JP2007205902A - 光検知回路、電気光学装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】環境光が弱い場合や、回路が高温になった場合でも、環境光を検知できる光検知回路を提供すること。
【解決手段】光検知回路６０は、受光して電力を発生させる光電変換回路７０と、光電変換回路からの出力が所定の閾値を超えると、光を検知したと判定する判定回路８０と、を備える。判定回路８０は、光電変換回路７０からの出力の初期値と閾値との差分を調整するシフト電圧生成回路８５を備える。光検知回路６０によれば、環境光が弱かったり、回路が高温になったりして、光電変換回路７０の出力が小さくなっても、シフト電圧生成回路８５により、光電変換回路７０からの出力の初期値と閾値との差分を小さく設定することで、環境光を確実に検知できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光検知回路、この光検知回路を備えた電気光学装置、および電子機器に関する。

従来より、液晶表示装置等の電気光学装置が知られている。この電気光学装置は、例えば、第１の基板と、この第１の基板に対向して設けられた第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に設けられた液晶と、第１の基板の第２の基板とは反対側に設けられたバックライトと、を備える。
第１の基板は、複数の走査線、複数のデータ線、ならびに、走査線およびデータ線の交差に対応して設けられた複数の画素回路を有する。また、第２の基板の第１の基板側には、共通電極が設けられている。これら走査線、データ線、画素回路、および共通電極は、制御回路に接続されている。

ところで、近年、携帯電話などの電気光学装置では、例えば待受時間を長くするため、さらなる低消費電力化が要請されている。
そこで、例えば、太陽光を含む環境光の強度を光センサで検出し、この検出した環境光の強度に応じてバックライトの出力を制御する電気光学装置が知られている（特許文献１参照）。

このような電気光学装置の光センサは、例えば、以下のような構成である。
図８は、従来例に係る光センサ１６０の回路図である。
光センサ１６０は、受光して電力を発生させる光電変換回路１７０と、この光電変換回路１７０からの出力が所定期間の間に所定の閾値を超えると、光を検知したと判定する判定回路１８０と、を備える。

光電変換回路１７０は、環境光やバックライト光が照射される第１のフォトダイオード１７１、および、環境光のみが遮断された第２のフォトダイオード１７２を備え、第１のフォトダイオード１７１に流れる電流と第２のフォトダイオード１７２に流れる電流との差分を出力する。

第１のフォトダイオード１７１に流れる電流は、環境光のほか、バックライト光やフォトダイオード自体の温度によっても変化する。一方、第２のフォトダイオード１７２に流れる電流は、環境光が遮断されているため、バックライト光やフォトダイオード自体の温度などの環境光以外の要因によって変化する。
したがって、光電変換回路１７０は、バックライト光やフォトダイオード自体の温度特性などの影響を相殺して、電気光学装置に入射する環境光にのみ基づいて電流を出力する。

判定回路１８０は、コンデンサ１８１、ナンド回路１８２、および、バッファとしてのインバータ１８３を備える。
具体的には、ナンド回路１８２の入力端は、光電変換回路１７０の出力端に接続される。インバータ１８３の入力端は、ナンド回路１８２の出力端に接続される。コンデンサ１８１の一方の電極は接地され、他方の電極は、ナンド回路１８２の入力端に接続される。

コンデンサ１８１は、光電変換回路１７０から出力される電流の積分値に比例する電圧を出力することで、光電変換回路１７０から出力される電流を電圧に変換する（以降、ＩＶ変換と呼ぶ）。これにより、検出信号ＳＮＳＯを生成する。
ナンド回路１８２には、光電変換回路から出力されてＩＶ変換された検出信号ＳＮＳＯのほか、基準信号ＲＥＦが入力される。ナンド回路１８２は、基準信号ＲＥＦがＨレベルである限り、検出信号ＳＮＳＯを反転して出力する。一方、基準信号ＲＥＦがＬレベルになると、検出信号ＳＮＳＯのレベルにかかわらず、Ｈレベルの信号を出力する。また、基準信号ＲＥＦとして、クロック信号のように基準となる交流信号を入力する場合もある。

インバータ１８３は、ナンド回路１８２から出力された信号を反転して、光検知信号ＰＳＯとして出力する。
また、判定回路１８０には、リセット信号ＲＥＳＴが入力される。判定回路１８０は、リセット信号ＲＥＳＴがＨレベルになると、回路状態を初期化する。

図９は、光センサ１６０のタイミングチャートである。図９において、実線は、環境光が弱い場合であり、２点鎖線は、環境光が強い場合である。
まず、環境光が弱い場合について説明する。なお、このタイミングチャートにおいて、基準信号ＲＥＦは常にＨレベルであるとする。
リセット信号をＨレベルにして、判定回路１８０の回路状態を初期化する。すると、時刻ｔ１より光電変換が開始され、検出信号ＳＮＳＯの電圧が徐々に上昇する。なお、時刻ｔ１の状態では、検出信号ＳＮＳＯは閾値より低いため、光検知信号ＰＳＯは、Ｌレベルとなる。
時刻ｔ３において、検出信号ＳＮＳＯの電圧が閾値を越えると、光検知信号は、Ｈレベルとなる。
時刻ｔ４において、リセット信号が再びＨレベルになると、回路状態は初期化され、検出信号ＳＮＳＯの電圧は急速に低下して、閾値よりも低くなる。そのため、光検知信号ＰＳＯも再びＬレベルとなる。

