JP2007095878A - Optical sensor, electro-optical device and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示輝度の制御を行う表示装置に好適な光センサ、電気光学装置及び電子機器に関する。 The present invention relates to an optical sensor, an electro-optical device, and an electronic apparatus suitable for a display device that controls display luminance.
液晶パネルは、ガラス基板、石英基板等の2枚の基板間に液晶を封入して構成される。各基板には電極を設け、画像信号を電極に供給する。各基板の電極相互間の液晶は、画像信号に応じて光学特性が変化する。即ち、各基板の電極相互間の液晶に画像信号に基づく電圧を印加することで、液晶分子の配列を変化させるのである。これにより、各画素における光の透過率が画像信号に応じて変化することになり、画像信号に応じた画像表示が行われる。 The liquid crystal panel is configured by sealing liquid crystal between two substrates such as a glass substrate and a quartz substrate. Each substrate is provided with an electrode, and an image signal is supplied to the electrode. The optical characteristics of the liquid crystal between the electrodes of each substrate change according to the image signal. That is, by applying a voltage based on the image signal to the liquid crystal between the electrodes of each substrate, the alignment of the liquid crystal molecules is changed. Thereby, the light transmittance in each pixel changes according to the image signal, and the image display according to the image signal is performed.
このような液晶パネルにおいて高輝度の表示を行うために、一般的には、液晶パネルの背面にはバックライトが設けられている。このようなバックライトとして、導光板を用いて、照明の均一性を向上させる装置も開発されている。バックライトによって液晶パネルの表示領域を照明することで、十分な輝度で表示領域上の表示を観察することができる。 In order to display with high brightness in such a liquid crystal panel, a backlight is generally provided on the back of the liquid crystal panel. As such a backlight, an apparatus for improving the uniformity of illumination using a light guide plate has been developed. By illuminating the display area of the liquid crystal panel with the backlight, the display on the display area can be observed with sufficient luminance.
ところで、液晶パネルの表示の見易さは、周囲の明るさに応じて変化する。例えば、周囲光が明るいほど、表示領域の照明を明るくした方が、表示は見やすい。逆に、周囲光が十分に暗い場合には、表示領域を必要以上に明るくする必要はない。 By the way, the visibility of the display on the liquid crystal panel changes according to the ambient brightness. For example, the brighter the ambient light, the easier it is to see the display when the illumination in the display area is brighter. Conversely, when the ambient light is sufficiently dark, it is not necessary to make the display area brighter than necessary.
そこで、周囲の明るさに拘わらず見やすい表示を提供するために、周囲の光を検知してそのフィードバック情報によりバックライトの輝度を制御する技術も提案されている。
ところで、周囲光(外光)を検出する光センサとして、ディスクリート部品を採用することが考えられる。しかしこの場合には、光センサをフレキシブルプリント基板上に実装する必要があり、工数及びコスト増を招来する。 By the way, it is conceivable to employ discrete components as an optical sensor for detecting ambient light (external light). However, in this case, it is necessary to mount the optical sensor on the flexible printed circuit board, which increases man-hours and costs.
そこで、液晶パネル等の表示パネルを構成する基板上に、光センサを形成することが考えられる。低温ポリシリコン技術によって製造する液晶パネル上に形成する受光素子として、PIN型のダイオードが考えられる。このようなダイオードのオフ特性は、逆バイアス印加時において流れる電流が増加するという、所謂跳ね上がり特性を有する。この跳ね上がり特性によって、逆バイアス印加時の光感度が低下するという欠点がある。 Therefore, it is conceivable to form an optical sensor on a substrate constituting a display panel such as a liquid crystal panel. As a light receiving element formed on a liquid crystal panel manufactured by low-temperature polysilicon technology, a PIN diode can be considered. Such a diode OFF characteristic has a so-called jump-up characteristic in which a current flowing when a reverse bias is applied increases. This jumping characteristic has a drawback that the photosensitivity when a reverse bias is applied is lowered.
これに対し、特開2005−19636号公報では、ダイオードにLDD構造を採用することで、オフ電流を抑制する技術が開示されている。 On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-19636 discloses a technique for suppressing off-current by employing an LDD structure for a diode.
しかし、跳ね上がり特性は、LDDを構成するN-領域の精度によって変化する。ところが、N-領域は、マスク精度及び濃度のばらつきに起因して、十分な精度で構成することができない。このため、オフ電流の跳ね上がり特性、即ちオフ電流の変化の傾きがばらつくと共にオフ電流の最小値もばらついてしまう。このように、低温ポリシリコン技術では、跳ね上がり特性によって、十分な精度の光センサを得ることができないという問題があった。 However, the jumping characteristics vary depending on the accuracy of the N − region constituting the LDD. However, the N − region cannot be configured with sufficient accuracy due to variations in mask accuracy and density. For this reason, the off current jump characteristic, that is, the slope of the change in the off current varies, and the minimum value of the off current also varies. As described above, the low-temperature polysilicon technology has a problem that a photosensor with sufficient accuracy cannot be obtained due to the jumping characteristics.
本発明は、高精度に外光を検出することができる光センサ、電気光学装置及び電子機器を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an optical sensor, an electro-optical device, and an electronic apparatus that can detect external light with high accuracy.
本発明に係る光センサは、多結晶シリコンによって受光層が構成される複数のダイオードを有し、同一の光を受光する前記複数のダイオードは直列接続され、前記直列接続された複数のダイオードは同一のバイアスが与えられて受光素子を構成したことを特徴とする。 An optical sensor according to the present invention includes a plurality of diodes each having a light receiving layer made of polycrystalline silicon, the plurality of diodes receiving the same light are connected in series, and the plurality of diodes connected in series are the same. This is characterized in that a light receiving element is configured with a bias of (5).
このような構成によれば、多結晶シリコンによって受光層が構成されるダイオードは、光感度を有する逆バイアスの領域が比較的狭い。しかし、ダイオードを直列接続することにより、光感度を有する逆バイアスの範囲を拡大することができる。これにより、高い電圧をダイオードに印加しても光感度を得ることができ、高い電圧によってセンサ出力の振幅を大きくすることができる。特に、多結晶ポリシリコンを用いた電気光学装置においては、比較的高い電圧で駆動されることが多く、この場合においても、直列接続されたダイオードを高い電圧で駆動して、確実に光の照度検出が可能である。 According to such a configuration, a diode whose light receiving layer is made of polycrystalline silicon has a relatively narrow reverse bias region having photosensitivity. However, by connecting diodes in series, the range of reverse bias having photosensitivity can be expanded. Thereby, even if a high voltage is applied to the diode, the photosensitivity can be obtained, and the amplitude of the sensor output can be increased by the high voltage. In particular, an electro-optical device using polycrystalline polysilicon is often driven at a relatively high voltage, and even in this case, the diode connected in series is driven at a high voltage to ensure the illuminance of light. Detection is possible.
また、前記ダイオードは、前記多結晶シリコンに不純物を導入して前記多結晶シリコンに設けられるP型領域、真性半導体又は低濃度不純物領域及びN型領域によって構成されることを特徴とする。 In addition, the diode is configured by a P-type region, an intrinsic semiconductor, a low-concentration impurity region, and an N-type region provided in the polycrystalline silicon by introducing impurities into the polycrystalline silicon.
このような構成によれば、ダイオードは、多結晶シリコンに設けられるP型領域、真性半導体又は低濃度不純物領域及びN型領域によって構成されており、十分な光感度を有する。 According to such a configuration, the diode is configured by a P-type region, an intrinsic semiconductor or a low-concentration impurity region, and an N-type region provided in polycrystalline silicon, and has sufficient photosensitivity.
