專利名稱：光傳感器和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用光電二極管檢測受光量的光傳感器和在像素區(qū)域內(nèi)具備該光傳感器的顯示裝置。
背景技術(shù)：
作為筆記本型計算機、便攜電話等各種設(shè)備的顯示裝置，已知液晶顯示裝置、有機 EL顯示器等。顯示裝置一般在多個掃描線與多個信號線的交叉部設(shè)有像素區(qū)域，并且在各像素區(qū)域配置有像素電極等顯示要素、驅(qū)動用的薄膜晶體管等。在這種顯示裝置中，提出了如下構(gòu)成在像素區(qū)域?qū)⑹褂昧斯怆姸O管等光檢測元件的光傳感器與顯示要素并排配置，檢測受光量(例如特開2002-1擬839號公報，國際公開第2007/145346號小冊子)。根據(jù)該構(gòu)成，能檢測外光的明亮度，或者獲取接近讀取面的物體的圖像。在這種帶光傳感器的現(xiàn)有的液晶顯示裝置中，與排列在掃描線和信號線的各交叉部的液晶像素部并排配置有光傳感器，由此構(gòu)成MOS影像傳感器。構(gòu)成MOS影像傳感器的各光傳感器具備光電二極管、根據(jù)該光電二極管的受光量存儲電荷的存儲電容器、MOS晶體管以及用于控制它們的動作的各種控制線。在光傳感器中，利用從控制線提供的信號進行MOS晶體管的開關(guān)等，由此，控制存儲電容器的電荷復(fù)位、從該存儲電容器讀出電荷。

圖12示出由特開2002-182839號公報公開的光傳感器的構(gòu)成。光電二極管DL的陰極與存儲節(jié)點m連接。存儲節(jié)點m還連接著存儲電容器Cl的第1端子和MOS晶體管 Ml的柵極。光電二極管DL的陽極與復(fù)位控制線RST連接。存儲電容器Cl的第2端子與讀出控制線RS連接。MOS晶體管Ml的源極在信號讀出時被提供電壓VDD，漏極與信號讀出線SL連接。該光傳感器能僅由1個MOS晶體管Ml來進行動作，因此能配置在小的占有面積中。參照圖13說明圖12的光傳感器的動作。圖13的(a)示出隨著信號的變化的存儲節(jié)點W的電位的變化波形。圖13的(b)示出提供給復(fù)位控制線RST的復(fù)位信號的電壓波形，圖13的(c)示出施加到讀出控制線RS的讀出信號的電壓波形。該光傳感器的動作通過復(fù)位期間、存儲期間和讀出期間的周期的反復(fù)來進行。首先，在復(fù)位期間開始時，如圖13的(b)所示，復(fù)位控制線RST的復(fù)位信號從低電平VkstL向高電平VkstH轉(zhuǎn)變。此時，如圖13的(c)所示，讀出控制線RS的讀出信號為低電平VksL的狀態(tài)。因此，光電二極管DL為正偏置狀態(tài)，通過存儲節(jié)點m對存儲電容器Cl施加高電平VkstH的電壓。由此，在復(fù)位期間中存儲電容器Cl被充電，成為預(yù)充電狀態(tài)，如圖 13的(a)所示，存儲節(jié)點m的電位為VKSTH。在此，VkstH設(shè)定為比MOS晶體管Ml的閾值電壓低。因此，MOS晶體管Ml在復(fù)位期間和接下來的存儲期間為截止?fàn)顟B(tài)。然后，如圖13的(b)所示，當(dāng)復(fù)位信號返回低電平VkstL時，光電二極管DL為逆偏置狀態(tài)，開始存儲期間。此時，存儲電容器Cl的電荷通過光電二極管DL的寄生電容瞬間地部分放電，如圖13的(a)所示，存儲節(jié)點m的電位下降固定電壓(VfdI)成為VN10。將該現(xiàn)象稱為饋通。在存儲期間中，由于隨著光電二極管DL的受光量而產(chǎn)生的電荷，從存儲節(jié)點m通過光電二極管DL向復(fù)位控制線RST流通電流。這樣，如圖13的(a)所示，存儲節(jié)點m的電位從VniO逐漸降低，在存儲期間的結(jié)束時成為VN11。該存儲節(jié)點m的電位VniI也設(shè)定為不超過MOS晶體管Ml的閾值電壓。在讀出期間的開始時，如圖13的(c)所示，讀出信號的電壓上升為高電平VKSH，并且對MOS晶體管Ml的源極提供VDD。