液晶表示装置、その異常検知方法および電子機器

【課題】装置の異常をリアルタイムに検知する。
【解決手段】液晶表示装置５００は、走査線３０とデータ線３１との交差に対応して設けられた複数の画素回路Ｐとを備える。画素回路Ｐは、画像を表示する表示部の他に液晶の配向状態を示す計測信号を出力する計測部を有する。計測用Ｘドライバ２００Ｂは、信号線２１を介して得られる計測信号Ｉdet[1]〜Ｉdet[ｍ]に基づいて出力階調データＤoutを生成する。判定回路３４０はフレームメモリ３２０から読み出した入力階調データと出力階調データＤoutとを比較し、比較結果に基づいて第１検知信号ＤＥＴ１または第２検知信号ＤＥＴ２を有効にする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、その異常検知方法および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶表示装置は、画像を表示するパネル基板と信号の入出力を行うためのフレキシブル基板とを備えることが多い。フレキシブル基板には複数の信号配線が設けられており、パネル基板の端部には複数の信号配線と接続される複数の入力端子が設けられている。このような構成において、パネル基板に入力端子の電圧の論理和を演算する論理和回路を形成し、その出力信号をフレキシブル基板に出力する技術が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００８−１５２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の液晶表示装置では、信号配線の断線を検出するために、複数の信号配線に対して検査信号を供給する必要がある。このため、装置の異常は、製造時に検出することができても、画像を表示するための信号を信号配線に供給する動作時には検出することができなかった。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、動作時に異常を自律的に検出可能な液晶表示装置などを提供することを解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、画像を表示するものであって、複数の走査線と、前記複数の走査線と交差するように設けられた複数のデータ線と、前記複数の走査線と交差するように設けられた複数の信号線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応して設けられた複数の画素と、前記液晶表示装置の異常を検知して検知信号を生成する検知手段（例えば、図１に示す２００Ｂ、３２０、３４０、およびＴＢＬが対応する）とを備え、前記複数の画素の各々は、第１電極と、第２電極と、液晶とを有する表示部と、前記液晶の配向状態を示す計測信号を出力する計測部とを備え、前記検知手段は、前記計測信号が所定の条件を充足しなかった場合に前記検知信号を有効とする。なお、計測信号は複数の信号線を介して検知手段に供給される。
【０００５】
この発明によれば、表示部では液晶に電圧を印加することにより所定の階調を表示する。ここで、液晶表示装置に異常があると、液晶の配向状態が正常でなくなる。検知手段は計測信号に基づいて検知信号を有効とするので、階調制御の結果である液晶の配向状態に応じて液晶表示装置の異常を検知することが可能となる。この結果、点欠陥や線欠陥といった異常が発生した場合に、これを検知することが可能となる。点欠陥や線欠陥といった異常は、例えば、環境温度の上昇に伴って発生する。
【０００６】
上述した液晶表示装置において、前記検知手段は、前記複数の画素の各々において表示すべき階調を示す入力階調データを記憶する記憶手段（例えば、図１に示す３２０）と、前記計測信号に基づいて、前記複数の画素の各々において表示された階調を示す出力階調データを生成する出力階調データ生成手段（例えば、図１に示す２００Ｂ）と、前記記憶手段から読み出した前記入力階調データと前記出力階調データとを比較する比較手段（例えば、図９に示すＳａ２）と、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記検知信号を有効とする有効化手段（例えば、図９に示すＳａ６、Ｓａ９）とを備える。この発明によれば、入力階調データと出力階調データとを比較する。これは、目標値と制御結果の比較に相当する。そして、比較結果に応じて検知信号を有効とするから、正確に液晶表示装置の異常を検知できる。
【０００７】
ここで、前記有効化手段は、前記複数の画素の各々について、前記入力階調データを含む所定範囲に前記出力階調データが含まれていないことを第１の判定条件とする判定手段（例えば、図９に示すＳａ２）を有し、前記複数の画素の少なくとも１つについて、前記第１の判定条件が肯定されることを、前記検知信号を有効とする必要条件とすることが好ましい（例えば、図９に示すＳａ５）。この場合には、
【０００８】
