KR20170016036A - 반도체 장치 - Google Patents
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Abstract
입사광의 강도에 관계없이, 고정밀도의 촬상 데이터를 취득하는 반도체 장치로 한다.
화소에 형성된 제 1 포토 센서와, 화소의 주변에 형성된 제 2 포토 센서와, 제 2 포토 센서에서 취득된 외광 강도에 따라, 제 1 포토 센서의 구동 조건을 설정하는 컨트롤러를 갖고, 컨트롤러에서 설정된 구동 조건에 따라, 제 1 포토 센서의 감도를 변경한 후에 촬상하는 반도체 장치로 한다. 이에 따라, 반도체 장치는, 입사광의 강도에 따라 감도를 최적화한 제 1 포토 센서를 이용하여, 촬상할 수 있다.
화소에 형성된 제 1 포토 센서와, 화소의 주변에 형성된 제 2 포토 센서와, 제 2 포토 센서에서 취득된 외광 강도에 따라, 제 1 포토 센서의 구동 조건을 설정하는 컨트롤러를 갖고, 컨트롤러에서 설정된 구동 조건에 따라, 제 1 포토 센서의 감도를 변경한 후에 촬상하는 반도체 장치로 한다. 이에 따라, 반도체 장치는, 입사광의 강도에 따라 감도를 최적화한 제 1 포토 센서를 이용하여, 촬상할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 장치 및 반도체 장치의 구동 방법에 관한 것이다. 특히, 포토 센서를 갖는 반도체 장치와 그 구동 방법에 관한 것이다.
종래, 화상의 촬상에 이미지 센서 등의 고체 촬상 소자를 이용하는 것이 알려져 있다. 또한, 근래에는, 표시 장치에 촬상 기능을 갖게 함으로써, 입력 기능을 갖게 한 터치 패널이 주목받고 있다. 터치 패널은, 패널을 직접 손가락 등으로 접촉하여 조작할 수 있는 표시 장치로, 터치 스크린 등으로도 불린다.
표시 장치에 촬상 기능을 갖게 하기 위해, 표시 영역에 포토 센서를 형성한다. 이와 같이 함으로써, 표시 영역이 입력 영역을 겸할 수 있다. 일 예로, 특허문헌 1에 화상 캡쳐 기능을 구비한 반도체 장치가 개시되어 있다.
포토 센서를 이용하여 촬상하는 반도체 장치는, 사용 환경 등에 따라 입사광의 강도가 너무 강하거나 또는 너무 약한 경우, 입사광이 반도체 장치의 촬상 정밀도에 영향을 미치는 문제가 있다. 촬상 정밀도가 저하되면, 검출 위치의 확인 오류나, 캡쳐 화상(촬상 데이터)이 선명해지지 않게 되는 등의 촬상 불량이 일어나기 쉽다. 특히, 외부로부터의 광(외광)의 영향을 받음으로써, 상기와 같은 문제가 발생하기 쉽다.
상기 문제를 감안하여, 사용 환경에 따른 촬상 불량을 방지한 반도체 장치를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다. 또는, 사용 환경에 따른 촬상 불량을 방지하는 반도체 장치의 구동 방법을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
또는, 입사광의 강도에 관계없이, 고정밀도의 촬상 데이터를 취득할 수 있는 반도체 장치를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다. 또는, 입사광의 강도에 관계없이, 고정밀도의 촬상 데이터를 취득할 수 있는 반도체 장치의 구동 방법을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
본 발명의 일 양태는, 화소에 형성된 제 1 포토 센서와, 화소의 주변에 형성된 제 2 포토 센서와, 제 2 포토 센서에서 취득된 외광 강도에 따라, 제 1 포토 센서의 구동 조건을 설정하는 컨트롤러를 갖고, 컨트롤러에서 설정된 구동 조건에 따라, 제 1 포토 센서의 감도를 변경한 후에 촬상하는 반도체 장치이다. 이에 따라, 반도체 장치는, 입사광의 강도에 따라 감도를 최적화한 제 1 포토 센서를 이용하여, 촬상할 수 있다.
상기 구성에서, 제 1 포토 센서의 구동 조건으로, 구동 타이밍 신호 및 구동 전압을 설정할 수 있다.
본 발명의 일 양태는, 화소에 형성된 제 1 포토 센서와, 화소의 주변에 형성된 제 2 포토 센서와, 제 2 포토 센서에서 취득된 외광 강도에 따라, 제 1 포토 센서의 구동 조건을 설정하는 컨트롤러를 갖고, 컨트롤러는, 제 1 레지스터, 변환 테이블, CPU, 제 1 메모리, 타이밍 컨트롤러, 및 전원 회로를 포함하고, 타이밍 컨트롤러는, 제 2 레지스터를 포함하고, 전원 회로는, 제 3 레지스터를 포함하고, 제 1 레지스터에는, 제 2 포토 센서에서 취득된 외광 강도의 데이터가 저장되고, 변환 테이블에는, 외광 강도에 따라 제 1 포토 센서의 구동 조건을 규정하는 데이터가 저장되고, CPU는, 제 1 메모리에 저장된 프로그램 명령에 따라, 제 1 레지스터에 저장된 데이터 및 변환 테이블에 저장된 데이터를 이용하여, 제 2 레지스터 및 제 3 레지스터에 각각 저장하는 데이터를 생성하고, 타이밍 컨트롤러는, 제 2 레지스터에 저장된 데이터를 이용하여, 제 1 포토 센서의 구동 타이밍 신호를 생성하고, 전원 회로는, 제 3 레지스터에 저장된 데이터를 이용하여, 제 1 포토 센서의 구동 전압을 생성하고, 컨트롤러에서 설정된 구동 타이밍 신호 및 구동 전압에 따라, 제 1 포토 센서의 감도를 변경한 후에 촬상하는 반도체 장치이다.
본 발명의 일 양태는, 화소에 형성된 제 1 포토 센서와, 화소의 주변에 형성된 제 2 포토 센서와, 제 2 포토 센서에서 취득된 외광 강도에 따라, 제 1 포토 센서의 구동 조건을 설정하는 컨트롤러를 갖고, 컨트롤러는, 제 1 레지스터, 변환 테이블, CPU, 제 1 메모리, 제 2 메모리, 타이밍 컨트롤러, 및 전원 회로를 포함하고, 타이밍 컨트롤러는, 제 2 레지스터를 포함하고, 전원 회로는, 제 3 레지스터를 포함하고, 제 1 레지스터에는, 제 2 포토 센서에서 취득된 외광 강도의 데이터가 저장되고, 변환 테이블에는, 외광 강도에 따라 제 1 포토 센서의 구동 조건을 규정하는 데이터가 저장되고, CPU는, 제 1 메모리에 저장된 프로그램 명령에 따라, 제 1 레지스터에 저장된 데이터 및 변환 테이블에 저장된 데이터를 이용하여, 제 2 메모리를 이용하여 프로그램을 실행하여, 제 2 레지스터 및 제 3 레지스터에 각각 저장하는 데이터를 생성하고, 타이밍 컨트롤러는, 제 2 레지스터에 저장된 데이터를 이용하여, 제 1 포토 센서의 구동 타이밍 신호를 생성하고, 전원 회로는, 제 3 레지스터에 저장된 데이터를 이용하여, 제 1 포토 센서의 구동 전압을 생성하고, 컨트롤러에서 설정된 구동 타이밍 신호 및 구동 전압에 따라, 제 1 포토 센서의 감도를 변경한 후에 촬상하는 반도체 장치이다.
상기 구성에서, 전원 회로는, 제 3 레지스터 외에, D/A 변환 회로 및 증폭 회로를 포함하고, 제 3 레지스터에 저장된 데이터를, D/A 변환 회로에서 전압 출력으로 변환하고, 증폭 회로에서 증폭함으로써, 제 1 포토 센서의 구동 전압으로 생성할 수 있다.
상기 구성에서, 화소는 표시 소자를 갖고, 촬상 기능과 표시 기능을 구비하는 반도체 장치로 할 수 있다.
한편, 본 명세서에서, 하이 레벨일 때의 전위를 단순히 'H' 또는 '하이'라고도 한다. 또한, 로우 레벨일 때의 전위를 단순히 'L' 또는 '로우'라고도 한다.
또한, 본 명세서 등에서 '전극'이나 '배선'의 용어는, 이들 구성 요소를 기능적으로 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, '전극'은 '배선'의 일부로 이용되는 경우가 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 나아가, '전극'이나 '배선'의 용어는, 복수의 '전극' 또는 복수의 '배선'이 일체가 되어 형성되어 있는 경우 등도 포함한다.
또한, 다른 극성의 트랜지스터를 채용하는 경우나, 회로 동작에서 전류 방향이 변화하는 경우 등에는, '소스'나 '드레인'의 기능은 바뀌는 경우가 있다. 따라서, 본 명세서에서는, '소스'나 '드레인'의 용어는, 바꾸어 이용하는 경우도 있는 것으로 한다.
한편, 본 명세서 등에서, '전기적으로 접속'에는, '어떠한 전기적 작용을 갖는 것'을 통하여 접속되어 있는 경우가 포함된다. 여기서, '어떠한 전기적 작용을 갖는 것'은 접속 대상에 대해 전기 신호의 주고 받음이 가능한 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, '어떠한 전기적 작용을 갖는 것'에는 전극이나 배선을 비롯하여, 트랜지스터 등의 스위칭 소자, 저항 소자, 인덕터, 캐패시터, 기타 각종 기능을 갖는 소자 등이 포함된다.
사용 환경에 따른 촬상 불량을 방지할 수 있다. 특히, 입사광(외광)의 강도의 영향을 받기 어렵게 할 수 있고, 입사광의 강도에 관계없이, 고정밀도의 촬상 데이터를 취득하는 것이 가능해진다.
도 1은, 컨트롤러의 일 예를 설명하는 블럭도이다.
도 2는, 컨트롤러의 일 예를 설명하는 블럭도이다.
도 3은, 반도체 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 4는, 반도체 장치의 화소의 회로 구성을 설명하는 도면이다.
도 5는, 반도체 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 6은, 반도체 장치의 동작을 설명하는 타이밍 차트이다.
도 7은, 촬상 데이터에서의 휘도의 히스토그램이다.
도 8은, 반도체 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 9는, 반도체 장치의 화소의 회로 구성을 설명하는 도면이다.
도 10은, 반도체 장치의 단면의 모식도이다.
도 11은, 반도체 장치의 단면의 모식도이다.
도 12는, 반도체 장치의 화소의 회로 구성을 설명하는 도면이다.
도 13은, 반도체 장치의 화소의 회로 구성을 설명하는 도면이다.
도 14는, 반도체 장치의 화소의 회로 구성을 설명하는 도면이다.
도 15는, 반도체 장치를 적용한 전자 기기의 예를 나타낸 도면이다.
도 16은, 반도체 장치를 적용한 전자 기기의 예를 나타낸 도면이다.
도 17은, 반도체 장치를 적용한 전자 기기의 예를 나타낸 도면이다.
도 2는, 컨트롤러의 일 예를 설명하는 블럭도이다.
도 3은, 반도체 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 4는, 반도체 장치의 화소의 회로 구성을 설명하는 도면이다.
도 5는, 반도체 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 6은, 반도체 장치의 동작을 설명하는 타이밍 차트이다.
도 7은, 촬상 데이터에서의 휘도의 히스토그램이다.
도 8은, 반도체 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 9는, 반도체 장치의 화소의 회로 구성을 설명하는 도면이다.
도 10은, 반도체 장치의 단면의 모식도이다.
도 11은, 반도체 장치의 단면의 모식도이다.
도 12는, 반도체 장치의 화소의 회로 구성을 설명하는 도면이다.
도 13은, 반도체 장치의 화소의 회로 구성을 설명하는 도면이다.
도 14는, 반도체 장치의 화소의 회로 구성을 설명하는 도면이다.
도 15는, 반도체 장치를 적용한 전자 기기의 예를 나타낸 도면이다.
도 16은, 반도체 장치를 적용한 전자 기기의 예를 나타낸 도면이다.
도 17은, 반도체 장치를 적용한 전자 기기의 예를 나타낸 도면이다.
이하, 실시형태에 대해, 도면을 이용하여 상세히 설명한다. 단, 이하의 실시형태는 많은 다른 형태로 실시할 수 있고, 취지 및 그 범위에서 벗어나지 않고 그 형태 및 상세한 내용을 다양하게 변경할 수 있다는 것은, 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 이하에 나타낸 실시형태의 기재 내용에 한정되어 해석되어서는 안 된다. 한편, 실시형태를 설명하기 위한 모든 도면에서, 동일 부분 또는 동일 기능을 갖는 부분에는 동일 부호를 부여하는 경우가 있으며, 반복되는 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에 관한 반도체 장치는 촬상 기능을 구비하며, 화소에 형성된 포토 센서와, 화소의 주변에 형성된 포토 센서와, 컨트롤러를 적어도 갖는다. 컨트롤러는, 화소의 주변에 형성된 포토 센서에서 취득된 외광 강도에 따라, 화소에 형성된 포토 센서의 구동 조건을 설정한다. 본 형태에 관한 반도체 장치는, 컨트롤러에서 설정된 구동 조건에 따라, 화소에 형성된 포토 센서의 감도를 변경한 후에 촬상할 수 있다.
