液晶装置、電気光学装置および液晶装置の駆動方法
【課題】液晶素子を交流駆動して表示を行う場合に、フリッカーをより効果的に抑制すること。
【解決手段】画素電極と、該画素電極との間で電界を発生する共通電極とを有し、前記画素電極と共通電極との間に交流電圧を印加して、液晶を駆動する液晶パネルと、前記共通電極に共通電圧を印加する駆動回路と、前記液晶パネルに照射されている光の強さを検出する光検出手段と、前記光検出手段の検出結果に対応して、前記駆動回路によって前記共通電極に印加する共通電圧を変化させる共通電圧変化手段とを備える。
【解決手段】画素電極と、該画素電極との間で電界を発生する共通電極とを有し、前記画素電極と共通電極との間に交流電圧を印加して、液晶を駆動する液晶パネルと、前記共通電極に共通電圧を印加する駆動回路と、前記液晶パネルに照射されている光の強さを検出する光検出手段と、前記光検出手段の検出結果に対応して、前記駆動回路によって前記共通電極に印加する共通電圧を変化させる共通電圧変化手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶素子によって表示を行う液晶装置、電気光学装置および液晶装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気光学装置として、例えば、液晶素子を交流駆動して表示を行う液晶装置を備えたものが知られている。
液晶素子を交流駆動して表示を行う液晶装置は、共通電極に印加する共通電圧に対し、画素電極を高電圧として液晶を駆動する状態と、画素電極を低電圧として液晶を駆動する状態とを交互に繰り返すことにより、液晶の劣化を防ぎつつ、画像の表示を行っている。
【０００３】
このように液晶素子を交流駆動する場合、共通電極に印加する共通電圧として、画素電極が高電圧となる状態および低電圧となる状態が切り換わっても、フリッカーが最小となる電圧が選択されている。
ところで、近年、表示のダイナミックレンジを向上させるために、液晶装置に備えられたバックライトの輝度に応じて、画像信号を変化させる技術が用いられている。
例えば、特許文献１に記載された技術では、バックライトの輝度と液晶表示パネルの階調とを制御することで、高輝度側あるいは低輝度側において階調を狭めることなく適切に表示画像を表示するものとしている。
【特許文献１】特開２００２−２８７６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された技術を含め、従来の技術においては、液晶パネル等に備えられるスイッチング素子が半導体素子を含むことから、バックライトの輝度を変化させた場合に、スイッチング素子の特性が変化し、液晶素子の駆動電圧と表示階調の関係にずれが生じることとなる。
そのため、液晶素子を交流駆動して表示を行う液晶装置において、画素電極の電圧が高電圧となる状態と低電圧となる状態とで切り換わった場合に、フリッカーが増大する事態を招いていた。
本発明の課題は、液晶素子を交流駆動して表示を行う場合に、フリッカーをより効果的に抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、本発明に係る液晶装置は、
画素電極と、該画素電極との間で電界を発生する共通電極とを有し、前記画素電極と共通電極との間に交流電圧を印加して、液晶を駆動する液晶パネルと、前記共通電極に共通電圧を印加する駆動回路と、前記液晶パネルに照射されている光の強さを検出する光検出手段と、前記光検出手段の検出結果に対応して、前記駆動回路によって前記共通電極に印加する共通電圧を変化させる共通電圧変化手段とを備えることを特徴とする。
このような構成により、液晶パネルに照射されている光の強さに応じて共通電圧を変化させることができるため、共通電圧と正極電圧および負極電圧との関係が変化したとしても、フリッカーを効果的に抑制することができる。
【０００６】
ここで、液晶パネルとしては、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Virtical Alignment）モードあるいはＩＰＳ（In-Place-Switching）モード等、各種モードの液晶パネルを採用することが可能であるが、例えば、液晶を挟む一対の基板のうち、一方の基板に絶縁膜を挟んで共通電極と画素電極とを形成し、共通電極と画素電極との間に印加される横方向の電界で液晶を駆動するＦＦＳ（Fringe-Field Switching）モードの液晶パネルに本発明を適用すると、その効果が顕著である。
これは、ＦＦＳモードの液晶パネルにおいては、画素電極に交流電圧を印加した場合に、正極電圧の印加時と負極電圧の印加時とで電界経路に非対称性が生じるためである。また、光の照射によって、この非対称性の影響はより大きいものとなる。
共通電圧を変化させるために、例えば、ユーザの任意の操作によって共通電圧を変化させる構成とすることが可能であるが、液晶パネルに照射されている光の強さと共通電圧との関係を示す変換テーブルを記憶しておき、その変換テーブルに基づいて共通電圧を決定すると、出力する共通電圧を自動的に変化させることができるため好適である。
【０００７】
また、液晶パネルに照射されている光の強さを検出する方法としては、例えば、以下の形態とすることができる。
（１）液晶パネルを照射する照明装置の制御信号が示す光の強さ（例えば、ＰＷＭ信号のデューティー比等）を検出し、変換テーブルに、制御信号が示す光の強さと共通電極に印加する共通電圧との関係を格納しておく。
（２）液晶パネルを照射する照明装置の駆動電流を検出し、変換テーブルに、照明装置の駆動電流の強さと共通電極に印加する共通電圧との関係を格納しておく。
（３）液晶パネルに照射される光の強さを光センサによって検出し、変換テーブルに、液晶パネルに照射される光の強さと共通電極に印加する共通電圧との関係を記憶しておく。
【０００８】
また、本発明に係る電気光学装置は、
第１の電極と第２の電極との間に交流電圧を印加して液晶を駆動する液晶パネルと、光の強さを可変として前記液晶パネルに光を照射する照明装置と、照射される光の強さに応じて変化する前記液晶パネルの特性変化に基づいて定められた補正データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された補正データに基づく駆動信号を前記液晶パネルに出力する駆動回路とを備えることを特徴とする。
このような構成により、液晶パネルに照射されている光の強さに応じて、液晶パネルの特性変化に基づく補正データを用いて、液晶パネルの駆動信号を変化させることができるため、光の照射によって液晶パネルの特性が変化したとしても、フリッカーを効果的に抑制することができる。
【０００９】
また、本発明に係る液晶装置の駆動方法は、
照射された光の強さに応じて変化する液晶パネルの特性に基づいて、液晶を駆動する電極間に印加する交流電圧を補正して表示を行うことを特徴とする。
これにより、光の照射によって液晶パネルの特性が変化したとしても、その変化を考慮した交流電圧に補正して液晶を駆動することができるため、フリッカーを効果的に抑制して表示を行うことができる。
このように、本発明によれば、液晶素子を交流駆動して表示を行う場合に、フリッカーをより効果的に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図を参照して本発明に係る液晶装置、それを備えた電気光学装置および液晶装置の駆動方法の実施の形態を説明する。
（構成）
まず、構成を説明する。
図１は、本発明に係る電気光学装置１の外観構成を示す図である。
図１において、電気光学装置１は、液晶装置１Ａと、バックライト１Ｂとを備えている。
液晶装置１Ａは、ＦＦＳモードによって液晶の配向制御を行う装置であり、素子基板１０と、対向基板２０と、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）３０と、遮光膜４０と、光センサ５０とを備えている。なお、素子基板１０と対向基板２０との間には、液晶が封入されており、これらは液晶パネルを構成している。
【００１１】
素子基板１０は、対向基板２０と比べて液晶装置１Ａの長手方向（図１の上下方向）に大きく形成されており、対向基板２０と対向しない領域を備える。この素子基板１０のうち対向基板２０と対向しない領域には、後述するＦＰＣ３０が接続されている。
また、素子基板１０は、ガラス基板を有しており、ガラス基板の液晶に面する側に、共通電極および走査線が形成された共通電極層を有している。
