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JP2008225098A - Liquid crystal device and electronic equipment - Google Patents

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JP2008225098A
JP2008225098A JP2007063880A JP2007063880A JP2008225098A JP 2008225098 A JP2008225098 A JP 2008225098A JP 2007063880 A JP2007063880 A JP 2007063880A JP 2007063880 A JP2007063880 A JP 2007063880A JP 2008225098 A JP2008225098 A JP 2008225098A
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Japan
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liquid crystal
voltage
crystal device
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Application number
JP2007063880A
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Japanese (ja)
Inventor
Shuhei Yamada
周平 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress variation in gradation of a digital drive type liquid crystal device performing gradation display using sub-fields, due to temperature variation without increasing device constitution nor processing. <P>SOLUTION: The liquid crystal device performs gradation display by applying an on voltage or off voltage to a plurality of pixels arrayed in matrix for each sub-field period while a one-field period is divided into a plurality of sub-field periods differing in period length is characterized in that the dielectric constant of liquid crystal is 6.3 to 7.7 and the on voltage is 2.7 to 3.3 V. Consequently, response speed variation of liquid crystal due to temperature variation can be made equal when a voltage pulses rises and falls, so that time required for the liquid crystal requires to have 100% transmissivity when the on voltage is applied and time required for the liquid crystal to have 0% transmissivity when the off voltage is applied cancel each other and gradations do not change even when the temperature varies. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は液晶装置および電子機器に関するものである。   The present invention relates to a liquid crystal device and an electronic apparatus.

液晶装置は、画素をマトリクス状に配列し、各画素に設けられた画素電極に印加される電圧を制御することによって画像の表示を行う。液晶装置における階調表示を実現する方法のひとつにデジタル駆動方式がある。デジタル駆動方式では、1フィールドを複数のサブフィールドに分割し、それらのサブフィールドそれぞれについて、画素電極への印加電圧レベル「H」または「L」を選択する。「H」レベルを選択するサブフィールドの数によって1フィールドにおける実効印加電圧が制御され、中間階調が得られる。   The liquid crystal device displays pixels by arranging pixels in a matrix and controlling a voltage applied to a pixel electrode provided in each pixel. One of the methods for realizing gradation display in a liquid crystal device is a digital driving method. In the digital driving method, one field is divided into a plurality of subfields, and the applied voltage level “H” or “L” to the pixel electrode is selected for each of the subfields. The effective applied voltage in one field is controlled by the number of subfields for selecting the “H” level, and an intermediate gray level is obtained.

液晶に電圧を印加した際の応答速度は温度によって変化し、温度が高くなると応答速度が速くなり、逆に温度が低くなると応答速度が遅くなる。すなわち、「H」または「L」の電圧レベルを印加した際に液晶の透過率が最大あるいは最小になるまでの時間が温度によって変化する。このため、デジタル駆動方式では、1フィールドにおける実効印加電圧が同じでも、温度によって階調が変化してしまう。   The response speed when a voltage is applied to the liquid crystal varies depending on the temperature. The response speed increases as the temperature increases, and conversely, the response speed decreases as the temperature decreases. That is, when a voltage level of “H” or “L” is applied, the time until the transmittance of the liquid crystal becomes maximum or minimum varies depending on the temperature. For this reason, in the digital driving method, even if the effective applied voltage in one field is the same, the gradation changes depending on the temperature.

この問題を解決するため、例えば特許文献1に開示された液晶装置では、装置の温度を測定するための測定部を設け、測定した温度に基づいて、予め用意されたデータの中から最適なサブフィールドの時間幅が選択されるようにしている。   In order to solve this problem, for example, in the liquid crystal device disclosed in Patent Document 1, a measurement unit for measuring the temperature of the device is provided, and an optimum sub-data is prepared from data prepared in advance based on the measured temperature. The time width of the field is selected.

