JP2007219125A - 電気光学装置、駆動回路及び電子機器 - Google Patents

電気光学装置、駆動回路及び電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】電気光学装置において、省電力化を実現しつつ、表示品位の向上を図ることが可
能な照明装置の自動調光方法を提供する。
【解決手段】電気光学装置は例えば液晶表示装置であり、液晶表示パネル、それに光を照
明する照明装置、周囲の環境光の照度を検知する光センサを有する。外部等に輝度制御手
段を有し、この手段により照明装置の自動調光がなされ、周囲の環境光に応じて、人間の
視覚にとって適切な明るさとなる最適表面輝度が得られる。また、電気光学装置は表示モ
ード切替手段を有し、この手段により光センサにより検知された周囲の環境光の照度の大
きさに応じて反射型表示モード及び透過型表示モードのいずれか一方に切り替えられる。
また、電気光学装置は、その表示モードの状態に応じて透過表示用のガンマ値又は反射表
示用のガンマ値を適用する。これにより、液晶表示パネルの表示輝度が適切な状態に調整
される結果、照明装置の省電力化を実現しつつ、表示品位の向上を図ることができる。
【選択図】図5

Description

本発明は、各種情報の表示に用いて好適な電気光学装置等に関する。
液晶装置においては、透過表示を行うために液晶表示パネルの背面側に照明装置が設け
られる。通常の液晶装置における照明装置では、その照明は外光に関係なく、明るい場所
でも、薄暗い場所でも一定の輝度の光源に頼っていた。
しかしながら、暗い場所では、人間の瞳孔は開くので、少ない輝度でも明るく感じる。
それにもかかわらず、照明装置は、常に一定の輝度で液晶表示パネルを照明するので、暗
い場所において、人間は、その照明をまぶしく感じてしまい、表示画面を見づらかった。
また、非常に明るい場所では反射光の輝度が透過光の輝度よりも高いにも係わらず、暗い
場所で用いられるのと同じ一定の輝度の光源を用いていたため、そのことによる無駄な電
力の消費が発生していた。
ここで、特許文献1には、液晶パネル周辺の照度が一様に変化したときのみバックライ
トが自動調光される液晶表示装置バックライト調光方法が記載されている。また、特許文
献2および特許文献3には、検知された周囲の環境光の照度を基に、ある調光プロファイ
ルに従って、表示画面の輝度を自動的に調節する液晶表示装置が記載されている。
特開2005−121997号公報 特開平6−18880号公報 実開平6−28881号公報
しかしながら、上記の特許文献1には、単なるバックライトの自動調光方法についての
み記載されており、その方法を、例えばバックライトを搭載した複数色のカラーフィルタ
を有する液晶装置に適用した場合に、コントラストや色合わせなどを考慮した上でバック
ライトの自動調光を行うことはできないという問題があった。
また、上記の特許文献2および特許文献3では、その調光プロファイルは、人間の視覚
にとって適切な調光プロファイルとなっていないという問題があった。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、電気光学装置等において、省電力化
を実現しつつ、コントラスト、色合わせ、明るさなどの表示品位の向上を図ることが可能
な照明装置の自動調光方法を提供することを課題とする。
本発明の1つの観点では、電気光学装置は、表示パネルと、前記表示パネルに光を入射
させる照明装置と、周囲の環境光の照度を検知する環境光検知手段と、前記表示パネルの
最適表面輝度を求めるための調光プロファイルを有し、検知された前記環境光の照度を基
に前記調光プロファイルを用いて前記最適表面輝度を求め、前記表示パネルを前記最適表
面輝度にするために前記照明装置の発光輝度を制御する輝度制御手段と、前記環境光検知
手段により検知された前記周囲の環境光の照度が所定の照度より小さいときに前記表示パ
ネルを透過型表示モードに切り替える一方、前記所定の照度より大きいときに前記表示パ
ネルを反射型表示モードに切り替える表示モード切替手段と、前記透過型表示モードに対
応する透過型表示用のガンマ値及び前記反射型表示モードに対応する反射型表示用のガン
マ値の各々を複数のテーブルとして記憶する記憶手段と、を備え、前記表示モード切替手
段により前記透過型表示モードに切り替えられた場合には、前記記憶手段に記憶されてい
る前記複数のテーブルの中から前記透過型表示用の前記ガンマ値を取得して、前記透過型
表示用の前記ガンマ値を適用すると共に、前記表示モード切替手段により前記反射型表示
モードに切り替えられた場合には、前記記憶手段に記憶されている前記複数のテーブルの
中から前記反射型表示用の前記ガンマ値を取得して、前記反射型表示用の前記ガンマ値を
適用する。
上記の電気光学装置は、例えば液晶表示装置であり、表示パネルと、その表示パネルに
光を照明する照明装置と、環境光検知手段と、輝度制御手段と、表示モード切替手段と、
記憶手段と、を有する。ここで、環境光検知手段は、例えば光センサであり、周囲の環境
光の照度を検知する。輝度制御手段は、例えば、制御回路によって実行される。輝度制御
手段では、検知された前記環境光の照度を基に前記調光プロファイルを用いて前記最適表
面輝度を求め、前記表示パネルを前記最適表面輝度にするために前記照明装置の発光輝度
を制御する。
表示モード切替手段は、前記環境光検知手段により検知された前記周囲の環境光の照度
が所定の照度より小さいときに、前記表示パネルを照明装置を通じて透過型表示を行う透
過型表示モードに切り替える一方、前記所定の照度より大きいときに、前記表示パネルを
外光を通じて反射型表示を行う反射型表示モードに切り替える。好適な例では、前記表示
モード切替手段は、前記環境光検知手段により検知された前記周囲の環境光の照度が10
00[lx]以下のときに前記透過型表示モードに切り替える一方、1000[lx]より大
きいときに前記反射型表示モードに切り替え、前記所定の照度は1000[lx]であるの
が好ましい。
記憶手段は、例えば前記表示パネルの前記最適表面輝度をL、定数をK、ガンマ値をγ
及び前記表示パネルの駆動電圧をEとしたときに、L=KEγで表される一般式において
、前記透過型表示モードに対応する透過型表示用のガンマ値1.8及び前記反射型表示モ
ードに対応する反射型表示用のガンマ値2.2の各々を複数のテーブルとして記憶してい
る。これは、反射用のカラーフィルターの方が透過用のカラーフィルターより色が淡い(
白っぽい)場合が多いためである。
特に、この電気光学装置では、前記表示モード切替手段により前記透過型表示モードに
切り替えられた場合には、前記記憶手段に記憶されている前記複数のテーブルの中から前
記透過型表示用の前記ガンマ値を取得して、前記透過型表示用の前記ガンマ値を適用する
と共に、前記表示モード切替手段により前記反射型表示モードに切り替えられた場合には
、前記記憶手段に記憶されている前記複数のテーブルの中から前記反射型表示用の前記ガ
ンマ値を取得して、前記反射型表示用の前記ガンマ値を適用するので、その取得したガン
マ値を基に周知のガンマ補正を施すことにより透過型表示モードと反射型表示モードとで
表示パネルの表示輝度が適切な状態に調整される。
以上、整理すると、この電気光学装置では、輝度制御手段により照明装置の自動調光が
なされ、周囲の環境光に応じて、人間の視覚にとって適切な明るさとなる最適表面輝度が
得られる。また、表示モード切替手段により、周囲の環境光の照度の大きさに応じて反射
型表示モード及び透過型表示モードのいずれか一方に切り替えられ、それに応じて、透過
表示用のガンマ値又は反射表示用のガンマ値を適用するので、表示パネルの表示輝度が適
切な状態に調整される。その結果、照明装置の低消費電力化を実現しつつ、表示品位の向
上を図ることができる。
好適な例では、前記調光プロファイルは、実験データを基に近似曲線を求めたものであ
り、前記最適表面輝度が、前記環境光の照度の対数値に対し、凸型の二次曲線となる関係
を有し、前記表示パネルに入射して前記表示パネル内で反射されて前記表示パネルより出
射された反射光の輝度と、前記照明装置から出射されて前記表示パネルを透過した透過光
の輝度と、が同じ大きさとなるときの前記環境光の照度を最大照度環境とすると、前記最
大照度環境のときに前記最適表面輝度は最大値とすることができ、前記最適表面輝度の最
大値は前記表示パネルの最大輝度の90%以上の値とすることができる。この調光プロフ
ァイルを用いて、周囲の環境光の照度から最適表面輝度を求めることにより、常に、人間
の視覚にとって適切な明るさで、表示パネルを照明することができる。
上記の電気光学装置の一つの態様では、前記記憶手段は、前記周囲の環境光の照度の対
数値と前記表示パネルのコントラストの関係を前記照明装置の前記発光輝度の大きさ毎に
関連付けて記憶した複数のテーブルを有し、前記輝度制御手段は、前記表示パネルの前記
コントラストを所定のコントラストにするために、前記記憶手段に記憶されている当該複
数のテーブルの中から前記表示パネルを前記所定のコントラストに設定するテーブルを取
得し、当該テーブルに基づき前記照明装置の前記発光輝度を調整する。
この態様では、前記記憶手段は、前記周囲の環境光の照度の対数値と前記表示パネルの