さらに、素子基板１０は、共通電極層の上に絶縁層を介して、画素のピッチに相当する間隔で、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明導電材料からなる画素電極が形成された画素電極層を有している。
【００１２】
素子基板１０の画素電極層には、各画素の画素電極をスイッチングするためのＴＦＴ（Thin Film Transistor）が形成されている。ＴＦＴは、走査線駆動回路から延びる走査線がゲートに接続され、データ線駆動回路から延びるデータ線がソースに接続され、画素電極がドレインに接続されている。
対向基板２０は、ガラス基板を有しており、ガラス基板の液晶に面する側において、画素電極に対向する領域には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタ（後述）が形成されている。また、カラーフィルタが形成されている領域以外の領域には、ブラックマトリクスとしての遮光膜４０が形成されている。
ここで、対向基板２０のガラス基板における遮光膜４０の一部には、遮光膜４０を開口させた入光口４０ａが設けられており、電気光学装置１周辺の外光が、入光口４０ａを通過して液晶装置１Ａ内部に到達する構造となっている。
【００１３】
ＦＰＣ３０は、走査線駆動回路およびデータ線駆動回路を含むドライバＩＣ３１と、バックライト１Ｂの発光を制御するバックライト制御用ＩＣ３２と、液晶装置１Ａのフリッカー抑制制御を行うフリッカー制御用ＩＣ３３とを備えている。
ドライバＩＣ３１は、電気光学装置１全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）（不図示）からの指示信号に基づいて、走査線駆動回路によって走査線に電圧を印加すると共に、データ線駆動回路によってデータ線に電圧を印加する。また、ドライバＩＣ３１は、走査線およびデータ線に電圧を印加して画素の駆動を行う際に、共通電極に、フリッカー制御用ＩＣ３３から入力された電圧（共通電圧ＶＣＯＭ）を印加する。
【００１４】
バックライト制御用ＩＣ３２は、ＣＰＵからの指示信号に基づいて、バックライト１Ｂに備えられたＬＥＤに駆動電流を出力する。
具体的には、バックライト制御用ＩＣ３２は、ＣＰＵからＬＥＤの点灯輝度を指示するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号が入力されると、ＰＷＭ信号によって示される電流をＬＥＤに出力する。
フリッカー制御用ＩＣ３３は、光センサ５０によって検出される輝度値と、フリッカーが最小となる共通電圧ＶＣＯＭとの対応関係を示す共通電圧補正テーブルを記憶している。
また、フリッカー制御用ＩＣ３３には、光センサ５０から、所定時間間隔（例えば、０．１ｍｓｅｃ毎等）で、検出された輝度値が入力されている。
【００１５】
そして、フリッカー制御用ＩＣ３３は、光センサ５０によって検出された輝度値が入力されると、共通電圧補正テーブルを参照し、その輝度値に対応する共通電圧ＶＣＯＭをドライバＩＣ３１に出力する。
遮光膜４０は、対向基板２０におけるカラーフィルタが形成されている領域以外の領域に形成され、制御されない液晶領域を覆うブラックマトリクスとして機能する。
光センサ５０は、バックライト１Ｂによって液晶装置１Ａに照射された光および電気光学装置１の外光として入光口４０ａを介して液晶装置１Ａに照射された光を検出する光センサを有しており、液晶装置１Ａに照射される光の照度（輝度値）をフリッカー制御用ＩＣ３３に出力する。
バックライト１Ｂは、光源としてＬＥＤを備えており、ＬＥＤから出力された光を、導光板を介して、対向配置されている液晶パネル１Ａに照射する。
また、バックライト１ＢのＬＥＤには、バックライト制御用ＩＣ３２によって駆動電流が流される。
【００１６】
次に、電気光学装置１における表示領域の断面構造について説明する。
図２は、電気光学装置１における表示領域の断面構造を示す図である。
液晶装置１Ａは、素子基板１０と、素子基板１０と対向配置された対向基板２０と、素子基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層６１と、素子基板１０の外面側（液晶層６１と反対側）に設けられた偏光板６２と、対向基板２０の外面側に設けられた偏光板６３とを備えている。
そして、液晶装置１Ａは、素子基板１０の外面側から照明光が照射される構成となっている。
また、液晶装置１Ａには、素子基板１０と対向基板２０とが対向する領域の縁端に沿ってシール材（不図示）が設けられており、このシール材、素子基板１０および対向基板２０によって液晶層６１が封止されている。
【００１７】
素子基板１０は、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料からなる基板本体６４と、基板本体６４の内側（液晶層６１側）の表面に順に積層されたゲート絶縁膜６５、層間絶縁膜６６および配向膜６７とを備えている。
また、素子基板１０は、基板本体６４の内側の表面に配置された走査線６８、各画素領域に対応して設けられた共通電極６９および各共通電極６９を接続する共通線７０と、ゲート絶縁膜６５の内側の表面に配置されたデータ線（不図示）、半導体層７１、ソース７２およびドレイン７３と、層間絶縁膜６６の内側の表面に配置された画素電極７４とを備えている。なお、半導体層７１、ソース７２およびドレイン７３は画素電極７４をスイッチングするためのＴＦＴ７５を構成している。
ゲート絶縁膜６５は、窒化シリコンや酸化シリコンなどのような絶縁性を有する透光性材料で構成されており、基板本体６４上に形成された走査線６８、共通線７０および共通電極６９を覆うように設けられている。
【００１８】
層間絶縁膜６６は、ゲート絶縁膜６５と同様に、窒化シリコンや酸化シリコンなどの絶縁性を有する透光性材料で構成されており、ゲート絶縁膜６５上に形成された半導体層７１、ソース７２およびドレイン７３を覆うように設けられている。そして、層間絶縁膜６６のうち平面視で画素電極７４の枠部と重なる部分には、画素電極７４とＴＦＴ７５との導通を図るための貫通孔であるコンタクトホール７６が形成されている。
配向膜６７は、例えばポリイミドなどの有機材料で構成されており、層間絶縁膜６６上に形成された画素電極７４を覆うように設けられている。そして、配向膜６７の上面には、液晶層６１を構成する液晶分子を配向規制するための配向処理が施されている。この配向膜６７の配向方向は、対向基板２０に備えられる偏光板６３の透過軸と同方向となっている。
【００１９】
対向基板２０は、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料で構成された基板本体７７と、基板本体７７の内側（液晶層６１側）の表面に順に積層されたカラーフィルタ層７８および配向膜７９とを備えている。
カラーフィルタ層７８は、各画素領域に対応して配置されており、例えばアクリルなどで構成されて各画素領域で表示する色に対応する色材を含有している。
配向膜７９は、例えばポリイミドなどの有機材料やシリコン酸化物などの無機材料で構成されており、その配向方向が配向膜６７の配向方向と同方向となっている。
偏光板６２、６３は、それぞれの透過軸が互いに直交するように設けられている。すなわち、偏光板６２の透過軸は、偏光板６３の透過軸および配向膜６７，７９の配向方向（図２において紙面に垂直な方向）と直交する方向（図２において平面視左右方向）となっている。
【００２０】
次に、電気光学装置１の回路構成について説明する。
図３は、電気光学装置１の回路構成を示すブロック図である。
液晶装置１Ａは、所定間隔おきに設けられた走査線Ｙと、この走査線Ｙに交差するように設けられたデータ線Ｘとを備えている。
各走査線Ｙおよび各データ線Ｘの交差部分には、画素Ｐが設けられている。画素Ｐは、ＴＦＴ７５、画素電極７４、および、画素電極７４に対向して設けられた共通電極６９で構成される。
画素電極７４および共通電極６９は、電気光学材料としての誘電体である液晶（図示せず）を挟持し、画素容量を構成する。
【００２１】
ＴＦＴ７５のゲートには走査線Ｙが接続され、ソースにはデータ線Ｘが接続され、ＴＦＴ７５のドレインには、画素電極７４が接続されている。
したがって、このＴＦＴ７５は、走査線Ｙから電圧が印加されるとオン状態となり、データ線Ｘと画素電極７４とを導通した状態となる。
走査線駆動回路は、ＴＦＴ７５をオン状態にするための電圧を複数の走査線Ｙに順次印加する。
