JP5020047B2

JP5020047B2 - 表示装置

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Publication number: JP5020047B2
Application number: JP2007317975A
Authority: JP
Inventors: 正輝高橋; 総志木村
Original assignee: ソニーモバイルディスプレイ株式会社
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2027-12-10
Also published as: JP2009139784A

Description

本発明は、バックライト等の光源を有する表示装置に関し、特に精度良く外光を検出することができる表示装置に関する。

従来の表示装置では、視認性の確保やバックライトの消費電力を低減する目的で、周囲の明るさを検出し、それに応じてバックライトの輝度を調整している。
このような表示装置として、表示パネル内のガラス基板上に光センサを搭載して外光を検出し、検出した外光の照度に応じてバックライト輝度を調整するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ここでは、光センサ本体の光入射面側に、当該光入射面の中心位置からずれた位置に開口部を有する遮光層を配置することで、遮光層の開口部を通過して光センサ本体の光入射面に入射される外光の照度を、表示パネルの視野角に対応させて検出している。

また、受光素子の受光部を、ガラス基板の非表示領域における縁領域やガラス基板側面に屈折率１以上の透明接着剤で接合し、ガラス基板内に入射した光の全反射成分を検出することで、入射光量の検出精度を向上させるという表示装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−１３１１３７号公報特開２００５−７００６５号公報

ところで、液晶表示パネルは、少なくとも２枚のガラス基板とその上下面に配置された偏光板とを有し、液晶表示パネルの背面にはバックライトが配置されるのが一般的である。このような液晶表示装置において、上記各特許文献に記載のように、光センサを液晶表示パネルのガラス基板上に搭載した場合、光センサが受けると考えられる光は図９のようになる。

この図９に示すように、表面に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を搭載したアクティブマトリクス基板（ＴＦＴ基板）上に光センサを配置した場合、当該光センサには、上偏光板及びカラーフィルタ基板（ＣＦ基板）を通過して照射される外光の他に、ＴＦＴ基板側のパターン間から漏れるバックライト光（漏れ光）、及びガラスや金属膜内を伝播する迷光も照射されると考えられる。

このように、光センサは漏れ光や迷光等バックライトの影響を受け易く、特に数ルクスから数百ルクスの低照度において、漏れ光や迷光等に起因して光センサによる外光の検出誤差が大きくなる。
一方で、暗所での視認性確保や消費電力の低減のためには、低照度でのバックライト制御が重要であり、当該低照度での正確な外光検出が必要とされる。

しかしながら、上記各特許文献に記載の表示装置にあっては、ガラス基板上に配置した光センサがバックライトの影響を受けて、特に低照度において外光を正確に検出することができず、適正にバックライト制御を行うことができないおそれがある。
そこで、本発明は、バックライト等の光源の影響を受けることなく、外光検出を精度良く行うことができる表示装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、第１の発明に係る表示装置は、表示パネルを照光する照光部と、外光を検知する光センサを有する光検知部と、前記光検知部の出力値に基づいて前記照光部を制御する制御部とを備える表示装置であって、前記照光部の光の輝度を検出する輝度検出部と、前記光検知部の出力値が所定値以下であるとき、前記輝度検出部で検出した輝度に基づいて、前記光検知部の出力値を減少補正する出力補正部とを備えることを特徴としている。

これにより、バックライトの漏れ光や迷光に起因して低照度領域で発生し易い光センサ出力値の誤差を補正することができるので、正確に外光の照度を検出することができ、照光部の制御を適正に行うことができる。その結果、表示パネルの視認性の確保と消費電力の低減とを実現することができる。
また、第２の発明に係る表示装置は、表示パネルを照光する照光部と、外光を検知する光センサを有する光検知部と、前記光検知部の出力値に基づいて前記照光部を制御する制御部とを備える表示装置であって、前記照光部の光の輝度を検出する輝度検出部と、前記光検知部の出力値が所定値以下であるとき、前記輝度検出部で検出した輝度と前記光検知部の出力値とに基づいて、前記光検知部の出力値を減少補正する出力補正部とを備えることを特徴としている。