次に、環境光が強い場合について説明する。なお、このタイミングチャートにおいて、基準信号ＲＥＦは常にＨレベルであるとする。
リセット信号ＲＥＳＴをＨレベルにして、判定回路１８０の回路状態を初期化する。すると、時刻ｔ１より光電変換が開始され、検出信号ＳＮＳＯの電圧が徐々に上昇する。なお、時刻ｔ１では、検出信号ＳＮＳＯは閾値より低いため、光検知信号ＰＳＯは、Ｌレベルとなる。
時刻ｔ２において、検出信号ＳＮＳＯの電圧が閾値を越えると、光検知信号ＰＳＯは、Ｈレベルとなる。
時刻ｔ４において、リセット信号ＲＥＳＴが再びＨレベルになると、回路状態は初期化され、検出信号ＳＮＳＯの電圧は急速に低下して、閾値よりも低くなる。そのため、光検知信号ＰＳＯも再びＬレベルとなる。

つまり、光センサ１６０は、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの所定時間Ｔの間に、検出信号ＳＮＳＯが閾値を超えた場合に、光を検知したと判断して、光検知信号ＰＳＯをＨレベルとする。
特開２００５−１２１９９７号公報

しかしながら、フォトダイオードの温度が上昇したり、環境光が弱くなったりすると、第１のフォトダイオードの電流値と、第２のフォトダイオードの電流値との差分が小さくなる。したがって、光電変換回路１７０から出力される電流値が小さくなり、検出信号ＳＮＳＯの増加率が低くなる。その結果、検出信号ＳＮＳＯが所定時間Ｔの間に閾値を越えることができず、光検知信号はＬレベルのままとなる。

図１０は、光センサ１６０におけるディレイタイムの温度依存性を示す図である。
ディレイタイムとは、リセット信号ＲＥＳＴを判定回路１８０に入力して初期化してから、光検知信号ＰＳＯがＨレベルになるまでの時間である。
図１０には、環境光の照度が５０ｌｘ、１００ｌｘ、２５０ｌｘ、５００ｌｘである場合について示されている。
例えば、環境光が弱い場合（例えば、照度が５０ｌｘ）には、検出信号ＳＮＳＯの増加率が小さいためディレイタイムが長くなり、フォトダイオードの温度が僅かに上昇するだけで、環境光を検知できなくなる。また、環境光が強い場合（例えば、照度が５００ｌｘ）でも、フォトダイオードが高温になると、環境光を検知できなくなる。

本発明は、環境光が弱い場合や、回路が高温になった場合でも、環境光を検知できる光検知回路、電気光学装置および電子機器を提供することを目的とする。

本発明の光検知回路は、光を検知する光検知回路であって、受光して電力を発生させる光電変換回路と、当該光電変換回路からの出力が所定の閾値を超えると、光を検知したと判定する判定回路と、を備え、前記判定回路は、前記光電変換回路からの出力の初期値と前記閾値との差分を調整するオフセット回路を備えることを特徴とする。

この発明によれば、光電変換回路からの出力の初期値と閾値との差分を調整するオフセット回路を判定回路に設けた。よって、環境光が弱かったり、回路が高温になったりして、光電変換回路の出力が小さくなっても、オフセット回路により、光電変換回路からの出力の初期値と閾値との差分を小さく設定することで、環境光を確実に検知できる。

上述の光検知回路では、前記オフセット回路は、高電位電源および低電位電源に接続された一対のスイッチング素子を備え、当該各スイッチング素子を導通状態または非導通状態とすることで、前記高電位電源および低電位電源に基づいてシフト電圧を生成し、前記光電変換回路の出力の初期値を前記シフト電圧分だけ前記閾値側にシフトさせることが好ましい。

この発明によれば、オフセット回路に一対のスイッチング素子を設け、この一対のスイッチング素子を用いてシフト電圧を生成し、光電変換回路からの出力の初期値をシフト電圧分だけ閾値側にシフトさせた。よって、一対のスイッチング素子を用いるだけで、容易にシフト電圧を生成できるから、製造コストを低減できる。

上述の光検知回路では、前記オフセット回路は、所定の範囲内で電圧を生成する電源回路であり、前記判定回路の負電源として前記閾値を変動させることが好ましい。

この発明によれば、オフセット回路を所定の範囲内で電圧を生成する電源回路とし、判定回路の負電源として前記閾値を変動させた。よって、生成する電圧を所定の範囲内で調整することで、判定回路の閾値を自在に調整できる。

上述の光検知回路では、前記判定回路は、光を検知したと判定した場合に、当該判定結果を保持するラッチ回路を備えることが好ましい。

この発明によれば、判定回路にラッチ回路を設けた。よって、光電変換回路の出力が閾値近傍でチャタリングしても、一旦、光を検知したと判定すれば、この判定結果を保持するから、光検知回路の動作が不安定になるのを防止できる。

上述の光検知回路では、前記光電変換回路は、環境光を含む光が照射される第１の光電変換素子と、環境光のみが遮断された第２の光電変換素子と、を有し、前記第１の光電変換素子で発生した電力と前記第２の光電変換素子で発生した電力との差分を出力することが好ましい。

