JP2009204466A - Light quantity detecting circuit and electro-optical device - Google Patents

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JP2009204466A JP2008047284A JP2008047284A JP2009204466A JP 2009204466 A JP2009204466 A JP 2009204466A JP 2008047284 A JP2008047284 A JP 2008047284A JP 2008047284 A JP2008047284 A JP 2008047284A JP 2009204466 A JP2009204466 A JP 2009204466A
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voltage
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Takashi Kunimori
隆志 國森
Takashi Sato
尚 佐藤
Masanori Yasumori
正憲 安森
Hajime Nakao
元 中尾
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light quantity detecting circuit wherein deterioration of characteristics of TFT due to a deviation of polarity is reduced, and which provides characteristics of an output having a linear characteristic in relation to the quantity of light, and improves a light detection accuracy. <P>SOLUTION: The light quantity detecting circuit includes a light detecting part which detects the quantity of natural light by utilizing a current running at the time when reverse bias voltage is impressed on a gate electrode of the TFT. By a gate bias control means, in this light detecting part, the voltage Gv impressed on the gate electrode of the TFT is changed from first reverse bias voltage Gv0 to be impressed on the occasion of detecting the natural light to positive bias voltage Gvon and is changed thereafter to second reverse bias voltage Gvoff which is lower further than the first reverse bias voltage Gv0, and then the voltage Gv is restored to the first reverse bias voltage Gv0. An output brought about by the current running after this restoration is output as the quantity of the natural light. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光照射に対して劣化が少なく、しかも光量に対して線型特性を持った出力特
性が得られ、光検出精度を向上させた光量検出回路及びこれを備えた電気光学装置に関す
る。
The present invention relates to a light amount detection circuit that is less deteriorated by light irradiation and that has an output characteristic having a linear characteristic with respect to a light amount, and that has improved light detection accuracy, and an electro-optical device including the same.

従来の光量検出回路として、例えば、下記特許文献1に開示されているように、薄膜ト
ランジスタ(以下、「TFT」という)の漏れ電流が受光量に比例することを利用し、こ
の漏れ電流で電圧検出用コンデンサに電荷を充電あるいは放電させ、当該コンデンサの両
端間の電圧変化を監視することによって光量を検出する装置が知られている。ところで、
TFTの漏れ電流は受光量に比例するが、その感度(受光量に対する電流値)は光に暴露
されることによって低下することがわかっている。そのため、下記特許文献1に開示され
た光量検出回路では、この感度低下によって光量の検出精度が低下してしまう。
As a conventional light amount detection circuit, for example, as disclosed in Patent Document 1 below, the fact that the leakage current of a thin film transistor (hereinafter referred to as “TFT”) is proportional to the amount of received light is used to detect the voltage using this leakage current. 2. Description of the Related Art There is known a device that detects the amount of light by charging or discharging an electric capacitor and monitoring a voltage change between both ends of the capacitor. by the way,
The leakage current of a TFT is proportional to the amount of light received, but it has been found that its sensitivity (current value with respect to the amount of light received) decreases with exposure to light. Therefore, in the light amount detection circuit disclosed in Patent Document 1 below, the light amount detection accuracy decreases due to this sensitivity decrease.

これを防止するために、下記特許文献2には、TFT光センサの生成方法を改良して対
劣化特性を向上させるという光電変換素子が開示されている。しかしながら、下記特許文
献2に開示された光電変換素子においては、特別な製造条件が必要となる。例えばTFT
を用いた表示装置の内部に光センサを設ける必要がある。また、同一装置において表示装
置と光センサとを製造する場合に、表示用に適した特性とは異なる製造プロセスを要し、
当該製造プロセスが長くなったり、製造装置の頻繁な条件設定の変更を余儀なくされたり
する。
In order to prevent this, the following Patent Document 2 discloses a photoelectric conversion element that improves the anti-deterioration characteristics by improving the method of generating a TFT photosensor. However, the photoelectric conversion element disclosed in Patent Document 2 below requires special manufacturing conditions. For example TFT
It is necessary to provide an optical sensor inside the display device using the above. In addition, when manufacturing a display device and an optical sensor in the same device, a manufacturing process different from the characteristics suitable for display is required.
The manufacturing process becomes long, or the condition setting of the manufacturing apparatus is frequently changed.

また、TFT光センサのゲート電極に一定の逆バイアス電圧を常に印加し続けると、極
性の偏りに起因するTFT光センサの特性の劣化が生じる。これに対し、下記特許文献3
に開示されている発明では、TFT光センサのゲート電極に正バイアス電圧に対応するリ
セット信号を印加することで、TFT光センサの特性の劣化を防ぐことが示されている。
特開2006− 29832号公報 特開平 9−232620号公報 特開2001−169190号公報
Further, if a constant reverse bias voltage is continuously applied to the gate electrode of the TFT photosensor, the characteristics of the TFT photosensor are deteriorated due to the polarity bias. On the other hand, the following patent document 3
In the invention disclosed in the above, it is shown that the characteristics of the TFT photosensor are prevented from being deteriorated by applying a reset signal corresponding to the positive bias voltage to the gate electrode of the TFT photosensor.
JP 2006-29832 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-232620 JP 2001-169190 A

上記特許文献3に開示されている発明では、TFT光センサのゲート電極に印加される
電圧の極性の偏りによってTFT光センサの特性が劣化することを抑制できる。しかしな
がら、TFT光センサのゲート電極に正バイアス電圧に対応するリセット信号を印加した
後にコンデンサに充電された電荷を放電させた時、得られる放電特性が従来の正常な特性
からかけ離れているため、光量に対し線形性を持った出力結果が得られないという不具合
が発生することが分かった。
In the invention disclosed in Patent Document 3 described above, it is possible to suppress the deterioration of the characteristics of the TFT photosensor due to the bias in the polarity of the voltage applied to the gate electrode of the TFT photosensor. However, when the charge charged in the capacitor is discharged after applying a reset signal corresponding to the positive bias voltage to the gate electrode of the TFT photosensor, the obtained discharge characteristics are far from the normal characteristics, so the amount of light However, it has been found that there is a problem that an output result having linearity cannot be obtained.

この原因について種々検討を重ねた結果、リセット時にゲート電極に正バイアス電圧を
印加した際、チャネル領域にトラップされた電荷がゲートOFF状態としてから電荷が抜
けきるまでに秒単位の時間を必要とするためであることを見出した。
As a result of various investigations on this cause, when a positive bias voltage is applied to the gate electrode at the time of resetting, it takes time in seconds until the charge trapped in the channel region is completely turned off after the gate is turned off. Because of that.

そこで、本発明は、光照射に対して劣化が少なく、しかも光量に対して線形特性を持っ
た出力特性が得られ、光検出精度を向上させた光量検出回路及び電気光学装置を提供する
ことを目的とする。
Accordingly, the present invention provides a light amount detection circuit and an electro-optical device that are less deteriorated by light irradiation and have an output characteristic having a linear characteristic with respect to the light amount and improved in light detection accuracy. Objective.

上記課題を解決するために、本発明に係る光量検出回路は、TFTのゲート電極に逆バ
イアス電圧が印加されている時に流れる電流を利用して外光の光量を検出する光検知部を
備える光量検出回路において、前記光検知部は、ゲートバイアス制御手段により、前記T
FTのゲート電極に印加する電圧を、外光を検知する際に印加する第1の逆バイアス電圧
から、正バイアス電圧に変えた後、前記第1の逆バイアス電圧よりもさらに低い第2の逆
バイアス電圧に変え、その後に前記第1の逆バイアス電圧に戻した後に流れる電流による
出力を外光の光量として出力することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a light amount detection circuit according to the present invention includes a light detection unit that detects a light amount of external light using a current that flows when a reverse bias voltage is applied to a gate electrode of a TFT. In the detection circuit, the light detection unit is configured to output the T by gate bias control means.
After the voltage applied to the gate electrode of the FT is changed from the first reverse bias voltage applied when detecting external light to the positive bias voltage, the second reverse bias is lower than the first reverse bias voltage. The output by the current that flows after changing to the bias voltage and then returning to the first reverse bias voltage is output as the amount of external light.

