(57)【要約】【課題】光センサの出力特性のばらつきを適正に補正して、外光検出を精度良く行う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】光検知部ＬＳの照度−出力特性を少なくとも２つの外光照度領域に分け、各領域の照度−出力特性を直線で近似する。そして、各近似線を理想特性線Ｉに一致させるための傾き補正値ＡＳＬＰ及びオフセット補正値ＡＯＦＦを用いて光検知部の出力値ＬLSを補正することで、製造プロセス等に由来する光センサ出力特性のばらつきを補正し、正確な外光照度Ｌを検出する。【選択図】図７
2009139301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外光を検知する光センサを有する光検知部を備える光量検出回路であって、
前記光検知部の照度−出力特性を複数の一次関数により近似した近似線と前記光検知部の出力値とに基づいて外光の光量を検出する光量検出部を備えることを特徴とする光量検出回路。
【請求項２】
前記近似線は、前記照度−出力特性を少なくとも２つの外光照度領域に分け、各領域における最大照度での動作点と最小照度での動作点とを結ぶ直線の繋ぎ合わせであ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】
前記光量検出部は、前記各直線を所定の理想特性線に一致させるためのオフセット補正値及び傾き補正値を用いて、前記光検知部の出力値を補正することで、外光の光量を検出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４】
前記光センサの温度を検出する温度検出部を有し、
前記光量検出部は、前記温度検出部で検出した温度に応じて、前記オフセット補正値及び傾き補正値の少なくとも一方を補正する温度補償部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の光量検出回路。
【請求項５】
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コンデンサと、前記ソース電極と前記コンデンサの一方の端子に接続されたスイッチ素子とを有し、前記スイッチ素子のオン状態で基準電圧に充電され、前記スイッチ素子のオフ状態で前記薄膜トランジスタへ光が照射されることにより生じる漏れ電流により低下する前記コンデンサの電圧を検知することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光量検出回路。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光センサの出力特性のばらつきを補正し、精度良く外光を検出することができる光量検出回路及び表示装置に関する。
【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輝度を調整するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ここでは、光センサ本体の光入射面側に、当該光入射面の中心位置からずれた位置に開口部を有する遮光層を配置することで、遮光層の開口部を通過して光センサ本体の光入射面に入射される外光の照度を、表示パネルの視野角に対応させて検出している。
【０００３】
しかしながら、上記のようにガラス基板上に光センサを搭載する場合、製造プロセスに由来するセンサ特性のばらつきが生じ、外光照度を正確に検出できないおそれがある。
また、光センサの出力結果（電圧、電流、放電時間など）を受信・処理する際にも、Ａ／Ｄコンバータの電圧ばらつきやカウンタ回路のオシレータのばらつき等が生じ得る。
これらのばらつきを補正する手法として、レーザトリミングやＦＩＢリペアなどが考えられるが、このような手法を用いるとコストが嵩む。
【０００４】
そこで、光センサを制御するＩＣ側で、バイアス抵抗となる抵抗素子又は抵抗回路の抵抗値、及び光センサの出力を増幅する増幅器のゲインを調整することで、上記ばらつきを補正する手法（例えば、特許文献２参照）や、複数の光センサをガラス基板上に形成してばらつきを平均化する手法（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１３１１３７号公報
【特許文献２】特開２００３−２５８９７５号公報
【特許文献３】特開２００７−１１４３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ガラス基板上に形成した光センサの出力特性は、低照度において十分な光電流を確保できなかったり、光照度において出力が飽和したりすることにより、非線形な特性となるため、上記特許文献２に記載の光センサにあっては、その出力特性を適正に補正することができない。
また、上記特許文献３に記載の表示装置にあっては、光センサを複数配置する必要がありコストが嵩む。
