JP2008129380A

JP2008129380A - Display device

Info

Publication number: JP2008129380A
Application number: JP2006315209A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Nakajima; 義晴仲島; Takayuki Nakanishi; 貴之中西
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2008-06-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To adjust the lightness of the display screen of a display device adaptively to lightness that a human feels by putting external-light detection characteristics of an optical sensor closer to human's visual sensation. <P>SOLUTION: A display device includes: a display unit 12 which displays an image; a plurality of optical sensors 21 which are formed on a substrate 11 where the display unit 12 is formed and photodetect light beams of wavelength bands different from that of visible light respectively; and a control unit 35 which weights respective output signals Rout, Gout, and Bout of the optical sensors 21 having photodetected the light beams of the different wavelength bands adaptively to human's sensitivity characteristics and adjusts the lightness of the display unit 12 based upon control signals Y, Rsig', Gsig', and Big' obtained by adding the weighted output values. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、表示パネルの周囲の明るさを考慮して表示パネル自体の明るさが調整される表示装置に関する。 The present invention relates to a display device in which the brightness of the display panel itself is adjusted in consideration of the brightness around the display panel.

表示装置には、その表示パネル（例えば液晶表示パネル）上に、外光の明るさを検出するためのフォトセンサが一体に形成されているものがある。上記フォトセンサによって、表示パネル周囲の光（以下、外光という）を検出し、その検出値に基づいて、例えば液晶表示パネルであれば、そのバックライトの輝度調整もしくはディスプレイの画像調整を行う。バックライトの輝度調整では、外光が暗いときはバックライトの輝度を低くし、外光が明るいときはバックライトの輝度を高くするという調整を行う。また画像調整では、輝度調整と同様に、信号処理のレベルとして、外光が暗いときには輝度信号レベルを下げて、外光が明るいときには輝度信号レベルを上げるという調整を行う。 Some display devices have a photo sensor for integrally detecting the brightness of external light on a display panel (for example, a liquid crystal display panel). The photosensor detects light around the display panel (hereinafter referred to as external light), and based on the detected value, for example, if it is a liquid crystal display panel, the backlight brightness adjustment or display image adjustment is performed. In the backlight brightness adjustment, the backlight brightness is lowered when the outside light is dark, and the backlight brightness is raised when the outside light is bright. In the image adjustment, as in the luminance adjustment, the signal processing level is adjusted such that the luminance signal level is lowered when the external light is dark and the luminance signal level is increased when the external light is bright.

例えば、図１５のフローチャートに示すように、「光センサ」によって表示パネルの周囲の外光を検出する。「光センサ」によって受光された外光は光電変換され、電気信号として出力される。この電気信号は、「増幅器」で増幅され、「ＡＤ変換器」でアナログ信号からデジタル信号に変換され、「制御部」で上記「光センサ」で検出した光量に対応した輝度とする信号を「バックライト駆動部」に送り、これによって「バックライト」の輝度を調節する。この場合、図１６に示すように、輝度出力に対してバックライト輝度は比例して線形的に増加する。また、「制御部」で上記「光センサ」で検出した光量に対応した輝度信号レベルとする信号を「映像信号処理回路」に送り、これによって「ＬＣＤ」の輝度信号レベルを調節する。この場合、図１７に示すように、輝度出力に対して輝度信号レベルは比例して線形的に増加する。このようにして、バックライトおよびＬＣＤの輝度を調整する（例えば、特許文献１参照。）。 For example, as shown in the flowchart of FIG. 15, external light around the display panel is detected by an “optical sensor”. External light received by the “optical sensor” is photoelectrically converted and output as an electrical signal. This electric signal is amplified by an “amplifier”, converted from an analog signal to a digital signal by an “AD converter”, and a signal having a luminance corresponding to the amount of light detected by the “photosensor” by a “control unit” This is sent to the “backlight driver”, thereby adjusting the brightness of the “backlight”. In this case, as shown in FIG. 16, the backlight luminance increases linearly in proportion to the luminance output. Further, a signal having a luminance signal level corresponding to the amount of light detected by the “light sensor” in the “control unit” is sent to the “video signal processing circuit”, thereby adjusting the luminance signal level of the “LCD”. In this case, as shown in FIG. 17, the luminance signal level increases linearly in proportion to the luminance output. In this way, the brightness of the backlight and the LCD is adjusted (see, for example, Patent Document 1).

上記バックライトおよびＬＣＤの輝度調整技術では、上記光センサの分光感度特性、すなわち波長に対する感度特性が、人間の感じる明るさの感度特性と一致していない。特に光センサは、人間が明るいと感じない波長領域、例えば紫外光領域も検出して、バックライトの輝度調整をしてしまうため、人間が感じる明るさと差異を生じるという問題点がある。つまり、人間が外光はさほど明るくはないと感じていても、光センサは紫外線も感知しているため、明るいと判断することになる。このような場合には、バックライトは適性な明るさよりも明るく調整されてしまうため、明るく画面表示となり、例えばこのような明るく画面を見つづけると目が疲れるという障害が発生する。 In the backlight and LCD luminance adjustment technology, the spectral sensitivity characteristic of the photosensor, that is, the sensitivity characteristic with respect to the wavelength, does not match the sensitivity characteristic of brightness perceived by humans. In particular, the optical sensor detects a wavelength region that humans do not feel bright, for example, an ultraviolet light region, and adjusts the luminance of the backlight. That is, even if a human feels that the external light is not so bright, it is determined that the light sensor is bright because it detects ultraviolet rays. In such a case, the backlight is adjusted to be brighter than the appropriate brightness, resulting in a bright screen display. For example, if the user keeps looking at the screen brightly, the eyes are tired.

