KR101472762B1 - 반도체 장치 - Google Patents

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야수노리 요시다
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 조도에 대응하는 전류신호를 출력하는 광센서와, 광센서로부터 출력된 전류신호를 전압신호로 변환하는 전류전압 변환회로를 갖는 광검출회로와, 광검출회로로부터 출력된 전압신호를 증폭하는 증폭기와, 증폭기로부터 출력된 전압과 기준의 전압을 비교하여, 제어회로에 결과를 출력하는 비교회로와, 비교회로로부터의 출력에 의해서, 검출하는 조도 범위를 결정하여, 제어신호를 광검출회로로 출력하는 제어회로를 갖고, 전류전압 변환회로는 제어신호에 따라서 저항치를 바꾸는 기능을 갖는다.
조도, 전류신호, 광센서, 전압신호, 변환회로

Description

반도체 장치{SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 광전 변환 소자를 갖는 반도체 장치에 관한 것이다. 또한, 반도체 장치를 사용한 전자기기에 관한 것이다.
일반적으로 전자파 검지 용도로 사용되는 광전 변환 장치는 많이 알려져 있고, 예를 들면 자외선으로부터 적외선에 걸쳐서 감도를 갖는 것은 총괄하여 광센서라고 불리고 있다. 그 중에서도 파장 400nm 내지 700nm의 가시 광선 영역에 감도를 가지는 것은 특히 가시광 센서라고 불리고, 사람의 생활 환경에 따라서 조도 조정이나 온/오프 제어 등이 필요한 기기류에 수많이 사용되고 있다.
특히 표시장치에서는 표시장치의 주위의 밝기를 검출하여, 그 표시 휘도를 조정하는 것이 행하여지고 있다. 왜냐하면 주위의 밝기를 검출하여, 적절한 표시 휘도를 얻음으로써, 낭비되는 전력을 감소시키는 것이 가능하기 때문이다. 예를 들면, 휴대전화나 퍼스널 컴퓨터에 이러한 휘도 조정용의 광센서가 사용되고 있다.
또한 주위의 밝기뿐만 아니라, 표시장치, 특히 액정 표시 장치의 백라이트의 휘도를 광센서에 의해 검출하고, 표시화면의 휘도를 조절하는 것도 행하여지고 있다.
이러한 광센서에 있어서는 센싱 부분에 포토다이오드를 사용하여, 포토다이오드의 출력 전류를 증폭 회로에서 증폭하는 것이 행하여지고 있다. 이러한 증폭 회로에서는 예를 들면 커런트 미러회로가 사용된다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
또한, 특허문헌 2에, 조도 계측 범위가 확대된 반도체 광센서 장치가 공개되어 있다. 특허문헌 2에 기재된 반도체 광센서 장치는 저조도용과 고조도용의 2개의 포토다이오드를 구비하여, 출력과 기준 전압을 비교함으로써 스위치를 제어하여, 어느 포토다이오드를 사용할지 선택하는 구성이다.
[특허문헌 1] 특허 제3444093호
[특허문헌 2] 일본 공개특허공보 2006-86425호
종래의 광센서에서는 고조도까지 검출하려고 하면 출력 전류 또는 출력 전압이 광범위하게 미치기 때문에, 광전 변환 장치로서 사용하기 어렵고 소비 전력이 증대한다는 문제를 들 수 있다.
또한, 특허문헌 2에 있어서의 종래 예는 광센서(특허문헌 2에 있어서는 포토다이오드)가 2개 필요하게 되므로, 수율이 낮고, 제조 비용이 고가이다. 게다가, 2개의 포토다이오드의 특성이 저조도용 및 고조도용이 되도록, 특성을 잘 만들 필요가 있다. 2개의 포토다이오드의 특성이 불균일한 경우는 출력의 불균일은 양자의 합이 되기 때문에, 1개인 경우와 비교하여, 출력 불균일이 크다.
상기 문제를 감안하여, 본 발명에서는 출력 전압 또는 출력 전류의 범위를 넓히지 않고, 검출 가능한 조도 범위가 넓은 광전 변환 장치를 얻는 것을 과제로 한다. 또한, 광센서의 특성 불균일에 의한 출력 불균일이 작은 광전 변환 장치를 얻는 것을 과제로 한다. 또한, 소비 전력이 작은 광전 변환 장치를 얻는 것을 과제로 한다. 또한, 수율이 높고, 제조 비용이 작은 광전 변환 장치를 얻는 것을 과제로 한다.
본 명세서에 따른 반도체 장치에 있어서, 광센서의 출력 전류를 전압으로 변환하는 회로(전류전압 변환회로)는 특성이 다른 복수의 전류전압 변환소자를 구비하고, 출력 전압에 의해서 사용하는 전류전압 변환소자를 바꾼다. 전류전압 변환 소자로서는 저항, 다이오드, 트랜지스터 등의 소자를 사용할 수 있다. 또한, 전류전압 변환회로는 특성을 제어할 수 있는 전류전압 변환소자를 구비하고, 출력 전압에 의해서 전류전압 변환소자의 특성을 제어할 수 있는 구성이어도 좋다. 이 경우, 전류전압 변환소자로서는 가변 저항, 트랜지스터 등의 소자를 사용하여 트랜지스터 등을 사용할 수 있다.
또, 스위치는 여러 가지 형태인 것을 사용할 수 있다. 예로서는 전기적 스위치 등이 있다. 요컨대, 전류의 흐름을 제어할 수 있는 것이면 좋으며, 특정한 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 스위치로서, 트랜지스터(예를 들면, 바이폴러 트랜지스터, MOS 트랜지스터 등), 다이오드(예를 들면, PN 다이오드, PIN 다이오드, 쇼트키 다이오드, MIM(Metal Insulator Metal) 다이오드, MIS(Metal Insulator Semiconductor) 다이오드, 다이오드 접속의 트랜지스터 등), 사이리스터 등을 사용할 수 있다. 또는 이들을 조합한 논리회로를 스위치로서 사용할 수 있다.
기계적인 스위치의 예로서는 디지털마이크로미러디바이스(DMD)와 같이, MEMS(마이크로·일렉트로·메카니컬·시스템) 기술을 사용한 스위치가 있다. 그 스위치는 기계적으로 움직일 수 있는 전극을 갖고, 그 전극이 움직임으로써, 접속과 비접속을 제어하여 동작한다.
스위치로서 트랜지스터를 사용하는 경우, 그 트랜지스터는 단순한 스위치로서 동작하기 때문에, 트랜지스터의 극성(도전형)은 특히 한정되지 않는다. 단, 오프 전류를 억제하고자 하는 경우, 오프 전류가 적은 쪽의 극성의 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 오프 전류가 적은 트랜지스터에서는 LDD 영역을 갖는 트 랜지스터나 멀티 게이트 구조를 갖는 트랜지스터 등이 있다. 또는, 스위치로서 동작시키는 트랜지스터의 소스 단자의 전위가, 저전위측 전원(Vss, GND, 0V 등)의 전위에 가까운 값으로 동작하는 경우는 N 채널형 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 반대로, 소스 단자의 전위가, 고전위측 전원(Vdd 등)의 전위에 가까운 값으로 동작하는 경우는 P 채널형 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, N 채널형 트랜지스터에서는 소스 단자가 저전위측 전원의 전위에 가까운 값으로 동작할 때, P 채널형 트랜지스터에서는 소스 단자가 고전위측 전원의 전위에 가까운 값으로 동작할 때, 게이트와 소스 사이 전압의 절대치를 크게 할 수 있으므로, 스위치로서, 보다 정확한 동작을 할 수 있기 때문이다. 더욱이, 트랜지스터가 소스 팔로워 동작을 하는 경우가 적으므로, 출력 전압의 크기가 작아져 버리는 것이 적기 때문이다.
또, N 채널형 트랜지스터와 P 채널형 트랜지스터의 양쪽을 사용하여, CMOS 형의 스위치를 스위치로서 사용하여도 좋다. CM0S 형의 스위치로 하면, P 채널형 트랜지스터 또는 N 채널형 트랜지스터의 어느 한쪽의 트랜지스터가 도통하면 전류가 흐르기 때문에, 스위치로서 기능하기 쉬워진다. 예를 들면, 스위치로의 입력신호의 전압이 높은 경우나, 낮은 경우라도, 적절하게 전압을 출력시킬 수 있다. 더욱이, 스위치를 온 또는 오프시키기 위한 신호의 전압 진폭치를 작게 할 수 있기 때문에, 소비 전력을 작게 할 수도 있다.
또, 스위치로서 트랜지스터를 사용하는 경우, 스위치는 입력단자(소스 단자 또는 드레인 단자의 한쪽)와, 출력단자(소스 단자 또는 드레인 단자의 다른쪽)와, 도통을 제어하는 단자(게이트 단자)를 갖고 있다. 한편, 스위치로서 다이오드를 사용하는 경우, 스위치는 도통을 제어하는 단자를 갖지 않는 경우가 있다. 그 때문에, 트랜지스터보다도 다이오드를 스위치로서 사용한 쪽이, 단자를 제어하기 위한 배선을 적게 할 수 있다.
또, A와 B가 접속되어 있다고 명시적으로 기재하는 경우는 A와 B가 전기적으로 접속되어 있는 경우와, A와 B가 기능적으로 접속되어 있는 경우와, A와 B가 직접 접속되어 있는 경우를 포함하기로 한다. 여기에서, A, B는 대상물(예를 들면, 장치, 소자, 회로, 배선, 전극, 단자, 도전막, 층, 등)로 한다. 따라서, 소정의 접속 관계, 예를 들면, 도면 또는 문장에 나타난 접속 관계에 한정되지 않고, 도면 또는 문장에 나타난 접속 관계 이외의 것도 포함하기로 한다.
예를 들면, A와 B가 전기적으로 접속되어 있는 경우로서, A와 B의 전기적인 접속을 가능하게 하는 소자(예를 들면, 스위치, 트랜지스터, 용량 소자, 인덕터, 저항 소자, 다이오드 등)가, A와 B의 사이에 1개 이상 배치되어 있어도 좋다. 또는, A와 B가 기능적으로 접속되어 있는 경우로서, A와 B의 기능적인 접속을 가능하게 하는 회로(예를 들면, 논리회로(인버터, NAND회로, NOR 회로 등), 신호 변환회로(DA 변환회로, AD 변환회로, 감마 보정회로 등), 전위레벨 변환회로(전원 회로(승압회로, 강압회로 등), 신호의 전위레벨을 바꾸는 레벨 시프터 회로 등), 전압원, 전류원, 전환회로, 증폭 회로(신호진폭 또는 전류량 등을 크게 할 수 있는 회로, 오퍼레이셔널 증폭기, 차동 증폭 회로, 소스 팔로워회로, 버퍼회로 등), 신호 생성회로, 기억회로, 제어회로 등)가, A와 B의 사이에 1개 이상 배치되어 있어도 좋다. 또는, A와 B가 직접 접속되어 있는 경우로서, A와 B의 사이에 다른 소자나 다른 회로를 끼우지 않고, A와 B가 직접 접속되어 있어도 좋다.
또, A와 B가 직접 접속되어 있다고 명시적으로 기재하는 경우는 A와 B가 직접 접속되어 있는 경우(요컨대, A와 B의 사이에 다른 소자나 다른 회로를 사이에 개재하지 않고 접속되어 있는 경우)와, A와 B가 전기적으로 접속되어 있는 경우(요컨대, A와 B의 사이에 별도의 소자나 별도의 회로를 끼워 접속되어 있는 경우)를 포함하기로 한다.
또, A와 B가 전기적으로 접속되어 있다고 명시적으로 기재하는 경우는 A와 B가 전기적으로 접속되어 있는 경우(요컨대, A와 B의 사이에 별도의 소자나 별도의 회로를 끼워 접속되어 있는 경우)와, A와 B가 기능적으로 접속되어 있는 경우(요컨대, A와 B의 사이에 별도의 회로를 끼워 기능적으로 접속되어 있는 경우)와, A와 B가 직접 접속되어 있는 경우(요컨대, A와 B의 사이에 별도의 소자나 별도의 회로를 끼지 않고 접속되어 있는 경우)를 포함하기로 한다. 요컨대, 전기적으로 접속되어 있다,고 명시적으로 기재하는 경우는 단지, 접속되어 있다,고만 명시적으로 기재되어 있는 경우와 동일하다고 한다.
또, 표시소자, 표시소자를 갖는 장치인 표시장치, 발광 소자, 발광 소자를 갖는 장치인 발광 장치는 여러 형태를 사용하거나, 여러 소자를 가질 수 있다. 예를 들면, 표시소자, 표시장치, 발광 소자 또는 발광 장치로서는, EL(일렉트로루미네선스) 소자(유기물 및 무기물을 포함하는 EL 소자, 유기 EL 소자, 무기 EL 소자), 전자 방출 소자, 액정 소자, 전자잉크, 전기 영동 소자, 그레이팅 라이트 밸 브(GLV), 플라스마 디스플레이(PDP), 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD), 압전 세라믹 디스플레이, 카본나노튜브 등, 전기자기적 작용에 의해, 콘트라스트, 휘도, 반사율, 투과율 등이 변화하는 표시매체를 사용할 수 있다. 또, EL 소자를 사용한 표시장치로서는 EL 디스플레이, 전자 방출 소자를 사용한 표시장치로서는 필드 이미션 디스플레이(FED)나 SED 방식 평면형 디스플레이(SED:Surface-conduction Electron-emitter Disply) 등, 액정 소자를 사용한 표시장치로서는 액정 디스플레이(투과형 액정 디스플레이, 반투과형 액정 디스플레이, 반사형 액정 디스플레이, 직시형 액정 디스플레이, 투사형 액정 디스플레이), 전자잉크나 전기 영동 소자를 사용한 표시장치로서는 전자페이퍼가 있다.
또, EL 소자란 양극과, 음극과, 양극과 음극의 사이에 끼워진 EL 층을 갖는 소자이다. 또, EL 층으로서는 1중항 여기자로부터의 발광(형광)을 이용하는 것, 3중항 여기자로부터의 발광(인광)을 이용하는 것, 1중항 여기자로부터의 발광(형광)을 이용하는 것과 3중항 여기자로부터의 발광(인광)을 이용하는 것을 포함하는 것, 유기물에 의해서 형성된 것, 무기물에 의해서 형성된 것, 유기물에 의해서 형성된 것과 무기물에 의해서 형성된 것을 포함하는 것, 고분자 재료, 저분자 재료, 고분자 재료와 저분자 재료를 포함하는 것 등을 사용할 수 있다. 단, 이것에 한정되지 않고, EL 소자로서 여러 가지를 사용할 수 있다.
또, 전자 방출 소자란, 끝이 예리한 음극에 고전계를 집중하여 전자를 끌어내는 소자이다. 예를 들면, 전자 방출 소자로서, 스핀트형, 카본나노튜브(CNT)형, 금속-절연체-금속을 적층한 MIM(Metal-Insulator-Metal)형, 금속-절연체-반도체를 적층한 MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)형, M0S형, 실리콘형, 박막 다이오드형, 다이아몬드형, 표면 전도 이미터 SCD형, 금속-절연체-반도체-금속형 등의 박막형, HEED형, EL형, 포러스 실리콘형, 표면전도(SED)형 등을 사용할 수 있다. 단, 이것에 한정되지 않고, 전자 방출 소자로서 여러 가지를 사용할 수 있다.
또, 액정 소자란, 액정의 광학적 변조 작용에 의해서 빛의 투과 또는 비투과를 제어하는 소자이고, 한 쌍의 전극, 및 액정에 의해 구성된다. 또, 액정의 광학적 변조 작용은 액정에 걸리는 전계(가로방향의 전계, 세로방향의 전계 또는 비스듬한 방향의 전계를 포함함)에 의해서 제어된다. 또, 액정 소자로서는 네마틱 액정, 콜레스테릭 액정, 스멕틱 액정, 디스코틱 액정, 사모트로픽 액정, 라이오트로픽 액정, 저분자 액정, 고분자 액정, 강유전 액정, 반강유전 액정, 주쇄형 액정, 측쇄형 고분자 액정, 플라즈마 어드레스 액정(PALC), 바나나형 액정, TN(Twisted Nematic) 모드, STN(Super Twisted Nematic) 모드, IPS(In-Plane-Switching) 모드, FFS(Fringe Field Swithing) 모드, MVA(Multi-domain Vertical Alignment) 모드, PVA(Patterned Vertical Alignment) 모드, ASV(Advanced Super View) 모드, ASM(Axially Symmetric aligned Micro-cell) 모드, OCB(Optical Compensated Birefringence) 모드, ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드, FLC(Ferroelectric Liquid Cristal) 모드, AFLC(Anti Ferroelectric Liquid Crystal) 모드, PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 모드, 게스트 호스트 모드 등을 사용할 수 있다. 단, 이것에 한정되지 않고, 액정 소자로서 여러 가지를 사용할 수 있다.
또, 전자페이퍼로서는 광학 이방성과 염료 분자 배향과 같은 분자에 의해 표시되는 것, 전기영동, 입자이동, 입자회전, 상 변화와 같은 입자에 의해 표시되는 것, 필름의 일단이 이동함으로써 표시되는 것, 분자의 발색/상 변화에 의해 표시되는 것, 분자의 광흡수에 의해 표시되는 것, 전자와 홀이 결합하여 자발광에 의해 표시되는 것 등을 말한다. 예를 들면, 전자페이퍼로서, 마이크로 캡슐형 전기영동, 수평 이동형 전기영동, 수직 이동형 전기영동, 구형 트위스트볼, 자기 트위스트볼, 원주 트위스트볼 방식, 대전 토너, 전자분 유체, 자기영동형, 자기감열식, 일렉트로웨팅, 광산란(투명/백탁 변화), 콜레스테릭 액정/광도전층, 콜레스테릭 액정, 쌍안정성 네마틱 액정, 강유전성 액정, 2색성 색소·액정 분산형, 가동필름, 로이코 염료에 의한 발소색, 포토크로믹, 일렉트로 크로믹, 일렉트로디포지션, 플렉시블 유기 EL 등을 사용할 수 있다. 단, 이것에 한정되지 않고, 전자페이퍼로서 여러 가지를 사용할 수 있다. 여기에서, 마이크로캡슐형 전기영동을 사용함으로써, 전기 영동 방식의 결점인 영동 입자의 응집, 침전을 해결할 수 있다. 전자분 유체는 고속 응답성, 고반사율, 광시야각, 저소비 전력, 메모리성 등의 이점을 갖는다.
또, 플라스마 디스플레이는 전극을 표면에 형성한 기판과, 전극 및 미소한 홈을 표면에 형성하고 또한 홈 내에 형광체층을 형성한 기판을 좁은 간격으로 대향시켜, 희가스를 봉입한 구조를 갖는다. 또, 전극 간에 전압을 가함으로써 자외선을 발생시키고, 형광체를 빛나게 함으로써, 표시를 할 수 있다. 또, 플라스마 디스플레이에서는 DC형 PDP, AC형 PDP이어도 좋다. 여기에서, 플라스마 디스플레이 패널에서는 ASW(Address While Sustain) 구동, 서브프레임을 리셋 기간, 어드레스 기간, 유지 기간으로 분할하는 ADS(Address Display Separated) 구동, CLEAR(High-Contrast, Low Energy Address and Reduction of False Contour Sequence) 구동, ALIS(Alternate Lighting of Surfaces) 방식, TERES(Technology of Reciprocal Sustainer) 구동 등을 사용할 수 있다. 단, 이것에 한정되지 않고, 플라스마 디스플레이로서 여러 가지를 사용할 수 있다.
또, 광원을 필요로 하는 표시장치, 예를 들면, 액정 디스플레이(투과형 액정 디스플레이, 반투과형 액정 디스플레이, 반사형 액정 디스플레이, 직시형 액정 디스플레이, 투사형 액정 디스플레이), 그레이팅 라이트 밸브(GLV)를 사용한 표시장치, 디지털마이크로미러디바이스(DMD)를 사용한 표시장치 등의 광원으로서는, 일렉트로루미네선스, 냉음극관, 열음극관, LED, 레이저 광원, 수은램프 등을 사용할 수 있다. 단, 이것에 한정되지 않고, 광원으로서 여러 가지를 사용할 수 있다.
또, 트랜지스터로서, 여러 가지 형태의 트랜지스터를 사용할 수 있다. 따라서, 사용하는 트랜지스터의 종류에 한정은 없다. 예를 들면, 비정질 실리콘, 다결정 실리콘, 미결정(마이크로 크리스탈, 세미어몰퍼스라고도 함) 실리콘 등으로 대표되는 비단결정 반도체막을 갖는 박막 트랜지스터(TFT) 등을 사용할 수 있다. TFT를 사용하는 경우, 여러 가지 메리트가 있다. 예를 들면, 단결정 실리콘의 경우보다도 낮은 온도에서 제조할 수 있기 때문에, 제조 비용의 삭감, 또는 제조 장치의 대형화를 도모할 수 있다. 제조 장치를 크게 할 수 있기 때문에, 대형기판 상에 제조할 수 있다. 그 때문에, 동시에 많은 개수의 표시장치를 제조할 수 있 고, 저비용으로 제조할 수 있다. 더욱이, 제조 온도가 높기 때문에, 내열성이 낮은 기판을 사용할 수 있다. 그 때문에, 투광성을 갖는 기판 상에 트랜지스터를 제조할 수 있다. 그리고, 투광성을 갖는 기판 상의 트랜지스터를 사용하여 표시소자로부터의 빛의 투과를 제어할 수 있다. 또는, 트랜지스터의 막 두께가 얇기 때문에, 트랜지스터를 구성하는 막의 일부는 빛을 투과시킬 수 있다. 그 때문에, 개구율을 향상시킬 수 있다.
또, 다결정 실리콘을 제조할 때에, 촉매(니켈 등)를 사용함으로써, 결정성을 더욱 향상시켜, 전기 특성이 좋은 트랜지스터를 제조하는 것이 가능해진다. 그 결과, 게이트 드라이버 회로(주사선 구동회로)나 소스 드라이버 회로(신호선 구동회로), 신호 처리 회로(신호 생성회로, 감마 보정회로, DA 변환회로 등)를 기판 상에 일체로 형성할 수 있다.
또, 미결정 실리콘을 제조할 때에, 촉매(니켈 등)를 사용함으로써, 결정성을 더욱 향상시켜, 전기 특성이 좋은 트랜지스터를 제조하는 것이 가능해진다. 이 때, 레이저 조사를 하지 않고, 열처리를 가하는 것만으로, 결정성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 게이트 드라이버 회로(주사선 구동회로)나 소스 드라이버 회로의 일부(아날로그 스위치 등)를 기판 상에 일체로 형성할 수 있다. 더욱이, 결정화를 위해 레이저 조사를 행하지 않는 경우는 실리콘의 결정성의 불균일을 억제할 수 있다. 그로 인해, 화질이 향상된 화상을 표시할 수 있다.
단, 촉매(니켈 등)를 사용하지 않고, 다결정 실리콘이나 미결정 실리콘을 제조하는 것은 가능하다.
또, 실리콘의 결정성을, 다결정 또는 미결정 등으로 향상시키는 것은 패널 전체에서 행하는 것이 바람직하지만, 그것에 한정되지 않는다. 패널의 일부의 영역만에 있어서, 실리콘의 결정성을 향상시켜도 좋다. 선택적으로 결정성을 향상시키는 것은 레이저광을 선택적으로 조사하는 것 등에 의해 가능하다. 예를 들면, 화소 이외의 영역인 주변 회로 영역에만, 레이저광을 조사하여도 좋다. 또는, 게이트 드라이버 회로, 소스 드라이버 회로 등의 영역에만, 레이저광을 조사하여도 좋다. 또는, 소스 드라이버 회로의 일부(예를 들면, 아날로그 스위치)의 영역에만, 레이저광을 조사하여도 좋다. 그 결과, 회로를 고속으로 동작시킬 필요가 있는 영역에만, 실리콘의 결정화를 향상시킬 수 있다. 화소 영역은 고속으로 동작시킬 필요성이 낮기 때문에, 결정성이 향상되지 않아도, 문제없이 화소 회로를 동작시킬 수 있다. 결정성을 향상시키는 영역이 적어도 되기 때문에, 제조 공정도 짧게 할 수 있고, 스루풋이 향상하여, 제조 비용을 저감시킬 수 있다. 필요로 되는 제조 장치의 수도 적은 수로 제조할 수 있기 때문에, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
또는, 반도체 기판이나 SOI 기판 등을 사용하여 트랜지스터를 형성할 수 있다. 이들에 의해, 특성이나 사이즈나 형상 등의 불균일이 적고, 전류 공급 능력이 높고, 사이즈가 작은 트랜지스터를 제조할 수 있다. 이들의 트랜지스터를 사용하면, 회로의 저소비 전력화, 또는 회로의 고집적화를 도모할 수 있다.
또는, 산화아연(ZnO), a-InGaZnO, 실리콘겔마그네슘(SiGe), 갈륨비소(GaAs), 산화인듐산화아연(Indium Zinc Oxide(IZO)), 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide(ITO)), 산화주석(SnO) 등의 화합물 반도체 또는 산화물 반도체를 갖는 트랜지스터나, 또한, 이들의 화합물 반도체 또는 산화물 반도체를 박막화한 박막 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 이들에 의해, 제조 온도를 낮게 할 수 있고, 예를 들면, 실온에서 트랜지스터를 제조하는 것이 가능해진다. 그 결과, 내열성이 낮은 기판, 예를 들면 플라스틱 기판이나 필름기판에 직접 트랜지스터를 형성할 수 있다. 또, 이들의 화합물 반도체 또는 산화물 반도체를, 트랜지스터의 채널 부분에 사용할 뿐만 아니라, 그 이외의 용도로 사용할 수도 있다. 예를 들면, 이들의 화합물 반도체 또는 산화물 반도체를 저항 소자, 화소 전극, 투광성을 갖는 전극으로서 사용할 수 있다. 더욱이, 그 트랜지스터와 동시에 성막 또는 형성할 수 있기 때문에, 비용을 저감할 수 있다.
또는, 잉크젯이나 인쇄법을 사용하여 형성한 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 이들에 의해, 실온에서 제조, 저진공도로 제조, 또는 대형기판 상에 제조할 수 있다. 마스크(레티클)를 사용하지 않아도 제조할 수 있기 때문에, 트랜지스터의 레이아웃을 용이하게 변경할 수 있다. 더욱이, 레지스트를 사용할 필요가 없기 때문에, 재료비가 저렴해지고, 공정수를 삭감할 수 있다. 더욱이, 필요한 부분에만 막을 붙이기 때문에, 전체면에 성막한 후에 에칭하는 제법보다도, 재료가 낭비되지 않아, 저비용으로 할 수 있다.
또는, 유기반도체나 카본나노튜브를 갖는 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 이들에 의해, 굴곡 가능한 기판 상에 트랜지스터를 형성할 수 있다. 이러한 기판을 사용한 반도체 장치는 충격에 강하게 할 수 있다.
더욱이, 여러 가지 구조의 트랜지스터를 사용할 수 있다. 예를 들면, MOS 형 트랜지스터, 접합형 트랜지스터, 바이폴러 트랜지스터 등을 트랜지스터로서 사용할 수 있다. MOS 형 트랜지스터를 사용함으로써, 트랜지스터의 사이즈를 작게 할 수 있다. 따라서, 복수의 트랜지스터를 탑재할 수 있다. 바이폴러 트랜지스터를 사용함으로써, 큰 전류를 흘릴 수 있다. 따라서, 고속으로 회로를 동작시킬 수 있다.
또, MOS 형 트랜지스터, 바이폴러 트랜지스터 등을 1개의 기판에 혼재시켜 형성하여도 좋다. 이로써, 저소비 전력, 소형화, 고속 동작 등을 실현할 수 있다.
그 외, 여러 가지 트랜지스터를 사용할 수 있다.
또, 트랜지스터는 여러 가지 기판을 사용하여 형성할 수 있다. 기판의 종류는 특정한 것에 한정되지 않는다. 그 기판으로서는 예를 들면, 단결정기판, SOI 기판, 유리기판, 석영기판, 플라스틱 기판, 종이기판, 셀로판기판, 석재기판, 목재기판, 천기판(천연섬유(비단, 면, 마), 합성 섬유(나일론, 폴리우레탄, 폴리에스테르) 또는 재생섬유(아세테이트, 큐프라, 레이온, 재생폴리에스테르) 등을 포함함),피혁기판, 고무기판, 스테인리스·스틸기판, 스테인리스·스틸·호일을 갖는 기판 등을 사용할 수 있다. 또는, 사람 등의 동물의 피부(표피, 진피) 또는 피하조직을 기판으로서 사용하여도 좋다. 또는, 어떤 기판을 사용하여 트랜지스터를 형성하고, 그 후, 별도의 기판에 트랜지스터를 전치하여, 별도의 기판 상에 트랜지스터를 배치하여도 좋다. 트랜지스터가 전치되는 기판으로서는 단결정기판, SOI기판, 유리기판, 석영기판, 플라스틱 기판, 종이기판, 셀로판기판, 석재기판, 목재기판, 천 기판(천연섬유(비단, 면, 마), 합성 섬유(나일론, 폴리우레탄, 폴리에스테르) 또는 재생섬유(아세테이트, 큐프라, 레이온, 재생폴리에스테르) 등을 포함함), 피혁기판, 고무기판, 스테인리스·스틸 기판, 스테인리스·스틸·호일을 갖는 기판 등을 사용할 수 있다. 또는, 사람 등의 동물의 피부(표피, 진피) 또는 피하조직을 기판으로서 사용하여도 좋다. 또는, 어떤 기판을 사용하여 트랜지스터를 형성하고, 그 기판을 연마하여 얇게 해도 좋다. 연마되는 기판으로서는 단결정기판, SOI기판, 유리기판, 석영기판, 플라스틱 기판, 종이기판, 셀로판기판, 석재기판, 목재기판, 천기판(천연섬유(비단, 면, 마), 합성 섬유(나일론, 폴리우레탄, 폴리에스테르) 또는 재생섬유(아세테이트, 큐프라, 레이온, 재생폴리에스테르) 등을 포함함), 피혁기판, 고무기판, 스테인리스·스틸기판, 스테인리스·스틸·호일을 갖는 기판 등을 사용할 수 있다. 또는, 사람 등의 동물의 피부(표피, 진피) 또는 피하조직을 기판으로서 사용하여도 좋다. 이러한 기판을 사용함으로써, 특성이 좋은 트랜지스터의 형성, 소비 전력이 작은 트랜지스터의 형성, 깨지기 어려운 장치의 제조, 내열성의 부여, 경량화, 또는 박형화를 도모할 수 있다.
또, 트랜지스터의 구성은 여러 가지 형태를 취할 수 있고, 특정한 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 게이트 전극이 2개 이상인 멀티 게이트 구조를 적용할 수 있다. 멀티 게이트 구조로 하면, 채널 영역이 직렬로 접속되기 때문에, 복수의 트랜지스터가 직렬로 접속된 구성이 된다. 멀티 게이트 구조에 의해, 오프 전류의 저감, 트랜지스터의 내압 향상에 의한 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다. 또는, 멀티 게이트 구조에 의해, 포화 영역에서 동작할 때에, 드레인·소스간 전압이 변화 하여도, 드레인·소스 간 전류가 그다지 변화하지 않고, 전압·전류 특성의 기울기를 플랫한 특성으로 할 수 있다. 전압·전류 특성의 기울기가 플랫한 특성을 이용하면, 이상적인 전류원 회로나, 매우 높은 저항치를 갖는 능동부하를 실현할 수 있다. 그 결과, 특성이 좋은 차동회로나 커런트 미러회로를 실현할 수 있다.
다른 예로서, 채널의 상하에 게이트 전극이 배치되어 있는 구조를 적용할 수 있다. 채널의 상하에 게이트 전극이 배치되어 있는 구조로 함으로써, 채널 영역이 늘어나기 때문에, 전류치의 증가, 또는 공핍층이 생기기 쉬워지는 것에 의한 S치의 저감을 도모할 수 있다. 채널의 상하에 게이트 전극이 배치되는 구성으로 함으로써, 복수의 트랜지스터가 병렬로 접속된 것과 같은 구성이 된다.
채널 영역의 위에 게이트 전극이 배치되어 있는 구조, 채널 영역의 아래에 게이트 전극이 배치되어 있는 구조, 정스태거구조, 역스태거구조, 채널 영역을 복수의 영역으로 나눈 구조, 채널 영역을 병렬로 접속한 구조, 또는 채널 영역이 직렬로 접속하는 구성도 적용할 수 있다. 더욱이, 채널 영역(또는 그 일부)에 소스 전극이나 드레인 전극이 겹쳐 있는 구조도 적용할 수 있다. 채널 영역(또는 그 일부)에 소스 전극이나 드레인 전극이 겹치는 구조로 함으로써, 채널 영역의 일부에 전하가 쌓임으로써 동작이 불안정해지는 것을 막을 수 있다. 또는, LDD 영역을 형성한 구조를 적용할 수 있다. LDD 영역을 형성함으로써, 오프 전류의 저감, 또는 트랜지스터의 내압 향상에 의한 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다. 또는, LDD 영역을 형성함으로써, 포화 영역에서 동작할 때에, 드레인·소스간 전압이 변화하여도, 드레인·소스 간 전류가 그다지 변화하지 않아, 전압·전류 특성의 기울기가 플랫 한 특성으로 할 수 있다.
또, 트랜지스터는 여러 가지 타입을 사용할 수 있고, 여러 가지 기판을 사용하여 형성시킬 수 있다. 따라서, 소정의 기능을 실현시키기 위해서 필요한 회로의 모두를, 동일 기판에 형성할 수도 있다. 예를 들면, 소정의 기능을 실현시키기 위해서 필요한 회로의 모두를, 유리기판, 플라스틱기판, 단결정기판, 또는 SOI 기판 등의 여러 가지 기판을 사용하여 형성할 수도 있다. 소정의 기능을 실현시키기 위해서 필요한 회로의 모두가 동일한 기판을 사용하여 형성되어 있는 것에 의해, 부품 점수의 삭감에 의한 비용의 저감, 또는 회로 부품과의 접속 점수의 저감에 의한 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다. 또는, 소정의 기능을 실현시키기 위해서 필요한 회로의 일부가, 어떤 기판에 형성되어, 소정의 기능을 실현시키기 위해서 필요한 회로의 별도의 일부가, 별도의 기판에 형성되어 있는 것도 가능하다. 요컨대, 소정의 기능을 실현시키기 위해서 필요한 회로의 모두가 동일한 기판을 사용하여 형성되어 있지 않아도 좋다. 예를 들면, 소정의 기능을 실현시키기 위해서 필요한 회로의 일부는, 유리기판 상에 트랜지스터에 의해 형성되고, 소정의 기능을 실현시키기 위해서 필요한 회로의 별도의 일부는 단결정기판에 형성되고, 단결정기판을 사용하여 형성된 트랜지스터로 구성된 IC 칩을 COG(Chip On Glass)로 유리기판에 접속하고, 유리기판 상에 그 IC 칩을 배치하는 것도 가능하다. 또는, 그 IC 칩을 TAB(Tape Automated Bonding)이나 프린트 기판을 사용하여 유리기판과 접속하는 것도 가능하다. 이와 같이, 회로의 일부가 동일한 기판에 형성되어 있는 것에 의해, 부품 점수의 삭감에 의한 비용의 저감, 또는 회로 부품과의 접속 점수의 저감에 의 한 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다. 또는, 구동 전압이 높은 부분 및 구동 주파수가 높은 부분의 회로는 소비 전력이 커져 버리기 때문에, 이러한 부분의 회로는 동일한 기판에 형성하지 않고, 그 대신에, 예를 들면, 단결정기판에 그 부분의 회로를 형성하고, 그 회로로 구성된 IC 칩을 사용하도록 하면, 소비 전력의 증가를 막을 수 있다.
또, 1화소란, 밝기를 제어할 수 있는 요소 1개분을 나타내기로 한다. 따라서, 일례로서는 1화소란 하나의 색 요소를 나타내는 것으로 하고, 그 색 요소 하나로 밝기를 표현한다. 따라서, 그 때는 R(빨강) G(초록) B(파랑)의 색 요소로 이루어지는 컬러 표시장치의 경우에는, 화상의 최소 단위는 R의 화소와 G의 화소와 B의 화소의 3화소로 구성되는 것으로 한다. 또, 색 요소는 삼색에 한정되지 않고, 삼색 이상을 사용하여도 좋고, RGB 이외의 색을 사용하여도 좋다. 예를 들면, 백색을 더하여, RGBW(W는 백)로 하여도 가능하다. 혹은, RGB에 예를 들면, 옐로우, 시안(cyan), 마젠타(magenta), 에메랄드그린, 주색(朱色) 등을 1색 이상 추가하는 것도 가능하다. 또는, 예를 들면, RGB 중의 적어도 1색과 유사한 색을, RGB에 추가하는 것도 가능하다. 예를 들면, R, G, B1, B2로 하여도 좋다. B1과 B2는 모두 청색이지만, 주파수가 조금 다르다. 마찬가지로, R1, R2, G, B로 하는 것도 가능하다. 이러한 색 요소를 사용함으로써, 보다 실물과 가까운 표시를 할 수 있다. 이러한 색 요소를 사용함으로써, 소비 전력을 저감할 수 있다. 다른 예로서는 하나의 색 요소에 대하여, 복수의 영역을 사용하여 밝기를 제어하는 경우는 그 영역 하나 분을 1화소로 하는 것도 가능하다. 따라서, 일례로서, 면적 계조를 하는 경 우 또는 부화소(서브 화소)를 갖고 있는 경우, 하나의 색 요소에 관하여, 밝기를 제어하는 영역이 복수 있고, 그 전체로 계조를 표현하지만, 밝기를 제어하는 영역의 하나 분을 1화소로 하는 것도 가능하다. 따라서, 그 경우는 하나의 색 요소는 복수의 화소로 구성되게 된다. 또는, 밝기를 제어하는 영역이 하나의 1색 요소 중에 복수 있어도, 그것들을 통합하여, 하나의 색 요소를 1화소로 하여도 좋다. 따라서, 그 경우는 하나의 색 요소는 1개의 화소로 구성되게 된다. 또는, 1개의 색 요소에 대하여, 복수의 영역을 사용하여 밝기를 제어하는 경우, 화소에 의해서, 표시에 기여하는 영역의 크기가 다른 경우가 있다. 또는, 1개의 색 요소에 대해 복수인, 밝기를 제어하는 영역에서, 각각에 공급하는 신호를 약간 다르게 하도록 하여, 시야각을 확대하도록 하여도 좋다. 요컨대, 1개의 색 요소에 관해서, 복수개인 영역이 각각 갖는 화소 전극의 전위가, 각각 다른 것도 가능하다. 그 결과, 액정 분자에 가해지는 전압이 각 화소 전극에 의해서 각각 다르다. 따라서, 시야각을 넓힐 수 있다.
또, 1화소(3색분)와 명시적으로 기재하는 경우는 R과 G와 B의 3화소분을 1화소라고 생각하는 경우로 한다. 1화소(1색분)와 명시적으로 기재하는 경우는 하나의 색 요소에 관하여, 복수의 영역이 있는 경우, 그것들을 통합하여 1화소라고 생각하는 경우로 한다.
또, 화소는 매트릭스형으로 배치(배열)되어 있는 경우가 있다. 여기에서, 화소가 매트릭스로 배치(배열)되어 있다는 것은 세로방향 또는 가로방향으로, 화소가 직선형으로 나란히 배치되어 있는 경우, 또는 들쭉날쭉한 선 상에 배치되어 있 는 경우를 포함한다. 따라서, 예를 들면 삼색의 색 요소(예를 들면 RGB)로 풀 컬러 표시를 하는 경우에, 스트라이프 배치되어 있는 경우, 또는 3개의 색 요소의 도트가 델타 배치되어 있는 경우도 포함한다. 더욱이, 베이어 배치되어 있는 경우도 포함한다. 또, 색 요소는 삼색에 한정되지 않고, 그 이상이어도 좋고, 예를 들면, RGBW(W는 백), 또는 RGB에, 옐로우, 시안, 마젠타 등을 1색 이상 추가한 것 등이 있다. 또, 색 요소의 도트마다 그 표시영역의 크기가 달라도 좋다. 이로써, 저소비 전력화, 또는 표시소자의 장수명화를 도모할 수 있다.
또, 화소에 능동 소자를 갖는 액티브 매트릭스 방식, 또는, 화소에 능동 소자를 갖지 않는 패시브 매트릭스 방식을 사용할 수 있다.
액티브 매트릭스 방식에서는 능동 소자(액티브 소자, 비선형 소자)로서, 트랜지스터뿐만 아니라, 여러 가지의 능동 소자(액티브 소자, 비선형 소자)를 사용할 수 있다. 예를 들면, MIM(Metal Insulator Metal)이나 TFD(Thin Film Diode) 등을 사용하는 것도 가능하다. 이들 소자는 제조 공정이 적기 때문에, 제조 비용의 저감, 또는 수율의 향상을 도모할 수 있다. 더욱이, 소자 사이즈가 작기 때문에, 개구율을 향상시킬 수 있고, 저소비 전력화나 고휘도화를 도모할 수 있다.
또, 액티브 매트릭스 방식 이외인 것으로서, 능동 소자(액티브 소자, 비선형 소자)를 사용하지 않는 패시브 매트릭스형을 사용하는 것도 가능하다. 능동 소자(액티브 소자, 비선형 소자)를 사용하지 않기 때문에, 제조 공정이 적고, 제조 비용의 저감, 또는 수율의 향상을 도모할 수 있다. 능동 소자(액티브 소자, 비선형 소자)를 사용하지 않기 때문에, 개구율을 향상시킬 수 있고, 저소비 전력화나 고휘 도화를 도모할 수 있다.
