JP4797189B2 - ディスプレイ装置及びこれを備える電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、バックライト光源と、周辺光を検知して該周辺光の強さに依存した光電流を出力する光センサとを有するディスプレイ装置、及びこれを備える電子機器に関する。

特にカーナビゲーション装置及び携帯電話等のモバイル電子機器に用いられるディスプレイ装置では、周辺光の明るさに応じて表示輝度を調整する輝度調整機能を備えることが一般的である。例えば、特表２００１−５２２０５８号公報（特許文献１）には、周辺光センサにより検出された周辺光に基づいてディスプレイの輝度を変化させる明るさ制御器を備えたディスプレイシステムが開示されている。このような機能により、昼間の野外等の明るい場所ではディスプレイの輝度を増加させ、夜間又は屋内等の暗い場所ではディスプレイの輝度を減少させることが可能となる。

一般的に、ディスプレイ装置は、周辺光を検出するために、光を感知して、その受光光量に応じた光電流を出力する光センサを有する。光電流は、電流−電圧変換器又はアナログ−デジタル変換器等のコンバータを介して電圧又はデジタルパルスの信号に変換され、バックライト光源の動作を制御するコントローラへ入力される。コントローラは、入力された信号に応じてバックライト光源の輝度を調整する。このような光検出のための回路は、例えば特表２００８−５２２１５９号公報（特許文献２）に開示されている。

特表２００１−５２２０５８号公報 特表２００８−５２２１５９号公報

しかし、上述したような従来の回路を備えたディスプレイ装置では、バックライト光源による影響を受けて、正確に周辺光を検出することができないという問題があった。

本発明は、この問題を鑑み、より精度の高い周辺光検出が可能なディスプレイ装置及びこれを備える電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のディスプレイ装置は、バックライト光源と、周辺光を検知して該周辺光の強さに依存した光電流を出力する光センサとを有するディスプレイ装置であって、前記光センサへ該光センサが所定量の光電流を出力するための電圧を供給する電圧供給手段と、前記バックライト光源の動作に応じて、前記光センサへ供給する電圧を変更するよう前記電圧供給手段を制御する供給電圧制御手段とを有し、前記供給電圧制御手段は、前記バックライト光源が作動中である場合は第１の電圧値を有する電圧が前記光センサへ供給され、前記バックライト光源が非作動である場合は前記第１の電圧値とは異なる第２の電圧値を有する電圧が前記光センサへ供給されるよう前記電圧供給手段を制御する。

このように、光センサが所定量の光電流を出力するための電圧を変えることで、より精度の高い周辺光検出が可能となる。

本発明のディスプレイ装置の一実施例で、前記第２の電圧値は、前記光センサが最大光電流を出力可能な電圧値であり、前記第１の電圧値は、前記光センサが前記最大光電流よりも低い光電流を出力可能な電圧値である。

これにより、バックライト光源の影響により生ずる検出誤差を小さく、又は零にすることができる。

本発明のディスプレイ装置の一実施例で、前記光センサは、低温ポリシリコン・ラテラル型ＰＩＮフォトダイオード又はアモルファスシリコンダイオードである。

また、本発明の一実施例に従うディスプレイ装置は、バックライト光源を用いる透過型又は半透過型の液晶ディスプレイである。

本発明の一実施例に従うディスプレイ装置は、例えば、ラップトップ型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯電話、ポータブルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、カーナビゲーション装置又はポータブルゲーム機のような、周辺光の検出機能を備えた電子機器で用いられ得る。

本発明により、より精度の高い周辺光検出が可能なディスプレイ装置及びこれを備える電子機器を提供することが可能となる。

本発明の一実施例に従うディスプレイ装置を備えた電子機器の例である。 本発明の一実施例に従うディスプレイ装置の構成を表すブロック図である。 本発明の一実施例に従うディスプレイ装置で光センサとして用いられる三端子ＬＴＰＳフォトダイオードの構成を図式的に示す。 本発明の一実施例に従うディスプレイ装置で光センサとして用いられる三端子ＬＴＰＳフォトダイオードの断面図である。 本発明の一実施例に従うディスプレイ装置で光センサとして用いられる三端子ＬＴＰＳフォトダイオードの電圧−電流特性を示す。 光センサとして図３に示されるＬＴＰＳフォトダイオードを用いた本発明の一実施例に従うディスプレイ装置の動作を表す。

本発明を実施するための形態を、以下、添付の図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施例に従うディスプレイ装置を備えた電子機器の例である。