また、本発明に係る電気光学装置は、表示部と、前記表示部の周囲の外光の照度を検出するものであって、多結晶シリコンによって受光層が構成される複数のダイオードを有し、同一の光を受光する前記複数のダイオードを直列接続し、前記直列接続した複数のダイオードに同一のバイアスを与えて受光素子を構成する光センサと、を具備したことを特徴とする。 The electro-optical device according to the present invention is for detecting the illuminance of external light around the display unit and the display unit, and includes a plurality of diodes in which a light receiving layer is formed of polycrystalline silicon. And a plurality of diodes receiving the same light connected in series, and an optical sensor constituting a light receiving element by applying the same bias to the plurality of diodes connected in series.
このような構成によれば、直列接続されたダイオードは、多結晶シリコンによって受光層が構成されていても、光感度を有する逆バイアスの範囲が広い。表示部は、比較的高い電圧で駆動されることが多く、ダイオードにも比較的高い電圧が印加される。この場合でも、直列接続されたダイオードは、逆バイアスの広い電圧範囲で光感度を有しており、確実に光の照度検出が可能である。しかも、高い電圧をダイオードに印加することで、センサ出力の振幅を大きくすることができ、光の検出精度を向上させることができる。 According to such a configuration, the diode connected in series has a wide range of reverse bias having photosensitivity even if the light receiving layer is formed of polycrystalline silicon. The display unit is often driven with a relatively high voltage, and a relatively high voltage is also applied to the diode. Even in this case, the diodes connected in series have photosensitivity in a wide voltage range of reverse bias, and light illuminance can be reliably detected. In addition, by applying a high voltage to the diode, the amplitude of the sensor output can be increased, and the light detection accuracy can be improved.
また、前記ダイオードは、前記多結晶シリコンに不純物を導入して前記多結晶シリコンに設けられるP型領域、真性半導体又は低濃度不純物領域及びN型領域によって構成されることを特徴とする。 In addition, the diode is configured by a P-type region, an intrinsic semiconductor, a low-concentration impurity region, and an N-type region provided in the polycrystalline silicon by introducing impurities into the polycrystalline silicon.
このような構成によれば、ダイオードは、多結晶シリコンに設けられるP型領域、真性半導体又は低濃度不純物領域及びN型領域によって構成されており、十分な光感度を有する。 According to such a configuration, the diode is configured by a P-type region, an intrinsic semiconductor or a low-concentration impurity region, and an N-type region provided in polycrystalline silicon, and has sufficient photosensitivity.
また、前記ダイオードは、前記真性半導体又は低濃度不純物領域と前記N型領域との間に、前記N型領域よりも低濃度のN-領域を有することを特徴とする。 The diode has an N − region having a lower concentration than the N-type region between the intrinsic semiconductor or the low-concentration impurity region and the N-type region.
このような構成によれば、光感度を有する逆バイアスの範囲を一層広げることができ、光の検出精度を更に向上させることができる。 According to such a configuration, the range of the reverse bias having photosensitivity can be further expanded, and the light detection accuracy can be further improved.
また、前記光センサは、隣接するダイオードの前記N型領域と前記P型領域との境界上を跨いで設けられたコンタクトホールによって直列接続されることを特徴とする。 Further, the photosensors are connected in series by contact holes provided across the boundary between the N-type region and the P-type region of adjacent diodes.
このような構成によれば、隣接するダイオードはコンタクトホールによって接続されるので、配線を設ける必要がなく、装置を小型化することができる。 According to such a configuration, since adjacent diodes are connected by contact holes, it is not necessary to provide wiring, and the device can be miniaturized.
また、前記光センサは、前記ダイオードに逆バイアスを印加して使用することを特徴とする。 The photosensor is used by applying a reverse bias to the diode.
このような構成によれば、光感度を有する逆バイアスの範囲において、光の検出動作が行われる。ダイオードは直列接続されており、光感度を有する逆バイアスの範囲は広い。これにより、比較的高い電圧をダイオードに印加しても光の検出が可能であり、十分な振幅のセンサ出力を出力することができる。 According to such a configuration, the light detection operation is performed in the reverse bias range having photosensitivity. The diodes are connected in series, and the range of reverse bias having photosensitivity is wide. As a result, light can be detected even when a relatively high voltage is applied to the diode, and a sensor output with sufficient amplitude can be output.
また、本発明に係る電気光学装置は、表示部と、前記表示部の周囲の外光の照度を検出するものであって、多結晶シリコンによって受光層が構成される複数の第1のダイオードを有し、第1の光を受光する前記複数の第1のダイオードを直列接続し、前記直列接続した複数の第1のダイオードに第1のバイアスを与えて受光素子を構成する第1の光センサと、多結晶シリコンによって受光層が構成される複数の第2のダイオードを有し、第2の光を受光する前記複数の第2のダイオードを直列接続し、前記直列接続した複数の第2のダイオードに第2のバイアスを与えて受光素子を構成する第2の光センサと、前記第2の光センサへの光の入射を阻止する遮光手段と、を具備したことを特徴とする。 The electro-optical device according to the present invention detects the illuminance of external light around the display unit and the display unit, and includes a plurality of first diodes in which a light receiving layer is formed of polycrystalline silicon. A plurality of first diodes that receive the first light in series, and a first bias is applied to the plurality of first diodes connected in series to form a light receiving element. And a plurality of second diodes each having a light receiving layer made of polycrystalline silicon, the plurality of second diodes receiving second light being connected in series, and the plurality of second diodes connected in series A second optical sensor that constitutes a light receiving element by applying a second bias to the diode, and a light shielding unit that prevents light from entering the second optical sensor are provided.
このような構成によれば、第1の光センサは外光の照度を検出する。また、第2の光センサは例えば暗電流を検出する。第1及び第2の光センサの出力を用いることで、暗電流成分を除去したセンサ出力を得ることができる。これにより、外光を高精度に検出することができる。 According to such a configuration, the first optical sensor detects the illuminance of external light. The second optical sensor detects, for example, dark current. By using the outputs of the first and second optical sensors, it is possible to obtain a sensor output from which dark current components are removed. Thereby, external light can be detected with high accuracy.
また、前記表示部は、第1及び第2の基板間に液晶が封入された液晶パネルによって構成されており、前記光センサは、前記第1の基板上に形成された薄膜ダイオードによって構成されることを特徴とする。 In addition, the display unit is configured by a liquid crystal panel in which liquid crystal is sealed between first and second substrates, and the optical sensor is configured by a thin film diode formed on the first substrate. It is characterized by that.
このような構成によれば、光センサは、外光を高精度に検出することができる。これにより、例えば、外光の明るさに応じた、液晶パネルのバックライトの明るさ制御等が可能である。 According to such a configuration, the optical sensor can detect external light with high accuracy. Thereby, for example, it is possible to control the brightness of the backlight of the liquid crystal panel according to the brightness of the external light.
また、本発明に係る電子機器は、上記電気光学装置を用いたことを特徴とする。 Further, an electronic apparatus according to the present invention is characterized by using the electro-optical device.