한편, 이하의 설명에서는, 화소(화소 내)에 형성된 포토 센서를 '제 1 포토 센서'라 하고, 화소의 주변(화소 외)에 형성된 포토 센서를 '제 2 포토 센서'라고도 한다.
제 2 포토 센서는, 제 2 포토 센서에 입사된 광(외광)에서 외광 강도를 취득한다. 컨트롤러는, 제 2 포토 센서에서 취득된 외광 강도에 따라, 제 1 포토 센서의 구동 조건을 변경한다. 제 1 포토 센서는, 상기 컨트롤러에서 설정된 구동 조건에 따라 감도를 변경한다.
제 1 포토 센서는, 축적 기간, 읽기 기간, 또는 구동 전압 등의 구동 조건을 변경함으로써, 감도를 변경할 수 있다. 축적 기간, 또는 읽기 기간 등의 구동 조건의 변경은, 스타트 펄스 간격의 변경, 클럭 주파수의 변경, 또는 펄스폭 제어 신호의 변경 등 구동용 타이밍 신호 (구동용 타이밍 신호)를 제어함으로써 할 수 있다.
외광 강도에 따라, 제 1 포토 센서의 감도를 변경한 후에 촬상함으로써, 외광의 영향을 억제하고, 고정밀도의 촬상 데이터를 취득하는 것이 가능해진다.
다음으로, 본 실시형태에 관한 반도체 장치에 대해, 도 1을 이용하여 구체적으로 설명한다.
화소의 주변에 형성된 포토 센서(제 2 포토 센서(1200))에서 취득한 외광 강도에서, 화소에 형성된 포토 센서(제 1 포토 센서(1000))의 감도를 변경하기 위해, 도 1에 나타낸 컨트롤러(1100)의 구성을 이용할 수 있다. 도 1에서, 컨트롤러(1100)는, CPU(1110), 프로그램 메모리(1120), 외광 강도 데이터용 레지스터(1130), 변환 테이블(1140), 작업용 메모리(1150), 타이밍 컨트롤러(1160), 및 전원 회로(1170)에서 구성된다. 타이밍 컨트롤러(1160)는, 제어 데이터용 레지스터(1162)를 갖는다. 전원 회로(1170)는, 제어 데이터용 레지스터(1172), D/A 변환 회로(1174), 및 증폭 회로(1176)를 갖는다.
한편, 도 1 및 그 설명에서는 구성 요소를 구별시키기 위해 기능을 표현한 명칭을 이용하였으나, 명칭은 기능의 표현에 한정되지 않고, 서수사가 부여된 명칭으로 할 수 있다. 본 형태에서는, '프로그램 메모리'를 '제 1 메모리', '작업용 메모리'를 '제 2 메모리', '변환 테이블'을 '제 3 메모리'로 할 수 있다. 또한, '외광 강도 데이터용 레지스터'를 '제 1 레지스터', 타이밍 컨트롤러가 갖는 '제어 데이터용 레지스터'를 '제 2 레지스터', 전원 회로가 갖는 '제어 데이터용 레지스터'를 '제 3 레지스터'라 할 수 있다.
CPU(1110)는, 프로그램 메모리(1120)에 저장된 프로그램 명령에 따라, 외광 강도 데이터용 레지스터(1130)에 저장된 데이터 및 변환 테이블(1140)에 저장된 데이터를 이용하여, 타이밍 컨트롤러(1160)의 제어 데이터용 레지스터(1162)에 저장하는 데이터 및 전원 회로(1170)의 제어 데이터용 레지스터(1172)에 저장하는 데이터를 생성한다. 한편, 작업용 메모리(1150)는, 프로그램 명령을 실행하기 위해 필요한 메모리 공간으로 이용할 수 있다.
CPU(1110)를, 노이만형 구조 CPU로 하는 경우, 프로그램 메모리(1120), 외광 강도 데이터용 레지스터(1130), 변환 테이블(1140), 제어 데이터용 레지스터(1162), 제어 데이터용 레지스터(1172), 및 작업용 메모리(1150)는, 소프트웨어 상은 CPU(1110)와 동일한 어드레스 공간에 존재하는 구성으로 할 수 있다. 즉, 프로그램 메모리(1120), 외광 강도 데이터용 레지스터(1130), 변환 테이블(1140), 제어 데이터용 레지스터(1162), 제어 데이터용 레지스터(1172), 및 작업용 메모리(1150)는, 소프트웨어 상은, 특정한 번지로 할당된 데이터 영역으로 간주할 수 있다. 따라서, CPU(1110)가, 프로그램 메모리(1120), 외광 강도 데이터용 레지스터(1130), 변환 테이블(1140), 제어 데이터용 레지스터(1162), 제어 데이터용 레지스터(1172), 또는 작업용 메모리(1150)에, 데이터의 읽기를 행한다는 것은, 소프트웨어 상은, 특정한 번지로의 데이터 읽기를 의미한다. CPU(1110)가, 프로그램 메모리(1120), 외광 강도 데이터용 레지스터(1130), 변환 테이블(1140), 제어 데이터용 레지스터(1162), 제어 데이터용 레지스터(1172), 또는 작업용 메모리(1150)에, 데이터를 저장한다는 것은, 소프트웨어 상은, 특정한 번지로의 데이터의 저장을 의미한다.
CPU(1110)를, 하버드형 구조의 CPU로 하는 경우, 프로그램 메모리(1120)는, 프로그램 어드레스 공간에 존재하고, 외광 강도 데이터용 레지스터(1130), 변환 테이블(1140), 제어 데이터용 레지스터(1162), 제어 데이터용 레지스터(1172), 및 작업용 메모리(1150)는, 프로그램 어드레스 공간과는 다른 데이터 어드레스 공간에 존재하는 구성으로 할 수 있다. 프로그램 어드레스 공간과 데이터 어드레스 공간을 소프트웨어 상에서 구별함으로써, 두 어드레스 공간으로의 액서스를 효율적으로 행할 수 있고, CPU(1110)의 처리 능력을 쉽게 높일 수 있게 된다.
한편, 이 경우도, 프로그램 메모리(1120)는, 소프트웨어 상은, 프로그램 어드레스 공간상의 특정한 번지로 할당된 데이터 영역으로 간주할 수 있다. 또한, 외광 강도 데이터용 레지스터(1130), 변환 테이블(1140), 제어 데이터용 레지스터(1162), 제어 데이터용 레지스터(1172), 및 작업용 메모리(1150)는, 소프트웨어 상은, 데이터 어드레스 공간상의 특정한 번지로 할당된 데이터 영역으로 간주할 수 있다.
나아가, CPU(1110)가, 프로그램 메모리(1120)에서, 데이터의 읽기를 한다는 것은, 소프트웨어 상은, 프로그램 어드레스 공간의 특정한 번지로부터의 데이터 읽기를 의미한다. 또한, 외광 강도 데이터용 레지스터(1130), 변환 테이블(1140), 제어 데이터용 레지스터(1162), 제어 데이터용 레지스터(1172), 또는 작업용 메모리(1150)에, 데이터 읽기를 행한다는 것은, 소프트웨어 상은, 데이터 어드레스 공간의 특정한 번지로의 데이터 읽기를 의미한다. 외광 강도 데이터용 레지스터(1130), 변환 테이블(1140), 제어 데이터용 레지스터(1162), 제어 데이터용 레지스터(1172), 또는 작업용 메모리(1150)에, 데이터를 저장한다는 것은, 소프트웨어 상은, 데이터 어드레스 공간의 특정한 번지로의 데이터 저장을 의미한다.
외광 강도 데이터용 레지스터(1130)는, 제 2 포토 센서(1200)에서 취득한 외광 강도의 데이터를 저장한다. 예를 들어, 외광 강도 데이터용 레지스터(1130)는, 제 2 포토 센서(1200)에서 취득한 외광 강도를 나타내는 디지털 데이터를 저장한다.
변환 테이블(1140)은, 외광 강도에 따라 제 1 포토 센서(1000)의 구동 조건을 규정하는 데이터를 저장한다.
타이밍 컨트롤러(1160)는, 제어 데이터용 레지스터(1162)에 저장된 데이터에 따라, 제 1 포토 센서(1000)의 구동 타이밍 신호를 생성한다. 제어 데이터용 레지스터(1162)에는, 제 2 포토 센서(1200)에서 취득한 외광 강도에 대응하여 CPU(1110)에서 생성된 데이터가 저장되어 있다. 따라서, 타이밍 컨트롤러(1160)는, 제 2 포토 센서(1200)에서 취득한 외광 강도에 따른 제 1 포토 센서(1000)의 구동 타이밍 신호를 생성하게 된다.
한편, 구동 타이밍 신호의 변경은, 클럭 신호의 타이밍, 펄스폭(하이 기간) 또는 주기, 스타트 신호의 타이밍, 펄스폭(하이 기간) 또는 주기, 또는 펄스폭 제어 신호의 타이밍, 펄스폭(하이 기간) 또는 주기를 변경함으로써 행할 수 있다.
전원 회로(1170)는, 제어 데이터용 레지스터(1172)에 저장된 데이터에 따라, 제 1 포토 센서(1000)의 구동 전압을 생성한다. 제어 데이터용 레지스터(1172)에는, 제 2 포토 센서(1200)에서 취득한 외광 강도에 대응하여 CPU(1110)에서 생성된 데이터가 저장되어 있다. 따라서, 전원 회로(1170)는, 제 2 포토 센서(1200)에서 취득한 외광 강도에 따른 제 1 포토 센서(1000)의 구동 전압을 생성하게 된다.
여기서는, D/A 변환 회로(1174)가, 제어 데이터용 레지스터(1172)에 저장된 데이터를, 아날로그값인 전압 출력으로 변환한다. D/A 변환 회로(1174)에는, 저항 방식, 또는 용량 방식 등의 공지의 회로를 이용할 수 있다. 또한, 증폭 회로(1176)는, D/A 변환 회로(1174)에서 출력된 전압 출력의 전력을 증폭한다. 증폭된 전압 출력은, 제 1 포토 센서(1000)의 구동 전압이 된다. 구동 전압에는, 제 1 포토 센서(1000)의 기준 전위, 제 1 포토 센서(1000)를 구동하기 위한 구동 회로로의 구동 전압 등이 포함된다.
본 실시형태에 관한 반도체 장치는, 구동 타이밍 신호 및 구동 전압에 따라 제 1 포토 센서(1000)의 감도를 변경한 후에, 촬상을 행한다. 이와 같이 함으로써, 최적화된 포토 센서(제 1 포토 센서(1000))를 이용하여 촬상할 수 있고, 고정밀도의 촬상 데이터의 취득이 가능해진다.
한편, 각종 사용 환경에 따른 외광 강도에서, 각종 외광 강도에서의 최적의 포토 센서(제 1 포토 센서(1000))의 감도를 실현할 수 있는 구동 조건을 미리 취득해 두고, 해당 구동 조건을 정의하는 데이터를 변환 테이블(1140)에 저장하여 두는 것이 바람직하다. 변환 테이블(1140)로의 데이터의 저장은, CPU(1110)에서 행할 수 있다.
변환 테이블(1140)로의 데이터의 저장 형식은, 제 1 형식으로, 외광 강도 데이터용 레지스터(1130)에 저장된 데이터에 대응하여 제어 데이터용 레지스터(1162)에 저장하는 데이터 및 제어 데이터용 레지스터(1172)에 저장하는 데이터를 직접 저장하는 형식이 있다. 또한, 제 2 형식으로, 외광 강도 데이터용 레지스터(1130)에 저장된 데이터를 독립 변수로 하고, 제어 데이터용 레지스터(1162)에 저장하는 데이터 및 제어 데이터용 레지스터(1172)에 저장하는 데이터를 종속 변수로 하는 함수를 정의하는 파라메터·데이터를 저장하는 형식이 있다.
상기 제 1 형식에 대해서는, 이하와 같이 하여 실현할 수 있다. 예를 들어, 변환 테이블(1140)을 메모리로 구성한다. 외광 강도 데이터용 레지스터(1130)에 저장되어 있는 데이터(X)에서 메모리(변환 테이블(1140))의 어드레스를 지정한다. 해당 어드레스에 해당하는 데이터 영역에, 제어 데이터용 레지스터(1162) 및 제어 데이터용 레지스터(1172)에 저장해야할 데이터(Y)를 저장해 두면 된다. 한편, 상기 어드레스는, 외광 강도 데이터용 레지스터(1130)에 저장되어 있는 데이터(X)를 하위 비트, 어드레스 공간상에서 제어 데이터용 레지스터(1162) 및 제어 데이터용 레지스터(1172)에 할당되어 있는 어드레스(Z)를 상위 비트로 형성할 수 있다. 한편, 데이터 'X', 데이터 'Y'는, 설명을 위해 편의상'X', 'Y'를 부여하여 구별한 것이다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 외광 강도 데이터용 레지스터(1130)에 저장된 데이터에서 제어 데이터용 레지스터(1162) 및 제어 데이터용 레지스터(1172)에 저장하는 데이터의 생성이, 소프트웨어 상에서, CPU(1110)가 변환 테이블(1140)에서 데이터의 읽기를 1회 행하는 것만으로 실현할 수 있다. 이로 인해, CPU(1110)의 부하가 적어 용이하게 행할 수 있다.
