JP2020178093A - Color temperature sensor, electronic device, and method of manufacturing the electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、色温度センサ、電子機器および電子機器の製造方法に関する。 The present invention relates to color temperature sensors, electronic devices and methods of manufacturing electronic devices.
従来、周囲環境の色温度を検出するためにデジタルカラーセンサが使用されている。デジタルカラーセンサを用いて測定された色温度（ＣＣＴ：Correlated Color Temperature）は、たとえば、電子機器の表示の明るさを補正するために使用される。特開２０１６−１１５７４６号公報（特許文献１）は、デジタルカラーセンサの一例である光検出装置を開示する。 Conventionally, a digital color sensor has been used to detect the color temperature of the ambient environment. The color temperature (CCT) measured using a digital color sensor is used, for example, to correct the brightness of the display of an electronic device. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-115746 (Patent Document 1) discloses a photodetector which is an example of a digital color sensor.
図１３は、従来のデジタルカラーセンサの構成を示すブロック図である。図１３に示す光検出装置５０１は、赤色の受光部５０２Ｒ、緑色の受光部５０２Ｇおよび青色の受光部５０２Ｂと、これらの受光部５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂを覆う赤外線カットフィルタ５０３と、演算部５０４とを含む。 FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a conventional digital color sensor. The photodetector 501 shown in FIG. 13 includes a red light receiving unit 502R, a green light receiving unit 502G, a blue light receiving unit 502B, an infrared cut filter 503 covering these light receiving units 502R, 502G, and 502B, and a calculation unit 504. including.
受光部５０２Ｒ、受光部５０２Ｇおよび受光部５０２Ｂは、それぞれ、フォトダイオード５０５Ｒ，５０５Ｇ，５０５Ｂを有している。フォトダイオード５０５Ｒ，５０５Ｇ，５０５Ｂは、それぞれ、演算部５０４に電気的に接続されている。フォトダイオード５０５Ｒ，５０５Ｇ，５０５Ｂと演算部５０４との間には、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ：アナログ・デジタル・コンバータ）５０６Ｒ，５０６Ｇ，５０６Ｂが介挿されている。各フォトダイオード５０５Ｒ，５０５Ｇ，５０５Ｂのｐｎ接合部に光が入射すると、光起電力効果によって電流が発生し、その電流がそれぞれＡ／Ｄコンバータ５０６Ｒ，５０６Ｇ，５０６Ｂにおいてアナログ信号からデジタル信号に変換され、演算部５０４に入力される。演算部５０４では、入力信号に基づいて演算処理が実行される。 The light receiving unit 502R, the light receiving unit 502G, and the light receiving unit 502B have photodiodes 505R, 505G, and 505B, respectively. The photodiodes 505R, 505G, and 505B are electrically connected to the arithmetic unit 504, respectively. A / D converters (ADCs: analog-to-digital converters) 506R, 506G, 506B are interposed between the photodiodes 505R, 505G, 505B and the arithmetic unit 504. When light is incident on the pn junction of each photodiode 505R, 505G, 505B, a current is generated by the photovoltaic effect, and the current is converted from an analog signal to a digital signal by the A / D converters 506R, 506G, and 506B, respectively. , Is input to the calculation unit 504. The calculation unit 504 executes calculation processing based on the input signal.
演算部５０４は、たとえばＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路からなり、トランジスタ、キャパシタ、レジスタ等の各種回路素子を含んでいる。演算部５０４は、光検出装置５０１の表面に形成された複数の外部電極５０７に電気的に接続されている。複数の外部電極５０７を介して、演算部５０４からの信号出力、演算部５０４やフォトダイオード５０５Ｒ，５０５Ｇ，５０５Ｂへの電源入力等が行なわれる。 The arithmetic unit 504 is composed of an integrated circuit such as an LSI (Large Scale Integration), and includes various circuit elements such as a transistor, a capacitor, and a register. The calculation unit 504 is electrically connected to a plurality of external electrodes 507 formed on the surface of the photodetector 501. The signal output from the calculation unit 504, the power input to the calculation unit 504 and the photodiodes 505R, 505G, 505B and the like are performed via the plurality of external electrodes 507.
赤色の受光部５０２Ｒには赤色フィルタの単層膜が設けられ、緑色の受光部５０２Ｇには緑色フィルタの単層膜が設けられ、青色の受光部５０２Ｂには青色フィルタの単層膜が設けられている。これらの赤色フィルタ、緑色フィルタおよび青色フィルタは、たとえば、顔料をベースとしたカラーレジスト、ナノインプリント技術を用いて形成した透過型レジスト、ゼラチン膜等で構成することができる。 The red light receiving section 502R is provided with a single layer film of a red filter, the green light receiving section 502G is provided with a single layer film of a green filter, and the blue light receiving section 502B is provided with a single layer film of a blue filter. ing. These red filters, green filters and blue filters can be composed of, for example, pigment-based color resists, transmissive resists formed using nanoimprint technology, gelatin films and the like.
図１４は、従来のデジタルカラーセンサで検出される光の分光感度特性を模式的に示す図である。Ｂ（青色）、Ｇ（緑色）、及びＲ（赤色）の３色は可視光である。横軸は光の波長を示し、縦軸は透過率の比を示す。ここで透過率は相対的に表示したものであって、Ｇ（緑色）のたとえば放射照度がピークになるときの波長を基準にし、そのときの値を１００％として各波長での放射照度の大きさをプロットしたものである。 FIG. 14 is a diagram schematically showing the spectral sensitivity characteristics of light detected by a conventional digital color sensor. The three colors B (blue), G (green), and R (red) are visible light. The horizontal axis shows the wavelength of light, and the vertical axis shows the ratio of transmittance. Here, the transmittance is displayed relatively, and the magnitude of the irradiance at each wavelength is based on the wavelength of G (green), for example, when the irradiance peaks, and the value at that time is 100%. It is a plot of the illuminance.
上記のように、従来、環境光の温度を算出するためには、３種類以上の波長選択性のある受光素子を用い、それらの受光素子の出力に基づいて色温度を算出していた。そのためには、３種類分の受光素子およびＡ／Ｄコンバータと、波長選択のための赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタ等の光学フィルタとが必要となり、コストアップの要因となっている。 As described above, conventionally, in order to calculate the temperature of ambient light, three or more types of light receiving elements having wavelength selectivity have been used, and the color temperature has been calculated based on the output of those light receiving elements. For that purpose, three types of light receiving elements and A / D converters, and optical filters such as a red filter, a green filter, and a blue filter for wavelength selection are required, which is a factor of cost increase.
本開示は、このような課題を解決するために、製造コストが低減された色温度センサ、電子機器および電子機器の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a color temperature sensor, an electronic device, and a method for manufacturing an electronic device at a reduced manufacturing cost in order to solve such a problem.
本開示は、色温度センサに関する。色温度センサは、第１フォトダイオードおよび第２フォトダイオードと、第１フォトダイオードおよび第２フォトダイオードの出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部とを備える。第１フォトダイオードと第２フォトダイオードとは、受光部のアノードとカソードの間のｐｎ接合深さが互いに異なる。 The present disclosure relates to a color temperature sensor. The color temperature sensor includes a first photodiode and a second photodiode, and an A / D conversion unit that converts the output signals of the first photodiode and the second photodiode into a digital signal. The first photodiode and the second photodiode have different pn junction depths between the anode and the cathode of the light receiving portion.
好ましくは、色温度センサは、第１フォトダイオードの出力信号から得られた第１の値と第２フォトダイオードの出力信号から得られた第２の値との比を示す第３の値を算出し、第３の値に対応する色温度を出力する色温度演算部をさらに備える。 Preferably, the color temperature sensor calculates a third value that indicates the ratio of the first value obtained from the output signal of the first photodiode to the second value obtained from the output signal of the second photodiode. Further, a color temperature calculation unit for outputting the color temperature corresponding to the third value is provided.
