專利名稱：光量檢測電路及使用光量檢測電路的顯示面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種光學(xué)傳感器的光量檢測電路以及使用光量檢測電路的顯示面板，特別是有關(guān)使用薄膜晶體管的光學(xué)傳感器的光量檢測電路及使用該光量檢測電路的顯示面板。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的顯示組件(display device)是由于小型化、輕量化、薄型化的市場要求，而使平板顯示器(flat panel display)得到普及。在該種顯示組件中，大多組裝有例如檢測外部光線而控制顯示器畫面亮度者等的光學(xué)傳感器。
例如圖11，是將光傳感器306安裝于液晶顯示器(LCD)305，而對應(yīng)受光的周圍光控制LCD顯示面背光(back light)亮度的顯示裝置。作為光學(xué)傳感器，例如使用Cds單元(cell)的光電變換組件(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
此外，與LCD、有機(jī)EL顯示器在同一基板上設(shè)置半導(dǎo)體層，并形成光學(xué)傳感器(例如參照專利文獻(xiàn)2)、或是將薄膜晶體管作為光學(xué)傳感器的技術(shù)已為眾知者(例如參照專利文獻(xiàn)3)。
專利文獻(xiàn)1日本專利公開公報(bào)6-11713號專利文獻(xiàn)2日本專利公開公報(bào)2002-176162號專利文獻(xiàn)3日本專利公開公報(bào)2003-37261號發(fā)明內(nèi)容發(fā)明所欲解決的課題如圖11的顯示器中，顯示器部分與光學(xué)傳感器是通過不同生產(chǎn)設(shè)備并透過不同的制造工序(process)，作為個(gè)別的模塊(module)品而進(jìn)行制造者，這對機(jī)器零件個(gè)數(shù)的削減，以及各模塊組件的制造成本的減低自然有限制。
因此，將顯示器與光學(xué)傳感器組入同一基板的所述專利文獻(xiàn)2所述的技術(shù)的開發(fā)正不斷發(fā)展。在將二極管(diode)作為光學(xué)傳感器使用時(shí)，將二極管逆偏壓(bias)時(shí)的漏電流作為光量予以檢測，此時(shí)，在預(yù)定期間進(jìn)行強(qiáng)制更新(refresh)等、以提升光學(xué)傳感器的特性、以及追求光學(xué)傳感器的長壽命化。
但是使用二極管時(shí)，由于柵極電極與源極(或是漏極)相連接，柵極電極與源極經(jīng)常為同電位，因此無法獨(dú)立地將電壓施加于柵極電極與源極，而無法更新。而且，在pn接合型的二極管的情況下，在無光照時(shí)的漏電(leak)特性不穩(wěn)定，因此有不適用于光學(xué)傳感器的問題。
另外，使用薄膜晶體管，而將由于不導(dǎo)通時(shí)所照射的光導(dǎo)致的漏電流作為光量進(jìn)行檢測的光學(xué)傳感器也已為眾知者，然而，此時(shí)的光量是非常微小者，有反饋(feedback)較困難的問題。
解決課題的手段本發(fā)明是鑒于以上的課題而研創(chuàng)者，第一，是具有由在基板上積層?xùn)艠O電極、絕緣膜以及半導(dǎo)體層，并具有設(shè)置于該半導(dǎo)體層的溝道(channel)，以及設(shè)置于該溝道兩側(cè)的源極以及漏極的薄膜晶體管所構(gòu)成，并將所接收的光變換為電氣信號的光學(xué)傳感器；與所述光學(xué)傳感器并聯(lián)連接且具有高電阻值的第1電阻；將所述光學(xué)傳感器的輸出施加于控制端子的開關(guān)晶體管(switch transistor)；所述開關(guān)晶體管(switchtransistor)的一于輸出端子所連接的具有高電阻值的第2電阻；該第2電阻所連接的第1電源端子；以及所述開關(guān)晶體管的另一方的輸出端子所連接的第2電源端子；并且，通過將對應(yīng)所述光學(xué)傳感器的輸出的電壓，施加于所述控制端子，使所述開關(guān)晶體管導(dǎo)通，透過從所述開關(guān)晶體管與所述第2電阻的連接點(diǎn)檢測輸出電壓而解決問題者。
此外，本發(fā)明的特征為透過使所述第2電阻的電阻值變化，使從所述光學(xué)傳感器輸出的電流、輸出電壓的電流電壓特性發(fā)生變化。
此外，本發(fā)明的特征為所述第1及第2電阻是具有103Ω至108Ω范圍的電阻值。
此外，本發(fā)明的特征為經(jīng)過預(yù)定期間后，在所述光學(xué)傳感器的控制端子施加預(yù)定電壓，使該光學(xué)傳感器進(jìn)行更新。
此外，本發(fā)明的特征為所述半導(dǎo)體層是在所述源極與所述溝道間或所述漏極與所述溝道間的接合區(qū)域直接接收光線，從而發(fā)生光電流(photo current)。
此外，本發(fā)明的特征為所述半導(dǎo)體層的所述源極與所述溝道間或所述漏極與所述溝道間，設(shè)置有低濃度雜質(zhì)區(qū)域。
此外，本發(fā)明的特征為所述低濃度雜質(zhì)區(qū)域是設(shè)置于輸出由入射光而發(fā)生的光電流(photo current)的一側(cè)。
此外，本發(fā)明的特征為所述第1及第2電阻是由透明電極材料所形成。
此外，本發(fā)明的特征為所述第1及第2電阻是由薄膜晶體管所形成。
第二，具備在基板上積層?xùn)艠O電極、絕緣膜以及半導(dǎo)體層，并具有設(shè)置于該半導(dǎo)體層的溝道(channel)，以及設(shè)置于該溝道兩側(cè)的源極以及漏極的薄膜晶體管所構(gòu)成，并將所接收的光變換為電氣信號的光學(xué)傳感器；一端與所述光學(xué)傳感器的輸出端子連接，另一端接地的第1電容；一方的輸出端子連接于所述第1電容與所述光學(xué)傳感器的連接點(diǎn)的第1開關(guān)晶體管；一端連接于所述第1開關(guān)晶體管的另一方的輸出端子，而另一端接地的第2電容；以及一方的輸出端子連接于所述第1開關(guān)晶體管與所述第2電容的連接點(diǎn)，另一方接地的第2開關(guān)晶體管；通過將所述光學(xué)傳感器輸出的電荷以一定期間儲存于所述第1電容，使所述第1開關(guān)晶體管導(dǎo)通，將所述第1電容所儲存的電荷移動至所述第2電容，并且從所述第1開關(guān)晶體管與所述第2容量的連接點(diǎn)檢測輸出電壓而解決該課題。
此外，本發(fā)明的特征為通過所述第2開關(guān)晶體管的導(dǎo)通，在電荷儲存前，更新所述第2容量。
此外，本發(fā)明的特征為在經(jīng)過預(yù)定期間后，在所述光學(xué)傳感器的控制端子施加預(yù)定電壓，使該光學(xué)傳感器更新。
此外，本發(fā)明的特征為對應(yīng)來自所述光學(xué)傳感器的輸出，使所述輸出電壓變化為線形。
此外，本發(fā)明的特征為通過使所述第1電容及第2電容變化，使輸出電壓變化。
此外，本發(fā)明的特征為所述半導(dǎo)體層是在所述源極與所述溝道間、或所述漏極與所述溝道間的接合區(qū)域直接接受光線，而發(fā)生光電流(photo current)。
此外，本發(fā)明的特征為所述半導(dǎo)體層的所述源極與所述溝道間或所述漏極與所述溝道間，設(shè)置有低濃度雜質(zhì)區(qū)域。
此外，本發(fā)明的特征為所述低濃度雜質(zhì)區(qū)域是設(shè)置于輸出由入射光而發(fā)生的光電流(photo current)的一側(cè)。
