(57)【要約】【課題】照度センサの実装面積を小さくする。【解決手段】照度センサＩＣ１３は、周囲の明るさに応じた光電流を発生させる受光素子２と、受光素子２からの光電流を対数圧縮された電圧に変換するＩ−Ｖ変換回路３と、温度に比例した熱電圧を発生する熱電圧発生回路４とを備え、上記対数圧縮された電圧及び上記熱電圧を、照度及び温度のデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部５と、Ｉ−Ｖ変換回路３及び熱電圧発生回路４と、Ａ／Ｄ変換部５との間に接続されるスイッチＳＷ１とをさらに備える。【選択図】図１
2009069023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲の明るさに応じた光電流を発生させる受光素子と、
上記受光素子からの光電流を対数圧縮された電圧に変換する電流電圧変換手段と、
温度に比例した熱電圧を発生する熱電圧発生手段とを備える照度センサにおいて、
上記対数圧縮された電圧及び上記熱電圧を、照度及び温度のデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、
上記熱電圧発生手段が発生する熱電圧により温度を測定する温度測定モード時は、上記熱電圧発生手段と前記Ａ／Ｄ変換手段とを接続し、受光素子が発生する光電流により上記周囲の明るさを測定する照度測定モード時は、上記電流電圧変換手段と上記Ａ／Ｄ変換手段とを接続するスイッチ回路とを備えることを特徴とする照度センサ。
【請求項２】
上記温度測定モードと上記照度測定モードとを切り替えるビットを格納する温度／照度モード切替レジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の照度センサ。
【請求項３】
温度測定モードと照度測定モードとを一定の時間毎に切り替える時間情報を格納する温度／照度モード切替時間レジスタと、
上記時間情報に基づいて温度測定モードと照度測定モードとを一定の時間毎に切り替える切替手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の照度センサ。
【請求項４】
照度測定モードの時に照度の時間変化がある設定された範囲に入っている時は、前記Ａ／Ｄ変換手段を温度測定モードに移行させ、温度測定モードの時に温度の時間変化がある設定された範囲に入っている時は、前記Ａ／Ｄ変換手段を照度測定モードに移行させる温度／照度時間変化率検出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の照度センサ。
【請求項５】
温度測定モード時に温度の時間変化が所定の設定された範囲に入っている場合は、Ａ／Ｄ変換された温度のデジタルデータを温度レジスタに格納して照度測定モードに移行し、
照度測定モード時に照度の時間変化が所定の設定された範囲に入っている場合は、Ａ／Ｄ変換された温度のデジタルデータを照度レジスタに格納して温度測定モードに移行することにより、温度測定モードと照度測定モードを交互に繰り返すことを特徴とする請求項４に記載の照度センサ。
【請求項６】
上記スイッチ回路と前記Ａ／Ｄ変換手段との間にローパスフィルタ回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の照度センサ。
【請求項７】
複数個の異なるＤｕｔｙ比が設定されたＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）調光データが格納され、前記照度のデジタルデータに対応した照度レベルに応じて１個のＰＷＭ調光データを出力する輝度設定用レジスタ部と、
前期輝度設定レジスタ部の出力に基づきＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ出力信号出力部とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の照度センサ。
【請求項８】
上記請求項１ないし７のいずれか１項に記載の照度センサを用いた受光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、明るさを電気信号に変換する照度センサ及び受光モジュールに関するものであり、特に、人間の視感度特性に近い分光感度特性を有する照度センサ、及びその照度センサと温度を電気信号に変換する温度センサとを備える受光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
可視光用センサとしては、シリコンフォトダイオードとＣｄＳ（硫化カドミウム）セルの２つのセンサが代表的である。シリコンフォトダイオードは小型、高速応答、安定性が高く、光通信、光ディスク用受光素子、光センサで幅広く用いられている。しかし、シリコンフォトダイオードの分光感度特性は、人間の視感度とは大きく異なり、赤外線領域に感度を持つ。それに比べてＣｄＳセルは人間の視覚に近い分光感度特性を持っており、古くからカメラの露出計や可視光用センサとして用いられてきている。しかし、環境負荷物質問題により、硫化カドミウムを主成分とするＣｄＳセルの使用が制限されつつあり、欧州では２００６年７月以降カドミウム、鉛、６価クロム、及び水銀を使用した製品は持ち込みが禁止されている。よって、環境負荷が小さいシリコンフォトダイオードを用いて人間の視感度に近い分光感度特性を持った可視光用センサに対する要望が高まってきている。
【０００３】
また、近年、携帯電話や液晶テレビなどのバックライトの明るさを周囲の明るさに応じて自動的に調光することにより、携帯電話のバッテリー消耗を抑えたり、液晶の視認性を向上させたりする用途として、人間の視感度に近い照度センサの需要が急増してきている。さらに、液晶バックライトの明るさと液晶パネルの温度とをモニタすることにより、液晶パネルに表示される画像のコントラストと液晶バックライトの明るさとを調整することにより、より高画質の液晶表示装置を実現することができる。
【０００４】
現在、デジタル化による高機能化により、より使いやすく、より低コストである液晶バックライト自動調光システム用の照度センサが求められている。また、照度センサが、液晶パネルの温度をモニタする温度センサを含めた上でより小型化されることに対する要望も強くなっている。
【０００５】
ここで、図１３に従来の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置１００を示す。図１３の液晶表示装置１００は、周囲の明るさあるいはバックライト１０１の明るさを検出する照度センサ１０２と、照度センサ１０２で検出された照度の値をアナログ量からデジタル量に変換するＡ／Ｄ変換部１０３とを備えている。また、ＬＣＤパネル（液晶ディスプレイパネル）１０４の温度を検出する温度センサ１０５と、温度センサ１０５で検出された温度の値をアナログ量からデジタル量に変換するＡ／Ｄ変換部１０６を備えている。さらに照度検出部１０７は、照度センサ１０２とＡ／Ｄ変換部１０３とを備え、温度検出部１０８は、温度センサ１０５とＡ／Ｄ変換部１０６とを備える。
