JP2009069023A - Illuminance sensor and light receiving module - Google Patents

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隆行 清水
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illuminance sensor and a light receiving module capable of measuring the temperature of an LCD panel and the ambient light, or the illuminance of liquid crystal backlight with a decreased mounting area of the illuminance sensor. <P>SOLUTION: An illuminance sensor IC 13 includes a light receiving element 2 which generates photocurrent according to ambient brightness, an I-V conversion circuit 3 which converts the photocurrent from the light receiving element 2 into a log-compressed voltage, and a thermal voltage generation circuit 4 which generates a thermal voltage proportional to the temperature. The illuminance sensor further includes an A/D conversion part 5 which converts the log-compressed voltage and the thermal voltage into digital data of the illuminance and the temperature, an I-V conversion circuit 3, and a switch SW1 which is connected between the thermal voltage generation circuit 4 and the A/D conversion part 5. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、明るさを電気信号に変換する照度センサ及び受光モジュールに関するものであり、特に、人間の視感度特性に近い分光感度特性を有する照度センサ、及びその照度センサと温度を電気信号に変換する温度センサとを備える受光モジュールに関する。   The present invention relates to an illuminance sensor and a light receiving module that convert brightness into an electrical signal, and in particular, an illuminance sensor having spectral sensitivity characteristics close to human visual sensitivity characteristics, and the illuminance sensor and temperature to electrical signals. The present invention relates to a light receiving module including a temperature sensor.

可視光用センサとしては、シリコンフォトダイオードとCdS(硫化カドミウム)セルの2つのセンサが代表的である。シリコンフォトダイオードは小型、高速応答、安定性が高く、光通信、光ディスク用受光素子、光センサで幅広く用いられている。しかし、シリコンフォトダイオードの分光感度特性は、人間の視感度とは大きく異なり、赤外線領域に感度を持つ。それに比べてCdSセルは人間の視覚に近い分光感度特性を持っており、古くからカメラの露出計や可視光用センサとして用いられてきている。しかし、環境負荷物質問題により、硫化カドミウムを主成分とするCdSセルの使用が制限されつつあり、欧州では2006年7月以降カドミウム、鉛、6価クロム、及び水銀を使用した製品は持ち込みが禁止されている。よって、環境負荷が小さいシリコンフォトダイオードを用いて人間の視感度に近い分光感度特性を持った可視光用センサに対する要望が高まってきている。   As a sensor for visible light, two sensors of a silicon photodiode and a CdS (cadmium sulfide) cell are typical. Silicon photodiodes are small, have high response speed and high stability, and are widely used in optical communications, optical disk light receiving elements, and optical sensors. However, the spectral sensitivity characteristics of silicon photodiodes are very different from human visual sensitivity and have sensitivity in the infrared region. In contrast, CdS cells have spectral sensitivity characteristics close to human vision, and have long been used as camera exposure meters and visible light sensors. However, the use of CdS cells mainly composed of cadmium sulfide is being restricted due to environmentally hazardous substances. In Europe, products using cadmium, lead, hexavalent chromium, and mercury are prohibited from being brought in since July 2006. Has been. Therefore, there is an increasing demand for a visible light sensor having a spectral sensitivity characteristic close to human visibility using a silicon photodiode having a small environmental load.

また、近年、携帯電話や液晶テレビなどのバックライトの明るさを周囲の明るさに応じて自動的に調光することにより、携帯電話のバッテリー消耗を抑えたり、液晶の視認性を向上させたりする用途として、人間の視感度に近い照度センサの需要が急増してきている。さらに、液晶バックライトの明るさと液晶パネルの温度とをモニタすることにより、液晶パネルに表示される画像のコントラストと液晶バックライトの明るさとを調整することにより、より高画質の液晶表示装置を実現することができる。   Also, in recent years, the brightness of the backlight of mobile phones and LCD TVs is automatically adjusted according to the surrounding brightness, thereby reducing battery consumption of mobile phones and improving the visibility of liquid crystals. As an application to do so, the demand for illuminance sensors that are close to human visual sensitivity is increasing rapidly. Furthermore, by monitoring the brightness of the liquid crystal backlight and the temperature of the liquid crystal panel, the image contrast displayed on the liquid crystal panel and the brightness of the liquid crystal backlight are adjusted to realize a higher-quality liquid crystal display device. can do.

現在、デジタル化による高機能化により、より使いやすく、より低コストである液晶バックライト自動調光システム用の照度センサが求められている。また、照度センサが、液晶パネルの温度をモニタする温度センサを含めた上でより小型化されることに対する要望も強くなっている。   Currently, there is a need for an illuminance sensor for a liquid crystal backlight automatic dimming system that is easier to use and lower in cost due to higher functionality through digitization. In addition, there is an increasing demand for further downsizing of the illuminance sensor including a temperature sensor for monitoring the temperature of the liquid crystal panel.

ここで、図13に従来の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置100を示す。図13の液晶表示装置100は、周囲の明るさあるいはバックライト101の明るさを検出する照度センサ102と、照度センサ102で検出された照度の値をアナログ量からデジタル量に変換するA/D変換部103とを備えている。また、LCDパネル(液晶ディスプレイパネル)104の温度を検出する温度センサ105と、温度センサ105で検出された温度の値をアナログ量からデジタル量に変換するA/D変換部106を備えている。さらに照度検出部107は、照度センサ102とA/D変換部103とを備え、温度検出部108は、温度センサ105とA/D変換部106とを備える。   Here, FIG. 13 shows a conventional liquid crystal display device 100 with automatic liquid crystal backlight dimming. The liquid crystal display device 100 of FIG. 13 includes an illuminance sensor 102 that detects ambient brightness or the brightness of the backlight 101, and an A / D that converts the illuminance value detected by the illuminance sensor 102 from an analog amount to a digital amount. The conversion part 103 is provided. In addition, a temperature sensor 105 that detects the temperature of the LCD panel (liquid crystal display panel) 104 and an A / D conversion unit 106 that converts the temperature value detected by the temperature sensor 105 from an analog amount to a digital amount are provided. Furthermore, the illuminance detection unit 107 includes an illuminance sensor 102 and an A / D conversion unit 103, and the temperature detection unit 108 includes a temperature sensor 105 and an A / D conversion unit 106.

コントローラ109は、照度検出部107及び温度検出部108で検出された、照度及び温度のデジタルデータにより、LCDパネル104のコントラストの温度による変化を補正するように、最適な液晶駆動電圧を発生し、LCDパネル104に供給する。さらに、周囲の明るさあるいは、バックライト101の明るさを検出することにより、バックライトの明るさが最適になるように、コントロールする。   The controller 109 generates an optimum liquid crystal driving voltage so as to correct a change due to the temperature of the contrast of the LCD panel 104 based on the illuminance and temperature digital data detected by the illuminance detection unit 107 and the temperature detection unit 108, Supply to the LCD panel 104. Further, by detecting the ambient brightness or the brightness of the backlight 101, control is performed so that the brightness of the backlight is optimized.

図13の従来の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置と類似の構成を有するものとして、特許文献2では、照度の値を検出する照度センサと、温度の値を検出する温度センサとを備え、上記照度センサ及び上記温度センサの出力値に基づいて液晶表示のコントラストを調整する液晶コントラスト調整装置が開示されている。   As having a configuration similar to that of the conventional liquid crystal display device with automatic liquid crystal backlight dimming in FIG. 13, Patent Document 2 discloses an illuminance sensor that detects an illuminance value and a temperature sensor that detects a temperature value. And a liquid crystal contrast adjusting device for adjusting a contrast of a liquid crystal display based on output values of the illuminance sensor and the temperature sensor.

これに対して、温度センサにより照度センサあるいは光センサを有する光電変換部の温度を測定する技術も開示されている。特許文献1では、照度センサの温度を検出する温度検出手段を備える照明装置が開示されている。また、特許文献3及び特許文献4に開示されている光測定器では、光センサを有する光電変換部に温度センサを取り付け、上記光電変換部の温度を測定している。
特開平10−294271号公報(平成10年11月4日公開) 特開平6−230343号公報(平成6年8月19日公開) 特開平3−214029号公報(平成3年9月19日公開) 特開平3−44525号公報(平成3年2月26日公開)
On the other hand, the technique of measuring the temperature of the photoelectric conversion part which has an illuminance sensor or an optical sensor with a temperature sensor is also disclosed. In patent document 1, the illuminating device provided with the temperature detection means to detect the temperature of an illumination intensity sensor is disclosed. Moreover, in the optical measuring device currently disclosed by patent document 3 and patent document 4, a temperature sensor is attached to the photoelectric conversion part which has an optical sensor, and the temperature of the said photoelectric conversion part is measured.
JP 10-294271 A (published on November 4, 1998) JP-A-6-230343 (released on August 19, 1994) JP-A-3-214029 (published on September 19, 1991) Japanese Patent Laid-Open No. 3-44525 (published February 26, 1991)

しかしながら、図13に示す上記従来の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置では、照度と温度とを検出するために、照度センサ及び温度センサそれぞれにA/D変換器を接続する必要があり、多数の照度センサ及び温度センサを液晶パネルの各部に配置してきめ細かくバックライトの調光を行う場合、実装面積が大きくなり、液晶パネルの薄型化や小型化の障害になる。   However, in the conventional liquid crystal display device with automatic liquid crystal backlight dimming shown in FIG. 13, it is necessary to connect an A / D converter to each of the illuminance sensor and the temperature sensor in order to detect the illuminance and the temperature. When a large number of illuminance sensors and temperature sensors are arranged in each part of the liquid crystal panel to finely control the backlight, the mounting area becomes large, which obstructs the thinning and miniaturization of the liquid crystal panel.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、実装面積を小さくした上でLCDパネルの温度及び周囲の環境光あるいは、液晶バックライトの照度を測定することができる照度センサ及び受光モジュールを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and its purpose is to measure the temperature of the LCD panel and ambient ambient light or the illuminance of the liquid crystal backlight while reducing the mounting area. Another object of the present invention is to provide an illuminance sensor and a light receiving module.

本発明の照度センサは、上記課題を解決するために、周囲の明るさに応じた光電流を発生させる受光素子と、上記受光素子からの光電流を対数圧縮された電圧に変換する電流電圧変換手段と、温度に比例した熱電圧を発生する熱電圧発生手段とを備える照度センサにおいて、上記対数圧縮された電圧及び上記熱電圧を、照度及び温度のデジタルデータに変換するA/D変換手段と、上記熱電圧発生手段が発生する熱電圧により温度を測定する温度測定モード時は、上記熱電圧発生手段と前記A/D変換手段とを接続し、受光素子が発生する光電流により上記周囲の明るさを測定する照度測定モード時は、上記電流電圧変換手段と上記A/D変換手段とを接続するスイッチ回路とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the illuminance sensor of the present invention is a light-receiving element that generates a photocurrent according to ambient brightness, and a current-voltage conversion that converts the photocurrent from the light-receiving element into a logarithmically compressed voltage. And an A / D conversion means for converting the logarithmically compressed voltage and the thermal voltage into digital data of illuminance and temperature, in an illuminance sensor comprising means and a thermal voltage generation means for generating a thermal voltage proportional to temperature. In the temperature measurement mode in which the temperature is measured by the thermal voltage generated by the thermal voltage generation means, the thermal voltage generation means and the A / D conversion means are connected, and the ambient current is generated by the photocurrent generated by the light receiving element. In the illuminance measurement mode for measuring brightness, a switch circuit for connecting the current-voltage conversion means and the A / D conversion means is provided.

