JP2010096943A - 表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲温度を好適に検出しながら光源等の照明装置を好適に制御する。
【解決手段】表示装置（１００）は、表示パネル（３０）と、光源（１０、１３）と、光源から出射される光を受光する受光素子（６１）と、(i)第１の期間の受光素子の出力に基づいて、光源の輝度を検出し、且つ(ii)第２の期間の受光素子の出力に基づいて、光源の周囲温度を検出する検出手段（５２）と、検出手段により検出される輝度及び周囲温度に基づいて、光源の動作条件を調整する調整手段（５３）とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば液晶装置等の表示装置及びこのような表示装置を備える電子機器の技術分野に関する。

表示装置の一例として、一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置があげられる。このような液晶装置では、例えば液晶パネルを構成する一対の基板間において液晶を所定の配向状態としておき、例えば画像表示領域に形成された画素部毎に、液晶に所定の電圧を印加することにより、液晶における配向や秩序を変化させて、光を変調することにより階調表示を行う。

このような液晶装置では、透過表示を行うために、液晶パネルの背面側に光源（つまり、バックライト）が設けられる。例えば、赤、緑、青の各色のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を有する光源は、それぞれのＬＥＤから出射された光を混光することにより白色光を生成し、生成された白色光を液晶パネルの背面側に照射する。液晶装置は、光源より照射された白色光を、液晶パネルの基板上に積層されている赤、緑、青のそれぞれの波長の光を透過するカラーフィルタに透過させることにより、カラー表示を実現している。

しかしながら、ＬＥＤは、温度変化や経時変化によって、輝度特性が大きく変わる性質を有している。このため、特許文献１及び２には、光センサによって検出される光源の輝度に基づいて、光源の輝度を調整する液晶装置が開示されている。他方で、このようなＬＥＤの輝度特性の変化は、光源を使用する際の温度や光源自体の温度（以降、適宜“周囲温度”と称する）に大きな影響を受ける。このため、ＬＥＤの信頼性を確保するために、一般的には、周囲温度を検出すると共に、該検出された周囲温度に基づいて、ＬＥＤの動作電流と周囲温度との関係を規定するディレーティングカーブに応じた最適な動作電流が設定されることが好ましい。

特開２００７−１８９６１号公報 特開２００８−９０９０号公報

しかしながら、光源の輝度及び光源の周囲温度の双方を輝度センサ及び温度センサを用いてリアルタイムに検出し且つ最適な動作電流を設定することは容易ではない。このため、ディレーティングカーブに応じて、周囲温度に対する動作電流のマージンを考慮しながら実際の動作電流を設定しているのが現状である。しかしながら、あくまで動作電流のマージンを考慮して実際の動作電流を設定しているに過ぎないため、ＬＥＤの動作電流が最適ではないのが現状である。

本発明は、例えば上述した従来の問題点に鑑みなされたものであり、例えば周囲温度を好適に検出しながら光源等の照明装置を好適に制御する表示装置及び電子機器を提供することを課題とする。

（表示装置）
上記課題を解決するために、本発明の表示装置は、第１基板（例えば、後述の素子基板）及び前記第１基板に対向する第２基板（例えば、後述のカラーフィルタ基板）を有する表示パネルと、前記表示パネルに向けて光を出射する光源と、前記表示パネル内に形成され且つ前記光源から出射される光を受光する受光素子と、(i)第１の期間の前記受光素子の出力に基づいて、前記光源の輝度を検出し、且つ(ii)前記第１の期間とは異なる第２の期間の前記受光素子の出力に基づいて、前記光源の周囲温度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出される前記輝度及び前記周囲温度に基づいて、前記光源の動作条件を調整する調整手段とを備える。

本発明の表示装置によれば、光源から出射する光は、例えば第１基板の側から第２基板の側へ向かって伝搬するように表示パネルを透過した後にユーザに視認される。これにより、所望の画像を表示することができる。このような表示装置の一例として、第１基板と第２基板との間に電気光学物質（例えば、液晶等）が挟持されている電気光学装置が一例としてあげられる。このような電気光学装置では、画像に応じた電界が電気光学物質に印加されることで、画像表示が行われる。

本発明に係る表示装置は特に、受光素子と、検出手段と、調整手段とを備えている。

受光素子は、光源から出射される光を受光する受光素子である。より具体的には、受光素子は、表示パネル内に形成されており、光源から出射され且つ表示パネル中に伝搬してきた（言い換えれば、例えば第１基板を透過してきた）光を受光する受光素子である。このとき、受光素子は、受光する光に応じた受光電流を出力することが好ましい。他方で、受光素子は、光源以外から出射する光（例えば、表示パネルの外部から入射する環境光等）を受光しないように形成されていることが好ましい。

検出手段は、受光素子の出力（つまり、受光電流）に基づいて、光源の輝度及び周囲温度の夫々を検出する。より具体的には、検出手段は、第１の期間における受光素子の出力（具体的には、例えば受光する光に応じた受光電流や、受光素子周辺の又は受光素子自身の熱に応じた熱電流等）に基づいて、光源の輝度を検出する。また、検出手段は、第２の期間における受光素子の出力に基づいて、光源の周囲温度を検出する。

