JP2006112794A - 光検出回路、その制御方法、電気光学パネル、電気光学装置、および電子機器 - Google Patents

光検出回路、その制御方法、電気光学パネル、電気光学装置、および電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】 微小な信号電流から正確に環境光の光量を測定する。
【解決手段】 フォトダイオード３１０は陰極が高電位側電源ＶＨに接続され、陽極がノードＱを介してキャパシタ３２０に接続される。キャパシタ３２０の他端はグランドＧＮＤに接続され、これと並列にリセット信号ＲＥＳＥＴの周期でオン・オフするスイッチング素子３３０が設けられている。ＮＡＮＤ回路３４０は、ノードＱの電位と基準信号ＲＥＦとの論理積の反転を演算し、演算結果をインバータ３５０、３６０、および３７０を介してパルス信号３００ａとして出力する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、照度を検出可能な光検出回路、その制御方法、電気光学パネル、電気光学装置、および電子機器に関する。
透過型又は反透過型の液晶装置では、液晶パネルの背面にバックライトが設けられている。バックライトからの光は、液晶パネルによって変調される。液晶パネルには、複数の画素がマトリクス状に形成されており、画素ごとに透過率を調整することによって、画像が表示される。このような液晶装置において、バックライトの消費電力は大きい。そこで、液晶装置の消費電力を削減するために光検出回路を設け、環境光の大きさに応じてバックライトの強度を調整することがある（例えば、特許文献１及び特許文献２）。さらに部品削減などの目的で、光検出回路を液晶装置のガラス基板上に形成することが知られている（特許文献３）。
光検出回路では、一般に、フォトダイオードの逆電圧状態の電流を何らかの信号として外部に取り出さなければならない。しかし、フォトダイオードを液晶装置内に配置するスペースは限られているので、信号電流は微小なものになってしまう。よって外部へは電圧変換して電圧値として取り出すことが好ましい。電圧値として取り出すには適当な抵抗体を設けて信号電流による電位差を検出する方法が考えられる。
特開平５−２６５４０１号公報（請求項１及び図２） 特開平６−１１７１３号公報（請求項１及び図１） 特開平２０００−１３１１３７号公報
しかしながら、フォトダイオードの信号電流は微小であるために、充分な電圧値として変換するためには抵抗体は値の大きなものを設けなければならない。液晶装置のガラス基板上の配線群は基本的に抵抗の小さい材料であるために、適当な抵抗体を設けることが難しい。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、微小な信号電流から正確に環境光の光量を測定可能な光検出回路、これを用いた電気光学装置、その制御方法、及び電子機器を提供することにある。
上述した課題を解決するために、本発明に係る光検出回路は、陰極が高電位側電源に接続され、陽極が接続点に接続されたフォトダイオードと、前記接続点と低電位側電源との間に設けられた容量素子と、前記接続点と低電位側電源との間に設けられ、所定周期でオン・オフするスイッチング素子とを備え、前記接続点の電圧信号を出力信号として取り出す、ことを特徴とする。
この発明によれば、フォトダイオードは逆電圧状態となるので入射光の光量に応じた電流を生成する。また、スイッチング素子によって容量素子の両端は所定周期で短絡されるので、接続点の電圧信号は照度を示す信号となる。フォトダイオードの出力電流は微小であるので、抵抗体を用いて電圧信号を生成するには、大きな抵抗値を有する抵抗体を用いる必要があり、回路面積が増大する。これに対して、容量素子を用いる場合には、微小な電流を充電するのに十分な低容量値の小さい素子で足りる。従って、回路規模を大幅に縮小することができる。また、高抵抗値の抵抗体はアンテナとして作用するのでノイズが混入することがあるが、本発明の光検出回路では容量素子を用いるので、ノイズマージンの大きく正確に照度を検出することができる。
上述した光検出回路は、前記電圧信号を周波数信号に変換する電圧周波数変換回路を備え、前記電圧信号の替わりに前記周波数信号を前記出力信号として出力することが好ましい。この場合には、光検出回路から周波数信号を出力するので、ノイズマージンが向上し信号の取り扱いが容易になる。
より具体的には、前記電圧周波数変換回路は、前記電圧信号と前記スイッチング素子のオン・オフの周期より短い周期の基準信号との論理積を演算して２値化信号を出力する論理回路を備え、前記２値化信号を前記周波数信号として出力する、ことが好ましい。この構成によれば、論理回路によって周波数信号たる２値化信号を出力できるので、構成を簡易なものにすることができる。
