JP2008026378A - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】表示のちらつきを抑えつつ、消費電力を低く抑えることが可能な電気光学装置及び電子機器を提供すること。
【解決手段】液晶パネル１１０に入射する外光をの周波数を測定し、この測定結果に基づいてリフレッシュ周波数を適宜切り替えることとしたので、リフレッシュ周波数と外光の周波数とがずれるのを防ぐことができ、表示のちらつきを抑えることができる。加えて、上記のように所定のタイミングで測定を開始し、外光の周波数が測定されたら測定を終了するようにしているので、測定に区切りをつけることができる。これにより、当該測定による消費電力を極力抑えることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気光学装置及び電子機器に関する。

外光を表示に利用した電気光学装置として、例えば反射型の液晶装置や、半透過反射型の液晶装置などが広く知られている。このような液晶装置には、各画素に反射部材が設けられており、外光を表示面に反射することで表示に寄与させることが可能になっている。複数の画素が設けられている液晶装置を駆動する手法として、一定の周波数（リフレッシュ周波数）で駆動信号を順に書き込んでいく手法が一般的である。

外光の周波数と液晶パネルのリフレッシュ周波数とがずれてしまうと、これらが互いに干渉し合い、表示にちらつきが生じることになる。したがって、これら外光を利用する液晶装置を駆動する際には、外光の周波数とリフレッシュ周波数とを一致させておく必要がある。

例えば外光として利用することの多い蛍光灯の光は地域によって周波数が異なっているため、リフレッシュ周期が一定の場合、地域によって表示にちらつきが生じる虞がある。これに対して、特許文献１には、外光の周波数を検出し、検出結果に基づいてリフレッシュ周波数を自動的に補正する手法が記載されている。
特開２００２−２０２７７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、液晶パネルがオンになっている間は外光の周波数を常に検出しつづける構成になっているため、その分消費電力が大きくなってしまう。液晶装置に限らず、反射表示が可能な電気光学装置であれば同様の問題が考えられる。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、表示のちらつきを抑えつつ、消費電力を低く抑えることが可能な電気光学装置及び電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る電気光学装置は、反射表示領域が設けられた画素を有し、前記画素を駆動する駆動信号が当該画素に所定の周波数で書き込まれる電気光学パネルと、前記電気光学パネルに照射される外光の周波数を測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果に基づいて、前記所定の周波数を切り替える切替手段と、前記所定のタイミングで測定を開始し前記外光の周波数が測定されたら測定を終了するように、前記測定手段を制御する測定制御部とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、測定手段により外光の周波数を検出し、この測定手段の測定結果に基づいて、画素を駆動する駆動信号のリフレッシュされる所定の周波数（リフレッシュ周波数）を切り替えることとしたので、リフレッシュ周波数と外光の周波数とがずれるのを防ぐことができ、表示のちらつきを抑えることができる。加えて、所定のタイミングで測定を開始し外光の周波数が測定されたら測定を終了するように測定手段を制御する測定制御部を具備することとしたので、測定に区切りをつけることができる。これにより、当該測定による消費電力を極力抑えることができる。

上記電気光学装置は、前記測定制御部が、前記電気光学パネルの表示状態が変化したときに測定を開始するよう制御することが好ましい。
「電気光学パネルの表示状態が変化したとき」とは、例えば、電気光学パネルのスイッチをオンにしたときや、電気光学パネルの表示の明るさを変化させたときなどである。本発明では、電気光学パネルの表示状態が変化したときに測定が開始されるので、電気光学パネルの表示状態の変化に伴って、外光の周波数を測定することができる。これにより、外光を効率的に測定することができる。

上記電気光学装置は、前記電気光学パネルに光を照射する照明装置を更に具備し、前記画素が透過表示領域を有し、前記測定制御部が、前記照明装置から照射される光の強さが変化したときに測定を開始するよう制御することが好ましい。
本発明では、照明装置から照射される光の強さが変化したときに測定が開始されるので、反射表示領域からの反射光による表示の依存度に応じて、リフレッシュ周波数を設定することができる。また、光の強さが変化したときだけ測定することにより、常に測定し続ける場合に比べて、測定に要する電力を抑えることができるという利点もある。

照明装置から照射される光の強さを変化させると、電気光学パネルの明るさ、すなわち表示状態が変化する。例えばこの光の強さを強くしたときには、透過表示領域からの光が強まるため、反射表示領域からの反射光による表示の依存度が小さくなる。反射光による表示の依存度が小さいので、リフレッシュ周波数と反射光の点滅周期とがずれていたとしても、ちらつきは目立ちにくい。この場合には、例えばリフレッシュ周波数を小さくして消費電力の低下を優先させると効果的である。

