JP2002237923A - Image input device incorporating display function - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯情報端末、携
帯電話、パーソナルコンピュータ、等の機器に使用され
る画像入力装置に関し、特に、画像表示機能を内蔵した
画像入力装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image input device used for devices such as a portable information terminal, a mobile phone, and a personal computer, and more particularly to an image input device having a built-in image display function.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、文書や写真等のような平面状
の媒体の上に記録された画像情報を入力する画像入力装
置として画像表示機能を持つものが提案されている。こ
のような従来の画像入力装置の例として、特開平７−２
３６０２９に開示されている装置の構成を図２０に示
す。図２０に示すように、この装置は、２次元イメージ
センサ１１０と、面状光源１２０と、液晶ライトバルブ
１３０と、駆動回路１４０とから構成される。２次元イ
メージセンサ１１０は透明基板の上に光電変換素子を多
数配列して構成される。この光電変換素子の配列の隙間
には、面状光源１２０が発する光を透過するための開口
部が設けられている。2. Description of the Related Art Hitherto, there has been proposed an image input device having an image display function as an image input device for inputting image information recorded on a planar medium such as a document or a photograph. An example of such a conventional image input device is disclosed in
The configuration of the device disclosed in 36029 is shown in FIG. As shown in FIG. 20, this device includes a two-dimensional image sensor 110, a planar light source 120, a liquid crystal light valve 130, and a drive circuit 140. The two-dimensional image sensor 110 is configured by arranging a large number of photoelectric conversion elements on a transparent substrate. An opening for transmitting light emitted from the planar light source 120 is provided in a gap between the arrangement of the photoelectric conversion elements.
【０００３】画像入力は、原稿１００を２次元イメージ
センサ１１０に密着させて行う。即ち、面状光源１２０
から発せられた光は２次元イメージセンサ１１０の光電
変換素子配列の隙間を透過して、原稿１００を照明す
る。原稿１００からの反射光が２次元イメージセンサ１
１０の光電変換素子によって電気信号に変換される。個
々の光電変換素子にはその電気信号を外部へ読み出すた
めの(通常は薄膜トランジスタで形成される)スイッチが
配置されており、これらのスイッチを制御して全ての光
電変換素子から電気信号を読み出して画像情報を得る。
駆動回路１４０は、制御信号１５０により、この一連の
画像入力動作を制御する。Image input is performed by bringing the original 100 into close contact with the two-dimensional image sensor 110. That is, the planar light source 120
Is transmitted through a gap between the photoelectric conversion element arrays of the two-dimensional image sensor 110 to illuminate the original 100. The reflected light from the document 100 is a two-dimensional image sensor 1
It is converted into an electric signal by 10 photoelectric conversion elements. Each photoelectric conversion element is provided with a switch (usually formed of a thin film transistor) for reading out the electric signal to the outside, and controlling these switches to read out the electric signal from all the photoelectric conversion elements. Obtain image information.
The drive circuit 140 controls the series of image input operations according to the control signal 150.
【０００４】一方、液晶ライトバルブ１３０は、２枚の
透明基板で液晶層を挟んで構成される。表示面は規則正
しく配列された多数の画素からなり、それぞれの画素に
おいて、面状光源１２０が発する光を透過するか吸収す
るかを制御信号１６０により切り替えることにより画像
を表示する。このように、図２０の構成では、平面型の
装置の一方の面が入力面、他方の面が表示面になってい
るので、例えば、細かい画像の原稿の上にこの装置を置
いてその拡大像を表示したり、英語の原稿の上にこの装
置を置いてその内容を日本語に機械翻訳した後に表示す
る、といった使用法が可能になる。On the other hand, the liquid crystal light valve 130 is constituted by sandwiching a liquid crystal layer between two transparent substrates. The display surface is composed of a large number of pixels arranged regularly, and in each pixel, an image is displayed by switching between transmitting and absorbing light emitted from the planar light source 120 by a control signal 160. As described above, in the configuration of FIG. 20, since one surface of the flat-type device is an input surface and the other surface is a display surface, for example, the device is placed on a document of a fine image and enlarged. It can be used to display an image or place this device on an English manuscript and display it after machine translation into Japanese.
【０００５】また、液晶ライトバルブと２次元イメージ
センサの両者の機能を持つデバイスを使用することによ
り、入力と表示を同一面で行うことが可能である。その
ような装置についても、同じ公報に開示されている。図
２１は装置の構成を示す説明図である。液晶ライトバル
ブ兼用２次元イメージセンサ１７０と面状光源１２０b
を重ねて構成される。Further, by using a device having both functions of a liquid crystal light valve and a two-dimensional image sensor, input and display can be performed on the same plane. Such a device is also disclosed in the same publication. FIG. 21 is an explanatory diagram showing the configuration of the device. Liquid crystal light valve two-dimensional image sensor 170 and planar light source 120b
Are configured by overlapping.
【０００６】図２２は、液晶ライトバルブ兼用２次元イ
メージセンサ１７０の画素部の断面とその動作原理を示
す説明図である。液晶ライトバルブ兼用２次元イメージ
センサ１７０は、液晶１７８を透明基板１７４と透明基
板１８０とで挟んで構成される。透明基板１７４の一方
の面には透明電極１７５が形成され、センサ画素１８２
となる領域には光電変換材料１７６、不透明電極１７７
が図のように形成される。透明基板１７４の他方の面に
は偏光板１７３を配置した後にレンズ１７２を図のよう
に形成する。透明基板１７９の一方の面には透明電極１
７９が形成され、他方の面には偏光板１８１が配置され
る。FIG. 22 is an explanatory diagram showing a cross section of a pixel portion of the two-dimensional image sensor 170 serving also as a liquid crystal light valve, and an operation principle thereof. The two-dimensional image sensor 170 also serves as a liquid crystal light valve and includes a liquid crystal 178 sandwiched between a transparent substrate 174 and a transparent substrate 180. On one surface of the transparent substrate 174, a transparent electrode 175 is formed.
The photoelectric conversion material 176 and the opaque electrode 177
Are formed as shown in the figure. After the polarizing plate 173 is disposed on the other surface of the transparent substrate 174, the lens 172 is formed as illustrated. The transparent electrode 1 is provided on one surface of the transparent substrate 179.
79 are formed, and a polarizing plate 181 is arranged on the other surface.
【０００７】この装置の動作は以下の通りである。光源
１２０bから発せられた光は、液晶ライトバルブ画素１
８３の領域では、偏光板１８１によって一方の偏光成分
のみが透過されて、液晶層１７８に至る。ここで、透明
電極１７９、１７５に印加する電圧を制御して、この光
が偏光板１７３を透過するようにしておくと、光は原稿
１００を照明することができる。原稿からの反射光は、
レンズ１７２により光電変換材料１７６に至り、電気信
号に変換される。ここで、規則正しく配列された多数の
レンズ１７２と光電変換材料１７６により、原稿１００
の明暗情報に対応した電気信号、即ち画像が得られる。
不透明電極１７７は、面状光源１２０bから光電変換材
料１７６に直接に光が入射するのを防ぐ。The operation of this device is as follows. The light emitted from the light source 120b is the liquid crystal light valve pixel 1
In the region 83, only one polarization component is transmitted by the polarizing plate 181 to reach the liquid crystal layer 178. Here, when the voltage applied to the transparent electrodes 179 and 175 is controlled so that this light is transmitted through the polarizing plate 173, the light can illuminate the document 100. The reflected light from the original is
The light reaches the photoelectric conversion material 176 by the lens 172 and is converted into an electric signal. Here, the original 100 is formed by a large number of lenses 172 and the photoelectric conversion material 176 which are regularly arranged.
An electrical signal corresponding to the light / dark information, that is, an image is obtained.
The opaque electrode 177 prevents light from directly entering the photoelectric conversion material 176 from the planar light source 120b.
【０００８】また、画像を表示する動作は、透明電極１
７９、１７５に印加する電圧を制御して、面状光源１２
０bからの光の透過を制御することにより実現される。The operation of displaying an image is performed by the transparent electrode 1.
79, 175 to control the surface light source 12
This is realized by controlling the transmission of light from Ob.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところが上述した従来
の表示機能を内蔵した画像入力装置には以下の課題があ
る。However, the above-mentioned conventional image input device having a built-in display function has the following problems.
【００１０】第一に、図２０に示す従来の表示機能を内
蔵した画像入力装置の構成では、装置の厚さは各構成要
素の和になり、それ以上の薄型化は困難である。例え
ば、２次元イメージセンサ０.７mm、面状光源１mm、液
晶ライトバルブ１.４mmの場合、装置の厚さは３.１mmと
なり、これ以上の薄型化は無理である。また、面状光源
の両側に液晶ライトバルブと２次元イメージセンサが配
置されているため、面状光源は両方向へ光を発するよう
に構成される。これは、例えば、画像を表示していると
きにも入力用の光が反対側へ出ていることになり、光の
利用効率が悪い。更に、部品点数が多く、製造コストの
低減が困難である。First, in the configuration of the conventional image input device having a built-in display function shown in FIG. 20, the thickness of the device is the sum of the components, and it is difficult to further reduce the thickness. For example, in the case of a two-dimensional image sensor of 0.7 mm, a planar light source of 1 mm, and a liquid crystal light valve of 1.4 mm, the thickness of the device is 3.1 mm, and further reduction in thickness is impossible. Further, since the liquid crystal light valve and the two-dimensional image sensor are arranged on both sides of the planar light source, the planar light source is configured to emit light in both directions. This means that, for example, even when an image is displayed, light for input is emitted to the opposite side, and the light use efficiency is poor. Furthermore, the number of parts is large, and it is difficult to reduce the manufacturing cost.
【００１１】第二に、高画質の画像表示が可能な薄膜ト
ランジスタ(TFT)方式の液晶ライトバルブを採用する場
合、２次元イメージセンサのためにもTFTを多数配列し
た透明基板が必要なため、TFTの製造工程を経た基板が
合計２枚必要となる。図２１、図２２に示した構成では
TFTの製造工程を経た基板は１枚でよいため、TFTに起因
した製造コストの上昇を回避することができる。しか
し、レンズの形成のための製造コストが加わる。また、
面状光源から発せられた光の中で不透明電極１７７に至
る成分は原稿の照明に利用されない。そのため、光の利
用効率を高くすることができない。装置の厚さは、面状
光源と透明基板２枚分とレンズの結像に必要な距離の和
となる。仮に結像距離を無視できるとしても、例えば面
状光源１mm、透明基板２枚で１.４mm、即ち２.４mmより
薄くすることは困難である。Second, when a thin film transistor (TFT) type liquid crystal light valve capable of displaying a high quality image is adopted, a transparent substrate on which a large number of TFTs are arranged is necessary for a two-dimensional image sensor. A total of two substrates that have undergone the above manufacturing process are required. In the configuration shown in FIGS. 21 and 22,
Since only one substrate is required after the TFT manufacturing process, an increase in manufacturing cost due to the TFT can be avoided. However, manufacturing costs for forming the lens are added. Also,
The component reaching the opaque electrode 177 in the light emitted from the planar light source is not used for illuminating the original. Therefore, the light use efficiency cannot be increased. The thickness of the device is the sum of the distance required for imaging the planar light source, two transparent substrates, and the lens. Even if the imaging distance can be neglected, it is difficult to make the thickness smaller than 1.4 mm, that is, 2.4 mm, for example, with a sheet light source of 1 mm and two transparent substrates.
【００１２】本発明は上記の事情のもとに考案されたも
のであり、光の利用効率が高く、低消費電力で駆動でき
る薄型の表示機能を内蔵した画像入力装置を低コストで
実現することを目的としている。The present invention has been devised in view of the above circumstances, and is intended to realize an image input apparatus having a thin display function which has high light use efficiency and can be driven with low power consumption at low cost. It is an object.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の構成は、
透明基板の一方の表面に規則正しく配列されて形成され
た複数の発光手段と複数の光電変換手段と、該発光手段
と該光電変換手段の上方に接して形成された保護手段
と、該透明基板のもう一方の表面の下方に配置された光
拡散・透過切替手段を有し、前記発光手段が前記透明基
板の方向へ光を放射し、前記光電変換手段が前記保護手
段の方向から入射する光を検出することを特徴とする。According to the first aspect of the present invention,
A plurality of light emitting means and a plurality of photoelectric conversion means formed regularly arranged on one surface of the transparent substrate; a protection means formed in contact with the light emitting means and the photoelectric conversion means; and It has light diffusion / transmission switching means arranged below the other surface, the light emitting means emits light in the direction of the transparent substrate, and the photoelectric conversion means emits light incident from the direction of the protection means. It is characterized by detecting.
