JP2008040488A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用環境にかかわらず、所定の画質の表示画面が得られるような半透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 マトリクス状に配置された複数の画素のそれぞれに反射部及び透過部を有する液晶表示装置において、一対の基板間に液晶層を保持した構成であり各画素の液晶層に印加される画素電圧に応じて階調表示を行う液晶表示パネルＤＰと、液晶表示パネルＤＰを照明するバックライトＢＬと、外光の明るさを検知する検知部９と、検知部９によって検知された明るさに基づいて各入力階調に対する画素電圧を設定する電圧設定部７及びＸＤと、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、液晶表示装置に係り、特に、外光を選択的に反射する反射表示モード及びバックライト光を選択的に透過する透過表示モードを有した半透過型の液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、各種分野に適用されている。

液晶表示装置においては、使用環境、特に周囲の明るさによる表示画面の見栄えの差を解消することが要求されている。例えば、暗所での透過表示の明るさを最適化するために、外光量を計測し、計測結果に応じて照明用の光源の輝度を調整して適度な明るさで見易く且つ消費電流の少ないデバイスを提供する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、明所での反射表示の階調つぶれを改善するために、外光強度に応じて映像信号ビットを一部間引き、使用する信号ビット数を減少させることにより表示される階調数を制限し、階調間の輝度差を大きくする技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平６−１８８８０号公報 特開平１０−２８２４７４号公報

近年、視野角の拡大及び応答速度の高速化を実現可能な液晶表示装置として、光学的補償ベンド（ＯＣＢ）配向技術を用いた液晶表示装置が注目されている。このようなＯＣＢモードの液晶表示装置は、一対の基板間に所定の電圧を印加した状態でベンド配向した液晶分子を含む液晶層を保持した構成である。このようなＯＣＢモードは、ツイステッド・ネマティック（ＴＮ）モードと比較して応答速度の高速化が可能であり、さらに液晶分子の配列状態により液晶層を通過する光の複屈折の影響を光学的に自己補償できるため視野角の拡大が可能であるという利点がある。

また、各画素が、それぞれ反射表示部と透過表示部とを有した半透過型のＯＣＢ型液晶表示装置も提案されている。

このような半透過型液晶表示装置においては、明所では反射表示部による反射表示モードによる表示を、暗所では透過表示部による透過表示モードによる表示を、それぞれ主として行うことにより、使用環境に係らず良好な表示画像を得ることができる。

しかしながら、透過表示部における電圧−透過率特性と、反射表示部における電圧−反射率特性とを完全に一致させることができない。

このような半透過型の液晶表示装置においては、一般に反射表示部を構成する画素電極と透過表示部を構成する画素電極とは電気的に接続されている。このため、入力階調に対する電圧が透過表示部と反射表示部とで共通とされる場合、透過表示部における入力階調に対する透過率特性（透過ガンマ）と、反射表示部における入力階調に対する反射率特性（反射ガンマ）とは一致しない。

このため、使用環境、特に周囲の明るさによって表示画面の見栄えに差が生ずる。すなわち、反射表示部と透過表示部とでガンマ特性が異なる場合、反射表示モードがメインとなる明所と、透過表示モードがメインとなる暗所とでは表示画面の画質が異なるといった課題がある。

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、使用環境にかかわらず、所定の画質の表示画面が得られるような半透過型液晶表示装置を提供することにある。

この発明の態様による液晶表示装置は、
マトリクス状に配置された複数の画素のそれぞれに反射表示部及び透過表示部を有する液晶表示装置において、
一対の基板間に液晶層を保持した構成であり、各画素の液晶層に印加される画素電圧に応じて階調表示を行う液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを照明するバックライトと、
外光の明るさを検知する検知部と、
前記検知部によって検知された明るさに基づいて、各入力階調に対する画素電圧を設定する電圧設定部と、
を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、使用環境にかかわらず、所定の画質の表示画面が得られるような半透過型液晶表示装置を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。なお、ここでは、液晶表示装置として、１画素内に外光を選択的に反射することによって画像を表示する反射表示部と、バックライト光を選択的に透過することによって画像を表示する透過表示部とを有する半透過型液晶表示装置を例に説明する。