【０００６】
そこで、本発明は、光センサの出力特性のばらつきを適正に補正して、外光検出を精度良く行う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】
【０００７】
上記課題を解決するために、第１の発明に係る光量検出回路は、外光を検知する光センサを有する光検知部を備える光量検出回路であって、前記光検知部の照度−出力特性を複数の一次関数により近似した近似線と前記光検知部の出力値とに基づいて外光の光量を検出する光量検出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出力特性のばらつきを補正することができるので、正確に外光の照度を検出することができる。このとき、光検知部の照度−出力特性を複数の一次関数の繋ぎ合わせで近似した近似線を用いるので、光センサ出力特性が非線形であっても精度良く上記ばらつきを補正することができる。
【０００８】
さらに、製造プロセスに由来する光センサ特性のばらつきや、光センサ出力を検出するドライバＩＣの判定電圧のばらつき、オシレータのばらつき等を個別に補正するのではなく、一括してばらつきを補正することができるため合理的である。
また、第２の発明は、第１の発明において、前記近似線は、前記照度−出力特性を少なくとも２つの外光照度領域に分け、各領域における最大照度での動作点と最小照度での動作点とを結ぶ直線の繋ぎ合わせであることを特徴としている。
【０００９】
これにより、外光の光量検出に用いる近似線を比較的簡易に設定することができる。また、外光照度領域の分割数を増やすことで、光センサ出力特性を精度良く近似することができ、ばらつき補正をより正確に行うことができる。
さらに、第３の発明は、第２の発明において、前記光量検出部は、前記各直線を所定の理想特性線に一致させるためのオフセット補正値及び傾き補正値を用いて、前記光検知部の出力値を補正することで、外光の光量を検出することを特徴としている。
【００１０】
これにより、光センサ出力特性のばらつきをロジック処理にて補正することができる。また、光センサを駆動するＩＣ内部で当該光センサの出力値補正を完結することができるので、システムとして新たな付加物やコストアップなく、低照度から高照度まで広範囲に亘って正確な外光検出結果を得ることができる。
また、第４の発明は、第３の発明において、前記光センサの温度を検出する温度検出部を有し、前記光量検出部は、前記温度検出部で検出した温度に応じて、前記オフセット補正値及び傾き補正値の少なくとも一方を補正する温度補償部を備えていることを特徴としている。
【００１１】
これにより、光センサ出力特性の温度依存性を補償することができ、より精度良く外光検出を行うことができる。
さらにまた、第５の発明に係る表示装置は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、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コンデンサと、前記ソース電極と前記コンデンサの一方の端子に接続されたスイッチ素子とを有し、前記スイッチ素子のオン状態で基準電圧に充電され、前記スイッチ素子のオフ状態で前記薄膜トランジスタへ光が照射されることにより生じる漏れ電流により低下する前記コンデンサの電圧を検知することを特徴としている。
【００１２】
これにより、センサ部に照射される光を精度良く検知することができる。
また、第６の発明に係る表示装置は、第１乃至第５の発明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、光量検出回路で外光照度を正確に検出して、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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の構成を示すブロック図である。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。
【００１４】
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ング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されている。なお、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、後述する対向電極２６と電気的に接続され、液晶ドライバＩＣから出力される対向電極電圧が対向電極２６に印加されるようになっている。
【００１７】
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、酸化スズ等で構成された透明電極からなる対向電極２６が設けられており、この対向電極２６は、表示領域ＤＡ全体に亘って形成されている。
