(57)【要約】【課題】部品点数を増やさず、また、デザイン自由度を損なうことなく、周囲の明るさに応じて発光輝度を制御する。【解決手段】  有機エレクトロルミネッセンス素子を含む少なくとも１個の発光部分で構成された有機ＥＬバックライト１２により複数の画素からなる液晶表示パネル１１を背面側より照明するにあたり、有機ＥＬ素子の受光特性を利用して外光検出を行い、輝度制御部１４により周囲の明るさに応じた表示輝度調節を行う。【選択図】        図６
2006106294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素からなる液晶表示器と、
上記液晶表示器を駆動する駆動手段と、
有機エレクトロルミネッセンス素子を含む少なくとも１個の発光部分で構成された上記液晶表示器を背面側より照明するバックライトと、
上記バックライトを制御する輝度制御手段と、
有機エレクトロルミネッセンス素子を含む少なくとも１個の受光部分で構成された光センサとを備え、
上記輝度制御手段は、上記光センサによる外光の検出結果に基づいて上記バックライトの輝度を制御することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
上記バックライトを構成する発光部分と上記光センサを構成する受光部分は、少なくとも一部が同一プロセスにて作製されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
上記光センサの上に、透過率を制御可能な透過率制御手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
上記透過率制御手段は、上記液晶表示器と同一プロセスで作製された液晶からなることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項５】
上記輝度制御手段は、上記有機エレクトロルミネッセンス素子に印加される電圧を制御することにより輝度調整を行うことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項６】
上記輝度制御手段は、上記有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流量を制御することにより輝度調整を行うことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項７】
上記輝度制御手段は、上記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光時間を制御することにより輝度調整を行うことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項８】
上記液晶表示器は、複数の画素からなる透過型液晶表示器であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項９】
上記液晶表示器は、複数の画素からなる半透過型液晶表示器であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
複数の画素からなる液晶表示器と、
上記液晶表示器を駆動する駆動手段と、
有機エレクトロルミネッセンス素子を含む受発光部分で構成された上記液晶表示器を背面側より照明するバックライトと、
上記バックライトを制御する輝度制御手段とを備え、
上記輝度制御手段は、上記バックライトの受発光部分による外光の検出結果に基づいて上記バックライトの輝度を制御することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
上記バックライトの有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光素子又は受光素子として機能させる切り替え手段を備えることを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
上記輝度制御手段は、上記有機エレクトロルミネッセンス素子に印加される電圧を制御することにより輝度調整を行うことを特徴とする請求項１０記載の表示装置。
【請求項１３】
上記輝度制御手段は、上記有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流量を制御することにより輝度調整を行うことを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
上記輝度制御手段は、上記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光時間を制御することにより輝度調整を行うことを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