反対に、この光の強さを弱くしたときには、透過表示領域からの光が弱まるため、反射表示領域からの反射光による表示に大きく依存することになる。反射光による表示の依存度が大きくなるので、リフレッシュ周波数と反射光の点滅周期とがずれていると、ちらつきが目立ちやすい。この場合には、例えばリフレッシュ周波数と反射光の点滅周期とを確実に合わせるようにして、ちらつき回避を優先させると効果的である。

上記電気光学装置は、前記測定制御部が、一定期間毎に測定を開始するよう制御することが好ましい。
本発明によれば、一定期間毎に測定が開始されるので、リフレッシュ周波数と反射光の点滅周期とを周期的に測定することができる。これにより、表示のちらつきを確実に防ぐことができる。また、一定時間ごとに測定することにより、常に測定し続ける場合に比べて測定に要する電力を抑えることができるという利点もある。

上記電気光学装置は、前記測定手段が、前記電気光学パネルの表示面側に設けられ、前記電気光学パネルに照射される外光を受光する受光部と、前記受光部によって受光された前記外光の周波数を測定する測定部とを有することが好ましい。
本発明によれば、電気光学パネルに照射される外光を受光して周波数を測定するので、簡単な構成で確実に測定することができる。

本発明に係る電子機器は、上記の電気光学装置を搭載したことを特徴とする。
本発明によれば、表示のちらつきを抑えつつ、消費電力を低く抑えることが可能な電気光学装置を搭載したので、表示部の表示特性が良く、長時間の使用が可能な電子機器を得ることができる。

本発明に係る電子機器は、前記受光部が表面に露出するように上記の電気光学装置を搭載したことを特徴とする。
本発明によれば、受光部が表面に露出するように上記の電気光学装置を搭載したので、外光の周波数の測定精度を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。以下の各実施形態においては、各図において各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、縮尺が異なるように示している。
図１は、液晶パネル１１０の一構成例を示す図である。図１（ａ）は液晶パネル１１０の概略平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う位置における液晶パネル１１０及びバックライト９１の概略断面図である。

液晶パネル１１０は、スイッチング素子としてアモルファスシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）を用いたアクティブマトリクス方式の半透過反射型カラー液晶パネルである。

液晶パネル１１０は、液晶層３２を挟んで対向する第１基板２２ａと第２基板２２ｂとを、これら２枚の基板の周縁部に環状に設けたシール材２３によって接着一体化したものである。液晶パネル１１０の表示面を構成する第１基板２２ａは、透明基板である基板本体２４ａの液晶層側の面に、カラーフィルタ２５と、共通電極２６ａや配向膜（図示略）等からなる液晶配向制御層とが形成されたものである。基板本体２４ａの液晶層と反対側の面には偏光板６ａが設けられている。

表示面と反対側（図示下面側）に配置された第２基板２２ｂは、透明基板である基板本体２４ｂの液晶層側の面に、画素電極２６ｂや反射膜２７、配向膜（図示略）等からなる液晶配向制御層とが形成されたものである。基板本体２４ｂの液晶層と反対側の面には第１基板２２ａの偏光板６ａと対を成す偏光板６ｂが設けられている。

液晶パネル１１０を構成する第１基板２２ａと、第２基板２２ｂとの間には、これらの基板間距離（セルギャップ）を一定に保持するための粒状のスペーサ（図示略）が分散配置されている。スペーサは、フォトリソグラフィ法を用いてパターン形成された樹脂層からなる柱状スペーサであってもよい。また、基板本体２４ａと偏光板６ａとの間、及び基板本体２４ｂと偏光板６ｂとの間には、必要に応じて、位相差板や光学補償板を設けることができる。

液晶パネル１１０の第２基板２２ｂには、第１基板２２ａよりも外側に張り出した張出部２４ｃが設けられている。この張出部２４ｃは実装端子形成領域として使用するものである。張出部２４ｃには図示略の配線パターンが形成されており、第２基板２２ｂの画素電極２６ｂは図示略の配線パターンを介して張出部２４ｃの配線パターンに電気的に接続されている。第１基板２２ａの共通電極２６ａも図示略の配線パターン及び導通材を介して張出部２４ｃの配線パターンと電気的に接続されている。張出部２４ｃの配線パターンに対して、液晶パネル１１０を電気的に駆動するデータ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０２がＣＯＧ（Chip on Glass）実装されている。駆動回路の実装形態としては、ＣＯＧ実装以外にも、ＦＰＣ（Flexible Print Circuit）実装等の他の形態を採用することができるのは勿論である。

