(57)【要約】【課題】画面の開口率の低下を防止すると共に、低消費電力且つ高精細な表示装置を提供することを課題とする。【解決手段】表示領域が複数の分割された分割表示領域から構成され、画像処理装置１０００から送信された画像信号及び制御信号を照明用の点灯駆動（照明）信号に重畳して変調し、変調された変調信号に基づいてＬＥＤ６０ｃで発光された光をバックライト４０を構成する導光体４０ｃから出射し、分割された表示領域毎に出射した照明光の一部を対向基板２００の表面に形成された反射層８００ｃで反射させ、反射された反射光を光センサ６０１で受光し、この反射光に基づく反射信号から画像信号及び制御信号を復調して、制御回路６００ｃによってアレイ基板１００上の分割された領域毎の複数の信号線及び複数の走査線を駆動する。【選択図】図３
2010243806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交差する複数の信号線及び複数の走査線で形成され分割された表示領域の集合によって全体表示領域を構成した透過性のアレイ基板と、
前記アレイ基板の一主面に対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板の対向する他主面側に設けられ、画像信号と当該画像信号を表示する際に用いる制御信号とによって変調された光を前記アレイ基板に照射するバックライトと、
前記アレイ基板に対向する前記対向基板の表面に形成され、前記バックライトからの照射光の一部を前記アレイ基板側に反射する反射手段と、
前記反射手段で反射された反射光を前記アレイ基板に配置した受光部で受光し、当該反射光に基づき前記画像信号及び前記制御信号を復調して、分割された表示領域毎の前記複数の信号線及び前記複数の走査線を駆動制御する制御手段と、
を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記反射手段の表面には、前記反射光を前記受光部に集光させるレンズ部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記反射手段は、前記反射光を前記受光部に集光させる凹面鏡であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記表示領域を分割した複数の表示領域に夫々対応する複数の制御手段であり、前記バックライトは、当該複数の表示領域に夫々対応して配置された複数のバックライトであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を表示する表示装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、地上波デジタル放送のデジタル信号等に適切に対応することや、携帯電話のような限られた表示領域に対しても高精細で対応することが求められている。具体的には、表示画像の高画質化や、文字形状にあってはより滑らかに輪郭を表現することが切望されている。しかしながら、表示画面に表示される１画面全体の画像信号を、画像信号線を介して接続された画像処理装置から周期的に伝送する方法では転送データ量が急速に増大し、消費電力の増加や伝送する配線数の増大・低抵抗化が必要となるため、高精細化が非常に困難となる。
【０００３】
このような要望に対応すべく、表示画面を複数の画面に分割し、それら複数の画面を夫々制御する複数の信号線駆動回路，複数の走査線駆動回路，複数の制御回路を設け、表示画像の拡大や文字フォントの作成等の画像処理を液晶表示装置側で行うことにより、画像処理装置と液晶表示装置との間における転送データ量を削減する方法が提案されている。
【０００４】
しかしながら、画像処理装置から受けた画像信号及び制御信号を複数の制御回路に配分するための複数の画像信号線及び複数の制御信号線が更に必要となるという問題があった。また、これら各信号線等は一定の線幅を必要とするため、液晶表示パネルの光透過率や開口率が低下するという問題があった。更に、光透過率の低下を防止するには、それら各信号線等を積層する必要があるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５１６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、画面の開口率の低下を防止すると共に、低消費電力且つ高精細な表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の本発明は、互いに交差する複数の信号線及び複数の走査線で形成され分割された表示領域の集合にて表示領域を形成した透過性のアレイ基板と、前記アレイ基板の一主面に対向配置された対向基板と、前記アレイ基板の対向する他主面側に設