(57)【要約】【課題】  受けた光のうち可視光のみの照度を検出することができる半導体受光素子およびその半導体受光素子を備えた電気機器を提供する。【解決手段】  本発明による半導体受光素子は、受けた光の光学的エネルギーを電気的エネルギーに変換する受光領域を含み、互いに絶縁された少なくとも２つの受光素子を有する受光素子対と、それぞれの受光素子から出力された電気的信号を演算する演算回路とを備える。受光素子対は、受光領域のうち第１の受光領域を被覆する第１の被覆部に染料または顔料を含む樹脂を堆積した染色受光素子と、第２の受光領域を被覆する第２の被覆部に樹脂を堆積していない無染色受光素子との受光素子対である。または、受光素子対は、第１の被覆部に染料または顔料を含有させている染色受光素子と、第２の被覆部に染料または顔料を含有させていない無染色受光素子との受光素子対である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受けた光の光学的エネルギーを電気的エネルギーに変換する受光領域をそれぞれ含み、互いに絶縁された少なくとも２つの受光素子と、
それぞれの前記受光素子から出力された電気的信号を演算する演算回路と、
を備えた半導体受光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体受光装置およびその半導体受光装置を備えた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、周囲の明るさに応じて動作を変更する電気機器、例えば、周囲の明るさに応じてディスプレイの輝度を変更する携帯電気機器や周囲の明るさに応じて電源を切り替える照明機器などがある。これらの電気機器には、通常、受けた光を検知するための受光素子が配設されている。受光素子には、受けた光を光学的エネルギーを電気的エネルギーに変換するＰＮ接合を有するフォトダイオード等が使用される。
【０００３】
また、受けた光の照度を検出するためにフォトダイオード等を使用した場合には、フォトダイオード等の受光部の上に特定の波長の光を透過または反射する特別なフィルタ、例えば、視感度補正フィルタなどが配設されていた。
【０００４】
また、フォトダイオードのチップの表面を被覆する保護膜に所定の染料を含有した樹脂をコーティングした受光素子もあった。
【０００５】
従来は、これらの受光素子を使用することによって、電気機器の周辺の明るさを検出していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特別なフィルタを使用する場合には、受光装置の全体の大きさが増し、また、受光装置の製造コストが高くなる。また、表面実装（Surface Mount）型の場合、プリント基板に素子を搭載後にリフロー工程によって加熱されるため、フィルタを外付けすることが困難であるという問題がある。
【０００７】
また、保護膜に染料を含有した樹脂をコーティングする方法では、赤外光を十分に吸収し、かつ可視光のみを透過する適切な染料がないという問題がある。
【０００８】
従って、従来においては、受光装置を備え、周囲の明るさに応じて動作を変更する電気機器は、蛍光灯の光と白熱灯の光の相違等によっては所定の動作せず、若しくは誤動作をすることがあった。
【０００９】
従って、本発明は、受けた光のうち可視光のみの照度を検出することができる半導体受光素子およびその半導体受光素子を備えた電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る実施形態に従った半導体受光装置は、受けた光の光学的エネルギーを電気的エネルギーに変換する受光領域をそれぞれ含み、互いに絶縁された少なくとも２つの受光素子と、それぞれの前記受光素子から出力された電気的信号を演算する演算回路とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による半導体受光素子および半導体受光素子を備えた電気機器の一の受光素子において生じた光電子および他の色受光素子において生じた光電子を比較することによって、半導体受光素子や電気機器の周囲における所定の光の照度を検出することができる。
【００１２】