【００１４】請求項２記載の構成は、透明基板の一方の
表面に規則正しく配列された複数の発光手段と複数の光
電変換手段と、該複数の発光手段と複数の光電変換手段
の上方に接して形成された保護手段を有し、前記発光手
段が前記保護手段の方向へ光を放射し、前記光電変換手
段が前記保護手段の方向から入射する光を検出すること
を特徴とする。According to a second aspect of the present invention, a plurality of light emitting means and a plurality of photoelectric conversion means are regularly arranged on one surface of the transparent substrate, and the plurality of light emitting means and the plurality of photoelectric conversion means are contacted above the plurality of light emitting means. It has a protection means formed, wherein the light emitting means emits light in the direction of the protection means, and the photoelectric conversion means detects light incident from the direction of the protection means.
【００１５】請求項３記載の構成は、請求項１または２
記載の表示機能を内蔵した画像入力装置において、前記
発光手段は、少なくとも一方が透明な二つの電極で有機
薄膜材料を挟んで形成される有機発光ダイオード(OLED)
を有し、前記光電変換手段は、少なくとも一方が透明な
二つの電極で光電変換材料を挟んで形成されるフォトダ
イオード(PD)を有することを特徴とすることを特徴とす
る。According to a third aspect of the present invention, there is provided the first or second aspect.
In the image input device having a built-in display function, the light emitting means is an organic light emitting diode (OLED) formed by sandwiching an organic thin film material between two electrodes at least one of which is transparent.
Wherein the photoelectric conversion means has a photodiode (PD) formed by sandwiching a photoelectric conversion material between two electrodes, at least one of which is transparent.
【００１６】請求項４記載の構成は、請求項３記載の表
示機能を内蔵した画像入力装置において、前記発光手段
は、特定の前記OLEDを選択するためのOLED選択スイッチ
を有し、前記光電変換手段は、特定の前記PDを選択する
ためのPD選択スイッチを有し、前記OLED選択スイッチと
前記PD選択スイッチの導通状態を切り替えるための制御
信号が、同一の制御用配線により供給されることを特徴
とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the image input apparatus having the display function according to the third aspect, the light emitting means has an OLED selection switch for selecting the specific OLED, and The means has a PD selection switch for selecting the specific PD, and a control signal for switching the conduction state of the OLED selection switch and the PD selection switch is supplied by the same control wiring. Features.
【００１７】請求項５記載の構成は、請求項３記載の表
示機能を内蔵した画像入力装置において、前記発光手段
は、特定の前記OLEDを選択するためのOLED選択スイッチ
を有し、前記光電変換手段は、特定の前記PDを選択する
ためのPD選択スイッチを有し、前記OLEDの発光強度を与
える信号と、前記PDが生成した信号とが、同一の信号用
配線により前記OLED選択スイッチと前記PD選択スイッチ
とに供給されることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the image input device having a display function according to the third aspect, the light emitting means has an OLED selection switch for selecting the specific OLED, and The means has a PD selection switch for selecting the specific PD, and a signal for giving the emission intensity of the OLED and a signal generated by the PD are connected to the OLED selection switch and the signal by the same signal wiring. It is supplied to a PD selection switch.
【００１８】請求項６記載の構成は、請求項３記載の表
示機能を内蔵した画像入力装置において、前記OLEDに流
れる電流と前記PDを充電する電流とが、同一の電源用配
線により前記OLEDと前記PDに供給されることを特徴とす
る。According to a sixth aspect of the present invention, in the image input device having the display function according to the third aspect, a current flowing through the OLED and a current charging the PD are connected to the OLED by the same power supply wiring. It is supplied to the PD.
【００１９】請求項７記載の製造方法は、請求項１記載
の表示機能を内蔵した画像入力装置の製造方法におい
て、前記発光手段は、少なくとも一方が透明な二つの電
極で有機薄膜材料を挟んで形成される有機発光ダイオー
ド(OLED)を有し、前記光電変換手段は、少なくとも一方
が透明な二つの電極で光電変換材料を挟んで形成される
フォトダイオード(PD)を有し、前記OLEDの透明電極と前
記PDの透明電極とが同一の工程で形成されることを特徴
とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing an image input device having a built-in display function according to the first aspect, the light-emitting means includes an organic thin film material sandwiched between two electrodes, at least one of which is transparent. Having an organic light emitting diode (OLED) formed, the photoelectric conversion means having a photodiode (PD) formed by sandwiching a photoelectric conversion material between two electrodes at least one of which is transparent; The electrode and the transparent electrode of the PD are formed in the same step.
【００２０】請求項８記載の構成は、請求項１記載の表
示機能を内蔵した画像入力装置において、前記光拡散・
透過切替手段は、液晶層と、該液晶層を挟む二つの透明
電極を有することを特徴とする。According to a eighth aspect of the present invention, in the image input device having the display function according to the first aspect, the light diffusion /
The transmission switching means has a liquid crystal layer and two transparent electrodes sandwiching the liquid crystal layer.
【００２１】請求項９記載の構成は、請求項１記載の表
示機能を内蔵した画像入力装置を第一の筐体に内蔵し、
前記第一の筐体を第二の筐体と連結して折り畳んで収納
することを可能とした機器であって、前記第一の筐体と
第二の筐体とを折り畳んだ状態において、前記光拡散・
透過切替手段が前記第二の筐体に対向することを特徴と
することを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, an image input device having the display function according to the first aspect is built in a first housing.
An apparatus that is capable of storing the first housing connected to the second housing in a folded state, wherein the first housing and the second housing are folded, Light diffusion
The transmission switching means faces the second housing.
【００２２】請求項１０記載の構成は、前記光拡散・透
過切替手段を除く請求項１記載の表示機能を内蔵した画
像入力装置を第一の筐体に内蔵し、前記第一の筐体を第
二の筐体と連結して折り畳んで収納することを可能とし
た機器であって、前記第一の筐体と第二の筐体とを折り
畳んだ状態において、前記第一の筐体に対向する位置に
光拡散機能を持つ物体が挿入されることを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, an image input device having a display function according to the first aspect of the present invention is provided in a first housing except for the light diffusion / transmission switching means. A device which is capable of being connected to a second housing to be folded and accommodated, wherein the device opposes the first housing in a state where the first housing and the second housing are folded. An object having a light diffusion function is inserted at a position where the light diffusion function is performed.
【００２３】請求項１１記載の構成は、前記光拡散・透
過切替手段を除く請求項１記載の表示機能を内蔵した画
像入力装置を第一の筐体に内蔵し、前記第一の筐体を第
二の筐体と連結して折り畳んで収納することを可能とし
た機器であって、前記第一の筐体と第二の筐体とを折り
畳んだ状態において、前記第一の筐体と第二の筐体の間
に、マイクを内蔵する第三の筐体が挿入され、前記第三
の筐体の前記第一の筐体に対向する表面が光の拡散機能
を持つことを特徴とする。According to an eleventh aspect of the present invention, the image input device having the display function according to the first aspect is provided in a first housing except for the light diffusion / transmission switching means. An apparatus which is capable of being folded and stored by being connected to a second housing, wherein the first housing and the second housing are in a state where the first housing and the second housing are folded. A third housing containing a microphone is inserted between the two housings, and a surface of the third housing facing the first housing has a light diffusion function. .
【００２４】請求項１２記載の構成は、請求項１乃至２
記載の表示機能を内蔵した画像入力装置を筐体に内蔵し
た機器であって、前記保護層に密着して配置した指の指
紋画像を入力することを特徴とする。According to a twelfth aspect of the present invention,
A device having a built-in image input device having a display function described in a housing, wherein a fingerprint image of a finger placed in close contact with the protective layer is input.
【００２５】[0025]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図を参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２６】(第一の実施の形態)第一の実施の形態にお
ける主要な構成要素を図１に示す。この表示機能を内蔵
した画像入力装置は、後述の一連の製造工程により透明
基板１０の上に規則正しく配列して形成された複数の発
光素子２０及び受光素子３０と、これらを駆動するため
の垂直駆動回路４０、水平駆動回路４１と、これらの素
子を保護するための保護層６０と、光拡散・透過切替手
段７０とから構成される。(First Embodiment) FIG. 1 shows main components in the first embodiment. The image input device having this display function includes a plurality of light-emitting elements 20 and light-receiving elements 30 which are regularly arranged and formed on the transparent substrate 10 by a series of manufacturing steps described later, and a vertical drive for driving these elements. It comprises a circuit 40, a horizontal drive circuit 41, a protection layer 60 for protecting these elements, and a light diffusion / transmission switching means 70.
【００２７】図２は、主な構成要素の断面とその動作原
理を示す説明図である。詳細は後述するが、発光素子２
０は、透明基板１０の方向へのみ光を放射し、受光素子
３０は透明基板１０の反対側からの光のみを検出するよ
うにそれぞれ構成されるものとする。受光素子３０に
は、図３に模式的に示すように、透明基板１０側から入
射する光を透過するための開口部を設ける。光拡散・透
過切替手段７０は、透明基板１０の一面に形成された透
明電極７１と、透明基板７４の一面に形成された透明電
極７３とで、液晶層７２を挟んで構成される。ここで、
透明電極７１、７３に印加する電圧により、液晶層７２
が光を透過する状態と拡散する状態とを切替ることがで
きる。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a cross section of main components and the principle of operation thereof. Although details will be described later, the light emitting element 2
0 emits light only in the direction of the transparent substrate 10, and the light receiving elements 30 are each configured to detect only light from the opposite side of the transparent substrate 10. As schematically shown in FIG. 3, the light receiving element 30 is provided with an opening for transmitting light incident from the transparent substrate 10 side. The light diffusion / transmission switching unit 70 is configured by sandwiching a liquid crystal layer 72 between a transparent electrode 71 formed on one surface of a transparent substrate 10 and a transparent electrode 73 formed on one surface of a transparent substrate 74. here,
The voltage applied to the transparent electrodes 71 and 73 causes the liquid crystal layer 72
Can be switched between a state where light is transmitted and a state where light is diffused.
【００２８】液晶層７２の材料としては、例えばカイラ
ルネマチック液晶が利用できる。この種の液晶層は、電
圧が印加されない状態では螺旋構造を保っており、これ
によって入射する光は散乱される。電圧が印加されると
螺旋構造が引き伸ばされて光を透過するようになる。As a material of the liquid crystal layer 72, for example, a chiral nematic liquid crystal can be used. Such a liquid crystal layer maintains a helical structure when no voltage is applied, whereby incident light is scattered. When a voltage is applied, the helical structure is stretched and light is transmitted.
【００２９】次に、図１、図２を参照しながら、この表
示機能を内蔵した画像入力装置の全体の動作を説明す
る。個々の構成要素の動作は、各々の詳細な構成と共に
後述する。Next, the overall operation of the image input device having this display function will be described with reference to FIGS. The operation of each component will be described later together with the detailed configuration of each component.
【００３０】第一に、画像を入力するときには、原稿な
どの入力対象を保護層６０に密着させて配置する。次
に、垂直駆動回路４０と水平駆動回路４１により全ての
発光素子２０を点灯する。このとき、光拡散・透過切替
手段７０は光を拡散反射するように設定されているもの
とする。発光素子２０から透明基板１０の方向へ発せら
れた光は、光拡散・透過切替手段７０によって拡散反射
される。First, when an image is input, an input object such as a document is arranged in close contact with the protective layer 60. Next, all the light emitting elements 20 are turned on by the vertical drive circuit 40 and the horizontal drive circuit 41. At this time, it is assumed that the light diffusion / transmission switching means 70 is set to diffuse and reflect light. Light emitted from the light emitting element 20 in the direction of the transparent substrate 10 is diffusely reflected by the light diffusion / transmission switching means 70.
