(57)【要約】【課題】表示内容に応じて、高階調表示を行う表示装置を提供し、臨場感を高めたゲーム機器を提供することを課題とする。【解決手段】映像信号に基づき表示を行う画素部と、映像信号が入力される駆動回路部と、を有し、駆動回路部は、画素部の表示に応じて階調制御を行うための手段を有することを特徴とする表示装置である。階調制御を行うための手段からの信号に基づき、液晶表示装置では照明手段の輝度を調整し、発光装置では発光素子へ供給する電流を調整することができる。このような表示装置をゲーム機器に適用すると、臨場感を高めることができる。【選択図】図１
2006317897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号に基づき表示を行う画素部と、
前記映像信号が入力される駆動回路部と、を有し
前記駆動回路部は、前記画素部の表示に応じて最高階調が異なるように階調制御を行うための手段を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
映像信号に基づき表示を行う、発光素子を有する画素部と、
前記映像信号が入力される駆動回路部と、を有し
前記駆動回路部は、前記画素部の表示に応じて最高階調が異なるように前記映像信号の階調制御を行うための回路を有することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
映像信号に基づき表示を行う画素部と、
前記画素部に光を供給する照明手段と、
前記映像信号が入力され、前記照明手段を制御する駆動回路部と、を有し、
前記駆動回路部は、前記画素部の表示に応じて最高階調が異なるように前記照明手段の発光強度を制御するための回路を有することを特徴とする表示装置。
【請求項４】
映像信号に基づき表示を行う、発光素子を有する画素部と、
前記映像信号が入力される駆動回路部と、を有し
前記駆動回路部は、前記画素部の表示に応じて最高階調が異なるように前記映像信号の階調制御を行うための制御回路を有することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
映像信号に基づき表示を行う画素部と、
前記画素部に光を供給する照明手段と、
前記映像信号が入力され、前記照明手段を制御する駆動回路部と、を有し、
前記駆動回路部は、前記画素部の表示に応じて最高階調が異なるように前記照明手段の発光強度を制御するための制御回路を有することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
映像信号に基づき表示を行う、発光素子を有する画素部と、
前記映像信号が入力される駆動回路部と、を有し
前記駆動回路部は、前記画素部の第１の領域の表示に応じて前記発光素子の発光強度を制御し、且つ第２の領域における前記発光素子の発光強度を制御するための制御回路を有し、
前記第１の領域と第２の領域では最高階調が異なることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
映像信号に基づき表示を行う画素部と、
前記画素部に光を供給する照明手段と、
前記映像信号が入力され、前記照明手段を制御する駆動回路部と、を有し、
前記駆動回路部は、前記画素部の第１の領域の表示に応じて前記照明手段の発光強度を制御し、且つ第２の領域おける前記液晶の配向を制御するための制御回路を有し、
前記第１の領域と第２の領域では最高階調が異なることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一に記載の表示装置を用いたことを特徴とするゲーム機器。
【請求項９】
映像信号に基づき表示を行う画素部と、
前記映像信号が入力される駆動回路部と、
前記駆動回路部は、前記画素部の表示に応じて階調制御を行うための制御回路と、を有し、
前記映像信号は、前記制御回路が有するフレームメモリへ入力され、当該フレームメモリに１フレーム分の映像信号を保存し、
前記制御回路が有する判定回路によって、当該映像信号に基づき高階調領域と低階調領域との割合を判定する処理を行い、
前記制御回路が有する変換回路によって、前記判定処理の結果に基づき、高階調領域をより高輝度で表示する加算処理を行う
ことを特徴とする表示装置の動作方法。
【請求項１０】
映像信号に基づき表示を行う画素部と、
前記映像信号が入力される駆動回路部と、
前記駆動回路部は、前記画素部の表示に応じて階調制御を行うための制御回路と、を有し、
前記映像信号は、前記制御回路が有するフレームメモリへ入力され、当該フレームメモリに１フレーム分の映像信号を保存し、
前記制御回路が有する判定回路によって、当該映像信号に基づき高階調領域と低階調領域との割合を判定する処理を行い、
前記制御回路が有する変換回路によって、前記判定処理の結果に基づき、画面全体の輝度を落とす減算処理を行う
ことを特徴とする表示装置の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示内容に応じて高階調表示を可能にするための表示装置、及びその動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の表示装置、特にゲーム機器の表示部にはフラットパネルが適用されている。フラットパネルとしては液晶素子を有するパネル（液晶パネル）がある。このようなゲーム機器は、使用者の臨場感を高めるため、表示画像や音響を高めるための工夫がされている。例えば、反射型の液晶パネルを用いたゲーム機器であって、キャラクタと背景との明るさを個別に調整するものが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−５８１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１では蛍光灯や自然光による環境下で使用されるとき、周囲の明るさに応じてパネルの輝度を調整することが開示されている。しかし、画面の表示内容に応じた調整については検討されていない。
【０００４】
そこで本発明は、簡便な構成により、表示の内容に応じた輝度調整を行って表示機能を高め、具体的には臨場感のあるゲーム機器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】
【０００５】
上記課題を鑑み本発明は、表示内容に応じて、一画面中で高い階調の表示を行う領域（以下、その表示を高階調表示と、その領域を高階調領域と記す）の輝度を高めることを特徴とする。
【０００６】
具体的な本発明は、映像信号に基づき表示を行う画素部と、映像信号が入力される駆動回路部と、を有し、駆動回路部は、画素部の表示に応じて階調制御を行うための手段を有することを特徴とする表示装置である。
【０００７】
別の形態の本発明は、映像信号に基づき表示を行う、発光素子を有する画素部と、映像信号が入力される駆動回路部と、を有し、駆動回路部は、画素部の表示に応じて最高階調が異なるように、映像信号の階調制御を行うための回路を有することを特徴とする表示装置である。
【０００８】
また別の形態の本発明は、映像信号に基づき表示を行う画素部と、画素部に光を供給する照明手段と、映像信号が入力され、照明手段を制御する駆動回路部と、を有し、駆動回路部は、画素部の表示に応じて最高階調が異なるように、照明手段の発光強度を制御するための回路を有することを特徴とする表示装置である。
【０００９】
また別の形態の本発明は、映像信号に基づき表示を行う、発光素子を有する画素部と、映像信号が入力される駆動回路部と、を有し、駆動回路部は、画素部の第１の領域の表示に応じて発光素子の発光強度を制御し、且つ第２の領域における発光素子の発光強度を制御するための制御回路を有し、第１の領域と第２の領域では最高階調が異なることを特徴とする表示装置である。
【００１０】
また別の形態の本発明は、映像信号に基づき表示を行う画素部と、画素部に光を供給する照明手段と、映像信号が入力され、照明手段を制御する駆動回路部と、を有し、駆動回路部は、画素部の第１の領域の表示に応じて前記照明手段の発光強度を制御し、且つ第２の領域おける液晶の配向を制御するための制御回路を有し、第１の領域と第２の領域では最高階調が異なることを特徴とする表示装置である。
【００１１】
また別の形態の本発明は、映像信号に基づき表示を行う画素部と、映像信号が入力される駆動回路部と、駆動回路部内に画素部の表示に応じて階調制御を行うための制御回路と、を有し、映像信号は、制御回路が有するフレームメモリへ入力され、フレームメモリに１フレーム分の映像信号を保存し、制御回路が有する判定回路によって、映像信号に基づき高階調領域と低階調領域との割合を判定する処理を行い、制御回路が有する変換回路によって、前記判定処理の結果に基づき、高階調領域をより高輝度で表示する加算処理又は画面全体の輝度を落とす減算処理を行う表示装置の動作方法である。
【００１２】
なお照明手段としては、バックライトやフロントライトがあり、冷陰極管やダイオードを用いることができる。