従来の光量検出回路は、TFTの漏れ電流が受光量に比例することを利用し、この漏れ
電流で電圧検出用コンデンサに電荷を充電あるいは放電させ、このときのコンデンサの両
端間の電圧変化を監視することによって光量を検出する光検知部の光量検出回路である。
この光量検出回路は、外光の光量を検出するときはゲート電極に予め定めた一定の逆バイ
アス電圧を印加しているが、そうすると極性の偏りに起因するTFTの特性劣化が生じる
。そのため、ゲートバイアス制御手段により、周期的にゲート電極に予め定めた一定の正
バイアス電圧を印加してリセット操作を行うが、このときTFTのチャネル領域に多量の
電荷がトラップされる。この多量にトラップされた電荷は、主としてゲート電極−ドレイ
ン電極間の寄生容量に起因するものであり、単にリセット操作後に光量測定用の第1の逆
バイアス電圧を印加しても、完全に抜けきるまでには数秒かかる。そのため、短時間間隔
で光量を測定する場合、このチャネル領域に残存している電荷に起因して光量に対して線
形特性が得られなくなる。
The conventional light quantity detection circuit utilizes the fact that the leakage current of the TFT is proportional to the amount of light received, and this leakage current charges or discharges the voltage detection capacitor, and monitors the voltage change across the capacitor at this time. It is the light quantity detection circuit of the light detection part which detects light quantity by doing.
In this light amount detection circuit, when a light amount of external light is detected, a predetermined reverse bias voltage is applied to the gate electrode, but if this is done, TFT characteristics are deteriorated due to a bias in polarity. Therefore, a reset operation is performed by periodically applying a predetermined positive bias voltage to the gate electrode by the gate bias control means. At this time, a large amount of charge is trapped in the channel region of the TFT. The large amount of trapped charges is mainly caused by the parasitic capacitance between the gate electrode and the drain electrode, and even if the first reverse bias voltage for measuring the amount of light is simply applied after the reset operation, it is completely eliminated. It takes a few seconds. For this reason, when the light quantity is measured at short time intervals, linear characteristics cannot be obtained with respect to the light quantity due to the charge remaining in the channel region.

そこで、本発明の光量検出回路では、ゲートバイアス制御手段により、ゲート電極に予
め定めた一定の正バイアス電圧を印加してリセット操作を行った後、第1の逆バイアス電
圧よりもさらに低い第2の逆バイアス電圧を印加し、その後に測定用の第1の逆バイアス
電圧を印加するようにしている。この第2の逆バイアス電圧の印加により、チャネル領域
にトラップされた電荷は短時間で放電されるため、光センサとしてのTFTは短時間で従
来の正常な特性に戻る。
Therefore, in the light quantity detection circuit of the present invention, the gate bias control means applies a predetermined positive bias voltage to the gate electrode to perform a reset operation, and then the second lower bias voltage than the first reverse bias voltage. The reverse bias voltage is applied, and then the first reverse bias voltage for measurement is applied. By applying the second reverse bias voltage, the charges trapped in the channel region are discharged in a short time, so that the TFT as the photosensor returns to the normal characteristics in the past in a short time.

従って、本発明の光量検出回路によれば、光センサとしてのTFTのゲート電極に印加
される電圧の極性の偏りに起因するTFTの特性の劣化を抑制することができると共に、
光量に対し線形性を持った出力が得られるようになる。加えて、本発明の光量検出回路は
、光検知部自体の製造条件の変更を伴うものではないため、例えば、同一製造装置で表示
装置と光センサとを製造するような場合であっても、製造プロセスが長くなったり、製造
装置の頻繁な条件設定の変更を余儀なくされたりすることがなくなる。
Therefore, according to the light amount detection circuit of the present invention, it is possible to suppress the deterioration of the TFT characteristics due to the bias of the polarity of the voltage applied to the gate electrode of the TFT as the optical sensor,
An output having linearity with respect to the amount of light can be obtained. In addition, since the light amount detection circuit of the present invention does not involve a change in the manufacturing conditions of the light detection unit itself, for example, even when the display device and the optical sensor are manufactured in the same manufacturing device, There is no longer a manufacturing process or a forced change of conditions in the manufacturing apparatus.

また、本発明の光量検出回路においては、前記光検知部は、前記TFTのソース電極と
ドレイン電極との間に接続されるコンデンサ及び前記ソース電極と所定の定電圧源との間
に接続されるスイッチ素子とを有し、前記TFTのゲート電極に印加する電圧を前記第1
の逆バイアス電圧に戻した後、前記スイッチ素子をオフにしてからコンデンサの両端の電
圧が予め定めた閾値電圧になるまで放電されるまでの検出時間を出力することが好ましい
In the light amount detection circuit of the present invention, the light detection unit is connected between a capacitor connected between a source electrode and a drain electrode of the TFT and between the source electrode and a predetermined constant voltage source. A voltage applied to the gate electrode of the TFT.
After returning to the reverse bias voltage, it is preferable to output the detection time from when the switch element is turned off until the voltage across the capacitor reaches a predetermined threshold voltage.

このようなTFTの漏れ電流で電圧検出用コンデンサの電荷を放電させた際のコンデン
サの両端間の電圧変化を監視することによって光量を検出する光検知部は、測定精度が良
好でデジタル処理が容易となる。
The light detection unit that detects the amount of light by monitoring the voltage change across the capacitor when the charge of the voltage detection capacitor is discharged by the leakage current of the TFT as described above has good measurement accuracy and facilitates digital processing. It becomes.

また、本発明の光量検出回路においては、前記光検知部は、更に前記TFTに照射され
た光量と照射された時間との積である積算光量計測手段を有し、前記ゲートバイアス制御
手段は前記第2の逆バイアス電圧を印加する時間を前記積算光量計測手段の出力によって
調整することが好ましい。
In the light amount detection circuit of the present invention, the light detection unit further includes integrated light amount measurement means that is a product of the light amount irradiated to the TFT and the irradiation time, and the gate bias control means includes the gate bias control means. It is preferable that the time for applying the second reverse bias voltage is adjusted by the output of the integrated light quantity measuring means.

TFTのゲート電極に逆バイアス電圧が印加されている時に流れる電流を利用して外光
の光量を出力する光検知部においては、正バイアス電圧を印加することによって一応光セ
ンサとしてのTFTの特性劣化を抑制することができるが、TFTへの光照射によって起
こる経時劣化の影響によって、第2の逆バイアス電圧印加時間の最適値は変化してしまう
。そこで、本発明の光量検出回路においては、光センサとしてのTFTの劣化を積算光量
計測手段の出力によって予測し、TFTのゲート電極に印加する第2の逆バイアス電圧を
印加する時間を最適な値となるようにゲートバイアス制御手段によって調整している。係
る態様の光量検出回路によれば、光センサとしてのTFTが劣化しても光量に対して線形
特性を持った出力特性が得られ、光検出精度を向上させることができるようになる。
In the light detection unit that outputs the amount of external light using the current that flows when a reverse bias voltage is applied to the gate electrode of the TFT, the characteristics of the TFT as a light sensor are temporarily degraded by applying a positive bias voltage. However, the optimum value of the second reverse bias voltage application time changes due to the influence of deterioration over time caused by light irradiation to the TFT. Therefore, in the light quantity detection circuit of the present invention, the deterioration of the TFT as the optical sensor is predicted by the output of the integrated light quantity measuring means, and the time for applying the second reverse bias voltage applied to the gate electrode of the TFT is an optimum value. It is adjusted by the gate bias control means so that According to the light quantity detection circuit of this aspect, output characteristics having linear characteristics with respect to the light quantity can be obtained even when the TFT as the optical sensor deteriorates, and the light detection accuracy can be improved.

また、本発明の光量検出回路においては、前記光検出部は、表面に減光手段が形成され
た参照TFTを備え、前記積算光量計測手段は予め求められた前記TFT及び参照TFT
のそれぞれの出力の比と前記積算光量との相関関係に基づいて前記積算光量を求めると共
に、予め定められた前記積算光量と前記最適な第2の逆バイアス電圧の印加時間との相関
関係に基づいて前記第2の逆バイアス電圧の印加時間を調整するものであることが好まし
い。
In the light amount detection circuit of the present invention, the light detection unit includes a reference TFT having a dimming unit formed on a surface thereof, and the integrated light amount measurement unit includes the TFT and the reference TFT obtained in advance.
The integrated light amount is obtained based on the correlation between the respective output ratios and the integrated light amount, and based on the correlation between the predetermined integrated light amount and the optimum application time of the second reverse bias voltage. It is preferable to adjust the application time of the second reverse bias voltage.

