JP6901829B2 - フォトセンサ及びフォトセンサを有する表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、フォトセンサ及び該フォトセンサを有する表示装置に関する。

従来、表示装置として、一対の基板間に液晶層を保持した液晶セルを有する液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）や有機エレクトロルミネッセンス材料を表示部の発光素子（有機ＥＬ素子）に用いた有機エレクトロルミネッセンス表示装置（Organic Electroluminescence Display：有機ＥＬ表示装置）が知られている。このような表示装置は、フォトダイオードなどといった光センサを備えることにより、周辺の照度に応じて、表示する画像の輝度を調節することが可能である（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−２５２３５９号公報

有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置等とは異なり、有機ＥＬ材料を発光させることにより表示を実現するいわゆる自発光型の表示装置であり、視野角が広く視認性に優れている。しかしながら、有機ＥＬ表示装置において、ＥＬ層に含まれる発光層から出射される光は、観察側である表示パネル側の正面方向ではなく横方向にも伝播する。そのため、周辺の外光照度を検出するための光センサが発光層を含むＥＬ層と同一の基板上に配置している場合、発光層から出射された光を光センサが検出してしまう虞があり、外光照度を正確に測定することができない。また、ＥＬ層から出射された光により、光センサの受光感度が飽和してしまう虞があるという問題がある。

本発明の課題の１つは、外光照度を精度よく検出することができるフォトセンサを提供することにある。

本発明の課題の１つは、外光照度を精度よく検出することができるフォトセンサを備えた表示装置を提供することにある。

本発明の一実施形態におけるフォトセンサは、絶縁表面上に設けられた第１遮光層と、前記第１遮光層を覆う第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に設けられ、第１電極及び第２電極が接続され、ダイオードを構成する半導体層と、前記半導体層を覆う第２絶縁層と、平面方向から見て、前記半導体層を囲むように、前記第２絶縁層に設けられ、少なくとも前記第１絶縁層に達する開口部と、前記開口部の少なくとも側壁を覆う第２遮光層と、を有する。

本発明の一実施形態における表示装置は、絶縁表面上に設けられた第１遮光層と、前記第１遮光層を覆う第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に設けられ、第１電極及び第２電極が接続され、ダイオードを構成する半導体層と、前記半導体層を覆う第２絶縁層と、平面方向から見て、前記半導体層を囲むように、前記第２絶縁層に設けられ、少なくとも前記第１絶縁層に達する開口部と、前記開口部を充填する第２遮光層と、を備えたフォトセンサと、前記半導体層と同層の他の半導体層を有するトランジスタと、前記第２遮光層上に設けられた平坦化層と、前記平坦化層上に設けられ、前記トランジスタと電気的に接続された発光素子と、を有し、前記トランジスタのゲート電極、ソース電極、ドレイン電極の少なくとも一は、前記第１遮光層又は前記第２遮光層と同層に設けられることを特徴とする。

本発明の一実施形態に係るフォトセンサの平面図である。 図１ＡにおけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態に係るフォトセンサの平面図である。 図２ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態に係るフォトセンサの断面図である。 本発明の一実施形態に係るフォトセンサを用いた光検出回路の一例を示す等価回路図である。 本発明の一実施形態に係るフォトセンサを用いた光検出回路の別の例を示す等価回路図である。 、本発明の一実施形態に係るフォトセンサ及び熱センサの平面図である。 図６ＡにおけるＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態に係るフォトセンサ及び熱センサの平面図である。 図７ＡにおけるＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成を示した概略図である。 有機ＥＬ表示装置における表示領域の構成を示す図である。 有機ＥＬ表示装置における画素の構成を示す図である。

以下、本発明の各実施の形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面に関して、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて各部の幅、厚さ、形状等を模式的に表す場合があるが、それら模式的な図は一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。さらに、本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同一又は類似の要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

本発明において、ある一つの膜を加工して複数の膜を形成した場合、これら複数の膜は異なる機能、役割を有することがある。しかしながら、これら複数の膜は同一の工程で同一層として形成された膜に由来し、同一の層構造、同一の材料を有する。したがって、これら複数の膜は同一層に存在しているものと定義する。

なお、本明細書中において、図面を説明する際の「上」、「下」などの表現は、着目する構造体と他の構造体との相対的な位置関係を表現している。本明細書中では、側面視において、後述する絶縁表面から半導体層に向かう方向を「上」と定義し、その逆の方向を「下」と定義する。本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。

また、本明細書中において、「表示装置」とは、液晶層や、有機ＥＬ素子等の発光素子を用いて画像を表示する装置を指す。したがって、表示装置には、液晶層や、有機ＥＬ素子等の発光素子を含む表示モジュール（表示パネルともいう。）、及び表示モジュールに対して他の要素（例えば、カバーガラスなど）を組み合わせた表示装置が含まれる。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態のフォトセンサ１００の概略の構成について説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、第１実施形態に係るフォトセンサ１００の概略の構成を示す図である。図１Ａは、第１実施形態に係るフォトセンサ１００を上から見た平面図である。図１Ｂは、図１ＡにおけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。尚、図１Ａにおいては、より明確にするため、いくつかの構成要素を省略している。

フォトセンサ１００は、絶縁表面上に設けられた第１遮光層１０３と、第１遮光層１０３上に設けられ、第１遮光層１０３を覆う第１絶縁層１０５と、第１絶縁層１０５上に設けられた半導体層１０７と、半導体層１０７上に設けられ、半導体層１０７を覆う第２絶縁層１０９と、平面方向から見て、半導体層１０７を囲むように第２絶縁層１０９に設けられ、少なくとも第１絶縁層１０５に達する開口部１１１と、開口部１１１の少なくとも側壁を覆う第２遮光層１１３と、第２遮光層１１３と同じ層に設けられ、半導体層１０７に電気的に接続された電極層１１５と、を有する。尚、フォトセンサ１００は、以上に述べた要素に加え、他の要素を含んでいてもよい。

より詳細には、第１遮光層１０３が設けられた絶縁表面は、絶縁体１０１の表面である。絶縁体１０１は、その表面上に設けられる第１遮光層１０１や半導体層１０７などの各層を支持する。絶縁体１０１の材料は、絶縁性を有する物質であれば特に限定されない。尚、絶縁体１０１は、絶縁性の層であってもよく、絶縁性の基板であってもよい。

フォトセンサ１００は、絶縁体１０１上に設けられた第１遮光層１０３を有している。第１遮光層１０３は、横方向からの光、例えば、第１絶縁層１０５の膜中を伝わる光を遮断する。第１遮光層１０３は、光を遮断する材料から構成される。第１遮光層１０３は、金属層であってもよい。第１遮光層１０３が、金属層である場合、第１遮光層１０３は、後述する半導体層１０７のＰ型不純物領域１０７ａ又はＮ型不純物領域１０７ｂに対して所定の電位差を有する制御電位が印加されてもよい。第１遮光層１０３に印加される制御電位は、Ｐ型不純物領域１０７ａ又はＮ型不純物領域１０７ｂに印加される電位と同じ電位であってもよい。

第１絶縁層１０５は、第１遮光層１０３上に設けられ、第１遮光層１０３を覆う。第１絶縁層１０５は、無機絶縁体を含む。無機絶縁体としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などであってもよい。