ここで、光源から出射される光の輝度が相対的に高い場合には、受光電流が熱電流に比して大きいため、受光素子の出力は、受光電流に依存する又は概ね受光電流に一致する。他方で、光源から出射される光の輝度が相対的に低い場合には、受光電流が相対的に小さくなるため、受光素子の出力は、熱電流に依存する又は概ね熱電流に一致する。従って、検出手段は、受光素子の出力が受光電流に依存する又は概ね一致する期間（つまり、第１の期間）中における受光素子の出力を参照することで、光源の輝度を検出することができる。その一方で、検出手段は、受光素子の出力が熱電流に依存する又は概ね一致する期間（つまり、第２の期間）中における受光素子の出力を参照することで、熱電流を生じさせる発熱（つまりは、光源の周囲温度）を検出できる。

その後、調整手段の動作により、検出手段によって検出された光源の輝度及び光源の周囲温度の双方に基づいて、光源の動作条件（例えば、動作電流等）が調整される。

このように、本発明では、受光素子の出力を参照する期間を分割する（具体的には、第１の期間と第２の期間とに分割する）ことで、１つの受光素子（具体的には、例えば、１つの光センサ等）を用いて、光源の輝度及び光源の周囲温度の双方を検出することができる。従って、検出された光源の輝度及び光源の周囲温度に基づいて光源の動作条件を調整することで、最適な動作条件の下で光源を動作させることができる。その結果、光源の長寿命化をも実現することができる。

本発明の表示装置の一の態様では、前記第１の期間は、前記光源の輝度が第１閾値以上となる期間であり、前記第２の期間は、前記光源の輝度が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下となる期間である。

この態様によれば、上述したように、１つの受光素子（具体的には、例えば、１つの光センサ等）を用いて、光源の輝度及び光源の周囲温度の双方を検出することができる。

尚、本発明における「第１閾値」としては、受光電流に比して熱電流が無視できる程度に小さくなる場合の光源の輝度の値が一例としてあげられる。或いは、本発明における「第１閾値」としては、光源の輝度の高精度な検出に対して悪影響を与えない程度に受光電流に比して熱電流が小さくなる場合の光源の輝度の値が他の一例としてあげられる。或いは、本発明における「第１閾値」としては、光源の輝度の高精度な検出に対して悪影響を与えない程度の受光電流を生じさせる光源の輝度の値が他の一例としてあげられる。いずれにせよ、光源の輝度の検出を好適に行うことができる値（より具体的には、光源の輝度の値）が、第１閾値として設定される。

同様に、本発明における「第２閾値」としては、熱電流に比して受光電流が無視できる程度に小さくなる場合の光源の輝度の値が一例としてあげられる。或いは、本発明における「第２閾値」としては、光源の周囲温度の高精度な検出に対して悪影響を与えない程度に熱電流に比して受光電流が小さくなる場合の光源の輝度の値が他の一例としてあげられる。或いは、本発明における「第２閾値」としては、光源の周囲温度の高精度な検出に対して悪影響を与えない程度にしか受光電流を生じさせない（又は、熱電流を生じさせる）光源の輝度の値が他の一例としてあげられる。いずれにせよ、光源の周囲温度の検出を好適に行うことができる値（より具体的には、光源の輝度の値）が、第２閾値として設定される。

本発明の表示装置の他の態様では、前記第１の期間は、前記光源がオン状態にある期間であり、前記第２の期間は、前記光源がオフ状態にある期間である。

この態様によれば、上述したように、１つの受光素子（具体的には、例えば、１つの光センサ等）を用いて、光源の輝度及び光源の周囲温度の双方を検出することができる。

尚、本発明における「オン状態」とは、例えば画像表示を行うように光源に対して動作電流が供給されている状態が一例としてあげられる。他方で、本発明における「オフ状態」とは、文字通り光源に対して動作電流が供給されていない状態に加えて、動作電流が供給されつつも、周囲温度を好適に検出することができる程度に小さい動作電流が光源に対して供給されている状態をも含む広い趣旨である。

本発明の表示装置の他の態様では、前記調整手段は、前記検出手段により検出される前記輝度に基づいて、前記光源の輝度が目標輝度値となるように前記光源の動作電流を調整する。

この態様によれば、検出された光源の輝度に基づいて、光源の輝度が目標輝度値となるように（例えば、光源の輝度が一定値となるように）光源の動作電流を調整することができる。

本発明の表示装置の他の態様では、前記調整手段は、前記検出手段により検出される前記周囲温度に基づいて、前記光源の動作電流が前記光源のディレーティングカーブに応じた最適電流となるように前記動作電流を調整する。

この態様によれば、検出された光源の周囲温度に基づいて、周囲温度に応じて変化し得る光源の最適な動作電流を調整することができる。その結果、周囲温度に応じた最適な動作電流で光源を動作させることができる。

本発明の表示装置の他の態様では、前記受光素子は、ＰＩＮダイオードを含み、前記ＰＩＮダイオードに入射した光の輝度に応じた電流を出力する。

この態様によれば、第１の期間の受光素子の出力に基づいて、ＰＩＮダイオードを含む受光素子に入射した光の輝度を好適に検出することができる。

本発明の表示装置の他の態様では、前記受光素子は、ＰＩＮダイオードを含み、前記ＰＩＮダイオードの周囲温度に応じた電流を出力する。

この態様によれば、第２の期間の受光素子の出力に基づいて、ＰＩＮダイオードを含む受光素子の周囲温度（つまり、実質的には光源の周囲温度）を好適に検出することができる。