상기 제 2 형식에 대해서는, 이하와 같이 하여 실현할 수 있다. 예를 들어, 변환 테이블(1140)을 메모리로 구성한다. 외광 강도 데이터용 레지스터(1130)에 저장된 데이터를 독립 변수(X), 제어 데이터용 레지스터(1162) 및 제어 데이터용 레지스터(1172)에 저장하는 데이터를 종속 변수(Y)로 하고, 이 관계를 Y(X)=A·X+B로 나타낼 수 있는 경우, 파라메터·데이터(A,B)를 상기 메모리(변환 테이블(1140))에 저장해 둔다. CPU(1110)는, 외광 강도 데이터용 레지스터(1130)에 저장된 데이터(X)를 읽기, A·X+B의 연산을 하여, 연산 결과를 제어 데이터용 레지스터(1162) 및 제어 데이터용 레지스터(1172)에 저장하는 데이터(Y)로 하고, 제어 데이터용 레지스터(1162) 및 제어 데이터용 레지스터(1172) 각각에 저장한다. 한편, 여기서는 일 예로, X와 Y의 관계를 일차 함수로 나타냈으나, 더욱 복잡한 함수 형태로 나타낼 수도 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 외광 강도 데이터용 레지스터(1130)에 저장된 데이터에서, 제어 데이터용 레지스터(1162) 및 제어 데이터용 레지스터(1172)에 저장하는 데이터의 생성을, 더욱 세밀한 정밀도로 행할 수 있다. 특히, 광범위한 외광 강도에 대해, 우수한 정밀도로 포토 센서(제 1 포토 센서(1000))의 구동 조건을 정의하는 경우, 제 2 형식은, 제 1 형식보다도 변환 테이블(1140)에 이용하는 메모리의 용량이 적게 든다.
한편, 상기 제 1 형식 및 제 2 형식에서, 변환 테이블(1140)을 구성하는 상기 메모리는, 플래쉬 메모리 등의 불휘발성 기억 장치로 구성하는 것이 바람직하다. 불휘발성 기억 장치로 구성함으로써, 예를 들어, 반도체 장치의 출하 시에 한번 메모리에 데이터를 저장해 두면, 이용자가 반도체 장치의 전원을 끌 때마다, 다시 메모리에 데이터를 저장하지 않아도 되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 변환 테이블(1140)을 구성하는 상기 메모리를 SRAM 또는 DRAM 등의 휘발성 기억 장치와 플래쉬 메모리 등의 불휘발성 기억 장치로 구성하고, 반도체 장치의 기동 시에 플래쉬 메모리에 저장한 데이터를 SRAM 또는 DRAM에 저장하고, 반도체 장치의 동작 시는 SRAM 또는 DRAM에서 데이터의 읽기를 하는 구성으로 하여도 좋다.
이상과 같이, 본 형태에 관한 반도체 장치에서는, 화소의 주변에 형성된 제 2 포토 센서(1200)에 의해 외광 강도를 취득하고, 컨트롤러(1100)가 제 2 포토 센서(1200)에 의해 취득된 외광 강도에 따라 화소에 형성된 제 1 포토 센서(1000)의 구동 조건을 변경하고, 컨트롤러(1100)에서 공급되는 구동 조건에 의해 제 1 포토 센서(1000)의 감도를 변경한 후에 촬상한다. 외광 강도에 따라 화소에 형성된 포토 센서의 구동 조건을 조정함으로써, 화소에 형성된 포토 센서의 감도를 최적화한 후에, 촬상을 행할 수 있다. 따라서, 실내나 야외 등, 사용 환경 등에 따른 입사광의 강도의 강약에 상관없이, 촬상 시의 입사광의 강도의 영향을 억제할 수 있고, 고정밀도의 촬상 데이터를 취득할 수 있다.
한편, 본 실시형태에 나타낸 구성은, 본 명세서의 다른 실시형태에서 나타낸 구성과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 형태에서는, 실시형태 1과 다른 컨트롤러의 구성에 대해 설명한다. 한편, 도 1과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
본 형태에서는, 도 2에 나타낸 컨트롤러(2100)의 구성을 이용할 수 있다. 도 2에서, 컨트롤러(2100)는, 전용 처리 회로(2110), 외광 강도 데이터용 레지스터(1130), 타이밍 컨트롤러(1160), 및 전원 회로(1170)로 구성된다. 전용 처리 회로(2110)는, 변환 테이블(2112)을 갖는다. 타이밍 컨트롤러(1160)는, 제어 데이터용 레지스터(1162)를 갖는다. 전원 회로(1170)는, 제어 데이터용 레지스터(1172), D/A 변환 회로(1174), 및 증폭 회로(1176)를 갖는다.
도 1에 나타낸 구성과 도 2에 나타낸 구성의 차이는, CPU(1110), 프로그램 메모리(1120), 변환 테이블(1140), 및 작업용 메모리(1150) 대신, 변환 테이블(2112)을 포함하는 전용 처리 회로(2110)를 갖는 점에 있다.
한편, 도 2 및 그 설명에서는 구성 요소를 구별시키기 위해 기능을 표현한 명칭을 이용하였으나, 도 1 및 그 설명과 마찬가지로 명칭은 기능 표현에 한정되지 않고, 서수사가 부여된 명칭으로 할 수 있다. 본 형태에서는, '외광 강도 데이터용 레지스터'를'제 1 레지스터', 타이밍 컨트롤러가 갖는 '제어 데이터용 레지스터'를 '제 2 레지스터', 전원 회로가 갖는 '제어 데이터용 레지스터'를 '제 3 레지스터'라 할 수 있다.
전용 처리 회로(2110)는, 외광 강도 데이터용 레지스터(1130)에 저장된 데이터 및 변환 테이블(2112)에 저장된 데이터를 이용하여, 타이밍 컨트롤러(1160)의 제어 데이터용 레지스터(1162)에 저장하는 데이터 및 전원 회로(1170)의 제어 데이터용 레지스터(1172)에 저장하는 데이터를 생성하기 위한 전용 회로이다.
변환 테이블(2112)은, 외광 강도에 따라 제 1 포토 센서(1000)의 구동 조건을 규정하는 데이터를 저장하고 있다. 변환 테이블(2112)로는, 상기 실시형태 1에서 나타낸 변환 테이블(1140)을 적용할 수 있다. 데이터의 저장 형식 등에 대해서도, 상기 실시형태 1에 준한다.
상기 실시형태 1과 마찬가지로, 타이밍 컨트롤러(1160)가, 제어 데이터용 레지스터(1162)에 저장된 제어 데이터에 따라, 제 1 포토 센서(1000)의 구동 타이밍 신호를 생성한다. 또한, 전원 회로(1170)가, 제어 데이터용 레지스터(1172)에 저장된 데이터에 따라, 제 1 포토 센서(1000)의 구동 전압을 생성한다.
본 실시형태에 관한 반도체 장치는, 구동 타이밍 신호 및 구동 전압에 따라 제 1 포토 센서(1000)의 감도를 변경한 후에, 촬상을 행한다. 이와 같이 함으로써, 최적화된 포토 센서(제 1 포토 센서(1000))를 이용하여 촬상할 수 있고, 고정밀도의 촬상 데이터를 취득할 수 있다.
이상과 같이, 본 형태에 관한 반도체 장치는, 화소의 주변에 형성된 제 2 포토 센서(1200)에 의해 외광 강도를 취득하고, 컨트롤러(2100)가 제 2 포토 센서(1200)에 의해 취득된 외광 강도에 따라 화소에 형성된 제 1 포토 센서(1000)의 구동 조건을 변경하고, 컨트롤러(2100)에서 공급되는 구동 조건에 의해 제 1 포토 센서(1000)의 감도를 변경한 후에 촬상을 행한다. 외광 강도에 따라 화소에 형성된 포토 센서의 구동 조건을 조정함으로써, 화소에 형성된 포토 센서의 감도를 최적화한 후에, 촬상할 수 있다. 따라서, 촬상 시의 외광 강도의 영향을 억제할 수 있고, 고정밀도의 촬상 데이터를 취득할 수 있다.
한편, 본 실시형태에 나타낸 구성은, 본 명세서의 다른 실시형태에서 나타낸 구성과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 형태에서는, 상기 실시형태 1 또는 2에서 나타낸 컨트롤러를 구비한 반도체 장치에 대해 설명한다. 여기서는, 반도체 장치로, 고체 촬상 소자(이미지 센서라고도 함)의 예에 대해, 도 3~도 7을 이용하여 설명한다.
고체 촬상 소자의 구성에 대해, 도 3을 이용하여 설명한다. 고체 촬상 소자(300)는, 화소부(301), 제어 회로부(331), 컨트롤러(311), 및 센서부(371)를 갖는다.
컨트롤러(311)로는, 상기 실시형태 1의 도 1에서 나타낸 컨트롤러(1100) 또는 상기 실시형태 2에서 나타낸 컨트롤러(2100)의 구성을 적용한다. 화소부(301)는, 적어도 상기 실시형태 1 또는 2의 제 1 포토 센서(1000)를 구비한다. 센서부(371)는, 적어도 상기 실시형태 1 또는 2의 제 2 포토 센서(1200)를 구비한다.
화소부(301)는, 행방향 및 열방향으로 매트릭스형으로 배치된 복수의 화소(333)를 갖는다. 각각의 화소(333)는, 제 1 포토 센서(335)(상기 실시형태 1 또는 2의 제 1 포토 센서(1000)에 상당)를 갖는다. 제 1 포토 센서(335)는, 화소부(301)에 접촉 또는 근접한 피검출물을 검출하여 촬상할 수 있다.
제 1 포토 센서(335)는, 수광함으로써 전기 신호를 발하는 기능을 갖는 소자와 트랜지스터를 갖는다. 수광함으로써 전기 신호를 발하는 기능을 갖는 소자로는, 구체적으로 포토 다이오드를 들 수 있다.
제 1 포토 센서(335)는, 외광이 피검출물로 차폐되어 화소부(301)에 그림자가 생겼는지, 또는 외광이 화소부(301)에 입사되었는지를 판별함으로써, 피검출물을 검출한다.
제어 회로부(331)는, 제 1 포토 센서(335)를 제어하기 위한 회로로, 신호선 측의 포토 센서 읽기 회로(351)와, 주사선 측의 포토 센서 구동 회로(355)를 갖는다. 주사선 측의 포토 센서 구동 회로(355)는, 특정한 행에 배치된 화소가 갖는 제 1 포토 센서(335)에 대해, 후술하는 리셋 동작과 선택 동작을 행하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 측의 포토 센서 읽기 회로(351)는, 선택된 행의 화소가 갖는 제 1 포토 센서(335)의 출력 신호를 꺼내는 기능을 갖는다. 한편, 신호선 측의 포토 센서 읽기 회로(351)는, 아날로그 신호인 포토 센서의 출력을, OP 앰프를 이용하여 아날로그 신호 그대로 고체 촬상 소자 외부로 추출하는 구성이나, A/D 변환 회로를 이용하여 디지털 신호로 변환한 후 고체 촬상 소자 외부로 추출하는 구성을 생각할 수 있다.
센서부(371)는, 적어도 제 2 포토 센서(상기 실시형태 1 또는 2의 제 2 포토 센서(1200)에 상당)를 구비한다. 센서부(371)는, 제 2 포토 센서에 의해 외광 강도의 데이터를 취득한다. 또한, 센서부(371)는, 컨트롤러(311)에 외광 강도의 데이터를 전송하기 위해, 출력 처리 회로 등의 각종 처리 회로를 구비하는 것이 바람직하다. 센서부(371)로는, 포토 IC를 적용할 수 있다.
한편, 센서부(371)가 구비하는 제 2 포토 센서에 대해서도, 제 1 포토 센서(335)와 마찬가지로, 수광함으로써 전기 신호를 발하는 기능을 갖는 소자와, 트랜지스터를 갖는 구성으로 할 수 있다. 수광함으로써 전기 신호를 발하는 기능을 갖는 소자로는, 구체적으로 포토 다이오드를 들 수 있다.
다음으로, 화소부(301)에서의 화소(333)의 회로도에 대해, 도 4를 이용하여 설명한다. 화소(333)는, 포토 다이오드(344), 트랜지스터(341) 및 트랜지스터(342)를 포함하는 제 1 포토 센서(335)를 갖는다. 또한, 각 화소는, 신호선 측의 포토 센서 읽기 회로(351)에 접속된 제 1 배선(336) 및 제 2 배선(337)과, 주사선 측의 포토 센서 구동 회로(355)에 접속된 제 3 배선(338) 및 제 4 배선(339)을 갖는다.
