CN104488093B - 传感器、显示装置、便携电话和数码摄相机 - Google Patents

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Abstract

为了提供能够同时实现作为照度传感器和接近传感器的功能的一体型传感器，传感器(1)包括受光元件部(E1)、红外除去滤光片(IRcutF)和对受光元件部(E1)的光谱特性进行切换的切换部(SWS)，红外除去滤光片(IRcutF)形成有开口部，与可见光接收用PN(PDvis)相比，红外光接收用PN结(PDir)形成在衬底(SUB)的较深的位置。

Description

传感器、显示装置、便携电话和数码摄相机
技术领域
本发明涉及照度传感器和接近传感器(非接触式传感器)以及具备各传感器的显示装置。
背景技术
便携电话和数码摄相机等具备显示装置，在该显示装置中例如使用液晶面板。这样的显示装置发光而进行信息显示，期望利用照度传感器测定该发光的照度并基于测定结果控制发光量。例如，在使用液晶面板作为显示装置的情况下，期望将液晶面板具备的背光源的发光量控制为最佳，提高显示画质的期望和抑制消耗电力。
此外，在便携电话和智能电话等便携式终端中，在通话中等不需要对显示装置进行视认的情况下，从抑制消耗电力的观点出发优选将该显示装置关闭(OFF)。为了判断这样的情况，期望要利用接近传感器来检测便携式终端的使用者的脸已接近该终端。
进一步，期望要将便携式终端小型化，最近提案有使照度传感器和接近传感器的功能同时存在的小型且一体型的照度、接近传感器。
此处，在照度传感器中，要求接近视见度的光谱特性。接近视见度的光谱特性是指主要在可见光区域具有灵敏度的光谱特性。即，优选从照度传感器接收的光中能够除去红外成分。另一方面，在接近传感器中，利用红外光来检测是否接近，因此，优选在接近传感器接收的光中有选择地包含红外成分。
这样，为了实现一体型的照度、接近传感器，需要使除去红外成分和利用红外成分这样的相反功能同时存在。
在专利文献1中，为了在照度传感器中实现接近视见度的光谱特性，公开有如下结构的半导体光传感器，其包括：将来自第一光电二极管的光电流放大的第一放大电路；将来自第二光电二极管的光电流放大的第二放大电路，其具有与第一放大电路大致相同的放大特性；和红外滤光片，其设置在第二光电二极管上，使入射光中的可见光成分相对于红外光成分相对地衰减，利用减法电路输出第一放大电路的输出与第二放大电路的输出之差。
为了从入射光除去红外成分而实现照度传感器，一般如专利文献1中公开的结构那样，取得来自具有多个不同的光谱特性的光电二极管的输出之差。
图16是表示专利文献1中公开的现有技术中的传感器100的概略结构的示意图。如图16所示，传感器100包括受光元件部E101、受光元件部E102和从射向受光元件部E102的入射光中使可见光成分相对于红外光成分相对地衰减的红外滤光片IRthrF。此处，各受光元件部包括光谱特性不同的光电二极管。此外，受光元件部E102，通过设置红外滤光片IRthrF，从入射光中使可见光成分相对于红外光成分相对地衰减，输出与入射光的红外成分相应的电流。接着，通过从受光元件部E101输出的电流减去受光元件部E102输出的电流，除去红外光的影响，获得视见度中存在的光谱特性。
此外，在专利文献2中公开有一种如下结构的受光元件，其包括：具有第一导电型的第一半导体层；被埋设在该第一半导体层的表层部，具有与第一导电型不同的第二导电型的第二半导体层；被埋设在该第二半导体层的表层部，具有第一导电型的第三半导体层；和配线，其连接第二半导体层与第三半导体层。即，在专利文献2中，公开有利用接合深度不同的受光元件的方式。
图17是表示专利文献2中公开的现有技术中的受光元件部200的概略结构的示意图。如图17所示，受光元件部200包括第一光电二极管PD1和与第一光电二极管PD1相比配置在浅的位置的第二光电二极管PD2。进一步，第二光电二极管PD2通过配线201短路。由此，不输出与射入第二光电二极管的光相应的电流。即，在受光元件部200，在短波区域，成为接近视见度的光谱特性，从配线202输出与之相应的电流I。
此外，在专利文献3，公开有如下结构的接近照度传感器，其包括：发光元件；照度传感器受光元件；距离检测用受光元件；模塑照度传感器受光元件的第一可见光树脂；和红外线除去滤光片，以覆盖第一可见光树脂中的、与上述衬底所接触的面相对的整个面的方式安装。
图18是表示专利文献3中公开的现有技术中的传感器300的概略结构的示意图。如图18所示，传感器300中，照度传感器受光元件E301或接近传感器受光元件E302被埋入树脂密封部301。此处，也可以在树脂密封部301的表面模塑透镜形状302。
照度传感器受光元件E301通过在树脂密封部的上表面设置红外除去滤光片IRcutF，选择性地接收可见光，成为接近视见度的光谱特性。此外，接近传感器受光元件E302接收从接近检测物体反射、且透射树脂密封部301的红外光。
在以下的说明中，基于图19和图20，对一般的接近传感器进行说明。
图19是表示现有技术中的一般的接近传感器的概略结构的示意图。图19所示的接近传感器包括发光二极管LED、光电二极管PD和控制电路。控制电路向发光二极管LED供给脉冲电流，驱动发光二极管LED。由此，发光二极管LED照射脉冲光。在接近传感器的附近存在接近检测物体的情况下，来自发光二极管LED的脉冲光如实线箭头那样被接近检测物体反射，通过光电二极管PD接收。另一方面，在不存在检测物体的情况下，来自发光二极管LED的脉冲光如虚线箭头那样不被检测物体反射，因此，来自发光二极管LED的脉冲光几乎不到达光电二极管PD。
光电二极管PD将所接收的光转换为电流，向控制电路输出。控制电路基于来自光电二极管PD的电流的大小，判断在接近传感器附近是否存在接近检测物体。
图20是表示利用现有技术中的接近传感器检测接近检测物体的接近/非接近的情况下的波形图，(a)表示检测检测物体的接近的情况，(b)表示检测物体的非接近的情况。当令驱动发光二极管LED的期间的数字信号Dout为Data1，不驱动发光二极管LED的期间的数字信号Dout为Data2时，它们的数据之差(Data1-Data2)成为接近数据。
如图20(a)所示，当在存在接近检测物体时驱动发光二极管LED时，来自接近检测物体的反射光变强，因此在光电二极管PD流动的电流变大。由此，接近数据(Data1-Data2)超过控制电路的阈值Data_th，因此判断为接近。
另一方面，如图20(b)所示，在没有接近检测物体的情况下，即使驱动发光二极管LED，射向光电二极管PD的入射光也弱，因此在光电二极管PD流动的电流小。因此，接近数据(Data1-Data2)不超过控制电路的阈值Data_th，因此判断为非接近。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报“特开2006-332226号公报(2006年12月7日公开)”
专利文献2：日本公开专利公报“特开2007-305868号公报(2007年11月22日公开)”
专利文献3：日本公开专利公报“特开2011-60788号公报(2011年3月24日公开)”
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在上述那样的现有技术中，存在以下那样的问题。
首先，在专利文献1中记载的结构中，因为利用使红外光透射的红外透射滤光片，所以存在照度传感器也接收不需要的红外区域的光的问题。
此外，在专利文献2中记载的结构中，因为不能对受光元件的光谱特性进行切换，所以存在不能对照度传感器中需要的光谱特性和接近传感器中需要的光谱特性进行切换的问题。
此外，在专利文献3中记载的结构中，因为受光元件被分为照度传感器受光元件和接近传感器受光元件地配置，所以存在不能一体化的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的发明，其目的在于，提供同时实现能够通过除去红外线的影响获得接近视见度的光谱特性的照度传感器和能够通过检测红外线检测物体的接近的接近传感器的照度、接近一体型传感器。
用于解决问题的方式
