JP2011227424A - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、周囲照度条件に関わらず視認方向にて最適な階調−輝度特性が得られる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明による液晶表示装置は、画像を表示する表示領域7およびその周縁部と、周縁部に配置され、表示領域7に配置される画素と同一構成である光検出用画素9と、周縁部に光検出用画素9と所定の位置関係で配置され、光検出用画素9から入射された光を検出する照度センサ11と、照度センサ11にて検出された照度値に基づいて、表示領域7における表示画像の階調−輝度特性を変換する変換回路17とを備える。
【選択図】図2An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of obtaining an optimum gradation-luminance characteristic in a viewing direction regardless of ambient illuminance conditions.
A liquid crystal display device according to the present invention includes a display region 7 for displaying an image and a peripheral portion thereof, and a light detection pixel 9 that is disposed in the peripheral portion and has the same configuration as the pixels disposed in the display region 7. Based on the illuminance sensor 11 that is disposed in the peripheral portion with a predetermined positional relationship with the light detection pixel 9 and detects light incident from the light detection pixel 9, and the illuminance value detected by the illuminance sensor 11, And a conversion circuit 17 for converting the gradation-luminance characteristics of the display image in the display area 7.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、周囲外光が変化する環境下で視認可能な液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device that is visible in an environment where ambient light changes.
周囲外光が存在する環境下で液晶表示装置(Liquid Crystal Display:LCD)の表示画像を視認する場合において、表示画像の輝度が一定のとき、表示画像の視認性は、周囲が非常に明るい場合には表示画像は暗く感じられ、周囲が暗い場合には表示画像はまぶしく(明るく)感じられ、いずれの場合も視認性が悪くなる。そこで、良好な視認性を得るために、周囲環境の明るさ(周囲照度)を照度センサによって検出して、周囲照度が高い場合にはバックライトの輝度を高くし、周囲照度が低い場合にはバックライトの輝度を低くする技術が適用されている。 When viewing the display image of a liquid crystal display (LCD) in an environment where ambient light exists, when the brightness of the display image is constant, the visibility of the display image is very bright The display image feels dark, and when the surroundings are dark, the display image feels dazzling (bright). In either case, the visibility is poor. Therefore, in order to obtain good visibility, the brightness of the surrounding environment (ambient illuminance) is detected by an illuminance sensor. When the ambient illuminance is high, the brightness of the backlight is increased, and when the ambient illuminance is low A technique for reducing the brightness of the backlight is applied.
しかし、直射日光下など非常に明るい周囲環境下でLCDを視認する場合などにおいて、バックライトの輝度を高くすることによって良好な視認性を得ることには限界があり、また消費電力が高くなるといった問題があった。 However, there is a limit to obtaining good visibility by increasing the brightness of the backlight when the LCD is viewed in a very bright ambient environment such as in direct sunlight, and the power consumption is increased. There was a problem.
このような問題の対策として、LCDの各画素内に透過部および反射部を設けた半透過型LCDや、透過型の液晶パネルとバックライトとの間に半透過層を設けた、いわゆる微反射型LCDなど、周囲外光を利用した反射特性と、バックライト光を利用した透過特性との両方の特性を有するLCDが有用である。 As countermeasures against such problems, a transflective LCD in which a transmissive part and a reflective part are provided in each pixel of the LCD, or a so-called micro-reflective structure in which a transflective layer is provided between a transmissive liquid crystal panel and a backlight. An LCD having both reflection characteristics using ambient light and transmission characteristics using backlight light, such as a type LCD, is useful.
半透過型LCDの表示画像は、上記の通り、周囲外光の反射成分とバックライト光の透過成分とを所定の比率で合わせた光によって表示されており、周囲照度が低い場合には透過成分が主体となった光を用い、周囲照度が高い場合には反射成分が主体となった光を用いている。しかし、周囲照度が高い場合には反射成分が主体となるため、表示画像の中間階調が明るく(輝度が高く)視認されてしまう。従って、同一の表示画像であっても、周囲照度によって異なった輝度の画像として視認されてしまう。また、上述の微反射型LCDにおいても、半透過型LCDとは傾向は異なるが、周囲照度によって階調−相対輝度特性は変化する。 As described above, the display image of the transflective LCD is displayed by light that combines the reflection component of ambient light and the transmission component of backlight light at a predetermined ratio, and when the ambient illuminance is low, the transmission component is displayed. Is mainly used, and when the ambient illuminance is high, the light mainly using the reflection component is used. However, when the ambient illuminance is high, the reflection component is mainly used, so that the intermediate gradation of the display image is bright (high brightness) and is visually recognized. Therefore, even the same display image is visually recognized as an image having different luminance depending on the ambient illuminance. Further, the above-described micro-reflection type LCD also has a different tendency from the semi-transmission type LCD, but the gradation-relative luminance characteristic changes depending on the ambient illuminance.
上記の問題に対して、従来では、周囲環境の明るさを照度センサによって検出し、検出した値に応じて液晶に印加される階調電圧を変化させたり、表示画像のデータを変換したりすることによって階調−輝度特性を制御する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, the brightness of the surrounding environment is detected by an illuminance sensor, and the gradation voltage applied to the liquid crystal is changed according to the detected value, or the display image data is converted. Thus, a technique for controlling the gradation-luminance characteristics is disclosed (for example, see Patent Document 1).