表面に減光手段が形成された参照TFTは、表面に減光手段が形成されていない光セン
サとしてのTFTと同じ特性を備えている。そのため、予め求められた光センサとしての
TFT及び参照TFTのそれぞれの出力の比と前記積算光量との相関関係に基づいて積算
光量を求めることができるとともに、予め定められた積算光量と最適な第2の逆バイアス
電圧印加時間との相関関係に基づいて最適な第2の逆バイアス電圧印加時間を求めること
ができる。従って、係る態様の光量検出回路によれば、光センサとしてのTFTが劣化し
ても光量に対してより線形特性を持った出力特性が得られ、より光検出精度を向上させる
ことができるようになる。
The reference TFT having a dimming means on the surface has the same characteristics as a TFT as an optical sensor having no dimming means on the surface. Therefore, the integrated light quantity can be obtained based on the correlation between the output ratio of the TFT as the photosensor and the reference TFT obtained in advance and the integrated light quantity, and the predetermined integrated light quantity and the optimal The optimum second reverse bias voltage application time can be obtained based on the correlation with the reverse bias voltage application time of 2. Therefore, according to the light quantity detection circuit of this aspect, even if the TFT as the optical sensor is deteriorated, an output characteristic having a more linear characteristic with respect to the light quantity can be obtained, and the light detection accuracy can be further improved. Become.

更に、本発明の電気光学装置は、前記いずれかの光量検出回路と、複数の走査線と、複
数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差部に対応して設けられ
た複数の画素と、を有する表示パネルと、前記表示パネルを照光する照光部と、前記光量
検出回路の出力値に基づいて前記照光部を制御する調光回路と、を備えることを特徴とす
る。
Furthermore, the electro-optical device according to the present invention corresponds to any one of the light quantity detection circuits, the plurality of scanning lines, the plurality of data lines, and the intersection of the plurality of scanning lines and the plurality of data lines. A display panel having a plurality of pixels provided; an illumination unit that illuminates the display panel; and a dimming circuit that controls the illumination unit based on an output value of the light amount detection circuit. And

本発明の電気光学装置によれば、光量検出回路の感度低下を補正して外光の照度を高精
度に検出することができ、適正に照光部を制御することができる電気光学装置とすること
ができる。また、本発明の電気光学装置においては、光検知部自体の製造条件の変更を伴
うものではないため、同一製造装置で表示パネルと光センサとを製造するような場合であ
っても、製造プロセスが長くなったり、製造装置の頻繁な条件設定の変更を余儀なくされ
たりすることがない。
According to the electro-optical device of the present invention, an electro-optical device capable of correcting the sensitivity reduction of the light amount detection circuit and detecting the illuminance of external light with high accuracy and appropriately controlling the illumination unit. Can do. In the electro-optical device of the present invention, since the manufacturing conditions of the light detection unit itself are not changed, the manufacturing process is performed even when the display panel and the optical sensor are manufactured by the same manufacturing device. Will not be long, and will not be forced to change the frequent setting of the manufacturing equipment.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面及び実施例を用いて説明する。但し、
以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための光量検出回路を例示するもの
であって、本発明をこの光量検出回路に特定することを意図するものではなく、特許請求
の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。なお、この
明細書における説明のために用いられた各図面においては、各層や各部材を図面上で認識
可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ず
しも実際の寸法に比例して表示されているものではない。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings and examples. However,
The embodiments described below exemplify a light amount detection circuit for embodying the technical idea of the present invention, and are not intended to specify the present invention as this light amount detection circuit. It is equally applicable to those of other embodiments within the scope. In each drawing used for the description in this specification, each layer and each member are displayed in different scales so that each layer and each member can be recognized on the drawing. However, it is not necessarily displayed in proportion to the actual dimensions.

図1は実施例の光量検出回路の構成を示すブロック図である。図2は光検知部及び読み
取り部の回路図である。図3は光検知部を構成する光センサ、コンデンサ及びスイッチ素
子の断面図である。図4は比較例1のタイミングチャートを示す図である。図5は比較例
2のタイミングチャートを示す図である。図6は比較例1及び2のコンデンサCwの両端
の電圧の変化を示す図である。図7は比較例1及び2の検量線を示す図である。図8は実
施例のタイミングチャートを示す図である。図9は実施例のコンデンサCwの両端の電圧
の変化を示す図である。図10は実施例の変形例のブロック図である。図11は実施例の
光量検出回路を適用した電気光学装置の構成を示す図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a light amount detection circuit of the embodiment. FIG. 2 is a circuit diagram of the light detection unit and the reading unit. FIG. 3 is a cross-sectional view of an optical sensor, a capacitor, and a switch element that constitute the optical detection unit. FIG. 4 is a diagram illustrating a timing chart of the first comparative example. FIG. 5 is a diagram illustrating a timing chart of the comparative example 2. FIG. 6 is a diagram showing a change in voltage across the capacitor Cw of Comparative Examples 1 and 2. FIG. 7 is a diagram showing calibration curves of Comparative Examples 1 and 2. FIG. 8 is a diagram showing a timing chart of the embodiment. FIG. 9 is a diagram illustrating a change in voltage across the capacitor Cw of the example. FIG. 10 is a block diagram of a modification of the embodiment. FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of an electro-optical device to which the light amount detection circuit of the embodiment is applied.

実施例の光量検出回路10は、図1に示すように、光検知部LS、読み取り部S
ゲートバイアス制御手段Vc及びタイミングコントローラTcを備えている。読み取り部
は所定のタイミングで光検知部LSの出力を読み取り、適宜信号処理して外光の光
量に対応する信号Pを出力する。ゲートバイアス制御手段Vcは光検知部LSの光セン
サとしてのTFTに対して所定のゲート電圧Gvを供給する。また、タイミングコントロ
ーラTcは、光検知部LS、読み取り部S、ゲートバイアス制御手段Vcがそれぞれ
所定のタイミングで作動するようにするための制御信号を出力する。
As shown in FIG. 1, the light amount detection circuit 10 of the embodiment includes a light detection unit LS 1 , a reading unit S H ,
Gate bias control means Vc and timing controller Tc are provided. Reading unit S H reads the output of the light detecting portion LS 1 at a predetermined timing, by appropriately signal processing to output a signal P corresponding to the amount of external light. The gate bias control means Vc supplies predetermined gate voltage Gv respect TFT as an optical sensor of the light sensing section LS 1. Further, the timing controller Tc outputs a control signal for causing the light detection unit LS 1 , the reading unit SH , and the gate bias control unit Vc to operate at predetermined timings.

光検知部LSは、図2に示すように、TFTのドレイン電極Dとソース電極S
の間にコンデンサCwが並列接続され、ソース電極SとコンデンサCwの一方の端子C
bとがスイッチ素子SWを介して基準電圧Vsを印加する基準電圧源に接続され、更に
、TFTのドレイン電極D及びコンデンサCwの他方の端子Caが別の電圧源(例えば
共通電位VCOM)に接続された構成を有している。このTFTが光センサとして作動す
る。
Light detecting section LS 1, as shown in FIG. 2, the capacitor Cw between the drain electrode D L and the source electrode S L of the TFT are connected in parallel, one terminal C of the source electrode S L and the capacitor Cw
b and is connected to a reference voltage source for applying a reference voltage Vs through the switching elements SW 1, further, a drain electrode D L and the other terminal Ca of the capacitor Cw of the TFT another source (e.g., common voltage V COM ). This TFT operates as an optical sensor.

このような構成により、所定期間毎にスイッチ素子SWがオン状態とされると、基準
電圧源から所定の基準電圧Vs(例えば、+2V)がコンデンサCwに印加され、コンデ
ンサCwの両端には基準電圧Vsと第2電圧VCOM間の電位差によって充電される。な
お、TFTのゲート電極Gにはゲートバイアス制御手段Vcからの逆極性のゲート電圧
Gv(例えば、−5V)が印加されているためにゲートオフ状態とされている。この状態で
、スイッチ素子SWがオフ状態とされると、TFTへ光が照射されることにより生じる
漏れ電流によってコンデンサCwの両端の電圧が低下する。そこで、コンデンサCwへの
充電が終了してからコンデンサCwの両端の電圧が予め定めた閾値電圧Vthになるまで
の検出時間tを、例えば、サンプリングホールド回路からなる読み取り部Sにより読
み取り、読み取った検出時間tに基づく外光量に対応する信号Pによって外光の照度を
検出することが可能となる。
With this configuration, when the switch element SW 1 in each predetermined period is turned on, a predetermined reference voltage Vs from the reference voltage source (e.g., + 2V) is applied to the capacitor Cw, reference to both ends of the capacitor Cw It is charged by the potential difference between the voltage Vs and the second voltage V COM. Incidentally, there is a gate-off state to the opposite polarity of the gate voltage from the gate bias control means Vc Gv (e.g., -5V) is applied to the gate electrode G L of the TFT. In this state, the switch element SW 1 is when it is turned off, the voltage across the capacitor Cw is reduced by the leakage current caused by light irradiation to the TFT. Therefore, the detection time t 0 from when the charging completion of the capacitor Cw until the voltage across the capacitor Cw becomes the threshold voltage Vth of predetermined, for example, read by the reading unit S H consisting of sampling hold circuit, read it is possible to detect the illuminance of external light by the corresponding signal P to the amount of external light based on the detection time t 0 has.

