液晶表示パネルの低温特性評価方法および低温特性評価用装置
【課題】液晶表示パネルの低温環境下における画像表示の特性を定量的に評価することで、その後の液晶表示パネルの駆動条件の調整等や設計変更および改良等に役立てることができる液晶表示パネルの低温特性評価方法を提供すること。
【解決手段】アクティブマトリクス方式で駆動される液晶表示パネルの低温特性評価方法であって、液晶表示パネルを低温環境下で保持しつつ、スイッチング素子のオン時間を変化させるべく液晶表示パネルの１画面の繰り返し走査の周波数であるフレーム周波数を変化させながら液晶表示パネルに評価用の画像を表示させて、その評価用の画像に輝度が不均一なムラが視認されるフレーム周波数を検出する。
【解決手段】アクティブマトリクス方式で駆動される液晶表示パネルの低温特性評価方法であって、液晶表示パネルを低温環境下で保持しつつ、スイッチング素子のオン時間を変化させるべく液晶表示パネルの１画面の繰り返し走査の周波数であるフレーム周波数を変化させながら液晶表示パネルに評価用の画像を表示させて、その評価用の画像に輝度が不均一なムラが視認されるフレーム周波数を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルの特性評価方法および特性評価用装置に関し、更に詳しくは、−１０℃などの低温環境下での画像表示における液晶表示パネルの低温特性評価方法および低温特性評価用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータやテレビなどの家電製品の表示部として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えたアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルが広く用いられている。この液晶表示パネルは、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ（ＣＦ）基板とからなる一対の基板が所定の間隔を置いて平行に対向配置され、両基板間に液晶が充填された構成をなしている。
【０００３】
ＴＦＴアレイ基板には、複数本の走査電極線と、複数本の画像信号電極線と、これら電極線によって格子状に区画された各領域に配置された画素電極が形成され、ＣＦ基板にはほぼ全面に共通電極が形成されており、各画素電極と共通電極に印加する電圧を変化させることで、画素毎の液晶を駆動させて画像表示ができるようになっている。
【０００４】
具体的には、１本の走査電極線を選択して走査信号電圧を印加し、選択された走査電極線に接続された全てのＴＦＴをオン状態にして、このときにタイミングを合わせて、全ての画像信号電極線にそれぞれの画素の駆動状態に合わせた画像信号電圧を印加することで、各ＴＦＴに接続された全ての画素電極に画像信号電圧が充電されて液晶が駆動される。そして、走査電極線を上から順次選択して走査することで、すべての画素が駆動されて１フレーム分の画像、つまり１画面が表示される。これを所定のフレーム周波数（１画面の繰り返し走査の周波数）で繰り返すことで動画が表示されるようになっている。
【０００５】
フレーム周波数としては、通常、６０Ｈｚが広く用いられているが、動きの速い動画像であっても１／６０秒の間は画像が止まったホールド型の表示となるため、輪郭が不鮮明な画像になるいわゆる動画ぼけになってしまう。そこで、１つのフレームで画像を表示した後に全面ブラック（黒）の画像を挿入し、ホールド時間を短くして擬似的にインパルス型の表示にすることによりくっきりと動画を表示する技術が開発されている。この場合、フレーム周波数は２倍の１２０Ｈｚとなる。また、液晶表示パネルの画像表示におけるコントラスト等の画質を向上させるためフレーム周波数を１２０Ｈｚとする場合がある。
【０００６】
このような液晶表示パネルは常温だけでなく、冬期間に屋外で使用されることがあり、このような低温環境下で液晶表示パネルに画像を表示させると、図５に示されるような液晶表示パネル３０の全面または一部に輝度が不均一なムラ（以下、低温ムラという）３１が視認されることがある。
【０００７】
このような低温ムラが発生する原因は、スイッチング素子としてのＴＦＴの低温時での応答速度の低下による画素電極への印加電圧の充電不足、つまりＴＦＴのオン時間が充分でないことによって液晶が充分に駆動されていないのが主な原因であると考えられている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２９７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来、低温環境下での液晶表示パネルの駆動能力についての評価方法がなく、液晶表示パネルを設計・開発していく上で、低温ムラに対して液晶表示パネルを定量的に評価する方法の確立が望まれていた。
【００１０】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、液晶表示パネルの低温環境下における画像表示の特性を定量的に評価することで、その後の液晶表示パネルの駆動条件の調整等や設計変更および改良等に役立てることができる液晶表示パネルの低温特性評価方法および低温特性評価用装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明は、複数本の走査電極線と同じく複数本の画像信号電極線とが交差するように形成され、隣り合う前記走査電極線と隣り合う前記画像信号電極線とで囲まれた領域には画素電極が形成され、前記走査電極線と前記画像信号電極線の交差部近傍には前記走査電極線に印加される走査信号電圧によりオン・オフされて前記画素電極への前記画像信号電極線を介しての画像信号電圧の印加をスイッチングするスイッチング素子が形成され、前記画素電極に液晶を介して共通電極が形成されてアクティブマトリクス方式で駆動される液晶表示パネルの低温特性評価方法であって、前記液晶表示パネルを低温環境下で保持し、前記スイッチング素子のオン時間を変化させるべく前記液晶表示パネルの１画面の繰り返し走査の周波数であるフレーム周波数を変化させながら該液晶表示パネルに評価用の画像を表示させて、該評価用の画像に輝度が不均一なムラが視認されるフレーム周波数を検出することを要旨とするものである。
【００１２】
また、上記課題を解決するため本発明は、複数本の走査電極線と同じく複数本の画像信号電極線とが交差するように形成され、隣り合う前記走査電極線と隣り合う前記画像信号電極線とで囲まれた領域には画素電極が形成され、前記走査電極線と前記画像信号電極線の交差部近傍には前記走査電極線に印加される走査信号電圧によりオン・オフされて前記画素電極への前記画像信号電極線を介しての画像信号電圧の印加をスイッチングするスイッチング素子が形成され、前記画素電極に液晶を介して共通電極が形成されてアクティブマトリクス方式で駆動される液晶表示パネルの低温特性評価用装置であって、前記液晶表示パネルを低温環境下で保持する恒温槽と、前記スイッチング素子のオン時間を変化させるべく前記液晶表示パネルの１画面の繰り返し走査の周波数であるフレーム周波数を変化させるフレーム周波数変化手段とを備え、前記恒温槽内で前記液晶表示パネルを低温環境下に保持し、前記フレーム周波数変化手段によって前記フレーム周波数を変化させながら前記液晶表示パネルに評価用の画像を表示させて、該評価用の画像に輝度が不均一なムラが視認されるフレーム周波数を検出可能にしたことを要旨とするものである。
