JP2011100113A - 基準電圧設定装置、それを備える照度測定装置及びディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基準電圧設定装置、それを備える照度測定装置及びディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】第１暗電流を供給する第１素子、及び第２暗電流を供給する第２素子を備える電流発生部１１０と、電流発生部１１０と連結される第１演算増幅部１２０と、第１演算増幅部１２０と連結されて、第１演算増幅部１２０のオフセット電圧が補償された基準電圧を設定する電圧設定部１３０と、を備える基準電圧設定装置１００及びそれを備える照度測定装置、並びにディスプレイ装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、基準電圧設定装置およびそれを備える照度測定装置及びディスプレイ装置に係り、自動輝度調節に使われるものである。

ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ），ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ），ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）のようなディスプレイ装置は、ＴＶ、コンピュータモニター、携帯電話の画面など多様な製品で使われている。

しかし、ディスプレイ装置を備える製品は、使われる場所の照度によって画面がよく見えない場合がある。例えば、周辺が暗い場合には、普通と同じ照度でデータを表示すれば、ユーザーは、画面が明るすぎて眩しいと感じ、逆に周辺が明るい場合には、普通と同じ照度でデータを表示すれば、ユーザーは、画面が暗すぎると感じる。

かかる問題点を解決するために、最近では、ディスプレイ装置に自動輝度制御技術を採用している。自動輝度制御技術とは、ディスプレイ装置が使われる周辺環境の照度を感知し、感知した周辺環境の照度によって、ディスプレイ装置において表示する画面の輝度を調節する技術である。したがって、自動輝度制御技術では、どれほど周囲光の照度を正確に測定できるかが重要な条件となる。

特開２００８−０１０８５０号公報 特開２００９−０６３９８８号公報

本発明は、基準電圧設定装置およびそれを備える照度測定装置及びディスプレイ装置に係り、暗電流及び演算増幅器のオフセット電圧を補正した基準電圧が使われる装置を提供する。

本発明の一側面によれば、第１暗電流を供給する第１素子、及び第２暗電流を供給する第２素子を備える電流発生部と、前記電流発生部と連結される第１演算増幅部と、前記第１演算増幅部と連結されて、前記第１演算増幅部のオフセット電圧が補償された基準電圧を設定する電圧設定部と、を備える基準電圧設定装置を提供する。

ここで、前記電流発生部は、第１電源と基準ノードとの間に連結されて、周辺の温度により第１暗電流を供給する第１素子と、前記基準ノードと第２電源との間に連結されて、周辺の温度により第２暗電流を供給する第２素子と、を備える。

ここで、前記第１素子は、ダークダイオードであり、前記第２素子は、遮光膜を備えるフォトダイオードである。

ここで、前記第１演算増幅部は、第１入力端子と、第１スイッチを通じて前記基準ノードに連結されるか、または第２スイッチを通じて調節電圧が印加される第２入力端子と、前記電圧設定部に連結される出力端子と、を備える。

ここで、前記第１演算増幅部は、前記第１入力端子と前記出力端子との間に連結される第３スイッチをさらに備える。

本発明の一側面によれば、ダークダイオードと、前記ダークダイオードと電気的に連結されるフォトダイオードと、前記ダークダイオード及びフォトダイオードに連結される第１演算増幅部と、前記第１演算増幅部と連結される照度計算部と、前記第１演算増幅部と連結され、前記第１演算増幅部に印加される基準電圧を決定する基準電圧設定部と、を備える照度測定装置を提供する。

ここで、前記第１演算増幅部は、前記フォトダイオードのカソード端子と連結される反転入力端子と、前記基準電圧設定部で決定された前記基準電圧が印加される非反転入力端子と、前記照度計算部に連結される出力端子と、を備え、前記第１演算増幅部の反転端子と出力端子との間に連結されるキャパシタを備える。

ここで、前記第１演算増幅部は、前記反転入力端子と前記出力端子との間に連結される第１スイッチをさらに備える。

ここで、前記基準電圧設定部は、第１暗電流を供給する第１素子及び第２暗電流を供給する第２素子を備える電流発生部と、前記電流発生部と連結される第２演算増幅部と、前記第２演算増幅部と連結されて、前記第２演算増幅部のオフセット電圧が補償された基準電圧を設定して前記第１演算増幅部に印加する電圧設定部と、を備える。

ここで、前記電流発生部は、第１電源と基準ノードとの間に連結されて、周辺の温度により第１暗電流を供給する前記第１素子と、前記基準ノードと第２電源との間に連結されて、周辺の温度により第２暗電流を供給する前記第２素子と、を備える。

ここで、前記第１素子は、ダークダイオードであり、前記第２素子は、遮光膜を備えるフォトダイオードである。

ここで、前記第２演算増幅部は、第１入力端子と、第２スイッチを通じて前記基準ノードに連結されるか、または第３スイッチを通じて調節電圧が印加される第２入力端子と、前記電圧設定部に連結される出力端子と、を備える。

