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JP2000081608A - 集光機構付液晶表示装置 - Google Patents

集光機構付液晶表示装置

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Publication number
JP2000081608A
JP2000081608A JP11089247A JP8924799A JP2000081608A JP 2000081608 A JP2000081608 A JP 2000081608A JP 11089247 A JP11089247 A JP 11089247A JP 8924799 A JP8924799 A JP 8924799A JP 2000081608 A JP2000081608 A JP 2000081608A
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JP
Japan
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light
liquid crystal
crystal display
external light
cover
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JP11089247A
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English (en)
Inventor
泰樹 ▲らい▼
Yasuki Rai
Hisao Uehara
久夫 上原
Yutaka Marushita
裕 丸下
Makoto Shimizu
真 清水
Makoto Kitagawa
誠 北川
Yusuke Tsutsui
雄介 筒井
Takao Yoshimura
岳雄 吉村
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 集光機構付ＬＣＤにおいて、消費電力を低減
すると共に外光量が変化したときに視認性が悪化する事
を防止する。 【解決手段】 受光素子１は外光を直接受光し、この出
力に応じて光源１１４を点灯消灯し、カバー１２１を開
閉する。適切なタイミングで光源１１４を消灯すること
ができるので消費電力を低減することができる。受光素
子２はＬＣＤの筐体１２０の内部にバックライトの方を
向いて設置されており、集光部１１５から採り入れた外
光と光源１１４が発する内部光を受光する。ＬＣＤパネ
ル１００は受光素子２の出力に応じて輝度やコントラス
ト比を自動的に変動させて視認性を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集光機構を備えた
液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＣＤは、電圧制御により表示画像が作
成され、小型、薄型、低消費電力などの利点があり、Ｏ
Ａ機器、ＡＶ機器などの分野で実用化が進んでいる。図
１７はＬＣＤパネルの断面図である。第１のガラス基板
１０１上に各画素毎に画素電極１０２が形成され、これ
を覆って配向膜１０３が形成される。対向する第２のガ
ラス基板１０４上には複数の画素電極１０２に対向して
共通電極１０５が形成され、これを覆って配向膜１０６
が形成される。第１及び第２のガラス基板１０１、１０
４の間には、液晶１０７が封入されている。
【０００３】液晶１０７は電気光学的に異方性を有して
いるので、画素電極１０２と共通電極１０５の間に電圧
を印加して液晶に電界を形成すると、電界強度に従って
光の透過率が変化する。この性質を利用し、画素毎に異
なる電圧を印加してその透過率を変化させ、背後から照
光部、いわゆるバックライトによって照らすことで、所
望の輝度を呈した画素の集合体として表示画像が作成さ
れる。
【０００４】特に、携帯ＴＶ、ハンディビデオカメラ等
においてモニターとして用いられる場合には、屋外で使
用することが多く、豊富な外光を利用して表示画面の可
視化を図ることで総消費電力を大幅に低減した集光機構
付ＬＣＤが開発されている。
【０００５】図１８はこのような集光機構付ＬＣＤの側
断面図である。ＬＣＤパネル１００に隣接して導光板１
１１、拡散部１１２、反射部１１３、光源１１４、集光
部１１５を備える照光部１１０、いわゆるバックライト
１１０が設置されている。ＬＣＤパネル１００及びバッ
クライト１１０は筐体１２０に覆われており、ＬＣＤパ
ネル１００の表示領域と集光部１１５が筐体１２０から
露出している。
【０００６】ＬＣＤパネル１００は上述した断面構造を
有し、また、制御回路を有しており、映像信号が入力さ
れるとそれに応じて各画素電極毎に印加する電圧を制御
して液晶の透過率を変化させる。
【０００７】光源１１４は、背後にリフレクタ１１６を
配置したＬＥＤ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素
子、蛍光ランプ等である。導光板１１１はアクリル樹脂
やポリカーボネイト、ガラス等の透明材料が用いられ
る。拡散部１１２及び反射部１１３は、各々導光板１１
１の前面及び背面に設けられているが、導光板１１１に
拡散加工もしくは乱反射加工を施して一体化したもので
も良い。集光部１１５は、筐体１２０から露出した領域
から太陽光や室内の照明光のような外光をバックライト
１１０内に採り入れる。集光部１１５は、導光部１１１
に光学的に接続され、例えば導光板１１１と別体のレン
