JP2008147025A - 半導体集積回路および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷に供給する電流をアナログ信号の変化に応じて迅速かつリニアに調整することが可能な半導体集積回路および電子機器を提供する。
【解決手段】半導体集積回路１０１は、外部から受けたアナログ信号に基づいて基準電流を生成する基準電流源回路１と、外部から受けたデータに基づいて増幅率を決定し、基準電流源回路１から受けた基準電流を決定した増幅率で増幅し、増幅後の電流を負荷３へ出力する可変増幅回路２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体集積回路および電子機器に関し、特に、アナログ信号に基づいて負荷に電流を供給する半導体集積回路および電子機器に関する。

テレビジョン装置等のディスプレイに表示される画像の明るさは、画像の種類、たとえば室内の画像および屋外の画像で異なる。ここで、視聴者の目の疲労を防ぎ、かつ消費電力を低減するために、画像自体の明るさに応じてディスプレイのバックライトの照度を変更する照明装置が開発されている。このような照明装置は、ディスプレイに光を照射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）に電流を供給する駆動ＩＣ（Integrated Circuit）を備える（たとえば、特許文献１および２参照）。
特開２００２−３１９７０７号公報 特開平９−２３２６３５号公報

ところで、このような照明装置において、画像の明るさの解析はたとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）で行なわれ、解析結果はデジタル信号として得られることが一般的である。

ここで、一般的に動画像の明るさは単位時間当たりの変化量が大きいことから、デジタル信号に基づいてバックライトの照度を変更する方式では、駆動ＩＣがデジタル信号をデコードしてＬＥＤへの供給電流の電流値を変更するまでにタイムラグが生じ、画像の明るさの変化に追随することは困難である。また、駆動ＩＣの供給電流の変化がデジタル的すなわち階段状になるため、画面のちらつきが大きくなり、見にくい画面となってしまう。

それゆえに、本発明の目的は、負荷に供給する電流をアナログ信号の変化に応じて迅速かつリニアに調整することが可能な半導体集積回路および電子機器を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある局面に係わる半導体集積回路は、外部から受けたアナログ信号に基づいて基準電流を生成する基準電流源回路と、外部から受けたデータに基づいて増幅率を決定し、基準電流源回路から受けた基準電流を決定した増幅率で増幅し、増幅後の電流を負荷へ出力する可変増幅回路とを備える。

好ましくは、半導体集積回路の外部には画像を表示する表示部が配置され、負荷は表示部に光を照射する発光素子であり、アナログ信号は、画像の明るさに応じて振幅が変化するアナログ信号であり、データは、周囲光の光量に応じて値が変化するデータである。

好ましくは、可変増幅回路は、カレントミラー回路であり、外部から受けたデータに基づいてミラー比を変更する。

好ましくは、負荷はＬＥＤである。
上記課題を解決するために、本発明のある局面に係わる電子機器は、画像を表示する表示部と、表示部に光を照射する発光素子と、アナログ信号を生成し、画像の明るさに応じてアナログ信号の振幅を変化させる画像解析回路と、外部から光を受光し、受光量を表わすデータを生成する光検出回路と、アナログ信号に基づいて基準電流を生成する基準電流源回路と、データに基づいて増幅率を決定し、基準電流源回路から受けた基準電流を決定した増幅率で増幅し、増幅後の電流を発光素子へ出力する可変増幅回路とを備える。

本発明によれば、負荷に供給する電流をアナログ信号の変化に応じて迅速かつリニアに調整することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路の構成を示す図である。

図１を参照して、半導体集積回路１０１は、基準電流源回路１と、可変増幅回路２と、端子Ｔ１〜Ｔ３とを備える。基準電流源回路１は、オペアンプ１１および１２と、抵抗Ｒ１〜Ｒ５と、ＮチャネルＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタＴＲ１とを含む。

基準電流源回路１は、コンデンサＣ１および端子Ｔ１を介して受けた外部からのアナログ信号ＳＸに基づいて基準電流ＩＲＥＦを生成する。外部からのアナログ信号ＳＸは、コンデンサＣ１によって直流成分が除去される。