コントラストの関係を前記照明装置の前記発光輝度の大きさ毎に関連付けて記憶した複数
のテーブルを有する。そして、前記輝度制御手段は、前記表示パネルの前記コントラスト
を所定のコントラストにするために、前記記憶手段に記憶されている当該複数のテーブル
の中から前記表示パネルを前記所定のコントラストに設定するテーブルを取得し、当該テ
ーブルに基づき前記照明装置の前記発光輝度を調整する。これにより、周囲の環境光が変
化した場合でも、それに追従して常にコントラストを所定の値に保持することができる。
上記の電気光学装置の他の態様では、前記記憶手段は、前記周囲の環境光の照度の対数
値と前記表示パネルのNTSC規格比による色再現範囲の関係を前記照明装置の前記発光
輝度の大きさ毎に関連付けて記憶した複数のテーブルを有し、前記輝度制御手段は、前記
表示パネルの前記色再現範囲を所定のNTSC規格比による色再現範囲にするために、前
記記憶手段に記憶されている当該複数のテーブルの中から前記表示パネルを前記所定のN
TSC規格比による色再現範囲に設定するテーブルを取得し、当該テーブルに基づき前記
照明装置の前記発光輝度を調整する。
この態様では、前記記憶手段は、前記周囲の環境光の照度の対数値と前記表示パネルの
NTSC(National Television System Committee)規格比による色再現範囲の関係を前
記照明装置の前記発光輝度の大きさ毎に関連付けて記憶した複数のテーブルを有する。な
お、表示パネルの色再現範囲は、例えばXYZ表色系の色度図における赤、緑、青の各色
度座標(x、y)において、赤(0.670,0.330)、緑(0.210,0.71
0)、青(0.140,0.080)を結んでなる三角形のNTSC規格に対する面積比
で表される。例えば、表示パネルの色再現範囲はNTSC規格比90%のように表現され
る。そして、前記輝度制御手段は、前記表示パネルの前記色再現範囲を所定のNTSC規
格比による色再現範囲、例えばNTSC規格比90%にするために、前記記憶手段に記憶
されている当該複数のテーブルの中から前記表示パネルを前記所定のNTSC規格比によ
る色再現範囲、例えばNTSC規格比90%に設定するテーブルを取得し、当該テーブル
に基づき前記照明装置の前記発光輝度を調整する。これにより、環境光の照度が変化した
場合でも、それに追従して常に所定のNTSC規格比による色再現範囲、例えばNTSC
規格比90%に保持することができる。
上記の電気光学装置の他の態様では、前記照明装置は3色以上の各色の光を発光する各
色の半導体発光素子からなる複数の光源を備え、前記照明装置において前記複数の光源に
より生成される混光を検知する位置に設けられ、前記混光を検知して分光分析することに
より、前記複数の光源の各輝度を算出する光検知手段を有し、前記輝度制御回路は、前記
複数の光源に電流を供給する駆動手段を有し、算出された前記複数の光源の前記各輝度に
基づき、前記複数の光源のうち、所定の色の光を発光する光源に供給する電流量を制御す
ることにより、前記表示パネルのホワイトバランスを調整する。
この態様では、前記照明装置は、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)を含む3色以上
の各色の光を発光する各色の半導体発光素子からなる複数の光源を備える。ここでいう半
導体発光素子とは、LED(Light Emitting Diode)のことである。そして、前記照明装
置において前記複数の光源により生成される混光(例えばR、G、Bの各色の半導体発光
素子を光源とする場合には白色光)を検知する位置に設けられ、前記混光を検知して分光
分析することにより、前記複数の光源の各輝度を算出する光検知手段を有する。
ここで、R、G、Bの各色のLEDは、それぞれ経年変化等による劣化の割合が異なる
ため、所定のホワイトバランスを保つために、その各々に所定の電流を流したとしても経
年変化に伴ってホワイトバランスが崩れてしまう。
この点、前記輝度制御回路は、前記複数の光源に電流を供給する駆動手段を有し、算出
された前記複数の光源の前記各輝度に基づき、前記複数の光源のうち、所定の色の光を発
光する光源に供給する電流量を制御することにより、前記表示パネルのホワイトバランス
を調整する。これにより、ホワイトバランスを一定の値に保つことができ、色の再現性を
向上させることができる。
上記の電気光学装置の好適な実施例では、前記最適表面輝度の最大値は、前記表示パネ
ルの最大輝度となる。
上記の電気光学装置の他の一態様では、前記最大照度環境は、前記表示パネルより出射
される反射光と透過光の輝度が同じ大きさとなるときの前記環境光の照度が8000[l
x]以上となる場合には、8000[lx]とされる。このようにすることで、液晶装置の
方式が完全透過型、半透過反射型の別にかかわらず、表示画面を見る周囲の環境光の照度
として最も可能性の高い照度のときに、表示画面の輝度を最大輝度に合わせることができ
る。
上記の電気光学装置の好適な実施例では、前記輝度制御手段は、前記環境光検知手段に
より検知された前記周囲の環境光の照度が前記最大照度環境より大きくなった場合には、
周囲の環境光を通じて必要十分な表面輝度が得られるので、前記照明装置による前記表示
パネルへの発光を停止させる。これにより、表示画面の輝度は0[cd・m−2]となり、
照明装置の省電力化を実現できる。
本発明の他の観点では、上記の電気光学装置を表示部として備える電子機器を構成する
ことができる。
本発明の他の観点では、上記の電子機器を備え、前記電子機器は前記照明装置以外の発
光部分(例えば、パーソナルコンピュータの場合はON/OFFの電源スイッチが該当し
、また携帯電話の場合には発光する操作ボタンなどが該当)を有し、前記輝度制御手段は
、前記発光部分の最適表面輝度を求めるための調光プロファイルを有し、前記環境光検知
手段により検知された前記環境光の照度を基に前記調光プロファイルを用いて前記最適表
面輝度を求め、前記発光部分を前記最適表面輝度にするために前記発光部分の発光輝度を
制御する。この調光プロファイルを用いて、周囲の環境光の照度から発光部分の最適表面
輝度を求めることにより、常に、人間の視覚にとって適切な明るさが得られるよう発光部
分の発光輝度が制御され、しかも発光部分の省電力化を図ることができる。
本発明の他の観点では、表示パネルに光を入射させる照明装置を自動調光する駆動回路
は、周囲の環境光の照度を検知する環境光検知手段と、前記表示パネルの最適表面輝度を
求めるための調光プロファイルを有し、検知された前記環境光の照度を基に前記調光プロ
ファイルを用いて前記最適表面輝度を求め、前記表示パネルを前記最適表面輝度にするた
めに前記照明装置の発光輝度を制御する輝度制御手段と、前記環境光検知手段により検知
された前記周囲の環境光の照度が所定の照度より小さいときに前記表示パネルを透過型表
示モードに切り替える一方、前記所定の照度より大きいときに前記表示パネルを反射型表
示モードに切り替える表示モード切替手段と、前記透過型表示モードに対応する透過型表
示用のガンマ値及び前記反射型表示モードに対応する反射型表示用のガンマ値の各々を複
数のテーブルとして記憶する記憶手段と、を備え、前記表示モード切替手段により前記透
過型表示モードに切り替えられ場合には、前記記憶手段に記憶されている前記複数のテー
ブルの中から前記透過型表示用の前記ガンマ値を取得して、前記透過型表示用の前記ガン
マ値を適用すると共に、前記表示モード切替手段により前記反射型表示モードに切り替え
られ場合には、前記記憶手段に記憶されている前記複数のテーブルの中から前記反射型表
示用の前記ガンマ値を取得して、前記反射型表示用の前記ガンマ値を適用する。
これにより、この駆動回路では、輝度制御手段により照明装置の自動調光がなされ、周
囲の環境光に応じて、人間の視覚にとって適切な明るさとなる最適表面輝度が得られる。
また、表示モード切替手段により、周囲の環境光の照度の大きさに応じて反射型表示モー
ド及び透過型表示モードのいずれか一方に切り替えられ、それに応じて、透過表示用のガ
ンマ値又は反射表示用のガンマ値を適用するので、表示パネルの表示輝度が適切な状態に
調整される。その結果、照明装置の低消費電力化を実現しつつ、表示品位の向上を図るこ
とができる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。尚、以下の実施形態
は、本発明を電気光学装置の一例としての液晶装置に適用したものである。
[液晶装置の構成]
まず、図1及び図2を参照して、本発明の実施形態に係る液晶装置100の構成につい
て説明する。なお、以下では、1つのサブ画素領域SG内に存在する1つの表示領域を「
サブ画素」と称し、また、1つの画素領域G内に対応する表示領域を「1画素」と称する
こともある。
図1は、本実施形態に係る液晶装置100の概略構成を模式的に示す平面図である。図
1では、説明の便宜上、紙面上方向をY方向と、また、紙面右方向をX方向と夫々規定す
る。ここに、本実施形態の液晶装置100は、二端子型非線形素子の一例としてのTFD
(Thin Film Diode)素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式であって、半透過反射