第三具備有并聯(lián)連接多個(gè)薄膜晶體管的光學(xué)傳感器，該薄膜晶體管光學(xué)傳感器在基板上積層?xùn)艠O電極、絕緣膜以及半導(dǎo)體層，并具有設(shè)置于該半導(dǎo)體層的溝道，以及設(shè)置于所述溝道兩側(cè)的源極及漏極；與所述光學(xué)傳感器并聯(lián)連接的第1電容；串聯(lián)連接于所述光學(xué)傳感器的一方的輸出端子以及所述第1電容的一端的第1開關(guān)晶體管；輸出端子的一端連接于所述第1開關(guān)晶體管與所述第1電容的連接點(diǎn)，而另一端連接于第1電源端子的第2開關(guān)晶體管；輸出端子的一端連接于所述第2開關(guān)晶體管的一端，另一端連接于第2電容的一端的第3開關(guān)晶體管；用以連接所述第2電容的另一端與所述第1電容的另一端的連接手段；以及所述第2電容的一端是連接于控制端子，而輸出端子的一方是經(jīng)由電阻連接于所述第1電源端子的第4開關(guān)晶體管；通過從所述電源端子向所述第1電容供給基準(zhǔn)電荷，并使所述第1晶體管導(dǎo)通，將所述第1電容的電荷透過所述光學(xué)傳感器放電，在經(jīng)過一定期間后，將所述第1電容所殘留的電荷，透過所述第3晶體管的導(dǎo)通，儲存于所述第2電容，而將所述第2電容與所述第3晶體管的連接點(diǎn)的電壓施加于所述第4晶體管的控制端子，從而檢測所述第4晶體管的輸出電壓來解決上述課題。
此外，本發(fā)明的特征為通過所述光學(xué)傳感器的連接數(shù)的不同，使所述輸出電壓變化。
此外，本發(fā)明的特征為所述電阻是具有103Ω至108Ω范圍的電阻值。
此外，本發(fā)明的特征為所述半導(dǎo)體層是在所述源極與所述溝道間或所述漏極與所述溝道間的接合區(qū)域直接接收光線，從而發(fā)生光電流(photo current)。
此外，本發(fā)明的特征為所述半導(dǎo)體層的所述源極與所述溝道間或所述漏極與所述溝道間，設(shè)置有低濃度雜質(zhì)區(qū)域。
此外，本發(fā)明的特征為所述低濃度雜質(zhì)區(qū)域是設(shè)置于輸出由入射光而發(fā)生的光電流(photo current)的一側(cè)。
此外，本發(fā)明的特征為所述電阻是由透明電極材料所形成。
此外，本發(fā)明的特征為所述電阻是由薄膜晶體管所形成。
第四，具備以矩陣狀配置的漏極線以與門極線；連接于所述漏極線以與門極線的交叉點(diǎn)附近的多個(gè)顯示像素；與將至少具有將接受的光變換為電氣信號的光學(xué)傳感器的光量檢測電路配置于同一基板上的顯示部；以及供給驅(qū)動所述顯示部的信號以及電源的外部控制電路；通過所述信號及/或者電源，使所述光量檢測電路動作而解決上述課題。
此外，并且具備連接于所述柵極線，且依據(jù)所述信號向所述柵極線供給掃描信號的垂直方向掃描電路，并使所述掃描信號成為所述光量檢測電路的輸入信號。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，第1，可將光學(xué)傳感器的微小輸出電流變換(放大)為電壓而予以檢測。而輸出電壓是第1及第2電源端子的電壓的分壓，由于只需將第1及第2電源端子的電壓設(shè)定于所希望的范圍內(nèi)，因此感測所得的光量的反饋?zhàn)兊萌菀住?br> 第2，由于可通過使構(gòu)成電路的電阻值發(fā)生變化，使光學(xué)傳感器的電流電壓特性發(fā)生變化，因此可根據(jù)用途調(diào)整光學(xué)傳感器的感度。
第3，通過將構(gòu)成電路的電阻值設(shè)在103Ω至108Ω范圍的電阻值，而可將輸出電壓設(shè)為例如0V至十多V(-7至8V)左右等、適合反饋(feedback)的期望范圍。
第4，通過將光電傳感器的輸出電流于一定期間對電容進(jìn)行充電，從而變換為輸出電壓，可實(shí)現(xiàn)使輸出電流與輸出電壓的關(guān)為線性(Linearity)的電路。
第5，通過使充電光學(xué)傳感器的輸出電流的電容的值發(fā)生變化，可使光學(xué)傳感器的光量感度發(fā)生變化。
第6，并聯(lián)連接多個(gè)光學(xué)傳感器，并使從基準(zhǔn)電荷放電所感測(sensing)到的光量而變換為輸出電壓，從而可使微小的輸出電流放大為所希望范圍的電壓。
第7，通過使光學(xué)傳感器的連接數(shù)變化，可使光學(xué)傳感器的光量感度發(fā)生變化。
第8，由于光學(xué)傳感器為TFT(薄膜晶體管Thin Film Transistor)，因此能夠在經(jīng)過預(yù)定期間后，通過施加預(yù)定電壓于控制端子而進(jìn)行光學(xué)傳感器的更新。借此，可追求TFT的長壽命化，并可獲得穩(wěn)定的感測(sensing)特性。
第9，由于光線直接照射于光學(xué)傳感器，因此可大致直接地檢測出外部光線。
第10，使光學(xué)傳感器的TFT作成LDD構(gòu)造，從而可促進(jìn)光電流的發(fā)生。特別是如果光電流的輸出側(cè)為LDD構(gòu)造的話，則對光電流發(fā)生的促進(jìn)更為有效。并且，由于LDD構(gòu)造，因而使Vg-Id特性的OFF特性(檢測區(qū)域)穩(wěn)定，從而成為穩(wěn)定的組件。
第11，通過以透明電極材料形成電阻，而可使用采用了薄膜晶體管的例如LCD、有機(jī)EL顯示器等的制造工序，一體設(shè)置光量檢測電路。
第12，通過以薄膜晶體管形成電阻，而可使用采用了薄膜晶體管的顯示裝置的制造工序，并將光量檢測電路組入其中。
第13，由于將從用以顯示顯示裝置的電源、數(shù)據(jù)的V掃描儀(Vscanner)等向顯示部供給的信號并用成光量檢測電路的驅(qū)動用，因而不需要從外部供給光量檢測電路用的動作信號，從而可減少端子數(shù)。
而由于配線電阻導(dǎo)致的壓降是減少，因此可減少光學(xué)傳感器(光量檢測電路)的消耗電力。


圖1表示本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路的電路概要圖；圖2(A)為本發(fā)明的光學(xué)傳感器的構(gòu)造示意剖面圖、圖2(B)及(C)表示光學(xué)傳感器的Id-Vg曲線的特性圖；圖3表示本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)的仿真結(jié)果的特性圖；圖4(A)說明本發(fā)明的光量檢測電路以及顯示組件的外觀圖；圖4(B)是顯示本發(fā)明的光量檢測電路以及顯示組件的剖面圖；圖5(A)表示本發(fā)明第2實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路的電路概要圖；
圖5(B)顯示本發(fā)明第2實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路的時(shí)序圖；圖6是本發(fā)明的光量檢測電路的檢測流程圖；圖7表示本發(fā)明第2實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路的電路概要圖；圖8(A)為本發(fā)明第3實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路的電路概要圖；圖8(B)為本發(fā)明第3實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路的時(shí)序圖；圖9表示本發(fā)明第3實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路的電路概要圖；圖10(A)說明本發(fā)明的顯示面板的概要圖；圖10(B)為本發(fā)明的顯示面板流程圖；以及圖11表示現(xiàn)有光學(xué)傳感器的概要圖。
