JPH06133224A - Photo sensor system and photo sensor used for photo sensor system - Google Patents
Photo sensor system and photo sensor used for photo sensor systemInfo
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- JPH06133224A JPH06133224A JP4304586A JP30458692A JPH06133224A JP H06133224 A JPH06133224 A JP H06133224A JP 4304586 A JP4304586 A JP 4304586A JP 30458692 A JP30458692 A JP 30458692A JP H06133224 A JPH06133224 A JP H06133224A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、フォトセンサシステム
及びフォトセンサシステムに使用されるフォトセンサに
関し、詳しくは、フォトセンサの照射光の照度を正確に
検出するフォトセンサシステム及びそのフォトセンサシ
ステムに使用されるフォトセンサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photo sensor system and a photo sensor used in the photo sensor system, and more particularly, to a photo sensor system for accurately detecting the illuminance of irradiation light of the photo sensor and the photo sensor system thereof. It relates to a photo sensor used.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、フォトセンサシステムは、通常、
フォトダイオードやＴＦＴ（Thin Film Transistor）を
その受光素子（フォトセンサ）として利用し、複数のフ
ォトセンサをマトリックス状に配列している。そして、
各フォトセンサは、照射された光の量に応じた電荷を発
生し、この電荷量を見ることにより、照度を知ることが
できる。このマトリックス状に配列されたフォトセンサ
に、水平走査回路及び垂直走査回路から走査電圧を印加
して、各フォトセンサの電荷量を検出しているが、従
来、この各フォトセンサに蓄積された電荷量を検出する
ために、各フォトセンサに蓄積された電荷を搬送して、
ビデオ増幅器により増幅した後、Ａ／Ｄ変換している。
そして、このＡ／Ｄ変換した結果により、諧調表示して
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, photosensor systems are usually
Photodiodes and TFTs (Thin Film Transistors) are used as light receiving elements (photosensors), and a plurality of photosensors are arranged in a matrix. And
Each photosensor generates an electric charge according to the amount of the applied light, and the illuminance can be known by observing the amount of the electric charge. The horizontal scanning circuit and the vertical scanning circuit apply a scanning voltage to the photosensors arranged in a matrix to detect the charge amount of each photosensor. Conventionally, the charge accumulated in each photosensor is detected. In order to detect the amount, it carries the charge accumulated in each photosensor,
After being amplified by the video amplifier, A / D conversion is performed.
Then, a gradation display is performed according to the result of this A / D conversion.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のフォトセンサシステムにあっては、各フォト
センサに蓄積された電荷を搬送して、増幅した後、Ａ／
Ｄ変換していたため、電荷の搬送時にノイズが重畳さ
れ、このノイズの影響を除去するために周辺回路が複雑
になるとともに、Ｓ／Ｎ比が小さく、照射光の照度を正
確に検出することができず、諧調表示が不正確になると
いう問題があった。However, in such a conventional photo sensor system, the charge accumulated in each photo sensor is conveyed and amplified, and then the A /
Since the D conversion is performed, noise is superimposed when the charge is transferred, the peripheral circuit becomes complicated to remove the influence of the noise, and the S / N ratio is small, so that the illuminance of the irradiation light can be accurately detected. There was a problem that the gradation display became inaccurate because it could not be done.
【０００４】そこで、本発明は、フォトセンサのセンス
状態での所定の時点から照射光によりフォトセンサの出
力信号が反転するまでの時間に基づいて照射光の光量に
対応する諧調信号を出力するようにすることにより、周
辺回路を簡単、かつ小型化するとともに、ノイズの影響
を受けることなく照射光の照度を正確に計測して、正確
な諧調表示を行なうことのできるフォトセンサシステム
を提供することを目的としている。また、特に、このよ
うなフォトセンサシステムに適する照射光による出力信
号の反転特性が急峻なフォトセンサを提供することを目
的としている。Therefore, according to the present invention, a grayscale signal corresponding to the light quantity of the irradiation light is output based on the time from the predetermined time in the sense state of the photosensor until the output signal of the photosensor is inverted by the irradiation light. To provide a photosensor system that can simplify and miniaturize a peripheral circuit, accurately measure the illuminance of irradiation light without being affected by noise, and perform accurate grayscale display. It is an object. It is also an object of the present invention to provide a photosensor having a steep inversion characteristic of an output signal due to irradiation light, which is particularly suitable for such a photosensor system.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明のフォトセンサシ
ステムは、照射光の光量の大きさに対応した出力信号を
出力するフォトセンサを備えたフォトセンサシステムに
おいて、前記照射光の照射される所定の照射時間内に前
記フォトセンサの出力信号が所定の値から別の所定の値
まで変化する時間を計測する計測手段と、前記計測手段
の計測した計測時間を前記照射光の光量に対応した出力
信号として出力する出力手段と、を備えることにより、
上記目的を達成している。The photosensor system of the present invention is a photosensor system provided with a photosensor which outputs an output signal corresponding to the amount of light of the irradiation light, and the predetermined irradiation of the irradiation light. Measuring means for measuring the time during which the output signal of the photosensor changes from a predetermined value to another predetermined value within the irradiation time, and the measurement time measured by the measuring means is output corresponding to the light amount of the irradiation light. By providing an output means for outputting as a signal,
It has achieved the above objectives.
【０００６】また、半導体層を挟んで、ソース電極とド
レイン電極が相対向して配され、これら半導体層、ソー
ス電極及びドレイン電極を挟んでその両側にそれぞれ絶
縁膜を介して該半導体層と相対向する第１ゲート電極及
び第２ゲート電極が配され、該第１ゲート電極または第
２ゲート電極のいずれか一方を照射電極とし、該照射電
極側から照射された照射光が、該照射電極側に設けられ
た絶縁膜を透過して前記半導体層に照射され、該照射光
の光量の大きさに対応した出力信号を出力するフォトセ
ンサを備えたフォトセンサシステムにおいて、前記照射
電極に印加する電圧を制御して前記フォトセンサのセン
ス状態を制御する状態制御手段と、前記状態制御手段に
より制御した前記フォトセンサのセンス状態での所定の
時点からフォトセンサの出力信号が反転するまでの時間
を計測する計測手段と、前記計測手段の計測した時間を
諧調信号に変換する変換手段と、を備えることにより、
上記目的を達成している。Further, a source electrode and a drain electrode are arranged so as to face each other with the semiconductor layer sandwiched therebetween, and the semiconductor layer, the source electrode and the drain electrode are sandwiched between the semiconductor electrode and the semiconductor electrode with an insulating film interposed therebetween to face the semiconductor layer. Facing first gate electrode and second gate electrode are arranged, and one of the first gate electrode and the second gate electrode is used as an irradiation electrode, and irradiation light emitted from the irradiation electrode side is the irradiation electrode side. A voltage applied to the irradiation electrode in a photosensor system equipped with a photosensor that transmits an output signal corresponding to the intensity of the irradiation light, irradiating the semiconductor layer through the insulating film provided in State control means for controlling the sense state of the photosensor by controlling the photosensor and the photosensor from a predetermined time point in the sense state of the photosensor controlled by the state control means. By providing a measuring means output signal Sa measures the time until the inverted, conversion means for converting the measured time of the measuring means to tone signals, and
It has achieved the above objectives.
【０００７】本発明のフォトセンサは、半導体層を挟ん
で、ソース電極とドレイン電極が相対向して配され、こ
れら半導体層、ソース電極及びドレイン電極を挟んでそ
の両側にそれぞれ絶縁膜を介して該半導体層と相対向す
る第１ゲート電極及び第２ゲート電極が配され、該第１
ゲート電極または第２ゲート電極のいずれか一方を照射
電極とし、該照射電極側から照射された光が、該照射電
極側に設けられた絶縁膜を透過して前記半導体層に照射
されるフォトセンサであって、前記照射電極が、前記照
射光を遮光する物質で形成されるととともに、前記半導
体層の前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の中間
の一部分を覆うことにより、上記目的を達成している。In the photosensor of the present invention, a source electrode and a drain electrode are arranged so as to face each other with a semiconductor layer interposed therebetween, and an insulating film is provided on both sides of the semiconductor layer, the source electrode and the drain electrode with an insulating film interposed therebetween. A first gate electrode and a second gate electrode facing the semiconductor layer are disposed, and the first gate electrode and the second gate electrode are disposed.
A photosensor in which either the gate electrode or the second gate electrode is used as an irradiation electrode, and light emitted from the irradiation electrode side is transmitted through an insulating film provided on the irradiation electrode side and is irradiated to the semiconductor layer. The irradiation electrode is formed of a substance that shields the irradiation light, and at the same time, a part of an intermediate portion between the source electrode and the drain electrode of the semiconductor layer is covered to achieve the above object. is doing.
