JP2007052105A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示パネルとバックライトとバックライトを制御する制御回路とを備えた表示装置に関する。 The present invention relates to a display device including a display panel, a backlight, and a control circuit that controls the backlight.
液晶表示装置は、薄型軽量、低消費電力、高精細化、カラー化が容易なことから、ブラウン管に代わるフラットパネルディスプレイとして、TV用途やモニター用途に広く普及している。透過表示モードの液晶表示装置は、液晶パネルの背面にバックライトを備えた構造を有し、当該バックライトから発せられる光を液晶パネルで調光することによって画像を表示している。このバックライトとして、冷陰極管(CCFL)を用いたものが一般的である。 Since liquid crystal display devices are thin and light, low power consumption, high definition, and easy colorization, they are widely used as TV and monitor applications as flat panel displays that replace CRTs. The liquid crystal display device in the transmissive display mode has a structure including a backlight on the back surface of the liquid crystal panel, and displays an image by dimming light emitted from the backlight with the liquid crystal panel. As this backlight, one using a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) is generally used.
冷陰極管は、赤(R)、緑(G)および青(B)の3色の蛍光体からの発光を混色して白色発光を実現しているが、その発光スペクトルは、図21に示すように、RGBの3つの主スペクトル以外に不要なスペクトルが幾つか存在する。このため、表示装置の色再現範囲が狭くなっている。例えば、冷陰極管を用いた色再現範囲は、NTSC比72%程度が一般的である。 The cold-cathode tube achieves white light emission by mixing light emitted from phosphors of three colors of red (R), green (G), and blue (B). The emission spectrum is shown in FIG. As described above, there are some unnecessary spectra other than the three main spectra of RGB. For this reason, the color reproduction range of the display device is narrow. For example, the color reproduction range using a cold cathode tube is generally about 72% of NTSC.
この色再現範囲を広げることを目的として、冷陰極管の代わりに、RGB3色の発光ダイオード(LED)をバックライトに使用する開発が進められている。LEDの発光波長は半導体のバンドギャップで規定されるので、LEDによれば、不要な波長での発光が無く、色純度を高くできる。したがって、冷陰極管に比べて広い色再現範囲を実現することができ、例えば、NTSC比100%を達成することも可能である。 In order to widen this color reproduction range, development using a RGB three-color light-emitting diode (LED) as a backlight instead of a cold cathode tube is underway. Since the emission wavelength of the LED is defined by the band gap of the semiconductor, the LED does not emit light at an unnecessary wavelength, and the color purity can be increased. Therefore, a wider color reproduction range than that of the cold cathode tube can be realized, and for example, it is possible to achieve an NTSC ratio of 100%.
しかしながら、LEDは半導体素子なので、発光特性の温度依存性が大きく、しかも、各色によってその傾向が異なる。図22は、RGB各色のLEDの発光強度の温度依存性を示す図である。図22から分かるように、温度上昇によって発光強度が全体的に低下するとともに、発光特性の変化量が各色によって異なる。このため、LEDの温度上昇は、輝度(明るさ)の低下だけでなく、RGB3色の発光によって合成される白色の色味(ホワイトバランス)までもが変化してしまうといった問題がある。 However, since the LED is a semiconductor element, the temperature dependence of the light emission characteristics is large, and the tendency varies depending on each color. FIG. 22 is a diagram illustrating the temperature dependence of the light emission intensity of each RGB color LED. As can be seen from FIG. 22, the light emission intensity as a whole decreases as the temperature rises, and the amount of change in the light emission characteristics differs for each color. For this reason, the LED temperature rise has a problem that not only the brightness (brightness) decreases, but also the white color (white balance) synthesized by the light emission of the three RGB colors changes.
この問題に対して、特許文献1には、LEDバックライトの周辺に各色に対応した光センサを配置し、その光センサの検出値を基にLEDの発光強度を色別に制御する技術が開示されている。また、非特許文献1には、LEDバックライトの周辺に配置するカラーセンサモジュール(浜松ホトニクス株式会社製C9303)の仕様が開示され、また、そのカラーセンサモジュールを用いてLEDの発光強度をフィードバック制御するための構成図(図23参照)が開示されている。
With respect to this problem,
しかしながら、上述の技術によれば、バックライトの近傍にディスクリート部品であるカラーセンサモジュールを別途外付けする必要があるので、部品点数の増加や実装コストの増加を招いてしまう。 However, according to the above-described technique, it is necessary to separately attach a color sensor module, which is a discrete component, in the vicinity of the backlight, resulting in an increase in the number of components and an increase in mounting cost.
また、ディスクリート部品であるカラーセンサモジュールに使用されるカラーフィルタと液晶パネルに使用されるカラーフィルタとで分光透過率特性が必ずしも一致しないので、このような場合に、カラーセンサモジュールから得られた検出データに基づいてバックライトのホワイトバランスを制御したとしても、表示光のホワイトバランスについての厳密な調整とは言い難い。 In addition, the spectral transmittance characteristics of the color filter used in the color sensor module, which is a discrete component, and the color filter used in the liquid crystal panel do not always match. In this case, the detection obtained from the color sensor module Even if the white balance of the backlight is controlled based on the data, it is difficult to say that the white balance of the display light is strictly adjusted.
ところで、表示面積の比較的大きい液晶表示装置の場合、バックライトには複数(多数)のLEDチップを設ける必要がある。例えば大型液晶TV用の場合、画面サイズやLED自身の出力にも依存するが、100〜500個程度のLEDチップが使用される。LEDを多数配置する場合、(i)発光特性の温度依存性のRGB各色間での相違(上述)、(ii)発光特性の個体バラツキ、(iii)発光特性の経時変化の個体バラツキ、(iv)LEDの配置位置に依存するLEDの放熱特性の面内バラツキ、等が、バックライト全体としての発光に複合的に影響を与える。このため、バックライト発光面全面においてホワイトバランスや輝度(明るさ)の面内均一性が低い場合がある。 By the way, in the case of a liquid crystal display device having a relatively large display area, it is necessary to provide a plurality (large number) of LED chips in the backlight. For example, in the case of a large liquid crystal TV, about 100 to 500 LED chips are used, depending on the screen size and the output of the LED itself. In the case where a large number of LEDs are arranged, (i) temperature dependency of light emission characteristics among RGB colors (described above), (ii) individual variations in light emission characteristics, (iii) individual variations in light emission characteristics over time, (iv ) In-plane variation of the heat dissipation characteristics of the LED, which depends on the LED arrangement position, affects the light emission of the entire backlight in a complex manner. For this reason, in-plane uniformity of white balance and luminance (brightness) may be low over the entire backlight emission surface.
このような場合に対して上述の図23のカラーセンサモジュールを用いたフィードバック制御を適用したとしても、当該カラーセンサモジュールはモジュール近傍の特定の範囲の色しかモニタリングできないので、バックライト発光面全面に対してホワイトバランスや輝度の面内均一性を向上させることは困難であると考えられる。 Even if the feedback control using the color sensor module shown in FIG. 23 is applied to such a case, the color sensor module can only monitor a specific range of colors near the module. On the other hand, it is considered difficult to improve the in-plane uniformity of white balance and luminance.
また、あらかじめ発光特性の揃ったLEDチップを選別して使用することによってホワイトバランスや輝度の面内均一性を向上させる方法が考えられるが、LEDチップの選別はコストアップにつながるので、好ましい解決策とは言い難い。また、発光強度の低いLEDを高密度に配置して発光特性を平均化させることによってホワイトバランスや輝度の面内均一性を向上させる方法も考えられるが、LEDチップの使用数の増加によってコストアップを招くので、この方法も好ましい解決策とは言い難い。さらに、これら両方の解決策は、上記(iv)の問題に対しては対応が困難であり、ホワイトバランスや輝度の面内均一性の向上対策としては性能的にも限界があると考えられる。 In addition, a method of improving the in-plane uniformity of white balance and brightness by selecting and using LED chips with uniform light emitting characteristics in advance can be considered, but since the selection of LED chips leads to cost increase, a preferable solution It's hard to say. In addition, it is possible to improve the white balance and brightness in-plane uniformity by arranging LEDs with low emission intensity at high density and averaging the emission characteristics, but the cost increases due to the increase in the number of LED chips used. This method is also not a preferable solution. Furthermore, both of these solutions are difficult to cope with the above problem (iv), and it is considered that there are limits in performance as measures for improving the in-plane uniformity of white balance and luminance.