또, 트랜지스터란, 게이트와, 드레인과, 소스를 포함하는 적어도 3개의 단자를 갖는 소자이고, 드레인 영역과 소스 영역의 사이에 채널 영역을 갖고 있고, 드레인 영역과 채널 영역과 소스 영역을 통하여 전류를 흘릴 수 있다. 여기에서, 소스와 드레인은 트랜지스터의 구조나 동작 조건 등에 따라서 변하기 때문에, 어느 것이 소스 또는 드레인인지를 한정하는 것이 곤란하다. 그래서, 본 서류(명세서, 특허청구범위 또는 도면 등)에 있어서는 소스 및 드레인으로서 기능하는 영역을 소스 또는 드레인이라고 부르지 않는 경우가 있다. 그 경우, 일례로서는, 각각을 제 1 단자, 제 2 단자로 표기하는 경우가 있다. 또는, 각각을 제 1 전극, 제 2 전극이라고 표기하는 경우가 있다. 또는, 소스 영역, 드레인 영역이라고 표기하는 경우가 있다.
또, 트랜지스터는 베이스와 이미터와 콜렉터를 포함하는 적어도 3개의 단자를 갖는 소자이어도 좋다. 이 경우도 마찬가지로, 이미터와 콜렉터를, 제 1 단자, 제 2 단자로 표기하는 경우가 있다.
또, 게이트란 게이트 전극과 게이트 배선(게이트선, 게이트 신호선, 주사선, 주사 신호선 등이라고도 함)을 포함한 전체, 또는, 이들의 일부를 말한다. 게이트 전극이란 채널 영역을 형성하는 반도체와, 게이트 절연막을 개재하여 오버랩하고 있는 부분의 도전막을 말한다. 또, 게이트 전극의 일부는 LDD(Lightly Doped Drain) 영역 또는 소스 영역(또는 드레인 영역)과, 게이트 절연막을 개재하여 오버랩하고 있는 경우도 있다. 게이트 배선이란 각 트랜지스터의 게이트 전극의 사이 를 접속하기 위한 배선, 각 화소가 갖는 게이트 전극의 사이를 접속하기 위한 배선, 또는 게이트 전극과 별도의 배선을 접속하기 위한 배선을 말한다.
단, 게이트 전극으로서도 기능하고, 게이트 배선으로서도 기능하는 부분(영역, 도전막, 배선 등)도 존재한다. 이러한 부분(영역, 도전막, 배선 등)은 게이트 전극이라고 불러도 좋고, 게이트 배선이라고 불러도 좋다. 요컨대, 게이트 전극과 게이트 배선을, 명확하게 구별할 수 없는 영역도 존재한다. 예를 들면, 연신하여 배치되어 있는 게이트 배선의 일부와 채널 영역이 오버랩하고 있는 경우, 그 부분(영역, 도전막, 배선 등)은 게이트 배선으로서 기능하고 있지만, 게이트 전극으로서도 기능하고 있는 것으로 된다. 따라서, 이러한 부분(영역, 도전막, 배선 등)은 게이트 전극이라고 부르거나, 게이트 배선이라고 불러도 좋다.
또, 게이트 전극과 동일한 재료로 형성되고, 게이트 전극과 동일한 섬(island)을 형성하여 연결되는 부분(영역, 도전막, 배선 등)도, 게이트 전극이라고 불러도 좋다. 마찬가지로, 게이트 배선과 동일한 재료로 형성되고, 게이트 배선과 같은 섬(island)을 형성하여 연결되는 부분(영역, 도전막, 배선 등)도, 게이트 배선이라고 불러도 좋다. 이러한 부분(영역, 도전막, 배선 등)은 엄밀한 의미에서는 채널 영역과 오버랩하고 있지 않는 경우, 또는 별도의 게이트 전극과 접속시키는 기능을 갖고 있지 않는 경우가 있다. 그러나, 제조시의 사양 등의 관계에서, 게이트 전극 또는 게이트 배선과 동일한 재료로 형성되고, 게이트 전극 또는 게이트 배선과 같은 섬(island)을 형성하여 연결되는 부분(영역, 도전막, 배선 등)이 있다. 따라서, 이러한 부분(영역, 도전막, 배선 등)도 게이트 전극 또는 게이 트 배선이라고 불러도 좋다.
또, 예를 들면, 멀티게이트의 트랜지스터에 있어서, 1개의 게이트 전극과, 별도의 게이트 전극은 게이트 전극과 동일한 재료로 형성된 도전막으로 접속되는 경우가 많다. 이러한 부분(영역, 도전막, 배선 등)은 게이트 전극과 게이트 전극을 접속시키기 위한 부분(영역, 도전막, 배선 등)이기 때문에, 게이트 배선이라고 불러도 좋지만, 멀티게이트의 트랜지스터를 1개의 트랜지스터라고 볼 수도 있기 때문에, 게이트 전극이라고 불러도 좋다. 요컨대, 게이트 전극 또는 게이트 배선과 동일한 재료로 형성되고, 게이트 전극 또는 게이트 배선과 동일한 섬(island)을 형성하여 연결되는 부분(영역, 도전막, 배선 등)은 게이트 전극이나 게이트 배선이라고 불러도 좋다. 더욱이, 예를 들면, 게이트 전극과 게이트 배선을 접속시키고 있는 부분의 도전막으로서, 게이트 전극 또는 게이트 배선과는 다른 재료로 형성된 도전막도, 게이트 전극이라고 불러도 좋고, 게이트 배선이라고 불러도 좋다.
또, 게이트 단자란 게이트 전극의 부분(영역, 도전막, 배선 등) 또는, 게이트 전극과 전기적으로 접속되어 있는 부분(영역, 도전막, 배선 등)에 관해서, 그 일부분을 말한다.
또, 어떤 배선을 게이트 배선, 게이트선, 게이트 신호선, 주사선, 주사 신호선 등으로 부르는 경우, 그 배선에 트랜지스터의 게이트가 접속되어 있지 않는 경우도 있다. 이 경우, 게이트 배선, 게이트선, 게이트 신호선, 주사선, 주사 신호선은 트랜지스터의 게이트와 동일한 층으로 형성된 배선, 트랜지스터의 게이트와 동일한 재료로 형성된 배선 또는 트랜지스터의 게이트와 동시에 성막된 배선을 의 미하는 경우가 있다. 예로서는 유지 용량용 배선, 전원선, 기준전위 공급배선 등이 있다.
또, 소스란 소스 영역과 소스 전극과 소스 배선(소스선, 소스 신호선, 데이터선, 데이터 신호선 등이라고도 함)을 포함한 전체, 또는, 이들의 일부를 말한다. 소스 영역이란 P 형 불순물(붕소나 갈륨 등)이나 N 형 불순물(인이나 비소 등)이 많이 포함되는 반도체 영역을 말한다. 따라서, 조금만 P 형 불순물이나 N 형 불순물이 포함되는 영역, 소위, LDD(Lightly Doped Drain) 영역은 소스 영역에는 포함되지 않는다. 소스 전극이란 소스 영역과는 별도의 재료로 형성되고, 소스 영역과 전기적으로 접속되어 배치되어 있는 부분의 도전층을 말한다. 단, 소스 전극은 소스 영역도 포함하여 소스 전극이라고 부르는 경우도 있다. 소스 배선이란 각 트랜지스터의 소스 전극의 사이를 접속하기 위한 배선, 각 화소가 갖는 소스 전극의 사이를 접속하기 위한 배선, 또는 소스 전극과 별도의 배선을 접속하기 위한 배선을 말한다.
그렇지만, 소스 전극으로서도 기능하고, 소스 배선으로서도 기능하는 부분(영역, 도전막, 배선 등)도 존재한다. 이러한 부분(영역, 도전막, 배선 등)은 소스 전극이라고 불러도 좋고, 소스 배선이라고 불러도 좋다. 요컨대, 소스 전극과 소스 배선을 명확하게 구별할 수 없는 영역도 존재한다. 예를 들면, 연신하여 배치되어 있는 소스 배선의 일부와 소스 영역이 오버랩하고 있는 경우, 그 부분(영역, 도전막, 배선 등)은 소스 배선으로서 기능하고 있지만, 소스 전극으로서도 기능하고 있는 것으로 된다. 따라서, 이러한 부분(영역, 도전막, 배선 등)은 소스 전극이라고 부르거나, 소스 배선이라고 불러도 좋다.
또, 소스 전극과 동일한 재료로 형성되고, 소스 전극과 동일한 섬(island)을 형성하여 연결되는 부분(영역, 도전막, 배선 등)이나, 소스 전극과 소스 전극을 접속하는 부분(영역, 도전막, 배선 등)도, 소스 전극이라고 불러도 좋다. 더욱이, 소스 영역과 오버랩하고 있는 부분도, 소스 전극이라고 불러도 좋다. 마찬가지로, 소스 배선과 동일한 재료로 형성되고, 소스 배선과 같은 섬(island)을 형성하여 연결되는 영역도, 소스 배선이라고 불러도 좋다. 이러한 부분(영역, 도전막, 배선 등)은 엄밀한 의미에서는 별도의 소스 전극과 접속시키는 기능을 갖고 있지 않는 경우가 있다. 그러나, 제조시의 사양 등의 관계에서, 소스 전극 또는 소스 배선과 동일한 재료로 형성되고, 소스 전극 또는 소스 배선과 연결되는 부분(영역, 도전막, 배선 등)이 있다. 따라서, 이러한 부분(영역, 도전막, 배선 등)도 소스 전극 또는 소스 배선이라고 불러도 좋다.
또, 예를 들면, 소스 전극과 소스 배선을 접속시키고 있는 부분의 도전막으로서, 소스 전극 또는 소스 배선과는 다른 재료로 형성된 도전막도, 소스 전극이라고 불러도 좋고, 소스 배선이라고 불러도 좋다.
또한, 소스 단자란 소스 영역의 영역이나, 소스 전극이나, 소스 전극과 전기적으로 접속되어 있는 부분(영역, 도전막, 배선 등)에 대하여, 그 일부분을 말한다.
또, 어떤 배선을 소스 배선, 소스선, 소스 신호선, 데이터선, 데이터 신호선 등이라고 부르는 경우, 그 배선에 트랜지스터의 소스(드레인)가 접속되어 있지 않 는 경우도 있다. 이 경우, 소스 배선, 소스선, 소스 신호선, 데이터선, 데이터 신호선은 트랜지스터의 소스(드레인)와 동일한 층으로 형성된 배선, 트랜지스터의 소스(드레인)와 동일한 재료로 형성된 배선 또는 트랜지스터의 소스(드레인)와 동시에 성막된 배선을 의미하는 경우가 있다. 예로서는 유지 용량용 배선, 전원선, 기준 전위 공급 배선 등이 있다.
또, 드레인에 대해서는, 소스와 동일하다.
또, 반도체 장치란 반도체 소자(트랜지스터, 다이오드, 사이리스터 등)를 포함하는 회로를 갖는 장치를 말한다. 더욱이, 반도체 특성을 이용함으로써 기능할 수 있는 장치 전반을 반도체 장치라고 불러도 좋다. 또는, 반도체 재료를 갖는 장치를 반도체 장치라고 한다.
또, 표시소자란 광학 변조 소자, 액정 소자, 발광 소자, EL 소자(유기 EL 소자, 무기 EL 소자 또는 유기물 및 무기물을 포함하는 EL 소자), 전자 방출 소자, 전기 영동 소자, 방전소자, 광반사 소자, 광회절 소자, 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD) 등을 말한다. 단, 이것에 한정되지 않는다.
또, 표시장치란 표시소자를 갖는 장치를 말한다. 또, 표시장치는 표시소자를 포함하는 복수의 화소를 포함하고 있어도 좋다. 또, 표시장치는 복수의 화소를 구동시키는 주변 구동 회로를 포함하고 있어도 좋다. 또, 복수의 화소를 구동시키는 주변 구동 회로는 복수의 화소와 동일 기판 상에 형성되어도 좋다. 또, 표시장치는 와이어 본딩이나 범프 등에 의해서 기판 상에 배치된 주변 구동 회로, 소위, 칩 온 글라스(COG)로 접속된 IC칩, 또는, TAB 등으로 접속된 IC 칩을 포함하고 있 어도 좋다. 또, 표시장치는 IC칩, 저항 소자, 용량 소자, 인덕터, 트랜지스터 등이 장착된 플렉시블 프린트 서킷(FPC)을 포함하여도 좋다. 또, 표시장치는 플렉시 블프린트 서킷(FPC) 등을 통하여 접속되고, IC칩, 저항 소자, 용량 소자, 인덕터, 트랜지스터 등이 장착된 프린트 배선 기판(PWB)을 포함하고 있어도 좋다. 또, 표시장치는 편광판 또는 위상차판 등의 광학시트를 포함하고 있어도 좋다. 또, 표시장치는 조명장치, 케이스, 음성 입출력 장치, 광센서 등을 포함하고 있어도 좋다. 여기에서, 백라이트 유닛과 같은 조명장치는 도광판, 프리즘시트, 확산시트, 반사시트, 광원(LED, 냉음극관 등), 냉각장치(수냉식, 공냉식) 등을 포함하고 있어도 좋다.
또, 조명장치는 백라이트 유닛, 도광판, 프리즘시트, 확산시트, 반사시트, 광원(LED, 냉음극관, 열음극관 등), 냉각장치 등을 갖고 있는 장치를 말한다.
또, 발광 장치란 발광 소자 등을 갖고 있는 장치를 말한다. 표시소자로서 발광 소자를 갖고 있는 경우는 발광 장치는 표시장치의 구체예의 하나이다.
또, 반사장치란 광반사 소자, 광회절 소자, 광반사전극 등을 갖고 있는 장치를 말한다.
또, 액정 표시 장치란 액정 소자를 갖고 있는 표시장치를 말한다. 액정 표시 장치에는 직시형, 투사형, 투과형, 반사형, 반투과형 등이 있다.
또, 구동장치란 반도체 소자, 전기회로, 전자회로를 갖는 장치를 말한다. 예를 들면, 소스 신호선으로부터 화소내로의 신호의 입력을 제어하는 트랜지스터(선택용 트랜지스터, 스위칭용 트랜지스터 등이라고 부르는 경우가 있음), 화소 전 극에 전압 또는 전류를 공급하는 트랜지스터, 발광 소자에 전압 또는 전류를 공급하는 트랜지스터 등은 구동장치의 일례이다. 더욱이, 게이트 신호선에 신호를 공급하는 회로(게이트 드라이버, 게이트선 구동회로 등으로 불리는 경우도 있음), 소스 신호선에 신호를 공급하는 회로(소스 드라이버, 소스선 구동회로 등으로 부르는 경우도 있음) 등은 구동장치의 일례이다.
또, 표시장치, 반도체 장치, 조명장치, 냉각장치, 발광 장치, 반사장치, 구동장치 등은 서로 중복하여 갖고 있는 경우가 있다. 예를 들면, 표시장치가, 반도체 장치 및 발광 장치를 갖고 있는 경우가 있다. 또는, 반도체 장치가, 표시장치 및 구동장치를 갖고 있는 경우가 있다.
또, A의 위에 B가 형성되어 있거나, 또는, A 상에 B가 형성되어 있다,고 명시적으로 기재하는 경우는 A의 위에 B가 직접 접하여 형성되어 있는 것에 한정되지 않는다. 직접 접하고는 있지 않는 경우, 요컨대, A와 B의 사이에 별도의 대상물이 개재하는 경우도 포함하는 것으로 한다. 여기에서, A, B는 대상물(예를 들면, 장치, 소자, 회로, 배선, 전극, 단자, 도전막, 층, 등)이라고 한다.
따라서 예를 들면, 층 A의 위에(또는 층 A 상에), 층 B가 형성되어 있다,고 명시적으로 기재되어 있는 경우는 층 A의 위에 직접 접하여 층 B가 형성되어 있는 경우와, 층 A의 위에 직접 접하여 별도의 층(예를 들면 층 C이나 층 D 등)이 형성되어 있고, 그 위에 직접 접하여 층 B가 형성되어 있는 경우를 포함하는 것으로 한다. 또, 별도의 층(예를 들면 층 C이나 층 D 등)은 단층이어도 좋고, 복층이어도 좋다.
더욱이, A의 상방에 B가 형성되어 있다,고 명시적으로 기재되어 있는 경우에 대해서도 같고, A의 위에 B가 직접 접하고 있는 것에 한정되지 않고, A와 B의 사이에 별도의 대상물이 개재하는 경우도 포함하는 것으로 한다. 따라서 예를 들면, 층 A의 상방에, 층 B가 형성되어 있다는 경우는 층 A의 위에 직접 접하여 층 B가 형성되어 있는 경우와, 층 A의 위에 직접 접하여 별도의 층(예를 들면 층 C이나 층 D 등)이 형성되어 있고, 그 위에 직접 접하여 층 B가 형성되어 있는 경우를 포함하는 것으로 한다. 또, 별도의 층(예를 들면 층 C이나 층 D 등)은 단층이거나, 복층이어도 좋다.
또, A의 위에 B가 직접 접하여 형성되어 있다,고 명시적으로 기재하는 경우는 A의 위에 직접 접하여 B가 형성되어 있는 경우를 포함하고, A와 B 사이에 별도의 대상물이 개재하는 경우는 포함하지 않는 것으로 한다.
또, A의 아래에 B가, 또는, A의 하방에 B가,의 경우에 대해서도, 마찬가지이다.
또, 명시적으로 단수로서 기재되어 있는 것에 대해서는 단수인 것이 바람직하다. 단, 이것에 한정되지 않고, 복수인 것도 가능하다. 마찬가지로, 명시적으로 복수로서 기재되어 있는 것에 대해서는, 복수인 것이 바람직하다. 단, 이것에 한정되지 않고, 단수인 것도 가능하다.
수 룩스로부터 수만 푹스의 광범위하게 걸치는 조도 영역을, 1개의 광센서로 측정할 수 있기 때문에, 편리성이 높고, 소비 전력이 작은 광전 변환 장치를 얻을 수 있다. 더욱이, 조도 측정에 사용하는 광센서의 수가 적기 때문에, 특성 불균일에 의한 출력의 불균일이 작은 광전 변환 장치를 얻을 수 있다. 더욱이, 수율이 높고, 제조 비용이 저렴한 광전 변환 장치를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관해서 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 본 발명은 많은 다른 형태로 실시할 수 있고, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 일탈하지 않고 그 형태 및 상세를 여러 가지로 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서 본 실시 형태의 기재 내용에 한정하여 해석되지는 않는다. 또, 이하에 설명하는 본 발명의 구성에 있어서, 동일한 것을 가리키는 부호는 다른 도면간에서 공통의 부호를 사용하여 나타내고, 동일 부분 또는 동일 기능을 갖는 부분의 상세한 설명은 생략한다.
[실시 형태 1]
본 실시 형태의 광전 변환 장치에 관해서, 도 29, 도 30, 도 31, 도 32, 도 33, 도 34, 도 35를 사용하여 설명한다. 본 실시 형태의 광전 변환 장치는 광검출회로(2900)와, 증폭기(2903)와, 비교회로(2904)와, 기준 전압 생성회로(2905)와, 제어회로(2906)를 갖는다. 광검출회로(2900)는 광센서(2901)와, 전류전압 변환회로(2902)를 갖는다.
광검출회로(2900)는 감지한 조도에 대응하는 전압신호를 출력하는 기능을 갖는다. 광센서(2901)는 감지한 조도에 대응하는 전류신호를 출력하는 기능을 갖는다. 전류전압 변환회로(2902)는 전류전압 변환소자를 갖고, 광센서(2901)로부터 출력된 전류신호를, 전압신호로 변환하는 기능을 갖는다. 또, 광센서(2901)로서는 포토다이오드 및 포토트랜지스터를 사용할 수 있다. 또한, 전류전압 변환소자로서는 저항, 다이오드, 트랜지스터, 가변 저항 등을 사용할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 있어서, 광검출회로(2900)는 조도를 전압신호로서 출력하는 기능을 갖기 때문에, 광검출회로(2900)를 단체로 광전 변환 장치라고 호칭하는 경우도 있다.
증폭기(2903)는 광검출회로(2900)로부터 출력된 전압신호를 증폭하여, 광전 변환 장치의 출력으로서 출력하는 기능을 갖는다. 증폭기(2903)로서는 오퍼레이셔널 증폭기 및 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또, 광검출회로(2900)로부터 출력된 전압신호가 충분히 크면, 본 실시 형태의 광전 변환 장치는 반드시 증폭기(2903)를 갖지 않아도 좋다.
비교회로(2904)는 증폭기(2903)로부터의 출력과, 기준 전압 생성회로(2905)의 출력을 비교하여, 제어회로(2906)에 그 결과를 출력하는 기능을 갖는다.
기준 전압 생성회로(2905)는 증폭기(2903)로부터의 출력과 비교되는 기준의 전압을 생성하는 기능을 갖는다.
제어회로(2906)는 비교회로(2904)로부터의 출력에 의해서, 검출하는 조도 범위를 결정하고, 제어신호를 광검출회로(2900)로 출력하는 기능을 갖는다. 또, 도시하지 않지만, 본 실시 형태의 광전 변환 장치는 비교회로(2904)로부터의 출력 이외의 정보를 제어회로(2906)에 입력하는 회로를 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 딥 스위치 등의 물리적인 스위치에 의한 설정 정보, 메모리에 격납된 설정 정보, 별도 의 광센서에 의한 조도의 정보 등을, 제어회로(2906)에 입력함으로써, 광검출회로(2900)가 검출할 수 있는 조도 범위를 제어하는 제어신호를 결정할 수 있다. 이 경우는 본 실시 형태의 광전 변환 장치는 비교회로(2904) 및 기준 전압 생성회로(2905)를 반드시 갖고 있지 않아도 좋다. 왜냐하면, 제어신호를 결정하기 위한 각종 정보가 제어회로(2906)에 주어지고 있으면, 광검출회로(2900)의 출력과 기준 전압을 비교하지 않아도, 제어회로(2906)는 광검출회로(2900)가 검출할 수 있는 조도 범위를 제어하는 제어신호를 결정할 수 있기 때문이다. 본 실시 형태의 광전 변환 장치가, 비교회로(2904) 및 기준 전압 생성회로(2905)를 갖고 있지 않는 경우는 회로 면적의 축소에 의해서 장치를 작게 할 수 있고, 또한, 소비 전력을 저감할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 본 실시 형태의 광전 변환 장치는 수 룩스로부터 수만 룩스의 광범위하게 걸치는 조도 영역을 1개의 광센서로 측정할 수 있다. 그 때문에, 편리성이 높고, 소비 전력이 작은 광전 변환 장치를 얻을 수 있다. 더욱이, 조도 측정에 사용하는 광센서의 수가 적기 때문에, 특성 불균일에 의한 출력의 불균일이 작은 광전 변환 장치를 얻을 수 있다. 더욱이, 수율이 높고, 제조 비용이 저렴한 광전 변환 장치를 얻을 수 있다.
여기에서, 광센서로서 포토다이오드를 사용한 경우에 있어서, 포토다이오드와 저항이 직렬로 접속된 광검출회로에서의, 검출할 수 있는 조도의 범위 및 정밀도와, 저항의 저항치의 관계에 관해서 간단히 설명한다. 포토다이오드는 외부로부터 빛을 받으면, 광전 효과에 의해 빛의 강도(조도)에 따른 광기전력 및 광전류를 발생하는 성질을 가진다. 또한, 역바이어스가 걸려 있는 상태에서 빛을 받으면, 광전류는 역바이어스 강도에 따르지 않고 조도에만 의존한다. 즉, 포토다이오드는 역바이어스가 걸려 있는 상태에 있어서, 조도를 전류로 변환하는, 광전 변환 소자로서 이용할 수 있다.
단, 광전류는 역바이어스 강도에 어느 정도의 크기가 없으면, 조도에만 의존하는 상태로는 되지 않는다. 즉, 역바이어스 강도는 어떤 임계치를 가지고, 이 임계치 이하에서는 포토다이오드는 광전 변환 소자로서 이용하는 것이 곤란하다. 이와 같이, 포토다이오드를 광전 변환 소자로서 이용하기 위해서는 임계치보다도 충분히 큰 역바이어스 강도가 필요하다.
또한, 이러한 임계치는 조도가 커짐에 따라서 커지는 성질을 가지고 있다. 즉, 큰 조도를 정상으로 검출하기 위해서는, 그만큼 큰 역바이어스를 포토다이오드에 인가할 필요가 있다.
그러나, 전원 전압이 제한되어 있는 경우에 있어서는 포토다이오드에 충분한 역바이어스를 인가하는 것에도 연구가 필요해진다. 요컨대, 포토다이오드와 저항에 가하는 전압을 어떻게 배분할지가 중요하다. 예를 들면, 저항의 저항치가 작을수록, 저항에 걸리는 전압이 작아지기 때문에, 그만큼 포토다이오드에 충분한 역바이어스를 인가할 수 있다. 즉, 전원 전압이 제한되어 있는 경우, 저항의 저항치가 작을수록, 큰 조도라도 정상으로 검출할 수 있게 된다(검출 범위가 커진다)고 할 수 있다.
한편, 저항은 전류를 전압으로 변화하는 기능을 가진다. 이것은 저항은 전 류의 크기와 저항치의 곱에 비례한 크기의 전압 강하를 발생시킨 결과, 저항에 있어서의 전압 강하의 크기에 따라서 전류의 변화를 전압의 변화로서 검출할 수 있게 되기 때문이다. 이 때, 저항의 저항치가 클수록, 전류의 변화에 대한 전압의 변화가 커진다. 전류의 변화에 대한 전압의 변화가 크다는 것은 전류의 미소한 변화에 대하여, 전압의 변화가 보다 민감해지는 것을 나타낸다. 이것은, 출력되는 전압치를 아날로그-디지털 변환하는 회로(AD 컨버터)에 의해서 추출하는 경우에 있어서, AD 컨버터의 전압에 대한 분해능이 작은 경우에 있어서도, 정상으로 추출할 수 있는 것을 의미하고 있다. 즉, 저항의 저항치가 클수록, 광검출회로에서 검출할 수 있는 조도의 정밀도가 향상된다고 할 수 있다.
이상으로부터, 포토다이오드와 저항이 직렬로 접속된 광검출회로에서의, 검출할 수 있는 조도의 범위 및 정밀도와, 저항의 저항치의 관계에 대하여 정리하면, 다음과 같다. 즉, 「(1)저항의 저항치가 작을수록, 검출 범위가 커진다」,「(2)저항의 저항치가 클수록, 광검출회로에서 검출할 수 있는 조도의 정밀도가 향상된다」는 것이다.
광검출회로의 설계에 있어서는 상기 (1),(2)에 대하여 어느 쪽을 우선할지 검토하여, 가장 적합한 저항치를 갖는 저항을 설계한다. 일반적으로, 상기 (1), (2)를 동시에 만족시키는 것은 곤란하다. 그러나, 본 실시 형태의 광전 변환 장치에 의하면, 상기 (1), (2)를 1개의 광검출회로에 의해서 만족할 수 있다.
본 실시 형태의 광검출회로(2900)는 도 29에 도시하는 제어회로(2906)로부터 출력되는 제어신호에 의해서, 검출할 수 있는 조도 범위를 변경할 수 있는 기능을 갖는다. 이러한 기능을 가짐으로써, 검출 범위의 확대와, 검출 정밀도의 향상을 실현할 수 있다.
본 실시 형태의 광검출회로(2900)의 일례를, 도 30을 참조하여 설명한다. 도 30에 도시하는 광검출회로(2900)의 일례에 있어서, 광센서(2901)는 광전 변환 소자(3001)를 갖고, 전류전압 변환회로(2902)는 저항(R301) 및 저항(R302), 스위치(3002)를 갖는다. 단자(OUT)는 광검출회로(2900)의 출력 전압을 출력하는 단자이고, 광센서와 전류전압 변환회로 사이의 전극과 전기적으로 접속된다. 여기에서, 저항(R301) 및 저항(R302)은 각각 다른 저항치를 가지고 있다고 한다. 여기에서는, 일례로서 저항(R302)의 저항치는 저항(R301)의 저항치보다도 크다고 한다. 배선(3003, 3004 및 3005)은 전원선이라고 한다. 여기에서는, 일례로서 배선(3003)에 높은 전위가 공급되고, 배선(3004 및 3005)에 낮은 전위가 공급되고 있는 것으로서 설명한다. 또한, 여기에서는, 일례로서 광전 변환 소자(3001)는 포토다이오드인 것으로서 설명한다.
도 30에 도시하는 광검출회로(2900)의 일례에 있어서, 스위치(3002)는 광전 변환 소자(3001)와 전기적으로 접속되는 저항을 저항(R301) 및 저항(R302)으로 바뀌도록 구성된다. 요컨대, 광전 변환 소자(3001)는 저항치가 작은 저항인 저항(R301)과 직렬로 접속되는 상태와, 저항치가 큰 저항인 저항(R302)과 직렬로 접속되는 상태를 취할 수 있다.
여기에서, 본 실시 형태에 있어서의 스위치에는 단체의 트랜지스터, 트랜지스터를 사용한 아날로그 스위치, 및 딥 스위치 등의 물리적인 스위치, 등을 사용할 수 있다.
배선(3003)은 광전 변환 소자(3001)의 한쪽의 전극과 전기적으로 접속된다. 배선(3004)은 저항(R301)의 한쪽의 전극과 전기적으로 접속된다. 배선(3005)은 저항(R302)의 한쪽의 전극과 전기적으로 접속된다.
광전 변환 소자(3001)가, 저항치가 작은 저항인 저항(R301)과 직렬로 접속되는 상태일 때는 「(1)저항의 저항치가 작을수록 검출 범위가 커진다」라는 성질에 의해서, 광검출회로(2900)의 조도의 검출 범위를 크게 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 광검출회로(2900)는 수만 룩스 정도의 큰 조도일 때도, 정상으로 조도를 검출할 수 있다.
광전 변환 소자(3001)가, 저항치가 큰 저항인 저항(R302)과 직렬로 접속되는 상태일 때는 「(2)저항의 저항치가 클수록 광검출회로에서 검출할 수 있는 조도의 정밀도가 향상된다」는 성질에 의해서, 광검출회로(2900)의 조도의 검출 정밀도를 크게 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 광검출회로(2900)는 수 룩스 정도의 작은 조도일 때의 약간의 조도의 변화도 검출할 수 있다.
또, 스위치(3002)는 광전 변환 소자(3001)가 저항(R301)과도 저항(R302)과도 전기적으로 접속되지 않는 상태를 취할 수 있는 구성이어도 좋다. 이렇게 함으로써, 어떠한 조도가 광검출회로(2900)에 입력되더라도, 광검출회로(2900)에 전류가 흐르지 않는 슬리프(sleep) 상태로 할 수 있다. 이 상태를 취할 수 있는 구성임으로써, 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한, 스위치(3002)는 도 29에 도시하는 제어회로(2906)로부터 출력되는 제어신호에 의해서 바꾸어질 수 있다. 이렇게 함으로써, 검출할 수 있는 조도 범위와 정밀도를 적절하게 설정할 수 있는 광검출회로(2900)를 얻을 수 있다.
여기에서, 광검출회로(2900)가, 검출할 수 있는 조도 범위와 정밀도를 적절하게 설정할 수 있는 것에 의한 구체적인 이점은 예를 들면 다음과 같은 것을 들 수 있다. 하루중의 옥외와 같은 수만 룩스에 달하는 환경에서 조도를 검출하는 경우는 수 룩스 정도의 조도의 변화를 정밀도 좋게 검출할 수 있는 것보다도, 검출할 수 있는 조도 범위를 가능한 한 크게 할 수 있는 것이 보다 중요하다. 왜냐하면, 수만 룩스의 환경에서의 수 룩스의 변화는 애당초 사람이 지각하는 것도 곤란하기 때문에 그다지 중요하지 않고, 검출을 할 수 있는 것 자체가 중요하기 때문이다. 이러한 경우는 전류전압 변환회로의 저항치를 작게 함으로써, 검출할 수 있는 조도 범위를 크게 할 수 있다.
한편, 옥내 및 야간의 옥외와 같은, 수 룩스로부터 수백 룩스의 환경에서 조도를 검출하는 경우는 검출할 수 있는 조도 범위를 크게 하는 것보다도, 수 룩스 정도의 조도의 변화를 정밀도 좋게 검출할 수 있는 것이, 보다 중요하다. 왜냐하면, 수 룩스로부터 수백 룩스의 환경에서의 수 룩스의 변화는 사람이 분명하게 지각할 수 있기 때문이다. 또한, 수 룩스로부터 수백 룩스의 환경에서, 수만 룩스의 조도를 검출할 수 있는 이점은 적다. 이러한 경우는 전류전압 변환회로의 저항치 를 크게 함으로써, 검출할 수 있는 조도의 정밀도를 크게 할 수 있다.
다음에, 본 실시 형태의 광검출회로(2900)의 일례를, 도 31을 참조하여 설명한다. 도 31에 도시하는 광검출회로(2900)의 일례에 있어서, 광센서(2901)는 광전 변환 소자(3101)를 갖고, 전류전압 변환회로(2902)는 저항(R311), 저항(R312) 및 저항(R313), 스위치(3102)를 갖는다. 단자(OUT)는 광검출회로(2900)의 출력 전압을 출력하는 단자이고, 광센서와 전류전압 변환회로 사이의 전극과 전기적으로 접속된다. 여기에서, 저항(R311), 저항(R312) 및 저항(R313)은 각각 다른 저항치를 가지고 있다고 한다. 여기에서는, 일례로서 저항(R312)의 저항치는 저항 (R311)의 저항치보다도 크고, 저항(R313)의 저항치는 저항(R312)의 저항치보다도 크게 한다. 배선(3103, 3104, 3105 및 3106)은 전원선으로 한다. 여기에서는, 일례로서 배선(3103)에 높은 전위가 공급되고, 배선(3104, 3105 및 3106)에 낮은 전위가 공급되어 있는 것으로서 설명한다. 또한, 여기에서는, 일례로서 광전 변환 소자(3101)는 포토다이오드인 것으로서 설명한다.
도 31에 도시하는 광검출회로(2900)의 일례에 있어서, 스위치(3102)는 광전 변환 소자(3101)와 전기적으로 접속되는 저항을, 저항(R311), 저항(R312) 및 저항(R313)으로 바꾸어지도록 구성된다. 요컨대, 광전 변환 소자(3101)는 저항치가 작은 저항인 저항(R311)과 직렬로 접속되는 상태와, 저항치가 중간 정도인 저항(R312)과 직렬로 접속되는 상태와, 저항치가 큰 저항인 저항(R313)과 직렬로 접속되는 상 태를 취할 수 있다.
배선(3103)은 광전 변환 소자(3101)의 한쪽의 전극과 전기적으로 접속된다. 배선(3104)은 저항(R311)의 한쪽의 전극과 전기적으로 접속된다. 배선(3105)은 저항(R312)의 한쪽의 전극과 전기적으로 접속된다. 배선(3106)은 저항(R313)의 한쪽의 전극과 전기적으로 접속된다.
광전 변환 소자(3101)가, 저항치가 작은 저항인 저항(R311)과 직렬로 접속되는 상태일 때는 「(1)저항의 저항치가 작을수록 검출 범위가 커진다」는 성질에 의해서, 광검출회로(2900)의 조도의 검출 범위를 크게 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 광검출회로(2900), 수만 룩스 정도의 커다란 조도일 때도, 정상으로 조도를 검출할 수 있다.
광전 변환 소자(3101)가, 저항치가 중간 정도인 저항(R312)과 직렬로 접속되는 상태일 때는 「(1)저항의 저항치가 작을수록 검출 범위가 커진다」는 성질과, 「(2)저항의 저항치가 클수록 광검출회로에서 검출할 수 있는 조도의 정밀도가 향상된다」는 성질에 의해서, 광검출회로(2900)의 조도의 검출 범위 및 검출 정밀도를 중간 정도로 설정할 수 있다. 이렇게 함으로써, 광검출회로(2900)는 수십 룩스로부터 수천 룩스 정도의 중간 정도의 조도일 때, 어느 정도의 검출 범위를 확보하면서, 충분한 검출 정밀도로 조도를 검출할 수 있다.
광전 변환 소자(3101)가, 저항치가 큰 저항인 저항(R313)과 직렬로 접속되는 상태일 때는 「(2)저항의 저항치가 클수록 광검출회로에서 검출할 수 있는 조도의 정밀도가 향상된다」는 성질에 의해서, 광검출회로(2900)의 조도의 검출 정밀도를 크게 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 광검출회로(2900)는 수 룩스 정도의 작은 조도일 때의 약간의 조도의 변화도 검출할 수 있다.
또, 스위치(3102)는 광전 변환 소자(3101)가 저항(R311)과도 저항(R312)과도 저항(R313)과도 전기적으로 접속되지 않는 상태를 취할 수 있는 구성이어도 좋다. 이렇게 함으로써, 어떠한 조도가 광검출회로(2900)에 입력되더라도, 광검출회로(2900)에 전류가 흐르지 않는 슬리프 상태로 할 수 있다. 이 상태를 취할 수 있는 구성인 것에 의해, 소비 전력을 저감할 수 있다.
더욱이, 스위치(3102)는 도 29에 도시하는 제어회로(2906)로부터 출력되는 제어신호에 의해서 바꿀 수 있다. 이렇게 함으로써, 검출할 수 있는 조도 범위와 정밀도를 적절하게 설정할 수 있는 광검출회로(2900)를 얻을 수 있다.
여기에서, 광검출회로(2900)가 검출할 수 있는 조도 범위와 정밀도를 3단계로 적절하게 설정할 수 있는 것에 의한 구체적인 이점은 예를 들면 다음과 같은 것을 들 수 있다. 하루 중의 옥외와 같은 수만 룩스에 달하는 환경에서 조도를 검출하는 경우와, 옥내 및 야간의 옥외와 같은, 수 룩스로부터 수백 룩스의 환경에서 조도를 검출하는 경우에 있어서, 검출할 수 있는 조도 범위와 정밀도를 적절하게 설정할 수 있을 뿐만 아니라, 양자의 중간의 환경, 예를 들면 옥내 및 구름 낀 날의 옥외와 같은, 수십 룩스로부터 수천 룩스의 환경에서, 보다 적절한 조도 범위와 정밀도를 설정할 수 있는 것이다. 이렇게 함으로써, 예를 들면, 조도가 검출 범위 내에서 서서히 변화하는 경우에, 어떤 조도에 있어서, 조도 범위와 정밀도가 급격하게 변화하여 버리는 경계가 생기는 것을 피하고, 모든 조도 범위에 있어서 매끄러운 특성의 조도를 검출하는 것이 가능해진다.
이와 같이, 작은 조도 범위와 큰 조도 범위뿐만 아니라, 양자의 중간 조도 범위에 있어서, 검출 범위와 정밀도를 어느 만큼 잘게 설정할 수 있는가라는 점도 중요하다. 그 때문에, 본 실시 형태의 광검출회로(2900)가 갖는 전류전압 변환회로(2902)는 상술한 2개 및 3개의 저항을 갖는 경우뿐만 아니라, 그 이상의 저항을 갖고 있어도 좋다. 다른 저항치를 가지는 저항의 수가 많을수록, 검출할 수 있는 조도 범위 및 정밀도가 바뀌는 경계에서, 조도 범위 및 정밀도가 급격히 변화하여 버리는 것을 피하고, 모든 조도 범위에 있어서, 보다 매끄러운 특성의 조도를 검출하는 것이 가능해진다.
더욱이, 이러한 사고법에 의하면, 전류전압 변환회로(2902)가 취할 수 있는 저항치가 많은 쪽이, 모든 조도 범위에 있어서, 보다 매끄러운 특성의 조도 검출을 할 수 있다고 말할 수 있다. 이러한 광검출회로(2900)의 별도의 구성예에 관해서, 도 32를 참조하여 설명한다.
도 32에 도시하는 광검출회로(2900)의 일례에 있어서, 광센서(2901)는 광전 변환 소자(3201)를 갖고, 전류전압 변환회로(2902)는 저항(R321), 저항(R322) 및 저항(R323), 스위치(3202, 3203 및 3204)를 갖는다. 단자(OUT)는 광검출회로(2900)의 출력 전압을 출력하는 단자이고, 광센서와 전류전압 변환회로 사이의 전극과 전기 적으로 접속된다. 여기에서, 저항(R321), 저항(R322) 및 저항(R323)은 각각 대략 동일한 저항치를 가지고 있어도 좋고, 각각 다른 저항치를 가지고 있어도 좋다. 여기에서는, 일례로서 저항(R322)의 저항치는 저항(R321)의 저항치의 2배이고, 저항(R323)의 저항치는 저항(R322)의 저항치의 2배라고 한다. 배선(3205, 3206 및 3207)은 전원선이라고 한다. 여기에서는, 일례로서 배선(3205)에 높은 전위가 공급되고, 배선(3206 및 3207)에 낮은 전위가 공급되어 있는 것으로서 설명한다. 또한, 여기에서는, 일례로서 광전 변환 소자(3201)는 포토다이오드인 것으로서 설명한다.
배선(3205)은 광전 변환 소자(3201)의 한쪽의 전극과 전기적으로 접속된다. 배선(3206)은 저항(R323)의 한쪽의 전극과 전기적으로 접속된다. 배선(3207)은 저항(R323)과 병렬로 배치되는 전극과 전기적으로 접속된다.
도 32에 도시하는 광검출회로(2900)의 일례에 있어서, 스위치(3202), 스위치(3203) 및 스위치(3204)는 광전 변환 소자(3201)와 전기적으로 접속되는 저항이, 저항(R321), 저항(R322) 및 저항(R323)의 각각에 있어서, 직렬로 접속되는지 여부를 바꾸도록 구성된다. 요컨대, 스위치(3202)는 저항(R321)이 광전 변환 소자(3201)와 전기적으로 접속되는지 여부를 바꾸는 것이며, 저항(R321)이 광전 변환 소자(3201)와 전기적으로 접속되지 않는 경우는 스위치(3202)는 저항(R321)과 병렬로 배치되는 전극과 전기적으로 접속되도록 한다. 스위치(3203)는 저항(R322)이 광전 변환 소 자(3201)와 전기적으로 접속되는지 여부를 바꾸는 것이며, 저항(R322)이 광전 변환 소자(3201)와 전기적으로 접속되지 않는 경우는 스위치(3203)는 저항(R322)과 병렬로 배치되는 전극과 전기적으로 접속되도록 한다. 스위치(3204)는 저항(R323)이 광전 변환 소자(3201)와 전기적으로 접속되는지 여부를 바꾸는 것이며, 저항(R323)이 광전 변환 소자(3201)와 전기적으로 접속되지 않는 경우는 스위치(3204)는 저항(R323)과 병렬로 배치되는 전극과 전기적으로 접속되도록 한다.
