JP2001290129A

JP2001290129A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001290129A
Application number: JP2000107813A
Authority: JP
Inventors: Hidehiko Nakatani; 英彦中谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2001-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】発光素子数を増やすことなく、常温及び低温
環境下での液晶表示装置の画面の明るさを改善する。【解決手段】液晶表示素子１と該液晶表示素子１を照
明する照明装置４１とを備え、該照明装置４１は駆動回
路５から供給される電流の値に応じた強度で発光する発
光素子２及び該発光素子２からの光を伝播し液晶表示素
子１に照射する導光体３１を含む液晶表示装置におい
て、周囲温度を検出する周囲温度検回路７と、検出され
た周囲温度に応じて駆動回路５から発光素子２に供給さ
れる電流の値を制御する制御回路６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バックライトまた
はフロントライト等の補助照明装置を有する液晶表示装
置、特に、携帯電話や携帯情報端末機等の表示部に好適
な液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６、図７及び図８を用いて、従来使用
されている液晶表示装置のいくつかの構成を説明する。

【０００３】図６に示す液晶表示装置は、液晶表示素子
１、発光素子２、発光素子２からの入射光を伝播させ液
晶表示素子１の裏面に照射する導光体３１、発光素子２
及び導光体３１からなる照明装置４１、照明装置４１に
電流を供給する駆動回路５を含んで構成される。

【０００４】図６の構成の液晶表示装置は、透過型と呼
ばれる液晶表示装置であり、表示の際は常に照明装置に
電力を供給する必要があるが、携帯電話や携帯情報端末
機等のバッテリーで駆動される携帯型装置は、消費電力
をできるだけ少なくする必要があるという理由からその
表示部には、次に説明する図７または図８の構成の液晶
表示装置が主に用いられている。

【０００５】図７の液晶表示装置は、半透過反射板８１
が液晶表示素子の裏面に配置されている点で図６の液晶
表示装置と異なっている。半透過反射板８１はアルミニ
ウムや銀等の材料で作られ、目視方向から入射した外光
を反射させる作用を有する。また、半透過反射板８１
は、非常に薄い薄膜として構成されるか、あるいは多数
の微細なスリットが設けられているため、導光体３１か
ら照射される光を透過する作用も併せ持っている。尚、
図７の液晶表示装置では、半透過反射板８１は液晶表示
素子１を収容する不図示のガラス基板の外側に配置して
いるが、表示品位が重視されるカラー液晶表示装置の場
合は、半透過反射板と液晶素子との間の距離を小さくす
るためガラス基板の内側に配置することが好ましい。

【０００６】図７の液晶表示装置は、半透過反射型と呼
ばれる液晶表示装置であり、半透過反射板８１の反射作
用により、日中は十分に明るい画面が得られる。従って
照明装置は夜間など外光を充分に取り込むことができな
い場合の補助照明として使用される。尚、携帯電話機等
の用途では、ユーザーがキー操作中及び、キー操作後の
所定の時間（例えば１５秒程度）の間、照明装置が作動
するように設定することができる。

【０００７】図８の液晶表示装置は、照明装置４２が液
晶表示素子１の上方に配置され、且つ液晶表示素子の裏
面に反射板８２が設けられている点で図６の液晶表示装
置と異なる。照明装置４２を構成する導光体３２は、発
光素子２からの入射光を液晶素子１の表面側に照射し、
同時に、目視方向からの外光を液晶素子１に透過し、且
つ、反射板８２で反射された反射光を目視方向に透過す
るよう構成されている。反射板８２は、アルミニウムや
銀等の材料で作られ、目視方向からの外光を反射する作
用を有する。尚、図８の液晶表示装置では、反射板８２
は液晶表示素子１を収容する不図示のガラス基板の外側
に配置しているが、表示品位が重視されるカラー液晶表
示装置の場合は、反射板と液晶素子との距離をできるだ
け小さくするためガラス基板の内側に配置することが好
ましい。

【０００８】図８の液晶表示装置は、反射型と呼ばれる
液晶表示装置であり、反射板８２の反射作用により、日
中は十分に明るい画面が得られる。従って照明装置は夜
間など外光を充分に取り込むことができない場合の補助
照明として使用される。