また、バックライト発光面全面を複数の発光領域に分割し、その発光領域ごとにカラーセンサモジュールを設けて(すなわち発光面全面に対して複数のカラーセンサモジュールをバックライトユニット内に設けて)発光領域ごとに各色の発光強度をフィードバックする方法が考えられる。これによれば、上記(i)〜(iv)の問題全てに対して対応可能であるので、ホワイトバランスや輝度の面内均一性の向上対策として期待できると思われる。しかしながら、カラーセンサモジュールが複数必要となるので、使用するセンサ個数の増加によって、実装工程の増加やコストアップを招くといった問題が発生する。 Further, the entire light emitting surface of the backlight is divided into a plurality of light emitting regions, and a color sensor module is provided for each light emitting region (that is, a plurality of color sensor modules are provided in the backlight unit for the entire light emitting surface). A method of feeding back the emission intensity of each color for each region can be considered. According to this, since it is possible to cope with all the problems (i) to (iv), it can be expected as a measure for improving the in-plane uniformity of white balance and luminance. However, since a plurality of color sensor modules are required, an increase in the number of sensors to be used causes an increase in the mounting process and an increase in cost.
本発明は、かかる点にかんがみてなされたものであり、ディスクリート部品であるカラーセンサモジュールを外付けした構成に比べて部品点数や実装コストを低減可能であり、表示パネルの表示光のホワイトバランスを厳密に調整可能であり、バックライトに光源を多数配置した場合であってもバックライトについてホワイトバランスや輝度(明るさ)の発光面内均一性を向上可能な表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of this point, and can reduce the number of components and mounting cost compared to a configuration in which a color sensor module, which is a discrete component, is externally attached. An object of the present invention is to provide a display device that can be adjusted strictly and can improve white balance and brightness (brightness) in-plane uniformity of the backlight even when a large number of light sources are arranged in the backlight. To do.
上記目的を達成するために本発明は、表示装置において、表示パネルと、前記表示パネルへ光照射可能に配置されており、複数色の光源を含んで成る、バックライトと、前記バックライトを制御する制御回路と、を備え、前記表示パネルは、薄膜トランジスタ構造の表示用スイッチング素子および前記表示用スイッチング素子とモノリシックに形成された少なくとも1つの光センサ群を有する第1基板と、前記第1基板に対向して配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板とのいずれかに設けられた、表示用の複数色のカラーフィルタから成る、カラーフィルタ層と、を含み、前記少なくとも1つの光センサ群は、前記バックライトから出射され前記カラーフィルタ層で着色された光の光強度を前記複数色のカラーフィルタの色ごとに測定可能に構成されており、前記制御回路は、前記少なくとも1つの光センサ群による測定結果に基づいて、前記複数色の光源の発光強度を発光色ごとに制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in a display device, a display panel, a backlight that is arranged to be able to irradiate light to the display panel, and includes a plurality of color light sources, and the backlight is controlled. The display panel includes a display switching element having a thin film transistor structure, a first substrate having at least one photosensor group monolithically formed with the display switching element, and the first substrate. A second substrate disposed oppositely, and a color filter layer provided on any one of the first substrate and the second substrate, the color filter layer including a plurality of color filters for display. One optical sensor group is configured to determine the light intensity of the light emitted from the backlight and colored by the color filter layer for each color of the plurality of color filters. Measurably is configured, the control circuit, the at least one based on the measurement results by the optical sensors, and controls the light emission intensity of the plurality of colors of light sources for each emitting color.
このような構成によれば、光センサ群は、第1基板に設けられており、しかも薄膜トランジスタ構造の表示用スイッチング素子とモノリシックに形成されているので、ディスクリート部品である光センサモジュールを表示パネルに外付けした構成に比べて、表示装置において部品点数や実装コストを低減することができる。さらに、カラーフィルタ層は表示用の複数色のカラーフィルタから成り、光センサ群はバックライトから出射され当該カラーフィルタ層で着色された光の光強度をカラーフィルタの色ごとに測定可能に構成されているので、表示パネルの表示光のホワイトバランスを厳密に調整することができる。さらに、光センサ群による測定結果に基づいてバックライトの光源の発光強度を発光色ごとに制御するので、光源を多数配置した場合であっても、バックライトについてホワイトバランスや輝度(明るさ)の発光面内均一性を向上させることができる。 According to such a configuration, the optical sensor group is provided on the first substrate, and is monolithically formed with the display switching element having the thin film transistor structure, so that the optical sensor module, which is a discrete component, is provided on the display panel. Compared to the externally attached configuration, the number of components and mounting cost can be reduced in the display device. Furthermore, the color filter layer is composed of color filters for display, and the optical sensor group is configured to measure the light intensity of light emitted from the backlight and colored by the color filter layer for each color of the color filter. Therefore, the white balance of the display light of the display panel can be strictly adjusted. Furthermore, since the emission intensity of the light source of the backlight is controlled for each emission color based on the measurement result by the optical sensor group, even when a large number of light sources are arranged, the white balance and brightness (brightness) of the backlight can be adjusted. The uniformity in the light emitting surface can be improved.
また、前記少なくとも1つの光センサ群は、前記表示パネルの表示領域外に配置されていることが好ましい。このような構成によれば、光センサ群を配置しても表示品位への影響(例えば画素の透過率(開口率)の低下)が無いので、光センサ群は画素との関係においてサイズの制約を受けることがない。このため、光センサ群を表示パネルの表示領域内に配置する場合に比べて、光センサ群の面積を大きくすることができ、これにより高感度化を図ることができる。また、光センサ群用の電極や配線を表示領域内の電極等から独立して設計できるので、光センサ群の駆動条件を最適化しやすい(駆動条件の設定の自由度が大きい)。 The at least one photosensor group is preferably arranged outside the display area of the display panel. According to such a configuration, there is no influence on display quality even if the optical sensor group is arranged (for example, a decrease in the transmittance (aperture ratio) of the pixel). Not receive. For this reason, compared with the case where an optical sensor group is arrange | positioned in the display area of a display panel, the area of an optical sensor group can be enlarged, and, thereby, high sensitivity can be achieved. In addition, since the electrodes and wiring for the optical sensor group can be designed independently from the electrodes in the display area, the driving conditions of the optical sensor group can be easily optimized (the degree of freedom in setting the driving conditions is great).
また、前記少なくとも1つの光センサ群は、前記表示パネルの表示領域内に配置されていることが好ましい。このような構成によれば、バックライトの発光面外縁から離れた位置に光センサ群を配置することができ、これにより光センサ群による測定部分の周辺環境をいずれの方向においても同等にすることができるので、光強度を平均的な値として測定することができる。その結果、バックライトの輝度やホワイトバランスをより厳密に調整することができる。 Further, it is preferable that the at least one photosensor group is disposed in a display area of the display panel. According to such a configuration, the optical sensor group can be arranged at a position away from the outer edge of the light emitting surface of the backlight, thereby making the surrounding environment of the measurement part by the optical sensor group equal in any direction. Therefore, the light intensity can be measured as an average value. As a result, the brightness and white balance of the backlight can be adjusted more strictly.
また、前記少なくとも1つの光センサ群は複数の光センサ群であることが好ましい。このような構成によれば、上述の光源の制御について複数の光センサ群による測定結果を利用できるので、バックライトの輝度の面内均一性が向上する。 The at least one photosensor group is preferably a plurality of photosensor groups. According to such a configuration, measurement results from a plurality of optical sensor groups can be used for the above-described control of the light source, so that in-plane uniformity of the luminance of the backlight is improved.
また、前記複数の光センサ群は、前記バックライトの複数の発光領域の光強度を測定可能に配置されており、前記制御回路は、前記バックライトの発光領域ごとに、当該発光領域に対応の光センサ群による測定結果に基づいて、前記複数色の光源の前記発光強度を前記発光色ごとに制御することが好ましい。このような構成によれば、バックライトの発光領域ごとに光源の発光強度を制御するので、バックライトの輝度の面内均一性が向上する。かかる効果は大面積のバックライトにおいて顕著に現れる。 The plurality of light sensor groups are arranged so as to be able to measure the light intensity of the plurality of light emitting regions of the backlight, and the control circuit corresponds to the light emitting region for each light emitting region of the backlight. It is preferable to control the light emission intensity of the light sources of the plurality of colors for each of the light emission colors based on the measurement result by the optical sensor group. According to such a configuration, since the light emission intensity of the light source is controlled for each light emission region of the backlight, the in-plane uniformity of the luminance of the backlight is improved. Such an effect is prominent in a large-area backlight.
また、前記制御回路は、前記複数の光センサ群による前記測定結果のみならず、入力映像信号の輝度情報にも基づいて、前記バックライトの前記発光領域ごとに、前記複数色の光源の前記発光強度を前記発光色ごとに制御することが好ましい。このような構成によれば、いわゆる画面分割アクティブバックライト駆動の分割領域のそれぞれに光センサ群を設けて分割領域ごとにバックライトの輝度やホワイトバランスを補正することにより、入力映像信号に基づく画面分割アクティブバックライト駆動による表示をより忠実に行うことができるし、光源の経時変化の度合いが分割領域ごとに異なっても、分割状態(分割区画)を目立ちにくくすることができる。 In addition, the control circuit may emit the light of the light sources of the plurality of colors for each light emitting region of the backlight based on not only the measurement result by the plurality of optical sensor groups but also luminance information of an input video signal. It is preferable to control the intensity for each emission color. According to such a configuration, a screen based on an input video signal is provided by providing a group of optical sensors in each of the divided areas of so-called divided-screen active backlight driving and correcting the luminance and white balance of the backlight for each divided area. The display by the divided active backlight drive can be performed more faithfully, and the divided state (divided section) can be made inconspicuous even if the degree of temporal change of the light source is different for each divided area.
