(57)【要約】【課題】外光量の検出を効果的に行う。【解決手段】光が当たる電流リークトランジスタ１０と、光が当たらない電流リークトランジスタ２０の２つを設け、それらのリーク電流をリーク電流検出回路１４，２４で検出する。コンパレータ３０は、電流リークトランジスタ１０のリーク電流が所定以上かを判定し、コンパレータ４２は、電流リークトランジスタ１０，２０のリーク電流の比が所定以上かを判定する。そして、２つのコンパレータ３０，４２の判定結果に従って、バックライトの光量を制御する。【選択図】図１
2006330516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置のバックライトの発光量を制御するバックライト制御装置であって、
外光が照射される部位に形成され、照射される光に応じて検出電流を生じる第１光検出素子と、
この第１光検出素子の検出電流を検出する第１電流検出手段と、
照射される光に応じて検出電流を生じる素子であって、外光が照射されない部位に形成され、暗状態におかれる第２光検出素子と、
この第２光検出素子の検出電流を検出する第２電流検出手段と、
前記第１電流検出手段で検出した検出電流の大きさと、第１しきい値との比較結果から外光照度を判定する第１照度判定手段と、
前記第１および第２電流検出手段で検出した２つの検出電流の比と、第２しきい値との比較結果から外光照度を判定する第２照度判定手段と、
を含み、
前記第１および第２照度判定手段の両方の判定結果に基づいて、前記バックライトの発光量を制御することを特徴とするバックライト制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバックライト制御装置において、
液晶表示装置は、各画素毎に透過表示部分と反射表示部分を有する半透過型であり、
外光の照度が低レベルである場合には、バックライトの発光量を低レベルとし、
外光の照度が中間レベルである場合には、バックライトの発光量を高レベルとし、
外光の照度が高レベルである場合には、バックライトをオフし、
前記第２照度判定手段の判定結果において、第２しきい値以下であると判定された場合には外光照度が低レベルと判定し、
前記第２照度判定手段の判定結果において、第２しきい値を超え、前記第１照度判定手段の判定結果において第１しきい値以下であると判定された場合には外光照度が中間レベルと判定し、
前記第１照度判定手段の判定結果において、第１しきい値を超えると判定された場合には外光照度が高レベルと判定することを特徴とするバックライト制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のバックライト制御装置において、
前記第１照度判定手段は、前記第１電流検出手段で検出した検出電流から前記第２電流検出手段で検出した検出電流を減算した電流値の大きさと、第１しきい値との比較結果から外光照度を判定することを特徴とするバックライト制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のバックライト制御装置において、
前記第１および第２光検出素子は、照射された光に応じて検出電流を生じるトランジスタであり、液晶表示装置のパネル上に液晶表示装置の表示のための処理に利用されるトランジスタと同一プロセスで形成されることを特徴とするバックライト制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置のバックライトの発光量を制御するバックライト制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、フラットパネルディスプレイの１つとして液晶表示装置が知られており、広く普及している。この液晶表示装置は、液晶の光透過特性を制御して表示を行うものであり、液晶素子自体は発光しない。そこで、バックライトを設け、バックライトからの光を液晶中に透過させて表示を行う透過型や、液晶を透過してきた外光を反射させて表示を行う反射型がある。
【０００３】