従来では、照度センサによって周囲照度を検出して階調−輝度特性を制御しているが、半透過型LCDの反射成分の視野角特性は均質ではなく、特定の角度プロファイルを有している。また、観測者の視認方向は、表示画像に対して垂線方向(例えば、表示画像の真正面)とは限らず、表示装置の用途や設置場所によって異なる。従って、周囲照度の値に関わらず、反射成分の特性は周囲照度条件や視認条件によって変化するため、最適な階調−輝度特性の制御が困難であった。 Conventionally, the illuminance sensor detects the ambient illuminance and controls the gradation-luminance characteristics. However, the viewing angle characteristics of the reflection component of the transflective LCD are not uniform and have a specific angle profile. In addition, the viewing direction of the observer is not limited to the direction perpendicular to the display image (for example, directly in front of the display image), but varies depending on the application and installation location of the display device. Therefore, regardless of the value of ambient illuminance, the characteristic of the reflection component changes depending on the ambient illuminance condition and the viewing condition, and thus it is difficult to control the optimum gradation-luminance characteristic.
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、周囲照度条件に関わらず視認方向にて最適な階調−輝度特性が得られる液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of obtaining an optimum gradation-luminance characteristic in a viewing direction regardless of ambient illuminance conditions.
上記の課題を解決するために、本発明による液晶表示装置は、画像を表示する表示領域およびその周縁部と、周縁部に配置され、表示領域に配置される画素と同一構成である光検出用画素と、周縁部に光検出用画素と所定の位置関係で配置され、光検出用画素から入射された光を検出する照度センサと、照度センサにて検出された照度値に基づいて、表示領域における表示画像の階調−輝度特性を変換する変換回路とを備える。 In order to solve the above-described problems, a liquid crystal display device according to the present invention includes a display region for displaying an image and a peripheral portion thereof, and a light detection device having the same configuration as a pixel disposed in the peripheral portion and disposed in the display region. Based on the illuminance sensor that is arranged in a predetermined positional relationship with the pixel for light detection at the peripheral portion and detects light incident from the pixel for light detection, and the illuminance value detected by the illuminance sensor And a conversion circuit for converting the gradation-luminance characteristics of the display image.
本発明によると、周縁部に配置され、表示領域に配置される画素と同一構成である光検出用画素と、周縁部に光検出用画素と所定の位置関係で配置され、光検出用画素から入射された光を検出する照度センサと、照度センサにて検出された照度値に基づいて、表示領域における表示画像の階調−輝度特性を変換する変換回路とを備えるため、周囲照度条件に関わらず視認方向にて最適な階調−輝度特性が得られる。 According to the present invention, the light detection pixels arranged in the peripheral portion and having the same configuration as the pixels arranged in the display region, and the light detection pixels are arranged in the peripheral portion in a predetermined positional relationship from the light detection pixels. Since it includes an illuminance sensor that detects incident light and a conversion circuit that converts the gradation-luminance characteristics of the display image in the display area based on the illuminance value detected by the illuminance sensor, Therefore, an optimum gradation-luminance characteristic can be obtained in the viewing direction.
本発明の実施形態について、図面に基づいて以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
〈前提技術〉
まず初めに、本発明の前提となる技術について説明する。
<Prerequisite technology>
First, the technology that is the premise of the present invention will be described.
図11は、前提技術による半透過型LCDにおける周囲照度に対する表示輝度の変化の一例を示す図である。前述の通り、半透過型LCDでは、周囲照度が低い場合には透過成分が主体となった光を用い、周囲照度が高い場合には反射成分が主体となった光を用いている。従って、図11に示すように、周囲照度が高くなっても反射成分の効果によって十分に高い表示輝度を得ることができる。 FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a change in display luminance with respect to ambient illuminance in a transflective LCD according to the base technology. As described above, a transflective LCD uses light mainly composed of a transmissive component when the ambient illuminance is low, and uses light mainly composed of a reflective component when the ambient illuminance is high. Therefore, as shown in FIG. 11, sufficiently high display luminance can be obtained by the effect of the reflection component even when the ambient illuminance is high.
図12は、前提技術による半透過型LCDにおける階調−相対輝度特性の一例を示す図である。図12に示すように、(T)は透過成分、(R)は反射成分の階調−相対輝度特性をそれぞれ示している。透過成分と反射成分とでは光学経路が異なるため、階調−相対輝度特性も異なっている。LCDにて視認される表示画像は、反射成分と透過成分とを所定の比率で合わせたものであり、例えば図12の破線で示すように、透過成分である(T)と反射成分である(R)との間の特性となる。 FIG. 12 is a diagram showing an example of gradation-relative luminance characteristics in the transflective LCD according to the base technology. As shown in FIG. 12, (T) shows the transmission component, and (R) shows the gradation-relative luminance characteristic of the reflection component. Since the transmission component and the reflection component have different optical paths, the gradation-relative luminance characteristics are also different. The display image visually recognized on the LCD is a combination of the reflection component and the transmission component at a predetermined ratio. For example, as shown by a broken line in FIG. 12, the transmission image is (T) and the reflection component ( R).
しかし、前述の通り、周囲照度が高い場合には反射成分が主体となるため、表示画像の中間階調が明るく(輝度が高く)視認されてしまい、同一の表示画像であっても、周囲照度によって異なった輝度の画像として視認されてしまうという問題があった。このような問題の対策として、従来では照度センサによって周囲環境の明るさを検出し、検出結果に基づいて階調−輝度特性を制御していたが、周囲照度の値に関わらず、反射成分の特性が周囲外光の条件や視認条件によって変化するため、最適な階調−輝度特性の制御が困難であった。 However, as described above, when the ambient illuminance is high, the reflection component is mainly used, so that the intermediate gradation of the display image is viewed brightly (high brightness), and even if the same display image is displayed, the ambient illuminance is There is a problem that it is visually recognized as an image with different luminance. As a countermeasure for such a problem, conventionally, the brightness of the surrounding environment is detected by an illuminance sensor, and the gradation-luminance characteristics are controlled based on the detection result. Since the characteristics vary depending on ambient light conditions and viewing conditions, it is difficult to control the optimum gradation-luminance characteristics.