例えば、ある走査線Ｙに選択電圧を供給すると、この走査線Ｙに接続されたＴＦＴ７５が全てオン状態となり、この走査線Ｙに係る画素が全て選択される。
データ線駆動回路は、画像信号をデータ線Ｘに出力し、オン状態のＴＦＴ７５を介して、この画像信号に基づく画像電圧を画素電極７４に印加する。
【００２２】
このような構成により、電気光学装置１は、画素の駆動に関して、以下のように動作する。すなわち、走査線駆動回路から走査線Ｙに電圧を順次供給することで、各走査線Ｙに係る全てのＴＦＴ７５を順次オン状態にして、各走査線Ｙに係る全ての画素を順次選択する。
そして、これら画素の選択に同期して、データ線駆動回路からデータ線Ｘに画像信号を供給する。
すると、走査線駆動回路で選択した全ての画素に、データ線駆動回路からデータ線Ｘおよびオン状態のＴＦＴ７５を介して画像信号が供給され、この画像信号に基づく画像電圧が画素電極７４に印加される。
これにより、画素電極７４と共通電極６９との間に電位差が生じて、駆動電圧が液晶に印加される。
液晶に駆動電圧が印加されると、液晶の配向や秩序が変化し、液晶を透過するバックライト１Ｂからの光が変化して、階調表示が行われる。
【００２３】
図４は、光センサ５０の回路構成を示すブロック図である。
図４において、光センサ５０は、バックライト１Ｂの照射光および外光を受光する第１のＰＩＮ型ダイオード５１と、バックライト１Ｂの照射光および外光が遮断される第２のＰＩＮ型ダイオード５２と、照度検出回路５３とを備えている。
第１のＰＩＮ型ダイオード５１のカソードは、高電位側電源ＶＨＨに接続され、第１のＰＩＮ型ダイオード５１のアノードは、端子Ｍを介して、第２のＰＩＮ型ダイオード５２のカソードに接続されている。
第２のＰＩＮ型ダイオード５２のアノードは、低電位側電源ＶＬＬに接続されている。すなわち、第１のＰＩＮ型ダイオード５１と、第２のＰＩＮ型ダイオード５２とは、端子Ｍを介して、直列に接続されており、第１のＰＩＮ型ダイオード５１および第２のＰＩＮ型ダイオード５２には、逆バイアス電圧が印加されている。
【００２４】
第１のＰＩＮ型ダイオード５１は、外光の照度のほか、ＰＩＮ型ダイオード自体の温度などに応じて、カソードからアノードに向かって電流を出力する。一方、第２のＰＩＮ型ダイオード５２は、光が遮断されているので、ＰＩＮ型ダイオード自体の温度といった光の照度以外の影響に応じて、カソードからアノードに向かって電流を出力する。
したがって、端子Ｍから、第１のＰＩＮ型ダイオード５１が出力した電流と、第２のＰＩＮ型ダイオード５２が出力した電流との差分の電流を取り出すことができる。
この電流は、第１のＰＩＮ型ダイオード５１が出力する電流から、ＰＩＮ型ダイオード自体の温度といった外光の照度以外の影響を除去した電流であり、外光の照度のみに応じた電流である。
照度検出回路５３は、光検知回路５４、カウンタ５５、およびルックアップテーブル（以下、ＬＵＴと称する。）５６を備えている。
【００２５】
この照度検出回路５３は、端子Ｍに流れる電流に基づいて、外光の照度を示す信号（輝度値）をフリッカー制御用ＩＣ３３に出力する。
光検知回路５４は、コンデンサ５４ａ、スイッチング素子５４ｂ、および、インバータ５４ｃを備えている。
この光検知回路５４は、端子Ｍに流れる電流に基づいて、光検知信号を出力する。
コンデンサ５４ａは、端子Ｍに流れる電流に基づいて充電される。具体的には、コンデンサ５４ａの一方の電極は、端子Ｍに接続され、コンデンサ５４ａの他方の電極は、基準電位電源の電圧ＧＮＤに接続されている。端子Ｍに流れる電流がコンデンサ５４ａの一方の電極に供給されると、この電流に基づいて、コンデンサ５４ａには、電荷が徐々に充電される。
【００２６】
すると、このコンデンサ５４ａの一方の電極からは、充電された電荷に応じた電圧が出力される。このため、コンデンサ５４ａの一方の電極に接続された端子Ｍの電圧は、コンデンサ５４ａに充電された電荷に応じた電圧となる。
スイッチング素子５４ｂは、コンデンサ５４ａに充電された電荷を放電する。具体的には、スイッチング素子５４ｂの一端は、コンデンサ５４ａの一方の電極に接続され、スイッチング素子５４ｂの他端は、基準電位電源の電圧ＧＮＤに接続されている。
スイッチング素子５４ｂをオン状態にすると、このオン状態のスイッチング素子５４ｂを介して、コンデンサ５４ａに充電された電荷が基準電位電源の電圧ＧＮＤに移動する。
これにより、コンデンサ５４ａに充電された電荷を放電する。
【００２７】
インバータ５４ｃは、端子Ｍの電圧を反転して出力する。具体的には、インバータ５４ｃの入力端は、端子Ｍに接続され、インバータ５４ｃの出力端は、端子Ｎに接続されている。インバータ５４ｃは、端子Ｍの電圧が、所定の電圧よりも電位が低ければ、電圧ＶＤＤを出力し、所定の電圧よりも電位が高ければ、光検知信号として電圧ＧＮＤを出力する。このため、インバータ５４ｃの出力端に接続された端子Ｎの電圧は、インバータ５４ｃから出力される電圧となる。
カウンタ５５は、スイッチング素子５４ｂがオフ状態になってから、インバータ５４ｃから光検知信号が出力されるまでの時間を計測する。
カウンタ５５の入力端は、端子Ｎに接続され、カウンタ５５の出力端は、ＬＵＴ５６の入力端に接続されている。このカウンタ５５は、スイッチング素子５４ｂがオフ状態になると、時間の計測を開始し、端子Ｎの電圧が電圧ＧＮＤになると、時間の計測を終了する。
【００２８】
ＬＵＴ５６は、カウンタ５５で計測した時間に基づいて、液晶装置１Ａに照射される光の照度を示す信号を出力する。具体的には、ＬＵＴ５６の入力端は、カウンタ５５の出力端に接続される。
このＬＵＴ５６は、カウンタ５５で計測した時間に基づいて、液晶装置１Ａに照射される光の光量を判定する。例えば、ＬＵＴ５６は、カウンタ５５で計測した時間が長いほど、端子Ｍに流れる光の照度のみに応じた電流が小さいということなので、照射光の光量が少ないと判定する。
一方、ＬＵＴ５６は、カウンタ５５で計測した時間が短いほど、端子Ｍに流れる光の照度のみに応じた電流が大きいということなので、照射光の光量が多いと判定する。
そして、ＬＵＴ５６は、判定した光の光量に基づいて、照射光の照度を検出して、照射光の照度を示す信号（輝度値）を出力端からフリッカー制御用ＩＣ３３に出力する。
【００２９】
図５は、フリッカー制御用ＩＣ３３の回路構成を示すブロック図である。
フリッカー制御用ＩＣ３３は、基準共通電圧記憶部３３ａと、補正共通電圧記憶部３３ｂと、加算部３３ｃと、可変電圧源３３ｄと、バッファ３３ｅとを備えている。
基準共通電圧記憶部３３ａは、予め定められた標準の使用環境において、フリッカーが最小となる共通電圧ＶＣＯＭの値を記憶しており、記憶している共通電圧ＶＣＯＭの値を加算部３３ｃに出力する。
補正共通電圧記憶部３３ｂは、液晶装置１Ａに照射される光の照度（輝度値）と、共通電圧ＶＣＯＭに対する補正値との対応関係を格納した共通電圧補正テーブルを記憶している。この補正値は、液晶装置１Ａに照射される光の照度が変化した場合に、ＴＦＴ７２や各基板等に対して電荷が蓄積し、フリッカーが最小となる共通電圧が変化することから、この変化を解消する値がキャリブレーション等によって予め取得されたものである。
【００３０】
そして、補正共通電圧記憶部３３ｂは、光センサ５０から入力された輝度値（液晶装置１Ａに照射される光の照度）に応じて、共通電圧補正テーブルから補正値を読み出し、読み出した共通電圧ＶＣＯＭの補正値を加算部３３ｃに出力する。
加算部３３ｃは、基準共通電圧記憶部３３ａから入力された共通電圧ＶＣＯＭの値と、補正共通電圧記憶部３３ｂから入力された補正値とを加算し、加算結果を可変電圧源３３ｄに出力する。
可変電圧源３３ｄは、加算部３３ｃから入力された共通電圧の値を指令値として受け取り、入力された値の電圧信号を生成してバッファ３３ｅに出力する。
バッファ３３ｅは、可変電圧源３３ｄから入力された電圧信号を保持し、同期タイミングに合わせて、保持している電圧信号を共通電極６９に出力する。
このような構成により、液晶装置１Ａに照射される光の照度（輝度値）に応じた補正電圧が基準共通電圧に加算されて、共通電極６９に印加される。
【００３１】
（動作）
次に、動作を説明する。
電気光学装置１には、不図示のＣＰＵから画像を表示するための指示信号が入力される。
この指示信号は、ドライバ用ＩＣ３１に入力され、ドライバ用ＩＣ３１によって、各走査線が順次選択されると共に、選択された画素に対するデータの書き込みが行われる。
このとき、光センサ５０によって、液晶装置１Ａに照射されている光の照度（輝度値）が検出され、フリッカー制御用ＩＣ３３によって、液晶装置１Ａにおける光の輝度値に応じた共通電圧の補正値が基準共通電圧に加算された上で、共通電極６９の共通電圧が印加される。
