KR100890488B1 - 전기 광학 장치, 구동 회로 및 전자 기기 - Google Patents

전기 광학 장치, 구동 회로 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

전기 광학 장치에 있어서, 전력 절약화를 실현하면서, 표시 품위의 향상을 도모하는 것이 가능한 조명 장치의 자동 조광 방법을 제공한다.
전기 광학 장치는, 예컨대 액정 표시 장치이며, 액정 표시 패널, 그것에 광을 조명하는 조명 장치, 주변 환경광의 조도를 검지하는 광 센서를 갖는다. 외부 등에 휘도 제어 수단을 갖고, 이 수단에 의해 조명 장치의 자동 조광이 이루어지며, 주변 환경광에 따라, 인간의 시각에 있어 적절한 밝기로 되는 최적 표면 휘도를 얻을 수 있다. 또한, 전기 광학 장치는 표시 모드 전환 수단을 갖고, 이 수단으로 인해, 광 센서에 의해 검지된 주변 환경광의 조도 크기에 따라 반사형 표시 모드 및 투과형 표시 모드 중 어느 한쪽으로 전환된다. 또한, 전기 광학 장치는, 그 표시 모드의 상태에 따라 투과 표시용의 감마값 또는 반사 표시용의 감마값을 적용한다. 이것에 의해, 액정 표시 패널의 표시 휘도가 적절한 상태로 조정되는 결과, 조명 장치의 전력 절약화를 실현하면서, 표시 품위의 향상을 도모할 수 있다.

Description

전기 광학 장치, 구동 회로 및 전자 기기{ELECTROOPTIC DEVICE, DRIVING CIRCUIT, AND ELECTRONIC DEVICE}
도 1은 본 실시예에 따른 액정 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도,
도 2는 도 1의 절단선 A-A'에 따른 액정 장치의 단면도,
도 3은 본 실시예에 따른 소자 기판의 개략 구성을 나타내는 평면도,
도 4는 본 실시예에 따른 컬러 필터 기판의 개략 구성을 나타내는 평면도,
도 5는 조명 장치의 자동 조광 방법의 전기적 구성을 나타내는 블럭도,
도 6은 휘도 제어 회로의 블럭도,
도 7은 주변 환경광의 주도와 최적 표면 휘도의 관계를 나타내는 도면,
도 8은 조광 프로파일의 일례를 나타내는 도면,
도 9는 휘도 제어 처리를 나타내는 흐름도,
도 10은 콘트라스트/NTSC 규격비에 따른 조명 장치의 자동 조광 방법을 나타내는 도면,
도 11은 RGB 광원을 갖는 조명 장치의 구성을 나타내는 평면도,
도 12는 색 재현 범위를 나타낸 국제 조명 위원회(CIE)의 색도도,
도 13은 본 실시예에 따른 액정 장치를 적용한 전자 기기의 구성도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
20, 20x : 조명 장치
22 : LED
23 : 광원
24 : 휘도 제어 회로
25 : 광 센서
30 : 액정 표시 패널
41 : CPU
42 : 메모리
71 : 외부 회로
71a : 표시 모드 전환 수단
72 : EEPROM
80 : 드라이버 IC
81 : MPU
83 : RAM
100 : 액정 장치
본 발명은 각종 정보의 표시에 이용하여 바람직한 전기 광학 장치 등에 관한 것이다.
액정 장치에 있어서는, 투과 표시를 행하기 위해서 액정 표시 패널의 배면측에 조명 장치가 마련된다. 통상의 액정 장치에 있어서의 조명 장치에서는, 그 조명은 외광에 관계없이, 밝은 장소에서도, 어둑어둑한 장소에서도 일정한 휘도의 광원에 의지하고 있었다.
그러나, 어두운 장소에서는, 인간의 동공은 열리기 때문에, 적은 휘도라도 밝다고 느낀다. 그럼에도 불구하고, 조명 장치는, 항상 일정한 휘도로 액정 표시 패널을 조명하기 때문에, 어두운 장소에서, 인간은, 그 조명을 눈부시다고 느끼게 되어, 표시 화면을 보기 어려웠다. 또한, 매우 밝은 장소에서는 반사광의 휘도가 투과광의 휘도보다도 높음에도 불구하고, 어두운 장소에서 이용되는 것과 동일한 일정한 휘도의 광원을 이용하고 있었기 때문에, 그것에 의한 필요없는 전력의 소비가 발생하고 있었다.
여기서, 특허 문헌 1에는, 액정 패널 주변의 조도가 일정하게 변화되었을 때만 백라이트가 자동 조광되는 액정 표시 장치 백라이트 조광 방법이 기재되어 있다. 또한, 특허 문헌 2 및 특허 문헌 3에는, 검지된 주위 환경광의 조도를 기초로, 임의의 조광 프로파일에 따라서, 표시 화면의 휘도를 자동적으로 조절하는 액정 표시 장치가 기재되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2005-121997호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 평성6-18880호 공보
[특허 문헌 3] 일본 실용신안 공개 평성6-28881호 공보
그러나, 상기한 특허 문헌 1에는, 단순한 백 라이트의 자동 조광 방법에 대해서만 기재되어 있어, 그 방법을, 예컨대 백라이트를 탑재한 복수색의 컬러 필터를 갖는 액정 장치에 적용한 경우에, 콘트라스트나 색 맞추기(color matching) 등을 고려한 뒤에 백라이트의 자동 조광을 행하는 것은 불가능하다는 문제가 있었다.
또한, 상기한 특허 문헌 2 및 특허 문헌 3에서는, 그 조광 프로파일은 인간의 시각에 있어 적절한 조광 프로파일로 되어 있지 않는다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 전기 광학 장치 등에 있어서, 전력 절약화를 실현하면서, 콘트라스트, 색 맞추기, 밝기 등의 표시 품위의 향상을 도모하는 것이 가능한 조명 장치의 자동 조광 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 하나의 관점에서는, 전기 광학 장치는, 표시 패널과, 상기 표시 패널에 광을 입사시키는 조명 장치와, 주위 환경광의 조도를 검지하는 환경광 검지 수단과, 상기 표시 패널의 최적 표면 휘도를 구하기 위한 조광 프로파일을 갖고, 검지된 상기 환경광의 조도를 기초로 상기 조광 프로파일을 이용하여 상기 최적 표 면 휘도를 구해, 상기 표시 패널을 상기 최적 표면 휘도로 하기 위해서 상기 조명 장치의 발광 휘도를 제어하는 휘도 제어 수단과, 상기 환경광 검지 수단에 의해 검지된 상기 주위 환경광의 조도가 소정의 조도보다 작을 때에 상기 표시 패널을 투과형 표시 모드로 전환하는 한편, 상기 소정의 조도보다 클 때에 상기 표시 패널을 반사형 표시 모드로 전환하는 표시 모드 전환 수단과, 상기 투과형 표시 모드에 대응하는 투과형 표시용의 감마값 및 상기 반사형 표시 모드에 대응하는 반사형 표시용의 감마값의 각각을 복수의 테이블로서 기억하는 기억 수단을 구비하되, 상기 표시 모드 전환 수단에 의해 상기 투과형 표시 모드로 전환된 경우에는, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 복수의 테이블로부터 상기 투과형 표시용의 상기 감마값을 취득하여, 상기 투과형 표시용의 상기 감마값을 적용하고, 또한, 상기 표시 모드 전환 수단에 의해 상기 반사형 표시 모드로 전환된 경우에는, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 복수의 테이블로부터 상기 반사형 표시용의 상기 감마값을 취득하여, 상기 반사형 표시용의 상기 감마값을 적용한다.
상기 전기 광학 장치는, 예컨대 액정 표시 장치이며, 표시 패널과, 그 표시 패널에 광을 조명하는 조명 장치와, 환경광 검지 수단과, 휘도 제어 수단과, 표시 모드 전환 수단과, 기억 수단을 갖는다. 여기서, 환경광 검지 수단은, 예컨대 광 센서이며, 주위 환경광의 조도를 검지한다. 휘도 제어 수단은, 예컨대, 제어 회로에 의해서 실행된다. 휘도 제어 수단에서는, 검지된 상기 환경광의 조도를 기초로 상기 조광 프로파일을 이용하여 상기 최적 표면 휘도를 구해, 상기 표시 패널을 상기 최적 표면 휘도로 하기 위해서 상기 조명 장치의 발광 휘도를 제어한다.
전환 수단은, 상기 환경광 검지 수단에 의해 검지된 상기 주위 환경광의 조도가 소정의 조도보다 작을 때에, 상기 표시 패널을 조명 장치를 통해 투과형 표시를 행하는 투과형 표시 모드로 전환하는 한편, 상기 소정의 조도보다 큰 때에, 상기 표시 패널을 외광(外光)을 통해 반사형 표시를 행하는 반사형 표시 모드로 전환한다. 바람직한 예에서는, 상기 표시 모드 전환 수단은, 상기 환경광 검지 수단에 의해 검지된 상기 주위 환경광의 조도가 1000[lx] 이하일 때에 상기 투과형 표시 모드로 전환하는 한편, 1000[lx]보다 클 때에 상기 반사형 표시 모드로 전환하며, 상기 소정의 조도는 1000[lx]인 것이 바람직하다.
기억 수단은, 예컨대 상기 표시 패널의 상기 최적 표면 휘도를 L, 정수를 K, 감마값을 γ 및 상기 표시 패널의 구동 전압을 E로 했을 때에, L=KEγ로 표시되는 일반식에서, 상기 투과형 표시 모드에 대응하는 투과형 표시용의 감마값 1.8 및 상기 반사형 표시 모드에 대응하는 반사형 표시용의 감마값 2.2의 각각을 복수의 테이블로서 기억하고 있다. 이것은, 반사용의 컬러 필터쪽이 투과용의 컬러 필터보다 색이 연해지는(흰색을 띄는(whitish)) 경우가 많기 때문이다.
특히, 이 전기 광학 장치에서는, 상기 표시 모드 전환 수단에 의해 상기 투과형 표시 모드로 전환된 경우에는, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 복수의 테이블로부터 상기 투과형 표시용의 상기 감마값을 취득하여, 상기 투과형 표시용의 상기 감마값을 적용하고, 또한, 상기 표시 모드 전환 수단에 의해 상기 반사형 표시 모드로 전환된 경우에는, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 복수의 테이 블로부터 상기 반사형 표시용의 상기 감마값을 취득하여, 상기 반사형 표시용의 상기 감마값을 적용하기 때문에, 그 취득한 감마값을 기초로 주지(周知)의 감마 보정을 실시함으로써 투과형 표시 모드와 반사형 표시 모드에서 표시 패널의 표시 휘도가 적절한 상태로 조정된다.
이상 정리하면, 이 전기 광학 장치에서는, 휘도 제어 수단에 의해 조명 장치의 자동 조광이 이루어져, 주위 환경광에 따라서, 인간의 시각에 있어 적절한 밝기로 되는 최적 표면 휘도를 얻을 수 있다. 또한, 표시 모드 전환 수단에 의해, 주위 환경광의 조도의 크기에 따라 반사형 표시 모드 및 투과형 표시 모드중 어느 한쪽으로 전환되어, 그에 따라서, 투과 표시용의 감마값 또는 반사 표시용의 감마값을 적용하기 때문에, 표시 패널의 표시 휘도가 적절한 상태로 조정된다. 그 결과, 조명 장치의 저소비 전력화를 실현하면서, 표시 품위의 향상을 도모할 수 있다.
