特開 2023-51746 液晶表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023051746

(43)【公開日】2023-04-11

(54)【発明の名称】液晶表示装置

(51)【国際特許分類】

   G09G 3/36 20060101AFI20230404BHJP

   G09G 3/20 20060101ALI20230404BHJP

   G09G 3/34 20060101ALI20230404BHJP

   G02F 1/133 20060101ALI20230404BHJP

   G02F 1/141 20060101ALI20230404BHJP

   G02F 1/13 20060101ALI20230404BHJP

【ＦＩ】

G09G3/36

G09G3/20 641E

G09G3/20 670L

G09G3/20 621K

G09G3/34 J

G09G3/20 642E

G02F1/133 580

G02F1/133 535

G02F1/141

G02F1/13 505

G09G3/20 611A

G09G3/20 611J

G09G3/20 621A

G09G3/20 621F

G09G3/20 631U

G09G3/20 670E

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022121209

(22)【出願日】2022-07-29

(31)【優先権主張番号】P 2021162205

(32)【優先日】2021-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000166948

【氏名又は名称】シチズンファインデバイス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(72)【発明者】

【氏名】金森 裕太

【テーマコード（参考）】

2H088

2H193

5C006

5C080

【Ｆターム（参考）】

2H088EA10

2H088EA12

2H088EA22

2H088HA01

2H088HA06

2H088HA28

2H088JA17

2H088MA20

2H193ZG14

2H193ZG34

2H193ZH18

2H193ZH34

2H193ZH35

2H193ZH54

2H193ZH56

2H193ZP01

2H193ZQ22

2H193ZR02

2H193ZR20

5C006AA22

5C006AF13

5C006AF44

5C006BA12

5C006BF38

5C006EA01

5C006FA04

5C006FA19

5C006FA54

5C080AA10

5C080CC03

5C080DD20

5C080JJ04

5C080JJ05

5C080JJ06

(57)【要約】

【課題】光学特性の変化を抑制することが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】フィールドシーケンシャル駆動により１フレーム期間単位で１つの画像を表示する液晶パネルと、液晶パネルに光を供給する光源と、を有する液晶表示装置であって、液晶パネルの駆動モードは、１フレーム期間に含まれるフィールド期間の数が第一の数である第一の駆動モードと、１フレーム期間に含まれるフィールド期間の数が第一の数とは異なる第二の数である第二の駆動モードと、を有し、第一の駆動モードと第二の駆動モードは、液晶パネルの温度に応じて互いに切り替わる、液晶表示装置である。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フィールドシーケンシャル駆動により１フレーム期間単位で１つの画像を表示する液晶パネルと、前記液晶パネルに光を供給する光源と、を有する液晶表示装置であって、
前記液晶パネルの駆動モードは、前記１フレーム期間に含まれるフィールド期間の数が第一の数である第一の駆動モードと、前記１フレーム期間に含まれるフィールド期間の数が前記第一の数とは異なる第二の数である第二の駆動モードと、を有し、
前記第一の駆動モードと前記第二の駆動モードは、前記液晶パネルの温度に応じて互いに切り替わる、
ことを特徴とする液晶表示装置。

【請求項2】

前記第二の数は、前記第一の数よりも多く、前記液晶パネルの駆動モードは、前記液晶パネルの温度が所定の温度よりも低くなった場合に、前記第一の駆動モードから前記第二の駆動モードへ切り替わ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】

前記所定の温度は、前記液晶パネルの動作保証温度範囲の下限の温度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。

【請求項4】

前記液晶パネルが前記第二の駆動モードで駆動している間、前記光源は、消灯することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。

【請求項5】

前記液晶パネルが前記第二の駆動モードで駆動している間、前記液晶パネルは、チェッカーパターンの画像を表示することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。

【請求項6】

前記第二の駆動モードのフレームレートは、前記第一の駆動モードのフレームレートよりも高いことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。

【請求項7】

前記第二の数は、前記第一の数よりも少なく、前記液晶パネルの駆動モードは、前記液晶パネルの温度が所定の温度よりも高くなった場合に、前記第一の駆動モードから前記第二の駆動モードへ切り替わ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8】