【０００６】
コントローラ１０９は、照度検出部１０７及び温度検出部１０８で検出された、照度及び温度のデジタルデータにより、ＬＣＤパネル１０４のコントラストの温度による変化を補正するように、最適な液晶駆動電圧を発生し、ＬＣＤパネル１０４に供給する。さらに、周囲の明るさあるいは、バックライト１０１の明るさを検出することにより、バックライトの明るさが最適になるように、コントロールする。
【０００７】
図１３の従来の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置と類似の構成を有するものとして、特許文献２では、照度の値を検出する照度センサと、温度の値を検出する温度センサとを備え、上記照度センサ及び上記温度センサの出力値に基づいて液晶表示のコントラストを調整する液晶コントラスト調整装置が開示されている。
【０００８】
これに対して、温度センサにより照度センサあるいは光センサを有する光電変換部の温度を測定する技術も開示されている。特許文献１では、照度センサの温度を検出する温度検出手段を備える照明装置が開示されている。また、特許文献３及び特許文献４に開示されている光測定器では、光センサを有する光電変換部に温度センサを取り付け、上記光電変換部の温度を測定している。
【特許文献１】特開平１０−２９４２７１号公報（平成１０年１１月４日公開）
【特許文献２】特開平６−２３０３４３号公報（平成６年８月１９日公開）
【特許文献３】特開平３−２１４０２９号公報（平成３年９月１９日公開）
【特許文献４】特開平３−４４５２５号公報（平成３年２月２６日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図１３に示す上記従来の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置では、照度と温度とを検出するために、照度センサ及び温度センサそれぞれにＡ／Ｄ変換器を接続する必要があり、多数の照度センサ及び温度センサを液晶パネルの各部に配置してきめ細かくバックライトの調光を行う場合、実装面積が大きくなり、液晶パネルの薄型化や小型化の障害になる。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、実装面積を小さくした上でＬＣＤパネルの温度及び周囲の環境光あるいは、液晶バックライトの照度を測定することができる照度センサ及び受光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の照度センサは、上記課題を解決するために、周囲の明るさに応じた光電流を発生させる受光素子と、上記受光素子からの光電流を対数圧縮された電圧に変換する電流電圧変換手段と、温度に比例した熱電圧を発生する熱電圧発生手段とを備える照度センサにおいて、上記対数圧縮された電圧及び上記熱電圧を、照度及び温度のデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、上記熱電圧発生手段が発生する熱電圧により温度を測定する温度測定モード時は、上記熱電圧発生手段と前記Ａ／Ｄ変換手段とを接続し、受光素子が発生する光電流により上記周囲の明るさを測定する照度測定モード時は、上記電流電圧変換手段と上記Ａ／Ｄ変換手段とを接続するスイッチ回路とを備えることを特徴とする。
【００１２】
上記発明によれば、前記スイッチ回路は、照度測定モード時に前記Ａ／Ｄ変換手段が照度に比例するデータを出力し、温度測定モード時に前記Ａ／Ｄ変換手段が温度に比例したデータを出力するように、前記電流電圧変換手段及び前記熱電圧発生手段と前記Ａ／Ｄ変換手段との接続を切り替える。
【００１３】
従って前記Ａ／Ｄ変換手段を照度測定モード時と温度測定モード時とで共用できるので、照度測定モード時及び温度測定モード時における電気的な測定を小さな実装面積で実現でき、液晶パネルの薄型化や機器の小型化が可能となる。
【００１４】
上記照度センサでは、温度測定モードと照度測定モードとを切り替えるビットを格納する温度／照度モード切替レジスタをさらに備えてもよい。
【００１５】
これにより、前記Ａ／Ｄ変換手段の測定モードを、温度測定モードと照度測定モードとの間で切り替えるスイッチ切り替え信号ＳＷを伝送する信号ラインを省略できる。
【００１６】
上記照度センサでは、温度測定モードと照度測定モードとを一定の時間毎に切り替える時間情報を格納する温度／照度モード切替時間レジスタと、上記時間情報に基づいて温度測定モードと照度測定モードとを一定の時間毎に切り替える切替手段とをさらに備えてもよい。
【００１７】
これにより、コントローラを介して、切り替え時間を設定することにより、温度と照度とを交互に測定出来る。従って、リアルタイムに外界の温度及び照度環境に合わせて、ＬＣＤパネルのバックライト及びコントラストを最適な状態にコントロールできる。
【００１８】
上記照度センサでは、照度測定モードの時に照度の時間変化がある設定された範囲に入っている時は、前記Ａ／Ｄ変換手段を温度測定モードに移行させ、温度測定モードの時に温度の時間変化がある設定された範囲に入っている時は、前記Ａ／Ｄ変換手段を照度測定モードに移行させる温度／照度時間変化率検出手段をさらに備えてもよい。
【００１９】
これにより、温度あるいは照度の変化が早い時に、温度あるいは照度の測定頻度を多くすることにより、温度と照度とをリアルタイムに正確に測定出来る。
【００２０】
上記照度センサでは、温度測定モード時に温度の時間変化がある設定された範囲に入っている場合は、Ａ／Ｄ変換された温度のデジタルデータを温度レジスタに格納して照度測定モードに移行し、照度測定モード時に照度の時間変化がある設定された範囲に入っている場合は、Ａ／Ｄ変換された温度のデジタルデータを照度レジスタに格納して温度測定モードに移行することにより、温度測定モードと照度測定モードを交互に繰り返してもよい。
【００２１】
これにより、温度あるいは照度の変化が早い時に、温度あるいは照度の測定頻度を多くすると共に、最新の温度あるいは照度のデジタルデータを温度レジスタあるいは照度レジスタに格納出来る。
【００２２】
上記照度センサでは、上記スイッチ回路の後段にローパスフィルタ回路を備えてもよい。
【００２３】
これにより、照度測定モード及び温度測定モードを切り替える時のスイッチングノイズによるＡ／Ｄ変換時の誤差を低減出来る。
【００２４】
上記照度センサでは、複数個の異なるＤｕｔｙ比が設定されたＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）調光データが格納され、前記照度のデジタルデータに対応した照度レベルに応じて１個のＰＷＭ調光データを出力する輝度設定用レジスタ部と、前期輝度設定レジスタ部の出力に基づきＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ出力信号出力部とをさらに備えてもよい。