この発明によれば、光電変換回路を第１の光電変換素子および第２の光電変換素子で構成し、第１の光電変換素子で発生した電力と第２の光電変換素子で発生した電力との差分を出力したので、環境光以外の光や光電変換素子の温度特性などの影響を相殺して、光検知回路に入射する環境光のみを検知できる。

本発明の電気光学装置は、電気光学パネルと、当該電気光学パネルに光を供給する光源と、を備える電気光学装置であって、前記電気光学パネルは、上述の光検知回路と、当該光検知回路の出力信号に基づいて前記光源の光量を制御する制御回路と、を備えることを特徴とする。

本発明の電子機器は、上述の電気光学装置を備えることを特徴とする。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る電気光学装置１の構成を示すブロック図である。
電気光学装置１は、液晶パネルＡＡと、この液晶パネルＡＡを駆動する外部駆動回路９０と、光源としてのバックライト３１と、を備える。

液晶パネルＡＡは、複数の画素５０を有する表示領域Ａと、この表示領域Ａの周辺に設けられて画素５０を駆動する走査線駆動回路１１およびデータ線駆動回路２１と、を備える。また、データ線駆動回路２１の近傍には、液晶パネルＡＡと外部駆動回路９０とのインターフェイスである実装部品３２、および、光を検知する光検知回路としての光センサ６０が設けられている。

バックライト３１は、液晶パネルＡＡの裏面に設けられ、例えば、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）やＬＥＤ（発光ダイオード）で構成されて、液晶パネルＡＡの画素５０に光を照射する。

外部駆動回路９０は、液晶パネルＡＡに電源を供給する電源回路９１と、液晶パネルＡＡに画像信号を供給する画像処理回路９２と、この画像処理回路９２や液晶パネルＡＡにクロック信号やスタート信号を出力するタイミング発生回路９３と、バックライト３１を制御するバックライト制御回路９４と、を備える。

電源回路９１は、駆動信号を液晶パネルＡＡに供給し、走査線駆動回路１１やデータ線駆動回路２１などを駆動する。

画像処理回路９２は、入力画像データに液晶パネルＡＡの光透過特性を考慮したγ補正を施した後、各色の画像データをＤ／Ａ変換して画像信号を生成し、この画像信号を液晶パネルＡＡに供給する。

タイミング発生回路９３は、画像処理回路９２に入力される入力画像データに同期して、クロック信号やスタート信号を生成し、液晶パネルＡＡ上の走査線駆動回路１１やデータ線駆動回路２１に供給する。さらに、タイミング発生回路９３は、各種のタイミング信号を生成して、画像処理回路９２に出力する。

バックライト制御回路９４は、光センサ６０からの光検知信号に基づいて、輝度を制御する信号をバックライト３１に出力することで、バックライト３１の光量を制御する。具体的には、バックライト制御回路９４は、リセット信号を光センサ６０に入力して初期化してから光検知信号がＨレベルになるまでの時間、つまりディレイタイムを計測し、このディレイタイムが短い場合には、環境光が強いと判断して、バックライト３１の光量を多くする。一方、ディレイタイムが長い場合には、環境光が弱いと判断して、バックライト３１の光量を少なくする。

以下、液晶パネルＡＡの構成について詳述する。
液晶パネルＡＡは、複数の走査線１０およびコモン線３０と、これら走査線１０およびコモン線３０に交差し所定間隔おきに設けられた複数のデータ線２０と、を備え、画素５０は、各走査線１０および各コモン線３０と各データ線２０との交差部に設けられる。

画素５０は、画素トランジスタ５１、画素電極５５、この画素電極５５に対向する共通電極５６、および、一端が画素電極５５に電気的に接続され他端がコモン線３０に電気的に接続された蓄積容量５３で構成される。

画素トランジスタ５１のゲート電極には、走査線１０が接続され、画素トランジスタ５１のソース電極には、データ線２０が接続され、画素トランジスタ５１のドレイン電極には、画素電極５５および蓄積容量５３が接続されている。画素電極５５と共通電極５６との間には、液晶が挟持される。したがって、この画素トランジスタ５１は、走査線１０から選択電圧が印加されると、データ線２０と画素電極５５および蓄積容量５３とを導通状態とする。

走査線駆動回路１１は、画素トランジスタ５１を導通状態にする選択電圧を各走査線１０に線順次で供給する。例えば、ある走査線１０に選択電圧が供給されると、この走査線１０に接続された画素トランジスタ５１が全て導通状態になり、この走査線１０に係る画素５０が全て選択される。
データ線駆動回路２１は、画像信号を各データ線２０に供給し、オン状態の画素トランジスタ５１を介して、画素５０の画素電極５５に画像データを順次書き込む。

以上の電気光学装置１は、以下のように動作する。
すなわち、走査線駆動回路１１から選択電圧を線順次で供給することで、ある走査線１０に係る画素５０を全て選択する。そして、これら画素５０の選択に同期して、データ線駆動回路２１からデータ線２０に画像信号を供給する。これにより、走査線駆動回路１１およびデータ線駆動回路２１で選択した全ての画素５０に、データ線２０から画素トランジスタ５１を介して画像信号が供給されて、画像データが画素電極５５に書き込まれる。