図１の電子機器１００は、ラップトップ型ＰＣとして表されているが、例えば、携帯電話、ポータブルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、カーナビゲーション装置又はポータブルゲーム機のような他の電子機器であっても良い。電子機器１００は、画像等を表示可能なディスプレイモジュールを備えたディスプレイ装置１０を有する。

図２は、本発明の一実施例に従うディスプレイ装置の構成を表すブロック図である。

図２のディスプレイ装置１０は、例えば、透過型又は半透過型の液晶ディスプレイ装置であって、バックライト光源２０と、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）モジュール２２と、バックライト制御部２４とを有する。バックライト光源２０は、液晶画素がマトリクス状に配列されたＬＣＤモジュール２２の背面に配置され、各画素へ光を照射する。ＬＣＤモジュール２２は、電圧による液晶分子の配向の変化を利用して、バックライト光源２０からの光を透過又は遮断することで画像を表示させることができる。バックライト制御部２４は、バックライト光源２０の動作を制御し、例えば、バックライト光源による光照射のオン／オフ及びバックライト光源から照射される光強度の調整等を行うことができる。

ディスプレイ装置１０は、更に、光センサ３０と、コンバータ３２と、電圧供給部３４と、供給電圧制御部３６とを有する。光センサ３０は、ＬＣＤモジュール２２と同じガラス基板上に形成され、周辺光を検知して、その受光量、すなわち周辺光の強さに応じた光電流を出力する。コンバータ３２は、光センサ３０から出力された光電流を電圧又はデジタルパルスの信号に変換して、バックライト制御部２４に入力する。コンバータ３２は任意であり、バックライト制御部２４に光電流を直接入力することが可能であれば省略可能である。バックライト制御部２４は、入力された信号又は光電流に応じて、バックライト光源２０から照射される光強度を調整することができる。電圧供給部３４は、光センサ３０へ光センサ３０が所定量の光電流を出力するための電圧を供給する。供給電圧制御部３６は、バックライト光源２０の動作に応じて、光センサ３０へ供給する電圧を変更するよう電圧供給部３４を制御する。具体的には、供給電圧制御部３６は、バックライト光源２０が作動中である場合は、第１の電圧値を有する電圧が光センサ３０へ供給されるよう電圧供給部３４を制御し、一方、バックライト光源２０が非作動である場合は、第１の電圧値とは異なる第２の電圧値を有する電圧が光センサ３０へ供給されるよう電圧供給部３４を制御する。電圧制御部３６は、バックライト光源２０が作動しているか否かを、バックライト制御部２４からの通知によって知ることができる。

図３Ａ乃至３Ｃは、本発明の一実施例に従うディスプレイ装置で用いられる光センサの構造及び特性を示す。

図３Ａは、光センサの一例として、三端子低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）・ラテラル型ＰＩＮフォトダイオード（以下、「ＬＴＰＳフォトダイオード」と称する。）の構成を図式的に示す。ＬＴＰＳフォトダイオードは、カソードＴ１、アノードＴ２、及びゲートＴ３の３つの電極端子を有する。実際の使用において、アノードＴ２には定電流源又は定電圧源が接続される。一定の強さの光が照射される場合に、光電流はカソードＴ１からアノードＴ２へ流れるが、この大きさは、ゲートＴ３に印加される電圧の大きさに応じて変化する。

図３Ｂは、ＬＴＰＳフォトダイオードの断面図である。最初に、ガラス基板４０の一部にポリシリコン４２が形成される。このポリシリコン４２は、真性半導体（ｉ）の層を間に挟んでＰ型半導体（ｐ）及びＮ型半導体（ｎ）が接合されたＰＩＮ構造を有する。次に、ガラス基板４０及びポリシリコン４２の上に絶縁体４４が形成される。その後、Ｐ型半導体層及びＮ型半導体層の上に形成された絶縁体４４の一部が取り除かれ、そこに金属層４６_１、４６_２が夫々形成される。Ｎ型半導体層に接する第１の金属層４６_１はカソードＴ１に相当し、Ｐ型半導体層に接する第２の金属層４６_２はアノードＴ２に相当する。また、真性半導体層の上の絶縁体４４上には、ゲートＴ３となる透明電極４８が形成される。ＬＴＰＳフォトダイオードは、ゲートＴ３が形成されている上面で外光を受けると共に、ガラス基板４０を通してバックライト光源から照射される光を受ける。

