JP2985113B2 - フォトセンサシステム及びフォトセンサシステムに使用されるフォトセンサ - Google Patents
フォトセンサシステム及びフォトセンサシステムに使用されるフォトセンサInfo
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- JP2985113B2 JP2985113B2 JP4304586A JP30458692A JP2985113B2 JP 2985113 B2 JP2985113 B2 JP 2985113B2 JP 4304586 A JP4304586 A JP 4304586A JP 30458692 A JP30458692 A JP 30458692A JP 2985113 B2 JP2985113 B2 JP 2985113B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フォトセンサシステム
及びフォトセンサシステムに使用されるフォトセンサに
関し、詳しくは、フォトセンサの照射光の照度を正確に
検出するフォトセンサシステム及びそのフォトセンサシ
ステムに使用されるフォトセンサに関する。
及びフォトセンサシステムに使用されるフォトセンサに
関し、詳しくは、フォトセンサの照射光の照度を正確に
検出するフォトセンサシステム及びそのフォトセンサシ
ステムに使用されるフォトセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、フォトセンサシステムは、通常、
フォトダイオードやＴＦＴ（Thin Film Transistor）を
その受光素子（フォトセンサ）として利用し、複数のフ
ォトセンサをマトリックス状に配列している。そして、
各フォトセンサは、照射された光の量に応じた電荷を発
生し、この電荷量を見ることにより、照度を知ることが
できる。このマトリックス状に配列されたフォトセンサ
に、水平走査回路及び垂直走査回路から走査電圧を印加
して、各フォトセンサの電荷量を検出しているが、従
来、この各フォトセンサに蓄積された電荷量を検出する
ために、各フォトセンサに蓄積された電荷を搬送して、
ビデオ増幅器により増幅した後、Ａ／Ｄ変換している。
そして、このＡ／Ｄ変換した結果により、諧調表示して
いる。
フォトダイオードやＴＦＴ（Thin Film Transistor）を
その受光素子（フォトセンサ）として利用し、複数のフ
ォトセンサをマトリックス状に配列している。そして、
各フォトセンサは、照射された光の量に応じた電荷を発
生し、この電荷量を見ることにより、照度を知ることが
できる。このマトリックス状に配列されたフォトセンサ
に、水平走査回路及び垂直走査回路から走査電圧を印加
して、各フォトセンサの電荷量を検出しているが、従
来、この各フォトセンサに蓄積された電荷量を検出する
ために、各フォトセンサに蓄積された電荷を搬送して、
ビデオ増幅器により増幅した後、Ａ／Ｄ変換している。
そして、このＡ／Ｄ変換した結果により、諧調表示して
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のフォトセンサシステムにあっては、各フォト
センサに蓄積された電荷を搬送して、増幅した後、Ａ／
Ｄ変換していたため、電荷の搬送時にノイズが重畳さ
れ、このノイズの影響を除去するために周辺回路が複雑
になるとともに、Ｓ／Ｎ比が小さく、照射光の照度を正
確に検出することができず、諧調表示が不正確になると
いう問題があった。
うな従来のフォトセンサシステムにあっては、各フォト
センサに蓄積された電荷を搬送して、増幅した後、Ａ／
Ｄ変換していたため、電荷の搬送時にノイズが重畳さ
れ、このノイズの影響を除去するために周辺回路が複雑
になるとともに、Ｓ／Ｎ比が小さく、照射光の照度を正
確に検出することができず、諧調表示が不正確になると
いう問題があった。
【０００４】そこで、本発明は、フォトセンサのセンス
状態での所定の時点から照射光によりフォトセンサの出
力信号が反転するまでの時間に基づいて照射光の光量に
対応する諧調信号を出力するようにすることにより、周
辺回路を簡単、かつ小型化するとともに、ノイズの影響
を受けることなく照射光の照度を正確に計測して、正確
な諧調表示を行なうことのできるフォトセンサシステム
を提供することを目的としている。また、特に、このよ
うなフォトセンサシステムに適する照射光による出力信
号の反転特性が急峻なフォトセンサを提供することを目
的としている。
状態での所定の時点から照射光によりフォトセンサの出
力信号が反転するまでの時間に基づいて照射光の光量に
対応する諧調信号を出力するようにすることにより、周
辺回路を簡単、かつ小型化するとともに、ノイズの影響
を受けることなく照射光の照度を正確に計測して、正確
な諧調表示を行なうことのできるフォトセンサシステム
を提供することを目的としている。また、特に、このよ
うなフォトセンサシステムに適する照射光による出力信
号の反転特性が急峻なフォトセンサを提供することを目
的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のフォトセンサシ
ステムは、互いに異なる位置に配置され、それぞれの照
射光の照射される所定の照射時間内に所定の値から別の
所定の値に変化するまでの時間が前記照射光の光量の大
きさに対応する第１出力信号を出力する複数のフォトセ
ンサと、前記照射光の照射される所定の照射時間内に前
記複数のフォトセンサからのそれぞれの第１出力信号が
所定の値から別の所定の値に変化するまでのそれぞれの
時間を計測する計測手段と、前記計測手段の計測したそ
れぞれの計測時間を前記照射光の光量に対応したそれぞ
れの第２出力信号として出力する出力手段と、を備える
ことにより、上記目的を達成している。
ステムは、互いに異なる位置に配置され、それぞれの照
射光の照射される所定の照射時間内に所定の値から別の
所定の値に変化するまでの時間が前記照射光の光量の大
きさに対応する第１出力信号を出力する複数のフォトセ
ンサと、前記照射光の照射される所定の照射時間内に前
記複数のフォトセンサからのそれぞれの第１出力信号が
所定の値から別の所定の値に変化するまでのそれぞれの
時間を計測する計測手段と、前記計測手段の計測したそ
れぞれの計測時間を前記照射光の光量に対応したそれぞ
れの第２出力信号として出力する出力手段と、を備える
ことにより、上記目的を達成している。
【０００６】また、半導体層を挟んで、ソース電極とド
レイン電極が相対向して配され、これら半導体層、ソー
ス電極及びドレイン電極を挟んでその両側にそれぞれ絶
縁膜を介して該半導体層と相対向する第１ゲート電極及
び第２ゲート電極が配され、該第１ゲート電極または第
２ゲート電極のいずれか一方を照射電極とし、該照射電
極側から照射された照射光が、該照射電極側に設けられ
た絶縁膜を透過して前記半導体層に照射され、該照射光
の光量の大きさに対応した出力信号を出力するフォトセ
ンサを備えたフォトセンサシステムにおいて、前記照射
電極に印加する電圧を制御して前記フォトセンサのセン
ス状態を制御する状態制御手段と、前記状態制御手段に
より制御した前記フォトセンサのセンス状態での所定の
時点からフォトセンサの出力信号が反転するまでの時間
を計測する計測手段と、前記計測手段の計測した時間を
階調信号に変換する変換手段と、を備えたことにより、
上記目的を達成している。
レイン電極が相対向して配され、これら半導体層、ソー
ス電極及びドレイン電極を挟んでその両側にそれぞれ絶
縁膜を介して該半導体層と相対向する第１ゲート電極及
び第２ゲート電極が配され、該第１ゲート電極または第
２ゲート電極のいずれか一方を照射電極とし、該照射電
極側から照射された照射光が、該照射電極側に設けられ
た絶縁膜を透過して前記半導体層に照射され、該照射光
の光量の大きさに対応した出力信号を出力するフォトセ
ンサを備えたフォトセンサシステムにおいて、前記照射
電極に印加する電圧を制御して前記フォトセンサのセン
ス状態を制御する状態制御手段と、前記状態制御手段に
より制御した前記フォトセンサのセンス状態での所定の
時点からフォトセンサの出力信号が反転するまでの時間
を計測する計測手段と、前記計測手段の計測した時間を