光検知部LSは、光センサを構成するTFT、コンデンサCw及びスイッチ素子SW
を構成するTFTを備え、これらは、図3に示すように、TFT基板11上に形成され
る。すなわち、TFT基板11の表面には、光センサとしてのTFTのゲート電極G
コンデンサCwの一方の端子Ca及びスイッチ素子SWを構成するTFTのゲート電極
Gsが形成され、これらの表面を覆うようにして窒化シリコンや酸化シリコンなどからな
るゲート絶縁膜12が積層されている。
The light detection unit LS 1 includes a TFT, a capacitor Cw, and a switch element SW constituting the light sensor.
1 are provided on a TFT substrate 11 as shown in FIG. That is, on the surface of the TFT substrate 11, the gate electrode G L of the TFT as an optical sensor,
The gate electrode Gs of the TFT constituting one terminal Ca and the switch elements SW l capacitor Cw is formed, the gate insulating film 12 made of silicon oxide or silicon nitride so as to cover these surfaces are stacked.

また、光センサとしてのTFTのゲート電極Gの表面及びスイッチ素子SWを構成
するTFTのゲート電極Gsの表面には、それぞれゲート絶縁膜12を介して非晶質シリ
コンや多結晶シリコンなどからなる半導体層13及び13sが形成されている。また、
ゲート絶縁膜12上には、アルミニウムやモリブデン等の金属からなる光センサとしての
TFTのソース電極S及びドレイン電極D、スイッチ素子SWを構成するTFTの
ソース電極Ss及びドレイン電極Dsがそれぞれの半導体層13及び13sと接触する
ように設けられている。
Further, the surface of the gate electrode Gs of the TFT constituting the surface and the switch elements SW l of the gate electrode G L of the TFT as an optical sensor, and the like amorphous silicon and polycrystalline silicon through a respective gate insulation film 12 semiconductor layer 13 L and 13s are formed comprising. Also,
On the gate insulating film 12, a source electrode S L and a drain electrode D L of a TFT as an optical sensor made of a metal such as aluminum or molybdenum, and a source electrode Ss and a drain electrode Ds of a TFT constituting the switch element SW 1 are respectively provided. It is provided in contact with the semiconductor layer 13 L and 13s.

このうち、光センサとしてのTFTのソース電極S及びスイッチ素子SWを構成す
るTFTのドレイン電極Dsは、互いに延長されて接続され、コンデンサCwの他方の端
子Cbを形成している。更に、光センサとしてのTFT、コンデンサCw及びスイッチ素
子SWとしてのTFTの表面を覆うようにして、例えば、無機絶縁材料からなる保護絶
縁膜14が積層されており、また、TFTからなるスイッチ素子SWの表面は、外部光
の影響を受けないようにするために、遮光層15により被覆されている。
Among these, the source electrode S L of the TFT as the photosensor and the drain electrode Ds of the TFT constituting the switch element SW 1 are connected to each other so as to form the other terminal Cb of the capacitor Cw. Furthermore, TFT as an optical sensor, so as to cover the surface of the TFT as a capacitor Cw and the switch elements SW l, for example, protective insulating film 14 made of inorganic insulating material are stacked, also, the switch element composed of TFT The surface of SW 1 is covered with a light shielding layer 15 so as not to be affected by external light.

ここで、光センサとしてのTFTに対してリセット操作を行わない比較例1の光検知部
LSのタイミングチャートを図4を用いて説明する。比較例1の光検知部LSにおい
ては、ゲート電極Gにはゲートバイアス制御手段Vcから例えば逆バイアス電圧である
−5Vの一定のゲート電圧Gv0が常に印加されている。そして、タイミングコントロー
ラTcによって所定期間毎にスイッチ素子SWがオン状態とされ、基準電圧源から例え
ば+2Vの基準電圧VsがコンデンサCwの一方の端子Cbに印加される。ここでは、コ
ンデンサCwの他方の端子Caには共通電位VCOMが供給されているため、コンデンサ
CwはVs−VCOMに対応する電圧で充電される。このコンデンサCwの充電に必要な
時間は、コンデンサCwの容量及び基準電圧源の出力インピーダンスによって定まるが、
一般的には基準電圧源の出力インピーダンスが小さいので短時間しか掛からない。
Here will be described with reference to FIG. 4 is a timing chart of a light detecting portion LS 1 of Comparative Example 1 not reset operation on TFT as an optical sensor. In the optical detection section LS 1 of Comparative Example 1, a constant gate voltage Gv0 of -5V is constantly applied, for example, a reverse bias voltage from the gate bias control means Vc to the gate electrode G L. Then, the switch element SW 1 in each predetermined period by the timing controller Tc is turned on, the reference voltage Vs from the reference voltage source for example + 2V is applied to one terminal Cb of the capacitor Cw. Here, since the common potential V COM is supplied to the other terminal Ca of the capacitor Cw, the capacitor Cw is charged with a voltage corresponding to Vs−V COM . The time required for charging the capacitor Cw is determined by the capacitance of the capacitor Cw and the output impedance of the reference voltage source.
Generally, it takes only a short time because the output impedance of the reference voltage source is small.

コンデンサCwへの充電が完了した後、タイミングコントローラTcによってスイッチ
素子SWがオフ状態とされると、光センサとしてのTFTへ光が照射されることにより
生じる漏れ電流によってコンデンサCwの両端の電圧が低下する。このときのコンデンサ
Cwの両端の電圧は、例えば図3の「Cwの両端の電圧」に示したとおりに低下する。そ
こで、比較例1の光検知部LSでは、タイミングコントローラTcによってスイッチ素
子SWがオフ状態とされてから予め定めた閾値電圧Vthまで放電されるまでの検出時
間tを、例えばサンプリングホールド回路からなる読み取り部Sにより読み取り、外
光の光量を測定する。
After charging of the capacitor Cw is completed, the switch element SW 1 by the timing controller Tc is turned off, the voltage across the capacitor Cw by the leakage current caused by the TFT as an optical sensor is irradiated with light is descend. At this time, the voltage at both ends of the capacitor Cw decreases, for example, as shown in “voltage at both ends of Cw” in FIG. Therefore, in the optical detection unit LS 1 of Comparative Example 1, the detection time t 0 until the switch elements SW 1 by the timing controller Tc is discharged to the threshold voltage Vth predetermined since in the off state, for example, a sampling hold circuit read by the reading unit S H consisting measures the light amount of outside light.

この比較例1の光センサとしてのTFTの出力は、外光の光量との間に良好な線形性が
得られるので、外光の光量を高精度に測定することができる。しかしながら、比較例1の
光センサとしてのTFTの感度は光曝露や極性の偏りに起因するTFTの特性劣化が生じ
るという問題点が存在する。
Since the output of the TFT as the optical sensor of Comparative Example 1 has good linearity with the amount of external light, the amount of external light can be measured with high accuracy. However, the sensitivity of the TFT as the optical sensor of Comparative Example 1 has a problem that the characteristics of the TFT deteriorate due to light exposure and polarity bias.

