JP2007065004A - 照度検出方法、輝度制御方法、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】調整作業を行うことなく、正確な外光を検出可能にする。
【解決手段】 表示部と、基準光の照度を検出する第１のセンサ２と、前記表示部の周囲の外光の照度を検出する第２のセンサ４と、前記第１のセンサの出力と前記第２のセンサの出力を比較して外光の照度を基準光の照度に対して相対的に求める比較手段５とを具備したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表示輝度の制御を行う表示装置に好適な照度検出方法、輝度制御方法、電気光学装置及び電子機器に関する。

液晶パネルは、ガラス基板、石英基板等の２枚の基板間に液晶を封入して構成される。各基板には電極を設け、画像信号を電極に供給する。各基板の電極相互間の液晶は、画像信号に応じて光学特性が変化する。即ち、各基板の電極相互間の液晶に画像信号に基づく電圧を印加することで、液晶分子の配列を変化させるのである。これにより、各画素における光の透過率が画像信号に応じて変化することになり、画像信号に応じた画像表示が行われる。

このような液晶パネルにおいて高輝度の表示を行うために、一般的には、液晶パネルの背面にはバックライトが設けられている。このようなバックライトとして、導光板を用いて、照明の均一性を向上させる装置も開発されている。バックライトによって液晶パネルの表示領域を照明することで、十分な輝度で表示領域上の表示を観察することができる。

ところで、液晶パネルの表示の見易さは、周囲の明るさに応じて変化する。例えば、周囲光が明るいほど、表示領域の照明を明るくした方が、表示は見やすい。逆に、周囲光が十分に暗い場合には、表示領域を必要以上に明るくする必要はない。

特許文献１には、周囲の明るさに拘わらず見やすい表示を提供するために、周囲の光を検知してそのフィードバック情報によりバックライトの輝度を制御する技術が開示されている。
特開２００３−７８８３８号公報

ところで、特許文献１の装置においては、周囲光（外光）を検出する光センサとして、ディスクリート部品を採用している。このため、光センサをフレキシブルプリント基板上に実装する必要があり、工数及びコスト増を招来する。

そこで、液晶パネル等の表示パネルを構成する基板上に、光センサを形成することが考えられる。しかしながら、例えば、低温ポリシリコン技術によって製造する液晶パネル上に受光素子を形成する場合には、受光素子の光検出電流が比較的小さく、十分な精度を得にくい。また、受光素子の個体差が大きく、外光の検出精度を向上させるためには、製品出荷段階で光センサの調整作業が必要となるという問題が考えられる。

なお、これは、外光を検出して、輝度制御を行う全ての表示機器に共通の問題である。

本発明は、基準光及び外光を検出するためのセンサの出力を用いて、相対的に外光の正確な照度を求めることにより、調整作業を行うことなく、高精度に外光を検出することができる照度検出方法、輝度制御方法、電気光学装置及び電子機器を提供することを目的とする。

本発明に係る電気光学装置は、表示部と、基準光の照度を検出する第１のセンサと、前記表示部の周囲の外光の照度を検出する第２のセンサと、前記第１のセンサの出力と前記第２のセンサの出力を比較して外光の照度を基準光の照度に対して相対的に求める比較手段とを具備したことを特徴とする。

このような構成によれば、第１のセンサは基準光の照度を検出する。また、第２のセンサは外光の照度を検出する。既知の基準光を検出した第１のセンサの出力から第１のセンサの特性が把握可能である。第１のセンサと第２のセンサとの特性が近似していれば、第１及び第２のセンサの出力を用いて、外光の照度を基準光の照度と比較して正確に求めることができる。たとえ、第１のセンサ及び第２のセンサに比較的大きな個体差が存在する場合でも、外光の照度を正確に求めることができる。

また、本発明に係る電気光学装置は、前記比較手段によって求められた外光の照度に基づいて、前記表示部における表示輝度を制御する輝度制御手段を更に具備したことを特徴とする。

このような構成によれば、輝度制御手段は、比較手段の出力に基づいて表示輝度を制御する。比較手段によって外光の照度が高精度に求められており、外光に応じた表示輝度の制御が可能である。これにより、表示の視認性を向上させることができる。また、表示輝度が不必要に高輝度になることを防止することができ、消費電力を低減することもできる。

また、前記基準光は、前記表示部を照明する照明装置からの光であることを特徴とする。

このような構成によれば、表示部を照明する照明装置の既知の基準光を利用することで、第２のセンサの出力から外光の照度を相対的に求めることができ、簡単な構成で外光の照度を高精度に検出することができる。

また、前記基準光は、前記表示部を構成する発光素子からの光であることを特徴とする。

このような構成によれば、表示部を構成する発光素子の既知の基準光を利用することで、第２のセンサの出力から外光の照度を相対的に求めることができ、簡単な構成で外光の照度を高精度に検出することができる。

また、前記比較手段は、前記第１のセンサの出力と前記第２のセンサの出力との比に基づいて、外光の照度を基準光の照度に対して相対的に求めることを特徴とする。

このような構成によれば、第１のセンサと第２のセンサとの特性が近似していれば、第２のセンサの出力と第１のセンサの出力との比は、外光と基準光の照度の比に対応する。従って、第２のセンサの出力と第１のセンサの出力との比と、既知の基準光の照度とから、外光の照度を正確に求めることができる。