階調信号に変換する変換手段と、を備えたことにより、
上記目的を達成している。
【０００７】本発明のフォトセンサは、半導体層を挟ん
で、ソース電極とドレイン電極が相対向して配され、こ
れら半導体層、ソース電極及びドレイン電極を挟んでそ
の両側にそれぞれ絶縁膜を介して該半導体層と相対向す
る第１ゲート電極及び第２ゲート電極が配され、該第１
ゲート電極または第２ゲート電極のいずれか一方を照射
電極とし、該照射電極側から照射された光が、該照射電
極側に設けられた絶縁膜を透過して前記半導体層に照射
されるフォトセンサであって、前記照射電極が、前記照
射光を遮光する物質で形成されるととともに、前記半導
体層の前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の中間
の一部分を覆うことにより、上記目的を達成している。
で、ソース電極とドレイン電極が相対向して配され、こ
れら半導体層、ソース電極及びドレイン電極を挟んでそ
の両側にそれぞれ絶縁膜を介して該半導体層と相対向す
る第１ゲート電極及び第２ゲート電極が配され、該第１
ゲート電極または第２ゲート電極のいずれか一方を照射
電極とし、該照射電極側から照射された光が、該照射電
極側に設けられた絶縁膜を透過して前記半導体層に照射
されるフォトセンサであって、前記照射電極が、前記照
射光を遮光する物質で形成されるととともに、前記半導
体層の前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の中間
の一部分を覆うことにより、上記目的を達成している。
【０００８】
【作用】本発明のフォトセンサシステムによれば、その
フォトセンサが、照射光の光量の大きさに対応した出力
信号を出力し、照射光の照射される所定の照射時間内に
フォトセンサの出力信号が所定の値から別の所定の値ま
で変化する時間を、計測手段により、計測する。そし
て、この計測手段の計測した計測時間を、出力手段が、
照射光の光量に対応した出力信号として出力する。
フォトセンサが、照射光の光量の大きさに対応した出力
信号を出力し、照射光の照射される所定の照射時間内に
フォトセンサの出力信号が所定の値から別の所定の値ま
で変化する時間を、計測手段により、計測する。そし
て、この計測手段の計測した計測時間を、出力手段が、
照射光の光量に対応した出力信号として出力する。
【０００９】したがって、フォトセンサの出力信号が所
定値間を変化するのに要する時間に基づいて光度を検出
しているので、ノイズの影響を受けることなく、照射光
の光度を正確に検出することができるとともに、周辺回
路を簡単、かつ小型化することができる。
定値間を変化するのに要する時間に基づいて光度を検出
しているので、ノイズの影響を受けることなく、照射光
の光度を正確に検出することができるとともに、周辺回
路を簡単、かつ小型化することができる。
【００１０】また、そのフォトセンサが、半導体層を挟
んで、ソース電極とドレイン電極が相対向して配され、
これら半導体層、ソース電極及びドレイン電極を挟んで
その両側にそれぞれ絶縁膜を介して該半導体層と相対向
する第１ゲート電極及び第２ゲート電極が配されてお
り、該第１ゲート電極または第２ゲート電極のいずれか
一方を照射電極とし、該照射電極側から照射された光
が、該照射電極側に設けられた絶縁膜を透過して前記半
導体層に照射され、該照射光の光量の大きさに対応した
出力信号を出力するので、システム全体を小型化するこ
ともできる。
んで、ソース電極とドレイン電極が相対向して配され、
これら半導体層、ソース電極及びドレイン電極を挟んで
その両側にそれぞれ絶縁膜を介して該半導体層と相対向
する第１ゲート電極及び第２ゲート電極が配されてお
り、該第１ゲート電極または第２ゲート電極のいずれか
一方を照射電極とし、該照射電極側から照射された光
が、該照射電極側に設けられた絶縁膜を透過して前記半
導体層に照射され、該照射光の光量の大きさに対応した
出力信号を出力するので、システム全体を小型化するこ
ともできる。
【００１１】また、本発明のフォトセンサによれば、照
射電極が、照射光を遮光する物質で形成されるとととも
に、半導体層のソース電極とドレイン電極との間の中間
の一部分を覆っている。このため、この照射光領域のピ
ンチ・オフ点は、半導体層に光が照射されて、電子−正
孔対が誘起されても、他の部分よりも遅くまで残存し、
最後にチャンネルが形成され、その瞬間にドレイン電流
が急増するので、照射光による出力信号の反転特性を急
峻なものとすることができる。したがって、このフォト
センサを上記フォトセンサシステムに適用すると、セン
ス状態での所定時点から出力信号が反転するまでの時間
をより一層正確に計測することができ、階調表示をより
一層正確に行なうことができる。
射電極が、照射光を遮光する物質で形成されるとととも
に、半導体層のソース電極とドレイン電極との間の中間
の一部分を覆っている。このため、この照射光領域のピ
ンチ・オフ点は、半導体層に光が照射されて、電子−正
孔対が誘起されても、他の部分よりも遅くまで残存し、
最後にチャンネルが形成され、その瞬間にドレイン電流
が急増するので、照射光による出力信号の反転特性を急
峻なものとすることができる。したがって、このフォト
センサを上記フォトセンサシステムに適用すると、セン
ス状態での所定時点から出力信号が反転するまでの時間
をより一層正確に計測することができ、階調表示をより
一層正確に行なうことができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１３】図１〜図９は、フォトセンサシステム及び
フォトセンサシステムに使用されるフォトセンサの一実
施例を示す図である。
フォトセンサシステムに使用されるフォトセンサの一実
施例を示す図である。
【００１４】図１において、フォトセンサ１は、基本的
には、逆スタガー型薄膜トランジスタとコプラナー型薄
膜トランジスタとを半導体層を単一層にして組み合わせ
た構成となっている。
には、逆スタガー型薄膜トランジスタとコプラナー型薄
膜トランジスタとを半導体層を単一層にして組み合わせ
た構成となっている。
【００１５】すなわち、フォトトランジスタ１は、ガラ
ス等からなる絶縁性基板２上に、遮光性物質によるボト
ムゲート電極３が形成されており、このボトムゲート電
極（ＢＧ）３及び絶縁性基板２を覆うように、窒化シリ
コン（ＳｉＮ）からなるボトムゲート絶縁膜４が形成さ
れている。このボトムゲート電極（ＢＧ）３上には、ボ
トムゲート電極（ＢＧ）３と対向する位置に、半導体層
５が形成されており、半導体層５は、ｉ型アモルファス
・シリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ）で形成されている。この半
導体層５を挟んで、該半導体層５上に所定の間隔を有し
て相対向する位置にソース電極（Ｓ）６及びドレイン電
極（Ｄ）７が形成されており、これらソース電極（Ｓ）
６及びドレイン電極（Ｄ）７は、リン等のドーパントが
拡散されたアモルファスシリコンよりなるｎ+ シリコン
層８、９を介して半導体層５と接続されている。これら
によりボトムトランジスタ（逆スタガー型薄膜トランジ
スタ）が構成されている。
ス等からなる絶縁性基板２上に、遮光性物質によるボト
ムゲート電極３が形成されており、このボトムゲート電
極（ＢＧ）３及び絶縁性基板２を覆うように、窒化シリ
コン（ＳｉＮ）からなるボトムゲート絶縁膜４が形成さ
れている。このボトムゲート電極（ＢＧ）３上には、ボ
トムゲート電極（ＢＧ）３と対向する位置に、半導体層
５が形成されており、半導体層５は、ｉ型アモルファス
・シリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ）で形成されている。この半
導体層５を挟んで、該半導体層５上に所定の間隔を有し
て相対向する位置にソース電極（Ｓ）６及びドレイン電
極（Ｄ）７が形成されており、これらソース電極（Ｓ）
６及びドレイン電極（Ｄ）７は、リン等のドーパントが
拡散されたアモルファスシリコンよりなるｎ+ シリコン
層８、９を介して半導体層５と接続されている。これら
によりボトムトランジスタ（逆スタガー型薄膜トランジ
スタ）が構成されている。
【００１６】上記ソース電極（Ｓ）６とドレイン電極
（Ｄ）７及び半導体層５のソース電極（Ｓ）６とドレイ