型の液晶装置である。図2は、図1の切断線A−A’に沿った液晶装置100の断面図で
あり、特に、1つのX方向に列をなすサブ画素群を通る位置で切断した液晶装置100の
断面図である。
まず、図2を参照して、液晶装置100の断面構成について説明する。
図2において、液晶装置100は大きく分けて、液晶表示パネル30と照明装置20と
を含んで構成される。
液晶表示パネル30は、観察者により視認される観察側に配置された素子基板91と、
その素子基板91に対向して観察側と逆側に配置されるカラーフィルタ基板92とが枠状
のシール部材3を介して貼り合わされ、その枠状のシール部材3により区画される領域に
液晶が挟持され液晶層4が形成されてなる。枠状のシール部材3には、複数の金属粒子な
どの導通部材7が混入されている。また、素子基板91とカラーフィルタ基板92の間に
は、液晶層4の厚さを均一に保持するためのスペーサ(図示略)がランダムに配置されて
いる。
まず、カラーフィルタ基板92の断面構成は次の通りである。
カラーフィルタ基板92は、絶縁性を有する下側基板2を有し、下側基板2の内面上に
は、表面上に細かい凹凸が形成された散乱層9が形成されている。散乱層9の内面上は、
表示の最小単位となるサブ画素領域SG毎に、アルミニウム、アルミニウム合金、銀合金
等の反射性を有する材料により形成された反射層5が形成されている。各反射層5は、凹
凸の形成された散乱層9の内面上に形成されているため、その凹凸の形状を反映した形状
を有し、各反射層5にて反射される光は適度に散乱される。各反射層5は開口5xを有し
、各開口5xは、サブ画素領域SGの全面積を基準として所定割合の面積を有するように
形成されている。各サブ画素領域SGにおいて、各開口5xに対応する領域は、後述する
照明装置20から液晶表示パネル30内に向けて照射された照明光を透過させる透過領域
に設定されていると共に、各反射層5において、その開口5x以外の領域は観察側から液
晶表示パネル30内に入射した外光を反射させる反射領域に設定されている。
反射層5の内面上であって、且つ各サブ画素領域SGの間には、遮光性を有する遮光層
BMが形成されている。各反射層5の内面上及び各開口5xに位置する散乱層8の内面上
には、サブ画素領域SG毎に、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色のいずれかからなる
着色層6R、6G及び6Bが形成されている。この着色層6R、6G及び6Bによりカラ
ーフィルタが構成される。1つの画素領域Gは、R、G、Bのサブ画素から構成されるカ
ラー1画素分の領域を示している。なお、以下の説明において、色を問わずに着色層を指
す場合は単に「着色層6」と記し、色を区別して着色層を指す場合は「着色層6R」など
と記す。なお、図1に示すように、各開口5xに位置する着色層6の厚さは、各反射層5
に位置する着色層6の厚さよりも厚く形成されている。これにより、反射型表示モード及
び透過型表示モードの両方において夫々所望の色相及び明るさを呈するように設計されて
いる。
各着色層6及び遮光層BMの内面上には、透明樹脂等からなる保護層16が形成されて
いる。この保護層16は、液晶表示パネル30の製造工程中に使用される薬剤等による腐
食や汚染から、着色層6を保護する機能を有する。保護層16の内面上には、ストライプ
形状を有し、ITO(Indium-Tin Oxide)などの透明導電材料よりなる走査線(走査電極
)8が形成されている。この走査線8の一端はシール部材3内に位置しており、そのシー
ル部材3内に混入された導通部材7と電気的に接続されている。走査線8の内面上には、
ポリイミド樹脂等の有機材料からなる、図示しない配向膜が形成されている。
次に、素子基板91の構成は次の通りである。
絶縁性を有する上側基板1の内面上には、サブ画素領域SG毎に、TFD素子21、及
び、TFD素子21と電気的に接続された画素電極10が夫々形成されている。また、上
側基板1の内面上であって且つ相隣接する画素電極10の間には、直線状の形状を有し、
クロム等の導電材料よりなるデータ線32が形成されている。各データ線32は、対応す
る各TFD素子21に電気的に接続されている。このため、各データ線32は、各TFD
素子21を介して各画素電極10に電気的に接続されている。
少なくとも各TFD素子21及び各画素電極10の内面上には、透明樹脂等からなる保
護層17が形成されている。上側基板1の内面上の左右周縁部には、複数の配線31が形
成されている。各配線31の一端はシール部材3内に位置しており、当該各配線31は、
シール部材3内に混入された導通部材7と電気的に接続されている。このため、上側基板
1に設けられた各配線31と下側基板2上に設けられた各走査線8とはシール部材3内に
混入された導通部材7を介して上下導通している。保護層17等の内面上には、ポリイミ
ド樹脂等の有機材料からなる、図示しない配向膜が形成されている。
照明装置20は、カラーフィルタ基板92の外面側に配置されている。
照明装置20は、導光板21と、導光板21の一端面側に取り付けられた光源23と、
反射シート26と、を含んで構成される。光源23内には、LED(Light Emitting Dio
de)22が設けられている。
LED22は、例えば、後述する電子機器内等に設けられる輝度制御回路24と電気的
に接続されており、輝度制御回路24は、光センサ25と電気的に接続されている。光セ
ンサ25は、例えば、フォトダイオードであり、周囲の環境光の照度[cd・m−2]を測
定し、周囲の環境光の照度に対応した電圧を輝度制御回路24に出力する。この輝度制御
回路24に出力される電圧の値は、光センサ25によって検知された周囲の環境光の照度
の対数値に比例する。輝度制御回路24は、供給された電圧の値に対応する電気信号を基
に、LED22の発光輝度を変化させる。
なお、本発明は、上記した半透過反射型の液晶表示パネル30の他に、反射層5を有し
ない完全透過型の液晶表示パネルにも適用可能である。
この液晶装置100において、反射型表示が行われる場合、液晶装置100内に入射し
た外光は、図1に示す経路Rに沿って進行する。つまり、観察側から液晶装置100内に
入射した外光は、反射層5によって反射され観察者に至る。この場合、その外光は、着色
層6が形成されている領域を通過して、その着色層6の下側に存在する反射層5により反
射され、再度着色層6を通過することによって所定の色相及び明るさを呈する。こうして
、所望のカラー表示画像が観察者により視認される。
一方、透過型表示が行われる場合、光源23内のLED22が発光することにより、そ
の光が導光板21の入光端面21cを通じて導光板21に入射する。導光板21に入射し
た光は、カラーフィルタ基板92位置する、導光板21の出光面21aと、その出光面2
1aと逆側に位置する反射面21bとによって反射を繰り返すことにより、導光板21内
部を紙面右方向へ伝播する。導光板21の内部を伝播する光は、出光面21aとの臨界角
を超えると、出光面21aより液晶表示パネル30へ向かって出射されるが、反射面21
bとの臨界角を超え、反射面21bより反射シート26側へ出射した場合には、反射シー
ト26によって反射され、再度、導光板21の内部へ戻される。こうして液晶表示パネル
30に照射された照射光は、図1に示す経路Tに沿って進行し、透過領域、即ち、開口5
xに位置する着色層6および液晶層4等を通過して観察者に至る。この場合、その照射光
は、着色層6および液晶層4等を透過することにより所定の色相及び明るさを呈する。こ
うして、所望のカラー表示画像が観察者により視認される。
さらに、反射型表示および透過型表示のどちらの表示モードの場合でも、液晶表示パネ
ル30に入射した外光は、図1に示す経路Sに沿って進行し、反射シート26により反射
され、再度、着色層6を通過することによって所定の色相及び明るさを呈する。これによ
っても、所望のカラー表示画像が観察者により視認される。
(電極及び配線の構成)
次に、図1、図3及び図4を参照して、素子基板91及びカラーフィルタ基板92の電
極及び配線の構成について説明する。図3は、素子基板91を正面方向(即ち、図2にお
ける下方)から観察したときの素子基板91の電極及び配線の構成を平面図として示す。
図4は、カラーフィルタ基板92を正面方向(即ち、図2における上方)から観察したと
きのカラーフィルタ基板92の電極の構成を平面図として示す。また、図3及び図4にお
いて、電極や配線以外のその他の要素は説明の便宜上図示を省略している。
図1において、素子基板91の画素電極10と、カラーフィルタ基板92の走査線8と
の交差する領域が表示の最小単位となる1つのサブ画素領域SGを構成する。そして、こ
のサブ画素領域SGが紙面縦方向及び紙面横方向に複数個、マトリクス状に並べられた領
域が有効表示領域V(2点鎖線により囲まれる領域)である。この有効表示領域Vに、文
字、数字、図形等の画像が表示される。なお、図1及び図3において、液晶装置100の
外周と、有効表示領域Vとによって区画された領域は、画像表示に寄与しない額縁領域3
8となっている。
素子基板91の電極及び配線の構成は次の通りである。
図3に示すように、素子基板91は、TFD素子21、画素電極10、複数の配線31
、複数のデータ線32、ドライバIC80、及び複数の外部接続用端子35を備えている
