(57)【要約】【課題】低照度領域における光検出の追従性を向上させることができる光量検出回路及び表示装置を提供する。【解決手段】外光を検知する光センサと、光センサの漏れ電流によって充電された電圧が降下するコンデンサＣとを有する光検知部ＬＳと、を備える。そして、ＴＦＴ光センサに光リーク電流が生じうる状態で充電回路３１によりコンデンサＣへの充電を開始し、判定回路３２で、充電回路３１による充電開始時点からコンデンサＣの電圧値が判定閾値電圧Ｖｔｈに到達するまでの到達時間を計測することで外光強度を検知する。【選択図】図６
2010107415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を検知する光センサと、前記光センサの漏れ電流によって充電された電圧が降下するコンデンサとを有する光検知部を備え、前記コンデンサの電圧値に基づいて前記光の光量を検出する光量検出回路であって、
前記コンデンサに電圧を充電する充電部と、
前記充電部による充電開始時点から前記コンデンサの電圧値が所定電圧に到達するまでの到達時間に基づいて、前記光の光量を検出する光量検出部と、を備えることを特徴とする光量検出回路。
【請求項２】
前記コンデンサは、前記光センサと並列に接続され、
前記充電部は、前記コンデンサと前記光センサの一方の端子との接続ノードと充電回路との間に接続されたスイッチ素子を有し、当該スイッチ素子をオン状態とすることで前記コンデンサに電荷を充電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、前記光センサとしての薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタのソース電極とドレイン電極の間に接続された前記コンデンサとを有し、
前記スイッチ素子は、前記ソース電極と前記コンデンサの一方の端子との接続ノードと前記充電回路との間に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の光量検出回路。
【請求項４】
前記充電部は、充電開始後、前記スイッチ素子をオン／オフ制御することで、前記コンデンサの充電状態と休止状態とを所定周期で繰り返すことを特徴とする請求項２に記載の光量検出回路。
【請求項５】
前記充電部は、前記所定周期毎にＨレベルとＬレベルとを繰り返す充電パルスにより前記スイッチ素子をオン／オフ制御し、
前記光量検出部は、前記充電部による充電開始時点から前記コンデンサの電圧値が前記所定電圧に到達するまでの前記充電パルスの数に基づいて、前記光の光量を検出することを特徴とする請求項４に記載の光量検出回路。
【請求項６】
前記充電部は、充電開始後、前記スイッチ素子をオン状態に制御することで、前記コンデンサの充電状態を維持することを特徴とする請求項２に記載の光量検出回路。
【請求項７】
前記光量検出部は、暗状態で計測した前記到達時間と理想到達時間との差に基づいて、前記光の光量の検出値をオフセット補正する補正部を備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の光量検出回路。
【請求項８】
前記請求項１〜７の何れか１項に記載の光量検出回路と、
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制御部とを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素を有し、
前記画素は、液晶層を挟んで対向する一対の基板と、液晶層の液晶分子を駆動する共通電極及び画素電極と、で構成され、
所定周期毎に前記共通電極の電位が第１電位及び当該第１電圧よりも電位の高い第２電圧の何れか一方に設定されるように構成されており、
前記充電部は、前記共通電極の電位が前記第１電位に設定されている期間に、前記コンデンサを充電状態とすることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を検出する光量検出回路、及びその光量検出回路を備える表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の表示装置では、視認性の確保やバックライトの消費電力を低減する目的で、周囲の明るさを検出し、それに応じてバックライトの輝度を調整している。