ン電極（Ｄ）７の間の部分は、窒化シリコンからなる透
明なトップゲート絶縁膜１０により覆われており、トッ
プゲート絶縁膜１０上には、前記ボトムゲート電極（Ｂ
Ｇ）３と相対向する位置にトップゲート電極（ＴＧ）１
１が形成されている。トップゲート電極（ＴＧ）１１
は、光を遮光する物質で、しかも上記ソース電極（Ｓ）
６とドレイン電極（Ｄ）７との間の半導体層５の間隔よ
りも細く形成されており、該半導体層５のソース電極
（Ｓ）６とドレイン電極（Ｄ）７との間の中央部分の一
部を覆っている。そして、このトップゲート電極（Ｔ
Ｇ）１１及びトップゲート絶縁膜１０を覆うように、透
明な窒化シリコンからなるオーバーコート膜１２が形成
されており、保護している。上記トップゲート電極（Ｔ
Ｇ）１１、トップゲート絶縁膜１０、半導体層５、ソー
ス電極（Ｓ）６及びドレイン電極（Ｄ）７により、トッ
プトランジスタ（コプラナー型薄膜トランジスタ）が形
成されている。
（Ｄ）７及び半導体層５のソース電極（Ｓ）６とドレイ
ン電極（Ｄ）７の間の部分は、窒化シリコンからなる透
明なトップゲート絶縁膜１０により覆われており、トッ
プゲート絶縁膜１０上には、前記ボトムゲート電極（Ｂ
Ｇ）３と相対向する位置にトップゲート電極（ＴＧ）１
１が形成されている。トップゲート電極（ＴＧ）１１
は、光を遮光する物質で、しかも上記ソース電極（Ｓ）
６とドレイン電極（Ｄ）７との間の半導体層５の間隔よ
りも細く形成されており、該半導体層５のソース電極
（Ｓ）６とドレイン電極（Ｄ）７との間の中央部分の一
部を覆っている。そして、このトップゲート電極（Ｔ
Ｇ）１１及びトップゲート絶縁膜１０を覆うように、透
明な窒化シリコンからなるオーバーコート膜１２が形成
されており、保護している。上記トップゲート電極（Ｔ
Ｇ）１１、トップゲート絶縁膜１０、半導体層５、ソー
ス電極（Ｓ）６及びドレイン電極（Ｄ）７により、トッ
プトランジスタ（コプラナー型薄膜トランジスタ）が形
成されている。
【００１７】このフォトセンサ１は、本実施例では、図
１に示すように、トップゲート電極（ＴＧ）１１側から
照射光Ｌが照射され、この照射光Ｌは、トップゲート絶
縁膜１０を透過して、半導体層５に照射されるが、トッ
プゲート電極（ＴＧ）１１では、遮光される。
１に示すように、トップゲート電極（ＴＧ）１１側から
照射光Ｌが照射され、この照射光Ｌは、トップゲート絶
縁膜１０を透過して、半導体層５に照射されるが、トッ
プゲート電極（ＴＧ）１１では、遮光される。
【００１８】このフォトセンサ１は、例えば、ボトムゲ
ート電極（ＢＧ）が１０００オングストローム、ボトム
ゲート絶縁膜４が２０００オングストローム、半導体層
５が１５００オングストローム、ソース電極（Ｓ）及び
ドレイン電極（Ｄ）が５００オングストローム、オーム
コンタクト層８、９が２５０オングストローム、トップ
ゲート絶縁膜１０が２０００オングストローム、トップ
ゲート電極（ＴＧ）が５００オングストロームに形成さ
れており、半導体層５上のソース電極（Ｓ）とドレイン
電極（Ｄ）との間隔が、例えば、７μｍに形成されてお
り、トップゲート電極（ＴＧ）は、これよりも細く形成
されている。
ート電極（ＢＧ）が１０００オングストローム、ボトム
ゲート絶縁膜４が２０００オングストローム、半導体層
５が１５００オングストローム、ソース電極（Ｓ）及び
ドレイン電極（Ｄ）が５００オングストローム、オーム
コンタクト層８、９が２５０オングストローム、トップ
ゲート絶縁膜１０が２０００オングストローム、トップ
ゲート電極（ＴＧ）が５００オングストロームに形成さ
れており、半導体層５上のソース電極（Ｓ）とドレイン
電極（Ｄ）との間隔が、例えば、７μｍに形成されてお
り、トップゲート電極（ＴＧ）は、これよりも細く形成
されている。
【００１９】次に、作用を説明する。
【００２０】フォトセンサ１は、図２にその等価回路で
示すように、ボトムゲート電極（ＢＧ）に正電圧、例え
ば、＋１０［Ｖ］を印加して、ボトムトランジスタにｎ
チャンネルを形成させ、ソース電極（Ｓ）−ドレイン電
極（Ｄ）間に正電圧、例えば、＋１０［Ｖ］を印加する
と、ソース電極（Ｓ）側から電子が供給されて電流が流
れる。この状態で、トップゲート電極（ＴＧ）にボトム
ゲート電極（ＢＧ）の電界によるチャンネルを消滅させ
るレベルの負電圧、例えば、−２０［Ｖ］を印加する
と、トップゲート電極（ＴＧ）からの電界がボトムゲー
ト電極（ＢＧ）の電界がチャンネル層に与える影響を減
じる方向に働き、この結果、空乏層が半導体層５の厚み
方向に伸び、ボトムトランジスタのｎチャンネルをピン
チ・オフする。このとき、トップゲート電極（ＴＧ）側
から照射光Ｌが照射されると、半導体層５のトップゲー
ト電極（ＴＧ）側に電子−正孔対が誘起される。トップ
ゲート電極（ＴＧ）に−２０［Ｖ］が印加されているた
め、誘起された電子−正孔対はチャンネル領域に蓄積さ
れ、トップゲート電極（ＴＧ）の電界を打ち消す。この
ため、半導体層５のチャンネル領域にｎチャンネルが形
成され、電流が流れる。この場合、ソース電極（Ｓ）−
ドレイン電極（Ｄ）間に流れる電流（以下ドレイン電
流）ＩDSは照射光Ｌの光量に応じて変化する。
示すように、ボトムゲート電極（ＢＧ）に正電圧、例え
ば、＋１０［Ｖ］を印加して、ボトムトランジスタにｎ
チャンネルを形成させ、ソース電極（Ｓ）−ドレイン電
極（Ｄ）間に正電圧、例えば、＋１０［Ｖ］を印加する
と、ソース電極（Ｓ）側から電子が供給されて電流が流
れる。この状態で、トップゲート電極（ＴＧ）にボトム
ゲート電極（ＢＧ）の電界によるチャンネルを消滅させ
るレベルの負電圧、例えば、−２０［Ｖ］を印加する
と、トップゲート電極（ＴＧ）からの電界がボトムゲー
ト電極（ＢＧ）の電界がチャンネル層に与える影響を減
じる方向に働き、この結果、空乏層が半導体層５の厚み
方向に伸び、ボトムトランジスタのｎチャンネルをピン
チ・オフする。このとき、トップゲート電極（ＴＧ）側
から照射光Ｌが照射されると、半導体層５のトップゲー
ト電極（ＴＧ）側に電子−正孔対が誘起される。トップ
ゲート電極（ＴＧ）に−２０［Ｖ］が印加されているた
め、誘起された電子−正孔対はチャンネル領域に蓄積さ
れ、トップゲート電極（ＴＧ）の電界を打ち消す。この
ため、半導体層５のチャンネル領域にｎチャンネルが形
成され、電流が流れる。この場合、ソース電極（Ｓ）−
ドレイン電極（Ｄ）間に流れる電流（以下ドレイン電
流）ＩDSは照射光Ｌの光量に応じて変化する。
【００２１】したがって、トップゲート電極（ＴＧ）か
らの電界がボトムゲート電極（ＢＧ）からの電界による
チャンネル形成に対してそれを妨げる方向に働くように
制御し、ｎチャンネルをピンチ・オフするものであるか
ら、光無照射時に流れるドレイン電流ＩDSを、例えば、
１０-14 Ａ程度に、極めて小さくすることができる。そ
の結果、フォトセンサ１は、光照射時と光無照射時のド
レイン電流との差を充分大きくすることができ、また、
このときのボトムトランジスタの増幅率は、照射された
光量によって変化し、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができ
る。
らの電界がボトムゲート電極（ＢＧ）からの電界による
チャンネル形成に対してそれを妨げる方向に働くように
制御し、ｎチャンネルをピンチ・オフするものであるか
ら、光無照射時に流れるドレイン電流ＩDSを、例えば、
１０-14 Ａ程度に、極めて小さくすることができる。そ
の結果、フォトセンサ１は、光照射時と光無照射時のド
レイン電流との差を充分大きくすることができ、また、
このときのボトムトランジスタの増幅率は、照射された
光量によって変化し、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができ
る。
【００２２】また、フォトセンサ１は、ボトムゲート電
極（ＢＧ）に、正電圧（＋１０［Ｖ］）を印加した状態
で、トップゲート電極（ＴＧ）を、例えば、０［Ｖ］に
すると、半導体層５とトップゲート絶縁膜１０との間の
トラップ準位から正孔を吐き出させてリフレッシュ、す
なわち、リセットすることができる。すなわち、フォト
センサ１は、連続使用されると、トップゲート絶縁膜１
０と半導体層５との間のトラップ準位が光照射により発