半導体層１０７は、第１絶縁層１０５上に設けられる。半導体層１０７は、多結晶シリコンを含む。多結晶シリコンは、アモルファスシリコンを５００℃程度でアニーリングすることによって生成される低温ポリシリコンであってもよい。半導体層１０７は、Ｐ型不純物領域１０７ａ、Ｎ型不純物領域１０７ｂ、及びＰ型不純物領域１０７ａとＮ型不純物領域１０７ｂとの間に設けられたイントリンシック領域１０７ｃを有する。Ｐ型不純物領域１０７ａには、半導体層１０７にＰ型の導電性を与えるホウ素やアルミニウムなどの不純物がドープされている。Ｎ型不純物領域１０７ｂには、半導体層１０７にＮ型の導電性を与えるリン、ヒ素や窒素などの不純物がドープされている。半導体層１０７はダイオードを構成し、Ｐ型不純物領域１０７ａ及びＮ型不純物領域１０７ｂには、後述する第１電極及び第２電極がそれぞれ接続されている。

第２絶縁層１０９は、半導体層１０７上に設けられ、半導体層１０７を覆う。第２絶縁層１０９は、無機絶縁体を含む。無機絶縁体としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などであってもよい。

第２絶縁層１０９には、開口部１１１が設けられる。開口部１１１は、少なくとも第１絶縁層１０５に達していればよい。また、図１Ｂに示すように、開口部１１１は、第２絶縁層１０９及び第１絶縁層１０５に設けられ、開口部１１１の底部が第１遮光層１０３に露出していてもよい。図１Ａに示すように、開口部１１１は、平面方向から見て、半導体層１０７を囲むように設けられる。ここで、「平面方向」とは、フォトセンサ１００を絶縁表面に対して垂直な方向から見た方向を「平面方向」と呼ぶ。本実施形態において、開口部１１１は、半導体層１０７の周囲のうち、三方を囲む連続部分１１１ａと、連続部分から離隔された島状部分１１１ｂとを有する。

第２遮光層１１３は、開口部１１１の少なくとも側壁を覆う。図示はしないが、第２遮光層１１３は、開口部１１１内を充填してもよい。第２遮光層１１３は、平面方向から見て、半導体層１０７を囲むように設けられ、横方向からの光、例えば、第１絶縁層１０５、第２絶縁層１０９の膜中を伝わる光を遮断する。図１Ａに示すように、本実施形態において、第２遮光層１１３は、半導体層１０７の周囲のうち、三方を囲む連続部分１１３ａと、連続部分１１３ａから離隔された島状部分１１３ｂとを有する。連続部分１１３ａと島状部分１１３ｂとの間のスペースは、後述する電極層１１５を引き出すために用いられる。断面方向から見て、開口部１１１内における第２遮光層１１３の下面は、半導体層１０７の下面よりも、絶縁表面、即ち絶縁体１０１の表面に近いことが好ましい。図１Ｂに示すように、開口部１１１の底部が第１遮光層１０３を露出している場合、開口部１１１の少なくとも側壁を覆う第２遮光層１１３と第１遮光層１０３とは接していてもよい。

第２遮光層１１３は、光を遮断する材料から構成される。第２遮光層１１３は、金属層であってもよい。ここで、第１遮光層１０３及び第２遮光層１１３がともに金属層であり、第１遮光層１０３に制御電位が印加されている場合、第２遮光層１１３と第１遮光層１０３とは電気的に接続され、第２遮光層１１３は第１遮光層１０３と同電位になる。

電極層１１５は、第２遮光層１１３と同じ層に設けられ、第２遮光層１１３と所定の距離だけ離隔されて配置される。電極層１１５は、半導体層１０７に電気的に接続される。より具体的には、電極層１１５は、第２絶縁層１０９に設けられたコンタクトホール１１７の少なくとも側壁を覆う。図示はしないが、電極層１１５は、コンタクトホール１１７内を充填してもよい。コンタクトホール１１７は、半導体層１０７に達しており、コンタクトホール１１７の底部に半導体層１０７のＰ型不純物領域１０７ａ及びＮ型不純物領域１０７ｂがそれぞれ露出する。電極層１１５は、半導体層１０７のＰ型不純物領域１０７ａに電気的に接続された第１電極１１５ａと、半導体層１０７のＮ型不純物領域１０７ｂに電気的に接続された第２電極１１５ｂとを有する。第１電極１１５ａと第２電極１１５ｂには、図示しない外部の電源などから所定の電位差を有する電位がそれぞれ印加される。第１電極１１５ａ又は第２電極１１５ｂに印加される電位は、第１遮光層１０３に印加される制御電位と同一であってもよい。電極層１１５は、金属を含み、第２遮光層１１３が金属層である場合、第２遮光層１１３と同じ材料から構成されてもよい。

電極層１１５は、半導体層１０７上に受光領域１１９が形成されるように配置される。受光領域１１９は、半導体層１０７の少なくとも一部に重畳する。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、受光領域１１９は、半導体層１０７のイントリンシック領域１０７ｃに少なくとも重畳してもよい。また、図示はしないが、受光領域１１９は、半導体層１０７のＰ型不純物領域１０７ａ又はＮ型半導体不純物領域１０７ｂに少なくとも重畳してもよい。

フォトセンサ１００は、第２遮光層１１３上及び電極層１１５上に平坦化層１２１を有してもよい。平坦化層１２１は、これより下に設けられる電極層１１５や第２遮光層１１３などに起因する凹凸を吸収し、平坦な面を与える機能を有する。平坦化層１２１は、有機絶縁体を含む。有機絶縁体としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリシロキサンなどの高分子材料が挙げられる。また、平坦化層１２１は、第１絶縁層１０５又は第２絶縁層１０９に用いられる無機絶縁体を含んでもよい。

また、フォトセンサ１００は、平坦化層１２１上に設けられた樹脂膜１２３を有してもよい。樹脂膜１２３は、有機絶縁体を含む。有機絶縁体としては、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などが挙げられる。樹脂膜１２３上には、封止膜１２５が設けられてもよい。封止膜１２５は、図示しない発光層を含む発光素子に外部からの水分を防止することを機能の一つとしており、ガスバリア性の高い材料を用いることが好ましい。封止膜１２５に用いられる材料としては、例えば、窒化ケイ素や酸化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などの無機材料であってもよく、アクリル樹脂やポリシロキサン、ポリイミド、ポリエステルなどを含む有機樹脂であってもよい。尚、上述した平坦化層１２１及び樹脂膜１２３は、省略されてもよい。

上述したように、本実施形態に係るフォトセンサ１００では、半導体層１０７の下に第１遮光層１０３が設けられ、半導体層１０７を囲むように第２遮光層１１３が設けられている。第１遮光層１０３及び第２遮光層１１３は、横方向からの光、例えば第１絶縁層１０５、第２絶縁層１０９の膜中を伝わる光を遮断する。即ち、第１遮光層１０３及び第２遮光層１１３は、外光以外の光が半導体層１０７に入射することを防止する。半導体層１０７は、主に受光領域１１９を介して外光を受光する。そのため、フォトセンサ１００は、外光照度を精度よく検出することができる。