特開２００４−７８１６０号公報JP 2004-78160 A

解決しようとする問題点は、人間の感じる明るさに対応して、表示装置の表示画面の明るさを調整することが困難な点である。 The problem to be solved is that it is difficult to adjust the brightness of the display screen of the display device in accordance with the brightness perceived by humans.

本発明は、光センサの外光の検出特性を人間の視覚に近づけることで、人間の感じる明るさに対応して、表示装置の表示画面の明るさを調整することを課題とする。 An object of the present invention is to adjust the brightness of a display screen of a display device in accordance with the brightness felt by a person by bringing the detection characteristics of the external light of the optical sensor closer to human vision.

請求項１に係る本発明は、画像を表示する表示部と、前記表示部が形成された基板に形成されたもので可視光の異なる波長帯の光をそれぞれに受光する複数の光センサと、前記異なる波長帯の光をそれぞれに受光した光センサの各出力信号に対して人間の視覚の感度特性に合わせ込む重み付けをし、前記重み付けした各出力信号を加算して得た制御信号に基づいて前記表示部の明るさを調整する制御部とを備えたことを特徴とする。 The present invention according to claim 1 is a display unit that displays an image, and a plurality of optical sensors that are formed on a substrate on which the display unit is formed and that respectively receive light in different wavelength bands of visible light, Based on the control signal obtained by weighting each output signal of the photosensors receiving the light in the different wavelength bands according to the sensitivity characteristic of human vision and adding the weighted output signals. And a control unit for adjusting the brightness of the display unit.

請求項１に係る本発明では、表示部が形成された基板に複数の光センサが設けられ、複数の光センサが異なる波長帯の光をそれぞれに受光することから、これらの光センサにおいて波長帯毎の感度がわかる。そして、制御部で、異なる波長帯の光をそれぞれに受光した光センサの各出力信号に対して人間の視覚の感度特性に合わせ込む重み付けをし、この重み付けした各出力信号を加算して得た制御信号に基づいて前記表示部の明るさを調整することから、外光の状態に対応して、最も見やすい明るさに表示部が調整される。 In the present invention according to claim 1, a plurality of photosensors are provided on the substrate on which the display unit is formed, and the plurality of photosensors respectively receive light in different wavelength bands. You can see the sensitivity of each. Then, the control unit weights each output signal of the optical sensor that receives light of different wavelength bands according to the sensitivity characteristic of human vision, and adds the weighted output signals. Since the brightness of the display unit is adjusted based on the control signal, the display unit is adjusted to the most visible brightness according to the state of the external light.

請求項１に係る本発明によれば、表示部を人間の目が感じる分光感度特性に対応した明るさに調整できるので、表示部が見やすい明るさになるという利点がある。これによって、表示部を見続けることによる目の疲労が大幅に軽減されることになる。 According to the first aspect of the present invention, since the display unit can be adjusted to a brightness corresponding to the spectral sensitivity characteristic that the human eye feels, there is an advantage that the display unit can be easily viewed. As a result, eye fatigue caused by continuing to look at the display unit is greatly reduced.

本発明の表示装置に係る一実施の形態（実施例）を、図１のフローチャートおよび図２の平面レイアウト図によって説明する。先ず、表示装置１の全体を図２によって説明する。 One embodiment (example) according to the display device of the present invention will be described with reference to a flowchart of FIG. 1 and a plan layout diagram of FIG. First, the entire display device 1 will be described with reference to FIG.

図２に示すように、基板１１には、画像を表示する表示部１２が形成されている。この表示部１２の周囲の基板１１には、可視光の異なる波長帯の光をそれぞれに受光する複数の光センサ２１が形成されている。基板１１は、例えばガラス基板が用いられている。また、上記基板１１には、上記表示部１２の周囲に、表示部１２の垂直駆動回路１３、セレクタスイッチ１４、ＤＣＤＣ変換器１５等が形成され、さらに基板１１上にチップオングラス（ＣＯＧ）ＩＣ構成の表示部駆動回路１６、センサ駆動回路１７等が形成され、またフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）により、図示はしていないディスプレイインターフェース、センサインタフェース等が接続されている。 As shown in FIG. 2, a display unit 12 for displaying an image is formed on the substrate 11. On the substrate 11 around the display unit 12, a plurality of optical sensors 21 that respectively receive light in different wavelength bands of visible light are formed. For example, a glass substrate is used as the substrate 11. Further, on the substrate 11, a vertical drive circuit 13, a selector switch 14, a DCDC converter 15, and the like of the display unit 12 are formed around the display unit 12. Further, a chip-on-glass (COG) IC is formed on the substrate 11. A display drive circuit 16 and a sensor drive circuit 17 having the configuration are formed, and a display interface, a sensor interface, and the like (not shown) are connected by a flexible printed circuit board (FPC).

上記表示装置１では、図１に示すように、上記複数の光センサ２１は、光入射側に可視光の異なる波長帯の光を透過するカラーフィルタを備えているもので、例えば、赤色の波長帯の光を透過するカラーフィルタ２２（２２Ｒ）を備えた光センサ２１Ｒ、緑色の波長帯の光を透過するカラーフィルタ２２（２２Ｇ）を備えた光センサ２１Ｇ、青色の波長帯の光を透過するカラーフィルタ２２（２２Ｂ）を備えた光センサ２１Ｂの３種類の光センサからなる。上記カラーフィルタ２２の色は、光の３原色である赤色、緑色、青色に限定されず、補色を用いたものであってもよい。また、各光センサ２１に形成されたカラーフィルタ２２および条記表示部１２に形成されたカラーフィルタ（図示せず）は、同一色のカラーフィルタ同士が同一のカラーフィルタ層で形成されている。 In the display device 1, as shown in FIG. 1, the plurality of photosensors 21 include color filters that transmit light in different wavelength bands of visible light on the light incident side. Optical sensor 21R provided with color filter 22 (22R) that transmits band light, optical sensor 21G provided with color filter 22 (22G) that transmits light in the green wavelength band, and light in blue wavelength band are transmitted. It consists of three types of optical sensors, an optical sensor 21B provided with a color filter 22 (22B). The color of the color filter 22 is not limited to red, green, and blue, which are the three primary colors of light, and may use complementary colors. Further, the color filters 22 formed in each photosensor 21 and the color filters (not shown) formed in the article display unit 12 are formed of the same color filter layer with the same color filters.