このような表示装置として、表示パネル内のガラス基板上に光センサを搭載して外光を検出し、検出した外光の照度に応じてバックライト又はフロントライトのオン／オフを制御するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、表示パネル内のガラス基板上に形成する光センサの構成としては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、ＴＦＴのソース・ドレイン電極間に接続されたコンデンサとを備えるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。ここでは、外光検出方法として、コンデンサに電荷を蓄積させた後、ＴＦＴの光リーク電流による放電電圧（放電時間）の変化を測定する方法が用いられている。
【特許文献１】特開２００２−１３１７１９号公報
【特許文献２】特開２００７−２７９０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献２に記載の光センサにあっては、高照度の光が照射された場合には、光リーク電流が多いため短時間で放電電位の変化を観測することが可能であるが、低照度の光が照射された場合には、光リーク電流が少ないため放電電位の変化に時間を要する。そのため、低照度領域において光の照度変化が生じた場合、光検出の追従性が悪い。
そこで、本発明は、低照度領域における光検出の追従性を向上させることができる光量検出回路及び表示装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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、光を検知する光センサと、前記光センサの漏れ電流によって充電された電圧が降下するコンデンサとを有する光検知部を備え、前記コンデンサの電圧値に基づいて前記光の光量を検出する光量検出回路であって、前記コンデンサに電圧を充電する充電部と、前記充電部による充電開始時点から前記コンデンサの電圧値が所定電圧に到達するまでの到達時間に基づいて、前記光の光量を検出する光量検出部と、を備えることを特徴としている。
光照度が低照度であるほど充電中におけるコンデンサの電圧降下量は少ないため、このように充電開始時点からコンデンサの電圧値が所定電圧に到達するまでの到達時間を用いて光検出を行うことで、低照度ほど短時間で光検出を行うことができる。その結果、低照度領域において光の照度変化が生じた場合の光検出の追従性を向上することができると共に、繰り返し測定や平均化フィルタなどの採用が可能となり、光検出精度を向上させることができる。
【０００５】
また、本発明に係る光量検出回路は、上記において、前記コンデンサは、前記光センサと並列に接続され、前記充電部は、前記コンデンサと前記光センサの一方の端子との接続ノードと充電回路との間に接続されたスイッチ素子を有し、当該スイッチ素子をオン状態とすることで前記コンデンサに電荷を充電することを特徴としている。
これにより、比較的簡易な回路構成でコンデンサに電荷を充電することができる。
さらに、本発明に係る光量検出回路は、上記において、前記光検知部は、前記光センサとしての薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタのソース電極とドレイン電極の間に接続された前記コンデンサとを有し、前記スイッチ素子は、前記ソース電極と前記コンデンサの一方の端子との接続ノードと前記充電回路との間に接続されていることを特徴としている。
【０００６】
これにより、光センサ部に照射される光の光量を、コンデンサの電位の変動によって容易に検出することができる。
また、本発明に係る光量検出回路は、上記において、前記充電部は、充電開始後、前記スイッチ素子をオン／オフ制御することで、前記コンデンサの充電状態と休止状態とを所定周期で繰り返すことを特徴としている。
これにより、光照度に応じて休止状態におけるコンデンサの電圧降下量が異なることを利用して、コンデンサの電圧値が所定電圧に到達するまでの到達時間を異ならせることができ、適正に光検出を行うことができる。
【０００７】
