(57)【要約】【課題】極性の偏りに起因するＴＦＴの特性劣化が少なく、しかも光量に対して線形特性を持った出力特性が得られ、光検出精度を向上させた光量検出回路を提供すること。【解決手段】本発明の光量検出回路は、ＴＦＴのゲート電極に逆バイアス電圧が印加されている時に流れる電流を利用して外光の光量を検出する光検知部を備える光量検出回路において、前記光検知部は、ゲートバイアス制御手段により、前記ＴＦＴのゲート電極に印加する電圧Ｇｖを、外光を検知する際に印加する第１の逆バイアス電圧Ｇｖ０から、正バイアス電圧Ｇｖｏｎに変えた後、前記第１の逆バイアス電圧Ｇｖ０よりもさらに低い第２の逆バイアス電圧Ｇｖｏｆｆに変え、その後に前記第１の逆バイアス電圧Ｇｖ０に戻した後に流れる電流による出力を外光の光量として出力することを特徴とする。【選択図】図８
2009204466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＦＴのゲート電極に逆バイアス電圧が印加されている時に流れる電流を利用して外光
の光量を検出する光検知部を備える光量検出回路において、
前記光検知部は、ゲートバイアス制御手段により、前記ＴＦＴのゲート電極に印加する
電圧を、外光を検知する際に印加する第１の逆バイアス電圧から、正バイアス電圧に変え
た後、前記第１の逆バイアス電圧よりもさらに低い第２の逆バイアス電圧に変え、その後
に前記第１の逆バイアス電圧に戻した後に流れる電流による出力を外光の光量として出力
することを特徴とする光量検出回路。
【請求項２】
前記光検知部は、前記ＴＦＴのソース電極とドレイン電極との間に接続されるコンデン
サ及び前記ソース電極と所定の定電圧源との間に接続されるスイッチ素子とを有し、前記
ＴＦＴのゲート電極に印加する電圧を前記第１の逆バイアス電圧に戻した後、前記スイッ
チ素子をオフにしてからコンデンサの両端の電圧が予め定めた閾値電圧になるまで放電さ
れるまでの検出時間を出力することを特徴とする請求項１に記載の光量検出回路。
【請求項３】
前記光検知部は、更に前記ＴＦＴに照射された光量と照射された時間との積である積算
光量の計測手段を有し、前記ゲートバイアス制御手段は前記第２の逆バイアス電圧を印加
する時間を前記積算光量計測手段の出力によって調整することを特徴とする請求項１に記
載の光量検出回路。
【請求項４】
前記光検出部は、表面に減光手段が形成された参照ＴＦＴを備え、前記積算光量計測手
段は予め求められた前記ＴＦＴ及び参照ＴＦＴのそれぞれの出力の比と前記積算光量との
相関関係に基づいて前記積算光量を求めると共に、予め定められた前記積算光量と前記最
適な第２の逆バイアス電圧の印加時間との相関関係に基づいて前記第２の逆バイアス電圧
の印加時間を調整することを特徴とする請求項３に記載の光量検出回路。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の光量検出回路と、
複数の走査線と、複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差
部に対応して設けられた複数の画素と、を有する表示パネルと、
前記表示パネルを照光する照光部と、
前記光量検出回路の出力値に基づいて前記照光部を制御する調光回路と、
を備えることを特徴とする電気光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射に対して劣化が少なく、しかも光量に対して線型特性を持った出力特
性が得られ、光検出精度を向上させた光量検出回路及びこれを備えた電気光学装置に関す
る。
【背景技術】
【０００２】
従来の光量検出回路として、例えば、下記特許文献１に開示されているように、薄膜ト
ランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という）の漏れ電流が受光量に比例することを利用し、こ
の漏れ電流で電圧検出用コンデンサに電荷を充電あるいは放電させ、当該コンデンサの両
端間の電圧変化を監視することによって光量を検出する装置が知られている。ところで、
ＴＦＴの漏れ電流は受光量に比例するが、その感度（受光量に対する電流値）は光に暴露
されることによって低下することがわかっている。そのため、下記特許文献１に開示され
た光量検出回路では、この感度低下によって光量の検出精度が低下してしまう。
【０００３】
これを防止するために、下記特許文献２には、ＴＦＴ光センサの生成方法を改良して対
劣化特性を向上させるという光電変換素子が開示されている。しかしながら、下記特許文
献２に開示された光電変換素子においては、特別な製造条件が必要となる。例えばＴＦＴ
