光量検出回路及び電気光学装置
【課題】製造条件の変更を行うことなく、感度低下を補正して光検出精度を向上させることができる光量検出回路及び電気光学装置を提供する。
【解決手段】一対の光検知部ＬＳ１及びＬＳ２を設け、一方の光検知部ＬＳ１は外光の光量に応じた出力信号Ｉａを出力し、他方の光検知部ＬＳ２は減光手段で１／ｎに減光された外光の光量に応じた出力信号Ｉｂを出力する。そして、光検知部ＬＳ２の出力信号Ｉｂにｎ2を乗算する乗算部１１と、乗算部１１の出力値から光検知部ＬＳ１の出力信号Ｉａ
を減算する減算部１２と、（ｎ−１）に初期感度Ｋを乗算する乗算部１３と、減算部１２の出力値を乗算部１３の出力値で除算する除算部１４とを備え、徐算部１４の出力値を外光の光量（照度Ｌ）とする。
【解決手段】一対の光検知部ＬＳ１及びＬＳ２を設け、一方の光検知部ＬＳ１は外光の光量に応じた出力信号Ｉａを出力し、他方の光検知部ＬＳ２は減光手段で１／ｎに減光された外光の光量に応じた出力信号Ｉｂを出力する。そして、光検知部ＬＳ２の出力信号Ｉｂにｎ2を乗算する乗算部１１と、乗算部１１の出力値から光検知部ＬＳ１の出力信号Ｉａ
を減算する減算部１２と、（ｎ−１）に初期感度Ｋを乗算する乗算部１３と、減算部１２の出力値を乗算部１３の出力値で除算する除算部１４とを備え、徐算部１４の出力値を外光の光量（照度Ｌ）とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外光の明るさを検出する光センサを有する光量検出回路、及びこれを備えた電気光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光量検出回路として、薄膜トランジスタの漏れ電流が受光量に比例することを利用し、この漏れ電流で電圧検出用コンデンサに電荷を充電あるいは放電させ、当該コンデンサの両端間の電圧変化を監視することによって光量を検出するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、薄膜トランジスタの漏れ電流は受光量に比例するが、その感度（受光量に対する電流値）は光暴露によって低下することがわかっている。そのため、上記特許文献１に記載の光量検出回路にあっては、この感度低下によって光量の検出精度が低下してしまう。
【０００３】
これを防止するために、トランジスタの生成方法を改良して、対劣化特性を向上させるという光電変換素子が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−２９８３２号公報
【特許文献２】特開平９−２３２６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献２に記載の光電変換素子においては、特別な製造条件が必要となり、例えばＴＦＴを用いた表示装置の内部に光センサを作り込んだり、同一装置で表示装置と光センサとを製造したりする場合に、表示用に適した特性とは異なった製造プロセスとなって、当該製造プロセスが長くなったり、製造装置の頻繁な条件設定の変更を余儀なくされたりする。
【０００５】
そこで、本発明は、製造条件の変更を行うことなく、感度低下を補正して光検出精度を向上させることができる光量検出回路及び電気光学装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る光量検出回路は、外光を検知する光センサを有する一対の光検知部と、当該一対の光検知部からの出力信号を読み取る光センサ読み取り部と、を備え、
前記一対の光検知部は、入射光の積算光量の関数で表される当該光検知部の感度の劣化関数と、当該光検知部の初期感度と、入射光量との積となる出力信号を出力するものであって、
一方の光検知部は前記外光が入射光として入射され、当該外光の光量に応じた出力信号を出力し、他方の光検知部は外光を減光する減光手段を有し、該減光手段で減光された光が入射光として入射され、当該減光された光の光量に応じた出力信号を出力し、
前記一方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係と、前記他方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係とをもとに、前記光センサ読み取り部で読み取った各出力信号に基づいて前記外光の光量を検出することを特徴としている。
【０００７】
これにより、感度低下を補正して外光の照度を高精度に検出することができる。
また、一方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係と、他方の光検知部に
おける入射光量と出力信号との相関関係から成り立つ連立方程式を、入射光量と積算光量とで解くことにより、積算光量が未知であっても感度補正を行うことができ、積算光量を検知するための回路が不要となって光量検知回路の簡易化を実現することができる。
【０００８】
さらに、光検知部自体の特性向上（製造条件の変更）を行うものではないため、例えば、同一製造装置で表示装置と光センサとを製造するような場合であっても、製造プロセスが長くなったり、製造装置の頻繁な条件設定の変更を余儀なくされたりすることがない。
また、本発明において、前記他方の光検知部の出力信号に、前記減光手段における透過率の逆数を２乗した第１の定数を乗算する第１の乗算回路と、該第１の乗算回路の出力値から前記一方の光検知部の出力信号を減算する減算回路と、該減算回路の出力値を前記透過率の逆数から１を減算した値に前記初期感度を乗算した第２の定数で除算する除算回路とを備え、前記徐算回路の出力値を前記外光の光量とするのが望ましい。
【０００９】
これにより、劣化関数を光センサの種類に応じた形Ｅｘｐ［−ａｐ］（ａは劣化の速さを示す定数、ｐは積算光量）で定義して、適正に感度低下を補正することができる。また、劣化関数を１次までテイラー展開した関数とすることにより、簡易な回路で感度低下を補正することができる。さらに、劣化の速さを示す定数ａも含まれない形で感度補正が可能となるため、光センサ毎で劣化速度のばらつきがあっても適正に感度補正をすることができる。なお、光量の単位を適当に設定することで、第２の定数を１とすることが出来る場合には、除算回路を省略して、減算回路の出力に基づいて前記外光の光量を検出することが出来る。
【００１０】
さらに、前記初期感度と前記透過率の逆数から１を減算した値である第３の定数とを乗算して前記第２の定数を生成する第２の乗算回路を備えることが好ましく、またさらに、前記光検知部の積算通電時間に応じて、前記初期感度を補正する初期感度補正回路を備えることが好ましい。
これにより、個々の光センサの感度や透過率を設定できて確度が上がり、また、より適正に感度低下を補正することができる。
【００１１】
また、本発明に係る電気光学装置は、第１乃至第７の発明の何れかの光量検出回路と、
複数の走査線と、複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素と、を有する表示パネルと、
前記表示パネル照光する照光部と、
前記光量検出回路の出力値に基づいて前記照光部を制御する制御回路と、を備えることを特徴としている。
【００１２】
これにより、光量検出回路の感度低下を補正して外光の照度を高精度に検出することができ、適正に照光部を制御することができる電気光学装置とすることができる。
また、光検知部自体の特性向上（製造条件の変更）を行うものではないため、同一製造装置で表示パネルと光センサとを製造するような場合であっても、製造プロセスが長くなったり、製造装置の頻繁な条件設定の変更を余儀なくされたりすることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の光量検出回路１の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、この光量検出回路１は、一対の光検知部ＬＳ１及びＬＳ２と、光検知部ＬＳ１及びＬＳ２から得られる２つのアナログ情報を取得すると共に、これらの読み取り値から算出される外光の照度Ｌを出力する読み取り部１０と、を備えている。