【００３２】
また、電気光学装置１の外光が変化した場合、あるいは、不図示のＣＰＵからのＰＷＭ信号によってバックライト１Ｂの輝度値が変化した場合にも、液晶装置１Ａに照射されている光の照度（輝度値）が、随時、光センサ５０によって検出され、共通電圧に補正が加えられる。
この結果、液晶装置１Ａにおいては、照射される光の照度が種々変化した場合にも、常に、フリッカーが最小となる共通電圧が選択されて、液晶の駆動が行われることとなる。
以上のように、本実施形態に係る電気光学装置１は、液晶装置１Ａによる表示を行う際に、光センサ５０によって、液晶装置１Ａに照射されている光の照度（輝度値）を検出する。
【００３３】
そして、標準の使用環境においてフリッカーが最小となるよう設定された基準共通電圧に対し、検出された輝度値に応じた補正を加えた上で、現在の使用環境に合わせた共通電圧を生成し、その共通電圧によって、液晶を駆動する。
したがって、バックライト１Ｂの輝度が変化された場合や、外光の状況が変化した場合であっても、常に、フリッカーが最小となる共通電圧に補正されて液晶が駆動されるため、フリッカーが増大する事態を抑制することができる。
即ち、本実施形態に係る電気光学装置１によれば、液晶素子を交流駆動して表示を行う場合に、フリッカーをより効果的に抑制することが可能となる。
【００３４】
また、このような効果は、共通電極および画素電極が１つの基板上に積層され、これらの電極間に発生する電界によって液晶を駆動するＦＦＳモードにおいて特に有効である。これは、ＦＦＳモードを用いた液晶装置では、液晶層に対して共通電極と画素電極とが一方（例えば下側）に位置していることから、画素電極に交流電圧を印加した場合に、正極電圧の印加時と負極電圧の印加時とで電界経路に非対称性が生じるためである。また、光の照射によって、この非対称性の影響はより大きいものとなる。
ただし、本発明は、ＦＦＳモードの電気光学装置にも適用することが可能であり、この場合にも、液晶を交流駆動する際にフリッカーの増大を抑制することができるものである。
【００３５】
（応用例１）
上記実施形態においては、フリッカー制御用ＩＣ３３の補正共通電圧記憶部３３ｂに、共通電圧補正テーブルとして、液晶装置１Ａに照射される光の照度（輝度値）と、共通電圧ＶＣＯＭに対する補正値との対応関係を格納しておくものとして説明したが、液晶装置１Ａに照射される光の輝度に相当する指標であれば、他の指標と、共通電圧ＶＣＯＭに対する補正値との対応関係を格納しておくことが可能である。
例えば、外光に比して、バックライト１Ｂの輝度の影響が十分に大きい場合には、バックライト１Ｂの輝度のみを補正要因と見なし、バックライト１ＢのＬＥＤを制御するＰＷＭ信号のデューティー比と、共通電圧ＶＣＯＭに対する補正値との対応関係を共通電圧補正テーブルに格納しておくことが可能である。
また、ＬＥＤの駆動電流を検出する電流計を備えておき、この電流計を流れる駆動電流と、共通電圧ＶＣＯＭに対する補正値との対応関係を共通電圧補正テーブルに格納しておくこともできる。
【００３６】
（応用例２）
上記実施形態においては、画素を駆動する際に、共通電圧を一定として、画素電極に交流電圧を印加するものとして説明したが、画素電極に正極電圧を印加する場合と、負極電圧を印加する場合とで、共通電圧を切り換える場合にも、本発明を適用することができる。
この場合、基準共通電圧として、正極電圧印加時の基準値と負極電圧印加時の基準値とをそれぞれ記憶しておき、それらの基準値に対して、液晶装置１Ａに照射される光の輝度値に応じた補正値を加算することで、本発明の効果を奏するものとなる。
【００３７】
（応用例３）
上記実施形態においては、光センサ５０によって検出した光の照度に応じて、基準共通電圧に対する補正値を加算するものとして説明したが、ユーザが手動で共通電圧を調整させることで、フリッカーを抑制することとしても良い。
この場合、共通電圧を昇降させるスイッチを液晶装置１Ａに備えておき、ユーザがこのスイッチを操作することで、フリッカーが最小となる共通電圧に調整することができる。
また、スイッチに代えて、電気光学装置１において、液晶装置１Ａに対する共通電圧の調整コマンドを入力可能としておき、メニュー画面からユーザが共通電圧の調整コマンドを入力することで、フリッカーが最小となる共通電圧に調整することとしても良い。
【００３８】
（応用例４）
上記実施形態に係る電気光学装置１は、液晶装置を備えた各種電子機器に適用可能である。
例えば、電気光学装置１が適用される電子機器として、携帯電話機、パーソナルコンピュータ、情報携帯端末、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した液晶装置が適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る電気光学装置１の外観構成を示す図である。
【図２】電気光学装置１における表示領域の断面構造を示す図である。
【図３】電気光学装置１の回路構成を示すブロック図である。
【図４】光センサ５０の回路構成を示すブロック図である。
【図５】フリッカー制御用ＩＣ３３の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 電気光学装置、１Ａ 液晶装置、１Ｂ バックライト、１０ 素子基板、２０ 対向基板、３０ ＦＰＣ、３１ ドライバＩＣ（駆動回路）、３２ バックライト制御用ＩＣ、３３ フリッカー制御用ＩＣ（共通電圧変化手段）、３３ａ 基準共通電圧記憶部、３３ｂ 補正共通電圧記憶部、３３ｃ 加算部、３３ｄ 可変電圧源、３３ｅ バッファ、４０ 遮光膜、４０ａ 入光口、５０ 光センサ（光検出手段）、５１，５２ ＰＩＮ型ダイオード、５３ 照度検出回路、５４ 光検知回路、５４ａ コンデンサ、５４ｂ スイッチング素子、５４ｃ インバータ、５５ カウンタ、５６ ＬＵＴ、６１ 液晶層、６２，６３ 偏光板、６４，７７ 基板本体、６５ ゲート絶縁膜、６６ 層間絶縁膜、６７，７９ 配向膜、６８ 走査線、６９ 共通電極、７０ 共通線、７１ 半導体層、７２ ソース、７３ ドレイン、７４ 画素電極、７５ ＴＦＴ、７６ コンタクトホール、７８ カラーフィルタ層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶素子によって表示を行う液晶装置、電気光学装置および液晶装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気光学装置として、例えば、液晶素子を交流駆動して表示を行う液晶装置を備えたものが知られている。
液晶素子を交流駆動して表示を行う液晶装置は、共通電極に印加する共通電圧に対し、画素電極を高電圧として液晶を駆動する状態と、画素電極を低電圧として液晶を駆動する状態とを交互に繰り返すことにより、液晶の劣化を防ぎつつ、画像の表示を行っている。
【０００３】
このように液晶素子を交流駆動する場合、共通電極に印加する共通電圧として、画素電極が高電圧となる状態および低電圧となる状態が切り換わっても、フリッカーが最小となる電圧が選択されている。
ところで、近年、表示のダイナミックレンジを向上させるために、液晶装置に備えられたバックライトの輝度に応じて、画像信号を変化させる技術が用いられている。
例えば、特許文献１に記載された技術では、バックライトの輝度と液晶表示パネルの階調とを制御することで、高輝度側あるいは低輝度側において階調を狭めることなく適切に表示画像を表示するものとしている。
【特許文献１】特開２００２−２８７６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された技術を含め、従来の技術においては、液晶パネル等に備えられるスイッチング素子が半導体素子を含むことから、バックライトの輝度を変化させた場合に、スイッチング素子の特性が変化し、液晶素子の駆動電圧と表示階調の関係にずれが生じることとなる。
そのため、液晶素子を交流駆動して表示を行う液晶装置において、画素電極の電圧が高電圧となる状態と低電圧となる状態とで切り換わった場合に、フリッカーが増大する事態を招いていた。
本発明の課題は、液晶素子を交流駆動して表示を行う場合に、フリッカーをより効果的に抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、本発明に係る液晶装置は、