また、本発明による受光装置を備えた電気機器は、周囲の明るさに応じて動作を確実に変更することができ、蛍光灯の光と白熱灯の光の相違等によって誤動作をしない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明による半導体受光装置の第１の実施の形態の拡大平面図である。半導体基板１１０の一部分に受光部１５０が設けられている。受光部１５０は、２つに分けられ、それぞれ互いに電気的に絶縁された染色受光素子１２０および無染色受光素子１３０を形成する。染色受光素子１２０および無染色受光素子１３０は１つの受光素子対を形成している。
【００１４】
図２（Ａ）および（Ｂ）は、図１における実施の形態のＡ−Ａ′線に沿った概略断面図である。図２および図１を参照して、より詳細に本実施の形態による半導体受光装置１００を説明する。
【００１５】
半導体受光装置１００の半導体基板１１０にＰＮ接合が形成される。このＰＮ接合は入射した光のエネルギーに応じた光電流を発生する。
【００１６】
図２（Ａ）に示す実施の形態においては、図１の染色受光素子１２０は光の入射する受光領域１７０を有し、受光領域１７０は被覆部１８０に被覆されている。被覆部１８０の上には染料または顔料を含む樹脂１９０が堆積されている。一方、無染色受光素子１３０も光の入射する受光領域１７０を有し、受光領域１７０は被覆部１８０に被覆されている。しかし、被覆部１８０の上には染料または顔料を含む樹脂１９０が堆積されていない。
【００１７】
図２（Ａ）の樹脂１９０はＣＶＤの工程によって選択的に製膜する。しかし、ＣＶＤ法に限定せず、スピン・コーティングやインクジェットによるプリント、その他の既知の方法によって塗布してもよい。
【００１８】
図２（Ｂ）に示す実施の形態においては、図１の染色受光素子１２０の受光領域１７０を被覆する被覆部１８１が染料または顔料を含有している。一方、無染色受光素子１３０の受光領域１７０を被覆する被覆部１８２は染料または顔料を含有していない。
【００１９】
図２（Ｂ）の被覆部１８１は被覆部１８２の製造工程とは別にＣＶＤなどの工程によって選択的に形成する。被覆部１８０、１８１、１８２の材料としては、ＳｉＯ２などを使用する。また、染料または顔料の材料としては、粒径の小さい材料が好ましい。被覆部１８０、１８１、１８２は受光領域１７０やＰＮ接合を保護する保護膜としても利用される。従って、被覆部１８１は、可視光を遮断する膜でもあり、かつ受光領域１７０やＰＮ接合を保護する保護膜でもある。
【００２０】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）による実施の形態は構造において異なるが、ともに染色受光素子１２０の上に染料または顔料を含有する部分を有する。本実施の形態においては、染料または顔料は可視光を吸収する。従って、染色受光素子１２０の受光領域１７０には、染色受光素子１２０が受けた光のうちの赤外光のみが到達する。一方で、無染色受光素子１３０の受光領域１７０には、無染色受光素子１３０が受けた光のほぼ全部の光が到達する。
【００２１】
染色受光素子１２０および無染色受光素子１３０は電気的に絶縁されているため、染色受光素子１２０のＰＮ接合部分で生じた光電子と無染色受光素子１３０のＰＮ接合部分で生じた光電子とはそれぞれ独立して検出することができる。図１の端子１４０および端子１４２がそれぞれ染色受光素子１２０および無染色受光素子１３０に電気的に接続している。従って、端子１４０および端子１４２はそれぞれ染色受光素子１２０において生じた光電子および無染色受光素子１３０において生じた光電子を検出することができる。
【００２２】
端子１４０および端子１４２によって検出された電気的信号は半導体基板１１０の表面のうち受光部１５０以外の周辺回路領域１６０によって処理される。
【００２３】
本実施の形態による半導体受光装置によれば、染色受光素子１２０において受光部１５０の受けた光のうち赤外光により生じた光電流を検出でき、無染色受光素子１３０において受光部１５０の受けた光のうち全部の光により生じた光電流を検出できる。よって、染色受光素子１２０において生じた光電子および無染色受光素子１３０において生じた光電子を比較することによって、受光部１５０が受けた光のうち可視光の照度を検出することができる。（図５を参照）
尚、染料または顔料は可視光を吸収するものに限定しない。従って、特定の波長の光を吸収する染料または顔料を使用してもよい。
【００２４】
また、図１、図３および図４の実施の形態において、図２（Ａ）または図２（Ｂ）に示した実施の形態のいずれを用いてもよい。
【００２５】
図３は、図１の実施の形態とは異なる本発明による半導体受光装置の第２の実施の形態の拡大平面図である。本実施の形態による半導体受光装置２００の受光部２５０には、図１の実施の形態の受光素子対が縮小され、かつ複数配列されている。