さらに、前記判定手段は、所定周期で前記第１の判定条件に基づく判定を実行し（例えば、図１２に示すＳａ２）、前記第１の判定条件が所定回数だけ継続して否定されることを第２の判定条件として判定し（例えば、図１２に示すＳａ４’）、前記有効化手段は、前記複数の画素の少なくとも１つについて、前記第１の判定条件および前記第２の判定条件が肯定されることを、前記検知信号を有効とする必要条件とする（例えば、図１２に示すＳａ５’）。この場合には、所定周期で判定を実行し、所定回数だけ第１の判定条件が否定されることを第２の判定条件とするので、異常を検知する要素に時間を加えることができる。この結果、突発的な異常を排除できるので、装置の異常をより正確に検知できる。特に、計測部を画面に対象物が接触したことを検知するセンシング回路と兼用する場合には、指示入力のタッチによる液晶の配向状態の変化は短時間に限られるので、時間を判定の要素とすることで、装置の異常と指示入力とを分離することが可能となる。
【０００９】
くわえて、前記有効化手段は、前記複数の画素のうち、所定数以上の画素について前記第１の判定条件および前記第２の判定条件が充足されることを、前記検知信号を有効とする必要充分条件とすることが好ましい（例えば、図１２に示すＳａ５’）。この場合には、例えば、所定数を視覚として検知可能な数とすれば、人が点欠陥を検知でない場合には異常とせず、検知できる場合に異常とすることができる。
【００１０】
また、上述した液晶表示装置は、前記出力階調データに基づいて、対象物が画面を押圧したことを検出する検出手段（例えば、図１０に示す４００）を備えることが好ましい。この場合には計測部をタッチのセンシング回路として異常を検知する構成と兼用することができる。
次に、本発明に係る電子機器は、上述した液晶表示装置のいずれかを備える。例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、あるいは情報端末などが該当する。
【００１１】
さらに、本発明は、液晶表示装置の異常検知方法として以下のように把握される。複数の走査線と、前記複数の走査線と交差するように設けられた複数のデータ線と、前記複数の走査線と交差するように設けられた複数の信号線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応して設けられた複数の画素とを備え、前記複数の画素の各々は、第１電極と、第２電極および液晶を有する表示部と、前記液晶の配向状態を示す計測信号を出力する計測部とを備える液晶表示装置において異常を検知する方法であって、前記複数の画素の各々において表示すべき階調を示す入力階調データを記憶し、前記計測信号に基づいて、前記複数の画素の各々において表示された階調を示す出力階調データを生成し、前記入力階調データと前記出力階調データとを比較し、比較結果に基づいて、前記液晶表示装置の異常を検知することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。液晶表示装置５００は、表示領域Ａを備える。表示領域Ａには、ｎ本の走査線３０と、ｍ本のデータ線３１が形成されている。但し、ｎおよびｍは、２以上の自然数である。また、ｎ本の走査線３０とｍ本のデータ線３１の各交差に対応してｎ×ｍ個の画素回路Ｐがマトリクス状に配置されている。さらに、ｎ本の第１制御線１０および第２制御線１１が、ｎ本の走査線３１と平行に設けられている。
後述するように画素回路Ｐは、表示部Ｐａと計測部Ｐｂとを備える。表示部Ｐａでは、液晶の透過率を制御するように液晶に電圧を印加し、計測部Ｐｂは液晶の配向状態を示す計測信号Ｉdetを生成する。
【００１３】
表示用Ｙドライバ１００Ａは、ｎ本の走査線３０を順次選択するための走査信号Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｎを生成して、各画素回路Ｐに各々供給する。例えば、１行目の走査線３０に供給される走査信号Ｙ１は、１垂直走査期間（１Ｆ）の最初のタイミングから１水平走査期間（１Ｈ）に相当する幅を有するパルスである。以降、このパルスを１Ｈずつ順次シフトしたものが、２行目〜ｎ行目の走査線３０の各々に走査信号Ｙ２〜Ｙｎとして供給される。表示用Ｘドライバ２００Ａは、選択された走査線３０に接続される画素回路Ｐの表示部Ｐａ各々に対し、表示すべき階調に応じた大きさのデータ信号Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｍを供給する。
【００１４】
計測用Ｙドライバ１００Ｂは、第１制御線１０にリセット信号ＲＥＳを供給すると共に、第２制御線１１に選択信号ＳＥＬを供給する。画素回路Ｐの計測部Ｐｂはリセット信号ＲＥＳおよび選択信号ＳＥＬによって動作が制御され、計測信号Ｉdetを生成して信号線２１に出力する。計測用Ｘドライバ２００Ｂは、計測信号Ｉdet[1]〜Ｉdet[m]に基づいて、各画素回路Ｐで表示中の階調を示す出力階調データＤoutを生成する。
【００１５】