（電子機器）
上記課題を解決するために、本発明の電子機器は、上述した本発明の表示装置（但し、その各種態様を含む）を備える。

本発明の電子機器によれば、上述した本発明の表示装置（或いは、その各種態様）備えているため、上述した本発明の表示装置が享受する各種効果と同様の効果を享受することができる。つまり、上述した本発明の表示装置が享受する各種効果と同様の効果を享受することができる投射型表示装置（例えば、プロジェクタやヘッドアップディスプレイ等）や直視型表示装置（例えば、テレビ、携帯電話、電子手帳、携帯オーディオプレーヤ、ワードプロセッサ、デジタルカメラ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネル等）などの各種電子機器を実現することができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から更に明らかにされよう。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づいて説明する。尚、以下では、本発明に係る表示装置の一例として、液晶装置を用いて説明を進める。

（１）液晶表示装置の基本構成
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係る液晶表示装置１００の構成等について説明する。

図１は、本実施形態に係る液晶表示装置１００の概略構成を模式的に示す平面図である。図１では、紙面手前側（観察側）にカラーフィルタ基板９２が、また、紙面奥側に素子基板９１が夫々配置されている。なお、図１では、紙面縦方向（列方向）をＹ方向と規定し且つ紙面横方向（行方向）をＸ方向と規定する。また、図１において、Ｒ（赤）、Ｇ（緑１）、Ｂ（青）に対応する各領域は１つのサブ画素ＳＧを示していると共に、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する１行３列のサブ画素ＳＧは、１つの表示画素ＡＧを示している。尚、サブ画素ＳＧの配列が図１に示す例に限定されることはない。

図２は、液晶表示装置１００における切断線Ａ−Ａ’に沿った１つの表示画素ＡＧの拡大断面図である。図２に示すように、液晶表示装置１００は、照明装置１０と、液晶表示パネル３０と、拡散シート１４と、プリズムシート１５と、反射シート１６より構成される。液晶表示パネル３０は、本発明における「第１基板」の一具体例を構成する素子基板９１と、その素子基板９１に対向して配置され且つ本発明における「第２基板」の一具体例を構成するカラーフィルタ基板９２とが枠状のシール材５を介して貼り合わされ、そのシール材５の内側に液晶が封入されて液晶層４が形成されてなる。液晶層４に用いられる液晶は、例えばＴＮ（Twisted Nematic）型液晶である。液晶表示パネル３０の素子基板９１の外面上には、照明装置１０が備えられている。

本実施形態に係る液晶表示装置１００は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色を用いて構成されるカラー表示用の液晶表示装置であると共に、スイッチング素子としてポリシリコンＴＦＴを用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置である。

素子基板９１の平面構成について説明する。素子基板９１の内面上には、主として、複数のソース線３２、複数のゲート線３３、複数のポリシリコンＴＦＴ３７、複数の画素電極３４、ドライバＩＣ４０、外部接続用配線３５及びＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）４１などが形成若しくは実装されている。

図１に示すように、素子基板９１は、カラーフィルタ基板９２の一辺側から外側へ張り出してなる張り出し領域３１を有しており、その張り出し領域３１上には、ドライバＩＣ４０が実装されている。ドライバＩＣ４０の入力側の端子（図示略）は、複数の外部接続用配線３５の一端側と電気的に接続されていると共に、複数の外部接続用配線３５の他端側はＦＰＣ４１と電気的に接続されている。各ソース線３２は、Ｙ方向に延在するように且つＸ方向に適宜の間隔をおいて形成されており、各ソース線３２の一端側は、ドライバＩＣ４０の出力側の端子（図示略）に電気的に接続されている。

各ゲート線３３は、Ｙ方向に延在するように形成された第１配線３３ａと、その第１配線３３ａの終端部からＸ方向に延在するように形成された第２配線３３ｂとを備えている。各ゲート線３３の第２配線３３ｂは、各ソース線３２と交差する方向、即ちＸ方向に延在するように且つＹ方向に適宜の間隔をおいて形成されており、各ゲート線３３の第１配線３３ａの一端側は、ドライバＩＣ４０の出力側の端子（図示略）に電気的に接続されている。各ソース線３２と各ゲート線３３の第２配線３３ｂの交差に対応する位置にはポリシリコンＴＦＴ３７が設けられており、各ポリシリコンＴＦＴ３７は各ソース線３２、各ゲート線３３及び各画素電極３４等に電気的に接続されている。各ポリシリコンＴＦＴ３７は、ガラスなどの素子基板９１上の各サブ画素ＳＧに対応する位置に設けられている。各画素電極３４は、例えばＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）などの透明導電材料により形成されており、素子基板９１上の各サブ画素ＳＧに対応する位置に設けられる。各画素電極３４は、不図示の層間膜に設けられたコンタクトホールを介してソース線３２及び各ポリシリコンＴＦＴ３７と電気的に接続されている。