바람직한 예에서는, 상기 조광 프로파일은 실험 데이터를 기초로 근사 곡선을 구한 것이며, 상기 최적 표면 휘도가, 상기 환경광의 조도의 대수값에 대하여, 볼록형의 2차 곡선으로 되는 관계를 갖고, 상기 표시 패널에 입사하여 상기 표시 패널 내에서 반사되어 상기 표시 패널로부터 출사된 반사광의 휘도와, 상기 조명 장치로부터 출사되어 상기 표시 패널을 투과한 투과광의 휘도가 동일한 크기로 될 때의 상기 환경광의 조도를 최대 조도 환경이라고 하면, 상기 최대 조도 환경일 때에 상기 최적 표면 휘도는 최대값으로 할 수 있고, 상기 최적 표면 휘도의 최대값은 상기 표시 패널의 최대 휘도의 90% 이상의 값으로 할 수 있다. 이 조광 프로파일을 이용하여, 주위 환경광의 조도로부터 최적 표면 휘도를 구하는 것에 의해, 항 상 인간의 시각에 있어 적절한 밝기로 표시 패널을 조명할 수 있다.
상기 전기 광학 장치의 하나의 형태에서는, 상기 기억 수단은 상기 주위 환경광의 조도의 대수값과 상기 표시 패널의 콘트라스트의 관계를 상기 조명 장치의 상기 발광 휘도의 크기별로 관련지어 기억한 복수의 테이블을 갖고, 상기 휘도 제어 수단은, 상기 표시 패널의 상기 콘트라스트를 소정의 콘트라스트로 하기 위해서, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 당해 복수의 테이블로부터 상기 표시 패널을 상기 소정의 콘트라스트로 설정하는 테이블을 취득하여, 당해 테이블에 근거해서 상기 조명 장치의 상기 발광 휘도를 조정한다.
이 형태에서는, 상기 기억 수단은, 상기 주위 환경광의 조도의 대수값과 상기 표시 패널의 콘트라스트의 관계를 상기 조명 장치의 상기 발광 휘도의 크기별로 관련지어 기억한 복수의 테이블을 갖는다. 그리고, 상기 휘도 제어 수단은, 상기 표시 패널의 상기 콘트라스트를 소정의 콘트라스트로 하기 위해서, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 당해 복수의 테이블로부터 상기 표시 패널을 상기 소정의 콘트라스트로 설정하는 테이블을 취득하여, 당해 테이블에 근거해서 상기 조명 장치의 상기 발광 휘도를 조정한다. 이에 따라, 주위 환경광이 변화된 경우에도, 그것에 추종하여 항상 콘트라스트를 소정의 값으로 유지할 수 있다.
상기 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 기억 수단은 상기 주위 환경광의 조도의 대수값과 상기 표시 패널의 NTSC 규격비에 의한 색 재현 범위의 관계를 상기 조명 장치의 상기 발광 휘도의 크기별로 관련지어 기억한 복수의 테이블을 갖고, 상기 휘도 제어 수단은, 상기 표시 패널의 색 재현 범위를 소정의 NTSC 규격 비에 의한 색 재현 범위로 하기 위해서, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 당해 복수의 테이블로부터 상기 표시 패널을 상기 소정의 NTSC 규격비에 의한 색 재현 범위로 설정하는 테이블을 취득하여, 당해 테이블에 근거해서 상기 조명 장치의 상기 발광 휘도를 조정한다.
이 형태에서는, 상기 기억 수단은 상기 주위 환경광의 조도의 대수값과 상기 표시 패널의 NTSC(National Television System Committee) 규격비에 의한 색 재현 범위의 관계를 상기 조명 장치의 상기 발광 휘도의 크기별로 관련지어 기억한 복수의 테이블을 갖는다. 또, 표시 패널의 색 재현 범위는, 예컨대 XYZ 표색계의 색도도에 있어서의 적색, 녹색, 청색의 각 색도 좌표(x, y)에 있어서, 적색(0.670, 0.330), 녹색(0.210, 0.710), 청색(0.140, 0.080)을 연결하여 이루어지는 삼각형의 NTSC 규격에 대한 면적비로 표시된다. 예컨대, 표시 패널의 색 재현 범위는 NTSC 규격비 90%와 같이 표현된다. 그리고, 상기 휘도 제어 수단은, 상기 표시 패널의 상기 색 재현 범위를 소정의 NTSC 규격비에 의한 색 재현 범위, 예컨대 NTSC 규격비 90%로 하기 위해서, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 당해 복수의 테이블로부터 상기 표시 패널을 상기 소정의 NTSC 규격비에 의한 색 재현 범위, 예컨대 NTSC 규격비 90%로 설정하는 테이블을 취득하여, 당해 테이블에 근거해서 상기 조명 장치의 상기 발광 휘도를 조정한다. 이에 따라, 환경광의 조도가 변화된 경우에도, 그것에 추종하여 항상 소정의 NTSC 규격비에 의한 색 재현 범위, 예컨대 NTSC 규격비 90%로 유지할 수 있다.
상기 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 조명 장치는 3색 이상의 각 색의 광을 발광하는 각 색의 반도체 발광 소자로 이루어지는 복수의 광원을 구비하며, 상기 조명 장치에서 상기 복수의 광원에 의해 생성되는 혼광을 검지하는 위치에 마련되어, 상기 혼광을 검지하여 분광 분석함으로써, 상기 복수의 광원의 각 휘도를 산출하는 광 검지 수단을 갖고, 상기 휘도 제어 회로는, 상기 복수의 광원에 전류를 공급하는 구동 수단을 갖고, 산출된 상기 복수의 광원의 상기 각 휘도에 근거하고, 상기 복수의 광원 중, 소정의 색의 광을 발광하는 광원에 공급하는 전류량을 제어함으로써, 상기 표시 패널의 화이트 밸런스를 조정한다.
이 형태에서는, 상기 조명 장치는, 예컨대 R(적색), G(녹색), B(청색)를 포함하는 3색 이상의 각 색의 광을 발광하는 각 색의 반도체 발광 소자로 이루어지는 복수의 광원을 구비한다. 여기서 말하는 반도체 발광 소자란, LED(Light Emitting Diode)인 것이다. 그리고, 상기 조명 장치에서 상기 복수의 광원에 의해 생성되는 혼광(예컨대 R, G, B의 각 색의 반도체 발광 소자를 광원으로 하는 경우에는 백색광)을 검지하는 위치에 마련되어, 상기 혼광을 검지하여 분광 분석함으로써, 상기 복수의 광원의 각 휘도를 산출하는 광 검지 수단을 갖는다.
여기서, R, G, B의 각 색의 LED는, 각각 경년(經年) 변화 등에 의한 열화의 비율이 다르기 때문에, 소정의 화이트 밸런스를 유지하기 위해, 그 각각에 소정의 전류를 흘렸다고 하여도 경년 변화에 따라 화이트 밸런스가 붕괴되게 된다.
이 점, 상기 휘도 제어 회로는, 상기 복수의 광원에 전류를 공급하는 구동 수단을 갖고, 산출된 상기 복수의 광원의 상기 각 휘도에 근거하여, 상기 복수의 광원 중, 소정 색의 광을 발광하는 광원에 공급하는 전류량을 제어함으로써, 상기 표시 패널의 화이트 밸런스를 조정한다. 이에 따라, 화이트 밸런스를 일정한 값으로 유지할 수 있어, 색의 재현성을 향상시킬 수 있다.
상기 전기 광학 장치의 바람직한 실시예에서는, 상기 최적 표면 휘도의 최대값은 상기 표시 패널의 최대 휘도로 된다.
상기 전기 광학 장치의 다른 일 형태에서는, 상기 최대 조도 환경은, 상기 표시 패널로부터 출사되는 반사광과 투과광의 휘도가 동일한 크기로 될 때의 상기 환경광의 조도가 8000[lx] 이상으로 되는 경우에는, 8000[lx]로 된다. 이렇게 함으로써, 액정 장치 방식이 완전 투과형, 반투과 반사형에 별로 관계없이, 표시 화면을 보는 주위 환경광의 조도로서 가장 가능성이 높은 조도일 때에, 표시 화면의 휘도를 최대 휘도로 맞출 수 있다.
상기 전기 광학 장치의 바람직한 실시예에서는, 상기 휘도 제어 수단은, 상기 환경광 검지 수단에 의해 검지된 상기 주위 환경광의 조도가 상기 최대 조도 환경보다 커진 경우에는, 주위 환경광을 통해 필요 충분한 표면 휘도를 얻을 수 있기 때문에, 상기 조명 장치에 의한 상기 표시 패널로의 발광을 정지시킨다. 이에 따라, 표시 화면의 휘도는 0[cd·m-2]로 되어, 조명 장치의 전력 절약화를 실현할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에서는, 상기 전기 광학 장치를 표시부로서 구비하는 전자 기기를 구성할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에서는, 상기 전자 기기를 구비하며, 상기 전자 기기는 상기 조명 장치 이외의 발광 부분(예컨대, 퍼스널 컴퓨터의 경우는 ON/OFF의 전원 스위치가 해당되고, 또한 휴대 전화의 경우에는 발광하는 조작 버튼 등이 해당)을 갖고, 상기 휘도 제어 수단은, 상기 발광 부분의 최적 표면 휘도를 구하기 위한 조광 프로파일을 갖고, 상기 환경광 검지 수단에 의해 검지된 상기 환경광의 조도를 기초로 상기 조광 프로파일을 이용해서 상기 최적 표면 휘도를 구하여, 상기 발광 부분을 상기 최적 표면 휘도로 하기 위해서 상기 발광 부분의 발광 휘도를 제어한다. 이 조광 프로파일을 이용하여, 주위 환경광의 조도로부터 발광 부분의 최적 표면 휘도를 구함으로써, 항상 인간의 시각에 있어 적절한 밝기를 얻을 수 있도록 발광 부분의 발광 휘도가 제어되어, 더욱 발광 부분의 전력 절약화를 도모할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에서는, 표시 패널에 광을 입사시키는 조명 장치를 자동 조광하는 구동 회로는, 주위 환경광의 조도를 검지하는 환경광 검지 수단과, 상기 표시 패널의 최적 표면 휘도를 구하기 위한 조광 프로파일을 갖고, 검지된 상기 환경광의 조도를 기초로 상기 조광 프로파일을 이용해서 상기 최적 표면 휘도를 구하여, 상기 표시 패널을 상기 최적 표면 휘도로 하기 위해서 상기 조명 장치의 발광 휘도를 제어하는 휘도 제어 수단과, 상기 환경광 검지 수단에 의해 검지된 상기 주위 환경광의 조도가 소정의 조도보다 작을 때에 상기 표시 패널을 투과형 표시 모드로 전환하는 한편, 상기 소정의 조도보다 클 때에 상기 표시 패널을 반사형 표시 모드로 전환하는 표시 모드 전환 수단과, 상기 투과형 표시 모드에 대응하는 투과형 표시용의 감마값 및 상기 반사형 표시 모드에 대응하는 반사형 표시용의 감마값 의 각각을 복수의 테이블로서 기억하는 기억 수단을 구비하되, 상기 표시 모드 전환 수단에 의해 상기 투과형 표시 모드로 전환되는 경우에는, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 복수의 테이블로부터 상기 투과형 표시용의 상기 감마값을 취득하여, 상기 투과형 표시용의 상기 감마값을 적용하고, 또한, 상기 표시 모드 전환 수단에 의해 상기 반사형 표시 모드로 전환되는 경우에는, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 복수의 테이블로부터 상기 반사형 표시용의 상기 감마값을 취득하여, 상기 반사형 표시용의 상기 감마값을 적용한다.
이에 따라, 이 구동 회로에서는, 휘도 제어 수단에 의해 조명 장치의 자동 조광이 이루어져, 주위 환경광에 따라서, 인간의 시각에 있어 적절한 밝기로 되는 최적 표면 휘도를 얻을 수 있다. 또한, 표시 모드 전환 수단에 의해, 주위 환경광의 조도 크기에 따라 반사형 표시 모드 및 투과형 표시 모드 중 어느 한쪽으로 전환되고, 그것에 따라, 투과 표시용의 감마값 또는 반사 표시용의 감마값을 적용하기 때문에, 표시 패널의 표시 휘도가 적절한 상태로 조정된다. 그 결과, 조명 장치의 저소비 전력화를 실현하면서, 표시 품위의 향상을 도모할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 실시예는 본 발명을 전기 광학 장치의 일례로서의 액정 장치에 적용한 것이다.