上記液晶表示器の駆動手段は、１フィールド期間もしくは数フィールド期間ごとに１種類もしくは数種類の固定パターンをデータとして上記液晶表示器に書き、この期間は上記切り替え手段により上記有機エレクトロルミネッセンス素子を受光素子として機能させることを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
上記固定パターンがラスターであることを特徴とする請求項１５記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
上記液晶表示器の駆動手段は、１フィールド期間もしくは数フィールド期間ごとに固定パターンをデータとして上記液晶表示器に書き、この期間は上記切り替え手段により上記有機エレクトロルミネッセンス素子を受光素子として機能させ、さらに受光素子として機能させた場合に、上記有機エレクトロルミネッセンス素子に複数の電圧を印加し、
上記輝度制御手段は、上記有機エレクトロルミネッセンス素子に印加したそれぞれの電圧における受光結果に応じた外光の検出結果に基づいて発光輝度の設定を行うことを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
上記固定パターンがラスターであることを特徴とする請求項１７記載の液晶表示装置。
【請求項１９】
上記液晶表示器は、複数の画素からなる透過型液晶表示器であることを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
【請求項２０】
上記液晶表示器は、複数の画素からなる半透過型液晶表示器であることを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
【請求項２１】
複数の画素からなる液晶表示器と、
上記液晶表示器を駆動する駆動手段と、
有機エレクトロルミネッセンス素子を含む複数の受発光部分で構成された上記液晶表示器を背面側より照明するバックライトと、
上記バックライトを制御する輝度制御手段とを備え、
上記輝度制御手段は、上記バックライトの受発光部分による外光の検出結果に基づいて上記バックライトの輝度を制御することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２２】
上記バックライトの有機エレクトロルミネッセンス素子が発光素子又は受光素子として機能させる切り替え手段を備えたことを特徴とする請求項２１記載の液晶表示装置。
【請求項２３】
上記液晶表示器の駆動手段は、１フィールド期間もしくは数フィールド期間ごとに固定パターンをデータとして上記液晶表示器に書き、この期間は上記切り替え手段により有機エレクトロルミネッセンス素子を受光素子として機能させることを特徴とする請求項２１記載の液晶表示装置。
【請求項２４】
上記固定パターンが上記複数の受発光部分に対応する画素の平均データが異なる固定パターンであることを特徴とする請求項２１記載の液晶表示装置。
【請求項２５】
上記輝度制御手段の設定輝度が上記複数の受発光部分で検出された結果を同時もしくは時分割で処理することによって行われることを特徴とする請求項２４記載の液晶表示装置。
【請求項２６】
上記輝度制御手段は、有機エレクトロルミネッセンス素子に印加される電圧を制御することにより輝度調整を行うことを特徴とする請求項２１記載の液晶表示装置。
【請求項２７】
上記輝度制御手段は、有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流量を制御することにより輝度調整を行うことを特徴とする請求項２１記載の液晶表示装置。
【請求項２８】
上記輝度制御手段は、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光時間を制御することにより輝度調整を行うことを特徴とする請求項２１記載の液晶表示装置。
【請求項２９】
上記液晶表示器は、複数の画素からなる透過型液晶表示器であることを特徴とする請求項２１記載の液晶表示装置。
【請求項３０】
