JP2014199313A - 液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動回路部への負荷の増大を抑制しつつ、オーバードライブを実行して、液晶層の応答速度を向上できる液晶表示装置、これを備えた電子機器を提供すること。【解決手段】画素電極と共通電極との間に設けられる液晶層と、液晶層に駆動電圧をフレーム周期毎に印加する駆動回路部と、温度を検出する温度センサと、画素Ｖｐｉｘの表示動作を制御する制御部とを備え、制御部は、検出温度に基づいて常温表示制御モードと低温表示制御モードとを切り替え、常温表示制御モードは、第１フレームレートで表示制御し、第１フレームレートのフレーム周期毎に駆動電圧を印加し、第２表示制御モードは、第１フレームレートのフレーム数を２以上の整数で割った第２フレームレートで表示制御し、第２フレームレートのフレーム周期毎に駆動電圧を印加すると共に、印加する駆動電圧を、画素の目標階調に応じた目標駆動電圧よりも高くするオーバードライブを実行する。【選択図】図８

Description

本開示は、液晶表示装置、これを備えた電子機器に関する。

液晶表示装置には、画面背面のバックライト光による透過光を利用して表示を行う透過型液晶表示装置がある。このような液晶表示装置には、画素の明暗を０〜２５５階調（いわゆる２５６階調または８ビット表示）で制御するものがある（特許文献１参照）。液晶表示装置は、環境温度が低い場合、液晶の応答速度が低下する。このため、液晶表示装置は、液晶の応答速度を改善するために、液晶を駆動するための駆動電圧を、通常の駆動電圧よりも高い駆動電圧とする、いわゆるオーバードライブを行っている。

また、液晶表示装置には、液晶の応答性が低下する環境温度下である場合、液晶の応答性が高い範囲を使用することで、液晶の応答性を向上させるものがある（特許文献２参照）。具体的に、この液晶表示装置では、液晶の応答性が高い範囲として、黒レベルが液晶表示装置の輝度の１５％、白レベルが液晶表示装置の輝度の８５％となるように設定している。

特開２００７−２１９３９２号公報 特開２０１０−１０９５７８号公報

このように、液晶表示装置は、環境温度の低温時において液晶の応答速度が低下する場合、画素の階調を目標階調とするために、目標階調に対応する目標駆動電圧よりも高い駆動電圧を印加するオーバードライブを行うことで、液晶の応答速度を向上させている。このとき、オーバードライブの実行時に印加する駆動電圧の印加時間は、液晶の応答速度が遅いほど長くなる。ここで、液晶表示装置は、単位時間当たりのフレーム数が所定数となるフレームレートで表示動作を行っており、フレーム周期毎に所定の駆動電圧を印加している。このため、液晶表示装置は、オーバードライブ時の駆動電圧の印加時間を長くする場合、駆動電圧を印加するフレーム数を多くする必要がある。この場合、液晶表示装置は、オーバードライブで利用するフレーム数が増大することから、各画素を駆動する駆動回路部への負荷が大きくなってしまう。

そこで、本開示は、駆動回路部への負荷の増大を抑制しつつ、オーバードライブを実行し、液晶層の応答速度を向上させることができる液晶表示装置、これを備えた電子機器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本開示は、画素毎に設けられる画素電極と、前記画素毎に共通電位を与える共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に設けられる液晶層と、前記共通電極と前記画素電極との間に、フレーム周期毎に駆動電圧を印加する駆動回路部と、前記液晶層の応答速度の状態を検出する状態検出部と、前記駆動回路部によって印加される前記駆動電圧を、前記フレーム周期毎に制御することで、前記画素の表示動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記液晶層の応答速度が所定速度以上の場合、第１表示制御モードを実行し、前記液晶層の応答速度が前記所定速度未満の場合、第２表示制御モードを実行し、前記第１表示制御モードは、単位時間当たりのフレーム数が所定数となる第１フレームレートで表示制御が行われ、前記第１フレームレートにおける前記フレーム周期毎に前記駆動電圧を印加し、前記第２表示制御モードは、前記第１フレームレートの前記フレーム数を２以上の整数で割った第２フレームレートで表示制御が行われ、前記第２フレームレートにおける前記フレーム周期毎に前記駆動電圧を印加すると共に、印加する前記駆動電圧を、前記画素の目標階調に応じた目標駆動電圧よりも高くすることを特徴とする液晶表示装置及びこれを備えた電子機器である。

上記構成の液晶表示装置、当該液晶表示装置を有する電子機器において、液晶層の応答速度が遅い場合、制御部は、第２表示制御モードに切り替えることができる。このため、制御部は、第２表示制御モードに切り替えることで、第１フレームレートよりも小さい第２フレームレートにできることから、１フレームあたりのフレーム周期を長くすることができる。このため、制御部は、液晶層の応答速度が遅い場合であっても、フレーム周期を長くすることで、フレーム周期内で液晶層を好適に駆動することができ、各画素によって構成される画像のとびを抑制することができる。また、制御部は、第２表示制御モードの実行時における駆動電圧の印加時間を長くする場合、第２表示制御モードの実行時に利用するフレーム数を変える必要がない。以上から、制御部は、第２表示制御モードで利用するフレーム数を増大させることなく、第２表示制御モードの実行時における駆動電圧の印加時間を長くすることができるため、各画素を駆動する駆動回路部へのメモリを余分に必要とせず、液晶層の応答速度を向上させることができる。

本開示によれば、液晶層の応答速度が遅い場合、第２表示制御モードにすることで、駆動回路部へのメモリを余分に必要とせず、オーバードライブを行って、液晶層の応答速度を向上させることができる。