[액정 장치의 구성]
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 장치(100)의 구성에 대해서 설명한다. 또, 이하에서는, 하나의 서브 화소 영역 SG 내에 존재하는 하나의 표시 영역을 「서브 화소」라고 부르고, 또한, 하나의 화소 영역 G 내에 대응하는 표시 영역을 「1 화소」라고 부르는 일도 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 액정 장치(100)의 개략 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도 1에서는, 설명의 편의상, 지면 윗방향을 Y 방향으로, 또한, 지면 우측 방향을 X 방향으로 각각 규정한다. 여기서, 본 실시예의 액정 장치(100)는, 2단자형 비선형 소자의 일례로서의 TFD(Thin Film Diode) 소자를 이용한 액티브 매트릭스 구동 방식으로서, 반투과 반사형의 액정 장치이다. 도 2는 도 1의 절단선 A-A'에 따른 액정 장치(100)의 단면도이며, 특히, 하나의 X 방향으로 열을 이루는 서브 화소군을 통과하는 위치에서 절단한 액정 장치(100)의 단면도이다.
먼저, 도 2를 참조하여, 액정 장치(100)의 단면 구성에 대해서 설명한다.
도 2에 있어서, 액정 장치(100)는 크게 나누어 액정 표시 패널(30)과 조명 장치(20)를 포함하여 구성된다.
액정 표시 패널(30)은, 관찰자에 의해 시인되는 관찰측에 배치된 소자 기판(91)과, 그 소자 기판(91)에 대향하여 관찰측과 반대측에 배치되는 컬러 필터 기판(92)이 프레임 형상의 밀봉 부재(3)를 거쳐서 접합되고, 그 프레임 형상의 밀봉 부재(3)에 의해 구획되는 영역에 액정이 사이에 유지되어 액정층(4)이 형성되게 된다. 프레임 형상의 밀봉 부재(3)에는, 복수의 금속 입자 등의 도통 부재(7)가 혼 입되어 있다. 또한, 소자 기판(91)과 컬러 필터 기판(92) 사이에는, 액정층(4)의 두께를 균일하게 유지하기 위한 스페이서(도시 생략)가 랜덤하게 배치되어 있다.
먼저, 컬러 필터 기판(92)의 단면 구성은 다음과 같다.
컬러 필터 기판(92)은 절연성을 갖는 하측 기판(2)을 갖고, 하측 기판(2)의 내면 상에는, 표면 상에 미세한 요철이 형성된 산란층(9)이 형성되어 있다. 산란층(9)의 내면 상에는, 표시의 최소 단위로 되는 서브 화소 영역 SG마다, 알루미늄, 알루미늄 합금, 은 합금 등의 반사성을 갖는 재료에 의해 형성된 반사층(5)이 형성되어 있다. 각 반사층(5)은 요철이 형성된 산란층(9)의 내면 상에 형성되어 있기 때문에, 그 요철의 형상을 반영한 형상을 갖고, 각 반사층(5)에서 반사되는 광은 적절히 산란된다. 각 반사층(5)은 개구(5x)를 갖고, 각 개구(5x)는 서브 화소 영역 SG의 모든 면적을 기준으로 하여 소정 비율의 면적을 갖도록 형성되어 있다. 각 서브 화소 영역 SG에서, 각 개구(5x)에 대응하는 영역은, 후술하는 조명 장치(20)로부터 액정 표시 패널(30) 내로 향해서 조사된 조명광을 투과시키는 투과 영역으로 설정되고 있고, 또한, 각 반사층(5)에서, 그 개구(5x) 이외의 영역은 관찰측으로부터 액정 표시 패널(30) 내로 입사한 외광을 반사시키는 반사 영역으로 설정되어 있다.
반사층(5)의 내면 상이고 또한 각 서브 화소 영역 SG의 사이에는, 차광성을 갖는 차광층 BM이 형성되어 있다. 각 반사층(5)의 내면 위 및 각 개구(5x)에 위치하는 산란층(9)의 내면 위에는, 서브 화소 영역 SG마다 R(적색), G(녹색), B(청색)의 3색 중 어느 하나로 이루어지는 착색층(6R, 6G 및 6B)이 형성되어 있다. 이 착 색층(6R, 6G 및 6B)에 의해 컬러 필터가 구성된다. 하나의 화소 영역 G는 R, G, B의 서브 화소로 구성되는 컬러 1화소분의 영역을 나타내고 있다. 또, 이하의 설명에 있어서, 색을 말하지 않고 착색층을 가리키는 경우는 간단히 「착색층(6)」이라고 기재하고, 색을 구별하여 착색층을 가리키는 경우는 「착색층(6R)」 등으로 기재한다. 또, 도 1에 도시하는 바와 같이, 각 개구(5x)에 위치하는 착색층(6)의 두께는 각 반사층(5)에 위치하는 착색층(6)의 두께보다도 두껍게 형성되어 있다. 이에 따라, 반사형 표시 모드 및 투과형 표시 모드의 양쪽에서 각기 소망하는 색상 및 밝기를 보이도록 설계되어 있다.
각 착색층(6) 및 차광층 BM의 내면 상에는, 투명 수지 등으로 이루어지는 보호층(16)이 형성되어 있다. 이 보호층(16)은 액정 표시 패널(30)의 제조 공정 중에 사용되는 약제 등에 의한 부식이나 오염으로부터 착색층(6)을 보호하는 기능을 갖는다. 보호층(16)의 내면 상에는, 스트라이프 형상을 갖고, ITO(Indium-Tin Oxide) 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 주사선(주사 전극)(8)이 형성되어 있다. 이 주사선(8)의 일단(一端)은 밀봉 부재(3) 내에 위치하고 있어, 그 밀봉 부재(3) 내에 혼입된 도통 부재(7)와 전기적으로 접속되어 있다. 주사선(8)의 내면 상에는, 폴리이미드 수지 등의 유기 재료로 이루어지는 도시하지 않은 배향막이 형성되어 있다.
다음에, 소자 기판(91)의 구성은 다음과 같다.
절연성을 갖는 상측 기판(1)의 내면 상에는, 서브 화소 영역 SG마다, TFD 소자(33), 및 TFD 소자(33)와 전기적으로 접속된 화소 전극(10)이 각기 형성되어 있 다. 또한, 상측 기판(1)의 내면 위이고 또한 서로 인접하는 화소 전극(10)의 사이에는, 직선형의 형상을 갖고, 크롬 등의 도전 재료로 이루어지는 데이터선(32)이 형성되어 있다. 각 데이터선(32)은 대응하는 각 TFD 소자(33)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 때문에, 각 데이터선(32)은 각 TFD 소자(33)를 거쳐서 각 화소 전극(10)에 전기적으로 접속되어 있다.
적어도 각 TFD 소자(33) 및 각 화소 전극(10)의 내면 상에는, 투명 수지 등으로 이루어지는 보호층(17)이 형성되어 있다. 상측 기판(1)의 내면 상의 좌우 주연부(周緣部)에는 복수의 배선(31)이 형성되어 있다. 각 배선(31)의 일단은 밀봉 부재(3) 내에 위치하고 있고, 당해 각 배선(31)은 밀봉 부재(3) 내에 혼입된 도통 부재(7)와 전기적으로 접속되어 있다. 이 때문에, 상측 기판(1)에 마련된 각 배선(31)과 하측 기판(2) 상에 마련된 각 주사선(8)은 밀봉 부재(3) 내에 혼입된 도통 부재(7)를 거쳐서 상하 도통되어 있다. 보호층(17) 등의 내면 상에는 폴리이미드 수지 등의 유기 재료로 이루어지는 도시하지 않은 배향막이 형성되어 있다.
조명 장치(20)는 컬러 필터 기판(92)의 외면측에 배치되어 있다.
조명 장치(20)는 도광판(21)과, 도광판(21)의 일단면측에 부착된 광원(23)과, 반사 시트(26)를 포함하여 구성된다. 광원(23) 내에는 LED(Light Emitting Diode)(22)가 마련되어 있다.
LED(22)는, 예컨대, 후술하는 전자 기기 내 등에 마련되는 휘도 제어 회로(24)와 전기적으로 접속되어 있고, 휘도 제어 회로(24)는 광 센서(25)와 전기적으로 접속되어 있다. 광 센서(25)는, 예컨대 포토다이오드이며, 주위 환경광의 조 도[cd·m-2]를 측정하여, 주위 환경광의 조도에 대응한 전압을 휘도 제어 회로(24)에 출력한다. 이 휘도 제어 회로(24)에 출력되는 전압의 값은 광 센서(25)에 의해서 검지된 주위 환경광의 조도의 대수값에 비례한다. 휘도 제어 회로(24)는 공급된 전압의 값에 대응하는 전기 신호를 기초로 LED(22)의 발광 휘도를 변화시킨다.
또, 본 발명은, 상기한 반투과 반사형의 액정 표시 패널(30) 외에, 반사층(5)을 갖지 않는 완전 투과형의 액정 표시 패널에도 적용 가능하다.
이 액정 장치(100)에 있어서, 반사형 표시가 행하여지는 경우, 액정 장치(100) 내에 입사된 외광은 도 2에 나타내는 경로 R을 따라 진행한다. 즉, 관찰측으로부터 액정 장치(100) 내로 입사한 외광은 반사층(5)에 의해서 반사되어 관찰자에게 이른다. 이 경우, 그 외광은, 착색층(6)이 형성되어 있는 영역을 통과하여, 그 착색층(6)의 아래측에 존재하는 반사층(5)에 의해 반사되어, 재차 착색층(6)을 통과함으로써 소정의 색상 및 밝기를 보인다. 이렇게 해서, 소망하는 컬러 표시 화상이 관찰자에 의해 시인된다.
한편, 투과형 표시가 행하여지는 경우, 광원(23) 내의 LED(22)가 발광함으로써, 그 광이 도광판(21)의 입광단면(21c)을 통하여 도광판(21)에 입사된다. 도광판(21)에 입사된 광은 컬러 필터 기판(92)에 이웃하는 도광판(21)의 출광면(21a)과, 그 출광면(21a)과 반대측에 위치하는 반사면(21b)에 의해서 반사를 반복함으로써, 도광판(21) 내부를 지면 오른쪽 방향으로 전파된다. 도광판(21)의 내부를 전파하는 광은, 출광면(21a)과의 임계각을 넘으면, 출광면(21a)으로부터 액정 표시 패널(30)로 향하여 출사되지만, 반사면(21b)과의 임계각을 넘어, 반사면(21b)으로부터 반사 시트(26)측으로 출사한 경우에는, 반사 시트(26)에 의해서 반사되어, 재차 도광판(21)의 내부로 되돌려진다. 이렇게 해서 액정 표시 패널(30)에 조사된 조사광은, 도 2에 나타내는 경로 T를 따라 진행하여, 투과 영역, 즉, 개구(5x)에 위치하는 착색층(6) 및 액정층(4) 등을 통과해서 관찰자에게 이른다. 이 경우, 그 조사광은 착색층(6) 및 액정층(4) 등을 투과함으로써 소정의 색상 및 밝기를 보인다. 이렇게 해서, 소망하는 컬러 표시 화상이 관찰자에 의해 시인된다.
