(57)【要約】【課題】画素の開口率を低下させることなく、感度良好な光検知によって表示面側の対象物を検出することが可能な画面入力機能付きの表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】複数の画素が配列された表示パネル３と、光センサ素子とを備えた表示装置において、光センサ素子は、透明酸化物半導体層を受光部として用いていることを特徴とする。この光センサ素子は、表示パネル３における表示面側に配列形成されている。光センサ素子は、ＭＯＳ型の光センサ素子であって、しきい値電圧よりも低い範囲でゲート電圧を制御して受光信号を読み出す。透明酸化物半導体層はＩｎＧａＺｎＯからなることが好ましい。【選択図】図１
2009146100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が配列された表示パネルと、光センサ素子とを備えた表示装置において、
前記光センサ素子は、透明酸化物半導体層を受光部として用いている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項1記載の表示装置において、
前記光センサ素子は、前記表示パネルにおける表示面側に配列形成されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１記載の表示装置において、
前記光センサ素子は、前記透明酸化物半導体層に、透明材料からなるゲート絶縁膜を介して透明材料からなるゲート電極を積層させてなる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項1記載の表示装置において、
前記光センサ素子は、ＭＯＳ型の光センサ素子であって、しきい値電圧よりも低い範囲でゲート電圧を制御して受光信号を読み出す
ことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項４記載の表示装置において、
前記透明酸化物半導体層は、ＩｎＧａＺｎＯからなる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
透明酸化物半導体層を受光部に用いたＭＯＳ型の光センサ素子であって、
しきい値電圧よりも低い範囲でゲート電圧を制御して受光信号を読み出す
ことを特徴とする光センサ素子。
【請求項７】
請求項６記載の光センサ素子において、
前記透明酸化物半導体層は、ＩｎＧａＺｎＯからなる
ことを特徴とする光センサ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に関し、特には光センサ素子を用いた画像入力機能付きの表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置のような平面型の表示装置には、画面上における位置情報を検知できる画面入力機能付きのものがある。その中の１つに、図１８に示すように、同一の基板３０１上に、ＲＧＢの各画素部３０３と光センサ素子Ｓを設けたセンサ部３０５とを配列した構成がある。この場合、表示画面に近接させた指やスタイラペンの位置の検出は、外光に対する影を光センサ素子Ｓで検知するか、またはバックライトからの光の反射光を光センサ素子Ｓで検知することによって行われる。上記光センサ素子Ｓとしては、製造工程の簡便さから受光部にシリコン（Ｓｉ）薄膜を用いたＰＩＮ型薄膜ダイオードやＭＯＳ型のセンサ素子が多用されている。
【０００３】
またこの他にも、図１９に示すように、表示パネル３０７における表示面側に、抵抗型または容量型のタッチパネル３０９を設けた構成もある（例えば下記特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２-３４２０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図１８に示したような同一基板３０１上に画素部３０３とセンサー部３０５とを設けた構成では、センサー部３０５によって表示画面における画素部３０３の占有面積が狭められる。このため、画素の開口率が低下し、表示画像の高精細化が妨げられていた。さらに、シリコン（Ｓｉ）薄膜を受光部として用いた構成では、光検知にある程度の光照射量が必要となる。このため、外光の影を検知する構成では、外光が弱い環境中では光検知が困難になる。またバックライトからの光を検知する構成では、黒表示時の光検知が困難になる。
【０００６】