図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の全体斜視図である。 図２は、本実施形態に係る液晶表示装置の分解斜視図である。 図３は、図１の液晶表示装置のシステム構成例を表すブロック図である。 図４は、画素を駆動する駆動回路の一例を示す回路図である。 図５は、常温用表示制御データの一例を示す説明図である。 図６は、低温用表示制御データの一例を示す説明図である。 図７は、制御部による表示制御動作の一例を示すフローチャートである。 図８は、オーバードライブの実行時における表示を示す説明図である。 図９は、時間に応じて変化する目標階調における輝度のグラフである。 図１０は、本実施形態に係る液晶表示装置を自動車のダッシュボードに設置した状態を示す図である。 図１１は、本実施形態に係る液晶表示装置に表示される画像の一例を示す図である。

以下、本開示の技術を実施するための形態（以下、「実施形態」と記述する）について図面を用いて、次に示す手順で詳細に説明する。
１．本実施形態の液晶表示装置
２．評価例
３．適用例
４．本開示の構成

＜１．本実施形態の液晶表示装置＞
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の全体斜視図であり、図２は、本実施形態に係る液晶表示装置の分解斜視図である。また、図３は、図１の液晶表示装置のシステム構成例を表すブロック図であり、図４は、画素を駆動する駆動回路の一例を示す回路図である。図１及び図２は模式的に表したものであり、実際の寸法、形状と同一とは限らない。図１から図４を参照して、本実施形態に係る液晶表示装置１の構成について説明する。

液晶表示装置１は、液晶表示（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）パネルを用いた表示装置である。液晶表示装置１は、表示の形態で分類すると、透過型と反射型に分類することができる。本実施形態の液晶表示装置１は、透過型、又は透過型及び反射型の特徴を併せ持つ半透過型の液晶表示装置である。すなわち、本実施形態は、画面背面のバックライト光による透過光を利用して表示を行う液晶表示装置であればよく、以下の説明では、透過型の液晶表示装置に適用して説明する。なお、液晶表示装置１は、反射型の液晶表示装置に適用してもよい。

図１から図４に示すように、本実施形態の液晶表示装置１は、液晶表示パネル２と、バックライト６と、制御部７とを備えている。液晶表示装置１は、液晶表示パネル２とバックライト６とを積層し、バックライト６により液晶表示パネル２を照明して、液晶表示パネル２に画像を表示させている。また、液晶表示装置１は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）１５を備えている。ＦＰＣ１５は、液晶表示パネル２と制御部７とを接続している。ＦＰＣ１５は、制御部７から出力される液晶表示パネル２の表示動作を制御する制御信号を、液晶表示パネル２に伝送する。

液晶表示パネル２は、２枚の透明基板の間に液晶層（後述する液晶ＬＣを含む層）が設けられている。本実施形態の液晶表示パネル２は、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）型の液晶表示パネルである。液晶表示パネル２は、一方の透明基板に、画素電極７２と共通電極ＣＯＭＬとが積層されて画素Ｖｐｉｘの一部を構成し、この画素Ｖｐｉｘがマトリクス状（行列状）に複数配置されている。また、液晶表示パネル２は、２つの透明基板の少なくとも一方に、カラーフィルタが設けられている。カラーフィルタは、例えば、格子状のブラックマトリクス７６ａと、ブラックマトリクス７６ａの開口部７６ｂに設けられるＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）等の各色のフィルタとを有し、各色のフィルタが各画素Ｖｐｉｘに対応して配置されている。液晶表示パネル２は、画素電極７２と共通電極ＣＯＭＬのいずれか一方に開口が形成されており、開口からもれた電界（フリンジ電界）で液晶を駆動させる。液晶表示パネル２は、制御部７からの制御信号に基づいて、各画素Ｖｐｉｘでの光の透過と遮断を切り換えることで、画像を表示させる。液晶表示パネル２は、マトリクス状に画素Ｖｐｉｘが配置された領域を表示領域２１としている。そして、液晶表示パネル２は、表示領域２１が設けられる面、つまり面積が最も大きい面（パネル面、表面）が、バックライト６の照射面と略平行に配置されている。なお、本実施形態では、液晶表示パネル２を、ＦＦＳ型で示したが、ＩＰＳ（In-Plane Switching）型、ＴＮ（Twisted Nematic）型、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend、Optically Compensated Birefringence）型、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）型としてもよい。

バックライト６は、液晶表示パネル２の裏面側（画像を表示する面とは反対側の面）に対面して配置され、液晶表示パネル２に向けて光を照射する。バックライト６は、光を出力する光源と、光源から出力された光が入射され、入射された光を液晶表示パネル２に向けて照射させる導光板とを有する。光源としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や蛍光灯を用いることができる。また、光源には、図１に示すフレキシブルケーブル４３が接続されており、電源と接続されている。なお、本実施形態では、バックライト６として導光板を用いて導光板の出射面から光を出力させたが、これに限定されない。バックライト６としては、ＬＥＤなどの点光源や冷陰極管（ＣＣＦＬ）などの線光源を用いてもよい。バックライト６は、点光源や線光源を複数配置し、液晶表示パネル２の表示面の全面に光を入射させるようにしてもよい。

（液晶表示パネルの駆動方式）
次に、図３及び図４を参照して、液晶表示パネル２における各画素Ｖｐｉｘの構造について説明する。液晶表示パネル２は、複数の画素Ｖｐｉｘと、ドライバＩＣ３と、水平ドライバ（水平駆動回路）２３と、垂直ドライバ（垂直駆動回路）２２Ａ、２２Ｂと、を備えている。ここで、画素Ｖｐｉｘを駆動する駆動回路部は、水平ドライバ２３と、垂直ドライバ２２Ａ、２２Ｂとを含んで構成される。