くわえて、光検出回路は、前記２値化信号を計数して、単位時間当たりの計数結果を示す計数データ信号を出力する計数手段を備え、前記計数データ信号を前記出力信号として出力することが好ましい。この場合には、デジタル信号として出力することが可能となる。
次に、本発明に係る電気光学パネルは、上述した光検出回路と、複数のデータ線と、複数の走査線と、各々が前記データ線と前記走査データの交差に対応して設けられ、電気的な作用によって光学特性が変化する電気光学素子を含む画素回路と、前記複数のデータ線および前記複数の走査線のうち少なくとも一方に信号を出力して前記電気光学素子を駆動する駆動回路とを備える。この発明によれば、光検出回路が電気光学パネルに組み込まれるので、電気光学パネルを用いた装置の小型化を図ることができる。
次に、本発明に係る電気光学装置は、上述した電気光学パネルと、前記電気光学パネルの一方の面から他方の面へ向けて光を照射する光源と、前記光源の光量を前記光検出回路の前記出力信号に基づいて調整する調光回路とを備え、前記電気光学素子は、印加電圧に応じて透過率が変化する液晶素子である、ことを特徴とする。この発明によれば、光検出回路によって検出された環境照度に応じて光源の光量を調整することができるので、例えば明るい場所では光源の発光輝度を高くする一方、暗い場所では光源の発光輝度を低くすることができる。この結果、見やすい画面を表示でき、かつ、消費電力を削減することが可能となる。
また、本発明に係る電気光学装置の他の態様としては、上述した電気光学パネルと、前記光検出回路の前記出力信号に基づいてレベルを調整した画像信号を出力する画像処理回路とを備え、前記電気光学素子は駆動電流に応じた輝度で発光する発光素子からなり、前記駆動回路は、前記画像処理回路から出力される前記画像信号に基づいて前記駆動電流を制御する、ことを特徴とする。この発明によれば、光検出回路によって検出された環境照度に応じて画像信号のレベルを調整するので、明るい場所では発光素子の輝度を画面全体で高くする一方、暗い場所では発光素子の輝度を画面全体で低くすることができる。この結果、見やすい画面を表示でき、かつ、消費電力を削減することが可能となる。なお、発光素子には、ＯＬＥＤ素子および無機発光ダイオード素子などが含まれる。
また、本発明に係る電気光学装置のその他の態様としては、上述した電気光学パネルと、前記光検出回路の前記出力信号に基づいてレベルを調整した電源電圧を出力する電源回路とを備え、前記駆動回路は、前記データ線に表示すべき階調に応じたデータ信号を出力し、前記電気光学素子は、駆動電流に応じた輝度で発光する発光素子からなり、前記画素回路は、前記発光素子に前記駆動電流を供給する駆動トランジスタを備え、前記駆動トランジスタは、前記電源電圧と前記データ信号に基づいた大きさの前記駆動電流を前記発光素子に供給する、ことを特徴とする。この発明によれば、光検出回路によって検出された環境照度に応じて電源電圧を調整するので、明るい場所では発光素子の輝度を画面全体で高くする一方、暗い場所では発光素子の輝度を画面全体で低くすることができる。この結果、見やすい画面を表示でき、かつ、消費電力を削減することが可能となる。
次に、本発明に係る電気光学装置は、複数のデータ線と、複数の走査線と、各々が前記データ線と前記走査データの交差に対応して設けられ、電気的な作用によって光学特性が変化する電気光学素子を含む画素回路と、複数の制御信号を生成する制御回路と、前記複数の制御信号に基づいて駆動信号を生成し、当該駆動信号を前記複数のデータ線および前記複数の走査線のうち少なくとも一方に出力する駆動回路と、陰極が高電位側電源に接続され、陽極が接続点に接続されたフォトダイオードと、前記接続点と低電位側電源との間に設けられた容量素子と、前記接続点と低電位側電源との間に設けられ、第１信号に基づいてオン・オフするスイッチング素子とを有し、前記接続点から電圧信号を取り出す光検出回路を具備し、前記第１信号を前記複数の制御信号の何れかと兼用したことを特徴とする。この発明によれば、第１信号を生成するための特別な構成が不要となるので、構成を簡易なものにすることができ、電気光学装置のコストを削減することができる。さらに、電気光学パネルに、データ線、走査線、画素回路、駆動回路および光検出回路を備える場合には、電気光学パネルの入力端子数を削減して、狭ピッチ化に対応することが可能となる。
次に、本発明に係る電気光学装置は、複数のデータ線と、複数の走査線と、各々が前記データ線と前記走査データの交差に対応して設けられ、電気的な作用によって光学特性が変化する電気光学素子を含む画素回路と、複数の制御信号を生成する制御回路と、前記複数の制御信号に基づいて駆動信号を生成し、当該駆動信号を前記複数のデータ線および前記複数の走査線のうち少なくとも一方に出力する駆動回路と、陰極が高電位側電源に接続され、陽極が接続点に接続されたフォトダイオードと、前記接続点と低電位側電源との間に設けられた容量素子と、前記接続点と低電位側電源との間に設けられ、第１信号に基づいてオン・オフするスイッチング素子と、前記第１信号より周期の短い第２信号との論理積を演算して２値化信号を出力する論理回路とを有する光検出回路を具備し、前記第１信号および前記第２信号を前記複数の制御信号の何れかと兼用したことを特徴とする。この発明によれば、第１信号および第２信号を生成するための特別な構成が不要となるので、構成を簡易なものにすることができ、電気光学装置のコストを削減することができる。さらに、電気光学パネルに、データ線、走査線、画素回路、駆動回路および光検出回路を備える場合には、電気光学パネルの入力端子数を削減して、狭ピッチ化に対応することが可能となる。