１つの表示画素ＡＧがＸ方向及びＹ方向に複数個、マトリクス状に並べられた領域が有効表示領域Ｖ（２点鎖線により囲まれる領域）である。この有効表示領域Ｖに、文字、数字、図形等の画像が表示される。

有効表示領域Ｖの外側の領域は、表示に寄与しない額縁領域３８となっている。後に詳しく述べるが、額縁領域３８には、照明装置１０から出射された光を検知するための領域として複数の検知領域ＳＧａが設けられている。各検知領域ＳＧａには、本発明における「受光素子」の一具体例を構成する光センサ６１が形成されている。光センサ６１は、具体的には、ＰＩＮ（p-intrinsic-n Diode）ダイオードなどやＭＯＳトランジスタ等の半導体素子である。尚、以下の説明では、光センサ６１が、ＰＩＮ（p-intrinsic-n Diode）ダイオードである場合の例について説明を進める。光センサ６１は、配線３２ａを介して検知回路５２と電気的に接続されている。

検知回路５２は、光センサ６１で発生した電流を検知することで、当該光センサ６１に入射した光の輝度（特に、後に詳述するように、照明装置１０から出射される光の輝度等）や周囲温度（例えば、照明装置１０の周囲温度）を検出する。

検知回路５２において検出された輝度及び周囲温度の夫々は、ＬＥＤ制御回路５３に出力される。ＬＥＤ制御回路５３は、検知回路５２において検出された輝度及び周囲温度の夫々に基づいて、照明装置１０が備えるＬＥＤ１３の動作電流を調整する。

次に、カラーフィルタ基板９２の平面構成について説明する。図２に示すように、カラーフィルタ基板９２は、ガラスなどの基板２上に、ブラックマトリクスＢＭ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｇの３色の着色層６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ及び共通電極８などを有する。ブラックマトリクスＢＭは、各色のサブ画素ＳＧを区画する位置に形成されている。なお、以下の説明もしくは図面において、Ｒ、Ｇ、Ｂの色を特定することなく構成要素を示す場合には、単に「着色層６」のように記し、Ｒ、Ｇ、Ｂの色を区別して構成要素を示す場合には、例えば「着色層６Ｒ」のように記すこととする。Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のサブ画素ＳＧは、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色層６Ｒ、６Ｇ、６Ｂの夫々を有している。このＲ、Ｇ、Ｂの着色層６Ｒ、６Ｇ、６Ｂが、夫々の色のカラーフィルタとして機能する。共通電極８は、画素電極と同様にＩＴＯなどの透明導電材料からなり、カラーフィルタ基板９２の略一面に亘って形成されている。共通電極８は、シール材５の隅の領域Ｅ１において配線３６の一端側と電気的に接続されていると共に、当該配線３６の他端側は、ドライバＩＣ４０のＣＯＭに対応する出力端子と電気的に接続されている。

次に、照明装置１０について説明する。照明装置１０は、導光板１１と光源部１２より構成される。光源部１２は、導光板１１の端面１１ｃに対し光Ｌを出射する。光源部１２は、後に詳しく述べるが、光源としてＲＧＢの各色のＬＥＤ（Light Emitting Diode）１３を有する。

光源部１２より出射した光Ｌは、導光板１１の端面（以下、「入光端面」と称す）１１ｃより導光板１１内へ入り、導光板１１の出射面１１ａ、反射面１１ｂで反射を繰り返すことにより方向を変える。光Ｌは、導光板１１の出射面１１ａと光Ｌのなす角が臨界角を超えると、導光板１１の出射面１１ａより液晶表示パネル３０へ向けて出射する。光Ｌは、導光板１１の反射面１１ｂと光Ｌのなす角が臨界角を超えると、導光板１１の反射面１１ｂより出射する。しかし、導光板１１の反射面１１ｂより出射した光は、光を反射する反射シート１６によって反射され、導光板１１内部へ戻される。

導光板１１の出射面１１ａより液晶表示パネル３０へ向けて出射した光Ｌは、拡散シート１４、プリズムシート１５を透過した後、液晶表示パネル３０を透過する。拡散シート１４は、光Ｌを拡散して出射する。プリズムシート１５は、プリズムシート１５ａ、１５ｂより構成される。プリズムシート１５ａ、１５ｂは夫々、断面形状が略三角形となるプリズム形状を全面に有しており、光Ｌを液晶表示パネル３０に向けて出射する。なお、プリズムシート１５ａ、１５ｂは、プリズム形状のプリズムの稜線が互いに略垂直となる配置とされる。液晶表示装置１００は、光Ｌが液晶表示パネル３０を透過することによって照明される。これにより、液晶表示装置１００は、文字、数字、図形等の画像を表示することができ、観測者が画像を視認することができる。

液晶表示装置１００では、電子機器のメイン基板等と接続されたＦＰＣ４１側からの信号及び電力等に基づき、ドライバＩＣ４０によって、Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｍ−１、Ｇｍ（ｍは自然数）の順にゲート線３３が順次排他的に１本ずつ選択されるとともに、選択されたゲート線３３には、選択電圧のゲート信号が供給される一方、他の非選択のゲート線３３には、非選択電圧のゲート信号が供給される。そして、ドライバＩＣ４０は、選択されたゲート線３３に対応する位置にある画素電極３４に対し、表示内容に応じたソース信号を、それぞれ対応するＳ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎ−１、Ｓｎ（ｎは自然数）のソース線３２及びポリシリコンＴＦＴ３７を介して供給する。その結果、液晶層４の配向状態が制御され、液晶表示装置１００の表示状態が、非表示状態または中間表示状態に切り替えられることとなる。