前記所定の温度は、前記液晶パネルの動作保証温度範囲の上限の温度であることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。

【請求項9】

前記液晶パネルが前記第二の駆動モードで駆動している間、前記光源は、消灯することを特徴とする請求項８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、液晶表示装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

液晶表示装置は、薄型化、小型化が可能であり、低消費電力で駆動できること等々の利点があることから、近年ではモバイル機器やプロジェクター、ビューファインダー、ＨＭＤ、ＨＵＤ等の小型電子機器の分野で画像表示装置として広く使用されている。

【0003】

フィールドシーケンシャル駆動により画像を表示する液晶表示装置では、赤色（Ｒ色）、緑色（Ｇ色）及び青色（Ｂ色）の異なる波長の３つの光源を順次選択して発光させ、それに同期するように液晶パネルの動作を制御して、カラー画像を表示する。（例えば、特許文献１参照）

【0004】

具体的には、例えば、光源がＲ色、Ｇ色、Ｂ色の順に一定時間ずつ各色の光を液晶パネルに照射し、液晶パネルは、それに同期して、照射された光を透過させるＯＮ状態と照射された光を遮断するＯＦＦ状態との間で適宜切り替わることで、カラー画像を表示する。

【0005】

液晶パネルとしては、印加された電圧に応じて光学特性が高速で切り替わる強誘電性液晶を用いた液晶パネルがフィールドシーケンシャル駆動に適している。

【0006】

図１は、液晶パネルの例を示す断面図である。図１に示す液晶パネルは、透明なガラス基板１と、ＩＴＯ膜２と、ＩＴＯ膜２上に形成された有機配向膜３と、シリコン基板４と、画素電極５と、画素電極５上に形成された有機配向膜６と、ガラス基板１とシリコン基板４との間に充填された液晶７とを備えている。

【0007】

この液晶パネルでは、液晶７に電圧を印加する前の状態において、液晶分子の向きが有機配向膜３と有機配向膜６の配向規制力によって一方向に揃えられている。通常、液晶７に電圧が印加されると、液晶分子の向きは変化（スイッチング）し、液晶７に電圧が印加されなくなると、液晶分子の向きは一方向へ揃えられた状態に戻る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１４－１８２１５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

液晶パネルでは、温度に応じて輝度やコントラストなどの光学特性が変化する傾向がある。特に、低温時においては、液晶の応答速度が顕著に遅くなるため、フィールドシーケンシャル駆動の高速駆動に順応できず、コントラストや輝度が変化する。すなわち、液晶パネルでは、温度に応じて輝度やコントラストなどの光学特性が変化してしまうという問題が発生する。

【0010】

本発明は、光学特性の変化を抑制することが可能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】

【0011】

フィールドシーケンシャル駆動により１フレーム期間単位で１つの画像を表示する液晶パネルと、前記液晶パネルに光を供給する光源と、を有する液晶表示装置であって、前記液晶パネルの駆動モードは、前記１フレーム期間に含まれるフィールド期間の数が第一の数である第一の駆動モードと、前記１フレーム期間に含まれるフィールド期間の数が前記第一の数とは異なる第二の数である第二の駆動モードと、を有し、前記第一の駆動モードと前記第二の駆動モードは、前記液晶パネルの温度に応じて互いに切り替わる、ことを特徴とする液晶表示装置。

【0012】

前記第二の数は、前記第一の数よりも多く、前記液晶パネルの駆動モードは、前記液晶パネルの温度が所定の温度よりも低くなった場合に、前記第一の駆動モードから前記第二の駆動モードへ切り替わる液晶表示装置であっても良い。

【0013】

前記所定の温度は、前記液晶パネルの動作保証温度範囲の下限の温度である液晶表示装置であっても良い。

【0014】

前記液晶パネルが前記第二の駆動モードで駆動している間、前記光源は、消灯する液晶表示装置であっても良い。

【0015】

前記液晶パネルが前記第二の駆動モードで駆動している間、前記液晶パネルは、チェッカーパターンの画像を表示する液晶表示装置であっても良い。

【0016】

前記第二の駆動モードのフレームレートは、前記第一の駆動モードのフレームレートよりも高い液晶表示装置であっても良い。

【0017】

前記第二の数は、前記第一の数よりも少なく、前記液晶パネルの駆動モードは、前記液晶パネルの温度が所定の温度よりも高くなった場合に、前記第一の駆動モードから前記第二の駆動モードへ切り替わる液晶表示装置であっても良い。