図３Ｃは、ＬＴＰＳフォトダイオードの電圧−電流特性を示す。図３Ｃのグラフにおいて、横軸は、ＬＴＰＳフォトダイオードのゲートＴ３に印加されるバイアス電圧の大きさを表し、縦軸は、カソードＴ１からアノードＴ２へ流れる光電流の大きさを表す。曲線５０は、バックライト光源が作動している場合の電圧−電流特性を示し、曲線５２は、バックライト光源が非作動である場合、すなわち周辺光のみが検出される場合の電圧−電流特性を示す。光電流の大きさは、照射される光の強さに応じて変化し、バックライト光源が作動している場合の方がバックライト光源から照射される光の影響により大きくなる。また、上述したように、光電流の大きさは、ゲートＴ３に印加されるバイアス電圧の大きさに応じても変化するが、カソードＴ１に印加される電圧ＶｃからアノードＴ２に印加される電圧Ｖａまでの電圧範囲において最大値で一定となる（Ｖｃ＞Ｖａ）。

従来のディスプレイ装置では、バックライト光源の動作に関わらず、光電流が最大値で一定となる電圧範囲Ｖｃ〜Ｖａ内の電圧Ｖ１が常に光センサへ供給されている。ＬＴＰＳフォトダイオードは、電圧Ｖ１が供給される場合に、バックライト光源が動作している場合は光電流Ｉｂ_１を出力し、バックライト光源が非作動である場合は光電流Ｉａを出力する（Ｉｂ_１＞Ｉａ）。

対照的に、本発明の一実施例に従うディスプレイ装置では、供給電圧制御部３６を用いて、バックライト光源が作動しているか否かによって、光センサへ供給されるバイアス電圧を第１の電圧と第２の電圧との間で変更することができる。具体的に、光センサには、バックライト光源が作動している間は、電圧範囲Ｖｃ〜Ｖａ外の電圧Ｖ２が供給される。このとき光センサから出力される光電流Ｉｂ_２は、図３Ｃから明らかなように、バックライト光源が作動している場合において出力可能な最大光電流Ｉｂ_１よりも低い。一方、バックライト光源が非作動である間は、光センサには電圧範囲Ｖｃ〜Ｖａ内の電圧Ｖ１が供給される。このとき光センサから出力される光電流Ｉａは、バックライト光源が非作動である場合において出力可能な最大光電流に相当する。

図４は、光センサとして図３に示されるＬＴＰＳフォトダイオードを用いた本発明の一実施例に従うディスプレイ装置の動作を表す。

図４で、（ａ）はバックライト光源２０の動作を表し、（ｂ）はディスプレイ装置の光検出動作を表す。図から明らかなように、ディスプレイ装置は、周辺光を検出してバックライト光源２０から照射される光強度を調整する間は、バックライト光源２０から照射される光が検出結果に影響を及ぼすことを回避するために、バックライト制御部２４によってバックライト光源２０を非作動とし、一時的に光照射を停止する。

図４（ｃ）は、電圧供給部３４によって光センサ３０としてのＬＴＰＳフォトダイオードのゲートＴ３に印加されるバイアス電圧を示す。点線は、従来のディスプレイ装置におけるバイアス電圧を示し、実線は、本発明の一実施例に従うディスプレイ装置におけるバイアス電圧を示す。また、図４（ｄ）は、光センサ３０から出力される光電流、すなわちＬＴＰＳフォトダイオードのカソードＴ１からアノードＴ２へ流れる電流を示す。同じく、点線は、従来のディスプレイ装置における電流を示し、実線は、本発明の一実施例に従うディスプレイ装置における電流を示す。

従来のディスプレイ装置では、光電流が一定となる電圧範囲Ｖｃ〜Ｖａ内の電圧Ｖ１が、バックライト光源の動作に関わらず、常に光センサ３０へ供給される。この場合に、光センサ３０は、バックライト光源が作動している間は光電流Ｉｂ_１を出力する。そして、バックライト光源が非作動に切り替わると、理想的には、光センサ３０は、図３Ｃに示される周辺光のみが検出される場合の電圧−電流特性５２に従って、光電流Ｉａを出力すべきである。しかし、実際には、出力電流は瞬時にＩｂ_１からＩａへ切り替わらず、Ｉａへ切り替わるまでに一定の時間を要する。結果として、検出タイミングＴｄの時点で得られる光電流には誤差Ｉｅｒｒｏｒが含まれることとなる。このように、たとえバックライト光源の影響を回避すべく光照射が停止されたとしても、バックライト光源から照射される光は周辺光よりもはるかに強いために、光センサの検出結果には依然としてバックライト光源の影響が残ってしまう。