ズ、あるいは、導光板１１１と一体でレンズ加工された
ものが用いられる。
【０００８】光源１１４から発せられた内部光、あるい
は、集光部１１５より採り入れられた外光は、導光板１
１１に伝えられ、反射部１１３にて乱反射される。乱反
射された光は、拡散部１１２にて一部が拡散され、ＬＣ
Ｄパネル１００に照射される。残りは再び反射部１１３
の方に反射される。このように、内部光あるいは集光部
１１５より導光板１１１へ導入された外光は、拡散部１
１２と反射部１１３間を往復しながら減衰して、図面水
平方向に進んでいく。ＬＣＤパネル１００は、自身で発
光することができず、このように背後から照射される光
を透過し、その透過率を制御して画像を表示する。
【０００９】この構成では、晴れの日の屋外のような外
光が豊富な環境では、光源１１４を消灯して、集光部１
１５からの光のみによってＬＣＤパネル１００への照光
を行い、屋内のような外光が不十分な環境では、光源１
１４を点灯することで明るい表示画面を得るといった使
い方が可能となる。従って、消費電力の大きな光源１１
４の使用頻度が低下するので、総消費電力が低減され
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】光源の消灯は手動で行
うと操作が煩わしいのみでなく、適切な外光量で消灯し
なければ、消灯する時間が少なく、結果的に消費電力を
充分に低減する事ができない。
【００１１】ＬＣＤパネル１００の表示品位は、コント
ラスト比と表示輝度に大きく依存する。コントラスト比
は、透過率が最大となったときと最小となったときの透
過率の比である。コントラスト比が高いほど画面はくっ
きりと見える。表示輝度は、画面の明るさであり、液晶
の最大透過率とバックライトの照度によって決定する。
バックライトの照度は、外光を採り入れているときは、
外光の明るさによって変動する。
【００１２】液晶の透過率は画素電極１０２と共通電極
１０５とに印加される電位差によって制御されるが、従
来、ＬＣＤパネル１００へ供給される液晶駆動信号の電
圧印加範囲は、外光量が変化しても不変であった。
【００１３】また、外光量が少ない環境下では、光源１
１４を点灯することにより、表面輝度を補っていた。し
かし、例えばＬＣＤを晴れた日の屋外を基準として輝度
やコントラストを設定すると、光源１１４の照度は、外
光に比較すると低い。このため、ＬＣＤの十分な輝度を
得るには、光源１１４の光量を晴れた日の屋外の外光に
匹敵する程度に多くする必要があり、消費電力を十分に
低減することができなかった。逆に、光源１１４を点灯
し、外光を遮断した時を基準として輝度やコントラスト
比を設定すると、例えば晴れた日の屋外などでは外光量
が過剰となって、液晶の透過率を最低として黒を表示し
ようとしても光を遮断しきれず、また、白を表示すると
きは透過光が強くなりすぎ、視認性が低下するという問
題がある。
【００１４】そこで本発明は、外光を採り入れる集光機
構付ＬＣＤにおいて、外光量に応じて自動的に光源１１
４を消灯して消費電力を低減すると共に、自動的にＬＣ
Ｄパネルの表示特性を変化させて視認性を向上させる事
を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、この課題を解
決するために成され、一対の基板の対向面に形成された
液晶駆動用の電極に電圧を所定電圧範囲で印加して液晶
の透過率を制御することにより表示を行う液晶表示パネ
ルと、この液晶表示パネルに隣接して設置され外光を採
り入れる集光部及び光を発する光源を備え前記液晶表示
パネルに光を照射する照光部と、を有する集光機構付液
晶表示装置において、外光量に応じて自動的に最低透過
率や、コントラスト比、光源の点灯消灯、カバーの開閉
などの表示特性が変化する集光機構付液晶表示装置であ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
にかかる集光機構付ＬＣＤの側断面図である。従来のＬ
ＣＤと同様、ＬＣＤパネル１００に隣接して導光板１１
１、拡散部１１２、反射部１１３、光源１１４、集光部
１１５を備えるバックライト１１０が設置されている。
ＬＣＤパネル１００及び照光部１１０、いわゆるバック
ライト１１０は筐体１２０に覆われており、ＬＣＤパネ
ル１００の表示領域と集光部１１５が筐体１２０から露
出している。
【００１７】外見上従来のＬＣＤと異なるのは、筐体１
２０の集光部１１５と同じ側面に受光素子１が設けられ
ている点である。受光素子１は、筐体１２０より外部に
露出し、外光の光量に応じた出力を行う。図２は本実施
形態で用いたフォトダイオードよりなる受光素子１の外
光量に対する出力電圧の変化を示す。受光素子１の特性
は、外光が２００ルクスを越えるあたりからと出力電圧
が増加し始め、１０キロルクス前後でのグラフの傾きで
ある電圧変化率が最大となり、１００キロルクス程度ま
で電圧が上昇し続ける。受光素子１としては他に、フォ
トトランジスタ、イメージセンサ、太陽電池等を使用す
ることができる。
【００１８】受光素子１の出力に応じ、ＬＣＤパネル１
００は表示輝度やコントラスト比を変化させ、光源１１
４は点灯、消灯し、カバー１２１が開閉されて、外光量
に応じて最適な表示を行う。以下に外光量によって図３
（ａ）に示すように４つに場合分けして説明する。
【００１９】まず、晴れた日の炎天下のような過剰にに
明るい環境（例えば５０キロルクス以上）では、集光部
１１５より採り入れる外光のみで充分にＬＣＤを視認で
きる。従ってこの時はカバー１２１を開き、光源１１４
は消灯し、消費電力を低減する。採り入れた外光量は、
過剰に多くなるので、このままでは画素電極１０２に印