【００１３】
また本発明は、上記表示装置を用いたことを特徴とするゲーム機器を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、表示内容に応じて高階調領域の輝度を高めることができる。さらにグレー表示領域の輝度を低くすることも可能となる。その結果、表示機能が高まった表示装置を提供することができる。具体的には、臨場感が向上したゲーム機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１６】
本発明の表示装置の概念を説明する。例えば図４（Ａ）に示すように、画面の中心に白色で星１０が表示され、その背景１１は黒色表示、又はグレー表示を行う表示を行う場合、星１０を高階調（例えば、最も高い階調数となる最高階調）で表示し、背景１１は低階調（例えば、最も低い階調数となる最低階調）で表示する。この高階調と、低階調との差によって、白色表示を際だたせて表示することができる。そこで本発明は、この差をより大きくし、白色表示を際だたせるため、白色表示のとき、その輝度自体を高めた高階調表示を行う。
【００１７】
白色表示のとき、輝度を高めるためには、液晶素子を有する表示装置（液晶表示装置）の場合、照明手段が有する光源の輝度を高める。そのため、該光源へ多くの電流が供給されるよう、駆動回路部を制御する。すなわち本発明の駆動回路部は、液晶表示装置の表示に応じて、階調制御を行うための制御手段を有する。なおこのとき、任意の箇所に設けられた液晶素子を選択して、高輝度表示を行う。
【００１８】
また発光素子を有する表示装置（発光装置）の場合、発光素子自体の輝度を高める。そのため、発光素子へ多くの電流が流れるよう、駆動回路部を制御する。すなわち本発明の駆動回路部は、発光装置の表示に応じて、階調制御を行うための制御手段を有する。なおこのとき、任意の箇所に設けられた発光素子を選択して、高輝度表示を行う。
【００１９】
このような本発明において、グレー表示においても、その階調に制御を施してもよい。例えば、照明手段が有する光源へ多くの電流が流れてしまうと、グレー表示の階調も高くなってしまう。これを防止するため、グレー表示では階調を低くするとよい。具体的には、グレー表示を行う領域の液晶素子の傾きを制御し、照明手段が有する光源の光を透過しづらくする。また発光装置の場合、グレー表示を行う領域では、発光素子へ流れる電流が小さくなるように制御する。このようなグレー表示における階調制御を行うための手段を、駆動回路部が有していてもよい。
【００２０】
図４（Ｂ）に示すように、複数の白色の星１０ａ〜１０ｄが任意の場所に表示され、その背景１１は黒色表示、又はグレー表示を行う場合であっても、同様に階調を高めることができる。この場合、駆動回路部は映像信号により、星１０ａ〜１０ｄが表示される場所を特定することができる。そして同様に、白色表示のとき、輝度を高めるためには、液晶表示装置の場合、照明手段の光源の輝度を高め、また発光装置の場合、発光素子自体の輝度を高める。なおグレー表示についても同様に、その階調を制御してもよい。
【００２１】
このように、本発明により高階調（最高階調）の階調を高めることにより、白色の際だつ表示を行うことができる表示装置を提供することができる。
【００２２】
なお本発明は、液晶表示装置、及び発光装置以外の表示装置、例えばＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）、ＳＥＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、その他の発光媒体を備えた表示装置にも適用することができる。
【００２３】
また、このような表示装置は、ゲーム機器の表示部に適用するとよい。その結果、臨場感の高い、ゲームが展開されるゲーム機器を提供することができる。
【００２４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、液晶表示装置を用い、表示内容に応じて階調を高める場合について説明する。
【００２５】
図１（Ａ）には、液晶表示装置の画素部１０５及び駆動回路部１０８のシステムブロック図を示す。画素部１０５では、信号線１１２及び走査線１１０が交差している。
【００２６】
画素部１０５は、複数の画素を有し、各画素となる信号線１１２と、走査線１１０との交点には、スイッチング素子が設けられている。スイッチング素子により液晶分子の傾きを制御するための電圧を印加することができる。なお本発明の画素部は、このようなアクティブ型に限定されず、パッシブ型の構成を有してもよい。パッシブ型は、各画素にスイッチング素子がないため、工程が簡便である。
【００２７】
駆動回路部１０８は、制御回路１０２、コントローラ１０９、信号線駆動回路１０３、走査線駆動回路１０４を有する。制御回路１０２、画素部１０５の表示内容に応じて、階調制御を行う機能を有しており、例えば画素部１０５の表示内容に応じて、画素部１０５の任意箇所の階調を高める機能を有する。具体的には、映像信号１０１が入力された制御回路１０２では、照明手段であるバックライト１０６へ供給する電力を高める信号が生成され、該信号は、バックライト１０６の電源１０７に入力される。なお照明手段はバックライト以外にフロントライトもある。その結果、バックライト１０６は、通常より高輝度な発光を行い、高階調表示を行うことができる。
【００２８】
またコントローラ１０９は、該制御回路１０２からの信号を信号線駆動回路１０３、及び走査線駆動回路１０４に入力する機能を有している。なお上述のように、バックライト１０６が通常より高輝度な発光を行う場合、高階調表示以外の領域であるグレー表示領域においても、階調が高くなってしまう。そのため、制御回路１０２から高階調表示を行う信号が電源１０７へ入力されるとき、コントローラ１０９より、信号線駆動回路１０３にグレー表示領域の階調を低くする信号が入力される。具体的には、グレー表示領域の液晶分子の傾きを制御する信号を入力するため、画素電極へ印加する電圧を制御する信号が、信号線駆動回路１０３へ入力される。
【００２９】
その結果、表示内容に応じた高階調表示を、画素部１０５の任意の箇所において、行うことができる。
【００３０】
図１（Ｃ）に示すように信号線駆動回路１０３は、シフトレジスタ１３１、第１のラッチ１３２、第２のラッチ１３３、レベルシフタ１３４、バッファ１３５として機能する回路を有する。シフトレジスタ１３１には、スタートパルス（ＳＳＰ）等の信号が、第１のラッチ１３２にはビデオ信号等のデータ（ＤＡＴＡ）が、第２のラッチ１３３にはラッチ（ＬＡＴ）信号等がそれぞれ入力される。なお、本発明の信号線駆動回路はこれに限定されない。
【００３１】
また図１（Ｂ）に示すように走査線駆動回路１０４は、シフトレジスタ１４１、レベルシフタ１４２、バッファ１４３として機能する回路を有する。シフトレジスタ１４１にはゲートスタートパルス（ＧＳＰ）、ゲートクロック信号（ＧＣＫ）等の信号が入力される。
なお、本発明の走査線駆動回路はこれに限定されない。
【００３２】
このような信号線駆動回路１０３、走査線駆動回路１０４、画素部１０５は、同一基板状に設けられた半導体素子によって形成することができる。例えば、ガラス基板に設けられた薄膜トランジスタを用いて形成することができる。また、信号線駆動回路１０３や走査線駆動回路１０４は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップを用いて、基板上に実装することもできる。
【００３３】
このように、本発明は制御回路１０２を用いて、表示内容に応じて、高階調表示を行うことができる液晶表示装置を提供することができる。
【００３４】
（実施の形態２）
本実施の形態では、図２、図３を用いて、上記システムブロックを有する液晶表示装置の断面図を例示する。
【００３５】
画素部１０５、及び駆動回路部１０８において、基板２０１上に、下地膜２０２が設けられている。基板２０１には、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、ステンレス基板等を用いることができる。また、ポリエチレン−テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に他の基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。
【００３６】