如上所述，讀出信號為高電平VKSH，由此通過存儲電容器Cl產(chǎn)生電荷的注入，如圖13的(a)所示，存儲節(jié)點m的電位上升到讀出電位乂…電位 Vgi設(shè)定為超過MOS晶體管Ml的閾值電壓，因此MOS晶體管Ml導(dǎo)通，通過信號讀出線SL讀出與存儲節(jié)點W的電位相應(yīng)的輸出信號。在讀出期間的結(jié)束時，如圖13的(c)所示，讀出信號返回低電平VKSL，MOS晶體管 Ml的源極被從VDD隔斷。因此，存儲節(jié)點m的電荷通過存儲電容器Cl發(fā)生排出，存儲節(jié)點 Nl的電位返回比MOS晶體管Ml的閾值電壓低的值VN11。通過以上的動作，在復(fù)位期間，存儲節(jié)點m通過光電二極管DL被復(fù)位(預(yù)充電)。 并且，在存儲期間，存儲節(jié)點m的電位根據(jù)由光電二極管DL產(chǎn)生的電荷而變化。在讀出期間，存儲節(jié)點m的電位的變化由MOS晶體管Ml讀出，得到光檢測輸出。

發(fā)明內(nèi)容
在圖12示出的光傳感器的讀出期間施加的讀出信號的高電平VksH設(shè)定為使存儲節(jié)點m的電位上沖為比MOS晶體管Ml的閾值電壓高。另一方面，存儲節(jié)點m的電位Vei 是利用讀出信號VksH將根據(jù)受光量而變化的存儲節(jié)點m的電位VniI的電位提高后的電位， 因此在光電二極管DL的靈敏度區(qū)間的范圍中變動。因此，讀出信號VksH的值設(shè)定為讀出時的存儲節(jié)點m的電位Vei收納在MOS晶體管Ml在線性區(qū)域中被驅(qū)動的范圍內(nèi)。即，也考慮到MOS晶體管Ml在漏極電壓相對于柵極電壓的變?yōu)榫€性的區(qū)域中被驅(qū)動，來設(shè)定讀出信號的高電平VKSH。由此，容易進行輸出信號的處理，并且容易確保MOS晶體管Ml的輸出的動態(tài)區(qū)間。存儲節(jié)點m的電位上沖的大小依賴于利用讀出信號VksH通過存儲電容器Cl注入的電荷量。存儲電容器Cl的電容C1越大，利用相同電平的讀出信號VksH上沖的電壓值越大。因此，如果存儲電容器Cl的電容C1較大，讀出信號VksH的電平可以較低，因此是有利的。但是，當(dāng)存儲電容器Cl的電容C1大時，用下述式表示的存儲節(jié)點m的電容Cni變大。C11L是光電二極管DL的寄生電容，Cmi是MOS晶體管Ml的柵極電容。
權(quán)利要求
1.一種光傳感器，具備第1光電二極管和第2光電二極管；存儲節(jié)點，其與上述第1光電二極管和第2光電二極管的陰極分別連接； 存儲電容器，其第1端子與上述存儲節(jié)點連接；以及MOS晶體管，其柵極與上述存儲節(jié)點連接，輸出與該存儲節(jié)點的電位相應(yīng)的信號， 對上述第1光電二極管的陽極，在復(fù)位期間中提供正偏置的脈沖電壓，另一方面，在存儲期間和讀出期間中提供逆偏置電壓，對上述第2光電二極管的陽極，在全部的動作期間中提供逆偏置電壓， 對上述存儲電容器的第2端子，在上述復(fù)位期間和上述存儲期間中，提供將上述存儲節(jié)點的電位保持在不足上述MOS晶體管的閾值的范圍的電壓，在上述讀出期間中，提供使上述存儲節(jié)點的電位上沖到上述MOS晶體管的閾值以上的范圍的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光傳感器，上述第1光電二極管的寄生電容比上述第2光電二極管的寄生電容小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的光傳感器，提供給上述第2光電二極管的陽極的逆偏置電壓與提供給上述第1光電二極管的陽極的逆偏置電壓相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的光傳感器，設(shè)定對上述存儲電容器的第2端子在上述讀出期間提供的電壓，使得上述存儲節(jié)點的電位被限制在上述MOS晶體管在線性區(qū)域中動作的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的光傳感器，上述第1光電二極管的陽極與在復(fù)位期間中被提供正偏置的脈沖電壓的復(fù)位控制線連接，上述第2光電二極管的陽極與在全部的動作期間中被提供逆偏置電壓的逆偏置電壓提供線連接，上述存儲電容器的第2端子與在讀出期間中被提供使上述存儲節(jié)點的電位上沖到上述MOS晶體管的閾值以上的電壓的讀出控制線連接。
