JP2008209555A - Electro-optical device, semiconductor device, display device and electronic equipment having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、電気光学装置、半導体装置、表示装置およびこれを備える電子機器に関する。 The present invention relates to, for example, an electro-optical device, a semiconductor device, a display device, and an electronic apparatus including the same.
近年、表示装置上、特に薄膜トランジスターを用いた液晶表示装置において光センサー機能を搭載する技術の開発が進んでいる(例えば特許文献1)。光センサーを搭載する目的は(1)外光を測定して輝度等を調整することで消費電力低減・画質向上を図る、(2)バックライトを測定し輝度あるいは色度を調整する、(3)指やライトペンの位置を認識しタッチキーとして使用する、の3つがあげられる。光センサーとしては薄膜トランジスター、PIN(p-intrinsic-n)ダイオード、PNダイオードなどがあげられる。いずれの場合も受光部はシリコン薄膜であって、製造上のコストを増大させないため、表示のスイッチング素子を構成するシリコン薄膜と同一製造工程で製造されることが望ましい。光センサーを薄膜トランジスター、PINダイオード、PNダイオードなどで構成する場合、センサーに流れる電流は照射する光の照度に応じて変化する光電流とセンサーの絶対温度の指数関数で増大する熱電流の和になる。このため、比較的高温でも正しい照度を得るためにはこの熱電流を効果的に除去する必要がある。このため、熱電流リファレンスのための遮光された遮光センサーと、遮光されていない受光センサーを配置する場合がある。 2. Description of the Related Art In recent years, a technology for mounting a photosensor function on a display device, particularly in a liquid crystal display device using a thin film transistor, has been developed (for example, Patent Document 1). The purpose of mounting the optical sensor is (1) to reduce power consumption and improve image quality by measuring external light and adjusting brightness, etc. (2) measuring backlight and adjusting brightness or chromaticity, (3 3) The position of the finger or light pen is recognized and used as a touch key. Examples of the optical sensor include a thin film transistor, a PIN (p-intrinsic-n) diode, and a PN diode. In any case, the light receiving portion is a silicon thin film and does not increase the manufacturing cost. Therefore, it is desirable that the light receiving portion is manufactured in the same manufacturing process as the silicon thin film constituting the display switching element. When the photosensor is composed of a thin film transistor, PIN diode, PN diode, etc., the current flowing through the sensor is the sum of the photocurrent that changes according to the illuminance of the irradiated light and the thermal current that increases with an exponential function of the absolute temperature of the sensor. Become. For this reason, in order to obtain correct illuminance even at a relatively high temperature, it is necessary to effectively remove this thermal current. For this reason, there is a case where a light-shielded light-shielding sensor for the thermal current reference and a light-receiving sensor that is not light-shielded are arranged.
この際、(1)・(3)の目的ではバックライトの光がセンサーに入光しないように外光入射側とは逆側を遮光してやる必要がある。バックライトの遮光材として、(1)の目的については光センサーが表示装置の外周部にある場合はモジュールを構成する金属枠や遮光テープなどを用いることができるが、近年、デザイン上の制約などから表示領域になるべく近い、あるいは表示領域の内側に光センサーを設けることが要請されている。一方、(3)の目的についてはその機能から表示領域の内側に光センサーを内蔵することは必須である。また、(2)の目的では逆に外光を遮光し、バックライトの照度検出に外光が影響しないように光センサーを遮光する必要がある。これらの要請により、光センサーには何らかの遮光膜を設ける必要がある。 At this time, for the purposes (1) and (3), it is necessary to shield the side opposite to the outside light incident side so that the light from the backlight does not enter the sensor. As the light shielding material of the backlight, for the purpose of (1), when the optical sensor is on the outer peripheral portion of the display device, a metal frame or a light shielding tape constituting the module can be used. Therefore, it is required to provide an optical sensor as close as possible to the display area or inside the display area. On the other hand, for the purpose of (3), it is essential to incorporate a photosensor inside the display area because of its function. On the other hand, for the purpose of (2), it is necessary to block outside light and to block the light sensor so that the outside light does not affect the illuminance detection of the backlight. Due to these demands, it is necessary to provide some kind of light shielding film in the optical sensor.
遮光電極・透明電極と光センサーを重ねて配置すると、遮光電極・透明電極の電位によって熱電流が変化してしまうため、熱電流が正しく除去されない。本発明はこの課題を解決するため、遮光電極と透明電極に与える電位を最適化し、それを可能とする構造・回路を提案するものである。 If the light-shielding electrode / transparent electrode and the photosensor are arranged in an overlapping manner, the thermal current changes depending on the potential of the light-shielding electrode / transparent electrode. In order to solve this problem, the present invention proposes a structure / circuit that optimizes the potential applied to the light-shielding electrode and the transparent electrode and enables this.
本発明は第1および第2の基板間に電気光学物質(実施の形態では、ネマティック相液晶材料922)が挟持されてなるパネル(実施の形態では、液晶パネル911)と、該パネルの前記第1(実施の形態では、アクティブマトリクス基板101)若しくは第2の基板(実施の形態では、対向基板912)の面に光を照射する照明装置(実施の形態では、バックライトユニット926、導光板927)と、周囲の光の照度を検出する光検出部(実施の形態では、検出回路360、受光センサー350P他)と、前記光検出手段による検出結果に応じて前記照明装置を制御する照明制御部(実施の形態では、中央演算回路781、外部電源回路784)が備えられ、前記光検出部は、第1若しくは第2の基板に設けられ、外光が照射される第1の光センサー(実施の形態では、受光センサー350P)と、外光の照射が遮断される第2の光センサー(実施の形態では、遮光センサー350D)と、前記第1の光センサーと絶縁層を介して平面的に重なるように構成される第1の電極(実施の形態では、バックライト遮光電極611P、透明電極612P)と、前記第2の光センサーと絶縁層を介して平面的に重なるように構成される第2の電極(実施の形態では、バックライト遮光電極611D、透明電極612D)と、前記第1の電極の電位(実施の形態では、配線PBTの電位VPBT(実施の形態では、3.6V))と前記第2の電極の電位(実施の形態では、配線DBTの電位VDBT(実施の形態では、1.4V))を制御する電位印加部(実施の形態では、自己補正電圧回路361)を備える電気光学装置である。また、より具体的には、前記電位印加部は、前記第1およびまたは第2の光センサーの光電流量が略最大値になるように前記第1およびまたは第2の電極の電位を制御する。また、より具体的には、前記第1もしくは第2基板は、前記基板上に形成されたトランジスター(実施の形態では、第6のN型トランジスターN11、第6のP型トランジスターP11、第7のN型トランジスターN21、第7のP型トランジスターP21)を備え、前記電位印加部は、前記トランジスターの閾値電圧(実施の形態では、Vth)により前記第1およびまたは第2の電極に印加する電位を制御する。
The present invention relates to a panel (a
本発明は基板上に形成された半導体装置であって、外光が照射される第1の光センサー(実施の形態では、受光センサー350P)と、外光の照射が遮断される第2の光センサー(実施の形態では、遮光センサー350D)と、前記第1の光センサーと絶縁層を介して平面的に重なるように構成される第1の電極(実施の形態では、バックライト遮光電極611P、透明電極612P)と、前記第2の光センサーと絶縁層を介して平面的に重なるように構成される第2の電極(実施の形態では、バックライト遮光電極611D、透明電極612D)と、前記第1の電極と前記第2の電極に前記第1の光センサーおよびまたは第2の光センサーの光電流量が略最大値となる電位(実施の形態では、配線PBTの電位VPBT(実施の形態では、3.6V)と配線DBTの電位VDBT(実施の形態では、1.4V))を印加する電位印加部(実施の形態では、自己補正電圧回路361)を備える半導体装置である。従来は前記第1の電極の電位と前記第2の電極の電位を同一としており、典型的にはフローティングにするか、モジュールのGNDに接続していたが、このように構成することで第1の光センサーと第2の光センサーの熱電流を等しくするように電位を最適化できる。
The present invention is a semiconductor device formed over a substrate, and includes a first light sensor (in the embodiment, a
また、より具体的には前記第1の光センサー(実施の形態では、350P)はフォトダイオード(実施の形態では、350P−1)であり、前記第2の光センサー(実施の形態では、350D)はフォトダイオード(実施の形態では、350D−1)であり、前記第1の光センサーのカソード電極(実施の形態では、350P−1N)と第1の電極(実施の形態では、バックライト遮光電極611P、透明電極612P)の電位差をV1とし、前記第1の光センサーのカソード電極(実施の形態では、350P−1N)と第1の光センサーのアノード電極(実施の形態では、350P−1P)の電位差VD1とし、前記第2の光センサーのカソード電極(実施の形態では、350D−1N)と第2の電極(実施の形態では、バックライト遮光電極611D、透明電極612D)の電位差をV2とし、前記第2の光センサーのカソード電極(実施の形態では、350D−1N)と第2の光センサーのアノード電極(実施の形態では、350D−1P)の電位差VD2とすると、|V1−V2|<|VD1|かつ|V1−V2|<|VD2|であり、より望ましくは|V1−V2|<1Vであることがのぞましい。このように電位を設定することで、第1の光センサーと第2の光センサーの熱電流の差異はほとんど無視できる。
More specifically, the first photosensor (350P in the embodiment) is a photodiode (350P-1 in the embodiment), and the second photosensor (350D in the embodiment). ) Is a photodiode (350D-1 in the embodiment), and the cathode electrode (350P-1N in the embodiment) of the first photosensor and the first electrode (in the embodiment, backlight shielding). The potential difference between the
さらにV1=0V、V2=0V、V1=VD1、V2=VD2のいずれかである半導体装置も提案する。すなわち、第1の光センサーのカソード電極・ソース電極・アノード電極・ドレイン電極いずれかと第1の電極もしくは第2の光センサーのカソード電極・ソース電極・アノード電極・ドレイン電極いずれかと第2の電極を接続することで第1の光センサーと第2の光センサーの熱電流の差異をほとんどなくし、かつ配線数を最低限にすることができる。 Further, a semiconductor device in which V1 = 0V, V2 = 0V, V1 = VD1, or V2 = VD2 is also proposed. That is, the cathode electrode / source electrode / anode electrode / drain electrode of the first photosensor and the first electrode or the cathode electrode / source electrode / anode electrode / drain electrode of the second photosensor and the second electrode. By connecting, the difference in thermal current between the first photosensor and the second photosensor can be almost eliminated, and the number of wirings can be minimized.
ここで、本発明では第1の電極とは光を遮光する第1の遮光電極(実施の形態では、バックライト遮光電極611P)であり、第2の電極とは光を遮光する第2の遮光電極(実施の形態では、バックライト遮光電極611D)であり、および、第1の電極とは光を遮光しない第1の透明電極(実施の形態では、透明電極612P)であり、第2の電極とは光を遮光しない第2の透明電極(実施の形態では、透明電極612D)でり、並びに、第1の電極とは光を遮光するための第1の遮光電極と光を遮光しない第1の透明電極であり、第2の電極は光を遮光するための第2の遮光電極と光を遮光しない第2の透明電極である半導体装置ことも提案する。余分な方向からの光を遮光する遮光電極、入射方向からの光を透過しつつ電磁ノイズシールドとして機能する透明電極と光センサーを重ねる際に前述のように電位を設定すれば、検出精度を低下させない。
Here, in the present invention, the first electrode is a first light shielding electrode (backlight
さらに本発明は前記第1の遮光電極と前記第2の遮光電極は間に遮光電極が形成されていない遮光電極間隙領域が形成されてなり、前記遮光電極間隙領域と重なる領域に非透明性の間隙遮光体が形成されてなる半導体装置を提案とする。前記のように第1の遮光電極と第2の遮光電極に別々の電位を印加するために遮光電極には遮光電極間隙領域を設ける必要があるが、この間隙からバックライトの光が入射し、ガラスや誘電体の表面で多重散乱を起こして迷光となって第1の光センサーまたは第2の光センサーに入光すると検出精度が低下する。そこで遮光電極間隙領域と重なる領域に非透明性の間隙遮光体を形成することで、遮光電極間隙領域から入射した光を間隙遮光体で吸収し、このような精度低下を避けることができる。さらに本発明は前記第1の遮光電極と前記第2の遮光電極は間に遮光電極が形成されていない遮光電極間隙領域(実施の形態では、611G)があり、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極は間に透明電極が形成されていない透明電極間隙領域(実施の形態では、612G)があり、前記遮光電極間隙領域と、前記透明電極間隙領域とは前記基板の鉛直方向上で互いに重ならないように形成されている半導体装置を提案する。前記のように別々の電位を印加するために遮光電極には遮光電極間隙領域が、透明電極には透明電極間隙領域が、それぞれ必要になるが、これらの間隙から電磁ノイズが進入するとセンサーの検出精度が低下する。そこで前記遮光電極間隙領域と、前記透明電極間隙領域とは互いに重ならないように配置すると、それぞれの間隙から進入する電磁ノイズをいずれかの電極がシールドできるため、前記遮光電極間隙領域と前記透明電極間隙領域とを同じ位置に形成する場合に比べ、精度が向上する。 Further, in the present invention, a light-shielding electrode gap region in which no light-shielding electrode is formed is formed between the first light-shielding electrode and the second light-shielding electrode, and the region overlapping the light-shielding electrode gap region is non-transparent. A semiconductor device in which a gap light shield is formed is proposed. As described above, in order to apply different potentials to the first light-shielding electrode and the second light-shielding electrode, it is necessary to provide a light-shielding electrode gap region in the light-shielding electrode. When multiple scattering occurs on the surface of the glass or dielectric material and becomes stray light and enters the first photosensor or the second photosensor, the detection accuracy decreases. Therefore, by forming a non-transparent gap light shielding body in a region overlapping with the light shielding electrode gap region, light incident from the light shielding electrode gap region is absorbed by the gap light shielding body, and such a decrease in accuracy can be avoided. Further, according to the present invention, there is a light-shielding electrode gap region (611G in the embodiment) in which no light-shielding electrode is formed between the first light-shielding electrode and the second light-shielding electrode. The second transparent electrode has a transparent electrode gap region (612G in the embodiment) in which no transparent electrode is formed, and the light shielding electrode gap region and the transparent electrode gap region are on the vertical direction of the substrate. A semiconductor device formed so as not to overlap with each other is proposed. As described above, in order to apply different potentials, the light shielding electrode requires a light shielding electrode gap region, and the transparent electrode requires a transparent electrode gap region. When electromagnetic noise enters from these gaps, the sensor is detected. Accuracy is reduced. Therefore, if the light shielding electrode gap region and the transparent electrode gap region are arranged so as not to overlap each other, any electrode can shield electromagnetic noise entering from each gap, so that the light shielding electrode gap region and the transparent electrode can be shielded. Compared with the case where the gap region is formed at the same position, the accuracy is improved.
