(57)【要約】【課題】  低温時に、液晶の透過率の特性が変化して、液晶パネルの画質が劣化する原因となっていた。【解決手段】  低温時に常温と同じＮＴＳＣ比、輝度が得られるように、予めＬＥＤの印加電圧、パルス幅のデータを複数の温度ポイントで測定して、不揮発性の記憶素子に記憶する。画像を表示する前に、環境温度を測定し、環境温度に応じたデータに基づいて適切なＬＥＤの印加電圧、パルス幅でＬＥＤを発光させる。高温時にも、常温と同じ画質とＬＥＤの低消費電流化を実現する印加電圧、パルス幅データを複数の温度ポイントで測定して不揮発性記憶素子に記憶する。実際の駆動時に環境温度に応じたデータに基づき適切なＬＥＤの印加電圧、パルス幅でＬＥＤを発光させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと、前記液晶パネルを照射する三原色のＬＥＤを持つバックライトと、前記液晶パネルを駆動する液晶ドライバーと、前記三原色のＬＥＤを駆動するＬＥＤドライバーと、前記ＬＥＤドライバーに接続され、環境温度を検出する温度検出器と、を備え、前記三原色のＬＥＤの駆動条件を制御することにより前記液晶パネルの温度による透過率の変化を補正することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記三原色のＬＥＤが赤色ＬＥＤを含むとともに、前記温度検出器により検出された温度が室温より低い時、前記赤色ＬＥＤの輝度を上げて前記液晶パネルの青みを補正することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記三原色のＬＥＤが青色ＬＥＤを含むとともに、前記温度検出器により検出された温度が室温より低い時、前記青色ＬＥＤの輝度を下げて前記液晶パネルの青みを補正することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記温度検出器により検出された温度が室温より低い時、前記三原色のＬＥＤの発光パルス幅を短くして、前記液晶パネルの温度による透過率の変化を補正することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記温度検出器により検出された温度が室温より高い時、前記三原色のＬＥＤの発光パルス幅を長くして、前記液晶パネルの温度による透過率の変化を補正することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
動作温度範囲の複数のポイントで常温と同じ輝度、ＮＴＳＣ比を維持するための前記三原色のＬＥＤ発光パルス幅データが書き込まれた不揮発性記憶素子を備え、前記温度検出器により検出された温度に応じて、前記不揮発性記憶素子に書き込まれたＬＥＤ発光パルス幅データに基づいて前記三原色のＬＥＤ発光パルス幅の変更を行い、前記液晶パネルの温度による透過率の変化を補正することを特徴とする請求項１に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、携帯型ゲーム機、カー・ナビゲーション・システム、携帯型テレビ、携帯電話、携帯型情報端末（ＰＤＡ）等に用いられる表示装置、特に高画質表示に適したカラー液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のカラー液晶表示装置では、赤、青、緑の三原色のカラーフィルターを有する液晶パネルの背面に、白色光のＬＥＤを光源とするバックライトが設けられている。カラーフィルターを透過した白色光は、赤、青、緑の三原色の色を帯びて見えることとなり、これがカラー液晶パネルの原理となっている。しかし従来のカラーフィルターを用いる方式には、ＬＥＤから発せられる白色光はカラーフィルターを通過するために輝度が１／３程度に低下してしまう。その為、表示画像の輝度低下の原因となっていた。また１画素につきＲＧＢ毎の３つのサブピクセルが必要なので高密度画面の弊害にもなっていた。一方、フィールドシーケンシャル方式では、バックライトに三原色のＬＥＤを採用して赤、青、緑と順次発光させ、ＬＥＤの発光に合わせて液晶をオン・オフさせて表示する方式をとっている。カラーフィルターを用いていないので、従来の方式より輝度が大幅に上がることとなる。更に、サブピクセルが必要なく、１つのピクセルで赤、青、緑の三原色の色、全てを表示することが可能となるので、画素密度が従来の３倍になる。その為、フィールドシーケンシャル方式の表示画面は、画素密度と輝度が高い画像の提供が可能となる。