6.一種顯示裝置，具備顯示面板，其具有排列有多個像素塊的像素區(qū)域；以及驅(qū)動電路，其進行用于驅(qū)動構(gòu)成上述像素區(qū)域的要素的信號處理， 上述像素塊包含包括顯示要素的顯示部和用于檢測入射光的光傳感器部， 上述光傳感器部包括權(quán)利要求1至5中的任一項所述的光傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示裝置，上述像素塊包括1個上述顯示部和1個上述光傳感器部，上述光傳感器部具備上述第1光電二極管和第2光電二極管各1個、1個上述存儲電容器以及1個上述MOS晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示裝置，上述像素塊包括1個上述顯示部和1個上述光傳感器部，上述光傳感器部具備上述第1光電二極管和第2光電二極管各1個、2個上述存儲電容器以及1個上述MOS晶體管。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示裝置，上述像素塊包括2個上述顯示部和1個上述光傳感器部，上述光傳感器部具備1個上述第1光電二極管、4個上述第2光電二極管、5個上述存儲電容器以及1個上述MOS晶體管。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示裝置，上述像素塊包括2個上述顯示部和1個上述光傳感器部，上述光傳感器部具備2個上述第1光電二極管、3個上述第2光電二極管、5個上述存儲電容器以及1個上述MOS晶體管。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示裝置，上述像素塊包括2個上述顯示部和1個上述光傳感器部，上述光傳感器部具備1個上述第1光電二極管、3個上述第2光電二極管、4個上述存儲電容器以及2個上述MOS晶體管。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示裝置，上述像素塊包括4個上述顯示部和1個上述光傳感器部，上述光傳感器部具備2個上述第1光電二極管、8個上述第2光電二極管、10個上述存儲電容器以及2個上述MOS晶體管。
13.根據(jù)權(quán)利要求6至12中的任一項所述的顯示裝置， 上述顯示部包括三原色的顯示要素。
全文摘要
減少由饋通引起的存儲節(jié)點的電位下降，由此使存儲電容器的電容變小來謀求傳感器靈敏度的提高。在光傳感器中，在存儲節(jié)點(N2)連接著存儲電容器(C2)的第1端子和輸出與存儲節(jié)點(N2)的電位相應(yīng)的信號的MOS晶體管(M1)的柵極。對第1光電二極管(DS)的陽極，在復(fù)位期間中提供正偏置的脈沖電壓，另一方面，在存儲期間和讀出期間中提供逆偏置電壓。對第2光電二極管(DM)的陽極，在全部的動作期間中提供逆偏置電壓。對存儲電容器的第2端子，在復(fù)位期間和存儲期間中，提供將存儲節(jié)點的電位保持在不足MOS晶體管(M1)的閾值的電壓，另一方面，在讀出期間中，提供使存儲節(jié)點(N2)的電位上沖到MOS晶體管(M1)的閾值以上的電壓。
文檔編號G09G3/36GK102484682SQ20108003746
公開日2012年5月30日 申請日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者中川陽介, 前田和宏, 杉山裕昭, 桑原信弘, 白木一郎, 辻野幸生 申請人:夏普株式會社