(57)【要約】【課題】従来のフィールドシーケンシャル方式では、単色表示の場合に他の発光による消費電力が無駄に費やされる場合があった。【解決手段】本発明は液晶表示パネルと照明手段を有し所定の表示情報を表示する液晶表示装置であり、前記表示情報に応じて前記照明手段の色を変化させることを特徴とする液晶表示装置であり、具体的には、所定画面の表示情報を複数の色情報に分離し、各色の色情報の最大値に応じて照明強度を調整する照明手段と、照明強度と表示情報の双方に従って透過率を調整する液晶パネルを有することを特徴とする液晶表示装置である。これによって低消費電力を実現する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルと照明手段を有し、所定の表示情報を表示する液晶表示装置であって、前記表示情報に応じて前記照明手段の照明強度を変化させることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
所定画面の表示情報が複数の色情報に分離されており、前記各色情報の色強度の最大値に応じて照明強度を調整する照明手段と、照明強度と表示情報の双方に従って透過率を調整する液晶パネルとを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
独立した複数種の色を点灯する色発光手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
複数種の色を順次点灯するフィールドシーケンシャル駆動を行うことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】
各色を点灯する発光強度を変化させ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６】
各色を点灯する期間を変化させ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７】
点灯する色発光手段の組み合わせを変化させることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項８】
複数種の色を同時点灯することを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項９】
表示情報に応じて照明手段の色を変化させることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
周囲の状況に応じて照明手段の色を変化させることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
照明手段が３原色照明手段であることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
照明手段が４原色照明手段であることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記液晶がベンド配向をなすＯＣＢ型液晶であることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等の携帯情報端末等に用いられる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液晶表示素子はＴＮ型液晶表示素子が一般的に用いられ、さらに多くの場合、カラーフィルター方式が用いられている。これは表示する映像データに従って赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）独立の画素を形成し、それぞれ特定の色すなわち波長の光を透過するカラーフィルターを形成していた。
【０００３】
このカラーフィルターは、光の１／３以上を吸収するため、基本的には電力ロスにつながる。そこで省電力化を実現するため、フィールドシーケンシャル駆動が検討されている。
【０００４】
実際、小型パネルや投射型ディスプレイではフィールドシーケンシャル駆動が一部で実用化されている。これは時系列的に点灯する色が順次変化するバックライトまたは光源を有することが特徴である。例えば赤、緑、青、赤、緑、青と点灯する色が時間に対して変化するなどの方式である。液晶パネルはカラーフィルターを有さず、このバックライトの点灯に同期して、同一の画素（あるいは絵素）によって赤の映像、緑の映像、青の映像と順次表示を行うことでカラー化を実現する。