液晶表示パネル２は、図３に示すように、液晶層（後述の液晶ＬＣ）を含む画素Ｖｐｉｘが、表示領域２１において、ｍ行×ｎ列に配置されたマトリクス（行列状）構造となっている。なお、本実施形態において、行とは、一方向に配列されるｎ個の画素Ｖｐｉｘを有する画素行をいう。また、列とは、行が配列される方向と直交する方向に配列されるｍ個の画素Ｖｐｉｘを有する画素列をいう。そして、ｍとｎとの値は、垂直方向の表示解像度と水平方向の表示解像度に応じて定まる。そして、図４に示す各画素ＶｐｉｘにＲ、Ｇ、Ｂの３色の色領域が１組として画素Ｐｉｘとして対応付けられている。

液晶表示パネル２は、画素Ｖｐｉｘのｍ行×ｎ列の配列に対して、行毎に走査線２４_１、２４_２、２４_３・・・２４_ｍが配線され、列毎に信号線２５_１、２５_２、２５_３・・・２５_ｎが配線されている。以後、本実施形態においては、走査線２４_１、２４_２、２４_３・・・２４_ｍを代表して走査線２４又は走査線２４_ｍのように表記し、信号線２５_１、２５_２、２５_３・・・２５_ｎを代表して信号線２５又は信号線２５_ｎのように表記することがある。また、本実施形態においては、走査線２４_１、２４_２、２４_３・・・２４_ｍを代表して走査線２４_ｍ＋１、２４_ｍ＋２、２４_ｍ＋３・・・のように表記し、信号線２５_１、２５_２、２５_３・・・２５_ｎを代表して信号線２５_ｎ＋１、２５_ｎ＋２、２５_ｎ＋３・・・のように表記することもある。走査線２４と信号線２５とは、液晶表示パネル２の表示面と交差する視認方向から見た場合、カラーフィルタのブラックマトリクス７６ａ（図４参照）と重なる領域に配置されている。また、液晶表示パネル２は、ブラックマトリクス７６ａが配置されていない領域が開口部７６ｂとなる。

画素Ｖｐｉｘは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ:Thin Film Transistor）Ｔｒ及び液晶ＬＣを備えている。薄膜トランジスタＴｒは、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型のＴＦＴで構成されている。薄膜トランジスタＴｒのソース及びドレインのうち一方は信号線２５_ｎ＋１、２５_ｎ＋２、２５_ｎ＋３に接続され、ゲートは走査線２４_ｍ＋１、２４_ｍ＋２、２４_ｍ＋３に接続され、ソース及びドレインのうち他方は画素電極７２に接続されている。

液晶ＬＣは、画素電極７２と共通電極ＣＯＭＬとの間に設けられている。画素電極７２には、薄膜トランジスタＴｒが接続され、薄膜トランジスタＴｒから画素電位Ｖｐが画素Ｖｐｉｘ毎に印加される。共通電極ＣＯＭＬには、直流電圧のコモン電位（共通電位）Ｖｃｏｍが全画素共通に印加される。

液晶表示パネル２には、制御部７からの制御信号である、マスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号が入力され、ドライバＩＣ３に与えられる。また、制御部７には、温度センサ６０が接続されている。この温度センサ６０は、後述する表示制御において用いられる。温度センサ６０は、液晶表示パネル２の近傍に設置されることが好ましく、液晶表示パネル２の使用環境における温度を検出している。そして、温度センサ６０は、検出結果を制御部７に出力する。

ドライバＩＣ３は、外部電源の電圧振幅のマスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号を、液晶の駆動に必要な内部電源の電圧振幅にレベル変換（昇圧）し、マスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号を生成する。ドライバＩＣ３は、生成したマスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号をそれぞれ第１垂直ドライバ２２Ａ、第２垂直ドライバ２２Ｂ及び水平ドライバ２３に与える。また、ドライバＩＣ３は、各画素共通に与えるコモン電位Ｖｃｏｍを生成し、生成したコモン電位Ｖｃｏｍを、画素Ｖｐｉｘ毎の画素電極７２に対して与える。

第１垂直ドライバ２２Ａ、第２垂直ドライバ２２Ｂは、後述するシフトレジスタを含み、さらにラッチ回路等を含む。第１垂直ドライバ２２Ａ、第２垂直ドライバ２２Ｂは、ラッチ回路が、垂直クロックパルスに同期してドライバＩＣ３から出力される表示データを１水平期間で順次サンプリングしラッチする。第１垂直ドライバ２２Ａ、第２垂直ドライバ２２Ｂは、ラッチ回路においてラッチされた１ライン分のデジタルデータを垂直走査パルスとして順に出力し、液晶表示パネル２の走査線２４_ｍ＋１、２４_ｍ＋２、２４_ｍ＋３・・・に与えることによって画素Ｖｐｉｘを行単位で順次選択する。第１垂直ドライバ２２Ａ、第２垂直ドライバ２２Ｂは、走査線２４_ｍ＋１、２４_ｍ＋２、２４_ｍ＋３・・・の延在方向に走査線２４_ｍ＋１、２４_ｍ＋２、２４_ｍ＋３・・・を挟むように配置されている。第１垂直ドライバ２２Ａ、第２垂直ドライバ２２Ｂは、例えば、走査線２４_ｍ＋１、２４_ｍ＋２、２４_ｍ＋３・・・の液晶表示パネル２の上寄り、垂直走査上方向から、液晶表示パネル２の下寄り、垂直走査下方向へ順にデジタルデータを出力する。また、第１垂直ドライバ２２Ａ、第２垂直ドライバ２２Ｂは、走査線２４_ｍ＋１、２４_ｍ＋２、２４_ｍ＋３・・・の液晶表示パネル２の下寄り、垂直走査下方向から、液晶表示パネル２の上寄り、垂直走査上方向へ順にデジタルデータを出力することもできる。