画素５０の画素電極５５に画像データが書き込まれると、この画素電極５５と共通電極５６との電位差により、液晶に駆動電圧が印加される。したがって、画像信号の電圧を変化させることで、液晶の配向や秩序を変化させて、各画素５０の光変調による階調表示を行う。
なお、液晶に印加される駆動電圧は、蓄積容量５３により、画像データが書き込まれる期間よりも３桁も長い期間に亘って保持される。

図２は、光センサ６０の構成を示す回路図である。
光センサ６０は、受光して電力を発生させる光電変換回路７０と、この光電変換回路７０からの出力が所定期間の間に所定の閾値を超えると、光を検知したと判定する判定回路８０と、を備える。

光電変換回路７０は、電気光学装置１の入射光である環境光や、バックライト光が照射される光電変換素子としての第１のフォトダイオード７１、および、環境光のみが遮断された光電変換素子としての第２のフォトダイオード７２を備え、第１のフォトダイオード７１で発生した電流と第２のフォトダイオード７２で発生した電流との差分を出力する。
具体的には、第１のフォトダイオード７１の出力端は、高電位電源ＶＨＨに接続され、入力端は、第２のフォトダイオード７２の出力端に接続される。第２のフォトダイオード７２の入力端は、低電位電源ＶＬＬに接続される。これにより、第１のフォトダイオード７１および第２のフォトダイオード７２には、逆バイアス電圧が印加されている。

第１のフォトダイオード７１で発生する電流は、環境光のほか、バックライト光やフォトダイオード自体の温度によっても変化する。一方、第２のフォトダイオード７２で発生する電流は、環境光が遮断されているため、バックライト光やフォトダイオード自体の温度などの環境光以外の要因によって変化する。
したがって、光電変換回路７０は、第１のフォトダイオード７１で発生する電流と第２のフォトダイオード７２で発生する電流との差分をとることで、バックライト光やフォトダイオードの温度などの影響を相殺して、電気光学装置１に入射する環境光にのみ基づいて電流を出力する。

判定回路８０は、コンデンサ８１、クロックドインバータ８２、接点Ｐ１、Ｐ２を有するラッチ回路８３、バッファとしてのインバータ８４、および、接点Ｐ３を有するオフセット回路としてのシフト電圧生成回路８５を備え、さらに、リセット回路８６を備える。

コンデンサ８１の一方の電極は、クロックドインバータ８２の入力端に接続され、他方の電極は、シフト電圧生成回路８５の接点Ｐ３に接続される。
クロックドインバータ８２の入力端は、光電変換回路７０の出力端に接続され、出力端は、ラッチ回路８３の接点Ｐ１に接続される。また、クロックドインバータ８２の一方の制御端子は、クロックドインバータ８２の出力端に接続され、他方の制御端子は、ラッチ回路８３の接点Ｐ２に接続される。

ラッチ回路８３は、第１のインバータ８３１および第２のインバータ８３２で構成される。第１のインバータ８３１の出力端および第２のインバータ８３２の入力端は、接点Ｐ１に接続される。第１のインバータ８３１の入力端および第２のインバータ８３２の出力端は、接点Ｐ２に接続される。
インバータ８４の入力端は、ラッチ回路８３の接点Ｐ１に接続される。

シフト電圧生成回路８５は、スイッチング素子としてのｐＭＯＳ８５１およびｎＭＯＳ８５２が直列に接続されたＣＭＯＳ形である。具体的には、ｐＭＯＳ８５１およびｎＭＯＳ８５２のゲートは接点Ｐ３に接続され、ｐＭＯＳ８５１およびｎＭＯＳ８５２のドレインも接点Ｐ３に接続されている。また、ｐＭＯＳ８５１のソースは、高電位電源ＶＨＨに接続され、ｎＭＯＳ８５２のソースは、低電位電源ＶＳＳに接続される。

リセット回路８６は、２つのｎＭＯＳ８６１とｎＭＯＳ８６２とを備える。ｎＭＯＳ８６１およびｎＭＯＳ８６２のゲートには、リセット信号ＲＥＳＴが入力される。ｎＭＯＳ８６１のゲートは、低電位電源ＶＳＳに接続され、ソースは、クロックドインバータの他方の制御端子に接続される。ｎＭＯＳ８６２のゲートは、シフト電圧生成回路８５の接点Ｐ３に接続され、ソースは、クロックドインバータ８２の入力端に接続される。

次に、判定回路８０の動作について説明する。
コンデンサ８１は、光電変換回路７０から出力される電流の積分値に比例する電圧を出力することで、光電変換回路７０から出力される電流を電圧に変換して、検出信号ＳＮＳＯを出力する。
このとき、シフト電圧生成回路８５は、検出信号ＳＮＳＯの初期状態における電圧と、後述のクロックドインバータ８２で決定される閾値Ｖｔｈとの差分を調整する。
具体的には、シフト電圧生成回路８５は、ｐＭＯＳ８５１が導通状態でありｎＭＯＳ８５２が高インピーダンス状態である場合には、接点Ｐ３に高電位電源ＶＨＨが導入される。すると、ｐＭＯＳ８５１が高インピーダンス状態となりｎＭＯＳ８５２が導通状態となり、接点Ｐ３に低電位電源ＶＳＳが導入される。よって、再び、ｐＭＯＳ８５１が導通状態となりｎＭＯＳ８５２が高インピーダンス状態となる。