【０００５】
また高速応答を実現する液晶表示素子として、ＯＣＢ型表示素子が検討されている。ＯＣＢ型液晶表示素子は「社団法人電気通信学会  信学技報  ＥＤＩ９８−１４４
１９９頁」を参考にされたい。
【０００６】
このＯＣＢ型液晶表示素子は基板間に液晶が挟持されており、この基板上には電圧印加手段として透明電極が形成されている。電源を入れる前の状態ではこの液晶の配向状態はスプレイ配向と呼ばれる状態をなしている。この機器の電源を入れる時などに、この電圧印加手段に比較的大きな電圧を短時間に印加して、液晶の配向をベンド配向状態に転移させる。このベンド配向状態を用いて表示を行うことがＯＣＢ型液晶表示モードの特徴である。この方式ではアクティブマトリクス方式を用いるのが通例である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年では携帯電話の低電力化が望まれており、消費電力の多くはそのディスプレイで消費されている。この消費電力を低減させることは電池容量を低減させることにつながり、軽量化できるメリットもある。従来のフィールドシーケンシャル型液晶ディスプレイでは、バックライトで無駄に電力を消耗する場合があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと照明手段を有し、所定の表示情報を表示する液晶表示装置であって、表示情報に応じて前記照明手段の照明強度を変化させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の液晶表示装置は、所定画面の表示情報が複数の色情報に分離されており、前記各色情報の色強度の最大値に応じて照明強度を調整する照明手段と、照明強度と表示情報の双方に従って透過率を調整する液晶パネルとを有することを特徴とする。
【００１０】
独立した複数種の色を点灯する色発光手段を有することが好ましい。この場合、複数種の色を順次点灯するフィールドシーケンシャル駆動を行うことが好ましい。また、フィールドシーケンシャル駆動を行う場合には、各色を点灯する発光強度を変化させることや、各色を点灯する期間を変化させることが好ましい。
【００１１】
独立した複数種の色を点灯する色発光手段を有する場合には、点灯する色発光手段の組み合わせを変化させることや、複数種の色を同時点灯することが好ましい。
【００１２】
上記液晶表示装置においては、表示情報に応じて照明手段の色を変化させることが好ましい。また、周囲の状況に応じて照明手段の色を変化させることも好ましい。
【００１３】
このほか、上記液晶表示装置においては、照明手段が３原色照明手段であるか、または４原色照明手段であることが好ましい。
【００１４】
また、上記液晶表示装置において用いられる液晶は、ベンド配向をなすＯＣＢ型液晶であることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態における表示装置について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は本発明のフィールドシーケンシャル型の液晶表示装置を示したものである。これはＲ、Ｇ、Ｂの３つの発光ダイオード（１０１、１０２、１０３）を具備し、これらは導光板１０４の側面に設置され、導光板１０４上には液晶１０５パネルがある。このように導光板の側面に発光ダイオード１０１〜１０３を配置したバックライトを用いている。
【００１７】
なお、以下の説明においては、一枚の液晶表示装置に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各発光ダイオードが１つずつ備えられた１組の光源が用いられていることとするが、必要に応じて、各発光ダイオードからなる光源を複数組使用してもよい。また、複数組の光源を使用する場合には、各光源は同時に同一色の発光ダイオードを発光させるようにしてもよいが、画面を３分割すると共に３組の光源を使用して、１組目の光源はＲの発光ダイオードを、２組目の光源はＧの発光ダイオードを、３組目の光源はＢの発光ダイオードを所定時間発光させた後、１組目の光源はＢの発光ダイオードを、２組目の光源はＲの発光ダイオードを、３組目の光源はＧの発光ダイオードを所定時間発光させ、次いで１組目の光源はＧの発光ダイオードを、２組目の光源はＢの発光ダイオードを、３組目の光源はＲの発光ダイオードを発光させ、これを繰り返しても良い。
【００１８】