素子基板91は、カラーフィルタ基板92の一端側から外側に張り出してなる張り出し
領域36を有する。張り出し領域36上には、ドライバIC80が例えばACF(Anisot
ropic Conductive Film:異方性導電膜)を介して、それぞれ実装されている。なお、図
3では、説明の便宜上、素子基板91の張り出し領域36側の辺91aから反対側の辺9
1cへ向かう方向をY方向と規定し、また、辺91dから反対側の辺91bへ向かう方向
をX方向と規定する。
張り出し領域36上には、複数の外部接続用端子35が形成されている。ドライバIC
80の各入力端子(図示略)は、導電性を有するバンプを介して、その複数の外部接続用
端子35に夫々接続されている。外部接続用端子35は、ACFや半田などを介して、F
PC(フレキシブルプリント基板)34に接続されている。FPC34は、後述する電子
機器に電気的に接続されている。
ドライバIC80の各出力端子(図示略)は、導電性を有するバンプを介して、複数の
データ線32及び複数の配線31に夫々電気的に接続されている。これにより、ドライバ
IC80は、データ線32にデータ信号を、また、走査線8に走査信号を夫々供給するこ
とが可能となっている。
複数のデータ線32は、紙面縦方向に延在する直線状の配線であり、張り出し領域36
から有効表示領域VにかけてX方向に延在するように形成されている。各データ線32は
、X方向に一定の間隔を置いて形成され、対応する各TFD素子21に電気的に接続され
ている。各TFD素子21は、対応する各画素電極10に接続されている。
複数の配線31は、本線部分31aと、その本線部分31aの終端からシール部材3側
に折れ曲がる折れ曲がり部分31bとにより構成されている。各本線部分31aは、額縁
領域38内を張り出し領域36からY方向に延在するように形成されている。各折れ曲が
り部分31bの一端(終端)は、紙面左側又は紙面右側に存在するシール部材3内に位置
しており、そのシール部材3内に混入された導通部材7と電気的に接続されている。
次に、カラーフィルタ基板92の電極の構成は次の通りである。
図4に示すように、カラーフィルタ基板92は、X方向に延在するストライプ形状の走
査線8を複数有する。各走査線8の左端部或いは右端部は、図1及び図4に示すように、
シール部材3内に位置しており、そのシール部材3内の導通部材7と電気的に接続されて
いる。
以上に述べた、カラーフィルタ基板92と素子基板91とがシール部材3を介して貼り
合わせた状態が図1に示されている。同図に示すように、カラーフィルタ基板92の各走
査線8は、素子基板91の各データ線32に対して略直交しており、X方向に列をなす複
数の画素電極10と平面的に重なり合っている。このように、走査線8と画素電極10と
が重なり合う領域がサブ画素領域SGを構成する。
また、カラーフィルタ基板92の走査線8と、素子基板91の配線31とは、図示のよ
うに左辺側と右辺側との間で交互に重なり合っており、その走査線8と配線31とは、シ
ール部材3内の導通部材7を介して上下導通している。つまり、各走査線8と各配線31
との導通は、図示のように左辺側と右辺側との間で交互に実現されている。これにより、
カラーフィルタ基板92の走査線8は、素子基板91の配線31を介してドライバIC8
0に電気的に接続されている。
(照明装置の自動調光方法)
次に、図1、図5及び図6等を参照して、本発明の特徴をなす照明装置20の自動調光
方法について説明する。
図5は、照明装置20の自動調光方法の電気的な構成を示すブロック図である。
本発明に係る実施形態では、ドライバIC80、光センサ25、照明装置20のLED
22、外部回路71、EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read
Only Memory)72、及び輝度制御回路24による協働により照明装置20の自動調光処
理がなされる。さらに、ドライバIC80は、MPU(Microprocessor)81と、入出力
回路82と、RAM(Random Access Memory)83と、温度特性補償回路84と、を含ん
で構成される。好適な例では、外部回路71、EEPROM72及び輝度制御回路24は
、後述する電子機器内等に設けることができる。
入出力回路82は、上記した複数の外部接続用端子35及びFPC34を通じて外部回
路71と電気的に接続されている。外部回路71は、図示しない入出力回路、演算処理装
置、各種のメモリ、及び各種のレジスタなどにより構成される。さらに、外部回路71は
、光センサ25により検知された周囲の環境光の照度が所定の照度、例えば、好適な例で
は環境光の照度が1000[lx]以下の場合(暗い場合)には透過型表示モードに切り替
える一方、環境光の照度が1000[lx]より大きい場合(明るい場合)には反射型表示
モードに切り替える表示モード切替手段71aを有し、その切替信号を入出力回路82等
を通じて、MPU81へ出力する。
記憶手段たるEEPROM72は、液晶表示パネル30の、後述する最適表面輝度をL
、定数をK、ガンマ値をγ及び液晶表示パネル30の駆動電圧をEとしたときに、L=K
γで表される一般式において、少なくとも透過型表示モードの際に適用されるガンマ値
に対応するデータ(以下、「透過型表示用ガンマデータγ1」と称する)、及び反射型表
示モードの際に適用されるガンマ値に対応するデータ(以下、「反射型表示用ガンマデー
タγ2」と称する)の各々を複数のテーブルとして記憶している。ここで、透過型表示用
ガンマデータγ1は1.8に設定され、反射型表示用ガンマデータγ2は2.2に夫々設定
されているのが好ましい。これは、反射用のカラーフィルタの方が透過用のカラーフィル
タより色が淡い(白っぽい)場合が多いためである。
MPU81は、本実施形態に係る照明装置20の自動調光処理を統括的に制御する。M
PU81は、液晶表示パネル30のガンマ値を所定の条件下に透過型表示用ガンマデータ
γ1又は反射型表示用ガンマデータγ2を適用する。即ち、MPU81は、は、外部回路
71から出力される透過型表示モードの切替信号に基づき、輝度制御回路24から得られ
る出力値(周囲の環境光の照度のデータ値)に応じて、EEPROM72に記憶されてい
る複数のテーブルの中から透過型表示用ガンマデータγ1をRAM83へロードすること
により取得して、液晶表示パネル30のガンマ値を透過型表示用ガンマデータγ1に置き
換える一方、外部回路71から出力される反射型表示モードの切替信号に基づき、輝度制
御回路24から得られる出力値(周囲の環境光の照度のデータ値)に応じて、EEPRO
M72に記憶されている複数のテーブルの中から反射型表示用ガンマデータγ2をRAM
83へロードすることにより取得して、液晶表示パネル30のガンマ値を反射型表示用ガ
ンマデータγ2に置き換える。なお、MPU81は、その透過型表示用ガンマデータγ1
又は反射型表示用ガンマデータγ2に基づいて、図示しないガンマ補正回路によって周知
の方法によりガンマ補正を施し、液晶表示パネル30の表示輝度を調整する。
温度特性補償回路84は、温度ドリフトによる光センサ25及びLED22の各出力値
の変動を補償する回路である。よって、周囲の温度環境が変化して光センサ25及びLE
D22に温度ドリフトが生じた場合でも、この温度特性補償回路84により光センサ25
及びLED22の各出力値が適正な値に補償される。輝度制御回路24は、MPU81に
よる統括制御の下に実行され、この光センサ25より供給された電圧の値を基に、LED
22へ流す電流量を調整して、LED22の発光輝度を変化させる。LED22に流す電
流量を増やせば、LED22より出光する光は明るくなり、LED22に流す電流量を減
らせば、LED22より出光する光は暗くなる。この輝度制御回路24は、本発明におけ
る輝度制御手段として機能する。
図6は、輝度制御回路24の電気的な構成を示すブロック図である。輝度制御回路24
は、CPU(Central Processing Unit)41と、CPU41に接続されたRAMなどの
メモリ42を含んで構成される。CPU41は、光センサ25およびLED22と電気的
に接続されている。
輝度制御回路24において、CPU41は、光センサ25より出力された電圧の値を基
に、メモリ42に記憶されている調光プロファイルに従い、LED22に供給する電流値
を具体的に決定する。なお、本発明では、調光プロファイルを上記したEEPROM72
に記憶しておき、必要に応じて随時、その調光プロファイルをEEPROM72からメモ
リ42へロードするように構成しても構わない。CPU41は、LED22に流す電流量
を決定された電流値に調整する。また、輝度制御回路24は、光センサ25を通じて検知
された周囲の環境光の照度に対応するデータをMPU81へ出力する。以下、この調光プ
ロファイルの生成方法について具体的に述べる。
図7は、周囲の環境光の照度に対し、人間が表示画面を見やすいと感じるときの液晶表
示パネル表面における表示画面の輝度(以下、「表面輝度」とも呼ぶ。)を示すグラフで
ある。図7において、横軸は周囲の環境光の照度を示し、縦軸は表示画面の輝度を示す。
この図7のグラフは、完全透過型および半透過反射型の液晶装置のそれぞれについて、実
験的に求められたものである。具体的には、数人の被験者に表示画面を見せ、いくつかの