水平ドライバ２３には、例えば８ビットのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のデジタル映像データが与えられる。水平ドライバ２３は、第１垂直ドライバ２２Ａ、第２垂直ドライバ２２Ｂによる垂直走査によって選択された行の各画素Ｖｐｉｘに対して、画素毎に、もしくは複数画素毎に、あるいは全画素一斉に、信号線２５を介して表示データを書き込む。

このように、液晶表示パネル２には、図４に示す各画素Ｖｐｉｘの薄膜トランジスタＴｒに表示データとして画素信号を供給する信号線２５_ｎ＋１、２５_ｎ＋２、２５_ｎ＋３、各薄膜トランジスタＴｒを駆動する走査線２４_ｍ＋１、２４_ｍ＋２、２４_ｍ＋３等の配線が形成されている。このように、信号線２５_ｎ＋１、２５_ｎ＋２、２５_ｎ＋３は、液晶表示パネル２の表面と平行な平面に延在し、画素Ｖｐｉｘに画像を表示するための画素信号を供給する。

画素Ｖｐｉｘは、走査線２４_ｍ＋１、２４_ｍ＋２、２４_ｍ＋３により、液晶表示パネル２の同じ行に属する他の画素Ｖｐｉｘと互いに接続されている。走査線２４_ｍ＋１、２４_ｍ＋２、２４_ｍ＋３のうち奇数の走査線２４_ｍ＋１、２４_ｍ＋３は、第１垂直ドライバ２２Ａと接続され、第１垂直ドライバ２２Ａから後述する走査信号の垂直走査パルスＶｇａｔｅが供給される。走査線２４_ｍ＋１、２４_ｍ＋２、２４_ｍ＋３のうち偶数の走査線２４_ｍ＋２、２４_ｍ＋４は、第２垂直ドライバ２２Ｂと接続され、第２垂直ドライバ２２Ｂから、後述する走査信号の垂直走査パルスＶｇａｔｅが供給される。このように、第１垂直ドライバ２２Ａ、第２垂直ドライバ２２Ｂは、走査方向の走査線２４_ｍ＋１、２４_ｍ＋２、２４_ｍ＋３に交互に垂直走査パルスＶｇａｔｅを印加する。また、画素Ｖｐｉｘは、信号線２５_ｎ＋１、２５_ｎ＋２、２５_ｎ＋３により、液晶表示パネル２の同じ列に属する他の画素Ｖｐｉｘと互いに接続されている。信号線２５_ｎ＋１、２５_ｎ＋２、２５_ｎ＋３は、水平ドライバ２３と接続され、水平ドライバ２３より画素信号が供給される。共通電極ＣＯＭＬのコモン電位Ｖｃｏｍは、不図示の駆動電極ドライバと接続され、駆動電極ドライバより電圧が供給される。さらに、画素Ｖｐｉｘは、共通電極ＣＯＭＬのコモン電位Ｖｃｏｍにより、液晶表示パネル２の同じ列に属する他の画素Ｖｐｉｘと互いに接続されている。

図３に示す第１垂直ドライバ２２Ａ、第２垂直ドライバ２２Ｂは、垂直走査パルスＶｇａｔｅを、走査線２４_ｍ＋１、２４_ｍ＋２、２４_ｍ＋３を介して、画素Ｖｐｉｘの薄膜トランジスタＴｒのゲートに印加することにより、液晶表示パネル２にマトリクス状に形成されている画素Ｖｐｉｘのうちの１行（１水平ライン）を表示駆動の対象として順次選択する。図３に示す水平ドライバ２３は、画素信号を、信号線２５_ｎ＋１、２５_ｎ＋２、２５_ｎ＋３を介して、第１垂直ドライバ２２Ａ、第２垂直ドライバ２２Ｂにより順次選択される１水平ラインを含む各画素Ｖｐｉｘにそれぞれ供給する。そして、これらの画素Ｖｐｉｘでは、供給される画素信号に応じて、１水平ラインの表示が行われるようになっている。

液晶表示パネル２（液晶表示装置１）は、液晶に同極性の直流電圧が印加され続けることによって液晶の比抵抗（物質固有の抵抗値）等が劣化するのを抑制するために、コモン電位Ｖｃｏｍを基準として映像信号の極性を所定の周期で反転させる駆動方式が採られる。

この液晶表示パネル２の駆動方式として、カラム反転、ライン反転、ドット反転、フレーム反転などの駆動方式が知られている。カラム反転は、１カラム（１画素列）に相当する１Ｖ（Ｖは垂直期間）の時間周期で映像信号の極性を反転させる駆動方式である。ライン反転は、１ライン（１画素行）に相当する１Ｈ（Ｈは水平期間）の時間周期で映像信号の極性を反転させる駆動方式である。ドット反転は、互いに隣接する上下左右の画素毎に映像信号の極性を交互に反転させる駆動方式である。フレーム反転は、１画面に相当する１フレーム毎に全画素に書き込む映像信号を一度に同じ極性で反転させる駆動方式である。液晶表示パネル２は、上記の各駆動方式のいずれを採用することも可能である。

（制御部による表示制御）
次に、図５及び図６を参照して、制御部７による表示制御について説明する。上記したように、画素電極７２には、薄膜トランジスタＴｒから画素電位Ｖｐが印加され、共通電極ＣＯＭＬには、駆動電極ドライバからコモン電位Ｖｃｏｍが印加される。そして、共通電位Ｖｃｏｍと画素電位Ｖｐとの電位差が、図４に示す駆動電圧Ｖｄとなり、制御部７は、この駆動電圧Ｖｄの電圧値を適宜調整することで、各画素Ｖｐｉｘの階調を制御している。つまり、制御部７は、駆動電圧Ｖｄに応じた制御信号をドライバＩＣ３に入力し、水平ドライバ２３と、垂直ドライバ２２Ａ、２２Ｂとを含む駆動回路部によって、各画素Ｖｐｉｘの階調を制御している。