【００１８】
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。
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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及びスイッチ素子の断面図である。
光検知部ＬＳを構成するＴＦＴ光センサ及びスイッチ素子ＳＷは、図３に示すように、いずれも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、コンデンサＣの一方の端子Ｃ1及び一方のスイッチ素子ＳＷを構成するゲート電極ＧS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。
【００２１】
また、ＴＦＴ光センサのゲート電極ＧLの上及びスイッチ素子ＳＷを構成するＴＦＴのゲート電極ＧSの上には、それぞれゲート絶縁膜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及び１９S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、一方のスイッチ素子ＳＷを構成するＴＦＴのソース電極ＳS及びドレイン電極ＤSがそれぞれの半導体層１９L及び１９Sと接触するように設けられている。
【００２２】
このうち、ＴＦＴ光センサのソース電極ＳL及びスイッチ素子ＳＷを構成するＴＦＴのドレイン電極ＤSは、互いに延長されて接続されてコンデンサＣの他方の端子Ｃ2が形成されている。更に、ＴＦＴ光センサ、コンデンサＣ及びＴＦＴからなるスイッチ素子ＳＷ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が積層されており、また、ＴＦＴからなるスイッチ素子ＳＷの表面には、外部光の影響を受けないようにするために、遮光層２１が被覆されている。
【００２３】
さらに、この光検知部ＬＳが配設された向かい側のＣＦ基板２５上には、図２に示すように、光検知部ＬＳと対向する位置まで対向電極２６が延設され、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におけるグラウンド端子ＧＲ側の他方の端子Ｃ2が、この対向電極２６にトランスファ電極１０ｂを介して接続されている。
【００２４】
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を介して基準電圧源に接続され、更に、ＴＦＴ光センサのドレイン電極ＤL及びコンデンサＣの他方の端子が対向電極（ＶＣＯＭ）に接続された構成となる。
【００２５】
このような構成により、所定期間毎にスイッチ素子ＳＷがオン状態となると、基準電圧源から所定の基準電圧Ｖｓ（例えば、＋２Ｖ）がコンデンサＣに印加されて充電される。この充電により、コンデンサＣの両端には基準電圧Ｖｓと対向電極電圧ＶＣＯＭ間の電位差が掛かって充電されるが、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ているので、スイッチ素子ＳＷをオフ状態とすると、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、この充電電圧が低下する。
【００２６】
そして、コンデンサＣへの充電タイミングから所定の読み取り時間後に、コンデンサＣに充電された電圧を読み取り（検知し）、この検知出力によって、バックライト等の制御が可能となる。
【００２７】
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する読み取り部３１と、読み取り部３１の出力値に基づいて外光の照度Ｌを算出する補正部３２と、該補正部３２の出力値を後述する所定の基準値と比較する比較部３３と、該比較部３３の結果に基づいてバックライト３５を制御するＢ／Ｌ制御部３４とを備えている。
【００２８】
読み取り部３１は、光検知部ＬＳのスイッチ素子ＳＷのオン／オフ制御を行って、光検知部ＬＳのコンデンサＣへの充電を行うと共に、所定のタイミングで光検知部ＬＳのコンデンサＣに充電されている充電電圧を読み取る。また、このようにして取得したアナログ情報をＡ／Ｄ変換して照度データＬLSとし、これを補正部３２に出力する。
補正部３２には、読み取り部３１から出力される照度データＬLSと、温度センサ４０で検出されるＴＦＴ光センサの周囲温度Ｔとが入力され、補正部３２は、これらに基づいて照度Ｌを算出する。ここで、温度センサ４０は、バックライト制御回路内に備えられているものとし、例えば、バンドギャップのエネルギー変化を監視することで周囲温度を検出する。
【００２９】
次に、照度Ｌの算出方法について説明する。