タイミング制御回路３１０は、表示用Ｙドライバ１００Ａ、計測用Ｙドライバ１００Ｂ、表示用Ｘドライバ２００Ａ、計測用Ｘドライバ２００Ｂにクロック信号やスタートパルスといった各種の制御信号を供給する。フレームメモリ３２０に入力階調データＤｉｎが供給され、１フレーム分のデータが記憶される。このフレームメモリ３２０は同時に読み書きが可能である。フレームメモリ３２０から読み出された入力階調データＤｉｎは、１水平期間分のデータを記憶するラインメモリ３３０を解して、表示用Ｘドライバ２００Ａに供給される。
【００１６】
判定回路３４０は、出力階調データＤoutに基づいて、液晶表示装置５００の異常を検知して第１検知信号ＤＥＴ１または第２検知信号ＤＥＴ２を有効とする。
パネル制御回路３５０は第１検知信号ＤＥＴ１が有効になると、フレームメモリ３２０に異常であることを使用者に知らせるメッセージデータＭＤを出力する。メッセージデータＭＤは、例えば、「動作不良」、あるいは、「異常」といった文字を表示するための階調データである。
フレームメモリ３２０は、メッセージデータＭＤを受けとると、入力階調データＤｉｎの替わりにあるいは、入力階調データＤｉｎとメッセージデータＭＤとを合成して、「動作不良」や「異常」といった文字を画像にスパーインポーズして記憶する。これにより、表示領域Ａには、動作の不具合を示す情報が表示されることになるので、使用者は装置を修理するなどの対応を迅速に取ることができる。
【００１７】
また、第２検知信号ＤＥＴ２が有効になると、パネル制御回路３５０は、電源供給を停止するように電源回路３６０を制御する。これによって、故障が拡大する前に電源供給を強制的に遮断することが可能となる。判定回路３４０の動作については後述する。
【００１８】
図２に画素回路Ｐの構成を示す。同図に示すように画素回路Ｐは、画像の表示を行う表示部Ｐａと、液晶３５の配向状態を計測して計測信号を出力する計測部Ｐｂを備える。
表示部Ｐａは、図２に示すようにトランジスタ３３と、画素電極３４と、共通電位Ｖcomが供給される対向電極３６と、画素電極３４と対向電極３６との間に挟持された液晶３５を備える。トランジスタ３３はＴＦＴ（Thin Film Transistor）で構成され、そのゲートは走査線３０に、ドレインはデータ線３１に、ソースは画素電極３４に接続される。
【００１９】
表示用Ｙドライバ１００Ａは、ｎ本の走査線３０を順次選択するための走査信号Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｎを生成して、各画素回路Ｐに各々供給する。例えば、１行目の走査線３０に供給される走査信号Ｙ１は、１垂直走査期間（１Ｆ）の最初のタイミングから１水平走査期間（１Ｈ）に相当する幅を有するパルスである。以降、このパルスを１Ｈずつ順次シフトしたものが、２行目〜ｎ行目の走査線３０の各々に走査信号Ｙ２〜Ｙｎとして供給される。一方、表示用Ｘドライバ２００Ａは、選択された走査線３０に接続されるｍ個の画素回路Ｐの各々に対し、表示すべき階調に応じた大きさのデータ信号Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｍを供給する。
【００２０】
次に、計測部Ｐｂは、計測用Ｙドライバ１００Ｂと計測用Ｘドライバ２００Ｂとによって駆動され、静電容量の変化を検出する回路である。計測部Ｐｂは、増幅トランジスタ４１、リセットトランジスタ４２、および選択トランジスタ４３を備える。これらのトランジスタは、上述した画素回路Ｐのトランジスタ３３と同様にＴＦＴで構成され、同じプロセスで形成される。
リセットトランジスタ４２のゲートには、第１制御線１０を介してリセット信号ＲＥＳが供給される。リセットトランジスタ４２のドレインは電源線２０に接続され、そのソースは増幅トランジスタ４１のゲートと接続される。電源線２０には電圧ＶＲＨが供給される。
【００２１】
増幅トランジスタ４１のドレインは電源線２０に接続され、そのソースは選択トランジスタ４３のドレインに接続される。選択トランジスタ４３のソースは信号線２１に接続され、そのゲートには第２制御線１１を介して選択信号ＳＥＬが供給される。また、増幅トランジスタ４１のゲートと第１制御線１０との間には、基準容量素子４４が設けられている。さらに、静電容量検出素子４５の一方の端子は、増幅トランジスタ４１のゲートに接続され、その他方の端子には固定電位Ｖｘが供給される。計測部Ｐｂは表示部Ｐａに近接して設けられているので、表示部Ｐａにおける液晶３５の配向状態が表示すべき階調に応じて変化すると、静電容量検出素子４５における容量値もその影響を受けて変化する。したがって、静電容量検出素子４５の容量を計測することによって、表示に寄与する液晶３５の配向状態を計測することができる。なお、固定電位Ｖｘは共通電位Ｖcomと異なる電位であってもよいし、一致していてもよい。また、基準容量素子４４はリセットトランジスタ４２のゲート・ソース間に発生する寄生容量で代用してもよく、積極的に素子を形成しなくてもよい。
【００２２】
