照度传感器和具备该照度传感器的显示装置的制作方法

专利名称：照度传感器和具备该照度传感器的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及照度传感器和具备该照度传感器的显示装置。
背景技术：
在移动电话和数码相机等移动终端中，为了控制背光的亮度(发光量)以使其对应于周围的亮度，有时在液晶板上搭载用于检测周围亮度的照度传感器。这种情况下，可抑制功耗，还可以提高视认性(visibility)。再有，作为照度传感器，采用了硅光电二极管的传感器具有代表性。硅光电二极管因其小型并且响应迅速而被广泛采用。但是，硅光电二极管的光谱灵敏度特性 (spectral-response characteristic)与人的视见度(spectral luminosity efficacy) 极大地不同，红外区域的灵敏度强。这里，光接收量和光电流之间的关系(光电灵敏度)因入射光的波长而不同，将该波长和光电灵敏度之间的关系称为‘光谱灵敏度特性’。因此，作为照度传感器，使用硅光电二极管，但对具有接近人的视见度的光谱灵敏度特性的传感器的期望不断提高。作为实现接近人的视见度的光谱灵敏度特性的方式，已知将在多个不同的光谱灵敏度特性的光电二极管中流过的电流进行减法运算的方式。例如，在专利文献1、2中，提出了采用了上述那样的方式的照度传感器。图14是表示专利文献1、2中提出的照度传感器的主要部分的结构的电路图。如图14所示，在专利文献1、2的照度传感器中，采用了电流镜电路。照度传感器包括光电二极管PDl和光电二极管PD2而构成，在光电二极管PDl中， 流过与周围的亮度对应的电流Iinl，在光电二极管PD2中，流过与周围的亮度对应的电流 Iin2。晶体管QPl和晶体管QP2构成电流镜电路，晶体管QP2的集电极电流成为与流过光电二极管PDl的电流Iinl对应的电流(IinlX α)。α为任意的系数。光电二极管PDl和光电二极管PD2对光的波长的光谱灵敏度特性不同，通过从光电二极管PD2中流过的电流Iin2中减去与流过光电二极管PDl的电流Iinl的电流量对应的电流(IinlX α)，可用照度传感器实现接近视见度的光谱灵敏度特性。再有，已知采用模数变换电路而将传感器输出变换为数字值的方法。例如，通过将输出的电流变换为数字值，由CPU或微计算机容易地进行软件的处理。特别地，积分型的模数变换电路具有能够以简单的结构实现高精度的分辨率的特征。该电路适合于如照度传感器这样低速并被要求高分辨率(16比特左右)的器件。图15是表示采用了模数变换电路的照度传感器的主要部分的结构的电路图。如图15所示，照度传感器包括光电二极管PDl和光电二极管PD2而构成，在光电二极管PDl中，流过与周围的亮度对应的电流Iinl，在光电二极管PD2中，流过与周围的亮度对应的电流Iin2。将电流Iinl用模数变换电路ADCl进行了模数变换的结果成为数字值ADCOUTldf电流Iin2用模数变换电路ADC2进行了模数变换的结果成为数字值ADC0UT2。将数字值ADC0UT1设为α倍，通过输出从数字值ADC0UT2中减去与数字值 ADCOUT1对应的值(ADC0UT1X α )所得的值(ADC0UT2-ADC0UT1 X α )，可用照度传感器实现接近视见度的光谱灵敏度特性。α为任意的系数。在移动电话和数码相机等的移动终端中，除了搭载如以上那样检测周围亮度的照度传感器之外，有时还搭载检测是否有检测物体(例如脸部)的邻近传感器。例如，在移动终端中，通过检测脸部是否靠近，在靠近的情况下(通话时)，关闭背光，在不靠近时(操作时)打开背光，可抑制功耗。以下，基于图16、图17(a)和图17 (b)，说明邻近传感器。图16是表示普通的邻近传感器的结构的示意图，图17(a)是表示由邻近传感器检测出检测物体的邻近/非邻近的情况下的波形图，表示检测出检测物体的邻近的情况，图17(b)是表示由邻近传感器检测出检测物体的邻近/非邻近的情况下的波形图，表示检测出检测物体的非邻近的情况。如图16所示，邻近传感器由光电二极管(PD)、发光二极管(LED)、控制电路构成。发光二极管由控制电路驱动，照射特定的光。在用于光接收的光电二极管中，流过对应于光接收量的电流，该电流被控制电路检测。在发光二极管被驱动时的数据Datal和发光二极管未被驱动时的数据Data2的差分为邻近数据(Datal-Datal)。