周囲の環境光の照度の場合について、被験者が見やすいとした表示画面の輝度、即ち最適
表面輝度を測定したものである。ここでいう最適表面輝度とは、照明装置から液晶表示パ
ネルを透過した後の光の輝度を指す。図7において、ひし形の点は、完全透過型の液晶装
置についての測定点を示し、正方形の点は、半透過反射型の液晶装置についての測定点を
示す。
図7を見ると、周囲の環境光の照度が8000[lx]付近までは、周囲の環境光の照度
が上がると共に、最適表面輝度も上がり、周囲の環境光の照度が下がると共に最適表面輝
度も下がる。これは、被験者にとって、周囲が暗い場合には、液晶表示パネルの表示画面
を暗くした方が見やすく、周囲が明るい場合には、液晶表示パネルの表示画面を明るくし
た方が見やすいからである。周囲の環境光の照度が8000[lx]よりも高い場合には、
周囲の環境光の照度が上がると、最適表面輝度は下がる。これは、周囲の環境光の照度が
8000[lx]よりも上がると、その周囲の環境光を反射することによる表示画面からの
反射光は、それのみで十分に表示画面を照明することができる輝度となるからである。言
い換えれば、反射光の輝度は、照明装置からの透過光の輝度よりも大きくなるので、照明
装置からの透過光によって表示画面を明るくする必要がなくなるからである。従って、周
囲の環境光の照度が8000[lx]付近にあるときには、最適表面輝度の大きさは最大の
300[cd・m−2]となるが、このとき、液晶表示パネルの表示画面において、周囲の
環境光を反射することによる反射光の輝度の大きさと、照明装置より液晶表示パネルを透
過した透過光の輝度の大きさは、同じ大きさとなる。また、このときの透過光と反射光の
両方の輝度は、最適表面輝度の最大値となる。
曲線simは、完全透過型および半透過反射型の液晶装置の測定点の近似曲線を示す。
この曲線simの形状からも分かるように、人間が表示画面を見やすいと感じるときの液
晶パネル表面の輝度の値は、周囲の環境光の照度の対数値に対し、凸型の略2次曲線的に
変化していることが分かる。
なお、この実験結果では、周囲の環境光の照度に対し、最適表面輝度の変化は、完全透
過型および半透過反射型の液晶装置のどちらの装置でもほぼ同じ特性を示している。これ
は、本実験で用いられている半透過反射型の液晶装置は、反射層による光の反射の割合が
少ない装置であるからである。即ち、半透過反射型の液晶装置において、反射層による反
射光は、液晶表示パネルの反射光全体の輝度にはあまり寄与せず、液晶表示パネル全体の
反射光の輝度の大きさは、照明装置の反射シートに周囲の環境光が反射することによる反
射光の輝度によるところが大きいからである。この反射シートは、半透過反射型および完
全透過型の液晶装置のどちらにも備えられている。そのため、本実験結果における最適表
面輝度の変化は、完全透過型および半透過反射型の液晶装置のどちらの装置でもほぼ同じ
特性を示している。
図8は、図7の実験結果を基に作成された調光プロファイルの一例を示している。図8
において、横軸は周囲の環境光の照度を示し、縦軸は最適表面輝度を示す。以下、調光プ
ロファイルの作成方法について述べる。
まず、最適表面輝度を最大にするときの周囲の環境光の照度(以下、単に「最大照度環
境」と称す)を求める。輝度制御回路24は、周囲の環境光の照度が最大照度環境になっ
たときに、最適表面輝度を最大にする。この最適表面輝度の最大値は、LED22に供給
する電流量を最大にした場合における照明装置の最大発光輝度と、パネルの透過率とによ
って決まる、表示画面の最大輝度とされるのが好適である。しかしながら、最適表面輝度
の最大値としては、必ずしも最大輝度とする必要はなく、最大輝度の90%以上としても
よい。実際には、予め、液晶表示パネルに入射した光の内、反射光として液晶表示パネル
から出射された光の割合である反射率を測定しておく。そして、反射率と最適表面輝度の
最大値より、以下の式(1)で表される環境パラメータを求める。
Figure 2007219125
環境パラメータは、液晶表示パネルの反射光と透過光の両方の輝度が、同じ大きさにな
るときにおける環境光の照度を示しており、このとき、反射光と透過光の両方の輝度は、
最適表面輝度の最大値となる。完全透過型の液晶装置であれば、反射率が低いので、環境
パラメータの値は、8000[lx]以上となりうる。このように、環境パラメータの値が
、8000[lx]以上であるならば、最大照度環境は、8000[lx]とされる。半透過
反射型の液晶装置であれば、反射率が高いので、環境パラメータの値は、8000[lx]
よりも小さくなることが多い。このように、環境パラメータの値が、8000[lx]より
も小さければ、最大照度環境は、環境パラメータの値とされる。環境パラメータの値が8
000[lx]以上となるときに、最大照度環境を8000[lx]とするのは、表示画面を
見る環境として、周囲の環境光の照度が8000[lx]となる場所が最も多く、これより
も大きな環境光の照度となる場所で用いられることは、あまりないと考えられるからであ
る。このようにすることで、液晶装置の完全透過型、半透過反射型の別にかかわらず、表
示画面を見る周囲の環境光の照度として最も可能性の高い輝度のときに、最適表面輝度を
最大値に合わせることができる。
次に、周囲の環境光の照度が10[lx]以下の場合における調光プロファイルについて
述べる。周囲の環境光の照度が10[lx]以下の場所としては、例えば、真っ暗な部屋に
非常灯のみが点灯している場所が該当する。このように、周囲の環境光の照度が、10[
lx]以下となる十分に暗い場所では、表示画面の輝度は50[cd・m−2]で十分であ
る。従って、図8に示すように、周囲の環境光の照度が10[lx]以下の場合には、最適
表面輝度は、一定の輝度の大きさ50[cd・m−2]に設定される。なお、このときの最
適表面輝度は、50[cd・m−2]に限られず、ユーザの好みで変更することが可能とさ
れるが、50〜150[cd・m−2]の間に設定されるのが好適である。以下では、この
周囲の環境光の照度が10[lx]となるときを暗所照度環境と称し、このときの最適表面
輝度を暗所輝度と称す。このように、暗所照度環境において、暗所輝度を、50[cd・
−2]の一定値、好ましくは50〜150[cd・m−2]の間の一定値にすることで、
ユーザの視覚にとって適切な輝度で表示画面を照明することができ、さらに照明装置20
の省電力化を実現できる。
周囲の環境光の照度が、10[lx]よりも大きい場合、即ち、暗所照度環境よりも大き
い場合、最適表面輝度は、周囲の環境光の照度の対数値に対し、凸型の二次曲線で表され
、以下の式(2)〜(3)に従う。
Figure 2007219125
式(2)〜(3)は、図7に述べた実験結果における近似曲線simに従って求められ
た式である。図8でいうと曲線G1の二次曲線となる。また、式(2)〜(3)について
、先に述べたように、最大照度環境において、最適表面輝度は最大値となっている。この
ように、この式(2)〜(3)に従って求められた最適表面輝度は、常に、ユーザにとっ
て見やすい表示画面の輝度となる。
周囲の環境光の照度が、最大照度環境よりも大きくなる場合、先に述べたように、周囲
の環境光を反射することによる反射光の輝度の方が、照明装置より液晶パネルを透過して
きた光の輝度よりも大きくなる。従って、周囲の環境光の照度が、最大照度環境よりも大
きくなる場合、例えば約14000[cd・m−2]以上となる場合には、周囲の環境光を
通じて必要十分な表面輝度が得られるので、輝度制御回路24は、照明装置20による液
晶表示パネル30への発光を停止させる。これにより、表示画面の輝度は0[cd・m
]となり、照明装置20の省電力化を実現できる。
(輝度制御処理)
次に、輝度制御回路24における輝度制御処理について、本実施形態に係る液晶装置1
00を例にとって説明する。図9は、本実施形態に係る輝度制御処理についてのフローチ
ャートを示す。まず、予め、液晶表示パネル30の表面輝度と、LED22に供給する電
流量との関係を測定により求め、その関係をテーブルとして、メモリ42等に保持してお
く。また、図8で述べた調光プロファイルも、式もしくはテーブルとして、メモリ42等
に保存しておく。さらに、光センサ25の検知する周囲の光の輝度と、光センサ25が出
力する電圧の関係も、テーブルとして、メモリ42等に保持しておく。
光センサ25は、周囲の環境光の照度を測定し、その輝度の値に対応した電圧をCPU
41に出力する(ステップS1)。CPU41は、光センサ25より出力された電圧の値
を基に、メモリ42中のテーブルより、光センサ25が検知した周囲の環境光の照度を求
め、周囲の環境光の照度が変化しているか否かを判定する(ステップS2)。もし、CP
U41が、周囲の環境光の照度が変化していないと判定したならば、輝度制御処理を終了
する(ステップS2:No)。CPU41は、周囲の環境光の照度が変化していると判定
したならば(ステップS2:Yes)、求められた周囲の環境光の照度を基に、メモリ4
2中の調光プロファイルから、適切な表示画面の輝度、即ち、最適表面輝度を求める(ス
テップS3)。次に、CPU41は、メモリ42中のテーブルより、LED22が最適表
面輝度となるためのLED22に供給する電流量を求める。CPU41は、求められた電