ここで、増幅トランジスタ４１はインピーダンス変換する機能を有する。すなわち、増幅トランジスタ４１のゲートは、入力インピーダンスがハイインピーダンスであり、増幅トランジスタ４１のソースは、出力インピーダンスがローインピーダンスである。仮に、インピーダンスを変換しないで出力すると、容量の変化に応じた小さな電荷が画素回路Ｐから計測信号として出力される。これに対して、本実施形態では、増幅トランジスタ４１からは、そのゲート電位に応じた大きさの定電流が出力される。したがって、計測信号のＳＮ比を向上させることができる。
【００２３】
次に、計測部Ｐｂの動作を図３〜図６を参照して説明する。計測部Ｐｂは、リセット期間Ｔres、センシング期間Ｔsen、および読出期間Ｔoutを一単位として動作する。なお、リセット信号ＲＥＳおよび選択信号ＳＥＬは、計測用Ｙドライバ１００Ｂによって生成される。
まず、リセット期間Ｔresにおいて、リセット信号ＲＥＳのレベルはＶＤとなり、リセットトランジスタ４１がオン状態となる。このとき、選択信号ＳＥＬはローレベルであり選択トランジスタ４３はオフ状態となる。すると、図４に示すように増幅トランジスタ４１のゲートの電位が電源電位ＶＲＨにリセットされる。
【００２４】
次に、リセット期間Ｔresに続くセンシング期間Ｔsenでは、リセット信号ＲＥＳのレベルがＶＤからＧＮＤ（＝０Ｖ）に変化する。すると、図５に示すようにリセットトランジスタ４２がオフ状態となる。第１制御線１０は基準容量素子４４の一方の電極と接続されているので、基準容量素子４４はカップリング容量として機能し、リセット信号ＲＥＳのレベルが変化すると増幅トランジスタ４１のゲート電位が変化する。
【００２５】
ここで、基準容量素子４４の容量値をＣｒ、静電容量検出素子４５の容量値をＣｓ、第１制御線１０の電位変化をΔＶgate（＝ＶＤ）とすれば、増幅トランジスタ４１のゲート電位の変化分ΔＶは、以下に示す式（１）で与えられる。但し、寄生容量は無視する。
ΔＶ＝ΔＶgate×Ｃｒ／（Ｃｒ＋Ｃｓ）……（１）
式（１）から、静電容量検出素子４５の容量値Ｃｓが大きければ容量カップリングによる変化分ΔＶは小さく、逆に容量値Ｃｓが小さければ変化分ΔＶは大きいことがわかる。したがって、静電容量検出素子４５の容量変化をゲート電位に反映させることができる。
【００２６】
次に、読出期間Ｔoutでは、選択信号ＳＥＬがローレベルからハイレベルに変化する。すると、図６に示すように選択トランジスタ４３がオン状態となる。これによって、増幅トランジスタ４１のゲート電位に応じた計測信号Ｉdetが信号線２１に流れる。
ところで、読出期間Ｔoutにおいて、選択トランジスタ４３を確実にオン状態とするためには、読出期間Ｔoutに先立って、信号線２１の電位をプリチャージ電位Ｖpreにプリチャージすることが好ましい。この例では、図３に示すように、リセット期間Ｔresおよびセンシング期間Ｔsenをプリチャージ期間Ｔpreとし、当該期間において信号線２１にプリチャージ電位Ｖpreを供給している。
【００２７】
次に、図７はＸドライバ２００Ａの構成を示すブロック図である。この図に示すように、Ｘドライバ２００Ａは、シフトレジスタ２１０、線順次変換回路２２０、および駆動回路２３０を備える。シフトレジスタ２１０は、Ｘクロック信号ＸＣＫに同期してＸスタート信号ＸＳＰを順次シフトして、排他的に有効となるシフト信号Ｓ１〜Ｓｍを生成する。
線順次変換回路２２０は、ｍ個の単位メモリＭを備え、これを用いて、点順次の入力階調データＤｉｎを線順次の画像データに変換する。単位メモリＭは、第１メモリＭ１と第２メモリＭ２とを備える。ｋを１からｍまでの任意の自然数としたとき、左からｋ番目に位置する単位メモリＭには、シフト信号Ｓｋと入力階調データＤｉｎとが供給される。シフト信号Ｓｋが有効になると、入力階調データＤｉｎが第１メモリＭ１に取り込まれる。
第２メモリＭ２は、１Ｈ周期のラッチ信号ＬＡＴが有効になると、第１メモリＭ１の出力データを取り込む。ここで、ラッチ信号ＬＡＴは、表示用Ｘドライバ２００内の他の第２メモリＭ２にも共通して供給される。したがって、ラッチ信号ＬＡＴによって規定されるタイミングで、入力階調データＤｉｎが線順次のデータに変換される。
【００２８】
単位回路Ｕは、ＤＡ変換回路Ｕ１、ＡＤ変換回路Ｕ２、および逆ガンマ回路Ｕ３を備える。ＤＡ変換回路Ｕ１は、第２メモリＭ２から供給される入力階調データＤｉｎ’をデジタル信号からアナログ信号に変換してデータ信号Ｄａｔａを生成する。この際、ＤＡ変換回路Ｕ１はガンマ補正を施す。ＤＡ変換回路Ｕ１は、液晶３５の特性を考慮したガンマ補正を実行する機能と、データ信号をデータ線３１を介して画素回路Ｐ（表示部Ｐａ）に書き込む機能を有する。
また、駆動回路２３０は、ｍ個のＤＡ変換回路を備える。ＤＡ変換回路は線順次の入力階調データをアナログ信号に変換する。この際、ＤＡ変換回路はガンマ補正を施す。ＤＡ変換回路は、液晶３５の特性を考慮したガンマ補正を実行する機能と、データ信号Ｘ１〜Ｘｍをデータ線３１を介して画素回路Ｐ（表示部Ｐａ）に書き込む機能を有する。
