JPH10282470A

JPH10282470A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH10282470A
Application number: JP9351897A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamazoe; 博司山添
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】バックライトを用いた透過型液晶表示装置に
おいて、消費電力を抑制することを目的とする。【解決手段】バックライト１０として３原色に対応す
る発光ダイオードを用い、液晶層５を透過させて表示を
行う液晶表示装置において、１フレームにおける各画素
の輝度情報を比較演算して１フレーム中における各３原
色の最大輝度を有する画素の輝度を求め、１フレームの
表示を行う際の発光ダイオードの発光輝度を最大輝度に
設定する。これにより、１フレーム毎にバックライトの
輝度を変更することができ、各フレーム毎に発光ダイオ
ードの消費電力を最小限に抑制することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は透過型液晶表示装置
に関するもので、特に、バックライトと称される光源に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、透過型の液晶表示装置において、
バックライトとしては、放電型ランプを利用したものが
一般的となっているが、放電型ランプ以外に、発光ダイ
オード、電場発光素子や、有機電場発光素子をバックラ
イトに使用しようとする提案も成されている。上記した
発光ダイオード、電場発光素子、または有機電場発光素
子を使ったバックライトは、放電型ランプのバックライ
トに比べて小型化が図れるという特徴がある。特に、発
光ダイオードを使った場合や、有機電場発光素子を使っ
たバックライトの場合、放電ランプの場合のインバータ
ーを使う必要がなく、それだけ、小型にできる長所があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
透過型液晶表示装置においては、例えば、１０インチの
表示装置の場合、消費電力の大部分はほとんどバックラ
イトによる消費となっている。これは、放電型ランプを
使ったものであろうと、発光ダイオードや、電場発光素
子や有機電場発光素子を使ったものでは、同様である。

【０００４】一方で、透過型液晶表示装置は、ノート型
パソコン等に多用されており、この分野において、電池
駆動状態の長時間使用可能性が強く望まれている。日経
ＢＰ社編「別冊フラットパネル・ディスプレイ１９９
６」にも記載されているように、上記の要望に応えるた
めには、表示装置の消費電力を削減すること必要不可欠
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、液晶表示装置
における消費電力を削減するために、バックライトとし
て３原色に対応する発光ダイオードを用いた液晶表示装
置において、１フレームにおける各画素の輝度情報を比
較演算して前記１フレーム中における各３原色の最大輝
度を有する画素の輝度を求め、前記１フレームの表示を
行う際の前記発光ダイオードの発光輝度を前記最大輝度
に設定する構成となっている。この構成により、１フレ
ーム毎にバックライトの輝度を変更することができ、各
フレーム毎に発光ダイオードの消費電力を最小限に抑制
することが可能となる。

【０００６】また本発明は、１フレーム内を複数の領域
に分割し、前記複数の領域に対応してバックライトとし
て３原色に対応する発光ダイオードを用いた液晶表示装
置において、前記領域における各画素の輝度情報を比較
演算して前記領域中における各３原色の最大輝度を有す
る画素の輝度を求め、前記領域の表示を行う際の前記発
光ダイオードの発光輝度を前記最大輝度に設定する構成
となっている。この構成により、上記の場合よりも更に
消費電力を抑制することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る透過型液晶表示装置について図面を参照しながら説明
する。

【０００８】まず図１に本発明に係る液晶モデュールの
構成断面図を示す。図１において、１は出射側偏光板、
２はガラス基板、３はカラーフィルター、４は透明電
極、５は液晶層、６は透明電極、７は各画素に付随した
薄膜トランジスター（ＴＦＴ）、８はガラス基板、９は
入射側偏光板であり、出射側偏光板１から、入射側偏光
板９により、液晶パネルが構成される。１０は、光源と
導光板を含むバックライト、１１は反射板を示してい
る。

【０００９】次に図２に本発明に係る液晶表示装置の斜
視図を示す。図２において、１２は、液晶パネル、１３
は光源と導光板を含むバックライト、１４は反射板であ
り、１５は表示すべき情報のメモリーおよび演算回路、
１６は液晶パネルへの結線、１７はバックライトの輝度
切り替え回路、１８は情報のメモリーおよび演算回路１
５からバックライトの輝度切り替え回路１７への結線、
１９はバックライトの輝度切り替え回路１７からバック
ライトへの結線を示している。