如图17(a)所示，在有检测物体(例如，脸部)时，由于发光二极管被驱动时来自检测物体的反射光强，所以光电二极管中流过的电流大，邻近数据(Datal-Datal)超过控制电路的阈值Datath，被判断为邻近。另一方面，如图17(b)所示，在没有检测物体时，即使发光二极管被驱动，由于来自检测物体的反射光弱，所以光电二极管中流过的电流小，邻近数据(Datal-Datal)不超过控制电路的阈值Datath，被判断为非邻近。再有，为了正确地检测有无检测物体，已知使发光二极管照射在荧光灯的光、或在室外的微暗的环境光下的光中几乎不包含的红外区域的光。在这样的邻近传感器中，作为发光二极管被驱动的期间的数据Datal和发光二极管未被驱动的期间的数据Data2的差分的邻近数据(Datal-Datal)与检测距离的平方成反比，所以通过从该邻近数据来计算检测距离，也可以将其适用为测距传感器。现有技术文献专利文献[专利文献1]日本公开专利公报‘特开2007-73591号公报(2007年3月22日公开)’[专利文献2]日本公开专利公报‘特开2010-153484号公报QOlO年7月8日公开)’

发明内容
发明要解决的课题但是，如上述图14所示，在使用电流镜电路的照度传感器中，由于电流镜电路造成的误差大，所以产生不能获得正确的减法运算结果的问题。具体地说，上述电流镜电路由两个MOS晶体管QPl和QP2构成，但有可能因这两个晶体管QPl和QP2的特性偏差或偏置条件的不同而产生大的误差。MOS晶体管的漏极电流一般以下式⑴表示。Id = (1/2) X μ。XCoxX (W/L) X (Vgs-Vth)2X (1-λ XVds) ...(1)其中，μ ^表示电子迁移率，Cox表示每单位面积的栅极氧化膜电容，W/L表示W长度和L长度加工尺寸，Vgs表示栅极-源极间电压，Vth表示阈值电压，λ表示沟道长度调制系数，Vds表示漏极-源极间电压。在上述电流镜电路中，由于两个晶体管QPl和QP2的漏极-源极间电压Vds不同， 所以在输出电流上产生误差。此外，一般地，在MOS晶体管中，因W长度和L长度的加工精度偏差和阈值电压Vth偏差的影响，产生百分之几 百分之十左右的误差。于是，在由两个MOS晶体管QPl和QP2构成的电流镜电路中，有可能产生大的误差。此外，在上述图14所示的照度传感器中，在光电二极管PDl和PD2上施加相反偏置电压，产生暗电流，所以还产生不能正确地进行照度测量的问题。特别地，在低照度时，光电二极管PDl和PD2中流过的光电流小，这种情况下因暗电流的影响而包含许多噪声成分，所以不能正确地进行照度测量。另一方面，在上述图15所示的照度传感器中，将光电二极管PDl和PD2中流过的电流Iinl和Iin2分别输入到模数变换电路，变换为数字值，所以不能直接测量视见度的电流量。因此，产生不能将照度传感器的光谱灵敏度特性高精度地接近视见度的问题。特别地，红外成分多的光源的情况下，更为显著。此外，在上述图15所示的照度传感器中，由于需要乘法运算电路和减法运算电路，所以还产生电路规模大的问题。本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于，提供具有接近视见度的光谱灵敏度特性，并且可以高精度地测量照度，电路规模小的照度传感器以及使用该照度传感器的显示
直ο而且，本发明的目的在于，提供甚至低照度也可以高精度地测量的照度传感器以及使用了该照度传感器的显示装置。用于解决课题的方案为了解决上述问题，本发明的照度传感器包括具有相互不同的光谱灵敏度特性的第1光接收元件和第2光接收元件，其特征在于，该照度传感器包括第1模数变换电路，将对应于输入光的光接收强度在所述第1光接收元件中流过的第1电流进行模数变换，由积分型模数变换电路构成，其包括积分电路，具有将与输入的所述第1电流对应的电荷积分的积分电容器并且输出与所述积分电容器的积分结果对应的电压；比较电路，比较所述积分电路的输出电压和基准电压之间的相互高低并将比较结果作为二值脉冲信号输出；输出电路，取入上述比较电路输出的所述脉冲信号，具有对取入的所述脉冲信号中包含的激励脉冲进行计数的计数器并且将所述计数器的计数结果作为所述第1电流的模数变换值输出；以及放电电路，从所述输出电路输入所述激励脉冲的时序排列作为比特流信号并在所述比特流信号的激励脉冲期间输出电流从而使所述积分电容器放电；电流输出电路，从所述输出电路输入所述比特流信号并在所述比特流信号的所述激励脉冲期间输出电流；以及第2模数变换电路，由积分型模数变换电路构成，将从对应于输入光的光接收强度在所述第2光接收元件中流过的第2电流中减去所述电流输出电路输出的电流所得的第3电流进行模数变换。