【００１３】
このような構成を有する液晶表示パネルの特性評価方法および特性評価用装置によれば、新規に設計・開発した液晶表示パネルの試作品を、例えば−１０℃などの低温環境下で保持し、スイッチング素子のオン時間を変化させるべく液晶表示パネルの１画面の繰り返し走査の周波数であるフレーム周波数を６０Ｈｚ、７０Ｈｚ、８０Ｈｚ、９０Ｈｚへと順次変化させることで、低温ムラが視認されるフレーム周波数の下限値を検出することができる。
【００１４】
この場合、例えば９０Ｈｚで低温ムラが視認されたとき、この液晶表示パネルは、９０Ｈｚ以下のフレーム周波数領域で使用することが可能であることが確認される。したがって、この液晶表示パネルをフレーム周波数６０Ｈｚで使用する場合は、低温ムラに対するマージンが大きいわけであるから、この液晶表示パネルの駆動条件の調整等や設計変更等により液晶表示パネルの製造コストを低減することを図ることができる。
【００１５】
この場合、評価用の画像の輝度の階調レベルが、液晶表示パネルの画像表示における最も明るい階調レベルと最も暗い階調レベルの中間である構成にすれば、低温環境下における液晶表示パネルの画像のムラが視認され易いので、フレーム周波数を変化させた際の低温ムラの視認性が良く簡便に評価を行うことが可能である。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成を有する本発明によれば、液晶表示パネルの低温環境下における画像表示に輝度が不均一なムラが視認されないフレーム周波数が検出されるので、この検出結果に基づいて、その液晶表示パネルの駆動可能なフレーム周波数領域が確認され、その後の液晶表示パネルの駆動条件の調整等や設計変更等に役立てることができ、その結果、低温環境下で低温ムラが視認されてしまう液晶表示パネルの市場への流出を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る液晶表示パネルの低温特性評価方法および低温特性評価用装置の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は低温特性評価用装置の概略構成を示した図である。
【００１８】
図示されるように、液晶表示パネルの低温特性評価用装置１は、液晶表示パネル３０を低温環境下に保持する恒温槽２と、種々なるフレーム周波数で液晶表示パネル３０に評価用の画像３０ａを表示させるための各種電気回路を備えている。
【００１９】
恒温槽２は、外層２ａ、内層２ｂの２重構造を有しており、冷却器３で冷却された気体を送風機４で送り出して、恒温槽２内部の気体を所定の温度にまで下げることができるようになっている。恒温槽２内部には温度センサー５が設けられており、内部の気体の温度を検出することができる。この温度センサー５が検出した信号に応じて、恒温槽２内部が設定された温度で一定になるように温度制御部６が冷却器３と送風機４を制御するようになっている。
【００２０】
恒温槽２内部に収容された液晶表示パネル３０には、この液晶表示パネル３０に駆動信号を供給する走査電極線駆動回路１３と画像信号電極線駆動回路１４が接続されている。走査電極線駆動回路１３と画像信号駆動回路１４は、表示制御回路１２に接続されており、表示制御回路１２は走査電極線駆動回路１３と画像信号電極線駆動回路１４を制御して、これら走査電極線駆動回路１３と画像信号電極線駆動回路１４から所定の駆動信号を液晶表示パネル３０に出力させて、液晶表示パネル３０に評価用画像３０ａを表示させる。
【００２１】
表示制御回路１２には、発振回路１１が接続されており、所定周波数の基準クロック信号ＣＬＫが入力されている。表示制御回路１２は、発振回路１１から入力された基準クロック信号ＣＬＫの周波数に対応する駆動信号を走査電極線駆動回路１３と画像信号電極線駆動回路１４から液晶表示パネル３０に出力させる。また、表示制御回路１２は、液晶表示パネル３０の駆動に必要な各種の直流電源を走査電極線駆動回路１３と画像信号電極駆動回路１４に供給している。
【００２２】
発振回路１１には、発振周波数設定回路１０が接続されており、発振回路１１から出力される基準クロック信号ＣＬＫを種々なる周波数に変化させることが可能になっている。この場合、発振回路１１は、例えば複数のマルチ発信器からなるものが用いられており、発振周波数設定回路１０からの出力信号に応じて基準クロックＣＬＫの周波数を種々変化させることができ、それに伴い、この周波数が変化する基準クロック信号ＣＬＫに対応して走査電極線駆動回路１３および画像信号電極線駆動回路１４から液晶表示パネル３０に出力される駆動信号の周波数を種々変化させることが可能になっている。
【００２３】
このようなフレーム周波数変化手段により液晶表示パネル３０を駆動するフレーム周波数（１画面の繰り返し走査の周波数）を例えば、６０Ｈｚ〜１２０Ｈｚの間で無段階に連続して変化させることや、６０Ｈｚ、７０Ｈｚ、８０Ｈｚ・・・と段階的に変化させることができるようになっている。
【００２４】
また、図１に示されるように、恒温槽２内の液晶表示パネル３０の背面側には、バックライトユニット２０が配設されている。このバックライトユニット２０は、複数本の蛍光ランプ２１を備え、これら蛍光ランプ２１から発せられる光の特性を調整して液晶表示パネル３０の背面側に照射するもので、照射された光は、液晶表示パネル３０を透過することにより、液晶表示パネル３０の前面側に評価用画像３０ａが可視状態に表示されるようになっている。各蛍光ランプ２１は、例えば点灯電圧８００Ｖｒｍｓ〜１５００Ｖｒｍｓで点灯周波数３０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚを発生させる図示しないランプ点灯回路によって点灯されるようになっている。
【００２５】
図２は、本発明が適用されるアクティブマトリクス方式の液晶表示パネル３０が備えるＴＦＴアレイ基板４０の概略構成を拡大して示した平面図、図３は図２のＡ−Ａ線における液晶表示パネル３０の断面図である。
【００２６】
図示されるように、ＴＦＴアレイ基板４０には複数の画素電極４１がマトリクス状に形成されている。各画素電極４１の周囲には、走査電極線であるゲート電極線４２と画像信号電極線であるソース電極線４３とが相互に直交するように形成されている。これらゲート電極線４２とソース電極線４３はアルミニウム等からなる金属線である。ゲート電極線４２とソース電極線４３とは、その交差部において、ソース電極線４３が上側、ゲート電極線４２が下側となるように交差しており、交差部においてゲート電極線４２とソース電極線４３は、窒素酸化膜等からなるゲート絶縁膜４６を介して電気的に絶縁されている。
【００２７】
また、ゲート電極線４２とソース電極線４３と交差部には、ゲート電極線４２の一部であるゲート電極４２ａに接続されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４４が形成されている。
【００２８】
ＴＦＴ４４が形成されている領域のゲート絶縁膜４６の上側には、アモルファスシリコン等からなる半導体膜４５が、ゲート電極４２ａに重畳するように形成されている。また、その半導体膜４５の上側には、ソース電極線４３の一部であるソース電極４３ａとドレイン電極４３ｂが形成されている。この場合、ソース電極４３ａとドレイン電極４３ｂは、ゲート電極４２ａ上の半導体膜４５の両側に相互に離隔して形成されている。そして、ドレイン電極４３ｂが画素電極４１のコンタクトホール部４１ａを介して画素電極４１に接続されている。
