JP4409873B2

JP4409873B2 - Display device

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Publication number: JP4409873B2
Application number: JP2003208136A
Authority: JP
Inventors: 智宏安藤; 貴秋山
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2023-08-21
Also published as: JP2005070065A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示パネルへの周囲光の照度や補助光源によるバックライトの輝度等を、受光素子を用いて測定して、バックライト等の発光量を制御する機能を有する表示装置に関し、特に受光素子と表示装置を一体化した構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話や携帯情報端末などの携帯機器において、表示装置のカラー化が急速に進んでいる。これに伴い、表示装置の高輝度化が一層進み、消費電力が増大している。これは電池駆動を基本とし大きさに制限がある携帯機器において、電池寿命を著しく縮めることになり、使用時間の短縮が問題になっている。例えば、液晶パネルを用いた携帯電話を例にとると、液晶パネルとバックライトを合わせた電力消費量は、通話時で全体の電力消費量の２０〜３０％、操作時（非通話時）で５０〜８０％と非常に高い割合を占めており、表示装置の消費電力増加が電池寿命短縮の原因になっていることが分かる。
【０００３】
そこで、表示装置の性能を損なうことなく消費電力を削減する方法が提案されている。液晶表示装置を例にとると、屋外での使用が想定される携帯電話や携帯端末では、外光を利用する反射表示とバックライトによる光を利用する透過表示の両方を兼ね備えた、反射透過両用の表示装置が使用されている。
【０００４】
反射透過両用の表示装置を使用する場合には、屋内では、バックライトの光による透過表示が主となるが、屋外では外光による反射表示を行うため、バックライトによる光がそれほど寄与しなくなる。そして外光が強ければ強いほどその傾向が強くなる。そこで、受光素子を備えて、周囲の環境の明るさを検出し、反射表示による使用が可能な場合には、バックライトの不要な出力を調節する調光システムが、表示品質を損なうことなく消費電力を削減する有意義な方法として挙げられる。このようにバックライトの不要な出力を調節する調光システムを搭載した表示装置が、下記の特許文献１に提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−２１８２１号公報
【０００６】
図４２は、特許文献１に開示された表示装置の一例である。液晶を用いた表示パネル１が筐体２０に取り付けられており、表示パネル１は裏側からＬＥＤ（３０）によって照明される。筐体２０に設けた受光素子２によって周囲の照度を検出し、その照度に応じてＬＥＤ（３０）への供給電力を調整する。これにより消費電力を節約する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献の従来例では、受光素子と表示パネルを別々の場所に設けている。その場合、表示パネルの表示面への光の照射量と、受光素子による検出量に食い違いがあって、誤差を生じる問題があり、また、受光素子２の箇所に採光窓が必要であるとともに、受光素子２の取り付け位置が限定されて、製品デザインや構造に大きな制約を受けるという問題がある。
【０００８】
調光システムにとって、受光素子が正確に周囲環境の明るさ情報を検出することが最も重要である。受光素子を表示パネルに搭載して、表示パネルに入射する周囲光のうちの透明基板を伝わってくる光成分を検出するようにすれば、二つを別々の場所に設けたものよりも表示パネルへの照射光量の検出が正確である。しかしながら、表示パネルに入射する周囲光のうち、透明基板を伝わってくる光成分は、ほとんどが透明基板を透過するので、割合としては入射光に対して大変微弱である。
【０００９】
受光素子を表示パネルに搭載する場合、どこに受光素子を配置し、どうやって検出するかが重要になってくる。例えば、受光素子を液晶表示パネルの下側の透明基板に取り付けた場合、光が下側基板を通って受光素子に届くまでに、偏光板、上側透明基板、透明電極、配向膜、液晶、を経ることになり、その道程のため、ただでさえ微小な透明基板を伝わってくる光成分がさらに減衰して、正確な光検出や低照度時の光検出が困難な程の成分になってしまう。
【００１０】
さらに、外光を利用した反射表示と、バックライトによる照明を利用した透過表示の両機能を備えた反射透過両用液晶表示パネルにおいては、２枚の透明基板の間に内在反射膜が形成されていて、照射光が下側透明基板に届く前に大部分が反射してしまい、下側透明基板を伝わってくる照射光量はほとんど検出不能である。
【００１１】
また、受光素子を表示パネルに配置する位置によっては、外光の光源と表示パネルおよびこれに含まれる受光素子との位置関係や角度、向きに応じて照射光の検出量が変化し、実際の周囲照度と受光素子の検出量との間に大きな誤差が生じる問題がある。
【００１２】
また、透明基板上に受光素子を実装する場合、最低でも受光素子の投影面積に相当する実装スペースの確保が必要であり、表示装置の小型化に支障を来していた。
【００１３】
そこで本発明では、製品デザインや構造への制約が少ないという特徴を備え、光の検出量が、外光と受光素子の位置や角度、向きに依存せず、表示パネルへの正確な照射光量を検出でき、小型化が可能な表示装置を実現することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の表示装置は、視認側に少なくとも１枚の透明基板を設けた表示パネルと補助光源を備え、受光素子の受光部を前記透明基板の上側表面における非表示領域の任意の位置、または少なくとも一つの辺の側面に向けて受光素子を配置し、前記表示パネルに入射する周囲光のうち前記受光素子を配置した前記透明基板内を全反射する成分を受けて照度検出を行う表示装置であって、前記補助光源は間欠駆動し、前記補助光源の非点灯時に前記周囲光の照度検出を行うことを特徴とする。
【００１５】
さらに、請求項１に記載の表示装置において、前記補助光源が発光ダイオードを備えるバックライトであり、前記バックライトの間欠駆動は、フリッカーによるちらつきが出ない６０Ｈｚ以上の周波数とし、前記受光素子による検出タイミングが前記バックライトの非駆動時間の終端を占め、前記バックライトを駆動するパルス信号に接していることを特徴とする。
【００１６】
さらに、請求項１に記載の表示装置において、前記受光素子は前記周囲光と前記補助光源の両方の照度を時分割検出することを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項３に記載の表示装置において、受光素子は周囲光の照度を時分割検出によって低照度時と高照度時のそれぞれについて検出し、バックライト照度の検出と合わせて３回検出することを特徴とする。
【００１８】
さらに、請求項１から４の１項に記載の表示装置において、表示パネルは、透明電極を形成して配向処理を施した一対の透明基板の間に液晶を封入してなる液晶表示パネルであることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を使用して本発明の表示装置の実施形態を説明する。第１〜第６の実施形態は、それぞれ受光素子２の使用方法や配置が異なっている。
【００３０】
〔第１の実施形態：図１〜図１０〕
図１は、本発明における実施形態の斜視図であり、図２は図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。バックライトを備えた反射透過両用型液晶表示装置で、上面と下面で配向膜のラビング方向が９０°ずれている捩れネマティック（ＴＮ）方式である。図２にて、上の表示面側から順に、偏光板１０、上側の透明基板３、液晶１３、下側の透明基板４、偏光板１０、それにプリズムシート２７、拡散シート２８、導光板２９およびＬＥＤ（３０）からなるバックライトで構成されている。
【００３１】
上下の透明基板３、４はガラスまたはプラスチック製である。上側の透明基板３には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の透明電極１１を形成し、配向膜１２を塗布してラビング処理してある。下側の透明基板４には、アモルファスシリコンからなる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ、図示せず）ならびに酸化インジウム錫の透明電極１１を形成してあり、配向膜１２を塗布してラビング処理してある。２枚の透明基板３、４を、セルギャップ調節用のスペーサとシール材によって接着し、間に液晶１３を封入してある。
【００３２】
図１にて、表示パネルの上面は、実際に情報を表示する画素を形成してある表示領域１７と、配線の取出し電極やフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）３２（図４参照）、液晶駆動ＩＣ（３１）を実装する非表示領域１８に分けられる。本発明に用いた液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板である下側の透明基板４の方が上側の透明基板３よりも大きくて、図示しない取出し電極を設けてあり、液晶駆動ＩＣ（３１）をＣＯＧ（ＣｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）実装してある。
【００３３】
図２に見るように、照明装置であるバックライトは、プリズムシート２７、拡散シート２８、導光板２９、ＬＥＤ（３０）で構成してある。ＬＥＤ（３０）は側面発光型で、放出された光は導光板２９の内部を全反射しながら伝わって行くとともに上方に反射され、拡散シート２８、プリズムシート２７を通って均一、集光化されて液晶パネルに入射する。
【００３４】
受光素子２は、図５に見るように受光部を透明基板３の表面の側面２３寄りの縁領域に内側を向くようにアクリル系の接着剤２６で接合してある。受光素子２の電極は制御回路であるコントローラＩＣ（図４、図８の３３）に接続し、コントローラＩＣ（３３）は液晶表示パネルの外部のＬＥＤドライバ（図８の３７）に接続し、ＬＥＤドライバ３７はコントローラＩＣ（３３）からの出力に応じてバックライトのＬＥＤ（３０）を駆動する
【００３５】
図３はフィルム型受光素子２で、（ａ）、（ｂ）はその両面を示す。アモルファスシリコン半導体の一方の面に受光部３４を形成し、反対側の面に取出し電極である陽極３５と陰極３６を形成したもので、受光部３４側の面をポリエステルから成る透明なフィルム基板に形成してある。表示パネルにアクリル系接着剤２６（図５参照）で貼り付けられ、フィルムの特徴から薄く占有面積が小さくて済む。
【００３６】
次に、図５により、本実施形態の動作を説明する。太陽や蛍光灯といった外光の主な光源５からの照射光６が表示パネル１の表示領域１７（図１）に照射され、照射光６は透明基板を透過する透過成分９、透明基板表面で全反射したり透明基板を透過した後、内在散乱膜等によって反射や散乱したりする散乱成分８、透明基板３内を全反射する全反射成分７、の三つに大別される。入射光のうち、ＩＴＯや液晶、内在散乱膜や反射膜によって散乱、反射される成分はいわば外光の再利用成分であり、全反射成分７は、透明基板への入射成分や内在散乱膜等による散乱成分８の一部が、透明基板と主として空気との屈折率の差によって、透明基板内部を全反射するものである。
【００３７】
空気の屈折率は１.００であり、例えば透明ガラス基板３の屈折率は１.４９であるので、両者の屈折率の差によって全反射が生じる限界の角度である臨界角は、４２°となる。つまり、透明基板表面で全反射せずに透明基板内に一度入射した光は、次の境界面における入射角が臨界角４２°を超える場合は透明基板内を全反射し、４２°以下の光は出射される。透明基板３へ入射した光が境界面で反射されて戻ってきたり、一旦透明基板３を透過し、その後のＩＴＯ、液晶、内在散乱膜によって散乱、反射されて透明基板３に戻ってきた光の一部が、臨界角４２°を超え、従って透明基板内を全反射して伝わっていく。
【００３８】
受光素子２と透明基板３とはアクリル樹脂系接着剤２６で接着されるが、アクリル樹脂の屈折率は１.４９であり、透明ガラス基板３の屈折率とほぼ同じであるので、両者の境界による屈折、散乱、反射が少なく検出光量の損失をできるだけ低減している。
【００３９】