さらに、携帯機器など室内、昼間屋外、夜間など各種の条件下で使用される機器の液晶表示装置として半透過型の液晶表示装置も利用されている。この半透過型の液晶表示装置は、各画素毎に透過表示部分と反射表示部分を有しており、室内や夜間では、透過部分にバックライトからの光を透過させて表示が行われ、昼間屋外では反射部分を利用して表示が行われる。
【０００４】
ここで、バックライトの光量は、外光の照度が非常に小さい場合にはかなり小さくてもよい。一方、外光の照度がかなり明るい場合には、バックライトは表示に寄与しない。このため、バックライトの発光量を外光の明るさに応じて制御したいという要求がある。特に携帯機器は通常電池駆動であって、携帯の機器の連続稼働時間を長くするためにはバックライトの使用の効率化を図り、消費電力を抑制したいという要求は非常に大きい。
【０００５】
そこで、外光量を光センサで検出し、その検出結果からバックライト光量を制御することが提案されている（特許文献１参照）。このような構成によって、光センサで得られた外光の照度に基づいて、バックライトの光量をＰＷＭ制御することができ、バックライトの効率的な光量制御を行うことができる。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−４３５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の構成では、光センサや、ＰＷＭ制御のための独自の回路など各種の回路を必要として、その制御回路が大規模になってしまう。特に、携帯電話機などの携帯機器においてこのような大がかりな回路を搭載することは、装置の小型化、低コスト化を阻むことになり、現実的でないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、液晶表示装置のバックライトの発光量を制御するバックライト制御装置であって、外光が照射される部位に形成され、照射される光に応じて検出電流を生じる第１光検出素子と、この第１光検出素子の検出電流を検出する第１電流検出手段と、照射される光に応じて検出電流を生じる素子であって、外光が照射されない部位に形成され、暗状態におかれる第２光検出素子と、この第２光検出素子の検出電流を検出する第２電流検出手段と、前記第１電流検出手段で検出した検出電流の大きさと、第１しきい値との比較結果から外光照度を判定する第１照度判定手段と、前記第１および第２電流検出手段で検出した２つの検出電流の比と、第２しきい値との比較結果から外光照度を判定する第２照度判定手段と、を含み、前記第１および第２照度判定手段の両方の判定結果に基づいて、前記バックライトの発光量を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、液晶表示装置は、各画素毎に透過表示部分と反射表示部分を有する半透過型であり、外光の照度が低レベルである場合には、バックライトの発光量を低レベルとし、外光の照度が中間レベルである場合には、バックライトの発光量を高レベルとし、外光の照度が高レベルである場合には、バックライトをオフし、前記第２照度判定手段の判定結果において、第２しきい値以下であると判定された場合には外光照度が低レベルと判定し、前記第２照度判定手段の判定結果において、第２しきい値を超え、前記第１照度判定手段の判定結果において第１しきい値以下であると判定された場合には外光照度が中間レベルと判定し、前記第１照度判定手段の判定結果において、第１しきい値を超えると判定された場合には外光照度が高レベルと判定することが好適である。
【００１０】
また、前記第１照度判定手段は、前記第１電流検出手段で検出した検出電流から前記第２電流検出手段で検出した検出電流を減算した電流値の大きさと、第１しきい値との比較結果から外光照度を判定することが好適である。
【００１１】