【０００９】図６〜８の液晶表示装置では、照明装置に
使用される発光素子として、一般に冷陰極管や白色ＬＥ
Ｄが使用されるが、携帯電話や携帯情報端末機等のカラ
ー液晶表示装置では、低消費電力化と高密度化の観点か
ら白色ＬＥＤの使用が有利である。また、携帯電話等の
モノクロ液晶表示装置では、同様の理由により、赤色、
緑色、青色等の高輝度ＬＥＤの使用が有利である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】LED等の発光素子の輝
度は該素子に流れる順方向電流の大きさに依存するが、
発光素子に流すことのできる許容順方向電流は、一般に
周囲温度が上昇すると低下する。図４に白色LEDの許容
順方向電流の温度特性の例を示す。このグラフから分か
るように周囲温度が４０℃を超えると許容順方向電流が
減少して行く。

【００１１】携帯電話や携帯情報端末機は、室内だけで
なく、様々な環境下で使用されるため、一般にマイナス
２０℃からプラス６０℃程度の温度範囲で使用可能とす
る必要がある。図４の特性を有する白色LEDを携帯電話
機の表示部としてマイナス２０℃からプラス６０℃の温
度範囲で使用する場合、従来、順方向電流をこの範囲に
おける最小の許容順方向電流（約１７ｍＡ）より小さい
値、例えば１５ｍＡ程度に設定している。しかし、この
ように設定すると、周囲温度が４０℃以下の時には、許
容順方向電流が２５ｍＡであるにも係わらず、それより
も小さい値の順方向電流を流すことになるので、十分な
輝度が得られないという問題がある。

【００１２】このように、従来、照明装置の発光素子に
供給する順方向電流は、高温での許容順方向電流の値に
より制限され、最も使用頻度の高い常温環境下、あるい
は低温環境下で使用する際、発光素子の性能を十分に引
き出すことができず、表示部の画面の明るさが不十分で
あるという問題がある。これに対処するため、発光素子
の数を増やすと、製造コストの増加、及び実装スペー
ス、重量の増加という別の問題が発生する。

【００１３】本発明は、発光素子数を増やすことなく、
常温及び低温環境下での液晶表示装置の照明装置の明る
さを改善することを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題は、液晶表示素
子と該液晶表示素子を照明する照明装置とを備え、該照
明装置は駆動回路から供給される電流の値に応じた強度
で発光する発光素子を含む液晶表示装置において、周囲
温度を検出する周囲温度検出手段と、検出された周囲温
度に応じて前記駆動回路から前記発光素子に供給される
電流の値を制御する制御手段とを備えたことを特徴とす
る液晶表示装置により解決される。

【００１５】液晶表示素子の裏面に半透過反射板を配置
し、照明装置が液晶表示素子を裏面側から照明するよう
にすることができる。あるいは、液晶表示素子の裏面に
反射板を配置し、照明装置が液晶表示素子を表面側から
照明するようにすることができる。

【００１６】制御手段は、検出された周囲温度が第１の
設定温度以下の時には発光素子に供給される電流を第１
の値に設定し、検出された温度が第１の設定温度を上回
るときには発光素子に供給される電流を第１の値より小
さい第２の値に設定するようにすることができる。

【００１７】検出された周囲温度が第１の設定温度より
も高い値から上記第１の設定温度以下に低下した場合に
は、該検出された周囲温度が第１の設定温度より低い第
２の設定温度を下回るまで発光素子に供給される電流を
第１の値に変えることなく第２の値に維持するようにす
ることができる。

【００１８】照明装置の発光素子として発光ダイオード
を用いることができる。また、発光ダイオードは定電流
駆動回路で駆動することが好ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１に本発明の液
晶表示装置の実施の形態１の構成を示す。この液晶表示
装置は、透過型液晶表示装置であり、液晶表示素子１、
白色LED等の発光素子２、発光素子２からの入射光を伝
播させ液晶表示素子１の裏面に照射する導光体３１、発
光素子２及び導光体３１からなる照明装置４１、照明装
置４１に電力を供給する駆動回路５、サーミスタや半導
体温度センサからなり、液晶表示装置の周囲温度を検出
する温度検出回路７、温度検出回路７で検出された周囲
温度に応じた電流が発光素子２に供給されるように駆動
回路５を制御する制御回路６とを含んで構成される。制
御回路６は、周囲温度が高いほど駆動回路５から発光素
子２に供給される電流が少なくなるように駆動回路５を
制御する。

【００２０】次に、図４の特性を有する白色ＬＥＤを照
明装置の発光素子として使用する場合、上記実施の形態
１の制御回路６及び駆動回路５の構成例を図５を参照し
て説明する。この構成例は、照明装置４１の発光素子２
に供給する電流を周囲温度に応じて大小の２段階に切り
替える機能を有するものである。