主要組件符號說明1光學(xué)傳感器 2，3，4，5，6，7，8開關(guān)晶體管10基板 11，111柵極電極12柵極絕緣膜 13，113半導(dǎo)體層13s，113s源極13d，113d漏極13c，113c溝道13LD低濃度雜質(zhì)區(qū)域14緩沖層 15層間絕緣膜16，116漏極電極18， 118源極電極20顯示組件(顯示部) 21顯示區(qū)域22 H掃描儀 23V掃描儀24外部連接端子 25計(jì)數(shù)器30顯示像素 100光量檢測電路120透明電極 200顯示面板210外部控制電路(驅(qū)動用IC)GL柵極線 DL漏極線R1，R2，R3 電阻t1，t2，t3，t4，t5，t6電源端子C1，C2，C3，C4電容 Vort輸出電壓GND接地 Vdd電位具體實(shí)施方式
參照圖1至圖10詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。首先，圖1至圖4表示第1實(shí)施形態(tài)。
圖1表示本實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路的概要圖。
圖1中，第1實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路100是由光學(xué)傳感器1、第1電阻R1、第2電阻R2、開關(guān)晶體管2、第1電源端子t1、以及第2電源端子t2所構(gòu)成。
第1電阻R1是與光學(xué)傳感器1并聯(lián)連接，具有103Ω至108Ω的非常高的電阻值。
開關(guān)晶體管2是于控制端子連接有光學(xué)傳感器1的輸出端子，該開關(guān)晶體管2的一方的輸出端子是經(jīng)由第2電阻R2連接于第1電源端子t1，另一方的輸出端則連接于第2電源端子t2。開關(guān)晶體管2是例如為n溝道型的薄膜晶體管(Thin Film Transistor，以下稱TFT)，其構(gòu)造是與后述的光學(xué)傳感器1相同。
第2電阻R2與第1電阻R1同樣具有103Ω至108Ω的非常高的電阻值。而第1電源端子t1為例如VDD電位，第2電源端子t2為GND電位。本實(shí)施形態(tài)是將第1電源端子t1與第2電源端子t2的電壓設(shè)為所希望范圍內(nèi)的電位差，通過在兩端子間連接第2電阻R2，以該分壓可得到輸出電壓Vout。亦即，在作為反饋(feedback)的利用方便的范圍內(nèi)，設(shè)定第1電源端子t1與第2電源端子t2即可，例如將第1電源端子t1設(shè)為+8V、第2電源端子t2設(shè)為-7V等。
參照圖2說明本實(shí)施形態(tài)的光學(xué)傳感器1。圖2(A)表示光學(xué)傳感器1的構(gòu)造的剖面圖，圖2(B)及(C)表示作為光學(xué)傳感器1的TFT的電流電壓特性的示意圖。
光學(xué)傳感器是由圖2(A)中的柵極電極11、絕緣膜12、以及半導(dǎo)體層13所構(gòu)成的TFT。
亦即，在石英玻璃、無堿玻璃等構(gòu)成的絕緣性基板10上，設(shè)置作為緩沖(buffer)層的絕緣膜(SiN、SiO2)14，其上層則積層多結(jié)晶硅(Poly-Silicon，以下稱p-Si。)膜構(gòu)成的半導(dǎo)體層13。亦可先積層非晶質(zhì)硅層，再經(jīng)由雷射退火(laser anneal)處理等進(jìn)行再結(jié)晶化而形成該p-Si膜。
半導(dǎo)體層13上積層有SiN、SiO2等構(gòu)成的柵極絕緣膜12，其上方形成鉻(Cr)、鉬(Mo)等高熔點(diǎn)金屬構(gòu)成的柵極電極11。
半導(dǎo)體層13中，位于柵極電極11下方，設(shè)置有本征(intrinsic)或?qū)嵸|(zhì)本征的溝道13c。而在溝道13c的兩側(cè)，設(shè)置有n+型雜質(zhì)的擴(kuò)散區(qū)域的源極13s以及漏極13d。
柵極絕緣膜12以與門極電極11上的全面，例如依序積層SiO2膜、SiN膜、SiO2膜且積層層間絕緣膜15。在柵極絕緣膜12以及層間絕緣膜15中，是對應(yīng)漏極13d以及源極13s而設(shè)置有接觸孔(contact hole)，在該接觸孔(contact hole)中填充鋁(Al)等金屬，形成漏極電極16以及源極電極18，分別與漏極13d以及源極13s相接觸。
在所述的構(gòu)造p-SiTFT中，當(dāng)TFT不導(dǎo)通(OFF)時(shí)，如果來自外部的光射入至半導(dǎo)體層13時(shí)，則溝道13c與源極13s或者溝道13c與漏極13d的接合區(qū)域令發(fā)生電子-電洞對。該電子-電洞對會因接合區(qū)域的電場而分開，從而產(chǎn)生光起電力而得到光電流，而光電流則從例如源極電極18側(cè)輸出。
亦即，檢測該不導(dǎo)通(OFF)時(shí)所得的光電流(以下稱Ioff)的增加，并作為光學(xué)傳感器而加以利用。
在此，在半導(dǎo)體層13中，較宜設(shè)置低濃度的雜質(zhì)區(qū)域。低濃度雜質(zhì)區(qū)域是鄰接設(shè)置在源極13s或漏極13d的溝道13c側(cè)，且比源極13s或漏極13d雜質(zhì)濃度更低的區(qū)域。通過設(shè)置該區(qū)域，可緩和集中于源極13s(或漏極13d)端部的電場。但是，雜質(zhì)濃度太低時(shí)，電場會增加，此外低濃度雜質(zhì)區(qū)域的寬度(從源極13s端部向溝道13c方向的長度)也會影響電場強(qiáng)度。亦即，低濃度雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)濃度以及區(qū)域?qū)挾仁谴嬖谧钸m合值，例如0.5μm至3μm左右。
本實(shí)施形態(tài)中，例如在溝道與源極間(或溝道與漏極間)，設(shè)置有低濃度雜質(zhì)區(qū)域13LD，亦即成為LDD(Light Doped Drain，輕摻雜漏極)構(gòu)造。如果成為LDD構(gòu)造，由于可以使有助于光電流的發(fā)生的接合區(qū)域在柵極長度L方向增加，因此光電流的發(fā)生更為容易。亦即在至少光電流的取出側(cè)，設(shè)置低濃度雜質(zhì)區(qū)域13LD即可。并且，通過作成LDD構(gòu)造，使Vg-Id特性的OFF特性(檢測區(qū)域)穩(wěn)定，而成為穩(wěn)定的組件。
再者，圖2(B)及(C)表示作為光學(xué)傳感器的TFT的Vg-Id曲線。圖2(B)是柵極寬度W為600μm者，圖2(C)是6μm者。而兩者的閘長度L為13μm。該圖中，是使用n溝道型的TFT作為例子，在Vd＝10V、Vs＝GND的條件下，表示有入射光的情況(實(shí)線)、以及無入射光的情況(虛線)。
圖中，Vg＝0V至-1V以下是成為不導(dǎo)通(OFF)狀態(tài)，而如果VG超出閾值(threshold value)，則TFT成為導(dǎo)通狀態(tài)，且Id會增加。如果著眼于例如TFT完全不導(dǎo)通狀態(tài)的Vg＝-3V附近，則在圖2(B)的情況下，在沒有入射光時(shí)，電流為1×10-12A左右的Id，由于接觸到光而令增加至1×10-9A左右。透過該入射光所增加的Id為Ioff。
另一方面，如圖2(C)，柵極寬度W小時(shí)，在沒有入射光情況下，為1×10-14A的光電流，透過光的入射，成為1×10-11A。
如此，通過使柵極寬度W更大，如果有相同光量，則與柵極寬度W較小的情況作比較，可取得大的Ioff。
但是，雖然在任何情況都可作Ioff的檢測，但是以這種等級的位準(zhǔn)進(jìn)行反饋是有所困難。
因此，在本實(shí)施形態(tài)中是如圖1所示提供用以讀出所述光學(xué)傳感器1的微小電流的電路，而能夠檢測出足以用于反饋的充分光量。
而圖1所示的光學(xué)傳感器1，是由1個(gè)以上未滿500個(gè)左右的所述TFT所構(gòu)成，在有多個(gè)的情況下，使柵極電極11共通，相互并聯(lián)連接。作為本實(shí)施形態(tài)的一例，是將100個(gè)TFT并聯(lián)連接。
