JP4649551B2 - 光センサ、電気光学装置、および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、光センサ、電気光学装置、および電子機器に関する。

従来より、液晶表示装置等の電気光学装置が知られている。この電気光学装置は、例えば、液晶パネルと、この液晶パネルに光を照射するバックライトと、を備える。

このような電気光学装置では、太陽光や照明光といった環境光による電気光学装置の周囲の明るさにより、表示の視認性が変化する。すなわち、例えば、電気光学装置の周囲が明るくなるに従って、電気光学装置の表示領域の明るさと電気光学装置の周囲の明るさとの差分が小さくなるので、電気光学装置の表示の視認性が低下する。

そこで、光センサを用いて環境光の光量を検出し、この検出した環境光の光量に応じてバックライトから出射するバックライト光の光量を制御する電気光学装置がある（例えば、特許文献１参照）。

このような電気光学装置が備える光センサは、例えば、以下のような構成である。
図１０は、従来例に係る電気光学装置が備える光センサ１６０の回路図である。
光センサ１６０は、第１電源端子Ｍおよび第２電源端子Ｎと、光電変換素子１６１と、容量１６２と、スイッチング素子１６３と、を備える。光電変換素子１６１およびスイッチング素子１６３は、ともに薄膜トランジスタ（以降、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）と呼ぶ）で構成される。

第１電源端子Ｍには、高電位電源ＶＤＤが接続され、第２電源端子Ｎには、低電位電源ＶＳＳが接続されている。

光電変換素子１６１は、受光した光を電流に変換する。光電変換素子１６１のゲートには、光電変換素子１６１をオフ状態にする電圧を出力するオフ電位電源ＶＬが接続され、光電変換素子１６１のソースには、第２電源端子Ｎが接続され、光電変換素子１６１のドレインには、端子Ｐが接続されている。

スイッチング素子１６３は、環境光を受光しないように遮光膜が形成されており、スイッチング制御信号ＳＩＧに応じて、オン、オフする。スイッチング素子１６３のゲートには、スイッチング制御信号ＳＩＧを出力する制御部１９２が接続され、スイッチング素子１６３のドレインには、第１電源端子Ｍおよび容量１６２の第１電極１６２１が接続され、スイッチング素子１６３のソースには、端子Ｐが接続されている。この端子Ｐからは、光検知信号Ｖｏｕｔが出力される。

容量１６２は、第１電極１６２１と、この第１電極１６２１に対向して設けられた第２電極１６２２と、を備える。容量１６２の第１電極１６２１には、第１電源端子Ｍおよびスイッチング素子１６３のドレインが接続され、容量１６２の第２電極１６２２には、端子Ｐが接続されている。

図１１は、光センサ１６０のタイミングチャートである。
ここで、図１１において、実線は、環境光の光量が少ない場合を示し、２点鎖線は、環境光の光量が多い場合を示す。

まず、環境光の光量が少ない場合について、以下に説明する。
時刻ｔ４１において、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＨにして、スイッチング素子１６３をオン状態とする。すると、光電変換素子１６１のドレインと、容量１６２の第２電極１６２２とは、オン状態のスイッチング素子１６３を介して高電位電源ＶＤＤと導通状態となっているので、電位ＶＤＤとなる。よって、光電変換素子１６１のドレインに接続されている端子Ｐから出力される光検知信号Ｖｏｕｔは、電位ＶＤＤとなる。

時刻ｔ４２において、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＬにして、スイッチング素子１６３をオフ状態とする。すると、光電変換素子１６１のドレインと、容量１６２の第２電極１６２２とは、オフ状態のスイッチング素子１６３を介して高電位電源ＶＤＤと非導通状態となっているので、電位ＶＤＤを保持する。よって、光検知信号Ｖｏｕｔは、電位ＶＤＤを保持する。

以上のように、時刻ｔ４２では、光電変換素子１６１のソースは、低電位電源ＶＳＳに接続された第２電源端子Ｎに接続されているので、電位ＶＳＳであり、光電変換素子１６１のドレインは、電位ＶＤＤである。すなわち、光電変換素子１６１のソースは、光電変換素子１６１のドレインと比べて、電位が低い。ここで、光電変換素子１６１は、ゲートにオフ電位電源ＶＬが接続されているのでオフ状態であるが、この光電変換素子１６１には、上述の光電変換素子１６１のソースおよびドレインの電位差と、受光した光量の少ない環境光と、に基づいて、ドレインからソースに向かって電流が流れる。このため、光電変換素子１６１のドレインの電位は、電位ＶＤＤから光電変換素子１６１のソースの電位ＶＳＳまで徐々に低下する。よって、光検知信号Ｖｏｕｔの電位は、徐々に低下して、時刻ｔ４４において基準電位Ｖｒｅｆと同電位となる。

時刻ｔ４５において、時刻ｔ４１と同様に、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＨにして、スイッチング素子１６３をオン状態とする。すると、時刻ｔ４１と同様に、光検知信号Ｖｏｕｔは、電位ＶＤＤとなる。

次に、環境光の光量が多い場合について、以下に説明する。
時刻ｔ４１において、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＨにして、スイッチング素子１６３をオン状態とする。すると、環境光の光量が少ない場合と同様に、光検知信号Ｖｏｕｔは、電位ＶＤＤとなる。

時刻ｔ４２において、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＬにして、スイッチング素子１６３をオフ状態とする。すると、環境光の光量が少ない場合と同様に、光検知信号Ｖｏｕｔは、電位ＶＤＤを保持する。

