JP2007072243A - 照度検出方法、輝度制御方法、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】正確な外光を検出可能にする。
【解決手段】 表示光を出射する表示部からの前記表示光の出射を停止させる発光停止手順と、前記表示部の周囲の外光の照度を検出する照度検出手順とを具備したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表示輝度の制御を行う表示装置に好適な照度検出方法、輝度制御方法、電気光学装置及び電子機器に関する。

液晶パネルは、ガラス基板、石英基板等の２枚の基板間に液晶を封入して構成される。各基板には電極を設け、画像信号を電極に供給する。各基板の電極相互間の液晶は、画像信号に応じて光学特性が変化する。即ち、各基板の電極相互間の液晶に画像信号に基づく電圧を印加することで、液晶分子の配列を変化させるのである。これにより、各画素における光の透過率が画像信号に応じて変化することになり、画像信号に応じた画像表示が行われる。

このような液晶パネルにおいて高輝度の表示を行うために、一般的には、液晶パネルの背面にはバックライトが設けられている。このようなバックライトとして、導光板を用いて、照明の均一性を向上させる装置も開発されている。バックライトによって液晶パネルの表示領域を照明することで、十分な輝度で表示領域上の表示を観察することができる。

ところで、液晶パネルの表示の見易さは、周囲の明るさに応じて変化する。例えば、周囲光が明るいほど、表示領域の照明を明るくした方が、表示は見やすい。逆に、周囲光が十分に暗い場合には、表示領域を必要以上に明るくする必要はない。

特許文献１には、周囲の明るさに拘わらず見やすい表示を提供するために、周囲の光を検知してそのフィードバック情報によりバックライトの輝度を制御する技術が開示されている。
特開２００３−７８８３８号公報

ところで、特許文献１の装置においては、周囲光（外光）を検出する光センサとして、ディスクリート部品を採用している。このため、光センサをフレキシブルプリント基板上に実装する必要があり、工数及びコスト増を招来する。

そこで、液晶パネル等の表示パネルを構成する基板上に、光センサを形成することが考えられる。しかしながら、表示パネルにおいては、透光性を有する基板を採用していることから、バックライトや自発光素子からの出射光が、周囲光検出用の光センサにも入射してしまう。このため、周囲光の検出精度が低下し、輝度制御に不具合が生じることがあるという問題点があった。なお、バックライトや自発光素子と光センサとの間に遮光膜を形成することも考えられるが、この場合でも、透光性を有する基板内を光が伝搬するので、十分な効果が得られない。

なお、これは、外光を検出して、輝度制御を行う全ての表示機器に共通の問題である。

本発明は、外光の検出時には発光部の発光を一時的に停止させることによって、正確な外光の検出を可能にすることができる照度検出方法、輝度制御方法、電気光学装置及び電子機器を提供することを目的とする。

本発明に係る照度検出方法は、表示光を出射する表示部からの前記表示光の出射を停止させる発光停止手順と、前記表示部の周囲の外光の照度を検出する照度検出手順とを具備したことを特徴とする。

このような構成によれば、発光停止手順は、表示部からの表示光の出射を停止させる。次に、照度検出手順において、表示部の周囲の外光の照度が検出される。外光の照度の検出時においては、表示光の出射は停止されており、外光の照度検出に表示光が悪影響を及ぼすことが防止される。これにより、外光の照度を正確に検出することができる。

また、前記表示光は、前記表示部を照明する照明装置からの光によって得られることを特徴とする。

このような構成によれば、照明装置を消灯させることで、表示光の出射を停止させることができる。

また、前記表示光は、前記表示部を構成する発光素子からの光によって得られることを特徴とする。

このような構成によれば、発光素子の発光を停止させることで、表示光の出射を停止させることができる。

また、前記発光停止手順及び照度検出手順は、前記表示部に供給される画像信号のブランキング期間に行われることを特徴とする。

このような構成によれば、表示部の画像表示に影響を与えることなく、表示光の発光停止及び外光の検出が可能である。

たま、前記表示部は、第１及び第２の基板間に液晶が封入された液晶パネルによって構成されており、前記発光停止手順は、前記表示部を照明するバックライトを消灯させる手順を含み、前記照度検出手順は、前記第１の基板上に形成された薄膜ダイオードによって構成された光センサの出力に基づいて、前記外光の照度を検出することを特徴とする。

このような構成によれば、液晶パネルのバックライトの影響を受けることなく、表示光の発光停止及び外光の検出が可能である。

また、本発明に係る輝度制御方法は、表示光を出射する表示部からの前記表示光の出射を停止させる発光停止手順と、前記表示部の周囲の外光の照度を検出する照度検出手順と、検出された前記外光の照度に基づいて、前記表示光の輝度を制御する発光制御手順とを具備したことを特徴とする。

このような構成によれば、外光の検出に際して、表示光が消灯されており、表示光の影響を受けない外光検出が可能であり、照度検出手順において検出された外光の照度は正確である。発光制御手順においては、検出された外光の照度に基づいて、表示光の輝度を制御する。こうして、外光に応じた表示輝度の制御が可能である。これにより、表示の視認性を向上させることができる。また、表示輝度が不必要に高輝度になることを防止することができ、消費電力を低減することもできる。