【０００８】[0008]
【作用】本発明のフォトセンサシステムによれば、その
フォトセンサが、照射光の光量の大きさに対応した出力
信号を出力し、照射光の照射される所定の照射時間内に
フォトセンサの出力信号が所定の値から別の所定の値ま
で変化する時間を、計測手段により、計測する。そし
て、この計測手段の計測した計測時間を、出力手段が、
照射光の光量に対応した出力信号として出力する。According to the photo sensor system of the present invention, the photo sensor outputs an output signal corresponding to the intensity of the irradiation light, and the output of the photo sensor is output within a predetermined irradiation time of irradiation with the irradiation light. The time when the signal changes from a predetermined value to another predetermined value is measured by the measuring means. Then, the output means outputs the measured time measured by this measuring means,
It is output as an output signal corresponding to the amount of irradiation light.
【０００９】したがって、フォトセンサの出力信号が所
定値間を変化するのに要する時間に基づいて光度を検出
しているので、ノイズの影響を受けることなく、照射光
の光度を正確に検出することができるとともに、周辺回
路を簡単、かつ小型化することができる。Therefore, since the light intensity is detected based on the time required for the output signal of the photo sensor to change between predetermined values, the light intensity of the irradiation light can be accurately detected without being affected by noise. In addition, the peripheral circuit can be easily and miniaturized.
【００１０】また、そのフォトセンサが、半導体層を挟
んで、ソース電極とドレイン電極が相対向して配され、
これら半導体層、ソース電極及びドレイン電極を挟んで
その両側にそれぞれ絶縁膜を介して該半導体層と相対向
する第１ゲート電極及び第２ゲート電極が配されてお
り、該第１ゲート電極または第２ゲート電極のいずれか
一方を照射電極とし、該照射電極側から照射された光
が、該照射電極側に設けられた絶縁膜を透過して前記半
導体層に照射され、該照射光の光量の大きさに対応した
出力信号を出力するので、システム全体を小型化するこ
ともできる。In the photosensor, the source electrode and the drain electrode are arranged so as to face each other with the semiconductor layer interposed therebetween.
A first gate electrode and a second gate electrode facing the semiconductor layer are arranged on both sides of the semiconductor layer, the source electrode and the drain electrode, respectively, with an insulating film interposed therebetween. One of the two gate electrodes is used as an irradiation electrode, and light emitted from the irradiation electrode side is transmitted through an insulating film provided on the irradiation electrode side and is irradiated to the semiconductor layer, and the light amount of the irradiation light is changed. Since the output signal corresponding to the size is output, the entire system can be downsized.
【００１１】また、本発明のフォトセンサによれば、照
射電極が、照射光を遮光する物質で形成されるとととも
に、半導体層のソース電極とドレイン電極との間の中間
の一部分を覆っている。このため、この照射光領域のピ
ンチ・オフ点は、半導体層に光が照射されて、電子−正
孔対が誘起されても、他の部分よりも遅くまで残存し、
最後にチャンネルが形成され、その瞬間にドレイン電流
が急増するので、照射光による出力信号の反転特性を急
峻なものとすることができる。したがって、このフォト
センサを上記フォトセンサシステムに適用すると、セン
ス状態での所定時点から出力信号が反転するまでの時間
をより一層正確に計測することができ、諧調表示をより
一層正確に行なうことができる。Further, according to the photosensor of the present invention, the irradiation electrode is formed of a substance that shields irradiation light and covers a part of the intermediate portion between the source electrode and the drain electrode of the semiconductor layer. . Therefore, the pinch-off point of this irradiation light region remains even later than other portions even if the semiconductor layer is irradiated with light and electron-hole pairs are induced,
Finally, a channel is formed, and the drain current increases rapidly at that moment, so that the inversion characteristic of the output signal due to the irradiation light can be made steep. Therefore, when this photo sensor is applied to the photo sensor system, the time from the predetermined time point in the sense state to the inversion of the output signal can be measured more accurately, and the gradation display can be performed more accurately. it can.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。EXAMPLES The present invention will be described below based on examples.
【００１３】図１〜図９は、フォトセンサシステム及び
フォトセンサシステムに使用されるフォトセンサの一実
施例を示す図である。1 to 9 are views showing an embodiment of a photo sensor system and a photo sensor used in the photo sensor system.
【００１４】図１において、フォトセンサ１は、基本的
には、逆スタガー型薄膜トランジスタとコプラナー型薄
膜トランジスタとを半導体層を単一層にして組み合わせ
た構成となっている。In FIG. 1, the photosensor 1 basically has a structure in which an inverted stagger type thin film transistor and a coplanar type thin film transistor are combined into a single semiconductor layer.
【００１５】すなわち、フォトトランジスタ１は、ガラ
ス等からなる絶縁性基板２上に、遮光性物質によるボト
ムゲート電極３が形成されており、このボトムゲート電
極（ＢＧ）３及び絶縁性基板２を覆うように、窒化シリ
コン（ＳｉＮ）からなるボトムゲート絶縁膜４が形成さ
れている。このボトムゲート電極（ＢＧ）３上には、ボ
トムゲート電極（ＢＧ）３と対向する位置に、半導体層
５が形成されており、半導体層５は、ｉ型アモルファス
・シリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ）で形成されている。この半
導体層５を挟んで、該半導体層５上に所定の間隔を有し
て相対向する位置にソース電極（Ｓ）６及びドレイン電
極（Ｄ）７が形成されており、これらソース電極（Ｓ）
６及びドレイン電極（Ｄ）７は、リン等のドーパントが
拡散されたアモルファスシリコンよりなるｎ+ シリコン
層８、９を介して半導体層５と接続されている。これら
によりボトムトランジスタ（逆スタガー型薄膜トランジ
スタ）が構成されている。That is, in the phototransistor 1, a bottom gate electrode 3 made of a light-shielding substance is formed on an insulating substrate 2 made of glass or the like, and the bottom gate electrode (BG) 3 and the insulating substrate 2 are covered. Thus, the bottom gate insulating film 4 made of silicon nitride (SiN) is formed. A semiconductor layer 5 is formed on the bottom gate electrode (BG) 3 at a position facing the bottom gate electrode (BG) 3, and the semiconductor layer 5 is formed of i-type amorphous silicon (ia-Si). ) Is formed. A source electrode (S) 6 and a drain electrode (D) 7 are formed on the semiconductor layer 5 so as to face each other with the semiconductor layer 5 interposed therebetween at a predetermined interval. )
6 and the drain electrode (D) 7 are connected to the semiconductor layer 5 via n + silicon layers 8 and 9 made of amorphous silicon in which a dopant such as phosphorus is diffused. These form a bottom transistor (inverse staggered thin film transistor).
【００１６】上記ソース電極（Ｓ）６とドレイン電極
（Ｄ）７及び半導体層５のソース電極（Ｓ）６とドレイ
ン電極（Ｄ）７の間の部分は、窒化シリコンからなる透
明なトップゲート絶縁膜１０により覆われており、トッ
プゲート絶縁膜１０上には、前記ボトムゲート電極（Ｂ
Ｇ）３と相対向する位置にトップゲート電極（ＴＧ）１
１が形成されている。トップゲート電極（ＴＧ）１１
は、光を遮光する物質で、しかも上記ソース電極（Ｓ）
６とドレイン電極（Ｄ）７との間の半導体層５の間隔よ
りも細く形成されており、該半導体層５のソース電極
（Ｓ）６とドレイン電極（Ｄ）７との間の中央部分の一
部を覆っている。そして、このトップゲート電極（Ｔ
Ｇ）１１及びトップゲート絶縁膜１０を覆うように、透
明な窒化シリコンからなるオーバーコート膜１２が形成
されており、保護している。上記トップゲート電極（Ｔ
Ｇ）１１、トップゲート絶縁膜１０、半導体層５、ソー
ス電極（Ｓ）６及びドレイン電極（Ｄ）７により、トッ
プトランジスタ（コプラナー型薄膜トランジスタ）が形
成されている。A transparent top gate insulating layer made of silicon nitride is formed between the source electrode (S) 6 and the drain electrode (D) 7 and the portion of the semiconductor layer 5 between the source electrode (S) 6 and the drain electrode (D) 7. The top gate insulating film 10 is covered with the film 10 and the bottom gate electrode (B
G) Top gate electrode (TG) 1 at a position facing 3
1 is formed. Top gate electrode (TG) 11
Is a substance that blocks light, and moreover, the source electrode (S)
6 and the drain electrode (D) 7 are formed to be narrower than the distance between the semiconductor layer 5 and the central portion of the semiconductor layer 5 between the source electrode (S) 6 and the drain electrode (D) 7. It covers a part. And this top gate electrode (T
G) An overcoat film 12 made of transparent silicon nitride is formed so as to cover 11 and the top gate insulating film 10 and protects it. The top gate electrode (T
G) 11, the top gate insulating film 10, the semiconductor layer 5, the source electrode (S) 6 and the drain electrode (D) 7 form a top transistor (coplanar thin film transistor).