以上のように、時刻ｔ４２では、環境光の光量が少ない場合と同様に、光電変換素子１６１のソースは、低電位電源ＶＳＳに接続された第２電源端子Ｎに接続されているので、電位ＶＳＳであり、光電変換素子１６１のドレインは、電位ＶＤＤである。すなわち、光電変換素子１６１のソースは、光電変換素子１６１のドレインと比べて、電位が低い。ここで、光電変換素子１６１は、ゲートにオフ電位電源ＶＬが接続されているのでオフ状態であるが、この光電変換素子１６１には、上述の光電変換素子１６１のソースおよびドレインの電位差と、受光した光量の多い環境光と、に基づいて、ドレインからソースに向かって、環境光の光量が少ない場合と比べて大きな電流が流れる。このため、光電変換素子１６１のドレインの電位は、電位ＶＤＤから光電変換素子１６１のソースの電位ＶＳＳまで、環境光の光量が少ない場合と比べて急激に低下する。よって、光検知信号Ｖｏｕｔの電位は、環境光の光量が少ない場合と比べて急激に低下して、時刻ｔ４３において基準電位Ｖｒｅｆと同電位となる。

時刻ｔ４５において、時刻ｔ４１と同様に、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＨにして、スイッチング素子１６３をオン状態とする。すると、時刻ｔ４１と同様に、光検知信号Ｖｏｕｔは、電位ＶＤＤとなる。

以上のように、光センサ１６０では、環境光の光量が少ないほど、光検知信号Ｖｏｕｔの電位が基準電位Ｖｒｅｆと同電位となる時刻が遅くなり、環境光の光量が多いほど、光検知信号Ｖｏｕｔの電位が基準電位Ｖｒｅｆと同電位となる時刻が早くなる。

したがって、以上の光センサ１６０を備えた電気光学装置では、光検知信号Ｖｏｕｔの電位が基準電位Ｖｒｅｆと同電位となる時刻を計測することで、環境光の光量を検出できる。
特開２００６−２９８３２号公報

ところで、スイッチング素子１６３では、温度が上昇したり、遮光膜で遮断しきれない環境光の一部を受光すると、光電変換素子１６１と同様に、オフ状態であっても、ドレインからソースに向かって電流が流れる。すると、この電流により、光電変換素子１６１のドレインの電位が変動してしまい、光検知信号Ｖｏｕｔの電位も変動してしまう。

すなわち、光センサ１６０では、スイッチング素子１６３により光検知信号Ｖｏｕｔの電位が変動してしまい、環境光の光量を検出する際に誤差が生じる場合があった。

本発明は、環境光の光量を検出する際に誤差が生じるのを抑制できる光センサ、電気光学装置、および電子機器を提供することを目的とする。

本発明の光センサは、第１の電圧を出力する第１電源と、前記第１の電圧又は前記第１の電圧と異なる第２の電圧を選択的に出力する第２電源と、第１及び第２電極を有し、前記第１電極が前記第１電源に接続される容量と、一端が前記容量の第２電極に接続され、他端が前記第２電源に接続され、受光した光を電気信号に変換して当該一端に出力する光電変換素子と、前記光電変換素子の一端と他端とを導通させるオン状態又は前記光電変換素子の一端と他端とを非導通とさせるオフ状態のいずれかとするよう制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第２電源によって前記第１の電圧が出力されるときは前記光電変換素子をオン状態にさせ、前記第１の電圧が前記第２の電圧に変更された後は前記光電変換素子をオフ状態にさせることを特徴とする。
また、本発明の光センサは、第１の電圧を出力する第１電源と、前記第１の電圧又は前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を選択的に出力する第２電源と、第１及び第２電極を有し、前記第１電極が前記第２電源に接続される容量と、一端が前記容量の第２電極に接続され、他端が前記第１電源に接続され、受光した光を電気信号に変換して当該一端に出力する光電変換素子と、前記光電変換素子の一端と他端とを導通させるオン状態又は前記光電変換素子の一端と他端とを非導通とさせるオフ状態のいずれかとするよう制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第２電源によって前記第１又は第２の電圧のいずれか一方の電圧が出力されるときは前記光電変換素子をオン状態にさせ、前記一方の電圧が他方の電圧に変更された後は前記光電変換素子をオフ状態にさせることを特徴とする。

この発明によれば、光電変換素子をオン状態にして、光電変換素子の一端および他端をそれぞれ所定の電位とした。そして、光電変換素子をオフ状態にするとともに、第２電源から出力する電圧を変更させて、光電変換素子の一端および他端をそれぞれ異なる電位とした。ここで、光電変換素子はオフ状態であるが、この光電変換素子には、上述の光電変換素子の一端および他端の電位差と、受光した光と、に基づいて、受光した光の光量に応じた電気信号が発生する。このため、光電変換素子の一端または他端の電位は、互いに同電位となるまで変動する。よって、例えば、光電変換素子の一端または他端の変動する電位が、所定の電位となる時刻を計測したり、光電変換素子をオフ状態にしてから所定期間経過後における光電変換素子の一端または他端の変動する電位を計測することで、環境光の光量を検出できる。

また、この発明によれば、光電変換素子に、受光した光を電気信号に変換させるとともに、上述した従来例に係るスイッチング素子としてオン、オフさせた。よって、スイッチング素子を備えない分だけ光センサを小型化できる。また、スイッチング素子を備えないことにより、オフ状態のスイッチング素子に電気信号が発生し、この電気信号により光電変換素子の一端または他端の電位が変動してしまう、ということが無くなるので、環境光の光量を検出する際に誤差が生じるのを抑制できる。

本発明において、前記光電変換素子は、１つのＴＦＴ（Thin Film Transistor）で構成され、前記第２電極に接続される一端であるドレイン又はソースに前記電気信号を出力し、前記制御部は、ゲートに当該ＴＦＴをオン又はオフ状態にするための制御信号を出力するようにしてもよい。

本発明の電気光学装置は、上述の光センサを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、電気光学装置に光センサを設けたので、環境光の光量に応じて階調表示できる。また、光センサを小型化したので、電気光学装置を小型化できる。

本発明の電子機器は、上述の電気光学装置を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、上述した効果と同様の効果がある。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態および変形例の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る電気光学装置のブロック図である。
電気光学装置１は、液晶パネルＡＡと、この液晶パネルＡＡを駆動する制御回路９０と、液晶パネルＡＡに光を照射するバックライト３１と、を備える。この電気光学装置１は、バックライト３１からの光を利用して、透過型の表示を行う。