また、前記表示光は、前記表示部を照明する照明装置からの光によって得られることを特徴とする。

このような構成によれば、照明装置を消灯させることで、表示光の出射を停止させることができると共に、照明装置の輝度を外光に応じて制御することができる。

また、前記表示光は、前記表示部を構成する発光素子からの光によって得られることを特徴とする。

このような構成によれば、発光素子の発光を停止させることで、表示光の出射を停止させることができると共に、発光素子の輝度を外光に応じて制御することができる。

また、前記発光停止手順及び照度検出手順は、前記表示部に供給される画像信号のブランキング期間に行われることを特徴とする。

このような構成によれば、表示部の画像表示に影響を与えることなく、表示光の発光停止及び外光の検出が可能であり、画像表示を適正な明るさで観察することが可能となる。

また、前記表示部は、第１及び第２の基板間に液晶が封入された液晶パネルによって構成されており、前記発光停止手順は、前記表示部を照明するバックライトを消灯させる手順を含み、前記照度検出手順は、前記第１の基板上に形成された薄膜ダイオードによって構成された光センサの出力に基づいて、前記外光の照度を検出し、前記発光制御手順は、検出された前記外光の照度に基づいて、前記バックライトの明るさを制御することを特徴とする。

このような構成によれば、液晶パネルのバックライトの影響を受けることなく、表示光の発光停止及び外光の検出が可能であると共に、バックライトの輝度を外光に応じて適切に制御することができる。

本発明に係る電気光学装置は、表示光を出射する表示部と、前記表示部の周囲の外光の照度を検出する光センサと、前記光センサによる前記外光の照度の検出時に、前記表示部の表示光の出射を停止させる発光停止手段とを具備したことを特徴とする。

このような構成によれば、発光停止手段によって表示光の出射が停止される期間に、光センサが外光の照度を検出する。即ち、光センサに外光のみが入射する期間において、光センサは外光の照度を検出する。従って、光センサからは、表示光の影響を受けない、外光の照度に基づく検出結果が得られる。

また、本発明に係る電気光学装置は、表示光を出射する表示部と、前記表示部の周囲の外光の照度を検出する光センサと、前記光センサによる前記外光の照度の検出時に、前記表示部の表示光の出射を停止させる発光停止手段と、検出された前記外光の照度に基づいて、前記表示光の輝度を制御する発光制御手段とを具備したことを特徴とする。

このような構成によれば、発光制御手段は、外光の照度に基づいて、表示光の輝度を制御する。外光の照度の検出期間において、表示光の出射が停止されているので、検出された外光の照度は、表示光の影響を受けない正確なものである。これにより、外光に応じた適切な表示輝度を得ることができ、視認性に優れると共に、消費電力を削減することができる。

また、本発明に係る電気光学装置は、前記表示部は、第１及び第２の基板間に液晶が封入された液晶パネルによって構成されており、前記表示光は、前記表示部を照明するバックライトによって得られ、前記光センサは、前記第１の基板上に形成された薄膜ダイオードによって構成されることを特徴とする。

このような構成によれば、バックライトを消灯した状態で、光センサは、液晶パネルの外光を検出する。外光検出時にバックライトが消灯しているので、検出された外光は正確なものとなる。検出された正確な外光の照度に応じて、バックライトの明るさを制御する。これにより、外光に応じた適切な明るさの表示を観察することができる。

また、本発明に係る電子機器は、上記電気光学装置を用いたことを特徴とする。

このような構成によれば、外光を正確に検出して、表示輝度を制御することができ、表示の視認性を向上させると共に、消費電力を削減することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る電気光学装置が組み込まれた表示装置の概要を示す説明図である。図２は図１の電気光学装置１２として液晶パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図である。

＜第１の実施の形態＞
図１において、表示装置１１は、電気光学装置１２が内蔵されている。電気光学装置１２として液晶パネルを採用した場合には、電気光学装置１２は表示パネル２１と照明装置２２とを備える。なお、電気光学装置として自発光型の表示パネルを採用することもでき、この場合には、照明装置は不要である。図２は表示パネル２１として液晶パネルを採用した場合の構成例を示している。なお、図２では、説明を簡略化するために、少ない画素数の例を示しているが、画素数等は特に限定されるものではない。

表示パネル２１は光を透過する素子基板２３及び対向基板２４相互間に、液晶２５を封入して構成される。対向配置された素子基板２３と対向基板２４とは、シール材２６によって貼り合わされている。

表示パネル２１は、表示画面１３を有し、表示画面１３の中央には、図１では破線にて囲った有効表示領域１４が設けられている。有効表示領域１４は、例えば垂直方向に延在して設けられた図示しない複数の走査線と、水平方向に延在して設けられた図示しない複数のデータ線とを有し、複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して画素が構成される。

素子基板２３上には、反射層２７及びオーバーコート層２８が積層され、オーバーコート層２８上には、画素を構成する画素電極（ＩＴＯ）２９が配置される。また、対向基板２４側には対向電極（共通電極（ＩＴＯ））３０が設けられる。素子基板２３の画素電極２９上には、液晶２５に接して、ラビング処理が施された図示しない配向膜が設けられている。一方、対向基板２４側においても、液晶２５に接して、ラビング処理が施された図示しない配向膜が設けられている。各配向膜は、例えば、ポリイミド膜等の透明な有機膜からなる。また、対向基板２４にはデータ線及び走査線に沿って、遮光膜３１が形成されている。

対向基板２４の観察面側には偏光板３２が設けられ、素子基板２３の素子形成面の反対側の面には偏光板３３が設けられている。偏光板３２，３３は、素子基板２３及び対向基板２４に形成された配向膜のラビング方向に対応した偏光軸に設定される。

