KR20090115654A

KR20090115654A - 촬상 장치 및 표시 장치

Info

Publication number: KR20090115654A
Application number: KR1020087025602A
Authority: KR
Inventors: 마사후미 마쯔이; 요시하루 나까지마; 야스유끼 데라니시
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2007-02-21
Filing date: 2008-02-07
Publication date: 2009-11-05
Also published as: US8570413B2; US20090310007A1; CN101543059A; JP4793281B2; JP2008205870A; TW200845736A; EP2053846A4; TWI380685B; EP2053846A1; WO2008102649A1; CN101543059B

Abstract

광을 전하로 변환하는 광전 변환 소자(5)와, 상기 광전 변환 소자(5)가 변환한 전하를 축적하는 축적 용량(6)과, 상기 축적 용량(6) 내의 전하를 방전하기 위한 리세트 수단(7)과, 상기 축적 용량(6)에 축적된 전하를 수취하고 증폭하여 출력하는 증폭용 박막 트랜지스터(8)를 구비함과 함께, 상기 증폭용 박막 트랜지스터(8)가 소스 팔로워 회로를 형성함과 함께 촬상 장치를 구성한다.

광전 변환 소자, 촬상 장치, 표시 장치, 소스 팔로워 회로

Description

촬상 장치 및 표시 장치{IMAGING DEVICE AND DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 광전 변환 소자를 구비하는 촬상 장치 및 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 화상을 촬상하는 촬상 장치로서는, CCD(Charge Coupled Devices) 센서나 CM0S(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서 등의 광전 변환 소자가 널리 알려져 있지만, 최근에는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 'TFT'라 함)나 캐패시터 등을 조합하여 광전 변환 소자로서 기능시키는 것도 제안되어 있다. 그 일례로서는, 예를 들면, 매트릭스 형상으로 배치된 각 화소마다, 액정 표시 소자와, 광전 변환 소자로서 기능하는 TFT 등을 구비함과 함께，광원으로 되는 백 라이트 또는 프론트 라이트를 구비하고，광원으로부터의 광이 액정 표시 소자를 투과하는 것을 이용하여 화상 표시를 행하는 한편，TFT에의 입사광을 이용하여 정보 입력을 행할 수 있도록 구성된 것이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이와 같은 구성에 의하면, 동일한 화면 영역에서 화상 표시와 정보 입력을 행하는 것이 가능해지므로，터치 패널 등을 대신하는 정보 입출력 디바이스로서 활용되는 것이 기대된다.

그런데，전술한 표시 기능 일체형의 촬상 장치를 공지의 저온 폴리실리콘 기 술을 이용하여 실현하는 경우에는, 패널 내의 기생 용량에 기인하는 신호의 감쇠를 무시할 수 없어, 정확한 출력값을 얻는 것이 곤란하게 되는 것이 고려된다. 저온 폴리실리콘(이하, 'p-Si'이라 함)은, 광 조사에 의해 발생하는 광 전류가 아몰퍼스 실리콘(이하 'a-Si'이라 함)보다도 작기 때문이다. 그 때문에，p-Si을 이용하여 표시 기능 일체형의 촬상 장치를 실현시키기 위해서는, 어떠한 증폭 기능이 필요해진다. 증폭 기능의 구체예로서는, 광전 변환 소자에서 발생한 전기 신호에 따라서, 전하를 캐패시터 등의 용량에 축적하여 전압으로 변환하고, 변환한 전압을 SRAM(Static Random Access Memory)에 저장하여 '1' 또는 '0'의 디지털값으로서 출력하는 것이 있다(예를 들면, 특허 문헌 2, 3 참조). 이와 같은 증폭 기능에 의하면, SRAM이 증폭 기능을 겸하고 있기 때문에, 패널 내의 기생 용량에 기인하는 신호의 감쇠가 없다. 또한，디지털값으로서 출력하기 때문에, 그 출력 결과의 내 노이즈성이 우수한 것으로 된다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2002-268615호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2001-292276호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2001-339640호 공보

<발명의 개시>

<발명이 해결하고자 하는 과제>

그러나, 전술한 종래 기술에서는, 증폭 기능을 거친 후의 출력이 '1' 또는 '0'의 디지털값, 즉 ２치화된 것이기 때문에，촬상 결과에 대하여 중간조를 양호하게 표현하는 것이 매우 곤란하여, 중간조를 표현하기 위해서는 복수의 촬영 조건을 설정하는 등의 복잡한 처리 또는 조작을 필요로 한다.

따라서，본 발명은, 예를 들면 p-Si을 이용하여 표시 기능 일체형의 촬상 장치를 구성하는 경우에도, 중간조를 양호하게 표현할 수 있는 아날로그 출력을 행하는 것이 가능한 촬상 장치 및 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해 안출된 촬상 장치로서, 광을 전하로 변환하는 광전 변환 소자와, 상기 광전 변환 소자가 변환한 전하를 축적하는 축적 용량과, 상기 축적 용량 내의 전하를 방전하기 위한 리세트 수단과, 상기 축적 용량에 축적된 전하를 수취하고 증폭하여 출력하는 증폭용 박막 트랜지스터를 구비함과 함께，상기 증폭용 박막 트랜지스터는, 소스 전극이 전원 공급선에 접속하고 게이트 전극이 상기 축적 용량에 접속하여 소스 팔로워 회로를 형성하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 촬상 장치에서는, 증폭용 박막 트랜지스터가 소스 팔로워 회로를 형성하고 있으므로, 축적 용량에 축적된 전하에 대하여, 증폭용 박막 트랜지스터가 증폭하여 출력할 때에, 그 소스 팔로워 회로를 이용하여 아날로그 출력을 행할 수 있다. 따라서，예를 들면 표시 기능과의 일체화를 용이하게 하기 위하여 광전 변환 소자가 센서용 박막 트랜지스터로 이루어지는 경우에도, 일반적인 촬상 소자인 CCD(Charge Coupled Devices)나 CMO(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등과 마찬가지로 아날로그 출력을 행하는 것이 가능해져서，촬상 결과의 고속 읽어내기와 그 다계조화에의 대응을 실현할 수 있게 된다.

<발명의 효과>

본 발명에 의하면, 증폭 기능이 소스 팔로워 회로에 의하기 때문에, 일반적인 촬상 소자인 CCD나 CMOS 이미지 센서와 마찬가지의 아날로그 출력을 실현할 수 있어, 촬상 처리의 고속화 및 촬상 결과의 다계조화가 가능하게 된다. 그 때문에，중간조를 양호하게 표현할 수 있는 아날로그 출력의 특성을 활용하여, 터치 패널 기능이나 스캐너 기능 등을 실현할 수가 있고，나아가서는 액정 표시 장치에서의 백 라이트 조광 센서로서 응용하는 것도 고려된다. 또한，증폭용 박막 트랜지스터가 아날로그 출력을 행함으로써 증폭 기능을 실현하므로, 예를 들면 광전 변환 소자로서 TFT형의 포토 센서를 이용한 경우, 촬상 장치의 각 구성 요소를 통상의 TFT로 동일한 공정에서 작성할 수 있고, 예를 들면 해당 각 구성 요소를 액정 표시 장치의 표시 화소 내에 배치하는 것이 가능하게 된다. 즉, 표시 기능과의 일체화의 실현에 매우 바람직한 것으로 된다. 더구나, 예를 들면 액정 표시 장치의 표시 화소에의 내장의 경우, 대폭적인 개구율의 저하를 억제하여 배치할 수가 있어，촬상 장치를 표시 화소마다 매트릭스 형상으로 배치하는 것도 용이해지므로, 예를 들면 종래의 터치 패널에서는 곤란하였던 다점 인식이 가능해져서, 종래에 없는 새로운 유저 인터페이스의 키 디바이스로 될 가능성을 기대할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 표시 장치의 개략 구성예를 나타내는 회로도.

도 2는, 본 발명에 따른 촬상 장치의 제1 실시 형태에서의 주요부 구성예를 나타내는 회로도.

도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태에서의 구동 제어예를 나타내는 타이밍차트(그 1).