上記発明によれば、前記スイッチ回路は、照度測定モード時に前記A/D変換手段が照度に比例するデータを出力し、温度測定モード時に前記A/D変換手段が温度に比例したデータを出力するように、前記電流電圧変換手段及び前記熱電圧発生手段と前記A/D変換手段との接続を切り替える。   According to the invention, in the illuminance measurement mode, the switch circuit outputs data proportional to the illuminance in the illuminance measurement mode, and the A / D conversion means outputs data proportional to the temperature in the temperature measurement mode. As described above, the connection between the current / voltage converting means and the thermal voltage generating means and the A / D converting means is switched.

従って前記A/D変換手段を照度測定モード時と温度測定モード時とで共用できるので、照度測定モード時及び温度測定モード時における電気的な測定を小さな実装面積で実現でき、液晶パネルの薄型化や機器の小型化が可能となる。   Therefore, since the A / D conversion means can be used in both the illuminance measurement mode and the temperature measurement mode, electrical measurement in the illuminance measurement mode and the temperature measurement mode can be realized with a small mounting area, and the liquid crystal panel can be thinned. And downsizing of the equipment becomes possible.

上記照度センサでは、温度測定モードと照度測定モードとを切り替えるビットを格納する温度/照度モード切替レジスタをさらに備えてもよい。   The illuminance sensor may further include a temperature / illuminance mode switching register that stores a bit for switching between the temperature measurement mode and the illuminance measurement mode.

これにより、前記A/D変換手段の測定モードを、温度測定モードと照度測定モードとの間で切り替えるスイッチ切り替え信号SWを伝送する信号ラインを省略できる。   As a result, the signal line for transmitting the switch switching signal SW for switching the measurement mode of the A / D conversion means between the temperature measurement mode and the illuminance measurement mode can be omitted.

上記照度センサでは、温度測定モードと照度測定モードとを一定の時間毎に切り替える時間情報を格納する温度/照度モード切替時間レジスタと、上記時間情報に基づいて温度測定モードと照度測定モードとを一定の時間毎に切り替える切替手段とをさらに備えてもよい。   In the illuminance sensor, a temperature / illuminance mode switching time register that stores time information for switching between the temperature measurement mode and the illuminance measurement mode at regular intervals, and the temperature measurement mode and the illuminance measurement mode are constant based on the time information. And a switching means for switching every time.

これにより、コントローラを介して、切り替え時間を設定することにより、温度と照度とを交互に測定出来る。従って、リアルタイムに外界の温度及び照度環境に合わせて、LCDパネルのバックライト及びコントラストを最適な状態にコントロールできる。   Thereby, temperature and illuminance can be measured alternately by setting the switching time via the controller. Therefore, the backlight and contrast of the LCD panel can be controlled to the optimum state in real time according to the external temperature and illuminance environment.

上記照度センサでは、照度測定モードの時に照度の時間変化がある設定された範囲に入っている時は、前記A/D変換手段を温度測定モードに移行させ、温度測定モードの時に温度の時間変化がある設定された範囲に入っている時は、前記A/D変換手段を照度測定モードに移行させる温度/照度時間変化率検出手段をさらに備えてもよい。   In the illuminance sensor, when the illuminance measurement mode is within a set range in which the illuminance changes with time, the A / D conversion means is shifted to the temperature measurement mode, and the temperature changes with time in the temperature measurement mode. A temperature / illuminance time change rate detection unit that shifts the A / D conversion unit to an illuminance measurement mode may be further provided when the A / D conversion unit is in a certain set range.

これにより、温度あるいは照度の変化が早い時に、温度あるいは照度の測定頻度を多くすることにより、温度と照度とをリアルタイムに正確に測定出来る。   Thus, when the temperature or illuminance changes quickly, the temperature and illuminance can be accurately measured in real time by increasing the frequency of measuring the temperature or illuminance.

上記照度センサでは、温度測定モード時に温度の時間変化がある設定された範囲に入っている場合は、A/D変換された温度のデジタルデータを温度レジスタに格納して照度測定モードに移行し、照度測定モード時に照度の時間変化がある設定された範囲に入っている場合は、A/D変換された温度のデジタルデータを照度レジスタに格納して温度測定モードに移行することにより、温度測定モードと照度測定モードを交互に繰り返してもよい。   In the illuminance sensor, when the temperature changes in the temperature measurement mode and within a set range, the A / D converted temperature digital data is stored in the temperature register and the illuminance measurement mode is entered. If the illuminance measurement mode is within a set range where the illuminance changes over time, the digital data of the A / D converted temperature is stored in the illuminance register and the temperature measurement mode is entered. And the illuminance measurement mode may be alternately repeated.

これにより、温度あるいは照度の変化が早い時に、温度あるいは照度の測定頻度を多くすると共に、最新の温度あるいは照度のデジタルデータを温度レジスタあるいは照度レジスタに格納出来る。   Thus, when the temperature or illuminance changes quickly, the frequency of temperature or illuminance measurement can be increased, and the latest temperature or illuminance digital data can be stored in the temperature register or illuminance register.

上記照度センサでは、上記スイッチ回路の後段にローパスフィルタ回路を備えてもよい。   In the illuminance sensor, a low-pass filter circuit may be provided after the switch circuit.

これにより、照度測定モード及び温度測定モードを切り替える時のスイッチングノイズによるA/D変換時の誤差を低減出来る。   Thereby, the error at the time of A / D conversion by the switching noise at the time of switching illumination intensity measurement mode and temperature measurement mode can be reduced.

上記照度センサでは、複数個の異なるDuty比が設定されたPWM(Pulse Width Modulation)調光データが格納され、前記照度のデジタルデータに対応した照度レベルに応じて1個のPWM調光データを出力する輝度設定用レジスタ部と、前期輝度設定レジスタ部の出力に基づきPWM信号を出力するPWM出力信号出力部とをさらに備えてもよい。   The illuminance sensor stores PWM (Pulse Width Modulation) dimming data in which a plurality of different duty ratios are set, and outputs one PWM dimming data according to the illuminance level corresponding to the illuminance digital data. A luminance setting register unit that outputs the PWM signal based on the output of the previous luminance setting register unit.

これにより、前記照度のデジタルデータに対応した照度レベルに応じてPWM信号のDuty比を可変できる。従って、PWM信号のHighレベル時にバックライトを点灯させ、Lowレベルの時にバックライトを消灯させることにより、バックライトの明るさをPWM信号のDuty比に比例した明るさに制御出来る。   Thus, the duty ratio of the PWM signal can be varied according to the illuminance level corresponding to the illuminance digital data. Therefore, by turning on the backlight when the PWM signal is at a high level and turning off the backlight when the PWM signal is at a low level, the brightness of the backlight can be controlled to be in proportion to the duty ratio of the PWM signal.

本発明の受光モジュールは、上記いずれかの照度センサを用いているので、電気的な測定を小さな実装面積で実現でき、液晶パネルの薄型化や機器の小型化が可能となる。   Since the light receiving module of the present invention uses any one of the above illuminance sensors, electrical measurement can be realized with a small mounting area, and the liquid crystal panel can be made thinner and the device can be made smaller.

本発明の照度センサは、以上のように、対数圧縮された電圧及び熱電圧を、照度及び温度のデジタルデータに変換するA/D変換手段と、熱電圧発生手段が発生する熱電圧により温度を測定する温度測定モード時は、上記熱電圧発生手段と前記A/D変換手段とを接続し、受光素子が発生する光電流により周囲の明るさを測定する照度測定モード時は、電流電圧変換手段と上記A/D変換手段とを接続するスイッチ回路とを備えるものである。   As described above, the illuminance sensor of the present invention has an A / D conversion unit that converts logarithmically compressed voltage and thermal voltage into digital data of illuminance and temperature, and a temperature by the thermal voltage generated by the thermal voltage generation unit. In the temperature measurement mode for measuring, the thermal voltage generation means and the A / D conversion means are connected, and in the illuminance measurement mode for measuring the ambient brightness by the photocurrent generated by the light receiving element, the current-voltage conversion means And a switch circuit for connecting the A / D conversion means.

それゆえ、実装面積を小さくした上でLCDパネルの温度及び周囲の環境光あるいは、液晶バックライトの照度を測定することができる照度センサ及び受光モジュールを提供するという効果を奏する。   Therefore, it is possible to provide an illuminance sensor and a light receiving module that can measure the temperature of the LCD panel and ambient ambient light or the illuminance of the liquid crystal backlight while reducing the mounting area.

本発明の一実施形態について図1に基づいて説明すれば、以下の通りである。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1に本発明に係る液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置1のブロック図を示す。液晶表示装置1は、受光素子(フォトダイオードPD)2、I−V変換回路3、熱電圧発生回路4、スイッチSW1、A/D変換部5、スイッチSW2、照度レジスタ6、温度レジスタ7、レジスタR/W用シリアルインターフェース9、コントローラ10、LCDパネル11及びバックライト12を備えている。また、照度センサIC13は、I−V変換回路3、熱電圧発生回路4、スイッチSW1、A/D変換部5、スイッチSW2、照度レジスタ6、温度レジスタ7、レジスタR/W用シリアルインターフェース9、及び端子14〜16を有している。端子14〜16は、コントローラ10から伝送される信号が入力される。   FIG. 1 is a block diagram of a liquid crystal display device 1 with automatic light control of a liquid crystal backlight according to the present invention. The liquid crystal display device 1 includes a light receiving element (photodiode PD) 2, an IV conversion circuit 3, a thermal voltage generation circuit 4, a switch SW1, an A / D conversion unit 5, a switch SW2, an illuminance register 6, a temperature register 7, and a register. An R / W serial interface 9, a controller 10, an LCD panel 11, and a backlight 12 are provided. The illuminance sensor IC 13 includes an IV conversion circuit 3, a thermal voltage generation circuit 4, a switch SW1, an A / D conversion unit 5, a switch SW2, an illuminance register 6, a temperature register 7, a register R / W serial interface 9, And terminals 14-16. Signals transmitted from the controller 10 are input to the terminals 14 to 16.

図1において、受光素子2は、外部から入射される光に比例した光電流Ipdを発生させ、I−V変換回路3に出力する。I−V変換回路3は、受光素子2から出力された光電流Ipdを、対数圧縮された電圧に変換する。上記対数圧縮された電圧は、スイッチSW1を介してA/D変換部5に入力され、デジタルデータに変換される。   In FIG. 1, the light receiving element 2 generates a photocurrent Ipd proportional to light incident from the outside and outputs it to the IV conversion circuit 3. The IV conversion circuit 3 converts the photocurrent Ipd output from the light receiving element 2 into a logarithmically compressed voltage. The logarithmically compressed voltage is input to the A / D converter 5 via the switch SW1 and converted into digital data.

熱電圧発生回路4は、LCDパネル11の温度に比例した熱電圧Vtを発生し、スイッチSW1を介してA/D変換部5に出力する。ここで、熱電圧Vtは、
Vt=k・T/q (1)
となる。ここで、kはボルツマン定数、TはLCDパネル11の絶対温度、及びqは素電荷である。
The thermal voltage generation circuit 4 generates a thermal voltage Vt proportional to the temperature of the LCD panel 11 and outputs it to the A / D conversion unit 5 via the switch SW1. Here, the thermal voltage Vt is
Vt = k · T / q (1)
It becomes. Here, k is a Boltzmann constant, T is the absolute temperature of the LCD panel 11, and q is an elementary charge.