加する電圧を制御して液晶の透過率を最低として（即ち
黒を表示して）もなお若干の光が透過してしまう。そこ
で、過剰に明るい環境では、ＬＣＤは自動的に全体の表
示輝度を低下させる。また、周囲の明るさに目が順応し
ているので、コントラスト比は低下させた方が視認しや
すい。そこで、ＬＣＤはコントラスト比を自動的に低下
させる。
【００２０】次に、晴れた日の屋外のような明るい環境
（例えば５キロルクス〜５０キロルクス未満）では、外
光量が減少するので液晶の最大透過率を高めて表示輝度
を高めると共に、コントラスト比を高くして表示をくっ
きりと映し出し、視認しやすくする。カバー１２１は開
いたままで、光源１１４も消灯のままである。
【００２１】次に、曇った日や昼間の室内などのように
薄暗く、外光量のみで表示を行うには外光量が不足して
いる環境（例えば５００ルクス〜５キロルクス未満）で
は、外光を採り入れると共に補助的に光源１１４を点灯
する。
【００２２】そして、夜間の屋外のように極めて暗く、
外光量が極めて少ない環境（５キロルクス未満）では、
集光部１１５を露出する事によって採り入れることがで
きる外光よりも光源１１４の光が外部に漏洩する事によ
る光量の低下の方が大きいので、集光部１１５にカバー
１２１をかぶせ、光源１１４の光のみによって表示を行
う。光源１１４の光のみで表示を行うので、表示輝度及
びコントラスト比は高める。
【００２３】上記の４つの場合分けは説明しやすくする
ための例示である。場合分けをする外光量の境界は、も
ちろんこの限りではなく、集光機構付ＬＣＤの特性に合
わせて設定すればよく、表示輝度やコントラスト比に関
しては、２段階よりも多く変化させたり、外光量に応じ
て連続的に変化させてもよい。また、輝度、コントラス
ト比、光源、カバー１２１のそれぞれを異なった外光量
の時に変化させてもよい。
【００２４】図４は本発明の第２の実施形態にかかる集
光機構付ＬＣＤの平面図及び側断面図である。第１の実
施形態と同様、ＬＣＤパネル１００に隣接して導光板１
１１、拡散部１１２、反射部１１３、光源１１４、集光
部１１５を備えるバックライト１１０が設置されてい
る。ＬＣＤパネル１００及びバックライト１１０は筐体
１２０に覆われており、ＬＣＤパネル１００の表示領域
と集光部１１５が筐体１２０から露出している。
【００２５】第１の実施形態と異なるのは、第２の受光
素子２が、バックライト１１０に隣接した筐体１２０内
部に設けられている点である。第２の受光素子２は受光
素子１と同様、フォトダイオードやフォトトランジスタ
等よりなり、バックライト１１０上にＬＣＤパネル１０
０と並んで設置されている。第２の受光素子２は図４
（ａ）で下を向いて設置され、例えばＬＣＤパネル１０
０のガラス基板１０４に共通電極１０５等と共に作り込
まれている。光源１１４のオンオフや、カバー１２１の
開閉のように、外光量によって直接制御すべき動作は、
第１の実施形態と同様、第１の受光素子１の出力に応じ
て制御され、表示輝度及びコントラスト比の調整のよう
にＬＣＤパネル１００に照射される光によって制御すべ
き動作はは第２の受光素子２の出力に応じて制御され
る。なぜならば、表示輝度やコントラスト比は、採り入
れた外光と光源１１４が発する内部光とを合わせた光、
即ちＬＣＤパネル１００に照射される光量そのものに応
じて変化させた方がより正確に制御できるからである。
以下に第２の実施形態の集光機構付ＬＣＤの動作につい
て図３（ｂ）に示した５つの場合に分けて説明する。
【００２６】まず、晴れた日の炎天下のような過剰にに
明るい環境（例えば５０キロルクス以上）では、集光部
１１５より採り入れる外光のみで充分にＬＣＤを視認で
きる。従ってこの時はカバー１２１を開き、光源１１４
は消灯し、消費電力を低減する。採り入れた外光量は、
過剰に多くなるので、画素電極１０２に印加する電圧を
制御して液晶の透過率を最低として（即ち黒を表示し
て）もなお若干の光が透過してしまう。そこで、過剰に
明るい環境では、ＬＣＤは自動的に全体の表示輝度を低
下させる。また、周囲の明るさに目が順応しているの
で、コントラスト比は低下させた方が視認しやすい。そ
こで、ＬＣＤはコントラスト比を自動的に低下させる。
【００２７】次に、晴れた日の屋外のような明るい環境
（例えば５キロルクス〜５０キロルクス未満）では、液
晶の最大透過率を高めて表示輝度を高めると共に、コン
トラスト比を高くして表示をくっきりと映し出し、視認
しやすくする。カバー１２１は開いたままで、光源１１
４も消灯のままである。
【００２８】次に、曇った日や昼間の室内などのように
薄暗く、外光量のみで表示を行うには外光量が不足して
いる環境（例えば１キロルクス〜５キロルクス未満）で
は、外光を採り入れると共に補助的に光源１１４を点灯
する。ところが、採り入れた外光と光源１１４との両方
を用いて表示を行うため、これらを合わせた光量は暗い
環境で光源１１４を点灯している時よりも多くなるの
で、再び表示輝度及び、コントラスト比を低下させる。
【００２９】次に、夜間に明かりをつけた室内のように
暗い環境（５００ルクス〜１キロルクス未満）では、再
び輝度及びコントラストを高める。
【００３０】そして、夜間の屋外のように極めて暗く、
外光量が極めて少ない環境（５キロルクス未満）では、
集光部１１５を露出する事によって採り入れることがで
きる外光よりも光源１１４の光が外部に漏洩する事によ
る光量の低下の方が大きいので、集光部１１５にカバー
１２１をかぶせ、光源１１４の光のみによって表示を行
う。光源１１４の光のみで表示を行うので、表示輝度及
びコントラスト比は高める。
【００３１】本実施形態においては、受光素子１は外光
