(57)【要約】【課題】背景の周囲環境の明るさに応じて表示装置を見やすい輝度にするとともに、背景が暗いときは表示装置の輝度を低くすることによって低消費電力の抑制を安価に実現することを目的とする。【解決手段】携帯端末装置１は、表示装置２と照度センサ７とを有し、照度センサ７の光検出電流Iに応じて、表示装置２の輝度を調整する。また、携帯端末装置１は、表示装置２が面している携帯端末装置１の筐体表面から入射する第一の外光を、筐体表面から照度センサ７へ導光する第一の導光手段５と、表示装置２と反対側の筐体裏面から入射する第二の外光を、筐体裏面から照度センサ７へ導光する第二の導光手段６と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置と照度センサとを有し、前記照度センサの光検出電流に応じて、前記表示装置の輝度を調整する携帯端末装置において、前記表示装置が面している前記携帯端末装置の筐体表面から入射する第一の外光を、前記筐体表面から前記照度センサへ導光する第一の導光手段と、前記表示装置と反対側の筐体裏面から入射する第二の外光を、前記筐体裏面から前記照度センサへ導光する第二の導光手段と、を有することを特徴とする携帯端末装置。
【請求項２】
前記照度センサは前記携帯端末装置の筐体の内部に配置され、前記第一の導光手段が前記携帯端末装置の筐体表面に配置された第一の開口窓を有し、前記第一の導光手段が前記携帯端末装置の筐体裏面に配置された第二の開口窓を有することを特徴とする請求項１記載の携帯端末装置。
【請求項３】
前記第一の導光手段は、前記筐体表面に対してほぼ垂直方向から入射する光を導光することを特徴とする請求項１記載の携帯端末装置。
【請求項４】
前記照度センサが前記筐体表面よりも前記筐体裏面に近い位置に配置されたことを特徴とする請求項３記載の携帯端末装置。
【請求項５】
前記照度センサは前記筐体表面に対してほぼ垂直に配置された第一の回路基板上に実装されていることを特徴とする請求項２記載の携帯端末装置。
【請求項６】
前記第一の回路基板が前記筐体表面に対して平行に配置された第二の回路基板とフレキシブル基板で結合されていることを特徴とする請求項５記載の携帯端末装置。
【請求項７】
前記第一の開口窓または前記第二の開口窓と前記照度センサの間に光散乱体があることを特徴とする請求項５記載の携帯端末装置。
【請求項８】
前記第一の開口窓または前記第二の開口窓と、前記照度センサの間に光吸収体があることを特徴とする請求項５記載の携帯端末装置。
【請求項９】
前記第一の開口窓または前記第二の開口窓と、前記照度センサの間に光導波体があることを特徴とする請求項５記載の携帯端末装置。
【請求項１０】
前記第一の開口窓または前記第二の開口窓と、前記照度センサの間に集光レンズがあることを特徴とする請求項５記載の携帯端末装置。
【請求項１１】
前記第一の開口窓または前記第二の開口窓と、前記照度センサの間にミラーが配置され、前記第一の外光または前記第二の外光を、前記照度センサが実装された回路基板に対してほぼ垂直方向から受光することを特徴とする請求項５記載の携帯端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機等の携帯端末装置に関し、特に携帯端末装置における表示装置の輝度調整方法に特徴を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機などの携帯端末装置はテレビ視聴やインターネットなどの多機能化が進み、消費電力が大きくなることにより電池の消耗が大きな課題になっている。携帯端末装置を屋外で使用する場合には、外光が表示装置（ディスプレイ）へほぼ垂直方向から入射して表示装置の表面で反射するため、表示装置が非常に見にくくなっている。
【０００３】
従来は、照度センサを用いて携帯端末装置のディスプレイの輝度を使用環境の照度に応じて制御することにより、表示画面を見やすくするとともに消費電力を抑制する方法がある。（例えば特許文献１参照。）
屋外など照度が高い使用環境にいるときには表示画面の輝度を高くすることで見やすくし、屋内や夜間などの暗い使用環境にいるときには表示画面の輝度を低くすることで携帯端末装置の消費電流を減らすことができる。
【０００４】
図１３に従来の携帯端末装置の照度センサ周辺の概略構成図を示す。上部筐体のディスプレイの上部に照度センサを内蔵する。照度センサは回路基板に実装され、筐体の導光手段から入射した光を受光する。