上記複数の光センサ２１のそれぞれは、表示部１２〔前記図１参照〕の周囲の外光Ｌを受光し、光電変換を行う。そして、上記複数の光センサ２１のそれぞれで光電変換されて出力されたアナログセンサ信号を増幅器３１によって増幅した後、アナログデジタル変換器（以下、ＡＤ変換器と記す）３３（３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ）によってデジタル信号に変換する。このＡＤ変換器３３は、複数の光センサ２１のそれぞれから出力されたアナログセンサ信号の比較出力（２値化出力）を定期的なサンプリングクロックでサンプリングしながらデジタル信号に変換して制御部３５に出力するものである。 Each of the plurality of optical sensors 21 receives external light L around the display unit 12 [see FIG. 1] and performs photoelectric conversion. Then, after the analog sensor signal photoelectrically converted by each of the plurality of optical sensors 21 is amplified by an amplifier 31, an analog-digital converter (hereinafter referred to as an AD converter) 33 (33R, 33G, 33B) To convert it to a digital signal. The AD converter 33 converts the comparison output (binarized output) of the analog sensor signal output from each of the plurality of optical sensors 21 into a digital signal while sampling with a regular sampling clock, and sends the digital signal to the control unit 35. Output.

上記デジタル信号が送られる制御部３５は、異なる波長帯の光をそれぞれに受光した光センサ２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの各出力信号（上記デジタル信号）に対して人間の視覚の感度特性に合わせ込む重み付けをし、この重み付けした各出力信号を加算して得た制御信号に基づいて上記表示部１１の明るさを調整するものである。例えば、上記表示装置１が液晶表示装置の場合、上記制御部３５から出力された制御信号に基づいて、液晶表示装置に搭載された表示部１２（以下、液晶ディスプレイ：ＬＣＤ５３として説明する）の輝度を調整する輝度調整回路により、ＬＣＤの明るさをＬＣＤ周囲の明るさに対応した明るさに調整する。このＬＣＤの明るさの調整は、上記輝度調整回路のうちＬＣＤ５３を照らすバックライト４３の輝度を調整するバックライト駆動部４１により行う。もしくは、ＬＣＤ５３の明るさの調整は、上記輝度調整回路のうち、ＬＣＤ５３の輝度を調整する映像信号処理回路５１により行う。また、制御部３５で用いる重みａ１、ａ２、ａ３は、例えば記憶部３６に格納しておく。また光センサ感度ｂ１、ｂ２、ｂ３等も記憶部３６に格納しておくことができる。この記憶部３６は、例えばＲＯＭ／ＲＡＭで構成されている。 The control unit 35 to which the digital signal is sent weights the output signals (the digital signals) of the optical sensors 21R, 21G, and 21B that receive light of different wavelength bands to match the human visual sensitivity characteristics. The brightness of the display unit 11 is adjusted based on a control signal obtained by adding the weighted output signals. For example, when the display device 1 is a liquid crystal display device, the luminance of the display unit 12 (hereinafter referred to as a liquid crystal display: LCD 53) mounted on the liquid crystal display device based on a control signal output from the control unit 35. The brightness of the LCD is adjusted to a brightness corresponding to the brightness around the LCD by a brightness adjustment circuit that adjusts the brightness of the LCD. The brightness of the LCD is adjusted by the backlight driving unit 41 that adjusts the brightness of the backlight 43 that illuminates the LCD 53 in the brightness adjusting circuit. Alternatively, the brightness of the LCD 53 is adjusted by the video signal processing circuit 51 that adjusts the brightness of the LCD 53 among the brightness adjusting circuits. Further, the weights a1, a2, and a3 used in the control unit 35 are stored in the storage unit 36, for example. Also, the optical sensor sensitivities b1, b2, b3, etc. can be stored in the storage unit. The storage unit 36 is composed of, for example, a ROM / RAM.

次に、上記制御部３５で行われる上記デジタル信号への重み付けについて説明する。 Next, the weighting of the digital signal performed by the control unit 35 will be described.

図３に示すように、上記光センサの感度特性として、センサ感度と受光波長との関係は例えば線形であり、波長が短い方が、センサ感度が高く、波長が長くなるにつれてセンサ感度が低下する。 As shown in FIG. 3, as the sensitivity characteristic of the optical sensor, the relationship between the sensor sensitivity and the light receiving wavelength is linear, for example, the shorter the wavelength, the higher the sensor sensitivity, and the lower the wavelength, the lower the sensor sensitivity. .

例えばリーク形式の光センサでは、図４に示すように、縦軸に電流（ｐＡ）、横軸に外光照度（ｌｘ）を示すと、線形な感度特性が得られる。また光センサの波長依存特性は、、例えば短波長側の感度が高い。 For example, in a leak-type optical sensor, as shown in FIG. 4, when the vertical axis indicates current (pA) and the horizontal axis indicates external light illuminance (lx), linear sensitivity characteristics are obtained. Further, the wavelength-dependent characteristic of the optical sensor has high sensitivity on the short wavelength side, for example.