表示パネル２１においては、データ線には画像信号が供給され、走査線には走査信号が供給される。こうして、各画素は画像信号に基づいて駆動されて、光の透過率が変化し、画像表示が行われる。

照明装置２２は表示パネル２１の素子基板２３の下方から光を出射する。表示パネル２１においては、照明装置２２の出射光の透過率を有効表示領域１４において画像信号に応じて制御することによって、画像表示を行う。

照明装置２２は、光源を構成する複数の点光源でなる発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）３５が配置されている。ＬＥＤ３５の側方であって、表示パネル２１の有効表示領域１４の下方には、導光板３６が設けられている。ＬＥＤ３５は、導光板３６の側面に配置されて、導光板３６内に光を出射することができるようになっている。

導光板３６は、略板形状を有し、その一側面（入射面）がＬＥＤ３５の出射面に対向するように配置される。導光板３６は、例えば、透明なアクリル樹脂で成形されており、ＬＥＤ３５に面した一側面以外の３つの側面は、高い反射特性又は散乱特性を有する材料、例えば、白色印刷層等の反射層が形成されている。ＬＥＤ３５に面した導光板３６の一側面からは、ＬＥＤ３５からの光が入射して、導光板３６の内部に導かれるようになっている。

なお、導光板３６の材質としては、アクリル樹脂の他に、透明性若しくは透光性を有するポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂などの各種樹脂、ガラスなどの無機材料、またはこれらの各種の複合体を用いることができる。

導光板３６は、底面及び側面の反射層によって、入射光を反射、散乱させ、上面から光を出射するようになっている。導光板３６の上面には、拡散シート及びプリズムシート等を含む光学シート３７が配置される。光学シート３７は、導光板３６からの光を拡散して、上方に出射する。光学シート３７上には、表示パネル２１の有効表示領域１４が配置される。これにより、光学シート３７からの光が表示パネル２１の有効表示領域１４に入射されるようになっている。

有効表示領域１４の周辺には、非表示領域１５が設けられている。この非表示領域１５内に、後述する照度検出回路１９の受光素子配置領域１６が設けられている。受光素子配置領域１６は、対向基板２４の上面（観察面）側からの光を基板内に透過させる領域を有する。

本実施の形態においては、受光素子配置領域１６内において、外光用センサ４が設けられている。外光用センサ４は素子基板２３上に、いわゆるポリシリコン型薄膜トランジスタ、好適な約６００℃以下のプロセス作製される低温ポリシリコン型薄膜トランジスタのプロセスによって形成されている。外光用センサ４には、対向基板２４の観察面側からの外光が入射するようになっている。

外光用センサ４は入射光に応じた出力を出力する。即ち、外光用センサ４は、外光が入射されて、外光の照度に基づく出力を出力する。外光用センサ４の出力は照度検出回路１９に与えられる。

図３は外光用センサ４の一例を示している。また、図４は入射光強度と出力との関係を示すグラフである。外光用センサ４の受光素子は、ＰＩＮダイオード等のダイオードＤ１及びコンデンサＣ１の並列回路による等価回路によって示すことができる。

電源４１からの電圧をスイッチ４２を介してコンデンサＣ１に印加する。光の入射によってダイオードＤ１に発生した光発生電荷によって、コンデンサＣ１の端子電圧が低下する。図４の矢印にて示す電圧の低下量Ｖdrop がアンプ４３を介してセンサ出力として出力端子４４に得られる。

センサ出力に相当するＶdropは、下記（１）式によって表される。

Ｖdorp＝Ｖ0 ｅｘｐ（−ｔ／ＲＣ） …（１）
また、コンデンサＣ１の電圧低下をパルスの時間幅の変化によって検出する場合には、スイッチ４２に閾値電圧を有する出力素子を接続し、コンデンサＣ１の電圧がその閾値に達したときに、出力素子から信号を出力させればよい。この場合には、出力素子は、ダイオードＤ１に入射する光の強度に反比例した時間幅を有するパルス信号を出力することができる。

なお、センサ出力としては入射光に応じた電圧を用いるものとして説明したが、入射光に応じた電流出力を用いてもよく、或いは、入射光に応じてパルスの時間幅が変化する出力を用いてもよい。

照度検出回路１９は、外光用センサ４を駆動するための電源電圧、駆動信号及びリセット信号等を発生して外光用センサ４を駆動制御する。照度検出回路１９は、上記（１）式の出力に対して、光強度に応じて出力がリニアに変化する変換を施した後、照度検出信号として出力する。即ち、照度検出回路１９からは、図５に示すように、光強度と出力との関係がリニアに変化する照度検出信号が出力される。

照度検出回路１９からの照度検出信号は、発光制御部１８に与えられる。発光制御部１８は、照度検出信号に基づいて、表示パネル２１の発光部を制御する。即ち、図２の液晶パネルの場合には、発光制御部１８は照明装置２２の発光を制御する。発光制御部１８は、照度検出信号に基づいて照明装置２２の明るさを決定し、決定した明るさで照明装置２２を点灯させるための発光制御信号を発生して照明装置２２に出力するようになっている。

例えば、発光制御部１８は、照度検出信号によって、外光が比較的明るいことが示された場合には、外光の明るさに応じて照明装置２２の明るさを明るくすることも可能である。また、発光制御部１８は、外光が所定の閾値よりも明るいことが示された場合には、照明装置２２を消灯させて、表示パネル２１を反射型として利用するようにしてもよい。照明装置２２は発光制御信号に基づく明るさで発光するようになっている。