【０００５】
また、複数の照度センサを用いて、使用環境の明るさをより正確に測定することでより見やすい輝度になるように制御する方法がある。（例えば特許文献２参照。）
【特許文献１】特開２００３−７８８３８号公報
【特許文献２】特開２００３−２０８１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の一つの照度センサの光検出電流から表示装置の輝度を調整する方法では、表示画面に入射する光から輝度を決定していたため、携帯端末装置の表示装置の表面に照明が当たっており、かつ表示装置の背景となる周囲環境が暗い場面でも輝度を高く設定していた。そのため、必要以上に表示装置の輝度を高くして消費電力を消耗させてしまっていた。
【０００７】
また、従来の複数の照度センサを用いて、例えば照度センサの平均値を測定することで使用環境を正確に把握し、表示装置を見やすい輝度に設定する方法では、照度センサが複数必要であることから携帯端末装置が大型化するとともに装置コストが高くなっていた。また、複数の照度センサの出力から輝度の平均値などを算出するための演算処理回路も必要であった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するもので、背景の周囲環境の明るさに応じて表示装置を見やすい輝度にするとともに、背景が暗いときは表示装置の輝度を低くすることによって低消費電力の抑制を安価に実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
次に、上記の課題を解決するための手段について述べる。
【００１０】
本発明の携帯端末装置は、照度センサの光検出電流に応じて表示装置の輝度を調整し、表示装置が面している携帯端末装置の筐体表面から入射する第一の外光を、筐体表面から照度センサへ導光する第一の導光手段と、表示装置と反対側の筐体裏面から入射する第二の外光を、筐体裏面から照度センサへ導光する第二の導光手段を有する。
【００１１】
本発明の携帯端末装置は、照度センサが携帯端末装置の筐体の内部に配置され、第一の導光手段が携帯端末装置の筐体表面に配置された第一の開口窓を有し、第一の導光手段が携帯端末装置の筐体裏面に配置された第二の開口窓を有する。
【００１２】
本発明の携帯端末装置は、第一の導光手段が筐体表面に対してほぼ垂直方向から入射する光を導光する構成を有する。
【００１３】
本発明の携帯端末装置は、照度センサが筐体表面よりも筐体裏面に近い位置に配置されている。
【００１４】
本発明の携帯端末装置は、照度センサが筐体表面に対して垂直に配置された第一の回路基板上に実装されている。
【００１５】
本発明の携帯端末装置は、第一の回路基板が筐体表面に対して平行に配置された第二の回路基板とフレキシブル基板で結合されている。
【００１６】
本発明の携帯端末装置は、第一の開口窓または第二の開口窓と、照度センサの間に光散乱体がある。
【００１７】
本発明の携帯端末装置は、第一の開口窓または第二の開口窓と、照度センサの間に光吸収体がある。
【００１８】
本発明の携帯端末装置は、第一の開口窓または第二の開口窓と、照度センサの間に光導波体がある。
【００１９】
本発明の携帯端末装置は、第一の開口窓または第二の開口窓と、照度センサの間に集光レンズがある。
【００２０】
本発明の携帯端末装置は、第一の開口窓または第二の開口窓と、照度センサの間にミラーが配置され、第一の外光または第二の外光を、照度センサが実装された回路基板に対して垂直方向から受光する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、従来の表示装置の表面へ入射する光だけではなく、背景の周囲環境の光を検出することで、表示装置をより見やすい輝度に設定する。これにより、背景が明るい、いわゆる逆光の環境のときは輝度を高くすることで見やすくする。背景が暗いときは表示装置の輝度を低くすることによって低消費電力の抑制を安価に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の携帯端末装置１の概略構成図である。
【００２４】
照度センサ７は携帯端末装置１の表示装置２（ディスプレイ）の上部の筐体内部に内蔵される。
【００２５】
