JP4438855B2 - 電気光学装置、電子機器、並びに外光検出装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置、このような電気光学装置を備える電子機器、並びにこのような電気光学装置において用いられる外光検出装置及び方法の技術分野に関する。

電気光学装置の一例として、一対の基板間に電気光学物質として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における視認性は、周囲の明るさ（例えば、外光の光強度）に応じて変化することが知られている。例えば、液晶装置の周囲が相対的に明るい場合には、液晶装置の輝度（具体的には、バックライトからの光の輝度）を相対的に明るくした方が、視認性が向上する。他方で、液晶装置の周囲が相対的に暗い場合には、液晶装置の輝度（具体的には、バックライトからの光の輝度）を必要以上に明るくしなくとも、視認性が悪化することはない。このような構成を実現するために、特許文献１には、液晶装置を構成する液晶パネルの基板上に光センサを設けると共に、該光センサにおいて検出された周囲の外光の光強度に応じて、バックライトからの光の輝度を制御する技術が開示されている。また、特許文献２には、バックライトからの光に起因した外光の検出精度の悪化を防ぐために、バックライトからの光の出射を停止している期間に、外光の光強度の検出を行う技術が開示されている。特に、特許文献２においては、垂直ブランキング期間（垂直帰線期間）にバックライトからの光の出射を停止する構成が開示されている。

特開２０００−１３１１３７号公報 特開２００７−７２２４３号公報

しかしながら、垂直ブランキング期間は、常に一定ではなく、液晶装置の機種や仕様等によってばらつきがある。このため、光センサが外光の光強度の検出を行うために必要とする時間よりも垂直ブランキング期間が短ければ、光センサによる外光の光強度の検出を行うことができないという技術的な問題点を有している。他方で、このような技術的な問題点を回避するために、光センサが外光の光強度の検出を行うために必要とする時間よりも長い時間だけバックライトからの光の出射を停止するとすれば、ちらつきが発生し、その結果、表示品質が悪化してしまうという更なる技術的な問題点が発生する。

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、例えば電気光学装置自身が出射する光の影響を好適に排除しつつ、電気光学装置の周囲の外光の光強度を好適に検出することができる外光検出装置及び方法、電気光学装置並びに電子機器を提供することを課題とする。

（電気光学装置）
上記課題を解決するために、本発明の電気光学装置は、表示光を出射する表示手段と、前記表示手段における前記表示光の出射を停止させる発光停止手段と、前記表示光の出射が停止している期間に、前記表示手段の周囲の外光を受光する受光手段と、前記受光手段により受光された前記外光の受光量を積算する積算手段と、前記受光量の積算値が所定の閾値を超えるまでに要した時間に基づいて、前記外光の光強度を算出する算出手段とを備え、前記積算手段は、複数回の前記表示光の出射が停止している期間にわたって、前記閾値を超えるまで前記受光手段により受光された前記外光の受光量を積算する。

本発明の電気光学装置によれば、表示手段より出射される表示光により、表示手段上の表示面に、動画や静止画等の画像を表示することができる。尚、表示手段としては、例えば、発光ダイオード等を備えるバックライトと、液晶が封入された一対の基板とを備える液晶パネルが一例としてあげられる。この場合、表示光は、バックライトからの光に相当する。或いは、表示手段としては、自身が発光する発光素子を備える有機ＥＬパネルが他の一例としてあげられる。この場合、表示光は、発光素子からの光に相当する。もちろん、これら以外の表示手段であっても、表示光を出射することで画像を表示することができる構成を有していれば、本発明における表示手段として用いることができる。

本発明では特に、発光停止手段の動作により、所定のタイミングで、所望のタイミングで或いは任意のタイミングで、表示光の出射が停止させられる。具体的には、例えば、バックライトが消灯させられたり、或いは発光素子による表示光の出射が停止させられたりする。表示光の出射が停止している時に、即ち表示光の出射が停止させられている時間帯に含まれる所定長さの期間（即ち、受光期間）中に、例えば光センサ等を備える受光手段は、表示手段の周囲の外光（言い換えれば、環境光）を受光する。このとき、表示光の出射が停止させられているため、受光手段は、表示光を受光することはない。他方で、表示光の出射が停止させられていない間には、受光手段は、表示手段の周囲の外光（更には、表示光）を受光することはない。つまり、本発明における受光手段は、表示光を選択的に受光することなく、外光を選択的に受光する。

その後、積算手段の動作により、受光手段により受光された外光の受光量が積算（言い換えれば、積分）される。つまり、積算手段の動作により、それまでに受光手段により受光された外光の受光量の積算値に対して、今回新たに受光手段により受光された外光の受光量が加算される。表示光の出射が停止している時が、時間軸上で間欠的に発生すれば、間欠的に発生する受光期間の各々で受光された外光の受光量が、複数の受光期間に亘って積算されることになる。尚、本発明における「受光量」としては、受光量を直接的に若しくは間接的に示す又は受光量を所定の物理量に変換した値（例えば、電圧値や、電荷量や、電流値等）を用いることが好ましい。