도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태에서의 구동 제어예를 나타내는 타이밍차트(그 2).

도 5는, 본 발명의 제1 실시 형태에서의 구동 제어예를 나타내는 타이밍차트(그 3).

도 6은, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 구동 제어예를 나타내는 타이밍차트(그 4).

도 7은, 본 발명에 따른 촬상 장치의 제2 실시 형태에서의 주요부 구성예를 나타내는 회로도.

도 8은, 본 발명의 제2 실시 형태에서의 구동 제어예를 나타내는 타이밍차트(그 1).

도 9는, 본 발명의 제2 실시 형태에서의 구동 제어예를 나타내는 타이밍차트(그 2).

도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에서의 구동 제어예를 나타내는 타이밍차트(그 3).

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

이하, 도면에 기초하여 본 발명에 따른 촬상 장치 및 표시 장치에 대하여 설명한다.

〔제1 실시 형태〕

우선, 본 발명의 제1 실시 형태를 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 표시 장치의 개략 구성예를 나타내는 회로도이며, 도 2는 그 주요부인 촬상 장치의 제1 실시 형태를 나타내는 회로도이다.

우선, 표시 장치 전체에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서 설명하는 표시 장치는, 표시 기능과 촬상 기능의 일체화가 도모된 것으로，대별하면，도 1에 도시한 바와 같이, 화상 표시 영역부(1)와, 광원으로 되는 백 라이트 또는 프론트 라이트(단, 도시 생략)와, 화상 표시 영역부(1)를 구동 제어하기 위한 구동 회로부(단, 도시 생략)를 구비하여 구성되어 있다.

화상 표시 영역부(1)는, 복수의 화소부(2)가 매트릭스 형상으로 배치되어 구성되어 있다. 그리고，각 화소부(2)는, 표시 소자부(3)와, 촬상 소자부(4)로 구성되어 있다. 또한，매트릭스 형상으로 배치된 각 화소부(2)의 행마다 및 열마다 각종 신호선이 설치되어 있으며, 또한 각종 신호선의 종단에는 전류원이 설치되어 있는 것으로 한다.

표시 소자부(3)는, 소위 p-Si 액정으로서의 기능을 구축하기 위한 것이다. 상세하게는, 다결정 실리콘(p-Si) 기판 상에 형성된 액정 표시 소자를 구비하고, 그 액정 표시 소자가 백 라이트 또는 프론트 라이트로부터의 광을 선택적으로 투과시킴으로써, 화상 표시를 행하는 것이다. 즉, 표시 소자부(3)는, 광원(백 라이트 또는 프론트 라이트)과 함께, 본 발명에서의 화상 표시 소자로서 기능하는 것이다. 또한 p-Si 액정의 상세에 대해서는 공지이기 때문에，여기서는 그 설명을 생략하지만, p-Si은 비결정 실리콘(a-Si)과 비교하여 전기를 통과시키기 용이하기 때문에 액정 반응 속도가 빨라져서, 액정을 제어하기 위한 트랜지스터도 소형화할 수 있기 때문에 개구 면적의 증대에 의해 휘도를 더 올릴 수도 있다고 하는 특징이 얻어진다.

촬상 소자부(4)는, 본 발명에서의 촬상 장치로서 기능하는 것으로，도 2에 도시한 바와 같이, 센서용 TFT(5)와, 캐패시터(6)와, 리세트용 TFT(7)와, 증폭용 TFT(8)와, 읽어내기용 TFT(9)가, p-Si 기판 상에 형성되어 이루어지는 것이다.

센서용 TFT(5)는, 광을 전하로 변환하는 광전 변환 소자로서 기능하는 것으로，수광한 광량에 의해 리크 전류가 변화하도록 되어 있다. 그 때문에, 센서용 TFT(5)는, 소스 전극이 전원 라인 VDD에 접속하고 있음과 함께，게이트 전극이 바이어스 배선 Bias에 접속하고 있다. 이 게이트 전극에는, 센서로서의 감도 및 S/N이 최적으로 되는 인가 전압이 바이어스 배선 Bias로부터 공급되는 것으로 한다. 또한，센서용 TFT(5)는, 광전 변환 소자로서 기능하는 것이면, 예를 들면 PN형 다이오드나 PIN형 다이오드 등의 다른 것(TFT 이외의 것)을 이용하여 구성하여도 된다.

캐패시터(6)는, 정전 용량에 의해 전하(전기 에너지)를 축적하거나, 방출하는 수동 소자로서, 센서용 TFT(5)가 변환한 전하를 축적하는 축적 용량으로서 기능하는 것이다. 그 때문에, 캐패시터(6)는, 일단이 접지선 GND에, 타단이 센서용 TFT(5) 및 리세트용 TFT(7)에 접속하고 있으며, 센서용 TFT(5)에서 발생한 광전류(전하)를 충전함으로써, 그 충전량에 따른 전압을 발생시키도록 되어 있다. 광전류 I와 변환되는 전압 ΔV는, 캐패시터(6)의 용량 Cp와 광 축적 시간 ΔT에 의존하 고 ΔV=I/Cp×ΔT의 식으로 표현할 수 있다. 따라서，광 축적 시간 ΔT가 크고, 또한 캐패시터(6)의 용량 Cp가 작을수록, 광전류로부터 전압으로의 변환 효율이 오르게 된다. 단，캐패시터(6)의 용량 Cp가 지나치게 작으면, 센서용 TFT(5)나 배선간의 기생 용량의 영향을 무시할 수 없게 되는 점에는 유의할 필요가 있다.

리세트용 TFT(7)는, 캐패시터(6) 내의 축적 전하를 방전하기 위해서, 그 캐패시터(6)와 접지선 GND의 사이에 배치된 것이다. 더욱 자세하게는, 소스 전극이 접지선 GND에 접속하고 있음과 함께，드레인 전극이 센서용 TFT(5) 및 캐패시터(6)에 접속하고, 게이트 전극이 리세트 신호선 RS에 접속하도록 배치되어 있다. 이것에 의해，리세트용 TFT(7)는, 리세트 신호선 RS로부터의 리세트 신호에 따라서, 캐패시터(6) 내의 축적 전하를 방전하는 리세트 수단으로서 기능하는 것이다.

증폭용 TFT(8)는, 캐패시터(6)에 축적된 전하를 수취하고 증폭하여 출력하는 것이다. 즉, 캐패시터(6)의 충전량에 따른 전압에 대한 증폭 기능으로 되는 것이다. 단，증폭용 TFT(8)는, 소스 전극이 전원 라인 VDD에 접속하고, 게이트 전극이 센서용 TFT(5), 캐패시터(6) 및 리세트용 TFT(7)에 접속하고, 센서 신호선 S의 종단에 있는 전류원과 함께 소스 팔로워 회로를 형성하고 있다.

읽어내기용 TFT(9)는, 촬상 소자부(4)의 선택 및 그 촬상 소자부(4)에서의 촬상 결과의 읽어내기를 행하기 위한 것으로，증폭용 TFT(8)와 직렬로 접속함과 함께, 게이트 전극이 읽어내기 배선 RD와 접속함으로써, 증폭용 TFT(8)에 의한 증폭 후의 촬상 결과에 대하여 선순차로 읽어내기가 가능한 구성으로 되어 있다.

이와 같은 센서용 TFT(5), 캐패시터(6), 리세트용 TFT(7), 증폭용 TFT(8) 및 읽어내기용 TFT(9)가 조합되어 이루어지는 구성의 촬상 소자부(4)를 p-Si 기판 상에 형성함으로써, 화상 표시 영역부(1)는, 표시 소자부(3)와 촬상 소자부(4)를 동일 기판 상에서 각 화소부(2)마다 구비한 집적형 액티브 픽셀 센서 어레이를 구축하게 된다. 즉, 촬상 소자부(4)의 각 구성 요소가 집약화되어 표시 소자부(3)에 대응하여 화소부(2)마다 개별로 배치되어 있는 것으로, 촬상 결과의 해상도를 표시 화상과 동등하게 할 수 있다. 단，촬상 소자부(4)는, 반드시 각 화소부(2)마다 개별로 배치되어 있을 필요는 없다. 즉, 촬상 소자부(4)는, 표시 소자부(3)에 대응하여 배치되어 있으면 되며, 화상 표시 영역부(1) 내에 소정 배치 밀도로 배치하거나, 화상 표시 영역부(1)의 근방에 소정 개수를 배치하는 것도 실현 가능하다.