【００２５】
これにより、前記照度のデジタルデータに対応した照度レベルに応じてＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比を可変できる。従って、ＰＷＭ信号のＨｉｇｈレベル時にバックライトを点灯させ、Ｌｏｗレベルの時にバックライトを消灯させることにより、バックライトの明るさをＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比に比例した明るさに制御出来る。
【００２６】
本発明の受光モジュールは、上記いずれかの照度センサを用いているので、電気的な測定を小さな実装面積で実現でき、液晶パネルの薄型化や機器の小型化が可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の照度センサは、以上のように、対数圧縮された電圧及び熱電圧を、照度及び温度のデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、熱電圧発生手段が発生する熱電圧により温度を測定する温度測定モード時は、上記熱電圧発生手段と前記Ａ／Ｄ変換手段とを接続し、受光素子が発生する光電流により周囲の明るさを測定する照度測定モード時は、電流電圧変換手段と上記Ａ／Ｄ変換手段とを接続するスイッチ回路とを備えるものである。
【００２８】
それゆえ、実装面積を小さくした上でＬＣＤパネルの温度及び周囲の環境光あるいは、液晶バックライトの照度を測定することができる照度センサ及び受光モジュールを提供するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の一実施形態について図１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００３０】
図１に本発明に係る液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置１のブロック図を示す。液晶表示装置１は、受光素子（フォトダイオードＰＤ）２、Ｉ−Ｖ変換回路３、熱電圧発生回路４、スイッチＳＷ１、Ａ／Ｄ変換部５、スイッチＳＷ２、照度レジスタ６、温度レジスタ７、レジスタＲ／Ｗ用シリアルインターフェース９、コントローラ１０、ＬＣＤパネル１１及びバックライト１２を備えている。また、照度センサＩＣ１３は、Ｉ−Ｖ変換回路３、熱電圧発生回路４、スイッチＳＷ１、Ａ／Ｄ変換部５、スイッチＳＷ２、照度レジスタ６、温度レジスタ７、レジスタＲ／Ｗ用シリアルインターフェース９、及び端子１４〜１６を有している。端子１４〜１６は、コントローラ１０から伝送される信号が入力される。
【００３１】
図１において、受光素子２は、外部から入射される光に比例した光電流Ｉｐｄを発生させ、Ｉ−Ｖ変換回路３に出力する。Ｉ−Ｖ変換回路３は、受光素子２から出力された光電流Ｉｐｄを、対数圧縮された電圧に変換する。上記対数圧縮された電圧は、スイッチＳＷ１を介してＡ／Ｄ変換部５に入力され、デジタルデータに変換される。
【００３２】
熱電圧発生回路４は、ＬＣＤパネル１１の温度に比例した熱電圧Ｖｔを発生し、スイッチＳＷ１を介してＡ／Ｄ変換部５に出力する。ここで、熱電圧Ｖｔは、
Ｖｔ＝ｋ・Ｔ／ｑ                                                      （１）
となる。ここで、ｋはボルツマン定数、ＴはＬＣＤパネル１１の絶対温度、及びｑは素電荷である。
【００３３】
スイッチＳＷ１は、コントローラ１０から伝送されるスイッチ切り替え信号ＳＷに基づいて、照度測定モード（照度センサモード）の時は、Ｉ−Ｖ変換回路３の出力とＡ／Ｄ変換部５の入力とを接続し、温度測定モード（温度センサモード）の時は、熱電圧発生回路４の出力とＡ／Ｄ変換部５の入力とを接続する。
【００３４】
スイッチＳＷ２は、コントローラ１０から伝送されるスイッチ切り替え信号ＳＷに基づいて、照度測定モード（照度センサモード）の時は、Ａ／Ｄ変換部５の出力と照度レジスタ６とを接続し、温度測定モード（温度センサモード）の時は、Ａ／Ｄ変換部５と温度レジスタ７とを接続する。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換部５は、コントローラ１０から伝送されるスイッチ切替え信号ＳＷに基づいて、照度測定モードの時は、Ｉ−Ｖ変換回路３から出力される対数圧縮された電圧をデジタルデータに変換することにより、アナログ量である照度をデジタル量に変換する。同様に、温度測定モードの時は、熱電圧発生回路４から出力される熱電圧をデジタルデータに変換することにより、アナログ量である温度をデジタル量に変換する。
【００３６】
次に、Ａ／Ｄ変換部５は、変換したデジタルデータを、照度測定モードの時は照度レジスタ６に格納し、温度測定モードの時は温度レジスタ７に格納する。
【００３７】
コントローラ１０は、レジスタＲ／Ｗ用シリアルインターフェース９、信号線ＳＣＬ（Serial CLock）及び信号線ＳＤＡ（Serial DAta）により、照度レジスタ６及び温度レジスタ７に格納されている照度データおよび温度データを読み出し、これらの値に基づいて、バックライト１２の明るさが最適になるようにコントロールし、液晶のコントラストが最適になるように最適な駆動電圧を発生し、ＬＣＤパネル１１に供給する。なお、信号線ＳＣＬ及びＳＤＡは、一般的なＩ２Ｃバスの信号線である。Ｉ２ＣはInter Integrated Circuitの略であり、フィリップス社が１９８０年に提唱したものである。Ｉ２Ｃインターフェースは、２本の信号線ＳＣＬ及びＳＤＡによって比較的近い場所にあるデバイス間の情報伝達を行うためのシリアルインターフェースである。伝送速度としては１００ｋｂｐｓ、４００ｋｂｐｓ（ファーストモード）、３．４Ｍｂｐｓ（ハイスピードモード）が挙げられる。
【００３８】
このように、照度センサと温度センサとをワンチップに集積化して受光モジュールに搭載し、照度測定モードと温度測定モードを任意に切り替え、Ａ／Ｄ変換器を共有することにより、液晶パネルに必要なセンサをより、小さな実装面積で実現することが可能となる。
【００３９】
〔実施例１〕
図２は、本発明の第１の実施例を示す照度センサの対数圧縮アンプ、温度センサの熱電圧発生回路及びＡ／Ｄ変換部のブロック図である。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
まず照度測定モード時の動作を説明する。受光素子（フォトダイオードＰＤ）２は、外部から入射される光に比例した光電流Ｉｐｄを発生させる。光電流ＩｐｄはＰＮＰトランジスタＱＰ１のエミッタ−ベース間のＰＮ接合ダイオードと、アンプＡＭＰ１とを備える対数圧縮アンプ１７により、対数圧縮された電圧に変換される。対数圧縮アンプ１７の出力電圧Ｖ１は
Ｖ１＝Ｖｒｅｆ−Ｖｔ・ｌｎ（Ｉｐｄ／Ｉｓ）                              （２）