を用いた表示装置の内部に光センサを設ける必要がある。また、同一装置において表示装
置と光センサとを製造する場合に、表示用に適した特性とは異なる製造プロセスを要し、
当該製造プロセスが長くなったり、製造装置の頻繁な条件設定の変更を余儀なくされたり
する。
【０００４】
また、ＴＦＴ光センサのゲート電極に一定の逆バイアス電圧を常に印加し続けると、極
性の偏りに起因するＴＦＴ光センサの特性の劣化が生じる。これに対し、下記特許文献３
に開示されている発明では、ＴＦＴ光センサのゲート電極に正バイアス電圧に対応するリ
セット信号を印加することで、ＴＦＴ光センサの特性の劣化を防ぐことが示されている。
【特許文献１】特開２００６−  ２９８３２号公報
【特許文献２】特開平  ９−２３２６２０号公報
【特許文献３】特開２００１−１６９１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献３に開示されている発明では、ＴＦＴ光センサのゲート電極に印加される
電圧の極性の偏りによってＴＦＴ光センサの特性が劣化することを抑制できる。しかしな
がら、ＴＦＴ光センサのゲート電極に正バイアス電圧に対応するリセット信号を印加した
後にコンデンサに充電された電荷を放電させた時、得られる放電特性が従来の正常な特性
からかけ離れているため、光量に対し線形性を持った出力結果が得られないという不具合
が発生することが分かった。
【０００６】
この原因について種々検討を重ねた結果、リセット時にゲート電極に正バイアス電圧を
印加した際、チャネル領域にトラップされた電荷がゲートＯＦＦ状態としてから電荷が抜
けきるまでに秒単位の時間を必要とするためであることを見出した。
【０００７】
そこで、本発明は、光照射に対して劣化が少なく、しかも光量に対して線形特性を持っ
た出力特性が得られ、光検出精度を向上させた光量検出回路及び電気光学装置を提供する
ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る光量検出回路は、ＴＦＴのゲート電極に逆バ
イアス電圧が印加されている時に流れる電流を利用して外光の光量を検出する光検知部を
備える光量検出回路において、前記光検知部は、ゲートバイアス制御手段により、前記Ｔ
ＦＴのゲート電極に印加する電圧を、外光を検知する際に印加する第１の逆バイアス電圧
から、正バイアス電圧に変えた後、前記第１の逆バイアス電圧よりもさらに低い第２の逆
バイアス電圧に変え、その後に前記第１の逆バイアス電圧に戻した後に流れる電流による
出力を外光の光量として出力することを特徴とする。
【０００９】
従来の光量検出回路は、ＴＦＴの漏れ電流が受光量に比例することを利用し、この漏れ
電流で電圧検出用コンデンサに電荷を充電あるいは放電させ、このときのコンデンサの両
端間の電圧変化を監視することによって光量を検出する光検知部の光量検出回路である。
この光量検出回路は、外光の光量を検出するときはゲート電極に予め定めた一定の逆バイ
アス電圧を印加しているが、そうすると極性の偏りに起因するＴＦＴの特性劣化が生じる
。そのため、ゲートバイアス制御手段により、周期的にゲート電極に予め定めた一定の正
バイアス電圧を印加してリセット操作を行うが、このときＴＦＴのチャネル領域に多量の
電荷がトラップされる。この多量にトラップされた電荷は、主としてゲート電極−ドレイ
ン電極間の寄生容量に起因するものであり、単にリセット操作後に光量測定用の第１の逆
バイアス電圧を印加しても、完全に抜けきるまでには数秒かかる。そのため、短時間間隔
で光量を測定する場合、このチャネル領域に残存している電荷に起因して光量に対して線
形特性が得られなくなる。
【００１０】
そこで、本発明の光量検出回路では、ゲートバイアス制御手段により、ゲート電極に予
め定めた一定の正バイアス電圧を印加してリセット操作を行った後、第１の逆バイアス電
圧よりもさらに低い第２の逆バイアス電圧を印加し、その後に測定用の第１の逆バイアス
電圧を印加するようにしている。この第２の逆バイアス電圧の印加により、チャネル領域
にトラップされた電荷は短時間で放電されるため、光センサとしてのＴＦＴは短時間で従
来の正常な特性に戻る。
【００１１】
従って、本発明の光量検出回路によれば、光センサとしてのＴＦＴのゲート電極に印加
される電圧の極性の偏りに起因するＴＦＴの特性の劣化を抑制することができると共に、
光量に対し線形性を持った出力が得られるようになる。加えて、本発明の光量検出回路は
、光検知部自体の製造条件の変更を伴うものではないため、例えば、同一製造装置で表示