또한, 반사형 표시 및 투과형 표시의 어느 쪽의 표시 모드인 경우에도, 액정 표시 패널(30)에 입사한 외광은, 도 2에 나타내는 경로 S를 따라 진행하여, 반사 시트(26)에 의해 반사되어, 재차 착색층(6)을 통과함으로써 소정의 색상 및 밝기를 보인다. 이것에 의해서도, 소망하는 컬러 표시 화상이 관찰자에 의해 시인된다.
(전극 및 배선의 구성)
다음에, 도 1, 도 3 및 도 4를 참조하여, 소자 기판(91) 및 컬러 필터 기판(92)의 전극 및 배선의 구성에 대하여 설명한다. 도 3은 소자 기판(91)을 정면 방향(즉, 도 2에 있어서의 아래쪽)에서 관찰했을 때의 소자 기판(91)의 전극 및 배선의 구성을 평면도로서 나타낸다. 도 4는 컬러 필터 기판(92)을 정면 방향(즉, 도 2에 있어서의 위쪽)에서 관찰했을 때의 컬러 필터 기판(92)의 전극의 구성을 평면도로서 나타낸다. 또한, 도 3 및 도 4에 있어서, 전극이나 배선 이외의 기타 요소는 설명의 편의상 도시를 생략하고 있다.
도 1에 있어서, 소자 기판(91)의 화소 전극(10)과, 컬러 필터 기판(92)의 주사선(8)과의 교차하는 영역이 표시의 최소 단위로 되는 하나의 서브 화소 영역 SG을 구성한다. 그리고, 이 서브 화소 영역 SG가 지면 세로 방향 및 지면 가로 방향으로 복수개, 매트릭스 형상으로 나열된 영역이 유효 표시 영역 V(2점 쇄선에 의해 둘러싸이는 영역)이다. 이 유효 표시 영역 V에 문자, 숫자, 도형 등의 화상이 표시된다. 또, 도 1 및 도 3에 있어서, 액정 장치(100)의 외주(外周)와 유효 표시 영역 V에 의해서 구획된 영역은 화상 표시에 기여하지 않는 프레임 영역(38)으로 되어 있다.
소자 기판(91)의 전극 및 배선의 구성은 다음과 같다.
도 3에 도시하는 바와 같이 소자, 기판(91)은 TFD 소자(33), 화소 전극(10), 복수의 배선(31), 복수의 데이터선(32), 드라이버 IC(80), 및 복수의 외부 접속용 단자(35)를 구비하고 있다.
소자 기판(91)은 컬러 필터 기판(92)의 일단측으로부터 외측으로 연장되는 연장 영역(36)을 갖는다. 연장 영역(36) 상에는, 드라이버 IC(80)가 예컨대 ACF(Anisotropic Conductive Film : 이방성 도전막)을 거쳐서 각각 실장되어 있다. 또, 도 3에서는, 설명의 편의상, 소자 기판(91)의 연장 영역(36)측의 변(91a)으로부터 반대측의 변(91c)으로 향하는 방향을 Y 방향이라 규정하고, 또한, 변(91d)로부터 반대측의 변(91b)으로 향하는 방향을 X 방향이라 규정한다.
연장 영역(36) 상에는 복수의 외부 접속용 단자(35)가 형성되어 있다. 드라이버 IC(80)의 각 입력 단자(도시 생략)는 도전성을 갖는 범프(bumps)를 거쳐서, 그 복수의 외부 접속용 단자(35)에 각기 접속되어 있다. 외부 접속용 단자(35)는 ACF나 땜납 등을 거쳐서 FPC(플렉서블 프린트 기판)(34)에 접속되어 있다. FPC(34)는 후술하는 전자 기기에 전기적으로 접속되어 있다.
드라이버 IC(80)의 각 출력 단자(도시 생략)는 도전성을 갖는 범프를 거쳐서 복수의 데이터선(32) 및 복수의 배선(31)에 각기 전기적으로 접속되어 있다. 이에 따라, 드라이버 IC(80)는 데이터선(32)에 데이터 신호를, 또한, 주사선(8)에 주사 신호를 각기 공급하는 것이 가능해져 있다.
복수의 데이터선(32)은, 지면 세로 방향으로 연장되는 직선 형상의 배선이며, 연장 영역(36)으로부터 유효 표시 영역 V에 걸쳐서 Y 방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 각 데이터선(32)은, X 방향으로 일정한 간격을 두고 형성되며, 대응하는 각 TFD 소자(33)에 전기적으로 접속되어 있다. 각 TFD 소자(33)는 대응하는 각 화소 전극(10)에 접속되어 있다.
복수의 배선(31)은, 본선 부분(31a)과, 그 본선 부분(31a)의 종단으로부터 밀봉 부재(3)측으로 절곡(折曲)되는 절곡 부분(31b)에 의해 구성되어 있다. 각 본선 부분(31a)은 프레임 영역(38) 내를 연장 영역(36)으로부터 Y 방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 각 절곡 부분(31b)의 일단(종단)은, 지면 좌측 또는 지면 우측에 존재하는 밀봉 부재(3) 내에 위치하고 있고, 그 밀봉 부재(3) 내에 혼입된 도통 부재(7)와 전기적으로 접속되어 있다.
다음에, 컬러 필터 기판(92)의 전극의 구성은 다음과 같다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터 기판(92)은 X 방향으로 연장되는 스 트라이프 형상의 주사선(8)을 복수개 갖는다. 각 주사선(8)의 좌단부 혹은 우단부는, 도 1 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 밀봉 부재(3) 내에 위치하고 있으며, 그 밀봉 부재(3) 내의 도통 부재(7)와 전기적으로 접속되어 있다.
이상에 설명한, 컬러 필터 기판(92)과 소자 기판(91)이 밀봉 부재(3)를 거쳐서 접합된 상태가 도 1에 도시되어 있다. 동 도면에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터 기판(92)의 각 주사선(8)은, 소자 기판(91)의 각 데이터선(32)에 대하여 대략 직교하고 있고, X 방향으로 열을 이루는 복수의 화소 전극(10)과 평면적으로 겹쳐져 있다. 이와 같이, 주사선(8)과 화소 전극(10)이 겹치는 영역이 서브 화소 영역 SG를 구성한다.
또한, 컬러 필터 기판(92)의 주사선(8)과 소자 기판(91)의 배선(31)은, 도시한 바와 같이 좌변측과 우쪽측 사이에서 교대로 겹쳐져 있고, 그 주사선(8)과 배선(31)은 밀봉 부재(3) 내의 도통 부재(7)를 거쳐서 상하 도통되어 있다. 즉, 각 주사선(8)과 각 배선(31)의 도통은 도시한 바와 같이 좌변측과 우쪽측 사이에서 교대로 실현되어 있다. 이에 따라, 컬러 필터 기판(92)의 주사선(8)은 소자 기판(91)의 배선(31)을 거쳐서 드라이버 IC(80)에 전기적으로 접속되어 있다.
(조명 장치의 자동 조광 방법)
다음에, 도 1, 도 5 및 도 6 등을 참조하여, 본 발명의 특징을 이루는 조명 장치(20)의 자동 조광 방법에 대하여 설명한다.
도 5는 조명 장치(20)의 자동 조광 방법의 전기적인 구성을 나타내는 블럭도 이다.
본 발명에 따른 실시예에서는, 드라이버 IC(80), 광 센서(25), 조명 장치(20)의 LED(22), 외부 회로(71), EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)(72) 및 휘도 제어 회로(24)에 의한 협동에 의해 조명 장치(20)의 자동 조광 처리가 이루어진다. 또, 드라이버 IC(80)는 MPU(Microprocessor)(81)와, 입출력 회로(82)와, RAM(Random Access Memory)(83)와, 온도 특성 보상 회로(84)를 포함하여 구성된다. 바람직한 예에서는, 외부 회로(71), EEPROM(72) 및 휘도 제어 회로(24)는 후술하는 전자 기기 내 등에 마련될 수 있다.
입출력 회로(82)는 상기한 복수의 외부 접속용 단자(35) 및 FPC(34)을 통하여 외부 회로(71)와 전기적으로 접속되어 있다. 외부 회로(71)는 도시하지 않은 입출력 회로, 연산 처리 장치, 각종 메모리 및 각종 레지스터 등에 의해 구성된다. 또한, 외부 회로(71)는, 광 센서(25)에 의해 검지된 주위 환경광의 조도가 소정의 조도, 예컨대, 바람직한 예에서는 환경광의 조도가 1000[lx] 이하인 경우(어두운 경우)에는 투과형 표시 모드로 전환하는 한편, 환경광의 조도가 1000[lx]보다 큰 경우(밝은 경우)에는 반사형 표시 모드로 전환하는 표시 모드 전환 수단(71a)을 가지며, 그 전환 신호를 입출력 회로(82) 등을 통하여 MPU(81)로 출력한다.
기억 수단인 EEPROM(72)은, 액정 표시 패널(30)의, 후술하는 최적 표면 휘도를 L, 정수를 K, 감마값을 γ 및 액정 표시 패널(30)의 구동 전압을 E로 했을 때 에, L=KEγ로 표시되는 일반식에서, 적어도 투과형 표시 모드일 때에 적용되는 감마값에 대응하는 데이터(이하, 「투과형 표시용 감마 데이터 γ1」이라고 부름), 및 반사형 표시 모드일 때에 적용되는 감마값에 대응하는 데이터(이하, 「반사형 표시용 감마 데이터 γ2」라고 부름)의 각각을 복수의 테이블로서 기억하고 있다. 여기서, 투과형 표시용 감마 데이터 γ1은 1.8로 설정되고, 반사형 표시용 감마 데이터 γ2는 2.2로 각기 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이것은 반사용의 컬러 필터쪽이 투과용의 컬러 필터보다 색이 연해지는(흰색을 띄는) 경우가 많기 때문이다.
MPU(81)는 본 실시예에 따른 조명 장치(20)의 자동 조광 처리를 통괄적으로 제어한다. MPU(81)는 액정 표시 패널(30)의 감마값을 소정의 조건 하에서 투과형 표시용 감마 데이터 γ1 또는 반사형 표시용 감마 데이터 γ2를 적용한다. 즉, MPU(81)는 외부 회로(71)로부터 출력되는 투과형 표시 모드의 전환 신호에 근거하여, 휘도 제어 회로(24)로부터 얻어지는 출력값(주위 환경광의 조도의 데이터값)에 따라, EEPROM(72)에 기억되어 있는 복수의 테이블로부터 투과형 표시용 감마 데이터 γ1을 RAM(83)으로 로드함으로써 취득해서, 액정 표시 패널(30)의 감마값을 투과형 표시용 감마 데이터 γ1로 치환하는 한편, 외부 회로(71)로부터 출력되는 반사형 표시 모드의 전환 신호에 근거하여, 휘도 제어 회로(24)로부터 얻어지는 출력값(주위 환경광의 조도의 데이터값)에 따라, EEPROM(72)에 기억되어 있는 복수의 테이블로부터 반사형 표시용 감마 데이터 γ2를 RAM(83)으로 로드함으로써 취득해서, 액정 표시 패널(30)의 감마값을 반사형 표시용 감마 데이터 γ2로 치환한다. 또, MPU(81)는, 그 투과형 표시용 감마 데이터 γ1 또는 반사형 표시용 감마 데이터 γ2에 근거하여, 도시하지 않은 감마 보정 회로에 의해서 주지의 방법에 의해 감마 보정을 실시해서 액정 표시 패널(30)의 표시 휘도를 조정한다.