さらに、本発明に係る光量検出回路は、上記において、前記充電部は、前記所定周期毎にＨレベルとＬレベルとを繰り返す充電パルスにより前記スイッチ素子をオン／オフ制御し、前記光量検出部は、前記充電部による充電開始時点から前記コンデンサの電圧値が前記所定電圧に到達するまでの前記充電パルスの数に基づいて、前記光の光量を検出することを特徴としている。
これにより、コンデンサの電圧が所定電圧に到達するまでの充電パルス数を計測することで、コンデンサの電圧値が所定電圧に到達するまでの到達時間を取得することができる。また、計測した充電パルス数が直ちに光照度に対応する構成とすることができるので、検出回路の簡素化を実現することができる。
【０００８】
さらにまた、本発明に係る光量検出回路は、上記において、前記充電部は、充電開始後、前記スイッチ素子をオン状態に制御することで、前記コンデンサの充電状態を維持することを特徴としている。
これにより、充電回路を簡素化することができる。この場合、コンデンサへの充電を開始してから充電が完了するまでの時間をもとに光検出が可能となる。
また、本発明に係る光量検出回路は、上記において、前記光量検出部は、暗状態で計測した前記到達時間と理想到達時間との差に基づいて、前記光の光量の検出値をオフセット補正する補正部を備えることを特徴としている。
これにより、製造プロセスによる光センサの特性ばらつきを補正することができ、光検出の精度を向上させることができる。このとき、暗状態でのオフセット補正値を用いて補正を行うので、低照度の検出に適した素子ばらつき補正が可能となる。
【０００９】
さらにまた、本発明に係る表示装置は、上記の何れかの光量検出回路と、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制御部とを備えることを特徴としている。
これにより、光量検出回路で検出した光照度に応じて、適正にバックライト等の照光部を制御することができるので、表示パネルの視認性の確保や消費電力の低減を実現した表示装置とすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る表示装置は、上記において、複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素を有し、前記画素は、液晶層を挟んで対向する一対の基板と、液晶層の液晶分子を駆動する共通電極及び画素電極と、で構成され、所定周期毎に前記共通電極の電位が第１電位及び当該第１電圧よりも電位の高い第２電圧の何れか一方に設定されるように構成されており、前記充電部は、前記共通電極の電位が前記第１電位に設定されている期間に、前記コンデンサを充電状態とすることを特徴としている。
これにより、共通電極の電位の切替りノイズに起因するコンデンサの充電電位のチャタリングを避けることができ、適正に光照度を検知することができるので、バックライト制御の誤動作を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態の表示装置としての液晶表示装置１の構成を示す図である。ここでは、液晶表示装置１として半透過型液晶表示装置を例示する。また、図２は、図１のＸ−Ｘ線で切断した断面図である。
この液晶表示装置１の表示パネルは、図１及び図２に示すように、透明な絶縁性を有する材料、例えばガラス基板からなり、表面に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を搭載したアクティブマトリクス基板（以下、ＴＦＴ基板という）２と、表面にカラーフィルタ等が形成されたカラーフィルタ基板（以下、ＣＦ基板という）２５との間に液晶層１４が形成され、上記２枚の基板の上下面に偏光板を貼り付けた構成となっている。
【００１２】
このうちＴＦＴ基板２は、その表示領域ＤＡにゲート線４及びソース線５がマトリクス状に形成されており、ゲート線４とソース線５とで囲まれる部分に画素電極が形成され、ゲート線４とソース線５との交差部に画素電極と接続されたスイッチ素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されている。また、符号ＬＳは光検知部であって、後述するように表示領域ＤＡの外周縁部に設けられている。これらの配線、ＴＦＴ及び画素電極は、図２においてこれらを模式的に第１構造物３として示す。
【００１３】