生する正孔及びドレイン電極（Ｄ）から注入される正孔
によって埋められていき、光無照射状態でのチャンネル
抵抗も小さくなって、光無照射時にドレイン電流が増加
する。そこで、トップゲート電極（ＴＧ）に０［Ｖ］を
印加し、この正孔を吐き出させて、リセットする。
極（ＢＧ）に、正電圧（＋１０［Ｖ］）を印加した状態
で、トップゲート電極（ＴＧ）を、例えば、０［Ｖ］に
すると、半導体層５とトップゲート絶縁膜１０との間の
トラップ準位から正孔を吐き出させてリフレッシュ、す
なわち、リセットすることができる。すなわち、フォト
センサ１は、連続使用されると、トップゲート絶縁膜１
０と半導体層５との間のトラップ準位が光照射により発
生する正孔及びドレイン電極（Ｄ）から注入される正孔
によって埋められていき、光無照射状態でのチャンネル
抵抗も小さくなって、光無照射時にドレイン電流が増加
する。そこで、トップゲート電極（ＴＧ）に０［Ｖ］を
印加し、この正孔を吐き出させて、リセットする。
【００２３】さらに、フォトセンサ１は、ボトムゲート
電極（ＢＧ）に、正電圧を印加していないときには、ボ
トムトランジスタにチャンネルが形成されず、光照射を
行なっても、ドレイン電流が流れず、非選択状態とする
ことができる。すなわち、フォトセンサ１は、ボトムゲ
ート電極（ＢＧ）に印加する電圧ＶBGを制御することに
より、選択状態と非選択状態とを制御することができ
る。また、この非選択状態において、トップゲート電極
（ＴＧ）に０［Ｖ］を印加すると、上記同様に、半導体
層５とトップゲート絶縁膜１０との間のトラップ準位か
ら正孔を吐き出させてリセットすることができる。
電極（ＢＧ）に、正電圧を印加していないときには、ボ
トムトランジスタにチャンネルが形成されず、光照射を
行なっても、ドレイン電流が流れず、非選択状態とする
ことができる。すなわち、フォトセンサ１は、ボトムゲ
ート電極（ＢＧ）に印加する電圧ＶBGを制御することに
より、選択状態と非選択状態とを制御することができ
る。また、この非選択状態において、トップゲート電極
（ＴＧ）に０［Ｖ］を印加すると、上記同様に、半導体
層５とトップゲート絶縁膜１０との間のトラップ準位か
ら正孔を吐き出させてリセットすることができる。
【００２４】したがって、フォトセンサ１は、図２に示
すように、トップゲート電極（ＴＧ）に印加する電圧
を、例えば、０［Ｖ］と−２０［Ｖ］とに制御すること
により、センス状態とリセット状態を制御することがで
き、また、ボトムゲート電極（ＢＧ）に印加する電圧Ｖ
TGを、例えば、０［Ｖ］と＋１０［Ｖ］とに制御するこ
とにより、選択状態及び非選択状態を制御することがで
きる。その結果、トップゲート電極（ＴＧ）及びボトム
ゲート電極（ＢＧ）に印加する電圧を制御することによ
り、フォトセンサ１を、それ自体で、フォトセンサとし
ての機能と、選択トランジスタとしての機能を兼ね備え
さたものとして、動作させることができる。
すように、トップゲート電極（ＴＧ）に印加する電圧
を、例えば、０［Ｖ］と−２０［Ｖ］とに制御すること
により、センス状態とリセット状態を制御することがで
き、また、ボトムゲート電極（ＢＧ）に印加する電圧Ｖ
TGを、例えば、０［Ｖ］と＋１０［Ｖ］とに制御するこ
とにより、選択状態及び非選択状態を制御することがで
きる。その結果、トップゲート電極（ＴＧ）及びボトム
ゲート電極（ＢＧ）に印加する電圧を制御することによ
り、フォトセンサ１を、それ自体で、フォトセンサとし
ての機能と、選択トランジスタとしての機能を兼ね備え
さたものとして、動作させることができる。
【００２５】また、フォトセンサ１は、図３に示すよう
な電圧を印加した状態で、照射光Ｌを変化させて、その
ときの出力信号ＶOUT を調べてみると、図４に示すよう
になる。
な電圧を印加した状態で、照射光Ｌを変化させて、その
ときの出力信号ＶOUT を調べてみると、図４に示すよう
になる。
【００２６】すなわち、図３に示すように、フォトセン
サ１のドレイン電極（Ｄ）７に１０メガオームの負荷抵
抗１３を接続して、この負荷抵抗１３を介してドレイン
電圧（ＶD ）＋１０［Ｖ］をドレイン電極（Ｄ）に印加
し、ボトムゲート電極（ＢＧ）に＋１０［Ｖ］のボトム
ゲート電圧（ＶBG）を印加する。そして、トップゲート
電極（ＴＧ）にトップゲート電圧（ＶTG）として、０
［Ｖ］を印加してリセット状態、−２０［Ｖ］を印加し
てセンス状態を制御するものとする。いま、トップゲー
ト電圧（ＶTG）として０［Ｖ］から−２０［Ｖ］に切り
替えられると、フォトセンサ１は、センス状態となる
が、図５に示すように、半導体層５の中央部に、空乏層
が形成されてｎチャンネルがピンチ・オフされる。この
状態は、チャンネル遮断状態であるから、フォトセンサ
１は、その出力信号ＶOUT は、図４に示すように、ドレ
イン電圧ＶD と同じ＋１０［Ｖ］程度である。このと
き、照射光Ｌが照射されると、図５に示すように、半導
体層５に電子−正孔対が誘起され、誘起された電子−正
孔対のうち、正孔は、図５に矢印で示すように、ドレイ
ン電極（Ｄ）及びソース電極（Ｓ）側に移動し、電子
は、図５に矢印で示すように、ボトムゲート電極（Ｂ
Ｇ）側に移動する。この場合、照射光Ｌは、図１に示す
ように、トップゲート電極（ＴＧ）１１で遮光されるた
め、照射した瞬間は、図５に示す通り、トップゲート電
極（ＴＧ）１１で遮光されたチャンネル形成領域の中央
部分に空乏層が存在している。そして、電子−正孔対の
キャリアの量が増えると、図５に矢印で示すように、キ
ャリアが徐々に空乏層に侵入して、ピンチ・オフ領域を
埋めていき、このピンチ・オフ領域をキャリアが貫通し
た時点で、フォトセンサ１の出力信号ＶOUT は、急激に
反転する。
サ１のドレイン電極（Ｄ）７に１０メガオームの負荷抵
抗１３を接続して、この負荷抵抗１３を介してドレイン
電圧（ＶD ）＋１０［Ｖ］をドレイン電極（Ｄ）に印加
し、ボトムゲート電極（ＢＧ）に＋１０［Ｖ］のボトム
ゲート電圧（ＶBG）を印加する。そして、トップゲート
電極（ＴＧ）にトップゲート電圧（ＶTG）として、０
［Ｖ］を印加してリセット状態、−２０［Ｖ］を印加し
てセンス状態を制御するものとする。いま、トップゲー
ト電圧（ＶTG）として０［Ｖ］から−２０［Ｖ］に切り
替えられると、フォトセンサ１は、センス状態となる
が、図５に示すように、半導体層５の中央部に、空乏層
が形成されてｎチャンネルがピンチ・オフされる。この
状態は、チャンネル遮断状態であるから、フォトセンサ
１は、その出力信号ＶOUT は、図４に示すように、ドレ
イン電圧ＶD と同じ＋１０［Ｖ］程度である。このと
き、照射光Ｌが照射されると、図５に示すように、半導
体層５に電子−正孔対が誘起され、誘起された電子−正
孔対のうち、正孔は、図５に矢印で示すように、ドレイ
ン電極（Ｄ）及びソース電極（Ｓ）側に移動し、電子
は、図５に矢印で示すように、ボトムゲート電極（Ｂ
Ｇ）側に移動する。この場合、照射光Ｌは、図１に示す
ように、トップゲート電極（ＴＧ）１１で遮光されるた
め、照射した瞬間は、図５に示す通り、トップゲート電
極（ＴＧ）１１で遮光されたチャンネル形成領域の中央
部分に空乏層が存在している。そして、電子−正孔対の
キャリアの量が増えると、図５に矢印で示すように、キ
ャリアが徐々に空乏層に侵入して、ピンチ・オフ領域を
埋めていき、このピンチ・オフ領域をキャリアが貫通し
た時点で、フォトセンサ１の出力信号ＶOUT は、急激に
反転する。
【００２７】そして、この照射光Ｌにより誘起される電
子−正孔対の量は、照射光Ｌの照度により変化し、照度
が大きいほど電子−正孔対の量が増えて、その分だけフ
ォトセンサ１の出力信号ＶOUT が反転するまでの時間が
短くなる。いま、図３のフォトセンサ１において、照射
光Ｌの照度を変化させて、そのときの出力信号ＶOUTの
値と出力信号ＶOUT が反転するまでの時間の関係を調べ
てみると、図４に４０ルックス（Ｌｘ）のときの特性曲
線Ｅ、５０ルックスのときの特性曲線Ｄ、９０ルックス
のときの特性曲線Ｃ、１６０ルックスのときの特性曲線
Ｂ及び５００ルックスのときの特性曲線Ａを示すよう
に、照射光Ｌの照度が大きくなるほど、出力信号ＶOUT
の値が急激に低下するまでの時間が短くなることが分か
る。この実験結果で得た照度と出力信号ＶOUT の反転す
るまでの時間の関係をプロットしてグラフとして描く