を測定し、これに応じて受光素子１の出力が一定値を越
えるとカバー１２１が閉じられ、別の一定値を越えると
光源１１４が消灯される。そして、受光素子２はＬＣＤ
パネル１００に照射される照射光量、即ち外光と内部光
の合計した光量を測定し、これに応じて受光素子２の出
力が一定値を越えるとコントラスト比、表示輝度を調整
する。
【００３２】このように、受光素子２を用いてコントラ
スト比及び表示輝度を制御することによって、より細か
く、正確な制御ができるようになる。
【００３３】一般的に、光源１１４や、集光部１１５の
近くは光量が多く、その中央は光量が少なくなる。ま
た、光源１１４を消灯している時は、集光部１１５の近
くが明るく、光源１１４の近くは暗い。逆に、集光部１
１５のカバー１２１を閉じ、光源１１４のみで表示を行
っているときは、光源１１４近くが明るく、集光部１１
５近くが最も暗い。従って、第２の受光素子２を配置す
る位置は、図４（ｂ）に図示したように光源１１４と集
光部１１５の中間に配置するのがよい。
【００３４】ＬＣＤパネル１００としては、ポリシリコ
ン等の多結晶半導体を用いた薄膜トランジスタを用い、
表示画素部分と、その周辺の駆動回路を同一基板上に一
体的に作り込んだドライバー内蔵型を採用することが望
ましい。これにより、ドライバーＩＣの外付けが不要と
なるので、表示画面の周囲の額縁部が縮小され、いっそ
うの小型化、軽量化が達成されるので、携帯用に最適な
ＬＣＤが得られる。更に、この場合、駆動回路と同一基
板上に受光素子１及び２を一体化することができる。
【００３５】次に、上述した動作を実現するための具体
的回路に関して例示して説明する。図５は、本発明の第
１の実施形態の集光機構付ＬＣＤに用いる制御回路を示
すブロック図である。外部から受けた外部信号を処理す
る信号処理回路１１、信号処理回路１１にて処理された
映像信号が入力され、このコントラスト比を最適化する
コントラスト比調整回路１２、コントラスト比が調整さ
れた映像信号が入力され、この表示輝度を最適化する輝
度調整回路１３、表示輝度が調整された映像信号が入力
され、これに応じて画素電極１０２に印加する電圧を制
御して画面表示を行うＬＣＤパネル１００、内部光を発
する光源１１４、外光を受光する受光素子１、レベル調
整回路１４、第１の判定回路１５、第２の判定回路１
６、第３の判定回路１７、第４の判定回路１８、集光部
を覆うカバー１２１、カバー１２１を駆動するカバー駆
動装置２０を有している。ＬＣＤパネル１００、光源１
１４、カバー１２１及び受光素子１はそれぞれ図１に示
したものに対応する。
【００３６】フォトダイオードである受光素子１は外光
量に応じて、図２に示す出力電圧を発生する。この出力
電圧は、用いる素子の仕様によって最大電圧値がまちま
ちである。例えば本実施形態で用いた受光素子１の出力
電圧は１００キロルクスで最大の出力Ｖ4（約０．１
Ｖ）となる。レベル調整回路１４は、受光素子１の出力
電圧を論理回路に最適な電圧値、例えば最大値を５Ｖと
するような適当なレベルのアナログ信号電圧に変換し、
外光量信号として出力する。即ち、本実施形態におい
て、レベル調整回路１４は入力電圧をリニアに５／Ｖ4
倍するオペアンプである。
【００３７】外光量信号は、それぞれ第１〜第４の判定
回路１５，１６，１７，１８に供給される。それぞれの
判定回路は、レベル調整回路１４より得られた外光量信
号をそれぞれに入力されるリファレンス電圧Ｖrefと比
較して外光量信号が上回った場合、第１の判定回路１５
はコントラスト比調整回路１２へ、第２の判定回路１６
は輝度調整回路１３へ、第３の判定回路１７は光源１１
４の点灯スイッチへ、第４の判定回路１８はカバー駆動
装置２０へそれぞれ出力する。
【００３８】まず、表示輝度の調整動作について説明す
る。判定回路１６には、表示輝度を変化させる外光量
（本実施形態においては５キロルクス）の時の受光素子
の出力電圧Ｖ3をレベル調整した電圧５×Ｖ3／Ｖ4がリ
ファレンス電圧Ｖref1として入力されている。判定回路
１６は外光量信号がＶref1を越えると輝度調整信号BCを
輝度調整回路１３に出力する。輝度調整回路１３は輝度
調整信号BCに応じてＬＣＤパネルに入力される映像信号
をシフトさせ、表示輝度を下げる。
【００３９】図６は輝度調整回路１３の具体的回路の例
である。輝度調整回路１３はコンデンサ３１と、トラン
ジスタ３２、電源３３、抵抗３４を有する。コンデンサ
３１に映像信号が入力され、入力された電圧によってト
ランジスタ３２のチャネルの導通が変化し、それに応じ
て電源３３から流れる電流が変化し、これを出力とす
る。輝度調整回路１３は更にクランプ信号CLPによって
開閉するスイッチ３５と、輝度調整信号BCによって切り
替わるスイッチ３６と、第１の電圧を出力する定電圧源
３７と、第１の電圧よりも高い第２の電圧を出力する第
２の定電圧源３８を有する。クランプ信号CLPは水平ブ
ランキング期間中に出力され、この間のみスイッチ３５
はオンされる。スイッチ３６は第１、第２の定電圧源３
７、３８を輝度調整信号BCに応じて切り換え、水平ブラ
ンキング期間の間、どちらかの電圧をトランジスタ３２
のゲートに重ね、クランプレベルとする。クランプレベ
ルとは、画素電極と共通電極に印加する電圧範囲の最低
値を決定する電圧値である。第１の定電圧源が接続され
ている時のクランプレベルを第１のクランプレベルVc
lp1、第２の定電圧源が接続されているときのクランプ
レベルを第２のクランプレベルVclp2とする。
【００４０】図７は、本発明の集光機構付ＬＣＤの画素
電極と共通電極の間に印加される電圧ＶLCと液晶の透過
率Ｔの関係を示している。図７（ａ）は印加電圧が０Ｖ
