである。本発明で用いる表示装置（エリアセンサ）は、画像表示機能と画像読み取り機能を一体化したものであり、各画素には、ＥＬ発光部（ＥＬ発光素子、ＲＧＢの合計３個）とイメージセンサ素子（１個）がある。イメージセンサ機能とは、画面に被写体を密着させて、センシングを行い、被写体の情報を読み取る機能である。この場合には、ＥＬ素子をイメージセンサ用の照明として用いる。つまり、始めに画素にマトリクス状に設けられたＥＬ素子を発光させ、ＥＬ素子から発せられた光を被写体に照射させる。そして、その反射した光がフォトダイオードに照射されることによって、被写体の情報を読み取る仕組みになっている。なおカラーの被写体の場合には、３回センシングを行って画像の情報を読み取る。また本発明で用いる表示装置は、ＥＬ発光部を発光させて、画像を表示する表示機能を有しており、表示機能を機能させる場合には、イメージセンサ機能は停止している。
【００１２】
ここで、光の屈折について説明する。光の屈折は、図２５に示すように入射光の角度（入射角）とその媒質の屈折率により決まる。さらに、この関係は以下の数１（式（１）、スネルの法則）に従う。屈折率がｎ1である媒質８０１においてθ1の角度で入射した光（入射光）が、屈折率がｎ2である媒質８０２に出射するとき、以下の数１（式（１））を満たすような角度θ2の光（屈折光）となる。
【００１３】
【数１】
ｎ1*ｓｉｎθ1＝ｎ2*ｓｉｎθ2・・・（１）
【００１４】
屈折光または透過光の角度θ2が９０°となるような入射角θ1を臨界角とよぶ。また、媒質８０２に対する入射角θ1が臨界角よりも大きくなるときに、入射光は全反射する。つまり、光が媒質８０１に閉じ込められることになる。
【００１５】
さらに、エネルギーの反射率（Ｒ）及び透過率（Ｔ）は、以下に示す数２、数３（式（２）、式（３）、フレネルの法則）が成り立つ。
【００１６】
【数２】
0004954404.tif 000002
【００１７】
【数３】
Ｔ＝１−Ｒ
【００１８】
ここで、ＥＬ素子とイメージセンサ素子を一画素とし、該画素をマトリクス状に基板上（一例としてここではガラス基板とする）に設けた表示装置（エリアセンサ）における被写体とセンサ部との関係について述べる。
【００１９】
まず、画素１０２がマトリクス状に設けられたガラス基板８０３と被写体８０４とが完全に密着している場合について説明する（図２６）。完全に密着している場合とは、ガラス基板８０３と被写体８０４との間に完全に空気が無い状態のことである。図２６において、矢印は光の進行方向を表しており、また画素１０２、ＥＬ素子部１０３およびフォトダイオード部１０４は図２に示すものを概略化したものであるので説明は省略する。また画素１０２は、マトリクス状に設けられているが、図２６ではその一部を表している。図２７、図２８においても同様である。
【００２０】
ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、被写体８０４に向けてあらゆる方向に拡散して、被写体８０４に照射される。画素１０２は、ガラス基板８０３上にマトリクス状に設けられており、ＥＬ素子部１０３から発せられる光は被写体８０４にほぼ均一に照射される。よって、ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、被写体８０４の反射率に応じて反射される。そしてガラス基板８０３を介して、フォトダイオード部１０４に照射される光は、すべて被写体８０４からの反射光となる。
【００２１】
つまり、被写体８０４とセンサ部（フォトダイオード部１０４）が完全に密着している場合（図２６）においては、ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、被写体８０４に反射し、その反射光がフォトダイオード部１０４に照射されることにより、被写体８０４の情報をよみとるという仕組みになっている。すなわち、ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、ガラス基板８０３を通って、被写体８０４に照射され、また、フォトダイオード部１０４に照射される光はすべて被写体８０４からの反射光であることが分かる。
【００２２】
次に、ガラス基板８０３と被写体８０４の間の一部に空気８０５が存在する場合について説明する（図２７）。ＥＬ素子部１０３から発せられた光はあらゆる方向に拡散して照射される。このとき、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、ガラス基板８０３に入射して空気８０５との界面に到達したとき、屈折して屈折光として被写体８０４に照射する場合と、反射して反射光としてフォトダイオード部１０４に照射する場合がある。本明細書中では、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、ガラス基板８０３と空気８０５との界面において、全反射してしまう光、すなわちガラス基板８０３に閉じこめられてしまう光をノイズ光とよぶ。本来ならば、ＥＬ素子部１０３から発せられた光は被写体８０４に照射され、そして被写体８０４において反射し、反射光としてフォトダイオード部１０４に照射されるべきである。しかし、ＥＬ素子部１０３から発せられ、基板８０３と空気８０５の界面において全反射した光（ノイズ光）は、被写体８０４に照射されることなく、そのままフォトダイオード部１０４に照射されてしまう。このようなノイズ光は被写体８０４の情報をぼやけて読み取る原因となる。
【００２３】
ここで、光の屈折の関係をスネルの法則（数１、式（１））を参考にして考える。ここでは、一例として基板をガラス基板としているので、ガラス基板の屈折率（ｎ＝１．５２）と、空気の屈折率（ｎ＝１．０）を参考にする。また、ノイズ光を発生させないためには、θ4＝９０°であればよいので、これらの値をスネルの法則（数１、式（１））に代入する。そうすると、数４（式（４））のような値が算出される。
【００２４】
【数４】
θ3＝４１．１・・・（４）
【００２５】
すなわち、ガラス基板８０３と被写体８０４との間に空気８０５が存在する場合には、ＥＬ素子部１０３から発せられた光がガラス基板８０３と空気８０５との界面に到達したときに、その入射角が４１．１°以上の場合に全反射するということである。また、図３９および数４（式（４））を参考にすると入射角が３５°以上４１．１°以下の場合において反射率が上昇しており、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、ガラス基板８０３と空気８０５との界面において、反射する光が急増する。すなわち、入射角が３５°以上４１．１°以下の場合においては、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、ガラス基板８０３と空気８０５との界面において、すべて反射する場合と、屈折する場合とが存在する。また図３９より、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、ガラス基板８０３と空気８０５との界面において、入射角が３５°以下の場合においては、ほとんど反射せず、屈折して光が外に出ることが分かる。
【００２６】
次にガラス基板８０３と被写体８０４とが完全に離れている場合について説明する（図２８）。この場合は、ガラス基板８０３と被写体８０４との間に完全に空気８０５が存在する場合である。ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、被写体８０７に向けてあらゆる方向に拡散して、被写体８０４に照射される。そしてＥＬ素子部１０３から発せられた光は、ガラス基板８０３と空気８０５との界面に到達したときに、入射角に応じて、反射光か、屈折光かのどちらかとなる。
【００２７】
上述のように、図３９および数４（式（４））を参考にすると、ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、入射角が４１．１°以上の場合は全反射し、入射角が３５°以上４１．１°未満の場合は反射する光と、屈折する光とに分類される。入射角が３５°以下の場合はほとんどの光が、屈折光として被写体に照射されるが、図３９に示すように、反射する光も少し存在する。もちろん、全反射する光はノイズ光としてフォトダイオード部１０４に照射されるが、ＥＬ素子部１０３から発せられる光は、あらゆる方向に拡散して照射され、かつ、ＥＬ素子部１０３から発せられる光は、ある角度以上の入射角のみが全反射するため、フォトダイオード部１０４には均一にノイズ光が照射されるということが分かる。
【００２８】
また、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、ガラス基板８０３と空気８０５との界面で屈折光としてガラス基板８０３の外に出た場合は、被写体８０４に照射される。そして被写体８０４の反射率に応じて光が反射され、その反射光がフォトダイオード部１０４に照射される。すなわちこの場合においては、フォトダイオード部１０４に照射される光は、被写体８０４で反射した反射光と、それぞれのフォトダイオード部１０４に均一に照射されるノイズ光となる。
【００２９】
上述したように、ガラス基板８０３と被写体８０４との間の一部に空気８０５がある場合（図２７）、またガラス基板８０３と被写体８０４との間が完全に離れている場合（図２８）は、ガラス基板８０３と空気８０５との界面において全反射する光がノイズ光として存在する。ノイズ光は被写体８０４の情報をぼやけてよみとってしまう原因となっている。本発明では、ガラス基板８０３と被写体８０４とが完全に密着している場合、ガラス基板８０３と被写体８０４との間の一部に空気８０５が存在する場合、ガラス基板８０３と被写体８０４とが完全に離れている場合のいずれにおいても、被写体８０４の情報が正確によみとれるようにすることを課題とする。また被写体８０４に凹凸があっても、被写体８０４の情報を正確に読み取れるようにすることを可能とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ＥＬ素子部１０３と被写体８０４との間に、ガラスファイバプレート、または光ファイバプレートを設け、ノイズ光を光吸収層により吸収させることによって、上記課題を解決する。
【００３１】
本発明では、それぞれ光吸収層で覆った複数のガラスファイバを軸が平行になるように束ねる。なお本明細書で用いられるガラスファイバとは、細い線状のガラス線、またはガラス棒とよばれるものを使用する。このような複数のガラスファイバを束ね、その軸と垂直方向にプレート状にスライスする。そのスライスしたものを、本明細書中ではガラスファイバプレートとよぶ（図２９）。なお図２９では、ガラスファイバ８２１の断面は円状となっているが、本発明ではこれに限らず、断面は楕円状でもよいし、多角形状でもよいが、図３０に示すように、軸と平行方向の断面が四角形であることが望ましい。
【００３２】
また、それぞれ光吸収層で覆った複数のガラスファイバを用いたガラスファイバプレート以外に、複数のガラスファイバを軸が平行になるように束ね、その軸を垂直方向にプレート状にスライスしたものを用いてもよい。この場合には、ガラスファイバとガラスファイバの間に光吸収層を設ける。
【００３３】
そして本発明では、このようなガラスファイバプレートをセンサ部と被写体の間に設ける。図３０は、ＥＬ素子部１０３およびフォトダイオード部１０４を有する画素１０２が、マトリクス状に一つの基板上に設けられた一部を示しており、ＥＬ素子部１０３から光吸収層８２２で覆われた複数のガラスファイバ８２１に光が照射される様子を表した図である。図３０において、画素１０２、ＥＬ素子部１０３およびフォトダイオード部１０４は図２に示すものと同じであるので説明は省略する。θ7、θ8およびθ9はガラスファイバ８２１と空気８２５との界面においての入射角を示しており、θmax1はガラスファイバ８２１と空気８２５との界面においての臨界角を示している。また矢印は光の進行方向を示している。
【００３４】
図３０から、ＥＬ素子部１０３から発せられた光の進行方向が光吸収層８２２の場合は、光が吸収されていることが分かる。それ以外の光は、ガラスファイバ８２１と空気８２５との界面において、入射角がθ10（ただしθ10＜θmax1）の場合は、屈折して屈折光８２６として出射する。ガラスファイバ８２１と空気８２５との界面において、入射角がθ9（ただしθ9＜θmax1）の場合はガラスファイバ８２１と空気８２５の界面で全反射し、反射光８２７として再び光吸収層８２２に吸収される。もしくは、ガラスファイバ８２１と空気８２５との界面において、入射角がθ8（ただしθ8＜θmax1）場合は、ガラスファイバ８２１と空気８２５の界面で全反射し、反射光８２８としてフォトダイオード部１０４に照射される。
【００３５】
ここで、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、ガラスファイバ８２１と空気８２５の界面において反射され、その反射光８２８がフォトダイオード部１０４に照射されないようにしたい。なぜなら、反射光８２８のような光がフォトダイオード部１０４に照射されることが、被写体８２４の情報を正確に読み取ることが出来ない原因であるからである。
【００３６】
つまり、被写体８２４がガラスファイバ８２１に完全に密着している場合、被写体８２４とガラスファイバ８２１との間の一部に空気８２５が存在する場合、被写体８２４とガラスファイバ８２１とが完全に離れている場合のいずれの場合にも被写体８２４の情報を完全に読み取ることができるようにしたい。すなわち、ガラスファイバ８２１と空気８２５との界面で全反射し、その反射光がフォトダイオード部１０４に照射されないようにすればよい。この場合、そのための条件式を、１本のガラスファイバ８２１の長さ（Ｂ）と断面の直径（Ａ）とガラスの屈折率から算出できる。
【００３７】
さらに、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、ガラスファイバ８２１と空気８２５の界面で全反射しないようにしたい。また全反射したとしても、その反射光が、光吸収層８２２に吸収されればよい。以上の状況をふまえると、ガラスファイバ８２１の断面の直径（Ａ）の半分と、ガラスファイバ８２１の長さ（Ｂ）から以下の式（５）を導き出せる。
【００３８】
【数５】
ｔａｎθmax1＝Ａ／２Ｂ・・・（５）
【００３９】
ガラスファイバ８２１の断面の直径（Ａ）の半分と、ガラスファイバ８２１の長さ（Ｂ）が、式（５）を満たせば、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、ガラスファイバ８２１と空気８２５の界面で全反射され、フォトダイオード部１０４に照射される光はない。よって、一本のガラスファイバ８２１の断面の直径（Ａ）と長さ（Ｂ）との関係式は式（６）のように表すことができる。
【００４０】
【数６】
θmax＞ｔａｎ-1(Ａ／２Ｂ)・・・（６）
【００４１】
上述のように、本発明ではガラスファイバ８２１の断面の直径（Ａ）と長さ（Ｂ）との関係が式（６）を満たすようなガラスファイバ８２１を用いることが好ましい。このようにすることによって、被写体とセンサ部が完全に密着している場合、被写体とセンサ部の間の一部に空気が存在する場合、被写体とセンサ部が完全に離れている場合のいずれの場合にも被写体の情報をぼやけることなく読み取ることができる。
【００４２】
また、ガラスファイバプレート８２０の代わりに、光ファイバプレート８３０を被写体とセンサ部の間に設けてもよい。図３１にあるように、本明細書中では、複数本の光ファイバ８３１をそれらの軸が平行になるように束ねて、それぞれの光ファイバ８３１の軸と垂直方向にプレート状にスライスしたものを光ファイバプレート８３０とよぶ。１本の光ファイバ８３１は、光吸収層８３４と光透過層８３５とからなっており、光透過層８３５は光吸収層８３４に覆われている。光透過層８３５は、屈折率の高いコア部８３２と、その周辺を囲むコア部８３２よりも屈折率の低いクラッド部８３３からなっている。このような構造をもつ光ファイバプレートは、既に市販されており、浜松ホトニクス社のファイバオプティクプレート（ＦＯＰ）、旭硝子社のファイバアレイプレート（ＦＡＰ）、ワイオーシステム社の光ファイバプレート等がある。
【００４３】
ここで、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、光ファイバ８３１のコア部８３２とクラッド部８３３との境界面を全反射しながら伝搬していくための条件を考えてみる。
【００４４】
図３３を参照する。図３３のＥＬ素子部１０３は、図２に示すものと同じである。またコア部８３２、クラッド部８３３、光吸収層８３４および光透過層８３５は、図３２に示すものを同じであるので、ここでは説明は省略する。そして、コア部８３２の屈折率をｎ10、クラッド部８３３の屈折率をｎ11とし、θa、θb、θcおよびθdは角度を示す。
【００４５】
まず、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、光ファイバ８３１と空気８２５との界面で全反射しないための条件を考える。全反射させないためには、θb＝９０°であればよい。これをスネルの法則（数１、式（１））に代入する。そうすると以下の式（７）が求められる。
【００４６】
【数７】
ｎ10*sｉnθa＝１・・・（７）
【００４７】
ここで、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、光ファイバ８３１と空気８２５との界面で全反射しないためには、左辺よりも右辺の方が大きければよい。よって、数８（式（８））を満たせばよい。