また、前記比較手段は、前記第１のセンサの出力と前記第２のセンサの出力との差に基づいて、外光の照度を基準光の照度に対して相対的に求めることを特徴とする。

このような構成によれば、第１のセンサと第２のセンサとの特性が近似していれば、第２のセンサの出力と第１のセンサの出力との差は、外光と基準光の照度との差に対応する。従って、第２のセンサの出力と第１のセンサの出力との差と、既知の基準光の照度とから、外光の照度を正確に求めることができる。

また、前記第１及び第２のセンサは、基板上に形成された薄膜ダイオードによって構成されることを特徴とする。

このような構成によれば、第１のセンサ及び第２のセンサに比較的大きな個体差が存在することもある。この場合でも、第１のセンサと第２のセンサとを接近して配置することで両者の特性を近似させることができ、第１のセンサの出力を用いて第２のセンサの出力から、外光の照度を基準光の照度と比較して正確に求めることができる。

また、前記表示部は、第１及び第２の基板間に液晶が封入された液晶パネルによって構成され、前記第１及び第２のセンサは、前記第１の基板上に形成された薄膜ダイオードによって構成され、前記基準光は、前記液晶パネルを照明するバックライトからの光であることを特徴とする。

このような構成によれば、液晶パネルのバックライト光に基づいて第２のセンサの出力から、外光を相対的に検出することができ、バックライトの明るさを最適な明るさに制御することができる。

また、本発明に係る電子機器は、上記電気光学装置を用いたことを特徴とする。

このような構成によれば、外光を正確に検出して、表示輝度を制御することができ、表示の視認性を向上させると共に、消費電力を削減することができる。

また、本発明に係る照度検出方法は、基準光の照度を検出する手順と、前記表示部の周囲の外光の照度を検出する手順と、検出された前記基準光の照度と検出された前記外光の照度とを比較して外光の照度を基準光の照度に対して相対的に求める比較手順とを具備したことを特徴とする。

このような構成によれば、基準光の照度及び表示部の周囲の外光の照度が検出される。検出された基準光の照度は既知であり、基準光の照度の検出特性が把握可能である。外光の照度の検出特性と基準光の照度の検出特性とが類似していれば、検出された基準光の照度を用いて検出された外光の照度を相対的に求めることができる。こうして、外光の正確な照度を求めることができる。

また、本発明に係る輝度制御方法は、基準光の照度を検出する手順と、前記表示部の周囲の外光の照度を検出する手順と、検出された前記基準光の照度と検出された前記外光の照度とを比較して外光の照度を基準光の照度に対して相対的に求める比較手順と、前記比較手順によって求めらた前記外光の照度に基づいて、表示輝度を制御する輝度制御手順とを具備したことを特徴とする。

このような構成によれば、輝度制御手順では、比較手順において求められた外光の照度を用いて表示輝度を制御する。比較手順により求められた外光の照度は、外光の照度を正確に示しており、外光に応じた表示輝度の制御が可能である。これにより、表示の視認性を向上させることができると共に、消費電力を低減することもできる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る電気光学装置に採用された照度検出及び輝度制御回路を示す回路図である。図２は本実施の形態における電気光学装置が組み込まれた表示装置の概要を示す説明図である。図３は図２の電気光学装置１２として液晶パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図である。また、図４は図１中のバックライト参照用センサ２及び外光用センサ４の具体的な構成例を示す等価回路図である。

＜第１の実施の形態＞
図２において、表示装置１１は、電気光学装置１２が内蔵されている。電気光学装置１２として液晶パネルを採用した場合には、電気光学装置１２は表示パネル２１と照明装置２２とを備える。なお、電気光学装置として自発光型の表示パネルを採用することもでき、この場合には、照明装置は不要である。図３は表示パネル２１として液晶パネルを採用した場合の構成例を示している。なお、図３では、説明を簡略化するために、少ない画素数の例を示しているが、画素数等は特に限定されるものではない。

表示パネル２１は光を透過する素子基板２３及び対向基板２４相互間に、液晶２５を封入して構成される。対向配置された素子基板２３と対向基板２４とは、シール材２６によって貼り合わされている。

表示パネル２１は、表示画面１３を有し、表示画面１３の中央には、図２では破線にて囲った有効表示領域１４が設けられている。有効表示領域１４は、例えば垂直方向に延在して設けられた図示しない複数の走査線と、水平方向に延在して設けられた図示しない複数のデータ線とを有し、複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して画素が構成される。

素子基板２３上には、反射層２７及びオーバーコート層２８が積層され、オーバーコート層２８上には、画素を構成する画素電極（ＩＴＯ）２９が配置される。また、対向基板２４側には対向電極（共通電極（ＩＴＯ））３０が設けられる。素子基板２３の画素電極２９上には、液晶２５に接して、ラビング処理が施された図示しない配向膜が設けられている。一方、対向基板２４側においても、液晶２５に接して、ラビング処理が施された図示しない配向膜が設けられている。各配向膜は、例えば、ポリイミド膜等の透明な有機膜からなる。また、対向基板２４にはデータ線及び走査線に沿って、遮光膜３１が形成されている。