装置と光センサとを製造するような場合であっても、製造プロセスが長くなったり、製造
装置の頻繁な条件設定の変更を余儀なくされたりすることがなくなる。
【００１２】
また、本発明の光量検出回路においては、前記光検知部は、前記ＴＦＴのソース電極と
ドレイン電極との間に接続されるコンデンサ及び前記ソース電極と所定の定電圧源との間
に接続されるスイッチ素子とを有し、前記ＴＦＴのゲート電極に印加する電圧を前記第１
の逆バイアス電圧に戻した後、前記スイッチ素子をオフにしてからコンデンサの両端の電
圧が予め定めた閾値電圧になるまで放電されるまでの検出時間を出力することが好ましい
。
【００１３】
このようなＴＦＴの漏れ電流で電圧検出用コンデンサの電荷を放電させた際のコンデン
サの両端間の電圧変化を監視することによって光量を検出する光検知部は、測定精度が良
好でデジタル処理が容易となる。
【００１４】
また、本発明の光量検出回路においては、前記光検知部は、更に前記ＴＦＴに照射され
た光量と照射された時間との積である積算光量計測手段を有し、前記ゲートバイアス制御
手段は前記第２の逆バイアス電圧を印加する時間を前記積算光量計測手段の出力によって
調整することが好ましい。
【００１５】
ＴＦＴのゲート電極に逆バイアス電圧が印加されている時に流れる電流を利用して外光
の光量を出力する光検知部においては、正バイアス電圧を印加することによって一応光セ
ンサとしてのＴＦＴの特性劣化を抑制することができるが、ＴＦＴへの光照射によって起
こる経時劣化の影響によって、第２の逆バイアス電圧印加時間の最適値は変化してしまう
。そこで、本発明の光量検出回路においては、光センサとしてのＴＦＴの劣化を積算光量
計測手段の出力によって予測し、ＴＦＴのゲート電極に印加する第２の逆バイアス電圧を
印加する時間を最適な値となるようにゲートバイアス制御手段によって調整している。係
る態様の光量検出回路によれば、光センサとしてのＴＦＴが劣化しても光量に対して線形
特性を持った出力特性が得られ、光検出精度を向上させることができるようになる。
【００１６】
また、本発明の光量検出回路においては、前記光検出部は、表面に減光手段が形成され
た参照ＴＦＴを備え、前記積算光量計測手段は予め求められた前記ＴＦＴ及び参照ＴＦＴ
のそれぞれの出力の比と前記積算光量との相関関係に基づいて前記積算光量を求めると共
に、予め定められた前記積算光量と前記最適な第２の逆バイアス電圧の印加時間との相関
関係に基づいて前記第２の逆バイアス電圧の印加時間を調整するものであることが好まし
い。
【００１７】
表面に減光手段が形成された参照ＴＦＴは、表面に減光手段が形成されていない光セン
サとしてのＴＦＴと同じ特性を備えている。そのため、予め求められた光センサとしての
ＴＦＴ及び参照ＴＦＴのそれぞれの出力の比と前記積算光量との相関関係に基づいて積算
光量を求めることができるとともに、予め定められた積算光量と最適な第２の逆バイアス
電圧印加時間との相関関係に基づいて最適な第２の逆バイアス電圧印加時間を求めること
ができる。従って、係る態様の光量検出回路によれば、光センサとしてのＴＦＴが劣化し
ても光量に対してより線形特性を持った出力特性が得られ、より光検出精度を向上させる
ことができるようになる。
【００１８】
更に、本発明の電気光学装置は、前記いずれかの光量検出回路と、複数の走査線と、複
数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差部に対応して設けられ
た複数の画素と、を有する表示パネルと、前記表示パネルを照光する照光部と、前記光量
検出回路の出力値に基づいて前記照光部を制御する調光回路と、を備えることを特徴とす
る。
【００１９】
本発明の電気光学装置によれば、光量検出回路の感度低下を補正して外光の照度を高精
度に検出することができ、適正に照光部を制御することができる電気光学装置とすること
ができる。また、本発明の電気光学装置においては、光検知部自体の製造条件の変更を伴
うものではないため、同一製造装置で表示パネルと光センサとを製造するような場合であ
っても、製造プロセスが長くなったり、製造装置の頻繁な条件設定の変更を余儀なくされ
たりすることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面及び実施例を用いて説明する。但し、
以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための光量検出回路を例示するもの
であって、本発明をこの光量検出回路に特定することを意図するものではなく、特許請求