【００１７】このフォトセンサ１は、本実施例では、図
１に示すように、トップゲート電極（ＴＧ）１１側から
照射光Ｌが照射され、この照射光Ｌは、トップゲート絶
縁膜１０を透過して、半導体層５に照射されるが、トッ
プゲート電極（ＴＧ）１１では、遮光される。In this embodiment, the photosensor 1 is irradiated with irradiation light L from the side of the top gate electrode (TG) 11 as shown in FIG. 1, and the irradiation light L passes through the top gate insulating film 10. Then, the semiconductor layer 5 is irradiated, but the top gate electrode (TG) 11 is shielded from light.
【００１８】このフォトセンサ１は、例えば、ボトムゲ
ート電極（ＢＧ）が１０００オングストローム、ボトム
ゲート絶縁膜４が２０００オングストローム、半導体層
５が１５００オングストローム、ソース電極（Ｓ）及び
ドレイン電極（Ｄ）が５００オングストローム、オーム
コンタクト層８、９が２５０オングストローム、トップ
ゲート絶縁膜１０が２０００オングストローム、トップ
ゲート電極（ＴＧ）が５００オングストロームに形成さ
れており、半導体層５上のソース電極（Ｓ）とドレイン
電極（Ｄ）との間隔が、例えば、７μｍに形成されてお
り、トップゲート電極（ＴＧ）は、これよりも細く形成
されている。In this photo sensor 1, for example, the bottom gate electrode (BG) is 1000 Å, the bottom gate insulating film 4 is 2000 Å, the semiconductor layer 5 is 1500 Å, and the source electrode (S) and the drain electrode (D) are 500. The angstrom, the ohmic contact layers 8 and 9 are formed to be 250 angstroms, the top gate insulating film 10 is formed to 2000 angstroms, and the top gate electrode (TG) is formed to 500 angstroms. The distance from D) is, for example, 7 μm, and the top gate electrode (TG) is thinner than this.
【００１９】次に、作用を説明する。Next, the operation will be described.
【００２０】フォトセンサ１は、図２にその等価回路で
示すように、ボトムゲート電極（ＢＧ）に正電圧、例え
ば、＋１０［Ｖ］を印加して、ボトムトランジスタにｎ
チャンネルを形成させ、ソース電極（Ｓ）−ドレイン電
極（Ｄ）間に正電圧、例えば、＋１０［Ｖ］を印加する
と、ソース電極（Ｓ）側から電子が供給されて電流が流
れる。この状態で、トップゲート電極（ＴＧ）にボトム
ゲート電極（ＢＧ）の電界によるチャンネルを消滅させ
るレベルの負電圧、例えば、−２０［Ｖ］を印加する
と、トップゲート電極（ＴＧ）からの電界がボトムゲー
ト電極（ＢＧ）の電界がチャンネル層に与える影響を減
じる方向に働き、この結果、空乏層が半導体層５の厚み
方向に伸び、ボトムトランジスタのｎチャンネルをピン
チ・オフする。このとき、トップゲート電極（ＴＧ）側
から照射光Ｌが照射されると、半導体層５のトップゲー
ト電極（ＴＧ）側に電子−正孔対が誘起される。トップ
ゲート電極（ＴＧ）に−２０［Ｖ］が印加されているた
め、誘起された電子−正孔対はチャンネル領域に蓄積さ
れ、トップゲート電極（ＴＧ）の電界を打ち消す。この
ため、ハンドを大宗５のチャンネル領域にｎチャンネル
が形成され、電流が流れる。この場合、ソース電極
（Ｓ）−ドレイン電極（Ｄ）間に流れる電流（以下ドレ
イン電流）ＩDSは照射光Ｌの光量に応じて変化する。In the photosensor 1, as shown in its equivalent circuit in FIG. 2, a positive voltage, for example, +10 [V] is applied to the bottom gate electrode (BG), and n is applied to the bottom transistor.
When a channel is formed and a positive voltage, for example, +10 [V] is applied between the source electrode (S) and the drain electrode (D), electrons are supplied from the source electrode (S) side and a current flows. In this state, when a negative voltage of a level at which the channel due to the electric field of the bottom gate electrode (BG) disappears, for example, −20 [V] is applied to the top gate electrode (TG), the electric field from the top gate electrode (TG) is changed. The electric field of the bottom gate electrode (BG) acts in a direction to reduce the influence on the channel layer, and as a result, the depletion layer extends in the thickness direction of the semiconductor layer 5 and pinches off the n channel of the bottom transistor. At this time, when the irradiation light L is irradiated from the top gate electrode (TG) side, electron-hole pairs are induced on the top gate electrode (TG) side of the semiconductor layer 5. Since −20 [V] is applied to the top gate electrode (TG), the induced electron-hole pairs are accumulated in the channel region and cancel the electric field of the top gate electrode (TG). For this reason, an n channel is formed in the channel region of the main section of the hand 5, and a current flows. In this case, the source electrode (S) - drain electrode (D) flowing between the current (hereinafter drain current) I DS is varied according to the amount of the irradiation light L.
【００２１】したがって、トップゲート電極（ＴＧ）か
らの電界がボトムゲート電極（ＢＧ）からの電界による
チャンネル形成に対してそれを妨げる方向に働くように
制御し、ｎチャンネルをピンチ・オフするものであるか
ら、光無照射時に流れるドレイン電流ＩDSを、例えば、
１０-14 Ａ程度に、極めて小さくすることができる。そ
の結果、フォトセンサ１は、光照射時と光無照射時のド
レイン電流との差を充分大きくすることができ、また、
このときのボトムトランジスタの増幅率は、照射された
光量によって変化し、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができ
る。Therefore, the electric field from the top gate electrode (TG) is controlled so as to work against the channel formation by the electric field from the bottom gate electrode (BG) so as to prevent it, and the n channel is pinched off. Therefore, the drain current I DS that flows when there is no light irradiation is
It can be extremely reduced to about 10 −14 A. As a result, the photo sensor 1 can sufficiently increase the difference between the drain current when light is irradiated and when the light is not irradiated, and
The amplification factor of the bottom transistor at this time changes depending on the amount of light emitted, and the S / N ratio can be increased.
【００２２】また、フォトセンサ１は、ボトムゲート電
極（ＢＧ）に、正電圧（＋１０［Ｖ］）を印加した状態
で、トップゲート電極（ＴＧ）を、例えば、０［Ｖ］に
すると、半導体層５とトップゲート絶縁膜１０との間の
トラップ準位から正孔を吐き出させてリフレッシュ、す
なわち、リセットすることができる。すなわち、フォト
センサ１は、連続使用されると、トップゲート絶縁膜１
０と半導体層５との間のトラップ準位が光照射により発
生する正孔及びドレイン電極（Ｄ）から注入される正孔
によって埋められていき、光無照射状態でのチャンネル
抵抗も小さくなって、光無照射時にドレイン電流が増加
する。そこで、トップゲート電極（ＴＧ）に０［Ｖ］を
印加し、この正孔を吐き出させて、リセットする。Further, in the photo sensor 1, when the top gate electrode (TG) is set to 0 [V], for example, when the positive voltage (+10 [V]) is applied to the bottom gate electrode (BG), the semiconductor Holes can be discharged from the trap level between the layer 5 and the top gate insulating film 10 to refresh, that is, reset. That is, when the photo sensor 1 is continuously used, the top gate insulating film 1
The trap level between 0 and the semiconductor layer 5 is filled with holes generated by light irradiation and holes injected from the drain electrode (D), and the channel resistance in the light non-irradiated state also becomes small. , The drain current increases when there is no light irradiation. Therefore, 0 [V] is applied to the top gate electrode (TG) to discharge the holes and reset.