また、フォトセンサ１００の第１遮光層１０３が金属層である場合、第２遮光層１１３と電極層１１５との間の領域から入射した外光を半導体層１０７に向けて反射することができる。そのため、フォトセンサ１００は、外光照度をさらに精度よく検出することができる。

また、フォトセンサ１００の第１遮光層１０３が金属層であり、制御電位が印加されると、イントリンシック領域１０７ｃにバイアスがかかり、フォトセンサ１００の光感度を向上させ、外光照度をさらに精度よく検出することができる。また、フォトセンサ１００の応答速度を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のフォトセンサ２００の概略の構成について説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、第２実施形態に係るフォトセンサ２００の概略の構成を示す図である。図２Ａは、第２実施形態に係るフォトセンサ２００を上から見た平面図である。図２Ｂは、図２ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図２Ａにおいては、より明確にするため、いくつかの構成要素を省略している。尚、図２Ａ及び図２Ｂにおいて、図１Ａ及び図１Ｂに示したフォトセンサ１００の構成と同一又は類似の要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

フォトセンサ２００は、絶縁体１０１と、絶縁体１０１の表面上に設けられた第１遮光層１０３と、第１遮光層１０３上に設けられ、第１遮光層１０３を覆う第１絶縁層１０５と、第１絶縁層１０５上に設けられた半導体層１０７と、半導体層１０７上に設けられ、半導体層１０７を覆う第２絶縁層１０９と、平面方向から見て、半導体層１０７を囲むように第２絶縁層１０９に設けられ、少なくとも第１絶縁層１０５に達する開口部２１１と、開口部２１１の少なくとも側壁を覆う第２遮光層２１３と、第２遮光層２１３と同じ層に設けられ、半導体層１０７に電気的に接続された端子２１４と、第２遮光層２１３及び端子２１４上に設けられた平坦化層１２１と、平坦化層１２１上に設けられ、端子２１４に電気的に接続された電極層２１５と、を有する。フォトセンサ２００は、以上に述べた要素に加え、他の要素を含んでいてもよい。尚、フォトセンサ２００における樹脂膜１２３は省略されてもよい。

フォトセンサ２００は、開口部２１１及び第２遮光層２１３の配置、及び、半導体層１０７に電気的に接続する電極層２１５が第２遮光層２１３と異なる層に配置されていることを除いて、第１実施形態のフォトセンサ１００と略同じ構成を有する。以下では、フォトセンサ２００における、上述したフォトセンサ１００とは異なる要素について主に説明し、同一又は類似の要素についての説明は省略する。

フォトセンサ２００において、開口部２１１は、第２絶縁層１０９に設けられる。開口部２１１は、少なくとも第１絶縁層１０５に達していればよい。また、図２Ｂに示すように、開口部２１１は、第２絶縁層１０９及び第１絶縁層１０５に設けられ、開口部２１１の底部に第１遮光層１０３が露出していてもよい。開口部２１１は、平面方向から見て、半導体層１０７の周囲を囲むように設けられる。図２Ａに示すように、本実施形態において、開口部２１１は、平面方向から見て、半導体層１０７の周囲全体を囲むように設けられる。

第２遮光層２１３は、開口部２１１の少なくとも側壁を覆う。図示するように、第２遮光層２１３は、開口部２１１内を充填してもよい。第２遮光層２１３は、平面方向から見て、半導体層１０７を囲むように設けられ、横方向からの光、例えば第１絶縁層１０５、第２絶縁層１０９の膜中を伝わる光を遮断する。図２Ａに示すように、本実施形態において、第２遮光層２１３は、平面方向から見て、半導体層１０７の周囲全体を囲むように設けられる。断面方向から見て、開口部２１１内における第２遮光層２１３の下面は、半導体層１０７の下面よりも、絶縁体１０１の表面に近いことが好ましい。図２Ｂに示すように、開口部２１１の底部が第１遮光層１０３を露出している場合、開口部２１１の少なくとも側壁を覆う第２遮光層２１３と第１遮光層１０３とは接していてもよい。

フォトセンサ１００における第２遮光層１１３と同様に、第２遮光層２１３は、光を遮断する材料から構成される。第２遮光層２１３は、金属層であってもよい。ここで、第１遮光層１０３及び第２遮光層２１３がともに金属層であり、第１遮光層１０３に制御電位が印加されている場合、第２遮光層２１３と第１遮光層１０３とは電気的に接続され、第２遮光層２１３は第１遮光層１０３と同電位になる。

端子２１４は、第２遮光層２１３と同じ層に設けられ、第２遮光層２１３と所定の距離だけ離隔されて配置される。端子２１４は、半導体層１０７に接する。より具体的には、端子２１４は、第２絶縁層１０９に設けられたコンタクトホール１１７の少なくとも側壁を覆う。図示するように、端子２１４は、コンタクトホール１１７内を充填してもよい。コンタクトホール１１７は、半導体層１０７に達しており、コンタクトホール１１７の底部に半導体層１０７のＰ型不純物領域１０７ａ及びＮ型不純物領域１０７ｂがそれぞれ露出する。端子２１４は、半導体層１０７のＰ型不純物領域１０７ａに接する端子２１４ａと、半導体層１０７のＮ型不純物領域１０７ｂに接する端子２１４ｂとを有する。端子２１４は金属を含み、第２遮光層２１３が金属層である場合、第２遮光層２１３と同じ材料から構成されてもよい。

端子２１４ａと端子２１４ｂとは、半導体層１０７上に受光領域２１９が形成されるように配置される。受光領域２１９は、半導体層１０７の少なくとも一部に重畳する。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、受光領域２１９は、半導体層１０７のイントリンシック領域１０７ｃに少なくとも重畳してもよい。また、図示はしないが、受光領域２１９は、半導体層１０７のＰ型不純物領域１０７ａ又はＮ型半導体不純物領域１０７ｂに少なくとも重畳してもよい。

平坦化層１２１は、第２遮光層２１３上及び端子２１４上に設けられる。平坦化層１２１は、これより下に設けられる端子２１４や第２遮光層１１３などに起因する凹凸を吸収し、平坦な面を与える機能を有する。平坦化層１２１には、端子２１４ａ及び端子２１４ｂを露出させるビア２１７が設けられる。

電極層２１５は、金属を含み、平坦化層１２１上に設けられる。電極層２１５は、半導体層１０７上に受光領域２１９が形成されるように配置される。電極層２１５は、端子２１４に重畳するように設けられてもよい。電極層２１５は、平坦化層１２１に設けられたビア２１７の少なくとも側壁を覆い、端子２１４に電気的に接続される。図示するように、電極層２１５は、ビア２１７内を充填してもよい。電極層２１５は、半導体層１０７のＰ型不純物領域１０７ａに接する端子２１４ａに電気的に接続された第１電極２１５ａと、半導体層１０７のＮ型不純物領域１０７ｂに接する端子２１４ｂに電気的に接続された第２電極２１５ｂとを有する。第１電極２１５ａと第２電極２１５ｂには、図示しない外部の電源などから所定の電位差を有する電位が印加される。第１電極２１５ａ又は第２電極２１５ｂに印加される電位は、第１遮光層１０３に印加される制御電位と同一であってもよい。