構(gòu)成光量檢測電路100的光學(xué)傳感器1以外的TFT亦可如圖2所示，在半導(dǎo)體層13的上層配置柵極電極11的頂柵極(top gate)構(gòu)造；或是在半導(dǎo)體層13的下層配置柵極電極11的底柵極(bottom gate)構(gòu)造。光學(xué)傳感器1以外的TFT為頂柵極構(gòu)造時(shí)，在其中設(shè)置遮光層為宜。有關(guān)遮光層的話，可考慮例如在半導(dǎo)體層上方及下方配置柵極電極等，而將下層的柵極電極作為遮光層。此時(shí)，作為遮光層的柵極電極的電位為浮動者(floating)，或是與上層?xùn)艠O電極共通，或是對應(yīng)作為不同電位等的電路構(gòu)成，而做適當(dāng)選擇。
再次參照圖1，以下對光量檢測電路100的動作進(jìn)行說明。
如果光照射至光學(xué)傳感器1，則輸出例如10-14A至10-9A左右的非常微小的光電流。該輸出電流是經(jīng)由高電阻的第1電阻R1，成為1×10-9A至1×10-10A左右，將相對應(yīng)的電壓施加于開關(guān)晶體管2的柵極電極。
如果開關(guān)晶體管2導(dǎo)通，則電流從第1電源端子t1向第2電源端子t2流動。并且，透過開關(guān)晶體管2的一方的輸出端子與第2電阻R2的連接點(diǎn)，檢測輸出電壓Vout。在此，可將該連接點(diǎn)的輸出電壓Vout作為第1電源端子t1與第2電源端子t2的分壓而予以檢測出。
開關(guān)晶體管2的柵極電壓是對應(yīng)光學(xué)傳感器1的輸出電流Ioff而增減，因此從第1電源端子t1流向第2電源端子t2的電流量將發(fā)生變化。亦即，光學(xué)傳感器1的輸出電流Ioff較小時(shí)，柵極電壓會變小，流動于第2電阻R2的電流也會變小。于是，由于第2電阻R2如前所述，為非常高的電阻，因此輸出電壓Vout會變大。
另一方面，光學(xué)傳感器1的輸出電流Ioff若變大，則由于柵極電壓變大，使第2電阻R2的流動電流變大，且輸出電壓Vout變小。
圖3表示進(jìn)行該電路的仿真(simulation)的結(jié)果。
圖中的橫軸為光學(xué)傳感器1的輸出電流Ioff，縱軸是經(jīng)變換的輸出電壓Vout。使第1及第2電源端子間電壓在8V至-7V的間以2V的階段做變化，并且，使第2電阻R2的值R可變。實(shí)線a是第2電阻R2為1×104Ω的情況，實(shí)線b是第2電阻R2為1×106Ω的情況，實(shí)線c是第2電阻R2為1×108Ω的情況。
如此，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，雖然來自光學(xué)傳感器1的輸出電流Ioff為0.1nA至1nA的非常小者，然而可將該輸出電流變換為電壓，使該電壓放大至-7V至8V，而可檢測光的強(qiáng)度。
例如，第1電源端子t1＝8V，第2電阻R2的電阻值R＝1×105Ω的情況，可使0nA的輸出電流Ioff變換為8V，而使1nA的輸出電流Ioff變換為-6V。
并且，從實(shí)線a至實(shí)線c也可得知，透過使第2電阻R2的電阻值變化，可使光學(xué)傳感器1輸出的電流Ioff與輸出電壓Vout的電流電壓特性發(fā)生變化。具體而言，R值越大，電流電壓特性就越陡，相反地，R值越小特性就越平緩?？偟模軌蛞罁?jù)第2電阻R2的電阻值而使光學(xué)傳感器1的輸出電流-輸出電壓特性變化，亦即可使光量檢測電路100的感度變化。
因此，例如在R＝1×108Ω的情況，由于是幾乎垂直的上升，因此可實(shí)現(xiàn)在8V至-7V間的ON、OFF，且可作為開關(guān)使用。而在R＝1×106Ω的情況，由于電位變動變得平緩，可決定跟隨輸出電流Ioff的電壓值，因此適用于例如透過亮度(光量)，階段性使用的情況，亦即不是0、1的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而是輸出模擬數(shù)據(jù)的情況。
在此，是如前所述，在光學(xué)傳感器1的TFT不導(dǎo)通時(shí)，透過照射光而使該光學(xué)傳感器發(fā)生暗電流，藉以使用光學(xué)傳感器1。因此，在預(yù)定的時(shí)序進(jìn)行強(qiáng)制更新為宜。
TFT的光學(xué)傳感器1是透過在柵極電極11上施加預(yù)定電壓，可使TFT導(dǎo)通(ON)。亦即在預(yù)定時(shí)間，通過對光學(xué)傳感器1的柵極電極11、漏極13d、以及/或者源極施加使電流流動于光電流流動方向及相反方向的電壓，使光學(xué)傳感器1進(jìn)行更新，并使作為光學(xué)傳感器的TFT特性穩(wěn)定。
但是，當(dāng)在非TFT的二極管的情況，由于柵極電極與源極(或漏極)相互連接，柵極電極與源極電極常為同電位，因此無法獨(dú)立地對柵極電極與源極施加電壓，并且無法更新。并且，在pn結(jié)合型二極管的情況，由于在沒有光照射時(shí)的漏電(leak)特性不穩(wěn)定，因此不適于光學(xué)傳感器。
本實(shí)施形態(tài)中，開關(guān)晶體管2也是與圖1的光學(xué)傳感器1同樣的薄膜晶體管。并且，如果使開關(guān)晶體管2也成為所謂的LDD構(gòu)造，則可以緩解集中于源極(或漏極)端部的電場，因此較為理想。
在此，參照圖4，對于將本實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路100與例如LCD、有機(jī)EL顯示器組入同一基板的情況的一例進(jìn)行說明。
圖4(A)表示顯示器外觀的一例，圖4(B)是說明光量檢測電路100的一部分以及顯示像素30的剖面圖。
圖中，本實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路100與LCD、有機(jī)EL顯示組件20設(shè)置于同一基板。顯示組件20是具有在玻璃等絕緣基板10上行列狀多個(gè)配置有顯示像素30的顯示區(qū)域21。并且，光量檢測電路100是配置于例如顯示區(qū)域21的外側(cè)的四隅角。
在基板上，是配置有多個(gè)漏極線、以及多個(gè)柵極線，對應(yīng)漏極線DL與柵極線GL的各個(gè)交叉點(diǎn)是配置有顯示像素。詳細(xì)而言，各顯示像素30是連接于驅(qū)動用的TFT的源極，而TFT的漏極以與門極與漏極線DL以與門極線GL相連接。
并且，在顯示區(qū)域21的側(cè)邊，配置有在行側(cè)依序選擇漏極線的水平方向掃描電路(以下稱H掃描儀(scanner))22，以及在列側(cè)配置有向柵極線GL傳送柵極信號的垂直方向掃描電路(以下稱V掃描儀(scanner))23。
例如透過V掃描儀23，將某電位(H電位)的柵極信號施加于現(xiàn)有的柵極線GL。施加有柵極信號的柵極線GL所連接的TFT，全部成為導(dǎo)通狀態(tài)(ON)。其間從H掃描儀22以預(yù)定的時(shí)序，依序切換掃描信號，并施加于漏極線DL，使位于交叉點(diǎn)的顯示像素30發(fā)光。如此透過依序掃描柵極線GL以及漏極線DL，而在顯示區(qū)域21顯示預(yù)定的圖像。此外，用以傳送朝向柵極線GL以及漏極線DL等輸入的各種信號的未圖標(biāo)的配線，是集中于基板10的側(cè)邊，并連接于外部連接端子24。
光量檢測電路100是設(shè)置于配置有顯示像素30的基板10上，可感知與顯示區(qū)域21同等的光量。并且光直接射入光學(xué)傳感器1的源極與溝道的接合區(qū)域，或者漏極與溝道的接合區(qū)域。亦即，光學(xué)傳感器1直接接受來自外界的光線。于是，通過光學(xué)傳感器1，感知顯示區(qū)域21的光量，并變換為電流，而調(diào)節(jié)顯示區(qū)域21的亮度，例如可進(jìn)行控制器的控制。對應(yīng)來自光學(xué)傳感器1的輸出電流Ioff的量，在室內(nèi)明亮的情況，或是在室外時(shí)，控制器使顯示區(qū)域21明亮，或是在周圍較暗時(shí)，則使顯示區(qū)域21成為相對應(yīng)的亮度。亦即，周圍明亮?xí)r，提高亮度，較灰暗時(shí)，降低亮度。如此，通過對應(yīng)周圍光量，自動調(diào)節(jié)亮度，可提高識別性，且實(shí)現(xiàn)節(jié)電。于是，透過由光量檢測電路100進(jìn)行亮度控制，特別是使用有機(jī)EL組件等自發(fā)光組件的顯示組件20，可延長其發(fā)光組件的壽命。