対向基板２４の観察面側には偏光板３２が設けられ、素子基板２３の素子形成面の反対側の面には偏光板３３が設けられている。偏光板３２，３３は、素子基板２３及び対向基板２４に形成された配向膜のラビング方向に対応した偏光軸に設定される。

表示パネル２１においては、データ線には画像信号が供給され、走査線には走査信号が供給される。こうして、各画素は画像信号に基づいて駆動されて、光の透過率が変化し、画像表示が行われる。

照明装置２２は表示パネル２１の素子基板２３の下方から光を出射する。表示パネル２１においては、照明装置２２の出射光の透過率を有効表示領域１４において画像信号に応じて制御することによって、画像表示を行う。

照明装置２２は、光源を構成する複数の点光源である発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）３５が配置されている。ＬＥＤ３５の側方であって、表示パネル２１の有効表示領域１４の下方には、導光板３６が設けられている。ＬＥＤ３５は、導光板３６の側面に配置されて、導光板３６内に光を出射することができるようになっている。

導光板３６は、略板形状を有し、その一側面（入射面）がＬＥＤ３５の出射面に対向するように配置される。導光板３６は、例えば、透明なアクリル樹脂で成形されており、ＬＥＤ３５に面した一側面以外の３つの側面は、高い反射特性又は散乱特性を有する材料、例えば、白色印刷層等の反射層が形成されている。ＬＥＤ３５に面した導光板３６の一側面からは、ＬＥＤ３５からの光が入射して、導光板３６の内部に導かれるようになっている。

なお、導光板３６の材質としては、アクリル樹脂の他に、透明性若しくは透光性を有するポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂などの各種樹脂、ガラスなどの無機材料、またはこれらの各種の複合体を用いることができる。

導光板３６は、底面及び側面の反射層によって、入射光を反射、散乱させ、上面から光を出射するようになっている。導光板３６の上面には、拡散シート及びプリズムシート等を含む光学シート３７が配置される。光学シート３７は、導光板３６からの光を拡散して、上方に出射する。光学シート３７上には、表示パネル２１の有効表示領域１４が配置される。これにより、光学シート３７からの光が表示パネル２１の有効表示領域１４に入射されるようになっている。

有効表示領域１４の周辺には、非表示領域１５が設けられている。この非表示領域１５内に、図１の照度検出及び輝度制御回路の受光素子配置領域１６が設けられている。受光素子配置領域１６は、対向基板２４の上面（観察面）側からの光を基板内に透過させる領域と透過を阻止する領域とを有する。即ち、受光素子配置領域１６の一部には、対向基板２４上に遮光膜３が形成されており、この遮光膜３の形成領域において、外光が素子基板２３側に入射することが阻止されるようになっている。

本実施の形態においては、受光素子配置領域１６内において、バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４が設けられている。バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４は素子基板２３上に、いわゆるポリシリコン型薄膜トランジスタ、好適な約６００℃以下のプロセス作製される低温ポリシコン型薄膜トランジスタのプロセスによって形成されている。バックライト参照用センサ２の上方には遮光膜３が形成されており、遮光膜３によって対向基板２４の観察面側からの外光がバックライト参照用センサ２に入射することが阻止される。そして、バックライト参照用センサ２は、素子基板２３を透過する照明装置２２からの光が入射するようになっている。また、外光用センサ４には、対向基板２４の観察面側からの外光が入射するようになっている。

図１において、バックライト１は図３の照明装置２２に相当する。バックライト１は表示パネルにバックライト光を照射することができるようになっている。

バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４は、夫々入射光に応じた出力を出力する。バックライト参照用センサ２は、遮光膜３によって外光が阻止されて、バックライト１からのバックライト光が入射されるようになっている。また、外光用センサ４には外光が入射するようになっている。こうして、バックライト参照用センサ２はバックライト光の照度に基づく出力を出力し、外光用センサ４は外光の照度に基づく出力を出力する。

本実施の形態においては、バックライト１は、例えばＬＥＤを含む構成であり、比較的高精度に照度を制御することができるようになっている。また、バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４は、相互に近接した位置においていわゆる低温ポリシリコン型薄膜トランジスタのプロセスにより形成されており、相互に略同一特性を有する。

本実施の形態においては、これらの特性を利用して高精度に外光を検出するものである。後述するように、高精度に照度が制御されたバックライト光の既知の照度をバックライト参照用センサ２で検出し、検出結果に基づいて外光用センサの出力から外光の照度を相対的に求めることで、外光の検出精度を向上させている。

図４はバックライト参照用センサ２及び外光用センサ４の一例を示している。また、図５は入射光強度と出力との関係を示すグラフである。バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４の受光素子は、ＰＩＮダイオード等のダイオードＤ１及びコンデンサＣ１の並列回路による等価回路によって示すことができる。

電源４１からの電圧をスイッチ４２を介してコンデンサＣ１に印加する。光の入射によってダイオードＤ１に発生した光発生電荷によって、コンデンサＣ１の端子電圧が低下する。図５の矢印にて示す電圧の低下量Ｖdrop がアンプ４３を介してセンサ出力として出力端子４４に得られる。