【００１４】
図２は、本実施形態の光検知部ＬＳ１及びＬＳ２の構成を示す回路図である。
この図２に示すように、光検知部ＬＳ１及びＬＳ２は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ光センサ）のドレイン電極ＤLとソース電極ＳLとの間にコンデンサＣが並列接続され、ソース電極ＳLとコンデンサＣの一方の端子とがスイッチ素子ＳＷを介して基準電圧源に接続さ
れ、更に、ＴＦＴ光センサのドレイン電極ＤL及びコンデンサＣの他方の端子が第２電圧
源（Ｖ２）に接続された構成となる。
【００１５】
このような構成により、所定期間毎にスイッチ素子ＳＷがオン状態となると、基準電圧源から所定の基準電圧Ｖｓ（例えば、＋２Ｖ）がコンデンサＣに印加されて充電される。この充電により、コンデンサＣの両端には基準電圧Ｖｓと第２電圧Ｖ２間の電位差が掛かって充電されるが、ゲート電極ＧLには逆極性のゲート電圧ＧＶが印加されてゲートオフ
されているので、スイッチ素子ＳＷをオフ状態とすると、ＴＦＴ光センサへ光が照射されることにより生じる漏れ電流によって、この充電電圧が低下する。
【００１６】
そして、コンデンサＣへの充電タイミングから所定の読み取り時間後に、コンデンサＣに充電された電圧を読み取り（検知し）、読み取った充電電圧に基づいて外光の照度を検出することが可能となる。
なお、以下の説明においては、各光検知部ＬＳｉ（ｉ＝１，２）に設けられたスイッチ素子（図２のＳＷに相当）をＳＷｉ、コンデンサ（図２のＣに相当）をＣｉと称する。
【００１７】
図３は、光検知部ＬＳ１を構成する光センサ及びスイッチ素子の断面図である。
光検知部ＬＳ１を構成するＴＦＴ光センサ及びスイッチ素子ＳＷ１は、図３に示すように、いずれもＴＦＴからなりＴＦＴ基板２上に形成されている。すなわち、ＴＦＴ基板２は、その表面にＴＦＴ光センサのゲート電極ＧL、コンデンサＣ１の一方の端子Ｃａ及び
一方のスイッチ素子ＳＷ１を構成するゲート電極ＧSが形成され、これらの表面を覆うよ
うにして窒化シリコンや酸化シリコンなどからなるゲート絶縁膜１７が積層されている。
【００１８】
また、ＴＦＴ光センサのゲート電極ＧLの上及びスイッチ素子ＳＷ１を構成するＴＦＴ
のゲート電極ＧSの上には、それぞれゲート絶縁膜１７を介して非晶質シリコンや多結晶
シリコンなどからなる半導体層１９L及び１９Sが形成されている。
また、ゲート絶縁体１７上には、アルミニウムやモリブデン等の金属からなるＴＦＴ光センサのソース電極ＳL及びドレイン電極ＤL、一方のスイッチ素子ＳＷ１を構成するＴＦＴのソース電極ＳS及びドレイン電極ＤSがそれぞれの半導体層１９L及び１９Sと接触するように設けられている。
【００１９】
このうち、ＴＦＴ光センサのソース電極ＳL及びスイッチ素子ＳＷ１を構成するＴＦＴ
のドレイン電極ＤSは、互いに延長されて接続されてコンデンサＣ１の他方の端子Ｃｂが
形成されている。更に、ＴＦＴ光センサ、コンデンサＣ１及びＴＦＴからなるスイッチ素子ＳＷ１の表面を覆うようにして、例えば、無機絶縁材料からなる保護絶縁膜１８が積層されており、また、ＴＦＴからなるスイッチ素子ＳＷ１の表面には、外部光の影響を受けないようにするために、ブラックマトリクス２１が被覆されている。
【００２０】
また、光検知部ＬＳ２は、図３に示す光検知部ＬＳ１において、ＴＦＴ光センサの表面に、減光手段として透過率１／ｎのカラーフィルタが被覆されていることを除いては、光検知部ＬＳ１と同様の構成を有し、一対の光検知部ＬＳ１及びＬＳ２は等しい光電変換特性を有する。ここで、上記カラーフィルタは、当該光検知部ＬＳ２の入射光量が、光検知部ＬＳ１の入射光量の１／ｎ（ｎ＞０）となるように減光するためのものである。
【００２１】
つまり、光検知部ＬＳ１のＴＦＴ光センサには、外光がそのまま入射光として入射され、光検知部ＬＳ２のＴＦＴ光センサには、カラーフィルタによって１／ｎに減光された外光が入射光として入射されることになる。
図１の読み取り部１０は、光検知部ＬＳ１及びＬＳ２のスイッチ素子ＳＷ１及びＳＷ２のオン／オフ制御を行って、光検知部ＬＳ１及びＬＳ２のコンデンサＣ１及びＣ２への充電を行う。このとき、光検知部ＬＳ１と光検知部ＬＳ２との充電タイミング及び１放電期間は、それぞれ等しく設定されている。なお、１放電期間とは、コンデンサＣｉへの充電開始時点から次の充電開始時点までの期間である。また、充電開始時点からコンデンサＣｉの充電電圧を読み取るまでの読み取り時間は、光検知部ＬＳ１とＬＳ２とで等しく設定されている。
【００２２】
そして、このようにして光検知部ＬＳ１から取得した読み取り値Ｉａと、光検知部ＬＳ２から取得した読み取り値Ｉｂとに基づいて、後述する処理を行って照度Ｌを求めるようになっている。
図４は、読み取り部１０の構成を示すブロック図である。
この図４に示すように、読み取り部１０は、光検知部ＬＳ２の読み取り値Ｉｂと、透過率の逆数ｎの２乗（ｎ2）とを乗算する乗算部１１と、該乗算部１１の出力値から光検知
部ＬＳ１の読み取り値Ｉａを減算する減算部１２と、減光手段なしの光検知部の初期感度Ｋと透過率の逆数ｎから“１”を減じた値（ｎ−１）とを乗算する乗算部１３と、減算部１２の出力値を乗算部１３の出力値で除算して照度Ｌを出力する除算部１４とから構成されている。
【００２３】
即ち、この読み取り部１０での処理は、各光検知部から取得した読み取り値Ｉａ，Ｉｂに基づいて、次式をもとに照度Ｌを算出する処理に相当する。
Ｌ＝（ｎ2Ｉｂ−Ｉａ）／｛Ｋ（ｎ−１）｝ ………（１）
なお、上記（１）式において、定数ｎ2が第１の定数に対応し、定数Ｋ（ｎ−１）が第
２の定数に対応し、定数（ｎ−１）が第３の定数に対応している。
【００２４】
次に、上記（１）式の算出原理について説明する。
前述したように、本実施形態では、２つの光検知部ＬＳ１，ＬＳ２を設け、光検知部ＬＳ２に、当該光検知部ＬＳ２の入射光量を光検知部ＬＳ１の入射光量の１／ｎにするための減光手段を設けている。
したがって、ある照度Ｌの光を照射したとき、各光検知部の読み取り値Ｉａ，Ｉｂと照度Ｌとの相関関係によって、以下の連立方程式が得られる。
【００２５】
Ｉａ＝Ｒ［ｐ］ＫＬ，
Ｉｂ＝Ｒ［ｐ／ｎ］ＫＬ／ｎ ………（２）
ここで、Ｒ［ｐ］は感度の劣化関数であって、受光光量の時間積分である積算光量ｐの関数である。この劣化関数Ｒ［ｐ］は、実験等による経験則で得られるものであり、本実施形態では、例えば、Ｒ［ｐ］＝Ｅｘｐ［−ａｐ］（ａは定数）とする。
【００２６】
この劣化関数Ｒ［ｐ］をテイラー展開すると、次式のようになる。
Ｒ［ｐ］＝１−ａｐ＋ａ2ｐ2／２−ａ3ｐ3／６＋ａ4ｐ4／２４−・・・ ………（３）
そして、この劣化関数Ｒ［ｐ］を１次の項までで切断し、Ｒ［ｐ］＝１−ａｐとして上記（２）式の連立方程式に代入すると、
Ｉａ＝（１−ａｐ）ＫＬ，
Ｉｂ＝（１−ａｐ／ｎ）ＫＬ／ｎ ………（４）
となり、これを照度Ｌと積算光量ｐについて解くと、上記（１）式を得る。
【００２７】
このようにして得られた照度Ｌの式には、積算光量ｐは含まれず、当該積算光量ｐが未知でも照度Ｌを算出することができる。また、劣化関数をテイラー展開して１次までの項を採用した形Ｒ［ｐ］＝１−ａｐとすることで、劣化の速さを示す定数ａも含まれなくなり、光センサ毎の劣化速度のばらつきがあっても精度良く照度Ｌを算出することができる
。
【００２８】
なお、図４において、乗算部１１が第１の乗算回路に対応し、減算部１２が減算回路に対応し、乗算部１３が第２の乗算回路に対応し、除算部１４が第１の除算回路に対応している。
次に、本発明における第１の実施形態の動作について説明する。
