JP2009246095A - 光センサ、光検出装置、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】光検出素子の光劣化に起因する光量検出精度の低下を抑制して長寿命化を図る。
【解決手段】少なくとも光検出素子を有し当該光検出素子に対する照射光量に応じた信号
を出力する光センサであって、前記光検出素子の受光面側に配置されていると共に、前記
光検出素子への照射光を減光する減光手段を備え、前記減光手段は、前記照射光の積算光
量の増加に伴って透過率が上昇する光学特性を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光センサ、光検出装置、電気光学装置及び電子機器に関する。

例えば、下記特許文献１には、光検出素子として薄膜トランジスタを用い、この薄膜ト
ランジスタの光電効果により発生する光電流が照射光量に比例することを利用し、この光
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照射光量を検出する技術が開示されている。
特開２００６−２９８３２号公報

ところで、光曝露によって光検出素子（例えばアモルファスシリコントランジスタ）の
光劣化が進行すると電気的特性が変化し、光電効果により発生する光電流が低下するため
、正確に照射光量を検出できなくなるという問題がある。このような光劣化を抑制するた
めには、単純に何らかの減光手段により光検出素子に対する入射光を弱める方法が考えら
れる。しかしながら、減光手段により光検出素子への入射光を弱めても劣化速度を遅くす
るだけで劣化自体は進行してしまう。光検出素子の光劣化が進行すると一定光量に対する
光電流が低下することに加えて、減光手段により入射光が弱められると低照度領域での光
検出が困難となるという問題が生じる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、光検出素子の光劣化に起因する
光量検出精度の低下を抑制して長寿命化を図ることが可能な光センサ、光検出装置、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。

上記目的を達成するために、本発明に係る光センサは、少なくとも光検出素子を有し当
該光検出素子に対する照射光量に応じた信号を出力する光センサであって、前記光検出素
子の受光面側に配置されていると共に、前記光検出素子への照射光を減光する減光手段を
備え、前記減光手段は、前記照射光の積算光量の増加に伴って透過率が上昇する光学特性
を有することを特徴とする。
このような光センサでは、積算光量が増加するにつれて（光劣化が進行するにつれて）
光検出素子の光電流は低下していくが、一方の減光手段の透過率は積算光量が増加するに
つれて上昇することになる。すなわち、上記の光学特性を有する減光手段を光検出素子の
受光面側に配置することにより、積算光量の増加に伴って光検出素子に照射される実質的
な光量が増加するため、光電流を増加させる効果が生じ、光劣化による光電流の低下を抑
制することが可能となる。従って、光検出素子の光劣化に拘わらず光量検出精度の低下を
抑制することができ、光センサの長寿命化が可能となる。
なお、このような光学特性を有する減光手段としては、例えば特許文献である特開平８
−５３５７０号公報に開示されているようなビスアゾ染料化合物を含有するポリマー組成
物から成るフィルムを使用することができる。この他、減光手段としては、（株）大成イ
ーアンドエル社製のオプトリーフを使用することができる。このオプトリーフは、照射光
の積算光量の増加に伴って退色率が低下する光学特性を有している。退色率の低下は、言
い換えれば透過率の上昇を指しているため、このオプトリーフを減光手段として使用する
ことができる。なお、減光手段としては、これらのフィルムに限らず、照射光の積算光量
の増加に伴って透過率が上昇する光学特性を有するものであれば他のものを使用しても良
い。

また、上記の光センサにおいて、前記減光手段は、前記光学特性を有し前記光検出素子
の受光面側に敷設されたフィルムであることが好ましい。
このように、別途製造されたフィルムを減光手段として用いて光検出素子の受光面側に
敷設することにより、光センサの製造工程を簡略化することができる。

また、上記の光センサにおいて、前記減光手段は、前記光学特性を有するように前記光
検出素子の受光面側に成膜された薄膜層であることが好ましい。
これにより、減光手段と光検出素子との製造工程を共通化することができるため、減光
手段を別途製造若しくは購入する必要がなく、光センサの製造コストを低減することがで
きる。

また、本発明に係る光検出装置は、上述した光センサと、前記光センサの出力信号を基
に照射光量に関するセンサ出力値を生成する信号処理部とを備えることを特徴とする。
これにより、光センサが有する光検出素子の光劣化に拘わらず正確なセンサ出力値を得
ることが可能な光検出装置を提供することが可能となる。

また、上記の光検出装置において、前記光センサは、少なくとも第１の前記光検出素子
と当該第１の光検出素子の受光面側に配置された第１の前記減光手段とを有し前記第１の
光検出素子に対する照射光量に応じた第１の出力信号を出力する第１の光検出部と、少な
くとも第２の前記光検出素子と当該第２の光検出素子の受光面側に配置された第２の前記
減光手段とを有し前記第２の光検出素子に対する照射光量に応じた第２の出力信号を出力
する第２の光検出部と、前記第１の減光手段または前記第２の減光手段のいずれか一方と
重なるように配置されていると共に、積算光量と無関係に透過率が一定である光学特性を
有する副減光手段と、を有し、前記信号処理部は、前記第１の光検出部の第１の出力信号
を基に照射光量に関する第１のセンサ出力値を生成すると共に、前記第２の光検出部の第
２の出力信号を基に照射光量に関する第２のセンサ出力値を生成するセンサ出力値生成部
と、前記第１のセンサ出力値と前記第２のセンサ出力値との比率である測定比率を演算し
、前記測定比率と、予め測定された初期状態の前記測定比率である初期比率との比率であ
る光劣化補正係数を演算する補正係数演算部と、前記光劣化補正係数に基づいて、前記第
１又は第２のセンサ出力値の光劣化率を導出する光劣化率演算部と、前記光劣化率に基づ
いて前記第１又は第２のセンサ出力値を補正する補正処理部とを有することが好ましい。
このような構成とすることにより、第１及び第２の減光手段を設けたことによる光電流
の低下の抑制のみならず、信号処理によるセンサ出力値の補正を行うことができ、より正
確な光量検出結果（センサ出力値）を得ることが可能となる。

また、上記の光検出装置において、前記光劣化率演算部は、前記光劣化補正係数と前記
光劣化率との対応関係を表すルックアップテーブルを備えていることが好ましい。
仮に、光劣化率が光劣化補正係数を変数とする関数で表す場合に、この関数が複雑な数
式になると回路規模が大きくなる。これにより、製造コストの増大を引き起こし、さらに
消費電力が増大する。このような関数に代えて、光劣化率演算部がルックアップテーブル
を有することで、大規模な回路を必要としないので製造コストを抑え、さらに消費電力を
低減することができる光検出装置を提供することができる。

また、上記の光検出装置において、前記光劣化率演算部は、前記光劣化補正係数が前
記ルックアップテーブルに含まれない場合に、前記ルックアップテーブル上の前記光劣化
補正係数を用いた補間計算により前記光劣化率を導出することが好ましい。
これにより、ルックアップテーブルに含まれない任意の光劣化補正係数に対応する光劣
化率を導出することができるので、ルックアップテーブルを縮小してデータ量を抑えるこ
とができる。

また、本発明に係る電気光学装置は、表示領域にスイッチング素子を有する複数の画素
、走査線及びデータ線が形成された基板と、当該基板と対となる対向基板と、前記基板と
前記対向基板との間に狭持された電気光学材料とを備える電気光学装置であって、上述し
た光検出装置を備え、少なくとも前記光検出装置における前記光センサは、前記基板上の
表示領域以外の領域に設けられており、前記光検出素子は、前記スイッチング素子と同一
プロセスにより前記基板上に形成されていることを特徴とする。
このような特徴を有する電気光学装置によると、画素のスイッチング素子と、光検出素
子との製造プロセスを共有化することができるため、光検出装置を備える電気光学装置を
低コストで実現することができる。

また、上記の電気光学装置において、前記電気光学材料は液晶であり、バックライトと
、前記光検出装置における前記信号処理部から得られるセンサ出力値を基に前記バックラ
イトの光量を制御するバックライト制御部とを備えることが好ましい。
これにより、電気光学装置に入射する光量に応じて正確にバックライトの光量を制御す
ることが可能となり、表示品質の向上を図ることができる。

また、本発明に係る電子機器は、上述した電気光学装置を表示装置として備えることを
特徴とする。
これにより、低コスト且つ表示品質が高い表示装置（電気光学装置）を備えた電子機器
を提供することができる。

以下、本発明に係る光センサ、光検出装置、電気光学装置及び電子機器の一実施形態に
ついて図面を参照しながら説明する。
〔第１実施形態〕
＜光センサ及び光検出装置＞
図１は、第１実施形態に係る光センサを備える光検出装置の構成概略図である。この図
１に示すように、第１実施形態に係る光検出装置１０は、光センサ２０、電圧供給部３０
及び信号処理部４０を備えている。