根据上述结构，激励脉冲期间的合计的长度为对应于第1电流大小的长度。通过电流输出电路的输出脉冲电流被积分电路积分即平均化而可以获得第1电流的规定系数倍。通过对从第2电流中减去该第1电流的规定系数倍的电流所得的电流进行模数变换， 可使照度传感器的光谱灵敏度特性高精度地接近视见度。此外，可以不采用电流镜电路而高精度地测量照度。而且，由于不需要乘法运算电路和减法运算电路，所以可使电路规模小。根据以上，具有可以提供具有接近视见度的光谱灵敏度特性，并且可以高精度地测量照度，电路规模小的照度传感器的效果。本发明的显示装置的特征在于，包括显示画面的显示板；照射所述显示板的背光；控制所述背光的亮度的背光控制电路；以及上述的照度传感器，所述背光控制电路基于所述第2模数变换电路输出的数字值，控制所述背光的亮度。根据上述结构，通过按照周围光的强度调整背光的亮度，可抑制功耗。此外，通过使显示装置中设定的照度传感器的光谱灵敏度特性高精度地接近视见度，可提高视认性。发明效果本发明的照度传感器包括具有相互不同的光谱灵敏度特性的第1光接收元件和第2光接收元件，其特征在于，该照度传感器包括第1模数变换电路，将对应于输入光的光接收强度在所述第1光接收元件中流过的第1电流进行模数变换，由积分型模数变换电路构成，其包括积分电路，具有将与输入的所述第1电流对应的电荷积分的积分电容器；比较电路，比较所述积分电路的输出电压和基准电压之间的高低并将比较结果作为二值脉冲信号输出；输出电路，取入上述比较电路输出的所述脉冲信号，具有对取入的所述脉冲信号中包含的激励脉冲进行计数的计数器并且将所述计数器的计数结果作为所述第1电流的模数变换值输出；以及放电电路，从所述输出电路输入所述激励脉冲的时序排列作为比特流信号并在所述比特流信号的激励脉冲期间输出电流从而使所述积分电容器放电；电流输出电路，从所述输出电路输入所述比特流信号并在所述比特流信号的所述激励脉冲期间输出电流；以及第2模数变换电路，由积分型模数变换电路构成，将从对应于输入光的光接收强度在所述第2光接收元件中流过的第2电流中减去所述电流输出电路输出的电流所得的第3电流进行模数变换。因此，可以提供具有接近视见度的光谱灵敏度特性，并可以高精度地测量照度，电路规模小的照度传感器以及采用了该照度传感器的显示装置。


图1是表示本发明的实施方式的照度传感器的结构的电路图。图2是表示在本发明的实施方式的照度传感器中，模数变换电路的结构的电路图。图3是表示在本发明的实施方式的照度传感器中，模数变换电路的动作的波形图。
图4(a)是表示在本发明的实施方式的照度传感器中，说明电流输出电路的图，是表示电流输出电路的结构的电路图。图4(b)是表示在本发明的实施方式的照度传感器中，说明电流输出电路的图，是说明电流输出电路输出的电流的波形图。图5是表示在本发明的实施方式的照度传感器中，光电二极管PDl和PD2的一例光谱灵敏度特性的曲线图。图6是表示在本发明的实施方式的照度传感器中，各个光源中电流 (Iin2-IinlX α)和系数α之间的关系的波形图。图7 (a)是表示在本发明的实施方式的照度传感器中，具有图5所示的光谱灵敏度特性的光电二极管PDl和PD2的结构的电路图，表示光电二极管PDl的结构。图7(b)是表示在本发明的实施方式的照度传感器中，具有图5所示的光谱灵敏度特性的光电二极管PDl和PD2的结构的电路图，表示光电二极管PD2的结构。图8是表示在本发明的实施方式的照度传感器中，表示光电二极管PDl和PD2的另一例光谱灵敏度特性的曲线图。图9 (a)是表示在本发明的实施方式的照度传感器中，具有图8所示的光谱灵敏度特性的光电二极管PDl和PD2的结构的电路图，表示光电二极管PDl的结构。图9 (b)是表示在本发明的实施方式的照度传感器中，具有图8所示的光谱灵敏度特性的光电二极管PDl和PD2的结构的电路图，表示光电二极管PD2的结构。图10是表示在本发明的实施方式的照度传感器中，表示光电二极管PDl和PD2的另一例光谱灵敏度特性的曲线图。