より好ましくは、色温度センサは、第１フォトダイオードおよび第２フォトダイオードが共通して形成される半導体基板と、半導体基板の第１フォトダイオードの受光面および第２フォトダイオードの受光面に配置され赤外光を遮断する赤外線カットフィルタとをさらに備える。 More preferably, the color temperature sensor is arranged on the semiconductor substrate in which the first photodiode and the second photodiode are commonly formed, and on the light receiving surface of the first photodiode and the light receiving surface of the second photodiode of the semiconductor substrate. It further includes an infrared cut filter that blocks infrared light.
さらに好ましくは、色温度センサは、半導体基板上に形成され、カラーフィルタを透過させない光を受ける第３フォトダイオードおよび第４フォトダイオードと、半導体基板の第３フォトダイオードの受光面および第４フォトダイオードの受光面に配置され光を遮断するブラックフィルタとをさらに備える。第１フォトダイオードと第３フォトダイオードとは同じ特性を有し、第２フォトダイオードと第４フォトダイオードとは同じ特性を有する。赤外線カットフィルタは、半導体基板の第３フォトダイオードの受光面および第４フォトダイオードの受光面にさらに配置される。色温度演算部は、第１フォトダイオードの出力信号から第３フォトダイオードの出力信号を減算して第１の値を算出し、第２フォトダイオードの出力信号から第４フォトダイオードの出力信号を減算して第２の値を算出する。 More preferably, the color temperature sensor is formed on a semiconductor substrate and receives light that does not pass through a color filter, a third photodiode and a fourth photodiode, and a light receiving surface and a fourth photodiode of the third photodiode on the semiconductor substrate. It is further provided with a black filter which is arranged on the light receiving surface of the above and blocks light. The first photodiode and the third photodiode have the same characteristics, and the second photodiode and the fourth photodiode have the same characteristics. The infrared cut filter is further arranged on the light receiving surface of the third photodiode and the light receiving surface of the fourth photodiode of the semiconductor substrate. The color temperature calculation unit subtracts the output signal of the third photodiode from the output signal of the first photodiode to calculate the first value, and subtracts the output signal of the fourth photodiode from the output signal of the second photodiode. Then, the second value is calculated.
好ましくは、第１フォトダイオードおよび前記第２フォトダイオードは、カラーフィルタを透過させない光を受けるように構成される。 Preferably, the first photodiode and the second photodiode are configured to receive light that does not pass through the color filter.
本開示は、他の局面では、上記いずれかに記載の色温度センサと、色温度センサの出力に応じて表示が調整される表示部とを備える電子機器に関する。 The present disclosure relates to an electronic device including the color temperature sensor according to any one of the above and a display unit whose display is adjusted according to the output of the color temperature sensor in another aspect.
本開示は、さらに他の局面では、周囲環境の色温度で補正を行なう電子機器の製造方法に関する。電子機器は、カラーフィルタを透過させない光を受ける第１フォトダイオードおよび第２フォトダイオードと、第１フォトダイオードおよび第２フォトダイオードの出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、第１フォトダイオードの出力信号から得られた第１の値と第２フォトダイオードの出力信号から得られた第２の値との比を示す第３の値を算出し、第３の値に対応する色温度を出力する色温度演算部と、色温度演算部が出力した色温度に応じて表示が変化する表示部とを備える。第１フォトダイオードと第２フォトダイオードとは、受光部のアノードとカソードの間のｐｎ接合深さが互いに異なる。電子機器の製造方法は、第１の光を第１フォトダイオードおよび第２フォトダイオードに照射し、第１の値に対する第１補正係数および第２の値に対する第２補正係数を算出するステップと、第２の光を第１フォトダイオードおよび第２フォトダイオードに照射し、第３の値に対する第３補正係数を算出するステップとを備える。 In yet another aspect, the present disclosure relates to a method of manufacturing an electronic device that corrects with the color temperature of the ambient environment. The electronic device includes a first photodiode and a second photodiode that receive light that does not pass through a color filter, an A / D converter that converts the output signals of the first photodiode and the second photodiode into a digital signal, and a first. A third value indicating the ratio of the first value obtained from the output signal of the photodiode to the second value obtained from the output signal of the second photodiode is calculated, and the color corresponding to the third value is calculated. It includes a color temperature calculation unit that outputs a temperature and a display unit whose display changes according to the color temperature output by the color temperature calculation unit. The first photodiode and the second photodiode have different pn junction depths between the anode and the cathode of the light receiving portion. The method for manufacturing an electronic device includes a step of irradiating the first photodiode and the second photodiode with the first light and calculating a first correction coefficient for the first value and a second correction coefficient for the second value. A step of irradiating the first photodiode and the second photodiode with a second light and calculating a third correction coefficient with respect to the third value is provided.
好ましくは、第１補正係数および第２補正係数を算出するステップは、第１補正係数および第２補正係数を色温度演算部に不揮発的に記憶させる。また、第３補正係数を算出するステップは、第３補正係数を色温度演算部に不揮発的に記憶させる。 Preferably, in the step of calculating the first correction coefficient and the second correction coefficient, the first correction coefficient and the second correction coefficient are stored non-volatilely in the color temperature calculation unit. Further, in the step of calculating the third correction coefficient, the third correction coefficient is non-volatilely stored in the color temperature calculation unit.
好ましくは、第１フォトダイオードおよび前記第２フォトダイオードは、カラーフィルタを透過させない光を受けるように構成される。 Preferably, the first photodiode and the second photodiode are configured to receive light that does not pass through the color filter.
本開示の色温度センサ、電子機器および電子機器の製造方法によれば、少ない数のフォトダイオードで安価に温度を算出することができるので、電子機器の製造コストが低減される。 According to the color temperature sensor, the electronic device, and the method for manufacturing the electronic device of the present disclosure, the temperature can be calculated inexpensively with a small number of photodiodes, so that the manufacturing cost of the electronic device is reduced.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings below, the same or corresponding parts are given the same reference numbers, and the explanations are not repeated.
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１の電子機器および色温度センサの構成を示すブロック図である。図１に示す電子機器１００は、光検出装置１と、表示コントローラ２０と、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、キャパシタＣｂと、表示部４０とを備える。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electronic device and a color temperature sensor according to the first embodiment. The electronic device 100 shown in FIG. 1 includes a photodetector 1, a display controller 20, resistors R1 and R2, capacitors Cb, and a display unit 40.
光検出装置１は、フォトダイオードＰＤ０と、フォトダイオードＰＤ１と、フォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１を覆う赤外線カットフィルタ３と、Ａ／Ｄ変換部６と、演算部４と、パワーオンリセット回路２と、発振回路５とを含む。Ａ／Ｄ変換部６は、Ａ／ＤコンバータＡ０と、Ａ／ＤコンバータＡ１とを含む。 The photodetector 1 oscillates the photodiode PD0, the photodiode PD1, the infrared cut filter 3 covering the photodiodes PD0 and PD1, the A / D conversion unit 6, the arithmetic unit 4, the power-on reset circuit 2, and the oscillation. Includes circuit 5. The A / D conversion unit 6 includes an A / D converter A0 and an A / D converter A1.
フォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１は、それぞれ、演算部４に電気的に接続されている。フォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１と演算部４との間には、Ａ／ＤコンバータＡ０，Ａ１が介挿されている。各フォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１のｐｎ接合部に光が入射すると、光起電力効果によって電流が発生し、その電流がそれぞれＡ／ＤコンバータＡ０，Ａ１においてアナログ信号からデジタル信号に変換され、演算部４に入力される。演算部４では、入力信号に基づいて演算処理が実行される。 The photodiodes PD0 and PD1 are electrically connected to the arithmetic unit 4, respectively. A / D converters A0 and A1 are interposed between the photodiodes PD0 and PD1 and the arithmetic unit 4. When light is incident on the pn junction of each photodiode PD0 and PD1, a current is generated by the photovoltaic effect, and the current is converted from an analog signal to a digital signal by the A / D converters A0 and A1, respectively, and the arithmetic unit 4 Is entered in. The calculation unit 4 executes calculation processing based on the input signal.