オペアンプ１１の出力電圧をＶＩＮとし、抵抗Ｒ３〜Ｒ５の抵抗値をそれぞれＲ３〜Ｒ５とし、オペアンプ１１および１２の非反転入力端子に供給されるバイアス電圧ＶＢの電圧値をＶＢとすると、基準電流ＩＲＥＦは以下の式で表わされる。

ＩＲＥＦ＝ＶＢ／Ｒ４−（Ｒ５×Ｒ３×ＶＢ＋Ｒ４×Ｒ５×ＶＩＮ）／（Ｒ４×（Ｒ４×Ｒ５＋Ｒ４×Ｒ３＋Ｒ５×Ｒ３））
可変増幅回路２は、端子Ｔ２を介して外部から受けたデータＤＸに基づいて増幅率を決定し、基準電流源回路１から受けた基準電流ＩＲＥＦを決定した増幅率で増幅し、増幅後の電流を供給電流ＩＤとして負荷であるＬＥＤ３へ出力する。なお、負荷はＬＥＤに限らず、他の発光素子であってもよい。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路における可変増幅回路２の構成を示す図である。

図２を参照して、可変増幅回路２は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ１１と、ｎ（ｎは２以上の自然数）個のＮチャネルＭＯＳトランジスタと、（ｎ−１）個のスイッチとを含む。図２では、ｎ個のＮチャネルＭＯＳトランジスタのうち、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２３を代表的に示す。また、図２では、（ｎ−１）個のスイッチのうち、スイッチＳＷ１およびＳＷ２を代表的に示す。

可変増幅回路２はカレントミラー回路であり、外部から受けたデータＤＸに基づいてミラー比を変更する。

ＮチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ１１は、ドレインが基準電流源回路１の出力に接続される。すなわち、基準電流源回路１から受けた基準電流ＩＲＥＦがＮチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ１１のドレイン電流となる。

ＮチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２３を含むｎ個のＮチャネルＭＯＳトランジスタは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ１１とカレントミラー回路を構成する。すなわち、ｎ個の各ＮチャネルＭＯＳトランジスタは、基準電流源回路１から受けた基準電流ＩＲＥＦとほぼ同じ電流値の電流をそれぞれ出力する。

スイッチＳＷ１およびＳＷ２を含む（ｎ−１）個のスイッチは、データＤＸに基づいて、ｎ個のＮチャネルＭＯＳトランジスタのうち、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ２１以外のＮチャネルＭＯＳトランジスタのベースと基準電流源回路１の出力との接続および非接続をそれぞれ切り替える。データＤＸは、たとえば、（ｎ−１）ビットのデータ幅を有し、（ｎ−１）ビットのデータと（ｎ−１）個のスイッチとが１対１で対応している。

すなわち、可変増幅回路２は、外部から受けたデータＤＸに基づいて基準電流ＩＲＥＦの１倍〜ｎ倍の供給電流ＩＤをＬＥＤ３へ出力する。

ところで、デジタル信号に基づいてバックライトの照度を変更する方式では、駆動ＩＣがデジタル信号をデコードしてＬＥＤへの供給電流の電流値を変更するまでにタイムラグが生じ、画像の明るさの変化に追随することは困難である。また、駆動ＩＣの供給電流の変化がデジタル的すなわち階段状になるため、画面のちらつきが大きくなり、見にくい画面となってしまう。しかしながら、本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路では、基準電流源回路１が、外部から受けたアナログ信号ＳＸに基づいて基準電流ＩＲＥＦの電流値を変更する。そして、可変増幅回路２が、基準電流源回路から受けた基準電流を増幅して負荷へ出力する。したがって、本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路では、たとえば画像の明るさに応じて変化するアナログ信号に応じて、負荷に供給する電流を迅速かつリニアに調整することができる。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る半導体集積回路を備える電子機器に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る半導体集積回路と同様である。

図３は、本発明の第２の実施の形態に係る電子機器の構成を示す図である。
図３を参照して、電子機器２０１は、たとえば携帯電話であり、半導体集積回路１０１と、画像解析回路５１と、フィルタ５２と、ＤＡ（Digital to Analog）コンバータ５３と、光検出回路５４と、ディスプレイ（表示部）５５と、コンデンサＣ１と、ＬＥＤ３とを備える。