【００２３】さらに、フォトセンサ１は、ボトムゲート
電極（ＢＧ）に、正電圧を印加していないときには、ボ
トムトランジスタにチャンネルが形成されず、光照射を
行なっても、ドレイン電流が流れず、非選択状態とする
ことができる。すなわち、フォトセンサ１は、ボトムゲ
ート電極（ＢＧ）に印加する電圧ＶBGを制御することに
より、選択状態と非選択状態とを制御することができ
る。また、この非選択状態において、トップゲート電極
（ＴＧ）に０［Ｖ］を印加すると、上記同様に、半導体
層５とトップゲート絶縁膜１０との間のトラップ準位か
ら正孔を吐き出させてリセットすることができる。Further, in the photo sensor 1, when the positive voltage is not applied to the bottom gate electrode (BG), the channel is not formed in the bottom transistor, and the drain current does not flow even if light irradiation is performed, and the non- It can be selected. That is, the photo sensor 1 can control the selected state and the non-selected state by controlling the voltage V BG applied to the bottom gate electrode (BG). When 0 [V] is applied to the top gate electrode (TG) in this non-selected state, holes are emitted from the trap level between the semiconductor layer 5 and the top gate insulating film 10 in the same manner as above. It can be reset.
【００２４】したがって、フォトセンサ１は、図２に示
すように、トップゲート電極（ＴＧ）に印加する電圧
を、例えば、０［Ｖ］と−２０［Ｖ］とに制御すること
により、センス状態とリセット状態を制御することがで
き、また、ボトムゲート電極（ＢＧ）に印加する電圧Ｖ
TGを、例えば、０［Ｖ］と＋１０［Ｖ］とに制御するこ
とにより、選択状態及び非選択状態を制御することがで
きる。その結果、トップゲート電極（ＴＧ）及びボトム
ゲート電極（ＢＧ）に印加する電圧を制御することによ
り、フォトセンサ１を、それ自体で、フォトセンサとし
ての機能と、選択トランジスタとしての機能を兼ね備え
さたものとして、動作させることができる。Therefore, as shown in FIG. 2, the photosensor 1 controls the voltage applied to the top gate electrode (TG) to, for example, 0 [V] and -20 [V], so that the photosensor 1 is in the sense state. The reset state can be controlled, and the voltage V applied to the bottom gate electrode (BG) can be controlled.
By controlling TG to, for example, 0 [V] and +10 [V], the selected state and the non-selected state can be controlled. As a result, by controlling the voltage applied to the top gate electrode (TG) and the bottom gate electrode (BG), the photo sensor 1 itself has both a function as a photo sensor and a function as a selection transistor. It can be operated as an item.
【００２５】また、フォトセンサ１は、図３に示すよう
な電圧を印加した状態で、照射光Ｌを変化させて、その
ときの出力信号ＶOUT を調べてみると、図４に示すよう
になる。Further, when the photosensor 1 changes the irradiation light L while applying the voltage as shown in FIG. 3 and examines the output signal V OUT at that time, as shown in FIG. Become.
【００２６】すなわち、図３に示すように、フォトセン
サ１のドレイン電極（Ｄ）７に１０メガオームの負荷抵
抗１３を接続して、この負荷抵抗１３を介してドレイン
電圧（ＶD ）＋１０［Ｖ］をドレイン電極（Ｄ）に印加
し、ボトムゲート電極（ＢＧ）に＋１０［Ｖ］のボトム
ゲート電圧（ＶBG）を印加する。そして、トップゲート
電極（ＴＧ）にトップゲート電圧（ＶTG）として、０
［Ｖ］を印加してリセット状態、−２０［Ｖ］を印加し
てセンス状態を制御するものとする。いま、トップゲー
ト電圧（ＶTG）として０［Ｖ］から−２０［Ｖ］に切り
替えられると、フォトセンサ１は、センス状態となる
が、図５に示すように、半導体層５の中央部に、空乏層
が形成されてｎチャンネルがピンチ・オフされる。この
状態は、チャンネル遮断状態であるから、フォトセンサ
１は、その出力信号ＶOUT は、図４に示すように、ドレ
イン電圧ＶD と同じ＋１０［Ｖ］程度である。このと
き、照射光Ｌが照射されると、図５に示すように、半導
体層５に電子−正孔対が誘起され、誘起された電子−正
孔対のうち、正孔は、図５に矢印で示すように、ドレイ
ン電極（Ｄ）及びソース電極（Ｓ）側に移動し、電子
は、図５に矢印で示すように、ボトムゲート電極（Ｂ
Ｇ）側に移動する。この場合、照射光Ｌは、図１に示す
ように、トップゲート電極（ＴＧ）１１で遮光されるた
め、照射した瞬間は、図５に示す通り、トップゲート電
極（ＴＧ）１１で遮光されたチャンネル形成領域の中央
部分に空乏層が存在している。そして、電子−正孔対の
キャリアの量が増えると、図５に矢印で示すように、キ
ャリアが徐々に空乏層に侵入して、ピンチ・オフ領域を
埋めていき、このピンチ・オフ領域をキャリアが貫通し
た時点で、フォトセンサ１の出力信号ＶOUT は、急激に
反転する。That is, as shown in FIG. 3, a drain electrode (D) 7 of the photosensor 1 is connected to a load resistor 13 of 10 megohm, and the drain voltage (VD) +10 [V] is supplied via the load resistor 13. Is applied to the drain electrode (D), and a bottom gate voltage (V BG ) of +10 [V] is applied to the bottom gate electrode (BG). Then, the top gate electrode (TG) has a top gate voltage (V TG ) of 0
[V] is applied to control the reset state, and -20 [V] is applied to control the sense state. Now, when the top gate voltage (V TG ) is switched from 0 [V] to −20 [V], the photo sensor 1 enters the sensing state, but as shown in FIG. , A depletion layer is formed and the n-channel is pinched off. Since this state is the channel cutoff state, the output signal V OUT of the photo sensor 1 is about +10 [V], which is the same as the drain voltage V D , as shown in FIG. At this time, when the irradiation light L is irradiated, as shown in FIG. 5, electron-hole pairs are induced in the semiconductor layer 5, and among the induced electron-hole pairs, holes are shown in FIG. As indicated by the arrow, the electrons move to the drain electrode (D) and source electrode (S) sides, and the electrons move to the bottom gate electrode (B) as indicated by the arrow in FIG.
Move to G) side. In this case, since the irradiation light L is shielded by the top gate electrode (TG) 11 as shown in FIG. 1, at the moment of irradiation, it is shielded by the top gate electrode (TG) 11 as shown in FIG. A depletion layer exists in the central portion of the channel formation region. Then, when the amount of carriers of the electron-hole pair increases, the carriers gradually invade the depletion layer to fill the pinch-off region as shown by the arrow in FIG. At the time when the carrier penetrates, the output signal V OUT of the photo sensor 1 is rapidly inverted.
【００２７】そして、この照射光Ｌにより誘起される電
子−正孔対の量は、照射光Ｌの照度により変化し、照度
が大きいほど電子−正孔対の量が増えて、その分だけフ
ォトセンサ１の出力信号ＶOUT が反転するまでの時間が
短くなる。いま、図３のフォトセンサ１において、照射
光Ｌの照度を変化させて、そのときの出力信号ＶOUTの
値と出力信号ＶOUT が反転するまでの時間の関係を調べ
てみると、図４に４０ルックス（Ｌｘ）のときの特性曲
線Ｅ、５０ルックスのときの特性曲線Ｄ、９０ルックス
のときの特性曲線Ｃ、１６０ルックスのときの特性曲線
Ｂ及び５００ルックスのときの特性曲線Ａを示すよう
に、照射光Ｌの照度が大きくなるほど、出力信号ＶOUT
の値が急激に低下するまでの時間が短くなることが分か
る。この実験結果で得た照度と出力信号ＶOUT の反転す
るまでの時間の関係をプロットしてグラフとして描く
と、図６に示すような特性曲線を得ることができる。す
なわち、図６で明らかなように、フォトセンサ１に照射
する照射光Ｌの照度とフォトセンサ１の出力信号ＶOUT
が反転するまでの時間との間に、曲線上に則った一定の
関係のあることが分かる。The amount of electron-hole pairs induced by the irradiation light L changes depending on the illuminance of the irradiation light L. The larger the illuminance, the larger the amount of electron-hole pairs. The time until the output signal V OUT of the sensor 1 is inverted becomes short. Now, the photo sensor 1 of FIG. 3, by changing the illuminance of the irradiation light L, and the value of the output signal V OUT of the output signal V OUT at that time Examining the time relationship until inverted, 4 Shows a characteristic curve E at 40 lux (Lx), a characteristic curve D at 50 lux, a characteristic curve C at 90 lux, a characteristic curve B at 160 lux and a characteristic curve A at 500 lux. As the illuminance of the irradiation light L increases, the output signal V OUT
It can be seen that the time until the value of drops sharply becomes short. When the relationship between the illuminance obtained in this experimental result and the time until the output signal V OUT is inverted is plotted and drawn as a graph, a characteristic curve as shown in FIG. 6 can be obtained. That is, as is apparent from FIG. 6, the illuminance of the irradiation light L with which the photosensor 1 is irradiated and the output signal V OUT of the photosensor 1
It can be seen that there is a fixed relationship on the curve with the time until is inverted.