各画素Ｖｐｉｘの階調は、例えば、最小階調値となる０階調から、最大階調値となる２５５階調までの２５６階調となっており、いわゆる８ビット表示となっている。このため、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のそれぞれが８ビット表示となることから、画素Ｐｉｘは、２４ビット表示、つまり、約１６７７万色を表現することが可能となっている。

また、制御部７は、単位時間当たりにおけるフレーム数が所定数となるフレームレートで、各画素Ｖｐｉｘの表示動作を制御しており、各画素Ｖｐｉｘの階調を、所定のフレーム周期毎に制御している。具体的に、制御部７は、１秒当たりにおけるフレーム数が６０フレームとなるフレームレートで、各画素Ｖｐｉｘを駆動する６０Ｈｚ駆動を行っている。そして、制御部７は、６０Ｈｚ駆動におけるフレーム周期（１３．３ｍｓ）毎に、画素Ｖｐｉｘの階調に対応する駆動電圧を印加する。

このように、制御部７は、各画素Ｖｐｉｘに印加する駆動電圧Ｖｄの電圧値を、各画素Ｖｐｉｘの階調に応じて、所定のフレーム周期で適宜変更することで、各画素Ｖｐｉｘの表示制御を実行している。

ここで、２５６個の階調値は、最小階調値が０階調となっており、最小階調値のときの画素Ｖｐｉｘは暗となる一方で、最大階調値が２５５階調となっており、最大階調値のときの画素は明となる。また、画素Ｖｐｉｘは、駆動電圧Ｖｄが最小電圧値になるとき、最小階調値の暗となる。一方で、画素Ｖｐｉｘは、駆動電圧Ｖｄが最大電圧値になるとき、最大階調値の明となる。つまり、液晶表示パネル２は、駆動電圧Ｖｄがかかっていない状態（駆動電圧Ｖｄが０Ｖの状態）で光を透過せずに表示が黒（暗）になる、ノーマリーブラックの方式となっている。

ところで、液晶表示パネル２は、使用環境の温度が低い場合、液晶ＬＣの応答速度が低下する。このため、本実施形態の液晶表示装置１では、画素Ｖｐｉｘの表示制御を行うにあたり、使用環境の温度に応じた表示制御データが複数用意されている。

表示制御データは、例えば、使用環境に応じて、２種類用意されている。一方の表示制御データは、液晶表示パネル２の使用環境の温度が常温のときに用いられる常温用表示制御データＤ１である。他方の表示制御データは、液晶表示パネル２の使用環境の温度が低温のときに用いられる低温用表示制御データＤ２である。

常温用表示制御データＤ１は、液晶ＬＣの応答速度の低下を想定しないデータとなっている。具体的に、常温用表示制御データＤ１は、第１フレームレートであり、例えば、６０Ｈｚ駆動である。この第１フレームレートにおいて、単位時間当たりのフレーム数となる６０フレームには、６０個の電圧値Ｖｄ_１〜Ｖｄ_６０が順番に印加される。印加される６０個の電圧値Ｖｄ_１〜Ｖｄ_６０は、各画素Ｖｐｉｘの階調に対応する電圧値となることから、同じ電圧値のときもあれば、異なる電圧値のときもある。このとき、第１フレームレートは、単位時間をＴ（例えば、１ｓ）とすると、１フレーム周期がＴａ（例えば、１６．６ｍｓ）となる。

低温用表示制御データＤ２は、液晶ＬＣの応答速度の低下を想定したデータとなっている。具体的に、低温用表示制御データＤ２は、第２フレームレートであり、例えば、３０Ｈｚ駆動である。この第２フレームレートにおいて、単位時間当たりのフレーム数となる３０フレームには、３０個の電圧値Ｖｄ_１〜Ｖｄ_３０が順番に印加される。印加される３０個の電圧値Ｖｄ_１〜Ｖｄ_３０も、各画素Ｖｐｉｘの階調に対応する電圧値となることから、同じ電圧値のときもあれば、異なる電圧値のときもある。このとき、第２フレームレートは、単位時間をＴ（例えば、１ｓ）とすると、１フレーム周期がＴｂ（例えば、３３．３ｍｓ）となる。このとき、第２フレームレートにおける１フレーム周期Ｔｂは、第１フレームレートにおける１フレーム周期Ｔａに比して長くなっている。

このように、低温用表示制御データＤ２の第２フレームレートは、常温用表示制御データＤ１の第１フレームレートよりも小さいものとなっている。つまり、低温用表示制御データＤ２の第２フレームレートは、第１フレームレートのフレーム数を２以上の整数（本実施形態では、２）で割ったフレームレートとなっている。

そして、制御部７は、常温用表示制御データＤ１を用いて表示制御を行う常温表示制御モード（第１表示制御モード）と、低温用表示制御データＤ２を用いて表示制御を行う低温表示制御モード（第２表示制御モード）とを、温度センサ６０の検出温度に基づいて切り替えている。

制御部７は、常温表示制御モードを実行すると、常温用表示制御データＤ１に基づいて、液晶表示パネル２の各画素Ｖｐｉｘの階調を、フレーム周期Ｔａ毎に制御する。つまり、制御部７は、ドライバＩＣ３へ向けて、常温用表示制御データＤ１に基づく制御信号（映像信号）を出力する。このため、常温表示制御モードでは、各画素Ｖｐｉｘの階調を、第１フレームレートで表示することが可能となる。

一方で、制御部７は、低温表示制御モードを実行すると、低温用表示制御データＤ２に基づいて、液晶表示パネル２の各画素Ｖｐｉｘの階調を、フレーム周期Ｔｂ毎に制御する。つまり、制御部７は、ドライバＩＣ３へ向けて、低温用表示制御データＤ２に基づく制御信号（映像信号）を出力する。このため、低温表示制御モードでは、各画素Ｖｐｉｘの階調を、第２フレームレートで表示することが可能となる。