これにより、バックライトの漏れ光や迷光に起因して低照度領域で発生し易い光センサ出力値の誤差を補正することができるので、正確に外光の照度を検出することができ、照光部の制御を適正に行うことができる。その結果、表示パネルの視認性の確保と消費電力の低減とを実現することができる。
さらに、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記出力補正部は、前記光検知部の出力値が所定値以下であるとき、前記輝度検出部で検出した輝度が高いほど、前記光検知部の出力値を大きく減少補正することを特徴としている。

これにより、バックライト輝度が高く光センサ出力値の誤差が大きい場合であっても、当該バックライト輝度に応じて適正に光センサ出力値を補正することができる。
さらにまた、第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、前記出力補正部は、前記光検知部の出力値が所定値以下であるとき、該光検知部の出力値が小さいほど、当該出力値を大きく減少補正することを特徴としている。

これにより、より正確に光センサ出力値の補正を行うことができ、精度良く外光検出を行うことができる。
また、第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、前記光検知部は、前記光センサとしての薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタのソース電極とドレイン電極の間に接続されたコンデンサと、前記ソース電極と前記コンデンサの一方の端子に接続されたスイッチ素子とを有し、前記スイッチ素子のオン状態で基準電圧に充電され、前記スイッチ素子のオフ状態で前記薄膜トランジスタへ光が照射されることにより生じる漏れ電流により低下する前記コンデンサの電圧を検知することを特徴としている。

これにより、センサ部に照射される光を精度良く検知することができる。
さらに、第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、前記輝度検出部は、前記制御部による前記照光部の制御量に基づいて、当該照光部の光の輝度を検出することを特徴としている。
これにより、光センサ及びバックライトを制御するバックライト駆動ＩＣ内部で外光の検出値補正を完結することができるので、システムとして新たな付加物やコストアップなく、低照度から高照度まで広範囲に亘って正確な検出結果を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態の表示装置としての液晶表示装置１の構成を示すブロック図である。ここでは、液晶表示装置１として半透過型液晶表示装置を例示する。また、図２は、図１のＸ−Ｘ線で切断した断面図である。
この液晶表示装置１の表示パネルは、図１及び図２に示すように、透明な絶縁性を有する材料、例えばガラス基板からなり、表面に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を搭載したアクティブマトリクス基板（以下、ＴＦＴ基板という）２と、表面にカラーフィルタ等が形成されたカラーフィルタ基板（以下、ＣＦ基板という）２５との間に液晶層１４が形成され、上記２枚の基板の上下面に偏光板を貼り付けた構成となっている。

このうちＴＦＴ基板２は、その表示領域ＤＡにゲート線４及びソース線５がマトリクス状に形成されており、ゲート線４とソース線５とで囲まれる部分に画素電極が形成され、ゲート線４とソース線５との交差部に画素電極と接続されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されている。なお、符号ＬＳは光検知部であって、後述するように表示領域ＤＡの外周縁部に設けられている。これらの配線、ＴＦＴ及び画素電極は、図２においてこれらを模式的に第１構造物３として示す。

ＴＦＴ基板２には、図１に示すように、その短辺部に液晶表示装置１を駆動するための図示しない画像供給装置と接続するためのフレキシブル配線基板ＦＰＣが設けられ、このフレキシブル配線基板ＦＰＣを通して画像供給装置から導出されたデータ線及び制御線が液晶ドライバＩＣに接続されている。そして、液晶を駆動するＶＣＯＭ信号、ソース信号、ゲート信号等の信号は、液晶ドライバＩＣ内で生成されて、それぞれＴＦＴ基板２上のコモン線１１、ソース線５及びゲート線４に供給される。

また、ＴＦＴ基板２の四隅には、複数のトランスファ電極１０ａ〜１０ｄが設けられている。これらのトランスファ電極１０ａ〜１０ｄは、コモン線１１を介して互いに直接接続ないしは液晶ドライバＩＣ内で互いに接続されている。各トランスファ電極１０ａ〜１０ｄは、後述する対向電極２６と電気的に接続され、液晶ドライバＩＣから出力される対向電極電圧が対向電極２６に印加されるようになっている。