이상과 같이 구성된 촬상 소자부(4)에서는, 리세트용 TFT(7)의 리세트 처리에 의해 캐패시터(6)의 전하를 방전하여 초기 상태로 한 후, 수광한 광량에 의해 변화하는 센서용 TFT(5)의 리크 전류를 캐패시터(6)에 충전하고, 충전된 전하량에 의한 캐패시터(6)의 전압을, 소스 팔로워 회로를 형성하는 증폭용 TFT(8)에 의해 임피던스 변환하고, 어느 일정 기간 후에 읽어내기용 TFT(9)를 ON하여 센서 출력을 읽어내기 배선 RD에 읽어낸다. 이것에 의해，촬상 소자부(4)는, 본 발명에서의 촬상 장치로서 기능하는 것이다.

이 때, 촬상 소자부(4)에서는, 증폭용 TFT(8)가 소스 팔로워 회로를 형성하고 있다. 즉, 캐패시터(6)에서 발생한 전압을 증폭용 TFT(8)에 의해 증폭하고, 아날로그 전압을 읽어내기 배선 RD에 읽어내어 간다. 그 때문에，복잡한 촬상 조건을 설정하지 않고, 촬상 결과의 다계조화가 실현 가능한 것이다. 또한，소스 팔로 워 회로를 이용한 경우, 출력값에는 주로 트랜지스터의 Vth나 전류원 회로의 전류 변동 등에 기인하는 오프셋성의 오차가 생기지만, 예를 들면 광을 전혀 조사하지 않을 때의 출력값이나 리세트를 걸었을 때의 출력값 등과의 차분 처리를 행함으로써, 그 오차를 제거하는 것이 가능하다.

다음으로，이상과 같이 구성된 촬상 소자부(4)를 구동할 때의 처리 동작에 대하여 설명한다. 도 3 내지 도 6은, 촬상 소자부(4)에 대한 구동 제어예를 나타내는 타이밍차트이다.

전술한 구성의 촬상 소자부(4)를 포함하는 화상 표시 영역부(1)에 대하여, 그 구동 제어를 행하는 구동 회로부는, 화상 표시 영역부(1) 및 그 광원에 대한 구동 제어를, 일반적인 액정 구동 방식과 마찬가지로，1필드(이하, 필드를 'F'라 함) 기간을 하나의 단위로서 행한다. 이와 같은 구동 제어의 처리 단위로 되는 1F 기간은, 예를 들면 16.6ms로 규정된다.

예를 들면, 도 3에 도시한 구동 제어예에서는, 어떤 F 기간을 리세트 기간으로 하고, 그 다음의 F 기간을 읽어내기 기간으로 하며, 이들을 반복하여 행한다. 그리고，리세트 기간에서는, 리세트용 TFT(7)에 의한 캐패시터(6) 내의 전하 방전을 행함과 함께, 그 전하 방전이 있던 직후의 캐패시터(6)에서의 축적 전하(전압)의 읽어내기를 행한다. 또한，읽어내기 기간에서는, 리세트용 TFT(7)에 의한 전하 방전이 없는 상태의 캐패시터(6) 내의 축적 전하의 읽어내기를 행한다. 이와 같이 하면, 각각의 읽어내기 결과의 차분으로부터, 센서용 TFT(5)에 의한 변환 전하량을 특정할 수 있기 때문이다.

더욱 구체적으로는，구동 회로부는, 도 3에 도시한 바와 같이, 리세트 기간인 1F 기간에서, 매트릭스 형상 배치의 1행째의 리세트 신호선(이하, 간단히 '행 리세트선'이라 함) RS1 및 읽어내기 배선(이하, 간단히 '행 선택선'이라 함) RD1에 구동 신호 RS1, RD1을 공급함으로써, 행 리세트선 RS1 및 행 선택선 RD1을 선택하고, 이들 행 리세트선 RS1 및 행 선택선 RD1에 접속되어 있는 리세트용 TFT(7) 및 읽어내기용 TFT(9)를 온 상태로 한다. 리세트용 TFT(7)가 온 상태로 되면, 캐패시터(6)에서는, 축적하고 있던 전하가 방전되고, 양 전극 사이의 전위가 함께 GND로 설정되게 된다. 또한，읽어내기용 TFT(9)가 온 상태로 됨으로써, 캐패시터(6)가 리세트된 시점에서의 출력(축적 전하)이 선순차로 센서 신호선 S1에 읽어내어지게 된다. 캐패시터(6)의 리세트 시점의 출력을 읽어내기하는 목적은, 그 후에서의 촬상 후 출력과 차분 처리를 행함으로써, 소스 팔로워 회로를 형성하는 증폭용 TFT(8)의 오프셋을 캔슬하고, TFT 특성 변동에 의한 출력 오차의 대폭적인 저감화를 도모하기 위해서이다. 그 후, 구동 회로부는, 프리차지선 PCG에 구동 신호 PCG를 공급함으로써, 프리차지선 PCG에 접속되어 있는 TFT를 온 상태로 하고, 센서 신호선 S1을 기준 전위로 프리차지한다. 이상의 처리 동작 후에, 구동 회로부는, 매트릭스 형상 배치의 2행째의 행 리세트선 RS2 및 행 선택선 RD2에 구동 신호 RS2, RD2를 공급함으로써, 행 리세트선 RS2 및 행 선택선 RD2를 선택하고, 이하 1행째의 경우와 마찬가지의 제어 처리를 행한다. 그리고，이와 같은 일련의 처리를, 매트릭스 형상 배치의 마지막 행인 m행째의 행 리세트선 RSm 및 행 선택선 RDm을 선택할 때까지 반복하여 행하고, m행째 종료 후에 1F 기간을 종료한다.

한편，읽어내기 기간인 2F 기간에서는, 구동 회로부는, 우선, 행 선택선 RD1에 구동 신호 RD1을 공급함으로써 행 선택선 RD1을 선택하고, 그 행 선택선 RD1에 접속되어 있는 읽어내기용 TFT(9)를 온 상태로 한다. 이 때, 캐패시터(6)에는, 1F 기간의 촬상 결과가 전압으로서 유지되어 있다. 따라서，읽어내기용 TFT(9)가 온 상태로 되면, 그 읽어내기용 TFT(9)는, 캐패시터(6)에 유지되어 있는 전압을, 소스 팔로워 회로를 형성하는 증폭용 TFT(8)를 통하여 센서 신호선 S1에 읽어내어지게 된다. 이 행 선택선 RD1의 선택 후, 프리차지선 PCG에 접속된 TFT가 온 상태로 됨으로써, 센서 신호선 S1은 기준 전위로 프리차지된다. 이상의 처리 동작 후에, 구동 회로부는, 행 선택선 RD2에 구동 신호 RD2를 공급함으로써 행 선택선 RD2를 선택하고, 이하 1행째의 경우와 마찬가지의 제어 처리를 행하고, 이것을 1F 기간의 경우와 마찬가지로，마지막 행인 m행째의 행 선택선 RDm을 선택할 때까지 반복하여 행하고, m행째 종료 후에 2F 기간을 종료한다.

이상과 같이, 도 3의 구동 제어예에서는, 홀수 F 기간에 대해서는 리세트 동작 시의 출력이 선순차로 센서 신호선에 읽어내어지고, 짝수 F 기간에서는 그 전의 홀수 F 기간의 촬상 결과가 선순차로 센서 신호선에 읽어내어져 간다.