【００４８】
【数８】
ｎ10*sｉnθa＜１・・・（８）
【００４９】
またＥＬ素子部１０３から発せられた光が、ＥＬ素子部１０３と光ファイバ８３１との界面においての入射角がＥＬ素子部１０３と光ファイバ８３１との界面においての臨界角よりも大きい場合には、ＥＬ素子部１０３から発せられた光はコア部８３２とクラッド部８３３との界面で全反射しない。このような光は、光吸収層８３４に吸収させればよい。よって、下記の関係式（９）が求められる。まずはスネルの法則（数１、式（１））に当てはめる。
【００５０】
【数９】
ｎ10*sｉnθc＝ｎ11*sｉnθd・・・（９）
【００５１】
このとき、θd＝９０、θc＝９０−θaとなり、これを数７（式（７））、数８（式（８））および数９（式（９））に代入する。そうすると以下の式（１０）が求められる。
【００５２】
【数１０】
ｎ10*sｉnθc＝ｎ10*sｉn(９０−θa)＝ｎ11・・・（１０）
【００５３】
このとき、ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、光ファイバのコア部８３２とクラッド部８３３の境界面において、反射させずに、コア部８３２からクラッド部８３３に入射することにより、光吸収層８３４に吸収させればよい。よって、右辺よりも左辺の方が大きければよく、以下の数１１（式（１１））を満たせばよい。
【００５４】
【数１１】
ｎ10*sｉn(９０−θa)＝ｎ10*cosθa＞ｎ11・・・（１１）
【００５５】
ここで、開口数（Ｎ．Ａ．）を考えると、開口数（Ｎ．Ａ．）は以下の式（１２）で表すことができる。
【００５６】
【数１２】
Ｎ．Ａ．＝（ｎ102−ｎ112）1/2・・・（１２）
【００５７】
ここで、本発明のエリアセンサ（表示装置）には、数７（式（７））、数１０（式（１０））を満たす光ファイバを用いればよいので、数７（式（７））、数１０（式（１０））を数１１（式（１１））に代入する。そうすると、以下の数１３（式（１３））が求められる。
【００５８】
【数１３】
Ｎ．Ａ．＝（ｎ102−ｎ112）1/2＜ｎ10*sｉnθa＜１・・・（１３）
【００５９】
上記のように、Ｎ．Ａ．（開口数）は１未満であることが望ましい。より最適なＮ．Ａ．（開口数）を求めたい場合には、θa、θb、θcおよびθdに数値を代入して求めるとよい。Ｎ．Ａ．（開口数）は、光ファイバ８３１のコア部８３２とクラッド部８３３の屈折率により求めることができる。
【００６０】
図３２において、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、ＥＬ素子部１０３と光ファイバ８３１のコア部８３２との境界面において、臨界角（θmax2）以上の角度で光ファイバ８３１に入射した場合、すなわち、入射角がθ14（ただしθ14＞θmax2）の場合には、光ファイバ８３１のコア部８３２とクラッド部８３３との境界面において全反射せずに、迷光として複数本の光ファイバ８３１を横断して伝搬しようとする。しかし本発明で用いる光ファイバ８３１は、光吸収層８３４で覆われているために吸収される。ここで、θmax2とは、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、光ファイバ８３１のコア部８３２に入射するときの臨界角を示す。
【００６１】
また、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、臨界角（θmax2）以下の角度で光ファイバ８３１に入射した場合は、コア部８３２とクラッド部８３３との境界面における全反射により、光は伝搬していく。伝搬した光が、光ファイバ８３１と空気８２５との界面に到達した場合、その界面において臨界角（θmax3）よりも小さい場合は、屈折光８３６として、被写体８２４に照射される。ここで、θmax3とは、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、光ファイバ８３１を通って、光ファイバ８３１のコア部８３２と空気８２５との界面に入射する場合の臨界角を示す。
【００６２】
ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、光ファイバ８３１のコア部８３２とクラッド部８３３の境界面における全反射により、光は伝搬していく。伝搬した光が、光ファイバ８３１と空気８３６との界面に到達した場合、その界面において入射角（θ12）が臨界角（θmax3）よりも小さい場合がある。すなわち、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、光ファイバ８３１と空気８２５との界面においての入射角がθ12（ただしθ12＞θmax3）の場合は、光ファイバ８３１と空気８２５との界面において全反射する。全反射した光は、反射光８３７として、コア部８３２とクラッド部８３３との境界面の全反射を繰り返すことにより、反射光８３７は伝搬してフォトダイオード部１０４に照射される。
【００６３】
光ファイバ８３１と空気８２５との界面に到達した光は、入射角により、屈折光８３６として光ファイバ８３１の外に出て、被写体８２４に照射される場合と、反射光８３７のように再び光ファイバ８３１内を伝搬してフォトダイオード部１０４に照射される場合とがある。反射光８３７のような光が、フォトダイオード部１０４に照射されることは、被写体の光を正確によみとることが出来ない原因となる。そこで、光ファイバプレートを用いる場合には、入射角を調節する必要があり、また入射角は開口数（Ｎ．Ａ．）、すなわちコア部８３２の屈折率に依存する。
【００６４】
ガラス基板８０３と被写体８０４との間の一部に空気８０５がある場合、ガラス基板８０３と被写体８０４との間が完全に離れている場合は、ガラス基板８０３と空気８０５との界面で全反射する光がノイズ光として存在する。ノイズ光は被写体の情報をぼやけてよみとってしまう原因となっている。そこで本発明は被写体とセンサ部との間にガラスファイバプレート、または光ファイバプレートを設けることにより、ノイズ光を光吸収層に吸収する。すなわち、ガラスファイバ、または光ファイバと空気との界面で全反射する光を、光吸収層に吸収する。よって、ＥＬ素子から発せられた光が被写体で反射して、その反射光がフォトダイオードに照射されるために、被写体の情報を正確に認識することができる。
【００６５】
すなわち本発明では、ガラス基板８０３と被写体８０４とが完全に密着している場合、ガラス基板８０３と被写体８０４との間の一部に空気が存在する場合、ガラス基板８０３と被写体８０４とが完全に離れている場合の、いずれの場合においても被写体８０４の情報を正確に読み取ることができるエリアセンサを提供する。また該エリアセンサを備えた表示装置を提供する。
【００６６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明のエリアセンサ（表示装置）には、図２９にあるようなガラスファイバプレート８２０、または図３１にあるような光ファイバプレート８３０が被写体とセンサ部との間に設けられる。本実施の形態では、ＥＬ素子部１０３に設けられたＥＬ素子が下面出射するエリアセンサ（表示装置）について、図３４を用いて説明する。本明細書中で下面出射するとは、ＴＦＴを設けている基板上において、TFTを設けている側とは反対側にＥＬ素子部から発せられた光が照射されることを示す。そしてファイバプレート８６０の下部に被写体を設けるようにする。なお図３４において、画素１０２、ＥＬ素子部１０３およびフォトダイオード部１０４は図２と同じであるので、説明は省略する。また本明細書中では、基板上にマトリクス状に設けられている複数の画素をセンサ部とよぶが、図３４ではその一部を示す。なお図３５〜３８においても同様である。またファイバプレート８６０とは、ガラスファイバプレート８２０もしくは光ファイバプレート８３０のどちらかを示す。
【００６７】
本実施の形態では、ＥＬ素子が下面出射するためにファイバプレート８６０（ガラスファイバプレート８２０または光ファイバプレート８３０）をセンサ部が形成される基板として用いる。
【００６８】
ファイバプレート８６０はセンサ部が形成される基板として用いられ、ファイバプレート８６０をセンサ部と被写体８０４との間に設ける。上述したように、ＥＬ素子部１０３から発せられた光がファイバプレート８６０を透過し、ファイバプレート８６０と空気との界面で全反射する光は光吸収層に吸収される。本実施の形態では、被写体とファイバプレート８６０が完全に密着している場合、また被写体とファイバプレート８６０との間の一部に空気が存在する場合、また被写体とファイバプレート８６０とが完全に離れている場合のいずれの場合においても、被写体の情報を正確によみとることができる。すなわち、被写体とファイバプレート８６０が完全に密着している場合では、フォトダイオード部１０４に照射される光は被写体からの反射光のみであり、また被写体とファイバプレート８６０との間の一部に空気が存在する場合、また被写体とファイバプレート８６０とが完全に離れている場合は、フォトダイオード部１０４に照射される光は被写体からの反射光とそれぞれのフォトダイオードに均一に照射されるノイズ光となる。すなわち、いずれの場合にも被写体の情報を正確に読み取ることができる。
【００６９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１とは異なる例について、図３５を用いて説明する。本発明のエリアセンサ（表示装置）には、図２９にあるようなガラスファイバプレート８２０、または図３１にあるような光ファイバプレート８３０が被写体とセンサ部との間に設けられる。本実施の形態では、ＥＬ素子部１０３に設けられたＥＬ素子が上面出射するエリアセンサ（表示装置）について、図３５を用いて説明する。本明細書中で上面出射するとは、ＴＦＴを設けている基板上において、TFTを設けている側にＥＬ素子部から発せられた光が照射されることを示す。また被写体を読み取る際には、ファイバプレート８７０の上部に被写体を設けるようにする。
【００７０】
本実施の形態では、ＥＬ素子部１０３が上面出射するために、図２９にあるようなガラスファイバプレート８２０、または図３１にあるような光ファイバプレート８３０をセンサ部が形成される基板として用いることは出来ない。そのため本実施の形態で用いる基板８７１には、可撓性のプラスチックフィルム、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、シリコン基板もしくはセラミックス基板などの基板を用いるとよい。
【００７１】
本実施の形態では、センサ部を形成した基板８７１上に絶縁膜などの保護膜を必要に応じて形成し、その上にファイバプレート８７０を設ける。
【００７２】
以上のようにして、ファイバプレート８６０をセンサ部と被写体との間に設ける。上述したように、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、ファイバプレート８６０を透過し、ファイバプレート８６０と空気との界面で全反射する光は光吸収層に吸収される。本実施の形態では、被写体とファイバプレート８６０が完全に密着している場合、また被写体とファイバプレート８６０との間の一部に空気が存在する場合、また被写体とファイバプレート８６０とが完全に離れている場合のいずれの場合においても、被写体の情報を正確によみとることができる。すなわち、被写体とファイバプレート８６０が完全に密着している場合では、フォトダイオードに照射される光は被写体からの反射光のみであり、また被写体とファイバプレート８６０との間の一部に空気が存在する場合、また被写体とファイバプレート８６０とが完全に離れている場合は、フォトダイオードに照射される光は被写体からの反射光とそれぞれのフォトダイオードに均一に照射されるノイズ光となる。よって、いずれの場合にも被写体の情報を正確に読み取ることができる。
【００７３】
なお、本実施の形態は実施の形態１と自由に組み合わせることが可能である。
【００７４】
（実施の形態３）
本実施の形態では、可撓性のプラスチックフィルム、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、シリコン基板もしくはセラミックス基板などの基板に、ガラスファイバプレート、または光ファイバプレートを光学のり等により接着したものを用いた表示装置（エリアセンサ）について図３６を用いて説明する。光学のり等で接着する場合には、空気が入らないように注意する。なお用いられる光学のりは、用いる基板とガラスファイバプレートおよび光ファイバプレートとの界面で反射することを避けるために、ガラスファイバの光透過層、光ファイバのコア部および基板と屈折率が同じであることが望ましい。
【００７５】
本実施の形態では、ＥＬ素子部１０３に設けられたＥＬ素子が下面出射するエリアセンサ（表示装置）について示す。基板８４０は、可撓性のプラスチックフィルム、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、シリコン基板もしくはセラミックス基板などのうちいずれかが用いられる。ファイバプレート８４１にはガラスファイバプレートもしくは光ファイバプレートのどちらかが用いられる。そして基板８４０とファイバプレート８４１を光学のり等により接着したものを、被写体とセンサ部との間に設ける。
【００７６】
ＥＬ素子部１０３が下面出射する場合には、まず基板８４０上にセンサ部を形成し、その後、ファイバプレート８４１を接着してもよい。また、最初に基板８４０とファイバプレート８４１を接着しておき、その上にセンサ部を形成してもよい。このような作製工程は設計者が自由に設計することが出来る。
【００７７】
ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、あらゆる方向に拡散する。基板８４０とファイバプレート８４１の屈折率が異なる場合は、基板８４０とファイバプレート８４１との界面において、入射角によっては反射する光が生じる。このような反射光は、フォトダイオードに照射され、被写体の情報をぼやけて認識してしまう大きな原因となる。よって、基板８４０とファイバプレート８４１の屈折率は同じであることが望ましい。より詳細には、基板８４０とガラスファイバの光透過層、基板８４０と光ファイバのコア部との屈折率は同じあることが望ましい。また上述したように、基板８４０とファイバプレート８４０を接着する光学のりも屈折率は同じであることが望ましい。
【００７８】
ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、あらゆる方向に拡散して照射されるが、基板８４０とファイバプレート８４１との界面で反射する光以外は、ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、ファイバプレート８４１に入射される。ファイバプレート８４１とは、ガラスファイバプレートか光ファイバプレートのどちらか一つを示す。なおガラスファイバプレートまたは光ファイバプレートに光が入射した場合については上述してあるので、本実施の形態では説明は省略する。
【００７９】
なお被写体８０４とフォトダイオード部１０４の距離は、なるべく短い方が好ましい。そのため、本実施の形態で用いる基板８４０は、ファイバプレート８４１と接着するので、通常用いられる基板８４０よりも薄い方が好ましい。なおファイバプレート８４１の厚さは、ガラス基板の厚さよりも、厚くても構わない。例えばガラス基板を用いるときには、通常用いられるガラス基板（７ｍｍ厚）よりも、比較的うすいガラス基板（５ｍｍ厚）を用いてもよい。また通常用いられるガラス基板（７ｍｍ厚）を研磨して、厚さを薄くして用いてもよい。
【００８０】
なお、本実施の形態は実施の形態１〜２と自由に組み合わせることが可能である。
【００８１】
（実施の形態４）
本実施の形態では、基板８５０とファイバプレート８５１の間に吸収材によるスペーサ（図示せず）を設けた例について、図３７を用いて説明する。なお図３７には、ＥＬ素子部１０３に設けられたＥＬ素子が下面出射するエリアセンサ（表示装置）を示す。基板８５０とファイバプレート８５１との間にスペーサ等を設ける場合には、基板８５０上に、均一に、且つ、等しい間隔ごとに設ける。ファイバプレート８５１とはガラスファイバプレートもしくは光ファイバプレートのどちらかを示す。また本実施の形態では、基板８５０とファイバプレート８５１の間に吸収材を設けたが、基板の外枠のみに基板８５０とファイバプレート８５１とを固定するスペーサ等を用いてもよい。スペーサが用いられる箇所は設計者が自由に設計することが出来る。基板８５０とファイバプレート８５１との間に用いるスペーサは、ＥＬ素子部１０３から発せられた光が、基板８５０およびファイバプレート８５１との界面で全反射することを防ぐために、基板８５０およびファイバプレート８５１（より詳細には、ガラスファイバの光透過層および光ファイバのコア部を示す）と屈折率が同じであることが望ましい。また基板の外枠に用いるスペーサの屈折率は、特に限定されず、任意のもので構わない。なお図３７では被写体８０４とファイバプレート８５１とが完全に離れている場合を示す。
【００８２】
ＥＬ素子部１０３から発せられる光はあらゆる方向に拡散して照射される。図３７に示すエリアセンサ（表示装置）においては、基板８５０とファイバプレート８５１との界面に空気８５２が存在するために、入射角の違いに応じて、基板８５０と空気８５２との界面において全反射する光と、屈折して屈折光としてファイバプレート８５１に入射する場合とがある。図３７においては、一例として屈折光及び全反射した光とを示し、基板８５０と空気８５２との界面において、入射角がθ16（ただしθ16＜θmax）の場合は屈折して屈折光として出射しており、入射角がθ17（ただしθ17＞θmax）の場合は、全反射してノイズ光としてフォトダイオードに照射されている。