本実施の形態においては、照度検出回路１９及び発光制御部１８は、ディスプレイドライバ１７によって制御されるようになっている。ディスプレイドライバ１７は、有効表示領域１４内の各画素を駆動して、画像表示を制御する。例えば、ディスプレイドライバ１７は、水平同期信号及び垂直同期信号を発生して、走査及び画像信号の画素への供給を制御する。また、ディスプレイドライバ１７は、垂直ブランキング期間を示す垂直ブランキングパルスを含む各種タイミング信号も発生する。

本実施の形態においては、発光制御部１８及び照度検出回路１９は、ディスプレイドライバ１７からのタイミング信号が与えられて、外光の照度を検出する外光検出期間においては照明装置２２を消灯させるようになっている。更に、発光制御部１８は、照明装置２２の消灯期間内に、照度検出信号に基づいて照明装置２２の明るさを決定するようになっている。

例えば、発光制御部１８は、垂直ブランキングパルスが与えられて、垂直ブランキング期間に照明装置２２を消灯させ、照度検出回路１９は、この垂直ブランキング期間、即ち、照明装置２２の消灯期間に、外光の照度を検出するようになっている。

なお、照明装置２２として、ＬＥＤ（発光ダイオード）を発光源とするバックライトを採用する場合には、発光制御部１８は、ＬＥＤの駆動電圧（バックライト電圧）を制御することで、バックライトの調光が可能である。

次に、このように構成された実施の形態の動作について図６及び図７を参照して説明する。図６は外光検出期間を示すタイミングチャートであり、図７は照度の検出方法及び輝度の制御方法を示すフローチャートである。

表示装置１１は、電気光学装置１２内の照明装置２２が、周囲光（外光）に応じた適正な明るさで発光するように、照明装置２２の明るさを制御する。即ち、発光制御部１８は、照度検出回路１９からの照度検出信号に基づいて、照明装置２２が所定輝度で発光するように制御する。本実施の形態においては、外光の照度を正確に検出することができるように、外光検出期間においては、照明装置２２を消灯する。

即ち、発光制御部１８及び照度検出回路１９は、図７のステップＳ１において、外光の測定を行う期間になったか否かを判断する。ブランキング期間は１／６０秒周期で発生しており、全ブランキング期間において外光の検出を行う必要はない。ディスプレイドライバ１７は、適宜のタイミングで外光の照度検出を行うように、外光の測定期間を示すタイミング信号を発光制御部１８及び照度検出回路１９に出力する。

外光の測定期間になると、発光制御部１８及び照度検出回路１９は、ディスプレイドライバ１７からの垂直ブランキングパルスによって垂直ブランキング期間になったことを検出（ステップＳ２）し、このブランキング期間を外光検出期間とする。発光制御部１８は、照明装置２２を制御して消灯させる（ステップＳ３）。照度検出回路１９は、外光用センサ４を駆動して、センサ出力を取得する（ステップＳ４）。例えば、照度検出回路１９は、ブランキング期間の開始から２ｍ秒経過した後に、センサ出力を受け取る。なお、センサ出力としてはアナログ値、デジタル値のいずれであってもよい。

照度検出回路１９による外光の照度の検出期間においては、照明装置２２は消灯している。従って、外光用センサ４には表示パネル２１の周囲光（外光）のみが入射することになり、照度検出回路１９は外光の照度を正確に検出することができる。

なお、外光検出期間において、照明装置の発光が停止していればよく、外光検出期間は必ずしもブランキング期間と一致させる必要はない。例えば、ブランキング期間の一部のみを外光検出期間に設定してもよい。

照度検出回路１９は、センサ出力に基づく照度検出信号を発光制御部１８に出力する。発光制御部１８は、外光の照度の検出結果に基づいて、照明装置２２の明るさを決定する（ステップＳ５）。発光制御部１８は、ブランキング期間が終了すると、ステップＳ６から処理をステップＳ７に移行して、決定した明るさを指示するための発光制御信号を出力する。照明装置２２は、発光制御信号に基づく明るさで点灯する（ステップＳ８）。

例えば、照度検出期間において、外光が明るいことが検出された場合には、発光制御部１８は、外光の明るさに応じて照明装置２２の明るさを明るくする。図６のこの場合の制御を示している。

図６のバックライト電圧は、発光制御信号に応じて発生して、照明装置２２であるバックライトに印加される電圧である。外光検出期間になると、バックライト電圧は低下し、バックライトは消灯する。ブランキング期間である外光検出期間が終了すると、発光制御信号に応じて、外光検出期間前よりも高いバックライト電圧が発生する。これにより、バックライトは外光検出期間前よりも明るい光を出射する。

なお、発光制御部１８は、外光の明るさに応じて種々の明るさ制御が可能である。例えば、外光が極めて明るい場合には、照明装置２２（バックライト）を消灯させて、液晶表示を反射モードで動作させてもよい。また、上述したように、外光が適度に明るい場合には、バックライトも明るくして液晶表示の視認性を向上させる。一方、外光が比較的暗い場合には、バックライトも暗くして、目に優しく見やすい表示を可能にする。この場合には、消費電力も低減させることができる。

このように、本実施の形態においては、外光の照度を検出する期間には、バックライトや自発光素子の発光を停止させており、外光用センサによって外光の明るさを正確に検出することが可能である。また、発光を停止させる期間をブランキング期間に設定していることから、表示に影響を与えることなく、照度の検出及び表示輝度の制御が可能である。