また、図５に示すように、人間の視覚は、可視光の波長帯に感度を有し、特に緑色の波長帯の感度が高い。一方、紫外光、赤外光には感度を有さず、青色や赤色の波長帯は緑色の波長帯より感度が低くなる。このように、人間の比視感度と光センサの感度とに差異が生じている。 Further, as shown in FIG. 5, human vision has sensitivity in the visible light wavelength band, and particularly high sensitivity in the green wavelength band. On the other hand, there is no sensitivity to ultraviolet light and infrared light, and blue and red wavelength bands are less sensitive than green wavelength bands. Thus, there is a difference between the human specific visual sensitivity and the sensitivity of the optical sensor.

そこで、感度差を補正するには、光センサの青色の出力結果は相対的に軽んじて、赤色の出力結果は相対的に重んじるような重み付け計算をして、それをバックライト制御や映像信号処理回路にフィードバックをかける。 Therefore, in order to correct the sensitivity difference, weight calculation is performed so that the blue output result of the photosensor is relatively light and the red output result is relatively important, and this is used for backlight control and video. Apply feedback to the signal processing circuit.

具体的には、この感度差を補正するため、光センサ２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの各出力信号に対して人間の比視感度に合うように重み付けをする。例えば、光センサに設けたカラーフィルタは、赤色、緑色、青色である。そこで、図６に示すように、赤色のカラーフィルタを透過した光を受光した光センサ２１Ｒの出力信号Ｒoutには重みａ３、緑色のカラーフィルタを透過した光を受光した光センサ２１Ｇの出力信号Ｇoutには重みａ２、青色のカラーフィルタを透過した光を受光した光センサ２１Ｂの出力信号Ｂoutには重みａ１を付ける。したがって、各出力信号に重みを乗じた値の和が制御信号Ｙとなる。すなわち、Ｙ＝ａ３×Ｒout＋ａ２×Ｇout＋ａ１×Ｂoutとなる。そして、バックライトの輝度調整を行う制御信号Ｙをバックライト駆動部４１に送る。 Specifically, in order to correct this sensitivity difference, the output signals of the optical sensors 21R, 21G, and 21B are weighted so as to match the human specific visual sensitivity. For example, the color filters provided in the optical sensor are red, green, and blue. Therefore, as shown in FIG. 6, the output signal Rout of the optical sensor 21R that has received the light that has passed through the red color filter has a weight a3, and the output signal Gout of the optical sensor 21G that has received the light that has passed through the green color filter. Is given a weight a2, and a weight a1 is given to the output signal Bout of the optical sensor 21B that has received the light transmitted through the blue color filter. Therefore, the sum of values obtained by multiplying each output signal by the weight is the control signal Y. That is, Y = a3 * Rout + a2 * Gout + a1 * Bout. Then, a control signal Y for adjusting the luminance of the backlight is sent to the backlight driving unit 41.

ここで、バックライトの輝度と制御信号Ｙとの関係は、一例として、図７に示すように、制御信号Ｙ値の増加とともに比例してバックライトの輝度も増加するという、例えば線形の関係にある。 Here, as an example, the relationship between the luminance of the backlight and the control signal Y is, for example, a linear relationship in which the luminance of the backlight increases proportionally as the control signal Y value increases, as shown in FIG. is there.

また、上記制御部３５から出力される制御信号によるフィードバックを、映像信号処理回路５１を用いてＬＣＤ５３の輝度調整にしてもよい。 Further, the feedback by the control signal output from the control unit 35 may be used to adjust the brightness of the LCD 53 using the video signal processing circuit 51.

上記光センサ２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、図８に示すように、光センサ特性であるセンサ感度と受光波長との関係が線形である。通常、波長が短い方が、センサ感度が高く、波長が長くなるにつれてセンサ感度が低下する。このように、人間の比視感度と光センサの感度とに差異が生じている。ここで、赤色のカラーフィルタを透過した光を受光した光センサ２１Ｒの感度をｂ３、緑色のカラーフィルタを透過した光を受光した光センサ２１Ｇの感度をｂ２、青色のカラーフィルタを透過した光を受光した光センサ２１Ｂの感度をｂ１とする。この場合、赤色のカラーフィルタを透過した光を受光した光センサ２１Ｒの制御信号Ｒsigに重み（出力信号Ｒout／ｂ３）を付ける。同様に、緑色のカラーフィルタを透過した光を受光した光センサ２１Ｇの制御信号Ｒsigに重み（出力信号Ｇout／ｂ２）を付け、青色のカラーフィルタを透過した光を受光した光センサ２１Ｂの制御信号Ｒsigに重み（出力信号Ｂout／ｂ１）を付ける。 In the optical sensors 21R, 21G, and 21B, as shown in FIG. 8, the relationship between the sensor sensitivity, which is the optical sensor characteristic, and the light receiving wavelength is linear. Usually, the shorter the wavelength, the higher the sensor sensitivity, and the sensor sensitivity decreases as the wavelength increases. Thus, there is a difference between the human specific visual sensitivity and the sensitivity of the optical sensor. Here, the sensitivity of the optical sensor 21R that has received the light that has passed through the red color filter is b3, the sensitivity of the optical sensor 21G that has received the light that has passed through the green color filter is b2, and the light that has passed through the blue color filter is The sensitivity of the received optical sensor 21B is b1. In this case, a weight (output signal Rout / b3) is added to the control signal Rsig of the optical sensor 21R that has received the light transmitted through the red color filter. Similarly, a weight (output signal Gout / b2) is added to the control signal Rsig of the optical sensor 21G that has received the light transmitted through the green color filter, and the control signal of the optical sensor 21B that has received the light transmitted through the blue color filter. A weight (output signal Bout / b1) is added to Rsig.