また図１９に示されるような表示パネル３０７の表示面側にタッチパネル３０９を設けた構成では、タッチパネル３０９が抵抗型である場合、パネル面を強く押して下の配線とコンタクトさせる必要がある。このため、表示パネル３０７に対しても強い押し圧力が加わり、表示機能の劣化を招く要因となる。また、タッチパネル３０９が容量型である場合、パネル面に導電性の物体を接触させなければならず、スタイラペン等の携帯が必要になる。
【０００７】
そこで本発明は、画素の開口率を低下させることなく、感度良好な光検知によって表示面側の対象物を検出することが可能な画面入力機能付きの表示装置を提供すること、さらにはこの表示装置に好適に用いることができる光センサ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するための本発明の表示装置は、複数の画素が配列された表示パネルと光センサ素子とを備えており、特に光センサ素子が透明酸化物半導体層を受光部として用いていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成の表示装置では、光センサ素子の受光部が透明酸化物半導体層で構成されていることから、表示面側に画素に重ねて光センサ素子を配置した構成とすることができる。これにより、画素の開口率を狭めることなく表示性能を維持しつつ、光センサ素子の占有面積を広げて高感度化を図ることが可能になる。
【００１０】
また本発明の光センサ素子は、透明酸化物半導体層を受光部として用いた光センサ素子であり、しきい値電圧よりも低い範囲でゲート電圧を制御して受光信号を読み出すことを特徴としている。
【００１１】
このような光センサ素子は、受光部が透明酸化物半導体層で構成されていることから、例えば表示パネルの表示面側に配置することが可能である。また、実施形態において説明するように、しきい値電圧よりも低い範囲のゲート電圧での受光信号の読み出しにより、受光感度の高い読み出しが可能になることがわかった。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、透明酸化物半導体層を受光部としたことで、表示パネルの表示面側に光センサ素子を設けた構成とすることが可能であるため、画素の開口率を低下させることなく、光センサ素子の占有面積を広げて感度良好な光検知による位置検出を行うことが可能になる。
【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を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の実施形態においては、液晶表示装置に本発明を適用した実施の形態を説明する。
【００１４】
＜表示装置の全体構成＞
図1は、本発明を適用した表示装置の全体構成を示す構成図である。この図に示すように、表示装置１は、表示パネル３と、光センサパネル５と、バックライト７と、表示ドライブ回路１１と、受光ドライブ回路１２と、画像処理部１３と、アプリケーションプログラム実行部１４とを備えている。そして、表示パネル３の表示面側に、光センサパネル５を配置した構成が１つの特徴となる。
【００１５】
このうち表示パネル３は、中央の表示領域３ａに複数の画素が全面に渡ってマトリクス状に配置された液晶パネル（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））からなり、線順次動作をしながら表示データに基づく所定の図形や文字などの画像を表示する機能（表示機能）を有する。
【００１６】
光センサパネル５は、表示パネル３における表示面側に配置されており、この外側面が実質的な表示面となる。この光センサパネル５には、表示領域３ａに対応する受光領域５ａの全面に渡って、複数の光センサ素子がマトリックス状に配置されている。そして、線順次動作をしながら、表示面側に近接する物体の位置を検出するセンサー機能（撮像機能）を有する。特に本発明においては、後述するように光センサ素子の受光部に透明酸化物半導体層を用い、さらに光センサパネル５を構成する他の部材も光透性材料を用いことで、光センサパネル５の受光領域５ａ全体を光透過性とする構成が２つ目の特徴となる。
【００１７】
また、バックライト７は、表示パネル３の光源であり、例えば複数の発光ダイオードや有機電界発光素子を面内に配列してなる。このバックライト７は、後述するように表示パネル３の動作タイミングに同期した所定のタイミングで、高速に発光ダイオードのオン・オフ動作を行うようになっている。また、光センサパネル５に配置される光センサ素子が、可視光以外の赤外光や紫外光のみ吸収して検知するものである場合、このバックライト７には、可視光と共に、光センサ素子で検知可能な波長の赤外光や紫外光を発生する光源を用いることとする。ここでは、光センサ素子は４２０ｎｍ以下の紫外光を検知するものであることとし、バックライト７として可視光と共に４２０ｎｍ以下の紫外光を発生する光源を用いることとする。尚、紫外光の光源は、可視光の光源と別体として設けられていても良い。