さらに、液晶表示パネル３０としては、上述したようなＴＮ液晶からなる液晶層を有する液晶表示パネルには限られず、代わりに、ＶＡ（Vertical Alignment）方式、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式、ＦＦＳ（Fringe Field Structure）方式などの液晶表示パネルを用いるとすることもできる。

（２）検知領域の構成
次に、検知領域ＳＧａの構成について説明する。図３は、液晶表示装置１００における１つの検知領域ＳＧａの拡大断面図である。

図３に示すように、素子基板９１の内面上には、不図示のシリコン酸化膜が形成されている。シリコン酸化膜の内面上で、光センサ６１が形成される領域には、純粋なポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）の層であるｉ（intrinsic）層６１ｂが形成され、ｉ層６１ｂの両側には、ｉ層６１ｂを挟み込んで、ポリシリコンにボロン（Ｂ）イオンが注入された高不純物濃度のｐ＋層６１ａと、ポリシリコンにリン（Ｐ）イオンが注入された高不純物濃度のＮ＋層６１ｃが形成されている。光センサ６１たるＰＩＮダイオードは、これらｉ層６１ｂとｐ＋層６１ａとＮ＋層６１ｃより構成される。また、Ｎ＋層６１ｃは、配線３２ａを介して検知回路５２に接続されている。このため、光センサ６１の出力電流は、配線３２ａを介して検知回路５２へ出力される。

次に、検知領域ＳＧａにおけるカラーフィルタ基板９２側の構成について述べる。図３に示すように、カラーフィルタ基板９２の内面上（特に、検知領域ＳＧａ）には、樹脂などでベタ状のブラックマトリクスＢＭが形成されている。その結果、検知領域ＳＧａに形成されるブラックマトリクスＢＭによって、液晶表示パネル３０の外部の光が液晶表示パネル３０内に入射することが防がれる。

照明装置１０から液晶表示パネル３０に入射した光Ｌは、光センサ６１の背面側（つまり、照明装置１０側）から光センサ６１に入射する。光センサ６１は、ＰＩＮダイオードであるため、光が照射されると、ｐ＋層６１ａとＮ＋層６１ｃとの間に流れる電流が発生する。当該電流の大きさは、入射した光の輝度に応じて変化する。具体的には、光センサ６１に入射した光の輝度が大きくなればなるほど、発生する電流量も大きくなり、光の輝度が小さくなればなるほど、発生する電流量も小さくなる。

ここで、光センサ６１は、配線３２ａを介して検知回路５２の入力端子が電気的に接続されている。従って、検知回路５２には、光センサ６１に発生する電流が入力される。検知回路５２は、光センサ６１に発生する電流に基づいて、後に詳述するように、照明装置１０から液晶表示パネル３０に対して入射してくる光Ｌの輝度や周囲温度を検出する。算出された光Ｌの輝度やの周囲温度は、ＬＥＤ制御回路５３へ出力される。

（３）液晶表示装置の動作
続いて、図４から図６を参照して、本実施形態に係る液晶表示装置１００の動作（特に、光センサ６１及び検知回路５２を用いた、照明装置１０から出射される光の輝度及び周囲温度の検出動作）について説明する。ここに、図４は、本実施形態に係る液晶表示装置１００の動作の流れを示すフローチャートであり、図５は、本実施形態に係る液晶表示装置１００の動作の流れを示すタイミングチャートであり、図６は、ＬＥＤ１３のディレーティングカーブを概念的に示すグラフである。

図４に示すように、まず、照明装置１０が備えるＬＥＤ１３がオン状態にあるか否か（つまり、点灯しているか否か）が判定される（ステップＳ１０）。

このとき、本実施形態では、図５に示すように、ＬＥＤ制御回路５３は、周期的にＬＥＤ１３のオン状態（点灯状態）及びオフ状態（消灯状態）が切り替えられるように、ＬＥＤ１３の動作を制御することが好ましい。このため、ＬＥＤ制御回路５３は、ＬＥＤ１３に対して動作電流を供給する状態と、ＬＥＤ１３に対して動作電流を供給しない状態とを周期的に切り替えることが好ましい。特に、通常の画像表示に対して悪影響を与えないために、ＬＥＤ制御回路５３は、ＬＥＤ１３がオフ状態にある期間が、ＬＥＤがオン状態にある期間よりも短くなるように、ＬＥＤ１３の動作を制御することが好ましい。

ステップＳ１０の判定の結果、ＬＥＤ１３がオン状態にあると判定された場合には（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、検知回路５２は、ＬＥＤ１３がオン状態にある期間における光センサ６１の出力電流を参照することで、照明装置１０が備えるＬＥＤ１３が出射する光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）を検出する（ステップＳ１１）。検出された光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）は、ＬＥＤ制御回路５３へ出力される。

その後、ＬＥＤ制御回路５３によって、ステップＳ１１において検出された光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）が、前回検出された光Ｌの輝度Ｂ（ｎ−１）と同一であるか否かが判定される（ステップＳ１２）。言い換えれば、ＬＥＤ制御回路５３によって、ステップＳ１１において検出された光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）が変化していないか否かが判定される。