したがって、映像信号処理回路にフィードバックされる赤色の制御信号Ｒsig’は、Ｒsig’＝Ｒsig×Ｒout／ｂ３となる。また緑色の制御信号Ｇsig’は、Ｇsig’＝Ｇsig×Ｇout／ｂ２となり、青色の制御信号Ｂsig’は、Ｂsig’＝Ｂsig×Ｂout／ｂ１となる。 Therefore, the red control signal Rsig ′ fed back to the video signal processing circuit is Rsig ′ = Rsig × Rout / b3. The green control signal Gsig 'is Gsig' = Gsig * Gout / b2, and the blue control signal Bsig 'is Bsig' = Bsig * Bout / b1.

上記表示装置１では、表示部１２が形成された基板１１に複数の光センサ２１が設けられ、複数の光センサ２１が異なる波長帯の光をそれぞれに受光することから、これらの光センサにおいて波長帯毎の感度がわかる。そして、制御部３５で、異なる波長帯の光をそれぞれに受光した光センサ２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの各出力信号に対して人間の視覚の感度特性に合わせ込む重み付けをし、この重み付けした各出力信号を加算して得た制御信号に基づいて、表示部１２の明るさを調整することから、外光の状態に対応して、最も見やすい明るさに表示部１２が調整され、最適な色調整が可能になる。これによって、表示部１２を見続けることによる目の疲労が大幅に軽減されることになる。また、複数の光センサ２１がいわゆる額縁領域に形成されることから、光センサ２１の配置の自由度が高い。また、複数箇所に光センサ２１を配置することができる。また、光センサ２１を配置するスペースを特別に設ける必要がないので省スペース化できる。 In the display device 1, a plurality of optical sensors 21 are provided on the substrate 11 on which the display unit 12 is formed, and each of the plurality of optical sensors 21 receives light in different wavelength bands. You can see the sensitivity of each band. Then, the control unit 35 weights the output signals of the optical sensors 21R, 21G, and 21B that respectively receive light of different wavelength bands in accordance with the sensitivity characteristics of human vision, and the weighted output signals. Because the brightness of the display unit 12 is adjusted based on the control signal obtained by adding the values, the display unit 12 is adjusted to the most visible brightness corresponding to the external light state, and the optimum color adjustment is performed. It becomes possible. As a result, eye fatigue caused by continuing to look at the display unit 12 is greatly reduced. Moreover, since the some optical sensor 21 is formed in what is called a frame area | region, the freedom degree of arrangement | positioning of the optical sensor 21 is high. Moreover, the optical sensor 21 can be arrange | positioned in multiple places. Further, since it is not necessary to provide a special space for arranging the optical sensor 21, the space can be saved.

上記複数の光センサ２１は、異なる波長帯の光をそれぞれに受光した光センサを一群として、その単数もしくは複数が、表示部１２の周囲、いわゆるディスプレイの額縁部分に配置されている。例えば、図９（１）に示すように、表示部１２の周囲に光センサ２１が一つ配置されている場合、図９（２）に示すように、表示部１２の周囲に光センサ２１が複数配置されている場合、図９（３）に示すように、光センサ２１が表示部１２を取り囲むように配置されている場合等がある。上記光センサ２１は、例えば赤色のカラーフィルタ、緑色のカラーフィルタ、青色のカラーフィルタを備えた光センサがまとめて形成されている。 The plurality of photosensors 21 includes a group of photosensors each receiving light in different wavelength bands, and one or more of the photosensors 21 are arranged around the display unit 12, that is, a so-called display frame portion. For example, as shown in FIG. 9A, when one optical sensor 21 is arranged around the display unit 12, the optical sensor 21 is arranged around the display unit 12 as shown in FIG. In the case where a plurality of optical sensors are arranged, as shown in FIG. 9 (3), the optical sensor 21 may be arranged so as to surround the display unit 12. For example, the optical sensor 21 includes optical sensors each including a red color filter, a green color filter, and a blue color filter.

また、図９（３）の構成では、可視光の異なる波長帯の光をそれぞれに受光する光センサを、表示部１２の周囲に配列して構成することができる。その配列は、例えば周囲方向に赤色のカラーフィルタ、緑色のカラーフィルタ、青色のカラーフィルタを備えた光センサを順に繰り返し配列してもよく、また表示部１２側より赤色のカラーフィルタ、緑色のカラーフィルタ、青色のカラーフィルタを備えた光センサを順に配列してもよい。この配列順は適宜変更することができる。このようなボーダー領域内に配置された光センサ２１では、ＧＲＢの３色のカラーフィルタを有することで、ホワイトボーダー領域もしくはブラックボーダー領域が形成される。 Further, in the configuration of FIG. 9 (3), optical sensors that respectively receive light in different wavelength bands of visible light can be arranged around the display unit 12. For example, a red color filter, a green color filter, and a light sensor including a blue color filter may be repeatedly arranged in order in the peripheral direction, and the red color filter and the green color may be arranged from the display unit 12 side. You may arrange a filter and the optical sensor provided with the blue color filter in order. This arrangement order can be changed as appropriate. In the optical sensor 21 arranged in such a border region, a white border region or a black border region is formed by having three color filters of GRB.