포토 다이오드(344)는, 한쪽 전극이 제 3 배선(338)에, 다른 한쪽 전극이 트랜지스터(341)의 게이트에 전기적으로 접속되어 있다. 여기서는, 포토 다이오드(344)와 트랜지스터(341)의 게이트를 전기적으로 접속하는 배선을 게이트 신호선(343)으로 하였다. 트랜지스터(341)는, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 제 1 배선(336)에, 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 트랜지스터(342)의 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(342)는, 게이트가 제 4 배선(339)에, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 제 2 배선(337)에 전기적으로 접속되어 있다.
다음으로, 포토 센서 읽기 회로(351)의 구성에 대해, 도 5를 이용하여 설명한다. 도 5에서, 화소 1열분의 포토 센서 읽기 회로(351)는, p형 트랜지스터(352), 및 유지 용량(353)을 갖는다. 또한, 해당 화소열의 제 2 배선(337), 제 5 배선(354)을 갖는다. 제 5 배선(354)은, 포토 센서의 동작에 앞서, 제 2 배선(337)의 프리 차지를 하기 위한 배선이다.
포토 센서 읽기 회로(351)에서는, 화소(333) 내에서의 제 1 포토 센서(335)의 동작에 앞서, 제 2 배선(337)의 전위를 기준 전위로 설정한다. 도 5에서는, 제 5 배선(354)의 전위를 “L”로 함으로써, 제 2 배선(337)을 기준 전위인 고전위로 설정할 수 있다. 유지 용량(353)은, 제 2 배선(337)의 기생 용량이 큰 경우에는 형성하지 않아도 좋다. 한편, 기준 전위는, 저전위로 하는 구성도 가능하다. 이 경우, p형 트랜지스터(352) 대신 n형 트랜지스터를 이용하고, 제 5 배선(354)의 전위를 “H”로 함으로써, 제 2 배선(337)을 기준 전위인 저전위로 설정할 수 있다.
다음으로, 화소부(301)의 제 1 포토 센서(335)의 읽기 동작에 대해, 도 6의 타이밍 차트를 이용하여 설명한다. 도 6의 신호(401)는, 도 4에서의 제 3 배선(338)의 전위에 상당한다. 도 6의 신호(401)는, 도 4에서의 제 4 배선(339)의 전위에 상당한다. 도 6의 신호(403)는, 도 4에서의 트랜지스터(341)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(343)의 전위에 상당한다. 도 6의 신호(404)는, 도 4, 도 5의 제 2 배선(337)의 전위에 상당한다. 또한, 도 6의 신호(405)는, 도 5에서의 제 5 배선(354)의 전위에 상당한다.
시각(A)에서, 제 3 배선(338)의 전위(신호(401))를 "H"라 하면(리셋 동작), 포토 다이오드(344)가 도통하고, 트랜지스터(341)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(343)의 전위(신호(403))가 "H"가 된다. 또한, 제 5 배선(354)의 전위(신호(405))를 "L"로 하면, 제 2 배선(337)의 전위(신호(404))는 "H"로 프리 차지된다.
시각(B)에서, 제 3 배선(338)의 전위(신호(401))를 "L"로 하면(누적 동작), 포토 다이오드(344)의 오프 전류에 의해, 트랜지스터(341)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(343)의 전위(신호(403))가 저하되기 시작한다. 포토 다이오드(344)는, 광이 조사되면 오프 전류가 증대되므로, 조사되는 광의 양에 따라 트랜지스터(341)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(343)의 전위(신호(403))는 변화한다. 즉, 트랜지스터(341)의 소스와 드레인 간의 전류가 변화한다.
시각(C)에서, 제 4 배선(339)의 전위(신호(402))를 "H"로 하면(선택 동작), 트랜지스터(342)가 도통하고, 제 1 배선(336)과 제 2 배선(337)이, 트랜지스터(341)와 트랜지스터(342)를 통하여 도통한다. 이렇게 하면, 제 2 배선(337)의 전위(신호(404))는, 저하되어 간다. 한편, 시각(C) 이전에, 제 5 배선(354)의 전위(신호(405))의 전위는 "H"로 하고, 제 2 배선(337)의 프리 차지를 종료해둔다. 여기서, 제 2 배선(337)의 전위(신호(404))가 저하되는 속도는, 트랜지스터(341)의 소스와 드레인 간의 전류에 의존한다. 즉, 포토 다이오드(344)에 조사되어 있는 광의 양에 따라 변화한다.
시각(D)에서, 제 4 배선(339)의 전위(신호(402))를 "L"로 하면, 트랜지스터(342)가 차단되고, 제 2 배선(337)의 전위(신호(404))는, 시각(D) 이후, 일정값이 된다. 여기서, 일정한 값이 되는 값은, 포토 다이오드(344)에 조사되어 있는 광의 양에 따라 변화한다. 따라서, 제 2 배선(337)의 전위를 취득함으로써, 포토 다이오드(344)에 조사되어 있는 광의 양을 알 수 있다.
상기와 같이, 각 화소(333)의 제 1 포토 센서(335)의 동작은, 리셋 동작, 누적 동작, 및 선택 동작을 반복함으로써 실현된다. 고체 촬상 소자에서, 모든 화소에서의 포토 센서의 리셋 동작, 누적 동작, 및 선택 동작을 실행함으로써, 화소부(301)에 접촉 또는 근접한 피검출물을 촬상할 수 있다.
화소부(301)로의 입사광의 강도가 너무 강한 경우 또는 너무 약한 경우, 촬상의 정밀도가 저하되고, 촬상 데이터가 선명하지 않게 될 가능성이 있다. 따라서, 사용 환경 등에 의한 외광 강도의 영향을 받아, 촬상의 정밀도가 저하되고, 촬상 데이터가 선명하지 않게 될 가능성이 있다. 여기서, 입사광의 강도가 적정한 경우, 입사광의 강도가 강한 경우, 입사광의 강도가 약한 경우에 대해, 피검출물의 촬상 데이터에서의 휘도 히스토그램을 이용하여 설명한다.
도 7은, 피검출물의 촬상 데이터에서의 휘도 히스토그램을 나타낸다. 종축은 화소수, 횡축은 휘도값이다. 휘도값은 최소를 0, 최대를 255로 하였다.
도 7의 실선(1301)으로 나타낸 히스토그램은, 입사광의 강도가 적정한 경우를 나타낸다. 실선(1301)은, 피검출물의 검출 위치를 나타낸 피크(1302)와 검출 위치 이외를 나타낸 피크(1303)의 2개의 피크 휘도값이 분리되어 있으므로, 촬상 데이터에서 명암의 구별이 명확하다.
파선(1311)으로 나타낸 히스토그램은, 입사광의 강도가 약한 경우를 나타낸다. 파선(1311)은, 검출 위치를 나타낸 피크(1302)와 검출 위치 이외를 나타낸 피크(1312)의 2개의 피크 휘도값이 근접하여 있다. 2개의 피크는, 더욱 근접하면 피크가 1개만 확인할 수 있게 되므로, 촬상 데이터에서 명암의 구별이 곤란해진다. 이로 인해, 피검출물을 정확하게 확인하는 것이 어려워지고, 검출 위치의 판단도 곤란해질 가능성이 있다.
파선(1321)으로 나타낸 히스토그램은, 입사광의 강도가 강한 경우를 나타낸다. 파선(1321)은, 검출 위치 이외를 나타낸 피크(1322)의 1개만 피크를 확인할 수 있으므로, 촬상 데이터에서 명암의 구별이 곤란해진다. 이로 인해, 피검출물을 정확하게 확인하는 것이 어려워지고, 검출 위치의 판단도 곤란해질 가능성이 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 입사광의 강도가 너무 약한 경우 또는 너무 강한 경우는, 히스토그램의 2개의 피크를 확인하기 어려워지고, 촬상 데이터의 명암의 구별이 어려워지게 된다. 이로 인해, 피검출물을 정확하게 확인하는 것이 어려워지고, 검출 위치의 판단이 곤란해진다.
따라서, 본 형태에 관한 고체 촬상 소자(300)는, 도 7의 실선(1301)으로 나타낸 히스토그램과 같이 2개의 피크의 휘도값이 분리되어 얻어지도록 하기 위해, 화소부(301)의 주변(화소부(301)의 밖)에 형성된 센서부(371)를 이용하여 외광 강도를 취득하고, 외광 강도에 따라 컨트롤러(311)에 의해 제 1 포토 센서(335)의 감도를 변경한다. 센서부(371)를 이용하여 외광 강도를 취득하고, 외광 강도에 따라 컨트롤러(311)에 의해 제 1 포토 센서(335)의 감도를 변경함으로써 최적화를 행하고, 최적화된 제 1 포토 센서(335)를 이용하여 촬상한다. 이와 같이 함으로써, 사용 환경 등에 의한 외광 강도의 강약에 의해 받는 영향을 최소화하면서, 고정밀도의 촬상 데이터를 취득할 수 있는 고체 촬상 소자(300)를 실현할 수 있다.
포토 센서의 감도 변경의 구체적인 수법으로는, 도 4의 구성에서, (1) 제 3 배선(338)의 전위(신호(401))를 변경하여, 포토 다이오드(344)에 인가되는 전압, 즉 트랜지스터(341)의 게이트에 인가되는 전압(신호(403))을 변경하는 것, (2) 제 1 배선(336)의 전위와 제 6 배선(356)의 전위차를 변경하여, 트랜지스터(341)의 소스와 드레인 사이에 인가되는 전압을 변경하는 것, (3) 제 1 포토 센서(335)의 누적 동작에 필요한 시간(누적 시간: 시각(B)에서 시각(C)까지의 시간)을 변경하는 것을 들 수 있다. 또한, 이들 수법을 조합하여 감도를 변경하는 것도 효과적이다. (1)~(3)과 같은 각 배선의 전위 변경이나 포토 센서의 누적 동작에 필요한 시간의 변경은, 컨트롤러(311)에 의해 행한다. 컨트롤러(311)는, 구체적으로는 상기 실시형태 1 또는 실시형태 2에 나타낸 바와 같은 구성을 적용한다.
(1)의 수법에서는, 포토 다이오드(344)에 인가하는 전압을 크게 함으로써, 전하를 축적할 수 있는 양이 늘어나므로 제 1 포토 센서(335)의 감도가 향상된다. (2)의 수법에서는, 트랜지스터(341)의 소스와 드레인 간의 전압을 크게 함으로써, 전하를 축적할 수 있는 양이 늘어나므로, 제 1 포토 센서(335)의 감도가 향상된다. 그리고 (3)의 수법에서는, 누적 시간을 길게 함으로써 전하를 축적하는 시간이 길어지므로, 제 1 포토 센서(335)의 감도가 향상된다. (1)~(3)의 수법을 이용함으로써, 입사광의 강도가 약한 사용 환경에서도, 포토 센서의 감도를 향상시키고, 촬상 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 입사광의 강도가 강한 사용 환경의 경우는, 반대의 처리 동작을 행하여 제 1 포토 센서(335)의 감도를 낮춤으로써 촬상 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 화소에 형성된 포토 센서를 갖는 고체 촬상 소자는, 피검출물이 화소부에 접촉하고 있는 경우뿐만 아니라, 비접촉인 경우에도 검출을 행할 수 있다. 그러나, 비접촉 피검출물은, 화소부에서 피검출물이 멀어짐에 따라 피검출물의 그림자가 흐려지고 명암의 구별이 어려워지므로, 접촉하고 있는 피검출물보다 검출이 어렵다. 따라서, (1)~(3)의 수법을 이용하여 화소에 형성된 포토 센서의 감도를 향상시킴으로써, 비접촉 피검출물에 대해서도 고정밀도의 촬상 데이터를 취득할 수 있다.
한편, 본 실시형태에 나타낸 구성은, 본 명세서의 다른 실시형태에서 나타낸 구성과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 형태에서는, 상기 실시형태 3과 다른 반도체 장치에 대해 설명한다. 여기서는, 반도체 장치로 표시 장치의 예를, 도 8, 도 9를 이용하여 설명한다. 한편, 도 3의 고체 촬상 소자와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 상세한 설명은 생략한다.
표시 장치의 구성에 대해, 도 8을 이용하여 설명한다. 표시 장치(500)는, 화소부(501), 제어 회로부(331)(이하, '제 1 제어 회로부(331)'라고도 함), 제 2 제어 회로부(563), 컨트롤러(311), 및 센서부(371)를 갖는다.
컨트롤러(311)로는, 상기 실시형태 1의 도 1에 도시한 컨트롤러(1100) 또는 상기 실시형태 2에 도시한 컨트롤러(2100)의 구성을 적용한다. 화소부(501)는, 적어도 상기 실시형태 1 또는 2의 제 1 포토 센서(1000)를 구비한다. 센서부(371)는, 적어도 상기 실시형태 1 또는 2의 제 2 포토 센서(1200)를 구비한다.