【００２９】
図８に、計測用Ｘドライバ２００Ｂの構成を示す。計測用Ｘドライバ２００Ｂは、ｍ個の単位回路Ｕを備えた出力階調データ生成回路２４０と点順次変換回路２５０を備える。
ｋ番目の単位回路Ｕは、計測信号Ｉdet[ｋ]をアナログ信号に変換するＡＤ変換回路Ｕ１と逆ガンマ回路Ｕ２とを備える。ＡＤ変換回路Ｕ１は、画素回路Ｐ（計測部Ｐｂ）から読み出した計測信号Ｉdetをアナログ信号からデジタル信号に変換する。逆ガンマ回路Ｕ２は、ＤＡ変換回路のガンマ補正と逆の特性を与える逆ガンマ補正を実行する。このようにして逆ガンマ回路Ｕ２は、液晶３５の配向状態、すなわち実際の表示階調を示す出力階調データＤoutを出力する。
点順次変換回路２５０は、線順次で与えられる出力階調データ生成回路２４の出力階調データＤout[1]〜Ｄout[m]を点順次に変換して出力階調データＤoutを生成する。
【００３０】
次に、判定回路３４０で実行される判定処理について、図９に示すフローチャートを参照して説明する。判定回路３４０は、例えば、１フレームに1回発生する割り込み信号を検知して、判定処理を実行する。まず、判定回路３４０は、フレームメモリ３２０から入力階調データを読み出す（ステップＳａ１）。次に、判定回路３４０は、入力階調データＤｉｎを含む正常範囲に出力階調データＤoutが含まれるか否かを判定する（ステップＳａ２）。この判定は、画素ごとに実行される。この例では、１フレーム当たりｎ×ｍ個の画素について判定が実行される。
【００３１】
正常範囲に含まれるか否かについては、例えば、Ｄｉｎ−Ｘ＜Ｄout＜Ｄｉｎ＋Ｘを充足するか否かを判定する。この場合には、入力階調データＤｉｎを中心としてデータ値２Ｘの間に出力階調データＤoutがあれば正常とされる。
また、入力階調データＤｉｎと出力階調データＤoutが各々ｋビットのデータである場合に、入力階調データＤｉｎと出力階調データＤoutとが上位Ｊビットで一致すれば、正常としてもよい。但し、ｋは２以上の自然数、Ｊはより小さい自然数である。例えば、入力階調データＤｉｎと出力階調データＤoutとが８ビットである場合、入力階調データＤｉｎの上位４ビットと、出力階調データＤoutの上位４ビットが一致すればよい。このように、正常とされる範囲の中心に入力階調データＤｉｎが必ずしも位置しなくてもよい。
【００３２】
次に、ステップＳａ２の判定条件が否定される場合には、判定回路３４０は、当該画素の判定データに「１」を加算して、判定テーブルＴＢＬに記憶する（ステップＳａ３）。なお、初期状態における判定データのデータ値は「０」である。判定テーブルＴＢＬは、ｎ×ｍ個の判定データを記憶可能である。ステップＳａ２の判定条件が肯定される場合には、ステップＳａ３の処理が実行されず、処理がステップＳａ４に進む。したがって、出力階調データＤoutが正常範囲にある場合には、判定データのデータ値は「０」のままである。
【００３３】
判定回路３４０は、ステップＳａ４において、１フレームの処理が終了したか否かを判定する。処理が終了していない場合には、ステップＳａ１に戻り、１フレームの処理が終了するまでステップＳａ１からステップＳａ４を繰り返す。そして、１フレームの処理が終了すると、判定回路３４０は、判定テーブルＴＢＬにアクセスしてｎ×ｍ個の画素について判定データの総和を算出し、総和Ｓが第１基準値REF1以上であるか否かを判定する（ステップＳａ５）。
【００３４】
次に、Ｓ≧REF1であれば、ステップＳａ５の判定条件が肯定される。この場合、判定回路３４０は処理をステップＳａ６に進め、第１検知信号ＤＥＴ１を有効とする。一方、Ｓ＜REF1であれば、ステップＳａ５の判定条件が否定される。この場合、判定回路３４０は処理をステップＳａ７に進め、第１検知信号ＤＥＴ１を無効とする。
【００３５】
次に、判定回路３４０は、総和Ｓが第２基準値REF2以上であるか否かを判定する（ステップＳａ８）。但し、REF1＞REF2である。この判定条件が肯定される場合、判定回路３４０は第２検知信号ＤＥＴ２を有効とする一方（ステップＳａ９）、判定条件が否定される場合には、判定回路３４０は第２検知信号ＤＥＴ２を無効とする（ステップＳａ１０）。
【００３６】
上述したように第１検知信号ＤＥＴ１が有効になると、パネル制御回路３５０は電源供給を停止するように電源回路３６０を制御する。したがって、第１検知信号ＤＥＴ１が有効になると、液晶表示装置５００の動作が停止する。たとえば、REF1＝ｎ・ｍ／３に設定すれば、ｎ×ｍ個の画素のうち１／３以上の画素で異常となった場合に、動作を自動的に停止させることができる。
一方、第２基準値REF2は第１基準値REF1より小さく設定されている。例えば、REF2＝１０に設定すれば、１０未満の画素の異常については許容し、１０以上であれば、メッセージを表示することになる。第１基準値REF1は、故障がさらに拡大する可能性が高い値に設定することが好ましい。本実施形態では、異常の程度に応じて検知信号を有効にするので、異常の程度に応じた対応が可能となる。