光センサ２０は、光検出用トランジスタ（光検出素子）２１ａ、コンデンサ２１ｂ及び
スイッチ２１ｃから構成される光検出回路２１と減光フィルム（減光手段）２２とを備え
ている。光検出用トランジスタ２１ａは、例えばアモルファスシリコンＴＦＴ（Thin Fil
m Transistor）であると共にＮチャネル型ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トラン
ジスタであり、ソース端子が基準電位線Ｌｃｏｍと接続され、ゲート端子がゲート電圧線
Ｌｇと接続され、ドレイン端子がコンデンサ２１ｂの一方の電極と接続されている。

コンデンサ２１ｂの一方の電極は光検出用トランジスタ２１ａのドレイン端子と接続さ
れていると共に出力信号線Ｌｏｕｔを介して信号処理部４０の入力端子と接続され、他方
の電極は基準電位線Ｌｃｏｍと接続されている。スイッチ２１ｃは、信号処理部４０によ
る制御の下、光検出用トランジスタ２１ａのドレイン端子（コンデンサ２１ｂの一方の電
極）と駆動電圧線Ｌａとの接続／非接続を切り替える。

減光フィルム２２は、光検出用トランジスタ２１ａの受光面側に配置されていると共に
、光検出用トランジスタ２１ａへの照射光を減光するためのフィルムであり、図２に示す
ように、照射光の積算光量の増加に伴って透過率が上昇する光学特性を有している。この
ような光学特性を有する減光フィルム２２としては、例えば特許文献である特開平８−５
３５７０号公報に開示されているようなビスアゾ染料化合物を含有するポリマー組成物か
ら成るフィルムを使用することができる。この他、減光フィルム２２としては、（株）大
成イーアンドエル社製のオプトリーフを使用することができる。このオプトリーフは、図
３に示すように、照射光の積算光量の増加に伴って退色率が低下する光学特性を有してい
る。退色率の低下は、言い換えれば透過率の上昇を指しているため、このオプトリーフを
減光フィルム２２として使用することができる。なお、減光フィルム２２としては、これ
らのフィルムに限らず、照射光の積算光量の増加に伴って透過率が上昇する光学特性を有
するものであれば他のフィルムを使用しても良い。

以下、図１に戻って説明を続ける。電圧供給部３０は、駆動電圧線Ｌａにコンデンサ２
１ｂを充電させるための駆動電圧Ｖａを供給し、ゲート電圧線Ｌｇに光検出用トランジス
タ２１ａをオフ状態にするためのゲート電圧Ｖｇを供給し、基準電位線Ｌｃｏｍに基準電
位ＶＳＳ（本実施形態ではグランドレベル）を供給する。

信号処理部４０は、光センサ２０から出力信号線Ｌｏｕｔを介して出力される信号（つ
まりコンデンサ２１ｂの電圧）を基に照射光量に関するセンサ出力値を生成する。より具
体的には、この信号処理部４０は、照射光量の検出開始時において、スイッチ２１ｃを制
御して光検出用トランジスタ２１ａのドレイン端子と駆動電圧線Ｌａとを接続し、コンデ
ンサ２１ｂが満充電状態となる時間の経過後にスイッチ２１ｃを制御して光検出用トラン
ジスタ２１ａのドレイン端子と駆動電圧線Ｌａとを非接続とし、コンデンサ２１ｂの電圧
が所定の電圧に低下するまでの時定数τをセンサ出力値として計測する。なお、スイッチ
２１ｃの制御は、スイッチ２１ｃと信号処理部４０とを接続する制御線Ｌｃに制御信号を
出力することにより行われている。

また、信号処理部４０は、センサ出力値として計測した時定数τを光量検出結果として
外部に出力する。なお、時定数τは光センサ２０に対する照射光量と相関関係にあるので
、この時定数τを照度や輝度などの照射光量に関するセンサ出力値に換算した後に、光量
検出結果として外部に出力するようにしても良い。上記のような信号処理部４０は、例え
ばＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)等のデジタル演算処理回路によ
って構成することができる。すなわち、光センサ２０の出力信号（コンデンサ２１ｂの電
圧）をデジタル変換し、このデジタル変換されたコンデンサ２１ｂの電圧が所定の電圧に
低下するまでの時間を計測することで時定数τを求める。

続いて、上記のように構成された本実施形態に係る光センサ２０を備える光検出装置１
０の動作について説明する。図４は、光検出装置１０の動作を表すフローチャートである
。なお、光検出装置１０の電源投入時以降、電源供給部３０は、駆動電圧線Ｌａに駆動電
圧Ｖａ（例えば２Ｖ）を供給し、ゲート電圧線Ｌｇにゲート電圧Ｖｇ（例えば−３Ｖ〜−
５Ｖの範囲内の電圧値）を供給している。

図４に示すように、まず、信号処理部４０は、内部タイマを監視することにより、照射
光量の検出開始タイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ１）。このステップ
Ｓ１において、照射光量の検出開始タイミングが到来した場合（「Ｙｅｓ」）、信号処理
部４０は、スイッチ２１ｃを制御して光検出用トランジスタ２１ａのドレイン端子と駆動
電圧線Ｌａとを接続する（ステップＳ２）。これにより、光検出用トランジスタ２１ａの
ドレイン端子には駆動電圧Ｖａが印加されるが、光検出用トランジスタ２１ａはオフ状態
であるため、コンデンサ２１ｂが駆動電圧Ｖａによって充電されることになる。なお、こ
こで光検出用トランジスタ２１ａのドレイン−ソース間には光照射に起因する光電流（リ
ーク電流）が流れるが、この光電流がコンデンサ２１ｂの充電に与える影響は無視できる
。

続いて、信号処理部４０は、予め設定されているコンデンサ２１ｂが満充電状態となる
時間の経過後に、スイッチ２１ｃを制御して光検出用トランジスタ２１ａのドレイン端子
と駆動信号線Ｌａとを非接続とし（ステップＳ３）、この切り替えタイミングに同期して
、出力信号線Ｌｏｕｔの電位、つまりコンデンサ２１ｂの電圧が所定の電圧に低下するま
での時定数τをセンサ出力値として計測する（ステップＳ４）。

図５は、光検出用トランジスタ２１ａのドレイン端子と駆動信号線Ｌａとを非接続とし
た後における、コンデンサ２１ｂの電圧の時間的変化を示したものである。上述したよう
に、光検出用トランジスタ２１ａのドレイン−ソース間には光照射に起因する光電流が発
生するため、光検出用トランジスタ２１ａのドレイン端子と駆動信号線Ｌａとが非接続と
なると、コンデンサ２１ｂに蓄積された電荷が光電流として光検出用トランジスタ２１ａ
を介して基準電位線Ｌｃｏｍに流れ込む。これにより、図５に示すように、スイッチ２１
ｃの切り替えタイミング以降、コンデンサ２１ｂの電圧はＶａ（２Ｖ）から緩やかに低下
していくことになる。信号処理部４０は、このようなコンデンサ２１ｂの電圧の時間的変
化を監視し、コンデンサ２１ｂの電圧が所定の電圧（例えば０．７Ｖ）に低下した時の時
間を時定数τとする。

光電流の大きさは、光検出用トランジスタ２１ａに対する照射光量に応じて変化するた
め、時定数τも照射光量に応じて変化することになる。従って、時定数τから照射光量を
知ることができる。しかしながら、光曝露によって光検出用トランジスタ２１ａの光劣化
が進行すると、同一の照射光量に対する光電流が小さくなるため、上記の時定数τ（つま
りセンサ出力値）と照射光量との相関関係に誤差が生じてしまい、正確な照射光量を検出
できなくなる。そこで、本実施形態では、上述した減光フィルム２２を光検出用トランジ
スタ２１ａの受光面側に配置することにより、光劣化による光電流の低下（つまり光量検
出精度の低下）を抑制する。

図６は、減光フィルム２２の光学特性、つまり積算光量と透過率との対応関係と、光検
出用トランジスタ２１ａの光劣化特性、つまり積算光量と光電流との対応関係とを表す特
性図である。この図６に示すように、積算光量が増加するにつれて（光劣化が進行するに
つれて）光検出用トランジスタ２１ａの光電流は低下していくが、一方の減光フィルム２
２の透過率は積算光量が増加するにつれて上昇する。すなわち、減光フィルム２２を光検
出用トランジスタ２１ａの受光面側に配置することにより、積算光量の増加に伴って光検
出用トランジスタ２１ａに照射される実質的な光量が増加するため、光電流を増加させる
効果が生じ、光劣化による光電流の低下を抑制することが可能となる。従って、時定数τ
と照射光量との相関関係に生じる誤差を抑制でき、時定数τはより正確に照射光量を表す
値となる。

そして、信号処理部４０は、上記のように計測した時定数τを光量検出結果として外部
に出力する（ステップＳ５）。以降は、上記のようなステップＳ１〜Ｓ５が繰り返される
ことにより、照射光量の検出開始タイミングが到来する毎に時定数τの計測が行われて、
光量検出結果が外部に出力されることになる。