また、上記表示装置１において複数の光センサ２１が形成されている領域は、例えば図１０の部分断面図に示すように、複数の光センサ２１は、液晶ＬＣが充填された下部ガラス基板１１Ａと上部ガラス基板１１Ｂとの間の例えば下部ガラス基板１１Ａに、例えば読み出し回路１８とともに形成されている。一方、上部ガラス基板１１Ｂにはブラックマスク１９が形成されていて、複数の光センサ２１の光入射側のブラックマスクには開口部２０が形成されている。これによって、外光Ｌが複数の光センサ２１に入射されるようになっている。また、上記カラーフィルタ２２は上部ガラス基板１１Ｂ上に上記ブラックマスク１９と同様に形成されている。 In the display device 1, the region where the plurality of photosensors 21 are formed is, for example, as shown in the partial cross-sectional view of FIG. 10, the plurality of photosensors 21 includes the lower glass substrate 11A filled with the liquid crystal LC. For example, it is formed on the lower glass substrate 11A between the upper glass substrate 11B and the readout circuit 18, for example. On the other hand, a black mask 19 is formed on the upper glass substrate 11B, and openings 20 are formed on the black mask on the light incident side of the plurality of optical sensors 21. As a result, the external light L is incident on the plurality of optical sensors 21. The color filter 22 is formed in the same manner as the black mask 19 on the upper glass substrate 11B.

上記複数の光センサ２１を構成する個々の光センサには、ボトムゲート構造の低温ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）を用いることができる。その構成例を、図１１の概略構成断面図によって説明する。 A low-temperature polysilicon TFT (Thin Film Transistor) having a bottom gate structure can be used for each of the optical sensors constituting the plurality of optical sensors 21. An example of the configuration will be described with reference to a schematic sectional view of FIG.

図１１に示すように、第１基板１０１上にゲート電極１０４が形成されている。上記第１基板１０１には、例えば厚さ０．４ｍｍ〜１．１ｍｍ程度、例えば０．７ｍｍ厚のガラス基板を用いる。このガラス基板のかわりに石英基板を用いてもよい。この第１基板１０１は、上記図１０によって説明した下部ガラス基板１１Ａに相当する。 As shown in FIG. 11, the gate electrode 104 is formed on the first substrate 101. As the first substrate 101, a glass substrate having a thickness of about 0.4 mm to 1.1 mm, for example, 0.7 mm is used. A quartz substrate may be used instead of the glass substrate. The first substrate 101 corresponds to the lower glass substrate 11A described with reference to FIG.

上記ゲート電極１０４には、例えば厚さが１００ｎｍのモリブデン（Ｍｏ）膜を用いる。上記ゲート電極１０４上には、被覆するようにゲート絶縁膜１０５が形成されている。ゲート絶縁膜１０５は、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ₂）層、または酸化珪素（ＳｉＯ₂）層と窒化珪素（ＳｉＮ_x）層との積層体で形成されている。さらにゲート絶縁膜１０５上にはポリシリコン層掛けされ、このポリシリコン層でチャネル形成領域１０６、その両側にｎ^-型ドープ領域１０７、ｎ⁺型ドープ領域１０８が形成されている。このように、アクティブ領域は高いオン電流と低いオフ電流を両立するためのＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造としてある。またチャネル形成領域１０６上にはｎ^-型のリンイオン打込み時にチャネルを保護するためのストッパー層１０９が形成されている。このストッパー層１０９は、例えば酸化珪素（ＳｉＯ₂）層で形成されている。 For the gate electrode 104, for example, a molybdenum (Mo) film having a thickness of 100 nm is used. A gate insulating film 105 is formed on the gate electrode 104 so as to cover it. The gate insulating film 105 is formed of, for example, a silicon oxide (SiO ₂ ) layer or a stacked body of a silicon oxide (SiO ₂ ) layer and a silicon nitride (SiN _x ) layer. Further, a polysilicon layer is formed on the gate insulating film 105, and a channel forming region 106 is formed on the polysilicon layer, and an n ⁻ type doped region 107 and an n ⁺ type doped region 108 are formed on both sides thereof. Thus, the active region has an LDD (Lightly Doped Drain) structure for achieving both a high on-current and a low off-current. A stopper layer 109 is formed on the channel formation region 106 to protect the channel when n ⁻ -type phosphorus ions are implanted. The stopper layer 109 is formed of, for example, a silicon oxide (SiO ₂ ) layer.

さらに、酸化珪素（ＳｉＯ₂）層、または酸化珪素（ＳｉＯ₂）層と窒化珪素（ＳｉＮ_x）層との積層体からなるパッシベーション膜１１０が形成されている。このパッシベーション膜１１０上に、各ｎ⁺型ドープ領域１０８に接続するソース電極１１１およびドレイン電極１１２が形成されている。各ソース電極１１１およびドレイン電極１１２は例えばアルミニウム、アルミニウム合金、高融点金属等の導電性材料で形成されている。 Further, a passivation film 110 made of a silicon oxide (SiO ₂ ) layer or a laminate of a silicon oxide (SiO ₂ ) layer and a silicon nitride (SiN _x ) layer is formed. On this passivation film 110, a source electrode 111 and a drain electrode 112 connected to each n ⁺ -type doped region 108 are formed. Each of the source electrode 111 and the drain electrode 112 is made of a conductive material such as aluminum, an aluminum alloy, or a refractory metal.

上記パッシベーション膜１１０上に、カラーフィルタ１１３（前記説明したカラーフィルタ２２に相当）が形成されている。このカラーフィルタの形成工程を例えば３回行うことで、ＲＧＢの３色（赤、緑、青）のカラーフィルタが形成される。さらに、カラーフィルタ１１３上には、表面が平坦化された保護膜１１４が形成されている。この保護膜１１４は、例えばポリメチルメタクリル酸樹脂系の樹脂により形成されている。なお、上記カラーフィルタ１１３は、前記図１０に示したように、ＴＦＴが形成される下部ガラス基板１１Ａに対向する上部ガラス基板１１Ｂに形成されてもよい。 A color filter 113 (corresponding to the color filter 22 described above) is formed on the passivation film 110. By performing this color filter forming process three times, for example, color filters of three colors of RGB (red, green, and blue) are formed. Further, a protective film 114 having a planarized surface is formed on the color filter 113. The protective film 114 is made of, for example, a polymethylmethacrylic acid resin. The color filter 113 may be formed on the upper glass substrate 11B facing the lower glass substrate 11A on which the TFT is formed, as shown in FIG.