【００２９】
ＴＦＴ４４は、ゲート電極線４２のゲート電極４２ａより供給される走査信号電圧Ｖｇによってオン・オフされる。また、ソース電極線４３のソース電極４３ａより供給される画像信号電圧Ｖｓは、ドレイン電極４３ｂとコンタクトホール部４１ａを介して画素電極４１に供給される。
【００３０】
このようなＴＦＴ４４は、ゲート絶縁膜４６の上側に形成された層間絶縁膜４７に覆われている。この層間絶縁膜４７は感光性樹脂からなり、この層間絶縁膜４７の上に画素電極４１が形成されている。画素電極４１は例えばＩＴＯ（indium-tin oxide：インジウム酸化スズ）等の透明導電膜により形成されている。この画素電極４１の上側には図示しない配向膜が形成され、液晶６０がこの配向膜により所定の方向に配向規制される。
【００３１】
また、このようなＴＦＴアレイ基板４０には、ソース電極線４３から供給されてＴＦＴ４４を介して画素電極４１に充填された画像信号電圧Ｖｓの保持時間を確保すべく、保持容量電極線４８が画素電極４１に対してゲート絶縁膜４６および層間絶縁膜４７を介して重ね合うように配置されている。この場合、保持容量電極線４８は、ゲート電極線４２と平行になるように画素電極４１の略中央位置に設けられている。
【００３２】
また、このようなＴＦＴアレイ基板４０に対向配置されるＣＦ基板５０は、図３に示されるように、上述したゲート電極線４２とソース電極線４３が形成された領域を遮光するように格子形状のブラックマトリクス（ＢＭ）５２が形成されており、隣り合うＢＭ５２で囲まれた領域には、赤、青、緑等の着色層５３が形成されている。また、着色層５３の下側には各画素電極４１に共通の共通電極５１が形成されている。この共通電極５１も、ＩＴＯ等の透明導電膜により形成されている。また、共通電極５１の下側には図示しない配向膜が形成され、液晶６０がこの配向膜により所定の方向に配向規制される。
【００３３】
このような構成の液晶表示パネル３０は、恒温槽２内においてバックライトユニット２０によって背面側から光が照射され、上述した走査電極線駆動回路１３から出力されてゲート電極線４２に印加される走査信号電圧Ｖｇと、画像信号電極線駆動回路１４から出力されてソース電極線４３に印加される画像信号電圧Ｖｓによって線順次走査方式で画像表示が行われる。
【００３４】
図４（ａ）〜（ｄ）は、各フレーム周波数（６０Ｈｚ、７０Ｈｚ、８０Ｈｚ、９０Ｈｚ）において、ＴＦＴアレイ基板４０に形成されたゲート電極線４２に印加される走査信号電圧Ｖｇおよびソース電極線４３に印加される画像信号電圧Ｖｓ、そして、ＣＦ基板５０に形成された共通電極５１に印加されるコモン電圧Ｖｃｏｍの時間変化を示した図である。
【００３５】
この場合、走査電極線駆動回路１３が１本のゲート電極線４２を選択して走査信号電圧Ｖｇを印加し、選択されたゲート電極線４２に接続された全てのＴＦＴ４４をオン状態にする。このときにタイミングを合わせて、画像信号電極線駆動回路１４が全てのソース電極線４３にそれぞれの画素の駆動状態に合わせた画像信号電圧Ｖｓを印加することで、各ＴＦＴ４４に接続された全ての画素電極４１に画像信号電圧Ｖｓが充電される。
【００３６】
このとき、共通電極５１に印加されているコモン電圧Ｖｃｏｍと画像信号電圧Ｖｓとの電位差が液晶６０を駆動する液晶駆動電圧ＶＬＣとなり、この液晶駆動電圧ＶＬＣによって液晶６０が駆動される。そして、走査電極線駆動回路１３が各ゲート電極線４２を上から順次選択して走査することで、すべての画素が駆動されて１フレーム分の画像、つまり１画面が表示される。これを所定のフレーム周波数（１画面の繰り返し走査の周波数）で繰り返すことで動画が表示されるようになっている。
【００３７】
図４（ａ）に示されるように、フレーム周波数が６０Ｈｚである場合、一周期（１フレーム期間）は、約１６ｍｓ（１／６０ｓ）になる。例えばゲート電極線４２の数を４８０本とすると、１本の走査時間、つまり書き込み時間Ｔａは、約３３μｓになる。この書き込み時間３３μｓ内にＴＦＴ４４をオンして、画素電極４１に画像信号電圧Ｖｓを印加して充電させて液晶駆動電圧ＶＬＳで液晶６０を駆動する。そして、次のゲート電極線４２に走査が移動する時にＴＦＴ４４をオフし、図示されるような保持時間Ｔｈの間、液晶６０を駆動している液晶駆動電圧ＶＬＳを液晶６０と保持容量電極線４８による保持容量で保持する。
【００３８】
通常、このような液晶表示パネル３０では、液晶６０を交流駆動することが必須となっていることから、液晶６０を駆動する液晶駆動電圧ＶＬＳの極性を交互に反転することが行われている。例えば、図示されるようにコモン電圧Ｖｃｏｍを一定にし、１フレーム毎に画像信号電圧Ｖｓの極性をコモン電圧Ｖｃｏｍに対して反転するフレーム反転駆動によって液晶６０が交流駆動されている。
【００３９】
この場合、画像信号電圧Ｖｓは、図１に示されるように液晶表示パネル３０に評価用画像３０ａを表示させる所定の階調レベルに設定されている。具体的には、液晶表示パネル３０の各画素に表示される最も明るい階調レベル（白表示）と最も暗い階調レベル（黒表示）の間の中間のレベルの階調レベル（グレー表示）になるように画像信号電圧Ｖｓが表示制御回路１２によって設定されている。
【００４０】
評価用画像３０ａをこのような中間の階調レベルとすることで、ムラが視認され易くなり、後述する液晶表示パネル３０を駆動するフレーム周波数を変化させた際の低温ムラの視認性が良く簡便に評価を行うことが可能である。
【００４１】
次に、上述した低温特性評価用装置１を用いた液晶表示パネル３０の低温評価方法について説明する。
【００４２】
予め内部が−１０℃の雰囲気で一定になるように設定された恒温槽２内に液晶表示パネル３０を収容して、例えば３０分間、液晶表示パネル３０を放置する。このときバックライト２０は点灯状態にしておく。その後、各電気回路を動作させて、液晶表示パネル３０を駆動して、評価用画像３０ａを表示させる。
【００４３】
先ず、図４（ａ）に示されるようにフレーム周波数６０Ｈｚ（１フレーム期間（１／６０ｓ））で液晶表示パネル３０を駆動し評価用画像３０ａを表示させる。図示されるように、このとき１フレーム期間は１／６０ｓである。そして、この状態で表示された評価用画像３０ａに低温ムラ（全面または一部に輝度が不均一なムラ）が発生していないか確認する。
【００４４】
次に、発振周波数設定回路１０および発振回路１１によって基準クロック信号ＣＬＫの周波数を変化させて、図４（ｂ）に示されるように、フレーム周波数７０Ｈｚ（１フレーム期間（１／７０ｓ））で、液晶表示パネル３０を駆動して評価用画像３０ａを表示させる。図示されるように、このとき１フレーム期間は１／７０ｓである。そして、この状態で表示された評価用画像３０ａに低温ムラが発生していないか確認する。
【００４５】
次に、更に基準クロック信号ＣＬＫの周波数を更に変化させて、図４（ｃ）に示されるように、フレーム周波数８０Ｈｚ（１フレーム期間（１／８０ｓ））で、液晶表示パネル３０を駆動して評価用画像３０ａを表示させる。図示されるように、このとき１フレーム期間は１／８０ｓである。そして、この状態で表示された評価用画像３０ａに低温ムラが発生していないか確認する。
【００４６】