【００１０】（実施の形態１）まず、約５インチのカラ
ー表示液晶パネル（ツイスティッドネマチック・モー
ド、表示容量ＱＶＧＡ、カラーフィルター付き）を公知
の手法で作成した。次に鹿児島松下電子（株）から、３
原色対応発光ダイオード、すなわち、赤として、商品Ｌ
Ｎ２８９ＣＵＱを、緑として、ＬＮＧ３８９ＣＮＪを、
青として、ＬＮＧ９９２ＣＦＱを入手し、これらをバッ
クライトとして用いることとした。

【００１１】次に本実施の形態に係るバックライトの斜
視図を、図３に示す。同図において、２０は赤、緑、青
の順に、多数並べられた、発光ダイオードである。２１
はアクリルで形成された導光板であり、明拓システム
（株）から入手した。２２は導光板裏面に形成された多
数の突起であり、この分布は、矢印で示したように光の
散乱により上方向に均一な光が出るようにされる。な
お、上記の構成は印刷法により形成した。その後結線、
回路ブロック、反射板等は図１及び図２に記載したよう
に構成した。

【００１２】本発明の透過型液晶表示装置においては、
光源が放電管である通常のバックライトに比較して、イ
ンバーターが無い構成となっている。また、放電管（放
電ランプ）をバックライトとして用いた場合、この放電
管は輝度の切り替えを敏速に行うことは困難であるが、
バックライトの光源として発光ダイオードを用いた場合
輝度の切り替えを敏速に行うことができ、具体的には１
マイクロ秒以下の輝度切り替えが可能となる。ちなみ
に、本実施の形態における表示装置においては、１水平
走査期間は６９マイクロ秒であるため、１マイクロ秒と
いう速さは、十分な速度である。

【００１３】上記のように発光ダイオードをバックライ
トの光源として用いた場合、輝度の輝度の切り替えを敏
速に行うことができるため、画面のフレーム毎に輝度を
切り替えることが可能となる。しかしながら、従来のよ
うに、バックライトとして放電ランプを用いた場合、フ
レーム毎に輝度を切り替えることは困難であるため、バ
ックライトの輝度は常に最高の輝度で光らせておき、輝
度の低い画像を表示するためには、液晶層により光をあ
る程度の量遮断する必要性が生じる。従って、従来のよ
うにバックライトとして放電ランプを用いると、光を無
駄にすることになり、この無駄な光の分だけ消費電力も
高くなってしまう。

【００１４】次に以下では、発光ダイオードを用いてフ
レーム毎に輝度を切り替えた場合の本発明の透過型液晶
表示装置の駆動方法について説明する。

【００１５】本発明の特徴は、図２におけるは表示すべ
き情報のメモリーおよび演算回路１５とバックライトの
輝度切り替え回路１７にある。この点を、これらの回路
でなされる駆動についてフローチャートである図４を用
いて説明する。

【００１６】メモリーおよび演算回路１５に、まず液晶
パネルの特性から決定される赤、緑、青のそれぞれの実
現可能最大輝度（ここでは、各々Ｒ１００、Ｇ１００、
及びＢ１００と記載することとする）の数値をストアし
ておく。

【００１７】次に表示すべき１フレーム内の各赤画素、
各緑画素、各青画素の表示情報（具体的には輝度の大き
さに関する情報）、Ｒ（ｘ，ｙ）、Ｇ（ｘ，ｙ）、Ｂ
（ｘ、ｙ）の数値を、液晶表示装置のメモリーおよび演
算回路１５に対して外部から伝える。このＲ（ｘ，ｙ）
について説明すると、例えばＲ（１，２）とは（１，
２）という座標で与えられた赤の表示を行う画素の輝度
に関する情報を示すものとなっている。具体的に説明す
ると、例えばＲ１００が１００（任意単位）という輝度
であり、（１，２）という座標において、赤の表示輝度
を５０（任意単位）としたい場合、このＲ（１，２）に
は、実現可能最大輝度に対する実際に表示したい輝度の
割合である５０％という情報が記録されている。この情
報に基づいて光源から照射された光のうちの５０％を遮
断するように液晶層をコントロールしてやれば、（１，
２）という座標において所望の輝度の赤表示を行うこと
ができる。