図13は、前提技術による半透過型LCDにおいて視認される表示画像の階調−相対輝度特性の一例を示す図である。図13に示すように、(T)は透過成分、(R)は反射成分の階調−相対輝度特性をそれぞれ示している。種々の周囲外光が存在する環境下において、表示画像では、周囲外光の強度や、照射方向または視認方向によって透過成分と反射成分との比率が変化する。図13に示す(A)および(B)は、透過成分と反射成分とが混在する場合における階調−相対輝度特性を示しており、(A)は(B)よりも反射成分が大きい場合の階調−相対輝度特性である。 FIG. 13 is a diagram illustrating an example of gradation-relative luminance characteristics of a display image visually recognized on the transflective LCD according to the base technology. As shown in FIG. 13, (T) shows the transmission component, and (R) shows the gradation-relative luminance characteristic of the reflection component. In an environment where various ambient ambient light exists, in the display image, the ratio between the transmitted component and the reflected component varies depending on the intensity of ambient ambient light, the irradiation direction, or the viewing direction. (A) and (B) shown in FIG. 13 show gradation-relative luminance characteristics when a transmissive component and a reflective component coexist, and (A) shows a case where the reflective component is larger than (B). It is a gradation-relative luminance characteristic.
図14は、前提技術による半透過型LCDをθの方向から視認する場合における光源との位置関係を示す図である。図14では、例えば太陽光のような平行性の高い光が、表示面の垂線に対して角度φ1または角度φ2の方向からLCDの表示面に照射され、前記垂線に対して角度θの方向から視認者が視認する場合における、光源と視認者との位置関係を示している。また、図14において、φ1≒θ、φ2<θであるとする。角度θの方向から視認される表示画像には反射成分と透過成分とが含まれているが、LCDの反射特性が入射光に対して正反射方向に指向性を有する場合は、角度φ1の方向からの入射光の方が、角度φ2の方向からの入射光よりも反射成分の比率が大きくなる。 FIG. 14 is a diagram illustrating a positional relationship with the light source when the transflective LCD according to the base technology is viewed from the direction of θ. In FIG. 14, for example, highly parallel light such as sunlight is applied to the display surface of the LCD from the direction of the angle φ1 or the angle φ2 with respect to the normal to the display surface, and from the direction of the angle θ with respect to the normal. The positional relationship between the light source and the viewer when the viewer visually recognizes is shown. In FIG. 14, it is assumed that φ1≈θ and φ2 <θ. The display image viewed from the direction of the angle θ includes a reflection component and a transmission component, but when the reflection characteristic of the LCD has directivity in the regular reflection direction with respect to incident light, the direction of the angle φ1 , The ratio of the reflection component is larger than the incident light from the direction of the angle φ2.
一方、図15は、前提技術による半透過型LCDにおける照度センサ30と光源との位置関係を示す図であるが、図15に示すように、照度センサ30の検出面を画像表示面と平行な位置に設置すると、検出される照度の大きさは、角度φ1の方向からの入射光よりも角度φ2の方向からの入射光の方が大きくなる。LCDでは、照度が大きいほど強くなる反射成分の輝度を下げるために階調を補正するよう階調−輝度特性の制御を行うため、照度が大きく検出される角度φ2の方向からの入射光の方が反射成分が多いと判定され、中間階調を低下させるよう階調−輝度特性の制御を行う。
On the other hand, FIG. 15 is a diagram showing the positional relationship between the
このように、図14では角度φ1の方向からの入射光の方が角度φ2の方向からの入射光よりも反射成分の比率が大きくなるのに対して、図15では角度φ2の方向からの入射光の方が反射成分の比率が大きくなっている。すなわち、図15に示すように設置されている照度センサ30では、図14に示すような角度φ1の方向からの入射光の方が反射成分の比率が大きくなるという現象を検出できていない。従って、周囲外光の条件に対して最適な階調−輝度特性の制御ができないという問題があった。
Thus, in FIG. 14, the incident light from the direction of the angle φ1 has a larger ratio of the reflected component than the incident light from the direction of the angle φ2, whereas in FIG. 15, the incident light from the direction of the angle φ2 The ratio of the reflection component is larger for light. That is, in the
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、以下に詳細を説明する。 The present invention has been made to solve the above problems, and will be described in detail below.