今、外光がＴＦＴ光センサに照射されているものとする。このとき、読み取り部１０が光検知部ＬＳ１及びＬＳ２のスイッチ素子ＳＷ１及びＳＷ２をオン状態とし、光検知部ＬＳ１及びＬＳ２のコンデンサＣ１及びＣ２に夫々基準電圧Ｖｓを充電する。そして、その後、読み取り部１０がスイッチ素子ＳＷ１及びＳＷ２をオフ状態に切り替え、ＴＦＴ光センサに上記外光が照射されることにより生じる漏れ電流によって、コンデンサＣ１及びＣ２に充電された充電電圧がそれぞれ同じ放電特性で低下する。
【００２９】
その後、読み取り部１０は、所定の読み取り時間が経過した時点で、コンデンサＣ１及びＣ２の充電電圧を読み取り、これらを読み取り値Ｉａ，Ｉｂとして図４に示す処理を行って照度Ｌを算出する。
ところで、薄膜トランジスタの漏れ電流が受光量に比例することを利用し、この漏れ電流で電圧検出用コンデンサに電荷を充電あるいは放電させ、このコンデンサの両端間の電圧変化によって光量を検出する光量検出回路は広く普及しているが、薄膜トランジスタの感度（受光量に対する電流値）は光暴露によって低下することがわかっており、この感度低下によって光量の検出精度が低下してしまう。
【００３０】
これを防止するために、トランジスタの生成方法を改良して、対劣化特性を向上させるという光電変換素子が知られているが、この場合、特別な製造条件が必要となり、例えばＴＦＴを用いた表示装置の内部に光センサを作り込んだり、同一装置で表示装置と光センサとを製造したりする場合に、表示用に適した特性とは異なった製造プロセスとなって、当該製造プロセスが長くなったり、製造装置の頻繁な条件設定の変更を余儀なくされたりする。
【００３１】
また、上記感度低下は、受光光量の時間積分である積算光量に依存することがわかっているため、積算光量で感度補正をすることも考えられるが、積算光量を知るには、装置が死ぬまで常に測光し続ける必要がある。これは、測光を必要としない場合や装置が作動しない場合も含めてであり、現実的ではない。
これに対して、本実施形態は、トランジスタ自体の特性向上（製造条件の変更）を行うことなく、感度低下を補正することができるので、精度良く光量検出を行うことができると共に、上記のように製造プロセスが長くなったり、製造装置の条件設定を頻繁に変更したりする必要がない。さらに、積算光量が未知であっても感度補正が可能となる。
【００３２】
図５は、本実施形態の効果を説明するための図である。この図５において、太実線は本実施形態を適用した場合の感度特性、細線は本実施形態のような補正を行わない場合の感度特性である。
この図５からも明らかなように、本実施形態のような照度計算を行わない場合、積算光量が１０ｋＬｘＨ以上で感度低下が生じるが、本実施形態の照度計算を行った場合、この感度低下が適切に補正されることがわかる。
【００３３】
このように、上記第１の実施形態では、一対の光検知部のうち、一方の光検知部は外光の光量に応じた出力信号を出力し、他方の光検知部は減光手段で減光された入射光の光量に応じた出力信号を出力し、一方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係と、他方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係とをもとに、各出力信号に基づいて外光の光量を検出する。
【００３４】
これにより、感度低下を補正して外光の照度を高精度に検出することができる。
また、一方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係と、他方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係から成り立つ連立方程式を、入射光量と積算光量とで解くことにより、積算光量が未知であっても感度補正を行うことができ、積算光量を検知するための回路が不要となって光量検知回路の簡易化を実現することができる。
【００３５】
さらに、光検知部自体の特性向上（製造条件の変更）を行うものではないため、例えば、同一製造装置で表示装置と光センサとを製造するような場合であっても、製造プロセスが長くなったり、製造装置の頻繁な条件設定の変更を余儀なくされたりすることがない。
さらに、他方の光検知部の出力信号に、減光手段における透過率の逆数の２乗を乗算する第１の乗算回路と、該第１の乗算回路の出力値から一方の光検知部の出力信号を減算する減算回路と、前記透過率の逆数から１を減算した値に初期感度を乗算する第２の乗算回路と、前記減算回路の出力値を前記第２の乗算回路の出力値で除算することで、前記外光の光量を算出する除算回路とを備えるので、劣化関数を光センサの種類に応じた形Ｅｘｐ［−ａｐ］（ａは劣化の速さを示す定数、ｐは積算光量）で定義して、適切に感度低下を補正することができる。
【００３６】
また、劣化関数を１次までテイラー展開した関数とすることにより、簡易な回路で感度低下を補正することができる。さらに、劣化の速さを示す定数ａも含まれない形で感度補正が可能となるため、光センサ毎で劣化速度のばらつきがあっても、当該ばらつきに因らずに適正に感度補正をすることができる。
なお、上記第１の実施形態においては、読み取り部１０で、図４に示す演算回路を用いて、実際に照度Ｌを計算する場合について説明したが、各光検知部の読み取り値Ｉａ，Ｉｂを入力変数とするルックアップテーブルを用意し、このテーブルを参照して照度Ｌを求めることもできる。また、各光検知部の読み取り値Ｉａ，Ｉｂを入力とし、上記（１）式をもとにＣＰＵで直接演算することもできる。
【００３７】
さらに、初期感度Ｋ及び減光用カラーフィルタの透過率が製品間において許容誤差範囲で一定であるならば、乗算部１３を省略して、減光手段なしの光検知部の初期感度Ｋと透過率の逆数ｎから“１”を減じた値（ｎ−１）とを乗算して得られる定数を用いて、除算部１４が減算部１２の出力値を割る構成に簡略化出来る。またさらに、割る数が定数なので、この光量検出回路の出力値を用いる装置との単位系を調整することで、割る数を１とすることも可能となり、除算部１４も省略可能となってさらに簡略化できる。即ち、減算部１２の出力値を照度Ｌとして用いることができる。
【００３８】
さらに、上記第１の実施形態においては、劣化関数Ｒ［ｐ］として、上記（３）式の１次までの項を採用する場合について説明したが、２次以降の項まで採用して照度Ｌを求めることもできる。例えば、上記（３）式の２次までの項を採用し、Ｒ［ｐ］＝１−ａｐ＋ａ2ｐ2／２とした場合、上記（１）式で示される連立方程式を解くと、照度Ｌは次式で表される。
【００３９】
Ｌ＝（−ａＩａ＋ａＩｂｎ4＋√（−ａ2ｎ2（Ｉａ2＋Ｉｂ2ｎ4−２ＩａＩｂｎ（１＋（−１＋ｎ）ｎ））））／（ａｋ（−１＋ｎ）（１＋ｎ2）） ………（５）
Ｌ＝−（ａ（Ｉａ＋Ｉｂｎ4）＋√（−ａ2ｎ2（Ｉａ2＋Ｉｂ2ｎ4−２ＩａＩｂｎ（１＋（−１＋ｎ）ｎ））））／（ａｋ（−１＋ｎ）（１＋ｎ2）） ………（６）
そして、上記（５）及び（６）式のうち、物理的に意味のある方の式（照度Ｌが正値となる方の式）を用いて照度Ｌを算出する。これにより、より精度良く感度補正することができる。
【００４０】
また、上記第１の実施形態においては、劣化関数Ｒ［ｐ］＝Ｅｘｐ［−ａｐ］とする場合について説明したが、光センサの種類に応じた劣化関数Ｒ［ｐ］を適用することができる。この場合にも、劣化関数Ｒ［ｐ］の具体的な形を求めて上記（２）式で示される連立方程式を解くことにより、照度Ｌが得られる。
次に、本発明における第２の実施形態について説明する。
【００４１】
この第２の実施形態は、前述した第１の実施形態において、初期感度Ｋを固定値としているのに対し、当該初期感度Ｋを積算通電時間に応じて可変とするようにしたものである。
図６は、第２の実施形態における光量検出回路１の構成を示すブロック図である。この図６に示すように、本実施形態の光量検出回路１は、積算通電時間に応じて初期感度Ｋを変更して出力する初期感度補正部２０が追加されていることを除いては、図１の光量検出回路１と同様の構成を有するため、構成の異なる部分を中心に説明する。
【００４２】