一方、本発明の一実施例に従うディスプレイ装置では、供給電圧制御部３６を用いて、バックライト光源２０が作動しているか否かによって、光センサ３０へ供給されるバイアス電圧を第１の電圧と第２の電圧との間で変更することができる。具体的に、光センサ３０には、バックライト光源２０が作動している間は、光センサ３０が最大光電流Ｉｂ_１を出力可能な電圧範囲Ｖｃ〜Ｖａ外の電圧Ｖ２が供給される。よって、光センサ３０は、最大光電流Ｉｂ_１よりも低い電流Ｉｂ_２を出力する。そして、バックライト光源が非作動に切り替わると、供給電圧制御部３６は、電圧供給部３４を制御して、光センサ３０へ供給されるバイアス電圧をＶ２から電圧範囲Ｖｃ〜Ｖａ内のＶ１へ切り替える。よって、理想的には、光センサ３０は、バックライトの動作の切り替えと同時に、バックライト光源が非作動である場合において出力可能な最大光電流Ｉａを出力する。しかし、実際には、出力電流がＩｂ_２からＩａへ切り替わるまでには一定の時間を要する。とは言え、Ｉｂ_１に比べてＩｂ_２の方がＩａとの差が小さいため、Ｉａへ切り替わるまでに要する時間は従来に比べて短縮される。結果として、検出タイミングＴｄの時点で得られる光電流に含まれる誤差Ｉｅｒｒｏｒを小さく、又は零にすることができる。

このように、本発明の一実施例に従うディスプレイ装置では、光センサが所定量の光電流を出力するための電圧を変えることで、より精度の高い周辺光検出が可能となる。

以上、発明を実施するための最良の形態について説明を行ったが、本発明は、この最良の形態で述べた実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を損なわない範囲で変更することが可能である。

例えば、上記実施例では光センサとして三端子ＬＴＰＳフォトダイオードを用いたが、ゲート電極を有さない二端子のアモルファスシリコンダイオードが用いられても良い。この場合には、アモルファスシリコンダイオードのカソード−アノード間に印加される電圧をバックライト光源の動作に応じて変えることで、バックライト光源による影響として生ずる検出誤差を小さく、又は零にすることができる。

また、上記実施例では光センサへ供給される電圧は２段階で変更されたが、光センサとして用いられる部品の特性や使用状況（例えば、ディスプレイ装置が組み込まれる電子機器の種類又は光検出に影響を及ぼしうる光源が複数存在する場合等。）等に応じて３以上の複数段階で変更される場合も考えられる。

１０ ディスプレイ装置
２０ バックライト光源
２２ ＬＣＤモジュール
２４ バックライト制御部
３０ 光センサ
３４ 電圧供給部
３６ 供給電圧制御部
１００ 電子機器

Claims (4)

1. 液晶ディスプレイモジュールと、該液晶ディスプレイモジュールに光を照射するバックライト光源と、該バックライト光源の動作を制御するバックライト制御部とを有するディスプレイ装置であって、
   前記液晶ディスプレイモジュールとは別個に該液晶ディスプレイモジュールと同じガラス基板上に形成され、周辺光を検知して該周辺光の強さに依存した光電流を出力する光センサと、
   三端子ダイオードである前記光センサのゲート電極へ該光センサが所定量の光電流を出力するための電圧を供給する電圧供給手段と、
   前記バックライト制御部から前記バックライト光源の作動又は非作動を示す信号を受信し、該信号に応じて前記光センサへ供給する電圧を変更するよう前記電圧供給手段を制御する供給電圧制御手段とを有し、
   前記供給電圧制御手段は、前記バックライト光源が作動中である場合は第１の電圧値を有する電圧が前記光センサへ供給され、前記バックライト光源が非作動である場合は前記第１の電圧値とは異なる第２の電圧値を有する電圧が前記光センサへ供給されるよう前記電圧供給手段を制御し、
   前記第２の電圧値は、前記光センサが最大光電流を出力可能な電圧値であり、
   前記第１の電圧値は、前記光センサが前記最大光電流よりも低い光電流を出力可能な電圧値である、ディスプレイ装置。
2. 前記光センサは、低温ポリシリコン・ラテラル型ＰＩＮフォトダイオード又はアモルファスシリコンダイオードである、請求項１記載のディスプレイ装置。
3. 透過型又は半透過型の液晶ディスプレイである、請求項１又は２記載のディスプレイ装置。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか一項記載のディスプレイ装置を備える電子機器。

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