JP2010266859A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡単であるにも拘わらず、特性、色度の変化を的確に調整できる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置において、バックライトの光源は発光ダイオードであり、各画素と同じ構成の検出用画素を液晶表示部以外の領域に設け、バックライトからの光を検出用画素を通して検出する光検出器からの信号によって、発光ダイオードの光強度を上下してコントラストを調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に液晶表示パネルの背面にバックライトを備える液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、その液晶表示パネルの各画素が光の透過率を制御するように構成されていることから、たとえば該液晶表示パネルの背面にバックライトを備えるのが通常である。

そして、液晶表示パネルは、その各画素のそれぞれに一対の電極が備えられ、これらの電極間に発生する電界によって各画素ごとの液晶の光透過率が制御されるように構成されている。

そして、このような構成からなる液晶表示パネルは、その液晶に温度特性を有し、それによるコントラストの変化を調整する手段を備えたものが知られている（特許文献1参照）。

また、液晶表示パネルの大型化にともない、バックライトの表面の輝度むらが発生するのを、該バックライトとして複数の発光ダイオードを用い、暗くなる部分の発光ダイオードの輝度を上げるようにした手段を備えたものも知られている（特許文献２参照）。

さらに、バックライトとして複数個のいわゆる白色発光ダイオードが備えられたものを用い、このバックライトの色度のバラツキを補償する手段を備えたものも知られている（特許文献３参照）。

特開平７−３０１７８４号公報 特開２００１−６６５６９号公報 特開２００１−２０９０４９号公報

しかしながら、このような構成からなる液晶表示装置は、上述した各不都合に対してそれを解消するための手段をそれぞれ設けなければならないものであった。

すなわち、液晶表示パネルのカラーフィルタ特性、液晶特性が変化してしまうことに原因し、あるいはバックライトのばらつきあるいはその点灯時の温度等の条件により色度が変化してしまうことに原因して、製品として要求される特性、色度からずれてしまうことがある場合には、それぞれの原因に基づく不都合を解消する手段を備える必要があり、構成として複雑になることを免れ得ないものであった。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、構成が簡単であるにも拘わらず、上述した特性変化を的確に調整し得る液晶表示装置を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

手段１．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶表示パネルとバックライトを備えるものであって、
該液晶表示パネルの液晶表示部を構成する各画素と同じ構成の検出用画素を該液晶表示部以外の領域に設け、
前記バックライトからの光を前記検出用画素を通して検出する光検出器と、この光検出器からの信号によって前記バックライトの光の強度を調整する制御器とを備えることを特徴とするものである。

手段２．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、カラー表示用液晶表示パネルとバックライトを備え、該バックライトは赤色用光源、緑色用光源、青色用光源を備えるものであって、
該液晶表示パネルの液晶表示部を構成する各画素と同じ構成からなる検出用の赤色用画素、緑色用画素、青色用画素を該液晶表示部以外の領域に設け、
前記バックライトからの光を前記検出用の赤色用画素、緑色用画素、青色用画素を通してそれぞれ検出する赤色用光検出器、緑色用検出器、青色用検出器と、これら光検出器からの信号によって前記バックライトの赤色用光源、緑色用光源、青色用光源の強度を調整する制御器とを備えることを特徴とするものである。

手段３．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段１、２のいずれかの構成を前提とし、液晶表示パネルの観察側の面には該液晶表示パネルの液晶表示部を露出させる表示窓を備えるフレームが配置され、前記検出用の画素は該フレームによって被われていることを特徴とするものである。

手段４．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段１、２、３のいずれかの構成を前提とし、光検出器は液晶表示パネルの観察側の面に配置されていることを特徴とするものである。

手段５．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段１、２、３のいずれかの構成を前提とし、光検出器は液晶表示パネルの観察側の面と反対側の面に配置されているとともに、この光検出器と検出用画素を挟んで液晶表示パネルの観察側の面に鏡体が配置されていることを特徴とするものである。

手段６．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段１、２、３、４、５のいずれかの構成を前提とし、前記検出用画素は、液晶表示部を構成する各画素の周辺に形成されたダミー画素を利用していることを特徴とするものである。
なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

以上説明したことから明らかなように、本発明による液晶表示装置によれば、その構成が簡単であるにも拘わらず、特性、色度の変化を的確に調整することができるようになる。

本発明による液晶表示装置の一実施例を示す概略構成図である。 本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す概略構成図である。 本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す概略構成図である。 本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す概略構成図である。