그런데，증폭용 TFT(8)가 형성하는 소스 팔로워 회로를 이용하여 출력 신호를 읽어내기하는 경우에는, 그 읽어내기 기간 중에 출력 전압이 최종 도달 전위에 달할 필요가 있다. 그 때문에，각 F 기간이 짧으면, 충분한 읽어내기 기간을 확보할 수 없게 될 우려가 있다. 따라서，n행의 읽어내기를 1F 기간 동안에는 행할 수 없는 우려가 있는 경우, 즉 1라인 읽어내기가 1F/n의 읽어내기 시간에서는 짧은 경 우에는, 도 4에 도시한 구동 제어예와 같은 구동 타이밍에 의해, 각 F 기간마다 홀수행/짝수행의 촬상 결과를 읽어내기하는 것, 즉 수직 주파수는 그대로 수평 주파수를 내림으로써, 필요한 읽어내기 시간을 확보하는 것이 고려된다.

즉, 도 4의 구동 제어예에서는, 어떤 F 기간에서 짝수행의 촬상 결과 읽어내기를 행하고, 그 다음 F 기간에서 홀수행의 상기 축적 용량의 촬상 결과 읽어내기를 행한다. 또한，여기서는, 행수 m이 짝수라고 가정하여 이하의 설명을 행한다.

구체적으로는，구동 회로부는, 도 4에 도시한 바와 같이, 1F 기간에서, 구동 신호 RS1, RS2, RD1을 각각 행 리세트선 RS1, RS2 및 행 선택선 RD1에 공급함으로써, 행 리세트선 RS1, RS2 및 행 선택선 RD1을 선택하고, 이들 행 리세트선 RS1, RS2 및 행 선택선 RD1에 접속되어 있는 리세트용 TFT(7) 및 읽어내기용 TFT(9)를 온 상태로 한다. 리세트용 TFT(7)가 온 상태로 되면, 캐패시터(6)에서는, 축적하고 있던 전하가 방전되고, 양 전극 사이의 전위가 함께 GND로 설정되게 된다. 또한，읽어내기용 TFT(9)가 온 상태로 됨으로써, 캐패시터(6)가 리세트된 시점에서의 출력(축적 전하)이 선순차로 센서 신호선 S1∼Sn에 읽어내어진다. 단，이 때, 행 선택선 RD2는 선택되어 있지 않다. 따라서，읽어내기되는 것은, 행 선택선 RD1에 접속되어 있는 행에 대해서이다. 그 후, 구동 회로부는, 프리차지선 PCG에 구동 신호 PCG를 공급하는 타이밍에서, 센서 신호선 S1∼Sn을 기준 전위로 프리차지한다. 그리고，그 프리차지 후에, 행 리세트선 RS3, RS4 및 행 선택선 RD3을 선택한다. 이상과 같은 처리 동작을, 구동 회로부는, 행 리세트선 RSm-1, RSm 및 행 선택선 RDm-1이 선택될 때까지 반복하여 행한 후에, 1F 기간을 종료한다.

다음 2F 기간에서는, 구동 회로부는, 우선, 행 선택선 RD1에 구동 신호 RD1을 공급함으로써 행 선택선 RD1을 선택하고, 그 행 선택선 RD1에 접속되어 있는 읽어내기용 TFT(9)를 온 상태로 한다. 이 때, 캐패시터(6)에는, 1F 기간의 촬상 결과가 전압으로서 유지되어 있다. 따라서，읽어내기용 TFT(9)가 온 상태로 되면, 그 읽어내기용 TFT(9)는, 캐패시터(6)에 유지되어 있는 전압을, 소스 팔로워 회로를 형성하는 증폭용 TFT(8)를 통하여 센서 신호선 S1∼Sn에 읽어내어지게 된다. 이 행 선택선 RD1의 선택 후, 프리차지선 PCG에 접속된 TFT가 온 상태로 됨으로써, 센서 신호선 S1∼Sn은 기준 전위로 프리차지된다. 이상의 처리 동작 후에, 구동 회로부는, 행 선택선 RD3에 구동 신호 RD3을 공급함으로써 행 선택선 RD3을 선택하고, 이하 마찬가지의 제어 처리를 홀수행째에 대하여 행 선택선 RDm-1을 선택할 때까지 반복하여 행한 후에, 2F 기간을 종료한다.

다음 3F 기간에서는, 구동 회로부는, 행 리세트선 RS1, RS2 및 행 선택선 RD2를 선택하고, 이들 행 리세트선 RS1, RS2 및 행 선택선 RD2에 접속되어 있는 리세트용 TFT(7) 및 읽어내기용 TFT(9)를 온 상태로 한다. 따라서，행 리세트선 RS1, RS2에 접속되어 있는 리세트용 TFT(7)의 드레인과 접속되어 있는 캐패시터(6)는 리세트되고, 또한 캐패시터(6)가 리세트된 시점에서의 출력(축적 전하)이 행 선택선 RD2에 접속되어 있는 읽어내기용 TFT(9)에 의해 선순차로 센서 신호선 S1∼Sn에 읽어내어진다. 그 후, 구동 회로부는, 프리차지선 PCG에 구동 신호 PCG를 공급하는 타이밍에서, 센서 신호선 S1∼Sn을 기준 전위로 프리차지한다. 이와 같이, 3F 기간에서는, 1F 기간의 경우와는 달리，짝수행의 리세트시의 출력이 센서 신호 선 S1∼Sn으로부터 얻어지게 된다. 그리고，3F 기간의 경우도 1F 기간과 마찬가지로，구동 회로부는, 이상의 처리 동작을, 행 리세트선 RSm-1, RSm 및 행 선택선 RDm이 선택될 때까지 반복하여 행한 후에, 3F 기간을 종료한다.

다음 4F 기간에서는, 구동 회로부는, 우선, 행 선택선 RD2에 구동 신호 RD2를 공급함으로써 행 선택선 RD2를 선택하고, 그 행 선택선 RD2에 접속되어 있는 읽어내기용 TFT(9)를 온 상태로 한다. 이 때, 캐패시터(6)에는, 3F 기간의 촬상 결과가 전압으로서 유지되어 있다. 따라서, 읽어내기용 TFT(9)가 온 상태로 되면, 그 읽어내기용 TFT(9)는, 캐패시터(6)에 유지되어 있는 전압을, 소스 팔로워 회로를 형성하는 증폭용 TFT(8)를 통하여 센서 신호선 S1∼Sn에 읽어내어진다. 이 행 선택선 RD2의 선택 후, 프리차지선 PCG에 접속된 TFT가 온 상태로 됨으로써, 센서 신호선 S1∼Sn은 기준 전위로 프리차지된다. 이상의 처리 동작 후에, 구동 회로부는, 행 선택선 RD4에 구동 신호 RD4를 공급함으로써 행 선택선 RD4를 선택하고, 이하 마찬가지의 제어 처리를 짝수행째에 대하여 행 선택선 RDm을 선택할 때까지 반복하여 행한 후에, 4F 기간을 종료한다.

이상과 같이, 도 4의 구동 제어예에서는, 각 F 기간마다 홀수행/짝수행의 촬상 결과를 교대로 읽어내기함으로써, 1수평 라인의 읽어내기 시간이 1F/(n/2)로 된다. 따라서，수직 주파수는 그대로 수평 주파수를 내리게 되어, 필요한 읽어내기 시간을 충분히 확보할 수 있다. 구체적으로는，예를 들면 도 3에서 설명한 구동 제어예의 경우에 비하여, 1수평 라인 읽어내기의 2배의 시간을 확보할 수 있다.

또한，촬상 소자부(4)에 대해서는, 도 5에 도시한 구동 제어예와 같은 구동 타이밍에서, 그 동작 제어를 행하는 것도 고려된다. 도면예의 구동 제어예에서는, 하나의 F 기간에서, 임의의 행의 촬상 결과 읽어내기와, 그 하나 전의 행에 대한 리세트의 양쪽을 행하고 있다.