ここで、制御部７は、常温表示制御モード及び低温表示制御モードの実行時において、オーバードライブを実行することが可能となっている。オーバードライブとは、液晶ＬＣの応答速度が低下する場合に、液晶ＬＣの応答速度を向上させるべく、画素Ｖｐｉｘの目標階調に対応する目標駆動電圧よりも高い駆動電圧を、所定時間印加することである。所定時間としては、例えば、１フレーム周期であり、常温表示制御モードでは、オーバードライブ実行時に駆動電圧Ｖｄをフレーム周期Ｔａ分だけ印加し、低温表示制御モードでは、オーバードライブ実行時に駆動電圧Ｖｄをフレーム周期Ｔｂ分だけ印加する。このとき、低温表示制御モードの１フレーム周期Ｔｂは、常温表示制御モードの１フレーム周期Ｔａに比して長いことから、オーバードライブ実行時に印加する駆動電圧の印加時間は、常温表示制御モードよりも低温表示制御モードのほうが長くなる。

なお、制御部７は、オーバードライブの実行時において、目標駆動電圧Ｖｄよりも高い駆動電圧Ｖｄを印加する場合、目標階調の倍の階調に対応する駆動電圧Ｖｄを印加してもよいし、目標駆動電圧Ｖｄに所定の係数（いわゆるオーバードライブ係数）を乗算した駆動電圧Ｖｄを印加してもよいし、最大階調値に対応する駆動電圧Ｖｄを印加してもよい。

次に、図７を参照して、制御部７による表示制御モードの切替制御について説明する。制御部７は、先ず、温度センサ６０により液晶表示パネル２の使用環境の温度を検出する（ステップＳ１１）。この後、制御部７は、検出した検出温度が所定温度以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。なお、所定温度は、液晶ＬＣの応答速度が遅くなる温度であり、任意の温度に設定される。所定温度は、例えば−３０℃である。制御部７は、検出温度が所定温度以上であると判定すると（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、常温表示制御モードを実行して（ステップＳ１３）、切替制御の実行を終了する。一方で、制御部７は、検出温度が所定温度よりも低温であると判定すると（ステップＳ１２：Ｎｏ）、低温表示制御モードを実行して（ステップＳ１４）、切替制御の実行を終了する。そして、制御部７は、この切替制御を、所定の周期毎に繰り返し実行する。

なお、制御部７は、常温表示制御モード及び低温表示制御モードにおいて、オーバードライブの実行時に印加される駆動電圧Ｖｄの印加時間を、液晶層の応答時間よりも短くする。ここで、液晶層（液晶ＬＣ）の応答時間とは、最小階調値から最大階調値となるまでに要する時間（または最大階調値から最小階調値となるまでに要する時間）であり、液晶ＬＣの応答速度に応じて変化する時間となっている。つまり、液晶ＬＣの応答速度が遅ければ、液晶層の応答時間は長くなり、一方で、液晶ＬＣの応答速度が速ければ、液晶層の応答時間は短くなる。具体的に、フレームレートが６０フレームである場合、液晶層の応答時間が、３３．３ｍｓ（２フレーム周期）よりも短ければ、常温表示制御モードにすることで、オーバードライブ時の駆動電圧の印加時間を、１６．６ｍｓ（１フレーム周期）とすることができる。また、フレームレートが６０フレームである場合、液晶層の応答時間が、３３．３ｍｓ（２フレーム周期）以上であれば、低温表示制御モードにすることで、オーバードライブ時の駆動電圧の印加時間を、３３．３ｍｓ（１フレーム周期）とすることができる。

以上のように、液晶表示装置１は、温度センサ６０の検出結果に基づいて、常温表示制御モードと低温表示制御モードとを切り替えることができる。このため、制御部７は、液晶層の応答速度が遅い場合、低温表示制御モードに切り替えることで、第１フレームレートよりも小さい第２フレームレートにすることができ、１フレームあたりのフレーム周期を長くすることができる。このため、制御部７は、液晶ＬＣの応答速度が遅い場合であっても、フレーム周期を長くすることで、フレーム周期内で液晶層を好適に駆動することができ、各画素によって構成される画像のとびを抑制することができる。また、制御部７は、オーバードライブ実行時における駆動電圧Ｖｄの印加時間を長くする場合、オーバードライブ実行時に利用するフレーム数を変える必要がない。以上から、制御部７は、オーバードライブで利用するフレーム数を増大させることなく、オーバードライブ実行時における駆動電圧Ｖｄの印加時間を長くすることができるため、各画素Ｖｐｉｘを駆動する駆動回路部への負荷の増大を抑制しつつ、液晶層の応答速度を向上させることができる。

また、液晶表示装置１において、制御部７は、温度センサ６０により検出される検出温度に基づいて、常温表示制御モードと低温表示制御モードとを切り替えることができる。このため、液晶表示装置１は、液晶ＬＣの応答速度が低下する環境温度の場合、低温表示制御モードで画素Ｖｐｉｘを表示制御することができる。

また、液晶表示装置１において、制御部７は、オーバードライブの実行時に印加される駆動電圧Ｖｄの印加時間を、液晶層の応答時間よりも短くすることができる。このため、制御部７は、液晶層の応答時間に応じて、適切な表示制御モードに切り替えることができ、オーバードライブ実行時に印加する駆動電圧Ｖｄの印加時間を、適切な印加時間とすることができる。

なお、本実施形態の液晶表示装置１では、温度センサ６０を用いて、常温表示制御モードと低温表示制御モードとを切り替えたが、温度センサ６０に限定されない。つまり、液晶ＬＣの応答速度の状態を、直接的または間接的に検出可能な状態検出部であれば、いずれの検出部を用いてもよい。