けられ、画像信号と当該画像信号を表示する際に用いる制御信号とによって変調された光を前記アレイ基板に照射するバックライトと、前記アレイ基板に対向する前記対向基板の表面に形成され、前記バックライトからの照射光の一部を前記アレイ基板側に反射する反射手段と、前記反射手段で反射された反射光を前記アレイ基板に配置した受光部で受光し、当該反射光に基づき前記画像信号及び前記制御信号を復調して、分割された表示領域毎の前記複数の信号線及び前記複数の走査線を駆動制御する制御手段と、を有することを要旨とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、画面の開口率の低下を防止すると共に、低消費電力且つ高精細な表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態に係る表示装置におけるアレイ基板の上面を示す上面図である。
【図２】本実施の形態に係る表示装置を斜視方向から示す斜視図である。
【図３】図１及び図２に示した表示装置であって特に左下画面に相当する部分の断面を示す断面図である。
【図４】図４は、図１及び図２に示した表示装置であって特に左下画面を制御する制御回路及び信号線駆動回路の機能ブロック構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本実施の形態に係る表示装置におけるアレイ基板の上面を示す上面図である。図２は、本実施の形態に係る表示装置を斜視方向から示す斜視図である。この表示装置は、透過性のアレイ基板１００と、アレイ基板１００に対向配置された対向基板２００と、アレイ基板１００の液晶材料３０側と反対面側にアレイ基板１００に夫々の分割領域毎に対向配置された複数の導光体４０ａ〜４０ｄ及び、各導光体４０ａ〜４０ｄの側面に夫々配置された複数のＬＥＤ６０ａ〜６０ｄとから構成されるバックライト４０と、各ＬＥＤ６０ａ〜６０ｄに夫々接続された複数の変調回路５０ａ〜５０ｄとを備えた構成である。なお、図示のこれら導光体４０ａ〜４０ｄ、ＬＥＤ６０ａ〜６０ｄ、変調回路５０ａ〜５０ｄは、説明の便宜上、夫々分割された表示領域毎に分割して記載しているが、構成が複雑になるので、アレイ基板１００の全領域に対向する単一の導光体４０と、この導光体４０の長辺長手方向端面に沿って直線上に配置された複数のＬＥＤ６０と、このＬＥＤ６０を変調駆動する単一の変調回路５０からバックライト４０を構成するのが実用的である。また、図２に示す斜視図には、導光体４０ａに対応するＬＥＤ６０ａ及び変調回路５０ａについての記載が省略されている。また、アレイ基板１００及び対向基板２００の表裏面には、偏光板２４やカラーフィルタ２２等が配置されているが、それらの記載についても省略するものとする。
【００１２】
アレイ基板１００の表面には、互いに交差する複数の信号線Ｓ及び複数の走査線Ｇで形成された表示画面（表示領域）３００と、各信号線Ｓに接続された複数の信号線駆動回路４００ａ〜４００ｄと、各走査線Ｇに接続された複数の走査線駆動回路５００ａ〜５００ｄと、信号線駆動回路４００ａ及び走査線駆動回路５００ａに接続されたタイミングコントローラ等の制御回路６００ａと、信号線駆動回路４００ｂ及び走査線駆動回路５００ｂに接続されたタイミングコントローラ等の制御回路６００ｂと、信号線駆動回路４００ｃ及び走査線駆動回路５００ｃに接続されたタイミングコントローラ等の制御回路６００ｃと、信号線駆動回路４００ｄ及び走査線駆動回路５００ｄに接続されたタイミングコントローラ等の制御回路６００ｄと、全ての信号線駆動回路４００ａ〜４００ｄと全ての走査線駆動回路５００ａ〜５００ｄと全ての制御回路６００ａ〜６００とに電源電圧を供給する電源回路７００とが形成されている。なお、透過性のアレイ基板１００としては、例えば、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）を用いて画素スイッチＳＷや走査線駆動回路５００を構成する駆動用トランジスタが一体形成可能である。
【００１３】
表示画面３００は、複数の画面、例えば図１に破線にて示すように、計１６個（表示画面３００ａ〜３００ｐ）の画面に分割されている。信号線駆動回路４００ａ及び走査線駆動回路５００ａは、分割された表示画面のうち左上に位置する４つの表示画面３００ａ〜３００ｄ（以降、「左上画面」と称する場合もある）を形成している各信号線Ｓ及び各走査線Ｇを夫々駆動する。
【００１４】
