(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査線と信号線とによりマトリクス状に区画される画素領域を有する光透過型の液晶パネルの後方に前記液晶パネルの表示領域に対向して配置されるバックライトシステムであって、
同期信号を出力する制御信号発生部と、
前記同期信号に基いて走査線のオン／オフを制御する走査線駆動ドライバと、
画像データを記憶する画像メモリと、
前記液晶パネルへ向けて光を照射する光出射面がストライプ状に前記走査線に沿うように領域分割された複数の光出射分割部と、
前記同期信号に同期して前記走査線駆動ドライバで駆動される走査線の選択と同時に駆動される走査線と対応する光出射分割部へ駆動電圧を出力するバックライト制御回路とを備え、
前記バックライト制御回路は、更に、それぞれの列ごとで前記画像メモリに記憶されている画像データから最も高い輝度に設定された画素に応じて算出された駆動電圧を前記光出射分割部に供給することを特徴とするバックライトシステム。
【請求項２】
前記光出射分割部は、有機ＥＬ発光素子でなることを特徴とする請求項１に記載のバックライトシステム。
【請求項３】
前記光出射分割部は、前記液晶パネルの走査線に沿った画素列毎に対応して調光可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバックライトシステム。
【請求項４】
前記光出射面が領域分割された複数の光出射分割部は、共通の有機ＥＬ層を備え、アノード電極またはカソード電極が、前記走査線に沿った画素列に対応するように分割されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のバックライトシステム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のバックライトシステムと、
前記バックライトシステムと対向する前記液晶パネルと、
前記液晶パネルの走査線と対応する前記バックライトシステムにおける前記光出射分割部とに同期して駆動信号を発生させる同期回路と、
前記走査線に沿った画素列のうち最大輝度となる画素の輝度を実現する発光を前記光出射分割部から光出射するように調光する調光制御部と、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライトシステムおよび液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置としては、液晶セルの後方に光源としてのバックライトシステムを配置したものが知られている。バックライトシステムとしては、冷陰極蛍光管のような放電型ランプを用いたものの他に、発光ダイオード、有機ＥＬ発光素子などが知られている。液晶表示装置の消費電力は、大部分がバックライトの消費電力となっている。これは、バックライトシステムが放電型ランプや発光ダイオードや有機ＥＬ発光素子を用いてなるいずれの場合でも同様である。特に、携帯端末に用いられる液晶表示装置では、電源である電池の容量が小さいため、バックライトシステムの電力消費量が液晶表示装置の駆動時間に大きく響く。
【０００３】
従来ではバックライトシステムによる消費電力を節減させるための方策として、高効率の発光ダイオードを用いたり、導光板などの光学系を工夫して少ない電力で光を効率よく取り出すことが図られている。この他の方策としては、周囲の明るさに応じてバックライトシステムの光を調光して暗い環境で最大輝度の使用を防ぐ技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、上述した技術を用いてもバックライトシステムの消費電力は大きいため、さらに大幅なバックライトシステムの消費電力の低減策が望まれている。また、バックライトシステムの輝度を単に低く抑えてしまうと、液晶表示においてコントラストが小さくなって表示品質が低下するという問題がある。
【特許文献１】特開平１０−２８２４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、消費電力を低減できるバックライトと、消費電力が低減できるとともに表示品質の良好な液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明の第１の特徴は、走査線と信号線とによりマトリクス状に区画される画素領域を有する光透過型の液晶パネルの後方に前記液晶パネルの表示領域に対向して配置されるバックライトシステムであって、同期信号を出力する制御信号発生部と、前記同期信号に基いて走査線のオン／オフを制御する走査線駆動ドライバと、画像データを記憶する画像メモリと、前記液晶パネルへ向けて光を照射する光出射面がストライプ状に前記走査線に沿うように領域分割された複数の光出射分割部と、前記同期信号に同期して前記走査線駆動ドライバで駆動される走査線の選択と同時に駆動される走査線と対応する光出射分割部へ駆動電圧を出力するバックライト制御回路とを備え、前記バックライト制御回路は、更に、それぞれの列ごとで前記画像メモリに記憶されている画像データから最も高い輝度に設定された画素に応じて算出された駆動電圧を前記光出射分割部に供給することを要旨とする。