図６は、光センサの出力特性を示す図である。この図６に示すように、周囲温度による熱リークや外光以外の光（バックライトの漏れ光など）による光リークを無視できるような理想状態では、光センサの出力は破線Ｉに示すように外光照度に正比例（或いは逆比例）すると考えられる。
【００３０】
しかし、本実施形態のように、ガラス基板上に光センサを形成する場合、低照度領域αにおいて十分な光電流を確保できなかったり、高照度領域βにおいて出力が飽和したりする場合がある。そのため、光センサの出力特性は実線に示すように非線形な特性となる。さらに、実線ａ〜ｃに示すように、製造プロセスのばらつきにより光センサの出力強度がシフトする。
【００３１】
そこで、本実施形態では、このような光センサの出力特性のばらつきを考慮し、光センサ出力値ＬLSを補正することで正確に外光検出を行うようにする。具体的には、外光照度を低照度（Ｌ０〜Ｌ１［Ｌｘ］）、中照度（Ｌ１〜Ｌ２［Ｌｘ］）、高照度（Ｌ２〜Ｌ３［Ｌｘ］）の３つの領域に分割し、各領域における光センサの出力特性を直線で近似して、これらの近似線が理想直線Ｉに一致するように定義した傾き補正値ＡＳＬＰ及びオフセット補正値ＡＯＦＦを用いて光センサ出力値ＬLSを補正することで、外光照度Ｌを算出する。
【００３２】
図７は、外光照度を３つの領域に分割した場合の補正例を示す図である。
この図７に示すように、外光照度を３つの領域に分け、各領域において光センサの出力特性Ｉｏｕｔを一次関数で近似し、直線Ｉｏｕｔ１〜Ｉｏｕｔ３とする。ここで、直線Ｉｏｕｔ１〜Ｉｏｕｔ３は、各領域における最大照度での動作点と最小照度での動作点とを結ぶ直線である。
【００３３】
そして、これらの直線Ｉｏｕｔ１〜Ｉｏｕｔ３がそれぞれ理想直線Ｉに一致するように、傾き補正値ＡＳＬＰ１〜ＡＳＬＰ３［符号なし（ｎ−１）ビット］及びオフセット補正値ＡＯＦＦ１〜ＡＯＦＦ３［符号付きｎビット］を定義する。
すると、ばらつき補正後の照度Ｌは、傾き補正値ＡＳＬＰ及びオフセット補正値ＡＯＦＦを用いて下記（１）式で表される。
【００３４】
Ｌ＝（ＬLS＋ＡＯＦＦ）×ＡＳＬＰ／２n-1  ………（１）
ここで、補正値の組（ＡＳＬＰ，ＡＯＦＦ）は、光センサ出力値ＬLSに応じて、傾き補正値（ＡＳＬＰ１，ＡＯＦＦ１）、（ＡＳＬＰ２，ＡＯＦＦ２）及び（ＡＳＬＰ３，ＡＯＦＦ３）のうち何れかに設定される。
また、外光照度Ｌ０及びＬ１に対応する光センサ出力値をそれぞれＰｏｕｔ（Ｌ０）及びＰｏｕｔ（Ｌ１）、外光照度Ｌ０及びＬ１に対応する理想出力値をそれぞれＩ（Ｌ０）及びＩ（Ｌ１）とすると、直線Ｉｏｕｔ１に対応する傾き補正値ＡＳＬＰ１及びＡＯＦＦ１は、それぞれ次式で表される。
【００３５】
ＡＯＦＦ１＝｛Ｉ（Ｌ１）×Ｐｏｕｔ（Ｌ０）−Ｉ（Ｌ０）×Ｐｏｕｔ（Ｌ１）｝／｛Ｉ（Ｌ０）−Ｉ（Ｌ１）｝  ………（２）
ＡＳＬＰ１＝｛Ｉ（Ｌ０）／（Ｐｏｕｔ（Ｌ０）＋ＡＯＦＦ１）＋Ｉ（Ｌ１）／（Ｐｏｕｔ（Ｌ１）＋ＡＯＦＦ１）｝×２n-2  ………（３）
また、外光照度Ｌ２及びＬ３に対応する光センサ出力値をそれぞれＰｏｕｔ（Ｌ２）及びＰｏｕｔ（Ｌ３）、外光照度Ｌ２及びＬ３に対応する理想出力値をそれぞれＩ（Ｌ２）及びＩ（Ｌ３）とすると、直線Ｉｏｕｔ２に対応する傾き補正値ＡＳＬＰ２及びＡＯＦＦ２は下記（４）及び（５）式で表され、直線Ｉｏｕｔ３に対応する傾き補正値ＡＳＬＰ２及びＡＯＦＦ２は下記（６）及び（７）式で表される。
【００３６】
ＡＯＦＦ２＝｛Ｉ（Ｌ２）×Ｐｏｕｔ（Ｌ１）−Ｉ（Ｌ１）×Ｐｏｕｔ（Ｌ２）｝／｛Ｉ（Ｌ１）−Ｉ（Ｌ２）｝  ………（４）
ＡＳＬＰ２＝｛Ｉ（Ｌ１）／（Ｐｏｕｔ（Ｌ１）＋ＡＯＦＦ２）＋Ｉ（Ｌ２）／（Ｐｏｕｔ（Ｌ２）＋ＡＯＦＦ２）｝×２n-2  ………（５）
ＡＯＦＦ３＝｛Ｉ（Ｌ３）×Ｐｏｕｔ（Ｌ２）−Ｉ（Ｌ２）×Ｐｏｕｔ（Ｌ３）｝／｛Ｉ（Ｌ２）−Ｉ（Ｌ３）｝  ………（６）
ＡＳＬＰ３＝｛Ｉ（Ｌ２）／（Ｐｏｕｔ（Ｌ２）＋ＡＯＦＦ３）＋Ｉ（Ｌ３）／（Ｐｏｕｔ（Ｌ３）＋ＡＯＦＦ３）｝×２n-2  ………（７）
このように、本実施形態では、光センサの出力特性Ｉｏｕｔを複数の一次関数の繋ぎ合わせで近似し、その近似線と光センサ出力値ＬLSとに基づいて外光照度Ｌを検出する。
【００３７】
一方で、光センサの出力特性は温度依存性を有しており、周囲温度に応じてその出力特性が変化することが分かっている。
図８は、光センサ出力特性の温度依存性を示す図であり、（ａ）は周囲温度Ｔに対する光センサ出力誤差、（ｂ）は周囲温度Ｔに対する光センサ出力特性の変化を示している。
この図８（ａ）に示すように、室温（２５℃）では光センサ出力誤差は零であり、例えば、外光照度１００Ｌｘにおいて外光検出値も１００Ｌｘとなるが、周囲温度Ｔが低いほど光センサ出力誤差は大きくなり、実際の外光照度に対してセンサ出力値が大きくなる。また、周囲温度が高い場合にもセンサ出力誤差は大きくなり、周囲温度Ｔが高いほど実際の外光照度に対してセンサ出力値が小さくなる。
【００３８】