또한, 스위치(3202), 스위치(3203) 및 스위치(3204)는 도 29에 도시하는 제어회로(2906)로부터 출력되는 제어신호에 의해서 바꿀 수 있다. 이렇게 함으로써, 검출할 수 있는 조도 범위와 정밀도를 적절하게 설정할 수 있는 광검출회로(2900)를 얻을 수 있다.
이러한 구성임으로써, 광전 변환 소자(3201)는 저항(R321), 저항(R322) 및 저항(R323)의 모두가 직렬로 접속되는 상태도 취할 수 있고, 어느 2개와 직렬로 접속되는 상태도 취할 수 있고, 어느 1개와 직렬로 접속되는 상태도 취할 수 있다. 이렇게 함으로써, 저항의 수가 적어도, 취할 수 있는 저항치의 수를 증가시킬 수 있기 때문에, 회로 면적의 증대를 억제하면서, 모든 조도 범위에 있어서, 보다 매끄러운 특성의 조도를 검출하는 것이 가능해진다.
더욱이, 도 32에 도시하는 광검출회로(2900)의 일례와 같이, 저항(R322)의 저항치는 저항(R321)의 저항치의 2배이고, 저항(R323)의 저항치는 저항(R322)의 저항치의 2배인 것이, 취할 수 있는 저항치의 수를 증가시킨다는 점에 대하여 바람직하다. 왜냐하면, 이렇게 함으로써, 스위치의 접속상태에 따라서 저항치를 2의 멱승에 비례하는 값으로 할 수 있기 때문에, 적은 저항수로 보다 넓은 저항치의 범위를 치우침 없이 설정할 수 있기 때문이다. 예를 들면, 가장 작은 저항치를 가지는 저항 값을 r로 하였을 때, 도 32에 도시하는 전류전압 변환회로(2902)는 저항치로서 대략 0에 가까운 값과, r, 2r, 3r, 4r, 5r, 6r, 7r의 저항치를 취할 수 있다. 따라서, 2를 저항 수만큼 곱한 수의 저항치를 얻을 수 있다.
또, 도 32에 도시하는 광검출회로에서는 저항의 수를 3개로 하였지만, 본 실시 형태의 광검출회로는 이것에 한정되지 않고, 2개이거나, 4개 이상이어도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 저항의 수가 많을수록, 전류전압 변환회로가 취할 수 있는 저항치는 그 멱승으로 증가하기 때문에, 회로 면적의 증대를 보다 억제하면서, 모든 조도 범위에 있어서, 보다 매끄러운 특성의 조도를 검출하는 것이 가능해진다.
또한, 전류전압 변환회로(2902)가 취할 수 있는 저항치가 많은 쪽이, 모든 조도 범위에 있어서, 보다 매끄러운 특성의 조도 검출을 할 수 있다는 사고법에 따라서, 광검출회로(2900)의 별도의 구성예에 관해서, 도 33을 참조하여 설명한다.
도 33에 도시하는 광검출회로(2900)의 일례에 있어서, 광센서(2901)는 광전 변환 소자(3301)를 갖고, 전류전압 변환회로(2902)는 가변 저항(RV33)을 갖는다. 단자(OUT)는 광검출회로(2900)의 출력 전압을 출력하는 단자이고, 광센서와 전류전 압 변환회로 사이의 전극과 전기적으로 접속된다. 여기에서, 가변 저항(RV33)은 도 29에 도시하는 제어회로(2906)로부터 출력되는 제어신호에 의해서 저항치를 제어될 수 있다. 이렇게 함으로써, 검출할 수 있는 조도 범위와 정밀도를 적절하게 설정할 수 있는 광검출회로(2900)를 얻을 수 있다. 배선(3303) 및 배선(3304)은 전원선이라고 한다. 여기에서는, 일례로서 배선(3303)에 높은 전위가 공급되고, 배선(3304)에 낮은 전위가 공급되고 있는 것으로서 설명한다. 또한, 여기에서는, 일례로서 광전 변환 소자(3301)는 포토다이오드인 것으로서 설명한다.
배선(3303)은 광전 변환 소자(3301)의 한쪽의 전극과 전기적으로 접속된다. 배선(3304)은 가변 저항(RV33)의 한쪽의 전극과 전기적으로 접속된다.
이와 같이, 전류전압 변환회로(2902)로서 가변 저항(RV33)을 사용하여, 가변 저항(RV33)을 도 29에 도시하는 제어회로(2906)로부터 출력되는 제어신호에 의해서 저항치를 제어하는 구성인 것에 의해, 전류전압 변환회로(2902)가 취할 수 있는 저항치를 제어하여도 좋다. 이렇게 함으로써, 광검출회로(2900)는 회로 면적의 증대를 보다 억제하면서, 모든 조도 범위에 있어서, 보다 매끄러운 특성의 조도를 검출하는 것이 가능해진다.
더욱이, 전류전압 변환회로(2902)가 취할 수 있는 저항치가 많은 쪽이, 모든 조도 범위에 있어서, 보다 매끄러운 특성의 조도 검출을 할 수 있다는 사고법에 따라서, 광검출회로(2900)의 별도의 구성예에 관해서, 도 34를 참조하여 설명한다.
도 34에 도시하는 광검출회로(2900)의 일례에 있어서, 광센서(2901)는 광전 변환 소자(3401)를 갖고, 전류전압 변환회로(2902)는 트랜지스터(TR34)를 갖는다. 단자(OUT)는, 광검출회로(2900)의 출력 전압을 출력하는 단자이고, 광센서와 전류전압 변환회로 사이의 전극과 전기적으로 접속된다. 여기에서, 트랜지스터(TR34)는 도 29에 도시하는 제어회로(2906)로부터 출력되는 제어신호에 의해서 저항치를 제어될 수 있다. 이렇게 함으로써, 검출할 수 있는 조도 범위와 정밀도를 적절하게 설정할 수 있는 광검출회로(2900)를 얻을 수 있다. 배선(3403 및 3404)은 전원선이라고 한다. 여기에서는, 일례로서 배선(3403)에 높은 전위가 공급되고, 배선(3404)에 낮은 전위가 공급되어 있는 것으로서 설명한다. 또한, 여기에서는, 일례로서 광전 변환 소자(3401)는 포토다이오드인 것으로서 설명한다.
배선(3403)은 광전 변환 소자(3401)의 한쪽의 전극과 전기적으로 접속된다. 배선(3404)은 트랜지스터(TR34)의 한쪽의 전극과 전기적으로 접속된다.
이와 같이, 전류전압 변환회로(2902)로서 트랜지스터(TR34)를 사용하여, 트랜지스터(TR34)를 도 29에 도시하는 제어회로(2906)로부터 출력되는 제어신호에 의해서 저항치를 제어하는 구성인 것에 의해, 전류전압 변환회로(2902)가 취할 수 있는 저항치를 제어하여도 좋다. 이렇게 함으로써, 광검출회로(2900)는 회로 면적의 증대를 보다 억제하면서, 모든 조도 범위에 있어서, 보다 매끄러운 특성의 조도를 검출하는 것이 가능해진다.
또한, 전류전압 변환회로(2902)로서 트랜지스터(TR34)를 사용함으로써, 보다 유익한 효과를 얻을 수 있다. 그것은, 트랜지스터(TR34)를 포화 영역에서 동작시킴으로써, 광검출회로(2900)에 흐르는 전류의 상한을, 도 29에 도시하는 제어회로(2906)에 의해서 제어할 수 있게 되는 것이다.
상기한 점에 대하여 이하에 상세하게 설명한다. 전류전압 변환회로(2902)로서 트랜지스터(TR34)를 사용하는 경우, 트랜지스터(TR34)에 흐르는 전류가, 트랜지스터(TR34)의 소스와 드레인간의 전압에 의존하는 동작 영역, 즉 선형 영역에서 트랜지스터(TR34)를 동작시킨다. 이렇게 함으로써, 트랜지스터(TR34)를 사용하여, 광센서(2901)로부터 출력되는 전류를 전압으로 변환하는, 전류전압 변환회로(2902)를 실현할 수 있다.
여기에서, 광센서(2901)가 대단히 큰 조도의 빛을 받거나, 또는, 정전기의 발생 등에 의해서, 광검출회로(2900)에 대단히 큰 전류가 흐른 경우, 광센서(2901), 전류전압 변환회로(2902) 및 단자(OUT)에 전기적으로 접속된 증폭기 등이 파괴될 우려가 있다. 그렇지만, 전류전압 변환회로(2902)로서 트랜지스터(TR34)를 사용하는 경우는 트랜지스터(TR34)를 포화 영역에서 동작시킴으로써, 광검출회로(2900)에 흐르는 전류의 상한을, 도 29에 도시하는 제어회로(2906)에 의해서 제어할 수 있게 되기 때문에, 대전류에 의한 회로의 파괴를 방지할 수 있다. 이것은 트랜지스터(TR34)가 포화 영역에서 동작하는 경우는 트랜지스터(TR34)에 흐르는 전류는 트랜지스터(TR34)의 소스 및 드레인 간의 전압에 의존하지 않고 일정하므로, 광 검출회로(2900)에 흐르는 전류의 리미터(limiter)로서 동작시키는 것이 가능하기 때문이다.
또, 광검출회로(2900)에 흐르는 전류의 상한은 트랜지스터(TR34)의 게이트 전압에 의해서 제어할 수 있다. 트랜지스터(TR34)의 게이트 전압은 도 29에 도시하는 제어회로(2906)에 의해서 제어되어도 좋다.
또, 본 실시형태에서 기술한 광검출회로(2900)의 예에 있어서, 전원선의 전위의 관계를 반대로 한 구성이어도 좋다. 요컨대, 광센서(2901)에 접속되는 전원선에 공급되는 전위를 낮은 전위로 하고, 전류전압 변환회로(2902)에 공급되는 전위를 높은 전위로 하여, 광전 변환 소자(3401)의 방향을 반대로 함으로써도, 광검출회로(2900)는 정상으로 동작한다.
또, 본 실시형태에서 기술한 광검출회로(2900)의 예에 있어서, 광센서(2901)와, 광센서(2901)에 접속되는 전원선의 사이에, 새롭게 전류전압 변환회로를 추가한 구성이어도 좋다. 이렇게 함으로써, 광검출회로(2900)의 출력을 2개로 할 수 있다. 이 2개의 출력은 조도에 대한 전압의 변화의 방향이 반대로 된다. 요컨대, 광센서(2901)의 고전위측의 출력은 빛의 조사가 없는 경우(광검출회로(2900)에 전류가 흐르지 않은 경우)에 높은 전위가 되고, 빛이 강하게 조사될수록 전위가 낮아진다. 한편, 광센서(2901)의 저전위측의 출력은 빛의 조사가 없는 경우에 낮은 전위가 되고, 빛이 강하게 조사될수록 전위가 높아진다. 이와 같이, 조도에 대한 전압의 변화의 방향이 반대인 2개의 출력을 사용함으로써, 광검출회로(2900)를 사용 한 논리회로(광 스위치)를 간소하게 구축하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 신호를 반전하는 회로가 불필요해지기 때문에, 회로의 규모를 축소하여, 소비 전력을 저감할 수 있다. 또한, 대전류에 대한 회로의 파괴를 보다 저감할 수 있다.
다음에, 도 29에 도시한 본 실시 형태의 광전 변환 장치의 구체적인 동작예에 관해서, 도 35에 도시하는 플로차트를 참조하여 설명한다.
도 35에 도시하는 플로차트에 의한 동작은 대략 설명하면, 다음과 같다. 우선 처음에, 검출 범위를 가능한 한 크게 한 광검출회로(2900)에 의해서, 조도를 전압신호로 하여, 상기 전압 신호를 증폭기(2903)에서 증폭하여 출력한다. 이 출력 전압을 VOUT로 한다. 이 검출 동작을, 제 1 조도 검출 동작이라고 부르기로 한다. 이 때, 기준 전압 생성회로(2905)에 의해서, 복수의 다른 기준 전압을 생성하여, 비교회로(2904)에 입력해 둔다. 그리고, 증폭기(2903)의 출력 전압(VOUT)을, 복수의 다른 기준 전압과 각각 비교하여, 출력 전압(VOUT)의 크기가, 어떤 기준 전압의 범위에 포함되어 있는지를 판단한다. 그리고, 출력 전압(VOUT)이 포함되는 기준 전압의 범위에 따라서, 광검출회로(2900)의 검출 범위 및 검출 정밀도를, 제어회로(2906)에 의해서 설정하여, 재차 조도를 검출한다. 이 검출 동작을, 제 2 조도 검출 동작이라고 부르기로 한다. 요컨대, 1번 개략적으로 조도를 검출해 두고, 검출된 조도가, 보다 정밀도 좋게 검출할 수 있는 범위이면, 검출 정밀도를 크게 하여 재차 조도를 검출하는 방법이다.
여기에서, 전류전압 변환회로(2902)의 저항치는 제 1 저항치(R1)가 가장 작 고, 제 2 저항치(R2)는 R1보다도 크고, 제 3 저항치(R3)는 R2보다도 크고, 제 4 저항치(R4)는 R3보다도 크고, 제 5 저항치(R5)는 R4보다도 큰 것으로서 설명한다. 또, 여기에서는, 저항치의 수는 5개인 것으로서 설명하지만, 본 실시 형태의 전류전압 변환회로(2902)의 저항치의 수는 이것에 한정되지 않는 것은 분명하다. 본 실시 형태에 따른 전류전압 변환회로(2902)의 저항치의 수는 1개이거나, 2개이어도 좋고, 3개이거나, 4개이거나, 6개 이상이어도 좋다. 더욱이, 가변 저항이나 트랜지스터를 사용하는 경우와 같이, 연속량이어도 좋다. 여기에서, 저항치의 수는 1개라도 좋다고 한 것은 후술하는 것처럼, 광센서(2901)내에서 전류치를 제어할 수도 있기 때문이다.
또한, 복수의 다른 기준 전압의 수는 전류전압 변환회로(2902)가 취할 수 있는 저항치의 수에 따라서 정해져도 좋다. 예를 들면, 저항치의 수가 5개일 때는 복수의 다른 기준 전압의 수는 저항치의 수보다도 1개 적은 4개로 하여도 좋다. 이 때의 복수의 다른 기준 전압을, 큰 쪽부터 각각 Vth1, Vth2, Vth3, Vth4로 한다.
또한, 저항치가 연속량으로서 제어할 수 있는 경우는 복수의 다른 기준 전압의 수는 임의로 정해지지만, 대략 5개 정도가 바람직하다. 왜냐하면, 수 룩스로부터 수만 룩스의 조도 범위를 검출할 때, 조도가 1자리수 변화하는 경우에 상당하는 조도 범위를, 기준 전압의 1개의 범위에 대응시킬 수 있기 때문이다.
다음에, 도 35에 도시하는 플로차트에 의한 동작을 상세하게 설명한다. 개시 후, 조도 검출 범위를 가능한 한 크게 하기 위해서, 전류전압 변환회로(2902)의 저항치를 제 1 저항치(R1)로 한다. 이 동작을 스텝 1로 한다.
스텝 1의 종료 후, 스텝 2로 옮긴다. 스텝 2는 광검출회로(2900)에 의해서 조도를 검출하는 동작이다. 스텝 2의 동작에 의해서, 검출 범위를 크게 하였을 때의 조도에 따른 출력 전압(VOUT)이 출력된다.
스텝 2의 종료 후, 스텝 3으로 옮겨간다. 스텝 3은 스텝 2에서 출력된 출력 전압(VOUT)과, 기준 전압 생성회로(2905)에 의해서 생성된 기준 전압을 비교하여, 그 결과로부터 저항치를 정하는 동작의 하나이다. 스텝 3에서는 스텝 2에서 출력된 출력 전압(VOUT)이, 제 1 기준 전압(Vth1)보다도 큰지의 여부를 판단한다. 스텝 3에 있어서, VOUT>Vth1로 판단되었을 때는 검출 동작은 종료한다. 그렇지 않을 때는, 스텝 4로 진행한다.
스텝 3에서 판단한 결과에 의한 동작은 다음 이유에 의한다. 여기에서는, 조도가 클수록 출력 전압(VOUT)은 큰 것으로서 설명하기 때문에, 스텝 2에서 출력된 출력 전압(VOUT)이 복수의 다른 기준 전압중에서 가장 전압이 큰 기준 전압(Vth1)보다도 크다는 것은 스텝 2에 있어서 큰 조도가 검출된 것을 의미하고 있다. 스텝 2에서 출력된 출력 전압(VOUT)은 저항치가 작은 제 1 저항치(R1)에서의 검출의 결과이다. 즉, 가장 검출 범위가 큰 상태에 있어서 측정한 조도가, 가장 전압이 큰 기준 전압(Vth1)에 대응하는 조도보다도 크기 때문에, 더 이상 저항치를 바꾸어 정밀도를 크게 하여 측정할 필요가 없다는 것이다.
스텝 4는 스텝 2에서 출력된 출력 전압(VOUT)과, 기준 전압 생성회로(2905)에 의해서 생성된 기준 전압을 비교하여, 그 결과로부터 저항치를 정하는 동작의 하나이다. 스텝 4에서는 스텝 2에서 출력된 출력 전압(VOUT)이, Vth2<VOUT≤Vth1인지의 여부를 판단한다. 스텝 4에 있어서, 출력 전압(VOUT)이, Vth2<VOUT≤Vth1의 범위내라고 판단되었을 때는 스텝 7로 진행한다. 그렇지 않을 때는 스텝 5로 진행한다.
스텝 5는 스텝 2에서 출력된 출력 전압(VOUT)과, 기준 전압 생성회로(2905)에 의해서 생성된 기준 전압을 비교하여, 그 결과로부터 저항치를 정하는 동작의 하나이다. 스텝 5에서는 스텝 2에서 출력된 출력 전압(VOUT)이, Vth3<VOUT≤Vth2인지의 여부를 판단한다. 스텝 5에 있어서, 출력 전압(VOUT)이, Vth3<VOUT≤Vth2의 범위내라고 판단되었을 때는, 스텝 8로 진행한다. 그렇지 않을 때는 스텝 6으로 진행한다.
스텝 6은 스텝 2에서 출력된 출력 전압(VOUT)과, 기준 전압 생성회로(2905)에 의해서 생성된 기준 전압을 비교하여, 그 결과로부터 저항치를 정하는 동작의 하나이다. 스텝 6에서는 스텝 2에서 출력된 출력 전압(VOUT)이, Vth4<VOUT≤Vth3인지의 여부를 판단한다. 스텝 6에 있어서, 출력 전압(VOUT)이 Vth4<VOUT≤Vth3의 범위내라고 판단되었을 때는 스텝 9로 진행한다. 그렇지 않을 때는 스텝 10으로 진행한다.
스텝 7은 스텝 4에서 출력 전압(VOUT)이, Vth2<VOUT≤Vth1의 범위내라고 판단되었을 때에, 전류전압 변환회로(2902)의 저항치를 제 2 저항치(R2)로 하는 동작이다. 전류전압 변환회로(2902)의 저항치를 제 2 저항치(R2)로 한 후, 스텝 11로 진행한다.
스텝 8은 스텝 5에서 출력 전압(VOUT)이, Vth3<VOUT≤Vth2의 범위내라고 판단되었을 때에, 전류전압 변환회로(2902)의 저항치를 제 3 저항치(R3)로 하는 동작이다. 전류전압 변환회로(2902)의 저항치를 제 3 저항치(R3)로 한 후, 스텝 11로 진행한다.
스텝 9는 스텝 6에서 출력 전압(VOUT)이, Vth4<VOUT≤Vth3의 범위내라고 판단되었을 때에, 전류전압 변환회로(2902)의 저항치를 제 4 저항치(R4)로 하는 동작이다. 전류전압 변환회로(2902)의 저항치를 제 4 저항치(R4)로 한 후, 스텝 11로 진행한다.
스텝 10은 스텝 6에서 출력 전압(VOUT)이, Vth4<VOUT≤Vth3의 범위내가 아니라고 판단되었을 때에, 전류전압 변환회로(2902)의 저항치를 제 5 저항치(R5)로 하는 동작이다. 전류전압 변환회로(2902)의 저항치를 제 5 저항치(R5)로 한 후, 스텝 11로 진행한다.
스텝 4 내지 스텝 10에 의한 동작은 다음 이유에 의한다. 스텝 2에서 출력된 출력 전압(VOUT)은 저항치가 작은 제 1 저항치(R1)에서의 검출의 결과이다. 그 결과에 의해서, 검출된 조도가, 대략 어느 정도의 범위내에 존재하는가,라는 판단 을, 스텝 4 내지 스텝 6에서 하고 있다. 스텝 4 내지 스텝 6에서 대략의 조도를 알면, 그 조도에 따라서, 검출 범위를 축소해간다. 그 때문에, 스텝 7 내지 스텝 10에 있어서, 조도가 작을수록 전류전압 변환회로(2902)의 저항치를 크게 하고 있다. 이렇게 함으로써, 조도가 작은 경우일수록, 검출 정밀도를 크게 할 수 있기 때문에, 검출할 수 있는 조도 범위와 정밀도를 적절하게 설정할 수 있는 광전 변환 장치를 얻을 수 있다.
스텝 11은 스텝 7 내지 스텝 10에 있어서 설정한 저항치를 사용하여, 재차 조도를 검출하는 동작이다. 스텝 11에서의 조도 검출에 있어서는 스텝 1 내지 스텝 10에 있어서, 검출되는 조도에 대한 최적의 저항치가 설정되어 있는 상태에서, 최적의 검출 범위 및 검출 정밀도를 갖고 검출할 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태의 광전 변환 장치를, 도 35에 도시하는 플로차트에 따라서 동작시킴으로써, 검출할 수 있는 조도 범위와 정밀도를 적절하게 설정할 수 있는 광전 변환 장치를 얻을 수 있다.
또, 여기에서는, 조도가 클수록 출력 전압(VOUT)은 큰 것으로서 설명하지만, 본 실시 형태의 광전 변환 장치의 동작은 이것에 한정되지 않고, 조도가 클수록 출력 전압(VOUT)이 작아지는 구성이어도 좋다. 이 때는, 스텝 3에서 사용하는 기준 전압은 가장 작은 것을 사용하고, 스텝 4 내지 스텝 6에서 사용하는 기준 전압은 작은 것으로부터 순차로 비교하여 간다. 이렇게 함으로써도, 조도가 작은 경우일수록, 검출 정밀도를 크게 할 수 있기 때문에, 검출할 수 있는 조도 범위와 정밀도 를 적절하게 설정할 수 있는 광전 변환 장치를 얻을 수 있다.
또, 본 실시 형태에 있어서, 여러 도면을 사용하여 기술하여 왔지만, 각각의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)은 별도의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)에 대하여, 적용, 조합, 또는 치환 등을 자유롭게 할 수 있다. 더욱이, 지금까지 기술한 도면에 있어서, 각각의 부분에 관해서, 별도의 부분을 조합함으로써, 더 많은 도면을 구성시킬 수 있다.
마찬가지로, 본 실시 형태의 각각의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)은 별도의 실시 형태의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)에 대하여, 적용, 조합, 또는 치환 등을 자유롭게 할 수 있다. 더욱이, 본 실시 형태의 도면에 있어서, 각각의 부분에 관해서, 별도의 실시 형태의 부분을 조합함으로써, 더 많은 도면을 구성시킬 수 있다.
또, 본 실시 형태는 다른 실시 형태에서 기술한 내용(일부라도 좋음)을, 구현화한 경우의 일례, 약간 변형한 경우의 일례, 일부를 변경한 경우의 일례, 개량한 경우의 일례, 상세하게 기술한 경우의 일례, 응용한 경우의 일례, 관련이 있는 부분에 대한 일례 등을 제시하고 있다. 따라서, 다른 실시 형태에서 기술한 내용은, 본 실시 형태로의 적용, 조합, 또는 치환을 자유롭게 할 수 있다.
[실시 형태 2]
본 실시 형태에 관해서, 도 1a 내지 도 1b, 도 2, 도 3a 내지 도 3b, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8a 내지 도 8b, 도 9a 내지 도 9d, 도 10a 내지 도 10c, 도 11a 내지 도 11c, 도 12, 도 13을 사용하여 설명한다. 도 1a에 도시하는 반도체 장치는 광전 변환 장치(101), 바이어스 전환 수단(102), 전원(103), 단자(OUT), 저항(104)을 갖는다. 또, 광전 변환 장치(101)는 도 1b에 도시하는 바와 같이 광전 변환 소자(115)와 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor(TFT))로 구성되는 박막 집적회로를 갖고, 상기 박막 집적회로는 적어도 박막 트랜지스터(113)와 다이오드 접속된 박막 트랜지스터(112)로 구성되는 커런트 미러회로(114)를 갖는다. 또, 본 실시형태에 있어서 커런트 미러회로(114)를 구성하는 박막 트랜지스터는 n 채널형 박막 트랜지스터로 한다. 또한, 광전 변환 장치는 포토 IC라고도 한다.
광전 변환 장치(101)의 한쪽의 단자(121)는 바이어스 전환 수단(102)을 통하여 전원(103)의 한쪽의 전극과 접속되어 있고, 광전 변환 장치(101)의 다른쪽의 단자(122)는 저항(104)을 통하여 전원(103)의 다른쪽의 전극에 접속되어 있다. 또, 광전 변환 장치(101)로부터 얻어지는 전류는 저항(104)을 사용하여 단자(121)와 접속된 단자(OUT)로부터 전압으로서 출력된다.
다음에, 광전 변환 장치(101)에 관해서 도 1b를 사용하여 설명한다. 단자(121)는 광전 변환 소자(115)를 통하여 박막 트랜지스터(112)의 게이트 전극 및 제 1 전극(소스 전극 또는 드레인 전극의 한쪽)과 접속되고, 박막 트랜지스터(112)의 제 2 전극(소스 전극 또는 드레인 전극의 다른쪽)은 단자(122)와 접속되어 있다. 또한, 단자(121)는 박막 트랜지스터(113)의 제 1 전극(소스 전극 또는 드레인 전극의 한쪽)과도 접속되어 있다. 한편, 박막 트랜지스터(113)의 제 2 전극(소스 전극 또는 드레인 전극의 다른쪽)은 단자(122)와 접속되어 있다. 또, 박막 트랜지스터(113)의 게이트 전극은 박막 트랜지스터(112)의 게이트 전극과 접속되어 있다.
또 실시 형태 1을 본 실시 형태에 조합하는 경우, 실시 형태 1의 광센서(2901)는 본 실시 형태의 광전 변환 장치(101)를 사용하여도 좋고, 광전 변환 소자(115)를 사용하여도 좋다. 즉, 실시 형태 1의 광센서(2901)는 커런트 미러회로(114)를 포함하고 있어도 좋고, 포함하고 있지 않아도 좋다.
도 1a에 도시하는 반도체 장치에 있어서, 광전 변환 소자(115)에 빛이 조사됨으로써 전자 및 정공이 생기고, 전류가 발생한다. 또, 커런트 미러회로(114)는 광전 변환 소자(115)로부터 얻어진 전류를 증폭하는 작용을 갖는다. 도 1b에서는 박막 트랜지스터(113)가 하나인 경우, 즉 광전 변환 소자(115)로부터 얻어진 전류를 2배로 증폭한 경우에 관해서 도시하고 있지만, 더 높은 전류를 얻고자 하는 경우에는 게이트 전극이 박막 트랜지스터(112)의 게이트 전극에 접속된 박막 트랜지스터(113)를 하나의 유닛(116)으로서, 유닛(116)을 단자(121)와 단자(122)의 사이에 병렬하여 복수 형성하면 좋다. 예를 들면, 도 2에 도시하는 바와 같이 유닛수를 n으로 함으로써, 광전 변환 소자(115)로부터 얻어지는 전류를 i로 하면 (n+1)배의 전류(n+1)×i를 광전 변환 장치(101)로부터 출력할 수 있다. 또, 광전 변환 소자(115)로부터 얻어진 전류는 조도 의존성을 갖기 때문에, 조도 조사된 빛을 검출하는 것이 가능해진다. 여기에서는, 광전 변환 장치(101)로부터 얻어진 전류를, 저항(104)을 사용하여 단자(OUT)로부터 전압으로서 출력함으로써, 조도를 검출하고 있다.
여기에서, 도 2에 도시하는 바와 같은 유닛의 수는 도 29에 도시하는 제어회로(2906)에 의해서 증감이 가능한 구성이어도 좋다. 구체적으로는, 유닛(116)과 단자(121)의 사이, 또는 유닛(116)과 단자(122)의 사이에 스위치를 설치하고, 상기 스위치의 온오프를 도 29에 도시하는 제어회로(2906)에 의해서 제어하는 구성으로 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 광센서(2901)의 조도에 대한 출력 전류를, 조도 범위에 따라서 적절하게 설정할 수 있기 때문에, 조도가 큰 범위에 있어서는 검출 범위를 넓게, 조도가 작은 범위에 있어서는 검출 정밀도를 크게 하는 것이 가능해진다.
바이어스 전환 수단(102)은 소정의 조도를 경계로 전원(103)을 사용하여 광전 변환 장치(101)의 단자(121) 및 단자(122)에 공급하는 전위관계, 즉 바이어스를 반전시킨다. 도 1에 있어서는 2종류의 전원(103a), 전원(103b)을 사용하였지만, 광전 변환 장치(101)에 인가하는 바이어스가 반전되면 특히 이것에 한정되지 않는다. 물론, 반전 전후에 있어서 광전 변환 장치(101)에 인가되는 전압은 동일한 것을 요하지 않는다.
또한, 광전 변환 장치(101)에 인가하는 바이어스를 반전시킴으로써 단자(OUT)로부터 출력되는 출력 전압도 역전하기 때문에, 출력을 반전시키는 전환 수단(도시하지 않음)을 통하여 단자(OUT)로부터 출력을 얻어도 좋다.
전원(103a)을 사용하여 광전 변환 장치(101)에 전압이 인가되어 있는 경우의 광검출에 관해서, 반도체 장치중의 광전 변환 장치(101)를 뽑아내어 도 3a를 사용하여 설명한다. 또, 전원(103a)의 양(正)의 전극측에 접속된 단자(121)에는 Vdd가, 음(負)의 전극측에 접속된 단자(122)에는 Vss의 전위가 공급되어 있는 것으로 한다. 이 때, 박막 트랜지스터(113)의 제 1 전극은 드레인 전극, 제 2 전극은 소 스 전극으로서 기능하고, 빛이 조사되어 있지 않는 초기 상태에 있어서는 박막 트랜지스터(112) 및 박막 트랜지스터(113)는 비도통 상태인 것으로 한다.
빛이 광전 변환 소자(115)에 조사되면 상술한 바와 같이 전류가 얻어져, 박막 트랜지스터(112)는 도통 상태가 되고, 전류 i가 박막 트랜지스터(112)에 흐른다. 또, 이 때 박막 트랜지스터(112)의 제 1 전극은 드레인 전극, 제 2 전극은 소스 전극이 되고, 박막 트랜지스터(112)는 다이오드 접속된 상태로 되어 있다. 또한, 박막 트랜지스터(113)의 게이트 전극 및 소스 전극의 각각에는 박막 트랜지스터(112)의 게이트 전극, 소스 전극과 같은 전위가 공급되고 있기 때문에 전류 i가 흐른다. 따라서, 광전 변환 장치(101)로부터 2×i의 전류치 I가 얻어진다. 그 때의 조도에 대한 광전 변환 장치(101)로부터 얻어지는 전류치 ｜I｜(즉, 출력 전류 ｜I｜의 관계를 도 4(도 4중의 부호 10)에 도시한다. 도 4에 있어서, 가로축, 세로축은 각각 대수 표시한 조도 L, 전류치 ｜I｜를 나타낸다. 또, 전류치 ｜I｜은 전류치 I의 절대치를 나타낸다. 광검출 시, 반도체 장치로부터의 출력 전압, 즉 도 1a에 있어서의 단자(OUT)로부터의 출력 전압을 V1 이상 V2 이하, 및 광전 변환 장치(101)로부터의 검출 가능한 전류 범위를 I1 이상 I2로 설정하면, 도 4로부터 전원(103a)을 사용하였을 때의 반도체 장치에 있어서의 검출 가능한 조도 범위는 L1 이상 L2 이하, 즉 범위 A가 된다.
다음에, 도 1a에 도시하는 바이어스 전환 수단(102)에 의해 전원(103)이 바뀌는 소정의 조도를 L2로 한 경우에 관해서 설명한다. 바꾸는 것에 의해 전 원(103b)을 사용하고, 이 경우의 광전 변환 장치(101)를 도 3b에 도시한다. 또, 전원(103b)의 음의 전극측에 접속된 단자(121)에는 Vss가, 양의 전극측에 접속된 단자(122)에는 Vdd의 전위가 공급되고 있는 것으로 한다. 즉, 도 3a에 도시한 전원(103a)일 때와는 광전 변환 장치(101)에 인가하는 바이어스를 반전시킨 상태로 되어 있다. 이 때, 박막 트랜지스터(113)의 제 1 전극은 소스 전극, 제 2 전극은 드레인 전극으로서 기능하고, 빛이 조사되어 있지 않는 초기 상태에 있어서는 박막 트랜지스터(112) 및 박막 트랜지스터(113)는 비도통 상태인 것으로 한다.
박막 트랜지스터(112)가 비도통 상태에서, 광전 변환 소자(115)에 빛이 조사되면, 조도의 대수치에 비례한 개방 전압 Voc가 발생한다. 그 때문에, 박막 트랜지스터(112)의 제 1 전극 및 게이트 전극 및 이들에 접속된 박막 트랜지스터(113)의 게이트 전극의 전위는 Vss+Voc가 된다. 따라서, 박막 트랜지스터(113)의 게이트 및 소스간의 전압은 Voc가 되고, 박막 트랜지스터(113)는 도통 상태가 된다. 따라서, 박막 트랜지스터(113)에는 전류 i'가 흐른다. Vdd＞Vss+ Voc로 하면 박막 트랜지스터(112)의 제 1 전극은 소스 전극, 제 2 전극은 드레인 전극이 된다. 따라서, 박막 트랜지스터(112)의 게이트 및 소스간의 전압 Vgs는 제로이기 때문에, 비도통 상태이다. 또, 이 때 박막 트랜지스터(112)의 오프 전류에 대해서는 생각하지 않는 것으로 하여 기재하고 있다.
이렇게 하여, 광전 변환 장치(101)로부터 전류치 i'가 얻어진다. 그 때의 조도에 대한 광전 변환 장치(101)로부터의 출력 전류의 관계를 도 4중에 부호11로서 나타낸다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는 반도체 장치로부터의 출력 전압, 즉 도 1a에 있어서의 단자(OUT)로부터의 출력 전압을 V1 이상 V2 이하로 하고, 검출 가능한 전류 범위를 I1 이상 I2 이하로 설정하였다. 따라서, 전원(103b)을 사용하였을 때의 광전 교환 장치에 있어서의 검출 가능한 조도 범위는 도 4에 도시하는 바와 같이 L2 이상 L3 이하, 즉 범위 B로 할 수 있다.
이와 같이 광전 변환 장치에 인가하는 바이어스를 반전함으로써, 출력 전압 또는 출력 전류의 범위를 넓히지 않고, 검출 가능한 조도 범위를 넓은 것으로 하는 것이 가능해진다.
또, 도 4에서는 조도 범위 B에서 광전 변환 장치(101)로부터 얻어지는 전류치의 절대치 ｜I｜가 I1 이상 I2 이하가 되는 경우에 대해서 기술하였지만, 도 5에 도시하는 바와 같이 범위 A 및 범위 B에서 얻어지는 전류치가 크게 다른 경우가 있다. 이러한 경우, 출력 전압이 광범위하게 되어 버려, 반도체 장치로서 사용하기 어려운 데다가 소비 전력이 커져 버린다.
상술한 바와 같이 범위 A에서는 조도의 검출에 광전 변환 소자(115)의 특성을 이용하고, 범위 B에서는 광전 변환 소자(115)로부터 얻어지는 개방 전압 Voc 및 박막 트랜지스터(112)의 특성을 이용하고 있다. 그 때문에, 박막 트랜지스터의 특성을 변화시킴으로써 범위 B의 출력 전류를 변화시킬 수 있다. 따라서, 박막 트랜지스터의 특성을 제어함으로써 범위 B에서 소망의 범위내에서 출력 전류를 얻을 수 있기 때문에, 범위 A 및 범위 B의 출력 전류의 범위를 보다 가까운 것으로 할 수 있다. 예를 들면, 박막 트랜지스터(113)의 임계치 전압을 제어한 경우에는 조도에 대한 출력 전류의 관계(도 5중 부호 11)를 세로축 방향으로 시프트시키는, 즉 조도에 대하여 얻어지는 전류치를 크게 증감시키는 것이 가능해진다. 예를 들면, 박막 트랜지스터의 임계치 전압을 양의 방향으로 변화시키면, 출력 전류(도 5 중 부호 11)는 낮은 방향으로 시프트하고, 임계치 전압을 음의 방향으로 변화시키면 출력 전류(도 5중 부호 11)는 높은 방향으로 시프트한다. 단, 박막 트랜지스터의 임계치 제어는 박막 트랜지스터가 디플레이션형 트랜지스터, 즉 노멀리 온이 되지 않는 범위내에서 행하는 것으로 한다. 이상과 같이 하여, 출력 전류를 자유롭게 설정하는 것이 가능해지기 때문에, 출력 전류 나아가서는 출력 전압의 범위를 넓히지 않고, 검출 가능한 조도 범위를 넓은 것으로 하는 것이 가능해진다.
또한, 박막 트랜지스터의 S치(서브 임계치)를 제어함으로써 조도에 대한 출력 전류의 관계(도 5중 부호 11)의 기울기를 자유롭게 설정할 수 있다. 예를 들면, S치를 크게 하면 도 5중 부호 11의 경사를 작게 할 수 있고, S치를 작게 하면 도 5중 부호 11의 경사를 큰 것으로 할 수 있다. 그 때문에, 범위 A 및 범위 B에서의 조도에 대한 출력 전류의 관계를 동일하게 하는 것도 가능하고, 다르게 하는 것도 가능하다. 예를 들면, 후자에 있어서는 고조도를 검출할 때는 저조도와 비교하여 조도 의존성을 저하시키는 것도 가능하고, 이러한 경우 반도체 장치의 빛의 검출 범위를 더욱 확대하는 것도 가능해진다. 이와 같이, 목적에 따라서 소망의 조도 의존성을 갖는 반도체 장치를 얻을 수 있다.
또한, 범위 A 및 범위 B의 출력 전류의 차이는 광전 변환 장치(101)에 접속 되는 저항, 즉 도 1a에 있어서는 저항(104)의 저항치를 전원(103)과 대응하여 선택함으로써 출력 전압의 범위가 동일하게 되도록 하여도 좋다. 구체적으로는, 도 6에 도시하는 바와 같이 바이어스 전환 수단(102)과 동시에 전환 가능한 전환 수단(107)을 사용하여 저항(104a)과 저항(104b)을 바꾸어, 광전 변환 장치(101)에 흐르는 전류를 단자(OUT)로부터 전압으로서 출력하면 좋다.
또, 상기에서는 소정의 조도를 경계로 범위 A에서는 광전 변환 소자(115)의 특성을, 범위 B에서는 광전 변환 소자(115)로부터 얻어지는 개방 전압 Voc 및 박막 트랜지스터(112)의 특성을 사용하여 조도를 검출한 경우에 관해서 기술하였지만, 소정 조도를 경계로 이용하는 특성은 반대이어도 좋다. 예를 들면, 도 4에 있어서 범위 A에서는 커런트 미러회로(114)의 전류 증폭률을 감소시킴으로써 광전 변환 장치(101)로부터 얻어지는 출력 전류 ｜I｜를 도 4중의 부호 11까지 감소시키고, 한편, 범위 B에서는 박막 트랜지스터(113)에 대하여 임계치 제어를 실시함으로써 출력 전류 ｜I｜를 도 4중의 부호 10까지 증가시키면 좋다. 이렇게 하여, 범위 A 및 범위 B에서의 출력 전류의 관계를 반대로 함으로써, 조도를 검출할 때, 범위 A에서는 광전 변환 소자(115)로부터 얻어지는 개방 전압 Voc 및 박막 트랜지스터(112)의 특성을, 범위 B에서는 광전 변환 소자(115)의 특성을 이용하는 것도 가능하다.
또, 본 실시형태에 있어서 커런트 미러회로(114)가 갖는 박막 트랜지스터에는 n 채널형 박막 트랜지스터를 사용하였지만, p 채널형 박막 트랜지스터를 사용하여도 좋다. 커런트 미러회로에 p 채널형 박막 트랜지스터를 사용한 경우의 광전 변환 장치의 등가회로도의 일례를 도 7에 도시한다. 도 7에 있어서, 커런트 미러 회로(203)는 박막 트랜지스터(201)와 박막 트랜지스터(202)를 갖는다. 단자(121)는 박막 트랜지스터(201) 및 광전 변환 소자(204)를 통하여 단자(122)와 접속된다. 또한, 단자(121)는 박막 트랜지스터(202)를 통하여 단자(122)와 접속된다. 또, 박막 트랜지스터(202)의 게이트 전극은 박막 트랜지스터(201)의 게이트 전극 및 박막 트랜지스터(201)와 광전 변환 소자(204)를 접속하는 배선에 접속되어 있다. 또, 도 1와 같이 박막 트랜지스터(202)를 하나의 유닛으로서, 상기 유닛을 복수 병렬하여 형성하여도 좋다.
이상의 사실로부터, 본 발명에 의해 광전 변환 장치에 인가하는 바이어스를 반전시킴으로써, 출력 전압 또는 출력 전류의 범위를 넓히지 않고, 검출 가능한 조도 범위를 확대한 것이 가능해진다. 또한, 광전 변환 장치를 구성하는 박막 트랜지스터의 성질, 예를 들면 임계치나 S치를 변화시킴으로써 빛의 검출 범위, 출력 전류, 출력 전압 등을 목적에 따라서 변화시키는 것이 가능해진다.
도 1b에 도시한 광전 변환 장치(101)의 일 구성예에 있어서의 단면도를 도 8a 및 도 8b에 도시한다.