演算部４は、Ａ／ＤコンバータＡ０，Ａ１の制御回路、Ｉ２Ｃインターフェース回路を含む。演算部４としては、たとえばトランジスタ、キャパシタ、レジスタ等の各種回路素子が集積されたＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路が用いられる。演算部４は、光検出装置１の表面に形成された端子Ｐ１〜Ｐ５に電気的に接続されている。 Calculating portion 4, the control circuit of the A / D converter A0, A1, including I 2 C interface circuit. As the arithmetic unit 4, for example, an integrated circuit such as an LSI (Large Scale Integration) in which various circuit elements such as transistors, capacitors, and registers are integrated is used. The arithmetic unit 4 is electrically connected to terminals P1 to P5 formed on the surface of the photodetector 1.
端子Ｐ１，Ｐ２は、光検出装置１に外部から電源電圧および接地電圧をそれぞれ供給する電源端子および接地端子である。端子Ｐ１には、バイパスコンデンサとしてキャパシタＣｂが接続される。端子Ｐ３，Ｐ４は、光検出装置１と外部の制御装置との間でデータを送受信するためのＩ２Ｃ制御バスのシリアルデータ信号ＳＤＡおよびシリアルクロック信号ＳＣＬの端子である。端子Ｐ５は、光検出装置１のテスト時に使用されるテスト端子であり、通常使用時には接地電圧に固定される。これらの端子Ｐ１〜Ｐ５を介して、演算部４からの信号出力、演算部４やフォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１への電源入力等が行なわれる。 Terminals P1 and P2 are a power supply terminal and a ground terminal that supply a power supply voltage and a ground voltage to the photodetector 1 from the outside, respectively. A capacitor Cb is connected to the terminal P1 as a bypass capacitor. Terminals P3, P4 is a serial data signal SDA and a serial clock signal SCL pin I 2 C control bus for transmitting and receiving data to and from the optical detection device 1 and an external control device. The terminal P5 is a test terminal used when testing the photodetector 1, and is fixed to the ground voltage during normal use. A signal output from the calculation unit 4, power input to the calculation unit 4 and the photodiodes PD0 and PD1 are performed via these terminals P1 to P5.
パワーオンリセット回路２は、光検出装置１の電源投入時または電源電圧降下時に演算部４にリセット信号を出力する。発振回路５は、演算部４およびＡ／ＤコンバータＡ０，Ａ１で用いられるクロック信号の基となる信号を生成する。 The power-on reset circuit 2 outputs a reset signal to the calculation unit 4 when the power of the photodetector 1 is turned on or when the power supply voltage drops. The oscillation circuit 5 generates a signal that is the basis of the clock signal used by the arithmetic unit 4 and the A / D converters A0 and A1.
端子Ｐ３，Ｐ４は、表示コントローラ２０と接続され、各々プルアップ抵抗Ｒ１，Ｒ２で電源電圧に結合されている。 The terminals P3 and P4 are connected to the display controller 20 and are coupled to the power supply voltage by pull-up resistors R1 and R2, respectively.
表示コントローラ２０は、Ｉ２Ｃインターフェース回路２１と、メモリ２２（ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））と、色温度演算部２３等を含んで構成される。色温度演算部２３としてＣＰＵ（Central Processing Unit）等を使用することができる。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭ等に展開して実行する。ＲＯＭに格納されるプログラムは、表示コントローラ２０の処理手順が記されたプログラムである。表示コントローラ２０は、これらのプログラムに従って、表示部４０の制御を実行する。この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。 Configured display controller 20, the I 2 C interface circuit 21, a memory 22 (ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory)), including the color temperature calculator 23 or the like. A CPU (Central Processing Unit) or the like can be used as the color temperature calculation unit 23. The CPU expands the program stored in the ROM into a RAM or the like and executes it. The program stored in the ROM is a program in which the processing procedure of the display controller 20 is described. The display controller 20 controls the display unit 40 according to these programs. This control is not limited to software processing, but can also be processed by dedicated hardware (electronic circuit).
色温度演算部２３は、Ｉ２Ｃ制御バスを介して光検出装置１からフォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１の光検出データＤ０，Ｄ１を受信し、受信した光検出データＤ０，Ｄ１から周囲環境の色温度ＣＣＴを算出し、算出した色温度ＣＣＴに基づいて表示部４０の明るさ等を制御する。 The color temperature calculation unit 23 receives the light detection data D0, D1 of the photodiodes PD0, PD1 from the light detection apparatus 1 via the I 2 C control bus, the color temperature of the surrounding environment from the light detection data D0, D1 received The CCT is calculated, and the brightness of the display unit 40 and the like are controlled based on the calculated color temperature CCT.
光検出装置１と表示コントローラ２０は、実施の形態１における色温度センサ３０を構成する。 The light detection device 1 and the display controller 20 constitute the color temperature sensor 30 according to the first embodiment.
図１に示す光検出装置１は、図１３に示す光検出装置５０１と比較すると、フォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１は、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタ等のカラーフィルタを透過させない光を受ける点が大きく異なる。 Compared with the photodetector 501 shown in FIG. 13, the photodetector 1 shown in FIG. 1 has a large point that the photodiodes PD0 and PD1 receive light that does not pass through color filters such as a red filter, a green filter, and a blue filter. different.
図２は図１に示したフォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１の断面の模式図である。フォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１はｐ型半導体基板１６の表面１６ｓから裏面１６ｂに向かって順に配置される第１ｐ型領域１４、第１ｎ型領域１５、ｐ型半導体基板１６によって形成されたｐｎｐ構造を有している。第１ｎ型領域１５がｐ型半導体基板１６の表面１６ｓ側に形成され、第１ｎ型領域１５の内方領域に第１ｐ型領域１４が形成されている。これにより半導体基板の表面１６ｓから裏面１６ｂに向かってＰＮ接合部の深さが異なる二種類のフォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１を構成することができる。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the photodiodes PD0 and PD1 shown in FIG. The photodiodes PD0 and PD1 have a pnp structure formed by a first p-type region 14, a first n-type region 15, and a p-type semiconductor substrate 16 that are sequentially arranged from the front surface 16s of the p-type semiconductor substrate 16 toward the back surface 16b. ing. The 1n-type region 15 is formed on the surface 16s side of the p-type semiconductor substrate 16, and the 1st p-type region 14 is formed in the inner region of the 1n-type region 15. As a result, two types of photodiodes PD0 and PD1 having different depths of the PN junction from the front surface 16s to the back surface 16b of the semiconductor substrate can be configured.
フォトダイオードＰＤ０は、第１ｐ型領域１４と第１ｎ型領域１５とのｐｎ接合部を含み、ＰＮ接合部の深さは、たとえばｐ型半導体基板１６の表面１６ｓから１．０μｍ〜１．８μｍである。フォトダイオードＰＤ１は、ｐ型半導体基板１６と第１ｎ型領域１５とのｐｎ接合部を含み、その深さは、フォトダイオードＰＤ０のｐｎ接合部よりも深く、たとえばｐ型半導体基板１６の表面１６ｓから３．２μｍ〜５．９μｍである。 The photodiode PD0 includes a pn junction between the first p-type region 14 and the first n-type region 15, and the depth of the PN junction is, for example, 1.0 μm to 1.8 μm from the surface 16s of the p-type semiconductor substrate 16. is there. The photodiode PD1 includes a pn junction between the p-type semiconductor substrate 16 and the first n-type region 15, and the depth thereof is deeper than the pn junction of the photodiode PD0, for example, from the surface 16s of the p-type semiconductor substrate 16. It is 3.2 μm to 5.9 μm.