次に、本発明に係る電子機器は、上述した電気光学装置を備えることが好ましい。この電子機器としては、例えばパーソナルコンピュータ、携帯電話機、及び情報携帯端末等が含まれる。
次に、本発明に係る光検出回路の制御方法は、陰極が高電位側電源に接続され、陽極が接続点に接続されたフォトダイオードと、前記接続点と低電位側電源との間に設けられた容量素子とを備えた光検出回路を制御する方法であって、前記容量素子の両端を所定周期で短絡し、前記所定周期より短い周期の基準信号と前記接続点の電圧信号との論理積を演算して２値化信号を生成し、前記２値化信号を照度を示す照度信号として出力する、ことを特徴とする。この発明によれば、フォトダイオードが入射光の光量に応じた電流を生成すると、容量素子に電荷が充電され、接続点の電位が上昇する。接続点の電位は、所定周期でリセットされる。基準信号と接続点の電圧信号との論理積を演算して得られた２値化信号は、単位時間当たりに照度に応じた数のパルスを有する。従って、照度を周波数に変換して出力することが可能となる。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る電気光学装置は、電気光学材料として液晶を用いる。電気光学装置１は、主要部として液晶パネルＡＡ（電気光学パネルの一例）を備える。液晶パネルＡＡは、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」と称する）を形成した素子基板と対向基板とを互いに電極形成面を対向させて、かつ、一定の間隙を保って貼付し、この間隙に液晶が挟持されている。
図１は第１実施形態に係る電気光学装置１の全体構成を示すブロック図である。この電気光学装置１は、液晶パネルＡＡ、調光回路５００、バックライト６００、信号生成回路７００、制御回路８００、画像処理回路９００を備える。この液晶パネルＡＡは透過型であるが、半透過型であってもよい。信号生成回路７００は、リセット信号ＲＥＳＥＴと基準信号ＲＥＦを生成する。これらの信号は光センサ回路３００で用いられる。液晶パネルＡＡは、その素子基板上に画像表示領域Ａ、走査線駆動回路１００、データ線駆動回路２００、光センサ回路３００および計数回路４００を備える。制御回路８００は、Ｘ転送開始パルスＤＸおよびＸクロック信号ＸＣＫを生成してデータ線駆動回路２００に供給すると共に、Ｙ転送開始パルスＤＹおよびＹクロック信号ＹＣＫを生成して走査線駆動回路１００に供給する。画像表示領域Ａには、複数の画素回路Ｐ１がマトリクス状に形成されており、画素回路Ｐ１ごとに透過率を制御することができる。バックライト６００からの光は、画素回路Ｐ１を介して射出される。これによって、光変調による階調表示が可能となる。調光回路５００は、照度データ４００ａに応じた輝度でバックライト６００が発光するように調整する。なお、照度データ４００ａは、環境の照度を示すデータである。
ところで、表示画像の見え易さは環境の明るさによって左右される。例えば、日中の自然光の下では、バックライト６００の発光輝度を高く設定し、明るい画面を表示する必要がある。一方、夜間の暗い環境の下では、バックライト６００の発光起動が日中ほど高くなくても鮮明な画像を表示することができる。従って、バックライト６００の発光輝度は、環境光の照度に応じて調整することが望ましい。液晶パネルＡＡに設けられた光センサ回路３００および計数回路４００は、環境光の照度を計測するために用いられる。
図２に光センサ回路３００の回路図を示す。この図に示すようにフォトダイオード３１０とキャパシタ３２０は高電位側電源ＶＨとグランドＧＮＤ（低電位側電源）との間に直列に接続されている。フォトダイオード３１０は、例えばＰＩＮダイオードで構成され、逆バイアスされている。このフォトダイオード３１０は半導体領域を形成するプロセス、Ｎ型領域を形成するプロセス、Ｐ型領域を形成するプロセスがあれば作成できるので、画素回路Ｐ１/走査線駆動回路/データ線駆動回路を構成するＴＦＴと同一のプロセスで素子基板上に形成される。そして、フォトダイオード３１０は、環境光の照度に応じた電流ＩＬを出力する。フォトダイオード３１０とキャパシタ３２０の接続点であるノードＱには、スイッチング素子３３０の一端が接続され、その他端はグランドＧＮＤに接続される。キャパシタ３２０には電流ＩＬによって電荷が蓄積されノードＱの電位が上昇するが、スイッチング素子３３０がオン状態になると、蓄積された電荷が放電されてノードＱの電位がグランドレベルになる。