このような外光の受光の過程では、受光量が積算されることで得られる積算値が順次増加していく。ここで、本発明では、算出手段の動作により、受光量の積算値が所定の閾値を超えるまでに要した時間に基づいて、外光の光強度（例えば、輝度等）が算出される。具体的には、受光量の積算値が所定の閾値を超えるまでに要した時間が相対的に長い場合には、外光の光強度として、相対的に弱い値が算出される。他方、受光量の積算値が所定の閾値を超えるまでに要した時間が相対的に短い場合には、外光の光強度として、相対的に強い値が算出される。

ここで、外光の光強度を受光手段において直接的に検出するためには、受光手段がある程度長い時間外光を受光する必要がある。しかしながら、実際の電気光学装置においてはある程度長い時間外光を受光することが困難であることが考えられる。言い換えれば、外光の光強度を受光手段において直接的に検出するために必要な時間より長い期間、表示光の出射を停止することが常にできるとは限らないと考えられる。しかるに、本発明によれば、外光の光強度を受光手段において直接的に検出することに代えて、受光手段における受光量を積算すると共に、該受光量の積算に要する時間に基づいて、外光の光強度を算出（つまり、検出）している。このため、仮に外光の光強度を受光手段において直接的に検出するために必要な時間より短い期間しか表示光の出射を停止することができなかったとしても、短時間で受光された外光の受光量を積算することで、外光の光強度を好適に算出することができる。つまり、本発明によれば、外光の光強度を受光手段において直接的に検出するために必要な時間より短い期間だけ表示光の出射を停止する動作を複数回繰り返すことで、外光の光強度を好適に算出することができる。

また、受光手段が外光を受光する際には、表示光の出射が停止しているため、外光の光強度の算出動作に対して表示光が悪影響を及ぼす不都合を好適に排除することができる。その結果、外光の光強度を高精度に測定することができる。

その結果、後述するように、表示光による悪影響を排除して高精度に算出された外光の光強度に応じて、表示光の輝度を変化させることができる。従って、電気光学装置の視認性を好適に向上させることができる。

加えて、受光手段が外光を受光する際には、表示光の出射が停止しているため、表示光が受光手段に入射することを防止するための遮光膜を敢えて設ける必要がなくなる。このため、遮光膜を設ける工程に起因した歩留まりの悪化や、遮光膜を設けることで必要となる工程的な又は費用的なコストの発生を抑えることができる。その結果、電気光学装置としての歩留まりを向上させることができると共に、工程的な又は費用的なコストを抑制することができる。

尚、受光量の積算値が閾値を超えた場合には、積算手段において積算された受光量（つまり、積算値）は一旦リセットされる（例えば、０に初期化される）ことが好ましい。その後、受光量の積算を新たに開始することが好ましい。これにより、再度外光の光強度を算出することができるため、外光の光強度が変化した場合であっても、電気光学装置の視認性を好適に向上させることができる。

本発明の電気光学装置の一の態様では、前記発光停止手段は、前記表示手段に供給される表示信号の帰線期間に前記表示光の出射を停止させる。

この態様によれば、帰線期間（例えば、垂直帰線期間）中に表示光の出射を停止しているため、表示光により表示される画像の品質を低下させることなく、上述した各種効果を享受することができる。

尚、本発明においては、帰線期間中に限らず、視認性に大きな影響を与える程度に電気光学装置に表示される画像の品質を低下させない限りは、任意のタイミングで表示光の出射を停止してもよい。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記受光手段は、前記外光の受光量に応じた電流を前記積算手段へ供給し、前記積算手段は、前記受光手段より供給される前記電流に応じた電荷量を前記前記受光量として積算し、前記算出手段は、前記積算手段により積算された前記電荷量が前記閾値を超えるまでに要した時間に基づいて、前記外光の光強度を算出する。

この態様によれば、例えばコンデンサ等を含む積算手段の動作により、外光の受光量を、例えば光センサ等を含む受光手段から供給される電流に応じた電荷量として積算することができる。従って、上述した各種動作を好適に行うことができ、その結果、上述した各種効果を好適に享受することができる。

上述の如く外光の受光量に応じた電流が受光手段から積算手段へ供給される電気光学装置の態様では、前記表示光の出射が停止している時に、前記受光手段と前記積算手段とを電気的に接続すると共に、前記表示光の出射が停止していない時に、前記受光手段と前記積算手段とを電気的に切り離す切替手段を更に備えるように構成してもよい。

このように構成すれば、表示光の出射が停止していない時には、受光手段から受光量に応じた電流が積算手段に供給されることはない。従って、表示光の出射が停止していない時に、受光手段において誤って又は意図せず表示光等が受光されたとしても、この受光が外光の光強度の算出動作に悪影響を与えることは確実になくなる。従って、外光の光強度より高精度に算出することができる。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記算出手段は、前記受光量の積算値が前記閾値を超えるまでに要した時間と、前記外光の光強度との相関関係を示す相関情報に基づいて、前記外光の光強度を算出する。

この態様によれば、例えばメモリ等に予め格納されている相関情報に基づいて、比較的容易に外光の光強度を算出することができる。尚、相関情報としては、例えば、受光量の積算値が前記閾値を超えるまでに要した時間と外光の光強度との相関関係を示すグラフやテーブルや数式やその他各種情報が一例としてあげられる。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記算出手段により算出された前記外光の光強度に基づいて、前記表示光の輝度を制御する発光制御手段を更に備える。