図１に示すように、液晶表示装置は、液晶表示パネルＤＰ、液晶表示パネルＤＰを照明するバックライトＢＬ、液晶表示パネルＤＰ及びバックライトＢＬを制御する表示制御回路ＣＮＴなどを備えて構成されている。液晶表示パネルＤＰは、一対の基板すなわちアレイ基板１及び対向基板２間に液晶層３を保持した構成であり、画像を表示するアクティブエリアＡＣＴを有している。アクティブエリアＡＣＴは、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている。図２Ａに示すように、各画素ＰＸは、反射表示モードにおいて外光を選択的に反射することによって画像を表示する反射表示部ＰＲと、透過表示モードにおいてバックライトＢＬからのバックライト光を選択的に透過することによって画像を表示する透過表示部ＰＴと、を有している。

アレイ基板１は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板ＧＬ、この絶縁基板ＧＬ上においてマトリクス状に配置された複数の画素電極ＰＥ、反射表示部ＰＲと透過表示部ＰＴとでリタデーションに差を持たせるため液晶層３のギャップ差を形成するための絶縁層ＩＳＬ、画素電極ＰＥ上に形成される配向膜ＡＬなどを含んでいる。

このアレイ基板１において、複数のゲート線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）は、複数の画素電極ＰＥの行に沿って配置されている。複数のソース線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）は、複数の画素電極ＰＥの列に沿って配置されている。これらのゲート線Ｙ及びソース線Ｘの交差位置近傍には、スイッチング素子Ｗが配置されている。各スイッチング素子Ｗは、例えば薄膜トランジスタによって構成されている。スイッチング素子Ｗのゲートは、ゲート線Ｙに接続されている。スイッチング素子Ｗのソース及びドレインは、それぞれソース線Ｘ及び画素電極ＰＥに接続されている。このようなスイッチング素子Ｗにおいては、対応するゲート線Ｙを介して駆動されたときに対応するソース線Ｘと対応する画素電極ＰＥとの間で導通する。

各画素電極ＰＥは、反射表示部ＰＲに対応して設けられた反射電極ＰＥＲ及び透過表示部ＰＴに対応して設けられた透過電極ＰＥＴを有しており、これらの反射電極ＰＥＲ及び透過電極ＰＥＴは互いに電気的に接続され、共に一つのスイッチング素子Ｗによって制御される。反射電極ＰＥＲは、アルミニウム（Ａｌ）などの光反射性を有する導電部材によって形成されている。透過電極ＰＥＴは、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）などの光透過性を有する導電部材によって形成されている。これらの反射電極ＰＥＲ及び透過電極ＰＥＴは、スイッチング素子Ｗと電気的に接続されている。このような構成の画素電極ＰＥは、配向膜ＡＬによって覆われている。

対向基板２は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板ＧＬ、この絶縁基板ＧＬ上に形成されるカラーフィルタ層ＣＦ、このカラーフィルタ層ＣＦ上に形成される共通電極ＣＥ、この共通電極ＣＥ上に形成される配向膜ＡＬなどを含んでいる。

カラーフィルタ層ＣＦは、赤画素用の赤着色層、緑画素用の緑着色層、青画素用の青着色層、及び、画素間のブラックマトリクス及び周辺遮光層として機能する黒着色層を含んでいる。共通電極ＣＥは、複数の画素ＰＸに共通に配置され、例えばＩＴＯ等の光透過性を有する導電部材によって形成されている。このような構成の共通電極ＣＥは、配向膜ＡＬによって覆われている。

上述したような構成のアレイ基板１と対向基板２とは、図示しないスペーサを介して互いに所定のギャップを維持した状態で配置され、シール材によって貼り合わせられている。液晶層３は、これらのアレイ基板１と対向基板２との間のギャップに封入されている。この実施の形態では、液晶表示パネルＤＰは、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モードを適用した構成であり、液晶層３は、正の誘電率異方性を有するとともに光学的に正の一軸性を有する液晶分子３１を含む材料によって構成されている。この液晶分子３１は、例えばノーマリホワイトの表示動作のために、表示動作時には予めスプレイ配向からベンド配向に転移されるとともに、ベンド配向からスプレイ配向への逆転移が、高電圧、例えば周期的に印加され黒表示となる黒電圧の印加により阻止されるものである。図２Ａに示した例では、透過表示部ＰＴ及び反射表示部ＰＲにおいては、液晶層３に電圧を印加した所定の表示状態において、液晶分子３１は、アレイ基板１と対向基板２との間でベンド配列している。