图11(a)是表示在本发明的实施方式的照度传感器中，具有图10所示的光谱灵敏度特性的光电二极管PDl和PD2的结构的电路图，表示光电二极管PDl的结构。图11(b)是表示在本发明的实施方式的照度传感器中，具有图10所示的光谱灵敏度特性的光电二极管PDl和PD2的结构的电路图，表示光电二极管PD2的结构。图12是表示本发明的实施方式1的液晶显示装置的整体结构的方框图。图13是表示本发明的实施方式2的液晶显示装置的整体结构的方框图。图14是表示以往的采用了电流镜电路的照度传感器的主要部分的结构的电路图。图15是表示以往的采用了模数变换电路的照度传感器的主要部分的结构的电路图。图16是表示邻近传感器的结构的示意图。图17(a)是表示由邻近传感器检测到检测物体的邻近/非邻近时的波形图，表示检测到检测物体的邻近的情况。图17(b)是表示由邻近传感器检测到检测物体的邻近/非邻近时的波形图，表示检测到检测物体的非邻近的情况。标号说明10液晶板20照度传感器21电流输出电路
25充电电路26比较电路27控制电路(输出电路)观放电电路30背光控制电路40 背光100液晶显示装置ADC模数变换电路(积分型模数变换电路)ADCl模数变换电路(第1模数变换电路、积分型模数变换电路)ADC2模数变换电路(第2模数变换电路、积分型模数变换电路)PDl光电二极管(第1光接收元件)PD2光电二极管(第2光接收元件)Count 计数器Iinl电流(第1电流)Iin2电流(第2电流)Iin2-Iinl X α 电流(第 3 电流)charge、charge 1 比特、流f言号tconv充电时间(模数变换期间)comp输出信号(脉冲信号)Cl电容器(积分电容器)vl基准电压vsig输出电压((积分电路的)输出电压)α 系数IlX α电流((电流输出电路的)电流)I电流((放电电路的)电流)
具体实施例方式以下，详细地说明本发明的实施方式。[实施方式1]在本实施方式中，作为例子记载了被搭载了照度传感器的液晶显示装置。(液晶显示装置的整体结构)首先，基于图12，说明本实施方式的液晶显示装置的概略结构。图12是表示本实施方式的液晶显示装置的概略结构的方框图。如图12所示，液晶显示装置100包括液晶板10、照度传感器20、背光控制电路30、 背光40而构成。照度传感器20将周围光进行光接收而测量周围的亮度，并将数字值ADC0UT2作为测量结果输出到背光控制电路30。该背光控制电路30基于数字值ADC0UT2进行控制，以使背光40的亮度(发光量)对应于周围的亮度。根据上述结构，控制背光40的亮度以使其对应于周围光，所以可抑制液晶显示装置100的功耗。(照度传感器的结构)以下，基于图1，说明本实施方式的照度传感器的结构。图1是表示本实施方式的照度传感器的结构的电路图。如图1所示，照度传感器20包括光电二极管PDl和PD2、模数变换电路ADCl和 ADC2、以及电流输出电路21而构成。光电二极管PDl和PD2的阳极都连接到地，光电二极管(第1光接收元件)PDl的阴极在节点A连接到模数变换电路(第1模数变换电路)ADCl，光电二极管(第2光接收元件)PD2的阴极在节点B连接到模数变换电路(第2模数变换电路)ADC2和电流输出电路 21的连接点。光电二极管PDl和PD2对光的波长的光谱灵敏度特性有所不同，在光电二极管PDl 中，流过与红外区域的光的光接收量对应的电流Iinl (第1电流)，在光电二极管PD2中，流过与可见波长区域 红外波长区域的光的光接收量对应的电流Iin2 (第2电流)。模数变换电路ADCl输入在光电二极管PDl中流过的电流Iinl，将其进行模数变换，输出数字值ADC0UT1作为结果。电流输出电路21从模数变换电路ADCl输入比特流信号chargel (电荷1)，输出与光电二极管PDl中流过的电流Iinl对应的电流IinlX α。再有，α是任意的系数，通过调整α，可以使照度传感器20的光谱灵敏度特性接近人的视见度。模数变换电路ADC2输入从光电二极管PD2中流过的电流Iin2中减去了与光电二极管PDl中流过的电流Iinl对应的电流Iinl X α所得的电流(Iin2-Iinl X α )，将其进行模数变换，输出数字值ADC0UT2作为结果。根据上述结构，在模数变换电路ADC2中，对于电流(Iin2-IinlX α)进行模数变换，将数字值ADC0UT2作为变换结果输出到背光控制电路30。