【００８３】
ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、被写体８０４に向けてあらゆる方向に拡散して照射される。ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、基板８５０と空気８５２との界面に到達した場合、図３６にあるように、入射角に応じて、反射光か屈折光かのどちらかとなる。
【００８４】
ここで、基板８５０をガラス基板とする。ガラス基板には、様々な屈折率のものが存在するが、本実施の形態では一例として、ｎ＝１．５２とする。数４（式（４））および図３９を参考にすると、ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、入射角が４１．１°以上の場合は全反射し、入射角が３５°以上４１．１°未満の場合は反射する光と屈折する光とが存在し、入射角が３５°以下の場合は、多くの場合は屈折光として被写体８０４に照射される。もちろん、全反射する光はノイズ光としてフォトダイオード部１０４に照射されるが、ＥＬ素子部１０３から発せられる光は、あらゆる方向に拡散して照射され、かつ、基板８５０と空気８５２との界面において、図３９を参照すると、それぞれの入射角の反射率に応じて、ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、全反射するため、フォトダイオード部１０４には均一にノイズ光が照射されるということが分かる。
【００８５】
またＥＬ素子部１０３から発せられた光が、基板８５０と空気８５２との界面で屈折光として基板８５０の外に出た場合は、ファイバプレート８５１に照射される。なおファイバプレート８５１とは、ガラスファイバプレートか光ファイバプレートのどちらかを示す。ガラスファイバプレートまたは光ファイバプレートに、光が入射した場合については、上述してあるため本実施の形態では説明は省略する。
【００８６】
ファイバプレート８５１を透過した光は、被写体８０４の反射率に応じて光が反射され、その反射光がフォトダイオード部１０４に照射される。すなわち本実施の形態においては、フォトダイオード部に照射される光は、被写体で反射した反射光と、それぞれのフォトダイオード部に均一に照射されるノイズ光となる。
【００８７】
また本実施の形態のように、それぞれのフォトダイオードに均一に照射されるノイズ光の存在があらかじめ分かっている場合には、被写体の情報をより正確に読み取れるように、事前に均一に照射されるノイズ光を測定しておき、その測定した値をもとに被写体の情報を読み取ったときに信号を補正すればよい。このようにすると、ガラス基板８０３と被写体８０４とが完全に密着している場合、ガラス基板８０３と被写体８０４との間の一部に空気が存在する場合、ガラス基板８０３と被写体８０４とが完全に離れている場合の、いずれの場合においても被写体８０４の情報が正確によみとれる。
【００８８】
本実施の形態では、基板８５０とファイバプレート８５１とをスペーサ等により接着して用いるため、フォトダイオード部１０４と被写体８０４との距離が長くなってしまう。ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、被写体８０４において反射し、その反射光は、被写体８０４の反射したところの直上のフォトダイオード部１０４に照射されるべきである。しかし、フォトダイオード部１０４と被写体８０４との距離が長い場合には、被写体８０４からの反射光が、本来照射されるべきではないフォトダイオード部１０４に光が照射される可能性が高くなる。このような光は、被写体８０４の情報をぼやけてよみとる原因となる。しかしこの場合には、ファイバプレート８５１の厚さを薄くする必要はなく、基板８５０の厚さをなるべく薄くする。また同様に、スペーサの厚さを調節することによって空気８５２の厚さをなるべく薄くする。
【００８９】
なお、本実施の形態は実施の形態１〜３と自由に組み合わせることが可能である。
【００９０】
（実施の形態５）
本実施の形態では、基板８８０とファイバプレート８８１の間に吸収材によるスペーサ（図示せず）を設けた例について、図３８を用いて説明する。なお図３８には、ＥＬ素子部１０３に設けられたＥＬ素子が上面出射するエリアセンサ（表示装置）を示す。なお、基板８８０とファイバプレート８８１との間にスペーサ等を設ける場合には、基板８８０上に、均一に等しい間隔ごとに設ける。ファイバプレート８８１とはガラスファイバプレートもしくは光ファイバプレートのどちらかを示す。また、本実施の形態では、基板の外枠に基板８８０とファイバプレート８８１とを固定するスペーサ等を用いてもよい。なお、基板８８０とファイバプレート８８１との間に用いるスペーサはＥＬ素子部１０３から発せられた光が、基板８５０およびファイバプレート８５１との界面で全反射することを防ぐために、基板８８０およびファイバプレート８８１（ガラスファイバの光透過層および光ファイバのコア部を指す。）と屈折率が同じであることが望ましい。また、基板の外枠に用いるスペーサの屈折率は任意で構わない。なお、図３８では被写体８０４とファイバプレート８８１とが完全に離れている場合を示す。
【００９１】
本実施の形態では、センサ部を形成した基板８８０上に絶縁膜などの保護膜を形成し、その上にスペーサ等でファイバプレート８８１を設ける。本実施の形態では、ＥＬ素子部１０３から発せられる光が上面出射するために、被写体８０４とセンサ部の間にファイバプレート８８１を設けるためには、ガラスファイバプレートまたは光ファイバプレートをセンサ部が形成される基板として用いることが出来ない。そのため、本実施の形態で用いる基板８８０には、可撓性のプラスチックフィルム、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、シリコン基板もしくはセラミックス基板などの基板を用いればよい。
【００９２】
本実施の形態では、センサ部を形成した基板８８０上に絶縁膜などの保護膜を形成し、その保護膜とファイバプレート８８１とをスペーサ等により接着して用いるため、フォトダイオード部１０４と被写体８０４との距離が長くなってしまう。ＥＬ素子部１０３から発せられた光は、被写体８０４において反射し、その反射光は、被写体８０４の反射したところの直上のフォトダイオード部１０４に照射されるべきである。しかしフォトダイオード部１０４と被写体８０４との距離が長い場合には、被写体８０４からの反射光が、本来照射されるべきではないフォトダイオード部１０４に光が照射される可能性が高くなる。このような光は、被写体８０４の情報をぼやけてよみとる原因となる。しかし、この場合は、ファイバプレート８８１の厚さを薄くする必要はなく、基板８８０の厚さをなるべく薄くする。また同様に、スペーサの厚さを調節することによって空気８５２の厚さをなるべく薄くする。
【００９３】
なお、本実施の形態は実施の形態１〜４と自由に組み合わせることが可能である。
【００９４】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００９５】
（実施例１）
以下に、本発明のエリアセンサ（表示装置）の構成を詳しく説明する。本発明のエリアセンサ（表示装置）は被写体の情報の読み取り、および画像の表示を行うセンサ部と、センサ部の駆動を制御する駆動部とを有している。図１に本発明のセンサ部の回路図を示す。
【００９６】
センサ部１０１はソース信号線Ｓ１〜Ｓｘ、電源供給線Ｖ１〜Ｖｘ、ゲート信号線Ｇ１〜Ｇｙ、リセット信号線ＲＧ１〜ＲＧｙ、選択信号線ＳＧ１〜ＳＧｙ、センサ用信号出力線ＳＳ１〜ＳＳｘ、センサ用電源線ＶＢが設けられている。
【００９７】
センサ部（画素部）１０１は複数の画素１０２を有している。画素１０２は、ソース信号線Ｓ１〜Ｓｘのいずれか１つと、電源供給線Ｖ１〜Ｖｘのいずれか１つと、ゲート信号線Ｇ１〜Ｇｙのいずれか１つと、リセット信号線ＲＧ１〜ＲＧｙのいずれか１つと、選択信号線ＳＧ１〜ＳＧｙのいずれか１つと、センサ用信号出力線ＳＳ１〜ＳＳｘのいずれか１つと、センサ用電源線ＶＢ、とを有している。センサ用信号出力線ＳＳ１〜ＳＳｘは、信号処理回路１０３に接続されている。
【００９８】
図２に画素１０２の詳しい構成を示す。点線で囲まれた領域が画素１０２であり、ＥＬ素子部１０３とフォトダイオード部１０４に分けられる。
【００９９】
ソース信号線Ｓは、ソース信号線Ｓ１〜Ｓｘのいずれか１つを意味する。電源供給線Ｖは電源供給線Ｖ１〜Ｖｘのいずれか１つを意味する。ゲート信号線Ｇはゲート信号線Ｇ１〜Ｇｙのいずれか１つを意味する。リセット信号線ＲＧはリセット信号線ＲＧ１〜ＲＧｙのいずれか１つを意味する。選択信号線ＳＧは、選択信号線ＳＧ１〜ＳＧｙのいずれか１つを意味する。センサ用信号出力線ＳＳはセンサ用信号出力線ＳＳ１〜ＳＳｘのいずれか１つを意味する。
【０１００】
画素１０２はスイッチング用ＴＦＴ１０５、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６、ＥＬ素子１０７を有している。また図２では画素１０２にコンデンサ１０８が設けられているが、コンデンサ１０８を設けなくても良い。
【０１０１】
ＥＬ素子１０７は陽極と陰極と、陽極と陰極との間に設けられたＥＬ層とからなる。陽極がＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のソース領域またはドレイン領域と接続している場合、陽極が画素電極、陰極が対向電極となる。逆に陰極がＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のソース領域またはドレイン領域と接続している場合、陽極が対向電極、陰極が画素電極である。
【０１０２】
スイッチング用ＴＦＴ１０５のゲート電極はゲート信号線Ｇに接続されている。そしてスイッチング用ＴＦＴ１０５のソース領域とドレイン領域は、一方がソース信号線Ｓに、もう一方がＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のゲート電極に接続されている。
【０１０３】
ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のソース領域とドレイン領域は、一方が電源供給線Ｖに、もう一方がＥＬ素子１０７に接続されている。コンデンサ１０８はＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のゲート電極と電源供給線Ｖとに接続して設けられている。
【０１０４】
さらに画素１０２は、リセット用ＴＦＴ１１０、バッファ用ＴＦＴ１１１、選択用ＴＦＴ１１２、フォトダイオード１１３を有している。
【０１０５】
リセット用ＴＦＴ１１０のゲート電極はリセット信号線ＲＧに接続されている。リセット用ＴＦＴ１１０のソース領域はセンサ用電源線ＶＢに接続されている。またリセット用ＴＦＴ１１０のドレイン領域はフォトダイオード１１３及びバッファ用ＴＦＴ１１１のゲート電極に接続されている。
【０１０６】
フォトダイオード１１３はｐチャネル側端子と、ｎチャネル側端子と、ｐチャネル側端子とｎチャネル側端子の間に設けられた光電変換層とを有している。リセット用ＴＦＴ１１０のドレイン領域は、具体的にはフォトダイオード１１３のｎチャネル側端子またはｐチャネル側端子に接続されている。
【０１０７】
バッファ用ＴＦＴ１１１のドレイン領域はセンサ用電源線ＶＢに接続されている。そしてバッファ用ＴＦＴ１１１のソース領域は選択用ＴＦＴ１１２のソース領域またはドレイン領域に接続されている。
【０１０８】
選択用ＴＦＴ１１２のゲート電極は選択信号線ＳＧに接続されている。そして選択用ＴＦＴ１１２のソース領域とドレイン領域は、一方は上述したとおりバッファ用ＴＦＴ１１１のソース領域に接続されており、もう一方はセンサ用信号出力線ＳＳに接続されている。センサ用信号出力線ＳＳはバイアス用ＴＦＴ１１５と接続されている。
【０１０９】
次に本発明のエリアセンサ（表示装置）の駆動方法について、図３〜図９を用いて説明する。
【０１１０】
本実施例では、センサ部１０１の周辺に駆動回路を搭載し、画素を２次元に配置したエリアセンサについて説明する。より詳しくは、フォトダイオード１１３およびリセット用ＴＦＴ１１０、バッファ用ＴＦＴ１１１および選択用ＴＦＴ１１２の駆動方法について説明する。本発明のエリアセンサ（表示装置）の回路図（概略図）を図３に示す。まず、画素が２次元に配列されたセンサ部１０１がある。そして、各々の画素のゲート信号線やリセット信号線を駆動するための駆動回路が、センサ部１０１の周りにそれぞれ配置されている。図３ではソース信号線駆動回路１３０、ゲート信号線用駆動回路１３２、センサ用ソース信号線駆動回路１３１、センサ用ゲート信号線駆動回路１３３がそれぞれ配置されている。
【０１１１】
図４は、図３に示すセンサ部１０１、センサ用ゲート信号線駆動回路１３３およびセンサ用ソース信号線駆動回路１３１を示し、画素１０２が有するフォトダイオード部１０４の駆動方法についてより詳しく説明する。センサ用ソース信号線駆動回路１３１は、バイアス用回路１３１ａ、サンプルホールド＆信号処理用回路１３１ｂ、信号出力用駆動回路１３１ｃを有している。
【０１１２】
バイアス用回路１３１ａは、各画素のバッファ用ＴＦＴ１１１と対になって、ソースフォロワ回路を形成する。図３において、バイアス用回路１３１ａの下方には、サンプルホールド＆信号処理用回路１３１ｂが配置されている。サンプルホールド＆信号処理用回路１３１ｂでは、信号をいったん保存しておいたり、アナログ・デジタル変換を行ったり、雑音を低減したりするための回路である。そしてサンプルホールド＆信号処理用回路１３１ｂの下方には、信号出力用駆動回路１３１ｃが配置されている。信号出力用駆動回路１３１ｃは、一時的に保存されていた信号を、順に出力していくための信号を出力している回路である。そして最終出力増幅用回路１３１ｄは、サンプルホールド＆信号処理用回路１３１ｂと信号出力用駆動回路１３１ｃとから出力された信号を、外部に信号を出力ために増幅している。つまり信号を増幅しない場合は不必要であるが、現状では配置される場合が多い。
【０１１３】
次いで、各部分の回路図を示す。図５にｉ行目ｊ列目の画素部回路１３５のフォトダイオード部１０４の回路図を示す。図５では、Ｐチャネル型リセット用ＴＦＴ１１０、Ｐチャネル型選択用ＴＦＴ１１２、Ｎチャネル型バッファ用ＴＦＴ１１１、光電変換素子（ここでは、最も代表的なフォトダイオード１１３）から構成されている。また参考のために、Ｎチャネル型バイアス用ＴＦＴ１１５も記述している。
【０１１４】
フォトダイオード１１３のＰチャネル側端子は電源基準線１１６に、Ｎチャネル側端子は、バッファ用ＴＦＴ１１１のゲート端子に接続されている。リセット用ＴＦＴ１１０のゲート端子には、ｉ行目リセット信号線（ＲＧｉ）が接続され、ソース端子とドレイン端子は、ｊ列目センサ用電源線とバッファ用ＴＦＴ１１１のゲート端子に接続されている。選択用ＴＦＴ１１２のゲート端子は、ｉ行目選択信号線（ＳＧｉ）に接続され、ソース端子とドレイン端子は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳｊ）とバッファ用ＴＦＴ１１１に接続されている。バッファ用ＴＦＴ１１１のソース端子とドレイン端子は、ｊ列目センサ用電源線と選択用ＴＦＴ１１２に接続されている。
【０１１５】
図５ではリセット用ＴＦＴ１１０として、Ｐチャネル型ＴＦＴを用いているが、Ｎチャネル型でもよい。しかしＮチャネル型の場合には、リセット動作のときに、ゲート・ソース間電圧が大きくとれない。よって、リセット用ＴＦＴが飽和領域で動作することになり、フォトダイオード１１３を十分に充電できない。すなわちリセット用ＴＦＴ１１０は、Ｎチャネル型でも動作するが、Ｐチャネル型の方が望ましい。
【０１１６】
Ｐチャネル型選択用ＴＦＴ１１２は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳｊ）とバッファ用ＴＦＴ１１１の間に配置し、かつ、Ｐチャネル型を用いるのが望ましい。しかし、従来と同様に、Ｎチャネル型でも動作するため、Ｎチャネル型でも構わない。またセンサ用電源線（ＶＢ）とバッファ用ＴＦＴ１１１の間に配置しても構わない。しかし、正確に信号を出力しにくいため、選択用ＴＦＴ１１２は、ｊ列目センサ用電源線（ＶＢ）とバッファ用ＴＦＴ１１１の間に配置し、かつ、Pチャネル型を用いるのが望ましい。
【０１１７】
バッファ用ＴＦＴ１１１は、図５では、Ｎチャネル型を用いているが、Pチャネル型を用いることも可能である。しかし、Ｐチャネル型バッファ用ＴＦＴとバイアス用ＴＦＴを組み合わせてソースフォロワ回路として動作させるためには、回路の接続方法を変更する必要がある。つまり図５の回路図において、バッファ用ＴＦＴ１４１の極性を変えるだけでは、動作しないので、適宜周辺回路に応じた極性のＴＦＴを用いるようにするとよい。
【０１１８】
そこで、Ｐチャネル型のバッファ用ＴＦＴ１１１を用いた場合の回路構成の一例を図６に示す。図５と異なる点は、バッファ用ＴＦＴ１１１とバイアス用ＴＦＴ１１５の極性はＰチャネル型である点、リセット用ＴＦＴ１１０と選択用ＴＦＴ１１２の極性がＮチャネル型である点、フォトダイオード１１３の向きが逆になっている点、バイアス用ＴＦＴ１１５およびフォトダイオード１１３のＮチャネル側端子が電源線１４０に接続されている点が挙げられる。
【０１１９】