この透明基板内の全反射成分７を受光素子２で検出する。液晶表示装置は、図１に示す表示領域１７を図５に見るように透明なプラスチックの風防１９で覆い、それ以外の部分を筐体２０で覆って保護してあり、透明基板３の側面に接合してある受光素子２は筐体２０の下に位置するので、受光素子２が直接に照射光６を検出することはない。
【００４０】
図６は受光素子２の検出特性を示すもので、横軸は表示パネルの周囲の外光の照度、縦軸は受光素子２が光を受けた時の発生電流である。検出可能な照度範囲は広くて、１０lx以下の低照度、１０，０００lx以上の高照度の検出ができる。外光が受光素子２を直接照射したとすれば発生電流は直線Ａのようになるが、実際に受光素子２に当たるのは、上述のように、図５における透明基板３内の全反射成分７であり、その場合の発生電流は直線Ｂで表される。
【００４１】
図６に見るように、透明基板３内の全反射成分７による発生電流Ｂは、周囲からの照射光６を直接検出する場合の発生電流Ａにほぼ比例している。従って、透明基板３中の光の全反射成分による発生電流Ｂから、周囲の明るさ環境の情報を検出できる。なお、実験的には、受光素子で検出している光量は、受光素子近傍の領域に入射してきた光が、２〜３回全反射して受光素子まで届く成分がほとんどである。
【００４２】
図７に、受光素子２により外部の照射光６を検出するタイミングを表すパルス信号Ａと、バックライトのＬＥＤ（３０）を点灯するタイミングを表すパルス信号Ｂを示す。いずれもハイレベルで所定の動作を行う。このようにハイレベルを完全にずらすことで、ＬＥＤ（３０）の光を検出せずに照射光６のみを検出する。しかし、ＬＥＤ（３０）の点灯するタイミングがローレベルになったときでも、すぐに非点灯にはならず完全に非点灯になるためにはある程度の応答時間が必要であるので、その遅延時間をも考慮に入れて受光素子の検出タイミングをさらにずらす必要がある。
【００４３】
フリッカーによるちらつきを防止のために、ＬＥＤ（３０）の間欠駆動は６０Ｈｚ以上の周波数で行うのがよく、例えば、ＬＥＤ（３０）のパルス信号Ｂは、１パルス幅が約１６ｍｓで、ハイレベル幅が約１４ｍｓ、ローレベル幅が約２ｍｓのデューティ比約８７．５％のパルス信号である。
【００４４】
受光素子のパルス信号Ａは、パルス信号Ｂがローレベルからハイレベルに切り替わる近傍のローレベルの位置に、幅約０.１６ｍｓのハイレベル波形を持つデューティ比約１％のパルス信号である。図７の場合、パルス信号Ａの立ち下がりとパルス信号Ｂの立ち上がりが接する関係にして、パルス信号Ｂのローレベル区間すなわちＬＥＤ（３０）の非駆動時間の開始からのパルス信号Ａの遅延時間を最大にしている。本発明では、できるだけバックライト輝度を減少させないために、パルス信号Ｂのデューティ比を可能な限り大きくし、ＬＥＤの点灯時間を稼いでいる。
【００４５】
逆に、パルス信号Ａのハイレベルをパルス信号Ｂのハイレベル区間に置くことで、ＬＥＤ（３０）の点灯中に照度検出を行い、ＬＥＤ（３０）の輝度を測定する。このように照度検出のタイミングを操作することで、一つの受光素子２で外部の照射光６とバックライトのＬＥＤ（３０）輝度の両方を検出する。
【００４６】
また、外部の照射光を測定する場合、低照度時と高照度時での電圧出力差が大きいので、検出感度を低照度に合わせると高照度が検出できず、高照度に合わせると低照度が検出できない。従って、この場合も検出動作を低照度側の検出用と高照度側の検出用の二つにさらに時分割し、ある照度を境にその二つの検出を切り換えることによって、１０lx以下の低照度、１０，０００lx以上の高照度の検出を実現している。
【００４７】
次に、図８を用いて、本実施形態における一連の動作の過程について説明する。受光素子２が照度を検出して生じる電流出力は、コントローラＩＣ（３３）にまず伝達される。コントローラＩＣ（３３）では、動作の速いオペアンプによる無バイアス電流電圧変換を用いた増幅回路３８によって、まず受光素子の応答が電圧に変換されるが、低照度時の微弱な外部の照射光と、高照度時の強い外部の照射光、それにバックライトのＬＥＤ光のそれぞれを検出するために負帰還の抵抗値をスイッチにより切り換えることで増幅率を調節する。
【００４８】
増幅出力をアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３９によってＡ／Ｄ変換するが、増幅出力がリファレンス電圧範囲内にうまく適合するように、受光素子の各検出値を増幅するオペアンプの反転増幅回路、または非反転増幅回路の増幅率を調整するか、またはＡ／Ｄ変換器用のリファレンス電圧４１を調整する。リファレンス電圧４１は変動がないようトリミング装置４２によって安定化している。
【００４９】
外部の照射光の低照度用検出出力と高照度用検出出力、それにバックライト光の三つの出力は、発信器４３からの信号を用いて制御部４０が作るタイミングのずれたクロックで、Ａ／Ｄ変換器３９により時分割的に８ｂｉｔでＡ／Ｄ変換される。そのデジタル出力を演算処理する制御部４０が、アルゴリズムが書き込まれているルックアップテーブル４４からの読み出しを行い、そのデジタル出力の値に対応した値を出力する。
【００５０】
ルックアップテーブルからの出力値の大小に応じて制御される８ｂｉｔのＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）発生器４５がＰＷＭ波形を出力し、このＰＷＭ波形出力をＬＥＤドライバ３７に入力することでバックライトのＬＥＤ（３０）輝度を調整する。本発明では、照射光６の検出量に応じたＬＥＤ（３０）の出力調節と、バックライトＬＥＤ（３０）の輝度を検出してＬＥＤ（３０）自体の輝度のバラツキを補正することの二つを行っている。
【００５１】
また、本発明の表示パネルを組み込む機器には、ＬＥＤを内蔵して発光するボタン等のキースイッチを搭載したものがあるが、その場合、このＰＷＭ波形をキースイッチのＬＥＤを駆動するＬＥＤドライバに出力することで合わせて制御することも行う。
【００５２】
図９は、本実施形態におけるそれら一連の動作の流れ図であり、構成要素間の制御の伝達状況を示している。図１０は本実施形態で設定したルックアップテーブルにおけるアルゴリズムのフィードバックグラフで、横軸は図５の外光である照射光６の照度、縦軸は図１のバックライトのＬＥＤ（３０）１個当たりの駆動電流であり、周囲光に応じたバックライトの輝度の調整度合いを示すものである。
【００５３】
従来、バックライトの輝度調節は、周囲光の照度が高ければバックライトの輝度を落とすという単純な線形の関係が多かったが、図１０のフィードバック特性は照度の一定範囲で駆動電流にピークを設け、照度がそれ以上の領域では駆動電流を下げるとともに、照度がそれ以下の領域でも駆動電流を下げている。これは周囲の照度が非常に低い時にバックライトの輝度を上げると、逆に眩しく感じるのを抑えるためである。もちろん低照度領域において消費電力を削減する効果もある。
【００５４】
ルックアップテーブルの設定を変更することで、用途に応じた、また、液晶表示パネルの性質に合った最適のフィードバックを提供することができる。本発明では、十分な照明が得られる一方で電力消費が過大にならない電流値として、まず、発光ダイオード１個当たりのピーク時の平均駆動電流を約２０ｍＡに設定する。そして外光の検出量に応じて平均駆動電流をピーク範囲の両側で低下させるとともに、バックライトＬＥＤを駆動するパルス波がデューティ比を持つために平均輝度が駆動中の輝度より減少することを盛り込んだアルゴリズムによって、駆動電流を決定する。
【００５５】
前述のように、パルス波のデューティ比が８７．５％なので、ＬＥＤ１個当たりの駆動電流をピーク時に平均約２０ｍＡにするために、図１０に見るように最高は平均電流をデューティ比で除した値である約２３ｍＡ流して、補助光源の自動輝度調整を行う。
【００５６】
〔第１の実施形態の変形例１：図１１〜図１３〕
次に、第１の実施形態の変形例１について説明する。図１１は、第１の実施形態から受光素子２を図３のようなフィルム型からガラス基板型のものに変更し、ガラス基板型受光素子を手前側面に配置した例を図示したものである。図１２はガラス基板型受光素子の斜視図で、（ａ）、（ｂ）はその両面を示す。アモルファスシリコン半導体の一方の面に受光部３４を形成し、反対側の面に取出し電極である陽極３５と陰極３６を形成したもので、受光部３４側の面を透明なガラス基板に貼付して強度を持たせてある。この場合、受光素子２は、図１３に示すようにＬＥＤ（３０）を実装してあるのと同じＦＰＣ（３２）に実装する。
【００５７】
〔第１の実施形態の変形例２：図１４〜図１５〕
また、第１の実施形態の変形例２として、第１の実施形態と同じフィルム型の受光素子ではあるが、第１の実施形態とは異なり受光面と電極端子面とが同一面上にある受光素子を用いた例について説明する。図１４は、その受光素子２を示していて、受光部３４が横長で、両端で下に延びた部分に陽極３５と陰極３６を形成してあり、受光部３４と陽極３５と陰極３６はフィルムの同じ面上に形成してある。この型の受光素子２を、上側の透明基板３の手前の縁領域に、受光部３４を透明基板側に向けて取り付ける。
【００５８】
図１５が、縁領域に取り付けた例を示すものである。図に見るように受光素子２の大きさは選択の自由度が大きく、透明基板３の非表示領域の面積、厚さや形状に応じて任意に選べばよい。一例として、図１５では上面透明ガラス基板３の手前側面全面の長さに合わせて接合してある。図１４のような、受光部３４と陽極３５と陰極３６が同一面上にあるフィルム型受光素子２を用いる場合は、受光部はアクリル系接着剤で透明基板に接着し、電極部はＣＯＧ実装するか、異方導電性テープを用いてフレキシブルプリント基板に直接ＣＯＦ（ＣｈｉｐＯｎＦｉｌｍ）実装する。
【００５９】
〔第１の実施形態の変形例３：図１６〕
図１６は、受光素子２を上側透明基板３の手前側非表示領域の縁に、受光部３４を透明基板側に向けて取り付けた例を図示したものである。受光素子と透明基板はアクリル系接着剤で接着してある。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）のうち、手前側に向かう成分を検出する。
【００６０】
〔第１の実施形態の変形例４：図１７〕
図１７は、受光素子２を上側透明基板３の手前側非表示領域の縁および手前側面に、受光部を透明基板側に向けて取り付けた例を図示したものである。受光素子と透明基板はアクリル系接着剤で接着してある。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）のうち、手前側に向かう成分のほとんど大部分を検出する。
【００６１】
先の図５にて、透明基板３内を光の全反射成分７が伝播する方向は、光源５と表示パネル１との位置関係によって変化する。そのため、周囲の明るさ環境が一定であっても、受光素子２の配置によっては光検出量に偏りが生じる。図１８と図１９は、光源５と表示パネル１との相互位置による光の伝播状況の違いを示す図である。例えば、図１８（ａ）では、透明基板３中で全反射成分７は表示素子２を設けてある側面２３の方向に向かい、同図（ｂ）では、表示素子２を設けた側の反対側の側面２５の方向に向かっており、全反射成分７が進む側で強く検出される。
【００６２】
また、表示素子を平面的に見た図１９では、図（ａ）、（ｂ）に見るように、光の全反射成分７の進行方向は、透明基板の左側面２４Ｌまたは右側面２４Ｒのどちらにでもなり得る。図２０のグラフは図６と同様のものであるが、受光素子２が周囲からの照射光６を直接受けた場合の発生電流が直線Ａで示されるのに対し、一例として照射光６が図１９の透明基板３の左側面２４Ｌまたは右側面２４Ｒから真横に入射した場合、全反射成分７による受光素子２の発生電流は直線Ｂとなって変化が乏しく、第一の実施形態ではほとんど検出できないことが分かる。この点の考慮から、以下に示す第２〜第７の実施形態は、それぞれ受光素子２の設置箇所を第１の実施形態と違えてある。
【００６３】
〔第２の実施形態：図２１〕
第２の実施形態について説明する。図２１に示すように、１枚のＬ字形のフィルム型の受光素子２を用い、受光部を透明基板３の内部に向けて非表示領域の手前側と右側の表面縁領域にアクリル系接着剤で接着してある。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）のうち、手前側と右側に向かう成分を検出することができ、左横からの外光に対して正確に光量を検出する。
【００６４】
〔第２の実施形態の変形例１：図２２〕
図２２は第２の実施形態の変形例１である。１枚のＬ字形のフィルム型の受光素子２を用い、受光部を透明基板３の内部に向けて非表示領域の手前側と左側の表面縁領域にアクリル系接着剤で接着してある。第２の実施形態と異なり、透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）のうち、手前側と左側に向かう成分を検出することができ、右横からの外光に対して正確に光量を検出する。
【００６５】
〔第２の実施形態の変形例２：図２３〕