以上のように、本実施形態に係る光検出装置１０によれば、照射光の積算光量の増加に
伴って透過率が上昇する光学特性を有する減光フィルム２２を光検出用トランジスタ２１
ａの受光面側に配置することにより、光劣化による光電流の低下を抑制することができ、
その結果、光検出用トランジスタ２１ａの光劣化に拘わらず光量検出精度の低下を抑制す
ることができ、光センサ２０の長寿命化が可能となる。

＜電気光学装置＞
次に、第１実施形態に係る光検出装置１０を備えた電気光学装置について説明する。な
お、以下では、本実施形態に係る電気光学装置として半透過型の液晶表示装置を例示して
説明する。図７は、本実施形態に係る液晶表示装置１０００の平面図であり、対向基板で
あるカラーフィルタ基板を透視してアレイ基板を主に図示したものである。図８は、図７
のアレイ基板の１画素分の平面図である。図９は図８のIII−III線における断面図である
。

図７及び図９に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置１０００は、互いに対向配
置される矩形状の透明絶縁材料、例えばガラス板からなる透明基板１００２上に種々の配
線等を施してなるアレイ基板ＡＲと、同様に矩形状の透明絶縁材料からなる透明基板１０
１０上に種々の配線等を施してなるカラーフィルタ基板ＣＦとを有している。アレイ基板
ＡＲは、カラーフィルタ基板ＣＦと対向配置させたときに所定スペースの張出し部１００
２Ａが形成されるようにカラーフィルタ基板ＣＦよりサイズが大きいものが使用されてい
る。これらアレイ基板ＡＲ及びカラーフィルタ基板ＣＦの外周囲にシール材（図示省略）
が貼付されて、内部に液晶（電気光学材料）１０１４及びスペーサ（図示省略）が封入さ
れた構成となっている。

アレイ基板ＡＲは、それぞれ対向する短辺１００２ａ、１００２ｂ及び長辺１００２ｃ
、１００２ｄを有し、一方の短辺１００２ｂ側が張出し部１００２Ａとなっており、この
張出し部１００２Ａにソースドライバ及びゲートドライバ用の半導体チップＤｒが搭載さ
れ、他方の短辺１００２ａ側に光検出部１０が配設されている。また、アレイ基板ＡＲの
背面には照光手段としてのバックライト（図示省略）が設けられている。

このアレイ基板ＡＲは、カラーフィルタ基板ＣＦと対向する面、すなわち液晶と接触す
る面に、図７の横方向（Ｘ軸方向）に延在し所定の間隔をあけて配列された複数本のゲー
ト線（走査線）ＧＷと、これらのゲート線ＧＷと絶縁され縦方向（Ｙ軸方向）に延在し所
定の間隔をあけて配列された複数本のソース線（データ線）ＳＷとを有している。これら
のソース線ＳＷとゲート線ＧＷとがマトリクス状に配線され、互いに交差するゲート線Ｇ
Ｗとソース線ＳＷとで囲まれる各領域に、ゲート線ＧＷからの走査信号によってオン状態
となるスイッチング素子（例えばアモルファスシリコン薄膜トランジスタ）としてのＴＦ
Ｔ（図８参照）及びソース線ＳＷからの映像信号がＴＦＴを介して供給される画素電極１
０２６（図９参照）が形成されている。

これらのゲート線ＧＷとソース線ＳＷとで囲まれる各領域は、いわゆる画素を構成し、
これらの画素を複数備えたエリアが表示領域ＤＡとなっている。各ゲート線ＧＷ及び各ソ
ース線ＳＷは、表示領域ＤＡの外、すなわち額縁領域へ延出されてＬＳＩ等の半導体チッ
プから構成されるドライバＤｒに接続されている。

アレイ基板ＡＲ上の表示領域ＤＡ以外の領域である一方の短辺１００２ａ側の領域には
、光検出装置１０における光センサ２０が形成されている。図１１に示すように、光検出
用トランジスタ２１ａ、コンデンサ２１ｂ、スイッチ２１ｃから構成される光検出回路２
１は、アレイ基板ＡＲ上に形成されているが、減光フィルム２２（図中の斜線部分）は光
検出回路２１上に（光検出用トランジスタ２１ａの受光面側に）敷設されている（貼り合
わされている）。

また、アレイ基板ＡＲ上の表示領域ＤＡ以外の領域である一方の長辺１００２ｄ側の領
域には、図１に示したゲート電圧線Ｌｇ、駆動電圧線Ｌａ、基準電位線Ｌｃｏｍ、出力信
号線Ｌｏｕｔ及び制御線Ｌｃから成る引き回し線群ＬＴが形成されている。引き回し線群
ＬＴは、短辺１００２ｂ側においてＦＰＣケーブル２００を介して外部回路として設けら
れた電圧供給部３０及び信号処理部４０と接続されている。

このように、アレイ基板ＡＲ上に形成された光センサ２０と、外部回路として設けられ
た電圧供給部３０及び信号処理部４０とによって光検出装置１０が構成されている。なお
、光センサ２０における光検出用トランジスタ２１ａ及びスイッチ２１ｃは、表示領域Ｄ
Ａ内のスイッチング素子ＴＦＴと同一プロセスによって形成されたものである。

また、信号処理部４０の出力信号（つまり光量検出結果）は、外部回路として設けられ
たバックライト制御部３００に入力されており、このバックライト制御部３００は、信号
処理部４０による照射光量検出結果に基づいて、液晶表示装置１０００に入射する外光の
光量を把握し、この外光の光量に応じて不図示のバックライトの光量を制御する。

なお、透明基板１００２上のドライバＤｒは、ドライバＤｒ、電圧供給部３０及び信
号処理部４０、バックライト制御部３００の機能を統合的に備えたＩＣ（Integrated Cir
cuit）チップに代えてもよい。

次に各画素の具体的構成について主に図８及び図９を参照して説明する。
アレイ基板ＡＲの透明基板１００２上の表示領域ＤＡには、ゲート線ＧＷが等間隔に
平行になるように形成され、更にこのゲート線ＧＷからスイッチング素子を構成するＴＦ
Ｔのゲート電極Ｇが延設されている。また、この隣り合うゲート線ＧＷ間の略中央にはゲ
ート線ＧＷと平行になるように補助容量線１０１６が形成され、この補助容量線１０１６
には補助容量線１０１６よりも幅広となされた補助容量電極１０１７が形成されている。

また、透明基板１００２の全面に、ゲート線ＧＷ、補助容量線１０１６、補助容量電
極１０１７及びゲート電極Ｇを覆うようにして窒化ケイ素や酸化ケイ素などの透明絶縁材
料からなるゲート絶縁膜１０１８が積層されている。そして、ゲート電極Ｇの上にゲート
絶縁膜１０１８を介してアモルファスシリコン等からなる半導体層１０１９が形成されて
いる。また、ゲート絶縁膜１０１８上に複数のソース線ＳＷがゲート線ＧＷと交差するよ
うにして形成され、このソース線ＳＷから半導体層１０１９と接触するようにＴＦＴのソ
ース電極Ｓが延設され、更に、ソース線ＳＷ及びソース電極Ｓと同一の材料からなるドレ
イン電極Ｄが同じく半導体層１０１９と接触するようにゲート絶縁膜１０１８上に設けら
れている。

ここで、ゲート線ＧＷとソース線ＳＷとに囲まれた領域が１画素に相当する。そして
ゲート電極Ｇ、ゲート絶縁膜１０１８、半導体層１０１９、ソース電極Ｓ、ドレイン電極
Ｄによってスイッチング素子となるＴＦＴが構成される。このＴＦＴはそれぞれの画素に
形成される。この場合、ドレイン電極Ｄと補助容量電極１０１７によって各画素の補助容
量を形成することになる。

これらのソース線ＳＷ、ＴＦＴ、ゲート絶縁膜１０１８を覆うようにして透明基板１
００２の全面にわたり例えば無機絶縁材料からなる保護絶縁膜（パッシベーション膜とも
いわれる）１０２０が積層され、この保護絶縁膜１０２０上に例えばネガ型の感光材料を
含むアクリル樹脂等からなる層間膜（平坦化膜ともいわれる）１０２１が透明基板１００
２の全体にわたり積層されている。この層間膜１０２１の表面は、反射部１０２２におい
ては微細な凹凸（図示は省略）が形成されており、透過部１０２３においては平らになさ
れている。

そして、反射部１０２２の層間膜１０２１の表面にはスパッタリング法によって例え
ばアルミニウムないしアルミニウム合金製の反射板１０２４が形成されており、保護絶縁
膜１０２０、層間膜１０２１及び反射板１０２４にはＴＦＴのドレイン電極Ｄに対応する
位置にコンタクトホール１０２５が形成されている。

更に、それぞれの画素において、反射板１０２４の表面、コンタクトホール１０２５
内及び透過部１０２３の層間膜１０２１の表面には、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）
ないしＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）からなる画素電極１０２６が形成され、この画素電
極１０２６の更に上層に全ての画素を覆うように配向膜（図示省略）が積層されている。