バッファ用ＴＦＴ１１１にＰチャネル型を用いる場合は、バイアス用ＴＦＴ１１５もＰチャネル型を用いる必要がある。バイアス用ＴＦＴ１１５は、定電流源として動作させる必要があるからである。図６に示すフォトダイオード部１０４は、Ｎチャネル型リセット用ＴＦＴ１１０、Ｎチャネル型選択用ＴＦＴ１１２、Ｐチャネル型バッファ用ＴＦＴ１１１、光電変換素子（ここでは、最も代表的なフォトダイオード１１３）から構成されている。
【０１２０】
フォトダイオード１１３はＮチャネル側端子とＰチャネル側端子を有し、Ｎチャネル側端子は電源線１４０に、Ｐチャネル側端子はＰチャネル型バッファ用ＴＦＴ１１１のゲート端子に接続されている。Ｎチャネル型リセット用ＴＦＴ１１０のゲート端子には、ｉ行目リセット信号線（ＲＧｉ）が接続され、ソース端子とドレイン端子は、センサ用電源線（ＶＢ）とＰチャネル型バッファ用ＴＦＴ１１１のゲート端子に接続されている。Ｎチャネル型選択用ＴＦＴ１１２のゲート端子は、ｉ行目選択信号線（ＳＧｉ）に接続され、ソース端子とドレイン端子は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳｊ）とＰチャネル型バッファ用ＴＦＴ１１１に接続されている。Ｐチャネル型バッファ用ＴＦＴ１１１のソース端子とドレイン端子は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳｊ）とＮチャネル型選択用ＴＦＴ１１２に接続されている。Ｐチャネル型バイアス用ＴＦＴ１１５のゲート端子は、バイアス信号線１４１に接続され、ソース端子とドレイン端子は、センサ用信号出力線（ＳＳｘ）と電源線１４０に接続されている。
【０１２１】
リセット用ＴＦＴ１１０は、Ｎチャネル型を用いている。しかしリセット用ＴＦＴ１１０は、Ｐチャネル型でもよいが、リセット動作のとき、ゲート・ソース間電圧が大きくとれない。そのため、リセット用ＴＦＴ１１０が飽和領域で動作することになり、フォトダイオード１１３を十分に充電できない。つまりリセット用ＴＦＴ１１０は、Ｐチャネル型でも動作するが、Ｎチャネル型の方が望ましい。
【０１２２】
選択用ＴＦＴ１１２については、センサ用信号出力線（ＳＳｘ）とバッファ用ＴＦＴ１１１の間に配置し、かつ、Ｎチャネル型を用いるのが望ましい。しかし、Ｐチャネル型でも構わない。また、センサ用電源線（ＶＢ）とバッファ用ＴＦＴ１１１の間に配置しても構わない。ただし、正しく信号を出力しにくいため、選択用ＴＦＴ１１２は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳｊ）とバッファ用ＴＦＴ１１１の間に配置し、かつ、Ｎチャネル型を用いるのが望ましい。
【０１２３】
このように、図５と図６を比較すると分かるように、バッファ用ＴＦＴの極性が異なると、最適なＴＦＴの構成、フォトダイオードの向きなども異なる。また図５では、選択用ＴＦＴ１１２とリセット用ＴＦＴ１１０の両方に、１本の電源線から電流を供給している。図６では、選択用ＴＦＴ１１２とリセット用ＴＦＴ１１０の両方に、１本の電源基準線から電流を供給している。このように、フォトダイオードの向きとバッファ用ＴＦＴの極性をあわせることにより、配線を共有することができる。
【０１２４】
次いで図７には、バイアス用回路１３１ａ、サンプルホールド＆信号処理用回路１３１ｂ、信号出力線用駆動回路１３１ｃのｊ列目周辺部回路１３６の回路図を示す。バイアス用回路１３１ａには、バイアス用ＴＦＴ１１５が配置されている。その極性は、各画素のバッファ用ＴＦＴ１１１の極性と同じである。
【０１２５】
図７に示すバイアス用ＴＦＴ１１５は、Ｎチャネル型ＴＦＴである。バイアス用ＴＦＴ１１５のゲート端子には、バイアス信号線１４１が接続され、ソース端子とドレイン端子は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳｊ）１４５と電源基準線１１６に接続されている（バイアス用ＴＦＴ１１５がＰチャネル型の場合は、電源基準線１１６のかわりに、電源線１４０に接続される）。Ｎチャネル型バイアス用ＴＦＴ１１５は、各画素のバッファ用ＴＦＴ１１１と対になって、ソースフォロワ回路として動作する。
【０１２６】
転送用ＴＦＴ１４８のゲート端子には、転送信号線１４２が接続され、ソース端子とドレイン端子は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳｊ）１４５とコンデンサ１４９にそれぞれ接続されている。転送用ＴＦＴ１４８は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳｊ）１４５の電位をコンデンサ１４９に転送する場合に動作する。また、Pチャネル型の転送用ＴＦＴ１４８を追加して、Nチャネル型転送用ＴＦＴ１４８と並列に接続してもよい。コンデンサ１４９は、転送用ＴＦＴ１４８と電源基準線１１６に接続されている。コンデンサ１４９の役割は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳｊ）１４５から出力される信号を一時的に蓄積することである。放電用ＴＦＴ１５０のゲート端子は、プリ放電信号線１４３に接続され、ソース端子とドレイン端子は、コンデンサ１４９と電源基準線１１６にそれぞれ接続されている。放電用ＴＦＴ１５０は、ｊ列目センサ用信号出力線（ＳＳｊ）１４５の電位をコンデンサ１４９に入力する前に、コンデンサ１４９に蓄積されている電荷を放電するように動作する。
【０１２７】
なお、アナログ・デジタル信号変換回路や雑音低減回路などを配置することも可能である。
【０１２８】
そして、コンデンサ１４９と最終出力線１４４の間に、最終選択用ＴＦＴ１５２が接続される。最終選択用ＴＦＴ１５２のソース端子とドレイン端子は、コンデンサ１４９と最終出力線１４４にそれぞれ接続され、ゲート端子はｊ列目最終選択線１４６に接続される。最終選択線は、センサ部においてマトリクス状に配置されており、１列目からｘ列目まで順にスキャンされていく。そしてｊ列目最終出力線１４４が選択され、最終選択用ＴＦＴ１５２が導通状態になると、コンデンサ１４９の電位とｊ列目最終出力線１４４の電位が等しくなる。その結果、コンデンサ１４９に蓄積していた信号を最終出力線１４４に出力することができる。
【０１２９】
ただし、最終出力線１４４に信号を出力する前に、最終出力線１４４に電荷が蓄積されていると、その電荷によって最終出力線１４４に信号を出力したときの電位が影響を受ける。そこで、最終出力線１４４に信号を出力する前に、最終出力線１４４の電位を、ある特定の電位値に初期化することが必要である。
【０１３０】
図７には、最終出力線１４４と電源基準線１１６の間に、最終リセット用ＴＦＴ１５１を配置している図を示している。そして、最終リセット用ＴＦＴ１５１のゲート端子には、ｊ列目最終リセット線１４７が接続されている。そして、ｊ列目最終選択線１４６を選択する前に、ｊ列目最終リセット線１４７を選択し、最終出力線１４４の電位を電源基準線１１６の電位に初期化する。その後、ｊ列目最終選択線１４６を選択し、最終出力線１４４に、コンデンサ１４９に蓄積されていた信号を出力する。
【０１３１】
最終出力線１４４に出力される信号は、そのまま外部に取り出しても良い。しかし、信号が微弱であるため、外部に取り出す前に増幅しておく場合が多い。図８には、信号を増幅するための回路として、最終出力増幅用回路１３１ｄの回路を示す。信号を増幅するための回路としては、演算増幅器などさまざまな種類があるが、本実施例では、最も簡単な回路構成として、ソースフォロワ回路を示す。
【０１３２】
図８には、ソースフォロワ回路がＮチャネル型の場合の回路図を示す。最終出力増幅用回路１３１ｄへの入力は、最終出力線１４４を介して行われる。最終出力線１４４は、センサ部においてマトリクス状に配置されており、その１列目から順に信号が出力される。その信号は、最終出力増幅用回路１３１ｄにおいて増幅されて、外部に出力する。最終出力線１４４は、最終出力増幅向け増幅用ＴＦＴ１５４のゲート端子に接続される。最終出力増幅向け増幅用ＴＦＴ１５４のドレイン端子は、電源線１５３に接続され、ソース端子は、出力端子となる。最終出力増幅向けバイアス用ＴＦＴ１５５のゲート端子は、最終出力増幅用バイアス信号線１５６と接続される。また最終出力増幅向けバイアス用ＴＦＴ１５５のソース端子とドレイン端子は、一方は電源基準線１５７に接続され、もう一方は最終出力増幅向け増幅用ＴＦＴ１５４のソース端子に接続される。
【０１３３】
図９には、ソースフォロワ回路がＰチャネル型の場合の回路図を示す。最終出力線１４４は、最終出力増幅向け増幅用ＴＦＴ１５４のゲート端子に接続される。最終出力増幅向け増幅用ＴＦＴ１５４のドレイン端子は、電源基準線１５７に接続され、ソース端子は、出力端子となる。最終出力増幅向けバイアス用ＴＦＴ１５５のゲート端子は、最終出力増幅用バイアス信号線１５６と接続される。また最終出力増幅向けバイアス用ＴＦＴ１５５のソース端子とドレイン端子は、一方は電源線１５３に接続され、もう一方は最終出力増幅向け増幅用ＴＦＴ１５４のソース端子に接続される。なお最終出力増幅用バイアス信号線１５６の電位は、Ｎチャネル型を用いた場合の最終出力増幅用バイアス信号線１５６の電位とは異なる。
【０１３４】
図８と図９では、ソースフォロワ回路を１段のみで構成していた。しかし、複数段で構成しても良い。例えば、２段で構成する場合は、１段目の出力端子を２段目の入力端子に接続すればよい。また各々の段において、Ｎチャネル型を用いても、Ｐチャネル型を用いても、どちらでも良い。つまりソースフォロワ回路は、設計者が自由に設計することが出来る。
【０１３５】
次いで、信号のタイミングチャートについて説明する。始めに、図４と図５に示す回路における信号のタイミングチャートについて、図１０を用いて説明する。リセット信号線ＲＧは、１行目からｙ行目まで順にスキャンしていく。そして、再び同じ行を選択するまでの期間が１フレーム期間に相当する。
【０１３６】
選択信号線ＳＧも、同様に、１行目からｙ行目まで順にスキャンしていく。ただし、リセット信号線ＲＧをスキャンし始めるタイミングよりも、選択信号線ＳＧをスキャンし始めるタイミングの方が遅い。例えば、ｉ行目の画素１０２に着目すると、ｉ行目リセット信号線ＳＲｉが選択されて、その後、ｉ行目選択信号線ＳＧｉが選択される。次いでｉ行目ゲート信号線ＳＳｉが選択されると、ｉ行目の画素１０２から信号が出力される。なお画素１０２がリセットされてから、信号を出力する時までの期間は蓄積時間に相当する。蓄積時間では、フォトダイオードで光によって生成される電荷を蓄積している。各行で、リセットされるタイミングと信号を出力するタイミングは異なっているが、蓄積時間は全ての行の画素１０２で等しくなる。
【０１３７】
次に、図７に示す回路図における信号のタイミングチャートを図１１に示す。繰り返しの動作になるため、本実施例では一例として、ｉ行目の選択信号線ＳＧｉが選択されたときを説明する。まず、ｉ行目の選択信号線ＳＧｉが選択された後、プリ放電信号線１７１を選択し、放電用ＴＦＴ１６７を導通状態にする。その後、転送信号線１７０を選択する。すると、ｉ行目の画素１０２から、各列の信号が各列のコンデンサ１４９に出力される。
【０１３８】
ｉ行目に設けられた全ての画素１０２の信号を、各列のコンデンサ１４９に蓄積した後、最終出力線１４４に各列の信号を順に出力していく。転送信号線１４２が非選択されると、信号出力用駆動回路１３１ｃにより、１列目からｘ列目までをスキャンしていく。まず１列目の最終リセット線を選択し、最終リセット用ＴＦＴ１５１を導通状態にし、最終出力線１４４を電源基準線１１６の電位に初期化する。その後、１列目の最終選択線を選択し、最終選択用ＴＦＴ１５２を導通状態にし、１列目のコンデンサ１４９の信号を最終出力線１４４に出力する。
【０１３９】
次に、２列目の最終リセット線を選択し、最終リセット用ＴＦＴ１５１を導通状態にし、最終出力線１４４を電源基準線１６４の電位に初期化する。その後、２列目の最終選択線を選択し、最終選択用ＴＦＴ１５２を導通状態にし、２列目のコンデンサ１４９の信号を最終出力線１４４に出力する。その後は、同様の動作を繰り返していく。
【０１４０】
ｊ列目の場合も、ｊ列目最終リセット線１４７を選択し、最終リセット用ＴＦＴ１５１を導通状態にし、最終出力線１４４を電源基準線１１６の電位に初期化する。その後、ｊ列目最終選択線１４６を選択し、最終選択用ＴＦＴ１５２を導通状態にし、ｊ列目のコンデンサ１４９の信号を最終出力線１４４に出力する。
【０１４１】
次に、（ｊ＋１）列目の最終リセット線を選択し、最終リセット用ＴＦＴ１５１を導通状態にし、最終出力線１４４を電源基準線１１６の電位に初期化する。その後、（ｊ＋１）列目最終選択線１４６を選択し、最終選択用ＴＦＴ１５２を導通状態にし、（ｊ＋１）列目のコンデンサ１４９の信号を最終出力線１４４に出力する。その後は、同様の動作を繰り返し、全ての列の信号を最終出力線１４４に、順次出力していく。そのあいだ、バイアス信号線１４１は、一定に保たれている。そして最終出力線１４４に出力された信号は、最終出力増幅用回路１３１ｄで増幅され、外部へ出力されていく。
【０１４２】
次に、（ｉ＋１）行目ゲート信号線が選択される。すると、ｉ行目ゲート信号線が選択されたのと同様に、動作する。そして、（ｉ＋２）行目のゲート信号線が選択され、同様の動作を繰り返していく。
【０１４３】
なお、光電変換などを行うセンサ部については、通常使用されているＰＮ型のフォトダイオードの他に、ＰＩＮ型のダイオード、アバランシェ型ダイオード、ＮＰＮ埋め込み型ダイオード、ショットキー型ダイオード、Ｘ線用のフォトコンダクタ、赤外線用のセンサなどでもよい。また蛍光材やシンチレータにより、Ｘ線を光に変換した後、その光を読み取ってもよい。
【０１４４】
上述のように、光電変換素子は、ソースフォロワ回路の入力端子に接続されることが多い。しかし、フォトゲート型の光電変換素子を用いる場合には、スイッチを間に挟んでもよい。また、対数変換型の光電変換素子を用いる場合には、光強度の対数値なるように処理した後の信号を入力端子に入力してもよい。
【０１４５】
なお、本実施の形態では、画素が２次元に配置されたエリアセンサについて述べたが、画素が１次元に配置されたラインセンサにも応用することも出来る。
【０１４６】
なお本実施例は、実施の形態１〜５と自由に組み合わせることが可能である。
【０１４７】
（実施例２）
本実施例では、図２に示すところのＥＬ素子１０６の動作を制御している、スイッチング用ＴＦＴ１０５及びＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６の駆動方法について説明する。なおセンサ部１０１の構成は実施例１で示した構成と同じであるので、図１及び図２を参照するとよい。
【０１４８】
図１２に本実施例のエリアセンサの上面図を示す。１２０はソース信号線駆動回路、１２２はゲート信号線駆動回路であり、共にスイッチング用ＴＦＴ１０５及びＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６の駆動を制御している。また１２１はセンサ用ソース信号線駆動回路、１２３はセンサ用ゲート信号線駆動回路であり、共にリセット用ＴＦＴ１１０、バッファ用ＴＦＴ１１１及び選択用ＴＦＴ１１２の駆動を制御している。なお本明細書において、ソース信号線駆動回路１２０、ゲート信号線駆動回路１２２、センサ用ソース信号線駆動回路１２１、センサ用ゲート信号線駆動回路１２３を駆動部と呼ぶ。
【０１４９】
ソース信号線駆動回路１２０は、シフトレジスタ１２０ａ、ラッチ（Ａ）１２０ｂ、ラッチ（Ｂ）１２０ｃを有している。ソース信号線駆動回路１２０において、シフトレジスタ１２０ａにクロック信号（ＣＬＫ）およびスタートパルス（ＳＰ）が入力される。シフトレジスタ１２０ａは、これらのクロック信号（ＣＬＫ）およびスタートパルス（ＳＰ）に基づきタイミング信号を順に発生させ、後段の回路へタイミング信号を順次供給する。
【０１５０】
なおシフトレジスタ１２０ａからのタイミング信号を、バッファ等（図示せず）によって緩衝増幅し、後段の回路へ緩衝増幅したタイミング信号を順次供給しても良い。タイミング信号が供給される配線には、多くの回路あるいは素子が接続されているために負荷容量（寄生容量）が大きい。この負荷容量が大きいために生ずるタイミング信号の立ち上がりまたは立ち下がりの”鈍り”を防ぐために、このバッファが設けられる。
【０１５１】
シフトレジスタ１２０ａからのタイミング信号は、ラッチ（Ａ）１２０ｂに供給される。ラッチ（Ａ）１２０ｂは、デジタル信号（dｉgｉtal  sｉgnals）を処理する複数のステージのラッチを有している。ラッチ（Ａ）１２０ｂは、前記タイミング信号が入力されると同時に、デジタル信号を順次書き込み、保持する。
【０１５２】
なお、ラッチ（Ａ）１２０ｂにデジタル信号を取り込む際に、ラッチ（Ａ）１２０ｂが有する複数のステージのラッチに、順にデジタル信号を入力しても良い。しかし本発明はこの構成に限定されない。ラッチ（Ａ）１２０ｂが有する複数のステージのラッチをいくつかのグループに分け、グループごとに並行して同時にデジタル信号を入力する、いわゆる分割駆動を行っても良い。なおこのときのグループの数を分割数と呼ぶ。例えば４つのステージごとにラッチをグループに分けた場合、４分割で分割駆動すると言う。
【０１５３】
ラッチ（Ａ）１２０ｂの全ステージのラッチへのデジタル信号の書き込みが一通り終了するまでの時間を、ライン期間と呼ぶ。すなわち、ラッチ（Ａ）１２０ｂ中で一番左側のステージのラッチにデジタル信号の書き込みが開始される時点から、一番右側のステージのラッチにデジタル信号の書き込みが終了する時点までの時間間隔がライン期間である。実際には、上記ライン期間に水平帰線期間が加えられた期間をライン期間に含むことがある。
【０１５４】