화소부(501)는, 행방향 및 열방향으로 매트릭스형으로 배치된 복수의 화소(533)를 갖는다. 각각의 화소(533)는, 제 1 포토 센서(335)(상기 실시형태 1 또는 2의 제 1 포토 센서(1000)에 상당) 및 표시 소자(537)를 갖는다. 제 1 포토 센서(335)는, 화소부(501)에 접촉 또는 근접한 피검출물을 검출하여 촬상할 수 있다.
도 8에 나타낸 구성과, 도 3에 나타낸 구성의 큰 차이는, 표시 소자(537) 및 제 2 제어 회로부(563)의 유무에 있다. 도 3에 나타낸 구성의 고체 촬상 소자는 촬상 기능을 갖는다. 한편, 도 8에 나타낸 구성의 표시 장치는, 촬상 기능에 추가로, 화상을 표시하는 기능을 갖고 있다. 이로 인해, 도 8에 나타낸 표시 장치는, 입력과 표시의 2개 기능을 함께 가질 수 있다. 이와 같은 표시 장치로는, 터치 패널 등을 들 수 있다.
표시 소자(537)는, 트랜지스터, 유지 용량, 및 액정 소자 등을 갖는다. 액정 소자는, 액정층을 갖는다.
표시 소자(537)에서의 트랜지스터는, 유지 용량으로의 전하의 주입 또는 유지 용량으로부터의 전하의 배출을 제어하는 기능을 갖는다. 유지 용량은, 액정층에 인가하는 전압에 상당하는 전하를 유지하는 기능을 갖는다. 액정층에 전압을 인가함으로써 편광 방향이 변화하는 것을 이용하여, 액정층을 투과하는 광의 명암(계조)을 만들어, 화상을 표시할 수 있다. 액정층을 투과하는 광에는, 광원(예를 들어 백라이트)에 의해 액정 표시 장치의 뒷면에서 조사되는 광을 이용한다.
한편, 표시 소자(537)로 액정 소자를 갖는 경우에 대해 설명하였으나, 액정 소자 대신 발광 소자 등의 다른 소자를 갖고 있어도 좋다. 발광 소자는, 전류 또는 전압에 의해 휘도가 제어되는 소자로, 구체적으로는 발광 다이오드, OLED(Organic Light Emitting Diode) 등을 들 수 있다.
제 1 포토 센서(335)는, 수광함으로써 전기 신호를 발하는 기능을 갖는 소자와, 트랜지스터를 갖는다. 수광함으로써 전기 신호를 발하는 기능을 갖는 소자로는, 구체적으로 포토 다이오드를 들 수 있다.
제 1 포토 센서(335)는, 피검출물에 의해 외광이 차폐되어 화소부(501)에 그림자가 생겼는지, 또는 외광이 화소부(501)에 입사되어 있는지를 판별함으로써, 피검출물을 검출한다. 즉, 제 1 포토 센서(335)는, 외광을 이용하여 피검출물을 검출할 수 있다. 또한, 제 1 포토 센서(335)는, 백라이트 등의 광원에서 조사되고, 피검출물에 의해 반사된 반사광을 이용하여, 피검출물을 검출할 수 있다. 나아가, 제 1 포토 센서(335)는, 외광과 반사광 모두를 이용하여, 피검출물의 검출을 행할 수도 있다.
제 2 제어 회로부(563)는, 표시 소자(537)를 제어하기 위한 회로이다. 제 2 제어 회로부(563)는, 비디오 데이터 신호선 등의 신호선('소스 신호선'이라고도 한다.)을 통해 표시 소자(537)에 신호를 입력하는 표시 소자 구동 회로(555)와, 주사선('게이트 신호선'이라고도 한다.)을 통해 표시 소자(537)에 신호를 입력하는 표시 소자 구동 회로(551)를 갖는다. 예를 들어, 표시 소자 구동 회로(551)는, 특정한 행에 배치된 화소가 갖는 표시 소자를 선택하는 기능을 갖는다. 또한, 표시 소자 구동 회로(555)는, 선택된 행의 화소가 갖는 표시 소자에 임의의 전위를 공급하는 기능을 갖는다. 한편, 표시 소자 구동 회로(551)에 의해 고전위('하이 레벨'의 전위)가 인가된 표시 소자에서는, 트랜지스터가 도통 상태가 되고, 표시 소자 구동 회로(555)에 의해 공급되는 전하가 공급된다.
제 1 제어 회로부(331)에 대한 설명은, 상기 실시형태 3에 준하므로, 생략한다.
다음으로, 화소(533)의 회로도에 대해, 도 9를 이용하여 설명한다. 화소(533)는, 트랜지스터(541), 유지 용량(542) 및 액정 소자(543)를 갖는 표시 소자(537)와, 포토 다이오드(344), 트랜지스터(341) 및 트랜지스터(342)를 갖는 제 1 포토 센서(335)를 갖는다.
트랜지스터(541)는, 게이트가 게이트 신호선(561)에, 소스 또는 드레인의 한쪽이 제 7 배선(562)에, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 유지 용량(542)의 한쪽 전극 및 액정 소자(543)의 한쪽 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 유지 용량(542)의 다른 한쪽 전극은 일정한 전위로 유지된다. 액정 소자(543)의 다른 한쪽 전극은 일정한 전위로 유지된다. 액정 소자(543)는, 한 쌍의 전극과, 한 쌍의 전극 사이에 끼워진 액정층을 포함하는 소자이다.
트랜지스터(541)는, 게이트 신호선(561)에 “H”가 인가되면, 제 7 배선(562)의 전위를 유지 용량(542)과 액정 소자(543)에 인가한다. 유지 용량(542)은 인가된 전위를 유지한다. 액정 소자(543)는, 인가된 전위에 의해, 광의 투과율을 변경한다.
포토 다이오드(344)는, 한쪽 전극이 제 3 배선(338)에, 다른 한쪽 전극이 트랜지스터(341)의 게이트에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(341)는, 소스 또는 드레인의 한쪽이 제 1 배선(336)에, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 트랜지스터(342)의 소스 또는 드레인의 한쪽에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(342)는, 게이트가 제 4 배선(339)에, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 제 2 배선(337)에 전기적으로 접속되어 있다.
포토 센서 읽기 회로(351)의 구성 및 제 1 포토 센서(335)의 읽기 동작에 대해서는, 상기 실시형태 3의 설명에 준한다. 구체적으로는, 포토 센서 읽기 회로(351)의 구성으로 상기 도 5의 구성을 적용할 수 있다. 또한, 제 1 포토 센서(335)의 읽기 동작에 대해서는, 도 6의 타이밍 차트를 이용한 설명을 적용할 수 있다.
본 형태에서도, 상술한 도 3의 고체 촬상 소자(300)와 마찬가지로, 화소부(501)로의 입사광의 강도가 너무 강한 경우 또는 너무 약한 경우, 촬상의 정밀도가 저하되고, 촬상 데이터가 선명하지 않게 될 가능성이 있다.
따라서, 본 형태에 관한 표시 장치(500)에서도, 도 7의 실선(1301)으로 나타낸 히스토그램과 같이 2개의 피크의 휘도값이 분리되어 얻어지도록 하기 위해, 화소부(501)의 주변(화소부(501)의 외부)에 형성된 센서부(371)를 이용하여 외광 강도를 취득하고, 외광 강도에 따라 컨트롤러(311)에 의해 제 1 포토 센서(335)의 감도를 변경한다. 센서부(371)를 이용하여 외광 강도를 취득하고, 외광 강도에 따라 컨트롤러(311)에 의해 제 1 포토 센서(335)의 감도를 변경함으로써 최적화를 행하고, 최적화된 제 1 포토 센서(335)를 이용하여 촬상한다. 이와 같이 함으로써, 사용 환경 등에 의한 외광 강도의 강약에 의해 받는 영향을 최소한으로 하면서, 고정밀도의 촬상 데이터를 취득할 수 있는 표시 장치(500)를 실현할 수 있다.
한편, 본 실시형태에 나타낸 구성은, 본 명세서의 다른 실시형태에서 나타낸 구성과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 형태에서는, 포토 센서에 적용할 수 있는 회로도의 예에 대해, 도 12~도 14를 이용하여 설명한다. 본 형태에 나타낸 포토 센서는, 도 4, 도 9에 나타낸 제 1 포토 센서(335) 대신 적용할 수 있다.
도 12(A)는, 도 4에 나타낸 포토 센서에서, 트랜지스터(231), 및 제 8 배선(232)을 추가로 갖는 구성으로 한 것이다. 트랜지스터(231)는, 게이트가 제 8 배선(232)에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인의 한쪽이 포토 다이오드(344)의 다른 한쪽 전극에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 트랜지스터(341)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(231)는, 트랜지스터(341)의 게이트에 축적된 전하를 유지하는 기능을 갖고 있다.
도 12(B)는, 도 4에 나타낸 포토 센서에서, 유지 용량(233), 제 9 배선(234)을 추가로 갖고, 트랜지스터(342) 및 제 4 배선(339)을 갖지 않는 구성으로 한 것이다. 유지 용량(233)은, 한쪽 전극이 포토 다이오드(344)의 다른 한쪽 전극에 전기적으로 접속되고, 다른 한쪽 전극이 제 9 배선(234)에 전기적으로 접속된다. 또한, 트랜지스터(341)의 소스 또는 드레인의 한쪽이 제 2 배선(337)에 전기적으로 접속된다.
도 13(A)는, 도 12(A)에 나타낸 포토 센서에서, 트랜지스터(241) 및 제 10 배선(242)을 추가로 갖는 구성으로 한 것이다. 트랜지스터(241)는, 게이트가 제 10 배선(242)에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인의 한쪽이 트랜지스터(231)의 소스 또는 드레인의 다른 한쪽 및 트랜지스터(341)의 게이트에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 제 1 배선(336) 및 트랜지스터(341)의 소스 또는 드레인의 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(241)는, 트랜지스터(341)의 게이트에 리셋 신호를 공급하는 기능을 갖고 있다.
도 13(B)는, 도 13(A)에 나타낸 포토 센서에서, 트랜지스터(341)와 트랜지스터(342)의 접속 관계가 다른 구성을 갖고 있다. 트랜지스터(341)는, 게이트가 트랜지스터(231)의 소스 또는 드레인의 다른 한쪽 및 트랜지스터(241)의 소스 또는 드레인의 한쪽에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인의 한쪽이 트랜지스터(342)의 소스 또는 드레인의 한쪽에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 제 2 배선(337)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(342)의 소스 또는 드레인의 다른 한쪽은, 제 1 배선(336) 및 트랜지스터(241)의 소스 또는 드레인의 다른 한쪽에 전기적으로 접속된다.
도 14(A)는, 도 13(A)에 나타낸 포토 센서에서, 트랜지스터(342) 및 제 4 배선(339)을 갖지 않는 구성으로 한 것이다. 트랜지스터(341)는, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 제 2 배선(337)에 전기적으로 접속된다.
도 14(B)는, 도 14(A)에 나타낸 포토 센서에서, 트랜지스터(241)와 트랜지스터(341)의 접속 관계가 다른 구성을 갖고 있다. 트랜지스터(241)는, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 제 11 배선(244)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(341)는, 소스 또는 드레인의 한쪽이 제 1 배선(336)에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 제 2 배선(337)에 전기적으로 접속된다.
도 14(C)는, 도 14(A)에 나타낸 포토 센서에서, 트랜지스터(241)와 트랜지스터(341)의 접속 관계가 다른 구성을 갖고 있다. 트랜지스터(241)는, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 트랜지스터(231)의 소스 또는 드레인의 다른 한쪽 및 트랜지스터(341)의 게이트에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인의 한쪽이 트랜지스터(341)의 소스 또는 드레인의 다른 한쪽 및 제 2 배선(337)에 전기적으로 접속된다.
이상과 같이, 포토 센서는, 요구하는 성능에 따라, 다양한 회로 구성을 적용할 수 있다. 상기 실시형태 1 또는 2에서 나타낸 컨트롤러에 의해, 외광 강도에 따라 포토 센서의 구동 조건을 변경함으로써, 포토 센서의 감도를 최적화한 후에 촬상이 가능해지고, 고정밀도의 촬상 데이터를 취득할 수 있다.
한편, 본 실시형태에 나타낸 구성은, 본 명세서의 다른 실시형태에서 나타낸 구성과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 형태에서는, 상기 실시형태에 나타낸 표시 장치의 일 예에 대해, 도 10을 이용하여 설명한다.
도 10에, 본 형태에 관한 표시 장치의 단면도를 나타낸다. 도 10에 나타낸 표시 장치에서는, 절연 표면을 갖는 기판(1001) 위에, 포토 다이오드(1002), 트랜지스터(1003), 유지 용량(1004), 및 액정 소자(1005)가 형성되어 있다.
도 10의 종으로 연장되는 일점 쇄선에서 좌측으로 화소부의 포토 센서의 일부, 우측으로 표시 소자의 일부를 나타낸다. 이들 구성은, 실시형태 4에서 설명한 화소(533)의 구성(제 1 포토 센서(335) 및 표시 소자(537))와 동등하다(도 9 참조).
도 10에서는, 포토 다이오드(1002)가 도시하지 않은 트랜지스터와 함께, 화소부의 포토 센서를 구성한다. 또한, 트랜지스터(1003), 유지 용량(1004) 및 액정 소자(1005)가 표시 소자를 구성한다.