張出部２４ｃには、例えばフォトダイオードなどからなる光センサ２８が設けられている。光センサ２８は、張出部２４ｃのうち図中上下方向のほぼ中央部に配置されている。光センサ２８には、スイッチ（図３参照）２８ａが設けられている。このスイッチ２８ａは、必要に応じてオン・オフが切り替えられるようになっている。

バックライト９１は、透明樹脂材料等からなる導光板１５と、導光板１５の一側端面に配設された光源５２と、導光板１５の背面側（液晶パネル１１０と反対側）に配設された反射板１７とを備えて構成されている。

光源５２はＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる複数色の発光素子を備えており、光源５２の各発光素子から射出された光を導光板１５の前記側端面から導光板１５内に導入し、当該光を反射板１７により反射させつつ液晶パネル１１０側へ照明光として放射するようになっている。また、導光板１５のうち液晶パネル１１０と対向する面には必要に応じて光拡散シートを装着することができ、光拡散シートとともに、又は単独で、プリズムシートを配設してもよい。

図２は、液晶装置１００の画素構成を示す平面構成図である。図２に示すように、液晶装置１００の表示領域には、複数の走査線１８ａが図示左右方向に延在しており、これらの走査線に交差する方向に複数のデータ線１６が延在している。走査線１８ａとデータ線１６とに囲まれた平面視矩形状の領域がサブ画素領域である。１つのサブ画素領域に対応して３原色のうち１色のカラーフィルタ２５が形成され、図示した３つのドット領域で３色のカラーフィルタ２５Ｂ、２５Ｇ、２５Ｒを有する１つの画素領域を形成している。これらのカラーフィルタ２５Ｂ、２５Ｇ、２５Ｒは、液晶装置１００の表示領域内に周期的に配列されている。

各サブ画素領域内には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透光性の導電膜からなる平面視略矩形状の画素電極２６ｂが設けられており、図中右側半分が反射膜２７によって覆われている。画素電極２６ｂと、走査線１８ａ、データ線１６との間に、ＴＦＴ６０が介挿されている。ＴＦＴ６０は、半導体層３３と、半導体層３３の下層側（基板側）に設けられたゲート電極８０ａと、半導体層３３の上層側に設けられたソース電極３４と、ドレイン電極３５とを備えて構成されている。半導体層３３とゲート電極８０ａとが対向する領域には、ＴＦＴ３０のチャネル領域が形成されており、その両側の半導体層には、ソース領域、及びドレイン領域が形成されている。

ゲート電極８０ａは、走査線１８ａの一部をデータ線１６の延在方向に分岐して形成されており、その先端部において、半導体層３３と図示略の絶縁膜（ゲート絶縁膜）を介して紙面垂直方向に対向している。ソース電極３４は、データ線１６の一部を走査線１８ａの延在方向に分岐して形成されており、半導体層３３（ソース領域）と電気的に接続されている。ドレイン電極３５の一端（図示左端）側は、前記半導体層３３（ドレイン領域）と電気的に接続されており、ドレイン電極３５の他端（図示右端）側は画素電極２６ｂと電気的に接続されている。

上記構成のもとＴＦＴ６０は、走査線１８ａを介して入力されるゲート信号により所定期間だけオン状態とされることで、データ線１６を介して供給される画像信号を、所定の周波数（リフレッシュ周波数）で液晶に対して書き込むスイッチング素子として機能するようになっている。

液晶パネル１１０は、ＴＦＴアクティブマトリクス型に限定されるものではなく、スイッチング素子にＴＦＤ（Thin Film Diode）等の二端子型非線形素子を用いたアクティブマトリクス型であってもよく、液晶の配向形態も、ＴＮ（Twisted Nematic）型、ＶＡＮ（Vertical Aligned Nematic）型、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型、強誘電型、反強誘電型等の種々の公知の形態を採り得る。また、画素内全部に反射層を形成した反射型の液晶表示装置を構成してもよい。

図３は、本発明の一実施形態である液晶装置１００の制御系を示すブロック図である。液晶装置１００に設けられた制御部１５０は、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０２、光センサ２８、スイッチ２８ａを制御すると共に、バックライト９１を制御するようになっている。スイッチ２８ａによって光センサ２８と制御部１５０との接続のオン・オフが切り替えられるようになっている。