【００３１】受光素子３０へ到達した光は、受光素子３
０と発光素子２０との隙間や受光素子３０に設けた開口
部などを通過して、保護層６０に密着している入力対象
を照明する。入力対象によって反射された光は受光素子
３０によって電気信号に変換される。垂直駆動回路４０
と水平駆動回路４１により全ての受光素子３０から反射
光の強度を反映した信号を読み出すことにより、入力対
象の明暗情報即ち画像を入力する。The light reaching the light receiving element 30 is
The input target that is in close contact with the protective layer 60 is illuminated by passing through a gap between the light emitting element 20 and the light emitting element 20 and an opening provided in the light receiving element 30. The light reflected by the input target is converted by the light receiving element 30 into an electric signal. Vertical drive circuit 40
And the horizontal drive circuit 41 reads out signals reflecting the intensity of the reflected light from all the light receiving elements 30, thereby inputting the brightness information of the input target, that is, the image.
【００３２】第二に、画像を表示するときには、光拡散
・透過切替手段７０は光を透過するように設定され、垂
直駆動回路４０と水平駆動回路４１により発光素子２０
を表示させたい画像に応じて点灯する。光は、透明基板
１０と光拡散・透過切替手段７０とを透過して(図示し
ていない)観察者に至る。Second, when displaying an image, the light diffusion / transmission switching means 70 is set to transmit light, and the vertical driving circuit 40 and the horizontal driving circuit 41 use the light emitting element 20.
Lights up according to the image to be displayed. The light passes through the transparent substrate 10 and the light diffusion / transmission switching means 70 and reaches an observer (not shown).
【００３３】以下では、本実施の形態の主要な構成要素
の構成、動作、製造方法について詳細に説明する。Hereinafter, the configuration, operation, and manufacturing method of the main components of the present embodiment will be described in detail.
【００３４】図３は、本実施の形態の画素部のレイアウ
トと回路構成を示す説明図である。ここでは、表示解像
度２００ppi (pixel/inch、即ち、赤色、緑色、青色の
３色の発光素子を一画素と見るときの１インチ当りの画
素数)、画像入力の解像度４００dpi (dot/inch、即ち、
１インチ当りの受光素子数)の例を示している。図３に
おいて、赤色１素子、緑色１素子、青色２素子の発光素
子を正方配列し、それぞれの発光素子に１対１に対応し
て受光素子を配置して、１画素が構成されている。更
に、これらの素子を駆動するための回路と配線が形成さ
れている。画素の配列ピッチは１２７μmである。これ
らを駆動するための回路は、発光素子と受光素子の駆動
回路から構成され、一部の配線(データ線、ゲート線、
電源線)を発光素子と受光素子で共有している。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a layout and a circuit configuration of a pixel portion according to the present embodiment. Here, the display resolution is 200 ppi (pixel / inch, that is, the number of pixels per inch when three light emitting elements of red, green, and blue are regarded as one pixel), and the image input resolution is 400 dpi (dot / inch, ie, ,
An example of the number of light receiving elements per inch is shown. In FIG. 3, one red, one green and two blue light-emitting elements are arranged in a square, and a light-receiving element is arranged in one-to-one correspondence with each light-emitting element to constitute one pixel. Further, circuits and wirings for driving these elements are formed. The pixel pitch is 127 μm. The circuit for driving these is composed of a driving circuit for the light emitting element and the light receiving element, and some of the wirings (data lines, gate lines,
The power line is shared by the light emitting element and the light receiving element.
【００３５】これは、図４に示すように、配線の占める
面積を低減することにより、受光素子と発光素子の面積
を大きく設定するためである。図３の回路図において、
受光素子にはPDの記号を、また、この一端に接続され
て、受光素子に蓄積された電荷を外部回路へ転送するた
めの薄膜トランジスタ(TFT)にはTr１の記号を付してい
る。発光素子にはLEDの記号を、また、この一端に接続
されてLEDに電流を供給するためのTFTにはTr３の記号を
付している。更に、Tr３のゲートを一定の電位に保持す
るための静電容量C、映像信号に対応した所望の電圧ま
でCを充電するためのTr２が、図３の通りに接続されて
いる。Tr３のドレイン電極は電源線に接続される。This is because, as shown in FIG. 4, by reducing the area occupied by the wiring, the areas of the light receiving element and the light emitting element are set large. In the circuit diagram of FIG.
The light receiving element is denoted by PD, and the thin film transistor (TFT) connected to one end for transferring the charge stored in the light receiving element to an external circuit is denoted by Tr1. The light emitting element is denoted by an LED symbol, and the TFT connected to one end for supplying current to the LED is denoted by a Tr3 symbol. Further, a capacitance C for holding the gate of Tr3 at a constant potential and a Tr2 for charging C to a desired voltage corresponding to a video signal are connected as shown in FIG. The drain electrode of Tr3 is connected to a power supply line.
【００３６】図１に示したように、画素の周辺部には、
これらの発光素子と受光素子を駆動するためのTFT回路
が設けられる。尚、これらのTFT回路は、多結晶シリコ
ン(poly-Si) TFTを用いて構成され、特に、n型TFTとp型
TFTの両者を用いてCMOS回路を構成することが望まし
い。As shown in FIG. 1, at the periphery of the pixel,
A TFT circuit for driving the light emitting element and the light receiving element is provided. Note that these TFT circuits are configured using polycrystalline silicon (poly-Si) TFTs, and particularly, n-type TFTs and p-type TFTs.
It is desirable to form a CMOS circuit using both TFTs.
【００３７】まず、図３を参照しながら、この実施の形
態の表示動作について説明する。図３のゲート線に制御
信号を供給して、ゲート線を共有する全ての画素のTr２
を導通させる。これに同期して表示すべき映像信号をそ
れぞれのデータ線に与えると、それぞれの静電容量Cに
映像信号が記憶される。こうしてゲート線で選択された
全ての画素の静電容量Cに映像信号が記憶されると、こ
れらの画素の表示装置LEDにそれぞれの映像信号に対応
した所望の電流が供給され、図２に示したように、発光
素子２０から透明基板１０の方向へ光が発せられる。全
てのゲート線について上述の操作を繰り返すことによ
り、所望の画像を表示できる。First, the display operation of this embodiment will be described with reference to FIG. A control signal is supplied to the gate line of FIG.
Is made conductive. When a video signal to be displayed is given to each data line in synchronization with this, the video signal is stored in each capacitance C. When the video signals are stored in the capacitances C of all the pixels selected by the gate lines, a desired current corresponding to each video signal is supplied to the display device LEDs of these pixels, as shown in FIG. As described above, light is emitted from the light emitting element 20 in the direction of the transparent substrate 10. By repeating the above operation for all the gate lines, a desired image can be displayed.
【００３８】次に画像入力の動作について説明する。ま
ず、図３のゲート線に制御信号を供給して、ゲート線を
共有する全ての画素のTr１及びTr２を導通させる。全て
のデータ線を低電位にすることにより、PDを完全に充電
すると共に、Tr３を導通状態にしてLEDを点灯する。こ
れらの動作が完了した直後にゲート線の電位をローレベ
ルとし、全てのTr１及びTr２を非導通状態にする。この
とき、静電容量CによりTr３のゲートの電位が固定され
ているので、全てのLEDは同じ一定の強度で発光し続け
ている。Next, the operation of image input will be described. First, a control signal is supplied to the gate line in FIG. 3 to make the Tr1 and Tr2 of all the pixels sharing the gate line conductive. By setting all the data lines to a low potential, the PD is completely charged, and the Tr3 is turned on to turn on the LED. Immediately after these operations are completed, the potential of the gate line is set to the low level, and all Tr1 and Tr2 are turned off. At this time, since the potential of the gate of Tr3 is fixed by the capacitance C, all the LEDs continue to emit light with the same constant intensity.
【００３９】従って、前述の過程により一様な照明光が
原稿などの入力対象に到達し、その明暗情報に対応した
反射光が発生する。一方、PDはTr１によりデータ線から
分離されており、PDへの反射光の入射と共にその電位が
変化する。蓄積時間と呼ばれるある一定の時間の後に、
データ線を水平駆動回路の中の検出回路に接続し、ゲー
ト線に制御信号を供給してTr１を導通状態にする。この
とき、蓄積時間中に放電した電荷量に対応した電荷がPD
に流れ込む。全てのPDについてこの電荷量を検出回路で
検出することにより、入力対象の明暗情報、即ち画像情
報を得ることができる。このとき、全てのLEDを一様に
点灯するとしたが、ある一色のみの発光素子を点灯して
その色の反射画像を記録するという操作を３色について
繰り返すことにより、カラー画像を入力することもでき
る。Therefore, uniform illumination light reaches the input target such as a document by the above-described process, and reflected light corresponding to the brightness information is generated. On the other hand, the PD is separated from the data line by Tr1, and its potential changes with the incidence of reflected light on the PD. After a certain amount of time, called the accumulation time,
The data line is connected to the detection circuit in the horizontal drive circuit, and a control signal is supplied to the gate line to make Tr1 conductive. At this time, the charge corresponding to the amount of charge discharged during the accumulation time is PD
Flow into By detecting this charge amount for all PDs by the detection circuit, it is possible to obtain light / dark information of an input target, that is, image information. At this time, all the LEDs are turned on uniformly, but a color image can be input by repeating the operation of turning on a light emitting element of only one color and recording a reflection image of that color for three colors. it can.
【００４０】次に、以上の動作を実現するための素子構
造について説明する。図３において発光素子の色を無視
すると、画素のレイアウトの繰り返し単位は図４に示す
回路であることが分かる。この基本単位に含まれる回路
の構成要素をレイアウトした様子を図４に示す。Next, an element structure for realizing the above operation will be described. If the colors of the light emitting elements are ignored in FIG. 3, it can be seen that the repeating unit of the pixel layout is the circuit shown in FIG. FIG. 4 shows a layout of circuit components included in the basic unit.
【００４１】また、図５は、TFT、発光素子、受光素子
などの画素部の主な構成要素の断面を示す説明図であ
る。図４のレイアウトの配線に付した番号は、図５に示
す材料に対応している。図４において、配線、PD、LE
D、等の構成要素は、できるだけ回路図と対応するよう
に配置している。ここでは発光素子２０として、有機エ
レクトロルミネセンス(EL)材料を用いた構成を例にあげ
て説明する。図５に示すように、発光素子２０は、有機
EL材料で形成される発光材料層５４を透明電極５３と電
極５５とで挟んで構成される。透明電極５３と電極５５
の間に電位差を設けると、両方の電極で挟まれた領域の
発光材料層に電流が流れ、この領域からから透明電極５
３、第２の層間絶縁膜５０、第１の層間絶縁膜４８、等
を通して光が放射される。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a cross section of main components of a pixel portion such as a TFT, a light emitting element, and a light receiving element. The numbers assigned to the wirings in the layout of FIG. 4 correspond to the materials shown in FIG. In FIG. 4, wiring, PD, LE
The components such as D are arranged so as to correspond to the circuit diagram as much as possible. Here, a configuration using an organic electroluminescent (EL) material as the light emitting element 20 will be described as an example. As shown in FIG. 5, the light emitting device 20 is an organic light emitting device.
The light emitting material layer 54 formed of an EL material is sandwiched between the transparent electrode 53 and the electrode 55. Transparent electrode 53 and electrode 55
When a potential difference is provided between the electrodes, a current flows through the light emitting material layer in a region interposed between the two electrodes, and from this region, the transparent electrode 5
3, light is emitted through the second interlayer insulating film 50, the first interlayer insulating film 48, and the like.