１ライン期間が終了すると、ラッチ（Ｂ）１２０ｃにラッチシグナル（Latch  Sｉgnal）が供給される。この瞬間、ラッチ（Ａ）１２０ｂに書き込まれ保持されているデジタル信号は、ラッチ（Ｂ）１２０ｃに一斉に送出され、ラッチ（Ｂ）１２０ｃの全ステージのラッチに書き込まれ、保持される。
【０１５５】
デジタル信号をラッチ（Ｂ）１２０ｃに送出し終えたラッチ（Ａ）１２０ｂは、シフトレジスタ１２０ａからのタイミング信号に基づき、再びデジタル信号の書き込みを順次行う。
【０１５６】
この２順目の１ライン期間中には、ラッチ（Ｂ）１２０ｂに書き込まれ、保持されているデジタル信号がソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）に入力される。
【０１５７】
一方、ゲート信号線駆動回路１２２は、それぞれシフトレジスタ、バッファ（いずれも図示せず）を有している。また場合によっては、ゲート信号線駆動回路１２２が、シフトレジスタ、バッファの他にレベルシフトを有していても良い。
【０１５８】
ゲート信号線駆動回路１２２において、シフトレジスタ（図示せず）からのゲート信号がバッファ（図示せず）に供給され、対応するゲート信号線に供給される。ゲート信号線（Ｇ１〜Ｇｙ）には、それぞれ１ライン分の画素のスイッチング用ＴＦＴ１０５のゲート電極が接続されており、１ライン分全ての画素のスイッチング用ＴＦＴ１０５を同時にオンの状態にしなくてはならないので、バッファは大きな電流を流すことが可能なものが用いられる。
【０１５９】
なおソース信号線駆動回路とゲート信号線駆動回路の数、構成及びその動作は、本実施例で示した構成に限定されない。本発明のエリアセンサは、公知のソース信号線駆動回路及びゲート信号線駆動回路を用いることが可能である。
【０１６０】
次に、センサ部のスイッチング用ＴＦＴ１０５及びＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６を、デジタル方式で駆動させた場合のタイミングチャートを図１３に示す。
【０１６１】
センサ部１０１の全ての画素が一通り発光するまでの期間を１フレーム期間（Ｆ）と呼ぶ。フレーム期間はアドレス期間Ｔａとサステイン期間Ｔｓとに分けられる。アドレス期間とは、１フレーム期間中、全ての画素にデジタル信号を入力する期間である。サステイン期間（点灯期間とも呼ぶ）とは、アドレス期間において画素に入力されたデジタル信号によって、ＥＬ素子を発光又は非発光の状態にし、表示を行う期間を示している。
【０１６２】
電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）の電位は所定の電位（電源電位）に保たれている。
【０１６３】
まずアドレス期間Ｔａにおいて、ＥＬ素子１０６の対向電極の電位は、電源電位と同じ高さに保たれている。
【０１６４】
そしてゲート信号線Ｇ１に入力されるゲート信号によって、ゲート信号線Ｇ１に接続されている全てのスイッチング用ＴＦＴ１０５がオンの状態になる。次に、ソース信号線駆動回路１２０からソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）にデジタル信号が入力される。ソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）に入力されたデジタル信号は、オンの状態のスイッチング用ＴＦＴ１０５を介してＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のゲート電極に入力される。
【０１６５】
次にゲート信号線Ｇ２に入力されるゲート信号によって、ゲート信号線Ｇ２に接続されている全てのスイッチング用ＴＦＴ１０５がオンの状態になる。次に、ソース信号線駆動回路１２０からソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）にデジタル信号が入力される。ソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）に入力されたデジタル信号は、オンの状態のスイッチング用ＴＦＴ１０５を介してＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のゲート電極に入力される。
【０１６６】
上述した動作をゲート信号線Ｇｙまで繰り返し、全ての画素１０２のＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のゲート電極にデジタル信号が入力され、アドレス期間が終了する。
【０１６７】
アドレス期間Ｔａが終了すると同時にサステイン期間となる。サステイン期間において、全てのスイッチング用ＴＦＴ１０５は、オフの状態となる。
【０１６８】
そしてサステイン期間が開始されると同時に、全てのＥＬ素子の対向電極の電位は、電源電位が画素電極に与えられたときにＥＬ素子が発光する程度に、電源電位との間に電位差を有する高さになる。なお本明細書において、画素電極と対向電極の電位差をＥＬ駆動電圧と呼ぶ。また各画素が有するＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のゲート電極に入力されたデジタル信号によってＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６はオンの状態になっている。よって電源電位がＥＬ素子の画素電極に与えられ、全ての画素が有するＥＬ素子は発光する。
【０１６９】
サステイン期間が終了すると同時に、１つのフレーム期間が終了する。本発明では、全てのサンプリング期間ＳＴ１〜ＳＴｙにおいて画素が発光する必要があり、よって本実施例の駆動方法の場合、サステイン期間内にセンサフレーム期間ＳＦが含まれていることが重要である。
【０１７０】
なお本実施例では、単色の画像を読み込むエリアセンサの駆動方法について説明したが、カラー画像を読み込む場合も同様である。ただしカラー画像を読み込むエリアセンサの場合、１つのフレーム期間をＲＧＢに対応した３つのサブフレーム期間に分割し、各サブフレーム期間においてアドレス期間とサステイン期間とを設ける。そしてＲ用のサブフレーム期間のアドレス期間では、Ｒに対応する画素のＥＬ素子だけ発光するようなデジタル信号を全ての画素に入力し、サステイン期間においてＲのＥＬ素子だけ発光を行う。Ｇ用、Ｂ用のサブフレーム期間においても同様に、各サステイン期間において、各色に対応する画素のＥＬ素子のみが発光を行うようにする。
【０１７１】
そしてカラー画像を読み込むエリアセンサの場合、ＲＧＢに対応した３つのサブフレーム期間の各サステイン期間は、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用センサフレーム期間（ＳＦｒ、ＳＦｇ、ＳＦｂ）をそれぞれ含んでいることが重要である。
【０１７２】
なお本実施例は、実施の形態１〜５、及び実施例１と自由に組み合わせることが可能である。
【０１７３】
（実施例３）
本実施例では、センサ部１０１において画像を表示するときの、スイッチング用ＴＦＴ１０５及びＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６（ＥＬ素子部１０３）の駆動方法について説明する。なおセンサ部１０１の構成は実施例１で示した構成と同じであるので、図１及び図２を参照すればよい。
【０１７４】
図１４に、本発明のエリアセンサにおいて、デジタル方式でセンサ部１０１に画像を表示するときのタイミングチャートを示す。
【０１７５】
まず、１フレーム期間（Ｆ）をｎ個のサブフレーム期間（ＳＦ１〜ＳＦｎ）に分割する。階調数が多くなるにつれて１フレーム期間におけるサブフレーム期間の数も増える。なおエリアセンサのセンサ部が画像を表示する場合、１フレーム期間（Ｆ）とは、センサ部１０１の全ての画素が１つの画像を表示する期間を指す。
【０１７６】
本実施例の場合、フレーム期間は１秒間に６０以上設けることが好ましい。１秒間に表示される画像の数を６０以上にすることで、視覚的にフリッカ等の画像のちらつきを抑えることが可能になる。
【０１７７】
サブフレーム期間はアドレス期間（Ｔａ）とサステイン期間（Ｔｓ）とに分けられる。アドレス期間とは、１サブフレーム期間中、全ての画素にデジタルビデオ信号を入力する期間である。なおデジタルビデオ信号とは、画像情報を有するデジタルの信号である。サステイン期間（点灯期間とも呼ぶ）とは、アドレス期間において画素に入力されたデジタルビデオ信号によって、ＥＬ素子を発光又は非発光の状態にし、表示を行う期間を示している。なおデジタルビデオ信号とは、画像情報を有するデジタル信号を意味する。
【０１７８】
ＳＦ１〜ＳＦｎが有するアドレス期間（Ｔａ）をそれぞれＴａ１〜Ｔａｎとする。ＳＦ１〜ＳＦｎが有するサステイン期間（Ｔｓ）をそれぞれＴｓ１〜Ｔｓｎとする。
【０１７９】
電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）の電位は所定の電位（電源電位）に保たれている。
【０１８０】
まずアドレス期間Ｔａにおいて、ＥＬ素子１０６対向電極の電位は、電源電位と同じ高さに保たれている。
【０１８１】
次にゲート信号線Ｇ１に入力されるゲート信号によって、ゲート信号線Ｇ１に接続されている全てのスイッチング用ＴＦＴ１０５がオンの状態になる。次に、ソース信号線駆動回路１０２からソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）にデジタルビデオ信号が入力される。デジタルビデオ信号は「０」または「１」の情報を有しており、「０」と「１」のデジタルビデオ信号は、一方がＨｉ、他方がＬｏの電圧を有する信号である。
【０１８２】
そしてソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）に入力されたデジタルビデオ信号は、オンの状態のスイッチング用ＴＦＴ１０５を介して、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のゲート電極に入力される。
【０１８３】
次にゲート信号線Ｇ１に接続されている全てのスイッチング用ＴＦＴ１０５がオフの状態になり、ゲート信号線Ｇ２に入力されるゲート信号によって、ゲート信号線Ｇ２に接続されている全てのスイッチング用ＴＦＴ１０５がオンの状態になる。次に、ソース信号線駆動回路１０２からソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）にデジタルビデオ信号が入力される。ソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）に入力されたデジタルビデオ信号は、オンの状態のスイッチング用ＴＦＴ１０５を介して、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のゲート電極に入力される。
【０１８４】
上述した動作をゲート信号線Ｇｙまで繰り返し、全ての画素１０２のＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のゲート電極にデジタルビデオ信号が入力され、アドレス期間が終了する。
【０１８５】
アドレス期間Ｔａが終了すると同時にサステイン期間Ｔｓとなる。サステイン期間において、全てのスイッチング用ＴＦＴ１０５はオフの状態になる。サステイン期間において、全てのＥＬ素子の対向電極の電位は、電源電位が画素電極に与えられたときにＥＬ素子が発光する程度に、電源電位との間に電位差を有する高さになる。
【０１８６】
本実施例では、デジタルビデオ信号が「０」の情報を有していた場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６はオフの状態になる。よってＥＬ素子の画素電極は対向電極の電位に保たれたままである。その結果、「０」の情報を有するデジタルビデオ信号が入力された画素において、ＥＬ素子１０６は発光しない。
【０１８７】
逆にデジタルビデオ信号が「１」の情報を有していた場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６はオンの状態になる。よって電源電位がＥＬ素子１０６の画素電極に与えられる。その結果、「１」の情報を有するデジタルビデオ信号が入力された画素が有するＥＬ素子１０６は発光する。
【０１８８】
このように、画素に入力されるデジタルビデオ信号の有する情報によって、ＥＬ素子が発光または非発光の状態になり、画素は表示を行う。
【０１８９】
サステイン期間が終了すると同時に、１つのサブフレーム期間が終了する。そして次のサブフレーム期間が出現し、再びアドレス期間に入り、全画素にデジタルビデオ信号を入力したら、再びサステイン期間に入る。なお、サブフレーム期間ＳＦ１〜ＳＦｎの出現する順序は任意である。
【０１９０】
以下、残りのサブフレーム期間においても同様の動作を繰り返し、表示を行う。ｎ個のサブフレーム期間が全て終了したら、１つの画像が表示され、１フレーム期間が終了する。１フレーム期間が終了すると次のフレーム期間のサブフレーム期間が出現し、上述した動作を繰り返す。
【０１９１】
本発明において、ｎ個のサブフレーム期間がそれぞれ有するアドレス期間（Ｔａ１〜Ｔａｎ）の長さは全て同じである。またｎ個のサステイン期間Ｔｓ１、…、Ｔｓｎの長さの比は、Ｔｓ１：Ｔｓ２：Ｔｓ３：…：Ｔｓ（ｎ−１）：Ｔｓｎ＝２0：２-1：２-2：…：２-(n-2)：２-(n-1)で表される。
【０１９２】
各画素の階調は、１フレーム期間においてどのサブフレーム期間を発光させるかによって決まる。例えば、ｎ＝８のとき、全部のサステイン期間で発光した場合の画素の輝度を１００％とすると、Ｔｓ１とＴｓ２において画素が発光した場合には７５％の輝度が表現でき、Ｔｓ３とＴｓ５とＴｓ８を選択した場合には１６％の輝度が表現できる。
【０１９３】
なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施例１、２と自由に組み合わせることが可能である。
【０１９４】
（実施例４）
実施例１及び２では、アドレス期間において対向電極の電位を電源電位と同じ電位に保っていたため、ＥＬ素子は発光しなかった。しかし本発明はこの構成に限定されない。画素電極に電源電位が与えられたときにＥＬ素子が発光する程度の電位差を、対向電位と電源電位との間に常に設け、アドレス期間においても表示期間と同様に表示を行うようにしても良い。
【０１９５】
ただしＥＬ素子をエリアセンサの光源として用いる実施例１と本実施例を組み合わせる場合、単色の画像を読み込むエリアセンサでは、フレーム期間内にセンサフレーム期間ＳＦが含まれていることが重要である。またカラー画像を読み込むエリアセンサでは、ＲＧＢに対応した３つのサブフレーム期間が、それぞれＲ用、Ｇ用、Ｂ用のセンサフレーム期間に含まれていることが重要である。
【０１９６】
またセンサ部に画像を表示する実施例２と本実施例を組み合わせる場合、サブフレーム期間全体が実際に表示を行う期間となるので、サブフレーム期間の長さを、ＳＦ１：ＳＦ２：ＳＦ３：…：ＳＦ（ｎ−１）：ＳＦｎ＝２0：２-1：２-2：…：２-(n-2)：２-(n-1)となるように設定する。上記構成により、アドレス期間を発光させない駆動方法に比べて、高い輝度の画像が得られる。
【０１９７】
なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施例１〜３と自由に組み合わせることが可能である。
【０１９８】
（実施例５）
本実施例では、図２に示すＥＬ素子１０７の動作を制御している、スイッチング用ＴＦＴ１０５及びＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６の駆動方法の、実施例１とは異なる例について説明する。なおセンサ部の構成は実施例１で示した構成と同じであるので、図１及び図２を参照すればよい。
【０１９９】
図１５に本実施例のエリアセンサの上面図を示す。１３０はソース信号線駆動回路、１２６はゲート信号線駆動回路であり、共にスイッチング用ＴＦＴ１０５及びＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６の駆動を制御している。また１２５はセンサ用ソース信号線駆動回路、１２７はセンサ用ゲート信号線駆動回路であり、共にリセット用ＴＦＴ１１０、バッファ用ＴＦＴ１１１及び選択用ＴＦＴ１１２の駆動を制御している。本実施例ではソース信号線駆動回路とゲート信号線駆動回路とを１つずつ設けたが、本発明はこの構成に限定されない。ソース信号線駆動回路を２つ設けても良い。また、ゲート信号線駆動回路を２つ設けても良い。
【０２００】
なお本明細書において、ソース信号線駆動回路１３０、ゲート信号線駆動回路１２６、センサ用ソース信号線駆動回路１２５、センサ用ゲート信号線駆動回路１２７を駆動部と呼ぶ。
【０２０１】
ソース信号線駆動回路１３０は、シフトレジスタ１３０ａ、レベルシフト１３０ｂ、サンプリング回路１３０ｃを有している。なおレベルシフトは必要に応じて用いればよく、必ずしも用いなくとも良い。また本実施例においてレベルシフトはシフトレジスタ１３０ａとサンプリング回路１３０ｃとの間に設ける構成としたが、本発明はこの構成に限定されない。またシフトレジスタ１３０ａの中にレベルシフト１３０ｂが組み込まれている構成にしても良い。
【０２０２】
クロック信号（ＣＬＫ）、スタートパルス信号（ＳＰ）がシフトレジスタ１３０ａに入力される。シフトレジスタ１３０ａからアナログの信号（アナログ信号）をサンプリングするためのサンプリング信号が出力される。出力されたサンプリング信号はレベルシフト１３０ｂに入力され、その電位の振幅が大きくなって出力される。
【０２０３】