センサ出力に相当するＶdropは、下記（１）式によって表される。

Ｖdorp＝Ｖ0 ｅｘｐ（−ｔ／ＲＣ） …（１）
また、コンデンサＣ１の電圧低下をパルスの時間幅の変化によって検出する場合には、スイッチ４２に閾値電圧を有する出力素子を接続し、コンデンサＣ１の電圧がその閾値に達したときに、出力素子から信号を出力させればよい。この場合には、出力素子は、ダイオードＤ１に入射する光の強度に反比例した時間幅を有するパルス信号を出力することができる。

なお、図４のように、バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４を同一構成としてもよく、相互に異なる構成にしてもよい。また、センサ出力としては入射光に応じた電圧を用いるものとして説明したが、入射光に応じた電流出力を用いてもよく、或いは、入射光に応じてパルスの時間幅が変化する出力を用いてもよい。

また、説明を簡略化するために、上記（１）式の出力に対して、光強度に応じて出力がリニアに変化する変換を施した後、バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４の出力として出力するものとして説明する。

即ち、バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４からは、図６に示すように、光強度と出力との関係がリニアに変化するセンサ出力が出力されるものとする。

バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４からの各センサ出力は、比較手段としての比較器５に与えられる。比較器５はバックライト参照用センサ２及び外光用センサ４からの各センサ出力同士を比較し、比較結果を輝度制御手段としてのバックライトコントローラ６に出力するようになっている。

例えば、比較器５は、比較結果として、所定の基準光を検出したバックライト参照用センサ２の出力と外光用センサ４の出力との比を出力するようにしてもよい。いま、バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４のセンサ特性が、図６に示すように０を通るリニアな特性を有するものとする。そして、既知の所定の明るさの基準光をバックライト１で発生し、この基準光をバックライト参照用センサ２によって検出する。一方、外光用センサ４は外光を検出する。この場合には、外光用センサ４のセンサ出力がバックライト参照用センサ２のセンサ出力の何倍であったかによって、外光の明るさが基準光の明るさの何倍であったかを判断することができる。上述したように、基準光の明るさが高精度に制御され、バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４の特性が０を通るリニアな同一特性であれば、外光の明るさを高精度に検出することができる。なお、センサ特性が０を通らない場合でも、リニアであれば、同様に外光の検出が可能であることは明らかである。

更に、本実施の形態においては、バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４のセンサ特性がリニアでない場合でも、外光の明るさを確実に検出することができる。即ち、この場合には、バックライト光（基準光）の明るさを変化させながら、バックライト参照用センサ２の出力を求め、基準光の明るさとバックライト参照用センサ２の出力との出力特性を求めておけばよい。この場合には、比較器５は、図示しないメモリを備え、バックライト参照用センサ２の出力特性を記憶しておく。そして、外光用センサ４の出力と、メモリに記憶されているバックライト参照用センサ２の出力特性との比較によって、外光の正確な明るさを判断することができる。

比較器５は、バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４のセンサ出力の比を比較結果としてそのまま出力してもよく、センサ出力同士の比較に基づいて外光の絶対的な明るさを求めて、求めた外光の明るさを示す信号を比較結果として出力してもよい。

比較器５の比較結果は、バックライトコントローラ６に与えられる。バックライトコントローラ６は、比較器５の比較結果に基づいて、バックライト１の明るさを制御するためのバックライト制御信号を発生してバックライト１に出力するようになっている。

例えば、バックライトコントローラ６は、比較結果によって、外光が比較的明るいことが示された場合には、外光の明るさに応じてバックライト１の明るさを明るくすることも可能である。また、バックライトコントローラ６は、外光が所定の閾値よりも明るいことが示された場合には、バックライト１を消灯させて、表示パネル２１を反射型として利用するようにしてもよい。バックライト１はバックライト制御信号に基づく明るさで発光するようになっている。

次に、このように構成された実施の形態の動作について図７及び図８を参照して説明する。図７は照度の検出方法及び輝度の制御方法を示すフローチャートであり、図８はバックライトの制御方法を説明するための説明図である。

表示装置１１は、電気光学装置１２内の照明装置２２が、周囲光（外光）に応じた適正な明るさで発光するように、照明装置２２の明るさを制御する。即ち、図１の照度検出及び輝度制御回路は、バックライトコントローラ６によって、バックライト１に所定輝度の基準光を出射するように制御する（ステップＳ１）。バックライト光はバックライト参照用センサ２に入射する。バックライト参照用センサ２はバックライト光の明るさを検出して検出結果を比較器５に出力する（ステップＳ２）。

一方、対向基板２４の観察面側から入射した外光は、対向基板２４を通過して、外光用センサ４に入射する。外光用センサ４は、外光の明るさを検出して検出結果を比較器５に出力する（ステップＳ３）。比較器５は、ステップＳ４において、バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４からの各センサ出力同士の比を求めて、バックライトコントローラ６に出力する（ステップＳ５）。