【００４２】一方、受光素子３０については、ここでは
p-i-ショットキ構成のフォトダイオードの例を挙げて説
明する。受光素子３０は、水素化アモルファスシリコン
(a-Si:H)で形成される光電変換材料５１を、TFTのソー
ス・ドレイン電極の材料である電極４９と透明電極５３
とで挟んで構成される。透明電極５３と光電変換材料５
１間には、ブロッキングコンタクト材料として極薄いp
型シリコンカーバイド(p-SiC)が挿入される。光電変換
材料であるa-Si:Hは通常のプラズマCVD法で形成された
状態では弱いn型であるが、意図的には不純物を導入し
ていないので真性半導体、即ちi型と呼ばれる。このi型
a-Si:Hと金属材料で形成される電極との界面はショット
キ接合となるので、このフォトダイオードはp-i-ショッ
トキ型と呼ばれる。On the other hand, regarding the light receiving element 30, here,
An example of a photodiode having a pi-Schottky configuration will be described. The light receiving element 30 is made of hydrogenated amorphous silicon.
A photoelectric conversion material 51 formed of (a-Si: H) is used as a material for a source / drain electrode of a TFT, an electrode 49 and a transparent electrode 53.
And sandwiched between them. Transparent electrode 53 and photoelectric conversion material 5
In between, ultra-thin p as blocking contact material
Type silicon carbide (p-SiC) is inserted. A-Si: H, which is a photoelectric conversion material, is a weak n-type when formed by a normal plasma CVD method, but is called an intrinsic semiconductor, i.e., an i-type because it does not intentionally introduce impurities. This i type
Since the interface between a-Si: H and an electrode formed of a metal material is a Schottky junction, this photodiode is called a pi-Schottky type.
【００４３】仮に、この金属電極とi型a-Si:Hの間に高
濃度のPを導入したn型a-Si:H層を挿入して、p-i-n構成
のフォトダイオードとしてもよい。これは、ショットキ
型に比べてリーク電流が小さいという利点がある。受光
素子３０の中央部には図４に示すように開口部５６が設
けられている。発光素子２０と受光素子３０は共にダイ
オード構造であり、それらの下部電極は、それぞれに対
応する薄膜トランジスタ(TFT)のソース・ドレイン領域
４５へ接続される。TFTとしては、ここでは一般的なト
ップゲート型の多結晶シリコン(poly-Si) TFTの構造を
採用している。図４に示したように、この実施の形態で
はゲート電極用の配線材料４７とソース・ドレイン電極
及び電源線用の配線材料４９とで第１の層間絶縁膜４８
を挟むことにより、静電容量Cを形成している。A n-type a-Si: H layer in which a high concentration of P is introduced may be inserted between the metal electrode and the i-type a-Si: H to form a pin-shaped photodiode. This has an advantage that the leakage current is smaller than that of the Schottky type. An opening 56 is provided at the center of the light receiving element 30 as shown in FIG. Both the light emitting element 20 and the light receiving element 30 have a diode structure, and their lower electrodes are connected to the source / drain regions 45 of the corresponding thin film transistors (TFT). Here, the structure of the general top gate type polycrystalline silicon (poly-Si) TFT is adopted as the TFT. As shown in FIG. 4, in this embodiment, a first interlayer insulating film 48 is formed by a wiring material 47 for a gate electrode and a wiring material 49 for a source / drain electrode and a power supply line.
Are sandwiched to form a capacitance C.
【００４４】次に、図６から図１２を参照しながら、本
実施の形態の主要な構成要素の製造方法について詳細に
説明する。製造工程は、TFTと受光素子を形成する前工
程と、有機EL材料を用いて発光素子を形成する後工程と
に大別される。前工程のTFT及び受光素子の製造工程で
は、実に様々な種類のTFTを採用することができる。こ
の実施の形態では、トップゲート型の多結晶シリコン(p
oly-Si)TFTの例を取り上げて説明する。Next, with reference to FIGS. 6 to 12, a method of manufacturing the main components of the present embodiment will be described in detail. The manufacturing process is roughly divided into a pre-process for forming a TFT and a light-receiving element, and a post-process for forming a light-emitting device using an organic EL material. In the manufacturing process of the TFT and the light receiving element in the preceding process, various kinds of TFTs can be employed. In this embodiment, a top gate type polycrystalline silicon (p
An example of an oly-Si) TFT will be described.
【００４５】第一に、タングステンシリサイド(WSi)等
の高融点材料を、ガラス等の透明基板１０上にスパッタ
法等により形成する。これをフォトリソグラフィ法によ
りパターンを形成して、遮光層４２を形成する。 WSiの
場合は遮光層の厚さとして１００〜２００nmもあれば十
分である。First, a high melting point material such as tungsten silicide (WSi) is formed on a transparent substrate 10 such as glass by a sputtering method or the like. This is patterned by photolithography to form a light shielding layer 42. In the case of WSi, a thickness of 100 to 200 nm as the light shielding layer is sufficient.
【００４６】第二に、酸素とシラン(SiH４)等のSiを含
むガスとをプラズマ中で分解して基板上に堆積するCVD
法等により、SiO２からなるバリア層４３を一面に形成
する。これは、後続のプロセス中に透明基板１０の中に
含まれる不純物元素がこれより上の層に拡散するのを防
ぐための層で、厚さは３００〜５００nmとする。Secondly, CVD in which oxygen and a gas containing Si such as silane (SiH4) are decomposed in a plasma and deposited on a substrate
A barrier layer 43 made of SiO2 is formed on one surface by a method or the like. This is a layer for preventing the impurity element contained in the transparent substrate 10 from diffusing into a layer above this during a subsequent process, and has a thickness of 300 to 500 nm.
【００４７】第三に、 poly-Si層の前駆膜であるアモル
ファスSi (a-Si)層を、プラズマCVD法、減圧CVD法、ス
パッタ法、等のいずれかの成膜方法により、厚さ１００
nm程度に形成する。これにエキシマレーザーからの数十
ナノ秒の非常に短いパルス光を照射して瞬間的に溶融
し、poly-Si層に改質する。このときの照射エネルギー
密度が４００mJ/cm２前後であると、特性の良いpoly-Si
TFTが得られることが知られている。このpoly-Si層を
フォトリソグラフィ法によりパターニングして薄膜半導
体４４を形成する。次に、厚さ５０nm程度のSiO２膜と
厚さ２００nm程度のWSi層を同様にして形成し、フォト
リソグラフィ法によりWSi層をパターニングすることに
より、ゲート絶縁膜４６とゲート電極４７とを形成す
る。Third, an amorphous Si (a-Si) layer, which is a precursor film of the poly-Si layer, is formed to a thickness of 100 nm by any one of a film forming method such as a plasma CVD method, a low pressure CVD method, and a sputtering method.
Formed on the order of nm. This is irradiated with a very short pulse light of several tens of nanoseconds from an excimer laser to instantaneously melt and modify the poly-Si layer. If the irradiation energy density at this time is around 400 mJ / cm2, poly-Si with good characteristics
It is known that TFT can be obtained. This poly-Si layer is patterned by photolithography to form a thin film semiconductor 44. Next, a gate insulating film 46 and a gate electrode 47 are formed by forming a SiO2 film having a thickness of about 50 nm and a WSi layer having a thickness of about 200 nm in the same manner, and patterning the WSi layer by photolithography.
【００４８】次に、イオンドーピング法等により、薄膜
半導体４４の領域に選択的に高濃度のリン(P)またはボ
ロン(B)を導入する。その後に５００℃程度の温度に基
板を加熱して、導入した不純物元素を活性化する。この
ときの不純物元素の濃度、加熱時間、温度、等のプロセ
ス条件は重要で、後の配線材料との間にオーミックコン
タクトが得られるように、これらのプロセス条件を決定
する。こうして、 TFTのソース／ドレイン領域４５が形
成される。不純物元素を導入していない領域は、TFTの
チャネル領域４４となる。その後、SiO２等の層間絶縁
膜４８をプラズマCVD法等により全面に形成する。Next, high concentration phosphorus (P) or boron (B) is selectively introduced into the region of the thin film semiconductor 44 by an ion doping method or the like. Thereafter, the substrate is heated to a temperature of about 500 ° C. to activate the introduced impurity element. At this time, the process conditions such as the concentration of the impurity element, the heating time, the temperature, and the like are important, and these process conditions are determined so as to obtain an ohmic contact with a later wiring material. Thus, the source / drain regions 45 of the TFT are formed. The region into which the impurity element has not been introduced becomes the channel region 44 of the TFT. Thereafter, an interlayer insulating film 48 such as SiO2 is formed on the entire surface by a plasma CVD method or the like.
【００４９】図６に断面図と平面図を示した構成は、以
上の工程を経て形成される。ここで、平面図ではTFTの
最下層にあるWSi層と絶縁膜は図示していない。３つのT
FTの半導体領域とゲート電極と、後に静電容量Cの下部
電極となる領域にゲート電極４７の材料が配置されてい
ることが確認できる。The structure shown in the sectional view and the plan view in FIG. 6 is formed through the above steps. Here, in the plan view, the WSi layer and the insulating film at the bottom of the TFT are not shown. Three T
It can be confirmed that the material of the gate electrode 47 is arranged in the semiconductor region of the FT, the gate electrode, and the region that will be the lower electrode of the capacitance C later.
【００５０】次に、第１の層間絶縁膜４８にコンタクト
ホールを開けて、Cr等の低抵抗の金属材料でソース・ド
レイン電極４９および配線を形成する。これにより図７
に示した構成が形成される。データ線、電源線、及び、
受光素子の下部電極がソース・ドレイン電極４９の材料
で形成されていることが確認できる。受光素子の下部電
極には開口部５６が形成されている。Next, a contact hole is formed in the first interlayer insulating film 48, and a source / drain electrode 49 and a wiring are formed of a low-resistance metal material such as Cr. As a result, FIG.
Is formed. Data lines, power lines, and
It can be confirmed that the lower electrode of the light receiving element is formed of the material of the source / drain electrode 49. An opening 56 is formed in the lower electrode of the light receiving element.
【００５１】次に、全面に第２の層間絶縁膜５０を形成
した後に、リソグラフィとエッチングによりコンタクト
ホールを空けることにより、図８に示した構成が得られ
る。更に、全面にプラズマCVD法により水素化アモルフ
ァスSi層５１とSiC層５２とを連続して形成し、図９の
構成を得る。Next, after the second interlayer insulating film 50 is formed on the entire surface, a contact hole is opened by lithography and etching to obtain the structure shown in FIG. Further, a hydrogenated amorphous Si layer 51 and a SiC layer 52 are continuously formed on the entire surface by a plasma CVD method, and the configuration shown in FIG. 9 is obtained.
【００５２】次に、これらの２層をリソグラフィとエッ
チングによりパターン化し、更に酸化インジウム錫合金
(ITO)を全面にスパッタした後に、リソグラフィとエッ
チングによりパターン化することにより図１０の構成を
得る。ここで、受光素子３０の形成が完成すると同時
に、発光素子の下部電極(陽極)となる領域に透明電極５
３が形成されていることが確認できる。即ち、この一連
の工程を１回行うことで、受光素子と発光素子の透明電
極を同時に形成する。ここで透明電極５３として使用す
るITOは、シート抵抗２０Ω/□程度、厚さは１００nm程
度とする。Next, these two layers are patterned by lithography and etching, and further, an indium tin oxide alloy is formed.
After sputtering (ITO) over the entire surface, patterning is performed by lithography and etching to obtain the configuration shown in FIG. Here, at the same time when the formation of the light receiving element 30 is completed, the transparent electrode 5
3 can be confirmed. That is, by performing this series of steps once, the transparent electrodes of the light receiving element and the light emitting element are simultaneously formed. Here, ITO used as the transparent electrode 53 has a sheet resistance of about 20Ω / □ and a thickness of about 100 nm.