これらの発光ダイオードを、図２のように順次点灯させ、これに応じて液晶パネルをオン、オフさせる。すなわちバックライトが赤のときには赤の信号に対応した透過率を液晶パネルで実現させる。これがフィールドシーケンシャル駆動である。
【００１９】
（実施例１）
ここで本発明の特徴は、表示情報に応じてバックライトなどに代表される照明手段の色強度（すなわち、証明手段の輝度）を変化させることであり、本実施例ではバックライトにおいて各発光ダイオードが順次点灯する発光強度を映像に応じて変化させたことにある（図２）。ここで「照明手段の色強度」とは瞬間に点灯している色の強度ではなく時間的に積分され平均化された色の強度のことをいう。
【００２０】
この目的は消費電力の低減にある。従来例のフィールドシーケンシャル駆動では、順次点灯する各色の光源は、各色の最大輝度、一定輝度で発光していた（図３）。たとえば、黄色系統の画面であったとする。そのとき、青の出力は弱い。
極端な場合には青の出力はまったくない場合もある。しかし従来の常時全点灯する方式では青の点灯で消費する電力は無駄に費やされている。
【００２１】
そこで本発明では、たとえば青の出力が低い場合にはバックライトの青の出力を低下させることにある。しかし単純に光源側を低下させるだけでは色バランスが狂うので、それに対応させて液晶パネルの透過率を調整させる。
【００２２】
一般に色表示は、図４に示すような色三角形の３つの色を合成させて表示する。しかしこの色強度を変える手法には光源強度と液晶パネルの透過率がある。これを最も効率良く低消費電力化するためには、光源の光量を最低限にし、それに対応して液晶の透過率を最適化すれば良いのである。
【００２３】
具体的には以下の処理手順となる。所定画面の表示情報が入力される。この表示情報を複数の色情報、ここではＲ，Ｇ，Ｂに分離する。そして一画面情報のうち、各色の色情報の最大値を検出させる。そしてその最大値に比例して照明強度、バックライトの色強度を調整する。そして液晶パネルは、各色の表示輝度の最大値を透過率最大値として、それに対応した透過率透過率を調整する。
【００２４】
これを実現するためには、少なくとも画面一画面分を記憶させるフィールドメモリーとこれを演算する演算器、各電圧値を蓄えるメモリーが必要である。しかし近年の半導体技術の開発に伴い、リアルタイムで実現できるようになってきた。また理想的には液晶のコントローラにメモリーを内蔵させ、この中で処理させることで部品点数を減らすことが望ましい。またディジタル信号入力であると特に演算がしやすく、本発明の構成を簡略化できた。これはＡ／Ｄコンバータを内蔵しなくて良いメリットからである。
【００２５】
本方式では画面内に白表示があると各色は最大値表示をせねばならず、この場合には省電力効果はない。しかし、多くの自然画を表示する場合には、何らかの色に片寄る傾向があり、バックライトの低消費電力効果は各演算に消費する電力消費を上回った。よって消費電力低減の効果がみられた。この場合、自然画が多用されるＴＶ用途に特に有効であった。
【００２６】
より具体的に説明すると、バックを黒として、画面中央に葉っぱのついた赤いリンゴの画像を示す例（図５）を挙げて説明する。なお、説明を容易にするため、画面は６４０×４８０個（＝３０７２００個）の画素からなるＶＧＡとし、各色の色強度を例えば１６段階に分割する（すなわち、１６３＝４０９６色表示）と仮定する。また、１フィールドは１／６０秒間表示されるとする。
【００２７】
まず、ある１フィールドにおいて、３０７２００個からなる各画素におけるＲ、Ｇ、Ｂの色強度から、その最大値を検出する。例えば、ちょうど画面中央の画素（８０１）における赤色の色強度が１４であって、他のどの画素における赤色の色強度よりも高いと検出されたとする。この場合、赤色ダイオードの発光強度を０．８７５倍（＝１４／１６倍）とする。
【００２８】
同様に、当該１フィールドにおいて、緑色の色強度がどの画素のそれよりも高い画素（葉っぱを表示している画素８０２）における当該緑色の色強度が１３であると検出されたとすれば、緑色ダイオードの発光強度を０．８１２５倍（＝１３／１６倍）とする。また、当該１フィールドにおいて、青色の色強度がどの画素のそれよりも高い画素における当該青色の色強度が５であると検出されたとすれば、青色ダイオードの発光強度を０．３１２５倍（＝５／１６倍）とする。
【００２９】