【００１８】
表示ドライブ回路１１は、表示パネル３において表示データに基づく画像が表示されるように（表示動作を行うように）、この表示パネル３の駆動を行う（線順次動作の駆動を行う）回路である。
【００１９】
受光ドライブ回路１２は、光センサパネル５において受光データが得られるように（物体を撮像するように）、この光センサパネル５の駆動を行う（線順次動作の駆動を行う）回路である。なお、各受光画素での受光データは、例えばフレーム単位でフレームメモリ１２ａに蓄積され、撮像画像として画像処理部１３へ出力されるようになっている。
【００２０】
画像処理部１３は、受光ドライブ回路１２から出力される撮像画像に基づいて所定の画像処理（演算処理）を行い、光センサパネル５に接触または近接する物体に関する情報（位置座標データ、物体の形状や大きさに関するデータなど）を検出し、取得するものである。
【００２１】
アプリケーションプログラム実行部１４は、画像処理部１３による検知結果に基づいて所定のアプリケーションソフトに応じた処理を実行するものであり、例えば検知した物体の位置座標を表示データに含むようにし、表示パネル３上に表示させるものなどが挙げられる。なお、このアプリケーションプログラム実行部１４で生成される表示データは表示ドライブ回路１１へ供給されるようになっている。
【００２２】
＜表示パネルの回路構成＞
図２は、表示パネル３における表示領域の回路構成を示す。この図に示すように、表示パネル３は、例えばアクティブマトリックス駆動の液晶表示パネルとして構成されている。中央の表示領域３ａには、複数の走査線３１と複数の信号線３２とが縦横に配線されており、それぞれの交差部に対応して１つの画素３３が設けられた画素アレイ部として構成されている。また、表示領域３ａには、走査線３１（または信号線３２）と平行に各画素３３に共通の共通配線３４が配線されている。これらの走査線３１、信号線３２、および共通配線３４は、図１に示した表示ドライブ回路（１１）に接続されている。
【００２３】
各画素３３には、例えばスイッチング素子としての薄膜トランジスタＴｒおよび保持容量Ｃｓからなる画素回路が設けられ、さらにこの画素回路に接続された画素電極３５が設けられている。
【００２４】
薄膜トランジスタＴｒは、ゲートが走査線３１に接続され、ソース／ドレインの一方が信号線３２に接続され、ソース／ドレインの他方が保持容量Ｃｓと画素電極３５とに接続されている。また容量素子Ｃｓのもう一方の電極が、共通配線３４に接続されている。尚、ここでの図示は省略しているが、共通配線３４に接続された共通電極は、例えば各画素に設けられた画素電極３５に対向して配置され、これらの画素電極３５と共通電極との間に液晶層が挟持された構成となっている。
【００２５】
そして、表示ドライブ回路（１１）からの駆動信号により、薄膜トランジスタＴｒを介して信号線３２から書き込まれた映像信号が保持容量Ｃｓに保持され、保持された信号量に応じた電圧が画素電極３５に供給される構成となっている。
【００２６】
＜光センサパネルの回路構成＞
図３は、光センサパネル５の回路構成を示す。この図に示すように、光センサパネル５は、複数の電源線５１、リセット配線５２、および読出配線５３が平行に配線されている。また、これらの配線５１〜５３と直交する方向に、複数の定電流配線５４が配線されており、これらの交差部に対して１つの受光画素５５が設けられた画素アレイ部として構成されている。これらの配線５１〜５４は、図１に示した受光ドライブ回路（１２）に接続されている。
【００２７】
各受光画素５５には、ＭＯＳ型の薄膜トランジスタＴｒ１からなる光センサ素子Ｓ１が設けられており、さらにリセット用の薄膜トランジスタＴｒ２、読み出し用の薄膜トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４、さらには容量素子Ｃｓが設けられている。光センサ素子Ｓ１(Ｔｒ１）は、ドレインが電源線５１に接続され、ソースがリセット用の薄膜トランジスタＴｒ２に接続され、ゲートとソースとが接続されている。リセット用の薄膜トランジスタＴｒ２は、ゲートがリセット配線５２に接続され、ドレインはＧＮＤに接地されている。また、容量素子Ｃｓは、光センサ素子Ｓ１（Ｔｒ１）のソースとＧＮＤの間に設けられている。読み出し用の薄膜トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４はソースを共有している。このうちの一方の薄膜トランジスタＴｒ３は、ゲートが光センサ素子Ｓ１（Ｔｒ１）のソースに接続され、ドレインが電源線５１に接続されている。さらに他方の薄膜トランジスタＴｒ４は、ゲートが読出配線５３に接続され、ドレインが定電流配線５４に接続されている。