したがって、図８（ｂ）に示すように、低温（例えば、−３０℃）での光センサ出力特性は、一点鎖線で示すように、実線で示す室温（２５℃）での出力特性を上側にオフセットした形となり、高温（例えば、７０℃）での光センサ出力特性は、二点鎖線で示すように、室温（２５℃）での出力特性を下側にオフセットした形となる。
そこで、本実施形態では、光センサの周囲温度Ｔを取得し、この周囲温度Ｔに応じてオフセット補正値ＡＯＦＦを補正する。すなわち、下記（８）式に示すように、周囲温度Ｔに応じた温度係数Ｃをオフセット補正値ＡＯＦＦに乗算することでオフセット補正値ＡＯＦＦを補正して、照度Ｌを算出する。
【００３９】
Ｌ＝（ＬLS＋ＡＯＦＦ×Ｃ）×ＡＳＬＰ／２n-1  ………（８）
補正部３２では、先ず、読み取り部３１から出力される照度ＬLSが、上記３つの照度領域のうちどの領域内にあるかを判別し、その判別結果に基づいて、予め上記（２）〜（７）式をもとに算出されメモリに記憶された補正値の組（ＡＳＬＰ１，ＡＯＦＦ１）、（ＡＳＬＰ２，ＡＯＦＦ２）及び（ＡＳＬＰ３，ＡＯＦＦ３）のうち、適切な補正値の組を選択する。次に、周囲温度Ｔに応じて、選択した補正値の組を補正し、最終的な補正値の組（ＡＳＬＰ，ＡＯＦＦ×Ｃ）を求める。そして、このようにして得られた補正値の組（ＡＳＬＰ，ＡＯＦＦ×Ｃ）を用いて、上記（８）式をもとに補正後の照度Ｌを算出する。
【００４０】
図９は、補正部３２で実行する照度補正処理手順を示すフローチャートである。
先ずステップＳ１で、補正部３２は、光検知部ＬＳで検知した照度ＬLSを読み込み、ステップＳ２に移行する。
ステップＳ２では、補正部３２は、光検知部ＬＳで検知した照度ＬLSが低照度判定閾値Ｐｏｕｔ（Ｌ１）以下であるか否かを判定し、ＬLS≦Ｐｏｕｔ（Ｌ１）である場合には、ＴＦＴ光センサに低照度の光が照射していると判定してステップＳ３に移行する。
【００４１】
ステップＳ３では、補正部３２は、メモリに記憶された傾き補正値ＡＳＬＰ１及びオフセット補正値ＡＯＦＦ１を、それぞれ傾き補正値ＡＳＬＰ及びオフセット補正値ＡＯＦＦとして選択して後述するステップＳ７に移行する。
また、前記ステップＳ２でＬLS＞Ｐｏｕｔ（Ｌ１）であると判定した場合には、ステップＳ４に移行して、照度ＬLSが高照度判定閾値Ｐｏｕｔ（Ｌ２）以下であるか否かを判定する。
【００４２】
そして、ＬLS≦Ｐｏｕｔ（Ｌ２）である場合にはステップＳ５に移行して、メモリに記憶された傾き補正値ＡＳＬＰ２及びオフセット補正値ＡＯＦＦ２を、それぞれ傾き補正値ＡＳＬＰ及びオフセット補正値ＡＯＦＦとして選択してから後述するステップＳ７に移行し、ＬLS≦Ｐｏｕｔ（Ｌ３）である場合にはステップＳ６に移行して、メモリに記憶された傾き補正値ＡＳＬＰ３及びオフセット補正値ＡＯＦＦ３を、それぞれ傾き補正値ＡＳＬＰ及びオフセット補正値ＡＯＦＦとして選択してからステップＳ７に移行する。
【００４３】
ステップＳ７では、補正部３２は、温度センサにより周囲温度Ｔを読み込み、ステップＳ８に移行する。
ステップＳ８では、補正部３２は、温度Ｔが低温判定閾値Ｔ１以下であるか否かを判定し、Ｔ≦Ｔ１であるときには、ステップＳ９に移行して、予めメモリに記憶された温度係数Ｃ１（例えば、０＜Ｃ１＜１）を最終的な温度係数Ｃとして選択してから後述するステップＳ１３に移行する。一方、前記ステップＳ８でＴ＞Ｔ１であると判定したときには、ステップＳ１０に移行して、温度Ｔが高温判定閾値Ｔ２以下であるか否かを判定する。
【００４４】
そして、このステップＳ１０でＴ≦Ｔ２であると判定したときには、ステップＳ１１に移行して、予めメモリに記憶された温度係数Ｃ２（例えば、Ｃ２＝１）を最終的な温度係数Ｃとして選択してから後述するステップＳ１３に移行し、前記ステップＳ１０でＴ＞Ｔ２であると判定したときには、ステップＳ１２に移行して、予めメモリに記憶された温度係数Ｃ３（例えば、Ｃ３＞１）を最終的な温度係数Ｃとして選択してからステップＳ１３に移行する。
【００４５】
ステップＳ１３では、補正部３２は、上記（８）式をもとに補正後の照度Ｌを算出し、ステップＳ１４に移行する。
ステップＳ１４では、補正部３２は、前記ステップＳ１３で算出した補正後の照度Ｌを、比較部３３に出力してから照度補正処理を終了する。
比較部３３は、補正部３２から入力される補正後の照度Ｌを所定の照度閾値と比較し、その結果をＢ／Ｌ制御部３４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。
【００４６】
そして、Ｂ／Ｌ制御部３４は、比較部３３での比較結果をもとに、バックライト３５を最適な輝度に制御する。
図５において、光検知部ＬＳ、読み取り部３１及び補正部３２が光量検出回路に対応し、比較部３３及びＢ／Ｌ制御部３４が制御部に対応し、バックライト３５が照光部に対応し、温度センサ４０が温度検出部に対応している。また、図９において、ステップＳ８〜Ｓ１２が温度補償部に対応している。
【００４７】
次に、本発明における実施形態の動作について説明する。