制御回路６００ａは、左上画面を形成する各信号線Ｓ及び各走査線Ｇに接続されると共に、これら信号線Ｓ及び走査線Ｇを駆動して画像を表示する際に必要となる伝送されてきた光変調されている変調光から復調された画像信号及び同じく光変調された変調光から復調されたスタート信号やクロック信号、同期信号等の制御信号を信号線駆動回路４００ａ及び走査線駆動回路５００ａに送出する。これら信号線駆動回路４００ａ、走査線駆動回路５００ａ及び制御回路６００ａは単一の半導体チップ内に一体に形成されている。具体的には、分割された表示領域毎の画像信号、分割表示領域の指定信号、スタート信号、クロック信号、同期信号等の複合信号を変調してバックライト４０に供給し、バックライト４０から出射した変調された照明光を液晶表示パネルに照射させることで、その一部を対向基板２００に形成された反射層を介して半導体チップ内に形成した光センサ（受光部）で受光し、受光した反射光に基づく反射信号から画像信号及び制御信号を復調して、信号線Ｓ及び走査線Ｇを駆動するように信号線駆動回路４００ａ及び走査線駆動回路５００ｂを制御する。従って、半導体チップに結線される液晶表示パネル上の配線パターンは電源配線のみの構成となる。なお、この制御回路６００ａは、特許請求の範囲に記載した制御手段に相当する。
【００１５】
その他の信号線駆動回路４００ｂ〜４００ｄ，走査線駆動回路５００ｂ〜５００ｄ，制御回路６００ｂ〜６００ｄについても同様であって、信号線駆動回路４００ｂと走査線駆動回路５００ｂと制御回路６００ｂとは、分割された表示画面のうち右上に位置する４つの表示画面３００ｅ〜３００ｈ（以降、「右上画面」と称する場合もある）を制御する。また、信号線駆動回路４００ｃと走査線駆動回路５００ｃと制御回路６００ｃとは、分割された表示画面のうち左下に位置する４つの表示画面３００ｉ〜３００ｌ（以降、「左下画面」と称する場合もある）を制御する。そして、信号線駆動回路４００ｄと走査線駆動回路５００ｄと制御回路６００ｄとは、分割された表示画面のうち右下に位置する４つの表示画面３００ｍ〜３００ｐ（以降、「右下画面」と称する場合もある）を制御している。
【００１６】
アレイ基板１００に対向する対向基板２００の表面には、表示装置を上側（図２の上から下へ向かう方向）から見た場合に制御部６００ａ〜６００ｄの夫々に重なるように反射層８００ａ〜８００ｄが形成されている。そして、各反射層８００ａ〜８００ｄの表面には、レンズ９００ａ〜９００ｄが夫々配置されている。各反射層８００ａ〜８００ｄは、バックライト４０（各導光体４０ａ〜４０ｄ）から夫々出射されてアレイ基板１００を通過した照明光の一部をアレイ基板１００に配置された半導体チップ上に夫々反射する。また、レンズ９００ａ〜９００ｄは、制御部６００ａ〜６００ｄに形成された光センサで確実に受光可能となるように各反射層８００ａ〜８００ｄで反射した各反射光を夫々集光する。なお、この反射層は、特許請求の範囲に記載した反射手段に相当する。上記光センサを有する半導体チップは、バックライト４０の光を有効に活用するために、各分割表示領域の中央部分配線パターン上に配置し、これと対向して反射層８００を設けることが、光の利用効率、センサ感度の点からも好適である。
【００１７】
バックライト４０を構成する導光体４０ａ〜４０ｄは、分割された左上画面・右上画面・左下画面・右下画面の夫々に対応するように配置されている。このバックライト４０はサイドライト型のバックライトであって、側面に位置する各ＬＥＤ６０ａ〜６０ｄで発光した光を夫々導いて照明光を外部に出射する。上記説明では夫々導光体４０ａ〜４０ｄを分割して形成した場合を例にとって説明しているが、単一の導光体を使用し一括して表示領域を照射する方が構成の簡略化や制御の点で有利である。なお、この導光体は、特許請求の範囲に記載したバックライトを構成する一構成要素に相当する。
【００１８】
ＬＥＤ６０ａ〜６０ｄは、変調回路で重畳された重畳信号に基づいて発光する。なお、このＬＥＤは、特許請求の範囲に記載したバックライトを構成する一構成要素に相当する。
【００１９】
変調回路５０ａ〜５０ｃは、画像処理装置から送信された画像信号と、この画像信号を表示する際に用いる制御信号とを照明用の照射光を変調することによって重畳する。なお、この変調回路は、特許請求の範囲に記載した変調手段に相当する。
【００２０】
次に、本実施の形態に係る表示装置の動作について説明する。図３は、図１及び図２に示した表示装置であって、特に左下画面に相当する部分の断面を示す断面図である。図４は、図１及び図２に示した表示装置であって、特に左下画面を制御する制御回路及び信号線駆動回路の機能ブロック構成を示す機能ブロック図である。
【００２１】
最初に、変調回路５０ｃでは、所定の位相及び振幅での基準パルスを照明信号源５１で発振させ、この照明信号源５１から発信した照明用の点灯駆動（照明）信号を重畳回路５２に入力すると共に、パソコン等のシステム側に位置する画像処理装置１０００から出力された画像信号及び制御信号を重畳回路５２に入力する。そして、重畳回路５２は、画像信号及び制御信号を点灯駆動（照明）信号に重畳して変調し、発光駆動回路５３が、変調信号に基づいてＬＥＤ６０ｃを発光させる。