となる。ここで、Ｖｔは熱電圧であり、Ｖｔ＝ｋ・Ｔ／ｑ、ｋはボルツマン定数、ＴはＬＣＤパネル１１の絶対温度、ｑは素電荷、Ｉｓは逆方向飽和電流、Ｖｒｅｆは基準電圧である。
【００４１】
また、温度係数がフォトダイオード電流の温度係数に等しくなるような基準電流Ｉｒｅｆを流す基準電流源Ｉｒｅｆ１も同様に、ＰＮＰトランジスタＱＰ２のエミッタ−ベース間のＰＮ接合ダイオードとアンプＡＭＰ２とを備える対数圧縮アンプ１８により、対数圧縮された電圧に変換される。参照電流Ｉｒｅｆ１が入力された場合の対数圧縮アンプの出力電圧Ｖ２は
Ｖ２＝Ｖｒｅｆ−Ｖｔ・ｌｎ（Ｉｒｅｆ／Ｉｓ）                            （３）
となる。オフセットを持たせるための電圧として、電圧Ｖ３を、基準電圧Ｖｒｅｆに熱電圧Ｖｔに比例した電圧Ａ・Ｖｔを加算した電圧
Ｖ３＝Ｖｒｅｆ＋Ｖｔ・Ａ                                                （４）
に設定する。
【００４２】
電圧Ｖ３は、抵抗Ｒ、電流源Ｉ及びバッファＢ１により生成される。抵抗Ｒは、一端が基準電圧Ｖｒｅｆを出力する電源２３に接続され、他端がバッファＢ１の入力に接続されている。また、電流源は、一端が電圧Ｖｃｃを出力する電源２４に接続され、他端がバッファＢ１の入力に接続されている。さらに、バッファＢ１の出力は、抵抗Ｒ３の一端に接続されている。
【００４３】
Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３の電圧を、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、及びアンプＡＭＰ３を備える加減算回路１９により演算する。Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ、Ｒ３＝Ｒ４＝Ｎ・Ｒと設定した場合、加減算回路１９の出力電圧Ｖ４は
Ｖ４＝Ｎ・（−Ｖ１＋Ｖ２）＋Ｖ３
＝Ｎ・（−（Ｖｒｅｆ−Ｖｔ・ｌｎ（Ｉｐｄ／Ｉｓ））＋（Ｖｒｅｆ−Ｖｔ・ｌｎ（Ｉｒｅｆ／Ｉｓ）））＋（Ｖｒｅｆ＋Ａ・Ｖｔ）
＝Ｖｒｅｆ＋Ｖｔ・（Ａ＋Ｎ・ｌｎ（Ｉｐｄ／Ｉｒｅｆ））              （５）
となり、温度依存性がある逆方向飽和電流Ｉｓの項をキャンセルすることができる。
【００４４】
なお、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４の抵抗値を設定するために用いる定数Ｎは、後述する８ビットＤ／Ａコンバータ２２の出力電圧Ｖｄａｃや検出する照度の範囲により決定される定数であり、１〜５の範囲内で決定される。８ビットＤ／Ａコンバータ２２は、Ａ／Ｄ変換部５の内部に含まれている。定数Ｎを大きくすると、出力電圧Ｖ４の振幅が大きくなり、出力電圧Ｖｄａｃを低くすることが困難になる。逆に定数Ｎを小さくすると、出力電圧Ｖ４の振幅が小さくなることにより、Ａ／Ｄ変換部５の変換精度をより高くすることが要求される。即ち、Ａ／Ｄ変換部５の内部で発生する出力電圧Ｖｄａｃの低電圧化とＡ／Ｄ変換部５の変換精度とはトレードオフの関係となっている。
【００４５】
上記のＶ４の式をＶ４＝Ｖｒｅｆ＋Ｃ×ｌｏｇ（Ｅｖ）（６）の形式に変形する。ここで、Ｅｖは照度（ルクス）である。
【００４６】
照度１ルクス時に受光素子（ＰＤ）に流れる光電流をＩｐｄ＿１ｌｘとすると、加減算回路１９の出力電圧Ｖ４は
Ｖ４＝Ｖｒｅｆ＋Ｖｔ・（Ａ＋ｌｎ（Ｉｐｄ／Ｉｐｄ＿１ｌｘ）＋Ｎ・ｌｎ（Ｉｐｄ＿１ｌｘ／Ｉｒｅｆ））
＝Ｖｒｅｆ＋Ｖｔ・（Ａ＋Ｎ・ｌｎ（Ｅｖ）＋Ｎ・ｌｎ（Ｉｐｄ＿１ｌｘ／Ｉｒｅｆ））                                                                    （７）
となり、対数の底の変換式
ｌｎ（Ｘ）＝ｌｏｇ（Ｘ）／ｌｏｇ（ｅ）≒２．３０２５×ｌｏｇ（Ｘ）      （８）
より、
Ｖ４＝Ｖｒｅｆ＋Ｖｔ・（Ａ−Ｎ・ｌｎ（Ｉｒｅｆ／Ｉｐｄ＿１ｌｘ）＋Ｎ・２．３０２５・ｌｏｇ（Ｅｖ））                                                    （９）
となる。
【００４７】
ここで、Ａ−Ｎ・ｌｎ（Ｉｒｅｆ／Ｉｐｄ＿１ｌｘ）＝０（１０）になるように定数Ａを設定すると
Ｖ４＝Ｖｒｅｆ＋Ｎ・２．３０２５・Ｖｔ・ｌｏｇ（Ｅｖ）
となり、対数の底が１０である照度の対数に対応した電圧を得ることができる。
【００４８】
このように、照度を対数圧縮された電圧に変換することにより、対数圧縮された電圧に変換しない場合に比べてダイナミックレンジが広くなり、１０ルクス以下の低照度から１万ルクス以上の高照度まで対応することができ、フォトダイオード（受光素子）の出力電流を直接Ａ／Ｄ変換する場合に比べて、低照度時の分解能を高くすることができるという利点がある。なお、ＱＰ１及びＱＰ２のＰＮＰトランジスタの代わりにダイオードを使っても同等の機能が得られる。
【００４９】
次に、温度測定モード時の動作を説明する。スイッチＳＷ１が基準電流Ｉｒｅｆを流す基準電流源Ｉｒｅｆ２に接続された場合に温度測定モードになる。
【００５０】
照度センサモード時の加減算回路１９の出力電圧Ｖ４の値は
Ｖ４＝Ｖｒｅｆ＋Ｖｔ・（Ａ＋Ｎ・ｌｎ（Ｉｐｄ／Ｉｒｅｆ））                （５）
と表されることを、前記で示したが、温度測定モードの時は、上式（５）のＩｐｄがＩｒｅｆになり、Ｎ・ｌｎ（Ｉｐｄ／Ｉｒｅｆ）の項がゼロとなるため、
Ｖ４＝Ｖｒｅｆ＋Ａ・Ｖｔ                                                （１１）
と表される。Ｖｔ＝ｋ・Ｔ／ｑであるため、温度センサモード時の加減算回路１９の出力電圧Ｖ４は、温度依存が無い基準電圧Ｖｒｅｆと温度に比例するＡ・Ｖｔの項との和となる。
【００５１】
次に照度測定モード時のＡ／Ｄ変換部５の動作について説明する。照度測定モードの時に、対数圧縮された照度アナログ信号は、コンパレータＣＯＭＰ１、８ビットアップダウンカウンタ２１、及び８ビットＤ／Ａコンバータ２２を備える分解能８ビットのＡ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄコンバータ）５に入力される。ここで、Ｄ／Ａコンバータ２２の出力電圧Ｖｄａｃを
Ｖｄａｃ＝Ｖｒｅｆ＋Ｂ・Ｖｔ                                          （１２）
になるように設定する。
【００５２】
Ａ／Ｄ変換部５において、コンパレータＣＯＭＰ１により、加減算回路１９の出力電圧Ｖ４とＤ／Ａコンバータ２２の出力電圧Ｖｄａｃとが比較される。Ｖ４＞Ｖｄａｃの場合、コンパレータＣＯＭＰ１の出力は、Ｈｉｇｈレベルになり、アップダウンカウンタ２１は、Ａ／Ｄ変換部５のクロック信号であるＡ／ＤＣＬＫに同期してカウントアップされる。逆にＶ４＜Ｖｄａｃの場合、コンパレータＣＯＭＰ１の出力は、Ｌｏｗレベルになり、アップダウンカウンタ２１は、Ａ／ＤＣＬＫに同期してカウントダウンされる。