〈実施形態1〉
図1は、本発明の実施形態1による液晶表示装置および当該液晶表示装置に設けられた光検出領域を示す図である。図1に示すように、液晶表示装置の表示領域外(周縁部)には、光検出領域8が設けられている。光検出領域8には、表示領域内に形成される表示画素と同一構成である、反射部91および透過部92を有する光検出用画素9が形成されている。また、周縁部に光検出用画素9と所定の位置関係で配置され、光検出用画素9から入射された光を検出する照度センサ11が設けられている。
<
FIG. 1 is a diagram showing a liquid crystal display device according to
なお、本実施形態による液晶表示装置は、周囲外光を反射させて画面を表示させる反射部と、バックライトからの光を透過させて画面を表示させる透過部との両方を1つの画素内に有する半透過型液晶表示装置(以下、LCDとも称する)であるものとする。また、本実施形態1において、視認者は表示画像をLCDの右方向から視認することを想定しており(図4参照)、光検出領域8における照度センサ11は、光検出用画素9に対して表示領域とは反対側(図1では光検出用画素9の右側)に設けられているものとする。
In the liquid crystal display device according to the present embodiment, both the reflection unit that reflects the ambient light and displays the screen and the transmission unit that transmits the light from the backlight and displays the screen are included in one pixel. A transflective liquid crystal display device (hereinafter also referred to as an LCD) is provided. In the first embodiment, it is assumed that the viewer visually recognizes the display image from the right direction of the LCD (see FIG. 4), and the
図2は図1のA−A断面を示す図であり、図3は図1のB−B断面を示す図である。図2および図3に示すように、カラーフィルタ基板1の表面側にはカラーフィルタ側偏光板2が設けられており、カラーフィルタ基板1の裏面側には液晶層5、TFT(Thin Film Transistor)基板3、TFT側偏光板4が順次設けられている。液晶層5は、カラーフィルタ基板1とTFT基板3との間に液晶を封入して形成されており、TFT側偏光板4の裏面側に設けられたバックライト6から光が照射される。また、表示領域7は表示画素が形成された領域であり、光検出用画素9の反射部91および透過部92は表示領域7の外(周縁部)の光検出領域8に形成されている。
2 is a view showing a cross section AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a view showing a cross section BB in FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, a color filter
光検出領域8において、カラーフィルタ基板1のバックライト6側には遮光層10が形成されており、遮光層10の光検出用画素9が形成される箇所には、表示領域7に形成される画素と同じ大きさの開口部が設けられている。照度センサ11は、受光面12がカラーフィルタ側偏光板2側になるようにカラーフィルタ側偏光板2に密着設置されており、受光面12は光検出用画素9の形成箇所に設けた遮光層10の開口部と同程度の面積になるようにしている。また、照度センサ11の中心位置は、光検出用画素9の中央部を通る垂線Hと直交するカラーフィルタ側偏光板2との交点から、表示領域7とは反対側(LCDの端部側)に所定の距離dだけずらすように設定されている。すなわち、距離dは、光検出用画素9と照度センサ11との前記表示領域面方向の距離である。ここで、距離dは、カラーフィルタ基板1とカラーフィルタ側偏光板2との厚さの和(光検出用画素9の配置位置から照度センサ11の配置面に直交するまでの距離)をtとすると、
d=t×tanθ ・・・ (1)
となるように照度センサ11が設置されている。式(1)中の角度θは、LCDの中心を通る垂線Hと視認方向とのなす角度(表示領域7の中心を通る当該表示領域7に対する垂線と視認位置方向とのなす角度)であり、その範囲は0°<θ<90°である。なお、本実施形態1において、視認位置はLCDの表示領域に対して特定位置に規定されているものとする。
In the
d = t × tan θ (1)
The
なお、上記の説明では、カラーフィルタ基板1、カラーフィルタ側偏光板2、および空気の屈折率は考慮されていないが、実際にはこれらの屈折率を考慮して、スネルの法則に基づいて照度センサ11の位置を設定する。具体的には、垂線Hとカラーフィルタ側偏光板2との交点と、照度センサ11の中心位置との距離d’(光検出用画素9と照度センサ11との表示領域面方向の距離)は、
d’=t×tanθ’ ・・・ (2)
となり、θ’は、
sinθ’=(n/n’)×sinθ ・・・ (3)
であるため、
d’=t×{[(n/n’)2×(sinθ)2]/[1−(n/n’)2×(sinθ)2]}0.5 ・・・ (4)
となる。ここで、nは空気層の屈折率、n’はカラーフィルタ基板1の屈折率(詳しくは、カラーフィルタ基板1、カラーフィルタ側偏光板2の各々の屈折率に対して、各々の厚みの重み付けを行った平均的な屈折率)である。
In the above description, the
d ′ = t × tan θ ′ (2)
And θ ′ is
sin θ ′ = (n / n ′) × sin θ (3)
Because
d ′ = t × {[(n / n ′) 2 × (sin θ) 2 ] / [1- (n / n ′) 2 × (sin θ) 2 ]} 0.5 (4)
It becomes. Here, n is the refractive index of the air layer, n ′ is the refractive index of the color filter substrate 1 (specifically, the thicknesses of the respective refractive indexes of the
次に、光検出領域8における動作について図2および図3を用いて説明する。
Next, the operation in the
図2では、周囲外光のうちの、表示領域7内の画素に入射する光と同様に光検出用画素9に入射した光は、光検出用画素9の反射部91にて反射され、当該反射光のうちの角度θの方向に反射された光のみが照度センサ11によって検出される。一方、図3では、バックライト6から光検出用画素9に入射した光は、光検出用画素9の透過部92を透過し、当該透過光のうちの角度θの方向に透過した光のみが照度センサ11によって検出される。このように、照度センサ11によって検出される光は、表示画像に対する視認方向(図4に示す角度θ)と同一方向の光であり、照度センサ11によって検出される光には、反射部91にて反射された光の成分(反射成分)と透過部92を透過した光の成分(透過成分)とが含まれ、これらの反射成分と透過成分との比率は、視認者が視認する表示画像の反射成分と透過成分との比率と同一となる。すなわち、画像を視認する視認位置は表示領域7に対して特定位置に規定され、光検出用画素9と照度センサ11との所定の位置関係は、表示領域7と視認位置との位置関係と相似関係となる。
In FIG. 2, the light incident on the
次に、照度センサ11によって検出される照度の大きさ(照度値)に基づく、液晶表示装置の制御方法について図5および図6を用いて説明する。