さらに本発明は前記第1の遮光電極と前記第1の透明電極は同一電位であり、前記第2の遮光電極と前記第2の透明電極は同一電位である半導体装置を提案する。このような構成をとると、遮光電極と透明電極に印加する電位を同一の配線で供給できるので配線数・実装端子数・回路面積が節約できる。また、遮光電極と透明電極の総容量が大きくなるため、電磁シールド性が向上する。さらに本発明では、前記電位印加部はトランジスターにより構成された自己補正電圧回路を備え、前記自己補正回路は前記トランジスターの閾値電圧に対応して変化する電圧を出力するように構成され、前記前記出力は前記第1の電極およびまたは前記第2の電極に接続されている半導体装置を提案する。最も光電流を得ることの出来る遮光電極あるいは透明電極の最適電位の製造ばらつきは、同一半導体装置上にトランジスターを形成した場合、トランジスターの閾値電圧(Vth)の製造ばらつきと相関を有するため、トランジスターの閾値電圧に対応して変化する電圧を出力する自己補正電圧回路を用いれば製造ばらつきがあっても常に最適電位を遮光電極又は透明電極に印加できる。 Furthermore, the present invention proposes a semiconductor device in which the first light-shielding electrode and the first transparent electrode are at the same potential, and the second light-shielding electrode and the second transparent electrode are at the same potential. With such a configuration, the potential applied to the light-shielding electrode and the transparent electrode can be supplied by the same wiring, so the number of wirings, the number of mounting terminals, and the circuit area can be saved. In addition, since the total capacity of the light shielding electrode and the transparent electrode is increased, the electromagnetic shielding property is improved. Furthermore, in the present invention, the potential application unit includes a self-correction voltage circuit configured by a transistor, and the self-correction circuit is configured to output a voltage that changes in accordance with a threshold voltage of the transistor, and the output Proposes a semiconductor device connected to the first electrode and / or the second electrode. The manufacturing variation of the optimum potential of the light shielding electrode or the transparent electrode that can obtain the most photocurrent has a correlation with the manufacturing variation of the threshold voltage (Vth) of the transistor when the transistor is formed on the same semiconductor device. If a self-correcting voltage circuit that outputs a voltage that changes in accordance with the threshold voltage is used, the optimum potential can always be applied to the light-shielding electrode or the transparent electrode even if there is a manufacturing variation.
また本発明は前記第1の光センサー及び前記第2の光センサーは薄膜ポリシリコンを用いたPIN接合ダイオードもしくはPN接合ダイオードであることを特徴とする。このようなダイオードはポリシリコン薄膜トランジスターを用いた半導体装置上に製造上の追加工程無く形成できるメリットを有するが、光電流に対する熱電流の比が単結晶ウェハ上に形成したフォトセンサー類より大きく、また平面的に重なった電極によって印加される電位によって熱電流が容易に変動するため、本発明を適用するのにふさわしい。 In the invention, it is preferable that the first photosensor and the second photosensor are PIN junction diodes or PN junction diodes using thin film polysilicon. Such a diode has the merit that it can be formed on a semiconductor device using a polysilicon thin film transistor without an additional manufacturing step, but the ratio of the thermal current to the photocurrent is larger than the photosensors formed on the single crystal wafer, Further, since the thermal current easily varies depending on the potential applied by the electrodes overlapped in a plane, it is suitable for applying the present invention.
また、本発明はこれらの半導体装置を用いた表示装置を提案する。これにより、製造コストの上昇無く、表示装置上に設けられたフォトセンサーの温度依存性を向上させ、温度によらず外光環境にあわせた表示設定を行うことができ、フォトセンサーの配置位置も表示エリアにごく近づけることが可能となる。 The present invention also proposes a display device using these semiconductor devices. As a result, the temperature dependence of the photosensor provided on the display device can be improved without increasing manufacturing costs, and display settings can be made according to the ambient light environment regardless of the temperature. It can be very close to the display area.
また、本発明ではこれらの表示装置を用いた電子機器を提案する。これにより例えば、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant)などの電子機器において、温度によらず精度の良い光センサーを内蔵しているので容易に外光にあわせてバックライトを制御でき、消費電力を無意味に増大させることが無く、コストも上昇しない。また、表示エリア近くにフォトセンサーを配置できるのでデザイン的な自由度も向上する。 The present invention also proposes an electronic device using these display devices. As a result, for example, digital devices such as digital still cameras, cellular phones, and PDAs (Personal Digital Assistants) have built-in photosensors that are accurate regardless of temperature, so that the backlight can be easily controlled according to external light. The power consumption does not increase meaninglessly and the cost does not increase. In addition, since the photo sensor can be arranged near the display area, the degree of freedom in design is improved.
以下、本発明に係る電気光学装置、半導体装置、表示装置およびこれを備える電子機器の実施の形態について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of an electro-optical device, a semiconductor device, a display device, and an electronic apparatus including the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
図1は本実施例に係る液晶表示装置910の斜視構成図(一部断面図)である。液晶表示装置910は、アクティブマトリクス基板101と対向基板912とをシール材923により一定の間隔で貼り合わせ、ネマティック相液晶材料922を挟持した液晶パネル911を備える。アクティブマトリクス基板101上には図示しないがポリイミドなどからなる配向材料が塗布されラビング処理されて配向膜が形成されている。また、対向基板912は、図示しないが画素に対応したカラーフィルタと、光抜けを防止し、コントラストを向上させるための低反射・低透過率樹脂よりなるブラックマトリクス940と、アクティブマトリクス基板101上の対向導通部330−1〜330−2と短絡される共通電位が供給されるITO膜でなる対向電極930が形成される。ネマティック相液晶材料922と接触する面にはポリイミドなどからなる配向材料が塗布され、アクティブマトリクス基板101の配向膜のラビング処理の方向とは直交する方向にラビング処理されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective configuration diagram (partially sectional view) of a liquid
さらに対向基板912の外側には、上偏光板924を、アクティブマトリクス基板101の外側には、下偏光板925を各々配置し、互いの偏光方向が直交するよう(クロスニコル状)に配置する。さらに下偏光板925下には、バックライトユニット926と導光板927が配置され、バックライトユニット926から導光板927に向かって光が照射され、導光板927はバックライトユニット926からの光をアクティブマトリクス基板101に向かって垂直かつ均一な面光源となるように光を反射屈折させることで液晶表示装置910の光源として機能する。バックライトユニット926は、本実施例ではLEDユニットであるが、冷陰極間(CCFL)であってもよい。バックライトユニット926はコネクタ929を通じて電子機器本体に接続され、電源を供給されるが、本実施例では電源が適宜適切な電流・電圧に調整されることでバックライトユニット926からの光量が調整される機能を有する。
Further, an upper
図示しないが、さらに必要に応じて、周囲を外殻で覆っても良いし、あるいは上偏光板924のさらに上に保護用のガラスやアクリル板を取り付けても良いし、視野角改善のため光学補償フィルムを貼っても良い。
Although not shown, if necessary, the periphery may be covered with an outer shell, or a protective glass or acrylic plate may be attached further above the upper
また、液晶表示装置910の外周部には光センサー受光開口部990が設けられる。また、アクティブマトリクス基板101は、対向基板912から張り出す張り出し部102が設けられ、その張り出し部102にある信号入力端子320には、FPC(可撓性基板)928が実装され電気的に接続されている。FPC(可撓性基板)928は電子機器本体に接続され、必要な電源、制御信号等を供給される。
Further, an optical sensor
さらに液晶表示装置910上には6個の光センサーの受光開口部990−1〜990−6が設けられる。この受光開口部990−1〜990−6は対向電極930上のブラックマトリクス940を部分的に除去することで形成されており、外部の光がアクティブマトリクス基板101上に到達するようになっている。各受光開口部990−1〜990−6の周囲は対向電極930上のブラックマトリクス940は除去されておらず、外光はアクティブマトリクス基板101上に到達しないようになっている。
Further, on the liquid
図2はアクティブマトリクス基板101のブロック図である。アクティブマトリクス基板101上には、480本の走査線201−1〜201−480と1920本のデータ線202−1〜202−1920が直交して形成されており、480本の容量線203−1〜203−480は走査線201−1〜201−480と並行に配置されている。容量線203−1〜203−480は相互に短絡され、共通電位配線335と接続され、さらに2個の対向導通部330−1〜330−2と接続されて信号入力端子320より0V−5Vの反転信号、反転時間は35μ秒である共通電位を与えられる。走査線201−1〜201−480は走査線駆動回路301に接続され、またデータ線202−1〜202−1920はデータ線駆動回路302に接続され、それぞれ適切に駆動される。
FIG. 2 is a block diagram of the
また走査線駆動回路301、データ線駆動回路302は信号入力端子320から駆動に必要な信号を供給される。信号入力端子320は張り出し部102上に配置される。一方、走査線駆動回路301、データ線駆動回路302は対向基板912と重なる領域、すなわち張り出し部102外に配置される。走査線駆動回路301、データ線駆動回路302は、低温ポリシリコンTFTプロセスによりアクティブマトリクス基板上に駆動に必要な回路機能をに集積するシステム・オン・グラス(SOG)技術により、アクティブマトリクス基板上にポリシリコン薄膜トランジスターを集積することで形成されており、後述する画素スイッチング素子401−n−mと同一工程で製造される、いわゆる駆動回路内蔵型の液晶表示装置となっている。
The scanning
また6個の受光開口部990−1〜990−6と平面的に重なる領域にそれぞれ6個の受光センサー350P−1〜350P−6が形成され、それと交互になるように6個の遮光センサー350D−1〜350D−6が形成される。この受光センサー350P−1〜350P−6と遮光センサー350D−1〜350D−6もシステム・オン・グラス(SOG)技術により、アクティブマトリクス基板上に形成される。このようにガラス基板上に画素スイッチング素子401−n−mと同一工程で製造することで、製造コストを下げることができる。
In addition, six
受光センサー350P−1〜350P−6は受光開口部990−1〜990−6と平面的に重なっており外光がセンサーに到達するが、遮光センサー350D−1〜350D−6は受光開口部990−1〜990−6と平面的に重なっておらず、外光は対向電極930上のブラックマトリクス940で吸収されほとんど到達しない。受光センサー350P−1〜350P−6は配線PBT、配線VSH、配線SENSEと、遮光センサー350D−1〜350D−6は配線DBT、配線VSL、配線SENSEと接続される。これらの配線PBT、配線VSH、配線SENSE、配線DBT、配線VSLは検出回路360に接続される。検出回路360は受光センサー350P−1〜350P−6と遮光センサー350D−1〜350D−6からの外光照度と相関を持つ出力アナログ電流に対応したパルス長の二値出力信号OUTに変換し、信号入力端子320へ出力する。また、配線VCHG、配線RST、配線VSL、配線VSHも信号入力端子320を介して検出回路360に供給される。