このような構成によれば、外光を正確に検出して、表示輝度を制御することができ、表示の視認性を向上させると共に、消費電力を削減することができる。 According to such a configuration, it is possible to accurately detect external light and control display luminance, thereby improving display visibility and reducing power consumption.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る電気光学装置の概要を示す平面図である。図2は図1の電気光学装置として液晶パネルを採用した場合において、液晶パネルをケースに収納した状態の断面構造の概略を説明するための説明図である。図3は図1の電気光学装置に採用される表示パネルの平面パターンを模式的に示す説明図である。また、図4は図3中の受光素子29及び受光素子30の具体的な構成例を示す等価回路図である。図5は横軸に電圧をとり縦軸に電流をとって、低温ポリシリコン技術を用いて構成したPINダイオードのオフ特性を示すグラフである。図6は図3のA−A’線の模式的断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing an outline of the electro-optical device according to the first embodiment of the invention. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an outline of a cross-sectional structure in a state where the liquid crystal panel is housed in a case when the liquid crystal panel is employed as the electro-optical device of FIG. FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a planar pattern of a display panel employed in the electro-optical device of FIG. FIG. 4 is an equivalent circuit diagram showing a specific configuration example of the
<第1の実施の形態>
図1において、電気光学装置11は、2枚の基板を貼り合わせて構成された表示パネルによって構成されている。表示パネルとして液晶パネルを採用する場合には、図2に示すように、電気光学装置11は表示パネル21と照明装置22とを備える。なお、電気光学装置として自発光型の表示パネルを採用することもでき、この場合には、照明装置は不要である。
<First Embodiment>
In FIG. 1, an electro-optical device 11 is configured by a display panel configured by bonding two substrates. When a liquid crystal panel is employed as the display panel, the electro-optical device 11 includes a
図2に示すように、表示パネル21は光を透過する素子基板23及び対向基板24相互間に、液晶25を封入して構成される。対向配置された素子基板23と対向基板24とは、図示しないシール材によって貼り合わされている。表示パネル21には、例えば水平方向に延在して設けられた図示しない複数の走査線と、垂直方向に延在して設けられた図示しない複数のデータ線とを有し、複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して画素が構成される。
As shown in FIG. 2, the
素子基板23上には、画素を構成する図示しない画素電極(ITO)が配置される。また、対向基板24側にも図示しない対向電極(共通電極(ITO))が設けられる。素子基板23の画素電極上には、液晶25に接して、ラビング処理が施された図示しない配向膜が設けられている。一方、対向基板24側においても、液晶25に接して、ラビング処理が施された図示しない配向膜が設けられている。各配向膜は、例えば、ポリイミド膜等の透明な有機膜からなる。また、対向基板24にはデータ線及び走査線に沿って、図示しない遮光膜が形成されている。
On the
なお、図2では図示を省略しているが、対向基板24の観察面側及び素子基板23の素子形成面の反対側の面には、夫々偏光板が設けられている。これらの偏光板は、素子基板23及び対向基板24に形成された配向膜のラビング方向に対応した偏光軸に設定される。
Although not shown in FIG. 2, polarizing plates are provided on the observation surface side of the
バックライトとして機能する照明装置22は表示パネル21の素子基板23の下方から光を出射する。照明装置22は、例えば、光源を構成する複数の発光ダイオード(以下、LEDという)と導光板とによって構成される。LEDからの光は導光板内に導かれ、導光板の底面及び側面の反射層によって反射、散乱し、導光板の上面から出射される。こうして、照明装置22の上方に配置された表示パネル21にバックライト光が入射されるようになっている。
The
照明装置22と表示パネル21とは積層された状態で、ケース26内に収納される。ケース26は上面が開口しており、この開口部27に表示パネル21の表示画面13が臨むように、表示パネル21がケース26内に固定されている。
The
表示パネル21は、ケース26の開口部27によって規定された表示画面13内の中央に、有効表示領域14が設けられている。有効表示領域14は、複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して画素が構成される。
The
表示パネル21においては、データ線には画像信号が供給され、走査線には走査信号が供給される。こうして、各画素は画像信号に基づいて駆動されて光の透過率が変化する。照明装置22から表示パネル21に入射した光は、表示パネル21の有効表示領域14において変調される。これにより、ケース26の開口部27側から有効表示領域14を観察することで、画像を視認することができる。なお、対向基板24には対向基板24の周辺部を遮光するための遮光膜28(図1の斜線部)が形成されている。有効表示領域14は、この遮光膜28によって形状、サイズが規定される。
In the
表示画面13内の有効表示領域14の周辺には、非表示領域15が設けられている。この非表示領域15内に、照度を検出するための受光素子29,30を夫々配置する受光素子配置領域16,17が設けられている。また、受光素子配置領域16,17は、対向基板24上の遮光膜28が形成されていない開口領域19内に設けられており、対向基板24の上面(観察面)側からの光を基板内に透過させる領域である。
A
受光素子配置領域16内には、受光素子29が配置され、受光素子配置領域17内には、受光素子30が配置される。受光素子29,30には、対向基板24の観察面側から外光が入射するようになっており、受光素子29,30は外光の照度検出が可能である。
A
図1の例では、表示パネル21は、平面形状が略長方形である。表示パネル21の一方の長辺に沿って、Yドライバ31が配置されている。また、表示パネル21の一方の短辺に沿って、Xドライバ32が配置されている。
In the example of FIG. 1, the
図3に示すように、Yドライバ31からは有効表示領域14に向かって、複数の走査線33が延設され、Xドライバ32からは有効表示領域14に向かって、複数のデータ線34が延設されている。走査線33とデータ線34の交差に対応して、スイッチング素子35が設けられている。スイッチング素子35は、Yドライバ31から走査線33に供給される走査信号によってオン,オフ制御される。オンとなったスイッチング素子35は、Xドライバ32からデータ線34に供給される画像信号を画素電極36に供給する。
As shown in FIG. 3, a plurality of
なお、図3は表示パネル21がTFT液晶パネルである例について示しているが、有効表示領域の画素がドライバによって駆動されるものであれば、他のアクティブマトリクス表示パネルやパッシブマトリクス表示パネルであっても同様に構成することができる。
FIG. 3 shows an example in which the
近傍にXドライバ32が配置された表示パネル21の一短辺には、端子部37が設けられている。Yドライバ31及びXドライバ32と端子部37とは図示しない配線によって接続されている。
A
図3に示すように、受光素子配置領域16には、複数の受光素子29が有効表示領域14の長辺に沿って配列されている。また、受光素子配置領域17には、複数の受光素子30が有効表示領域14の長辺に沿って配列されている。図3に示すように、受光素子29,30は、PINダイオード等の受光ダイオードによって構成されている。
As shown in FIG. 3, in the light receiving
受光素子29,30は、細長の受光素子配置領域16,17を利用することで、表示パネル21の長手方向に、十分な数だけ配列される。配列する受光素子29,30の個数は、受光素子配置領域16,17の長手方向の長さと、各受光素子29,30の幅によって決まる。
A sufficient number of light receiving
本実施の形態においては、受光素子29を構成する各ダイオードのカソードと受光素子30を構成する各ダイオードのアノード同士は、配線42を介して直列接続されている。受光素子29を構成する各ダイオードのアノードは配線41に共通接続され、受光素子30を構成する各ダイオードのカソードは配線44に共通接続されている。
In the present embodiment, the cathode of each diode constituting the
図4はこのような受光素子29,30によって構成される光センサの等価回路図である。また、図5はある適当な大きさの受光ダイオードの特性を示している。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of an optical sensor constituted by such
図5は破線によって光が入射した場合の特性を示し、実線によって光が入射しない場合の特性を示している。特性A〜Cは、夫々、1個のダイオードによる特性、2個のダイオードを直列接続した場合の特性、及び3個のダイオードを直列接続した場合の特性を示している。 FIG. 5 shows the characteristics when light is incident by a broken line, and the characteristics when light is not incident by a solid line. Characteristics A to C show the characteristics of one diode, the characteristics when two diodes are connected in series, and the characteristics when three diodes are connected in series, respectively.