の時に透過率が最大となるノーマリホワイトモードの場
合、図７（ｂ）は印加電圧が０Ｖの時に透過率が最小と
なるノーマリブラックモードの場合である。まずノーマ
リーホワイトの場合について述べる。周囲が暗く、外光
量信号がリファレンス電圧Vref1を越えていないとき、
スイッチ３６は第１の定電圧源３７を接続しており、第
１のクランプレベルVclp1となっている。そして、電圧
ＶLCはVR1の範囲で印加されている。VR1の最低値は第１
のクランプレベルVclp1によって決定される。この時、
液晶の透過率はTR1の範囲で変化する。今、外光量が増
え、輝度調整信号BCが出力されると、輝度調整回路１３
では、より高い電圧源３８に切り替わり、クランプレベ
ルが高く変動してVclp2になる。電圧ＶLCの印加する変
動幅は変わらないので、電圧ＶLCはVR2の範囲にシフト
する。これによって、液晶の透過率はTR2の範囲で変化
するように切り替わり、透過率が全体に低くシフトす
る。従って、ＬＣＤの表示輝度を低下させることができ
る。ノーマリーブラックの場合は、スイッチ３６の開閉
動作を逆に設定して、図７（ｂ）に示すように、外光量
が少ないときVR1で電圧ＶLCを印加し、外光量が所定値
を越えるとクランプレベルを下げ、電圧印加範囲をVR1
からVR2へシフトさせることによって表示輝度を低下さ
せる。
【００４１】次にコントラスト比調整動作について説明
する。判定回路１５には、コントラスト比を変化させる
外光量（本実施形態においては５キロルクス）の時の受
光素子の出力電圧Ｖ3'をレベル調整した電圧（５×Ｖ3'
／Ｖ4）がリファレンス電圧Ｖref1として入力されてい
る。本実施形態においてＶ3'は輝度を変化させる出力電
圧Ｖ3に等しいので、以下Ｖ3と標記する。判定回路１５
は外光量信号がＶref2（Vref1に等しい）を越えるとコ
ントラスト比調整信号CCをコントラスト比調整回路１２
に出力する。コントラスト比調整回路１２はコントラス
ト比調整信号CCに応じてＬＣＤパネルに入力される映像
信号振幅を縮小し、コントラスト比を下げる。
【００４２】図８（ａ）はコントラスト比調整回路１２
の具体的回路の例である。まず、コントラスト比調整回
路はオペアンプ４１、負帰還をかける抵抗値R1の抵抗４
２、抵抗値R2の抵抗４３及び４４、コントラスト比調整
信号CCによって切り替わるスイッチ４５を有する。コン
トラスト比調整信号CCが入力されてスイッチ４５が接続
されると抵抗４３と４４が並列になり、オペアンプの増
幅率が低下する。図８（ｂ）に示す回路によっても同様
の動作とする事ができる。
【００４３】図９は、本発明の集光機構付ＬＣＤの駆動
方法を示す印加電圧ＶLCと透過率Ｔの関係を示してい
る。図９（ａ）はノーマリホワイトモードの場合、図９
（ｂ）はノーマリブラックモードの場合である。まずノ
ーマリーホワイトの場合について述べる。周囲が暗く、
外光量信号がリファレンス電圧Vref1を越えていないと
き、スイッチ４５は開いており、オペアンプ４１は第１
の増幅率となっている。この時、電圧ＶLCはVR1の範囲
で印加され、液晶の透過率はTR1の範囲で変化する。
今、外光量が増え、コントラスト比調整信号CCが出力さ
れると、コントラスト比調整回路１２のスイッチ４５が
オンしてオペアンプ４１の増幅率を低下させる。これに
よって電圧ＶLCの印加する変動幅が縮小する。クランプ
レベルは変化しないので、電圧ＶLCはVR3の範囲に縮小
する。これによって、液晶の透過率はTR3の範囲で変化
するように切り替わり、透過率の変動範囲が縮小する。
従って、ＬＣＤのコントラスト比を低下させることがで
きる。ノーマリーブラックの場合は、図９（ｂ）に示す
ように、外光量が少ないときVR1で電圧ＶLCを印加し、
外光量が所定値を越えると、電圧印加範囲をVR1からVR3
へ縮小することによってコントラスト比を低下させる。
【００４４】次に光源１１４の点灯消灯とカバー１２１
の開閉動作について図５を用いて説明する。判定回路１
７には、光源の点灯消灯を切り換える外光量（本実施形
態においては５キロルクス）の時の受光素子１の出力電
圧Ｖ1をレベル調整した電圧５×Ｖ1／Ｖ4がリファレン
ス電圧Ｖref3として入力されている。判定回路１７は外
光量信号がＶref3を越えると光源１１４を消灯するスイ
ッチ信号SWを光源１１４の電源１９に出力する。電源１
９はスイッチ信号SWに応じて光源１１４への電圧供給を
停止して光源１１４を消灯する。判定回路１８には、カ
バー１２１の開閉を切り換える外光量（本実施形態にお
いては５００ルクス）の時の受光素子１の出力電圧Ｖ0
をレベル調整した電圧５×Ｖ0／Ｖ4がリファレンス電圧
Ｖref4として入力されている。判定回路１７は外光量信
号がＶref4を越えるとカバー開閉信号OCをカバー駆動装
置２０に出力する。カバー駆動装置２０は開閉信号OCに
応じてカバー１２１を開き、集光部１１５を露出する。
【００４５】なお、図５において、第１の判定回路１５
と第２の判定回路１６とを共通とし、輝度調整信号BCと
コントラスト比調整信号C/Cとを共通とし、回路構成を
簡略化してもよい。
【００４６】図１０は、本発明の第１の実施形態の集光
機構付ＬＣＤに用いる制御回路を示すブロック図であ
る。信号処理回路１１、リニアコントラスト比調整回路
３１、リニア輝度調整回路３２、ＬＣＤパネル１００、
光源１１４、受光素子１、レベル調整回路１４、判定回
路１７、判定回路１８、カバー１２１、カバー駆動装置
２０を有している。ＬＣＤパネル１００、バックライト
１１４、カバー１２１及び受光素子１はそれぞれ図１に
示したものに対応する。