ここで、前記第２演算増幅部は、前記第１入力端子と前記出力端子との間に連結される第４スイッチをさらに備える。

ここで、前記電圧設定部は、前記第２演算増幅部を通じて出力された基準ノードの電圧値と、前記第２演算増幅部を通じて出力された調節電圧値とを比較し、二つの電圧値が同一であるように調整した調節電圧を前記第１演算増幅部の基準電圧として設定する。

本発明の一側面によれば、複数の画素と、外部から入射される光の照度を感知する照度測定装置と、前記複数の画素を駆動する複数の駆動部と、前記駆動部を制御し、前記照度測定装置で感知した光の照度によって、前記複数の画素により表示されるデータの輝度を制御する制御部と、を備え、前記照度測定装置は、ダークダイオードと、前記ダークダイオードと電気的に連結されるフォトダイオードと、前記ダークダイオード及びフォトダイオードに連結される第１演算増幅部と、前記第１演算増幅部と連結される照度計算部と、前記第１演算増幅部と連結され、前記第１演算増幅部に印加される基準電圧を設定する基準電圧設定部と、を備えるディスプレイ装置を開示する。

ここで、前記基準電圧設定部は、第１暗電流を供給する第１素子及び第２暗電流を供給する第２素子を備える電流発生部と、前記電流発生部と連結される第２演算増幅部と、前記第２演算増幅部と連結されて、前記第２演算増幅部のオフセット電圧が補償された基準電圧を設定して前記第１演算増幅部に印加する電圧設定部と、を備える。

前述した以外の他の側面、特徴、利点が以下の図面、特許請求の範囲及び発明の詳細な説明から明確になる。

本発明によれば、フォトダイオードに流れる暗電流及びダークダイオードに流れる暗電流の大きさが同一ではなくなることにより、暗電流の補償が正確に行われないという問題点を解決し、照度測定時に周辺の温度の影響を受けることなく照度を感知できる。

また、照度測定装置の基準電圧を決定する時、演算増幅部の誤差が勘案された基準電圧を得られるので、照度測定の正確性を向上することができる。

本発明による基準電圧設定部を示すブロック図である。 本発明による基準電圧設定部を備えた照度測定装置を示すブロック図である。 図２の基準電圧設定部を備える照度測定装置の他の実施形態を示すブロック図である。 図１の基準電圧設定装置の電流発生部を示す回路図である。 図１の基準電圧設定装置の第１演算増幅部及び電圧設定部を示す図面である。 図１の基準電圧設定装置の第１演算増幅部及び電圧設定部を示す図面である。 図２の基準電圧設定部が備えられた照度測定装置を詳細に示す図面である。 図３の照度測定装置を詳細に示す図面である。 本発明による照度測定装置を内蔵したディスプレイ装置を示すブロック図である。

以下、本発明による実施形態を図面を参照して詳細に説明し、図面を参照して説明するにあたり、同一であるかまたは対応する構成要素は、同じ図面番号を付与し、これについての重複説明は省略する。

周辺光の照度を測定する従来の照度測定装置には、フォトダイオード及び演算増幅器が使われる。

しかし、かかる照度測定装置は、フォトダイオードが周辺の照度によって生成する光電流以外にも、周辺の温度によって暗電流を生成する。したがって、暗電流の影響が照度測定に及ぶので、周辺照度を正確に把握できないという問題点がある。

また、前記照度測定装置の演算増幅器の出力電圧には、演算増幅器のオフセット電圧が含まれている。理想的な演算増幅器の場合、非反転端子と反転端子との電圧差は常に０Ｖであるので、オフセット電圧も０Ｖである。しかし、実際に使用する演算増幅器は、非反転端子と反転端子との電圧差が０Ｖではなく、オフセット電圧が存在する。かかるオフセット電圧は、正確な照度測定を妨害するので、正確な照度測定のためには、オフセット電圧が排除された出力電圧を得なければならない。

図１は、本発明による基準電圧設定部１００を示すブロック図である。

図１を参照すれば、本発明による基準電圧設定部１００は、電流発生部１１０、第１演算増幅部１２０及び電圧設定部１３０を備える。

電流発生部１１０は、外部から入射される光からの影響を受けず、周辺の温度によって電流を発生させる。電流発生部１１０は、第１暗電流を供給する第１素子及び第２暗電流を供給する第２素子を備える。第１素子は、ダークダイオードであり、第２素子は、遮光膜を備えるフォトダイオードである。

第１演算増幅部１２０は、演算増幅器及びスイッチから構成され、電圧設定部１３０と共に、電流発生部１１０から印加された電圧及び調節電圧を利用して、オフセット電圧を補償した基準電圧設定のための演算を行う。