因此，可将照度传感器20的光谱灵敏度特性高精度地接近视见度。此外，通过背光控制电路30中内置的CPU或MPU的控制，可对数字值ADC0UT2用软件容易地进行处理。(模数变换电路的结构)以下，基于图2、图3，说明本实施方式的模数变换电路ADCl和ADC2。图2是表示本实施方式的模数变换电路ADCl和ADC2的结构的电路图，图3是表示本实施方式的模数变换电路ADCl和ADC2的动作的波形图。在本实施方式中，模数变换电路ADCl和模数变换电路ADC2具有相同的结构，所以在不进行区分的情况下统称为模数变换电路ADC进行说明。如图2所示，模数变换电路ADC包括积蓄电荷的充电电路(积分电路)25、将电荷放电的放电电路观、将充电电路25的输出电压vsig和基准电压vl之间的相互高低进行比较的比较电路26、基于比较电路沈产生的比较结果即输出信号comp来输出数字值ADCOUT 的控制电路(输出电路)27而构成。比较电路沈中，设有比较器CMPl和开关SW1。通过该开关SWl的接通/关断(ON/ OFF)，决定输入的电流I in被变换为数字值ADCOUT的数据变换期间。开关SWl接通时，电压 Vref连接到充电电路25，进行充电。开关SWl关断时，充电电路25的输出电压vsig和基准电压vl通过比较器CMPl进行比较，作为该比较结果的输出信号comp形成为‘高(High)’和‘低(Low)，的二值的脉冲信号被输入到控制电路27。在开关SWl关断的期间，输入的电流Iin被变换为数字值ADC0UT。在控制电路27中，设有触发器FF和计数器Count。通过该触发器FF，比较电路沈的输出信号comp被锁定(latch)，作为该结果的比特流信号charge被分别输入到放电电路 28和计数器Count。这里，计数器Count对控制电路27取入的比特流信号charge的“低 (Low)”电平次数(放电次数)进行计数，即通过对激励脉冲(active pulse)进行计数，将该计数结果作为与输入的电流Iin对应的模数变换值即数字值ADCOUT输出。在放电电路观中，设有开关SW2，基于比特流信号charge，该开关SW2被接通或关断(0N/0FF)。在充电电路25中，设有放大器AMPl和电容器(积分电容器)Cl，构成积分电路。 放电电路观的开关SW2被接通时，通过放电电路观，充电电路25的电容器Cl中被积蓄电荷。开关SW2被关断时，充电电路25的电容器Cl的电荷按照输入的电流Iin被放电。以下，基于图3，具体地说明模数变换电路ADC的动作。在开关SWl上输入高(High)电平的信号时，该开关SWl被关断，开始输入的电流 Iin向数字值ADCOUT的变换。首先，在开关SW2上输入高电平的信号时，该开关SW2被关断，充电电路25的电容器Cl中积蓄的电荷按照电流Iin被放电(预充电动作)。由此，充电电路25的输出电压 vsig不断下降。由于最初将充电电路25的输出电压vsig和基准电压vl相同地设定，所以该期间充电电路25的输出电压vsig低于基准电压vl。然后，在开关SW2上被输入低电平的信号时，该开关SW2被接通，电荷通过放电电路观被充电到充电电路25的电容器Cl中。由此，充电电路25的输出电压vsig不断增加。在某一时刻，充电电路25的输出电压vsig超过基准电压vl。充电电路25的输出电压 vsig和基准电压vl通过比较器CMPl进行比较，充电电路25的输出电压vsig超过基准电压vl时，输出高电平的输出信号comp。控制电路27的触发器FF上被输入高电平的输出信号comp时，该触发器FF将输出信号comp锁定，在下个时钟信号elk的上升沿，输出高电平的比特流信号charge。开关SW2上被输入高电平的比特流信号charge时，该开关SW2被关断，充电电路 25的电容器Cl中积蓄的电荷被放电。由此，充电电路25的输出电压vsig不断下降。在某一时刻，充电电路25的输出电压vsig低于基准电压vl。充电电路25的输出电压vsig和基准电压vl通过比较器CMPl进行比较，充电电路25的输出电压vsig低于基准电压vl时， 输出作为表示比较电路26的输出为激励电平的激励脉冲的低电平的输出信号comp。再有， 也可以将该激励脉冲设定为低电平和高电平的其中一个的输出信号，可根据电路的动作逻辑适当选择。控制电路27的触发器FF上被输入低电平的输出信号comp时，通过该触发器FF 将输出信号comp锁定，控制电路27取入输出信号comp，触发器FF在下个时钟信号elk的上升沿，输出低电平的比特流信号charge。在开关SW2上被输入低电平的比特流信号charge时，该开关SW2被接通。这里，比特流信号charge是低电平信号(激励脉冲)的时序排列，在低电平期间(激励脉冲期间) 开关SW2被接通。