また、本実施形態の液晶表示装置１では、常温用表示制御データＤ１及び低温用表示制御データＤ２の２種類の表示制御データを用いて、常温表示制御モードと低温表示制御モードとを切り替えたが、この構成に限定されない。例えば、３つ以上の表示制御データを用意して、３つ以上の表示制御モードを適宜切り替えてもよい。例えば、液晶表示装置１は、検出温度が所定の第１温度（例えば、−１０℃）以上となる常温で１２０Ｈｚ駆動を行い、検出温度が所定の第１温度よりも小さく所定の第２温度（例えば、−３０℃）以上となる低温で６０Ｈｚ駆動を行い、検出温度が所定の第２温度よりも小さい低温で３０Ｈｚ駆動を行ってもよい。

また、本実施形態の液晶表示装置１では、第１フレームレートを６０フレームとし、第２フレームレートを３０フレームとしたが、この構成に限定されない。低温用表示制御データＤ２の第２フレームレートは、第１フレームレートのフレーム数を２以上の整数で割ったフレームレートであればよい。このため、例えば、第１フレームレートを１２０フレームとし、第２フレームレートを６０フレームとしてもよい。

＜２．評価例＞
本評価例では、本実施形態の液晶表示装置１の作用効果を検討するため、従来の液晶表示装置において時間の経過に伴って変化する目標階調における輝度と、本実施形態の液晶表示装置１において時間の経過に伴って変化する目標階調における輝度とを対比している。図８は、オーバードライブの実行時における表示を示す説明図である。図９は、時間に応じて変化する目標階調のグラフである。

図８において、ＰＴ１は、従来の液晶表示装置において、オーバードライブを実行せずに、画素Ｖｐｉｘの表示制御を行った場合の表示状態を示している。なお、従来の液晶表示装置の表示制御は、本実施形態の常温表示制御モードに相当する表示制御である。ＰＴ１では、画素Ｖｐｉｘを２５６階調で表示可能となっており、フレームレートが６０フレームとなっている。また、ＰＴ１では、画素Ｖｐｉｘが０階調から１２８階調となるように、駆動電圧Ｖｄを印加している。図８に示すように、ＰＴ１では、オーバードライブが実行されていないため、画素Ｖｐｉｘには、１２８階調に対応する駆動電圧Ｖｄが、１フレーム目から印加される。

図８において、ＰＴ２は、従来の液晶表示装置において、オーバードライブを実行して、画素Ｖｐｉｘの表示制御を行った場合の表示状態を示している。なお、従来の液晶表示装置の表示制御は、本実施形態の常温表示制御モードに相当する表示制御である。ＰＴ２でも、画素Ｖｐｉｘを２５６階調で表示可能となっており、フレームレートが６０フレームとなっている。また、ＰＴ２でも、画素Ｖｐｉｘが０階調から１２８階調となるように、駆動電圧Ｖｄを印加している。図８に示すように、ＰＴ２では、オーバードライブが実行されていることから、画素Ｖｐｉｘには、１２８階調に対応する駆動電圧Ｖｄよりも高い２５５階調に対応する駆動電圧Ｖｄが、１フレーム目に印加される。この後、画素Ｖｐｉｘには、１２８階調に対応する駆動電圧Ｖｄが、２フレーム目以降から印加される。このとき、２５５階調に対応する駆動電圧Ｖｄは、１６．６ｍｓ（１フレーム周期Ｔａ）分だけ印加される。

図８において、ＰＴ３は、本実施形態の液晶表示装置１において、オーバードライブを実行して、画素Ｖｐｉｘの表示制御を行った場合の表示状態を示している。なお、本実施形態の液晶表示装置１の表示制御は、低温表示制御モードでの表示制御である。ＰＴ３では、画素Ｖｐｉｘを２５６階調で表示可能となっており、フレームレートが３０フレームとなっている。また、ＰＴ３では、画素Ｖｐｉｘが０階調から１２８階調となるように、駆動電圧Ｖｄを印加している。図８に示すように、ＰＴ３では、オーバードライブが実行されていることから、画素Ｖｐｉｘには、１２８階調に対応する駆動電圧Ｖｄよりも高い２５５階調に対応する駆動電圧Ｖｄが、１フレーム目に印加される。この後、画素Ｖｐｉｘには、１２８階調に対応する駆動電圧Ｖｄが、２フレーム目以降から印加される。このとき、２５５階調に対応する駆動電圧Ｖｄは、３３．３ｍｓ（１フレーム周期Ｔｂ）分だけ印加される。

次に、図９に示すグラフを参照して、図８に示すＰＴ１からＰＴ３までの、目標階調までの輝度の時間変化について説明する。図９に示すグラフは、その横軸が時間となっており、その縦軸が目標階調における輝度（＝１００）となっている。なお、図９では、液晶表示装置１の使用環境における温度は、所定温度よりも低温となっている。

図９において、Ｌ１は、図８のＰＴ１における目標階調までの輝度の時間変化を示している。Ｌ２は、図８のＰＴ２における目標階調までの輝度の時間変化を示している。Ｌ３は、図８のＰＴ３における目標階調までの輝度の時間変化を示している。

図９に示すように、所定時間における輝度を、Ｌ１，Ｌ２及びＬ３のそれぞれにおいて対比すると、Ｌ３の輝度が最も大きく、次いでＬ２の輝度が大きく、Ｌ１の輝度が最も小さいことがわかる。以上から、本実施形態の液晶表示装置１は、使用環境の低温時において、低温表示制御モードを実行することにより、目標階調における輝度に、迅速に到達できることが確認された。

＜３．適用例＞
次に、図１０及び図１１を参照して、本実施形態で説明した液晶表示装置１の適用例について説明する。図１０は、本実施形態に係る液晶表示装置を自動車のダッシュボードに設置した状態を示す図である。図１１は、本実施形態に係る液晶表示装置に表示される画像の一例を示す図である。