【０００７】
ここで、光出射分割部は、有機ＥＬ発光素子であることが好ましい。そして、光出射分割部は、液晶パネルの走査線に沿った画素列毎に対応して調光可能であることが好ましい。
【０００８】
また、本発明の第２の特徴は、液晶表示装置であって、上記バックライトシステムと対向する液晶パネルと、液晶パネルの走査線と対応するバックライトシステムにおける光出射分割部とに同期して駆動信号を発生させる同期回路と、走査線に沿った画素列のうち最大輝度となる画素の輝度を実現する発光を光出射分割部から光出射するように調光する調光制御部と、を備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、消費電力を大幅に抑えることができるバックライトシステムおよび液晶表示装置を実現することができる。
【００１０】
また、本発明によれば、液晶表示のコントラストを大きくとることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るバックライトシステム（以下、バックライトという。）および液晶表示装置の詳細を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るバックライトの光出射面側の透明基板を取り除いた状態を示す平面図、図２はバックライトを図１のII−II線で切断した状態を示す断面図、図３はバックライトを図１のIII−III線で切断した状態を示す断面図、図４は液晶表示装置の構成図、図５は液晶表示装置の斜視図である。
【００１２】
（バックライト）
図２および図３に示すように、本実施の形態に係るバックライト１００は、有機ＥＬ発光素子１１０を封止した構造である。
【００１３】
図２および図３に示すように、有機ＥＬ発光素子１１０は、有機層１１１が、一つの陰極１１２と複数の陽極１１３とで挟まれて構成されている。
【００１４】
有機層１１１は、このバックライト１００が用いられる、図示しない液晶パネルの表示領域と、同じ形状、ほぼ同じ大きさを持つ。また、有機層１１１は、陰極１１２側から陽極１１３側に向けて、順次、図示しない電子輸送層、発光層、ホール輸送層が積層されてなる。陰極１１２は、共通電極として有機層１１１の図示しない電子輸送層側の表面のほぼ全体に亘るように形成されている。
【００１５】
陽極１１３は、透明な導電性材料でなる。また、陽極１１３は、このバックライト１００が用いられる液晶パネルの走査線に沿った画素列にそれぞれ対応するように形成されている。したがって、複数の陽極１１３は、上記液晶パネルの走査線に沿った画素列と同ピッチにストライプ状に配置されている。
【００１６】
ここで、陽極１１３を構成する透明な導電性材料としては、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらを組み合わせてなる電極材料を用いることができる。具体的には、金（Ａｕ）などの金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩＺＯ等の導電性透明材料がある。
【００１７】
一方、陰極１１２を構成する導電性材料としては、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらを組み合わせてなる電極材料を用いることができる。具体的には、リアルミニウム（Ａｌ）、チウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３混合物、Ａｌ／ＬｉＦ混合物等を用いることができる。この陰極１１２は、これらの電極材料を、真空蒸着法やスパッタリング法等を用いて薄膜に形成することができる。
【００１８】
有機層１１１のうち、図示しない発光層としては、例えば、ピレン、アントラセン、ナフタレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン等の周知の発光層としての材料や、これらにドープする各種の材料を用いることができる。
【００１９】
ホール輸送層としては、例えば、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）等の周知の高分子材料を用いることができる。
【００２０】
電子輸送層としては、例えば、ジフェノキノン、イミダソール、フルオレン、バソフェナントロリン、アントラキノジメタン等やそれらの化合物、金属錯体化合物もしくは含窒素五員環誘導体を用いることができる。