如圖4(B)所示，光量檢測電路10與顯示像素30是設(shè)置于同一基板上，在此只顯示光學(xué)傳感器1。
顯示像素30也具有與光學(xué)傳感器1同樣的TFT。亦即在石英玻璃、無堿玻璃等構(gòu)成的絕緣性基板10上，設(shè)置作為緩沖(buffer)層的絕緣膜(SiN、SiO2)14，其上層則積層由p-Si膜構(gòu)成的半導(dǎo)體層113。亦可積層非晶質(zhì)硅層，再通過雷射退火(laser anneal)處理等進(jìn)行再結(jié)晶化而形成該p-Si膜。
半導(dǎo)體層113上積層有SiN、SiO2等構(gòu)成的柵極絕緣膜12，其上方形成鉻(Cr)、鉬(Mo)等高熔點(diǎn)金屬構(gòu)成的柵極電極111。
在半導(dǎo)體層113中，位于柵極電極111下方，是設(shè)置有本征或成為實(shí)質(zhì)本征的溝道113c。而在溝道113c的兩側(cè)，設(shè)置有屬于n+型雜質(zhì)的擴(kuò)散區(qū)域的源極113s以及漏極113d。
在柵極絕緣膜12以與門極電極111上的全面，例如依序積層SiO2膜、SiN膜、SiO2膜并且積層層間絕緣膜15。在柵極絕緣膜12以及層間絕緣膜15中，是對應(yīng)于漏極113d以及源極113s而設(shè)置有接觸孔(contact hole)，在該接觸孔(contact hole)中是填充有鋁(Al)等金屬，而設(shè)置漏極電極116以及源極電極118，分別與漏極113d以及源極113s接觸。
由于光學(xué)傳感器1與圖1相同，因此省略某說明，在光學(xué)傳感器1以及顯示像素30的層間絕緣膜15上，形成有用以使顯示像素30平坦化的平坦化絕緣膜17。
并且，顯示像素30中，平坦化絕緣膜17上設(shè)有成為顯示電極ITO(Indium Tin Oxide)等透明電極120。透明電極120則透過平坦化絕緣膜17中所設(shè)的接觸孔，連接于源極電極118(或是漏極電極116)。
此時(shí)的第1及第2電阻，是由例如摻雑n型雜質(zhì)的多晶硅或如同ITO的透明電極材料而形成。
第1及第2電阻是可以由與光學(xué)傳感器1、或顯示像素30的TFT同樣的TFT形成。此時(shí)是固定柵極電壓，俾使TFT的源極-漏極間成為高電阻，而可作為電阻利用。
通過所述的構(gòu)成，利用在基板上設(shè)置薄膜晶體管而構(gòu)成的顯示組件20的制造工序，可將本實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路100組入同一基板。
所述的情況，特別是摻雑雜質(zhì)的多晶硅，在照射到光線時(shí)，將發(fā)生劣化，使電阻值變小。于是，此時(shí)，對第1及第2電阻進(jìn)行遮光為宜。由于在LCD、有機(jī)EL顯示組件20中，配置有顯示像素30的顯示區(qū)域21是采用有遮光板(未圖標(biāo))，因此可通過對遮光板的圖案化而對第1及第2電阻上進(jìn)行遮光。
接著，參照圖5至圖7，對本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。而與第1實(shí)施形態(tài)同一構(gòu)成要素者是標(biāo)記同一符號。
圖5(A)表示第2實(shí)施形態(tài)的電路概要圖，圖5(B)是該電路的時(shí)序圖。
本實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路100是由光學(xué)傳感器1、第1電容C1、第2電容C2、第1開關(guān)晶體管3、以及第2開關(guān)電晶體管4所構(gòu)成。
圖5(A)中，光學(xué)傳感器1是并聯(lián)連接有柵極電極共通的多個(gè)TFT者，由于TFT的詳細(xì)與第1實(shí)施形態(tài)相同，因此省略其說明。此外，也與第1實(shí)施形態(tài)相同，為了光學(xué)傳感器1的更新，光學(xué)傳感器1的控制端子(柵極)所連接的節(jié)點(diǎn)(node)1以及至少一方的輸出端子(漏極或源極)所連接的節(jié)點(diǎn)(node)2是與預(yù)定的電流端子t3、t4相連接，并將在預(yù)定時(shí)間將使電流流動于光電流的流動方向以及相反方向的電壓施加于光學(xué)顯示器的柵極電極、漏極以及/或者源極。
第1電容C1，是具有例如2pf的電容值，并與光學(xué)傳感器1的輸出端子一端連接。而第2電容C2，是具有從1fF至1nF的電容值(例如400fF的電容值)，并與第1電容C1并聯(lián)連接。
并且，節(jié)點(diǎn)3以及節(jié)點(diǎn)7間連接有第1開關(guān)晶體管3，亦即，第1電容C1及第2電容C2的各一端是連接于第1開關(guān)晶體管3的輸出端子。并且，第1電容C1的另一端與第2電容C2的另一端相連接，并于節(jié)點(diǎn)8接地。
對于第1開關(guān)晶體管3的控制端子，在節(jié)點(diǎn)4施加控制信號。而本實(shí)施形態(tài)中，為了實(shí)現(xiàn)對漏電流的控制，是使第1開關(guān)晶體管3成為雙柵極(double gate)的n溝道型TFT。
其后，經(jīng)由第1開關(guān)晶體管3的輸出端子與第2電容C2的連接點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)7)，檢測輸出電壓Vout。而在節(jié)點(diǎn)7連接有第2開關(guān)晶體管4的一方的輸出端子，該晶體管4的另一方的輸出端子，則在節(jié)點(diǎn)5接地。第2開關(guān)晶體管4無論是n型或P型，只要是不導(dǎo)通(OFF)特性良好者即可。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，使光學(xué)傳感器1以及各開關(guān)晶體管3、4成為所謂LDD構(gòu)造亦可。
接著，說明所述光量檢測電路的動作。
如圖5(B)所示，在時(shí)序C，向光學(xué)傳感器1的節(jié)點(diǎn)1輸入H位準(zhǔn)(例如7V)脈沖，向節(jié)點(diǎn)2輸入L位準(zhǔn)(例如0V)脈沖，而更新光學(xué)傳感器1。借此使節(jié)點(diǎn)3的電壓如n1下降。
脈沖下降，而節(jié)點(diǎn)1回到L位準(zhǔn)，而節(jié)點(diǎn)2則回到H位準(zhǔn)，而光學(xué)傳感器1的輸出電流Ioff對第1電容C1充電。然后，在預(yù)定期間持續(xù)向第1電容C1充電，而節(jié)點(diǎn)3的電壓如n1發(fā)生變化(增加)。由于第1電容C1在節(jié)點(diǎn)8接地，因此節(jié)點(diǎn)3的電壓n1為來自光學(xué)傳感器的輸出電壓。
在時(shí)序A向節(jié)點(diǎn)6輸入H位準(zhǔn)的脈沖，使第2開關(guān)晶體管4導(dǎo)通，而重設(shè)前取樣(sampling)時(shí)的輸出電壓Vout。
在時(shí)序B，向節(jié)點(diǎn)4輸入H位準(zhǔn)的脈沖，使第1開關(guān)晶體管3導(dǎo)通。借此在預(yù)定期間，將充電于第1電容C1的電荷移動至第2電容C2。由于第2電容C2的另一端也接地，因此可透過檢測由節(jié)點(diǎn)7所輸出的輸出電壓Vout，而檢測出于光學(xué)傳感器1接受的光量(光的強(qiáng)度)。