画素部１０５には、該下地膜２０２を介してスイッチング素子となるトランジスタが設けられている。本実施の形態では、該トランジスタに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用い、これをスイッチングＴＦＴ２０３と呼ぶ。ＴＦＴは、多くの方法で作製することができる。例えば、活性層として、結晶性半導体膜を適用する。結晶性半導体膜上には、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられる。該ゲート電極を用いて該活性層へ不純物元素を添加することができる。このようにゲート電極を用いた不純物元素の添加により、不純物元素添加のためのマスクを形成する必要がない。ゲート電極は、単層構造、又は積層構造を有することができる。不純物領域は、その濃度を制御することにより高濃度不純物領域及び低濃度不純物領域とすることができる。このように低濃度不純物領域を有するＴＦＴを、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔ  ｄｏｐｅｄ  ｄｒａｉｎ）構造と呼ぶ。また低濃度不純物領域は、ゲート電極と重なるように形成することができ、このようなＴＦＴを、ＧＯＬＤ（Ｇａｔｅ  Ｏｖｅｒｌａｐｅｄ  ＬＤＤ）構造と呼ぶ。図２においては、ＧＯＬＤ構造を有するスイッチングＴＦＴ２０３を示す。またスイッチングＴＦＴ２０３の極性は、不純物領域にリン（Ｐ）等を用いることによりｎ型とする。ｐ型とする場合は、ボロン（Ｂ）等を添加すればよい。
その後、ゲート電極等を覆う保護膜を形成する。保護膜に混入された水素元素により、結晶性半導体膜のダングリングボンドを終端することができる。さらに平坦性を高めるため、層間絶縁膜２０５を形成してもよい。層間絶縁膜２０５には、有機材料、又は無機材料、若しくはそれらの積層構造を用いることができる。そして、層間絶縁膜２０５、保護膜、ゲート絶縁膜に開口部を形成し、不純物領域と接続された配線を形成する。このようにして、スイッチングＴＦＴ２０３を形成することができる。なお本発明は、スイッチングＴＦＴ２０３の構成に限定されるものではない。
【００３７】
そして、配線に接続された画素電極２０６を形成する。
【００３８】
またスイッチングＴＦＴ２０３と同時に、容量素子２０４が形成される。本実施の形態では、ゲート電極と同時に形成された導電膜、保護膜及び層間絶縁膜２０５、画素電極２０６の積層体により、容量素子２０４を形成することができる。
【００３９】
また駆動回路部１０８のトランジスタも同時に形成される。駆動回路に用いるトランジスタは、ＣＭＯＳ回路が形成されるため、ＣＭＯＳ回路２５４と呼ぶ。ＣＭＯＳ回路２５４を構成するＴＦＴは、スイッチングＴＦＴ２０３と同様の構成とすることができる。またＧＯＬＤ構造に変えて、ＬＤＤ構造を用いることができ、必ずしも同様の構成とする必要はない。
【００４０】
その後、スイッチングＴＦＴ２０３の配線、画素電極２０６及びＣＭＯＳ回路２５４の配線を覆うように保護膜２０７を形成する。該保護膜２０７により、活性層、層間絶縁膜２０５等への不純物の侵入を防止できる。また配線等の他の材料との反応を防止できる。
【００４１】
保護膜２０７上に配向膜２０８を形成する。配向膜２０８にはラビング処理を施す。
【００４２】
次に対向基板２２０を用意する。対向基板２２０には、カラーフィルター２２２、及びブラックマトリクス（ＢＭ）２２４を設けることができる。これらは公知の方法で作製することができるが、所定の材料が滴下される液滴吐出法（代表的にはインクジェット法）により形成すると、材料の無駄をなくすことができる。また、カラーフィルター２２２は、色変換層を積層した構成としてもよい。カラーフィルター等は、スイッチングＴＦＴ２０３が配置されない領域に設ける。なお、カラーフィルター等は、液晶表示装置をフルカラー表示とする場合、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を呈する材料から形成すればよく、モノカラー表示とする場合、少なくとも一つの色を呈する材料から形成すればよい。ブラックマトリクス２２４は、スイッチングＴＦＴ２０３やＣＭＯＳ回路２５４の配線による外光の反射を低減するために設けられている。そのためスイッチングＴＦＴ２０３やＣＭＯＳ回路２５４上に配置するように設ける。
【００４３】
そして、対向電極２２３、配向膜２２６を設ける。配向膜２２６にはラビング処理を施す。
【００４４】
なおＴＦＴが有する配線、ゲート電極、画素電極２０６、対向電極２２３は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０％の酸化珪素（ＳｉＯ２）を混合した導電材料、有機インジウム、有機スズ、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物から選ぶことができる。
【００４５】
このような対向基板２２０を、封止材２２８を用いて、基板２０１に貼り合わせる。封止材２２８は、ディスペンサ等を用いて、基板２０１上に描画することができる。また基板２０１と、対向基板２２０との間隔を保持するため、画素部１０５、駆動回路部１０８にスペーサ２２５を設ける。スペーサ２２５は、柱状、又は球状といった形状を有する。
【００４６】
このように貼り合わされた基板２０１及び対向基板２２０間に、液晶２１１を注入する。液晶を注入する場合、真空中で行うとよい。また液晶２１１は、注入法以外の方法により形成することができる。例えば、液晶２１１を滴下し、その後対向基板２２０を貼り合わせてもよい。このような滴下法は、大型基板を扱うときに適用するとよい。
【００４７】
液晶２１１は、液晶分子２１２を有しており、液晶分子２１２の傾きを画素電極２０６、及び対向電極２２３により制御する。すると、バックライトユニット２５２による光の透過を制御することができ、階調表示を行うことができる。
【００４８】
本発明では、高階調表示を行うときは、液晶分子２１２を基板２０１と垂直となるように傾け、低階調表示を行うときは液晶分子２１２を基板２０１と平行となるように傾ける。そして、バックライトユニット２５２からの光の強度を高めるとき、低階調領域では、液晶分子２１２の傾きを、より基板２０１と平行になるように制御する。このような制御は、駆動回路部１０８に設けられた制御回路を用い、画素電極２０６及び対向電極２２３へ印加する電圧値を制御することにより達成できる。なお制御回路は、必ずしも基板２０１上に形成される必要はなく、接続端子２１０を介して接続された回路を用いてもよい。このとき、接続端子２１０と接続するために、導電性微粒子を有する異方性導電膜を用いることができる。また接続端子２１０の一部には、対向電極２２３が導通しており、対向電極２２３の電位をコモンとすることができる。例えば、バンプ２３７を用いて導通をとることができる。
【００４９】
次いで、バックライトユニット２５２の構成について説明する。バックライトユニット２５２は、蛍光を発する光源２３１として冷陰極管、蛍光を効率よく導光板２３５に導くためのランプリフレクタ２３２、蛍光が全反射しながら全面に光を導くための導光板２３５、明度のムラを低減するための拡散板２３６、導光板２３５の下に漏れた光を再利用するための反射板２３４から構成されている。
【００５０】
バックライトユニット２５２には、光源２３１の輝度を調整するための制御回路が接続されている。制御回路からの信号供給により、光源２３１の輝度を高めることができる。その結果、白色表示のとき、その輝度自体を高めた高階調表示を行うことができる。
【００５１】
また、基板２０１とバックライトユニット２５２の間には偏光板２１６が設けられ、対向基板２２０にも偏光板２２１が設けられている。偏光板２１６、２２１は、偏光フィルム、位相差フィルムを有しており、基板２０１、対向基板２２０に接着されている。
【００５２】
図３には、スイッチング用素子に非晶質半導体膜を用いたトランジスタ（以下、非晶質ＴＦＴと呼ぶ）液晶表示装置の構成について説明する。画素部１０５には、非晶質ＴＦＴからなるスイッチングＴＦＴ２０３が設けられている。非晶質ＴＦＴは、公知の方法により形成することができるが、例えばチャネルエッチ型の場合、下地膜２０２上にゲート電極を形成し、ゲート電極を覆ってゲート絶縁膜、ｎ型半導体膜、非晶質半導体膜、ソース電極及びドレイン電極を形成する。ソース電極及びドレイン電極を用いて、ｎ型半導体膜に開口部を形成する。このとき、非晶質半導体膜の一部も除去されるため、チャネルエッチ型と呼ぶ。その後、保護膜を形成して、非晶質ＴＦＴを形成することができる。また非晶質ＴＦＴは、チャネル保護型もあり、ソース電極及びドレイン電極を用いて、ｎ型半導体膜に開口部を形成するとき、非晶質半導体膜が除去されないように保護膜を設ける。その他の構成は、チャネルエッチ型と同様とすることができる。
【００５３】
そして、図２と同様に配向膜２０８を形成し、ラビング処理を施す。
【００５４】
また図２と同様に対向基板２２０を用意し、封止材２２８により貼り合わせる。これらの間に、液晶２１１を封入することにより液晶表示装置を形成することができる。
【００５５】
このようにスイッチングＴＦＴ２０３として非晶質ＴＦＴを用いて、液晶表示装置を形成する場合、動作性能を考慮して、駆動回路部１０８には、シリコンウェハから形成されるＩＣ回路３０１をドライバとして実装することができる。例えば、ＩＣ回路３０１が有する配線と、スイッチングＴＦＴ２０３に接続される配線とを、導電性微粒子３０２を有する異方性導電体を用いて、接続することにより、スイッチングＴＦＴ２０３を制御する信号を供給することができる。なおＩＣ回路の実装方法はこれに限定されず、ワイヤボンディング法により実装することもできる。