【００４７】図５の回路との違いはリニアコントラスト
比調整回路３１とリニア輝度調整回路３２が受光素子１
の出力に応じてリニアに動作する点である。
【００４８】リニアコントラスト比調整回路３１は例え
ば図１１に示す回路構成で、電圧制御増幅器４６を有す
る。電圧制御増幅器４６は、制御電圧が入力され、制御
電圧に応じて増幅率が変動する増幅器である。本実施形
態において、制御電圧は、受光素子１の出力をリニアに
増幅して得られる。従って、映像信号は、受光素子１の
出力にリニアに応じて増幅率が変動し、これに応じて画
素電極に印加される電圧の電圧範囲が変動するので、図
８のコントラスト比調整回路１２の説明と同様の原理に
よって、コントラスト比を変動させることができる。
【００４９】リニア輝度調整回路３２は、例えば図１２
に示す回路構成で、受光素子１の出力をリニアに増幅し
てクランプレベルを変動させる。クランプレベルを変動
させると、画素電極に印加される電圧の電圧範囲がシフ
トし、図６の輝度調整回路１３の説明と同様の原理によ
って、表示輝度を変動させることができる。
【００５０】光源１１４の点灯消灯とカバー１２１の開
閉動作については図５の回路と同様である。
【００５１】図１３は本発明の第１の実施形態の集光機
構付ＬＣＤで、デジタル映像データが入力される場合の
デジタル制御回路を示すブロック図である。デジタル信
号処理回路９１、Ｄ／Ａコンバータ９２、乗算器９３、
加減算器９４、Ａ／Ｄコンバータ９５、判定回路９６を
有する。
【００５２】デジタルの入力データ信号は、乗算器９３
に供給される。一方、受光素子１の出力は、Ａ／Ｄコン
バータ９５にてデジタルデータに変換され、外光量デー
タとして判定回路９６に供給される。判定回路９６には
４つの所定値が記憶されており、これらを外光量データ
と比較する。
【００５３】判定回路９６は、外光量が第１の所定量よ
りも多いか少ないかを調べて、ＬＣＤパネル１００のコ
ントラスト比を切り換えるか否かを判定した二値データ
であるコントラスト比変更信号CCを乗算器９３に出力す
る。例えば、外光量が不足の時は、コントラスト比変更
信号CCは「１」で、外光量が十分の時は、「０」であ
る。CCが「０」となると、乗算算器９３は、デジタル映
像データに所定値をかけてＬＣＤパネル１００のコント
ラスト比を切り換える。
【００５４】また、判定回路９６は、外光量が第２の所
定量よりも多いか少ないかを調べて、ＬＣＤパネル１０
０の表示輝度を切り換えるか否かを判定した二値データ
である輝度変更信号BCを加減算器９４に出力する。例え
ば、外光量が不足の時は、輝度変更信号BCは「１」で、
外光量が十分の時は、「０」である。BCが「０」となる
と、加減算器９４は、デジタル映像データに所定値を加
算してＬＣＤパネル１００の表示輝度を切り換える。
【００５５】このようにコントラスト比と表示輝度が切
り換えられたデータ信号は、デジタル信号処理回路９１
にて所定の信号処理が行われ、Ｄ／Ａコンバータ９２を
介してＬＣＤパネル３へ供給される。
【００５６】また、判定回路９６は、外光量が第３の所
定量よりも多いか少ないかを調べて、光源１１４の点灯
消灯を切り換えるスイッチ信号SWを出力しする。光源１
１４はスイッチ信号SWを受けて、外光量が不足の時はオ
ンされ、逆に外光量が十分の時はオフされる。
【００５７】また、判定回路９６は、外光量が第４の所
定量よりも多いか少ないかを調べて、カバー１２１を開
くか閉じるかを切り換える開閉信号OCを出力する。カバ
ー１２１は開閉信号OCを受けて、外光量が不足の時は閉
じられ、逆に外光量が十分の時は開かれる。
【００５８】図１４は本発明の第１の実施形態の集光機
構付ＬＣＤで、デジタル映像データが入力される場合の
デジタル制御回路を示すブロック図である。図１３のデ
ジタル制御回路と異なるのは、Ａ／Ｄコンバータ９５か
らの出力が、判定回路９６へ供給されるとともに、乗算
器９３、加減算器９４へ直接供給されている点である。
乗算器９３、加減算器９４はそれぞれ外光量データに応
じた値でデジタル映像データに乗算もしくは加減算す
る。従って、ＬＣＤパネル１００のコントラスト比及び
表示輝度が外光量に応じてほぼリニアに調整される。
【００５９】光源１１４と、カバー１２１の制御に関し
ては図１３の回路と同様である。なお、Ａ／Ｄコンバー
タ９５と乗算器９３の間に倍率回路を設け、Ａ／Ｄコン
バータ９５のコンバータからの出力の振幅を更に所定倍
してコントラスト比調整データとしても良い。
【００６０】図１５は本発明の第２の実施形態の集光機
構付ＬＣＤに用いる制御回路を示すブロック図である。
信号処理回路１１、コントラスト比調整回路１２、輝度
調整回路１３、ＬＣＤパネル１００、光源１１４、外光
を受光する受光素子１、集光部より採り入れられた光及
び光源１１４の発する内部光を受光する受光素子２、レ
ベル調整回路１４、５３、第１の判定回路５１、第２の
判定回路５２、第３の判定回路１７、第４の判定回路１
８、集光部を覆うカバー１２１、カバー１２１を駆動す
るカバー駆動装置２０を有している。ＬＣＤパネル１０
０、バックライト１１４、カバー１２１及び受光素子
１、２はそれぞれ図４に示したものに対応する。図５の
制御回路と同様の構成については同じ番号を付し、説明
を省略する。
【００６１】第２の受光素子２は集光部より採り入れら
れた光及び光源１１４の発する内部光を受光し、その合
計の照射光量に応じた電圧を出力する。レベル調整回路
５３はこの出力を例えば最大５Ｖ程度に変換し、照射光
量信号として出力する。
【００６２】第１の判定回路５１は照射光量信号を、リ
ファレンス電圧Ｖref5と比較して、上回っている場合、