スイッチSW1は、コントローラ10から伝送されるスイッチ切り替え信号SWに基づいて、照度測定モード(照度センサモード)の時は、I−V変換回路3の出力とA/D変換部5の入力とを接続し、温度測定モード(温度センサモード)の時は、熱電圧発生回路4の出力とA/D変換部5の入力とを接続する。   The switch SW1 connects the output of the IV conversion circuit 3 and the input of the A / D converter 5 in the illuminance measurement mode (illuminance sensor mode) based on the switch switching signal SW transmitted from the controller 10. In the temperature measurement mode (temperature sensor mode), the output of the thermal voltage generation circuit 4 and the input of the A / D converter 5 are connected.

スイッチSW2は、コントローラ10から伝送されるスイッチ切り替え信号SWに基づいて、照度測定モード(照度センサモード)の時は、A/D変換部5の出力と照度レジスタ6とを接続し、温度測定モード(温度センサモード)の時は、A/D変換部5と温度レジスタ7とを接続する。   Based on the switch switching signal SW transmitted from the controller 10, the switch SW2 connects the output of the A / D converter 5 and the illuminance register 6 in the illuminance measurement mode (illuminance sensor mode), and the temperature measurement mode. In the (temperature sensor mode), the A / D converter 5 and the temperature register 7 are connected.

A/D変換部5は、コントローラ10から伝送されるスイッチ切替え信号SWに基づいて、照度測定モードの時は、I−V変換回路3から出力される対数圧縮された電圧をデジタルデータに変換することにより、アナログ量である照度をデジタル量に変換する。同様に、温度測定モードの時は、熱電圧発生回路4から出力される熱電圧をデジタルデータに変換することにより、アナログ量である温度をデジタル量に変換する。   Based on the switch switching signal SW transmitted from the controller 10, the A / D conversion unit 5 converts the logarithmically compressed voltage output from the IV conversion circuit 3 into digital data in the illuminance measurement mode. Thus, the illuminance that is an analog amount is converted into a digital amount. Similarly, in the temperature measurement mode, the thermal voltage output from the thermal voltage generation circuit 4 is converted into digital data, thereby converting the analog temperature into a digital quantity.

次に、A/D変換部5は、変換したデジタルデータを、照度測定モードの時は照度レジスタ6に格納し、温度測定モードの時は温度レジスタ7に格納する。   Next, the A / D converter 5 stores the converted digital data in the illuminance register 6 in the illuminance measurement mode, and in the temperature register 7 in the temperature measurement mode.

コントローラ10は、レジスタR/W用シリアルインターフェース9、信号線SCL(Serial CLock)及び信号線SDA(Serial DAta)により、照度レジスタ6及び温度レジスタ7に格納されている照度データおよび温度データを読み出し、これらの値に基づいて、バックライト12の明るさが最適になるようにコントロールし、液晶のコントラストが最適になるように最適な駆動電圧を発生し、LCDパネル11に供給する。なお、信号線SCL及びSDAは、一般的なICバスの信号線である。ICはInter Integrated Circuitの略であり、フィリップス社が1980年に提唱したものである。ICインターフェースは、2本の信号線SCL及びSDAによって比較的近い場所にあるデバイス間の情報伝達を行うためのシリアルインターフェースである。伝送速度としては100kbps、400kbps(ファーストモード)、3.4Mbps(ハイスピードモード)が挙げられる。 The controller 10 reads the illuminance data and the temperature data stored in the illuminance register 6 and the temperature register 7 through the register R / W serial interface 9, the signal line SCL (Serial CLock), and the signal line SDA (Serial DAta). Based on these values, the brightness of the backlight 12 is controlled so as to be optimized, and an optimum driving voltage is generated so as to optimize the contrast of the liquid crystal and supplied to the LCD panel 11. The signal lines SCL and SDA are general I 2 C bus signal lines. I 2 C is an abbreviation for Inter Integrated Circuit, and was proposed in 1980 by Philips. The I 2 C interface is a serial interface for transmitting information between devices located relatively close to each other by two signal lines SCL and SDA. Examples of the transmission speed include 100 kbps, 400 kbps (fast mode), and 3.4 Mbps (high speed mode).

このように、照度センサと温度センサとをワンチップに集積化して受光モジュールに搭載し、照度測定モードと温度測定モードを任意に切り替え、A/D変換器を共有することにより、液晶パネルに必要なセンサをより、小さな実装面積で実現することが可能となる。   In this way, the illuminance sensor and the temperature sensor are integrated on a single chip and mounted on the light receiving module, and the illuminance measurement mode and the temperature measurement mode can be switched arbitrarily, and the A / D converter is shared, which is necessary for the liquid crystal panel It is possible to realize a simple sensor with a smaller mounting area.

〔実施例1〕
図2は、本発明の第1の実施例を示す照度センサの対数圧縮アンプ、温度センサの熱電圧発生回路及びA/D変換部のブロック図である。なお、説明の便宜上、前記実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Example 1]
FIG. 2 is a block diagram of the logarithmic compression amplifier of the illuminance sensor, the thermal voltage generation circuit of the temperature sensor, and the A / D conversion unit according to the first embodiment of the present invention. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiment 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

まず照度測定モード時の動作を説明する。受光素子(フォトダイオードPD)2は、外部から入射される光に比例した光電流Ipdを発生させる。光電流IpdはPNPトランジスタQP1のエミッタ−ベース間のPN接合ダイオードと、アンプAMP1とを備える対数圧縮アンプ17により、対数圧縮された電圧に変換される。対数圧縮アンプ17の出力電圧V1は
V1=Vref−Vt・ln(Ipd/Is) (2)
となる。ここで、Vtは熱電圧であり、Vt=k・T/q、kはボルツマン定数、TはLCDパネル11の絶対温度、qは素電荷、Isは逆方向飽和電流、Vrefは基準電圧である。
First, the operation in the illuminance measurement mode will be described. The light receiving element (photodiode PD) 2 generates a photocurrent Ipd proportional to the light incident from the outside. The photocurrent Ipd is converted into a logarithmically compressed voltage by a logarithmic compression amplifier 17 including an emitter-base PN junction diode of the PNP transistor QP1 and an amplifier AMP1. The output voltage V1 of the logarithmic compression amplifier 17 is V1 = Vref−Vt · ln (Ipd / Is) (2)
It becomes. Here, Vt is a thermal voltage, Vt = k · T / q, k is a Boltzmann constant, T is an absolute temperature of the LCD panel 11, q is an elementary charge, Is is a reverse saturation current, and Vref is a reference voltage. .

また、温度係数がフォトダイオード電流の温度係数に等しくなるような基準電流Irefを流す基準電流源Iref1も同様に、PNPトランジスタQP2のエミッタ−ベース間のPN接合ダイオードとアンプAMP2とを備える対数圧縮アンプ18により、対数圧縮された電圧に変換される。参照電流Iref1が入力された場合の対数圧縮アンプの出力電圧V2は
V2=Vref−Vt・ln(Iref/Is) (3)
となる。オフセットを持たせるための電圧として、電圧V3を、基準電圧Vrefに熱電圧Vtに比例した電圧A・Vtを加算した電圧
V3=Vref+Vt・A (4)
に設定する。
Similarly, a reference current source Iref1 that supplies a reference current Iref whose temperature coefficient is equal to the temperature coefficient of the photodiode current is also a logarithmic compression amplifier including a PN junction diode between the emitter and base of the PNP transistor QP2 and an amplifier AMP2. 18 is converted to a logarithmically compressed voltage. The output voltage V2 of the logarithmic compression amplifier when the reference current Iref1 is inputted is V2 = Vref−Vt · ln (Iref / Is) (3)
It becomes. As a voltage for providing an offset, the voltage V3 is obtained by adding a voltage A · Vt proportional to the thermal voltage Vt to the reference voltage Vref V3 = Vref + Vt · A (4)
Set to.

電圧V3は、抵抗R、電流源I及びバッファB1により生成される。抵抗Rは、一端が基準電圧Vrefを出力する電源23に接続され、他端がバッファB1の入力に接続されている。また、電流源は、一端が電圧Vccを出力する電源24に接続され、他端がバッファB1の入力に接続されている。さらに、バッファB1の出力は、抵抗R3の一端に接続されている。   The voltage V3 is generated by the resistor R, the current source I, and the buffer B1. The resistor R has one end connected to the power supply 23 that outputs the reference voltage Vref, and the other end connected to the input of the buffer B1. The current source has one end connected to the power supply 24 that outputs the voltage Vcc, and the other end connected to the input of the buffer B1. Further, the output of the buffer B1 is connected to one end of the resistor R3.

V1、V2、及びV3の電圧を、抵抗R1、抵抗R2、抵抗R3、抵抗R4、及びアンプAMP3を備える加減算回路19により演算する。R1=R2=R、R3=R4=N・Rと設定した場合、加減算回路19の出力電圧V4は
V4=N・(−V1+V2)+V3
=N・(−(Vref−Vt・ln(Ipd/Is))+(Vref−Vt・ln(Iref/Is)))+(Vref+A・Vt)
=Vref+Vt・(A+N・ln(Ipd/Iref)) (5)
となり、温度依存性がある逆方向飽和電流Isの項をキャンセルすることができる。
The voltages V1, V2, and V3 are calculated by an addition / subtraction circuit 19 including a resistor R1, a resistor R2, a resistor R3, a resistor R4, and an amplifier AMP3. When R1 = R2 = R and R3 = R4 = N · R are set, the output voltage V4 of the addition / subtraction circuit 19 is V4 = N · (−V1 + V2) + V3
= N · (− (Vref−Vt · ln (Ipd / Is)) + (Vref−Vt · ln (Iref / Is))) + (Vref + A · Vt)
= Vref + Vt. (A + N.ln (Ipd / Iref)) (5)
Thus, the term of the reverse saturation current Is having temperature dependence can be canceled.

なお、抵抗R3及び抵抗R4の抵抗値を設定するために用いる定数Nは、後述する8ビットD/Aコンバータ22の出力電圧Vdacや検出する照度の範囲により決定される定数であり、1〜5の範囲内で決定される。8ビットD/Aコンバータ22は、A/D変換部5の内部に含まれている。定数Nを大きくすると、出力電圧V4の振幅が大きくなり、出力電圧Vdacを低くすることが困難になる。逆に定数Nを小さくすると、出力電圧V4の振幅が小さくなることにより、A/D変換部5の変換精度をより高くすることが要求される。即ち、A/D変換部5の内部で発生する出力電圧Vdacの低電圧化とA/D変換部5の変換精度とはトレードオフの関係となっている。   The constant N used to set the resistance values of the resistors R3 and R4 is a constant determined by the output voltage Vdac of the 8-bit D / A converter 22 described later and the range of illuminance to be detected. It is determined within the range. The 8-bit D / A converter 22 is included in the A / D converter 5. When the constant N is increased, the amplitude of the output voltage V4 increases and it is difficult to reduce the output voltage Vdac. On the contrary, if the constant N is reduced, the amplitude of the output voltage V4 is reduced, so that the conversion accuracy of the A / D converter 5 is required to be higher. That is, there is a trade-off relationship between lowering the output voltage Vdac generated inside the A / D converter 5 and the conversion accuracy of the A / D converter 5.