また、カラーフィルタ基板ＣＦは、ガラス基板等からなる透明基板１０１０の表面に
、アレイ基板ＡＲのゲート線ＧＷ及びソース線ＳＷに対向するように遮光層（図示は省略
）が形成され、この遮光層に囲まれたそれぞれの画素に対応して例えば赤色（Ｒ）、緑色
（Ｇ）、青色（Ｂ）からなるカラーフィルタ層２７が設けられている。更に、反射部１０
２２に対応する位置のカラーフィルタ層１０２７の表面にはトップコート層１０２８が形
成されており、このトップコート層１０２８の表面及び透過部１０２３に対応する位置の
カラーフィルタ層１０２７の表面には共通電極１０２９及び配向膜（図示は省略）が積層
されている。なお、カラーフィルタ層１０２７としては、更にシアン（Ｃ）、マゼンタ（
Ｍ）、イエロー（Ｙ）等のカラーフィルタ層を適宜に組み合わせて使用する場合もあり、
モノクロ表示用の場合にはカラーフィルタ層を設けない場合もある。

そして、上述した構成を備えるアレイ基板ＡＲ及びカラーフィルタ基板ＣＦがシール
材（図示は省略）を介して貼り合わされ、最後にこの両基板とシール材とによって囲まれ
た領域に液晶１０１４が封入されることにより、半透過型液晶表示装置１０００を得るこ
とができる。なお、透明基板１００２の下方には、図示は省略の周知の光源、導光板、拡
散シート等を有するバックライトないしはサイドライトが配置される。
この場合、反射板１０２４を画素電極１０２６の下部全体に亘って設けると反射型液
晶表示パネルが得られるが、この反射型液晶表示パネルを使用した反射型液晶表示装置の
場合は、バックライトないしはサイドライトに代えて、フロントライトが使用される。

図１０は、光センサ２０における光検出回路２１の模式断面図である。この図１０に示
すように、透明基板１００２上には、光検出回路２１を構成するＴＦＴである光検出用ト
ランジスタ２１ａと、コンデンサ２１ｂと、同じくＴＦＴであるスイッチ２１ｃとが形成
されている。透明基板１００２上に、光検出用トランジスタ２１ａのゲート部５０と、コ
ンデンサ２１ｂの１つの電極５１と、スイッチ２１ｃであるＴＦＴのゲート部５２とが形
成されている。ゲート部５０と電極５１とゲート部５２とを覆ってゲート絶縁膜５３が積
層されている。

ゲート絶縁膜５３上において、ゲート部５０の上方には半導体層５４が形成されてお
り、ゲート部５２の上方には半導体層５５が形成されている。ゲート絶縁膜５３には、半
導体層５４のドレイン部５６と接続された導電膜５７と、ソース部５８及び半導体層５５
のドレイン部５９と接続された導電膜６０と、ソース部６１と接続された導電膜６２とが
形成されている。導電膜６０は、電極５１上の領域でコンデンサ２１ｂの１つの電極６３
を構成する。これらの導電膜５７、６０、６２を覆って、保護絶縁膜６４が積層されてい
る。
スイッチ２１ｃの半導体層５５を平面的に覆うように、保護絶縁膜６４上にブラックマ
トリクス６５が形成されている。

上記の光検出回路２１は、表示領域ＤＡと同一基板上に形成されており、アレイ基板
ＡＲと製造プロセスの一部を共通化することができる。例えば、光検出回路２１のゲート
絶縁膜５３とアレイ基板ＡＲのゲート絶縁膜１０１８、光検出回路２１のゲート絶縁膜６
４とアレイ基板ＡＲのゲート絶縁膜１０２０、光検出回路２１の導電膜５７、６０、６２
とアレイ基板ＡＲのソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄ、及び光検出回路２１の半導体層５４
、５５とアレイ基板ＡＲの半導体層１０１９などである。

なお、図１０では図示を省略しているが、光検出回路２１上には減光フィルム２２が
敷設されている。また、本実施形態では、別途製造された減光フィルム２２を光検出回路
２１上に敷設する構成を例示して説明したが、アレイ基板ＡＲの製造工程において、照射
光の積算光量の増加に伴って透過率が上昇する光学特性を有するような薄膜層を光検出回
路２１上に成膜することで減光手段を直接形成しても良い。また、このような減光手段と
して使用する薄膜層をカラーフィルタ基板ＣＦ側に形成しても良い。

以上のような第１実施形態に係る光検出装置１０を備える液晶表示装置１０００によ
ると、液晶表示装置１０００に入射する光量に応じて正確にバックライトの光量を制御す
ることが可能となり、表示品質の向上を図ることが可能となる。具体的には、日中の自然
光のように環境光が明るい場合には、バックライトの光量が大きくなるように制御し、一
方、夜間での使用などのように暗い環境下で使用する場合には、バックライトの光量が低
くなるように制御する。これにより、使用環境下に応じた適切な発光量でもって画像表示
を行うことができる。

なお、上記実施形態では、光検出装置１０を備える電気光学装置として液晶表示装置１
０００を例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、有機ＥＬを電気光学材料とし
て用いる有機ＥＬディスプレイ、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材料として用いるツイストボールディスプレイ、黒色トナーを電
気光学材料として用いるトナーディスプレイ、ヘリウムやネオンなどの高圧ガスを電気光
学材料として用いるプラズマディスプレイなどに適用することができる。

〔第２実施形態〕
＜光センサ及び光検出装置＞
図１１は、第２実施形態に係る光センサを備える光検出装置の構成概略図である。この
図１１に示すように、第２実施形態に係る光検出装置１００は、光センサ１１０、電圧供
給部１４０及び信号処理部１５０を備えている。

光センサ１１０は、第１の光検出部１２０及び第２の光検出部１３０を備えている。第
１の光検出部１２０は、第１の光検出用トランジスタ（第１の光検出素子）１２１ａ、第
１のコンデンサ１２１ｂ及び第１のスイッチ１２１ｃから構成される第１の光検出回路１
２１と、第１の減光フィルム（第１の減光手段）１２２とを備えている。

第１の光検出用トランジスタ１２１ａは、例えばアモルファスシリコンＴＦＴであると
共にＮチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、ソース端子が基準電位線Ｌｃｏｍと接続さ
れ、ゲート端子がゲート電圧線Ｌｇと接続され、ドレイン端子が第１のコンデンサ１２１
ｂの一方の電極と接続されている。第１のコンデンサ１２１ｂの一方の電極は第１の光検
出用トランジスタ１２１ａのドレイン端子と接続されていると共に第１の出力信号線Ｌｏ
ｕｔ１を介して信号処理部１５０（詳細にはセンサ出力値生成部１５１）の第１の入力端
子と接続され、他方の電極は基準電位線Ｌｃｏｍと接続されている。第１のスイッチ１２
１ｃは、信号処理部１５０（詳細にはセンサ出力値生成部１５１）による制御の下、第１
の光検出用トランジスタ１２１ａのドレイン端子（第１のコンデンサ１２１ｂの一方の電
極）と駆動電圧線Ｌａとの接続／非接続を切り替える。

第１の減光フィルム１２２は、第１の光検出用トランジスタ１２１ａの受光面側に配置
されていると共に、第１の光検出用トランジスタ１２１ａへの照射光を減光するためのフ
ィルムであり、第１実施形態と同様に、照射光の積算光量の増加に伴って透過率が上昇す
る光学特性を有している。

一方、第２の光検出部１３０は、第２の光検出用トランジスタ（第２の光検出素子）１
３１ａ、第２のコンデンサ１３１ｂ及び第２のスイッチ１３１ｃから構成される第２の光
検出回路１３１と、第２の減光フィルム（第２の減光手段）１３２と、減光用カラーフィ
ルタ（副減光手段）１３３とを備えている。
図１１では、入射光に対して減光用カラーフィルタ１３３、第２の減光フィルム１３２
の順に敷設されているが、配置する構成によっては、逆の順序になっても良い。

第２の光検出用トランジスタ１３１ａは、例えばアモルファスシリコンＴＦＴであると
共にＮチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、ソース端子が基準電位線Ｌｃｏｍと接続さ
れ、ゲート端子がゲート電圧線Ｌｇと接続され、ドレイン端子が第２のコンデンサ１３１
ｂの一方の電極と接続されている。なお、第２の光検出用トランジスタ１３１ａは第１の
光検出用トランジスタ１２１ａと隣接して配置されていると共に同一プロセスで形成され
たものである。つまり、第１及び第２の光検出用トランジスタ１２１ａ、１３１ａは同一
の電気的特性（光電流特性等）を有している。

第２のコンデンサ１３１ｂの一方の電極は第２の光検出用トランジスタ１３１ａのドレ
イン端子と接続されていると共に第２の出力信号線Ｌｏｕｔ２を介して信号処理部１５０
（詳細にはセンサ出力値生成部１５１）の第２の入力端子と接続され、他方の電極は基準
電位線Ｌｃｏｍと接続されている。第２のスイッチ１３１ｃは、信号処理部１５０（詳細
にはセンサ出力値生成部１５１）による制御の下、第２の光検出用トランジスタ１３１ａ
のドレイン端子（第２のコンデンサ１３１ｂの一方の電極）と駆動電圧線Ｌａとの接続／
非接続を切り替える。