このような極性の偏りに起因するTFTの特性劣化が生じることによる感度低下を防止
する目的で、光センサとしてのTFTに対してリセット操作を行う比較例2の光検知部L
のタイミングチャートを図5を用いて説明する。比較例2においては、ゲートバイア
ス制御手段Vcから光センサとしてのTFTのゲート電極Gに印加されるゲート電圧G
vは、通常は比較例1の場合と同様に例えば−5Vの一定の逆バイアス電圧Gv0である
が、測定直前に例えば+15Vの正バイアス電圧Gvonが所定時間、例えば1ms印加
され、その後に−5Vの一定の逆バイアス電圧Gv0に戻される。そして、タイミングコ
ントローラTcによって、正バイアス電圧Gvonの印加が終了した後の所定時間、例え
ば100ms経過後にスイッチ素子SWがオン状態とされ、基準電圧源から例えば+2
Vの基準電圧VsがコンデンサCwに印加され、コンデンサCwはVs−VCOMに対応
する電圧で充電される。
The light detection unit L of Comparative Example 2 that performs a reset operation on the TFT as an optical sensor for the purpose of preventing a decrease in sensitivity due to the deterioration of the TFT characteristics due to such a bias in polarity.
The timing chart of S 1 will be described with reference to FIG. In Comparative Example 2, the gate voltage G is applied from the gate bias control means Vc to the gate electrode G L of the TFT as an optical sensor
In general, v is a constant reverse bias voltage Gv0 of, for example, −5V as in the case of Comparative Example 1, but a positive bias voltage Gvon of, for example, + 15V is applied for a predetermined time, for example, 1 ms immediately before measurement, and then −5V. To the constant reverse bias voltage Gv0. Then, the timing controller Tc, the predetermined time after the application of a positive bias voltage Gvon is completed, the switch element SW 1 is turned on for example, after 100ms elapses, the reference voltage for example from source +2
A reference voltage Vs of V is applied to the capacitor Cw, and the capacitor Cw is charged with a voltage corresponding to Vs−V COM .

コンデンサCwへの充電が完了した後、スイッチ素子SWがオフ状態とされると、光
センサとしてのTFTへ光が照射されることにより生じる漏れ電流によってコンデンサC
wの両端の電圧が低下する。このときのコンデンサCwの両端の電圧は、例えば図5の「
Cwの両端の電圧」に示したとおりに低下する。そこで、タイミングコントローラTcに
よってスイッチ素子SWがオフ状態とされてから予め定めた閾値電圧Vthまで放電さ
れるまでの検出時間tを、読み取り部Sにより読み取り、外光の光量を測定する。こ
の比較例2の光検知部LSの構成によれば、光センサとしてのTFTの感度の低下が抑
制されるという効果が得られる。
After charging of the capacitor Cw is completed, the switch element SW 1 is turned off, the capacitor C by the leakage current caused by light irradiation to the TFT as an optical sensor
The voltage across w decreases. The voltage across the capacitor Cw at this time is, for example, “
It decreases as shown in “Voltage across Cw”. Therefore, the switch element SW 1 by the timing controller Tc is the detection time t 0 until it is discharged to the threshold voltage Vth predetermined since in the off state, the reading by the reading unit S H, to measure the amount of external light. According to the configuration of the light detecting portion LS 1 of Comparative Example 2, the effect of reduced TFT of sensitivity as the light sensor is suppressed it is obtained.

ところが、比較例2は、コンデンサCwに充電させた電圧を放電させた時に得られる放
電特性が比較例1の場合と比較するとかけ離れているため、光量に対し線形性を持った出
力結果が得られないという問題点が存在する。比較例1及び比較例2のそれぞれについて
、スイッチ素子SWがオフ状態とされてからのコンデンサCwの両端の電圧の変化を図
6に、検出時間を図7に、それぞれ纏めて示す。図6及び図7を参照すると明らかなよう
に、比較例2の光検知部LSにおいては、スイッチ素子SWがオフ状態とされた直後
のコンデンサCwの電圧変化が少ないため、検出時間が光量に対して非線形となることが
分かる。
However, in Comparative Example 2, since the discharge characteristics obtained when the voltage charged in the capacitor Cw is discharged are far from those in Comparative Example 1, an output result having linearity with respect to the amount of light can be obtained. There is a problem of not. For each of Comparative Examples 1 and 2, Figure 6 the variation of the voltage across the capacitor Cw from the switch element SW 1 is turned off, in Figure 7 the detection time, are summarized respectively. As is apparent from FIGS. 6 and 7, in the light detection unit LS 1 of Comparative Example 2, since the voltage change of the capacitor Cw immediately after the switch element SW 1 is turned off is small, the detection time is light amount. It turns out that it becomes nonlinear with respect to.

この原因は、特に光センサとしてのTFTのゲート電極Gとドレイン電極Dとの間
に生じる寄生容量がコンデンサCwに並列に加わった状態となるので、リセット時にチャ
ネル領域にトラップされた電荷が抜けきるまでに秒単位の時間を必要とするためである。
このような現象が生じないようにするためには、光センサとしてのTFTのゲート電極G
に印加するゲート電圧Gvを正バイアス電圧Gvonから一定の逆バイアス電圧Gv0
に変えた後、数秒ないし十数秒経過後に基準電圧源から所定の基準電圧Vsをコンデンサ
Cwに印加すればよい。しかしながら、このような構成を採用すると、外光の光量の測定
周期が数秒ないし十数秒と長くなるため、実用的ではなくなる。
This causes, particularly parasitic capacitance between the gate electrode G L and the drain electrode D L of the TFT as an optical sensor in a state that joined in parallel with the capacitor Cw, the charge trapped in the reset channel region This is because a time in seconds is required until it comes out.
In order to prevent such a phenomenon from occurring, the gate electrode G of the TFT as an optical sensor
The gate voltage Gv applied to L is changed from the positive bias voltage Gvon to the constant reverse bias voltage Gv0.
After changing to, a predetermined reference voltage Vs may be applied from the reference voltage source to the capacitor Cw after several seconds to several tens of seconds. However, when such a configuration is adopted, the measurement period of the amount of external light becomes as long as several seconds to several tens of seconds, which is not practical.

そのため、実施例では、タイミングコントローラTcによって、正バイアス電圧Gvo
nが印加された後に一定時間、例えば10msだけ、測定時の一定の逆バイアス電圧Gv
0よりも更に低い逆バイアス電圧Gvoffを印加し、リセット時にチャネル領域にトラ
ップされた電荷を短時間で放電させるようにしている。この実施例のタイミングチャート
を図8により、また、測定時の一定の逆バイアス電圧Gv0よりも更に低い逆バイアス電
圧Gvoffを印加する時間Tgoffを変えた場合のコンデンサCの両端の電圧の変
化を図9を用いて説明する。
Therefore, in the embodiment, the timing controller Tc performs the positive bias voltage Gvo.
A constant reverse bias voltage Gv during measurement for a certain time after n is applied, for example, 10 ms.
A reverse bias voltage Gvoff lower than 0 is applied to discharge charges trapped in the channel region in a short time during reset. The Figure 8 is a timing chart of this embodiment, also, the variation of the voltage across the capacitor C W when changing the time to apply a lower reverse bias voltage Gvoff than a certain reverse bias voltage Gv0 during measurement Tgoff This will be described with reference to FIG.

この実施例においては、光センサとしてのTFTのゲート電極Gに印加するゲート電
圧Gvとして、測定直前に例えば+15Vの正バイアス電圧Gvonを1ms印加する点
では比較例2の場合と同様であるが、その直後に測定時の逆バイアス電圧Gv0よりも更
に低い逆バイアス電圧Gvoffを所定時間Tgoff、例えば−10Vを10ms印加
するようにしている。また、この実施例においては、正バイアス電圧Gvonの印加後に
スイッチ素子SWをオン状態にするまでの時間も比較例2の場合と同様である。なお、
この実施例における測定時の逆バイアス電圧Gv0は本発明の第1の逆バイアス電圧に対
応し、測定時の逆バイアス電圧よりも更に低い逆バイアス電圧Gvoffは本発明の第2
の逆バイアス電圧に対応する。
In this embodiment, as the gate voltage Gv to be applied to the gate electrode G L of the TFT as an optical sensor, but in terms of 1ms applying a positive bias voltage Gvon of just before the measurement example + 15V is similar to that of Comparative Example 2 Immediately thereafter, a reverse bias voltage Gvoff lower than the reverse bias voltage Gv0 at the time of measurement is applied for a predetermined time Tgoff, for example, −10 V for 10 ms. Further, in this embodiment, it is similar to that the time of the switching elements SW 1 to be turned on state of Comparative Example 2 after the application of a positive bias voltage Gvon. In addition,
The reverse bias voltage Gv0 at the time of measurement in this embodiment corresponds to the first reverse bias voltage of the present invention, and the reverse bias voltage Gvoff lower than the reverse bias voltage at the time of measurement is the second reverse bias voltage of the present invention.
This corresponds to the reverse bias voltage.