上記液晶表示器は、複数の画素からなる半透過型液晶表示器であることを特徴とする請求項２１記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルのバックライトとして有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルのバックライトとして、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という。）を用いたバックライトの開発が盛んに行われている。有機ＥＬ素子は低電圧駆動、色再現性が良い、薄型である等が特徴となっている。有機ＥＬ発光素子は改良が進められているものの、消費電力が大きい、寿命特性が充分でなく、長時間点灯させると輝度劣化が生じるという問題点がある。一方、特に携帯端末装置やビデオカメラ等のモバイルとして使用する場合、使用する環境によって周囲の明るさが異なり、環境によっては使用者がディスプレイの表示内容を認識しづらくなる場合が生じる。このためなるべく多くの環境で認識しやすくするために、表示輝度を大きめに設定することが考えられるが、暗い環境では不必要に消費電力が大きくなり、また明るすぎてかえって見えづらくなる場合も生じる。
【０００３】
また、液晶パネルが半透過型液晶パネルである場合には、日光下のような非常に明るい場所では反射型として外光の反射を利用することにより必ずしもバックライトを必要としなくても充分認識可能となる。そのため、周囲の明るさに応じて適度な明るさに調節、もしくは不必要な場合はバックライトの輝度を下げるような機構を備えることが考えられる。この機能によって不必要にバックライトの輝度を上げることがなくなるため、有機ＥＬ素子に対しては、消費電力と寿命特性の改善に大きく貢献できる。従来より、周囲の明るさに応じて輝度設定を行う技術が様々提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献７参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３６５８号公報
【特許文献２】特開２００２−６２８５６号公報
【特許文献３】特開２００２−１５８７５７号公報
【特許文献４】特開２００２−１７４８０６号公報
【特許文献５】特開２００２−１９６７０５号公報
【特許文献６】特開２００３−９８９８４号公報
【特許文献７】特開２００３−２０９８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術はいずれも、周囲の明るさを検出するためのフォトトランジスタ等の専用の受光デバイスを設ける構成となっているため、部品点数が増加することよるコストアップであるとか、例えばフォトトランジスタ１つで受光する場合には１点による明るさ検出となってしまい、面の表面領域に対して明るさを検出できる位置に偏りが生じるため、周囲の明るさを的確に検出することが困難であるとか、専用デバイスを置くことによりデザインに制約を生じさせるなどの問題点が発生する。また、受光素子の多くは、受光波長感度特性が人間の視感度特性と異なるため、人間の明るさの認識と周囲の明るさによる発光輝度のずれが生じてしまうという問題点が発生する。
【０００６】
本発明は、上述の如き従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは液晶表示パネルにおいて有機ＥＬ素子をバックライトとして用いた場合、周囲の明るさに応じて発光輝度を制御することが可能な液晶表示装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、有機ＥＬ素子の受光特性を利用して、バックライトに用いられる有機ＥＬ素子で外光を検出することにより、上記問題点を解決する。
【０００９】
すなわち、本発明に係る液晶表示装置は、複数の画素からなる液晶表示器と、上記液晶表示器を駆動する駆動手段と、有機エレクトロルミネッセンス素子を含む少なくとも１個の発光部分で構成された上記液晶表示器を背面側より照明するバックライトと、上記バックライトを制御する輝度制御手段と、有機エレクトロルミネッセンス素子を含む少なくとも１個の受光部分で構成された光センサとを備え、上記輝度制御手段は、上記光センサによる外光の検出結果に基づいて上記バックライトの輝度を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る液晶表示装置は、複数の画素からなる液晶表示器と、上記液晶表示器を駆動する駆動手段と、有機エレクトロルミネッセンス素子を含む受発光部分で構成された上記液晶表示器を背面側より照明するバックライトと、上記バックライトを制御する輝度制御手段とを備え、上記輝度制御手段は、上記バックライトの受発光部分による外光の検出結果に基づいて上記バックライトの輝度を制御することを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明に係る液晶表示装置は、複数の画素からなる液晶表示器と、上記液晶表示器を駆動する駆動手段と、有機エレクトロルミネッセンス素子を含む複数の受発光部分で構成された上記液晶表示器を背面側より照明するバックライトと、上記バックライトを制御する輝度制御手段とを備え、上記輝度制御手段は、上記バックライトの受発光部分による外光の検出結果に基づいて上記バックライトの輝度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、有機ＥＬバックライトが受光素子としての機能と発光素子としての機能を備えることにより、部品点数を増やすことなく、また、デザインの自由度を損なうことなく、周囲の明るさに応じて発光時間を変化させることにより表示輝度を調整し、暗い環境から非常に明るい環境まで広い環境下において、低消費電力化と視認性の向上をはかることができる。