また、前記第１および第２光検出素子は、照射された光に応じて検出電流を生じるトランジスタであり、液晶表示装置のパネル上に液晶表示装置の表示のための処理に利用されるトランジスタと同一プロセスで形成されることが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明によれば、低温ポリシリコントランジスタなど外光に応じたリーク電流を生じる電流リークトランジスタのリーク電流を用いて、外光量を検出する。従って、特別の光センサなどが不要となる。また、しきい値との比較で、光量を段階的に制御するため、処理回路を簡略化することができる。例えば、処理回路も液晶パネルに搭載することが可能になる。そして、外光を受ける電流リークトランジスタと外光を受けない電流リークトランジスタのリーク電流の比と、外光を受ける電流リークトランジスタのリーク電流という２種類を判定し、バックライトの光量を制御する。電流リークトランジスタのリーク電流は温度の影響が大きいが、２つ種類の判定を利用することで、温度の影響を比較的少なくして簡単な回路により外光の光量を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、実施形態に係るバックライト制御装置の全体構成を示す図である。電流リークトランジスタ１０は、液晶パネルの外光が当たる部位に設けられている。例えば、携帯電話機用の液晶ディスプレイであれば、外から見える部分、またはパネル周辺部であってもカバー部材に小さな穴を開けた部位など、外光が照射される部分に設けられる。
【００１５】
ここで、この電流リークトランジスタ１０は、液晶パネルの作製プロセスにおいて作製される。すなわち、液晶パネルは、例えば低温ポリシリコンＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を利用するものであり、表示部分の各画素にスイッチングＴＦＴが形成され画素毎に表示を制御するアクティブマトリクス型である。液晶パネルの形成の際に、各画素のＴＦＴおよび周辺回路のＴＦＴが作製され、電流リークトランジスタ１０は、これらパネル上の他のＴＦＴと同一プロセスで作製される。
【００１６】
なお、本バックライト制御装置は、液晶パネル上に形成され、バックライト制御信号を外部に出力する。
【００１７】
電流リークトランジスタ１０は、ｎチャネルＴＦＴであり、ソースがグランドに接続され、ゲート・ソース間には逆バイアス電源１２が設けられている。また、ドレインは、リーク電流検出回路１４を介し、電源に接続されている。
【００１８】
リーク電流検出回路１４は、電流リークトランジスタ１０のリーク電流Ｉleak(photo)を検出する。ここで、このリーク電流Ｉleak(photo)は、比較的小さいため、所定時間におけるリーク電流の積算値を間欠的に検出してもよい。例えば、電源電圧にコンデンサを充電し、その後電源から切り離して電流リークトランジスタ１０にコンデンサから供給し、所定時間後のコンデンサの電圧値を検出することなどが可能である。
【００１９】
また、電流リークトランジスタ１０と同様にして形成された電流リークトランジスタ２０も設けられ、この電流リークトランジスタ２０は遮光された部位に形成され、外光が当たらないようにしてある。また、逆バイアス電源１２，２２は、グランドに対し−５Ｖ程度であり、これによってｎチャネルの電流リークトランジスタ１０，２０が常時オフ状態に設定される。
【００２０】
そして、この電流リークトランジスタ２０のゲートソース間にも、逆バイアス電源２２が配置され、ソースがグランドに接続され、ドレインがリーク電流検出回路２４を介し電源に接続されている。リーク電流検出回路２４は、外光が当たらない暗状態の電流リークトランジスタ２０のリーク電流Ｉleak(dark)を検出する。なお、ＴＦＴにおけるリーク電流は光の照射によって大きくなるため、このリーク電流Ｉleak(dark)は、基本的にリーク電流Ｉleak(photo)より小さい。
【００２１】
リーク電流検出回路１４の検出結果は、コンパレータ３０の正入力端に入力される。コンパレータ３０には、基準電圧源３２からの基準電圧Ｖｒｅｆ１が供給されており、コンパレータ３０は比較結果の信号を光量制御部５０に供給する。
【００２２】
リーク電流検出回路１４の検出結果、およびリーク電流検出回路２４の検出結果は、比演算回路４０に供給される。ここで、外光を受ける電流リークトランジスタ１０のリーク電流Ｉleak(photo)と、外光を受けない電流リークトランジスタ２０のリーク電流Ｉleak(dark)の比（Ｉleak(photo)／Ｉleak(dark)）が演算される。
【００２３】