次に、更に基準クロック信号ＣＬＫの周波数を更に変化させて、図４（ｄ）に示されるように、フレーム周波数９０Ｈｚ（１フレーム期間（１／９０ｓ））で、液晶表示パネル３０を駆動して評価用画像３０ａを表示させる。図示されるように、このとき１フレーム期間は１／９０ｓである。そして、この状態で表示された評価用画像３０ａに低温ムラが発生していないか確認する。
【００４７】
このようにフレーム周波数が６０Ｈｚ、７０Ｈｚ、８０Ｈｚ、９０Ｈｚと増加するのに伴って、図示されるように書き込み時間Ｔａ、つまりスイッチング素子であるＴＦＴ４４のオン時間が短くなっていく。
【００４８】
図５に示されるような液晶表示パネル３０に低温ムラ３１が発生する原因は、スイッチング素子としてのＴＦＴ４４の低温時での応答速度の低下による画素電極４１への画像信号電圧Ｖｓの充電不足、つまりＴＦＴ４４のオン時間（書き込み時間Ｔａ）が充分でないことによって液晶６０が充分に駆動されていないのが主な原因であることから、ＴＦＴ４４のオン時間を短くするべくフレーム周波数を増加させることで、低温ムラが発生するフレーム周波数を検出することができる。
【００４９】
例えば、上述した実施の形態において、フレーム周波数が６０Ｈｚ、７０Ｈｚ、８０Ｈｚでは、液晶表示パネル３０に表示された評価用画像３０ａに低温ムラが視認されないが、フレーム周波数を９０Ｈｚにしたときに低温ムラが発生したと仮定すると、この液晶表示パネル３０の−１０℃という低温環境下におけるフレーム周波数の上限は９０Ｈｚであることが確認される。つまり、この液晶表示パネル３０は、９０Ｈｚ以下のフレーム周波数領域で使用することが可能であることが確認される。
【００５０】
これにより、例えば、液晶表示パネル３０がフレーム周波数を６０Ｈｚとして設計・開発されたものであれば、フレーム周波数を低温ムラが発生しない８０Ｈｚで使用することができる。また、フレーム周波数が９０Ｈｚまでは低温ムラが視認されないこの液晶表示パネル３０をフレーム周波数６０Ｈｚで使用する場合は、ＴＦＴ４４のオン時間にマージンがあることから、ＴＦＴ４４の応答特性をデチューンさせるべく安価な材料を用いて製作して材料費を削減する設計変更を実施することができる。
【００５１】
このように液晶表示パネルの低温環境下における画像表示に輝度が不均一なムラが視認されないフレーム周波数が検出されるので、この検出結果に基づいて、その液晶表示パネルの低温環境下で駆動可能なフレーム周波数領域が確認され、その後の液晶表示パネルの駆動条件の調整等や設計変更等に役立てることができ、その結果、低温環境下で低温ムラが視認されてしまう液晶表示パネルの市場への流出を防止することができる。
【００５２】
以上、本発明に係る液晶表示パネルの低温特性評価方法および低温特性評価用装置の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることは勿論である。
【００５３】
例えば、上述した実施形態では、液晶表示パネルのフレーム周波数を６０Ｈｚ〜９０Ｈｚにまで変化させる構成について説明したが、低温ムラが視認されなければ、低温ムラが視認されるまで１２０Ｈｚ、２４０Ｈｚとフレーム周波数を増加させても良い。また、これとは逆に低温ムラが視認されるフレーム周波数から、低温ムラ視認されなくなるまでフレーム周波数を減少させる構成でも良く、低温ムラが発生しないフレーム周波数領域を確認することができる。また、恒温槽内の雰囲気の温度を−１０℃に設定した構成について説明したが、−３５℃等の更に厳しい条件の低温環境下で液晶表示パネルを保持して低温特性評価を行う構成でも良く、上述した実施の形態には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示パネルの低温評価用装置の概略構成を示した図である。
【図２】本発明によって評価される液晶表示パネルが備えるＴＦＴアレイ基板の１画素を拡大して示した図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線における液晶表示パネルの断面を示した図である。
【図４】液晶表示パネルに形成されたゲート電極線、ソース電極線、共通電極に印加される各電圧の変化を時間軸に沿って示した図である。
【図５】液晶表示パネルに低温ムラが視認された状態を示した図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 液晶表示パネルの低温特性評価用装置
２ 恒温槽
３ 冷却器
４ 送風機
５ 温度センサー
６ 温度制御部
１０ 発振周波数設定回路
１１ 発振回路
１２ 表示制御回路
１３ 走査電極線駆動回路
１４ 画像信号電極線駆動回路
２０ バックライトユニット
３０ 液晶表示パネル
３０ａ 評価用画像
４０ ＴＦＴアレイ基板
４１ 画素電極
４２ ゲート電極線
４３ ソース電極線
４４ ＴＦＴ
４８ 保持容量電極線
５０ ＣＦ基板
５１ 共通電極
５２ ブラックマトリックス
５３ 着色層
６０ 液晶
ＣＬＫ 基準クロック信号
Ｖｇ 走査信号電圧
Ｖｓ 画像信号電圧
Ｖｃｏｍ コモン電圧
ＶＬＣ 液晶駆動電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルの特性評価方法および特性評価用装置に関し、更に詳しくは、−１０℃などの低温環境下での画像表示における液晶表示パネルの低温特性評価方法および低温特性評価用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータやテレビなどの家電製品の表示部として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えたアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルが広く用いられている。この液晶表示パネルは、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ（ＣＦ）基板とからなる一対の基板が所定の間隔を置いて平行に対向配置され、両基板間に液晶が充填された構成をなしている。
【０００３】
ＴＦＴアレイ基板には、複数本の走査電極線と、複数本の画像信号電極線と、これら電極線によって格子状に区画された各領域に配置された画素電極が形成され、ＣＦ基板にはほぼ全面に共通電極が形成されており、各画素電極と共通電極に印加する電圧を変化させることで、画素毎の液晶を駆動させて画像表示ができるようになっている。
【０００４】
具体的には、１本の走査電極線を選択して走査信号電圧を印加し、選択された走査電極線に接続された全てのＴＦＴをオン状態にして、このときにタイミングを合わせて、全ての画像信号電極線にそれぞれの画素の駆動状態に合わせた画像信号電圧を印加することで、各ＴＦＴに接続された全ての画素電極に画像信号電圧が充電されて液晶が駆動される。そして、走査電極線を上から順次選択して走査することで、すべての画素が駆動されて１フレーム分の画像、つまり１画面が表示される。これを所定のフレーム周波数（１画面の繰り返し走査の周波数）で繰り返すことで動画が表示されるようになっている。
【０００５】
フレーム周波数としては、通常、６０Ｈｚが広く用いられているが、動きの速い動画像であっても１／６０秒の間は画像が止まったホールド型の表示となるため、輪郭が不鮮明な画像になるいわゆる動画ぼけになってしまう。そこで、１つのフレームで画像を表示した後に全面ブラック（黒）の画像を挿入し、ホールド時間を短くして擬似的にインパルス型の表示にすることによりくっきりと動画を表示する技術が開発されている。この場合、フレーム周波数は２倍の１２０Ｈｚとなる。また、液晶表示パネルの画像表示におけるコントラスト等の画質を向上させるためフレーム周波数を１２０Ｈｚとする場合がある。