と、図６に示すような特性曲線を得ることができる。す
なわち、図６で明らかなように、フォトセンサ１に照射
する照射光Ｌの照度とフォトセンサ１の出力信号ＶOUT
が反転するまでの時間との間に、曲線上に則った一定の
関係のあることが分かる。
子−正孔対の量は、照射光Ｌの照度により変化し、照度
が大きいほど電子−正孔対の量が増えて、その分だけフ
ォトセンサ１の出力信号ＶOUT が反転するまでの時間が
短くなる。いま、図３のフォトセンサ１において、照射
光Ｌの照度を変化させて、そのときの出力信号ＶOUTの
値と出力信号ＶOUT が反転するまでの時間の関係を調べ
てみると、図４に４０ルックス（Ｌｘ）のときの特性曲
線Ｅ、５０ルックスのときの特性曲線Ｄ、９０ルックス
のときの特性曲線Ｃ、１６０ルックスのときの特性曲線
Ｂ及び５００ルックスのときの特性曲線Ａを示すよう
に、照射光Ｌの照度が大きくなるほど、出力信号ＶOUT
の値が急激に低下するまでの時間が短くなることが分か
る。この実験結果で得た照度と出力信号ＶOUT の反転す
るまでの時間の関係をプロットしてグラフとして描く
と、図６に示すような特性曲線を得ることができる。す
なわち、図６で明らかなように、フォトセンサ１に照射
する照射光Ｌの照度とフォトセンサ１の出力信号ＶOUT
が反転するまでの時間との間に、曲線上に則った一定の
関係のあることが分かる。
【００２８】そこで、このような照度と出力信号ＶOUT
の反転までの時間の関係を利用して、フォトセンサ１に
照射されている照射光Ｌの照度を出力信号ＶOUTの反転
時間を計測することにより知ることができ、この反転時
間から階調信号を得ることができる。
の反転までの時間の関係を利用して、フォトセンサ１に
照射されている照射光Ｌの照度を出力信号ＶOUTの反転
時間を計測することにより知ることができ、この反転時
間から階調信号を得ることができる。
【００２９】図７〜図９は、上記フォトセンサ１の性質
を利用して、階調信号を得るフォトセンサシステムの一
例である。
を利用して、階調信号を得るフォトセンサシステムの一
例である。
【００３０】図７において、フォトセンサシステム２０
は、画素部駆動回路２１、センサ部２２、クロック発生
部２３、カウンタ回路２４及びデータ処理部２５等を備
えている。
は、画素部駆動回路２１、センサ部２２、クロック発生
部２３、カウンタ回路２４及びデータ処理部２５等を備
えている。
【００３１】センサ部２２は、図８に示すように、多数
のフォトセンサ１がマトリックス状に配されており、図
８には、その行方向にｎ、ｎ＋１番目及び列方向にｍ、
ｍ＋１番目に配設されたフォトセンサ１を表示してい
る。各フォトセンサ１は、そのボトムゲート電極（Ｂ
Ｇ）が行方向に配された駆動線３１に接続され、そのド
レイン電極（Ｄ）が列方向に配された信号線３２に接続
されている。
のフォトセンサ１がマトリックス状に配されており、図
８には、その行方向にｎ、ｎ＋１番目及び列方向にｍ、
ｍ＋１番目に配設されたフォトセンサ１を表示してい
る。各フォトセンサ１は、そのボトムゲート電極（Ｂ
Ｇ）が行方向に配された駆動線３１に接続され、そのド
レイン電極（Ｄ）が列方向に配された信号線３２に接続
されている。
【００３２】画素部駆動回路２１は、図８に示すよう
に、センサ部２２の駆動線３１に接続された垂直走査回
路であるローアドレスデコーダー３３と、センサ部２２
の信号線３２に接続された水平走査回路であるコラムス
イッチ３４と、を備えており、ローアドレスデコーダー
３３は、行毎に配されたフォトセンサ１のボトムゲート
電極（ＢＧ）に対して駆動線３１を介してボトムゲート
電圧（φｂｇ）を印加する。このコラムスイッチ２４に
は、プルアップ抵抗３５を介してドレイン電圧（φｄ）
が入力され、コラムスイッチ３４からバッファ３６を介
して出力信号ＶOU T が出力される。すなわち、信号線３
２にプルアップ抵抗３５が直列接続され、各フォトセン
サ１の出力抵抗との抵抗値比を次段バッファへの入力と
している。さらに、画素部駆動回路２１は、図８には図
示しないが、フォトセンサ１のトップゲート電極（Ｔ
Ｇ）にトップゲート電圧（φｔｇ）を印加する電圧供給
回路を備えており、フォトセンサ１のソース電極（Ｓ）
は、接地されている。
に、センサ部２２の駆動線３１に接続された垂直走査回
路であるローアドレスデコーダー３３と、センサ部２２
の信号線３２に接続された水平走査回路であるコラムス
イッチ３４と、を備えており、ローアドレスデコーダー
３３は、行毎に配されたフォトセンサ１のボトムゲート
電極（ＢＧ）に対して駆動線３１を介してボトムゲート
電圧（φｂｇ）を印加する。このコラムスイッチ２４に
は、プルアップ抵抗３５を介してドレイン電圧（φｄ）
が入力され、コラムスイッチ３４からバッファ３６を介
して出力信号ＶOU T が出力される。すなわち、信号線３
２にプルアップ抵抗３５が直列接続され、各フォトセン
サ１の出力抵抗との抵抗値比を次段バッファへの入力と
している。さらに、画素部駆動回路２１は、図８には図
示しないが、フォトセンサ１のトップゲート電極（Ｔ
Ｇ）にトップゲート電圧（φｔｇ）を印加する電圧供給
回路を備えており、フォトセンサ１のソース電極（Ｓ）
は、接地されている。
【００３３】クロック発生部２３は、発信回路や分周回
路等を備え、画素部駆動回路２１及びカウンタ回路２４
にクロック発生部２３から所定周波数のクロック信号及
びリセット信号を出力する。画素部駆動回路２１は、ク
ロック発生部２３から入力されるクロック信号及びリセ
ット信号に基づいて、センサ部２２にセンス信号及びリ
セット信号として、トップゲート電圧（φｔｇ）やボト
ムゲート電圧（φｂｇ）を出力し、センサ部２２の各フ
ォトセンサ１毎の駆動を行なう。
路等を備え、画素部駆動回路２１及びカウンタ回路２４
にクロック発生部２３から所定周波数のクロック信号及
びリセット信号を出力する。画素部駆動回路２１は、ク
ロック発生部２３から入力されるクロック信号及びリセ
ット信号に基づいて、センサ部２２にセンス信号及びリ
セット信号として、トップゲート電圧（φｔｇ）やボト
ムゲート電圧（φｂｇ）を出力し、センサ部２２の各フ
ォトセンサ１毎の駆動を行なう。
【００３４】カウンタ回路２４には、さらにセンサ部２
２から出力信号ＶOUT が入力されており、カウンタ回路
２４は、クロック発生部２３からリセット信号が入力さ
れた時点からセンサ部２２からの出力信号ＶOUT が反転
するまでの間にクロック発生部２３から入力されるクロ
ック信号の数をカウントして、そのカウント数をデータ
処理部２５に出力する。
２から出力信号ＶOUT が入力されており、カウンタ回路
２４は、クロック発生部２３からリセット信号が入力さ
れた時点からセンサ部２２からの出力信号ＶOUT が反転
するまでの間にクロック発生部２３から入力されるクロ
ック信号の数をカウントして、そのカウント数をデータ
処理部２５に出力する。
【００３５】データ処理部２５は、ＣＰＵ（Central Pr
ocessing Unit）、ＲＡＭ（RandomAccess Memory）及び
ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備え、そのＲＡＭある
いはＲＯＭ内には、図６に示した出力信号ＶOUT反転ま
での時間と照度との関係を示すテーブルあるいは出力信
号ＶOUT反転までの時間と階調データとの関係を示すデ
ータやフォトセンサシステム２０としてのプログラムが
予め格納されている。データ処理部２５は、センサ部２
２の駆動を制御しつつ、力ウンタ回路２４から入力され
るカウント数に基づいてＲＯＭを検索して直接階調デー
タに変換したり、あるいは、該カウント数に基づいてＲ
ＯＭを検索して照度に変換し、さらにこの照度から階調
データに変換する。
ocessing Unit）、ＲＡＭ（RandomAccess Memory）及び
ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備え、そのＲＡＭある
いはＲＯＭ内には、図６に示した出力信号ＶOUT反転ま
での時間と照度との関係を示すテーブルあるいは出力信
号ＶOUT反転までの時間と階調データとの関係を示すデ
ータやフォトセンサシステム２０としてのプログラムが
予め格納されている。データ処理部２５は、センサ部２