上記のV4の式をV4=Vref+C×log(Ev)(6)の形式に変形する。ここで、Evは照度(ルクス)である。   The above equation of V4 is transformed into the format of V4 = Vref + C × log (Ev) (6). Here, Ev is illuminance (lux).

照度1ルクス時に受光素子(PD)に流れる光電流をIpd_1lxとすると、加減算回路19の出力電圧V4は
V4=Vref+Vt・(A+ln(Ipd/Ipd_1lx)+N・ln(Ipd_1lx/Iref))
=Vref+Vt・(A+N・ln(Ev)+N・ln(Ipd_1lx/Iref)) (7)
となり、対数の底の変換式
ln(X)=log(X)/log(e)≒2.3025×log(X) (8)
より、
V4=Vref+Vt・(A−N・ln(Iref/Ipd_1lx)+N・2.3025・log(Ev)) (9)
となる。
Assuming that the photocurrent flowing through the light receiving element (PD) at an illuminance of 1 lux is Ipd_1lx, the output voltage V4 of the adder / subtractor circuit 19 is V4 = Vref + Vt · (A + ln (Ipd / Ipd_1lx) + N · ln (Ipd — 1lx / Iref))
= Vref + Vt. (A + N.ln (Ev) + N.ln (Ipd_1lx / Iref)) (7)
The logarithm base conversion formula ln (X) = log (X) / log (e) ≈2.3025 × log (X) (8)
Than,
V4 = Vref + Vt. (A-N.ln (Iref / Ipd_1lx) + N.2.32525.log (Ev)) (9)
It becomes.

ここで、A−N・ln(Iref/Ipd_1lx)=0(10)になるように定数Aを設定すると
V4=Vref+N・2.3025・Vt・log(Ev)
となり、対数の底が10である照度の対数に対応した電圧を得ることができる。
Here, when the constant A is set so that A−N · ln (Iref / Ipd — 1lx) = 0 (10), V4 = Vref + N · 2.3305 · Vt · log (Ev)
Thus, a voltage corresponding to the logarithm of the illuminance having a logarithm base of 10 can be obtained.

このように、照度を対数圧縮された電圧に変換することにより、対数圧縮された電圧に変換しない場合に比べてダイナミックレンジが広くなり、10ルクス以下の低照度から1万ルクス以上の高照度まで対応することができ、フォトダイオード(受光素子)の出力電流を直接A/D変換する場合に比べて、低照度時の分解能を高くすることができるという利点がある。なお、QP1及びQP2のPNPトランジスタの代わりにダイオードを使っても同等の機能が得られる。   Thus, by converting the illuminance to a logarithmically compressed voltage, the dynamic range becomes wider than when not converting to a logarithmically compressed voltage, from a low illuminance of 10 lux or less to a high illuminance of 10,000 lux or more. There is an advantage that the resolution at the time of low illuminance can be increased as compared with the case where the output current of the photodiode (light receiving element) is directly A / D converted. An equivalent function can be obtained even if a diode is used in place of the QP1 and QP2 PNP transistors.

次に、温度測定モード時の動作を説明する。スイッチSW1が基準電流Irefを流す基準電流源Iref2に接続された場合に温度測定モードになる。   Next, the operation in the temperature measurement mode will be described. The temperature measurement mode is entered when the switch SW1 is connected to the reference current source Iref2 that supplies the reference current Iref.

照度センサモード時の加減算回路19の出力電圧V4の値は
V4=Vref+Vt・(A+N・ln(Ipd/Iref)) (5)
と表されることを、前記で示したが、温度測定モードの時は、上式(5)のIpdがIrefになり、N・ln(Ipd/Iref)の項がゼロとなるため、
V4=Vref+A・Vt (11)
と表される。Vt=k・T/qであるため、温度センサモード時の加減算回路19の出力電圧V4は、温度依存が無い基準電圧Vrefと温度に比例するA・Vtの項との和となる。
The value of the output voltage V4 of the addition / subtraction circuit 19 in the illuminance sensor mode is V4 = Vref + Vt · (A + N · ln (Ipd / Iref)) (5)
As described above, in the temperature measurement mode, Ipd in the above equation (5) becomes Iref, and the term N · ln (Ipd / Iref) becomes zero.
V4 = Vref + A · Vt (11)
It is expressed. Since Vt = k · T / q, the output voltage V4 of the adder / subtractor circuit 19 in the temperature sensor mode is the sum of the reference voltage Vref having no temperature dependence and the term of A · Vt proportional to the temperature.

次に照度測定モード時のA/D変換部5の動作について説明する。照度測定モードの時に、対数圧縮された照度アナログ信号は、コンパレータCOMP1、8ビットアップダウンカウンタ21、及び8ビットD/Aコンバータ22を備える分解能8ビットのA/D変換部(A/Dコンバータ)5に入力される。ここで、D/Aコンバータ22の出力電圧Vdacを
Vdac=Vref+B・Vt (12)
になるように設定する。
Next, the operation of the A / D conversion unit 5 in the illuminance measurement mode will be described. In the illuminance measurement mode, the logarithmically compressed illuminance analog signal is an 8-bit resolution A / D converter (A / D converter) having a comparator COMP1, an 8-bit up / down counter 21, and an 8-bit D / A converter 22. 5 is input. Here, the output voltage Vdac of the D / A converter 22 is Vdac = Vref + B · Vt (12)
Set to be.

A/D変換部5において、コンパレータCOMP1により、加減算回路19の出力電圧V4とD/Aコンバータ22の出力電圧Vdacとが比較される。V4>Vdacの場合、コンパレータCOMP1の出力は、Highレベルになり、アップダウンカウンタ21は、A/D変換部5のクロック信号であるA/DCLKに同期してカウントアップされる。逆にV4<Vdacの場合、コンパレータCOMP1の出力は、Lowレベルになり、アップダウンカウンタ21は、A/DCLKに同期してカウントダウンされる。   In the A / D converter 5, the comparator COMP1 compares the output voltage V4 of the adder / subtractor circuit 19 with the output voltage Vdac of the D / A converter 22. When V4> Vdac, the output of the comparator COMP1 is at a high level, and the up / down counter 21 is counted up in synchronization with A / DCLK which is a clock signal of the A / D converter 5. On the contrary, when V4 <Vdac, the output of the comparator COMP1 is at the low level, and the up / down counter 21 is counted down in synchronization with A / DCLK.

アップダウンカウンタ21が出力する8ビットデジタル信号は、D/Aコンバータ22に入力されており、Bはフルレンジに対して256階調(8ビット)の精度で変化することになり、D/Aコンバータの出力VdacとV4の電圧が等しくなるようにフィードバックがかかる。この場合
V4=Vdac (13)
Vref+2.3025・Vt・log(Ev)=Vref+B・Vt (14)
より、
B=2.3025・log(Ev) (15)
となり、(15)式より照度Evが求められる。このようなA/D変換部5を構成することにより、加減算回路19の出力電圧V4の中の熱電圧Vtがキャンセルされることにより、温度依存性が少ない、対数圧縮された照度信号のA/D変換が可能となる。
The 8-bit digital signal output from the up / down counter 21 is input to the D / A converter 22, and B changes with an accuracy of 256 gradations (8 bits) with respect to the full range. Feedback is applied so that the outputs Vdac and V4 have the same voltage. In this case, V4 = Vdac (13)
Vref + 2.3025 · Vt · log (Ev) = Vref + B · Vt (14)
Than,
B = 2.3025 · log (Ev) (15)
Thus, the illuminance Ev is obtained from the equation (15). By configuring the A / D conversion unit 5 as described above, the thermal voltage Vt in the output voltage V4 of the adder / subtractor circuit 19 is canceled, so that the A / D of the logarithm-compressed illuminance signal with less temperature dependency is obtained. D conversion is possible.

次に、温度測定モード時のA/D変換部5の動作について説明する。温度測定モードの時は、基準電圧Vrefに温度に比例した電圧A・Vtが加算された、アナログ量の電圧がコンパレータCOMP1、8ビットアップダウンカウンタ21、8ビットD/Aコンバータ22を備える分解能8ビットのA/D変換部(A/Dコンバータ)5に入力される。ここで、D/Aコンバータ22の出力電圧Vdacを
Vdac=Vref+B・Vconst (16)
になるように設定する。ここで、Vconstは温度に依存しない電圧源であり、照度モードの時と同様にD/Aコンバータ22の出力電圧VdacとV4の電圧が等しくなるようにフィードバックがかかる。従って
V4=Vdac (17)
Vref+A・Vt=Vref+B・Vconst (18)
より、
B=A・Vt/Vconst
=A・(k/q)/Vconst・T (19)
となり、Bが温度Tに比例した値になるため、図2に示される構成により温度Tを測定することが可能となる。
Next, the operation of the A / D conversion unit 5 in the temperature measurement mode will be described. In the temperature measurement mode, the analog voltage obtained by adding the voltage A · Vt proportional to the temperature to the reference voltage Vref is a resolution 8 including the comparator COMP1, the 8-bit up / down counter 21, and the 8-bit D / A converter 22. The data is input to a bit A / D converter (A / D converter) 5. Here, the output voltage Vdac of the D / A converter 22 is Vdac = Vref + B · Vconst (16)
Set to be. Here, Vconst is a voltage source that does not depend on temperature, and feedback is applied so that the output voltages Vdac and V4 of the D / A converter 22 become equal as in the illuminance mode. Therefore, V4 = Vdac (17)
Vref + A · Vt = Vref + B · Vconst (18)
Than,
B = A · Vt / Vconst
= A · (k / q) / Vconst · T (19)
Since B is a value proportional to the temperature T, the temperature T can be measured by the configuration shown in FIG.

〔実施例2〕
図3に本発明の第2の実施例を示す。図3に示されるように、電圧V3とアンプAMP3の出力電圧とを切り替えるスイッチSW3を設置することによっても、図2に示す照度センサの対数圧縮アンプ、温度センサの熱電圧発生回路及びA/D変換部と同様の機能が得られる。スイッチSW2照度測定モードでは、アンプAMP3の出力とコンパレータCOMP1とを接続し、温度測定モードでは、バッファB1の出力とコンパレータCOMP1とを接続する。
[Example 2]
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the logarithmic compression amplifier of the illuminance sensor, the thermal voltage generation circuit of the temperature sensor, and the A / D shown in FIG. 2 are also provided by installing a switch SW3 for switching between the voltage V3 and the output voltage of the amplifier AMP3. The same function as the conversion unit can be obtained. In the switch SW2 illuminance measurement mode, the output of the amplifier AMP3 and the comparator COMP1 are connected, and in the temperature measurement mode, the output of the buffer B1 and the comparator COMP1 are connected.