また、高精度に検出した外光の明るさに応じて、バックライト光の明るさを制御しており、視認性に優れた表示装置を得ることができる。また、バックライトの明るさを必要以上に明るくすることを防止することができ、消費電力を低減させることもできる。

また、上記実施の形態においては、外光に応じて、バックライトの明るさを制御する例について説明したが、自発光の表示パネルを採用する場合には、検出した外光に応じて、発光体の表示輝度を制御するようにしてもよい。

更に、明るさ制御だけでなく、外光に応じて、映出する画像のγ値や絵柄そのものを制御するようにしてもよい。また、映像だけでなく、音声等の制御にも適用可能である。例えば、外光が所定の明るさ以下に暗くなったことを検出した場合には、携帯電話の呼び出し音を夜用の呼び出し音に変化させることも可能である。

＜第２の実施の形態＞
図８は本発明の第２の実施の形態に採用される照度検出方法及び輝度制御方法を説明するためのタイミングチャートである。本実施の形態は第１の実施の形態と同様のハードウェア構成を有しており、発光制御の仕方が異なる。

本実施の形態においては、発光制御部１８は、外光の照度検出結果に基づいて、照明装置２２の明るさを徐々に変化させるようになっている。また、発光制御部１８は、外光検出期間直後の表示期間ではなく、外光検出期間から所定期間経過した後に、照明装置２２の明るさを制御するようになっている。

図８の例では、外光検出期間から約１．５垂直期間経過後に、照明装置２２（バックライト）の明るさを制御するバックライト電圧を変化させている。しかも、バックライト電圧の変化は緩やかであり、明るさの変化が開始された後、約０．５垂直期間経過後に、所望の明るさに到達している。

他の構成及び作用は第１の実施の形態と同様である。

このように本実施の形態においては、外光の検出から所定期間を掛けて徐々に明るさを変えており、表示輝度が急激に変化することによって違和感が生じることを防止することができる。

＜第３の実施の形態＞
図９は本発明の第３の実施の形態に採用される照度検出方法及び輝度制御方法を説明するためのタイミングチャートである。本実施の形態は第１の実施の形態と同様のハードウェア構成を有しており、発光制御の仕方が異なる。

本実施の形態においては、発光制御部１８及び照度検出回路１９は、外光検出期間として、ブランキング期間よりも長い期間を設定している。図９は外光検出期間として１垂直期間を設定した例を示している。

本実施の形態においては、外光検出期間がブランキング期間よりも長いので、外光の照度検出の精度を一層向上させることができる。なお、図９のように、外光検出期間が１フィールド期間程度であれば、照明装置２２は、わずかに１／６０秒だけ消灯するだけであり、視覚上問題となることはない。

また、図９では、外光検出期間を１フィールド期間に設定したが、１フィールド期間よりも短い期間を設定してもよいし、視覚上違和感が無ければもっと長い期間を設定してもよい。また、外光検出期間の開始及び終了タイミングは適宜設定可能である。必要に応じて１秒に数回から数分に一回などいろいろなタイミングが考えられる。

他の構成、作用及び効果は第１の実施の形態と同様である。

＜第４の実施の形態＞
図１０乃至図１３は本発明の第４の実施の形態に係り、図１０は本発明の第４の実施の形態に係る電気光学装置として液晶パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図である。また、図１１は第４の実施の形態に係る電気光学装置に採用された照度検出及び輝度制御回路を示す回路図である。図１２は基準光の検出期間及び外光検出期間を示すタイミングチャートである。図１３は第４の実施の形態に係る照度の検出方法及び輝度の制御方法を示すフローチャートである。図１０及び図１１において夫々図２及び図３と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

図１０に示す外光用センサ４は、低温ポリシリコン技術によって製造する液晶パネル上に形成される。このため、外光用センサ４の光検出電流は比較的小さく、十分な精度を得にくい。また、低温ポリシリコン技術によって製造するセンサは、個体差が大きく、外光の検出精度が低いことも考えられる。

そこで、本実施の形態においては、基準光を検出するためのセンサの出力を用いて、外光の検出結果を校正することにより、高精度に外光を検出することを可能にしている。

基準光としては、種々の光を採用することができるが、バックライトを用いた液晶パネルに適用する場合には、バックライト光を基準光として用いることができる。また、自発光素子を用いた表示パネルについては、自発光素子からの光を基準光として用いることができる。

図１０の表示パネル５１は、バックライト参照用センサ２及び遮光膜３を付加した点が、第１の実施の形態における表示パネル２１と異なる。即ち、表示パネル５１には、受光素子配置領域１６内において、バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４が設けられている。バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４は素子基板２３上に、低温ポリシリコン技術によって形成されている。バックライト参照用センサ２の上方には遮光膜３が形成されており、遮光膜３によって対向基板２４の観察面側からの外光がバックライト参照用センサ２に入射することが阻止される。そして、バックライト参照用センサ２は、素子基板２３を透過する照明装置２２からの光が入射するようになっている。また、外光用センサ４には、対向基板２４の観察面側からの外光が入射するようになっている。