【００５６】
またさらに、接続端子２１０を介して、制御回路と接続することができる。このとき、接続端子２１０と接続するために、導電性微粒子３０２を有する異方性導電膜を用いることができる。
【００５７】
その他の構成は、図２と同様であるため、説明を省略する。
【００５８】
なお非晶質ＴＦＴを用いた液晶表示装置であっても、図１に示すシステムブロックは同様に適用することができる。
【００５９】
このようにして本発明は、バックライトユニット２５２へ供給する電圧を制御し、その輝度自体を高めた高階調表示を行うことを特徴とする。また液晶分子２１２の傾きを制御し、グレー表示の階調を低くすることを特徴とする。そのため、図２、又は図３に示すような多くの液晶表示装置に、本願発明を適用することが可能であり、表示内容に応じて階調を高めるといった効果を奏することができる。
【００６０】
（実施の形態３）
本実施の形態では、バックライトユニットの構成について説明する。
【００６１】
図５（Ａ）に示すように、バックライトユニット２５２は、光源として冷陰極管４０１を用いることができる。また、冷陰極管４０１からの光を効率よく反射させるため、ランプリフレクタ２３２を設けることができる。冷陰極管４０１は、小型表示装置に用いることが多い。例えば、パーソナルコンピュータのディスプレイに用いることができる。
【００６２】
図５（Ｂ）に示すように、バックライトユニット２５２は、光源としてダイオード（ＬＥＤ）を用いることができる。例えば、白色に発するダイオード（Ｗ）４０２を所定の間隔に配置する。また、ダイオード（Ｗ）４０２からの光を効率よく反射させるため、ランプリフレクタ２３２を設けることができる。
【００６３】
図５（Ｃ）に示すように、バックライトユニット２５２は、光源として各色ＲＧＢのダイオード（ＬＥＤ）４０３、４０４、４０５を用いることができる。各色ＲＧＢのダイオード（ＬＥＤ）４０３、４０４、４０５を用いることにより、白色を発するダイオード（Ｗ）４０２のみと比較して、色再現性を高くすることができる。また、ダイオード（Ｗ）４０２からの光を効率よく反射させるため、ランプリフレクタ２３２を設けることができる。
【００６４】
図５（Ｄ）に示すように、光源として各色ＲＧＢのダイオード（ＬＥＤ）４０３、４０４、４０５を用いる場合、それらの数や配置を同じとする必要はない。例えば、発光強度の低い色（例えば緑）を複数配置してもよい。
【００６５】
またさらに白色を発するダイオード４０２、各色ＲＧＢのダイオード（ＬＥＤ）４０３、４０４、４０５を組み合わせて用いてもよい。
【００６６】
また本発明において、光源を必ずしもバックライトユニットとして配置する必要はない。例えば、大型基板を用いて画素部１０５を形成する場合、光源は該基板の背面に配置することができ、例えばダイオードを所定の間隔に配置することができる。
この場合であっても、表示内容に応じて光源の輝度を高め、結果階調を高めることができるといった本発明の効果を奏することができる。
【００６７】
（実施の形態４）
本実施の形態では、グレー表示の領域において、液晶分子の傾きを制御するシステム及び構造について説明する。
【００６８】
図１１（Ａ）に示すように、制御回路１０２は、フレームメモリ１８０を有しており、映像信号１０１は、フレームメモリ１８０に保存される。フレームメモリ１８０には、例えば１フレーム分の映像信号を保存することができる。保存された映像信号、つまり映像情報を、判定回路１８１が高階調表示を行うか否か判断する。このとき、高階調表示を行う場合は、映像信号１０１が中間階調領域になだらかに分布しているのではなく、高階調領域と、低階調領域とに分かれて分布しているため、この分布の程度により、高階調表示を行うか否かを判断することができる。また加えて、多く分布する高階調領域の階調数と、低階調領域の階調数との差の程度により、高階調表示を行うか否かを判断することができる。高階調表示を行うと判断する輝度分布の基準は、使用者や設計者により決定すればよい。
【００６９】
判定回路１８１により、高階調表示を行うと判断されると、変換回路１８２により、階調数が変換され、コントローラ１０９を介して信号線駆動回路１０３に入力される。グレー表示を行う領域では、階調数を低くするように変換される。すなわちグレー表示領域において、画素電極２０６の電位を低くする信号が、信号線１１２を介して画素電極２０６へ入力される。電圧の値は、第１乃至第３の低電圧というように、複数の電圧値となるようにしてもよい。勿論、単数の電圧値であってもよい。その結果、グレー表示を行う領域の液晶分子２１２の傾きを制御することができる。
【００７０】
具体的には、図１１（Ｂ）に示すような、画素電極２０６と、対向電極２２３との間に設けられた液晶分子２１２のモデル図を用いて説明する。上述のように、高階調表示を行うとき、バックライト１０６へ高電圧が印加される。すると、バックライト１０６は通常より高輝度で点灯する。所定の領域のみ（図１１（Ｂ）では、端の領域のみ）が高階調表示を行う場合、その他の領域であってグレー表示を行う領域では、輝度が高くなりすぎてしまう。そのためグレー表示を行いたいが、輝度上昇した表示となってしまう。これを防止するため、その他の領域では、画素電極２０６へ印加する電圧を低電圧とし、液晶分子２１２の傾き（矢印の角度）を制御する。なお、高階調表示を行う領域では、画素電極２０６へは通常の電圧を印加する。その結果、所定の領域のみ高階調表示を行うことができ、その他の領域では輝度上昇が低減された表示を行うことができる。
【００７１】
また電源１０７へは、判定回路１８１が高階調表示を行うと判断されると、判定回路１８１から増幅信号生成回路１８３を介して、バックライト１０６の発光を高める信号が入力される。このとき、バックライト１０６へ供給する電圧値を、第１乃至第３の高電圧というように、複数の電圧値としてもよい。勿論、単数の電圧値であってもよい。
【００７２】
なお、判定回路１８１により、高階調表示を行わない通常階調表示を行うと判断された場合、電源１０７よりバックライト１０６へは通常の電圧が印加される。また変換回路１８２による変換を行わずに、通常の信号がコントローラ１０９を介して信号線駆動回路１０３に入力される。
【００７３】
図１２（Ａ）には通常電圧印加時の電圧に対する輝度特性のモデルグラフを、図１２（Ｂ）には高電圧印加時の電圧に対する輝度特性のモデルグラフを示す。グラフにおいて、電圧は右へ向かって低くなり、輝度は上に向かって高くなる。
【００７４】
図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、通常電圧印加時、最高輝度で１００ｃｄに点灯し、高電圧印加時では最高輝度で４００ｃｄと点灯する場合を仮定する。すると、グレー表示である５０ｃｄを表示できる通常時の電圧は、ある値（Ｖ）となる。同じ値の電圧（Ｖ）を、高電圧印加時のグラフでみると、２００ｃｄ以上の輝度で点灯することになってしまう。
【００７５】
その結果、高階調表示を行わないグレー表示領域の輝度が上昇してしまった表示となってしまう。そこで、上述したように画素電極２０６へ印加する電圧を制御する、例えば図１２（Ｂ）に示すように、電圧をＶからＶｒと低くすることにより、高階調表示を行わない領域の輝度が上昇することを低減できる。
【００７６】
このように表示内容に応じて、所定の領域のみ高階調表示を行う液晶表示装置を提供することができる。
【００７７】
（実施の形態５）
本実施の形態では、発光装置を用い、表示内容に応じて階調を高める場合について説明する。
【００７８】
図６（Ａ）には、発光装置の画素部１０５及び駆動回路部１０８のシステムブロック図を示す。画素部１０５では、信号線１１２及び走査線１１０が交差している。画素部１０５は、複数の画素を有し、各画素となる信号線１１２と、走査線１１０との交点には、スイッチング素子が設けられている。スイッチング素子により発光素子の電位を制御することができる。なお本発明の画素部は、このようなアクティブ型に限定されず、パッシブ型の構成を有してもよい。パッシブ型は、各交点にスイッチング素子がないため、工程が簡便であり、開口率を高めることができる。
【００７９】
駆動回路部１０８は、制御回路１０２、信号線駆動回路１０３、走査線駆動回路１０４を有する。制御回路１０２、画素部１０５の表示内容に応じて、階調制御を行う機能を有しており、例えば画素部１０５の表示内容に応じて、画素部１０５の任意箇所の階調を高める機能を有する。具体的には、映像信号１０１が入力された制御回路１０２では、信号線１１２へ供給する電位を高める信号が生成され、該信号は、コントローラ１０９に入力される。その結果、信号線１１２と走査線１１０との交点に設けられた発光素子は、通常より高輝度な発光を行い、高階調表示を行うことができる。
【００８０】