【００１８】ここで、１フレーム中には通常、赤、緑、
青の表示を行う画素が各々複数個存在し、それぞれの画
素の輝度も異なる。上記の伝達の際に、１フレーム中に
複数存在する赤、緑、及び青の画素中で、それぞれの色
の最大輝度（絶対値）を演算回路１５で比較演算する。
この比較演算について説明する。例えば赤の表示を行う
画素が１００個存在し、この１００個の赤の画素には輝
度情報として、上記したような５０％という情報を持つ
画素以外に３０％や８０％等というように異なる輝度情
報を有する画素が存在したとする。上記の１００個の情
報の中の最大値が８０％であった場合には、赤の実現可
能最大輝度×８０％を最大輝度（絶対値）として求め
る。上記のようにして比較演算された赤、緑、及び青の
最大輝度を、ＭＡＸＲ、ＭＡＸＧ、ＭＡＸＢとして決定
し、記憶させる。

【００１９】次に、メモリー１５内のＲ（ｘ，ｙ）、Ｇ
（ｘ，ｙ）、Ｂ（ｘ、ｙ）という輝度情報の変換を行
う。具体的には、図に示しているように、演算回路１５
により、新しい赤、緑、青の表示信号を、Ｒ（ｘ，ｙ）
×Ｒ１００／ＭＡＸＲ、Ｇ（ｘ，ｙ）×Ｇ１００／ＭＡ
ＸＧ、Ｂ（ｘ，ｙ）×Ｂ１００／ＭＡＸＢ、により計算
し、これに従って駆動波形を計算し、各画素に電圧を印
加する。

【００２０】上記の計算について具体例とともに、以下
に詳細に説明する。前述した例と同じように、例えばＲ
１００が１００（任意単位）という輝度であり、（１，
２）という座標において、赤の表示輝度を５０（任意単
位）としたい場合、このＲ（１，２）には、実現可能最
大輝度に対する実際に表示したい輝度の割合である５０
％という情報が記録されている。その後演算により、特
定の１フレーム中の赤の最大輝度情報が８０％であった
場合、ＭＡＸＲ＝１００（任意単位）×８０％＝８０
（任意単位）となる。ここで、Ｒ（１，２）×Ｒ１００
／ＭＡＸＲの計算を行うと、５０％×１００／８０＝６
２．５％となる。すなわち、Ｒ（１，２）という輝度情
報には、最初５０％という情報がもりこまれていたわけ
であるが、特定のフレームにおける赤の最大輝度を１０
０から８０（いずれも任意単位）に変更したために、Ｒ
（１，２）の輝度情報をこれらにリンクさせて５０％か
ら６２．５％に変更したわけである。

【００２１】上記のような駆動を行うことにより、本発
明によれば、消費電力を少なくすることができるわけで
あるが、その理由について以下に詳細に説明する。

【００２２】従来のように、光源として放電ランプを用
いた場合、フレーム毎に光源の輝度を切り替えることは
できない。今、例えば赤の実現可能最大輝度が１００
（任意単位）であり、特定のフレームにおいて、Ｒ
（ｘ，ｙ）の最大値が８０％であっったとすると、最も
明るく光らせたい赤の画素においても、光源から発せら
れた光のうちの２０％は液晶層により、遮断せざるをえ
なくなり、光源の光量の２０％は無駄に光らせているこ
とになる。

【００２３】これに対して、本発明では、１フレーム毎
に光源の輝度を切り替えることの可能な発光ダイオード
を用いているために、例えば、特定のフレームにおい
て、Ｒ（ｘ，ｙ）の最大値が８０％であっったとする
と、これに応じて赤の発光ダイオードの最大輝度が８０
（任意単位）になるように光らせてやれば、従来のよう
に２０％の光量の無駄をなくすことができる。実際、景
色等の画像表示の場合、電力は、本発明を用いない場合
に比べて、約半分になった。

【００２４】（実施の形態２）約１０インチのカラー表
示液晶パネル（ツスティッドネマチック・モード、表示
容量ＶＧＡ、カラーフィルター付き）を公知の手法で製
作した。次に、カラー表示液晶パネル部と、バックライ
ト部を、対応してＮ個の複数の領域に区分、分割する。

【００２５】各領域のバックライトは図５の如く形成す
る。図５は本実施の形態における液晶表示素子の構成断
面図を示したものである。同図において、２３は液晶セ
ル、２４はアクリル導光板、２５は突起、２６は発光ダ
イオード群を示している。

【００２６】本実施の形態は、上記したように各発光ダ
イオードの位置に特殊性があるのみで、その他の部分に
ついては上記した実施の形態１と同様である。また、本
実施の形態における液晶表示装置の駆動方法について
も、上記した実施の形態１と同様であり、１フレームに
おいて、各色において、各領域において、表示すべき画
素情報において、最大輝度値を抽出し、この輝度値にな
るよう、発光ダイオードへの電力供給を絞り、その分、
液晶の透過率を高めるように液晶への電圧を与える。こ
れにより、実施の形態１と同様に、消費電力の削減が図
れる。