照度センサ７の近傍の表示装置２に面した表面筐体３に第一の導光手段５として第一の開口窓を設け、表面筐体３に対して垂直方向に当る外光（これを表面光と呼ぶことにする。）を導光して照度センサ７に入射する。さらに、照度センサ７の近傍の裏面筐体４には第二の導光手段６として第二の開口窓を設けて、裏面筐体４にあたる外光（これを背景光と呼ぶことにする。）を導光して照度センサ７に入射させる。開口窓には例えば透明な樹脂材料を用いる。
【００２６】
図２は照度センサ７周辺部を拡大した構造図を示す。照度センサ７は、第一の回路基板８に実装されている。第一の回路基板８は携帯端末装置１の筐体とほぼ平行に配置されている主要回路基板（これを第二の回路基板９と呼ぶ）とフレキシブル基板１０を用いて物理的に、かつ電気的に結合されている。第二の回路基板９は、照度センサ７への電源供給や照度センサ７の出力信号、すなわち光検出電流Ｉに基づき表示装置２の輝度を制御する機能などを有している。フレキシブル基板１０の代わりに電気配線ケーブルなどを用いることもできる。図３には、第一の回路基板８と第二の回路基板９の結合方法の一例を示す。図２に示すように、第一の回路基板８を第二の回路基板９とほぼ垂直になるように曲げることによって、照度センサ７を筐体内部に配置することができる。さらに、第一の導光手段５から入射された表面光と第二の導光手段６から入射された背景光は、それぞれ図２の照度センサ７の左側と右側から入射できるように、第一及び第二の開口窓が配置されている。
【００２７】
図４には、照度センサ７の内部構造の一例を示す。光を検出する受光素子１１である半導体受光素子が実装基板１３に実装されワイヤボンディングなどを用いて２つの外部の電極１２に配線されている。受光素子１１の上部は直方体の透明樹脂１４（透明樹脂またはガラス材料等の保護構造）で覆われた構造を有し、照度センサ７の上部からだけでなく、側面からも光が入射して光検出できるようになっている。上記透明保護材料の形状は、直方体の代わりに例えば半球状のものなどでも構わない。
【００２８】
以上の構成により、第一の開口窓と第二の開口窓から入射した外光を１個の照度センサ７で光検出することが出来る。図２に示す構造では、外光を集光する機能がないため、光を効率よく検出することはできないが、外光（表面光と背景光）の変化を検出するには十分で、外光にあった輝度設定を行うことができる。
【００２９】
図６に輝度制御のブロック構成図を示す。表面光と背景光を１個の照度センサ７で検出し、光検出電流Ｉを輝度制御手段１５に入力する。輝度制御手段１５では光検出電流Ｉから表示装置２の最適な輝度を算出したのち、表示装置２の輝度を制御する。表示装置２が液晶の場合はバックライト電流、有機ＥＬなどの場合はＥＬ素子の総電流値または平均電流値を制御する。
【００３０】
次に、輝度の算出方法について説明する。照度センサ７の光検出電流Ｉは、第一の導光手段５から入射した表面光と第二の導光手段６から入射した背景光との和である。すなわち、第一の導光手段５に入射する直前の表面光照度をＬ１（ｌｕｘ：ルクス）、第二の導光手段６に入射する直前の背景光照度をＬ２（ｌｕｘ）とすると光検出電流Ｉ（μＡ）は、
Ｉ＝ａ・Ｌ１＋ｂ・Ｌ２
である。ここで、ａとｂは照度センサ７と第一及び第二の導光手段６の構造や配置に起因する係数である。表面光を照度センサ７に効率よく導光できた場合にはａの値が大きくなり、背景光を照度センサ７に効率よく導光できた場合にはｂの値が大きくなる。図７（１）にＬ１、Ｌ２と光検出電流Ｉの関係の一例を示す。
【００３１】
従来は点線のグラフで示すように、光検出電流Ｉは表面光Ｌ１のみで決まっていたが、本実施の形態では表面光Ｌ１だけでなく背景光Ｌ２の値によっても変化する。
【００３２】
次に、表示装置２の輝度Ｘは光検出電流Ｉが大きいときに高くなるように決定する。すなわち、Ｘ＝Ｆ（Ｉ）とするとき、Ｆ（Ｉ）はＩに対して単調増加関数である。
【００３３】
図７（１）のとき、例えばＬ１が１０００（ｌｕｘ）のとき、従来は光検出電流Ｉ＝約６μＡだったのに対して、本発明では、背景光Ｌ２が例えば２０００（ｌｕｘ）と大きい場合（すなわち、逆光の場合）はＩ＝約９μＡと大きくなり、表示装置２の輝度Ｘを大きく設定されるので表示画面が見やすくなる。
【００３４】
一方、例えば背景光Ｌ２が５００（ｌｕｘ）と小さい場合は、Ｉ＝約４μＡと従来よりも小さくなり、表示装置２が低消費電力動作させることができる。背景光が小さいときは表示装置２の輝度Ｘが小さくても見やすい。