为了解决上述问题，本发明的一个方式的传感器包括：第一受光元件部，其形成于衬底，包括具有可见光的光谱特性的第一可见光接收用PN结、和具有红外光的光谱特性的第一红外光接收用PN结；红外除去滤光片，其以覆盖上述第一受光元件的方式设置，从光中除去红外成分；和对上述第一受光元件部的光谱特性进行切换的第一切换部，上述红外除去滤光片形成有开口部，与上述可见光接收用PN结相比，上述第一红外光接收用PN结形成在上述衬底的较深的位置。
发明的效果
根据本发明的一个方式，起到以下效果：提供同时实现能够通过除去红外线的影响而获得接近视见度的光谱特性的照度传感器和能够通过使红外线透射而检测物体的接近的接近传感器的照度、接近一体型传感器的效果。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的传感器的概略结构的图。
图2是表示图1所示的传感器的光谱特性的图表。
图3是表示本发明的另一实施方式的传感器的概略结构的图。
图4是表示图3所示的传感器2的光谱特性的图表。
图5是表示本发明的另一实施方式的传感器的概略结构的图。
图6是将一般的RGB彩色滤光片的透射率按各种颜色分开地进行表示的图。
图7是表示图5所示的传感器的光谱特性的图表。
图8是表示图3所示的传感器的平面的概略结构的平面图。
图9是表示图5所示的传感器的平面的概略结构的平面图。
图10是表示图5所示的四个组合的情况下的平面的概略结构的平面图。
图11是表示本发明的另一实施方式的包括金属多层膜的红外除去滤光片的截面结构的截面图。
图12是表示本发明的另一实施方式的传感器的概略结构的图。
图13是表示本发明的另一实施方式的模数转换电路的结构的图。
图14是表示图13所示的模数转换电路的动作的波形图。
图15是表示本发明的另一实施方式中的显示装置5的概略结构的框图。
图16是表示现有技术中的传感器的概略结构的示意图。
图17是表示现有技术中的受光元件部的概略结构的示意图。
图18是表示现有技术中的传感器的概略结构的示意图。
图19是现有技术中的一般的接近传感器的概略结构的示意图。
图20是表示利用现有技术中的接近传感器对检测物体的接近/非接近进行检测的情况的波形图，(a)表示检测物体的接近的情况，(b)表示检测物体的非接近的情况。
图21是表示现有技术中的图16所示的传感器的光谱特性的图表。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行详细说明。
(实施方式1)
基于图1和图2对本发明的一个实施方式进行说明如下。此外，在以下的说明中，作为现有技术参照图16和图21。
<传感器1的结构和动作>
图1是表示本发明的一个实施方式的传感器1的概略结构的图。如图1所示，传感器1包括红外除去滤光片IRcutF、受光元件部(第一受光元件部)E1和切换部SWS。
此处，传感器1能够分为检测接收的光的可见成分的可见光检测部S1和检测该光的红外成分的红外光检测部S2。
在可见光检测部S1，从光向传感器1入射的方向上依次配置有红外除去滤光片IRcutF和受光元件部E1。
另外，切换部SWS是与受光元件部E1连接的电路，对向传感器1入射的光没有影响。为了进行说明，切换部SWS配置在比红外除去滤光片IRcutF更靠光的入射侧的位置，但是实际上并不必须为这样的结构，可以任意地配置切换部SWS与受光元件部E1之间的连接配线，配置在任何位置均可。
此外，在红外光检测部S2，在红外除去滤光片IRcutF设置有开口部。
在以下的说明中，对传感器1具备的各构成要素进行详细说明。
(红外除去滤光片IRcutF)
红外除去滤光片IRcutF是从光中除去红外成分的滤光片。此处，红外除去滤光片IRcutF相对于受光元件部E1设置在光的入射侧，从向受光元件部E1入射的光中除去红外成分。由此，受光元件部E1中具备的光电二极管(可见光接收用PN结)PDvis能够接收被除去红外成分之后的光。
此外，在红外除去滤光片IRcutF设置有开口部。由此，受光元件部E1具备的光电二极管PDir(红外光接收用PN结)能够通过在红外光检测部S2以箭头表示的路径接收未除去红外成分的光。
这样，通过在红外除去滤光片IRcutF设置开口部，能够使受光元件部E1的各部位有选择地接收不含红外成分的光和含有红外成分的光。
(受光元件部E1)
受光元件部E1包括光电二极管PDvis和光电二极管PDir。更具体而言，受光元件部E1具有P衬底(Psub)-N阱(Nwell)-P扩散(Pdif)的结构，光电二极管PDvis由P扩散(Pdif)与N阱(Nwell)的PN结形成，光电二极管PDir由P衬底(Psub)与N阱(Nwell)的PN结形成。
光电二极管PDvis主要接收从红外除去滤光片透射之后的光，通过光电转换输出与该接收的光相应的量的电流。即，光电二极管PDvis能够从向受光元件部E1入射的光中有选择地接收可见光成分，从光电二极管PDvis输出的电流成为与向受光元件部E1入射的光的可见成分相应的大小。
此外，光电二极管PDir主要接收从设置在红外除去滤光片的开口部通过的光，通过光电转换输出与该接收到的光相应的量的电流。此处，光电二极管PDir通过配置在光电二极管PDvis的与红外除去滤光片IRcutF相反的一侧，因此，与光电二极管PDvis相比，相对于向受光元件部E1入射的光的方向配置在深部。由此，向光电二极管PDir入射的光中，能够到达物体(受光元件部)的更深部的红外光的成分变得比可见光多。由此，光电二极管PDir能够从向受光元件部E1入射的光中有选择地接收红外光。即，从光电二极管PDir输出的电流成为与向受光元件部E1入射的光的红外成分相应的大小。
由此，受光元件部E1能够基于从光电二极管PDvis输出的电流信号获得的可见光的照度、获得接近除去红外线的影响之后的视见度的光谱特性。此外，受光元件部能够基于从红外光接收用PN结输出的电流信号获得的红外光的照度检测红外线，能够检测物体的接近。
即，通过具备上述结构的受光元件部，能够具有作为照度传感器的功能和作为接近传感器的功能。
(切换部SWS)
切换部SWS包括开关SW11(第一开关)和开关SW12(第二开关)。
此处，光电二极管PDvis的阴极与光电二极管PDir的阴极由连接节点(输出节点)N1连接。由此，从光电二极管PDvis输出的受光电流和从光电二极管PDir输出的受光电流在连接节点N1相加而得到的电流l1，成为受光元件部E1的输出。即，连接节点N1成为受光元件部E1的输出节点。切换部SWS通过对开关SW11和开关SW12的导通/断开(ON/OFF)进行切换，能够控制从各光电二极管输出的受光电流。即，最终能够对作为受光元件部E1的输出而从连接节点N1输出的电流进行控制。换言之，受光元件部E1的光谱特性能够利用切换部SWS进行切换。
以下对利用切换部SWS进行的受光元件部E1的光谱特性的切换进行详细说明。
(利用切换部SWS进行的受光元件部E1的光谱特性的切换)
首先，开关SW11的一个端子经由连接节点N1与光电二极管PDvis的阴极连接，另一个端子经由连接节点N2与光电二极管PDvis的阳极连接。由此，当关闭开关SW11时，光电二极管PDvis的阴极和阳极的电位成为同一电位，因此从光电二极管PDvis不输出受光电流，从受光元件部E1输出仅从光电二极管PDir输出的受光电流。即，能够将受光元件部E1的光谱特性切换为红外的光谱特性。
接着，开关SW12的一个端子经由连接节点N2与光电二极管PDvis的阳极连接，另一个端子接地。由此，当关闭开关SW12时，光电二极管PDvis能够与所接收到的光相应地通过光电转换产生电位差，并输出与该电位差相应的受光电流。此时，如果断开开关SW11，则从光电二极管PDvis输出的受光电流和从光电二极管PDir输出的受光电流在连接节点N1相加而得到的电流，成为受光元件部E1的输出。即，能够将受光元件部E1的光谱特性切换为可见～红外(可见至红外)的光谱特性。
即，能够利用切换部SWS将受光元件部E1的光谱特性切换为红外的光谱特性或可见～红外的光谱特性中的任一光谱特性。
以下使用图表对通过利用切换部SWS进行的切换、光谱特性怎样变化进行说明。
(光谱特性的变化)
图2是表示图1所示的传感器1的光谱特性的图表。
首先，以下对能够使传感器1的光谱特性变化、实现接近适合于照度传感器的视见度的光谱特性进行说明。