【００２８】
そして、受光ドライブ回路（１２）からの駆動信号により、選択された受光画素５５の光センサ素子Ｓ１で得られた受光信号が保持容量Ｃｓに保持され、保持された信号量に応じた電流が読出配線５３から読み出される構成となっている。
【００２９】
＜光センサ素子の構成＞
図４は、光センサパネル５における光センサ素子Ｓ１部分の断面図である。この図に示すように、光センサ素子Ｓ１は例えばＭＯＳ型の薄膜トランジスタとして構成されている。この光センサ素子Ｓ１は、基板５０１上に設けたゲート電極５０２を覆う状態で、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）５０３-1とこの上部の酸化シリコン膜（ＳｉＯ2）５０３-2とからなるゲート絶縁膜５０３が設けられ、このゲート絶縁膜５０３上におけるゲート電極５０２の両脇には、ソース５０４ｓおよびドレイン５０４ｄが配置されている。そして、ソース５０４ｓ−ドレイン５０４ｄ間のゲート電極５０２上には、光ｈの受光部として透明酸化物半導体層５０６が設けられているところが特徴的である。
【００３０】
このような透明酸化物半導体層５０６を構成する材料は、例えばＩｎＧａＺｎＯ、ＩｎＺｎＯ、ＺｎＯ等を用いることができる。
【００３１】
中でも、ＩｎＧａＺｎＯを用いて透明酸化物半導体層５０６を構成することが好ましい。図５には、酸化シリコン（quartz)の透過率を１００％とした場合のＩｎＧａＺｎＯの透過率を示す。この図に示すように、ＩｎＧａＺｎＯは、可視光の波長領域の吸収が殆どなく、可視光が検知されることはない。しかしながら、後に説明するように、ＩｎＧａＺｎＯを受光部に用いた光センサ素子Ｓ１は、波長４２０ｎｍ以下の紫外光に対しては非常に高い光変換効率を示すものとなる。このため、表示パネル（３）の表示面上にこの光センサ素子Ｓ１を配置した場合であっても、ＩｎＧａＺｎＯからなる受光部が表示状態を劣化させることはなく、しかも感度の高い光検出が可能になる。
【００３２】
以上のような透明酸化物半導体層５０６を受光部として用いたことにより、表示パネル（３）の表示面上にこの光センサ素子Ｓ１を配置した場合であっても、光センサ素子Ｓ１の受光部が、表示状態を劣化させることはない。
【００３３】
また以上の光センサ素子Ｓ１は、層間絶縁膜５０７で覆われ、この層間絶縁膜５０７に設けた接続孔５０７ａを介してソース５０４ｓおよびドレイン５０４ｄに接続された各配線５０８が、層間絶縁膜５０７上に設けられている。またここでの図示を省略した保護膜や必要に応じて封止基板で覆おうことによって光センサパネルが構成されている。尚、図３に示した光センサパネル（５）の回路は、ゲート電極５０２、ソース５０４ｓ／ドレイン５０４ｄ、および配線５０８と同一の導電層を用いて構成されている。また、薄膜トランジスタＴｒ２〜Ｔｒ４は、光センサ素子Ｓ１と同様の構成であって良い。尚、光照射によるトランジスタＴｒ２〜Ｔｒ４の特性変動（誤動作）を防止するために、これらのトランジスタＴｒ２〜Ｔｒ４を覆う構成とすることが好ましい。特にトランジスタＴｒ２〜Ｔｒ４が、光センサ素子Ｓ１と同様の構成である場合には、これらのトランジスタＴｒ２〜Ｔｒ４を遮光膜で覆う構成とすることが必須である。このような遮光膜としては、４２０ｎｍ以下の波長を吸収し、かつ可視光領域の光を透過する材料で構成することが好ましい。これにより、この遮光膜によって表示パネルにおける画素開口が狭められることなく、良好な表示状態を確保することができる。
【００３４】
ここで、以上の光センサ素子Ｓ１を設けた光センサパネル（５）は、表示パネルの表示面側に配置されるものであるため、基板５０１を含む構成要素の全てを光透過性材料で構成することが重要である。このため、光透過性を有する窒化シリコン膜（ＳｉＮ）５０３-1とこの上部の酸化シリコン膜（ＳｉＯ2）５０３-2、および透明酸化物半導体層５０６の他にも、基板５０１、ゲート電極５０２、ソース５０４ｓ／ドレイン５０４ｄ、さらには保護膜および封止基板は、光透過性を有する材料で構成されることとする。
【００３５】
＜光センサ素子の作製方法＞
図６〜図７は、上記光センサ素子Ｓ１の作製手順を示す断面工程図であり、以下にこれらの図に基づいて光センサ素子Ｓ１の作製方法を説明する。
【００３６】