以下、本発明による液晶表示装置の実施例を図面を用いて説明をする。
実施例１．
図１は、本発明による液晶表示装置の一実施例を示す構成図である。
まず、液晶表示パネルＰＮＬがある。この液晶表示パネルＰＮＬは、液晶を介して対向配置される各基板を外囲器とし該液晶の広がり方向にマトリクス状に配置された多数の画素を有して構成されている。各画素には一対の電極が形成され、これら各電極の間に発生する電界によって液晶が挙動し、その光透過率が制御されるようになっている。

なお、前記電極は前記外囲器の外部にまで各信号線を介して引き出され、これら信号線には液晶駆動ドライバＤＲＶから信号が供給されるようになっている。すなわち、信号線を介した液晶駆動ドライバＤＲＶからの信号によって各画素の一対の電極に所定の電圧が印加され、各画素毎に独立にそれらの光透過率が制御されるようになっている。

また、該液晶表示パネルＰＮＬの観察側から見て該液晶表示パネルＰＮＬの背面にはバックライトＢＬが配置され、このバックライトＢＬからの光は液晶表示パネルＰＮＬのそれぞれ光透過率が制御された各画素を通過して観察者の眼にいたるように構成されている。

なお、このバックライトＢＬは、たとえば赤色ダイオード、緑色ダイオード、および青色ダイオードをそれぞれ液晶表示パネルＰＮＬと平行な面に混在させて配置させることにより構成され、前記液晶表示パネルＰＮＬ側にはそれらの色が混合された光、すなわち、白色光が照射されるようになっている。

また、このバックライトＢＬの赤色ダイオード、緑色ダイオード、および青色ダイオードの光強度はバックライト制御回路ＬＣＣによって独立に制御されるように構成されている。上述したように、このバックライトＢＬは前記各ダイオードの発光により、白色光となって液晶表示パネルＰＮＬの各画素を通過するように構成されるものであるが、該液晶表示パネルＰＮＬの色度の変化を補正せんがため、前記各ダイオードの発光強度を前記バックライト制御回路ＬＣＣによって調整できるようになっている。

一方、前記液晶表示パネルＰＮＬはカラー表示用のそれとなっており、前記各画素は互いに隣接して配置される３個の画素ごとにその一つが赤色用、他の一つが緑色用、残りが青色用を担当するようになっている。具体的には、前記各基板の液晶側の面にて各画素の担当する色のカラーフィルターが形成されて構成されている。

そして、前記画素の集合体は、その部分に画像を表示する液晶表示部ＡＲを構成し、この液晶表示部ＡＲの周辺の一部に液晶表示部ＡＲとして機能しない検出用の画素（以下検出用画素ＤＰと称する）が形成されている。この検出用画素ＤＰはたとえば３個の検出用画素ＤＰからなり、その一つが赤色、他の一つが緑色、残りが青色を担当するようになっている。具体的には、前記各基板の液晶側の面にて各画素の担当する色のフィルターが形成されて構成されている。

このことから、液晶表示部ＡＲ内における画素と前記検出用画素ＤＰは、液晶表示パネルＰＮＬの製造時において並行して形成され、それらの特性、すなわち、カラーフィルタ特性、液晶特性等は同一となる。換言すれば、液晶表示部ＡＲ内の画素のカラーフィルタ特性が変化すれば、検出用画素のカラーフィルタ特性とほぼ同様の態様で変化することになる。

液晶表示パネルＰＮＬは、液晶駆動ドライバＤＲＶからの信号によって、その液晶表示部ＡＲには該信号に基づく画像が表示されるようになるが、前記３個の検出用画素ＤＰはその光透過率においてたとえば常時最大となるようになっている。

また、液晶表示パネルＰＮＬの観察側の面において、前記３個の検出用画素ＤＰにそれぞれ対向するようにして配置された光検出器ＬＤＡを有し、これら各光検出器ＬＤＡの出力はバックライト制御回路ＬＣＣに入力されるようになっている。

すなわち、液晶表示パネルＰＮＬにおいて、液晶表示部ＡＲの各画素と条件を同じにして形成された前記各検出用画素ＤＰの光透過具合を光検出器ＬＤＡによって検出する。たとえば所望の色度からずれている場合にはバックライトＢＬの対応する色のダイオードの発光強度を調整して、所望の色度に保持させるようになっている。発光色の異なる複数のダイオードを用いて白色光を生成するバックライトにおいては、この発光色の色度がその白色純度（品質）を決めるからである。