온도 특성 보상 회로(84)는 온도 드리프트(temperature drift)에 의한 광 센서(25) 및 LED(22)의 각 출력값의 변동을 보상하는 회로이다. 따라서, 주위의 온도 환경이 변화하여 광 센서(25) 및 LED(22)에 온도 드리프트가 발생한 경우에도, 이 온도 특성 보상 회로(84)에 의해 광 센서(25) 및 LED(22)의 각 출력값이 적정한 값으로 보상된다. 휘도 제어 회로(24)는, MPU(81)에 의한 통괄 제어 하에서 실행되어, 이 광 센서(25)로부터 공급된 전압의 값을 기초로 LED(22)로 흘리는 전류량을 조정해서 LED(22)의 발광 휘도를 변화시킨다. LED(22)에 흘리는 전류량을 늘이면, LED(22)로부터 출광되는 광은 밝아지고, LED(22)에 흘리는 전류량을 줄이면, LED(22)로부터 출광되는 광은 어두워진다. 이 휘도 제어 회로(24)는 본 발명에 있어서의 휘도 제어 수단으로서 기능한다.
도 6은 휘도 제어 회로(24)의 전기적인 구성을 나타내는 블럭도이다. 휘도 제어 회로(24)는 CPU(Central Processing Unit)(41)와, CPU(41)에 접속된 RAM 등의 메모리(42)를 포함하여 구성된다. CPU(41)는 광 센서(25) 및 LED(22)와 전기적으로 접속되어 있다.
휘도 제어 회로(24)에 있어서, CPU(41)는, 광 센서(25)로부터 출력된 전압의 값을 기초로, 메모리(42)에 기억되어 있는 조광 프로파일에 따라서, LED(22)에 공급하는 전류값을 구체적으로 결정한다. 또, 본 발명에서는, 조광 프로파일을 상기 한 EEPROM(72)에 기억해 두고, 필요에 따라 수시로 그 조광 프로파일을 EEPROM(72)으로부터 메모리(42)로 로드하도록 구성하여도도 상관없다. CPU(41)는 LED(22)에 흘리는 전류량을 결정된 전류값으로 조정한다. 또한, 휘도 제어 회로(24)는 광 센서(25)를 통하여 검지된 주위 환경광의 조도에 대응하는 데이터를 MPU(81)로 출력한다. 이하, 이 조광 프로파일의 생성 방법에 대하여 구체적으로 말한다.
도 7은 주위 환경광의 조도에 대하여, 인간이 표시 화면을 보기 쉽다고 느낄 때의 액정 표시 패널 표면에서의 표시 화면의 휘도(이하, 「표면 휘도」라고도 부름)를 나타내는 그래프이다. 도 7에 있어서, 가로축은 주위 환경광의 조도를 나타내고, 세로축은 표시 화면의 휘도를 나타낸다. 이 도 7의 그래프는 완전 투과형 및 반투과 반사형의 액정 장치의 각각에 대해서 실험적으로 구해진 것이다. 구체적으로는, 수명의 피험자에게 표시 화면을 보이고, 몇 가지의 주위 환경광의 조도의 경우에 대하여, 피험자가 보기 쉽다고 한 표시 화면의 휘도, 즉 최적 표면 휘도를 측정한 것이다. 여기서 말하는 최적 표면 휘도란, 조명 장치로부터 액정 표시 패널을 투과한 후의 광의 휘도를 가리킨다. 도 7에 있어서, 마름모형의 점은 완전 투과형의 액정 장치에 대한 측정점을 나타내고, 정방형의 점은 반투과 반사형의 액정 장치에 대한 측정점을 나타낸다.
도 7을 보면, 주위 환경광의 조도가 8000[lx] 부근까지는 주위 환경광의 조도가 높아짐과 아울러 최적 표면 휘도도 상승하며, 주위 환경광의 조도가 내려감과 아울러 최적 표면 휘도도 내려간다. 이것은, 피험자에게 있어, 주위가 어두운 경우에는, 액정 표시 패널의 표시 화면을 어둡게 한 쪽이 보기 쉽고, 주위가 밝은 경 우에는, 액정 표시 패널의 표시 화면을 밝게 한 쪽이 보기 쉽기 때문이다. 주위 환경광의 조도가 8000[lx]보다도 높은 경우에는, 주위 환경광의 조도가 상승되면, 최적 표면 휘도는 내려간다. 이것은, 주위 환경광의 조도가 8000[lx]보다도 상승되면, 그 주위 환경광을 반사하는 것에 의한 표시 화면으로부터의 반사광은 그것만으로 충분히 표시 화면을 조명할 수 있는 휘도로 되기 때문이다. 바꿔 말하면, 반사광의 휘도는, 조명 장치로부터의 투과광의 휘도보다도 커지기 때문에, 조명 장치로부터의 투과광에 의해서 표시 화면을 밝게 할 필요가 없어지기 때문이다. 따라서, 주위 환경광의 조도가 8000[lx] 부근에 있을 때에는, 최적 표면 휘도의 크기는 최대의 300[cd·m-2]로 되지만, 이 때, 액정 표시 패널의 표시 화면에서, 주위 환경광을 반사하는 것에 의한 반사광의 휘도의 크기와, 조명 장치로부터 액정 표시 패널을 투과한 투과광의 휘도의 크기는 동일 크기로 된다. 또한, 이 때의 투과광과 반사광의 양쪽의 휘도는 최적 표면 휘도의 최대값으로 된다.
곡선 sim은 완전 투과형 및 반투과 반사형의 액정 장치의 측정점의 근사 곡선을 나타낸다. 이 곡선 sim의 형상으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 인간이 표시 화면을 보기 쉽다고 느낄 때의 액정 패널 표면의 휘도의 값은, 주위 환경광의 조도의 대수값에 대하여, 볼록형의 대략 2차 곡선적으로 변화하고 있는 것을 알 수 있다.
또, 이 실험 결과에서는, 주위 환경광의 조도에 대하여, 최적 표면 휘도의 변화는 완전 투과형 및 반투과 반사형의 액정 장치의 어느 쪽의 장치에서도 거의 동일한 특성을 나타내고 있다. 이것은, 본 실험에서 이용되고 있는 반투과 반사형의 액정 장치가, 반사층에 의한 광의 반사의 비율이 적은 장치이기 때문이다. 즉, 반투과 반사형의 액정 장치에 있어서, 반사층에 의한 반사광은, 액정 표시 패널의 반사광 전체의 휘도에는 아무런 기여하지 않고, 액정 표시 패널 전체의 반사광의 휘도의 크기는 조명 장치의 반사 시트에 주위 환경광이 반사되는 것에 의한 반사광의 휘도에 의존하는 것이 크기 때문이다. 이 반사 시트는 반투과 반사형 및 완전 투과형의 액정 장치의 모두에 구비되어 있다. 그 때문에, 본 실험 결과에 있어서의 최적 표면 휘도의 변화는 완전 투과형 및 반투과 반사형의 액정 장치의 어느 쪽의 장치에서도 거의 동일한 특성을 나타내고 있다.
도 8은 도 7의 실험 결과를 기초로 작성된 조광 프로파일의 일례를 나타내고 있다. 도 8에 있어서, 가로축은 주위 환경광의 조도를 나타내고, 세로축은 최적 표면 휘도를 나타낸다. 이하, 조광 프로파일의 작성 방법에 대하여 말한다.
우선, 최적 표면 휘도를 최대로 할 때의 주위 환경광의 조도(이하, 간단히 「최대 조도 환경」이라고 부름)를 구한다. 휘도 제어 회로(24)는, 주위 환경광의 조도가 최대 조도 환경으로 되었을 때에, 최적 표면 휘도를 최대로 한다. 이 최적 표면 휘도의 최대값은, LED(22)에 공급하는 전류량을 최대로 한 경우에 있어서의 조명 장치의 최대 발광 휘도와, 패널의 투과율에 따라 결정되는, 표시 화면의 최대 휘도로 되는 것이 바람직하다. 그러나, 최적 표면 휘도의 최대값으로서는, 반드시 최대 휘도로 할 필요는 없고, 최대 휘도의 90% 이상으로 해도 좋다. 실제로는, 미리, 액정 표시 패널에 입사한 광 중, 반사광으로서 액정 표시 패널로부터 출사된 광의 비율인 반사율을 측정해 둔다. 그리고, 반사율과 최적 표면 휘도의 최대값으로부터 이하의 식 (1)로 표시되는 환경 파라미터를 구한다.
Figure 112007014131157-pat00001
환경 파라미터는, 액정 표시 패널의 반사광과 투과광의 양쪽의 휘도가 동일한 크기로 될 대에 있어서의 환경광의 조도를 나타내고 있고, 이 때, 반사광과 투과광의 양쪽의 휘도는 최적 표면 휘도의 최대값으로 된다. 완전 투과형의 액정 장치이면, 투과율이 낮기 때문에, 환경 파라미터의 값은 8000[lx] 이상으로 될 수 있다. 이와 같이, 환경 파라미터의 값이 8000[lx] 이상이면, 최대 조도 환경은 8000[lx]로 된다. 반투과 반사형의 액정 장치이면, 반사율이 높기 때문에, 환경 파라미터의 값은 8000[lx]보다도 작아지는 것이 많다. 이와 같이, 환경 파라미터의 값이 8000[1x]보다도 작으면, 최대 조도 환경은 환경 파라미터의 값으로 된다. 환경 파라미터의 값이 8000[lx] 이상으로 될 때에, 최대 조도 환경을 8000[lx]로 하는 것은, 표시 화면을 보는 환경으로서, 주위 환경광의 조도가 8000[lx]로 되는 장소가 가장 많고, 이보다도 큰 환경광의 조도로 되는 장소에서 이용되는 것은 너무 없다고 생각되기 때문이다. 이렇게 함으로써, 액정 장치의 완전 투과형, 반투과 반사형에 별로 관계없이, 표시 화면을 보는 주위 환경광의 조도로서 가장 가능성이 높은 휘도일 때에, 최적 표면 휘도를 최대값을 맞출 수 있다.
다음에, 주위 환경광의 조도가 10[lx] 이하인 경우에 있어서의 조광 프로파일에 대하여 말한다. 주위 환경광의 조도가 10[lx] 이하인 장소로서는, 예컨대, 캄캄한 방에 비상등만이 점등되어 있는 장소가 해당된다. 이와 같이, 주위 환경광의 조도가 10[lx] 이하로 되는 충분히 어두운 장소에서는, 표시 화면의 휘도는 50[cd·m-2]으로 충분하다. 따라서, 도 8에 도시하는 바와 같이, 주위 환경광의 조도가 10[lx] 이하인 경우에는, 최적 표면 휘도는 일정한 휘도의 크기 50[cd·m-2]로 설정된다. 또, 이 때의 최적 표면 휘도는, 50[cd·m-2]에 한정되지 않고, 사용자의 기호에 따라 변경하는 것이 가능하게 되지만, 50∼150[cd·m-2]의 사이로 설정되는 것이 바람직하다. 이하에서는, 이 주위 환경광의 조도가 10[lx]로 될 때를 어두운 장소 조도 환경이라 부르고, 이 때의 최적 표면 휘도를 어두운 장소 휘도라고 부른다. 이와 같이, 어두운 장소 조도 환경에 있어서, 어두운 장소 휘도를 50[cd·m-2]의 일정값, 바람직하게는 50∼150[cd·m-2] 사이의 일정값으로 함으로써, 사용자의 시각에 있어 적절한 휘도로 표시 화면을 조명할 수 있고, 또한 조명 장치(20)의 전력 절약화를 실현할 수 있다.
주위 환경광의 조도가 10[lx]보다도 큰 경우, 즉, 어두운 장소 조도 환경보다도 큰 경우, 최적 표면 휘도는, 주위 환경광의 조도의 대수값에 대하여, 볼록형의 2차 곡선으로 표시되고, 이하의 식 (2)∼(3)에 따른다.