第２の減光フィルム１３２は、第２の光検出用トランジスタ１３１ａの受光面側に配置
されていると共に、第２の光検出用トランジスタ１３１ａへの照射光を減光するためのフ
ィルムであり、第１の減光フィルム１２２と同一特性、つまり照射光の積算光量の増加に
伴って透過率が上昇する光学特性を有している。減光用カラーフィルタ１３３は、第２の
減光フィルム１３２と重なるように配置されていると共に、積算光量と無関係に透過率が
一定である光学特性を有するフィルタである。

電圧供給部１４０は、駆動電圧線Ｌａに第１及び第２のコンデンサ１２１ｂ、１３１ｂ
を充電させるための駆動電圧Ｖａを供給し、ゲート電圧線Ｌｇに第１及び第２の光検出用
トランジスタ１２１ａ、１３１ａをオフ状態にするためのゲート電圧Ｖｇを供給し、基準
電位線Ｌｃｏｍに基準電位ＶＳＳ（本実施形態ではグランドレベル）を供給する。

信号処理部１５０は、センサ出力値生成部１５１、補正系数演算部１５２、光劣化率演
算部１５３、補正処理部１５４及びメモリ回路１５５を備えている。センサ出力値生成部
１５１は、照射光量の検出開始時において、第１及び第２のスイッチ１２１ｃ、１３１ｃ
を制御して第１及び第２の光検出用トランジスタ１２１ａ、１３１ａのドレイン端子と駆
動電圧線Ｌａとを接続し、第１及び第２のコンデンサ１２１ｂ、１３１ｂが満充電状態と
なる時間の経過後に第１及び第２のスイッチ１２１ｃ、１３１ｃを制御して第１及び第２
の光検出用トランジスタ１２１ａ、１３１ａのドレイン端子と駆動電圧線Ｌａとを非接続
とし、第１のコンデンサ１２１ｂの電圧が所定の電圧に低下するまでの時定数τ１を第１
のセンサ出力値として計測する一方、第２のコンデンサ１３１ｂの電圧が所定の電圧に低
下するまでの時定数τ２を第２のセンサ出力値として計測する。なお、第１及び第２のス
イッチ１２１ｃ、１３１ｃの制御は、第１及び第２のスイッチ１２１ｃ、１３１ｃと時定
数計測部１５１とを接続する制御線Ｌｃに制御信号を出力することにより行われている。

また、このセンサ出力値生成部１５１は、時定数と光電流との相関関係に基づいて、時
定数τ１を第１の光電流値Ｉａに換算すると共に、時定数τ２を第２の光電流値Ｉｂに換
算し、第１及び第２の光電流値Ｉａ、Ｉｂを補正係数演算部１５２に出力すると共に、第
２の光電流値Ｉｂを補正処理部１５４に出力する。

補正係数演算部１５２は、第１の光電流値Ｉａと第２の光電流値Ｉｂとの比率である測
定比率を算出し、この算出結果の測定比率と、予めメモリ回路１５５に記憶されている初
期状態の測定比率である初期比率との比率を光劣化補正係数Ｋとして算出し、この算出し
た光劣化補正係数Ｋを光劣化率演算部１５３に出力する。

光劣化率演算部１５３は、予めメモリ回路１５５に記憶されている、第２の光電流値Ｉ
ｂと初期状態の第２の光電流値との比率である光劣化率Ｄと光劣化補正係数Ｋとの対応関
係を表すルックアップテーブルを参照して、補正係数演算部１５２にて算出された光劣化
補正係数Ｋに対応する光劣化率Ｄを取得し、この取得した光劣化率Ｄを補正処理部１５４
に出力する。

補正処理部１５４は、光劣化率演算部１５３にて取得された光劣化率Ｄに基づいて、
センサ出力値生成部１５１から入力される第２の光電流値Ｉｂを補正し、補正後の第２の
光電流値Ｉｂを光量検出結果Ｓとして外部に出力する。メモリ回路１５５は、例えばフラ
ッシュメモリであり、初期状態の測定比率である初期比率や、光劣化率Ｄと光劣化補正係
数Ｋとの対応関係を表すルックアップテーブルを予め記憶している。
なお、上記のような信号処理部１５０も第１実施形態と同様に、ＡＳＩＣ等のデジタル
演算処理回路によって構成することができる。

続いて、上記のように構成された第２実施形態に係る光検出装置１００の動作について
説明する前に、光検出装置１００におけるセンサ出力値（本実施形態では時定数τ２の換
算値である第２の光電流値Ｉｂ）の補正原理について説明する。なお、以下の補正原理の
説明では、便宜上、第１及び第２の減光フィルム１２２、１３２による減光は考慮せず、
減光用カラーフィルタ１３３による減光のみを考慮して説明する。

図１２は、入射光量Ｌに対する光電流Ｉの関数を示す図である。図１２には、入射光量
Ｌの関数である第１の光電流値Ｉａ（Ｌ）と、第２の光電流値Ｉｂ（Ｌ）とが示されてお
り、これらから光劣化前（初期状態）の第１の光電流値Ｉａ（Ｌ）と第２の光電流値Ｉｂ
（Ｌ）との比率である初期比率を求めることができる。
光電流は入射光量Ｌに比例して増加するので、第１の光検出部１２０における初期感
度をＸａ０、第２の光検出部１３０における初期感度をＸｂ０とすると、第１の光検出部
１２０のセンサ出力値である第１の光電流値Ｉａ（Ｌ）、第２の光検出部１３０のセンサ
出力値である第２の光電流値Ｉｂ（Ｌ）は以下のように表される。
Ｉａ（Ｌ）＝Ｘａ０・Ｌ
Ｉｂ（Ｌ）＝Ｘｂ０・Ｌ

従って、ある光量Ｌ０が入射光として入射された場合には、第２の光検出部１３０に
おける減光入射光の光量はＬ０／ｎ（ｎは減光用カラーフィルタ１３３の透過率の逆数：
ｎ＞１）となるので、光量Ｌ０に対する第１の光電流値Ｉａ（Ｌ０）、第２の光電流値Ｉ
ｂ（Ｌ０／ｎ）は以下のように表される。
Ｉａ（Ｌ０）＝Ｘａ０・Ｌ０
Ｉｂ（Ｌ０／ｎ）＝Ｘｂ０・（Ｌ０／ｎ）
これにより、初期比率は、Ｉａ（Ｌ０）／Ｉｂ（Ｌ０／ｎ）＝ｎ・（Ｘａ０／Ｘｂ０
）となる。この初期比率は入射光量Ｌ０に依らず初期感度Ｘａ０、Ｘｂ０とｎとの関数と
なり、任意の入射光量Ｌにおける測定比率を初期比率とすることができる。このような初
期比率がメモリ回路１５５に予め記憶されている。

一方、図１３は、劣化後の入射光量Ｌに対する光電流Ｉの関数を示す図である。図１
３では、初期状態の第１の光電流値Ｉａ（Ｌ）及び第２の光電流値Ｉｂ（Ｌ）を破線で示
し、劣化後の第１の光電流値Ｉａａ（Ｌ）及び第２の光電流値Ｉｂｂ（Ｌ）を実線で示し
ている。

第１及び第２の光検出用トランジスタ１２１ａ、１３１ａは、光曝露により劣化して
光感度が低下することにより、初期状態に対して光電流が低下する。このような光感度の
低下は、初期状態から照射された光量の累計である積算光量ｐの関数Ｒ（ｐ）（＜１）に
よって求めることができる。ある時間経過後の第１の光検出部１２０における積算光量を
ｐとすると、第２の光検出部１３０における積算光量はｐ／ｎである。したがって、積算
光量ｐの光曝露を受けた後の第１の光検出部１２０（第１の光検出用トランジスタ１２１
ａ）の感度をＸａ１、積算光量Ｐ／ｎの光曝露を受けた後の第２の光検出部１３０（第２
の光検出用トランジスタ１３１ａ）の感度をＸｂ１とすると、
Ｘａ１＝Ｒ（ｐ）・Ｘａ０
Ｘｂ１＝Ｒ（ｐ／ｎ）・Ｘｂ０と表すことができる。
これにより、劣化後の第１の光電流値Ｉａａ（Ｌ）及び第２の光電流値Ｉｂｂ（Ｌ）
は以下のように表される。
Ｉａａ（Ｌ）＝Ｘａ１・Ｌ＝Ｒ（ｐ）・Ｘａ０・Ｌ
Ｉｂｂ（Ｌ）＝Ｘｂ１・Ｌ＝Ｒ（ｐ／ｎ）・Ｘｂ０・Ｌ
第１の光検出部１２０は、減光用カラーフィルタ１３３を有していないので、第２の
光検出部１３０よりも積算光量が多くなる。このため、第２の光検出用トランジスタ１３
１ａより第１の光検出用トランジスタ１２１ａの方が光劣化の進行が速く、第１の光電流
値Ｉａａ（Ｌ）の減少幅の方が大きくなる。