電圧設定部１３０は、第１演算増幅部１２０と共に、基準電圧設定のための演算を行い、設定された基準電圧値を照度測定装置（図示せず）に印加する。

本発明による基準電圧設定部１００により、従来のダークダイオード及びフォトダイオードを同時に使用する時に発生する暗電流の誤差が補償され、そして、演算増幅器のオフセット電圧が補償された基準電圧が得られる。このように得た基準電圧は、照度測定装置（図示せず）または照度測定部（図示せず）に印加されて、正確な照度測定が行われる。

図２は、本発明による基準電圧設定部１００を備えた照度測定装置１０００を示すブロック図である。

図２を参照すれば、本発明の一実施形態による照度測定装置１０００は、照度測定部２００及び基準電圧設定部１００を備える。照度測定部２００は、光電変換部２１０、第２演算増幅部２２０及び照度計算部２３０を備える。

基準電圧設定部１００の構成要素は、図１において示された基準電圧設定部１００に対応する構成要素とその機能が同一または類似しているので、これについての具体的な説明は省略する。

光電変換部２１０は、周辺の温度により暗電流を生成するダークダイオードと、周辺の照度及び温度により光電流及び暗電流を生成するフォトダイオードと、を備える。

第２演算増幅部２２０は、光電変換部２１０と連結され、光電変換部２１０で印加される光電流の積分時間後の出力電圧が出力される。このとき、出力電圧は、基準電圧設定部１００により設定されて印加された基準電圧を勘案して決定される。具体的には、出力電圧は、基準電圧と光電流の積分時間後の電圧との差に該当する。

第２演算増幅部２２０には、基準電圧設定部１００において設定された基準電圧が印加されるが、基準電圧は、演算増幅器のオフセット電圧が補償されたものであるので、照度測定時のオフセット電圧による誤差をなくすことができる。

また、基準電圧は、暗電流を相殺するための、基準電圧設定部１００におけるダークダイオードの逆バイアス電圧調節を反映したものであるので、暗電流による照度測定の誤差をなくすことができる。

照度計算部２３０は、第２演算増幅部２２０から出力された出力電圧を利用して、周辺光の照度を計算する。照度計算部２３０は、出力電圧をデジタル値に変換するＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）（図示せず）を備える。照度計算部２３０の照度計算動作は、多様に具現されうる。例えば、出力電圧値に対応する照度値がテーブル形態に表現されて、出力電圧による照度を確認することができる。または、出力電圧値が既定の特定値まで上昇または下降するのにかかる時間を測定し、測定された時間をテーブルにより照度情報に変換することも可能である。かかる周辺環境の照度を計算する方法は例示的なものであって、これに限定されず、多様な方法により具現することが可能である。

図３は、図２の基準電圧設定部１００を備える照度測定装置１０００ａの他の実施形態を示すブロック図である。

図３を通じて提示される本発明の他の実施形態による照度測定装置１０００ａは、図２において示された照度測定装置１０００に比べて、基準電圧設定部１００ａ及び照度測定部２００ａの構成要素の一部を共通に具備したところにその特徴があり、その他の構成要素は、前述した実施形態の対応する構成要素とその機能が同一または類似しているので、これについての具体的な説明は省略する。

図３を参照すれば、照度測定部２００ａの光電変換部２１０ａ及び第２演算増幅部２２０ａは、基準電圧設定部１００ａの構成要素として共通して使用される。具体的な内容は、図６を参照して後述する。

図３のような照度測定装置１０００ａは、二つのモードにより動作する。第１のモードでは、基準電圧を設定するために、光電変換部２１０ａ、第２演算増幅部２２０ａ及び電圧設定部１３０ａが活性化される。第２のモードでは、設定された基準電圧を利用して照度を測定するが、このとき、光電変換部２１０ａ、第２演算増幅部２２０ａ及び照度計算部２３０ａが活性化される。

図３に示した構成以外にも、基準電圧設定部１００，１００ａ及び照度測定部２００，２００ａの結合形態は多様であり、その構成及び動作は同一または類似しているので、これ以上の変形された実施形態は詳細に記載しない。

図４、図５Ａ及び図５Ｂは、図１に示した本発明による基準電圧設定部１００に含まれた構成要素の回路図である。

図４は、図１の基準電圧設定部１００の電流発生部１１０を示す回路図である。

図４を参照すれば、電流発生部１１０は、第１素子１１１及び第２素子１１２を備える。電流発生部１１０は、第１電源ＶＰＨと基準ノードＮとの間に連結されて、周辺の温度により第１暗電流を供給する第１素子１１１、及び基準ノードＮと第２電源ＶＰＬとの間に連結されて、周辺の温度により第２暗電流を供給する第２素子１１２を備える。なお、第１素子１１１及び第２素子１１２の連結位置は、図示される構成に限定されない。