〔実施例3〕
図4にD/Aコンバータ22の具体的な実施例を示す。PMOSトランジスタMP1及びMP2を有するカレントミラーにより、PMOSトランジスタMP1及びMP2のドレインあるいはソースに流れる電流は等しくなる。PMOSトランジスタMP1及びMP2のドレインあるいはソースに流れる電流をI1とすると、PNPトランジスタQP11のベース−エミッタ間の電圧Vbe1は
Vbe1=Vt・ln(I1/Is) (20)
で表される。
Example 3
FIG. 4 shows a specific embodiment of the D / A converter 22. Due to the current mirror having the PMOS transistors MP1 and MP2, the currents flowing through the drains or sources of the PMOS transistors MP1 and MP2 are equalized. Assuming that the current flowing through the drains or sources of the PMOS transistors MP1 and MP2 is I1, the base-emitter voltage Vbe1 of the PNP transistor QP11 is Vbe1 = Vt · ln (I1 / Is) (20)
It is represented by

PNPトランジスタQP12は、PNPトランジスタQP11の4倍のエミッタ面積を持つPNPトランジスタである。PNPトランジスタQP12のベース−エミッタ間の電圧Vbe2は
Vbe2=Vt・ln(I1/4Is) (21)
で表される。
The PNP transistor QP12 is a PNP transistor having an emitter area four times that of the PNP transistor QP11. The voltage Vbe2 between the base and the emitter of the PNP transistor QP12 is Vbe2 = Vt · ln (I1 / 4Is) (21)
It is represented by

電圧Vbe1と電圧Vbe2との電圧差が、PNPトランジスタQP12のエミッタに接続される抵抗Rrefの両端の電圧に等しくなるため
Vbe1=Vbe2+I1・Rref (22)
I1=Vt・ln4/Rref (23)
となる。
Since the voltage difference between the voltage Vbe1 and the voltage Vbe2 becomes equal to the voltage across the resistor Rref connected to the emitter of the PNP transistor QP12, Vbe1 = Vbe2 + I1 · Rref (22)
I1 = Vt · ln4 / Rref (23)
It becomes.

照度測定モード時は、切り替えスイッチSW4により、PMOSトランジスタMPa0〜MPa7のゲートとPMOSトランジスタMP2のゲートと接続されるようにする。PMOSトランジスタMP2とゲート長は同じであり、ゲート幅がPMOSトランジスタMP2に対して、1倍、2倍、4倍、8倍、16倍、32倍、64倍、128倍であるPMOSトランジスタMPa0、MPa1、MPa2、MPa3、MPa4、MPa5、MPa6、MPa7は、ゲート及びドレインが共通で接続されている。また、PMOSトランジスタMPa0〜MPa7のソースと電圧Vccを出力する電源24との間には、それぞれスイッチが接続されており、アップダウンカウンタ21のデジタル出力であるA/D変換データa0〜a7によって、ON/OFFが制御される。スイッチの制御信号である、A/D変換データa0〜a7がハイレベルの時にスイッチはONになり、PMOSトランジスタMPa0〜MPa7のゲート幅に対応した電流がドレインに流れる。PMOSトランジスタMPa0〜MPa7のドレインに接続された抵抗Rdacに流れる電流Idacは
Idac=(1・a0+2・a1+4・a2+8・a3+16・a4+32・a5+64・a6+128・a7)・I1 (24)
で表され、
Vdac=Vref+Idac・Rdac
=Vref+(1・a0+2・a1+4・a2+8・a3+16・a4+32・a5+64・a6+128・a7)・I1・Rdac
=Vref+(1・a0+2・a1+4・a2+8・a3+16・a4+32・a5+64・a6+128・a7)・ln4・(Rdac/Rref)・Vt (25)
となる。抵抗Rdacと抵抗Rrefとを、同じ温度係数を持った同じ種類の抵抗にすることにより、
Vdac=Vref+B・Vt (12)
の形式にすることが可能となる。
In the illuminance measurement mode, the selector switch SW4 is connected to the gates of the PMOS transistors MPa0 to MPa7 and the gate of the PMOS transistor MP2. The PMOS transistor MP0, which has the same gate length as the PMOS transistor MP2, and whose gate width is 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, and 128 times that of the PMOS transistor MP2. The gates and drains of MP1, MP2, MP3, MP4, MP5, MP6, and MP7 are connected in common. Further, switches are connected between the sources of the PMOS transistors MPa0 to MPa7 and the power supply 24 that outputs the voltage Vcc, respectively, and A / D conversion data a0 to a7 that are digital outputs of the up / down counter 21 ON / OFF is controlled. When A / D conversion data a0 to a7, which are switch control signals, are at a high level, the switch is turned on, and a current corresponding to the gate width of the PMOS transistors MPa0 to MPa7 flows to the drain. The current Idac flowing through the resistor Rdac connected to the drains of the PMOS transistors MPa0 to MPa7 is Idac = (1 · a0 + 2 · a1 + 4 · a2 + 8 · a3 + 16 · a4 + 32 · a5 + 64 · a6 + 128 · a7) · I1 (24)
Represented by
Vdac = Vref + Idac · Rdac
= Vref + (1 * a0 + 2 * a1 + 4 * a2 + 8 * a3 + 16 * a4 + 32 * a5 + 64 * a6 + 128 * a7) * I1 * Rdac
= Vref + (1 * a0 + 2 * a1 + 4 * a2 + 8 * a3 + 16 * a4 + 32 * a5 + 64 * a6 + 128 * a7) * ln4 * (Rdac / Rref) * Vt (25)
It becomes. By making the resistance Rdac and the resistance Rref the same kind of resistance with the same temperature coefficient,
Vdac = Vref + B · Vt (12)
It becomes possible to make it form.

次に、温度測定モード時のD/Aコンバータ22の動作を説明する。PMOSトランジスタMP2及びPMOSトランジスタMP3が同じサイズのMOSトランジスタの場合、PMOSトランジスタMP2及びPMOSトランジスタMP3のドレイン電流は共にI1と等しくなる。PMOSトランジスタMP3のドレインには抵抗Rbgとダイオード接続されたPNPトランジスタQP13とが直列に接続されている。PNPトランジスタQP13のエミッタ−ベース間電圧Vbe3と抵抗Rbgの両端の電圧の和が電圧Vbgとなる。   Next, the operation of the D / A converter 22 in the temperature measurement mode will be described. When the PMOS transistor MP2 and the PMOS transistor MP3 are MOS transistors having the same size, the drain currents of the PMOS transistor MP2 and the PMOS transistor MP3 are both equal to I1. A resistor Rbg and a diode-connected PNP transistor QP13 are connected in series to the drain of the PMOS transistor MP3. The sum of the emitter-base voltage Vbe3 of the PNP transistor QP13 and the voltage across the resistor Rbg is the voltage Vbg.

I1=Vt・ln4/Rref (23)
より、電圧Vbgは次式で表される。
I1 = Vt · ln4 / Rref (23)
Thus, the voltage Vbg is expressed by the following equation.

Vbg=Vbe3+Vt・(Rbg/Rref)・ln4 (26)
抵抗Rbgと抵抗Rrefとを、同じ温度係数を持った同じ種類の抵抗となるように構成すると、電圧Vbe3は負の温度係数を持ち、Vt・(Rbg/Rref)・ln4は正の温度係数を持つ。この2つの電圧の温度係数がちょうど打ち消されるように(Rbg/Rref)を設定することにより、温度依存性が非常に少ない電圧Vbgを得ることができる。通常は電圧Vbg=1.2Vに設定することにより、Vbgの温度係数を最小にすることができる。
Vbg = Vbe3 + Vt. (Rbg / Rref) .ln4 (26)
When the resistor Rbg and the resistor Rref are configured to be the same type of resistor having the same temperature coefficient, the voltage Vbe3 has a negative temperature coefficient, and Vt · (Rbg / Rref) · ln4 has a positive temperature coefficient. Have. By setting (Rbg / Rref) so that the temperature coefficients of these two voltages are just cancelled, a voltage Vbg with very little temperature dependence can be obtained. Normally, the temperature coefficient of Vbg can be minimized by setting the voltage Vbg = 1.2V.

電圧Vgbを、AMP1とNMOSトランジスタMN3とを有するバッファで受け、抵抗R1により電流I2に変換する。電流I2は
I2=Vbg/R1 (27)
で表され、ドレインとゲートが共通接続されたPMOSトランジスタMP4のドレインに電流I2が流れる。温度測定モードの時は、PMOSトランジスタMP4のゲートとPMOSトランジスタMPa0〜MPa7のゲートとが接続されるように、切り替えスイッチSW4が設定される。照度センサモードの時と同様に、スイッチの制御信号である、A/D変換データa0〜a7がハイレベルの時にスイッチはONになり、PMOSトランジスタMPa0〜MPa7のゲート幅に対応した電流がドレインに流れる。PMOSトランジスタMPa0〜MPa7のドレインに接続された抵抗Rdacに流れる電流Idacは
Idac=(1・a0+2・a1+4・a2+8・a3+16・a4+32・a5+64・a6+128・a7)・I2 (28)
で表され、
Vdac=Vref+Idac・Rdac
=Vref+(1・a0+2・a1+4・a2+8・a3+16・a4+32・a5+64・a6+128・a7)・I2・Rdac
=Vref+(1・a0+2・a1+4・a2+8・a3+16・a4+32・a5+64・a6+128・a7)・Vbg・(Rdac/R1) (29)
となる。Vconst=Vbg・(Rdac/R1)のため、
Vdac=Vref+B・Vconst (16)
の形式にすることが可能となる。抵抗Rdacと抵抗R1とを同じ温度係数を持った同じ種類の抵抗にすることにより、Vconstは温度に依存しない電圧源とすることが可能である。
The voltage Vgb is received by a buffer having AMP1 and an NMOS transistor MN3, and converted to a current I2 by a resistor R1. The current I2 is I2 = Vbg / R1 (27)
The current I2 flows through the drain of the PMOS transistor MP4 represented by In the temperature measurement mode, the changeover switch SW4 is set so that the gate of the PMOS transistor MP4 and the gates of the PMOS transistors MPa0 to MPa7 are connected. As in the illuminance sensor mode, when the A / D conversion data a0 to a7, which are switch control signals, are at a high level, the switch is turned on, and a current corresponding to the gate width of the PMOS transistors MPa0 to MPa7 is supplied to the drain. Flowing. The current Idac flowing in the resistor Rdac connected to the drains of the PMOS transistors MPa0 to MPa7 is Idac = (1 · a0 + 2 · a1 + 4 · a2 + 8 · a3 + 16 · a4 + 32 · a5 + 64 · a6 + 128 · a7) · I2 (28)
Represented by
Vdac = Vref + Idac · Rdac
= Vref + (1 * a0 + 2 * a1 + 4 * a2 + 8 * a3 + 16 * a4 + 32 * a5 + 64 * a6 + 128 * a7) * I2 * Rdac
= Vref + (1 · a0 + 2 · a1 + 4 · a2 + 8 · a3 + 16 · a4 + 32 · a5 + 64 · a6 + 128 · a7) · Vbg · (Rdac / R1) (29)
It becomes. Since Vconst = Vbg · (Rdac / R1),
Vdac = Vref + B · Vconst (16)
It becomes possible to make it form. By making the resistor Rdac and the resistor R1 of the same type having the same temperature coefficient, Vconst can be a voltage source independent of temperature.

A/D変換データa0〜a7の”1”、”0”の組み合わせにより、256階調(8ビット精度)でBを制御することが可能となり、照度および温度のアナログ量を精度良くデジタルデータに変換できる。また、照度測定モードと温度測定モードとで切り替えスイッチSW1を切り替えることにより、照度測定モードと温度測定モードとで1つのA/D変換部を共用することが可能になる。   The combination of “1” and “0” of A / D conversion data a0 to a7 makes it possible to control B with 256 gradations (8-bit accuracy), and to convert analog amounts of illuminance and temperature into digital data with high accuracy. Can be converted. Further, by switching the changeover switch SW1 between the illuminance measurement mode and the temperature measurement mode, it is possible to share one A / D converter in the illuminance measurement mode and the temperature measurement mode.