の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。なお、この
明細書における説明のために用いられた各図面においては、各層や各部材を図面上で認識
可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ず
しも実際の寸法に比例して表示されているものではない。
【００２１】
図１は実施例の光量検出回路の構成を示すブロック図である。図２は光検知部及び読み
取り部の回路図である。図３は光検知部を構成する光センサ、コンデンサ及びスイッチ素
子の断面図である。図４は比較例１のタイミングチャートを示す図である。図５は比較例
２のタイミングチャートを示す図である。図６は比較例１及び２のコンデンサＣｗの両端
の電圧の変化を示す図である。図７は比較例１及び２の検量線を示す図である。図８は実
施例のタイミングチャートを示す図である。図９は実施例のコンデンサＣｗの両端の電圧
の変化を示す図である。図１０は実施例の変形例のブロック図である。図１１は実施例の
光量検出回路を適用した電気光学装置の構成を示す図である。
【実施例】
【００２２】
実施例の光量検出回路１０は、図１に示すように、光検知部ＬＳ１、読み取り部ＳＨ、
ゲートバイアス制御手段Ｖｃ及びタイミングコントローラＴｃを備えている。読み取り部
ＳＨは所定のタイミングで光検知部ＬＳ１の出力を読み取り、適宜信号処理して外光の光
量に対応する信号Ｐを出力する。ゲートバイアス制御手段Ｖｃは光検知部ＬＳ１の光セン
サとしてのＴＦＴに対して所定のゲート電圧Ｇｖを供給する。また、タイミングコントロ
ーラＴｃは、光検知部ＬＳ１、読み取り部ＳＨ、ゲートバイアス制御手段Ｖｃがそれぞれ
所定のタイミングで作動するようにするための制御信号を出力する。
【００２３】
光検知部ＬＳ１は、図２に示すように、ＴＦＴのドレイン電極ＤＬとソース電極ＳＬと
の間にコンデンサＣｗが並列接続され、ソース電極ＳＬとコンデンサＣｗの一方の端子Ｃ
ｂとがスイッチ素子ＳＷ１を介して基準電圧Ｖｓを印加する基準電圧源に接続され、更に
、ＴＦＴのドレイン電極ＤＬ及びコンデンサＣｗの他方の端子Ｃａが別の電圧源（例えば
共通電位ＶＣＯＭ）に接続された構成を有している。このＴＦＴが光センサとして作動す
る。
【００２４】
このような構成により、所定期間毎にスイッチ素子ＳＷ１がオン状態とされると、基準
電圧源から所定の基準電圧Ｖｓ（例えば、＋２Ｖ）がコンデンサＣｗに印加され、コンデ
ンサＣｗの両端には基準電圧Ｖｓと第２電圧ＶＣＯＭ間の電位差によって充電される。な
お、ＴＦＴのゲート電極ＧＬにはゲートバイアス制御手段Ｖｃからの逆極性のゲート電圧
Ｇｖ(例えば、−５Ｖ)が印加されているためにゲートオフ状態とされている。この状態で
、スイッチ素子ＳＷ１がオフ状態とされると、ＴＦＴへ光が照射されることにより生じる
漏れ電流によってコンデンサＣｗの両端の電圧が低下する。そこで、コンデンサＣｗへの
充電が終了してからコンデンサＣｗの両端の電圧が予め定めた閾値電圧Ｖｔｈになるまで
の検出時間ｔ０を、例えば、サンプリングホールド回路からなる読み取り部ＳＨにより読
み取り、読み取った検出時間ｔ０に基づく外光量に対応する信号Ｐによって外光の照度を
検出することが可能となる。
【００２５】
光検知部ＬＳ１は、光センサを構成するＴＦＴ、コンデンサＣｗ及びスイッチ素子ＳＷ
１を構成するＴＦＴを備え、これらは、図３に示すように、ＴＦＴ基板１１上に形成され
る。すなわち、ＴＦＴ基板１１の表面には、光センサとしてのＴＦＴのゲート電極ＧＬ、
コンデンサＣｗの一方の端子Ｃａ及びスイッチ素子ＳＷｌを構成するＴＦＴのゲート電極
Ｇｓが形成され、これらの表面を覆うようにして窒化シリコンや酸化シリコンなどからな
るゲート絶縁膜１２が積層されている。
【００２６】
また、光センサとしてのＴＦＴのゲート電極ＧＬの表面及びスイッチ素子ＳＷｌを構成
するＴＦＴのゲート電極Ｇｓの表面には、それぞれゲート絶縁膜１２を介して非晶質シリ
コンや多結晶シリコンなどからなる半導体層１３Ｌ及び１３ｓが形成されている。また、
ゲート絶縁膜１２上には、アルミニウムやモリブデン等の金属からなる光センサとしての
ＴＦＴのソース電極ＳＬ及びドレイン電極ＤＬ、スイッチ素子ＳＷｌを構成するＴＦＴの
ソース電極Ｓｓ及びドレイン電極Ｄｓがそれぞれの半導体層１３Ｌ及び１３ｓと接触する
ように設けられている。
【００２７】
このうち、光センサとしてのＴＦＴのソース電極ＳＬ及びスイッチ素子ＳＷｌを構成す
るＴＦＴのドレイン電極Ｄｓは、互いに延長されて接続され、コンデンサＣｗの他方の端
