JP5270641B2 - 照度センサ、およびこの照度センサを備えた表示装置 - Google Patents
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Description
Id=(1/2)×μ0×Cox×(W/L)×(Vgs-Vth)2×(1-λ×Vds)…(1)
で示される。
また、第1受光素子および第2受光素子において、接合の浅い部分N層とP層の接合部にフォトダイオードを構成することにより、紫外の光を吸収し、このフォトダイオードを短絡することにより、接合の浅い部分で吸収される紫外の光を無効化し、第1受光素子および第2受光素子全体として紫外の分光感度特性を低減することが可能になる。
〔実施の形態1〕
本実施の形態においては、照度センサが搭載された液晶表示装置を例として記載する。
まず、図12に基づいて、本実施の形態における液晶表示装置の概略構成について説明する。図12は、本実施の形態における液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
以下、図1に基づいて、本実施の形態における照度センサの構成について説明する。図1は、本実施の形態における照度センサの構成を示す回路図である。
以下、図2、図3に基づいて、本実施の形態におけるアナログ‐デジタル変換回路ADC1・ADC2について説明する。図2は、本実施の形態におけるアナログ‐デジタル変換回路ADC1・ADC2の構成を示す回路図であり、図3は、本実施の形態におけるアナログ‐デジタル変換回路ADC1・ADC2の動作を示す波形図である。
Iin×tconv=I×tclk×count…(2)
で示される。
count=(Iin×tconv)/(I×tclk)…(3)
が導かれる。
tconv=tclk×2n(nは分解能)…(4)
になるように設定すると、次式(5)
count=Iin/I×2n…(5)
が導かれる。
count1=Iin1/I1×2n…(6)
で示される。
図4に基づいて、本実施の形態における電流出力回路21の構成について説明する。図4の(a)は、本実施の形態における電流出力回路21の構成を示す回路図であり、図4の(b)は、電流出力回路21に入力されるビットストリーム信号chargelと出力電流Ioの関係を示す波形図である。
I0=I1×α×(count1/2n)…(7)
=I1×α×(Iin1/I1)
=Iin1×α
で示される。
count2=(Iin2−Iin1×α)/I2×2n…(8)
で示される。
(フォトダイオードPD1・PD2の分光感度特性1)
以下、図5に基づいて、フォトダイオードPD1・PD2の分光感度特性の一例について説明する。
以下、図7に基づいて、図5に示すような分光感度特性を有するフォトダイオードPD1・PD2の構造について説明する。図7は、フォトダイオードPD1・PD2の構造を示す回路図であり、図7の(a)は、フォトダイオードPD1の構造を示す回路図であり、図7の(b)は、フォトダイオードPD2の構造を示す回路図である。
図8は、フォトダイオードPD1・PD2の分光感度特性の他の一例を示すグラフである。図8において、2つの実線はフォトダイオードPD1・PD2の分光感度特性をそれぞれ示し、破線は基準電流I1を任意の係数α倍にした場合のフォトダイオードPD1の分光感度特性を示し、一点鎖線は視感度を示している。
以下、図9に基づいて、図8に示すような分光感度特性を有するフォトダイオードPD1・PD2の構造について説明する。図9は、フォトダイオードPD1・PD2の構造を示す回路図であり、図9の(a)は、フォトダイオードPD1の構造を示す回路図であり、図9の(b)は、フォトダイオードPD2の構造を示す回路図である。
図10は、フォトダイオードPD1・PD2の分光感度特性の他の一例を示すグラフである。図10において、2つの実線はフォトダイオードPD1・PD2の分光感度特性をそれぞれ示し、破線は基準電流I1を任意の係数α倍にした場合のフォトダイオードPD1の分光感度特性を示し、一点鎖線は視感度を示している。