模数变换电路ADC反复进行上述那样的动作，在开关SWl被关断期间，即在数据变换期间tconv，通过计数器Count对放电电路28的放电次数count进行计数，可输出与输入的电流Iin对应的数字值ADC0UT。再有，通过输入的电流Iin充电的电荷量和通过放电电路28中流过的电流I放电的电荷量相等地进行动作，所以充电电荷量=放电电荷量，以下式( 表示。IinXtconv = I XtclkX count".(2)根据上式(2)，导出下式(3)。count = (IinXtconv)/(IXtclk)…(3)其中，tclk表示时钟信号elk的周期，tconv表示通过电流Iin充电的时间，I表示基准电流值，count表示放电电路28的放电次数。最小分辨率以(IXtclk)决定。将充电时间tconv如下式tconv = tclkX 2η(η 为分辨率)...(4)那样设定时，导出下式(5)。count = I in/I X 2n...(5)例如，在分辨率η = 16比特的情况下，计数器Count将与输入电流Iin对应的值在0 65535的范围内输出。由此，积分型模数变换电路ADC可进行宽动态范围和高分辨率的模数变换。以下，说明将具有上述结构的模数变换电路ADC适用于模数变换电路ADCl的情况。在模数变换电路ADCl中，将光电二极管PDl中流过的电流Iinl以基准电流Il进行模数变换时，以下式(6)表示。count 1 = Iinl/IlX2n... (6)此时，模数变换电路ADCl的比特流信号chargel正确地输出相当于count 1的次数的高电平的信号。(电流输出电路)基于图4(a)和图4(b)，说明本实施方式的电流输出电路21的结构。图4(a)是表示本实施方式的电流输出电路21的结构的电路图，图4(b)是表示输入到电流输出电路21 中的比特流信号chargel和输出电流Io之间的关系的波形图。如图4 (a)和图4 (b)所示，以模数变换电路ADCl的比特流信号chargel控制电流输出电路21。具体地说，在比特流信号chargel的“低(Low) ”期间(激励脉冲期间)，电流输出电路21中设置的开关SW2被接通，输出电流。通过电流输出电路21的输出脉冲电流在模数变换电路ADC2的充电电路(积分电路)25中，在模数变换电路ADC2的模数变换期间被积分即被平均化，可以获得电流Iinl的规定系数倍。该模数变换期间与充电时间tconv相等。该电流输出电路21的输出电流10的平均值以下式(7)表示。10 = IlX α X (countl/2n)... (7)= IlX α X (Iinl/Il)
=IinlXa其中，α是任意的系数(a >1)。在模数变换电路ADC2中，将从光电二极管PD2中流过的电流Iin2中减去了电流输出电路21的输出电流IO所得的电流(Iin2-Iinl X a )以基准电流12进行模数变换时， 按下式⑶表示。count2 = (Iin2-IinlX a )/I2X2n ...(8)如上述那样，可以将电流(Iin2-IinlX α)(第3电流)直接地用模数变换电路 ADC2进行模数变换，可使照度传感器20的光谱灵敏度特性高精度地接近视见度。此外，在图2所示的模数变换电路ADC中，由于能够将AMPl的输入电压设定为0V， 所以可使光电二极管PDl和PD2的两端电压为0V。因此，可降低光电二极管PDl和PD2的暗电流，甚至低照度也可正确地测量。这里，将光电二极管PDl和PD2的两端电压设定为OV的情况，即在光电二极管PDl 和PD2上未被施加偏置电压的情况，与施加了反偏置电压的情况相比，输出的光电流减少。 但是，通过调整模数变换电路ADC的基准电流I，可同样地进行高照度的测量。例如，在模数变换电路ADCl的情况下，参照上式(6)，通过将光电二极管PDl的两端电压设定为0V，即使Iinl的灵敏度下降20%左右，通过将Il调整为-20%，也可同样地进行高照度的测量。