コントラスト比調整信号CCを出力する。リファレンス電
圧Ｖ ref5はコントラスト比調整信号CCが外部光と内部光
との合計が所定値を越えたとき出力されるように、設定
されている。コントラスト比調整回路１２は図５の回路
と同様、コントラスト比調整信号CCを受けて、コントラ
スト比を調整する。
【００６３】第２の判定回路５２は、照射光量信号を、
リファレンス電圧Ｖref6と比較して、上回っている場
合、輝度調整信号BCを出力する。本実施形態において、
リファレンス電圧Ｖref6とリファレンス電圧Ｖref6は同
じ値である。輝度調整回路１３は、図５の回路と同様、
輝度調整信号BCを受けて、輝度を調整する。
【００６４】図１６は、本発明の第２の実施形態の集光
機構付ＬＣＤに用いる制御回路を示すブロック図であ
る。図１５の回路との違いはリニアコントラスト比調整
回路３１とリニア輝度調整回路３２が受光素子１の出力
に応じてリニアに動作する点である。リニアコントラス
ト比調整回路３１とリニア輝度調整回路３２は図１０に
示したリニアコントラスト比調整回路３１とリニア輝度
調整回路３２と同様の構成であり、第２の受光素子２の
出力が直接入力され、図１０の回路と同様、コントラス
ト比及び表示輝度をリニアに制御する事ができる。
【００６５】このように、本発明は、外光量に応じて、
光源１１４の点灯／非点灯の切換を自動的に行うと共
に、ＬＣＤパネル１００のコントラスト比や表示輝度を
制御するもので、外光が少ない環境下では、光源１１４
を点灯するとともに、ＬＣＤパネル１００のコントラス
ト比と表示輝度が高められる。従って、照光部１１０の
照度が低下しても、高コントラスト比の表示画面が得ら
れ、視認性が向上する。
【００６６】上記実施形態ではいずれもＬＣＤパネル１
００を透過型とし、照光部はいわゆるバックライトで、
ＬＣＤパネル１００の背面に設置する形態について説明
したが、ＬＣＤパネル１００を反射型や反透過型とし、
照光部をいわゆるフロントライトとしてＬＣＤパネル１
００の前面に配置しても同様に実施する事ができる。
【００６７】以上の実施の形態では、携帯ＴＶ、ハンデ
ィビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等、屋外で使用
することが多い、携帯機器に適している。
【００６８】
【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、外部の光
を採り入れる集光部及び光を発する光源を有する集光機
構付液晶表示装置において、外光量に応じて自動的に表
示特性が変化するので、最適な表示環境で表示すること
ができる。
【００６９】特に、請求項２に記載の発明によれば、外
光量に応じて液晶の最低透過率を変動させ、請求項６に
記載の発明によれば、外光量に応じて液晶表示パネルの
コントラスト比を変動させるので、切り換えの操作を行
うことなく、常に最適の表示環境で画面表示を行うこと
ができる。
【００７０】特に、請求項８に記載の発明によれば、外
光量が所定値以上になると前記光源を消灯するので、外
光量が所定値以上の時は消費電力を削減できる。
【００７１】特に請求項１０及び請求項１１に記載の発
明によれば、外光量が第１の所定値以下であるとき、光
源は点灯されかつカバーは閉じられ、外光量が第１の所
定値を越えると、カバーが開けられて集光部が露出し、
外光量が第２の所定値を越えると、光源が消灯され、外
光量が第３の所定値を越えると、液晶表示パネルのコン
トラスト比を低下させると共に液晶の最低透過率を低下
させるので、常に最適な表示環境で表示することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる集光機構付Ｌ
ＣＤの側断面図である。
【図２】本発明に用いた受光素子の出力特性図である。
【図３】本発明の第１、第２の実施形態の動作状態を外
光量によって場合分けした図である。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる集光機構付Ｌ
ＣＤの側断面図及び平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の駆動回路を示すブロ
ック図である。
【図６】輝度調整回路の具体的一例である。
【図７】本発明の液晶への印加電圧と透過率との関係を
示す特性図である。
【図８】コントラスト比調整回路の具体的一例である。
【図９】本発明の液晶への印加電圧と透過率との関係を
示す特性図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態のリニアに変動する
駆動回路を示すブロック図である。
【図１１】リニアコントラスト比調整回路の具体的一例
である。
【図１２】リニア輝度調整回路の具体的一例である。
【図１３】本発明の第１の実施形態のデジタル制御回路
を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態のリニアに変動する
デジタル制御回路を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態の制御回路を示すブ
ロック図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態のリニアに変動する
制御回路を示すブロック図である。
【図１７】ＬＣＤパネルの側断面図である。
【図１８】従来の集光機構付ＬＣＤの側断面図である。
【符号の説明】
１，２：受光素子、１００：ＬＣＤパネル、１１０：バ
ックライト、１１４：光源、１１５：集光部