以下、図11に基づいて、図10に示すような分光感度特性を有するフォトダイオードPD1・PD2の構造について説明する。図11は、フォトダイオードPD1・PD2の構造を示す回路図であり、図11の(a)は、フォトダイオードPD1の構造を示す回路図であり、図11の(b)は、フォトダイオードPD2の構造を示す回路図である。
〔実施の形態2〕
本発明の液晶表示装置に関する他の実施形態について、図13に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図13は、本実施の形態における液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
20 照度センサ
21 電流出力回路
25 充電回路
26 比較回路
27 制御回路(出力回路)
28 放電回路
30 バックライト制御回路
40 バックライト
100 液晶表示装置
ADC アナログ‐デジタル変換回路(積分型アナログ‐デジタル変換回路)
ADC1 アナログ‐デジタル変換回路(第1アナログ‐デジタル変換回路、積分型アナログ‐デジタル変換回路)
ADC2 アナログ‐デジタル変換回路(第2アナログ‐デジタル変換回路、積分型アナログ‐デジタル変換回路)
PD1 フォトダイオード(第1受光素子)
PD2 フォトダイオード(第2受光素子)
Count カウンタ
Iin1 電流(第1電流)
Iin2 電流(第2電流)
Iin2-Iin1×α
電流(第3電流)
charge、charge1
ビットストリーム信号
tconv 充電時間(アナログ‐デジタル変換期間)
comp 出力信号(パルス信号)
C1 コンデンサ(積分コンデンサ)
v1 基準電圧
vsig 出力電圧((積分回路の)出力電圧)
α 係数
I1×α 電流((電流出力回路の)電流)
I 電流((放電回路の)電流)
Claims (12)
- 互いに異なる分光感度特性を有する第1受光素子と第2受光素子とを備える照度センサであって、
入力光の受光強度に応じて上記第1受光素子に流れる第1電流を、アナログ‐デジタル変換する第1アナログ‐デジタル変換回路であって、入力される上記第1電流に応じた電荷を積分する積分コンデンサを備えるとともに上記積分コンデンサによる積分結果に対応する電圧を出力する積分回路と、上記積分回路の出力電圧と基準電圧との互いの高低を比較して比較結果を2値のパルス信号として出力する比較回路と、上記比較回路の出力した上記パルス信号を取り込む出力回路であって取り込んだ上記パルス信号に含まれるアクティブパルスを計数するカウンタを備えるとともに上記カウンタによる計数結果を上記第1電流のアナログ‐デジタル変換値として出力する出力回路と、上記出力回路から上記アクティブパルスの時系列的並びがビットストリーム信号として入力されて上記ビットストリーム信号のアクティブパルス期間に電流を出力して上記積分コンデンサを放電させる放電回路とを備える積分型アナログ‐デジタル変換回路からなる第1アナログ‐デジタル変換回路と、
上記出力回路から上記ビットストリーム信号が入力されて上記ビットストリーム信号の上記アクティブパルス期間に電流を出力する電流出力回路と、
入力光の受光強度に応じて上記第2受光素子に流れる第2電流から、上記電流出力回路が出力する電流を減算した第3電流をアナログ‐デジタル変換する積分型アナログ‐デジタル変換回路からなる第2アナログ‐デジタル変換回路と、
を備えており、
上記第1受光素子は、赤外波長域の分光感度特性を有し、
上記第2受光素子は、可視波長域から赤外波長域に亘る分光感度特性を有しており、
上記電流出力回路が出力する電流の、上記第2アナログ‐デジタル変換回路のアナログ‐デジタル変換期間における平均値は、上記第1電流の係数倍であり、上記係数は変更可能に設定可能であることを特徴とする照度センサ。 - 上記第2アナログ‐デジタル変換回路は、上記第1アナログ‐デジタル変換回路と同じ回路構成を有することを特徴とする請求項1に記載の照度センサ。
- 上記第1受光素子には、バイアス電圧が印加されないことを特徴とする請求項1又は2に記載の照度センサ。