図２３は第２の実施形態の変形例２である。１枚のフィルム型の受光素子２を折り曲げ、受光部を透明基板３の内部に向けて手前側面と右側面にアクリル系接着剤で接着してある。表面の縁領域ではなく、側面に配置していることが第２の実施形態と異なっている。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）のうち、手前側面と右側面に向かう成分を検出することができ、左横からの外光に対して正確に光量を検出する。
【００６６】
〔第２の実施形態の変形例３：図２４〕
図２４は第２の実施形態の変形例３である。１枚のフィルム型の受光素子２を折り曲げ、受光部を透明基板３の内部に向けて手前側面と左側面にアクリル系接着剤で接着してある。表面の縁領域ではなく、側面に配置していることが第２の実施形態やその変形例１と異なっている。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）のうち、手前側面と左側面に向かう成分を検出することができ、右横からの外光に対して正確に光量を検出する。
【００６７】
〔第２の実施形態の変形例４：図２５〕
図２５は第２の実施形態の変形例４である。１枚のＬ字形のフィルム型の受光素子２を用い、受光部を透明基板３の内部に向けて非表示領域の手前側と右側の表面縁領域、ならびに手前側面にアクリル系接着剤で接着してある。第２の実施形態と異なり、縁領域に加えてさらに手前側面にまで配置し、検出量を増加させている。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）のうち、手前側と右側に向かう成分を検出することができ、左横からの外光に対して正確に光量を検出する。
【００６８】
〔第２の実施形態の変形例５：図２６〕
図２６は第２の実施形態の変形例５である。１枚のＬ字形のフィルム型の受光素子２を用い、受光部を透明基板３の内部に向けて非表示領域の手前側と左側の表面縁領域、ならびに手前側面にアクリル系接着剤で接着してある。第２の実施形態と異なり、縁領域に加えてさらに手前側面にまで配置し、検出量を増加させている。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）のうち、手前側と左側に向かう成分を検出することができ、右横からの外光に対して正確に光量を検出する。
【００６９】
〔第３の実施形態：図２７〕
図２７は第３の実施形態である。２枚のフィルム型の受光素子２の受光部を透明基板３の内部に向けて、非表示領域の手前側と向こう側の表面縁領域にアクリル系接着剤で接着してある。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）のうち、手前側と向こう側に向かう成分を検出することができる。真横である両側への成分は検出できないが、真横だけの成分だけが存在するということはないうえに、手前側と向こう側の上下と真横の左右には、左右への成分が強くなったら上下への成分は弱まるという反比例の関係があるので、この配置でも問題なく検出できる。
【００７０】
〔第３の実施形態の変形例１：図２８〕
図２８は第３の実施形態の変形例である。２枚のフィルム型の受光素子２の受光部を透明基板３の内部に向けて、手前側面と向こう側側面にアクリル系接着剤で接着してある。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）のうち、手前側面と向こう側側面に向かう成分を検出することができる。
【００７１】
〔第３の実施形態の変形例２：図２９〕
図２９は第３の実施形態の変形例である。２枚のフィルム型の受光素子２の受光部を透明基板３の内部に向けて、非表示領域の手前側と向こう側の表面縁領域ならびに手前側面にアクリル系接着剤で接着してある。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）のうち、手前側と向こう側に向かう成分を検出することができる。
【００７２】
〔第４の実施形態：図３０〕
図３０は第４の実施形態である。１枚の凹形状のフィルム型の受光素子２を用い、受光部を透明基板３の内部に向けて、非表示領域の手前側と両側の手前側の一部の表面縁領域に、アクリル系接着剤で接着してある。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）のうち、手前側と両側の手前側部分に向かう成分を検出することができる。実際に表示パネルが用いられている機器を使用して表示パネルを見ているときは、外光の光源はほとんどの場合において表示パネルの上方向こう側にあり、したがって透明基板内を通る全反射成分は必然的に手前側が強く集まるので、手前側に受光素子を配置することは最も有効である。
【００７３】
〔第４の実施形態の変形例１：図３１〕
図３１は第４の実施形態の変形例である。これは図１８の第４の実施形態では透明基板３の非表示領域における両側の手前側の一部だけを覆っている受光素子２を、両側面全部を覆うように広げている。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）のうち、手前側と両側全部に向かう成分を検出することができる。
【００７４】
〔第４の実施形態の変形例２：図３２〕
図３２は第４の実施形態の変形例２である。１枚のフィルム型の受光素子２を両端近くの２箇所で折り曲げ、受光部を透明基板３の内部に向けて、手前側面と両側面の手前側の一部に、アクリル系接着剤で接着してある。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）のうち、手前側面と両側面の手前側部分に向かう成分を検出することができる。
【００７５】
〔第４の実施形態の変形例３：図３３〕
図３３は第４の実施形態の変形例３である。これは図１８の第４の実施形態の変形例２では透明基板３の両側面の手前側の一部だけを覆っている受光素子２を、両側面全部を覆うように広げている。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）のうち、手前側面と両側面全部に向かう成分を検出することができる。
【００７６】
〔第４の実施形態の変形例４：図３４〕
図３４は第４の実施形態の変形例４である。これは受光部を透明基板３の内部に向けて、非表示領域の手前側と両側の表面縁領域ならびに手前側面に、アクリル系接着剤で接着してある。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）のうち、手前側と両側全部に向かう成分を検出することができる。
【００７７】
〔第５の実施形態：図３５〕
図３５は第５の実施形態である。１枚の額縁状のフィルム型受光素子２を用い、受光部を透明基板３の内側に向けて、透明基板３の非表示領域４縁すべてにアクリル系接着剤で接着してある。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）を全部検出するので、最も正確に光量を検出できる。
【００７８】
〔第５の実施形態の変形例１：図３６〕
図３６は第５の実施形態の変形例１で、１枚のフィルム型の受光素子２を折り曲げ、受光部を透明基板３の内側に向けて、透明基板３の全周を取り巻いてアクリル系接着剤で接着してある。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）を全部検出するので、最も正確に光量を検出できる。
【００７９】
〔第５の実施形態の変形例２：図３７〕
図３７は第５の実施形態の変形例２で、１枚の額縁状のフィルム型受光素子２を用い、受光部を透明基板３の内側に向けて、透明基板３の非表示領域４縁ならびに手前側面をアクリル系接着剤で接着してある。透明基板３内を全反射する入射光の全反射成分７（図５）をほとんど全部検出するので、最も正確に光量を検出できる。
【００８０】
〔第６の実施形態：図３８〕
図３８は第６の実施形態で、反射型液晶表示パネルを用いたフロントライト式表示装置である。フロントライト方式であるので、導光板２９やＬＥＤ（３０）は、液晶表示パネルの上にあり、液晶表示パネルの真上から照らし、反射型液晶パネルによって反射された光を見ることになる。この場合も基本的には第１〜５の実施形態と同様に透明基板３に受光素子２を配置する。受光部を透明基板３の非表示領域４に、内側を向くようにアクリル系接着剤で接着してある。導光板２９内を全反射する入射光の全反射成分７を検出する。このようにフロントライト方式の場合は、導光板に受光素子を取り付けても、導光板内を全反射して伝播する外光の成分を検出することが可能である。
【００８１】
〔第１〜５の実施形態の変形例：図３９〜図４０〕
図３９は、本発明における第１〜５の実施形態の変形例で、液晶表示装置から有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）表示装置に変換したものの構成を示す。透明基板３に陽極である透明電極１１を形成したものと、陰極である背面電極１４との間に、正孔輸送層１５と電子輸送層１６からなる有機層を設けることにより、電極間に電流を注入すると有機層から発光する有機ＥＬ素子を構成し、これによって表示を行う装置である。
【００８２】
透明基板３の側面に接合した受光素子２により、透明基板３内を全反射する光成分を検出する。有機ＥＬ表示装置は自発光型なので、検出光量が多ければ出力を増加させ、少なければ出力を減少させるようにＰＷＭの駆動波形を有機ＥＬドライバに入力して、出力輝度を自動的に調整する。また、前述したようなキースイッチが内蔵している光源の出力も、光成分の検出量に連動して自動的に制御する。
【００８３】
図４０は本発明において設定した、外光照度の検出値に対する有機ＥＬ素子の駆動電流制御のフィードバックのグラフであり、外光量に応じた発光輝度の調整度合いを示すものである。
【００８４】
〔第７の実施形態：図４１〕
図４１は第６７の実施形態である。第１〜５の実施形態で用いられたフィルム型受光素子２を用いるが、受光素子を表示パネルの透明基板ではなく、表示窓の箇所で表示パネルを保護する風防１９に配置する。すなわち、風防１９縁部が筐体２０で覆われる領域に、受光部を風防１９に向けて受光素子２をアクリル系接着剤で接着することで、透明な風防１９内を全反射する入射光の全反射成分７を検出する。
【００８５】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、受光素子の受光部を表示パネルの透明基板表面の非表示領域または、透明基板の側面に向けて配置することで、透明基板内を伝わってくる全反射成分の検出することができ、表示パネルに入射する光量を正確に検出することができる。
【００８６】
フィルム型受光素子を用い、受光部を表示パネルの透明基板表面の非表示領域および透明基板の側面に向けて配置することで、受光面積の増加が可能であり、微小であった全反射成分の検出量を増加することができ、表示パネルに入射する光量、特に低照度時における光量を正確に検出することができる。
【００８７】
表示パネルの非使用部分を使えるので、専用の実装領域が不要であり、製品デザインや製造コストへの影響が少ない。透明基板の表面非表示領域や側面に接合して配置することで、表示パネル自体の小型化に対応しており、また１個のフィルム状の受光素子で構成できるので回路の複雑化もなく、表示パネルとは別の場所に受光素子を置く場合に比べて、表示装置のさらなる小型化が可能である。
【００８８】
本発明では、受光素子による照度検出において、表示パネルの構造、形状から影響を受けることがない。例えば液晶表示パネルの場合、ノーマリーブラック、ノーマリーホワイト、透過型、反射透過両用型、反射型と各種のものがあるが、いずれの場合も上側透明基板の側面に受光素子を配置して、透明基板内の光の全反射成分を検出するので、液晶の方式や種類等に依存せず幅広く対応できる。そして、表示パネルと外光の光源との位置関係や角度、向きに依存せず、正確に光の照射量を検出できる。
【００８９】
また、１個の受光素子で外光とバックライトＬＥＤの両方の輝度を時分割検出し、外光連動型の自動輝度調整とＬＥＤの自動輝度補正の両方を行うことができる。あるいはまた、１個の受光素子による検出でバックライトとキースイッチの双方の輝度を調整できる。
【００９０】
外光の輝度を検出する場合もまた低照度時と高照度時において時分割検出することで、１０lx以下の低照度、１０，０００lx以上の高照度の検出が可能である。
【００９１】
各表示パネルの特性に合わせて、ルックアップテーブルにおける輝度調整のアルゴリズムを設定することが可能であり、周囲の照度環境による表示パネルの最適な視認性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置の第１の実施形態の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の実施形態のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図３】第１の実施形態で用いるフィルム型受光素子を示し、（ａ）は受光部側、（ｂ）はその裏面の電極側である。