ＣＦ基板２５には、ガラス基板の表面にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等の複数色からなるカラーフィルタと、ブラックマトリクスとが形成されている。このＣＦ基板２５は、ＴＦＴ基板２に対向配置されるとともに、ブラックマトリクスが少なくともＴＦＴ基板２のゲート線４やソース線５に対応する位置に配置され、このブラックマトリクスによって区画された領域にカラーフィルタが設けられている。これらカラーフィルタ等は、図２において模式的に第２構造物２７として示す。また、このＣＦ基板２５には、更に酸化インジウム、酸化スズ等で構成された透明電極からなる対向電極２６が設けられており、この対向電極２６は、表示領域ＤＡ全体に亘って形成されている。

シール材６は、ＴＦＴ基板２の表示領域ＤＡの周囲に図示しない注入口を除いて塗布されている。また、両基板を接続するコンタクト材１０Ａは、例えば表面に金属メッキが施された導電性粒子と熱硬化性樹脂とから構成されている。そして、ＴＦＴ基板２とＣＦ基板２５との張り合わせは、例えば、以下の手順で行われる。
まず、ＴＦＴ基板２を第１のディスペンサ装置にセットしてシール材６を所定パターンで塗布し、次に、ＴＦＴ基板２を第２のディスペンサ装置にセットしてコンタクト材１０Ａを各トランスファ電極１０ａ〜１０ｄ上に塗布する。

その後、ＴＦＴ基板２の表示領域ＤＡにスペーサ１５を均一に散布し、ＣＦ基板２５のシール材６やコンタクト材１０Ａが当接する部分に仮止め用接着剤を塗布する。その後、ＴＦＴ基板２とＣＦ基板２５とを貼り合わせ、仮止め用接着剤を硬化させて仮止めが完了する。
そして、仮止めされた両基板２、２５を加圧しながら加熱処理すると、シール材６及びコンタクト材１０Ａの熱硬化性樹脂が硬化し、空の液晶表示パネルが完成する。この空の液晶表示パネル内に図示しない注入口から液晶１４を注入し、この注入口を封止材で塞ぐと半透過型の液晶表示装置１が完成する。

また、ＴＦＴ基板２の下方には、図示しない周知の光源（あるいは照光部）、導光板、拡散シート等を有するバックライトが配置されている。このバックライトは、表示パネル外部に設けられた後述するバックライト制御回路（バックライト駆動ＩＣ）にて、光検知部ＬＳで検知した外光に応じた最適なバックライト輝度となるように制御されるようになっている。

次に、光検知部ＬＳの構造について説明する。
図３は、光検知部ＬＳを構成する光センサ及びスイッチ素子の断面図である。
光検知部ＬＳを構成するＴＦＴ光センサ及びスイッチ素子ＳＷは、図３に示すように、いずれもＴＦＴからなりＴＦＴ基板２上に形成されている。すなわち、ＴＦＴ基板２は、その表面にＴＦＴ光センサのゲート電極Ｇ_L、コンデンサＣの一方の端子Ｃ₁及び一方のスイッチ素子ＳＷを構成するゲート電極Ｇ_Sが形成され、これらの表面を覆うようにして窒化シリコンや酸化シリコンなどからなるゲート絶縁膜１７が積層されている。

また、ＴＦＴ光センサのゲート電極Ｇ_Lの上及びスイッチ素子ＳＷを構成するＴＦＴのゲート電極Ｇ_Sの上には、それぞれゲート絶縁膜１７を介して非晶質シリコンや多結晶シリコンなどからなる半導体層１９_L及び１９_Sが形成されている。
また、ゲート絶縁体１７上には、アルミニウムやモリブデン等の金属からなるＴＦＴ光センサのソース電極Ｓ_L及びドレイン電極Ｄ_L、一方のスイッチ素子ＳＷを構成するＴＦＴのソース電極Ｓ_S及びドレイン電極Ｄ_Sがそれぞれの半導体層１９_L及び１９_Sと接触するように設けられている。