流量をLED22に供給することにより、表示画面が最適表面輝度となる発光輝度でLE
D22を発光させ(ステップS4)、輝度制御処理を終了する。このようにすることで、
液晶表示パネル30の表示画面の輝度を、自動的に周囲の環境光の照度に応じた最適なも
のとすることができる。
以上の構成を有する本実施形態では、輝度制御回路24により照明装置20の自動調光
がなされ、周囲の環境光に応じて、人間の視覚にとって適切な明るさとなる最適表面輝度
が得られる。また、表示モード切替手段71aにより、周囲の環境光の照度の大きさに応
じて反射型表示モード及び透過型表示モードのいずれか一方に切り替えられ、それに応じ
て、MPU81は、透過型表示用ガンマデータγ1又は反射型表示用ガンマデータγ2を
適用するので、表示パネルの表示輝度が適切な状態に調整される。その結果、照明装置2
0の低消費電力化を実現しつつ、表示品位の向上を図ることができる。
(コントラストの制御を目的とした照明装置の自動調光方法)
本実施形態では、上記した照明装置20の自動調光方法に加え、コントラストの制御を
目的とした照明装置20の自動調光方法も併せて実行することが可能である。
以下、図5及び図10を参照して、本実施形態に係るコントラストの制御を目的とした
照明装置20の自動調光方法について説明する。図10において、横軸は周囲の環境光の
照度を対数値として示し、縦軸は液晶表示パネル30の表示画面のコントラストを示す。
グラフG10は、照明装置20の発光輝度の大きさ、即ちLED22へ流す電流量が所定
値A1に設定される場合の、周囲の環境光の照度の対数値とコントラストとの関係を示す
グラフである。グラフG11は、照明装置20の発光輝度の大きさ、即ちLED22へ流
す電流量が所定値A2(<A1)に設定される場合の、周囲の環境光の照度の対数値とコ
ントラストとの関係を示すグラフである。グラフG12は、照明装置20の発光輝度の大
きさ、即ちLED22へ流す電流量が所定値A3(>A1)に設定される場合の、周囲の
環境光の照度の対数値とコントラストとの関係を示すグラフである。これらの各グラフは
、図5のEEPROM72に複数のテーブルとして記憶されている。
液晶装置100では、表示品質を一定に保つ上で、環境光の照度が変化した場合におい
ても、それに追従してコントラストが一定値に保持されていることが好ましい。しかしな
がら、実際には、環境光の照度が大きくなるとコントラストは下がってしまう一方、その
逆に環境光の照度が小さくなるとコントラストは上がってしまい、コントラストを一定に
保つことはできない。
例えば、ここで、グラフG10に着目すると、環境光の照度が約300[lx]のときコ
ントラストは一定の値X1に設定されている。しかし、環境光の照度が下がり、例えば1
00[lx]になった場合、コントラストはX2(>X1)となり、コントラストを当初の
値X1に維持することができなくなってしまう。また、その逆に、環境光の照度が上がり
、例えば約800[lx]になった場合、コントラストはX3(<X1)となり、この場合
もコントラストを当初の値X1に維持することができなくなってしまう。
かかる問題を解消するためには、環境光の照度が下がり、例えば100[lx]になった
場合、これに追従するようにLED22へ流す電流量を小さくして、LED22の発光輝
度を抑制することによりコントラストを一定の値X1に保持するようにすればよい。また
、その逆に、環境光の照度が上がり、例えば約800[lx]になった場合には、これに追
従するようにLED22へ流す電流量を大きくして、LED22の発光輝度を上げること
によりコントラストを一定の値X1に保持するようにすればよい。
そこで、本実施形態では、環境光の照度が変化した場合でも、それに追従して常にコン
トラストを一定の値に保持する。
具体的には、まず、液晶装置100の起動したときにコントラストがデフォルトとして
所定の値(例えば一定の値X1)に設定された場合には、輝度制御回路24は、コントラ
ストを所定の値(例えば一定の値X1)にするために、MPU81による統括制御の下、
EEPROM72に記憶されている複数のテーブルの中から液晶表示パネル30のコント
ラストを所定の値(例えば一定の値X1)に設定するテーブル(例えば、グラフG10に
対応するコントラストに係るテーブル)を取得し、当該テーブルに基づき照明装置20の
発光輝度を調整する(例えば一定の値X1の場合にはLED22に流す電流量をA1とす
る)。これにより、コントラストが一定の値X1に保持される。
しかしながら、かかる液晶装置100において、環境光の照度が下がり、例えば100
[lx]になった場合には、これに追従するように、輝度制御回路24は、コントラストを
所定の値(例えば一定の値X1)にするために、MPU81による統括制御の下、EEP
ROM72に記憶されている複数のテーブルの中から液晶表示パネル30のコントラスト
を所定の値(例えば一定の値X1)に設定するテーブル(例えば、グラフG11に対応す
るコントラストに係るテーブル)を取得し、当該テーブルに基づき照明装置20の発光輝
度を調整する{例えば一定の値X1の場合にはLED22に流す電流量をA2(<A1)
とする}。これにより、コントラストが一定の値X1に保持される。
また、その逆に、環境光の照度が上がり、例えば約800[lx]になった場合には、こ
れに追従するように、輝度制御回路24は、コントラストを所定の値(例えば一定の値X
1)にするために、MPU81による統括制御の下、EEPROM72に記憶されている
複数のテーブルの中から液晶表示パネル30のコントラストを所定の値(例えば一定の値
X1)に設定するテーブル(例えば、グラフG12に対応するコントラストに係るテーブ
ル)を取得し、当該テーブルに基づき照明装置20の発光輝度を調整する{例えば一定の
値X1の場合にはLED22に流す電流量をA3(>A1)とする}。これにより、コン
トラストが一定の値X1に保持される。
以上のようにして、本実施形態では、環境光の照度が変化した場合においても、それに
追従してコントラストが常に一定の値に保持される。
なお、上記の実施形態では、コントラストを一定に保持するため、グラフG10、G1
1及びG13の3種類のデータのみ使用することとしたが、本発明では、かかる3種類の
データより多くのデータを使用して、コントラストをより高精度に一定の値に保持するよ
うに構成してもよい。
(NTSC規格比の色再現範囲の制御を目的とした照明装置の自動調光方法)
また、本発明では、NTSC(National Television System Committee)規格比の色再
現範囲の制御を目的とした照明装置20の自動調光方法を実行することもできる。
一般的に、液晶装置の色再現範囲は、例えばXYZ表色系の色度図における赤、緑、青
の各色度座標(x、y)において、赤(0.670,0.330)、緑(0.210,0
.710)、青(0.140,0.080)を結んでなる三角形のNTSC規格に対する
面積比で表される。例えば、液晶装置の色再現範囲はNTSC規格比90%のように表現
される。
ここで、液晶装置100において、着色層6R、6G、6Bを光が透過すると、それぞ
れR(赤)、G(緑)、B(青)の色相を呈するが、環境光の照度が変化すると、それに
応じて、R(赤)、G(緑)、B(青)の色合いが変化するため、所望の色再現範囲、例
えばNTSC比90%を実現するのは困難となる。即ち、環境光の照度が上がり表示画面
の明るさが増すと、着色層6R、6G、6Bを透過したR(赤)、G(緑)、B(青)の
色相は見かけ上薄く視認される一方、環境光の照度が下がり表示画面の明るさが低下する
と、着色層6R、6G、6Bを透過したR(赤)、G(緑)、B(青)の色相は見かけ上
濃く視認されるため、所望の色再現範囲、例えばNTSC規格比90%を実現するのは困
難となる。
そこで、本実施形態では、上記したコントラスト比に応じた照明装置の自動調光方法と
同様の考え方により、環境光の照度が変化した場合でも、それに追従して予め設定された
NTSC規格比による色再現範囲を一定の比率に、例えばNTSC規格比90%に保持す
る。なお、この場合、図10では、縦軸のコントラストをNTSC規格比(%)に置き換
えたものとなる。また、図10では、グラフG10は、照明装置20の発光輝度の大きさ
、即ちLED22へ流す電流量が所定値A1に設定される場合の、周囲の環境光の照度の
対数値と液晶表示パネル30のNTSC規格比による色再現範囲との関係を示すグラフと
なる。グラフG11は、照明装置20の発光輝度の大きさ、即ちLED22へ流す電流量
が所定値A2(<A1)に設定される場合の、周囲の環境光の照度の対数値と液晶表示パ
ネル30のNTSC規格比による色再現範囲との関係を示すグラフとなる。グラフG12
は、照明装置20の発光輝度の大きさ、即ちLED22へ流す電流量が所定値A3(>A
1)に設定される場合の、周囲の環境光の照度の対数値と液晶表示パネル30のNTSC
規格比による色再現範囲との関係を示すグラフとなる。これらの各グラフは、図5のEE
PROM72に複数のテーブルとして記憶されている。
具体的には、輝度制御回路24は、液晶表示パネル30の色再現範囲を所定のNTSC
規格比による色再現範囲、例えばNTSC規格比90%にするために、EEPROM72