ここで、第１素子１１１は、周辺の温度により暗電流を生成するダークダイオードである。第２素子１１２は、周辺の光及び温度により光電流及び暗電流を生成するフォトダイオード１１２ａ、及び当該フォトダイオードが周辺の光により発生する光電流を生成しないように遮光する遮光膜１１２ｂを備える。したがって、第２素子１１２は、周辺の温度のみによって暗電流を発生する。

第１素子１１１のカソード電極は、第１電源ＶＰＨに連結され、アノード電極は、基準ノードＮに連結される。また、遮光膜を備える第２素子１１２のカソード電極は、基準ノードＮに連結され、アノード電極は、第２電源ＶＰＬに連結される。第１電源ＶＰＨは、第２電源ＶＰＬより大きい。したがって、第１素子１１１及び遮光膜１１２ｂを備える第２素子１１２には、逆バイアスがかかる。なお、第２電源ＶＰＬは、グラウンド電圧ＧＮＤでもよい。

電流発生部１１０に含まれた第１素子１１１及び遮光膜１１２ｂを備える第２素子１１２は、照度測定装置１０００（図２）の光電変換部２１０（図２）において使用するものと同じ素子を使用することが望ましい。これによって、該照度測定装置１０００（図２）に対して暗電流が補償された基準電圧を決定できるためである。

図４に示した電流発生部１１０により照度測定装置に入力される基準電圧を決定する理由は、次の通りである。周辺の光による照度を測定するためには、周辺の温度が照度測定に影響を及ぼす要因は排除されなければならない。このために、照度測定装置１０００（図２）においてダークダイオード及びフォトダイオードを同時に使用する。この場合、周辺の温度によりフォトダイオードにおいて生成される暗電流を、ダークダイオードにおいて生成される暗電流により相殺させ、フォトダイオードにより生成される周辺の光による光電流のみを勘案する。かかる結果を得るためには、フォトダイオードで発生する暗電流及びダークダイオードで発生する暗電流の大きさが同一でなければならない。かかる条件が満足される場合、暗電流の影響を除きつつ光電流のみを利用できる。

しかし、実際に同じ大きさのダークダイオードにより生成される暗電流及びフォトダイオードで生成される暗電流は完全に同一ではない。理想的に同じ大きさの隣接したダークダイオード及びフォトダイオードが同じ特性を有する場合、同じ逆バイアス電圧が印加される時には同じ暗電流が生成されるが、実際は、工程条件及び誤差によって異なる特性を有する。また、ダークダイオードにより生成される暗電流は、周辺の温度以外にも、ダークダイオードにかかる逆バイアスの影響を受ける。例えば、逆バイアス電圧が増加するにつれて、ダークダイオードに流れる暗電流の大きさは指数関数的に増加する。

したがって、照度測定装置に使われるダークダイオードに適切な大きさの逆バイアスをかけることによって、ダークダイオードとフォトダイオードとの間の暗電流の差を補償できる。すなわち、照度測定装置に使われるダークダイオードの暗電流がフォトダイオードの暗電流より大きければ、ダークダイオードに小さい逆バイアス電圧をかけることによって、ダークダイオードで生成される暗電流の大きさと、フォトダイオードで生成される暗電流の大きさとを同一に維持させる必要がある。

すなわち、暗電流を正確に相殺できる逆バイアス電圧を探して、それを照度測定装置に基準電圧として印加することにより、照度測定装置に使われるダークダイオードとフォトダイオードとの間のノードの電圧が基準電圧として決定される。したがって、基準電圧設定装置で設定された基準電圧により、照度測定装置では正確に周辺の光による照度測定が可能になる。

このように、基準電圧設定部１００では、フォトダイオードにより発生する暗電流が主に使用され、遮光膜を有するフォトダイオードは暗電流のみを発生させる。

図５Ａ及び図５Ｂは、本発明による基準電圧設定部１００に含まれた第１演算増幅部１２０及び電圧設定部１３０の具体的な実施形態を示す。

第１演算増幅部１２０は、第２演算増幅部２２０と同じ素子を使用することが望ましい。これによって、図２の基準電圧設定部１００から演算増幅器のオフセット電圧が補償された基準電圧を印加できるためである。

図５Ａを参照すれば、基準電圧設定部１００に含まれた第１演算増幅部１２０は、反転端子、非反転端子及び出力端子から構成されている。反転端子は、電流発生部１１０の基準ノードＮにスイッチＳＷ１−０を通じて連結される。しかし、反転端子には、基準ノードＮが連結されなくてもよい。非反転端子は、スイッチＳＷ１−１を通じて基準ノードＮに連結されるか、またはスイッチＳＷ１−２を通じて調節電圧Ｖｃｔｌが印加される。出力端子には、電圧設定部１３０が連結される。また、反転端子と出力端子との間には、スイッチＳＷ１−３が連結される。図示していないが、図３のように、照度測定部２００と共有して演算増幅器を使用する場合、反転端子と出力端子との間には、キャパシタが連結されてもよい。