このうち、ＴＦＴ光センサのソース電極Ｓ_L及びスイッチ素子ＳＷを構成するＴＦＴのドレイン電極Ｄ_Sは、互いに延長されて接続されてコンデンサＣの他方の端子Ｃ₂が形成されている。更に、ＴＦＴ光センサ、コンデンサＣ及びＴＦＴからなるスイッチ素子ＳＷの表面を覆うようにして、例えば、無機絶縁材料からなる保護絶縁膜１８が積層されており、また、ＴＦＴからなるスイッチ素子ＳＷの表面には、外部光の影響を受けないようにするために、遮光層２１が被覆されている。

さらに、この光検知部ＬＳが配設された向かい側のＣＦ基板２５上には、図２に示すように、光検知部ＬＳと対向する位置まで対向電極２６が延設され、光検知部ＬＳを構成するＴＦＴ光センサのドレイン電極Ｄ_L及びコンデンサＣにおけるグラウンド端子ＧＲ側の他方の端子Ｃ₂が、この対向電極２６にトランスファ電極１０ｂを介して接続されている。

この構造の光検知部ＬＳは、図４に示すように、ＴＦＴ光センサのドレイン電極Ｄ_Lとソース電極Ｓ_Lとの間にコンデンサＣが並列接続され、ソース電極Ｓ_LとコンデンサＣの一方の端子とがスイッチ素子ＳＷを介して基準電圧源に接続され、更に、ＴＦＴ光センサのドレイン電極Ｄ_L及びコンデンサＣの他方の端子が対向電極（ＶＣＯＭ）に接続された構成となる。

このような構成により、所定期間毎にスイッチ素子ＳＷがオン状態となると、基準電圧源から所定の基準電圧Ｖｓ（例えば、＋２Ｖ）がコンデンサＣに印加されて充電される。この充電により、コンデンサＣの両端には基準電圧Ｖｓと対向電極電圧ＶＣＯＭ間の電位差が掛かって充電されるが、ゲート電極Ｇ_Lには逆極性のゲート電圧ＧＶが印加されてゲートオフされているので、スイッチ素子ＳＷをオフ状態とすると、ＴＦＴ光センサへ光が照射されることにより生じる漏れ電流によって、この充電電圧が低下する。

そして、コンデンサＣへの充電タイミングから所定の読み取り時間後に、コンデンサＣに充電された電圧を読み取り（検知し）、この検知出力によって、バックライト等の制御が可能となる。
図５は、バックライト制御回路の詳細な構成を示すブロック図である。
この図５に示すように、バックライト制御回路は、光検知部ＬＳから得られるアナログ情報を取得する読み取り部３１と、バックライト輝度に応じて読み取り部３１の出力値を補正する補正部３２と、該補正部３２の出力値を後述する所定の基準値と比較する比較部３３と、該比較部３３の結果に基づいてバックライト３５を制御するＢ／Ｌ制御部３４とを備えている。

読み取り部３１は、光検知部ＬＳのスイッチ素子ＳＷのオン／オフ制御を行って、光検知部ＬＳのコンデンサＣへの充電を行うと共に、所定のタイミングで光検知部ＬＳのコンデンサＣに充電されている充電電圧を読み取る。また、このようにして取得したアナログ情報をＡ／Ｄ変換して照度データＬ_LSとし、これを補正部３２に出力する。
補正部３２には、読み取り部３１から出力される照度データＬ_LSと、Ｂ／Ｌ制御部３４から出力されるバックライト輝度Ｌ_BLとが入力され、バックライト輝度Ｌ_BLに応じて照度データＬ_LSの補正を行う。

図６は、補正部３２で実行する照度補正処理手順を示すフローチャートである。
先ずステップＳ１で、補正部３２は、光検知部ＬＳで検知した照度Ｌ_LSと、バックライト輝度Ｌ_BLとを読み込み、ステップＳ２に移行する。
ステップＳ２では、補正部３２は、光検知部ＬＳで検知した照度Ｌ_LSが所定の低照度判定閾値Ａ１（例えば、１００Ｌｘ）以下であるか否かを判定し、Ｌ_LS＞Ａ１である場合には、ＴＦＴ光センサに中〜高照度の光が照射しており、照度Ｌ_LSの補正を行う必要はないと判断して、ステップＳ３に移行する。