この態様によれば、発光制御手段の動作により、表示光による悪影響を排除して高精度に算出された外光の光強度に応じて、表示光の輝度を変化させることができる。従って、電気光学装置の視認性を好適に向上させることができる。

（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、上述した本発明の電気光学装置（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、上述した本発明の電気光学装置（或いは、その各種態様）備えているため、上述した本発明の電気光学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、このため、上述した本発明の電気光学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、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、タッチパネルなどの各種電子機器を実現することができる。

（外光検出装置）
本発明の外光検出装置は、表示光を出射する表示手段における前記表示光の出射を停止させる発光停止手段と、前記表示光の出射が停止している間に、前記表示手段の周囲の外光を受光する受光手段と、前記受光手段により受光された前記外光の受光量を積算する積算手段と、前記受光量の積算値が所定の閾値を超えるまでに要した時間に基づいて、前記外光の光強度を算出する算出手段とを備え、前記積算手段は、複数回の前記表示光の出射が停止している期間にわたって、前記閾値を超えるまで前記受光手段により受光された前記外光の受光量を積算する。

本発明の外光検出装置によれば、上述した本発明の電気光学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。

尚、上述した本発明の電気光学装置における各種態様に対応して、本発明の外光検出装置も各種態様をとることができる。

（外光検出方法）
本発明の外光検出方法は、表示光を出射する表示手段における前記表示光の出射を停止させる発光停止工程と、前記表示光の出射が停止している間に、前記表示手段の周囲の外光を受光する受光工程と、前記受光工程において受光された前記外光の受光量を積算する積算工程と、前記受光量の積算値が所定の閾値を超えるまでに要した時間に基づいて、前記外光の光強度を算出する算出工程とを備え、複数回の前記発光停止工程において、前記積算工程は、前回の積算工程での前記外光の受光量の積算値に更に当該積算工程の前記外光の受光量を積算する工程である。

本発明の外光検出方法によれば、上述した本発明の電気光学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。

尚、上述した本発明の電気光学装置における各種態様に対応して、本発明の外光検出方法も各種態様をとることができる。

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、本発明に係る電気光学装置の一例として、液晶装置を用いて説明を進める。

（１）液晶装置の基本構成
先ず、本実施形態に係る液晶装置の構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る液晶装置の構成を示す平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ’断面図である。

図１及び図２において、本実施形態に係る液晶装置１では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が封入されることで、液晶パネル１００が構成されている。また、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、画像表示領域１０ａの周囲に位置する枠状或いは額縁状のシール領域に設けられたシール材５２により互いに貼り合わされている。

図１において、シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。但し、データ線駆動回路１０１は、シール領域よりも内側に、データ線駆動回路１０１が額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられていてもよい。この一辺に沿ったシール領域よりも内側に、サンプリング回路７が額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。また、走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿ったシール領域の内側に、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。また、ＴＦＴアレイ基板１０上には、対向基板２０の４つのコーナー部に対向する領域に、両基板間を上下導通材１０７で接続するための上下導通端子１０６が配置されている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができる。

また、シール領域よりも内側には、液晶装置１の周辺の外光（言い換えれば、対向基板２０の上面である観察面から入射する光）を受光すると共に、本発明における「受光手段」の一具体例を構成する受光センサ１３１（図３参照）が設けられる光センサ部１３０が、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。このため、額縁遮光膜５３のうち光センサ部１３０が設けられる箇所は、外光を光センサ部１３０に透過させることが可能に構成されている。尚、光センサ部１３０には、一の受光センサ１３１が設けられていてもよいし、複数の受光センサ１３１が設けられていてもよい。

ＴＦＴアレイ基板１０上には、外部回路接続端子１０２と、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、上下導通端子１０６等とを電気的に接続するための引回配線９０が形成されている。

また、ＴＦＴアレイ基板１０上には、光センサ部１３０に設けられた受光センサ１３１の出力が供給されると共に外光の光強度を検出する照度検出回路１１０と、照度検出回路１１０において検出された外光の光強度に基づいてバックライト１４１の輝度を調整すると共に、本発明における「発光制御手段」の一具体例を構成するバックライトコントローラ１２０とが形成されている。尚、照度検出回路１１０及びバックライトコントローラ１２０の詳細な構成及び動作については後に詳述する（図３及び図４参照）。

図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、駆動素子である画素スイッチング用のＴＦＴ（Thin Film Transistor）や走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形成されている。画像表示領域１０ａには、画素スイッチング用ＴＦＴや走査線、データ線等の配線の上層に画素電極９ａがマトリクス状に設けられている。画素電極９ａ上には、配向膜８が形成されている。他方、対向基板２０におけるＴＦＴアレイ基板１０との対向面上に、遮光膜２３が形成されている。遮光膜２３は、例えば遮光性金属膜等から形成されており、対向基板２０上の画像表示領域１０ａ内で、例えば格子状等にパターニングされている。そして、遮光膜２３上に、ＩＴＯ等の透明材料からなる対向電極２１が複数の画素電極９ａと対向してベタ状に形成されている。対向電極２１上には配向膜８が形成されている。また、液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。

尚、ここでは図示しないが、ＴＦＴアレイ基板１０上には、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４の他に、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路、検査用パターン等が形成されていてもよい。