また、前記バックライト、前記第2基板および前記第1基板がこの順序で配置されており、前記少なくとも1つの光センサ群は、前記表示パネルの平面視において前記カラーフィルタ層に重なっていることが好ましい。このような構成によれば、光センサ群はカラーフィルタ層に重なっているので、バックライトの光は第2基板の側から表示パネルに入射しカラーフィルタ層を通過することによって着色されて光センサ群に到達する。これにより、光センサ群はかかる着色光を受光することができる。すなわち、カラーセンサを構成することができる。 The backlight, the second substrate, and the first substrate are arranged in this order, and the at least one photosensor group overlaps the color filter layer in a plan view of the display panel. preferable. According to such a configuration, since the photosensor group overlaps the color filter layer, the light of the backlight is colored by being incident on the display panel from the second substrate side and passing through the color filter layer. Reach the group. Thereby, the optical sensor group can receive the colored light. That is, a color sensor can be configured.
また、前記バックライト、前記第1基板および前記第2基板がこの順序で配置されており、前記表示パネルは、前記カラーフィルタ層で着色された前記光を前記少なくとも1つの光センサ群へ向けて反射するように設けられた、反射部材をさらに含むことが好ましい。このような構成によれば、反射部材が、バックライトから出射されカラーフィルタ層で着色された光を光センサ群へ向けて反射するように、設けられているので、光センサ群はかかる着色光を受光することができる。すなわち、カラーセンサを構成することができる。 The backlight, the first substrate, and the second substrate are arranged in this order, and the display panel directs the light colored by the color filter layer toward the at least one photosensor group. It is preferable to further include a reflecting member provided to reflect. According to such a configuration, since the reflecting member is provided so as to reflect the light emitted from the backlight and colored by the color filter layer toward the photosensor group, the photosensor group has such colored light. Can be received. That is, a color sensor can be configured.
本発明によれば、表示装置について、ディスクリート部品であるカラーセンサモジュールを外付けした構成に比べて部品点数や実装コストを低減でき、表示パネルの表示光のホワイトバランスを厳密に調整でき、バックライトに光源を多数配置した場合であってもバックライトについてホワイトバランスや輝度(明るさ)の発光面内均一性を向上できる。 According to the present invention, it is possible to reduce the number of components and mounting cost of the display device as compared with a configuration in which a color sensor module, which is a discrete component, is externally attached, and to strictly adjust the white balance of display light on the display panel. Even in the case where a large number of light sources are arranged, it is possible to improve the in-plane uniformity of the white balance and luminance (brightness) of the backlight.
<実施形態1>
図1および図2に、本発明の実施形態1に係る表示装置20を説明するための模式図および斜視図を示す。さらに、図3にLED(Light Emitting Diode)アレイ510の拡大斜視図を示し、図2中の一点鎖線で囲んだ部分4の拡大図を図4に示す。また、図5に表示装置20を説明するためのブロック図を示す。
<
1 and 2 are a schematic view and a perspective view for explaining the
まず、図1に示すように、表示装置20は、表示パネル800と、バックライト(またはバックライトユニット)500と、制御駆動装置900とを含んでいる。表示パネル800として、ここでは、透過表示モードを用いたアクティブマトリクス型の液晶パネルを例示し、このため表示パネル800を「液晶パネル800」とも呼ぶことにする。このとき、表示装置20は「液晶表示装置20」と呼ぶことができる。バックライト500は、液晶パネル800に対して当該液晶パネル800の背面(表示面とは反対の面)の側から光照射可能に配置されている。
First, as shown in FIG. 1, the
制御駆動装置900は、液晶パネル800およびバックライト500に接続されて液晶パネル800およびバックライト500の制御および駆動をするための回路、装置等を総称するものとし、そのような回路等の一つとしてバックライト制御回路910を当該制御駆動装置900は含んでいる。なお、「バックライト」を図中では「B/L」と表記している。後に詳述するが液晶パネル800は光センサ回路630(図2等参照)を有しており、当該光センサ回路630からのセンサ信号S1を受信するように上記バックライト制御回路910が設けられている。そして、バックライト制御回路910は、センサ信号S1に基づき、制御信号S2によって、バックライト500の発光状態を制御するように構成されている。
The
次に、図2〜図5を参照しつつ、表示装置20をより具体的に説明する。まず、図2に示すように、バックライト500は、いわゆるエッジライト方式の光源であり、2つのLEDアレイ510と導光板520とを含んでいる。なお、図2では説明のためにLEDアレイ510、導光板520および液晶パネル800を離して図示しており、かかる図示方法は後述の図11等においても用いる。
Next, the
LEDアレイ510において、光源としてのLEDチップ511が所定の方向に向けて光出射するように一列に配置されている。導光板520は、液晶パネル800と同程度の大きさ・形状の主面を有する平板部材であり、例えば光透過効率のよい透明のアクリル板から成る。かかる導光板520の側面(端面)にLEDチップ511が対向するように、かつ、2つのLEDアレイ510で導光板520を挟み込むように、LEDアレイ510が配置されている。これにより、導光板520の対向する2つの側面からLEDチップ511の光が入射し、導光板520の四角形の主面が平面的に発光する。
In the
このとき、図3に示すように、LEDアレイ510では赤(R)、青(B)および緑(G)の各色の光源としてのLEDチップ511R,511B,511Gが順番に並んでおり、これら3色の光源が混色することで白色を得ることができる。
At this time, as shown in FIG. 3, in the
図2に戻り、液晶パネル800は、導光板520による上述の平面的な照明が当該液晶パネル800の主面全体に照射されるように配置されており、バックライト500からの照明を表示領域810内の画素ごとに調光することにより表示を行う。
Returning to FIG. 2, the
特に、液晶パネル800は表示領域810を取り囲む周辺領域820内に4つの光センサ回路630を内蔵しており、当該光センサ回路630は、ここでは概ね表示領域810の四隅付近に設けられている。光センサ回路630は、当該回路630へ入射する光の光強度を測定するものであり、図4に模式的に示すように赤、青、緑の各色の光強度を測定するためのサブ光センサ回路630R,630B,630Gの集合体(または群)から成る。
In particular, the
ここで、液晶パネル800は、画素が配列された表示領域810と、表示領域810を取り囲む周辺領域820とに大別される。両領域810,820は表示面における2次元的な領域のみならず、当該2次元領域を液晶パネル800の厚さ方向(すなわち後述の基板600,700の積み重ね方向(図8参照))に投影して把握される液晶パネル800の3次元領域をも指すものとする。
Here, the
さて、図2に示すように、バックライト500の発光面(導光板520の主面にあたる)は4つの発光領域500Aに分割されている(かかる分離は物理的な分離分割を意味するものではない)。ここでは、発光領域500Aは、導光板520の四角形の主面において、対向する2辺の中点同士を結んで区画される領域として規定され、2×2のマトリクス状に規定されている。各発光領域500Aは4つの光センサ回路630をバックライト500上に投影した4つの部分のうちの1つを含むように分割されており、換言すれば各発光領域500Aに対して1つの光センサ回路630が設けられている。各光センサ回路630の具体的な構成・形態は後述するが、このようにして、複数の光センサ回路630がバックライト500の複数の発光領域500Aの光強度を測定可能に配置されている。
Now, as shown in FIG. 2, the light emitting surface of the backlight 500 (corresponding to the main surface of the light guide plate 520) is divided into four light emitting