亦即，在本實(shí)施形態(tài)中，n1的斜率是對應(yīng)光學(xué)傳感器1所接受的光量而發(fā)生變化，而輸出電壓Vout是依據(jù)n1而發(fā)生變化。亦即可取得對應(yīng)光量(光的強(qiáng)度)而線性變化的Vout。
通過使第1電容C1、第2電容C2的容量值發(fā)生變化，可設(shè)定檢測光量的感度。在此，第1電容C1是依據(jù)第2電容C2而使電容值變大。借此可更有效地移送電荷。
接著，參照圖6及圖7，對所述的光量檢測電路的LCD、有機(jī)EL顯示組件組入同一基板的情況的一例進(jìn)行說明。
圖6是光學(xué)傳感器的檢測流程的示意圖，圖7是包含第2實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路以及向該電路輸入脈沖的計(jì)數(shù)器(counter)的電路構(gòu)成圖的一例。而外觀圖與圖4相同，因此在此是參考圖4。
光量檢測電路100是例如配置于顯示區(qū)域21外側(cè)的四隅角，而在顯示區(qū)域21側(cè)邊是配置有在行側(cè)依序選擇漏極線DL的H掃描儀22，以及在列側(cè)向柵極線GL傳送柵極信號的V掃描儀23。
其次，V掃描儀23是從多條柵極線GL依序選擇預(yù)定的柵極線GL，并施加?xùn)艠O信號，V掃描儀23是通過垂直開始信號STV選擇第1條柵極線GL，并對應(yīng)垂直時(shí)脈CKV，依序切換以下的柵極線GL并進(jìn)行選擇。
H掃描儀22是從多條漏極線DL依序選擇預(yù)定的漏極線DL，而向顯示像素21供給信號。H掃描儀22是通過水平開始信號STH選擇最初的漏極線DL，并對應(yīng)水平時(shí)脈CKH，依序切換以下的漏極線DL并進(jìn)行選擇。
所述垂直時(shí)脈CKV以及水平時(shí)脈CKH，是經(jīng)由以電位變換電路升壓的外部控制電路所輸出的例如3V振幅的低電壓時(shí)脈而生成者。
本實(shí)施形態(tài)是將圖6的V掃描儀23的垂直開始信號STV以及垂直時(shí)脈CKV輸入計(jì)數(shù)器25，并透過從計(jì)數(shù)器25輸出的脈沖，產(chǎn)生圖5的各時(shí)序。
圖7是連接有光量檢測電路100以及計(jì)數(shù)器25的電路構(gòu)成的一例，在本實(shí)施形態(tài)的情況中，是向計(jì)數(shù)器的節(jié)點(diǎn)11輸入V掃描儀的垂直時(shí)脈CKV，而向計(jì)數(shù)器的節(jié)點(diǎn)12輸入V掃描儀的垂直開始信號STV。
例如用于更新的施加于光學(xué)傳感器1的柵極電極的脈沖，是第6段的計(jì)數(shù)器的輸出(節(jié)點(diǎn)1)。而該信號線與光學(xué)傳感器的輸出端子是經(jīng)由反相器(invertor)連接。
此外，施加于第1開關(guān)晶體管3以及第2開關(guān)晶體管4的柵極電極的脈沖，分別是第4段以及第2段的計(jì)數(shù)器的輸出(節(jié)點(diǎn)6、節(jié)點(diǎn)4)。
在利用該種顯示組件20的V掃描儀23的時(shí)脈時(shí)，圖5(B)的時(shí)序A的周期，是掃描顯示區(qū)域的一畫面分的時(shí)序，例如，60Hz為主流，也可以是30Hz、120Hz等。
接著，參照圖8及圖9，說明本發(fā)明的第3實(shí)施形態(tài)。
圖8(A)表示第3實(shí)施形態(tài)的電路概要圖，圖8(B)是該電路的時(shí)序圖。
圖8(A)中的光量檢測電路100是由光學(xué)傳感器1、第1電容C3、第2電容C4、第1開關(guān)晶體管5、第2開關(guān)晶體管6、第3開關(guān)晶體管7、連接手段9、第4開關(guān)晶體管8、電阻R3、第1電源端子t5、以及第2電源端子t6所構(gòu)成。
光學(xué)傳感器1為并聯(lián)連接有柵極電極共通的多個(gè)TFT者，有關(guān)TFT的詳細(xì)與第1實(shí)施形態(tài)相同，因此省略其說明。此外，亦與第1實(shí)施形態(tài)相同，為了進(jìn)行光學(xué)傳感器1的更新，將節(jié)點(diǎn)17以及節(jié)點(diǎn)18連接于預(yù)定的電源端子t7、t8，在預(yù)定時(shí)間將使電流流動于光電流的流動方向以及反方向的電壓施加于光學(xué)傳感器1的柵極電極、漏極、以及/或源極。
第1電容C3是與光學(xué)傳感器1并聯(lián)連接，且具有例如2pf左右的電容值。
第1開關(guān)晶體管5是將其輸出端子分別串聯(lián)連接于光學(xué)傳感器1的一端的輸出端子以及第1電容C3的一端。而第2開關(guān)傳感器6是將一方的輸出端子連接于第1電源端子t5，而將另一方的輸出端子與第1開關(guān)晶體管5以及第1電容C3的連接點(diǎn)連接。
第3開關(guān)晶體管7的一方的輸出端子是與第2開關(guān)晶體管6的一方的輸出端子相連接，另一方的輸出端子則與第2電容C4的一端相連接。第2電容C4的另一端是經(jīng)由連接手段9，與第1電容C3相連接。
并且，第2電容C4的一端是與第4開關(guān)晶體管8的控制端子相連接。第4開關(guān)晶體管8是使一方的輸出端子連接第2電源端子t6，使另一方的輸出端子經(jīng)由電阻R3與第1電源端子t5相連接。該電阻R3則成為例如2MΩ左右的非常高的電阻。并從節(jié)點(diǎn)23檢測輸出電壓Vout。
第1至第4開關(guān)晶體管是例如n溝道型的TFT。而如所述的光學(xué)傳感器1以及各開關(guān)晶體管，是以具有LDD構(gòu)造較為適合。
如圖8(B)所示，在時(shí)序A向節(jié)點(diǎn)19輸入L(例如0V)位準(zhǔn)的脈沖，使第1開關(guān)晶體管5不導(dǎo)通。之后如果節(jié)點(diǎn)19的H位準(zhǔn)上升(例如7V)，則使第1開關(guān)晶體管5導(dǎo)通，并維持至下一個(gè)時(shí)序A。
在時(shí)序B向節(jié)點(diǎn)20輸入H位準(zhǔn)的脈沖。在脈沖的輸入期間，第2開關(guān)晶體管6是導(dǎo)通。借此，由于是由第1電源端子t5向第1電容C3供給電荷，因此是將第1電容C3充電成節(jié)點(diǎn)21的電壓。在第3實(shí)施形態(tài)中，是在向第1電容C3充電基準(zhǔn)電荷后，透過其放電而檢測光量。于是第1電容C3充電成節(jié)點(diǎn)21的電壓的狀態(tài)，成為n1的重設(shè)位(reset)狀態(tài)。
如果節(jié)點(diǎn)20的脈沖為L位準(zhǔn)，則第2開關(guān)晶體管6成為不導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)，由于第1開關(guān)晶體管5維持導(dǎo)通狀態(tài)，因此第1電容C3所充電的電荷在C的期間進(jìn)行放電。
光學(xué)傳感器1是如前所述，是由在構(gòu)成光學(xué)傳感器1的TFT不導(dǎo)通時(shí)照射的光量所發(fā)生的暗電流。亦即，經(jīng)由檢測構(gòu)成光學(xué)傳感器的TFT的依據(jù)光的漏電流來檢測光量。于是，透過使第1開關(guān)晶體管5導(dǎo)通，而從第1電容C3放電出，對應(yīng)照射光學(xué)傳感器1的光量的電荷。
如果C的期間結(jié)束，則再次在時(shí)序A向節(jié)點(diǎn)19輸入L位準(zhǔn)的脈沖，在脈沖的輸入期間，第1開關(guān)晶體管不導(dǎo)通。同時(shí)，向節(jié)點(diǎn)22輸入H位準(zhǔn)的脈沖，使第3開關(guān)晶體管7導(dǎo)通。