光検出装置１が互いに深さの異なるフォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１を有する利点は次の通りである。すなわち、ｐ型半導体基板１６に対しては、光の波長が長いほど透過深さが深くなる傾向にあり、検出すべき光成分の可視光の波長域において、フォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１は検出感度が異なる。 The advantages of the photodetector 1 having the photodiodes PD0 and PD1 having different depths are as follows. That is, with respect to the p-type semiconductor substrate 16, the longer the wavelength of light, the deeper the transmission depth tends to be, and the photodiodes PD0 and PD1 have high detection sensitivity in the visible light wavelength range of the light component to be detected. different.
フォトダイオードＰＤ０のアノード端子は、第１ｐ型領域１４であり、カソード端子は、第１ｎ型領域１５である。フォトダイオードＰＤ０の第１ｐ型領域１４には、接地電圧が端子Ｐ２から供給される。 The anode terminal of the photodiode PD0 is the first p-type region 14, and the cathode terminal is the first n-type region 15. A ground voltage is supplied from the terminal P2 to the first p-type region 14 of the photodiode PD0.
フォトダイオードＰＤ１のアノード端子は、ｐ型半導体基板１６であり、カソード端子は、第１ｎ型領域１５である。なお。ｐ型半導体基板１６には、接地電圧が端子Ｐ２から供給される。 The anode terminal of the photodiode PD1 is a p-type semiconductor substrate 16, and the cathode terminal is a first n-type region 15. In addition. A ground voltage is supplied to the p-type semiconductor substrate 16 from the terminal P2.
なお、フォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１の形成領域の表面部には層間絶縁膜を介在させて赤外線を除去する赤外線カットフィルタ３が形成されている。赤外線カットフィルタ３は、６００ｎｍ〜７００ｎｍ以上の波長の光を減衰させるものである。 An infrared cut filter 3 for removing infrared rays is formed on the surface of the formed regions of the photodiodes PD0 and PD1 by interposing an interlayer insulating film. The infrared cut filter 3 attenuates light having a wavelength of 600 nm to 700 nm or more.
図３は、フォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１の受光感度を模式的に示す図である。横軸は光の波長を示し、縦軸は受光感度を示す。図３には、フォトダイオードＰＤ０の光検出データＤ０と、フォトダイオードＰＤ１の光検出データＤ１とが重ねて示されている。図３に示すように、波長が４００ｎｍから６５０ｎｍの範囲において、フォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１の受光感度は異なっており、受光感度の比であるＤＲ＝Ｄ１／Ｄ０も変化する。本願発明者は、この比ＤＲを色温度に対応付けることができることを見出した。 FIG. 3 is a diagram schematically showing the light receiving sensitivity of the photodiodes PD0 and PD1. The horizontal axis shows the wavelength of light, and the vertical axis shows the light receiving sensitivity. In FIG. 3, the photodetection data D0 of the photodiode PD0 and the photodetection data D1 of the photodiode PD1 are shown superimposed. As shown in FIG. 3, in the wavelength range of 400 nm to 650 nm, the light receiving sensitivities of the photodiodes PD0 and PD1 are different, and DR = D1 / D0, which is the ratio of the light receiving sensitivities, also changes. The inventor of the present application has found that this ratio DR can be associated with a color temperature.
従来は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色に対応する検出データを変換して色温度ＣＣＴを得ることが一般的であったが、Ｄ１／Ｄ０から色温度ＣＣＴを得ればもっと簡素な色温度検出システムを構成することができる。 In the past, it was common to obtain the color temperature CCT by converting the detection data corresponding to the three colors R, G, and B, but if the color temperature CCT is obtained from D1 / D0, the color temperature is simpler. A detection system can be configured.
以下に、比ＤＲから色温度ＣＣＴを得る方法について説明する。図４は、色温度と比ＤＲとの対応関係を示す図である。横軸は、色温度（Ｋ）を示し、縦軸は比ＤＲ＝Ｄ１／Ｄ０を示す。図４から、比ＤＲが０．２５〜０．６の範囲を色温度に一意に対応させることができることがわかる。しきい値Ｃｔｈを境に大きく変化量が異なるため、対応関係を２本の直線に近似する。 The method of obtaining the color temperature CCT from the ratio DR will be described below. FIG. 4 is a diagram showing the correspondence between the color temperature and the ratio DR. The horizontal axis represents the color temperature (K), and the vertical axis represents the ratio DR = D1 / D0. From FIG. 4, it can be seen that the range of the ratio DR of 0.25 to 0.6 can be uniquely associated with the color temperature. Since the amount of change differs greatly with the threshold value Cth as the boundary, the correspondence is approximated to two straight lines.
比ＤＲがしきい値Ｃｔｈよりも大きい範囲では、係数Ｃ１，Ｃ２を用いて、次式（１）のように色温度ＣＣＴを得ることができる。
ＣＣＴ＝Ｃ１＊ＤＲ＋Ｃ２ …（１）
比ＤＲがしきい値Ｃｔｈ以下の範囲では、係数Ｃ３，Ｃ４を用いて、次式（２）のように色温度ＣＣＴを得ることができる。
ＣＣＴ＝Ｃ３＊ＤＲ＋Ｃ４ …（２）
図５は、表示コントローラ２０で実行される色温度の算出処理を示すフローチャートである。図１、図５を参照して、ステップＳ１において、色温度演算部２３は、光検出装置１が検出したフォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１の光検出データＤ０，Ｄ１を制御バスからシリアル通信で取得する。
In the range where the ratio DR is larger than the threshold value Cth, the color temperature CCT can be obtained as in the following equation (1) by using the coefficients C1 and C2.
CCT = C1 * DR + C2 ... (1)
In the range where the ratio DR is equal to or less than the threshold value Cth, the color temperature CCT can be obtained as in the following equation (2) by using the coefficients C3 and C4.
CCT = C3 * DR + C4 ... (2)
FIG. 5 is a flowchart showing a color temperature calculation process executed by the display controller 20. With reference to FIGS. 1 and 5, in step S1, the color temperature calculation unit 23 acquires the photodetection data D0 and D1 of the photodiodes PD0 and PD1 detected by the photodetector 1 from the control bus by serial communication.
そして、ステップＳ２において、色温度演算部２３は、光検出データＤ０，Ｄ１の比ＤＲ（＝Ｄ１／Ｄ０）を演算する。そしてステップＳ３において、色温度演算部２３は、比ＤＲがしきい値Ｃｔｈより大きいか否かを判断する。 Then, in step S2, the color temperature calculation unit 23 calculates the ratio DR (= D1 / D0) of the light detection data D0 and D1. Then, in step S3, the color temperature calculation unit 23 determines whether or not the ratio DR is larger than the threshold value Cth.
ステップＳ３において、ＤＲ＞Ｃｔｈが成立する場合（Ｓ３でＹＥＳ）、ステップＳ４において、色温度演算部２３は、上記の式（１）に基づいて色温度ＣＣＴを演算する。一方、ステップＳ３において、ＤＲ＞Ｃｔｈが成立しない場合（Ｓ３でＮＯ）、ステップＳ５において、色温度演算部２３は、上記の式（２）に基づいて色温度ＣＣＴを演算する。 If DR> Cth is satisfied in step S3 (YES in S3), the color temperature calculation unit 23 calculates the color temperature CCT based on the above equation (1) in step S4. On the other hand, if DR> Cth is not established in step S3 (NO in S3), the color temperature calculation unit 23 calculates the color temperature CCT based on the above equation (2) in step S5.
ステップＳ４またはＳ５において色温度ＣＣＴが算出されると、ステップＳ６において制御は色温度演算部２３のメインルーチンに戻り、得られた色温度は、表示部４０の明るさ制御などに使用される。 When the color temperature CCT is calculated in step S4 or S5, the control returns to the main routine of the color temperature calculation unit 23 in step S6, and the obtained color temperature is used for brightness control of the display unit 40 and the like.