(接近适合于照度传感器的视见度的光谱特性的实现)
图2的点划线表示视见度的光谱特性。在要求作为照度传感器的功能的情况下，优选传感器的光谱特性接近视见度的光谱特性。
接着，图2的实线表示在切换部SWS令开关SW11断开、开关SW12导通的情况下的受光元件部E1的光谱特性。在这种情况下，假如不应用红外除去滤光片IRcutF，则受光元件部E1变得具有在图2以大虚线表示的可见～红外的光谱特性，但实际上因为利用红外除去滤光片IRcutF从接收的光中除去红外成分，所以具有可见的光谱特性。
即，在传感器1，能够利用红外除去滤光片IRcutF和切换部SWS使受光元件部E1的光谱特性变化为接近适合于照度传感器的视见度的可见的光谱特性。
这样得到的光谱特性例如与利用专利文献1中公开的现有技术中的传感器100实现的光谱特性相比具有接近视见度的光谱特性。
以下，使用表示具有专利文献1(图16)记载的结构的传感器100的光谱特性的图表，对传感器1的光谱特性与现有技术中的传感器相比较具有更接近视见度的光谱特性进行说明。
(与现有技术的比较)
图21是表示现有技术中的图16所示的传感器100的光谱特性的图表。如上所述，传感器100具有图16所示的结构。
首先，图21的虚线表示受光元件部E101的光谱特性。由此，受光元件部E101具有可见～红外的光谱特性。
接着，图21的虚线表示应用红外透射滤光片IRthrF的受光元件部E102的光谱特性。由此，受光元件部E102在应用红外透射滤光片IRthrF的情况下具有红外的光谱特性。
接着，图2的实线表示从受光元件部E101的光谱特性减去应用红外透射滤光片IRthrF的受光元件部E102的光谱特性而得到的光谱特性。如上所述，传感器100为了获得接近视见度的光谱特性而尝试通过使从受光元件部E101输出的电流减去从受光元件部E102输出的电流来去除红外光的影响。
但是，在传感器100，该减法处理成为误差的主要原因，并不一定能够获得接近视见度的光谱特性。另一方面，在传感器1，不需要在传感器100中利用的减法处理，利用红外除去滤光片IRcutF和切换部SWS使光谱特性变化就能够获得接近视见度的光谱特性。由此，传感器1与现有技术中的传感器相比较能够实现更接近视见度的光谱特性。
进一步，以下对能够使传感器1的光谱特性变化而实现适合于接近传感器的红外的光谱特性进行说明。
(适合于实施方式的红外的光谱特性的实现)
图2的虚线是在切换部SWS令开关SW11导通、开关SW12断开的情况下的受光元件部E1的光谱特性。在这种情况下，假如不使用红外除去滤光片IRcutF，光不从设置在红外除去滤光片IRcutF的开口部通过，则受光元件部E1具有图2中以小虚线表示的红外的光谱特性。因为实际上光从开口部通过、红外光被吸收直至被光电二极管PDir接收，因此虽然预见到灵敏度的降低，但是大致具有红外的光谱特性。
这是因为，波长长的红外光相对于向受光元件部E1入射的光的方向到达更深部，因此能够通过从开口部分取得红外光来提高红外的光谱特性、降低可见的光谱特性。
即，在传感器1，能够利用设置有开口部的红外除去滤光片IRcutF和切换部SWS，使受光元件部E1的光谱特性变化为适合于接近传感器的红外的光谱特性。
进一步，在提供作为接近传感器的功能的情况下，能够通过如上述那样使可见的光谱特性降低来抑制从荧光灯等射出的可见区域的光导致的误动作。
如上所述，通过在红外除去滤光片IRcutF设置开口部，传感器1能够获得有利的效果。以下对能够获得该效果的开口部的宽度进行说明。
(开口部的宽度)
开口部的宽度优选为5μm以上。
在红外除去滤光片IRcutF形成开口部时，能够利用以下所述的剥离法：在形成开口部的区域配置抗蚀剂，在该抗蚀剂上成膜包含例如五氧化二铌(Nb2O5)等材料的红外除去滤光片IRcutF后，与抗蚀剂一起除去抗蚀剂上的红外除去滤光片IRcutF。此外，在利用该方法的情况下，如果抗蚀剂的宽度为5μm以上，则能够获得所期望的形状的红外除去滤光片。
即，在红外除去滤光片IRcutF形成开口部时，例如通过利用剥离法，能够使与开口部的形状对应的抗蚀剂的宽度也为5μm以上，能够获得所期望的形状的开口部。
<传感器1的效果>
在传感器1，利用设置有开口部的红外除去滤光片IRcutF和切换部SWS，能够将受光元件部E1的光谱特性切换为接近适合于照度传感器的视见度特性的可见的光谱特性或适合于接近传感器的红外的光谱特性中的任一光谱特性。
此外，在传感器1，与现有技术相比较，能够实现更接近视见度的光谱特性。
(实施方式2)
根据图3和图4对本发明的另一实施方式进行说明如下。另外，为了便于说明，对具有与上述实施方式中说明的图面相同功能的部件标注相同的附图标记，省略其说明。
<传感器2的结构和动作>
图3是表示本发明的另一实施方式的传感器2的概略结构的图。如图3所示，传感器2不仅具备传感器1的结构，而且具备两个受光元件部(第二受光元件部)E2。
受光元件部E2配置在比受光元件部E1先接收从开口部通过的光的位置。此处，受光元件部E1的光谱特性被切换部SWS切换为可见～红外的光谱特性。此外，受光元件部E2的光谱特性被切换部SWS切换为红外的光谱特性。此外，受光元件部E1输出电流l1，受光元件部E2输出电流l2。由此，能够基于电流l1和电流l2检测各受光元件部接收到的光的强度。
此处，受光元件部E2能够比受光元件部E1先接收从红外除去滤光片IRcutF的开口部通过的、未除去红外成分的光。此外，受光元件部E2的光谱特性因为被切换为红外的光谱特性，所以能够有选择地接收红外光。即，受光元件部E2能够获得高的红外光的灵敏度。即，能够提供灵敏度更高的接近传感器。
进一步，在受光元件部E2，通过有选择地接收红外光除去可见光，因此能够抑制从荧光灯等射出的可见光区域的光导致的误动作。
此外，受光元件部E1能够接收在受光元件部E2被吸收红外成分之后的光，因此能够更加有选择地接收可见光。即，受光元件部E1能够获得更接近视见度的光谱特性。即，能够提供灵敏度更高的照度传感器。
以下使用图表说明通过利用切换部SWS进行的切换、光谱特性怎样变化。
(光谱特性的变化)
图4是表示图3所示的传感器2的光谱特性的图表。
首先，在以下对使传感器2的光谱特性变化、与传感器1比较能够实现更适合于照度传感器的、更接近视见度的光谱特性进行说明。
(适合于照度传感器的更接近视见度的光谱特性的实现)
首先，图4的实线表示在切换部SWS令开关SW11断开、开关SW12导通的情况下的受光元件部E1中的光谱特性。在这种情况下，假如不应用红外除去滤光片IRcutF，则受光元件部E1变得具有在图4中以大虚线表示的可见～红外的光谱特性，但实际上用红外除去滤光片IRcutF从接收的光中除去红外成分，具有可见的光谱特性。
此外，受光元件部E1能够接收在受光元件部E2被吸收红外成分之后的光。由此，以图4的实线表示的700nm～1200nm的波长的范围的灵敏度比以图2的实线表示的相同波长范围的灵敏度低。即，在传感器2，接收的光的红外成分被上述的吸收除去，能够有选择地接收可见光。
即，在传感器2，能够利用红外除去滤光片IRcutF和切换部SWS使受光元件部E1的光谱特性变化为与传感器1相比更适合于照度传感器的、更接近视见度的光谱特性。
接着，以下对使传感器2的光谱特性变化、与传感器1相比能够实现更适合于接近传感器的红外的光谱特性的情况进行说明。
(更适合于接近传感器的红外的光谱特性的实现)
图4的虚线是在切换部SWS令开关SW21导通、开关SW22断开的情况下的受光元件部E2的光谱特性。在这种情况下，假如不使用红外除去滤光片IRcutF，光不从设置在红外除去滤光片IRcutF的开口部通过，则受光元件部E2变得具有图4中以小虚线表示的红外的光谱特性。实际上，因为光从开口部通过，红外光被吸收直至被光电二极管PDir接收，所以虽然预见到灵敏度的降低，但是具有比图2的虚线表示的光谱特性高的灵敏度的红外的光谱特性。
即，在传感器2，能够利用设置有开口部的红外除去滤光片IRcutF和切换部SWS，使受光元件部E1的光谱特性变化为与传感器1相比更适合于接近传感器的红外的光谱特性。
<传感器2的效果>
在传感器2，与传感器1相比能够获得更高的红外光的灵敏度。即，能够提供灵敏度更高的接近传感器。