구체적으로는，구동 회로부는, 도 5에 도시한 바와 같이, 행 선택선 RD1에 구동 신호 RD1을 공급하고, 행 선택선 RD1에 접속되어 있는 읽어내기용 TFT(9)를 온 상태로 하고, 전의 F 기간에서의 촬상 결과를 선순차로 센서 신호선 S1∼Sn에 읽어내기한다. 그 후, 구동 회로부는, 프리차지선 PCG에 구동 신호 PCG를 공급하는 타이밍에서 센서 신호선 S1∼Sn을 기준 전위로 프리차지한다. 그리고，그 프리차지 후에, 행 선택선 RD2 및 행 리세트선 RS1을 선택하고, 이들 행 선택선 RD2 및 행 리세트선 RS1에 접속되어 있는 리세트용 TFT(7) 및 읽어내기용 TFT(9)를 온 상태로 한다. 리세트선 RS1에 접속되어 있는 리세트용 TFT(7)가 온 상태로 되면, 캐패시터(6)에서는, 축적하고 있던 전하가 방전되고, 양 전극 사이의 전위가 함께 GND로 설정되게 된다. 한편，이 동작과 동일한 타이밍에서, 행 선택선 RD2에 접속되어 있는 읽어내기용 TFT(9)가 온 상태로 되어 있기 때문에， 센서 신호선 S1∼Sn에는, 행 선택선 RD2가 접속되어 있는 행의 촬상 결과가 읽어내어진다. 그 후, 구동 회로부는, 센서 신호선 S1∼Sn을 기준 전위로 프리차지하고, 그 프리차지한 후에 행 선택선 RD3 및 행 리세트선 RS2를 선택한다. 이상과 같은 처리 동작을, 구동 회로부는, 행 선택선 RDm, 행 리세트선 RSm-1이 선택될 때까지 반복하여 행한다. 그리고，마지막으로, 행 리세트선 RSm만을 선택하고, 그 행 리세트선 RSm과 접속하고 있는 행에 배치하는 캐패시터(6)를 리세트하고, 센서 신호선 S1∼Sn의 프 리차지 후에, 1F 기간을 종료한다.

이상과 같이, 도 5의 구동 제어예에서는, 임의의 행 k에서 (단, k=2∼m-1), 행 선택선 RDk와 행 리세트선 RSk-1을 동일한 타이밍에서 구동하고 있기 때문에, 동일한 배선으로 하는 것도 가능하다. 즉, 어떤 행의 읽어내기와 그 하나 전의 행의 리세트를 동일한 F 기간에서 행하므로, 각각에 대한 신호를 동일한 배선에 의한 공통의 신호로 하는 것이 가능하다. 따라서，공통의 신호에 의해 동일한 배선을 이용하도록 하면, 화상 표시 영역부(1)에 존재하는 배선 수의 삭감이 가능하게 되기 때문에, 해당 화상 표시 영역부(1)에서의 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.

그런데，도 5의 구동 제어예에서는, 구동 신호의 공통화가 실현 가능하게 되는 한편，리세트 동작 시의 출력을 얻을 수 없다. 리세트 동작 시의 출력은, 도 3의 구동 제어예를 이용하여 설명한 바와 같이, 소스 팔로워 회로에 기인하는 출력 전압의 오프셋을 캔슬하고, TFT 특성의 변동에 의한 출력 오차의 대폭적인 저감화를 도모하는데에 매우 유용하다. 즉, 소스 팔로워 회로에 기인하는 출력 전압의 오프셋을 캔슬하기 위해서는, 암실, 즉 광량이 없는 공간에서의 촬상 결과와의 차분을 이용하여, 그 오프셋분을 제거할 필요가 있다. 이 점으로부터, 촬상 소자부(4)에 대해서는, 도 6에 도시한 구동 제어예와 같은 구동 타이밍에서 그 동작 제어를 행하고, 이것에 의해 리세트 동작 시의 출력을 얻도록 하는 것이 고려된다.

구체적으로는，구동 회로부는, 도 6에 도시한 바와 같이, 행 선택선 RD1에 구동 신호 RD1을 공급하고, 행 선택선 RD1에 접속되어 있는 읽어내기용 TFT(9)를 온 상태로 하고, 전의 F 기간에서의 촬상 결과를 선순차로 센서 신호선 S1∼Sn에 읽어내기한다. 그 후, 구동 회로부는, 행 선택선 RD1이 선택되어 있는 기간 동안에, 행 리세트선 RS1을 선택한다. 이 행 리세트선 RS1의 선택에 의해, 센서 신호선 S1∼Sn에는, 리세트 동작 시의 출력이 선순차로 읽어내어진다. 즉, 이와 같은 구동 제어에 의해, 1수평 라인의 읽어내기 기간 동안에, 전 F 기간의 촬상 결과와 리세트 동작 시의 출력 결과가 얻어지는 것이다. 이 때, 예를 들면 CCD의 구동에서 일반적으로 이용되는 CDS(상관 이중 샘플링) 회로를 이용하여, 촬상 결과와 리세트 동작시 출력의 차분을 취하면, 소스 팔로워 회로에 기인하는 출력 오프셋은 제거 가능하다. 그 후, 구동 회로부는, 프리차지선 PCG에 구동 신호 PCG를 공급하는 타이밍에서 센서 신호선 S1∼Sn을 기준 전위로 프리차지한다. 그리고，그 프리차지 후에, 행 선택선 RD2를 선택하고, 그 행 선택선 RD2에 접속되어 있는 읽어내기용 TFT(9)를 온 상태로 하고, 이하 마찬가지의 제어 처리를 행 선택선 RDm의 선택까지 반복하여 행한다.

이상과 같이, 도 6의 구동 제어예에서는, 하나의 F 기간의 동일한 클럭 주기 중에, 촬상 결과 읽어내기와 리세트의 양쪽을 행하고, 촬상 결과와 리세트 동작시 출력의 차분을 취할 수 있도록 되어 있으므로, 화상 표시 영역부(1)에서의 개구율 향상을 위해 해당 화상 표시 영역부(1)에 존재하는 배선수의 삭감을 도모하는 경우에도, 소스 팔로워 회로에 기인하는 출력 전압의 오프셋을 캔슬하고, TFT 특성의 변동에 의한 출력 오차의 대폭적인 저감화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

이상으로 설명한 제1 실시 형태에서의 촬상 소자부(4)에 의하면, 도 3 내지 도 6 중 어느 하나의 구동 제어예의 경우에도, 증폭용 TFT(8)가 소스 팔로워 회로 를 형성하고 있으므로, 캐패시터(6)에 축적된 전하(촬상 결과)를 읽어내기할 때에, 그 소스 팔로워 회로를 이용하여 아날로그 출력을 행할 수 있게 된다. 따라서，예를 들면 표시 기능과의 일체화를 용이하게 하기 위해서, 촬상 소자부(4)를 구성하는 각 요소(5∼9)가 p-Si 기판 상에 형성되는 경우에도, 일반적인 촬상 소자인 CCD나 CMOS 이미지 센서와 마찬가지의 아날로그 출력을 실현할 수 있고, 이것에 의해 촬상 처리의 고속화 및 촬상 결과의 다계조화가 가능하게 된다.

더구나, 제1 실시 형태에서의 촬상 소자부(4)에 의하면, 광전 변환 소자로서 센서용 TFT(5)를 이용하고 있기 때문에，통상의 TFT 제조 방법에 의해, 즉 일반적인 액정 표시 소자의 제조 공정에서의 일부 공정에서, 그 작성을 행하는 것이 가능하다. 또한, 리세트 수단으로서 기능하는 리세트용 TFT(7)에 대해서도, 완전히 마찬가지의 것을 말할 수 있다. 따라서，제1 실시 형태의 촬상 소자부(4)는, 각 구성 요소를 통상의 TFT와 동일한 공정으로 작성할 수 있으며, 예를 들면 해당 각 구성 요소를 액정 표시 장치의 화소부(2) 내에 배치하는 것이 용이한 것, 즉 표시 기능과의 일체화의 실현에 매우 바람직한 것으로 된다.

또한，본 실시 형태에서의 촬상 소자부(4)에 의하면, 매트릭스 형상으로 배치된 각 화소부(2)의 각각에 대응하여, 각 구성 요소(5∼9)가 집약화되어 배치되어 있으므로, 예를 들면 터치 패널 기능이나 스캐너 기능을 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 터치 패널에서는 곤란하였던 다점 인식도 가능해져서，종래에 없는 새로운 유저 인터페이스의 키 디바이스로 될 가능성을 잠재하고 있다. 또한，아날로그 출력의 특성을 활용하여, 표시 소자부(3)에서의 백 라이트에 대한 조광 센서로 서 이용하는 것도 고려된다.