これにより、シフト電圧生成回路８５は、ｐＭＯＳ８５１の特性およびｎＭＯＳ８５２の特性に応じて、高電位電源ＶＨＨと低電位電源ＶＳＳとの中央値をシフト電圧ＶＳとして出力し、検出信号ＳＮＳＯの電圧をこのシフト電圧ＶＳ分だけ閾値Ｖｔｈ側すなわち高位側にシフトさせる。

クロックドインバータ８２には、光電変換回路７０から出力されてＩＶ変換された検出信号ＳＮＳＯが入力される。クロックドインバータ８２は、導通状態では、検出信号ＳＮＳＯを反転して出力する。一方、非導通状態では、高インピーダンス状態となる。
このクロックドインバータ８２は、複数のＭＯＳトランジスタを含んで構成され、入力される検出信号ＳＮＳＯが、これらトランジスタの特性により決定される閾値Ｖｔｈより高い場合に、Ｌレベルの信号を出力する。一方、入力される検出信号ＳＮＳＯが閾値Ｖｔｈより低い場合に、Ｈレベルの信号を出力する。

クロックドインバータ８２から出力される信号がＬレベルである場合、ラッチ回路８３はこの信号をラッチして記憶する。つまり、ラッチ回路８３は、クロックドインバータ８２が光を検知したと判定した場合に、この判定結果を保持する。
すなわち、クロックドインバータ８２からＬレベルの信号が出力されると、このＬレベルの信号はクロックドインバータ８２の一方の制御端子に入力される。また、ラッチ回路８３の接点Ｐ１がＬレベルになるので、接点Ｐ２はＨレベルとなり、クロックドインバータ８２の他方の制御端子には、Ｈレベルの信号が入力される。よって、クロックドインバータ８２は高インピーダンス状態となり、ラッチ回路８３は、リセット信号ＲＥＳＴがＨレベルになるまで、クロックドインバータ８２から出力される信号を記憶する。
一方、クロックドインバータ８２から出力される信号がＨレベルである場合には、ラッチ回路８３は、この信号をラッチしない。すなわち、クロックドインバータ８２からＨレベルの信号が出力されると、クロックドインバータ８２の一方の制御端子には、Ｈレベルの信号が入力され、他方の制御端子には、Ｌレベルの信号が入力されるから、クロックドインバータ８２は導通状態である。

インバータ８４は、ラッチ回路８３から出力された信号を反転して、光検知信号ＰＳＯとして出力する。

リセット回路８６は、リセット信号ＲＥＳＴがＨレベルになると、回路状態を初期化する。
すなわち、リセット信号ＲＥＳＴがＨレベルである場合、ｎＭＯＳ８６１が導通状態になって、クロックドインバータ８２の他方の制御端子には、低電位電源ＶＳＳが導入されて、クロックドインバータ８２が導通状態となる。また、この場合、接点Ｐ２にも、低電位電源ＶＳＳが導入されて、ラッチ回路８３に記憶された信号がリセットされる。
また、リセット信号ＲＥＳＴがＨレベルである場合、ｎＭＯＳ８６２も導通状態となり、コンデンサ８１の電極同士が短絡される。これにより、コンデンサ８１に蓄えられた電荷が放出されて、検出信号ＳＮＳＯが初期化される。

一方、リセット信号ＲＥＳＴがＬレベルである場合には、ｎＭＯＳ８６１、８６２が高インピーダンス状態となり、コンデンサ８１には、光電変換回路７０から出力された電流がチャージされる。

図３は、光センサ６０のタイミングチャートである。図３において実線は、環境光が弱い場合であり、２点鎖線は、環境光が強い場合である。
まず、環境光が弱い場合の光センサ６０のタイミングチャートについて説明する。
リセット信号ＲＥＳＴをＨレベルにして、判定回路８０の回路状態を初期化する。すると、時刻ｔ１より光電変換が開始され、検出信号ＳＮＳＯの電圧が徐々に上昇する。ここで、検出信号ＳＮＳＯの電圧はシフト電圧ＶＳ分だけ閾値Ｖｔｈ側すなわち高位側にシフトされている。時刻ｔ１では、検出信号ＳＮＳＯは閾値Ｖｔｈより低いため、光検知信号ＰＳＯは、Ｌレベルとなる。時刻ｔ３において、検出信号ＳＮＳＯの電圧が閾値Ｖｔｈを越えると、光検知信号ＰＳＯは、Ｈレベルとなる。
時刻ｔ４において、リセット信号ＲＥＳＴが再びＨレベルになると、回路状態は初期化され、検出信号ＳＮＳＯの電圧は急速に低下して、閾値Ｖｔｈよりも低くなる。そのため、光検知信号ＰＳＯも再びＬレベルとなる。