此外，在传感器2，能够获得与传感器1相比更接近视见度的光谱特性。即，能够提供灵敏度更高的照度传感器。
此外，受光元件部E2能够通过与受光元件部E1相同的操作切换光谱特性。由此，能够使传感器2的运用得到简化。
此外，受光元件部E2能够为与受光元件部E1相同的结构。例如，通过电路结构相同，传感器2的电路结构也能够简化。由此，能够简化传感器2的制造工序，使传感器2低成本化。
(实施方式3)
根据图5～图7对本发明的另一实施方式进行说明如下。另外，为了便于说明，对具有与上述实施方式中说明的图面相同功能的部件标注相同的附图标记，省略其说明。
<传感器3的结构和动作>
图5是表示本发明的另一实施方式的传感器3的概略结构的图。如图5所示，传感器3不仅具备传感器2的结构，而且具备彩色滤光片CF。此处，彩色滤光片CF的颜色也可以为红色、绿色、或蓝色。此外，也可以在可见光检测部S1和红外光检测部S2分别应用其它颜色的彩色滤光片CF。
利用这一点，在传感器3被要求作为照度传感器的功能的情况下，通过对从由红外除去滤光片除去红外成分之后的光中进一步利用特定颜色的彩色滤光片(第一特定颜色滤光片)有选择地抽出可见成分后的光进行接收，受光元件部E1能够获得更接近视见度的光谱特性。
此外，在传感器3被要求作为接近传感器的功能的情况下，通过对利用特定种类的彩色滤光片(第二特定颜色滤光片)有选择地除去可见成分后的光进行接收，受光元件部E2能够获得高的红外光的灵敏度。
以下，以一般的RGB彩色滤光片为例，对能够如上述那样有选择地抽出或除去可见成分的情况进行说明。
(一般的RGB彩色滤光片)
图6是表示将一般的RGB彩色滤光片的透射率按各种颜色分开表示的图。如图6所示，红色(Red)、绿色(Green)和蓝色(Blue)的彩色滤光片的透射率的分布依赖于波长而变化，具有各自不同的分布。
此处，如图6所示，蓝色的彩色滤光片例如在600nm～800nm的波长的范围、透射率比其它种类的彩色滤光片低。即，如果使用蓝色的彩色滤光片，以使得受光元件部E2接收从蓝色的彩色滤光片透射的光，则上述波长范围的可见成分被有选择地除去，与传感器2相比较例如能够获得具有比具有900nm～950nm的波长的红外光更高的灵敏度的光谱特性。
此外，已知绿色的彩色滤光片具有接近视见度的光谱特性。即，如果使用绿色的彩色滤光片，以使得受光元件部E1接收从绿色的彩色滤光片透射的光，则与传感器2相比较能够获得更加接近视见度的光谱特性。
以下使用图表对通过利用切换部SWS进行的切换、光谱特性会怎样变化进行说明。
(光谱特性的变化)
图7是表示图5所示的传感器3的光谱特性的图表。
首先，在以下对使传感器3的光谱特性变化、与传感器2比较能够实现更适合于照度传感器的、更接近视见度的光谱特性进行说明。
(更适合于照度传感器的更接近视见度的光谱特性的实现)
首先，图7的实线表示在切换部SWS令开关SW11断开、开关SW12导通的情况下的受光元件部E1中的光谱特性。在这种情况下，假如不应用红外除去滤光片IRcutF和彩色滤光片CF，则受光元件部E1具有在图7中以大虚线表示的可见～红外的光谱特性，但是实际上使用红外除去滤光片IRcutF和彩色滤光片CF从接收的光中除去红外成分，所以具有可见的光谱特性。
此外，受光元件部E1能够对从用红外除去滤光片除去红外成分之后的光中进一步利用特定颜色的彩色滤光片有选择地抽出可见成分后的光进行接收。由此，以图7的实线表示的400nm～700nm的波长的范围的灵敏度比以图4的实线表示的相同波长范围的灵敏度更加适合于视见度的光谱特性。
即，在传感器3，能够利用红外除去滤光片IRcutF、彩色滤光片CF和切换部SWS，使受光元件部E1的光谱特性变化为比传感器2更接近于(适合于)适合照度传感器的视见度的光谱特性。
接着，以下对使传感器3的光谱特性变化、与传感器2相比较能够实现更适合于接近传感器的红外的光谱特性的情况进行说明。
(更适合于接近传感器的红外的光谱特性的实现)
图7的虚线是在切换部SWS令开关SW21导通、开关SW22断开的情况下的受光元件部E2的光谱特性。在这种情况下，假如不使用红外除去滤光片IRcutF和彩色滤光片CF，则受光元件部E2具有图7中以小虚线表示的红外的光谱特性。实际上因为光从开口部通过，从彩色滤光片CF透射，红外光被吸收直至被光电二极管PDir接收，因此虽然预见到灵敏度的降低，但是具有与以图4的虚线表示的光谱特性相比更偏向红外波长侧的灵敏度的红外的光谱特性。
即，在传感器3，能够利用设置有开口部的红外除去滤光片IRcutF、彩色滤光片CF和切换部SWS，使受光元件部E1的光谱特性变化为与传感器2相比更适合于接近传感器的红外的光谱特性。
<传感器3的效果>
在传感器3，与传感器2相比较能够获得更偏向红外波长侧的红外的光谱特性。即，能够提供灵敏度更高的接近传感器。
此外，在传感器3，能够获得与传感器2相比较更接近视见度的光谱特性。即，能够提供灵敏度更高的照度传感器。
(实施方式4)
根据图8～图10对本发明的另一实施方式进行说明如下。另外，为了便于说明，对具有与上述实施方式中说明的图面相同功能的部件标注相同的附图标记，省略其说明。
图8表示是图3所示的传感器2的平面的概略结构的平面图。如图8所示，开口部设置在受光元件部E1的表面上的光电二极管PDvis露出的区域(虚线部)的周围的区域。
另外，在受光元件部E1的光电二极管PDvis露出的区域与受光元件部E2的光电二极管PDvis露出的区域之间，存在P衬底(Psub)露出的区域，因此，考虑到该区域，也可以以不与受光元件部E2的光电二极管PDvis露出的区域重复的方式，在比虚线部的区域广的区域的周围的区域设置开口部。
由此，在被要求作为接近传感器的功能的情况下，受光元件部E2能够遍及受光元件部E1的整个周围地、高效地从开口部取入红外光。此外，在被要求作为照度传感器的功能的情况下，能够通过使得受光元件部E2比受光元件部E1先接收并吸收从开口部通过的光，而遍及受光元件部E1的整个周围地、高效地抑制受光元件部E1对未透射红外除去滤光片的光(从开口部通过的光)的接收。
图9是表示图5所示的传感器3的平面的概略结构的平面图。如图9所示，开口部设置在受光元件部E1的表面上的光电二极管PDvis露出的区域(虚线部)的周围的区域。
由此，在被要求作为接近传感器的功能的情况下，受光元件部E2能够遍及受光元件部E1的整个周围地、比传感器2更高效地从开口部取入红外光。此外，在被要求作为照度传感器的功能的情况下，能够通过使得受光元件部E2比受光元件部E1先接收并吸收从开口部通过的光，而遍及受光元件部E1的整个周围地、比传感器2更高效地抑制受光元件部E1对未透射红外除去滤光片的光(从开口部通过的光)的接收。
图10是表示将四个图5所示的传感器3进行组合情况下的平面的概略结构的平面图。如图10所示，开口部设置在受光元件部E1的表面上的光电二极管PDvis露出的区域(虚线部)的周围的区域。
这样，通过对分别具备红色的彩色滤光片CF(R)、绿色的彩色滤光片CF(G)和蓝色的彩色滤光片CF(B)的受光元件部进行组合，能够具有红色、绿色和蓝色这三原色的光谱特性。由此，能够在具备作为接近传感器的功能的基础上提供RGB彩色传感器。
(实施方式5)
根据图11对本发明的另一实施方式进行说明如下。另外，为了便于说明，对具有与上述实施方式中说明的图面相同功能的部件标注相同的附图标记，省略其说明。
图11是表示本发明的另一实施方式的包括金属多层膜的红外除去滤光片IRcutF的截面结构的截面图。如图11所示，包括金属多层膜的红外除去滤光片IRcutF采用将五氧化二铌(Nb2O5)和氧化硅(SiO2)交替叠层20～40层的结构。此处，五氧化二铌，透射波长为从近紫外至红外，是应力弱的物质，因此在蒸镀或溅射的成膜中加以利用。因此，能够通过半导体制造工艺在受光元件上成膜。
此外，具备上述结构的金属多层膜能够利用光的干涉，选择透射光的波长。因此，该金属多层膜适用于红外除去滤光片IRcutF。
(实施方式6)
根据图12对本发明的另一实施方式进行说明如下。另外，为了便于说明，对具有与上述实施方式中说明的图面相同功能的部件标注相同的附图标记，省略其说明。