Next, a method of controlling the liquid crystal display device based on the illuminance magnitude (illuminance value) detected by the
図5は、本発明の実施形態1による液晶表示装置のブロック図である。図5に示すように、照度センサ11によって検出された照度値に基づく信号は、A/D変換回路13にてA/D変換された後、タイミングコントロール回路17(変換回路)にて照度値に基づいて表示画像の階調−相対輝度特性を制御(変換)した後に表示領域に出力する。タイミングコントロール回路17は、データ変換テーブル14、データ変換回路15、同期信号制御回路16を備えており、照度値に基づいて表示画像の階調−相対輝度特性を制御する回路である。
FIG. 5 is a block diagram of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the signal based on the illuminance value detected by the
図6は、本発明の実施形態1による表示画像の階調−相対輝度特性を示す図である。例えば、周囲照度が略ゼロの場合における階調−相対輝度特性(t)に対して、周囲照度がLa、Lb、Lcと変化したときの階調−相対輝度特性が各々(a)、(b)、(c)と変化したときに、各々の階調−相対輝度特性を(t)に近い特性となるように制御する場合について説明する。
FIG. 6 is a diagram showing the gradation-relative luminance characteristics of the display image according to
図6に示すように、照度がLaの場合において、階調G(t)での相対輝度が、周囲照度が略ゼロの場合にはB(t)であるが照度がLaの場合にはB(a)となるため、相対輝度をB(a)からB(t)にするために、階調をG(t)からG(a)に読み替える。同様に、照度がLbの場合において、階調G(t)での相対輝度がB(b)となるため、相対輝度をB(b)からB(t)にするために、階調をG(t)からG(b)に読み替える(変換される)。上記読み替えは、図5に示されるデータ変換回路15にて行われる。
As shown in FIG. 6, when the illuminance is La, the relative luminance at the gradation G (t) is B (t) when the ambient illuminance is substantially zero, but B when the illuminance is La. Since (a), the gradation is read from G (t) to G (a) in order to change the relative luminance from B (a) to B (t). Similarly, when the illuminance is Lb, the relative luminance at the gradation G (t) is B (b). Therefore, in order to change the relative luminance from B (b) to B (t), the gradation is set to G. Read (convert) from (t) to G (b). The above replacement is performed by the
上記のデータの読み替えを、各照度条件において各階調について行う。読み替えに用いられる階調データは、実際のLCDにて予め照度条件を変化させながら階調−輝度特性を測定しておき、タイミングコントロール回路17のデータ変換テーブル14に保存されている。
The above data is reread for each gradation under each illuminance condition. Gradation data used for reading is stored in the data conversion table 14 of the
以上のことから、本実施形態1による構成によれば、表示画像に対する視認方向と同一の角度の方向の光の照度を照度センサ11によって検出することができる。従って、周囲外光の強度や照射方向など、周囲照度条件に関わらず視認方向にて最適な階調−輝度特性が得られるため、当該階調−輝度特性に基づいて表示画像を制御することによって、視認者は最適な表示画像を視認することができる。
From the above, according to the configuration according to the first embodiment, the
なお、本実施形態1では、視認者がLCDの表示画像を右方向から視認することを想定し、照度センサ11を光検出用画素9に対して表示領域とは反対側(図1では光検出用画素9の右側)に設けたが、表示画像をLCDの左方向から視認する場合は、照度センサ11を光検出用画素9に対して表示領域側(図1では光検出用画素9の左側)に設ける。また、表示画像をLCDの上方向から視認する場合は、照度センサ11を光検出用画素9に対して上側に設け、表示画像をLCDの下方向から視認する場合は、照度センサ11を光検出用画素9の下側に設ける。さらに、上記の光検出用画素9と照度センサ11との位置関係を複数組み合わせて設けることによって、当該複数の視認方向に対して最適な表示画像を視認することができる。すなわち、照度センサ11は、一の光検出用画素9に対してその上下左右のいずれか一の位置、または、複数の位置に配置される。
In the first embodiment, it is assumed that the viewer visually recognizes the display image on the LCD from the right direction, and the
また、本実施形態1では、光検出領域をLCDの表示領域外(周縁部)の右側に配置して説明したが、右側に限らず左側、上側、下側のいずれか、または複数の位置に設けてもよく、各位置(右側、左側、上側、下側)に複数の光検出領域を設けてもよい。すなわち、周縁部の複数の異なる箇所において光検出用画素および照度センサの組をそれぞれ備えてもよい。 Further, in the first embodiment, the light detection area is described on the right side outside the display area (periphery) of the LCD. A plurality of light detection regions may be provided at each position (right side, left side, upper side, lower side). That is, a set of a light detection pixel and an illuminance sensor may be provided in each of a plurality of different locations on the peripheral edge.
また、本実施形態1では、液晶表示装置として半透過型の場合について説明したが、微反射型、透過型、反射型の場合であっても適用可能である。 In the first embodiment, the case of a transflective type liquid crystal display device has been described. However, the present invention can be applied to a case of a micro-reflection type, a transmission type, and a reflection type.