【００５３】
アップダウンカウンタ２１が出力する８ビットデジタル信号は、Ｄ／Ａコンバータ２２に入力されており、Ｂはフルレンジに対して２５６階調（８ビット）の精度で変化することになり、Ｄ／Ａコンバータの出力ＶｄａｃとＶ４の電圧が等しくなるようにフィードバックがかかる。この場合
Ｖ４＝Ｖｄａｃ                                                        （１３）
Ｖｒｅｆ＋２．３０２５・Ｖｔ・ｌｏｇ（Ｅｖ）＝Ｖｒｅｆ＋Ｂ・Ｖｔ      （１４）
より、
Ｂ＝２．３０２５・ｌｏｇ（Ｅｖ）                                      （１５）
となり、（１５）式より照度Ｅｖが求められる。このようなＡ／Ｄ変換部５を構成することにより、加減算回路１９の出力電圧Ｖ４の中の熱電圧Ｖｔがキャンセルされることにより、温度依存性が少ない、対数圧縮された照度信号のＡ／Ｄ変換が可能となる。
【００５４】
次に、温度測定モード時のＡ／Ｄ変換部５の動作について説明する。温度測定モードの時は、基準電圧Ｖｒｅｆに温度に比例した電圧Ａ・Ｖｔが加算された、アナログ量の電圧がコンパレータＣＯＭＰ１、８ビットアップダウンカウンタ２１、８ビットＤ／Ａコンバータ２２を備える分解能８ビットのＡ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄコンバータ）５に入力される。ここで、Ｄ／Ａコンバータ２２の出力電圧Ｖｄａｃを
Ｖｄａｃ＝Ｖｒｅｆ＋Ｂ・Ｖｃｏｎｓｔ                                  （１６）
になるように設定する。ここで、Ｖｃｏｎｓｔは温度に依存しない電圧源であり、照度モードの時と同様にＤ／Ａコンバータ２２の出力電圧ＶｄａｃとＶ４の電圧が等しくなるようにフィードバックがかかる。従って
Ｖ４＝Ｖｄａｃ                                                        （１７）
Ｖｒｅｆ＋Ａ・Ｖｔ＝Ｖｒｅｆ＋Ｂ・Ｖｃｏｎｓｔ                        （１８）
より、
Ｂ＝Ａ・Ｖｔ／Ｖｃｏｎｓｔ
＝Ａ・（ｋ／ｑ）／Ｖｃｏｎｓｔ・Ｔ                                  （１９）
となり、Ｂが温度Ｔに比例した値になるため、図２に示される構成により温度Ｔを測定することが可能となる。
【００５５】
〔実施例２〕
図３に本発明の第２の実施例を示す。図３に示されるように、電圧Ｖ３とアンプＡＭＰ３の出力電圧とを切り替えるスイッチＳＷ３を設置することによっても、図２に示す照度センサの対数圧縮アンプ、温度センサの熱電圧発生回路及びＡ／Ｄ変換部と同様の機能が得られる。スイッチＳＷ２照度測定モードでは、アンプＡＭＰ３の出力とコンパレータＣＯＭＰ１とを接続し、温度測定モードでは、バッファＢ１の出力とコンパレータＣＯＭＰ１とを接続する。
【００５６】
〔実施例３〕
図４にＤ／Ａコンバータ２２の具体的な実施例を示す。ＰＭＯＳトランジスタＭＰ１及びＭＰ２を有するカレントミラーにより、ＰＭＯＳトランジスタＭＰ１及びＭＰ２のドレインあるいはソースに流れる電流は等しくなる。ＰＭＯＳトランジスタＭＰ１及びＭＰ２のドレインあるいはソースに流れる電流をＩ１とすると、ＰＮＰトランジスタＱＰ１１のベース−エミッタ間の電圧Ｖｂｅ１は
Ｖｂｅ１＝Ｖｔ・ｌｎ（Ｉ１／Ｉｓ）                                    （２０）
で表される。
【００５７】
ＰＮＰトランジスタＱＰ１２は、ＰＮＰトランジスタＱＰ１１の４倍のエミッタ面積を持つＰＮＰトランジスタである。ＰＮＰトランジスタＱＰ１２のベース−エミッタ間の電圧Ｖｂｅ２は
Ｖｂｅ２＝Ｖｔ・ｌｎ（Ｉ１／４Ｉｓ）                                  （２１）
で表される。
【００５８】
電圧Ｖｂｅ１と電圧Ｖｂｅ２との電圧差が、ＰＮＰトランジスタＱＰ１２のエミッタに接続される抵抗Ｒｒｅｆの両端の電圧に等しくなるため
Ｖｂｅ１＝Ｖｂｅ２＋Ｉ１・Ｒｒｅｆ                                    （２２）
Ｉ１＝Ｖｔ・ｌｎ４／Ｒｒｅｆ                                          （２３）
となる。
【００５９】
照度測定モード時は、切り替えスイッチＳＷ４により、ＰＭＯＳトランジスタＭＰａ０〜ＭＰａ７のゲートとＰＭＯＳトランジスタＭＰ２のゲートと接続されるようにする。ＰＭＯＳトランジスタＭＰ２とゲート長は同じであり、ゲート幅がＰＭＯＳトランジスタＭＰ２に対して、１倍、２倍、４倍、８倍、１６倍、３２倍、６４倍、１２８倍であるＰＭＯＳトランジスタＭＰａ０、ＭＰａ１、ＭＰａ２、ＭＰａ３、ＭＰａ４、ＭＰａ５、ＭＰａ６、ＭＰａ７は、ゲート及びドレインが共通で接続されている。また、ＰＭＯＳトランジスタＭＰａ０〜ＭＰａ７のソースと電圧Ｖｃｃを出力する電源２４との間には、それぞれスイッチが接続されており、アップダウンカウンタ２１のデジタル出力であるＡ／Ｄ変換データａ０〜ａ７によって、ＯＮ／ＯＦＦが制御される。スイッチの制御信号である、Ａ／Ｄ変換データａ０〜ａ７がハイレベルの時にスイッチはＯＮになり、ＰＭＯＳトランジスタＭＰａ０〜ＭＰａ７のゲート幅に対応した電流がドレインに流れる。ＰＭＯＳトランジスタＭＰａ０〜ＭＰａ７のドレインに接続された抵抗Ｒｄａｃに流れる電流Ｉｄａｃは
Ｉｄａｃ＝（１・ａ０＋２・ａ１＋４・ａ２＋８・ａ３＋１６・ａ４＋３２・ａ５＋６４・a６＋１２８・ａ７）・Ｉ１                                           （２４）
で表され、
Ｖｄａｃ＝Ｖｒｅｆ＋Ｉｄａｃ・Ｒｄａｃ
＝Ｖｒｅｆ＋（１・ａ０＋２・ａ１＋４・ａ２＋８・ａ３＋１６・ａ４＋３２・ａ５＋６４・a６＋１２８・ａ７）・Ｉ１・Ｒｄａｃ
＝Ｖｒｅｆ＋（１・ａ０＋２・ａ１＋４・ａ２＋８・ａ３＋１６・ａ４＋３２・ａ５＋６４・a６＋１２８・ａ７）・ｌｎ４・（Ｒｄａｃ／Ｒｒｅｆ）・Ｖｔ     （２５）
となる。抵抗Ｒｄａｃと抵抗Ｒｒｅｆとを、同じ温度係数を持った同じ種類の抵抗にすることにより、
Ｖｄａｃ＝Ｖｒｅｆ＋Ｂ・Ｖｔ                                          （１２）
の形式にすることが可能となる。
【００６０】
次に、温度測定モード時のＤ／Ａコンバータ２２の動作を説明する。ＰＭＯＳトランジスタＭＰ２及びＰＭＯＳトランジスタＭＰ３が同じサイズのＭＯＳトランジスタの場合、ＰＭＯＳトランジスタＭＰ２及びＰＭＯＳトランジスタＭＰ３のドレイン電流は共にＩ１と等しくなる。ＰＭＯＳトランジスタＭＰ３のドレインには抵抗Ｒｂｇとダイオード接続されたＰＮＰトランジスタＱＰ１３とが直列に接続されている。ＰＮＰトランジスタＱＰ１３のエミッタ−ベース間電圧Ｖｂｅ３と抵抗Ｒｂｇの両端の電圧の和が電圧Ｖｂｇとなる。
【００６１】
Ｉ１＝Ｖｔ・ｌｎ４／Ｒｒｅｆ                                          （２３）