【０００６】
このような液晶表示パネルは常温だけでなく、冬期間に屋外で使用されることがあり、このような低温環境下で液晶表示パネルに画像を表示させると、図５に示されるような液晶表示パネル３０の全面または一部に輝度が不均一なムラ（以下、低温ムラという）３１が視認されることがある。
【０００７】
このような低温ムラが発生する原因は、スイッチング素子としてのＴＦＴの低温時での応答速度の低下による画素電極への印加電圧の充電不足、つまりＴＦＴのオン時間が充分でないことによって液晶が充分に駆動されていないのが主な原因であると考えられている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２９７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来、低温環境下での液晶表示パネルの駆動能力についての評価方法がなく、液晶表示パネルを設計・開発していく上で、低温ムラに対して液晶表示パネルを定量的に評価する方法の確立が望まれていた。
【００１０】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、液晶表示パネルの低温環境下における画像表示の特性を定量的に評価することで、その後の液晶表示パネルの駆動条件の調整等や設計変更および改良等に役立てることができる液晶表示パネルの低温特性評価方法および低温特性評価用装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明は、複数本の走査電極線と同じく複数本の画像信号電極線とが交差するように形成され、隣り合う前記走査電極線と隣り合う前記画像信号電極線とで囲まれた領域には画素電極が形成され、前記走査電極線と前記画像信号電極線の交差部近傍には前記走査電極線に印加される走査信号電圧によりオン・オフされて前記画素電極への前記画像信号電極線を介しての画像信号電圧の印加をスイッチングするスイッチング素子が形成され、前記画素電極に液晶を介して共通電極が形成されてアクティブマトリクス方式で駆動される液晶表示パネルの低温特性評価方法であって、前記液晶表示パネルを低温環境下で保持し、前記スイッチング素子のオン時間を変化させるべく前記液晶表示パネルの１画面の繰り返し走査の周波数であるフレーム周波数を変化させながら該液晶表示パネルに評価用の画像を表示させて、該評価用の画像に輝度が不均一なムラが視認されるフレーム周波数を検出することを要旨とするものである。
【００１２】
また、上記課題を解決するため本発明は、複数本の走査電極線と同じく複数本の画像信号電極線とが交差するように形成され、隣り合う前記走査電極線と隣り合う前記画像信号電極線とで囲まれた領域には画素電極が形成され、前記走査電極線と前記画像信号電極線の交差部近傍には前記走査電極線に印加される走査信号電圧によりオン・オフされて前記画素電極への前記画像信号電極線を介しての画像信号電圧の印加をスイッチングするスイッチング素子が形成され、前記画素電極に液晶を介して共通電極が形成されてアクティブマトリクス方式で駆動される液晶表示パネルの低温特性評価用装置であって、前記液晶表示パネルを低温環境下で保持する恒温槽と、前記スイッチング素子のオン時間を変化させるべく前記液晶表示パネルの１画面の繰り返し走査の周波数であるフレーム周波数を変化させるフレーム周波数変化手段とを備え、前記恒温槽内で前記液晶表示パネルを低温環境下に保持し、前記フレーム周波数変化手段によって前記フレーム周波数を変化させながら前記液晶表示パネルに評価用の画像を表示させて、該評価用の画像に輝度が不均一なムラが視認されるフレーム周波数を検出可能にしたことを要旨とするものである。
【００１３】
このような構成を有する液晶表示パネルの特性評価方法および特性評価用装置によれば、新規に設計・開発した液晶表示パネルの試作品を、例えば−１０℃などの低温環境下で保持し、スイッチング素子のオン時間を変化させるべく液晶表示パネルの１画面の繰り返し走査の周波数であるフレーム周波数を６０Ｈｚ、７０Ｈｚ、８０Ｈｚ、９０Ｈｚへと順次変化させることで、低温ムラが視認されるフレーム周波数の下限値を検出することができる。
【００１４】
この場合、例えば９０Ｈｚで低温ムラが視認されたとき、この液晶表示パネルは、９０Ｈｚ以下のフレーム周波数領域で使用することが可能であることが確認される。したがって、この液晶表示パネルをフレーム周波数６０Ｈｚで使用する場合は、低温ムラに対するマージンが大きいわけであるから、この液晶表示パネルの駆動条件の調整等や設計変更等により液晶表示パネルの製造コストを低減することを図ることができる。
【００１５】
この場合、評価用の画像の輝度の階調レベルが、液晶表示パネルの画像表示における最も明るい階調レベルと最も暗い階調レベルの中間である構成にすれば、低温環境下における液晶表示パネルの画像のムラが視認され易いので、フレーム周波数を変化させた際の低温ムラの視認性が良く簡便に評価を行うことが可能である。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成を有する本発明によれば、液晶表示パネルの低温環境下における画像表示に輝度が不均一なムラが視認されないフレーム周波数が検出されるので、この検出結果に基づいて、その液晶表示パネルの駆動可能なフレーム周波数領域が確認され、その後の液晶表示パネルの駆動条件の調整等や設計変更等に役立てることができ、その結果、低温環境下で低温ムラが視認されてしまう液晶表示パネルの市場への流出を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る液晶表示パネルの低温特性評価方法および低温特性評価用装置の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は低温特性評価用装置の概略構成を示した図である。
【００１８】
図示されるように、液晶表示パネルの低温特性評価用装置１は、液晶表示パネル３０を低温環境下に保持する恒温槽２と、種々なるフレーム周波数で液晶表示パネル３０に評価用の画像３０ａを表示させるための各種電気回路を備えている。
【００１９】
恒温槽２は、外層２ａ、内層２ｂの２重構造を有しており、冷却器３で冷却された気体を送風機４で送り出して、恒温槽２内部の気体を所定の温度にまで下げることができるようになっている。恒温槽２内部には温度センサー５が設けられており、内部の気体の温度を検出することができる。この温度センサー５が検出した信号に応じて、恒温槽２内部が設定された温度で一定になるように温度制御部６が冷却器３と送風機４を制御するようになっている。
【００２０】
恒温槽２内部に収容された液晶表示パネル３０には、この液晶表示パネル３０に駆動信号を供給する走査電極線駆動回路１３と画像信号電極線駆動回路１４が接続されている。走査電極線駆動回路１３と画像信号駆動回路１４は、表示制御回路１２に接続されており、表示制御回路１２は走査電極線駆動回路１３と画像信号電極線駆動回路１４を制御して、これら走査電極線駆動回路１３と画像信号電極線駆動回路１４から所定の駆動信号を液晶表示パネル３０に出力させて、液晶表示パネル３０に評価用画像３０ａを表示させる。
【００２１】