〔実施例4〕
本実施の形態ではA/D変換部(A/Dコンバータ)5の分解能を8ビットで説明を行ったが、A/D変換部5のビット数を増やすことによりさらに分解能を向上させることもできる。アナログ入力信号である加減算回路19の出力電圧V4がA/D変換部5に入力された時の、デジタル出力信号であるD/Aコンバータ22の出力電圧Vdacを図5に示す。
Example 4
In the present embodiment, the resolution of the A / D converter (A / D converter) 5 is described as 8 bits, but the resolution can be further improved by increasing the number of bits of the A / D converter 5. . FIG. 5 shows the output voltage Vdac of the D / A converter 22 that is a digital output signal when the output voltage V4 of the adder / subtractor circuit 19 that is an analog input signal is input to the A / D converter 5.

アップダウンカウンタ21が初期値の”00000000”の時に、図5のようなアナログ信号V4がA/D変換部5に入力された場合、A/D変換部5のクロック信号A/DCLKに同期して、デジタル出力信号Vdacが1ステップずつ上昇して、アナログ入力信号V4とデジタル出力信号Vdacとが一致するようにフィードバックがかかる。   When the up / down counter 21 is the initial value “00000000”, if an analog signal V4 as shown in FIG. 5 is input to the A / D converter 5, it is synchronized with the clock signal A / DCLK of the A / D converter 5. Thus, the digital output signal Vdac rises one step at a time, and feedback is applied so that the analog input signal V4 and the digital output signal Vdac match.

このように、A/D変換部5に入力されたアナログ信号(照度あるいは温度)に対応するデジタル信号であるA/D変換データa0〜a7が出力される。このデジタル変換された照度データ及び温度データは、それぞれ照度レジスタ及び温度レジスタに格納され、レジスタR/W用シリアルインターフェース9を介して、コントローラ10に液晶制御用のデータとして受け渡される。   In this way, A / D conversion data a0 to a7 which are digital signals corresponding to the analog signal (illuminance or temperature) input to the A / D conversion unit 5 are output. The digitally converted illuminance data and temperature data are stored in an illuminance register and a temperature register, respectively, and transferred to the controller 10 as liquid crystal control data via the register R / W serial interface 9.

〔実施例5〕
図6に本発明の第5の実施例の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置25のブロック図を示す。第1の実施例ではコントローラ10からの制御信号により、直接照度測定モードと温度測定モードとの切り替えを行っているが、本実施例では、温度/照度モード切替レジスタ26により、温度測定モードと照度測定モードとを切り替えることを特徴としている。
Example 5
FIG. 6 shows a block diagram of a liquid crystal display device 25 with liquid crystal backlight automatic light control according to a fifth embodiment of the present invention. In the first embodiment, the direct illuminance measurement mode and the temperature measurement mode are switched by the control signal from the controller 10, but in this embodiment, the temperature measurement mode and the illuminance are switched by the temperature / illuminance mode switching register 26. It is characterized by switching between measurement modes.

例えば、温度測定モードと照度測定モードを切り替えるには、温度/照度モード切り替えレジスタ26中のあるビットが”1”の時は温度測定モード、”0”の時は照度測定モードとすることにより、測定モードを切替えることができるようになる。なお、温度/照度モード切り替えレジスタ26中のあるビットが”0”の時に温度測定モード、”1”の時に照度測定モードとしてもよい。コントローラ10によりレジスタR/W用シリアルインターフェース9を介して、温度/照度モード切り替えレジスタ26の値を設定することにより、任意に温度測定モードと照度測定モードとを切り替えることができる。これにより、図1のコントローラ10からスイッチ切り替え信号SWを伝送する信号ラインを省略することが可能となる。   For example, in order to switch between the temperature measurement mode and the illuminance measurement mode, the temperature measurement mode is set when a certain bit in the temperature / illuminance mode switching register 26 is “1”, and the illuminance measurement mode is set when “0”. The measurement mode can be switched. The temperature measurement mode may be set when a certain bit in the temperature / illuminance mode switching register 26 is “0”, and the illuminance measurement mode may be set when the bit is “1”. The controller 10 can arbitrarily switch between the temperature measurement mode and the illuminance measurement mode by setting the value of the temperature / illuminance mode switching register 26 via the register R / W serial interface 9. Thereby, it is possible to omit the signal line for transmitting the switch switching signal SW from the controller 10 of FIG.

〔実施例6〕
図7に本発明の第6の実施例の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置27のブロック図を示す。本実施例では、温度/照度モード切替時間レジスタ28を備えており、温度測定モードから照度測定モードに切り替わる時間、および照度測定モードから温度測定モードに切り替わる時間の2つの時間情報を、温度/照度モード切替時間レジスタ28により設定することができ、レジスタに記憶された測定モード切り替え時間のデータに従って、切り替え信号を発生するタイマ29を備えている。
Example 6
FIG. 7 is a block diagram of a liquid crystal display device 27 with automatic liquid crystal backlight dimming according to a sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, a temperature / illuminance mode switching time register 28 is provided, and two pieces of time information, a time for switching from the temperature measurement mode to the illuminance measurement mode and a time for switching from the illuminance measurement mode to the temperature measurement mode, are expressed as temperature / illuminance. A timer 29 that can be set by the mode switching time register 28 and generates a switching signal according to the data of the measurement mode switching time stored in the register is provided.

コントローラ10を介して、切り替え時間を設定することにより、温度と照度とを交互に測定し、温度レジスタ及び照度レジスタに、常に最新の温度情報及び照度情報を格納することが出来る。従って、リアルタイムに外界の温度及び照度環境に合わせて、LCDパネル11のバックライト12及びコントラストを最適な状態にコントロールすることができる。   By setting the switching time via the controller 10, the temperature and illuminance can be measured alternately, and the latest temperature information and illuminance information can always be stored in the temperature register and illuminance register. Therefore, the backlight 12 and the contrast of the LCD panel 11 can be controlled to the optimum state in real time according to the external temperature and illuminance environment.

〔実施例7〕
図8に本発明の第7の実施例の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置30のブロック図を示す。本実施例では、照度レジスタ6及び温度レジスタ7の値の時間変化を検出する、温度/照度時間変化率検出回路31を備え、照度測定モードの時に照度の時間変化、即ち照度変化率がある範囲に入っている時には、A/D変換部5を温度測定モード移行させる。また、温度測定モードの時に温度の時間変化、即ち温度変化率がある範囲に入っている時には、A/D変換部5を照度測定モードに移行させる。
Example 7
FIG. 8 is a block diagram of a liquid crystal display device 30 with liquid crystal backlight automatic light control according to a seventh embodiment of the present invention. In this embodiment, there is provided a temperature / illuminance time change rate detection circuit 31 for detecting time changes in the values of the illuminance register 6 and the temperature register 7, and the time change of illuminance in the illuminance measurement mode, that is, the range in which the illuminance change rate is present When in, the A / D conversion unit 5 is shifted to the temperature measurement mode. Further, when the temperature changes in the temperature measurement mode, that is, when the temperature change rate is within a certain range, the A / D converter 5 is shifted to the illuminance measurement mode.

具体的には、温度/照度時間変化率検出回路31は、最初に温度レジスタ7及び照度レジスタ6の値をある一定期間(時刻T2−時刻T1)毎にモニタする。即ち、時刻T1において温度Ta1及び照度Ev1をモニタし、時刻T2において温度Ta2及び照度Ev2をモニタする。そして、これらの温度及び照度から、温度変化率αTa及び照度変化率αEvを、下記(30)式及び(31)式を用いて算出する。   Specifically, the temperature / illuminance time change rate detection circuit 31 first monitors the values of the temperature register 7 and the illuminance register 6 every certain period (time T2−time T1). That is, the temperature Ta1 and the illuminance Ev1 are monitored at time T1, and the temperature Ta2 and the illuminance Ev2 are monitored at time T2. Then, from these temperatures and illuminances, a temperature change rate αTa and an illuminance change rate αEv are calculated using the following equations (30) and (31).

αTa=(Ta2−Ta1)/(T2−T1) (30)
αEv=(Ev2−Ev1)/(T2−T1) (31)
これにより、温度あるいは照度の変化が早いときは、温度あるいは照度の測定頻度を多くすることにより、温度と照度とをリアルタイムに正確に測定することが可能となる。
αTa = (Ta2-Ta1) / (T2-T1) (30)
αEv = (Ev2-Ev1) / (T2-T1) (31)
As a result, when the temperature or illuminance changes quickly, the temperature and illuminance can be accurately measured in real time by increasing the measurement frequency of the temperature or illuminance.

〔実施例8〕
図9に本発明の第8の実施例の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置32のブロック図を示す。本実施例では、温度測定モードと照度測定モードの切り替えスイッチSW1とA/D変換部5との間にLPF(ローパスフィルタ)33を設けることにより、各測定モード切り替え時のスイッチングノイズによるA/D変換時の誤差を低減することが可能となる。
Example 8
FIG. 9 is a block diagram of a liquid crystal display device 32 with liquid crystal backlight automatic light control according to an eighth embodiment of the present invention. In this embodiment, an LPF (low-pass filter) 33 is provided between the temperature measurement mode / illuminance measurement mode changeover switch SW1 and the A / D conversion unit 5, thereby enabling A / D due to switching noise when each measurement mode is switched. It is possible to reduce errors during conversion.

〔実施例9〕
図10に本発明の第9の実施例の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置34のブロック図を示す。本実施例では、照度レジスタ6及び温度レジスタ7の値の時間変化を検出する、温度/照度時間変化率検出回路31を備え、照度測定モードの時に照度の時間変化がある範囲に入っているときには温度測定モードに移行する。また、温度測定モードの時に温度の時間変化がある範囲に入っている時には、照度測定モードに移行する。さらに、照度レジスタの値に対応する出力パルスのDuty比を格納するPWMレジスタ35と、PWMレジスタ35の値によって、設定されたDuty比でPWM信号を出力するPWMコントローラ36とを備えている。
Example 9
FIG. 10 is a block diagram of a liquid crystal display device 34 with liquid crystal backlight automatic light control according to a ninth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a temperature / illuminance time change rate detection circuit 31 that detects a time change in the values of the illuminance register 6 and the temperature register 7 is provided, and when the illuminance time change is in a certain range in the illuminance measurement mode. Move to temperature measurement mode. Further, when the temperature measurement mode is in a range where the temperature changes with time, the illuminance measurement mode is entered. Further, a PWM register 35 for storing the duty ratio of the output pulse corresponding to the value of the illuminance register, and a PWM controller 36 for outputting a PWM signal at the duty ratio set by the value of the PWM register 35 are provided.

ここで、PWM信号について、図11に示す波形図に基づいて説明する。PWM信号のDuty比は、(信号がHighレベルの時間/PWM周期)で定義される。Duty比が大きくなるにしたがって、信号がHighレベルの時間の割合が大きくなることが分かる。Duty比=0%の時は出力信号が常にLowレベルであり、Duty比=100%の時は、常にHighレベルである。   Here, the PWM signal will be described based on the waveform diagram shown in FIG. The duty ratio of the PWM signal is defined by (time when the signal is high level / PWM period). It can be seen that as the duty ratio increases, the proportion of time that the signal is at a high level increases. When the duty ratio = 0%, the output signal is always at the low level, and when the duty ratio = 100%, the output signal is always at the high level.