２の駆動を制御しつつ、力ウンタ回路２４から入力され
るカウント数に基づいてＲＯＭを検索して直接階調デー
タに変換したり、あるいは、該カウント数に基づいてＲ
ＯＭを検索して照度に変換し、さらにこの照度から階調
データに変換する。
【００３６】このような回路構成において、各フォトセ
ンサ１のボトムゲート電圧（φｂｇ）、トツプゲート電
圧（φｔｇ）及びドレイン電圧（φｄ）を、図９に示す
ように、制御することにより、選択／非選択の制御及び
センス／リセットの制御を行なうとともに、選択された
フォトセンサ１の出力信号ＶOUTの反転までの時間を力
ウンタ回路２４で計測し、そのカウント数を階調データ
に変換している。
ンサ１のボトムゲート電圧（φｂｇ）、トツプゲート電
圧（φｔｇ）及びドレイン電圧（φｄ）を、図９に示す
ように、制御することにより、選択／非選択の制御及び
センス／リセットの制御を行なうとともに、選択された
フォトセンサ１の出力信号ＶOUTの反転までの時間を力
ウンタ回路２４で計測し、そのカウント数を階調データ
に変換している。
【００３７】すなわち、クロック発生部２３から出力さ
れるリセット信号及びクロック信号により、画素部駆動
回路２１がセンサ部２２にセンス信号及びリセット信号
を出力し、図９に示すように、あるフォトセンサ１のト
ップゲート電圧（φｔｇ）を０［Ｖ］にして、リセット
した後、トップゲート電圧（φｔｇ）を−２０［Ｖ］に
して、ボトムゲート電圧（φｂｇ）を１０［Ｖ］にする
と、フォトセンサ１は、選択状態となる。そのフォトセ
ンサ１が選択状態となってから、トップゲート電圧（φ
ｔｇ）を−２０［Ｖ］としてセンス状態とするととも
に、ドレイン電圧（φｄ）を＋１０［Ｖ］としてデータ
取出処理を行なうと、照射光Ｌが照射されているか照射
されていないか、すなわち、明時であるか暗時であるか
により、出力信号ＶOUT の値が変化する。
れるリセット信号及びクロック信号により、画素部駆動
回路２１がセンサ部２２にセンス信号及びリセット信号
を出力し、図９に示すように、あるフォトセンサ１のト
ップゲート電圧（φｔｇ）を０［Ｖ］にして、リセット
した後、トップゲート電圧（φｔｇ）を−２０［Ｖ］に
して、ボトムゲート電圧（φｂｇ）を１０［Ｖ］にする
と、フォトセンサ１は、選択状態となる。そのフォトセ
ンサ１が選択状態となってから、トップゲート電圧（φ
ｔｇ）を−２０［Ｖ］としてセンス状態とするととも
に、ドレイン電圧（φｄ）を＋１０［Ｖ］としてデータ
取出処理を行なうと、照射光Ｌが照射されているか照射
されていないか、すなわち、明時であるか暗時であるか
により、出力信号ＶOUT の値が変化する。
【００３８】すなわち、明時であると、フォトセンサ１
が照射光Ｌの照射により、上述のように、フォトセンサ
１の半導体層５に電子−正孔対が誘起され、照射光Ｌの
照度に応じた時間の経過の後、オンとなって、出力信号
ＶOUT は、図９に破線で示すように、＋１０［Ｖ］から
０［Ｖ］に急激に反転する。また、暗時であると、フォ
トセンサ１がオンしないため、ドレイン電圧（φｄ）の
電圧である＋１０［Ｖ］がそのまま出力信号ＶOUT とし
て出力される。
が照射光Ｌの照射により、上述のように、フォトセンサ
１の半導体層５に電子−正孔対が誘起され、照射光Ｌの
照度に応じた時間の経過の後、オンとなって、出力信号
ＶOUT は、図９に破線で示すように、＋１０［Ｖ］から
０［Ｖ］に急激に反転する。また、暗時であると、フォ
トセンサ１がオンしないため、ドレイン電圧（φｄ）の
電圧である＋１０［Ｖ］がそのまま出力信号ＶOUT とし
て出力される。
【００３９】そこで、このリセット状態からセンス状態
に切り換わった時点から出力信号ＶOUTが反転するまで
の時間を力ウンタ回路２４でカウントし、そのカウント
数をデータ処理部２５に出力する。データ処理部２５
は、力ウンタ回路２４から入力されるカウント数を該カ
ウント数に対応する階調データに変換し、階調表示等の
データとして利用する。
に切り換わった時点から出力信号ＶOUTが反転するまで
の時間を力ウンタ回路２４でカウントし、そのカウント
数をデータ処理部２５に出力する。データ処理部２５
は、力ウンタ回路２４から入力されるカウント数を該カ
ウント数に対応する階調データに変換し、階調表示等の
データとして利用する。
【００４０】このように、フォトセンサ１の出力信号Ｖ
OUTの反転を利用して、リセット状態からセンス状態に
切り換わった時点から出力信号ＶOUTが反転するまでの
時間をカウントし、このカウント数に基づいて階調デー
タを求めているので、従来のように、ノイズの影響をう
けることがなく、周辺回路を簡単、かつ小型化すること
ができるとともに、照射光Ｌの照度に対応した正確な階
調データをものとして求めることができる。
OUTの反転を利用して、リセット状態からセンス状態に
切り換わった時点から出力信号ＶOUTが反転するまでの
時間をカウントし、このカウント数に基づいて階調デー
タを求めているので、従来のように、ノイズの影響をう
けることがなく、周辺回路を簡単、かつ小型化すること
ができるとともに、照射光Ｌの照度に対応した正確な階
調データをものとして求めることができる。
【００４１】また、図９において、その後、トップゲー
ト電圧（φｔｇ）が０［Ｖ］になると、フォトセンサ１
は、リセットされる。そして、ボトムゲート電圧（φｂ
ｇ）を０［Ｖ］にすると、フォトセンサ１は、非選択状
態となり、この状態でトップゲート電圧（φｔｇ）を−
２０［Ｖ］にして、センス状態にすると、このセンス状
態においては、ドレイン電圧（φｄ）が＋１０［Ｖ］と
なって、照射光Ｌが照射されていても、また、照射光Ｌ
が照射されていなくても、出力信号ＶOUT は、選択状態
での暗時の出力と同じ＋１０［Ｖ］である。すなわち、
トップゲート電圧（φｔｇ）が−２０［Ｖ］となってセ
ンス状態となっても、ボトムゲート電圧（φｂｇ）を０
［Ｖ］とすることにより、照射光Ｌの照射にかかわら
ず、フォトセンサ１を非選択状態とすることができる。
また、図９からも明らかなように、ボトムゲート電圧
（φｂｇ）のいかんにかかわらず、トップゲート電圧
（φｔｇ）を０［Ｖ］とすることにより、リセット状態
とすることができ、フォトセンサ１を次のデータ取出処
理で確実に出力信号ＶOUT を取り出すことができる。
ト電圧（φｔｇ）が０［Ｖ］になると、フォトセンサ１
は、リセットされる。そして、ボトムゲート電圧（φｂ
ｇ）を０［Ｖ］にすると、フォトセンサ１は、非選択状
態となり、この状態でトップゲート電圧（φｔｇ）を−
２０［Ｖ］にして、センス状態にすると、このセンス状
態においては、ドレイン電圧（φｄ）が＋１０［Ｖ］と
なって、照射光Ｌが照射されていても、また、照射光Ｌ
が照射されていなくても、出力信号ＶOUT は、選択状態
での暗時の出力と同じ＋１０［Ｖ］である。すなわち、
トップゲート電圧（φｔｇ）が−２０［Ｖ］となってセ
ンス状態となっても、ボトムゲート電圧（φｂｇ）を０
［Ｖ］とすることにより、照射光Ｌの照射にかかわら
ず、フォトセンサ１を非選択状態とすることができる。
また、図９からも明らかなように、ボトムゲート電圧
（φｂｇ）のいかんにかかわらず、トップゲート電圧
（φｔｇ）を０［Ｖ］とすることにより、リセット状態
とすることができ、フォトセンサ１を次のデータ取出処
理で確実に出力信号ＶOUT を取り出すことができる。
【００４２】なお、上記実施例においては、図９に示す
ように、各状態の切り替えタイミングを、フォトセンサ
１を選択状態とした後に、リセット状態からセンス状態
に切り替えており、照射光Ｌの照射は、このリセット状
態に切り換わった時点で既に行なわれている。ところ
が、各状態の切り替えタイミングや照射光Ｌの照射タイ
ミングは、上記実施例のものに限るものではなく、例え
ば、図９に示すセンス状態となった後に、ボトムゲート
電圧（φｂｇ）を＋１０［Ｖ］として非選択状態から選
択状態に切り換えてもよい。このような状態タイミング
の制御を行なう場合には、センス状態でかつ非選択状態
にあるときのある時点から照射光Ｌの照射を開始するよ
うにすると、この照射光Ｌの照射が開始された非選択状
態で、かつセンス状態において半導体層５で電子−正孔
対の誘起が開始されるので、選択状態に変化してから出
力信号ＶOUT が反転するまでの時間を短縮することがで