图12是表示本发明的另一实施方式的传感器4的概略结构的图。如图12所示，传感器4包括树脂密封部41、受光元件部E1、发光二极管(LED：LightEmittingDiode)驱动电路DC、红外除去滤光片IRcutF和LED45。此处，在树脂密封部，在与受光元件部E1相对的表面的一部分形成有透镜(透镜部)42。此外，受光元件部E1和LED驱动电路DC成为一体。另外，根据需要，也可以具备未图示的切换部SWS，还可以在红外除去滤光片IRcutF设置未图示的开口部。
此处，透镜42将向透镜42入射的光聚光于受光元件部E1。此外，透镜42与受光元件部E1的相对的位置关系通过将受光元件部E1密封于树脂密封部41而固定。
即，将具备作为照度传感器的功能和作为接近传感器的功能的受光元件部E1密封于树脂密封部41，通过利用在树脂密封部41的表面的一部分形成的透镜42对光进行聚光，而固定受光元件部E1与透镜42的相对的位置关系，即使在将受光元件部E1小型化的情况下，受光元件部E1也能够正确地接收光。即，通过将受光元件部E1小型化并且与在表面的一部分具有透镜42的树脂密封部41一体化，作为整个传感器4也能够实现小型化，能够提供小型且一体型的照度、接近传感器。
此外，受光元件部E1接收从LED45射出、被物体反射后的光。另外，到该光被物体反射、被接收为止的过程与现有技术原理相同。
由此，在不利用LED驱动电路DC驱动LED45的情况下，能够将传感器4作为照度传感器提供。此外，在利用LED驱动电路DC驱动LED45的情况下，能够通过对由接近传感器4的物体反射的、从LED45射出的光进行检测，将传感器4作为接近传感器提供。由此，能够提供一体型的照度、接近传感器。
以下，对接受具备上述结构的各传感器(更详细而言，各传感器具备的受光元件部)输出的信号进行模数转换的模数转换电路进行详细说明。
(实施方式7)
根据图13和图14对本发明的另一实施方式进行说明如下。另外，为了便于说明，对具有与上述实施方式中说明的图面相同功能的部件标注相同的附图标记，省略其说明。
(模数转换电路ADC的结构)
图13是表示本发明的另一实施方式的模数转换电路ADC的结构的图。如图13所示，模拟数字转换电路ADC包括充电电路(积分电路)15、放电电路16、比较电路17和控制电路(输出电路)18。以下，对模数转换电路ADC的各构成要素进行详细说明。
(充电电路15)
充电电路15包括构成积分器的放大器AMP1和电容器(积分电容器)C1。在电容器C1蓄积与输入电流Iin相应的量的电荷。
(放电电路16)
放电电路16包括：电源Vdd；产生用于将蓄积在电容器C1中的电荷放电的基准电流IREF的基准电流源Iref；和用于对放电的导通/断开进行切换的开关SW2。
(比较电路17)
比较电路17包括比较器CMP1和开关SW1。此处，比较器CMP1对充电电路15的输出电压Vsig与基准电压源V1供给的基准电压Vref进行比较，输出输出信号comp。
此外，通过开关SW1的导通/断开，决定输入电流Iin被转换为数字值ADCOUT的数据转换期间。
首先，当开关SW1导通时，基准电压源V1与充电电路15连接，在电容器C1被供给基准电压Vref，电容器C1被充电。此外，当开关SW1断开时，由比较器CMP1对充电电路15的输出电压Vsig与基准电压Vref进行比较。该比较结果的输出信号comp作为“高(High)”和“低(Low)”2值脉冲信号被输入控制电路。在开关SW1被断开的期间被输入的输入电流Iin被转换为数字值ADCOUT。
(控制电路18)
控制电路18包括触发器FF和计数器COUNT。通过触发器FF，比较电路17的输出信号comp被锁存。由此，位流信号charge被分别输入放电电路16和计数器COUNT。此处，计数器COUNT对位流信号charge的低电平次数(放电次数)进行计数。即，计数器COUNT对有源脉冲(activepulse)进行计数。此外，将该计数结果作为与输入电流Iin相应的模数转换值即数字值ADCOUT而输出。
此处，放电电路16的开关SW2基于位流信号charge被导通/断开。首先，当放电电路16的开关SW2被导通时，通过放电电路16，在充电电路15的电容器C1蓄积电荷。当开关SW2被断开时，与输入电流Iin相应地，充电电路15的电容器C1的电荷被放电。
以下对具备上述结构的模数转换电路ADC的动作进行说明。
(模数转换电路ADC的动作)
图14是表示图13所示的模数转换电路ADC的动作的波形图。
首先，当在开关SW1输入高(High)电平的信号时，开关SW1被断开，开始进行输入电流Iin的转为数字值ADCOUT的转换。
此外，当在开关SW2输入高电平的信号时，该开关SW2被断开，与输入电流Iin相应地，蓄积在充电电路15的电容器C1的电荷被放电(预充电动作)。由此，充电电路15的输出电压Vsig降低。由于最初以使得充电电路15的输出电压Vsig与基准电压Vref相同的方式进行设定，所以在该期间，充电电路的输出电压Vsig低于基准电压Vref。
之后，当在开关SW2输入低(Low)电平的信号时，开关SW2被导通，通过放电电路16，在充电电路15的电容器C1中被充电电荷。由此，充电电路15的输出电压Vsig增加。在某个时刻，充电电路15的输出电压Vsig超过基准电压Vref。充电电路15的输出电压Vsig和基准电压Vref通过比较器CMP1被比较，当充电电路15的输出电压Vsig超过基准电压Vref时，从比较器CMP1输出高电平的输出信号comp。
当在控制电路18的触发器FF输入高电平的输出信号comp时，触发器FF将输出信号comp锁存，在下一时钟信号clk的上升沿，输出高电平的位流信号charge。
当在开关SW2输入高电平的位流信号charge时，开关SW2被断开，蓄积在充电电路15的电容器C1的电荷被放电。由此，充电电路15的输出电压Vsig降低。当在某个时刻，充电电路15的输出电压Vsig低于基准电压Vref时，输出作为表示比较器CMP1的输出处于有源电平(activelevel)的有源脉冲的低电平的输出信号comp。另外，可以将该有源脉冲设定为低电平和高电平中的任一电平，能够根据电路的动作逻辑适当地进行选择。
当在控制电路18的触发器FF输入低电平的输出信号comp时，通过该触发器FF将输出信号comp锁存，控制电路18取入输出信号comp，触发器FF在下一时钟信号clk的上升沿输出低电平的位流信号charge。
当在开关SW2输入低电平的位流信号charge时，该开关SW2被导通。此处，位流信号charge为低电平信号(有源脉冲)的时间序列的排列，在低电平期间(有源脉冲期间)开关SW2被导通。
模数转换电路ADC重复上述那样的动作，在开关SW1被断开期间，即数据转换期间t_conv，计数器COUNT对放电电路16的放电次数count进行计数，由此能够输出与输入电流Iin相应的数字值ADCOUT。
此处，在数据转换期间t_conv由输入电流Iin充电的电荷量在以时钟信号clk的周期为t_clk时，成为
Iin×t_conv，
由在放电电路16流动的基准电流IREF临时放电的电荷量成为
IREF×t_clk。
充电电荷量Iin×t_conv与在数据转换期间t_conv被放电的电荷量的合计值相等，所以成为
Iin×t_conv＝IREF×t_clk×count(1)，
根据上式(1)导出
count＝(Iin×t_conv)/(IREF×t_clk)(2)。
模数转换电路ADC的最小分解能以(IREF×t_clk)决定。此处，当令最小分解能为n时，充电期间t_conv设定为
t_conv＝t_clk×2n(3)，
因此导出
count＝(Iin/IREF)×2n(4)。
例如在分解能n＝16比特的情况下，计数器的COUNT在0～65535的范围输出与输入电流Iin相应的值。由此，积分型模数转换电路ADC能够进行广的动态范围与高的分解能的模数转换。积分型模数转换电路ADC适用于照度传感器和接近传感器。
(本实施方式的总结)
如上所述，能够通过利用模数转换电路ADC，以从上述各传感器输出的电流为输入电流Iin，进行模数转换，利用数字值，以廉价的结构计算出高精度的色温度或照度。
此外，在图13所示的模数转换电路ADC，能够将输向放大器AMP1的非反转端子的输入电压设定为0V。由此，能够令上述的光电二极管(PDvis、PDir)的两端电压(偏压电压)为0V。由此，能够降低光电二极管的暗电流，即使低的光量也能够正确地进行测定。即，能够正确地进行低灵敏度时的测定。