本実施形態に係るフォトセンサ２００では、半導体層１０７の下に第１遮光層１０３が設けられ、且つ電極層２１５を第２遮光層２１３とは異なる層に設けたことにより、平面方向から見て、半導体層１０７の周囲全体を囲むように第２遮光層２１３が設けられている。そのため、外光以外の光が半導体層１０７に入射することをより効果的に防止することができる。したがって、フォトセンサ２００の外光照度に対する受光感度が向上し、フォトセンサ２００は外光照度をさらに精度よく検出することができる。

（第３実施形態）
図３は、第３実施形態のフォトセンサ３００の概略の構成について説明する。図３は、第３実施形態に係るフォトセンサ３００の概略の構成を示す断面図である。図３において、図１Ａ及び図１Ｂに示したフォトセンサ１００の構成と同一又は類似の要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

フォトセンサ３００は、第１実施形態に係るフォトセンサ１００と同様に、絶縁体１０１と、絶縁体１０１の表面上に設けられた第１遮光層１０３と、第１遮光層１０３上に設けられ、第１遮光層１０３を覆う第１絶縁層１０５と、第１絶縁層１０５上に設けられた半導体層１０７と、半導体層１０７上に設けられ、半導体層１０７を覆う第２絶縁層１０９と、平面方向から見て、半導体層１０７を囲むように第２絶縁層１０９に設けられ、少なくとも第１絶縁層１０５に達する開口部１１１と、開口部１１１の少なくとも側壁を覆う第２遮光層１１３と、第２遮光層１１３と同じ層に設けられ、半導体層１０７に電気的に接続された電極層１１５と、を有する。フォトセンサ３００は、さらに、第２遮光層１１３上に設けられた平坦化層１２１と、平坦化層１２１上に設けられたレンズ３２３とを有する。フォトセンサ３００は、レンズ３２３を有することを除いて、フォトセンサ１００と略同じ構成を有する。

レンズ３２３は、平坦化層１２１上において、平面方向から見て、半導体層１０７と重畳するように設けられる。レンズ３２３は、アクリル樹脂を含む。また、レンズ３２３は、アクリル樹脂以外の有機絶縁体、例えば、エポキシ樹脂などを含んでもよい。レンズ３２３は、図示しない画素領域の発光素子を区画するバンクを形成する際に、バンクを形成する材料と同一の材料を用いて同時に形成することができる。

本実施形態に係るフォトセンサ３００では、平坦化層１２１上に、半導体層１０７と重畳するようにレンズ３２３を設けることにより、受光領域１１９の外光を集光させることができる。そのため、フォトセンサ３００の外光照度に対する受光感度が向上し、フォトセンサ３００は外光照度をさらに精度よく検出することができる。

以上に述べた本発明に係るフォトセンサは、外光照度を検出して測定するためのセンサとして有機ＥＬ表示装置などの表示装置に適用することができる。本発明に係るフォトセンサを表示装置に適用されるセンサとして用いる場合の一例を図４に示す。

図４は、本発明に係るフォトセンサを用いた光検出回路４００を示す等価回路図である。図４に示すように、光検出回路４００は、本発明の係るフォトセンサ４０１と、キャパシタＣと、リセット用トランジスタＴｒ₁と、を有する。フォトセンサ４０１は、上述したフォトセンサ１００、２００、３００の何れかであってもよい。

リセット用トランジスタＴｒ₁の一端はノードＮに接続され、他端はグランドＧＮＤに接続され、ゲート端子は、リセット信号Ｒｅｓｅｔが印加されるリセット信号線に接続されている。リセット信号Ｒｅｓｅｔがアクティブ（リセット用トランジスタＴｒ₁がＮ型トランジスタである場合、ハイレベル）になると、リセット用トランジスタＴｒ₁はオン状態になり、キャパシタＣに充電された電荷が放電されて、ノードＮの電位がグランドレベルになる。

キャパシタＣは、ノードＮとグランドＧＮＤとの間に接続される。また、キャパシタＣはノードＮを介してフォトセンサ４０１と直列に接続される。光検出回路４００において、フォトセンサ４０１に外光が入射すると、フォトダイオード４０１は入射光の照度（光量）に応じた電流Ｉを出力する。電流Ｉは、ノードＮを介してキャパシタＣに出力され、キャパシタＣが充電される。キャパシタＣが充電されるとノードＮの電位が上昇し、電流Ｉが出力端子Ｖｏｕｔから出力される。

また、図４においては、フォトセンサ４０１の第１遮光層１０３に制御電位Ｖｇを印加している状態を示している。前述したとおり、第１遮光層１０３に制御電位Ｖｇを印加することにより、フォトセンサ４０１の光感度を向上させることができる。

光検出回路４００において、フォトセンサ４０１に流れる電流Ｉは、フォトセンサ４０１に入射される光の照度に応じて変化する光電流（Ｉａ）とフォトセンサ４０１の絶対温度の指数関数で増大する熱電流（Ｉｂ）の和になる。したがって、外光照度の検出精度を上げるには、熱電流（Ｉｂ）成分を除去することが好ましい。

本発明に係るフォトセンサを表示装置に適用されるセンサとして用いる場合の光検出回路の別の一例を図５に示す。図５は、本発明に係るフォトセンサを用いた光検出回路５００を示す等価回路図である。図５に示すように、光検出回路５００は、本発明の係るフォトセンサ５０１と、熱センサ５０２と、遮光膜５０３と、キャパシタＣと、リセット用トランジスタＴｒ₁と、を有する。フォトセンサ５０１は、上述したフォトセンサ１００、２００、３００の何れかであってもよい。

熱センサ５０２は、半導体層（半導体層の受光領域）が遮光膜５０３で覆われていることを除いて、上述した本発明に係るフォトセンサ５０１と同様の構成を有する。つまり、フォトセンサ５０１と熱センサ５０２は、実質的に同一の光電変換特性を有する。熱センサ５０２は、半導体層が遮光膜５０３で覆われているため、該半導体層に外光が入射しない。そのため、熱センサ５０２に流れる電流Ｉ₂は、熱センサ５０２の絶対温度に対して指数関数的に増大する熱電流（Ｉｂ）である。熱センサ５０２は、ノードＮを介してフォトセンサ５０１と直列に接続される。尚、熱センサ５０２は、外光の光量差が許容できる程度にフォトセンサ５０１に近接して配置されるものとする。

遮光膜５０３は、熱センサ５０２の半導体層を覆い、該半導体層に外光が入射しないように外光を遮断する。遮光膜５０３は、熱センサ５０２の半導体層に重畳するように金属層などの遮光性の層である。また、遮光膜５０３として、表示装置において、熱センサ５０２の半導体層が形成された基板に対向する対向基板にブラックマトリクス層を設けてもよい。

光検出回路５００において、フォトセンサ５０１に外光が入射すると、フォトダイオード５０１は入射光の照度（光量）に応じた電流Ｉを出力する。このとき、フォトセンサ５０１に流れる電流Ｉ₁は、フォトセンサ５０１に入射される光の照度に応じて変化する光電流（Ｉａ）とフォトセンサ５０１の絶対温度に対して指数関数的に増大する熱電流（Ｉｂ）の和になる。一方、熱センサ５０２に流れる電流Ｉ₂は、熱電流（Ｉｂ）である。フォトセンサ５０１と熱センサ５０２とはノードＮを介して接続されており、ノードＮとグランドＧＮＤとの間にキャパシタＣが接続されている。ノードＮからは、電流Ｉ₁と電流Ｉ₂の差分の電流ΔＩ（＝Ｉ₁−Ｉ₂）がキャパシタＣに出力される。電流ΔＩは、ノードＮを介してキャパシタＣに出力され、キャパシタＣが充電される。キャパシタＣが充電されるとノードＮの電位が上昇し、電流ΔＩが出力端子Ｖｏｕｔから出力される。