포토 다이오드(1002)와 유지 용량(1004)은, 트랜지스터(1003)를 제작하는 프로세스에서, 트랜지스터(1003)와 함께 형성하는 것이 가능하다.
포토 다이오드(1002)는 횡방향의 pin 다이오드이다. 포토 다이오드(1002)가 갖는 반도체막(1006)은, p형 도전형을 부여하는 불순물 원소를 포함하는 영역(p형 반도체층이라고도 함)과, 진성 반도체의 특성을 갖는 영역(i형 반도체층이라고도 함)과, n형 도전형을 부여하는 불순물 원소를 포함하는 영역(n형 반도체층이라고도 함)을 갖고 있다.
한편, 본 실시형태에서는, 포토 다이오드(1002)가 횡방향의 pin 다이오드(pin 접합)인 경우를 예시하였으나, 포토 다이오드(1002)는 pn 다이오드(pn 접합)이어도 좋다. pin 다이오드 또는 pn 다이오드는, p형의 도전형을 부여하는 불순물 원소와, n형을 부여하는 불순물 원소를, 각각 반도체막(1006)의 특정 영역에 첨가함으로써, 형성할 수 있다.
또한, 포토 다이오드(1002)는, 횡방향의 다이오드 대신, 종방향의 다이오드를 적용할 수 있다. 이 경우, p형 반도체층, i형 반도체층 및 n형 반도체층을 적층하여 pin 다이오드로 하거나, 또는 p형 반도체층 및 n형 반도체층을 순서대로 적층하여 pn 다이오드로 할 수 있다.
트랜지스터(1003)는, 요구하는 성능에 따라, 구조, 구성 재료 등, 적절히 선택한다. 예를 들어, 비정질 실리콘, 미세 결정 실리콘, 또는 다결정 실리콘 등의 반도체막을 이용하여 형성한 트랜지스터를 적용할 수 있다. 또한, 산화물 반도체를 이용하여 형성한 트랜지스터를 적용할 수 있다. 또한, 반도체막 위에 게이트 전극이 배치되는 탑게이트형, 반도체막 아래에 게이트 전극이 배치되는 보톰 게이트형 중 어떠한 구조를 적용하여도 좋다. 나아가, 반도체막 위에 소스 전극 및 드레인 전극이 형성되는 탑컨택트형, 반도체막 아래에 소스 전극 및 드레인 전극이 형성되는 보톰컨택트형 중 어떠한 구조를 적용하여도 좋다.
도 10에서는, 탑게이트형 트랜지스터(1003)를 갖는 예를 도시하였다. 도 10의 구성에서는, 기판(1001) 위에 반도체막을 성막하고, 이 반도체막을 에칭 등에 의해 원하는 형상으로 가공(패터닝)함으로써, 포토 다이오드(1002)의 섬 모양의 반도체막과, 트랜지스터(1003)의 섬 모양의 반도체막을 함께 형성할 수 있다. 이로 인해, 통상의 패널 제작 프로세스에 추가로, 별도의 포토 다이오드 제작 프로세스를 추가할 필요가 없어, 제작 비용을 저감할 수 있다.
액정 소자(1005)는, 화소 전극(1007)과, 액정(1008)과, 대향 전극(1009)을 갖는다. 화소 전극(1007)은, 평탄화막으로 기능하는 절연막(1032) 위에 형성되어 있다.
또한, 화소 전극(1007)은, 도전막(1010)을 통해, 트랜지스터(1003) 및 유지 용량(1004)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 대향 전극(1009)은, 기판(대향 기판)(1013)에 형성되어 있고, 화소 전극(1007)과 대향 전극(1009) 사이에, 액정(1008)이 끼워져 있다.
한편, 도 10에서는, 화소부에 형성된 포토 센서에 이용되는 트랜지스터에 대해서는 도시하지 않았다. 화소부에 형성된 포토 센서에 이용되는 트랜지스터도, 트랜지스터(1003)를 제작하는 프로세스에서, 트랜지스터(1003)와 함께 기판(1001) 위에 형성하는 것이 가능하다.
화소 전극(1007)과, 대향 전극(1009) 사이의 셀갭은, 스페이서(1016)를 이용하여 제어할 수 있다. 도 10에서는, 포토 리소그래피법을 이용하여 선택적으로 형성된 기둥형의 스페이서(1016)를 이용하여 셀갭을 제어한 예를 나타낸다. 한편, 도 10에서의 스페이서(1016)의 위치는 일 예이며, 스페이서의 위치, 갯수, 및 밀도 등은, 실시자가 임의로 결정할 수 있다. 또한, 기둥형 스페이서(1016) 대신, 화소 전극(1007)과 대향 전극(1009) 사이에 구형의 스페이서를 분산시킴으로써, 셀갭을 제어할 수도 있다.
또한, 액정(1008)은, 기판(1001)과 기판(1013) 사이에서, 봉지재에 의해 둘러싸여 있다. 액정(1008)은, 디스펜서식(적하식) 또는 딥식(급상식)을 이용하여 형성할 수 있다.
화소 전극(1007)은, 투광성을 갖는 도전성 재료, 예를 들어 인듐주석 산화물, 산화 규소를 포함하는 인듐주석 산화물, 유기 인듐, 유기 주석, 산화 아연을 포함하는 인듐아연 산화물(IZO; Indium Zinc Oxide), 산화 아연, 갈륨을 포함하는 산화 아연, 산화 주석, 산화 텅스텐을 포함하는 인듐 산화물, 산화 텅스텐을 포함하는 인듐아연 산화물, 산화 티탄을 포함하는 인듐 산화물, 또는 산화 티탄을 포함하는 인듐주석 산화물 등을 이용하여 형성할 수 있다.
또한, 액정 소자(1005)가 투과형인 경우, 화소 전극(1007)과 마찬가지로, 대향 전극(1009)에도 상기 투광성을 갖는 도전성 재료를 이용할 수 있다.
화소 전극(1007)과 액정(1008) 사이에는 배향막(1011)이, 대향 전극(1009)과 액정(1008) 사이에는 배향막(1012)이, 각각 형성되어 있다. 배향막(1011), 배향막(1012)은 폴리이미드, 폴리비닐 알콜 등의 유기 수지를 이용하여 형성할 수 있다. 배향막(1011), 배향막(1012)의 표면에는, 러빙 등의, 액정 분자를 일정 방향으로 배열시키기 위한 배향 처리가 되어 있다. 러빙은, 배향막에 압력을 가하면서, 나일론 등의 천을 감은 롤러를 회전시켜, 상기 배향막의 표면을 일정 방향으로 문질러 행할 수 있다. 한편, 배향 처리를 실시하지 않고, 산화 규소 등의 무기 재료를 이용하여 배향 특성을 갖는 배향막(1011), 배향막(1012)을 증착법에 의해 직접 형성하는 것도 가능하다.
또한, 액정 소자(1005)와 겹치도록, 특정 파장 영역의 광을 통과시킬 수 있는 컬러 필터(1014)가, 기판(1013)에 형성되어 있다. 컬러 필터(1014)는, 안료를 분산시킨 아크릴계 수지 등의 유기 수지를 기판(1013) 위에 도포한 후, 원하는 형상으로 유기 수지를 가공하여 선택적으로 형성할 수 있다. 또한, 안료를 분산시킨 폴리이미드계 수지를 기판(1013) 위에 도포한 후, 원하는 형상으로 폴리이미드계 수지를 가공하여 선택적으로 형성할 수도 있다. 또한, 잉크젯 등의 액적 토출법을 이용함으로써, 포토 리소그래피법을 이용하지 않고, 선택적으로 컬러 필터(1014)를 형성할 수도 있다.
또한, 광을 차폐할 수 있는 차폐막(1015)이, 기판(1013)의 포토 다이오드(1002)와 겹치는 위치에 형성되어 있다. 차폐막(1015)을 형성함으로써, 기판(1013)을 투과하여 화소부 내에 입사한 백라이트로부터의 광이, 직접 포토 다이오드(1002)에 닿는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 화소 사이에서의 액정(1008)의 배향의 혼란에 기인하는 디스크리네이션이 시인되는 것을 방지할 수 있다. 차폐막(1015)으로는, 카본 블랙, 저차산화티탄 등의 검은색 안료를 포함하는 유기 수지를 이용할 수 있다. 또는, 크롬을 이용한 막으로, 차폐막(1015)을 형성하는 것도 가능하다.
또한, 기판(1001)의 화소 전극(1007)이 형성되어 있는 면과는 반대 면에, 편광판(1017)을 형성한다. 또한, 기판(1013)의 대향 전극(1009)이 형성되어 있는 면과는 반대되는 면에, 편광판(1018)을 형성한다.
액정 소자(1005)는, TN(Twisted Nematic)형 외에, VA(Vertical Alignment)형, OCB(Optically Compensated Birefringence)형, 또는 IPS(In-Plane Switching)형 등을 적용할 수 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 화소 전극(1007)과 대향 전극(1009) 사이에 액정(1008)이 끼워져 있는 구조의 액정 소자(1005)를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 일 양태에 관한 표시 장치는 이 구성에 한정되지 않는다. IPS형과 같이, 한 쌍의 전극이, 함께 기판(1001) 측에 형성되어 있는 액정 소자이어도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는, 포토 다이오드(1002), 트랜지스터(1003), 유지 용량(1004)은, 절연 표면을 갖는 기판 위에 박막의 반도체막을 형성하고, 이 반도체막을 이용하여 형성하는 예를 들었으나, 단결정 반도체 기판, SOI 기판 등을 이용하여 형성되어 있어도 좋다.
본 형태에서는, 화살표(1025)와 같이 기판(1001) 측에서 광이 조사되는 것으로 하고, 피검출물(1021)이 기판(1001) 측에 위치하는 것으로 한다. 이 경우, 화살표(1025) 방향으로 조사되는 광은, 피검출물(1021)에 의해 차단되므로, 포토 다이오드(1002)로의 입사가 차단된다. 이로 인해, 포토 다이오드(1002)는, 피검출물의 그림자를 검출하게 된다.
한편, 백라이트로부터의 광은, 기판(1013) 측에서 조사된다. 광은, 액정 소자(1005)를 통하여 기판(1001) 측에 있는 피검출물(1021)에 조사되고, 피검출물(1021)에 의해 반사된 광이 포토 다이오드(1002)에 입사한다. 포토 다이오드(1002)는, 피검출물(1021)의 반사광을 검출하게 된다.
또한, 도 10의 구성에서, 기판(1013) 측에서 광이 조사되고, 피검출물이 기판(1013) 측에 위치하는 구성으로 한다. 이 경우, 차폐막(1015)에 개구를 형성하는 등으로, 포토 다이오드(1002)에 기판(1013) 측으로부터 광이 입사되도록 한다. 또한, 기판(1001) 측의 포토 다이오드(1002)와 겹치는 위치에 차폐막을 형성하는 등으로, 기판(1001) 측으로부터 포토 다이오드(1002)에 광이 입사되지 않도록 한다. 피검출물이 있는 경우, 기판(1013) 측에서 조사되는 광은, 피검출물에 의해 차단되므로, 포토 다이오드(1002)로의 입사가 차단된다. 이로 인해, 포토 다이오드(1002)는, 피검출물의 그림자를 검출하게 된다.
또한, 상기 도 10의 구성의 기판(1013) 측에서 광이 조사되고, 피검출물이 기판(1013) 측에 있는 경우, 백라이트로부터의 광은 기판(1001) 측에서 조사된다. 광은, 액정 소자(1005)를 통해 기판(1013) 측에 있는 피검출물에 조사되고, 피검출물에 의해 반사된 광이 포토 다이오드(1002)에 입사한다. 포토 다이오드(1002)는, 피검출물의 반사광을 검출하게 된다.
또한, 도 11에, 도 10과 다른 표시 장치의 단면도의 예를 나타낸다. 도 11에 나타낸 표시 장치에서는, 절연 표면을 갖는 기판(1001) 위에, 포토 다이오드(1052), 트랜지스터(1053a), 트랜지스터(1053b), 트랜지스터(1053c), 유지 용량(1054), 및 액정 소자(1005)가 형성되어 있다.
도 11의 중앙의 일점 쇄선에서 좌측으로 화소부에 형성된 포토 센서의 일부, 우측으로 표시 소자의 일부를 나타낸다. 이들 구성은, 실시형태 4에서 설명한 화소(533)의 구성(제 1 포토 센서(335) 및 표시 소자(537))과 동등하다(도 9 참조).
도 11에서는, 포토 다이오드(1052), 트랜지스터(1053a) 및 트랜지스터(1053b)가 화소부의 포토 센서를 구성한다. 또한, 트랜지스터(1053c), 유지 용량(1054) 및 액정 소자(1005)가 표시 소자를 구성한다.
도 11에서는, 탑게이트형의 트랜지스터(1053a), 트랜지스터(1053b), 트랜지스터(1053c)를 갖는 예를 도시하였다. 한편, 상기 실시형태와 마찬가지로, 트랜지스터의 구조, 구성 재료 등은, 적절히 선택할 수 있으며, 도시한 구조에 한정되지 않는다.