液晶パネルＡＡは、複数の画素５０を有する表示領域Ａと、この表示領域Ａの周辺に設けられて画素５０を駆動する走査線駆動回路１１およびデータ線駆動回路２１と、光センサ６０と、を備える。

バックライト３１は、液晶パネルＡＡの裏面に設けられ、例えば、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）やＬＥＤ（発光ダイオード）、あるいはエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）で構成されて、液晶パネルＡＡの画素５０に光を供給する。

制御回路９０は、液晶パネルＡＡに電源を供給する電源回路９１と、走査線駆動回路１１、データ線駆動回路２１、および光センサ６０を制御するパネル制御信号を出力するパネル制御回路９２と、バックライト３１を制御するバックライト制御信号を出力するバックライト制御回路９３と、を備える。

電源回路９１は、走査線駆動回路１１、データ線駆動回路２１、および光センサ６０などを駆動するのに必要な駆動電源を液晶パネルＡＡに供給する。この電源回路９１は、第３の電圧としての電圧ＶＤＤを出力する第３電源９１１（図２参照）と、電圧ＶＤＤまたは電圧ＶＤＤより電位の低い第４の電圧としての電圧ＶＳＳのいずれかを選択的に出力する第４電源９１２（図２参照）と、を備える。

パネル制御回路９２は、走査線駆動回路１１に対して、複数の走査線Ｙを順次選択走査させる制御信号を供給し、データ線駆動回路２１に対して、走査線駆動回路１１の動作に同期して、上位装置（図示省略）から供給される表示画像データに基づいた画像信号を供給する。このパネル制御回路９２は、後述する光電変換素子６１（図２参照）のオン、オフを制御する制御信号ＳＩＧを出力する制御部（図示省略）を備える。

バックライト制御回路９３は、光センサ６０から出力される光検知信号Ｖｏｕｔに基づいて、バックライト３１の光量を制御するバックライト制御信号をバックライト３１に供給する。

以下、液晶パネルＡＡの構成について詳述する。
液晶パネルＡＡは、３２０行の走査線Ｙ１〜Ｙ３２０と、これら走査線Ｙ１〜Ｙ３２０に交差するように設けられた２４０列のデータ線Ｘ１〜Ｘ２４０と、を備え、各走査線Ｙおよび各データ線Ｘの交差部分には、画素５０が設けられている。また、走査線Ｙに略平行に、共通線３０が設けられている。

画素５０は、ＴＦＴ５１、画素電極５５、この画素電極５５に対向する共通電極５６、および、一端が画素電極５５に接続され他端が共通線３０に接続された蓄積容量５３で構成される。画素電極５５および共通電極５６は、電気光学材料としての誘電体である液晶（図示せず）を挟持し、画素容量を構成する。

ＴＦＴ５１のゲートには、走査線Ｙが接続され、ＴＦＴ５１のソースには、データ線Ｘが接続され、ＴＦＴ５１のドレインには、画素電極５５および蓄積容量５３が接続されている。したがって、このＴＦＴ５１は、走査線Ｙから選択電圧が印加されるとオン状態となり、データ線Ｘと画素電極５５および蓄積容量５３とを導通状態とする。

走査線駆動回路１１は、ＴＦＴ５１をオン状態にする選択電圧を複数の走査線Ｙに順次供給する。例えば、ある走査線Ｙに選択電圧を供給すると、この走査線Ｙに接続されたＴＦＴ５１が全てオン状態となり、この走査線Ｙに係る画素５０が全て選択される。

データ線駆動回路２１は、画像信号を各データ線Ｘに供給し、オン状態のＴＦＴ５１を介して、この画像信号に基づく画像電圧を画素電極５５に書き込む。
ここで、データ線駆動回路２１は、共通電極５６の電圧を基準として、１フレーム期間ごとに、データ線Ｘに供給する画像信号の極性を反転させる。具体的には、例えば、ある１フレーム期間では、データ線Ｘに正極性の画像信号を供給し、次の１フレーム期間では、データ線Ｘに負極性の画像信号を供給する。

以上の電気光学装置１は、以下のように動作する。
すなわち、走査線駆動回路１１から３２０行の走査線Ｙ１〜Ｙ３２０に選択電圧を順次供給することで、各走査線Ｙに係る全てのＴＦＴ５１を順次オン状態にして、各走査線Ｙに係る全ての画素５０を順次選択する。そして、これら画素５０の選択に同期して、データ線駆動回路２１からデータ線Ｘに画像信号を供給する。すると、走査線駆動回路１１で選択した全ての画素５０に、データ線駆動回路２１からデータ線Ｘおよびオン状態のＴＦＴ５１を介して画像信号が供給されて、この画像信号に基づく画像電圧が画素電極５５に書き込まれる。これにより、画素電極５５と共通電極５６との間に電位差が生じて、画像電圧が液晶に印加される。

液晶に画像電圧が印加されると、液晶の配向が変化し、液晶を透過するバックライト３１からの光が変化して、階調表示が行われる。

図２は、光センサ６０の回路図である。
光センサ６０は、光電変換素子６１と、容量６２と、を備える。光電変換素子６１は、ＴＦＴで構成される。

光電変換素子６１は、受光した光を電流に変換する。光電変換素子６１のゲートには、パネル制御回路９２が接続され、光電変換素子６１のソースには、第４電源９１２が接続され、光電変換素子６１のドレインには、端子Ｐが接続されている。

容量６２は、第１電極６２１と、この第１電極６２１に対向して設けられた第２電極６２２と、を備える。容量６２の第１電極６２１には、第３電源９１１が接続され、容量６２の第２電極６２２には、端子Ｐが接続されている。

図３は、光センサ６０のタイミングチャートである。
ここで、図３において、Ｖ４は、第４電源９１２から出力される電圧とする。

まず、時刻ｔ１において、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＨにして光電変換素子６１をオン状態とするとともに、第４電源９１２から電圧Ｖ４として電圧ＶＤＤを選択的に出力する。