〔제2 실시 형태〕

다음으로，본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다. 단，여기서는, 전술한 제1 실시 형태와의 상위점에 대해서만 설명한다.

제1 실시 형태에서는, 리세트 수단으로서 리세트용 TFT(7)를 형성하고 있기 때문에，매트릭스 형상으로 배치된 각 화소부(2)의 각각에 촬상 소자부(4)를 배치하는 경우에는, 리세트용 TFT(7)를 형성하고 있는 분만큼, 표시 소자부(3)의 개구율을 저하시키게 되는 등의 일이 일어날 수 있다. 그 한편，광전 변환 소자로서 센서용 TFT(5)를 이용하는 경우에는, 그 센서용 TFT(5)의 게이트 전압을 임계값 이하로 설정하여 이용하지만, 게이트 전압의 설정을 적절히 변경하면, 통상의 트랜지스터로서의 동작도 가능하게 되는 것이 알려져 있다. 따라서，본 실시 형태에서 예를 들어 설명하는 촬상 소자부(4)에서는, 센서용 TFT(5)의 게이트 전압을 변화시킴으로써, 그 센서용 TFT(5)에 의한 광전 변환 기능과 리세트 기능을 구분하여 사용하고, 이에 따라 리세트용 TFT(7)를 필요로 하지 않아, 캐패시터(6)에의 리세트 기능 집약화를 실현하고 있는 것이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에서의 촬상 장치의 주요부 구성예를 나타내는 회로도이다. 도면예의 촬상 소자부(4)는, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로，센서용 TFT(5)와, 캐패시터(6)와, 증폭용 TFT(8)와, 읽어내기용 TFT(9)가, p-Si 기판 상에 형성되어 이루어지는 것이지만, 제1 실시 형태의 경우와는 달리 리세트용 TFT(7)에 대해서는 형성되어 있지 않다.

센서용 TFT(5)에는, 그 게이트 전극에 바이어스선 Bias가 접속되어 있으며, 그 드레인 전극에 전원 라인 VDD가 접속되어 있다. 그리고，센서용 TFT(5)는, 바이어스선 Bias를 통하여 인가되는 전압값이 소정의 임계값 미만인 경우에, 광전 변환 소자로서 기능하도록 되어 있다. 즉, 센서로서의 감도 및 S/N이 최적으로 되도록 소정 임계값을 설정한 다음에, 임계값 미만의 전압을 바이어스 배선 Bias에 인가하면, 센서용 TFT(5)가 광전 변환 소자로서 기능한다. 한편， 인가 전압값이 임계값 이상이면, 센서용 TFT(5)는, 스위치용 TFT로서 기능하고, 캐패시터(6)의 전하를 방전하여 초기 상태로 리세트한다. 즉, 임계값 이상의 전압을 바이어스선 Bias에 인가하고, 또한, 전원 라인 VDD의 전압을 그라운드(GND) 전위로 하면, 센서용 TFT(5)가 리세트용 TFT로서 기능한다. 이와 같이, 전술한 실시 형태에서의 구성과 같이 리세트용 TFT(7)를 구비하지 않고 있더라도, 바이어스선 Bias 및 전원 라인 VDD에 의한 인가 전압을 시간 경과에 의해 변화시키면, 센서용 TFT(5)가 광전 변환 소자 또는 리세트용 TFT로서 기능하는 것이다.

즉, 제2 실시 형태에서의 촬상 소자부(4)에서는, 센서용 TFT(5)가 갖는 리세트 기능 및 그 센서용 TFT(5)에 인가하는 게이트 전압의 절환 기능이, 캐패시터(6) 내의 축적 전하를 방전하는 리세트 수단으로서의 기능을 실현하도록 되어 있다. 즉, 게이트 전압이 임계값 미만이면 광전 변환 소자로서 기능하는 센서용 TFT(5)에 대하여, 그 게이트 전압을 임계값 이상으로 절환함으로써, 캐패시터(6) 내의 전하를 방전시키도록 구성되어 있는 것이다.

다음으로，이상과 같이 구성된 촬상 소자부(4)를 구동할 때의 처리 동작에 대하여 설명한다. 도 8 내지 도 10은, 촬상 소자부(4)에 대한 구동 제어예를 나타내는 타이밍차트이다.

예를 들면, 도 8에 도시한 구동 제어예에서는, 어떤 F 기간을 리세트 기간으로 하고, 그 다음 F 기간을 읽어내기 기간으로 하며, 이들을 반복하여 행한다. 그리고，리세트 기간에서는, 캐패시터(6) 내의 전하 방전을 행함과 함께, 해당 전하 방전이 있던 직후의 캐패시터(6)에서의 축적 전하(전압)의 읽어내기를 행한다. 또한，읽어내기 기간에서는, 전하 방전이 없는 상태의 캐패시터(6) 내의 축적 전하의 읽어내기를 행한다. 이와 같이 하면, 각각의 읽어내기 결과의 차분으로부터, 센서용 TFT(5)에 의한 변환 전하량을 특정할 수 있기 때문이다.

더 구체적으로는，구동 회로부는, 도 8에 도시한 바와 같이, 1F 기간에서, 매트릭스 형상 배치의 1행째의 바이어스선 Bias1에 구동 신호 Bias1을 공급함으로써, 바이어스선 Bias1에 접속되어 있는 센서용 TFT(5)를 온 상태로 한다. 그리고，센서용 TFT(5)가 온 상태에서, 전원 라인 VDD1에 구동 신호 VDD1을 공급한다. 이것에 의해，캐패시터(6)에 존재한 전하는, 바이어스선 Bias1에 접속되어 있는 센서용 TFT(5)를 통하여 방전되며, 그 캐패시터(6)의 양 전극 사이의 전위가 함께 GND로 설정되게 된다. 그 후, 구동 회로부는, 바이어스선 Bias1에의 인가 전압을 Low 레벨로 하고, 그 바이어스선 Bias1에 접속되어 있는 센서용 TFT(5)를 오프 상태로 한다. 또한，바이어스선 Bias1에의 인가 전압은, 센서용 TFT(5)의 임계값 미만의 전압값으로 한다. 그리고，구동 회로부는, 센서용 TFT(5)가 오프 상태이며, 전원 라인 VDD1에의 인가 전압을 High 레벨로 한다. 이것에 의해，바이어스선 Bias1에 접속되어 있는 센서용 TFT(5)는, 광전 변환 소자로서 기능하게 되고, 그 센서용 TFT(5)에의 광 조사에 따라서 캐패시터(6)내에 전하를 충전해 간다. 그 후, 구동 회로부는, 바이어스선 Bias2, 전원 라인 VDD2를 선택하고, 이하 1행째의 경우와 마찬가지의 제어 처리를 행한다. 그리고，이와 같은 일련의 처리를, 매트릭스 형상 배치의 마지막 행인 m행째의 바이어스 실천 Biasm, 전원 라인 VDDm을 선택할 때까지 반복하여 행하고, m행째 종료 후에 1F 기간을 종료한다. 이 1F 기간 동안, 센서 신호선 S1∼Sn은, 프리차지선 PCG에 공급된 구동 신호 PCG에 의해, 항상 기준 전위로 프리차지되어 있다.