また、有機ＥＬバックライトの受光時の液晶透過率を調整することによって、受光ばらつきを吸収することが容易に可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。
【００１４】
本発明に係る液晶表示装置の実施の形態を具体的に説明する前に、本発明に係る液晶表示装置に用いられる有機ＥＬ素子の特性について簡単に説明する。
【００１５】
図１は、有機ＥＬ素子の発光特性を測定する測定回路５Ａの構成を示している。この図１に示す測定回路５Ａは、有機ＥＬ素子１と可変電圧源２と電流計３からなり、有機ＥＬ素子１のアノードに可変電圧源２の正極が、有機ＥＬ素子１のカソードと可変電圧源２の負極の間に電流計３が接続されている。この測定回路５Ａにおいて、有機ＥＬ素子１のカソードに対するアノードの電圧をＶ、電流計３により観測された電流値に基づく有機ＥＬ素子１を流れる電流密度をＪ、そのときの発光輝度をＬとして、電流密度Ｊと発光輝度Ｌの関係を図２に示す。
【００１６】
図２に示すように、発光輝度Ｌは電流密度Ｊに比例する。従って、有機ＥＬ素子を液晶バックライトとして用いた場合は、発光輝度を調整する場合、有機ＥＬ素子に流す電流を制御することによって行うことができる。
【００１７】
また、上記測定回路５Ａにおいて観測したアノード−カソード間電圧Ｖと発光輝度Ｌの関係を図３に示す。
【００１８】
この図３に示すように、電圧Ｖを上げるとＡ点をしきい値として発光輝度Ｌは電圧Ｖに単調増加する。従って、有機ＥＬ素子を液晶バックライトとして用いた場合は、発光輝度を調整する場合、有機ＥＬ素子に印加する電圧を制御することによって行うことができる。
【００１９】
次に、受光素子として用いられる有機ＥＬ素子について説明する。
【００２０】
図４は、有機ＥＬ素子の受光特性を測定する測定回路５Ｂの構成を示している。
【００２１】
この図４に示す測定回路５Ｂは、有機ＥＬ素子１と可変電圧源２と電流計３からなり、有機ＥＬ素子１のアノードに可変電圧源２の負極が、有機ＥＬ素子１のカソードと可変電圧源２の正極の間に電流計３が接続されている。この図４に示す測定回路５Ｂにおいて有機ＥＬ素子１に対して光を照射した場合の受光量Ｌと起電流Ｊとの関係すなわち受光特性を図５に示す。
【００２２】
図５に示すように、受光素子として用いられる有機ＥＬ素子は、受光量に対してほぼ比例する起電流が生じる。また、電圧を大きくするほど、一定の受光量に対する起電流が大きくなる。
【００２３】
本発明に係る液晶表示装置１０は、例えば図６に示すように、液晶パネル１１と有機ＥＬバックライト１２とデータ制御駆動部１３と輝度制御部１４と演算部１５と抵抗１６とから構成される。
【００２４】
データ制御駆動部１３は液晶パネル１１を駆動する回路である。輝度制御部１４は有機ＥＬバックライト１２の輝度制御を行う回路である。有機ＥＬバックライト１２を受光素子として機能させた場合、図５に示すように周囲の明るさに比例した電流が抵抗１６に流れる。抵抗１６により電流電圧変換され、演算部１５に取り込まれる。演算部１５は、例えば初段にＡＤ変換器を備えており、このＡＤ変換器により抵抗１６と有機ＥＬバックライト１２間の端子電圧が数値化される。また、演算部１５は、ＡＤ変換器により数値化された数値に応じた輝度を演算する演算機構を備えており、この演算機構により演算された輝度設定値を輝度制御部１４に転送する。輝度制御部１４は、演算部１５から転送された輝度設定値に対応する制御信号により、有機ＥＬバックライト１２の輝度を調整する。上記輝度制御部１４による有機ＥＬバックライト１２の輝度調整は、電流制御であっても、電圧制御であっても、あるいは、発光時間の制御であってもよい。
【００２５】
このような構成の液晶表示装置１０において、有機ＥＬバックライト１２は、発光素子としての機能と受光素子としての機能とを切り替えることができるようになっている。上記有機ＥＬバックライト１２の周辺回路２０の構成を図７に示す。
【００２６】
有機ＥＬバックライト１２の周辺回路２０は、図７に示すように、有機ＥＬバックライト１２とアナログスイッチ２１と正電源２２と負電源２３と増幅器２４と抵抗２５とＡＤコンバータ２６と輝度設定回路２７から構成されている。
【００２７】