上述のように光センサ回路630は赤、青、緑用のサブ光センサ回路630R,630B,630Gの集合体なので、各光センサ回路630は、対応する(当該光センサ回路630が設けられた)発光領域500Aについて赤、緑、青の色ごとに光強度を測定する。そして、その測定結果はセンサ信号S1(図1参照)としてバックライト制御回路910に送られ、当該制御回路910は、センサ信号S1すなわち上記測定結果に基づいて、その光センサ回路630に対応する発光領域500Aの輝度(明るさ)およびホワイトバランスが所望状態に保たれるように、当該対応する発光領域500Aの発光に寄与するLEDチップ511(主として当該領域500Aに近接するLEDチップ511)の発光強度を発光色ごとにすなわちLEDチップ511R,511G,511Bごとに制御信号S2(図1参照)によってフィードバック制御する。
As described above, the
詳細には、図5に示すように、バックライト制御回路910は、検出回路950と、カラーコントローラ911と、例えば半導体メモリから成る輝度・色座標設定データ保持部912と、赤、緑、青の各色のLED用のドライバ913R,913G,913Bを有したLEDドライバ913とを含んでいる。図面では簡略に図示しているが、発光領域500Aごとにドライバ913R,913G,913Bが設けられており、これにより各発光領域500Aは独立にかつ発光色別に発光状態を制御可能に構成されている。
Specifically, as shown in FIG. 5, the
かかる構成のもと、光センサ回路630が測定した発光強度を示すセンサ信号S1は、検出回路950を介して、カラーコントローラ911が受信する。そして、カラーコントローラ911は、受信信号(センサ信号S1)に基づいて、輝度・色座標設定データ保持部912内のデータを参照し、その発光領域500Aの輝度・色座標があらかじめ設定された輝度・色座標データに合致するようにLEDドライバ913R,911G,911Bをフィードバック制御する。かかるフィードバック制御のために生成された制御信号S2がLEDドライバ913からLEDアレイ510へ出力され、これによってLEDチップ511の発光強度が制御される。この際、かかる発光強度の制御は発光領域500Aごとにかつ発光色ごとになされる。
With this configuration, the color controller 911 receives the sensor signal S1 indicating the light emission intensity measured by the
次に、図6に光センサ回路630の一例を説明するための回路図を示す。なお、光センサ回路630を成すサブ光センサ回路630R,630G,630Bは同じ構成を有しているため、図6には、サブ光センサ回路630R,630G,630Bのうちの1つと、これに付随する検出回路950とを図示している。
Next, FIG. 6 shows a circuit diagram for explaining an example of the
図6の構成によれば、サブ光センサ回路630B,630G,630Rは、いわゆる蓄積方式の光センサ回路に当たり、光センサ631と、電荷を蓄積する光センサ用蓄積容量632とを含んでいる。ここで、光センサ631は薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)構造を有しており、このため光センサ631を「光センサ用TFT631」等とも呼ぶことにする。光センサ用TFT631のドレインは蓄積容量632の一端に接続されており、光センサ用TFT631のソースは蓄積容量632の他端および当該TFT631のゲートに接続されている。このような構成によれば、光が強く当たった場合、光センサ用TFT631の抵抗値が低下し、光センサ用蓄積容量632内の電荷量が急激に変化する。一方、光が弱く当たった場合、光センサ用TFT631の抵抗値は低下しにくく、光センサ用蓄積容量632内の電荷量の変化は小さい。すなわち、光センサ用TFT631と光センサ用蓄積容量632との組み合わせによって、光フォトダイオードと等価の機能を果たすことができる。
According to the configuration of FIG. 6, the sub
そして、光センサ用蓄積容量632の電荷量変化(又は電圧変化)の大小を検出回路950によって検出することによって、サブ光センサ回路630R,630G,630Bの出力値を得ることができる。図6の構成では、検出回路950は、負荷抵抗951と、電源952と、スイッチ953と、検出回路用容量954とを含んでいる。具体的には、負荷抵抗951の一端がスイッチ953を介して光センサ用蓄積容量632の上記一端に接続されており、負荷抵抗951の他端が電源952を介して光センサ用蓄積容量632の上記他端に接続されており、負荷抵抗951の当該他端は接地されている。そして、負荷抵抗951の上記一端の電位が検出回路用容量954を介して出力電圧Voutとして取り出される。なお、検出回路950は既述の図5に示すようにバックライト制御回路910内に設けることもできるし、当該検出回路950の負荷抵抗951、スイッチ953等を液晶パネル800内に設けることも可能である。
The detection value of the change in the amount of charge (or change in voltage) of the photosensor storage capacitor 632 is detected by the
ここで、光センサ回路630は赤、青、緑用のサブ光センサ回路630R,630B,630Gの集合体から成り、そして各サブ光センサ回路630R,630B,630Gが光センサ(用TFT)631を有している点にかんがみると、光センサ回路630は赤、青、緑用の光センサ(用TFT)631の集合体(または群)である「光センサ(用TFT)群」を含んでいる。なお、説明の便宜のため、当該「光センサ(用TFT)群」についても符号631を用いることにする。
Here, the
さらに、図7に光センサ回路630の他の一例を説明するための回路図を示す。図6と同様に、図7には、サブ光センサ回路630R,630G,630Bのうちの1つと、これに付随する検出回路950とを図示している。図7のサブ光センサ回路630B,630G,630Rは、図6の構成から光センサ用蓄積容量632を取り除いた構成を有しており、いわゆる非蓄積方式の光センサ回路に当たる。他方、図7の検出回路950は、図6の構成からスイッチ953および検出回路用容量954を取り除き、取り除いた箇所をそれぞれ短絡した構成を有している。このような構成によれば、光が強く当たった場合は光センサ用TFT631の抵抗値が低下する一方で、光が弱く当たった場合には光センサ用TFT631の抵抗値は低下しにくい。このとき、検出回路950の負荷抵抗951にかかる電圧が変動するので、この電圧変動を検出することによってサブ光センサ回路630R,630G,630Bの出力値(出力電圧Vout)を得ることができる。
Further, FIG. 7 is a circuit diagram for explaining another example of the
次に、図8に液晶パネル800を説明するための断面図を示す。図8に示すように、液晶パネル800は、対向配置された第1基板600および第2基板700と、両基板600,700の間のすき間に封入された表示媒体としての液晶(層)850とを含んでいる。
Next, FIG. 8 shows a cross-sectional view for explaining the
第1基板600は、ガラスやプラスチック等から成るベース基板(または下地基板)610と、いわゆるボトムゲート型薄膜トランジスタ構造を有しモノリシックに形成された光センサ用TFT631および表示用TFT(表示用スイッチング素子)621と、アクリルやポリイミドやベンゾシクロブテン(BCB)等から成る層間絶縁膜650と、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)等から成る画素電極660とを含んでいる。
The
光センサ用TFT631は、アルミニウム(Al)等から成るゲート電極631g、ソース電極631sおよびドレイン電極631dと、シリコン窒化物(SiNx)やシリコン酸化物(SiO2)等から成るゲート絶縁膜631hと、アモルファスシリコン(a−Si)等から成る半導体膜631aとを含んでいる。詳細には、ベース基板610上にゲート電極631gが配置されており、当該ゲート電極631gに被さるようにベース基板610上にゲート絶縁膜631hが配置されている。なお、ベース基板610上にコーティング膜を設け、その上にゲート電極631gを配置してもよく、かかる場合にはベース基板610に上記コーティング膜を含めた構成を「ベース基板」と呼ぶことができる。ゲート絶縁膜631h上には、ゲート電極631gと対向するように半導体膜631aが配置されており、さらに当該半導体膜631aの端部に掛かるようにしてソース電極631sおよびドレイン電極631dが配置されている。半導体膜631aにおいて両電極631s,631d間の部分が光センサ用TFT631のチャネル領域かつ受光領域を成す。
The
同様に、表示用TFT621は、上記TFT631の電極631g,631s,631dと同じ材料から成るゲート電極621g、ソース電極621sおよびドレイン電極621dと、上記TFT631のゲート絶縁膜631hと同じ材料から成るゲート絶縁膜621hと、上記TFT631の半導体膜631aと同じ材料から成る半導体膜621aとを含んでいる。なお、ゲート絶縁膜621,631は単一の膜として形成可能である。表示用TFT621は、光センサ用TFT631と同じボトムゲート型TFT構造を有しており、ベース基板610上に光センサ用TFT631とモノリシックに形成されており、両TFT621,631の同じ要素(例えばゲート電極631g,621g同士)は同じレイヤで形成されている。このため、ここでは、表示用TFT621の構造の具体的な説明は割愛する。
Similarly, the
そして、TFT621,631に被さるように層間絶縁膜650が配置されており、当該層間絶縁膜650上に画素電極660が配置されている。なお、不図示の部分において、画素電極660は表示用TFT621のドレイン電極621dと電気的に接続されている。
An interlayer insulating
他方、第2基板700は、ガラスやプラスチック等から成るベース基板710と、当該ベース基板710上に配置された着色層またはカラーフィルタ層860と、当該カラーフィルタ層860上に配置されたITOやIZO等から成る対向電極760とを含んでいる。
On the other hand, the