【００２１】図５において、駆動回路５は定電流駆動回
路として構成され、ベースが制御回路６の出力に接続さ
れたPNPトランジスタＴｒ２、ベースが抵抗Ｒ５を介し
てトランジスタＴｒ２のエミッタに接続されたNPNトラ
ンジスタＴｒ１を含んで構成される。トランジスタＴｒ
２のエミッタは抵抗Ｒ６を介して電源電圧（５V）に接
続され、ベースは抵抗Ｒ１を介して電源電圧に接続さ
れ、また抵抗Ｒ２を介して接地されている。トランジス
タＴｒ１のエミッタは抵抗Ｒ３を介して接地され、照明
装置の発光素子Ｄ１及びＤ２は、電源電圧とトランジス
タＴｒ１のコレクタとの間に並列に接続されている。

【００２２】駆動回路５はトランジスタＴｒ１のエミッ
タ電圧をＶｅ１とするとき、Ｖｅ１／Ｒ３の一定電流を
照明装置４１に供給する定電流回路であり、抵抗Ｒ５は
トランジスタＴｒ１の発振予防用の抵抗である。トラン
ジスタＴｒ１のエミッタ電圧Ｖｅ１は０．３Ｖ〜０．４
Ｖと低電圧であり、トランジスタＴｒ１のベース・エミ
ッタ間電圧降下の温度変化は出力電流値に大きく影響す
る。そのため、温度補償用としてトランジスタＴｒ２を
設けている。トランジスタＴｒ１のベース・エミッタ間
電圧降下の温度変化をトランジスタＴｒ２のベース・エ
ミッタ間電圧降下の温度変化が打ち消すように作用する
ことにより、出力電流の温度変化を抑えている。抵抗Ｒ
１とＲ２は、周囲温度が常温以下であるとき、トランジ
スタＴｒ２のベース電圧が白色ＬＥＤに流れる順方向電
流が約２０ｍＡになるような値になるように電源電圧
（５Ｖ）を分圧している。

【００２３】制御回路６は、ベースが抵抗Ｒ７を介して
温度検出回路７の出力に接続され、エミッタが接地さ
れ、コレクタが抵抗Ｒ４を介して駆動回路５の入力に接
続されたNPNトランジスタＴｒ３から構成される。

【００２４】抵抗Ｒ４、Ｒ７及びトランジスタＴｒ３で
構成される制御回路６は、出力電流値を周囲温度に応じ
て２段階に切り替えるための回路であり、不図示の温度
検出回路７は、周囲温度が５０℃未満の時には０Ｖを出
力し、５０℃以上では５Ｖを出力する。

【００２５】従って、周囲温度が５０℃以上では制御回
路６のトランジスタＴｒ３が導通し、駆動回路５の抵抗
Ｒ２に制御回路６の抵抗Ｒ４が並列に接続されることに
なるのでトランジスタＴｒ２のベース電圧が低下し、ト
ランジスタＴｒ２のエミッタに流れる電流が増加する。
これにより、抵抗Ｒ６による電圧降下が増大するのでト
ランジスタＴｒ１のベース電圧が低下する。このため、
トランジスタＴｒ１のコレクタに流れる電流すなわち、
白色ＬＥＤに流れる順方向電流は約２０ｍＡから約１５
ｍＡに低下する。このように出力電流値を周囲温度に応
じて２段階に切り替えることにより、周囲温度が５０℃
以下での白色ＬＥＤの輝度を向上できる。６０℃付近で
は常温と比べて、白色ＬＥＤの輝度が低下するが、携帯
電話等の用途で６０℃付近まで周囲温度が上がる環境と
しては、夏場の日中の自動車の車内等が考えられるが、
これは外光が充分取り入れられる環境であり、補助照明
の輝度の低下はほとんど知覚されないものと考えられ
る。

【００２６】尚、上記構成では、液晶表示装置の周囲温
度が５０℃近辺の時には、各白色ＬＥＤの順方向電流が
１５ｍＡと２０ｍＡとの間で振動し、画面がちらつくこ
ともあり得る。これを防止するため、周囲温度が５０℃
から低下する場合、例えば４５℃まではトランジスタＴ
ｒ３のベース電圧をＨレベルに維持することが好まし
い。