図５Ａ及び図５Ｂを参照して、基準電圧設定部１００に含まれた電流発生部１１０、第１演算増幅部１２０及び電圧設定部１３０の動作を説明する。

周辺の温度により第１素子（ダークダイオード）１１１に第１暗電流が生成され、第２素子（フォトダイオード１１２ａ及び遮光膜１１２ｂ）１１２にも第２暗電流が生成される。このとき、生成された第１及び第２暗電流が相異なる値を有するとしても、電流発生部１１０では、二つのダイオードに同じ暗電流が流れるように、基準電圧ノードＮの電位ＰＳＩが決定される。

図５Ａを参照すれば、第１モードでは、第１演算増幅部１２０のスイッチＳＷ１−０及びスイッチＳＷ１−２がオフ状態であり、スイッチＳＷ１−１及びスイッチＳＷ１−３はオン状態となる。

この場合、基準ノードＮの電位ＰＳＩが第１演算増幅部１２０の非反転端子に印加され、第１演算増幅部１２０は、電圧フォロワーとして動作しているので、出力端子に基準ノードＮの電位ＰＳＩに対応する電圧が出力される。ただし、第１演算増幅部１２０のオフセット電圧が存在するので、出力電圧は、数式１のように、基準ノードＮの電位ＰＳＩと第１演算増幅部１２０のオフセット電圧との和となる。ここで、ＰＳＩは、基準ノードＮの電圧であり、Ｖｏｆｆｓｅｔは、演算増幅部１２０のオフセット電圧を意味する。Ｖｉｎ−は、反転端子の入力電圧とし、Ｖｉｎ＋は、非反転端子の入力電圧とする時、Ｖｏｆｆｓｅｔ＝Ｖｉｎ−−Ｖｉｎ＋で表現されることはいうまでもない。

第１演算増幅部１２０の出力端子と連結された電圧設定部１３０は、上記数式１により表現された出力電圧を保存する。

図５Ｂを参照すれば、第２モードでは、第１演算増幅部１２０のスイッチＳＷ１−１がオフ状態であり、スイッチＳＷ１−０、スイッチＳＷ１−２及びスイッチＳＷ１−３はオン状態となる。このとき、スイッチＳＷ１−０は、オフ状態であってもよい。

この場合、調節電圧Ｖｃｔｌが第１演算増幅部１２０の非反転端子に印加され、第１演算増幅部１２０が電圧フォロワーとして動作しているので、出力端子に数式２のように調節電圧とオフセット電圧との和が出力される。

第１演算増幅部１２０の出力端子と連結された電圧設定部１３０は、数式１の出力電圧と数式２の出力電圧とを比較する。

電圧設定部１３０は、両出力値が同一であるか、または特定の誤差範囲内であるか否かを確認する。その結果、両出力電圧値が同一であるか、または特定の誤差範囲以内であれば、この時のＶｃｔｌ値を照度測定装置１０００（図２）の第２演算増幅部２２０に印加される基準電圧Ｖｒｅｆとして設定する。しかし、両出力値が同一でなく、特定の誤差範囲以内でなければ、Ｖｃｔｌ値を調節する。

最初に入力される調節電圧Ｖｃｔｌ値は、任意に設定される値である。基準電圧を設定するために、Ｖｃｔｌを調節する過程は、目標値を検出するアルゴリズムや試行錯誤法を利用できる。例えば、最初に入力される調節電圧Ｖｃｔｌは、第１電源ＶＰＨと第２電源ＶＰＬとの中間値を入力して、目標値と比較した後、出力値が高くなければならない場合、その中間値と第１電源ＶＰＨとの中間値を再入力した後、目標値と再び比較する方法を反復できる。または、最初に入力される調節電圧Ｖｃｔｌは、第１電源ＶＰＨと第２電源ＶＰＬとの中間値を入力して、目標値と比較した後、調節電圧の最初の電圧範囲だけ移動して比較する方法を使用できる。すなわち、一定の範囲内で特定の値を探すための様々なアルゴリズムの使用が可能である。

本発明による基準電圧設定部１００は、電圧設定部１３０を通じて演算増幅器のオフセット電圧を補償し、電流発生部１１０を通じて暗電流を補償した基準電圧を設定できる。このように設定された基準電圧を照度測定に利用することによって、暗電流の影響及びオフセット電圧の影響が除去された正確な照度測定を行える。

図６は、図２の照度測定装置１０００を示す回路図である。

図２及び図６を参照すれば、本発明による照度測定装置１０００は、照度測定部２００及び基準電圧設定部１００に大別される。照度測定部２００は、ダークダイオード２１１及びフォトダイオード２１２から構成された光電変換部２１０、第２演算増幅部２２０、スイッチＳＷ２−１、キャパシタＣ２及び照度計算部２３０から構成される。