なお、上記の説明においては、ある１フィールドを１表示単位として、この１表示単位における各画素のＲ、Ｇ、Ｂの色強度の中からＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの色強度の最大値を検出することにしたが、複数フィールドを１表示単位として、この１表示単位における各画素のＲ、Ｇ、Ｂの色強度の中からＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの色強度の最大値を検出するようにしてもよい。
【００３０】
また、上記の説明においては、画面中央に赤いリンゴを映し出す画像信号の中から、各画素におけるＲ、Ｇ、Ｂの色強度の最大値を検出するようにしたが、予め画像信号の中に１表示単位ごとのＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの色強度の最大値を含めるようにしてもよい。この場合には、各画素のＲ、Ｇ、Ｂの色強度の中からＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの色強度の最大値を検出する必要がなくなり、表示処理の高速化を図ることができる。
【００３１】
また、画像信号を生成する際に、ＲＧＢそれぞれの色強度の最大値を検出し、それを液晶表示装置に伝送してもよい。具体的な例を挙げると、パソコンに取り付けられたビデオボードはパソコン本体からの命令に基づいて画像信号を生成するが、これと同時にビデオボードが１表示単位におけるＲ、Ｇ、Ｂの色強度の中からＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの色強度の最大値を検出し、ディスプレィ装置としての液晶表示装置に伝送する。このようにすれば、液晶表示装置において色強度の最大値を検出する必要がなくなり、液晶表示装置の負担を減らすことができる。なお、携帯電話などにおいてもこのパソコンの例と同じ様なことがいえる。
【００３２】
本実施例では各色を点灯する発光強度を変化させることでバックライトの色調整を実現したが、本発明はそれに限るものではない。図６のように、フィールドシーケンシャル駆動において各色を点灯する期間を変化させることでもよい。むしろ明るさを重視する場合には、期間を変調したほうが有利な場合もある。例えば単色表示を行う場合、例えば赤一色の場合には、他の緑、青の光源を光らせる必要がなく、赤を発光させる期間を１００％にすることができる。こうすることで明るさを最大限に達成でできるメリットがある。
【００３３】
また、点灯する期間を減らすまたは点灯期間を一定に周期のみを長くすることで点滅させるようにしても良い。たとえば画面を注視しない状況、携帯電話の待ち受け時等に応用すると低消費電力化の効果がある。
【００３４】
本発明のフィールドシーケンシャル駆動を実現するためには、高速液晶が望ましく、これを実現するためにはＯＣＢ型液晶表示素子が望ましかった。また強誘電性液晶表示素子でも良く、また薄セルのＴＮ型液晶でも良い。
【００３５】
また実施例のようにサイドライトではなく直下型のバックライトでも良い。またＬＥＤでなくても蛍光管方式でも良い。発光ダイオードでは残光少なく立上り立下りが急峻でフィールドシーケンシャルに適していた。
【００３６】
（実施例２）
本発明は、Ｒ、Ｇ、Ｂのフィールドシーケンシャル方式に限るものではない。実施例１では、白の表示が多いものではさほど有効でなかった。携帯電話などでは白の文字が多用されるため、消費電力低減の効果が少なかった。そこで本実施例では、４原色表示法を用いてさらに効率的な消費電力低減効果を実現した。
【００３７】
４原色表示法では、実施例と同様のフィールドシーケンシャル駆動法であるが、赤、緑、青、白のような４色の表示期間を用いこれで表示を行った（図８）。このために図７のように４つの発光ダイオードを導光板側面に形成した。
【００３８】
通常表示情報は、ＲＧＢの３原色情報であらわされるのが通常である。これは色度座標上の点であれば最低限３つの色の合成で表現できるからである。その色範囲を広げるためにはＲＧＢのように大きく異なる色を用いることが望ましい。しかし表現は３原色に限るものではない。一意に決定できなくとも４つの色の合成でもよいし、異なる３つの色を選択して合成しても良い。
【００３９】
そこで、本発明では、携帯電話のように白色が特に多く用いられる場合を想定し、白色を独立した原色として導入した。白色を表示する際には、白色の光源が発光している期間Ｗに液晶の透過率を最大にすればよい。明るさを求める場合、補助的にＲＧＢそれぞれを発光させても良い。また、ＲＧＢそれぞれの期間にも液晶の透過率を上げてもよい。