画素電極と、該画素電極との間で電界を発生する共通電極とを有し、前記画素電極と共通電極との間に交流電圧を印加して、液晶を駆動する液晶パネルと、前記共通電極に共通電圧を印加する駆動回路と、前記液晶パネルに照射されている光の強さを検出する光検出手段と、前記光検出手段の検出結果に対応して、前記駆動回路によって前記共通電極に印加する共通電圧を変化させる共通電圧変化手段とを備えることを特徴とする。
このような構成により、液晶パネルに照射されている光の強さに応じて共通電圧を変化させることができるため、共通電圧と正極電圧および負極電圧との関係が変化したとしても、フリッカーを効果的に抑制することができる。
【０００６】
ここで、液晶パネルとしては、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Virtical Alignment）モードあるいはＩＰＳ（In-Place-Switching）モード等、各種モードの液晶パネルを採用することが可能であるが、例えば、液晶を挟む一対の基板のうち、一方の基板に絶縁膜を挟んで共通電極と画素電極とを形成し、共通電極と画素電極との間に印加される横方向の電界で液晶を駆動するＦＦＳ（Fringe-Field Switching）モードの液晶パネルに本発明を適用すると、その効果が顕著である。
これは、ＦＦＳモードの液晶パネルにおいては、画素電極に交流電圧を印加した場合に、正極電圧の印加時と負極電圧の印加時とで電界経路に非対称性が生じるためである。また、光の照射によって、この非対称性の影響はより大きいものとなる。
共通電圧を変化させるために、例えば、ユーザの任意の操作によって共通電圧を変化させる構成とすることが可能であるが、液晶パネルに照射されている光の強さと共通電圧との関係を示す変換テーブルを記憶しておき、その変換テーブルに基づいて共通電圧を決定すると、出力する共通電圧を自動的に変化させることができるため好適である。
【０００７】
また、液晶パネルに照射されている光の強さを検出する方法としては、例えば、以下の形態とすることができる。
（１）液晶パネルを照射する照明装置の制御信号が示す光の強さ（例えば、ＰＷＭ信号のデューティー比等）を検出し、変換テーブルに、制御信号が示す光の強さと共通電極に印加する共通電圧との関係を格納しておく。
（２）液晶パネルを照射する照明装置の駆動電流を検出し、変換テーブルに、照明装置の駆動電流の強さと共通電極に印加する共通電圧との関係を格納しておく。
（３）液晶パネルに照射される光の強さを光センサによって検出し、変換テーブルに、液晶パネルに照射される光の強さと共通電極に印加する共通電圧との関係を記憶しておく。
【０００８】
また、本発明に係る電気光学装置は、
第１の電極と第２の電極との間に交流電圧を印加して液晶を駆動する液晶パネルと、光の強さを可変として前記液晶パネルに光を照射する照明装置と、照射される光の強さに応じて変化する前記液晶パネルの特性変化に基づいて定められた補正データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された補正データに基づく駆動信号を前記液晶パネルに出力する駆動回路とを備えることを特徴とする。
このような構成により、液晶パネルに照射されている光の強さに応じて、液晶パネルの特性変化に基づく補正データを用いて、液晶パネルの駆動信号を変化させることができるため、光の照射によって液晶パネルの特性が変化したとしても、フリッカーを効果的に抑制することができる。
【０００９】
また、本発明に係る液晶装置の駆動方法は、
照射された光の強さに応じて変化する液晶パネルの特性に基づいて、液晶を駆動する電極間に印加する交流電圧を補正して表示を行うことを特徴とする。
これにより、光の照射によって液晶パネルの特性が変化したとしても、その変化を考慮した交流電圧に補正して液晶を駆動することができるため、フリッカーを効果的に抑制して表示を行うことができる。
このように、本発明によれば、液晶素子を交流駆動して表示を行う場合に、フリッカーをより効果的に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図を参照して本発明に係る液晶装置、それを備えた電気光学装置および液晶装置の駆動方法の実施の形態を説明する。
（構成）
まず、構成を説明する。
図１は、本発明に係る電気光学装置１の外観構成を示す図である。
図１において、電気光学装置１は、液晶装置１Ａと、バックライト１Ｂとを備えている。
液晶装置１Ａは、ＦＦＳモードによって液晶の配向制御を行う装置であり、素子基板１０と、対向基板２０と、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）３０と、遮光膜４０と、光センサ５０とを備えている。なお、素子基板１０と対向基板２０との間には、液晶が封入されており、これらは液晶パネルを構成している。
【００１１】
素子基板１０は、対向基板２０と比べて液晶装置１Ａの長手方向（図１の上下方向）に大きく形成されており、対向基板２０と対向しない領域を備える。この素子基板１０のうち対向基板２０と対向しない領域には、後述するＦＰＣ３０が接続されている。
また、素子基板１０は、ガラス基板を有しており、ガラス基板の液晶に面する側に、共通電極および走査線が形成された共通電極層を有している。
さらに、素子基板１０は、共通電極層の上に絶縁層を介して、画素のピッチに相当する間隔で、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明導電材料からなる画素電極が形成された画素電極層を有している。
【００１２】
素子基板１０の画素電極層には、各画素の画素電極をスイッチングするためのＴＦＴ（Thin Film Transistor）が形成されている。ＴＦＴは、走査線駆動回路から延びる走査線がゲートに接続され、データ線駆動回路から延びるデータ線がソースに接続され、画素電極がドレインに接続されている。
対向基板２０は、ガラス基板を有しており、ガラス基板の液晶に面する側において、画素電極に対向する領域には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタ（後述）が形成されている。また、カラーフィルタが形成されている領域以外の領域には、ブラックマトリクスとしての遮光膜４０が形成されている。
ここで、対向基板２０のガラス基板における遮光膜４０の一部には、遮光膜４０を開口させた入光口４０ａが設けられており、電気光学装置１周辺の外光が、入光口４０ａを通過して液晶装置１Ａ内部に到達する構造となっている。
【００１３】
ＦＰＣ３０は、走査線駆動回路およびデータ線駆動回路を含むドライバＩＣ３１と、バックライト１Ｂの発光を制御するバックライト制御用ＩＣ３２と、液晶装置１Ａのフリッカー抑制制御を行うフリッカー制御用ＩＣ３３とを備えている。
ドライバＩＣ３１は、電気光学装置１全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）（不図示）からの指示信号に基づいて、走査線駆動回路によって走査線に電圧を印加すると共に、データ線駆動回路によってデータ線に電圧を印加する。また、ドライバＩＣ３１は、走査線およびデータ線に電圧を印加して画素の駆動を行う際に、共通電極に、フリッカー制御用ＩＣ３３から入力された電圧（共通電圧ＶＣＯＭ）を印加する。
【００１４】
バックライト制御用ＩＣ３２は、ＣＰＵからの指示信号に基づいて、バックライト１Ｂに備えられたＬＥＤに駆動電流を出力する。
具体的には、バックライト制御用ＩＣ３２は、ＣＰＵからＬＥＤの点灯輝度を指示するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号が入力されると、ＰＷＭ信号によって示される電流をＬＥＤに出力する。
フリッカー制御用ＩＣ３３は、光センサ５０によって検出される輝度値と、フリッカーが最小となる共通電圧ＶＣＯＭとの対応関係を示す共通電圧補正テーブルを記憶している。
また、フリッカー制御用ＩＣ３３には、光センサ５０から、所定時間間隔（例えば、０．１ｍｓｅｃ毎等）で、検出された輝度値が入力されている。
【００１５】
そして、フリッカー制御用ＩＣ３３は、光センサ５０によって検出された輝度値が入力されると、共通電圧補正テーブルを参照し、その輝度値に対応する共通電圧ＶＣＯＭをドライバＩＣ３１に出力する。
遮光膜４０は、対向基板２０におけるカラーフィルタが形成されている領域以外の領域に形成され、制御されない液晶領域を覆うブラックマトリクスとして機能する。