本実施の形態においては、図１の照度検出回路１９及び発光制御部１９に代えて、図１１に示す照度検出及び輝度制御回路８を採用する。

図１１において、バックライト１は図１０の照明装置２２に相当する。バックライト１は表示パネルにバックライト光を照射することができるようになっている。

バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４は、夫々入射光に応じた出力を出力する。バックライト参照用センサ２は、遮光膜３によって外光が阻止されて、バックライト１からのバックライト光が入射されるようになっている。バックライト参照用センサ２はバックライト光の照度に基づく出力を出力する。

また、外光用センサ４には外光が入射するようになっている。本実施の形態においても、外光の検出時には、バックライト１を消灯するようになっており、外光用センサ４は外光の照度に基づく出力を出力する。

バックライト１は、例えばＬＥＤを含む構成であり、比較的高精度に照度を制御することができるようになっている。また、バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４は、相互に近接した位置において半導体プロセスにより形成されており、相互に略同一特性を有する。

本実施の形態においては、これらの特性を利用して高精度に外光を検出するものである。後述するように、高精度に照度が制御されたバックライト光の既知の照度をバックライト参照用センサ２で検出し、検出結果に基づいて外光用センサの出力を校正することで、外光の検出精度を向上させている。

バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４からの各センサ出力は、校正手段としての比較器５に与えられる。比較器５はバックライト参照用センサ２及び外光用センサ４からの各センサ出力同士を比較し、比較結果を発光制御手段としてのバックライトコントローラ６に出力するようになっている。例えば、比較器５は、比較結果として、所定の基準光を検出したバックライト参照用センサ２の出力と外光用センサ４の出力との比を出力するようにしてもよい。いま、バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４のセンサ特性が、図５に示すように０を通るリニアな特性を有するものとする。そして、既知の所定の明るさの基準光をバックライト１で発生し、この基準光をバックライト参照用センサ２によって検出する。一方、外光用センサ４は外光を検出する。この場合には、外光用センサ４のセンサ出力がバックライト参照用センサ２のセンサ出力の何倍であったかによって、外光の明るさが基準光の明るさの何倍であったかを判断することができる。上述したように、基準光の明るさが高精度に制御され、バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４の特性が０を通るリニアな同一特性であれば、外光の明るさを高精度に検出することができる。なお、センサ特性が０を通らない場合でも、リニアであれば、同様に外光の検出が可能であることは明らかである。

比較器５は、バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４のセンサ出力の比を比較結果としてそのまま出力してもよく、センサ出力同士の比較に基づいて外光の絶対的な明るさを求めて、求めた外光の明るさを示す信号を比較結果として出力してもよい。

比較器５の比較結果は、バックライトコントローラ６に与えられる。バックライトコントローラ６は、比較器５の比較結果に基づいて、バックライト１の明るさを制御するためのバックライト制御信号を発生してバックライト１に出力するようになっている。

例えば、バックライトコントローラ６は、比較結果によって、外光が比較的明るいことが示された場合には、外光の明るさに応じてバックライト１の明るさを明るくすることも可能である。また、バックライトコントローラ６は、外光が所定の閾値よりも明るいことが示された場合には、バックライト１を消灯させて、表示パネル５１を反射型として利用するようにしてもよい。バックライト１はバックライト制御信号に基づく明るさで発光するようになっている。

本実施の形態においては、照度検出回路７及びバックライトコントローラ６は、ディスプレイドライバ１７によって制御されており、外光の照度を検出する外光検出期間においてはバックライト１を消灯させるようになっている。

次に、このように構成された実施の形態の動作について図１２及び図１３を参照して説明する。

本実施の形態においても、外光検出及び表示輝度の制御は、所定の期間だけ行えばよい。本実施の形態においては、外光検出後に、外光の検出結果を校正するために、基準光（バックライト光）の検出を行う。

本実施の形態においては、ブランキング期間になると、外光検出期間が設定される。即ち、図１１の照度検出及び輝度制御回路８のバックライトコントローラ６は、ブランキングパルスによって外光検出期間になったことを検出すると（ステップＳ１，Ｓ２）、バックライト制御信号によって、バックライト１を消灯させる（ステップＳ３）。

一方、対向基板２４の観察面側から入射した外光は、対向基板２４を通過して、外光用センサ４に入射する。外光用センサ４は、外光の明るさを検出する（ステップＳ４）。外光用センサ４の出力は比較器５に与えられる。外光の検出期間には、バックライト１が消灯しており、外光用センサ４は確実に外光の照度を検出することができる。

ブランキング期間が終了すると、バックライトコントローラ６はステップＳ６からステップＳ１１に処理を移行して、バックライト１に所定輝度の基準光を出射させるように制御する。バックライト光はバックライト参照用センサ２に入射する。図１２に示すように、基準光検出期間は、外光検出期間直後の表示期間に設定される。バックライト参照用センサ２はバックライト光の明るさを検出する。バックライト参照用センサ２のセンサ出力は比較器５に与えられる。

比較器５は、バックライト参照用センサ２及び外光用センサ４からの各センサ出力同士の比を求めて（ステップＳ１２）、比較結果をバックライトコントローラ６に出力する。

例えば、基準光としてバックライト１による照度が１万ルクスであるものとし、このバックライト光によるバックライト参照用センサ２の出力が５Ｖであるものとする。一方、外光を検出した外光用センサ４の出力が６Ｖであったものとする。この場合には、比較器５は６／５＝１．２を出力する。即ち、この場合には、外光の明るさは基準光の１．２倍の１２，０００ルクスであることが分かる。