すると、容量６２の第１電極６２１は、第３電源９１１に接続されているので、電位ＶＤＤであり、容量６２の第２電極６２２は、オン状態の光電変換素子６１を介して第４電源９１２と導通状態となっているので、電位ＶＤＤとなる。
また、光電変換素子６１のソースは、第４電源９１２に接続されているので、電位ＶＤＤとなり、光電変換素子６１のドレインは、オン状態の光電変換素子６１を介して第４電源９１２と導通状態となっているので、電位ＶＤＤとなる。よって、光電変換素子６１のドレインに接続されている端子Ｐから出力される光検知信号Ｖｏｕｔは、電位ＶＤＤとなる。

次に、時刻ｔ２において、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＬにして光電変換素子６１をオフ状態とするとともに、第４電源９１２から電圧Ｖ４として電圧ＶＳＳを選択的に出力する。

すると、容量６２の第１電極６２１は、第３電源９１１に接続されているので、電位ＶＤＤを保持し、容量６２の第２電極６２２は、オフ状態の光電変換素子６１を介して第４電源９１２と非導通状態となっているので、電位ＶＤＤを保持する。
また、光電変換素子６１のソースは、第４電源９１２に接続されているので、電位ＶＳＳに低下し、光電変換素子６１のドレインは、オフ状態の光電変換素子６１を介して第４電源９１２と非導通状態となっているので、容量６２の第２電極６２２と同電位である電位ＶＤＤを保持する。よって、光検知信号Ｖｏｕｔは、電位ＶＤＤを保持する。

以上のように、時刻ｔ２では、光電変換素子６１のソースは、電位ＶＳＳであり、光電変換素子６１のドレインは、電位ＶＤＤである。すなわち、光電変換素子６１のソースは、光電変換素子６１のドレインと比べて、電位が低い。ここで、光電変換素子６１はオフ状態であるが、この光電変換素子６１には、上述の光電変換素子６１のソースおよびドレインの電位差と、受光した環境光と、に基づいて、受光した環境光の光量に応じた電流がドレインからソースに向かって流れる。このため、光電変換素子６１のドレインの電位は、電位ＶＤＤから光電変換素子６１のソースの電位ＶＳＳまで、受光した環境光の光量に応じて低下する。よって、光検知信号Ｖｏｕｔの電位は、受光した環境光の光量に応じて低下して、時刻ｔ３において基準電位Ｖｒｅｆと同電位となる。

次に、時刻ｔ４において、時刻ｔ１と同様に、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＨにして光電変換素子６１をオン状態とするとともに、第４電源９１２から電圧Ｖ４として電圧ＶＤＤを選択的に出力する。

すると、時刻ｔ１と同様に、光検知信号Ｖｏｕｔは、電位ＶＤＤとなる。

上述のバックライト制御回路９３は、光検知信号Ｖｏｕｔの電位がＶＤＤからＶｒｅｆに低下するまでの時間、すなわち時刻ｔ２からｔ３までの時間を計測する。そして、時刻ｔ２からｔ３までの時間が所定の時間よりも短ければ、環境光の光量が多いと判定し、バックライト３１の光量を所定の光量よりも多くする。一方、時刻ｔ２からｔ３までの時間が所定の時間よりも長ければ、環境光の光量が少ないと判定し、バックライト３１の光量を所定の光量よりも少なくする。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）まず、光電変換素子６１をオン状態にするとともに、第４電源９１２から電圧ＶＤＤを選択的に出力して、光電変換素子６１のソースおよびドレインの電位を同電位のＶＤＤとした。次に、光電変換素子６１をオフ状態にするとともに、第４電源９１２から電圧ＶＳＳを選択的に出力して、光電変換素子６１のソースの電位をＶＳＳに低下させた。
以上により、光電変換素子６１のソースは、光電変換素子６１のドレインと比べて、電位が低くなる。ここで、光電変換素子６１はオフ状態であるが、この光電変換素子６１には、上述の光電変換素子６１のソースおよびドレインの電位差と、受光した環境光と、に基づいて、受光した環境光の光量に応じた電流がドレインからソースに向かって流れる。このため、光電変換素子６１のドレインの電位は、電位ＶＤＤから光電変換素子６１のソースの電位ＶＳＳまで、受光した環境光の光量に応じて低下する。
そこで、バックライト制御回路９３により、光電変換素子６１のドレインの電位がＶＤＤからＶｒｅｆに低下するまでの時間を計測したので、この計測した時間により、環境光の光量を検出できる。

（２）ＴＦＴは、光電変換素子６１の１つなので、他のＴＦＴで発生した電気信号により光電変換素子６１のドレインの電位が変動する、ということが無くなり、環境光の光量を検知する際に誤差が生じるのを抑制できる。

（３）光電変換素子６１に、受光した環境光を電流に変換させるとともに、オン、オフさせた。よって、受光した環境光を電流に変換するＴＦＴと、オン、オフするＴＦＴと、の２つのＴＦＴを設けた場合と比べて、ＴＦＴが１つ少ないので、光センサ６０を小型化できる。

（４）電気光学装置１に設けた光センサ６０を小型化したので、電気光学装置１を小型化できる。

（５）電気光学装置１に光センサ６０を設け、バックライト制御回路９３により、環境光の光量に応じて、バックライト３１の光量を制御したので、電気光学装置１における表示の視認性を向上できる。

＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る光センサ６０Ａの回路図である。
光センサ６０Ａは、光電変換素子６１Ａと、容量６２Ａと、を備える。光電変換素子６１Ａは、ＴＦＴで構成される。

ここで、電源回路９１は、図２の第３電源９１１および第４電源９１２に代えて、第５電源９１３および第６電源９１４を備える。第５電源９１３は、第５の電圧としての電圧ＶＳＳを出力し、第６電源９１４は、電圧ＶＳＳまたは電圧ＶＳＳより電位の高い第６の電圧としての電圧ＶＤＤのいずれかを選択的に出力する。