基準電圧設定部１００は、電流発生部１１０、第１演算増幅部１２０及び電圧設定部１３０を備える。基準電圧設定部１００の構成要素についての回路図は、図４、図５Ａ及び図５Ｂに示した基準電圧設定部１００の構成要素とその機能が同一または類似しているので、これについての具体的な説明は省略する。

また、基準電圧設定部１００の動作は、図４、図５Ａ及び図５Ｂについて既に説明した基準電圧設定部の動作と同一であるので、これについての具体的な説明も省略する。

以下では、照度測定部２００について詳細に説明する。

ダークダイオード２１１は、周辺の温度によって電流を発生させる。ダークダイオード２１１のカソード電極は、第１電源ＶＰＨ端子に連結され、アノード電極は、第２演算増幅部２２０の反転端子に連結される。第１電源の電位は、基準電圧Ｖｒｅｆより高い電圧であるので、ダークダイオード２１１には、逆バイアス電圧がかかる。

フォトダイオード２１２は、周辺の照度及び周辺の温度によって電流を発生させる。フォトダイオード２１２のカソード電極は、第２演算増幅部２２０の反転端子に連結され、アノード電極は、第２電源ＶＰＬ端子に連結される。基準電圧Ｖｒｅｆは、第２電源の電位より高い電圧である。したがって、フォトダイオード２１２には、逆バイアス電圧がかかる。

第２演算増幅部２２０は、反転端子、非反転端子及び出力端子から構成されており、電源端子は省略している。反転端子は、フォトダイオード２１２のカソード電極にキャパシタＣ２及びスイッチＳＷ２−１の一端が連結されている。非反転端子は、基準電圧設定部１００から供給される基準電圧Ｖｒｅｆが連結されている。出力端子は、照度計算部２３０に接続されている。

キャパシタＣ２は、第２演算増幅部２２０の反転端子と出力端子との間に接続されている。

スイッチＳＷ２−１は、第２演算増幅部２２０の反転端子と出力端子との間に接続されている。

図６に示した照度測定部２００の動作は、次の通りである。

まず、スイッチＳＷ２−１がオンになる場合を説明する。

このとき、第２演算増幅部２２０の反転端子と出力端子とが連結される。したがって、反転端子と出力端子との電位は、非反転端子に印加される基準電圧Ｖｒｅｆの電位と同一である。このとき、キャパシタＣ２は放電される。基準電圧Ｖｒｅｆは、前述した基準電圧設定部１００により設定された電圧である。

次いで、スイッチＳＷ２−１がオフになる場合を説明する。

フォトダイオード２１２に外部から光が入射されれば、フォトダイオード２１２には、入射された光の照度及び周辺の温度による第１電流が発生する。第１電流は、フォトダイオード２１２のカソード電極からアノード電極に流れる。

これと共に、ダークダイオード２１１には、周辺の温度にのみ依存する第２電流が発生する。第２電流は、ダークダイオード２１１のカソード電極からアノード電極に流れる。第１電流は、入射される光も作用した電流であるので、第１電流の大きさは第２電流の大きさより大きくなる。すなわち、フォトダイオード２１２で発生する第１電流は暗電流及び光電流の和であり、ダークダイオード２１１で発生する第２電流は暗電流のみを含む。したがって、第１電流から第２電流の大きさを除いた電流を利用する。

このとき、フォトダイオード２１２で発生する光電流がキャパシタＣ２に充電され、積分器の動作によって、出力電圧は、経時的に電圧が低くなる。

したがって、積分時間後の出力電圧を測定することによって、周辺の照度を測定できる。ここで、出力電圧は、基準電圧Ｖｒｅｆより低い値となる。基準電圧を決定する回路及びこれについての動作は、図４、図５Ａ及び図５Ｂで詳細に説明した通りであるので、その説明を省略する。

出力電圧、時間及び光電流の関係は、下記の数式３の通りである。ここで、Ｖｏｕｔは、第２演算増幅部２２０の出力端子の電圧であり、Ｖｒｅｆは、基準電圧設定部１００で設定されて、第２演算増幅部２２０の非反転端子に印加された基準電圧であり、ｉはフォトダイオード及びダークダイオードで生成された光電流、ＣはキャパシタＣ２の容量、ｔはスイッチがオフになる時から最終電圧を測定するまでの時間を表す。

かかる出力電圧は、照度計算部２３０に印加されて、所定のアルゴリズムによって照度を測定する。

このように、本発明による照度測定装置１０００は、ダークダイオードによりフォトダイオードが周辺の温度によって生成する暗電流を相殺して、正確な照度測定が可能である。

また、本発明による照度測定装置は、基準電圧設定部１００により基準電圧を設定して、実際の製品で発生する暗電流の誤差を補償し、演算増幅器のオフセット電圧を補償した結果を通じて、照度を正確に測定できる。