The
詳細は後述するが、受光センサー350P−1〜350P−6はバックライト遮光電極611P−1〜611P−6、遮光センサー350D−1〜350D−6はバックライト遮光電極611D−1〜611D−6とそれぞれ平面的に重なり、それぞれバックライトからの光は遮蔽されているので、バックライトからの光によって外光の検出精度が低下することがないように構成されている。また、受光センサー350P−1〜350P−6は透明電極612P−1〜612P−6、遮光センサー350D−1〜350D−6は透明電極612D−1〜612D−6とも重なっており、表示領域310を駆動する際に発生した電磁ノイズによって検出精度が低下することもない。これらの構成によって、受光センサー350P−1〜350P−6および遮光センサー350D−1〜350D−6は表示領域310近くに配置しても検出精度が低下しないので、従来の製品よりデザイン的な自由度が向上している。本実施例では受光開口部990−1〜990−6のサイズ、すなわち各受光センサー350P−1〜350P−6上のブラックマトリクス940の開口サイズは10mm×0.3mmに設定し、受光開口部990−1〜990−6の端部から表示領域310までの距離は0.5mmとした。
Although details will be described later, the
図3は図2の点線310部で示す表示領域のm番目のデータ線202−mとn番目の走査線201−nの交差部付近の回路図である。走査線201−nとデータ線202−mの各交点にはNチャネル型電界効果ポリシリコン薄膜トランジスターよりなる画素スイッチング素子401−n−mが形成されており、そのゲート電極は走査線201−nに、ソース・ドレイン電極はそれぞれデータ線202−mと画素電極402−n−mに接続されている。画素電極402−n−m及び同一電位に短絡される電極は容量線203−nと補助容量コンデンサー403−n−mを形成し、また液晶表示装置として組み立てられた際には液晶素子をはさんで対向電極930(コモン電極)とやはりコンデンサーを形成する。
FIG. 3 is a circuit diagram near the intersection of the mth data line 202-m and the nth scanning line 201-n in the display area indicated by the dotted
図4は本実施例での電子機器の具体的な構成を示すブロック図である。液晶表示装置910は図1で説明した液晶表示装置であって、外部電源回路784、映像処理回路780がFPC(可撓性基板)928およびコネクタ929を通じて必要な信号と電源を液晶表示装置910に供給する。中央演算回路781は外部I/F回路782を介して入出力機器783からの入力データを取得する。ここで入出力機器783とは例えばキーボード、マウス、トラックボール、LED、スピーカー、アンテナなどである。中央演算回路781は外部からのデータをもとに各種演算処理を行い、結果をコマンドとして映像処理回路780あるいは外部I/F回路782へ転送する。
FIG. 4 is a block diagram showing a specific configuration of the electronic apparatus in this embodiment. The liquid
映像処理回路780は中央演算回路781からのコマンドに基づき映像情報を更新し、液晶表示装置910への信号を変更することで、液晶表示装置910の表示映像が変化する。また、液晶表示装置910上の検出回路360からの二値出力信号OUTがFPC(可撓性基板)928を通じて中央演算回路781に入力され、中央演算回路781は二値出力信号OUTのパルス長を対応する離散値に変換する。次に中央演算回路781はEEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)よりなる参照テーブル785にアクセスし、変換した離散値を適切なバックライトユニット926の電圧に対応する値に再変換し、外部電源回路784に送信する。外部電源回路784はこの送信された値に対応した電圧の電位電源を液晶表示装置910内のバックライトユニット926にコネクタ929を通じて供給する。バックライトユニット926の輝度は外部電源回路784より供給される電圧によって変化するので、液晶表示装置910の全白表示時輝度も変化することになる。ここで電子機器とは具体的にはモニター、TV、ノートパソコン、PDA、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話、携帯フォトビューワー、携帯ビデオプレイヤー、携帯DVDプレイヤー、携帯オーディオプレイヤーなどである。
The
なお、本実施例では電子機器上の中央演算回路781によってバックライトユニット926の輝度を制御したが、例えば液晶表示装置910内にドライバーIC及びEEPROMを備えた構成とし、このドライバーICに二値出力信号OUTから離散値への変換機能、EEPROMを参照しての再変換機能、バックライトユニット926への出力電圧の調整機能を持たせても良い。また、参照テーブルを用いず、数値計算によって離散値からバックライトユニット926の電圧に対応する値に再変換するように構成しても良い。
In this embodiment, the luminance of the
図5は図3で示した画素表示領域の回路図の実際の構成を示す平面図である。図5の凡例に示す通り、各網掛けの異なる部位はそれぞれ異なる材料配線であることを示し、同じ網掛けで示した部位は同じ材料配線であることを示す。クロム薄膜(Cr)、ポリシリコン薄膜(Poly−Si)、モリブデン薄膜(Mo)、アルミ・ネオジウム合金薄膜(AlNd)、酸化インディウム・錫薄膜(Indium Tin Oxiced=ITO)の5層薄膜より構成されてなり、それぞれの層間には酸化シリコン、窒化シリコン、有機絶縁膜のいずれかあるいはそれらを積層した絶縁膜が形成される。 FIG. 5 is a plan view showing an actual configuration of the circuit diagram of the pixel display region shown in FIG. As shown in the legend of FIG. 5, different shaded parts indicate different material wirings, and the same shaded parts indicate the same material wiring. It consists of a five-layer thin film of chromium thin film (Cr), polysilicon thin film (Poly-Si), molybdenum thin film (Mo), aluminum neodymium alloy thin film (AlNd), and indium tin oxide thin film (Indium Tin Oxed = ITO). Thus, an insulating film formed by laminating any one of silicon oxide, silicon nitride, and an organic insulating film is formed between the respective layers.
具体的にはクロム薄膜(Cr)は膜厚100nm、ポリシリコン薄膜(Poly−Si)は膜厚50nm、モリブデン薄膜(Mo)は膜厚200nm、アルミ・ネオジウム合金薄膜(AlNd)は膜厚500nm、酸化インディウム・錫薄膜(ITO)は膜厚100nmとする。また、クロム薄膜(Cr)とポリシリコン薄膜(Poly−Si)の間には100nmの窒化シリコン膜と100nmの酸化シリコン膜を積層した下地絶縁膜が形成され、ポリシリコン薄膜(Poly−Si)とモリブデン薄膜(Mo)の間には100nmの酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜が形成され、モリブデン薄膜(Mo)とアルミ・ネオジウム合金薄膜(AlNd)の間には200nmの窒化シリコン膜と500nmの酸化シリコン膜を積層した層間絶縁膜が形成され、アルミ・ネオジウム合金薄膜(AlNd)と酸化インディウム・錫薄膜(ITO)の間には200nmの窒化シリコン膜と平均1μmの有機平坦化膜を積層した保護絶縁膜が形成され、互いの配線間を絶縁しており、適切な位置にコンタクトホールを開口して互いに接続される。なお、図5中にはクロム薄膜(Cr)パターンは存在しない。 Specifically, the chromium thin film (Cr) has a thickness of 100 nm, the polysilicon thin film (Poly-Si) has a thickness of 50 nm, the molybdenum thin film (Mo) has a thickness of 200 nm, the aluminum-neodymium alloy thin film (AlNd) has a thickness of 500 nm, The indium oxide / tin thin film (ITO) has a thickness of 100 nm. In addition, a base insulating film in which a 100 nm silicon nitride film and a 100 nm silicon oxide film are stacked is formed between the chromium thin film (Cr) and the polysilicon thin film (Poly-Si), and the polysilicon thin film (Poly-Si) and Between the molybdenum thin film (Mo), a gate insulating film made of a 100 nm silicon oxide film is formed. Between the molybdenum thin film (Mo) and the aluminum-neodymium alloy thin film (AlNd), a 200 nm silicon nitride film and a 500 nm oxide film are formed. An interlayer insulating film formed by laminating a silicon film is formed, and a 200 nm silicon nitride film and an average 1 μm organic planarizing film are laminated between an aluminum / neodymium alloy thin film (AlNd) and an indium oxide / tin thin film (ITO). A protective insulating film is formed to insulate the wires from each other, and contact holes are opened at appropriate positions. It is connected to the stomach. In FIG. 5, there is no chromium thin film (Cr) pattern.
図5で示すように、データ線202−mはアルミ・ネオジウム合金薄膜(AlNd)により形成され、コンタクトホールを介して画素スイッチング素子401−n−mのソース電極に接続される。走査線201−nはモリブデン薄膜(Mo)で構成され、画素スイッチング素子401−n−mのゲート電極を兼用する。容量線203−nは走査線201−nと同じ配線材料から構成され、画素電極402−n−mは酸化インディウム・錫薄膜よりなり、画素スイッチング素子401−n−mのドレイン電極にコンタクトホールを通じて接続される。また、画素スイッチング素子401−n−mのドレイン電極はリンを高濃度ドープされたn+型ポリシリコン薄膜よりなる容量部電極605にも接続され、容量線203−nと平面的に重なって補助容量コンデンサー403−n−mを構成する。
As shown in FIG. 5, the data line 202-m is formed of an aluminum-neodymium alloy thin film (AlNd) and is connected to the source electrode of the pixel switching element 401-nm through a contact hole. The scanning line 201-n is composed of a molybdenum thin film (Mo) and also serves as the gate electrode of the pixel switching element 401-nm. The capacitor line 203-n is made of the same wiring material as the scanning line 201-n, the pixel electrode 402-nm is made of an indium oxide / tin thin film, and a contact hole is formed in the drain electrode of the pixel switching element 401-nm. Connected through. Further, the drain electrode of the pixel switching element 401-nm is also connected to a
図6は画素スイッチング素子401−n−mの構造を説明するための図5のA−A'線部に対応する液晶表示装置910の一部の断面構造を示す図である。なお、図を見やすくするために縮尺は一定でない。アクティブマトリクス基板101は無アルカリガラスよりなる厚さ0.6mmの絶縁基板であって、その上に200nmの窒化シリコン膜と300nmの酸化シリコン膜を積層した下地絶縁膜を介してポリシリコン薄膜よりなるシリコンアイランド602が配置され、走査線201−nはシリコンアイランド602と前述のゲート絶縁膜を挟んで上方に配置される。
FIG. 6 is a diagram showing a partial cross-sectional structure of the liquid
走査線201−nとオーバーラップする領域ではシリコンアイランド602はリンイオンが全く、あるいはごく低濃度しかドープされていない真性半導体領域602Iであり、その左右にリンイオンが低濃度にドープされたシート抵抗20kΩ程度のn−領域602Lが存在し、さらにその左右にリンイオンが高濃度にドープされたシート抵抗1kΩ程度のn+領域602Nが存在する、LDD(Lightly Doped Drain)構造である。左右のn+領域602Nは層間絶縁膜にそれぞれ形成したコンタクトホールを介してソース電極603、ドレイン電極604と接続しており、ソース電極603はデータ線202−mと、ドレイン電極604は平坦化絶縁膜上に形成された画素電極402−n−mとそれぞれ接続している。画素電極402−n−mと対向基板912上の対向電極930との間にはネマティック相液晶材料922が存在する。また、画素電極402−n−mと一部重なるようにしてブラックマトリクス940が対向基板912上に形成されている。なお、画素スイッチング素子401−n−mの光リーク電流が問題になる場合はシリコンアイランド602下にCr膜よりなる遮光層を形成しても良い。本実施例では光リーク電流はほとんど問題ではなく、かつこのような構造をとると、画素スイッチング素子401−n−mの移動度が下がるため、シリコンアイランド602下のCr膜は除去する構成を選択した。
In the region overlapping with the scanning line 201-n, the
図7は補助容量コンデンサー403−n−mの構造を説明するための図5のB−B'線部に対応する液晶表示装置910の一部の断面構造を示す図であり、ドレイン電極604と繋がる容量部電極605と容量線203−nがゲート絶縁膜をはさんで重なることで蓄積容量を形成している。
FIG. 7 is a diagram showing a partial cross-sectional structure of the liquid