〈実施形態2〉
本発明の実施形態2では、カラーフィルタ基板1の表面および裏面に光反射層および光吸収層をそれぞれ設けたことを特徴としている。その他の構成および動作は、実施形態1と同様であるため、ここでは説明を省略する。
<
The second embodiment of the present invention is characterized in that a light reflection layer and a light absorption layer are provided on the front and back surfaces of the
図7は図1のA−A断面を示す図であり、図8は図1のB−B断面を示す図である。図7および図8に示すように、光反射層18,19,20,21および光吸収層22,23,24,25は、カラーフィルタ基板1の表面および裏面に設けられている。すなわち、光反射層18,19,20,21および光吸収層22,23,24,25は、光検出用画素9と照度センサ11との間に配置されたカラーフィルタ基板1の照度センサ11側の面、および光検出用画素9側の面のそれぞれに、交互配列状に設けられている。また、光反射層18,19,20,21および光吸収層22,23,24,25は、それぞれ表示領域内に形成される画素の大きさと略同程度としており、それぞれ(光反射層、光吸収層)の形成位置は、図4に示すように、LCDの中心を通る垂線Hと視認方向とのなす角度をθとすると、光検出用画素9の反射部91にて反射された光、および透過部92を透過した光が、角度θで光反射層18,19,20,21を反射した後に、角度θで照度センサ11に入射するような位置に形成されている。本実施形態2では、図7および図8に示すように、光反射層をカラーフィルタ基板1の両面にそれぞれ2箇所ずつの合計4箇所に形成している。なお、本実施形態2では、光反射層および光吸収層を合計4箇所ずつ形成しているが、合計4箇所に限らず複数箇所に設けてもよい。
7 is a view showing a cross section AA in FIG. 1, and FIG. 8 is a view showing a cross section BB in FIG. As shown in FIGS. 7 and 8, the
次に、光検出領域8における動作について図7および図8を用いて説明する。
Next, the operation in the
図7では、周囲外光のうちの、表示領域7内の画素に入射する光と同様に光検出用画素9に入射した光は、光検出用画素9の反射部91にて反射され、当該反射光のうちの角度θの方向に反射された光のみが、光反射層18,19,20,21と順次反射した後に照度センサ11によって検出される。一方、図8では、バックライト6から光検出用画素9に入射した光は、光検出用画素9の透過部92を透過し、当該透過光のうちの角度θの方向に透過した光のみが、光反射層18,19,20,21と順次反射した後に照度センサ11によって検出される。すなわち、光検出用画素9からの光は、カラーフィルタ基板1内にて光反射層で複数回反射した後に照度センサ11に入射される。このように、照度センサ11によって検出される光は、表示画像に対する視認方向(図4に示す角度θ)と同一方向の光であり、照度センサ11によって検出される光には、反射部91にて反射された光の成分(反射成分)と透過部92を透過した光の成分(透過成分)とが含まれ、これらの反射成分と透過成分との比率は、視認者が視認する表示画像の反射成分と透過成分との比率と同一となる。
In FIG. 7, the light incident on the
照度センサ11によって検出された照度値に基づく信号は、実施形態1と同様に、予め算出して図5のデータ変換テーブル14に設定しておいた階調−輝度特性の読み替え階調データに基づいて変換する。
As in the first embodiment, the signal based on the illuminance value detected by the
以上のことから、本実施形態2による構成によれば、表示画像に対する視認方向と同一の角度の方向の光の照度を照度センサ11によって検出することができる。従って、周囲外光の強度や照射方向など、周囲照度条件に関わらず視認方向にて最適な階調−輝度特性が得られるため、当該階調−輝度特性に基づいて表示画像を制御することによって、視認者は最適な表示画像を視認することができる。また、光反射層18,19,20,21および光吸収層22,23,24,25を備えるため、照度センサ11を光検出用画素9から離れた位置に設置することができる。従って、光検出用画素9のカラーフィルタ基板1側に遮光物(例えば、照度センサ11)がなくなるため、周囲外光の入射方向の制約および光検出方向(視認方向)の制約が小さくなる。すなわち、照度センサ11を光検出用画素9に対して上下左右のいずれの側にも配置することができ、視認方向によって照度センサ11の設置が制限されることがなくなる。
From the above, according to the configuration according to the second embodiment, the
なお、本実施形態2では、視認者がLCDの表示画像を右方向から視認することを想定し、照度センサ11を光検出用画素9に対して表示領域とは反対側(図1では光検出用画素9の右側)に設けたが、表示画像をLCDの左方向から視認する場合は、照度センサ11を光検出用画素9に対して表示領域側(図1では光検出用画素9の左側)に設ける。また、表示画像をLCDの上方向から視認する場合は、照度センサ11を光検出用画素9に対して上側に設け、表示画像をLCDの下方向から視認する場合は、照度センサ11を光検出用画素9の下側に設ける。さらに、上記の光検出用画素9と照度センサ11との位置関係を複数組み合わせて設けることによって、当該複数の視認方向に対して最適な表示画像を視認することができる。
In the second embodiment, it is assumed that the viewer visually recognizes the display image on the LCD from the right direction, and the
また、本実施形態2では、光検出領域をLCDの表示領域外(周縁部)の右側に配置して説明したが、右側に限らず左側、上側、下側のいずれか、または複数の位置に設けてもよく、各位置(右側、左側、上側、下側)に複数の光検出領域を設けてもよい。 In the second embodiment, the light detection area is arranged on the right side outside the display area (periphery) of the LCD. A plurality of light detection regions may be provided at each position (right side, left side, upper side, lower side).
また、本実施形態2では、液晶表示装置として半透過型の場合について説明したが、微反射型、透過型、反射型の場合であっても適用可能である。 In the second embodiment, the case of a transflective type liquid crystal display device has been described. However, the present invention can also be applied to a case of a fine reflection type, a transmission type, and a reflection type.