此外，由于不需要另外地设置乘法运算电路和减法运算电路，所以电路规模减小。(光电二极管PDl和PD2的光谱灵敏度特性1)以下，基于图5，说明一例光电二极管PDl和PD2的光谱灵敏度特性。图5是表示一例光电二极管PDl和PD2的光谱灵敏度特性的曲线图。在图5中， 两条实线分别表示光电二极管PDl和PD2的光谱灵敏度特性，虚线表示使基准电流Il乘以任意的系数α倍的情况下的光电二极管PDl的光谱灵敏度特性，点划线表示视见度。如图5所示，光电二极管PDl具有红外的光谱灵敏度特性，光电二极管PD2具有可见波长区域 红外波长区域的光谱灵敏度特性。通过使基准电流Il乘以任意的系数α倍，可将与光电二极管PDl中流过的电流 Iinl的电流量对应的电流设定为电流Iinl的任意的系数倍的值。例如，红外的光谱灵敏度特性的光电二极管PDl和可见波长区域 红外波长区域的光谱灵敏度特性的光电二极管PD2的红外成分的电流量之差为20%左右的情况下，通过使基准电流Il乘以1. 2倍，可降低红外成分的影响，获得视见度的光谱灵敏度特性。再有，在移动电话和数码相机等的液晶显示装置100中，照度传感器20 —般地安装在液晶板10之中。此时，光电二极管PDl和光电二极管PD2的光接收量因液晶板10的透过率而受到影响。例如，在没有液晶板10的情况下，红外的光谱灵敏度特性的光电二极管PDl和可见波长区域 红外波长区域的光谱灵敏度特性的光电二极管PD2的红外成分的电流量之差为20%左右，而有液晶板10的情况下，红外的光谱灵敏度特性的光电二极管PDl和可见波长区域 红外波长区域的光谱灵敏度特性的光电二极管PD2的红外成分的电流量之差为10%左右时，通过使基准电流Il乘以1. 1倍，可降低红外成分的影响，获得视见度的光谱灵敏度特性。
液晶板10的透过率，因使用的用户而各自不同，通过可以用电路内部的寄存器 (存储元件)设定变更(1 1. 5的范围)基准电流Il的任意的系数α，可调整对于液晶板10的影响。此外，光电二极管PDl和光电二极管PD2的光接收量还受到光源的影响。例如，在荧光灯中红外光很少，而在A光源和太阳光中红外光大，所以光电二极管PDl和光电二极管 PD2的电流量各自不同。图6是表示在各光源下电流(Ι ι2-Ι ι1Χα)和系数α之间的关系的波形图。 在图6中，实线表示A光源下的电流(Iin2-IinlX α)和系数α之间的关系，虚线表示荧光灯下的电流(Πη2-Ι ι1Χα)和系数α之间的关系，点划线表示太阳光下的电流 (Iin2-IinlX α)和系数α之间的关系。如图6所示，在系数α固定的情况下，在各光源中，将从光电二极管PD2中流过的电流Iin2中减去了与光电二极管PDl中流过的电流Iinl对应的电流所得的电流 (Iin2-IinlX α )各自不同。以下，在表1中具体地表示各光源下的电流Iinl、电流Iin2、电流 (Iin2-IinlX α )。[表1]
权利要求
1.一种照度传感器，包括具有相互不同的光谱灵敏度特性的第1光接收元件和第2光接收元件，其特征在于，该照度传感器包括第1模数变换电路，将对应于输入光的光接收强度在所述第1光接收元件中流过的第1 电流进行模数变换，由积分型模数变换电路构成，其包括积分电路，具有将与输入的所述第1电流对应的电荷积分的积分电容器并且输出与所述积分电容器的积分结果对应的电压；比较电路，比较所述积分电路的输出电压和基准电压之间的相互高低并将比较结果作为二值脉冲信号输出；输出电路，取入上述比较电路输出的所述脉冲信号，具有对取入的所述脉冲信号中包含的激励脉冲进行计数的计数器并且将所述计数器的计数结果作为所述第1电流的模数变换值输出；以及放电电路，从所述输出电路输入所述激励脉冲的时序排列作为比特流信号并在所述比特流信号的激励脉冲期间输出电流从而使所述积分电容器放电；电流输出电路，从所述输出电路输入所述比特流信号并在所述比特流信号的所述激励脉冲期间输出电流；以及第2模数变换电路，由积分型模数变换电路构成，将从对应于输入光的光接收强度在所述第2光接收元件中流过的第2电流中减去所述电流输出电路输出的电流所得的第3电流进行模数变换。
2.如权利要求1所述的照度传感器，其特征在于，所述第2模数变换电路具有与所述第1模数变换电路相同的电路结构。
3.如权利要求1所述的照度传感器，其特征在于，所述第1光接收元件具有红外波长区域的光谱灵敏度特性，所述第2光接收元件具有从可见波长区域至红外波长区域的光谱灵敏度特性。