光センサ５０は、バックライト１Ｂによって液晶装置１Ａに照射された光および電気光学装置１の外光として入光口４０ａを介して液晶装置１Ａに照射された光を検出する光センサを有しており、液晶装置１Ａに照射される光の照度（輝度値）をフリッカー制御用ＩＣ３３に出力する。
バックライト１Ｂは、光源としてＬＥＤを備えており、ＬＥＤから出力された光を、導光板を介して、対向配置されている液晶パネル１Ａに照射する。
また、バックライト１ＢのＬＥＤには、バックライト制御用ＩＣ３２によって駆動電流が流される。
【００１６】
次に、電気光学装置１における表示領域の断面構造について説明する。
図２は、電気光学装置１における表示領域の断面構造を示す図である。
液晶装置１Ａは、素子基板１０と、素子基板１０と対向配置された対向基板２０と、素子基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層６１と、素子基板１０の外面側（液晶層６１と反対側）に設けられた偏光板６２と、対向基板２０の外面側に設けられた偏光板６３とを備えている。
そして、液晶装置１Ａは、素子基板１０の外面側から照明光が照射される構成となっている。
また、液晶装置１Ａには、素子基板１０と対向基板２０とが対向する領域の縁端に沿ってシール材（不図示）が設けられており、このシール材、素子基板１０および対向基板２０によって液晶層６１が封止されている。
【００１７】
素子基板１０は、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料からなる基板本体６４と、基板本体６４の内側（液晶層６１側）の表面に順に積層されたゲート絶縁膜６５、層間絶縁膜６６および配向膜６７とを備えている。
また、素子基板１０は、基板本体６４の内側の表面に配置された走査線６８、各画素領域に対応して設けられた共通電極６９および各共通電極６９を接続する共通線７０と、ゲート絶縁膜６５の内側の表面に配置されたデータ線（不図示）、半導体層７１、ソース７２およびドレイン７３と、層間絶縁膜６６の内側の表面に配置された画素電極７４とを備えている。なお、半導体層７１、ソース７２およびドレイン７３は画素電極７４をスイッチングするためのＴＦＴ７５を構成している。
ゲート絶縁膜６５は、窒化シリコンや酸化シリコンなどのような絶縁性を有する透光性材料で構成されており、基板本体６４上に形成された走査線６８、共通線７０および共通電極６９を覆うように設けられている。
【００１８】
層間絶縁膜６６は、ゲート絶縁膜６５と同様に、窒化シリコンや酸化シリコンなどの絶縁性を有する透光性材料で構成されており、ゲート絶縁膜６５上に形成された半導体層７１、ソース７２およびドレイン７３を覆うように設けられている。そして、層間絶縁膜６６のうち平面視で画素電極７４の枠部と重なる部分には、画素電極７４とＴＦＴ７５との導通を図るための貫通孔であるコンタクトホール７６が形成されている。
配向膜６７は、例えばポリイミドなどの有機材料で構成されており、層間絶縁膜６６上に形成された画素電極７４を覆うように設けられている。そして、配向膜６７の上面には、液晶層６１を構成する液晶分子を配向規制するための配向処理が施されている。この配向膜６７の配向方向は、対向基板２０に備えられる偏光板６３の透過軸と同方向となっている。
【００１９】
対向基板２０は、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料で構成された基板本体７７と、基板本体７７の内側（液晶層６１側）の表面に順に積層されたカラーフィルタ層７８および配向膜７９とを備えている。
カラーフィルタ層７８は、各画素領域に対応して配置されており、例えばアクリルなどで構成されて各画素領域で表示する色に対応する色材を含有している。
配向膜７９は、例えばポリイミドなどの有機材料やシリコン酸化物などの無機材料で構成されており、その配向方向が配向膜６７の配向方向と同方向となっている。
偏光板６２、６３は、それぞれの透過軸が互いに直交するように設けられている。すなわち、偏光板６２の透過軸は、偏光板６３の透過軸および配向膜６７，７９の配向方向（図２において紙面に垂直な方向）と直交する方向（図２において平面視左右方向）となっている。
【００２０】
次に、電気光学装置１の回路構成について説明する。
図３は、電気光学装置１の回路構成を示すブロック図である。
液晶装置１Ａは、所定間隔おきに設けられた走査線Ｙと、この走査線Ｙに交差するように設けられたデータ線Ｘとを備えている。
各走査線Ｙおよび各データ線Ｘの交差部分には、画素Ｐが設けられている。画素Ｐは、ＴＦＴ７５、画素電極７４、および、画素電極７４に対向して設けられた共通電極６９で構成される。
画素電極７４および共通電極６９は、電気光学材料としての誘電体である液晶（図示せず）を挟持し、画素容量を構成する。
【００２１】
ＴＦＴ７５のゲートには走査線Ｙが接続され、ソースにはデータ線Ｘが接続され、ＴＦＴ７５のドレインには、画素電極７４が接続されている。
したがって、このＴＦＴ７５は、走査線Ｙから電圧が印加されるとオン状態となり、データ線Ｘと画素電極７４とを導通した状態となる。
走査線駆動回路は、ＴＦＴ７５をオン状態にするための電圧を複数の走査線Ｙに順次印加する。
例えば、ある走査線Ｙに選択電圧を供給すると、この走査線Ｙに接続されたＴＦＴ７５が全てオン状態となり、この走査線Ｙに係る画素が全て選択される。
データ線駆動回路は、画像信号をデータ線Ｘに出力し、オン状態のＴＦＴ７５を介して、この画像信号に基づく画像電圧を画素電極７４に印加する。
【００２２】
このような構成により、電気光学装置１は、画素の駆動に関して、以下のように動作する。すなわち、走査線駆動回路から走査線Ｙに電圧を順次供給することで、各走査線Ｙに係る全てのＴＦＴ７５を順次オン状態にして、各走査線Ｙに係る全ての画素を順次選択する。
そして、これら画素の選択に同期して、データ線駆動回路からデータ線Ｘに画像信号を供給する。
すると、走査線駆動回路で選択した全ての画素に、データ線駆動回路からデータ線Ｘおよびオン状態のＴＦＴ７５を介して画像信号が供給され、この画像信号に基づく画像電圧が画素電極７４に印加される。
これにより、画素電極７４と共通電極６９との間に電位差が生じて、駆動電圧が液晶に印加される。
液晶に駆動電圧が印加されると、液晶の配向や秩序が変化し、液晶を透過するバックライト１Ｂからの光が変化して、階調表示が行われる。
【００２３】
図４は、光センサ５０の回路構成を示すブロック図である。
図４において、光センサ５０は、バックライト１Ｂの照射光および外光を受光する第１のＰＩＮ型ダイオード５１と、バックライト１Ｂの照射光および外光が遮断される第２のＰＩＮ型ダイオード５２と、照度検出回路５３とを備えている。
第１のＰＩＮ型ダイオード５１のカソードは、高電位側電源ＶＨＨに接続され、第１のＰＩＮ型ダイオード５１のアノードは、端子Ｍを介して、第２のＰＩＮ型ダイオード５２のカソードに接続されている。
第２のＰＩＮ型ダイオード５２のアノードは、低電位側電源ＶＬＬに接続されている。すなわち、第１のＰＩＮ型ダイオード５１と、第２のＰＩＮ型ダイオード５２とは、端子Ｍを介して、直列に接続されており、第１のＰＩＮ型ダイオード５１および第２のＰＩＮ型ダイオード５２には、逆バイアス電圧が印加されている。
【００２４】
第１のＰＩＮ型ダイオード５１は、外光の照度のほか、ＰＩＮ型ダイオード自体の温度などに応じて、カソードからアノードに向かって電流を出力する。一方、第２のＰＩＮ型ダイオード５２は、光が遮断されているので、ＰＩＮ型ダイオード自体の温度といった光の照度以外の影響に応じて、カソードからアノードに向かって電流を出力する。
したがって、端子Ｍから、第１のＰＩＮ型ダイオード５１が出力した電流と、第２のＰＩＮ型ダイオード５２が出力した電流との差分の電流を取り出すことができる。
この電流は、第１のＰＩＮ型ダイオード５１が出力する電流から、ＰＩＮ型ダイオード自体の温度といった外光の照度以外の影響を除去した電流であり、外光の照度のみに応じた電流である。
照度検出回路５３は、光検知回路５４、カウンタ５５、およびルックアップテーブル（以下、ＬＵＴと称する。）５６を備えている。
【００２５】
この照度検出回路５３は、端子Ｍに流れる電流に基づいて、外光の照度を示す信号（輝度値）をフリッカー制御用ＩＣ３３に出力する。
光検知回路５４は、コンデンサ５４ａ、スイッチング素子５４ｂ、および、インバータ５４ｃを備えている。
この光検知回路５４は、端子Ｍに流れる電流に基づいて、光検知信号を出力する。