図１０に示すように、例えば、本実施形態に係る液晶表示装置１は、自動車の車内の運転席側のダッシュボード３００に設置される。この場合、液晶表示装置１は、速度及び回転数を表示可能なインストルメントパネルとして利用される。図１１に示すように、液晶表示装置１をインストルメントパネルとして用いる場合、液晶表示装置１には、表示領域２１の長手方向における一方側（図示左側）に速度表示計の画像Ｇ１が表示され、長手方向における他方側（図示右側）に回転速度計の画像Ｇ２が表示される。

なお、本実施形態に係る液晶表示装置１は、運転席３１１と助手席３１２の間のダッシュボード３００に設置されるカーナビゲーション装置３１５に適用してもよい。この場合、カーナビゲーション装置３１５の液晶表示装置１は、ナビゲーション表示、音楽操作画面の表示、又は、映画再生表示等に利用される。

また、本実施形態に係る液晶表示装置１は、上記したインストルメントパネル及びカーナビゲーション装置３１５の他に、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、本実施形態に係る液晶表示装置１は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。電子機器は、液晶表示パネルに映像信号を供給し、液晶表示パネルの動作を制御する制御装置を備える。

また、上述した内容により実施形態が限定されるものではない。また、上述した実施形態の構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。

＜４．本開示の構成＞
本開示は以下のような構成を採ることができる。
（１）
画素毎に設けられる画素電極と、
前記画素毎に共通電位を与える共通電極と、
前記画素電極と前記共通電極との間に設けられる液晶層と、
前記共通電極と前記画素電極との間に、フレーム周期毎に駆動電圧を印加する駆動回路部と、
前記液晶層の応答速度の状態を検出する状態検出部と、
前記駆動回路部によって印加される前記駆動電圧を、前記フレーム周期毎に制御することで、前記画素の表示動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記液晶層の応答速度が所定速度以上の場合、第１表示制御モードを実行し、前記液晶層の応答速度が前記所定速度未満の場合、第２表示制御モードを実行し、
前記第１表示制御モードは、
単位時間当たりのフレーム数が所定数となる第１フレームレートで表示制御が行われ、前記第１フレームレートにおける前記フレーム周期毎に前記駆動電圧を印加し、
前記第２表示制御モードは、
前記第１フレームレートの前記フレーム数を２以上の整数で割った第２フレームレートで表示制御が行われ、前記第２フレームレートにおける前記フレーム周期毎に前記駆動電圧を印加すると共に、
印加する前記駆動電圧を、前記画素の目標階調に応じた目標駆動電圧よりも高くすることを特徴とする液晶表示装置。
（２）
前記状態検出部は、使用環境の温度を計測する温度検出部を有し、
前記制御部は、前記温度検出部により検出された温度が、所定温度以上である場合、前記第１表示制御モードに切り替える一方で、所定温度よりも低い場合、前記第２表示制御モードに切り替えることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。
（３）
前記制御部は、印加される前記駆動電圧の印加時間を、前記液晶層の応答時間よりも短くすることを特徴とする（１）または（２）に記載の液晶表示装置。
（４）
（１）から（３）いずれか１つに記載の液晶表示装置を備えた電子機器。

以上、本開示について説明したが、上述した内容により本開示が限定されるものではない。また、上述した本開示の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本開示の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。

１ 液晶表示装置
２ 液晶表示パネル
３ ドライバＩＣ
６ バックライト
７ 制御部
２１ 表示領域
２２Ａ、２２Ｂ 垂直ドライバ
２３ 水平ドライバ
６０ 温度センサ
７２ 画素電極
Ｖｐｉｘ 画素
ＬＣ 液晶
Ｔｒ 薄膜トランジスタ
ＣＯＭＬ 共通電極
Ｖｐ 画素電位
Ｖｃｏｍ コモン電位
Ｄ１ 常温用表示制御データ
Ｄ２ 低温用表示制御データ

Claims (4)

1. 画素毎に設けられる画素電極と、
   前記画素毎に共通電位を与える共通電極と、
   前記画素電極と前記共通電極との間に設けられる液晶層と、
   前記共通電極と前記画素電極との間に、フレーム周期毎に駆動電圧を印加する駆動回路部と、
   前記液晶層の応答速度の状態を検出する状態検出部と、
   前記駆動回路部によって印加される前記駆動電圧を、前記フレーム周期毎に制御することで、前記画素の表示動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記状態検出部による検出結果に基づいて、前記液晶層の応答速度が所定速度以上の場合、第１表示制御モードを実行し、前記液晶層の応答速度が前記所定速度未満の場合、第２表示制御モードを実行し、
   前記第１表示制御モードは、
   単位時間当たりのフレーム数が所定数となる第１フレームレートで表示制御が行われ、前記第１フレームレートにおける前記フレーム周期毎に前記駆動電圧を印加し、
   前記第２表示制御モードは、
   前記第１フレームレートの前記フレーム数を２以上の整数で割った第２フレームレートで表示制御が行われ、前記第２フレームレートにおける前記フレーム周期毎に前記駆動電圧を印加すると共に、
   印加する前記駆動電圧を、前記画素の目標階調に応じた目標駆動電圧よりも高くすることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記状態検出部は、使用環境の温度を計測する温度検出部を有し、
   前記制御部は、前記温度検出部により検出された温度が、所定温度以上である場合、前記第１表示制御モードに切り替える一方で、所定温度よりも低い場合、前記第２表示制御モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記制御部は、前記駆動電圧の印加時間を、前記液晶層の応答時間よりも短くす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。
4. 請求項１から３いずれか１項に記載の液晶表示装置を備えた電子機器。

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