子Ｃｂを形成している。更に、光センサとしてのＴＦＴ、コンデンサＣｗ及びスイッチ素
子ＳＷｌとしてのＴＦＴの表面を覆うようにして、例えば、無機絶縁材料からなる保護絶
縁膜１４が積層されており、また、ＴＦＴからなるスイッチ素子ＳＷｌの表面は、外部光
の影響を受けないようにするために、遮光層１５により被覆されている。
【００２８】
ここで、光センサとしてのＴＦＴに対してリセット操作を行わない比較例１の光検知部
ＬＳ１のタイミングチャートを図４を用いて説明する。比較例１の光検知部ＬＳ１におい
ては、ゲート電極ＧＬにはゲートバイアス制御手段Ｖｃから例えば逆バイアス電圧である
−５Ｖの一定のゲート電圧Ｇｖ０が常に印加されている。そして、タイミングコントロー
ラＴｃによって所定期間毎にスイッチ素子ＳＷ１がオン状態とされ、基準電圧源から例え
ば＋２Ｖの基準電圧ＶｓがコンデンサＣｗの一方の端子Ｃｂに印加される。ここでは、コ
ンデンサＣｗの他方の端子Ｃａには共通電位ＶＣＯＭが供給されているため、コンデンサ
ＣｗはＶｓ−ＶＣＯＭに対応する電圧で充電される。このコンデンサＣｗの充電に必要な
時間は、コンデンサＣｗの容量及び基準電圧源の出力インピーダンスによって定まるが、
一般的には基準電圧源の出力インピーダンスが小さいので短時間しか掛からない。
【００２９】
コンデンサＣｗへの充電が完了した後、タイミングコントローラＴｃによってスイッチ
素子ＳＷ１がオフ状態とされると、光センサとしてのＴＦＴへ光が照射されることにより
生じる漏れ電流によってコンデンサＣｗの両端の電圧が低下する。このときのコンデンサ
Ｃｗの両端の電圧は、例えば図３の「Ｃｗの両端の電圧」に示したとおりに低下する。そ
こで、比較例１の光検知部ＬＳ１では、タイミングコントローラＴｃによってスイッチ素
子ＳＷ１がオフ状態とされてから予め定めた閾値電圧Ｖｔｈまで放電されるまでの検出時
間ｔ０を、例えばサンプリングホールド回路からなる読み取り部ＳＨにより読み取り、外
光の光量を測定する。
【００３０】
この比較例１の光センサとしてのＴＦＴの出力は、外光の光量との間に良好な線形性が
得られるので、外光の光量を高精度に測定することができる。しかしながら、比較例１の
光センサとしてのＴＦＴの感度は光曝露や極性の偏りに起因するＴＦＴの特性劣化が生じ
るという問題点が存在する。
【００３１】
このような極性の偏りに起因するＴＦＴの特性劣化が生じることによる感度低下を防止
する目的で、光センサとしてのＴＦＴに対してリセット操作を行う比較例２の光検知部Ｌ
Ｓ１のタイミングチャートを図５を用いて説明する。比較例２においては、ゲートバイア
ス制御手段Ｖｃから光センサとしてのＴＦＴのゲート電極ＧＬに印加されるゲート電圧Ｇ
ｖは、通常は比較例１の場合と同様に例えば−５Ｖの一定の逆バイアス電圧Ｇｖ０である
が、測定直前に例えば＋１５Ｖの正バイアス電圧Ｇｖｏｎが所定時間、例えば１ｍｓ印加
され、その後に−５Ｖの一定の逆バイアス電圧Ｇｖ０に戻される。そして、タイミングコ
ントローラＴｃによって、正バイアス電圧Ｇｖｏｎの印加が終了した後の所定時間、例え
ば１００ｍｓ経過後にスイッチ素子ＳＷ１がオン状態とされ、基準電圧源から例えば＋２
Ｖの基準電圧ＶｓがコンデンサＣｗに印加され、コンデンサＣｗはＶｓ−ＶＣＯＭに対応
する電圧で充電される。
【００３２】
コンデンサＣｗへの充電が完了した後、スイッチ素子ＳＷ１がオフ状態とされると、光
センサとしてのＴＦＴへ光が照射されることにより生じる漏れ電流によってコンデンサＣ
ｗの両端の電圧が低下する。このときのコンデンサＣｗの両端の電圧は、例えば図５の「
Ｃｗの両端の電圧」に示したとおりに低下する。そこで、タイミングコントローラＴｃに
よってスイッチ素子ＳＷ１がオフ状態とされてから予め定めた閾値電圧Ｖｔｈまで放電さ
れるまでの検出時間ｔ０を、読み取り部ＳＨにより読み取り、外光の光量を測定する。こ
の比較例２の光検知部ＬＳ１の構成によれば、光センサとしてのＴＦＴの感度の低下が抑
制されるという効果が得られる。
【００３３】
ところが、比較例２は、コンデンサＣｗに充電させた電圧を放電させた時に得られる放
電特性が比較例１の場合と比較するとかけ離れているため、光量に対し線形性を持った出
力結果が得られないという問題点が存在する。比較例１及び比較例２のそれぞれについて
、スイッチ素子ＳＷ１がオフ状態とされてからのコンデンサＣｗの両端の電圧の変化を図
６に、検出時間を図７に、それぞれ纏めて示す。図６及び図７を参照すると明らかなよう
に、比較例２の光検知部ＬＳ１においては、スイッチ素子ＳＷ１がオフ状態とされた直後
のコンデンサＣｗの電圧変化が少ないため、検出時間が光量に対して非線形となることが