従って、ある光量Ｌ１が入射光として入射された場合には、第２の光検出部１３０に
おける減光入射光の光量はＬ１／ｎとなるので、劣化後の光量Ｌ１における第１の光電流
値Ｉａａ（Ｌ１）及び第２の光電流値Ｉｂｂ（Ｌ１／ｎ）は以下のように表される。
Ｉａａ（Ｌ１）＝Ｘａ１・Ｌ１＝Ｒ（ｐ）・Ｘａ０・Ｌ１
Ｉｂｂ（Ｌ１／ｎ）＝Ｘｂ１・（Ｌ１／ｎ）＝Ｒ（ｐ／ｎ）・Ｘｂ０・（Ｌ１／ｎ
）
これにより、補正係数演算部１５２にて算出される測定比率は、Ｉａａ（Ｌ１）／Ｉ
ｂｂ（Ｌ１／ｎ）＝ｎ・（Ｒ（ｐ）／Ｒ（ｐ／ｎ））・（Ｘａ０／Ｘｂ０）となる。この
測定比率は入射光量Ｌ１に依存しないので、任意の入射光量Ｌで求めても同一の測定比率
を得ることができる。

このようにして求められた初期比率（メモリ回路１５５に記憶されている初期比率）
と劣化後の測定比率（補正係数演算部１５２にて算出される測定比率）とから、光劣化補
正係数Ｋ＝（Ｉａａ（Ｌ１）／Ｉｂｂ（Ｌ１／ｎ））／（Ｉａ（Ｌ０）／Ｉｂ（Ｌ０／ｎ
））＝Ｒ（ｐ）／Ｒ（ｐ／ｎ）となり、積算光量ｐの関数として導出される。
この光劣化補正係数Ｋにより、第１及び第２の光検出用トランジスタ１２１ａ、１３
１ａの光劣化の進行度を知ることができる。

次に、光劣化率Ｄについて説明する。光劣化率Ｄは、ある光量Ｌ１／ｎが減光入射光
として入射された場合に測定された第２の光電流値Ｉｂｂ（Ｌ１／ｎ）と初期状態の第２
の光電流値Ｉｂ（Ｌ１／ｎ）との比率でありＤ＝Ｉｂｂ（Ｌ１／ｎ）／Ｉｂ（Ｌ１／ｎ）
＝Ｒ（ｐ／ｎ）と表される。この値は入射光量に依らず劣化状態により決まる値である。
この光劣化率Ｄは上述した光劣化補正係数Ｋと対応しており、予めこの対応関係を求めて
おくことによって、光劣化補正係数Ｋから光劣化率Ｄを求めることができる。メモリ回路
１５５には、このような光劣化率Ｄと光劣化補正係数Ｋとの対応関係を表すルックアップ
テーブルが予め記憶されている。

図１４に、光劣化率Ｄと光劣化補正係数Ｋとの対応関係の一例を示す。図１４では、横
軸は光劣化補正係数Ｋを示し、縦軸は光劣化率Ｄを示している。劣化が進行すると、光劣
化補正係数Ｋ及び光劣化率Ｄは低下する。そして、光劣化率Ｄの低下幅は、光劣化補正係
数Ｋが低下するにつれて大きくなる。ところが、光劣化補正係数Ｋがおよそ０．６以下に
なると、光劣化率Ｄは一定の値を示すようになる。これは、ある程度劣化が進行すると第
２の光電流値Ｉｂｂが変化しなくなることを示している。

そして図１４に示した関数曲線４００は、測定データに基づいた光劣化補正係数Ｋを
変数とする光劣化率Ｄの関数である。この関数を実現する回路を光劣化率演算部１５３内
で構成することができれば、ある光劣化補正係数Ｋに対応する光劣化率Ｄを演算すること
が可能である。しかし、このような不規則な関数を回路構成によって実現しようとすれば
、回路構成が複雑になる。そこで本実施形態では、関数曲線４００に基づいた光劣化補正
係数Ｋと光劣化率Ｄとを対応させたルックアップテーブルを作成し、メモリ回路１５５に
記憶させている。これにより、光劣化率Ｄの演算に必要な複雑な回路を必要としないので
、回路規模を縮小することができる。

なお、メモリ回路１５５に記憶するルックアップテーブルのデータ量を縮小する場合
には、例えば光劣化補正係数Ｋの値を０．２刻みのルックアップテーブルを記憶させれば
よい。そして、光劣化補正係数Ｋの値がルックアップテーブルに含まれない場合には、隣
接するデータを用いて補間演算を行なうことによって、ルックアップテーブルに含まれな
い場合でも、光劣化補正係数Ｋから光劣化率Ｄを導出することができる。
例えば、ある光劣化補正係数Ｋの値を挟んだ２つの光劣化補正係数Ｋの値に対応する
点を図１４の関数曲線４００から選択し、これらの点を直線で結ぶことでルックアップテ
ーブルに含まれない光劣化補正係数Ｋに対応する光劣化率Ｄを規定する。具体的には、光
劣化補正係数Ｋの値が０．３であるときには、光劣化補正係数Ｋが０．２と０．４とに対
応する光劣化率Ｄの平均値によって光劣化率Ｄを導出することができる。

このように光劣化補正係数Ｋから求めた光劣化率Ｄを用いて、測定された第２の光電流
値Ｉｂｂ（Ｌ１／ｎ）を除算することにより、Ｉｂｂ（Ｌ１／ｎ）／Ｄ＝Ｉｂ（Ｌ１／ｎ
）となり、光劣化の無い初期状態の第２の光電流Ｉｂ（Ｌ１／ｎ）と同等のセンサ出力値
が得られることになる。すなわち、センサ出力値生成部１５１にて得られる第２の光電流
値Ｉｂを光劣化率Ｄで除算することで、第２の光電流値Ｉｂを光劣化の無い初期状態と同
等の値に補正することが可能となる。

以上が光検出装置１００におけるセンサ出力値（本実施形態では時定数τ２の換算値で
ある第２の光電流値Ｉｂ）の補正原理であるが、本実施形態では、さらに第１及び第２の
減光フィルム１２２、１３２が設けられている点に注意されたい。このような第１及び第
２の減光フィルム１２２、１３２を設けることにより、第１実施形態と同様の効果（つま
り光劣化による第１及び第２の光検出用トランジスタ１２１ａ、１３１ａの光電流の低下
を抑制して光量検出精度の低下を抑制できるという効果）と、上記の補正原理による効果
（光劣化率Ｄによりセンサ出力値を補正することで光量検出精度の低下を抑制できるとい
う効果）との相乗効果を得ることができ、第１実施形態と比較して、より正確な光量検出
結果を得ることが可能となる。

以下、上記のような補正原理を前提として、第２実施形態に係る光検出装置１００の動
作について説明する。図１５は、光検出装置１００の動作を表すフローチャートである。
なお、光検出装置１００の電源投入時以降、電源供給部１４０は、駆動電圧線Ｌａに駆動
電圧Ｖａ（例えば２Ｖ）を供給し、ゲート電圧線Ｌｇにゲート電圧Ｖｇ（例えば−３Ｖ〜
−５Ｖの範囲内の電圧値）を供給している。

図１５に示すように、まず、信号処理部１５０におけるセンサ出力値生成部１５１は、
内部タイマを監視することにより、照射光量の検出開始タイミングが到来したか否かを判
定する（ステップＳ１０）。このステップＳ１０において、照射光量の検出開始タイミン
グが到来した場合（「Ｙｅｓ」）、センサ出力値生成部１５１は、第１及び第２のスイッ
チ１２１ｃ、１３１ｃを制御して第１及び第２の光検出用トランジスタ１２１ａ、１３１
ａのドレイン端子と駆動電圧線Ｌａとを接続する（ステップＳ１１）。これにより、第１
及び第２のコンデンサ１２１ｂ、１３１ｂが駆動電圧Ｖａによって充電されることになる
。

続いて、センサ出力値生成部１５１は、予め設定されている第１及び第２のコンデンサ
１２１ｂ、１３１ｂが満充電状態となる時間の経過後に、第１及び第２のスイッチ１２１
ｃ、１３１ｃを制御して第１及び第２の光検出用トランジスタ１２１ａ、１３１ａのドレ
イン端子と駆動信号線Ｌａとを非接続とし（ステップＳ１２）、この切り替えタイミング
に同期して、第１のコンデンサ１２１ｂの電圧（Ｖａ）が所定の電圧（例えば０．７Ｖ）
に低下するまでの時定数τ１を計測する一方、第２のコンデンサ１３１ｂの電圧（Ｖａ）
が所定の電圧（例えば０．７Ｖ）に低下するまでの時定数τ２を計測する。（ステップＳ
１３）。