(实施方式8)
根据图15对本发明的另一实施方式进行说明如下。另外，为了便于说明，对具有与上述实施方式中说明的图面相同功能的部件标注相同的附图标记，省略其说明。
(显示装置5)
图15是表示本发明的另一实施方式的显示装置5的概略结构的框图。显示装置5包括传感器1～4、背光源控制部51、背光源52和液晶面板55。
背光源52是从用于对显示画面的液晶面板55从背面进行照射的光源，例如具有红色LED、绿色LED和蓝色LED。传感器1～4接收显示装置5的周围1光，对周围光的颜色成分进行测定，作为测定结果将数字信号DOUT输出至背光源控制部51。背光源控制部51从数字信号DOUT进行运算，计算出颜色成分和照度。而且，基于该计算出的信息控制背光源52的红色LED、绿色LED和蓝色LED的各亮度，由此能够与上述周围光的颜色成分相应地控制背光源52的色彩或控制亮度。
例如，在周围光的照度大的情况下，背光源控制部51以提升背光源51的亮度的方式进行控制，在周围光的照度小的情况下，背光源控制部51以降低背光源52的亮度的方式进行控制。由此，能够抑制背光源52的消耗电力，并且能够以与眼睛的色适应对应的方式正确地控制液晶面板55的色调。
此外，因为显示装置5能够利用传感器1～4正确地检测周围的物体的接近，所以能够根据周围的问题的接近，进行背光源52的亮度控制。这样的显示装置5例如适用于具备液晶面板55那样的显示面板的便携电话和数字静态照相机。
另外，从传感器1～4输出的信号也可以通过上述模数转换电路ADC被转换，在这种情况下，背光源控制部51也可以基于该被转换的输出信号控制背光源52的亮度。
此外，显示装置5也可以应用于其它产品，作为应用产品(便携电话、数码摄相机)6的一部分加以利用。
(总结)
本发明的方式1的传感器包括：第一受光元件部，其形成于衬底，包括具有可见光的光谱特性的第一可见光接收用PN结、和具有红外光的光谱特性的第一红外光接收用PN结；红外除去滤光片，其以覆盖上述第一受光元件部的方式设置，从光中除去红外成分；和对上述第一受光元件部的光谱特性进行切换的第一切换部，上述红外除去滤光片形成有开口部，与上述可见光接收用PN结相比，上述第一红外光接收用PN结形成在上述衬底的较深的位置。
根据上述结构，第一可见光接收用PN结接收通过从红外除去滤光片透射而被除去红外成分后的光。由此，第一可见光接收用PN结从向第一受光元件部入射的光中有选择地接收可见光成分。
此外，第一红外光接收用PN结接收从设置在红外除去滤光片的开口部通过的光。进一步，与第一可见光接收用PN结相比，第一红外光接收用PN结形成在较深的位置，由此，向第一红外光接收用PN结入射的光中，能够到达更深部的红外光的成分变得比可见光多。由此，第一红外光接收用PN结能够从向第一受光元件部入射的光中有选择地接收红外光。
而且，第一受光元件部能够基于根据第一红外光接收用PN结输出的电流信号获得的可见光的照度，获得除去了红外线的影响之后的接近视见度的光谱特性。此外，第一受光元件部能够基于根据第一红外光接收用PN结输出的电流信号获得的红外光的照度，检测红外线，从而能够检测物体的接近。即，通过具备这样的第一受光元件部，能够具有作为照度传感器的功能和作为接近传感器的功能。
进一步，切换部能够对第一受光元件部的光谱特性进行切换。由此，能够任意地选择作为照度传感器的功能和作为接近传感器的功能。
即，能够提供同时实现以下功能的照度、接近一体型传感器：作为能够得到除去了红外线的影响后的接近视见度的光谱特性的照度传感器的功能；和作为能够通过检测红外线来检测物体的接近的接近传感器的功能。
此外，本发明的方式2的传感器也可以为如下方式：在上述方式1，上述开口部形成在上述红外除去滤光片的将上述第一受光元件部的周围覆盖的部分。
根据上述结构，能够遍及第一受光元件部的整个周围地、高效地从开口部取得红外光。
此外，本发明的第三传感器也可以为如下方式：在上述方式1或2，上述第一切换部将上述第一受光元件部的光谱特性切换为红外的光谱特性和可见～红外(从可见到红外)的光谱特性中的任一光谱特性。
根据上述结构，在被要求照度传感器的功能的情况下，以具有适合于接收可见光的光谱特性的方式，将第一受光元件部的光谱特性切换为可见～红外的光谱特性，并且同时使用红外除去滤光片，由此作为整个传感器能够获得接近视见度的光谱特性，能够提供作为照度传感器的功能。此外，在被要求作为接近传感器的功能的情况下，以具有适合于接收红外光的光谱特性的方式，将第一受光元件部的光谱特性切换为红外的光谱特性，由此能够除去可见光的影响，提供作为照度传感器的功能。
进一步，在提供作为接近传感器的功能的情况下，通过如上述那样除去可见光的影响，能够抑制从荧光灯等射出的可见光区域的光导致的误动作。
此外，本发明的方式4的传感器也可以为如下方式：在上述方式3，上述第一切换部选择以下中的任一者作为上述第一受光元件部输出的电流信号：将从上述第一可见光接收用PN结输出的受光电流和从上述第一红外光接收用PN结输出的受光电流相加得到的电流；和从上述第一红外光接收用PN结输出的受光电流。
根据上述结构，能够利用切换部将第一受光元件部的光谱特性切换为红外的光谱特性和可见～红外的光谱特性中的任一光谱特性。
此外，本发明的方式5的传感器也可以为如下方式：在上述方式4，上述第一红外光接收用PN结的阳极接地，上述第一可见光接收用PN结的阴极与上述第一红外光接收用PN结的阴极连接，上述第一可见光接收用PN结的阴极与上述第一红外光接收用PN结的阴极的连接节点为上述第一受光元件部的输出节点，上述第一切换部包括第一开关和第二开关，上述第一开关的一端与上述输出节点连接，上述第一开关的另一端与上述第二开关的一端连接，上述第二开关的另一端接地，上述第一可见光接收用PN结的阳极，与上述第一开关的另一端和上述第二开关的一端的连接节点连接。
根据上述结构，第一红外光接收用PN结的阳极接地，第一可见光接收用PN结的阴极与第一红外光接收用PN结的阴极连接，由此，将第一可见光接收用PN结的受光电流和第一红外光接收用PN结的受光电流相加得到的电流，经由第一可见光接收用PN结的阴极与第一红外光接收用PN结的阴极的连接节点，从第一受光元件部的输出节点输出。
此处，通过利用切换部具备的第一开关来关闭第一可见光接收用PN结的阴极与阳极的连接，而使第一可见光接收用PN结的受光电流不再被输出，仅从第一红外光接收用PN结输出的受光电流从第一受光元件部的输出节点被输出。即，能够将第一受光元件部的光谱特性切换为红外的光谱特性。
此外，通过利用切换部具备的第二开关来关闭第一可见光接收用PN结的阳极与接地的连接，而使第一可见光接收用PN结能够通过与所接收的可见光相应的光电转换来产生电位差，输出与该电位差相应的受光电流。即，能够将第一受光元件部的光谱特性切换为可见～红外的光谱特性。
即，能够将第一受光元件部的光谱特性切换为红外的光谱特性或可见～红外的光谱特性中的任一光谱特性。
此外，本发明的方式6的传感器也可以为如下方式：在上述方式1～5中的任一方式中，上述传感器还包括第二受光元件部，上述第二受光元件部包括具有红外光的光谱特性的第二红外光接收用PN结，上述第二受光元件部设置在上述衬底的与上述开口部对应的部分。
根据上述结构，第二受光元件部能够比第一受光元件部先接收从红外除去滤光片的开口部通过的红外成分未被除去的光。由此，第二受光元件部能够获得高的红外光的灵敏度。即，能够提供灵敏度高的接近传感器。
此外，由于第一受光元件部能够接收在第二受光元件部被吸收红外成分后的光，因此能够更加有选择地接收可见光。即，能够获得更接近视见度的光谱特性。即，能够提供灵敏度更高的照度传感器。
进一步，通过如上述那样除去可见光的影响，能够抑制从荧光灯等射出的可见光区域的光导致的误动作。
此外，本发明的方式7的传感器也可以为如下方式：在上述方式6，上述第二受光元件部还包括具有可见光的光谱特性的第二可见光接收用PN结，上述传感器还包括对上述第二受光元件部的光谱特性进行切换的第二切换部。
根据上述结构，第二受光元件部能够采用与第一受光元件部相同的结构。由此，能够简化传感器的制造工序，降低传感器的成本。