図１に示すように、画素ＰＸは、各々画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥ間に液晶容量ＣＬＣを有している。複数の補助容量線Ｃ１〜Ｃｍは、各々対応行の画素ＰＸの画素電極ＰＥに容量結合して補助容量Ｃｓを構成している。補助容量Ｃｓは、スイッチング素子Ｗの寄生容量に対して十分大きな容量値を有している。

表示制御回路ＣＮＴは、アレイ基板１及び対向基板２から液晶層３に印加される液晶駆動電圧により液晶表示パネルＤＰの透過率及び反射率を制御する。スプレイ配向からベンド配向への転移は、電源投入時に表示制御回路ＣＮＴにより行われる所定の初期化処理で比較的大きな電界を液晶に印加することにより得られる。

この表示制御回路ＣＮＴは、複数のスイッチング素子Ｗを行単位に導通させるように複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを順次駆動するゲートドライバＹＤ、各行のスイッチング素子Ｗが対応するゲート線Ｙの駆動によって導通する期間において画素電圧Ｖｓを複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎにそれぞれ出力するソースドライバＸＤ、液晶表示パネルＤＰの駆動用電圧を発生する駆動用電圧発生回路４、及び、ゲートドライバＹＤ及びソースドライバＸＤを制御するコントローラ回路５を備える。

駆動用電圧発生回路４は、ゲートドライバＹＤを介して補助容量線Ｃに印加される補償電圧Ｖeを発生する補償電圧発生回路６、ソースドライバＸＤによって用いられる所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを発生する階調基準電圧発生回路７、及び、共通電極ＣＥに印加されるコモン電圧Ｖｃｏｍを発生するコモン電圧発生回路８を含んでいる。

コントローラ回路５は、外部信号源ＳＳから入力される同期信号ＳＹＮＣ（ＶＳＹＮＣ，ＤＥ）に基づいてゲートドライバＹＤに対する制御信号ＣＴＹを発生する垂直タイミング制御回路１１、外部信号源ＳＳから入力される同期信号ＳＹＮＣ（ＨＳＹＮＣ，ＤＥ）に基づいてソースドライバＸＤに対する制御信号ＣＴＸを発生する水平タイミング制御回路１２、及び、複数の画素ＰＸに対して外部信号源ＳＳから入力される画像データＤＩについて例えば画素数や黒挿入率等に基づいて所望の変換を行う画像データ変換回路１３を含んでいる。

図２Ａに示すように、液晶表示装置は、さらに、液晶表示パネルＤＰとバックライトＢＬとの間（すなわちアレイ基板１の外面）に配置された第１光学補償素子４０と、液晶表示パネルＤＰの観察面側（すなわち対向基板２の外面）に配置された第２光学補償素子５０と、を備えている。第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０のそれぞれは、少なくとも１つの位相差板ＲＴ及び偏光板ＰＬを有しており、上述したような液晶表示パネルＤＰにおける液晶層３に電圧を印加した所定の表示状態において、液晶層３のリタデーションを光学的に補償する機能などを有している。

ところで、このような半透過型の液晶表示装置においては、明所では、反射表示部ＰＲによる反射表示モードが支配的となり、表示画面の明るさは、主に液晶表示パネルＤＰに入射する外光の明るさに依存する一方で、暗所では、透過表示部ＰＴによる透過表示モードが支配的となり、表示画面の明るさは、主にバックライトＢＬの明るさに依存する。

使用環境、特に周囲の明るさにかかわらず、各入力階調に対する各画素電圧Ｖｓを固定して駆動した場合、反射表示部ＰＲにおける入力階調に対する反射率特性（反射ガンマ）と、透過表示部ＰＴにおける入力階調に対する透過率特性（透過ガンマ）とが必ずしも一致するとは限らない。図３には、入力階調に対する画素電圧Ｖｓの設定例が示されている。ここでは、階調数は２５６であり、階調値「０」は黒表示に対応し、また、階調値「２５５」は白表示に対応する。

透過表示部ＰＴにおける入力階調と透過率との関係（透過ガンマ）の一例を図４のＡに示し、反射表示部ＰＲにおける入力階調と反射率との関係（反射ガンマ）の一例を図４のＢに示している。ここでは、最大階調での反射率を１とし、また、最大階調での透過率を１としている。