【0018】

前記所定の温度は、前記液晶パネルの動作保証温度範囲の上限の温度である液晶表示装置であっても良い。

【0019】

前記液晶パネルが前記第二の駆動モードで駆動している間、前記光源は、消灯する液晶表示装置であっても良い。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、光学特性の変化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】液晶パネルの例を示す断面図

【図2】フィールドシーケンシャル駆動の１フレーム期間の駆動波形を示すタイミングチャート

【図3】液晶パネルの温度に対するコントラストの変化を示す図

【図4】本発明の実施例１におけるフィールドシーケンシャル駆動の駆動波形を示すタイミングチャート

【図5】フィールドシーケンシャル駆動の駆動モード毎の液晶パネルの温度変化を示す図

【図6】本発明の実施例２におけるフィールドシーケンシャル駆動の駆動波形を示すタイミングチャート

【図7】フレームレートと液晶パネルの温度との関係を示す図

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明の実施形態における液晶表示装置は、ＬＥＤなどの光源と、強誘電性液晶を用いた液晶パネルと、光源と液晶パネルを駆動させる駆動回路とを備え、液晶パネルをフィールドシーケンシャル方式により駆動して１フレーム期間単位で１つの画像を表示するように構成されている。カラー画像を表示する場合には、ＲＧＢの各色に対応する画像を表示する３つのフィールド期間が１フレーム期間内に設けられ、それら３つのフィールド期間で１つのカラー画像が表示される。具体的には、ＲＧＢの各色の光を発する３つの光源を設け、これら３つの光源から発せられた各色の光により液晶パネルを前方又は後方から順次照明する。例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の順にそれぞれの色の光を液晶パネルに照射し、このサイクルを同様に繰り返す。液晶パネルは、このサイクルに同期して液晶の光変調状態を変化させる。液晶パネルとしては、例えば、前述の図１に示した液晶パネルと同様のものが用いられるが、これには限定されない。

【0023】

図２は、フィールドシーケンシャル駆動の１フレーム期間の駆動波形を示すタイミングチャートである。図２に示すフィールドシーケンシャル駆動では、Ａｃｔｉｖｅ期間「Ｒ」、Ｐａｓｓｉｖｅ期間「ｒ」、Ａｃｔｉｖｅ期間「Ｇ」、Ｐａｓｓｉｖｅ期間「ｇ」、Ａｃｔｉｖｅ期間「Ｂ」、Ｐａｓｓｉｖｅ期間「ｂ」の６つのフィールド期間で１フレーム期間が構成されている。

【0024】

図２において、「Ｒ」と記された期間は、Ｒ色光源の点灯期間に対応するＡｃｔｉｖｅ期間を表し、「Ｇ」と記された期間は、Ｇ色光源の点灯期間に対応するＡｃｔｉｖｅ期間を表し、「Ｂ」と記された期間は、Ｂ色光源の点灯期間に対応するＡｃｔｉｖｅ期間を表し、「ｒ」と記された期間は、Ｒ色光源の消灯期間に対応するＰａｓｓｉｖｅ期間を表し、「ｇ」と記された期間は、Ｇ色光源の消灯期間に対応するＰａｓｓｉｖｅ期間を表し、「ｂ」と記された期間は、Ｂ色光源の消灯期間に対応するＰａｓｓｉｖｅ期間を表している。「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」の各期間では、液晶パネルに所定の電圧を印加することで画像を表示させる表示駆動が行われ、「ｒ」、「ｇ」、「ｂ」の各期間では、液晶パネルにそれぞれ直前のＡｃｔｉｖｅ期間で液晶に印加された電圧の反転電圧を印加する非表示駆動（反転駆動）が行われる。また、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」の各期間に含まれる「Ｂｌａｎｋｉｎｇ（＋）」と記された期間では、液晶に正（＋）のリセット電圧が印加され、「ｒ」、「ｇ」、「ｂ」の各期間に含まれる「Ｂｌａｎｋｉｎｇ（－）」と記された期間では、液晶に負（－）のリセット電圧が印加される。