そして、センサ出力値生成部１５１は、時定数と光電流との相関関係に基づいて、時定
数τ１を第１の光電流値Ｉａに換算すると共に、時定数τ２を第２の光電流値Ｉｂに換算
し、第１及び第２の光電流値Ｉａ、Ｉｂを補正係数演算部１５２に出力すると共に、第２
の光電流値Ｉｂを補正処理部１５４に出力する（ステップＳ１４）。

続いて、補正係数演算部１５２は、第１の光電流値Ｉａと第２の光電流値Ｉｂとの比率
である測定比率を算出し（ステップＳ１５）、メモリ回路１５５から初期比率を読み出し
て、ステップＳ１５の算出結果である測定比率と初期比率との比率を光劣化補正係数Ｋと
して算出し、この算出した光劣化補正係数Ｋを光劣化率演算部１５３に出力する（ステッ
プＳ１６）。

続いて、光劣化率演算部１５３は、図１４に示すようなメモリ回路１５５に記憶されて
いる光劣化率Ｄと光劣化補正係数Ｋとの対応関係を表すルックアップテーブルを参照して
、補正係数演算部１５２にて算出された光劣化補正係数Ｋに対応する光劣化率Ｄを取得し
、この取得した光劣化率Ｄを補正処理部１５４に出力する（ステップＳ１７）。

そして、補正処理部１５４は、センサ出力値生成部１５１から入力される第２の光電
流値Ｉｂを光劣化率演算部１５３にて取得された光劣化率Ｄで除算することにより、第２
の光電流値Ｉｂを補正し（ステップＳ１８）、補正後の第２の光電流値Ｉｂを光量検出結
果Ｓとして外部に出力する（ステップＳ１９）。以降は、上記のようなステップＳ１０〜
Ｓ１９が繰り返されることにより、照射光量の検出開始タイミングが到来する毎に、時定
数の計測、光電流値への換算、測定比率の算出、光劣化補正系数Ｋの算出、光劣化率Ｄの
取得、センサ出力値（第２の光電流値Ｉｂ）の補正という一連の処理が行われて、高精度
な光量検出結果が外部に出力されることになる。

以上のように、第２実施形態に係る光検出装置１００によれば、第１及び第２の減光フ
ィルム１２２、１３２を設けたことによる光電流の低下の抑制のみならず、信号処理によ
るセンサ出力値の補正を行うことにより、第１実施形態よりも正確な光量検出結果を得る
ことが可能となる。

また、第２実施形態に係る光検出装置１００によって得られる副次的な効果として、第
１の光検出回路１２１と第２の光検出回路１３１との製造プロセスと共通化することがで
き、その結果、光センサ１１０を簡便な工程で製造することが可能となり、製造コストの
低減に寄与し、さらに、メモリ回路１５５にルックアップテーブルを記憶させることによ
って、光劣化率Ｄの演算に係る複雑な回路構成が不要になるので、消費電力を抑え回路面
積を低減し、製造コストを抑えることができるという効果が挙げられる。また、演算され
た光劣化補正係数Ｋがルックアップテーブルに含まれない場合には、この光劣化補正係数
Ｋを挟んだ２つの光劣化補正係数Ｋに対応した光劣化率Ｄによる補間計算を行なうことに
よって、光劣化率Ｄを導出することが可能となる。これにより、ルックアップテーブルを
縮小してデータ量を抑えることができる。

なお、上記実施形態では、光劣化率Ｄによって補正するセンサ出力値を第２の光電流値
Ｉｂとしたが、第１の光電流値Ｉａを補正の対象としても良い。この場合には、光劣化補
正係数Ｋと第１の光検出部１２０における測定した第１の光電流値Ｉａａ（Ｌ）と初期状
態における第１の光電流値Ｉａ（Ｌ）との比率である光劣化率Ｄａとを対応させるルック
アップテーブルをメモリ回路１５５に記憶させればよい。この光劣化率Ｄａを用いて第１
の光電流値Ｉａを除算することにより、光劣化の無い初期状態と同等の値を有する第１の
光電流Ｉａに補正することができる。

また、上記実施形態では、時定数τ１、τ２を光電流値に換算してから各種の演算処理
を行ったが、時定数τ１、τ２と光電流値とは相関関係にあるため、時定数τ１、τ２を
用いて測定比率の算出、光劣化補正系数Ｋの算出、光劣化率Ｄの取得、センサ出力値（時
定数τ１またはτ２）の補正を行うようにしても良い。この場合、メモリ回路１５５に記
憶する初期比率や、光劣化率Ｄと光劣化補正係数Ｋとの対応関係を表すルックアップテー
ブルを時定数用に変更することは勿論である。

＜電気光学装置＞
次に、第２実施形態に係る光検出装置１００を備えた電気光学装置について説明する。
なお、以下では第２実施形態に係る電気光学装置として、第１実施形態と同様に、半透過
型の液晶表示装置を例示して説明するが、第１実施形態と比較してアレイ基板ＡＲ上にお
ける光センサ１１０の形成状態が異なるだけであるので、この異なる部分のみを中心に説
明する。

図１６は、第２実施形態に係る液晶表示装置１０００’の平面図であり、対向基板であ
るカラーフィルタ基板を透視してアレイ基板を主に図示したものである。また、図１６に
おいて、図７と同様の構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。この図１６に示す
ように、第２実施形態に係る液晶表示装置１０００’では、アレイ基板ＡＲ上の表示領域
ＤＡ以外の領域である一方の短辺１００２ａ側の領域に、光検出装置１００における光セ
ンサ１１０を構成する第１の光検出部１２０及び第２の光検出部１３０が形成されている
。

第１の光検出部１２０において、第１の光検出回路１２１はアレイ基板ＡＲ上に形成さ
れているが、第１の減光フィルム１２２（図中の斜線部分）は第１の光検出回路１２１上
に（第１の光検出用トランジスタ１２１ａの受光面側に）敷設されている（貼り合わされ
ている）。また、第２の光検出部１３０において、第２の光検出回路１３１はアレイ基板
ＡＲ上に形成されているが、第２の減光フィルム１３２は第２の光検出回路１３１上に（
第２の光検出用トランジスタ１３１ａの受光面側に）敷設されている。なお、第２の光検
出部１３０における減光用カラーフィルタ１３３は第２の光検出回路１３１上に成膜形成
されている。

また、アレイ基板ＡＲ上の表示領域ＤＡ以外の領域である一方の長辺１００２ｄ側の領
域には、図１１に示したゲート電圧線Ｌｇ、駆動電圧線Ｌａ、基準電位線Ｌｃｏｍ、出力
信号線Ｌｏｕｔ及び制御線Ｌｃから成る引き回し線群ＬＴが形成されている。引き回し線
群ＬＴは、短辺１００２ｂ側においてＦＰＣケーブル２００を介して外部回路として設け
られた電圧供給部１４０及び信号処理部１５０と接続されている。

このように、アレイ基板ＡＲ上に形成された光センサ１１０と、外部回路として設けら
れた電圧供給部１４０及び信号処理部１５０とによって光検出装置１００が構成されてい
る。なお、光センサ１１０における第１及び第２の光検出用トランジスタ１２１ａ、１３
１ａと第１及び第２のスイッチ１２１ｃ、１３１ｃは、表示領域ＤＡ内のスイッチング素
子ＴＦＴと同一プロセスによって形成されたものである。

また、信号処理部１５０の出力信号（つまり光量検出結果）は、外部回路として設けら
れたバックライト制御部３００に入力されており、このバックライト制御部３００は、信
号処理部１５０による光量検出結果に基づいて、液晶表示装置１０００’に入射する外光
の光量を把握し、この外光の光量に応じて不図示のバックライトの光量を制御する。

図１７は、光センサ１１０における第２の光検出回路１３１の模式断面図である。なお
、第１の光検出回路１２１の断面図については、第１実施形態における光検出回路２１（
図１０参照）と同様なので説明を省略する。この図１７に示すように、透明基板１００２
上には、第２の光検出回路１３１を構成する第２の光検出用トランジスタ１３１ａ、第２
のコンデンサ１３１ｂ及び第２のスイッチ１３１ｃとが形成されている。透明基板１００
２上に、第２の光検出用トランジスタ１３１ａのゲート部２０３と、第２のコンデンサ１
３１ｂの電極２１２と、薄膜トランジスタである第２のスイッチ１３１ｃのゲート部２２
３とが形成されている。ゲート部２０３と電極２１２とゲート部２２３とを覆ってゲート
絶縁膜７２が積層されている。

ゲート絶縁膜７２上において、ゲート部２０３の上方には半導体層２０４が形成され
ており、ゲート部２２３の上方には半導体層２２４が形成されている。ゲート絶縁膜７２
には、半導体層２０４のドレイン部２０２と接続された導電膜２７３と、ソース部２０１
及び半導体層２２４のドレイン部２２２と接続された導電膜２７４と、ソース部２２１と
接続された導電膜２７５とが形成されている。導電膜２７４は、電極２１２上の領域で第
２のコンデンサ１３１ｂの電極２１１を構成する。