例えば、基準光としてバックライト１による照度が１万ルクスであるものとし、このバックライト光によるバックライト参照用センサ２の出力が５Ｖであるものとする。一方、外光を検出した外光用センサ４の出力が６Ｖであったものとする。この場合には、比較器５は６／５＝１．２を出力する。即ち、この場合には、外光の明るさは基準光の１．２倍の１２，０００ルクスであることが分かる。

バックライトコントローラ６は、比較器５からの比較結果に基づいて、バックライト１の明るさを決定し（ステップＳ６）、決定した明るさでバックライト１を点灯させるためのバックライト制御信号を出力する（ステップＳ７）。

なお、ステップＳ２とＳ３の検出は同時でもかまわない。

図８はバックライト１の明るさ制御の一例を示している。図８の例は、比較器５の比較結果と明るさ制御との関係を示している。図８の例では、比較結果が１である場合、０−０．５の場合、０．５−１の場合、１−１．５の場合及び１．５以上の場合に分けて、段階毎にバックライト１の明るさを規定している。例えば、比較結果が０．５−１の場合、即ち、外光が基準光〜基準光の１／２の明るさの範囲にある場合には、バックライトコントローラ６は、バックライト１の明るさを基準光のままとする。比較結果が０−０．５の場合、即ち、外光が基準光の１／２の明るさよりも暗い場合には、バックライトコントローラ６は、バックライト１の明るさを十分に暗くする。比較結果が１−１．５の場合、即ち、外光が基準光〜基準光の３／２の明るさの範囲内にある場合には、バックライトコントローラ６は、バックライト１の明るさを十分に明るくする。また、比較結果が１．５以上の場合、即ち、外光が基準光の１．５倍以上明るい場合には、バックライトコントローラ６は、バックライト１を消灯させる。即ち、この場合には、表示パネル２１は、反射型として動作する。バックライト１は、バックライト制御信号に応じた明るさで点灯する（ステップＳ８）。

更に、バックライトコントローラ６は、バックライト光の減衰も考慮して、バックライト光の明るさ制御を行った方がよい。通常、液晶パネルにおいては、カラーフィルタや偏光板等の減衰分を考慮して、バックライトの明るさ調整を行っている。例えば、バックライト自体の表面輝度は、通常、５０００〜１００００Ｃｄ／ｃｍ²である。バックライト光は、液晶パネルの表面では、減衰されて２００Ｃｄ／ｃｍ²程度の明るさとなる。しかしながら、屋外の直射日光の明るさは、１００００Ｃｄ／ｃｍ²となることもあり得る。そこで、これらの値を考慮したうえで、バックライトと外光の明るさの比（又は差）がどの程度になったときに、どの程度の明るさにすればよいかを予め決めておくのである。

また、バックライト参照用センサ及び外光用センサからの出力パルスの時間検出を行う場合には、外光用センサの出力時間τ１とバックライト参照用センサの出力時間τ２から両者の相対強度に応じた時間τ３を求めればよい。即ち、１／τ３＝１／τ１−１／τ２ とし、バックライトコントローラは、τ３を元にバックライトの明るさを決定すればよい。

なお、上記実施の形態においては、バックライト参照用センサ及び外光用センサは、同様の手法によって照度を検出しているが、相互に異なる検出方法を採用してもよい。また、バックライト参照用センサ及び外光用センサによる入射光の検出のタイミングは、相互に同一であってもよく、相互に異なる時間であってもよい。図７ではバックライト光からの基準光を先に検出する例を示したが、外光を先に検出してもよいことは明らかである。

このように、本実施の形態においては、高精度に明るさが制御された基準光を発生し、バックライト参照用センサで基準光の明るさを検出する。そして、バックライト参照用センサと特性が略同一の外光用センサによって外光の明るさを検出する。バックライト参照用センサのセンサ出力と外光用センサのセンサ出力との比較によって、外光の照度を相対的に求める。これにより、外光の明るさを高精度に検出することが可能である。

また、高精度に検出した外光の明るさに応じて、バックライト光の明るさを制御しており、視認性に優れた表示装置を得ることができる。また、バックライトの明るさを必要以上に明るくすることを防止することができ、消費電力を低減させることもできる。

いわゆる低温ポリシリコン技術により製作されたＰＩＮダイオード等の多結晶の薄膜センサーは、光感度の個体ばらつきがバルクシリコンの個体ばらつきよりも大きい。環境光（外光）検出用のセンサとして使用するためには、従来、感度校正をする必要があった。これに対し、本実施の形態においては、基準光を検出するセンサの出力を用いることで、外光を検出するセンサ出力を自動校正しており、センサの調整作業を行うことなく、高精度の外光検出が可能である。

また、上記実施の形態においては、外光に応じて、バックライトの明るさを制御する例について説明したが、自発光の表示パネルを採用する場合には、検出した外光に応じて、発光体の表示輝度を制御するようにしてもよい。この場合には、基準光としては、自発光による表示光そのものを利用すればよい。

更に、明るさ制御だけでなく、外光に応じて、映出する画像のγ値や絵柄そのものを制御するようにしてもよい。また、映像だけでなく、音声等の制御にも適用可能である。例えば、外光が所定の明るさ以下に暗くなったことを検出した場合には、携帯電話の呼び出し音を夜用の呼び出し音に変化させることも可能である。