【００２２】
続いて、変調されたＬＥＤ６０ｃからの発光を導光体４０ｃの側面から導光体４０ｃ内に導いて、照明光として出射面側から外部に放出する。この時、導光体４０ｃの出射面上にプリズムシートや拡散シート等の光学シートを配置したり、出射面とは反対主面側に反射シートを配置してもよい。バックライト４０から放出された照明光は、アレイ基板１００を通過し液晶材料３０によって制御されて対向基板２００に到達し、表示領域を通る照明光は表示に供されると共に、その一部は反射層８００ｃで反射されることになる。反射された反射光はレンズ９００ｃによって集光された後に半導体チップ上の光センサ６０１で受光される。
【００２３】
制御回路６００ｃでは、図４に示すように、受光した反射光を光センサ６０１で電気信号に変換し、復調回路６０２が、変換された反射信号から画像信号及び制御信号を復調する。復調された画像信号及び制御信号は、バッファアンプ６０３で増幅され、増幅後の制御信号のうち表示領域指定信号、もしくはこの表示領域を選択するためのクロック信号、スタート信号等から所定の表示領域が選択された後に、制御信号は従来同様、信号線駆動回路４００ｃのシフトレジスタ４０１及び走査線駆動回路５００ｃに導かれ、増幅後の画像信号は、信号線駆動回路４００ｃのシリアルパラレル変換部４０２でパラレル信号に変換され、従来同様にデータラッチ４０３及びＤ／Ａ変換部４０４に導かれる。以降、信号線Ｓ及び走査線Ｇを動作して、図１に示す画素電極１３と対向電極２１との間に電位差を発生させて液晶材料３０の液晶分子の配向を制御して画像を表示する動作は従来と同様なので、説明は省略する。
【００２４】
本実施の形態では、反射層の表面に凸レンズを形成して反射光をセンサ面上に集光することを説明したが、凸レンズで構成することで簡単な構造とすることが可能となるばかりでなく集光精度を高くすることが可能であるが、このようなレンズ部材は凸レンズに限られること無く、反射光を集光可能なレンズ状構造体であれば何でも良い。また、このようなレンズ状の構造体を用いるのではなく、反射層自身を凹面鏡とした場合であっても特別にレンズを構成する部材を使用することなく同様の効果を得ることができる。
【００２５】
本実施の形態によれば、画像処理装置１０００から送信された画像信号及び制御信号を照明用の点灯駆動（照明）信号に重畳して変調し、この変調された変調信号に基づいてＬＥＤ６０ｃで発光された光を導光体４０ｃから出射し、出射した照明光の一部を対向基板２００の表面に形成された反射層８００ｃで反射させ、反射された反射光を光センサ６０１で受光し、この反射光に基づく変調されている反射信号から制御回路６００ｃによって画像信号及び制御信号を復調して、アレイ基板１００上の複数の信号線及び複数の走査線を駆動するので、画像処置装置と制御回路との間を接続する画像信号線及び制御信号線を除去可能な表示装置を提供することができる。即ち、電源線のみの配線で画面表示を実現できるので、画面の開口率の低下を防止すると共に、低消費電力且つ高精細な表示装置を提供することが可能となる。
【００２６】
本実施の形態によれば、反射層８００ｃの表面には反射光を光センサ６０１に集光させるレンズ９００ｃが設けられているので、バックライト４０を構成する導光体４０ｃから出射した照明光を確実に光センサ６０１で受光させることができる。
【００２７】
本実施の形態によれば、反射層８００ｃが照明光を光センサ６０１に集光させる凹面鏡であるため、バックライト４０を構成する導光体４０ｃから出射した照明光を確実に光センサ６０１で受光させることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１３…画素電極
２１…対向電極
２２…カラーフィルタ
２４…偏光板
３０…液晶材料
４０…バックライト
４０ａ〜４０ｄ…導光体
５０ａ〜５０ｄ…変調回路
５１…照明信号源
５２…重畳回路
５３…発光駆動回路
６０ａ〜６０ｄ…ＬＥＤ
１００…アレイ基板
２００…対向基板
３００，３００ａ〜３００ｐ…表示領域（画面）
４００，４００ａ〜４００ｄ…信号線駆動回路
４０１…シフトレジスタ
４０２…シリアルパラレル変換部
４０３…データラッチ
４０４…Ｄ／Ａ変換部
５００，５００ａ〜５００ｄ…走査線駆動回路
６００，６００ａ〜６００ｄ…制御回路（制御手段）
６０１…光センサ
６０２…復調回路
６０３…バッファアンプ
７００…電源回路
８００ａ〜８００ｄ…反射層（反射手段）
９００ａ〜９００ｄ…レンズ部材（凸レンズ）
１０００…画像処理装置
【図１】
2010243806.tif 000003
【図２】
2010243806.tif 000004
【図３】
2010243806.tif 000005
【図４】
2010243806.tif 000006