【００５３】以上の工程により、前工程のTFT及び受光
素子の製造工程が完了する。後工程の製造工程では、第
一に、図１１に示す領域に有機EL材料からなる発光材料
層５４を形成する。発光材料層５４としては、発光材料
層と正孔注入輸送層からなる２層構成、これに電子注入
輸送層を加えた３層構成、更に金属電極との界面に薄い
絶縁膜を配置した構成、等が知られており、これらの構
成のどれでも図１１の構成に適用できる。Through the above steps, the TFT and light receiving element manufacturing steps in the previous step are completed. In a later manufacturing process, first, a light emitting material layer 54 made of an organic EL material is formed in the region shown in FIG. The light-emitting material layer 54 has a two-layer structure including a light-emitting material layer and a hole injection / transport layer, a three-layer structure obtained by adding an electron injection / transport layer thereto, and a structure in which a thin insulating film is disposed at an interface with a metal electrode. Are known, and any of these configurations can be applied to the configuration of FIG.
【００５４】即ち、図１１では単に発光材料層５４とし
て示しているが、細かく見ればこのような様々な構成が
可能である。発光材料層５４の製造方法は、スピン塗布
法、真空蒸着法、インクジェット印刷法、等が知られて
おり、それぞれの製造方法に対応して、高分子系か低分
子系か等の有機EL材料の選択、下地の構造、上部電極の
製造方法、等の製造条件が決められる。That is, in FIG. 11, the light-emitting material layer 54 is simply shown, but such various configurations are possible when viewed in detail. As a method for manufacturing the light emitting material layer 54, a spin coating method, a vacuum evaporation method, an ink jet printing method, and the like are known. , The underlying structure, the method for manufacturing the upper electrode, and the like, and the manufacturing conditions are determined.
【００５５】この実施の形態においては、発光材料層５
４は、正孔注入輸送層の材料としては、例えばトリアリ
ールアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ポルフィ
リン誘導体、等、発光材料層の材料として、例えば８-
ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、テトラ
フェニルブタジエン誘導体、ジスチリルアリール誘導
体、等、をそれぞれ真空蒸着法により各々５０nm程度の
厚さに積層して形成するものとする。In this embodiment, the light emitting material layer 5
4 is a material for the light-emitting material layer such as a triarylamine derivative, an oxadiazole derivative, a porphyrin derivative, etc.
It is assumed that a metal complex of hydroxyquinoline and its derivative, a tetraphenylbutadiene derivative, a distyrylaryl derivative, and the like are each laminated by vacuum evaporation to a thickness of about 50 nm.
【００５６】尚、図１１においては、発光材料層５４が
透明電極５３をほぼ覆うようにパターン化されて描かれ
ているが、これらの発光材料層５４は絶縁材料なので、
必ずしもパターン化は必要ではなく、全面を覆っていて
も構わないこともある。但し、カラーディスプレイへ応
用するには少なくとも３種類の発光材料層とその分離が
必要なので、発光材料層５４のパターン化が必要であ
る。In FIG. 11, the light-emitting material layer 54 is patterned so as to cover almost the transparent electrode 53. However, since these light-emitting material layers 54 are insulating materials,
Patterning is not necessarily required, and the entire surface may be covered in some cases. However, since application to a color display requires at least three types of light emitting material layers and their separation, the light emitting material layer 54 needs to be patterned.
【００５７】第二に、発光素子２０の陰極として、アル
ミニウム−リチウム合金、等の仕事関数が低い材料を、
金属のシャドウマスクを通して厚さ２００nm程度に真空
蒸着する等して、電極５５を形成する。更に、素子の全
面を保護層６０で覆うことにより、図１２に示す構成が
完成する。ここで、電極５５の材料により、図４の回路
図のGND線も形成される。Second, a material having a low work function, such as an aluminum-lithium alloy, is used for the cathode of the light emitting element 20.
The electrode 55 is formed by vacuum evaporation to a thickness of about 200 nm through a metal shadow mask. Further, by covering the entire surface of the element with the protective layer 60, the configuration shown in FIG. 12 is completed. Here, the GND line in the circuit diagram of FIG. 4 is also formed by the material of the electrode 55.
【００５８】本実施の形態の表示機能を内蔵した画像入
力装置は薄型で光の利用効率が高いので、携帯電話のよ
うな携帯機器への搭載に有利である。図１３aは、本実
施の形態の構成を搭載した携帯電話を示す説明図であ
る。これは、折畳式の携帯電話のカバー側の筐体に、電
話を折り畳んだ状態で画像入力面が外側に、表示面が内
側になるように、本実施の形態の装置を実装した例であ
る。これにより以下の使い方が可能になる。例えば、電
話を折り畳んだ状態で画像入力面に指を密着させて指紋
画像を入力し、電話の持ち主と照合された場合に限り、
電話を使用可能とする。あるいは、携帯電話を通じて各
種のサービスの提供を受けるときに、サービスを提供す
る側が課金する際の個人の認証に指紋を用いることがで
きる。The image input device having a built-in display function according to the present embodiment is thin and has a high light use efficiency, so that it is advantageous for mounting on a portable device such as a mobile phone. FIG. 13A is an explanatory diagram showing a mobile phone equipped with the configuration of the present embodiment. This is an example in which the device of the present embodiment is mounted on a housing on the cover side of a foldable mobile phone such that the image input surface is on the outside and the display surface is on the inside with the phone folded. is there. This allows the following uses: For example, when a fingerprint image is input by putting a finger on the image input surface with the phone folded, and only when the fingerprint is matched with the owner of the phone,
Make the phone usable. Alternatively, when various services are provided through a mobile phone, a fingerprint can be used for personal authentication when the service provider charges.
【００５９】更に、指紋を様々な決済の手段として用い
ることも可能である。表示面と入力面が別になっている
ので、表示面に指を密着させる必要が無い。従って、残
留指紋により表示の画質が劣化するという問題を回避で
きる。Further, the fingerprint can be used as various settlement means. Since the display surface and the input surface are separate, there is no need to bring a finger into close contact with the display surface. Therefore, the problem that the display image quality is degraded due to the residual fingerprint can be avoided.
【００６０】図１３bは、本実施の形態の構成を搭載し
た見開き型の携帯情報端末を示す説明図である。即ち、
携帯情報端末のカバーに本実施の形態の主要な構成要素
を搭載し、カバーを閉じた状態で画像入力面が表側に、
表示面が裏側になるよう実装する。ここで、図１の光拡
散・透過切替手段７０の代わりに、図１３bに示すよう
に、光拡散シート７０bを反対側から折り畳んで挿入す
るように構成している。光拡散シート７０bとしては、
例えば、表面に凹凸形状を持つ、厚さ１mm以下のプラス
チック製のシートが用いられる。FIG. 13B is an explanatory view showing a double-page spread portable information terminal equipped with the configuration of the present embodiment. That is,
The main components of the present embodiment are mounted on the cover of the portable information terminal, and the image input surface is on the front side with the cover closed,
Mount so that the display surface is on the back side. Here, instead of the light diffusion / transmission switching means 70 of FIG. 1, as shown in FIG. 13B, a light diffusion sheet 70b is folded and inserted from the opposite side. As the light diffusion sheet 70b,
For example, a plastic sheet having an uneven shape on the surface and having a thickness of 1 mm or less is used.
【００６１】動作は以下の通りである。画像入力は、カ
バーを閉じた状態で画像入力面に原稿を密着させて行
う。このとき、光拡散シート７０bは、透明基板１０の
下方に密着して配置されている。カバーを開けば、透明
基板１０を通して情報を表示することができる。光拡散
シート７０bを反対側へ広げれば、キーボード、表示
面、等７５が表に出てきて、見開き型の携帯情報端末と
して機能する。このような実装形態では特に、ほぼ透明
基板１０の厚さまで薄型化できる本発明の表示機能を内
蔵した画像入力装置の利点が良く生かされている。The operation is as follows. The image input is performed with the original in close contact with the image input surface with the cover closed. At this time, the light diffusion sheet 70b is disposed in close contact with the lower part of the transparent substrate 10. When the cover is opened, information can be displayed through the transparent substrate 10. If the light diffusion sheet 70b is spread to the opposite side, the keyboard, display surface, etc. 75 will come out and function as a double-page spread portable information terminal. In particular, in such a mounting form, the advantage of the image input device having a built-in display function of the present invention that can be reduced in thickness to almost the thickness of the transparent substrate 10 is well utilized.
【００６２】図１３cは、本実施の形態の構成を搭載し
た三つ折り式の携帯電話を示す説明図である。即ち、携
帯電話のカバー側の筐体に本実施の形態の主要な構成要
素を実装するとき、図１３bと同様にして、カバーを閉
じた状態で画像入力面が表側に、表示面が裏側になるよ
うに、発光素子２０、受光素子３０が多数配列された透
明基板１０を搭載する。ここで、もう一方の折り込み可
能な筐体の表面を光拡散面として用いるため、光拡散・
透過切替手段７０は不要である。この部分の筐体にはマ
イクを内蔵する。FIG. 13C is an explanatory view showing a three-fold type mobile phone equipped with the configuration of the present embodiment. That is, when the main components of this embodiment are mounted on the housing on the cover side of the mobile phone, the image input surface is on the front side and the display surface is on the back side with the cover closed in the same manner as in FIG. 13B. The transparent substrate 10 on which a large number of light emitting elements 20 and light receiving elements 30 are arranged is mounted. Here, since the surface of the other foldable housing is used as a light diffusing surface,
The transmission switching means 70 is unnecessary. A microphone is built in the housing of this part.
【００６３】動作は以下の通りである。画像入力は、２
つのカバーを閉じた状態で画像入力面に原稿を密着させ
て行う。このとき、光拡散面が、透明基板の下方に密着
して配置されている。カバーを開けば、透明基板を通し
て情報を表示することができる。光拡散面のある側の筐
体を広げれば、口の近くにマイクが位置されて音声電話
として機能することになる。このような実装形態でもま
た、ほぼ透明基板１０の厚さまで薄型化できる本発明の
表示機能を内蔵した画像入力装置の利点が良く生かされ
ている。The operation is as follows. Image input is 2
With the two covers closed, the original is brought into close contact with the image input surface. At this time, the light diffusing surface is disposed in close contact with the lower part of the transparent substrate. When the cover is opened, information can be displayed through the transparent substrate. If the housing on the side with the light diffusion surface is widened, a microphone is located near the mouth and functions as a voice telephone. Also in such a mounting form, the advantage of the image input device having a built-in display function of the present invention, which can be thinned to almost the thickness of the transparent substrate 10, is well utilized.
【００６４】(変形実施例)以上に説明した本発明の第一
の実施の形態においては、２００ppiのカラー表示と４
００dpiの画像入力を図３の画素レイアウトで実現する
例を挙げたが、表示と入力の解像度及び画素レイアウト
はこの例に限られるものではなく、画素レイアウトを工
夫することにより様々な解像度の組合せが実現できる。
例えば、図１４に示す画素レイアウトと回路により、２
００ppiのカラー表示と６００dpiの入力を実現できる。
従って、このような構成も本発明の変形実施例と見な
す。(Modification) In the first embodiment of the present invention described above, a color display of 200 ppi
Although the example of realizing the image input of 00 dpi with the pixel layout of FIG. 3 has been described, the resolution of the display and the input and the pixel layout are not limited to this example, and various combinations of resolutions can be realized by devising the pixel layout. realizable.
For example, according to the pixel layout and circuit shown in FIG.
A color display of 00 ppi and an input of 600 dpi can be realized.
Therefore, such a configuration is also regarded as a modified embodiment of the present invention.
【００６５】また、本発明の趣旨を損なうことなく、本
実施の形態における構成要素の置換、材料の種類、回路
実装の形態、等の選択が可能である。例えば、以上では
発光素子として主として有機EL材料で構成する発光ダイ
オードの例を挙げて説明したが、無機材料で構成するEL
発光素子を用いてもよい。これは、第一の電極、第一の
絶縁層、無機EL材料、第二の絶縁層、第二の電極を順に
積層した構成である。電極の一方を透明材料とすること
で、無機EL材料から発せられた光を外部へ取り出すこと
ができる。材料の例を挙げると、第一の電極は厚さ０.