図４に示した特性によれば、反射表示部ＰＲの特性の影響を強く受ける明所と、透過表示部ＰＴの特性の影響を強く受ける暗所とでは、入力階調に対する反射率（反射ガンマ）及び透過率（透過ガンマ）が異なるため、同一の入力階調に対する表示画面の画質が異なる。つまり、明所と暗所とでは、表示画面の見栄えが異なってしまう。

そこで、この実施の形態においては、液晶表示パネルＤＰに入射する外光の明るさに応じて液晶表示パネルＤＰへの入力階調に対する画素電圧Ｖｓの設定値を変化させる（最適化する）ことにより、反射表示モードが支配的となる明所での入力階調に対する反射率（反射ガンマ）と、透過表示モードが支配的となる暗所での入力階調に対する透過率（透過ガンマ）との差を低減している。これにより、表示画面の画質の差を低減し、周囲の明るさにかかわらず、所定の画質を得ることを可能としている。

より具体的には、図１に示すように、液晶表示装置は、液晶表示パネルＤＰに入射する外光の明るさを検知する検知部９を備えている。この検知部９は、外光の明るさとして例えば照度（ｌｕｘ）に対応した検知信号を出力する。すなわち、検知部９は、外光センサ９Ａ及び外光照度検出回路９Ｂによって構成されている。

外光センサ９Ａは、例えば、アクティブエリアＡＣＴの外側に配置されている。図２Ｂに示すように、液晶表示パネルＤＰにおけるアクティブエリアＡＣＴの外側において、対向基板２は、枠状に配置された周辺遮光層ＳＬを備え、バックライトＢＬの光が漏れないように構成されている。外光センサ９Ａは、アレイ基板１上に配置されている。周辺遮光層ＳＬには開口部ＡＰが設けられ、外光センサ９Ａは、開口部ＡＰに対向して配置されている。外光センサ９Ａの下には、遮光パターンＳＰが設けられ、バックライトＢＬの光が外光センサ９Ａに直接照射されないようになっており、外光のみを精度良く検出できるように構成されている。

外光センサ９Ａは、例えばＰＩＮダイオードによって構成され、アレイ基板１に一体に形成されても良い。この場合、アレイ基板１上のスイッチング素子Ｗを構成する薄膜トランジスタと同様に、例えば低温ポリシリコン技術を用いて、これらの薄膜トランジスタと同時に形成されても良い。

図２Ｃに示すように、外光センサ９Ａを構成するＰＩＮダイオードは、絶縁基板ＧＬ上の遮光パターンＳＰの上に配置されている。この遮光パターンＳＰは、金属材料（例えばＭｏ−Ｗ合金）を用いて形成されている。遮光パターンＳＰは、図示しないスルーホールにより図示しない電源線と接続され、少なくともセンサ部において特定電位（例えばＧＮＤレベル）に設定される。

ＰＩＮダイオードは、絶縁基板ＧＬ上にアンダーコート層ＩＳＬ１を介して配置された多結晶半導体層（ポリシリコン層）３０を備え、この多結晶半導体層３０をチャンネル層として利用してなるものである。なお、アンダーコート層ＩＳＬ１は省略してもよい。

多結晶半導体層３０は、ｐ^＋領域３０ａ、ｐ⁻領域３０ｂ、ｎ⁻領域３０ｃ、ｎ^＋領域３０ｄを有している。このように、ｐ^＋／ｐ⁻／ｎ⁻／ｎ^＋が横方向に形成されることによりダイオードが構成され、ｐ^＋側をＧＮＤ（０Ｖ）、ｎ^＋側を５Ｖとしたときに照射光強度に応じた光電流が当該ダイオードの両端に流れる。

なお、このようなＰＩＮダイオードにおいては、ｎ⁻領域３０ｃを除いた構成にしてもよい。また、図２Ｃに示すように、横方向（基板の面内の方向）に各領域を形成しＰＩＮダイオードを形成するのではなく、これらの領域を縦方向（基板の厚み方向）に積層することによりＰＩＮダイオードを構成するようにしても良い。

多結晶半導体層３０上には、絶縁層ＩＳＬ２及びＩＳＬ３が配置されている。多結晶半導体層３０の上には、絶縁層ＩＳＬ２を介して第１メタル３０１が配置されている。また、多結晶半導体層３０のｐ^＋領域３０ａ及びｎ^＋領域３０ｄには、それぞれ絶縁層ＩＳＬ２及びＩＳＬ３を貫通するコンタクトホールを介して第２メタル３０２が接続されている。