先ず、図６（１）に示すように、ガラスなどの光透過性材料からなる基板５０１上に透明導電性材料を用いてゲート電極５０２を形成する。透明導電性材料としては、例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＦＺＯ（フッ素含有ＺｎＯ）、ＧＺＯ（ガリウム含有ＺｎＯ）、ＦＧＺＯ（フッ素・ガリウム含有ＺｎＯ）、ＡＺＯ（アルミニウム含有ＺｎＯ）などが例示される。
【００３７】
次に図６（２）に示すように、ＰＥＣＶＤ法、スパッタ法、または塗布法等により、ゲート電極５０２を覆う状態で、窒化シリコン膜５０３-1および酸化シリコン膜５０３-2を順次成膜し、積層構造のゲート絶縁膜５０３を成膜する。次いで図６（３）に示すように、ＰＥＣＶＤ法、スパッタ法、または塗布法等により、基板５０１上に上記透明導電性材料からなる透明導電膜５０４を成膜する。その後、図６（４）に示すように、透明導電膜５０４をパターニングすることにより、ゲート電極５０２の両側にソース５０４ｓ／ドレイン５０４ｄを形成する。
【００３８】
次いで、図６（５）に示すように、ソース５０４ｓ／ドレイン５０４ｄで挟まれたゲート電極５０２上に、透明酸化物半導体層５０６を形成する。この透明酸化物半導体層５０６は、上述した材料を用いて形成され、特にＩｎＧａＺｎＯを用いて形成されることが好ましい。またこのような透明酸化物半導体層５０６は、例えばＰＥＣＶＤ法、スパッタ法、または塗布法等、材料によって適宜選択された方法で成膜された材料膜をパターニングすることによって形成する。また可能であれば、パターン印刷などの方法によって形成しても良く、形成方法が限定されることはない。
【００３９】
以上のようにして光センサ素子Ｓ１を形成した後には、図７（１）に示すように、光センサ素子Ｓ１を覆う状態で基板５０１上に層間絶縁膜５０７を成膜する。次いで図７（２）に示すように、ソース５０４ｓ／ドレイン５０４ｄに達する各接続孔５０７ａを、層間絶縁膜５０７に形成し、さらにこの接続孔５０７ａを介してソース５０４ｓ／ドレイン５０４ｄに接続された配線５０８をそれぞれ形成する。尚、これらの層間絶縁膜５０７および配線５０８も、光透過性材料を用いて形成される。
【００４０】
その後、ここでの図示を省略した保護膜や必要に応じて封止基板で覆うことによって光センサパネル（５）が得られる。これらの保護膜や封止基板も、光透過性材料を用いて形成される。
【００４１】
＜光センサ素子の駆動＞
以上のように受光部として透明酸化物半導体層（ＩｎＧａＺｎＯ）を用いたＭＯＳ型の光センサ素子Ｓ１は、しきい値よりも低い範囲でゲート電圧Ｖｇを制御して受光信号を読み出すように駆動を行うこととする。また、センサ素子Ｓ１からの受光信号の読出を一定時間以上行うように駆動を行うことが好ましい。
【００４２】
以下、図８に示すように、光センサ素子Ｓ１のゲート電極５０２とソース５０４ｓ／ドレイン５０４ｄとを配線した状態で、各特性の評価を行った結果を説明する。
【００４３】
先ず、図９には、各照度においての、ゲート電圧（Gate voltage）に対するドレイン電流（Drain current）の関係を示す。この図から、照射する光の照度が高いほど、ゲート電圧がしきい値（Ｖｔｈ＝−３ｖ）以下の範囲においてのゲート電圧（Gate voltage）に対するドレイン電流（Drain current）が上昇し、かつゲート電圧（Gate voltage）に対するドレイン電流（Drain current）の変化量が小さくなることがわかる。比較として、シリコン半導体を受光部とした場合には、しきい値以下の範囲のゲート電圧に対するドレイン電流値が照度毎に一定値を示す。したがって、図９に示す挙動は、受光部として透明酸化物半導体層（ＩｎＧａＺｎＯ）を用いたＭＯＳ型の光センサ素子に特有である。
【００４４】
また図１０には、しきい値（Ｖｔｈ＝−３ｖ）よりも低いゲート電圧Ｖｇ＝−５ＶおよびＶｇ＝−７．５Ｖのそれぞれの電圧を印加し、ソース−ドレイン間にＶｄｓ＝５Ｖの一定電圧を印加した場合においての、照度（Light intensity）に対するドレイン電流（Off curent）を示す。この図から、しきい値（Ｖｔｈ＝−３ｖ）よりも低いゲート電圧の範囲においては、ドレイン電流（Off curent）が照度（Light intensity）に対してリニアに増加することが確認される。したがって、上記構成の光センサ素子Ｓ１は、しきい値（Ｖｔｈ＝−３ｖ）よりも低いゲート電圧の範囲においてドレイン電流（Off curent）を測定することで、照度（Light intensity）を正確に検知できることが分かる。
【００４５】