レベルシフト１３０ｂから出力されたサンプリング信号は、サンプリング回路１３０ｃに入力される。そしてサンプリング回路１３０ｃに入力されるアナログ信号がサンプリング信号によってそれぞれサンプリングされ、ソース信号線Ｓ１〜Ｓｘに入力される。
【０２０４】
一方、ゲート信号線駆動回路１２６は、それぞれシフトレジスタ、バッファ（いずれも図示せず）を有している。また場合によっては、ゲート信号線駆動回路１２６が、シフトレジスタ、バッファの他にレベルシフトを有していても良い。
【０２０５】
ゲート信号線駆動回路１２６において、シフトレジスタ（図示せず）からのゲート信号がバッファ（図示せず）に供給され、対応するゲート信号線に供給される。ゲート信号線Ｇ１〜Ｇｙには、それぞれ１ライン分の画素のスイッチング用ＴＦＴ１０５のゲート電極が接続されており、１ライン分全ての画素のスイッチング用ＴＦＴ１０５を同時にオンの状態にしなくてはならないので、バッファは大きな電流を流すことが可能なものが用いられる。
【０２０６】
なおソース信号線駆動回路とゲート信号線駆動回路の数、構成及びその動作は、本実施例で示した構成に限定されない。本発明のエリアセンサは、公知のソース信号線駆動回路及びゲート信号線駆動回路を用いることが可能である。
【０２０７】
次に、センサ部のスイッチング用ＴＦＴ１０５及びＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６を、アナログ方式で駆動させた場合のタイミングチャートを図１６に示す。センサ部１０１の全ての画素が一通り発光するまでの期間を１フレーム期間Ｆと呼ぶ。１ライン期間Ｌは、１つのゲート信号線が選択されてから、その次に別のゲート信号線が選択されるまでの期間を意味する。図２に示したエリアセンサの場合、ゲート信号線はｙ本あるので、１フレーム期間中にｙ個のライン期間Ｌ１〜Ｌｙが設けられている。
【０２０８】
解像度が高くなるにつれて１フレーム期間中のライン期間の数も増え、駆動回路を高い周波数で駆動しなければならなくなる。
【０２０９】
まず電源電圧線Ｖ１〜Ｖｘは一定の電源電位に保たれている。そしてＥＬ素子１０６の対向電極の電位である対向電位も一定の電位に保たれている。電源電位は、電源電位がＥＬ素子１０６の画素電極に与えられるとＥＬ素子１０６が発光する程度に、対向電位との間に電位差を有している。
【０２１０】
第１のライン期間Ｌ１において、ゲート信号線駆動回路１２６からゲート信号線Ｇ１に入力されるのゲート信号によって、ゲート信号線Ｇ１に接続された全てのスイッチング用ＴＦＴ１０５はオンの状態になる。そして、ソース信号線Ｓ１〜Ｓｘに順にソース信号線駆動回路１３０からアナログ信号が入力される。ソース信号線Ｓ１〜Ｓｘに入力されたアナログ信号は、スイッチング用ＴＦＴ１０５を介してＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のゲート電極に入力される。
【０２１１】
ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のチャネル形成領域を流れる電流の大きさは、そのゲート電極に入力される信号の電位の高さ（電圧）によって制御される。よって、ＥＬ素子１０６の画素電極に与えられる電位は、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０６のゲート電極に入力されたアナログ信号の電位の高さによって決まる。そしてＥＬ素子１０５はアナログ信号の電位に制御されて発光を行う。なお本実施例の場合、全ての画素に入力されるアナログ信号は、同じ高さの電位に保たれている。
【０２１２】
ソース信号線Ｓ１〜Ｓｘへのアナログ信号の入力が終了すると、第１のライン期間Ｌ１が終了する。なお、ソース信号線Ｓ１〜Ｓｘへのアナログ信号の入力が終了するまでの期間と水平帰線期間とを合わせて１つのライン期間としても良い。そして次に第２のライン期間Ｌ２となり、ゲート信号線Ｇ１に接続された全てのスイッチング用ＴＦＴ１０５はオフの状態になり、ゲート信号線Ｇ２に入力されるゲート信号によって、ゲート信号線Ｇ２に接続された全てのスイッチング用ＴＦＴ１０５はオンの状態になる。そして第１のライン期間Ｌ１と同様に、ソース信号線Ｓ１〜Ｓｘに順にアナログ信号が入力される。
【０２１３】
そして上述した動作をゲート信号線Ｇｙまで繰り返し、全てのライン期間Ｌ１〜Ｌｙが終了する。全てのライン期間Ｌ１〜Ｌｙが終了すると、１フレーム期間が終了する。１フレーム期間が終了することで、全ての画素が有するＥＬ素子は発光を行う。なお全てのライン期間Ｌ１〜Ｌｙと垂直帰線期間とを合わせて１フレーム期間としても良い。
【０２１４】
なお本実施例では、単色の画像を読み込むエリアセンサの駆動方法について説明したが、カラー画像を読み込む場合も同様である。ただしカラー画像を読み込むエリアセンサの場合、１つのフレーム期間をＲＧＢに対応した３つのサブフレーム期間に分割する。そしてＲ用のサブフレーム期間では、Ｒに対応する画素のＥＬ素子だけ発光するようなアナログ信号を全ての画素に入力し、ＲのＥＬ素子だけ発光を行う。Ｇ用、Ｂ用のサブフレーム期間においても同様に、各色に対応する画素のＥＬ素子のみが発光を行うようにする。
【０２１５】
そしてカラー画像を読み込むエリアセンサの場合、ＲＧＢに対応した３つのサブフレーム期間の各サステイン期間は、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用センサフレーム期間（ＳＦｒ、ＳＦｇ、ＳＦｂ）を含んでいることが重要である。
【０２１６】
なお本実施例の駆動方法において、センサ部１０１に画像を表示させる場合は、アナログ信号の代わりに画像情報を有するアナログのビデオ信号（アナログビデオ信号）を入力すると、センサ部１０１に画像を表示することが可能である。
【０２１７】
なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施例１〜４と自由に組み合わせることが可能である。
【０２１８】
（実施例６）
本実施例では、本発明のエリアセンサのセンサ部における断面図について説明する。
【０２１９】
図１７に本実施例のエリアセンサの断面図を示す。４０１はスイッチング用ＴＦＴ、４０２はＥＬ駆動用ＴＦＴ、４０３はリセット用ＴＦＴ、４０４はバッファ用ＴＦＴ、４０５は選択用ＴＦＴである。
【０２２０】
また、４０６はカソード電極、４０７は光電変換層、４０８はアノード電極である。カソード電極４０６と、光電変換層４０７と、アノード電極４０８とによって、フォトダイオード４２１が形成される。４１４はセンサ用配線であり、アノード電極４０８と外部の電源とを接続している。
【０２２１】
また４０９は画素電極（陰極）、４１０は発光層、４１１は正孔注入層、４１２は対向電極（陽極）である。画素電極（陰極）４０９と、発光層４１０と、正孔注入層４１１と、対向電極（陽極）４１２とでＥＬ素子４２２が形成される。なお４１３はバンクであり、隣り合う画素同士の発光層４１０を区切っている。
【０２２２】
４３２は層間絶縁膜であり、４３１は光ファイバプレート、またはガラスファイバプレートである。４２３は被写体であり、ＥＬ素子４２２から発せられた光は、被写体４２３において反射し、フォトダイオード４２１に照射される。本実施例では、被写体４２３を基板４３０のＴＦＴが形成されている側に設ける。
【０２２３】
本実施例においては、スイッチング用ＴＦＴ４０１、ＥＬ駆動用ＴＦＴ４０２、バッファ用ＴＦＴ４０４、選択用ＴＦＴ４０５は全てＮチャネル型ＴＦＴである。またリセット用ＴＦＴ４０３はＰチャネル型ＴＦＴである。なお本発明はこの構成に限定されない。よってスイッチング用ＴＦＴ４０１、ＥＬ駆動用ＴＦＴ４０２、バッファ用ＴＦＴ４０４、選択用ＴＦＴ４０５、リセット用ＴＦＴ４０３は、Ｎチャネル型ＴＦＴとＰチャネル型ＴＦＴのどちらでも良い。
【０２２４】
ただし本実施例のように、ＥＬ駆動用ＴＦＴ４０２のソース領域またはドレイン領域がＥＬ素子の陰極と電気的に接続されている場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ４０２はＮチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。また逆に、ＥＬ駆動用ＴＦＴ４０２のソース領域またはドレイン領域がＥＬ素子の陽極と電気的に接続されている場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ４０２はＰチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。
【０２２５】
また、本実施例のように、リセット用ＴＦＴ４０３のドレイン領域がフォトダイオード４２１のカソード電極４０６とが電気的に接続されている場合、リセット用ＴＦＴ４０３はＰチャネル型ＴＦＴ、バッファ用ＴＦＴ４０４はＮチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。逆にリセット用ＴＦＴ４０３のドレイン領域がフォトダイオード４２１のアノード電極４０８と電気的に接続され、センサ用配線４１４がカソード電極４０６と接続されている場合、リセット用ＴＦＴ４０３はＮチャネル型ＴＦＴ、バッファ用ＴＦＴ４０４はＰチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。
【０２２６】
なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施例１〜実施例５と自由に組み合わせることが可能である。
【０２２７】
（実施例７）
本実施例では、本発明のエリアセンサのセンサ部における断面図の実施例６とは異なる例について説明する。
【０２２８】
図１８に本実施例のエリアセンサの断面図を示す。５０１はスイッチング用ＴＦＴ、５０２はＥＬ駆動用ＴＦＴ、５０３はリセット用ＴＦＴ、５０４はバッファ用ＴＦＴ、５０５は選択用ＴＦＴである。
【０２２９】
また、５０６はカソード電極、５０７は光電変換層、５０８はアノード電極である。カソード電極５０６と、光電変換層５０７と、アノード電極５０８とによって、フォトダイオード５２１が形成される。５１４はセンサ用配線であり、アノード電極５０８と外部の電源とを電気的に接続している。また、フォトダイオード５２１のカソード電極５０６とリセット用ＴＦＴ５０３のドレイン領域とは電気的に接続されている。
【０２３０】
また５０９は画素電極（陽極）、５１０はＥＬ層、５１１は対向電極（陰極）である。画素電極（陽極）５０９と、ＥＬ層５１０と、対向電極（陰極）５１１とでＥＬ素子５２２が形成される。なお５１２はバンクであり、隣り合う画素同士のＥＬ層５１０を区切っている。
【０２３１】
５２３は被写体であり、ＥＬ素子５２２から発せられた光が被写体５２３上で反射し、フォトダイオード５２１に照射される。本実施例では、実施例６と異なり、被写体を基板５３０のＴＦＴが形成されていない側に設ける。
【０２３２】
本実施例では、基板５３０として、光ファイバプレート、またはガラスファイバプレートを用いることが好ましい。また実施例１０にあるように、基板をガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属基板（ＳＵＳ基板）もしくはセラミックス基板とし、センサ部を形成してから、光ファイバプレートを基板上に接着することもできる。
【０２３３】
本実施例において、スイッチング用ＴＦＴ５０１、バッファ用ＴＦＴ５０４、選択用ＴＦＴ５０５は全てＮチャネル型ＴＦＴである。またＥＬ駆動用ＴＦＴ５０２、リセット用ＴＦＴ５０３はＰチャネル型ＴＦＴである。なお本発明はこの構成に限定されない。よってスイッチング用ＴＦＴ５０１、ＥＬ駆動用ＴＦＴ５０２、バッファ用ＴＦＴ５０４、選択用ＴＦＴ５０５、リセット用ＴＦＴ５０３は、Ｐチャネル型ＴＦＴとＰチャネル型ＴＦＴのどちらでも良い。
【０２３４】
ただし本実施例のように、ＥＬ駆動用ＴＦＴ５０２のソース領域またはドレイン領域がＥＬ素子５２２の陽極５０９と電気的に接続されている場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ５０２はＰチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。また逆に、ＥＬ駆動用ＴＦＴ５０２のソース領域またはドレイン領域がＥＬ素子５２２の陰極と電気的に接続されている場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ５０２はＮチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。
【０２３５】
また、本実施例のように、リセット用ＴＦＴ５０３のドレイン領域がフォトダイオード５２１のカソード電極５０６と電気的に接続されている場合、リセット用ＴＦＴ５０３はＰチャネル型ＴＦＴ、バッファ用ＴＦＴ５０４はＮチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。逆にリセット用ＴＦＴ５０３のドレイン領域がフォトダイオード５２１のアノード電極５０８と電気的に接続され、センサ用配線５１４がカソード電極５０６と電気的に接続されている場合、リセット用ＴＦＴ５０３はＮチャネル型ＴＦＴ、バッファ用ＴＦＴ５０４はＰチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。
【０２３６】
なお本実施例のフォトダイオードは他のＴＦＴと同時に形成することができるので、工程数を抑えることができる。
【０２３７】
なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施例１〜実施例６と自由に組み合わせることが可能である。
【０２３８】
（実施例８）
本実施例では、本発明のエリアセンサのセンサ部における断面図の実施例６、７とは異なる例について説明する。
【０２３９】
図１９に本実施例のエリアセンサの断面図を示す。６０１はスイッチング用ＴＦＴ、６０２はＥＬ駆動用ＴＦＴ、６０３はリセット用ＴＦＴ、６０４はバッファ用ＴＦＴ、６０５は選択用ＴＦＴである。
【０２４０】
また、６０６はカソード電極、６０７は光電変換層、６０８はアノード電極である。カソード電極６０６と、光電変換層６０７と、アノード電極６０８とによって、フォトダイオード６２１が形成される。６１４はセンサ用配線であり、アノード電極６０８と外部の電源とを接続している。また、フォトダイオード６２１のカソード電極６０６とリセット用ＴＦＴ６０３のドレイン領域とは電気的に接続されている
【０２４１】
また６０９は画素電極（陽極）、６１０はＥＬ層、６１１は対向電極（陰極）である。画素電極（陽極）６０９と、ＥＬ層６１０と、対向電極（陰極）６１１とでＥＬ素子６２２が形成される。なお６１２はバンクであり、隣り合う画素同士のＥＬ層６１０を区切っている。
【０２４２】
６２３は被写体であり、ＥＬ素子６２２から発せられた光が被写体６２３上で反射し、フォトダイオード６２１に照射される。本実施例では、被写体６２３を基板６３０のＴＦＴが形成されていない側に設ける。
【０２４３】
本実施例では、基板６３０として、光ファイバプレート、またはガラスファイバプレートを用いることが好ましい。また実施例１０にあるように、基板をガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属基板（ＳＵＳ基板）もしくはセラミックス基板とし、センサ部を形成してから、光ファイバプレートを基板上に接着することもできる。
【０２４４】
本実施例において、スイッチング用ＴＦＴ６０１、バッファ用ＴＦＴ６０４、選択用ＴＦＴ６０５は全てＮチャネル型ＴＦＴである。またＥＬ駆動用ＴＦＴ６０２、リセット用ＴＦＴ６０３はＰチャネル型ＴＦＴである。なお本発明はこの構成に限定されない。よってスイッチング用ＴＦＴ６０１、ＥＬ駆動用ＴＦＴ６０２、バッファ用ＴＦＴ６０４、選択用ＴＦＴ６０５、リセット用ＴＦＴ６０３は、Ｎチャネル型ＴＦＴとＰチャネル型ＴＦＴのどちらでも良い。
【０２４５】
ただし本実施例のように、ＥＬ駆動用ＴＦＴ６０２のソース領域またはドレイン領域がＥＬ素子の陽極と電気的に接続されている場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ６０２はＰチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。また逆に、ＥＬ駆動用ＴＦＴ６０２のソース領域またはドレイン領域がＥＬ素子の陰極と電気的に接続されている場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ６０２はＮチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。
【０２４６】
また、本実施例のように、リセット用ＴＦＴ６０３のドレイン領域がフォトダイオード６２１のカソード電極６０６と電気的に接続されている場合、リセット用ＴＦＴ６０３はＰチャネル型ＴＦＴ、バッファ用ＴＦＴ６０４はＮチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。逆にリセット用ＴＦＴ６０３のドレイン領域がフォトダイオード６２１のアノード電極６０８と電気的に接続されていて、センサ用配線６１４がカソード電極６０６と接続されている場合、リセット用ＴＦＴ６０３はＮチャネル型ＴＦＴ、バッファ用ＴＦＴ６０４はＰチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。
【０２４７】
なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施例１〜実施例７と自由に組み合わせることが可能である。
【０２４８】
（実施例９）
本実施例では、本発明のエリアセンサのセンサ部における断面図の実施例６〜８とは異なる例について説明する。
【０２４９】
図１９に本実施例のエリアセンサの断面図を示す。７０１はスイッチング用ＴＦＴ、７０２はＥＬ駆動用ＴＦＴ、７０３はリセット用ＴＦＴ、７０４はバッファ用ＴＦＴ、７０５は選択用ＴＦＴである。
【０２５０】
また、７０６はカソード電極、７０７は光電変換層、７０８はアノード電極である。カソード電極７０６と、光電変換層７０７と、アノード電極７０８とによって、フォトダイオード７２１が形成される。７１４はセンサ用配線であり、カソード電極７０６と外部の電源とを接続している。また、フォトダイオード７２１のアノード電極７０８とリセット用ＴＦＴ７０３のドレイン領域とは電気的に接続されている
【０２５１】
また７０９は画素電極（陰極）、７１０は発光層、７１１は正孔注入層、７１２は対向電極（陽極）である。画素電極（陰極）７０９と、発光層７１０と、正孔注入層７１１と、対向電極（陽極）７１２とでＥＬ素子７２２が形成される。なお７１３はバンクであり、隣り合う画素同士の発光層７１０を区切っている。
【０２５２】
７３２は層間絶縁膜であり、７３１は光ファイバプレート、またはガラスファイバプレートである。７２３は被写体であり、ＥＬ素子７２２から発せられた光は、被写体７２３上で反射し、フォトダイオード７２１に照射される。本実施例では、被写体７２３を基板７３０のＴＦＴが形成されている側に設ける。
【０２５３】
本実施例において、スイッチング用ＴＦＴ７０１、ＥＬ駆動用ＴＦＴ７０２、リセット用ＴＦＴ７０３は全てＮチャネル型ＴＦＴである。またバッファ用ＴＦＴ７０４、選択用ＴＦＴ７０５はＰチャネル型ＴＦＴである。なお本発明はこの構成に限定されない。よってスイッチング用ＴＦＴ７０１、ＥＬ駆動用ＴＦＴ７０２、バッファ用ＴＦＴ７０４、選択用ＴＦＴ７０５、リセット用ＴＦＴ７０３は、Ｎチャネル型ＴＦＴとＰチャネル型ＴＦＴのどちらでも良い。
【０２５４】
ただし本実施例のように、ＥＬ駆動用ＴＦＴ７０２のソース領域またはドレイン領域がＥＬ素子７２２の陰極７０９と電気的に接続されている場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ７０２はＮチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。また逆に、ＥＬ駆動用ＴＦＴ７０２のソース領域またはドレイン領域がＥＬ素子７２２の陽極７１２と電気的に接続されている場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ７０２はＰチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。
【０２５５】
また、本実施例のように、リセット用ＴＦＴ７０３のドレイン領域がフォトダイオード７２１のアノード電極７０８と電気的に接続されている場合、リセット用ＴＦＴ７０３はＮチャネル型ＴＦＴ、バッファ用ＴＦＴ７０４はＰチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。逆にリセット用ＴＦＴ７０３のドレイン領域がフォトダイオード７２１のカソード電極７０６と接続され、センサ用配線７１４がアノード電極７０８と接続されている場合、リセット用ＴＦＴ７０３はＰチャネル型ＴＦＴ、バッファ用ＴＦＴ７０４はＮチャネル型ＴＦＴであることが望ましい。
【０２５６】
なお本実施例のフォトダイオード７２１は他のＴＦＴと同時に形成することができるので、工程数を抑えることができる。
【０２５７】
なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施例１〜実施例８と自由に組み合わせることが可能である。
【０２５８】
（実施例１０）
本実施例では、本発明のエリアセンサのセンサ部の作製方法について、図２１〜図２４を用いて説明する。
【０２５９】
まず、図２１（Ａ）に示すように、ガラス基板２００上に下地膜２０１を３００ｎｍの厚さに形成する。本実施例では下地膜２０１として窒化酸化珪素膜を積層して用いる。この時、ガラス基板２００に接する方の窒素濃度を１０〜２５ｗｔ％としておくと良い。また、下地膜２０１に放熱効果を持たせることは有効であり、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を設けても良い。
【０２６０】
次に下地膜２０１の上に５０ｎｍの厚さの非晶質珪素膜（図示せず））を公知の成膜法で形成する。なお、非晶質珪素膜に限定する必要はなく、非晶質構造を含む半導体膜（微結晶半導体膜を含む）であれば良い。さらに非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導体膜でも良い。また、膜厚は２０〜１００ｎｍの厚さであれば良い。
【０２６１】
そして、公知の技術により非晶質珪素膜を結晶化し、結晶質珪素膜（多結晶シリコン膜若しくはポリシリコン膜ともいう）２０２を形成する。公知の結晶化方法としては、電熱炉を使用した熱結晶化方法、レーザー光を用いたレーザーアニール結晶化法、赤外光を用いたランプアニール結晶化法がある。本実施例では、ＸｅＣｌガスを用いたエキシマレーザー光を用いて結晶化する。
【０２６２】
なお、本実施例では線状に加工したパルス発振型のエキシマレーザー光を用いるが、矩形であっても良いし、連続発振型のアルゴンレーザー光や連続発振型のエキシマレーザー光を用いることもできる。
【０２６３】
また、本実施例では結晶質珪素膜をＴＦＴの活性層として用いるが、非晶質珪素膜を用いることも可能である。
【０２６４】
なお、オフ電流を低減する必要のあるスイッチング用ＴＦＴの活性層を非晶質珪素膜で形成し、ＥＬ駆動用ＴＦＴの活性層を結晶質珪素膜で形成することは有効である。非晶質珪素膜はキャリア移動度が低いため電流を流しにくくオフ電流が流れにくい。即ち、電流を流しにくい非晶質珪素膜と電流を流しやすい結晶質珪素膜の両者の利点を生かすことができる。
【０２６５】
次に、図２１（Ｂ）に示すように、結晶質珪素膜２０２上に酸化珪素膜でなる保護膜２０３を１３０ｎｍの厚さに形成する。この厚さは１００〜２００ｎｍ（好ましくは１３０〜１７０ｎｍ）の範囲で選べば良い。また、珪素を含む絶縁膜であれば他の膜でも良い。この保護膜２０３は不純物を添加する際に結晶質珪素膜が直接プラズマに曝されないようにするためと、微妙な濃度制御を可能にするために設ける。
【０２６６】
そして、その上にレジストマスク２０４a、２０４ｂ、２０４ｃを形成し、保護膜２０３を介してｎ型を付与する不純物元素（以下、ｎ型不純物元素という）を添加する。なお、ｎ型不純物元素としては、代表的には周期表の１５族に属する元素、典型的にはリン又は砒素を用いることができる。なお、本実施例ではフォスフィン（ＰＨ3）を質量分離しないでプラズマ励起したプラズマドーピング法を用い、リンを１×１０18atoms/cm3の濃度で添加する。勿論、質量分離を行うイオンインプランテーション法を用いても良い。
【０２６７】
この工程により形成されるｎ型不純物領域（ｂ）２０５ａ、２０５ｂには、ｎ型不純物元素が２×１０16〜５×１０19atoms/cm3（代表的には５×１０17〜５×１８18atoms/cm3）の濃度で含まれるようにドーズ量を調節する。
【０２６８】
次に、図２１（Ｃ）に示すように、保護膜２０３、レジストマスク２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃを除去し、添加したｎ型不純物元素の活性化を行う。活性化手段は公知の技術を用いれば良いが、本実施例ではエキシマレーザー光の照射（レーザーアニール）により活性化する。勿論、パルス発振型でも連続発振型でも良いし、エキシマレーザー光に限定する必要はない。但し、添加された不純物元素の活性化が目的であるので、結晶質珪素膜が溶融しない程度のエネルギーで照射することが好ましい。なお、保護膜２０３をつけたままレーザー光を照射しても良い。
【０２６９】
なお、このレーザー光による不純物元素の活性化に際して、熱処理（ファーネスアニール）による活性化を併用しても構わない。熱処理による活性化を行う場合は、基板の耐熱性を考慮して４５０〜５５０℃程度の熱処理を行えば良い。
【０２７０】
この工程によりｎ型不純物領域（ｂ）２０５ａ、２０５ｂの端部、即ち、ｎ型不純物領域（ｂ）２０５ａ、２０５ｂの周囲に存在するｎ型不純物元素を添加していない領域との境界部（接合部）が明確になる。このことは、後にＴＦＴが完成した時点において、ＬＤＤ領域とチャネル形成領域とが非常に良好な接合部を形成しうることを意味する。
【０２７１】
次に、図２１（Ｄ）に示すように、結晶質珪素膜の不要な部分を除去して、島状の半導体膜（以下、活性層という）２０６〜２１０を形成する。
【０２７２】
次に、図２２（Ａ）に示すように、活性層２０６〜２１０を覆ってゲート絶縁膜２１１を形成する。ゲート絶縁膜２１１としては、１０〜２００ｎｍ、好ましくは５０〜１５０ｎｍの厚さの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。これは単層構造でも積層構造でも良い。本実施例では１１０ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。
【０２７３】
次に、２００〜４００ｎｍ厚の導電膜を形成し、パターニングしてゲート電極２１２〜２１６を形成する。なお本実施例では、ゲート電極とゲート電極に電気的に接続された引き回しのための配線（以下、ゲート配線という）とを同一材料で形成している。勿論、ゲート電極と、ゲート配線とを別の材料で形成しても良い。具体的にはゲート電極よりも低抵抗な材料をゲート配線として用いても良い。これは、ゲート電極としては微細加工が可能な材料を用い、ゲート配線には微細加工はできなくとも配線抵抗が小さい材料を用いるためである。このような構造とすることでゲート配線の配線抵抗を非常に小さくすることができるため、面積の大きいセンサ部を形成することができる。即ち、画面の大きさが対角１０インチ以上（さらには３０インチ以上）のセンサ部を有するエリアセンサを実現する上で、上記の画素構造は極めて有効である。
【０２７４】
また、ゲート電極は単層の導電膜で形成しても良いが、必要に応じて二層、三層といった積層膜とすることが好ましい。ゲート電極２１２〜２１６の材料としては公知のあらゆる導電膜を用いることができる。
【０２７５】
代表的には、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、シリコン（Ｓｉ）から選ばれた元素でなる膜、または前記元素の窒化物膜（代表的には窒化タンタル膜、窒化タングステン膜、窒化チタン膜）、または前記元素を組み合わせた合金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金、Ｍｏ−Ｔａ合金）、または前記元素のシリサイド膜（代表的にはタングステンシリサイド膜、チタンシリサイド膜）を用いることができる。勿論、単層で用いても積層して用いても良い。
【０２７６】
本実施例では、３０ｎｍ厚の窒化タングステン（ＷＮ）膜と、３７０ｎｍ厚のタングステン（Ｗ）膜とでなる積層膜を用いる。これはスパッタ法で形成すれば良い。また、スパッタガスとしてＸｅ、Ｎｅ等の不活性ガスを添加すると応力による膜はがれを防止することができる。
【０２７７】
またこの時、ゲート電極２１３、２１６はそれぞれｎ型不純物領域（ｂ）２０５ａ、２０５ｂの一部とゲート絶縁膜２１１を介して重なるように形成する。この重なった部分が後にゲート電極と重なったＬＤＤ領域となる。
【０２７８】
次に、図２２（Ｂ）に示すように、ゲート電極２１２〜２１６をマスクとして自己整合的にｎ型不純物元素（本実施例ではリン）を添加する。こうして形成されるｎ型不純物領域（ｃ）２１７〜２２４にはｎ型不純物領域（ｂ）２０５ａ、２０５ｂの１／２〜１／１０（代表的には１／３〜１／４）の濃度でリンが添加されるように調節する。具体的には、１×１０16〜５×１０18atoms/cm3（典型的には３×１０17〜３×１０18atoms/cm3の濃度が好ましい。
【０２７９】
次に、図２２（Ｃ）に示すように、ゲート電極２１２、２１４、２１５を覆う形でレジストマスク２２５ａ〜２２５ｃを形成し、ｎ型不純物元素（本実施例ではリン）を添加して高濃度にリンを含むｎ型不純物領域（ａ）２２６〜２３３を形成する。ここでもフォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法で行い、この領域のリンの濃度は１×１０20〜１×１０21atoms/cm3（代表的には２×１０20〜５×１０21atoms/cm3）となるように調節する。
【０２８０】
この工程によってＮチャネル型ＴＦＴのソース領域若しくはドレイン領域が形成される。そしてＮチャネル型ＴＦＴでは、図２２（Ｂ）の工程で形成したｎ型不純物領域２１７、２１８、２２２、２２３の一部を残す。この残された領域がＬＤＤ領域となる。
【０２８１】
次に、図２２（Ｄ）に示すように、レジストマスク２２５ａ〜２２５ｃを除去し、新たにレジストマスク２３４ａ、２３４ｂを形成する。そして、ｐ型不純物元素（本実施例ではボロン）を添加し、高濃度にボロンを含むｐ型不純物領域２３５、２３６を形成する。ここではジボラン（Ｂ2Ｈ6を用いたイオンドープ法により３×１０20〜３×１０21atoms/cm3（代表的には５×１０20〜１×１０21atoms/cm3）濃度となるようにボロンを添加する。
【０２８２】
なお、不純物領域２３５、２３６には既に１×１０20〜１×１０21atoms/cm3の濃度でリンが添加されているが、ここで添加されるボロンはその少なくとも３倍以上の濃度で添加される。そのため、予め形成されていたｎ型の不純物領域は完全にｐ型に反転し、ｐ型の不純物領域として機能する。
【０２８３】
次に、レジストマスク２３４ａ、２３４ｂを除去した後、それぞれの濃度で添加されたｎ型またはｐ型不純物元素を活性化する。活性化手段としては、ファーネスアニール法、レーザーアニール法、またはランプアニール法で行うことができる。本実施例では電熱炉において窒素雰囲気中、５５０℃、４時間の熱処理を行う。
【０２８４】
このとき雰囲気中の酸素を極力排除することが重要である。なぜならば酸素が少しでも存在していると露呈したゲート電極の表面が酸化され、抵抗の増加を招くからである。従って、上記活性化工程における処理雰囲気中の酸素濃度は１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下とすることが望ましい。
【０２８５】
次に、図２３（Ａ）に示すように、第１層間絶縁膜２３７を形成する。第１層間絶縁膜２３７としては、珪素を含む絶縁膜を単層で用いるか、その中で組み合わせた積層膜を用いれば良い。また、膜厚は４００ｎｍ〜１．５μmとすれば良い。本実施例では、２００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜の上に８００ｎｍ厚の酸化珪素膜を積層した構造とする。
【０２８６】
さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い水素化処理を行う。この工程は熱的に励起された水素により半導体膜の不対結合手を水素終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【０２８７】
なお、水素化処理は第１層間絶縁膜２３７を形成する間に入れても良い。即ち、２００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を形成した後で上記のように水素化処理を行い、その後で残り８００ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成しても構わない。
【０２８８】
次に、ゲート絶縁膜２１１及び第１層間絶縁膜２３７に対してコンタクトホールを形成し、ソース配線２３８〜２４２と、ドレイン配線２４３〜２４７を形成する。なお、本実施例ではこの電極を、Ｔｉ膜を１００ｎｍ、Ｔｉを含むアルミニウム膜を３００ｎｍ、Ｔｉ膜１５０ｎｍをスパッタ法で連続形成した３層構造の積層膜とする。勿論、他の導電膜でも良い。
【０２８９】
次に、５０〜５００ｎｍ（代表的には２００〜３００ｎｍ）の厚さで第１パッシベーション膜２４８を形成する。本実施例では第１パッシベーション膜２４８として３００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。これは窒化珪素膜で代用しても良い。なお、窒化酸化珪素膜の形成に先立ってＨ2、ＮＨ3等水素を含むガスを用いてプラズマ処理を行うことは有効である。この前処理により励起された水素が第１層間絶縁膜２３７に供給され、熱処理を行うことで、第１パッシベーション膜２４８の膜質が改善される。それと同時に、第１層間絶縁膜２３７に添加された水素が下層側に拡散するため、効果的に活性層を水素化することができる。
【０２９０】
次に、図２３（Ｂ）に示すように有機樹脂からなる第２層間絶縁膜２４９を形成する。有機樹脂としてはポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用することができる。特に、第２層間絶縁膜２４９は平坦化の意味合いが強いので、平坦性に優れたアクリルが好ましい。本実施例ではＴＦＴによって形成される段差を十分に平坦化しうる膜厚でアクリル膜を形成する。好ましくは１〜５μm（さらに好ましくは２〜４μm）とすれば良い。
【０２９１】