図７に示した有機ＥＬバックライト１２の周辺回路２０の動作を説明する。
【００２８】
まず、有機ＥＬバックライト１２が受光素子として機能する場合は、アナログスイッチ２１はＢ側に接続される。このとき、増幅器２４の２つの入力端子電圧が等しいとすれば、有機ＥＬバックライト１２には負電源２３により、図４と同様の接続状態となる。そこで有機ＥＬバックライト１２に外光が照射された場合、有機ＥＬバックライト１２のアノードから起電流が発生し、増幅器２４の入力インピーダンスを無限大とすれば、起電流は抵抗２５により電流電圧変換が行われる。この電圧をＡＤコンバータ２６で受け、その結果を輝度設定回路２７に転送される。すなわち、周囲の明るさに応じた輝度設定が有機ＥＬバックライトの受光素子としての機能により行われる。また、発光の場合、アナログスイッチ２１はＡ側に接続される。有機ＥＬバックライト１２のアノードが正電源２２に接続されるため、図１と同様の接続状態になる。輝度設定回路２７により正電源２２を制御し、周囲の明るさに応じた輝度になるように有機ＥＬバックライト１２を点灯する。
【００２９】
ここで、図７に示した有機ＥＬバックライト１２の周辺回路２０では、バックライト１２の設定輝度を可変電圧により制御しているが、電流を制御してもよい。また、一定の輝度に対して、点灯時間を制御してもよい。
【００３０】
上記液晶表示装置１０では、上記液晶パネル１１として、例えば図８の断面図に示すような構造の半透過型液晶パネル３０が用いられている。
【００３１】
半透過型液晶パネル３０は、図８に示すように、偏光板３１と波長板３２とカラーフィルタ３３と電極３４、３６と液晶層３５と基板３７と有機ＥＬバックライト１２と反射板３８とから構成される。反射板３８の領域が反射部３９Ａであり、電極３９の領域が透過部３９Ｂである。この半透過型液晶パネル３０は、明るい環境下では、前面側から光が照射され、反射板３８で反射されて再び上側へ光が進むため、反射型として機能する。一方、暗い環境では、反射板３８からの反射光では認識しづらくなり、液晶パネル３０の背面側に設けられている有機ＥＬバックライト１２からの光が電極３６を透過して前面側に進むため、透過型として機能する。ここで、暗い環境においてはディスプレイの認識しづらくない程度まで輝度設定を低くできる。また、明るい環境では、液晶パネル３０が反射型として機能し、明るければ明るいほど反射光が強くなるため、輝度設定を低くできる。
【００３２】
ここで、上記半透過型液晶パネル３０を背面側から照明する有機ＥＬバックライト１２の輝度設定の一例を図９に示す。図９では、横軸が外光強度、縦軸がディスプレイ白１００％時の輝度設定値を示す。外光が０ルクスで初期値１００Ｃｄ/ｍ２とし、１０００ルクスで３００Ｃｄ/ｍ２とする。また、３０００ルクスを超えると輝度を徐々に下げるような設定を行うとする。
【００３３】
上記のように半透過型液晶パネル３０を用いて暗い環境と明るい環境の両方で輝度設定を行うことを考えた場合、照度範囲が非常に広くなる。例えば図９において、１００００ルクスで設定輝度が０Ｃｄ／ｍ２になるように設定すると、受光範囲が１００００ルクスまで対応させる必要があり、数十ルクス程度の暗い環境ではＳ／Ｎ比が低くなり、精度よく輝度調整することが困難となる。これに対しては、図８に示した電極３４，３６に印加する信号電圧を制御して液晶層３５の透過率を変えることにより対応することができる。
【００３４】
ここで、一般的な液晶パネルの１画素は、図１０に画素回路を示すように、液晶５１とデータ書込トランジスタ５２と保持容量５３とデータ線５４とデータ用走査線５５と保持容量線５６と基準電圧線５７とから構成される。画素に映像信号に相当する電圧を書き込むときにデータ用走査線５５がＨｉｇｈになり、データ書込トランジスタ５２がＯＮになり、データ線５４と液晶５１の一方の端子が接続される。このときデータ線５４に映像信号に相当する電圧を与えることにより、液晶５１のデータ線５４側端子と基準電圧線５７の間に電圧がかかり、保持容量５３により電圧が保持される。データ用走査線５５がＬｏｗになると、データ書込用トランジスタ５２がＯＦＦし、データ線５４と液晶５１の一方の端子が絶縁される。保持容量５３により電圧が保持されることから再びデータ用走査線５５がＨｉｇｈになるまで、液晶の状態が保持されることになる。
【００３５】
このような画素回路を備えた液晶パネルの構成を図１１に示す。
【００３６】