【０００３】
従来のフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置においては、赤の発光パルス幅を短くして、ピーク輝度を上げ、その分緑と青の発光パルス幅を長くすることで、電力効率をあげるなどの方式があった。また、温度によって、ＬＥＤ発光開始時間を変更する方式があった。
【特許文献１】特開２００３―４４０１６号公報
【特許文献２】特開２００５―１８４０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の液晶表示装置において、低温時に液晶の反応速度が常温時より悪くなり、液晶透過率の立ち下がり時間、立ち上がり時間共に遅くなり、透過率の最高値も常温時と比べて低くなる。その為、低温時にＬＥＤ駆動電圧の調整だけだとホワイトバランスの調整が不十分になる。その結果、低温時に白を表示すると青みがかってしまい、ＮＴＳＣ比も常温と比べて低くなる。また、低温時に赤などの単色表示の時、液晶の反応が遅くなるので、単色フィールド内のＬＥＤ発光が終わった後、液晶の透過率が下がりきらない状態で次のフィールドのＬＥＤが発光してしまうので、混色の原因となっていた。
【０００５】
高温時においては、液晶透過率の立ち上がり時間、立ち下り時間が短くなり急峻になる。その為、ＬＥＤの光が透過している時間が増え、常温時より輝度が高くなってしまう。このようなことから、ＬＥＤに流す電流を効率よく使用していなかった。
【０００６】
そこで本発明は、低温時に輝度、ＮＴＳＣ比が低くならない、混色が発生しない高画質な液晶表示装置を、また高温時には消費電力を削減できる高画質な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、液晶パネルのシャッター機能と三原色のＬＥＤ光源の発光を連動させて表示する液晶表示装置に、環境温度を検出する温度検出器をＬＥＤドライバーに接続し、三原色のＬＥＤ光源の駆動条件を制御することにより液晶パネルの温度による透過率の変化を補正することとした。
【０００８】
ここで、前記温度検出器により検出された温度が室温より低い時、三原色のＬＥＤ光源のうちの赤色ＬＥＤの輝度を上げて液晶パネルの青みを補正することとした。
【０００９】
あるいは、温度検出器により検出された温度が室温より低い時、三原色のＬＥＤ光源のうちの青色ＬＥＤの輝度を下げて液晶パネルの青みを補正することとした。
【００１０】
あるいは、温度検出器により検出された温度が室温より低い時、三原色のＬＥＤ光源の発光パルス幅を短くして、液晶パネルの温度による透過率の変化を補正することとした。
【００１１】
あるいは、温度検出器により検出された温度が室温より高い時、三原色のＬＥＤ光源の発光パルス幅を長くして、液晶パネルの温度による透過率の変化を補正することとした。
【００１２】
あるいは、動作温度範囲の複数のポイントで常温と同じ輝度、ＮＴＳＣ比を維持するための三原色のＬＥＤ発光パルス幅データが書き込まれた不揮発性記憶素子を備え、温度検出器により検出された温度に応じて、不揮発性記憶素子に書き込まれたＬＥＤ発光パルス幅データに基づいて三原色のＬＥＤ発光パルス幅の変更を行い、液晶パネルの温度による透過率の変化を補正することとした。
【発明の効果】
【００１３】
従来の液晶表示装置には、低温時に液晶の透過率が下がり表示する画像のＮＴＳＣ比が低くなり、更に輝度も低くなるという問題があった。そこで本発明は、低温時に、バックライトの各フィールドの発光パルス幅、ＬＥＤに流す電流を温度に応じて変えることとした。これにより、常温時と同じように混色のない、高いＮＴＳＣ比、高い輝度をもつ表示画像を維持することを可能となった。
【００１４】