加えて、液晶装置１は、画素電極９ａをＩＴＯ等から形成するなどにより、透過型表示を行うように構成されてもよい。或いは、画素電極９ａをアルミニウム等から形成するなどにより或いは画素電極９ａの背後に反射膜を配置するなどにより、画素電極９ａに反射領域及び透過領域の両者を設けた半透過反射型表示を行うように構成されてもよい。また本実施形態においては、上述したように、観察者から見た液晶パネルの背後にバックライト１４１が適宜配置された直視型であることが好ましい。

このため、本実施形態に係る液晶装置１は、バックライトモジュール１４０を備える。バックライトモジュール１４０は、ＴＦＴアレイ基板１０の下側から光を出射する。液晶装置１においては、バックライト１４０から出射された光の透過率が画像表示領域１０ａ内で画像信号に応じて制御されることで、画像の表示が行なわれる。

バックライトモジュール１４０は、光源を構成する一の又は複数の点光源でなる発光ダイオードからなるバックライト１４１を備える。バックライト１４１の側方であって、液晶パネル１００の画像表示領域１０ａの下方には、導光板１４２が設けられる。バックライト１４１は、導光板１４２の側面に配置され、導光板１４２内に光を出射することができるように構成されている。

導光板１４２は、略板形状を有し、その一側面（入射面）がバックライト１４１の出射面に対向するように配置される。導光板１４２は、例えば、透明なアクリル樹脂で成形されており、バックライト１４１に面した一側面以外の３つの側面は、例えば反射特性又は散乱特性を有する材料（例えば、白色印刷層等）の反射層が形成されている。バックライト１４１に面した導光板１４２の一側面からは、バックライト１４１から出射される光が入射して、導光板１４２の内部に導かれる。

尚、導光板１４２の材料としては、アクリル樹脂の他に、透明性もしくは透光性を有するポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂などの各種樹脂、ガラスなどの無機材料、またはこれらの複合体を用いることができる。

導光板１４２は、底面及び側面の反射層によって、入射光を反射、散乱させ、上面から光を出射するように構成されている。導光板１４２の上面には、拡散シート及びプリズムシート等を含む光学シート１４３が形成される。光学シート１４３は、光学シート１４３上に画像表示領域１０ａが配置されるように、導光板１４２上に形成される。そして、光学シート１４３が、導光板１４２からの光を拡散して上方に出射することで、光学シート１４３からの光が、画像表示領域１０ａに入射する。

続いて、図３を参照して、照度検出回路１１０のより具体的な構成について説明する。ここに、図３は、照度検出回路１１０のより具体的な構成を概念的に示すブロック図である。

図３に示すように、照度検出回路１１０は、本発明における「切替手段」の一具体例を構成するスイッチ１１１と、本発明における「積算手段」の一具体例を構成するコンデンサ１１２と、コンパレータ１１３と、本発明における「算出手段」の一具体例を構成する光強度算出回路１１４とを備えている。

スイッチ１１１は、光センサ部１３０に設けられた受光センサ１３１と、照度検出回路１１０内のコンデンサ１１２との間の電気的な接続のＯＮ／ＯＦＦを適宜切り替え可能に構成されている。

コンデンサ１１２は、光センサ部１３０に設けられた受光センサ１３１が外光を受光することで出力するリーク電流を、電荷として蓄積可能に構成されている。

コンパレータ１１３は、コンデンサ１１２において蓄積された電荷量と、所定の閾値との大小関係を判定可能に構成されている。また、コンパレータ１１３は、判定結果を、例えば２値信号として光強度検出回路１１４に出力可能に構成されている。例えば、コンパレータ１１３は、コンデンサ１１２において蓄積された電荷量が所定の閾値よりも小さい場合にはＬｏｗレベルの信号を出力する一方で、コンデンサ１１２において蓄積された電荷量が所定の閾値以上である場合にはＨｉｇｈレベルの信号を出力するように構成されていてもよい。

光強度算出回路１１４は、コンデンサ１１２において蓄積された電荷量が所定の閾値以上になるまで要した時間に基づいて、外光の光強度（例えば、輝度）を算出可能に構成されている。また、光強度算出回路１１４は、算出された光強度を、バックライトコントローラ１２０に出力可能に構成されている。

（２）動作例
続いて、図４を参照して、本実施形態に係る液晶装置１の動作（より具体的には、外光の光強度に応じてバックライト１３１の輝度を調整する動作）の流れについて説明する。ここに、図４は、本実施形態に係る液晶装置１の動作の流れを概念的に示すフローチャートである。尚、本実施形態に係る液晶装置１は、図４に示す動作と並行して、通常の画像の表示動作を行っていることは言うまでもない。

図４に示すように、初めに、バックライトコントローラ１２０の動作（或いは、バックライトコントローラ１２０を制御するドライバの動作）により、帰線期間（具体的には、垂直帰線期間）が開始したか否かが判定される（ステップＳ１１）。この判定は、走査線信号又はデータ線信号の各画素への供給を制御するために用いられる垂直同期信号をモニタリングすることで行われてもよい。

ステップＳ１１における判定の結果、帰線期間が開始していないと判定された場合には（ステップＳ１１：Ｎｏ）、ステップＳ１１へ戻り、再度帰線期間が開始したか否かを判定する動作が繰り返される。