한편，읽어내기 기간인 2F 기간에서는, 구동 회로부는, 우선, 행 선택선 RD1에 구동 신호 RD1을 공급함으로써 행 선택선 RD1을 선택하고, 그 행 선택선 RD1에 접속되어 있는 읽어내기용 TFT(9)를 온 상태로 한다. 이 때, 캐패시터(6)에는, 1F 기간의 촬상 결과가 전압으로서 유지되어 있다. 따라서，읽어내기용 TFT(9)가 온 상태로 되면, 그 읽어내기용 TFT(9)는, 캐패시터(6)에 유지되어 있는 전압을, 소스 팔로워 회로를 형성하는 증폭용 TFT(8)를 통하여 센서 신호선 S1에 읽어내어지게 된다. 이 행 선택선 RD1의 선택 후, 프리차지선 PCG에 접속된 TFT가 온 상태로 됨으로써, 센서 신호선 S1은 기준 전위로 프리차지된다. 이상의 처리 동작 후에, 구동 회로부는, 행 선택선 RD2에 구동 신호 RD2를 공급함으로써 행 선택선 RD2를 선택하여, 이하 1행째의 경우와 마찬가지인 제어 처리를 행하고, 이것을 1F 기간의 경우와 마찬가지로，마지막 행인 m행째의 행 선택선 RDm을 선택할 때까지 반복하여 행하고, m행째 종료 후에 2F 기간을 종료한다.

이상과 같이, 도 8의 구동 제어예에서는, 홀수 F 기간에서 센서 신호선은 모두 기준 전위를 유지하고, 짝수 F 기간에서는 1F 기간의 촬상 결과가 선순차로 센서 신호선에 읽어내기되어 간다.

또한，예를 들면, 도 9에 도시한 구동 제어예에서는, 소스 팔로워 회로에 의해 출력 신호를 읽어내기하는 경우에도, 수직 주파수는 그대로 수평 주파수를 내림으로써 필요한 읽어내기 시간을 확보하기 위해, 어떤 F 기간에서 짝수행의 촬상 결과 읽어내기를 행하고, 그 다음 F 기간에서 홀수행의 상기 축적 용량의 촬상 결과 읽어내기를 행한다.

더욱 구체적으로는，구동 회로부는, 도 9에 도시한 바와 같이, 1F 기간에서, 구동 신호 Bias1, Bias2, VDD1, VDD2를 각각 바이어스선 Bias1, Bias2 및 전원 라인 VDD1, VDD2에 공급함으로써, 이들 바이어스선 Bias1, Bias2 및 전원 라인 VDD1, VDD2에 접속되어 있는 센서용 TFT(5)를 온 상태로 한다. 이것에 의해，센서용 TFT(5)가 온 상태에서, 전원 라인 VDD1, VDD2가 Low 레벨로 되기 때문에, 캐패시터(6)에 존재한 전하는, 센서용 TFT(5)를 통하여 방전되고, 그 캐패시터(6)의 양 전극 사이의 전위가 함께 GND로 설정되게 된다. 또한，읽어내기용 TFT(9)가 온 상태로 됨으로써, 캐패시터(6)가 리세트된 시점에서의 출력(축적 전하)이 선순차로 센서 신호선 S1∼Sn에 읽어내어진다. 단，이 때, 행 선택선 RD2는 선택되어 있지 않다. 따라서，읽어내기되는 것은, 행 선택선 RD1에 접속되어 있는 행에 대해서이다. 그 후, 구동 회로부는, 프리차지선 PCG에 구동 신호 PCG를 공급하는 타이밍에서, 센서 신호선 S1∼Sn을 기준 전위로 프리차지한다. 그리고，그 프리차지 후에, 전원 라인 VDD3, VDD4 및 행 선택선 RD3을 선택한다. 이상과 같은 처리 동작을, 구동 회로부는, 전원 라인 VDDm-1, VDDm 및 행 선택선 RDm-1이 선택될 때까지 반복하여 행한 후에, 1F 기간을 종료한다.

다음 3F 기간에서는, 구동 회로부는, 구동 신호 Bias1, Bias2, VDD1, VDD2를 각각 바이어스선 Bias1, Bias2 및 전원 라인 VDD1, VDD2에 공급함으로써, 이들 바이어스선 Bias1, Bias2 및 전원 라인 VDD1, VDD2에 접속되어 있는 센서용 TFT(5)를 온 상태로 한다. 따라서，캐패시터(6)는 리세트되고, 또한 캐패시터(6)가 리세트된 시점에서의 출력(축적 전하)이 행 선택선 RD2에 접속되어 있는 읽어내기용 TFT(9)에 의해 선순차로 센서 신호선 S1∼Sn에 읽어내어진다. 그 후, 구동 회로부 는, 프리차지선 PCG에 구동 신호 PCG를 공급하는 타이밍에서, 센서 신호선 S1∼Sn을 기준 전위로 프리차지한다. 이와 같이, 3F 기간에서는, 1F 기간의 경우와는 달리，짝수행의 리세트시의 출력이 센서 신호선 S1∼Sn으로부터 얻어지게 된다. 그리고，3F 기간의 경우에도 1F 기간과 마찬가지로，구동 회로부는, 이상의 처리 동작을, 전원 라인 VDDm-1, VDDm 및 행 선택선 RDm이 선택될 때까지 반복하여 행한 후에, 3F 기간을 종료한다.

다음 4F 기간에서는, 구동 회로부는, 우선, 행 선택선 RD2에 구동 신호 RD2를 공급함으로써 행 선택선 RD2를 선택하고, 그 행 선택선 RD2에 접속되어 있는 읽어내기용 TFT(9)를 온 상태로 한다. 이 때, 캐패시터(6)에는, 3F 기간의 촬상 결과가 전압으로서 유지되어 있다. 따라서，읽어내기용 TFT(9)가 온 상태로 되면, 그 읽어내기용 TFT(9)는, 캐패시터(6)에 유지되어 있는 전압을, 소스 팔로워 회로를 형성하는 증폭용 TFT(8)를 통하여 센서 신호선 S1∼Sn에 읽어내어지게 된다. 이 행 선택선 RD2의 선택 후, 프리차지선 PCG에 접속된 TFT가 온 상태로 됨으로써, 센서 신호선 S1∼Sn은 기준 전위로 프리차지된다. 이상의 처리 동작 후에, 구동 회로부는, 행 선택선 RD4에 구동 신호 RD4를 공급함으로써 행 선택선 RD4를 선택하고, 이하 마찬가지의 제어 처리를 짝수행째에 대하여 행 선택선 RDm을 선택할 때까지 반복하여 행한 후에, 4F 기간을 종료한다.

이상과 같이, 도 9의 구동 제어예에서는, 각 F기간 마다 홀수행/짝수행의 촬상 결과를 교대로 읽어내기함으로써, 1수평 라인의 읽어내기 시간이 1F/(n/2)로 된다. 따라서，수직 주파수는 그대로 수평 주파수를 내리게 되어, 필요한 읽어내기 시간을 충분히 확보할 수 있다. 구체적으로는，예를 들면 도 3에서 설명한 구동 제어예의 경우에 비하여, 1수평 라인 읽어내기의 2배의 시간을 확보할 수 있다.

또한，예를 들면, 도 10에 도시한 구동 제어예에서는, 하나의 F 기간에서, 어떤 행의 촬상 결과 읽어내기와, 그 하나 전의 행에 대한 리세트의 양쪽을 행하고 있다.

구체적으로는，구동 회로부는, 도 10에 도시한 바와 같이, 행 선택선 RD1에 구동 신호 RD1을 공급하고, 행 선택선 RD1에 접속되어 있는 읽어내기용 TFT(9)를 온 상태로 하고, 전의 F 기간에서의 촬상 결과를 선순차로 센서 신호선 S1∼Sn에 읽어내기한다. 그 후, 구동 회로부는, 프리차지선 PCG에 구동 신호 PCG를 공급하는 타이밍에서 센서 신호선 S1∼Sn을 기준 전위로 프리차지한다. 그리고，그 프리차지 후에, 구동 회로부는, 구동 신호 RD2, Bias1, VDD1을 공급한다. 이것에 의해，전원 라인 VDD1에 접속되어 있는 센서용 TFT(5)가 온 상태에서, 전원 라인 VDD1, VDD2가 Low 레벨로 되기 때문에, 캐패시터(6)에 존재한 전하는, 센서용 TFT(5)를 통하여 방전되고, 그 캐패시터(6)의 양 전극 사이의 전위가 함께 GND로 설정되게 된다. 한편，이 동작과 동일한 타이밍에서, 행 선택선 RD2에 접속되어 있는 읽어내기용 TFT(9)가 온 상태로 되어 있기 때문에，센서 신호선 S1∼Sn에는, 행 선택선 RD2가 접속되어 있는 행의 촬상 결과가 읽어내어진다. 그 후, 구동 회로부는, 센서 신호선 S1∼Sn을 기준 전위로 프리차지하고, 그 프리차지 후에, 구동 신호 RD3, Bias2, VDD2를 공급한다. 이상과 같은 처리 동작을, 구동 회로부는, 행 선택선 RDm, 전원 라인 VDDm-1이 선택될 때까지 반복하여 행한다. 그리고，마지막으로, 전원 라인 VDDm만을 선택하고, 그 전원 라인 VDDm과 접속하고 있는 행에 배치하는 캐패시터(6)를 리세트하고, 센서 신호선 S1∼Sn의 프리차지 후에, 1F 기간을 종료한다.