次に、環境光が強い場合の光センサ６０のタイミングチャートについて説明する。
リセット信号ＲＥＳＴをＨレベルにして、判定回路８０の回路状態を初期化する。すると、時刻ｔ１より光電変換が開始され、検出信号ＳＮＳＯの電圧が徐々に上昇する。なお、時刻ｔ１では、検出信号ＳＮＳＯの電圧はシフト電圧ＶＳ分だけ高位側にシフトされているが、このようにしても、検出信号ＳＮＳＯは、閾値Ｖｔｈより低いため、光検知信号ＰＳＯは、Ｌレベルとなる。
時刻ｔ２において、検出信号ＳＮＳＯの電圧が閾値Ｖｔｈを越えると、光検知信号ＰＳＯは、Ｈレベルとなる。
時刻ｔ４において、リセット信号ＲＥＳＴが再びＨレベルになると、回路状態は初期化され、検出信号ＳＮＳＯの電圧は急速に低下して、閾値Ｖｔｈよりも低くなる。そのため、光検知信号ＰＳＯも再びＬレベルとなる。

以上より、光センサ６０は、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの所定時間Ｔの間に、検出信号ＳＮＳＯが閾値Ｖｔｈを超えた場合にのみ光を検知したと判断して、光検知信号ＰＳＯをＨレベルとする。

なお、判定回路８０にラッチ回路８３を設けた理由は、以下の通りである。
すなわち、ラッチ回路８３を設けない場合、例えば、室温条件下では、光電変換回路７０からの出力が十分に大きく、検出信号ＳＮＳＯの増加率が大きいため、光検知信号ＰＳＯを安定して出力できる。
しかしながら、高温条件下や環境光が弱い場合には、光電変換回路７０からの出力が小さく、検出信号ＳＮＳＯの増加率が小さくなるため、クロックドインバータ８２がオン／オフを繰り返し、光検知信号ＰＳＯの出力が不安定になるおそれがあるからである。

図４は、ラッチ回路８３を設けない場合の光センサのタイミングチャートである。図４において実線は、環境光が弱い場合であり、２点鎖線は、環境光が強い場合である。
環境光が弱い場合、時刻ｔ１より光電変換を開始すると、検出信号ＳＮＳＯの電圧が徐々に上昇する。時刻ｔ１では、検出信号ＳＮＳＯは閾値Ｖｔｈより低いため、光検知信号ＰＳＯは、Ｌレベルとなる。時刻ｔ３において、検出信号ＳＮＳＯの電圧が閾値Ｖｔｈを越えると、光検知信号ＰＳＯは、Ｈレベルとなる。
しかしながら、環境光が弱い場合には、検出信号ＳＮＳＯの増加率が低いため、回路状態によりクロックドインバータ８２の閾値Ｖｔｈが僅かに変動しても、検出信号ＳＮＳＯが閾値Ｖｔｈを超えたり超えなかったりしてしまう。その結果、時刻ｔ３〜ｔ４にかけて、光検知信号ＰＳＯがＨレベルとＬレベルとの間で変動し、チャタリングが生じるのである。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）光電変換回路７０から出力される検出信号ＳＮＳＯの初期状態の電圧と、クロックドインバータ８２で決定される閾値Ｖｔｈとの差分を調整するシフト電圧生成回路８５を判定回路８０に設けた。よって、環境光が弱かったり、回路が高温になったりして、光電変換回路７０の出力が小さくなっても、シフト電圧生成回路８５により、検出信号ＳＮＳＯの初期状態の電圧と閾値Ｖｔｈとの差分を小さく設定することで、環境光を確実に検知できる。

（２）シフト電圧生成回路８５に一対のＭＯＳトランジスタ８５１、８５２を設け、これら一対のＭＯＳトランジスタ８５１、８５２を用いてシフト電圧ＶＳを生成し、光電変換回路７０から出力される検出信号ＳＮＳＯの初期値をシフト電圧ＶＳ分だけ閾値Ｖｔｈ側にシフトさせた。よって、一対のＭＯＳトランジスタ８５１、８５２を用いるだけで、容易にシフト電圧ＶＳを生成できるから、製造コストを低減できる。

（３）判定回路８０にラッチ回路８３を設けた。よって、光電変換回路７０から出力される検出信号ＳＮＳＯが閾値Ｖｔｈ近傍でチャタリングしても、一旦、光を検知したと判定すれば、この判定結果を保持するから、光センサ６０の動作が不安定になるのを防止できる。

（４）光電変換回路７０を第１のフォトダイオード７１および第２のフォトダイオード７２で構成し、第１のフォトダイオード７１で発生した電流と第２のフォトダイオード７２で発生した電流との差分を出力したので、環境光以外の光やフォトダイオードの温度特性などの影響を相殺して、光センサ６０に入射する環境光のみを検知できる。

（５）シフト電圧生成回路８５に、高電位電源ＶＨＨに接続されたｐＭＯＳ８５１と、低電位電源ＶＳＳに接続されたｎＭＯＳ８５２を設けたので、ｐＭＯＳ８５１とｎＭＯＳ８５２との特性のバランスを調整することで、シフト電圧ＶＳを任意に上下させることができる。

（６）クロックドインバータ８２を、ＭＯＳトランジスタを含んで構成するとともに、シフト電圧生成回路８５を、ＭＯＳトランジスタ８５１、８５２を含んで構成した。よって、ＭＯＳトランジスタの特性にばらつきが生じて、クロックドインバータ８２の閾値Ｖｔｈが変動しても、この閾値Ｖｔｈに追従して、シフト電圧生成回路８５で生成されるシフト電圧ＶＳも変動するので、ＭＯＳトランジスタの特性のばらつきを相殺できる。

＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る光センサ６０Ａの構成を示すブロック図である。
光センサ６０Ａは、コンデンサ８１Ａおよびリセット回路８６Ａの構成、シフト電圧生成回路８５の代わりにオフセット回路としての補助電源回路８７が設けられている点、および、ラッチ回路８３とインバータ８４との間にレベルシフタ回路８８が設けられている点が第１実施形態と異なる。他の構成は、第１実施形態と同様である。

すなわち、コンデンサ８１Ａの他方の電極は、接地されている。
電源回路８７は、任意の電圧を生成するものであり、クロックドインバータ８２で決定される閾値Ｖｔｈを調整する。具体的には、電源回路８７は、所定の範囲内で電圧Ｖｒｅｆを生成し、この電圧Ｖｒｅｆを判定回路８０Ａの負電源とすることで、クロックドインバータ８２の閾値Ｖｔｈを変動させている。

レベルシフタ回路８８の入力端は、接点Ｐ１に接続され、出力端は、インバータ８４の入力端に接続される。このレベルシフタ回路８８は、ラッチ回路８３から出力されたＶＨＨ−Ｖｒｅｆ振幅の信号を、ＶＨＨ−ＶＬＬの振幅に変換する。

リセット回路８６ＡのｎＭＯＳ８６１のゲートは、電源回路８７に接続され、ｎＭＯＳ８６２のゲートは低電位電源Ｖｓｓに接続される。リセット回路８６Ａは、リセット回路８６と同様に、リセット信号ＲＥＳＴがＨレベルになると、回路状態を初期化する。
リセット信号ＲＥＳＴがＨレベルである場合、ｎＭＯＳ８６１が導通状態になって、クロックドインバータ８２の他方の制御端子には、電圧Ｖｒｅｆが導入されて、クロックドインバータ８２が導通状態となる。また、この場合、接点Ｐ２にも、電圧Ｖｒｅｆが導入されて、ラッチ回路８３に記憶された信号がリセットされる。
また、リセット信号ＲＥＳＴがＨレベルである場合、ｎＭＯＳ８６２も導通状態となり、検出信号ＳＮＳＯの初期電圧がＶｓｓとなる。
一方、リセット信号ＲＥＳＴがＬレベルである場合には、ｎＭＯＳ８６１、８６２が高インピーダンス状態となる。

図６は、光センサ６０Ａのタイミングチャートである。図６において実線は、環境光が弱い場合であり、２点鎖線は、環境光が強い場合である。
まず、環境光が弱い場合の光センサ６０Ａのタイミングチャートについて説明する。
リセット信号ＲＥＳＴをＨレベルにして、判定回路８０Ａの回路状態を初期化する。すると、検出信号ＳＮＳＯの初期電圧がＶｓｓとなる。時刻ｔ１より光電変換が開始され、検出信号ＳＮＳＯの電圧が初期電圧Ｖｓｓから徐々に上昇する。時刻ｔ１では、検出信号ＳＮＳＯは閾値Ｖｔｈより低いため、光検知信号ＰＳＯは、Ｌレベルとなる。時刻ｔ３において、検出信号ＳＮＳＯの電圧が閾値Ｖｔｈを越えると、光検知信号ＰＳＯは、Ｈレベルとなる。
時刻ｔ４において、リセット信号ＲＥＳＴが再びＨレベルになると、回路状態は初期化され、検出信号ＳＮＳＯの電圧は急速に低下して、閾値Ｖｔｈよりも低くなる。そのため、光検知信号ＰＳＯも再びＬレベルとなる。

次に、環境光が強い場合の光センサ６０のタイミングチャートについて説明する。
リセット信号ＲＥＳＴをＨレベルにして、判定回路８０Ａの回路状態を初期化する。すると、時刻ｔ１より光電変換が開始され、検出信号ＳＮＳＯの電圧が初期電圧Ｖｓｓから徐々に上昇する。なお、時刻ｔ１では、検出信号ＳＮＳＯは閾値Ｖｔｈより低いため、光検知信号ＰＳＯは、Ｌレベルとなる。
時刻ｔ２において、検出信号ＳＮＳＯの電圧が閾値Ｖｔｈを越えると、光検知信号ＰＳＯは、Ｈレベルとなる。
時刻ｔ４において、リセット信号ＲＥＳＴが再びＨレベルになると、回路状態は初期化され、検出信号ＳＮＳＯの電圧は急速に低下して、閾値Ｖｔｈよりも低くなる。そのため、光検知信号ＰＳＯも再びＬレベルとなる。

以上より、光センサ６０Ａは、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの所定時間Ｔの間に、検出信号ＳＮＳＯが閾値Ｖｔｈを超えた場合にのみ光を検知したと判断して、光検知信号ＰＳＯをＨレベルとする。

本実施形態によれば、上述の（１）、（３）、（４）、（６）の効果に加え、以下のような効果がある。
（７）所定の範囲内で電圧Ｖｒｅｆを生成する補助電源回路８７を設け、この生成した電圧Ｖｒｅｆを判定回路８０Ａの負電源とした。よって、生成する電圧Ｖｒｅｆを所定の範囲内で調整することで、判定回路８０Ａの閾値Ｖｔｈを自在に調整できる。