このような構成の外光センサ９Ａは、対向基板２側から入射した外光の照射強度に応じた光電流を外光照度検出回路９Ｂに出力する。外光照度検出回路９Ｂは、外光センサ９Ａからの出力に応じた出力信号（すなわち検知信号）を階調基準電圧発生回路７に出力する。

階調基準電圧発生回路７及びソースドライバＸＤは、検知部９によって検知された外光の明るさに基づいて、各入力階調に対する画素電圧Ｖｓを設定する電圧設定部として機能する。より詳細には、この電圧設定部は、明所で支配的となる反射表示モードにおける入力階調に対する反射率（反射ガンマ）と、暗所で支配的となる透過表示モードにおける入力階調に対する透過率（透過ガンマ）との差が補償されるように画素電圧Ｖｓを設定する。

すなわち、外部信号源ＳＳから入力される画像データＤＩは、複数の画素ＰＸに対する複数の画素データからなり、画像データ変換回路１３により画素データＤＯに変換される。変換された画素データＤＯは、ソースドライバＸＤに供給される。一方、階調基準電圧発生回路７は、検知部９によって検知された外光の明るさに応じて基準となる電源電圧をシフトさせる機能を有している。つまり、電源電圧のシフト量は、外光の明るさに依存して決定されている。階調基準電圧発生回路７は、このような機能を利用して所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを発生する。ソースドライバＸＤは、階調基準電圧発生回路７から供給される所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを参照して各入力階調に対する画素電圧Ｖｓを設定するように構成されており、画像データ変換回路１３から供給された画素データＤＯを画素電圧Ｖｓに変換して、複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列的に出力する。

このような構成により、明所で支配的となる反射表示モードにおける入力階調に対する反射率（反射ガンマ）と、暗所で支配的となる反射表示モードにおける入力階調に対する透過率（透過ガンマ）とをほぼ一致させることが可能となる。このため、外光の明るさにかかわらず、液晶表示パネルＤＰに所定の画質の表示画面を表示させることが可能となる。

第１構成例においては、図５に示すように、周囲の明るさがあるしきい値を超えた場合に、第１モードと第２モードとを切り替える場合について説明する。なお、この第１構成例においては、第１モードと第２モードとを切り替える照度のしきい値は、例えば１０００ｌｘに設定されている。

検知部９により外光の明るさがしきい値以下の場合、例えば照度が４５０ｌｘであると検知された場合（暗所）においては、電圧設定部は、第１モードを選択し、例えば図６にＡで示したように、入力階調に対して画素電圧Ｖｓが設定される。このような暗所においては、透過表示部ＰＴによる透過表示モードが支配的となる（つまり、反射表示モードにおける表示の寄与が小さい）ため、透過表示モードにおいて所定の画質が得られるように入力階調に対する画素電圧Ｖｓが最適化される。すなわち、この場合には、主に、各画素ＰＸの透過表示部ＰＴにおける動作により、バックライト光を選択的に透過することによって画像が表示される（Main;透過表示モード）。一方で、各画素ＰＸの反射表示部ＰＲにおける動作により、外光も画像表示に補助的に寄与する（Sub;反射表示モード）。

また、検知部９により外光の明るさがしきい値を越えた場合、例えば照度が１６００ｌｘであると検知された場合（明所）においては、電圧設定部は、第２モードを選択し、例えば図６にＢで示したように、入力階調に対して画素電圧Ｖｓが設定される。ここで示した例では、特に、第２モードでの各入力階調に対する画素電圧Ｖｓは、いずれも第１モードよりも低く設定されている。このように、外光の明るさが十分な明所においては、反射表示部ＰＲによる反射表示モードが支配的となる（つまり、透過表示モードにおける表示の寄与は小さい）ため、反射表示モードにおいて所定の画質が得られるように入力階調に対する画素電圧Ｖｓが最適化される。すなわち、この場合には、主に、各画素ＰＸの反射表示部ＰＲにおける動作により、外光を選択的に反射することによって画像が表示される（Main;反射表示モード）。一方で、各画素ＰＸの透過表示部ＰＴにおける動作により、バックライト光も画像表示に補助的に寄与する（Sub;透過表示モード）。