コンデンサ５４ａは、端子Ｍに流れる電流に基づいて充電される。具体的には、コンデンサ５４ａの一方の電極は、端子Ｍに接続され、コンデンサ５４ａの他方の電極は、基準電位電源の電圧ＧＮＤに接続されている。端子Ｍに流れる電流がコンデンサ５４ａの一方の電極に供給されると、この電流に基づいて、コンデンサ５４ａには、電荷が徐々に充電される。
【００２６】
すると、このコンデンサ５４ａの一方の電極からは、充電された電荷に応じた電圧が出力される。このため、コンデンサ５４ａの一方の電極に接続された端子Ｍの電圧は、コンデンサ５４ａに充電された電荷に応じた電圧となる。
スイッチング素子５４ｂは、コンデンサ５４ａに充電された電荷を放電する。具体的には、スイッチング素子５４ｂの一端は、コンデンサ５４ａの一方の電極に接続され、スイッチング素子５４ｂの他端は、基準電位電源の電圧ＧＮＤに接続されている。
スイッチング素子５４ｂをオン状態にすると、このオン状態のスイッチング素子５４ｂを介して、コンデンサ５４ａに充電された電荷が基準電位電源の電圧ＧＮＤに移動する。
これにより、コンデンサ５４ａに充電された電荷を放電する。
【００２７】
インバータ５４ｃは、端子Ｍの電圧を反転して出力する。具体的には、インバータ５４ｃの入力端は、端子Ｍに接続され、インバータ５４ｃの出力端は、端子Ｎに接続されている。インバータ５４ｃは、端子Ｍの電圧が、所定の電圧よりも電位が低ければ、電圧ＶＤＤを出力し、所定の電圧よりも電位が高ければ、光検知信号として電圧ＧＮＤを出力する。このため、インバータ５４ｃの出力端に接続された端子Ｎの電圧は、インバータ５４ｃから出力される電圧となる。
カウンタ５５は、スイッチング素子５４ｂがオフ状態になってから、インバータ５４ｃから光検知信号が出力されるまでの時間を計測する。
カウンタ５５の入力端は、端子Ｎに接続され、カウンタ５５の出力端は、ＬＵＴ５６の入力端に接続されている。このカウンタ５５は、スイッチング素子５４ｂがオフ状態になると、時間の計測を開始し、端子Ｎの電圧が電圧ＧＮＤになると、時間の計測を終了する。
【００２８】
ＬＵＴ５６は、カウンタ５５で計測した時間に基づいて、液晶装置１Ａに照射される光の照度を示す信号を出力する。具体的には、ＬＵＴ５６の入力端は、カウンタ５５の出力端に接続される。
このＬＵＴ５６は、カウンタ５５で計測した時間に基づいて、液晶装置１Ａに照射される光の光量を判定する。例えば、ＬＵＴ５６は、カウンタ５５で計測した時間が長いほど、端子Ｍに流れる光の照度のみに応じた電流が小さいということなので、照射光の光量が少ないと判定する。
一方、ＬＵＴ５６は、カウンタ５５で計測した時間が短いほど、端子Ｍに流れる光の照度のみに応じた電流が大きいということなので、照射光の光量が多いと判定する。
そして、ＬＵＴ５６は、判定した光の光量に基づいて、照射光の照度を検出して、照射光の照度を示す信号（輝度値）を出力端からフリッカー制御用ＩＣ３３に出力する。
【００２９】
図５は、フリッカー制御用ＩＣ３３の回路構成を示すブロック図である。
フリッカー制御用ＩＣ３３は、基準共通電圧記憶部３３ａと、補正共通電圧記憶部３３ｂと、加算部３３ｃと、可変電圧源３３ｄと、バッファ３３ｅとを備えている。
基準共通電圧記憶部３３ａは、予め定められた標準の使用環境において、フリッカーが最小となる共通電圧ＶＣＯＭの値を記憶しており、記憶している共通電圧ＶＣＯＭの値を加算部３３ｃに出力する。
補正共通電圧記憶部３３ｂは、液晶装置１Ａに照射される光の照度（輝度値）と、共通電圧ＶＣＯＭに対する補正値との対応関係を格納した共通電圧補正テーブルを記憶している。この補正値は、液晶装置１Ａに照射される光の照度が変化した場合に、ＴＦＴ７２や各基板等に対して電荷が蓄積し、フリッカーが最小となる共通電圧が変化することから、この変化を解消する値がキャリブレーション等によって予め取得されたものである。
【００３０】
そして、補正共通電圧記憶部３３ｂは、光センサ５０から入力された輝度値（液晶装置１Ａに照射される光の照度）に応じて、共通電圧補正テーブルから補正値を読み出し、読み出した共通電圧ＶＣＯＭの補正値を加算部３３ｃに出力する。
加算部３３ｃは、基準共通電圧記憶部３３ａから入力された共通電圧ＶＣＯＭの値と、補正共通電圧記憶部３３ｂから入力された補正値とを加算し、加算結果を可変電圧源３３ｄに出力する。
可変電圧源３３ｄは、加算部３３ｃから入力された共通電圧の値を指令値として受け取り、入力された値の電圧信号を生成してバッファ３３ｅに出力する。
バッファ３３ｅは、可変電圧源３３ｄから入力された電圧信号を保持し、同期タイミングに合わせて、保持している電圧信号を共通電極６９に出力する。
このような構成により、液晶装置１Ａに照射される光の照度（輝度値）に応じた補正電圧が基準共通電圧に加算されて、共通電極６９に印加される。
【００３１】
（動作）
次に、動作を説明する。
電気光学装置１には、不図示のＣＰＵから画像を表示するための指示信号が入力される。
この指示信号は、ドライバ用ＩＣ３１に入力され、ドライバ用ＩＣ３１によって、各走査線が順次選択されると共に、選択された画素に対するデータの書き込みが行われる。
このとき、光センサ５０によって、液晶装置１Ａに照射されている光の照度（輝度値）が検出され、フリッカー制御用ＩＣ３３によって、液晶装置１Ａにおける光の輝度値に応じた共通電圧の補正値が基準共通電圧に加算された上で、共通電極６９の共通電圧が印加される。
【００３２】
また、電気光学装置１の外光が変化した場合、あるいは、不図示のＣＰＵからのＰＷＭ信号によってバックライト１Ｂの輝度値が変化した場合にも、液晶装置１Ａに照射されている光の照度（輝度値）が、随時、光センサ５０によって検出され、共通電圧に補正が加えられる。
この結果、液晶装置１Ａにおいては、照射される光の照度が種々変化した場合にも、常に、フリッカーが最小となる共通電圧が選択されて、液晶の駆動が行われることとなる。
以上のように、本実施形態に係る電気光学装置１は、液晶装置１Ａによる表示を行う際に、光センサ５０によって、液晶装置１Ａに照射されている光の照度（輝度値）を検出する。
【００３３】
そして、標準の使用環境においてフリッカーが最小となるよう設定された基準共通電圧に対し、検出された輝度値に応じた補正を加えた上で、現在の使用環境に合わせた共通電圧を生成し、その共通電圧によって、液晶を駆動する。
したがって、バックライト１Ｂの輝度が変化された場合や、外光の状況が変化した場合であっても、常に、フリッカーが最小となる共通電圧に補正されて液晶が駆動されるため、フリッカーが増大する事態を抑制することができる。
即ち、本実施形態に係る電気光学装置１によれば、液晶素子を交流駆動して表示を行う場合に、フリッカーをより効果的に抑制することが可能となる。
【００３４】
また、このような効果は、共通電極および画素電極が１つの基板上に積層され、これらの電極間に発生する電界によって液晶を駆動するＦＦＳモードにおいて特に有効である。これは、ＦＦＳモードを用いた液晶装置では、液晶層に対して共通電極と画素電極とが一方（例えば下側）に位置していることから、画素電極に交流電圧を印加した場合に、正極電圧の印加時と負極電圧の印加時とで電界経路に非対称性が生じるためである。また、光の照射によって、この非対称性の影響はより大きいものとなる。
ただし、本発明は、ＦＦＳモードの電気光学装置にも適用することが可能であり、この場合にも、液晶を交流駆動する際にフリッカーの増大を抑制することができるものである。
【００３５】
（応用例１）
上記実施形態においては、フリッカー制御用ＩＣ３３の補正共通電圧記憶部３３ｂに、共通電圧補正テーブルとして、液晶装置１Ａに照射される光の照度（輝度値）と、共通電圧ＶＣＯＭに対する補正値との対応関係を格納しておくものとして説明したが、液晶装置１Ａに照射される光の輝度に相当する指標であれば、他の指標と、共通電圧ＶＣＯＭに対する補正値との対応関係を格納しておくことが可能である。
例えば、外光に比して、バックライト１Ｂの輝度の影響が十分に大きい場合には、バックライト１Ｂの輝度のみを補正要因と見なし、バックライト１ＢのＬＥＤを制御するＰＷＭ信号のデューティー比と、共通電圧ＶＣＯＭに対する補正値との対応関係を共通電圧補正テーブルに格納しておくことが可能である。
また、ＬＥＤの駆動電流を検出する電流計を備えておき、この電流計を流れる駆動電流と、共通電圧ＶＣＯＭに対する補正値との対応関係を共通電圧補正テーブルに格納しておくこともできる。
【００３６】
（応用例２）
上記実施形態においては、画素を駆動する際に、共通電圧を一定として、画素電極に交流電圧を印加するものとして説明したが、画素電極に正極電圧を印加する場合と、負極電圧を印加する場合とで、共通電圧を切り換える場合にも、本発明を適用することができる。