【００２１】
図２および図３に示すように、上記構成の有機ＥＬ発光素子１１０は、相対向する一対の透明基板としてのガラス基板１２１，１２２との間に封止されている。具体的には、光出射側のガラス基板１２１の裏面側に、順次、パターン形成された陽極１１３、有機層１１１、陰極１１２が形成され、陰極１１２の裏面に対向するように、もう一方のガラス基板１２２が対向配置されて、ガラス基板１２１，１２２同士の周縁部間をシール材１２３で封止した構造になっている。なお、ガラス基板１２１，１２２およびシール材１２３で囲まれた空間内は、有機層１１１の劣化を抑制するため、真空状態もしくは不活性ガスが封止されている。
【００２２】
このような構成により、陰極１１２と陽極１１３とが重なる領域が、有機ＥＬ発光素子１１０の発光単位であるストライプ状の光出射分割部Ａ１〜Ａｎとなる。これら光出射分割部Ａ１〜Ａｎは、バックライト１００の光出射面を複数列にほぼ分割している。このため、共通電極である陰極１１２に負電圧を印加した状態で、選択的に陽極１１３に正電圧を印加することにより、任意の光出射分割部Ａを発光させることができる。また、陽極１１３に印加する電圧を変えることにより、光出射分割部Ａの発光輝度を調光することが可能である。
【００２３】
本実施の形態のバックライト１００は、液晶パネルと組み合わせた場合に、液晶パネルの走査線に沿ったそれぞれの画素列に対応する光出射分割部ａ毎に、調光することができる。液晶パネルの走査線に沿った画素列での最大表示輝度に見合った発光強度の発光を制御させることにより、バックライト１００全体を液晶表示の１フレーム全体での最大表示輝度に見合った発光強度の発光を光出射面全体で一様に行わせなくてよくなる。このため、本実施の形態に係るバックライト１００によれば、消費電力を大幅に抑制できる。
【００２４】
従来の液晶表示では、暗い表示に設定された画像部分でもバックライトから余分な明るさの光が出射されていた。本実施の形態に係るバックライト１００によれば、各走査線に沿った画素列毎に輝度調整できるため、暗い表示に設定された画像部分では暗く、明るい表示に設定された画像部分では明るい発光となるようにバックライト１００を駆動することができるため、液晶表示のコントラストを大きくとることができる。
【００２５】
（液晶表示装置）
図４および図５に示すように、本実施の形態に係る液晶表示装置１は、上述したバックライト１００と光透過型の液晶パネル２００とを備えて構成されている。
【００２６】
本実施の形態では、液晶パネル２００としてアクティブマトリクス型の液晶表示素子を用いているが、パッシブマトリクス型の液晶表示素子を用いてもよい。
【００２７】
図５に示すように、液晶パネル２００は、相対向する一対の後ガラス基板２０１と前ガラス基板２０７との間に液晶２１１を封止してなる。
【００２８】
後ガラス基板２０１の前面には、互いに電気絶縁状態を保ちながら交差するように形成された走査線（ゲートライン）２０２と信号線（データライン）２０５とが形成されている。これら走査線２０２と信号線２０５でマトリクス状に区画される矩形状の画素領域内には、矩形状の画素電極２０４が形成されている。また、これら走査線２０２と信号線２０５とが交差する部分には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２１２が設けられている。また、このような構成の後ガラス基板２０１の前面側には、図示しない配向膜が設けられている。さらに、後ガラス基板２０１の後面には、偏光板２１３が設けられている。
【００２９】
前ガラス基板２０７の後面には、ほぼ全面に亘って透明な共通電極２０６が設けられている。この共通電極２０６の後面には、図示しない配向膜が設けられている。また、前ガラス基板２０７の前面には各画素のＲ、Ｇ、Ｂの設定にしたがってカラーフィルタ層２０８が設けられている。さらに、カラーフィルタ層２０８の前面側には、偏光板２０９が設けられている。
【００３０】
このような液晶パネル２００の後方には、上述したバックライト１００が対向するように配置されている。バックライト１００は、ストライプ状に配置された光出射分割部Ａ１〜Ａｎのそれぞれが、液晶パネル２００の走査線２０３に沿った画素電極２０４の列Ｂ１〜Ｂｎと対向するように配置されている。すなわち、液晶パネル２００の画素電極２０４の列Ｂ１〜Ｂｎのピッチと、バックライト１００の光出射分割部Ａ１〜Ａｎのピッチとが同じになるように設定されている。
【００３１】
液晶パネル２００には、走査線駆動ドライバ３０１や信号線駆動ドライバ３０２が接続されている。画素電極２０４は、薄膜トランジスタ２１２によりオン／オフが制御され、走査線駆動ドライバ３０１により走査線２０３を、信号線駆動ドライバ３０２により信号線２０５を、選択的にオン／オフすることにより駆動される。液晶パネル２００における各画素を透過するバックライト１００からの光の強度は、信号線２０５からの信号によって制御される。