図６に示したように、透過表示モードの特性のみに着目して最適化した場合と、反射表示モードの特性のみに着目して最適化した場合とでは、入力階調に対する画素電圧Ｖｓに差が生ずる。

このような設定において液晶表示装置を駆動したとき、外光の明るさが十分に明るい明所での液晶表示パネルＤＰの入力階調に対する反射率（反射ガンマ）、及び、外光の明るさが十分に暗い暗所での液晶表示パネルＤＰの入力階調に対する透過率（透過ガンマ）は、図７に示すような関係となり、入力階調に対する透過率又は反射率特性がほぼ一致する。つまり、明所と暗所とで、所定の画質の表示画面を得ることが可能となり、表示画面の見栄えの差を低減できる。

上述した第１構成例では、周囲の明るさがあるしきい値を超えた場合に、第１モードと第２モードとを切り替える場合について説明したが、この例に限らない。例えば、入力階調に対して第１モードと第２モードとの間の画素電圧に設定される第３モードを追加してもよい。

第２構成例においては、図８に示すように、周囲の明るさがあるしきい値を超えた場合に、第３モードを経て第１モードと第２モードとを切り替える場合について説明する。なお、この第２構成例においては、第１モードと第２モードとを切り替える照度のしきい値は、第１構成例と同様に、例えば１０００ｌｘに設定されている。

暗所において選択される第１モードでは、例えば図９にＡで示したように、入力階調に対して画素電圧Ｖｓが設定される。明所において選択される第２モードでは、例えば図９にＢで示したように、入力階調に対して画素電圧Ｖｓが設定される。ここで示した例では、特に、第２モードでの各入力階調に対する画素電圧Ｖｓは、いずれも第１モードよりも低く設定されている。

第３モードでは、例えば図９にＣで示したように、入力階調に対して画素電圧Ｖｓが設定される。ここで示した例では、第３モードでの各入力階調に対する画素電圧Ｖｓは、第１モードと第２モードとの略中間のレベルに設定されている。

このような構成においては、周囲の明るさがしきい値を超えたときに、第１モードから第２モードへ、または、第２モードから第１モードへと直接切り替えるのではなく、数フレーム期間（例えば１０フレーム未満）に限り、第３モードを選択する。つまり、第１モード⇒第３モード⇒第２モード、または、第２モード⇒第３モード⇒第１モードと切り替える。このような構成により、周囲の明るさが急激に変化するような場合であっても、第３モードが第１モードと第２モードとの間に介在することにより、モードの切り替えによる表示品位の違和感を緩和することが可能となる。

また、周囲の明るさが急激に明⇒暗に変化する場合及び暗⇒明に変化する場合の双方について、必ずしも第３モードを経るようにしなくてもよい。例えば、周囲の明るさが急激に明⇒暗に変化する場合には、第２モード⇒第３モード⇒第１モードと切り替え、周囲の明るさが急激に暗⇒明に変化する場合には、第３モードを経ることなしに、第１モード⇒第２モードと直接切り替えるようにしてもよい。

第３構成例においては、図１０に示すように、暗所と明所との中間の明るさの場合に第３モードに切り替える場合について説明する。なお、この第３構成例においては、第１モードと第３モードとを切り替える照度の第１しきい値は例えば８００ｌｘに設定され、また、第２モードと第３モードとを切り替える照度の第２しきい値は例えば１２００ｌｘに設定されている。

検知部９により外光の明るさが第１しきい値以下の場合、例えば照度が４５０ｌｘであると検知された場合（暗所）においては、電圧設定部は、第１モードを選択し、例えば図９にＡで示したように、入力階調に対して画素電圧Ｖｓが設定される。

検知部９により外光の明るさが第１しきい値を超えて第２しきい値以下の場合、例えば照度が１０００ｌｘであると検知された場合（中間）においては、電圧設定部は、第３モードを選択し、例えば図９にＣで示したように、入力階調に対して画素電圧Ｖｓが設定される。

検知部９により外光の明るさが第２しきい値を超えた場合、例えば照度が１６００ｌｘであると検知された場合（明所）においては、電圧設定部は、第２モードを選択し、例えば図９にＢで示したように、入力階調に対して画素電圧Ｖｓが設定される。