表示制御回路１２には、発振回路１１が接続されており、所定周波数の基準クロック信号ＣＬＫが入力されている。表示制御回路１２は、発振回路１１から入力された基準クロック信号ＣＬＫの周波数に対応する駆動信号を走査電極線駆動回路１３と画像信号電極線駆動回路１４から液晶表示パネル３０に出力させる。また、表示制御回路１２は、液晶表示パネル３０の駆動に必要な各種の直流電源を走査電極線駆動回路１３と画像信号電極駆動回路１４に供給している。
【００２２】
発振回路１１には、発振周波数設定回路１０が接続されており、発振回路１１から出力される基準クロック信号ＣＬＫを種々なる周波数に変化させることが可能になっている。この場合、発振回路１１は、例えば複数のマルチ発信器からなるものが用いられており、発振周波数設定回路１０からの出力信号に応じて基準クロックＣＬＫの周波数を種々変化させることができ、それに伴い、この周波数が変化する基準クロック信号ＣＬＫに対応して走査電極線駆動回路１３および画像信号電極線駆動回路１４から液晶表示パネル３０に出力される駆動信号の周波数を種々変化させることが可能になっている。
【００２３】
このようなフレーム周波数変化手段により液晶表示パネル３０を駆動するフレーム周波数（１画面の繰り返し走査の周波数）を例えば、６０Ｈｚ〜１２０Ｈｚの間で無段階に連続して変化させることや、６０Ｈｚ、７０Ｈｚ、８０Ｈｚ・・・と段階的に変化させることができるようになっている。
【００２４】
また、図１に示されるように、恒温槽２内の液晶表示パネル３０の背面側には、バックライトユニット２０が配設されている。このバックライトユニット２０は、複数本の蛍光ランプ２１を備え、これら蛍光ランプ２１から発せられる光の特性を調整して液晶表示パネル３０の背面側に照射するもので、照射された光は、液晶表示パネル３０を透過することにより、液晶表示パネル３０の前面側に評価用画像３０ａが可視状態に表示されるようになっている。各蛍光ランプ２１は、例えば点灯電圧８００Ｖｒｍｓ〜１５００Ｖｒｍｓで点灯周波数３０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚを発生させる図示しないランプ点灯回路によって点灯されるようになっている。
【００２５】
図２は、本発明が適用されるアクティブマトリクス方式の液晶表示パネル３０が備えるＴＦＴアレイ基板４０の概略構成を拡大して示した平面図、図３は図２のＡ−Ａ線における液晶表示パネル３０の断面図である。
【００２６】
図示されるように、ＴＦＴアレイ基板４０には複数の画素電極４１がマトリクス状に形成されている。各画素電極４１の周囲には、走査電極線であるゲート電極線４２と画像信号電極線であるソース電極線４３とが相互に直交するように形成されている。これらゲート電極線４２とソース電極線４３はアルミニウム等からなる金属線である。ゲート電極線４２とソース電極線４３とは、その交差部において、ソース電極線４３が上側、ゲート電極線４２が下側となるように交差しており、交差部においてゲート電極線４２とソース電極線４３は、窒素酸化膜等からなるゲート絶縁膜４６を介して電気的に絶縁されている。
【００２７】
また、ゲート電極線４２とソース電極線４３と交差部には、ゲート電極線４２の一部であるゲート電極４２ａに接続されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４４が形成されている。
【００２８】
ＴＦＴ４４が形成されている領域のゲート絶縁膜４６の上側には、アモルファスシリコン等からなる半導体膜４５が、ゲート電極４２ａに重畳するように形成されている。また、その半導体膜４５の上側には、ソース電極線４３の一部であるソース電極４３ａとドレイン電極４３ｂが形成されている。この場合、ソース電極４３ａとドレイン電極４３ｂは、ゲート電極４２ａ上の半導体膜４５の両側に相互に離隔して形成されている。そして、ドレイン電極４３ｂが画素電極４１のコンタクトホール部４１ａを介して画素電極４１に接続されている。
【００２９】
ＴＦＴ４４は、ゲート電極線４２のゲート電極４２ａより供給される走査信号電圧Ｖｇによってオン・オフされる。また、ソース電極線４３のソース電極４３ａより供給される画像信号電圧Ｖｓは、ドレイン電極４３ｂとコンタクトホール部４１ａを介して画素電極４１に供給される。
【００３０】
このようなＴＦＴ４４は、ゲート絶縁膜４６の上側に形成された層間絶縁膜４７に覆われている。この層間絶縁膜４７は感光性樹脂からなり、この層間絶縁膜４７の上に画素電極４１が形成されている。画素電極４１は例えばＩＴＯ（indium-tin oxide：インジウム酸化スズ）等の透明導電膜により形成されている。この画素電極４１の上側には図示しない配向膜が形成され、液晶６０がこの配向膜により所定の方向に配向規制される。
【００３１】
また、このようなＴＦＴアレイ基板４０には、ソース電極線４３から供給されてＴＦＴ４４を介して画素電極４１に充填された画像信号電圧Ｖｓの保持時間を確保すべく、保持容量電極線４８が画素電極４１に対してゲート絶縁膜４６および層間絶縁膜４７を介して重ね合うように配置されている。この場合、保持容量電極線４８は、ゲート電極線４２と平行になるように画素電極４１の略中央位置に設けられている。
【００３２】
また、このようなＴＦＴアレイ基板４０に対向配置されるＣＦ基板５０は、図３に示されるように、上述したゲート電極線４２とソース電極線４３が形成された領域を遮光するように格子形状のブラックマトリクス（ＢＭ）５２が形成されており、隣り合うＢＭ５２で囲まれた領域には、赤、青、緑等の着色層５３が形成されている。また、着色層５３の下側には各画素電極４１に共通の共通電極５１が形成されている。この共通電極５１も、ＩＴＯ等の透明導電膜により形成されている。また、共通電極５１の下側には図示しない配向膜が形成され、液晶６０がこの配向膜により所定の方向に配向規制される。
【００３３】
このような構成の液晶表示パネル３０は、恒温槽２内においてバックライトユニット２０によって背面側から光が照射され、上述した走査電極線駆動回路１３から出力されてゲート電極線４２に印加される走査信号電圧Ｖｇと、画像信号電極線駆動回路１４から出力されてソース電極線４３に印加される画像信号電圧Ｖｓによって線順次走査方式で画像表示が行われる。
【００３４】
図４（ａ）〜（ｄ）は、各フレーム周波数（６０Ｈｚ、７０Ｈｚ、８０Ｈｚ、９０Ｈｚ）において、ＴＦＴアレイ基板４０に形成されたゲート電極線４２に印加される走査信号電圧Ｖｇおよびソース電極線４３に印加される画像信号電圧Ｖｓ、そして、ＣＦ基板５０に形成された共通電極５１に印加されるコモン電圧Ｖｃｏｍの時間変化を示した図である。
【００３５】
この場合、走査電極線駆動回路１３が１本のゲート電極線４２を選択して走査信号電圧Ｖｇを印加し、選択されたゲート電極線４２に接続された全てのＴＦＴ４４をオン状態にする。このときにタイミングを合わせて、画像信号電極線駆動回路１４が全てのソース電極線４３にそれぞれの画素の駆動状態に合わせた画像信号電圧Ｖｓを印加することで、各ＴＦＴ４４に接続された全ての画素電極４１に画像信号電圧Ｖｓが充電される。
【００３６】
このとき、共通電極５１に印加されているコモン電圧Ｖｃｏｍと画像信号電圧Ｖｓとの電位差が液晶６０を駆動する液晶駆動電圧ＶＬＣとなり、この液晶駆動電圧ＶＬＣによって液晶６０が駆動される。そして、走査電極線駆動回路１３が各ゲート電極線４２を上から順次選択して走査することで、すべての画素が駆動されて１フレーム分の画像、つまり１画面が表示される。これを所定のフレーム周波数（１画面の繰り返し走査の周波数）で繰り返すことで動画が表示されるようになっている。