各特性A〜Cは、逆バイアスにおける特性を示しており、順バイアス領域については図示を省略している。逆バイアスの印加電圧を増加させると、図5に示すように、いずれの特性A〜Cにおいても、逆方向の電流がしだいに増加する跳ね上がり特性を有する。 Each characteristic A to C indicates a characteristic in reverse bias, and a forward bias region is not illustrated. When the reverse bias applied voltage is increased, as shown in FIG. 5, any of the characteristics A to C has a jumping characteristic in which the reverse current gradually increases.
そして、各特性A〜Cはいずれも、比較的逆バイアス電圧が小さい領域では、破線にて示す光入射時の電流量が実線にて示す暗時の電流量よりも大きい。即ち、ダイオードはこの破線の領域において光感度を有する。 In each of the characteristics A to C, in a region where the reverse bias voltage is relatively small, the current amount at the time of light incidence indicated by the broken line is larger than the current amount at the dark time indicated by the solid line. That is, the diode has photosensitivity in this broken line region.
ところが、各特性A〜Cにおける破線と実線との比較から明らかなように、逆バイアス電圧が比較的大きくなると、光入射時の電流量と暗時の電流量とは一致し、この領域においてダイオードは光感度を有していないことと等価となる。 However, as is clear from the comparison between the broken line and the solid line in each of the characteristics A to C, when the reverse bias voltage becomes relatively large, the amount of current at the time of light incidence and the amount of current at the time of darkness coincide with each other. Is equivalent to having no photosensitivity.
従って、ダイオードを受光素子として用いるためには、破線と実線とに差がある逆バイアス電圧が比較的低い領域で使用する必要がある。ところが、低温ポリシリコン技術を用いた回路においては、それを構成するトランジスタの性能がウェハー上に作られたトランジスタの性能より低いために、比較的高い電圧、例えば5V以上の電圧を必要とする。ところが、図5に示すように、1個のダイオードを単独で用いた場合には、このような高い電圧では十分な光感度が得られない。 Therefore, in order to use the diode as a light receiving element, it is necessary to use the diode in a region where the reverse bias voltage having a difference between the broken line and the solid line is relatively low. However, a circuit using low-temperature polysilicon technology requires a relatively high voltage, for example, a voltage of 5 V or more, because the performance of the transistors constituting the low-temperature polysilicon technology is lower than the performance of the transistors formed on the wafer. However, as shown in FIG. 5, when one diode is used alone, sufficient photosensitivity cannot be obtained at such a high voltage.
そこで、本実施の形態においては、ダイオードを2個以上直列に接続することで、跳ね上がり特性による電流増加が開始される電圧を十分に高い電圧にして、十分な光感度を得られる領域での使用を可能にしている。なお、図3ではダイオードを2個直列に接続した例を示している。 Therefore, in this embodiment, by connecting two or more diodes in series, the voltage at which the current increase due to the jumping characteristic starts is set to a sufficiently high voltage and used in a region where sufficient photosensitivity can be obtained. Is possible. FIG. 3 shows an example in which two diodes are connected in series.
図4において、光センサは、受光素子29及び受光素子30を夫々構成するPINダイオード等のダイオードD1,D2及びコンデンサC1の並列回路による等価回路によって示すことができる。
In FIG. 4, the optical sensor can be represented by an equivalent circuit by parallel circuits of diodes D1 and D2 such as PIN diodes and capacitors C1 constituting the
電源45からの電圧をスイッチ46を介してコンデンサC1に印加する。コンデンサC1の両端に+5Vを印加した後、スイッチ46をオフにする。そうすると、逆バイアス状態のダイオードD1,D2は、光の入射によって発生した光発生電荷によって逆方向電流を流す。これにより、コンデンサC1の端子電圧が低下する。電圧の低下量がアンプ47を介してセンサ出力として出力端子48に出力される。
The voltage from the
図5に示すように、ダイオードを2個直列に接続した場合には、−2V〜−5Vの電圧範囲において確実に光感度を有する。従って、図4の回路においては、確実な光検出出力を出力することができる。 As shown in FIG. 5, when two diodes are connected in series, the photosensitivity is surely obtained in the voltage range of −2V to −5V. Therefore, the circuit of FIG. 4 can output a reliable light detection output.
なお、この場合において絶対値として比較的高い電圧範囲である2V〜5Vの変化が得られるので、検出回路としてのアンプ47も低温ポリシリコン技術により作製が可能である。
In this case, since a change of 2 V to 5 V, which is a relatively high voltage range, is obtained as an absolute value, the
また、図5の破線に示すように、逆バイアスに対して流れる電流量は、フラットな特性を有していることから、単位時間当たりにダイオードD1,D2に流れる電流量は一定である。この場合には、受光素子29,30からは、光強度と出力との関係がリニアに変化するセンサ出力が出力される。
Further, as shown by the broken line in FIG. 5, the amount of current flowing with respect to the reverse bias has a flat characteristic, and thus the amount of current flowing through the diodes D1 and D2 per unit time is constant. In this case, the
このようにして受光素子29,30によって得られた外光の光強度は、例えば、照明装置22の明るさ制御に用いることができる。即ち、受光素子29,30によって構成される光センサの出力を、照明装置22の明るさを制御する図示しないコントローラに与えるのである。コントローラは、センサ出力に基づいて、照明装置22の明るさを制御するための制御信号を発生して照明装置22に出力する。
The light intensity of the external light obtained by the
例えば、コントローラは、センサ出力によって、外光が比較的明るいことが示された場合には、外光の明るさに応じて照明装置22の明るさを明るくすることも可能である。また、コントローラは、外光が所定の閾値よりも明るいことが示された場合には、照明装置22を消灯させて、表示パネル21を反射型として利用するようにしてもよい。照明装置22は制御信号に基づく明るさで発光する。
For example, when the sensor output indicates that the external light is relatively bright, the controller can increase the brightness of the
図6は受光素子29,30の断面構造の一例を示している。図6は図3のA−A’線における断面構造である。
FIG. 6 shows an example of a cross-sectional structure of the
図6において、石英基板又はガラス基板等の透明な基板23上には、下地絶縁膜71が形成されている。下地絶縁膜71上には、有効表示領域14を含む画素を形成する領域において、スイッチング素子であるTFTを構成する半導体層73が形成されている。半導体層73は、多結晶半導体としてのポリシリコンにて構成されている。例えば、このポリシリコンは、非単結晶半導体である非晶質半導体としてのアモルファスシリコンのレーザアニールにより結晶化されて形成されている。なお、ポリシリコンは、高温ポリシリコンプロセスによって形成してもよい。
In FIG. 6, a
半導体層73の両端には、不純物が導入されてソース領域72及びドレイン領域73が形成されている。半導体層73上には酸化膜75を介してゲート電極76が形成されている。ゲート電極76は、下層がモリブデン、上層がアルミニウムの2層構造であり、走査線33に接続されている。酸化膜75上には層間絶縁膜77が形成されており、層間絶縁膜77には、ソース領域72及びドレイン領域73上に夫々コンタクトホール78a,78bが形成されている。ソース領域72はコンタクトホール78aを介してデータ線34に接続されている。
At both ends of the
データ線34が形成される配線層上及び層間絶縁膜77上には層間絶縁膜79が形成される。層間絶縁膜79にはコンタクトホール80が形成されており、ドレイン領域74は、コンタクトホール78b,80を介して、層間絶縁膜79上に形成された画素電極36に接続されている。