スイッチング素子３３０はＴＦＴによって構成され、そのゲートに供給されるリセット信号ＲＥＳＴがアクティブ（ハイレベル）になるとオン状態になり、リセット信号ＲＥＳＴが非アクティブ（ローレベルになるとオフ状態になる。ノードＱはＮＡＮＤ回路３４０の一方の入力端子に接続され、その他方の入力端子には基準信号ＲＥＦが供給される。基準信号ＲＥＦの周期はリセット信号ＲＥＳＥＴの周期より短い。ＮＡＮＤ回路３４０の出力信号は、３個のインバータ３５０、３６０、および３７０を介してパルス信号３００ａとして出力される。
図３に光センサ回路３００のタイミングチャートを示す。この例では、低照度においてフォトダイオード３１０が出力する電流ＩＬの値をｉ１、高照度においてフォトダイオード３１０が出力する電流ＩＬの値をｉ２とする。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間においてリセット信号ＲＥＳＥＴがアクティブになると、スイッチング素子３３０がオン状態となり、キャパシタ３２０の両端が短絡される。この結果、ノードＱの電位はグランドレベルとなる。そして、時刻ｔ２に至ると、スイッチング素子３３０がオフ状態となり、キャパシタ３２０に対する充電が開始される。このため、時刻ｔ２からノードＱの電位が上昇する。この場合、キャパシタ３２０は定電流で充電されるので、ノードＱの電位変化の波形は直線となる。また、電位波形の傾きは、電流値が大きいほど大きくなる。この例では、ｉ１＞ｉ２であるので、立ち上がり時間Ｔａは立ち上がり時間Ｔｂより短くなる。
ＮＡＮＤ回路３４０はノードＱの電位と基準信号ＲＥＦの論理積を演算する論理回路として機能する。このため、電流ＩＬの値がｉ１の場合には、時刻ｔａから時刻ｔ３までの期間においてパルス信号３００ａが出力され、電流ＩＬの値がｉ２の場合には、時刻ｔｂから時刻ｔ３までの期間においてパルス信号３００ａが出力される。ここで、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間に発生するパルス信号３００ａの個数を比較すると、電流値がｉ１の場合には８個となり、電流値がｉ２の場合には３個となる。上述したように電流値ｉ１は環境の照度が高く、電流値ｉ２は環境の照度が低い場合に得られる電流ＩＬの値である。従って、パルス信号３００ａの周波数は環境の照度の指標となり、照度が高い程、周波数が高くなる。換言すれば、光センサ回路３００は、環境の照度を示すパルス信号３００ａを周波数信号として出力する。図３では簡易的に表現したが、実際にはＮＡＮＤ回路３４０の動作点にノードＱの電位が達した時点でパルス信号３００ａが出力される。
フォトダイオード３１０などの光電変換素子から出力される電流の値は極めて小さい。電流を電圧に変換するには抵抗体を用いればよいが、微小電流から電圧信号を取り出すには大きな抵抗値を有する抵抗体を形成する必要がある。そのような、抵抗体の占有面積は大きくレイアウトに問題がある。さらに、抵抗体がアンテナとして作用してノイズが混入する可能性があり、正確に照度を検出することが容易でない。本実施形態によれば、キャパシタ３２０を用いて電流ＩＬを積分して電圧信号に変換するので、小さな占有面積で正確に照度を検出することが可能となる。さらに、基準信号ＲＥＦを外部から供給して、照度を周波数の形態で検出するので、ノイズマージンが向上し信号の取り扱いが容易になる。このようにして得られたパルス信号３００ａは図１に示す計数回路４００に供給される。
図４に、計数回路４００の構成例を示す。計数回路４００は、例えば、リセット信号ＲＥＳＥＴによって計数値がリセットされるカウンタ回路４１０と、カウンタ回路４１０の計数結果を示す計数データをリセット信号ＲＥＳＥＴでラッチするラッチ回路４２０によって構成される。ラッチ回路４２０の出力データは照度データ４００ａとして、調光回路５００に出力される。
次に、画像表示領域Ａについて説明する。画像表示領域Ａには、図５に示されるように、ｍ（ｍは２以上の自然数）本の走査線２が、Ｘ方向に沿って平行に配列して形成される一方、ｎ（ｎは２以上の自然数）本のデータ線３が、Ｙ方向に沿って平行に配列して形成されている。そして、走査線２とデータ線３との交差付近においては、ＴＦＴ５０のゲートが走査線２に接続される一方、ＴＦＴ５０のソースがデータ線３に接続されるとともに、ＴＦＴ５０のドレインが画素電極６に接続される。そして、各画素は、画素電極６と、対向基板に形成される対向電極（後述する）と、これら両電極間に挟持された液晶とによって構成される。この結果、走査線２とデータ線３との各交差に対応して、画素はマトリクス状に配列されることとなる。
また、ＴＦＴ５０のゲートが接続される各走査線２には、走査信号Ｙ１、Ｙ２、…、Ｙｍが、パルス的に線順次で印加される。このため、ある走査線２に走査信号が供給されると、当該走査線に接続されるＴＦＴ５０がオンするので、データ線３から所定のタイミングで供給されるデータ信号Ｘ１、Ｘ２、…、Ｘｎは、対応する画素に順番に書き込まれた後、所定の期間保持されることとなる。
