JP2010004025A - 光電変換装置、及び当該光電変換装置の駆動方法、並びに当該光電変換装置を具備する電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光電変換素子と、光電変換素子の出力電流を増幅する増幅回路と、を含む光電変換回路と、第1のスイッチを介して第1の電位が供給され、第2のスイッチを介して増幅回路で増幅された電流に応じた充電または放電がなされる容量素子と、容量素子の一方の電極の電位と第2の電位を比較するためのコンパレータと、を有する。
【選択図】図1
Description
本実施の形態では、光電変換装置の構成及びその動作について説明する。なお本実施の形態で説明する本発明の光電変換装置は、光電変換素子により得られる入射光量に関するアナログの信号(以下、アナログ信号という)をデジタルの信号(以下、デジタル信号)に変換するための回路を含むものである。
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した光電変換回路109の増幅回路102におけるトランジスタについて、nチャネル型トランジスタを例として挙げて説明したが、pチャネル型トランジスタを用いた構成について説明する。なお本実施の形態では、上記実施の形態1で説明した箇所については同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態では、光電変換装置の作製方法について図15、図16を用いて詳しく述べる。なお、本実施の形態では、光電変換装置の各回路を構成する素子である薄膜トランジスタ(TFT)と、光電変換素子である縦型接合タイプのPINフォトダイオード(以下、フォトダイオードともいう)とを具備する光電変換装置の一例を示す。なお光電変換装置は、TFT及びPINフォトダイオードの他に、記憶素子、抵抗、ダイオード、容量、インダクタなども用いることがある。また、光電変換装置は、縦型接合タイプのPINフォトダイオードの代わりに、縦型接合タイプのPNフォトダイオードを用いていても良い。
光電変換装置は、入射光量が小さい場合であっても、容量素子への電荷の蓄積を行い、光の強度の検出を可能とし、構成する定電流源またはスイッチ等の素子数を増加させることなく動作させることができるといった特徴を有している。よって、光電変換装置を具備する電子機器は、光電変換装置をその構成要素に追加することに伴って、電子機器の生産コストの上昇を抑制し、暗所での光の検出を行うことができる。光電変換装置は、表示装置、ノート型パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置(代表的にはDVD:Digital Versatile Disc等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置)に用いることができる。その他に、光電変換装置を用いることができる電子機器として、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図17に示す。
11 光電変換素子
12 増幅回路
13 スイッチ
14 スイッチ
15 容量素子
16 コンパレータ
17 光電変換回路
100 光電変換装置
101 光電変換素子
102 増幅回路
103 スイッチ
104 スイッチ
105 容量素子
106 コンパレータ
107 nチャネル型トランジスタ
108 nチャネル型トランジスタ
109 光電変換回路
203 pチャネル型トランジスタ
204 アナログスイッチ
400 光電変換装置
401 定電圧回路
402 制御回路
403 ラッチ回路
404 カウンター回路
405 クロック生成回路
406 インターフェース回路
701 ステップ
702 ステップ
703 ステップ
704 ステップ
705 ステップ
706 ステップ
707 ステップ
900 光電変換装置
901 光電変換素子
902 増幅回路
903 スイッチ
907 pチャネル型トランジスタ
908 pチャネル型トランジスタ
909 光電変換回路
1000 光電変換装置
1100 光電変換装置
1301 ステップ
1302 ステップ
1303 ステップ
1304 ステップ
1305 ステップ
1306 ステップ
1307 ステップ
1401 基板
1402 下地絶縁膜
1403 島状半導体領域
1404 ゲート絶縁膜
1405 配線
1406 配線
1407 端子電極
1408 ゲート電極
1409 ドレイン領域
1410 層間絶縁膜
1411 層間絶縁膜
1412 配線
1413 接続電極
1414 端子電極
1415 ドレイン電極
1416 保護電極
1417 保護電極
1418 保護電極
1419 保護電極
1420 光電変換素子
1421 封止層
1422 端子電極
1423 端子電極
1500 TFT
5001 筐体
5002 表示部
5003 センサ部
5101 本体
5102 表示部
5103 音声入力部
5104 音声出力部
5105 操作キー
5106 センサ部
1420i i型半導体層
1420n n型半導体層
1420p p型半導体層
Claims (16)
- 光電変換素子と、前記光電変換素子の出力電流を増幅する増幅回路と、を含む光電変換回路と、
第1のスイッチを介して第1の電位が供給され、第2のスイッチを介して前記増幅回路で増幅された電流に応じた充電または放電がなされる容量素子と、
前記容量素子の一方の電極の電位と第2の電位を比較するためのコンパレータと、
を有することを特徴とする光電変換装置。 - 光電変換素子と、前記光電変換素子の出力電流が流れる第1のnチャネル型トランジスタと、前記出力電流が増幅された電流が流れる第2のnチャネル型トランジスタと、を含む回路と、を有する光電変換回路と、