またコントローラ１０９は、該制御回路１０２からの信号を信号線駆動回路１０３、及び走査線駆動回路１０４に入力する機能を有している。なお上述のように、発光素子が通常より高輝度な発光を行う場合、高階調表示以外の領域であるグレー表示領域の階調を低くし、よりコントラストを高めることができる。例えば、発光素子へ供給される電流を少なくするため、発光素子へ接続される電源線の電位を高くする。
【００８１】
その結果、表示内容に応じた高階調表示を、画素部１０５の任意の箇所において、行うことができる。
【００８２】
図６（Ｃ）に示すように信号線駆動回路１０３は、シフトレジスタ１３１、第１のラッチ１３２、第２のラッチ１３３、レベルシフタ１３４、バッファ１３５として機能する回路を有する。シフトレジスタ１３１には、スタートパルス（ＳＳＰ）等の信号が、第１のラッチ１３２にはビデオ信号等のデータ（ＤＡＴＡ）が、第２のラッチ１３３にはラッチ（ＬＡＴ）信号等がそれぞれ入力される。なお、本発明の信号線駆動回路はこれに限定されない。
【００８３】
図６（Ｂ）に示すように走査線駆動回路１０４は、シフトレジスタ１４１、レベルシフタ１４２、バッファ１４３として機能する回路を有する。シフトレジスタ１４１にはゲートスタートパルス（ＧＳＰ）、ゲートクロック信号（ＧＣＫ）等の信号が入力される。なお、本発明の走査線駆動回路はこれに限定されない。
【００８４】
このような信号線駆動回路１０３、走査線駆動回路１０４、画素部１０５は、同一基板状に設けられた半導体素子によって形成することができる。例えば、ガラス基板に設けられた薄膜トランジスタを用いて形成することができる。また、信号線駆動回路１０３や走査線駆動回路１０４は、ＩＣチップを用いて、基板上に実装することもできる。
【００８５】
このように、本発明は制御回路１０２により、表示内容に応じて、高階調表示を行うことができる発光装置を提供することができる。
【００８６】
（実施の形態６）
本実施の形態では、図７を用いて、上記システムブロックを有する発光装置の断面図を例示する。また図２に示した液晶表示装置と同一の部分は、同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００８７】
画素部１０５には、スイッチングＴＦＴ７０３が設けられている。スイッチングＴＦＴ７０３が有する配線には画素電極２０６が接続されている。本実施の形態では、画素電極を便宜上第１の電極２０６と呼ぶ。第１の電極２０６の端部を覆うように、絶縁膜７０５が設けられている。絶縁膜７０５は有機材料、又は無機材料から形成することができる。そして、第１の電極２０６の上方の絶縁膜７０５に、開口部を形成する。例えば、有機材料を用いる場合、非感光性樹脂、又は感光性樹脂を選択することができ、露光条件により、開口部の側面にテーパを有する絶縁膜７０５を作製することができる。テーパを設けることにより、その後形成される膜の断切れを防止することができる。
【００８８】
その後、絶縁膜７０５の開口部に電界発光層７０６を形成する。電界発光層は、各機能を有する層、具体的には正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を有する。また各層の境界は必ずしも明確となっておらず、その一部が混在している場合もある。
【００８９】
具体的な発光層を形成する材料を例示すると、赤色系の発光を得たいときには、発光層に、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］ベンゼン、ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナイト］イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ［Ｆｄｐｑ］２ａｃａｃ）等を用いることができる。但しこれらの材料に限定されず、６００ｎｍから７００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。
【００９０】
緑色系の発光を得たいときは、発光層に、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）等を用いることができる。但しこれらの材料に限定されず、５００ｎｍから６００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。
【００９１】
また青色系の発光を得たいときは、発光層に、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（略称：ＢＧａｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等を用いることができる。但しこれらの材料に限定されず、４００ｎｍから５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。
【００９２】
また白色系の発光を得たいときは、ＴＰＤ（芳香族ジアミン）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたＡｌｑ３、Ａｌｑ３を蒸着法等により積層した構成を用いることができる。
【００９３】
その後、第２の電極７０７を形成する。第２の電極７０７は、上記の電極材料から形成することができる。このとき、電界発光層７０６から光の出射方向に合わせて、第１の電極２０６、又は第２の電極７０７に透光性を持たせる。例えば、第１の電極２０６に透光性を持たせる場合、下面出射型の発光装置となり、第２の電極７０７に透光性を持たせる場合、上面出射型の発光装置となり、第１の電極２０６及び第２の電極７０７に透光性を持たせる場合、図７に示すように両面出射型の発光装置となる。
【００９４】
このようにして、第１の電極２０６、電界発光層７０６、第２の電極７０７を有する発光素子７０８を形成することができる。
【００９５】
その後、封止材２２８により、基板２０１と、対向基板２２０とを貼り合わせる。本実施の形態では、封止材２２８は駆動回路部１０８の一部上に設けられているため、狭額縁化を図ることができる。勿論、封止材２２８の配置はこれに限定されるものではなく、駆動回路部１０８の外側に設けてもよい。
【００９６】
貼り合わせたことにより形成される空間には、窒素等の不活性気体を封入したり、透光性を有し、吸湿性の高い樹脂材料で充填する。その結果、発光素子７０８の劣化の一要因となる水分や酸素の侵入を防止することができる。また、基板２０１と、対向基板２２０との間隔を保持するため、スペーサ２２５を設けてもよく、スペーサに吸湿性を持たせてもよい。
【００９７】
また対向基板２２０には、カラーフィルター２２２、ブラックマトリクス２２４を設けることができる。カラーフィルターにより、単色発光層を用いる場合であっても、フルカラー表示が可能となる。また各色発光層を用いる場合であっても、出射される光の波長を制御することができ、綺麗な表示を提供することができる。またブラックマトリクスにより、配線等による外光の反射を低減することができる。
【００９８】
そして、駆動回路部１０８に設けられたＣＭＯＳ回路７０４により、スイッチングＴＦＴ７０３を制御することができる。
【００９９】
また制御回路も基板２０１上に一体形成することができるが、シリコンウェハから形成されたＩＣ回路を用いてもよい。その場合、ＩＣ回路からの映像信号等は、接続端子２１０を介して、ＣＭＯＳ回路７０４に入力することができる。制御信号からの信号により、表示内容に応じて、所定の領域の発光素子の輝度を高めることができる。
【０１００】
また基板２０１、及び対向基板２２０には、偏光板２１６、２２１を設けることができる。
【０１０１】
このようにして本発明は、発光素子７０８へ供給する電圧、又は電流を制御し、その輝度自体を高めた高階調表示を行うことを特徴とする。またグレー表示においては、その階調を低くすることを特徴とする。すなわち図７に例示した発光装置に、本願発明を適用することが可能であり、表示内容に応じて階調を高めるといった効果を奏することができる。
【０１０２】
なお本実施の形態では、アクティブ型の発光装置を用いて説明したが、パッシブ型の発光装置であっても、表示内容に応じて高階調領域の輝度を高めることができる。
【０１０３】
（実施の形態７）
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる発光装置の断面図を例示する。また図７に示した発光装置と同一の部分は、同じ符号を付すことにより説明を省略する。また本実施の形態では、画素部１０５と封止材２２８を図示して説明する。
【０１０４】
図１４（Ａ）に示すように、上面出射型の発光装置５０１と、下面出射型の発光装置５０２とを貼り合わせて、一つの発光装置とすることができる。この場合、下面出射型の発光装置５０２の対向基板として、上面出射型の発光装置の基板２０１を用いることができる。
【０１０５】