そして図１１には、しきい値（Ｖｔｈ＝−３ｖ）よりも低いゲート電圧Ｖｇ＝−５Ｖで、かつソース−ドレイン間にＶｄｓ＝５Ｖの一定電圧を印加した場合においての、ドレイン電流（Drain current）の経時変化を示す。ゲート電圧Ｖｇ印加時に、受光部である透明酸化物半導体層に対して白色光を照射した場合（光照射あり）は、照射しない場合（光照射なし）と比較して、ドレイン電流（Drain current）の増加が顕著であることが確認される。これにより、この光センサ素子Ｓ１が、可視光に対してほとんど光吸収のない透明酸化物半導体層を用いていながらも、非常に高い受光感度を示すことが分かる。そして、このような光照射によるドレイン電流（Drain current）の増加は、光照射した時点（Light On）から急激に増加し、光照射を停止した（Light Off）後も維持されることが分かる。
【００４６】
以上から、受光部として透明酸化物半導体層（ＩｎＧａＺｎＯ）を用いたＭＯＳ型の光センサ素子Ｓ１は、しきい値よりも低い範囲でゲート電圧Ｖｇを制御して受光信号を読み出すように駆動を行ことにより、高感度な光検出を行うことが可能になる。また、図１１に示したように、光照射を停止した（Light Off）後もドレイン電流（Drain current）が維持されることから、センサ素子Ｓ１からの受光信号の読出を一定時間以上行うように駆動することにより、受光信号の読出量が増幅されて高感度な光検出を行うことが可能になる。
【００４７】
尚、図１２には、ゲート−ソース間に電圧Ｖｇｓ＝−４Ｖ、ソース−ドレイン間にＶｄｓ＝５Ｖの一定電圧を印加した状態での、透明酸化物半導体層(受光部)に照射する光の波長に対する、ドレイン電流（Ｏｆｆ電流）を受光感度として示す。この図から、短波長側での受光感度が高く、波長が長くなると受光感度が低下するものの、長波長側でも十分な感度が得られることが確認される。
【００４８】
以上説明したように、実施形態の光センサ素子Ｓ１では、可視光に対してほとんど光吸収のない透明酸化物半導体層を用いていながらも、高感度の光検出を行うことが可能である。
【００４９】
そして、図１〜図３を用いて説明したように、このような光センサ素子Ｓ１を用いた表示装置１では、透明酸化物半導体層と共に他の透明材料と組み合わせて全体的に光透過性を有する光センサパネル５を構成することにより、表示パネル３の表示領域３ａ上に光センサパネル５を配置した構成を実現することができる。これにより、先に説明したように、表示領域３ａにおける画素３３の開口率を狭めることなく、光センサ素子Ｓ１の占有面積を広げることができ、高精細な表示を維持しながらも画像検出の高感度化を図ることが可能になる。
【００５０】
また比較として、表示パネル３における画素回路と同一層に光センサ素子を設けた構成では、バックライト７からの光が直接的に光センサ素子の受光部に照射されることを防止するために、光センサ素子の下に遮光層を設ける必要があり、この遮光層によって表示画素の開口率が低下する問題もあった。しかしながら、表示パネル３の表示面上に光センサパネル５を配置した本構成では、このような問題の発生もなく、これによっても表示画素の開口率の向上を図ることが可能である。
【００５１】
さらに、光センサ素子Ｓ１をマトリックス状に配置した光センサパネル５において、このように画素検出の高感度化が図られたことにより、この光センサパネル５を備えた表示装置１を用いた高画質な撮像も実現可能である。
【００５２】
尚、この表示装置１に設けられる光センサパネル５には、表示用の画素３３の配置によらずに任意の箇所に光センサ素子Ｓ１を配置可能である。このため、容量型または抵抗型のタッチパネル機能を光センサパネル５に追加することにより、暗闇中の黒表示時においても画像検出が可能になる。
【００５３】
また、上述した実施形態においては、表示パネル３とは別体として、光センサ素子Ｓ１を備えた光センサパネル５を設けた構成を説明した。しかしながら、表示パネル３における表示面側に光センサ素子Ｓ１が設けられていれば、上述したと同様の効果を得ることが可能である。このため、例えば表示パネル３の表示面上に光センサ素子Ｓ１を配列形成した構成であっても良い。
【００５４】
さらに、上述した実施形態においては、表示パネル３を液晶表示パネルであることとして説明した。しかしながら、表示パネル３はこれに限定されることはなく、例えば有機電界発光素子を配列してなる有機ＥＬ表示パネルのような自発光型の表示パネルであっても良く、同様の効果を得ることができる。尚、表示パネルが自発光型である場合、バックライト７は不要である。
【００５５】
＜適用例＞
以上説明した本発明に係る画像入力機能付きの表示装置は、図１３〜図１７に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本発明が適用される電子機器の一例について説明する。