なお、図１の構成では、表示コントローラ２０の内部の色温度演算部２３において、フォトダイオードＰＤ０，ＰＤ１の検出光を色温度に変換する演算を実行する例を示したが、この演算を光検出装置１の内部の演算部４で実行し、色温度ＣＣＴを制御バスから外部の表示装置などに出力するようにしても良い。 In the configuration of FIG. 1, an example is shown in which the color temperature calculation unit 23 inside the display controller 20 executes an operation of converting the detection light of the photodiodes PD0 and PD1 into the color temperature. This calculation is performed by photodetection. It may be executed by the calculation unit 4 inside the device 1 and output the color temperature CCT from the control bus to an external display device or the like.
このように、実施の形態１では、２種類のフォトダイオードの出力の比ＤＲから色温度ＣＣＴの演算を行なう。比ＤＲと色温度ＣＣＴには相関関係がある。図４、図５では、比ＤＲから色温度ＣＣＴを得る演算について、しきい値Ｃｔｈによって二種類の近似式を切替える例を示したが、さらに多くの近似式を切替えてもよい。また、近似式は、簡素な一次近似でも可能であるが、二次、三次と次数を上げても良い。 As described above, in the first embodiment, the color temperature CCT is calculated from the ratio DR of the outputs of the two types of photodiodes. There is a correlation between the ratio DR and the color temperature CCT. In FIGS. 4 and 5, for the calculation of obtaining the color temperature CCT from the ratio DR, an example of switching between two types of approximate expressions by the threshold value Cth is shown, but more approximate expressions may be switched. Further, the approximate expression can be a simple first-order approximation, but the order may be increased to the second order and the third order.
また、フォトダイオードの特性のばらつき、および赤外線カットフィルタのばらつきに起因する精度悪化の対策として、以下に示す補正を併せて行なっても良い。 Further, as a countermeasure against the deterioration of accuracy due to the variation in the characteristics of the photodiode and the variation in the infrared cut filter, the following corrections may be performed together.
図６は、補正に関する補正係数を説明するための図である。図７は、補正処理の内容を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、表示コントローラ２０の色温度演算部２３で実行される。 FIG. 6 is a diagram for explaining a correction coefficient related to correction. FIG. 7 is a flowchart for explaining the content of the correction process. The processing of this flowchart is executed by the color temperature calculation unit 23 of the display controller 20.
図１、図７を参照して、ステップＳ１１において、電子機器１００の製造段階において、電子機器１００を補正モードに設定する。そして、ステップＳ１２において、ＬＥＤ光源などの基準光源を用いて、光検出装置１に対して緑色光または白色光を照射する。 With reference to FIGS. 1 and 7, in step S11, the electronic device 100 is set to the correction mode at the manufacturing stage of the electronic device 100. Then, in step S12, the photodetector 1 is irradiated with green light or white light using a reference light source such as an LED light source.
続いて、ステップＳ１３において、光検出装置が検出した光検出データＤ０，Ｄ１に補正係数を掛けた値Ｄ０’，Ｄ１’（下式（３）、（４））が基準光源に対応する値に近づくように、補正係数Ｔ０，Ｔ１を設定する。これにより、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２のピークばらつきが補正される。
Ｄ０’＝Ｔ０＊Ｄ０ …（３）
Ｄ１’＝Ｔ１＊Ｄ１ …（４）
ステップＳ１３において、補正係数Ｔ０，Ｔ１が決定されたら、メモリ２２に補正係数Ｔ０，Ｔ１が不揮発的に記憶され、続いてステップＳ１４において、ＬＥＤ光源などの基準光源を用いて、光検出装置１に対して赤色光（たとえば、波長６５０ｎｍ付近）を照射する。
Subsequently, in step S13, the values D0'and D1'(the following equations (3) and (4)) obtained by multiplying the photodetection data D0 and D1 detected by the photodetector by the correction coefficient become the values corresponding to the reference light source. The correction coefficients T0 and T1 are set so as to approach each other. As a result, the peak variation of the photodiodes PD1 and PD2 is corrected.
D0'= T0 * D0 ... (3)
D1'= T1 * D1 ... (4)
When the correction coefficients T0 and T1 are determined in step S13, the correction coefficients T0 and T1 are non-volatilely stored in the memory 22. Subsequently, in step S14, the light detection device 1 uses a reference light source such as an LED light source. On the other hand, red light (for example, a wavelength around 650 nm) is irradiated.
続いて、ステップＳ１５において、補正後の光検出データＤ０’，Ｄ１’の比に補正係数Ｔ２を掛けた値を補正後の比ＤＲ’とし、この比ＤＲ’が基準光源に対応する値に近づくように、補正係数Ｔ２を設定する。これにより、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の半値波長のばらつきが補正される。 Subsequently, in step S15, the value obtained by multiplying the ratio of the corrected light detection data D0'and D1' by the correction coefficient T2 is defined as the corrected ratio DR', and this ratio DR'approaches the value corresponding to the reference light source. As described above, the correction coefficient T2 is set. As a result, the variation in the half-value wavelength of the photodiodes PD1 and PD2 is corrected.
ステップＳ１５において、補正係数Ｔ２が決定されたら、メモリ２２に補正係数Ｔ２が不揮発的に記憶され、続いてステップＳ１６において補正モードから抜け、ステップＳ１７において補正処理が終了する。 When the correction coefficient T2 is determined in step S15, the correction coefficient T2 is non-volatilely stored in the memory 22, then the correction mode is exited in step S16, and the correction process ends in step S17.
なお、この補正係数Ｔ０，Ｔ１の決定および記憶を図１の光検出装置１の演算部４で実行し、補正係数Ｔ２の決定および記憶を表示コントローラ２０の色温度演算部２３で実行しても良い。また、色温度の演算を光検出装置１の内部の演算部４で実行し、色温度を制御バスから外部の表示装置などに出力する場合には、補正係数Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２の演算を演算部４ですべて行なうようにしても良い。 Even if the determination and storage of the correction coefficients T0 and T1 are executed by the calculation unit 4 of the photodetector 1 of FIG. 1 and the determination and storage of the correction coefficients T2 are executed by the color temperature calculation unit 23 of the display controller 20. good. Further, when the color temperature calculation is executed by the internal calculation unit 4 of the light detection device 1 and the color temperature is output from the control bus to an external display device or the like, the calculation of the correction coefficients T0, T1 and T2 is calculated. You may do everything in Part 4.
再び図１〜図７を参照して、実施の形態１の他の局面について説明する。実施の形態１は、周囲環境の色温度で補正を行なう電子機器１００の製造方法に関する。 The other aspects of the first embodiment will be described again with reference to FIGS. 1 to 7. The first embodiment relates to a method of manufacturing an electronic device 100 that corrects the color temperature of the ambient environment.
図１に示すように、電子機器１００は、カラーフィルタを透過させない光を受ける第１フォトダイオードＰＤ０および第２フォトダイオードＰＤ１と、第１フォトダイオードＰＤ０および第２フォトダイオードＰＤ１の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部６と、第１フォトダイオードＰＤ０の出力信号から得られた第１の値Ｄ０と第２フォトダイオードＰＤ１の出力信号から得られた第２の値Ｄ１との比を示す第３の値ＤＲを算出し、第３の値ＤＲに対応する色温度ＣＣＴを出力する色温度演算部２３と、色温度演算部２３が出力した色温度に応じて表示が変化する表示部４０とを備える。 As shown in FIG. 1, the electronic device 100 digitally signals the output signals of the first photodiode PD0 and the second photodiode PD0 and the first photodiode PD0 and the second photodiode PD1 that receive light that does not pass through the color filter. The ratio of the first value D0 obtained from the output signal of the first photodiode PD0 and the second value D1 obtained from the output signal of the second photodiode PD1 to the A / D conversion unit 6 that converts to A color temperature calculation unit 23 that calculates the third value DR to be shown and outputs a color temperature CCT corresponding to the third value DR, and a display unit whose display changes according to the color temperature output by the color temperature calculation unit 23. 40 and.