＜第２の実施の形態＞
図９は本発明の第２の実施の形態に採用されるバックライト参照用センサ及び外光用センサの等価回路を示す回路図である。図９において図４と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

本実施の形態はバックライト参照用センサ及び外光用センサは、バックライト光及び外光の検出だけでなく、図１の比較器５と同様の作用を呈するものである。従って、本実施の形態においては、図１の比較器５を省略した構成を採用することができる。

バックライト参照用センサに相当するダイオードＤ１１と、外光用センサに相当するダイオードＤ１２とは電源端子４５と基準電位点との間に直列接続されている。なお、本実施の形態においても、バックライト参照用センサに相当するダイオードＤ１１にはバックライト光が入射し、外光用センサに相当するダイオードＤ１２には外光が入射する。

ダイオードＤ１１，Ｄ１２同士の接続点と基準電位点との間にはコンデンサＣ１１が設けられている。また、ダイオードＤ１１，Ｄ１２同士の接続点はアンプ４３を介して出力端子４４に接続されている。

このように構成された実施の形態においては、ダイオードＤ１１はバックライト光に応じた検出電流を発生し、ダイオードＤ１２は外光に応じた検出電流を発生する。こうして、ダイオードＤ１１，Ｄ１２の接続点に接続されたアンプ４３には、バックライト光に応じた検出電流と外光に応じた検出電流との差の電流が流れる。この差の電流は、バックライト光と外光との明るさの差に対応したものとなる。

この場合には、ダイオードＤ１１，Ｄ１２の特性が略同一であることから、検出電流同士の差は、外光と基準光との明るさの差に正確に対応したものとなる。

この場合には、外光の明るさを直接判断することはできないが、明るさの差に基づいて、バックライト１の明るさを変更するようにしてもよい。また、外光が基準光よりも明るいか暗いかによって、バックライト１の明るさを変更するように制御してもよい。

例えば、出力端子４４に現れる出力から、外光が基準光よりも明るいことが示された場合には、バックライトコントローラ６は、バックライト１を基準光よりも明るくする。更に、出力端子４４の出力によって、外光の明るさとバックライトの明るさのいずれが明るいかに基づいて、バックライト１を制御する。出力端子４４の出力に基づいてバックライト１の明るさを順次変更することによって、外光の明るさとバックライト光の明るさとが逆転した場合のバックライト光の明るさによって、外光の明るさを判断することができる。以後、検出した外光の明るさに基づいて、バックライト１の明るさを制御すればよい。

このように本実施の形態においては、比較器５を省略して構成が可能である。なお、本実施の形態における照度検出方法及び輝度制御方法は、比較器５が差分を求めることで、第１の実施の形態における構成にも適用することができることは明らかである。

＜第３の実施の形態＞
図１０及び図１１は本発明の第３の実施の形態に係り、図１０は第３の実施の形態に係る電気光学装置に採用された照度検出及び輝度制御回路を示す回路図である。図１１は第３の実施の形態に係る電気光学装置として液晶パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図である。図１０及び図１１において夫々図１及び図３と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

本実施の形態は、バックライト参照用センサ２に対して外光が入射することを阻止するための遮光膜３を省略した点が第１の実施の形態と異なる。

図１０及び図１１に示すように、バックライト参照用センサ２の上方の遮光膜３を付加することができない場所においてもバックライト参照用センサを配置することができる。例えば図１１のように下にバックライト１が有る位置であって、対向基板が無い位置においてもバックライト参照用センサを配置することができる。この場合には、バックライト参照用センサ２にはバックライト光だけでなく外光も入射する。この場合でも、外光に比べてバックライト光が十分に明るい場合等においては、バックライト参照用センサ２によって、バックライト１の照度を略正確に検出することが可能である。

他の構成及び作用は第１の実施の形態と同様である。本実施の形態においては、遮光膜３を省略することができ、構成を簡単にすることができるという利点がある。

また、上記各実施の形態においては、２つのバックライト参照用センサ及び外光用センサを用いる例を説明したが、これらのセンサを１つのセンサで共用化して参照用センサと外光用センサの検出タイミングをずらして、いわば時分割的に用いることによって、バックライト光及び外光の照度を検出することも可能である。

＜第４の実施の形態＞
図１２乃至図１４は本発明の第４の実施の形態に係り、図１２は第４の実施の形態に係る電気光学装置に採用された照度検出及び輝度制御回路を示す回路図である。図１３は第４の実施の形態に係る電気光学装置として液晶パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図である。また、図１４は横軸に基板温度をとり縦軸にセンサ出力（電流）をとって暗電流特性を説明するためのグラフである。図１２及び図１３において夫々図１及び図３と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

本実施の形態は、外光及びバックライト光の入射が阻止された暗電流参照用センサ６２を設けると共に、比較器６５がバックライト参照用センサ２、外光用センサ４及び暗電流参照用センサ６２のセンサ出力を比較して、比較結果を出力する点が第１の実施の形態と異なる。

表示パネル６１の素子基板２３の端部には、暗電流参照用センサ６２が設けられている。暗電流参照用センサ６２の上方の対向基板２４には、遮光膜６３が形成されており、暗電流参照用センサ６２は、外光及びバックライト光が入射しないようになっている。