分かる。
【００３４】
この原因は、特に光センサとしてのＴＦＴのゲート電極ＧＬとドレイン電極ＤＬとの間
に生じる寄生容量がコンデンサＣｗに並列に加わった状態となるので、リセット時にチャ
ネル領域にトラップされた電荷が抜けきるまでに秒単位の時間を必要とするためである。
このような現象が生じないようにするためには、光センサとしてのＴＦＴのゲート電極Ｇ
Ｌに印加するゲート電圧Ｇｖを正バイアス電圧Ｇｖｏｎから一定の逆バイアス電圧Ｇｖ０
に変えた後、数秒ないし十数秒経過後に基準電圧源から所定の基準電圧Ｖｓをコンデンサ
Ｃｗに印加すればよい。しかしながら、このような構成を採用すると、外光の光量の測定
周期が数秒ないし十数秒と長くなるため、実用的ではなくなる。
【００３５】
そのため、実施例では、タイミングコントローラＴｃによって、正バイアス電圧Ｇｖｏ
ｎが印加された後に一定時間、例えば１０ｍｓだけ、測定時の一定の逆バイアス電圧Ｇｖ
０よりも更に低い逆バイアス電圧Ｇｖｏｆｆを印加し、リセット時にチャネル領域にトラ
ップされた電荷を短時間で放電させるようにしている。この実施例のタイミングチャート
を図８により、また、測定時の一定の逆バイアス電圧Ｇｖ０よりも更に低い逆バイアス電
圧Ｇｖｏｆｆを印加する時間Ｔｇｏｆｆを変えた場合のコンデンサＣＷの両端の電圧の変
化を図９を用いて説明する。
【００３６】
この実施例においては、光センサとしてのＴＦＴのゲート電極ＧＬに印加するゲート電
圧Ｇｖとして、測定直前に例えば＋１５Ｖの正バイアス電圧Ｇｖｏｎを１ｍｓ印加する点
では比較例２の場合と同様であるが、その直後に測定時の逆バイアス電圧Ｇｖ０よりも更
に低い逆バイアス電圧Ｇｖｏｆｆを所定時間Ｔｇｏｆｆ、例えば−１０Ｖを１０ｍｓ印加
するようにしている。また、この実施例においては、正バイアス電圧Ｇｖｏｎの印加後に
スイッチ素子ＳＷ１をオン状態にするまでの時間も比較例２の場合と同様である。なお、
この実施例における測定時の逆バイアス電圧Ｇｖ０は本発明の第１の逆バイアス電圧に対
応し、測定時の逆バイアス電圧よりも更に低い逆バイアス電圧Ｇｖｏｆｆは本発明の第２
の逆バイアス電圧に対応する。
【００３７】
この測定時の逆バイアス電圧Ｇｖ０よりも更に低い逆バイアス電圧Ｇｖｏｆｆを印加す
る時間Ｔｇｏｆｆを変えることによって、リセット時にチャネル領域にトラップされた電
荷の放電量を変えることができる。そのため、この実施例においては、測定時の逆バイア
ス電圧Ｇｖ０よりも更に低い逆バイアス電圧Ｇｖｏｆｆ印加する所定時間Ｔｇｏｆｆを変
えることによって、コンデンサＣｗに充電させた電圧を放電させた時に得られる放電特性
を、例えば図９に示したように、様々に変えることができるようになる。なお、図９を参
照すると、逆バイアス電圧Ｇｖ０よりも更に低い逆バイアス電圧Ｇｖｏｆｆを−１０Ｖ一
定とし、Ｔｇｏｆｆ<１０ｍｓとした場合と、Ｔｇｏｆｆ>１０ｍｓとした場合の放電特性
を見ることができ、更に本来の放電特性にほぼ近い放電特性が得られることが確認されて
いるＴｇｏｆｆ＝１０ｍｓとした場合の放電特性を見ることができる。
【００３８】
従って、上記実施例の光量検出回路１０によれば、光センサとしてのＴＦＴのゲート電
極ＧＬに印加されるゲート電圧Ｇｖの極性の偏りに起因する光センサとしてのＴＦＴの特
性の劣化を抑制することができると共に、光検出精度を向上させた光量検出回路が得られ
るようになる。加えて、実施例の光量検出回路１０は、光検知部ＬＳ１自体の製造条件の
変更を伴うものではないため、例えば、同一製造装置で表示装置と光センサとを製造する
ような場合であっても、製造プロセスが長くなったり、製造装置の頻繁な条件設定の変更
を余儀なくされたりすることがなくなる。
【００３９】
［変形例］
上記実施例では、比較例２の場合と同様に、正バイアス電圧Ｇｖｏｎを印加するリセッ
ト操作を行うことにより、光センサとしての極性の偏りに起因するＴＦＴの特性劣化を抑
制している。しかしながら、実際にはリセット操作を行っても光センサとしてのＴＦＴが
外光に暴露されることによる劣化を抑制できず、光センサとしてのＴＦＴは暴露された積
算光量に従って徐々に劣化が進行するので、最適なＴｇｏｆｆ値は変動する。そこで、上
記実施例の変形例として、積算光量を計測する手段を設けて光センサとしてのＴＦＴが外
光に暴露されることによる劣化を補償して、最適なＴｇｏｆｆ値が得られるようにした光
量検出回路１０'を図１０を用いて説明する。
【００４０】
この変形例の光量検出回路１０'は、上記の光検知部ＬＳ１の他に参照用光検知部ＬＳ
２を備えている。参照用光検知部ＬＳ２は、図３に示す光検知部ＬＳ１において、光セン