きる。このとき、カウンタ回路２４でこの選択状態とな
ってから出力信号ＶOUT が反転するまでの時間をカウン
トするようにすると、カウンタ回路２４でカウントする
時間を短くすることができる。なお、この場合、照射光
Ｌの照射を開始するタイミングを、最大照射量の照射光
Ｌを照射したときにも、出力信号ＶOUT が選択状態にお
いて反転するように設定する。
ように、各状態の切り替えタイミングを、フォトセンサ
１を選択状態とした後に、リセット状態からセンス状態
に切り替えており、照射光Ｌの照射は、このリセット状
態に切り換わった時点で既に行なわれている。ところ
が、各状態の切り替えタイミングや照射光Ｌの照射タイ
ミングは、上記実施例のものに限るものではなく、例え
ば、図９に示すセンス状態となった後に、ボトムゲート
電圧（φｂｇ）を＋１０［Ｖ］として非選択状態から選
択状態に切り換えてもよい。このような状態タイミング
の制御を行なう場合には、センス状態でかつ非選択状態
にあるときのある時点から照射光Ｌの照射を開始するよ
うにすると、この照射光Ｌの照射が開始された非選択状
態で、かつセンス状態において半導体層５で電子−正孔
対の誘起が開始されるので、選択状態に変化してから出
力信号ＶOUT が反転するまでの時間を短縮することがで
きる。このとき、カウンタ回路２４でこの選択状態とな
ってから出力信号ＶOUT が反転するまでの時間をカウン
トするようにすると、カウンタ回路２４でカウントする
時間を短くすることができる。なお、この場合、照射光
Ｌの照射を開始するタイミングを、最大照射量の照射光
Ｌを照射したときにも、出力信号ＶOUT が選択状態にお
いて反転するように設定する。
【００４３】また、上記計測時間は、照射光Ｌの光量を
増大させることによっても短くすることができる。
増大させることによっても短くすることができる。
【００４４】さらに、上記実施例においては、リセット
時点から出力信号ＶOUT が反転するまでの時間を計測し
ているが、これに限るものではなく、照射光Ｌの照射さ
れているときに、出力信号ＶOUT が、所定の値、例え
ば、図４の９［Ｖ］から別の所定の値、例えば、図４の
２［Ｖ］まで変化する時間を計測してもよい。
時点から出力信号ＶOUT が反転するまでの時間を計測し
ているが、これに限るものではなく、照射光Ｌの照射さ
れているときに、出力信号ＶOUT が、所定の値、例え
ば、図４の９［Ｖ］から別の所定の値、例えば、図４の
２［Ｖ］まで変化する時間を計測してもよい。
【００４５】また、この発明のフォトセンサは、上述し
た如き作用を有するものであるから、本発明のフォトセ
ンサシステムに適用するときに、大変優れた効果を奏す
るが、従来の如く、光電流に基づく電圧をＡ／Ｄ変換す
る駆動方法にも適用できるものである。
た如き作用を有するものであるから、本発明のフォトセ
ンサシステムに適用するときに、大変優れた効果を奏す
るが、従来の如く、光電流に基づく電圧をＡ／Ｄ変換す
る駆動方法にも適用できるものである。
【００４６】
【発明の効果】本発明のフォトセンサシステムによれ
ば、照射光の照射される所定の照射時間内にフォトセン
サの出力信号が所定の値から別の所定の値まで変化する
時間を計測して、この計測時間を照射光の光量に対応し
た出力信号として出力するので、フォトセンサの出力信
号が所定値間を変化するのに要する時間に基づいて光度
を検出することができ、ノイズの影響を受けることな
く、照射光の光度を正確に検出することができるととも
に、周辺回路を簡単、かつ小型化することができる。
ば、照射光の照射される所定の照射時間内にフォトセン
サの出力信号が所定の値から別の所定の値まで変化する
時間を計測して、この計測時間を照射光の光量に対応し
た出力信号として出力するので、フォトセンサの出力信
号が所定値間を変化するのに要する時間に基づいて光度
を検出することができ、ノイズの影響を受けることな
く、照射光の光度を正確に検出することができるととも
に、周辺回路を簡単、かつ小型化することができる。
【００４７】フォトセンサが、半導体層を挟んで、ソー
ス電極とドレイン電極が相対向して配され、これら半導
体層、ソース電極及びドレイン電極を挟んでその両側に
それぞれ絶縁膜を介して該半導体層と相対向する第１ゲ
ート電極及び第２ゲート電極が配されており、該フォト
センサは、該第１ゲート電極または第２ゲート電極のい
ずれか一方を照射電極とし、該照射電極側から照射され
た光が、該照射電極側に設けられた絶縁膜を透過して前
記半導体層に照射され、該照射光の光量の大きさに対応
した出力信号を出力するので、システム全体を小型化す
ることもできる。
ス電極とドレイン電極が相対向して配され、これら半導
体層、ソース電極及びドレイン電極を挟んでその両側に
それぞれ絶縁膜を介して該半導体層と相対向する第１ゲ
ート電極及び第２ゲート電極が配されており、該フォト
センサは、該第１ゲート電極または第２ゲート電極のい
ずれか一方を照射電極とし、該照射電極側から照射され
た光が、該照射電極側に設けられた絶縁膜を透過して前
記半導体層に照射され、該照射光の光量の大きさに対応
した出力信号を出力するので、システム全体を小型化す
ることもできる。
【００４８】本発明のフォトセンサによれば、照射電極
が、照射光を遮光する物質で形成されるととともに、半
導体層のソース電極とドレイン電極との間の中間の一部
分を覆っている。このため、この照射光領域のピンチ・
オフ点は、半導体層に光が照射されて、電子−正孔対が
誘起されても、他の部分よりも遅くまで残存し、最後に
チャンネルが形成され、その瞬間にドレイン電流が急増
するので、照射光による出力信号の反転特性を急峻なも
のとすることができる。したがって、このフォトセンサ
を上記フォトセンサシステムに適用すると、センス状態
での所定時点から出力信号が反転するまでの時間をより
一層正確に計測することができ、階調表示をより一層正
確に行なうことができる。
が、照射光を遮光する物質で形成されるととともに、半
導体層のソース電極とドレイン電極との間の中間の一部
分を覆っている。このため、この照射光領域のピンチ・
オフ点は、半導体層に光が照射されて、電子−正孔対が
誘起されても、他の部分よりも遅くまで残存し、最後に
チャンネルが形成され、その瞬間にドレイン電流が急増
するので、照射光による出力信号の反転特性を急峻なも
のとすることができる。したがって、このフォトセンサ
を上記フォトセンサシステムに適用すると、センス状態
での所定時点から出力信号が反転するまでの時間をより
一層正確に計測することができ、階調表示をより一層正
確に行なうことができる。
【図１】本発明に係るフォトセンサの一実施例の側面断
面図。
面図。
【図２】図１のフォトセンサの各電極に印加する電圧と
その状態変化の説明図。
その状態変化の説明図。
【図３】フォトセンサの出力信号ＶOUT の変化を検出す
るための各電極に印加する電圧と付属回路の構成図。
るための各電極に印加する電圧と付属回路の構成図。
【図４】照射光の照度をパラメータとして出力信号Ｖ
OUT が反転するまでの時間と出力信号ＶOUT との関係を
示す特性曲線図。
OUT が反転するまでの時間と出力信号ＶOUT との関係を
示す特性曲線図。
【図５】フォトセンサの動作説明図。
【図６】フォトセンサの出力信号ＶOUT が反転するまで
の時間と照度との関係を示す図。
の時間と照度との関係を示す図。
【図７】フォトセンサシステムの回路ブロック図。
【図８】図７の画素部駆動回路及びセンサ部の詳細な回
路図。
路図。
【図９】図８のセンサ部のフォトセンサの各部への印加
電圧と出力信号との関係を示すタイミング図。
電圧と出力信号との関係を示すタイミング図。
１ フォトセンサ ２ 絶縁性基板 ３ ボトムゲート電極（ＢＧ） ４ ボトムゲート絶縁膜 ５ 半導体層 ６ ソース電極（Ｓ） ７ ドレイン電極（Ｄ） ８、９ ｎ+ シリコン層 １０ トップゲート絶縁膜 １１ トップゲート電極（ＴＧ） １２ オーバーコート膜 ２０ フォトセンサシステム ２１ 画素駆動回路 ２２ センサ部 ２３ クロック発生部 ２４ カウンタ回路 ２５ データ処理部
Claims (3)
- 【請求項１】 互いに異なる位置に配置され、それぞれ
の照射光の照射される所定の照射時間内に所定の値から
別の所定の値に変化するまでの時間が前記照射光の光量