一方、高温時には、常温時より液晶の透過率の立ち上がり、立ち下りの波形が急峻になり、液晶の開口時間も長くなり、その結果、常温時より輝度が高くなる傾向がある。そこでＬＥＤ発光パルス幅を延長して、ＬＥＤに印加する電圧を下げることにより、ＬＥＤ消費電流を下げることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の液晶表示装置１の基本構成を図１に示す。本発明の液晶表示装置１は、液晶パネル２を背面から照射する３原色のＬＥＤをもったバックライト３、液晶パネル２を駆動するソースドライバー６、ゲートドライバー７と、バックライト３のＬＥＤを駆動するＬＥＤドライバー４と、ＬＥＤドライバー４に接続されている環境温度を計測するための温度センサー１０と、液晶駆動条件などを記憶させておく不揮発性のメモリー８と電源電圧を維持するための電源回路８、外部と液晶表示装置１を接続するＩ／Ｏ１１から構成されている。更に液晶表示装置１は、外部のＭＰＵ５と接続されており、ＭＰＵ５からの信号で制御され駆動することとなっている。なお、ソースドライバー６と、ゲートドライバー７は１つのドライバーに集積化されていても問題はない。また液晶パネルは、ＴＮ型を用いても、液晶分子の応答性が速い他の液晶素子を用いてもよい。
【実施例１】
【００１６】
図３を用いて常温時の液晶表示装置１の駆動方法を詳細に説明する。図３（１）にソース電極に印加される電圧レベルを、図３（２）に液晶の透過率を、図３（３）にバックライト３のＬＥＤに印加される電圧レベルを示している。本実施例ではノーマリーブラックである。ソース電極に印加される電圧レベルは、説明の為に逆極性で記述されているが、実際は電圧が印加されない時に、液晶の透過率が上昇することになっている。常温においては、ソース電極に電圧が印加されると一定の時間ｔ１をかけて、透過率１００％に近いレベルまで上昇していき、ソース電極がオフ（黒リセット）になると透過率は低下していき、一定の時間ｔ２をかけて元の値、定常状態に戻る。一方、ＬＥＤに対しては、ソース電極に電圧を印加してからＬＥＤに電圧を印加する方式を取っている。液晶が開いて透過率が高くなっている期間でＬＥＤが点灯するので、ＬＥＤから発せられる光は液晶パネル２から透過することとなる。また、ソース電極には１フィールド毎にパルスが印加されることになっている。ＬＥＤ駆動電圧Ｖｆは液晶の種類や透過率等の条件に依存するので、高輝度、高いＮＴＳＣ比が維持できるように、合わせこまなくてはいけない。以上記述したような駆動方法を用いて緑、青、赤の三原色のＬＥＤを順次点灯することにより、液晶パネル２に任意の画像を表示することが可能となる。
【００１７】
次に低温時の液晶の透過率の特性について図４を用いて説明する。図４（１）にソース電極に印加する電圧を、図４（２）に液晶透過率を、図４（３）に本実施例による変更前のＬＥＤに印加する電圧を、図４（４）に変更後のＬＥＤに印加する電圧の経時変化を表している。本実施例では、ノーマリーブラックである。ソース電極に印加される電圧レベルは、説明の為、逆極性で記述したが、実際は電圧が印加されない時に、液晶の透過率が上昇することになっている。図４の中でｔ１はソース電圧を印加してから液晶透過率が一番高くなるまでの時間を表している。また図５の中のＴＲは、ソース電極に電圧を印加した時の液晶の透過率の最高値である。常温と比較すると、液晶透過率の応答が遅くなり、立ち上がり時間と立ち下がり時間共に遅くなり、透過率も全体的に低くなっているのが図４から判る。また、単色フィールドを点灯させたい場合、単色フィールド内で液晶の立ち下がり時間が長くなってしまう。その為、液晶透過率が十分に下がりきっていない時に、次のフィールドのＬＥＤが発光してしまい、混色の原因となっていた。その結果、低温時にＮＴＳＣ比と輝度が下がり、液晶パネル２の表示画像の画質低下の原因となっていた。また、低温側で液晶が、青みがかってしまうことがある。図２は、分光透過率を表すグラフである。常温時２５℃付近では、可視光の範囲、約４７０ｎｍに透過率の最大値が存在する。しかし低温時−２０℃付近で、可視光の最大値が４００ｎｍ以下にずれてしまうので、全白表示などで、液晶パネル２全体的に青みがかってしまうことがある。