２μmのITO、第一、第二の絶縁膜は厚さ０.３〜０.５μ
mのTa２O５、無機EL材料は厚さ０.５μmのZnS:Tb等をス
パッタして形成する。Further, it is possible to select the replacement of components, the type of material, the form of circuit mounting, and the like in this embodiment without impairing the spirit of the present invention. For example, in the above description, an example of a light emitting diode mainly composed of an organic EL material is described as a light emitting element, but an EL composed of an inorganic material is described.
A light emitting element may be used. This is a configuration in which a first electrode, a first insulating layer, an inorganic EL material, a second insulating layer, and a second electrode are sequentially stacked. When one of the electrodes is made of a transparent material, light emitted from the inorganic EL material can be extracted to the outside. To give an example of the material, the first electrode has a thickness of 0.
2 μm ITO, the first and second insulating films have a thickness of 0.3 to 0.5 μm
The Ta2O5 m and the inorganic EL material are formed by sputtering ZnS: Tb or the like having a thickness of 0.5 μm.
【００６６】また、以上では受光素子として主としてp-
i-ショットキ構成のフォトダイオードの例を挙げて説明
したが、上述のようにp-i-n構成のフォトダイオードを
用いてもよい。あるいは、n型のa-Si:Hを光導電型の受
光素子を用いてもよい。これは、i型a-Si:Hの領域を、
高濃度にPを導入したn 型a-Si:Hの領域で挟んだ構成で
ある。このような光導電型の受光素子を用いた画素のレ
イアウトを図１５に示す。ここで、受光素子は、i型a-S
i:H、n 型a-Si:Hの領域を続けて重ねて形成した上に、
ソース・ドレイン電極の材料４９bを用いて櫛歯状に形
成した電極を対向させて構成される。このとき、電極で
覆われていない領域のn 型a-Si:Hは除去されている。In the above description, p-type is mainly used as the light receiving element.
Although an example of the photodiode having the i-Schottky configuration has been described, the photodiode having the pin configuration may be used as described above. Alternatively, a photoconductive light-receiving element may be used for n-type a-Si: H. This is the area of i-type a-Si: H,
The structure is sandwiched between n-type a-Si: H regions in which P is introduced at a high concentration. FIG. 15 shows a layout of a pixel using such a photoconductive light receiving element. Here, the light receiving element is an i-type aS
i: H, n-type a-Si: H
Comb-shaped electrodes formed using the material 49b of the source / drain electrodes are opposed to each other. At this time, the n-type a-Si: H in the region not covered with the electrode has been removed.
【００６７】図１５では、このようなパターン化された
後のi型a-Si:H、n 型a-Si:Hの領域を光電変換層５１bと
して示している。更に、図１５では複雑になるので示し
ていないが、この光電変換層５１bの下方には遮光層４
２が配置され、透明基板１０の通して光が直接に光電変
換層５１bに入らないようにしている。採用するTFTが、
ゲート電極がチャネル材料のa-Si:Hの下方に配置される
逆スタガ型a-Si TFTの場合には、遮光層４２の代わりに
ゲート電極の材料を用いることもできる。In FIG. 15, the i-type a-Si: H and n-type a-Si: H regions after such patterning are shown as the photoelectric conversion layers 51b. Further, although not shown in FIG. 15 because it is complicated, the light shielding layer 4 is provided below the photoelectric conversion layer 51b.
2 are arranged to prevent light from directly entering the photoelectric conversion layer 51b through the transparent substrate 10. TFT to adopt,
In the case of an inverted staggered a-Si TFT in which the gate electrode is disposed below a-Si: H of the channel material, the material of the gate electrode can be used instead of the light-shielding layer.
【００６８】動作は以下の通りである。上方、即ち透明
基板１０のある側と反対側からの光が、櫛歯状の電極で
挟まれた領域のi型a-Si:Hに入射すると、この光が生成
する電子-正孔対の数に対応した電流が、これら２つの
電極の間に流れるので、光量に応じた電気信号が得られ
る。ここで、逆スタガ型a-Si TFTを採用する場合には、
TFTの製造工程において同時にこのような受光素子を形
成することができる。The operation is as follows. When light from above, that is, from the side opposite to the one side of the transparent substrate 10, is incident on the i-type a-Si: H in the region sandwiched by the comb-shaped electrodes, the light is generated by the electron-hole pairs. Since a current corresponding to the number flows between these two electrodes, an electric signal corresponding to the amount of light is obtained. Here, when adopting the reverse stagger type a-Si TFT,
Such a light receiving element can be simultaneously formed in the TFT manufacturing process.
【００６９】即ち、TFTのチャネル材料のa-Si:Hと受光
素子の光電変換材料のa-Si:Hを同時に形成し、続けてTF
Tのソース・ドレイン領域を電極へオーミック接続する
ためのn型a-Si:Hと受光素子のn型a-Si:Hを同時に形成
し、最後にTFTのソース・ドレイン電極と受光素子の櫛
歯状電極とを同時に形成する。このとき、TFTのソース
電極とドレイン電極の間に存在したn型a-Si:Hと、受光
素子の２つの対向する櫛歯状電極の間に存在したn型a-S
i:Hとは、電極のパターン化の工程で同時に除去され
る。That is, a-Si: H as the channel material of the TFT and a-Si: H as the photoelectric conversion material of the light receiving element are simultaneously formed, and
An n-type a-Si: H for ohmic connection of the T source / drain region to the electrode and an n-type a-Si: H for the light-receiving element are formed at the same time. The toothed electrodes are formed at the same time. At this time, the n-type a-Si: H existing between the source electrode and the drain electrode of the TFT and the n-type a-Si: H existing between two opposing comb-shaped electrodes of the light receiving element.
i: H is simultaneously removed in the electrode patterning step.
【００７０】また、以上ではトップゲート型のpoly-Si
TFTの例を挙げて説明したが、ボトムゲート型poly-Si T
FT、を用いて図３の回路を構成してもよい。あるいは、
一般に液晶ディスプレイに適用されている、逆スタガ型
a-Si TFT、順スタガa-Si TFTを用いても図３の回路を構
成できる。但し、a-Si TFTの移動度がpoly-Si TFTの１/
１００程度なので、特に発光素子に電流を供給するTFT
として用いる場合には、その抵抗を十分に低くするため
にTFTの幅を大きく設定する、ゲート絶縁膜の厚さを低
減する、等の設計上の工夫が必要になる。In the above description, the top gate type poly-Si
As explained using the example of TFT, the bottom gate type poly-Si T
The circuit of FIG. 3 may be configured using FT. Or,
Inverted stagger type generally applied to liquid crystal displays
The circuit shown in FIG. 3 can also be configured using an a-Si TFT and a staggered a-Si TFT. However, the mobility of a-Si TFT is 1 / of that of poly-Si TFT.
TFT that supplies current to the light-emitting element because it is about 100
In order to reduce the resistance sufficiently, it is necessary to devise design measures such as setting the width of the TFT large and reducing the thickness of the gate insulating film.
【００７１】また、以上では、垂直駆動回路４０、水平
駆動回路４１を、poly-Si TFTを用いて透明基板１０上
に形成する構成を説明したが、駆動回路の実装形態はこ
れに限るものではない。例えば、TAB (Tape Automated
Bonding)接続、COG (Chip OnGlass) 接続として、液晶
ディスプレイの製造工程等で一般的に実施されているよ
うに、同様の機能を結晶半導体で形成した集積回路によ
り実現し、この集積回路を透明基板１０上に固定して電
気的に接続してもよい。In the above description, the vertical drive circuit 40 and the horizontal drive circuit 41 are formed on the transparent substrate 10 by using a poly-Si TFT. However, the mounting form of the drive circuit is not limited to this. Absent. For example, TAB (Tape Automated
Bonding) and COG (Chip OnGlass) connections, similar functions are generally implemented in the manufacturing process of liquid crystal displays, etc. 10 may be fixed and electrically connected.
【００７２】また、以上では３色の発光材料を並列配置
する構成を採用したが、カラーフィルタと白色発光材料
とを組合せる構成、あるいは、青色発光材料と色変換材
料とを組合せる構成を採用しても、カラー表示を実現で
きる。このように、本発明の趣旨を損なうことなく、様
々な構成要素の置換、材料や実装形態の選択が可能であ
る。従って、このような構成も本発明の変形実施例と見
なす。In the above description, a configuration in which three color light emitting materials are arranged in parallel is employed. However, a configuration in which a color filter and a white light emitting material are combined, or a configuration in which a blue light emitting material and a color conversion material are combined is employed. Even so, a color display can be realized. In this way, various components can be replaced and materials and mounting forms can be selected without impairing the spirit of the present invention. Therefore, such a configuration is also regarded as a modified embodiment of the present invention.
【００７３】(第二の実施の形態)第一の実施の形態で
は、有機EL層から透明基板側へ光を発する構成を説明し
たが、発光素子の透明電極ともう一方の電極の配置を入
れ替えて、光を基板の上方へ出力する構成にしてもよ
い。この場合には基板は透明である必要は無い。図１
６、図１７はそのような実施の形態を示す説明図であ
る。図１８、図１９は、それぞれ、画素部のレイアウト
と回路構成、及び主要な構成要素の断面を示す説明図で
ある。ここで、第一の実施の形態と同一の構成要素には
同一の番号を付している。同一の材料で構成されるが形
状が異なる構成要素については、同じ番号にbを付して
記した。特に図１８、図１９に詳細に示したように、こ
こでは発光素子２０bを受光素子３０bの上方に重ねて形
成している。(Second Embodiment) In the first embodiment, the configuration in which light is emitted from the organic EL layer to the transparent substrate side has been described. However, the arrangement of the transparent electrode and the other electrode of the light emitting element is interchanged. Thus, a configuration may be adopted in which light is output above the substrate. In this case, the substrate does not need to be transparent. Figure 1
6 and 17 are explanatory diagrams showing such an embodiment. 18 and 19 are explanatory diagrams showing a layout and a circuit configuration of a pixel portion and a cross section of main components, respectively. Here, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Constituent elements made of the same material but having different shapes are indicated by the same numbers with the letter b. In particular, as shown in detail in FIGS. 18 and 19, the light emitting element 20b is formed over the light receiving element 30b here.
【００７４】発光素子を受光素子の上方へ配置する第一
の理由は、両者を並置した場合に比べて発光素子の面積
を大きくするためである。このため、表示に所望の輝度
を実現するのに必要な発光素子に印加する電圧を、並置
の場合に比べて低くすることができる。The first reason for disposing the light emitting element above the light receiving element is to increase the area of the light emitting element as compared with the case where both are arranged side by side. For this reason, the voltage applied to the light emitting elements required to achieve a desired luminance for display can be reduced as compared with the case of juxtaposition.
【００７５】第二の理由は、受光素子の面積、従って、
その静電容量も大きくなり、受光素子のダイナミック・
レンジを広く設定することができるためである。このよ
うに、受光素子の上方へ重ねて発光素子を配置する構成
には、これらの素子設計の自由度が増すという利点があ
る。一方、図１９に示すように、受光素子の下部電極５
５bが覆うべき段差が大きくなるので、配線の段差切れ
が起こらないように製造工程の条件に注意が必要であ
る。もちろん、発光素子と受光素子を並列に配置しても
良く、特に解像度の要求が低い応用においては、受光素
子、発光素子の設計自由度よりも製造工程の容易さを優
先させて、両素子を並置する構成が望ましい。The second reason is that the area of the light receiving element and, therefore,
The capacitance also increases, and the dynamic
This is because a wide range can be set. As described above, the configuration in which the light emitting elements are arranged so as to overlap above the light receiving elements has an advantage that the degree of freedom in designing these elements is increased. On the other hand, as shown in FIG.
Since the step to be covered by 5b becomes large, it is necessary to pay attention to the conditions of the manufacturing process so that the step of the wiring does not break. Of course, the light-emitting element and the light-receiving element may be arranged in parallel. Particularly in applications where the resolution is low, priority should be given to the ease of the manufacturing process over the degree of freedom in the design of the light-receiving element and the light-emitting element. A juxtaposed configuration is desirable.