このときの第１モード、第２モード、及び、第３モードについては第２構成例と同様であるため詳細な説明を省略する。

このような構成においても、上述した第１構成例や第２構成例と同様の効果が得られる。

ところで、ＯＣＢモードの液晶表示パネルＤＰおいては、液晶分子の逆転移を防止したり、動画の視認性を向上したりする目的で、液晶層に比較的大きな電圧を周期的に全ての画素に印加する駆動方式が提案されている。ノーマリホワイトの液晶表示パネルＤＰでは、この電圧が黒表示となる画素電圧に相当するため、このような駆動方式は、黒挿入駆動と呼ばれる。

図１１に示す黒挿入駆動では、まず、第１期間を利用してゲートドライバＹＤ及びソースドライバＸＤが全画素ＰＸに対する黒挿入書込み（黒表示用画素電圧の印加）を順次行う。そして、この第１期間に続く第２期間を利用して全画素ＰＸに対する映像信号書込み（階調表示用画素電圧の印加）を順次行う。この場合には、バックライトＢＬは、映像信号書込みの完了時点から黒挿入書込みの開始時点までのホールド期間に点灯するように設定される。

上述したような半透過型の液晶表示装置において、このような黒挿入駆動を行う場合、電圧設定部は、第１期間に印加される黒表示用画素電圧を、選択したモードでのゼロ階調（黒表示）に対応した黒電圧に設定しても良い。

また、第１モードを選択した場合と第２モードを選択した場合とでは、ゼロ階調に対応した黒電圧が異なる場合がある。例えば、図６に示した例では、Ａで示した第１モードでの黒電圧の方が第２モードでの黒電圧よりも高い。また、図９に示した例では、Ａで示した第１モードでの黒電圧が第２モード及び第３モードでの黒電圧よりも高い。このような場合には、電圧設定部は、第１期間に印加される黒表示用画素電圧を、選択可能なモードのうちの最も高い黒電圧に設定することが望ましい。これにより、液晶分子の逆転移を確実に防止することができる。

上述した実施の形態では、外光の明るさに応じて基準となる電源電圧をシフトさせることによって画素電圧を最適化したが、例えば電源電圧を分圧する抵抗を可変とし、この抵抗値を制御することで画素電圧を最適化してもかまわない。

また、上述した実施の形態では、外光の明るさに応じて基準となる電源電圧をシフトさせることによって画素電圧を最適化したが、この例に限らず、他の方法によって画素電圧を最適化しても良い。

例えば、電圧設定部は、外光の明るさに応じて各入力階調に対して最適な画素電圧が設定されたテーブルを複数有していても良い。つまり、これらのテーブルは、各入力階調に対して設定すべき画素電圧に対応するものであって、検知される明るさ毎に予め用意されている。この場合、階調基準電圧発生回路７は、検知部９によって検知された周囲の明るさに応じていずれかのテーブルを選択し、基準となる電源電圧をセットする機能を有している。階調基準電圧発生回路７は、このような機能を利用して所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを発生する。ソースドライバＸＤは、階調基準電圧発生回路７から供給される所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを参照して、各入力階調に対する画素電圧Ｖｓを設定するように構成されており、画像データ変換回路１３から供給された画素データＤＯを画素電圧Ｖｓに変換して、複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列的に出力する。

このような構成であっても、先に説明した実施の形態と同様に、周囲の明るさにかかわらず、液晶表示パネルＤＰに所定の画質の表示画面を表示させることが可能となる。

また、モードの切り替え、例えば電源電圧のシフトは、表示画像の乱れを防止するために、例えばフレーム間の垂直ブランキング期間で行うことが望ましい。またカラーフィルタを使用せず、赤、青、緑等のバックライト光を順次照射してカラー表示を実現する場合は、各色フィールド間ではなく、フレーム間で電源電圧のシフトを行うことが望ましい。

なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図である。 図２Ａは、図１に示した液晶表示装置に適用可能な液晶表示パネルの断面構造を概略的に示す図である。 図２Ｂは、図１に示した液晶表示装置に適用可能な液晶表示パネルの周辺部での断面構造を概略的に示す図である。 図２Ｃは、図２Ｂに示した外光センサの断面構造の一例を概略的に示す図である。 図３は、図１に示した液晶表示装置に適用可能な入力階調に対する画素電圧の設定例を示す図である。 図４は、図３に示した設定例における入力階調に対する透過率のガンマ特性及び反射率のガンマ特性を示す図である。 図５は、第１構成例を説明するための図である。 図６は、図１に示した液晶表示装置に適用可能な第１構成例における入力階調に対する画素電圧の設定例を示す図である。 図７は、図６に示した設定例における入力階調に対する透過率のガンマ特性及び反射率のガンマ特性を示す図である。 図８は、第２構成例を説明するための図である。 図９は、図１に示した液晶表示装置に適用可能な第２構成例における入力階調に対する画素電圧の設定例を示す図である。 図１０は、第３構成例を説明するための図である。 図１１は、図１に示した液晶表示装置に適用可能な黒挿入駆動を説明するための図である。

符号の説明

ＤＰ…液晶表示パネル ＢＬ…バックライト ＣＮＴ…表示制御回路 ＰＲ…反射部 ＰＴ…透過部 ＧＬ…絶縁基板 ＰＥ…画素電極 ＩＳＬ…絶縁層 ＡＬ…配向膜 Ｙ…ゲート線 Ｘ…ソース線 Ｗ…画素スイッチング素子 ＰＥＲ…反射電極 ＰＥＴ…透過電極 ＣＦ…カラーフィルタ層 ＣＥ…共通電極 ＰＸ…画素 ＣＬＣ…液晶容量 Ｃｓ…補助容量 ＹＤ…ゲートドライバ ＸＤ…ソースドライバ
１…アレイ基板 ２…対向基板 ３…液晶層 ４…駆動用電圧発生回路 ５…コントローラ回路 ６…補償電圧発生回路 ７…階調基準電圧発生回路 ８…コモン電圧発生回路 ９…検知部 ９Ａ…外光センサ ９Ｂ…外光照度検出回路 １１…垂直タイミング制御回路 １２…水平タイミング制御回路 １３…画像データ変換回路

Claims (9)

1. マトリクス状に配置された複数の画素のそれぞれに反射表示部及び透過表示部を有する液晶表示装置において、
   一対の基板間に液晶層を保持した構成であり、各画素の液晶層に印加される画素電圧に応じて階調表示を行う液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルを照明するバックライトと、
   外光の明るさを検知する検知部と、
   前記検知部によって検知された明るさに基づいて、各入力階調に対する画素電圧を設定する電圧設定部と、
   を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記電圧設定部は、前記反射表示部における最大階調での反射率を１としたときの入力階調に対する反射率特性と、前記透過表示部における最大階調での透過率を１としたときの入力階調に対する透過率特性とを実質的に一致させるように前記画素電圧を設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記電圧設定部は、外光の明るさに応じて電源電圧をシフトさせ、各入力階調に対する画素電圧を設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記電圧設定部は、各入力階調に対して設定すべき画素電圧の複数のテーブルを有し、外光の明るさに応じていずれかのテーブルを選択し、各入力階調に対する画素電圧を設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶層に含まれる液晶分子は、所定の表示状態において一対の基板間でベンド配列したことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記電圧設定部は、前記検知部によって検知された明るさがしきい値以下の場合に、入力階調に対して所定の画素電圧が設定された第１モードを選択し、前記検知部によって検知された明るさがしきい値を越えた場合に、入力階調に対して第１モードとは異なる画素電圧が設定された第２モードを選択することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記電圧設定部は、前記検知部によって検知された明るさがしきい値を超えた場合、またはしきい値を下回った場合に、入力階調に対して第１モードと第２モードとの間の画素電圧が設定された第３モードを所定期間選択することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記電圧設定部は、１フレーム期間内の所定期間にわたり液晶層に印加する黒表示用画素電圧を、第１モードでの黒電圧及び第２モードでの黒電圧のうちの高い方に設定することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
9. マトリクス状に配置された複数の画素のそれぞれに反射表示部及び透過表示部を有する液晶表示装置において、
   一対の基板間に液晶層を保持した構成であり、各画素の液晶層に印加される画素電圧に応じて階調表示を行う液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルを照明するバックライトと、
   外光の明るさを検知する検知部と、
   前記検知部によって検知された明るさに基づいて、少なくとも各入力階調に対して設定される第１画素電圧と、各入力階調に対して設定される第２画素電圧の一方を選択する電圧設定部と、
   を備えたことを特徴とする液晶表示装置。

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