【図４】第１の実施形態における受光素子の実装状況を示す斜視図である。
【図５】第１の実施形態における入射光の伝播状況を示す側面図である。
【図６】第１の実施形態における外光照度と、受光素子が外光を直接受けた時の発生電流Ａ、および透明基板内の全反射成分を受けた時の発生電流Ｂの関係を示すグラフである。
【図７】第１の実施形態における受光素子による検出のタイミングＡと、バックライトＬＥＤを点灯するタイミングＢの時間的関係を示す図である。
【図８】第１の実施形態における信号と制御の伝達状況を示すブロック図である。
【図９】第１の実施形態における制御の伝達状況を示す流れ図である。
【図１０】第１の実施形態における外光照度と、バックライトＬＥＤの駆動電流の関係を示すアルゴリズムのグラフである。
【図１１】第１の実施形態の変形例１の構成を示す斜視図である。
【図１２】第１の実施形態の変形例１で用いるガラス基板型受光素子の斜視図で、（ａ）は方形のものの受光部側、（ｂ）はその裏面の電極側を示す。
【図１３】第１の実施形態の変形例１における受光素子の実装状況を示す斜視図である。
【図１４】受光部と電極端子が同一面上にあるフィルム型受光素子の斜視図で、受光部を横長に形成し、両端部を下に延ばして電極を設けたものを示す。
【図１５】第１の実施形態の変形例２の構成を示す斜視図である。
【図１６】第１の実施形態の変形例３の構成を示す斜視図である。
【図１７】第１の実施形態の変形例４の構成を示す斜視図である。
【図１８】第１の実施形態において、光源との位置関係による透明基板内の光の伝播状況の違いを断面的に示す図である。
【図１９】第１の実施形態において、光源との位置関係による透明基板内の光の伝播状況の違いを平面的に示す図である。
【図２０】第１の実施形態において、外光照度と、受光素子が外光を直接受けた時の発生電流Ａ、および液晶表示パネルに真横から入射した外光の透明基板内の全反射成分を受けた時の発生電流Ｂの関係を示すグラフである。
【図２１】本発明の液晶表示装置の第２の実施形態の構成を示す斜視図である。
【図２２】第２の実施形態の変形例１の構成を示す斜視図である。
【図２３】第２の実施形態の変形例２の構成を示す斜視図である。
【図２４】第２の実施形態の変形例３の構成を示す斜視図である。
【図２５】第２の実施形態の変形例４の構成を示す斜視図である。
【図２６】第２の実施形態の変形例５の構成を示す斜視図である。
【図２７】本発明の液晶表示装置の第３の実施形態の構成を示す斜視図である。
【図２８】第３の実施形態の変形例１の構成を示す斜視図である。
【図２９】第３の実施形態の変形例２の構成を示す斜視図である。
【図３０】本発明の液晶表示装置の第４の実施形態の構成を示す斜視図である。
【図３１】第４の実施形態の変形例１の構成を示す斜視図である。
【図３２】第４の実施形態の変形例２の構成を示す斜視図である。
【図３３】第４の実施形態の変形例３の構成を示す斜視図である。
【図３４】第４の実施形態の変形例４の構成を示す斜視図である。
【図３５】本発明の液晶表示装置の第５の実施形態の構成を示す斜視図である。
【図３６】第５の実施形態の変形例１の構成を示す斜視図である。
【図３７】第５の実施形態の変形例２の構成を示す斜視図である。
【図３８】本発明の反射型液晶装置の第６の実施形態の構成を示す断面図である。
【図３９】本発明の第１〜第５の実施形態の変形例である有機ＥＬ表示パネルの構成を示す断面図である。
【図４０】図３９の実施形態における外光照度と、有機ＥＬ素子の駆動電流の関係を示すグラフである。
【図４１】本発明の液晶表示装置の第７の実施形態の構成を示す斜視図である。
【図４２】従来の液晶表示装置の斜視図である。
【符号の説明】
１表示パネル
２受光素子
３透明基板
４透明基板
５光源
６照射光
７全反射成分
８散乱成分
９透過成分
１０偏光板
１１透明電極
１２配向膜
１３液晶
１４背面電極
１５正孔輸送層
１６電子輸送層
１７表示領域
１８非表示領域
１９風防
２０筐体
２３透明基板の一側面
２４Ｌ透明基板の左側面
２４Ｒ透明基板の右側面
２５透明基板の反対側側面
２６接着剤
２７プリズムシート
２８拡散シート
２９導光板
３０ＬＥＤ
３１液晶駆動ＩＣ
３２ＦＰＣ
３３コントローラＩＣ
３４受光部
３５陽極
３６陰極
３７ＬＥＤドライバ
３８増幅器
３９アナログ／デジタル変換器
４０制御部
４１リファレンス電圧
４２トリミング装置
４３発信器
４４ルックアップテーブル
４５ＰＷＭ発生器
４６キースイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device having a function of controlling the amount of light emitted from a backlight or the like by measuring the illuminance of ambient light on a display panel, the luminance of a backlight by an auxiliary light source, or the like using a light receiving element. The present invention relates to a structure in which an element and a display device are integrated.
[0002]
[Prior art]
In recent years, colorization of display devices is rapidly progressing in portable devices such as mobile phones and personal digital assistants. Accordingly, the brightness of the display device is further increased, and the power consumption is increasing. This is a problem that shortening the use time is a problem in a portable device that is basically driven by a battery and has a limited size. For example, taking a mobile phone using a liquid crystal panel as an example, the power consumption of the liquid crystal panel and the backlight is 20-30% of the total power consumption during a call, and during operation (when not in a call). It accounts for a very high ratio of 50 to 80%, and it can be seen that an increase in power consumption of the display device is a cause of shortening the battery life.
[0003]
Therefore, a method for reducing power consumption without impairing the performance of the display device has been proposed. Taking a liquid crystal display device as an example, mobile phones and mobile terminals that are expected to be used outdoors are both reflective and transmissive, with both reflective display using external light and transmissive display using light from the backlight. The display device is used.
[0004]
When a display device for both reflection and transmission is used, transmission display using backlight light is mainly used indoors, but reflection display using external light is performed outdoors, so that light from the backlight does not contribute much. And the stronger the outside light, the stronger the tendency. Therefore, a light control system equipped with a light-receiving element that detects the brightness of the surrounding environment and adjusts the unnecessary output of the backlight when it can be used for reflective display is consumed without impairing display quality. This is a meaningful way to reduce power consumption. A display device equipped with a dimming system that adjusts an unnecessary output of the backlight is proposed in Patent Document 1 below.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2003-21821 A
[0006]
FIG. 42 is an example of a display device disclosed in Patent Document 1. A display panel 1 using liquid crystal is attached to the housing 20, and the display panel 1 is illuminated from the back side by an LED (30). Ambient illuminance is detected by the light receiving element 2 provided in the housing 20, and the power supplied to the LED (30) is adjusted according to the illuminance. This saves power consumption.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional example of the patent document, the light receiving element and the display panel are provided at different locations. In that case, there is a problem in that there is a discrepancy between the amount of light irradiated to the display surface of the display panel and the amount detected by the light receiving element, and there is a problem that an error occurs, and a lighting window is required at the location of the light receiving element 2, There is a problem that the mounting position of the light receiving element 2 is limited, and the product design and structure are greatly restricted.