先ず、室温状態で、液晶表示装置１に４段階の照度Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２及びＬ３の光をそれぞれ照射し、各照度における光センサ出力値Ｐｏｕｔ（Ｌ０），Ｐｏｕｔ（Ｌ１），Ｐｏｕｔ（Ｌ２）及びＰｏｕｔ（Ｌ３）を取得する。そして、これら光センサ出力値Ｐｏｕｔ（Ｌ０）〜Ｐｏｕｔ（Ｌ３）を用いて、上記（２）〜（７）式をもとに、傾き補正値ＡＳＬＰ１〜ＡＳＬＰ３及びオフセット補正値ＡＯＦＦ１〜ＡＯＦＦ３をそれぞれ算出し、メモリに記憶しておく。
【００４８】
今、ＬLS≦Ｐｏｕｔ（Ｌ１）となるような低照度の外光がＴＦＴ光センサに照射しているものとする。このとき、読み取り部３１が光検知部ＬＳのスイッチ素子ＳＷをオン状態とし、光検知部ＬＳのコンデンサＣに基準電圧Ｖｓを充電する。そして、その後、読み取り部３１がスイッチ素子ＳＷをオフ状態に切り替え、ＴＦＴ光センサに上記外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に充電された充電電圧が所定の放電特性で低下する。その後、読み取り部３１は、所定の読み取り時間が経過した時点で、コンデンサＣの充電電圧を読み取り、その読み取り値から照度ＬLSを算出する。
【００４９】
ＬLS≦Ｐｏｕｔ（Ｌ１）であることから、補正部３２では、図９のステップＳ２でＹｅｓと判定してステップＳ３に移行し、上記（２）及び（３）式をもとに算出されるオフセット補正値ＡＯＦＦ１及び傾き補正値ＡＳＬＰ１を、オフセット補正値ＡＯＦＦ及び傾き補正値ＡＳＬＰとして選択する。このとき、周囲温度Ｔが室温（２５℃）近傍であって、Ｔ１＜Ｔ≦Ｔ２であるものとすると、補正部３２は、ステップＳ８でＮｏと判定してステップＳ１０に移行し、該ステップＳ１０でＹｅｓと判定して、ステップＳ１１で温度係数Ｃ２を温度係数Ｃとして選択する。
【００５０】
そして、ステップＳ１３で、前記ステップＳ３で選択したオフセット補正値ＡＯＦＦ及び傾き補正値ＡＳＬＰと、前記ステップＳ１１で選択した温度係数Ｃとを用いて、上記（８）式をもとに照度Ｌを算出する。この照度Ｌは、光検知部ＬＳから得られる照度ＬLSより大きい値となり、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。
【００５１】
また、ＬLS＞Ｐｏｕｔ（Ｌ２）となるような高照度の外光がＴＦＴ光センサに照射しているものとすると、補正部３２は、図９のステップＳ２でＮｏと判定してステップＳ４に移行する。そして、ステップＳ４でＮｏと判定してステップＳ６に移行し、上記（６）及び（７）式をもとに算出されるオフセット補正値ＡＯＦＦ３及び傾き補正値ＡＳＬＰ３を、オフセット補正値ＡＯＦＦ及び傾き補正値ＡＳＬＰとして選択する。このとき、周囲温度Ｔが室温（２５℃）近傍であって、Ｔ１＜Ｔ≦Ｔ２であるものとすると、補正部３２は、ステップＳ１１で温度係数Ｃ２を温度係数Ｃとして選択する。
【００５２】
したがって、ステップＳ１３で、前記ステップＳ６で選択したオフセット補正値ＡＯＦＦ及び傾き補正値ＡＳＬＰと、前記ステップＳ１１で選択した温度係数Ｃとを用いて、上記（８）式をもとに照度Ｌを算出する。
このように、センサ出力値が低照度領域内にあるときと高照度領域内にあるときとで、傾き補正値ＡＳＬＰ及びオフセット補正値ＡＯＦＦを変更するので、光センサ出力特性が非線形であっても、各照度領域の出力特性のばらつきに対応した補正が可能となり、適正に外光検出を行うことができる。
【００５３】
また、この状態から周囲温度Ｔが上昇し、Ｔ＞Ｔ２となると、補正部３２は、図９のステップＳ８でＮｏと判定してステップＳ１０に移行し、該ステップＳ１０でもＮｏと判定するので、ステップＳ１２で温度係数Ｃ３を温度係数Ｃとして選択する。
そして、ステップＳ１３で、前記ステップＳ６で選択したオフセット補正値ＡＯＦＦ及び傾き補正値ＡＳＬＰと、前記ステップＳ１２で選択した温度係数Ｃとを用いて、上記（８）式をもとに照度Ｌを算出する。
【００５４】
ここで、温度係数Ｃ３は、温度係数Ｃ２より大きく設定されているため、Ｔ＞Ｔ２である高温時の照度ＬLSは、前述したＴ１＜Ｔ≦Ｔ２である室温時と比較して大きい値に補正される。これにより、図８（ｂ）に示すように、高温時に光センサ出力特性が室温時の出力特性に対して下側にオフセットするような場合でも、光センサ出力誤差を適正に補正して正確な外光照度を得ることができる。
【００５５】
このように、周囲温度Ｔを検出し、その周囲温度Ｔに応じてオフセット補正値ＡＯＦＦを補正するので、光センサ出力特性の温度依存性を補償することができる。
ところで、ガラス基板上に形成した光センサの出力特性のばらつきを補正する手法として、光センサを制御するＩＣ側で、バイアス抵抗となる抵抗素子又は抵抗回路の抵抗値、及び光センサの出力を増幅する増幅器のゲインを調整する手法や、複数の光センサをガラス基板上に形成してばらつきを平均化する手法が知られている。