여기서, 화소부의 포토 센서를 구성하는 트랜지스터에 대해서는, 산화물 반도체를 이용하여 형성한 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다. 산화물 반도체를 이용한 트랜지스터는, 오프 전류가 매우 낮은 특성을 가지므로, 전하 유지 기능을 높일 수 있다.
트랜지스터(1053a)의 게이트 전극에는 배선(1030)이 접속되고, 이 배선(1030)은 포토 다이오드(1052)의 캐소드와 전기적으로 접속되어 있다. 배선(1030)은, 도 9에 나타낸 게이트 신호선(343)에 상당한다. 한편, 배선(1030)은, 절연막(1031) 위가 아닌, 절연막(1033) 위에 형성되어도 좋다.
트랜지스터(1053a)의 소스 전극 또는 드레인 전극의 한쪽은, 트랜지스터(1053b)의 소스 전극 또는 드레인 전극의 한쪽과 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(1053a)의 소스 전극 또는 드레인 전극의 다른 한쪽은 배선(도 9에 나타낸 제 1 배선(336)에 상당)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터(1053b)의 소스 전극 또는 드레인 전극의 다른 한쪽은 배선(도 9에 나타낸 제 2 배선(337)에 상당)과 전기적으로 접속되어 있다.
도 11에서는, 포토 다이오드(1052)가 종방향의 pin 다이오드인 경우를 예시하였다. 구체적으로는, 포토 다이오드(1052)는, p형 반도체층(1041), i형 반도체층(1042) 및 n형 반도체층(1043)이 순서대로 적층되어 있다. 포토 다이오드(1052)는, pin 접합을 적층형으로 형성하였다.
포토 다이오드(1052)의 대표예로는, i형 반도체층(1042)에 비정질 실리콘을 이용한 포토 다이오드를 들 수 있다. 이 경우, p형 반도체층(1041), 및 n형 반도체층(1043)에도 비정질 실리콘을 이용할 수는 있으나, 전기 전도도가 높은 미세 결정 실리콘을 이용하는 것이 바람직하다. i형 반도체층(1042)에 비정질 실리콘을 이용한 포토 다이오드는, 광감도가 가시광선 영역에 있고, 적외선에 의한 오작동을 방지할 수 있다.
본 형태에서는, 포토 다이오드(1052)가 pin 다이오드인 경우를 예시하고 있으나, 포토 다이오드(1052)는 pn 다이오드이어도 좋다. 포토 다이오드(1052)가 pn 다이오드인 경우는, p형 반도체층 및 n형 반도체층으로 고품질의 결정 실리콘을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 형태에서는 포토 다이오드(1052)가 종방향의 다이오드인 경우를 예시하고 있으나, 도 10과 같이 횡방향의 다이오드를 적용하여도 좋다.
포토 다이오드(1052)의 애노드가 되는 p형 반도체층(1041)은, 신호 배선(1035)과 전기적으로 접속된다. 포토 다이오드(1052)의 캐소드가 되는 n형 반도체층(1043)은, 트랜지스터(1053a)의 게이트 전극과 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 신호 배선(1035)은, 도 9에 나타낸 제 3 배선(338)에 상당한다.
한편, 포토 다이오드(1052)의 p형 반도체층(1041)의 광입사면 측에는, 투광성을 갖는 도전층이 형성되어 있어도 좋다. 또한, n형 반도체층(1043)의 절연막(1033)의 계면 측에는 도전층이 형성되어 있어도 좋다. 예를 들어, 배선(1030)이 연재되고, n형 반도체층(1043)을 덮는 형태이어도 좋다. p형 반도체층(1041)의 광입사면측이나 n형 반도체층(1043)의 절연막(1033)의 계면측에 도전층을 형성함으로써, p형 반도체층(1041)의 저항 또는 n형 반도체층(1043)의 저항에 의한 전하의 손실을 저감할 수 있다.
트랜지스터(1053c)는, 액정 소자의 구동을 행하기 위해 형성되어 있다. 트랜지스터(1053c)의 소스 전극 또는 드레인 전극의 한쪽은 화소 전극(1007)과 전기적으로 접속되고, 소스 전극 또는 드레인 전극의 다른 한쪽은 신호 배선(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
유지 용량(1054)은, 트랜지스터(1053a, 1053b, 1053c)와 함께 형성하는 것이 가능하다. 유지 용량(1054)을 구성하는 용량 배선 및 용량 전극은, 트랜지스터(1053a, 1053b, 1053c)의 게이트 전극, 또는 소스 전극 및 드레인 전극을 제작하는 공정에서 형성된다. 유전체막이 되는 절연막은, 게이트 절연막을 제작하는 공정에서 형성된다. 유지 용량(1054)은, 액정 소자(1005)와 병렬로 트랜지스터(1053c)의 소스 전극 또는 드레인 전극의 한쪽과 접속되어 있다.
트랜지스터(1053c) 및 유지 용량(1054)과 전기적으로 접속되는 화소 전극(1007)이, 평탄화막으로 기능하는 절연막(1032) 위에 형성되어 있다. 한편, 화소 전극(1007)에서 상방의 기판(대향 기판)(1013)까지의 구성은, 도 10의 설명에 준하므로 생략한다.
이상과 같은 표시 장치로, 상기 실시형태에 도시한 화소부에 포토 센서를 갖는 표시 장치를 적용한다. 한편, 도 10, 도 11은 상기 실시형태 4에 나타낸 반도체 장치의 단면에 상당하고, 나아가 화소부의 주변에 센서부(포토 센서)와 컨트롤러를 갖는다. 도 10, 도 11에 나타낸 표시 장치는, 화소부의 주변에 형성된 포토 센서에서 외광 강도를 취득하고, 컨트롤러가 외광 강도에 따라 화소부에 형성된 포토 센서의 구동 조건을 변경하고, 컨트롤러에서 공급되는 구동 조건에 의해 화소부에 형성된 포토 센서의 감도를 변경한 후에 촬상을 행한다. 표시 장치는, 외광 강도에 따라 화소부에 형성된 포토 센서의 구동 조건을 변경함으로써 최적화하고, 최적화한 포토 센서를 이용하여 촬상을 행한다. 따라서, 고정밀도의 촬상 데이터를 취득할 수 있다.
한편, 화소부의 주변에 형성된 센서부의 구성은, 도 10, 도 11에 도시한 화소부의 구성을 적용할 수 있다.
도 10, 도 11에 나타낸 표시 장치는, 촬상 기능에 추가로, 표시 기능을 갖는다. 따라서, 입력과 표시의 2개의 기능을 같이 가질 수 있고, 고기능의 표시 장치를 제공할 수 있다. 특히, 고정밀도의 촬상 데이터를 취득할 수 있으므로, 입력 기능을 고정밀도화할 수 있다.
한편, 본 실시형태에 나타낸 구성은, 본 명세서의 다른 실시형태에서 나타낸 구성과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 7)
본 형태에서는, 상기 실시형태에 나타낸 화소에 형성된 포토 센서와, 화소의 주변에 형성된 포토 센서를 갖는 반도체 장치의 응용예에 대해 설명한다.
먼저, 화소부에 포토 센서를 갖는 표시 장치를 이용하여, 터치 패널을 구성하는 예에 대해 설명한다. 도 15는, 표시 장치의 구조를 나타낸 사시도의 일 예이다. 도 15에 나타낸 표시 장치는, 패널(1601)과, 제 1 확산판(1602)과, 프리즘 시트(1603)와, 제 2 확산판(1604)과, 도광판(1605)과, 반사판(1606)과, 백라이트(1608)와, 회로 기판(1609)을 갖는다. 패널(1601)은, 한 쌍의 기판 사이에 액정 소자, 포토 다이오드, 및 박막 트랜지스터 등을 포함하는 화소부가 형성된 구성을 갖는다. 백라이트(1608)는, 복수의 광원(1607)을 갖는다.
패널(1601)과, 제 1 확산판(1602)과, 프리즘 시트(1603)와, 제 2 확산판(1604)과, 도광판(1605)과, 반사판(1606)은 순서대로 적층되어 있다. 광원(1607)은 도광판(1605)의 단부에 형성되어 있다. 도광판(1605) 내부에 확산된 광원(1607)으로부터의 광은, 제 1 확산판(1602), 프리즘 시트(1603) 및 제 2 확산판(1604)에 의해, 대향 기판 측에서 균일하게 패널(1601)로 조사된다.
한편, 본 형태에서는 제 1 확산판(1602)과 제 2 확산판(1604)의 2장의 확산판을 이용하였으나, 확산판의 수는 이에 한정되지 않으며, 단수이어도 3 이상이어도 좋다. 또한, 확산판은, 도광판(1605)과 패널(1601) 사이에 형성되어 있으면 된다. 따라서, 도 15에 나타낸 구성의 경우, 프리즘 시트(1603)보다도 패널(1601)에 가까운 측에만 확산판이 형성되어 있어도 좋으며, 프리즘 시트(1603)보다도 도광판(1605)에 가까운 측에만 확산판이 형성되어 있어도 좋다.
또한, 프리즘 시트(1603)는, 도 15에 나타낸 단면이 톱니 형상에 한정되지 않으며, 도광판(1605)에서부터의 광을 패널(1601) 측에 집광할 수 있는 형상을 갖고 있으면 된다.
회로 기판(1609)에는, 패널(1601)에 입력되는 각종 신호를 생성 또는 처리하는 회로, 패널(1601)에서 출력되는 각종 신호를 처리하는 회로 등이 형성되어 있다. 그리고, 도 15에서는, 회로 기판(1609)과 패널(1601)이, FPC(1611)(Flexible Printed Circuit; 플렉시블 프린트 서킷)를 통하여 접속되어 있다. 한편, 상기 회로 기판(1609)에 형성된 회로는, COG(Chip On Glass)법을 이용하여 패널(1601)에 접속되어 있어도 좋으며, 상기 회로의 일부가 FPC(1611)에 COF(Chip On Film)법을 이용하여 접속되어 있어도 좋다.
또한, 도 15에서는, 광원(1607)의 구동을 제어하는 제어계의 회로가 회로 기판(1609)에 형성되고, 제어계의 회로와 광원(1607)이 FPC(1610)를 통해 접속되어 있는 예를 도시하였다. 단, 제어계의 회로는 패널(1601)에 형성되어 있어도 좋다. 이 경우는, 패널(1601)과 광원(1607)을 FPC 등에 의해 접속시킨다.
한편, 도 15에서는, 패널(1601) 끝에 광원(1607)을 배치하는, 엣지 라이트형을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고, 패널(1601) 바로 아래에 광원(1607)을 배치하는 직하형으로 하여도 좋다.
예를 들어, 피검출물인 손가락(1612)을 패널(1601)의 상면 측에서 다가간다. 백라이트(1608)로부터의 광은, 패널(1601)을 통과하고, 그 일부가 손가락(1612)에서 반사하고, 다시 패널(1601)로 입사한다. 각 색에 대응하는 광원(1607)을 순서대로 점등시켜, 색 별로 촬상함으로써, 피검출물인 손가락(1612)의 컬러 촬상 데이터를 얻을 수 있다. 또한 촬상 데이터에서 위치를 확인할 수 있고, 표시 화상의 정보와 조합하여 터치 패널로 기능시킬 수 있다.
상기 실시형태에서 나타낸 표시 장치를 적용함으로써, 어두운 장소 또는 밝은 장소 등 사용 환경에 관계없이, 고정밀도의 촬상을 할 수 있다. 또한, 다양한 밝기의 장소에서도, 임기 응변으로 화소부의 포토 센서의 감도를 변경한 후에 촬상하므로, 편리성을 높일 수 있다.
다음으로, 상기 실시형태에 나타낸 반도체 장치(고체 촬상 소자, 표시 장치 등)를 조합한 라이팅 보드(흑판, 화이트 보드라고도 함)의 일 예를, 도 16에 나타낸다. 예를 들어, 라이팅 보드(9600)의 패널부(9696)에, 상기 실시형태에 나타낸 반도체 장치를 조합할 수 있다.
패널부(9696)의 표면에는, 마커 등을 이용하여 자유롭게 쓰기를 할 수 있다. 패널부(9696) 표면에는, 유리 기판이나 투명한 합성 수지 시트를 이용할 수 있다.
패널부(9696)에 내장된 반도체 장치는, 화소부에 포토 센서를 갖고 있으며, 촬상할 수 있다. 이로 인해, 라이팅 보드(9600)를 프린트 등과 접속해 둠으로써, 패널부(9696)에 쓰여진 문자나 도면 등을 읽어 인쇄할 수 있다. 물론, 라이팅 보드(9600) 본체에 프린터를 구비시킨 구성으로 하여도 좋다.