各画素に印加される電圧レベルに応じて液晶分子の配向や秩序が変化するので、光変調による階調表示が可能となる。例えば、液晶を通過する光量は、ノーマリーホワイトモードであれば、印加電圧が高くなるにつれて制限される一方、ノーマリーブラックモードであれば、印加電圧が高くなるにつれて緩和されるので、電気光学装置１全体では、画像信号に応じたコントラストを持つ光が各画素毎に出射される。このため、所定の表示が可能となる。
また、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、蓄積容量５１が、画素電極６と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に付加される。例えば、画素電極６の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ蓄積容量５１により保持されるので、保持特性が改善される結果、高コントラスト比が実現される。
図６に、走査線駆動回路１００とデータ線駆動回路２００のタイミングチャートを示す。走査線駆動回路１００は、１フレーム（１Ｆ）周期のＹ転送開始パルスＤＹを、Ｙクロック信号ＹＣＫに従って順次シフトして走査信号Ｙ１、Ｙ２、…Ｙｍを生成する。走査信号Ｙ１〜Ｙｍは各水平走査期間（１Ｈ）において順次アクティブとなる。データ線駆動回路２００は、水平走査周期のＸ転送開始パルスＤＸをＸクロック信号ＸＣＫに従って転送して、サンプリング信号Ｓ１、Ｓ２、…Ｓｎを内部的に生成する。そして、データ線駆動回路２００は、画像信号ＶＩＤをサンプリング信号Ｓ１、Ｓ２、…Ｓｎを用いてサンプリングしてデータ信号Ｘ１、Ｘ２、…Ｘｎを生成する。
このように本実施形態においては、光検出回路３００を用いてバックライト６００の発光輝度を調整したので、環境照度に応じて画面の明るさを制御することが可能となり、電気光学装置１の消費電力を削減することができる。また、ＴＦＴ等の素子を用いて液晶パネルＡＡに光センサ回路３００および計数回路４００を形成したので、電気光学装置１を大幅に小型化することができる。さらに、光検出回路３００は、フォトダイオード３１０の電流ＩＬをキャパシタ３２０で充電して環境の照度に応じた信号を取り出したので、正確に照度を検出することができる。くわえて、光センサ回路３００の最終的な出力信号はパルス信号３００ａとして与えられるので、単位時間当たりのパルス数を計測することによって、簡易に照度データ４００ａを得ることができる。
＜２．第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る電気光学装置１について説明する。第２実施形態の電気光学装置１は、リセット信号ＲＥＳＥＴの替わりにＹ転送開始パルスＤＹを用いる点、および基準信号ＲＥＦの替わりにＹクロック信号ＹＣＫを用いる点を除いて、第１実施形態の電気光学装置１と同様に構成されている。
図７に第２実施形態に係る電気光学装置１の構成を示す。この図に示すように本実施形態の電気光学装置１では、信号生成回路７００が省略される。これは、リセット信号ＲＥＳＥＴをＹ転送開始パルスＤＹで兼用し、基準信号ＲＥＦをＹクロック信号ＹＣＫで兼用したからである。なお、リセット信号ＲＥＳＥＴの替わりにＸ転送開始パルスＤＸを用い、基準信号ＲＥＦの替わりにＸクロック信号ＸＣＫを用いてもよい。すなわち、画素回路Ｐ１を駆動するための各種信号をリセット信号ＲＥＳＥＴおよび基準信号ＲＥＦと兼用してもよい。
但し、Ｙクロック信号ＹＣＫはＸクロック信号ＸＣＫよりも周波数が低いため、消費電力を低減する観点から、Ｙ転送開始パルスＤＹおよびＹクロック信号ＹＣＫをリセット信号ＲＥＳＥＴおよび基準信号ＲＥＦの替わりに用いることが好ましい。また、環境照度の変化は、Ｙ転送開始パルスＤＹの周期である１フレーム周期と比較して十分長いので、Ｙ転送開始パルスＤＹおよびＹクロック信号ＹＣＫを用いても、環境照度の変化に追随してバックライト６００の発光輝度を調整することが可能となる。
このように本実施形態においては、画素回路Ｐ１を駆動するための各種信号をリセット信号ＲＥＳＥＴおよび基準信号ＲＥＦと兼用したので、光センサ回路３００を動作させるために、特別な信号を生成する必要がなくなる。この結果、信号生成回路６００を省略して構成を簡易にすることができる。また、リセット信号ＲＥＳＥＴおよび基準信号ＲＥＦを液晶パネルＡＡに供給するために入力端子を設ける必要がなくなるので、入力端子の狭ピッチ化に対応することができる。
＜３．第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る電気光学装置１について説明する。第３実施形態の電気光学装置１は、画素回路Ｐ１の替わりに画素回路Ｐ２を用いる点、および画像処理回路９００の替わりに画像処理回路９１０を用いる点を除いて、図７に示す第２実施形態の電気光学装置１と同様に構成されている。