ステップＳ３では、補正部３２は、照度Ｌ_LSを補正後の照度Ｌとして設定し、ステップＳ４に移行する。
ステップＳ４では、補正部３２は、補正後の照度Ｌを比較部３３に対して出力してから照度補正処理を終了する。
一方、前記ステップＳ２でＬ_LS≦Ａ１であると判定された場合には、ＴＦＴ光センサに低照度の光が照射していると判断してステップＳ５に移行する。

ステップＳ５では、補正部３２は、バックライト輝度Ｌ_BLが第１の判定閾値Ｂ１（例えば、７５％）以上であるか否かを判定し、Ｌ_BL≧Ｂ１である場合にはステップＳ６に移行して、照度Ｌ_LSに１より小さい補正係数Ｃ１（例えば、０．７）を乗算することで補正後の照度Ｌを算出し、前記ステップＳ４に移行する。
また、前記ステップＳ５で、Ｌ_BL＜Ｂ１であると判定されたときには、ステップＳ７に移行して、バックライト輝度Ｌ_BLが第１の判定閾値Ｂ１より小さい第２の判定閾値Ｂ２（例えば、５０％）以上であるか否かを判定する。このとき、Ｌ_BL≧Ｂ２である場合にはステップＳ８に移行して、照度Ｌ_LSに補正係数Ｃ１より大きい補正係数Ｃ２（例えば、０．８）を乗算することで補正後の照度Ｌを算出し、前記ステップＳ４に移行する。一方、Ｌ_BL＜Ｂ２である場合にはステップＳ９に移行する。

ステップＳ９では、補正部３２は、バックライト輝度Ｌ_BLが第２の判定閾値Ｂ２より小さい第３の判定閾値Ｂ３（例えば、２５％）以上であるか否かを判定し、Ｌ_BL≧Ｂ３である場合にはステップＳ１０に移行して、照度Ｌ_LSに補正係数Ｃ２より大きい補正係数Ｃ３（例えば、０．９）を乗算することで補正後の照度Ｌを算出し、前記ステップＳ４に移行する。また、Ｌ_BL＜Ｂ３である場合には、照度Ｌ_LSを補正する必要はないと判断して前記ステップＳ３に移行する。

比較部３３は、補正部３２から入力される補正後の照度Ｌを所定の照度閾値と比較し、その結果をＢ／Ｌ制御部３４に出力する。ここで、上記照度閾値は、外光の照度に基づいて、バックライト３５の最適輝度を設定するための値である。
Ｂ／Ｌ制御部３４は、比較部３３での比較結果をもとに、バックライト３５の輝度が照度Ｌに応じた最適輝度となるように制御すると共に、バックライト３５の制御量としてこのときのバックライト輝度Ｌ_BLを前記補正部３２に出力する。

図５において、補正部３２が出力補正部に対応し、比較部３３及びＢ／Ｌ制御部３４が制御部に対応し、Ｂ／Ｌ制御部３４が輝度検出部に対応し、バックライト３５が照光部に対応している。
次に、本発明における実施形態の動作について説明する。
今、バックライト３５が点灯していない状態で、ＴＦＴ光センサに高照度の外光が照射しているものとする。このとき、読み取り部３１が光検知部ＬＳのスイッチ素子ＳＷをオン状態とし、光検知部ＬＳのコンデンサＣに基準電圧Ｖｓを充電する。そして、その後、読み取り部３１がスイッチ素子ＳＷをオフ状態に切り替え、ＴＦＴ光センサに上記外光が照射されることにより生じる漏れ電流によって、コンデンサＣに充電された充電電圧が所定の放電特性で低下する。その後、読み取り部３１は、所定の読み取り時間が経過した時点で、コンデンサＣの充電電圧を読み取り、その読み取り値から照度Ｌ_LSを算出し、これを補正部３２に出力する。

ＴＦＴ光センサに照射している外光が高照度であることから、光検知部ＬＳで検知される照度Ｌ_LSは低照度判定閾値Ａ１より高くなる。そのため、補正部３２では、図６のステップＳ２でＮｏと判定し、ステップＳ３に移行して照度Ｌ_LSを補正後の照度Ｌとして設定し、ステップＳ４でこれを比較部３３に出力する。このように、照度Ｌ_LSが低照度判定閾値Ａ１より高い場合には、照度Ｌ_LSの補正を行わない。