この測定時の逆バイアス電圧Gv0よりも更に低い逆バイアス電圧Gvoffを印加す
る時間Tgoffを変えることによって、リセット時にチャネル領域にトラップされた電
荷の放電量を変えることができる。そのため、この実施例においては、測定時の逆バイア
ス電圧Gv0よりも更に低い逆バイアス電圧Gvoff印加する所定時間Tgoffを変
えることによって、コンデンサCwに充電させた電圧を放電させた時に得られる放電特性
を、例えば図9に示したように、様々に変えることができるようになる。なお、図9を参
照すると、逆バイアス電圧Gv0よりも更に低い逆バイアス電圧Gvoffを−10V一
定とし、Tgoff<10msとした場合と、Tgoff>10msとした場合の放電特性
を見ることができ、更に本来の放電特性にほぼ近い放電特性が得られることが確認されて
いるTgoff=10msとした場合の放電特性を見ることができる。
By changing the time Tgoff for applying the reverse bias voltage Gvoff lower than the reverse bias voltage Gv0 at the time of measurement, the discharge amount of the charges trapped in the channel region at the time of resetting can be changed. Therefore, in this embodiment, the discharge characteristic obtained when the voltage charged in the capacitor Cw is discharged by changing the predetermined time Tgoff for applying the reverse bias voltage Gvoff lower than the reverse bias voltage Gv0 at the time of measurement. For example, as shown in FIG. 9, various changes can be made. Referring to FIG. 9, the discharge characteristics when the reverse bias voltage Gvoff lower than the reverse bias voltage Gv0 is constant at −10 V and Tgoff <10 ms and Tgoff> 10 ms can be seen. It is possible to see the discharge characteristics when Tgoff = 10 ms, where it has been confirmed that a discharge characteristic almost similar to the original discharge characteristic can be obtained.

従って、上記実施例の光量検出回路10によれば、光センサとしてのTFTのゲート電
極Gに印加されるゲート電圧Gvの極性の偏りに起因する光センサとしてのTFTの特
性の劣化を抑制することができると共に、光検出精度を向上させた光量検出回路が得られ
るようになる。加えて、実施例の光量検出回路10は、光検知部LS自体の製造条件の
変更を伴うものではないため、例えば、同一製造装置で表示装置と光センサとを製造する
ような場合であっても、製造プロセスが長くなったり、製造装置の頻繁な条件設定の変更
を余儀なくされたりすることがなくなる。
Therefore, according to the light quantity detection circuit 10 of the above embodiment, the deterioration of the characteristics of the TFT as the photosensor due to the bias in the polarity of the gate voltage Gv applied to the gate electrode GL of the TFT as the photosensor is suppressed. In addition, a light quantity detection circuit with improved light detection accuracy can be obtained. In addition, since the light amount detection circuit 10 of the embodiment does not involve a change in manufacturing conditions of the light detection unit LS 1 itself, for example, the display device and the optical sensor are manufactured by the same manufacturing apparatus. However, the manufacturing process is not lengthened and the condition setting of the manufacturing apparatus is frequently changed.

[変形例]
上記実施例では、比較例2の場合と同様に、正バイアス電圧Gvonを印加するリセッ
ト操作を行うことにより、光センサとしての極性の偏りに起因するTFTの特性劣化を抑
制している。しかしながら、実際にはリセット操作を行っても光センサとしてのTFTが
外光に暴露されることによる劣化を抑制できず、光センサとしてのTFTは暴露された積
算光量に従って徐々に劣化が進行するので、最適なTgoff値は変動する。そこで、上
記実施例の変形例として、積算光量を計測する手段を設けて光センサとしてのTFTが外
光に暴露されることによる劣化を補償して、最適なTgoff値が得られるようにした光
量検出回路10'を図10を用いて説明する。
[Modification]
In the above-described embodiment, as in the case of the comparative example 2, the reset operation for applying the positive bias voltage Gvon is performed, thereby suppressing the deterioration of the TFT characteristics due to the polarity deviation as the optical sensor. However, even if the reset operation is actually performed, deterioration due to exposure of the TFT as the light sensor to external light cannot be suppressed, and the deterioration of the TFT as the light sensor gradually proceeds according to the accumulated amount of light exposed. The optimum Tgoff value varies. Therefore, as a modification of the above embodiment, a means for measuring the integrated light quantity is provided to compensate for deterioration caused by exposure of the TFT as an optical sensor to external light, so that an optimum Tgoff value can be obtained. The detection circuit 10 ′ will be described with reference to FIG.

この変形例の光量検出回路10'は、上記の光検知部LSの他に参照用光検知部LS
を備えている。参照用光検知部LSは、図3に示す光検知部LSにおいて、光セン
サとしてのTFTの表面に減光手段として透過率1/nのカラーフィルタが被覆されてい
ることを除いては、光検知部LSと同様の構成を有し、光検知部LS及び参照用光検
知部LSは等しい光電変換特性を有している。ここで、上記カラーフィルタは、参照用
光検知部LSの入射光量が、光検知部LSの入射光量の1/n(n>0)となるよう
に減光するためのものである。
The light quantity detection circuit 10 ′ of this modification has a reference light detection unit LS in addition to the light detection unit LS 1 described above.
2 is provided. The reference light detection unit LS 2 is the same as the light detection unit LS 1 shown in FIG. 3 except that the surface of the TFT serving as the light sensor is covered with a color filter having a transmittance of 1 / n as a light reducing means. has the same configuration as the light detecting section LS 1, the optical detection unit LS 1 and the reference light detection section LS 2 has equal photoelectric conversion characteristics. Here, the color filters, the incident light amount of the reference light detection section LS 2 is intended for light attenuation such that 1 / n of the amount of light incident on the light detecting section LS 1 (n> 0).

すなわち、光検知部LSの光センサとしてのTFTには外光がそのまま入射光として
入射され、参照用光検知部LSの光センサとしてのTFTにはカラーフィルタによって
1/nに減光された外光が入射光として入射されることになる。図10に示したタイミン
グコントローラTcは、光検知部LSのスイッチ素子SW及び参照用光検知部LS
のスイッチ素子(図示省略)のオン/オフ制御を行ない、光検知部LSのコンデンサCw
及び参照用光検知部LSのコンデンサ(図示省略)への充電を行う。
That is, the TFT as an optical sensor of the light sensing section LS l external light is incident directly as the incident light, the TFT as an optical sensor of the reference light detection section LS 2 is dimmed to 1 / n by the color filter External light is incident as incident light. FIG timing controller Tc shown in 10, the light detection unit LS l of switching elements SW l and the reference light detection section LS 2
ON / OFF control of the switch element (not shown) is performed, and the capacitor Cw of the light detection unit LS 1 is controlled.
And to charge the reference light detection section LS 2 capacitor (not shown).

このとき、光検知部LSと参照用光検知部LSとの充電のタイミング及び1放電期
間は、それぞれ等しく設定されている。なお、1放電期間とは、コンデンサへの充電開始
時点から次の充電開始時点までの期間を示す。また、コンデンサへの充電終了時点から予
め定めた閾値電圧Vthは、光検知部LSと参照用光検知部LSとで等しく設定され
ている。このようにして、読み取り部Sにおいて、光検知部LSから取得した読み取
り値Iaと、参照用光検知部LSから取得した読み取り値Ibとを読み取り、これらの
読み取り値Ia及びIbを基に演算手段Opによって次のような演算処理を行って最適な
Tgoff値を求めるようになっている。
At this time, the charging timing and one discharge period of the light detection unit LS 1 and the reference light detection unit LS 2 are set to be equal. In addition, 1 discharge period shows the period from the charge start time to the capacitor to the next charge start time. Further, the threshold voltage Vth determined in advance from the end of charging of the capacitor is set equal in the light detection unit LS 1 and the reference light detection unit LS 2 . In this way, based on the reading section S H, the reading Ia obtained from the light detecting section LS l, reads a reading Ib obtained from the reference light detection section LS 2, these readings Ia and Ib In addition, the following calculation processing is performed by the calculation means Op to obtain an optimum Tgoff value.

即ち、前述したように、本変形例では、光検知部LS及び参照用光検知部LSを設
け、参照用光検知部LSに、この参照用光検知部LSの入射光量を光検知部LS
入射光量の1/nにするための減光手段を設けている。従って、ある外光の光量Pの光を
照射したとき、光検知部LS及び参照用光検知部LSの読み取り値Ia及びIbも、
外光の光量Pとの相関関係によって、以下の連立方程式が得られる。
That is, as described above, in this modification, the light detecting portion LS l and the reference light detection section LS 2 is provided, a reference light detecting section LS 2, the light amount of incident light of the reference light detection section LS 2 are provided dimming means to 1 / n of the amount of light incident on the detection unit LS l. Therefore, when irradiated with a certain amount of external light P, the reading values Ia and Ib of the light detection unit LS 1 and the reference light detection unit LS 2 are also
The following simultaneous equations are obtained by the correlation with the amount of external light P.