すなわち、液晶パネル１１は、データ線５４とデータ用走査線５５と画素６１とＶ走査駆動回路６２と外部データ線６３と外部受光データ線６４とＨスイッチ６５とから構成される。データ線５４とデータ用走査線５５の交差するところに画素６１が配置されている。ＶＣＫ、ＶＳＰがＶ走査駆動回路６２に与えられ、データ用走査線５５が順次にＨｉｇｈとＬｏｗを繰り返す。映像信号を画素に書き込むときは、Ｈスイッチ６５を外部データ線６３側に接続する。あるデータ用走査線５５がＨｉｇｈになると、その画素横一列はデータ書込状態となり、外部データ線６３に与えられた映像信号に相当する電圧が、データ線５４を経由して、画素内の液晶に与えられる。また、Ｈスイッチを外部受光データ線６４側に接続した場合は、例えば、１フィールド期間外部受光データ線６４の電圧が一定であるとすると、全ての画素内の液晶に与えられる電圧が等しくなり、一定のラスターを表示することができる。
【００３７】
本発明の実施形態に係る液晶表示装置１０を構成する液晶パネル１１の１画素は、例えば画素回路の一例を図１２に示すように、液晶５１とデータ書込トランジスタ５２と保持容量５３とデータ線５４とデータ用走査線５５と保持容量線５６と基準電圧線５７と受光データ書込トランジスタ６７と外部受光データ線６４と受光データ用走査線６８とから構成される。この液晶パネル１１では、図１０に示した液晶パネルの画素回路おいて、液晶５１の一方の端子に受光データ書込トランジスタ６７を介して外部受光データ線６４が接続されており、受光データ書込トランジスタ６７のゲートに受光データ用走査線６８が接続されている。受光データ用走査線６８がＬｏｗの状態で、画素に映像信号に相当する電圧を書き込むときにデータ用走査線５５がＨｉｇｈになり、データ書込トランジスタ５２がＯＮになり、データ線５４と液晶５１の一方の端子が接続される。このときデータ線５４に映像信号に相当する電圧を与えることにより、液晶５１のデータ線５４側端子と基準電圧線５７の間に電圧がかかり、保持容量５３により電圧が保持される。データ用走査線５５がＬｏｗになると、データ書込用トランジスタ５２がＯＦＦし、データ線５４と液晶５１の一方の端子が絶縁される。保持容量５３により電圧が保持されることから再びデータ用走査線５５がＨｉｇｈもしくは、受光データ用走査線６８がＨｉｇｈになるまで、液晶の状態が保持されることになる。また、データ用走査線５５がＬｏｗの状態で、受光データ用走査線６８がＨｉｇｈになり、受光データ書込トランジスタ６７がＯＮになり、外部受光データ線６４と液晶５１の一方の端子が接続される。このとき外部受光データ線６４に外部受光データに相当する電圧を与えることにより、液晶５１の外部受光データ線６４側端子と基準電圧線５７の間に電圧がかかり、保持容量５３により電圧が保持される。受光データ用走査線６８がＬｏｗになると、受光データ書込トランジスタ６７がＯＦＦし、外部受光データ線６４と液晶５１の一方の端子が絶縁される。保持容量５３により電圧が保持されることから再び受光データ用走査線６８がＨｉｇｈもしくは、データ用走査線５５がＨｉｇｈになるまで、液晶の状態が保持されることになる。
【００３８】
図１２に示した画素回路を備えた液晶パネル１１の構成を図１３に示す。
【００３９】
この液晶パネル１１は、データ線５４とデータ用走査線５５と画素６１とＶ走査駆動回路６２と外部受光データ線６４と受光データ線用走査線６８とから構成される。データ線５４とデータ用走査線５５の交差するところに画素６１が配置されている。ＶＣＫ、ＶＳＰがＶ走査駆動回路６２に与えられ、データ用走査線５５が順次にＨｉｇｈとＬｏｗを繰り返す。映像信号の画素へ書き込みは、このデータ用走査線５５により行われる。あるデータ用走査線５５がＨｉｇｈになると、その画素横一列はデータ書込状態となり、データ線５４に与えられた映像信号に相当する電圧が、画素内の液晶に与えられる。また、すべてのデータ用走査線５５がＬＯＷのときに、受光データ用走査線６８をＨｉｇｈにした場合は、外部受光データ線６４の電圧が全ての画素内の液晶に与えられ、結果として全ての画素内の液晶に係る電圧が等しいため、一定のラスターを表示することができる。
【００４０】
ここで、図１０に示した液晶表示パネルの動作を図１４のタイムチャートにて示す。
【００４１】
リフレッシュレートが６０Ｈｚである場合、１フィールド１６．６７ｍｓに対してＶＳＰがＶ走査駆動回路６２に与えられた場合、Ｖ走査駆動回路６２より出力されるＶ走査線は図１４のようにＶＣＫに同期して、順次にＨｉｇｈとＬｏｗを繰り返す。最下部のＶ走査が終わるまでの期間をデータ書込み期間とする。このとき図１１の外部受光制御線６６はＬｏｗであるならば、図１１のＯＲゲート出力すなわち画素への走査線５５はＶ走査線が反映される。また、図１１のＨスイッチ６５はＨｉｇｈで図１１の外部データ線６３側に接続されているものとする。全てのＶ走査線がＬｏｗとなり、最下部の段の液晶反転が落ち着いたタイミングでバックライト発光が行われる。このとき、図７のアナログスイッチ２１は図１４のようにＬｏｗで発光機能側とする。バックライト発光開始から発光終了までを発光期間とする。