于是，脈沖的輸入期間，電荷從第1電容C3向第2電容C4移動，即通過n1的電壓而使n2的電壓發(fā)生變化。n1的電壓如圖8(B)所示，經(jīng)由放電，隨時(shí)間的變化而變低，透過第3開關(guān)晶體管7導(dǎo)通，從基準(zhǔn)電荷扣除由光學(xué)傳感器1檢測的光量所對應(yīng)的電荷，所得的殘量成為n2的電壓。
亦即，n2是依據(jù)由光學(xué)傳感器1所感知的光量而變動，n2的電壓是施加于第4開關(guān)晶體管8的柵極電極。
在節(jié)點(diǎn)21以及節(jié)點(diǎn)23間，連接有2MΩ左右的非常高電阻值的電阻R3，因此借此對第1及第2電源端子間的電壓進(jìn)行分壓，并由節(jié)點(diǎn)23檢測輸出電壓Vout。此時(shí)，n2的柵極電壓越小，則第4開關(guān)晶體管8流動于電阻R3的電流越小，結(jié)果，輸出電壓Vout是以接近第1電源端子t5的較大值輸出。另一方面，n2的柵極電壓越大，流通于電阻R3的電流越大，因此，輸出電壓Vout的值成為接近第2電源端子t6的較小值輸出。
亦即，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，n2的電壓是依據(jù)光學(xué)傳感器1所感知的光量(強(qiáng)度)而發(fā)生變化，從而使輸出電壓Vout發(fā)生變化。此外，由于可將輸出電壓Vout變換為第1及第2電源端子間的電壓，因此可將微量光電流變換為對應(yīng)使用目的的范圍的電壓而予以輸出。
第3實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路10是透過改變光學(xué)傳感器1的連接數(shù)，可調(diào)節(jié)檢測光量的感度。
其次，參照包含圖9的光量檢測電路以及向該電路輸入脈沖的計(jì)數(shù)器的電路構(gòu)成圖的一例，對將光量檢測電路與LCD、有機(jī)EL顯示組件組入同一基板的情況進(jìn)行說明。
顯示組件的外觀圖是與圖4相同，光學(xué)傳感器1的檢測流程與圖6相同，因此省略其說明。
如圖9所示，在第3實(shí)施形態(tài)的情況中，亦是向計(jì)數(shù)器25的節(jié)點(diǎn)31以及節(jié)點(diǎn)32分別輸入V掃描儀23的垂直時(shí)脈CKV以及垂直開始信號STV。
施加于第1開關(guān)晶體管5的柵極電極的脈沖，是例如第40段的計(jì)數(shù)器25的輸出的反相者(invertor)(節(jié)點(diǎn)19)、第2開關(guān)晶體管6的柵極電極所施加的脈沖，是第2段的計(jì)數(shù)器25的輸出(節(jié)點(diǎn)20)。并且，施加于第3開關(guān)晶體管7的柵極電極的脈沖，是第40段的計(jì)數(shù)器的輸出。
第3實(shí)施形態(tài)的電阻，也與第1實(shí)施形態(tài)同樣，可以由摻雜n型雜質(zhì)的多晶硅或者、如ITO般的透明電極材料、或TFT所形成。當(dāng)為TFT的情況時(shí)，如果固定柵極電壓，使源極-漏極間成為高電阻，則可使TFT作為電阻利用。
通過所述構(gòu)成，利用在基板上設(shè)置薄膜晶體管而構(gòu)成的顯示組件20的制造工序，可將本實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路100組入同一基板。
而以雜質(zhì)摻雜的多晶硅形成電阻時(shí)，可透過LCD、有機(jī)EL顯示組件20的遮光板的圖案化對電阻上進(jìn)行遮光。
作為所述光量檢測電路10的具體使用方法，例如，第2實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路100的輸出電壓Vout對于光學(xué)傳感器1的輸出為線型，因此只要至少有一個(gè)光量檢測電路100，則可進(jìn)行對應(yīng)于光量的亮度控制等。
另一方面，第1、第3實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路100的情況下，經(jīng)由第1、第2電阻的變動、或使光學(xué)傳感器1的連接數(shù)發(fā)生變化，而使感度發(fā)生變化。亦即，在1個(gè)光量檢測電路100中，可檢測該感度的導(dǎo)通不導(dǎo)通(是否達(dá)到該感度)。此時(shí)，在顯示器內(nèi)配置多個(gè)不同感度的檢測電路，而通過檢測出輸出為導(dǎo)通的光學(xué)傳感器1來檢測光量。
此外，雖然在本實(shí)施形態(tài)中是對所謂頂柵極(top gate)構(gòu)造的TFT進(jìn)行了說明，然而即使是與積層順序相反的底柵極(bottom gate)構(gòu)造的TFT，也可同樣實(shí)施。
圖10是本實(shí)施形態(tài)的顯示面板200的動作說明圖，圖10(A)為概要圖，圖10(B)是流程圖。
如所述的本實(shí)施形態(tài)的顯示面板200是由顯示部20、以及顯示部20驅(qū)動用的外部控制電路210所構(gòu)成。顯示部20是如前所述，是將柵極線GL以及漏極線DL連接多個(gè)顯示像素30的顯示區(qū)域21、V掃描儀23、H掃描儀22、以及光量檢測電路100配置于同一基板10上而成者。
外部控制電路210是對于顯示部20供給驅(qū)動用的各種信號、電源的所謂驅(qū)動用IC。
驅(qū)動用IC210是使V掃描儀23以及H掃描儀22驅(qū)動，并傳送控制信號。V掃描儀23以及H掃描儀是透過控制信號，分別向柵極線GL以及漏極線DL供給掃描信號。
此外，驅(qū)動用IC210是向顯示部供給電源。電源的一部分是供給至有機(jī)EL組件，使有機(jī)EL組件發(fā)光。再者，驅(qū)動用IC210是將數(shù)據(jù)信號Vdata輸出至顯示部21，以顯示像素。
光檢測電路100是具有第1電源端子、以及第2電源端子。此外，例如第2、第3實(shí)施形態(tài)的光量檢測電路100的情況中，是將預(yù)定的脈沖作為輸入信號而控制光學(xué)傳感器1的更新、檢測的時(shí)序。
本實(shí)施形態(tài)的顯示面板200是將光量檢測電路100的第1電源端子、第2電源端子連接于驅(qū)動用IC210的電源供給線。而在需要輸入信號的光量檢測電路100的情況下，輸入例如V掃描儀23的掃描信號。
具體而言，如圖10(B)所示，透過來自驅(qū)動用IC210的控制信號，將V掃描儀23(計(jì)數(shù)器23)所輸出的垂直開始信號STV、垂直時(shí)脈CKV等輸入光量檢測電路100，并使其動作。
光量檢測電路100是如前所述，檢測外界光線并變換為電壓，且傳送至驅(qū)動用IC210。借此，驅(qū)動用IC210是調(diào)節(jié)有機(jī)EL組件的亮度等，對于顯示部20進(jìn)行反饋。
如此，通過以顯示面板200的電源、顯示面板200的V掃描儀等的掃描信號，驅(qū)動光量檢測電路100，使光量檢測電路100用的動作信號不再需要從外部供給，并可減少端子數(shù)。
此外，由于配線電阻的電壓降減少，可減少光量檢測電路100的消耗電力。
權(quán)利要求
1.一種光量檢測電路，具有光學(xué)傳感器，由在基板上積層?xùn)艠O電極、絕緣膜以及半導(dǎo)體層，并具有設(shè)置于該半導(dǎo)體層的溝道以及設(shè)置于該溝道兩側(cè)的源極以及漏極的薄膜晶體管所構(gòu)成，并將所接收的光變換為電氣信號；第1電阻，與所述光學(xué)傳感器并聯(lián)連接，并具有高電阻值；開關(guān)晶體管，將所述光學(xué)傳感器的輸出施加于控制端子；第2電阻，連接于所述開關(guān)晶體管的一方輸出端子，并具有高電阻值；第1電源端子，連接有該第2電阻；以及第2電源端子，連接于所述開關(guān)晶體管的另一方輸出端子；并且，將對應(yīng)所述光學(xué)傳感器的輸出的電壓，施加于所述控制端子，使所述開關(guān)晶體管導(dǎo)通，并且從所述開關(guān)晶體管與所述第2電阻的連接點(diǎn)檢測輸出電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的光量檢測電路，其中，通過使所述第2電阻的電阻值變化，使所述光學(xué)傳感器輸出的電流與輸出電壓的電流電壓特性發(fā)生變化。