【００２８】そこで、このような照度と出力信号ＶOUT
の反転までの時間の関係を利用して、フォトセンサ１に
照射されている照射光Ｌの照度を出力信号ＶOUT の反転
時間を計測することにより知ることができ、この反転時
間から諧調信号を得ることが出る。Therefore, such illuminance and output signal V OUT
The illuminance of the irradiation light L applied to the photosensor 1 can be known by measuring the reversal time of the output signal V OUT by utilizing the relationship of the time until the reversal of the signal. Get what you get.
【００２９】図７〜図９は、上記フォトセンサ１の性質
を利用して、諧調信号を得るフォトセンサシステムの一
例である。FIGS. 7 to 9 show an example of a photo sensor system that obtains a gradation signal by utilizing the properties of the photo sensor 1.
【００３０】図７において、フォトセンサシステム２０
は、画素部駆動回路２１、センサ部２２、クロック発生
部２３、カウンタ回路２４及びデータ処理部２５等を備
えている。In FIG. 7, the photo sensor system 20 is shown.
Includes a pixel section drive circuit 21, a sensor section 22, a clock generation section 23, a counter circuit 24, a data processing section 25, and the like.
【００３１】センサ部２２は、図８に示すように、多数
のフォトセンサ１がマトリックス状に配されており、図
８には、その行方向にｎ、ｎ＋１番目及び列方向にｍ、
ｍ＋１番目に配設されたフォトセンサ１を表示してい
る。各フォトセンサ１は、そのボトムゲート電極（Ｂ
Ｇ）が行方向に配された駆動線３１に接続され、そのド
レイン電極（Ｄ）が列方向に配された信号線３２に接続
されている。As shown in FIG. 8, a large number of photosensors 1 are arranged in a matrix in the sensor section 22, and in FIG. 8, n in the row direction, m in the n + 1 direction, and m in the column direction are shown in FIG.
The photo sensor 1 arranged at the (m + 1) th position is displayed. Each photo sensor 1 has a bottom gate electrode (B
G) is connected to the drive line 31 arranged in the row direction, and its drain electrode (D) is connected to the signal line 32 arranged in the column direction.
【００３２】画素部駆動回路２１は、図８に示すよう
に、センサ部２２の駆動線３１に接続された垂直走査回
路であるローアドレスデコーダー３３と、センサ部２２
の信号線３２に接続された水平走査回路であるコラムス
イッチ３４と、を備えており、ローアドレスデコーダー
３３は、行毎に配されたフォトセンサ１のボトムゲート
電極（ＢＧ）に対して駆動線３１を介してボトムゲート
電圧（φｂｇ）を印加する。このコラムスイッチ２４に
は、プルアップ抵抗３５を介してドレイン電圧（φｄ）
が入力され、コラムスイッチ３４からバッファ３６を介
して出力信号ＶOU T が出力される。すなわち、信号線３
２にプルアップ抵抗３５が直列接続され、各フォトセン
サ１の出力抵抗との抵抗値比を次段バッファへの入力と
している。さらに、画素部駆動回路２１は、図８には図
示しないが、フォトセンサ１のトップゲート電極（Ｔ
Ｇ）にトップゲート電圧（φｔｇ）を印加する電圧供給
回路を備えており、フォトセンサ１のソース電極（Ｓ）
は、接地されている。As shown in FIG. 8, the pixel section drive circuit 21 includes a row address decoder 33 which is a vertical scanning circuit connected to a drive line 31 of the sensor section 22, and a sensor section 22.
And a column switch 34 which is a horizontal scanning circuit connected to the signal line 32 of the row address decoder 33, and the row address decoder 33 drives a drive line with respect to the bottom gate electrode (BG) of the photosensor 1 arranged in each row. A bottom gate voltage (φbg) is applied via 31. The drain voltage (φd) is applied to the column switch 24 via the pull-up resistor 35.
There is an input, an output signal V OU T from the column switch 34 via the buffer 36 is outputted. That is, the signal line 3
2, a pull-up resistor 35 is connected in series, and the resistance value ratio with the output resistance of each photosensor 1 is used as an input to the next-stage buffer. Further, although not shown in FIG. 8, the pixel portion drive circuit 21 includes a top gate electrode (T
G) is provided with a voltage supply circuit for applying a top gate voltage (φtg), and the source electrode (S) of the photosensor 1 is provided.
Is grounded.
【００３３】クロック発生部２３は、発信回路や分周回
路等を備え、画素部駆動回路２１及びカウンタ回路２４
にクロック発生部２３から所定周波数のクロック信号及
びリセット信号を出力する。画素部駆動回路２１は、ク
ロック発生部２３から入力されるクロック信号及びリセ
ット信号に基づいて、センサ部２２にセンス信号及びリ
セット信号として、トップゲート電圧（φｔｇ）やボト
ムゲート電圧（φｂｇ）を出力し、センサ部２２の各フ
ォトセンサ１毎の駆動を行なう。The clock generator 23 includes an oscillator circuit, a frequency divider circuit, etc., and has a pixel section drive circuit 21 and a counter circuit 24.
Then, the clock generator 23 outputs a clock signal and a reset signal having a predetermined frequency. The pixel unit drive circuit 21 outputs a top gate voltage (φtg) or a bottom gate voltage (φbg) as a sense signal and a reset signal to the sensor unit 22 based on the clock signal and the reset signal input from the clock generation unit 23. Then, the sensor unit 22 is driven for each photosensor 1.
【００３４】カウンタ回路２４には、さらにセンサ部２
２から出力信号ＶOUT が入力されており、カウンタ回路
２４は、クロック発生部２３からリセット信号が入力さ
れた時点からセンサ部２２からの出力信号ＶOUT が反転
するまでの間にクロック発生部２３から入力されるクロ
ック信号の数をカウントして、そのカウント数をデータ
処理部２５に出力する。The counter circuit 24 further includes a sensor section 2
2, the counter circuit 24 receives the output signal V OUT, and the counter circuit 24 receives the output signal V OUT from the clock generation unit 23 until the output signal V OUT from the sensor unit 22 is inverted. The number of clock signals input from is counted, and the counted number is output to the data processing unit 25.
【００３５】データ処理部２５は、ＣＰＵ（Central Pr
ocessing Unit）、ＲＡＭ（RandomAccess Memory）及び
ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備え、そのＲＡＭある
いはＲＯＭ内には、図６に示した出力信号ＶOUT 反転ま
での時間と照度との関係を示すテーブルあるいは出力信
号ＶOUT 反転までの時間と諧調データとの関係を示すデ
ータやフォトセンサシステム２０としてのプログラムが
予め格納されている。データ処理部２５は、センサ部２
２の駆動を制御しつつ、カウンタ回路２４から入力され
るカウント数に基づいてＲＯＭを検索して直接諧調デー
タに変換したり、あるいは、該カウント数に基づいてＲ
ＯＭを検索して照度に変換し、さらにこの照度から諧調
データに変換する。The data processing unit 25 is a CPU (Central Pr
, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), etc., and a table or a table showing the relationship between the time until the output signal V OUT is inverted and the illuminance shown in FIG. Data indicating the relationship between the time until the output signal V OUT is inverted and the gradation data and a program as the photosensor system 20 are stored in advance. The data processing unit 25 includes the sensor unit 2
While controlling the drive of 2, the ROM is searched based on the count number input from the counter circuit 24 and directly converted into gradation data, or R is read based on the count number.
OM is searched and converted into illuminance, and this illuminance is converted into gradation data.
【００３６】このような回路構成において、各フォトセ
ンサ１のボトムゲート電圧（φｂｇ）、トップゲート電
圧（φｔｇ）及びドレイン電圧（φｄ）を、図９に示す
ように、制御することにより、選択／非選択の制御及び
センス／リセットの制御を行なうとともに、選択された
フォトセンサ１の出力信号ＶOUT の反転までの時間をカ
ウンタ回路２４で計測し、そのカウント数を諧調データ
に変換している。In such a circuit structure, the bottom gate voltage (φbg), the top gate voltage (φtg) and the drain voltage (φd) of each photosensor 1 are controlled as shown in FIG. 9 to select / select. In addition to performing non-selection control and sense / reset control, the time until the output signal V OUT of the selected photosensor 1 is inverted is measured by the counter circuit 24, and the count number is converted into gradation data.