도 8a에 있어서, 310은 기판, 312는 하지 절연막, 313은 게이트 절연막이다. 검출하는 빛은 기판(310), 하지 절연막(312), 및 게이트 절연막(313)을 통과하기 위해서, 이들 재료는 모두 투광성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
도 1b에 있어서의 광전 변환 소자(115)는 배선(319)과, 보호전극(318)과, 광전 변환층(111)과, 단자(121)를 갖는다. 또, 광전 변환층(111)은 p 형 반도체층(111p), n 형 반도체층(111n) 및 p 형 반도체층(111p)과 n 형 반도체층(111n)의 간에 끼워진 진성(i 형) 반도체층(111i)을 갖는다. 이것에 한정되지 않고, 광전 변환 소자는 제 1 도전층과, 제 2 도전층과, 이들 2개의 전도층의 사이에 끼워진 광전 변환층을 갖고 있으면 좋다. 또, 광전 변환층에 있어서도, 상기에 한정되지 않고 적어도 p 형 반도체층과 n 형 반도체층의 적층 구조이면 좋다.
우선, p 형 반도체층(111p)은 13족의 불순물 원소, 예를 들면 붕소(B)를 포함한 세미어몰퍼스 실리콘막을 플라즈마 CVD법에 의해 형성하여도 좋고, 세미어몰퍼스 실리콘막을 형성한 후, 13족의 불순물 원소를 도입하여도 좋다.
또, 세미어몰퍼스 반도체막이란, 비정질 반도체막과 결정 구조를 갖는 반도체(단결정, 다결정을 포함함)막의 중간적인 구조의 반도체를 포함하는 막이다. 이 세미어몰퍼스 반도체막은 자유에너지적으로 안정한 제 3 상태를 갖는 반도체막이고, 단거리질서를 갖고 격자 일그러짐을 갖는 결정질인 것이며, 그 입자직경을 0.5 내지 20nm으로 하여 비단결정 반도체막 중에 분산시켜 존재시키는 것이 가능하다. 세미어몰퍼스 반도체막은 그 라만스펙트럼이 520cm-1보다도 저파수측으로 시프트하고 있고, 또한 X선 회절에서는 Si 결정 격자에 유래하게 되는 (111), (220)의 회절피크가 관측된다. 또한, 미결합수(댕글링 본드)를 종단화하기 위해서 수소 또는 할로겐을 적어도 1원자% 또는 그 이상 포함시키고 있다. 본 명세서에서는 편의상, 이러한 반도체막을 세미어몰퍼스 반도체(SAS)막이라고 부른다. 또한, 헬륨, 아르곤, 크립톤, 네온 등의 희가스원소를 포함하여 격자 일그러짐을 더욱 조장시킴으로써 안정성이 늘어 양호한 세미어몰퍼스 반도체막이 얻어진다. 또 미결정 반도체막(마이크로 크리스탈 반도체막)도 세미어몰퍼스 반도체막에 포함된다.
또한, SAS막은 규소를 포함하는 기체를 글로 방전 분해함으로써 얻을 수 있다. 대표적인 규소를 포함하는 기체로서는 SiH4이고, 그 외에도 Si2H6, SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4`, SiF4 등을 사용할 수 있다. 또한 수소나, 수소에 헬륨, 아르곤, 크립톤, 네온으로부터 선택된 일종 또는 복수종의 희가스원소를 더한 가스로, 이 규소를 포함하는 기체를 희석하여 사용함으로써, SAS막의 형성을 용이한 것으로 할 수 있다. 희석률은 2배 내지 1000배의 범위에서 규소를 포함하는 기체를 희석하는 것이 바람직하다. 또한, 더욱이 규소를 포함하는 기체중에, CH4, C2H6 등의 탄화물 기체, GeH4, GeF4 등의 게르마늄화 기체, F2 등을 혼입시키고, 에너지 밴드폭을 1.5 내지 2.4eV, 또는 0.9 내지 1.1eV로 조절하여도 좋다.
p 형 반도체층(111p)을 형성하면, 또한 도전형을 부여하는 불순물을 포함하지 않는 반도체층(진성 반도체층 또는 i 형 반도체층이라고 부름, 111i), n 형 반도체층(111n)을 순차로 형성한다. 이로써 p 형 반도체층(111p), i 형 반도체층(111i) 및 n 형 반도체층(111n)을 갖는 광전 변환층(111)이 형성된다.
또 본 명세서에 있어서는 i 형 반도체층이란 반도체층에 포함되는 p 형 또는 n 형을 부여하는 불순물 농도가 1×1O20cm-3 이하이고, 산소 및 질소가 5×1O19cm-3 이하인 반도체층을 가리킨다. 또, 광전도도는 암(暗)전도도에 대하여 1000배 이상인 것이 바람직하다. 또한, i 형 반도체 층에는 붕소(B)가 10 내지 1000ppm 첨가되어 있어도 좋다.
i 형 반도체층(111i)으로서는 예를 들면 플라즈마 CVD법으로 세미어몰퍼스 실리콘막을 형성하면 좋다. 또한, n 형 반도체층(111n)으로서는 15족의 불순물 원소, 예를 들면 인(P)을 포함하는 세미어몰퍼스 실리콘막을 형성하여도 좋고, 세미어몰퍼스 실리콘막을 형성한 후, 15족의 불순물 원소를 도입하여도 좋다.
또한 p 형 반도체층(111p), i 형 반도체층(111i), n 형 반도체층(111n)으로서, 세미어몰퍼스 반도체막뿐만 아니라, 어몰퍼스 반도체막을 사용하여도 좋다.
또한, 배선(319), 접속전극(320), 단자전극(351), 박막 트랜지스터(112)의 소스 전극 또는 드레인 전극(341), 박막 트랜지스터(113)의 소스 전극 또는 드레인 전극(342)은 고융점 금속막과 저저항 금속막(알루미늄 합금 또는 순알루미늄 등)의 적층 구조로 되어 있다. 여기에서는, 이들 배선 및 전극은 티탄막(Ti막)과 알루미늄막(Al 막)과 Ti막을 순차로 겹쳐 쌓은 3층 구조로 한다.
또한, 배선(319), 접속전극(320), 단자전극(351), 박막 트랜지스터(112)의 소스 전극 또는 드레인 전극(341), 박막 트랜지스터(113)의 소스 전극 또는 드레인 전극(342)을 덮도록, 각각 보호전극(318), 보호전극(345), 보호전극(348), 보호전극(346) 및 보호전극(347)이 형성되어 있다.
이들 보호전극은 광전 변환층(111)의 형성 시에 있어서의 에칭 공정에 있어서, 배선(319) 등을 보호한다. 또, 보호전극의 재료는 광전 변환층(111)을 에칭하는 가스(또는 에천트)에 대하여 광전 변환층보다도 에칭 속도가 작은 도전재료인 것이 바람직하다. 더욱이, 보호전극(318)의 재료는 광전 변환층(111)과 반응하여 합금이 되지 않는 도전재료인 것이 바람직하다. 또, 그 밖의 보호전극(345), 보호 전극(348), 보호전극(346) 및 보호전극(347)도 보호전극(318)과 동일 재료 및 제작 공정에 의해 형성된다.
또한, 보호전극(318), 보호전극(345), 보호전극(348), 보호전극(346), 보호전극(347)을 형성하지 않는 구조로 하여도 좋다. 이들 보호전극을 형성하지 않은 일례에 관해서 도 8b에 도시한다. 도 8b에 있어서, 배선(404), 접속전극(405), 단자전극(401), 박막 트랜지스터(112)의 소스 전극 또는 드레인 전극(402), 박막 트랜지스터(113)의 소스 전극 또는 드레인 전극(403)은 단층의 도전막에 의해 형성되어 있고, 이러한 도전막으로서, 티탄막(Ti막)이 바람직하다. 또한, 티탄막 대신에, 텅스텐(W), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 네오듐(Nd), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt)으로부터 선택된 원소, 또는 상기 원소를 주성분으로 하는 합금 재료 또는 화합물 재료로 이루어지는 단층막, 또는, 이들의 질화물, 예를 들면, 질화티탄, 질화텅스텐, 질화탄탈, 질화몰리브덴으로 이루어지는 단층막, 또는 이들의 적층막을 사용할 수 있다. 배선(404), 접속전극(405), 단자전극(401), 박막 트랜지스터(112)의 소스 전극 또는 드레인 전극(402), 박막 트랜지스터(113)의 소스 전극 또는 드레인 전극(403)을 단층막으로 함으로써, 제작 공정에서 성막 회수를 감소시키는 것이 가능해진다.
또한, 도 8a 및 도 8b는 n 채널형 박막 트랜지스터(112, 113)는 채널 형성 영역이 1개(본 명세서에서는 「싱글 게이트 구조」라고 함)인 톱게이트형 박막 트랜지스터의 예를 도시하지만, 채널 형성 영역을 복수 갖는 구조로 하여 온 전류치 의 불균일을 저감시켜도 좋다. 또한, 오프 전류치를 저감하기 위해서, n 채널형 박막 트랜지스터(112, 113)에 저농도 드레인(Lightly Doped Drain (LDD)) 영역을 형성하여도 좋다. LDD 영역이란 채널 형성 영역과, 고농도로 불순물 원소를 첨가하여 형성하는 소스 영역 또는 드레인 영역과의 사이에 저농도로 불순물 원소를 첨가한 영역이며, LDD 영역을 형성하면 드레인 영역 근방의 전계를 완화하여 핫 캐리어 주입에 의한 열화를 막는 효과가 있다.
또한, 핫 캐리어에 의한 온 전류치의 열화를 막기 위해서, n 채널형 박막 트랜지스터(112, 113)를, 게이트 절연막을 개재하여 LDD 영역을 게이트 전극이라고 겹쳐 배치시킨 구조(본 명세서에서는「GOLD(Gate-drain Overlapped LDD) 구조」라고 부름)로 하여도 좋다. GOLD 구조를 사용한 경우, LDD 영역을 게이트 전극과 겹쳐 형성하지 않은 경우보다도, 더욱 드레인 영역 근방의 전계를 완화하여 핫 캐리어 주입에 의한 열화를 막는 효과가 있다. 이렇게, GOLD 구조로 함으로써, 드레인 영역 근방의 전계 강도가 완화되어 핫 캐리어 주입을 막고, 열화 현상의 방지에 유효하다.
또한, 커런트 미러회로를 구성하는 박막 트랜지스터(112, 113)는 상술한 톱게이트형 박막 트랜지스터에 한정되지 않고, 보텀 게이트형 박막 트랜지스터, 예를 들면 역스태거형 박막 트랜지스터라도 좋다.
또한, 배선(314)은 배선(319)에 접속하는 배선으로서 증폭 회로의 박막 트랜지스터(113)의 채널 형성 영역 상방으로도 연장하여 게이트 전극으로도 되어 있다.
배선(315)은 n 형 반도체층(111n)에 접속된 단자(121)와, 접속전극(320) 및 보호전극(345)을 통하여 접속된 배선이고, 박막 트랜지스터(113)의 드레인 배선(드레인 전극이라고도 부름) 또는 소스 배선(소스 전극이라고 도 부름)의 어느 한쪽과 접속된다.
검출되는 빛은 층간 절연막(316) 및 층간 절연막(317)을 통과하기 위해서, 이들 재료는 모두 투광성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 층간 절연막(317)은 고착 강도가 향상시키기 위해서 무기재료, 예를 들면 산화규소(SiOx)막을 사용하는 것이 바람직하다. 밀봉층(324)에 있어서도 무기재료를 사용하는 것이 바람직하고, 이들 절연막은 CVD법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
또한, 단자전극(350)은 배선(314) 및 배선(315)과 동일 공정에서 형성되고, 단자전극(351)은 배선(319) 및 접속전극(320)과 동일 공정에서 형성되어 있다. 또, 단자(122)는 보호전극(348)과 단자전극(351)을 통하여 단자전극(350)과 접속되어 있다.
또, 단자(121)는 땜납(364)으로 기판(360)의 전극(361)에 실장되어 있다. 또한, 단자(122)는 단자(121)와 동일 공정에서 형성되고, 땜납(363)으로 기판(360)의 전극(362)에 실장되어 있다.
도 8a 및 도 8b에 있어서, 빛은 도면중의 화살표에 나타내는 바와 같이, 기판(310)측으로부터 광전 변환층(111)에 입사한다. 이로써 전류가 발생하여, 빛을 검지하는 것이 가능해진다.
이러한 광전 변환 장치에, 인가하는 바이어스를 반전시킴으로써 출력 전압 또는 출력 전류의 범위를 넓히지 않고, 검출 가능한 조도 범위를 확대하는 것이 가 능해진다. 또한, 광전 변환 장치를 구성하는 박막 트랜지스터의 성질, 예를 들면 임계치나 S치를 변화시킴으로써 빛의 검출 범위나 출력 전압 등을 목적에 따라서 변화시키는 것이 가능해진다.
여기에서 도 8a에 도시하는 광전 변환 장치의 제작 방법에 관해서, 도 9a 내지 도 9d, 도 10a 내지 도 10c, 도 11a 내지 도 11c, 도 12, 도 13을 사용하여 이하에 기술한다.
우선, 기판(제 1 기판(310)) 상에 소자를 형성한다. 여기에서는 기판(310)으로서, 유리기판의 하나인 AN100을 사용한다.
이어서, 플라즈마 CVD법으로 하지 절연막(312)이 되는 질소를 포함하는 산화규소막(막 두께 100nm)을 형성하고, 또한 대기에 닿지 않고, 반도체막 예를 들어 수소를 포함하는 비정질 규소막(막 두께 54nm)을 적층 형성한다. 또한, 하지 절연막(312)은 산화규소막, 질화규소막, 질소를 포함하는 산화규소막을 사용한 적층으로 하여도 좋다. 예를 들면, 하지 절연막(312)으로서, 산소를 포함하는 질화규소막을 50nm, 더욱이 질소를 포함하는 산화규소막을 100nm 적층한 막을 형성하여도 좋다. 또, 질소를 포함하는 산화규소막이나 질화규소막은 유리기판으로부터의 알칼리금속 등의 불순물 확산을 방지하는 블로킹층으로서 기능한다.
이어서, 상기 비정질 규소막을 고상성장법, 레이저 결정화 방법, 촉매금속을 사용한 결정화 방법 등에 의해 결정화시키고, 결정 구조를 갖는 반도체막(결정성 반도체막), 예를 들면 다결정 규소막을 형성한다. 여기에서는, 촉매원소를 사용한 결정화 방법을 사용하여 다결정 규소막을 얻는다. 우선, 중량 환산으로 10ppm의 니켈을 포함하는 아세트산니켈 용액을 스피너로 첨가한다. 또, 아세트산니켈 용액을 첨가하는 것 대신에 스퍼터법으로 니켈원소를 전면에 살포하는 방법을 사용하여도 좋다. 이어서, 가열처리를 하여 결정화시켜 결정 구조를 갖는 반도체막을 형성한다. 여기에서는, 열처리(500℃, 1시간) 후, 결정화를 위한 열처리(550℃, 4시간)를 하여 다결정 규소막을 얻는다.
이어서, 다결정 규소막 표면의 산화막을 희불산 등으로 제거한다. 그 후, 결정화율을 높여, 결정립내에 남겨지는 결함을 보수하기 위한 레이저광(XeCl: 파장 308nm)의 조사를 대기중, 또는 산소 분위기중에서 행한다.
레이저광으로는 파장 400nm 이하의 엑시머 레이저광이나, YAG 레이저의 제 2 고조파 또는 제 3 고조파를 사용한다. 여기에서는, 반복 주파수 10 내지 1000Hz 정도의 펄스 레이저광을 사용하여, 상기 레이저광을 광학계에서 100 내지 500mJ/㎠로 집광하여, 90 내지 95%의 오버랩률을 갖고 조사하고, 실리콘막 표면을 주사시키면 좋다. 본 실시 형태에서는 반복 주파수 30Hz, 에너지 밀도 470mJ/㎠로 레이저광의 조사를 대기중에서 행한다.
또, 대기중 또는 산소 분위기중에서 행하기 때문에, 레이저광의 조사에 의해 표면에 산화막이 형성된다. 또, 본 실시 형태에서는 펄스 레이저를 사용한 예를 제시하였지만, 연속 발진의 레이저를 사용하여도 좋고, 반도체막의 결정화 시에, 대입자직경으로 결정을 얻기 위해서는, 연속 발진이 가능한 고체 레이저를 사용하여, 기본파의 제 2 고조파 내지 제 4 고조파를 적용하는 것이 바람직하다. 대표적으로는, Nd:YVO4 레이저(기본파 1064nm)의 제 2 고조파(532nm)나 제 3 고조 파(355nm)를 적용하면 좋다.
연속 발진의 레이저를 사용하는 경우에는 출력 10W의 연속 발진의 YVO4 레이저로부터 사출된 레이저광을 비선형 광학소자에 의해 고조파로 변환한다. 또한, 공진기 속에 YVO4 결정과 비선형 광학소자를 넣어, 고조파를 사출하는 방법도 있다. 그리고, 바람직하게는 광학계에 의해 조사면에서 직사각형상 또는 타원형상의 레이저광으로 성형하여, 피처리체에 조사한다. 이 때의 에너지 밀도는 0.01 내지 100 MW/㎠ 정도(바람직하게는 0.1 내지 10MW/㎠)가 필요하다. 그리고, 10 내지 2000 cm/s 정도의 속도로 레이저광에 대하여 상대적으로 반도체막을 이동시켜 조사하면 좋다.
이어서, 상기 레이저광의 조사에 의해 형성된 산화막에 더하여, 오존수로 표면을 120초 처리하여 합계 1 내지 5nm의 산화막으로 이루어지는 배리어층을 형성한다. 이 배리어층은 결정화시키기 위해서 첨가한 촉매원소, 예를 들면 니켈(Ni)을 막 중으로부터 제거하기 위해서 형성한다. 여기에서는, 오존수를 사용하여 배리어층을 형성하였지만, 산소 분위기하의 자외선의 조사로 결정 구조를 갖는 반도체막의 표면을 산화하는 방법이나 산소 플라즈마 처리에 의해 결정 구조를 갖는 반도체막의 표면을 산화하는 방법이나 플라즈마 CVD법이나 스퍼터법이나 증착법 등으로 1 내지 10nm 정도의 산화막을 퇴적하여 배리어층을 형성하여도 좋다. 또한, 배리어층을 형성하기 전에 레이저광의 조사에 의해 형성된 산화막을 제거하여도 좋다.
이어서, 배리어층상에 스퍼터법으로써 게터링 사이트가 되는 아르곤원소를 포함하는 비정질 규소막을 10nm 내지 400nm, 여기에서는 막 두께 100nm로 성막한다. 여기에서는, 아르곤원소를 포함하는 비정질 규소막은 실리콘 타깃을 사용하여 아르곤을 포함하는 분위기하에서 형성한다. 플라즈마 CVD법을 사용하여 아르곤원소를 포함하는 비정질 규소막을 형성하는 경우, 성막 조건은 모노실란과 아르곤의 유량비(SiH4:Ar)를 1:99로 하고, 성막 압력을 6.665Pa로 하고, RF 파워 밀도를 0.087W/㎠로 하고, 성막 온도를 350℃로 한다.
그 후, 650℃로 가열된 노(爐)에 넣고 3분의 열처리를 하여 촉매원소를 제거(게터링)한다. 이로써 결정 구조를 갖는 반도체막 중의 촉매원소 농도가 저감된다. 노 대신에 램프 어닐 장치를 사용하여도 좋다.
이어서, 배리어층을 에칭 스토퍼로서, 게터링 사이트인 아르곤원소를 포함하는 비정질 규소막을 선택적으로 제거한 후, 배리어층을 희불산으로 선택적으로 제거한다. 또, 게터링 시, 니켈은 산소 농도가 높은 영역으로 이동하기 쉬운 경향이 있기 때문에, 산화막으로 이루어지는 배리어층을 게터링 후에 제거하는 것이 바람직하다.
또, 촉매원소를 사용하여 반도체막의 결정화를 행하지 않는 경우에는 상술한 배리어층의 형성, 게터링 사이트의 형성, 게터링을 위한 열처리, 게터링 사이트의 제거, 배리어층의 제거 등의 공정은 불필요하다.
이어서, 얻어진 결정 구조를 갖는 반도체막(예를 들면 결정성 규소막)의 표면에 오존수로 얇은 산화막을 형성한 후, 제 1 포토마스크를 사용하여 레지스트로 이루어지는 마스크를 형성하고, 소망의 형상으로 에칭 처리하여 섬형으로 분리된 반도체막(본 명세서에서는 「섬형 반도체막」이라고 함; 331 및 332)을 형성한다(도 9a 참조). 섬형 반도체막(331) 및 섬형 반도체막(332)을 형성한 후, 레지스트로 이루어지는 마스크를 제거한다.
이어서, 필요가 있으면 박막 트랜지스터의 임계치를 제어하기 위해서 미량의 불순물 원소(붕소 또는 인)를 도핑한다. 여기에서는, 원료가스로서 디보란(B2H6)을 사용하여, 플라즈마 여기한 불순물을 질량 분리하지 않고 도핑하는 이온 도프법을 사용한다.
이어서, 불산을 포함하는 에천트로 산화막을 제거하는 동시에 섬형 반도체막(331) 및 섬형 반도체막(332)의 표면을 세정한 후, 게이트 절연막(313)이 되는 규소를 주성분으로 하는 절연막을 형성한다. 여기에서는, 플라즈마 CVD법에 의해 115nm의 두께로 질소를 포함하는 산화규소막(조성비 Si=32%, O=59%, N=7%, H=2%)으로 형성한다.
이어서, 게이트 절연막(313) 상에 금속막을 형성한 후, 제 2 포토마스크를 사용하여, 게이트 전극(334) 및 게이트 전극(335), 배선(314) 및 배선(315), 단자전극(350)을 형성한다(도 9b 참조). 이 금속막으로서, 예를 들면 질화탄탈 및 텅스텐(W)을 각각 30nm, 370nm 적층한 막을 사용한다.
또한, 게이트 전극(334) 및 게이트 전극(335), 배선(314) 및 배선(315), 단자전극(350)으로서, 상기 이외에도 티탄(Ti), 텅스텐(W), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 네오듐(Nd), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 금(Au),은(Ag), 동(Cu) 으로부터 선택된 원소, 또는 상기 원소를 주성분으로 하는 합금 재료 또는 화합물 재료로 이루어지는 단층막, 또는, 이들의 질화물, 예를 들면, 질화티탄, 질화텅스텐, 질화탄탈, 질화몰리브덴으로 이루어지는 단층막, 또는 이들의 적층막을 사용할 수 있다.
이어서, 섬형 반도체막(331) 및 섬형 반도체막(332)으로의 일도전형을 부여하는 불순물을 도입하여, 박막 트랜지스터(112)의 소스 영역 또는 드레인 영역(337), 박막 트랜지스터(113)의 소스 영역 또는 드레인 영역(338)을 형성한다(도 9c 참조). 본 실시 형태에서는 n 채널형 박막 트랜지스터를 형성하는 것으로 하고, n 형의 불순물, 예를 들면 인(P), 비소(As)를 섬형 반도체막(331) 및 섬형 반도체막(332)에 도입한다.
이어서, CVD법에 의해 산화규소막을 포함하는 제 1 층간 절연막(도시하지 않음)을 50nm 형성한 후, 각각의 섬형 반도체 영역에 첨가된 불순물 원소를 활성화 처리하는 공정을 한다. 이 활성화 공정은 램프 광원을 사용한 래피드 서멀 어닐법(RTA법), 또는 YAG 레이저 또는 엑시머 레이저를 이면으로부터 조사하는 방법, 또는 노를 사용한 열처리, 또는 이들의 방법중, 어느 하나와 조합한 방법에 의해서 행한다.
이어서, 수소 및 산소를 포함하는 질화규소막을 포함하는 제 2 층간 절연막(316)을 예를 들면 10nm의 막 두께로 형성한다.
이어서, 제 2 층간 절연막(316) 상에 절연물 재료로 이루어지는 제 3 층간 절연막(317)을 형성한다(도 9d 참조). 제 3 층간 절연막(317)은 CVD법으로 얻어지 는 절연막을 사용할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는 고착 강도를 향상시키기 위해서, 제 3 층간 절연막(317)으로서, 900nm의 막 두께로 형성한 질소를 포함하는 산화규소막을 형성한다.
다음에, 열처리(300 내지 550℃에서 1 내지 12시간의 열처리, 예를 들면 질소분위기중 410℃에서 1시간)를 하여, 섬형 반도체막을 수소화한다. 이 공정은 제 2 층간 절연막(316)에 포함되는 수소에 의해 섬형 반도체막의 댕글링 본드를 종단시키기 위해서 행하는 것이다. 또, 게이트 절연막(313)의 존재에 관계없이 섬형 반도체막을 수소화할 수 있다.
또한 제 3 층간 절연막(317)으로서, 실록산을 사용한 절연막, 및 이들의 적층 구조를 사용하는 것도 가능하다. 실록산은 실리콘(Si)과 산소(0)의 결합으로 골격 구조로 구성된다. 치환기로서, 적어도 수소를 포함하는 유기기(예를 들면 알킬기, 방향족 탄화수소)가 사용된다. 또한, 치환기에 플루오로기를 포함하고 있어도 좋다.
제 3 층간 절연막(317)으로서 실록산을 사용한 절연막, 및 이들의 적층 구조를 사용한 경우는 제 2 층간 절연막(316)을 형성한 후, 섬형 반도체막을 수소화하기 위한 열처리를 하고, 다음에 제 3 층간 절연막(317)을 형성할 수도 있다.
이어서, 제 3 포토마스크를 사용하여 레지스트로 이루어지는 마스크를 형성하고, 제 1 층간 절연막, 제 2 층간 절연막(316), 제 3 층간 절연막(317), 및 게이트 절연막(313)을 선택적으로 에칭하여 콘택트홀을 형성한다. 그리고, 레지스트로 이루어지는 마스크를 제거한다.
또, 제 3 층간 절연막(317)은 필요에 따라서 형성하면 좋고, 제 3 층간 절연막(317)을 형성하지 않는 경우는 제 2 층간 절연막(316)을 형성한 후에 제 1 층간 절연막, 제 2 층간 절연막(316) 및 게이트 절연막(313)을 선택적으로 에칭하여 콘택트홀을 형성한다.
이어서, 스퍼터법으로 금속 적층막을 성막한 후, 제 4 포토마스크를 사용하여 레지스트로 이루어지는 마스크를 형성하고, 선택적으로 금속막을 에칭하여, 배선(319), 접속전극(320), 단자전극(351), 박막 트랜지스터(112)의 소스 전극 또는 드레인 전극(341), 박막 트랜지스터(113)의 소스 전극 또는 드레인 전극(342)을 형성한다. 그리고, 레지스트로 이루어지는 마스크를 제거한다. 또, 본 실시 형태의 금속막은 막 두께 100nm의 Ti막과, 막 두께 350nm의 Si를 미량으로 포함하는 Al막과, 막 두께 100nm의 Ti막의 3층을 적층한 것으로 한다.
또한 도 8b에 도시하는 바와 같이, 배선(404), 접속전극(405), 단자전극(401), 및 박막 트랜지스터(112)의 소스 전극 또는 드레인 전극(402), 박막 트랜지스터(113)의 소스 전극 또는 드레인 전극(403)을 단층의 도전막에 의해 형성하는 경우는 내열성 및 도전율 등의 점에서 티탄막(Ti막)이 바람직하다. 또한, 티탄막 대신에, 텅스텐(W), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 네오듐(Nd), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt)으로부터 선택된 원소, 또는 상기 원소를 주성분으로 하는 합금 재료 또는 화합물 재료로 이루어지는 단층막, 또는, 이들의 질화물, 예를 들면, 질화티탄, 질화텅스텐, 질화탄탈, 질화몰리브덴으로 이루어지는 단층막, 또는 이들의 적층막을 사용할 수 있다. 배선(404), 접속전극(405), 단자전극(401), 및 박막 트랜지스터(112)의 소스 전극 또는 드레인 전극(402), 박막 트랜지스터(113)의 소스 전극 또는 드레인 전극(403)을 단층막으로 함으로써, 제작 공정에서 성막 회수를 감소시키는 것이 가능해진다.
이상의 공정에서, 다결정 규소막을 사용한 톱게이트형의 박막 트랜지스터(112 및 113)를 제작할 수 있다. 또, 박막 트랜지스터(112 및 113)의 S치는 반도체막의 결정성이나 반도체막과 게이트 절연막과의 계면상태로 변화시키는 것이 가능하다.
이어서, 후에 형성되는 광전 변환층(대표적으로는 어몰퍼스실리콘)과 반응하여 합금되기 어려운 도전성의 금속막(티탄(Ti) 또는 몰리브덴(Mo) 등)을 성막한 후, 제 5 포토마스크를 사용하여 레지스트로 이루어지는 마스크를 형성하고, 선택적으로 도전성의 금속막을 에칭하여 배선(319)을 덮는 보호전극(318)을 형성한다(도 10a 참조). 여기에서는, 스퍼터법으로 얻어지는 막 두께 200nm의 Ti막을 사용한다. 또, 접속전극(320), 단자전극(351), 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극에 있어서도 보호전극(318)과 같은 금속막에 의해서 덮인다. 따라서, 도전성의 금속막은 이들의 전극에 있어서의 2층째의 Al막이 드러나 있는 측면도 덮기 때문에, 도전성의 금속막은 광전 변환층으로의 알루미늄원자의 확산도 방지할 수 있다.
단, 배선(319), 접속전극(320), 단자전극(351), 박막 트랜지스터(112)의 소스 전극 또는 드레인 전극(341), 박막 트랜지스터(113)의 소스 전극 또는 드레인 전극(342)을 단층의 도전막으로 형성하는 경우, 즉 도 8b에 도시하는 바와 같이, 이들의 전극 또는 배선 대신에 배선(404), 접속전극(405), 단자전극(401), 박막 트랜지스터(112)의 소스 전극 또는 드레인 전극(402), 박막 트랜지스터(113)의 소스 전극 또는 드레인 전극(403)을 형성하는 경우는 보호전극(318)은 형성하지 않아도 좋다.
다음에 제 3 층간 절연막(317) 상에, p 형 반도체층(111p), i 형 반도체층(111i) 및 n 형 반도체층(111n)을 갖는 광전 변환층(111)을 형성한다.
p 형 반도체층(111p)은 13족의 불순물 원소, 예를 들면 붕소(B)를 포함한 세미어몰퍼스 실리콘막을 플라즈마 CVD법으로써 성막하여 형성하여도 좋고, 세미어몰퍼스 실리콘막을 형성한 후, 13족의 불순물 원소를 도입하여도 좋다.
또, 배선(319) 및 보호전극(318)은 광전 변환층(111)의 최하층, 본 실시 형태에서는 p 형 반도체층(111p)과 접하고 있다.
p 형 반도체층(111p)을 형성하면, 또한 i 형 반도체층(111i) 및 n 형 반도체층(111n)을 순차로 형성한다. 이로써 p 형 반도체층(111p), i 형 반도체층(111i) 및 n 형 반도체층(111n)을 갖는 광전 변환층(111)이 형성된다.
i 형 반도체층(111i)으로서는 예를 들면 플라즈마 CVD법으로 세미어몰퍼스 실리콘막을 형성하면 좋다. 또한, n 형 반도체층(111n)으로서는 15족의 불순물 원소, 예를 들면 인(P)을 포함하는 세미어몰퍼스 실리콘막을 형성하여도 좋고, 세미어몰퍼스 실리콘막을 형성한 후, 15족의 불순물 원소를 도입하여도 좋다.
또한 p 형 반도체층(111p), i 형 반도체층(111i), n 형 반도체층(111n)으로 서, 세미어몰퍼스 반도체막뿐만 아니라, 어몰퍼스 반도체막을 사용하여도 좋다.
이어서, 전체면에 절연물 재료(예를 들면 규소를 포함하는 무기절연막)로 이루어지는 밀봉층(324)을 두께(1㎛ 내지 30㎛)로 형성하여 도 10b의 상태를 얻는다. 여기에서는 절연물 재료막으로서 CVD법에 의해, 막 두께 1㎛의 질소를 포함하는 산화규소막을 형성한다. 무기절연막을 사용함으로써 밀착성의 향상을 도모하고 있다.
이어서, 밀봉층(324)을 에칭하여 개구부를 형성한 후, 스퍼터법에 의해 단자(121 및 122)를 형성한다. 단자(121 및 122)는 티탄막(Ti막; 100nm)과, 니켈막(Ni)막(300nm)과, 금막(Au막; 50nm)의 적층막으로 한다. 이렇게 하여 얻어지는 단자(121) 및 단자(122)의 고착 강도는 5N을 초과하여, 단자전극으로서 충분한 고착 강도를 갖고 있다.
이상의 공정에서, 땜납 접속이 가능한 단자(121) 및 단자(122)가 형성되고, 도 10c에 도시하는 구조가 얻어진다.
이렇게 하여, 예를 들면 1개의 대면적기판(예를 들면 600cm×720cm)으로부터는 대량의 광센서칩(2mm×1.5mm), 즉 광전 변환 장치의 칩을 제조하는 것이 가능하다. 이어서, 개개로 절단하여 복수의 광센서 칩을 잘라낸다.
잘라낸 1개의 광센서칩(2mm×1.5mm)의 단면도를 도 11a로 도시하고, 그 상면도를 도 11b, 하면도를 도 11c에 도시한다. 또, 도 11a에 있어서, 기판(310), 소자 형성 영역(410), 단자(121) 및 단자(122)를 포함하는 총 막 두께는 0.8±0.05mm 이다.
또한, 광센서칩의 총 막 두께를 얇게 하기 위해서, 기판(310)을 CMP 처리 등에 의해서 깎아 얇게 한 후, 다이서로 개개로 절단하여 복수의 광센서칩을 잘라내어도 좋다.
또한, 도 11b에 있어서, 단자(121 및 122)의 하나의 전극 사이즈는 0.6 mm×1.1mm이고, 전극 간격은 0.4mm 이다. 또한, 도 11c에 있어서 수광부(411)의 면적은 1.57㎟이다. 또한, 증폭 회로부(412)에는 약 100개의 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.
마지막으로, 얻어진 광센서칩을 기판(360)의 실장면에 실장한다(도 8a 참조). 또, 단자(121)와 전극(361), 및 단자(122)와 전극(362)의 접속에는 각각 땜납(364 및 363)을 사용하여, 미리 기판(360)의 전극(361 및 362) 상에 스크린인쇄법 등에 의해서 땜납을 형성해두고, 땜납과 단자전극을 당접한 상태로 하고나서 땜납 리플로 처리를 하여 실장한다. 땜납 리플로 처리는 예를 들면 불활성 가스 분위기중, 255℃ 내지 265℃ 정도의 온도에서 약 10초 행한다. 또한, 땜납 외에 금속(금, 은 등)으로 형성되는 범프, 또는 도전성 수지로 형성되는 범프 등을 사용할 수 있다. 또한, 환경 문제를 고려하여 납 프리 땜납을 사용하여 실장하여도 좋다.
이상과 같이 하여, 반도체 장치를 제작할 수 있다. 또, 빛을 검출하기 위해서 기판(310)측으로부터 광전 변환층(111)에 빛을 입사하는 이외의 개소에는 통 등을 사용하여 빛을 차단하여도 좋다. 또, 통은 빛을 차단하는 기능을 갖는 재료라면 무엇을 사용해도 좋고, 예를 들어 금속 재료나 흑색 안료를 갖는 수지재료 등을 사용하여 형성하면 좋다. 이러한 구조로 함으로써, 보다 신뢰성이 높은 광검출기 능을 갖는 반도체 장치로 할 수 있다.
본 실시 형태에서는 반도체 장치가 갖는 증폭 회로를 n 채널형 박막 트랜지스터로 형성하는 경우에 관해서 설명하였지만, p 채널형 박막 트랜지스터라도 좋다. 또, p 채널형 박막 트랜지스터는 섬형 반도체 영역으로의 일도전형을 부여하는 불순물을, p 형의 불순물, 예를 들면 붕소(B)로 대신하면 n 채널형 박막 트랜지스터와 동일하게 제작할 수 있다. 다음에, 증폭 회로를 p 채널형 박막 트랜지스터를 사용하여 형성한 예에 관해서 나타낸다
증폭 회로, 예를 들면 커런트 미러회로를 p 채널형 박막 트랜지스터로 형성한 광전 변환 장치의 등가회로도의 일례는 이미 기술한 바와 같이 도 7이고, 그 단면도를 도 12에 도시한다. 또, 도 12는 도 7에 있어서의 p 채널형의 박막 트랜지스터(201 및 202), 및 광전 변환 소자(204)를 뽑아내어 기재하고 있다. 또, 도 8과 같은 것에 관해서는 공통하는 부호를 사용하여 도시하고 동일 부분 또는 동일 기능을 갖는 부분의 상세한 설명은 생략한다. 상술한 바와 같이, 박막 트랜지스터(201)의 섬형 반도체 영역 및 박막 트랜지스터(202)의 섬형 반도체 영역에는, p 형의 불순물, 예를 들면 붕소(B)가 도입되어 있고, 박막 트랜지스터(201)에는 소스 영역 또는 드레인 영역(241), 박막 트랜지스터(202)에는 소스 영역 또는 드레인 영역(242)이 형성된다. 또한, 광전 변환 소자가 갖는 광전 변환층(222)은 n 형 반도체층(222n), i 형 반도체층(222i), p 형 반도체층(222p)을 순차 적층한 구성으로 되어 있다. 또, n 형 반도체층(222n), i 형 반도체층(222i), p 형 반도체층(222p)에는, 각각 n 형 반도체층(111n), i 형 반도체층(111i), p 형 반도체층(111p)과 동 일한 재료 및 제작 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는 박막 트랜지스터(112, 113, 201, 202)로서 톱게이트형 박막 트랜지스터를 제작하였지만, 보텀 게이트형 박막 트랜지스터이어도 좋다.
박막 트랜지스터(112, 113, 201, 202) 대신에, 보텀 게이트형 박막 트랜지스터를 제작한 예를 도 13에 도시한다. 도 13에 있어서는 보텀 게이트형 박막 트랜지스터(501 및 502)에 의해서 커런트 미러회로(503)가 형성되어 있다.
보텀 게이트형 박막 트랜지스터(501 및 502)의 각각은 게이트 전극, 게이트 절연막(514), 소스 영역 및 드레인 영역, 및 채널 형성 영역을 갖는 활성층, 층간 절연막(316), 소스 전극 및 드레인 전극을 갖고 있다.
또 도 13에 있어서, 도 8a 및 도 12와 동일한 것은 동일 부호로 도시한다.
더욱이, 박막 트랜지스터(112, 113, 201, 202, 501, 502)의 각각은 게이트 전극이 1개 형성되는 싱글 게이트 구조이거나, 복수의 게이트 전극이 형성되는 멀티 게이트 구조이어도 좋다. 더욱이 저농도 불순물 영역, 소위 LDD(Lightly Doped Drain) 영역은 있어도 좋고, 없어도 좋다. 더욱이 LDD 영역의 일부 또는 전부가 게이트 전극에 겹치고 있어도 좋다. 게이트 전극도, 단층의 도전막으로 형성되어 있어도 좋고, 복수의 도전막을 적층한 것을 사용하여 형성하여도 좋다. 또한 게이트 전극의 측면에 사이드월을 형성하여도 좋다. 박막 트랜지스터의 구조는 필요에 따라서 적절하게 바꾸면 좋다.
또, 본 실시 형태에 있어서, 여러 도면을 사용하여 기술해 왔지만, 각각의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)은 별도의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋 음)에 대하여, 적용, 조합, 또는 치환 등을 자유롭게 할 수 있다. 더욱이, 지금까지 기술한 도면에 있어서, 각각의 부분에 대하여, 별도의 부분을 조합함으로써, 더 많은 도면을 구성시킬 수 있다.
마찬가지로, 본 실시 형태의 각각의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)은 별도의 실시 형태의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)에 대하여, 적용, 조합, 또는 치환 등을 자유롭게 할 수 있다. 더욱이, 본 실시 형태의 도면에 있어서, 각각의 부분에 관해서, 별도의 실시 형태의 부분을 조합함으로써, 더 많은 도면을 구성시킬 수 있다.
또, 본 실시 형태는 다른 실시 형태에서 기술한 내용(일부라도 좋음)을 구현화한 경우의 일례, 약간 변형한 경우의 일례, 일부를 변경한 경우의 일례, 개량한 경우의 일례, 상세하게 기술한 경우의 일례, 응용한 경우의 일례, 관련이 있는 부분에 대한 일례 등을 제시하고 있다. 따라서, 다른 실시 형태에서 기술한 내용은 본 실시 형태로의 적용, 조합, 또는 치환을 자유롭게 할 수 있다.
[실시 형태 3]
본 실시 형태에서는, 실시 형태 1 및 실시 형태 2와는 다른 구성의 광전 변환 장치 및 그 제작 방법에 관해서, 도 14a 내지 도 14d, 도 15, 도 16a 내지 도 16b, 도 17, 도 18, 도 19, 도 20a 내지 도 20b, 도 21a 내지 도 21b, 도 22a 내지 도 22b, 도 23, 도 24, 도 25, 도 26, 도 27, 도 28a 내지 도 28b, 도 36, 도 37을 사용하여 설명한다.
우선, 기판(1101) 상에, 절연막(1102)을 형성한다. 기판(1101)으로서는 유 리기판, 석영기판, 세라믹 기판, 실리콘기판, 금속기판 또는 스테인리스기판 등 중의 어느 하나를 사용하는 것이 가능하다. 또는, 플라스틱 기판의 표면 및 이면에, 산소 또는 질소를 포함한 규화물막을 형성한 기판을 사용하여도 좋다. 본 실시 형태에서는 기판(1101)으로서 유리기판을 사용한다.
절연막(1102)으로서는 스퍼터링법 또는 플라즈마 CVD법에 의해, 산화규소, 질소를 포함하는 산화규소, 질화규소, 산소를 포함하는 질화규소, 금속산화재료로 이루어지는 막을 형성하면 좋다.