さらに、本実施形態によれば、画像の表示を停止して装置を検査する必要がないので、液晶表示装置５００の動作中に異常をリアルタイムで検知できるといった効果を奏する。
【００３７】
＜２．第２実施形態＞
図１０に第２実施形態に係る液晶表示装置６００のブロック図を示す。この液晶表示装置６００は、液晶３５の配向状態を計測する計測部Ｐｂを、指やタッチペン等の対象物が画面に接触したことを検出するセンシング回路と兼用している。液晶表示装置６００は、位置特定回路４００を備える点および判定回路３４０の動作を除いて、図１に示す第１実施形態の液晶表示装置５００と同様である。
【００３８】
位置特定回路４００は、出力階調データＤoutに基づいて、対象物が画面に接触している位置を特定する。計測部Ｐｂに設けられた静電容量検出素子４５による静電容量の変化を図１１を参照して説明する。静電容量検出素子４５は、図１１に示すように第１電極４５ａと第２電極４５ｂとの間に液晶３５を挟持して構成される。指やタッチペン等の対象物が液晶表示装置５００の画面に触れていない状態では、同図（Ａ）に示すように第１電極４５ａと第２電極４５ｂとが平行である。これに対し、同図Ｂに示すように指やタッチペン等の対象物によって画面が押されると、第２電極４５ｂが撓み、第１電極４５ａと第２電極４５ｂの距離が短くなる。このため、対象物が画面に触れると、静電容量検出素子４５の容量値Ｃｓが大きくなる。計測信号Ｉdetは静電容量検出素子４５の容量値Ｃｓの計測結果である。そして、出力階調データＤoutは計測信号Ｉdetに基づいて生成される。
【００３９】
したがって、出力階調データＤoutを閾値と比較することで、指やタッチペン等の対象物が画面に接触したか否かを検出することができる。また、この例の基準容量素子４４は一方の電極として半導体層４７を用い、他方の電極としてゲート配線４８を用い、それらの間にゲート酸化膜４９を挟持して構成される。なお、半導体層４７、ゲート配線４８、およびゲート酸化膜４９は、他のトランジスタ４１や４２と同一のプロセスによって形成される。したがって、基準容量素子４４を形成するために特別なプロセスは不要であり、製造コストを削減することができる。
【００４０】
図１２は、判定回路３４０の判定動作を示すフローチャートである。第２実施形態の判定処理は、ステップＳａ３’およびスッテプＳａ４’を追加した点、並びにステップＳａ５・Ｓａ８の替わりにステップＳａ５’・Ｓａ８’を備える点を除いて、第１実施形態の判定処理と同じである。
第２実施形態では、判定データの他に検出データを用いて、第１検知信号ＤＥＴ１および第２検知信号ＤＥＴ２の有効・無効を制御する。判定データは、前のフレームにおける判定結果に応じてデータ値が変動する一方、検出データは現在のフレームにおいて有効・無効を制御するために用いられ、そのデータ値は前のフレームと無関係である。
【００４１】
出力階調データＤoutが正常範囲外である場合には、着目する画素の判定データに「１」加算する一方、正常範囲内である場合には、判定データを「０」に設定する（ステップＳａ４’）。したがって、例えば、２０フレームに亘って出力階調データＤoutが正常範囲外であれば、当該画素の判定データ値は「２０」となる。つまり、判定データ値を参照すれば、異常が継続している時間を知ることができる。
【００４２】
次に、判定回路３４０は、閾値Ｙ以上の判定データを「１」、Ｙ未満の判定データを「０」に変換して検出データを生成する（ステップＳａ４’）。この検出データを参照すれば、異常が所定時間継続した画素を知ることができる。そして、判定データの替わりに検出データを用いて、第１検知信号ＤＥＴ１および第２検知信号ＤＥＴ２の有効・無効を決定する（ステップＳａ５’〜Ｓａ１０）。したがって、異常が所定時間継続した画素の数が第１基準値REF1以上となれば第１検知信号ＤＥＴ１が有効化され、電源が遮断される。また、異常が所定時間継続した画素の数が第２基準値REF2以上で第１基準値REF1未満となれば第２検知信号ＤＥＴ２が有効化され、メッセージが表示される。
【００４３】
このように第２実施形態では、フレーム周期で出力階調データＤoutが正常範囲内であるか否かを判定し（第１の判定条件）、さらに、この判定条件が所定回数（閾値Ｙ）だけ継続して否定されると（第２の判定条件）と検出データを「１」にセットする。そして、これを全ての画素について実行し、検出データの総和がある値以上である場合に検知信号を有効とする。つまり、複数の画素の少なくとも１つについて、第１の判定条件および第２の判定条件が肯定されることを、検知信号を有効とする必要条件としている。そして、判定回路３４０は、複数の画素のうち、第２基準値REF2以上の画素について第１の判定条件および第２の判定条件が充足されることを、第１検知信号ＤＥＴ１または第２検知信号ＤＥＴ２を有効とする必要充分条件としている。
【００４４】