初期感度補正部２０は、例えば、書き換え可能な不揮発性メモリに逐次記憶された積算通電時間Ｔを読み出し、この積算通電時間Ｔに応じた初期感度Ｋを読み取り部１０に出力する。そして、読み取り部１０では、乗算部１３で、初期感度補正部２０から出力される初期感度Ｋと定数（ｎ−１）とを乗算し、その結果を前記除算部１４に出力するようになっている。
【００４３】
ここで、初期感度Ｋは、積算通電時間Ｔの関数を用いて直接算出してもよく、また、積算通電時間Ｔを入力変数とするルックアップテーブルを用意し、そのテーブルを参照して算出してもよい。このとき、初期感度Ｋは、積算通電時間Ｔが長いほど大きく算出されるようにする。
なお、図６において、初期感度補正部２０が初期感度補正回路に対応している。
【００４４】
このように、上記第２の実施形態では、積算通電時間に応じて初期感度を変更するので、感度低下が測光時の積算通電時間に依存する場合であっても、照度検出値を適切に補正することができ、より高精度な照度検出を実現することができる。
なお、上記各実施形態においては、光センサとしてＴＦＴ光センサを適用する場合について説明したが、周知のフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＴＦＴ、フォトＳＣＲ、光導電体、光電池など、任意の光−電気変換素子を適用することができる。
【００４５】
次に、上述した光量検出回路１を適用した電気光学装置１００について説明する。
図７は、光量検出回路１を適用した電気光学装置１００の構成を示す図である。
この図７に示すように、この電気光学装置１００は、液晶パネル１０１、調光回路１０２、照光部としてのバックライト１０３、制御回路１０４を備える。液晶パネル１０１は、その素子基板上に画像表示領域Ａ、走査線駆動回路２０１、データ線駆動回路２０２、光量検出回路１を備える。
【００４６】
ここで、液晶パネル１０１は、一般にトランジスタが形成される素子基板とカラーフィルタが形成される対向基板の対が液晶層を挟持する構造となっているので、光量検出回路１を素子基板上に設けた場合、光量検出回路１の光検知部ＬＳ２の減光用のフィルタを光検知部上ではなく、対向基板の対応する部分に設けることで、製造プロセスを増加させることなく、光検知部ＬＳ２に入射する光を減光させることが出来る。
【００４７】
制御回路１０４は、各種信号を生成して走査線駆動回路２０１及びデータ線駆動回路２０２に供給するものである。また、画像表示領域Ａには、複数の画素Ｐ１がマトリクス状に形成されており、画素Ｐ１ごとに透過率を制御することができる。バックライト１０３からの光は、画素Ｐ１を介して射出される。これによって、光変調による階調表示が可能
となる。調光回路１０２は、光量検出回路１から出力される外光（環境光）の照度を示す照度データに応じた輝度でバックライト１０３が発光するように調整する。
【００４８】
表示画像の見え易さは環境の明るさによって左右される。したがって、調光回路１０２は、光量検出回路１から出力される環境光の照度と所定の照度閾値とを比較し、例えば、環境光の照度が日中の自然光に相当する場合には、バックライト１０３の発光輝度を高く設定し、明るい画面を表示するようにする。一方、環境光の照度が夜間の暗い環境下に相当する場合には、バックライト１０３の発光輝度を低く設定する。
【００４９】
なお、ここでは液晶を用いた電気光学装置に適用する場合について説明したが、液晶以外の電気光学物質を用いた電気光学装置に適用することもできる。例えば、有機ＥＬや発光ポリマーなどのＯＬＥＤ素子を電気光学物質として用いた表示パネルや、着色された液体とこの液体に分散された白色の粒子とを含むマイクロカプセルを電気光学物質として用いた電気泳動表示パネル、極性が相違する領域ごとに異なる色に塗り分けられたツイストボールを電気光学物質として用いたツイストボールディスプレイパネル、黒色トナーを電気光学物質として用いたトナーディスプレイパネル、ヘリウムやネオン等の高圧ガスを電気光学物質として用いたプラズマディスプレイパネルなど、各種の電気光学装置に対して適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明における実施形態の光量検出回路の構成を示すブロック図ある。
【図２】光検知部の回路図である。
【図３】ＴＦＴ基板上の光センサ及びスイッチ素子の断面図である。
【図４】読み取り部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の効果を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態における光量検出回路の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の光量検出回路を適用した電気光学装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…光量検出回路、１０…読み取り部、１１…乗算部、１２…減算部、１３…乗算部、１４…除算部、２０…初期感度出力部、１００…電気光学装置、ＬＳ１，ＬＳ２…光検知部、ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ素子、Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ、Ｖｓ…基準電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外光の明るさを検出する光センサを有する光量検出回路、及びこれを備えた電気光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光量検出回路として、薄膜トランジスタの漏れ電流が受光量に比例することを利用し、この漏れ電流で電圧検出用コンデンサに電荷を充電あるいは放電させ、当該コンデンサの両端間の電圧変化を監視することによって光量を検出するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、薄膜トランジスタの漏れ電流は受光量に比例するが、その感度（受光量に対する電流値）は光暴露によって低下することがわかっている。そのため、上記特許文献１に記載の光量検出回路にあっては、この感度低下によって光量の検出精度が低下してしまう。
【０００３】
これを防止するために、トランジスタの生成方法を改良して、対劣化特性を向上させるという光電変換素子が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−２９８３２号公報
【特許文献２】特開平９−２３２６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献２に記載の光電変換素子においては、特別な製造条件が必要となり、例えばＴＦＴを用いた表示装置の内部に光センサを作り込んだり、同一装置で表示装置と光センサとを製造したりする場合に、表示用に適した特性とは異なった製造プロセスとなって、当該製造プロセスが長くなったり、製造装置の頻繁な条件設定の変更を余儀なくされたりする。
【０００５】
そこで、本発明は、製造条件の変更を行うことなく、感度低下を補正して光検出精度を向上させることができる光量検出回路及び電気光学装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る光量検出回路は、外光を検知する光センサを有する一対の光検知部と、当該一対の光検知部からの出力信号を読み取る光センサ読み取り部と、を備え、
前記一対の光検知部は、入射光の積算光量の関数で表される当該光検知部の感度の劣化関数と、当該光検知部の初期感度と、入射光量との積となる出力信号を出力するものであって、
一方の光検知部は前記外光が入射光として入射され、当該外光の光量に応じた出力信号を出力し、他方の光検知部は外光を減光する減光手段を有し、該減光手段で減光された光が入射光として入射され、当該減光された光の光量に応じた出力信号を出力し、