比演算回路４０の演算結果は、コンパレータ４２の正入力端に供給される。コンパレータ４２には、基準電圧源４４からの基準電圧Ｖｒｅｆ２が供給されており、コンパレータ４２は比較結果の信号を光量制御部５０に供給する。
【００２４】
光量制御部５０は、コンパレータ４２からの出力によって、外光の光量（照度）が１０〜５００ｌｘ程度か否かを判定し、またコンパレータ３０からの出力によって、外光の光量（照度）が５０００ｌｘ以下か否かを判定する。
【００２５】
ここで、Ｖｒｅｆ２は、外光の光量が１０〜５００ｌｘの時の電流リークトランジスタ１０，２０のリーク電流量の比に対応した電圧に設定されており、コンパレータ４２は、外光光量が１０〜５００ｌｘ以下の時にＬレベル、１０〜５００ｌｘを超える場合にＨレベルを出力する。また、Ｖｒｅｆ１は、外光の光量が５０００ｌｘの時の電流リークトランジスタ１０のリーク電流量に対応した電圧に設定されており、コンパレータ４２は、外光光量が５０００ｌｘ以下の時にＬレベル、５０００ｌｘを超える場合にＨレベルを出力する。
【００２６】
そして、図２に示すように、光量制御部５０は、外光の光量が１０〜５００ｌｘ以下の場合（コンパレータ４２，３０の出力が両方Ｌレベル）には、バックライトの光量を２ｎｉｔ程度に制御し、外光の光量が１０〜５００ｌｘを超え５０００ｌｘ以下の場合（コンパレータ４２の出力がＨレベル、コンパレータ３０の出力がＬレベル）には、バックライトの光量を１００〜１５０ｎｉｔ程度に制御し、外光の光量が５０００ｌｘを超える場合（コンパレータ４２，３０の出力が両方Ｈレベル）には、バックライトをオフする。
【００２７】
実際には、バックライトへの電力供給は別の回路により行っており、光量制御部５０は、バックライトの輝度を上記３種類の輝度に制御するための制御信号を出力する。
【００２８】
なお、バックライトは、冷陰極管や、ＬＥＤなど各種のものが採用できる。また、輝度制御はＰＷＭ制御などどのような制御でもかまわない。
【００２９】
ここで、図３（ａ）には、室温（２０°Ｃ）におけるコンパレータ３０に入力される光が照射される電流リークトランジスタ１０のリーク電流、図３（ｂ）には、室温におけるコンパレータ４２に入力される、光が照射される電流リークトランジスタ１０のリーク電流と光が照射されない電流リークトランジスタ２０のリーク電流の比が示されている。
【００３０】
また、図４（ａ）には、高温（８０°Ｃ）におけるコンパレータ３０に入力される光が照射される電流リークトランジスタ１０のリーク電流、図４（ｂ）には、高温（８０°Ｃ）におけるコンパレータ４２に入力される、光が照射される電流リークトランジスタ１０のリーク電流と光が照射されない電流リークトランジスタ２０のリーク電流の比が示されている。さらに、図５には、図３（ｂ）および図４（ｂ）の低い外光光量の部分の拡大図を示す。
【００３１】
なお、図３（ａ)，（ｂ）、図４（ａ），（ｂ）、図５（ａ）、（ｂ）は、ｎチャネルのＴＦＴ（チャネル長Ｌ／チャネル幅Ｗ＝６／６００）、ゲートソース間電圧Ｖｇｓ＝−５Ｖ、ドレインソース間電圧Ｖｄｓ＝２．６Ｖ（○）、５．１Ｖ（黒△）である。なお、実際の検出結果に基づいて、ドレインソース間電圧Ｖｄｓ＝２．６Ｖの方が利用しやすいので、以下の説明では、ドレインソース間電圧Ｖｄｓ＝２．６Ｖを採用している。
【００３２】
「１０〜５００ｌｘの判定」
これより、夜間を想定した１０〜５００ｌｘの判定に、電流リークトランジスタ１０のリーク電流量（コンパレータ３０の入力）を利用しようとすると、室温におけるリーク電流量は、０．０４ｎＡ程度である。これは、かなりの微弱電流であって、ＴＦＴの特性のバラツキを考慮すると、しきい値の設定が困難である。
【００３３】
一方、２つのリーク電流の比（コンパレータ４２への入力）では、室温時に外光照度５００ｌｘにおいて５倍程度という値が得られる。電流リークトランジスタ１０、２０を同一プロセスで、比較的近接して形成すれば、その特性のバラツキをある程度補償することができる。そこで、比演算回路４０の出力が３倍程度に対応する電圧を基準電圧源４４の電圧Ｖｒｅｆ２とすることで、室温から５０〜６０°Ｃの範囲において、外光照度１０〜５００ｌｘ程度におけるしきい値の設定が可能と判断される。
【００３４】
「５０００ｌｘの判定」