ステップＳ１２の判定の結果、ステップＳ１１において検出された光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）が、前回検出された光Ｌの輝度Ｂ（ｎ−１）と同一でない（言い換えれば、ステップＳ１１において検出された光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）が変化している）と判定された場合には（ステップＳ１２：Ｎｏ）、ＬＥＤ制御回路５３により、ＬＥＤ１３が出射する光Ｌの輝度が目標値（例えば、一定値）となるように、ＬＥＤ１３が出射する光Ｌの輝度が調整される。具体的には、例えば、ＬＥＤ制御回路５３により、ＬＥＤ１３が出射する光Ｌの輝度が目標値（例えば、一定値）となるように、ＬＥＤ１３の動作電流（つまり、ＬＥＤ１３に供給される動作電流）が調整される。

他方で、ステップＳ１２の判定の結果、ステップＳ１１において検出された光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）が、前回検出された光Ｌの輝度Ｂ（ｎ−１）と同一である（言い換えれば、ステップＳ１１において検出された光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）が変化していない）と判定された場合には（ステップＳ１２：Ｎｏ）、ＬＥＤ１３が出射する光Ｌの輝度の調整は行われない。

他方で、ステップＳ１０における判定の結果、照明装置１０が備えるＬＥＤ１３がオン状態にないと判定された場合には（ステップＳ１０：Ｎｏ）、検知回路５２は、ＬＥＤ１３がオフ状態にある期間における光センサ６１の出力電流を参照することで、周囲温度Ｔ（ｎ）を検出する（ステップＳ２１）。検出された周囲温度Ｔ（ｎ）は、ＬＥＤ制御回路５３へ出力される。

その後、ＬＥＤ制御回路５３によって、ＬＥＤ１３のディレーティングカーブが参照される（ステップＳ２２）。その後、ＬＥＤ制御回路５３によって、ステップＳ２１において検出された周囲温度Ｔ（ｎ）に基づいて、ＬＥＤ１３に供給される動作電流が、ディレーティングカーブに応じて規定される最適電流となるように、動作電流が調整される（ステップＳ２３）。

尚、ディレーティングカーブは、図６に示すように、周囲温度Ｔ（ｎ）と、ＬＥＤ１３に供給すべき動作電流（順方向電流）の最適値との対応関係を示すグラフである。このディレーティングカーブは、ＬＥＤ１３の種別に応じて異なるグラフとなる。従って、本実施形態に係るＬＥＤ１３がＬＥＤ（＃１）を使用しているとすれば、ＬＥＤ制御回路５３は、周囲温度Ｔ（ｎ）が０℃から４０℃となる場合には、ＬＥＤ１３に供給すべき動作電流の最適値として６０ｍＡを採用するように動作電流を調整し、周囲温度Ｔ（ｎ）が４０℃から９０℃となる場合には、ＬＥＤ１３に供給すべき動作電流の最適値として６０ｍＡから１０ｍＡの間の電流値であって且つ周囲温度Ｔ（ｎ）の増加に応じて単調に減少する電流値を採用するように動作電流を調整することが好ましい。同様に、本実施形態に係るＬＥＤ１３がＬＥＤ（＃２）を使用しているとすれば、ＬＥＤ制御回路５３は、周囲温度Ｔ（ｎ）が０℃から５０℃となる場合には、ＬＥＤ１３に供給すべき動作電流の最適値として１８０ｍＡを採用するように動作電流を調整し、周囲温度Ｔ（ｎ）が５０℃から１００℃となる場合には、ＬＥＤ１３に供給すべき動作電流の最適値として１８０ｍＡから１００ｍＡの間の電流値であって且つ周囲温度Ｔ（ｎ）の増加に応じて単調に減少する電流値を採用するように動作電流を調整することが好ましい。

ここで、図７を参照して、同一の光センサ６１の出力電流を参照することで検知回路５２が光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）及び周囲温度Ｔ（ｎ）の双方を検出することができる理由について説明する。ここに、図７は、ＬＥＤ１３の輝度とＬＥＤ１３から出射される光Ｌを受光する光センサ６１の出力電流との相関関係を、周囲温度Ｔ（ｎ）毎に示すグラフである。

光センサ６１は、温度依存性を有することが知られている。つまり、光を受光することによって生ずる受光電流が光センサ６１から出力することに加えて、光センサ６１の周囲温度や光センサ６１自身の発熱によって生ずる熱電流が光センサ６１から出力されることが知られている。このため、高温環境下になるほど、光センサ６１の出力電流に占める熱電流の影響が大きくなる。従って、図７に示すように、高温環境下になるほど、熱電流に起因した大きな誤差ないしはノイズが受光電流に対して重畳された出力電流が光センサ６１から出力電流として出力される。つまり、高温環境下になるほど、光センサ６１の出力電流は、図７中破線で示す理想値からずれてしまう。これは特に、受光電流が小さくなる状態（つまり、光センサ６１に入射する光Ｌの輝度が弱い状態）で一層顕著になる。他方で、低温環境下では、熱電流の影響が大きくないため、光センサ６１の出力電流は、受光電流そのものに近づく又は受光電流そのものとなる。