上記個々の光センサ２１Ｓは、上から入射した外光Ｌがチャネル形成領域１０６に照射されたときのリーク電流を読み出すことで、光を検出している。上記説明したように、光センサ２１Ｓは、第１基板１０１側に形成される液晶表示装置の読み出し回路、駆動回路等に用いられるＴＦＴと同一プロセスで作製することができる。また、いわゆる額縁領域に形成することが可能であるので、多数の光センサを配置することが可能になる。この結果、受光感度を高めることができ、高精度な外光の制御が可能になる。 Each of the optical sensors 21S detects light by reading out a leak current when the external light L incident from above is applied to the channel forming region 106. As described above, the optical sensor 21S can be manufactured in the same process as a TFT used for a reading circuit, a driving circuit, or the like of the liquid crystal display device formed on the first substrate 101 side. In addition, since it can be formed in a so-called frame region, a large number of optical sensors can be arranged. As a result, it is possible to increase the light receiving sensitivity and to control the outside light with high accuracy.

また、表示部１２の画素の周囲に複数の光センサ２１を配置することができる。このような構成であっても、上記説明したようなカラーフィルタを形成することが可能になる。例えば、表示部１２の画素上のカラーフィルタを形成するのと同一マスクに光センサ用のカラーフィルタパターンを形成しておくことで、表示部１２の画素のカラーフィルタと同一マスクで光センサ２１上のカラーフィルタも形成することが可能になる。 In addition, a plurality of optical sensors 21 can be arranged around the pixels of the display unit 12. Even with such a configuration, the color filter as described above can be formed. For example, by forming a color filter pattern for the optical sensor on the same mask as that for forming the color filter on the pixel of the display unit 12, the same mask as the color filter of the pixel of the display unit 12 is used on the optical sensor 21. It is possible to form a color filter.

次に、外光を光センサで検出して例えばバックライトにフィードバックを行う回路構成の一例を、図１２のブロック図によって説明する。 Next, an example of a circuit configuration for detecting external light with an optical sensor and feeding back to, for example, a backlight will be described with reference to the block diagram of FIG.

図１２に示すように、３色（ＲＧＢ）のカラーフィルタ２３を備えた光センサ２１で光電変換された信号は、増幅器３１で増幅され、ＡＤ変換器（例えば時間分割８ビットＡＤ変換器）３５を通してデジタル化された出力信号Ｒout、Ｇout、Ｂoutに変換され、このデジタル信号は制御部３５内のプロセッサー３７で記憶部（例えばＲＯＭ）３６に記憶された重みａ１、ａ２、ａ３を読み出し、またセッティングパラメータを読み出して重み付けされ、タイミング制御部３８からのタイミング信号を受けてバックライト駆動部４１に出力され、バックライト４３の光量、輝度にフィードバックをかける。そして、バックライト（例えばＬＥＤバックライト）４３の光量、輝度等が調整される。 As shown in FIG. 12, the signal photoelectrically converted by the optical sensor 21 having the three color (RGB) color filters 23 is amplified by an amplifier 31, and an AD converter (for example, a time division 8-bit AD converter) 35. Are converted into digitized output signals Rout, Gout, and Bout, and the digital signals are read by the processor 37 in the control unit 35 from the weights a1, a2, and a3 stored in the storage unit (for example, ROM) 36, and set. The parameters are read and weighted, the timing signal from the timing control unit 38 is received and output to the backlight driving unit 41, and the light quantity and luminance of the backlight 43 are fed back. Then, the light amount, luminance, etc. of the backlight (for example, LED backlight) 43 are adjusted.

次に、前記図１によって説明した増幅器３１およびＡＤ変換器３３は図１３に示すような回路構成をとることができる。この回路構成の一例は、ＣＭＯＳセンサの回路と同様であり、光センサ２１にリセット回路が接続され、信号出力側に蓄積容量Ｃがあり、増幅器３１には一例としてコンパレータ（比較器）を用いている。このコンパレータ回路と増幅器３１の後段にあるラッチ回路を用いて時分割方式多ビットのＡＤ変換器３３を実現している。 Next, the amplifier 31 and the AD converter 33 described with reference to FIG. 1 can have a circuit configuration as shown in FIG. An example of this circuit configuration is the same as the circuit of the CMOS sensor, a reset circuit is connected to the optical sensor 21, a storage capacitor C is provided on the signal output side, and a comparator (comparator) is used as an example for the amplifier 31. Yes. A time division multi-bit AD converter 33 is realized by using this comparator circuit and a latch circuit in the subsequent stage of the amplifier 31.