【００３７】
図４（ａ）に示されるように、フレーム周波数が６０Ｈｚである場合、一周期（１フレーム期間）は、約１６ｍｓ（１／６０ｓ）になる。例えばゲート電極線４２の数を４８０本とすると、１本の走査時間、つまり書き込み時間Ｔａは、約３３μｓになる。この書き込み時間３３μｓ内にＴＦＴ４４をオンして、画素電極４１に画像信号電圧Ｖｓを印加して充電させて液晶駆動電圧ＶＬＳで液晶６０を駆動する。そして、次のゲート電極線４２に走査が移動する時にＴＦＴ４４をオフし、図示されるような保持時間Ｔｈの間、液晶６０を駆動している液晶駆動電圧ＶＬＳを液晶６０と保持容量電極線４８による保持容量で保持する。
【００３８】
通常、このような液晶表示パネル３０では、液晶６０を交流駆動することが必須となっていることから、液晶６０を駆動する液晶駆動電圧ＶＬＳの極性を交互に反転することが行われている。例えば、図示されるようにコモン電圧Ｖｃｏｍを一定にし、１フレーム毎に画像信号電圧Ｖｓの極性をコモン電圧Ｖｃｏｍに対して反転するフレーム反転駆動によって液晶６０が交流駆動されている。
【００３９】
この場合、画像信号電圧Ｖｓは、図１に示されるように液晶表示パネル３０に評価用画像３０ａを表示させる所定の階調レベルに設定されている。具体的には、液晶表示パネル３０の各画素に表示される最も明るい階調レベル（白表示）と最も暗い階調レベル（黒表示）の間の中間のレベルの階調レベル（グレー表示）になるように画像信号電圧Ｖｓが表示制御回路１２によって設定されている。
【００４０】
評価用画像３０ａをこのような中間の階調レベルとすることで、ムラが視認され易くなり、後述する液晶表示パネル３０を駆動するフレーム周波数を変化させた際の低温ムラの視認性が良く簡便に評価を行うことが可能である。
【００４１】
次に、上述した低温特性評価用装置１を用いた液晶表示パネル３０の低温評価方法について説明する。
【００４２】
予め内部が−１０℃の雰囲気で一定になるように設定された恒温槽２内に液晶表示パネル３０を収容して、例えば３０分間、液晶表示パネル３０を放置する。このときバックライト２０は点灯状態にしておく。その後、各電気回路を動作させて、液晶表示パネル３０を駆動して、評価用画像３０ａを表示させる。
【００４３】
先ず、図４（ａ）に示されるようにフレーム周波数６０Ｈｚ（１フレーム期間（１／６０ｓ））で液晶表示パネル３０を駆動し評価用画像３０ａを表示させる。図示されるように、このとき１フレーム期間は１／６０ｓである。そして、この状態で表示された評価用画像３０ａに低温ムラ（全面または一部に輝度が不均一なムラ）が発生していないか確認する。
【００４４】
次に、発振周波数設定回路１０および発振回路１１によって基準クロック信号ＣＬＫの周波数を変化させて、図４（ｂ）に示されるように、フレーム周波数７０Ｈｚ（１フレーム期間（１／７０ｓ））で、液晶表示パネル３０を駆動して評価用画像３０ａを表示させる。図示されるように、このとき１フレーム期間は１／７０ｓである。そして、この状態で表示された評価用画像３０ａに低温ムラが発生していないか確認する。
【００４５】
次に、更に基準クロック信号ＣＬＫの周波数を更に変化させて、図４（ｃ）に示されるように、フレーム周波数８０Ｈｚ（１フレーム期間（１／８０ｓ））で、液晶表示パネル３０を駆動して評価用画像３０ａを表示させる。図示されるように、このとき１フレーム期間は１／８０ｓである。そして、この状態で表示された評価用画像３０ａに低温ムラが発生していないか確認する。
【００４６】
次に、更に基準クロック信号ＣＬＫの周波数を更に変化させて、図４（ｄ）に示されるように、フレーム周波数９０Ｈｚ（１フレーム期間（１／９０ｓ））で、液晶表示パネル３０を駆動して評価用画像３０ａを表示させる。図示されるように、このとき１フレーム期間は１／９０ｓである。そして、この状態で表示された評価用画像３０ａに低温ムラが発生していないか確認する。
【００４７】
このようにフレーム周波数が６０Ｈｚ、７０Ｈｚ、８０Ｈｚ、９０Ｈｚと増加するのに伴って、図示されるように書き込み時間Ｔａ、つまりスイッチング素子であるＴＦＴ４４のオン時間が短くなっていく。
【００４８】
図５に示されるような液晶表示パネル３０に低温ムラ３１が発生する原因は、スイッチング素子としてのＴＦＴ４４の低温時での応答速度の低下による画素電極４１への画像信号電圧Ｖｓの充電不足、つまりＴＦＴ４４のオン時間（書き込み時間Ｔａ）が充分でないことによって液晶６０が充分に駆動されていないのが主な原因であることから、ＴＦＴ４４のオン時間を短くするべくフレーム周波数を増加させることで、低温ムラが発生するフレーム周波数を検出することができる。
【００４９】
例えば、上述した実施の形態において、フレーム周波数が６０Ｈｚ、７０Ｈｚ、８０Ｈｚでは、液晶表示パネル３０に表示された評価用画像３０ａに低温ムラが視認されないが、フレーム周波数を９０Ｈｚにしたときに低温ムラが発生したと仮定すると、この液晶表示パネル３０の−１０℃という低温環境下におけるフレーム周波数の上限は９０Ｈｚであることが確認される。つまり、この液晶表示パネル３０は、９０Ｈｚ以下のフレーム周波数領域で使用することが可能であることが確認される。
【００５０】
これにより、例えば、液晶表示パネル３０がフレーム周波数を６０Ｈｚとして設計・開発されたものであれば、フレーム周波数を低温ムラが発生しない８０Ｈｚで使用することができる。また、フレーム周波数が９０Ｈｚまでは低温ムラが視認されないこの液晶表示パネル３０をフレーム周波数６０Ｈｚで使用する場合は、ＴＦＴ４４のオン時間にマージンがあることから、ＴＦＴ４４の応答特性をデチューンさせるべく安価な材料を用いて製作して材料費を削減する設計変更を実施することができる。
【００５１】
このように液晶表示パネルの低温環境下における画像表示に輝度が不均一なムラが視認されないフレーム周波数が検出されるので、この検出結果に基づいて、その液晶表示パネルの低温環境下で駆動可能なフレーム周波数領域が確認され、その後の液晶表示パネルの駆動条件の調整等や設計変更等に役立てることができ、その結果、低温環境下で低温ムラが視認されてしまう液晶表示パネルの市場への流出を防止することができる。
【００５２】
以上、本発明に係る液晶表示パネルの低温特性評価方法および低温特性評価用装置の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることは勿論である。
【００５３】
例えば、上述した実施形態では、液晶表示パネルのフレーム周波数を６０Ｈｚ〜９０Ｈｚにまで変化させる構成について説明したが、低温ムラが視認されなければ、低温ムラが視認されるまで１２０Ｈｚ、２４０Ｈｚとフレーム周波数を増加させても良い。また、これとは逆に低温ムラが視認されるフレーム周波数から、低温ムラ視認されなくなるまでフレーム周波数を減少させる構成でも良く、低温ムラが発生しないフレーム周波数領域を確認することができる。また、恒温槽内の雰囲気の温度を−１０℃に設定した構成について説明したが、−３５℃等の更に厳しい条件の低温環境下で液晶表示パネルを保持して低温特性評価を行う構成でも良く、上述した実施の形態には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示パネルの低温評価用装置の概略構成を示した図である。