【００２６】
複数の染色受光素子２２０および複数の無染色受光素子２３０が複数の受光素子対を形成している。複数の染色受光素子２２０は配線２４１によって電気的に並列に接続され、複数の無染色受光素子２３０は配線２４３によって電気的に並列に接続されている。一方で、染色受光素子２２０と無染色受光素子２３０とは電気的な絶縁が維持されている。
【００２７】
また、染色受光素子２２０と無染色受光素子２３０とは電気的な絶縁を保ちつつも互いに隣接配置されている。即ち、染色受光素子２２０と無染色受光素子２３０とがともに方形の場合には市松模様を形成する。
【００２８】
半導体光受光装置２００は、受光部２５０の一部分に照射される光の強度や波長が受光部２５０の他の部分に照射される光の強度や波長と異なる場合であっても、ほぼ正確に可視光の照度を検出することができる。
【００２９】
例えば、受光部２５０の一部分の受光領域Ａに照射される光の強度のみが異なる場合には、受光領域Ａの受光素子対において生じる光電流が受光部２５０の他の部分の受光素子対において生じる光電流と異なる。しかし、受光領域Ａには染色受光素子２２０および無染色受光素子２３０の受光素子対の全体が含まれているため、受光領域Ａにおける可視光の照度は、受光領域Ａの染色受光素子２２０において生ずる光電流と無染色受光素子２３０において生ずる光電流との差によって検出することができる。従って、受光部２５０の全体の可視光の照度は、受光部２５０の全体の染色受光素子２２０において生ずる光電流と受光部２５０の全体の無染色受光素子２３０において生ずる光電流との差によって正確に検出することができる。
【００３０】
図４は、図１および図３の実施の形態とは異なる本発明による半導体受光装置の第３の実施の形態の拡大平面図である。半導体受光装置３００の受光部３５０には、受光素子対が図３の実施の形態の受光素子対よりもさらに縮小され、かつ複数配列されている。
【００３１】
また、染色受光素子３２０と無染色受光素子３３０とは電気的な絶縁を保ちつつも互いに隣接配置されている。即ち、染色受光素子３２０と無染色受光素子３３０とがともに方形の場合には市松模様を形成する。
【００３２】
尚、図４においては、理解をしやすくするために配線および端子が省略されている。
【００３３】
半導体受光装置３００において、受光部３５０は図３の受光部２５０に含まれる受光素子対よりも微細な受光素子対をより多く含む。従って、半導体光受光装置３００は、受光部３５０の一部分に照射される光の強度や波長が受光部３５０の他の部分に照射される光の強度や波長と異なる場合であっても、半導体光受光装置２００より微細にかつより正確に可視光の照度を検出することができる。
【００３４】
受光素子対は図４の実施の形態の受光素子対よりもさらに縮小され、かつ複数配列してもよい。それによって、半導体光受光装置は、半導体光受光装置３００よりもさらに微細にかつより正確に可視光の照度を検出することができる。
【００３５】
図５は、本発明による半導体受光装置に含まれる受光素子および光電流を検出するための周辺回路５００の実施の形態を示した図である。尚、本実施例においては、図１の実施の形態における染色受光素子１２０および無染色受光素子１３０を用いる。また、周辺回路５００は周辺回路領域１６０（図１を参照）に含まれるが、理解をしやすくするために、染色受光素子１２０および無染色受光素子１３０の間に周辺回路５００を記載する。
【００３６】
染色受光素子１２０および無染色受光素子１３０はそれぞれ受けた光のエネルギーに応じた光電流Ｉ１３０および光電流Ｉ１４０を出力する。光電流Ｉ１３０および光電流Ｉ１４０に応じた電圧Ｖ３および電圧Ｖ４が抵抗値の等しい抵抗器Ｒ１３０および抵抗器Ｒ１４０によってそれぞれ発生する。電圧Ｖ３および電圧Ｖ４は既知の差動増幅回路５１０に入力される。差動増幅回路５１０は電圧Ｖ３および電圧Ｖ４を増幅した電圧Ｖ１３０および電圧Ｖ１４０を出力する。この電圧Ｖ１３０および電圧Ｖ１４０の差によって光電流Ｉ１３０および光電流Ｉ１４０の差を算出することができる。
【００３７】
尚、差動増幅回路による光電流の差の検出に限らず、他の回路を使用して他の多様な演算を実行してもよい。
【００３８】