前記一方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係と、前記他方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係とをもとに、前記光センサ読み取り部で読み取った各出力信号に基づいて前記外光の光量を検出することを特徴としている。
【０００７】
これにより、感度低下を補正して外光の照度を高精度に検出することができる。
また、一方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係と、他方の光検知部に
おける入射光量と出力信号との相関関係から成り立つ連立方程式を、入射光量と積算光量とで解くことにより、積算光量が未知であっても感度補正を行うことができ、積算光量を検知するための回路が不要となって光量検知回路の簡易化を実現することができる。
【０００８】
さらに、光検知部自体の特性向上（製造条件の変更）を行うものではないため、例えば、同一製造装置で表示装置と光センサとを製造するような場合であっても、製造プロセスが長くなったり、製造装置の頻繁な条件設定の変更を余儀なくされたりすることがない。
また、本発明において、前記他方の光検知部の出力信号に、前記減光手段における透過率の逆数を２乗した第１の定数を乗算する第１の乗算回路と、該第１の乗算回路の出力値から前記一方の光検知部の出力信号を減算する減算回路と、該減算回路の出力値を前記透過率の逆数から１を減算した値に前記初期感度を乗算した第２の定数で除算する除算回路とを備え、前記徐算回路の出力値を前記外光の光量とするのが望ましい。
【０００９】
これにより、劣化関数を光センサの種類に応じた形Ｅｘｐ［−ａｐ］（ａは劣化の速さを示す定数、ｐは積算光量）で定義して、適正に感度低下を補正することができる。また、劣化関数を１次までテイラー展開した関数とすることにより、簡易な回路で感度低下を補正することができる。さらに、劣化の速さを示す定数ａも含まれない形で感度補正が可能となるため、光センサ毎で劣化速度のばらつきがあっても適正に感度補正をすることができる。なお、光量の単位を適当に設定することで、第２の定数を１とすることが出来る場合には、除算回路を省略して、減算回路の出力に基づいて前記外光の光量を検出することが出来る。
【００１０】
さらに、前記初期感度と前記透過率の逆数から１を減算した値である第３の定数とを乗算して前記第２の定数を生成する第２の乗算回路を備えることが好ましく、またさらに、前記光検知部の積算通電時間に応じて、前記初期感度を補正する初期感度補正回路を備えることが好ましい。
これにより、個々の光センサの感度や透過率を設定できて確度が上がり、また、より適正に感度低下を補正することができる。
【００１１】
また、本発明に係る電気光学装置は、第１乃至第７の発明の何れかの光量検出回路と、
複数の走査線と、複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素と、を有する表示パネルと、
前記表示パネル照光する照光部と、
前記光量検出回路の出力値に基づいて前記照光部を制御する制御回路と、を備えることを特徴としている。
【００１２】
これにより、光量検出回路の感度低下を補正して外光の照度を高精度に検出することができ、適正に照光部を制御することができる電気光学装置とすることができる。
また、光検知部自体の特性向上（製造条件の変更）を行うものではないため、同一製造装置で表示パネルと光センサとを製造するような場合であっても、製造プロセスが長くなったり、製造装置の頻繁な条件設定の変更を余儀なくされたりすることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の光量検出回路１の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、この光量検出回路１は、一対の光検知部ＬＳ１及びＬＳ２と、光検知部ＬＳ１及びＬＳ２から得られる２つのアナログ情報を取得すると共に、これらの読み取り値から算出される外光の照度Ｌを出力する読み取り部１０と、を備えている。
【００１４】
図２は、本実施形態の光検知部ＬＳ１及びＬＳ２の構成を示す回路図である。
この図２に示すように、光検知部ＬＳ１及びＬＳ２は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ光センサ）のドレイン電極ＤLとソース電極ＳLとの間にコンデンサＣが並列接続され、ソース電極ＳLとコンデンサＣの一方の端子とがスイッチ素子ＳＷを介して基準電圧源に接続さ
れ、更に、ＴＦＴ光センサのドレイン電極ＤL及びコンデンサＣの他方の端子が第２電圧
源（Ｖ２）に接続された構成となる。
【００１５】
このような構成により、所定期間毎にスイッチ素子ＳＷがオン状態となると、基準電圧源から所定の基準電圧Ｖｓ（例えば、＋２Ｖ）がコンデンサＣに印加されて充電される。この充電により、コンデンサＣの両端には基準電圧Ｖｓと第２電圧Ｖ２間の電位差が掛かって充電されるが、ゲート電極ＧLには逆極性のゲート電圧ＧＶが印加されてゲートオフ
されているので、スイッチ素子ＳＷをオフ状態とすると、ＴＦＴ光センサへ光が照射されることにより生じる漏れ電流によって、この充電電圧が低下する。
【００１６】
そして、コンデンサＣへの充電タイミングから所定の読み取り時間後に、コンデンサＣに充電された電圧を読み取り（検知し）、読み取った充電電圧に基づいて外光の照度を検出することが可能となる。
なお、以下の説明においては、各光検知部ＬＳｉ（ｉ＝１，２）に設けられたスイッチ素子（図２のＳＷに相当）をＳＷｉ、コンデンサ（図２のＣに相当）をＣｉと称する。
【００１７】
図３は、光検知部ＬＳ１を構成する光センサ及びスイッチ素子の断面図である。
光検知部ＬＳ１を構成するＴＦＴ光センサ及びスイッチ素子ＳＷ１は、図３に示すように、いずれもＴＦＴからなりＴＦＴ基板２上に形成されている。すなわち、ＴＦＴ基板２は、その表面にＴＦＴ光センサのゲート電極ＧL、コンデンサＣ１の一方の端子Ｃａ及び
一方のスイッチ素子ＳＷ１を構成するゲート電極ＧSが形成され、これらの表面を覆うよ
うにして窒化シリコンや酸化シリコンなどからなるゲート絶縁膜１７が積層されている。
【００１８】
また、ＴＦＴ光センサのゲート電極ＧLの上及びスイッチ素子ＳＷ１を構成するＴＦＴ
のゲート電極ＧSの上には、それぞれゲート絶縁膜１７を介して非晶質シリコンや多結晶
シリコンなどからなる半導体層１９L及び１９Sが形成されている。
また、ゲート絶縁体１７上には、アルミニウムやモリブデン等の金属からなるＴＦＴ光センサのソース電極ＳL及びドレイン電極ＤL、一方のスイッチ素子ＳＷ１を構成するＴＦＴのソース電極ＳS及びドレイン電極ＤSがそれぞれの半導体層１９L及び１９Sと接触するように設けられている。
【００１９】
このうち、ＴＦＴ光センサのソース電極ＳL及びスイッチ素子ＳＷ１を構成するＴＦＴ
のドレイン電極ＤSは、互いに延長されて接続されてコンデンサＣ１の他方の端子Ｃｂが
形成されている。更に、ＴＦＴ光センサ、コンデンサＣ１及びＴＦＴからなるスイッチ素子ＳＷ１の表面を覆うようにして、例えば、無機絶縁材料からなる保護絶縁膜１８が積層されており、また、ＴＦＴからなるスイッチ素子ＳＷ１の表面には、外部光の影響を受けないようにするために、ブラックマトリクス２１が被覆されている。
【００２０】
また、光検知部ＬＳ２は、図３に示す光検知部ＬＳ１において、ＴＦＴ光センサの表面に、減光手段として透過率１／ｎのカラーフィルタが被覆されていることを除いては、光検知部ＬＳ１と同様の構成を有し、一対の光検知部ＬＳ１及びＬＳ２は等しい光電変換特性を有する。ここで、上記カラーフィルタは、当該光検知部ＬＳ２の入射光量が、光検知部ＬＳ１の入射光量の１／ｎ（ｎ＞０）となるように減光するためのものである。