【００３５】
図７（２）は、光検出電流Ｉと輝度Ｘの関係の一例を示す。光検出電流Ｉが大きいほど表示装置２の輝度を大きくすることで表示画面が見やすくなる。逆に光検出電流Ｉが低いとき、すなわち使用環境が暗いときは、輝度を低くすることで電池の消耗を抑制することができる。しかしながら、光検出電流Ｉに応じて輝度を大きくしすぎると電池の消耗が早くなるため、図７（２）のグラフのように外光（表面光と背景光）がある値以上に強い場合は輝度を大きくしないことが必要である。なお、外光の明るさに対する表示装置２の具体的な輝度の値は、画面の見やすさと電池の消耗を考慮しながら経験的に決定するものである。
【００３６】
次に係数ａとｂの調整方法について説明する。
【００３７】
図２の構成では、照度センサ７に入力する表面光及び背景光の量は、照度センサ７の配置や開口窓の大きさ、すなわち、Ｘ１／Ｙ１とＸ２／Ｙ２で調整できる。およそａ∝Ｘ１／Ｙ１、ｂ∝Ｘ２／Ｙ２である。
【００３８】
外光の中で表示装置２の視認性を劣化させる要因は、図５に示すように、表面光Ｌ１が表示装置２で反射した反射光Ｌ３と背景光Ｌ２である。
【００３９】
反射光Ｌ３は表示装置２に対してほぼ垂直方向から飛来する表面光Ｌ１が劣化の要因になる。Ｘ１／Ｙ１を１に比べて小さくすることで、表面光の検出に指向性をもたせることができ、問題となる反射光量を正確に測定することができる。例えば図２に示すように、Ｘ１をＸ２より大きくして照度センサ７を表面筐体３よりも裏面筐体４に近いところに配置することで、表面光検出に指向性をもたせることができる。
【００４０】
一方、背景光の測定では、特定の方向の光のみを検出する必要性はないため、Ｘ２／Ｙ２は小さくする必要はない。Ｘ１とＹ１からａを決定したのち、Ｙ２を調整することでｂを所定の値に設定することができる。
【００４１】
表面光と背景光の視認性に与える影響度はａとｂの値（比）で決める。視認性に与える影響が表面光が支配的であれば、ａがｂに比べて非常に大きくする。実際にａとｂの最適値は表示装置２の表面反射率などによっても異なるが、理論的に求められるものではなく経験的に求められるものである。
【００４２】
なお、携帯端末装置１として例えば折畳み型の携帯電話を例に記述したが、他の形状の携帯電話やＰＤＡ端末やインターネット端末でも同様である。
【００４３】
（実施の形態２）
図８に実施の形態２の照度センサ７の構造図を示す。照度センサ７以外の部分については実施の形態１と同様なので説明を省略する。
【００４４】
照度センサ７の内部構造は実施の形態１とほぼ同様であるが、透明樹脂１４の左右に光散乱体１６が配置されており、左右から入射する背景光及び表面光が光散乱されたのち下部に配置された受光素子１１で受光される。この光散乱体２１には３つの効果がある。一つ目は、外光を光散乱体１６に当てることで光路が変更でき、受光素子１１に受光しやすくなる。二つ目は、入射した表面光や背景光が光散乱体１６に当ることで平均化されるため、入射光の変動による大きな輝度変動が抑制できる。
【００４５】
三つ目は、指向性があり強い表面光または背景光が直接受光素子１１に当らないようにすることができるため、受光素子１１の劣化を防ぐことができる。
【００４６】
光散乱体１６は、光散乱する材料を用いることもできるが、図４の直方体の透明樹脂１４の左右の側面に細かい凹凸構造を形成することにより、光散乱体１６の機能を実現することもできる。
【００４７】
（実施の形態３）
図９に実施の形態３の照度センサ７の構造図を示す。照度センサ７以外の部分については実施の形態１と同様なので説明を省略する。
【００４８】
照度センサ７の内部構造は実施の形態１とほぼ同様であるが、透明樹脂１４の左右または片側に光吸収体１７が配置されており、左右から入射する背景光及び表面光の一部が光吸収される。
【００４９】
実施の形態１と同様に、表面光Ｌ１と背景光Ｌ２の光検出電流Ｉに与える割合ａとｂの比により最適な輝度制御を行う。実施の形態１では、ａとｂの設定方法として照度センサ７の位置Ｘ１、Ｘ２と窓の大きさＹ１、Ｙ２から定めていたが、本実施の形態３では上記の光吸収体１７を配置することで照度センサ７の位置を変えなくてもａとｂの比を変えることができる。すなわち、照度センサ７の配置や携帯端末装置１の構造に関して設計自由度が増す。