【００１８】
低温時においては、液晶の透過率が下がり、透過率の立ち上がり、立下り時間が長くなり、混色が発生することがある。また低温時には、液晶パネル２が、青みがかるという特性がある。そこで、全赤表示の時などは、本実施例のＬＥＤ印加電圧の経時変化を表す図４（４）のように、液晶の透過率が高い時間に効果的にＬＥＤの光を透過させる為に、液晶透過率が高い期間にＬＥＤを点灯させて、更に液晶の透過率が十分に下がりきらないときに、次のフィールドのＬＥＤが発光しないようにＬＥＤ発光パルス幅を短縮して、ＬＥＤに印加する電圧を高くした。また、全白表示のとき本実施例のＬＥＤ印加電圧の経時変化を表す図５（３）のように、液晶パネル２の青みがかるのを防ぐ為に、青ＬＥＤの発光時間を他のフィールドより短縮することとした。また、青ＬＥＤに印加する電圧を低くしたり、赤ＬＥＤの発光時間を他のフィールドより長くしたり、赤ＬＥＤに印加する電圧を高く設定することでも同様な効果が得られる。このようにすることで低温時に1フィールド内での混色もなく、青みがかる事もなく、高い輝度が維持できる。このような駆動方法により、低温時の画質の低下を防ぐことができる。
【００１９】
本実施例では、動作温度範囲の中でＮＴＳＣ比９０％、輝度２００ｃｄ／ｍ２が実現できるように、予めデータを取っておくこととした。動作温度範囲の中で、５℃刻みで、ＬＥＤ発光パルス幅とＬＥＤ駆動電圧Ｖｆのデータを求めて作成した温度テーブルを表１に示す。
【００２０】
【表１】
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さらに、温度テーブルをＥＥＰＲＯＭ９のような不揮発性の記憶素子に記録した。実際ＥＥＰＲＯＭに書き込むデータは１６進数表示になっている事があるが、説明の為に１０進数で記述した。液晶表示装置１は、画像を液晶パネル２に表示する前に温度センサー１０で環境温度を測定して、ＥＥＰＲＯＭに書き込まれた温度テーブルから環境温度に適切な駆動条件を入手して、高画質が得られる駆動方法で画像を表示することが可能となる。
【００２１】
本実施例では、フレーム周波数８０Ｈｚ、フィールド反転の条件で、常温で赤のＬＥＤの駆動電圧Ｖｆは２Ｖ、青、緑のＬＥＤの駆動電圧Ｖｆは３．５Ｖ、ＬＥＤ発光パルス幅ｔ４は２ｍｓに設定してある。低温側ではＬＥＤの駆動電圧Ｖｆは最大で５Ｖに設定できる。また、ＬＥＤの発光パルス幅ｔ４は最小で０．７ｍｓに設定できる。ＬＥＤの駆動電圧Ｖｆは液晶やＬＥＤの温度特性によって異なることがある。温度による液晶透過率、ＬＥＤの特性の変化が激しく、細かい温度調整を行いたい時は、温度の刻みを更に細かくして、温度テーブルを作成する必要がある。温度による液晶透過率、ＬＥＤの特性変化が小さい時は、温度の刻みを大きくとり、温度テーブルを作成しても問題はない。また、液晶パネル２やＬＥＤによる個体差が大きいときは、液晶表示装置１それぞれで温度特性を測定して、液晶表示装置１各々の温度テーブルが必要になる。また本実施例では、ＥＥＰＲＯＭ９を液晶表示装置１の中に組み込んだが、液晶表示装置１の外部の不揮発性記憶素子に記録しても問題はない。
【００２２】
以上のような駆動方法で、液晶表示装置１は、予め測定しておいた温度テーブルによって、各温度に応じた適切な駆動方法で、低温時も常温時と変わらない高いＮＴＳＣ比、高い輝度を維持することが可能となる。
【実施例２】
【００２３】
図６を用いて本実施例を詳細に説明する。図６は、高温時でのソース電極に印加される電圧、液晶の画素の透過率、ＬＥＤに印加する電圧の経時変化を表している。上から順番に、図６（１）にソース電極に印加される電圧レベルを、図６（２）に液晶の透過率を、図６（３）に本実施例による変更前のＬＥＤに印加される電圧レベルを、図６（４）に本実施例による変更後のＬＥＤに印加される電圧レベルを示している。本実施例ではノーマリーブラックである。ソース電極に印加される電圧レベルは、説明の為、逆極性で記述したが、実際は電圧が印加されない時に、液晶の透過率が上昇することになっている。常温時と比べて、液晶透過率の反応が早くなるで、液晶透過率の立ち上がり、立ち下がり共に急峻になる。