〈実施形態3〉
本発明の実施形態3では、照度センサとして2次元イメージセンサを備えることを特徴としている。その他の構成および動作は、実施形態1と同様であるため、ここでは説明を省略する。
<
図9は図1のA−A断面を示す図であり、図10は図1のB−B断面を示す図である。図9に示すように、2次元イメージセンサ26は、受光面12がカラーフィルタ側偏光板2側になるようにカラーフィルタ側偏光板2に密着設置されている。なお、2次元イメージセンサ26としては、CCD(Charge Coupled Device:電化結合素子)方式のセンサアレイや、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補性金属酸化膜半導体)方式のセンサアレイなどを用いることができる。
FIG. 9 is a view showing a cross section AA in FIG. 1, and FIG. 10 is a view showing a cross section BB in FIG. As shown in FIG. 9, the two-
実施形態1,2では、光検出用画素9と照度センサ11との位置関係が固定されているため、視認方向と一致した光を検出することはできるが、LCDに対する視認者からの視認方向が予め想定された一方向に限られていた。一方、本実施形態3では2次元イメージセンサ26を用いているため、受光面は一点ではなく面になるため光の検出位置が受光面内で任意に選択でき、LCDに対する視認者からの視認方向が一方向のみではなく、ある程度自由な方向(表示画面に対して所定の角度範囲内にある視認方向)に対して本発明の効果を得ることができる。
In the first and second embodiments, since the positional relationship between the
次に、光検出領域8における動作について図9および図10を用いて説明する。
Next, the operation in the
図9では、周囲外光のうちの、表示領域7内の画素に入射する光と同様に光検出用画素9に入射した光は、光検出用画素9の反射部91にて反射されて2次元イメージセンサ26によって検出される。一方、図10では、バックライト6から光検出用画素9に入射した光は、光検出用画素9の透過部92を透過して2次元イメージセンサ26によって検出される。
In FIG. 9, the light incident on the
ここで、例えば、図9および図10に示すように、LCDの中心を通る垂線に対して角度θ1から視認する場合は、
d=t×tanθ1 ・・・ (5)
で決定される2次元イメージセンサ26の受光面12の位置P1点の光強度を検出する。
Here, for example, as shown in FIGS. 9 and 10, when viewing from an angle θ1 with respect to a perpendicular passing through the center of the LCD,
d = t × tan θ1 (5)
The light intensity at the point P1 of the
また、例えば、LCDの中心を通る垂線に対して角度θ2から視認する場合は、
d=t×tanθ2 ・・・ (6)
で決定される2次元イメージセンサ26の受光面12の位置P2点の光強度を検出する。
For example, when viewing from the angle θ2 with respect to a perpendicular passing through the center of the LCD,
d = t × tan θ2 (6)
The light intensity at the position P2 of the
上記のように、2次元イメージセンサ26の受光面12のP1点、P2点にて検出される光は、表示画像に対する視認方向(θ1、θ2)と同一方向の光であり、2次元イメージセンサ26によって検出される光には、反射部91にて反射された光の成分(反射成分)と透過部92を透過した光の成分(透過成分)とが含まれ、これらの反射成分と透過成分との比率は、視認者が視認する表示画像の反射成分と透過成分との比率と同一となる。
As described above, the light detected at the points P1 and P2 of the
2次元イメージセンサ26によって検出された照度値に基づく信号は、実施形態1,2と同様に、予め算出して図5のデータ変換テーブル14に設定しておいた階調−輝度特性の読み替え階調データに基づいて変換する。
As in the first and second embodiments, the signal based on the illuminance value detected by the two-
以上のことから、本実施形態3による構成によれば、周囲照度条件に関わらず表示画面に対して所定の角度範囲内にある視認方向にて最適な階調−輝度特性が得られるため、当該階調−輝度特性に基づいて表示画像を制御することによって、視認者は最適な表示画像を視認することができる。 From the above, according to the configuration according to the third embodiment, an optimum gradation-luminance characteristic can be obtained in a viewing direction within a predetermined angle range with respect to the display screen regardless of the ambient illuminance condition. By controlling the display image based on the gradation-luminance characteristics, the viewer can visually recognize the optimum display image.
なお、本実施形態3では、視認者がLCDの表示画像を右方向から視認することを想定し、2次元イメージセンサ26を光検出用画素9に対して表示領域とは反対側(図1では光検出用画素9の右側)に設けたが、表示画像をLCDの左方向から視認する場合は、2次元イメージセンサ26を光検出用画素9に対して表示領域側(図1では光検出用画素9の左側)に設ける。また、表示画像をLCDの上方向から視認する場合は、2次元イメージセンサ26を光検出用画素9に対して上側に設け、表示画像をLCDの下方向から視認する場合は、2次元イメージセンサ26を光検出用画素9の下側に設ける。さらに、上記の光検出用画素9と2次元イメージセンサ26との位置関係を複数組み合わせて設けることによって、当該複数の視認方向に対して最適な表示画像を視認することができる。
In the third embodiment, it is assumed that the viewer visually recognizes the display image on the LCD from the right direction, and the two-
また、本実施形態3では、光検出領域8をLCDの表示領域外(周縁部)の右側に配置して説明したが、右側に限らず左側、上側、下側のいずれか、または複数の位置に設けてもよく、各位置(右側、左側、上側、下側)に複数の光検出領域を設けてもよい。
In the third embodiment, the
また、本実施形態3では、液晶表示装置として半透過型の場合について説明したが、微反射型、透過型、反射型の場合であっても適用可能である。 In the third embodiment, the case of a transflective type liquid crystal display device has been described. However, the present invention can be applied to a case of a micro-reflection type, a transmission type, and a reflection type.