この場合、基準共通電圧として、正極電圧印加時の基準値と負極電圧印加時の基準値とをそれぞれ記憶しておき、それらの基準値に対して、液晶装置１Ａに照射される光の輝度値に応じた補正値を加算することで、本発明の効果を奏するものとなる。
【００３７】
（応用例３）
上記実施形態においては、光センサ５０によって検出した光の照度に応じて、基準共通電圧に対する補正値を加算するものとして説明したが、ユーザが手動で共通電圧を調整させることで、フリッカーを抑制することとしても良い。
この場合、共通電圧を昇降させるスイッチを液晶装置１Ａに備えておき、ユーザがこのスイッチを操作することで、フリッカーが最小となる共通電圧に調整することができる。
また、スイッチに代えて、電気光学装置１において、液晶装置１Ａに対する共通電圧の調整コマンドを入力可能としておき、メニュー画面からユーザが共通電圧の調整コマンドを入力することで、フリッカーが最小となる共通電圧に調整することとしても良い。
【００３８】
（応用例４）
上記実施形態に係る電気光学装置１は、液晶装置を備えた各種電子機器に適用可能である。
例えば、電気光学装置１が適用される電子機器として、携帯電話機、パーソナルコンピュータ、情報携帯端末、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した液晶装置が適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る電気光学装置１の外観構成を示す図である。
【図２】電気光学装置１における表示領域の断面構造を示す図である。
【図３】電気光学装置１の回路構成を示すブロック図である。
【図４】光センサ５０の回路構成を示すブロック図である。
【図５】フリッカー制御用ＩＣ３３の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 電気光学装置、１Ａ 液晶装置、１Ｂ バックライト、１０ 素子基板、２０ 対向基板、３０ ＦＰＣ、３１ ドライバＩＣ（駆動回路）、３２ バックライト制御用ＩＣ、３３ フリッカー制御用ＩＣ（共通電圧変化手段）、３３ａ 基準共通電圧記憶部、３３ｂ 補正共通電圧記憶部、３３ｃ 加算部、３３ｄ 可変電圧源、３３ｅ バッファ、４０ 遮光膜、４０ａ 入光口、５０ 光センサ（光検出手段）、５１，５２ ＰＩＮ型ダイオード、５３ 照度検出回路、５４ 光検知回路、５４ａ コンデンサ、５４ｂ スイッチング素子、５４ｃ インバータ、５５ カウンタ、５６ ＬＵＴ、６１ 液晶層、６２，６３ 偏光板、６４，７７ 基板本体、６５ ゲート絶縁膜、６６ 層間絶縁膜、６７，７９ 配向膜、６８ 走査線、６９ 共通電極、７０ 共通線、７１ 半導体層、７２ ソース、７３ ドレイン、７４ 画素電極、７５ ＴＦＴ、７６ コンタクトホール、７８ カラーフィルタ層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極と、該画素電極との間で電界を発生する共通電極とを有し、前記画素電極と共通電極との間に交流電圧を印加して、液晶を駆動する液晶パネルと、
前記共通電極に共通電圧を印加する駆動回路と、
前記液晶パネルに照射されている光の強さを検出する光検出手段と、
前記光検出手段の検出結果に対応して、前記駆動回路によって前記共通電極に印加する共通電圧を変化させる共通電圧変化手段と、
を備えることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記光検出手段の検出結果と、前記共通電極に印加する共通電圧との関係を示す変換テーブルを有し、
前記共通電圧変化手段は、前記変換テーブルに基づいて、前記共通電極に印加する共通電圧を決定することを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項３】
照射する光の強さを示す制御信号に応じて、前記液晶パネルに光を照射する照明装置を備え、
前記光検出手段は、前記制御信号が示す光の強さを前記液晶パネルに照射されている光の強さとして検出することを特徴とする請求項１または２記載の液晶装置。
【請求項４】
駆動電流に応じた光の強さで、前記液晶パネルに光を照射する照明装置を備え、
前記光検出手段は、前記駆動電流を前記液晶パネルに照射されている光の強さとして検出することを特徴とする請求項１または２記載の液晶装置。
【請求項５】
前記光検出手段は、前記液晶パネルに照射される光を検出する光センサによって構成されることを特徴とする請求項１または２記載の液晶装置。
【請求項６】
第１の電極と第２の電極との間に交流電圧を印加して液晶を駆動する液晶パネルと、
光の強さを可変として前記液晶パネルに光を照射する照明装置と、
照射される光の強さに応じて変化する前記液晶パネルの特性変化に基づいて定められた補正データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された補正データに基づく駆動信号を前記液晶パネルに出力する駆動回路と、
を備えることを特徴とする電気光学装置。
【請求項７】
照射された光の強さに応じて変化する液晶パネルの特性に基づいて、液晶を駆動する電極間に印加する交流電圧を補正して表示を行うことを特徴とする液晶装置の駆動方法。
【請求項１】
画素電極と、該画素電極との間で電界を発生する共通電極とを有し、前記画素電極と共通電極との間に交流電圧を印加して、液晶を駆動する液晶パネルと、
前記共通電極に共通電圧を印加する駆動回路と、
前記液晶パネルに照射されている光の強さを検出する光検出手段と、
前記光検出手段の検出結果に対応して、前記駆動回路によって前記共通電極に印加する共通電圧を変化させる共通電圧変化手段と、
を備えることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記光検出手段の検出結果と、前記共通電極に印加する共通電圧との関係を示す変換テーブルを有し、
前記共通電圧変化手段は、前記変換テーブルに基づいて、前記共通電極に印加する共通電圧を決定することを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項３】
照射する光の強さを示す制御信号に応じて、前記液晶パネルに光を照射する照明装置を備え、
前記光検出手段は、前記制御信号が示す光の強さを前記液晶パネルに照射されている光の強さとして検出することを特徴とする請求項１または２記載の液晶装置。
【請求項４】
駆動電流に応じた光の強さで、前記液晶パネルに光を照射する照明装置を備え、
前記光検出手段は、前記駆動電流を前記液晶パネルに照射されている光の強さとして検出することを特徴とする請求項１または２記載の液晶装置。
【請求項５】
前記光検出手段は、前記液晶パネルに照射される光を検出する光センサによって構成されることを特徴とする請求項１または２記載の液晶装置。
【請求項６】
第１の電極と第２の電極との間に交流電圧を印加して液晶を駆動する液晶パネルと、
光の強さを可変として前記液晶パネルに光を照射する照明装置と、
照射される光の強さに応じて変化する前記液晶パネルの特性変化に基づいて定められた補正データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された補正データに基づく駆動信号を前記液晶パネルに出力する駆動回路と、
を備えることを特徴とする電気光学装置。
【請求項７】
照射された光の強さに応じて変化する液晶パネルの特性に基づいて、液晶を駆動する電極間に印加する交流電圧を補正して表示を行うことを特徴とする液晶装置の駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１４５８１１（Ｐ２０１０−１４５８１１Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２３９３８（Ｐ２００８−３２３９３８）
【出願日】平成２０年１２月１９日（２００８．１２．１９）
【出願人】（３０４０５３８５４）エプソンイメージングデバイス株式会社 (2,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１９日（２００８．１２．１９）
【出願人】（３０４０５３８５４）エプソンイメージングデバイス株式会社 (2,386)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]