の大きさに対応する第１出力信号を出力する複数のフォ
トセンサと、 前記照射光の照射される所定の照射時間内に前記複数の
フォトセンサからのそれぞれの第１出力信号が所定の値
から別の所定の値に変化するまでのそれぞれの時間を計
測する計測手段と、 前記計測手段の計測したそれぞれの計測時間を前記照射
光の光量に対応したそれぞれの第２出力信号として出力
する出力手段と、 を備えたことを特徴とするフォトセンサシステム。 - 【請求項２】 半導体層を挟んで、ソース電極とドレイ
ン電極が相対向して配され、これら半導体層、ソース電
極及びドレイン電極を挟んでその両側にそれぞれ絶縁膜
を介して該半導体層と相対向する第１ゲート電極及び第
２ゲート電極が配され、該第１ゲート電極または第２ゲ
ート電極のいずれか一方を照射電極とし、該照射電極側
から照射された照射光が、該照射電極側に設けられた絶
縁膜を透過して前記半導体層に照射され、該照射光の光
量の大きさに対応した出力信号を出力するフォトセンサ
を備えたフォトセンサシステムにおいて、 前記照射電極に印加する電圧を制御して前記フォトセン
サのセンス状態を制御する状態制御手段と、 前記状態制御手段により制御した前記フォトセンサのセ
ンス状態での所定の時点からフォトセンサの出力信号が
反転するまでの時間を計測する計測手段と、 前記計測手段の計測した時間を階調信号に変換する変換
手段と、 を備えたことを特徴とするフォトセンサシステム。 - 【請求項３】 半導体層を挟んで、ソース電極とドレイ
ン電極が相対向して配され、これら半導体層、ソース電
極及びドレイン電極を挟んでその両側にそれぞれ絶縁膜
を介して該半導体層と相対向する第１ゲート電極及び第
２ゲート電極が配され、該第１ゲート電極または第２ゲ
ート電極のいずれか一方を照射電極とし、該照射電極側
から照射された光が、該照射電極側に設けられた絶縁膜
を透過して前記半導体層に照射されるフォトセンサであ
って、 前記照射電極が、前記照射光を遮光する物質で形成され
るととともに、前記半導体層の前記ソース電極と前記ド
レイン電極との間の中間の一部分を覆うことを特徴とす
るフォトセンサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4304586A JP2985113B2 (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | フォトセンサシステム及びフォトセンサシステムに使用されるフォトセンサ |
| US08/133,657 US5461419A (en) | 1992-10-16 | 1993-10-07 | Photoelectric conversion system |
| NL9301774A NL194019C (nl) | 1992-10-16 | 1993-10-14 | Foto-elektrisch omzettingssysteem. |
| KR1019930021483A KR0133646B1 (ko) | 1992-10-16 | 1993-10-15 | 광전변환 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4304586A JP2985113B2 (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | フォトセンサシステム及びフォトセンサシステムに使用されるフォトセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06133224A JPH06133224A (ja) | 1994-05-13 |
| JP2985113B2 true JP2985113B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=17934783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4304586A Expired - Fee Related JP2985113B2 (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | フォトセンサシステム及びフォトセンサシステムに使用されるフォトセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2985113B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
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| JPH07312426A (ja) * | 1994-05-18 | 1995-11-28 | Casio Comput Co Ltd | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
| JP3089971B2 (ja) * | 1995-01-20 | 2000-09-18 | カシオ計算機株式会社 | 光電変換素子の駆動方法 |
| JP3289535B2 (ja) * | 1995-02-08 | 2002-06-10 | カシオ計算機株式会社 | 光電変換装置 |
| JP3858417B2 (ja) * | 1998-01-19 | 2006-12-13 | カシオ計算機株式会社 | 撮像装置及び撮像素子の駆動方法 |
| JP3820786B2 (ja) * | 1998-10-20 | 2006-09-13 | カシオ計算機株式会社 | 光センサ及びそれを用いた表示装置 |
| JP3911923B2 (ja) * | 1999-09-27 | 2007-05-09 | カシオ計算機株式会社 | シフトレジスタ及び電子装置 |
| JP3885222B2 (ja) * | 1999-11-10 | 2007-02-21 | カシオ計算機株式会社 | フォトセンサシステムの駆動制御方法 |
| JP3809750B2 (ja) * | 1999-12-02 | 2006-08-16 | カシオ計算機株式会社 | シフトレジスタ及び電子装置 |
| JP3997674B2 (ja) * | 1999-12-09 | 2007-10-24 | カシオ計算機株式会社 | シフトレジスタ及び電子装置 |
| JP2006120308A (ja) * | 2005-10-28 | 2006-05-11 | Casio Comput Co Ltd | シフトレジスタ及び電子装置 |
| WO2011077629A1 (ja) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | シャープ株式会社 | フォトセンサー素子、フォトセンサー回路、薄膜トランジスタ基板、表示パネル及びフォトセンサー素子の製造方法 |
| US8610226B2 (en) | 2009-12-28 | 2013-12-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photosensor element, photosensor circuit, thin-film transistor substrate, and display panel |
| KR101830196B1 (ko) * | 2010-02-12 | 2018-02-20 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 및 그 구동 방법 |
| JP6775641B1 (ja) * | 2019-06-18 | 2020-10-28 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | 受光素子および光回路の遮光構造 |
-
1992
- 1992-10-16 JP JP4304586A patent/JP2985113B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06133224A (ja) | 1994-05-13 |
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