図８に第３実施形態に係る電気光学装置１の構成を示す。画素回路Ｐ２は電気光学素子として発光素子を含む。具体的には、有機発光ダイオード素子（以下、ＯＬＥＤ素子と称する。）を含む。ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）素子は、光の透過量を変化させる液晶素子とは異なり、それ自体が発光する電流駆動型の発光素子である。電源回路９５０は各画素回路Ｐ２にＯＬＥＤ素子を駆動するための電源Ｖｄｄを供給する。
また、計数回路４００ａから出力される照度データ４００ａが画像処理回路９１０に供給される。画像処理回路９１０は、照度データ４００ａに応じて画像信号ＶＩＤのレベルを制御する。具体的には、画像処理回路９１０は環境の照度が高くなるにつれ画像信号ＶＩＤのレベルを大きくする。逆に環境照度が低くなると画像信号ＶＩＤのレベルを小さくする。画像信号ＶＩＤのレベルが小さくなるとデータ信号Ｘ１〜Ｘｎのレベルも小さくなり、ＯＬＥＤ素子の発光輝度が低下する。ＯＬＥＤ素子は、駆動電流に応じた輝度で発光するので、環境照度に応じて画面全体の明るさを制御することが可能となる。これにより、日中の自然光の下では画面全体の輝度を高くして、明るい環境でも見やすい画像を表示することができる一方、夜間の暗い環境では画面全体の輝度を低くして消費電力を削減することが可能となる。
図８に、画素回路Ｐ２の回路図を示す。同図に示す画素回路Ｐ２はｉ（ｉは１≦ｉ≦ｍを満たす自然数）行ｊ（ｊは１≦ｊ≦ｎを満たす自然数）列目に位置する。そして、走査線２を介して走査信号Ｙｉが供給され、データ線３を介してデータ信号Ｘｊが電圧信号Ｖdataとして供給される。画素回路Ｐ２は、２個のＴＦＴ４０１および４０２と、容量素子４１０と、ＯＬＥＤ素子４２０とを備える。このうち、ｐチャネル型のＴＦＴ４０１のソース電極は電源線Ｌに接続される一方、そのドレイン電極はＯＬＥＤ素子４２０の陽極に接続される。また、ＴＦＴ４０１のソース電極とゲート電極との間には、容量素子４１０が設けられている。ＴＦＴ４０２のゲート電極は走査線１０１に接続され、そのソース電極は、データ線１０３に接続され、そのドレイン電極はＴＦＴ４０１のゲート電極と接続される。
このような構成において、走査信号ＹｉがＨレベルになると、ｎチャネル型ＴＦＴ４０２がオン状態となるので、接続点Ｚの電圧が電圧Ｖdataと等しくなる。このとき、容量素子４１０にはＶｄｄ−Ｖdataに相当する電荷が蓄積される。次に、走査信号ＹｉがＬレベルになると、ＴＦＴ４０２はオフ状態となる。ＴＦＴ４０１のゲート電極における入力インピーダンスは極めて高いので、容量素子４１０における電荷の蓄積状態は変化しない。ＴＦＴ４０１のゲート・ソース間電圧は、電圧Ｖdataが印加されたときの電圧（Ｖｄｄ−Ｖdata）に保持される。ＯＬＥＤ素子４２０に流れる駆動電流Ｉoledは、ＴＦＴ４０１のゲート・ソース間電圧によって定まるので、電圧Ｖdataに応じた駆動電流Ｉoledが流れる。
なお、本実施形態においては、第２実施形態と同様にリセット信号ＲＥＳＥＴおよび基準信号ＲＥＦの替わりにＹ転送開始パルスＤＹおよびＹクロック信号ＹＣＫを用いたが、第１実施形態と同様に信号生成回路７００を設け、そこからリセット信号ＲＥＳＥＴおよび基準信号ＲＥＦを光センサ回路３００に供給してもよい。
＜４．第４実施形態＞
図１０に、本発明に係る第４実施形態の電気光学装置１の構成を示す。第４実施形態の電気光学装置１は、電源回路９５０の替わりに電源回路９６０を用いる点を除いて、図８に示す第３実施形態の電気光学装置１と同様に構成されている。この電気光学装置１では、計数回路４００から出力される照度データ４００ａが電源回路９６０に供給される。上述したようにＯＬＥＤ素子４２０に流れる電流Ｉoledは、「Ｖｄｄ−Ｖdata」によって定まる。従って、照度データ４００ａに応じて電源電圧Ｖｄｄを調整することによって、環境照度に応じて画面全体の輝度を制御することが可能になる。具体的には、環境照度が高くなるにつれて電源電圧Ｖｄｄが高くなるように制御する。これにより、日中の自然光の元では画面全体の輝度を高くして、明るい環境の下でも見やすい画像を表示することができる一方、夜間の暗い環境の下では画面全体の輝度を低くして消費電力を削減することが可能となる。
＜５．変形例＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に述べる各種の変形が可能である。