第1のスイッチを介して第1の電位が供給されることにより充電され、第2のスイッチを介して前記第2のnチャネル型トランジスタの第1端子と電気的に接続されることで放電される容量素子と、
前記容量素子の一方の電極の電位と第2の電位を比較するためのコンパレータと、
を有することを特徴とする光電変換装置。 - 請求項1または請求項2において、前記コンパレータは、前記容量素子の一方の電極の電位と第2の電位を比較した結果を出力信号として出力することを特徴とする光電変換装置。
- 請求項3において、
前記光電変換装置は、
クロック信号を生成し、出力するクロック生成回路と、
前記クロック信号によりカウント値をカウントアップし、前記出力信号に基づいて前記カウント値を出力するカウンター回路と、
前記カウント値を保持するラッチ回路と、
を有することを特徴とする光電変換装置。 - 請求項2乃至請求項4のいずれか一において、前記光電変換回路は前記第2のnチャネル型トランジスタを複数有し、前記複数の第2のnチャネル型トランジスタにおける第1端子及び第2端子は、互いに電気的に接続されていることを特徴とする光電変換装置。
- 請求項2乃至請求項5のいずれか一において、前記第1のnチャネル型トランジスタ、前記第2のnチャネル型トランジスタ、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチは、薄膜トランジスタで構成されていることを特徴とする光電変換装置。
- 光電変換素子と、前記光電変換素子の出力電流を流すための第1のpチャネル型トランジスタと、前記出力電流が増幅された電流を流すための第2のpチャネル型トランジスタと、を含むカレントミラー回路と、を有する光電変換回路と、
第1のスイッチを介して第1の電位が供給されることにより放電され、第2のスイッチを介して前記第2のpチャネル型トランジスタの第1端子と電気的に接続されることで充電される容量素子と、
前記容量素子の一方の電極の電位と第2の電位を比較するためのコンパレータと、
を有することを特徴とする光電変換装置。 - 請求項7において、前記コンパレータは、前記容量素子の一方の電極の電位と前記第2の電位を比較した結果を出力信号として出力することを特徴とする光電変換装置。
- 請求項8において、
前記光電変換装置は、
クロック信号を生成し出力するクロック生成回路と、
前記クロック信号によりカウント値をカウントアップし、前記出力信号に基づいて前記カウント値を出力するカウンター回路と、
前記カウント値を保持するラッチ回路と、を有することを特徴とする光電変換装置。 - 請求項7乃至請求項9のいずれか一において、前記光電変換回路は前記第2のpチャネル型トランジスタを複数有し、前記複数の第2のpチャネル型トランジスタにおける第1端子及び第2端子は、互いに電気的に接続されて設けられることを特徴とする光電変換装置。
- 請求項7乃至請求項10のいずれか一において、前記第1のpチャネル型トランジスタ、前記第2のpチャネル型トランジスタ、並びに前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチは、薄膜トランジスタであることを特徴とする光電変換装置。
- 請求項1乃至請求項11のいずれか一において、
前記光電変換装置は、透光性基板上に設けられていることを特徴とする光電変換装置。 - 請求項1乃至請求項12に記載の光電変換装置を具備することを特徴とする電子機器。
- 第1のスイッチと、
第2のスイッチと、
容量素子と、
光電変換素子並びに前記光電変換素子の出力電流を流すための第1のnチャネル型トランジスタ及び前記出力電流が増幅された電流を流すための第2のnチャネル型トランジスタを含むカレントミラー回路を有する光電変換回路と、
前記容量素子の一方の電極と第2の電位を比較するためのコンパレータと、を有し、
前記第1のスイッチを導通状態、前記第2のスイッチを非導通状態とすることにより、前記容量素子を第1の電位により充電させ、
前記第1のスイッチを非導通状態、前記第2のスイッチを導通状態とし、前記容量素子を前記第1のnチャネル型トランジスタを流れる電流に応じて放電させ、
前記コンパレータより前記容量素子の一方の電極の電位と前記第2の電位を比較した結果を出力信号として出力することを特徴とする光電変換装置の駆動方法。 - 第1のスイッチと、
第2のスイッチと、
容量素子と、
光電変換素子並びに前記光電変換素子の出力電流を流すための第1のpチャネル型トランジスタ及び前記出力電流が増幅された電流を流すための第2のpチャネル型トランジスタを含むカレントミラー回路を有する光電変換回路と、
前記容量素子の一方の電極と第2の電位を比較するためのコンパレータと、を有し、
前記第1のスイッチを導通状態、前記第2のスイッチを非導通状態とすることにより、前記容量素子を第1の電位により放電させ、
前記第1のスイッチを非導通状態、前記第2のスイッチを導通状態とし、前記容量素子を前記第1のnチャネル型トランジスタを流れる電流に応じて充電させ、
前記コンパレータより前記容量素子の一方の電極の電位と前記第2の電位を比較した結果を出力信号として出力することを特徴とする光電変換装置の駆動方法。 - 請求項14または請求項15において、
前記光電変換装置は、ラッチ回路と、カウンター回路と、及びクロック生成回路と、を有し、
前記第1のスイッチを非導通状態、前記第2のスイッチを導通状態となったと同時に、前記クロック生成回路はクロック信号を出力し、
前記カウンター回路は、前記クロック信号に応じてカウント値をカウントアップし、
前記ラッチ回路は、前記出力信号に基づき、前記カウント値を保持することを特徴とする光電変換装置の駆動方法。
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