特開2001−100180号公報JP 2001-100180 A

しかし、特許文献1の方法では、温度測定部を設ける必要があり、また測定温度に基づくサブフィールドの時間幅の選択という処理も必要になるので、余分な装置構成や処理が必要になる。   However, in the method of Patent Document 1, it is necessary to provide a temperature measurement unit, and it is necessary to select a time width of a subfield based on the measured temperature, so that an extra device configuration and processing are required.

本発明の目的は、サブフィールドを用いて階調表示を行うデジタル駆動方式の液晶装置において、装置構成や処理を増やさずに温度変化に伴う階調変化を抑制することである。   An object of the present invention is to suppress a gradation change accompanying a temperature change in a digital drive type liquid crystal device that performs gradation display using subfields without increasing the device configuration or processing.

本発明に係る液晶装置は、1フィールド期間がそれぞれ期間の長さの異なる複数のサブフィールド期間に分割され、前記サブフィールド期間毎にオン電圧またはオフ電圧を印加することにより階調表示を行う液晶装置であって、オン電圧印加時の液晶の立上がり応答時間と立下がり応答時間が、ほぼ一定になるように、前記液晶の誘電率が選択されたものである。   In the liquid crystal device according to the present invention, one field period is divided into a plurality of subfield periods each having a different length, and a gradation display is performed by applying an on voltage or an off voltage for each subfield period. In the device, the dielectric constant of the liquid crystal is selected so that the rise response time and fall response time of the liquid crystal when an on-voltage is applied are substantially constant.

本発明は、オン電圧印加時の液晶の応答速度が液晶の誘電率に依存するのに対し、オフ電圧印加時の応答速度は誘電率には依存しないことに着目し、オン電圧印加時の液晶の立上がり応答時間と立下がり応答時間が、ほぼ一定になるように液晶の誘電率を選択した。換言すれば、オン電圧印加時の液晶の立上がり応答期間と立下がり応答期間における平均透過率の差が、0%〜20%の誤差で常に同じになるように液晶の誘電率を選択したので、温度上昇によってオン電圧印加時に液晶の透過率が最大になるまでにかかる時間が短くなったとしても、同様にオフ電圧印加時に透過率が最小になるまでにかかる時間も短くなり、結果的に階調はほぼ一定に保たれる。このように、本発明によれば、余分な回路や温度センサー等を増やさずに温度による階調変化を抑制することができる。
なお、誘電率の値は、例えば6.3〜7.7とすることができる。
The present invention pays attention to the fact that the response speed of the liquid crystal when the on-voltage is applied depends on the dielectric constant of the liquid crystal, whereas the response speed when the off-voltage is applied does not depend on the dielectric constant. The dielectric constant of the liquid crystal was selected so that the rise response time and the fall response time were substantially constant. In other words, since the dielectric constant of the liquid crystal is selected so that the difference in average transmittance between the rising response period and the falling response period when the on-voltage is applied is always the same with an error of 0% to 20%. Even if the time required for the transmittance of the liquid crystal to be maximized when the on-voltage is applied due to the temperature rise is shortened, the time required for the transmittance to be minimized when the off-voltage is applied is also shortened. The key is kept almost constant. As described above, according to the present invention, it is possible to suppress gradation change due to temperature without increasing the number of extra circuits, temperature sensors, and the like.
In addition, the value of a dielectric constant can be 6.3-7.7, for example.

また、本発明に係る液晶装置は、1フィールド期間がそれぞれ期間の長さの異なる複数のサブフィールド期間に分割され、前記サブフィールド期間毎にオン電圧またはオフ電圧を印加することにより階調表示を行う液晶装置であって、オン電圧印加時の液晶の立上がり応答時間と立ち下がり応答時間が、ほぼ一定になるように、前記オン電圧が選択されたものである。   In the liquid crystal device according to the present invention, one field period is divided into a plurality of subfield periods each having a different length, and gradation display is performed by applying an on voltage or an off voltage for each subfield period. In the liquid crystal device, the on-voltage is selected so that the rise response time and the fall response time of the liquid crystal when the on-voltage is applied are substantially constant.