【００２７】上記のように照明装置に供給される電流
を、高温環境下と、常温及び低温環境下の２段階に切り
替えるようにし、高温環境下では電流値を小さくするよ
うにすることにより、比較的簡単な回路で駆動回路及び
制御回路を構成できる。また、高温環境下と、常温及び
低温環境下との切り替わりの設定温度付近でヒステリシ
スを備えるので、装置を設定温度付近で使用する際に、
照明装置に供給される電流の値が振動して画面がちらつ
くことを防止できる。更に、発光ダイオードを定電流駆
動することにより、個々の発光ダイオードの順方向電圧
降下特性のばらつき、あるいは順方向電圧降下の温度変
化による順方向電流の変動及びばらつきを抑制できるの
で、各温度において、発光ダイオードに流す電流を許容
値に充分近い値に設定することができ、発光ダイオード
の輝度を最大限に高めることができる。

【００２８】上記実施の形態１の液晶表示装置では、高
温環境下にある時には、照明装置の発光素子へ供給する
電流を減少させることができ、且つ、使用頻度の高い常
温及び低温環境下にあるときには、発光素子に供給する
電流を許容値近くに高めることができる。そのため、発
光素子数を増やすことなく十分な明るさを実現すること
ができる。また、発光素子数を最小限とすることによ
り、製造コストが低減されるとともに、軽量・小型であ
るので携帯電話や携帯情報機器に好適である。

【００２９】実施の形態２．図２に本発明の液晶表示装
置の実施の形態２の構成を示す。図２の液晶表示装置
は、半透過反射型液晶表示装置であり、半透過反射板８
１が液晶表示素子の裏面に配置されている点で図１の液
晶表示装置と異なっている。半透過反射板８１はアルミ
ニウムや銀等の材料で作られ、目視方向から入射した外
光を反射させる作用を有する。また、半透過反射板８１
は、非常に薄い薄膜として構成されるか、あるいは多数
の微細なスリットが設けられているため、導光体３１か
ら照射される光を透過する作用も併せ持っている。図２
の液晶表示装置では、半透過反射板８１は液晶表示素子
１を収容する不図示のガラス基板の外側に配置している
が、表示品位が重視されるカラー液晶表示装置の場合
は、半透過反射板と液晶素子との間の距離を小さくする
ためガラス基板の内側に配置することが好ましい。尚、
駆動回路５及び制御回路６は、上記の実施形態１で説明
したものと同じ構成のものを使用することができる。

【００３０】上記実施の形態２の液晶表示装置では、上
記実施の形態１の液晶表示装置の利点に加え、半透過反
射板の反射作用により外光を照明光として利用できるの
で、照明装置を夜間などの補助照明として使用すること
により、電力消費量を低減することができる。

【００３１】実施の形態３．図３に本発明の液晶表示装
置の第３の実施形態の構成を示す。図３の液晶表示装置
は反射型液晶表示装置であり、照明装置４２が液晶表示
素子１の上方に配置され、且つ液晶表示素子１の裏面に
反射板８２が設けられた点で図５の液晶表示装置と異な
る。照明装置４２を構成する導光体３２は、発光素子２
からの入射光を液晶表示素子１の表面側に照射し、同時
に、目視方向からの外光を液晶素子１に透過し、且つ、
反射板８２で反射され液晶表示素子１を通過した反射光
を目視方向に透過するよう構成されている。反射板８２
は、アルミニウムや銀等の材料で作られており、目視方
向からの外光を反射する作用を有する。図３の液晶表示
装置では、反射板８２は液晶表示素子１を収容する不図
示のガラス基板の外側に配置しているが、表示品位が重
視されるカラー液晶表示装置の場合は、反射板と液晶素
子との距離をできるだけ小さくするためガラス基板の内
側に配置することが好ましい。尚、駆動回路５及び制御
回路６は、上記の実施形態１で説明したものと同じ構成
のものを使用することができる。

【００３２】上記実施の形態３の液晶表示装置では、上
記実施の形態１の液晶表示装置の利点に加え、反射板の
反射作用に外光を照明光として利用できるので照明装置
を夜間などの補助照明として使用することにより、電力
消費量を低減することができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、高温環
境下にある時には、照明装置の発光素子へ供給する電流
を減少させることができ、且つ、使用頻度の高い常温及
び低温環境下にあるときには、発光素子に供給する電流
を許容値近くまで高めることができる。そのため、発光
素子数を増やすことなく十分な明るさの液晶表示装置を
実現することができる。また、発光素子数を最小限とす
ることにより、製造コストが低減されるとともに、軽量
・小型化の要求される携帯電話や携帯情報機器に最適な
液晶表示装置が得られる。

【００３４】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え半透過反射板の反射作用によ
り外光を照明光として利用できるので、照明装置を夜間
などの補助照明として使用することにより、電力消費量
を低減することができる。