【００５６】
しかしながら、これらの手法を適用した場合、光センサ出力特性が非線形となる場合に対応できなかったり、複数の光センサを形成する必要がありコストが嵩んだりする。
これに対して、本実施形態では、光センサ出力特性を複数の一次関数の繋ぎ合わせで近似し、その近似線の傾きとオフセット量とを調整することにより、光センサ出力特性のばらつき補正を行うので、光センサ出力特性が非線形の場合であっても上記ばらつきを適正に補正して、正確な外光照度を検出することができると共に、複数の光センサを設ける必要がないため、コスト面やデザイン自由度の面で有利である。
【００５７】
図１０は、本実施形態の効果を説明する図である。この図１０からも明らかなように、光センサ出力特性を３つの照度領域に分割し、照度Ｌ０〜Ｌ３の４点で補正した場合、光センサ出力特性のばらつき補正前に発生している光センサ出力誤差を精度良く解消することができることがわかる。
このように、上記実施形態は、光検知部の照度−出力特性を複数の一次関数の繋ぎ合わせで近似し、その近似線と光検知部の出力値とに基づいて外光の光量を検出するので、製造プロセスによる光センサ出力特性のばらつきを補正することができ、正確に外光の照度を検出することができる。このとき、光検知部の照度−出力特性を複数の一次関数の繋ぎ合わせで近似した近似線を用いるので、光センサ出力特性が非線形であっても精度良く上記ばらつきを補正することができる。
【００５８】
さらに、製造プロセスに由来する光センサ特性のばらつきや、光センサ出力を検出するドライバＩＣの判定電圧のばらつき、オシレータのばらつき等を個別に補正するのではなく、一括してばらつきを補正することができるため合理的である。
また、上記近似線は、光検知部の照度−出力特性を少なくとも２つの外光照度領域に分け、各領域における最大照度での動作点と最小照度での動作点とを結ぶ直線の繋ぎ合わせとするので、外光の光量検出に用いる近似線を比較的簡易に設定することができる。また、外光照度領域の分割数を増やすことで、光センサ出力特性を精度良く近似することができ、ばらつき補正をより正確に行うことができる。
【００５９】
さらに、上記各直線を理想特性線に一致させるためのオフセット補正値及び傾き補正値を用いて光検知部の出力値を補正することで、外光の光量を検出するので、光センサ出力特性のばらつきをロジック処理にて補正することができる。
また、光センサを駆動するＩＣ内部で当該光センサの出力値補正を完結することができるので、システムとして新たな付加物やコストアップなく、低照度から高照度まで広範囲に亘って正確な外光検出結果を得ることができる。
【００６０】
さらにまた、光センサの周囲温度に応じて、オフセット補正値及び傾き補正値の少なくとも一方を補正するので、光センサ出力特性の温度依存性を補償することができ、より精度良く外光検出を行うことができる。
また、上記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ので、光量検出回路で検出した正確な外光照度を用いて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。
【００６１】
なお、上記実施形態においては、周囲温度Ｔに応じて温度係数Ｃをオフセット補正値ＡＯＦＦに乗じることで、当該オフセット補正値ＡＯＦＦを補正する場合について説明したが、周囲温度Ｔに応じた所定の温度係数Ｃ´とオフセット補正値ＡＯＯＦとを加減算することで、当該オフセット補正値ＡＯＦＦを補正することもできる。
また、照度判定閾値Ｌ０〜Ｌ３、温度判定閾値Ｔ１，Ｔ２、及び温度係数Ｃ（又はＣ´）の値は、光センサの特性に応じて変更することもできる。これにより、個々の光センサ特性のばらつきに対応することができ、正確に外光検出誤差を補正することができる。
【００６２】
さらに、上記実施形態においては、外光照度を３つの領域に分割する（４点補正する）場合について説明したが、４つ以上の領域に分割することもできる。このように、分割数を増やすことにより、光センサ特性のばらつき補正の精度を向上させることができる。
また、上記実施形態においては、周囲温度Ｔに応じてオフセット補正値ＡＯＦＦを補正する場合について説明したが、傾き補正値ＡＳＬＰを補正することもでき、更にはオフセット補正値ＡＯＦＦと傾き補正値ＡＳＬＰとの両方を補正することもできる。
【００６３】
図１１は、光センサ出力特性の温度依存性の別の例を示す図であり、（ａ）は低照度における周囲温度Ｔに対する光センサ出力誤差、（ｂ）は周囲温度Ｔに対する光センサ出力特性の変化を示している。
この図１１（ａ）に示すように、低照度領域において、周囲温度Ｔが室温（２５℃）を超えて高温になるほど、光センサ出力誤差が大きくなる場合がある。これは、低照度側では光センサが熱リークの影響を受け易いことに起因する。このような光センサの出力特性は、図１１（ｂ）に示すように、高温になるほど低照度領域での傾きが緩やかになる。