本発明は、オン電圧印加時の液晶の応答速度が駆動電圧に依存するのに対し、オフ電圧印加時の応答速度は駆動電圧に依存しないことに着目し、オン電圧印加時の液晶の立上がり応答時間と立下がり応答時間が、ほぼ一定になるように液晶のオン電圧を選択した。換言すれば、オン電圧印加時の液晶の立上がり応答期間と立下がり応答期間における平均透過率の差が、0%〜20%の誤差となるようにオン電圧を選択したので、温度上昇によってオン電圧印加時に液晶の透過率が最大になるまでにかかる時間が短くなったとしても、同様にオフ電圧印加時に透過率が最小になるまでにかかる時間も短くなり、結果的に階調はほぼ一定に保たれる。このように、本発明によれば、余分な回路や温度センサー等を増やさずに温度による階調変化を抑制することができる。
なお、オン電圧の値は、例えば2.7V〜3.3Vとすることができる。
The present invention pays attention to the fact that the response speed of the liquid crystal when the on-voltage is applied depends on the drive voltage, whereas the response speed when the off-voltage is applied does not depend on the drive voltage, and the rise response of the liquid crystal when the on-voltage is applied The on-voltage of the liquid crystal was selected so that the time and the fall response time were almost constant. In other words, the on-voltage is selected so that the difference in average transmittance between the rising response period and the falling response period of the liquid crystal when the on-voltage is applied is an error of 0% to 20%. Even if the time required for the transmittance of the liquid crystal to be maximized when applied is reduced, the time required for the transmittance to be minimized when the off-voltage is applied is also reduced, resulting in a substantially constant gradation. Kept. Thus, according to the present invention, it is possible to suppress gradation change due to temperature without increasing the number of extra circuits, temperature sensors, and the like.
Note that the value of the on-voltage can be set to 2.7 V to 3.3 V, for example.

また、本発明に係る液晶装置は、1フィールド期間がそれぞれ期間の長さの異なる複数のサブフィールド期間に分割され、前記サブフィールド期間毎にオン電圧またはオフ電圧を印加することにより階調表示を行う液晶装置であって、オン電圧印加時の液晶の立上がり応答期間と立下がり応答期間における平均透過率の差が20%以下となるように、前記液晶の誘電率又は前記オン電が選択されたものである。   In the liquid crystal device according to the present invention, one field period is divided into a plurality of subfield periods each having a different length, and gradation display is performed by applying an on voltage or an off voltage for each subfield period. In the liquid crystal device, the dielectric constant of the liquid crystal or the on-state electricity is selected so that the difference in average transmittance between the rise response period and the fall response period of the liquid crystal when an on-voltage is applied is 20% or less. Is.

また、本発明では、温度変化に伴って変化する前記液晶の位相差を補償するための位相差補償層をさらに備えることが好ましい。特に、温度変化に伴って変化する位相差補償層の位相差値と液晶の位相差値との差が、常に液晶の位相差値の10%以内であることが望ましい。つまり、温度変化に伴って位相差補償層の位相差値と液晶の位相差値とが変化した場合であっても、変化後の位相差補償層の位相差値と液晶の位相差値との差が、液晶の位相差値を100%とした場合に、10%以内となることが望ましい。
これにより、表示画像のコントラストを向上させることができ、温度変化に関わらず画像のコントラストを高く保つことができる。
In the present invention, it is preferable to further include a phase difference compensation layer for compensating for the phase difference of the liquid crystal that changes with a temperature change. In particular, it is desirable that the difference between the phase difference value of the phase difference compensation layer and the phase difference value of the liquid crystal, which change with temperature changes, is always within 10% of the liquid crystal phase difference value. In other words, even when the retardation value of the retardation compensation layer and the retardation value of the liquid crystal change as the temperature changes, the difference between the retardation value of the retardation compensation layer and the retardation value of the liquid crystal after the change. The difference is desirably within 10% when the retardation value of the liquid crystal is 100%.
Thereby, the contrast of a display image can be improved and the contrast of an image can be kept high irrespective of a temperature change.