次に、バックライトをオフする明るさである５０００ｌｘの判定において、２つのリーク電流の比（コンパレータ４２への入力）を利用しようとすると、５０００ｌｘに対し、室温では３０倍程度の感度があり、十分である。しかし、高温（８０°Ｃ）では、２つのリーク電流の比３倍から４倍となってしまう。このように、温度の影響が非常に大きく、適切なしきい値設定が困難である。
【００３５】
一方、５０００ｌｘにおける電流リークトランジスタ１０のリーク電流（コンパレータ３０の入力）は、室温で０．２２ｎＡ、高温（８０°Ｃ）で、０．３１ｎＡ程度である。従って、０．２５ｎＡ程度にしきい値を設定することで、室温において、６０００ｌｘ、高温で４０００ｌｘ程度の判定が可能である。液晶のＮＩ（ネマチック）転移温度も考慮すれば、６０°Ｃ以上の使用を考慮する必要はない。そこで、０．２５ｎＡ程度にコンパレータ３０のしきい値を設定する（基準電圧Ｖｒｅｆ１をこのリーク電流に対応する電圧とする）ことで、一応の判定が可能である。
【００３６】
さらに、高温においては、暗状態でのリーク電流が大きくなる。そこで、電流リークトランジスタ１０のリーク電流Ｉleak(photo)から電流リークトランジスタ２０のリーク電流Ｉleak(dark)を減算することが好適である。
【００３７】
電流リークトランジスタ２０のリーク電流Ｉleak(dark)は、０．０８ｎＡ程度である。従って、電流リークトランジスタ１０のリーク電流Ｉleak(photo)から電流リークトランジスタ２０のリーク電流Ｉleak(dark)を減算すると、５０００ｌｘに対応する高温での値は、０．２３となり、室温時の０．２２ｎＡとほぼ等しくなる。従って、この構成によって、５０００ｌｘの外光量を適切に検出することができる。
【００３８】
ここで、この電流リークトランジスタ１０のリーク電流Ｉleak(photo)から電流リークトランジスタ２０のリーク電流Ｉleak(dark)を減算する構成を図６に示す。このように、リーク電流検出回路１４の出力からリーク電流検出回路２４からの出力を減算する減算器６０を設け、この減算器６０の出力をコンパレータ３０に入力する。そして、コンパレータ３０に入力する基準電圧Ｖｒｅｆ１を０．２２ｎＡに対応する電圧に設定することで、室温から高温までにおいて、外光量が５０００ｌｘ以下か否かを判定することができる。
【００３９】
なお、Ｌｘは照度（光源から発する光が、ある物体表面を照らした時、その物体表面の明るさ）を表す単位で、Ｌｘ（ルックス）＝ｌｍ（ルーメン）／ｍ2であり、ｌｍは光源から放射される光量（光束）の単位である。また、ｎｉｔは、輝度（光を発する光源の単位面積あたりの光度）を表す単位でｎｉｔ（ニット）＝ｃｄ（カンデラ）／ｍ2であり、カンデラは光源から発する光が、ある物体表面を照らした時、その物体表面の明るさ（照度）を表す単位である。
【００４０】
なお、本実施形態では、低温ポリシリコンを能動層とするトランジスタを光検出素子として採用したが、ｐ−ｉ−ｎ構造などを採用することもできる。また、光検出素子には、アモルファスを能動層とするトランジスタでも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態の構成を示す図である。
【図２】外光量に応じたバックライトの制御例を示す図である。
【図３】室温におけるリーク電流およびリーク電流比を示す図である。
【図４】高温におけるリーク電流およびリーク電流比を示す図である。
【図５】低外光量におけるリーク電流比を示す図である。
【図６】他の実施形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０，２０  電流リークトランジスタ、１２，２２  逆バイアス電源、１４，２４  リーク電流検出回路、３０，４２  コンパレータ、３２，４４  基準電圧源、４０  比演算回路、５０  光量制御部、６０  減算器。
【図１】
2006330516.tif 000003
【図２】
2006330516.tif 000004
【図３】
2006330516.tif 000005
【図４】
2006330516.tif 000006
【図５】
2006330516.tif 000007
【図６】
2006330516.tif 000008