ＴＦＴ基板２には、図１に示すように、その短辺部に液晶表示装置１を駆動するための図示しない画像供給装置と接続するためのフレキシブル配線基板ＦＰＣが設けられ、このフレキシブル配線基板ＦＰＣを通して画像供給装置から導出されたデータ線及び制御線が液晶ドライバＩＣに接続されている。そして、液晶を駆動するＶＣＯＭ信号、ソース信号、ゲート信号等の信号は、液晶ドライバＩＣ内で生成されて、それぞれＴＦＴ基板２上のコモン線１１、ソース線５及びゲート線４に供給される。
また、ＴＦＴ基板２の四隅には、複数のトランスファ電極１０ａ〜１０ｄが設けられている。これらのトランスファ電極１０ａ〜１０ｄは、コモン線１１を介して互いに直接接続ないしは液晶ドライバＩＣ内で互いに接続されている。各トランスファ電極１０ａ〜１０ｄは、後述する共通電極２６と電気的に接続され、液晶ドライバＩＣから出力される共通電極電圧が共通電極２６に印加されるようになっている。
【００１４】
ＣＦ基板２５には、ガラス基板の表面にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等の複数色からなるカラーフィルタと、ブラックマトリクスとが形成されている。このＣＦ基板２５は、ＴＦＴ基板２に対向配置されるとともに、ブラックマトリクスが少なくともＴＦＴ基板２のゲート線４やソース線５に対応する位置に配置され、このブラックマトリクスによって区画された領域にカラーフィルタが設けられている。これらカラーフィルタ等は、図２において模式的に第２構造物２７として示す。また、このＣＦ基板２５には、更に酸化インジウムスズ等で構成された透明電極からなる共通電極２６が設けられており、この共通電極２６は、表示領域ＤＡ全体に亘って形成されている。
【００１５】
共通電極２６には、所定振幅の矩形波からなる共通電極電圧（以下、ＶＣＯＭという）が印加される。ここで、ＶＣＯＭはハイレベル電圧ＶＣＯＭＨ（第２電圧）とローレベル電圧ＶＣＯＭＬ（第１電圧）とを有する。
シール材６は、ＴＦＴ基板２の表示領域ＤＡの周囲に図示しない注入口を除いて塗布されている。また、両基板を接続するコンタクト材１０Ａは、例えば表面に金属メッキが施された導電性粒子と熱硬化性樹脂とから構成されている。そして、ＴＦＴ基板２とＣＦ基板２５との張り合わせは、例えば、以下の手順で行われる。
【００１６】
まず、ＴＦＴ基板２を第１のディスペンサ装置にセットしてシール材６を所定パターンで塗布し、次に、ＴＦＴ基板２を第２のディスペンサ装置にセットしてコンタクト材１０Ａを各トランスファ電極１０ａ〜１０ｄ上に塗布する。その後、ＴＦＴ基板２の表示領域ＤＡにスペーサ１５を均一に散布し、ＣＦ基板２５のシール材６やコンタクト材１０Ａが当接する部分に仮止め用接着剤を塗布する。その後、ＴＦＴ基板２とＣＦ基板２５とを貼り合わせ、仮止め用接着剤を硬化させて仮止めが完了する。
【００１７】
そして、仮止めされた両基板２、２５を加圧しながら加熱処理すると、シール材６及びコンタクト材１０Ａの熱硬化性樹脂が硬化し、空の液晶表示パネルが完成する。この空の液晶表示パネル内に図示しない注入口から液晶１４を注入し、この注入口を封止材で塞ぐと半透過型の液晶表示装置１が完成する。
また、ＴＦＴ基板２の下方には、図示しない周知の光源（あるいは照光部）、導光板、拡散シート等を有するバックライトが配置されている。このバックライトは、表示パネル外部に設けられた後述するバックライト制御回路にて、その輝度が制御されるようになっている。
【００１８】
次に、光検知部ＬＳの構造について説明する。
図３は、光検知部ＬＳを構成する光センサの断面図である。
光検知部ＬＳを構成する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ光センサ）は、図３に示すように、ＴＦＴからなりＴＦＴ基板２上に形成されている。すなわち、ＴＦＴ基板２は、その表面にＴＦＴ光センサのゲート電極ＧL及びコンデンサＣの一方の端子Ｃ1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１７が積層されている。
【００１９】
また、ＴＦＴ光センサのゲート電極ＧLの上には、ゲート絶縁膜１７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１９Lが形成されている。
また、ゲート絶縁体１７上には、アルミニウムやモリブデン等の金属からなるＴＦＴ光センサのソース電極ＳL及びドレイン電極ＤLがそれぞれ半導体層１９Lと接触するように設けられている。