【００３２】
図４に示すように、走査線駆動ドライバ３０１と信号線駆動ドライバ３０２は、それぞれ画像データを記憶する画像メモリ３０４に接続されている。画像メモリ３０４は、例えば携帯端末本体３０３側に接続され、携帯端末本体３０３から表示データが入力される。画像メモリ３０４は、携帯端末本体３０３から入力された表示データを記憶し、各画素毎の画像データを制御信号発生部３０６から発生される同期信号に同期して出力する。
【００３３】
また、図４に示すように、制御信号発生部３０６で発生された同期信号は、走査線駆動ドライバ３０１と、基準電圧発生部３０７と、バックライト制御回路３０５にも出力される。
【００３４】
走査線駆動ドライバ３０１は、制御信号発生部３０６からの同期信号に同期して走査線２０３のオン／オフを制御する。
【００３５】
基準電圧発生部３０７は、制御信号発生部３０６からの同期信号に同期して基準電圧を発生し、走査線駆動ドライバ３０１と信号線駆動ドライバ３０２に供給する。
【００３６】
バックライト制御回路３０５は、制御信号発生部３０６からの同期信号に同期して走査線駆動ドライバ３０１で駆動される走査線２０３の選択と同時に、この走査線２０３が位置する画素電極２０４の列Ｂ１〜Ｂｎと対応する光出射分割部Ａ１〜Ａｎへ駆動電圧を出力する。このとき、バックライト制御回路３０５では、画像メモリ３０４からの画像データから、液晶パネル２００の画素電極２０４の列Ｂ１〜Ｂｎにおいてそれぞれの列の中で最も高い輝度に設定された画素での輝度を実現する光強度となる駆動電圧を算出する。そして、画素電極２０４の列Ｂ１〜Ｂｎの選択と同時に各画素電極２０４の列Ｂ１〜Ｂｎ毎に算出された駆動電圧を光出射分割部Ａ１〜Ａｎの陽極１１３へ供給する。このように、バックライト制御回路３０５は、各光出射分割部Ａでの発光強度を制御する調光制御部としての機能を有する。
【００３７】
このように、本実施の形態に係る液晶表示装置１では、液晶パネル２００の走査線２０３を線順次で選択された際に、その走査線２０３に沿った画素電極２０４の列Ｂでの最高輝度に応じて、この最高輝度に対応するように光出射分割部Ａ毎に発光強度を変えている。このため、走査線２０３に沿った画素電極２０４の列Ｂが暗い表示である場合は、この列Ｂに対応する光出射分割部Ａの発光強度を抑えればよいため、消費電力を低く抑えることができる。また、走査線２０３に沿った画素電極２０４の列Ｂが明るい表示である場合は、この列Ｂに対応する光出射分割部Ａのみ発光強度を高くして、他の暗い列Ｂの領域まで高い発光強度で発光させることを避けることができ、液晶表示の１フレーム当たりのバックライト１００の消費電力を低く抑えることができる。
【００３８】
（その他の実施の形態）
上述した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００３９】
例えば、上述の実施の形態では、バックライト１００において陽極１１３を、画素の列Ｂと対応するようにストライプ状に形成したが、陰極１１２が画素の列Ｂと対応するようにストライプ状に形成され、陽極１１３を共通電極としてもよい。
【００４０】
また、上述の実施の形態では、画素の列Ｂに応じて光出射面を分割して画素の列Ｂと同数の光出射分割部Ａとしたが、複数の画素の列Ｂに亘って１つの光出射分割部Ａが対応するようにしてもよい。
【００４１】
さらに、バックライト１００の出射面上に、光出射分割部Ａから出射された光を拡散させずに、対応する画素の列Ｂに向けて出射できるように設定されたプリズムシートを配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態に係るバックライトの平面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の要部斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１００…バックライト、１１０…発光素子、１１１…有機層、１１２…陰極、１１３…陽極、１２１…ガラス基板、１２１，１２２…ガラス基板、１２３…シール材、２００…液晶パネル、２０１…後ガラス基板、２０２…走査線、２０４…画素電極、２０５…信号線、２０６…共通電極、２０７…前ガラス基板、２０８…カラーフィルタ層、２０９…偏光板、２１１…液晶、２１２…薄膜トランジスタ、２１３…偏光板、３０１…走査線駆動ドライバ、３０２…信号線駆動ドライバ、３０３…携帯端末本体、３０４…画像メモリ、３０５…バックライト制御回路、３０６…制御信号発生部、３０７…基準電圧発生部
【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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