【００３５】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、反射板の反射作用に外光を
照明光として利用できるので照明装置を夜間などの補助
照明として使用することにより、電力消費量を低減する
ことができる。

【００３６】請求項４に記載の発明によれば、上記効果
に加え、照明装置に供給される電流を、高温環境下と、
常温及び低温環境下の２段階に切り替えるようにし、高
温環境下では電流値を小さくするようにすることによ
り、比較的簡単な回路で駆動回路及び制御手段を構成で
きる。

【００３７】請求項５に記載の発明によれば、請求項４
に記載の発明の効果に加え、高温環境下と、常温及び低
温環境下との切り替わりの設定温度付近でヒステリシス
を備えるので、装置を設定温度付近で使用する際に、照
明装置に供給される電流の値が振動して画面がちらつく
ことを防止できる。

【００３８】請求項６に記載の発明によれば、請求項６
に記載の発明の効果に加え、照明装置の発光素子として
白色ＬＥＤ等の発光ダイオードを使用することにより、
低消費電力化と高密度化が達成される。

【００３９】請求項７に記載の発明によれば、上記効果
に加え、照明装置の発光素子として、白色ＬＥＤ等の発
光ダイオードを使用し、これを定電流駆動することによ
り、個々の発光ダイオードの順方向電圧降下特性のばら
つき、あるいは順方向電圧降下の温度変化による順方向
電流の変動及びばらつきを抑制できるので、各温度にお
いて、発光ダイオードに流す電流を許容値に充分近い値
に設定することができ、発光素子の輝度を最大限に高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の実施形態１の構成図
である。

【図２】本発明の液晶表示装置の実施形態２の構成図
である。

【図３】本発明の液晶表示装置の実施形態３の構成図
である。

【図４】白色ＬＥＤの許容順方向電流の熱軽減特性を
示す図である。

【図５】本発明の液晶表示装置の制御回路及び駆動回
路の回路図である。

【図６】従来の透過型液晶表示装置の構成図である。

【図７】従来の半透過反射型液晶表示装置の構成図で
ある。

【図８】従来の反射型液晶表示装置の構成図である。

【符号の説明】

１液晶素子、２発光素子、５駆動回路、６
制御回路、７温度検出回路、３１、３２導光
体、４１、４２照明装置、８１半透過反射板、
８２反射板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｇ 3/20 ６７０Ｇ０９Ｇ 3/20 ６７０Ｌ 3/36 3/36 Ｆターム(参考） 2H093 NC46 NC57 NC63 ND02 ND08 ND10 ND39 ND42 ND54 NE01 NE06 5C006 AF53 AF64 AF69 BB11 BB29 BF14 BF38 EA01 EC08 FA19 FA23 FA47 FA54 5C080 AA10 BB05 DD04 DD20 DD26 EE28 JJ02 JJ03 JJ05 JJ06 5G435 AA12 BB12 EE27 EE30 FF03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶表示素子と該液晶表示素子を照明す
る照明装置とを備え、該照明装置は駆動回路から供給さ
れる電流の値に応じた強度で発光する発光素子を含む液
晶表示装置において、周囲温度を検出する周囲温度検出
手段と、検出された周囲温度に応じて前記駆動回路から
前記発光素子に供給される電流の値を制御する制御手段
とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記液晶表示素子の裏面に半透過反射板
が配置され、前記照明装置は該液晶表示素子を前記裏面
側から照明することを特徴とする請求項１に記載の液晶
表示装置。
【請求項３】前記液晶表示素子の裏面に反射板が配置
され、前記照明装置は、該液晶表示素子を前記表面側か
ら該液晶表示素子を照明することを特徴とする請求項１
に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記制御手段は、検出された周囲温度が
第１の設定温度以下の時には前記発光素子に供給される
電流を第１の値に設定し、検出された温度が前記第１の
設定温度を上回るときには前記発光素子に供給される電
流を前記第１の値より小さい第２の値に設定することを
特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶
表示装置。
【請求項５】検出された周囲温度が前記第１の設定温
度よりも高い値から前記第１の設定温度以下に低下した
場合には、該検出された周囲温度が前記第１の設定温度
より低い第２の設定温度を下回るまで前記発光素子に供
給される電流を前記第２の値に維持することを特徴とす
る請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記照明装置の発光素子として発光ダイ
オードを用いることを特徴とする請求項１から５のいず
れか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記駆動回路が前記発光発光ダイオード
に定電流を供給する定電流駆動回路で構成されているこ
とを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。