ディスプレイ５５は、たとえばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）であり、静止画像および動画像を表示する。

画像解析回路５１は、ディスプレイ５５に表示された画像の明るさに応じた値を有するデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号をフィルタ５２へ出力する。たとえば、画像解析回路５１は、画像における複数個の画素の明るさの最大値、画像における複数個の画素の明るさの平均値、画像における各々が重み付けされた複数個の画素の明るさの平均値、および画像における複数個の画素の明るさの度数分布において最も度数の大きい画素の明るさ等を画像の明るさとして算出する。

フィルタ５２は、画像解析回路５１から受けたデジタル信号に所定のフィルタ処理を行ない、フィルタ処理後のデジタル信号をＤＡコンバータ５３へ出力する。

ＤＡコンバータ５３は、フィルタ５２から受けたデジタル信号をアナログ信号ＳＸに変換し、コンデンサＣ１を介して半導体集積回路１０１へ出力する。

したがって、半導体集積回路１０１が受けるアナログ信号ＳＸは、画像の明るさに応じて振幅が変化するアナログ信号となる。

光検出回路５４は、外部から光を受光し、受光量を表わすデータＤＸを生成して半導体集積回路１０１における可変増幅回路２へ出力する。

ここで、動画像の明るさは周囲光と比べて単位時間当たりの変化量が大きい。そこで、本発明の第２の実施の形態に係る電子機器では、可変増幅回路２が、電子機器の周囲光に対応するデータＤＸに基づいてミラー比を変更し、かつ、基準電流源回路１が、ディスプレイ５５の表示する画像の明るさに対応するアナログ信号ＳＸに基づいて基準電流ＩＲＥＦの電流値を迅速かつリニアに変更する。このような構成により、ディスプレイ５５への照射光の光量を周囲光の光量および画像の明るさに応じて適切に調整することができ、従来技術と比べてさらに、電子機器を使用するユーザの目の疲労を防ぎ、かつ消費電力を低減することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路における可変増幅回路２の構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電子機器の構成を示す図である。

符号の説明

１ 基準電流源回路、２ 可変増幅回路、３ ＬＥＤ、１１，１２ オペアンプ、５１ 画像解析回路、５２ フィルタ、５３ ＤＡコンバータ、５４ 光検出回路、５５ ディスプレイ（表示部）、１０１ 半導体集積回路、２０１ 電子機器、Ｃ１ コンデンサ、Ｒ１〜Ｒ５ 抵抗、ＴＲ１，ＴＲ１１ ＮチャネルＭＯＳトランジスタ、Ｔ１〜Ｔ３ 端子。

Claims (5)

1. 外部から受けたアナログ信号に基づいて基準電流を生成する基準電流源回路と、
   外部から受けたデータに基づいて増幅率を決定し、前記基準電流源回路から受けた基準電流を前記決定した増幅率で増幅し、前記増幅後の電流を負荷へ出力する可変増幅回路とを備える半導体集積回路。
2. 前記半導体集積回路の外部には画像を表示する表示部が配置され、
   前記負荷は前記表示部に光を照射する発光素子であり、
   前記アナログ信号は、前記画像の明るさに応じて振幅が変化するアナログ信号であり、
   前記データは、周囲光の光量に応じて値が変化するデータである請求項１記載の半導体集積回路。
3. 前記可変増幅回路は、カレントミラー回路であり、前記外部から受けたデータに基づいてミラー比を変更する請求項１記載の半導体集積回路。
4. 前記負荷はＬＥＤである請求項１記載の半導体集積回路。
5. 画像を表示する表示部と、
   前記表示部に光を照射する発光素子と、
   アナログ信号を生成し、前記画像の明るさに応じて前記アナログ信号の振幅を変化させる画像解析回路と、
   外部から光を受光し、前記受光量を表わすデータを生成する光検出回路と、
   前記アナログ信号に基づいて基準電流を生成する基準電流源回路と、
   前記データに基づいて増幅率を決定し、前記基準電流源回路から受けた基準電流を前記決定した増幅率で増幅し、前記増幅後の電流を前記発光素子へ出力する可変増幅回路とを備える電子機器。

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