절연막(1102) 상에 금속막(1103)을 형성한다. 금속막(1103)으로서는 W, Ti, Ta, Mo, Cr, Nd, Fe, Ni, Co, Zr, Zn, Ru, Rh, Pd, Os, Ir로부터 선택된 원소, 또는 상기 원소를 주성분으로 하는 합금 재료 또는 화합물 재료로 이루어지는 단층, 또는 이들의 적층, 또는, 이들의 질화물의 단층, 또는 이들의 적층을 사용하면 좋다. 금속막(1103)의 막 두께는 10nm 내지 200nm, 바람직하게는 25nm 내지 75nm로 한다.
다음에, 금속막(1103) 상에 절연막(1104)을 형성한다. 이 때, 금속막(1103)과 절연막(1104)의 사이에 어몰퍼스 상태의 금속 산화막(1100)이 2nm 내지 5nm 정도 형성된다(도 14a 참조). 후의 공정에서 박리할 때, 금속 산화막(1100)중, 또는 금속 산화막(1100)과 절연막(1104)의 계면, 또는 금속 산화막(1100)과 금속막(1103)의 계면에서 분리가 생긴다. 절연막(1104)으로서는 스퍼터링법 또는 플라즈마 CVD법에 의해, 산화규소, 질소를 포함하는 산화규소, 질화규소, 산소를 포함하는 질화규소, 금속산화재료로 이루어지는 막을 형성하면 좋다. 절연막(1104)의 막 두께는 금속막(1103)의 2배 이상, 바람직하게는, 150nm 내지 200nm인 것이 바람직하다.
다음에, 절연막(1104) 상에, 적어도 수소를 포함하는 재료의 막을 형성한다. 적어도 수소를 포함하는 재료의 막으로서는 반도체막 또는 질화물막 등을 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서는 반도체막을 형성한다. 이 후, 수소를 포함하는 재료의 막중에 포함되는 수소를 확산하기 위한 열처리를 한다. 이 열처리는 410℃ 이상이면 좋고, 결정성 반도체막의 형성 프로세스와는 별도로 행하거나, 겸용시켜 공정을 생략하여도 좋다.
본 실시 형태에서는 수소를 확산하기 위한 열처리와 활성층이 되는 반도체막 형성을 동시에 행하기 위해서, 수소를 포함하는 재료막으로서 수소를 포함하는 비정질 반도체막, 예를 들면 비정질 규소막을 성막하고, 가열하여 결정성 반도체막, 예를 들면 다결정 규소막을 형성한다. 이 때 비정질 반도체막을 결정화시키기 위해서 500℃ 이상의 열처리를 하면, 결정성 반도체막을 형성하는 동시에 수소를 확산할 수 있다.
물론 수소를 확산하기 위한 열처리와, 활성층이 되는 반도체막 형성을 별도의 공정에서 행하여도 좋다. 그 경우는 수소를 포함하는 재료막을 성막하여 가열하고, 그 위에 활성층이 되는 반도체막을 성막하면 좋다. 활성층이 되는 반도체막은 비정질 반도체막을 성막한 후 결정화함으로써 얻어도 좋고, 처음부터 결정성 반도체막을 성막하여도 좋다.
다음에, 공지의 수법에 의해, 결정성 반도체막을 섬형으로 에칭하여 섬형 반 도체막(1105)을 형성한다.
섬형 반도체막(1105)중에는 소스 영역, 드레인 영역, 및 채널 형성 영역이 형성되어 있다. 더욱이 섬형 반도체막(1105)을 덮는 게이트 절연막(1106), 섬형 반도체막(1105)의 채널 형성 영역 상에 형성된, 하층 게이트 전극(1107) 및 상층 게이트 전극(1108)이 형성되어 있다. 도 14b에서는 게이트 전극은 하층 게이트 전극(1107) 및 상층 게이트 전극(1108)의 2층 구조로 하였지만, 단층 구조의 게이트 전극을 제작하여도 좋다. 하층 게이트 전극(1107) 및 상층 게이트 전극(1108)을 합쳐서 게이트 전극(1145)으로 한다. 이상과 같이 하여 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor(TFT); 1110)가 형성된다.
또 본 실시 형태에서는 TFT(1110)는 톱게이트형 TFT를 형성하지만, 보텀게이트형 TFT이어도 좋다. 또한 채널 형성 영역이 1개인 싱글 게이트형 TFT이거나, 채널 형성 영역이 복수 존재하는 멀티게이트형 TFT이어도 좋다.
하층 게이트 전극(1107) 및 상층 게이트 전극(1108)을 갖는 게이트 전극(1145), 게이트 절연막(1106)을 덮어, 층간 절연막(1109)을 형성한다.
또, 층간 절연막(1109)은 단층의 절연막으로 형성되어 있어도 좋고, 다른 재료의 절연층의 적층막이어도 좋다.
층간 절연막(1109) 상에는 섬형 반도체막(1105)중의 소스 영역 및 드레인 영역에 전기적으로 접속된, 소스 전극(1112) 및 드레인 전극(1113)이 형성되어 있다. 더욱이 게이트 전극(1145)에 전기적으로 접속된, 게이트 배선(1111)이 형성되어 있다(도 14b 참조).
또, 도 14b까지의 공정에서는 TFT는 1개밖에 나타내어져 있지 않다. 그러나 실제는, TFT(1110)는 후의 공정에서 형성하는 광전 변환층(1121)로써 얻어지는 광전류를 증폭하는 증폭 회로, 예를 들면 커런트 미러회로를 구성하는 TFT이고, 적어도 2개는 형성된다. 도 15에, 광전 변환층(1121)을 포함하는 포토 다이오드(1203), TFT(1204) 및 TFT(1205)로 이루어지는 커런트 미러회로(1211)의 회로 구성을 도시한다. 도 14b의 TFT(1110)는 TFT(1204) 또는 TFT(1205)의 한쪽에서 있다.
도 15에서는 커런트 미러회로(1211)를 구성하는 TFT(1204)의 게이트 전극은 커런트 미러회로(1211)를 구성하는 다른 1개의 TFT(1205)의 게이트 전극에 전기적으로 접속되고, 또한 TFT(1204)의 소스 전극 또는 드레인 전극의 한쪽인 드레인 전극(「드레인 단자」라고도 기술함)에 전기적으로 접속되어 있다.
TFT(1204)의 드레인 단자는 포토다이오드(1203), TFT(1205)의 드레인 단자, 및 고전위 전원 VDD에 전기적으로 접속되어 있다.
TFT(1204)의 소스 전극 또는 드레인 전극의 다른쪽인 소스 전극(「소스 단자」라고도 기술함)은 저전위전원 Vss 및 TFT(1205)의 소스 단자에 전기적으로 접속되어 있다.
또한 커런트 미러회로(1211)를 구성하는 TFT(1205)의 게이트 전극은, TFT(1204)의 게이트 전극 및 드레인 단자에 전기적으로 접속되어 있다.
또한, TFT(1204) 및 TFT(1205)의 게이트 전극은 서로 접속되어 있기 때문에 공통의 전위가 인가된다.
도 15에서는 2개의 TFT에 의한, 커런트 미러회로의 예를 도시한다. 이 때, TFT(1204)와 TFT(1205)가 동일 특성을 갖는 경우, 참조 전류와 출력 전류의 비는 1:1의 관계가 된다.
도 2에서도 기술하였지만, 출력치를 n 배로 하기 위한 회로 구성을 도 16a 및 도 16b에 도시한다. 도 16a의 회로 구성은 도 15의 TFT(1205)를 N개로 한 것에 상당한다. 도 16a에 도시하는 바와 같이 TFT(1204)와 TFT(1205)의 비를 1:n으로 함으로써, 출력치를 n 배로 하는 것이 가능해진다. 이것은, TFT의 채널폭 W를 증가시키고, TFT에 흘릴 수 있는 전류의 허용량을 n 배로 하는 원리이다.
예를 들면, 출력치를 100배로 설계하는 경우, n 채널 TFT(1204)를 1개, n 채널형 TFT(1205)을 100개 병렬 접속함으로써, 목표로 한 전류를 얻는 것이 가능해진다.
도 16a중의 회로(1218i; 회로(1218a), 회로(1218b) 등)의 상세한 회로 구성을 도 16b에 도시한다.
도 16b의 회로 구성은 도 15 및 도 16a의 회로 구성을 기초로 하고 있고, 같은 소자는 같은 부호로 표시되어 있다. 즉, TFT(1205i)의 게이트 전극은 단자(1219i)에 전기적으로 접속되어 있고, 또한 단자(1220i)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한 TFT(1205i)의 소스 단자는 단자(1221i)에 전기적으로 접속되어 있다.
또 도 16a중의 회로(1218a), 회로(1218b) 등을 설명하기 위해서, 그 중 하나인 회로(1218i)를 도 16b에 도시한다. 회로(1218i)는 도 15의 회로 구성을 기초로 하고 있으므로, 도 16의 부호에 있어서 「i」가 붙어 있는 부호는 도 15의 「i」가 붙어 있지 않는 부호와 같은 것이다. 즉, 예를 들면 도 15의 TFT(1205)와 도 16b의 TFT(1205i)는 같은 것이다.
따라서 도 16a에 있어서는 TFT(1205)은 n개의 TFT(1205a, 1205b, 1205i) 등으로 구성되어 있게 된다. 이로써 TFT(1204)에 흐르는 전류가 n 배로 증폭되어 출력된다.
또한, 도 16a 및 도 16b에 있어서 도 15와 같은 것을 지시하고 있는 경우는 같은 부호로 나타낸다.
또한, 도 15는 커런트 미러회로(1211)를, n 채널형 TFT를 사용한 등가회로로서 나타낸 것이지만, 이 n 채널형 TFT 대신에 p 채널형 TFT를 사용하여도 좋다.
증폭 회로를 p 채널형 TFT로 형성하는 경우는 도 17에 도시하는 등가회로가 된다. 도 17에 도시하는 바와 같이, 커런트 미러회로(1231)는 p 채널형 TFT(1234 및 1235)를 갖고 있다. 또 도 15 내지 도 16와 도 17에서 동일한 것은 동일 부호로 나타낸다.
이상과 같이 하여 TFT(1110)를 제작하면, 층간 절연막(1109) 상에, 전극(1115), 전극(1116)을 형성한다. 도 14c에서는 전극(1116)은 복수 형성하고 있고, 도 14d에서는 전극(1116)은 1개밖에 형성되어 있지 않다.
또 본 실시 형태에서는 전극(1115) 및 전극(1116)은 티탄(Ti)을 400nm의 두께로 성막한 티탄막을 사용하여 형성한다.
또 전극(1115) 및 전극(1116)은 소스 전극(1112) 및 드레인 전극(1113)과 동일한 공정에서 작성하여도 좋다.
도 14c에 있어서의 전극(1116) 및 그 주변부의 상면도를 도 18에 도시하고, 도 14d에 있어서의 전극(1116) 및 그 주변부의 상면도를 도 19에 도시한다.
도 18에 있어서, 전극(1116)은 격자형의 전극이고, 후술하는 공정에서 형성되는 광전 변환층(1121)과 복수의 개소에서 접속되어 있다. 그 때문에 전극(1116)의 단면을 보면, 도 14c와 같이, 전극(1116)이 복수 형성되어 있는 것처럼 보이지만, 모두 동일 재료 및 동일 공정에 의해 제작되는 것이다. 도 18과 같이 전극(1116)을 격자형으로 형성하면, 광전 변환층(1121)의 저항치가 작아진다는 이점이 있다.
또한 도 19에 있어서, 전극(1116)은 선단부가 둥근 직사각형상의 전극이기 때문에, 단면을 보면, 도 14d와 같이, 전극(1116)은 1개만 형성되어 있는 것처럼 보인다. 이 경우는 전극(1116)의 면적이 작기 때문에, 광전 변환층(1121)의 수광 면적이 커져, 감도가 향상된다는 이점이 있다.
커런트 미러회로(1211)는 고전위 전원 Vdd에 접속하는 접속전극(1241)과 배선(1244)을 통하여 전기적으로 접속되어 있고, 또한 저전위전원 Vss에 접속하는 접속전극(1242)과 배선(1245)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다.
이하는 도 14c의 구조의 광전 변환 장치에 관해서 기술하지만, 도 14d의 구조를 형성한 경우에도, 같은 공정에서 광전 변환 장치를 완성하는 것이 가능하다.
도 14c에 도시하는 제작 공정 후, 게이트 절연막(1106), 층간 절연막(1109), 전극(1116)의 단부를, 에칭으로써 제거한다(도 20a 참조).
이어서, 도 20b에 도시하는 바와 같이, 전극(1116) 및 층간 절연막(1109) 상 에, 오버코트층(1117)을 형성한다.
오버코트층(1117)은 후의 공정에서 형성되는 광전 변환층(1121)의 p 형 반도체층(1121p)과 n 형 반도체층(1121n)이 쇼트하지 않도록, 단부를 완만한 모양으로 하여 형상을 개선하는 기능과, 광전 변환층(1121)으로의 오염물질의 혼입을 억제하는 기능과, 광전 변환층(1121)에 입사하는 빛을 조정하는 기능이 있다. 또한 오버코트층(1117)은 투광성이 있는 절연재료를 사용하여 형성하면 좋다. 예를 들면, 아크릴, 폴리이미드와 같은 유기수지재료, 또한 질화규소, 산화규소, 질소를 포함하는 산화규소, 산소를 포함하는 질화규소와 같은 무기재료를 사용하는 것이 가능하다. 또한 이들 재료를 적층한 적층막을 사용하여 형성하는 것이 가능하다. 본 실시 형태에서는 오버코트층(1117)으로서 폴리이미드를 사용한다.
이어서 전극(1116) 및 오버코트층(1117) 상에, p 형 반도체막, i 형 반도체막, n 형 반도체막을 성막하여, 에칭하여, p 형 반도체층(1121p), i 형 반도체층(1121i) 및 n 형 반도체층(1121n)을 포함하는 광전 변환층(1121)을 형성한다(도 21a 및 도 21b 참조). 또 도 21a의 점선으로 둘러싸인 영역을 확대한 것이 도 21b이다.
p 형 반도체층(1121p)은 13족의 불순물 원소, 예를 들면 붕소(B)를 포함한 비정질 반도체막을 플라즈마 CVD법으로써 성막하여 형성하면 좋다.
도 21a 및 도 21b에서는 전극(1116)은 광전 변환층(1121)의 최하층, 본 실시 형태에서는 p 형 반도체층(1121p)과 접하고 있다.
p 형 반도체층(1121p)을 형성하면, 또한 i 형 반도체층(1121i) 및 n 형 반도 체층(1121n)을 순차로 형성한다. 이로써 p 형 반도체층(1121p), i 형 반도체층(1121i) 및 n 형 반도체층(1121n)을 갖는 광전 변환층(1121)이 형성된다.
i 형 반도체층(1121i)으로서는 예를 들면 플라즈마 CVD법으로 비정질 반도체막을 형성하면 좋다. 또한 n 형 반도체층(1121n)으로서는 15족의 불순물 원소, 예를 들면 인(P)을 포함하는 비정질 반도체막을 형성하여도 좋고, 비정질 반도체막을 형성한 후, 15속의 불순물 원소를 도입하여도 좋다.
또 비정질 반도체막으로서, 비정질 규소막, 비정질게르마늄막 등을 사용하여도 좋다.
또 본 명세서에 있어서는 i 형 반도체막이란, 반도체막에 포함되는 p 형 또는 n 형을 부여하는 불순물이 1× 1020cm-3 이하의 농도이고, 산소 및 질소가 5×1019cm-3 이하의 농도이고, 암 전도도에 대하여 광전도도가 10OO배 이상인 반도체막을 가리킨다. 또한 i 형 반도체막에는 붕소(B)가 10 내지 1000ppm 첨가되어 있어도 좋다.
또한 p 형 반도체층(1121p), i 형 반도체층(1121i), n 형 반도체층(1121n)으로서, 비정질 반도체막뿐만이 아니라, 미결정 반도체막(세미어몰퍼스 반도체막이라고도 함)을 사용하여도 좋다.
또는, p 형 반도체층(1121p) 및 n 형 반도체층(1121n)을 미결정 반도체막을 사용하여 형성하고, i 형 반도체층(1121i)으로서 비정질 반도체막을 사용하여도 좋다.
이어서, 광전 변환층(1121)의 상면에 보조전극(1122)을 형성한다(도 22a 참조). 보조전극(1122)은 광전 변환층(1121)의 저항이 큰 경우에만 형성하면 좋고, 광전 변환층(1121)의 저항이 작으면, 보조전극(1122)은 형성하지 않아도 좋다. 본 실시 형태에서는 보조전극(1122)으로서 티탄(Ti)을 20 내지 30nm의 두께로 형성한다.
또한, p 형 반도체막, i 형 반도체막, n 형 반도체막을 성막 두께, 보조전극(1122)이 되는 도전막을 형성하고, 이어서 도전막을 에칭하여 보조전극(1122)을 형성하고, 또한 p 형 반도체막, i 형 반도체막, n 형 반도체막을 에칭하여 광전 변환층(1121)을 형성하여도 좋다.
이어서, 노출된, 절연막(1104)의 일부, 게이트 절연막(1106), 층간 절연막(1109), 전극(1115), 게이트 배선(1111), 소스 전극(1112), 드레인 전극(1113), 전극(1116)을 덮어, 보호막(1129)을 형성한다(도 22b 참조). 보호막(1129)으로서, 예를 들면 질화규소막을 사용하면 좋다. 보호막(1129)에 의해, TFT(1110)나 광전 변환층(1121)에, 수분이나 유기물 등의 불순물이 혼입되는 것을 막을 수 있다.
이어서 보호막(1129) 상에, 층간 절연막(1118)을 형성한다. 층간 절연막(1118)은 평탄화막으로서도 기능한다. 본 실시 형태에서는 층간 절연막(1118)으로서, 폴리이미드를 2㎛의 두께로 성막한다. 이 때, 층간 절연막(1118)은 보호막(1129)이 형성된 영역, 특히, 층간 절연막(1109), 광전 변환층(1121)이 형성된 영역으로부터 밀려나오지 않도록 한다.
다음에 층간 절연막(1118)을 에칭하여 콘택트홀을 형성한다. 이 때에 보호 막(1129)이 있기 때문에, TFT(1110)의 게이트 배선(1111), 소스 전극(1112),드레인 전극(1113)은 에칭되지 않는다. 이어서 전극(1125) 및 전극(1126)이 형성되는 영역의 보호막(1129)을 에칭하여 콘택트홀을 형성한다. 더욱이 층간 절연막(1118) 상에, 층간 절연막(1118) 및 보호막(1129)중에 형성된 콘택트홀을 통하여 전극(1115)에 전기적으로 접속되는 전극(1125), 및, 층간 절연막(1118) 및 보호막(1129)중에 형성된 콘택트홀을 통하여 보조전극(1122)과 전기적으로 접속되는 전극(1126)을 형성한다(도 23 참조). 전극(1125) 및 전극(1126)으로서는, 텅스텐(W), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 은(Ag) 등을 사용하는 것이 가능하다.
본 실시 형태에서는 전극(1125) 및 전극(1126)으로서, 티탄(Ti)을 30 내지 50nm로 성막한 도전막을 사용한다.
또, 보조전극(1122)을 형성하지 않는 경우는 광전 변환층(1121)의 최상층, 본 실시 형태에서는 n 형 반도체층(1121)n에, 전극(1126)이 전기적으로 접속되어 있으면 좋다.
이어서, 층간 절연막(1118) 상에, 스크린인쇄법 또는 잉크젯법으로써, 층간 절연막(1119)을 형성한다. 그 때에는 전극(1125) 및 전극(1126) 상에는 층간 절연막(1119)은 형성하지 않는다. 본 실시 형태에서는 층간 절연막(1119)으로서, 에폭시수지를 사용한다. 층간 절연막(1119)은 보호막(1129)을 덮어 하지막으로서 기능하는 절연막(1104)을 덮어 형성되어, 시일재로서의 기능을 갖는다.
이어서, 예를 들면 니켈(Ni) 페이스트를 사용하여 인쇄법에 의해, 전극(1125)에 전기적으로 접속되는 전극(1141), 및, 전극(1126)에 전기적으로 접속되 는 전극(1142)을 제작한다. 또한 전극(1141) 및 전극(1142) 상에 각각, 동(Cu) 페이스트를 사용하여 인쇄법에 의해, 전극(1143) 및 전극(1144)을 형성한다(도 24 참조).
이어서, 지지체가 되는 제 2 기판(1151)을 점착재(1152)로 점착한다(도 25 참조). 또, 제 2 기판(1151)은 기판(1101)보다도 강성이 높은 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 대표적으로는 제 2 기판(1151)으로서 유리기판, 석영기판, 금속기판, 세라믹 기판, 플라스틱 기판을 적절하게 사용할 수 있다.
또한, 점착재(1152)로서는 유기재료로 이루어지는 점착재를 사용하면 좋다. 이 때, 점착재의 일부에 평탄화층을 형성하여도 좋다. 본 실시 형태에서는 평탄화층으로서, 유기재료로 이루어지는 점착재에 수용성 수지(1152a)를 형성하고, 그 위에 양면이 반응 박리형 점착재로 덮인 부재(1152b; 이하, 양면시트라고 기재함.)를 접착하여, 층간 절연막(1119), 전극(1141), 전극(1143), 전극(1142), 전극(1144) 등과 제 2 기판(1151)을 접착하여도 좋다.
이 접착방법을 사용함으로써, 후의 박리공정을 비교적 작은 힘으로 할 수 있다. 유기재료로 이루어지는 점착재로서는 반응 박리형 점착재, 열박리형 점착재, 자외선 박리형 점착재 등의 광박리형 점착재, 혐기박리형 점착재 등의 각종 박리형 점착재를 들 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는 전극(1143) 및 전극(1144)까지를 형성한 후, 지지체가 되는 제 2 기판(1151)을 점착재(1152)로 점착하였지만, 전극(1141), 전극(1143), 전극(1142), 전극(1144)을 형성하기 전에, 제 2 기판(1151)을 점착 재(1152)로 점착하여도 좋다.
도 25 및 도 26에 있어서, 기판(1101) 및 금속막(1103)을 박리체(1161)라고 부른다. 또한, 절연막(1104)으로부터 전극(1143) 및 전극(1144)까지의 층을 적층체(1162)로 한다.
이어서, 기판(1101)의 금속막(1103)과 절연막(1104)을, 물리적 수단에 의해 벗긴다(도 26 참조). 물리적 힘이란, 예를 들면, 쐐기 등의 예리한 단부를 갖는 부재를 사용한 부하, 노즐로부터 분사되는 가스의 풍압, 초음파 등의 비교적 작은 힘이다. 금속 산화막(1100)내, 절연막(1104)과 금속 산화막(1100)의 계면 또는 금속 산화막(1100)과 금속막(1103)의 계면에서 박리가 생기고, 박리체(1161)와 적층체(1162)를, 비교적 작은 힘으로 벗길 수 있다. 이렇게 해서, 적층체(1162)를 박리체(1161)로부터 분리할 수 있다. 박리체(1161)를 분리하여, 적층체(1162)만으로 한 것을 도 27에 도시한다.
여기에서 컬러 필터에 관해서 설명한다. 기판(1131) 상에, 절연막(1132), 금속막(1133), 절연막(1134)을 형성한다. 기판(1131)으로서는 기판(1101), 절연막(1132)으로서는 절연막(1102), 금속막(1133)으로서는 금속막(1103), 절연막(1134)으로서는 절연막(1104)과, 동일한 재료를 사용하면 좋다. 또한, 금속막(1133)과 절연막(1134)의 사이에 금속 산화막(1130)이 형성된다.
본 실시 형태에서는 기판(1131)으로서 유리기판, 절연막(1132)으로서 질소를 포함하는 산화규소막, 금속막(1133)으로서 텅스텐(W), 절연막(1134)으로서 질소를 포함하는 산화규소막을 사용한다.
절연막(1134)상의, 일부 또는 전면에 컬러 필터(1135)가 형성된다.
컬러 필터(1135)의 제작 방법으로서는 착색수지를 사용한 에칭법, 컬러 레지스트를 사용한 컬러 레지스트법, 염색법, 전착법, 미셀전해법, 전착전사법, 필름분산법, 잉크젯법(액적토출법), 은염발색법 등 공지 수법을 사용할 수 있다.
본 실시 형태에서는 안료가 분산된 감광성 수지를 사용한 에칭법에 의해서, 컬러 필터를 형성한다. 적색 안료, 녹색 안료, 또는 청색 안료가 분산된 감광성 아크릴수지를, 도포법에 의해 절연막(1134) 상에 형성한다. 다음에, 아크릴수지를 건조하여, 소성(calcination)한 후, 노광 및 현상하여, 220도의 가열에 의해 아크릴을 경화하고, 1.0 내지 2.5㎛의 컬러 필터(1135)를 형성한다.
단 컬러 필터(1135)의 위치는 접착재(1137)로 접착한 후에, 광전 변환층(1121)이 형성되어 있는 영역에 맞도록 조정한다.
컬러 필터(1135)를 덮어, 오버코트층(1136)을 형성한다(도 28a 참조). 오버코트층(1136)은 오버코트층(1117)과 동일한 재료로 형성하면 좋다.
이어서, 도 26과 같이, 기판(1131)의 금속막(1133)과 절연막(1134)을, 물리적 수단에 의해 빼낸다. 이렇게 하여, 기판(1131), 절연막(1132), 금속막(1133), 금속 산화막(1130)을 절연막(1134), 컬러 필터(1135), 오버코트층(1136)으로부터 분리할 수 있다(도 28b 참조).
이어서, 절연막(1104)과 절연막(1134)을 접착재(1137)로 접착한다(도 36 참조). 접착재(1137)로서는 유기재료로 이루어지는 점착재(1152)에 의한 제 2 기판(1151)과 피박리층인 적층체(1162)의 밀착성보다도, 절연막(1104)을 포함하는 적 층체(1162)와 절연막(1134)의 밀착성 쪽이 높은 재료인 것이 중요하다. 즉, 접착재(1137)의 접착력 쪽이, 점착재(1152)의 접착력보다도 높은 것이 바람직하다.
접착재(1137)로서는 반응 경화형 접착재, 열경화형 접착재, 자외선 경화형 접착재 등의 광경화형 접착재, 혐기경화형 접착재 등의 각종 경화형 접착재를 들 수 있다. 본 실시 형태에서는 접착재(1137)로서 에폭시수지를 사용하여도 좋다.
또 상기 공정 대신에, 절연막(1104)에, 점착재가 다른 부재와 접착하지 않도록 이형지(박리지, 즉 세퍼레이터 등의 기재 편면 또는 양면에 박리면을 갖는 시트)를 형성한 점착재(이하 「양면 테이프」라고도 기술함)를 형성하여도 좋다. 박리지를 벗기면, 임의의 부재에 접착하는 것이 가능하다. 이러한 양면 테이프 재료로서, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등을 들 수 있다.
다음에, 적층체(1162)로부터 점착재(1152) 및 제 2 기판(1151)을 박리한다(도 37 참조). 유기재료로 이루어지는 점착재(1152)를, 열반응, 광반응, 습도에 의한 반응, 또는 화학반응(예를 들면, 물, 산소 등을 사용하여 점착력을 저하시킴)시키고, 유기재료로 이루어지는 점착재(1152) 및 제 2 기판(1151)을 적층체(1162)로부터 박리한다.
이상의 공정에 의해, 광전 변환층(1121), TFT(1110), 컬러 필터(1135)를 갖는 광전 변환 장치이기도 한 반도체 장치가 형성된다.
또한 본 실시 형태에서는 절연막(1104)을 단층으로 하였지만, 절연막(1104)을 2층으로 하고, 하층 절연막(1104a)과 상층 절연막(1104b)을 형성하여도 좋다.
그 경우, 하층 절연막(1104a)으로서, 예를 들면 산소를 포함하는 질화규소막(SiOxNy:y＞x)을 사용하고, 상층 절연막(1104b)으로서, 예를 들면 질소를 포함하는 산화규소막(SiOxNy:x＞y)을 사용하면 좋다. 이로써, 기판(1101)측으로부터의 수분 등의 혼입물을 막는 것이 가능해진다.
본 실시 형태의 반도체 장치는 수분이나 유기물 등의 불순물이 혼입되는 것을 막을 수 있기 때문에 유용하다.
[실시 형태 4]
본 실시 형태에서는 실시 형태 3과 별도의 구성을 갖는 광전 변환 장치에 관해서, 도 38을 사용하여 설명한다. 또, 실시 형태 3과 같은 것은 같은 부호로 나타내고, 특히 기재가 없는 것은 실시 형태 3을 원용한다.
도 38에 도시하는 광전 변환 장치는 기판(1101) 상에, 하지막인 절연막(1104), TFT(1110)가 형성되어 있다. TFT(1110)는 활성층인 섬형 반도체막(1105), 게이트 절연막(1106), 하층 게이트 전극(1107), 상층 게이트 전극(1108)을 갖고 있고, 활성층인 섬형 반도체막(1105)중에는 소스 영역, 드레인 영역, 채널 형성 영역이 형성되어 있다. 소스 영역 및 드레인 영역의 한쪽에는 전극(1112)이 전기적으로 접속되어 있고, 소스 영역 및 드레인 영역의 다른쪽에는 전극(1113)이 전기적으로 접속되어 있다.
TFT(1110) 및 게이트 절연막(1106)을 덮어 층간 절연막(1109)이 형성되어 있고, 층간 절연막(1109) 상에는 전극(1115), 전극(1116), 전극(1150)이 형성되어 있다. 전극(1115), 전극(1116), 전극(1150)은 동일한 재료 및 동일한 공정에서 형성 되어 있다.
하지막인 절연막(1104), 게이트 절연막(1106), 층간 절연막(1109)의 단부는 테이퍼형으로 되어 있다. 이로써 위에 형성되는 보호막(1129)의 피복률이 좋아지고, 수분이나 불순물 등이 들어가기 어려워진다는 효과를 나타낸다.
이어서, 층간 절연막(1109)에 광전 변환층(1121)을 형성한다. 광전 변환층(1121)의 최하층, 본 실시 형태에서는 p 형 반도체층(1121p)이, 전극(1116)의 일부와 겹쳐 있고, 전기적으로 접속된다. 광전 변환층(1121)은 p 형 반도체층(1121p) 상에, i 형 반도체층(1121i), n 형 반도체층(1121n)을 갖는다.
하지막인 절연막(1104), 게이트 절연막(1106), 층간 절연막(1109), 전극(1115), 전극(1116), 전극(1150), 광전 변환층(1121)을 덮어, 보호막(1129)을 형성한다. 본 실시 형태에서는 보호막(1129)으로서 질화규소막을 사용한다.
보호막(1129) 상에 층간 절연막(1118)을 형성하고, 층간 절연막(1118) 상에, 전극(1115)과 전기적으로 접속하는 전극(1125), 전극(1150) 및 광전 변환층(1121)의 최상층, 본 실시 형태에서는 n 형 반도체층(1121n)에 전기적으로 접속하는 전극(1126)을 형성한다.
이어서, 층간 절연막(1118) 상에 층간 절연막(1119)을 형성한다. 그 때는 전극(1125) 및 전극(1126) 상에는 층간 절연막(1119)은 형성하지 않는다.
전극(1125)에 전기적으로 접속되는 전극(1141), 및, 전극(1126)에 전기적으로 접속되는 전극(1142)을 제작한다. 더욱이 전극(1141) 및 전극(1142) 상에 각각, 전극(1143) 및 전극(1144)을 형성한다.
또, 실시 형태 3과 마찬가지로, 접합에 의해 컬러 필터를 형성하는 경우에는, 기판(1101)과 하지막으로서 기능하는 절연막(1104)의 사이에, 절연막(1102), 금속막(1103), 금속 산화막(1100)을 형성하고, 실시 형태 3의 공정을 기초로 하여 컬러 필터를 구비한 광전 변환 장치를 제작하면 좋다.
본 실시 형태에서는 하지막인 절연막(1104), 게이트 절연막(1106), 층간 절연막(1109)의 단부를, 테이퍼형으로 하기 때문에, 보호막(1129)의 피복률이 좋아지고, 수분이나 불순물 등이 들어오기 어려운 광전 변환 장치를 얻을 수 있다.
[실시 형태 5]
본 발명의 광전 변환 장치는 액정 표시 장치에 장착됨으로써 유익한 효과를 가져온다. 특히, 백라이트를 구비하는 액정 표시 장치의 경우, 본 발명에 따른 광전 변환 장치의 출력에 대하여 백라이트의 휘도를 변화시킴으로써, 화질을 향상할 수 있다.
예를 들면, 액정 표시 장치가 설치되어 있는 장소의 조도를, 본 발명의 광전 변환 장치에 의해서 검출하고, 조도가 작은 경우는 백라이트의 휘도를 작게 한다. 이렇게 함으로써, 액정 표시 장치가 표시하는 화상의 화질을 향상시킬 수 있다. 왜냐하면, 액정 표시 장치는 주위의 조도가 작을수록 흑 표시부분의 미발광(흑색이 블러링됨(blurring))이 현저하게 되어, 표시화상의 콘트라스트가 저하되는 성질을 가지지만, 이때, 백라이트의 휘도가 작으면, 흑색이 바래지는 정도가 작아지기 때문이다. 또한, 동시에, 백라이트의 발광에 걸리는 소비 전력을 저감할 수도 있다.
또한, 반대로, 액정 표시 장치가 설치되어 있는 장소의 조도를, 본 발명의 광전 변환 장치에 의해서 검출하였을 때, 조도가 큰 경우는 백라이트의 휘도를 크게 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 액정 표시 장치가 설치되어 있는 장소의 조도가 크면, 외광의 반사에 의한 빛에 대한 백라이트의 빛의 강도가 상대적으로 작아지기 때문에, 역시 화상의 콘트라스트가 저하하지만, 이 때, 백라이트의 휘도를 크게 함으로써, 화상의 콘트라스트의 저하를 억제할 수 있기 때문이다. 더욱이, 외광의 반사 자체를 억제하기 위해서, 표면의 반사율을 작게 한 편광판을 사용하는 것도 유효하다.
본 실시 형태에 있어서는 이러한 액정 표시 장치의 주변부, 특히 백라이트 및 편광판에 대하여, 상세하게 설명한다.
도 50은 에지 라이트식이라고 불리는 백라이트 유닛(20101)과, 액정 패널(20107)을 갖고 있는 액정 표시터(20105) 장치의 일례를 도시한다. 에지 라이트식이란 백라이트 유닛의 단부에 광원을 배치하고, 그 광원의 형광을 발광면 전체로부터 방사하는 방식이다. 에지 라이트식의 백라이트 유닛은 박형이며 전력 절감화를 도모할 수 있다.
백라이트 유닛(20101)은 확산판(20102), 도광판(20103), 반사판(20104), 램프 리플렉터(20105) 및 광원(20106)에 의해서 구성된다.
광원(20106)은 필요에 따라서 발광하는 기능을 갖고 있다. 예를 들면, 광원(20106)으로서는 냉음극관, 열음극관, 발광 다이오드, 무기 EL 소자 또는 유기 EL 소자 등이 사용된다. 램프 리플렉터(20105)는 광원(20106)으로부터의 형광을 효율 좋게 도광판(20103)에 유도하는 기능을 갖는다. 도광판(20103)은 형광을 전 반사시켜, 전체면에 빛을 유도하는 기능을 갖는다. 확산판(20102)은 명도의 불균일을 저감하는 기능을 갖는다. 반사판(20104)은 도광판(20103)으로부터 하측 방향(액정 패널(20107)과 반대방향)으로 누설된 빛을 반사하여 재이용하는 기능을 갖는다.
또, 백라이트 유닛(20101)에는 광원(20106)의 휘도를 조정하기 위한 제어회로가 접속되어 있다. 이 제어회로에 의해서, 광원(20106)의 휘도를 조정할 수 있다.
도 51a, 도 51b, 도 51c 및 도 51d는 에지 라이트식의 백라이트 유닛의 상세한 구성을 도시하는 도면이다. 또, 확산판, 도광판 및 반사판 등은 그 설명을 생략한다.
도 51a에 도시하는 백라이트 유닛(20201)은 광원으로서 냉음극관(20203)을 사용한 구성이다. 그리고, 냉음극관(20203)으로부터의 빛을 효율 좋게 반사시키기 위해서, 램프 리플렉터(20202)가 형성되어 있다. 이러한 구성은 냉음극관으로부터의 휘도의 강도 때문에, 대형 표시 장치에 사용하는 경우가 많다.
도 51b에 도시하는 백라이트 유닛(20211)은 광원으로서 발광 다이오드(LED; 20213)를 사용한 구성이다. 예를 들면, 백색으로 발하는 발광 다이오드(W; 20213)는 소정 간격으로 배치된다. 그리고, 발광 다이오드(20213)로부터의 빛을 효율 좋게 반사시키기 위해서, 램프 리플렉터(20212)가 형성되어 있다.
발광 다이오드의 휘도는 높기 때문에, 발광 다이오드를 사용한 구성은 대형 표시장치에 적합하다. 발광 다이오드의 색 재현성은 우수하기 때문에, 배치 면적 을 작게 할 수 있다. 따라서, 표시장치의 협액연화(挾額緣化)를 도모할 수 있다.
또, 발광 다이오드가 대형의 표시장치에 탑재되는 경우, 발광 다이오드를 상기 기판의 배면에 배치할 수 있다. 발광 다이오드는, 소정 간격을 유지하여, 각 색의 발광 다이오드가 순차로 배치된다. 발광 다이오드의 배치에 의해서, 색 재현성을 높일 수 있다.
도 51c에 도시하는 백라이트 유닛(20221)은 광원으로서 각 색 RGB의 발광 다이오드(LED; 20223), 발광 다이오드(20224; LED), 발광 다이오드(LED; 20225)를 사용한 구성이다. 각 색 RGB의 발광 다이오드(20223; LED), 발광 다이오드(20224; LED), 발광 다이오드(20225; LED)는 각각 소정의 간격으로 배치된다. 각 색 RGB의 발광 다이오드(20223; LED), 발광 다이오드(20224; LED), 발광 다이오드(20225; LED)를 사용함으로써, 색 재현성을 높게 할 수 있다. 그리고, 발광 다이오드로부터의 빛을 효율 좋게 반사시키기 위해서, 램프 리플렉터(20222)가 형성되어 있다.
발광 다이오드의 휘도는 높기 때문에, 광원으로서 각 색 RGB의 발광 다이오드를 사용한 구성은 대형 표시 장치에 적합하다. 색 재현성이 우수하기 때문에, 배치 면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 표시장치의 협액연화를 도모할 수 있다.
또, 시간에 따라서 RGB의 발광 다이오드를 순차 점등시킴으로써, 컬러 표시를 할 수 있다. 소위 필드 시퀀셜 모드이다.
또, 백색을 발하는 발광 다이오드와, 각 색 RGB의 발광 다이오드(20223; LED), 발광 다이오드(20224; LED), 발광 다이오드(20225; LED)를 조합할 수 있다.
또, 발광 다이오드가 대형의 표시장치에 탑재되는 경우, 발광 다이오드를 상 기 기판의 배면에 배치할 수 있다. 발광 다이오드는 소정 간격을 유지하고, 각 색의 발광 다이오드가 순차로 배치된다. 발광 다이오드의 배치에 의해서, 색 재현성을 높일 수 있다.
도 51d에 도시하는 백라이트 유닛(20231)은 광원으로서 각 색 RGB의 발광 다이오드(LED; 20233), 발광 다이오드(LED; 20234), 발광 다이오드(LED; 20235)를 사용한 구성이다. 예를 들면, 각 색 RGB의 발광 다이오드(LED; 20233), 발광 다이오드(20234; LED), 발광 다이오드(20235; LED)중 발광 강도가 낮은 색(예를 들면 초록)은 다른 발광 다이오드보다 많이 배치되어 있다. 각 색 RGB의 발광 다이오드(20233; LED), 발광 다이오드(20234; LED), 발광 다이오드(20235; LED)를 사용함으로써, 색 재현성을 높게 할 수 있다. 그리고, 발광 다이오드로부터의 빛을 효율 좋게 반사시키기 위해서, 램프 리플렉터(20232)가 형성되어 있다.
발광 다이오드의 휘도는 높기 때문에, 광원으로서 각 색 RGB의 발광 다이오드를 사용한 구성은 대형 표시 장치에 적합하다. 발광 다이오드의 색 재현성은 우수하기 때문에, 배치 면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 표시장치의 협액연화를 도모할 수 있다.
또, 시간에 따라서 RGB의 발광 다이오드를 순차 점등시킴으로써, 컬러 표시를 할 수 있다. 소위 필드 시퀀셜 모드이다.
또, 백색을 발하는 발광 다이오드와, 각 색 RGB의 발광 다이오드(20233; LED), 발광 다이오드(20234; LED), 발광 다이오드(20235; LED)를 조합할 수 있다.
또, 발광 다이오드가 대형의 표시장치에 탑재되는 경우, 발광 다이오드를 상 기 기판의 배면에 배치할 수 있다. 발광 다이오드는 소정 간격을 유지하고, 각 색의 발광 다이오드가 순차로 배치된다. 발광 다이오드의 배치에 의해서, 색 재현성을 높일 수 있다.
도 52a는 직하형이라고 불리는 백라이트 유닛과, 액정 패널을 갖는 액정 표시 장치의 일례를 도시한다. 직하식이란, 발광면의 바로 아래에 광원을 배치함으로써, 그 광원의 형광을 발광면 전체로부터 방사하는 방식이다. 직하식의 백라이트 유닛은 발광 광량을 효율 좋게 이용할 수 있다.
백라이트 유닛(20500)은 확산판(20501), 차광판(20502), 램프 리플렉터(20503) 및 광원(20504)에 의해서 구성된다. 백라이트 유닛(20500)은 액정 패널(20505)의 바로 아래에 형성된다.
광원(20504)은 필요에 따라서 발광하는 기능을 갖고 있다. 예를 들면, 광원(20504)으로서는 냉음극관, 열음극관, 발광 다이오드, 무기 EL 소자 또는 유기 EL 소자 등이 사용된다. 램프 리플렉터(20503)는 광원(20504)의 형광을 효율 좋게 확산판(20501) 및 차광판(20502)에 유도하는 기능을 갖는다. 차광판(20502)은 광원(20504)의 배치에 맞추어서 빛이 강한 곳일수록 차광을 많이 함으로써, 명도의 불균일을 저감하는 기능을 갖는다. 확산판(20501)은 더욱 명도의 불균일을 저감하는 기능을 갖는다.