【００５０】
（実施の形態４）
図１０に実施の形態４の照度センサ７周辺の構造図を示す。照度センサ７周辺部以外については実施の形態１と同様なので説明を省略する。
【００５１】
照度センサ７が実装された第一の回路基板８上に光導波体１８を配置することにより、外光を照度センサ７へ効率よく導光することができる。光導波体１８は例えば図１０に示すトンネルのような形状であり、照度センサ７の上部に位置する内壁のミラー１９で光が反射して外部に漏れない構造になっている。光導波体１８は複雑な形状をしているが、樹脂成形などによって製造することができる。
【００５２】
上記の光導波体１８を配置することによって、実施の形態１に比べて、外光（表面光と背景光）を効率よく照度センサ７に導光できるとともに、携帯端末装置１の内部で発光する光、例えば液晶やＬＥＤからの光が照度センサ７に入射しないようにすることで、外光の照度を正確に測定することができる。
【００５３】
（実施の形態５）
図１１に実施の形態５の照度センサ７周辺の概略構造図を示す。それ以外については実施の形態１と同様なので説明を省略する。
【００５４】
第一の開口窓と第二の開口窓に集光レンズ２０を配置した構造を有している。集光レンズ２０を用いることで外光をより効率よく照度センサ７へ導光することができる。
【００５５】
（実施の形態６）
図１２に実施の形態６の照度センサ７の内部構造図を示す。それ以外については実施の形態１と同様なので説明を省略する。
【００５６】
照度センサ７の内部の実装基板１３に実装された受光素子１１は基板に対して垂直方向から来る光を受光する表面入射型の素子であることが多いため、照度センサ７の側面から入射する光を効率よく受光しにくい。そこで、図１２のように透明樹脂１４の上部に斜めに加工したのち、金属を蒸着することにより、斜め加工部にミラー１９を形成する。これにより、照度センサ７側面から入射した外光がミラー１９で反射して受光素子１１の上部から入射させることができ、受光効率が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の携帯端末装置は、背景の周囲環境の明るさに応じた表示装置を見やすい輝度に設定でき、背景が暗いときは表示装置の輝度を低くすることによって、低消費電力で安価な携帯端末装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態１の携帯端末装置１の概略構成図
【図２】本発明の実施の形態１の照度センサ７周辺の構造図
【図３】本発明の実施の形態１の照度センサ７が実装された実装基板１３を示す図
【図４】本発明の実施の形態１の照度センサ７の構造図
【図５】本発明の実施の形態１の携帯端末装置１の表示装置２の視認性の劣化要因を示す図
【図６】本発明の実施の形態１の表示装置２の輝度制御方法を示すブロック図
【図７】（１）本発明の実施の形態１の携帯端末装置１の表面光と背景光と光検出電流Ｉの関係を示すグラフ（２）本発明の実施の形態１の携帯端末装置１の光検出電流Ｉと表示装置２の輝度の関係を示すグラフ
【図８】本発明の実施の形態２の照度センサ７の概略構成図
【図９】本発明の実施の形態３の照度センサ７の概略構成図
【図１０】本発明の実施の形態４の照度センサ７周辺の概略構成図
【図１１】本発明の実施の形態５の照度センサ７周辺の概略構成図
【図１２】本発明の実施の形態６の照度センサ７の概略構成図
【図１３】従来の携帯端末装置の照度センサ周辺の概略構成図
【符号の説明】
【００５９】
１    携帯端末装置
２    表示装置
３    表面筐体
４    裏面筐体
５    第一の導光手段
６    第二の導光手段
７    照度センサ
８    第一の回路基板
９    第二の回路基板
１０    フレキシブル基板
１１    受光素子
１２    電極
１３    実装基板
１４    透明樹脂（保護構造）
１５    輝度制御手段
１６    光散乱体
１７    光吸収体
１８    光導波体
１９    ミラー
２０    集光レンズ
Ｉ    光検出電流
Ｌ１    表面光
Ｌ２    背景光
Ｌ３    反射光
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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