【００６４】
したがって、この場合、補正部３２では周囲温度Ｔに応じて傾き補正値ＡＳＬＰを補正する必要があり、補正部３２で実行する照度補正処理は、図１２に示すようになる。この照度補正処理では、前述した図９に示す照度補正処理において、ステップＳ８〜Ｓ１３の処理をステップＳ２１〜Ｓ２７の処理に置換したことを除いては、図９と同様の処理を行う。
【００６５】
すなわち、補正部３２は、前記ステップＳ７で周囲温度Ｔを読み込んだ後、ステップＳ２１に移行し、照度ＬLSが低照度判定閾値Ｐｏｕｔ（Ｌ１）以下であるか否かを判定する。そして、ＬLS≦Ｐｏｕｔ（Ｌ１）である場合には、ＴＦＴ光センサに低照度の光が照射しており、傾き補正値ＡＳＬＰの補正が必要である可能性があると判定してステップＳ２２に移行し、周囲温度Ｔが低温判定閾値Ｔ１以下であるか否かを判定する。そして、Ｔ≦Ｔ１であるときにはステップＳ２３に移行する。
【００６６】
ステップＳ２３では、補正部３２は、予めメモリに記憶された温度係数Ｄ１を最終的な温度係数Ｄとして選択し、後述するステップＳ２７に移行する。
一方、前記ステップＳ２２でＴ＞Ｔ１であると判定したときには、ステップＳ２４に移行して、周囲温度Ｔが高温判定閾値Ｔ２以下であるか否かを判定する。そして、Ｔ≦Ｔ２であるときにはステップＳ２５に移行して、予めメモリに記憶された温度係数Ｄ２を最終的な温度係数Ｄとして選択し、後述するステップＳ２７に移行する。また、Ｔ＞Ｔ２であるときにはステップＳ２６に移行して、予めメモリに記憶された温度係数Ｄ３を最終的な温度係数Ｄとして選択し、ステップＳ２７に移行する。
【００６７】
なお、ここでは、周囲温度Ｔが室温より高いときに、周囲温度Ｔが高いほど温度係数Ｄが大きくなるように、温度判定閾値Ｔ１及びＴ２、並びに温度係数Ｄ１〜Ｄ３を設定するものとする。
ステップＳ２７では、補正部３２は、下記（９）式をもとに照度Ｌを算出し、前記ステップＳ１４に移行する。
【００６８】
Ｌ＝（ＬLS＋ＡＯＦＦ）×ＡＳＬＰ×Ｄ／２n-1  ………（９）
また、前記ステップＳ２１でＬLS＞Ｐｏｕｔ（Ｌ１）であると判定したときには、ＴＦＴ光センサに中〜高照度の光が照射しており、傾き補正値ＡＳＬＰを補正する必要はないと判断して、そのままステップＳ２７に移行する。なお、このとき、温度係数Ｄは初期値“１”に設定されているものとする。
【００６９】
このように、周囲温度Ｔに応じて傾き補正値ＡＯＦＦを補正することで、図１１に示すように、温度に応じて光センサ出力特性の傾きが変化するような場合であっても対応することができる。
さらに、上記実施形態においては、照度ＬLSと周囲温度Ｔとに基づいて、予め格納されたルックアップテーブルを参照して、温度係数を算出することもできる。これにより、より緻密に光センサ出力特性の温度依存性を補償することができる。
【００７０】
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。
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】
【００７１】
【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基板上の光センサ及びスイッチ素子の断面図である。
【図４】光検知部の回路図である。
【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】光センサの出力特性を示す図である。
【図７】外光照度を３つの領域に分割した場合の補正例を示す図である。
【図８】光センサ出力特性の温度依存性を示す図である。
【図９】照度算出部で実行する照度補正処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態の効果を説明する図である。
【図１１】光センサ出力特性の温度依存性の別の例を示す図である。
【図１２】照度補正処理手順の別の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
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…対向電極、３１…読み取り部、３２…補正部、３３…比較部、３４…Ｂ／Ｌ制御部、３５…バックライト、４０…温度検出部、ＬＳ…光検知部、ＳＷ…スイッチ素子、Ｃ…コンデンサ、Ｖｓ…基準電圧
【図１】
2009139301.tif 000003
【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】
2009139301.tif 000009
【図８】
2009139301.tif 000010
【図９】
2009139301.tif 000011
【図１０】
2009139301.tif 000012
【図１１】
2009139301.tif 000013
【図１２】
2009139301.tif 000014