サとしてのＴＦＴの表面に減光手段として透過率１／ｎのカラーフィルタが被覆されてい
ることを除いては、光検知部ＬＳ１と同様の構成を有し、光検知部ＬＳ１及び参照用光検
知部ＬＳ２は等しい光電変換特性を有している。ここで、上記カラーフィルタは、参照用
光検知部ＬＳ２の入射光量が、光検知部ＬＳ１の入射光量の１／ｎ（ｎ>０）となるよう
に減光するためのものである。
【００４１】
すなわち、光検知部ＬＳｌの光センサとしてのＴＦＴには外光がそのまま入射光として
入射され、参照用光検知部ＬＳ２の光センサとしてのＴＦＴにはカラーフィルタによって
１／ｎに減光された外光が入射光として入射されることになる。図１０に示したタイミン
グコントローラＴｃは、光検知部ＬＳｌのスイッチ素子ＳＷｌ及び参照用光検知部ＬＳ２
のスイッチ素子(図示省略)のオン／オフ制御を行ない、光検知部ＬＳｌのコンデンサＣｗ
及び参照用光検知部ＬＳ２のコンデンサ(図示省略)への充電を行う。
【００４２】
このとき、光検知部ＬＳｌと参照用光検知部ＬＳ２との充電のタイミング及び１放電期
間は、それぞれ等しく設定されている。なお、１放電期間とは、コンデンサへの充電開始
時点から次の充電開始時点までの期間を示す。また、コンデンサへの充電終了時点から予
め定めた閾値電圧Ｖｔｈは、光検知部ＬＳｌと参照用光検知部ＬＳ２とで等しく設定され
ている。このようにして、読み取り部ＳＨにおいて、光検知部ＬＳｌから取得した読み取
り値Ｉａと、参照用光検知部ＬＳ２から取得した読み取り値Ｉｂとを読み取り、これらの
読み取り値Ｉａ及びＩｂを基に演算手段Ｏｐによって次のような演算処理を行って最適な
Ｔｇｏｆｆ値を求めるようになっている。
【００４３】
即ち、前述したように、本変形例では、光検知部ＬＳｌ及び参照用光検知部ＬＳ２を設
け、参照用光検知部ＬＳ２に、この参照用光検知部ＬＳ２の入射光量を光検知部ＬＳｌの
入射光量の１／ｎにするための減光手段を設けている。従って、ある外光の光量Ｐの光を
照射したとき、光検知部ＬＳｌ及び参照用光検知部ＬＳ２の読み取り値Ｉａ及びＩｂも、
外光の光量Ｐとの相関関係によって、以下の連立方程式が得られる。
【００４４】
Ｉａ＝ＲＮｏｎ［ｐ］ＫＰ    ………（１）
Ｉｂ＝ＲＣＦ［ｐ］ＫＰ／ｎ  ………（２）
ここで、Ｋは初期感度を示し、ＲＮｏｎ［ｐ］は減光手段無しの場合における光センサ
の感度の劣化関数、ＲＣＦ［ｐ］は減光手段有りの場合における光センサの感度の劣化関
数であって、それぞれ受光光量の時間積分である積算光量ｐの関数である。これら劣化関
数は、実験等による経験則で得られるものである。
【００４５】
ここで、前記（１）及び（２）式より、
Ｉａ／Ｉｂ＝（ＲＮｏｎ［ｐ］ＫＰ）／（ＲＣＦ［ｐ］ＫＰ／ｎ）
＝ｎ（ＲＮｏｎ［ｐ］／ＲＣＦ［ｐ］）  ………（３）
の関係が得られる。
【００４６】
従って、上記（３）式は外光の光量Ｐを含まない形で表されているので、光検知部ＬＳ
ｌ及び参照用光検知部ＬＳ２の読み取り値Ｉａ及びＩｂを入力変数とする第１のルックア
ップテーブルを実験的に求めておき、この第１のルックアップテーブルを参照して外光の
積算光量ｐを得ることができるようになる。更に、このようにして得られた外光の積算光
量ｐと測定時の逆バイアス電圧Ｇｖ０よりも更に低い逆バイアス電圧Ｇｖｏｆｆを印加す
る最適な所定時間Ｔｇｏｆｆの値との関係を示す第２のルックアップテーブルを実験的に
求めておき、この第２のルックアップテーブルを参照して測定時の逆バイアス電圧Ｇｖ０
よりも更に低い逆バイアス電圧Ｇｖｏｆｆを印加する最適な所定時間Ｔｇｏｆｆの値を求
めることができるようになる。このように、上述の変形例では、低い逆バイアス電圧Ｇｖ
ｏｆｆの印加時間Ｔｇｏｆｆを、積算光量を考慮に入れた最適な値に制御できるので、よ
り正確に外光の光量を検出することができるようになる。なお、この変形例では、光検知
部ＬＳ１、参照用光検知部ＬＳ２、読み取り部ＳＨ、演算手段Ｏｐが本発明の積算光量計
測手段を構成している。
【００４７】
なお、上記実施例及び変形例においては、ＴＦＴの漏れ電流が受光量に比例することを
利用し、この漏れ電流によってコンデンサに充電された電荷を放電した際のコンデンサの
両端の電圧を測定することによって外光の光量を測定する例を示した。しかしながら、本
発明では、定電圧源からＴＦＴの漏れ電流量自体を測定することによって外光の光量を測
定することも可能である。
【００４８】
次に、上述した変形例の光量検出回路１０'を適用した電気光学装置１００を図１１を
用いて説明する。この図１１に示すように、電気光学装置１００は、液晶パネル１０１、