図７は、図３の照度測定装置１０００ａを示す回路図である。

図７に示される本発明の他の実施形態による照度測定装置１０００ａは、図６に示された照度測定装置１０００に比べて、基準電圧設定部１００ａ及び照度測定部２００ａの構成要素の一部を共通に具備したところにその特徴があり、その他の構成要素は、図６に説明した実施形態の対応する構成要素とその機能が同一または類似しているので、これについての具体的な説明は省略する。

理解の便宜上、図７の照度測定装置１０００ａを図６の照度測定装置１０００と比較して説明する。図６の電流発生部１１０に対応する構成は、図７の光電変換部２１０ａである。電流発生部の動作を行うために、図７の光電変換部２１０ａに物理的に遮光膜（図示せず）を覆った形態により具現される。また、図６の第１演算増幅部１２０に対応する構成は、図７の第２演算増幅部２２０ａとなりうる。図７の第２演算増幅部２２０ａは、第１演算増幅部の動作を行うために、キャパシタＣ２の動作を排除してもよいし、複数個のスイッチＳＷ１−０，ＳＷ１−１，ＳＷ１−２を追加した形態としてもよい。

図３で説明したように、基準電圧設定モードと照度測定モードとを区別して実施できる。ここで、モードを区別するために、基準電圧設定モードでは、スイッチＳＷ２−２がオフになり、照度測定モードで設定された基準電圧を印加するために、スイッチＳＷ２−２がオンになる。

図７に示した回路の動作方法は、図６の照度測定装置１０００と同一であるので、これについての具体的な説明は省略する。

図８は、ディスプレイ装置３００に本発明による照度測定装置１０００，１０００ａを内蔵したブロック図である。

図８を参照すれば、ディスプレイ装置３００は、複数の画素Ｐ、照度測定装置１０００または１０００ａ、駆動部３２０，３３０及び制御部３１０を備える。

制御部３１０は、駆動部を制御して、データを表示させる。また、制御部３１０は、照度測定装置１０００で感知した外部の照度によって、複数の画素Ｐにより表示されるデータの輝度を制御する。

駆動部３２０，３３０は、制御部３１０から制御信号及びデータ信号を印加されて、複数の走査ラインＳ１，Ｓ２，…，Ｓｎ及び複数のデータラインＤ１，Ｄ２，…，Ｄｍに相応する信号を印加する。信号の印加によって、複数の画素でデータを表示させる。図８には、駆動部の実施形態として走査駆動部３２０及びデータ駆動部３３０を示したが、これに限定されない。すなわち、図８によるディスプレイ装置は有機発光表示装置を示すブロック図であるが、これは例示的なものであって、ＰＤＰやＬＣＤなどの構成に合わせて、図８の構成をＰＤＰやＬＣＤに必要な駆動部に修正及び変更することは当業者にとって容易である。

複数の画素Ｐは、複数の走査ラインＳ１，Ｓ２，…，Ｓｎ及び複数のデータラインＤ１，Ｄ２，…，Ｄｍが交差する領域に形成される。各画素は、走査信号、データ信号などによってデータを表示する。表示されるデータは、制御部により輝度が調節されたデータでありうる。複数の画素Ｐの集合は、画素部とも称される。

照度測定装置１０００または１０００ａは、複数の画素Ｐが形成されたパネルの一側面に内蔵されて形成される。しかし、照度測定装置は、ディスプレイ装置に内蔵されていればよく、図８に示した位置及び形態に限定されない。ここで、照度測定装置１０００または１０００ａは、図１、図２、図３、図６または図７で示した照度測定装置１０００または１０００ａのうちいずれか一つでありうる。

前述したように、本発明による照度測定装置を内蔵したディスプレイ装置は、周辺環境の照度を正確に感知して、自動輝度調節をさらに適切に行える。

以上、本発明の望ましい実施形態を参照して説明したが、当業者ならば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更させることを理解できるであろう。

前述した実施形態以外の多くの実施形態が本発明の特許請求の範囲内に存在する。

本発明は、ディスプレイ装置関連の技術分野に適用可能である。

１００，１００ａ 基準電圧設定部
１１０ 電流発生部
１２０ 第１演算増幅部
１３０，１３０ａ 電圧設定部
２００，２００ａ 照度測定部
２１０，２１０ａ 光電変換部
２２０，２２０ａ 第２演算増幅部
２３０，２３０ａ 照度計算部
１０００，１０００ａ 照度測定装置

Claims (16)