図２に示すように、第１フォトダイオードＰＤ０と第２フォトダイオードＰＤ１とは、受光部のアノードとカソードの間のｐｎ接合深さが互いに異なる。 As shown in FIG. 2, the first photodiode PD0 and the second photodiode PD1 have different pn junction depths between the anode and the cathode of the light receiving portion.
図７に示すように、電子機器１００の製造方法は、第１の光（緑色光または白色光）を第１フォトダイオードＰＤ０および第２フォトダイオードＰＤ１に照射し、第１の値Ｄ０に対する第１補正係数Ｔ０および第２の値Ｄ１に対する第２補正係数Ｔ１を算出するステップ（Ｓ１２，Ｓ１３）と、第２の光（赤色光）を第１フォトダイオードＰＤ０および第２フォトダイオードＰＤ１に照射し、第３の値ＤＲに対する第３補正係数Ｔ２を算出するステップ（Ｓ１４，Ｓ１５）とを備える。 As shown in FIG. 7, in the manufacturing method of the electronic device 100, the first photodiode PD0 and the second photodiode PD1 are irradiated with the first light (green light or white light), and the first value is D0. The steps (S12, S13) for calculating the second correction coefficient T1 with respect to the correction coefficient T0 and the second value D1 and the second light (red light) are applied to the first photodiode PD0 and the second photodiode PD1. The step (S14, S15) for calculating the third correction coefficient T2 with respect to the third value DR is provided.
好ましくは、第１補正係数Ｔ０および第２補正係数Ｔ１を算出するステップ（Ｓ１３）は、第１補正係数Ｔ０および第２補正係数Ｔ１を色温度演算部２３に不揮発的に記憶させる。また、第３補正係数Ｔ２を算出するステップ（Ｓ１５）は、第３補正係数Ｔ２を色温度演算部２３に不揮発的に記憶させる。 Preferably, in the step (S13) of calculating the first correction coefficient T0 and the second correction coefficient T1, the first correction coefficient T0 and the second correction coefficient T1 are stored non-volatilely in the color temperature calculation unit 23. Further, in the step (S15) of calculating the third correction coefficient T2, the third correction coefficient T2 is non-volatilely stored in the color temperature calculation unit 23.
以上説明した実施の形態１の構成によれば、従来よりも少ない数の受光素子でカラーフィルタを用いずに色温度を得ることができるので、色温度で補正を行なう電子機器を安価に製造することができる。 According to the configuration of the first embodiment described above, the color temperature can be obtained with a smaller number of light receiving elements than before without using a color filter, so that an electronic device that corrects with the color temperature can be manufactured at low cost. be able to.
［実施の形態２］
実施の形態２では、赤外線除去率を向上させるため、さらに、ブラックフィルタを備える例を説明する。ブラックフィルタは、可視光を透過させず近赤外光のみを透過させるフィルタであり、近赤外フィルタとも呼ばれる。
[Embodiment 2]
In the second embodiment, an example including a black filter will be described in order to improve the infrared ray removal rate. The black filter is a filter that transmits only near-infrared light without transmitting visible light, and is also called a near-infrared filter.
図８は、実施の形態２の電子機器および色温度センサの構成を示すブロック図である。図８に示す電子機器２００は、光検出装置１０１と、表示コントローラ１２０と、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、キャパシタＣｂと、表示部４０とを備える。 FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the electronic device and the color temperature sensor of the second embodiment. The electronic device 200 shown in FIG. 8 includes a photodetector 101, a display controller 120, resistors R1 and R2, a capacitor Cb, and a display unit 40.
光検出装置１０１と表示コントローラ１２０は、実施の形態２における色温度センサ１３０を構成する。 The light detection device 101 and the display controller 120 constitute the color temperature sensor 130 according to the second embodiment.
色温度センサ３０は、カラーフィルタを透過させない光を受ける第１フォトダイオードＰＤ０ａおよび第２フォトダイオードＰＤ１ａと、カラーフィルタを透過させない光を受ける第３フォトダイオードＰＤ０ｂおよび第４フォトダイオードＰＤ１ｂと、ｐ型半導体基板１６の第３フォトダイオードＰＤ０ｂの受光面および第４フォトダイオードＰＤ１ｂの受光面に配置され可視光を遮断するブラックフィルタ１１０，１１１と、Ａ／Ｄ変換部１０６とを備える。 The color temperature sensor 30 includes a first photodiode PD0a and a second photodiode PD1a that receive light that does not pass through a color filter, a third photodiode PD0b and a fourth photodiode PD1b that receive light that does not pass through a color filter, and a p-type. It includes black filters 110 and 111 arranged on the light receiving surface of the third photodiode PD0b and the light receiving surface of the fourth photodiode PD1b of the semiconductor substrate 16 to block visible light, and an A / D conversion unit 106.
Ａ／Ｄ変換部１０６は、第１フォトダイオードＰＤ０ａ、第２フォトダイオードＰＤ１ａ、第３フォトダイオードＰＤ０ｂおよび第４フォトダイオードＰＤ１ｂの出力信号をデジタル信号に変換する。 The A / D conversion unit 106 converts the output signals of the first photodiode PD0a, the second photodiode PD1a, the third photodiode PD0b, and the fourth photodiode PD1b into digital signals.
図９は図８に示したフォトダイオードＰＤ０ａ，ＰＤ０ｂ，ＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂの断面の模式図である。 FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the photodiodes PD0a, PD0b, PD1a, and PD1b shown in FIG.
図９に示されるように、色温度センサ１３０は、フォトダイオードＰＤ０ａ，ＰＤ０ｂ，ＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂが共通して形成されるｐ型半導体基板１６と、ｐ型半導体基板１６のフォトダイオードＰＤ０ａ，ＰＤ０ｂ，ＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂの受光面に配置され赤外光を遮断する赤外線カットフィルタ３とをさらに備える。 As shown in FIG. 9, the color temperature sensor 130 includes a p-type semiconductor substrate 16 in which the photodiodes PD0a, PD0b, PD1a, and PD1b are commonly formed, and the photodiodes PD0a, PD0b, PD1a of the p-type semiconductor substrate 16. , An infrared cut filter 3 arranged on the light receiving surface of the PD1b to block infrared light is further provided.
フォトダイオードＰＤ０ａ，ＰＤ０ｂ，ＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂはｐ型半導体基板１６の表面１６ｓから裏面１６ｂに向かって順に配置される第１ｐ型領域１４、第１ｎ型領域１５、ｐ型半導体基板１６によって形成されたｐｎｐ構造を有している。第１ｎ型領域１５がｐ型半導体基板１６の表面１６ｓ側に形成され、第１ｎ型領域１５の内方領域に第１ｐ型領域１４が形成されている。これにより半導体基板の表面１６ｓから裏面１６ｂに向かってｐｎ接合部の深さが異なる二種類のフォトダイオードを構成することができる。 The photodiodes PD0a, PD0b, PD1a, and PD1b are pnps formed by the first p-type region 14, the first n-type region 15, and the p-type semiconductor substrate 16 arranged in order from the front surface 16s of the p-type semiconductor substrate 16 toward the back surface 16b. It has a structure. The 1n-type region 15 is formed on the surface 16s side of the p-type semiconductor substrate 16, and the 1st p-type region 14 is formed in the inner region of the 1n-type region 15. This makes it possible to form two types of photodiodes in which the depth of the pn junction differs from the front surface 16s of the semiconductor substrate to the back surface 16b.
第１フォトダイオードＰＤ０ａと第２フォトダイオードＰＤ１ａとは、受光部のアノードとカソードの間のｐｎ接合深さが互いに異なる。第３フォトダイオードＰＤ０ｂと第４フォトダイオードＰＤ１ｂとは、受光部のアノードとカソードの間のｐｎ接合深さが互いに異なる。フォトダイオードＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂは、フォトダイオードＰＤ０ａ，ＰＤ０ｂよりも受光面のｐｎ接合部の深さが深い。 The first photodiode PD0a and the second photodiode PD1a have different pn junction depths between the anode and the cathode of the light receiving portion. The third photodiode PD0b and the fourth photodiode PD1b have different pn junction depths between the anode and the cathode of the light receiving portion. The photodiodes PD1a and PD1b have a deeper pn junction on the light receiving surface than the photodiodes PD0a and PD0b.