図8は受光センサー350P−1(第1の光センサー)と遮光センサー350D−1(第2の光センサー)付近の拡大平面図である。なお、図を見やすくするために縦と横の縮尺は一定でない。また、凡例は図5と同様である。受光センサー350P−1は太点線で示す受光開口部990−1と平面的に重なっており、外光が照射されるようになっている。受光センサー350P−1は4箇所の孤立した受光部350P−1Iとそれに隣り合う配線SENSEに接続されるアノード領域350P−1Pと、配線VSHに接続されるカソード領域350P−1Nとによって構成される。受光部350P−1I、アノード領域350P−1P、カソード領域350P−1Nはいずれも同一のポリシリコン薄膜アイランドがドープ濃度の違いによって分離されることで構成され、アノード領域350P−1Pは比較的高濃度のボロンイオンがドープされ、カソード領域350P−1Nは比較的高濃度のリンイオンがドープされ、受光部350P−1Iはごく低濃度でしかボロンイオン・リンイオンを含まない。
FIG. 8 is an enlarged plan view of the vicinity of the
また、アノード領域350P−1P、カソード領域350P−1N、受光部350P−1Iはそれぞれ幅10μmであって、受光部350P−1Iの長さはそれぞれ1000μmである。このように受光センサー350P−1は複数の並列接続されたPIN接合ダイオードを構成している。受光センサー350P−1及び遮光センサー350D−1の表示領域310に近い側には共通電位配線335が配置されるが、本実施例では受光センサー350P−1及び遮光センサー350D−1には接続されず、電磁ノイズの影響を避けるため100μm離して配置している。
The
遮光センサー350D−1は4箇所の孤立した受光部350D−1Iとそれに隣り合う配線VSLに接続されるアノード領域350D−1Pと、配線SENSEに接続されるカソード領域350D−1Nとによって構成される。カソードとアノードが接続される配線が異なることと、受光開口部990−1と平面的に重なっていないこと以外は受光センサー350P−1と遮光センサー350D−1は同一の構成であるので、これ以上の説明は省略する。また、受光センサー350P−2〜350P−5は受光センサー350P−1と、遮光センサー350D−2〜350D−5は遮光センサー350D−1と、それぞれ配置位置を除いて同様の構成であるので説明は省略する。
The
図9は受光センサー350P−1の構造を説明するための図8の線C−C'線部に対応する液晶表示装置910の一部の断面構造を示す図である。アクティブマトリクス基板101上には下地絶縁膜を介してバックライト遮光電極611P−1(第1の遮光電極)が配置され、その上に薄膜ポリシリコンよりなる受光センサー350P−1がゲート絶縁膜を挟んで形成される。受光センサー350P−1が4箇所の受光部350P−1Iとそれに隣り合う配線VSLに接続されるアノード領域350P−1Pと、配線SENSEに接続されるカソード領域350P−1Nとによって構成されるのは前述の通りである。受光センサー350P−1の上方には層間絶縁膜、平坦化絶縁膜を介して酸化インディウム・錫薄膜(ITO)よりなる透明電極612P−1(第1の透明電極)が配置され、受光部350P−1Iに対する電界シールドとして機能する。
FIG. 9 is a diagram showing a partial cross-sectional structure of the liquid
透明電極612P−1の上方はネマティック相液晶材料922が封入され、対向基板912上の対向電極930が配置される。なお、受光センサー350P−1配置位置によってはネマティック相液晶材料922のかわりにシール材923が配置されることもある。受光開口部990−1は対向基板912上のブラックマトリクス940を部分的に除去することで形成されてなる。図示しないが、遮光センサー350D−1上には受光開口部は存在しないので、ブラックマトリクス940は除去されない。
A nematic
対向基板912の上方からは外光LAが照射され、他方、アクティブマトリクス基板101の下方からはバックライトユニット926からの光(バックライト光LB)が照射される構成となっている。なお、本実施例では実施していないが、受光開口部990−1部に光学的な補正層を入れてもよい。例えば対向基板912に形成される画素に対応したカラーフィルタを構成する色材のうちの一つあるいは複数を受光開口部990−1と重ねて形成して、視感度分光特性と受光センサー350P−1をより一致させるようにしてもよい。例えばグリーンの画素に対応する色材を受光開口部990−1上に重ねて形成すれば、短波長と長波長側をカットするため、受光センサー350P−1の分光特性が視感度分光特性より短波長あるいは長波長にずれていても補正できる。その他、反射防止膜や干渉層、偏光層等と目的に応じて受光開口部990−1部を重ねればよい。また、本図では図示してないが、上偏光板924は受光開口部990−1と重ねてもよいし、除去しても良い。重ねた方が受光開口部990−1は目立たなくなるが、除去すると光感度が向上する。
External light LA is irradiated from above the
本実施例では液晶表示装置910は低消費電力化のため、共通電位配線335に反転信号を印加する共通電極反転駆動(コモンAC駆動)を行っているので、対向電極930には振幅0V〜5V、周波数14KHzのAC信号が印加される。しかしながら対向電極930より生じる電磁波は透明電極612P−1によってシールドされるため、対向電極930反転時に受光センサー350P−1にノイズがほとんどのることがない。同様に下方からの電磁ノイズに対してはバックライト遮光電極611P−1がシールドとして機能する。
In this embodiment, since the liquid
図10は図8の線D−D'線部に対応する液晶表示装置910の一部の断面構造を示す図である。下地絶縁膜上に形成されるバックライト遮光電極611P−1(第1の遮光電極)とバックライト遮光電極611D−1(第2の遮光電極)は遮光電極間隙611Gによって互いに離間しており、別々の電位を与えられる。また平坦化絶縁膜上に形成される透明電極612P−1(第1の透明電極)と透明電極612D−1(第2の透明電極)も透明電極間隙612Gによって互いに離間しており、別々の電位を与えられる。バックライト遮光電極611P−1と透明電極612P−1は互いに中間電極613P−1とゲート絶縁膜、層間絶縁膜および平坦化絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して接続されており、最終的に配線PBTに接続される。バックライト遮光電極611D−1と透明電極612D−1は互いに中間電極613D−1とゲート絶縁膜、層間絶縁膜および平坦化絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して接続されており、最終的に配線DBTに接続される。
FIG. 10 is a diagram showing a partial cross-sectional structure of the liquid
ここで遮光電極間隙611Gと透明電極間隙612Gはアクティブマトリクス基板101および対向基板912の鉛直方向において互いに重ならない。このように構成すると、平面的に上下ともにシールドされていない領域がなくなるので、間隙から進入する電磁ノイズが左右に広がりにくくなり、間隙によるシールド性能の低下を軽減できる。
Here, the light
また、遮光電極間隙611Gと重なるようにモリブデン薄膜(Mo)よりなる間隙遮光体610が形成される。これにより、遮光電極間隙611Gより進入するバックライト光が各種絶縁膜やガラスの界面等で多重反射され、迷光となって受光センサー350P−1や遮光センサー350D−1に到達する割合を飛躍的に軽減できる。
A gap
以上のような構成による受光センサー350P−1〜350P−6、遮光センサー350D−1〜350D−6の等価回路が図11である。各受光センサー350P−1〜350P−6、遮光センサー350D−1〜350D−6はそれぞれ、4つのPINダイオードが並列に接続されている。また、各受光センサー350P−1〜350P−6も互いに並列に接続されており、遮光センサー350D−1〜350D−6も互いに並列に接続されている。ゆえに最終的に図11は図12の回路図と等価である。
FIG. 11 shows an equivalent circuit of the
すなわち、遮光センサー350D−1〜350D−6はチャネル幅24000μm、チャネル長10μmのPINダイオードであり、そのアノードは配線VSLに接続され、そのカソードは配線SENSEに接続される。また、遮光センサー350D−1〜350D−6と平面的に重なるバックライト遮光電極611D−1〜611D−6及び透明電極612D−1〜612D−6は配線DBTに接続される。受光センサー350P−1〜350P−6はチャネル幅24000μm、チャネル長10μmのPINダイオードであり、そのアノードは配線SENSEに接続され、そのカソードは配線VSHに接続される。また、受光センサー350P−1〜350P−6と平面的に重なるバックライト遮光電極611P−1〜611P−6及び透明電極612P−1〜612P−6は配線PBTに接続される。
That is, the
図13は一定の外光照度LXが液晶表示装置910に照射された時の受光センサー350P−1〜350P−6と遮光センサー350D−1〜350D−6を構成するPINダイオードの特性を示したグラフである。横軸はバイアス電位Vd(=アノード電位−カソード電位)であり、縦軸はアノード−カソード間に流れる電流量Idである。実線で示したグラフ(A)は受光センサー350P−1〜350P−6の特性であり、破線で示したグラフ(B)は遮光センサー350D−1〜350D−6の特性である。このように順バイアス領域(Id>0)ではほぼ両者は一致するが、逆バイアス領域(Id<0)では受光センサー350P−1〜350P−6のグラフ(B)方が電流の絶対値が大きくなる。これは遮光センサー350D−1〜350D−6には外光が照射されないため、温度に起因する熱電流量Ileakのみが流れるが、受光センサー350P−1〜350P−6を構成するPINダイオードの受光部350P−1I〜350P−6Iに光が照射されるとキャリア対が生成され、光電流量Iphotoが流れるため、受光センサー350P−1〜350P−6では光電流量と熱電流量の和、Iphoto+Ileakが流れるためである。ここで、熱電流量Ileakとは、図13左側の逆バイアス領域(Id<0)において、印可電圧がマイナス数V位のところまでに流れる電流をいい、半導体が温度によってわずかずつ電子と正孔を作り、それが電流を流していることによるものである。
FIG. 13 is a graph showing characteristics of PIN diodes constituting the
熱電流量IleakはVd(=アノード電位−カソード電位)依存性を示し、−5.0≦Vd≦−1.5の領域では傾きKA(KA>0)の直線として近似できる。ここでKAは温度に対する関数であって、温度が上昇すると指数関数的に上昇する。このVd領域(Vd=−5.0≦Vd≦−1.5)では受光センサー350P−1〜350P−6に流れる光電流量Iphotoはほぼ一定の値を有し、外光照度LXに比例する(以下、Iphoto=LX×kとする)。ゆえに、受光センサー350P−1〜350P−6に流れる電流(グラフ(A))、遮光センサー350D−1〜350D−6に流れる電流(グラフ(B))ともに−5.0≦Vd≦−1.5の領域では傾きKA(KA>0)の直線である。
The amount of thermal current Ileak is dependent on Vd (= anode potential−cathode potential), and can be approximated as a straight line with a slope KA (KA> 0) in the region of −5.0 ≦ Vd ≦ −1.5. Here, KA is a function with respect to temperature, and increases exponentially as the temperature increases. In this Vd region (Vd = −5.0 ≦ Vd ≦ −1.5), the photoelectric flow rate Iphoto flowing through the
ここで遮光センサー350D−1〜350D−6と受光センサー350P−1〜350P−6のVdを同じになるようにバイアスを設定する、すなわち配線SENSEの電位VSENSEを配線VSHの電位VVSHと配線VSLの電位VVSLのちょうど中間である(VVSH+VVSL)÷2に設定すると、受光センサー350P−1〜350P−6と遮光センサー350D−1〜350D−6に流れる熱電流量Ileakは全く一致する。このとき、配線VSHに流れる電流量(=受光センサー350P−1〜350P−6に流れる電流量)はIphoto+Ileakであり、配線VSLにながれる電流量(=遮光センサー350D−1〜350D−6に流れる電流量)はIleakであるので、キルヒホッフ第1法則から配線SENSEに流れる電流量はIphoto=LX×kとなって、外光照度LXに比例する。なお実施例では受光センサーを高電位側に、遮光センサーを低電位側に接続したが、もちろん別でも差し支えないし、結論は同じである。
Here, the bias is set so that the Vd of the
図14は検出回路360の回路図である。配線VCHG、配線RST、配線VSL、配線VSH、配線OUTは信号入力端子320と接続され、また配線VSL、配線VSH、配線SENSE、配線PBT、配線DBT配線は受光センサー350P−1〜350P−6及び遮光センサー350D−1〜350D−6に接続される。ここで配線VCHG、配線VSL、配線VSHは外部電源回路784より供給されるDC電源に接続され、VCHG配線は電位VVCHG(=2.0V)、VSL配線は電位VVSL(=0.0V)、VSH配線は電位VVSH(=5.0V)を供給される。なお、ここでVSL配線の電位VVSLは液晶表示装置910のGNDである。
FIG. 14 is a circuit diagram of the
配線SENSEは第1のコンデンサーC1と、第3のコンデンサーC3の各一端に接続される。また、初期充電トランジスターNCのドレイン電極に接続される。第3のコンデンサーC3の他端は配線VSLに接続される。第1のコンデンサーC1の他端はノードAに接続される。初期充電トランジスターNCのソース電極は配線VCHGに接続され、電位VVCHG(=2.0V)電源を供給される。初期充電トランジスターNCのゲート電極は配線RSTに接続される。ノードAはさらに第1のN型トランジスターN1のゲート電極と第1のP型トランジスターP1のゲート電極とリセットトランジスターNRのドレイン電極に接続され、さらに第2のコンデンサーC2の一端に接続される。第2のコンデンサーC2の他端は配線RSTに接続される。 The wiring SENSE is connected to each end of the first capacitor C1 and the third capacitor C3. Further, it is connected to the drain electrode of the initial charging transistor NC. The other end of the third capacitor C3 is connected to the wiring VSL. The other end of the first capacitor C1 is connected to the node A. The source electrode of the initial charging transistor NC is connected to the wiring VCHG and is supplied with a potential VVCHG (= 2.0 V) power source. The gate electrode of the initial charging transistor NC is connected to the wiring RST. The node A is further connected to the gate electrode of the first N-type transistor N1, the gate electrode of the first P-type transistor P1, and the drain electrode of the reset transistor NR, and further connected to one end of the second capacitor C2. The other end of the second capacitor C2 is connected to the wiring RST.