이상과 같이, 도 10의 구동 제어예에서는, 임의의 행 k에서(단, k=2∼m-1), 행 선택선 RDk와 전원 라인 VDDk-1을 동일한 타이밍에서 구동하고 있기 때문에, 동일한 배선으로 하는 것도 가능하다. 즉, 어떤 행의 읽어내기와 그 하나 전의 행의 리세트를 동일한 F 기간에서 행하므로, 각각에 대한 신호를 동일한 배선에 의한 공통의 신호로 하는 것이 가능하다. 따라서，공통의 신호에 의해 동일한 배선을 이용하도록 하면, 화상 표시 영역부(1)에 존재하는 배선수의 삭감이 가능하게 되기 때문에, 해당 화상 표시 영역부(1)에서의 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한，여기서는 설명을 생략하지만, 제2 실시 형태에서도, 예를 들면 제1 실시 형태에서의 도 6에 도시한 구동 제어예와 같이, 하나의 F 기간의 동일한 클럭 주기 중에, 촬상 결과 읽어내기와 리세트의 양쪽을 행하고, 촬상 결과와 리세트 동작시 출력의 차분을 취할 수 있도록 하여도 무방하다.

이상으로 설명한 제2 실시 형태에서의 촬상 소자부(4)에 의하면, 도 8 내지 도 10 중 어느 하나의 구동 제어예의 경우에도, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로，증폭용 TFT(8)가 소스 팔로워 회로를 형성하고 있으므로, 캐패시터(6)에 축적된 전하(촬상 결과)를 읽어내기할 때에, 그 소스 팔로워 회로를 이용하여 아날로그 출력을 행할 수 있게 된다. 따라서，예를 들면 표시 기능과의 일체화를 용이하게 하기 위해, 촬상 소자부(4)를 구성하는 각 요소(5∼9)가 p-Si 기판 상에 형성되는 경우에도, 일반적인 촬상 소자인 CCD나 CMOS 이미지 센서와 마찬가지의 아날로그 출력을 실현할 수 있어, 이것에 의해 촬상 처리의 고속화 및 촬상 결과의 다계조화가 가능하게 된다.

더구나, 제2 실시 형태에서의 촬상 소자부(4)에 의하면, 센서용 TFT(5)의 게이트 전압을 변화시킴으로써, 그 센서용 TFT(5)에 의한 광전 변환 기능과 리세트 기능을 구분하여 사용하고, 이것에 의해 리세트용 TFT(7)를 필요로 하지 않아, 캐패시터(6)에의 리세트 기능 집약화를 실현하고 있으므로, 촬상 소자부(4)의 회로 규모 삭감이 가능해져서，표시 기능과의 일체화를 실현하는 경우에도, 표시 소자부(3)의 개구율을 저하시키는 등의 일이 없어진다.

또한，전술한 제1 및 제2 실시 형태에서는, 본 발명의 바람직한 실시 구체예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 그 내용에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경하는 것이 가능하다.

Claims

광을 전하로 변환하는 광전 변환 소자와,

상기 광전 변환 소자가 변환한 전하를 축적하는 축적 용량과,

상기 축적 용량 내의 전하를 방전하기 위한 리세트 수단과,

상기 축적 용량에 축적된 전하를 수취하고 증폭하여 출력하는 증폭용 박막 트랜지스터를 구비함과 함께,

상기 증폭용 박막 트랜지스터는, 소스 전극이 전원 공급선에 접속하고 게이트 전극이 상기 축적 용량에 접속하여 소스 팔로워 회로를 형성하고 있는

것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 광전 변환 소자는, 수광한 광량에 의해 리크 전류가 변화하는 센서용 박막 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제2항에 있어서,

상기 리세트 수단은, 상기 축적 용량과 접지선의 사이에 배치된 리세트용 박막 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제2항에 있어서,

상기 리세트 수단은, 상기 센서용 박막 트랜지스터가 갖는 리세트 기능 및 상기 센서용 박막 트랜지스터에 인가하는 게이트 전압의 절환 기능으로 이루어지고, 상기 게이트 전압이 임계값 미만이면 상기 광전 변환 소자로서 기능하는 상기 센서용 박막 트랜지스터에 대하여, 상기 절환 기능이 상기 게이트 전압을 상기 임계값 이상으로 절환함으로써, 상기 리세트 기능에 의해 상기 축적 용량 내의 전하를 방전시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
매트릭스 형상으로 배치된 화상 표시 소자와,

상기 화상 표시 소자에 부설되는 촬상 장치를 구비한 표시 장치로서,

상기 촬상 장치는,

광을 전하로 변환하는 광전 변환 소자와,

상기 광전 변환 소자가 변환한 전하를 축적하는 축적 용량과,

상기 축적 용량 내의 전하를 방전하기 위한 리세트 수단과,

상기 축적 용량에 축적된 전하를 수취하여 증폭하여 출력하는 증폭용 박막 트랜지스터를 구비함과 함께

상기 증폭용 박막 트랜지스터는, 소스 전극이 전원 공급선에 접속하고 게이트 전극이 상기 축적 용량에 접속하여 소스 팔로워 회로를 형성하고 있으며,

적어도 상기 광전 변환 소자, 상기 축적 용량 및 상기 증폭용 박막 트랜지스터는, 집약화되어 상기 화상 표시 소자에 대응하여 배치되어 있는

것을 특징으로 하는 표시 장치.
제5항에 있어서,

어떤 필드 기간에서 상기 리세트 수단에 의한 전하 방전이 있던 후의 상기 축적 용량의 축적 전하를 읽어내기하고, 다음 필드 기간에서 상기 리세트 수단에 의한 전하 방전이 없는 상태의 상기 축적 용량의 축적 전하를 읽어내기하고, 각각의 읽어내기 결과의 차분으로부터 상기 광전 변환 소자에 의한 변환 전하량을 특정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제5항에 있어서,

상기 화상 표시 소자에 대응하여 상기 광전 변환 소자, 상기 축적 용량 및 상기 증폭용 박막 트랜지스터도 매트릭스 형상으로 배치되어 있는 경우에, 어떤 필드 기간에서 그 매트릭스 형상에서의 짝수행의 상기 축적 용량의 축적 전하 읽어내기를 행하고, 다음 필드 기간에서 그 매트릭스 형상에서의 홀수행의 상기 축적 용량의 축적 전하 읽어내기를 행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제5항에 있어서,

상기 화상 표시 소자에 대응하여 상기 광전 변환 소자, 상기 축적 용량 및 상기 증폭용 박막 트랜지스터도 매트릭스 형상으로 배치되어 있는 경우에, 하나의 필드 기간에서, 그 매트릭스 형상에서의 임의의 행의 상기 축적 용량의 축적 전하 읽어내기와, 상기 임의의 행보다도 읽어내기 순이 하나 전인 행의 상기 축적 용량에 대한 상기 리세트 수단에 의한 전하 방전의 양쪽을, 공통의 신호에 기초하여 행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제5항에 있어서,

하나의 필드 기간의 동일한 클럭 주기 중에, 상기 축적 용량의 축적 전하 읽어내기와, 그 축적 용량에 대한 상기 리세트 수단에 의한 전하 방전의 양쪽을 행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.