表示パネルに高照度の外光が照射されている状態では、バックライト３５の最適輝度は低く、比較部３３では、補正部３２から出力される補正後の照度Ｌを照度閾値と比較し、バックライト３５を消灯すべきであると判定する。これにより、Ｂ／Ｌ制御部３４によってバックライト３５が消灯した状態を維持する。
図７は、外光照度とバックライト３５の最適輝度との関係の一例を示す図である。

この図７に示す例では、外光照度Ｌが４０００Ｌｘより低い低〜中照度領域で、外光照度Ｌが高いほどバックライト３５の最適輝度は高くなり、外光照度Ｌが４０００Ｌｘ付近でバックライト３５の最適輝度がピーク（１００％）となるように設定されている。また、外光照度Ｌが４０００Ｌｘより高い高照度領域では、外光照度Ｌが高いほどバックライト３５の最適輝度は低くなるように設定されている。

外光照度とバックライト３５の最適輝度との関係を上記のようにすることで、視認性の確保と消費電力の低減とを実現することができる。特に、暗所での視認性の確保とバックライトの消費電力の低減とを実現するためには、数ルクスから数百ルクスの低照度領域でのバックライト調光が重要である。
一方で、低照度領域では、バックライトの影響により光センサの外光検出に誤差が生じることが分かっている。

図８は、バックライト輝度と光センサの外光検出誤差との関係を示す図である。この図８に示すように、低照度領域では、光センサによる外光検出値が実際の外光照度より高くなるという現象が生じる。これは、図９に示すように、バックライト光がＴＦＴ基板側のパターン間から漏れる漏れ光、及びガラスや金属膜内を伝播する迷光が、ＴＦＴ基板上に配置した光センサに照射されるためであると考えられる。そして、この低照度領域での光センサの外光検出誤差は、バックライト輝度が高いほど、また、外光照度が低照度であるほど大きくなる。

光センサを液晶表示パネル内に形成する場合、汎用の光センサＩＣを用いる場合と異なり、携帯電話機などのセットに採光用の開口窓を設ける必要がないため、外観デザインの自由度が向上するなどの利点がある。そのため、光センサを液晶表示パネルのガラス基板上に搭載して外光を検出し、その検出結果に応じてバックライト輝度を調整する手法が一般的に用いられている。

しかしながら、光センサを液晶表示パネル内に形成する場合、光センサが液晶パネルの表示領域に近接するため、上述したように、自身のバックライトの影響を受け易くなる。そのため、バックライトの影響なく外光を正確に検出する工夫が必要となる。
そこで、本実施形態では、バックライト輝度に応じて、低照度領域で発生する光センサの外光検出誤差を補償し、正確に外光検出を行うようにする。

すなわち、バックライト３５が点灯していない状態で、ＴＦＴ光センサに５０Ｌｘの低照度の外光が照射しているものとすると、光センサはバックライト３５の影響を受けないため、センサ検出値である照度Ｌ_LSは外光照度と等しい５０Ｌｘとなり、Ｌ_LS≦Ａ１となる。
そのため、補正部３２では、図６のステップＳ２でＹｅｓと判定してステップＳ５に移行する。バックライト３５は消灯しておりバックライト輝度Ｌ_BLは第３の判定閾値Ｃ３より低いため、ステップＳ５、Ｓ７及びＳ９で何れもＮｏと判定してステップＳ３に移行し、照度Ｌ_LSをそのまま補正後の照度Ｌとして設定する。

このように、センサ検出値がバックライト３５の影響を受けていない場合には、照度Ｌ_LSの補正を行うことなくバックライト制御が行われる。
そして、例えば、図７に示すような外光照度とバックライト輝度との関係を示す特性図に基づいて、バックライト３５の最適輝度が５２％に算出され、Ｂ／Ｌ制御部３４でバックライト３５が制御されて、バックライト輝度Ｌ_BL＝５２％でバックライト３５が点灯される。