カラーフィルタ層860はカラー表示用の赤、緑、青の3色のカラーフィルタから成り、表示領域810(図2等参照)内においては各画素P(後述の図9参照)に赤、緑、青のいずれかのカラーフィルタが設けられている。さらに、液晶パネル800では、周辺領域820(図2等参照)内のサブ光センサ回路630R,630G,630Bの各光センサ用TFT631に対向するように上記3色のカラーフィルタが設けられている。より具体的には、赤用のサブ光センサ回路630Rの光センサ用TFT631に対向するように赤のカラーフィルタが配置されており、緑用のサブ光センサ回路630Gの光センサ用TFT631に対向するように緑のカラーフィルタが配置されており、青用のサブ光センサ回路630Bの光センサ用TFT631に対向するように青のカラーフィルタが配置されている。このように、液晶パネル800では、光センサ回路630の光センサ用TFT群631はカラーフィルタ層860と当該液晶パネル800の平面視において重なっている。なお、カラーフィルタ層860における表示領域810内の部分および光センサ用TFT群631に対向する部分はモノリシックに形成されている。
The
なお、ここでは上記3色のカラーフィルタから成るカラーフィルタ層860を例示するが、カラーフィルタ層860を4色以上のカラーフィルタで構成することも可能であり、その場合にはカラーフィルタの色数と同じ数のサブ光センサ回路を用いて光センサ回路630を構成すればよい。
Here, the
両基板600,700は、ベース基板610,710が外向きになるように、換言すれば画素電極660と対向電極760とが向き合うように、対向配置されている。そして、両基板600,700の間のすき間に表示媒体としての液晶850が封入されている。
Both the
ここで、図9に液晶パネル800を説明するための模式図を示す。図9に示すように、液晶パネル800は、定方向に延在し当該定方向に直交する方向に並んだ複数のゲート線(走査線)LGおよび複数の蓄積容量線LCsと、これらの配線LG,LCsに交差するように(ただし短絡していない)並んだ複数の表示信号線(ソース線)LSとを含んでいる。なお、ゲート線LGと蓄積容量線LCsは交互に並んでいる。これらの配線LG,LS,LCsは、上述の図8では図示を省略しているが、第1基板600(図8参照)に設けられている。
Here, FIG. 9 shows a schematic diagram for explaining the
ゲート線LGと表示信号線LSとによって表示領域810はマトリクス状に区画され、各区画が画素(サブ画素またはセル)Pに当たる。ゲート線LGと表示信号線LSとの各交点付近には各画素P用にアクティブ素子である表示用TFT621が設けられており、当該TFT621のゲート電極621gおよびソース電極621s(図8参照)がゲート線LGおよび表示信号線LSにそれぞれ接続されている。これらの配線LG,LSへの信号によって表示用TFT621のスイッチング機能が制御され、画素Pごとに液晶850(図8参照)が駆動される(調光される)。図9において、表示用蓄積容量Csは蓄積容量線LSと画素電極660(図8参照)との間に形成され、液晶容量Clcは画素電極660と対向電極760(図8参照)との間に形成される。
The display area 810 is partitioned in a matrix by the gate lines LG and the display signal lines LS, and each section corresponds to a pixel (sub-pixel or cell) P. Near each intersection of the gate line LG and the display signal line LS, a
なお、第1基板600(図8参照)のうちでベース基板610と表示用TFT621および付随する配線LG,LS,LCs等とから成る構成は「TFT基板」、「アレイ基板」、「アクティブマトリクス基板」等と呼ばれることもある。
Of the first substrate 600 (see FIG. 8), the
各画素Pにはカラーフィルタ層860(図8参照)の赤、緑、青のいずれかのカラーフィルタが設けられ、近接する3色の画素Pの群がカラー表示のための単位画素PUを成す。 Each pixel P is provided with any one of the red, green, and blue color filters of the color filter layer 860 (see FIG. 8), and a group of three adjacent pixels P forms a unit pixel PU for color display. .
上述の図8に対応した図10に示すように、表示装置20(図1等参照)においてバックライト500は第2基板700側に配置される(したがってバックライト500、第2基板700および第1基板600がこの順序で配置されている)。なお、図面の煩雑化を避けるため、図10では表示用TFT621の図示を省略している。このとき、各画素P(図9参照)においては、バックライト500からの出射光500Lは、カラーフィルタ層860の所定色のカラーフィルタを通過して着色され(分光され)、表示光として、観察者1に到達する。
As shown in FIG. 10 corresponding to FIG. 8 described above, in the display device 20 (see FIG. 1 and the like), the
他方、各サブ光センサ回路630R,630G,630Bの各光センサ用TFT631はカラーフィルタ層860の所定色のカラーフィルタに重なっているので、各画素Pと同様に、バックライト500からの出射光500Lは、所定色のカラーフィルタを通過して着色され(分光され)、光センサ用TFT631に到達する。これにより、上記着色光500Lが光センサ用TFT631で受光される。光センサ回路630全体としてみれば、光センサ用TFT群631とカラーフィルタ層860との重なりによってカラーセンサが構成され、光センサ用TFT群631は上記着色光510Lの光強度をカラーフィルタの色ごとに測定することができる。
On the other hand, since each
そして、既述のように光センサ群631による上記測定結果に基づいてバックライト制御回路910がバックライト500の光源であるLEDチップ511R,511G,511Bの発光強度をその発光色ごとに制御する。
Then, as described above, the
このような表示装置20によれば、光センサ用TFT群631は、第1基板600に設けられており、しかも薄膜トランジスタ構造の表示用TFT621とモノリシックに形成されているので、ディスクリート部品である光センサモジュールを表示パネルに外付けした構成に比べて、表示装置20において部品点数や実装コストを低減することができる。
According to such a
さらに、光センサ群631がバックライト500から出射されカラーフィルタ層860を成す赤、緑、青のカラーフィルタで着色された光500Lの光強度を当該カラーフィルタの色ごとに測定するので、表示用とは分光透過率特性が違うカラーフィルタを用いた構成(例えば光センサモジュールを外付けする構成)と比べて、液晶パネル800の表示光のホワイトバランスを厳密に調整することができる。
Further, the
さらに、光センサ群631による測定結果に基づいてバックライト500の光源であるLEDチップ511R,511G,511Bの発光強度を発光色ごとに制御するので、LEDチップ511R,511G,511Bを多数配置した場合であっても、バックライト500についてホワイトバランスや輝度(明るさ)の発光面内均一性を向上させることができる。しかも、バックライト500の発光領域500AごとにLEDチップ511R,511G,511Bの発光強度を制御するので、当該輝度面内均一性向上効果は大きく、大面積のバックライト500では顕著である。
Furthermore, since the emission intensity of the LED chips 511R, 511G, and 511B, which are the light sources of the
ここで、バックライト500の発光面全体を1つの発光領域500Aとして当該発光領域500Aに対して1つの光センサ群631を設ける構成も可能であるが、複数の発光領域500Aに分割して各発光領域500Aに光センサ群631を設けた上述の構成の方が、上述のLEDチップ511の制御について複数の光センサ群631による測定結果を利用できるので、バックライト500の輝度の面内均一性が高くなる。
Here, the entire light emitting surface of the
これらの効果にかんがみれば、表示装置20は、LEDチップ511の環境温度に対する経時変化や個体バラツキが大きい場合には特に有用である。
In view of these effects, the
また、光センサ群631は、液晶パネル800の周辺領域820内、すなわち表示領域810外に配置されているので、表示品位への影響(例えば画素の透過率(開口率)の低下)が無く、光センサ群631は画素Pとの関係においてサイズの制約を受けることがない。このため、光センサ群631を液晶パネル800の表示領域810内に配置する場合に比べて、光センサ群631の面積を大きくすることができ、これにより高感度化を図ることができる。また、光センサ群631用の電極631g,631s,631dや検出回路950への配線を、表示領域810内の電極621g,621s,621dや配線LG,LS,LCs等から独立して設計できるので、光センサ群631の駆動条件を最適化しやすい(駆動条件の設定の自由度が大きい)。
Further, since the
なお、図8および図10には光センサ用TFT631に対向する位置に画素電極660、液晶850および対向電極760が存在する構造を図示しているが、これらの要素660,850,760は光センサ用TFT631が周辺領域820に設けられた上述の構造では当該TFT631に対向する位置に設けなくてもかまわない。
8 and 10 illustrate a structure in which the
図11に、実施形態1の変形例に係る表示装置を説明するための斜視図を示す。図11に示すように、上述の表示装置20(図1および図2参照)において、エッジライト方式のバックライト500に代えて、LEDによる直下ライト方式のバックライト501を適用することもでき、このような表示装置20によっても上述の効果を得ることができる。
FIG. 11 is a perspective view for explaining a display device according to a modification of the first embodiment. As shown in FIG. 11, in the above-described display device 20 (see FIGS. 1 and 2), instead of the edge