Figure 112007014131157-pat00002
Figure 112007014131157-pat00003
식 (2)∼(3)은 도 7에 설명한 실험 결과에 있어서의 근사 곡선 sim에 따라서 구해진 식이다. 도 8에서 설명하면 곡선 G1의 2차 곡선으로 된다. 또한, 식 (2)∼(3)에 대하여, 앞서 설명한 바와 같이, 최대 조도 환경에서, 최적 표면 휘도는 최대값으로 되어 있다. 이와 같이, 이 식 (2)∼(3)에 따라서 구해진 최적 표면 휘도는 항상 사용자에게 있어 보기 쉬운 표시 화면의 휘도로 된다.
주위 환경광의 조도가 최대 조도 환경보다도 커지는 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 주위 환경광을 반사하는 것에 의한 반사광의 휘도쪽이, 조명 장치로부터 액정 패널을 투과하여 온 광의 휘도보다도 커진다. 따라서, 주위 환경광의 조도가 최대 조도 환경보다도 커지는 경우, 예컨대 약 14000[cd·m-2] 이상으로 되는 경우에는, 주위 환경광을 통해 필요 충분한 표면 휘도를 얻을 수 있기 때문에, 휘도 제어 회로(24)는 조명 장치(20)에 의한 액정 표시 패널(30)로의 발광을 정지시킨다. 이에 따라, 표시 화면의 휘도는 0[cd·m-2]으로 되어, 조명 장치(20)의 전력 절약화를 실현할 수 있다.
(휘도 제어 처리)
다음에, 휘도 제어 회로(24)에 있어서의 휘도 제어 처리에 대하여 본 실시예에 따른 액정 장치(100)를 예로 들어 설명한다. 도 9는 본 실시예에 따른 휘도 제어 처리에 대한 흐름도를 나타낸다. 먼저, 미리, 액정 표시 패널(30)의 표면 휘도와, LED(22)에 공급하는 전류량과의 관계를 측정에 의해 구하고, 그 관계를 테이블로서 메모리(42) 등에 유지해 둔다. 또한, 도 8에서 설명한 조광 프로파일도 식 또는 테이블로서 메모리(42) 등에 보존해 둔다. 또한, 광 센서(25)가 검지하는 주위의 광의 휘도와, 광 센서(25)가 출력하는 전압의 관계도, 테이블로서 메모리(42) 등에 유지해 둔다.
광 센서(25)는 주위 환경광의 조도를 측정하여, 그 휘도의 값에 대응한 전압을 CPU(41)에 출력한다(단계 S1). CPU(41)는, 광 센서(25)로부터 출력된 전압의 값을 기초로, 메모리(42) 중의 테이블로부터, 광 센서(25)가 검지한 주위 환경광의 조도를 구하여, 주위 환경광의 조도가 변화되고 있는지 여부를 판정한다(단계 S2). 만약에 CPU(41)가 주위 환경광의 조도가 변화하고 있지 않다고 판정했으면, 휘도 제어 처리를 종료한다(단계 S2 : 아니오). CPU(41)는 주위 환경광의 조도가 변화하고 있다고 판정했으면(단계 S2 : 예), 구해진 주위 환경광의 조도를 기초로, 메모리(42) 중의 조광 프로파일로부터, 적절한 표시 화면의 휘도, 즉, 최적 표면 휘도를 구한다(단계 S3). 다음에, CPU(41)는 메모리(42) 중의 테이블로부터, LED(22)가 최적 표면 휘도로 되기 위한 LED(22)에 공급하는 전류량을 구한다. CPU(41)는 요구된 전류량을 LED(22)에 공급함으로써, 표시 화면이 최적 표면 휘도 로 되는 발광 휘도로 LED(22)를 발광시키고(단계 S4), 휘도 제어 처리를 종료한다. 이와 같이 함으로써, 액정 표시 패널(30)의 표시 화면의 휘도를 자동적으로 주위 환경광의 조도에 따른 최적의 것으로 할 수 있다.
이상의 구성을 갖는 본 실시예에서는, 휘도 제어 회로(24)에 의해 조명 장치(20)의 자동 조광이 이루어져, 주위 환경광에 따라서, 인간의 시각에 있어 적절한 밝기로 되는 최적 표면 휘도를 얻을 수 있다. 또한, 표시 모드 전환 수단(71a)에 의해, 주위 환경광의 조도의 크기에 따라 반사형 표시 모드 및 투과형 표시 모드 중 어느 한쪽으로 전환되어, 그에 따라, MPU(81)는, 투과형 표시용 감마 데이터 γ1 또는 반사형 표시용 감마 데이터 γ2를 적용하기 때문에, 표시 패널의 표시 휘도가 적절한 상태로 조정된다. 그 결과, 조명 장치(20)의 저소비 전력화를 실현하면서, 표시 품위의 향상을 도모할 수 있다.
(콘트라스트의 제어를 목적으로 한 조명 장치의 자동 조광 방법)
본 실시예에서는, 상기한 조명 장치(20)의 자동 조광 방법에 부가하여, 콘트라스트의 제어를 목적으로 한 조명 장치(20)의 자동 조광 방법도 함께 실행하는 것이 가능하다.
이하, 도 5 및 도 10을 참조하여, 본 실시예에 따른 콘트라스트의 제어를 목적으로 한 조명 장치(20)의 자동 조광 방법에 관하여 설명한다. 도 10에 있어서, 가로축은 주위 환경광의 조도를 대수값으로서 나타내고, 세로축은 액정 표시 패널(30)의 표시 화면의 콘트라스트를 나타낸다. 그래프 G10은 조명 장치(20)의 발 광 휘도의 크기, 즉 LED(22)로 흘리는 전류량이 소정값 A1로 설정되는 경우의, 주위 환경광의 조도의 대수값과 콘트라스트의 관계를 나타내는 그래프이다. 그래프 G11은 조명 장치(20)의 발광 휘도의 크기, 즉 LED(22)로 흘리는 전류량이 소정값 A2(<A1)로 설정되는 경우의, 주위 환경광의 조도의 대수값과 콘트라스트의 관계를 나타내는 그래프이다. 그래프 G12는 조명 장치(20)의 발광 휘도의 크기, 즉 LED(22)로 흘리는 전류량이 소정값 A3(>A1)으로 설정되는 경우의, 주위 환경광의 조도의 대수값과 콘트라스트의 관계를 나타내는 그래프이다. 이들의 각 그래프는 도 5의 EEPROM(72)에 복수의 테이블로서 기억되어 있다.
액정 장치(100)에서는, 표시 품질을 일정하게 유지하는 데 있어, 환경광의 조도가 변화된 경우에 있어서도, 그것에 추종하여 콘트라스트가 일정값으로 유지되어 있는 것이 바람직하다. 그러나, 실제로는, 환경광의 조도가 커지면 콘트라스트는 내려가게 되는 한편, 그 반대로 환경광의 조도가 작아지면 콘트라스트는 올라가게 되어, 콘트라스트를 일정하게 유지하는 것은 불가능하다.
예컨대, 여기서, 그래프 G10에 주목하면, 환경광의 조도가 약 300[lx]일 때 콘트라스트는 일정한 값 X1로 설정되어 있다. 그러나, 환경광의 조도가 내려가, 예컨대 100[lx]로 된 경우, 콘트라스트는 X2(>X1)로 되어, 콘트라스트를 당초의 값 X1로 유지할 수 없게 된다. 또한, 그 반대로, 환경광의 조도가 올라가, 예컨대 약 800[lx]로 된 경우, 콘트라스트는 X3(<X1)로 되어, 이 경우도 콘트라스트를 당초의 값 X1로 유지할 수 없게 된다.
이러한 문제를 해소하기 위해서는, 환경광의 조도가 내려가, 예컨대 100[lx] 로 된 경우, 이것에 추종하도록 LED(22)로 흘리는 전류량을 작게 하여, LED(22)의 발광 휘도를 억제하는 것에 의해 콘트라스트를 일정한 값 X1로 유지하게 하면 된다. 또한, 그 반대로, 환경광의 조도가 올라가, 예컨대 약 800[lx]로 된 경우에는, 이것에 추종하여 LED(22)로 흘리는 전류량을 크게 하여, LED(22)의 발광 휘도를 높이는 것에 의해 콘트라스트를 일정한 값 X1로 유지하게 하면 좋다.
그래서, 본 실시예에서는, 환경광의 조도가 변화된 경우에도, 그것에 추종하여 항상 콘트라스트를 일정한 값으로 유지한다.
구체적으로는, 우선, 액정 장치(100)가 기동했을 때에 콘트라스트가 디폴트로서 소정의 값(예컨대 일정한 값 X1)으로 설정된 경우에는, 휘도 제어 회로(24)는, 콘트라스트를 소정의 값(예컨대 일정한 값 X1)으로 하기 위해서, MPU(81)에 의한 통괄 제어 하에서, EEPROM(72)에 기억되어 있는 복수의 테이블로부터 액정 표시 패널(30)의 콘트라스트를 소정의 값(예컨대 일정한 값 X1)으로 설정하는 테이블(예컨대, 그래프 G10에 대응하는 콘트라스트에 관한 테이블)을 취득하여, 당해 테이블에 근거해서 조명 장치(20)의 발광 휘도를 조정한다(예컨대 일정한 값 X1의 경우에는 LED(22)에 흘리는 전류량을 A1로 함). 이에 따라, 콘트라스트가 일정한 값 X1로 유지된다.
그러나, 이러한 액정 장치(100)에 있어서, 환경광의 조도가 내려가, 예컨대 100[lx]이 된 경우에는, 이것에 추종하도록, 휘도 제어 회로(24)는, 콘트라스트를 소정의 값(예컨대 일정한 값 X1)으로 하기 위해, MPU(81)에 의한 통괄 제어 하에서, EEPROM(72)에 기억되어 있는 복수의 테이블로부터 액정 표시 패널(30)의 콘트 라스트를 소정의 값(예컨대 일정한 값 X1)으로 설정하는 테이블(예컨대, 그래프 G11에 대응하는 콘트라스트에 관한 테이블)을 취득하여, 당해 테이블에 근거해서 조명 장치(20)의 발광 휘도를 조정한다{예컨대, 일정한 값 X1의 경우에는 LED(22)에 흘리는 전류량을 A2(<A1)로 함}. 이에 따라, 콘트라스트가 일정한 값 X1로 유지된다.
또한, 그 반대로, 환경광의 조도가 올라가, 예컨대 약 800[lx]로 된 경우에는, 이것에 추종하도록, 휘도 제어 회로(24)는, 콘트라스트를 소정의 값(예컨대 일정한 값 X1)으로 하기 위해서, MPU(81)에 의한 통괄 제어 하에서, EEPROM(72)에 기억되어 있는 복수의 테이블로부터 액정 표시 패널(30)의 콘트라스트를 소정의 값(예컨대 일정한 값 X1)으로 설정하는 테이블(예컨대, 그래프 G12에 대응하는 콘트라스트에 관한 테이블)을 취득하여, 당해 테이블에 근거해서 조명 장치(20)의 발광 휘도를 조정한다{예컨대 일정한 값 X1의 경우에는 LED(22)에 흘리는 전류량을 A3(>A1)으로 함}. 이에 따라, 콘트라스트가 일정한 값 X1로 유지된다.
이상과 같이 하여, 본 실시예에서는, 환경광의 조도가 변화된 경우에 있어서도, 그것에 추종하여 콘트라스트가 항상 일정한 값으로 유지된다.
또, 상기한 실시예에서는, 콘트라스트를 일정하게 유지하기 위해서, 그래프 G10, G11 및 G12의 3종류의 데이터만 사용하는 것으로 했지만, 본 발명에서는, 이러한 3종류의 데이터보다 많은 데이터를 사용하여, 콘트라스트를 보다 고정밀도로 일정한 값으로 유지하도록 구성하여도 좋다.
(NTSC 규격비의 색 재현 범위의 제어를 목적으로 한 조명 장치의 자동 조광 방법)
또한, 본 발명에서는, NTSC(National Television System Committee) 규격비의 색 재현 범위의 제어를 목적으로 한 조명 장치(20)의 자동 조광 방법을 실행할 수도 있다.