に記憶されている当該複数のテーブル(グラフG10、G11、G12に係るテーブル)
の中から液晶表示パネル30を所定のNTSC規格比による色再現範囲、例えばNTSC
規格比90%に設定するテーブルを取得し、当該テーブルに基づき照明装置20の発光輝
度を調整する。これにより、環境光の照度が変化した場合でも、それに追従して常に所定
のNTSC規格比による色再現範囲、例えばNTSC規格比90%に保持することができ
る。
(RGB光源を有する照明装置の自動調光方法)
次に、図11及び図12を参照して、光源として3色以上の各色の光を発光する各色の
LEDを有する照明装置の自動調光方法について説明する。
図11は、光源として、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)の各色のLEDを有する
照明装置20xの平面図を示す。なお、図11では、図2に示す照明装置20と同一の要
素については同一の符号を付し、以下ではその詳細な説明は省略する。
照明装置20xは、導光板21と光源23等を含んで構成される。
光源23は、点光源たるR(赤)、G(緑)、B(青)の各色のLED22R、22G
、22Bを備える。光源23は、導光板21の入光端面21cに対し光LLを出光する。
RGBの各色のLED22R、22G、22Bは夫々、電流が流されることによって光を
発光する。この光源23より出光される光LLは、RGBの各色のLED22R、22G
、22Bの夫々より出光された光を混光した白色光となる。RGBの各色のLED22R
、22G、22Bの夫々に流される電流は、具体的には、定電流又はパルス電流である。
RGBの各色のLED22R、22G、22Bに夫々流される定電流の電流値又はパルス
電流の幅を大きくすれば、RGBの各色のLED22R、22G、22Bより出光される
光の輝度は大きくなり、RGBの各色のLED22R、22G、22Bに夫々流される定
電流の電流値又はパルス電流の幅を小さくすれば、RGBの各色のLED22R、22G
、22Bより出光される光の輝度は小さくなる。つまり、RGBの各色のLED22R、
22G、22Bより出光される光の輝度は、夫々に流される定電流の電流値又はパルス電
流の幅に応じて変化する。
また、LED22R、22G、22Bは、輝度制御回路24と電気的に接続されており
、輝度制御回路24は、例えばLED22R、22G、22Bにより出光される混光とし
ての白色光を検知可能な導光板21の所定の位置(本例では導光板においてLED22と
逆側の一端面側)に設けられた光センサ25xと電気的に接続されている。光センサ25
xは、LED22R、22G、22Bの夫々より出光された混光としての白色光を検知し
て分光分析することにより、LED22R、22G、22Bの各光の輝度[cd・m−2]
を算出し、その輝度に対応した電圧を輝度制御回路24に出力する。輝度制御回路24は
、供給された電圧の値に対応する電気信号を基に、LED22R、22G、22Bの発光
輝度を変化させる。
ここで、図12に、本実施形態に係る液晶装置100による色再現範囲を国際照明委員
会(CIE)の色度図で示す。図12において、色再現範囲401は、人間の目の波長感
度特性による色再現範囲であり、人間が見分けることのできる色再現範囲を示している。
三角形の実線で示した色再現範囲402は、本実施形態に係るRGBの3色のみからなる
着色層を有する液晶装置100により実現される色再現範囲である。ここで、点Wは、点
灯時間が0となるときにおけるRGBの各色のLED22からの光が混光された白色光が
液晶表示パネル30を照明するときの、液晶表示パネル30の白色点を示す。
液晶装置では、白色点が例えば点Wの位置に設定されるように、RGBの各色のLED
22R、22G、22Bの各々に流される定電流の電流値又はパルス電流の幅が決定され
る。しかしながら、RGBの各色のLED22R、22G、22Bは、それぞれ経年変化
等による劣化の割合が異なるため、その各々に設定された電流を流したとしても経年変化
に伴って白色点が点Wの位置からずれてしまう。これにより、照明装置から液晶表示パネ
ル30へ向けて出光される光は色味がかった白色光となり、ホワイトバランスが崩れてし
まう。
そこで、本実施形態では、常時又は定期的に、光センサ25xによって、RGBの各色
のLED22R、22G、22Bにより出光された光を混光した白色光を検知して分光分
析することにより、LED22R、22G、22Bの各々から出光される各色の光の輝度
を算出し、算出した各色の光の輝度に対応した各電圧を輝度制御回路24に出力する。そ
して、輝度制御回路24は、供給された各電圧の値に対応する電気信号を基に、白色点が
例えば点Wの位置に設定されるように、LED22R、22G、22Bの各々に流す電流
量を制御して夫々の発光輝度を変化させる。このような色合わせを行うことによりホワイ
トバランスを調整し、白色点を例えば点Wの位置に保持する。これにより、色の再現性を
向上させることができる。
以上のように、本発明では、上記した各種の照明装置の自動調光方法を用いることによ
り、様々な環境下において最適な表示品位を自動的に保つことができる。
[応用例]
本発明では、上記した、i)照明装置の自動調光方法、ii)コントラストの制御を目的
とした照明装置の自動調光方法、iii)NTSC規格比の色再現範囲の制御を目的とした
照明装置の自動調光方法、iv)RGB光源を有する照明装置の自動調光方法を実行するに
際しては、光センサ25又は光センサ25xから出力される電圧を複数回サンプリングし
て、その累積値をそのサンプリング回数で除算した値が所定のしきい値を超えた場合に、
上記のi)、ii)、iii)、iv)を実行するようにするのが好ましい。これにより、外乱等
による影響を少なくすることができ、高精度に照明装置の自動調光をすることができる。
[変形例]
上記の実施形態では、光センサ25又は25xの設定数を1つにしているが、これはあ
くまで一例であり、光センサ25又は25xの設定数は複数であっても構わない。これに
より、より高精度に本発明を実行できる。
また、上記の実施形態では、本発明を、二端子型非線形素子の一例としてのTFD素子
を有する液晶装置に本発明を適用したが、これに限らず、LTPS型TFT素子、P−S
i型のTFT素子若しくはα−Si型のTFT素子などに代表される三端子型素子に本発
明を適用しても構わない。
その他、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形をすることが可能で
ある。
[電子機器]
次に、本実施形態に係る液晶装置100を適用可能な電子機器の具体例について図13
を参照して説明する。
まず、本実施形態に係る液晶装置100を、可搬型のパーソナルコンピュータ(いわゆ
るノート型パソコン)の表示部に適用した例について説明する。図13(a)は、このパ
ーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピ
ュータ710は、キーボード711を備えた本体部712と、本発明に係る液晶装置10
0を適用した表示部713と、パーソナルコンピュータ710の電源のON/OFFを操
作する電源スイッチ714と、を備えている。本発明では、上記した各種の照明装置20
の自動調光方法をパーソナルコンピュータ710に備えられる発光部分、例えば電源スイ
ッチ714などにも応用することができる。これにより、常に、人間の視覚にとって適切
な明るさが得られるよう発光部分の発光輝度が制御され、しかも発光部分、ひいてはパー
ソナルコンピュータ710の省電力化を図ることができる。
続いて、本実施形態に係る液晶装置100を、携帯電話機の表示部に適用した例につい
て説明する。図13(b)は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すよ
うに、携帯電話機720は、複数の操作ボタン721のほか、受話口722、送話口72
3とともに、本発明に係る液晶装置100を適用した表示部724を備える。
本発明では、上記した各種の照明装置20の自動調光方法を携帯電話機720に備えら
れる発光部分、例えば複数の操作ボタン721などにも応用することができる。これによ
り、常に、人間の視覚にとって適切な明るさが得られるよう発光部分の発光輝度が制御さ
れ、しかも発光部分、ひいては携帯電話機720の省電力化を図ることができる。
また、本発明では、メイン用液晶表示パネルとサブ用液晶表示パネルを有する携帯電話
機において、メイン用液晶表示パネルの照明装置と、サブ用液晶表示パネルの照明装置の
両方に上記した照明装置の自動調光方法を採用することができる。これにより、かかる携
帯電話機の省電力化等が図れる。
なお、本実施形態に係る液晶装置100を適用可能な電子機器としては、図13(a)
に示したパーソナルコンピュータや図13(b)に示した携帯電話機の他にも、液晶テレ
ビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装
置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、
POS端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。