An interlayer insulating
なお、層間絶縁膜79上には、各画素の開口領域の一部において、反射膜81が形成されている。画素電極36は層間絶縁膜79及び反射膜81上に形成されるようになっている。
Note that a
一方、下地絶縁膜71上には、受光素子配置領域16,17において、PIN型の受光素子29,30が形成されている。受光素子29,30は、有効表示領域14内のTFTと同一の製造工程によって形成されている。
On the other hand, PIN type
即ち、受光素子29は、半導体層73と同一層で形成された半導体層に、P型不純物を導入したP型領域51、N型不純物を導入したN型領域53、及び、真性半導体又は微量に不純物を導入したI型領域52を有している。同様に、受光素子30は、半導体層73と同一層で形成された半導体層に、P型不純物を導入したP型領域54、N型不純物を導入したN型領域56、及び、真性半導体又は微量に不純物を導入したI型領域55を有している。これらの領域51〜56上には、酸化膜75が形成されている。
That is, the
なお、図6の例では示してないが、受光素子29,30をTFTと同一の製造工程で形成するので、受光素子29上の酸化膜75上に、ゲート電極76と同一材料のゲート電極と同様の形状の膜を形成してもよい。この場合でも、入射光は半導体層に入射可能である。
Although not shown in the example of FIG. 6, since the
層間絶縁膜77には、P型領域51、N型領域53、P型領域54及びN型領域56上においてコンタクトホール78c〜78fが開孔されている。層間絶縁膜77上にはデータ線34と同層で、配線41,42,44が形成されており、各領域51,53,54,56は夫々コンタクトホール78c〜78fを介して配線41,42,44に接続される。配線41,42,44は、例えば、チタン、アルミニウム、チタンが積層された3層構造を有する。
Contact holes 78 c to 78 f are formed in the
層間絶縁膜77上の配線層及び層間絶縁膜77上には、層間絶縁膜79が形成されている。画素電極36及び層間絶縁膜79上には、液晶25に接して、配向膜84が形成されている。配向膜84は所定の方向にラビング処理されている。
An interlayer insulating
一方、対向基板24には、有効表示領域14を区画すると共に、開口領域19(図1参照)を区画する遮光膜28が形成されている。遮光膜28上及び対向基板24上には、配向膜85が形成されている。配向膜85は所定の方向にラビング処理されている。
On the other hand, the
このような構成によれば、対向基板24の観察面側から入射した光は、開口領域19を介して素子基板23側に進行する。受光素子29,30は領域51〜53,54〜56に生じた空乏層を介して光発生電荷に応じた検出電流が流れる。この検出電流が、領域51,53,54,56に接続された配線41,42,44を介して外部に出力される。こうして、外光の照度を検出することができる。
According to such a configuration, light incident from the observation surface side of the
受光素子29,30は直列接続されており、図5の特性Bに示すように、比較的大きい電圧を用いた場合でも、十分な光感度を有する。受光素子29,30に高い電圧を印加することによって、センサ出力として十分に振幅が大きい出力を得ることができる。従って、高精度の外光検出が可能である。
The
これらの受光素子29,30の検出結果を用いることで、例えば、外光の明るさに応じて照明装置22の明るさ制御が可能である。例えば、外光が明るいことが検出された場合には、外光の明るさに応じて照明装置22の明るさを明るくする。これにより、表示の視認性を向上させることも可能であり、消費電力を削減することもできる。
By using the detection results of these
このように本実施の形態においては、受光素子を構成するダイオードを直列に接続して使用する。これにより、光感度が得られる逆バイアスの範囲を広げることができ、十分に高い電圧の逆バイアスを用いることができる。これにより、低温ポリシリコン技術を用いて製作した表示パネルのように比較的高い駆動電圧を使用する装置においても、十分な光感度を有する電圧範囲での使用が可能とである。また、逆バイアスとして十分に高い電圧を印加するので、センサ出力として十分に振幅が大きい出力を得ることができる。 As described above, in the present embodiment, the diodes constituting the light receiving element are used connected in series. Thereby, the range of the reverse bias in which the photosensitivity can be obtained can be expanded, and a reverse bias having a sufficiently high voltage can be used. As a result, even a device that uses a relatively high driving voltage, such as a display panel manufactured using low-temperature polysilicon technology, can be used in a voltage range with sufficient photosensitivity. Further, since a sufficiently high voltage is applied as the reverse bias, an output having a sufficiently large amplitude can be obtained as the sensor output.
図7は本実施の形態の変形例を示す模式的断面図である。上記各図においては、2つのダイオードを直列接続した例について説明したが、直列接続するダイオードの数は特に限定されるものではない。図7は3つのダイオードを直列接続した例を示している。 FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a modification of the present embodiment. In each of the above drawings, an example in which two diodes are connected in series has been described. However, the number of diodes connected in series is not particularly limited. FIG. 7 shows an example in which three diodes are connected in series.
下地絶縁膜91上には、半導体層が形成される。この半導体層には、近接した3箇所の受光素子配置領域において、PIN型の3つの受光素子を構成するP型領域92、N型領域94、及び、真性半導体又は微量に不純物を導入したI型領域93を有している。これらの領域92〜94上には、酸化膜95が形成されている。
A semiconductor layer is formed on the
酸化膜95上には、TFTを構成するゲート電極と同様の膜97を形成してもよい。酸化膜95上には層間絶縁膜96が形成される。
A
層間絶縁膜77には、P型領域92及びN型領域94上においてコンタクトホール98が開孔されている。隣接する受光素子のP型領域92とN型領域94とに接続されるコンタクトホール98同士は、配線99によって相互に接続される。これにより、直列接続された3つの受光素子が得られる。
A
このような3つ直列接続された受光素子は、図5の特性Cに示すように、光感度を有する逆バイアスの範囲を更に一層拡大することができる。 Such three light receiving elements connected in series can further expand the range of the reverse bias having photosensitivity as shown by the characteristic C in FIG.
<第2の実施の形態>
図8乃至図10は本発明の第2の実施の形態に係り、図8は第2の実施の形態の電気光学装置に採用される表示パネルの平面パターンを模式的に示す説明図である。また、図9は図8中の受光素子29a,29b及び受光素子30a,30bの具体的な構成例を示す等価回路図である。図10は図8のA−A’線の模式的断面図である。
<Second Embodiment>
8 to 10 relate to a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing a planar pattern of a display panel employed in the electro-optical device of the second embodiment. FIG. 9 is an equivalent circuit diagram showing a specific configuration example of the light receiving elements 29a and 29b and the light receiving elements 30a and 30b in FIG. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
受光素子として、ポリシリコン型薄膜トランジスタ、好適な約600℃以下のプロセス作製される低温ポリシコン型薄膜トランジスタのプロセスによって形成される薄膜ダイオードを採用した場合には、十分な精度が得られないことがある。そこで、本実施の形態においては、暗電流を検出することで、外光の照度検出精度を向上させたものである。なお、暗電流に代えて照度を高精度に制御可能な照明装置の照度を検出し、照明装置の照度を基準として外光を検出することで、外光の照度検出精度を向上させるようにしてもよい。 When a thin film diode formed by a process of a polysilicon type thin film transistor and a low temperature polysilicon type thin film transistor manufactured by a suitable process of about 600 ° C. or less is adopted as the light receiving element, sufficient accuracy may not be obtained. Therefore, in the present embodiment, the illuminance detection accuracy of external light is improved by detecting the dark current. In addition, by detecting the illuminance of the illuminating device that can control the illuminance with high accuracy instead of the dark current and detecting the external light based on the illuminance of the illuminating device, the illuminance detection accuracy of the external light is improved. Also good.