このように、光検出回路５００では、外光の照度（光量）に応じた電流Ｉ₁を出力するフォトセンサ５０１と熱電流Ｉ₂（＝Ｉｂ）を出力する熱センサ５０２を有するため、熱電流（Ｉｂ）成分を除去することができる。したがって、光検出回路５００の外光照度の検出精度は、より向上される。

図５においては図示していないが、図４に示したフォトセンサ４０１と同様に、フォトセンサ５０１の第１遮光層１０３に制御電位を印加することにより、フォトセンサ５０１の光感度を向上させることができる。

図６Ａ及び図６Ｂは、同じ層に設けられた、光検出回路５００のフォトセンサ５０１及び熱センサ５０２の概略の構成の一例を示す図である。図６Ａは、フォトセンサ５０１ａ及び熱センサ５０２ａを上から見た平面図である。図６Ｂは、図６ＡにおけるＣ−Ｃ線に沿った断面図である。図６Ａにおいては、より明確にするため、いくつかの構成要素を省略している。図６Ａ及び図６Ｂにおいて、フォトセンサ５０１ａは、上述した第１実施形態に係るフォトセンサ１００と同一の構成を有する。また、熱センサ５０２ａは、一部の要素を除き、フォトセンサ５０１ａと実質的に同一の構成を有するものとする。尚、図６Ａ及び図６Ｂにおいて、図１Ａ及び図１Ｂに示したフォトセンサ１００の構成と同一又は類似の要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、熱センサ５０２ａは、平坦化層１２１上に遮光膜６０１が設けられていることを除き、フォトセンサ５０１ａと同一の構成を有する。遮光膜６０１は、半導体層１０７の少なくとも一部に重畳するように設けられる金属層である。遮光膜６０１は、少なくとも半導体層１０７の受光領域に重畳するように設けられてもよい。

尚、図６Ｂでは、遮光膜６０１は平坦化層１２１上に設けられているが、遮光膜６０１の配置は平坦化層１２１上に限定されない。例えば、熱センサ５０２ａにおいて、遮光膜６０１は、第２遮光層１１３及び電極層１１５と同一の層に設けられてもよい。この場合、遮光膜６０１は、第２遮光層１１３及び電極層１１５と同一の金属を含んでもよい。遮光膜６０１が第２遮光層１１３及び電極層１１５と同一の層に設けられる場合、遮光膜６０１は、電極層１１５と所定距離だけ離隔されて配置される。

図７Ａ及び図７Ｂは、同じ層に設けられた、光検出回路５００のフォトセンサ５０１及び熱センサ５０２の概略の構成の別の一例を示す図である。図７Ａは、フォトセンサ５０１ｂ及び熱センサ５０２ｂを上から見た平面図である。図７Ｂは、図７ＡにおけるＤ−Ｄ線に沿った断面図である。図７Ａにおいては、より明確にするため、いくつかの構成要素を省略している。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、フォトセンサ５０１ｂは、上述した第２実施形態に係るフォトセンサ２００と同一の構成を有する。また、熱センサ５０２ｂは、一部の要素を除き、フォトセンサ５０１ｂと実質的に同一の構成を有するものとする。尚、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、図２Ａ及び図２Ｂに示したフォトセンサ２００の構成と同一又は類似の要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、熱センサ５０２ｂは、第１絶縁層１０９上に遮光膜７０１が設けられていることを除き、フォトセンサ５０１ｂと同一の構成を有する。遮光膜７０１は、半導体層１０７の少なくとも一部に重畳するように設けられる金属層である。遮光膜７０１は、少なくとも半導体層１０７の受光領域に重畳するように設けられてもよい。図７Ｂに示すように、遮光膜７０１は、第２遮光層１１３及び端子２１４と同一の層に設けられている。この場合、遮光膜７０１は、第２遮光層１１３及び端子２１４と同一の金属を含んでもよい。遮光膜７０１は、端子２１４と所定距離だけ離隔されて配置される。

尚、遮光膜７０１の配置は第１絶縁層１０９上、即ち第２遮光層１１３及び端子２１４と同一の層に限定されない。例えば、熱センサ５０２ｂにおいて、遮光膜７０１は、平坦化層１２１上、即ち、電極層２１５と同じ層に設けられてもよい。この場合、遮光膜７０１は、電極層２１５と同一の金属を含んでもよい。遮光膜７０１が電極層１２５と同一の層に設けられる場合、遮光膜７０１は、電極層２１５と所定距離だけ離隔されて配置される。

図７Ａ及び図７Ｂにおいて、フォトセンサ５０１ｂの第２電極２１５ｂ及び熱センサ５０２ｂの第２電極２１５ｂは互いに共通であってもよい。この場合、熱センサ５０２ｂの半導体層１０７を、Ｎ型不純物領域１０７ｂとＰ型不純物領域１０７ａの位置が逆になるように設ける。同様に、フォトセンサ５０１ｂの第１電極２１５ａ及び熱センサ５０２ｂの第１電極２１５ａは互いに共通であってもよい。この場合、フォトセンサ５０１ｂの半導体層１０７を、Ｐ型不純物領域１０７ａとＮ型不純物領域１０７ｂの位置が逆になるように設ける。

このように、フォトセンサ５０１と熱センサ５０２を同じ層に設けることにより、同一の工程でフォトセンサ５０１と熱センサ５０２を形成することができる。尚、上述したように、熱センサ５０２において、半導体層を覆う遮光膜は、半導体層が形成された基板に対向する対向基板に設けられてもよい。

（第４実施形態）
上述した本発明に係るフォトセンサは、外光照度を精度よく検出して測定するための光センサとして表示装置に実装し得る。以下に、表示装置として、有機ＥＬ表示装置に本発明に係るフォトセンサを実装した例を説明する。

図８は、本発明の一実施形態に係るフォトセンサを搭載した有機ＥＬ表示装置８００の構成を示した概略図であり、有機ＥＬ表示装置８００を上から平面方向から見て場合における概略構成を示している。ここで、「平面方向」とは、有機ＥＬ表示装置８００を画面（表示領域）に垂直な方向から見た方向を「平面方向」と呼ぶ。

図８に示すように、有機ＥＬ表示装置８００は、基板１０１上に形成された、表示領域８０２と、表示領域８０２の周辺に位置する周辺領域８０３と、走査線駆動回路８０４と、データ線駆動回路８０５と、ドライバＩＣ８０６、光検出回路８０７と、を有する。ドライバＩＣ８０６は、走査線駆動回路８０４及びデータ線駆動回路８０５に信号を与える制御部として機能する。データ線駆動回路８０５は、ドライバＩＣ８０６に含まれる場合もある。また、データ線駆動回路８０５は、ドライバＩＣ８０６内に組み込まれていてもよい。ドライバＩＣ８０６は、ＩＣチップのような形態で別途基板８０１上に配置してもよく、フレキシブルプリント回路（Flexible Print Circuit：ＦＰＣ）に設けて外付けしてもよい。