他方、ステップＳ１１における判定の結果、帰線期間が開始したと判定された場合には（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、バックライトコントローラ１２０の動作により、バックライト１４１が消灯される（ステップＳ１２）。

その後、受光センサ１３１を用いた外光の検出動作が開始される（ステップＳ１３）。具体的には、スイッチ１１１の動作により、受光センサ１３１とコンデンサ１１２とが電気的に接続される。その後、外光を受光することによって受光センサ１３１に発生するリーク電流がコンデンサ１１２へと出力される。その結果、コンデンサ１１２においては、受光センサ１３１からの出力であるリーク電流が、電荷として充電（つまり、蓄積）される（ステップＳ１４）。

受光センサ１３１を用いた外光の検出動作が行われている間には、コンパレータ１１３の動作により、コンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えたか否かが判定される（ステップＳ１５）。

ステップＳ１５における判定の結果、コンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えたと判定された場合には（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、コンパレータ１１３の出力が、例えばＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに（或いは、ＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに）反転する。続いて、コンパレータ１１３の出力が反転したことを検知した光強度算出回路１１４の動作により、外光の光強度が算出される（ステップＳ２０）。本実施形態では、光強度算出回路１１４は、コンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えるまでに要した時間（つまり、コンデンサ１１２の電荷量が０又は基準値から所定の閾値になるまでに要した時間）に基づいて、外光の光強度を算出する。

ここで図５を参照して、光強度算出回路１１４における外光の光強度の算出動作について説明する。ここに、図５は、コンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えるまでに要した時間と外光の光強度との間の相関関係を示すプロファイルを示すグラフである。

図５には、コンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えるまでに要した時間を横軸とし且つ外光の光強度を縦軸とした座標空間における、コンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えるまでに要した時間と、外光の光強度との相関関係を示すプロファイルを示すグラフが示されている。光強度算出回路１１４は、このプロファイルに基づいて、外光の光強度を算出する。例えば、光強度算出回路１１４は、コンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えるまでに要した時間が「Ｔ」である場合には、外光の光強度が「Ａ」であると算出する。

プロファイルは、典型的には、コンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えるまでに要した時間が相対的に長い場合には、外光の光強度として、相対的に弱い値が算出され、コンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えるまでに要した時間が相対的に短い場合には、外光の光強度として、相対的に強い値が算出されるような特性を有するが、これ以外の特性を有するプロファイルを用いてもよい。もちろん、図５に示す一次関数により示されるグラフに限らず、各種関数により示される又は各種態様で変化するプロファイルを用いてもよい。

尚、このようなプロファイルは、例えば不図示のメモリに予め格納されていてもよいし、液晶装置１が適宜生成してもよいし、或いは液晶装置１のユーザにより生成されてもよい。また、メモリに予め格納されたプロファイル又は液晶装置１若しくはユーザにより生成されたプロファイルを、液晶装置１又はユーザが適宜修正するように構成してもよい。また、プロファイルの一例としてグラフをあげているが、もちろんグラフ以外のテーブルや数式やマッピング等をプロファイルとして用いてもよいことは言うまでもない。

再び図４において、続いて、バックライトコントローラ１２０の動作により、ステップＳ２０において算出された外光の光強度に基づいて、バックライト１４１の輝度が決定される（ステップＳ２１）。具体的には、外光の光強度が相対的に強い（つまり、液晶装置１の周囲が相対的に明るい）場合には、バックライト１４１からの光の輝度を相対的に明るくすることで視認性が向上するため、相対的に大きな輝度値を、バックライト１４１の輝度として決定してもよい。他方で、外光の光強度が相対的に弱い（つまり、液晶装置１の周囲が相対的に暗い）場合には、バックライト１４１からの光の輝度を必要以上に明るくしなくとも視認性が悪化することはないため、相対的に小さな輝度値を、バックライト１４１の輝度として決定してもよい。或いは、半透過反射型表示を行う場合には、外光の光強度が相対的に強い（つまり、液晶装置１の周囲が相対的に明るい）場合には、バックライト１４１を消灯して反射型表示を行ってもよいため、バックライト１４１の輝度を「０」に決定してもよい。

その後、バックライトコントローラ１２０の動作により、バックライト１４１を駆動するためのバックライト電流が調整され、その結果、バックライト１４１からの光の輝度が調整される（ステップＳ２２）。

尚、ステップＳ２２におけるバックライト１４１からの光の輝度の制御を行なった後（或いは、コンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えた後）には、コンデンサ１１２の放電処理を行うように構成してもよい。この場合、照度検出回路１１０に対して、コンデンサ１１２の放電処理を開始するトリガ信号となるリセット信号を供給する事で、コンデンサ１１２の放電処理が行われるように構成してもよい。

他方、ステップＳ１５における判定の結果、コンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えていないと判定された場合には（ステップＳ１５：Ｎｏ）、続いて、バックライトコントローラ１２０の動作（或いは、バックライトコントローラ１２０を制御するドライバの動作）により、帰線期間が終了したか否かが判定される（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６における判定の結果、帰線期間が終了していないと判定された場合には（ステップＳ１６：Ｎｏ）、ステップＳ１３へ戻り、受光センサ１３１を用いた外光の検出動作が継続して行われる。