【００３７】すなわち、クロック発生部２３から出力さ
れるリセット信号及びクロック信号により、画素部駆動
回路２１がセンサ部２２にセンス信号及びリセット信号
を出力し、図９に示すように、あるフォトセンサ１のト
ップゲート電圧（φｔｇ）を０［Ｖ］にして、リセット
した後、トップゲート電圧（φｔｇ）を−２０［Ｖ］に
して、ボトムゲート電圧（φｂｇ）を１０［Ｖ］にする
と、フォトセンサ１は、選択状態となる。そのフォトセ
ンサ１が選択状態となってから、トップゲート電圧（φ
ｔｇ）を−２０［Ｖ］としてセンス状態とするととも
に、ドレイン電圧（φｄ）を＋１０［Ｖ］としてデータ
取出処理を行なうと、照射光Ｌが照射されているか照射
されていないか、すなわち、明時であるか暗時であるか
により、出力信号ＶOUT の値が変化する。That is, the pixel drive circuit 21 outputs a sense signal and a reset signal to the sensor section 22 in response to the reset signal and the clock signal output from the clock generating section 23, and as shown in FIG. When the top gate voltage (φtg) is set to 0 [V] and reset, and then the top gate voltage (φtg) is set to −20 [V] and the bottom gate voltage (φbg) is set to 10 [V], the photo sensor 1 is in the selected state. After the photo sensor 1 is in the selected state, the top gate voltage (φ
When tg) is set to −20 [V] for the sensing state and the drain voltage (φd) is set to +10 [V] for data extraction processing, irradiation light L is irradiated or not irradiated, that is, bright light. The value of the output signal V OUT changes depending on whether it is time or dark.
【００３８】すなわち、明時であると、フォトセンサ１
が照射光Ｌの照射により、上述のように、フォトセンサ
１の半導体層５に電子−正孔対が誘起され、照射光Ｌの
照度に応じた時間の経過の後、オンとなって、出力信号
ＶOUT は、図９に破線で示すように、＋１０［Ｖ］から
０［Ｖ］に急激に反転する。また、暗時であると、フォ
トセンサ１がオンしないため、ドレイン電圧（φｄ）の
電圧である＋１０［Ｖ］がそのまま出力信号ＶOUT とし
て出力される。That is, at the light time, the photo sensor 1
The irradiation of the irradiation light L induces an electron-hole pair in the semiconductor layer 5 of the photosensor 1 as described above, and is turned on after a lapse of time corresponding to the illuminance of the irradiation light L to output. The signal V OUT sharply inverts from +10 [V] to 0 [V] as shown by the broken line in FIG. 9. In the dark, the photo sensor 1 does not turn on, and therefore +10 [V], which is the drain voltage (φd) voltage, is directly output as the output signal V OUT .
【００３９】そこで、このリセット状態からセンス状態
に切り換わった時点から出力信号ＶOUT が反転するまで
の時間をカウンタ回路２４でカウントし、そのカウント
数をデータ処理部２５に出力する。データ処理部２５
は、カウンタ回路２４から入力されるカウント数を該カ
ウント数に対応する諧調データに変換し、諧調表示等の
データとして利用する。Therefore, the counter circuit 24 counts the time from the time of switching from the reset state to the sense state to the inversion of the output signal V OUT, and outputs the counted number to the data processing section 25. Data processing unit 25
Converts the count number input from the counter circuit 24 into gray scale data corresponding to the count number and uses it as data for gray scale display or the like.
【００４０】このように、フォトセンサ１の出力信号Ｖ
OUT の反転を利用して、リセット状態からセンス状態に
切り換わった時点から出力信号ＶOUT が反転するまでの
時間をカウントし、このカウント数に基づいて諧調デー
タを求めているので、従来のように、ノイズの影響をう
けることがなく、周辺回路を簡単、かつ小型化すること
ができるとともに、照射光Ｌの照度に対応した正確な諧
調データをものとして求めることができる。In this way, the output signal V of the photo sensor 1
By utilizing the inversion of OUT , the time from the time when the reset state is switched to the sense state to the time when the output signal V OUT is inverted is counted, and the gradation data is obtained based on this count number. In addition, the peripheral circuits can be easily and miniaturized without being affected by noise, and accurate gradation data corresponding to the illuminance of the irradiation light L can be obtained as data.
【００４１】また、図９において、その後、トップゲー
ト電圧（φｔｇ）が０［Ｖ］になると、フォトセンサ１
は、リセットされる。そして、ボトムゲート電圧（φｂ
ｇ）を０［Ｖ］にすると、フォトセンサ１は、非選択状
態となり、この状態でトップゲート電圧（φｔｇ）を−
２０［Ｖ］にして、センス状態にすると、このセンス状
態においては、ドレイン電圧（φｄ）が＋１０［Ｖ］と
なって、照射光Ｌが照射されていても、また、照射光Ｌ
が照射されていなくても、出力信号ＶOUT は、選択状態
での暗時の出力と同じ＋１０［Ｖ］である。すなわち、
トップゲート電圧（φｔｇ）が−２０［Ｖ］となってセ
ンス状態となっても、ボトムゲート電圧（φｂｇ）を０
［Ｖ］とすることにより、照射光Ｌの照射にかかわら
ず、フォトセンサ１を非選択状態とすることができる。
また、図９からも明らかなように、ボトムゲート電圧
（φｂｇ）のいかんにかかわらず、トップゲート電圧
（φｔｇ）を０［Ｖ］とすることにより、リセット状態
とすることができ、フォトセンサ１を次のデータ取出処
理で確実に出力信号ＶOUT を取り出すことができる。Further, in FIG. 9, when the top gate voltage (φtg) becomes 0 [V] thereafter, the photo sensor 1
Is reset. Then, the bottom gate voltage (φb
When g) is set to 0 [V], the photosensor 1 is in a non-selected state, and in this state, the top gate voltage (φtg) is −
When the sense voltage is set to 20 [V], the drain voltage (φd) becomes +10 [V] in this sense state, and even if the irradiation light L is irradiated, the irradiation light L
Even if is not illuminated, the output signal V OUT is +10 [V], which is the same as the output in the dark state in the selected state. That is,
Even if the top gate voltage (φtg) becomes −20 [V] and the sense state is set, the bottom gate voltage (φbg) is set to 0.
By setting to [V], the photosensor 1 can be in the non-selected state regardless of the irradiation of the irradiation light L.
Further, as is apparent from FIG. 9, regardless of the bottom gate voltage (φbg), by setting the top gate voltage (φtg) to 0 [V], the reset state can be obtained, and the photosensor 1 The output signal V OUT can be reliably extracted in the next data extraction process.
【００４２】なお、上記実施例においては、図９に示す
ように、各状態の切り替えタイミングを、フォトセンサ
１を選択状態とした後に、リセット状態からセンス状態
に切り替えており、照射光Ｌの照射は、このリセット状
態に切り換わった時点で既に行なわれている。ところ
が、各状態の切り替えタイミングや照射光Ｌの照射タイ
ミングは、上記実施例のものに限るものではなく、例え
ば、図９に示すセンス状態となった後に、ボトムゲート
電圧（φｂｇ）を＋１０［Ｖ］として非選択状態から選
択状態に切り換えてもよい。このような状態タイミング
の制御を行なう場合には、センス状態でかつ非選択状態
にあるときのある時点から照射光Ｌの照射を開始するよ
うにすると、この照射光Ｌの照射が開始された非選択状
態で、かつセンス状態において半導体層５で電子−正孔
対の誘起が開始されるので、選択状態に変化してから出
力信号ＶOUT が反転するまでの時間を短縮することがで
きる。このとき、カウンタ回路２４でこの選択状態とな
ってから出力信号ＶOUT が反転するまでの時間をカウン
トするようにすると、カウンタ回路２４でカウントする
時間を短くすることができる。なお、この場合、照射光
Ｌの照射を開始するタイミングを、最大照射量の照射光
Ｌを照射したときにも、出力信号ＶOUT が選択状態にお
いて反転するように設定する。In the above embodiment, as shown in FIG. 9, the switching timing of each state is switched from the reset state to the sense state after the photosensor 1 is set to the selected state, and the irradiation light L is emitted. Has already been performed at the time of switching to the reset state. However, the switching timing of each state and the irradiation timing of the irradiation light L are not limited to those in the above embodiment, and for example, after the sensing state shown in FIG. 9, the bottom gate voltage (φbg) is +10 [V]. ], The non-selected state may be switched to the selected state. When such state timing control is performed, if the irradiation of the irradiation light L is started at a certain point in the sense state and the non-selected state, the irradiation of the irradiation light L is not started. Since the induction of electron-hole pairs is started in the semiconductor layer 5 in the selected state and the sense state, the time from the change to the selected state until the output signal V OUT is inverted can be shortened. At this time, if the counter circuit 24 counts the time from the selection state until the output signal V OUT is inverted, the time counted by the counter circuit 24 can be shortened. In this case, the timing of starting the irradiation of the irradiation light L is set so that the output signal V OUT is inverted in the selected state even when the irradiation light L of the maximum irradiation amount is irradiated.