3.如權(quán)利要求1所述的光量檢測電路，其中，所述第1及第2電阻具有103Ω至108Ω范圍的電阻值。
4.如權(quán)利要求1所述的光量檢測電路，其中，經(jīng)過預(yù)定的期間后，對所述光學(xué)傳感器的控制端子施加預(yù)定的電壓，使該光學(xué)傳感器進(jìn)行更新。
5.如權(quán)利要求1所述的光量檢測電路，其中，所述半導(dǎo)體層在所述源極與所述溝道間或所述漏極與所述溝道間的接合區(qū)域直接接收光線，而產(chǎn)生光電流。
6.如權(quán)利要求1所述的光量檢測電路，其中，在所述半導(dǎo)體層的所述源極與所述溝道間，或所述漏極與所述溝道間，設(shè)置有低濃度雜質(zhì)區(qū)域。
7.如權(quán)利要求6所述的光量檢測電路，其中，所述低濃度雜質(zhì)區(qū)域設(shè)在輸出由入射光產(chǎn)生的光電流的一側(cè)。
8.如權(quán)利要求1所述的光量檢測電路，其中，所述第1及第2電阻由透明電極材料所形成。
9.如權(quán)利要求1所述的光量檢測電路，其中，所述第1及第2電阻由薄膜晶體管所形成。
10.一種光量檢測電路，具有光學(xué)傳感器，由在基板上積層?xùn)艠O電極、絕緣膜以及半導(dǎo)體層，并具有設(shè)置于該半導(dǎo)體層的溝道，以及設(shè)置于該溝道兩側(cè)的源極以及漏極的薄膜晶體管所構(gòu)成，并將所接收的光變換為電氣信號；第1電容，一端與所述光學(xué)傳感器的輸出端子連接，而另一端接地；第1開關(guān)晶體管，其一方的輸出端子連接于所述第1電容與所述光學(xué)傳感器的連接點(diǎn)；第2電容，其一端連接于所述第1開關(guān)晶體管的另一方輸出端子，而另一端接地；以及第2開關(guān)晶體管，其一方輸出端子連接于所述第1開關(guān)晶體管與所述第2電容的連接點(diǎn)，另一方接地；將所述光學(xué)傳感器輸出的電荷以一定期間儲存于所述第1電容，使所述第1開關(guān)晶體管導(dǎo)通，將所述第1電容所儲存的電荷移動至所述第2電容，并且從所述第1開關(guān)晶體管與所述第2容量的連接點(diǎn)檢測輸出電壓。
11.如權(quán)利要求10所述的光量檢測電路，其中，通過所述第2開關(guān)晶體管的導(dǎo)通，在電荷的儲存前，使所述第2電容進(jìn)行更新。
12.如權(quán)利要求10所述的光量檢測電路，其中，經(jīng)過預(yù)定期間后，對所述光學(xué)傳感器的控制端子施加預(yù)定電壓，使該光學(xué)傳感器進(jìn)行更新。
13.如權(quán)利要求10所述的光量檢測電路，其中，對應(yīng)來自所述光學(xué)傳感器的輸出，使所述輸出電壓變化為線形。
14.如權(quán)利要求10所述的光量檢測電路，其中，通過使所述第1以及第2電容變化，使輸出電壓變化。
15.如權(quán)利要求10所述的光量檢測電路，其中，所述半導(dǎo)體層在所述源極與所述溝道間或所述漏極與所述溝道間的接合區(qū)域直接接收光線，而產(chǎn)生光電流。
16.如權(quán)利要求10所述的光量檢測電路，其中，在所述半導(dǎo)體層的所述源極與所述溝道間或所述漏極與所述溝道間，設(shè)置有低濃度雜質(zhì)區(qū)域。
17.如權(quán)利要求16所述的光量檢測電路，其中，所述低濃度雜質(zhì)區(qū)域設(shè)在輸出由入射光產(chǎn)生的光電流的一側(cè)。
18.一種光量檢測電路，具有光學(xué)傳感器，并聯(lián)連接多個(gè)薄膜晶體管，該薄膜晶體管具有在基板上積層?xùn)艠O電極、絕緣膜以及半導(dǎo)體層，并具有設(shè)置于該半導(dǎo)體層的溝道、以及設(shè)置于所述溝道兩側(cè)的源極及漏極；第1電容，與所述光學(xué)傳感器并聯(lián)連接；第1開關(guān)晶體管，串聯(lián)連接于所述光學(xué)傳感器的一方輸出端子及所述第1電容的一端；第2開關(guān)晶體管，其輸出端子的一端連接于所述第1開關(guān)晶體管與所述第1電容的連接點(diǎn)，而另一端連接于第1電源端子；第3開關(guān)晶體管，其輸出端子的一端連接于所述第2開關(guān)晶體管的一端，另一端連接于第2電容的一端；連接手段，用以連接所述第2電容的另一端、與所述第1電容的另一端；以及第4開關(guān)晶體管，所述第2電容的一端連接于控制端子，而輸出端子的一方經(jīng)由電阻而連接于所述第1電源端子，另一方連接于第2電源端子；從所述電源端子向所述第1電容供給基準(zhǔn)電荷，并使所述第1晶體管導(dǎo)通，將所述第1電容的電荷透過所述光學(xué)傳感器放電，在經(jīng)過一定期間后，將所述第1電容所殘留的電荷，透過所述第3晶體管的導(dǎo)通而儲存于所述第2電容，將所述第2電容與所述第3晶體管的連接點(diǎn)的電壓施加于所述第4晶體管的控制端子，從而檢測所述第4晶體管的輸出電壓。
19.如權(quán)利要求18所述的光量檢測電路，其中，通過所述光學(xué)傳感器的連接數(shù)的不同，而使所述輸出電壓變化。
20.如權(quán)利要求18所述的光量檢測電路，其中，所述電阻具有103Ω至108Ω范圍的電阻值。
21.如權(quán)利要求18所述的光量檢測電路，其中，所述半導(dǎo)體層在所述源極與所述溝道間、或所述漏極與所述溝道間的接合區(qū)域直接接收光線，而產(chǎn)生光電流。
22.如權(quán)利要求18所述的光量檢測電路，其中，在所述半導(dǎo)體層的所述源極與所述溝道間，或所述漏極與所述溝道間，設(shè)置有低濃度雜質(zhì)區(qū)域。
23.如權(quán)利要求22所述的光量檢測電路，其中，所述低濃度雜質(zhì)區(qū)域設(shè)在輸出由入射光產(chǎn)生的光電流的一側(cè)。
24.如權(quán)利要求18所述的光量檢測電路，其中，所述電阻由透明電極材料所形成。
25.如權(quán)利要求18所述的光量檢測電路，其中，所述電阻由薄膜晶體管所形成。
26.一種顯示面板，具有配置成矩陣狀的漏極線與門極線；多個(gè)顯示像素，連接于所述漏極線與門極線的交叉點(diǎn)附近；顯示部，將至少具備將接受的光變換為電氣信號的光學(xué)傳感器的光學(xué)檢測電路配置于同一基板；以及外部控制電路，用以供給驅(qū)動所述顯示部的信號及電源；并且通過所述信號及/或電源，使所述光量檢測電路動作。
27.如權(quán)利要求26所述的顯示面板，其中，具備連接于所述柵極線，并依據(jù)所述信號向所述柵極線供給掃描信號的垂直方向掃描電路，并將所述掃描信號作為所述光量檢測電路的輸入信號。
全文摘要
由二極管所構(gòu)成的光學(xué)傳感器(photo sensor)的構(gòu)造并無法進(jìn)行更新，并且無光照時(shí)的漏電特性不穩(wěn)定，因此并不適用于光學(xué)傳感器。而薄膜晶體管的光學(xué)傳感器的光量非常微小，有反饋較困難的問題。本發(fā)明是在薄膜晶體管的光學(xué)傳感器附加將輸出電流變換為電壓的檢測電路。由此使微小電流可變換為可反饋的所希望的范圍的電壓。而通過改變構(gòu)成電路的電阻、電容、光學(xué)傳感器的連接數(shù)，可使光學(xué)傳感器的感度變化。
文檔編號G01J1/42GK1699936SQ20051007182
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者西川龍司, 小川隆司 申請人:三洋電機(jī)株式會社