【００４０】
また他の色を表示させるためには、表示する色座標に近い３色を選択してこれらのバランスで色を決定すれば良い。例えば薄い黄色を表示するためには、白、赤、緑のバランスを取れば良い。ここで青を点灯させる必要はない。もちろん補助的に点灯させても問題はない。
【００４１】
このような４原色表示法を用いさらに実施例１と同様にバックライト強度を調整しさらにさらに液晶表示素子の透過率を調整することで効率的な低電圧化を実現した。
【００４２】
このときには、表示画像を一画面分蓄積するフィールドメモリーとこの各点に対してそれぞれどの色発光手段を組み合わせるかを選択し、その強度を計算する手段が必要となる。そしてあとは同様に各画面中でそれぞれ各光源色の最大値を計算させ、それにあわせてバックライト強度を調整し、それにしたがって各点の透過率を決定する。
【００４３】
本実施例では４つ目に白色のＬＥＤを用いたが、これを用意することは必須ではない。ＲＧＢのＬＥＤを全て点灯することでも実現できる。
【００４４】
（実施例３）
また本発明はフィールドシーケンシャル駆動に限るものではない。本発明の基本概念は表示映像に対応してバックライトの色を制御することにある。フィールドシーケンシャル駆動は独立したＲＧＢ等のバックライトを有するため、比較的容易に色を調整できることが特徴である。しかし、これは必須要件ではない。独立した複数種の色を点灯する色発光手段を有することが特徴である。
【００４５】
このとき、フィールドシーケンシャルは必須ではなく、複数種の色を同時点灯することでもよい。例えば、図１のようなＬＥＤタイプのバックライトを有している場合、常時点灯しながらも強度を図１０のように変化させることで実施例１と同様の省電力効果を実現することができる。もちろん、同じ点灯とフィールドシーケンシャル駆動を組み合わせても良い。
【００４６】
（実施例４）
これまでは、表示情報に従って照明手段の色を変化させる手法について述べた。さらに本発明は使用状況に応じて色を変化させてもよい。
【００４７】
たとえば、携帯電話では非通話状態では最低限の表示で良い。このときにはカラー表示する必要はない。例えば実施例２の４原色表示の場合、白色だけで表示させても良い。また実施例１のように３原色表示の場合、視感度の強いＧのみで表示しても良い。
【００４８】
さらに周囲の明るさに応じて変化させても良い。明るいときは白色のみ、暗いときはカラー表示にしても良い。具体的には、周囲の明るさを見知するフォトダイオードのようなセンサーを設け、このセンサーからの情報からをもとに白色のみの表示またはカラー表示を行うようにしても良い。
【００４９】
またカラー表示が望ましい自然画を表示する際のみカラー表示するようにしても良い。このとき表示信号にはカラー表示をするか否かの識別信号を入れておいても良い。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、フィールドシーケンシャル型液晶表示装置の低消費電力化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に関する液晶表示装置を示す概念図
【図２】本発明の実施例１に関する液晶表示装置の動作を示す概念図
【図３】従来の液晶表示装置の動作を示す概念図
【図４】本発明の実施例１における液晶表示装置の動作を説明する色度図
【図５】本発明の実施例１における液晶表示装置に表示される画像の具体例を表す図
【図６】本発明の実施例１の変形例であって、フィールドシーケンシャル駆動において各色を点灯する期間を変化させる動作を示す図
【図７】本発明の実施例２に関する液晶表示装置を示す概念図
【図８】本発明の実施例２に関する液晶表示装置の動作を示す概念図
【図９】本発明の実施例２に関する液晶表示装置の動作を説明する色度図
【図１０】本発明の実施例３に関する液晶表示装置の動作を示す概念図
【符号の説明】
１０１  赤色発光ダイオード
１０２  緑色発光ダイオード
１０３  青色発光ダイオード
１０４  導光板
１０５  液晶パネル
５０１  白色発光ダイオード
【図１】
2005049362.tif 000003
【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】
2005049362.tif 000010
【図９】
2005049362.tif 000011
【図１０】
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