光検出回路８０７は、上述した本発明に係るフォトセンサを含む。光検出回路８０７は、図４を参照して説明した光検出回路４００又は図５を参照して説明した光検出回路５００であってもよい。光検出回路８０７に含まれるフォトセンサは、上述したフォトセンサ１００、２００、３００の何れかであってもよい。また、有機ＥＬ表示装置８００において、光検出回路８０７は複数設けられてもよい。光検出回路８０７は、外光照度に応じた信号をドライバＩＣ８０６に出力する。ドライバＩＣ８０６は、光検出回路８０７から入力された信号に基づいて、データ線駆動回路８０５に与える信号を補正してもよい。尚、データ線駆動回路８０５において、光検出回路８０７から入力された信号に基づくデータ信号の補正が実行されてもよい。

図８に示す表示領域８０２には、複数の画素がマトリクス状に配置される。各画素には、データ線駆動回路８０５から画像データに応じたデータ信号が与えられる。データ信号は、光検出回路８０７から入力された信号に基づく補正が行われている。各画素内に設けられたトランジスタを駆動し、データ信号に基づいて、外光照度に応じた画面表示を行うことができる。トランジスタとしては、典型的には、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）を用いることができる。但し、薄膜トランジスタに限らず、電流制御機能を備える素子であれば、如何なる素子を用いても良い。また、薄膜トランジスタは、Ｎチャネル型であってもＰチャネル型であってもよい。本実施形態では、表示領域８０２に用いる薄膜トランジスタをＮチャネル型とする。

図９は、有機ＥＬ表示装置８００における表示領域８０２の構成を示す図である。具体的には、表示領域８０２の一部として、４つの画素９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃ、９０１ｄを平面方向から見た構成を示している。図９では、４つの画素を示しているが、実際には、数百万個以上の画素がマトリクス状に配置されている。また、画素内部の構成は、図９に示した構成に限定されない。なお、図９では、一例として、画素９０１ａに隣接してフォトセンサ９０４を有する光検出回路８０７が配置されている。フォトセンサ９０４は、上述したフォトセンサ１００、２００、３００の何れかであってもよい。以下では、一例として、フォトセンサ９０４は、図１Ａ及び図１Ｂを参照して説明したフォトセンサ１００と実質的に同一の構成を有するものとして説明する。

画素９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃ、９０１ｄは、その内部にそれぞれ薄膜トランジスタ９０２を有する。後述するように、薄膜トランジスタ９０２は、発光素子に対して適切な電流を供給する電流制御素子として機能する。即ち、薄膜トランジスタ９０２のソース電極又はドレイン電極に対して画素電極９０３が電気的に接続され、画素電極をアノードとする発光素子に電流が供給される構成となっている。なお、ここでは説明を省略するが、画素９０１の内部に、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタを設けてもよく、画素が複数のトランジスタを用いて構成されてもよい。なお、画素配列として、画素がストライプ配列された例を示したが、その他デルタ配列やベイヤー配列、又はペンタイル構造を実現する配列であってもよい。

図１０は、有機ＥＬ表示装置８００における画素の構成を示す図である。具体的には、図９に示した画素９０１ａ及び光検出回路８０７のフォトセンサ９０４をＥ−Ｅ線によって切断した断面の構成を示す図である。

図１０において、絶縁基板１００１上には、周辺領域８０３においてフォトセンサ９０４の第１遮光層１００３が設けられる。また、表示領域８０２において、絶縁基板１００１上に薄膜トランジスタ９０２のゲート電極１００５が設けられる。フォトセンサ９０４の第１遮光層１００３と薄膜トランジスタ９０２のゲート電極１００５とは同一の層に設けられ、同一の金属材料を用いて同一の工程で形成されることができる。尚、絶縁基板１００１としては、ガラス基板、石英基板、セラミックス基板、フレキシブル基板（ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートその他の曲げることが可能な基板）を用いることができる。

絶縁基板１００１上には、第１遮光層１００３及びゲート電極１００５を覆う第１絶縁層１００６が設けられる。第１絶縁層１００６としては、窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などを用いることができる。

第１絶縁層１００６上には、周辺領域８０３においてフォトセンサ９０４の半導体層１００７が設けられる。半導体層１００７は、Ｐ型不純物領域、Ｎ型不純物領域、及びＰ型不純物領域とＮ型不純物領域との間に設けられたイントリンシック領域を有する。また、表示領域８０２において、第１絶縁層１００６上に薄膜トランジスタ９０２の半導体層１００８が設けられる。ここで、薄膜トランジスタ９０２は、ボトムゲート型の構造を有する。しかしながら、薄膜トランジスタ９０２の構造は、ボトムゲート型に限定されるわけではなく、トップゲート型であってもよい。フォトセンサ９０４の半導体層１００７と薄膜トランジスタ９０２の半導体層１００８とは、同一の層に設けられ、例えば、低温ポリシリコンを用いて同一の工程で形成されることができる。

フォトセンサ９０４の半導体層１００７及び薄膜トランジスタ９０２の半導体層１０１０を覆う第２絶縁層１００９が、半導体層１００７上及び半導体層１００８上に設けられる。第２絶縁層１００９には、窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などを用いることができる。

周辺領域８０３において、第２絶縁層１００９には、少なくとも第１絶縁層１００６に達する開口部１０１０が設けられる。開口部１０１０は、平面方向から見て、半導体層１００７を囲むように設けられる。図１０に示すように、開口部１０１０は第２絶縁層１００９及び第１絶縁層１００６に設けられ、開口部１０１０の底部は第１遮光層１００３に接している。また、周辺領域８０３において、第２絶縁層１００９には半導体層１００７を露出する開口部１０１１が設けられる。開口部１０１１は、半導体層１００７のＰ型不純物領域とＮ型不純物領域を露出する。

表示領域８０２において、第２絶縁層１００９には、半導体層１００８を露出する開口部１０１２が設けられる。開口部１０１２は、半導体層１００８のＰ型不純物領域とＮ型不純物領域を露出する。

周辺領域８０３において、開口部１０１０の少なくとも側壁を覆う第２遮光層１０１３が設けられる。第２遮光層１０１３は、例えば、金属層であってもよい。また、周辺領域８０３において、開口部１０１１の少なくとも側壁を覆う電極層１０１５が設けられる。電極層１０１５は、半導体層１００７のＰ型不純物領域とＮ型不純物領域にそれぞれ電気的に接続される第１電極１０１５ａと第２電極１０１５ｂを有する。図１０においては、電極層１０１５は、第２遮光層１０１３と同層に設けられる。

表示領域８０２において、開口部１０１２の少なくとも側壁を覆う電極層１０１６及び電極層１０１７が設けられる。電極層１０１６、１０１７は、薄膜トランジスタ９０２のドレンイン電極又はソース電極であってもよい。

第２遮光層１０１３、電極層１０１５、１０１６、１０１７上には、平坦化層１０１８が設けられる。平坦化層１０１８としては、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリシロキサンなどの高分子材料を用いることができる。これらの材料は、溶液塗布法により膜形成が可能であり、平坦化効果が高い。