バックライトコントローラ６は、比較器５からの比較結果に基づいて、バックライト１の明るさを決定する。バックライトコントローラ６は、基準光検出期間が終了すると、決定した明るさでバックライト１を点灯させるためのバックライト制御信号を出力する（ステップＳ１３）。こうして、基準光検出期間が終了すると、バックライト１は、外光検出期間に求めた高精度の外光照度に基づく明るさで点灯する（ステップＳ１４）。

このように、本実施の形態においても、バックライトを消灯させた後、外光用センサによって外光の明るさを検出する。外光の検出後に、高精度に明るさが制御された基準光を、外光用センサと特性が略同一のバックライト参照用センサによって検出する。外光検出期間にはバックライトが消灯しているので、確実に外光に基づくセンサ出力を得ることができる。更に、バックライト参照用センサのセンサ出力と外光用センサのセンサ出力との比較によって、外光用センサのセンサ出力を校正する。これにより、外光の明るさを高精度に検出することが可能である。

また、高精度に検出した外光の明るさに応じて、バックライト光の明るさを制御しており、視認性に優れた表示装置を得ることができる。また、バックライトの明るさを必要以上に明るくすることを防止することができ、消費電力を低減させることもできる。

なお、上記実施の形態においては、バックライト参照用センサ及び外光用センサは、同様の手法によって照度を検出しているが、相互に異なる検出方法を採用してもよい。また、上記実施の形態においては、先に外光を検出し、後で基準光を検出する例を説明したが、基準光と外光との検出期間が同時でなければよく、基準光を先に検出し外光を後から検出してもよい。また、校正後のバックライトの明るさ制御をブランキング期間に行うようにしてもよい。この場合には、表示期間において明るさが変化することを防止することができる。

また、本実施の形態においては、バックライト参照用センサと外光用センサとを夫々別々に設けたが、基準光検出期間と外光検出期間とは、異なる時間に設定されていることから、これらのセンサを共用化し、１つのセンサを時分割的に用いることによって、基準光と外光とを検出するようにしてもよい。１つのセンサを共有化すると遮光膜３により外光の侵入を阻止したセンサはつくれないが、外光検出期間で検出された明るさよりも基準光検出期間で検出された明るさが十分に高い場合に限り基準光をもとに校正すれば良い。

低温ポリシリコン技術により製作されたＰＩＮダイオード等の多結晶の薄膜センサーは、光感度の個体ばらつきがバルクシリコンの個体ばらつきよりも大きく、環境光（外光）検出用のセンサとして使用するためには、従来、感度校正をする必要があった。これに対し、本実施の形態においては、基準光を検出するセンサの出力を用いることで、外光を検出するセンサ出力を自動校正しており、センサの調整作業を行うことなく、高精度の外光検出が可能である。

また、上記実施の形態においては、外光に応じて、バックライトの明るさを制御する例について説明したが、自発光の表示パネルを採用する場合には、検出した外光に応じて、発光体の表示輝度を制御するようにしてもよい。この場合には、基準光としては、自発光による表示光そのものを利用すればよい。

更に、明るさ制御だけでなく、外光に応じて、映出する画像のγ値や絵柄そのものを制御するようにしてもよい。また、映像だけでなく、音声等の制御にも適用可能である。例えば、外光が所定の明るさ以下に暗くなったことを検出した場合には、携帯電話の呼び出し音を夜用の呼び出し音に変化させることも可能である。

＜第５の実施の形態＞
図１４は本発明の第５の実施の形態に係り、第５の実施の形態に係る電気光学装置としてＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図である。

基板７１上には低温ポリシリコン層７３が形成される。基板７１と基板７２とは、有機ＥＬ層７４を介在させて対向配置される。有機ＥＬ層７４は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素を構成する。基板７２には遮光膜７５が形成されている。

本実施の形態においては、有機ＥＬ層７４のＲ，Ｇ，Ｂ画素のいずれかに、又は夫々に１つずつに対向して、基板７３上に基準光参照用センサ７６が形成されている。基準光参照用センサ７６に対向する基板７２には、遮光膜７７が形成されている。これにより、基準光参照用センサ７６は、外光の入射が阻止され、有機ＥＬ層７４の各画素の発光強度を検出することができるようになっている。

また、基板７１の端部には、外光用センサ７８が形成されている。外光用センサ７８は外光を検出することができるようになっている。

本実施の形態においては、外光用センサ７８による外光照度の検出時には、発光素子である有機ＥＬ層７４を消灯させるようになっている。

このように構成された電気光学装置においても、図１と同様の照度検出回路、発光制御部及びディプレイドライバを備えている。基準光参照用センサ７６は、有機ＥＬ層７４の発光強度を基準光の強度として検出する。次に、外光検出期間においては、有機ＥＬ層７４の発光を停止させて、外光用センサ７８により外光の照度を検出する。そして、基準光参照用センサ７６のセンサ出力を用いて、外光用センサ７８のセンサ出力を校正する。こうして、外光を正確に検出して、表示輝度の制御が可能である。

また、上述の電気光学装置を用いた電子機器も本発明に含まれる。図１５は電子機器の例を示す斜視図であり、携帯電話の外観を示している。図１５に示すように、電子機器として携帯電話２００の表示部２０１に、上述した電気光学装置、例えば液晶表示装置が用いられる。

他にも、電子機器としては、例えば、光源と該光源から出射された光を変調するライトバルブと、該ライトバルブにより変調された光を投射するための光学系を備えた、投射型表示装置である。さらに、電子機器としては、他にも、テレビジョンや、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、ディジタルスチルカメラ、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種の電子機器に対して、本発明に係る電気光学装置が適用可能なのは言うまでもない。