光電変換素子６１Ａは、受光した光を電流に変換する。光電変換素子６１Ａのゲートには、パネル制御回路９２が接続され、光電変換素子６１Ａのソースには、端子Ｐが接続され、光電変換素子６１Ａのドレインには、第６電源９１４が接続されている。

容量６２Ａは、第１電極６２１Ａと、この第１電極６２１Ａに対向して設けられた第２電極６２２Ａと、を備える。容量６２Ａの第１電極６２１Ａには、第５電源９１３が接続され、容量６２Ａの第２電極６２２Ａには、端子Ｐが接続されている。

図５は、光センサ６０Ａのタイミングチャートである。
ここで、図５において、Ｖ６は、第６電源９１４から出力される電圧とする。

まず、時刻ｔ１１において、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＨにして光電変換素子６１Ａをオン状態とするとともに、第６電源９１４から電圧Ｖ６として電圧ＶＳＳを選択的に出力する。

すると、容量６２Ａの第１電極６２１Ａは、第５電源９１３に接続されているので、電位ＶＳＳであり、容量６２Ａの第２電極６２２Ａは、オン状態の光電変換素子６１Ａを介して第６電源９１４と導通状態となっているので、電位ＶＳＳとなる。
また、光電変換素子６１Ａのソースは、オン状態の光電変換素子６１Ａを介して第６電源９１４と導通状態となっているので、電位ＶＳＳとなり、光電変換素子６１Ａのドレインは、第６電源９１４に接続されているので、電位ＶＳＳとなる。よって、光電変換素子６１Ａのソースに接続されている端子Ｐから出力される光検知信号Ｖｏｕｔは、電位ＶＳＳとなる。

次に、時刻ｔ１２において、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＬにして光電変換素子６１Ａをオフ状態とするとともに、第６電源９１４から電圧Ｖ６として電圧ＶＤＤを選択的に出力する。

すると、容量６２Ａの第１電極６２１Ａは、第５電源９１３に接続されているので、電位ＶＳＳを保持し、容量６２Ａの第２電極６２２Ａは、オフ状態の光電変換素子６１Ａを介して第６電源９１４と非導通状態となっているので、電位ＶＳＳを保持する。
また、光電変換素子６１Ａのソースは、オフ状態の光電変換素子６１Ａを介して第６電源９１４と非導通状態となっているので、容量６２Ａの第２電極６２２Ａと同電位である電位ＶＳＳを保持し、光電変換素子６１Ａのドレインは、第６電源９１４に接続されているので、ＶＤＤに上昇する。よって、光検知信号Ｖｏｕｔは、電位ＶＳＳを保持する。

以上のように、時刻ｔ１２では、光電変換素子６１Ａのソースは、電位ＶＳＳであり、光電変換素子６１Ａのドレインは、電位ＶＤＤである。すなわち、光電変換素子６１Ａのソースは、光電変換素子６１Ａのドレインと比べて、電位が低い。ここで、光電変換素子６１Ａはオフ状態であるが、この光電変換素子６１Ａには、上述の光電変換素子６１Ａのソースおよびドレインの電位差と、受光した環境光と、に基づいて、受光した環境光の光量に応じた電流がドレインからソースに向かって流れる。このため、光電変換素子６１Ａのソースの電位は、電位ＶＳＳから光電変換素子６１Ａのドレインの電位ＶＤＤまで、受光した環境光の光量に応じて上昇する。よって、光検知信号Ｖｏｕｔの電位は、受光した環境光の光量に応じて上昇して、時刻ｔ１３において基準電位Ｖｒｅｆと同電位となる。

次に、時刻ｔ１４において、時刻ｔ１１と同様に、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＨにして光電変換素子６１Ａをオン状態とするとともに、第６電源９１４から電圧Ｖ６として電圧ＶＳＳを選択的に出力する。

すると、時刻ｔ１１と同様に、光検知信号Ｖｏｕｔは、電位ＶＳＳとなる。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（６）まず、光電変換素子６１Ａをオン状態にするとともに、第６電源９１４から電圧ＶＳＳを選択的に出力して、光電変換素子６１Ａのソースおよびドレインの電位を同電位のＶＳＳとした。次に、光電変換素子６１Ａをオフ状態にするとともに、第６電源９１４から電圧ＶＤＤを選択的に出力して、光電変換素子６１Ａのドレインの電位をＶＤＤに上昇させた。
以上により、光電変換素子６１Ａのソースは、光電変換素子６１Ａのドレインと比べて、電位が低くなる。ここで、光電変換素子６１Ａはオフ状態であるが、この光電変換素子６１Ａには、上述の光電変換素子６１Ａのソースおよびドレインの電位差と、受光した環境光と、に基づいて、受光した環境光の光量に応じた電流がドレインからソースに向かって流れる。このため、光電変換素子６１Ａのソースの電位は、電位ＶＳＳから光電変換素子６１Ａのドレインの電位ＶＤＤまで、受光した環境光の光量に応じて上昇する。
そこで、バックライト制御回路９３により、光電変換素子６１Ａのソースの電位がＶＳＳからＶｒｅｆに上昇するまでの時間を計測したので、この計測した時間により、環境光の光量を検出できる。

＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態に係る光センサ６０Ｂの回路図である。
光センサ６０Ｂは、光電変換素子６１Ｂと、容量６２Ｂと、を備える。光電変換素子６１Ｂは、ＴＦＴで構成される。

ここで、電源回路９１は、図２の第３電源９１１および第４電源９１２に代えて、第７電源９１５および第８電源９１６を備える。第７電源９１５は、第７の電圧としての電圧ＶＳＳを出力し、第８電源９１６は、電圧ＶＳＳまたは電圧ＶＳＳより電位の高い第８の電圧としての電圧ＶＤＤのいずれかを選択的に出力する。

光電変換素子６１Ｂは、受光した光を電流に変換する。光電変換素子６１Ｂのゲートには、パネル制御回路９２が接続され、光電変換素子６１Ｂのソースには、第７電源９１５が接続され、光電変換素子６１Ｂのドレインには、端子Ｐが接続されている。