第1のN型トランジスターN1のドレイン電極と第1のP型トランジスターP1のドレイン電極とリセットトランジスターNRのソース電極はノードBに接続され、ノードBはさらに第2のN型トランジスターN2のゲート電極と第2のP型トランジスターP2のゲート電極に接続される。第2のN型トランジスターN2のドレイン電極と第2のP型トランジスターP2のドレイン電極はノードCに接続され、ノードCはさらに第3のN型トランジスターN3のゲート電極と第3のP型トランジスターP3のゲート電極に接続される。第3のN型トランジスターN3のドレイン電極と第3のP型トランジスターP3のドレイン電極はノードDに接続され、ノードDはさらに第4のN型トランジスターN4のゲート電極と第4のP型トランジスターP4のゲート電極に接続される。第4のN型トランジスターN4のドレイン電極と第4のP型トランジスターP4のドレイン電極は配線OUTに接続され、配線OUTはさらに第5のN型トランジスターN5のドレイン電極にも接続される。第5のN型トランジスターN5のゲート電極と第5のP型トランジスターP5のゲート電極は配線RSTに接続され、第5のP型トランジスターP5のドレイン電極は第4のP型トランジスターP4のソース電極に接続される。第1〜第5のN型トランジスターN1〜N5のソース電極は配線VSLに接続され、電位VVSL(=0V)を供給されてなる。また第1〜第3のP型トランジスターP1〜P3及び第5のP型トランジスターP5のソース電極は配線VSHに接続され、電位VVSH(=+5V)を供給されてなる。 The drain electrode of the first N-type transistor N1, the drain electrode of the first P-type transistor P1, and the source electrode of the reset transistor NR are connected to the node B, and the node B is further connected to the gate electrode of the second N-type transistor N2. Connected to the gate electrode of the second P-type transistor P2. The drain electrode of the second N-type transistor N2 and the drain electrode of the second P-type transistor P2 are connected to the node C. The node C is further connected to the gate electrode of the third N-type transistor N3 and the third P-type transistor P3. To the gate electrode. The drain electrode of the third N-type transistor N3 and the drain electrode of the third P-type transistor P3 are connected to the node D. The node D is further connected to the gate electrode of the fourth N-type transistor N4 and the fourth P-type transistor P4. To the gate electrode. The drain electrode of the fourth N-type transistor N4 and the drain electrode of the fourth P-type transistor P4 are connected to the wiring OUT, and the wiring OUT is further connected to the drain electrode of the fifth N-type transistor N5. The gate electrode of the fifth N-type transistor N5 and the gate electrode of the fifth P-type transistor P5 are connected to the wiring RST, and the drain electrode of the fifth P-type transistor P5 is connected to the source electrode of the fourth P-type transistor P4. Connected. The source electrodes of the first to fifth N-type transistors N1 to N5 are connected to the wiring VSL and supplied with the potential VVSL (= 0V). The source electrodes of the first to third P-type transistors P1 to P3 and the fifth P-type transistor P5 are connected to the wiring VSH and supplied with the potential VVSH (= + 5 V).
また、検出回路360には配線PBTと配線DBTに印加する電位をトランジスターの閾値電圧(Vth)から自動的に補正する自己補正電圧回路361も備えてなる。自己補正電圧回路361は第6のN型トランジスターN11と、第6のP型トランジスターP11のドレイン電極及びゲート電極がそれぞれ配線PBTに接続され、第7のN型トランジスターN21と、第7のP型トランジスターP21のドレイン電極及びゲート電極がそれぞれ配線DBTに接続され、第6のN型トランジスターN11と、第7のN型トランジスターN21のソース電極は配線VSLに接続されて電位VVSL(=0V)を供給され、第6のP型トランジスターP11と、第7のP型トランジスターP21のソース電極は配線VSHに接続され、電位VVSH(=+5V)を供給されて構成される。
The
また、検出回路360は画素電極402−n−mを構成する酸化インディウム・錫薄膜(ITO)と同一の膜で形成されたシールド電極369によって全面を覆われる。シールド電極369は配線VSLを通じて液晶表示装置910のGND電位に接続され、電磁ノイズに対するシールドとして機能する。
The entire surface of the
ここで本実施例では第1のN型トランジスターN1のチャネル幅は10μmであり、第2のN型トランジスターN2のチャネル幅は35μmであり、第3のN型トランジスターN3のチャネル幅は100μmであり、第4のN型トランジスターN4のチャネル幅は150μmであり、第5のN型トランジスターN5のチャネル幅は150μmであり、第6のN型トランジスターN11のチャネル幅は4μmであり、第7のN型トランジスターN21のチャネル幅は200μmであり、第1のP型トランジスターP1のチャネル幅は10μmであり、第2のP型トランジスターP2のチャネル幅は35μmであり、第3のP型トランジスターP3のチャネル幅は100μmであり、第4のP型トランジスターP4のチャネル幅は300μmであり、第5のP型トランジスターP5のチャネル幅は300μmであり、第6のP型トランジスターP11のチャネル幅は200μmであり、第7のP型トランジスターP21のチャネル幅は4μmであり、リセットトランジスターNRのチャネル幅は2μmであり、初期充電トランジスターNCのチャネル幅は50μmであり、全てのN型トランジスターのチャネル長は8μmであり、全てのP型トランジスターのチャネル長は6μmであり、全てのN型トランジスターの移動度は80cm2/Vsecであり、全てのP型トランジスターの移動度は60cm2/Vsecであり、全てのN型トランジスターの閾値電圧(Vth)は+1.0Vであり、全てのP型トランジスターの閾値電圧(Vth)は−1.0Vであり、第1のコンデンサーC1の容量は1pFであり、第2のコンデンサーC2の容量は100fFであり、第3のコンデンサーC3の容量は100pFである。 In this embodiment, the channel width of the first N-type transistor N1 is 10 μm, the channel width of the second N-type transistor N2 is 35 μm, and the channel width of the third N-type transistor N3 is 100 μm. The channel width of the fourth N-type transistor N4 is 150 μm, the channel width of the fifth N-type transistor N5 is 150 μm, the channel width of the sixth N-type transistor N11 is 4 μm, and the seventh N-type transistor N5 The channel width of the N-type transistor N21 is 200 μm, the channel width of the first P-type transistor P1 is 10 μm, the channel width of the second P-type transistor P2 is 35 μm, and the channel width of the third P-type transistor P3 The width is 100 μm, the channel width of the fourth P-type transistor P4 is 300 μm, and the fifth The channel width of the P-type transistor P5 is 300 μm, the channel width of the sixth P-type transistor P11 is 200 μm, the channel width of the seventh P-type transistor P21 is 4 μm, and the channel width of the reset transistor NR is The initial charging transistor NC has a channel width of 50 μm, the channel length of all N-type transistors is 8 μm, the channel length of all P-type transistors is 6 μm, and the mobility of all N-type transistors Is 80 cm 2 / Vsec, the mobility of all P-type transistors is 60 cm 2 / Vsec, the threshold voltage (Vth) of all N-type transistors is +1.0 V, and the threshold voltage of all P-type transistors (Vth) is −1.0 V, and the capacitance of the first capacitor C1 It is 1 pF, the capacitance of the second capacitor C2 is 100 fF, the capacitance of the third capacitor C3 is 100 pF.
配線RSTは電位振幅0−5Vのパルス波であって、周期510m秒毎にパルス長100μ秒の間High電位(5V)に保持され、残りの509.9m秒間はLow電位(0V)に保持される。RST配線が510m秒毎にHigh(5V)になると、初期充電トランジスターNCとリセットトランジスターNRがONし、配線SENSEにはVCHG配線の電位(2.0V)がチャージされ、ノードAとノードBは短絡する。第1のN型トランジスターN1と第1のP型トランジスターP1はインバーター回路を構成するから、インバーター回路のIN/OUTが短絡される。このとき、ノードAとノードBの電位は最終的に以下の数式で表される電位VSに到達する(詳細なる計算は例えばKang Leblebici著”CMOS Digital Integrated Circuits” Third Edition P206などを参照)。 The wiring RST is a pulse wave having a potential amplitude of 0 to 5 V, and is held at a high potential (5 V) for a pulse length of 100 μsec every period of 510 msec, and is maintained at a low potential (0 V) for the remaining 509.9 msec. The When the RST wiring becomes High (5 V) every 510 msec, the initial charging transistor NC and the reset transistor NR are turned ON, the potential of the VCHG wiring (2.0 V) is charged to the wiring SENSE, and the nodes A and B are short-circuited. To do. Since the first N-type transistor N1 and the first P-type transistor P1 constitute an inverter circuit, IN / OUT of the inverter circuit is short-circuited. At this time, the potentials of the node A and the node B finally reach the potential VS represented by the following formula (for detailed calculation, refer to, for example, “Kang Digital Integrated Circuits” Third Edition P206 by Kang Leblebichi).
ここで、Wn:第1のN型トランジスターN1のチャネル幅、Ln:第1のN型トランジスターN1のチャネル長、μn:第1のN型トランジスターN1の移動度、Vthn:第1のN型トランジスターN1の閾値電圧、Wp:第1のP型トランジスターP1のチャネル幅、Lp:第1のP型トランジスターP1のチャネル長、μp:第1のP型トランジスターP1の移動度、Vthp:第1のP型トランジスターP1の閾値電圧であるので、本実施例においてはVS=2.5(V)と計算される。なお、配線RSTがHigh(5V)である間は第5のN型トランジスターN5がONし、第5のP型トランジスターP5がOFFしているのでOUT配線は0Vである。 Here, Wn: channel width of the first N-type transistor N1, Ln: channel length of the first N-type transistor N1, μn: mobility of the first N-type transistor N1, Vthn: first N-type transistor N1 threshold voltage, Wp: channel width of the first P-type transistor P1, Lp: channel length of the first P-type transistor P1, μp: mobility of the first P-type transistor P1, Vthp: first P Since this is the threshold voltage of the type transistor P1, in this embodiment, VS = 2.5 (V) is calculated. Note that while the wiring RST is High (5 V), the fifth N-type transistor N5 is ON and the fifth P-type transistor P5 is OFF, so the OUT wiring is 0 V.
RST配線が100μ秒後にLow(0V)になると、リセットトランジスターNRがOFFし、ノードAとノードBは電気的に切り離される。この時、第1のN型トランジスターN1と第1のP型トランジスターP1で構成されるインバーター回路はノードAの電位がVSより低ければノードBにVSより高い電位を出力し、ノードAの電位がVSより高ければノードBにVSより低い電位を出力する。第2のN型トランジスターN2と第2のP型トランジスターP2および第3のN型トランジスターN3と第3のP型トランジスターP3もそれぞれインバーター回路を構成するが、同様に入力段の電位がVSより低ければVSより高い電位を、入力段の電位がVSより高ければVSより低い電位を、それぞれ出力する。この時、入力段の電位のVSとの差より出力段の電位のVSとの差はより大きくなり、配線VSHの電位VVSH(=+5V)もしくは配線VSLの電位VVSL(=0V)へと近づく。結果、ノードAの電位がVSより低ければノードDはほぼVSH配線の電位VVSH(=+5V)となり、ノードAの電位がVSより高ければノードDはほぼVSL配線の電位VVSL(=0V)となる。第4のN型トランジスターN4及び第5のN型トランジスターN5、第4のP型トランジスターP4及び第5のP型トランジスターP5はNOR回路を構成してなるので、RST配線の電位がLow(0V)である期間ではノードDがHigh(+5V)であればLow(0V)を、ノードDがLow(0V)であればHigh(+5V)を、それぞれOUT配線へ出力する。すなわち、RST配線の電位がLow(0V)である期間ではノードAの電位がVSより低ければOUT配線への出力はLow(0V)であり、ノードAの電位がVSより高ければOUT配線への出力はHigh(+5V)となる。 When the RST wiring becomes Low (0 V) after 100 μs, the reset transistor NR is turned OFF and the node A and the node B are electrically disconnected. At this time, the inverter circuit composed of the first N-type transistor N1 and the first P-type transistor P1 outputs a potential higher than VS to the node B if the potential of the node A is lower than VS, and the potential of the node A is If higher than VS, a potential lower than VS is output to node B. The second N-type transistor N2, the second P-type transistor P2, and the third N-type transistor N3 and the third P-type transistor P3 also constitute an inverter circuit, respectively. Similarly, the potential of the input stage is lower than VS. If the input stage potential is higher than VS, a potential lower than VS is output. At this time, the difference between the input stage potential VS and the output stage potential VS is larger than the difference between the output stage potential VS and the potential VVSH (= + 5 V) of the wiring VSH or the potential VVSL (= 0 V) of the wiring VSL. As a result, if the potential of the node A is lower than VS, the node D becomes approximately the potential VVSH (= + 5 V) of the VSH wiring, and if the potential of the node A is higher than VS, the node D becomes approximately the potential VVSL of the VSL wiring (= 0 V). . Since the fourth N-type transistor N4, the fifth N-type transistor N5, the fourth P-type transistor P4, and the fifth P-type transistor P5 constitute a NOR circuit, the potential of the RST wiring is Low (0 V). During the period, when the node D is High (+5 V), Low (0 V) is output to the OUT wiring, and when the node D is Low (0 V), High (+5 V) is output to the OUT wiring. That is, during the period when the potential of the RST wiring is Low (0V), if the potential of the node A is lower than VS, the output to the OUT wiring is Low (0V), and if the potential of the node A is higher than VS, the output to the OUT wiring is performed. The output becomes High (+ 5V).