[0008]
For a dimming system, it is most important that the light receiving element accurately detects the brightness information of the surrounding environment. If the light receiving element is mounted on the display panel and the light component that travels through the transparent substrate among the ambient light incident on the display panel is detected, the display panel is more than the one provided at two separate locations. The detection of the amount of light applied to is accurate. However, most of the ambient light incident on the display panel that travels through the transparent substrate passes through the transparent substrate, so that the ratio is very weak with respect to the incident light.
[0009]
When mounting a light receiving element on a display panel, it is important where the light receiving element is arranged and how to detect it. For example, when the light receiving element is attached to the lower transparent substrate of the liquid crystal display panel, the polarizing plate, the upper transparent substrate, the transparent electrode, the alignment film, and the liquid crystal are added before the light reaches the light receiving element through the lower substrate. Because of the path, the light component that travels even through a small transparent substrate is further attenuated, making it difficult for accurate light detection and light detection at low illuminance. .
[0010]
Further, in a reflection / transmission liquid crystal display panel having both functions of reflection display using external light and transmission display using illumination by a backlight, an internal reflection film is formed between two transparent substrates. Thus, most of the irradiation light is reflected before it reaches the lower transparent substrate, and the amount of irradiation light transmitted through the lower transparent substrate is hardly detectable.
[0011]
In addition, depending on the position where the light receiving element is arranged on the display panel, the detection amount of the irradiation light varies depending on the positional relationship, angle, and orientation between the light source of external light, the display panel, and the light receiving element included in the light source. There is a problem that a large error occurs between the ambient illuminance and the detection amount of the light receiving element.
[0012]
In addition, when mounting a light receiving element on a transparent substrate, it is necessary to secure a mounting space corresponding to the projected area of the light receiving element at least, which hinders downsizing of the display device.
[0013]
Therefore, the present invention has the feature that there are few restrictions on the product design and structure, and the amount of light detection does not depend on the position, angle, and orientation of the external light and the light receiving element, and the accurate amount of light applied to the display panel can be obtained. An object is to realize a display device that can be detected and can be miniaturized.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, a display device of the present invention includes a display panel provided with at least one transparent substrate on the viewing side and an auxiliary light source, and a light receiving portion of a light receiving element is a non-display area on the upper surface of the transparent substrate. Arranging the light receiving element toward any position of, or toward the side of at least one side,SaidOf ambient light incident on the display panelThe light receiving element is arrangedIlluminance detection is performed by receiving a component that totally reflects inside the transparent substrate.In the display device, the auxiliary light source is intermittently driven, and the illuminance of the ambient light is detected when the auxiliary light source is not turned on.
[0015]
  And claims1In the display device described inThe auxiliary light source is a backlight including a light emitting diode,The intermittent drive of the backlight is set to a frequency of 60 Hz or higher so that flicker does not occur.SaidThe detection timing by the light receiving elementSaidOccupies the end of the backlight non-drive time,SaidIt is in contact with a pulse signal for driving the backlight.
[0016]
  And claims1In the display device described inSaidThe light receiving elementSaidWith ambient lightThe auxiliary light sourceThe illuminance of both is detected in a time-sharing manner.
[0017]
  And claims3In the display device described in (1), the light receiving element detects the illuminance of the ambient light for each of the low illuminance and the high illuminance by time division detection, and detects the illuminance three times together with the detection of the backlight illuminance.
[0018]
  Further claim 11 to 4In the display device described in (1), the display panel is a liquid crystal display panel in which liquid crystal is sealed between a pair of transparent substrates formed with a transparent electrode and subjected to an alignment treatment.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the display device of the present invention will be described with reference to the drawings. In the first to sixth embodiments, the usage and arrangement of the light receiving elements 2 are different.
[0030]
[First Embodiment: FIGS. 1 to 10]
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. A reflection / transmission liquid crystal display device having a backlight, which is a twisted nematic (TN) method in which the rubbing direction of the alignment film is shifted by 90 ° between the upper surface and the lower surface. In FIG. 2, in order from the upper display surface side, the polarizing plate 10, the upper transparent substrate 3, the liquid crystal 13, the lower transparent substrate 4, the polarizing plate 10, the prism sheet 27, the diffusion sheet 28, the light guide plate 29, and It is comprised with the backlight which consists of LED (30).
[0031]
The upper and lower transparent substrates 3 and 4 are made of glass or plastic. A transparent electrode 11 made of indium tin oxide (ITO) is formed on the upper transparent substrate 3, and an alignment film 12 is applied and rubbed. A thin film transistor (TFT, not shown) made of amorphous silicon and a transparent electrode 11 of indium tin oxide are formed on the lower transparent substrate 4, and an alignment film 12 is applied and rubbed. Two transparent substrates 3 and 4 are bonded by a cell gap adjusting spacer and a sealing material, and a liquid crystal 13 is sealed therebetween.
[0032]
In FIG. 1, the upper surface of the display panel has a display area 17 on which pixels for actually displaying information are formed, wiring extraction electrodes, a flexible printed circuit board (FPC) 32 (see FIG. 4), a liquid crystal driving IC ( 31) is divided into non-display areas 18. In the liquid crystal display panel used in the present invention, the lower transparent substrate 4 which is a TFT substrate is larger than the upper transparent substrate 3, and an extraction electrode (not shown) is provided. (Chip On Glass) is mounted.
[0033]
As shown in FIG. 2, the backlight which is an illuminating device is composed of a prism sheet 27, a diffusion sheet 28, a light guide plate 29, and an LED (30). The LED (30) is a side-emitting type, and the emitted light travels while being totally reflected inside the light guide plate 29 and is reflected upward, and is uniformly and condensed through the diffusion sheet 28 and the prism sheet 27. Incident on the LCD panel.
[0034]
As shown in FIG. 5, the light receiving element 2 is bonded with an acrylic adhesive 26 so that the light receiving portion faces inward in an edge region near the side surface 23 of the surface of the transparent substrate 3. The electrodes of the light receiving element 2 are connected to a controller IC (33 in FIGS. 4 and 8) which is a control circuit, and the controller IC (33) is connected to an LED driver (37 in FIG. 8) outside the liquid crystal display panel. The driver 37 drives the LED (30) of the backlight according to the output from the controller IC (33).
[0035]
FIG. 3 shows the film-type light receiving element 2, and (a) and (b) show both surfaces thereof. A light-receiving portion 34 is formed on one surface of an amorphous silicon semiconductor, and an anode 35 and a cathode 36 as extraction electrodes are formed on the opposite surface. The surface on the light-receiving portion 34 side is formed on a transparent film substrate made of polyester. It is formed. Attached to the display panel with an acrylic adhesive 26 (see FIG. 5), the film occupies a small area due to the characteristics of the film.
[0036]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. Irradiation light 6 from the main light source 5 of external light such as the sun or a fluorescent lamp is applied to the display region 17 (FIG. 1) of the display panel 1, and the irradiation light 6 is transmitted through the transparent substrate 9 and on the transparent substrate surface. It is roughly divided into a scattering component 8 that is totally reflected or transmitted through the transparent substrate and then reflected or scattered by an intrinsic scattering film or the like, and a total reflection component 7 that totally reflects inside the transparent substrate 3. Of incident light, components scattered and reflected by ITO, liquid crystal, intrinsic scattering film and reflection film are so-called reuse components of external light, and total reflection component 7 is an incident component to the transparent substrate, intrinsic scattering film, etc. A part of the scattering component 8 is totally reflected inside the transparent substrate due to a difference in refractive index between the transparent substrate and mainly air.
[0037]
Since the refractive index of air is 1.00, for example, the refractive index of the transparent glass substrate 3 is 1.49, the critical angle that is the limit angle at which total reflection occurs due to the difference between the refractive indexes of both is 42 °. Become. That is, light that has entered the transparent substrate once without being totally reflected on the surface of the transparent substrate is totally reflected within the transparent substrate when the incident angle at the next boundary surface exceeds the critical angle of 42 °, and light of 42 ° or less. Is emitted. The light incident on the transparent substrate 3 is reflected by the boundary surface and returned, or once transmitted through the transparent substrate 3 and then scattered and reflected by the ITO, liquid crystal, and intrinsic scattering film, and returned to the transparent substrate 3. A part exceeds the critical angle of 42 °, and therefore travels through the transparent substrate with total reflection.
[0038]
The light receiving element 2 and the transparent substrate 3 are bonded with an acrylic resin adhesive 26, but the refractive index of the acrylic resin is 1.49, which is almost the same as the refractive index of the transparent glass substrate 3, and therefore the boundary between the two. Therefore, the loss of detected light amount is reduced as much as possible.
[0039]
The total reflection component 7 in the transparent substrate is detected by the light receiving element 2. In the liquid crystal display device, the display area 17 shown in FIG. 1 is covered with a transparent plastic windshield 19 as shown in FIG. Since the bonded light receiving element 2 is located under the housing 20, the light receiving element 2 does not directly detect the irradiation light 6.
[0040]
FIG. 6 shows the detection characteristics of the light receiving element 2. The horizontal axis represents the illuminance of external light around the display panel, and the vertical axis represents the current generated when the light receiving element 2 receives light. The detectable illuminance range is wide, and low illuminance of 10 lx or less and high illuminance of 10,000 lx or more can be detected. If external light directly irradiates the light receiving element 2, the generated current becomes a straight line A. However, as described above, the total reflected component 7 in the transparent substrate 3 in FIG. In this case, the generated current is represented by a straight line B.
[0041]
As shown in FIG. 6, the generated current B due to the total reflection component 7 in the transparent substrate 3 is substantially proportional to the generated current A when the irradiation light 6 from the surroundings is directly detected. Therefore, information on the surrounding brightness environment can be detected from the generated current B caused by the total reflection component of the light in the transparent substrate 3. Experimentally, most of the amount of light detected by the light receiving element is a component that reaches the light receiving element after being totally reflected 2 to 3 times by light incident on the area in the vicinity of the light receiving element.