具体的には、赤色を担当する検出用画素ＤＰに対向して配置される光検出器ＬＤＡからの信号によって、その赤色が所望の値からずれていることを検出した場合には、バックライトＢＬの赤色ダイオードの発光強度を調整して、所望の色度に保持させるようになっている。また、緑色を担当する検出用画素に対向して配置される光検出器ＬＤＡからの信号によって、その緑色が所望の値からずれていることを検出した場合には、バックライトＢＬの緑色ダイオードの発光強度を調整して、所望の色度に保持させるようになっている。さらに、青色を担当する検出用画素に対向して配置される光検出器ＬＤＡからの信号によって、その青色が所望の値からずれていることを検出した場合には、バックライトＢＬの青色ダイオードの発光強度を調整して、所望の色度に保持させるようになっている。

なお、図１において、液晶駆動ドライバＤＲＶにはたとえば表示制御回路ＤＣＣから信号が供給されるようになっている。

このように構成した液晶表示装置は、その液晶表示パネルＰＮＬのカラーフィルタ特性、液晶特性が変化するような場合、あるいはバックライトのばらつきあるいはその点灯時の温度等の条件により、色度が変化するような場合、それを回避でき、常時色度を安定に保持させることができるようになる。

換言すれば、いずれかの検出用画素ＤＰにおける光透過率が、たとえばカラーフィルタ特性、液晶特性が変化することにより、あるいはバックライトＢＬのばらつきあるいはその点灯時の温度等が変化することにより、低下した場合は、対応する色の発光ダイオードの光強度を上昇させ、コントラスト低下分を該発光ダイオードの光強度の上昇によって補い、逆に光透過率が適正値よりも高い場合は、適正なコントラストに戻すため、対応する色の発光ダイオードの光強度を低下させ、常に画素の光透過率の変化に左右されない表示コントラストを保持することができる。

上述した実施例では、検出用画素ＤＰを液晶表示部ＡＲ以外の領域に専用に形成したものである。しかし、液晶表示パネルＰＮＬはその液晶表示部ＡＲ内の画素とは別個の画素であっていわゆるダミー画素と称されるものが備えられているものがあり、このダミー画素のいくつかを前記検出用画素ＤＰとして機能させるようにしてもよいことはもちろんである。

すなわち、液晶表示部ＡＲにおいて、そのｘ方向に延在しｙ方向に並設されるゲート信号線とｙ方向に延在しｘ方向に並設されるドレイン信号線とで囲まれる領域を画素領域とし、これら各画素領域において、一方のゲート信号線からの走査信号によってＯＮされるスイッチング素子と、このスイッチング素子を介して一方の側のドレイン信号線から映像信号が供給される画素電極と、この画素電極に映像信号を蓄積させるために該画素電極と前記スイッチング素子を駆動させるゲート信号線とは異なる他の隣接するゲート信号線との間に形成される容量素子を備えている。

この場合、液晶表示部ＡＲの最上段あるいは最下段に並設されている画素列の各画素において前記容量素子の機能を充分に発揮させるために、液晶表示部ＡＲの最上段の上段に、および液晶表示部ＡＲの最下段の下段に、同様の構成の画素列を形成し、これらの画素列をたとえばブラックマトリクス等で遮光するように構成されている。

これらブラックマトリクス等で遮光された画素列の各画素を前記ダミー画素と称するもので、このダミー画素のいくつかを前記検出用画素ＤＰとして機能させることができる。

実施例２．
図２は、実施例１に示したように液晶表示パネルＰＮＬの観察側の面に光検出器ＬＤＡを配置させた場合の詳細な構成を示した実施例である。

上述したように、検出用画素ＤＰは液晶表示部ＡＲに形成される画素とは別個に該液晶表示部ＡＲ以外の領域に形成されたものである。このため、液晶表示部ＡＲにおいてその各画素を画するようにしてブラックマトリクスＢＭがたとえば透明基板ＳＵＢ２の液晶側の面に形成され、液晶表示部ＡＲ以外の領域にて該ブラックマトリクスＢＭの材料層をそのまま延在して形成させるのが通常である。液晶表示部ＡＲ以外の領域にて該ブラックマトリクスＢＭの材料層を延在させるのは、バックライトＢＬからの光漏れを防止するためである。

そして、該ブラックマトリクスＢＭの前記延在部において、該検出用画素ＤＰが形成されている部分に対応する個所には孔ＨＬが形成されている。バックライトＢＬからの光が該検出用画素ＤＰを通して光検出器ＬＤＡに至る経路を該ブラックマトリクスＢＭの材料層によって遮光されないようにするためである。