ここで、ＬＥＤ１３から出射される光Ｌの輝度が相対的に高い場合（例えば、光Ｌの輝度が例えば１０００以上となる場合）には、光Ｌを受光することで光センサ６１が出力する受光電流が、熱電流に比して大きくなる。このため、ＬＥＤ１３から出射される光Ｌの輝度が相対的に高い場合には、受光電流に比して熱電流が無視できる程度に小さくなるため、光センサ６１の出力電流は、熱電流の影響を受けることはあまり又は殆どなくなると共に受光電流の影響を大きく受ける。従って、図７に示すように、ＬＥＤ１３から出射される光Ｌの輝度が相対的に高い場合には、光センサ６１の出力電流は、受光電流に依存する又は概ね受光電流に一致することがわかる。他方で、ＬＥＤ１３から出射される光Ｌの輝度が相対的に低い場合（例えば、光Ｌの輝度が例えば１００未満となる場合）には、光Ｌに応じた受光電流が相対的に弱まる。このため、ＬＥＤ１３から出射される光Ｌの輝度が相対的に低い場合には、熱電流に比して受光電流が無視できる程度に小さくなる（或いは、熱電流を打ち消さない程度に受光電流が小さくなる）ため、光センサ６１の出力電流は、熱電流の影響を大きく受ける。このため、図７に示すように、光センサ６１の出力電流は、熱電流に依存する又は概ね熱電流に一致することがわかる。

このような光センサ６１の特性を考慮すれば、検知回路５２は、光センサ６１の出力電流が受光電流に依存する又は概ね一致する期間（つまり、ＬＥＤ１３から出射される光Ｌの輝度が相対的に高い期間であり、具体的には例えばＬＥＤ１３がオン状態にある期間）中における光センサ６１の出力電流を参照することで、ＬＥＤ１３が出射する光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）を検出することができる。その一方で、検知回路５２は、光センサ６１の出力が熱電流に依存する又は概ね一致する期間（つまり、ＬＥＤ１３から出射される光Ｌの輝度が相対的に低い期間であり、具体的には例えばＬＥＤ１３がオフ状態にある期間）中における光センサ６１の出力電流を参照することで、周囲温度Ｔ（ｎ）を検出することができる。

このように、本実施形態では、光センサ６１が温度依存性を有している（つまり、光センサ６１が、周囲温度に応じた熱電流を出力してしまう）ことを逆に利用して、１つの光センサ６１から出力される出力電流に基づいて、ＬＥＤ１３が出射する光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）及び周囲温度Ｔ（ｎ）の双方を好適に検出することができる。言い換えれば、輝度センサ及び温度センサという２つのセンサを別個独立に設けることなく、ＬＥＤ１３が出射する光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）及び周囲温度Ｔ（ｎ）の双方を好適に検出することができる。このため、ＬＥＤ１３が出射する光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）及び周囲温度Ｔ（ｎ）の双方を比較的容易に且つリアルタイムに検出することができる。

これにより、リアルタイムに検出された光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）及びＬＥＤ１３の周囲温度Ｔ（ｎ）に基づいてＬＥＤ１３の動作電流を調整することで、最適な動作条件の下でＬＥＤ１３を動作させることができる。その結果、ＬＥＤ１３の長寿命化をも実現することができる。

更に、本実施形態に係る液晶表示装置１００では、光が入射すると電流を発生させるＰＩＮダイオードなどの半導体素子を液晶表示パネル３０に対して形成することで、光センサ６１としている。このため、独立したモジュールとして作製された光センサを付加するよりも、光センサの大きさを小さくすることができると共にその配置の自由度を高めることができるので、装置全体を大きくせずに済む。また、光センサ６１は表示に寄与しない額縁領域３８に形成されるので、表示画像への影響を及ぼさずに済む。

尚、図７のグラフからわかるように、ＬＥＤ１３が確実に消灯していない場合（つまり、光センサ６１に対して微量のないしは少量の光Ｌが照射されている場合）であっても、光センサ６１の出力電流には、温度依存性の影響が顕著に現れている。従って、上述の説明では、ＬＥＤ１３がオフ状態にある場合の光センサ６１の出力電流に基づいて、ＬＥＤ１３の周囲温度Ｔ（ｎ）を検出する例について説明しているが、ＬＥＤ１３がオン状態にあり且つＬＥＤ１３から出射される光Ｌの輝度が相対的に低い場合（例えば、光Ｌの輝度が１００未満である場合）の光センサ６１の出力電流に基づいて、周囲温度Ｔ（ｎ）を検出するように構成してもよい。このように構成しても、周囲温度Ｔ（ｎ）を相応に検出することができる。この場合、「相対的に低い光Ｌの輝度」としては、熱電流に比して受光電流が無視できる程度に小さくなる（或いは、熱電流を打ち消さない程度に受光電流が小さくなる）光Ｌの輝度や、周囲温度Ｔ（ｎ）の高精度な検出に対して悪影響を与えない程度に受光電流が小さくなる（言い換えれば、熱電流の影響が消されない）光Ｌの輝度が一例としてあげられる。