平坦化層１０１８は、薄膜トランジスタ９０２のソース電極又はドレイン電極１０１７の一部を露出させる（すなわち、ソース電極又はドレイン電極１０１７の一部に重なる）コンタクトホール１０１９を有する。コンタクトホール１０１９は、後述する画素電極１０２０とソース電極又はドレイン電極１０１９とを電気的に接続するための開口部である。

画素電極１０２０は、ソース電極又はドレイン電極１０１７に電気的に接続されるように設けられる。有機ＥＬ表示装置８００において、画素電極１０２０は、有機ＥＬ素子を構成する陽極（アノード）として機能する。画素電極１０２０は、トップエミッション型であるかボトムエミッション型であるかで異なる構成とする。例えば、トップエミッション型である場合、画素電極１０２０として反射率の高い金属膜を用いるか、酸化インジウム系透明導電膜（例えばＩＴＯ）や酸化亜鉛系透明導電膜（例えばＩＺＯ、ＺｎＯ）といった仕事関数の高い透明導電膜と金属膜との積層構造を用いればよい。逆に、ボトムエミッション型である場合、画素電極１０２０として上述した透明導電膜を用いればよい。ここでは、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置を例に挙げて説明する。

隣接する画素電極１０２０の間には、樹脂材料で構成されるバンク１０２１が設けられる。バンク１０２１は、画素の発光領域となる部分に開口部を有する。すなわち、バンク１０２１は、薄膜トランジスタ９０２の上方や画素電極１０２０の縁部（エッジ部）を覆うように設けられている。このようにバンク１０２１は、各画素を区画する部材として機能する。バンク１０２１の開口部は、内壁がテーパー形状となるようにしておくことが好ましい。これにより後述する発光層の形成時に、画素電極１０２０の端部におけるカバレッジ不良を低減することができる。

なお、バンク１０２１は、画素電極１０２０の端部を覆うだけでなく、平坦化層１０１８に設けられたコンタクトホール１０１９に起因する凹部を埋める充填材として機能させてもよい。バンク１０２１としては、ポリイミド系、ポリアミド系、アクリル系、エポキシ系もしくはシロキサン系といった公知の樹脂材料を用いることができる。また、このバンク１０２１を形成する際に、周辺領域８０３において、平面方向から見て半導体層１０７と重畳するように、平坦化層１０１８にバンク１０２１と同一の樹脂材料でレンズを形成してもよい。

画素電極１０２０及びバンク１０２１上には、エレクトロルミネセンス層（ＥＬ層）１０２２が設けられる。ＥＬ層１０２２は、少なくとも有機材料で構成される発光層を有し、有機ＥＬ素子の発光部として機能する。ＥＬ層１０２２には、発光層以外に、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、正孔輸送層といった各種の電荷輸送層も含まれてもよい。ＥＬ層１０２２には、公知の構造や公知の材料を用いることが可能であり、特に本実施形態の構成に限定されるものではない。

ＥＬ層１０２２の上には、有機ＥＬ素子の陰極（カソード）として機能する共通電極１０２３が設けられる。本実施形態の有機ＥＬ表示装置８００は、トップエミッション型であるため、共通電極１０２３としては透明電極を用いる。透明電極を構成する薄膜としては、ＭｇＡｇ薄膜もしくは透明導電膜（ＩＴＯやＩＺＯ）を用いる。共通電極１０２３は、各画素間を跨いで表示領域８０２の全面に設けられる。また、共通電極１０２３は、表示領域８０２の端部付近の周辺領域８０３において下層の導電層を介して外部端子へと電気的に接続される。共通電極１０２３が透明電極として形成される場合は、周辺領域８０３の、フォトセンサ９０４に重畳する領域に延在していてもよい。

本実施形態では、画素電極１０２０、ＥＬ層１０２２及び共通電極１０２３によってＥＬ素子が構成される。さらに、ＥＬ素子を外部の水分等から保護するため、無機材料で構成される第３絶縁層１０２４が設けられてもよい。第３絶縁層１０２４としては、窒化シリコン膜など緻密性の良い無機絶縁膜を用いることが好ましい。

以上説明した絶縁基板１００１から第３絶縁層１０２４までをまとめて、本実施形態ではアレイ基板と呼ぶ。

アレイ基板上には、接着材及び保護材として機能する充填材（フィル材）１０２５を介して対向基板１０２６が設けられる。充填材１０２５としては、ポリイミド系、ポリアミド系、アクリル系、エポキシ系もしくはシロキサン系の公知の樹脂材料を用いることができる。充填材１０２５には、アレイ基板と対向基板との間の間隙を確保するためにスペーサを設けてもよい。このようなスペーサは、充填材に混ぜてもよいし、アレイ基板上に樹脂等により形成してもよい。また、基板周辺部分で十分な封止、及びアレイ基板と対向基板とのギャップ保持が実現できるのであれば、充填材１０２５を用いず、中空封止とすることもできる。

なお、ＥＬ層１０２２が白色光を出射する場合、対向基板１０２６には、主面（絶縁基板１００１に対向する面）にＲＧＢの各色にそれぞれ対応するカラーフィルタ、及び、カラーフィルタ間に設けられたブラックマスクが設けられてもよい。ただし、対向基板１０２６の構造はこれに限定されるものではない。対向基板１０２６には、例えば、平坦化を兼ねてオーバーコート層が設けられてもよい。対向基板１０２６は、有機ＥＬ表示装置８００の必須要素ではなく、カラーフィルタを省略し、ＥＬ層３１５をＲＧＢＷの各色で画素ごとに分けて設ければ、省略することができる。さらに、カラーフィルタを絶縁基板１００１側に形成すれば、対向基板１０２６を省略することができる。

以上のように構成された本実施形態の有機ＥＬ表示装置８００において、フォトセンサ９０４では、半導体層１００７の下に第１遮光層１００３が設けられ、さらに、平面方向から見て、半導体層１００７を囲むように第２遮光層１０１３が設けられている。第１遮光層１００３及び第２遮光層１０１３は、発光層を含むＥＬ層１０２２から出射される光が横方向から、即ち、第１絶縁層１００６、第２絶縁層１００９の膜中を伝わって半導体層１００７に入射しないように光を遮断する。即ち、第１遮光層１００３及び第２遮光層１０１３は、外光以外の光が半導体層１００７に入射することを防止する。そのため、フォトセンサ１００は、外光照度を精度よく検出することができる。

また、有機ＥＬ表示装置８００において、絶縁基板１００１上において、フォトセンサ９０４の半導体層１００７と薄膜トランジスタ９０２の半導体層１００８が同一の層に設けられているため、半導体層１００７と半導体層１００８とを同一の工程で形成することができる。さらに、薄膜トランジスタ９０２のゲート電極１００５はフォトセンサ９０４の第１遮光層１００３と同層に設けられ、薄膜トランジスタ９０２のソース電極、ドレイン電極１０１６、１０１７はフォトセンサ９０４の第２遮光層１０１３と同層に設けられる。そのため、薄膜トランジスタ９０２のゲート電極１００５はフォトセンサ９０４の第１遮光層１００３と、また、薄膜トランジスタ９０２のソース電極、ドレイン電極１０１６、１０１７はフォトセンサ９０４の第２遮光層１０１３と同一の工程で形成されることができる。