例えば、上面出射型の発光装置５０１において、発光素子７０８まで形成する。そして、封止材２２８を設け、下面出射型の発光装置５０２を用いて、封止する。このとき、下面出出射型の発光装置５０２は、完成した状態であるとよい。すなわち、下面出射型の発光装置５０２は、封止材２２８により、対向基板２２０まで貼り合わされた状態とする。
【０１０６】
またこのように上面出射型の発光装置５０１と、下面出射型の発光装置５０２とを貼り合わせる場合、封止することにより形成される空間には、吸湿性の高い樹脂材料を設けるとよい。例えば、吸湿性の高い樹脂材料に、エポキシ樹脂を用いることができる。その結果、接着強度を高めることができる。
【０１０７】
また本発明を適用できる発光装置は、上面出射型の発光装置と、下面出射型の発光装置といった、異なる出射方向である発光装置に限定されない。同じ出射方向である発光装置同士を貼り合わせてもよい。例えば、図１４（Ｂ）に示すように、下面出射型の発光装置５０２同士を貼り合わせて、一つの発光装置とすることができる。この場合、出射方向が同じであるため、下面出射型の発光装置５０２同士を向き合うように配置し、封止材２２８により貼り合わせる。このとき、対向基板２２０を、下面出射型の発光装置同士で共用することができる。
【０１０８】
例えば、一方の下面出射型の発光装置５０２において、発光素子７０８まで形成する。そして、封止材２２８を設け、対向基板２２０が設けられた他方の下面出射型の発光装置を貼り合わせる。このとき、他方の下面出出射型の発光装置５０２は、完成した状態であるとよい。すなわち、他方の下面出射型の発光装置５０２は、封止材２２８により、対向基板２２０まで貼り合わされた状態とする。
【０１０９】
またこのように下面出射型の発光装置５０２同士を貼り合わせる場合であっても、封止することにより形成される空間には、吸湿性の高い樹脂材料を設けるとよい。例えば、吸湿性の高い樹脂材料に、エポキシ樹脂を用いることができる。その結果、接着強度を高めることができる。
【０１１０】
また上面出射型の発光装置同士を貼り合わせる場合、それらの間には基板２０１が配置されるように貼り合わせる。例えば、封止材２２８により対向基板２２０まで貼り合わされて完成した上面出射型の発光装置同士では、その基板２０１の裏面に、接着剤を用いて、貼り合わせることができる。
【０１１１】
また、発光装置を貼り合わせる場合、それらの間の対向基板２２０を設けずに、直接貼り合わせてもよい。例えば、図１４（Ｃ）に示すように、下面出射型の発光装置５０２同士を貼り合わせる場合、それらの間の対向基板を設けることなく、一つの発光装置とすることができる。この場合、対向基板分の厚みを薄くすることができる。このように発光装置同士を貼り合わせるときに形成される空間には、窒素等の不活性気体を封入したり、透光性を有し、吸湿性の高い樹脂材料で充填する。
【０１１２】
また、図１４（Ａ）から（Ｃ）において、基板間にスペーサを設けて、基板間距離を保持することができる。例えば図１４（Ｃ）に示すように、容量素子２０４との間に、スペーサ７１０を配置する。その結果、基板２０１間の距離を保持することができる。
【０１１３】
以上のような構造を有する発光装置においても、表示内容に応じて、高階調領域の輝度を高めることができる。
【０１１４】
なお本実施の形態では、アクティブ型の発光装置を用いて説明したが、パッシブ型の発光装置であっても、表示内容に応じて高階調領域の輝度を高めることができる。
【０１１５】
（実施の形態８）
本実施の形態では、発光装置が有する画素の等価回路について、図８を用いて説明する。
【０１１６】
図８（Ａ）は、画素の等価回路の一例を示したものであり、信号線１１２、電源線７１５、走査線１１０それらの交点に発光素子７０８、トランジスタ７０３、７１１、容量素子２０４を有する画素の等価回路である。
【０１１７】
このような等価回路において、信号線１１２には信号線駆動回路から、映像信号が入力される。トランジスタ７１１は、スイッチング用トランジスタと呼び、走査線１１０に入力される選択信号に従って、トランジスタ７０３のゲートへの、該映像信号の電位の供給を制御することができる。トランジスタ７０３は、駆動用トランジスタと呼び、該映像信号の電位に従って、発光素子７０８への電流の供給を制御することができる。供給される電流に伴う発光素子の発光状態により、表示を行うことができる。容量素子２０４は、トランジスタ７０３のゲート・ソース間の電圧を保持することができる。なお、図８（Ａ）では、容量素子２０４を図示したが、トランジスタ７０３のゲート容量や他の寄生容量で賄うことが可能な場合には、設けなくてもよい。
【０１１８】
図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示した画素の等価回路に、新たに走査線７１９、トランジスタ７１８を設けた画素の等価回路である。
【０１１９】
トランジスタ７１８は、消去用トランジスタと呼び、トランジスタ７０３のゲートとソースを同電位とし、強制的に発光素子７０８に電流が流れない状態を作ることができる。そのため、時間階調表示において、全画素に映像信号が入力され終わる前に、次に映像信号を入力することができ、デューティー比を高くすることができる。
【０１２０】
図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）に示した画素の等価回路に、新たにトランジスタ７２５と、配線７２６を設けた画素の等価回路である。トランジスタ７２５は、そのゲートの電位が、配線７２６によって固定されている。そして、トランジスタ７０３とトランジスタ７２５は、電源線７１５と発光素子７０８との間に直列に接続されている。よって図８（Ｃ）では、トランジスタ７２５により発光素子７０８に供給される電流の値が制御され、トランジスタ７０３により発光素子７０８への該電流の供給の有無が制御できる。
【０１２１】
以上、図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示した画素の等価回路は、デジタル方式で駆動させることができる。デジタル方式で駆動させる場合、各駆動用トランジスタに多少の電気特性ばらつきがあっても、スイッチング素子として使用するため、問題にならない。
【０１２２】
本発明の発光装置が有する画素の等価回路は、デジタル方式であっても、アナログ方式であっても駆動させることができる。例えば図８（Ｄ）に示す画素の等価回路は、信号線１１２、電源線７１５、走査線１１０、それらの交点に発光素子７０８、トランジスタ７１１、７２０、７２１、容量素子２０４を有する。図８（Ｄ）において、トランジスタ７２０、７２１はカレントミラー回路を構成しており、ｐ型のトランジスタからなる。このような画素の等価回路では、デジタル方式の場合、信号線１１２からデジタルビデオ信号が入力され、時間階調により発光素子７０８に供給される電流の値が制御される。またアナログ方式の場合、信号線１１２からアナログビデオ信号が入力され、その値に応じて発光素子７０８に供給される電流の値が制御される。アナログ方式で駆動させる場合、低消費電力化を図ることができる。
【０１２３】
以上のような画素において、信号線１１２、電源線７１５、７２６には、信号線駆動回路から信号が入力される。また走査線１１０、７１９には、走査線駆動回路から信号が入力される。信号線駆動回路や走査線駆動回路は、単数、又は複数設けることができる。例えば、画素部１０５を介して第１の走査線駆動回路、第２の走査線駆動回路を設けることができる。
【０１２４】
また図８（Ａ）に示す画素において、図８（Ｂ）を用いて説明したように、強制的に発光素子７０８に電流が流れない状態を作ることができる。例えば、第１の走査線駆動回路により、発光素子７０８が点灯するタイミングで、トランジスタ７１１を選択し、第２の走査線駆動回路により発光素子７０８へ強制的に電流が流れないような信号を走査線１１０に供給する。強制的に電流が流れないような信号（Ｗｒｉｔｅ  Ｅｒａｓｅ  Ｓｉｇｎａｌ）とは、発光素子７０８の第１の電極２０６と、第２の電極７０７とが同電位となるための電位を与える信号である。このように、駆動方法によっても、強制的に発光素子７０８に電流が流れない状態を作ることができ、デューティー比を高めることができる。
【０１２５】
このように本発明の発光装置が有する画素の等価回路は、多くの形態をとることができる。
【０１２６】
（実施の形態９）
本実施の形態では、グレー表示の領域において、発光素子へ供給する電圧又は電流の値を制御するシステム及び構造について説明する。なお発光素子７０８へ供給する電圧又は電流は、第１の電極２０６と、第２の電極２２３と電位差によって決定することができる。本実施の形態では、第２の電極２２３を各発光素子で共有するため、第１の電極２０６の電位を制御する場合で説明するが、これに限定されるものではなく、第２の電極２２３の電位を制御してもよい。
【０１２７】