PWM信号のHighレベル時にバックライト12を点灯させ、Lowレベルの時にバックライト12を消灯させることにより、バックライト12の明るさをDuty比に比例した明るさに制御することが可能になる。よって、PWMコントローラ36の出力は、コントローラ10を介することなく、バックライト12が有する図示しないバックライト駆動回路に直接接続され、バックライト12の自動調光が可能となる。また、温度によりPWM出力のDuty比を可変させることにより、バックライト12の温度特性を補正することも可能である。   By turning on the backlight 12 when the PWM signal is at a high level and turning off the backlight 12 when the PWM signal is at a low level, the brightness of the backlight 12 can be controlled to a brightness proportional to the duty ratio. Therefore, the output of the PWM controller 36 is directly connected to a backlight driving circuit (not shown) included in the backlight 12 without going through the controller 10, and the backlight 12 can be automatically dimmed. Further, the temperature characteristic of the backlight 12 can be corrected by varying the duty ratio of the PWM output according to the temperature.

次に、図12に照度レベルに対応するPWM出力信号のDUTY比を示す。8ビットA/D変換器が出力したデジタル照度データの上位4ビットに対応するように、横軸に照度レベルを16段階で設定している。それぞれの照度レベルに対して、PWM信号のDuty比を0〜100%の範囲で256階調(8ビット)に設定できるようにしている。   Next, FIG. 12 shows the DUTY ratio of the PWM output signal corresponding to the illuminance level. The illuminance level is set in 16 steps on the horizontal axis so as to correspond to the upper 4 bits of the digital illuminance data output from the 8-bit A / D converter. For each illuminance level, the duty ratio of the PWM signal can be set to 256 gradations (8 bits) in the range of 0 to 100%.

このような調光テーブルにおいて、PWM信号のDUTYがバックライトの輝度に比例する場合、照度レベルが0〜9の間は照度が上がるに従い、バックライトの輝度が上がり、照度レベル9〜12の範囲では照度レベルが変化しても、バックライトの輝度はほぼ一定に保たれる。さらに照度レベルが12〜13の区間は、照度が上がるに従い、バックライトの輝度を減少させるという動作をすることになる。   In such a dimming table, when the DUTY of the PWM signal is proportional to the luminance of the backlight, the luminance of the backlight increases as the illuminance level increases between 0 and 9, and the luminance level ranges from 9 to 12 In this case, the brightness of the backlight is kept almost constant even if the illuminance level changes. Further, in the section where the illuminance level is 12 to 13, the operation of decreasing the luminance of the backlight is performed as the illuminance increases.

〔実施形態の総括〕
本発明の照度センサは、上記課題を解決するために、周囲の明るさに応じた光電流を発生させる受光素子2と、受光素子から2の光電流を対数圧縮された電圧に変換するI−V変換回路3と、温度に比例した熱電圧を発生する熱電圧発生回路4とを備える照度センサにおいて、上記対数圧縮された電圧及び上記熱電圧を、照度及び温度のデジタルデータに変換するA/D変換部5と、熱電圧発生回路4が発生する熱電圧により温度を測定する温度測定モード時は、熱電圧発生回路4とA/D変換部5とを接続し、受光素子2が発生する光電流により上記周囲の明るさを測定する照度測定モード時は、I−V変換回路3とA/D変換部5とを接続するスイッチSW1とを備えることを特徴とする。
[Summary of Embodiment]
In order to solve the above problems, the illuminance sensor of the present invention is a light receiving element 2 that generates a photocurrent according to ambient brightness, and an I− that converts the photocurrent of 2 from the light receiving element into a logarithmically compressed voltage. In an illuminance sensor including a V conversion circuit 3 and a thermal voltage generation circuit 4 that generates a thermal voltage proportional to temperature, an A / A that converts the logarithmically compressed voltage and the thermal voltage into digital data of illuminance and temperature. In the temperature measurement mode in which the temperature is measured by the thermal voltage generated by the D conversion unit 5 and the thermal voltage generation circuit 4, the thermal voltage generation circuit 4 and the A / D conversion unit 5 are connected to generate the light receiving element 2. In the illuminance measurement mode in which the ambient brightness is measured by the photocurrent, the switch SW1 that connects the IV conversion circuit 3 and the A / D conversion unit 5 is provided.

上記発明によれば、スイッチSW1は、照度測定モード時にA/D変換部5が照度に比例するデータを出力し、温度測定モード時にA/D変換部5が温度に比例したデータを出力するように、I−V変換回路3及び熱電圧発生回路4とA/D変換部5との接続を切り替える。   According to the above-described invention, the switch SW1 outputs data proportional to the illuminance in the illuminance measurement mode, and outputs data proportional to the temperature in the temperature measurement mode. In addition, the connection between the IV conversion circuit 3 and the thermal voltage generation circuit 4 and the A / D conversion unit 5 is switched.

従ってA/D変換部5を照度測定モード時と温度測定モード時とで共用できるので、照度測定モード時及び温度測定モード時における電気的な測定を小さな実装面積で実現でき、液晶パネルの薄型化や機器の小型化が可能となる。   Therefore, since the A / D converter 5 can be shared between the illuminance measurement mode and the temperature measurement mode, electrical measurement in the illuminance measurement mode and the temperature measurement mode can be realized with a small mounting area, and the liquid crystal panel can be thinned. And downsizing of the equipment becomes possible.

上記照度センサでは、温度測定モードと照度測定モードとを切り替えるビットを格納する温度/照度モード切替レジスタ26をさらに備えてもよい。   The illuminance sensor may further include a temperature / illuminance mode switching register 26 that stores a bit for switching between the temperature measurement mode and the illuminance measurement mode.

これにより、A/D変換部5の測定モードを、温度測定モードと照度測定モードとの間で切り替えるスイッチ切り替え信号SWを伝送する信号ラインを省略できる。   Thereby, the signal line which transmits switch switching signal SW which switches the measurement mode of A / D conversion part 5 between temperature measurement mode and illuminance measurement mode can be omitted.

上記照度センサでは、温度測定モードと照度測定モードとを一定の時間毎に切り替える時間情報を格納する温度/照度モード切替時間レジスタ28と、上記時間情報に基づいて温度測定モードと照度測定モードとを一定の時間毎に切り替えるタイマ29とをさらに備えてもよい。   In the illuminance sensor, the temperature / illuminance mode switching time register 28 for storing time information for switching between the temperature measurement mode and the illuminance measurement mode at regular intervals, and the temperature measurement mode and the illuminance measurement mode based on the time information. You may further provide the timer 29 switched for every fixed time.

これにより、コントローラ10を介して、切り替え時間を設定することにより、温度と照度とを交互に測定出来る。従って、リアルタイムに外界の温度及び照度環境に合わせて、LCDパネル11のバックライト12及びコントラストを最適な状態にコントロールできる。   Thereby, the temperature and the illuminance can be measured alternately by setting the switching time via the controller 10. Therefore, the backlight 12 and the contrast of the LCD panel 11 can be controlled to the optimum state in real time in accordance with the external temperature and illuminance environment.

上記照度センサでは、照度測定モードの時に照度の時間変化がある設定された範囲に入っている時は、前記A/D変換手段を温度測定モードに移行させ、温度測定モードの時に温度の時間変化がある設定された範囲に入っている時は、前記A/D変換手段を照度測定モードに移行させる温度/照度時間変化率検出回路31をさらに備えてもよい。   In the illuminance sensor, when the illuminance measurement mode is within a set range in which the illuminance changes with time, the A / D conversion means is shifted to the temperature measurement mode, and the temperature changes with time in the temperature measurement mode. A temperature / illuminance time change rate detection circuit 31 that shifts the A / D conversion means to the illuminance measurement mode may be further provided when the A / D conversion means is in a certain set range.

これにより、温度あるいは照度の変化が早い時に、温度あるいは照度の測定頻度を多くすることにより、温度と照度とをリアルタイムに正確に測定出来る。   Thus, when the temperature or illuminance changes quickly, the temperature and illuminance can be accurately measured in real time by increasing the frequency of measuring the temperature or illuminance.

上記照度センサでは、温度測定モード時に温度の時間変化がある設定された範囲に入っている場合は、A/D変換された温度のデジタルデータを温度レジスタ7に格納して照度測定モードに移行し、照度測定モード時に照度の時間変化がある設定された範囲に入っている場合は、A/D変換された温度のデジタルデータを照度レジスタ6に格納して温度測定モードに移行することにより、温度測定モードと照度測定モードを交互に繰り返してもよい。   In the illuminance sensor, when the temperature changes in the temperature measurement mode and within a set range, the digital data of the A / D converted temperature is stored in the temperature register 7 and the illuminance measurement mode is entered. In the illuminance measurement mode, when the illuminance is within a set range where the illuminance changes over time, the digital data of the A / D converted temperature is stored in the illuminance register 6 and the temperature measurement mode is entered. The measurement mode and the illuminance measurement mode may be alternately repeated.

これにより、温度あるいは照度の変化が早い時に、温度あるいは照度の測定頻度を多くすると共に、最新の温度あるいは照度のデジタルデータを温度レジスタ7あるいは照度レジスタ6に格納出来る。   As a result, when the temperature or illuminance changes quickly, the frequency of measuring the temperature or illuminance can be increased, and the latest temperature or illuminance digital data can be stored in the temperature register 7 or the illuminance register 6.

上記照度センサでは、スイッチSW1の後段にLPF33を備えてもよい。   In the illuminance sensor, an LPF 33 may be provided in the subsequent stage of the switch SW1.

これにより、照度測定モード及び温度測定モードを切り替える時のスイッチングノイズによるA/D変換時の誤差を低減出来る。   Thereby, the error at the time of A / D conversion by the switching noise at the time of switching illumination intensity measurement mode and temperature measurement mode can be reduced.

上記照度センサでは、複数個の異なるDuty比が設定されたPWM(Pulse Width Modulation)調光データが格納され、前記照度のデジタルデータに対応した照度レベルに応じて1個のPWM調光データを出力するPWMレジスタ35と、PWMレジスタ35の出力に基づきPWM信号を出力するPWMコントローラ36とをさらに備えてもよい。   The illuminance sensor stores PWM (Pulse Width Modulation) dimming data in which a plurality of different duty ratios are set, and outputs one PWM dimming data according to the illuminance level corresponding to the illuminance digital data. And a PWM controller 36 that outputs a PWM signal based on the output of the PWM register 35.

これにより、前記照度のデジタルデータに対応した照度レベルに応じてPWM信号のDuty比を可変できる。従って、PWM信号のHighレベル時にバックライト12を点灯させ、Lowレベルの時にバックライト12を消灯させることにより、バックライト12の明るさをPWM信号のDuty比に比例した明るさに制御出来る。   Thus, the duty ratio of the PWM signal can be varied according to the illuminance level corresponding to the illuminance digital data. Therefore, the brightness of the backlight 12 can be controlled to be in proportion to the duty ratio of the PWM signal by turning on the backlight 12 when the PWM signal is at a high level and turning off the backlight 12 when the PWM signal is at a low level.

本発明の受光モジュールは、上記いずれかの照度センサを用いているので、電気的な測定を小さな実装面積で実現でき、液晶パネルの薄型化や機器の小型化が可能となる。   Since the light receiving module of the present invention uses any one of the above illuminance sensors, electrical measurement can be realized with a small mounting area, and the liquid crystal panel can be made thinner and the device can be made smaller.