【００４３】また、上記計測時間は、照射光Ｌの光量を
増大させることによっても短くすることができる。The measurement time can also be shortened by increasing the light quantity of the irradiation light L.
【００４４】さらに、上記実施例においては、リセット
時点から出力信号ＶOUT が反転するまでの時間を計測し
ているが、これに限るものではなく、照射光Ｌの照射さ
れているときに、出力信号ＶOUT が、所定の値、例え
ば、図４の９［Ｖ］から別の所定の値、例えば、図４の
２［Ｖ］まで変化する時間を計測してもよい。Further, in the above embodiment, the time from the reset time to the inversion of the output signal V OUT is measured, but the present invention is not limited to this, and the output is performed when the irradiation light L is irradiated. The time when the signal V OUT changes from a predetermined value, for example, 9 [V] in FIG. 4 to another predetermined value, for example, 2 [V] in FIG. 4, may be measured.
【００４５】また、この発明のフォトセンサは、上述し
た如き作用を有するものであるから、本発明のフォトセ
ンサシステムに適用するときに、大変優れた効果を奏す
るが、従来の如く、光電流に基づく電圧をＡ／Ｄ変換す
る駆動方法にも適用できるものである。Further, since the photosensor of the present invention has the above-mentioned operation, it exerts a very excellent effect when applied to the photosensor system of the present invention. The present invention can also be applied to a driving method for A / D converting a base voltage.
【００４６】[0046]
【発明の効果】本発明のフォトセンサシステムによれ
ば、照射光の照射される所定の照射時間内にフォトセン
サの出力信号が所定の値から別の所定の値まで変化する
時間を計測して、この計測時間を照射光の光量に対応し
た出力信号として出力するので、フォトセンサの出力信
号が所定値間を変化するのに要する時間に基づいて光度
を検出することができ、ノイズの影響を受けることな
く、照射光の光度を正確に検出することができるととも
に、周辺回路を簡単、かつ小型化することができる。According to the photosensor system of the present invention, the time during which the output signal of the photosensor changes from a predetermined value to another predetermined value within a predetermined irradiation time of irradiation light is measured. , Since this measurement time is output as an output signal corresponding to the light amount of the irradiation light, the light intensity can be detected based on the time required for the output signal of the photo sensor to change between predetermined values, and the influence of noise can be detected. The luminous intensity of the irradiation light can be accurately detected without being received, and the peripheral circuit can be simplified and downsized.
【００４７】フォトセンサが、半導体層を挟んで、ソー
ス電極とドレイン電極が相対向して配され、これら半導
体層、ソース電極及びドレイン電極を挟んでその両側に
それぞれ絶縁膜を介して該半導体層と相対向する第１ゲ
ート電極及び第２ゲート電極が配されており、該フォト
センサは、該第１ゲート電極または第２ゲート電極のい
ずれか一方を照射電極とし、該照射電極側から照射され
た光が、該照射電極側に設けられた絶縁膜を透過して前
記半導体層に照射され、該照射光の光量の大きさに対応
した出力信号を出力するので、システム全体を小型化す
ることもできる。In the photosensor, a source electrode and a drain electrode are arranged so as to face each other with a semiconductor layer sandwiched therebetween, and the semiconductor layer, the source electrode and the drain electrode are sandwiched with insulating films on both sides of the semiconductor layer. A first gate electrode and a second gate electrode facing each other are arranged, and the photosensor uses either one of the first gate electrode and the second gate electrode as an irradiation electrode and is irradiated from the irradiation electrode side. The transmitted light passes through the insulating film provided on the irradiation electrode side and is irradiated to the semiconductor layer, and outputs an output signal corresponding to the intensity of the irradiated light, so that the entire system can be downsized. You can also
【００４８】本発明のフォトセンサによれば、照射電極
が、照射光を遮光する物質で形成されるととともに、半
導体層のソース電極とドレイン電極との間の中間の一部
分を覆っている。このため、この照射光領域のピンチ・
オフ点は、半導体層に光が照射されて、電子−正孔対が
誘起されても、他の部分よりも遅くまで残存し、最後に
チャンネルが形成され、その瞬間にドレイン電流が急増
するので、照射光による出力信号の反転特性を急峻なも
のとすることができる。したがって、このフォトセンサ
を上記フォトセンサシステムに適用すると、センス状態
での所定時点から出力信号が反転するまでの時間をより
一層正確に計測することができ、諧調表示をより一層正
確に行なうことができる。According to the photosensor of the present invention, the irradiation electrode is formed of a substance that blocks the irradiation light and covers a part of the intermediate portion of the semiconductor layer between the source electrode and the drain electrode. Therefore, the pinch /
Even if the semiconductor layer is irradiated with light and an electron-hole pair is induced, the off point remains until later than other parts, a channel is formed at the end, and the drain current sharply increases at that moment. The inversion characteristic of the output signal due to the irradiation light can be made steep. Therefore, when this photo sensor is applied to the photo sensor system, the time from the predetermined time point in the sense state to the inversion of the output signal can be measured more accurately, and the gradation display can be performed more accurately. it can.
【図１】本発明に係るフォトセンサの一実施例の側面断
面図。FIG. 1 is a side sectional view of an embodiment of a photo sensor according to the present invention.
【図２】図１のフォトセンサの各電極に印加する電圧と
その状態変化の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a voltage applied to each electrode of the photosensor of FIG. 1 and a state change thereof.
【図３】フォトセンサの出力信号ＶOUT の変化を検出す
るための各電極に印加する電圧と付属回路の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of a voltage applied to each electrode and an attached circuit for detecting a change in an output signal V OUT of the photo sensor.
【図４】照射光の照度をパラメータとして出力信号Ｖ
OUT が反転するまでの時間と出力信号ＶOUT との関係を
示す特性曲線図。FIG. 4 is an output signal V using the illuminance of irradiation light as a parameter.
FIG. 6 is a characteristic curve diagram showing the relationship between the time until OUT is inverted and the output signal V OUT .
【図５】フォトセンサの動作説明図。FIG. 5 is an operation explanatory diagram of a photo sensor.
【図６】フォトセンサの出力信号ＶOUT が反転するまで
の時間と照度との関係を示す図。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the time until the output signal V OUT of the photosensor is inverted and the illuminance.
【図７】フォトセンサシステムの回路ブロック図。FIG. 7 is a circuit block diagram of a photo sensor system.
【図８】図７の画素部駆動回路及びセンサ部の詳細な回
路図。8 is a detailed circuit diagram of a pixel portion drive circuit and a sensor portion of FIG.
【図９】図８のセンサ部のフォトセンサの各部への印加
電圧と出力信号との関係を示すタイミング図。9 is a timing chart showing the relationship between the output voltage and the voltage applied to each part of the photo sensor in the sensor part of FIG.