すると、光センサには、外光の他にバックライト３５からの光による漏れ光や迷光も照射されることになる。したがって、この状態で、再度光センサによる外光検知を行うと、センサ検出値が実際の外光照度より高くなる。
このとき、センサ検出値が実際の外光照度より高い６５Ｌｘとなっているものとすると、Ｌ_LS≦Ａ１であるため、補正部３２では、図６のステップＳ２でＹｅｓと判定してステップＳ５に移行する。バックライト輝度Ｌ_BL＝５２％であり、Ｂ２≦Ｌ_BL＜Ｂ１であるため、ステップＳ５でＮｏ、ステップＳ７でＹｅｓと判定してステップＳ８に移行する。そして、このステップＳ８で、照度Ｌ_LSに補正係数Ｃ２が乗算され、補正後の照度Ｌが実際の外光照度と略等しい値まで減少補正される。

これにより、光センサが受けるバックライト光の影響が適正に補正されて、正確な外光照度を得ることができるので、バックライト３５の輝度を、実際の外光照度に応じた最適輝度になるように制御することができる。
このように、上記実施形態では、光検知部の出力値が所定値以下であるとき、バックライト輝度に基づいて光検知部の出力値を減少補正するので、バックライトの漏れ光や迷光等、バックライトの影響を受けて外光検出誤差が発生し易い低照度領域での光センサ出力値の補正を適正に行うことができる。その結果、精度良く外光照度を検出してバックライト制御を適切に行うことができ、表示パネルの視認性確保と消費電力の低減とを実現することができる。

また、このとき、バックライト輝度が高いほど、光検知部の出力値を大きく減少補正するので、バックライト輝度が高く光センサ出力値の誤差が大きい場合であっても、当該バックライト輝度に応じて適正に光センサ出力値を補正することができる。
さらに、Ｂ／Ｌ制御部によるバックライト制御量に基づいてバックライト輝度を検出するので、バックライト制御回路内部で外光の検出値補正を完結することができる。そのため、システムとして新たな付加物やコストアップなく、低照度から高照度まで広範囲に亘って正確な外光検出結果を得ることができる。

なお、上記実施形態においては、バックライト輝度Ｌ_BLに応じて１より小さい補正係数Ｃ１〜Ｃ３を照度Ｌ_LSに乗じることで、当該照度Ｌ_LSを減少補正する場合について説明したが、バックライト輝度Ｌ_BLに応じた所定の補正係数Ｃ´１〜Ｃ´３を照度Ｌ_LSから減じることで、当該照度Ｌ_LSを減少補正することもできる。
例えば、照度Ｌ_LSが所定の低照度判定閾値Ａ１以下であるとき、Ｌ_BL≧Ｂ１であるときには、Ｌ＝Ｌ_LS−Ｃ´１（例えば、Ｃ´１＝８Ｌｘ）とし、Ｂ２≦Ｌ_BL＜Ｂ１であるときには、Ｌ＝Ｌ_LS−Ｃ´２（例えば、Ｃ´２＝６Ｌｘ）とし、Ｂ３≦Ｌ_BL＜Ｂ２であるときには、Ｌ＝Ｌ_LS−Ｃ´３（例えば、Ｃ´２＝４Ｌｘ）とし、Ｌ_BL＜Ｂ３であるときにはＬ＝Ｌ_LSとすることができる。この場合にも、バックライト輝度Ｌ_BLが高いほど照度Ｌ_LSを大きく減少補正することになり、バックライト輝度Ｌ_BLに応じて光センサ出力値を適正に補正することができる。

また、低照度判定閾値Ａ１、バックライト輝度範囲の判定閾値Ｂ１〜Ｂ３、及び補正係数Ｃ１〜Ｃ３（Ｃ´１〜Ｃ´３）の値は、光センサやバックライトの特性に応じて変更することもできる。これにより、光センサの特性のばらつきやバックライトの輝度のばらつきに対応することができ、正確に外光検出誤差を補正することができる。
さらに、上記実施形態においては、低照度判定閾値を１つだけ設け、照度Ｌ_LSが低照度判定閾値Ａ１以下であるときに、当該照度Ｌ_LSを補正する場合について説明したが、低照度判定閾値を複数設けることもできる。そして、照度Ｌ_LSが小さいほど当該照度Ｌ_LSを大きく減少補正するようにしてもよい。これにより、低照度であるほどセンサ検出値の誤差が大きくなることを考慮して照度Ｌ_LSを補正することができるなど、より正確に外光検出誤差を補正することができる。