【0025】

図３は、液晶パネルの温度に対するコントラストの変化を示す図である。横軸は液晶パネルの温度を示し、縦軸は画像のコントラストを示している。強誘電性液晶を用いた液晶パネルにおいて図２に示したようなフィールドシーケンシャル駆動を行うと、画像のコントラストは、液晶パネルの温度が約３０℃～６０℃の範囲内では、高い状態に維持されるが、液晶パネルの温度が約３０℃以下の範囲では、液晶分子のスイッチングスピードが遅くなることにより、コントラストが低下する傾向がある。また、液晶パネルの温度が約６０℃以上の範囲では、液晶材料の性質などにより、コントラストが低下する傾向がある。なお、図３に示すコトントラストの変化は、あくまで一例であり、必ずしもこのように変化するとは限らない。

【0026】

図３に示すように温度に応じてコントラストが変化する液晶パネルに対し、本発明の実施例においては、以下のようなフィールドシーケンシャル駆動を行う。

【実施例0027】

図４は、本発明の実施例１におけるフィールドシーケンシャル駆動の駆動波形を示すタイミングチャートである。前述の図３に示したように液晶パネルの温度が低くなるとコントラストが大きく低下する傾向がある場合には、例えば、図４に示すようなフィールドシーケンシャル駆動を行う。具体的には、まず、液晶パネルの駆動回路に内蔵されたメモリに、予め、図４の左側に示す第一の駆動モードの駆動シーケンスと図４の右側に示す第二の駆動モードの駆動シーケンスを記憶させておく。第一の駆動モードは、１フレーム期間が「Ｒ」「ｒ」「Ｇ」「ｇ」「Ｂ」「ｂ」の６個のフィールド期間で構成された駆動モードである。これに対し、第二の駆動モードは、１フレーム期間が「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」「ｒ」「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」「ｇ」「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」「ｂ」の１２個のフィールド期間で構成された駆動モードである。なお、各フィールド期間での駆動は、図２に示した各フィールド期間での駆動と同様である。そして、液晶パネルの温度が、例えば、３０℃よりも低くなった場合には、液晶パネルの駆動モードが第一の駆動モードから第二の駆動モードへ自動的に切り替わる。より具体的には、以下の通りである。

【0028】

例えば、液晶パネルが３０℃以上の温度状態において第一の駆動モードで駆動を行っている際に（図４に示すｎ番目のフレーム）、液晶パネルの温度が３０℃よりも低くなった場合には、まず、液晶パネルに搭載された温度センサーが液晶パネルの温度を検知し、検知結果を電気信号として液晶パネルの駆動回路へ出力する。駆動回路は、その電気信号に基づいて液晶パネルの温度を認識し、メモリから第二の駆動モードの駆動シーケンスを読み出し、液晶パネルを第二の駆動モードで駆動する（図４に示すｎ＋１番目のフレーム）。そして、駆動回路は、そのまま液晶パネルを第二の駆動モードで駆動し続け（図示しないｎ＋２番目以降のフレーム）、液晶パネルの温度が再び３０℃以上になったら、メモリから第一の駆動モードの駆動シーケンスを読み出し、液晶パネルを再び第一の駆動モードで駆動する。

【0029】

液晶パネルの駆動モードが第一の駆動モードから第二の駆動モードに切り替わると、１フレーム期間に含まれるフィールド期間の数が６個から１２個へ増えることとなり、フィールド期間の数が増えた分だけ液晶パネルの駆動回路における電気的な処理負荷が増加し、液晶パネルの自己発熱による熱量が増加する。つまり、液晶パネルの温度が低下した際に液晶パネルの駆動モードが第一の駆動モードから第二の駆動モードへ切り替わることで、液晶パネルの自己発熱による熱量が増加し、液晶の温度低下が抑制される。これにより、液晶の温度低下に起因するコントラストの低下が抑制される。