他方、ステップＳ１６における判定の結果、帰線期間が終了したと判定された場合には（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、受光センサ１３１を用いた外光の検出動作が終了される（ステップＳ１７）。具体的には、スイッチ１１１の動作により、受光センサ１３１とコンデンサ１１２とが電気的に切り離される。このとき、コンデンサ１１２に充電された電荷に対する放電処理は行われず、そのまま蓄積され続ける。その後、バックライトコントローラ１２０の動作により、バックライト１４１が点灯される（ステップＳ１８）。

続いて、コンパレータ１１３の動作により、コンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えたか否かが判定される（ステップＳ１９）。

ステップＳ１９における判定の結果、コンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えたと判定された場合には（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０からステップＳ２２までの動作が行われる。他方、ステップＳ１９における判定の結果、コンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えていないと判定された場合には（ステップＳ１９：Ｎｏ）、ステップＳ１０１へ戻り、ステップＳ１０１以降の動作が繰り返される。つまり、１回の帰線期間中にコンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えなかったとしても、複数回の帰線期間の夫々の間にコンデンサ１１２に逐次充電された電荷量が所定の閾値を超えれば、ステップＳ２０からステップＳ２２の動作が行われる。

ここで、図６及び図７を参照して、垂直同期信号、リセット信号、バックライト電圧、コンデンサ１１２に充電された電荷量及びバックライト電流の実際の信号レベルを交えながら、図４に示す動作について説明する。ここに、図６は、バックライト１４１の輝度を低くする場合（つまり、外光の光強度が相対的に弱い場合）における、垂直同期信号、リセット信号、バックライト電圧、コンデンサ１１２に充電された電荷量及びバックライト電流の実際の信号レベルを示すタイミングチャートであり、図７は、バックライト１４１の輝度を高くする場合（つまり、外光の光強度が相対的に強い場合）における、垂直同期信号、リセット信号、バックライト電圧、コンデンサ１１２に充電された電荷量及びバックライト電流の実際の信号レベルを示すタイミングチャートである。

図６に示すように、垂直同期信号に基づいて帰線期間であると判定されるタイミングで、バックライト電圧がＯＦＦされることで、バックライト１４１が消灯される。同時に、受光センサ１３１において外光が受光され、コンデンサ１１２に充電される電荷量は増加していく。係る動作が帰線期間の都度繰り返され、その結果、３回目の帰線期間中に、コンデンサ１１２に充電される電荷量が所定の閾値を超えている。この例では、コンデンサ１１２に充電される電荷量が所定の閾値を超えるまでに要した時間は、Ｔ１＋Ｔ２＋ｔ３であるため、これより外光の光強度を算出する。その後、算出された外光の光強度に基づいてバックライト１４１の輝度を制御するために、バックライト電流が減少させられている。これにより、バックライト１４１の輝度が減少する。この場合、外光の光強度が相対的に弱い（つまり、液晶装置１の周囲が相対的に暗い）と判定し、視認性を悪化させることなく、バックライト１４１からの光の輝度を減少させたこととなる。また、コンデンサ１１２に充電される電荷量が所定の閾値を超えた後には、リセット信号が出力されることで、コンデンサ１１２の放電処理が行われる。

同様に、図７に示すように、垂直同期信号に基づいて帰線期間であると判定されるタイミングで、バックライト電圧がＯＦＦされることで、バックライト１４１が消灯される。同時に、受光センサ１３１において外光が受光され、コンデンサ１１２に充電される電荷量は増加していく。係る動作が帰線期間の都度繰り返され、その結果、２回目の帰線期間中に、コンデンサ１１２に充電される電荷量が所定の閾値を超えている。この例では、コンデンサ１１２に充電される電荷量が所定の閾値を超えるまでに要した時間は、Ｔ１＋ｔ２であるため、これより外光の光強度を算出する。その後、算出された外光の光強度に基づいてバックライト１４１の輝度を制御するために、バックライト電流が増加させられている。これにより、バックライト１４１の輝度が増加する。この場合、外光の光強度が相対的に強い（つまり、液晶装置１の周囲が相対的に明るい）と判定し、バックライト１４１からの光の輝度を相対的に明るくすることで視認性を向上させたこととなる。また、コンデンサ１１２に充電される電荷量が所定の閾値を超えた後には、リセット信号が出力されることで、コンデンサ１１２の放電処理が行われる。

以上説明したように、本実施形態に係る液晶装置１においては、外光の受光量に応じて受光センサ１３１において発生するリーク電流を、コンデンサ１１２において電荷として充電する。そして、コンデンサ１１２において充電された電荷量が所定の閾値を超えるまでに要した時間に基づいて、外光の光強度を算出（つまり、検出）している。

ここで、外光の光強度を受光センサ１３１において直接的に検出するためには、受光センサ１３１がある程度長い時間外光を受光する必要がある。しかしながら、実際の液晶装置１においてはある程度長い時間外光を受光することが困難であることが考えられる。言い換えれば、外光の光強度を受光センサ１３１において直接的に検出するために必要な時間より長い期間、バックライト１４１を消灯できるとは限らないと考えられる。例えば、上述の通り帰線期間に外光を受光するように構成すれば、帰線期間はわずかな期間であり、外光の光強度を受光センサ１３１において直接的に検出するために必要な時間より長いとは限らない。この場合、受光センサ１３１は、信頼性のある値として、外光の光強度を直接的に検出することはできない。