なお、直下ライト方式のバックライト501では多数のLEDチップ511が所定方向に向けて(液晶パネル800に向けて)光出射するように2次元的に配置されており、これにより平面発光する。このとき、例えば、赤色発光のLEDチップ511Rの列、青色発光のLEDチップ511Bの列および緑色発光のLEDチップ511Gの列をこの順番で繰り返し並べることによって、上述の2次元配列が構成される。
Note that in the direct
<実施形態2>
図12に、本発明の実施形態2に係る表示装置を説明するための斜視図を示す。図12に示すように、既述の液晶パネル800(図1および図2参照)に代えて、液晶パネル801を適用して表示装置20(図1参照)を構成することもできる。当該液晶パネル801は、4つの光センサ回路630を表示領域810内に設けた点以外は、既述の液晶パネル800と同様の構成を有している。液晶パネル801においても、バックライト500の4つの発光領域500Aそれぞれに対して1つの光センサ回路630が設けられている。
<
FIG. 12 is a perspective view for explaining a display device according to
次に、図13に液晶パネル801を説明するための模式図を示す。図13に示すように、光センサ回路630は単位画素PUに対して設けられており、赤色の画素Pに赤色用のサブ光センサ回路630Rが併設され、青色の画素Pに青色用のサブ光センサ回路630Bが併設され、緑色の画素Pに緑色用のサブ光センサ回路630Gが併設されている。
Next, FIG. 13 shows a schematic diagram for explaining the
図13の例では、サブ光センサ回路630R,630B,630Gとして既述の蓄積方式の光センサ(図6参照)を利用しており、検出回路950(図6参照)のスイッチ953としてのTFTも画素P内に設けられている。スイッチ953としての当該TFTを介してサブ光センサ回路630R,630B,630Gからの信号が検出線Lに出力される。スイッチ953としてのTFTは、そのゲート電極がゲート線LGに接続されており(詳細にはサブ光センサ回路630R,630B,630Gが属する画素Pの隣の画素Pを選択するためのゲート線LGに接続されている)、表示用TFT621と同じ周期でオン/オフされ、1フレーム間の光センサ用蓄積容量632の電荷量変化をフレーム毎に読み出す役割を果たしている。なお、スイッチ953対応のTFTおよび検出線Lは第1基板600(図8参照)に設けられており、検出線Lはサブ光センサ回路630R,630B,630Gが属する画素Pの近傍の表示信号線LSに隣接して配置されている。
In the example of FIG. 13, the storage type photosensor (see FIG. 6) described above is used as the
上述のように液晶パネル801では光センサ回路630を表示領域810内に配置しているが、かかる配置が表示品位へ与える影響をできるだけ小さく留める必要がある。このとき、画素P内でのサブ光センサ回路630R,630B,630Gの占有率が大きいとサブ光センサ回路併設画素Pは他の画素Pに比べて透過率(開口率)が低くなってしまうので、当該占有率は30%以内に収めることが望ましい。また、サブ光センサ回路併設画素Pの透過率(開口率)が低くなることを前提に、あらかじめサブ光センサ回路併設画素Pが他の画素Pより明るめに表示できるよう画素Pへの表示信号に補正をかけておく等の画像処理による対応も望ましい。この結果、特定の画素Pにサブ光センサ630R,630B,630Gを併設したとしても,表示の均一性を保つことが可能である。
As described above, in the
実施形態2に係る表示装置20によれば、光センサ回路630が(したがって光センサ群631が)液晶パネル801の表示領域810内に配置されており、バックライト500の発光面外縁から離れた位置に光センサ群631を配置することができるので、光センサ群631による測定部分の周辺環境をいずれの方向においても同等にすることができる。例えば光センサ群631を周辺領域820内でバックライト500の発光面外縁に近接させた構造では、光センサ群631による測定部分付近において、発光面中心方向では明るく、その反対方向では暗くなる場合がある。これに対して、図12に示すように光センサ回路630を発光領域500Aの中心付近に配置すれば、光センサ群631による測定部分の周辺はいずれの方向においても同等の明るさになるので、光強度を平均的な値として測定することができる。その結果、バックライト500の輝度やホワイトバランスをより厳密に調整することができる。
According to the
このような光センサ群631の配置位置の相違による効果以外は、実施形態1に係る表示装置20と同様の効果が得られる。
The same effects as those of the
なお、既述のように光センサ用TFT631が周辺領域820(図2等参照)に設けられた構造では当該TFT631に対向する位置の画素電極660、液晶850および対向電極760は任意であるが、実施形態2に係る表示装置20では光センサ回路630が画素P内に設けられているので、光センサ用TFT631に対向する位置にも画素電極660、液晶850および対向電極760を設ける必要がある。
Note that in the structure in which the
図14に、実施形態2の変形例1に係る表示装置を説明するための斜視図を示す。図14に示すように、液晶パネル801とLEDによる直下ライト方式のバックライト501とを組み合わせて表示装置20(図1参照)を構成してもよく、このような表示装置20によっても上述の効果を得ることができる。
In FIG. 14, the perspective view for demonstrating the display apparatus which concerns on the
さらに、図15に、実施形態2の変形例2に係る表示装置を説明するための斜視図を示す。上述の説明ではバックライト500,501の発光領域全体を2×2の領域に分割する例を述べたが、図15に示すように、直下ライト方式のバックライト501によれば、さらに多くの発光領域501Aにマトリクス分割し、発光領域501Aごとに発光状態を制御することが可能である。このような分割の場合、液晶パネル801において発光領域501Aごとに1つの光センサ回路630が設けられる。発光領域500Aが多いほど、バックライト500の輝度やホワイトバランスを、より細かく制御することできる。
FIG. 15 is a perspective view for explaining a display device according to the second modification of the second embodiment. In the above description, an example in which the entire light emission area of the
図16に当該変形例2に係る表示装置20のブロック図を示す。図16に示すように、各光センサ回路630からのセンサ信号S1は、センサ読み出しLSI(Large Scale Integration)890aを介してバックライト制御回路910の検出回路950へ入力される。なお、センサ読み出しLSI890aは、ゲートドライバLSI890gおよびソースドライバLSI890sとともに液晶パネル801の周辺領域820に設けられている。
FIG. 16 is a block diagram of the
<実施形態1,2に共通の変形例>
当該共通の変形例では、上述の実施形態1,2に係る表示装置20に適用可能な液晶パネルを説明する。なお、本変形例に係る液晶パネルでは、表示用TFT621の構造は既述の液晶パネル800(図8参照)と同様なので、当該TFT621についての図示および説明は省略する。
<Modification common to
In this common modification, a liquid crystal panel applicable to the
まず、図17に、共通の変形例1に係る液晶パネル802を説明するための断面図を示す。図17に示すように、液晶パネル802は、図10の液晶パネル800においてカラーフィルタ層860の配置を第1基板600の側に変えた構造を有している。
First, FIG. 17 shows a cross-sectional view for explaining a
詳細には、液晶パネル802の第1基板602は、ベース基板610と、当該ベース基板610上に配置された光センサ用TFT631と、当該TFT631に被さるように配置されたカラーフィルタ層860と、当該カラーフィルタ層860上に配置された層間絶縁膜650と、当該層間絶縁膜650上に配置された画素電極660とを含んでいる。このとき、カラーフィルタ層860は画素P(図9参照)に対してのみならず光センサ用TFT631上にもモノリシックに形成されており、より具体的には、赤用、緑用および青用の光センサ用TFT631上にカラーフィルタ層860の赤、緑および青のカラーフィルタがそれぞれ配置されている。すなわち、カラーフィルタ層860と光センサ用TFT群631とは液晶パネル802の平面視において重なっている。
Specifically, the
他方、液晶パネル802の第2基板702は、ベース基板710と、当該ベース基板710上に配置された対向電極760とを含んでいる。
On the other hand, the
両基板602,702はベース基板610,710が外向きになるように対面させて配置されており、両基板602,702の間のすき間に液晶850が封入されている。そして、表示装置20(図1等参照)において第2基板702の側にバックライト500が配置される(したがってバックライト500、第2基板702および第1基板602がこの順序で配置されている)。
Both
液晶パネル802によれば、図17に示すように、各画素P(図9等参照)においては、バックライト500からの出射光500Lは、カラーフィルタ層860を通過し着色され(分光され)、表示光として、観察者1に到達する。他方、上述のようにカラーフィルタ層860は光センサ用TFT631上に設けられているので(TFT631に重なっているので)、バックライト500からの出射光500Lは、各画素Pと同様に、カラーフィルタ860を通過し着色され(分光され)、光センサ用TFT631に到達する。すなわち、液晶パネル802の構造によっても、光センサ用TFT群631とカラーフィルタ層860との重なりによってカラーセンサを構成することができる。
According to the
次に、図18に、共通の変形例2に係る液晶パネル803を説明するための断面図を示す。図18に示すように、液晶パネル803は、図10の液晶パネル800において第2基板700に遮光膜730および反射部材としての反射膜870を追加した構造を有している。なお、液晶パネル803は図10の液晶パネル800と同様の第1基板600を有している。