【００７６】第二の実施の形態の構成の製造工程は、第
一の実施の形態の場合と殆ど同じだが、発光素子の透明
電極ともう一方の電極とが入れ替わっている点と、その
ために受光素子と発光素子とで透明電極を同じ材料で同
時に形成できない点が異なっている。即ち、図１９の断
面図に示すように、TFT、受光素子、発光素子、の順に
形成される。発光素子と受光素子が並置される構成にお
いても、これらを形成する順序は同じである。これは、
受光素子の光電変換材料であるa-Siを形成する前に有機
薄膜を形成すれば、a-Siの形成過程で温度が２５０℃前
後になって有機薄膜が昇華する等の問題が生じるためで
ある。The manufacturing process of the configuration of the second embodiment is almost the same as that of the first embodiment, except that the transparent electrode and the other electrode of the light emitting element are exchanged, and the The difference is that a transparent electrode cannot be simultaneously formed of the same material in the element and the light emitting element. That is, as shown in the sectional view of FIG. 19, the TFT, the light receiving element, and the light emitting element are formed in this order. Even in a configuration in which a light emitting element and a light receiving element are juxtaposed, the order of forming them is the same. this is,
If the organic thin film is formed before the formation of a-Si, which is a photoelectric conversion material of the light receiving element, the temperature will be around 250 ° C. in the process of forming the a-Si, causing a problem such as sublimation of the organic thin film. is there.
【００７７】動作は以下の通りである。第一に、表示動
作は、光が保護層６０bの方向へ放射されることを除
き、第一の実施の形態と全く同様である。第二に、画像
入力については、図１７に示すように、発光素子２０b
から放射された光が入力対象を直接に照明し、その反射
光を、発光素子３０bによって覆われていない受光素子
２０bの領域で検出して実現される。第二の実施の形態
では表示と入力を同じ面で行うことになる。The operation is as follows. First, the display operation is exactly the same as in the first embodiment, except that light is emitted in the direction of the protective layer 60b. Second, regarding image input, as shown in FIG.
Is illuminated directly on the input object, and the reflected light is detected in the region of the light receiving element 20b not covered by the light emitting element 30b. In the second embodiment, display and input are performed on the same plane.
【００７８】例えば、指紋を入力する場合、指を置くべ
き領域を表示することにより指の位置を正確に決められ
る。従って、指紋画像入力の安定性が増し、個人認証の
精度が向上する可能性がある。For example, when inputting a fingerprint, the position of the finger can be accurately determined by displaying the area where the finger should be placed. Therefore, there is a possibility that the stability of fingerprint image input is increased and the accuracy of personal authentication is improved.
【００７９】(変形実施例)第一の実施の形態の場合と同
様に、第二の実施の形態においても、本発明の趣旨を損
なうことなく、構成要素の置換、材料の種類、寸法、等
の選択が可能である。例えば、トップゲート型のpoly-S
i TFTの代わりにボトムゲート型poly-Si TFTを用いても
よい。また、この実施の形態の基板は透明である必要は
無く、例えば、結晶Si基板を用いてもよい。この場合の
駆動回路及び画素部のトランジスタや静電容量は、結晶
Si基板に通常の集積回路として形成すればよい。(Modified Example) As in the first embodiment, in the second embodiment, replacement of components, material types, dimensions, etc. can be performed without impairing the spirit of the present invention. Can be selected. For example, top gate type poly-S
Instead of the i TFT, a bottom gate type poly-Si TFT may be used. Further, the substrate of this embodiment does not need to be transparent, and for example, a crystalline Si substrate may be used. In this case, the drive circuit and the transistor and the capacitance of the pixel portion are crystallized.
What is necessary is just to form it as a normal integrated circuit on a Si substrate.
【００８０】更に、受光素子については、通常のMOSイ
メージセンサの場合と同様に、基板にpn接合を形成した
フォトダイオードとすればよい。このように、本発明の
趣旨を損なうことなく、様々な構成要素の置換が可能で
ある。従って、このような構成も本発明の変形実施例と
見なす。Further, the light receiving element may be a photodiode having a pn junction formed on a substrate, as in the case of a normal MOS image sensor. Thus, various components can be replaced without impairing the spirit of the present invention. Therefore, such a configuration is also regarded as a modified embodiment of the present invention.
【００８１】以上、本発明の実施の形態と変形実施例の
動作を図面を参照して詳述してきたが、本発明はこの実
施の形態と変形実施例に限られるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明
に含まれる。The operation of the embodiment and the modified example of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiment and the modified example. Even a design change or the like within a range not departing from the gist is included in the present invention.
【００８２】[0082]
【発明の効果】本発明の効果を実施の形態に基づいて説
明する。The effects of the present invention will be described based on embodiments.
【００８３】第一に、本発明の第一の実施の形態におけ
る装置の厚さは、図２に示すように、各構成要素の厚さ
の和の約１.４mmとすることができる。これは従来技術
による図２０の装置の１/２以下の厚さである。図２１
の従来構成に比べても１mm以上薄い。更に、本発明の第
二の実施の形態においては、図１７に示すように、装置
の厚さは約０.７mmとなり、従来構成よりもはるかに薄
型である。即ち、本発明の構成には薄型であるという効
果があり、これは本構成を携帯機器などに内蔵する場合
に大きな利点になる。First, as shown in FIG. 2, the thickness of the device according to the first embodiment of the present invention can be about 1.4 mm, which is the sum of the thicknesses of the components. This is less than half the thickness of the prior art device of FIG. FIG.
1 mm or more thinner than the conventional configuration. Further, in the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 17, the thickness of the device is about 0.7 mm, which is much thinner than the conventional configuration. That is, the configuration of the present invention has an effect of being thin, which is a great advantage when the configuration is incorporated in a portable device or the like.
【００８４】第二に、本発明の第一及び第二の実施の形
態の構成は、図２０の従来の構成と比較して、高価なTF
Tを製造する基板の数が半分になるので、製造コストが
低いという効果がある。あるいは、図２１に示した従来
構成と比較すれば、レンズが不要なのでそれに伴う製造
コストが低減できるという効果がある。Second, the configuration of the first and second embodiments of the present invention is more expensive than the conventional configuration of FIG.
Since the number of substrates for manufacturing T is halved, there is an effect that the manufacturing cost is low. Alternatively, as compared with the conventional configuration shown in FIG. 21, there is an effect that the manufacturing cost can be reduced because a lens is not required.
【００８５】第三に、本発明の第一及び第二の実施の形
態の構成は、図２０の従来の構成と比較して、発光素子
から光は一方向にのみ放射されるので、光の利用効率が
高いという効果がある。また、図２１の従来の構成と比
較して、本発明の第一及び第二の実施の形態の構成で
は、画像表示の際には発光素子から放射された光の殆ど
１００%を表示に用いることができるので、光利用効率
が高く、その結果として消費電力が小さいという効果が
ある。Third, the structure of the first and second embodiments of the present invention is different from the conventional structure of FIG. 20 in that light is emitted from the light emitting element in only one direction, There is an effect that utilization efficiency is high. In addition, as compared with the conventional configuration of FIG. 21, in the configurations of the first and second embodiments of the present invention, almost 100% of the light emitted from the light emitting element is used for display when displaying an image. Therefore, the light use efficiency is high, and as a result, the power consumption is small.
【００８６】このように、本実施の形態の表示機能を内
蔵した画像入力装置は、薄型で、消費電力を低減でき、
製造コストを低く抑えられるという効果がある。従っ
て、本発明の装置は、特に携帯電話のような携帯機器へ
の搭載に有利である。As described above, the image input device having a built-in display function according to the present embodiment is thin and can reduce power consumption.
There is an effect that the manufacturing cost can be kept low. Therefore, the device of the present invention is particularly advantageous for mounting on a portable device such as a mobile phone.
【図１】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置の
第一の実施の形態における主な構成要素を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing main components in a first embodiment of an image input device having a display function according to the present invention;
【図２】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置の
第一の実施の形態における主な構成要素の断面とその動
作原理を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a cross section of main components and an operation principle of the image input device having a built-in display function according to the first embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置の
第一の実施の形態における画素部の構成を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a pixel unit in the first embodiment of the image input device having a built-in display function of the present invention.
【図４】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置の
第一の実施の形態における画素部のレイアウトと回路構
成を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a layout and a circuit configuration of a pixel unit in the first embodiment of the image input device having a built-in display function of the present invention.
【図５】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置の
第一の実施の形態における画素部の主な構成要素の断面
を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a cross section of main components of a pixel unit in the first embodiment of the image input device having a built-in display function of the present invention.
【図６】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置の
第一の実施の形態における画素部の主な構成要素の製造
工程を示す説明図（その１）。FIG. 6 is an explanatory view (1) illustrating a manufacturing process of main components of a pixel portion in the first embodiment of the image input device having a built-in display function of the present invention.
【図７】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置の
第一の実施の形態における画素部の主な構成要素の製造
工程を示す説明図（その２）。FIG. 7 is an explanatory view (No. 2) showing the manufacturing process of the main components of the pixel portion in the first embodiment of the image input device having a built-in display function of the present invention.
【図８】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置の
第一の実施の形態における画素部の主な構成要素の製造
工程を示す説明図（その３）。FIG. 8 is an explanatory view (No. 3) showing the manufacturing process of the main components of the pixel portion in the first embodiment of the image input device having a display function according to the present invention;
【図９】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置の
第一の実施の形態における画素部の主な構成要素の製造
工程を示す説明図（その４）。FIG. 9 is an explanatory view (No. 4) showing the manufacturing process of the main components of the pixel portion in the first embodiment of the image input device having a built-in display function of the present invention.
【図１０】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置
の第一の実施の形態における画素部の主な構成要素の製
造工程を示す説明図（その５）。FIG. 10 is an explanatory view (No. 5) showing a manufacturing process of main components of the pixel portion in the first embodiment of the image input device having a built-in display function of the present invention.
【図１１】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置
の第一の実施の形態における画素部の主な構成要素の製
造工程を示す説明図（その６）。FIG. 11 is an explanatory view (No. 6) showing the manufacturing process of the main components of the pixel portion in the first embodiment of the image input device having a built-in display function of the present invention.
【図１２】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置
の第一の実施の形態における画素部の主な構成要素の製
造工程を示す説明図（その７）。FIG. 12 is an explanatory view (No. 7) showing the manufacturing process of the main components of the pixel portion in the first embodiment of the image input device having a display function according to the present invention;
【図１３】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置
を搭載した携帯電話と携帯情報端末を示す説明図。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a mobile phone and a mobile information terminal equipped with an image input device having a display function of the present invention.
【図１４】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置
の第一の実施の形態の変形実施例を示す説明図（その
１）。FIG. 14 is an explanatory diagram (part 1) of a modified example of the first embodiment of the image input device having a built-in display function of the present invention.
【図１５】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置
の第一の実施の形態の変形実施例を示す説明図（その
２）。FIG. 15 is an explanatory diagram (part 2) of a modified example of the first embodiment of the image input device having a built-in display function of the present invention.
【図１６】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置
の第二の実施の形態における主な構成要素を示す説明
図。FIG. 16 is an explanatory diagram showing main components of an image input device having a built-in display function according to a second embodiment of the present invention.
【図１７】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置
の第二の実施の形態における主な構成要素の断面とその
動作原理を示す説明図。FIG. 17 is an explanatory diagram showing a cross section of main components and an operation principle thereof in a second embodiment of the image input device having a display function according to the present invention.
【図１８】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置
の第二の実施の形態における画素部のレイアウトと回路
構成を示す説明図。FIG. 18 is an explanatory diagram showing a layout and a circuit configuration of a pixel unit in an image input device having a built-in display function according to a second embodiment of the present invention.
【図１９】 本発明の表示機能を内蔵した画像入力装置
の第二の実施の形態における画素部の主な構成要素の断
面を示す説明図。FIG. 19 is an explanatory diagram showing a cross section of main components of a pixel portion in an image input device having a display function according to a second embodiment of the present invention.
【図２０】 従来の表示機能を内蔵した画像入力装置の
構成を示す説明図（その１）。FIG. 20 is an explanatory diagram (part 1) illustrating a configuration of a conventional image input device having a built-in display function.