同様に、ＬＥＤ１３が確実に消灯していない場合（つまり、光センサ６１に対して微量のないしは少量の光Ｌが照射されている場合）であっても、光センサ６１の出力電流に温度依存性の影響が現れていることを考慮すれば、光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）をより高精度に検出するためには、ＬＥＤ１３がオン状態にあり且つＬＥＤ１３から出射される光Ｌの輝度が相対的に高い場合（例えば、光Ｌの輝度が１０００以上である場合）の光センサ６１の出力電流に基づいて、ＬＥＤ１３が出射する光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）を検出するように構成してもよい。この場合、「相対的に高い光Ｌの輝度」としては、受光電流に比して熱電流が無視できる程度に小さくなる光Ｌの輝度や、ＬＥＤ１３が出射する光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）の高精度な検出に対して悪影響を与えない程度に受光電流が大きくなる（言い換えれば、熱電流の影響を無視できる）光Ｌの輝度が一例としてあげられる。

（５）電子機器
続いて、図８を参照しながら、上述の液晶表示装置１００を具備してなる電子機器の例を説明する。ここに、図８は、上述の液晶表示装置１００が適用されたヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head Up Display）２００の構成を示す模式図である。

図８において、ヘッドアップディスプレイ２００は、液晶表示装置１００（つまり、液晶パネル３０及び照明装置１０）、凹面ミラー２１０及びフロントガラス２２０を備えて構成されている。尚、本実施形態では、自動車のフロントガラス２２０の一部を、ヘッドアップディスプレイ２００の一部として用いている。

この電子機器においても、上述した液晶表示装置１００を含んでいるため、上述した各種効果を好適に享受することができる。

また、ヘッドアップディスプレイ２００等の投射型の表示装置の場合は、超高輝度（例えば、７０００００ｃｄ／ｍ^２から１５０００００ｃｄ／ｍ^２）の光源部１２が用いられる。この場合、通常の使用時（例えば、光源部１２が相対的に高い輝度の光Ｌを出射している場合）には、受光電流に比して熱電流の影響がより一層小さくなるため、光源部１２が出射する光Ｌの輝度Ｂ（ｎ）をより好適にないしは高精度に検出することができる。その一方で、光源部１２が光Ｌを出射していない場合には、熱電流に応じて周囲温度Ｔ（ｎ）を好適に検出することができる。従って、上述したように輝度Ｂ（ｎ）及び周囲温度Ｔ（ｎ）の双方をより好適に検出することができるため、最適な動作条件の下で光源部１２を動作させることができる。

尚、図８を参照して説明した電子機器の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた直視型の液晶表示装置やプロジェクタ等の投射型の液晶表示装置を備える電子機器等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器に対して、上述した液晶表示装置１００を適用可能なのは言うまでもない。

本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴なう表示装置及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を模式的に示す平面図である。 液晶表示装置における切断線Ａ−Ａ’に沿った１つの表示画素の拡大断面図である。 液晶表示装置における１つの検知領域の拡大断面図である。 実施形態に係る液晶表示装置の動作の流れを示すフローチャートである。 本実施形態に係る液晶表示装置の動作の流れを示すタイミングチャートである。 ＬＥＤのディレーティングカーブを概念的に示すグラフである。 ＬＥＤ１３の輝度とＬＥＤから出射される光を受光する光センサの出力電流との相関関係を、ＬＥＤの周囲温度Ｔ毎に示すグラフである。 液晶表示装置が適用されたヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head Up Display）の模式図である。

符号の説明

１０…照明装置、１３…ＬＥＤ、３０…表示パネル、５２…検知回路、５３…ＬＥＤ制御回路、６１…光センサ、９１…素子基板、９２…カラーフィルタ基板、１００…液晶装置、ＢＭ…ブラックマトリクス、ＳＧａ…検知領域

Claims (8)

1. 第１基板及び前記第１基板に対向する第２基板を有する表示パネルと、
   前記表示パネルに向けて光を出射する光源と、
   前記表示パネル内に形成され且つ前記光源から出射される光を受光する受光素子と、
   (i)第１の期間の前記受光素子の出力に基づいて、前記光源の輝度を検出し、且つ(ii)前記第１の期間とは異なる第２の期間の前記受光素子の出力に基づいて、前記光源の周囲温度を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出される前記輝度及び前記周囲温度に基づいて、前記光源の動作条件を調整する調整手段と
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記第１の期間は、前記光源の輝度が第１閾値以上となる期間であり、
   前記第２の期間は、前記光源の輝度が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下となる期間であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１の期間は、前記光源がオン状態にある期間であり、
   前記第２の期間は、前記光源がオフ状態にある期間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記調整手段は、前記検出手段により検出される前記輝度に基づいて、前記光源の輝度が目標輝度値となるように前記光源の動作電流を調整することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の表示装置。
5. 前記調整手段は、前記検出手段により検出される前記周囲温度に基づいて、前記光源の動作電流が前記光源のディレーティングカーブに応じた最適電流となるように前記動作電流を調整することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の表示装置。
6. 前記受光素子は、ＰＩＮダイオードを含み、前記ＰＩＮダイオードに入射した光の輝度に応じた電流を出力することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の表示装置。
7. 前記受光素子は、ＰＩＮダイオードを含み、前記ＰＩＮダイオードの周囲温度に応じた電流を出力することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の表示装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。

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