暗電流参照用センサ６２は、入射光が０の場合のセンサ出力、即ち、暗電流を検出して、検出結果を比較器６５に出力するようになっている。比較器６５は、図１の比較器５と同様の比較を行うと共に、暗電流参照用センサ６２からのセンサ出力が所定値に到達すると、温度エラーが発生したことを示す出力を出力するようになっている。

各センサを構成するＰＩＮダイオードは、温度の上昇に伴って熱電流が増大し、所定の温度以上では、熱電流が支配的となって光感度を失ってしまう。図１４はバックライト光、外光を固定した状態で、バックライト参照用センサ２、外光用センサ４及び暗電流参照用センサ６２の出力（電流）を示したものである。図１４に示すように、基板温度が８０℃になると、各センサの出力は熱電流が支配的になっていることがわかる。逆に、暗電流を検出することで、センサ出力に温度エラーが生じていることを判断することができる。

暗電流参照用センサ６２は、外光が遮断されて暗電流を検出する。比較器６５は、暗電流参照用センサ６２の出力電流値が所定値を超えることによって、温度エラーが生じていることを判断する。例えば、図１４の例では、基板温度が８０℃におけるセンサ６２の出力（１×１０^-10アンペア）を超えた場合には、温度エラーが発生したものと判断する。比較器６５は、温度エラーが発生したものと判断した場合には、所定の固定値を比較結果として出力する。即ち、この場合には、外光の明るさ判定を行わないことと等価である。

また、比較器６５は、高温では、バックライト参照用センサ２の出力と暗電流参照用センサ６２の出力との差が極めて小さいので、これらのセンサ出力同士を比較することで、温度エラーの発生を検出するようにしてもよい。

バックライトコントローラ６は、比較器６５から温度エラーを示す出力が出力された場合には、バックライト１の明るさを、予め定めた固定の明るさとなるように制御する。８０℃以上の高温状態においては、携帯電話等の殆どの機器を人間が長時間に渡って表示させて使用することはないものと考えられる。従って、温度エラーを検出した場合に、バックライトの明るさを固定値としたとしても、特には問題は生じない。また、比較器６５が温度エラーの検出を示す出力を出力することによって、表示画面上に例えば「温度エラー」等を表示させてよい。

他の構成及び作用は第１の実施の形態と同様である。本実施の形態においては、温度エラーによって明るさ制御に不具合が生じることを防止することができる。

＜第５の実施の形態＞
図１５及び図１６は本発明の第５の実施の形態に係り、図１５は第５の実施の形態に係る電気光学装置に採用された照度検出及び輝度制御回路を示す回路図である。図１６は第５の実施の形態に係る電気光学装置として液晶パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図である。図１５及び図１６において夫々図１０，図１２及び図１１，図１３と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

本実施の形態は、バックライト参照用センサ２に対して外光が入射することを阻止するための遮光膜３を省略した点が第４の実施の形態と異なる。

図１５及び図１６に示すように、表示パネル６７においては、バックライト参照用センサ２の上方の遮光膜３は省略されている。この場合には、バックライト参照用センサ２には、バックライト光だけでなく外光も入射する。この場合でも、外光に比べてバックライト光が十分に明るい場合等においては、バックライト参照用センサ２によって、バックライト１の照度を略正確に検出することが可能である。

他の構成及び作用は第４の実施の形態と同様である。本実施の形態においては、三つのセンサのうち二つを遮光膜３が無い場所に配置することができ、設計の自由度が広がるという利点がある。

＜第６の実施の形態＞
図１７は本発明の第６の実施の形態に係り、第６の実施の形態に係る電気光学装置としてＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図である。

基板７１上には低音ポリシリコン層７３が形成される。基板７１と基板７２とは、有機ＥＬ層７４を介在させて対向配置される。有機ＥＬ層７４は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素を構成する。基板７２には遮光膜７５が形成されている。

本実施の形態においては、有機ＥＬ層７４のＲ，Ｇ，Ｂ画素のいずれかに、又は夫々に１つずつ、もしくは全部に対向して、基板７３上に基準光参照用センサ７６が形成されている。基準光参照用センサ７６に対向する基板７２には、遮光膜７７が形成されている。これにより、基準光参照用センサ７６は、外光の入射が阻止され、有機ＥＬ層７４の各画素の発光強度を検出することができるようになっている。

また、基板７１の端部には、外光用センサ７８が形成されている。外光用センサ７８は外光を検出することができるようになっている。

このように構成された電気光学装置においても、図１と同様の照度検出及び輝度制御回路を備えている。即ち、有機ＥＬ層７４はバックライト１に相当し、基準光参照用センサ７６はバックライト参照用センサ２に相当し、外光用センサ７８は外光用センサ４に相当し、遮光膜７７は遮光膜３に相当する。基準光参照用センサ７６及び外光用センサ７８のセンサ出力を比較器５に与え、比較結果に基づいて有機ＥＬ層７４の発光を制御する。

このように構成された実施の形態においては、有機ＥＬ層７４の発光強度を基準光の強度として検出することで、外光用センサ７８のセンサ出力の校正が可能である。こうして、外光を正確に検出して、表示輝度の制御が可能である。