図６は、本発明による半導体光受動装置を備えた電気機器の実施の形態を示した図である。図６には、コンピュータ８００の本体８０１、ディスプレイ８０２、キーボード８０３、マウス８０４およびプリンタ８０５が示される。ディスプレイ８０２の画面付近に半導体光受動装置１０００が配備されている。それによって、ディスプレイ８０２の周辺が暗く、半導体光受動装置１０００が検出した可視光の照度が基準値以下の場合には、コンピュータ８００はディスプレイ８０２の出力を強め、画面の輝度を上昇させることができる。また、キーボード８０３や他のスイッチ（図示せず）を点灯させてもよい。
【００３９】
一方で、ディスプレイ８０２の周辺が明るく、半導体光受動装置１０００が検出した可視光の照度が基準値以上の場合には、コンピュータ８００はディスプレイ８０２の出力を弱め、画面の輝度を低下させることができる。また、キーボード８０３や他のスイッチを消灯させてもよい。それによって、省エネルギー化に役立つ。本実施例では、デスクトップ型のコンピュータを示したが、ノート型のコンピュータにも同様に利用することができる。
【００４０】
図６の実施の形態のほかに、半導体光受動装置は様々な電気機器に配備することができる。
【００４１】
例えば、半導体光受動装置は携帯電話やモバイル・コンピュータなどの液晶モニタを搭載した携帯電気機器（図示せず）に用いることができる。携帯電話等に配備された半導体光受動装置が周囲の光の照度を検出することによって、周囲が明るいときには、液晶のバックライトを暗くするよう調節し、バッテリが必要以上に消耗することを防止することができる。
【００４２】
また、半導体光受動装置をエアコン（図示せず）に配備することによって半導体光受動装置がエアコンの周囲の光の照度を検出し、エアコンの周囲が暗くなった後所定時間後に、エアコンがスイッチを自動的に切ることもできる。
【００４３】
また、半導体光受動装置を電気ポット（図示せず）に配備することによって半導体光受動装置が電気ポットの周囲の光の照度を検出し、電気ポットの周囲が暗くなった後、電気ポットが保温温度を自動的に低下させることもできる。
【００４４】
また、半導体光受動装置を蛍光灯（図示せず）に配備することによって半導体光受動装置が蛍光灯の周囲の光の照度を検出し、蛍光灯の周囲が暗くなったときに、蛍光灯が自動的に点灯することもできる。一方で、蛍光灯の周囲が明るくなったときには、蛍光灯が自動的に消灯することもできる
また、半導体光受動装置を冷蔵庫（図示せず）に配備することによって半導体光受動装置が冷蔵庫内の光の照度を検出し、冷蔵庫内が明るくなったときに、冷蔵庫がエアーカーテンを自動的に放出して冷気を逃さないようにすることもできる。
【００４５】
また、半導体光受動装置をテレビ（図示せず）に配備することによって半導体光受動装置がテレビの周囲の光の照度を検出し、テレビの周囲が明るくなったときに、テレビがテレビの画面の輝度を自動的に調節することもできる。
【００４６】
さらに、半導体光受動装置をカメラ（図示せず）に配備することによって半導体光受動装置がカメラの周囲の光の照度を検出し、カメラの周囲が明るくなったときに、カメラがストロボの照度を自動的に調節することもできる。さらに、半導体光受動装置は他の様々な電気機器に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による半導体受光装置の第１の実施の形態の拡大平面図。
【図２】図１における実施の形態のＡ−Ａ′線に沿った概略断面図。
【図３】図１の実施の形態とは異なる本発明による半導体受光装置の第２の実施の形態の拡大平面図。
【図４】図１および図３の実施の形態とは異なる本発明による半導体受光装置の第３の実施の形態の拡大平面図。
【図５】本発明による半導体受光装置に含まれる受光素子および光電流を検出するための周辺回路の実施の形態を示した図。
【図６】本発明による半導体光受動装置を備えた電気機器の実施の形態を示した図。
【符号の説明】
【００４８】
１００、２００、３００、１０００  半導体受光装置
１１０、２１０、３１０  半導体基板
１２０、２２０、３２０  染色受光素子
１３０、２３０、３３０  無染色受光素子
１４０、１４２、２４０、２４２、３４０、３４２  端子
１５０、２５０、３５０  受光部
１６０  周辺回路領域
１７０  受光領域
１８０  被覆部
１９０  樹脂
５００  周辺回路
５１０  差動増幅回路
８００  コンピュータ
【図１】
2005317994.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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