このうち、ＴＦＴ光センサのソース電極ＳLは、延長されてコンデンサＣの他方の端子Ｃ2が形成されている。更に、ＴＦＴ光センサ及びコンデンサＣ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１８が積層されている。
【００２０】
また、光検知部ＬＳを構成するＴＦＴ光センサのドレイン電極ＤL及びコンデンサＣにおける他方の端子Ｃ2は、グラウンド端子ＧＲに接続されている。
この構造の光検知部ＬＳは、図４に示すように、ＴＦＴ光センサのドレイン電極ＤLとソース電極ＳLとの間にコンデンサＣが並列接続され、ソース電極ＳLとコンデンサＣの一方の端子とがスイッチ素子ＳＷを介して充電回路３１に接続されている。更に、ＴＦＴ光センサのドレイン電極ＤL及びコンデンサＣの他方の端子が接地された構成となっている。
このような構成により、充電回路３１によって所定の充電電圧がコンデンサＣに印加されて充電されるが、ゲート電極ＧLには逆極性のゲート電圧ＧＶが印加されてゲートオフされることで、コンデンサＣが充電される一方で、ＴＦＴ光センサ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の充電電圧が低下する。
【００２１】
この状態で、コンデンサＣへの充電開始時点から、コンデンサＣに充電された電圧が所定の判定閾値電圧Ｖｔｈに到達するまでの時間を計測し、これによって外光照度を検出してバックライト等の制御を行う。
ここで、判定閾値電圧Ｖｔｈは、コンデンサＣが飽和充電容量に設定してもよいし、飽和充電容量を下回る任意の値に設定してもよい。
表示パネル外部のＩＣ内には、光センサ読み取り部３４が構成されており、この光センサ読み取り部３４は、充電回路３１と、スイッチ素子ＳＷと、光量検出回路３２と、リフレッシュ回路３３と、トランジスタＴｒと、を備える。
【００２２】
そして、充電回路３１は、所定期間毎（例えば、１μｓｅｃ毎）にＨレベルとＬレベルとを繰り返す充電パルスＶｃｈａｒｇｅを発生し、この充電パルスＶｃｈａｒｇｅがＨレベルとなる期間にスイッチ素子ＳＷをオン状態とすることで、ソース電極ＳLとコンデンサＣの一方の端子との接続ノードを上記充電電圧の供給源に接続し、コンデンサＣに電荷を供給する。
また、それと同時に判定回路３２では、ソース電極ＳLとコンデンサＣの一方の端子との接続ノードの電位Ｖｐを読み取り（検知し）、この電位Ｖｐが判定閾値電位Ｖｔｈに達するまでの時間（充電パルス数）を計測する。このようにして計測された充電パルス数は、外光照度Ｌに対応した値となる。
【００２３】
なお、電位Ｖｐが判定閾値電位Ｖｔｈに達した時点で、充電回路３１は充電パルスＶｃｈａｒｇｅの発生を停止し、次の検出周期まで待機する。
トランジスタＴｒは、そのソース電極が接地されると共に、そのドレイン電極がＴＦＴ光センサのソース電極ＳLとコンデンサＣの一方の端子との接続ノードに接続され、ゲート電極にはリフレッシュ回路３３からのリフレッシュ信号Ｖｒｅｆｒｅｓｈが印加されるようになっている。
リフレッシュ回路３３は、充電回路３１によるコンデンサＣへの充電を開始する直前に、リフレッシュ信号Ｖｒｅｆｒｅｓｈを出力する。
【００２４】
図５は、バックライト制御回路の詳細な構成を示すブロック図である。
この図５に示すように、バックライト制御回路は、光検知部ＬＳから得られるアナログ情報を取得し、外光照度Ｌを検知する光センサ読み取り部３４と、比較部３５と、バックライト３７を制御するＢ／Ｌ制御部３６とを備えている。
光センサ読み取り部３４で検知した外光照度Ｌは比較部３５に入力され、比較部３５で外光照度Ｌを所定の照度閾値と比較し、その結果をＢ／Ｌ制御部３６に出力する。ここで、上記照度閾値は、対応するバックライト３７の輝度、外光の照度Ｌに対して表示の見栄えが最適になる、あるいは低消費電力になる値に設定する。
【００２５】
そして、Ｂ／Ｌ制御部３６は、比較部３５での比較結果をもとに、バックライト３７を最適な輝度に制御する。
図４において、充電回路３１が充電部に対応し、判定回路３２が光量検出部に対応し、図５において、光検知部ＬＳが光検知部に対応し、比較部３５及びＢ／Ｌ制御部３６が制御部に対応し、バックライト３７が照光部に対応している。
【００２６】
次に、本実施形態の動作について説明する。