【００２１】
つまり、光検知部ＬＳ１のＴＦＴ光センサには、外光がそのまま入射光として入射され、光検知部ＬＳ２のＴＦＴ光センサには、カラーフィルタによって１／ｎに減光された外光が入射光として入射されることになる。
図１の読み取り部１０は、光検知部ＬＳ１及びＬＳ２のスイッチ素子ＳＷ１及びＳＷ２のオン／オフ制御を行って、光検知部ＬＳ１及びＬＳ２のコンデンサＣ１及びＣ２への充電を行う。このとき、光検知部ＬＳ１と光検知部ＬＳ２との充電タイミング及び１放電期間は、それぞれ等しく設定されている。なお、１放電期間とは、コンデンサＣｉへの充電開始時点から次の充電開始時点までの期間である。また、充電開始時点からコンデンサＣｉの充電電圧を読み取るまでの読み取り時間は、光検知部ＬＳ１とＬＳ２とで等しく設定されている。
【００２２】
そして、このようにして光検知部ＬＳ１から取得した読み取り値Ｉａと、光検知部ＬＳ２から取得した読み取り値Ｉｂとに基づいて、後述する処理を行って照度Ｌを求めるようになっている。
図４は、読み取り部１０の構成を示すブロック図である。
この図４に示すように、読み取り部１０は、光検知部ＬＳ２の読み取り値Ｉｂと、透過率の逆数ｎの２乗（ｎ2）とを乗算する乗算部１１と、該乗算部１１の出力値から光検知
部ＬＳ１の読み取り値Ｉａを減算する減算部１２と、減光手段なしの光検知部の初期感度Ｋと透過率の逆数ｎから“１”を減じた値（ｎ−１）とを乗算する乗算部１３と、減算部１２の出力値を乗算部１３の出力値で除算して照度Ｌを出力する除算部１４とから構成されている。
【００２３】
即ち、この読み取り部１０での処理は、各光検知部から取得した読み取り値Ｉａ，Ｉｂに基づいて、次式をもとに照度Ｌを算出する処理に相当する。
Ｌ＝（ｎ2Ｉｂ−Ｉａ）／｛Ｋ（ｎ−１）｝ ………（１）
なお、上記（１）式において、定数ｎ2が第１の定数に対応し、定数Ｋ（ｎ−１）が第
２の定数に対応し、定数（ｎ−１）が第３の定数に対応している。
【００２４】
次に、上記（１）式の算出原理について説明する。
前述したように、本実施形態では、２つの光検知部ＬＳ１，ＬＳ２を設け、光検知部ＬＳ２に、当該光検知部ＬＳ２の入射光量を光検知部ＬＳ１の入射光量の１／ｎにするための減光手段を設けている。
したがって、ある照度Ｌの光を照射したとき、各光検知部の読み取り値Ｉａ，Ｉｂと照度Ｌとの相関関係によって、以下の連立方程式が得られる。
【００２５】
Ｉａ＝Ｒ［ｐ］ＫＬ，
Ｉｂ＝Ｒ［ｐ／ｎ］ＫＬ／ｎ ………（２）
ここで、Ｒ［ｐ］は感度の劣化関数であって、受光光量の時間積分である積算光量ｐの関数である。この劣化関数Ｒ［ｐ］は、実験等による経験則で得られるものであり、本実施形態では、例えば、Ｒ［ｐ］＝Ｅｘｐ［−ａｐ］（ａは定数）とする。
【００２６】
この劣化関数Ｒ［ｐ］をテイラー展開すると、次式のようになる。
Ｒ［ｐ］＝１−ａｐ＋ａ2ｐ2／２−ａ3ｐ3／６＋ａ4ｐ4／２４−・・・ ………（３）
そして、この劣化関数Ｒ［ｐ］を１次の項までで切断し、Ｒ［ｐ］＝１−ａｐとして上記（２）式の連立方程式に代入すると、
Ｉａ＝（１−ａｐ）ＫＬ，
Ｉｂ＝（１−ａｐ／ｎ）ＫＬ／ｎ ………（４）
となり、これを照度Ｌと積算光量ｐについて解くと、上記（１）式を得る。
【００２７】
このようにして得られた照度Ｌの式には、積算光量ｐは含まれず、当該積算光量ｐが未知でも照度Ｌを算出することができる。また、劣化関数をテイラー展開して１次までの項を採用した形Ｒ［ｐ］＝１−ａｐとすることで、劣化の速さを示す定数ａも含まれなくなり、光センサ毎の劣化速度のばらつきがあっても精度良く照度Ｌを算出することができる
。
【００２８】
なお、図４において、乗算部１１が第１の乗算回路に対応し、減算部１２が減算回路に対応し、乗算部１３が第２の乗算回路に対応し、除算部１４が第１の除算回路に対応している。
次に、本発明における第１の実施形態の動作について説明する。
今、外光がＴＦＴ光センサに照射されているものとする。このとき、読み取り部１０が光検知部ＬＳ１及びＬＳ２のスイッチ素子ＳＷ１及びＳＷ２をオン状態とし、光検知部ＬＳ１及びＬＳ２のコンデンサＣ１及びＣ２に夫々基準電圧Ｖｓを充電する。そして、その後、読み取り部１０がスイッチ素子ＳＷ１及びＳＷ２をオフ状態に切り替え、ＴＦＴ光センサに上記外光が照射されることにより生じる漏れ電流によって、コンデンサＣ１及びＣ２に充電された充電電圧がそれぞれ同じ放電特性で低下する。
【００２９】
その後、読み取り部１０は、所定の読み取り時間が経過した時点で、コンデンサＣ１及びＣ２の充電電圧を読み取り、これらを読み取り値Ｉａ，Ｉｂとして図４に示す処理を行って照度Ｌを算出する。
ところで、薄膜トランジスタの漏れ電流が受光量に比例することを利用し、この漏れ電流で電圧検出用コンデンサに電荷を充電あるいは放電させ、このコンデンサの両端間の電圧変化によって光量を検出する光量検出回路は広く普及しているが、薄膜トランジスタの感度（受光量に対する電流値）は光暴露によって低下することがわかっており、この感度低下によって光量の検出精度が低下してしまう。
【００３０】
これを防止するために、トランジスタの生成方法を改良して、対劣化特性を向上させるという光電変換素子が知られているが、この場合、特別な製造条件が必要となり、例えばＴＦＴを用いた表示装置の内部に光センサを作り込んだり、同一装置で表示装置と光センサとを製造したりする場合に、表示用に適した特性とは異なった製造プロセスとなって、当該製造プロセスが長くなったり、製造装置の頻繁な条件設定の変更を余儀なくされたりする。
【００３１】
また、上記感度低下は、受光光量の時間積分である積算光量に依存することがわかっているため、積算光量で感度補正をすることも考えられるが、積算光量を知るには、装置が死ぬまで常に測光し続ける必要がある。これは、測光を必要としない場合や装置が作動しない場合も含めてであり、現実的ではない。
これに対して、本実施形態は、トランジスタ自体の特性向上（製造条件の変更）を行うことなく、感度低下を補正することができるので、精度良く光量検出を行うことができると共に、上記のように製造プロセスが長くなったり、製造装置の条件設定を頻繁に変更したりする必要がない。さらに、積算光量が未知であっても感度補正が可能となる。
【００３２】
図５は、本実施形態の効果を説明するための図である。この図５において、太実線は本実施形態を適用した場合の感度特性、細線は本実施形態のような補正を行わない場合の感度特性である。
この図５からも明らかなように、本実施形態のような照度計算を行わない場合、積算光量が１０ｋＬｘＨ以上で感度低下が生じるが、本実施形態の照度計算を行った場合、この感度低下が適切に補正されることがわかる。
【００３３】
このように、上記第１の実施形態では、一対の光検知部のうち、一方の光検知部は外光の光量に応じた出力信号を出力し、他方の光検知部は減光手段で減光された入射光の光量に応じた出力信号を出力し、一方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係と、他方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係とをもとに、各出力信号に基づいて外光の光量を検出する。
【００３４】
これにより、感度低下を補正して外光の照度を高精度に検出することができる。
また、一方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係と、他方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係から成り立つ連立方程式を、入射光量と積算光量とで解くことにより、積算光量が未知であっても感度補正を行うことができ、積算光量を検知するための回路が不要となって光量検知回路の簡易化を実現することができる。
【００３５】