バックライト発光が終了した後に図１１のＨスイッチ６５がＬｏｗで外部受光データ線６４側に接続されている場合、図１４のように図１１の外部受光制御線６６がＨｉｇｈとなると、図１１のＯＲゲート出力がすべてＨｉｇｈとなり、外部受光データ線６４により全ての画素に同一の信号を書き込むことが可能となる。この期間を受光データ書込期間とする。液晶反転動作が落ち着いたタイミングでアナログスイッチをＨｉｇｈにし、バックライトを受光機能側としている期間内に、受光が行われ、あるタイミングで受光データが図７のＡＤコンバータ２６に取り込まれる。受光が終了すると再びアナログスイッチがＬｏｗ、ＨスイッチがＨｉｇｈとなり、データ書込期間が始まる。受光データ書込期間内に与えられる外部受光データ線６４の受光データを例えば１Ｖ周期ごとに２種類のデータを交互に書くことによって、１Ｖ周期で明るい環境での受光と暗い環境での受光を切り分けることが可能となり、広い照度範囲でＳ／Ｎ比を改善でき、正確な外光検出が可能となる。
【００４２】
また、図１２に示した液晶表示パネルの動作を図１５のタイムチャートにて示す。
【００４３】
リフレッシュレートが６０Ｈｚである場合、１フィールド１６．６７ｍｓに対してＶＳＰがＶ走査駆動回路６２に与えられた場合、Ｖ走査駆動回路６２より出力されるＶ走査線は図１５のようにＶＣＫに同期して、順次にＨｉｇｈとＬｏｗを繰り返す。最下部のＶ走査が終わるまでの期間をデータ書込み期間とする。この間図１３の受光データ用走査線６８はＬｏｗであるとする。全てのＶ走査線がＬｏｗとなり、最下部の段の液晶反転が落ち着いたタイミングでバックライト発光が行われる。このとき、図７のアナログスイッチ２１は図１５のようにＬｏｗで発光機能側とする。バックライト発光開始から発光終了までを発光期間とする。バックライト発光が終了した後に図１５のように図１３の受光データ用走査線６８がＨｉｇｈとなると、図１２の各画素の受光データ書込トランジスタ６７がすべてＨｉｇｈとなり、図１３の外部受光データ線６４により全ての画素に同一の信号を書き込むことが可能となる。この期間を受光データ書込期間とする。液晶反転動作が落ち着いたタイミングでアナログスイッチをＨｉｇｈにし、バックライトを受光機能側としている期間内に、受光が行われ、あるタイミングで受光データが図７のＡＤコンバータ２６に取り込まれる。受光が終了すると再びアナログスイッチがＬｏｗとなり、データ書込期間が始まる。受光データ書込期間内に与えられる外部受光データ線６４の受光データを例えば１Ｖ周期ごとに２種類のデータを交互に書くことによって、１Ｖ周期で明るい環境での受光と暗い環境での受光を切り分けることが可能となり、広い照度範囲でＳ／Ｎ比を改善でき、正確な外光検出が可能となる。また、図１６のように１Ｖ周期内で受光データ書込と受光を２回以上繰り返すことにより、サンプリング周波数を上げることも可能である。
【００４４】
ここで、上述の図６に示した液晶表示装置１０における有機ＥＬバックライト１２は、複数の領域に分割した構造を採用することができる。
【００４５】
例えば、図１７に示す液晶表示装置１０Ａのように、上述の図６の液晶表示装置１０における有機ＥＬバックライト１２を２つの領域７１，７２に分けることができる。
【００４６】
この液晶表示装置１０Ａは、液晶パネル１１と有機ＥＬバックライト１２とデータ制御駆動部１３と輝度制御部１４と演算部１５と抵抗１６Ａ，１６Ｂとから構成される。輝度制御部１４からの制御信号は第１のバックライト領域７１と第２のバックライト領域７２に与えられる。また、抵抗１６はそれぞれの領域に１つずつ設けられており、それぞれのバイアス端子が演算部１５より入力される。
【００４７】
この液晶表示装置１０Ａにおける液晶パネルの構成を図１８のブロック図に示す。
【００４８】
この液晶パネル１１は、データ線５４とデータ用走査線５５と画素６１とＶ走査駆動回路６２と外部データ線６３と２本の外部受光データ線６４Ａ，６４ＢとＨスイッチ６５とから構成され、外部受光データ線６４が図１８のように２つにわかれており、外部受光データ線６４Ａは第１のバックライト領域７１の画素に接続されており、外部受光データ線６４Ｂは第２のバックライト領域７２の画素に接続されている。
【００４９】
この場合、２本の外部受光データ線６４Ａ，６４Ｂが存在するので、２本の外部受光データ線６４Ａ，６４Ｂに印加する電圧を変えることによって、一度の受光期間に２種類の明るさの外光検出が可能となる。従って、サンプリングが２倍の速さで行うことが可能となる。
【００５０】
さらに、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の別の例を図１９に示す。
【００５１】