Ia=RNon[p]KP ………(1)
Ib=RCF[p]KP/n ………(2)
ここで、Kは初期感度を示し、RNon[p]は減光手段無しの場合における光センサ
の感度の劣化関数、RCF[p]は減光手段有りの場合における光センサの感度の劣化関
数であって、それぞれ受光光量の時間積分である積算光量pの関数である。これら劣化関
数は、実験等による経験則で得られるものである。
Ia = R Non [p] KP (1)
Ib = R CF [p] KP / n (2)
Here, K represents the initial sensitivity, R Non [p] is a deterioration function of the sensitivity of the photosensor when there is no dimming means, and R CF [p] is the deterioration of the sensitivity of the photosensor when there is a dimming means. Each of which is a function of the integrated light quantity p, which is the time integration of the received light quantity. These deterioration functions are obtained by empirical rules based on experiments and the like.

ここで、前記(1)及び(2)式より、
Ia/Ib=(RNon[p]KP)/(RCF[p]KP/n)
=n(RNon[p]/RCF[p]) ………(3)
の関係が得られる。
Here, from the equations (1) and (2),
Ia / Ib = (R Non [p] KP) / (R CF [p] KP / n)
= N (R Non [p] / R CF [p]) (3)
The relationship is obtained.

従って、上記(3)式は外光の光量Pを含まない形で表されているので、光検知部LS
及び参照用光検知部LSの読み取り値Ia及びIbを入力変数とする第1のルックア
ップテーブルを実験的に求めておき、この第1のルックアップテーブルを参照して外光の
積算光量pを得ることができるようになる。更に、このようにして得られた外光の積算光
量pと測定時の逆バイアス電圧Gv0よりも更に低い逆バイアス電圧Gvoffを印加す
る最適な所定時間Tgoffの値との関係を示す第2のルックアップテーブルを実験的に
求めておき、この第2のルックアップテーブルを参照して測定時の逆バイアス電圧Gv0
よりも更に低い逆バイアス電圧Gvoffを印加する最適な所定時間Tgoffの値を求
めることができるようになる。このように、上述の変形例では、低い逆バイアス電圧Gv
offの印加時間Tgoffを、積算光量を考慮に入れた最適な値に制御できるので、よ
り正確に外光の光量を検出することができるようになる。なお、この変形例では、光検知
部LS、参照用光検知部LS、読み取り部S、演算手段Opが本発明の積算光量計
測手段を構成している。
Therefore, since the above expression (3) is expressed in a form that does not include the amount of external light P, the light detection unit LS
A first look-up table is obtained experimentally using the reading values Ia and Ib of l and the reference light detection unit LS 2 as input variables, and the accumulated light quantity of external light is referred to with reference to the first look-up table. p can be obtained. Further, the second look showing the relationship between the accumulated amount of external light p obtained in this way and the value of the optimum predetermined time Tgoff for applying the reverse bias voltage Gvoff lower than the reverse bias voltage Gv0 at the time of measurement. An up table is experimentally obtained, and the reverse bias voltage Gv0 at the time of measurement is referred to with reference to the second look up table.
It is possible to obtain the optimum predetermined time Tgoff value for applying the reverse bias voltage Gvoff lower than that. Thus, in the above-described modification, the low reverse bias voltage Gv
Since the off application time Tgoff can be controlled to an optimum value in consideration of the integrated light amount, the amount of external light can be detected more accurately. In this modification, the light detecting section LS 1, reference light detecting section LS 2, reading unit S H, computing means Op constitute the integrated light quantity measuring means of the present invention.

なお、上記実施例及び変形例においては、TFTの漏れ電流が受光量に比例することを
利用し、この漏れ電流によってコンデンサに充電された電荷を放電した際のコンデンサの
両端の電圧を測定することによって外光の光量を測定する例を示した。しかしながら、本
発明では、定電圧源からTFTの漏れ電流量自体を測定することによって外光の光量を測
定することも可能である。
In the above-described embodiments and modifications, the fact that the leakage current of the TFT is proportional to the amount of received light makes it possible to measure the voltage across the capacitor when the charge charged in the capacitor is discharged by this leakage current. An example of measuring the amount of external light was shown. However, in the present invention, it is also possible to measure the amount of external light by measuring the amount of leakage current of the TFT itself from a constant voltage source.

次に、上述した変形例の光量検出回路10'を適用した電気光学装置100を図11を
用いて説明する。この図11に示すように、電気光学装置100は、液晶パネル101、
調光回路102、照光部としてのバックライト103、制御回路104を備えている。液
晶パネル101は、その素子基板上に画像表示領域A、走査線駆動回路201、データ線
駆動回路202、光量検出回路10'を備える。ここで、液晶パネル101は、一般にT
FTが形成される素子基板とカラーフィルタが形成される対向基板とが液晶層を挟持する
構造となっている。そのため、光量検出回路10'を素子基板上に設けた場合、光量検出
回路10'における光検知部LSの減光用フイルタを光検知部LS上ではなく、対向
基板の対応する部分に設けることができるので、特に製造プロセスを増加させることなく
光検知部LSに入射する光を減光させることができるようになる。
Next, an electro-optical device 100 to which the light quantity detection circuit 10 ′ according to the modification described above is applied will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 11, the electro-optical device 100 includes a liquid crystal panel 101,
A light control circuit 102, a backlight 103 as an illumination unit, and a control circuit 104 are provided. The liquid crystal panel 101 includes an image display area A, a scanning line driving circuit 201, a data line driving circuit 202, and a light amount detection circuit 10 ′ on the element substrate. Here, the liquid crystal panel 101 is generally T
The element substrate on which the FT is formed and the counter substrate on which the color filter is formed have a structure in which the liquid crystal layer is sandwiched. Therefore, 'if provided on the element substrate, the light quantity detection circuit 10' light quantity detection circuit 10 rather than on the light detecting section LS 2 dimming for filter light detecting section LS 2 in, provided the corresponding parts of the opposing substrate it is possible, it becomes the light incident on the light detecting section LS 2 without particularly increasing the manufacturing process can be dimmed.

制御回路104は、各種信号を生成して走査線駆動回路201及びデータ線駆動回路2
02に供給するものである。また、画像表示領域Aには、複数の走査線Y1〜Ymと複数
のデータ線X1〜Xnが直交するように形成され、これらの交差部にはそれぞれ複数の画
素Plがマトリクス状に形成されており、画素Plごとに透過率を制御することができる
。バックライト103からの光は、画素Plを介して射出される。これによって、光変調
による階調表示が可能となる。調光回路102は、光量検出回路10'から出力される外
光(環境光)の照度を示す照度データに応じた輝度でバックライト103が発光するよう
に調整する。
The control circuit 104 generates various signals to generate the scanning line driving circuit 201 and the data line driving circuit 2.
02 is supplied. In the image display area A, a plurality of scanning lines Y1 to Ym and a plurality of data lines X1 to Xn are formed so as to be orthogonal to each other, and a plurality of pixels Pl are formed in a matrix at each of these intersections. Therefore, the transmittance can be controlled for each pixel Pl. Light from the backlight 103 is emitted through the pixel Pl. Thereby, gradation display by light modulation becomes possible. The dimming circuit 102 adjusts so that the backlight 103 emits light with luminance according to illuminance data indicating the illuminance of external light (ambient light) output from the light amount detection circuit 10 ′.

表示画像の見え易さは周囲環境の明るさによって左右される。従って、調光回路102
は、光量検出回路10'から出力される環境光の照度値と所定の照度閥値とを比較し、例
えば、環境光の照度が日中の自然光に相当する場合には、バックライト103の発光輝度
を高く設定し、明るい画面を表示するようにする。一方、環境光の照度が夜間の暗い環境
下に相当する場合には、バックライト103の発光輝度を低く設定する。
The visibility of the display image depends on the brightness of the surrounding environment. Therefore, the dimming circuit 102
Compares the illuminance value of the ambient light output from the light amount detection circuit 10 ′ with a predetermined illuminance threshold value. For example, when the illuminance of the environmental light corresponds to natural light during the day, the light emission of the backlight 103 is performed. Set the brightness higher and display a bright screen. On the other hand, when the ambient light illuminance corresponds to a dark environment at night, the light emission luminance of the backlight 103 is set low.