本実施の形態においては、非表示領域15(図1参照)内の受光素子配置領域16及び受光素子配置領域17に、夫々直列接続された受光素子29a,29b及び30a,30bを設ける。そして、図1の遮光膜28に代えて受光素子配置領域16まで遮光するようにした遮光膜28’を採用する。即ち、受光素子配置領域16は、対向基板24上に遮光膜28’が形成されており、この遮光膜28’の形成領域において、外光が素子基板23側に入射することが阻止されるようになっている。
In the present embodiment, light receiving elements 29a, 29b and 30a, 30b connected in series are provided in the light receiving
なお、受光素子29a,29b,30a,30bは、素子基板23上に、いわゆるポリシリコン型薄膜トランジスタ、好適な約600℃以下のプロセス作製される低温ポリシコン型薄膜トランジスタのプロセスによって形成されている。受光素子29a,29bの上方には遮光膜28’が形成されており、遮光膜28’によって対向基板24の観察面側からの外光が受光素子29a,29bに入射することが阻止される。また、バックライトの光が当たらない位置に設けられている。これにより、受光素子29a,29bは、暗電流を検出することができる。
The light receiving elements 29a, 29b, 30a, and 30b are formed on the
なお、受光素子29a,29bに、素子基板23を透過する照明装置22からの光を入射させて、照明装置22からの光の照度を検出させるようにすることも可能である。また、受光素子配置領域17に設けられた受光素子30a,30bには、対向基板24の観察面側からの外光が入射するようになっている。
In addition, it is possible to make the light from the
本実施の形態においては、受光素子29a,29b,30a,30bは、相互に近接した位置においていわゆる低温ポリシリコン型薄膜トランジスタのプロセスにより形成されており、相互に略同一特性を有する。例えば、受光素子29a,29bは暗電流を検出することができ、受光素子29a,29bの出力を用いることで、受光素子30a,30bの出力を校正して、高精度の外光検出が可能である。 In the present embodiment, the light receiving elements 29a, 29b, 30a, 30b are formed by so-called low-temperature polysilicon type thin film transistor processes at positions close to each other, and have substantially the same characteristics. For example, the light receiving elements 29a and 29b can detect dark current, and by using the outputs of the light receiving elements 29a and 29b, the outputs of the light receiving elements 30a and 30b can be calibrated to detect external light with high accuracy. is there.
また、高精度に照度が制御された照明装置22からの既知の照度を受光素子29a,29bで検出し、検出結果に基づいて受光素子30a,30bの出力から外光の照度を相対的に求めることで、外光の検出精度を向上させることも可能である。なお、照明装置22は、例えばLEDを含む構成であり、比較的高精度に照度を制御することができるようになっている。
In addition, known illuminance from the
図9はこのような受光素子29a,29b,30a,30bによって構成される光センサの等価回路図である。 FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of an optical sensor constituted by such light receiving elements 29a, 29b, 30a, 30b.
光センサは、受光素子29a,29bを構成するPINダイオード等のダイオードD11,D12、受光素子30a,30bを構成するPINダイオード等のダイオードD13,D14及びコンデンサC11の並列回路による等価回路によって示すことができる。 The optical sensor is shown by an equivalent circuit formed by a parallel circuit of diodes D11 and D12 such as PIN diodes constituting the light receiving elements 29a and 29b, diodes D13 and D14 such as PIN diodes constituting the light receiving elements 30a and 30b, and a capacitor C11. it can.
電源45,45'を介してダイオードD11〜D14に電圧を印加する。逆バイアス状態のダイオードD13,D14は、光の入射によって発生した光発生電荷によって逆方向電流を流す。また、逆バイアス状態のダイオードD11,D12は、光の入射が阻止されて、暗電流に基づく逆方向電流を流す。ダイオードD13と14に光の入射がある場合には、ダイオードD13、D14に流れる電流と、ダイオードD11、D12に流れる電流とに差が生じ、その差分の電流がコンデンサC11に供給されて、コンデンサC11の両端の電圧を変化させる。この回路によれば温度による電流上昇分やノイズ電流分をキャンセルして、外光に応じて上昇した分だけの電流を得ることができる。 A voltage is applied to the diodes D11 to D14 via the power supplies 45 and 45 ′. The reverse-biased diodes D13 and D14 cause a reverse current to flow due to photogenerated charges generated by the incidence of light. In addition, the diodes D11 and D12 in the reverse bias state are blocked from entering light and flow a reverse current based on a dark current. When light is incident on the diodes D13 and D14, there is a difference between the current flowing in the diodes D13 and D14 and the current flowing in the diodes D11 and D12, and the difference current is supplied to the capacitor C11. Vary the voltage at both ends. According to this circuit, it is possible to cancel a current increase due to temperature or a noise current and obtain a current corresponding to the increase according to the external light.
コンデンサC11の両端の電圧をスイッチ46をオンにして0にする。次に、スイッチ46をオフにすると、ダイオードD12,D13同士の接続点に流れる電流によって、コンデンサC11の両端の電圧が上昇する。一定時間経過後のコンデンサC11の両端の電圧は、外光に応じた電圧値となる。この電圧をアンプ47を介して出力端子48からセンサ出力として出力する。
The voltage across the capacitor C11 is set to 0 by turning on the
図9の回路においては、遮光されるダイオードD11,D12及び外光が照射されるダイオードD13,D14には、比較的高い電圧(図9の例では10V)が印加される。高い電圧を印加することで、上述したように、入射光に対するセンサ出力の変化を大きくすることができ、高感度の装置を得ることができる。この場合でも、遮光されるダイオードD11,D12と外光が照射されるダイオードD13,D14とを夫々2直列に接続することにより、光感度が得られる逆バイアスの範囲を拡大することができる。これより、バイアス点の変化に拘わらず光感度が得られる領域で使用されることになり、外光を高精度に検出することが可能である。 In the circuit of FIG. 9, a relatively high voltage (10 V in the example of FIG. 9) is applied to the light-shielded diodes D11 and D12 and the diodes D13 and D14 irradiated with external light. By applying a high voltage, as described above, a change in sensor output with respect to incident light can be increased, and a highly sensitive device can be obtained. Even in this case, the reverse bias range in which the photosensitivity can be obtained can be expanded by connecting the light-shielded diodes D11 and D12 and the diodes D13 and D14 irradiated with external light in series. Thus, it is used in a region where the photosensitivity can be obtained regardless of the change of the bias point, and it is possible to detect external light with high accuracy.
図10は受光素子29a,29b,30a,30bの断面構造の一例を示している。図10は図8のA−A’線における断面構造である。図10において図6と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。 FIG. 10 shows an example of a cross-sectional structure of the light receiving elements 29a, 29b, 30a, 30b. FIG. 10 is a cross-sectional structure taken along line A-A ′ of FIG. 8. In FIG. 10, the same components as those in FIG.