1. 第１暗電流を供給する第１素子、及び第２暗電流を供給する第２素子を備える電流発生部と、
   前記電流発生部と連結される第１演算増幅部と、
   前記第１演算増幅部と連結されて、前記第１演算増幅部のオフセット電圧が補償された基準電圧を設定する電圧設定部と、を備えることを特徴とする基準電圧設定装置。
2. 前記電流発生部は、
   第１電源と基準ノードとの間に連結されて、周辺の温度により第１暗電流を供給する第１素子と、
   前記基準ノードと第２電源との間に連結されて、周辺の温度により第２暗電流を供給する第２素子と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の基準電圧設定装置。
3. 前記第１素子は、ダークダイオードであり、
   前記第２素子は、遮光膜を備えるフォトダイオードであることを特徴とする請求項２に記載の基準電圧設定装置。
4. 前記第１演算増幅部は、
   第１入力端子と、
   第１スイッチを通じて前記基準ノードに連結されるか、または第２スイッチを通じて調節電圧が印加される第２入力端子と、
   前記電圧設定部に連結される出力端子と、を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の基準電圧設定装置。
5. 前記第１演算増幅部は、
   前記第１入力端子と前記出力端子との間に連結される第３スイッチを備えることを特徴とする請求項４に記載の基準電圧設定装置。
6. ダークダイオードと、
   前記ダークダイオードと電気的に連結されるフォトダイオードと、
   前記ダークダイオード及びフォトダイオードに連結される第１演算増幅部と、
   前記第１演算増幅部と連結される照度計算部と、
   前記第１演算増幅部と連結され、前記第１演算増幅部に印加される基準電圧を設定する基準電圧設定部と、を備えることを特徴とする照度測定装置。
7. 前記第１演算増幅部は、
   前記フォトダイオードのカソード端子と連結される反転入力端子と、
   前記基準電圧設定部で設定された前記基準電圧が印加される非反転入力端子と、
   前記照度計算部に連結される出力端子と、を備え、
   前記第１演算増幅部の反転端子と出力端子との間に連結されるキャパシタを備えることを特徴とする請求項６に記載の照度測定装置。
8. 前記第１演算増幅部は、
   前記反転入力端子と前記出力端子との間に連結される第１スイッチを備えることを特徴とする請求項７に記載の照度測定装置。
9. 前記基準電圧設定部は、
   第１暗電流を供給する第１素子、及び第２暗電流を供給する第２素子を備える電流発生部と、
   前記電流発生部と連結される第２演算増幅部と、
   前記第２演算増幅部と連結されて、前記第２演算増幅部のオフセット電圧が補償された基準電圧を設定して前記第１演算増幅部に印加する電圧設定部と、を備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の照度測定装置。
10. 前記電流発生部は、
    第１電源と基準ノードとの間に連結されて、周辺の温度により第１暗電流を供給する前記第１素子と、
    前記基準ノードと第２電源との間に連結されて、周辺の温度により第２暗電流を供給する第２素子と、を備えることを特徴とする請求項９に記載の照度測定装置。
11. 前記第１素子は、ダークダイオードであり、
    前記第２素子は、遮光膜を備えるフォトダイオードであることを特徴とする請求項９または１０に記載の照度測定装置。
12. 前記第２演算増幅部は、
    第１入力端子と、
    第２スイッチを通じて前記基準ノードに連結されるか、または第３スイッチを通じて調節電圧が印加される第２入力端子と、
    前記電圧設定部に連結される出力端子と、を備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の照度測定装置。
13. 前記第２演算増幅部は、
    前記第１入力端子と前記出力端子との間に連結される第４スイッチを備えることを特徴とする請求項１２に記載の照度測定装置。
14. 前記電圧設定部は、
    前記第２演算増幅部を通じて出力された基準ノードの電圧値と、前記第２演算増幅部を通じて出力された調節電圧値とを比較し、二つの電圧値が同一であるように調整した調節電圧を前記第１演算増幅部の基準電圧として設定することを特徴とする請求項１２または１３に記載の照度測定装置。
15. 複数の画素を備える画素部と、
    外部から入射される光の照度を感知する照度測定装置と、
    前記画素部を駆動する複数の駆動部と、
    前記駆動部を制御し、前記照度測定装置で感知した光の照度によって前記画素部に表示されるデータの輝度を制御する制御部と、を備え、
    前記照度測定装置は、
    ダークダイオードと、
    前記ダークダイオードと電気的に連結されるフォトダイオードと、
    前記ダークダイオード及びフォトダイオードに連結される第１演算増幅部と、
    前記第１演算増幅部と連結される照度計算部と、
    前記第１演算増幅部と連結され、前記第１演算増幅部に印加される基準電圧を設定する基準電圧設定部と、を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
16. 前記基準電圧設定部は、
    第１暗電流を供給する第１素子及び第２暗電流を供給する第２素子を備える電流発生部と、
    前記電流発生部と連結される第２演算増幅部と、
    前記第２演算増幅部と連結されて、前記第２演算増幅部のオフセット電圧が補償された基準電圧を設定して前記第１演算増幅部に印加する電圧設定部と、を備えることを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイ装置。

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