より、電圧Ｖｂｇは次式で表される。
【００６２】
Ｖｂｇ＝Ｖｂｅ３＋Ｖｔ・（Ｒｂｇ／Ｒｒｅｆ）・ｌｎ４                  （２６）
抵抗Ｒｂｇと抵抗Ｒｒｅｆとを、同じ温度係数を持った同じ種類の抵抗となるように構成すると、電圧Ｖｂｅ３は負の温度係数を持ち、Ｖｔ・（Ｒｂｇ／Ｒｒｅｆ）・ｌｎ４は正の温度係数を持つ。この２つの電圧の温度係数がちょうど打ち消されるように（Ｒｂｇ／Ｒｒｅｆ）を設定することにより、温度依存性が非常に少ない電圧Ｖｂｇを得ることができる。通常は電圧Ｖｂｇ＝１．２Ｖに設定することにより、Ｖｂｇの温度係数を最小にすることができる。
【００６３】
電圧Ｖｇｂを、ＡＭＰ１とＮＭＯＳトランジスタＭＮ３とを有するバッファで受け、抵抗Ｒ１により電流Ｉ２に変換する。電流Ｉ２は
Ｉ２＝Ｖｂｇ／Ｒ１                                                    （２７）
で表され、ドレインとゲートが共通接続されたＰＭＯＳトランジスタＭＰ４のドレインに電流Ｉ２が流れる。温度測定モードの時は、ＰＭＯＳトランジスタＭＰ４のゲートとＰＭＯＳトランジスタＭＰａ０〜ＭＰａ７のゲートとが接続されるように、切り替えスイッチＳＷ４が設定される。照度センサモードの時と同様に、スイッチの制御信号である、Ａ／Ｄ変換データａ０〜ａ７がハイレベルの時にスイッチはＯＮになり、ＰＭＯＳトランジスタＭＰａ０〜ＭＰａ７のゲート幅に対応した電流がドレインに流れる。ＰＭＯＳトランジスタＭＰａ０〜ＭＰａ７のドレインに接続された抵抗Ｒｄａｃに流れる電流Ｉｄａｃは
Ｉｄａｃ＝（１・ａ０＋２・ａ１＋４・ａ２＋８・ａ３＋１６・ａ４＋３２・ａ５＋６４・a６＋１２８・ａ７）・Ｉ２                                           （２８）
で表され、
Ｖｄａｃ＝Ｖｒｅｆ＋Ｉｄａｃ・Ｒｄａｃ
＝Ｖｒｅｆ＋（１・ａ０＋２・ａ１＋４・ａ２＋８・ａ３＋１６・ａ４＋３２・ａ５＋６４・a６＋１２８・ａ７）・Ｉ２・Ｒｄａｃ
＝Ｖｒｅｆ＋（１・ａ０＋２・ａ１＋４・ａ２＋８・ａ３＋１６・ａ４＋３２・ａ５＋６４・a６＋１２８・ａ７）・Ｖｂｇ・（Ｒｄａｃ／Ｒ１）               （２９）
となる。Ｖｃｏｎｓｔ＝Ｖｂｇ・（Ｒｄａｃ／Ｒ１）のため、
Ｖｄａｃ＝Ｖｒｅｆ＋Ｂ・Ｖｃｏｎｓｔ                                  （１６）
の形式にすることが可能となる。抵抗Ｒｄａｃと抵抗Ｒ１とを同じ温度係数を持った同じ種類の抵抗にすることにより、Ｖｃｏｎｓｔは温度に依存しない電圧源とすることが可能である。
【００６４】
Ａ／Ｄ変換データａ０〜ａ７の”１”、”０”の組み合わせにより、２５６階調（８ビット精度）でＢを制御することが可能となり、照度および温度のアナログ量を精度良くデジタルデータに変換できる。また、照度測定モードと温度測定モードとで切り替えスイッチＳＷ１を切り替えることにより、照度測定モードと温度測定モードとで１つのＡ／Ｄ変換部を共用することが可能になる。
【００６５】
〔実施例４〕
本実施の形態ではＡ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄコンバータ）５の分解能を８ビットで説明を行ったが、Ａ／Ｄ変換部５のビット数を増やすことによりさらに分解能を向上させることもできる。アナログ入力信号である加減算回路１９の出力電圧Ｖ４がＡ／Ｄ変換部５に入力された時の、デジタル出力信号であるＤ／Ａコンバータ２２の出力電圧Ｖｄａｃを図５に示す。
【００６６】
アップダウンカウンタ２１が初期値の”００００００００”の時に、図５のようなアナログ信号Ｖ４がＡ／Ｄ変換部５に入力された場合、Ａ／Ｄ変換部５のクロック信号Ａ／ＤＣＬＫに同期して、デジタル出力信号Ｖｄａｃが１ステップずつ上昇して、アナログ入力信号Ｖ４とデジタル出力信号Ｖｄａｃとが一致するようにフィードバックがかかる。
【００６７】
このように、Ａ／Ｄ変換部５に入力されたアナログ信号（照度あるいは温度）に対応するデジタル信号であるＡ／Ｄ変換データａ０〜ａ７が出力される。このデジタル変換された照度データ及び温度データは、それぞれ照度レジスタ及び温度レジスタに格納され、レジスタＲ／Ｗ用シリアルインターフェース９を介して、コントローラ１０に液晶制御用のデータとして受け渡される。
【００６８】
〔実施例５〕
図６に本発明の第５の実施例の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置２５のブロック図を示す。第１の実施例ではコントローラ１０からの制御信号により、直接照度測定モードと温度測定モードとの切り替えを行っているが、本実施例では、温度／照度モード切替レジスタ２６により、温度測定モードと照度測定モードとを切り替えることを特徴としている。
【００６９】
例えば、温度測定モードと照度測定モードを切り替えるには、温度／照度モード切り替えレジスタ２６中のあるビットが”１”の時は温度測定モード、”０”の時は照度測定モードとすることにより、測定モードを切替えることができるようになる。なお、温度／照度モード切り替えレジスタ２６中のあるビットが”０”の時に温度測定モード、”１”の時に照度測定モードとしてもよい。コントローラ１０によりレジスタＲ／Ｗ用シリアルインターフェース９を介して、温度／照度モード切り替えレジスタ２６の値を設定することにより、任意に温度測定モードと照度測定モードとを切り替えることができる。これにより、図１のコントローラ１０からスイッチ切り替え信号ＳＷを伝送する信号ラインを省略することが可能となる。
【００７０】
〔実施例６〕
図７に本発明の第６の実施例の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置２７のブロック図を示す。本実施例では、温度／照度モード切替時間レジスタ２８を備えており、温度測定モードから照度測定モードに切り替わる時間、および照度測定モードから温度測定モードに切り替わる時間の２つの時間情報を、温度／照度モード切替時間レジスタ２８により設定することができ、レジスタに記憶された測定モード切り替え時間のデータに従って、切り替え信号を発生するタイマ２９を備えている。
【００７１】
コントローラ１０を介して、切り替え時間を設定することにより、温度と照度とを交互に測定し、温度レジスタ及び照度レジスタに、常に最新の温度情報及び照度情報を格納することが出来る。従って、リアルタイムに外界の温度及び照度環境に合わせて、ＬＣＤパネル１１のバックライト１２及びコントラストを最適な状態にコントロールすることができる。
【００７２】
〔実施例７〕
図８に本発明の第７の実施例の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置３０のブロック図を示す。本実施例では、照度レジスタ６及び温度レジスタ７の値の時間変化を検出する、温度／照度時間変化率検出回路３１を備え、照度測定モードの時に照度の時間変化、即ち照度変化率がある範囲に入っている時には、Ａ／Ｄ変換部５を温度測定モード移行させる。また、温度測定モードの時に温度の時間変化、即ち温度変化率がある範囲に入っている時には、Ａ／Ｄ変換部５を照度測定モードに移行させる。