또, 백라이트 유닛(20500)에는 광원(20504)의 휘도를 조정하기 위한 제어회로가 접속되어 있다. 이 제어회로에 의해서, 광원(20504)의 휘도를 조정할 수 있다.
도 52b는 직하형이라고 불리는 백라이트 유닛과, 액정 패널을 갖는 액정 표시 장치의 일례를 도시한다. 직하식이란 발광면의 바로 아래에 광원을 배치함으로써, 그 광원의 형광을 발광면 전체로부터 방사하는 방식이다. 직하식의 백라이트 유닛은 발광 광량을 효율 좋게 이용할 수 있다.
백라이트 유닛(20510)은 확산판(20511), 차광판(20512), 램프 리플렉터(20513), 각 색 RGB의 광원(R; 20514a), 광원(G; 20514b) 및 광원(B; 20514c)에 의해서 구성된다. 백라이트 유닛(20510)은 액정 패널(20515)의 바로 아래에 형성된다.
각 색 RGB의 광원(R; 20514a), 광원(G; 20514b) 및 광원(B; 20514c)은 필요에 따라서 발광하는 기능을 갖는다. 예를 들면, 광원(R; 20514a), 광원(G; 20514b) 및 광원(B; 20514c)으로서는, 냉음극관, 열음극관, 발광 다이오드, 무기 EL 소자 또는 유기 EL 소자 등이 사용된다. 램프 리플렉터(20513)는 광원(20514)의 형광을 효율 좋게 확산판(20511) 및 차광판(20512)에 유도하는 기능을 갖는다. 차광판(20512)은 광원(20514)의 배치에 맞추어서 빛이 강한 곳일수록 차광을 많이 함으로써, 명도의 불균일을 저감하는 기능을 갖는다. 확산판(20511)은 또한 명도의 불균일을 저감하는 기능을 갖는다.
또, 백라이트 유닛(20510)에는 각 색 RGB의 광원(R; 20514a), 광원(G; 20514b) 및 광원(B; 20514c)의 휘도를 조정하기 위한 제어회로가 접속되어 있다. 이 제어회로에 의해서, 각 색 RGB의 광원(R; 20514a), 광원(G; 20514b) 및 광원(B; 20514c)의 휘도를 조정할 수 있다. 또한, 본 발명의 광전 변환 장치의 출력에 의 해서 각 색의 광원의 휘도를 제어함으로써, 액정 표시 장치의 화질을 향상할 수 있다.
도 53은 편광판(편광필름이라고도 함)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
편광필름(20300)은 보호필름(20301), 기판필름(20302), PVA 편광필름(20303), 기판필름(20304), 점착재층(20305) 및 이형 필름(20306)을 갖는다.
PVA 편광필름(20303)은 어떤 진동방향만의 빛(직선 편광)을 만들어내는 기능을 갖는다. 구체적으로는, PVA 편광필름(20303)은 전자의 밀도가 세로와 가로에서 크게 다른 분자(편광자)를 포함한다. PVA 편광필름(20303)은 이 전자의 밀도가 세로와 가로에서 크게 다른 분자의 방향을 일정하게 함으로써, 직선 편광을 만들어낼 수 있다.
일례로서, PVA 편광필름(20303)은 폴리비닐알콜(Poly Vinyl Alcohol)의 고분자 필름에, 요오드 화합물을 도프하여, PVA 필름을 어떤 방향으로 잡아당김으로써, 일정 방향으로 요오드 분자가 나란한 필름을 얻을 수 있다. 그리고, 요오드 분자의 장축과 평행한 빛은 요오드 분자에 흡수된다. 또, 고내구 용도 및 고내열 용도로서, 요오드 대신에 2색성의 염료가 사용되어도 좋다. 또, 염료는 차 재치용 LCD 또는 프로젝터용 LCD 등의 내구성, 내열성이 요구되는 액정 표시 장치에 사용되는 것이 바람직하다.
PVA 편광필름(20303)은 양측을 기재가 되는 필름(기판필름(20302) 및 기판필름(20304))으로 끼움으로써, 신뢰성을 증가시킬 수 있다. 또, PVA 편광필름(20303)은 고투명성, 고내구성의 트리아세틸로스(TAC) 필름에 의해서 끼워져 있 어도 좋다. 또, 기판필름 및 TAC 필름은 PVA 편광필름(20303)이 갖는 편광자의 보호층으로서 기능한다.
한쪽의 기판필름(기판필름(20304))에는 액정 패널의 유리기판에 붙이기 위한 점착재층(20305)이 붙어 있다. 또, 점착재층(20305)은 점착재를 한쪽의 기판필름(기판필름(20304))에 도포함으로써 형성된다. 점착재층(20305)에는 이형 필름(20306; 세퍼레이트 필름)이 구비되어 있다.
다른쪽의 기판필름(기판필름(20302))에는 보호필름(20301)이 구비되어 있다.
또, 편광필름(20300) 표면에, 하드 코트 산란층(안티글레어(Anti Glare)층)이 구비되어 있어도 좋다. 하드 코트 산란층은 AG 처리에 의해서 표면에 미세한 요철이 형성되어 있고, 외광을 산란시키는 방현(防眩) 기능을 갖기 때문에, 액정 패널로의 외광의 비침을 막을 수 있다. 표면 반사를 막을 수 있다.
또, 편광필름(20300) 표면에, 복수의 굴절률이 다른 광학 박막층을 다층화(안티리플렉션(anti-reflection) 처리, 또는 AR 처리라고도 함)하여도 좋다. 다층화된 복수의 굴절률이 다른 광학 박막층은, 빛의 간섭 효과에 의해서 표면 반사율을 저감할 수 있다. 표면의 반사율이 작은 편광필름을 사용함으로써, 외광의 반사가 억제되기 때문에, 주위의 조도가 큰 경우에 있어서도, 높은 콘트라스트를 가지는 화상을 표시할 수 있는 액정 표시 장치를 얻을 수 있다. 더욱이, 본 발명의 광전 변환 장치를 사용함으로써, 더욱 콘트라스트의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.
도 54a 내지 도 54c는 액정 표시 장치의 시스템 블록의 일례를 도시하는 도 면이다.
화소부(20405)에는 신호선(20412)이 신호선 구동회로(20403)로부터 연신하여 배치되어 있다. 화소부(20405)에는 주사선(20410)이 주사선 구동회로(20404)로부터 연신하여 배치되어 있다. 그리고, 신호선(20412)과 주사선(20410)의 교차영역에, 복수의 화소가 매트릭스형으로 배치되어 있다. 또, 복수의 화소 각각은 스위칭 소자를 갖고 있다. 따라서, 복수의 화소 각각 액정 분자의 경사를 제어하기 위한 전압을 독립적으로 입력할 수 있다. 이렇게 각 교차영역에 스위칭 소자가 형성된 구조를 액티브 매트릭스형이라고 부른다. 단, 이러한 액티브 매트릭스형에 한정되지 않고, 패시브 매트릭스형의 구성이어도 좋다. 패시브 매트릭스형은 각 화소에 스위칭 소자가 없기 때문에, 공정이 간편하다.
구동 회로부(20408)는 제어회로(20402), 신호선 구동회로(20403) 및 주사선 구동회로(20404)를 갖는다. 제어회로(20402)에는 영상신호(20401)가 입력되어 있다. 제어회로(20402)는 이 영상신호(20401)에 따라서, 신호선 구동회로(20403) 및 주사선 구동회로(20404)를 제어하고, 신호선 구동회로(20403) 및 주사선 구동회로(20404)에, 각각 제어신호를 입력한다. 그리고, 이 제어신호에 따라서, 신호선 구동회로(20403)는 비디오 신호를 신호선(20412)에 입력하고, 주사선 구동회로(20404)는 주사신호를 주사선(20410)에 입력한다. 그리고, 화소가 갖는 스위칭 소자가 주사신호에 따라서 선택되어, 화소의 화소 전극에 비디오 신호가 입력된다.
또, 제어회로(20402)는 영상신호(20401)에 따라서 전원(20407)도 제어하고 있다. 전원(20407)은 조명수단(20406)으로 전력을 공급하는 수단을 갖고 있다. 조명수단(20406)으로서는 에지 라이트식의 백라이트 유닛, 또는 직하형의 백라이트 유닛을 사용할 수 있다. 단, 조명수단(20406)으로서는 프론트 라이트를 사용하여도 좋다. 프론트 라이트란 화소부의 전면측에 장치하여, 전체를 비추는 발광체 및 도광체로 구성된 판형의 라이트 유닛이다. 이러한 조명수단에 의해, 저소비 전력으로, 균등하게 화소부를 비출 수 있다. 더욱이, 본 발명의 광전 변환 장치를 사용함으로써, 높은 콘트라스트를 가지는 화상을 표시할 수 있는 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
도 54b에 도시하는 바와 같이 주사선 구동회로(20404)는 시프트 레지스터(20441), 레벨 시프터(20442), 버퍼(20443)로서 기능하는 회로를 갖는다. 시프트 레지스터(20441)에는 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 클록신호(GCK) 등의 신호가 입력된다.
도 54c에 도시하는 바와 같이 신호선 구동회로(20403)는 시프트 레지스터(20431), 제 1 래치(20432), 제 2 래치(20433), 레벨 시프터(20434), 버퍼(20435)로서 기능하는 회로를 갖는다. 버퍼(20435)로서 기능하는 회로란 약한 신호를 증폭시키는 기능을 갖는 회로이고, 오퍼레이셔널 증폭기 등을 갖는다. 레벨 시프터(20434)에는 스타트 펄스(SSP) 등의 신호가, 제 1 래치(20432)에는 비디오 신호 등의 데이터(DATA)가 입력된다. 제 2 래치(20433)에는 래치(LAT) 신호를 일시 보유할 수 있고, 일제히 화소부(20405)로 입력시킨다. 이것을 선순차 구동이라고 부른다. 그 때문에, 선순차 구동이 아닌, 점순차 구동을 하는 화소라면, 제 2 래치는 불필요로 할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 있어서, 액정 패널은, 여러 가지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 액정 패널로서, 2개의 기판 사이에 액정층이 밀봉된 구성을 사용할 수 있다. 한쪽의 기판 상에는 트랜지스터, 용량 소자, 화소 전극 또는 배향막 등이 형성되어 있다. 또, 한쪽의 기판의 상면과 반대측에는 편광판, 위상차판 또는 프리즘시트가 배치되어 있어도 좋다. 다른쪽의 기판 상에는 컬러 필터, 블랙매트릭스, 대향전극 또는 배향막 등이 형성되어 있다. 또, 다른쪽의 기판의 상면과 반대측에는 편광판 또는 위상차판이 배치되어 있어도 좋다. 또, 컬러 필터 및 블랙매트릭스는 한쪽의 기판의 상면에 형성되어도 좋다. 또, 한쪽의 기판의 상면측 또는 그 반대측에 슬릿(격자)을 배치함으로써, 3차원 표시를 할 수 있다.
또, 편광판, 위상차판 및 프리즘시트를 각각, 2개의 기판의 사이에 배치하는 것이 가능하다. 또는, 2개의 기판중의 어느 하나와 일체로 하는 것이 가능하다.
또, 본 실시 형태에 있어서, 여러 도면을 사용하여 기술하여 왔지만, 각각의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)은 별도의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)에 대하여, 적용, 조합, 또는 치환 등을 자유롭게 할 수 있다. 더욱이, 지금까지 기술한 도면에 있어서, 각각의 부분에 관해서, 별도의 부분을 조합함으로써, 더 많은 도면을 구성시킬 수 있다.
마찬가지로, 본 실시 형태의 각각의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)은 별도의 실시 형태의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)에 대하여, 적용, 조합, 또는 치환 등을 자유롭게 할 수 있다. 더욱이, 본 실시 형태의 도면에 있어서, 각각의 부분에 관해서, 별도의 실시 형태의 부분을 조합함으로써, 더 많은 도면을 구성시킬 수 있다.
또, 본 실시 형태는 다른 실시 형태에서 기술한 내용(일부라도 좋음)을 구현화한 경우의 일례, 약간 변형한 경우의 일례, 일부를 변경한 경우의 일례, 개량한 경우의 일례, 상세하게 기술한 경우의 일례, 응용한 경우의 일례, 관련이 있는 부분에 대한 일례 등을 제시하고 있다. 따라서, 다른 실시 형태에서 기술한 내용은 본 실시 형태로의 적용, 조합, 또는 치환을 자유롭게 할 수 있다.
[실시 형태 6]
본 실시 형태에 있어서는 각종 액정 모드에 관해서 설명한다. 또, 본 발명에 이러한 반도체 장치를 사용할 수 있는 액정의 동작 모드로서, TN(Twisted Nematic) 모드, IPS(In-Plane-Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드, MVA(Multi-domain Vertical Alignment) 모드, PVA(Patterned Vertical Alignment) 모드, ASM(Axially Symmetricaligned Micro-cell) 모드, 0CB(Optical Compensated Birefringence) 모드, FLC(Ferroelectric Liquid Crystal) 모드, AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 광전 변환 장치를 갖는 액정 표시 장치를, 각종 액정 모드에 의해서 구동함으로써, 각각 유익한 효과를 가져온다. 예를 들면, TN 모드의 액정을 갖는 액정 표시 장치가, 본 발명의 광전 변환 장치를 갖는 경우, 주위의 조도에 맞추어서 백라이트의 휘도를 변화시키는 것에 의한 표시의 콘트라스트의 향상 이외에, 제조 비용을 낮게 억제할 수 있다.
도 55a 및 도 55b는 TN 모드의 단면의 모식도를 도시한다.
서로 대향하도록 배치된 제 1 기판(50101) 및 제 2 기판(50102)에, 액정층(50100)이 협지되어 있다. 제 1 기판(50101)의 상면에는 제 1 전극(50105)이 형성되어 있다. 제 2 기판(50102)의 상면에는 제 2 전극(50106)이 형성되어 있다. 제 1 기판(50101)의 액정층과 반대측에는 제 1 편광판(50103)이 배치되어 있다. 제 2 기판(50102)의 액정층과 반대측에는 제 2 편광판(50104)이 배치되어 있다. 또, 제 1 편광판(50103)과 제 2 편광판(50104)은 크로스니콜(crossed nicol)이 되도록 배치되어 있다.
제 1 편광판(50103)은 제 1 기판(50101)의 상면, 요컨대 제 1 기판(50101)과 액정층의 사이에 배치되어도 좋다. 제 2 편광판(50104)은 제 2 기판(50102)의 상면, 요컨대 제 2 기판(50102)과 액정층의 사이에 배치되어도 좋다.
제 1 전극(50105) 및 제 2 전극(50106)중, 적어도 한쪽의 전극이 투광성을 갖고 있으면 좋다. 제 1 전극(50105) 및 제 2 전극(50106)의 양쪽이 투광성 전극이면 투과형 패널이 되고, 제 1 전극(50105) 및 제 2 전극(50106)중, 어느 한쪽이 투광성 전극이고, 다른쪽이 반사성 전극이면, 반사형 패널이 된다. 또는, 양쪽의 전극이 투광성을 갖고, 또한 한쪽의 전극의 일부가 반사성을 갖고 있는 경우는 반투과형 패널이 된다.
도 55a는 제 1 전극(50105) 및 제 2 전극(50106)에 전압이 인가(종전계 방식이라고 부름)된 경우의 단면의 모식도이다. 액정 분자가 세로로 나란히 배열된 상태가 되기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 액정 분자의 복굴절의 영향을 받지 않는다. 그리고, 제 1 편광판(50103)과 제 2 편광판(50104)이 크로스니콜이 되도록 배 치되어 있기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과할 수 없다. 따라서, 흑색 표시가 행하여진다.
또, 제 1 전극(50105) 및 제 2 전극(50106)에 인가하는 전압을 제어함으로써, 액정 분자의 상태를 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 백라이트로부터의 빛이 기판을 통과하는 양을 제어할 수 있기 때문에, 소정의 영상을 표시하는 것이 가능하다.
도 55b는 제 1 전극(50105) 및 제 2 전극(50106)에 전압이 인가되어 있지 않는 경우의 단면의 모식도이다. 액정 분자가 가로로 나란히 배열되고, 평면내에서 회전하고 있는 상태가 되기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 액정 분자의 복굴절의 영향을 받는다. 그리고, 제 1 편광판(50103)과 제 2 편광판(50104)이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과한다. 따라서, 백색 표시가 행하여진다. 소위 노멀리 화이트 모드이다.
도 55a 및 도 55b에 도시한 구성을 갖는 액정 표시 장치는 컬러 필터를 형성함으로써, 풀 컬러 표시를 할 수 있다. 컬러 필터는 제 1 기판(50101)측 또는 제 2 기판(50102)측에 형성할 수 있다.
TN 모드에 사용되는 액정 재료는 공지인 것을 사용하면 좋다.
본 발명의 광전 변환 장치를 갖는 액정 표시 장치를, 각종 액정 모드에 의해서 구동함으로써, 각각 유익한 효과를 가져온다. 예를 들면, VA 모드의 액정을 갖는 액정 표시 장치가, 본 발명에 따른 광전 변환 장치를 갖는 경우, 주위의 조도에 맞추어서 백라이트의 휘도를 변화시킴으로써 표시의 콘트라스트가 향상되는 것 외 에, 더욱이 흑색이 바래지는 것을 저감할 수 있다. 왜냐하면, VA 모드의 액정은 노멀리 블랙(액정에 전계를 인가하지 않는 상태에서 흑색을 표시함)이기 때문에, 노멀리 화이트(액정에 전계를 인가한 상태에서 흑색을 표시함)의 액정과 비교하여, 흑색 표시 시의 미발광이 작기 때문이다. 더욱이, VA 모드의 액정을 갖는 액정 표시 장치가, 본 발명에 따른 광전 변환 장치를 갖는 경우, 주위의 조도에 대한 시야각의 변화도, 적절하게 보상할 수 있다. 예를 들면, 액정 표시 장치를 비스듬하게 본 경우, 외광의 반사가 크면 콘트라스트가 저하하지만, 외광의 반사가 클수록 시야각이 커지도록 액정 표시 장치를 제어할 수 있다.
도 56a 및 도 56b는 VA 모드의 단면의 모식도를 도시한다. VA 모드는, 무전계 시에 액정 분자가 기판에 수직이 되도록 배향되어 있는 모드이다.
서로 대향하도록 배치된 제 1 기판(50201) 및 제 2 기판(50202)에, 액정층(50200)이 협지되어 있다. 제 1 기판(50201)의 상면에는 제 1 전극(50205)이 형성되어 있다. 제 2 기판(50202)의 상면에는 제 2 전극(50206)이 형성되어 있다. 제 1 기판(50201)의 액정층과 반대측에는 제 1 편광판(50203)이 배치되어 있다. 제 2 기판(50202)의 액정층과 반대측에는 제 2 편광판(50204)이 배치되어 있다. 또, 제 1 편광판(50203)과 제 2 편광판(50204)은 크로스니콜이 되도록 배치되어 있다.
제 1 편광판(50203)은 제 1 기판(50201)의 상면, 요컨대 제 1 기판(50201)과 액정층의 사이에 배치되어도 좋다. 제 2 편광판(50204)은 제 2 기판(50202)의 상면, 요컨대 제 2 기판(50202)과 액정층의 사이에 배치되어도 좋다.
제 1 전극(50205) 및 제 2 전극(50206)중, 적어도 한쪽의 전극이 투광성을 갖고 있으면 좋다. 제 1 전극(50205) 및 제 2 전극(50206)의 양쪽이 투광성 전극인 경우는 투과형 패널이 되고, 제 1 전극(50205) 및 제 2 전극(50206)의 한쪽이 투광성 전극이고 다른쪽이 반사성 전극인 경우는 반사형 패널이 된다. 또는, 양쪽의 전극이 투광성을 갖고, 또한 한쪽의 전극의 일부가 반사성을 갖고 있는 경우는 반투과형 패널이 된다.
도 56a는 제 1 전극(50205) 및 제 2 전극(50206)에 전압이 인가(세로 전계 방식이라고 부름)된 경우의 단면의 모식도이다. 액정 분자가 가로로 나란히 배열된 상태가 되기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 액정 분자의 복굴절의 영향을 받는다. 그리고, 제 1 편광판(50203)과 제 2 편광판(50204)이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과한다. 따라서, 백색 표시가 행하여진다.
또, 제 1 전극(50205) 및 제 2 전극(50206)에 인가하는 전압을 제어함으로써, 액정 분자의 상태를 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 백라이트로부터의 빛이 기판을 통과하는 양을 제어할 수 있기 때문에, 소정의 영상을 표시하는 것이 가능하다.
도 56b는 제 1 전극(50205) 및 제 2 전극(50206)에 전압이 인가되어 있지 않는 경우의 단면의 모식도이다. 액정 분자가 세로로 나란히 배열된 상태가 되기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 액정 분자의 복굴절의 영향을 받지 않는다. 그리고, 제 1 편광판(50203)과 제 2 편광판(50204)이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과하지 않는다. 따라서, 흑색 표시가 행하여진다. 소위 노멀리 블랙 모드이다.
도 56a 및 도 56b에 도시한 구성을 갖는 액정 표시 장치는 컬러 필터를 형성함으로써, 풀 컬러 표시를 할 수 있다. 컬러 필터는 제 1 기판(50201)측 또는 제 2 기판(50202)측에 형성할 수 있다.
VA 모드에 사용되는 액정 재료는 공지인 것을 사용하면 좋다.
도 56c 및 도 56d는 MVA 모드의 단면의 모식도를 도시한다. MVA 모드는 각각의 부분의 시야각 의존성을 서로 보상하는 방법이다.
서로 대향하도록 배치된 제 1 기판(50211) 및 제 2 기판(50212)에, 액정층(50210)이 협지되어 있다. 제 1 기판(50211)의 상면에는 제 1 전극(50215)이 형성되어 있다. 제 2 기판(50212)의 상면에는 제 2 전극(50216)이 형성되어 있다. 제 1 전극(50215)상에는 배향 제어용으로 제 1 돌기물(50217)이 형성되어 있다. 제 2 전극(50216)상에는 배향 제어용으로 제 2 돌기물(50218)이 형성되어 있다. 제 1 기판(50211)의 액정층과 반대측에는 제 1 편광판(50213)이 배치되어 있다. 제 2 기판(50212)의 액정층과 반대측에는 제 2 편광판(50214)이 배치되어 있다. 또, 제 1 편광판(50213)과 제 2 편광판(50214)은 크로스니콜이 되도록 배치되어 있다.
제 1 편광판(50213)은 제 1 기판(50211)의 상면, 요컨대 제 1 기판(50211)과 액정층의 사이에 배치되어도 좋다. 제 2 편광판(50214)은 제 2 기판(50212)의 상면, 요컨대 제 2 기판(50212)과 액정층의 사이에 배치되어도 좋다.
제 1 전극(50215) 및 제 2 전극(50216)중, 적어도 한쪽의 전극이 투광성을 갖고 있으면 좋다. 제 1 전극(50215) 및 제 2 전극(50216)의 양쪽이 투광성 전극인 경우는 투과형 패널이 되고, 제 1 전극(50215) 및 제 2 전극(50216)의 한쪽이 투광성 전극이고 다른쪽이 반사성 전극인 경우는 반사형 패널이 된다. 또는, 양쪽의 전극이 투광성을 갖고, 또한 한쪽의 전극의 일부가 반사성을 갖고 있는 경우는 반투과형 패널이 된다.
도 56c는 제 1 전극(50215) 및 제 2 전극(50216)에 전압이 인가(종전계 방식이라고 부름)된 경우의 단면의 모식도이다. 액정 분자가 제 1 돌기물(50217) 및 제 2 돌기물(50218)에 대하여 쓰러져 나란히 배열된 상태가 되기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 액정 분자의 복굴절의 영향을 받는다. 그리고, 제 1 편광판(50213)과 제 2 편광판(50214)이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과한다. 따라서, 백색 표시가 행하여진다.
또, 제 1 전극(50215) 및 제 2 전극(50216)에 인가하는 전압을 제어함으로써, 액정 분자의 상태를 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 백라이트로부터의 빛이 기판을 통과하는 양을 제어할 수 있기 때문에, 소정의 영상을 표시하는 것이 가능하다.
도 56d는 제 1 전극(50215) 및 제 2 전극(50216)에 전압이 인가되어 있지 않는 경우의 단면의 모식도이다. 액정 분자가 세로로 나란히 배열된 상태가 되기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 액정 분자의 복굴절의 영향을 받지 않는다. 그리고, 제 1 편광판(50213)과 제 2 편광판(50214)이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과하지 않는다. 따라서, 흑색 표시가 행하여진다. 소위 노멀리 블랙 모드이다.
도 56c 및 도 56d에 도시한 구성을 갖는 액정 표시 장치는 컬러 필터를 형성함으로써, 풀 컬러 표시를 할 수 있다. 컬러 필터는 제 1 기판(50211)측 또는 제 2 기판(50212)측에 형성할 수 있다.
MVA 모드에 사용되는 액정 재료는 공지인 것을 사용하면 좋다.
본 발명의 광전 변환 장치를 갖는 액정 표시 장치를, 각종 액정 모드에 의해서 구동함으로써, 각각 유익한 효과를 가져온다. 예를 들면, OCB 모드의 액정을 갖는 액정 표시 장치가, 본 발명에 따른 광전 변환 장치를 갖는 경우, 주위의 조도에 맞추어서 백라이트의 휘도를 변화시킴으로써 표시의 콘트라스트가 향상되는 것 외에, 액정의 응답 속도를 크게 하여, 동화의 화질을 향상할 수 있다. 더욱이, 주위의 조도에 대하여 액정의 응답 속도를 적절하게 제어할 수도 있다. 예를 들면, 오버드라이브 등에 의해서, 통상의 조도로부터, 조도가 작고, 또는 클수록, 액정의 응답 속도를 작게 할 수 있다. 이것은, 콘트라스트가 큰 화상일수록 동화의 흐릿함이 지각되기 쉽다는 이유에 의한다. 즉, 주위의 조도가 작을수록, 흑색이 바래지는 것에 의해서 콘트라스트가 저하하기 때문에 동화의 흐릿함이 지각되기 어렵게 되고, 반대로 주위의 조도가 크면, 외광의 반사에 의해서, 역시 콘트라스트가 저하하기 때문에 동화의 흐릿함이 지각되기 어려워지기 때문이다.
도 57a 및 도 57b는 OCB 모드의 단면의 모식도를 도시한다. OCB 모드는, 액정층내에서 액정 분자의 배열이 광학적으로 보상 상태를 형성하고 있기 때문에, 시 야각 의존이 적다. 이 액정 분자의 상태는 밴드 배향이라고 불린다.
서로 대향하도록 배치된 제 1 기판(50301) 및 제 2 기판(50302)에, 액정층(50300)이 협지되어 있다. 제 1 기판(50301)의 상면에는 제 1 전극(50305)이 형성되어 있다. 제 2 기판(50302)의 상면에는 제 2 전극(50306)이 형성되어 있다. 제 1 기판(50301)의 액정층과 반대측에는 제 1 편광판(50303)이 배치되어 있다. 제 2 기판(50302)의 액정층과 반대측에는 제 2 편광판(50304)이 배치되어 있다. 또, 제 1 편광판(50303)과 제 2 편광판(50304)은 크로스니콜이 되도록 배치되어 있다.
제 1 편광판(50303)은 제 1 기판(50301)의 상면, 요컨대 제 1 기판(50301)과 액정층의 사이에 배치되어도 좋다. 제 2 편광판(50304)은 제 2 기판(50302)의 상면, 요컨대 제 2 기판(50302)과 액정층의 사이에 배치되어도 좋다.
제 1 전극(50305) 및 제 2 전극(50306)중, 적어도 한쪽의 전극이 투광성을 갖고 있으면 좋다. 제 1 전극(50305) 및 제 2 전극(50306)의 양쪽이 투광성 전극인 경우는 투과형 패널이 되고, 제 1 전극(50305) 및 제 2 전극(50306)의 한쪽이 투광성 전극이고, 다른쪽이 반사성 전극인 경우는 반사형 패널이 된다. 또는, 양쪽의 전극이 투광성을 갖고, 또한 한쪽의 전극의 일부가 반사성을 갖고 있는 경우는 반투과형 패널이 된다.
도 57a는 제 1 전극(50305) 및 제 2 전극(50306)에 전압이 인가(종전계 방식이라고 부름)된 경우의 단면의 모식도이다. 액정 분자가 세로로 나란히 배열된 상태가 되기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 액정 분자의 복굴절의 영향을 받지 않는 다. 그리고, 제 1 편광판(50303)과 제 2 편광판(50304)이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과하지 않는다. 따라서, 흑색 표시가 행하여진다.
또, 제 1 전극(50305) 및 제 2 전극(50306)에 인가하는 전압을 제어함으로써, 액정 분자의 상태를 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 백라이트로부터의 빛이 기판을 통과하는 양을 제어할 수 있기 때문에, 소정의 영상을 표시하는 것이 가능하다.
도 57b는 제 1 전극(50305) 및 제 2 전극(50306)에 전압이 인가되어 있지 않는 경우의 단면의 모식도이다. 액정 분자가 밴드 배향의 상태가 되기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 액정 분자의 복굴절의 영향을 받는다. 그리고, 제 1 편광판(50303)과 제 2 편광판(50304)이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과한다. 따라서, 백색 표시가 행하여진다. 소위 노멀리 화이트 모드이다.
도 57a 및 도 57b에 도시한 구성을 갖는 액정 표시 장치는 컬러 필터를 형성함으로써, 풀 컬러 표시를 할 수 있다. 컬러 필터는 제 1 기판(50301)측 또는 제 2 기판(50302)측에 형성할 수 있다.
OCB 모드에 사용되는 액정 재료는 공지인 것을 사용하면 좋다.
도 57c 및 도 57d는 FLC 모드 또는 AFLC 모드의 단면의 모식도를 도시한다.
서로 대향하도록 배치된 제 1 기판(50311) 및 제 2 기판(50312)에, 액정층(50310)이 협지되어 있다. 제 1 기판(50311)의 상면에는 제 1 전극(50315)이 형 성되어 있다. 제 2 기판(50312)의 상면에는 제 2 전극(50316)이 형성되어 있다. 제 1 기판(50311)의 액정층과 반대측에는 제 1 편광판(50313)이 배치되어 있다. 제 2 기판(50312)의 액정층과 반대측에는 제 2 편광판(50314)이 배치되어 있다. 또, 제 1 편광판(50313)과 제 2 편광판(50314)은 크로스니콜이 되도록 배치되어 있다.
제 1 편광판(50313)은 제 1 기판(50311)의 상면, 요컨대 제 1 기판(50311)과 액정층의 사이에 배치되어도 좋다. 제 2 편광판(50314)은 제 2 기판(50312)의 상면, 요컨대 제 2 기판(50312)과 액정층의 사이에 배치되어도 좋다.
제 1 전극(50315) 및 제 2 전극(50316)중, 적어도 한쪽의 전극이 투광성을 갖고 있으면 좋다. 제 1 전극(50315) 및 제 2 전극(50316)의 양쪽이 투광성 전극인 경우는 투과형 패널이 되고, 제 1 전극(50315) 및 제 2 전극(50316)의 어느 한쪽이 투광성 전극이고 다른쪽이 반사성 전극인 경우는 반사형 패널이 된다. 또는, 양쪽의 전극이 투광성을 갖고, 또한 한쪽의 전극의 일부가 반사성을 갖고 있는 경우는 반투과형 패널이 된다.
도 57c는 제 1 전극(50315) 및 제 2 전극(50316)에 전압이 인가(종전계 방식이라고 부름)된 경우의 단면의 모식도이다. 액정 분자가 러빙 방향으로부터 어긋난 방향에서 가로로 나란히 배열되어 있는 상태가 되기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 액정 분자의 복굴절의 영향을 받는다. 그리고, 제 1 편광판(50313)과 제 2 편광판(50314)이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과한다. 따라서, 백색 표시가 행하여진다.
또, 제 1 전극(50315) 및 제 2 전극(50316)에 인가하는 전압을 제어함으로써, 액정 분자의 상태를 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 백라이트로부터의 빛이 기판을 통과하는 양을 제어할 수 있기 때문에, 소정의 영상을 표시하는 것이 가능하다.
도 57d는 제 1 전극(50315) 및 제 2 전극(50316)에 전압이 인가되어 있지 않는 경우의 단면의 모식도이다. 액정 분자가 러빙 방향을 따라서 가로로 나란히 배열된 상태가 되기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 액정 분자의 복굴절의 영향을 받지 않는다. 그리고, 제 1 편광판(50313)과 제 2 편광판(50314)이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과하지 않는다. 따라서, 흑색 표시가 행하여진다. 소위 노멀리 블랙 모드이다.
도 57c 및 도 57d에 도시한 구성을 갖는 액정 표시 장치는 컬러 필터를 형성함으로써, 풀 컬러 표시를 할 수 있다. 컬러 필터는 제 1 기판(50311)측 또는 제 2 기판(50312)측에 형성할 수 있다.
FLC 모드 또는 AFLC 모드에 사용되는 액정 재료는 공지인 것을 사용하면 좋다.
본 발명에 따른 광전 변환 장치를 갖는 액정 표시 장치를, 각종 액정 모드에 의해서 구동함으로써, 각각 유익한 효과를 가져온다. 예를 들면, IPS 모드의 액정을 갖는 액정 표시 장치가, 본 발명에 따른 광전 변환 장치를 갖는 경우, 주위의 조도에 맞추어서 백라이트의 휘도를 변화시킴으로써 표시의 콘트라스트가 향상되는 것 외에, 더욱이 시야각을 크게 할 수 있다. 또한, IPS 모드의 액정을 갖는 액정 표시 장치가, 본 발명에 따른 광전 변환 장치를 갖는 경우, 주위의 조도에 대한 시야각의 변화도, 적절하게 보상할 수 있다. 예를 들면, 액정 표시 장치를 비스듬하게 본 경우, 외광의 반사가 크면 콘트라스트가 저하하지만, 외광의 반사가 클수록 시야각이 커지도록 액정 표시 장치를 제어할 수 있다.
도 58a 및 도 58b는 IPS 모드의 단면의 모식도를 도시한다. IPS 모드는 액정층내에서 액정 분자의 배열이 광학적으로 보상 상태를 형성하고 있기 때문에, 액정 분자를 기판에 대하여 항상 평면내에서 회전시키는 모드이고, 전극은 한쪽의 기판측에만 형성한 횡전계 방식을 취한다.
서로 대향하도록 배치된 제 1 기판(50401) 및 제 2 기판(50402)에, 액정층(50400)이 협지되어 있다. 제 2 기판(50402)의 상면에는 제 1 전극(50405) 및 제 2 전극(50406)이 형성되어 있다. 제 1 기판(50401)의 액정층과 반대측에는 제 1 편광판(50403)이 배치되어 있다. 제 2 기판(50402)의 액정층과 반대측에는 제 2 편광판(50404)이 배치되어 있다. 또, 제 1 편광판(50403)과 제 2 편광판(50404)은 크로스니콜이 되도록 배치되어 있다.
제 1 편광판(50403)은 제 1 기판(50401)의 상면, 요컨대 제 1 기판(50401)과 액정층의 사이에 배치되어도 좋다. 제 2 편광판(50404)은 제 2 기판(50402)의 상면, 요컨대 제 2 기판(50402)과 액정층의 사이에 배치되어도 좋다.
제 1 전극(50405) 및 제 2 전극(50406)중, 양쪽의 전극이 투광성을 갖고 있으면 좋다. 또는, 한쪽의 전극의 일부가 반사성을 가져도 좋다.
도 58a는 제 1 전극(50405) 및 제 2 전극(50406)에 전압이 인가(횡전계 방식 이라고 부름)된 경우의 단면의 모식도이다. 액정 분자가 러빙 방향으로부터 어긋난 전기력선을 따라서 배향한 상태가 되기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 액정 분자의 복굴절의 영향을 받는다. 그리고, 제 1 편광판(50403)과 제 2 편광판(50404)이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과한다. 따라서, 백색 표시가 행하여진다.
또, 제 1 전극(50405) 및 제 2 전극(50406)에 인가하는 전압을 제어함으로써, 액정 분자의 상태를 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 백라이트로부터의 빛이 기판을 통과하는 양을 제어할 수 있기 때문에, 소정의 영상을 표시하는 것이 가능하다.
도 58b는 제 1 전극(50405) 및 제 2 전극(50406)에 전압이 인가되어 있지 않는 경우의 단면의 모식도이다. 액정 분자가 러빙 방향을 따라서 가로로 나란히 배열된 상태가 되기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 액정 분자의 복굴절의 영향을 받지 않는다. 그리고, 제 1 편광판(50403)과 제 2 편광판(50404)이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과하지 않는다. 따라서, 흑색 표시가 행하여진다. 소위 노멀리 블랙 모드이다.
도 58a 및 도 58b에 도시한 구성을 갖는 액정 표시 장치는 컬러 필터를 형성함으로써, 풀 컬러 표시를 할 수 있다. 컬러 필터는 제 1 기판(50401)측 또는 제 2 기판(50402)측에 형성할 수 있다.
IPS 모드에 사용되는 액정 재료는 공지인 것을 사용하면 좋다.
도 58c 및 도 58d는 FFS 모드의 단면의 모식도를 도시한다. FFS 모드는 액 정층내에서 액정 분자의 배열이 광학적으로 보상 상태를 형성하고 있기 때문에, 액정 분자를 기판에 대하여 항상 평면내에서 회전시키는 모드이고, 전극은 한쪽의 기판측에만 형성한 횡전계 방식을 취한다.
서로 대향하도록 배치된 제 1 기판(50411) 및 제 2 기판(50412)에, 액정층(50410)이 협지되어 있다. 제 2 기판(50412)의 상면에는 제 2 전극(50416)이 형성되어 있다. 제 2 전극(50416)의 상면에는 절연막(50417)이 형성되어 있다. 절연막(50417)상에는 제 1 전극(50415)이 형성되어 있다. 제 1 기판(50411)의 액정층과 반대측에는 제 1 편광판(50413)이 배치되어 있다. 제 2 기판(50412)의 액정층과 반대측에는 제 2 편광판(50414)이 배치되어 있다. 또, 제 1 편광판(50413)과 제 2 편광판(50414)은 크로스니콜이 되도록 배치되어 있다.
제 1 편광판(50413)은 제 1 기판(50411)의 상면, 요컨대 제 1 기판(50411)과 액정층의 사이에 배치되어도 좋다. 제 2 편광판(50414)은 제 2 기판(50412)의 상면, 요컨대 제 2 기판(50412)과 액정층의 사이에 배치되어도 좋다.
제 1 전극(50415) 및 제 2 전극(50416)중, 적어도 한쪽의 전극이 투광성을 갖고 있으면 좋다. 제 1 전극(50415) 및 제 2 전극(50416)의 양쪽이 투광성 전극인 경우는 투과형 패널이 되어, 제 1 전극(50415) 및 제 2 전극(50416)의 한쪽이 투광성 전극이고, 다른쪽이 반사성 전극인 경우는 반사형 패널이 된다. 또는, 양쪽의 전극이 투광성을 갖고, 또한 한쪽의 전극의 일부가 반사성을 갖고 있는 경우는 반투과형 패널이 된다.
도 58c는 제 1 전극(50415) 및 제 2 전극(50416)에 전압이 인가(횡전계 방식 이라고 부름)된 경우의 단면의 모식도이다. 액정 분자가 러빙 방향으로부터 어긋난 전기력선을 따라서 배향한 상태가 되기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 액정 분자의 복굴절의 영향을 받는다. 그리고, 제 1 편광판(50413)과 제 2 편광판(50414)이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과한다. 따라서, 백색 표시가 행하여진다.
또, 제 1 전극(50415) 및 제 2 전극(50416)에 인가하는 전압을 제어함으로써, 액정 분자의 상태를 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 백라이트로부터의 빛이 기판을 통과하는 양을 제어할 수 있기 때문에, 소정의 영상을 표시하는 것이 가능하다.
도 58d는 제 1 전극(50415) 및 제 2 전극(50416)에 전압이 인가되어 있지 않는 경우의 단면의 모식도이다. 액정 분자가 러빙 방향을 따라서 가로로 나란히 배열된 상태가 되기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 액정 분자의 복굴절의 영향을 받지 않는다. 그리고, 제 1 편광판(50413)과 제 2 편광판(50414)이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있기 때문에, 백라이트로부터의 빛은 기판을 통과하지 않는다. 따라서, 흑색 표시가 행하여진다. 소위 노멀리 블랙 모드이다.
도 58c 및 도 58d에 도시한 구성을 갖는 액정 표시 장치는 컬러 필터를 형성함으로써, 풀 컬러 표시를 할 수 있다. 컬러 필터는 제 1 기판(50411)측 또는 제 2 기판(50412)측에 형성할 수 있다.
FFS 모드에 사용되는 액정 재료는 공지인 것을 사용하면 좋다.
다음에, 상면도를 사용하여 각종 액정 모드를 설명한다.
도 59는 MVA 모드를 적용한 화소부의 상면도를 도시한다. MVA 모드는 각각의 부분의 시야각 의존성을 서로 보상하는 방법이다.
도 59는 제 1 화소 전극(50501), 제 2 화소 전극(50502a), 제 2 화소 전극(50502b), 및, 제 2 화소 전극(50502c), 및, 돌기물(50503)을 도시한다. 제 1 화소 전극(50501)은 대향기판의 전체면에 형성되어 있다. 형상이 く자형이 되도록, 돌기물(50503)이 형성되어 있다. 형상이 돌기물(50503)과 대응하도록 제 1 화소 전극(50501) 상에 제 2 화소 전극(50502a), 제 2 화소 전극(50502b), 및, 제 2 화소 전극(50502c)이 형성되어 있다.
제 2 화소 전극(50502a, 50502b, 50502c)의 개구부는 돌기물과 같이 기능한다.