制御部１５０は、図４に示すように、処理・演算を行うＣＰＵ１５１と、ＲＡＭ１５２と、ＲＯＭ１５３と、信号の入出力を行う入出力部１５４と、プログラム格納部１５５と、データ格納部１５６とを有している。

プログラム格納部１５５には、駆動制御部１５７と、発光制御部１５８と、スイッチ制御部１５９と、周波数測定部１６０とが格納されている。駆動制御部１５７は、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）の各色に対応する色信号を外部から受け取って、それらに信号処理を施し、処理後の色信号を液晶パネル１１０内のデータ線駆動回路１０１へ伝送する。また、駆動制御部１５７は、走査線駆動回路１０２を駆動するための信号をその走査線駆動回路１０２へ伝送する。色信号は、例えば、携帯電話端末、携帯情報端末、ＩＣレコーダ等といった電子機器から伝送される信号である。

発光制御部１５８は、バックライト９１に設けられた発光素子の発光強度を調節し、液晶パネル１１０に表示される表示画像の明るさを制御する。例えば、バックライト９１を消灯する消灯モード、消費電力を節約しながらバックライト９１を点灯させる低消費モード、低消費モードよりも明るさが明るい高明度モードの３段階に設定することも可能である。スイッチ制御部１５９は、光センサ２８と制御部１５０との間に設けられたスイッチ２８ａのオン・オフを切り替える。周波数測定部１６０は、光センサ２８によって検出された外光の周波数を測定する。

データ格納部１５６には、液晶パネル１１０のリフレッシュ周波数に関するデータが格納されている。データ１６１は、リフレッシュ周波数を６０Ｈｚにする場合のデータである。データ１６２は、リフレッシュ周波数を５０Ｈｚにする場合のデータである。データ１６３は、リフレッシュ周波数を３０Ｈｚにする場合のデータである。

次に、上記のように構成された液晶装置１００の動作を説明する。
外部の電子機器から、液晶パネル１１０のスイッチをオンにする命令を受信すると、駆動制御部１５７は、液晶パネル１１０の表示状態をオンにする信号を液晶パネル１１０に送信すると共に、所定のリフレッシュ周波数で書き込みが行われるように、例えば６０Ｈｚのデータ１６１を選択し、液晶パネル１１０に送信する。

これと同時に、バックライト９１の発光モードを例えば高明度モードにする信号を送信する。また、スイッチ制御部１５９は、スイッチ２８ａをオンにする信号を送信する。本実施形態の液晶パネル１１０は半透過反射型の液晶パネルであるから、バックライト９１の光と、反射膜２７によって反射された光とによって画像が表示されることになる。

光センサ２８によって外光が検出され、この信号がスイッチ２８ａを介して周波数測定部１６０に送信される。ここでは、外光の周波数を、反射膜２７によって反射される光の周波数とみなしている。周波数測定部１６０は、この信号に基いて外光の周波数を測定する。測定結果は、駆動制御部１５７に送信される。駆動制御部１５７は、データ格納部１５６に格納されたデータの中から測定結果と一致するデータを選択し、当該データを液晶パネル１１０に送信する。

例えば外光の周波数が５０Ｈｚであれば、５０Ｈｚのデータ１６２を選択する。外光の周波数が６０Ｈｚであれば、データを送信せずにそのまま６０Ｈｚの状態を維持する。外光の周波数が６０Ｈｚの場合、リフレッシュ周波数が３０Ｈｚのデータ１６３を選択し送信しても構わない。３０Ｈｚに限らず、Ｆ＝ｎ×（外光の周波数）／２（ただし、ｎは自然数）を満たすような周波数Ｆとすることができる。

外光が例えば太陽光のように周波数が発生しない光であった場合、周波数測定部１６０は、周波数が発生していないという検出結果を駆動制御部１５７に送信する。周波数が発生していない旨の検出結果を受信した駆動制御部１５７は、データを選択せずにそのままのリフレッシュ周波数を継続する。また、このときにデータ格納部１５６に格納されたリフレッシュ周波数に関するデータのうち、周波数が最も低いデータを選択し送信しても構わない。リフレッシュ周波数をできるだけ低くすることにより消費電力をさせることができる。

また、例えば一定時間なにも操作を行わない場合にバックライト９１の明るさを低消費モードにすることがある。この場合、バックライト９１を低消費モードにする旨の信号が発光制御部１５８から送信されると共に、スイッチ２８ａをオンにする信号がスイッチ制御部１５９から送信される。この動作により、再度光センサ２８によって外光が検出され、外光の周波数が測定される。