일반적으로, 액정 장치의 색 재현 범위는, 예컨대 XYZ 표색계의 색도도에 있어서의 적색, 녹색, 청색의 각 색도 좌표(x, y)에 있어서, 적색(0.670, 0.330), 녹색(0.210, 0710), 청색(0.140, 0.080)을 연결하여 이루어지는 삼각형의 NTSC 규격에 대한 면적비로 표시된다. 예컨대, 액정 장치의 색 재현 범위는 NTSC 규격비 90%와 같이 표현된다.
여기서, 액정 장치(100)에 있어서, 착색층(6R, 6G, 6B)을 광이 투과하면, 각각 R(적색), G(녹색), B(청색)의 색상을 보이지만, 환경광의 조도가 변화하면, 그것에 따라, R(적색), G(녹색), B(청색)의 색조가 변화되기 때문에, 소망하는 색 재현 범위, 예컨대 NTSC비 90%를 실현하는 것은 곤란해진다. 즉, 환경광의 조도가 올라 표시 화면의 밝기가 증가하면, 착색층(6R, 6G, 6B)을 투과한 R(적색), G(녹색), B(청색)의 색상은 외견상 희미하게 시인되는 한편, 환경광의 조도가 내려가 표시 화면의 밝기가 저하하면, 착색층(6R, 6G, 6B)을 투과한 R(적색), G(녹색), B(청색)의 색상은 외견상 진하게 시인되기 때문에, 소망하는 색 재현 범위, 예컨대 NTSC 규격비 90%를 실현하는 것은 곤란해진다.
그래서, 본 실시예에서는, 상기한 콘트라스트비에 따른 조명 장치의 자동 조 광 방법과 동일한 사고 방식에 의해, 환경광의 조도가 변화된 경우에도, 그것에 추종하여 미리 설정된 NTSC 규격비에 의한 색 재현 범위를 일정한 비율로, 예컨대 NTSC 규격비 90%로 유지한다. 또, 이 경우, 도 10에서는, 세로축의 콘트라스트를 NTSC 규격비(%)로 치환한 것으로 된다. 또한, 도 10에서는, 그래프 G10은, 조명 장치(20)의 발광 휘도의 크기, 즉 LED(22)로 흘리는 전류량이 소정값 A1로 설정되는 경우의, 주위 환경광의 조도의 대수값과 액정 표시 패널(30)의 NTSC 규격비에 의한 색 재현 범위와의 관계를 나타내는 그래프가 된다. 그래프 G11은, 조명 장치(20)의 발광 휘도의 크기, 즉 LED(22)로 흘리는 전류량이 소정값 A2(<A1)로 설정되는 경우의, 주위 환경광의 조도의 대수값과 액정 표시 패널(30)의 NTSC 규격비에 의한 색 재현 범위와의 관계를 나타내는 그래프로 된다. 그래프 G12는, 조명 장치(20)의 발광 휘도의 크기, 즉 LED(22)로 흘리는 전류량이 소정값 A3(>A1)으로 설정되는 경우의, 주위 환경광의 조도의 대수값과 액정 표시 패널(30)의 NTSC 규격비에 의한 색 재현 범위와의 관계를 나타내는 그래프로 된다. 이들 각 그래프는 도 5의 EEPROM(72)에 복수의 테이블로서 기억되어 있다.
구체적으로는, 휘도 제어 회로(24)는, 액정 표시 패널(30)의 색 재현 범위를 소정의 NTSC 규격비에 의한 색 재현 범위, 예컨대 NTSC 규격비 90%로 하기 위해서, EEPROM(72)에 기억되어 있는 당해 복수의 테이블(그래프 G10, G11, G12에 관한 테이블)로부터 액정 표시 패널(30)을 소정의 NTSC 규격비에 의한 색 재현 범위, 예컨대 NTSC 규격비 90%로 설정되는 테이블을 취득하여, 당해 테이블에 근거해서 조명 장치(20)의 발광 휘도를 조정한다. 이것에 의해, 환경광의 휘도가 변화된 경우에 도, 그것에 추종하여 항상 소정의 NTSC 규격비에 의한 색 재현 범위, 예컨대 NTSC 규격비 90%로 유지할 수 있다.
(RGB 광원을 갖는 조명 장치의 자동 조광 방법)
다음에, 도 11 및 도 12를 참조하여, 광원으로서 3색 이상의 각 색의 광을 발광하는 각 색의 LED를 갖는 조광 장치의 자동 조광 방법에 대해 설명한다.
도 11은, 광원으로서, 예컨대 R(적색), G(녹색), B(청색)의 각 색의 LED를 갖는 조명 장치(20x)의 평면도를 나타낸다. 또, 도 11에서는, 도 2에 나타내는 조광 장치(20)와 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 이하에서는 그 상세한 설명은 생략한다.
조명 장치(20x)는 도광판(21)과 광원(23) 등을 포함하여 구성된다.
광원(23)은 점 광원인 R(적색), G(녹색), B(청색)의 각 색의 LED(22R, 22G, 22B)를 구비한다. 광원(23)은 도광판(21)의 입광단면(21c)에 대해 광 LL을 출광한다. RGB의 각 색의 LED(22R, 22G, 22B)는 각기, 전류가 흐름으로써 광을 발광한다. 이 광원(23)으로부터 출광되는 광 LL은 RGB의 각 색의 LED(22R, 22G, 22B)의 제각각으로부터 출광된 광을 혼광한 백색광으로 된다. RGB의 각 색의 LED(22R, 22G, 22B)의 각각에 흘리는 전류는, 구체적으로는, 정전류 또는 펄스 전류이다. RGB의 각 색의 LED(22R, 22G, 22B)에 각기 흘리는 정전류의 전류값 또는 펄스 전류의 폭을 크게 하면, RGB의 각 색의 LED(22R, 22G, 22B)로부터 출광되는 광의 휘도는 커지고, RGB의 각 색의 LED(22R, 22G, 22B)에 각각 흘리는 정전류의 전류값 또 는 펄스 전류의 폭을 작게 하면, RGB의 각 색의 LED(22R, 22G, 22B)로부터 출광되는 광의 휘도는 작아진다. 즉, RGB의 각 색의 LED(22R, 22G, 22B)로부터 출광되는 광의 휘도는 각각에 흘리는 정전류의 전류값 또는 펄스 전류의 폭에 따라 변화된다.
또한, LED(22R, 22G, 22B)는 휘도 제어 회로(24)와 전기적으로 접속되어 있고, 휘도 제어 회로(24)는, 예컨대 LED(22R, 22G, 22B)에 의해 출광되는 혼광으로서의 백색광을 검출할 수 있는 도광판(21)의 소정의 위치(본 예에서는 도광판에서 LED(22)와 반대측의 일단면측)에 마련된 광 센서(25x)와 전기적으로 접속되어 있다. 광 센서(25x)는, LED(22R, 22G, 22B)의 각각으로부터 출광된 혼광으로서의 백색광을 검지하여 분광 분석함으로써, LED(22R, 22G, 22B)의 각 광의 휘도[cd·m-2]를 산출하여, 그 휘도에 대응한 전압을 휘도 제어 회로(24)에 출력한다. 휘도 제어 회로(24)는, 공급된 전압의 값에 대응하는 전기 신호를 기초로, LED(22R, 22G, 22B)의 발광 휘도를 변화시킨다.
여기서, 도 12에, 본 실시예에 따른 액정 장치(100)에 의한 색 재현 범위를 국제 조명 위원회(CIE)의 색도도로 나타낸다. 도 12에 있어서, 색 재현 범위(401)는, 인간의 눈의 파장 감도 특성에 의한 색 재현 범위이며, 인간이 보고 알 수 있는 색 재현 범위를 나타내고 있다. 삼각형의 실선으로 나타낸 색 재현 범위(402)는 본 실시예에 따른 RGB의 3색만으로 이루어지는 착색층을 갖는 액정 장치(100)에 의해 실현되는 색 재현 범위이다. 여기서, 점 W는 점등 시간이 0으로 될 때에 있어서의 RGB의 각 색의 LED(22)로부터의 광이 혼광된 백색광이 액정 표시 패널(30) 을 조광할 때의, 액정 표시 패널(30)의 백색점을 나타낸다.
액정 장치에서는, 백색점이 예컨대 점 W의 위치에 설정되도록, RGB의 각 색의 LED(22R, 22G, 22B)의 각각에 흘리는 정전류의 전류값 또는 펄스 전류의 폭이 결정된다. 그러나, RGB의 각 색의 LED(22R, 22G, 22B)는 각각 경년(經年) 변화 등에 의한 열화의 비율이 다르기 때문에, 그 각각에 설정된 전류를 흘렀다고 하여도 경년 변화에 따라 백색점이 점 W의 위치로부터 벗어나게 된다. 이것에 의해, 조명 장치로부터 액정 표시 패널(30)로 향해 출광되는 광은 색이 변한 백색광으로 되어, 화이트 밸런스가 붕괴된다.
그래서, 본 실시예에서는, 상시 또는 정기적으로, 광 센서(25x)에 의해서, RGB의 각 색의 LED(22R, 22G, 22B)에 의해 출광된 광을 혼광한 백색광을 검지하여 분광 분석함으로써, LED(22R, 22G, 22B)의 각각으로부터 출광되는 각 색의 광의 휘도를 산출하여, 산출한 각 색의 광의 휘도에 대응한 각 전압을 휘도 제어 회로(24)에 출력한다. 그리고, 휘도 제어 회로(24)는, 공급된 각 전압의 값에 대응하는 전기 신호를 기초로, 백색점이 예컨대 점 W의 위치에 설정되도록, LED(22R, 22G, 22B)의 각각에 흘리는 전류량을 제어하여 각각의 발광 휘도를 변화시킨다. 이러한 색 맞추기를 행하는 것에 의해 화이트 밸런스를 조정하여, 백색점을 예컨대 점 W의 위치로 유지한다. 이것에 의해, 색의 재현성을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에서는, 상기한 각종 조명 장치의 자동 조광 방법을 이용하는 것에 의해, 다양한 환경 하에서 최적의 표시 품위를 자동적으로 유지할 수 있다.
[응용예]
본 발명에서는, 상기한, ⅰ) 조명 장치의 자동 조광 방법, ⅱ) 콘트라스트의 제어를 목적으로 한 조명 장치의 자동 조광 방법, ⅲ) NTSC 규격비의 색 재현 범위의 제어를 목적으로 한 조명 장치의 자동 조광 방법, ⅳ) RGB 광원을 갖는 조명 장치의 자동 조광 방법을 실행함에 있어서는, 광 센서(25) 또는 광 센서(25x)로부터 출력되는 전압을 복수회 샘플링하여, 그 누적값을 그 샘플링 회수로 제산한 값이 소정의 임계값을 초과한 경우에, 상기 ⅰ), ⅱ), ⅲ), ⅳ)를 실행하도록 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 외란 등에 의한 영향을 적게 할 수 있어, 고정밀도로 조명 장치의 자동 조광을 할 수 있다.
[변형예]
상기 실시예에서는, 광 센서(25 또는 25x)의 설정수를 하나로 하고 있지만, 이것은 어디까지 일례이며, 광 센서(25 또는 25x)의 설정수는 복수이어도 상관없다. 이것에 의해, 보다 고정밀도로 본 발명을 실행할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 본 발명을, 2단자형 비선형 소자의 일례로서의 TFD 소자를 갖는 액정 장치에 본 발명을 적용했지만, 이것에 한정되지 않고, LTPS형 TFT 소자, P-Si형의 TFT 소자 혹은 α-Si형의 TFT 소자 등으로 대표되는 3단자형 소자에 본 발명을 적용하여도 상관없다.
그 외, 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형하는 것이 가능하다.