Next, FIG. 18 shows a cross-sectional view for explaining a liquid crystal panel 803 according to a
液晶パネル803の第2基板703において、上述の遮光膜730および反射膜870は、ベース基板710上にこの順序で積層されており、光センサ用TFT631が対向する位置およびその付近に配置されている。反射膜870はアルミニウム(Al)やクロム(Cr)等から成る。そして、当該両膜730,870に被さるようにカラーフィルタ層860が配置されており、当該カラーフィルタ層860上に対向電極760が配置されている。このとき、カラーフィルタ層860は画素P(図9参照)に対してのみならず光センサ用TFT631に対向する位置にもモノリシックに形成されており、より具体的には、赤用、緑用および青用の光センサ用TFT631に対向する位置にカラーフィルタ層860の赤、緑および青のカラーフィルタがそれぞれ配置されている。すなわち、カラーフィルタ層860と光センサ用TFT群631とは液晶パネル803の平面視において重なっている。
In the
両基板600,703はベース基板610,710が外向きになるように対面させて配置されており、両基板600,703の間のすき間に液晶850が封入されている。そして、表示装置20(図1等参照)において第1基板600の側にバックライト500が配置される(したがってバックライト500、第1基板600および第2基板703がこの順序で配置されている)。
Both
液晶パネル803によれば、図18に示すように、各画素P(図9等参照)においては、バックライト500からの出射光500Lは、カラーフィルタ層860を通過し着色され(分光され)、表示光として、観察者1に到達する。他方、上述のように反射膜870が光センサ用TFT631に対向する位置およびその付近に配置されているので、バックライト500からの出射光500Lは、反射膜870で反射して、光センサ用TFT631に到達する。このとき、光500Lは反射前後でカラーフィルタ860中を進行し着色され(分光され)光センサ用TFT631に到達し、光センサ用TFT631で受光される。すなわち、液晶パネル803の構造によれば、光センサ用TFT群631とカラーフィルタ層860と反射膜870とによってカラーセンサを構成することができる。なお、バックライト500からの光500Lを光センサ用TFT631へ向けて反射させうる限り、反射膜870の配置範囲や形状等は図18の例示に限定されるものではない。
According to the liquid crystal panel 803, as shown in FIG. 18, in each pixel P (see FIG. 9 and the like), the emitted light 500L from the
さらに、図19に、共通の変形例3に係る液晶パネル804を説明するための断面図を示す。図19に示すように、液晶パネル804は、上述の図17の液晶パネル802において第1基板602に反射膜870を追加した構造を有している。なお、液晶パネル804は図17の液晶パネル802と同様の第2基板702を有している。
Further, FIG. 19 shows a cross-sectional view for explaining a
液晶パネル804の第1基板604において、上記反射膜870は、層間絶縁膜650上に、光センサ用TFT631が対向する位置およびその付近に配置されている。なお、図19の例では、反射膜870の配置により、層間絶縁膜650上に配置されている画素電極660のパターンが図17の第1基板602とは異なっている。
In the
両基板604,702はベース基板610,710が外向きになるように対面させて配置されており、両基板604,702の間のすき間に液晶850が封入されている。そして、表示装置20(図1等参照)において第1基板604の側にバックライト500が配置される(したがってバックライト500、第1基板604および第2基板702がこの順序で配置されている)。
Both
液晶パネル804によれば、図19に示すように、各画素P(図9等参照)においては、バックライト500からの出射光500Lは、カラーフィルタ層860を通過し着色され(分光され)、表示光として、観察者1に到達する。他方、上述のように反射膜870が光センサ用TFT631に対向する位置およびその付近に配置されているので、バックライト500からの出射光500Lは、反射膜870で反射して、光センサ用TFT631に到達する。つまり、上述の図18の液晶パネル803と同様に、光センサ用TFT群631とカラーフィルタ層860と反射膜870とによってカラーセンサを構成することができる。
According to the
ここで、上述の共通の変形例1〜3の液晶パネル802〜804において光センサ回路630すなわち光センサ群631は周辺領域820と表示領域810とのいずれに設けることも可能である。このとき、既述のように、光センサ用TFT631を周辺領域820(図2等参照)に設けた構造では当該TFT631に対向する位置の画素電極660、液晶850および対向電極760は任意であるが、表示領域810(図2等参照)に設けた構造では光センサ用TFT631に対向する位置にも画素電極660、液晶850および対向電極760を設ける必要がある。
Here, in the
なお、液晶パネル800〜802のように第1基板600,602(図10および図17参照)が観測者1の側に配置される構造では、第1基板600,602内の配線LG,LS,LCs,L(図9および図13参照)が観察者1から見える状況となる。これらの配線LG,LS,LCs,Lは通常アルミニウム等の金属材料から成るので、配線LG,LS,LCs,Lによる外光の表面反射が大きく、その結果、表示コントラストや表示品位が低下する場合がある。このような場合、第1基板600,602の観察者1の側に円偏光板(直線偏光板+位相差板)を配置することが望ましく、液晶パネルの表裏面に設ける一対の偏光板に円偏光を用いれば良い。これにより、配線LG,LS,LCs,Lによる反射光が円偏光板によって遮光されるので、上述の表面反射に伴う表示性能の低下を抑えることができる。
In the structure in which the
また、周辺領域820内に光センサ用TFT631およびこれに付随する配線等を配置する場合、表示面を成す側の基板600,602,703,702(図10、図17、図18および図19参照)の周辺領域820内において光センサ用TFT631等よりも表示面側に遮光膜(いわゆる額縁ブラックマトリクス)を設ければ、光センサ用TFT631等による外光の反射を回避することができる。
Further, in the case where the
<実施形態3>
さて、特許文献2や特許文献3には、バックライトをN×Mの複数の発光領域(照明領域)に分割し、発光領域ごとに映像情報に基づいて最適輝度を算出し、発光領域ごとにバックライトの輝度制御と映像信号の画像処理とを行う(以下「画面分割アクティブバックライト駆動」または「空間アクティブバックライト駆動」と呼ぶことにする)表示装置が開示されている。このとき、表示装置は、入力された映像信号の輝度情報に基づきバックライトの輝度を分割された発光領域ごとに制御する制御回路を含んでいる。
<
In
画面分割アクティブバックライト駆動によれば、分割された画像の入力映像情報に基づき、それに対応するバックライトの発光領域における発光輝度を適宜変化させることによって、通常よりダイナミックレンジの高い映像表示が可能である。また、入力映像情報が暗画像である場合にはバックライトを減光させる(その分、映像信号を明るくして表示輝度を補償する)表示が可能なので、表示装置の低消費電力化も実現できる。 The split screen active backlight drive enables video display with a higher dynamic range than usual by appropriately changing the light emission luminance in the light emission area of the backlight based on the input video information of the divided image. is there. In addition, when the input video information is a dark image, it is possible to display the backlight by dimming (to compensate for the display brightness by increasing the video signal accordingly), so that the power consumption of the display device can be reduced. .
このような画面分割アクティブバックライト駆動では、バックライトをN×Mの複数の発光領域に分けて個別に駆動することから、この発光領域ごとにバックライトの輝度やホワイトバランスの補正(キャリブレーション)を行うことができれば非常に有用である。 In such split screen active backlight driving, the backlight is divided into a plurality of N × M light emitting areas and driven individually, so that the backlight brightness and white balance are corrected (calibration) for each light emitting area. It is very useful if you can do that.
そこで、実施形態3では、画面分割アクティブバックライト駆動に上述の実施形態1,2等に係る技術を適用し、これにより画面分割アクティブバックライト駆動の表示に対してバックライトの輝度やホワイトバランスを発光領域ごとに補正しうる表示装置を説明する。 Therefore, in the third embodiment, the technology according to the above-described first and second embodiments is applied to the screen split active backlight drive, and thereby the backlight brightness and white balance are reduced with respect to the display of the screen split active backlight drive. A display device that can correct each light emitting area will be described.