【００５６】
図１３は、本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル１０２やフィルターガラス１０３等から構成される映像表示画面部１０１を含み、その映像表示画面部１０１として本発明に係る表示装置を用いることにより作成される。 
【００５７】
図１４は、本発明が適用されるデジタルカメラを示す図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【００５８】
図１５は、本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。 
【００５９】
図１６は、本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【００６０】
図１７は、本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含み、そのディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明を適用した表示装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】図１の表示装置に設けられる表示パネルの回路構成を示す図である。
【図３】図１の表示装置に設けられる光センサパネルの回路構成を示す図である。
【図４】光センサパネルにおける光センサ素子部分の断面図である。
【図５】酸化シリコン（quartz)の透過率を１００％とした場合のＩｎＧａＺｎＯの透過率を示す図である。
【図６】実施形態の光センサ素子の作製手順を示す断面工程図（その１）である。
【図７】実施形態の光センサ素子の作製手順を示す断面工程図（その２）である。
【図８】実施形態の光センサ素子の配線を示す図である。
【図９】定電圧印加時の光照射あり、なしでのドレイン電流の経時変化を示す図である。
【図１０】定電圧印加時の光照射量に対するドレイン電流（Off curent）を示す図である。
【図１１】定電圧印加時の照射波長に対するドレイン電流（Ｏｆｆ電流）の受光感度を示す図である。
【図１２】各強度での光照射時におけるゲート電圧−ドレイン電流を示す図である。
【図１３】本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。
【図１４】本発明が適用されるデジタルカメラを示す図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。
【図１５】本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。
【図１６】本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。
【図１７】本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【図１８】従来の画面入力機能付きの表示装置の構成図（その１）である。
【図１９】従来の画面入力機能付きの表示装置の構成図（その２）である。
【符号の説明】
【００６２】
１…表示装置、３…表示パネル、５０６…透明酸化物半導体層（受光部）３３…画素（表示パネル）、５０２…ゲート電極、５０３…ゲート絶縁膜、Ｓ１…光センサ素子
【図１】
2009146100.tif 000003
【図２】
2009146100.tif 000004
【図３】
2009146100.tif 000005
【図４】
2009146100.tif 000006
【図５】
2009146100.tif 000007
【図６】
2009146100.tif 000008
【図７】
2009146100.tif 000009
【図８】
2009146100.tif 000010
【図９】
2009146100.tif 000011
【図１０】
2009146100.tif 000012
【図１１】
2009146100.tif 000013
【図１２】
2009146100.tif 000014
【図１３】
2009146100.tif 000015
【図１４】
2009146100.tif 000016
【図１５】
2009146100.tif 000017
【図１６】
2009146100.tif 000018
【図１７】
2009146100.tif 000019
【図１８】
2009146100.tif 000020
【図１９】
2009146100.tif 000021