本実施形態に係る液晶装置の概略構成を示す平面図。 図1の切断線A−A‘に沿った液晶装置の断面図。 本実施形態に係る素子基板の概略構成を示す平面図。 本実施形態に係るカラーフィルタ基板の概略構成を示す平面図。 照明装置の自動調光方法の電気的構成を示すブロック図。 輝度制御回路のブロック図。 周囲の環境光の照度と最適表面輝度の関係を示す図。 調光プロファイルの一例を示す図。 輝度制御処理を示すフローチャート。 コントラスト/NTSC規格比に係る照明装置の自動調光方法を示す図。 RGB光源を有する照明装置の構成を示す平面図。 色再現範囲を示した国際照明委員会(CIE)の色度図。 本実施形態に係る液晶装置を適用した電子機器の構成図。
符号の説明
20、20x 照明装置、 22 LED、 23 光源、 24 輝度制御回路、
25 光センサ、 30 液晶表示パネル、 41 CPU、 42 メモリ、 71
外部回路、 71a 表示モード切替手段、 72 EEPROM、 80 ドライバI
C、 81 MPU 、 83 RAM、 100 液晶装置

Claims (12)

  1. 表示パネルと、
    前記表示パネルに光を入射させる照明装置と、
    周囲の環境光の照度を検知する環境光検知手段と、
    前記表示パネルの最適表面輝度を求めるための調光プロファイルを有し、検知された前
    記環境光の照度を基に前記調光プロファイルを用いて前記最適表面輝度を求め、前記表示
    パネルを前記最適表面輝度にするために前記照明装置の発光輝度を制御する輝度制御手段
    と、
    前記環境光検知手段により検知された前記周囲の環境光の照度が所定の照度より小さい
    ときに前記表示パネルを透過型表示モードに切り替える一方、前記所定の照度より大きい
    ときに前記表示パネルを反射型表示モードに切り替える表示モード切替手段と、
    前記透過型表示モードに対応する透過型表示用のガンマ値及び前記反射型表示モードに
    対応する反射型表示用のガンマ値の各々を複数のテーブルとして記憶する記憶手段と、を
    備え、
    前記表示モード切替手段により前記透過型表示モードに切り替えられた場合には、前記
    記憶手段に記憶されている前記複数のテーブルの中から前記透過型表示用の前記ガンマ値
    を取得して、前記透過型表示用の前記ガンマ値を適用すると共に、前記表示モード切替手
    段により前記反射型表示モードに切り替えられた場合には、前記記憶手段に記憶されてい
    る前記複数のテーブルの中から前記反射型表示用の前記ガンマ値を取得して、前記反射型
    表示用の前記ガンマ値を適用することを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記表示モード切替手段は、前記環境光検知手段により検知された前記周囲の環境光の
    照度が1000[lx]以下のときに前記透過型表示モードに切り替える一方、1000[
    lx]より大きいときに前記反射型表示モードに切り替え、前記所定の照度は1000[l
    x]であることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記記憶手段は、前記周囲の環境光の照度の対数値と前記表示パネルのコントラストの
    関係を前記照明装置の前記発光輝度の大きさ毎に関連付けて記憶した複数のテーブルを有
    し、
    前記輝度制御手段は、前記表示パネルの前記コントラストを所定のコントラストにする
    ために、前記記憶手段に記憶されている当該複数のテーブルの中から前記表示パネルを前
    記所定のコントラストに設定するテーブルを取得し、当該テーブルに基づき前記照明装置
    の前記発光輝度を調整することを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  4. 前記記憶手段は、前記周囲の環境光の照度の対数値と前記表示パネルのNTSC規格比
    による色再現範囲の関係を前記照明装置の前記発光輝度の大きさ毎に関連付けて記憶した
    複数のテーブルを有し、
    前記輝度制御手段は、前記表示パネルの前記色再現範囲を所定のNTSC規格比による
    色再現範囲にするために、前記記憶手段に記憶されている当該複数のテーブルの中から前
    記表示パネルを前記所定のNTSC規格比による色再現範囲に設定するテーブルを取得し
    、当該テーブルに基づき前記照明装置の前記発光輝度を調整することを特徴とする請求項
    1に記載の電気光学装置。
  5. 前記照明装置は3色以上の各色の光を発光する各色の半導体発光素子からなる複数の光
    源を備え、
    前記照明装置において前記複数の光源により生成される混光を検知する位置に設けられ
    、前記混光を検知して分光分析することにより、前記複数の光源の各輝度を算出する光検
    知手段を有し、
    前記輝度制御回路は、前記複数の光源に電流を供給する駆動手段を有し、算出された前
    記複数の光源の前記各輝度に基づき、前記複数の光源のうち、所定の色の光を発光する光
    源に供給する電流量を制御することにより、前記表示パネルのホワイトバランスを調整す
    ることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  6. 前記調光プロファイルは、前記最適表面輝度が、前記環境光の照度の対数値に対し、凸
    型の二次曲線となる関係を有し、前記表示パネルに入射して前記表示パネル内で反射され
    て前記表示パネルより出射された反射光の輝度と、前記照明装置から出射されて前記表示
    パネルを透過した透過光の輝度と、が同じ大きさとなるときの前記環境光の照度を最大照
    度環境とすると、前記最大照度環境のときに前記最適表面輝度は最大値となり、前記最適
    表面輝度の最大値は前記表示パネルの最大輝度の90%以上の値となることを特徴とする
    請求項1に記載の電気光学装置。
  7. 前記最適表面輝度の最大値は、前記表示パネルの最大輝度となることを特徴とする請求
    項1に記載の電気光学装置。
  8. 前記最大照度環境は、前記表示パネルより出射される反射光と透過光の輝度が同じ大き
    さとなるときの前記環境光の照度が8000[lx]以上となる場合には、8000[lx]
    とされることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  9. 前記輝度制御手段は、前記環境光検知手段により検知された前記周囲の環境光の照度が
    前記最大照度環境より大きくなった場合には、前記照明装置による前記表示パネルへの発
    光を停止させることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  10. 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の電気光学装置を表示部に備えることを特徴とす
    る電子機器。
  11. 請求項10に記載の電子機器を備え、
    前記電子機器は前記照明装置以外の発光部分を有し、
    前記輝度制御手段は、前記発光部分の最適表面輝度を求めるための調光プロファイルを
    有し、前記環境光検知手段により検知された前記環境光の照度を基に前記調光プロファイ
    ルを用いて前記最適表面輝度を求め、前記発光部分を前記最適表面輝度にするために前記
    発光部分の発光輝度を制御することを特徴とする電子機器。
  12. 表示パネルに光を入射させる照明装置を自動調光する駆動回路であって、
    周囲の環境光の照度を検知する環境光検知手段と、
    前記表示パネルの最適表面輝度を求めるための調光プロファイルを有し、検知された前
    記環境光の照度を基に前記調光プロファイルを用いて前記最適表面輝度を求め、前記表示
    パネルを前記最適表面輝度にするために前記照明装置の発光輝度を制御する輝度制御手段
    と、
    前記環境光検知手段により検知された前記周囲の環境光の照度が所定の照度より小さい
    ときに前記表示パネルを透過型表示モードに切り替える一方、前記所定の照度より大きい
    ときに前記表示パネルを反射型表示モードに切り替える表示モード切替手段と、
    前記透過型表示モードに対応する透過型表示用のガンマ値及び前記反射型表示モードに
    対応する反射型表示用のガンマ値の各々を複数のテーブルとして記憶する記憶手段と、を
    備え、
    前記表示モード切替手段により前記透過型表示モードに切り替えられ場合には、前記記
    憶手段に記憶されている前記複数のテーブルの中から前記透過型表示用の前記ガンマ値を
    取得して、前記透過型表示用の前記ガンマ値を適用すると共に、前記表示モード切替手段
    により前記反射型表示モードに切り替えられ場合には、前記記憶手段に記憶されている前
    記複数のテーブルの中から前記反射型表示用の前記ガンマ値を取得して、前記反射型表示
    用の前記ガンマ値を適用することを特徴とする駆動回路。
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