図６は、光センサ出力検知を示すタイミングチャートである。ここで、図６（ａ）は低照度照射時の電位Ｖｐ、図６（ｂ）は中照度照射時の電位Ｖｐ、図６（ｃ）は高照度照射時の電位Ｖｐを示している。
先ず、時刻ｔ１でＶＣＯＭがＶＣＯＭＨからＶＣＯＭＬへ立ち下がると、リフレッシュ回路３３は、リフレッシュ信号Ｖｒｅｆｒｅｓｈを出力してトランジスタＴｒを導通状態とし、コンデンサＣの電荷をリセットする。
次に、時刻ｔ２で、充電回路３１は充電パルスＶｃｈａｒｇｅを発生し、コンデンサＣの充電を開始する。このとき、充電パルスＶｃｈａｒｇｅは、ＶＣＯＭがＶＣＯＭＬとなっている期間にコンデンサＣが充電状態となるように発生する。
【００２７】
そして、その後は充電パルスＶｃｈａｒｇｅの発生タイミングに同期して、判定回路３２でソース電極ＳLとコンデンサＣの一方の端子との接続ノードの電位Ｖｐの変化を観測する。
このとき、ＴＦＴ光センサに低照度の外光が照射されているものとすると、ＴＦＴ光センサの光リーク電流が小さく、充電中の電圧降下量は極めて小さい。したがって、この場合、充電開始時点から比較的早いタイミングの時刻ｔ３で、電位Ｖｐが判定閾値電圧Ｖｔｈに到達することになる。
判定回路３２で、電位Ｖｐが判定閾値電圧Ｖｔｈに到達したと判定すると、この時点での充電開始時点からの充電パルス数を計測し（検出値１）、計測した充電パルス数から算出した照度データＬを光センサ読み取り部３４の出力信号として比較部３５に出力する。
【００２８】
また、この時刻ｔ３ではコンデンサＣへの充電が停止され、これによりコンデンサＣの充電電圧はＴＦＴ光センサの周囲の明るさに応じて時間とともに低下する。
ここで、ＴＦＴ光センサに照射されている外光は低照度の光であり、照度データＬは照度閾値より大きくなっているため、比較部３５ではバックライト３７を点灯すべきであると判定し、Ｂ／Ｌ制御部３６で、外光照度に応じたバックライト３７のオン制御が行われる。
【００２９】
ＴＦＴ光センサの光リーク電流は、外光照度が高照度であるほど大きくなる。そのため、ＴＦＴ光センサに中照度の外光が照射されている場合は、時刻ｔ４で電位Ｖｐが判定閾値電圧Ｖｔｈに到達し、充電に要する時間は検出値１より大きい検出値２となる。また、高照度の外光が照射されている場合は、充電開始時点から比較的遅いタイミングの時刻ｔ５で電位Ｖｐが判定閾値電圧Ｖｔｈに到達し、充電に要する時間は検出値２よりもさらに大きい検出値３となる。
このように、外光強度に応じて充電中の光リーク電流の大きさが異なるため、外光強度に応じて充電に要する時間（電位Ｖｐが判定閾値電圧Ｖｔｈに達するまでの時間）も異なる。したがって、この充電に要する時間の差を利用することで、外光強度を検知することが可能となる。
【００３０】
図７は、外光照度と外光検出時間との関係を示す図である。
本実施形態の外光検知では、図７の実線に示すように、暗状態では光リーク電流が理論的にはゼロであるため充電に要する時間は最短となり、外光照度が高くなるにつれて外光検出時間が長くなる。
ところで、ＴＦＴ光センサを用いた外光検出方法としては、ある充電電位からの放電電位（又は放電時間）を観測するものが一般的である。
【００３１】
具体的には、図４と同様の構成のＴＦＴ光センサを用い、先ず、ＴＦＴ光センサのゲート電極ＧLに一定の逆バイアス電圧を印加しておき、スイッチ素子ＳＷをオンして一定の基準電圧をコンデンサＣの両端に印加し、所定時間後にこのスイッチ素子ＳＷをオフにする。これにより、コンデンサＣの両端には、ＴＦＴ光センサの周囲の明るさに応じて、時間とともに低下するソース電圧が得られる。したがって、スイッチ素子ＳＷをオフにしてから所定時間後にコンデンサＣの両端の充電電圧を測定すれば、ＴＦＴ光センサの周囲の明るさを検知することができる。
しかしながら、この場合、高照度ほど短時間で外光検出が行える一方、低照度の外光検出には時間を要する。すなわち、外光照度と外光検出時間との関係は、図７の破線に示すようになる。
【００３２】
図８は、外光照度とバックライト制御との関係を示す図である。ここでは、異なる携帯機器（ａ〜ｄ）のバックライト制御の状態を示しており、ａは半透過型表示装置のバックライト制御、ｂ〜ｄは透過型表示装置のバックライト制御を示している。