[전자 기기]
다음에, 본 실시예에 따른 액정 장치(100)를 적용할 수 있는 전자 기기의 구체예에 대해서 도 13을 참조하여 설명한다.
먼저, 본 실시예에 따른 액정 장치(100)를, 휴대형의 퍼스널 컴퓨터(소위 노트형 퍼스컴)의 표시에 적용한 예에 대해 설명한다. 도 13(a)는 이 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 퍼스널 컴퓨터(710)는 키보드(711)를 구비한 본체부(712)와, 본 발명에 따른 액정 장치(100)를 적용한 표시부(713)와, 퍼스널 컴퓨터(710)의 전원의 ON/OFF를 조작하는 전원 스위치(714)를 구비하고 있다. 본 발명에서는, 상기한 각종 조명 장치(20)의 자동 조광 방법을 퍼스널 컴퓨터(710)에 구비되는 발광 부분, 예컨대 전원 스위치(714) 등에도 적용할 수 있다. 이것에 의해, 항상, 인간의 시각에 따라 적절한 밝기를 얻을 수 있도록 발광 부분의 발광 휘도가 제어되며, 또 발광 부분, 나아가서는 퍼스널 컴퓨터(710)의 전력 절약화를 도모할 수 있다.
계속해서, 본 실시예에 따른 액정 장치(100)를 휴대 전화기의 표시부에 적용한 예에 대해 설명한다. 도 13(b)는 이 휴대 전화기의 구성을 나타내는 사시도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 휴대 전화기(720)는, 복수의 조작 버튼(721) 외에, 수화구(722), 송화구(723)와 함께, 본 발명에 따른 액정 장치(100)를 적용한 표시부(724)를 구비한다.
본 발명에서는, 상기한 각종 조명 장치(20)의 자동 조광 방법을 휴대 전화기(720)에 구비되는 발광 부분, 예컨대 복수의 조작 버튼(721) 등에도 적용할 수 있다. 이것에 의해, 항상, 인간의 시각에 따라 적절한 밝기를 얻을 수 있도록 발광 부분의 발광 휘도가 제어되며, 또한 발광 부분, 나아가서는 휴대 전화기(720)의 전력 절약화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 메인용 액정 표시 패널과 서브용 액정 표시 패널을 갖는 휴대 전화기에 있어서, 메인용 액정 표시 패널의 조명 장치와 서브용 액정 패널의 조명 장치의 양쪽에 상기한 조명 장치의 자동 조광 방법을 채용할 수 있다. 이것에 의해, 이러한 휴대 전화기의 전력 절약화 등이 도모된다.
또, 본 실시예에 따른 액정 장치(100)를 적용할 수 있는 전자 기기로서는, 도 13(a)에 나타낸 퍼스널 컴퓨터나 도 13(b)에 나타낸 휴대 전화기 외에도, 액정 텔레비전, 뷰파인더형·모니터 직시형의 비디오 테이프 리코더, 카 네비게이션 장치, 페이저, 전자 수첩, 전자 시계, 워드프로세서, 워크스테이션, 화상 전화, POS 단말, 디지털 스틸 카메라 등을 들 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 전기 광학 장치 등에 있어서, 전력 절약화를 실현하면서, 콘트라스트, 색 맞추기, 밝기 등의 표시 품위의 향상을 도모하는 것이 가능한 조명 장치의 자동 조광 방법을 얻을 수 있다.

Claims (12)

  1. 표시 패널과,
    상기 표시 패널에 광을 입사시키는 조명 장치와,
    주위의 환경광의 조도를 검지하는 환경광 검지 수단과,
    상기 표시 패널의 최적 표면 휘도를 구하기 위한 조광 프로파일을 갖고, 검지된 상기 환경광의 조도를 기초로 상기 조광 프로파일을 이용하여 상기 최적 표면 휘도를 구하고, 상기 표시 패널을 상기 최적 표면 휘도로 하기 위해 상기 조명 장치의 발광 휘도를 제어하는 휘도 제어 수단과,
    상기 환경광 검지 수단에 의해 검지된 상기 주위의 환경광의 조도가 기준 조도보다 작을 때에 상기 표시 패널을 투과형 표시 모드로 전환하는 한편, 상기 기준 조도보다 클 때에 상기 표시 패널을 반사형 표시 모드로 전환하는 표시 모드 전환 수단과,
    상기 투과형 표시 모드에 대응하는 투과형 표시용의 감마값 및 상기 반사형 표시 모드에 대응하는 반사형 표시용의 감마값의 각각을 복수의 테이블로서 기억하는 기억 수단
    을 구비하되,
    상기 조광 프로파일은, 상기 주위 환경광의 조도가 큰 경우에 상기 조명 장치의 발광 휘도를 크게, 상기 주위 환경광의 조도가 작은 경우에 상기 조명 장치의 발광 휘도를 작게 하도록 설정되고,
    상기 표시 모드 전환 수단에 의해 상기 투과형 표시 모드로 전환된 경우에는, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 복수의 테이블 중에서 상기 투과형 표시용의 감마값을 취득하여, 상기 투과형 표시용의 감마값을 적용하고, 또한, 상기 표시 모드 전환 수단에 의해 상기 반사형 표시 모드로 전환된 경우에는, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 복수의 테이블 중에서 상기 반사형 표시용의 감마값을 취득하여, 상기 반사형 표시용의 감마값을 적용하는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 모드 전환 수단은, 상기 환경광 검지 수단에 의해 검지된 상기 주위의 환경광의 조도가 1000[lx] 이하일 때에 상기 투과형 표시 모드로 전환하는 한편, 1000[lx]보다 클 때에 상기 반사형 표시 모드로 전환하며,
    상기 기준 조도는 1000[lx]인 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기억 수단은 상기 주위의 환경광의 조도의 대수값과 상기 표시 패널의 콘트라스트의 관계를 상기 조명 장치의 발광 휘도의 크기별로 관련지어 기억한 복수의 테이블을 갖고,
    상기 휘도 제어 수단은, 상기 표시 패널의 상기 콘트라스트를 환경광의 조도에 따른 콘트라스트로 하기 위해서, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 복수의 테이블 중에서 상기 표시 패널을 상기 환경광의 조도에 따른 콘트라스트로 설정하는 테이블을 취득하여, 상기 테이블에 근거해 상기 조명 장치의 발광 휘도를 조정하는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기억 수단은 상기 주위의 환경광의 조도의 대수값과 상기 표시 패널의 NTSC 규격비에 의한 색 재현 범위의 관계를 상기 조명 장치의 발광 휘도의 크기별로 관련지어 기억한 복수의 테이블을 갖고,
    상기 휘도 제어 수단은, 상기 표시 패널의 상기 색 재현 범위를 상기 NTSC 규격비에 의한 색 재현 범위로 하기 위해서, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 복수의 테이블 중에서 상기 표시 패널을 상기 NTSC 규격비에 의한 색 재현 범위로 설정하는 테이블을 취득하여, 상기 테이블에 근거해 상기 조명 장치의 발광 휘도를 조정하는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 장치는 3색 이상의 각 색의 광을 발광하는 각 색의 반도체 발광 소자로 이루어지는 복수의 광원을 구비하고,
    상기 조명 장치에서 상기 복수의 광원에 의해 생성되는 혼합광(mixed light)을 검지하는 위치에 마련되고, 상기 혼합광을 검지하여 분광 분석함으로써, 상기 복수의 광원의 각 휘도를 산출하는 광 검지 수단을 더 가지며,
    상기 휘도 제어 수단은, 상기 복수의 광원에 전류를 공급하는 구동 수단을 갖고, 산출된 상기 복수의 광원의 상기 각 휘도에 근거하여, 상기 복수의 광원 각각에 공급하는 전류량을 제어함으로써, 상기 표시 패널의 화이트 밸런스(white balance)를 조정하는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 조광 프로파일은, 상기 최적 표면 휘도가, 상기 환경광의 조도의 대수값에 대하여, 볼록형의 2차 곡선으로 되는 관계를 갖고, 상기 표시 패널에 입사되고 상기 표시 패널 내에서 반사되어 상기 표시 패널로부터 출사된 반사광의 휘도와, 상기 조명 장치로부터 출사되어 상기 표시 패널을 투과한 투과광의 휘도가 동일한 크기로 될 때의 상기 환경광의 조도를 최대 조도 환경이라고 하면, 상기 최대 조도 환경일 때에 상기 최적 표면 휘도는 최대값으로 되고, 상기 최적 표면 휘도의 최대값은 상기 표시 패널의 최대 휘도의 90% 이상의 값으로 되는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 최적 표면 휘도의 최대값은 상기 표시 패널의 최대 휘도로 되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 최대 조도 환경은, 상기 표시 패널로부터 출사되는 반사광과 투과광의 휘도가 동일한 크기로 될 때의 상기 환경광의 조도가 8000[lx] 이상으로 되는 경우에는, 8000[lx]로 되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 휘도 제어 수단은, 상기 환경광 검지 수단에 의해 검지된 상기 주위의 환경광의 조도가 상기 최대 조도 환경보다 커진 경우에는, 상기 조명 장치에 의한 상기 표시 패널로의 발광을 정지시키는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 전기 광학 장치를 표시부에 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전자 기기는 상기 조명 장치 이외의 발광 부분을 갖고,
    상기 휘도 제어 수단은, 상기 발광 부분의 최적 표면 휘도를 구하기 위한 조광 프로파일을 갖고, 상기 환경광 검지 수단에 의해 검지된 상기 환경광의 조도를 기초로 상기 조광 프로파일을 이용하여 상기 최적 표면 휘도를 구해, 상기 발광 부분을 상기 최적 표면 휘도로 하기 위해서 상기 발광 부분의 발광 휘도를 제어하는 것
    을 특징으로 하는 전자 기기.
  12. 표시 패널에 광을 입사시키는 조명 장치를 자동 조광하는 구동 회로로서,
    주위의 환경광의 조도를 검지하는 환경광 검지 수단과,
    상기 표시 패널의 최적 표면 휘도를 구하기 위한 조광 프로파일을 갖고, 검지된 상기 환경광의 조도를 기초로 상기 조광 프로파일을 이용하여 상기 최적 표면 휘도를 구하고, 상기 표시 패널을 상기 최적 표면 휘도로 하기 위해 상기 조명 장치의 발광 휘도를 제어하는 휘도 제어 수단과,
    상기 환경광 검지 수단에 의해 검지된 상기 주위의 환경광의 조도가 기준 조도보다 작을 때에 상기 표시 패널을 투과형 표시 모드로 전환하는 한편, 상기 기준 조도보다 클 때에 상기 표시 패널을 반사형 표시 모드로 전환하는 표시 모드 전환 수단과,
    상기 투과형 표시 모드에 대응하는 투과형 표시용의 감마값 및 상기 반사형 표시 모드에 대응하는 반사형 표시용의 감마값의 각각을 복수의 테이블로서 기억하는 기억 수단
    을 구비하되,
    상기 조광 프로파일은, 상기 주위 환경광의 조도가 큰 경우에 상기 조명 장치의 발광 휘도를 크게, 상기 주위 환경광의 조도가 작은 경우에 상기 조명 장치의 발광 휘도를 작게 하도록 설정되고,
    상기 표시 모드 전환 수단에 의해 상기 투과형 표시 모드로 전환된 경우에는, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 복수의 테이블 중에서 상기 투과형 표시용의 감마값을 취득하여, 상기 투과형 표시용의 감마값을 적용하고, 또한, 상기 표시 모드 전환 수단에 의해 상기 반사형 표시 모드로 전환된 경우에는, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 복수의 테이블 중에서 상기 반사형 표시용의 감마값을 취득하여, 상기 반사형 표시용의 감마값을 적용하는 것
    을 특징으로 하는 구동 회로.
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