（１）上述した実施形態においては電気光学素子の一例として液晶素子とＯＬＥＤ素子を取上げたが、それら以外の電気光学素子を用いた電気光学装置にも本発明は適用される。電気光学素子とは、電気信号（電流信号または電圧信号）の供給によって透過率や輝度といった光学的特性が変化する素子である。例えば、無機ＥＬ（ElectroLuminescent）や発光ポリマーなどの発光素子を用いた表示パネルや、着色された液体と当該液体に分散された白色の粒子とを含むマイクロカプセルを電気光学物質として用いた電気泳動表示パネル、極性が相違する領域ごとに異なる色に塗り分けられたツイストボールを電気光学物質として用いたツイストボールディスプレイパネル、黒色トナーを電気光学物質として用いたトナーディスプレイパネル、あるいはヘリウムやネオンなどの高圧ガスを電気光学物質として用いたプラズマディスプレイパネルなど各種の電気光学装置に対しても上記実施形態と同様に本発明が適用され得る。
（２）上述した第３実施形態および第４実施形態の画素回路Ｐ２は、データ信号として電圧信号を入力する電圧駆動タイプを例示したが、データ信号として電流信号を入力する電流駆動タイプであってもよいことは勿論である。
（３）上述した各実施形態において、光センサ回路３００は、パルス信号３００ａを出力したが、ノードＱの電位を電圧信号として出力してもよい。この電圧信号の実効値は照度に応じた値となる。従って、調光回路５００は電圧信号に基づいてバックライト６００の発光輝度を制御すればよい。また、画像処理回路９１０は電圧信号に基づいて画像信号ＶＩＤのレベルを調整すればよい。さらに、電源回路９６０は電圧信号に基づいて電源電圧Ｖｄｄを調整すればよい。
また、上述した各実施形態において環境の照度を検出する光検出回路に、光センサ回路３００のみならず計数回路４００を含めて考えてもよいことは勿論である。
＜６．電子機器＞
次に、上述した実施形態および変形例に係る電気光学装置１を適用した電子機器について説明する。図１１に、電気光学装置１を適用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ２０００は、表示ユニットとしての電気光学装置１と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１及びキーボード２００２が設けられている。
図１２に、電気光学装置１を適用した携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、電気光学装置１に表示される画面がスクロールされる。
図１３に、電気光学装置１を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が電気光学装置１に表示される。
なお、電気光学装置１が適用される電子機器としては、図１１〜図１３に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した電気光学装置１が適用可能である。
本発明の第１実施形態に係る電気光学装置１の全体構成を示すブロック図である。 同装置の光センサ回路３００の構成例を示すブロック図である。 同回路の動作を示すタイミングチャートである。 同装置の計数回路４００の構成例を示すブロック図である。 同装置の画像表示領域Ａの構成例を示す回路図である。 同装置の走査線駆動回路１００およびデータ線駆動回路２００の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係る電気光学装置１の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る電気光学装置１の全体構成を示すブロック図である。 同装置に用いる画素回路Ｐ２の回路図である。 本発明の第４実施形態に係る電気光学装置１の全体構成を示すブロック図である。 同電気光学装置１を適用した電子機器の一例たるパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。 同電気光学装置１を適用した電子機器の一例たる携帯電話の構成を示す斜視図である。 同電気光学装置１を適用した電子機器の一例たる携帯情報端末の構成を示す斜視図である。
符号の説明
１…電気光学装置、２…走査線、３…データ線、１００…走査線駆動回路、２００…データ線駆動回路、３００…光センサ回路、３１０…フォトダイオード、３２０…キャパシタ、３３０…スイッチング素子、３４０…ＮＡＮＤ回路、Ｐ１，Ｐ２…画素回路、４００…計数回路。

Claims (12)

  1. 陰極が高電位側電源に接続され、陽極が接続点に接続されたフォトダイオードと、
    前記接続点と低電位側電源との間に設けられた容量素子と、
    前記接続点と低電位側電源との間に設けられ、所定周期でオン・オフするスイッチング素子とを備え、
    前記接続点の電圧信号を出力信号として取り出す、
    ことを特徴とする光検出回路。
  2. 前記電圧信号を周波数信号に変換する電圧周波数変換回路を備え、
    前記電圧信号の替わりに前記周波数信号を前記出力信号として出力する、
    請求項１に記載の光検出回路。
  3. 前記電圧周波数変換回路は、前記電圧信号と前記スイッチング素子のオン・オフの周期より短い周期の基準信号との論理積を演算して２値化信号を出力する論理回路を備え、