この図８からも分かるように、高照度領域（３０００Ｌｘ以上）では、半透過型表示装置のバックライトをオフ、透過型表示装置のバックライトをフルオンとすると共に、低照度領域（３００Ｌｘ以下）では、何れの場合もバックライト輝度を細かく制御している。
すなわち、このような携帯機器においては、低照度の外光検出を素早く且つ正確に行う必要がある。
【００３３】
上述した一般的な外光検出方法で、低照度の外光検出時間を短縮させるためには、ＴＦＴ光センサの光リーク電流を大きくしなければならない。光リーク電流を大きくするためには、ＴＦＴ光センサの受光面積を増大することが考えられるが、受光面積の増大に伴って寄生容量も増大するため、外光検出時間を短縮させることは困難である。
これに対して、本実施形態では、ＴＦＴ光センサに光リーク電流が生じうる状態でコンデンサＣへの充電を開始し、充電に要する時間を計測することで外光強度を検知するので、携帯機器のバックライト制御に必要な低照度の検出を短時間で実施可能となる。
このように、本実施形態では、低照度領域において外光の照度変化が生じた場合の光検出の追従性を向上させることができる。
【００３４】
また、短時間で外光検出を終了させることができるため、繰り返し測定や平均化フィルタなどの採用による外光検出精度の向上も図ることができる。これにより、このような光量検出回路を、バックライト制御を行う表示装置に適用することで、適正にバックライトを制御することができ、表示パネルの視認性の確保や消費電力の低減を実現した表示装置とすることができる。
さらに、充電回路により発生した充電パルス信号を用いて光検知部のコンデンサを充電するので、当該充電パルス信号のパルス数を計測することで、コンデンサの充電に要する時間を容易に計測することができる。このとき、計測した充電パルス数が直ちに外光照度に対応するので、検出回路の簡素化を実現することができる。
【００３５】
また、共通電極電圧の切替りタイミングを避けて（共通電極電圧がローレベルである期間に）コンデンサへの充電を行うので、共通電極電圧の切替りノイズによる光検知部の出力電位のチャタリングを防止することができ、外光検出及びバックライト制御の誤動作を防止することができる。
なお、上記実施形態においては、予め暗状態での充電パルス数を計測しておき、その結果を用いて外光照度の検出値に対してオフセット補正をかけるようにしてもよい。
【００３６】
図９は、光センサの補正例を説明するための図である。この図９において、実線は実際の光センサの出力特性線、破線は理想特性線を示している。
先ず、暗状態でコンデンサＣへの充電を開始し、充電に要する時間（充電パルス数）を検出する。そして、検出した充電パルス数と暗状態での理想充電パルス数との差分を算出し、これをオフセット補正値としてメモリに記憶しておく。外光検知を行う際には、読み取り部３４で計測した充電パルス数に対して上記オフセット補正値を用いてオフセット補正を施し、その結果を用いて最終的な外光照度Ｌを算出する。
【００３７】
これにより、図９（ａ）に示すように、実際の光センサの出力特性線が理想特性線に対して上方にオフセットされた形であるとき（実際の外光照度に対してセンサ出力値が大きいとき）には、読み取り部３４で計測した充電パルス数からオフセット補正値が差し引かれた値を用いて外光照度Ｌが算出される。このようにして算出された外光照度Ｌは、読み取り部３４で実際に計測した充電パルス数を用いてそのまま算出した外光照度より小さい値となり、実際の外光照度と略等しい値となる。
このように、光センサ出力特性のばらつきに起因する光センサ出力誤差が補正され、実際の外光照度に対応した正確な照度Ｌを得ることができる。
【００３８】
また、図９（ｂ）に示すように、実際の光センサの出力特性線が理想特性線に対して下方にオフセットされた形であるときには、読み取り部３４で計測した充電パルス数にオフセット補正値を加算した値を用いて外光照度Ｌが算出される。
なお、ここでは暗状態で設定したオフセット補正値を用いて補正を行っているため、図９（ｂ）のように実際の光センサの出力特性線と理想特性線との傾きが異なる場合、高照度領域における光センサ出力誤差の補正精度は低くなるが、低照度領域における光センサ出力誤差の補正精度は良い。このように、少なくとも低照度領域の外光検知を精度良く行うことができるので、携帯機器のバックライト制御のように低照度領域の外光検知精度を求められる場合に有効である。
【００３９】