本発明の照度センサ、及びそれを用いた受光モジュールは、A/D変換手段を照度測定モード時と温度測定モード時とで共用して実装面積を小さく出来るので、携帯電話や液晶テレビ等に好適に利用することが出来る。   The illuminance sensor of the present invention and the light receiving module using the illuminance sensor are suitable for a mobile phone, a liquid crystal television, and the like because the mounting area can be reduced by sharing the A / D conversion means in the illuminance measurement mode and the temperature measurement mode. Can be used.

本発明の実施形態に係る液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置のブロック図である。1 is a block diagram of a liquid crystal display device with liquid crystal backlight automatic light control according to an embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例に係る照度センサの対数圧縮アンプ、温度センサの熱電圧発生回路及びA/D変換部のブロック図である。It is a block diagram of the logarithmic compression amplifier of the illumination sensor which concerns on 1st Example of this invention, the thermal voltage generation circuit of a temperature sensor, and an A / D conversion part. 本発明の第2の実施例に係る照度センサの対数圧縮アンプ、温度センサの熱電圧発生回路及びA/D変換部のブロック図である。It is a block diagram of the logarithmic compression amplifier of the illumination intensity sensor which concerns on 2nd Example of this invention, the thermal voltage generation circuit of a temperature sensor, and an A / D conversion part. 本発明の実施形態に係るD/Aコンバータの回路図である。It is a circuit diagram of a D / A converter concerning an embodiment of the present invention. アナログ入力信号がA/D変換部に入力された時のデジタル出力信号を示すグラフである。It is a graph which shows a digital output signal when an analog input signal is input into the A / D converter. 本発明の他の実施例に係る液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置のブロック図である。It is a block diagram of the liquid crystal display device with a liquid crystal backlight automatic light control which concerns on the other Example of this invention. 本発明の他の実施例に係る液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置のブロック図である。It is a block diagram of the liquid crystal display device with a liquid crystal backlight automatic light control which concerns on the other Example of this invention. 本発明の他の実施例に係る液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置のブロック図である。It is a block diagram of the liquid crystal display device with a liquid crystal backlight automatic light control which concerns on the other Example of this invention. 本発明の他の実施例に係る液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置のブロック図である。It is a block diagram of the liquid crystal display device with a liquid crystal backlight automatic light control which concerns on the other Example of this invention. 本発明の他の実施例に係る液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置のブロック図である。It is a block diagram of the liquid crystal display device with a liquid crystal backlight automatic light control which concerns on the other Example of this invention. PWM信号を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows a PWM signal. 照度レベルに対応するPWM出力信号のDUTY比を示すグラフである。It is a graph which shows the DUTY ratio of the PWM output signal corresponding to an illumination level. 従来の液晶バックライト自動調光付の液晶表示装置である。This is a conventional liquid crystal display device with automatic liquid crystal backlight dimming.

符号の説明Explanation of symbols

1、25、27、30、32、34 液晶表示装置
2 受光素子
3 I−V変換回路(電流電圧変換手段)
4 熱電圧発生回路(熱電圧発生手段)
5 A/D変換部(A/D変換手段)
6 照度レジスタ
7 温度レジスタ
9 レジスタR/W用シリアルインターフェース
10 コントローラ
11 LCDパネル
12 バックライト
13 照度センサIC
14〜16 端子
17、18 対数圧縮アンプ
19 加減算回路
21 8ビットアップダウンカウンタ
22 8ビットD/Aコンバータ
23、24 電源
26 温度/照度モード切替レジスタ
28 温度/照度モード切替時間レジスタ
29 タイマ(切替手段)
31 温度/照度時間変化率検出回路(温度/照度時間変化率検出手段)
33 LPF(ローパスフィルタ回路)
35 PWMレジスタ(輝度設定用レジスタ部)
36 PWMコントローラ(PWM出力信号出力部)
A 定数
AMP1〜AMP3 アンプ
A/DCLK クロック信号
B1 バッファ
COMP1 コンパレータ
Ev 照度
I 電流源
I2 電流
Idac 電流
Ipd 光電流
Iref 基準電流
Iref1、Iref2 基準電流源
Is 逆方向飽和電流
MN3 NMOSトランジスタ
MP1〜MP4 PMOSトランジスタ
MPa0〜MPa7 PMOSトランジスタ
N 定数
QP1、QP2、QP11〜QP13 PNPトランジスタ
R、R1〜R4、Rbg、Rdac、Rref 抵抗
SCL、SDA 信号線
SW スイッチ切り替え信号
SW1 スイッチ(スイッチ回路)
SW2〜SW4 スイッチ
T 絶対温度
V1〜V4 出力電圧
Vdac デジタル出力信号
Vref 基準電圧
Vt 熱電圧
a0〜a7 A/D変換データ
1, 25, 27, 30, 32, 34 Liquid crystal display device 2 Light receiving element 3 IV conversion circuit (current voltage conversion means)
4 Thermal voltage generation circuit (thermal voltage generation means)
5 A / D converter (A / D converter)
6 Illuminance register 7 Temperature register 9 Register R / W serial interface 10 Controller 11 LCD panel 12 Backlight 13 Illuminance sensor IC
14 to 16 terminals 17, 18 logarithmic compression amplifier 19 addition / subtraction circuit 21 8-bit up / down counter 22 8-bit D / A converter 23, 24 power supply 26 temperature / illuminance mode switching register 28 temperature / illuminance mode switching time register 29 timer (switching means) )
31 Temperature / illuminance time change rate detection circuit (temperature / illuminance time change rate detection means)
33 LPF (low-pass filter circuit)
35 PWM register (brightness setting register)
36 PWM controller (PWM output signal output unit)
A constant AMP1 to AMP3 amplifier A / DCLK clock signal B1 buffer COMP1 comparator
Ev Illuminance I Current source I2 Current Idac Current Ipd Photocurrent Iref Reference current Iref1, Iref2 Reference current source Is Reverse saturation current MN3 NMOS transistor MP1-MP4 PMOS transistor MPa0-MPa7 PMOS transistor N constants QP1, QP2, QP11-QP13 R, R1 to R4, Rbg, Rdac, Rref Resistance SCL, SDA Signal line SW Switch switching signal SW1 Switch (switch circuit)
SW2 to SW4 switch T absolute temperature V1 to V4 output voltage Vdac digital output signal Vref reference voltage Vt thermal voltage a0 to a7 A / D conversion data

Claims (8)

周囲の明るさに応じた光電流を発生させる受光素子と、
上記受光素子からの光電流を対数圧縮された電圧に変換する電流電圧変換手段と、
温度に比例した熱電圧を発生する熱電圧発生手段とを備える照度センサにおいて、
上記対数圧縮された電圧及び上記熱電圧を、照度及び温度のデジタルデータに変換するA/D変換手段と、
上記熱電圧発生手段が発生する熱電圧により温度を測定する温度測定モード時は、上記熱電圧発生手段と前記A/D変換手段とを接続し、受光素子が発生する光電流により上記周囲の明るさを測定する照度測定モード時は、上記電流電圧変換手段と上記A/D変換手段とを接続するスイッチ回路とを備えることを特徴とする照度センサ。
A light receiving element that generates a photocurrent according to ambient brightness;
Current-voltage conversion means for converting the photocurrent from the light receiving element into a logarithmically compressed voltage;
In an illuminance sensor comprising a thermal voltage generating means for generating a thermal voltage proportional to the temperature,
A / D conversion means for converting the logarithmically compressed voltage and the thermal voltage into digital data of illuminance and temperature;
In the temperature measurement mode in which the temperature is measured by the thermal voltage generated by the thermal voltage generation means, the thermal voltage generation means and the A / D conversion means are connected, and the ambient brightness is increased by the photocurrent generated by the light receiving element. An illuminance sensor comprising a switch circuit for connecting the current / voltage conversion means and the A / D conversion means in the illuminance measurement mode for measuring the thickness.
上記温度測定モードと上記照度測定モードとを切り替えるビットを格納する温度/照度モード切替レジスタをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の照度センサ。   The illuminance sensor according to claim 1, further comprising a temperature / illuminance mode switching register for storing a bit for switching between the temperature measurement mode and the illuminance measurement mode. 温度測定モードと照度測定モードとを一定の時間毎に切り替える時間情報を格納する温度/照度モード切替時間レジスタと、
上記時間情報に基づいて温度測定モードと照度測定モードとを一定の時間毎に切り替える切替手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の照度センサ。
A temperature / illuminance mode switching time register for storing time information for switching between the temperature measurement mode and the illuminance measurement mode at regular intervals;
The illuminance sensor according to claim 1, further comprising switching means for switching between the temperature measurement mode and the illuminance measurement mode at regular intervals based on the time information.
照度測定モードの時に照度の時間変化がある設定された範囲に入っている時は、前記A/D変換手段を温度測定モードに移行させ、温度測定モードの時に温度の時間変化がある設定された範囲に入っている時は、前記A/D変換手段を照度測定モードに移行させる温度/照度時間変化率検出手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の照度センサ。   When the illuminance measurement mode is within a set range where the illuminance changes over time, the A / D conversion means is shifted to the temperature measurement mode, and the temperature change is set during the temperature measurement mode. 2. The illuminance sensor according to claim 1, further comprising a temperature / illuminance time change rate detection unit that shifts the A / D conversion unit to an illuminance measurement mode when it is within a range. 温度測定モード時に温度の時間変化が所定の設定された範囲に入っている場合は、A/D変換された温度のデジタルデータを温度レジスタに格納して照度測定モードに移行し、
照度測定モード時に照度の時間変化が所定の設定された範囲に入っている場合は、A/D変換された温度のデジタルデータを照度レジスタに格納して温度測定モードに移行することにより、温度測定モードと照度測定モードを交互に繰り返すことを特徴とする請求項4に記載の照度センサ。
If the time change in temperature is within the specified range during the temperature measurement mode, the A / D converted temperature digital data is stored in the temperature register and the illuminance measurement mode is entered.
If the time change in illuminance is within the specified range in the illuminance measurement mode, the temperature measurement is performed by storing the digital data of the A / D converted temperature in the illuminance register and shifting to the temperature measurement mode. The illuminance sensor according to claim 4, wherein the mode and the illuminance measurement mode are alternately repeated.
上記スイッチ回路と前記A/D変換手段との間にローパスフィルタ回路を備えることを特徴とする請求項1に記載の照度センサ。   The illuminance sensor according to claim 1, further comprising a low-pass filter circuit between the switch circuit and the A / D conversion means. 複数個の異なるDuty比が設定されたPWM(Pulse Width Modulation)調光データが格納され、前記照度のデジタルデータに対応した照度レベルに応じて1個のPWM調光データを出力する輝度設定用レジスタ部と、
前期輝度設定レジスタ部の出力に基づきPWM信号を出力するPWM出力信号出力部とをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の照度センサ。
A brightness setting register that stores PWM (Pulse Width Modulation) dimming data in which a plurality of different duty ratios are set, and outputs one PWM dimming data according to the illuminance level corresponding to the illuminance digital data And
The illuminance sensor according to claim 1, further comprising: a PWM output signal output unit that outputs a PWM signal based on an output of the previous brightness setting register unit.
上記請求項1ないし7のいずれか1項に記載の照度センサを用いた受光モジュール。   A light receiving module using the illuminance sensor according to any one of claims 1 to 7.
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