4.如权利要求1所述的照度传感器，其特征在于，所述第1光接收元件上不施加偏置电压。
5.如权利要求1所述的照度传感器，其特征在于，所述第2光接收元件上不施加偏置电压。
6.如权利要求1所述的照度传感器，其特征在于，所述电流输出电路输出的电流的、所述第2模数变换电路的模数变换期间中的平均值是所述第1电流的系数倍，所述系数可变更地设定。
7.如权利要求6所述的照度传感器，其特征在于，所述系数在1. 1 1. 2的范围内被设定。
8.如权利要求7所述的照度传感器，其特征在于，所述系数被设定为1. 15。
9.如权利要求1所述的照度传感器，其特征在于，在所述第1光接收元件和所述第2光接收元件上，设置使绿色波长区域和红外波长区域的光面向光接收面而透过的滤光器。
10.如权利要求1至9中任何一项所述的照度传感器，其特征在于，所述第1光接收元件具有包括了 P层、以包围所述P层形成的N阱以及以包围所述N 阱形成的P扩散层的第1层结构，在所述第1层结构中，在所述P层和所述N阱的结部及所述N阱和所述P扩散层的结部上分别形成的光电二极管中，所述P层和所述N阱的结部上形成的所述光电二极管的阳极与阴极之间被短路构成，所述第2光接收元件具有与所述第1层结构相同的层结构的第2层结构，在所述第2 层结构中，在所述P层和所述N阱的结部及所述N阱和所述P扩散层的结部上分别形成光电二极管而构成。
11.如权利要求1至9中任何一项所述的照度传感器，其特征在于，所述第1光接收元件具有包括了 N层、以包围所述N层形成结地形成的P层、以包围所述P层形成的N阱、以及以包围所述N阱形成的P扩散层的第3层结构，在所述第3层结构中，在所述N层和所述P层的结部、所述P层和所述N阱的结部、所述N阱和所述P扩散的结部上分别形成的光电二极管中，所述N层和所述P层的结部上形成的所述光电二极管的阳极和阴极之间被短路构成，并且所述P层和所述N阱的结部上形成的所述光电二极管的阳极和阴极之间被短路构成，所述第2光接收元件具有与所述第3层结构相同的层结构的第4层结构，在所述第4 层结构中，所述N层和所述P层的结部、所述P层和所述N阱的结部、所述N阱和所述P扩散的结部上分别形成的光电二极管中，所述N层和所述P层的结部上形成的所述光电二极管的阳极和阴极之间被短路构成。
12.—种显示装置，其特征在于，包括 显示画面的显示板；照射所述显示板的背光； 控制所述背光的亮度的背光控制电路；以及权利要求1至11中任何一项所述的照度传感器，所述背光控制电路基于所述第2模数变换电路输出的数字值，控制所述背光的亮度。
13.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于， 还包括发光体和控制电路，所述发光体由所述控制电路驱动，所述第1光接收元件光接收从所述发光体发光并由检测物体反射而来的反射光， 所述控制电路检测所述第1光接收元件中对应于光接收强度流过的所述第1电流，从而检测有无所述检测物体，所述背光控制电路基于所述检测物体的有无结果和所述第2模数变换电路输出的所述第3电流的数字值，控制所述背光的亮度。
14.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于， 还包括发光体和控制电路，所述发光体由所述控制电路驱动，所述第1光接收元件光接收从所述发光体发光并由检测物体反射而来的反射光， 所述控制电路检测所述第1光接收元件中对应于光接收强度流过的所述第1电流，从而测量所述检测物体的距离，所述背光控制电路基于所述检测物体的测距结果和所述第2模数变换电路输出的所述第3电流的数字值，控制所述背光的亮度。
全文摘要
提供具有接近视见度的光谱灵敏度特性，电路规模小的照度传感器及使用了该照度传感器的显示装置。电流输出电路使用将第1光接收元件中流过的第1电流进行模数变换的第1模数变换电路的比特流信号输出对应于第1电流的电流，第2模数变换电路输入从流过第2光接收元件的第2电流中减去电流所得的第3电流并将其进行模数变换。
文档编号G09G3/36GK102564583SQ20111035259
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月9日 优先权日2010年11月10日
发明者井上高广, 木村直正 申请人:夏普株式会社