제 1 화소 전극(50501), 및, 제 2 화소 전극(50502a), 제 2 화소 전극(50502b), 및, 제 2 화소 전극(50502c)에 전압이 인가(종전계 방식이라고 부름)된 경우, 액정 분자가, 제 2 화소 전극(50502a), 제 2 화소 전극(50502b), 및, 제 2 화소 전극(50502c)의 개구부 및 돌기물(50503)에 대하여 쓰러져 나란히 배열된 상태가 된다. 한 쌍의 편광판이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있을 때에는, 백라이트로부터의 빛이 기판을 통과하기 때문에, 백색 표시가 행하여진다.
또, 제 1 화소 전극(50501), 및, 제 2 화소 전극(50502a), 제 2 화소 전극(50502b), 및, 제 2 화소 전극(50502c)에 인가하는 전압을 제어함으로써, 액정 분자의 상태를 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 백라이트로부터의 빛이 기판을 통과하는 양을 제어할 수 있기 때문에, 소정의 영상을 표시하는 것이 가능하다.
제 1 화소 전극(50501), 및, 제 2 화소 전극(50502a), 제 2 화소 전극(50502b), 및, 제 2 화소 전극(50502c)에 전압이 인가되어 있지 않는 경우, 액정 분자가 세로로 나란히 배열된 상태가 된다. 한 쌍의 편광판이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있을 때에는, 백라이트로부터의 빛이 패널을 통과하지 않기 때문에, 흑색 표시가 행하여진다. 소위, 노멀리 블랙 모드이다.
MVA 모드에 사용되는 액정 재료는 공지인 것을 사용하면 좋다.
도 60a, 도 60b, 도 60c, 도 60d는 IPS 모드를 적용한 화소부의 상면도를 도시한다. IPS 모드는 액정층내에서 액정 분자의 배열이 광학적으로 보상 상태를 형성하고 있기 때문에, 액정 분자를 기판에 대하여 항상 평면내에서 회전시키는 모드이고, 전극은 한쪽의 기판측에만 형성한 횡전계 방식을 취한다.
IPS 모드에서는 한 쌍의 전극이 다른 형상이 되도록 형성된다.
도 60a는 제 1 화소 전극(50601) 및 제 2 화소 전극(50602)을 도시한다. 제 1 화소 전극(50601) 및 제 2 화소 전극(50602)은 파형(波狀) 형상이다.
도 60b는 제 1 화소 전극(50611) 및 제 2 화소 전극(50612)을 도시한다. 제 1 화소 전극(50611) 및 제 2 화소 전극(50612)은 동심원형의 개구부를 갖는 형상이다.
도 60c는 제 1 화소 전극(50621) 및 제 2 화소 전극(50622)을 도시하고 있다. 제 1 화소 전극(50621) 및 제 2 화소 전극(50622)은 빗살모양이고 일부 겹치고 있는 형상이다.
도 60d는 제 1 화소 전극(50631) 및 제 2 화소 전극(50632)을 도시하고 있 다. 제 1 화소 전극(50631) 및 제 2 화소 전극(50632)은 빗살모양이고 전극끼리가 맞물리는 형상이다.
제 1 화소 전극(50601), 제 1 화소 전극(50611), 제 1 화소 전극(50621), 제 1 화소 전극(50631) 및, 제 2 화소 전극(50602), 제 2 화소 전극(50612), 제 2 화소 전극(50622), 제 2 화소 전극(50632)에 전압이 인가(횡전계 방식이라고 부름)된 경우, 액정 분자가 러빙 방향으로부터 어긋난 전기력선을 따라서 배향한 상태가 된다. 한 쌍의 편광판이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있을 때에는, 백라이트로부터의 빛이 기판을 통과하기 때문에, 백색 표시가 행하여진다.
또, 제 1 화소 전극(50601), 제 1 화소 전극(50611), 제 1 화소 전극(50621), 제 1 화소 전극(50631) 및, 제 2 화소 전극(50602), 제 2 화소 전극(50612), 제 2 화소 전극(50622), 제 2 화소 전극(50632)에 인가하는 전압을 제어함으로써, 액정 분자의 상태를 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 백라이트로부터의 빛이 기판을 통과하는 양을 제어할 수 있기 때문에, 소정의 영상을 표시하는 것이 가능하다.
제 1 화소 전극(50601), 제 1 화소 전극(50611), 제 1 화소 전극(50621), 제 1 화소 전극(50631) 및, 제 2 화소 전극(50602), 제 2 화소 전극(50612), 제 2 화소 전극(50622), 제 2 화소 전극(50632)에 전압이 인가되어 있지 않는 경우, 액정 분자가 러빙 방향을 따라서 가로로 나란히 배열된 상태가 된다. 한 쌍의 편광판이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있을 때에는, 백라이트로부터의 빛이 기판을 통과하지 않기 때문에, 흑색 표시가 행하여진다. 소위 노멀리 블랙 모드이다.
IPS 모드에 사용되는 액정 재료는 공지인 것을 사용하면 좋다.
도 61a, 도 61b, 도 61c, 도 61d는 FFS 모드를 적용한 화소부의 상면도를 도시한다. FFS 모드는 액정층내에서 액정 분자의 배열이 광학적으로 보상 상태를 형성하고 있기 때문에, 액정 분자를 기판에 대하여 항상 평면내에서 회전시키는 모드이고, 전극은 한쪽의 기판측에만 형성한 횡전계 방식을 취한다.
FFS 모드에서는 제 2 전극의 상면에, 제 1 전극이 여러 가지 형상이 되도록 형성된다.
도 61a는 제 1 화소 전극(50701) 및 제 2 화소 전극(50702)을 도시한다. 제 1 화소 전극(50701)은 굴곡한 く자형이다. 제 2 화소 전극(50702)은 패턴 형성되어 있지 않아도 좋다.
도 61b는 제 1 화소 전극(50711) 및 제 2 화소 전극(50712)을 도시한다. 제 1 화소 전극(50711)은 동심원형의 형상이다. 제 2 화소 전극(50712)은 패턴 형성되어 있지 않아도 좋다.
도 61c는 제 1 화소 전극(50721) 및 제 2 화소 전극(50722)을 도시한다. 제 1 화소 전극(50721)은 빗살모양으로 전극끼리가 맞물리는 형상이다. 제 2 화소 전극(50722)은 패턴 형성되어 있지 않아도 좋다.
도 61d는 제 1 화소 전극(50731) 및 제 2 화소 전극(50732)을 도시한다. 제 1 화소 전극(50731)은, 빗살모양의 형상이다. 제 2 화소 전극(50732)은 패턴 형성되어 있지 않아도 좋다.
제 1 화소 전극(50701), 제 1 화소 전극(50711), 제 1 화소 전극(50721), 제 1 전극화소(50731), 및, 제 2 화소 전극(50702), 제 2 화소 전극(50712), 제 2 화소 전극(50722), 제 2 화소 전극(50732)에 전압이 인가(횡전계 방식이라고 부름)된 경우, 액정 분자가 러빙 방향으로부터 어긋난 전기력선을 따라서 배향한 상태가 된다. 한 쌍의 편광판이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있을 때에는, 백라이트로부터의 빛이 기판을 통과하기 때문에, 백색 표시가 행하여진다.
또, 제 1 화소 전극(50701), 제 1 화소 전극(50711), 제 1 화소 전극(50721), 제 1 화소 전극(50731), 및, 제 2 화소 전극(50702), 제 2 화소 전극(50712), 제 2 화소 전극(50722), 제 2 화소 전극(50732)에 인가하는 전압을 제어함으로써, 액정 분자의 상태를 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 백라이트로부터의 빛이 기판을 통과하는 양을 제어할 수 있기 때문에, 소정의 영상을 표시하는 것이 가능하다.
제 1 화소 전극(50701), 제 1 화소 전극(50711), 제 1 화소 전극(50721), 제 1 화소 전극(50731), 및, 제 2 화소 전극(50702), 제 2 화소 전극(50712), 제 2 화소 전극(50722), 제 2 화소 전극(50732)에 전압이 인가되어 있지 않는 경우, 액정 분자가 러빙 방향을 따라서 가로로 나란히 배열된 상태가 된다. 한 쌍의 편광판이 크로스니콜이 되도록 배치되어 있을 때에는, 백라이트로부터의 빛이 기판을 통과하지 않기 때문에, 흑색 표시가 행하여진다. 소위 노멀리 블랙 모드이다.
FFS 모드에 사용되는 액정 재료는 공지인 것을 사용하면 좋다.
또, 본 실시 형태에 있어서, 여러 도면을 사용하여 기술하여 왔지만, 각각의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)은 별도의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋 음)에 대하여, 적용, 조합, 또는 치환 등을 자유롭게 할 수 있다. 더욱이, 지금까지 기술한 도면에 있어서, 각각의 부분에 관해서, 별도의 부분을 조합함으로써, 더 많은 도면을 구성시킬 수 있다.
마찬가지로, 본 실시 형태의 각각의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)은 별도의 실시 형태의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)에 대하여, 적용, 조합, 또는 치환 등을 자유롭게 할 수 있다. 더욱이, 본 실시 형태의 도면에 있어서, 각각의 부분에 관해서, 별도의 실시 형태의 부분을 조합함으로써, 더 많은 도면을 구성시킬 수 있다.
또, 본 실시 형태는 다른 실시 형태에서 기술한 내용(일부라도 좋음)을 구현화한 경우의 일례, 약간 변형한 경우의 일례, 일부를 변경한 경우의 일례, 개량한 경우의 일례, 상세하게 기술한 경우의 일례, 응용한 경우의 일례, 관련이 있는 부분에 대한 일례 등을 제시하고 있다. 따라서, 다른 실시 형태에서 기술한 내용은 본 실시 형태로의 적용, 조합, 또는 치환을 자유롭게 할 수 있다.
[실시 형태 7]
본 실시형태에 있어서는 표시장치의 구동방법에 관해서 설명한다. 특히, 액정 표시 장치의 구동방법에 관해서 설명한다.
우선, 오버 드라이브 구동에 관해서, 도 62를 참조하여 설명한다. 도 62a는 표시소자의, 입력 전압에 대한 출력 휘도의 시간 변화를 도시한 것이다. 파선으로 나타낸 입력 전압(30121)에 대한 표시소자의 출력 휘도의 시간 변화는 동일하게 파선으로 나타낸 출력 휘도(30123)와 같아진다. 즉, 목적의 출력 휘도(Lo)를 얻기 위한 전압은 Vi이지만, 입력 전압으로서 Vi를 그대로 입력한 경우는 목적의 출력 휘도(Lo)에 달할 때까지, 소자의 응답 속도에 대응한 시간을 요하여 버린다.
오버 드라이브 구동은 이러한 응답 속도를 빠르게 하기 위한 기술이다. 구체적으로는, 우선, Vi보다도 큰 전압인 Vo를 소자에 일정 시간 부여함으로써 출력 휘도의 응답 속도를 높이고, 목적의 출력 휘도(Lo)에 근접한 후에, 입력 전압을 Vi로 되돌리는 방법이다. 이 때의 입력 전압은 입력 전압(30122), 출력 휘도는 출력 휘도(30124)에 나타내게 된다. 출력 휘도(30124)의 그래프는 목적의 휘도(Lo)에 달하기까지의 시간이, 출력 휘도(30123)의 그래프보다도 짧아져 있다.
또, 도 62a에 있어서는 입력 전압에 대하여 출력 휘도가 양의 변화를 하는 경우에 관해서 기술하였지만, 입력 전압에 대하여 출력 휘도가 음의 변화를 하는 경우도, 본 실시 형태는 포함하고 있다.
이러한 구동을 실현하기 위한 회로에 관해서, 도 62b 및 도 62c를 참조하여 설명한다. 우선, 도 62b을 참조하여, 입력 영상 신호(30131)가 아날로그치(이산치라도 좋음)를 취하는 신호이고, 출력 영상 신호(30132)도 아날로그치를 취하는 신호인 경우에 관해서 설명한다. 도 62b에 도시하는 오버드라이브 회로는 부호화 회로(30101), 프레임 메모리(30102), 보정회로(30103), DA 변환회로(30104)를 구비한다.
입력 영상 신호(30131)는 우선, 부호화 회로(30101)에 입력되어, 부호화된다. 요컨대, 아날로그 신호로부터, 적절한 비트수의 디지털 신호로 변환된다. 그 후, 변환된 디지털 신호는 프레임 메모리(30102)와, 보정회로(30103)에 각각 입력 된다. 보정회로(30103)에는 프레임 메모리(30102)에 유지되어 있던 앞 프레임의 영상신호도, 동시에 입력된다. 그리고, 보정회로(30103)에 있어서, 상기 프레임의 영상신호와, 앞 프레임의 영상신호로부터, 미리 준비된 수치 테이블에 따라서, 보정된 영상신호를 출력한다. 이 때, 보정회로(30103)에 출력 전환 신호(30133)를 입력하여, 보정된 영상신호와, 상기 프레임의 영상신호를 바꾸어 출력할 수 있도록 하여도 좋다. 다음에, 보정된 영상신호 또는 상기 프레임의 영상신호는, DA 변환회로(30104)에 입력된다. 그리고, 보정된 영상신호 또는 상기 프레임의 영상신호에 따른 값의 아날로그 신호인 출력 영상 신호(30132)가 출력된다. 이렇게 하여, 오버 드라이브 구동을 실현할 수 있다.
다음에, 도 62c를 참조하여, 입력 영상 신호(30131)가 디지털치를 취하는 신호이고, 출력 영상 신호(30132)도 디지털치를 잡는 신호인 경우에 대하여 설명한다. 도 62c에 도시하는 오버드라이브회로는 프레임 메모리(30112), 보정회로(30113)를 구비한다.
입력 영상 신호(30131)는 디지털 신호이고, 우선, 프레임 메모리(30112)와, 보정회로(30113)에 각각 입력된다. 보정회로(30113)에는, 프레임 메모리(30112)에 유지되어 있던 앞 프레임의 영상신호도, 동시에 입력된다. 그리고, 보정회로(30113)에 있어서, 상기 프레임의 영상신호와, 앞 프레임의 영상신호로부터, 미리 준비된 수치 테이블에 따라서, 보정된 영상신호를 출력한다. 이 때, 보정회로(30113)에 출력 전환 신호(30133)를 입력하고, 보정된 영상신호와, 상기 프레임의 영상신호를 바꾸어 출력할 수 있도록 하여도 좋다. 이렇게 하여, 오버 드라이 브 구동을 실현할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 있어서의 오버드라이브 회로는 입력 영상 신호(30131)가 아날로그 신호이고, 출력 영상 신호(30132)가 디지털 신호인 경우도 포함한다. 이 때는 도 62b에 도시한 회로로부터, DA 변환회로(30104)를 생략하면 좋다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 오버드라이브 회로는 입력 영상 신호(30131)가 디지털 신호이고, 출력 영상 신호(30132)가 아날로그 신호인 경우도 포함한다. 이 때는, 도 62b에 도시한 회로로부터, 부호화 회로(30101)를 생략하면 좋다.
다음에, 코몬선의 전위를 조작하는 구동에 관해서, 도 63a 내지 도 63b를 참조하여 설명한다. 도 63a는, 액정 소자와 같은 용량적인 성질을 가지는 표시소자를 사용한 표시장치에 있어서, 주사선 1개에 대하여, 코몬선이 1개 배치되어 있을 때의 복수의 화소 회로를 도시한 도면이다. 도 63a에 도시하는 화소 회로는 트랜지스터(30201), 보조용량(30202), 표시소자(30203), 영상 신호선(30204), 주사선(30205), 코몬선(30206)을 구비하고 있다.
트랜지스터(30201)의 게이트 전극은 주사선(30205)에 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(30201)의 소스 전극 및 드레인 전극의 한쪽은, 영상 신호선(30204)에 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(30201)의 소스 전극 및 드레인 전극의 다른쪽은 보조용량(30202)의 한쪽의 전극, 및 표시소자(30203)의 한쪽의 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 보조용량(30202)의 다른쪽의 전극은 코몬선(30206)에 전기적으로 접속되어 있다.
우선, 주사선(30205)에 의해서 선택된 화소는 트랜지스터(30201)가 온으로 되기 때문에, 각각, 영상 신호선(30204)을 통하여, 표시소자(30203) 및 보조용량(30202)에 영상신호에 대응한 전압이 걸린다. 이 때, 그 영상신호가, 코몬선(30206)에 접속된 모든 화소에 대하여 최저 계조를 표시시키는 것인 경우, 또는, 코몬선(30206)에 접속된 모든 화소에 대하여 최고 계조를 표시시키는 것인 경우는 화소에 각각 영상 신호선(30204)을 통하여 영상신호를 기록할 필요는 없다. 영상 신호선(30204)을 통하여 영상신호를 기록하는 대신에, 코몬선(30206)의 전위를 움직임으로써, 표시소자(30203)에 걸리는 전압을 바꿀 수 있다.
다음에, 도 63b는 액정 소자와 같은 용량적인 성질을 가지는 표시소자를 사용한 표시장치에 있어서, 주사선 1개에 대하여, 코몬선이 2개 배치되어 있을 때의, 복수의 화소 회로를 도시한 도면이다. 도 63b에 도시하는 화소 회로는 트랜지스터(30211), 보조용량(30212), 표시소자(30213), 영상 신호선(30214), 주사선(30215), 제 1 코몬선(30216), 제 2 코몬선(30217)을 구비하고 있다.
트랜지스터(30211)의 게이트 전극은 주사선(30215)에 전기적으로 접속되어, 트랜지스터(30211)의 소스 전극 및 드레인 전극의 한쪽은 영상 신호선(30214)에 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(30211)의 소스 전극 및 드레인 전극의 다른쪽은, 보조용량(30212)의 한쪽의 전극, 및 표시소자(30213)의 한쪽의 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 보조용량(30212)의 다른쪽의 전극은 제 1 코몬선(30216)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 상기 화소와 인접하는 화소에 있어서는 보조용량(30212)의 다른쪽의 전극은 제 2 코몬선(30217)에 전기적으로 접속되어 있다.
도 63b에 도시하는 화소 회로는 코몬선 1개에 대하여 전기적으로 접속되어 있는 화소가 적기 때문에, 영상 신호선(30214)을 통하여 영상신호를 기록할 대신에, 제 1 코몬선(30216) 또는 제 2 코몬선(30217)의 전위를 움직임으로써, 표시소자(30213)에 걸리는 전압을 바꿀 수 있는 빈도가, 현저히 커진다. 또한, 소스 반전 구동 또는 도트 반전 구동이 가능하게 된다. 소스 반전 구동 또는 도트 반전 구동에 의해, 소자의 신뢰성을 향상시키면서, 플릭커(flicker)를 억제할 수 있다.
다음에, 주사형 백라이트에 관해서, 도 64를 참조하여 설명한다. 도 64a는 냉음극관을 병치한 주사형 백라이트를 도시하는 도면이다. 도 64a에 도시하는 주사형 백라이트는 확산판(30301)과, N개의 냉음극관(30302-1로부터 30302-N)을 구비한다. N개의 냉음극관(30302-1로부터 30302-N)을, 확산판(30301)의 뒤에 병치함으로써, N개의 냉음극관(30302-1로부터 30302-N)은 그 휘도를 변화시켜 주사할 수 있다.
주사할 때의 각 냉음극관의 휘도의 변화를, 도 64c를 사용하여 설명한다. 우선, 냉음극관(30302-1)의 휘도를, 일정 시간 변화시킨다. 그리고, 그 후에, 냉음극관(30302-1)의 이웃하게 배치된 냉음극관(30302-2)의 휘도를, 같은 시간만큼 변화시킨다. 이와 같이, 냉음극관(30302-1)으로부터 냉음극관(30302-N)까지, 휘도를 순차로 변화시킨다. 또, 도 64c에 있어서는 일정 시간 변화시키는 휘도는 원래의 휘도보다 작은 것으로 하였지만, 원래의 휘도보다 커도 좋다. 또한, 냉음극관(30302-1)으로부터 냉음극관(30302-N)까지 주사한다고 하였지만, 역방향으로 냉음극관(30302-N)으로부터 냉음극관(30302-1)까지 주사하여도 좋다.
도 64와 같이 구동함으로써, 백라이트의 평균 휘도를 작게 할 수 있다. 따 라서, 액정 표시 장치의 소비 전력의 대부분을 차지하는, 백라이트의 소비 전력을 저감할 수 있다.
또, 주사형 백라이트의 광원으로서, LED를 사용하여도 좋다. 이 경우의 주사형 백라이트는 도 64b와 같아진다. 도 64b에 도시하는 주사형 백라이트는 확산판(30311)과, LED를 병치한 광원(30312-1로부터 30312-N)을 구비한다. 주사형 백라이트의 광원으로서, LED를 사용한 경우, 백라이트를 얇고, 가볍게 할 수 있는 이점이 있다. 또한, 색 재현 범위를 확대할 수 있다는 이점이 있다. 더욱이, LED를 병치한 광원(30312-1로부터 30312-N)의 각각 병치한 LED도, 마찬가지로 주사할 수 있기 때문에, 점주사형의 백라이트로 할 수도 있다. 점주사형으로 하면, 동화상의 화질을 더욱 향상시킬 수 있다.
또, 백라이트의 광원으로서 LED를 사용한 경우도, 도 64c에 도시하는 바와 같이 휘도를 변화시켜 구동할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 있어서, 여러 도면을 사용하여 기술하여 왔지만, 각각의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)은 별도의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)에 대하여, 적용, 조합, 또는 치환 등을 자유롭게 할 수 있다. 더욱이, 지금까지 기술한 도면에 있어서, 각각의 부분에 관해서, 별도의 부분을 조합함으로써, 더 많은 도면을 구성시킬 수 있다.
마찬가지로, 본 실시 형태의 각각의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)은 별도의 실시 형태의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)에 대하여, 적용, 조합, 또는 치환 등을 자유롭게 할 수 있다. 더욱이, 본 실시 형태의 도면에 있어서, 각각의 부분에 관해서, 별도의 실시 형태의 부분을 조합함으로써, 더 많은 도면을 구성시킬 수 있다.
또, 본 실시 형태는 다른 실시 형태에서 기술한 내용(일부라도 좋음)을 구현화한 경우의 일례, 약간 변형한 경우의 일례, 일부를 변경한 경우의 일례, 개량한 경우의 일례, 상세하게 기술한 경우의 일례, 응용한 경우의 일례, 관련이 있는 부분에 대한 일례 등을 제시하고 있다. 따라서, 다른 실시 형태에서 기술한 내용은 본 실시 형태로의 적용, 조합, 또는 치환을 자유롭게 할 수 있다.
[실시 형태 8]
본 실시예에서는 본 발명에 의해 얻어진 광전 변환 장치를 갖는 반도체 장치를 여러 가지 전자기기에 내장한 예에 관해서 설명한다. 본 발명이 적용되는 전자기기로서, 컴퓨터, 디스플레이, 휴대전화, 텔레비전 등을 들 수 있다. 이들의 전자기기의 구체예를 도 39, 도 40a 내지 도 40b, 도 41a 내지 도 41b, 도 42, 도 43a 내지 도 43b, 도 44, 도 45, 도 46a 내지 도 46b, 도 47a 내지 도 47b, 도 48, 도 49a 내지 도 49h에 도시한다.
도 39는 휴대전화에 본 발명을 적용한 일례이고, 본체(A)(701), 본체(B)(702), 케이스(703), 조작키(704), 음성 출력부(705), 음성 입력부(706), 회로기판(707), 표시패널(A)(708), 표시패널(B)(709), 경첩(710), 투광성 재료부(711), 광전 변환 장치(712)를 갖고 있다. 본 발명은 광전 변환 장치(712)에 적용할 수 있다.
광전 변환 장치(712)는 투광성 재료부(711)를 투과한 빛을 검지하여, 검지한 외부광의 조도에 맞추어서 표시패널(A)(708) 및 표시패널(B)(709)의 휘도 컨트롤을 하거나, 광전 변환 장치(712)로 얻어지는 조도에 맞추어서 조작키(704)의 조명 제어를 한다. 이로써 휴대전화의 소비 전력을 저감할 수 있다.
다음에 상기와는 다른 휴대전화의 예에 관해서 도 40a 및 도 40b에 도시한다. 도 40a 및 도 40b에 도시하는 휴대전화는 본체(721), 케이스(722), 표시패널(723), 조작키(724), 음성 출력부(725), 음성 입력부(726), 및 광전 변환 장치(727)를 갖는다.
도 40a에 도시하는 휴대전화에서는 본체(721)에 형성된 본 발명을 적용한 광전 변환 장치(727)에 의해 외부의 빛을 검지함으로써 표시패널(723) 및 조작키(724)의 휘도를 제어하는 것이 가능하다.
또한, 도 40b에 도시하는 휴대전화에서는 도 40a의 구성에 더하여, 본체(721)의 내부에 광전 변환 장치(728)를 형성하고 있다. 광전 변환 장치(728)에 의해, 표시패널(723)에 형성되어 있는 백라이트의 휘도를 검출하고, 휘도를 제어하는 것도 가능해진다. 따라서, 더욱이 소비 전력을 저감하는 것이 가능해진다.
도 41a는 컴퓨터이고, 본체(731), 케이스(732), 표시부(733), 키보드(734), 외부 접속 보드(735), 포인팅 디바이스(736) 등을 포함한다. 또한, 도 41b는 표시장치이고 텔레비전 수상기 등이 이것에 해당한다. 본 표시장치는 케이스(741), 지지대(742), 표시부(743) 등에 의해서 구성되어 있다.
도 41a의 컴퓨터에 형성되는 표시부(733), 및 도 41b에 도시하는 표시장치의 표시부(743)로서, 액정 패널을 사용한 경우의 상세한 구성을 도 42에 도시한다. 도 42에 도시하는 액정 패널(762)은 케이스(761)에 내장되어 있고, 기판(751a) 및 기판(751b), 기판(751a) 및 기판(751b)에 끼워진 액정층(752), 편광필터(755a) 및 편광필터(755b), 백라이트(753) 등을 갖고 있다. 또, 케이스(761)에는 광전 변환 장치(754)가 형성되어 있다.
본 발명을 사용하여 제작된 광전 변환 장치(754)는 백라이트(753)로부터의 광량을 감지하여, 그 정보가 피드백되어 액정 패널(762)의 휘도가 조절된다.
액정 패널(762)은 필요에 따라서, TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, MVA(Multi-domain Vertical Alignment) 모드, OCB(Optically Compensated Birefringence) 모드, FLC(Ferroelectric Liquid Crystal) 모드, AFLC(Antiferroelectric Liquid Crystal) 모드, IPS(In-Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등으로부터 선택하면 좋다. 또한, 필요에 따라서, 노멀리 화이트, 노멀리 블랙이라도 상관없다.
더욱이 액정 패널(762)은 반사형 패널, 투과형 패널, 반투과형 패널이어도 상관없지만, 반사형 패널 및 반투과형 패널이면, 광센서의 위치를 적절하게 정할 필요가 있다.
더욱이, 액정 패널(762) 대신에, EL(Electro Luminescence) 표시장치를 사용하여도 좋다. EL 표시장치는 필요에 따라서, 유기물 및 무기물을 포함하는 EL 소자를 갖는 표시장치, 유기 EL 소자를 갖는 표시장치, 무기 EL 소자를 갖는 표시장치를 선택하면 좋다.
또한, 액정 패널(762) 대신에, EL 표시장치 이외에도 각종 표시장치를 사용 하여도 좋다.
도 43a 및 도 43b는 본 실시 형태의 광센서를 카메라, 예를 들면 디지털 카메라에 장착하는 예를 도시하는 도면이다. 도 43a는 디지털 카메라의 전면방향에서 본 사시도, 도 43b는 후면방향에서 본 사시도이다. 도 43a에 있어서, 디지털 카메라에는 릴리스버튼(801), 메인 스위치(802), 파인더창(803), 플래시(804), 렌즈(805), 경통(806), 케이스(807), 광센서(814)가 구비되어 있다. 또한, 도 43b에 있어서, 파인더 접안창(811), 모니터(812), 조작버튼(813)이 구비되어 있다.
릴리스버튼(801)은 반의 위치까지 밀면, 초점 조정 기구 및 노출 조정 기구가 작동하고, 최하부까지 밀면 셔터가 열린다. 메인 스위치(802)는 가압 또는 회전에 의해 디지털 카메라의 전원의 ON/OFF를 바꾼다. 파인더창(803)은 디지털 카메라의 전면(前面)의 렌즈(805)의 상부에 배치되어 있고, 도 43b에 도시하는 파인더 접안창(811)으로부터 촬영하는 범위나 핀트의 위치를 확인하기 위한 장치이다. 플래시(804)는 디지털 카메라의 전면 상부에 배치되어, 피사체 휘도가 낮을 때에는 릴리스버튼이 밀리고 셔터가 열리는 동시에 보조광을 조사한다. 렌즈(805)는 디지털 카메라의 정면에 배치되어 있다. 렌즈는, 포커싱 렌즈, 줌렌즈 등에 의해 구성되고, 도시하지 않는 셔터 및 조리개와 함께 촬영 광학계를 구성한다. 또한, 렌즈의 후방에는 CCD(Charge Coupled Device) 등의 촬상소자가 형성되어 있다. 경통(806)은 포커싱 렌즈, 줌렌즈 등의 핀트를 맞추기 위해서 렌즈의 위치를 이동하는 것이며, 촬영 시에는 경통을 풀어냄으로써, 렌즈(805)를 앞으로 이동시킨다. 또한, 휴대시는 렌즈(805)를 침동(沈銅; retraction)시켜 콤팩트하게 한다. 또, 본 실시 형태에 있어서는 경통을 풀어냄으로써 의해 피사체를 줌 촬영할 수 있는 구조로 하고 있지만, 이 구조에 한정되지 않으며, 케이스(807)내에서의 촬영광학계의 구성에 의해 경통을 풀어내지 않아도 줌 촬영이 가능한 디지털 카메라라도 좋다. 파인더 접안창(811)은 디지털 카메라의 후면 상부에 형성되어 있고, 촬영하는 범위나 핀트의 위치를 확인할 때에 접안하기 위해서 형성된 창이다. 조작버튼(813)은 디지털 카메라의 후면에 형성된 각종 기능 버튼이고, 셋업 버튼, 메뉴 버튼, 디스플레이 버튼, 기능 버튼, 선택 버튼 등에 의해 구성되어 있다.
본 발명을 적용한 광센서를 도 43a 및 도 43b에 도시하는 카메라에 장착하면, 광센서가 빛의 유무 및 강도를 감지할 수 있고, 이로써 카메라의 노출 조정 등을 행할 수 있다.
또한 본 실시 형태의 광센서는 그 밖의 전자기기, 예를 들면 프로젝션 텔레비전, 네비게이션 시스템 등에 응용하는 것이 가능하다. 즉 빛을 검출할 필요가 있는 것이면 어느 것에도 사용하는 것이 가능하다. 빛을 검출한 결과를 피드백함으로써, 소비 전력을 저감하는 것이 가능해진다.
도 44는 표시패널(900101)과, 회로기판(900111)을 장착한 표시 패널 모듈을 도시한다. 표시패널(900101)은 화소부(900102), 주사선 구동회로(900103) 및 신호선 구동회로(900104)를 갖고 있다. 회로기판(900111)에는 예를 들면, 컨트롤 회로(900112) 및 신호 분할 회로(900113) 등이 형성되어 있다. 표시패널(900101)과 회로기판(900111)은 접속배선(900114)에 의해서 접속되어 있다. 접속배선에는 FPC 등을 사용할 수 있다.
표시패널(900101)은 화소부(900102)와 일부의 주변 구동 회로(복수의 구동회로 중 동작 주파수가 낮은 구동회로)를 기판 상에 트랜지스터를 사용하여 일체로 형성하고, 일부의 주변 구동 회로(복수의 구동회로중 동작 주파수가 높은 구동회로)를 IC 칩 상에 형성하고, 그 IC 칩을 COG(Chip On Glass) 등으로 표시패널(900101)에 실장하여도 좋다. 이렇게 함으로써, 회로기판(900111)의 면적을 삭감할 수 있고, 소형의 표시장치를 얻을 수 있다. 또는, 그 IC 칩을 TAB(Tape Automated Bonding) 또는 프린트 기판을 사용하여 표시패널(900101)에 실장하여도 좋다. 이렇게 함으로써, 표시패널(900101)의 면적을 작게 할 수 있기 때문에, 프레임 사이즈가 작은 표시장치를 얻을 수 있다.
예를 들면, 소비 전력의 저감을 도모하기 위해서, 유리기판 상에 트랜지스터를 사용하여 화소부를 형성하고, 모든 주변 구동 회로를 IC 칩 상에 형성하고, 그 IC 칩을 COG 또는 TAB로 표시패널에 실장하여도 좋다.
도 44에 도시한 표시 패널 모듈에 의해서, 텔레비전 수상기를 완성시킬 수 있다. 도 45는 텔레비전 수상기의 주요한 구성을 도시하는 블록도이다. 튜너(900201)는 영상신호와 음성신호를 수신한다. 영상신호는, 영상신호 증폭 회로(900202)와, 영상신호 증폭 회로(900202)로부터 출력되는 신호를 빨강, 초록, 파랑의 각 색에 대응한 색 신호로 변환하는 영상신호 처리 회로(900203)와, 그 영상신호를 구동회로의 입력사양에 변환하기 위한 컨트롤 회로(900212)에 의해 처리된다. 컨트롤 회로(900212)는 주사선측과 신호선측에 각각 신호를 출력한다. 그리고, 주사선 구동회로(900223)와 신호선 구동회로(900224)가 표시패널(900221)을 구 동한다. 디지털 구동하는 경우에는 신호선측으로 신호 분할 회로(900213)를 형성하고, 입력 디지털 신호를 m개(m은 양의 정수)로 분할하여 공급하는 구성으로 하여도 좋다.
튜너(900201)로 수신한 신호중, 음성신호는 음성신호 증폭 회로(900205)에 보내지고, 그 출력은 음성신호 처리 회로(900206)를 지나서 스피커(900207)에 공급된다. 제어회로(900208)는 수신국(수신 주파수) 및 음량의 제어정보를 입력부(900209)로부터 받아들이고, 튜너(900201) 또는 음성신호 처리 회로(900206)에 신호를 송출한다.
도 44의 표시패널(900101)을 장착한 텔레비전 수상기에 관해서 도 46a에 도시한다. 도 46a에 있어서, 케이스(900301)내에 들어간 표시화면(900302)은 표시패널(900101)을 갖고 있다. 또, 스피커(900303), 조작 스위치(900304), 그 밖의 입력수단(접속단자, 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 빛, 액, 자기, 온도, 화학물질, 음성, 시간, 경도, 전장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰) 등이 적절하게 구비되어 있어도 좋다.
도 46b에, 무선으로 디스플레이만을 운반 가능한 텔레비전 수상기를 도시한다. 표시부(900313)에는 표시패널(900101)이 포함되어 있다. 케이스(900312)에는 배터리 및 신호 수신기가 내장되어 있고, 그 배터리로 표시부(900313) 또는 스피커부(900317)를 구동시킨다. 배터리는 충전기(900310)로 반복 충전이 가능해지고 있다. 충전기(900310)는 영상신호를 송수신하는 것이 가능하고, 그 영상신호를 디스 플레이의 신호 수신기에 송신할 수 있다. 케이스(900312)는 조작키(900316)에 의해서 제어한다. 또는, 도 46b에 도시하는 장치는 조작키(900316)를 조작함으로써, 케이스(900312)로부터 충전기(900310)에 신호를 보낼 수 있는, 영상 음성 쌍방향 통신장치라도 좋다. 또는, 조작키(900316)를 조작함으로써, 케이스(900312)로부터 충전기(900310)에 신호를 보내고, 더욱이 충전기(900310)가 송신할 수 있는 신호를 다른 전자기기에 수신시킴으로써, 다른 전자기기의 통신 제어도 가능한, 범용 원격 제어장치이어도 좋다.
도 46a에 있어서는 표시화면(900302)의 주변, 도 46b에 있어서는 표시부(900313)의 주변에, 실시 형태 1 내지 실시 형태 4에 기초하여 제작된 광전 변환 장치(999)를 형성할 수 있다. 광전 변환 장치(999)의 수는 필요에 따라서 적절하게 정하면 좋다.
도 47a는 표시패널(900401)과 프린트 배선기판(900402)을 장착시킨 모듈을 도시한다. 표시패널(900401)은 복수의 화소가 형성된 화소부(900403)와, 제 1 주사선 구동회로(900404), 제 2 주사선 구동회로(900405)와, 선택된 화소에 비디오 신호를 공급하는 신호선 구동회로(900406)를 구비하고 있어도 좋다.
프린트 배선기판(900402)에는 컨트롤러(900407), 중앙처리장치(CPU; 900408), 메모리(900409), 전원 회로(900410), 음성 처리 회로(900411) 및 송수신 회로(900412) 등이 구비되어 있다. 프린트 배선기판(900402)과 표시패널(900401)은 플렉시블 배선기판(FPC; 900413)에 의해 접속되어 있다. 플렉시블 배선기판(FPC; 900413)에는 유지용량, 버퍼회로 등을 형성하고, 전원 전압 또는 신호에 노이즈의 발생, 및 신호의 상승 시간의 증대를 막는 구성으로 하여도 좋다. 또, 컨트롤러(900407), 음성 처리 회로(900411), 메모리(900409), 중앙처리장치(CPU; 900408), 전원 회로(900410) 등은 COG(Chip On Glass) 방식을 사용하여 표시패널(900401)에 실장할 수도 있다. COG 방식에 의해, 프린트 배선기판(900402)의 규모를 축소할 수 있다.
프린트 배선기판(900402)에 구비된 인터페이스(I/F; 900414)를 통하여, 각종 제어신호의 입출력이 행하여진다. 그리고, 안테나와의 사이의 신호의 송수신을 하기 위한 안테나용 포트(900415)가, 프린트 배선기판(900402)에 형성되고 있다.
도 47b는 도 47a에 도시한 모듈이 블록도를 도시한다. 이 모듈은 메모리(900409)로서 VRAM(900416), DRAM(900417), 플래시 메모리(900418) 등이 포함되어 있다. VRAM(900416)에는 패널에 표시하는 화상의 데이터가, DRAM(900417)에는 화상 데이터 또는 음성 데이터가, 플래시 메모리(900418)에는 각종 프로그램이 기억되어 있다.
전원 회로(900410)는 표시패널(900401), 컨트롤러(900407), 중앙처리장치(CPU; 900408), 음성 처리 회로(900411), 메모리(900409), 송수신 회로(900412)를 동작시키는 전력을 공급한다. 단, 패널 사양에 따라서는 전원 회로(900410)에 전류원이 구비되어 있는 경우도 있다.
중앙처리장치(CPU; 900408)는 제어신호 생성회로(900420), 디코더(900421), 레지스터(900422), 연산회로(900423), RAM(900424), 중앙처리장치(CPU; 900408)용의 인터페이스(I/F; 900419) 등을 갖고 있다. 인터페이스(I/F; 900419)를 통하여 중앙처리장치(CPU; 900408)에 입력된 각종 신호는 일단 레지스터(900422)에 유지된 후, 연산회로(900423), 디코더(900421) 등에 입력된다. 연산회로(900423)에서는 입력된 신호에 근거하여 연산하여, 각종 명령을 보내는 장소를 지정한다. 한편 디코더(900421)에 입력된 신호는 디코드되어, 제어신호 생성회로(900420)에 입력된다. 제어신호 생성회로(900420)는 입력된 신호에 근거하여, 각종 명령을 포함하는 신호를 생성하여, 연산회로(900423)에 있어서 지정된 장소, 구체적으로는 메모리(900409), 송수신 회로(900412), 음성 처리 회로(900411), 컨트롤러(900407) 등에 보낸다.
메모리(900409), 송수신 회로(900412), 음성 처리 회로(900411), 컨트롤러(900407)는 각각 받은 명령에 따라서 동작한다. 이하 그 동작에 관해서 간단히 설명한다.
입력수단(900425)으로부터 입력된 신호는 인터페이스(I/F; 900414)를 통하여 프린트 배선기판(900402)에 실장된 중앙처리장치(CPU; 900408)에 보내진다. 제어신호 생성회로(900420)는 포인팅 디바이스 또는 키보드 등의 입력수단(900425)으로부터 보내져 온 신호에 따라서, VRAM(900416)에 격납하고 있는 화상 데이터를 소정의 포맷으로 변환하여, 컨트롤러(900407)에 송부한다.
컨트롤러(900407)는 패널의 사양에 맞추어서 중앙처리장치(CPU; 900408)로부터 보내져 온 화상 데이터를 포함하는 신호에 데이터 처리를 실시하여, 표시패널(900401)에 공급한다. 컨트롤러(900407)는, 전원 회로(900410)로부터 입력된 전원 전압, 또는 중앙처리장치(CPU; 900408)로부터 입력된 각종 신호를 바탕으로, Hsync 신호, Vsync 신호, 클록신호 CLK, 교류전압(AC Cont), 전환 신호 L/R를 생성하여, 표시패널(900401)에 공급한다.
송수신 회로(900412)에서는 안테나(900428)에 있어서 전파로서 송수신되는 신호가 처리되어 있고, 구체적으로는 아이솔레이터, 밴드패스 필터, VCO(Voltage Controlled Oscillator), LPF(Low Pass Filter), 커플러, 밸런(balum) 등의 고주파 회로를 포함하고 있어도 좋다. 송수신 회로(900412)에 있어서 송수신되는 신호중 음성정보를 포함하는 신호가, 중앙처리장치(CPU; 900408)로부터의 명령에 따라서, 음성 처리 회로(900411)에 보내진다.
중앙처리장치(CPU; 900408)의 명령에 따라서 보내져 온 음성정보를 포함하는 신호는 음성 처리 회로(900411)에 있어서 음성신호로 복조되어, 스피커(900427)에 보내진다. 마이크(900426)로부터 보내져 온 음성신호는 음성 처리 회로(900411)에 있어서 변조되고, 중앙처리장치(CPU; 900408)로부터의 명령에 따라서, 송수신 회로(900412)에 보내진다.
컨트롤러(900407), 중앙처리장치(CPU; 900408), 전원 회로(900410),음성 처리 회로(900411), 메모리(900409)를, 본 실시형태의 패키지로서 실장할 수 있다.
실시 형태 1 내지 실시 형태 4를 기초로 하여 제작된 광전 변환 장치(999)는, 표시패널(900401)의 주변에 형성하면 좋다.