【図２１】 従来の表示機能を内蔵した画像入力装置の
構成を示す説明図（その２）。FIG. 21 is an explanatory diagram (part 2) illustrating a configuration of a conventional image input device having a built-in display function.
【図２２】 従来の表示機能を内蔵した画像入力装置の
主な構成要素の断面とその動作原理を示す説明図。FIG. 22 is an explanatory diagram showing a cross section of main components of an image input device having a conventional display function and an operation principle thereof.
１０…透明基板、２０…発光素子、３０…受光素子、４
０…垂直駆動回路、４１…水平駆動回路、４２…遮光
層、４３…バリア層、４４…薄膜半導体（TFT部-チャネ
ル領域）、４５…薄膜半導体（TFT部-ソース・ドレイン
領域）、４６…ゲート絶縁膜、４７…ゲート電極、４８
…第１の層間絶縁膜、４９…ソース・ドレイン電極、５
０…第２の層間絶縁膜、５１…光電変換層、５２…ブロ
ッキングコンタクト層、５３…透明電極、５４…発光材
料層、５５…電極、５６…開口部、５７…透明電極、６
０…保護層、７０…光拡散・透過切替手段、７０b…光
拡散シート、７１…透明電極、７２…液晶層、７３…透
明電極、７４…透明基板、７５…キーボード／表示面
等、１００…原稿、１１０…２次元イメージセンサ、１
２０…面状光源、１３０…液晶ライトバルブ、１４０…
駆動回路、１５０…制御信号、１６０…制御信号、１７
０…液晶ライトバルブ兼用２次元イメージセンサ、１７
１…透明保護層、１７２…レンズ、１７３…偏光板、１
７４…透明基板、１７５…透明電極、１７６…光電変換
材料、１７７…不透明電極、１７８…液晶、１７９…透
明電極、１８０…透明基板、１８１…偏光板、１８２…
センサ画素、１８３…液晶ライトバルブ画素10 transparent substrate, 20 light emitting element, 30 light receiving element, 4
0 vertical drive circuit 41 horizontal drive circuit 42 light shielding layer 43 barrier layer 44 thin film semiconductor (TFT part-channel region) 45 thin film semiconductor (TFT part-source / drain region) 46 46 Gate insulating film, 47 ... gate electrode, 48
... first interlayer insulating film, 49 ... source / drain electrodes, 5
0: second interlayer insulating film, 51: photoelectric conversion layer, 52: blocking contact layer, 53: transparent electrode, 54: luminescent material layer, 55: electrode, 56: opening, 57: transparent electrode, 6
0: protective layer, 70: light diffusion / transmission switching means, 70b: light diffusion sheet, 71: transparent electrode, 72: liquid crystal layer, 73: transparent electrode, 74: transparent substrate, 75: keyboard / display surface, etc. 100: Manuscript, 110 ... two-dimensional image sensor, 1
20: planar light source, 130: liquid crystal light valve, 140 ...
Driving circuit, 150: control signal, 160: control signal, 17
0: Two-dimensional image sensor for liquid crystal light valve, 17
1: transparent protective layer, 172: lens, 173: polarizing plate, 1
74 transparent substrate, 175 transparent electrode, 176 photoelectric conversion material, 177 opaque electrode, 178 liquid crystal, 179 transparent electrode, 180 transparent substrate, 181 polarizing plate, 182
Sensor pixel, 183: Liquid crystal light valve pixel
Claims (16)
されて形成された複数の発光手段と複数の光電変換手段
と、該発光手段と該光電変換手段の上方に接して形成さ
れた保護手段と、該透明基板のもう一方の表面の下方に
配置された光拡散・透過切替手段を有し、 前記発光手段が前記透明基板の方向へ光を放射し、前記
光電変換手段が前記保護手段の方向から入射する光を検
出することを特徴とする表示機能を内蔵した画像入力装
置。1. A plurality of light emitting means and a plurality of photoelectric conversion means which are regularly arranged on one surface of a transparent substrate and a plurality of photoelectric conversion means, and a protection means formed above and in contact with the light emitting means and the photoelectric conversion means. A light diffusion / transmission switching means disposed below the other surface of the transparent substrate, wherein the light emitting means emits light in the direction of the transparent substrate, and the photoelectric conversion means is directed in the direction of the protection means. An image input device having a built-in display function characterized by detecting light incident from the device.
た複数の発光手段と複数の光電変換手段と、該複数の発
光手段と複数の光電変換手段の上方に接して形成された
保護手段とを有し、 前記発光手段が前記保護手段の方向へ光を放射し、前記
光電変換手段が前記保護手段の方向から入射する光を検
出することを特徴とする表示機能を内蔵した画像入力装
置。2. A plurality of light emitting means and a plurality of photoelectric conversion means regularly arranged on one surface of a substrate, and a plurality of light emitting means and protection means formed in contact with the plurality of photoelectric conversion means. An image input device having a built-in display function, wherein the light emitting means emits light in the direction of the protection means, and the photoelectric conversion means detects light incident from the direction of the protection means.
放射する発光素子と、特定の該発光素子を選択するため
の発光素子選択スイッチを有し、 前記光電変換手段は、吸収した光の量に対応した電気信
号を生成する受光素子と、特定の該受光素子を選択する
ための受光素子選択スイッチを有することを特徴とする
請求項１または２記載の表示機能を内蔵した画像入力装
置。3. The light-emitting means includes a light-emitting element that emits light to the outside when energized, and a light-emitting element selection switch for selecting a specific light-emitting element. 3. The image input device according to claim 1, further comprising a light receiving element for generating an electric signal corresponding to the amount, and a light receiving element selection switch for selecting a specific light receiving element.
子選択スイッチの導通状態を切り替えるための制御信号
が、同一の制御用配線により供給されることを特徴とす
る請求項３記載の表示機能を内蔵した画像入力装置。4. A built-in display function according to claim 3, wherein a control signal for switching the conduction state of said light emitting element selection switch and said light receiving element selection switch is supplied by the same control wiring. Image input device.
と、前記受光素子が生成した信号とが、同一の信号用配
線により前記発光素子選択スイッチと前記受光素子選択
スイッチとに供給されることを特徴とする請求項３記載
の表示機能を内蔵した画像入力装置。5. A signal providing a light emission intensity of the light emitting element and a signal generated by the light receiving element are supplied to the light emitting element selection switch and the light receiving element selection switch by the same signal wiring. An image input device having a display function according to claim 3.
子を充電する電流とが、同一の電源用配線により前記発
光素子と前記受光に供給されることを特徴とする請求項
３記載の表示機能を内蔵した画像入力装置。6. The display function according to claim 3, wherein a current flowing in the light emitting element and a current for charging the light receiving element are supplied to the light emitting element and the light receiving through the same power supply wiring. Image input device with built-in.
と、該液晶層を挟む二つの透明電極を有することを特徴
とする請求項１記載の表示機能を内蔵した画像入力装
置。7. The image input device having a built-in display function according to claim 1, wherein said light diffusion / transmission switching means has a liquid crystal layer and two transparent electrodes sandwiching said liquid crystal layer.
な二つの電極材料で有機薄膜材料を挟んで形成され、前
記受光素子は、少なくとも一方が透明な二つの電極材料
で光電変換材料を挟んで形成されることを特徴とする請
求項３記載の表示機能を内蔵した画像入力装置。8. The light emitting element is formed by sandwiching an organic thin film material between at least one of two transparent electrode materials, and the light receiving element is formed by sandwiching a photoelectric conversion material between at least one of two transparent electrode materials. An image input device having a built-in display function according to claim 3, wherein the image input device is formed.
の透明電極とが同一の工程で形成されることを特徴とす
る請求項８記載の表示機能を内蔵した画像入力装置。9. The image input device with a built-in display function according to claim 8, wherein the transparent electrode of the light emitting element and the transparent electrode of the light receiving element are formed in the same step.
絶縁層、無機エレクトロルミネッセンス材料、第二の絶
縁層、第二の電極を順に積層して形成されることを特徴
とする請求項３記載の表示機能を内蔵した画像入力装
置。10. The light-emitting element is formed by sequentially stacking a first electrode, a first insulating layer, an inorganic electroluminescent material, a second insulating layer, and a second electrode. Item 4. An image input device having a display function according to Item 3.
を高濃度に導入した第一の半導体領域と、不純物を低濃
度に導入したか、あるいは意図的には不純物を導入して
いない第二の半導体領域と、該第一の半導体材料と同一
の材料からなる第三の半導体領域とを順に接合して形成
されることを特徴とする請求項３記載の表示機能を内蔵
した画像入力装置。11. The light-receiving element comprises a first electrode, a first semiconductor region into which impurities are introduced at a high concentration, and a first semiconductor region at which impurities are introduced at a low concentration or an impurity is not introduced intentionally. 4. The image input device having a built-in display function according to claim 3, wherein the second semiconductor region and a third semiconductor region made of the same material as the first semiconductor material are joined in order. .
て、 前記光電変換手段は、吸収した光の量に対応した電気信
号を生成する受光素子を有し、該受光素子は結晶シリコ
ンに第一の不純物を導入してp型シリコンとした領域
と、第二の不純物を導入してn型シリコンとした領域と
を接合して形成されることを特徴とする請求項２記載の
表示機能を内蔵した画像入力装置。12. The substrate is a crystalline silicon substrate, wherein the photoelectric conversion unit has a light receiving element for generating an electric signal corresponding to an amount of absorbed light, wherein the light receiving element is a first light receiving element formed of crystalline silicon. 3. The built-in display function according to claim 2, wherein the region is formed by joining an impurity-doped p-type silicon region and a second impurity-doped n-type silicon region. Image input device.
像入力装置を第一の筐体に内蔵し、前記第一の筐体を第
二の筐体と連結して折り畳んで収納することを可能とし
た機器であって、 前記第一の筐体と第二の筐体とを折り畳んだ状態におい
て、前記光拡散・透過切替手段が前記第二の筐体に対向
することを特徴とする機器。13. An image input device having a display function according to claim 1 incorporated in a first housing, wherein the first housing is connected to a second housing and folded for storage. An apparatus, wherein the light diffusion / transmission switching unit faces the second housing in a state where the first housing and the second housing are folded. .
項１記載の表示機能を内蔵した画像入力装置を第一の筐
体に内蔵し、前記第一の筐体を第二の筐体と連結して折
り畳んで収納することを可能とした機器であって、 前記第一の筐体と第二の筐体とを折り畳んだ状態におい
て、前記第一の筐体に対向する位置に光拡散機能を持つ
物体が挿入されることを特徴とする機器。14. An image input device incorporating a display function according to claim 1, excluding said light diffusion / transmission switching means, built in a first housing, and said first housing being a second housing. A device which is capable of being connected to be folded and stored, and in a state where the first housing and the second housing are folded, a light diffusion function at a position facing the first housing. An apparatus, into which an object having a symbol is inserted.
項１記載の表示機能を内蔵した画像入力装置を第一の筐
体に内蔵し、前記第一の筐体を第二の筐体と連結して折
り畳んで収納することを可能とした機器であって、 前記第一の筐体と第二の筐体とを折り畳んだ状態におい
て、前記第一の筐体と第二の筐体の間に、マイクを内蔵
する第三の筐体が挿入され、前記第三の筐体の前記第一
の筐体に対向する表面が光の拡散機能を持つことを特徴
とする機器。15. The image input device having a display function according to claim 1, excluding said light diffusion / transmission switching means, is incorporated in a first housing, and said first housing is connected to a second housing. An apparatus which is capable of being connected to be folded and stored, wherein the first casing and the second casing are folded and the first casing and the second casing are connected to each other. A third housing incorporating a microphone, wherein a surface of the third housing facing the first housing has a light diffusing function.
蔵した画像入力装置を筐体に内蔵した機器であって、前
記保護層に密着して配置した指の指紋画像を入力するこ
とを特徴とする機器。16. A device in which the image input device having the display function according to claim 1 or 2 is built in a housing, wherein a fingerprint image of a finger placed in close contact with the protective layer is input. And equipment.
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