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 3/36 Ｇ０９Ｇ 3/36 (72)発明者 丸下 裕 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 清水 真 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 北川 誠 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 筒井 雄介 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 吉村 岳雄 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一対の基板の対向面に形成された液晶駆
    動用の電極に電圧を所定電圧範囲で印加して液晶の透過
    率を制御することにより表示を行う液晶表示パネルと、
    この液晶表示パネルに隣接して設置され外光を採り入れ
    る集光部及び光を発する光源を備え前記液晶表示パネル
    に光を照射する照光部と、を有する集光機構付液晶表示
    装置において、外光量に応じて自動的に表示特性が変化
    することを特徴とする集光機構付液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 外光量に応じて前記液晶の最低透過率を
    変動させることを特徴とする請求項１に記載の集光機構
    付液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 外光量に応じて前記画素電極に印加する
    電圧の電圧範囲をシフトさせて最低透過率を変動させる
    ことを特徴とする請求項２に記載の集光機構付液晶表示
    装置。
  4. 【請求項４】 前記液晶表示パネルはノーマリーホワイ
    トであって、外光量が所定値以上になると前記画素電極
    に印加する電圧の電圧範囲を高くシフトさせて最低透過
    率を低下させることを特徴とする請求項３に記載の集光
    機構付液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記液晶表示パネルはノーマリーブラッ
    クであって、外光量が所定値以上になると前記画素電極
    に印加する電圧の電圧範囲を低くシフトさせて最低透過
    率を低下させることを特徴とする請求項３に記載の集光
    機構付液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 外光量に応じて前記液晶表示パネルのコ
    ントラスト比を変動させることを特徴とする請求項１に
    記載の集光機構付液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 外光量が所定値以上になると前記画素電
    極に印加する電圧の電圧範囲を縮小してコントラスト比
    を低くすることを特徴とする請求項６に記載の集光機構
    付液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 外光量が所定値以上になると前記光源を
    消灯し、外光量が所定値以下になると前記光源を点灯す
    ることを特徴とする請求項１に記載の集光機構付液晶表
    示装置。
  9. 【請求項９】 前記照光部は前記集光部を覆うことがで
    き、カバー駆動装置を介して開閉自在に設置されたカバ
    ーを更に有し、該カバーは前記カバー駆動装置によって
    開閉され、外光量が所定値以上になると前記カバー駆動
    装置が駆動して前記カバーを開いて、前記集光部を露出
    し、外光量が所定値以下になると前記カバー駆動装置が
    駆動して前記カバーを閉じて、前記集光部を覆うことを
    特徴とする請求項１に記載の集光機構付液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】 前記照光部は前記集光部を覆うことが
    でき、カバー駆動装置を介して開閉自在に設置されたカ
    バーを更に有し、該カバーは前記カバー駆動装置によっ
    て開閉され、外光量が第１の所定値以下であるとき、前
    記光源は点灯されかつ前記カバーは閉じられ、外光量が
    前記第１の所定値を越えると、前記カバーが開けられて
    前記集光部が露出し、外光量が前記第１の所定値よりも
    多くより明るい第２の所定値を越えると、前記光源が消
    灯されることを特徴とする請求項１に記載の集光機構付
    液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】 外光量が前記第２の所定値よりも多く
    より明るい第３の所定値を越えると、前記液晶表示パネ
    ルのコントラスト比を低下させると共に前記液晶の最低
    透過率を低下させることを特徴とする請求項１０に記載
    の集光機構付液晶表示装置。
  12. 【請求項１２】 外部に露出して設けられ、外光量に応
    じて出力する受光素子を更に有し、該受光素子の出力に
    応じて表示特性が変化することを特徴とする請求項１に
    記載の集光機構付液晶表示装置。
  13. 【請求項１３】 前記受光素子は前記集光部に近接して
    設置されていることを特徴とする請求項１２に記載の集
    光機構付液晶表示装置。
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