そのため、ＬＥＤの光が液晶を透過している時間が増え、輝度が高くなり、ＬＥＤの消費電流を効率よく使用していなかった。そこで、高温時にＬＥＤの消費電流を効率的に使うために、以下のように駆動することとした。すなわち、図６（１）においてソース電極に電圧を印加したタイミングで、図６（４）のようにＬＥＤに電圧を印加し、印加電圧が立ち下がるときに、ＬＥＤの印加電圧を立ち下げる。この時、ＬＥＤに印加する電圧は、低く設定することとした。常温より高い温度環境においては、液晶の透過率が高いので、常温時と同等の輝度が得られる。またＬＥＤに印加する電圧が低いので、常温時より消費電力が抑えられることとなる。
【００２４】
本実施例では、実施例１と同じようにＮＴＳＣ比９０％、輝度２００ｃｄ／ｍ２が実現できるように、ＬＥＤ発光パルス幅とＬＥＤに流す電流量を動作温度範囲の中を５℃刻みで各データを求めて作成した温度テーブルを表２に示す。
【００２５】
【表２】
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さらに温度テーブルをＥＥＰＲＯＭ９に書き込んでいる。液晶表示装置１は、画像を表示する前に温度センサー１０で環境温度を測定して、ＥＥＰＲＯＭ９に書き込まれた温度テーブルから環境温度に適切な駆動方法を入手して、高画質が得られる駆動方法で画像を表示することが可能となる。ＬＥＤ発光パルス幅は、ソース電極に印加するパルス幅ｔ５レベル、約２．９ｍｓまで長くすることができる。ＬＥＤの駆動電圧Ｖｆは、赤で１．５Ｖまで、青、緑は３．０Ｖまで駆動電圧を低くした。ＬＥＤの駆動電圧Ｖｆは、ＬＥＤ、液晶の温度特性によって異なる。温度による液晶透過率、ＬＥＤの特性の変化が激しく、細かい温度調整を行いたい時は、温度の刻みを更に細かくして、温度テーブルを作成する必要がある。逆に温度による液晶透過率、ＬＥＤ特性の変化が小さい時は、温度の刻みを大きくとり、温度テーブルを作成しても問題はない。また個体差が大きいときは、液晶表示装置１それぞれで温度特性を測定して、液晶表示装置１各々の温度テーブルが必要になる。また本実施例では、ＥＥＰＲＯＭ９を液晶表示装置１の中に組み込んだが、液晶表示装置１の外部の不揮発性記憶素子に記録しても問題はない。
【００２６】
以上のような駆動方法を用いることで、液晶表示装置１は、予め測定しておいた温度テーブルによって、高温時に各温度に応じた適切な駆動方法で、常温時と変わらない高いＮＴＳＣ比、高い輝度を維持したまま、消費電力を小さくすることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
低温時にＬＥＤの印加電圧、発光パルス幅を温度で制御することで、常温時と同じ画質を維持することが出来る。また高温時においては、ＬＥＤ印加電圧、ＬＥＤ発光パルス幅を温度で制御することで、消費電力の削減が可能になる。すなわち動作範囲内で、高画質を維持できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の液晶表示装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】分光透過率を表す図表である。
【図３】常温時の駆動を説明する説明図である。
【図４】低温時の全赤表示の具体的な駆動を表す説明図である。
【図５】低温時の全白表示の具体的な駆動を表す説明図である。
【図６】高温時の全赤表示の具体的な駆動を表す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    液晶表示装置
２    液晶パネル
３    バックライト
４    ＬＥＤドライバー
５    ＭＰＵ
６    ソースドライバー
７    ゲートドライバー
８    電源回路
９    ＥＥＰＲＯＭ
１０  温度センサー
１１  Ｉ／Ｏ
１２  データバス
【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】
2007052338.tif 000009
【図６】
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