此外，本发明的方式8的传感器也可以为如下方式：在上述方式7，上述第二切换部将上述第二受光元件部的光谱特性切换为红外的光谱特性和可见～红外的光谱特性中的任一光谱特性。
根据上述结构，第二受光元件部能够通过与第一受光元件部相同的操作将光谱特性进行切换。由此，能够简化传感器的应用。
此外，在被要求作为接近传感器的功能的情况下，以具有适合于红外光的接收的光谱特性的方式，将第二受光元件部的光谱特性切换为红外的光谱特性，由此，能够除去可见光的影响，提供作为接近传感器的功能。
进一步，在提供作为接近传感器的功能的情况下，能够通过如上述那样除去可见光的影响，抑制从荧光灯等射出的可见光区域的光的误动作。
此外，本发明的方式9的传感器也可以为如下方式：在上述方式8，上述第二切换部选择以下中的任一者作为上述第二受光元件部的输出电流：将从上述第二可见光接收用PN结输出的受光电流和从上述第二红外光接收用PN结输出的受光电流相加得到的电流；和从上述第二红外光接收用PN结输出的受光电流。
此外，本发明的方式10的传感器也可以为如下方式：在上述方式9，上述第二红外光接收用PN结的阳极接地，
上述第二可见光接收用PN结的阴极与上述第二红外光接收用PN结的阴极连接，上述第二可见光接收用PN结的阴极与上述第二红外光接收用PN结的阴极的连接节点为上述第二受光元件部的输出节点，上述第二切换部包括第一开关和第二开关，上述第一开关的一端与上述输出节点连接，上述第一开关的另一端与上述第二开关的一端连接，上述第二开关的另一端接地，上述第二可见光接收用PN结的阳极，与上述第一开关的另一端和上述第二开关的一端的连接节点连接。
根据上述结构，第二受光元件部能够为与第一受光元件部相同的电路结构。由此，能够简化传感器的电路结构，能够简化传感器的制造工序，降低传感器的成本。
此外，本发明的方式11的传感器也可以为如下方式：在上述方式6～10中的任一方式中，还包括使第一特定颜色的光透射的第一特定颜色滤光片；和使第二特定颜色的光透射的第二特定颜色滤光片，上述第一特定颜色滤光片以覆盖上述第一受光元件部的方式设置，上述第二特定颜色滤光片以覆盖上述第二受光元件部的方式设置。
根据上述结构，在被要求作为照度传感器的功能的情况下，受光元件部接收从由红外除去滤光片除去红外成分后的光中进一步利用第一特定颜色滤光片有选择地抽出可见成分后的光，由此，能够获得更接近视见度的光谱特性。
此外，在被要求作为接近传感器的功能的情况下，另一受光元件部接收利用第二特定颜色滤光片有选择地除去可见成分后的光，能够获得高的红外光的灵敏度。
此外，本发明的方式12的传感器也可以为如下方式：在上述方式11，上述第二特定颜色为蓝色。
根据上述结构，例如能够使从遮断具有600nm～800nm的波长的光的蓝色滤光片透射的光射入红外光接收用PN结。由此，例如能够获得相对于具有900nm～950nm的波长红外光具有更高的灵敏度的光谱特性。
此外，本发明的方式13的传感器也可以为如下方式：在上述方式11或12，上述第一特定颜色为红色、绿色或蓝色。
根据上述结构，能够提供具备与三原色对应的可见光接收用PN结的RGB彩色传感器。
此外，本发明的方式14的传感器也可以为如下方式：在上述方式13，上述第一特定颜色为绿色。
此处，已知绿色滤光片具有接近视见度的光谱特性。
根据上述结构，能够使从绿色滤光片透射的光射入可见光接收用PN结。由此，能够获得更加接近视见度的光谱特性。
此外，本发明的方式15的传感器也可以为如下方式：在上述方式1～14中的任一方式中，上述开口部的宽度为5μm以上。
此处，在红外除去滤光片形成开口部时能够利用以下所述的剥离法：在形成开口部的区域配置抗蚀剂，在该抗蚀剂上例如成膜包含五氧化二铌(Nb2O5)等材料的红外除去滤光片之后，与抗蚀剂一起除去抗蚀剂上的红外除去滤光片。此外，在利用该方法的情况下，只要抗蚀剂的宽度为5μm以上，就能够获得所期望的形状的红外除去滤光片。
根据上述结构，由于开口部的宽度为5μm以上，在红外除去滤光片形成该开口部时，例如通过利用剥离法，能够使与开口部的形状对应的抗蚀剂的宽度也为5μm以上，能够获得所期望的形状的开口部。
此外，本发明的方式16的传感器也可以为如下方式：在上述方式1～15中的任一方式中，上述红外除去滤光片为金属多层膜。
根据上述结构，能够利用半导体的制造工艺，在受光元件上的特定区域容易地、高精度地形成红外除去滤光片。
此外，本发明的方式17的传感器也可以为如下方式，在上述方式16，上述金属多层膜包括SiO2的层和Nb2O5的层。
根据上述结构，红外除去滤光片能够从透射的光中除去更多的红外成分。此外，红外除去滤光片能够利用光的干涉选择透射光的波长。
此外，本发明的方式18的传感器也可以为如下方式：在上述方式1～17中的任一方式中，上述传感器还包括将上述受光元件部密封的树脂密封部，上述树脂密封部包括具有透镜形状的透镜部(透镜42)，上述衬底与上述透镜部相对。
此处，在将受光元件部小型化的情况下，例如利用透镜等将接收的光聚光于狭窄的区域。此外，在利用透镜等将接收的光聚光于狭窄的区域的情况下，使透镜的焦点与该区域一致。在这样的情况下，优选透镜与光被聚光的区域的相对的位置关系被固定。
根据上述结构，将具备作为照度传感器的功能和作为接近传感器的功能的上述受光元件部密封于树脂密封部中，利用在树脂密封部的表面的一部分形成的具有透镜形状的透镜对光进行聚光，由此，以受光元件部与透镜部的相对的方式固定相对的位置关系，即使在将受光元件部小型化的情况下，受光元件部也能够正确地接收光。即，将受光元件部小型化并且与在表面的一部分具有透镜形状的树脂密封部一体化，由此，作为整个传感器能够实现小型化，能够提供小型且一体型的照度、接近传感器。
另外，也可以不仅将受光元件部而且将红外除去滤光片也密封于树脂密封部。由此，例如不需要在树脂密封部的表面上设置红外除去滤光片，因此能够在受光元件部的表面上任意地形成透镜形状，以使得光聚光于受光元件部。
此外，能够通过利用透镜形状使光聚光于受光元件部，提高受光元件部对可见光和红外光的灵敏度。
此外，本发明的方式19的传感器也可以为如下方式：在上述方式1～18中的任一方式中，还包括发光二极管和驱动上述发光二极管的发光二极管驱动电路，上述受光元件部接收从上述发光二极管射出的光。
根据上述结构，在不驱动发光二极管的情况下，能够提供照度传感器。此外，在驱动发光二极管的情况下，能够通过对被接近传感器的物体反射的、从发光二极管射出的光进行检测，提供接近传感器。由此，能够提供一体型的照度、接近传感器。
此外，本发明的方式20的传感器也可以为如下方式：在上述方式1～19中的任一方式中，上述传感器还包括将从上述受光元件部输出的电流信号转换为数字信号的模数转换电路。
根据上述结构，能够将受光元件部的可视光和红外光的受光量分别转换为数字值。由此，能够对该数字值应用所期望的数字处理。
此外，本发明的方式21的传感器也可以为如下方式：在上述方式20，上述模数转换电路是积分型模数转换电路，该积分型模数转换电路包括：积分电路，其包括蓄积与上述电流信号相应的电荷的积分电容器，输出与该积分电容器蓄积的电荷量对应的电压；比较电路，其比较上述积分电路的输出电压与基准电压彼此的高低，将其比较结果作为2值的脉冲信号输出；输出电路，其包括将该脉冲信号与时钟信号同步地取入后输出位流信号的触发器、和对该位流信号的有源脉冲进行计数的计数器，并将该计数器的计数结果作为上述模数转换电路的输出值输出；和放电电路，其在上述位流信号的有源脉冲期间输出电流，使上述积分电容器放电。
根据上述结构，有源脉冲期间的合计的长度与从受光元件部输出的电流信号的大小相对应。而且，通过使输出电路的输出脉冲电流在积分电路被积分(即被平均化)，能够利用简单的结构正确地获得进行模数转换而得到的信号。
即，提供具有广的动态范围、实现高的分解能的模数转换的、适合于照度传感器和接近传感器的传感器。
本发明的方式22的显示装置也可以为如下方式，包括：显示画面的液晶面板；照射上述液晶面板的背光源；控制上述背光源的亮度的背光源控制部；和上述方式1～21中的任一方式的传感器，上述背光源控制部基于从上述传感器输出的信号控制上述背光源的亮度。
根据上述结构，因为显示装置具备能够正确地检测周围光的颜色成分(照度信息)的传感器，所以能够与周围光的照度相应地、正确地控制画面的明亮度。此外，因为显示装置具备能够正确地检测周围的物体的接近的传感器，所以能够与周围的物体的接近相应地进行背光源的亮度控制。