【００７３】
具体的には、温度／照度時間変化率検出回路３１は、最初に温度レジスタ７及び照度レジスタ６の値をある一定期間（時刻Ｔ２−時刻Ｔ１）毎にモニタする。即ち、時刻Ｔ１において温度Ｔａ１及び照度Ｅｖ１をモニタし、時刻Ｔ２において温度Ｔａ２及び照度Ｅｖ２をモニタする。そして、これらの温度及び照度から、温度変化率αＴａ及び照度変化率αＥｖを、下記（３０）式及び（３１）式を用いて算出する。
【００７４】
αＴａ＝（Ｔａ２−Ｔａ１）／（Ｔ２−Ｔ１）                            （３０）
αＥｖ＝（Ｅｖ２−Ｅｖ１）／（Ｔ２−Ｔ１）                            （３１）
これにより、温度あるいは照度の変化が早いときは、温度あるいは照度の測定頻度を多くすることにより、温度と照度とをリアルタイムに正確に測定することが可能となる。
【００７５】
〔実施例８〕
図９に本発明の第８の実施例の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置３２のブロック図を示す。本実施例では、温度測定モードと照度測定モードの切り替えスイッチＳＷ１とＡ／Ｄ変換部５との間にＬＰＦ（ローパスフィルタ）３３を設けることにより、各測定モード切り替え時のスイッチングノイズによるＡ／Ｄ変換時の誤差を低減することが可能となる。
【００７６】
〔実施例９〕
図１０に本発明の第９の実施例の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置３４のブロック図を示す。本実施例では、照度レジスタ６及び温度レジスタ７の値の時間変化を検出する、温度／照度時間変化率検出回路３１を備え、照度測定モードの時に照度の時間変化がある範囲に入っているときには温度測定モードに移行する。また、温度測定モードの時に温度の時間変化がある範囲に入っている時には、照度測定モードに移行する。さらに、照度レジスタの値に対応する出力パルスのＤｕｔｙ比を格納するＰＷＭレジスタ３５と、ＰＷＭレジスタ３５の値によって、設定されたＤｕｔｙ比でＰＷＭ信号を出力するＰＷＭコントローラ３６とを備えている。
【００７７】
ここで、ＰＷＭ信号について、図１１に示す波形図に基づいて説明する。ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比は、（信号がＨｉｇｈレベルの時間／ＰＷＭ周期）で定義される。Ｄｕｔｙ比が大きくなるにしたがって、信号がＨｉｇｈレベルの時間の割合が大きくなることが分かる。Ｄｕｔｙ比＝０％の時は出力信号が常にＬｏｗレベルであり、Ｄｕｔｙ比＝１００％の時は、常にＨｉｇｈレベルである。
【００７８】
ＰＷＭ信号のＨｉｇｈレベル時にバックライト１２を点灯させ、Ｌｏｗレベルの時にバックライト１２を消灯させることにより、バックライト１２の明るさをＤｕｔｙ比に比例した明るさに制御することが可能になる。よって、ＰＷＭコントローラ３６の出力は、コントローラ１０を介することなく、バックライト１２が有する図示しないバックライト駆動回路に直接接続され、バックライト１２の自動調光が可能となる。また、温度によりＰＷＭ出力のＤｕｔｙ比を可変させることにより、バックライト１２の温度特性を補正することも可能である。
【００７９】
次に、図１２に照度レベルに対応するＰＷＭ出力信号のＤＵＴＹ比を示す。８ビットＡ／Ｄ変換器が出力したデジタル照度データの上位４ビットに対応するように、横軸に照度レベルを１６段階で設定している。それぞれの照度レベルに対して、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比を０〜１００％の範囲で２５６階調（８ビット）に設定できるようにしている。
【００８０】
このような調光テーブルにおいて、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹがバックライトの輝度に比例する場合、照度レベルが０〜９の間は照度が上がるに従い、バックライトの輝度が上がり、照度レベル９〜１２の範囲では照度レベルが変化しても、バックライトの輝度はほぼ一定に保たれる。さらに照度レベルが１２〜１３の区間は、照度が上がるに従い、バックライトの輝度を減少させるという動作をすることになる。
【００８１】
〔実施形態の総括〕
本発明の照度センサは、上記課題を解決するために、周囲の明るさに応じた光電流を発生させる受光素子２と、受光素子から２の光電流を対数圧縮された電圧に変換するＩ−Ｖ変換回路３と、温度に比例した熱電圧を発生する熱電圧発生回路４とを備える照度センサにおいて、上記対数圧縮された電圧及び上記熱電圧を、照度及び温度のデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部５と、熱電圧発生回路４が発生する熱電圧により温度を測定する温度測定モード時は、熱電圧発生回路４とＡ／Ｄ変換部５とを接続し、受光素子２が発生する光電流により上記周囲の明るさを測定する照度測定モード時は、Ｉ−Ｖ変換回路３とＡ／Ｄ変換部５とを接続するスイッチＳＷ１とを備えることを特徴とする。
【００８２】
上記発明によれば、スイッチＳＷ１は、照度測定モード時にＡ／Ｄ変換部５が照度に比例するデータを出力し、温度測定モード時にＡ／Ｄ変換部５が温度に比例したデータを出力するように、Ｉ−Ｖ変換回路３及び熱電圧発生回路４とＡ／Ｄ変換部５との接続を切り替える。
【００８３】
従ってＡ／Ｄ変換部５を照度測定モード時と温度測定モード時とで共用できるので、照度測定モード時及び温度測定モード時における電気的な測定を小さな実装面積で実現でき、液晶パネルの薄型化や機器の小型化が可能となる。
【００８４】
上記照度センサでは、温度測定モードと照度測定モードとを切り替えるビットを格納する温度／照度モード切替レジスタ２６をさらに備えてもよい。
【００８５】
これにより、Ａ／Ｄ変換部５の測定モードを、温度測定モードと照度測定モードとの間で切り替えるスイッチ切り替え信号ＳＷを伝送する信号ラインを省略できる。
【００８６】
上記照度センサでは、温度測定モードと照度測定モードとを一定の時間毎に切り替える時間情報を格納する温度／照度モード切替時間レジスタ２８と、上記時間情報に基づいて温度測定モードと照度測定モードとを一定の時間毎に切り替えるタイマ２９とをさらに備えてもよい。
【００８７】
これにより、コントローラ１０を介して、切り替え時間を設定することにより、温度と照度とを交互に測定出来る。従って、リアルタイムに外界の温度及び照度環境に合わせて、ＬＣＤパネル１１のバックライト１２及びコントラストを最適な状態にコントロールできる。
【００８８】