図20に実施形態3に係る表示装置21を説明するためのブロック図を示す。図20の表示装置21は、液晶パネル800と、バックライト500と、制御駆動装置901とを含んでいる。なお、液晶パネル800に代えて液晶パネル801等を適用することも可能であるし、また、バックライト500に代えてバックライト501を適用することも可能である。
FIG. 20 is a block diagram for explaining the
制御駆動装置901は、バックライト制御回路920と、フレームメモリ991と、階調変換回路992と、バックライト輝度データ保持部993と、階調補正回路994と、階調補正用ルックアップテーブル995とを含んでいる。なお、図中では「ルックアップテーブル」を「LUT」と表記している。そして、バックライト制御回路920は、既述の検出回路950、輝度・色座標設定データ保持部912およびLEDドライバ913と、カラーコントローラ921と、画像輝度演算回路925と、画像輝度データ保持部926とを含んでいる。このような構成下、表示装置21は次のように動作する。
The
まず、入力映像信号(RGB入力画像信号)SINは、一旦フレームメモリ991に蓄積され、画像輝度演算回路925へ読み出される。ここで、表示装置21では、表示領域810(図2参照)はバックライト500の分割された4つの発光領域500A(図2参照)を当該表示領域810へ投影した4つの領域に分割して把握され、表示画像も表示領域810の上記4つの分割領域上で表示される4つの画像に分割して把握される。そこで、画像輝度演算回路925は、バックライト500の各発光領域500Aに対応する分割画像ごとに画像情報を読み出す。そして、画像輝度演算回路925は、各分割画像の輝度値(平均輝度(APL))を算出し、算出した画像輝度データ(画像輝度情報)を分割画像ごとに画像輝度データ保持部926へ格納する。
First, the input video signal (RGB input image signal) SIN is temporarily stored in the frame memory 991 and read out to the image
カラーコントローラ921は、画像輝度データ保持部926内に格納された画像輝度データ(画像輝度情報)と、既述と同様にして検出回路950を介して受信した光センサ回路630(図2参照)からのセンサ信号S1と、の双方に基づいて、バックライト500の各発光領域500Aに必要な輝度レベルを算出する。その後、カラーコントローラ921は、算出した各発光領域500Aの輝度データ(輝度情報)をバックライト輝度データ保持部993へ格納するとともに、LEDドライバ913へ送信する。
The
LEDドライバ913は、既述と同様にして、バックライト500のLEDチップ511の発光強度を、受信した各発光領域500Aの輝度データに基づいて、発光領域500AごとにかつLEDチップ511の発光色ごとに制御する。
In the same manner as described above, the
他方、フレームメモリ991に蓄積された映像信号(RGB入力画像信号)SINは、階調変換回路992によって、液晶パネル800の単位画素PU(図9参照)ごとに順次、読み出される。そして、当該階調変換回路992は、バックライト輝度データ保持部993を参照し、対象の単位画素PUが対向する発光領域500Aの輝度データに基づいて、上述の読み出した信号(データ)の階調を変換(変調)し、階調補正回路994へ送信する。
On the other hand, the video signal (RGB input image signal) SIN stored in the frame memory 991 is sequentially read out for each unit pixel PU (see FIG. 9) of the
階調補正回路994は、バックライト輝度データ保持部993および階調補正用ルックアップテーブル995を参照して、上述の階調変換された信号の階調を補正してソースドライバLSI890sへ出力する。このとき、かかる階調補正は対象の単位画素PUが対向する発光領域500Aのみならず当該発光領域500Aの周辺の発光領域500Aのバックライト輝度データにも基づいて行い、上述の対象の単位画素PUが対向する発光領域500Aおよび上述の周辺の発光領域500Aの各バックライト輝度データと補正データ(例えば補正量)とが関連付けられて階調補正用ルックアップテーブル995に記述されている。
The
このように、表示装置21によれば、入力された映像信号SINに基づいてバックライト500の輝度を発光領域500Aごとに制御するので、画面全体のうち、明るい画像情報を多く含むような表示部分に対してはバックライト500の輝度を高くすることができ、逆に暗い画像情報を多く含むような表示部分に対してはバックライト500の輝度を低くすることができ、その結果、画面全体のダイナミックレンジを拡大することができる。
As described above, according to the
ところで、バックライト500の輝度を発光領域500Aごとに変化させる場合に、入力映像信号SINをそのままの階調で液晶パネル800に供給すると、表示画像の輝度が各発光領域500A間でずれてしまう。しかし、上述のように表示装置21では対象の単位画素PUが対向する発光領域500Aのみならず当該発光領域500Aの周辺の発光領域500Aのバックライト輝度データにも基づいて入力映像信号SINを階調補正するので、各発光領域500Aの輝度に応じて変換された適正な階調によって、各発光領域500A間で表示画像の輝度にずれのない適正な画像を得ることができる。このように、表示装置21では、画面内に大きな輝度傾斜があるような画像に対しても、広いダイナミックレンジを有し、コントラストの高い、高品位の適正な画像を表示することが可能である。
When the luminance of the
さらに、表示装置21では画面分割アクティブバックライト駆動と実施形態1,2等のバックライトの制御とが組み合わされているので、表示領域810の分割領域ごとにバックライト500の輝度(明るさ)およびホワイトバランスを補正することができる。したがって、入力映像信号SINに基づく画面分割アクティブバックライト駆動による表示をより忠実に行うことができるし、LEDチップ511の経時変化の度合いが分割領域ごとにすなわちバックライト500の発光領域500Aごとに異なっても、分割状態(分割区画)を目立ちにくくすることができる。
Furthermore, since the
さて、以上の説明では表示装置20,21として液晶表示装置を例示したが、バックライト500を利用する表示パネルであれば、液晶850に代えて表示媒体として電気泳動媒体等を用いた表示パネルを表示装置20,21に適用することも可能である。
In the above description, liquid crystal display devices are exemplified as the
20,21 表示装置
500,501 バックライト
500A,501A 発光領域
500L 光
511,511R,511G,511B LEDチップ(光源)
600,602,604 第1基板
621 表示用TFT(表示用スイッチング素子)
631 光センサ用TFT(群)(光センサ(群))
700,702,703 第2基板
800〜804 液晶パネル(表示パネル)
810 表示領域
860 カラーフィルタ層
870 反射膜(反射部材)
910,920 バックライト制御回路(制御回路)
SIN 入力映像信号
20, 21
600, 602, 604
631 TFT for optical sensor (group) (photosensor (group))
700, 702, 703 Second substrate 800-804 Liquid crystal panel (display panel)
810
910, 920 Backlight control circuit (control circuit)
SIN input video signal
Claims (10)
前記表示パネルへ光照射可能に配置されており、複数色の光源を含んで成る、バックライトと、
前記バックライトを制御する制御回路と、を備え、
前記表示パネルは、
薄膜トランジスタ構造の表示用スイッチング素子および前記表示用スイッチング素子とモノリシックに形成された少なくとも1つの光センサ群を有する第1基板と、
前記第1基板に対向して配置された第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板とのいずれかに設けられた、表示用の複数色のカラーフィルタから成る、カラーフィルタ層と、を含み、
前記少なくとも1つの光センサ群は、前記バックライトから出射され前記カラーフィルタ層で着色された光の光強度を前記複数色のカラーフィルタの色ごとに測定可能に構成されており、
前記制御回路は、前記少なくとも1つの光センサ群による測定結果に基づいて、前記複数色の光源の発光強度を発光色ごとに制御することを特徴とする表示装置。 A display panel;
A backlight that is arranged to be capable of irradiating light to the display panel, and includes a light source of a plurality of colors;
A control circuit for controlling the backlight,
The display panel is
A first substrate having a display switching element having a thin film transistor structure and at least one photosensor group monolithically formed with the display switching element;
A second substrate disposed opposite the first substrate;
A color filter layer provided on either of the first substrate and the second substrate, the color filter layer including a plurality of color filters for display,
The at least one photosensor group is configured to be able to measure the light intensity of light emitted from the backlight and colored by the color filter layer for each color of the plurality of color filters,
The display device according to claim 1, wherein the control circuit controls emission intensity of the light sources of the plurality of colors for each emission color based on a measurement result by the at least one optical sensor group.
前記制御回路は、前記バックライトの発光領域ごとに、当該発光領域に対応の光センサ群による測定結果に基づいて、前記複数色の光源の前記発光強度を前記発光色ごとに制御することを特徴とする請求項3に記載の表示装置。 The plurality of optical sensor groups are arranged so as to be able to measure the light intensity of the plurality of light emitting regions of the backlight,
The control circuit controls the emission intensity of the light sources of the plurality of colors for each emission color based on a measurement result by a light sensor group corresponding to the emission area for each emission area of the backlight. The display device according to claim 3.
前記制御回路は、前記バックライトの発光領域ごとに、当該発光領域に対応の光センサ群による測定結果に基づいて、前記複数色の光源の前記発光強度を前記発光色ごとに制御することを特徴とする請求項6に記載の表示装置。 The plurality of optical sensor groups are arranged so as to be able to measure the light intensity of the plurality of light emitting regions of the backlight,
The control circuit controls the emission intensity of the light sources of the plurality of colors for each emission color based on a measurement result by a light sensor group corresponding to the emission area for each emission area of the backlight. The display device according to claim 6.
前記少なくとも1つの光センサ群は、前記表示パネルの平面視において前記カラーフィルタ層に重なっていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の表示装置。 The backlight, the second substrate and the first substrate are arranged in this order;
The display device according to claim 1, wherein the at least one photosensor group overlaps the color filter layer in a plan view of the display panel.
前記表示パネルは、
前記カラーフィルタ層で着色された前記光を前記少なくとも1つの光センサ群へ向けて反射するように設けられた、反射部材をさらに含むことを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の表示装置。 The backlight, the first substrate and the second substrate are arranged in this order;
The display panel is
The reflective member provided so that the said light colored with the said color filter layer may be reflected toward the said at least 1 photosensor group is further included in any one of Claim 1 thru | or 8 characterized by the above-mentioned. The display device described.
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