물론, 본 실시 형태는 텔레비전 수상기에 한정되지 않고, 퍼스널 컴퓨터의 모니터를 비롯하여, 철도 역 또는 공항 등에 있어서의 정보 표시반, 가두에서의 광고 표시반 등 특히 대면적의 표시매체로서 여러 가지 용도에 적용할 수 있다.
다음에, 도 48을 참조하여, 도 39와는 별도의 휴대전화의 구성예에 관해서 설명한다.
표시패널(900501)은 하우징(900530)에 착탈 자유롭게 장착된다. 하우징(900530)은 표시패널(900501)의 사이즈에 맞추어서, 형상 또는 치수를 적절하게 변경할 수 있다. 표시패널(900501)을 고정한 하우징(900530)은 프린트 기판(900531)에 끼워져서 모듈로서 조립된다.
표시패널(900501)은 FPC(900513)를 통하여 프린트 기판(900531)에 접속된다. 프린트 기판(900531)에는 스피커(900532), 마이크로폰(900533), 송수신 회로(900534), CPU 및 컨트롤러 등을 포함하는 신호 처리 회로(900535)가 형성되어 있다. 또, 프린트 기판(900531) 등에 각종 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 빛, 액, 자기, 온도, 화학물질, 음성, 시간, 경도, 전장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것)에 맞추어서 형성되어 있어도 좋다. 이러한 모듈과, 입력수단(900536), 배터리(900537)를 장착하여, 케이스(900539)에 수납한다. 케이스(900539)에는 안테나(900540)가 형성되고 있다. 표시패널(900501)의 화소부는 케이스(900539)에 형성된 개구창으로부터 시인할 수 있도록 배치한다.
표시패널(900501)은 화소부와 일부의 주변 구동 회로(복수의 구동회로 중 동작 주파수가 낮은 구동회로)를 기판 상에 트랜지스터를 사용하여 일체로 형성하고, 일부의 주변 구동 회로(복수의 구동회로중 동작 주파수가 높은 구동회로)를 IC 칩 상에 형성하여, 그 IC 칩을 COG(Chip On Glass)로 표시패널(900501)에 실장하여도 좋다. 또는, 그 IC 칩을 TAB(Tape Automated Bonding) 또는 프린트 기판을 사용하여 유리기판과 접속하여도 좋다. 이러한 구성으로 함으로써, 표시장치의 저소비 전력화를 도모하여, 휴대전화기의 1회의 충전에 의한 사용시간을 길게 할 수 있다. 휴대전화기의 저비용화를 도모할 수 있다.
도 48에 도시한 휴대전화는 여러 가지 정보(정지화, 동화, 텍스트 화상 등)를 표시하는 기능을 갖는다. 카렌다, 날짜 또는 시각 등을 표시부에 표시하는 기능을 갖는다. 표시부에 표시한 정보를 조작 또는 편집하는 기능을 갖는다. 여러 가지 소프트웨어(프로그램)에 의해서 처리를 제어하는 기능을 갖는다. 무선 통신 기능을 갖는다. 무선 통신 기능을 사용하여 다른 휴대전화, 고정전화 또는 음성통신기기와 통화하는 기능을 갖는다. 무선 통신 기능을 사용하여 여러 가지 컴퓨터 네트워크에 접속하는 기능을 갖는다. 무선 통신 기능을 사용하여 여러 가지의 데이터의 송신 또는 수신을 하는 기능을 갖는다. 착신, 데이터의 수신, 또는 알람에 따라서 바이브레이터가 동작하는 기능을 갖는다. 착신, 데이터의 수신, 또는 알람에 따라서 소리가 발생하는 기능을 갖는다. 또, 도 48에 도시한 휴대전화가 갖는 기능은 이것에 한정되지 않고, 여러 가지 기능을 가질 수 있다.
실시 형태 1 내지 실시 형태 4를 기초로 하여 제작된 광전 변환 장치(999)는 표시패널(900501)의 주변에 형성하면 좋다.
본 발명을 여러 가지의 전자기기에 적용할 수 있다. 구체적으로는, 전자기기의 표시부에 적용할 수 있다. 그와 같은 전자기기로서, 비디오카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이, 네비게이션 시스템, 음향재생장치(카오디오, 오디오 콤포넌트 스테레오 등), 컴퓨터, 게임기기, 휴대정보 단말(모바일 컴퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기 또는 전자서적 등), 기록매체를 구비한 화상 재생 장치(구체적으로는 Digital Versatile Disc(DVD) 등의 기록매체를 재생하여, 그 화상을 표시할 수 있는 디스플레이를 구비한 장치) 등을 들 수 있다.
도 49a는 디스플레이이고, 케이스(900711), 지지대(900712), 표시부(900713) 등을 포함한다. 도 49a에 도시하는 디스플레이는 여러 가지 정보(정지화, 동화, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능을 갖는다. 또, 도 49a에 도시하는 디스플레이가 갖는 기능은 이것에 한정되지 않고, 여러 가지 기능을 가질 수 있다.
도시하지 않지만, 실시 형태 1 내지 실시 형태 4를 기초로 하여 제작된 광센서는 표시부(900713)의 주변에 형성된다.
도 49b는 카메라이고, 본체(900721), 표시부(900722), 수상부(900723), 조작키(900724), 외부 접속 보드(900725), 셔터버튼(900726) 등을 포함한다. 도 49b에 도시하는 카메라는 정지화를 촬영하는 기능을 갖는다. 동화를 촬영하는 기능을 갖는다. 촬영한 화상(정지화, 동화)을 자동으로 보정하는 기능을 갖는다. 촬영한 화상을 기록매체(외부 또는 카메라에 내장)에 보존하는 기능을 갖는다. 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능을 갖는다. 또, 도 49b에 도시하는 카메라가 갖는 기능은 이것에 한정되지 않고, 여러 가지 기능을 가질 수 있다.
도시하지 않지만, 실시 형태 1 내지 실시 형태 4를 기초로 하여 제작된 광센서는 표시부(900722)의 주변에 형성된다.
도 49c는 컴퓨터이고, 본체(900731), 케이스(900732), 표시부(900733), 키보 드(900734), 외부 접속 보드(900735), 포인팅 디바이스(900736) 등을 포함한다. 도 49c에 도시하는 컴퓨터는 여러 가지 정보(정지화, 동화, 텍스트화상 등)를 표시부에 표시하는 기능을 갖는다. 여러 가지의 소프트웨어(프로그램)에 의해서 처리를 제어하는 기능을 갖는다. 무선통신 또는 유선통신 등의 통신기능을 갖는다. 통신기능을 사용하여 여러 가지의 컴퓨터 네트워크에 접속하는 기능을 갖는다. 통신기능을 사용하여 여러 가지의 데이터의 송신 또는 수신을 하는 기능을 갖는다. 또, 도 49c에 도시하는 컴퓨터가 갖는 기능은 이것에 한정되지 않고, 여러 가지의 기능을 가질 수 있다.
도시하지 않지만, 실시 형태 1 내지 실시 형태 4를 기초로 하여 제작된 광센서는 표시부(900733)의 주변에 형성된다.
도 49d는 모바일 컴퓨터이고, 본체(900741), 표시부(900742), 스위치(900743), 조작키(900744), 적외선 포트(900745) 등을 포함한다. 도 49d에 도시하는 모바일 컴퓨터는 여러 가지의 정보(정지화, 동화, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능을 갖는다. 표시부에 터치 패널의 기능을 갖는다. 카렌다, 날짜 또는 시각 등을 표시하는 기능을 표시부에 갖는다. 여러 가지의 소프트웨어(프로그램)에 의해서 처리를 제어하는 기능을 갖는다. 무선 통신 기능을 갖는다. 무선 통신 기능을 사용하여 여러 가지의 컴퓨터 네트워크에 접속하는 기능을 갖는다. 무선 통신 기능을 사용하여 여러 가지 데이터의 송신 또는 수신을 하는 기능을 갖는다. 또, 도 49d에 도시하는 모바일 컴퓨터가 갖는 기능은 이것에 한정되지 않고, 여러 가지 기능을 가질 수 있다.
도시하지 않지만, 실시 형태 1 내지 실시 형태 4를 기초로 하여 제작된 광센서는 표시부(900742)의 주변에 형성된다.
도 49e는 기록매체를 구비한 휴대형의 화상 재생 장치(예를 들면, DVD 재생장치)이고, 본체(900751), 케이스(900752), 표시부 A(900753), 표시부 B(900754), 기록매체 판독부(900755), 조작키(900756), 스피커부(900757) 등을 포함한다. 표시부 A(900753)는 주로 화상정보를 표시하고, 표시부 B(900754)는 주로 문자정보를 표시할 수 있다. 기록매체 판독부(900755)에 판독되는 기록매체란 DVD 등이다.
도시하지 않지만, 실시 형태 1 내지 실시 형태 4를 기초로 하여 제작된 광센서는 표시부 A(900753) 및 표시부 B(900754)의 한쪽 또는 양쪽의 주변에 형성된다.
도 49f는 고글형 디스플레이이고, 본체(900761), 표시부(900762), 이어폰(900763), 지지부(900764)를 포함한다. 도 49f에 도시하는 고글형 디스플레이는, 외부로부터 취득한 화상(정지화, 동화, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능을 갖는다. 또, 도 49f에 도시하는 고글형 디스플레이가 갖는 기능은 이것에 한정되지 않고, 여러 가지 기능을 가질 수 있다.
도시하지 않지만, 실시 형태 1 내지 실시 형태 4를 기초로 하여 제작된 광센서는 표시부(900762)의 주변에 형성된다.
도 49g는 휴대형 유기기이고, 케이스(900771), 표시부(900772), 스피커부(900773), 조작키(900774), 기억매체 삽입부(900775) 등을 포함한다. 본 발명의 표시장치를 표시부(900772)에 사용한 휴대형 유기기는 선명한 색채를 표현할 수 있다. 도 49g에 도시하는 휴대형 유기기는 기록매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능을 갖는다. 다른 휴대형 유기기와 무선통신을 하여 정보를 공유하는 기능을 갖는다. 또, 도 49g에 도시하는 휴대형유기기가 갖는 기능은 이것에 한정되지 않고, 여러 가지 기능을 가질 수 있다.
도시하지 않지만, 실시 형태 1 내지 실시 형태 4를 기초로 하여 제작된 광센서는 표시부(900772)의 주변에 형성된다.
도 49h는 텔레비전 수상기능이 딸린 디지털 카메라이고, 본체(900781), 표시부(900782), 조작키(900783), 스피커(900784), 셔터버튼(900785), 수상부(900786), 안테나(900787) 등을 포함한다. 도 49h에 도시하는 텔레비전 수상기가 딸린 디지털 카메라는 정지화를 촬영하는 기능을 갖는다. 동화를 촬영하는 기능을 갖는다. 촬영한 화상을 자동으로 보정하는 기능을 갖는다. 안테나로부터 여러 가지 정보를 취득하는 기능을 갖는다. 촬영한 화상, 또는 안테나로부터 취득한 정보를 보존하는 기능을 갖는다. 촬영한 화상, 또는 안테나로부터 취득한 정보를 표시부에 표시하는 기능을 갖는다. 또, 도 49h에 도시하는 텔레비전 수상기가 부착된 디지털 카메라가 갖는 기능은 이것에 한정되지 않고, 여러 가지 기능을 가질 수 있다.
도시하지 않지만, 실시 형태 1 내지 실시 형태 4를 기초로 하여 제작된 광센서는 표시부(900782)의 주변에 설치된다.
도 49a 내지 도 49h에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 전자기기는, 어떠한 정보를 표시하기 위한 표시부를 갖는 것을 특징으로 한다. 본 실시 형태의 전자기기는, 특성 불균일에 의한 출력의 불균일이 작은 광전 변환 장치를 갖기 때문에, 조도에 대하여 정확한 동작을 하는 전자기기를 얻을 수 있다. 더욱이, 수율이 높고, 제조 비용이 작은 전자기기를 얻을 수 있다. 더욱이, 소비 전력이 작은 전자기기를 얻을 수 있다.
또, 본 실시 형태에 있어서, 여러 도면을 사용하여 기술하여 왔지만, 각각의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)은 별도의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)에 대하여, 적용, 조합, 또는 치환 등을 자유롭게 할 수 있다. 더욱이, 지금까지 기술한 도면에 있어서, 각각의 부분에 관해서, 별도의 부분을 조합함으로써, 더 많은 도면을 구성시킬 수 있다.
마찬가지로, 본 실시 형태의 각각의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)은 별도의 실시 형태의 도면에서 기술한 내용(일부라도 좋음)에 대하여, 적용, 조합, 또는 치환 등을 자유롭게 할 수 있다. 더욱이, 본 실시 형태의 도면에 있어서, 각각의 부분에 관해서, 별도의 실시 형태의 부분을 조합함으로써, 더 많은 도면을 구성시킬 수 있다.
또, 본 실시 형태는 다른 실시 형태에서 기술한 내용(일부라도 좋음)을, 구현화한 경우의 일례, 약간 변형한 경우의 일례, 일부를 변경한 경우의 일례, 개량한 경우의 일례, 상세하게 기술한 경우의 일례, 응용한 경우의 일례, 관련이 있는 부분에 대한 일례 등을 제시하고 있다. 따라서, 다른 실시 형태에서 기술한 내용은 본 실시 형태로의 적용, 조합, 또는 치환을 자유롭게 할 수 있다.
본 발명에서 얻어지는 반도체 장치 및 그 제작 방법은 이하를 포함하는 것이다.
조도에 대응하는 전류신호를 출력하는 광센서와, 상기 광센서로부터 출력된 전류신호를 전압신호로 변환하는 전류전압 변환회로를 갖는 광검출회로와, 상기 광검출회로로부터 출력된 전압신호를 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기로부터 출력된 전압과, 기준의 전압을 비교하여, 제어회로에 결과를 출력하는 비교회로와, 상기 비교회로로부터의 출력에 의해서, 검출하는 조도 범위를 결정하여, 제어신호를 상기 광검출회로로 출력하는 상기 제어회로를 갖고, 상기 전류전압 변환회로는 상기 제어신호에 따라서 저항치를 바꾸는 것을 특징으로 하는 반도체 장치를 포함한다.
또한, 조도에 대응하는 전류신호를 출력하는 광센서와, 상기 광센서로부터 출력된 전류신호를 전압신호로 변환하는 전류전압 변환회로를 갖는 광검출회로와, 상기 광검출회로로부터 출력된 전압신호를 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기로부터 출력된 전압과, 기준의 전압을 비교하여, 제어회로에 결과를 출력하는 비교회로와, 상기 비교회로로부터의 출력에 의해서, 검출하는 조도 범위를 결정하여, 제어신호를 상기 광검출회로로 출력하는 상기 제어회로를 갖고, 상기 전류전압 변환회로는 다른 저항치를 갖는 복수의 저항 및 스위치를 갖고, 상기 광센서는 상기 스위치에 의해서, 상기 복수의 저항의 어느 하나에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치를 포함한다.
또한, 조도에 대응하는 전류신호를 출력하는 광센서와, 상기 광센서로부터 출력된 전류신호를 전압신호로 변환하는 전류전압 변환회로를 갖는 광검출회로와, 상기 광검출회로로부터 출력된 전압신호를 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기로부터 출력된 전압과, 기준의 전압을 비교하여, 제어회로에 결과를 출력하는 비교회로와, 상기 비교회로로부터의 출력에 의해서, 검출하는 조도 범위를 결정하여, 제어신호 를 상기 광검출회로로 출력하는 상기 제어회로를 갖고, 상기 전류전압 변환회로는 가변 저항을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치를 포함한다.
더욱이, 조도에 대응하는 전류신호를 출력하는 광센서와, 상기 광센서로부터 출력된 전류신호를 전압신호로 변환하는 전류전압 변환회로를 갖는 광검출회로와, 상기 광검출회로로부터 출력된 전압신호를 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기로부터 출력된 전압과, 기준의 전압을 비교하여, 제어회로에 결과를 출력하는 비교회로와, 상기 비교회로로부터의 출력에 의해서, 검출하는 조도 범위를 결정하여, 제어신호를 상기 광검출회로로 출력하는 상기 제어회로를 갖고, 상기 전류전압 변환회로는 트랜지스터를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치를 포함한다.
또한, 상기 광센서는 포토다이오드를 갖는다.
또한, 상기 기준 전압은 기준 전압 생성회로에 의해 생성된다.
도 1은 본 발명의 반도체 장치를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 광전 변환 장치를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 광전 변환 장치를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 광전 변환 장치의 출력 전류에 있어서의 조도 의존성을 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 광전 변환 장치의 출력 전류에 있어서의 조도 의존성을 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 반도체 장치를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 광전 변환 장치를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 반도체 장치의 단면도.
도 9는 본 발명의 반도체 장치의 제작 공정을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 반도체 장치의 제작 공정을 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 반도체 장치의 제작 공정을 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 반도체 장치의 단면도.
도 13은 본 발명의 반도체 장치의 단면도.
도 14는 본 발명의 반도체 장치의 제작 공정을 도시하는 도면.
도 15는 본 발명의 반도체 장치의 회로도.
도 16은 본 발명의 반도체 장치의 회로도.
도 17은 본 발명의 반도체 장치의 회로도.
도 18은 본 발명의 반도체 장치의 상면도.
도 19는 본 발명의 반도체 장치의 상면도.
도 20은 본 발명의 반도체 장치의 제작 공정을 도시하는 도면.
도 21은 본 발명의 반도체 장치의 제작 공정을 도시하는 도면.
도 22는 본 발명의 반도체 장치의 제작 공정을 도시하는 도면.
도 23은 본 발명의 반도체 장치의 제작 공정을 도시하는 도면.
도 24는 본 발명의 반도체 장치의 제작 공정을 도시하는 도면.
도 25는 본 발명의 반도체 장치의 제작 공정을 도시하는 도면.
도 26은 본 발명의 반도체 장치의 제작 공정을 도시하는 도면.
도 27은 본 발명의 반도체 장치의 제작 공정을 도시하는 도면.
도 28은 본 발명의 반도체 장치의 제작 공정을 도시하는 도면.
도 29는 본 발명에 따른 광전 변환 장치의 일례를 설명하는 도면.
도 30은 본 발명에 따른 광검출회로의 일례를 설명하는 도면.
도 31은 본 발명에 따른 광검출회로의 일례를 설명하는 도면.
도 32는 본 발명에 따른 광검출회로의 일례를 설명하는 도면.
도 33은 본 발명에 따른 광검출회로의 일례를 설명하는 도면.
도 34는 본 발명에 따른 광검출회로의 일례를 설명하는 도면.
도 35는 본 발명에 따른 광전 변환 장치의 동작 플로차트의 일례를 설명하는 도면.
도 36은 본 발명의 반도체 장치의 제작 공정을 도시하는 도면.
도 37은 본 발명의 반도체 장치의 단면도.
도 38은 본 발명의 반도체 장치의 단면도.
도 39는 본 발명의 반도체 장치를 실장한 장치를 도시하는 도면.
도 40은 본 발명의 반도체 장치를 실장한 장치를 도시하는 도면.
도 41은 본 발명의 반도체 장치를 실장한 장치를 도시하는 도면.
도 42는 본 발명의 반도체 장치를 실장한 장치를 도시하는 도면.
도 43은 본 발명의 반도체 장치를 실장한 장치를 도시하는 도면.
도 44는 본 발명의 반도체 장치를 실장한 장치를 도시하는 도면.
도 45는 본 발명의 반도체 장치를 실장한 장치를 도시하는 도면.
도 46은 본 발명의 반도체 장치를 실장한 장치를 도시하는 도면.
도 47은 본 발명의 반도체 장치를 실장한 장치를 도시하는 도면.
도 48은 본 발명의 반도체 장치를 실장한 장치를 도시하는 도면.
도 49는 본 발명의 반도체 장치를 실장한 장치를 도시하는 도면.
도 50은 본 발명의 반도체 장치의 주변 구성 부재의 일례를 설명하는 도면.
도 51은 본 발명의 반도체 장치의 주변 구성 부재의 일례를 설명하는 도면.
도 52는 본 발명의 반도체 장치의 주변 구성 부재의 일례를 설명하는 도면.
도 53은 본 발명의 반도체 장치의 주변 구성 부재의 일례를 설명하는 도면.
도 54는 본 발명에 따른 반도체 장치의 패널의 회로 구성의 일례를 설명하는 도면.
도 55는 액정의 동작 모드에 관해서 설명하는 도면.
도 56은 액정의 동작 모드에 관해서 설명하는 도면.
도 57은 액정의 동작 모드에 관해서 설명하는 도면.
도 58은 액정의 동작 모드에 관해서 설명하는 도면.
도 59는 화소 전극의 상면도.
도 60은 화소 전극의 상면도.
도 61은 화소 전극의 상면도.
도 62는 본 발명에 따른 반도체 장치의 구동방법의 일례를 설명하는 도면.
도 63은 본 발명에 따른 반도체 장치의 구동방법의 일례를 설명하는 도면.
도 64는 본 발명에 따른 반도체 장치의 구동방법의 일례를 설명하는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 부호
11: 부호
101: 광전 변환 장치
102: 수단
103: 전원
103a: 전원
103b: 전원
104: 저항
104a: 저항
104b: 저항
107: 수단
111: 광전 변환층
111i: i 형 반도체층
111n: n 형 반도체층
111p: p 형 반도체층
112: 박막 트랜지스터
113: 박막 트랜지스터
114: 커런트 미러회로
115: 광전 변환 소자
116: 유닛
121: 단자
122: 단자
201: 박막 트랜지스터
202: 박막 트랜지스터
203: 커런트 미러회로
204: 광전 변환 소자
222: 광전 변환층
222i: i 형 반도체층
222n: n 형 반도체층
222p: p 형 반도체층
241: 소스 영역 또는 드레인 영역
242: 소스 영역 또는 드레인 영역
310: 기판
312: 하지 절연막
313: 게이트 절연막
314: 배선
315: 배선
316: 층간 절연막
317: 층간 절연막
318: 보호전극
319: 배선
320: 접속전극
324: 밀봉층
331: 섬형 반도체막
332: 섬형 반도체막
334: 게이트 전극
335: 게이트 전극
337: 소스 영역 또는 드레인 영역
338: 소스 영역 또는 드레인 영역
341: 소스 전극 또는 드레인 전극
342: 소스 전극 또는 드레인 전
345: 보호전극
346: 보호전극
347: 보호전극
348: 보호전극
350: 단자전극
351: 단자전극
360: 기판
361: 전극
362: 전극
363: 땜납
364: 땜납
401: 단자전극
402: 소스 전극 또는 드레인 전극
403: 소스 전극 또는 드레인 전극
404: 배선
405: 접속전극
410: 소자 형성 영역
411: 수광부
412: 증폭 회로부
501: 박막 트랜지스터
502: 박막 트랜지스터
503: 커런트 미러회로
514: 게이트 절연막
701: 본체(A)
702: 본체(B)
703: 케이스
704: 조작키
705: 음성 출력부
706: 음성 입력부
707: 회로기판
708: 표시패널(A)
709: 표시패널(B)
710: 경첩
711: 투광성 재료부
712: 광전 변환 장치
721: 본체
722: 케이스
723: 표시패널
724: 조작키
725: 음성 출력부
726: 음성 입력부
727: 광전 변환 장치
728: 광전 변환 장치
731: 본체
732: 케이스
733: 표시부
734: 키보드
735: 외부 접속 보드
736: 포인팅 디바이스
741: 케이스
742: 지지대
743: 표시부
751a: 기판
751b: 기판
752: 액정층
753: 백라이트
754: 광전 변환 장치
755a: 편광필터
755b: 편광필터
761: 케이스
762: 액정 패널
801: 릴리스버튼
802: 메인 스위치
803: 파인더창
804: 플래시
805: 렌즈
806: 경통
807: 케이스
811: 파인더 접안창
812: 모니터
813: 조작 버튼
814: 광센서
999: 광전 변환 장치
1100: 금속 산화막
1101: 기판
1102: 절연막
1103: 금속막
1104: 절연막
1104a: 하층 절연막
1104b: 상층 절연막
1105: 섬형 반도체막
1106: 게이트 절연막
1107: 하층 게이트 전극
1108: 상층 게이트 전극
1109: 층간 절연막
1110: TFT
1111: 게이트 배선
1112: 전극
1113: 전극
1115: 전극
1116: 전극
1117: 오버 코트층
1118: 층간 절연막
1119: 층간 절연막
1121: 광전 변환층
1121i: i 형 반도체층
1121n: n 형 반도체층
1121p: p 형 반도체층
1122: 보조전극
1125: 전극
1126: 전극
1129: 보호막
1130: 금속 산화막
1131: 기판
1132: 절연막
1133: 금속막
1134: 절연막
1135: 컬러 필터
1136: 오버 코트층
1137: 접착재
1141: 전극
1142: 전극
1143: 전극
1144: 전극
1145: 게이트 전극
1150: 전극
1151: 기판
1152: 점착재
1152a: 수용성 수지
1152b: 부재
1161: 박리체
1162: 적층체
1203: 포토다이오드
1204: TFT
1205: TFT
1205a: TFT
1205b: TFT
1205i: TFT
1211: 커런트 미러회로
1218a: 회로
1218b: 회로
1218i: 회로
1219a: 단자
1219b: 단자
1219i: 단자
1220a: 단자
1220b: 단자
1220i: 단자
1221a: 단자
1221b: 단자
1221i: 단자
1231: 커런트 미러회로
1234: p 채널형 TFT
1235: p 채널형 TFT
1241: 접속전극
1242: 접속전극
1244: 배선
1245: 배선
2900: 광검출회로
2901: 광센서
2902: 전류전압 변환회로
2903: 증폭기
2904: 비교회로
2905: 기준 전압 생성회로
2906: 제어회로
3001: 광전 변환 소자
3002: 스위치
3003: 배선
3004: 배선
3005: 배선
3101: 광전 변환 소자
3102: 스위치
3103: 배선
3104: 배선
3105: 배선
3106: 배선
3201: 광전 변환 소자
3202: 스위치
3203: 스위치
3204: 스위치
3205: 배선
3206: 배선
3207: 배선
3301: 광전 변환 소자
3303: 배선
3304: 배선
3401: 광전 변환 소자
3403: 배선
3404: 배선
20101: 백라이트 유닛
20102: 확산판
20103: 도광판
20104: 반사판
20105: 램프 리플렉터
20106: 광원
20107: 액정 패널
20201: 백라이트 유닛
20202: 램프 리플렉터
20203: 냉음극관
20211: 백라이트 유닛
20212: 램프 리플렉터
20213: 발광 다이오드
20221: 백라이트 유닛
20222: 램프 리플렉터
20223: 발광 다이오드
20224: 발광 다이오드
20225: 발광 다이오드
20231: 백라이트 유닛
20232: 램프 리플렉터
20233: 발광 다이오드
20234: 발광 다이오드
20235: 발광 다이오드
20300: 편광필름
20301: 보호필름
20302: 기판필름
20303: PVA 편광필름
20304: 기판필름
20305: 점착재층
20306: 이형 필름
20401: 영상신호
20402: 제어회로
20403: 신호선 구동회로
20404: 주사선 구동회로
20405: 화소부
20406: 조명수단
20407: 전원
20408: 구동 회로부
20410: 주사선
20412: 신호선
20431: 시프트 레지스터
20432: 래치
20433: 래치
20434: 레벨 시프터
20435: 버퍼
20441: 시프트 레지스터
20442: 레벨 시프터
20443: 버퍼
20500: 백라이트 유닛
20501: 확산판
20502: 차광판
20503: 램프 리플렉터
20504: 광원
20505: 액정 패널
20510: 백라이트 유닛
20511: 확산판
20512: 차광판
20513: 램프 리플렉터
20514: 광원
20514a: 광원(R)
20514b: 광원(G)
20514c: 광원(B)
20515: 액정 패널
30101: 부호화 회로
30102: 프레임 메모리
30103: 보정회로
30104: DA 변환회로
30112: 프레임 메모리
30113: 보정회로
30121: 입력 전압
30122: 입력 전압
30123: 출력 휘도
30124: 출력 휘도
30131: 입력 영상 신호
30132: 출력 영상 신호
30133: 출력 전환 신호
30201: 트랜지스터
30202: 보조용량
30203: 표시소자
30204: 영상 신호선
30205: 주사선
30206: 코몬선
30211: 트랜지스터
30212: 보조용량
30213: 표시소자
30214: 영상 신호선
30215: 주사선
30216: 코몬선
30217: 코몬선
30301: 확산판
30302: 냉음극관
30302-1: 냉음극관
30302-2: 냉음극관
30302-3: 냉음극관
30302-5: 냉음극관
30302-(N-2): 냉음극관
30302-(N-1): 냉음극관
30302-N: 냉음극관
30311: 확산판
30312: 광원
30312-1: 광원
30312-2: 광원
30312-N: 광원
50100: 액정층
50101: 기판
50102: 기판
50103: 편광판
50104: 편광판
50105: 전극
50106: 전극
50200: 액정층
50201: 기판
50202: 기판
50203: 편광판
50204: 편광판
50205: 전극
50206: 전극
50210: 액정층
50211: 기판
50212: 기판
50213: 편광판
50214: 편광판
50215: 전극
50216: 전극
50217: 돌기물
50218: 돌기물
50300: 액정층
50301: 기판
50302: 기판
50303: 편광판
50304: 편광판
50305: 전극
50306: 전극
50310: 액정층
50311: 기판
50312: 기판
50313: 편광판
50314: 편광판
50315: 전극
50316: 전극
50400: 액정층
50401: 기판
50402: 기판
50403: 편광판
50404: 편광판
50405: 전극
50406: 전극
50410: 액정층
50411: 기판
50412: 기판
50413: 편광판
50414: 편광판
50415: 전극
50416: 전극
50417: 절연막
50501: 화소 전극
50502a: 화소 전극
50502b: 화소 전극
50502c: 화소 전극
50503: 돌기물
50601: 화소 전극
50602: 화소 전극
50611: 화소 전극
50612: 화소 전극
50621: 화소 전극
50622: 화소 전극
50631: 화소 전극
50632: 화소 전극
50701: 화소 전극
50702: 화소 전극
50711: 화소 전극
50712: 화소 전극
50721: 화소 전극
50722: 화소 전극
50731: 화소 전극
50732: 화소 전극
900101: 표시패널
900102: 화소부
900103: 주사선 구동회로
900104: 신호선 구동회로
900111: 회로기판
900112: 컨트롤 회로
900113: 신호 분할 회로
900114: 접속배선
900201: 튜너
900202: 영상신호 증폭 회로
900203: 영상신호 처리 회로
900205: 음성신호 증폭 회로
900206: 음성신호 처리 회로
900207: 스피커
900208: 제어회로
900209: 입력부
900212: 컨트롤 회로
900213: 신호 분할 회로
900221: 표시패널
900223: 주사선 구동회로
900224: 신호선 구동회로
900301: 케이스
900302: 표시화면
900303: 스피커
900304: 조작 스위치
900310: 충전기
900312: 케이스
900313: 표시부
900316: 조작키
900317: 스피커부
900401: 표시패널
900402: 프린트 배선기판
900403: 화소부
900404: 주사선 구동회로
900405: 주사선 구동회로
900406: 신호선 구동회로
900407: 컨트롤러
900408: 중앙처리장치(CPU)
900409: 메모리
900410: 전원 회로
900411: 음성 처리 회로
900412: 송수신 회로
900413: 플렉시블 배선 기판(FPC)
900414: 인터페이스(I/F)
900415: 안테나용 포트
900416: VRAM
900417: DRAM
900418: 플래시 메모리
900419: 인터페이스(I/F)
900420: 제어신호 생성회로
900421: 디코더
900422: 레지스터
900423: 연산회로
900424: RAM
900425: 입력수단
900426: 마이크
900427: 스피커
900428: 안테나
900501: 표시 패널
900513: FPC
900530: 하우징
900531: 프린트 기판
900532: 스피커
900533: 스피커
900534: 송수신 회로
900535: 신호 처리 회로
900536: 입력수단
900537: 배터리
900539: 케이스
900540: 안테나
900711: 케이스
900712: 지지대
900713: 표시부
900721: 본체
900722: 표시부
900723: 수상부
900724: 조작키
900725: 외부 접속 보드
900726: 셔터버튼
900731: 본체
900732: 케이스
900733: 표시부
900734: 키보드
900735: 외부 접속 보드
900736: 포인팅 디바이스
900741: 본체
900742: 표시부
900743: 조작키
900744: 적외선
900745: 적외선 포트
900751: 본체
900752: 케이스
900753: 표시부 A
900754: 표시부 B
900755: 기록 매체 판독부
900756: 조작 키
900757: 스피커부
900761: 본체
900762: 표시부
900763: 이어폰
900764: 지지부
900771: 케이스
900772: 표시부
900773: 스피커부
900774: 조작키
900775: 기억 매체 삽입부
900781: 본체
900782: 표시부
900783: 조작키
900784: 스피커
900785: 셔터 버튼
900786: 수상부
900787: 안테나
OUT: 단자
Lo: 출력 휘도
R301: 저항
R302: 저항
R311: 저항
R312: 저항
R313: 저항
R321: 저항
R322: 저항
R323: 저항
RV33: 가변 저항
RV34: 트랜지스터

Claims (47)

  1. 광전 변환 장치에 있어서,
    광센서;
    제 1 전류전압 변환회로; 및
    제 2 전류전압 변환회로를 포함하는 광검출회로;
    상기 광검출회로의 출력 전압과 기준 전압을 비교하는 비교회로; 및
    상기 제 1 전류전압 변환회로에 전기적으로 접속되고, 상기 비교회로의 출력신호에 기초하여 제어신호를 출력하는 제어회로를 포함하고,
    상기 제 1 전류전압 변환회로의 저항치는 상기 제어신호에 기초하여 제어되고,
    상기 광검출회로의 제 1 출력은 상기 광센서 및 상기 제 1 전류전압 변환회로에 전기적으로 접속되고,
    상기 광검출회로의 제 2 출력은 상기 광센서 및 상기 제 2 전류전압 변환회로에 전기적으로 접속되고,
    상기 제 1 출력 및 상기 제 2 출력의 조도에 대한 전압의 변화의 방향들이 반대로 되는, 광전 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 전류전압 변환회로는 병렬로 제공된 복수의 저항들 및 상기 제어 신호에 기초하여 제어되는 스위치를 포함하고,
    상기 광센서는 상기 복수의 저항들 중 적어도 하나에 전기적으로 접속되는, 광전 변환 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 전류전압 변환회로는 복수의 저항들 및 상기 제어 신호에 기초하여 제어되는 복수의 스위치들을 포함하고,
    상기 광센서는 상기 복수의 저항들 중 적어도 하나에 전기적으로 접속되는, 광전 변환 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 광전 변환 장치에 있어서,
    광센서;
    제 1 전류전압 변환회로; 및
    제 2 전류전압 변환회로를 포함하는 광검출회로;
    상기 광검출회로의 출력 전압과 기준 전압을 비교하는 비교회로; 및
    상기 비교회로의 출력 신호에 기초하여 제어신호를 출력하는 제어회로를 포함하고,
    상기 제 1 전류전압 변환회로는 복수의 저항들 및 스위치를 포함하고,
    상기 제 1 전류전압 변환회로의 저항치를 제어하기 위해 상기 스위치는 상기 제어 신호에 기초하여 제어되고,
    상기 광센서는 상기 복수의 저항들 중 적어도 하나에 전기적으로 접속되고,
    상기 광검출회로의 제 1 출력은 상기 광센서 및 상기 제 1 전류전압 변환회로에 전기적으로 접속되고,
    상기 광검출회로의 제 2 출력은 상기 광센서 및 상기 제 2 전류전압 변환회로에 전기적으로 접속되고,
    상기 제 1 출력 및 상기 제 2 출력의 조도에 대한 전압의 변화의 방향들이 반대로 되는, 광전 변환 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 복수의 저항들 사이에서 스위칭하기 위해 제어되는, 광전 변환 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 저항들은 병렬로 제공되는, 광전 변환 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제 1 전류전압 변환회로는 상기 제어 신호에 기초하여 제어되는 복수의 스위치들을 포함하는, 광전 변환 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제2항, 제3항, 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 저항들은 상이한 저항치들을 갖는, 광전 변환 장치.
  22. 광전 변환 장치에 있어서,
    광센서;
    제 1 전류전압 변환회로; 및
    제 2 전류전압 변환회로를 포함하는 광검출회로;
    상기 광검출회로의 출력 전압과 기준 전압을 비교하는 비교회로; 및
    상기 비교회로의 출력 신호에 기초하여 제어신호를 출력하는 제어회로를 포함하고,
    상기 제 1 전류전압 변환회로는 가변 저항을 포함하고,
    상기 가변 저항의 저항치는 상기 제어신호에 기초하여 제어되고,
    상기 광검출회로의 제 1 출력은 상기 광센서 및 상기 제 1 전류전압 변환회로에 전기적으로 접속되고,
    상기 광검출회로의 제 2 출력은 상기 광센서 및 상기 제 2 전류전압 변환회로에 전기적으로 접속되고,
    상기 제 1 출력 및 상기 제 2 출력의 조도에 대한 전압의 변화의 방향들이 반대로 되는, 광전 변환 장치.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 광전 변환 장치에 있어서,
    광센서;
    제 1 전류전압 변환회로; 및
    제 2 전류전압 변환회로를 포함하는 광검출회로;
    상기 광검출회로의 출력 전압과 기준 전압을 비교하는 비교회로; 및
    상기 비교회로의 출력 신호에 기초하여 제어신호를 출력하는 제어회로를 포함하고,
    상기 제 1 전류전압 변환회로는 트랜지스터를 포함하고,
    상기 트랜지스터의 저항치는 상기 제어신호에 기초하여 제어되고,
    상기 광검출회로의 제 1 출력은 상기 광센서 및 상기 제 1 전류전압 변환회로에 전기적으로 접속되고,
    상기 광검출회로의 제 2 출력은 상기 광센서 및 상기 제 2 전류전압 변환회로에 전기적으로 접속되고,
    상기 제 1 출력 및 상기 제 2 출력의 조도에 대한 전압의 변화의 방향들이 반대로 되는, 광전 변환 장치.
  29. 제1항, 제7항, 제22항, 또는 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광센서는 포토다이오드를 포함하는, 광전 변환 장치.
  30. 삭제
  31. 제1항, 제7항, 제22항, 또는 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광검출회로는 적어도 증폭기를 통해 상기 비교회로에 전기적으로 접속된, 광전 변환 장치.
  32. 제1항, 제7항, 제22항, 또는 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광센서는 감지 조도에 대응하는 전류신호를 출력하는, 광전 변환 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 제 1 전류전압 변환회로는 상기 전류신호를 전압신호로 변환하는, 광전 변환 장치.
  34. 액정 표시 장치에 있어서,
    액정 패널;
    상기 액정 패널에 동작적으로 접속된 백라이트 유닛(backlight unit); 및
    상기 백라이트 유닛에 동작적으로 접속된 광전 변환 장치를 포함하고,
    상기 광전 변환 장치는,
    광센서;
    제 1 전류전압 변환회로; 및
    제 2 전류전압 변환회로를 포함하는 광검출회로;
    상기 광검출회로의 출력 전압과 기준 전압을 비교하는 비교회로; 및
    상기 비교회로의 출력신호에 기초하여 제어신호를 출력하는 제어회로를 포함하고,
    상기 제 1 전류전압 변환회로의 저항치는 상기 제어신호에 기초하여 제어되고,
    상기 백라이트 유닛의 휘도 강도는 상기 광검출회로의 출력 전압에 기초하여 제어될 수 있고,
    상기 광검출회로의 제 1 출력은 상기 광센서 및 상기 제 1 전류전압 변환회로에 전기적으로 접속되고,
    상기 광검출회로의 제 2 출력은 상기 광센서 및 상기 제 2 전류전압 변환회로에 전기적으로 접속되고,
    상기 제 1 출력 및 상기 제 2 출력의 조도에 대한 전압의 변화의 방향들이 반대로 되는, 액정 표시 장치.
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 액정 표시 장치에 있어서,
    액정 패널;
    상기 액정 패널에 동작적으로 접속된 백라이트 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛에 동작적으로 접속된 광전 변환 장치를 포함하고,
    상기 광전 변환 장치는,
    광센서;
    제 1 전류전압 변환회로; 및
    제 2 전류전압 변환회로를 포함하는 광검출회로;
    상기 광검출회로의 출력 전압과 기준 전압을 비교하는 비교회로; 및
    상기 비교회로의 출력신호에 기초하여 제어신호를 출력하는 제어회로를 포함하고,
    상기 제 1 전류전압 변환회로는 복수의 저항들 및 스위치를 포함하고,
    상기 복수의 저항들은 병렬로 제공되고,
    상기 스위치는 상기 제어신호에 기초하여 제어되고,
    상기 광센서는 상기 복수의 저항들 중 적어도 하나에 전기적으로 접속되고,
    상기 백라이트 유닛의 휘도 강도는 상기 광검출회로의 출력 전압에 기초하여 제어될 수 있고,
    상기 광검출회로의 제 1 출력은 상기 광센서 및 상기 제 1 전류전압 변환회로에 전기적으로 접속되고,
    상기 광검출회로의 제 2 출력은 상기 광센서 및 상기 제 2 전류전압 변환회로에 전기적으로 접속되고,
    상기 제 1 출력 및 상기 제 2 출력의 조도에 대한 전압의 변화의 방향들이 반대로 되는, 액정 표시 장치.
  41. 제34항 또는 제40항에 있어서,
    상기 광센서는 포토다이오드를 포함하는, 액정 표시 장치.
  42. 삭제
  43. 제34항 또는 제40항에 있어서,
    상기 광검출회로는 적어도 증폭기를 통해 상기 비교회로에 전기적으로 접속된, 액정 표시 장치.
  44. 제34항 또는 제40항에 있어서,
    상기 광센서는 감지 조도에 대응하는 전류신호를 출력하는, 액정 표시 장치.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 제 1 전류전압 변환회로는 상기 전류신호를 전압신호로 변환하는, 액정 표시 장치.
  46. 제40항에 있어서,
    상기 복수의 저항들은 상이한 저항치들을 갖는, 액정 표시 장치.
  47. 제40항에 있어서,
    상기 스위치는 복수의 트랜지스터들을 포함하는, 액정 표시 장치.
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