図１３（Ａ）に示すように、制御回路１０２は、フレームメモリ１８０を有しており、映像信号１０１は、フレームメモリ１８０に保存される。フレームメモリ１８０は、例えば１フレーム分の映像信号を保存することができる。保存された映像信号、つまり映像情報を、判定回路１８１が高階調表示を行うか否か判断する。このとき、高階調表示を行う場合は、映像信号１０１が中間階調領域になだらかに分布しているのではなく、高階調領域と、低階調領域とに分かれて分布しているため、この分布の程度により、高階調表示を行うか否かを判断することができる。また加えて、多く分布する高階調領域の階調数と、低階調領域の階調数との差の程度により、高階調表示を行うか否かを判断することができる。高階調表示を行うと判断する輝度分布の基準は、使用者や設計者により決定すればよい。
【０１２８】
判定回路１８１により、高階調表示を行うと判断されると、変換回路１８２により、階調数が変換され、コントローラ１０９を介して信号線駆動回路１０３に入力される。液晶表示装置と異なり、発光装置は各発光素子７０８へ供給する電流量を制御することにより、画素部１０５の任意の箇所に対して、高階調表示を行うことができる。そのため高階調表示を行う領域の階調数を高め、グレー表示を行う領域の階調数を低めるように、階調数は変換される。高められた階調数に応じた信号は、信号線駆動回路１０３から信号線１１２に入力され、発光素子の第１の電極２０６の電位を、高くなるように制御すればよい。このとき、高くする電位は、第１乃至第３の電位というように、複数の電位状態となるようにしてもよい。勿論、単数の電位状態であってもよい。また低められた階調数に応じた信号が、信号線駆動回路１０３から信号線１１２に入力されると、発光素子の第１の電極２０６の電位を低くなるように制御される。その結果、発光素子７０８は、表示内容に応じて、所定の画素が有する発光素子の輝度を高めることができる。
【０１２９】
別の形態であるが第２の電極２２３の電位を制御する場合、第２の電極２２３は発光素子７０８で共有されるため、全発光素子における第２の電極２２３の電位が同様に制御されてしまう。具体的には、高階調表示を行うため、全発光素子の第２の電極２２３の電位は、下げるように制御される。そのため、高階調表示以外であるグレー表示領域においては、選択的に発光素子の第２の電極２０６の電位を下げるように制御する。その結果、高階調表示を行わないグレー表示領域の輝度が上昇することを防止できる。
【０１３０】
勿論、第２の電極２２３を発光素子７０８で共有することなく、パターニングし、それぞれ第２の電極２２３の電位を制御することにより、信号線１１２の電位の制御を行わなくともよい。
【０１３１】
具体的には、図１３（Ｂ）に示すような、第１の電極２０６と、第２の電極２２３との間に設けられた電界発光層７０６のモデル図を用いて説明する。上述のように高階調表示を行うとき、所定の領域のみ（図１３（Ｂ）では、端の領域のみ）が高階調表示を行う場合、高階調表示を行う領域に設けられた電界発光層７０６が高電位となるように、信号線１１２からの信号によって、第１の電極２０６の電位を制御する。
【０１３２】
また別の形態として、図１３（Ｃ）に示すように、共有された第２の電極２２３の電位を制御して高階調表示を行う場合、全発光素子の第２の電極２２３の電位が低電位にとなるため、その他の領域の輝度を維持するため、選択的に第１の電極２０６の電位を低電位とする。
【０１３３】
以上の結果、所定の領域のみ高階調表示を行うことができ、その他の領域では輝度上昇が防止された表示を行うことができる。
【０１３４】
このような制御方法は、アナログ方式の表示の場合、適用することができる。なおデジタル方式の表示の場合、上記のようなグレー表示を行う領域においては、点灯時間を短くするように制御すればよい。例えば消去用トランジスタを用いて、発光素子７０８を強制的に消去させればよい。
【０１３５】
（実施の形態１０）
本発明の発光装置を備えた電子機器として、テレビジョン装置（単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置（単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ）、ＰＤＡ等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図９、及び図１０を参照して説明する。
【０１３６】
まず図９を用いて携帯型のゲーム機器について説明する。
【０１３７】
図９（Ａ）には、本体８１０１、表示部８１０２、スピーカー８１０３、コントロールボタン８１０４等を有する携帯型のゲーム機器を示す。本形態のゲーム機器は、ゲーム用プログラムが固定されている。
【０１３８】
このような携帯型のゲーム機器の表示部８１０２に、本発明の表示装置を適用することができ、ゲーム内容に応じて、効果的に表示の階調を高めることができる。その結果、臨場感を高めることが可能となるゲーム機器を提供することができる。
【０１３９】
図９（Ｂ）には、本体８２０１、表示部８２０２、スピーカー８２０３、コントロールボタン８２０４等を有する携帯型のゲーム機器を示す。本形態のゲーム機器は、ゲーム用プログラムを入れ替えて使用することができる。そのため、ゲーム用ソフトを挿入するソケットが設けられていてもよい。
【０１４０】
このような携帯型のゲーム機器の表示部８２０２に、本発明の表示装置を適用することができ、ゲーム内容に応じて、効果的に表示の階調を高めることができる。その結果、臨場感を高めることが可能となるゲーム機器を提供することができ、ゲーム機の付加価値を高めることができる。
【０１４１】
図１０（Ａ）に示す携帯電話機は、本体９１０１、表示部９１０２等を含んでいる。表示部９１０２には、本発明の表示装置を適用することができ、表示内容に応じて効果的に表示の階調を高めることができる。その結果、携帯電話機の付加価値を高めることができる。
【０１４２】
図１０（Ｂ）に示す携帯型のコンピュータは、本体９４０１、表示部９４０２等を含んでいる。表示部９４０２には、本発明の表示装置を適用することができ、表示内容に応じて、効果的に表示の階調を高めることができる。その結果、携帯型のコンピュータの付加価値を高めることができる。
【０１４３】
図１０（Ｃ）に示すテレビジョン装置は、本体９５０１、表示部９５０２等を含んでいる。表示部９５０２には、本発明の表示装置を適用することができ、表示内容に応じて、効果的に表示の階調を高めることができる。その結果、テレビジョン装置の付加価値を高めることができる。
【０１４４】
このように本発明により、表示内容に応じて、効果的に表示の階調を高めることができる高付加価値化された電子機器を提供することができる。
【０１４５】
（実施の形態１１）
本実施の形態では、表示装置の動作方法について説明する。具体的には高階調表示、又は低階調表示の選択に好適な例と、階調制御の手順等について説明する。
【０１４６】
本発明においては、コントラストの高い映像の表示に際し、高輝度となる領域をより高輝度とし、周辺の低輝度領域は通常と同等、またはより低輝度とすることによって映像コントラストを高める手法に主眼を置いているが、同様の技術思想によって、映像に対する表示輝度の最適化を行い、全体としての表示品位を高めることも可能である。
【０１４７】
実施の形態９に記載されているとおり、高階調表示を行う場合の映像の条件として、映像信号が中間調領域になだらかに分布しているのではなく、高階調領域と低階調領域とに分かれて分布している例を挙げているが、例えば夜景や、夜空の花火等の映像を表示する場合、高階調領域をより高輝度で表現させることによって、映像がより鮮やかに認識されるため、好適であるといえる。一方、全体的に明るい背景の中に、黒っぽい対象物が現れている場合も、前述の条件に合致する。このような映像の場合、背景にあたる高階調領域の輝度を上げると、映像全体が白飛びしてしまい、かえって表示品位を低下させる可能性がある。このような映像には、逆に画面全体の輝度を落とす処理を行った方が、より落ち着いた、かつ黒っぽい対象物が際立った、表示品位の高い映像が得られる。
【０１４８】
映像信号の判定および表示装置の制御の手順である動作方法に関し、図１３（Ａ）を参照しながら、図１５を用いて説明する。まず、映像信号が入力される（Ｓ６０１）と、外部より供給される映像信号１０１は、制御回路１０２が有するフレームメモリ１８０へと入力される。ここで、前述のとおり、フレームメモリ１８０は例えば１フレーム分の映像信号を保存することができる。
【０１４９】
フレームメモリ１８０に、１フレーム分の映像信号が保存された後、そのフレーム中高階調領域と低階調領域との割合を選択する選択処理が行われる（Ｓ６０２）このような選択処理において、判定回路１８１が映像信号中の輝度分布を判定する。例えば、図１５に示すように、（１）映像信号が中間調領域になだらかに分布している場合（Ｓ６０２ａ）、（２）映像信号が高階調領域と低階調領域とに分かれて分布しており、低階調領域の占める割合が、高階調領域の占める割合に対して大きい場合（高コントラストであって黒の割合の多い場合）（Ｓ６０２ｂ）、（３）映像信号が高階調領域と低階調領域とに分かれて分布しており、高階調領域の占める割合が、低階調領域の占める割合に対して大きい場合（高コントラストであって白が多い場合）（Ｓ６０２ｃ）の３パターンのうち、いずれに該当するかを判定する。この判定基準は、例えば高階調領域に含まれる階調レベル、低階調領域に含まれる階調レベル、各階調レベルにおける分布割合等を、しきい値としてあらかじめ判定回路１８１に設定しておけば良い。