本実施形態においては、薄膜トランジスタ９０２のゲート電極１００５はフォトセンサ９０４の第１遮光層１００３と、また、薄膜トランジスタ９０２のソース電極、ドレイン電極１０１６、１０１７はフォトセンサ９０４の第２遮光層１０１３と同層に設けられている例を説明したが、この構成に限定されるわけではない。例えば、薄膜トランジスタ９０２のソース電極、ドレイン電極１０１６、１０１７の何れか一方がフォトセンサ９０４の第２遮光層１０１３と同層に設けられていてもよい。また、例えば、薄膜トランジスタ９０２の構造がトップゲート型である場合、薄膜トランジスタのゲート電極は、フォトセンサの第２遮光層と同層に設けられてもよい。

本実施形態では、本発明に係るフォトセンサを有する光検出回路を有機ＥＬ表示装置に実装させた例を説明した。しかしながら、本発明に係るフォトセンサは、有機ＥＬ表示装置以外の他の表示装置に適用されてもよい。

本発明の実施形態として説明したフォトセンサ及び表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。また、上述した各実施形態は、技術的矛盾の生じない範囲において、相互に組み合わせることが可能である。

また、上述した実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１００，２００，３００…フォトセンサ、１０１…絶縁体、１０３…第１遮光層、１０５…第１絶縁層、１０７…半導体層、１０９…第２絶縁層、１１１，２１１…開口部、１１３，２１３…第２遮光層、２１４…端子、１１５，２１５…電極層、１１７，２１７…コンタクトホール、１１９，２１９…受光領域、１２１…平坦化層、１２３…樹脂膜、１２５…封止膜、４００，５００…光検出回路、６０１…遮光膜、８００…有機ＥＬ表示装置

Claims (15)

1. 絶縁表面を有する透光性基板と、
   前記絶縁表面上に設けられた第１遮光層と、
   前記第１遮光層を覆う第１絶縁層と、
   前記第１絶縁層上に設けられ、第１電極及び第２電極が接続され、ダイオードを構成する半導体層と、
   前記半導体層を覆う第２絶縁層と、
   平面方向から見て、前記半導体層の周囲を連続的に囲むように、前記第２絶縁層に設けられ、少なくとも前記第１絶縁層に達すると共に、その底に前記第１遮光層の表面を露出する開口部と、
   前記開口部の少なくとも側壁を覆うと共に、前記開口部から露出した前記第１遮光層の表面と接する第２遮光層と、を有するフォトセンサ。
2. 断面方向から見て、前記開口部内における前記第２遮光層の下面は、前記半導体層の下面よりも前記絶縁表面に近いことを特徴とする、請求項１記載のフォトセンサ。
3. 前記第１電極及び第２電極は、前記第２遮光層と同層に設けられることを特徴とする、請求項１記載のフォトセンサ。
4. 前記半導体層は、前記第１電極及び前記第２電極の一方と接するＰ型不純物領域と、前記第１電極及び前記第２電極の他方と接するＮ型不純物領域と、前記Ｐ型不純物領域と前記Ｎ型不純物領域に挟まれたイントリンシック領域と、を有することを特徴とする、請求項１記載のフォトセンサ。
5. 前記第２遮光層上に設けられた平坦化層と、
   前記平坦化層上に設けられたレンズと、
   をさらに有し、
   前記レンズと前記半導体層とは、平面的に見て重畳していることを特徴とする、請求項１記載のフォトセンサ。
6. 前記第１遮光層及び前記第２遮光層は、金属層であることを特徴とする、請求項１記載のフォトセンサ。
7. 前記第１遮光層は、前記Ｐ型不純物領域又は前記Ｎ型不純物領域に対して電位差を有する制御電位が印加されることを特徴とする、請求項４記載のフォトセンサ。
8. 絶縁表面を有する透光性基板と、
   前記絶縁表面上に設けられた第１遮光層と、
   前記第１遮光層を覆う第１絶縁層と、
   前記第１絶縁層上に設けられ、第１電極及び第２電極が接続され、ダイオードを構成する半導体層と、
   前記半導体層を覆う第２絶縁層と、
   平面方向から見て、前記半導体層の周囲を連続的に囲むように、前記第２絶縁層に設けられ、少なくとも前記第１絶縁層に達すると共に、その底に前記第１遮光層の表面を露出する開口部と、
   前記開口部を充填すると共に、前記開口部から露出した前記第１遮光層の表面と接する第２遮光層と、を備えたフォトセンサと、
   前記半導体層と同層の他の半導体層を有するトランジスタと、
   前記第２遮光層上に設けられた平坦化層と、
   前記平坦化層上に設けられ、前記トランジスタと電気的に接続された発光素子と、を有し、
   前記トランジスタのゲート電極、ソース電極、ドレイン電極の少なくとも一は、前記第１遮光層又は前記第２遮光層と同層に設けられることを特徴とする、表示装置。
9. 前記平坦化層上に設けられ、前記発光素子を区画するバンクと、
   前記平坦化層上に設けられ、平面方向から見て、前記フォトセンサの前記半導体層と重畳するレンズと、をさらに有し、
   前記バンクと前記レンズとは、同一材料で形成されることを特徴とする、請求項８記載の表示装置。
10. 前記第１電極及び第２電極は、前記第２遮光層と同層に設けられることを特徴とする、請求項８記載の表示装置。
11. 前記半導体層は、前記第１電極及び前記第２電極の一方と接するＰ型不純物領域と、前記第１電極及び前記第２電極の他方と接するＮ型不純物領域と、前記Ｐ型不純物領域と前記Ｎ型不純物領域に挟まれたイントリンシック領域と、を有することを特徴とする、請求項８記載の表示装置。
12. 絶縁表面を有する透光性基板と、前記第１絶縁表面上に設けられた第１遮光層と、前記第１遮光層を覆う第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に設けられ、第１電極及び第２電極が接続され、第１ダイオードを構成する第１半導体層と、前記第１半導体層を覆う第２絶縁層と、平面方向から見て、前記第１半導体層の周囲を連続的に囲むように、前記第２絶縁層に設けられ、少なくとも前記第１絶縁層に達すると共に、その底に前記第１遮光層の表面を露出する第１開口部と、前記第１開口部の少なくとも側壁を覆うと共に、前記第１開口部から露出した前記第１遮光層の表面と接する第２遮光層と、を有するフォトセンサと、
    ソース領域及びドレイン領域の一方が、前記第１電極又は前記第２電極と電気的に接続され、他方がグランドに接続され、ゲートがリセット信号線に接続されたトランジスタと、
    前記ソース領域及びドレイン領域の一方と、前記グランドとの間で、前記フォトセンサと直列に接続されたキャパシタと、を有する光検出回路。
13. 前記第１半導体層は、
    前記第１電極及び前記第２電極の一方と接するＰ型不純物領域と、
    前記第１電極及び前記第２電極の他方と接するＮ型不純物領域と、
    前記Ｐ型不純物領域と前記Ｎ型不純物領域に挟まれたイントリンシック領域と、を有することを特徴とする、請求項１２記載の光検出回路。
14. 前記第１遮光層、及び前記第２遮光層は、金属層であることを特徴とする、請求項１２記載の光検出回路。
15. 前記第１遮光層は、前記Ｐ型不純物領域又は前記Ｎ型不純物領域に対して電位差を有する制御電位が印加されることを特徴とする、請求項１３記載の光検出回路。

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