第１フォトダイオードＰＤ０ａと第３フォトダイオードＰＤ０ｂとは同じ特性を有し、第２フォトダイオードＰＤ１ａと第４フォトダイオードＰＤ１ｂとは同じ特性を有する。 The first photodiode PD0a and the third photodiode PD0b have the same characteristics, and the second photodiode PD1a and the fourth photodiode PD1b have the same characteristics.
図１０は、フォトダイオードの平面配置の第１例を示す図である。図１０に示す配置は、２行×６列にフォトダイオードが配置されている。図１０の配置例では、フォトダイオードＰＤ０ａ，ＰＤ０ｂが４素子ずつ配置され、フォトダイオードＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂが２素子ずつ配置されている。 FIG. 10 is a diagram showing a first example of the planar arrangement of the photodiode. In the arrangement shown in FIG. 10, the photodiodes are arranged in 2 rows × 6 columns. In the arrangement example of FIG. 10, the photodiodes PD0a and PD0b are arranged by four elements each, and the photodiodes PD1a and PD1b are arranged by two elements each.
図１１は、フォトダイオードの平面配置の第２例を示す図である。図１１に示す配置は、４行×４列にフォトダイオードが配置されている。図１１の配置例では、フォトダイオードＰＤ０ａ，ＰＤ０ｂが４素子ずつ配置され、フォトダイオードＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂが４素子ずつ配置されている。 FIG. 11 is a diagram showing a second example of the planar arrangement of the photodiode. In the arrangement shown in FIG. 11, the photodiodes are arranged in 4 rows × 4 columns. In the arrangement example of FIG. 11, the photodiodes PD0a and PD0b are arranged by four elements each, and the photodiodes PD1a and PD1b are arranged by four elements each.
図１０、図１１のいずれに示した配置でも、中央を中心として点対称になるようにフォトダイオードが配置されている。このように配置することによって、偏った光が当たった場合であっても、平均化すれば、ＰＤ０ａ，ＰＤ１ａ，ＰＤ０ｂ，ＰＤ１ｂの受光強度には同じような影響が与えられるため、誤った色温度が算出されることを防ぐことができる。 In both the arrangements shown in FIGS. 10 and 11, the photodiodes are arranged so as to be point-symmetrical with respect to the center. By arranging in this way, even if a biased light is applied, the light receiving intensity of PD0a, PD1a, PD0b, and PD1b is similarly affected by averaging, so that the color temperature is incorrect. Can be prevented from being calculated.
図１２は、図８における表示コントローラ１２０の構成を示すブロック図である。図１２を参照して、表示コントローラ１２０は、Ｉ２Ｃインターフェース回路２１と、色温度演算部１２３と、メモリ２２とを含む。 FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the display controller 120 in FIG. Referring to FIG. 12, the display controller 120 includes a I 2 C interface circuit 21, a color temperature calculation unit 123, and a memory 22.
Ｉ２Ｃインターフェース回路２１は、光検出装置１０１から送信されるシリアルクロック信号ＳＣＬおよびシリアルデータ信号ＳＤＡを受け、フォトダイオードＰＤ０ａ，ＰＤ１ａ，ＰＤ０ｂ，ＰＤ１ｂの検出信号にそれぞれ対応するデータＤ０ａ，Ｄ１ａ，Ｄ０ｂ，Ｄ１ｂを出力する。 I 2 C interface circuit 21 receives the serial clock signal SCL and a serial data signal SDA is transmitted from the optical detector 101, a photodiode PD0a, PD1a, PD0b, data corresponding respectively to a detection signal of PD1b D0a, D1a, D0b , D1b is output.
色温度演算部１２３は、減算部１２２ａ，１２２ｂと、図１で説明した色温度演算部２３とを含む。減算部１２２ａは、第１フォトダイオードＰＤ０ａの光検出データＤ０ａから第３フォトダイオードＰＤ０ｂの光検出データＤ０ｂを減算して第１の値Ｄ０を算出する。減算部１２２ｂは、第２フォトダイオードＰＤ１ａの光検出データＤ１ａから第４フォトダイオードＰＤ１ｂの光検出データＤ１ｂを減算して第２の値Ｄ１を算出する。 The color temperature calculation unit 123 includes subtraction units 122a and 122b and the color temperature calculation unit 23 described with reference to FIG. The subtraction unit 122a subtracts the photodetection data D0b of the third photodiode PD0b from the photodetection data D0a of the first photodiode PD0a to calculate the first value D0. The subtraction unit 122b subtracts the photodetection data D1b of the fourth photodiode PD1b from the photodetection data D1a of the second photodiode PD1a to calculate the second value D1.
ブラックフィルタは、可視光を透過させないので、第３フォトダイオードＰＤ０ｂの光検出データＤ０ｂは、赤外線カットフィルタで除去しきれなかった赤外線の成分のみを検出する。したがって、第１フォトダイオードＰＤ０ａの光検出データＤ０ａから第３フォトダイオードＰＤ０ｂの光検出データＤ０ｂを減算すると、赤外線成分がより一層除去された検出信号を得ることができる。 Since the black filter does not transmit visible light, the photodetection data D0b of the third photodiode PD0b detects only the infrared component that could not be completely removed by the infrared cut filter. Therefore, by subtracting the photodetection data D0b of the third photodiode PD0b from the photodetection data D0a of the first photodiode PD0a, a detection signal in which the infrared component is further removed can be obtained.
同様に、第４フォトダイオードＰＤ１ｂの光検出データＤ１ｂは、赤外線カットフィルタで除去しきれなかった赤外線の成分のみを検出する。したがって、第２フォトダイオードＰＤ１ａの光検出データＤ１ａから第４フォトダイオードＰＤ１ｂの光検出データＤ１ｂを減算すると、赤外線成分がより一層除去された検出信号を得ることができる。 Similarly, the photodetection data D1b of the fourth photodiode PD1b detects only the infrared component that could not be completely removed by the infrared cut filter. Therefore, by subtracting the photodetection data D1b of the fourth photodiode PD1b from the photodetection data D1a of the second photodiode PD1a, a detection signal in which the infrared component is further removed can be obtained.
色温度演算部２３は、実施の形態１と同様な方法で、第１の値Ｄ０および第２の値Ｄ１としきい値Ｃｔｈとに基づいて、色温度ＣＣＴを出力する。実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、図５のフローチャートで示した色温度演算の処理と、図７のフローチャートで示した補正処理が実行される。 The color temperature calculation unit 23 outputs the color temperature CCT based on the first value D0, the second value D1, and the threshold value Cth in the same manner as in the first embodiment. In the second embodiment as well, similarly to the first embodiment, the color temperature calculation process shown in the flowchart of FIG. 5 and the correction process shown in the flowchart of FIG. 7 are executed.
すなわち、実施の形態２の色温度センサ１３０は、色温度演算部２３を備える。色温度演算部２３は、第１フォトダイオードＰＤ０ａの出力信号から得られた第１の値Ｄ０と第２フォトダイオードＰＤ１ａの出力信号から得られた第２の値Ｄ１との比を示す第３の値ＤＲを算出し、第３の値ＤＲに対応する色温度ＣＣＴを出力する。 That is, the color temperature sensor 130 of the second embodiment includes the color temperature calculation unit 23. The color temperature calculation unit 23 shows a third ratio of the first value D0 obtained from the output signal of the first photodiode PD0a and the second value D1 obtained from the output signal of the second photodiode PD1a. The value DR is calculated, and the color temperature CCT corresponding to the third value DR is output.
実施の形態２の色温度センサ１３０によれば、実施の形態１よりも赤外線の影響を受けにくい色温度センサおよび電子機器を安価に実現することが可能となる。 According to the color temperature sensor 130 of the second embodiment, it is possible to realize a color temperature sensor and an electronic device which are less affected by infrared rays than the first embodiment at a low cost.