例えば、図１４に示したタイミングチャートＡは、前記図１３に示したノードＡの位置で電荷を貯める状態を示しており、光センサに光が当たれば当たるほど電流が流れて、電源にチャージした後に、さらに光が当たれば当たるほど、電荷が抜けて行く状態を示している。またタイミングチャートＡに示すように、当たる光が強ければ電荷が抜ける速度も速くなる。この信号を比較器〔前記図１３参照〕で２値化する。そして比較器（前記図１３に示したノードＢ）から出力された信号を、図１４のタイミングチャートＢに示すように、反転するタイミングが強い光では速くなるように、弱い光では遅くなるようにサンプリングしている。このサンプリングは、ある定期的なタイミングで行う。サンプリング後の信号をラッチ回路〔前記図１３参照〕に格納すると、完全なデジタル信号となり、光が強ければ速くＨｉｇｈになり、光が弱ければある程度の時間が経過してからＨｉｇｈになる。このＨｉｇｈになる時間を読み取ること、すなわち、しきい値を制御することによって、光の強弱を得ることができるというＡＤ変換器〔前記図１３参照〕である。 For example, the timing chart A shown in FIG. 14 shows a state in which electric charges are stored at the position of the node A shown in FIG. 13, and the current flows as the light hits the photosensor, and the power supply is charged. Later, the more the light hits, the more the charge escapes. Further, as shown in the timing chart A, the stronger the light hits, the faster the rate at which charges are released. This signal is binarized by a comparator (see FIG. 13). Then, as shown in the timing chart B of FIG. 14, the signal output from the comparator (node B shown in FIG. 13) is accelerated with strong light and delayed with weak light. Sampling. This sampling is performed at a certain regular timing. When the sampled signal is stored in the latch circuit (see FIG. 13), it becomes a complete digital signal. When the light is strong, the signal becomes high quickly. When the light is weak, the signal becomes high after a certain amount of time has passed. It is an AD converter (see FIG. 13) that can obtain the intensity of light by reading the time when it becomes High, that is, by controlling the threshold value.

本発明の表示装置に係る一実施の形態（実施例）を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed one Embodiment (Example) which concerns on the display apparatus of this invention. 本発明の表示装置に係る一実施の形態（実施例）を示した平面レイアウト図である。It is the plane layout figure which showed one Embodiment (Example) which concerns on the display apparatus of this invention. 光センサの感度と受光波長との関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram between the sensitivity of the optical sensor and the light receiving wavelength. 光センサの電流と外光照度との関係の一例を示した図面である。It is drawing which showed an example of the relationship between the electric current of an optical sensor, and external light illumination intensity. 人間の視覚の感度と受光波長との関係図である。FIG. 4 is a relationship diagram between human visual sensitivity and light receiving wavelength. 人間と光センサの感度差を補正する重みと受光波長の関係図である。FIG. 4 is a relationship diagram between a weight for correcting a sensitivity difference between a human and an optical sensor and a light receiving wavelength. バックライトの輝度と制御信号Ｙとの関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram between backlight luminance and a control signal Y. 光センサのセンサ感度と受光波長との関係図である。It is a related figure of the sensor sensitivity of a photosensor, and a light reception wavelength. 光センサの配置の一例を示した平面図である。It is the top view which showed an example of arrangement | positioning of an optical sensor. 表示装置の複数の光センサが形成される領域の一例を示した部分断面図である。It is the fragmentary sectional view showing an example of the field where a plurality of photosensors of a display are formed. 光センサに用いるボトムゲート構造の低温ポリシリコンＴＦＴの一例を示した概略構成断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a low-temperature polysilicon TFT having a bottom gate structure used for an optical sensor. フィードバックを行う回路構成の一例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed an example of the circuit structure which performs feedback. 増幅器とＡＤ変換器の一例を示した回路図である。It is a circuit diagram showing an example of an amplifier and an AD converter. 光の強弱によるサンプリングの一例を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining an example of sampling by intensity of light. 従来の表示装置に係る一例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed an example which concerns on the conventional display apparatus. バックライト輝度と輝度出力との関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram between backlight luminance and luminance output. 輝度信号レベルと輝度出力との関係図である。It is a relationship diagram between a luminance signal level and a luminance output.

Explanation of symbols

１…表示装置、１１…基板、１２…表示部、２１…複数の光センサ、３５…制御部、Ｒout，Ｇout，Ｂout…出力信号、Ｙ，Ｒsig’，Ｇsig’，Ｂsig’…制御信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Display apparatus, 11 ... Board | substrate, 12 ... Display part, 21 ... Several optical sensor, 35 ... Control part, Rout, Gout, Bout ... Output signal, Y, Rsig ', Gsig', Bsig '... Control signal

Claims

A display for displaying an image;
A plurality of optical sensors formed on the substrate on which the display unit is formed, each receiving light in different wavelength bands of visible light;
The weighted output signals are weighted to match the human visual sensitivity characteristics in consideration of the spectral sensitivity characteristics of the optical sensors for the output signals of the optical sensors respectively receiving the light in the different wavelength bands. And a control unit that adjusts the brightness of the display unit based on a control signal obtained by adding.

The display device according to claim 1, wherein each of the optical sensors includes a color filter that transmits light in a different wavelength band of visible light on a light incident side.

3. The display according to claim 2, wherein the color filter formed in each of the photosensors and the color filter formed in the display unit are formed of the same color filter layer in the same color. apparatus.

The analog-digital converter which converts the analog sensor signal output from the optical sensor into a digital signal while sampling with a regular sampling clock and outputs the digital signal to the control unit. The display device according to 1.

The analog-digital converter is a time division multi-bit analog-digital converter,
An amplifier using a comparator circuit for amplifying the signal of the photosensor;
The display device according to claim 4, further comprising a latch circuit provided at a subsequent stage of the amplifier.

The display device is a liquid crystal display device,
Based on the control signal output from the control unit, the brightness of the display unit mounted on the liquid crystal display device is adjusted to adjust the brightness of the display unit of the liquid crystal display device around the display unit. The display device according to claim 1, wherein the display device is adjusted to a brightness corresponding to the brightness.

The display device according to claim 6, wherein the brightness of the display unit is adjusted by a backlight circuit that adjusts the luminance of a backlight that illuminates the display unit in the luminance adjustment circuit.

The display device according to claim 6, wherein the brightness of the display unit is adjusted by a video signal processing circuit that adjusts the luminance of the display unit in the luminance adjustment circuit.