また、液晶表示パネルＰＮＬの外囲器を構成する透明基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２のそれぞれの液晶と反対側の面には、偏光板ＰＯＬ１、ＰＯＬ２が形成されており、これらは前記検出用画素ＤＰの形成領域にまで及んで延在されて形成されている。これら偏光板ＰＯＬ１、ＰＯＬ２は液晶の電界による挙動を可視化するために必要とされるもので、液晶表示部ＡＲにおける各画素と前記検出用画素ＤＰとを光学的に条件を同じにするためである。

さらに、液晶表示パネルＰＮＬとバックライトＢＬとをモジュール化するため、該液晶表示パネルＰＮＬの観察側の面には、該液晶表示パネルＰＮＬの液晶表示部ＡＲを露出させるための孔（表示窓）が形成されたフレームＦＲＭが配置されるが、このフレームＦＲＭは前記検出用画素ＤＰの形成された部分、すなわち、光検出器ＬＤＡが配置された部分をも被って形成されている。この光検出器ＬＤＡは観察者から目視される必要のないものだからである。

なお、透明基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２との間であって、液晶表示部ＡＲを充分に囲むようにしてシール材ＳＬが形成され、このシール材ＳＬは透明基板ＳＵＢ１に対して透明基板ＳＵＢ２を固定させる機能、および透明基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２との間に介在される液晶を封入させる機能を併せもっている。

実施例３．
図３は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す構成図で、図２と対応した図となっている。

図２の場合と比較して異なる構成は、まず、検出用画素の部分に配置される光検出器ＬＤＡは、液晶表示パネルＰＮＬの観察側の面と反対側の面に配置させたことにある。そして、検出用画素ＤＰの部分であって液晶表示パネルＰＮＬの観察側の面にはたとえばシート状の鏡体ＭＭが配置されている。

このように構成することによって、前記光検出器ＬＤＡはバックライトＢＬからの光であって前記鏡体ＭＭに反射された光を検出できるようになり、この検出される光は検出用画素ＤＰを通過した光であることから、該光によって該検出用画素ＤＰの光学系の状態を検出することができる。

このことから、前記光検出器ＬＤＡは必ずしも検出用画素ＤＰに対して透明基板ＳＵＢ１と垂直方向に位置づける必要はなく、前記バックライトＢＬからの光が、検出用画素ＤＰ、鏡体ＭＭ、検出用画素ＤＰ、光検出器ＬＤＡを結ぶ光路を形成できれば、その光路内に該光検出器ＬＤＡを配置させるようにしてもよいことはいうまでもない。

なお、ブラックマトリクスＢＭに孔ＨＬを形成させていること、各偏光板ＰＯＬ１、ＰＯＬ２を検出用画素ＤＰの形成領域にまで延在させていること、フレームＦＲＭが前記光検出器ＬＤＡを被うように形成させていることは図２の場合と同様である。

実施例４．
図４は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す構成図で、図３と対応した図となっている。

図３の場合と比較して異なる構成は、バックライトＢＬからの光が鏡体ＭＭに反射し検出用画素ＤＰを通過した後において光検出器ＬＤＡに至る光路において、透明基板ＳＵＢ１のバックライトＢＬ側の面に形成された偏光素子ＰＬＤを通過するようにしたことにある。このため、該偏光素子ＰＬＤは透明基板ＳＵＢ１のバックライトＢＬ側の面に形成された偏光板ＰＯＬ１とは別個に形成されている。

この偏光素子ＰＬＤは、透明基板ＳＵＢ１のバックライトＢＬ側の面に形成した偏光板ＰＯＬ１と同様の機能を有するものである。

上述した各実施例では、カラー用の液晶表示装置について説明したものである。しかし、必ずしもカラー用のものである必要はないことはいうまでもない。液晶表示パネルＰＮＬの画素において何らかの画素の光透過率の変化を調整することに適用できるからである。

また、上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。

ＰＮＬ……液晶表示パネル、ＡＲ……液晶表示部、ＤＰ……検出用画素、ＬＤＡ……光検出器、ＢＬ……バックライト、ＤＲＶ……液晶駆動ドライバ、ＬＣＣ……バックライト制御回路、ＭＭ……鏡体、ＦＲＭ……フレーム。

Claims (2)

1. 液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置において、
   バックライトの光源は発光ダイオードであり、該発光ダイオードの光強度の上下でコントラストを調整することを特徴とする液晶表示装置。
2. 液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置において、
   バックライトの光源は発光ダイオードであり、該発光ダイオードは赤色、緑色、青色の３色を有し、それらの光強度の上下で色度を調整することを特徴とする液晶表示装置。

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