上記照度センサでは、照度測定モードの時に照度の時間変化がある設定された範囲に入っている時は、前記Ａ／Ｄ変換手段を温度測定モードに移行させ、温度測定モードの時に温度の時間変化がある設定された範囲に入っている時は、前記Ａ／Ｄ変換手段を照度測定モードに移行させる温度／照度時間変化率検出回路３１をさらに備えてもよい。
【００８９】
これにより、温度あるいは照度の変化が早い時に、温度あるいは照度の測定頻度を多くすることにより、温度と照度とをリアルタイムに正確に測定出来る。
【００９０】
上記照度センサでは、温度測定モード時に温度の時間変化がある設定された範囲に入っている場合は、Ａ／Ｄ変換された温度のデジタルデータを温度レジスタ７に格納して照度測定モードに移行し、照度測定モード時に照度の時間変化がある設定された範囲に入っている場合は、Ａ／Ｄ変換された温度のデジタルデータを照度レジスタ６に格納して温度測定モードに移行することにより、温度測定モードと照度測定モードを交互に繰り返してもよい。
【００９１】
これにより、温度あるいは照度の変化が早い時に、温度あるいは照度の測定頻度を多くすると共に、最新の温度あるいは照度のデジタルデータを温度レジスタ７あるいは照度レジスタ６に格納出来る。
【００９２】
上記照度センサでは、スイッチＳＷ１の後段にＬＰＦ３３を備えてもよい。
【００９３】
これにより、照度測定モード及び温度測定モードを切り替える時のスイッチングノイズによるＡ／Ｄ変換時の誤差を低減出来る。
【００９４】
上記照度センサでは、複数個の異なるＤｕｔｙ比が設定されたＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）調光データが格納され、前記照度のデジタルデータに対応した照度レベルに応じて１個のＰＷＭ調光データを出力するＰＷＭレジスタ３５と、ＰＷＭレジスタ３５の出力に基づきＰＷＭ信号を出力するＰＷＭコントローラ３６とをさらに備えてもよい。
【００９５】
これにより、前記照度のデジタルデータに対応した照度レベルに応じてＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比を可変できる。従って、ＰＷＭ信号のＨｉｇｈレベル時にバックライト１２を点灯させ、Ｌｏｗレベルの時にバックライト１２を消灯させることにより、バックライト１２の明るさをＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比に比例した明るさに制御出来る。
【００９６】
本発明の受光モジュールは、上記いずれかの照度センサを用いているので、電気的な測定を小さな実装面積で実現でき、液晶パネルの薄型化や機器の小型化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明の照度センサ、及びそれを用いた受光モジュールは、Ａ／Ｄ変換手段を照度測定モード時と温度測定モード時とで共用して実装面積を小さく出来るので、携帯電話や液晶テレビ等に好適に利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る照度センサの対数圧縮アンプ、温度センサの熱電圧発生回路及びＡ／Ｄ変換部のブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る照度センサの対数圧縮アンプ、温度センサの熱電圧発生回路及びＡ／Ｄ変換部のブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係るＤ／Ａコンバータの回路図である。
【図５】アナログ入力信号がＡ／Ｄ変換部に入力された時のデジタル出力信号を示すグラフである。
【図６】本発明の他の実施例に係る液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置のブロック図である。
【図７】本発明の他の実施例に係る液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置のブロック図である。
【図８】本発明の他の実施例に係る液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置のブロック図である。
【図９】本発明の他の実施例に係る液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置のブロック図である。
【図１０】本発明の他の実施例に係る液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置のブロック図である。
【図１１】ＰＷＭ信号を示す波形図である。
【図１２】照度レベルに対応するＰＷＭ出力信号のＤＵＴＹ比を示すグラフである。
【図１３】従来の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置である。
【符号の説明】
【００９９】
１、２５、２７、３０、３２、３４  液晶表示装置
２  受光素子
３  Ｉ−Ｖ変換回路（電流電圧変換手段）
４  熱電圧発生回路（熱電圧発生手段）
５  Ａ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ変換手段）
６  照度レジスタ
７  温度レジスタ
９  レジスタＲ／Ｗ用シリアルインターフェース
１０  コントローラ
１１  ＬＣＤパネル
１２  バックライト
１３  照度センサＩＣ
１４〜１６  端子
１７、１８  対数圧縮アンプ
１９  加減算回路
２１  ８ビットアップダウンカウンタ
２２  ８ビットＤ／Ａコンバータ
２３、２４  電源
２６  温度／照度モード切替レジスタ
２８  温度／照度モード切替時間レジスタ
２９  タイマ（切替手段）
３１  温度／照度時間変化率検出回路（温度／照度時間変化率検出手段）
３３  ＬＰＦ（ローパスフィルタ回路）
３５  ＰＷＭレジスタ（輝度設定用レジスタ部）
３６  ＰＷＭコントローラ（ＰＷＭ出力信号出力部）
Ａ  定数
ＡＭＰ１〜ＡＭＰ３  アンプ
Ａ／ＤＣＬＫ  クロック信号
Ｂ１  バッファ
ＣＯＭＰ１  コンパレータ  
Ｅｖ  照度
Ｉ  電流源
Ｉ２  電流
Ｉｄａｃ  電流
Ｉｐｄ  光電流
Ｉｒｅｆ  基準電流
Ｉｒｅｆ１、Ｉｒｅｆ２  基準電流源
Ｉｓ  逆方向飽和電流
ＭＮ３  ＮＭＯＳトランジスタ
ＭＰ１〜ＭＰ４  ＰＭＯＳトランジスタ
ＭＰａ０〜ＭＰａ７  ＰＭＯＳトランジスタ
Ｎ  定数
ＱＰ１、ＱＰ２、ＱＰ１１〜ＱＰ１３  ＰＮＰトランジスタ
Ｒ、Ｒ１〜Ｒ４、Ｒｂｇ、Ｒｄａｃ、Ｒｒｅｆ  抵抗
ＳＣＬ、ＳＤＡ  信号線
ＳＷ  スイッチ切り替え信号
ＳＷ１  スイッチ（スイッチ回路）
ＳＷ２〜ＳＷ４  スイッチ
Ｔ  絶対温度
Ｖ１〜Ｖ４  出力電圧
Ｖｄａｃ  デジタル出力信号
Ｖｒｅｆ  基準電圧
Ｖｔ  熱電圧
ａ０〜ａ７  Ａ／Ｄ変換データ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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