図10においては、受光素子29,30に代えて、受光素子29a,29b,30a,30bを採用すると共に、受光素子29a,29bを遮光するための遮光膜28’,82,58を採用した点が図6と異なる。
In FIG. 10, light receiving elements 29a, 29b, 30a, 30b are employed instead of the
即ち、下地絶縁膜71上には、受光素子配置領域16において、PIN型の受光素子29a,29bが形成され、受光素子配置領域17において、PIN型の受光素子30a,30bが形成されている。受光素子29a,29b,30a,30bは、有効表示領域14内のTFTと同一の製造工程によって形成されている。
That is, on the
即ち、受光素子29a,30aは、半導体層73と同一層で形成された半導体層に、P型不純物を導入したP型領域51、N型不純物を導入したN型領域53、及び、真性半導体又は微量に不純物を導入したI型領域52を有している。同様に、受光素子29b,30bは、半導体層73と同一層で形成された半導体層に、P型不純物を導入したP型領域54、N型不純物を導入したN型領域56、及び、真性半導体又は微量に不純物を導入したI型領域55を有している。
That is, the light receiving elements 29a and 30a include a P-
これらの領域51〜56上には、酸化膜75が形成されている。本実施の形態においては、受光素子29a,29b上の酸化膜75上には、遮光膜58が形成されている。遮光膜58はTFTのゲート電極76と同一工程で形成されており、下層がモリブデン、上層がアルミニウムの2層構造である。
An
層間絶縁膜77には、P型領域51、N型領域53、P型領域54及びN型領域56上においてコンタクトホール78c〜78fが開孔されている。層間絶縁膜77上にはデータ線34と同層で、配線41,42a,95,96,42b,44が形成されている。受光素子29a,29bを構成する各領域51,53,54,56は夫々コンタクトホール78c〜78fを介して配線41,42a,42a,95に接続される。また、受光素子30a,30bを構成する各領域51,53,54,56は夫々コンタクトホール78c〜78fを介して配線96,42b,42b,44に接続される。配線41,42a,95,96,42b,44は、例えば、チタン、アルミニウム、チタンが積層された3層構造を有する。なお、配線95,96は一体的に形成されており、電気的に接続された例を示している。
Contact holes 78 c to 78 f are formed in the
層間絶縁膜77上の配線層及び層間絶縁膜77上には、層間絶縁膜79が形成されている。本実施の形態においては、層間絶縁膜79上には、受光素子29a,29bの形成領域に対応して遮光膜82が形成されている。遮光膜82は、有効表示領域14に形成された反射層81と同一工程で形成されており、例えば、アルミニウム材料が用いられている。
An interlayer insulating
一方、対向基板24には、有効表示領域14を区画すると共に、開口領域19(図1参照)を区画する遮光膜28’(図8参照)が形成されている。遮光膜28’上及び対向基板24上には、配向膜85が形成されている。配向膜85は所定の方向にラビング処理されている。
On the other hand, a
このような構成によれば、対向基板24の観察面側から入射した光は、開口領域19を介して素子基板23側に進行する。受光素子30a,30bは領域51〜56に生じた空乏層を介して光発生電荷に応じた検出電流が流れる。
According to such a configuration, light incident from the observation surface side of the
一方、受光素子29a,29bは、遮光膜28',82,58によって外光の入射が阻止されており、暗電流の検出が可能である。
On the other hand, the light receiving elements 29a and 29b are prevented from entering external light by the
上述したように、受光素子29a,29b,30a,30bの検出結果を用いることで、例えば、外光の明るさに応じて照明装置22の明るさ制御が可能である。例えば、外光が明るいことが検出された場合には、外光の明るさに応じて照明装置22の明るさを明るくする。これにより、表示の視認性を向上させることも可能である。
As described above, by using the detection results of the light receiving elements 29a, 29b, 30a, and 30b, for example, the brightness control of the
なお、本実施の形態においては、遮光膜28’,82,58を設けたが、これらの遮光膜のうちの少なくとも1層の遮光膜を有していれば、外光の入射は阻止可能である。本実施の形態では、3層の遮光膜を設けたことから、外光の直接光だけでなく、パネル内部での反射光が受光素子29a,29bに入射することも防止することができ、遮光性能に優れている。
In the present embodiment, the
このように本実施の形態においても第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。更に、本実施の形態においては、外光の入射が阻止される受光素子を採用しており、外光の検出精度を一層向上させることができる。 As described above, also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, in the present embodiment, a light receiving element that prevents external light from entering is employed, and the detection accuracy of external light can be further improved.
<第3の実施の形態>
図11は本発明の第3の実施の形態を示す模式的断面図である。本実施の形態は受光素子の構成が異なるのみであり、受光素子を直列接続して使用する点は上記各実施の形態と同様である。
<Third Embodiment>
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a third embodiment of the present invention. This embodiment is different only in the configuration of the light receiving element, and is similar to the above embodiments in that the light receiving elements are connected in series.
図11は直列接続される2つの受光素子を示している。 FIG. 11 shows two light receiving elements connected in series.
下地絶縁膜91上には、半導体層が形成される。この半導体層には、近接した2箇所の受光素子配置領域において、PIN型の2つの受光素子を構成するP型領域92、N型領域94、及び、真性半導体又は微量に不純物を導入したI型領域93を有している。更に、I型領域93とN型領域94との間には、N-領域101が設けられている。N-領域101は、N型領域94に比して低い濃度のN型領域であり、跳ね上がり特性を低減させる効果を有する。これらの領域92〜94,101上には、酸化膜95が形成されている。
A semiconductor layer is formed on the
酸化膜95上には、TFTを構成するゲート電極と同様の膜97を形成してもよい。酸化膜95上には層間絶縁膜96が形成される。層間絶縁膜77には、P型領域92及びN型領域94上においてコンタクトホール98が開孔されている。隣接する受光素子のP型領域92とN型領域94とに接続されるコンタクトホール98同士は、配線99によって相互に接続される。これにより、直列接続された2つの受光素子が得られる。
A
このような構成によれば、直列接続による効果及びN-領域を設けた効果によって、光感度を有する逆バイアスの範囲を更に一層拡大することができる。 According to such a configuration, the range of the reverse bias having photosensitivity can be further expanded by the effect of the series connection and the effect of providing the N − region.
<第4の実施の形態>
図12は本発明の第4の実施の形態を示す平面図である。図12は図6に対応したものであり、図12において図6と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
<Fourth embodiment>
FIG. 12 is a plan view showing a fourth embodiment of the present invention. FIG. 12 corresponds to FIG. 6. In FIG. 12, the same components as those in FIG.
本実施の形態は受光素子29,30同士の一部を共通化した受光素子121,122を採用した点が第1の実施の形態と異なるのみである。
This embodiment is different from the first embodiment only in that
図12に示すように、受光素子121,122は、1つの半導体層内に不純物を注入することで形成されている。1つの半導体層中に、P型領域51、I型領域52、N型領域111、P型領域112、I型領域55、N型領域56が形成されている。図12に示すように、P型領域51、I型領域52、N型領域111によって受光素子121が構成され、P型領域112、I型領域55、N型領域56によって受光素子122が構成される。
As shown in FIG. 12, the
受光素子121を構成する各ダイオードのアノードは、配線41に共通接続されており、カソードはコンタクトホール78gを介して配線105に共通接続されている。また、受光素子122を構成する各ダイオードのアノードは、コンタクトホール78gを介して配線105に共通接続されており、カソードは配線44に共通接続されている。
The anodes of the respective diodes constituting the
受光素子121,122は入射光の照度に基づく出力を出力する。配線41,44間からは全受光素子121,122の出力の和を取り出すことができる。受光素子121,122と各配線41,105,44との接続は、コンタクトホール78c,78g,78fを介して行われる。
The
他の構成、作用及び効果は第1の実施の形態と同様である。本実施の形態では、コンタクトホール78gによって2つのダイオードが直列接続されており、装置を小型化することができる。
Other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment. In the present embodiment, two diodes are connected in series by the
<第5の実施の形態>
図13は本発明の第5の実施の形態に係る電気光学装置としてEL(エレクトロルミネッセンス)パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図である。
<Fifth embodiment>
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure when an EL (electroluminescence) panel is adopted as an electro-optical device according to the fifth embodiment of the invention.