さらに、光検知部自体の特性向上（製造条件の変更）を行うものではないため、例えば、同一製造装置で表示装置と光センサとを製造するような場合であっても、製造プロセスが長くなったり、製造装置の頻繁な条件設定の変更を余儀なくされたりすることがない。
さらに、他方の光検知部の出力信号に、減光手段における透過率の逆数の２乗を乗算する第１の乗算回路と、該第１の乗算回路の出力値から一方の光検知部の出力信号を減算する減算回路と、前記透過率の逆数から１を減算した値に初期感度を乗算する第２の乗算回路と、前記減算回路の出力値を前記第２の乗算回路の出力値で除算することで、前記外光の光量を算出する除算回路とを備えるので、劣化関数を光センサの種類に応じた形Ｅｘｐ［−ａｐ］（ａは劣化の速さを示す定数、ｐは積算光量）で定義して、適切に感度低下を補正することができる。
【００３６】
また、劣化関数を１次までテイラー展開した関数とすることにより、簡易な回路で感度低下を補正することができる。さらに、劣化の速さを示す定数ａも含まれない形で感度補正が可能となるため、光センサ毎で劣化速度のばらつきがあっても、当該ばらつきに因らずに適正に感度補正をすることができる。
なお、上記第１の実施形態においては、読み取り部１０で、図４に示す演算回路を用いて、実際に照度Ｌを計算する場合について説明したが、各光検知部の読み取り値Ｉａ，Ｉｂを入力変数とするルックアップテーブルを用意し、このテーブルを参照して照度Ｌを求めることもできる。また、各光検知部の読み取り値Ｉａ，Ｉｂを入力とし、上記（１）式をもとにＣＰＵで直接演算することもできる。
【００３７】
さらに、初期感度Ｋ及び減光用カラーフィルタの透過率が製品間において許容誤差範囲で一定であるならば、乗算部１３を省略して、減光手段なしの光検知部の初期感度Ｋと透過率の逆数ｎから“１”を減じた値（ｎ−１）とを乗算して得られる定数を用いて、除算部１４が減算部１２の出力値を割る構成に簡略化出来る。またさらに、割る数が定数なので、この光量検出回路の出力値を用いる装置との単位系を調整することで、割る数を１とすることも可能となり、除算部１４も省略可能となってさらに簡略化できる。即ち、減算部１２の出力値を照度Ｌとして用いることができる。
【００３８】
さらに、上記第１の実施形態においては、劣化関数Ｒ［ｐ］として、上記（３）式の１次までの項を採用する場合について説明したが、２次以降の項まで採用して照度Ｌを求めることもできる。例えば、上記（３）式の２次までの項を採用し、Ｒ［ｐ］＝１−ａｐ＋ａ2ｐ2／２とした場合、上記（１）式で示される連立方程式を解くと、照度Ｌは次式で表される。
【００３９】
Ｌ＝（−ａＩａ＋ａＩｂｎ4＋√（−ａ2ｎ2（Ｉａ2＋Ｉｂ2ｎ4−２ＩａＩｂｎ（１＋（−１＋ｎ）ｎ））））／（ａｋ（−１＋ｎ）（１＋ｎ2）） ………（５）
Ｌ＝−（ａ（Ｉａ＋Ｉｂｎ4）＋√（−ａ2ｎ2（Ｉａ2＋Ｉｂ2ｎ4−２ＩａＩｂｎ（１＋（−１＋ｎ）ｎ））））／（ａｋ（−１＋ｎ）（１＋ｎ2）） ………（６）
そして、上記（５）及び（６）式のうち、物理的に意味のある方の式（照度Ｌが正値となる方の式）を用いて照度Ｌを算出する。これにより、より精度良く感度補正することができる。
【００４０】
また、上記第１の実施形態においては、劣化関数Ｒ［ｐ］＝Ｅｘｐ［−ａｐ］とする場合について説明したが、光センサの種類に応じた劣化関数Ｒ［ｐ］を適用することができる。この場合にも、劣化関数Ｒ［ｐ］の具体的な形を求めて上記（２）式で示される連立方程式を解くことにより、照度Ｌが得られる。
次に、本発明における第２の実施形態について説明する。
【００４１】
この第２の実施形態は、前述した第１の実施形態において、初期感度Ｋを固定値としているのに対し、当該初期感度Ｋを積算通電時間に応じて可変とするようにしたものである。
図６は、第２の実施形態における光量検出回路１の構成を示すブロック図である。この図６に示すように、本実施形態の光量検出回路１は、積算通電時間に応じて初期感度Ｋを変更して出力する初期感度補正部２０が追加されていることを除いては、図１の光量検出回路１と同様の構成を有するため、構成の異なる部分を中心に説明する。
【００４２】
初期感度補正部２０は、例えば、書き換え可能な不揮発性メモリに逐次記憶された積算通電時間Ｔを読み出し、この積算通電時間Ｔに応じた初期感度Ｋを読み取り部１０に出力する。そして、読み取り部１０では、乗算部１３で、初期感度補正部２０から出力される初期感度Ｋと定数（ｎ−１）とを乗算し、その結果を前記除算部１４に出力するようになっている。
【００４３】
ここで、初期感度Ｋは、積算通電時間Ｔの関数を用いて直接算出してもよく、また、積算通電時間Ｔを入力変数とするルックアップテーブルを用意し、そのテーブルを参照して算出してもよい。このとき、初期感度Ｋは、積算通電時間Ｔが長いほど大きく算出されるようにする。
なお、図６において、初期感度補正部２０が初期感度補正回路に対応している。
【００４４】
このように、上記第２の実施形態では、積算通電時間に応じて初期感度を変更するので、感度低下が測光時の積算通電時間に依存する場合であっても、照度検出値を適切に補正することができ、より高精度な照度検出を実現することができる。
なお、上記各実施形態においては、光センサとしてＴＦＴ光センサを適用する場合について説明したが、周知のフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＴＦＴ、フォトＳＣＲ、光導電体、光電池など、任意の光−電気変換素子を適用することができる。
【００４５】
次に、上述した光量検出回路１を適用した電気光学装置１００について説明する。
図７は、光量検出回路１を適用した電気光学装置１００の構成を示す図である。
この図７に示すように、この電気光学装置１００は、液晶パネル１０１、調光回路１０２、照光部としてのバックライト１０３、制御回路１０４を備える。液晶パネル１０１は、その素子基板上に画像表示領域Ａ、走査線駆動回路２０１、データ線駆動回路２０２、光量検出回路１を備える。
【００４６】
ここで、液晶パネル１０１は、一般にトランジスタが形成される素子基板とカラーフィルタが形成される対向基板の対が液晶層を挟持する構造となっているので、光量検出回路１を素子基板上に設けた場合、光量検出回路１の光検知部ＬＳ２の減光用のフィルタを光検知部上ではなく、対向基板の対応する部分に設けることで、製造プロセスを増加させることなく、光検知部ＬＳ２に入射する光を減光させることが出来る。
【００４７】
制御回路１０４は、各種信号を生成して走査線駆動回路２０１及びデータ線駆動回路２０２に供給するものである。また、画像表示領域Ａには、複数の画素Ｐ１がマトリクス状に形成されており、画素Ｐ１ごとに透過率を制御することができる。バックライト１０３からの光は、画素Ｐ１を介して射出される。これによって、光変調による階調表示が可能
となる。調光回路１０２は、光量検出回路１から出力される外光（環境光）の照度を示す照度データに応じた輝度でバックライト１０３が発光するように調整する。
【００４８】
表示画像の見え易さは環境の明るさによって左右される。したがって、調光回路１０２は、光量検出回路１から出力される環境光の照度と所定の照度閾値とを比較し、例えば、環境光の照度が日中の自然光に相当する場合には、バックライト１０３の発光輝度を高く設定し、明るい画面を表示するようにする。一方、環境光の照度が夜間の暗い環境下に相当する場合には、バックライト１０３の発光輝度を低く設定する。
【００４９】
なお、ここでは液晶を用いた電気光学装置に適用する場合について説明したが、液晶以外の電気光学物質を用いた電気光学装置に適用することもできる。例えば、有機ＥＬや発光ポリマーなどのＯＬＥＤ素子を電気光学物質として用いた表示パネルや、着色された液体とこの液体に分散された白色の粒子とを含むマイクロカプセルを電気光学物質として用いた電気泳動表示パネル、極性が相違する領域ごとに異なる色に塗り分けられたツイストボールを電気光学物質として用いたツイストボールディスプレイパネル、黒色トナーを電気光学物質として用いたトナーディスプレイパネル、ヘリウムやネオン等の高圧ガスを電気光学物質として用いたプラズマディスプレイパネルなど、各種の電気光学装置に対して適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明における実施形態の光量検出回路の構成を示すブロック図ある。