容量６２Ｂは、第１電極６２１Ｂと、この第１電極６２１Ｂに対向して設けられた第２電極６２２Ｂと、を備える。容量６２Ｂの第１電極６２１Ｂには、第８電源９１６が接続され、容量６２Ｂの第２電極６２２Ｂには、端子Ｐが接続されている。

図７は、光センサ６０Ｂのタイミングチャートである。
ここで、図７において、Ｖ８は、第８電源９１６から出力される電圧とする。

まず、時刻ｔ２１において、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＨにして光電変換素子６１Ｂをオン状態とするとともに、第８電源９１６から電圧Ｖ８として電圧ＶＳＳを選択的に出力する。

すると、容量６２Ｂの第１電極６２１Ｂは、第８電源９１６に接続されているので、電位ＶＳＳとなり、容量６２Ｂの第２電極６２２Ｂは、オン状態の光電変換素子６１Ｂを介して第７電源９１５と導通状態となっているので、電位ＶＳＳとなる。よって、容量６２Ｂにおいて、第１電極６２１Ｂおよび第２電極６２２Ｂの間の電位差は、“０”となる。
また、光電変換素子６１Ｂのソースは、第７電源９１５に接続されているので、電位ＶＳＳであり、光電変換素子６１Ｂのドレインは、オン状態の光電変換素子６１Ｂを介して第７電源９１５と導通状態となっているので、電位ＶＳＳとなる。よって、光電変換素子６１Ｂのドレインに接続されている端子Ｐから出力される光検知信号Ｖｏｕｔは、電位ＶＳＳとなる。

次に、時刻ｔ２２において、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＬにして光電変換素子６１Ｂをオフ状態とするとともに、第８電源９１６から電圧Ｖ８として電圧ＶＤＤを選択的に出力する。

すると、容量６２Ｂの第１電極６２１Ｂは、第８電源９１６に接続されているので、電位ＶＤＤに上昇する。ここで、容量６２Ｂにおいて、第１電極６２１Ｂの電位が変動すると、第２電極６２２Ｂの電位も変動して、第１電極６２１Ｂおよび第２電極６２２Ｂの電位差“０”を保持しようとする。このため、容量６２Ｂの第２電極６２２Ｂの電位は、ＶＤＤに上昇する。したがって、光電変換素子６１Ｂのドレインは、容量６２Ｂの第２電極６２２Ｂに接続されているので、電位がＶＤＤに上昇する。よって、光検知信号Ｖｏｕｔは、電位ＶＤＤとなる。
また、光電変換素子６１Ｂのソースは、第７電源９１５に接続されているので、電位ＶＳＳを保持する。

以上のように、時刻ｔ２２では、光電変換素子６１Ｂのソースは、電位ＶＳＳであり、光電変換素子６１Ｂのドレインは、電位ＶＤＤである。すなわち、光電変換素子６１Ｂのソースは、光電変換素子６１Ｂのドレインと比べて、電位が低い。ここで、光電変換素子６１Ｂはオフ状態であるが、この光電変換素子６１Ｂには、上述の光電変換素子６１Ｂのソースおよびドレインの電位差と、受光した環境光と、に基づいて、受光した環境光の光量に応じた電流がドレインからソースに向かって流れる。このため、光電変換素子６１Ｂのドレインの電位は、電位ＶＤＤから光電変換素子６１Ｂのソースの電位ＶＳＳまで、受光した環境光の光量に応じて低下する。よって、光検知信号Ｖｏｕｔの電位は、受光した環境光の光量に応じて低下して、時刻ｔ２３において基準電位Ｖｒｅｆと同電位となる。

次に、時刻ｔ２４において、時刻ｔ２１と同様に、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＨにして光電変換素子６１Ｂをオン状態とするとともに、第８電源９１６から電圧Ｖ８として電圧ＶＳＳを選択的に出力する。

すると、時刻ｔ２１と同様に、光検知信号Ｖｏｕｔは、電位ＶＳＳとなる。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（７）まず、光電変換素子６１Ｂをオン状態にするとともに、第８電源９１６から電圧ＶＳＳを選択的に出力して、容量６２Ｂの第１電極６２１Ｂおよび第２電極６２２Ｂの電位差を“０”とした。次に、光電変換素子６１Ｂをオフ状態にするとともに、第８電源９１６から電圧ＶＤＤを選択的に出力して、容量６２Ｂの第１電極６２１Ｂの電位をＶＤＤに上昇させた。ここで、容量６２Ｂにおいて、容量６２Ｂの第１電極６２１Ｂの電位が変動すると、容量６２Ｂの第２電極６２２Ｂの電位も変動して、容量６２Ｂの第１電極６２１Ｂおよび第２電極６２２Ｂの電位差“０”を保持しようとする。したがって、容量６２Ｂの第２電極６２２Ｂの電位は、容量６２Ｂの第１電極６２１Ｂの電位が上昇した分、すなわち電位差（ＶＤＤ−ＶＳＳ）だけ上昇して、電位ＶＤＤとなる。よって、光電変換素子６１Ｂのドレインの電位は、容量６２Ｂの第２電極６２２Ｂの電位が上昇した分、すなわち電位差（ＶＤＤ−ＶＳＳ）だけ上昇して、電位ＶＤＤとなる。一方、光電変換素子６１Ｂのソースは、第７電源９１５に接続されているので、電位ＶＳＳである。
以上により、光電変換素子６１Ｂのソースは、光電変換素子６１Ｂのドレインと比べて、電位が低くなる。ここで、光電変換素子６１Ｂはオフ状態であるが、この光電変換素子６１Ｂには、上述の光電変換素子６１Ｂのソースおよびドレインの電位差と、受光した環境光と、に基づいて、受光した環境光の光量に応じた電流がドレインからソースに向かって流れる。このため、光電変換素子６１Ｂのドレインの電位は、電位ＶＤＤから光電変換素子６１Ｂのソースの電位ＶＳＳまで、受光した環境光の光量に応じて低下する。
そこで、バックライト制御回路９３により、光電変換素子６１Ｂのドレインの電位がＶＤＤからＶｒｅｆに低下するまでの時間を計測したので、この計測した時間により、環境光の光量を検出できる。

＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４実施形態に係る光センサ６０Ｂのタイミングチャートである。
図８のタイミングチャートでは、図６の光センサ６０Ｂについて、図７のタイミングチャートとは異なる動作を示す。

まず、時刻ｔ３１において、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＨにして光電変換素子６１Ｂをオン状態とするとともに、第８電源９１６から電圧Ｖ８として電圧ＶＤＤを選択的に出力する。

すると、容量６２Ｂの第１電極６２１Ｂは、第８電源９１６に接続されているので、電位ＶＤＤとなり、容量６２Ｂの第２電極６２２Ｂは、オン状態の光電変換素子６１Ｂを介して第７電源９１５と導通状態となっているので、電位ＶＳＳとなる。よって、容量６２Ｂにおいて、第１電極６２１Ｂおよび第２電極６２２Ｂの間には、電位差（ＶＤＤ−ＶＳＳ）が生じる。
また、光電変換素子６１Ｂのソースは、第７電源９１５に接続されているので、電位ＶＳＳであり、光電変換素子６１Ｂのドレインは、オン状態の光電変換素子６１Ｂを介して第７電源９１５と導通状態となっているので、電位ＶＳＳとなる。よって、光電変換素子６１Ｂのドレインに接続されている端子Ｐから出力される光検知信号Ｖｏｕｔは、電位ＶＳＳとなる。

次に、時刻ｔ３２において、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＬにして光電変換素子６１Ｂをオフ状態とするとともに、第８電源９１６から電圧Ｖ８として電圧ＶＳＳを選択的に出力する。

すると、容量６２Ｂの第１電極６２１Ｂは、第８電源９１６に接続されているので、電位ＶＳＳに低下する。ここで、容量６２Ｂにおいて、第１電極６２１Ｂの電位が変動すると、第２電極６２２Ｂの電位も変動して、第１電極６２１Ｂおよび第２電極６２２Ｂの電位差（ＶＤＤ−ＶＳＳ）を保持しようとする。このため、容量６２Ｂの第２電極６２２Ｂの電位は、（２ＶＳＳ−ＶＤＤ）に低下する。したがって、光電変換素子６１Ｂのドレインは、容量６２Ｂの第２電極６２２Ｂに接続されているので、電位が（２ＶＳＳ−ＶＤＤ）に低下する。よって、光検知信号Ｖｏｕｔは、電位（２ＶＳＳ−ＶＤＤ）となる。
また、光電変換素子６１Ｂのソースは、第７電源９１５に接続されているので、電位ＶＳＳを保持する。

以上のように、時刻ｔ３２では、光電変換素子６１Ｂのソースは、電位ＶＳＳであり、光電変換素子６１Ｂのドレインは、電位（２ＶＳＳ−ＶＤＤ）である。すなわち、光電変換素子６１Ｂのソースは、光電変換素子６１Ｂのドレインと比べて、電位が高い。ここで、光電変換素子６１Ｂはオフ状態であるが、この光電変換素子６１Ｂには、上述の光電変換素子６１Ｂのソースおよびドレインの電位差と、受光した環境光と、に基づいて、受光した環境光の光量に応じた電流がソースからドレインに向かって流れる。このため、光電変換素子６１Ｂのドレインの電位は、電位（２ＶＳＳ−ＶＤＤ）から光電変換素子６１Ｂのソースの電位ＶＳＳまで、受光した環境光の光量に応じて上昇する。よって、光検知信号Ｖｏｕｔの電位は、受光した環境光の光量に応じて上昇して、時刻ｔ３３において基準電位Ｖｒｅｆと同電位となる。

次に、時刻ｔ３４において、時刻ｔ３１と同様に、スイッチング制御信号ＳＩＧを電位ＶＨにして光電変換素子６１Ｂをオン状態とするとともに、第８電源９１６から電圧Ｖ８として電圧ＶＤＤを選択的に出力する。

すると、時刻ｔ３１と同様に、光検知信号Ｖｏｕｔの電位は、ＶＳＳとなる。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（８）まず、光電変換素子６１Ｂをオン状態にするとともに、第８電源９１６から電圧ＶＤＤを選択的に出力して、容量６２Ｂの第１電極６２１Ｂおよび第２電極６２２Ｂの電位差を（ＶＤＤ−ＶＳＳ）とした。次に、光電変換素子６１Ｂをオフ状態にするとともに、第８電源９１６から電圧ＶＳＳを選択的に出力して、容量６２Ｂの第１電極６２１Ｂの電位をＶＳＳに低下させた。ここで、容量６２Ｂにおいて、容量６２Ｂの第１電極６２１Ｂの電位が変動すると、容量６２Ｂの第２電極６２２Ｂの電位も変動して、容量６２Ｂの第１電極６２１Ｂおよび第２電極６２２Ｂの電位差（ＶＤＤ−ＶＳＳ）を保持しようとする。したがって、容量６２Ｂの第２電極６２２Ｂの電位は、容量６２Ｂの第１電極６２１Ｂの電位が低下した分、すなわち電位差（ＶＤＤ−ＶＳＳ）だけ低下して、電位（２ＶＳＳ−ＶＤＤ）となる。よって、光電変換素子６１Ｂのドレインの電位は、容量６２Ｂの第２電極６２２Ｂの電位が低下した分、すなわち電位差（ＶＤＤ−ＶＳＳ）だけ低下して、電位（２ＶＳＳ−ＶＤＤ）となる。一方、光電変換素子６１Ｂのソースは、第７電源９１５に接続されているので、電位ＶＳＳである。
以上により、光電変換素子６１Ｂのソースは、光電変換素子６１Ｂのドレインと比べて、電位が高くなる。ここで、光電変換素子６１Ｂはオフ状態であるが、この光電変換素子６１Ｂには、上述の光電変換素子６１Ｂのソースおよびドレインの電位差と、受光した環境光と、に基づいて、受光した環境光の光量に応じた電流がソースからドレインに向かって流れる。このため、光電変換素子６１Ｂのドレインの電位は、電位（２ＶＳＳ−ＶＤＤ）から光電変換素子６１Ｂのソースの電位ＶＳＳまで、受光した環境光の光量に応じて上昇する。
そこで、バックライト制御回路９３により、光電変換素子６１Ｂのドレインの電位が（２ＶＳＳ−ＶＤＤ）からＶｒｅｆに低下するまでの時間を計測したので、この計測した時間により、環境光の光量を検出できる。