これらの導電膜２７３、２７４、２７５を覆って、保護絶縁膜７６が積層されている
。
第２のスイッチ１３１ｃの半導体層２２４を平面的に覆うように、保護絶縁膜７６上に
ブラックマトリクス２２５が形成されている。そして、第２の光検出用トランジスタ１３
１ａにおいて、保護絶縁膜７６上に減光用カラーフィルタ１３３が形成されている。この
減光用カラーフィルタ１３３により、第２の光検出回路１３１（第２の光検出用トランジ
スタ１３１ａ）への入射光は、第１の光検出回路１２１に対して１／ｎ（ｎ＞１）に減光
される。

以上のような第２実施形態に係る光検出装置１００を備える液晶表示装置１０００’
によると、第１実施形態と比較して、液晶表示装置１０００’に入射する光量に応じて、
より正確にバックライトの光量を制御することが可能となり、表示品質のさらなる向上を
図ることが可能となる。なお、上記実施形態では、光検出装置１００を備える電気光学装
置として液晶表示装置１０００’を例示して説明したが、第１実施形態と同様に、本発明
に係る電気光学装置はこれに限定されないことは勿論である。

〔電子機器〕
次に、本実施形態に係る電気光学装置（液晶表示装置１０００または１０００’）を備
えた電子機器について説明する。なお、本実施形態では電子機器として携帯電話端末を例
示して説明する。図１８は、本実施形態に係る携帯電話端末５００の外観図である。この
図１８に示すように、本実施形態に係る携帯電話端末５００は、折り畳み可能に連結され
た第１筐体５０１と第２筐体５０２とから構成されており、第１筐体５０１には表示装置
として上記の液晶表示装置１０００または１０００’及び音声出力用のスピーカ５０３が
設けられており、第２筐体５０２にはテンキーやファンクションキー、電源キー等の各種
キーから成る操作キー５０４と、音声入力用のマイク５０５が設けられている。

このように表示装置として液晶表示装置１０００または１０００’を備える携帯電話端
末５００によると、日中の自然光のように環境光が明るい場合には、バックライトの発光
量が大きくなるように制御され、一方、夜間での使用などのように暗い環境下で使用する
場合には、バックライトの発光量が低くなるように制御されるため、使用環境下に応じた
適切な発光量でもって画像表示を行うことができる。

なお、本実施形態に係る電子機器として携帯電話端末５００を例示したが、本発明はこ
れに限定されず、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)やノートパソコン、腕時計等の
携帯端末、その他の表示機能を有する各種の電子機器にも適用することができる。例えば
、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、電子手帳、
電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイなども含まれる。

本発明の第１実施形態における光検出装置１０の構成概略図である。 本発明の第１実施形態における光検出装置１０の減光フィルム２２の光学特性を表す第１特性図である。 本発明の第１実施形態における光検出装置１０の減光フィルム２２の光学特性を表す第２特性図である。 本発明の第１実施形態における光検出装置１０の動作フローチャートである。 本発明の第１実施形態における光検出装置１０の第１動作説明図である。 本発明の第１実施形態における光検出装置１０の第２動作説明図である。 本発明の第１実施形態における液晶表示装置（電気光学装置）１０００の第１説明図である。 本発明の第１実施形態における液晶表示装置１０００の第２説明図である。 本発明の第１実施形態における液晶表示装置１０００の第３説明図である。 本発明の第１実施形態における液晶表示装置１０００の第４説明図である。 本発明の第２実施形態における光検出装置１００の構成概略図である。 本発明の第２実施形態における光検出装置１００の光劣化補正原理に関する第１説明図である。 本発明の第２実施形態でおける光検出装置１００の光劣化補正原理に関する第２説明図である。 本発明の第２実施形態でおける光検出装置１００の光劣化補正原理に関する第３説明図である。 本発明の第２実施形態における光検出装置１００の動作フローチャートである。 本発明の第２実施形態における液晶表示装置（電気光学装置）１０００’の第１説明図である。 本発明の第２実施形態における液晶表示装置１０００’の第２説明図である。 本発明の一実施形態における携帯電話端末（電子機器）５００の外観図である。

符号の説明

１０、１００…光検出装置、２０、１１０…光センサ、２１…光検出回路、２１a…光検
出用トランジスタ、２１ｂ…コンデンサ、２１ｃ…スイッチ、２２…減光フィルム、１２
１…第１の光検出回路、１２１a…第１の光検出用トランジスタ、１２１ｂ…第１のコン
デンサ、１２１ｃ…第１のスイッチ、１２２…第１の減光フィルム、１３１…第２の光検
出回路、１３１a…第２の光検出用トランジスタ、１３１ｂ…第２のコンデンサ、１３１
ｃ…第２のスイッチ、１３２…第２の減光フィルム、１３３…減光用カラーフィルタ、３
０、１４０…電圧供給部、４０、１５０…信号処理部、１５１…センサ出力値生成部、１
５２…補正係数演算部、１５３…光劣化率演算部、１５４…補正処理部、１５５…メモリ
回路、１０００、１０００’…液晶表示装置、３００…バックライト制御部、５００…携
帯電話端末

Claims (10)

1. 少なくとも光検出素子を有し当該光検出素子に対する照射光量に応じた信号を出力する
   光センサであって、
   前記光検出素子の受光面側に配置されていると共に、前記光検出素子への照射光を減光
   する減光手段を備え、
   前記減光手段は、前記照射光の積算光量の増加に伴って透過率が上昇する光学特性を有
   することを特徴とする光センサ。
2. 前記減光手段は、前記光学特性を有し前記光検出素子の受光面側に敷設されたフィルム
   であることを特徴とする請求項１記載の光センサ。
3. 前記減光手段は、前記光学特性を有するように前記光検出素子の受光面側に成膜された
   薄膜層であることを特徴とする請求項１記載の光センサ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の光センサと、
   前記光センサの出力信号を基に照射光量に関するセンサ出力値を生成する信号処理部と
   、
   を備えることを特徴とする光検出装置。
5. 前記光センサは、
   少なくとも第１の前記光検出素子と当該第１の光検出素子の受光面側に配置された第１
   の前記減光手段とを有し前記第１の光検出素子に対する照射光量に応じた第１の出力信号
   を出力する第１の光検出部と、
   少なくとも第２の前記光検出素子と当該第２の光検出素子の受光面側に配置された第２
   の前記減光手段とを有し前記第２の光検出素子に対する照射光量に応じた第２の出力信号
   を出力する第２の光検出部と、
   前記第１の減光手段または前記第２の減光手段のいずれか一方と重なるように配置され
   ていると共に、積算光量と無関係に透過率が一定である光学特性を有する副減光手段と、
   を有し、
   前記信号処理部は、
   前記第１の光検出部の第１の出力信号を基に照射光量に関する第１のセンサ出力値を生
   成すると共に、前記第２の光検出部の第２の出力信号を基に照射光量に関する第２のセン
   サ出力値を生成するセンサ出力値生成部と、
   前記第１のセンサ出力値と前記第２のセンサ出力値との比率である測定比率を演算し、
   前記測定比率と、予め測定された初期状態の前記測定比率である初期比率との比率である
   光劣化補正係数を演算する補正係数演算部と、
   前記光劣化補正係数に基づいて、前記第１又は第２のセンサ出力値の光劣化率を導出
   する光劣化率演算部と、
   前記光劣化率に基づいて前記第１又は第２のセンサ出力値を補正する補正処理部と、
   を有することを特徴とする請求項４記載の光検出装置。
6. 前記光劣化率演算部は、前記光劣化補正係数と前記光劣化率との対応関係を表すルッ
   クアップテーブルを備えていることを特徴とする請求項５記載の光検出装置。
7. 前記光劣化率演算部は、前記光劣化補正係数が前記ルックアップテーブルに含まれな
   い場合に、前記ルックアップテーブル上の前記光劣化補正係数を用いた補間計算により前
   記光劣化率を導出することを特徴とする請求項６記載の光検出装置。
8. 表示領域にスイッチング素子を有する複数の画素、走査線及びデータ線が形成された基
   板と、当該基板と対となる対向基板と、前記基板と前記対向基板との間に狭持された電気
   光学材料とを備える電気光学装置であって、
   請求項４〜７のいずれか一項に記載の光検出装置を備え、
   少なくとも前記光検出装置における前記光センサは、前記基板上の表示領域以外の領域
   に設けられており、
   前記光検出素子は、前記スイッチング素子と同一プロセスにより前記基板上に形成され
   ている、
   ことを特徴とする電気光学装置。
9. 前記電気光学材料は液晶であり、
   バックライトと、
   前記光検出装置における前記信号処理部から得られるセンサ出力値を基に前記バックラ
   イトの光量を制御するバックライト制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項８記載の電気光学装置。
10. 請求項８または９に記載の電気光学装置を表示装置として備えることを特徴とする電子
    機器。

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