【図２】光検知部の回路図である。
【図３】ＴＦＴ基板上の光センサ及びスイッチ素子の断面図である。
【図４】読み取り部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の効果を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態における光量検出回路の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の光量検出回路を適用した電気光学装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…光量検出回路、１０…読み取り部、１１…乗算部、１２…減算部、１３…乗算部、１４…除算部、２０…初期感度出力部、１００…電気光学装置、ＬＳ１，ＬＳ２…光検知部、ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ素子、Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ、Ｖｓ…基準電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外光を検知する光センサを有する一対の光検知部と、当該一対の光検知部からの出力信号を読み取る光センサ読み取り部と、を備え、
前記一対の光検知部は、入射光の積算光量の関数で表される当該光検知部の感度の劣化関数と、当該光検知部の初期感度と、入射光量との積となる出力信号を出力するものであって、
一方の光検知部は前記外光が入射光として入射され、当該外光の光量に応じた出力信号を出力し、他方の光検知部は外光を減光する減光手段を有し、該減光手段で減光された光が入射光として入射され、当該減光された光の光量に応じた出力信号を出力し、
前記一方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係と、前記他方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係とをもとに、前記光センサ読み取り部で読み取った各出力信号に基づいて前記外光の光量を検出することを特徴とする光量検出回路。
【請求項２】
前記他方の光検知部の出力信号に、所定の第１の定数を乗算する第１の乗算回路と、該第１の乗算回路の出力値から前記一方の光検知部の出力信号を減算する減算回路とを備え、前記減算回路の出力値を前記外光の光量とすることを特徴とする請求項１に記載の光量検出回路。
【請求項３】
前記減算回路の出力値を所定の第２の定数で除算する第１の除算回路を備え、該第１の除算回路の出力値を前記外光の光量とすることを特徴とする請求項２に記載の光量検出回路。
【請求項４】
前記第１の定数が、前記減光手段における透過率の逆数を２乗した値であることを特徴とする請求項２又は３に記載の光量検出回路。
【請求項５】
前記第２の定数が、前記透過率の逆数から１を減算した値に前記初期感度を乗算した値であることを特徴とする請求項３又は４に記載の光量検出回路。
【請求項６】
前記初期感度と所定の第３の定数とを乗算して前記第２の定数を生成する第２の乗算回路を備えたことを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の光量検出回路。
【請求項７】
前記光検知部の積算通電時間に応じて、前記初期感度を補正する初期感度補正回路を備えることを特徴とする請求項３乃至６の何れか１項に記載の光量検出回路。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の光量検出回路と、
複数の走査線と、複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素と、を有する表示パネルと、
前記表示パネル照光する照光部と、
前記光量検出回路の出力値に基づいて前記照光部を制御する調光回路と、を備えることを特徴とする電気光学装置。
【請求項１】
外光を検知する光センサを有する一対の光検知部と、当該一対の光検知部からの出力信号を読み取る光センサ読み取り部と、を備え、
前記一対の光検知部は、入射光の積算光量の関数で表される当該光検知部の感度の劣化関数と、当該光検知部の初期感度と、入射光量との積となる出力信号を出力するものであって、
一方の光検知部は前記外光が入射光として入射され、当該外光の光量に応じた出力信号を出力し、他方の光検知部は外光を減光する減光手段を有し、該減光手段で減光された光が入射光として入射され、当該減光された光の光量に応じた出力信号を出力し、
前記一方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係と、前記他方の光検知部における入射光量と出力信号との相関関係とをもとに、前記光センサ読み取り部で読み取った各出力信号に基づいて前記外光の光量を検出することを特徴とする光量検出回路。
【請求項２】
前記他方の光検知部の出力信号に、所定の第１の定数を乗算する第１の乗算回路と、該第１の乗算回路の出力値から前記一方の光検知部の出力信号を減算する減算回路とを備え、前記減算回路の出力値を前記外光の光量とすることを特徴とする請求項１に記載の光量検出回路。
【請求項３】
前記減算回路の出力値を所定の第２の定数で除算する第１の除算回路を備え、該第１の除算回路の出力値を前記外光の光量とすることを特徴とする請求項２に記載の光量検出回路。
【請求項４】
前記第１の定数が、前記減光手段における透過率の逆数を２乗した値であることを特徴とする請求項２又は３に記載の光量検出回路。
【請求項５】
前記第２の定数が、前記透過率の逆数から１を減算した値に前記初期感度を乗算した値であることを特徴とする請求項３又は４に記載の光量検出回路。
【請求項６】
前記初期感度と所定の第３の定数とを乗算して前記第２の定数を生成する第２の乗算回路を備えたことを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の光量検出回路。
【請求項７】
前記光検知部の積算通電時間に応じて、前記初期感度を補正する初期感度補正回路を備えることを特徴とする請求項３乃至６の何れか１項に記載の光量検出回路。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の光量検出回路と、
複数の走査線と、複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素と、を有する表示パネルと、
前記表示パネル照光する照光部と、
前記光量検出回路の出力値に基づいて前記照光部を制御する調光回路と、を備えることを特徴とする電気光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２７２７（Ｐ２００９−２７２７Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６２２９２（Ｐ２００７−１６２２９２）
【出願日】平成１９年６月２０日（２００７．６．２０）
【出願人】（３０４０５３８５４）エプソンイメージングデバイス株式会社 (2,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２０日（２００７．６．２０）
【出願人】（３０４０５３８５４）エプソンイメージングデバイス株式会社 (2,386)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]