1 カラーフィルタ基板、2 カラーフィルタ側偏光板、3 TFT基板、4 TFT側偏光板、5 液晶層、6 バックライト、7 表示領域、8 光検出領域、9 光検出用画素、91 反射部、92 透過部、10 遮光層、11 照度センサ、12 受光面、13 A/D変換回路、14 データ変換テーブル、15 データ変換回路、16 同期信号制御回路、17 タイミングコントロール回路、18,19,20,21 光反射層、22,23,24,25 光吸収層、26 2次元イメージセンサ、30 照度センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記周縁部に配置され、前記表示領域に配置される画素と同一構成である光検出用画素と、
前記周縁部に前記光検出用画素と斜めに対面する所定の位置関係で配置され、前記光検出用画素から入射された光を検出する照度センサと、
前記照度センサにて検出された照度値に基づいて、前記表示領域における表示画像の階調−輝度特性を変換する変換回路と、
を備える、液晶表示装置。 A display area for displaying an image and its peripheral edge;
A pixel for light detection that is disposed in the peripheral portion and has the same configuration as the pixel disposed in the display region;
An illuminance sensor that is disposed at a predetermined positional relationship obliquely facing the light detection pixel at the peripheral edge, and detects light incident from the light detection pixel;
A conversion circuit that converts a gradation-luminance characteristic of a display image in the display area based on an illuminance value detected by the illuminance sensor;
A liquid crystal display device comprising:
前記光検出用画素と前記照度センサとの前記所定の位置関係は、前記表示領域と前記視認位置との位置関係と相似関係であることを特徴とする、請求項1に記載の液晶表示装置。 The visual recognition position for visually recognizing the image is defined as a specific position with respect to the display area,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the predetermined positional relationship between the light detection pixel and the illuminance sensor is similar to a positional relationship between the display region and the visual recognition position.
前記表示領域の中心を通る当該表示領域に対する垂線と前記視認位置方向とのなす角度をθ(0°<θ<90°)、前記光検出用画素の配置位置から前記照度センサの配置面に直交するまでの距離をtとすると、
d=t×tanθ ・・・ (1)
であることを特徴とする、請求項2に記載の液晶表示装置。 The distance d in the display area plane direction between the light detection pixel and the illuminance sensor is:
An angle formed by a perpendicular to the display area passing through the center of the display area and the viewing position direction is θ (0 ° <θ <90 °), and is orthogonal to the light sensor placement surface from the light detection pixel placement position. Let t be the distance to
d = t × tan θ (1)
The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the liquid crystal display device is a liquid crystal display device.
前記表示領域の中心を通る当該表示領域に対する垂線と前記視認位置方向とのなす角度をθ(0°<θ<90°)し、前記光検出用画素の配置位置から前記照度センサの配置面に直交するまでの距離をt、空気層の屈折率をn、前記距離t間に配置されたカラーフィルタ基板の屈折率をn’とすると、
d=t×{[(n/n’)2×(sinθ)2]/[1−(n/n’)2×(sinθ)2]}0.5 ・・・ (2)
であることを特徴とする、請求項2に記載の液晶表示装置。 The distance d in the display area plane direction between the light detection pixel and the illuminance sensor is:
An angle formed between a perpendicular to the display area passing through the center of the display area and the viewing position direction is θ (0 ° <θ <90 °), and the light detection pixel is arranged on the illuminance sensor arrangement surface. Assuming that the distance to the orthogonal is t, the refractive index of the air layer is n, and the refractive index of the color filter substrate disposed between the distances t is n ′,
d = t × {[(n / n ′) 2 × (sin θ) 2 ] / [1- (n / n ′) 2 × (sin θ) 2 ]} 0.5 (2)
The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the liquid crystal display device is a liquid crystal display device.
前記カラーフィルタ基板の前記照度センサ側の面、および前記光検出用画素側の面のそれぞれに、交互配列状に設けられた光反射層および光吸収層をさらに備え、
前記光検出用画素からの光は、前記カラーフィルタ基板内にて前記光反射層で複数回反射した後に前記照度センサに入射されることを特徴とする、請求項1または2に記載の液晶表示装置。 A color filter substrate disposed between the light detection pixel and the illuminance sensor;
Further comprising light reflecting layers and light absorbing layers provided in an alternating arrangement on each of the surface on the illuminance sensor side of the color filter substrate and the surface on the pixel side for light detection,
3. The liquid crystal display according to claim 1, wherein light from the light detection pixel is incident on the illuminance sensor after being reflected by the light reflection layer a plurality of times in the color filter substrate. apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010099563A JP2011227424A (en) | 2010-04-23 | 2010-04-23 | Liquid crystal display |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
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|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013102997A1 (en) * | 2012-01-04 | 2013-07-11 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | Display device |
| JP2018044984A (en) * | 2016-09-12 | 2018-03-22 | 株式会社ジャパンディスプレイ | Display |
-
2010
- 2010-04-23 JP JP2010099563A patent/JP2011227424A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013102997A1 (en) * | 2012-01-04 | 2013-07-11 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | Display device |
| JPWO2013102997A1 (en) * | 2012-01-04 | 2015-05-11 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | Display device and brightness detection method thereof |
| US9396686B2 (en) | 2012-01-04 | 2016-07-19 | Nec Display Solutions, Ltd. | Display device |
| JP2018044984A (en) * | 2016-09-12 | 2018-03-22 | 株式会社ジャパンディスプレイ | Display |
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