또한, 패널부(9696)에, 포토 센서와 표시 소자를 화소부에 갖는 표시 장치를 내장하면, 화상을 표시하는 동시에, 패널부(9696) 표면에 마커 등으로 기입할 수 있다. 나아가, 패널부(9696)에, 화상을 표시시킨 상태에서 문자나 도면을 기입함으로써, 촬상을 하여 읽은 마커의 궤적과 화상을 합성하여 투영할 수도 있게 된다. 패널부(9696)의 표시 화상이나 기입한 문자 등은, 프린터 등에 의해 인쇄할 수 있다.
상기 실시형태에서 나타낸 반도체 장치를 적용함으로써, 실내가 어두운 경우에도 화소부에 형성된 포토 센서의 감도를 최적화한 후 촬상할 수 있으므로, 고정밀도의 촬상이 가능하고, 원하는 인쇄물을 얻을 수 있다. 한편, 실내가 너무 밝은 경우, 또는 실내가 아닌 야외인 경우에도, 화소부에 형성된 포토 센서의 감도를 최적화한 후에 촬상할 수 있으므로, 고정밀도의 촬상이 가능하고, 원하는 인쇄물을 얻을 수 있다.
다음으로, 상기 실시형태에 나타낸 반도체 장치를 내장한 기타 전자 기기의 예에 대해 설명한다.
예를 들어, 디스플레이 등의 표시 장치, 노트북형 개인용 컴퓨터, 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(대표적으로는 DVD: Digital Versatile Disc 등의 기록 매체를 재생하고, 그 화상을 표시할 수 있는 디스플레이를 갖는 장치)를 들 수 있다. 그 외에, 휴대 전화, 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 전자 서적, 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라 등의 카메라, 고글형 디스플레이(헤드마운트 디스플레이), 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카오디오, 디지털 오디오 플레이어 등), 복사기, 팩스, 프린터, 프린터 복합기, 현금 자동 인출기(ATM), 자동 판매기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체예를 도 17에 나타낸다.
도 17(A)은 디스플레이(5000)로, 하우징(5001), 표시부(5002), 지지대(5003) 등을 갖는다. 표시부(5002)에, 상기 실시형태에 나타낸 표시 장치를 내장할 수 있다. 이에 따라, 사용 환경에 따른 외광 강도에 관계없이, 최적화된 포토 센서의 감도로 촬상할 수 있고, 고정밀도의 촬상을 행할 수 있다. 따라서, 고정밀도의 촬상 기능이라는 고기능의 어플리케이션을 탑재한 디스플레이(5000)를 제공할 수 있다. 한편, 표시 장치에는, 개인 컴퓨터용, TV 방송 수신용, 광고 표시용 등의 모든 정보 표시용 디스플레이가 포함된다.
도 17(B)은 휴대 정보 단말(5100)로, 하우징(5101), 표시부(5102), 스위치(5103), 조작키(5104), 적외선 포트(5105) 등을 갖는다. 표시부(5102)에, 상기 실시형태에 나타낸 표시 장치를 내장할 수 있다. 이에 따라, 사용 환경에 따른 외광 강도에 관계없이, 최적화된 포토 센서의 감도로 촬상할 수 있고, 고정밀도의 촬상을 할 수 있다. 따라서, 고정밀도의 촬상 기능이라는 고기능의 어플리케이션을 탑재한 휴대 정보 단말(5100)을 제공할 수 있다. 특히, 휴대 정보 단말(5100)의 경우는, 다양한 장소로 휴대 이동하는 것이 가정되어 있으므로, 사용 환경에 따른 외광 강도의 영향에 관계없이, 고정밀도의 촬상이 가능한 것은 효과적이다.
도 17(C)은 현금 자동 인출기(5200)로, 하우징(5201), 표시부(5202), 동전 투입구(5203), 지폐 투입구(5204), 카드 투입구(5205), 통장 투입구(5206) 등을 갖는다. 표시부(5202)에, 상기 실시형태에 나타낸 표시 장치를 내장할 수 있다. 이에 따라, 사용 환경에 따른 외광 강도에 관계없이, 최적화된 포토 센서의 감도로 촬상할 수 있고, 고정밀도로 촬상할 수 있다. 나아가, 현금 자동 인출기(5200)에 적용하기 위해, 고정밀도의 촬상을 할 수 있으므로, 손가락 지문, 얼굴, 손 모양, 손바닥 지문 및 손 정맥 형상, 홍채 등의, 생체 인증에 이용되는 생체 정보 읽기 정밀도를 높일 수 있다. 따라서, 생체 인증에서, 본인임에도 불구하고 본인이 아니라고 확인 오류가 되는 본인 거절률과, 타인임에도 불구하고 본인이라고 확인 오류가 발생하게 되는 타인 승낙률을 낮출 수 있다.
도 17(D)은 휴대형 게임기(5300)로, 하우징(5301), 하우징(5302), 표시부(5303), 표시부(5304), 마이크로폰(5305), 스피커(5306), 조작키(5307), 스타일러스(5308) 등을 갖는다. 표시부(5304)에, 상기 실시형태에 나타낸 표시 장치를 내장할 수 있다. 이에 따라, 사용 환경에 따른 외광 강도에 관계없이, 최적화된 포토 센서의 감도로 촬상할 수 있고, 고정밀도로 촬상할 수 있다. 따라서, 고정밀도의 촬상 기능이라는 고기능의 어플리케이션을 탑재한 휴대형 게임기(5300)를 제공할 수 있다. 휴대형 게임기(5300)도, 휴대 정보 단말(5100)과 마찬가지로 다양한 장소로 휴대하여 이동하는 것을 상정하고 있으므로, 사용 환경에 따른 외광 강도의 영향을 받지 않고, 고정밀도의 촬상이 가능한 것은 효과적이다. 한편, 도 17(D)에 나타낸 휴대형 게임기는, 2개의 표시부(5303)와 표시부(5304)를 갖고 있으나, 휴대형 게임기가 갖는 표시부의 수는, 이에 한정되지 않는다.
본 형태는, 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
본 출원은 그 전문이 참조로서 본 명세서에 통합되고, 2010년 3월 11일자로 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 일련 번호 2010-054006호에 기초한다.
231; 트랜지스터
232; 제 8 배선
233; 유지 용량 234; 제 9 배선
241; 트랜지스터 242; 제 10 배선
244; 제 11 배선 300; 고체 촬상 소자
301; 화소부 311; 컨트롤러
331; 제 1 제어 회로부 333; 화소
335; 제 1 포토 센서 336; 제 1 배선
337; 제 2 배선 338; 제 3 배선
339; 제 4 배선 341; 트랜지스터
342; 트랜지스터 343; 게이트 신호선
344; 포토 다이오드 351; 포토 센서 읽기 회로
352; p형 트랜지스터 353; 유지 용량
354; 제 5 배선 355; 포토 센서 구동 회로
356; 제 6 배선 371; 센서부
401; 신호 402; 신호
403; 신호 404; 신호
405; 신호 500; 표시 장치
501; 화소부 533; 화소
537; 표시 소자 541; 트랜지스터
542; 유지 용량 543; 액정 소자
551; 표시 소자구동 회로 555; 표시 소자구동 회로
561; 게이트 신호선 562; 제 7 배선
1000; 제 1 포토 센서 1001; 기판
1002; 포토 다이오드 1003; 트랜지스터
1004; 유지 용량 1005; 액정 소자
1006; 반도체막 1007; 화소 전극
1008; 액정 1009; 대향 전극
1010; 도전막 1011; 배향막
1012; 배향막 1013; 기판
1014; 컬러 필터 1015; 차폐막
1016; 스페이서 1017; 편광판
1018; 편광판 1021; 피검출물
1025; 화살표 1030; 배선
1031; 절연막 1032; 절연막
1033; 절연막 1035; 신호 배선
1041; p형 반도체층 1042; i형 반도체층
1043; n형 반도체층 1052; 포토 다이오드
1053a; 트랜지스터 1053b; 트랜지스터
1053c; 트랜지스터 1054; 유지 용량
1100; 컨트롤러 1110; CPU
1120; 프로그램 메모리 1130; 외광 강도 데이터용 레지스터
1140; 변환 테이블 1150; 작업용 메모리
1160; 타이밍 컨트롤러 1162; 제어 데이터용 레지스터
1170; 전원 회로 1172; 제어 데이터용 레지스터
1174; D/A 변환 회로 1176; 증폭 회로
1200; 제 2 포토 센서 1301; 실선
1302; 피크 1303; 피크
1311; 파선 1312; 피크
1321; 파선 1322; 피크
1601; 패널 1602; 제 1 확산판
1603; 프리즘 시트 1604; 제 2 확산판
1605; 도광판 1606; 반사판
1607; 광원 1608; 백라이트
1609; 회로 기판 1610; FPC
1611; FPC 1612; 손가락
2100; 컨트롤러 2110; 전용 처리 회로
2112; 변환 테이블 5000; 디스플레이
5001; 하우징 5002; 표시부
5003; 지지대 5100; 휴대 정보 단말
5101; 하우징 5102; 표시부
5103; 스위치 5104; 조작키
5105; 적외선 포트 5200; 현금 자동 인출기
5201; 하우징 5202; 표시부
5203; 동전 투입구 5204; 지폐 투입구
5205; 카드 투입구 5206; 통장 투입구
5300; 휴대형 게임기 5301; 하우징
5302; 하우징 5303; 표시부
5304; 표시부 5305; 마이크로폰
5306; 스피커 5307; 조작키
5308; 스타일러스 9600; 라이팅 보드
9696; 패널
233; 유지 용량 234; 제 9 배선
241; 트랜지스터 242; 제 10 배선
244; 제 11 배선 300; 고체 촬상 소자
301; 화소부 311; 컨트롤러
331; 제 1 제어 회로부 333; 화소
335; 제 1 포토 센서 336; 제 1 배선
337; 제 2 배선 338; 제 3 배선
339; 제 4 배선 341; 트랜지스터
342; 트랜지스터 343; 게이트 신호선
344; 포토 다이오드 351; 포토 센서 읽기 회로
352; p형 트랜지스터 353; 유지 용량
354; 제 5 배선 355; 포토 센서 구동 회로
356; 제 6 배선 371; 센서부
401; 신호 402; 신호
403; 신호 404; 신호
405; 신호 500; 표시 장치
501; 화소부 533; 화소
537; 표시 소자 541; 트랜지스터
542; 유지 용량 543; 액정 소자
551; 표시 소자구동 회로 555; 표시 소자구동 회로
561; 게이트 신호선 562; 제 7 배선
1000; 제 1 포토 센서 1001; 기판
1002; 포토 다이오드 1003; 트랜지스터
1004; 유지 용량 1005; 액정 소자
1006; 반도체막 1007; 화소 전극
1008; 액정 1009; 대향 전극
1010; 도전막 1011; 배향막
1012; 배향막 1013; 기판
1014; 컬러 필터 1015; 차폐막
1016; 스페이서 1017; 편광판
1018; 편광판 1021; 피검출물
1025; 화살표 1030; 배선
1031; 절연막 1032; 절연막
1033; 절연막 1035; 신호 배선
1041; p형 반도체층 1042; i형 반도체층
1043; n형 반도체층 1052; 포토 다이오드
1053a; 트랜지스터 1053b; 트랜지스터
1053c; 트랜지스터 1054; 유지 용량
1100; 컨트롤러 1110; CPU
1120; 프로그램 메모리 1130; 외광 강도 데이터용 레지스터
1140; 변환 테이블 1150; 작업용 메모리
1160; 타이밍 컨트롤러 1162; 제어 데이터용 레지스터
1170; 전원 회로 1172; 제어 데이터용 레지스터
1174; D/A 변환 회로 1176; 증폭 회로
1200; 제 2 포토 센서 1301; 실선
1302; 피크 1303; 피크
1311; 파선 1312; 피크
1321; 파선 1322; 피크
1601; 패널 1602; 제 1 확산판
1603; 프리즘 시트 1604; 제 2 확산판
1605; 도광판 1606; 반사판
1607; 광원 1608; 백라이트
1609; 회로 기판 1610; FPC
1611; FPC 1612; 손가락
2100; 컨트롤러 2110; 전용 처리 회로
2112; 변환 테이블 5000; 디스플레이
5001; 하우징 5002; 표시부
5003; 지지대 5100; 휴대 정보 단말
5101; 하우징 5102; 표시부
5103; 스위치 5104; 조작키
5105; 적외선 포트 5200; 현금 자동 인출기
5201; 하우징 5202; 표시부
5203; 동전 투입구 5204; 지폐 투입구
5205; 카드 투입구 5206; 통장 투입구
5300; 휴대형 게임기 5301; 하우징
5302; 하우징 5303; 표시부
5304; 표시부 5305; 마이크로폰
5306; 스피커 5307; 조작키
5308; 스타일러스 9600; 라이팅 보드
9696; 패널
Claims (1)
- 반도체 장치로서,
화소 안의 제 1 포토 센서;
상기 화소 밖의 제 2 포토 센서; 및
상기 제 2 포토 센서에 의해 취득된 광의 강도에 따라, 상기 제 1 포토 센서의 구동 조건을 설정하는 컨트롤러를 포함하고,
상기 제 1 포토 센서의 감도는 상기 구동 조건에 따라 변경되는, 반도체 장치.
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