また、本発明の電気光学装置は、パッシブマトリクス型の液晶表示パネルだけでなく、アクティブマトリクス型の液晶パネル（例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）やＴＦＤ（薄膜ダイオード）をスイッチング素子として備えた液晶表示パネル）にも同様に適用することが可能である。また、液晶表示パネルだけでなく、エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、電子放出を用いた装置（Field Emission Display 及び Surface-Conduction Electron-Emitter Display 等）、ＤＬＰ（Digital Light Processing）（別名ＤＭＤ：Digital Micromirror Device）等の各種の電気光学装置においても本発明を同様に適用することが可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る電気光学装置が組み込まれた表示装置の概要を示す説明図。 図１の電気光学装置１２として液晶パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図。 外光用センサ４の一例を示す等価回路図。 入射光強度と出力との関係を示すグラフ。 光強度と出力との関係がリニアに変化するセンサ出力を説明するためのグラフ。 外光検出期間を示すタイミングチャート。 照度の検出方法及び輝度の制御方法を示すフローチャート。 本発明の第２の実施の形態に採用される照度検出方法及び輝度制御方法を説明するためのタイミングチャート。 本発明の第３の実施の形態に採用される照度検出方法及び輝度制御方法を説明するためのタイミングチャート。 本発明の第４の実施の形態に係る電気光学装置として液晶パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図。 第４の実施の形態に係る電気光学装置に採用された照度検出及び輝度制御回路を示す回路図。 基準光の検出期間及び外光検出期間を示すタイミングチャート。 第４の実施の形態に係る照度の検出方法及び輝度の制御方法を示すフローチャート。 本発明の第５の実施の形態に係る電気光学装置としてＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルを採用した場合の断面構造を示す断面図。 電子機器の例を示す斜視図。

符号の説明

１１…表示装置、１２…表示パネル、１４…有効表示領域、１７…ディスプレイドライバ、１８…発光制御部、１９…照度検出回路。

Claims (14)

1. 表示光を出射する表示部からの前記表示光の出射を停止させる発光停止手順と、
   前記表示部の周囲の外光の照度を検出する照度検出手順とを具備したことを特徴とする照度検出方法。
2. 前記表示光は、前記表示部を照明する照明装置からの光によって得られることを特徴とする請求項１に記載の照度検出方法。
3. 前記表示光は、前記表示部を構成する発光素子からの光によって得られることを特徴とする請求項１に記載の照度検出方法。
4. 前記発光停止手順及び照度検出手順は、前記表示部に供給される画像信号のブランキング期間に行われることを特徴とする請求項１に記載の照度検出方法。
5. 前記表示部は、第１及び第２の基板間に液晶が封入された液晶パネルによって構成されており、
   前記発光停止手順は、前記表示部を照明するバックライトを消灯させる手順を含み、
   前記照度検出手順は、前記第１の基板上に形成された薄膜ダイオードによって構成された光センサの出力に基づいて、前記外光の照度を検出することを特徴とする請求項１に記載の照度検出方法。
6. 表示光を出射する表示部からの前記表示光の出射を停止させる発光停止手順と、
   前記表示部の周囲の外光の照度を検出する照度検出手順と、
   検出された前記外光の照度に基づいて、前記表示光の輝度を制御する発光制御手順とを具備したことを特徴とする輝度制御方法。
7. 前記表示光は、前記表示部を照明する照明装置からの光によって得られることを特徴とする請求項６に記載の輝度制御方法。
8. 前記表示光は、前記表示部を構成する発光素子からの光によって得られることを特徴とする請求項６に記載の輝度制御方法。
9. 前記発光停止手順及び照度検出手順は、前記表示部に供給される画像信号のブランキング期間に行われることを特徴とする請求項６に記載の輝度制御方法。
10. 前記表示部は、第１及び第２の基板間に液晶が封入された液晶パネルによって構成されており、
    前記発光停止手順は、前記表示部を照明するバックライトを消灯させる手順を含み、
    前記照度検出手順は、前記第１の基板上に形成された薄膜ダイオードによって構成された光センサの出力に基づいて、前記外光の照度を検出し、
    前記発光制御手順は、検出された前記外光の照度に基づいて、前記バックライトの明るさを制御することを特徴とする請求項６に記載の輝度制御方法。
11. 表示光を出射する表示部と、
    前記表示部の周囲の外光の照度を検出する光センサと、
    前記光センサによる前記外光の照度の検出時に、前記表示部の表示光の出射を停止させる発光停止手段とを具備したことを特徴とする電気光学装置。
12. 表示光を出射する表示部と、
    前記表示部の周囲の外光の照度を検出する光センサと、
    前記光センサによる前記外光の照度の検出時に、前記表示部の表示光の出射を停止させる発光停止手段と、
    検出された前記外光の照度に基づいて、前記表示光の輝度を制御する発光制御手段とを具備したことを特徴とする電気光学装置。
13. 前記表示部は、第１及び第２の基板間に液晶が封入された液晶パネルによって構成されており、
    前記表示光は、前記表示部を照明するバックライトによって得られ、
    前記光センサは、前記第１の基板上に形成された薄膜ダイオードによって構成されることを特徴とする請求項１１又は１２のいずれか一方に記載の電気光学装置。
14. 請求項１１乃至１３のいずれか１つに記載の電気光学装置を用いたことを特徴とする電子機器。

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