１ フォトセンサ ２ 絶縁性基板 ３ ボトムゲート電極（ＢＧ） ４ ボトムゲート絶縁膜 ５ 半導体層 ６ ソース電極（Ｓ） ７ ドレイン電極（Ｄ） ８、９ ｎ+ シリコン層 １０ トップゲート絶縁膜 １１ トップゲート電極（ＴＧ） １２ オーバーコート膜 ２０ フォトセンサシステム ２１ 画素駆動回路 ２２ センサ部 ２３ クロック発生部 ２４ カウンタ回路 ２５ データ処理部1 Photosensor 2 Insulating Substrate 3 Bottom Gate Electrode (BG) 4 Bottom Gate Insulation Film 5 Semiconductor Layer 6 Source Electrode (S) 7 Drain Electrode (D) 8, 9 n + Silicon Layer 10 Top Gate Insulation Film 11 Top Gate Electrode (TG) 12 Overcoat film 20 Photosensor system 21 Pixel drive circuit 22 Sensor part 23 Clock generation part 24 Counter circuit 25 Data processing part
Claims (3)
号を出力するフォトセンサを備えたフォトセンサシステ
ムにおいて、 前記照射光の照射される所定の照射時間内に前記フォト
センサの出力信号が所定の値から別の所定の値まで変化
する時間を計測する計測手段と、 前記計測手段の計測した計測時間を前記照射光の光量に
対応した出力信号として出力する出力手段と、 を備えたことを特徴とするフォトセンサシステム。1. A photosensor system provided with a photosensor that outputs an output signal corresponding to the amount of light of the irradiation light, wherein an output signal of the photosensor is within a predetermined irradiation time of irradiation of the irradiation light. A measuring unit that measures a time required to change from a predetermined value to another predetermined value; and an output unit that outputs the measuring time measured by the measuring unit as an output signal corresponding to the light amount of the irradiation light. A photo sensor system characterized by.
ン電極が相対向して配され、これら半導体層、ソース電
極及びドレイン電極を挟んでその両側にそれぞれ絶縁膜
を介して該半導体層と相対向する第１ゲート電極及び第
２ゲート電極が配され、該第１ゲート電極または第２ゲ
ート電極のいずれか一方を照射電極とし、該照射電極側
から照射された照射光が、該照射電極側に設けられた絶
縁膜を透過して前記半導体層に照射され、該照射光の光
量の大きさに対応した出力信号を出力するフォトセンサ
を備えたフォトセンサシステムにおいて、 前記照射電極に印加する電圧を制御して前記フォトセン
サのセンス状態を制御する状態制御手段と、 前記状態制御手段により制御した前記フォトセンサのセ
ンス状態での所定の時点からフォトセンサの出力信号が
反転するまでの時間を計測する計測手段と、 前記計測手段の計測した時間を諧調信号に変換する変換
手段と、 を備えたことを特徴とするフォトセンサシステム。2. A source electrode and a drain electrode are arranged so as to face each other with a semiconductor layer sandwiched therebetween, and the semiconductor layer, the source electrode, and the drain electrode are opposed to the semiconductor layer with an insulating film interposed therebetween on both sides of the semiconductor layer. Facing first gate electrode and second gate electrode are arranged, and one of the first gate electrode and the second gate electrode is used as an irradiation electrode, and irradiation light emitted from the irradiation electrode side is the irradiation electrode side. In a photosensor system including a photosensor that transmits an output signal corresponding to a light amount of the irradiation light, the voltage being applied to the irradiation electrode. State control means for controlling the sense state of the photo sensor by controlling the photo sensor, and the photo sensor from a predetermined time point in the sense state of the photo sensor controlled by the state control means. Photosensor system characterized by the output signal is provided with a measuring means for measuring a time until the inverted, conversion means for converting the measured time of the measuring means to tone signals.
ン電極が相対向して配され、これら半導体層、ソース電
極及びドレイン電極を挟んでその両側にそれぞれ絶縁膜
を介して該半導体層と相対向する第１ゲート電極及び第
２ゲート電極が配され、該第１ゲート電極または第２ゲ
ート電極のいずれか一方を照射電極とし、該照射電極側
から照射された光が、該照射電極側に設けられた絶縁膜
を透過して前記半導体層に照射されるフォトセンサであ
って、 前記照射電極が、前記照射光を遮光する物質で形成され
るととともに、前記半導体層の前記ソース電極と前記ド
レイン電極との間の中間の一部分を覆うことを特徴とす
るフォトセンサ。3. A source electrode and a drain electrode are arranged so as to face each other with a semiconductor layer sandwiched therebetween, and the semiconductor layer, the source electrode and the drain electrode are sandwiched with insulating films on both sides thereof to face the semiconductor layer. Facing first gate electrode and second gate electrode are arranged, and one of the first gate electrode and the second gate electrode is used as an irradiation electrode, and light emitted from the irradiation electrode side is directed to the irradiation electrode side. A photosensor which irradiates the semiconductor layer through a provided insulating film, wherein the irradiation electrode is formed of a substance that blocks the irradiation light, and the source electrode of the semiconductor layer and the A photosensor, characterized in that it covers a part of the middle between the drain electrode and the drain electrode.
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Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07312426A (en) * | 1994-05-18 | 1995-11-28 | Casio Comput Co Ltd | Thin film transistor and its manufacture |
| JPH08204223A (en) * | 1995-01-20 | 1996-08-09 | Casio Comput Co Ltd | Driving method for photoelectric conversion element |
| JPH08213584A (en) * | 1995-02-08 | 1996-08-20 | Casio Comput Co Ltd | Photoelectric converter |
| JPH11205684A (en) * | 1998-01-19 | 1999-07-30 | Casio Comput Co Ltd | Image pickup device and method for driving imaging device |
| JP2000131137A (en) * | 1998-10-20 | 2000-05-12 | Casio Comput Co Ltd | Optical sensor and display device using the same |
| JP2001101889A (en) * | 1999-09-27 | 2001-04-13 | Casio Comput Co Ltd | Shift register and electronic equipment |
| JP2001136440A (en) * | 1999-11-10 | 2001-05-18 | Casio Comput Co Ltd | Drive control method for photosensor system |
| JP2001160299A (en) * | 1999-12-02 | 2001-06-12 | Casio Comput Co Ltd | Shift register and electronic device |
| JP2001176288A (en) * | 1999-12-09 | 2001-06-29 | Casio Comput Co Ltd | Shift register and electronic device |
| JP2006120308A (en) * | 2005-10-28 | 2006-05-11 | Casio Comput Co Ltd | Shift register and electronic apparatus |
| WO2011077629A1 (en) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | シャープ株式会社 | Photosensor element, photosensor circuit, thin film transistor substrate, display panel, and method for manufacturing photosensor element |
| WO2011080863A1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | シャープ株式会社 | Photosensor element, photosensor circuit, thin-film transistor substrate, and display panel |
| JP2016001743A (en) * | 2010-02-12 | 2016-01-07 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device |
| WO2020255936A1 (en) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | Light reception element and light shielding structure for optical circuit |
-
1992
- 1992-10-16 JP JP4304586A patent/JP2985113B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07312426A (en) * | 1994-05-18 | 1995-11-28 | Casio Comput Co Ltd | Thin film transistor and its manufacture |
| JPH08204223A (en) * | 1995-01-20 | 1996-08-09 | Casio Comput Co Ltd | Driving method for photoelectric conversion element |
| JPH08213584A (en) * | 1995-02-08 | 1996-08-20 | Casio Comput Co Ltd | Photoelectric converter |
| JPH11205684A (en) * | 1998-01-19 | 1999-07-30 | Casio Comput Co Ltd | Image pickup device and method for driving imaging device |
| JP2000131137A (en) * | 1998-10-20 | 2000-05-12 | Casio Comput Co Ltd | Optical sensor and display device using the same |
| JP2001101889A (en) * | 1999-09-27 | 2001-04-13 | Casio Comput Co Ltd | Shift register and electronic equipment |
| JP2001136440A (en) * | 1999-11-10 | 2001-05-18 | Casio Comput Co Ltd | Drive control method for photosensor system |
| JP2001160299A (en) * | 1999-12-02 | 2001-06-12 | Casio Comput Co Ltd | Shift register and electronic device |
| JP2001176288A (en) * | 1999-12-09 | 2001-06-29 | Casio Comput Co Ltd | Shift register and electronic device |
| JP2006120308A (en) * | 2005-10-28 | 2006-05-11 | Casio Comput Co Ltd | Shift register and electronic apparatus |
| WO2011077629A1 (en) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | シャープ株式会社 | Photosensor element, photosensor circuit, thin film transistor substrate, display panel, and method for manufacturing photosensor element |
| US8614493B2 (en) | 2009-12-25 | 2013-12-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photosensor element, photosensor circuit, thin film transistor substrate, display panel, and method for manufacturing photosensor element |
| WO2011080863A1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | シャープ株式会社 | Photosensor element, photosensor circuit, thin-film transistor substrate, and display panel |
| US8610226B2 (en) | 2009-12-28 | 2013-12-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photosensor element, photosensor circuit, thin-film transistor substrate, and display panel |
| JP2016001743A (en) * | 2010-02-12 | 2016-01-07 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device |
| WO2020255936A1 (en) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | Light reception element and light shielding structure for optical circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2985113B2 (en) | 1999-11-29 |
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