図１９に示す液晶表示装置１０Ｂは、図６に示した液晶表示装置１０において、有機ＥＬバックライト１２を２つの領域に分けた場合である。第１の領域７３は液晶パネル１１の有効表示領域に対応しており、第２の領域７４は液晶パネル１１の有効表示領域の外側に配置されたダミー画素領域（もしくは非表示領域）７５に対応している。第１の領域７３は、発光領域として機能し、第２の領域７４は受光領域として機能する。この液晶表示装置１０Ｂにおいて、輝度制御部１４より出力される制御信号は、第１の領域７３のみに与えられる。また、抵抗１６は第２の領域７４にのみ接続されており、第２の領域７４により受光されたデータが演算部１５に入力される。このような構成の液晶表示装置１０Ｂでは、受光と発光が領域で分かれているため、図１４のように時分割で受光と発光を切り替える必要がなくなる。また、ダミー画素にもデータを与えることにより、周囲の明るさに合わせてダミー画素液晶の透過率を調整し、Ｓ／Ｎ比を改善することが可能となる。
【００５２】
以上の説明は半透過型液晶パネルに限られることなく、透過型液晶パネルにおいても同様の方法で外光検出を行うことができる。
【００５３】
すなわち、液晶パネル１１として透過型液晶パネルを用いて液晶表示装置１０，１０Ａ，１０Ｂを構成するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】有機ＥＬ素子の発光特性を測定する測定回路の構成を示す回路図である。
【図２】有機ＥＬ素子の電流密度と発光輝度の関係を示す特性図である。
【図３】上記測定回路において観測した有機ＥＬ素子のアノード−カソード間電圧と発光輝度の関係を示す特性図である。
【図４】有機ＥＬ素子の受光特性を測定する測定回路の構成を示す回路図である。
【図５】上記測定回路において有機ＥＬ素子１に対して光を照射した場合の受光量と起電流との関係を示す特性図である。
【図６】本発明に係る液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】上記液晶表示装置に備えられた有機ＥＬバックライトの周辺回路の構成を示すブロック図である。
【図８】上記液晶表示装置における液晶パネルとして用いられる半透過型液晶パネルの構造を示す断面図である。
【図９】上記半透過型液晶パネルを背面側から照明する有機ＥＬバックライトの輝度設定の一例を示す特性図である。
【図１０】一般的な液晶パネルの１画素の構成を示す画素回路図である。
【図１１】図１０に示した画素回路を備えた液晶パネルの構成を示すブロック図である。
【図１２】上記液晶表示装置を構成する液晶パネルの１画素の構成を示す画素回路図である
【図１３】上記図１２に示した画素回路を備えた液晶パネルの構成を示すブロック図である。
【図１４】図１０に示した液晶表示パネルの動作を示すタイムチャートである。
【図１５】図１２に示した液晶表示パネルの動作を示すタイムチャートである。
【図１６】図１２に示した液晶表示パネルの動作を示すタイムチャートの別の例である。
【図１７】有機ＥＬバックライトを２つの領域に分けた液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図１８】図１７に示した液晶表示装置における液晶パネルの構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明に係る液晶表示装置の別の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０，１０Ａ，１０Ｂ  液晶表示装置、１１  液晶パネル、１２  有機ＥＬバックライト、１３  データ制御駆動部、１４  輝度制御部、１５  演算部、１６，１６Ａ，１６Ｂ  抵抗、２０  周辺回路、２１  アナログスイッチ、２２  正電源、２３  負電源、２４  増幅器、２５  抵抗、２６  ＡＤコンバータ、２７  輝度設定回路、３０  半透過型液晶パネル、３１  偏光板、３２  波長板、３３  カラーフィルタ、３４，３６  電極、３５  液晶層、３７  基板、３８  反射板、３９Ａ  反射部、３９Ｂ  透過部、５１  液晶、５２  データ書込トランジスタ、５３  保持容量、５４  データ線、５５  データ用走査線、５６  保持容量線、５７  基準電圧線、６１  画素、６２  Ｖ走査駆動回路、６３  外部データ線、６４，６４Ａ，６４Ｂ  外部受光データ線、６５  Ｈスイッチ、６６  外部受光制御線、６７  受光データ書込トランジスタ、６８  受光データ用走査線、７１  第１のバックライト領域、７２  第２のバックライト領域、７３  第１の領域、７４  第２の領域、７５  ダミー画素領域
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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