このように出力階調データＤoutが正常範囲内に無いことを異常の検知の条件としたのは、第２実施形態に係る液晶表示装置６００がタッチ検出機能を備えているからである。すなわち、指やペンなどの対象物によって画面が押されると、その部分の配向状態が変化するため、出力階調データＤoutの値が正常範囲外になることが多い。また、タッチがされることを考慮して正常範囲を設定すると、異常を検知する感度が低下する。このため、出力階調データＤoutと入力階調データＤｉｎとの差分が、装置の異常に起因するものであるのか、あるいは、対象物の接触に起因するものかを区別する必要がある。ところで、人が画面をタッチするのは何らかの指示を入力するために行うことが多い。タッチの継続にはおのずと限界がある。そこで、正常範囲内に無いことが所定時間継続することを異常検知の判定条件としたのである。これによって、人の画面タッチと装置の異常を分離することが可能となる。
このため、所定時間は、人が画面をタッチすると想定される時間に設定することが好ましい。例えば、銀行の預金払出装置（ＡＴＭ）では、タッチ入力によって、画面が切り換る。この画面の切り替えに要する時間を所定時間としてもよい。
【００４５】
＜３．変形例＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形が可能である。
（１）上述した第１実施形態においても第２実施形態と同様の判定処理を実行してもよいことは勿論である。この場合は、所定時間を規定する閾値Ｙを適宜設定することによってノイズの影響を除去することが可能となる。
（２）上述した第１実施形態および第２実施形態において、第１検知信号ＤＥＴ１と第２検知信号ＤＥＴ２とのうちいずれか一方を生成するようにしてもよい。
【００４６】
（３）上述した第１実施形態および第２実施形態では、計測信号Idetに基づいて生成された出力階調データＤoutと入力階調データＤｉｎとを比較し、比較結果に基づいて装置の異常を検知する検知信号を生成したが、入力階調データＤｉｎと比較することなく、出力階調データＤoutのみから異常を検知してもよい。換言すれば、液晶の配向状態を示す計測信号Ｉdetが所定の条件を充足しなかった場合に検知信号を有効としてもよい。
一般に、液晶には一定の応答時間がある。すなわち、液晶に印加する電圧を変化させても液晶の配向状態が変化するまでには一定時間を要する。ここで、計測信号Ｉdetは液晶の配向状態を示している。液晶の応答時間を考慮すると、１フレームの前後で計測信号Ｉdetが変化しうる範囲は限られている。そこで、１フレーム前の計測信号Ｉdetと現在のフレームの計測信号Ｉdetとの差分を演算し、差分値が所定値を超える場合に、異常と判定してもよい。ここで、所定値は、液晶の応答時間を考慮して異常が判定できるように設定すればよい。
【００４７】
（４）上述した第１実施形態および第２実施形態において、画素電極３４と共通電極３６とを素子基板に形成して液晶３５に横電界を印加してもよい。この場合には、静電容量検出素子４５の２つの電極を画素電極３４および共通電極３６と同様に素子基板に形成してもよい。要は、液晶３５の配向状態を直接的、あるいは間接的に計測できるように静電容量検出素子４５の２つの電極を配置すればよい。
【００４８】
＜４．応用例＞
次に、本発明に係る液晶表示装置を利用した電子機器について説明する。図１３は、液晶表示装置５００を表示部として採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ２０００は、表示部としての液晶表示装置５００（６００）と本体部２０１０とを備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１およびキーボード２００２が設けられている。
図１４に、実施形態に係る液晶表示装置５００を適用した携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、ならびに表示部としての液晶表示装置５００（６００）を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、液晶表示装置５００に表示される画面がスクロールされる。
図１５に、実施形態に係る液晶表示装置５００を適用した携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２、ならびに表示部としての液晶表示装置５００（６００）を備える。
なお、本発明に係る液晶表示装置が適用される電子機器としては、図１３から図１５に示したもののほか、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、スキャナ、複写機、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】画素回路の構成を示す回路図である。
【図３】計測部の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】リセット期間における計測部の動作を示す説明図である。
【図５】センシング期間における計測部の動作を示す説明図である。
【図６】読出期間における計測部の動作を示す説明図である。