また、上述の電気光学装置を用いた電子機器も本発明に含まれる。図１８は電子機器の例を示す斜視図であり、携帯電話の外観を示している。図１８に示すように、電子機器として携帯電話２００の表示部２０１に、上述した電気光学装置、例えば液晶表示装置が用いられる。

他にも、電子機器としては、例えば、光源と該光源から出射された光を変調するライトバルブと、該ライトバルブにより変調された光を投射するための光学系を備えた、投射型表示装置である。さらに、電子機器としては、他にも、テレビジョンや、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ディジタルスチルカメラ、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種の電子機器に対して、本発明に係る電気光学装置が適用可能なのは言うまでもない。

また、本発明の電気光学装置は、パッシブマトリクス型の液晶表示パネルだけでなく、アクティブマトリクス型の液晶パネル（例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）やＴＦＤ（薄膜ダイオード）をスイッチング素子として備えた液晶表示パネル）にも同様に適用することが可能である。また、液晶表示パネルだけでなく、エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、電子放出を用いた装置（Field Emission Display 及び Surface-Conduction Electron-Emitter Display 等）、ＤＬＰ（Digital Light Processing）（別名ＤＭＤ：Digital Micromirror Device）等の各種の電気光学装置においても本発明を同様に適用することが可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る電気光学装置に採用された照度検出及び輝度制御回路を示す回路図。 本実施の形態における電気光学装置が組み込まれた表示装置の概要を示す説明図。 図２の電気光学装置１２として液晶パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図。 図１中のバックライト参照用センサ２及び外光用センサ４の具体的な構成例を示す等価回路図。 入射光強度とセンサ出力との関係を示すグラフ。 光強度と出力との関係がリニアに変化するセンサ出力を説明するためのグラフ。 照度の検出方法及び輝度の制御方法を示すフローチャート。 バックライトの制御方法を説明するための説明図。 本発明の第２の実施の形態に採用されるバックライト参照用センサ及び外光用センサの等価回路を示す回路図。 第３の実施の形態に係る電気光学装置に採用された照度検出及び輝度制御回路を示す回路図。 第３の実施の形態に係る電気光学装置として液晶パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図。 第４の実施の形態に係る電気光学装置に採用された照度検出及び輝度制御回路を示す回路図。 第４の実施の形態に係る電気光学装置として液晶パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図。 横軸に基板温度をとり縦軸にセンサ出力（電流）をとって暗電流特性を説明するためのグラフ。 第５の実施の形態に係る電気光学装置に採用された照度検出及び輝度制御回路を示す回路図。 第５の実施の形態に係る電気光学装置として液晶パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図。 第６の実施の形態に係る電気光学装置としてＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図。 電子機器の例を示す斜視図。

符号の説明

１…バックライト、２…バックライト参照用センサ、３…遮光膜、４…外光用センサ、５…比較器、６…バックライトコントローラ。

Claims (11)

1. 表示部と、
   基準光の照度を検出する第１のセンサと、
   前記表示部の周囲の外光の照度を検出する第２のセンサと、
   前記第１のセンサの出力と前記第２のセンサの出力を比較して外光の照度を基準光の照度に対して相対的に求める比較手段とを具備したことを特徴とする電気光学装置。
2. 前記比較手段によって求められた外光の照度に基づいて、前記表示部における表示輝度を制御する輝度制御手段を更に具備したことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記基準光は、前記表示部を照明する照明装置からの光であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一方に記載の電気光学装置。
4. 前記基準光は、前記表示部を構成する発光素子からの光であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一方に記載の電気光学装置。
5. 前記比較手段は、前記第１のセンサの出力と前記第２のセンサの出力との比に基づいて、外光の照度を基準光の照度に対して相対的に求めることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一方に記載の電気光学装置。
6. 前記比較手段は、前記第１のセンサの出力と前記第２のセンサの出力との差に基づいて、外光の照度を基準光の照度に対して相対的に求めることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一方に記載の電気光学装置。
7. 前記第１及び第２のセンサは、基板上に形成された薄膜ダイオードによって構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の電気光学装置。
8. 前記表示部は、第１及び第２の基板間に液晶が封入された液晶パネルによって構成されており、
   前記第１及び第２のセンサは、前記第１の基板上に形成された薄膜ダイオードによって構成され、
   前記基準光は、前記液晶パネルを照明するバックライトからの光であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一方に記載の電気光学装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１つに記載の電気光学装置を用いたことを特徴とする電子機器。
10. 基準光の照度を検出する手順と、
    前記表示部の周囲の外光の照度を検出する手順と、
    検出された前記基準光の照度と検出された前記外光の照度とを比較して外光の照度を基準光の照度に対して相対的に求める比較手順とを具備したことを特徴とする照度検出方法。
11. 基準光の照度を検出する手順と、
    前記表示部の周囲の外光の照度を検出する手順と、
    検出された前記基準光の照度と検出された前記外光の照度とを比較して外光の照度を基準光の照度に対して相対的に求める比較手順と、
    前記比較手順によって求めらた前記外光の照度に基づいて、表示輝度を制御する輝度制御手順とを具備したことを特徴とする輝度制御方法。

Images