- 上記第2受光素子には、バイアス電圧が印加されないことを特徴とする請求項1から3までの何れか1項に記載の照度センサ。
- 上記係数は、1.1〜1.2の範囲で設定されることを特徴とする請求項1から4までの何れか1項に記載の照度センサ。
- 上記係数は、1.15に設定されることを特徴とする請求項5に記載の照度センサ。
- 上記第1受光素子および上記第2受光素子には、緑色波長域および赤外波長域の光を受光面に向けて透過させるフィルタが設けられていることを特徴とする請求項1から6までの何れか1項に記載の照度センサ。
- 上記第1受光素子は、P拡散層と、上記P拡散層の中に形成されたNウェルと、上記Nウェルの中に形成されたP層とを備えた第1の層構成を有し、上記第1の層構成において、上記P層と上記Nウェルとの接合部および上記Nウェルと上記P拡散層との接合部にそれぞれ形成されたフォトダイオードのうち、上記P層と上記Nウェルとの接合部に形成された上記フォトダイオードのアノードとカソードとの間が短絡されて構成され、
上記第2受光素子は、上記第1の層構成と同じ層構成の第2の層構成を有し、上記第2の層構成において、上記P層と上記Nウェルとの接合部および上記Nウェルと上記P拡散層との接合部にそれぞれフォトダイオードが形成されて構成されていることを特徴とする請求項1から7までの何れか1項に記載の照度センサ。 - 上記第1受光素子は、P拡散層と、上記P拡散層の中に形成されたNウェルと、上記Nウェルの中に形成されたP層と、上記P層の中に形成されたN層とを備えた第3の層構成を有し、上記第3の層構成において、上記N層と上記P層との接合部、上記P層と上記Nウェルとの接合部、上記Nウェルと上記P拡散層との接合部にそれぞれ形成されたフォトダイオードのうち、上記N層と上記P層との接合部に形成された上記フォトダイオードのアノードとカソードとの間が短絡され、且つ上記P層と上記Nウェルとの接合部に形成された上記フォトダイオードのアノードとカソードとの間が短絡されて構成され、
上記第2受光素子は、上記第3の層構成と同じ層構成の第4の層構成を有し、上記第4の層構成において、上記N層と上記P層との接合部、上記P層と上記Nウェルとの接合部、上記Nウェルと上記P拡散層との接合部にそれぞれ形成されたフォトダイオードのうち、上記N層と上記P層との接合部に形成された上記フォトダイオードのアノードとカソードとの間が短絡されて構成されていることを特徴とする請求項1から7までの何れか1項に記載の照度センサ。 - 画面を表示する表示パネルと、
上記表示パネルを照射するバックライトと、
上記バックライトの輝度を制御するバックライト制御回路と、
請求項1から9までの何れか1項に記載の照度センサとを備え、
上記バックライト制御回路は、上記第2アナログ‐デジタル変換回路が出力するデジタル値に基づいて、上記バックライトの輝度を制御することを特徴とする表示装置。 - さらに、発光体と、制御回路とを備え、
上記発光体は、上記制御回路により駆動され、
上記第1受光素子は、上記発光体から発光され、検知物体により反射されてきた反射光を受光し、
上記制御回路は、上記第1受光素子に受光強度に応じて流れる上記第1電流を検知して、上記検知物体の有無を検知し、
上記バックライト制御回路は、上記検知物体の有無結果と上記第2アナログ‐デジタル変換回路が出力する上記第3電流のデジタル値とに基づいて、上記バックライトの輝度を制御することを特徴とする請求項10に記載の表示装置。 - さらに、発光体と、制御回路とを備え、
上記発光体は、上記制御回路により駆動され、
上記第1受光素子は、上記発光体から発光され、検知物体により反射されてきた反射光を受光し、
上記制御回路は、上記第1受光素子に受光強度に応じて流れる第1電流を検知して、上記検知物体の距離を測定し、
上記バックライト制御回路は、上記検知物体の測距結果と上記第2アナログ‐デジタル変換回路が出力する上記第3電流のデジタル値とに基づいて、上記バックライトの輝度を制御することを特徴とする請求項10に記載の表示装置。
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