【図７】表示用Ｘドライバの構成を示すブロック図である。
【図８】計測用Ｘドライバの構成を示すブロック図である。
【図９】第１実施形態の判定処理の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】静電容量検出素子における静電容量の変化を示す説明図である。
【図１２】第２実施形態の判定処理の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１３】本発明に係る電子機器の具体的な形態を示す斜視図である。
【図１４】本発明に係る電子機器の具体的な形態を示す斜視図である。
【図１５】本発明に係る電子機器の具体的な形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
５００,６００……液晶表示装置、Ａ……表示領域、Ｐ……画素回路、Ｐａ……表示部、Ｐｂ……計測部、１００Ａ……表示用Ｙドライバ、１００Ｂ……計測用Ｙドライバ、２００Ａ……表示用Ｘドライバ、２００Ｂ……計測用Ｘドライバ、３４０……判定回路、Ｄｉｎ……入力階調データ、Ｉdet……計測信号、Ｄout……出力階調データ、ＤＥＴ１……第１検知信号、ＤＥＴ２……第２検知信号。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する液晶表示装置であって、
複数の走査線と、
前記複数の走査線と交差するように設けられた複数のデータ線と、
前記複数の走査線と交差するように設けられた複数の信号線と、
前記走査線と前記データ線との交差に対応して設けられた複数の画素と、
前記液晶表示装置の異常を検知して検知信号を生成する検知手段とを備え、
前記複数の画素の各々は、
第１電極と、第２電極と、液晶とを有する表示部と、
前記液晶の配向状態を示す計測信号を出力する計測部とを備え、
前記検知手段は、前記計測信号が所定の条件を充足しなかった場合に前記検知信号を有効とする、
液晶表示装置。
【請求項２】
前記検知手段は、
前記複数の画素の各々において表示すべき階調を示す入力階調データを記憶する記憶手段と、
前記計測信号に基づいて、前記複数の画素の各々において表示された階調を示す出力階調データを生成する出力階調データ生成手段と、
前記記憶手段から読み出した前記入力階調データと前記出力階調データとを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づいて、前記検知信号を有効とする有効化手段とを備える、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記有効化手段は、
前記複数の画素の各々について、前記入力階調データを含む所定範囲に前記出力階調データが含まれていないことを第１の判定条件とする判定手段を有し、
前記複数の画素の少なくとも１つについて、前記第１の判定条件が肯定されることを、前記検知信号を有効とする必要条件とする、
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記判定手段は、所定周期で前記第１の判定条件に基づく判定を実行し、前記第１の判定条件が所定回数だけ継続して否定されることを第２の判定条件として判定し、
前記有効化手段は、前記複数の画素の少なくとも１つについて、前記第１の判定条件および前記第２の判定条件が肯定されることを、前記検知信号を有効とする必要条件とする、
請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記有効化手段は、前記複数の画素のうち、所定数以上の画素について前記第１の判定条件および前記第２の判定条件が充足されることを、前記検知信号を有効とする必要充分条件とする、
請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記出力階調データに基づいて、対象物が画面を押圧したことを検出する検出手段を備える請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
複数の走査線と、前記複数の走査線と交差するように設けられた複数のデータ線と、前記複数の走査線と交差するように設けられた複数の信号線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応して設けられた複数の画素とを備え、前記複数の画素の各々は、第１電極と、第２電極および液晶を有する表示部と、前記液晶の配向状態を示す計測信号を出力する計測部とを備える液晶表示装置の異常検知方法であって、
前記複数の画素の各々において表示すべき階調を示す入力階調データを記憶し、
前記計測信号に基づいて、前記複数の画素の各々において表示された階調を示す出力階調データを生成し、
前記入力階調データと前記出力階調データとを比較し、
比較結果に基づいて、前記液晶表示装置の異常を検知する、
ことを特徴とする液晶表示装置の異常検知方法。

【図１】