[0042]
FIG. 7 shows a pulse signal A representing the timing at which the external irradiation light 6 is detected by the light receiving element 2 and a pulse signal B representing the timing at which the backlight LED 30 is turned on. Both perform predetermined operations at a high level. By completely shifting the high level in this way, only the irradiation light 6 is detected without detecting the light of the LED (30). However, even when the lighting timing of the LED (30) becomes a low level, a certain amount of response time is required in order to completely turn off without turning off immediately. Therefore, it is necessary to further shift the detection timing of the light receiving element.
[0043]
In order to prevent flicker caused by flicker, intermittent driving of the LED (30) is preferably performed at a frequency of 60 Hz or more. For example, the pulse signal B of the LED (30) has a high pulse width of about 16 ms and a high level width. Is a pulse signal having a duty ratio of about 87.5% and a low level width of about 2 ms.
[0044]
The pulse signal A of the light receiving element is a pulse signal with a duty ratio of about 1% having a high level waveform with a width of about 0.16 ms at a low level position in the vicinity where the pulse signal B switches from the low level to the high level. In the case of FIG. 7, the delay time of the pulse signal A from the start of the non-driving time of the LED (30) is set to the low level interval of the pulse signal B, that is, the relationship between the falling edge of the pulse signal A and the rising edge of the pulse signal B. It is the maximum. In the present invention, in order to reduce the backlight luminance as much as possible, the duty ratio of the pulse signal B is increased as much as possible to increase the lighting time of the LED.
[0045]
Conversely, by placing the high level of the pulse signal A in the high level section of the pulse signal B, the illuminance is detected while the LED (30) is lit, and the luminance of the LED (30) is measured. By operating the illuminance detection timing in this way, the single light receiving element 2 detects both the external illumination light 6 and the backlight LED 30 brightness.
[0046]
Also, when measuring external illumination light, the voltage output difference between low and high illuminance is large, so high illuminance cannot be detected when the detection sensitivity is adjusted to low illuminance, and low illuminance is reduced when adjusted to high illuminance. It cannot be detected. Therefore, in this case as well, the detection operation is further time-divided into two for detection on the low illuminance side and for detection on the high illuminance side, and by switching the two detections at a certain illuminance as a boundary, a low illuminance of 10 lx or less, High illuminance detection of 10,000 lx or more is realized.
[0047]
Next, a series of operations in the present embodiment will be described with reference to FIG. The current output generated when the light receiving element 2 detects the illuminance is first transmitted to the controller IC (33). In the controller IC (33), first, the response of the light receiving element is converted into a voltage by the amplifier circuit 38 using non-bias current-voltage conversion by a fast-operational operational amplifier, but weak external irradiation light at low illuminance, In order to detect strong external illumination light at high illuminance and LED light of the backlight, the amplification factor is adjusted by switching the resistance value of negative feedback with a switch.
[0048]
The amplified output is A / D converted by an analog / digital (A / D) converter 39, and an inverting amplifier circuit of an operational amplifier that amplifies each detection value of the light receiving element so that the amplified output fits well within the reference voltage range. Alternatively, the amplification factor of the non-inverting amplifier circuit is adjusted, or the reference voltage 41 for the A / D converter is adjusted. The reference voltage 41 is stabilized by the trimming device 42 so as not to fluctuate.
[0049]
The detection output for low illuminance and the detection output for high illuminance of the external illumination light, and the three outputs of backlight light are clocks with shifted timings generated by the control unit 40 using the signal from the transmitter 43, and A / A / D conversion is performed in a time division manner by 8 bits by the D converter 39. The control unit 40 that performs arithmetic processing on the digital output reads from the lookup table 44 in which the algorithm is written, and outputs a value corresponding to the value of the digital output.
[0050]
An 8-bit PWM (Pulse Width Modulation) generator 45 controlled according to the magnitude of the output value from the look-up table outputs a PWM waveform, and this PWM waveform output is input to the LED driver 37, whereby the backlight LED is output. (30) Adjust the brightness. In the present invention, the output adjustment of the LED (30) according to the detection amount of the irradiation light 6 and the luminance of the backlight LED (30) are detected to correct the variation in the luminance of the LED (30) itself. It is carried out.
[0051]
Some devices incorporating the display panel of the present invention include a key switch such as a button that emits light with a built-in LED. In this case, this PWM waveform is used as an LED driver for driving the LED of the key switch. It is also controlled by outputting.
[0052]
FIG. 9 is a flowchart of a series of operations in this embodiment, and shows a control transmission state between components. FIG. 10 is a feedback graph of the algorithm in the look-up table set in this embodiment, the horizontal axis is the illuminance of the irradiation light 6 that is the external light of FIG. 5, and the vertical axis is one LED (30) of the backlight of FIG. This is a pertinent drive current and indicates the degree of adjustment of the backlight luminance according to the ambient light.
[0053]
Conventionally, the brightness adjustment of the backlight has a simple linear relationship in which the brightness of the backlight is lowered if the illuminance of the ambient light is high. However, the feedback characteristic of FIG. 10 provides a peak in the drive current within a certain range of illuminance. The drive current is lowered in a region where the illuminance is higher than that, and the drive current is also lowered in a region where the illuminance is lower than that. This is to suppress dazzling when the backlight brightness is increased when the ambient illuminance is very low. Of course, there is also an effect of reducing power consumption in a low illuminance region.
[0054]
By changing the setting of the lookup table, it is possible to provide the optimum feedback according to the application and the characteristics of the liquid crystal display panel. In the present invention, as a current value at which sufficient illumination can be obtained but power consumption does not become excessive, first, an average driving current at a peak time per light emitting diode is set to about 20 mA. In addition, the average driving current is reduced on both sides of the peak range according to the amount of detected external light, and the fact that the average luminance is lower than the driving luminance is included because the pulse wave that drives the backlight LED has a duty ratio. The driving current is determined by the algorithm.
[0055]
As described above, since the duty ratio of the pulse wave is 87.5%, the average current is divided by the duty ratio as shown in FIG. 10 in order to average the driving current per LED at about 20 mA at the peak. The automatic brightness adjustment of the auxiliary light source is performed with a value of about 23 mA.
[0056]
[Modification Example 1 of First Embodiment: FIGS. 11 to 13]
Next, Modification 1 of the first embodiment will be described. FIG. 11 shows an example in which the light receiving element 2 is changed from the film type as shown in FIG. 3 to the glass substrate type from the first embodiment, and the glass substrate type light receiving element is arranged on the front side surface. FIG. 12 is a perspective view of a glass substrate type light receiving element, and (a) and (b) show both surfaces thereof. The light-receiving part 34 is formed on one surface of the amorphous silicon semiconductor, and the anode 35 and the cathode 36 that are extraction electrodes are formed on the opposite surface. The surface on the light-receiving part 34 side is pasted on a transparent glass substrate. It has strength. In this case, the light receiving element 2 is mounted on the same FPC (32) as the LED (30) is mounted as shown in FIG.
[0057]
[Variation 2 of First Embodiment: FIGS. 14 to 15]
Further, as a second modification of the first embodiment, although it is the same film-type light receiving element as the first embodiment, the light receiving surface and the electrode terminal surface are on the same plane unlike the first embodiment. An example using a light receiving element will be described. FIG. 14 shows the light receiving element 2, in which the light receiving portion 34 is horizontally long, and an anode 35 and a cathode 36 are formed at portions extending downward at both ends, and the light receiving portion 34, the anode 35 and the cathode 36 are films. Are formed on the same surface. This type of light receiving element 2 is attached to the front edge region of the upper transparent substrate 3 with the light receiving portion 34 facing the transparent substrate.
[0058]
FIG. 15 shows an example attached to the edge region. As shown in the figure, the size of the light receiving element 2 has a high degree of freedom of selection, and may be arbitrarily selected according to the area, thickness, and shape of the non-display area of the transparent substrate 3. As an example, in FIG. 15, bonding is performed according to the length of the entire front side surface of the upper transparent glass substrate 3. When the film type light receiving element 2 having the light receiving portion 34, the anode 35, and the cathode 36 on the same surface as shown in FIG. Alternatively, COF (Chip On Film) is mounted directly on the flexible printed circuit board using anisotropic conductive tape.
[0059]
[Variation 3 of First Embodiment: FIG. 16]
FIG. 16 illustrates an example in which the light receiving element 2 is attached to the edge of the front non-display area of the upper transparent substrate 3 and the light receiving unit 34 is directed toward the transparent substrate. The light receiving element and the transparent substrate are bonded with an acrylic adhesive. Of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that totally reflects inside the transparent substrate 3, a component directed to the near side is detected.
[0060]
[Variation 4 of First Embodiment: FIG. 17]
FIG. 17 illustrates an example in which the light receiving element 2 is attached to the edge and the front side surface of the near side non-display area of the upper transparent substrate 3 with the light receiving portion facing the transparent substrate side. The light receiving element and the transparent substrate are bonded with an acrylic adhesive. Of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that totally reflects inside the transparent substrate 3, most of the component toward the near side is detected.
[0061]
In FIG. 5, the direction in which the total reflection component 7 of light propagates through the transparent substrate 3 varies depending on the positional relationship between the light source 5 and the display panel 1. Therefore, even if the surrounding brightness environment is constant, the amount of light detection is biased depending on the arrangement of the light receiving elements 2. FIG. 18 and FIG. 19 are diagrams showing the difference in light propagation state depending on the mutual position of the light source 5 and the display panel 1. For example, in FIG. 18A, the total reflection component 7 is directed in the direction of the side surface 23 on which the display element 2 is provided in the transparent substrate 3, and in FIG. 18B, the opposite side to the side on which the display element 2 is provided. This is strongly detected on the side where the total reflection component 7 travels.
[0062]
Further, in FIG. 19 in which the display element is seen in a plan view, the traveling direction of the light total reflection component 7 is either the left side surface 24L or the right side surface 24R of the transparent substrate, as shown in FIGS. Can be. The graph of FIG. 20 is the same as that of FIG. 6, but the generated current when the light receiving element 2 directly receives the irradiation light 6 from the surroundings is indicated by a straight line A, whereas the irradiation light 6 is illustrated as an example. When the light enters from the left side 24L or the right side 24R of the 19 transparent substrate 3, the current generated by the light receiving element 2 due to the total reflection component 7 is a straight line B, and the change is scarce, which is hardly detectable in the first embodiment. I understand that. In consideration of this point, the second to seventh embodiments described below are different from the first embodiment in the installation location of the light receiving element 2.