しかるに、本実施形態によれば、外光の光強度を受光センサ１３１において直接的に検出することに代えて、外光の受光量に応じて受光センサ１３１が発生させるリーク電流をコンデンサ１１２において電荷として充電すると共に、該電荷量が所定の閾値を超えるまでに要した時間に基づいて、外光の光強度を算出（つまり、検出）している。このため、仮に外光の光強度を受光センサ１３１において直接的に検出するために必要な時間より短い期間しかバックライト１４１を消灯することができなかったとしても、短時間で受光された外光の受光量を電荷として蓄積することで、外光の光強度を好適に算出することができる。つまり、本実施形態によれば、外光の光強度を受光センサ１３１において直接的に検出するために必要な時間より短い期間だけバックライト１４１を消灯する動作を複数回繰り返すことで、外光の光強度を好適に算出することができる。

係る状態について、図８を参照して説明する。ここに、図８は、コンデンサ１１２に充電された電荷量の時間変化を示すグラフである。

図８に示すように、期間Ｔ１が経過しただけでは、コンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えていないため、外光の光強度を算出することはない。仮に短時間（例えば、期間Ｔ１のみ）の外光の受光によって外光の光強度を検出しようとすれば、受光センサ１３１の感度を大幅に上げることで、外光の光強度を受光センサ１３１において直接的に検出するために必要な時間を短くする必要がある。しかしながら、受光センサ１３１の感度を大幅に上げることは、受光センサ１３１のダイナミックレンジを狭めることになるため必ずしも好ましいとは言えない。しかるに、本実施形態では（特に、図８に示す例では）、期間Ｔｎが経過した後に（つまり、外光の光強度を受光センサ１３１において直接的に検出するために必要な時間より短い期間だけバックライト１４１を消灯する動作をｎ回繰り返した後）、コンデンサ１１２に充電された電荷量が所定の閾値を超えているため、この時点で外光の光強度を算出している。このため、受光センサ１３１の仕様を大きく或いは不必要に変えることなく（例えば、受光センサ１３１のダイナミックレンジを狭めることなく）外光の光強度を検出することができる。

また、受光センサ１３１が外光を受光する際には、バックライト１４１が消灯しているため、外光の光強度の算出動作に対してバックライト１４１からの光が悪影響を及ぼす不都合を好適に排除することができる。その結果、外光の光強度を高精度に測定することができる。

その結果、バックライト１４１からの光による悪影響を排除して高精度に算出された外光の光強度に応じて、バックライト１４１からの光の輝度を変化させることができる。従って、液晶装置１の視認性を好適に向上させることができる。

加えて、受光センサ１３１が外光を受光する際には、バックライト１４１が消灯しているため、バックライト１４１からの光が受光センサ１３１に入射することを防止するための遮光膜を敢えて設ける必要がなくなる。このため、遮光膜を設ける工程に起因した歩留まりの悪化や、遮光膜を設けることで必要となる工程的な又は費用的なコストの発生を抑えることができる。その結果、液晶装置１としての歩留まりを向上させることができると共に、工程的な又は費用的なコストを抑制することができる。

加えて、バックライト１４１が消灯している場合（つまり、受光センサ１３１が外光を受光する場合）に選択的に受光センサ１３１とコンデンサ１１２とを電気的に接続するため、バックライト１４１が消灯していない時には、受光センサからリーク電流がコンデンサ１１２に供給されることはない。従って、バックライト１４１が消灯していない時に、受光センサ１３１において誤って又は意図せずバックライト１４１からの光等が受光されたとしても、この受光が外光の光強度の算出動作に悪影響を与えることは確実になくなる。従って、外光の光強度より高精度に算出することができる。

尚、上述の説明では、帰線期間中にバックライト１４１を消灯すると共に外光の検出動作を行っている。しかしながら、帰線期間中に限らず、液晶装置１に表示される画像の品質を低下させない限りは、任意のタイミングでバックライト１４１を消灯すると共に外光の検出動作を行ってもよい。例えば、画像を視認するユーザが認識可能な画像は、一般的には６０Ｈｚまでの速度で表示される画像（つまり、秒間６０フレーム以下の速度或いは１／６０秒以上の速度で表示される画像）であるといわれている。従って、１／６０秒以下の速度（例えば、１／１２０秒）でバックライト１４１を消灯すると共に外光の検出動作を行ってもよい。

また、「所定の閾値」は、信頼性の高い外光の光強度を算出することができる限りは、任意の値を設定することができる。

また、上述した実施形態では液晶パネルとして、ＴＮ（ツイスト・ネマティック）、ＥＣＢ（複屈折電界効果）、ＶＡ（垂直配向）などの縦電界の構成として記載しているが、ＩＰＳ（イン・プレーン・スイチッチング）及びＦＦＳ（フリンジ・フィールド・スイッチング）としても、上述した各種効果を享受できる。