【０１５０】
判定回路１８１の結果に基づき、以後、Ｓ６０２ａ〜Ｓ６０２ｃに示す３種類の処理手順に分かれる。判定（１）の場合、Ｓ６０２ａで示すように、特別な処理は行わず、入力された映像信号はコントローラ１０９へと入力される（Ｓ６０５）。判定（２）の場合、Ｓ６０２ｂで示すように、高階調領域をより高輝度で表示するための信号処理が変換回路１８２で行われ（高階調領域の加算処理）（Ｓ６０３）、その後、コントローラ１０９へと入力される（Ｓ６０５）。判定（３）の場合、Ｓ６０２ｃで示すように、画面全体の輝度を落とすための信号処理が変換回路１８２で行われ（全体的な階調の減算処理）（Ｓ６０４）、その後、コントローラ１０９へと入力される（Ｓ６０５）。
【０１５１】
具体的な処理としては、高階調領域を表す映像信号の輝度情報を上乗せするように、データに加算する方法が挙げられる。この加算処理と並行して、低階調領域を表す信号の輝度情報の減算を行い、よりコントラストが高くなるようにしてもよい。
【０１５２】
コントローラ１０９に入力された映像信号は、必要であれば表示装置の仕様に合った入力順序にしたがうように並び替え等が行われ、信号線駆動回路１０３へと入力され、映像の表示が行われる（Ｓ６０６）。
【０１５３】
以上の手順により、１フレーム分の動作が完了する（Ｓ６０７）。以後、Ｓ６０１に戻り、同様の動作を繰り返す。
【０１５４】
なお、本実施形態においては、映像信号の加減算処理を行うことによって、高階調領域や低階調領域の輝度制御を行っているが、他の方法として、画素部を制御するための電源を制御する方法も考えられる。
【０１５５】
例えば、高階調領域を表す映像信号の輝度情報は変換せず、画素部に入力される電源の電位を高くすることで、より高輝度で表示するような方法が挙げられる。
【０１５６】
このような制御を液晶表示装置に適用すると、バックライトの輝度を高くすることによって、高階調領域がより高輝度で表示されるようにするといった方法となる。このようにバックライトの輝度を高くすると、低階調領域や黒領域における光透過（光漏れ）も増加してしまうため、低階調領域を表す映像信号の輝度情報の減算等を行って対処してもよい。
【０１５７】
またこのような制御を、画素部に発光素子を用いる表示装置に適用すると、前述のとおり、発光素子に電流を供給する電源の電位を高くすることで、高輝度領域がより高輝度で表示される。このとき、低階調領域を表す映像信号の輝度情報の減算を行う必要はあるが、液晶表示装置においてバックライトの輝度を上げる場合に比べ、「黒」を表示している領域の光漏れ等の心配が無いため、この方法はより効果的といえる。
【０１５８】
（実施の形態１２）
本実施の形態では、ゲーム機の使用形態について説明する。
図１６には、本発明の表示装置が搭載されたゲーム機器８５００と、それを使用する使用者とを示す。
使用者の耳には、ワイヤレス（無線通信）でゲーム機器８５００と情報通信することが可能となるイヤホンマイク８５０１が装着されている。イヤホンマイクとは、マイクとイヤホンが一体化した音声入出力装置を指す。イヤホンマイク８５０１の一部８５０２には、回路機能や充電機能が搭載されている。回路機能によって、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、ＡＤ変換回路が実現され、充電機能によってバッテリー等が実現されている。これら回路機能や充電機能を図るための回路基板の一部又は全部は、イヤホンマイク８５０１の任意の箇所に設けることができる。メモリ機能として、ハードディスクを設けてもよい。
【０１５９】
イヤホンマイク８５０１のイヤホンからは、本発明の表示方法による映像に伴った音声が聞こえる。その結果、臨場感をさらに高めることができる。
【０１６０】
このような音声は、ゲーム機器８５００内の中央演算処理装置等によって、音声コマンドに変換され、無線通信によってイヤホンマイク８５０１に送信される。これを受信したイヤホンマイク８５０１は、当該コマンドを音声に変換し、使用者の耳に音声を届ける。
【０１６１】
またイヤホンマイク８５０１のマイクからは、使用者の声が入力される。イヤホンマイク８５０１に設けられた、中央演算処理装置によって、当該声を音声コマンドに変換することもできうる。そして当該音声コマンドを無線通信によって、ゲーム機器８５００に送信して、当該コマンドを実行することもできる。例えば、使用者が「剣」と言うと、イヤホンマイク８５０１に入力され、音声コマンドに変換する。これを無線通信によって、ゲーム機器８５００が受信すると、画面に「剣」を登場させるといったプログラムを実行させる。このようにして、使用者がゲーム内の主人公と一体感を得ることができ、臨場感をさらに高めることができる。
【０１６２】
そしてゲーム機器８５００は、通信ネットワークにより、第三者のゲーム機器８５００（ｂ）、８５００（ｃ）とアクセスすることができる。通信ネットワークは、ゲーム内容等のデータ容量が大きい場合、有線通信で行われるが、データ容量等が許容されれば無線通信で行うこともできる。その結果、使用者は通信ネットワークを有する世界の人と対戦することができる。このような通信ネットワークは、有線通信を用いるとよい。ゲーム機器の情報は、複雑な映像、及び音声を伴うため、情報量が非常に大きくなるからである。勿論、情報量や無線通信技術の進歩によっては、通信ネットワークに無線通信を用いることができる。
【０１６３】
表示部８１０２に、本発明の表示装置を適用することができ、ゲーム内容に応じて、効果的に表示の階調を高めることができる。その結果、臨場感を高めることが可能となるゲーム機器を提供することができる。
このように本発明は、見る機能と、話す機能又は聞く機能が離れる場合であっても、臨場感を高めることができる。
【０１６４】
このような音声認識機能は、ゲーム機器以外にも適用することができる。例えば、（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の携帯型の情報処理装置又は情報通信装置にも適用することができる。携帯型の情報処理装置や情報通信装置においては、電子メール機能、静止画再生機能や動画再生機能がある。本発明の表示方法は、動画再生機能に適用することができる。
【０１６５】
これら機能は、目的に応じてその階調数を制御することができる。例えば電子メール機能であれば、白黒表示であれば足り、静止画再生機能、例えば電子ブックによる本を再生するような場合であればさして高い階調を必要としない。このような低階調表示は、書き換え動作数が少なくてすむため、コントローラ、ドライバの消費電力を低減することが可能になる。特に自然画を出さない場合には、階調は多くなくてもよいので、消費電力を優先した表示が可能となる。そして、花火のような動画再生機能においては、本発明の表示方法を適用し、より明るい花火の映像を提供でき、さらに話す機能や聞く機能を表示装置から離すことができる。このように携帯型の情報処理装置や情報通信装置の付加価値を高めることができる。
【０１６６】
携帯型のゲーム機器、情報処理装置や情報通信装置には、指紋センサ等を設けて個人認証を行うことができる。例えば、指紋センサには光学式指紋センサ、容量式指紋センサがある。このようなセンサ機能を用いて、ゲーム機器、情報処理装置や情報通信装置の付加価値を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６７】
【図１】本発明の液晶表示装置のシステム図である
【図２】本発明の液晶表示装置を示した断面図である
【図３】本発明の液晶表示装置を示した断面図である
【図４】本発明の表示装置の概念を示した図である
【図５】本発明の液晶表示装置に用いられるバックライトユニットを示した図である
【図６】本発明の発光装置のシステム図である
【図７】本発明の発光装置を示した断面図である
【図８】本発明の発光装置に用いることができる画素回路である
【図９】本発明を適用したゲーム機器を示した図である
【図１０】本発明を適用した電子機器を示した図である
【図１１】本発明の液晶表示装置のシステム図である
【図１２】輝度と電圧の関係を示すグラフである
【図１３】本発明の発光装置のシステム図である
【図１４】本発明の発光装置を示した断面図である
【図１５】本発明の発光装置のシステムを示すフローチャートである
【図１６】本発明を適用した通信型の電子機器を示した図である
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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