[0063]
[Second Embodiment: FIG. 21]
A second embodiment will be described. As shown in FIG. 21, a single L-shaped film-type light receiving element 2 is used, and an acrylic adhesive is applied to the front and right surface edge areas of the non-display area with the light receiving portion facing the inside of the transparent substrate 3. It is adhered with. Of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that totally reflects inside the transparent substrate 3, the component toward the front side and the right side can be detected, and the amount of light is accurately detected with respect to the external light from the left side. To do.
[0064]
[Variation 1 of Second Embodiment 1: FIG. 22]
FIG. 22 shows a first modification of the second embodiment. A single L-shaped film-type light-receiving element 2 is used, and the light-receiving portion is bonded to the front and left surface edge regions of the non-display region with an acrylic adhesive with the light-receiving portion facing the inside of the transparent substrate 3. Unlike the second embodiment, out of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that totally reflects inside the transparent substrate 3, the component toward the front side and the left side can be detected, and the external light from the right side is detected. The amount of light is accurately detected.
[0065]
[Second Modification of Second Embodiment: FIG. 23]
FIG. 23 shows a second modification of the second embodiment. One film type light receiving element 2 is bent, and the light receiving part is bonded to the front side surface and the right side surface with an acrylic adhesive with the light receiving portion facing the inside of the transparent substrate 3. It differs from the second embodiment in that it is arranged on the side surface instead of the edge region of the surface. Of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that totally reflects inside the transparent substrate 3, a component directed to the front side surface and the right side surface can be detected. To detect.
[0066]
[Variation 3 of Second Embodiment: FIG. 24]
FIG. 24 shows a third modification of the second embodiment. One film-type light receiving element 2 is bent, and the light receiving portion is bonded to the front side surface and the left side surface with an acrylic adhesive with the light receiving portion facing the inside of the transparent substrate 3. It differs from the second embodiment and its modification 1 in that it is arranged on the side surface instead of the edge region of the surface. Of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that totally reflects inside the transparent substrate 3, the component toward the front side surface and the left side surface can be detected, and the amount of light is accurately measured with respect to the external light from the right side. To detect.
[0067]
[Variation 4 of Second Embodiment: FIG. 25]
FIG. 25 is a fourth modification of the second embodiment. A single L-shaped film-type light receiving element 2 is used, and the light receiving portion is directed to the inside of the transparent substrate 3 and is adhered to the front and right surface edge regions of the non-display region and the front side surface with an acrylic adhesive. It is. Unlike the second embodiment, in addition to the edge region, it is further arranged on the front side surface to increase the detection amount. Of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that totally reflects inside the transparent substrate 3, the component toward the front side and the right side can be detected, and the amount of light is accurately detected with respect to the external light from the left side. To do.
[0068]
[Modification 5 of the second embodiment: FIG. 26]
FIG. 26 shows a fifth modification of the second embodiment. A single L-shaped film-type light receiving element 2 is used, and the light receiving portion is directed to the inside of the transparent substrate 3 and is adhered to the front and left surface edge regions of the non-display area and the front side surface with an acrylic adhesive. It is. Unlike the second embodiment, in addition to the edge region, it is further arranged on the front side surface to increase the detection amount. Of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that totally reflects inside the transparent substrate 3, the component toward the near side and the left side can be detected, and the amount of light is accurately detected with respect to the external light from the right side. To do.
[0069]
[Third embodiment: FIG. 27]
FIG. 27 shows a third embodiment. The light-receiving portions of the two film-type light-receiving elements 2 are directed toward the inside of the transparent substrate 3 and are adhered to the front edge side and the surface edge area on the opposite side of the non-display area with an acrylic adhesive. Of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that is totally reflected inside the transparent substrate 3, the component toward the near side and the far side can be detected. Although the component to both sides that are just beside is not detected, there is no such thing as only the component just beside it, and the top and bottom of the near side and the other side and the right and left of the side are up and down when the left and right components become stronger Since there is an inversely proportional relationship that the component to the weakened, this arrangement can be detected without any problem.
[0070]
[Variation 1 of Third Embodiment 1: FIG. 28]
FIG. 28 shows a modification of the third embodiment. The light-receiving portions of the two film-type light-receiving elements 2 face the inside of the transparent substrate 3 and are bonded to the front side surface and the other side surface with an acrylic adhesive. Of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that totally reflects inside the transparent substrate 3, a component directed to the front side surface and the far side surface can be detected.
[0071]
[Variation 2 of the third embodiment: FIG. 29]
FIG. 29 shows a modification of the third embodiment. The light-receiving portions of the two film-type light-receiving elements 2 are directed toward the inside of the transparent substrate 3, and are bonded to the front edge side and the surface edge area and the front side face of the non-display area with an acrylic adhesive. Of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that is totally reflected inside the transparent substrate 3, the component toward the near side and the far side can be detected.
[0072]
[Fourth Embodiment: FIG. 30]
FIG. 30 shows a fourth embodiment. A single concave film-type light receiving element 2 is used, with the light receiving portion facing the inside of the transparent substrate 3, and an acrylic adhesive on the front side of the non-display area and a part of the front side of both sides. It is adhered with an agent. Of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that totally reflects inside the transparent substrate 3, the component toward the near side portion on the near side and the near side can be detected. When viewing a display panel using a device that actually uses the display panel, the light source of the external light is almost always on the upper side of the display panel, and thus the total reflection component passing through the transparent substrate. Since the front side inevitably gathers strongly, it is most effective to arrange the light receiving element on the front side.
[0073]
[Variation 1 of Fourth Embodiment 1: FIG. 31]
FIG. 31 is a modification of the fourth embodiment. In the fourth embodiment of FIG. 18, the light receiving element 2 covering only a part of the front side on both sides in the non-display area of the transparent substrate 3 is expanded so as to cover all the side surfaces. Of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that totally reflects inside the transparent substrate 3, the component directed to the near side and both sides can be detected.
[0074]
[Variation 2 of Fourth Embodiment: FIG. 32]
FIG. 32 is a second modification of the fourth embodiment. One film-type light receiving element 2 is bent at two locations near both ends, and the light receiving portion is directed to the inside of the transparent substrate 3 and is adhered to the front side surface and a part of the front side of both side surfaces with an acrylic adhesive. It is. Of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that totally reflects inside the transparent substrate 3, the component toward the front side portion of the front side surface and both side surfaces can be detected.
[0075]
[Modification 3 of the fourth embodiment: FIG. 33]
FIG. 33 shows a third modification of the fourth embodiment. In the second modification of the fourth embodiment in FIG. 18, the light receiving element 2 covering only a part of the front side of both side surfaces of the transparent substrate 3 is expanded so as to cover all the side surfaces. Of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that totally reflects inside the transparent substrate 3, a component directed to the front side surface and both side surfaces can be detected.
[0076]
[Fourth Modification of Fourth Embodiment: FIG. 34]
FIG. 34 shows a fourth modification of the fourth embodiment. In this case, the light receiving portion is directed to the inside of the transparent substrate 3 and is adhered to the front side and the surface edge regions on both sides and the front side of the non-display region with an acrylic adhesive. Of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that totally reflects inside the transparent substrate 3, the component directed to the near side and both sides can be detected.
[0077]
[Fifth Embodiment: FIG. 35]
FIG. 35 shows a fifth embodiment. A single frame-shaped film-type light receiving element 2 is used, and a light receiving portion is directed to the inside of the transparent substrate 3 and is adhered to all the non-display area 4 edges of the transparent substrate 3 with an acrylic adhesive. Since all the total reflection components 7 (FIG. 5) of the incident light totally reflected in the transparent substrate 3 are detected, the light amount can be detected most accurately.
[0078]
[Variation 1 of Fifth Embodiment 1: FIG. 36]
FIG. 36 shows a first modification of the fifth embodiment, in which one film-type light receiving element 2 is bent, the light receiving portion faces the inside of the transparent substrate 3, and the entire circumference of the transparent substrate 3 is surrounded by an acrylic adhesive. It is adhered with an agent. Since all the total reflection components 7 (FIG. 5) of the incident light totally reflected in the transparent substrate 3 are detected, the light amount can be detected most accurately.
[0079]
[Modification 2 of Fifth Embodiment: FIG. 37]
FIG. 37 shows a second modification of the fifth embodiment, in which one frame-shaped film-type light receiving element 2 is used, the light receiving portion faces the inside of the transparent substrate 3, and the non-display area 4 edge of the transparent substrate 3 and The front side is bonded with an acrylic adhesive. Since almost all of the total reflection component 7 (FIG. 5) of the incident light that totally reflects inside the transparent substrate 3 is detected, the amount of light can be detected most accurately.
[0080]
[Sixth Embodiment: FIG. 38]
FIG. 38 shows a front light type display device using a reflective liquid crystal display panel according to the sixth embodiment. Since it is a front light system, the light guide plate 29 and the LED (30) are on the liquid crystal display panel, and the light reflected from the reflective liquid crystal panel is seen from directly above the liquid crystal display panel. Also in this case, basically, the light receiving element 2 is arranged on the transparent substrate 3 as in the first to fifth embodiments. The light receiving part is adhered to the non-display area 4 of the transparent substrate 3 with an acrylic adhesive so as to face the inside. The total reflection component 7 of the incident light totally reflected in the light guide plate 29 is detected. As described above, in the case of the front light system, it is possible to detect a component of external light that propagates by being totally reflected in the light guide plate even if a light receiving element is attached to the light guide plate.
[0081]
[Modifications of First to Fifth Embodiments: FIGS. 39 to 40]
FIG. 39 is a modification of the first to fifth embodiments of the present invention, and shows a configuration obtained by converting a liquid crystal display device to an organic EL (electroluminescence) display device. By providing an organic layer composed of a hole transport layer 15 and an electron transport layer 16 between the transparent substrate 3 formed with the transparent electrode 11 serving as the anode and the back electrode 14 serving as the cathode, a current flows between the electrodes. Is an apparatus that forms an organic EL element that emits light from an organic layer when it is injected.
[0082]
The light component totally reflected inside the transparent substrate 3 is detected by the light receiving element 2 bonded to the side surface of the transparent substrate 3. Since the organic EL display device is a self-luminous type, the output luminance is automatically adjusted by inputting the PWM drive waveform to the organic EL driver so that the output is increased when the detected light amount is large and the output is decreased when the detected light amount is small. Further, the output of the light source incorporated in the key switch as described above is automatically controlled in conjunction with the detected amount of the light component.
[0083]
FIG. 40 is a graph of feedback of the drive current control of the organic EL element with respect to the detected value of the external light illuminance set in the present invention, and shows the degree of adjustment of the light emission luminance according to the external light amount.