（３）電子機器
続いて、図９及び図１０を参照しながら、上述の液晶装置１００を具備してなる電子機器の例を説明する。

図９は、上述した液晶装置１００が適用されたモバイル型のパーソナルコンピュータの斜視図である。図９において、コンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、上述した液晶装置１００を含んでなる液晶表示ユニット１２０６とから構成されている。液晶表示ユニット１２０６は、液晶装置１００の背面にバックライトを付加することにより構成されている。

次に、上述した液晶装置１を携帯電話に適用した例について説明する。図１０は、電子機器の一例である携帯電話の斜視図である。図１０において、携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２とともに、半透過反射型の表示形式を採用し、且つ上述した液晶装置１と同様の構成を有する液晶装置１００５を備えている。

これらの電子機器においても、上述した液晶装置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。

尚、図９及び図１０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装置を備える装置等が挙げられる。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電気光学装置、電子機器、並びに外光検出装置及び方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

実施形態に係る液晶装置の構成を示す平面図である。 図１のＨ−Ｈ’断面図である。 照度検出回路のより具体的な構成を概念的に示すブロック図である。 本実施形態に係る液晶装置の動作の流れを概念的に示すフローチャートである。 コンデンサに充電された電荷量が所定の閾値を超えるまでに要した時間と外光の光強度との間の相関関係を示すプロファイルを示すグラフである。 バックライトの輝度を低くする場合（つまり、外光の光強度が相対的に弱い場合）における、垂直同期信号、リセット信号、バックライト電圧、コンデンサに充電された電荷量及びバックライト電流の実際の信号レベルを示すタイミングチャートである。 バックライトの輝度を高くする場合（つまり、外光の光強度が相対的に強い場合）における、垂直同期信号、リセット信号、バックライト電圧、コンデンサに充電された電荷量及びバックライト電流の実際の信号レベルを示すタイミングチャートである。 コンデンサに充電された電荷量の時間変化を示すグラフである。 液晶装置が適用されたモバイル型のパーソナルコンピュータの斜視図である。 液晶装置が適用された携帯電話の斜視図である。

符号の説明

１…液晶装置、１１０…照度検出回路、１１１…スイッチ、１１２…コンデンサ、１１３…コンパレータ、１１４…光強度検出回路、１２０…バックライトコントローラ、１３０…光センサ部、１３１…受光センサ、１４０…バックライトモジュール、１４１…バックライト

Claims (9)

1. 表示光を出射する表示手段と、
   前記表示手段における前記表示光の出射を停止させる発光停止手段と、
   前記表示光の出射が停止している期間に、前記表示手段の周囲の外光を受光する受光手段と、
   前記受光手段により受光された前記外光の受光量を積算する積算手段と、
   前記受光量の積算値が所定の閾値を超えるまでに要した時間に基づいて、前記外光の光強度を算出する算出手段と
   を備え、
   前記積算手段は、複数回の前記表示光の出射が停止している期間にわたって、前記閾値を超えるまで前記受光手段により受光された前記外光の受光量を積算することを特徴とする電気光学装置。
2. 前記発光停止手段は、前記表示手段に供給される表示信号の帰線期間に前記表示光の出射を停止させることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記受光手段は、前記外光の受光量に応じた電流を前記積算手段へ供給し、
   前記積算手段は、前記受光手段より供給される前記電流に応じた電荷量を前記前記受光量として積算し、
   前記算出手段は、前記積算手段により積算された前記電荷量が前記閾値を超えるまでに要した時間に基づいて、前記外光の光強度を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
4. 前記表示光の出射が停止している時に、前記受光手段と前記積算手段とを電気的に接続すると共に、前記表示光の出射が停止していない時に、前記受光手段と前記積算手段とを電気的に切り離す切替手段を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の電気光学装置。
5. 前記算出手段は、前記受光量の積算値が前記閾値を超えるまでに要した時間と、前記外光の光強度との相関関係を示す相関情報に基づいて、前記外光の光強度を算出することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電気光学装置。
6. 前記算出手段により算出された前記外光の光強度に基づいて、前記表示光の輝度を制御する発光制御手段を更に備え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電気光学装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
8. 表示光を出射する表示手段における前記表示光の出射を停止させる発光停止手段と、
   前記表示光の出射が停止している期間に、前記表示手段の周囲の外光を受光する受光手段と、
   前記受光手段により受光された前記外光の受光量を積算する積算手段と、
   前記受光量の積算値が所定の閾値を超えるまでに要した時間に基づいて、前記外光の光強度を算出する算出手段と
   を備え、
   前記積算手段は、複数回の前記表示光の出射が停止している期間にわたって、前記閾値を超えるまで前記受光手段により受光された前記外光の受光量を積算することを特徴とする外光検出装置。
9. 表示光を出射する表示手段における前記表示光の出射を停止させる発光停止工程と、
   前記表示光の出射が停止している期間に、前記表示手段の周囲の外光を受光する受光工程と、
   前記受光工程において受光された前記外光の受光量を積算する積算工程と、
   前記受光量の積算値が所定の閾値を超えるまでに要した時間に基づいて、前記外光の光強度を算出する算出工程と
   を備え、
   複数回の前記発光停止工程において、前記積算工程は、前回の積算工程での前記外光の受光量の積算値に更に当該積算工程の前記外光の受光量を積算する工程であることを特徴とする外光検出方法。

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