    前記２値化信号を前記周波数信号として出力する、
    ことを特徴とする請求項２に記載の光検出回路。
  4. 前記２値化信号を計数して、単位時間当たりの計数結果を示す計数データ信号を出力する計数手段を備え、
    前記計数データ信号を前記出力信号として出力することを特徴とする請求項３に記載の光検出回路。
  5. 請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の光検出回路と、
    複数のデータ線と、
    複数の走査線と、
    各々が前記データ線と前記走査データの交差に対応して設けられ、電気的な作用によって光学特性が変化する電気光学素子を含む画素回路と、
    前記複数のデータ線および前記複数の走査線のうち少なくとも一方に信号を出力して前記電気光学素子を駆動する駆動回路と、
    を備える電気光学パネル。
  6. 請求項５に記載の前記電気光学パネルと、
    前記電気光学パネルの一方の面から他方の面へ向けて光を照射する光源と、
    前記光源の光量を前記光検出回路の前記出力信号に基づいて調整する調光回路とを備え、
    前記電気光学素子は、印加電圧に応じて透過率が変化する液晶素子である、
    ことを特徴とする電気光学装置。
  7. 請求項５に記載の前記電気光学パネルと、
    前記光検出回路の前記出力信号に基づいてレベルを調整した画像信号を出力する画像処理回路とを備え、
    前記電気光学素子は駆動電流に応じた輝度で発光する発光素子からなり、
    前記駆動回路は、前記画像処理回路から出力される前記画像信号に基づいて前記駆動電流を制御する、
    ことを特徴とする電気光学装置。
  8. 請求項５に記載の前記電気光学パネルと、
    前記光検出回路の前記出力信号に基づいてレベルを調整した電源電圧を出力する電源回路とを備え、
    前記駆動回路は、前記データ線に表示すべき階調に応じたデータ信号を出力し、
    前記電気光学素子は、駆動電流に応じた輝度で発光する発光素子からなり、
    前記画素回路は、前記発光素子に前記駆動電流を供給する駆動トランジスタを備え、
    前記駆動トランジスタは、前記電源電圧と前記データ信号に基づいた大きさの前記駆動電流を
    前記発光素子に供給する、
    ことを特徴とする電気光学装置。
  9. 複数のデータ線と、
    複数の走査線と、
    各々が前記データ線と前記走査データの交差に対応して設けられ、電気的な作用によって光学特性が変化する電気光学素子を含む画素回路と、
    複数の制御信号を生成する制御回路と、
    前記複数の制御信号に基づいて駆動信号を生成し、当該駆動信号を前記複数のデータ線および前記複数の走査線のうち少なくとも一方に出力する駆動回路と、
    陰極が高電位側電源に接続され、陽極が接続点に接続されたフォトダイオードと、前記接続点と低電位側電源との間に設けられた容量素子と、前記接続点と低電位側電源との間に設けられ、第１信号に基づいてオン・オフするスイッチング素子とを有し、前記接続点から電圧信号を取り出す光検出回路を具備し、
    前記第１信号を前記複数の制御信号の何れかと兼用したことを特徴とする電気光学装置。
  10. 複数のデータ線と、
    複数の走査線と、
    各々が前記データ線と前記走査データの交差に対応して設けられ、電気的な作用によって光学特性が変化する電気光学素子を含む画素回路と、
    複数の制御信号を生成する制御回路と、
    前記複数の制御信号に基づいて駆動信号を生成し、当該駆動信号を前記複数のデータ線および前記複数の走査線のうち少なくとも一方に出力する駆動回路と、
    陰極が高電位側電源に接続され、陽極が接続点に接続されたフォトダイオードと、前記接続点と低電位側電源との間に設けられた容量素子と、前記接続点と低電位側電源との間に設けられ、第１信号に基づいてオン・オフするスイッチング素子と、前記第１信号より周期の短い第２信号との論理積を演算して２値化信号を出力する論理回路とを有する光検出回路を具備し、
    前記第１信号および前記第２信号を前記複数の制御信号の何れかと兼用したことを特徴とする電気光学装置。
  11. 請求項５乃至１０のうち何れか１項に記載した電気光学装置を備えた電子機器。
  12. 陰極が高電位側電源に接続され、陽極が接続点に接続されたフォトダイオードと、前記接続点と低電位側電源との間に設けられた容量素子とを備えた光検出回路の制御方法であって、
    前記容量素子の両端を所定周期で短絡し、
    前記所定周期より短い周期の基準信号と前記接続点の電圧信号との論理積を演算して２値化信号を生成し、
    前記２値化信号を照度を示す照度信号として出力する、
    ことを特徴とする光検出回路の制御方法。
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