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered as exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the embodiment described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
１，１０１，５０１ 光検出装置、２ パワーオンリセット回路、３，５０３ 赤外線カットフィルタ、４，５０４ 演算部、５ 発振回路、６，１０６ 変換部、１４ 第１ｐ型領域、１５ 第１ｎ型領域、１６ ｐ型半導体基板、２０，１２０ 表示コントローラ、２１ Ｉ２Ｃインターフェース回路、２２ メモリ、２３，１２３ 色温度演算部、３０，１３０ 色温度センサ、４０ 表示部、１００，２００ 電子機器、１１０，１１１ ブラックフィルタ、１２２ａ，１２２ｂ 減算部、５０２Ｂ，５０２Ｇ，５０２Ｒ 受光部、５０５Ｂ，５０５Ｇ，５０５Ｒ，ＰＤ０ｂ，ＰＤ０ａ，ＰＤ０，ＰＤ１，ＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂ，ＰＤ２ フォトダイオード、５０６Ｂ，５０６Ｇ，５０６Ｒ，Ａ０，Ａ１ Ａ／Ｄコンバータ、５０７ 外部電極、Ｃｂ キャパシタ、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５ 端子、ＰＤ０，ＰＤ０ａ 第１フォトダイオード、ＰＤ０ｂ 第３フォトダイオード、ＰＤ１，ＰＤ１ａ 第２フォトダイオード、ＰＤ１ｂ 第４フォトダイオード、Ｒ１，Ｒ２ 抵抗。 1,101,501 light detector, 2 power-on reset circuit, 3,503 infrared cut filter, 4,504 arithmetic unit, 5 oscillation circuit, 6,106 converter, 14 1st p-type region, 15 1st n-type region 16 p-type semiconductor substrate, 20, 120 display controller, 21 I 2 C interface circuit, 22 a memory, 23 and 123-color temperature calculation unit, 30,130 color temperature sensor, 40 a display unit, 100 and 200 the electronic device, 110, 111 Black filter, 122a, 122b subtraction part, 502B, 502G, 502R light receiving part, 505B, 505G, 505R, PD0b, PD0a, PD0, PD1, PD1a, PD1b, PD2 photodiode, 506B, 506G, 506R, A0, A1 A / D converter, 507 external electrode, Cb capacitor, P1, P2, P3, P4, P5 terminal, PD0, PD0a 1st photodiode, PD0b 3rd photodiode, PD1, PD1a 2nd photodiode, PD1b 4th photodiode, R1 , R2 resistor.
Claims (9)
前記第１フォトダイオードおよび前記第２フォトダイオードの出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部とを備え、
前記第１フォトダイオードと前記第２フォトダイオードとは、受光部のアノードとカソードの間のｐｎ接合深さが互いに異なる、色温度センサ。 With the first photodiode and the second photodiode,
It is provided with an A / D conversion unit that converts the output signals of the first photodiode and the second photodiode into digital signals.
The first photodiode and the second photodiode are color temperature sensors in which the pn junction depth between the anode and the cathode of the light receiving portion is different from each other.
前記半導体基板の前記第１フォトダイオードの受光面および前記第２フォトダイオードの受光面に配置され赤外光を遮断する赤外線カットフィルタとをさらに備える、請求項２に記載の色温度センサ。 A semiconductor substrate in which the first photodiode and the second photodiode are commonly formed, and
The color temperature sensor according to claim 2, further comprising an infrared cut filter arranged on a light receiving surface of the first photodiode and a light receiving surface of the second photodiode of the semiconductor substrate to block infrared light.
前記半導体基板の前記第３フォトダイオードの受光面および前記第４フォトダイオードの受光面に配置され光を遮断するブラックフィルタとをさらに備え、
前記第１フォトダイオードと前記第３フォトダイオードとは同じ特性を有し、
前記第２フォトダイオードと前記第４フォトダイオードとは同じ特性を有し、
前記赤外線カットフィルタは、前記半導体基板の前記第３フォトダイオードの受光面および前記第４フォトダイオードの受光面にさらに配置され、
前記色温度演算部は、
前記第１フォトダイオードの出力信号から前記第３フォトダイオードの出力信号を減算して前記第１の値を算出し、
前記第２フォトダイオードの出力信号から前記第４フォトダイオードの出力信号を減算して前記第２の値を算出する、請求項３に記載の色温度センサ。 The third photodiode and the fourth photodiode, which are formed on the semiconductor substrate and receive light that does not pass through the color filter,
Further comprising a light receiving surface of the third photodiode of the semiconductor substrate and a black filter arranged on the light receiving surface of the fourth photodiode to block light.
The first photodiode and the third photodiode have the same characteristics and have the same characteristics.
The second photodiode and the fourth photodiode have the same characteristics and have the same characteristics.
The infrared cut filter is further arranged on the light receiving surface of the third photodiode and the light receiving surface of the fourth photodiode of the semiconductor substrate.
The color temperature calculation unit
The output signal of the third photodiode is subtracted from the output signal of the first photodiode to calculate the first value.
The color temperature sensor according to claim 3, wherein the second value is calculated by subtracting the output signal of the fourth photodiode from the output signal of the second photodiode.
前記色温度センサの出力に応じて表示が調整される表示部とを備える電子機器。 The color temperature sensor according to any one of claims 1 to 5.
An electronic device including a display unit whose display is adjusted according to the output of the color temperature sensor.
前記電子機器は、
カラーフィルタを透過させない光を受ける第１フォトダイオードおよび第２フォトダイオードと、
前記第１フォトダイオードおよび前記第２フォトダイオードの出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記第１フォトダイオードの出力信号から得られた第１の値と前記第２フォトダイオードの出力信号から得られた第２の値との比を示す第３の値を算出し、前記第３の値に対応する色温度を出力する色温度演算部と、
前記色温度演算部が出力した色温度に応じて表示が変化する表示部とを備え、
前記第１フォトダイオードと前記第２フォトダイオードとは、受光部のアノードとカソードの間のｐｎ接合深さが互いに異なり、
前記製造方法は、
第１の光を前記第１フォトダイオードおよび前記第２フォトダイオードに照射し、前記第１の値に対する第１補正係数および前記第２の値に対する第２補正係数を算出するステップと、
第２の光を前記第１フォトダイオードおよび前記第２フォトダイオードに照射し、前記第３の値に対する第３補正係数を算出するステップとを備える、電子機器の製造方法。 A manufacturing method for electronic devices that corrects the color temperature of the ambient environment.
The electronic device is
The first and second photodiodes that receive light that does not pass through the color filter,
An A / D converter that converts the output signals of the first photodiode and the second photodiode into digital signals, and
A third value indicating the ratio of the first value obtained from the output signal of the first photodiode and the second value obtained from the output signal of the second photodiode was calculated, and the third value was calculated. A color temperature calculation unit that outputs the color temperature corresponding to the value, and
It is provided with a display unit whose display changes according to the color temperature output by the color temperature calculation unit.
The first photodiode and the second photodiode have different pn junction depths between the anode and the cathode of the light receiving portion.
The manufacturing method is
A step of irradiating the first photodiode and the second photodiode with the first light to calculate a first correction coefficient for the first value and a second correction coefficient for the second value.
A method for manufacturing an electronic device, comprising a step of irradiating the first photodiode and the second photodiode with a second light and calculating a third correction coefficient with respect to the third value.
前記第３補正係数を算出するステップは、前記第３補正係数を前記色温度演算部に不揮発的に記憶させる、請求項７に記載の電子機器の製造方法。 In the step of calculating the first correction coefficient and the second correction coefficient, the first correction coefficient and the second correction coefficient are non-volatilely stored in the color temperature calculation unit.
The method for manufacturing an electronic device according to claim 7, wherein the step of calculating the third correction coefficient is to non-volatilely store the third correction coefficient in the color temperature calculation unit.
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