【図２】本発明によって評価される液晶表示パネルが備えるＴＦＴアレイ基板の１画素を拡大して示した図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線における液晶表示パネルの断面を示した図である。
【図４】液晶表示パネルに形成されたゲート電極線、ソース電極線、共通電極に印加される各電圧の変化を時間軸に沿って示した図である。
【図５】液晶表示パネルに低温ムラが視認された状態を示した図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 液晶表示パネルの低温特性評価用装置
２ 恒温槽
３ 冷却器
４ 送風機
５ 温度センサー
６ 温度制御部
１０ 発振周波数設定回路
１１ 発振回路
１２ 表示制御回路
１３ 走査電極線駆動回路
１４ 画像信号電極線駆動回路
２０ バックライトユニット
３０ 液晶表示パネル
３０ａ 評価用画像
４０ ＴＦＴアレイ基板
４１ 画素電極
４２ ゲート電極線
４３ ソース電極線
４４ ＴＦＴ
４８ 保持容量電極線
５０ ＣＦ基板
５１ 共通電極
５２ ブラックマトリックス
５３ 着色層
６０ 液晶
ＣＬＫ 基準クロック信号
Ｖｇ 走査信号電圧
Ｖｓ 画像信号電圧
Ｖｃｏｍ コモン電圧
ＶＬＣ 液晶駆動電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の走査電極線と同じく複数本の画像信号電極線とが交差するように形成され、隣り合う前記走査電極線と隣り合う前記画像信号電極線とで囲まれた領域には画素電極が形成され、前記走査電極線と前記画像信号電極線の交差部近傍には前記走査電極線に印加される走査信号電圧によりオン・オフされて前記画素電極への前記画像信号電極線を介しての画像信号電圧の印加をスイッチングするスイッチング素子が形成され、前記画素電極に液晶を介して共通電極が形成されてアクティブマトリクス方式で駆動される液晶表示パネルの低温特性評価方法であって、前記液晶表示パネルを低温環境下で保持し、前記スイッチング素子のオン時間を変化させるべく前記液晶表示パネルの１画面の繰り返し走査の周波数であるフレーム周波数を変化させながら該液晶表示パネルに評価用の画像を表示させて、該評価用の画像に輝度が不均一なムラが視認されるフレーム周波数を検出することを特徴とする液晶表示パネルの低温特性評価方法。
【請求項２】
前記評価用の画像の輝度の階調レベルが、前記液晶表示パネルの画像表示における最も明るい階調レベルと最も暗い階調レベルの中間であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネルの低温特性評価方法。
【請求項３】
複数本の走査電極線と同じく複数本の画像信号電極線とが交差するように形成され、隣り合う前記走査電極線と隣り合う前記画像信号電極線とで囲まれた領域には画素電極が形成され、前記走査電極線と前記画像信号電極線の交差部近傍には前記走査電極線に印加される走査信号電圧によりオン・オフされて前記画素電極への前記画像信号電極線を介しての画像信号電圧の印加をスイッチングするスイッチング素子が形成され、前記画素電極に液晶を介して共通電極が形成されてアクティブマトリクス方式で駆動される液晶表示パネルの低温特性評価用装置であって、前記液晶表示パネルを低温環境下で保持する恒温槽と、前記スイッチング素子のオン時間を変化させるべく前記液晶表示パネルの１画面の繰り返し走査の周波数であるフレーム周波数を変化させるフレーム周波数変化手段とを備え、前記恒温槽内で前記液晶表示パネルを低温環境下に保持し、前記フレーム周波数変化手段によって前記フレーム周波数を変化させながら前記液晶表示パネルに評価用の画像を表示させて、該評価用の画像に輝度が不均一なムラが視認されるフレーム周波数を検出可能にしたことを特徴とする液晶表示パネルの低温特性評価用装置。
【請求項４】
前記評価用の画像の輝度の階調レベルが、前記液晶表示パネルの画像表示における最も明るい階調レベルと最も暗い階調レベルの中間であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示パネルの低温特性評価用装置。
【請求項１】
複数本の走査電極線と同じく複数本の画像信号電極線とが交差するように形成され、隣り合う前記走査電極線と隣り合う前記画像信号電極線とで囲まれた領域には画素電極が形成され、前記走査電極線と前記画像信号電極線の交差部近傍には前記走査電極線に印加される走査信号電圧によりオン・オフされて前記画素電極への前記画像信号電極線を介しての画像信号電圧の印加をスイッチングするスイッチング素子が形成され、前記画素電極に液晶を介して共通電極が形成されてアクティブマトリクス方式で駆動される液晶表示パネルの低温特性評価方法であって、前記液晶表示パネルを低温環境下で保持し、前記スイッチング素子のオン時間を変化させるべく前記液晶表示パネルの１画面の繰り返し走査の周波数であるフレーム周波数を変化させながら該液晶表示パネルに評価用の画像を表示させて、該評価用の画像に輝度が不均一なムラが視認されるフレーム周波数を検出することを特徴とする液晶表示パネルの低温特性評価方法。
【請求項２】
前記評価用の画像の輝度の階調レベルが、前記液晶表示パネルの画像表示における最も明るい階調レベルと最も暗い階調レベルの中間であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネルの低温特性評価方法。
【請求項３】
複数本の走査電極線と同じく複数本の画像信号電極線とが交差するように形成され、隣り合う前記走査電極線と隣り合う前記画像信号電極線とで囲まれた領域には画素電極が形成され、前記走査電極線と前記画像信号電極線の交差部近傍には前記走査電極線に印加される走査信号電圧によりオン・オフされて前記画素電極への前記画像信号電極線を介しての画像信号電圧の印加をスイッチングするスイッチング素子が形成され、前記画素電極に液晶を介して共通電極が形成されてアクティブマトリクス方式で駆動される液晶表示パネルの低温特性評価用装置であって、前記液晶表示パネルを低温環境下で保持する恒温槽と、前記スイッチング素子のオン時間を変化させるべく前記液晶表示パネルの１画面の繰り返し走査の周波数であるフレーム周波数を変化させるフレーム周波数変化手段とを備え、前記恒温槽内で前記液晶表示パネルを低温環境下に保持し、前記フレーム周波数変化手段によって前記フレーム周波数を変化させながら前記液晶表示パネルに評価用の画像を表示させて、該評価用の画像に輝度が不均一なムラが視認されるフレーム周波数を検出可能にしたことを特徴とする液晶表示パネルの低温特性評価用装置。
【請求項４】
前記評価用の画像の輝度の階調レベルが、前記液晶表示パネルの画像表示における最も明るい階調レベルと最も暗い階調レベルの中間であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示パネルの低温特性評価用装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−７８７４６（Ｐ２０１０−７８７４６Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４５１８６（Ｐ２００８−２４５１８６）
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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