ノードAは前述の通り、配線RSTがLow(0V)になってリセットトランジスターNRがOFFし、ノードAとノードBは電気的に切り離されるが、これと同時に第2のコンデンサーC2の結合によって配線RSTと同時に電位が下がる。ここで第1のコンデンサーC1の容量CC1(=1pF)が第2のコンデンサーC2の容量CC2(=100fF)及び第1のN型トランジスターN1、第1のP型トランジスターP1、リセットトランジスターNRのゲート・ドレイン間容量(本実施例ではいずれも10fF以下)より十分大きければ、またリセットトランジスターNRの書き込みインピーダンスと第1のコンデンサーC1の容量の積(本実施例では約1μ秒)が配線RSTの電位の立ち下げ期間(本実施例では100n秒)より十分大きければ配線RSTがLow(0V)になったとき(以下、これを時間t=0)とするノードAの電位(以下、VA(t)とする)は以下の式で表される。 As described above, in the node A, the wiring RST becomes Low (0 V), the reset transistor NR is turned OFF, and the node A and the node B are electrically disconnected. At the same time, the wiring RST is coupled by the coupling of the second capacitor C2. At the same time, the potential drops. Here, the capacitance CC1 (= 1 pF) of the first capacitor C1 is equal to the capacitance CC2 (= 100 fF) of the second capacitor C2, the gates of the first N-type transistor N1, the first P-type transistor P1, and the reset transistor NR. If it is sufficiently larger than the capacitance between drains (in this embodiment, 10 fF or less), the product of the write impedance of the reset transistor NR and the capacitance of the first capacitor C1 (about 1 μsec in this embodiment) is the potential of the wiring RST. If it is sufficiently longer than the falling period (100 ns in this embodiment), the potential of the node A (hereinafter referred to as VA (t)) when the wiring RST becomes Low (0 V) (hereinafter referred to as time t = 0). Is expressed by the following formula.
本実施例ではVA(t=0)=2.0Vとなる。このとき、受光センサー350P−1にかかるバイアスはVd=−3.0Vであり、遮光センサー350D−1にかかるバイアスはVd=−2.0Vである。図13の説明から明らかなように、このとき、受光センサー350P−1と遮光センサー350D−1を構成するPINダイオードの熱電流量Ileakの差はKA×1.0で表される。従って、配線SENSEには受光センサー350P−1に照射される外光に応じた光電流量Iphotoに電流量KA×1.0を加えた電流が流れる。ここで、KA<<Iphotoであれば配線SENSEに流れる電流量はIphotoのみと近似でき、熱電流の寄与を除去できることになる。本実施例では動作保証温度上限の70℃におけるKAと照度10ルクスにおけるIphotoが等しくなった。このことから、外光照度100ルクス以上であれば動作保証温度範囲内において効果的に熱リークを除去できる。
In this embodiment, VA (t = 0) = 2.0V. At this time, the bias applied to the
ここで外光とIphotoの関係は前述の通り、このバイアス条件では外光が受光センサー350P−1を照らす外光照度LXに比例してVdには依存せずIphoto=LX・kとなる(kは一定の係数)。RST配線がLow(0V)になると、ノードAはフローティング状態であるので、第2のコンデンサーC2の容量CC2及び第1のN型トランジスターN1、第1のP型トランジスターP1のゲート・ソース間容量を無視すればほぼ実効的な容量は第3のコンデンサーC3の容量CC3のみとなって、配線SENSEの電位VSENSEは以下の式で示すように変化する。
Here, as described above, the relationship between the external light and Iphoto is proportional to the external light illuminance LX in which the external light illuminates the
なお、ここでは説明のために受光センサー350P−1及び遮光センサー350D−1、及び引き回し配線での付加容量を無視して説明をしている。これらの付加容量分は上記のCC3に加算すればよい。また、受光センサー350P−1及び遮光センサー350D−1、及び引き回し配線での付加容量が十分大きい場合は第3のコンデンサーC3は無くても良い。従って、CC3の値は受光センサー350P−1及び遮光センサー350D−1、及び引き回し配線の付加容量から下限が決定される。
Here, for the purpose of explanation, the
VA(t)はVSENSE(t)が変化すると容量結合で同じ電位分変化する。従って、ノードAの電位VAは以下のような式で表される。 When VSENSE (t) changes, VA (t) changes by the same potential by capacitive coupling. Therefore, the potential VA of the node A is expressed by the following equation.
ここでVA(t)=VSとなる時間t0は、以下のような式で表される。 Here, the time t0 when VA (t) = VS is expressed by the following equation.
すなわち、時間t0でOUT出力はLow(0V)→High(5V)へと反転することになり、この時間t0から外光照度LXは容易にもとまる。 That is, at time t0, the OUT output is inverted from Low (0 V) to High (5 V), and the ambient light illuminance LX is easily stopped from this time t0.
検出回路360はRST配線がLow(0V)である間、ノードAがフローティング状態となり、ここに電磁ノイズが進入してノードAの電位が変化すると誤動作する。従って、電磁ノイズの防止が極めて重要であり、このためにシールド電極369を配置している。
The
さて本構成のようなラテラル構造のPIN型ダイオードやPN型ダイオードは垂直方向の電界に対して光電流量Iphotoが変化するという問題がある。本実施例にあわせて具体的に言うと、配線PBTに接続される透明電極612P−1〜612P−6とバックライト遮光電極611P−1〜611P−6の電位(以下、VPBT)が受光センサー350P−1〜350P−6の特性に、配線DBTに接続される透明電極612D−1〜612D−6とバックライト遮光電極611P−1〜611P−6の電位(以下、VDBT)が遮光センサー350D−1〜350D−6の特性に、それぞれ影響する。
The lateral type PIN diode or PN type diode as in this configuration has a problem that the photoelectric flow rate Iphoto changes with respect to the electric field in the vertical direction. More specifically, according to the present embodiment, the potentials of the
図15は受光センサー350P−1〜350P−6及び遮光センサー350D−1〜350D−6を構成するダイオードの特性について、遮光電極(及び透明電極)−カソード電極間の電位差を横軸にとり、PINダイオードの23℃、バイアスVd=−2.5V、外光1000ルクスの条件におけるアノード・カソード間電流を縦軸にとった時のグラフである。本実施例では横軸は受光センサー350P−1〜350P−6ではVPBT−VVSH、遮光センサー350D−1〜350D−6ではVDBT−VSENSEに相当する。
FIG. 15 shows the characteristics of the diodes constituting the
実線(A)はピーク電流を示す横軸の電圧値が複数サンプル数を測定したうち、中央値を示したサンプルの結果であり、点線(B)は同じくピーク電流を示す横軸の電圧値が複数サンプル測定したうち、最大値を示したサンプルの結果であり、破線(C)は同じくピーク電流を示す横軸の電圧値が複数サンプル測定したうち、最小値を示したサンプルの結果である。いずれもある適正電圧をピークにもつことがわかる(この光電流がピークになる遮光電極(及び透明電極)−カソード電極間の電位差を以下VMAXと呼ぶ)。これは遮光電極(及び透明電極)−カソード電極間の電位差が適正電圧であるとPIN接合ダイオードの受光部(図8における受光部350P−1I、受光部350D−1Iが相当する)が空乏化して全域で光によってキャリアが励起されるのに対し、遮光電極(及び透明電極)−カソード電極間の電位差が適正電圧よりプラスになると受光部がN型化、同じく適正電圧よりマイナスになると受光部がP型化し、空乏層の幅が狭くなり、光によってキャリアが励起される面積が制限されるためである。従って、光電流を十分に得るためにはVPBT,VDBTを適正に制御し、VMAX点になるようにする必要がある。図15のグラフ(A)からわかるように、製造バラツキの中央値において遮光層及び透明電極の電位はカソード電極に印加している電位から1.4V程度低い電位にすることが好ましい。しかし、グラフ(A)とグラフ(B)とグラフ(C)を比較してわかるように、実際には製造ばらつきによって適正電位VMAXは若干ずれる。これは、ポリシリコン薄膜中の欠陥準位や下地絶縁膜・ゲート絶縁膜界面の固定電荷などが製造工程でばらつくために発生する現象である。
The solid line (A) is the result of the sample showing the median value, while the voltage value on the horizontal axis showing the peak current measured the number of samples, and the dotted line (B) is the voltage value on the horizontal axis showing the peak current. Among a plurality of samples measured, the result of the sample showing the maximum value is shown, and the broken line (C) shows the result of the sample showing the minimum value among the plurality of samples measured on the horizontal axis indicating the peak current. It can be seen that all have a proper voltage at the peak (the potential difference between the light-shielding electrode (and the transparent electrode) and the cathode electrode at which the photocurrent reaches a peak is hereinafter referred to as VMAX). This is because if the potential difference between the light shielding electrode (and the transparent electrode) and the cathode electrode is an appropriate voltage, the light receiving part of the PIN junction diode (corresponding to the
図16は同一基板上に作成した薄膜トランジスターとPINダイオードの相関を示す散布図である。N型薄膜トランジスターの閾値電圧(VthN)とP型薄膜トランジスターの閾値電圧(VthP)の平均を横軸に、PINダイオードの光電流を最大にする適正電位VMAXを縦軸にしている。図16から分かるとおり、薄膜トランジスターの閾値とPINダイオードの光電流を最大にする適正電位VMAXは強い正の相関を有する。本実施例では図16グラフ(A)のように、遮光電極(及び透明電極)がカソード電極電位に比べ1.4V程度低い時に光電流は最大値を示し(VMAX)、この時のN型薄膜トランジスターの閾値電圧(VthN)は+1.0V、とP型薄膜トランジスターの閾値電圧(VthP)は−1.0Vであるのが製造ばらつき中の平均的な状態であり、製造ばらつきでVthNとVthPの平均が1VずれるとVMAXも1Vずれる、ほぼy=x(点線)の正の相関を示していた。 FIG. 16 is a scatter diagram showing the correlation between thin film transistors and PIN diodes formed on the same substrate. The horizontal axis represents the average of the threshold voltage (VthN) of the N-type thin film transistor and the threshold voltage (VthP) of the P-type thin film transistor, and the vertical axis represents the appropriate potential VMAX that maximizes the photocurrent of the PIN diode. As can be seen from FIG. 16, the threshold value of the thin film transistor and the appropriate potential VMAX that maximizes the photocurrent of the PIN diode have a strong positive correlation. In this embodiment, as shown in FIG. 16A, when the light shielding electrode (and the transparent electrode) is about 1.4 V lower than the cathode electrode potential, the photocurrent shows the maximum value (VMAX), and the N-type thin film at this time The threshold voltage (VthN) of the transistor is +1.0 V, and the threshold voltage (VthP) of the P-type thin film transistor is −1.0 V, which is an average state during manufacturing variation. When the average was shifted by 1V, VMAX was also shifted by 1V, indicating a positive correlation of approximately y = x (dotted line).