周波数測定部１６０によって周波数が検出された場合、あるいは周波数が発生していないという検出結果が出た場合、スイッチ制御部１５９はスイッチ２８ａをオフにして、測定を終了する。

このように、本実施形態によれば、液晶パネル１１０に入射する外光の周波数を測定し、この測定結果に基づいてリフレッシュ周波数を適宜切り替えることとしたので、リフレッシュ周波数と外光の周波数とがずれるのを防ぐことができ、表示のちらつきを抑えることができる。加えて、上記のように所定のタイミングで測定を開始し、外光の周波数が測定されたら測定を終了するようにしているので、測定に区切りをつけることができる。これにより、当該測定による消費電力を極力抑えることができる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、図５に示すように、プログラム格納部１５５にタイマー１６４を設けて、当該タイマー１６４が一定時間毎にスイッチ制御部１５９に信号を送出するようにしても良い。この場合、スイッチ制御部１５９は、タイマー１６４からの信号を受信した時にスイッチ２８ａをオンにするようにしておく。このようにすれば、一定期間毎に測定が開始されるので、リフレッシュ周波数と反射光の点滅周期とを周期的に測定することができる。これにより、表示のちらつきを確実に防ぐことができる。

また、上記実施形態では、バックライト９１の光の強さを弱くしたときに測定を開始する構成であったが、これに限られることは無い。例えば、バックライト９１の光の強さを強くしたときには、反射膜２７からの反射光による表示の依存度が小さくなる。反射光による表示の依存度が小さいので、リフレッシュ周波数と反射光の点滅周期とがずれていたとしても、ちらつきは目立ちにくい。この場合には、例えばリフレッシュ周波数を長くして消費電力の低下を優先させることも可能である。

また、液晶パネル１１０に分周回路を接続し、当該分周回路を介してリフレッシュ周波数を設定しても勿論構わない。

［電子機器］
次に、本発明に係る電子機器について、携帯電話を例に挙げて説明する。
図６は、携帯電話３００の全体構成を示す斜視図である。
携帯電話３００は、筺体３０１、複数の操作ボタンが設けられた操作部３０２、画像や動画、文字等を表示する表示部３０３を主体として構成されている。表示部３０３には、本発明に係る液晶装置１００が搭載される。筐体３０１のうち表示部３０３の下部には、上述した光センサ２８が露出している。

このように、表示のちらつきを抑えつつ、消費電力を低く抑えることが可能な液晶装置１００を搭載したので、表示部３０３の表示特性が良く、長時間の使用が可能な携帯電話３００を得ることができる。また、光センサ２８が表面に露出しているので、外光の周波数の測定精度を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る液晶装置の構成を示す図。 画素領域の構成例を示す図。 液晶装置の制御系を示すブロック図。 制御部の構成を示す図。 制御部の他の構成を示す図。 携帯電話の構成を示す図。

符号の説明

２８…光センサ ９１…バックライト １００…液晶装置 １１０…液晶パネル １５０…制御部 １５７…駆動制御部 １５８…発光制御部 １５９…スイッチ制御部 １６０…周波数測定部 １６４…タイマー ３００…携帯電話

Claims (7)

1. 反射表示領域が設けられた画素を有し、前記画素を駆動する駆動信号が当該画素に所定の周波数で書き込まれる電気光学パネルと、
   前記電気光学パネルに照射される外光の周波数を測定する測定手段と、
   前記測定手段の測定結果に基づいて、前記所定の周波数を切り替える切替手段と、
   前記所定のタイミングで測定を開始し前記外光の周波数が測定されたら測定を終了するように、前記測定手段を制御する測定制御部と
   を具備することを特徴とする電気光学装置。
2. 前記測定制御部が、
   前記電気光学パネルの表示状態が変化したときに測定を開始するよう制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記電気光学パネルの表示面とは反対側から光を照射する照明装置を更に具備し、
   前記画素が透過表示領域を有し、
   前記測定制御部が、前記照明装置から照射される光の強さが変化したときに測定を開始するよう制御する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気光学装置。
4. 前記測定制御部が、一定期間毎に測定を開始するよう制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載の電気光学装置。
5. 前記測定手段が、
   前記電気光学パネルの表示面側に設けられ、前記電気光学パネルに照射される外光を受光する受光部と、
   前記受光部によって受光された前記外光の周波数を測定する測定部と
   を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項に記載の電気光学装置。
6. 請求項１乃至請求項５のうちいずれか一項に記載の電気光学装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
7. 前記受光部が表面に露出するように請求項５に記載の電気光学装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
   
   

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