＜変形例＞
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の第１実施形態では、電気光学装置１は、透過型の表示を行うこととしたが、これに限らず、バックライト３１からの光を利用する透過型表示と、自然光や室内光といった周囲の反射光を利用する反射型表示と、を兼ね備えた半透過反射型の表示を行ってもよい。

また、上述の各実施形態では、３２０行の走査線Ｙと、２４０列のデータ線Ｘと、を備えるものとしたが、これに限らず、例えば、４８０行の走査線Ｙと、６４０列のデータ線Ｘと、を備えてもよい。

また、上述の各実施形態では、環境光の光量を検出するために、端子Ｐから出力される光検知信号Ｖｏｕｔの電位が基準電位Ｖｒｅｆより低くなる時刻を計測したが、これに限らない。例えば、スイッチング制御信号ＳＩＧの電位をＶＬにして光電変換素子６１をオフ状態にしてから所定期間経過後に、端子Ｐから出力される光検知信号Ｖｏｕｔの電位を計測してもよい。

また、上述の各実施形態では、環境光の光量に応じて、バックライト３１の光量を制御したが、これに限らず、例えば画像信号を調整してもよい。

また、上述の各実施形態では、データ線Ｘに供給する画像信号の極性を、１フレーム期間ごとに反転させたが、これに限らず、例えば１水平走査期間ごとに反転させてもよい。

＜応用例＞
次に、上述した実施形態に係る電気光学装置１を適用した電子機器について説明する。
図９は、電気光学装置１を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、ならびに電気光学装置１を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、電気光学装置１に表示される画面がスクロールされる。

なお、電気光学装置１が適用される電子機器としては、図９に示すもののほか、パーソナルコンピュータ、情報携帯端末、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した電気光学装置が適用可能である。これらに適用することで、外光によりバックライト輝度が最適化されて、見る環境によらず最適な視認性を得て、また、不要な明るさになるのを防止できるので、低消費電力化も図れる。
なお、本光センサをバックライトの調光の用途に限定する趣旨ではなく、例えば、外光によって、表示階調のいわゆるガンマ設定を可変にする用途に用いてもよい。

本発明の第１実施形態に係る電気光学装置の構成を示すブロック図である。 前記電気光学装置が備える光センサの回路図である。 前記電気光学装置が備える光センサのタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係る電気光学装置が備える光センサの回路図である。 前記電気光学装置が備える光センサのタイミングチャートである。 本発明の第３実施形態に係る電気光学装置が備える光センサの回路図である。 前記電気光学装置が備える光センサのタイミングチャートである。 本発明の第４実施形態に係る電気光学装置が備える光センサのタイミングチャートである。 上述した電気光学装置を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。 従来例に係る電気光学装置が備える光センサの回路図である。 前記電気光学装置が備える光センサのタイミングチャートである。

符号の説明

１…電気光学装置、１１…走査線駆動回路、２１…データ線駆動回路、３１…バックライト、５０…画素、６０…光センサ、６１、６１Ａ、６１Ｂ…光電変換素子、６２、６２Ａ、６２Ｂ…容量、６２１、６２１Ａ、６２１Ｂ…第１電極、６２２、６２２Ａ、６２２Ｂ…第２電極、９０…制御回路、９１…電源回路、９１１…第３電源、９１２…第４電源、９１３…第５電源、９１４…第６電源、９１５…第７電源、９１６…第８電源、９２…パネル制御回路（制御部）、９３…バックライト制御回路、３０００…携帯電話機（電子機器）。

Claims (5)

1. 第１の電圧を出力する第１電源と、
   前記第１の電圧又は前記第１の電圧と異なる第２の電圧を選択的に出力する第２電源と、
   第１及び第２電極を有し、前記第１電極が前記第１電源に接続される容量と、
   一端が前記容量の第２電極に接続され、他端が前記第２電源に接続され、受光した光を電気信号に変換して当該一端に出力する光電変換素子と、
   前記光電変換素子の一端と他端とを導通させるオン状態又は前記光電変換素子の一端と他端とを非導通とさせるオフ状態のいずれかとするよう制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記第２電源によって前記第１の電圧が出力されるときは前記光電変換素子をオン状態にさせ、前記第１の電圧が前記第２の電圧に変更された後は前記光電変換素子をオフ状態にさせる
   ことを特徴とする光センサ。
2. 第１の電圧を出力する第１電源と、
   前記第１の電圧又は前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を選択的に出力する第２電源と、
   第１及び第２電極を有し、前記第１電極が前記第２電源に接続される容量と、
   一端が前記容量の第２電極に接続され、他端が前記第１電源に接続され、受光した光を電気信号に変換して当該一端に出力する光電変換素子と、
   前記光電変換素子の一端と他端とを導通させるオン状態又は前記光電変換素子の一端と他端とを非導通とさせるオフ状態のいずれかとするよう制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記第２電源によって前記第１又は第２の電圧のいずれか一方の電圧が出力されるときは前記光電変換素子をオン状態にさせ、前記一方の電圧が他方の電圧に変更された後は前記光電変換素子をオフ状態にさせる
   ことを特徴とする光センサ。
3. 前記光電変換素子は、１つのＴＦＴ（Thin Film Transistor）で構成され、前記第２電極に接続される一端であるドレイン又はソースに前記電気信号を出力し、
   前記制御部は、ゲートに当該ＴＦＴをオン又はオフ状態にするための制御信号を出力する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光センサ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光センサを備えたことを特徴とする電気光学装置。
5. 請求項４に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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