[0084]
[Seventh embodiment: FIG. 41]
FIG. 41 shows a 67th embodiment. Although the film-type light receiving element 2 used in the first to fifth embodiments is used, the light receiving element is disposed not on the transparent substrate of the display panel but on the windshield 19 that protects the display panel at the position of the display window. That is, by adhering the light receiving element 2 with an acrylic adhesive to the region where the edge of the windshield 19 is covered with the casing 20 with the light receiving portion facing the windshield 19, incident light that totally reflects inside the transparent windshield 19 A total reflection component 7 is detected.
[0085]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, by arranging the light receiving portion of the light receiving element toward the non-display area on the transparent substrate surface of the display panel or the side surface of the transparent substrate, the total reflection component transmitted through the transparent substrate is reduced. The amount of light incident on the display panel can be detected accurately.
[0086]
By using a film-type light receiving element and arranging the light receiving part toward the non-display area on the transparent substrate surface of the display panel and the side surface of the transparent substrate, the light receiving area can be increased, and the total reflection component that was minute was reduced. The amount of detection can be increased, and the amount of light incident on the display panel, particularly the amount of light at low illuminance can be accurately detected.
[0087]
Since the unused part of the display panel can be used, a dedicated mounting area is not required, and there is little impact on product design and manufacturing costs. By bonding to the surface non-display area and side of the transparent substrate, it corresponds to the miniaturization of the display panel itself, and it can be configured with one film-like light receiving element, so there is no circuit complexity, The display device can be further downsized as compared with the case where the light receiving element is placed in a place different from the display panel.
[0088]
In the present invention, the illuminance detection by the light receiving element is not affected by the structure and shape of the display panel. For example, in the case of a liquid crystal display panel, there are various types such as normally black, normally white, transmission type, reflection / transmission type, reflection type, and in any case, a light receiving element is arranged on the side surface of the upper transparent substrate, Since the total reflection component of the light in the transparent substrate is detected, it can be used widely regardless of the type and type of liquid crystal. In addition, the amount of light irradiation can be accurately detected without depending on the positional relationship, angle, and orientation between the display panel and the light source of external light.
[0089]
In addition, the brightness of both the external light and the backlight LED can be detected in a time-sharing manner with a single light receiving element, and both external light-linked automatic brightness adjustment and automatic LED brightness correction can be performed. Alternatively, the luminance of both the backlight and the key switch can be adjusted by detection with one light receiving element.
[0090]
In the case of detecting the brightness of external light, it is possible to detect low illuminance of 10 lx or less and high illuminance of 10,000 lx or more by performing time division detection at low illuminance and high illuminance.
[0091]
A brightness adjustment algorithm in the lookup table can be set in accordance with the characteristics of each display panel, and optimal visibility of the display panel according to the surrounding illuminance environment can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a first embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX of the embodiment of FIG.
FIGS. 3A and 3B show a film-type light receiving element used in the first embodiment, where FIG. 3A is a light receiving part side, and FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing a mounting state of the light receiving element in the first embodiment.
FIG. 5 is a side view showing a propagation state of incident light in the first embodiment.
6 is a graph showing the relationship between external light illuminance, generated current A when a light receiving element directly receives external light, and generated current B when a total reflection component in a transparent substrate is received in the first embodiment. It is.
FIG. 7 is a diagram illustrating a temporal relationship between a detection timing A by a light receiving element and a timing B at which a backlight LED is turned on in the first embodiment.
FIG. 8 is a block diagram showing a transmission status of signals and control in the first embodiment.
FIG. 9 is a flowchart showing a control transmission state in the first embodiment.
FIG. 10 is a graph of an algorithm showing the relationship between the external light illuminance and the driving current of the backlight LED in the first embodiment.
FIG. 11 is a perspective view showing a configuration of Modification 1 of the first embodiment.
12A and 12B are perspective views of a glass substrate type light receiving element used in Modification 1 of the first embodiment, in which FIG. 12A shows a rectangular light receiving portion side, and FIG. 12B shows an electrode side on the back surface thereof.
FIG. 13 is a perspective view showing a mounting state of a light receiving element in Modification 1 of the first embodiment.
FIG. 14 is a perspective view of a film-type light receiving element in which a light receiving portion and an electrode terminal are on the same plane, showing a light receiving portion formed in a horizontally long shape and provided with electrodes by extending both ends downward.
FIG. 15 is a perspective view showing a configuration of a second modification of the first embodiment.
FIG. 16 is a perspective view showing a configuration of a third modification of the first embodiment.
FIG. 17 is a perspective view showing a configuration of Modification 4 of the first embodiment.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing the difference in the propagation state of light in the transparent substrate according to the positional relationship with the light source in the first embodiment.
FIG. 19 is a diagram illustrating a plan view of a difference in the propagation state of light in the transparent substrate depending on the positional relationship with the light source in the first embodiment.
FIG. 20 shows the external light illuminance, the generated current A when the light receiving element directly receives external light, and the total reflection component in the transparent substrate of external light incident from the side of the liquid crystal display panel in the first embodiment. It is a graph which shows the relationship of the generated electric current B when receiving.
FIG. 21 is a perspective view showing a configuration of a second embodiment of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 22 is a perspective view showing a configuration of Modification 1 of the second embodiment.
FIG. 23 is a perspective view showing a configuration of a second modification of the second embodiment.
FIG. 24 is a perspective view showing a configuration of Modification 3 of the second embodiment.
FIG. 25 is a perspective view showing a configuration of Modification 4 of the second embodiment.
FIG. 26 is a perspective view showing a configuration of a fifth modification of the second embodiment.
FIG. 27 is a perspective view showing a configuration of a third embodiment of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 28 is a perspective view showing a configuration of Modification 1 of the third embodiment.
FIG. 29 is a perspective view illustrating a configuration of a second modification of the third embodiment.
FIG. 30 is a perspective view showing a configuration of a fourth embodiment of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 31 is a perspective view showing the configuration of Modification 1 of the fourth embodiment.
FIG. 32 is a perspective view showing a configuration of a second modification of the fourth embodiment.
FIG. 33 is a perspective view showing a configuration of a third modification of the fourth embodiment.
FIG. 34 is a perspective view showing a configuration of a fourth modification of the fourth embodiment.
FIG. 35 is a perspective view showing a configuration of a fifth embodiment of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 36 is a perspective view showing a configuration of Modification 1 of the fifth embodiment.
FIG. 37 is a perspective view showing a configuration of Modification 2 of the fifth embodiment.
FIG. 38 is a sectional view showing the configuration of a sixth embodiment of the reflective liquid crystal device of the invention.
FIG. 39 is a cross-sectional view showing a configuration of an organic EL display panel which is a modification of the first to fifth embodiments of the present invention.
40 is a graph showing the relationship between the external light illuminance and the drive current of the organic EL element in the embodiment of FIG. 39. FIG.
FIG. 41 is a perspective view showing the configuration of the seventh embodiment of the liquid crystal display device of the present invention;
FIG. 42 is a perspective view of a conventional liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
1 Display panel
2 Light receiving element
3 Transparent substrate
4 Transparent substrate
5 Light source
6 Irradiation light
7 Total reflection component
8 Scattering components
9 Transmission component
10 Polarizing plate
11 Transparent electrode
12 Alignment film
13 LCD
14 Back electrode
15 Hole transport layer
16 Electron transport layer
17 Display area
18 Non-display area
19 Windshield
20 housing
23 One side of transparent substrate
Left side of 24L transparent substrate
24R Right side of transparent substrate
25 Opposite side of transparent substrate
26 Adhesive
27 Prism sheet
28 Diffusion sheet
29 Light guide plate
30 LED
31 Liquid crystal drive IC
32 FPC
33 Controller IC
34 Receiver
35 Anode
36 cathode
37 LED driver
38 Amplifier
39 Analog / digital converter
40 Control unit
41 Reference voltage
42 Trimming device
43 Transmitter
44 Look-up table
45 PWM generator
46 Key switch

Claims

視認側に少なくとも１枚の透明基板を設けた表示パネルと補助光源を備え、
受光素子の受光部を前記透明基板の上側表面における非表示領域の任意の位置、または少なくとも一つの辺の側面に向けて受光素子を配置し、前記表示パネルに入射する周囲光のうち前記受光素子を配置した前記透明基板内を全反射する成分を受けて照度検出を行う表示装置であって、
前記補助光源は間欠駆動し、
前記補助光源の非点灯時に前記周囲光の照度検出を行うことを特徴とする表示装置。 A display panel provided with at least one transparent substrate on the viewing side and an auxiliary light source;
Any position of the non-display region light receiving portions of the photodetector in the upper surface of the transparent substrate, or toward the side surface of at least one side arranged light receiving elements, the light receiving element of the ambient light incident on the display panel A display device for detecting illuminance by receiving a component that totally reflects inside the transparent substrate ,
The auxiliary light source is intermittently driven,
An illuminance detection of the ambient light is performed when the auxiliary light source is not lit.

請求項１に記載の表示装置において、
前記補助光源が発光ダイオードを備えるバックライトであり、
前記バックライトの間欠駆動は、フリッカーによるちらつきが出ない６０Ｈｚ以上の周波数とし、
前記受光素子による検出タイミングが前記バックライトの非駆動時間の終端を占め、
前記バックライトを駆動するパルス信号に接していることを特徴とする表示装置。The display device according to claim 1 ,
The auxiliary light source is a backlight including a light emitting diode;
The intermittent driving of the backlight, a 60Hz or more frequencies does not appear flicker by the flicker,
Detection timing by the light receiving element occupies the end of the non-driving time of the backlight,
Display device, characterized in that in contact with the pulse signal for driving the backlight.

請求項１に記載の表示装置において、
前記受光素子は前記周囲光と前記補助光源の両方の照度を時分割検出することを特徴とする表示装置。The display device according to claim 1 ,
Display the light receiving element, characterized in that the time division detects the illuminance of both of the auxiliary light source and the ambient light.

請求項３に記載の表示装置において、
受光素子は周囲光の照度を時分割検出によって低照度時と高照度時のそれぞれについて検出し、バックライト照度の検出と合わせて３回検出することを特徴とする表示装置。The display device according to claim 3 ,
A light receiving element detects the illuminance of ambient light for each of a low illuminance and a high illuminance by time division detection, and detects it three times together with the detection of backlight illuminance.

請求項１から４の１項に記載の表示装置において、
表示パネルは、透明電極を形成して配向処理を施した一対の透明基板の間に液晶を封入してなる液晶表示パネルであることを特徴とする表示装置。The display device according to claim 1, wherein:
The display panel is a liquid crystal display panel in which liquid crystal is sealed between a pair of transparent substrates formed with transparent electrodes and subjected to an alignment treatment.