また、上記実施形態においては、バックライト輝度の範囲閾値としてＢ１〜Ｂ３の３つを設ける場合について説明したが、これを４つ以上とすることもできる。これにより、より正確に外光検出誤差を補正することができる。
さらにまた、上記実施形態においては、照度Ｌ_LSが所定の低照度判定閾値Ａ１以下であるとき、照度Ｌ_LSとバックライト輝度Ｌ_BLとに基づいて、予め格納されたルックアップテーブルを参照して、補正後の照度Ｌを算出することもできる。これにより、より緻密に外光検出誤差を補正することができる。

また、上記実施形態においては、本発明を半透過型液晶表示装置に適用する場合について説明したが、透過型液晶表示装置や反射型液晶表示装置に本発明を適用することも可能である。なお、反射型液晶表示装置の場合には、バックライトないしはサイドライトに代えてフロントライトを使用すればよい。
さらに、上記実施形態においては、光センサとしてＴＦＴ光センサを適用する場合について説明したが、周知のフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＴＦＴ、フォトＳＣＲ、光導電体、光電池など、任意の光−電気変換素子を適用することができる。

本発明における実施形態の液晶表示装置のカラーフィルタ基板を透視して表した表示パネルを模式的に示した平面図ある。図１のＸ−Ｘ断面図である。ＴＦＴ基板上の光センサ及びスイッチ素子の断面図である。光検知部の回路図である。バックライト制御の詳細な構成を示すブロック図である。補正部で実行する照度補正処理手順を示すフローチャートである。外光照度とバックライトの最適輝度との関係を示す図である。バックライト輝度と光センサの外光検出誤差との関係を示す図である。光センサが受光する光を説明する図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、２…ＴＦＴ基板、４…ゲート線、５…ソース線、６…シール材、１０ａ〜１０ｄ…トランスファ電極、１１…コモン線、１４…液晶、１５…スペーサ、２５…ＣＦ基板、２６…対向電極、３１…読み取り部、３２…補正部、３３…比較部、３４…Ｂ／Ｌ制御部、３５…バックライト、ＬＳ…光検知部、ＳＷ…スイッチ素子、Ｃ…コンデンサ、Ｖｓ…基準電圧

Claims

表示パネルを照光する照光部と、外光を検知する光センサを有する光検知部と、前記光検知部の出力値に基づいて前記照光部を制御する制御部とを備える表示装置であって、
前記照光部の光の輝度を検出する輝度検出部と、前記光検知部の出力値が所定値以下であるとき、前記輝度検出部で検出した輝度に基づいて、前記光検知部の出力値を減少補正する出力補正部とを備えることを特徴とする表示装置。
表示パネルを照光する照光部と、外光を検知する光センサを有する光検知部と、前記光検知部の出力値に基づいて前記照光部を制御する制御部とを備える表示装置であって、
前記照光部の光の輝度を検出する輝度検出部と、前記光検知部の出力値が所定値以下であるとき、前記輝度検出部で検出した輝度と前記光検知部の出力値とに基づいて、前記光検知部の出力値を減少補正する出力補正部とを備えることを特徴とする表示装置。
前記出力補正部は、前記光検知部の出力値が所定値以下であるとき、前記輝度検出部で検出した輝度が高いほど、前記光検知部の出力値を大きく減少補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
前記出力補正部は、前記光検知部の出力値が所定値以下であるとき、該光検知部の出力値が小さいほど、当該出力値を大きく減少補正することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の表示装置。
前記光検知部は、前記光センサとしての薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタのソース電極とドレイン電極の間に接続されたコンデンサと、前記ソース電極と前記コンデンサの一方の端子に接続されたスイッチ素子とを有し、前記スイッチ素子のオン状態で基準電圧に充電され、前記スイッチ素子のオフ状態で前記薄膜トランジスタへ光が照射されることにより生じる漏れ電流により低下する前記コンデンサの電圧を検知することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の表示装置。
前記輝度検出部は、前記制御部による前記照光部の制御量に基づいて、当該照光部の光の輝度を検出することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の表示装置。