また、暗状態でオフセット補正値を設定するので、オフセット補正値を設定するためにわざわざ所定の光を照射する必要がなく、処理工程を単純化することができる。
さらに、上記実施形態においては、充電パルスＶｃｈａｒｇｅを用いてコンデンサＣの充電状態と休止状態とを所定の周期で繰り返すパルス充電を行う場合について説明したが、上記パルス充電に代えて、充電開始後、充電完了までコンデンサＣの充電状態を維持する充電方法を採用するようにしてもよい。この場合にも、ＶＣＯＭの切替りを避けて充電を行うようにする。
また、上記実施形態においては、ＶＣＯＭがハイレベルからローレベルへ切替るタイミングを検出し、このタイミングでリフレッシュ回路を駆動させてからコンデンサＣへの充電を開始する場合について説明したが、ＶＣＯＭの切替りタイミングを避けてコンデンサＣへの充電が行われればよく、充電開始のタイミングは適宜設定可能である。
【００４０】
さらにまた、上記実施形態においては、光検知部を１つだけ設ける場合について説明したが、表示パネルのサイズが大きい場合などには光検知部を複数設けることもできる。
また、上記実施形態においては、コンデンサＣをＴＦＴ基板２上に形成する場合について説明したが、容量が大きい場合には表示パネル外部のＩＣ内に形成することもできる。
また、上記実施形態においては、本発明を半透過型液晶表示装置に適用する場合について説明したが、透過型液晶表示装置や反射型液晶表示装置に本発明を適用することも可能である。なお、反射型液晶表示装置の場合には、バックライトないしはサイドライトに代えてフロントライトを使用すればよい。
【００４１】
さらに、上記実施形態においては、本発明を、液晶表示装置等のバックライトを使用する表示装置に適用する場合ついて説明したが、有機エレクトロルミネッセス発光素子等を用いた表示装置にも適用可能である。この場合、光量検出回路の出力値に基づいて有機エレクトロルミネッセス発光素子等の発光量ないし制御データを補正すればよい。
また、上記実施形態においては、本発明を半透過型液晶表示装置に適用する場合について説明したが、透過型液晶表示装置や反射型液晶表示装置に本発明を適用することも可能である。なお、反射型液晶表示装置の場合には、バックライトないしはサイドライトに代えてフロントライトを使用すればよい。
【００４２】
また、上記実施形態においては、本発明を外光の検出に適用する場合について説明したが、外光以外、例えばバックライト等の装置内部から光の照度変化を検知することにも適用することができる。
さらに、上記実施形態においては、光センサとしてＴＦＴ光センサを適用する場合について説明したが、周知のフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＴＦＴ、フォトＳＣＲ、光導電体、光電池など、任意の光−電気変換素子を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明における実施形態の液晶表示装置のカラーフィルタ基板を透視して表した表示パネルを模式的に示した平面図ある。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】ＴＦＴ基板上の光センサの断面図である。
【図４】光検知部及び光センサ読み取り部の回路図である。
【図５】バックライト制御の詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】光センサ出力検知のタイミングチャートである。
【図７】外光照度と外光検出時間との関係を示す図である。
【図８】外光照度とバックライト制御との関係を示す図である。
【図９】光センサの補正例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…液晶表示装置、２…ＴＦＴ基板、４…ゲート線、５…ソース線、１１…コモン線、２５…ＣＦ基板、２６…共通電極、３１…充電回路、３２…判定回路、３３…リフレッシュ回路、３４…読み取り部、３５…比較部、３６…Ｂ／Ｌ制御部、３７…バックライト、ＬＳ…光検知部、ＳＷ…スイッチ素子、Ｃ…コンデンサ、Ｔｒ…リフレッシュ用トランジスタ
【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】
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