なお、ここでは本発明の光量検出回路を、液晶を用いた電気光学装置に適用する場合に
ついて説明したが、液晶以外の電気光学物質を用いた電気光学装置に適用することもでき
る。例えば、有機ELや発光ポリマーなどのOLED素子を電気光学物質として用いた表
示パネルや、着色された液体とこの液体に分散された白色の粒子とを含むマイクロカプセ
ルを電気光学物質として用いた電気泳動表示パネル、極性が相違する領域ごとに異なる色
に塗り分けられたツイストボールを電気光学物質として用いたツイストボールディスプレ
イパネル、黒色トナーを電気光学物質として用いたトナーディスプレイパネル、ヘリウム
やネオン等の高圧ガスを電気光学物質として用いたプラズマディスプレイパネルなど、各
種の電気光学装置に対して適用することができる。
Here, the case where the light amount detection circuit of the present invention is applied to an electro-optical device using liquid crystal has been described, but it can also be applied to an electro-optical device using an electro-optical material other than liquid crystal. For example, electrophoresis using a display panel using an OLED element such as an organic EL or a light emitting polymer as an electro-optical material, or a microcapsule containing a colored liquid and white particles dispersed in the liquid as the electro-optical material Display panels, twist ball display panels using twist balls that are painted in different colors for areas of different polarity as electro-optical materials, toner display panels using black toner as electro-optical materials, high pressure such as helium and neon The present invention can be applied to various electro-optical devices such as a plasma display panel using a gas as an electro-optical material.

実施例の光量検出回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the light quantity detection circuit of an Example. 光検知部及び読み取り部の回路図である。It is a circuit diagram of a light detection part and a reading part. 光検知部を構成する光センサ、コンデンサ及びスイッチ素子の断面図である。It is sectional drawing of the optical sensor, a capacitor | condenser, and switch element which comprise a photon detection part. 比較例1のタイミングチャートを示す図である。6 is a diagram illustrating a timing chart of Comparative Example 1. FIG. 比較例2のタイミングチャートを示す図である。10 is a diagram illustrating a timing chart of Comparative Example 2. FIG. 比較例1及び2のコンデンサCの両端の電圧の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the voltage of the both ends of the capacitor | condenser CW of the comparative examples 1 and 2. FIG. 比較例1及び2の検量線を示す図である。It is a figure which shows the calibration curve of the comparative examples 1 and 2. FIG. 実施例のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of an Example. 実施例のコンデンサCの両端の電圧の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the voltage of the both ends of the capacitor | condenser CW of an Example. 実施例の変形例のブロック図である。It is a block diagram of the modification of an Example. 実施例の光量検出回路を適用した電気光学装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electro-optical apparatus to which the light quantity detection circuit of an Example is applied.

符号の説明Explanation of symbols

10、10':光量検出回路 11:TFT基板 12:ゲート絶縁膜 13、13s
:半導体層 14:保護絶縁膜 15:遮光層 LS:光検知部 LS:参照用光検
知部 S:読み取り部 Vc:ゲートバイアス制御手段 Tc:タイミングコントロー
ラ S、Ss:ソース電極 G、Gs:ゲート電極 D、Ds:ドレイン電極 V
s:基準電圧 Cw:コンデンサ SW、SW:スイッチ素子 VCOM:共通電位
Gv:ゲート電圧 Gv0:測定時の一定の逆バイアス電圧 Gvon:正バイアス電
圧 Gvoff:低い逆バイアス電圧 Op:演算手段
10, 10 ': light quantity detecting circuit 11: TFT substrate 12: gate insulating film 13 L, 13s
: Semiconductor layer 14: protective insulating film 15: light-shielding layer LS 1: light detecting section LS 2: reference light detecting portion S H: reading section Vc: the gate bias control means Tc: the timing controller S L, Ss: the source electrode G L , Gs: gate electrode D L , Ds: drain electrode V
s: the reference voltage Cw: capacitor SW 1, SW 2: switching element V COM: common potential Gv: gate voltage GV0: constant reverse bias voltage at the time of measurement Gvon: positive bias voltage Gvoff: low reverse bias voltage Op: calculating means

Claims (5)

TFTのゲート電極に逆バイアス電圧が印加されている時に流れる電流を利用して外光
の光量を検出する光検知部を備える光量検出回路において、
前記光検知部は、ゲートバイアス制御手段により、前記TFTのゲート電極に印加する
電圧を、外光を検知する際に印加する第1の逆バイアス電圧から、正バイアス電圧に変え
た後、前記第1の逆バイアス電圧よりもさらに低い第2の逆バイアス電圧に変え、その後
に前記第1の逆バイアス電圧に戻した後に流れる電流による出力を外光の光量として出力
することを特徴とする光量検出回路。
In a light amount detection circuit including a light detection unit that detects the amount of external light using a current that flows when a reverse bias voltage is applied to the gate electrode of the TFT,
The light detection unit changes the voltage applied to the gate electrode of the TFT from a first reverse bias voltage applied when detecting external light to a positive bias voltage by a gate bias control unit, and then The light quantity detection is characterized in that the second reverse bias voltage lower than the first reverse bias voltage is changed to a second reverse bias voltage, and then the output due to the current flowing after returning to the first reverse bias voltage is output as the quantity of external light. circuit.
前記光検知部は、前記TFTのソース電極とドレイン電極との間に接続されるコンデン
サ及び前記ソース電極と所定の定電圧源との間に接続されるスイッチ素子とを有し、前記
TFTのゲート電極に印加する電圧を前記第1の逆バイアス電圧に戻した後、前記スイッ
チ素子をオフにしてからコンデンサの両端の電圧が予め定めた閾値電圧になるまで放電さ
れるまでの検出時間を出力することを特徴とする請求項1に記載の光量検出回路。
The light detection unit includes a capacitor connected between a source electrode and a drain electrode of the TFT and a switching element connected between the source electrode and a predetermined constant voltage source, and the gate of the TFT After the voltage applied to the electrode is returned to the first reverse bias voltage, a detection time from when the switch element is turned off until the voltage at both ends of the capacitor is discharged to a predetermined threshold voltage is output. The light quantity detection circuit according to claim 1.
前記光検知部は、更に前記TFTに照射された光量と照射された時間との積である積算
光量の計測手段を有し、前記ゲートバイアス制御手段は前記第2の逆バイアス電圧を印加
する時間を前記積算光量計測手段の出力によって調整することを特徴とする請求項1に記
載の光量検出回路。
The light detection unit further includes a unit for measuring an integrated light amount, which is a product of the light amount irradiated to the TFT and the irradiation time, and the gate bias control unit applies time for applying the second reverse bias voltage. The light amount detection circuit according to claim 1, wherein the light amount is adjusted by an output of the integrated light amount measuring means.
前記光検出部は、表面に減光手段が形成された参照TFTを備え、前記積算光量計測手
段は予め求められた前記TFT及び参照TFTのそれぞれの出力の比と前記積算光量との
相関関係に基づいて前記積算光量を求めると共に、予め定められた前記積算光量と前記最
適な第2の逆バイアス電圧の印加時間との相関関係に基づいて前記第2の逆バイアス電圧
の印加時間を調整することを特徴とする請求項3に記載の光量検出回路。
The light detection unit includes a reference TFT having a dimming unit formed on a surface thereof, and the integrated light amount measurement unit has a correlation between a predetermined output ratio of the TFT and the reference TFT and the integrated light amount. And calculating the second reverse bias voltage application time based on a correlation between the predetermined integrated light amount and the optimum second reverse bias voltage application time. The light amount detection circuit according to claim 3.
請求項1〜4の何れか1項に記載の光量検出回路と、
複数の走査線と、複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差
部に対応して設けられた複数の画素と、を有する表示パネルと、
前記表示パネルを照光する照光部と、
前記光量検出回路の出力値に基づいて前記照光部を制御する調光回路と、
を備えることを特徴とする電気光学装置。
A light amount detection circuit according to any one of claims 1 to 4,
A display panel having a plurality of scanning lines, a plurality of data lines, and a plurality of pixels provided corresponding to intersections of the plurality of scanning lines and the plurality of data lines;
An illumination unit that illuminates the display panel;
A light control circuit for controlling the illumination unit based on an output value of the light amount detection circuit;
An electro-optical device comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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