另外，从传感器输出的信号也可以由上述的模数转换电路进行转换，在这种情况下，背光源控制部也可以基于该被转换的输出信号控制背光源的亮度。
本发明的方式23的便携电话和方式24的数码摄相机也可以包括上述方式22的显示装置。
根据上述结构，能够提供具备与周围光的照度相应地包括正确地控制画面的明亮度的显示功能和与周围的物体的接近相应地具备能够进行背光源的亮度控制的显示功能的便携电话和数码摄相机等应用产品。
另外，还能够提供不仅限定于该结构、而且具备各显示功能的智能电话。
(附记事项)
本发明并不限定于上述各实施方式，能够在技术方案的范围内进行各种变更，将在不同的实施方式中分别公开的技术方法适当地进行组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
产业上的可利用性
本发明能够在进行背光源的亮度控制的液晶面板和具备该液晶面板的便携电话、数码摄相机、智能电话等装置中加以利用。
附图标记的说明
1传感器
2传感器
3传感器
4传感器
5显示装置
6应用产品(便携电话、数码摄相机)
15充电电路
16放电电路
17比较电路
18控制电路
41树脂密封部
42透镜(透镜部)
45LED
51背光源控制部
52背光源
55液晶面板
ADC数字转换电路
C1电容器
CF彩色滤光片(特定颜色滤光片)
CF(R)红色滤光片(特定颜色滤光片)
CF(G)绿色滤光片(特定颜色滤光片)
CF(B)蓝色滤光片(特定颜色滤光片)
COUNT计数器
DC发光二极管驱动电路
E1受光元件部(第一受光元件部)
E2受光元件部(第二受光元件部)
FF触发器
IRcutF红外除去滤光片
Iin输入电流(电流信号)
LED发光二极管
N1连接节点(输出节点)
N2连接节点
PDir光电二极管(红外光接收用PN结)
PDvis光电二极管(可见光接收用PN结)
S1可见光检测部
S2红外光检测部
SW11开关(第一开关)
SW12开关(第二开关)
SW21开关(第一开关)
SW22开关(第一开关)
SWS切换部
Vref基准电压
Vsig输出电压
charge位流信号
clk时钟信号

Claims (22)

1.一种传感器，其特征在于，包括：
第一受光元件部，其形成于衬底，包括具有可见光的光谱特性的第一可见光接收用PN结、和具有红外光的光谱特性的第一红外光接收用PN结；
红外除去滤光片，其以覆盖所述第一受光元件部的方式设置，从光中除去红外成分；和
对所述第一受光元件部的光谱特性进行切换的第一切换部，
所述红外除去滤光片形成有开口部，
与所述可见光接收用PN结相比，所述第一红外光接收用PN结形成在所述衬底的较深的位置，
所述第一切换部将所述第一受光元件部的光谱特性切换为红外的光谱特性和可见～红外的光谱特性中的任一光谱特性，
所述开口部形成在所述红外除去滤光片的将所述第一受光元件部的周围覆盖的部分。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于：
所述第一切换部选择以下中的任一者作为所述第一受光元件部输出的电流信号：
将从所述第一可见光接收用PN结输出的受光电流和从所述第一红外光接收用PN结输出的受光电流相加得到的电流；和
从所述第一红外光接收用PN结输出的受光电流。
3.如权利要求2所述的传感器，其特征在于：
所述第一红外光接收用PN结的阳极接地，
所述第一可见光接收用PN结的阴极与所述第一红外光接收用PN结的阴极连接，
所述第一可见光接收用PN结的阴极与所述第一红外光接收用PN结的阴极的连接节点为所述第一受光元件部的输出节点，
所述第一切换部包括第一开关和第二开关，
所述第一开关的一端与所述输出节点连接，
所述第一开关的另一端与所述第二开关的一端连接，
所述第二开关的另一端接地，
所述第一可见光接收用PN结的阳极，与所述第一开关的另一端和所述第二开关的一端的连接节点连接。
4.如权利要求1～3中任一项所述的传感器，其特征在于：
所述传感器还包括第二受光元件部，所述第二受光元件部包括具有红外光的光谱特性的第二红外光接收用PN结，
所述第二受光元件部设置在所述衬底的与所述开口部对应的部分。
5.如权利要求4所述的传感器，其特征在于：
所述第二受光元件部还包括具有可见光的光谱特性的第二可见光接收用PN结，
所述传感器还包括对所述第二受光元件部的光谱特性进行切换的第二切换部。
6.如权利要求5所述的传感器，其特征在于：
所述第二切换部将所述第二受光元件部的光谱特性切换为红外的光谱特性和可见～红外的光谱特性中的任一光谱特性。
7.如权利要求6所述的传感器，其特征在于：
所述第二切换部选择以下中的任一者作为所述第二受光元件部的输出电流：
将从所述第二可见光接收用PN结输出的受光电流和从所述第二红外光接收用PN结输出的受光电流相加得到的电流；和
从所述第二红外光接收用PN结输出的受光电流。
8.如权利要求7所述的传感器，其特征在于：
所述第二红外光接收用PN结的阳极接地，
所述第二可见光接收用PN结的阴极与所述第二红外光接收用PN结的阴极连接，
所述第二可见光接收用PN结的阴极与所述第二红外光接收用PN结的阴极的连接节点为所述第二受光元件部的输出节点，
所述第二切换部包括第一开关和第二开关，
所述第一开关的一端与所述输出节点连接，
所述第一开关的另一端与所述第二开关的一端连接，
所述第二开关的另一端接地，
所述第二可见光接收用PN结的阳极，与所述第一开关的另一端和所述第二开关的一端的连接节点连接。
9.如权利要求4所述的传感器，其特征在于，还包括：
使第一特定颜色的光透射的第一特定颜色滤光片；和
使第二特定颜色的光透射的第二特定颜色滤光片，
所述第一特定颜色滤光片以覆盖所述第一受光元件部的方式设置，
所述第二特定颜色滤光片以覆盖所述第二受光元件部的方式设置。
10.如权利要求9所述的传感器，其特征在于：
所述第二特定颜色为蓝色。
11.如权利要求9所述的传感器，其特征在于：
所述第一特定颜色为红色、绿色或蓝色。
12.如权利要求11所述的传感器，其特征在于：
所述第一特定颜色为绿色。
13.如权利要求1～3中任一项所述的传感器，其特征在于：
所述开口部的宽度为5μm以上。
14.如权利要求1～3中任一项所述的传感器，其特征在于：
所述红外除去滤光片为金属多层膜。
15.如权利要求14所述的传感器，其特征在于：
所述金属多层膜包括SiO2的层和Nb2O5的层。
16.如权利要求1～3中任一项所述的传感器，其特征在于：
所述传感器还包括将所述受光元件部密封的树脂密封部，
所述树脂密封部包括具有透镜形状的透镜部，
所述衬底与所述透镜部相对。
17.如权利要求1～3中任一项所述的传感器，其特征在于，还包括：
发光二极管；和
驱动所述发光二极管的发光二极管驱动电路。
18.如权利要求1～3中任一项所述的传感器，其特征在于：
所述传感器还包括将从所述受光元件部输出的电流信号转换为数字信号的模数转换电路。
19.如权利要求18所述的传感器，其特征在于：
所述模数转换电路是积分型模数转换电路，该积分型模数转换电路包括：
积分电路，其包括蓄积与所述电流信号相应的电荷的积分电容器，输出与该积分电容器蓄积的电荷量对应的电压；
比较电路，其比较所述积分电路的输出电压与基准电压彼此的高低，将其比较结果作为2值的脉冲信号输出；
输出电路，其包括将该脉冲信号与时钟信号同步地取入后输出位流信号的触发器、和对该位流信号的有源脉冲进行计数的计数器，并将该计数器的计数结果作为所述模数转换电路的输出值输出；和
放电电路，其在所述位流信号的有源脉冲期间输出电流，使所述积分电容器放电。
20.一种显示装置，其特征在于，包括：
显示画面的液晶面板；
照射所述液晶面板的背光源；
控制所述背光源的亮度的背光源控制部；和
权利要求1～19中任一项所述的传感器，
所述背光源控制部基于从所述传感器输出的信号控制所述背光源的亮度。
21.一种便携电话，其特征在于：
包括权利要求20所述的显示装置。
22.一种数码摄相机，其特征在于：
包括权利要求20所述的显示装置。
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