＜変形例＞
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述した第１実施形態では、光電変換回路７０から出力される検出信号ＳＮＳＯの初期値をシフト電圧ＶＳ分だけ閾値Ｖｔｈ側にシフトさせるシフト電圧生成回路８５を設け、上述した第２実施形態では、生成した電圧Ｖｒｅｆを光電変換回路７０から出力される検出信号ＳＮＳＯの初期値とする補助電源回路８７を設けたが、これに限らず、光センサにシフト電圧生成回路と補助電源回路とを両方設けてもよい。

また、例えば、上述した各実施形態では、電気光学装置１、１Ａを全反射型の表示を行う構成としたが、これに限らず、透過型の表示を行う構成としてもよいし、透過および反射兼用の半透過反射型の表示を行う構成としてもよい。

また、上述した各実施形態では、画素トランジスタ５１として、ポリシリコンＴＦＴを用いたが、これに限らず、アモルファスシリコンＴＦＴを用いてもよい。

また、上述した各実施形態では、本発明を電気光学物質として液晶を用いた電気光学装置１、１Ａに適用したが、これに限らず、液晶以外の電気光学物質を用いた電気光学装置にも適用できる。例えば、有機ＬＥＤ素子を用いた有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）パネル、着色された液体とこの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毎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、ヘリウムやネオン等の高圧ガスを電気光学物資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、同様に本発明が適用され得る。

また、本実施形態における液晶としては、ＴＮ（Twisted Nematic）液晶や負の誘電率を用いた液晶を用いてもよい。また、液晶の表示モードとしては、ＩＰＳ（In-Plane Switching）やＦＦＳ（Fringe-Field Switching）などでもよい。

＜応用例＞
次に、上述した実施形態に係る電気光学装置１、１Ａを適用した電子機器について説明する。
図７は、電気光学装置１を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、ならびに電気光学装置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。

なお、電気光学装置１が適用される電子機器としては、図７に示すものの他、パーソナルコンピュータ、情報携帯端末、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の構成を示すブロック図である。 前記電気光学装置を構成する光検知回路の構成を示す回路図である。 前記光検知回路のタイミングチャートである。 ラッチ回路を設けない場合の光検知回路の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の構成を示すブロック図である。 前記光検知回路のタイミングチャートである。 上述した電気光学装置を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。 本発明の従来例に係る光検知回路の回路図である。 前記光検知回路のタイミングチャートである。 前記光検知回路におけるディレイタイムの温度依存性を示す図である。

符号の説明

１…電気光学装置、３１…バックライト（光源）、６０、６０Ａ…光センサ（光検知回路）、７０…光電変換回路、７１…第１のフォトダイオード（第１の光電変換素子）、７２…第２のフォトダイオード（第２の光電変換素子）、８０…判定回路、８３…ラッチ回路、８５…シフト電圧生成回路（オフセット回路）、８７…補助電源回路（オフセット回路）、９４…バックライト制御回路（制御回路）、８５１…ｐＭＯＳ（スイッチング素子）、８５２…ｎＭＯＳ（スイッチング素子）、３０００…携帯電話機（電子機器）、ＡＡ… 液晶パネル（電気光学パネル）、Ｖｔｈ…閾値、ＶＨＨ…高電位電源、ＶＬＬ…低電位電源、ＶＳ…シフト電圧。

Claims (7)

1. 光を検知する光検知回路であって、
   受光して電力を発生させる光電変換回路と、
   当該光電変換回路からの出力が所定の閾値を超えると、光を検知したと判定する判定回路と、を備え、
   前記判定回路は、前記光電変換回路からの出力の初期値と前記閾値との差分を調整するオフセット回路を備えることを特徴とする光検知回路。
2. 前記オフセット回路は、高電位電源および低電位電源に接続された一対のスイッチング素子を備え、当該各スイッチング素子を導通状態または非導通状態とすることで、前記高電位電源および低電位電源に基づいてシフト電圧を生成し、前記光電変換回路の出力の初期値を前記シフト電圧分だけ前記閾値側にシフトさせることを特徴とする請求項１に記載の光検知回路。
3. 前記オフセット回路は、所定の範囲内で電圧を生成する電源回路であり、前記判定回路の負電源として前記閾値を変動させることを特徴とする請求項１に記載の光検知回路。
4. 前記判定回路は、光を検知したと判定した場合に、当該判定結果を保持するラッチ回路を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光検知回路。
5. 前記光電変換回路は、環境光を含む光が照射される第１の光電変換素子と、環境光のみが遮断された第２の光電変換素子と、を有し、前記第１の光電変換素子で発生した電力と前記第２の光電変換素子で発生した電力との差分を出力する請求項１から４のいずれかに記載の光検知回路。
6. 電気光学パネルと、当該電気光学パネルに光を供給する光源と、を備える電気光学装置であって、
   前記電気光学パネルは、請求項１から５のいずれかに記載の光検知回路と、当該光検知回路の出力信号に基づいて前記光源の光量を制御する制御回路と、を備えることを特徴とする電気光学装置。
7. 請求項６に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
   

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