以上をふまえ、本実施例では薄膜トランジスターの閾値(Vth)をもとに電圧を自己補正し、配線PBTと配線DBTに電圧を印加する自己補正電圧回路361を用いている。本実施例での製造ばらつき中の平均的な値では、VthN=+1.0、VthP=−1.0であって、このとき自己補正電圧回路361は配線PBTには3.6Vが、配線DBTには1.4Vを印加する。受光センサー350P−1〜350P−6ではカソードは配線VSHと接続され5.0Vであるから、バックライト遮光電極611P−1〜611P−6及び透明電極612P−1とカソードの電位差は−1.4Vとなり、これが光電流を得られる最適電位(VMAX)となる。製造ばらつきでトランジスターの特性が変動し、例えばVthN=+1.5、VthP=−0.5であれば配線PBTには4.1Vが、配線DBTには1.9Vが印加される。同様に例えばVthN=+0.5、VthP=−1.5であれば配線PBTには3.1Vが、配線DBTには0.9Vがそれぞれ印加される。いずれの場合もトランジスターのしきい値が変動するとそれにあわせて配線PBTと配線DBTに印加される電位も変動するので、常に光電流がほぼ最大に得られるのである。
Based on the above, in this embodiment, the self-
図17は図16の自己補正電圧回路361の別なる構成である第2の自己補正電圧回路361'を示す回路図である。第8のN型トランジスターN31のゲート電極とドレイン電極と第8のP型トランジスターP31のゲート電極とドレイン電極は全てノードEに接続される。また、ノードEは第9のP型トランジスターP41のゲート電極と、第9のN型トランジスターN41のゲート電極にも接続される。第9のP型トランジスターP41のソース電極は配線PBTに接続され、ドレイン電極は配線VSLに接続される。また、第10のP型トランジスターP42のドレイン電極は配線PBTに接続され、ソース電極は配線VSHに接続され、ゲート電極は調整電源配線Voff1に接続される。る。第9のN型トランジスターN41のソース電極は配線DBTに接続され、ドレイン電極は配線VSHに接続される。第10のN型トランジスターN42のドレイン電極は配線DBTに接続され、ソース電極は配線VSLに接続され、ゲート電極は調整電源配線Voff2に接続される。調整電源配線Voff1及び調整電源配線Voff2は信号入力端子320を通じて外部電源回路784より供給される電源であって、調整電源配線Voff1は3.9V、調整電源配線Voff2は1.1Vに設定される。ここで、第8のN型トランジスターN31のチャネル幅は10μm、第8のP型トランジスターP31のチャネル幅は10μm、第9のN型トランジスターN41のチャネル幅は100μm、第10のN型トランジスターN42のチャネル幅は100μm、第9のP型トランジスターP41のチャネル幅は100μm、第10のP型トランジスターP42のチャネル幅は100μmであり、全てのN型トランジスターのチャネル長は8μmであり、全てのP型トランジスターのチャネル長は6μmであり、全てのN型トランジスターの移動度は80cm2/Vsecであり、全てのP型トランジスターの移動度は60cm2/Vsecである。以上のように構成すると、第2の自己補正電圧回路361'より配線DBTに出力される電圧および配線PBTに出力される電圧と薄膜トランジスターの閾値電圧(Vth)の関係は図14の自己補正電圧回路361の時と全く同様になる。
FIG. 17 is a circuit diagram showing a second self-
図14の自己補正電圧回路361の構成と比較して図17の第2の自己補正電圧回路361'の構成は調整電源配線Voff1及び調整電源配線Voff2の電位を調整することでアクティブマトリクス基板101を変更することなく配線DBTに出力される電圧および配線PBTに出力される電圧を調整可能である点が利点である。一方、素子数、配線数、端子数が増大するため、回路面積の観点からは不利な構成となっているので、いずれを採用するかはそれぞれの長短所をふまえた上で任意に決定すればよい。また、本発明はこれらの回路構成に限定されるものではなく、その他、既知のあらゆる電圧回路を自己補正電圧回路361の代わりに使用して差し支えない。また、配線DBTおよび配線PBTを信号入力端子320を介して外部電源回路784に接続し、適切な電位を外部電源回路784から供給してもよい。この場合、外部電源回路784から出力する電位の設定値をEEPROMなどに製品毎に書き込むことで製品ばらつきに対する制御も可能となる。
Compared with the configuration of the self-
なお、今回の実施例では受光センサー350P−1〜350P−6および遮光センサー350D−1〜350D−6に接続する電源の配線VSHと電源の配線VSLを検出回路360の駆動電源としても用いたが、これらは別の電源配線としてもよい。このように構成すると、配線や端子数が増大する一方で、検出回路360の動作ノイズが受光センサー350P−1〜350P−6および遮光センサー350D−1〜350D−6に影響しにくいという利点がある。
In this embodiment, the power supply wiring VSH and the power supply wiring VSL connected to the
本実施例では、中央演算回路781が端子OUTの信号を監視し、反転した時間t0から離散値V10をまず得る。離散値V10は任意の回数サンプリングされ、この平均値V10_を得る。V10_から参照テーブル785を参照し、V10_に対応する適切なバックライトユニット926の電圧設定値V20を得る。中央演算回路781はこのV20値を外部電源回路784に送ることでバックライトユニット926の輝度が変更される。これにより液晶表示装置910の全白表示時輝度が変化し、ユーザーにとって過剰な輝度を抑えることで視認性を向上させるとともに消費電力の増大を抑えることができるのである。
In this embodiment, the
本実施例では外部光の検出照度とバックライト輝度の関係は図18のように設定した。検出照度300(ルクス)まではバックライトの照度を緩やかに上げ、300ルクス以上では比較的傾きを大きくして照度を上げる。検出照度2000ルクスで輝度はMAXとなって以降は同じ状態となる。このように設定すると、外光が300ルクス以下で周囲がごく暗く、ユーザーの瞳孔が開いている時にはまぶしくない程度にバックライトを抑え、300ルクス〜2000ルクスまでの外光が液晶パネルに映り込む領域では周囲の明るさに合わせて輝度を急速に上げて視認性を低下させないことが出来る。 In the present embodiment, the relationship between the detected illuminance of external light and the backlight luminance is set as shown in FIG. The illuminance of the backlight is gradually increased up to a detected illuminance of 300 (lux), and the illuminance is increased by a relatively large inclination above 300 lux. The luminance becomes MAX at a detection illuminance of 2000 lux, and thereafter the same state is obtained. With this setting, the backlight is suppressed to the extent that it is not dazzling when the external light is 300 lux or less and the surroundings are extremely dark, and the user's pupil is open, and external light from 300 lux to 2000 lux is reflected on the liquid crystal panel. In the area, the brightness can be increased rapidly in accordance with the surrounding brightness so that the visibility cannot be lowered.
一方、本実施例のように透過型ではなく、半透過型液晶を使う場合は図19のようにすればよい。外光照度5000ルクスまでは同様であるが、それ以上では反射部分だけで十分な視認性になるため、バックライトを完全にOFFし、消費電力を節約できるようになっているため、特に屋外で使用すると搭載する電子機器のバッテリー駆動時間が飛躍的に延びる。 On the other hand, when a transflective liquid crystal is used instead of a transmissive liquid crystal as in this embodiment, it may be as shown in FIG. The same is true for external light illuminance up to 5000 lux, but beyond that, the reflective part alone provides sufficient visibility, so the backlight is completely turned off and power consumption can be saved. As a result, the battery drive time of the electronic device to be mounted is greatly increased.
もちろん、この制御カーブは一例であって、用途に応じ、どのようなカーブの設定にしてもよいし、ちらつきを抑えるためにカーブにヒステリシスを持たせるなどしてもよい。また、測定毎に輝度調整するのではなく、複数回数を測定し、平均や中央値をとって輝度を調整するなどしてもよい。 Of course, this control curve is an example, and any curve may be set according to the application, or the curve may be provided with hysteresis in order to suppress flicker. Also, instead of adjusting the brightness for each measurement, the brightness may be adjusted by measuring a plurality of times and taking an average or median value.
受光センサー350P−1〜350P−6および遮光センサー350D−1〜350D−6をフォトトランジスターで構成する場合も基本的に本実施例で述べたように、受光センサー350P−1〜350P−6および遮光センサー350D−1〜350D−6と平面的に重なる電極に印加する電圧は個別に最適化することが好ましい。フォトトランジスターにおける空乏層の広がりもまた、平面的に重なる電極の影響を受けるからである。
Even when the
[第2の実施の形態]
図20は第2の実施例に係るアクティブマトリクス基板101Bのブロック図であって第1の実施例における図2で説明されたアクティブマトリクス基板101にかわるものであり、以下、第1の実施例の図2でのアクティブマトリクス基板101との相違点を中心に説明する。本実施例では配線DBT、配線PBTは存在せず、受光センサー350P−1〜350P−6は受光センサー351P−1〜351P−6に、遮光センサー350D−1〜350D−6は遮光センサー351D−1〜351D−6にそれぞれ置き換えられる。受光センサー351P−1〜351P−6は配線SENSE及び配線VSHに接続され、遮光センサー351D−1〜351D−6は配線VSLと配線SENSEと配線VCHGに接続される。検出回路360は検出回路362に置き換えられる。その他の点においては第1の実施例となんら相違無いので、同じ記号を付与することで説明は省略する。また、本実施例における配線VSHに与えられる電位は5.0Vであり、配線VSLに与えられる電位は0.0Vであり、配線VCHGに与えられる電位は2.0Vであり、配線RSTに与えられる信号は電位振幅0−5Vのパルス波であって、周期510m秒毎にパルス長100μ秒の間High電位(5V)に保持され、残りの509.9m秒間はLow電位(0V)に保持される。これらも第1の実施例と相違無い。
[Second Embodiment]
FIG. 20 is a block diagram of the
図21は検出回路362の回路図であり、第1の実施例の図14に示した検出回路360との相違点を説明する。本実施例では配線DBT、配線PBTは存在せず、また自己補正電圧回路361も存在しない。変わりに配線VCHGを遮光センサー351D−1〜351D−6へそのまま出力している。また、シールド電極369は存在しない。これにより、第1の実施例に比べ、回路の付加容量が小さくなり、より高速かつ精度よく動作可能になっているが、一方で電磁ノイズには弱くなっており、シールド電極369の有無は検出回路の配置位置等による電磁ノイズの大小で決めればよい。第1のコンデンサーC1、第2のコンデンサーC2、第3のコンデンサーC3の接続および容量、初期充電トランジスターNC、初期充電トランジスターNC、第1〜第5のN型トランジスターN1〜N5、第1〜第5のP型トランジスターP1〜P5の構成、サイズ、移動度、閾値電圧(Vth)の設定は全て第1の実施例と同様であるので説明は省略する。
FIG. 21 is a circuit diagram of the
図22は受光センサー351P−1(第1の光センサー)と遮光センサー351D−1(第1の光センサー)付近の拡大平面図である。第1の実施例の図8と比較しながら説明する。受光センサー351P−1は受光開口部990−1と平面的に重なっていて外光が照射されるようになっており、受光部351P−1I、アノード領域351P−1P、カソード領域351P−1Nによって構成され、遮光センサー351D−1は受光開口部990−1とは平面的に重なっておらず、受光部351D−1I、アノード領域351D−1P、カソード領域351D−1Nによって構成される。受光部351P−1I、アノード領域351P−1P、カソード領域351P−1N、受光部351D−1I、アノード領域351D−1P、カソード領域351D−1Nはそれぞれ第1の実施例における受光部350P−1I、アノード領域350P−1P、カソード領域350P−1N、受光部350D−1I、アノード領域350D−1P、カソード領域350D−1Nと構成・サイズ・接続先等は何ら変わりはないので説明は省略する。
FIG. 22 is an enlarged plan view of the vicinity of the
本実施例では受光センサー351P−1と重なるバックライト遮光電極614P−1は中間電極616P−1を通じて配線VSHに接続され、遮光センサー351D−1と重なるバックライト遮光電極614D−1は中間電極616D−1を通じて配線VCHGに接続される。また、受光センサー351P−1に重なる透明電極615は遮光センサー351D−1にも重なり、互いに分離されておらず、従って第1の実施例における透明電極間隙612Gは存在しない。透明電極614は受光センサー351P−1及び遮光センサー351D−1の表示領域310に近い側に配置される共通電位配線335が配置され、共通電位を与えられる。本実施例では共通電位配線335にはDC電位が印加され、その電位は4.0Vである。
In this embodiment, the backlight
本実施例では受光センサー351P−1〜351P−6のバックライト遮光電極614P−1〜614P−6にはカソードと同一の電位VVSH(=5V)が接続される。一方、遮光センサー350D−1〜350D−6のバックライト遮光電極614D−1〜614D−6には電位VVCHG(=2.0V)が接続され、RST信号がHigh(5V)からLow(0V)になった直後はカソードと同一の電位であり、配線OUTに出力される電位がLow(0V)からHigh(5V)になった瞬間にはカソードの電位は2.5Vに上がっているので、これより0.5V低い電位となる。
In this embodiment, the same potential VVSH (= 5 V) as that of the cathode is connected to the backlight
図23は受光センサー351P−1〜351P−6及び遮光センサー351D−1〜351D−6を構成するダイオードの特性について、遮光電極−カソード電極間の電位差を横軸にとり、PINダイオードの23℃、バイアスVd=−2.5V、外光1000ルクス条件におけるアノード・カソード間電流を縦軸にとった時のグラフであって、第1の実施例の図15にかわるグラフである。実線(A)はピーク電流を示す横軸の電圧値が複数サンプルを測定したうち、中央値を示したサンプルの結果であり、点線(B)は同じくピーク電流を示す横軸の電圧値が複数回サンプルしたうち、最大値を示したサンプルの結果であり、破線(C)は同じくピーク電流を示す横軸の電圧値が複数回サンプルしたうち、最小値を示したサンプルの結果である。第1の実施例と比較し、本実施例では実線(A)、点線(B)、破線(C)間の差異が少なく、遮光電極−カソード電極間の電位差を0〜0.5Vに固定しても差し支えない。このような構成により、第1の実施例に比べ素子数・配線数が低減できるというメリットがある。また、本実施例の構成ではバックライト遮光電極614P−1及びバックライト遮光電極614D−1の電位が外部電源回路の電源と接続されるため、第1の実施例のように自己補正電圧回路361に接続するより出力インピーダンスが低くなり、電磁ノイズに対するシールド性能が向上するというメリットもある。第1の実施例のように自己補正電圧回路を設けるか本実施例にように自己補正電圧回路を設けずに固定電位を遮光層に印加するかは製造工程のばらつきを測定して判断すればよい。
FIG. 23 shows the characteristics of the diodes constituting the
また、本実施例では透明電極615は遮光センサー351D−1〜351D−6、受光センサー351P−1〜351P−6両方に重なり、同じ電位(共通電位)を印加される。本実施例ではバックライト遮光電極614P−1と受光層としての受光部351P−1Iの間の単位面積あたり容量およびバックライト遮光電極614D−1と受光層としての受光部351D−1Iの間の単位面積あたり容量は222μF/μm2であり、透明電極615と受光層としての受光部351P−1Iの間の単位面積あたり容量および透明電極615と受光層としての受光部351D−1Iの間の単位面積あたり容量は18μF/μm2である。従って、受光層への電位の影響はバックライト遮光電極614P−1、バックライト遮光電極614D−1の方が透明電極615に比べ、12倍以上大きい。例えば、バックライト遮光電極614P−1、バックライト遮光電極614D−1の電位が1Vずれた時の影響は透明電極615の電位が12Vずれた時の影響に等しい。
In this embodiment, the
本実施例では透明電極615の電位と受光センサー351P−1のカソード領域351P−1N間の電位差は−1.0Vであり、透明電極615の電位と遮光センサー351D−1のカソード領域351D−1N間の電位差は+2.0〜2.5Vであって、最大3.5Vの差異があるが、これはバックライト遮光電極の電位に換算するとわずか0.3V程度の差異にしかならず、無視できる。このように、受光層と平面的に重なる電極が複数ある場合、受光層との単位面積あたりの容量が大きい側の電極の電位を最適化すれば、受光層との単位面積あたりの容量が小さい側の電位は必ずしも最適化しなくてもよい。本実施例では透明電極614を1枚の大きな電極として遮光センサー351D−1〜351D−6、受光センサー351P−1〜351P−6と重ねており、出力インピーダンスが低い共通電位電源に接続することで、遮光センサー351D−1〜351D−6、受光センサー351P−1〜351P−6に対する電磁ノイズのシールド性能を向上させている。
In this embodiment, the potential difference between the potential of the
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of claims for patent, and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
例えば、本実施例では透明電極614を共通電位配線335と接続したが、出力インピーダンスの比較的低い配線であれば他の配線でもよく、例えば液晶表示装置910のGNDと接続されている配線VSLと接続しても良い。
For example, although the
アクティブマトリクス基板101Bを用いた液晶表示装置の実施例については第1の実施例の図1に示す液晶表示装置910のアクティブマトリクス基板101をアクティブマトリクス基板101Bに置き換えるだけであるので説明を省略する。また、液晶表示装置910を用いた電子機器についても第1の実施例の図4の説明の通りであるので詳細は省略する。