次に、第２層間絶縁膜２４９及び第１パッシベーション膜２４８にドレイン配線２４５に達するコンタクトホールを形成し、ドレイン配線２４５に接するようにフォトダイオードのカソード電極２５０を形成する。本実施例では、カソード電極２５０としてスパッタ法によって形成したアルミニウム膜を用いたが、その他の金属、例えばチタン、タンタル、タングステン、銅を用いることができる。また、チタン、アルミニウム、チタンでなる積層膜を用いてもよい。
【０２９２】
次に、水素を含有する非晶質珪素膜を基板全面に成膜した後にパターニングし、光電変換層２５１を形成する。次に、基板全面に透明導電膜を形成する。本実施例では透明導電膜として厚さ２００ｎｍのＩＴＯをスパッタ法で成膜する。透明導電膜をパターニングし、アノード電極２５２を形成する。（図２３（Ｃ））
【０２９３】
次に、図２４（Ａ）に示すように第３層間絶縁膜２５３を形成する。第３層間絶縁膜２５３として、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル等の樹脂を用いることで、平坦な表面を得ることができる。本実施例では、第３層間絶縁膜２５３として厚さ０．７μｍのポリイミド膜を基板全面に形成した。
【０２９４】
次に、第３層間絶縁膜２５３、第２層間絶縁膜２４９及び第１パッシベーション膜２４８にドレイン配線２４７に達するコンタクトホールを形成し、画素電極２５５を形成する。また第３層間絶縁膜２５３に、アノード電極２５２に達するコンタクトホールを形成し、センサ用配線２５４を形成する。本実施例ではアルミニウム合金膜（１wt%のチタンを含有したアルミニウム膜）を３００ｎｍの厚さに形成し、パターニングを行ってセンサ用配線２５４及び画素電極２５５を同時に形成する。
【０２９５】
次に、図２４（Ｂ）に示すように、樹脂材料でなるバンク２５６を形成する。バンク２５６は１〜２μm厚のアクリル膜またはポリイミド膜をパターニングして形成すれば良い。バンク２５６はソース配線２４１上に沿って形成しても良いし、ゲート配線（図示せず）上に沿って形成しても良い。なおバンク２５６を形成している樹脂材料に顔料等を混ぜ、バンク２５６を遮蔽膜として用いても良い。
【０２９６】
次に、発光層２５７を形成する。具体的には、発光層２５７となる有機ＥＬ材料をクロロフォルム、ジクロロメタン、キシレン、トルエン、テトラヒドロフラン等の溶媒に溶かして塗布し、その後、熱処理を行うことにより溶媒を揮発させる。こうして有機ＥＬ材料でなる被膜（発光層）が形成される。
【０２９７】
なお、本実施例では一画素しか図示されていないが、このとき同時に赤色に発光する発光層、緑色に発光する発光層及び青色に発光する発光層が形成される。本実施例では、赤色に発光する発光層としてシアノポリフェニレンビニレン、緑色に発光する発光層としてポリフェニレンビニレン、青色に発光する発光層としてポリアルキルフェニレンを各々５０ｎｍの厚さに形成する。また、溶媒としては１，２−ジクロロメタンを用い、８０〜１５０℃のホットプレートで１〜５分の熱処理を行って揮発させる。
【０２９８】
次に、正孔注入層２５８を２０ｎｍの厚さに形成する。正孔注入層２５８は全ての画素に共通で設ければ良いので、スピンコート法または印刷法を用いて形成すれば良い。本実施例ではポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）を水溶液として塗布し、１００〜１５０℃のホットプレートで１〜５分の熱処理を行って水分を揮発させる。この場合、ポリフェニレンビニレンやポリアルキルフェニレンが水に溶けないため、発光層２５７を溶解させることなく正孔注入層２５８を形成することが可能である。
【０２９９】
なお、正孔注入層２５８として低分子系有機ＥＬ材料を用いることも可能である。その場合は、蒸着法を用いて形成すれば良い。
【０３００】
本実施例ではＥＬ層を発光層及び正孔注入層でなる２層構造とするが、その他に正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等を設けても構わない。このように組み合わせは既に様々な例が報告されており、そのいずれの構成を用いても構わない。
【０３０１】
発光層２５７及び正孔注入層２５８を形成したら、対向電極として透明導電膜でなる陽極２５９を１２０ｎｍの厚さに形成する。本実施例では、酸化インジウムに１０〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を添加した透明導電膜を用いる。成膜方法は、発光層２５７や正孔注入層２５８を劣化させないように室温で蒸着法により形成することが好ましい。
【０３０２】
陽極２５９を形成したら、図２４（Ｂ）に示すように第４層間絶縁膜２６０を形成する。第４層間絶縁膜２６０として、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル等の樹脂を用いることで、平坦な表面を得ることができる。本実施例では、第４層間絶縁膜２６０として厚さ０．７μｍのポリイミド膜を基板全面に形成した。
【０３０３】
こうして図２４（Ｂ）に示すような構造の基板が完成する。なお、バンク２５６を形成した後、第４層間絶縁膜２６０を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式（またはインライン方式）の薄膜形成装置を用いて、空気解放せずに連続的に処理することは有効である。
【０３０４】
２７０はバッファ用ＴＦＴ、２７１は選択用ＴＦＴ、２７２はリセット用ＴＦＴ、２７３はスイッチング用ＴＦＴ、２７４はＥＬ駆動用ＴＦＴである。
【０３０５】
本実施例では、バッファ用ＴＦＴ２７０及びスイッチング用ＴＦＴ２７３がＮチャネル型ＴＦＴであり、それぞれソース領域側とドレイン領域側の両方にそれぞれＬＤＤ領域２８１〜２８４を有している。なおこのＬＤＤ領域２８１〜２８４はゲート絶縁膜２１１を間に介してゲート電極２１２、２１５と重なっていない。上記構成により、バッファ用ＴＦＴ２７０及びスイッチング用ＴＦＴ２７３は、極力ホットキャリア注入を低減させることができる。
【０３０６】
また本実施例では、選択用ＴＦＴ２７１及びＥＬ駆動用ＴＦＴ２７４がＮチャネル型ＴＦＴであり、それぞれドレイン領域側にのみそれぞれＬＤＤ領域２８３、２８６を有している。なおこのＬＤＤ領域２８３、２８６はゲート絶縁膜２１１を間に介してゲート電極２１３、２１６と重なっている。
【０３０７】
ドレイン領域側のみにＬＤＤ領域２８３、２８６を形成しているのは、ホットキャリア注入を低減させ、なおかつ動作速度を落とさないための配慮である。また、この選択用ＴＦＴ２７１及びＥＬ駆動用ＴＦＴ２７４はオフ電流値をあまり気にする必要はなく、それよりも動作速度を重視した方が良い。従って、ＬＤＤ領域２８３、２８６は完全にゲート電極２１３、２１６と重ねてしまい、極力抵抗成分を少なくすることが望ましい。即ち、いわゆるオフセットはなくした方がよい。特に、ソース信号線駆動回路又はゲート信号線駆動回路を１５Ｖ〜２０Ｖで駆動させる場合、本実施例のＥＬ駆動用ＴＦＴ２７４の上記構成は、ホットキャリア注入を低減させ、なおかつ動作速度を落とさないのに有効である。
【０３０８】
また本実施例では、リセット用ＴＦＴ２７２はＰチャネル型ＴＦＴであり、ＬＤＤ領域を有していない。Ｐチャネル型ＴＦＴは、ホットキャリア注入による劣化が殆ど気にならないので、特にＬＤＤ領域を設けなくても良い。勿論、Ｎチャネル型ＴＦＴと同様にＬＤＤ領域を設け、ホットキャリア対策を講じることも可能である。また、リセット用ＴＦＴ２７２がＮチャネル型ＴＦＴであっても良い。
【０３０９】
なお、実際には図２４（Ｂ）まで完成したら、さらに外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム（ラミネートフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等）や透光性のシーリング材でパッケージング（封入）することが好ましい。その際、シーリング材の内部を不活性雰囲気にしたり、内部に吸湿性材料（例えば酸化バリウム）を配置したりするとＥＬ素子の信頼性が向上する。
【０３１０】
また、パッケージング等の処理により気密性を高めたら、基板上に形成された素子又は回路から引き回された端子と外部信号端子とを接続するためのコネクター（フレキシブルプリントサーキット：ＦＰＣ）を取り付けて製品として完成する。このような出荷できる状態にまでした状態を本明細書中ではエリアセンサという。
【０３１１】
なお、本発明は上述した作製方法に限定されず、公知の方法を用いて作製することが可能である。なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施例１〜実施例９と自由に組み合わせることが可能である。
【０３１２】
（実施例１１）
本発明を実施して形成されたエリアセンサは、様々な電子機器に用いることができる。その様な本発明の電子機器としては、スキャナ、デジタルスチルカメラ、Ｘ線カメラ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、テレビ電話等が上げられる。本実施例では、一例として、携帯型ハンドスキャナーについて図３７を用いて説明する。
【０３１３】
図４１（ａ）は携帯型ハンドスキャナーであり、本体９０１、センサ部９０２、上部カバー９０３、外部接続ポート９０４、操作スイッチ９０５で構成されている。図４１（ｂ）は図４１（ａ）と同じ携帯型ハンドスキャナーの上部カバー９０３を閉じた図である。
【０３１４】
本発明のエリアセンサは、読み込んだ画像をセンサ部９０２において表示することが可能であり、新たに電子ディスプレイをエリアセンサに設けなくとも、その場で読み込んだ画像を確認することができる。
【０３１５】
またエリアセンサ９０２で読み込んだ画像信号を、外部接続ポート９０４から携帯型ハンドスキャナーの外部に接続されている電子機器に送り、ソフト上で画像を補正、合成、編集等を行うことも可能である。
【０３１６】
なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施例１〜実施例１０と自由に組み合わせることが可能である。
【０３１７】
（実施例１２）
本発明を実施して形成されたエリアセンサは、様々な電子機器に用いることが出来るが、本実施例では、実施例１２とは別の携帯型ハンドスキャナーについて図４２を用いて説明する。
【０３１８】
９５１はセンサ基板、９５２はセンサ部、９５３はタッチパネル、９５４はタッチペンである。タッチパネル９５３は透光性を有しており、センサ部９５２から発せられる光及び、センサ部９５２に入射する光を透過することができ、タッチパネル９５３を通して被写体上の画像を読み込むことができる。またセンサ部９５２に画像が表示されている場合にも、タッチパネル９５３を通して、センサ部９５２上の画像を見ることが可能である。
【０３１９】
タッチペン９５４がタッチパネル９５３に触れると、タッチペン９５４とタッチパネル９５３とが接している部分の位置の情報を、電気信号としてエリアセンサに取り込むことができる。本実施例で用いられるタッチパネル９５３及びタッチペン９５４は、タッチパネル９５３が透光性を有していて、なおかつタッチペン９５４とタッチパネル９５３とが接している部分の位置の情報を、電気信号としてエリアセンサに取り込むことができるものならば、公知のものを用いることができる。
【０３２０】
上記構成を有する本発明のエリアセンサは、画像を読み込んで、センサ部９５２に読み込んだ画像を表示し、取り込んだ画像にタッチペン９５４で書き込みを行うことができる。そして本発明のエリアセンサは、画像の読み込み、画像の表示、画像への書き込みを、全てセンサ部９５２において行うことができる。よってエリアセンサ自体の大きさを抑え、なおかつ様々な機能をエリアセンサに持たせることができる。
【０３２１】
なお本実施例は、実施の形態１〜５、実施例１〜実施例１１と自由に組み合わせることが可能である。
【０３２２】
【発明の効果】
本発明は、ファイバプレート（光ファイバプレートまたはガラスファイバプレート）をセンサ部と被写体の間に設けたエリアセンサ及びエリアセンサを備えた表示装置を提供するものである。ファイバプレートを設けることにより、被写体の情報を正確に認識出来ない原因となっていたノイズ光が、ファイバに設けられた光吸収層に吸収される。その結果、ノイズ光がフォトダイオードに入射することを防ぐことが出来るため、凹凸のある被写体を正確に読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】センサ部の回路図。
【図２】画素の回路図。
【図３】エリアセンサ上面図。
【図４】センサ用駆動回路上面図。
【図５】フォトダイオード部の回路図。
【図６】フォトダイオード部の回路図。
【図７】センサ用ソース駆動回路の回路図。
【図８】最終出力増幅用回路の回路図。
【図９】最終出力増幅用回路の回路図。
【図１０】エリアセンサのタイミングチャート。
【図１１】エリアセンサのタイミングチャート。
【図１２】エリアセンサ上面図。
【図１３】画像の読み取りの際のＥＬ素子の発光のタイミングチャート。
【図１４】画像の表示の際のＥＬ素子の発光のタイミングチャート。
【図１５】エリアセンサ上面図。
【図１６】画像の読みとりの際のＥＬ素子の発光のタイミングチャート。
【図１７】センサ部の断面図。
【図１８】センサ部の断面図
【図１９】センサ部の断面図
【図２０】センサ部の断面図
【図２１】センサ部の作製工程図。
【図２２】センサ部の作製工程図。
【図２３】センサ部の作製工程図。
【図２４】センサ部の作製工程図。
【図２５】スネルの法則の図。
【図２６】画像の読み取りの際の被写体とセンサ部との関係の図。
【図２７】画像の読み取りの際の被写体とセンサ部との関係の図。
【図２８】画像の読み取りの際の被写体とセンサ部との関係の図。
【図２９】ガラスファイバプレートの図。
【図３０】ガラスファイバに光が照射された場合の光の進行方向を示す図。
【図３１】光ファイバプレートの図。
【図３２】光ファイバに光が照射された場合の光の進行方向を示す図。
【図３３】光ファイバに光が照射された場合の光の進行方向を示す図。
【図３４】本発明のエリアセンサの実施の形態の一例の図。
【図３５】本発明のエリアセンサの実施の形態の一例の図。
【図３６】本発明のエリアセンサの実施の形態の一例の図。
【図３７】本発明のエリアセンサの実施の形態の一例の図。
【図３８】本発明のエリアセンサの実施の形態の一例の図。
【図３９】入射角と反射率の関係のグラフ。
【図４０】イメージセンサ素子を有するスキャナの図。
【図４１】本発明の表示装置の一例である携帯ハンドスキャナーの外観図。
【図４２】本発明の表示装置の一例であるタッチパネル付き表示装置の外観図。
【符号の簡単な説明】
１０１  センサ部
１０２  画素
１０５  スイッチング用ＴＦＴ
１０６  ＥＬ駆動用ＴＦＴ
１０７  ＥＬ素子
１０８  コンデンサ
１１０  リセット用ＴＦＴ
１１１  バッファ用ＴＦＴ
１１２  選択用ＴＦＴ
１１３  フォトダイオード
【図１】
0004954404.tif 000003
【図２】
0004954404.tif 000004
【図３】
0004954404.tif 000005
【図４】
0004954404.tif 000006
【図５】
0004954404.tif 000007
【図６】
0004954404.tif 000008
【図７】
0004954404.tif 000009
【図８】
0004954404.tif 000010
【図９】
0004954404.tif 000011
【図１０】
0004954404.tif 000012
【図１１】
0004954404.tif 000013
【図１２】
0004954404.tif 000014
【図１３】
0004954404.tif 000015
【図１４】
0004954404.tif 000016
【図１５】
0004954404.tif 000017
【図１６】
0004954404.tif 000018
【図１７】
0004954404.tif 000019
【図１８】
0004954404.tif 000020
【図１９】
0004954404.tif 000021
【図２０】
0004954404.tif 000022
【図２１】
0004954404.tif 000023
【図２２】
0004954404.tif 000024
【図２３】
0004954404.tif 000025
【図２４】
0004954404.tif 000026
【図２５】
0004954404.tif 000027
【図２６】
0004954404.tif 000028
【図２７】
0004954404.tif 000029
【図２８】
0004954404.tif 000030
【図２９】
0004954404.tif 000031
【図３０】
0004954404.tif 000032
【図３１】
0004954404.tif 000033
【図３２】
0004954404.tif 000034
【図３３】
0004954404.tif 000035
【図３４】
0004954404.tif 000036
【図３５】
0004954404.tif 000037
【図３６】
0004954404.tif 000038
【図３７】
0004954404.tif 000039
【図３８】
0004954404.tif 000040
【図３９】
0004954404.tif 000041
【図４０】
0004954404.tif 000042
【図４１】
0004954404.tif 000043
【図４２】
0004954404.tif 000044