調光回路１０２、照光部としてのバックライト１０３、制御回路１０４を備えている。液
晶パネル１０１は、その素子基板上に画像表示領域Ａ、走査線駆動回路２０１、データ線
駆動回路２０２、光量検出回路１０'を備える。ここで、液晶パネル１０１は、一般にＴ
ＦＴが形成される素子基板とカラーフィルタが形成される対向基板とが液晶層を挟持する
構造となっている。そのため、光量検出回路１０'を素子基板上に設けた場合、光量検出
回路１０'における光検知部ＬＳ２の減光用フイルタを光検知部ＬＳ２上ではなく、対向
基板の対応する部分に設けることができるので、特に製造プロセスを増加させることなく
光検知部ＬＳ２に入射する光を減光させることができるようになる。
【００４９】
制御回路１０４は、各種信号を生成して走査線駆動回路２０１及びデータ線駆動回路２
０２に供給するものである。また、画像表示領域Ａには、複数の走査線Ｙ１〜Ｙｍと複数
のデータ線Ｘ１〜Ｘｎが直交するように形成され、これらの交差部にはそれぞれ複数の画
素Ｐｌがマトリクス状に形成されており、画素Ｐｌごとに透過率を制御することができる
。バックライト１０３からの光は、画素Ｐｌを介して射出される。これによって、光変調
による階調表示が可能となる。調光回路１０２は、光量検出回路１０'から出力される外
光（環境光）の照度を示す照度データに応じた輝度でバックライト１０３が発光するよう
に調整する。
【００５０】
表示画像の見え易さは周囲環境の明るさによって左右される。従って、調光回路１０２
は、光量検出回路１０'から出力される環境光の照度値と所定の照度閥値とを比較し、例
えば、環境光の照度が日中の自然光に相当する場合には、バックライト１０３の発光輝度
を高く設定し、明るい画面を表示するようにする。一方、環境光の照度が夜間の暗い環境
下に相当する場合には、バックライト１０３の発光輝度を低く設定する。
【００５１】
なお、ここでは本発明の光量検出回路を、液晶を用いた電気光学装置に適用する場合に
ついて説明したが、液晶以外の電気光学物質を用いた電気光学装置に適用することもでき
る。例えば、有機ＥＬや発光ポリマーなどのＯＬＥＤ素子を電気光学物質として用いた表
示パネルや、着色された液体とこの液体に分散された白色の粒子とを含むマイクロカプセ
ルを電気光学物質として用いた電気泳動表示パネル、極性が相違する領域ごとに異なる色
に塗り分けられたツイストボールを電気光学物質として用いたツイストボールディスプレ
イパネル、黒色トナーを電気光学物質として用いたトナーディスプレイパネル、ヘリウム
やネオン等の高圧ガスを電気光学物質として用いたプラズマディスプレイパネルなど、各
種の電気光学装置に対して適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施例の光量検出回路の構成を示すブロック図である。
【図２】光検知部及び読み取り部の回路図である。
【図３】光検知部を構成する光センサ、コンデンサ及びスイッチ素子の断面図である。
【図４】比較例１のタイミングチャートを示す図である。
【図５】比較例２のタイミングチャートを示す図である。
【図６】比較例１及び２のコンデンサＣＷの両端の電圧の変化を示す図である。
【図７】比較例１及び２の検量線を示す図である。
【図８】実施例のタイミングチャートを示す図である。
【図９】実施例のコンデンサＣＷの両端の電圧の変化を示す図である。
【図１０】実施例の変形例のブロック図である。
【図１１】実施例の光量検出回路を適用した電気光学装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０、１０'：光量検出回路  １１：ＴＦＴ基板  １２：ゲート絶縁膜  １３Ｌ、１３ｓ
：半導体層  １４：保護絶縁膜  １５：遮光層  ＬＳ１：光検知部  ＬＳ２：参照用光検
知部  ＳＨ：読み取り部  Ｖｃ：ゲートバイアス制御手段  Ｔｃ：タイミングコントロー
ラ  ＳＬ、Ｓｓ：ソース電極  ＧＬ、Ｇｓ：ゲート電極  ＤＬ、Ｄｓ：ドレイン電極  Ｖ
ｓ：基準電圧  Ｃｗ：コンデンサ  ＳＷ１、ＳＷ２：スイッチ素子  ＶＣＯＭ：共通電位
Ｇｖ：ゲート電圧  Ｇｖ０：測定時の一定の逆バイアス電圧  Ｇｖｏｎ：正バイアス電
圧  Ｇｖｏｆｆ：低い逆バイアス電圧  Ｏｐ：演算手段
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2009204466.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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