【００２７】しかし、本実施の形態では、上記した実施
の形態１の場合と異なり、光源をＮ個の領域に分割する
ことにより、さらなる効果を得ることができる。この理
由について以下詳細に説明する。

【００２８】実施の形態１の際と同様に、今、赤の表示
を行いたい画素が１００個存在し、Ｒ１００＝１００
（任意単位）であったとする。そして、この１００個の
赤の表示画素のうち、８０（任意単位）の輝度で赤表示
を行いたいものが１個で、その他は全て５０以下の赤表
示を行うものであったとする。ここで、上記の実施の形
態１のような駆動を行うと、ＭＡＸＲ＝８０で赤の発光
ダイオードを光らせる必要性が生じる。しかしながら、
本実施の形態のように、光源領域を複数に分割すると、
たまたま８０（任意単位）の画素が含まれている領域の
赤の発光ダイオードのみＭＡＸＲ＝８０とし、その他の
領域の赤の発光ダイオードはＭＡＸＲ＝５０としてやれ
ばよくなり、実施の形態１と比較して更に消費電力を削
減することができる。

【００２９】以上本発明について、具体例とともに説明
を行ったが、バックライトとして発光ダイオード以外に
白色ＥＬ素子や白色有機電場発光素子等を用いても同様
の効果を得ることができる。

【００３０】具体的には、約５インチのカラー表示液晶
パネル（ツイスティッドネマチック・モード、表示容量
ＱＶＧＡ、カラーフィルター付き）を公知の手法で製作
し、日電ホームエレクトロニクス（株）から、白色ＥＬ
バックライトを入手し、これをバックライトとして、実
施の形態１と同様の、液晶表示装置を形成すると、景色
等の画像表示の場合、本発明を用いない場合に比べて、
約半分になった。

【００３１】また、約５インチのカラー表示液晶パネル
（ツイスティッドネマチック・モード、表示容量ＱＶＧ
Ａ、カラーフィルター付き）を公知の手法で製作し、松
下技研（株）から、白色有機電場発光素子を入手し、こ
れをバックライトとして用いると、消費電力特性におい
て、優れた特性を発揮した。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、透過型液晶表示装置の消費電
力の大半を占めるバックライトの消費電力の削減に寄与
するものであり、産業上の価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置の構成断面図

【図２】本発明に係る液晶表示装置の斜視図

【図３】本発明に係るバックライトの斜視図

【図４】本発明に係る液晶表示装置の演算回路の演算の
フローチャート

【図５】本発明に係る液晶表示装置の構成断面図

【符号の説明】

１出射側偏光板２ガラス基板３カラーフィルター４透明電極５液晶層６透明電極７各画素に付随した薄膜トランジスター（ＴＦＴ）８ガラス基板９入射側偏光板１０光源と導光板を含むバックライト１１反射板１２液晶パネル１３光源と導光板を含むバックライト１４反射板１５表示すべき情報のメモリーおよび演算回路１６液晶パネルへの結線１７バックライトの輝度切り替え回路１８情報のメモリーおよび演算回路１５からバックラ
イトの輝度切り替え回路１７への結線１９バックライトの輝度切り替え回路１７からバック
ライトへの結線２０赤、緑、青の順に、多数並べられた、発光ダイオ
ード２１アクリルで形成された導光板２２導光板裏面に形成された多数の突起２３液晶セル２４アクリル導光板２５突起２６発光ダイオード群

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バックライトとして３原色に対応する発光
ダイオードを用いた液晶表示装置であって、１フレーム
における各画素の輝度情報を比較演算して前記１フレー
ム中における各３原色の最大輝度を有する画素の輝度を
求め、前記１フレームの表示を行う際の前記発光ダイオ
ードの発光輝度を前記最大輝度に設定することを特徴と
する液晶表示装置。
【請求項２】１フレーム内を複数の領域に分割し、前記
複数の領域に対応してバックライトとして３原色に対応
する発光ダイオードを用いた液晶表示装置であって、前
記領域における各画素の輝度情報を比較演算して前記領
域中における各３原色の最大輝度を有する画素の輝度を
求め、前記領域の表示を行う際の前記発光ダイオードの
発光輝度を前記最大輝度に設定することを特徴とする液
晶表示装置。
【請求項３】バックライトとして、発光ダイオードの代
わりに電場発光素子または有機電場発光素子を用いるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素
子。