【0030】

図５は、フィールドシーケンシャル駆動の駆動モード毎の液晶パネルの温度変化を示す図である。横軸は電源投入後の経過時間を示し、縦軸は液晶パネルの温度を示している。図５に示すように、１フレーム期間が９個のフィールド期間で構成されている駆動モード（「９Ｐｈａｓｅ」と表記）と、１フレーム期間が１２個のフィールド期間で構成されている駆動モード（「１２Ｐｈａｓｅ」と表記）と、１フレーム期間が１５個のフィールド期間で構成されている駆動モード（「１５Ｐｈａｓｅ」と表記）との間で液晶パネルの自己発熱による温度変化を比較したところ、フィールド期間の数が３個増える毎に６００ｓ経過した時の液晶パネルの温度が約３℃ずつ相対的に高くなることを確認することができた。このことから、液晶パネルの温度が低下した際に液晶パネルの駆動モードを切り替え、１フレーム期間に含まれるフィールド期間の数を増加させることで、液晶パネルの温度の低下を抑制することができることが分かる。

【実施例0031】

図６は、本発明の実施例２におけるフィールドシーケンシャル駆動の駆動波形を示すタイミングチャートである。前述の図３に示したように液晶パネルの温度が高くなるとコントラストが大きく低下する傾向が場合には、例えば、図６に示すようなフィールドシーケンシャル駆動を行う。具体的には、まず、液晶パネルの駆動回路に内蔵されたメモリに、予め、図６の左側に示す第一の駆動モードの駆動シーケンスと図６の右側に示す第二の駆動モードの駆動シーケンスを記憶させておく。第一の駆動モードは、１フレーム期間が「Ｒ」「Ｇ」「ｒ」「Ｂ」「Ｒ」「ｇ」「Ｇ」「Ｂ」「ｂ」の９個のフィールド期間で構成された駆動モードである。これに対し、第二の駆動モードは、１フレーム期間が「Ｒ」「ｒ」「Ｇ」「ｇ」「Ｂ」「ｂ」の６個のフィールド期間で構成された駆動モードである。なお、各フィールド期間での駆動は、図２に示した各フィールド期間での駆動と同様である。そして、液晶パネルの温度が、例えば、６０℃よりも高くなった場合には、液晶パネルの駆動モードが第一の駆動モードから第二の駆動モードへ自動的に切り替わる。より具体的には、以下の通りである。

【0032】

例えば、液晶パネルが６０℃以下の温度状態において第一の駆動モードで駆動を行っている際に（図６に示すｎ番目のフレーム）、液晶パネルの温度が６０℃よりも高くなった場合には、まず、液晶パネルに搭載された温度センサーが液晶パネルの温度を検知し、検知結果を電気信号として液晶パネルの駆動回路へ出力する。駆動回路は、その電気信号に基づいて液晶パネルの温度を認識し、メモリから第二の駆動モードの駆動シーケンスを読み出し、液晶パネルを第二の駆動モードで駆動する（図６に示すｎ＋１番目のフレーム）。そして、駆動回路は、そのまま液晶パネルを第二の駆動モードで駆動し続け（図示しないｎ＋２番目以降のフレーム）、液晶パネルの温度が再び６０℃以下になったら、メモリから第一の駆動モードの駆動シーケンスを読み出し、液晶パネルを再び第一の駆動モードで駆動する。

【0033】

液晶パネルの駆動モードが第一の駆動モードから第二の駆動モードに切り替わると、１フレーム期間に含まれるフィールド期間の数が９個から６個へ減ることとなり、フィールド期間の数が減った分だけ液晶パネルの駆動回路における電気的な処理負荷が減少し、液晶パネルの自己発熱による熱量が減少する。つまり、液晶パネルの温度が上昇した際に液晶パネルの駆動モードが第一の駆動モードから第二の駆動モードへ切り替わることで、液晶パネルの自己発熱による熱量が減少し、液晶の温度上昇が抑制される。これにより、液晶の温度上昇に起因するコントラストの低下が抑制される。