基板171上には低温ポリシリコン層173が形成される。基板171と基板172とは、有機EL層174を介在させて対向配置される。有機EL層174は、R,G,Bの各画素を構成する。基板172には遮光膜175が形成されている。
A low
本実施の形態においては、有機EL層174のR,G,B画素のいずれかに、又は夫々に1つずつに対向して、基板173上に受光素子配置領域176が設けられている。受光素子配置領域176には例えば2直列接続された受光素子が形成されている。受光素子配置領域176に対向する基板172には、遮光膜177が形成されている。これにより、受光素子配置領域176内の受光素子は、外光の入射が阻止され、暗電流の検出、又は、有機EL層174の各画素の発光強度を検出することができるようになっている。
In the present embodiment, a light receiving
また、基板171の端部には、受光素子配置領域178が設けられている。受光素子配置領域178には例えば2直列接続された受光素子が形成されている。受光素子配置領域178内の各受光素子は外光を検出することができるようになっている。
A light receiving
これらの受光素子配置領域176,178内の各受光素子は、上述したように、夫々2直列接続されて構成されており、光感度が得られる逆バイアス電圧の範囲が十分に広い。これにより、各受光素子は、十分に高い印加電圧によって駆動される場合でも、確実に外光の検出が可能である。
Each of the light receiving elements in these light receiving
このように本実施の形態は、有機EL層を有する自発光素子に適用可能である。 As described above, the present embodiment can be applied to a self-luminous element having an organic EL layer.
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記各実施の形態においては、2端子のダイオードの例について説明したが、3端子の薄膜トランジスタのゲートとドレインとを短絡して得られるダイオード構造に適用してもよい。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made. For example, in each of the above embodiments, an example of a two-terminal diode has been described. However, the present invention may be applied to a diode structure obtained by short-circuiting the gate and drain of a three-terminal thin film transistor.
また、上述の電気光学装置を用いた電子機器も本発明に含まれる。図14は電子機器の例を示す斜視図であり、携帯電話の外観を示している。図14に示すように、電子機器として携帯電話200の表示部201に、上述した電気光学装置、例えば液晶表示装置が用いられる。
Further, an electronic apparatus using the above electro-optical device is also included in the present invention. FIG. 14 is a perspective view showing an example of an electronic device, and shows the appearance of a mobile phone. As shown in FIG. 14, the above-described electro-optical device, for example, a liquid crystal display device, is used for the
他にも、電子機器としては、例えば、光源と該光源から出射された光を変調するライトバルブと、該ライトバルブにより変調された光を投射するための光学系を備えた、投射型表示装置である。さらに、電子機器としては、他にも、テレビジョンや、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、ディジタルスチルカメラ、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種の電子機器に対して、本発明に係る電気光学装置が適用可能なのは言うまでもない。 In addition, as an electronic device, for example, a projection display device including a light source, a light valve that modulates light emitted from the light source, and an optical system for projecting light modulated by the light valve It is. In addition, other electronic devices include televisions, viewfinder type / monitor direct view type video tape recorders, car navigation devices, pagers, electronic notebooks, calculators, word processors, workstations, videophones, POS terminals, digital Examples include a still camera and a device equipped with a touch panel. Needless to say, the electro-optical device according to the present invention is applicable to these various electronic devices.
また、本発明の電気光学装置は、パッシブマトリクス型の液晶表示パネルだけでなく、アクティブマトリクス型の液晶パネル(例えば、TFT(薄膜トランジスタ)やTFD(薄膜ダイオード)をスイッチング素子として備えた液晶表示パネル)にも同様に適用することが可能である。また、液晶表示パネルだけでなく、エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、電子放出を用いた装置(Field Emission Display 及び Surface-Conduction Electron-Emitter Display 等)、DLP(Digital Light Processing)(別名DMD:Digital Micromirror Device)等の各種の電気光学装置においても本発明を同様に適用することが可能である。 The electro-optical device of the present invention is not limited to a passive matrix type liquid crystal display panel but an active matrix type liquid crystal panel (for example, a liquid crystal display panel including a TFT (thin film transistor) or a TFD (thin film diode) as a switching element). It is possible to apply to the same. In addition to liquid crystal display panels, electroluminescence devices, organic electroluminescence devices, plasma display devices, electrophoretic display devices, devices using electron emission (such as Field Emission Display and Surface-Conduction Electron-Emitter Display), DLP ( The present invention can be similarly applied to various electro-optical devices such as Digital Light Processing (aka DMD: Digital Micromirror Device).
11…電気光学装置、16,17…受光素子配置領域、29,30…受光素子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Electro-optical apparatus, 16, 17 ... Light receiving element arrangement | positioning area | region, 29, 30 ... Light receiving element.
Claims (10)
前記表示部の周囲の外光の照度を検出するものであって、多結晶シリコンによって受光層が構成される複数のダイオードを有し、同一の光を受光する前記複数のダイオードを直列接続し、前記直列接続した複数のダイオードに同一のバイアスを与えて受光素子を構成する光センサと、
を具備したことを特徴とする電気光学装置。 A display unit;
It detects the illuminance of external light around the display unit, has a plurality of diodes whose light receiving layer is made of polycrystalline silicon, and connects the plurality of diodes that receive the same light in series, A photosensor constituting a light receiving element by applying the same bias to the plurality of diodes connected in series;
An electro-optical device comprising:
前記表示部の周囲の外光の照度を検出するものであって、多結晶シリコンによって受光層が構成される複数の第1のダイオードを有し、第1の光を受光する前記複数の第1のダイオードを直列接続し、前記直列接続した複数の第1のダイオードに第1のバイアスを与えて受光素子を構成する第1の光センサと、
多結晶シリコンによって受光層が構成される複数の第2のダイオードを有し、第2の光を受光する前記複数の第2のダイオードを直列接続し、前記直列接続した複数の第2のダイオードに第2のバイアスを与えて受光素子を構成する第2の光センサと、
前記第2の光センサへの光の入射を阻止する遮光手段と、
を具備したことを特徴とする電気光学装置。 A display unit;
The illuminance of external light around the display unit is detected, and includes a plurality of first diodes each having a light receiving layer made of polycrystalline silicon, and receives the first light. A first photosensor that constitutes a light receiving element by applying a first bias to the plurality of first diodes connected in series;
A plurality of second diodes each having a light-receiving layer made of polycrystalline silicon, the plurality of second diodes receiving second light being connected in series, and the plurality of second diodes connected in series; A second photosensor that forms a light receiving element by applying a second bias;
Light blocking means for blocking light from entering the second photosensor;
An electro-optical device comprising:
前記光センサは、前記第1の基板上に形成された薄膜ダイオードによって構成されることを特徴とする請求項3に記載の電気光学装置。 The display unit is configured by a liquid crystal panel in which liquid crystal is sealed between the first and second substrates,
The electro-optical device according to claim 3, wherein the optical sensor includes a thin film diode formed on the first substrate.
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