Description of the embodiment of the liquid crystal display device using the
なお、本実施例では中間電極616D−1〜616D−6をカソード電極としてのカソード領域351D−1N〜351D−6Nに、中間電極616P−1〜616P−6をカソード電極としてのカソード領域351P−1N〜351P−6Nに、それぞれ接続して配線VCHGを廃してもよい。このような構成をとったときの受光センサー351P−1と遮光センサー351D−1の別なる平面図が図24である。このような構成をとると、バックライト遮光電極614P−1〜614P−6とカソード領域351P−1N〜351P−6N間の電位差およびバックライト遮光電極614D−1〜614D−6とカソード領域351D−1N〜351D−6N間の電位差は常に0Vとなるので、受光センサー351P−1〜351P−6と遮光センサー351D−1〜351D−6に流れる熱電流量Ileakは常に一定となるというメリットがある一方、バックライト遮光電極614D−1は配線SENSEに接続され、配線SENSEは配線RSTの電位がLow(0V)である期間は電位に接続されない、フローティング状態であるので、電磁ノイズの影響を受けやすいという問題点がある。どちらを選択するかは電磁ノイズの影響等を評価して決めればよい。
In this embodiment, the
[産業上の利用可能性]
本発明は実施例の形態に限定されるものではなく、TNモードではなく垂直配向モード(VAモード)、横電界を利用したIPSモード、フリンジ電界を利用したFFSモードなどの液晶表示装置に利用しても構わない。また、全透過型のみならず全反射型、反射透過兼用型であっても構わない。また、液晶表示装置ではなく、有機ELディスプレイ、フィールドエミッション型ディスプレイに用いても良いし、液晶表示装置以外の半導体装置に用いても良い。
[Industrial applicability]
The present invention is not limited to the embodiments, and is used for liquid crystal display devices such as a vertical alignment mode (VA mode) instead of the TN mode, an IPS mode using a lateral electric field, and an FFS mode using a fringe electric field. It doesn't matter. Moreover, not only a total transmission type but also a total reflection type and a reflection / transmission combined type may be used. Further, instead of the liquid crystal display device, it may be used for an organic EL display, a field emission type display, or a semiconductor device other than the liquid crystal display device.
また、本実施例で示したような外光にあわせた表示輝度の制御だけでなく、表示装置の輝度や色度を測定してこれをフィードバックし、ムラや経年変化のない表示装置に用いても構わない。 In addition to controlling the display brightness according to the external light as shown in this embodiment, the brightness and chromaticity of the display device are measured and fed back, and used for a display device free from unevenness and aging. It doesn't matter.
101,101B…アクティブマトリクス基板(本発明の「第1の基板」、「半導体装置」の一例)、102…張り出し部、201−1〜201−480…走査線、202−1〜202−1920…データ線、301…走査線駆動回路、302…データ線駆動回路、320…信号入力端子、330−1〜330−2…対向導通部、335…共通電位配線、350P−1〜350P−6,351P−1〜351P−6…受光センサー(本発明の「第1の光センサー」の一例)、350D−1〜350D−6,351D−1〜351D−6…遮光センサー(本発明の「第2の光センサー」の一例)、360,362…検出回路(本発明の「光検出部」の一例)、361,361'…自己補正電圧回路(本発明の「電位印加部」の一例)、611P,611P−1〜611P−6,611D,611D−1〜611D−6…バックライト遮光電極(611Pは本発明の「第1の電極」、611Dは本発明の「第2の電極」の一例)、612P,612P−1〜612P−6,612D,612D−1〜612D−6…透明電極(612Pは本発明の「第1の電極」、612Dは本発明の「第2の電極」の一例)、781…中央演算回路、784…外部電源回路、910…液晶表示装置、911…液晶パネル(本発明の「パネル」の一例)、912…対向基板(本発明の「第2の基板」の一例)、922…ネマティック相液晶材料、923…シール材、926…バックライトユニット、927…導光板、940…ブラックマトリクス、990−1〜990−6…受光開口部、VPBT…配線PBTの電位(本発明の「第1の電極の電位」の一例)、VDBT…配線DBTの電位(本発明の「第2の電極の電位」の一例)、LA…外光、LB…バックライト光。
101, 101B... Active matrix substrate (an example of the “first substrate” or “semiconductor device” of the present invention), 102 ... an overhang, 201-1 to 201-480 ... scanning lines, 202-1 to 202-1920.
Claims (16)
前記光検出部は、前記第1若しくは第2の基板に設けられ、
外光が照射される第1の光センサーと、
外光の照射が遮断される第2の光センサーと、
前記第1の光センサーと絶縁層を介して平面的に重なるように構成される第1の電極と、
前記第2の光センサーと絶縁層を介して平面的に重なるように構成される第2の電極と、
前記第1の電極の電位と前記第2の電極の電位を制御する電位印加部を備える
ことを特徴とした電気光学装置。 A panel in which an electro-optic material is sandwiched between first and second substrates, an illumination device that irradiates light to the surface of the first or second substrate of the panel, and illuminance of ambient light is detected A light detection unit, and an illumination control unit that controls the illumination device according to a detection result by the light detection unit,
The light detection unit is provided on the first or second substrate,
A first light sensor irradiated with external light;
A second optical sensor that blocks external light irradiation;
A first electrode configured to planarly overlap the first photosensor via an insulating layer;
A second electrode configured to planarly overlap the second photosensor via an insulating layer;
An electro-optical device comprising: a potential applying unit that controls the potential of the first electrode and the potential of the second electrode.
ことを特徴とした請求項1に記載の電気光学装置。 The electric potential application unit controls the electric potential of the first and / or second electrode so that the photoelectric flow rate of the first and / or second photosensor is substantially maximum. The electro-optical device described.
前記電位印加部は、前記トランジスターの閾値電圧により前記第1およびまたは第2の電極に印加する電位を制御する
ことを特徴とした請求項2に記載の電気光学装置。 The first or second substrate includes a transistor formed on the substrate,
The electro-optical device according to claim 2, wherein the potential application unit controls a potential applied to the first and / or second electrode by a threshold voltage of the transistor.
外光が照射される第1の光センサーと、
外光の照射が遮断される第2の光センサーと、
前記第1の光センサーと平面的に重なるように構成される第1の電極と、
前記第2の光センサーと平面的に重なるように構成される第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極に前記第1の光センサーおよびまたは第2の光センサーの光電流量が略最大値となる電位を印加する電位印加部を備える
ことを特徴とした半導体装置。 A semiconductor device formed on a substrate,
A first light sensor irradiated with external light;
A second optical sensor that blocks external light irradiation;
A first electrode configured to overlap the first photosensor in a plane;
A second electrode configured to overlap the second photosensor in plan view;
A semiconductor device comprising: a potential applying unit that applies a potential at which a photoelectric flow rate of the first photosensor and / or the second photosensor is substantially maximum to the first electrode and the second electrode. .
前記第2の光センサーはフォトダイオードであり、
前記第1の光センサーのカソード電極と第1の電極の電位差をV1とし、
前記第1の光センサーのカソード電極と第1の光センサーのアノード電極の電位差VD1とし、
前記第2の光センサーのカソード電極と第2の電極の電位差をV2とし、
前記第2の光センサーのカソード電極と第2の光センサーのアノード電極の電位差VD2とすると、
|V1−V2|<|VD1|かつ|V1−V2|<|VD2|であり、およびまたは|V1−V2|<1Vである
ことを特徴とした請求項4に記載の半導体装置。 The first photosensor is a photodiode;
The second photosensor is a photodiode;
The potential difference between the cathode electrode and the first electrode of the first photosensor is V1,
A potential difference VD1 between the cathode electrode of the first photosensor and the anode electrode of the first photosensor;
The potential difference between the cathode electrode and the second electrode of the second photosensor is V2,
If the potential difference VD2 between the cathode electrode of the second photosensor and the anode electrode of the second photosensor,
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein | V1-V2 | <| VD1 | and | V1-V2 | <| VD2 | and / or | V1-V2 | <1V.
請求項5に記載の半導体装置。 The potential difference V1 is V1 = 0V and / or the potential difference V2 is V2 = 0V and / or the potential differences V1 and VD1 are V1 = VD1 and / or the potential differences V2 and VD2 are V2 = VD2 The semiconductor device according to claim 5, wherein:
前記第2の電極は光を遮光するための第2の遮光電極である
ことを特徴とした請求項4から6のいずれか一項に記載の半導体装置。 The first electrode is a first light shielding electrode for shielding light,
The semiconductor device according to claim 4, wherein the second electrode is a second light shielding electrode for shielding light.
前記第2の電極は光を遮光しない第2の透明電極である
ことを特徴とした請求項4から請求項6のいずれか一項に記載の半導体装置。 The first electrode is a first transparent electrode that does not block light;
The semiconductor device according to any one of claims 4 to 6, wherein the second electrode is a second transparent electrode that does not shield light.
ことを特徴とした請求項4から請求項6のいずれか一項に記載の半導体装置。 The first electrode includes a first light-shielding electrode that shields light and a first transparent electrode that does not shield light, and the second electrode includes a second light-shielding electrode that shields light and a second that does not shield light. The semiconductor device according to claim 4, wherein the semiconductor device is a transparent electrode.
前記遮光電極間隙領域と重なる領域に非透明性の間隙遮光体が形成されてなる
ことを特徴とした請求項7または請求項9に記載の半導体装置。 A light-shielding electrode gap region in which no light-shielding electrode is formed is formed between the first light-shielding electrode and the second light-shielding electrode,
The semiconductor device according to claim 7, wherein a non-transparent gap light shielding body is formed in a region overlapping with the light shielding electrode gap region.
前記第1の透明電極と前記第2の透明電極は間に透明電極が形成されていない透明電極間隙領域が形成され、
前記遮光電極間隙領域と、前記透明電極間隙領域とはは前記基板の鉛直方向上で互いに重ならないように形成されている
ことを特徴とした請求項9または請求項10に記載の半導体装置。 A light-shielding electrode gap region in which no light-shielding electrode is formed is formed between the first light-shielding electrode and the second light-shielding electrode,
A transparent electrode gap region in which no transparent electrode is formed is formed between the first transparent electrode and the second transparent electrode,
11. The semiconductor device according to claim 9, wherein the light shielding electrode gap region and the transparent electrode gap region are formed so as not to overlap each other in a vertical direction of the substrate.
前記第2の遮光電極と前記第2の透明電極は同一電位である
ことを特徴とした請求項9から請求項11のいずれか一項に記載の半導体装置。 The first light-shielding electrode and the first transparent electrode are at the same potential,
The semiconductor device according to any one of claims 9 to 11, wherein the second light-shielding electrode and the second transparent electrode have the same potential.
前記自己補正回路は前記トランジスターの閾値電圧に対応して変化する電圧を出力するように構成され、
前記前記出力は前記第1の電極およびまたは前記第2の電極に接続されている
ことを特徴とした請求項4から請求項12のいずれか一項に記載の半導体装置。 The potential application unit includes a self-correction voltage circuit configured by a transistor,
The self-correction circuit is configured to output a voltage that changes in accordance with a threshold voltage of the transistor,
The semiconductor device according to any one of claims 4 to 12, wherein the output is connected to the first electrode and / or the second electrode.
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