また、本発明に係る液晶装置は、透過型、反射型等の液晶プロジェクタのライトバルブとして用いることができる。
また、本発明に係る液晶装置は、電子機器に適用することができる。ここで電子機器とは、本発明に係る液晶装置を備えた一定の機能を奏する機器一般をいい、その構成に特に限定は無いが、例えば投射型表示装置、ICカード、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型TV、DSP装置、PDA、電子手帳、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイ等が含まれる。
Further, the liquid crystal device according to the present invention can be used as a light valve of a liquid crystal projector of a transmissive type or a reflective type.
In addition, the liquid crystal device according to the present invention can be applied to electronic devices. Here, the electronic apparatus refers to a general apparatus having a certain function provided with the liquid crystal device according to the present invention, and the configuration thereof is not particularly limited. For example, a projection display device, an IC card, a mobile phone, a video camera, A personal computer, a head-mounted display, a fax machine with a display function, a digital camera finder, a portable TV, a DSP device, a PDA, an electronic notebook, an electric bulletin board, a display for advertising, and the like are included.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1による液晶装置100の駆動部の構成を示すブロック図である。図に示すように、液晶装置100の表示部Aには複数の画素6がマトリクス状に配置され、このマトリクスに沿って、垂直方向にデータ線4、水平方向に走査線5がそれぞれ配設されている。各データ線4にはデータドライバ2が接続され、各走査線5には走査ドライバ3が接続されている。データドライバ2および走査ドライバ3にはフィールド/サブフィールドタイミング信号生成回路13が接続され、フィールド/サブフィールドタイミング信号生成回路13には基準クロック発生回路11、データコーディング回路14が接続されている。また、データドライバ2にはデータコーディング回路14が接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a drive unit of liquid crystal device 100 according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in the figure, the display unit A of the liquid crystal device 100 has a plurality of pixels 6 arranged in a matrix, and along the matrix, data lines 4 are arranged in the vertical direction and scanning lines 5 are arranged in the horizontal direction. ing. A data driver 2 is connected to each data line 4, and a scanning driver 3 is connected to each scanning line 5. A field / subfield timing signal generation circuit 13 is connected to the data driver 2 and the scan driver 3, and a reference clock generation circuit 11 and a data coding circuit 14 are connected to the field / subfield timing signal generation circuit 13. A data coding circuit 14 is connected to the data driver 2.

画素6は、1フィールド(垂直表示期間)内におけるサブフィールド(副表示期間)毎に上から下へ走査ドライバ3によって走査され、走査線5には順次「H」レベルの電圧が印加される。この走査と同期しながら、データドライバ2がデータコーディング回路14によって展開された入力データをもとにデータ線4への「H」または「L」の電圧印加を行う。各々の画素6には、TFT(薄膜トランジスタ)により実現されるスイッチング素子が設けられており、このスイッチング素子は接続されている走査線5が「H」のときのみオンとなり、接続されているデータ線4の電位を画素電極に印加し、走査線5が「L」のときにはオフ状態となる。   The pixel 6 is scanned by the scan driver 3 from top to bottom in each subfield (subdisplay period) within one field (vertical display period), and a voltage of “H” level is sequentially applied to the scan line 5. In synchronization with this scanning, the data driver 2 applies a voltage of “H” or “L” to the data line 4 based on the input data developed by the data coding circuit 14. Each pixel 6 is provided with a switching element realized by a TFT (thin film transistor). This switching element is turned on only when the connected scanning line 5 is “H”, and the connected data line is connected to the pixel 6. When a potential of 4 is applied to the pixel electrode and the scanning line 5 is “L”, the pixel electrode is turned off.

液晶装置100はデジタル駆動方式により駆動される。図2は、デジタル駆動方式の原理を説明する図である。図2(a)はフィールドタイミングを表すパルス信号を示しており、あるパルスから次のパルスまでの間が1フィールドである。図2(b)はこの1フィールドを63個のサブフィールドSF1〜SF63に分割し、SF5〜SF9の5つのサブフィールドのみ画素電極に「H」レベルの電圧(オン電圧)の印加を行い、その他のサブフィールドには「L」レベルの電圧(オフ電圧)印加を行う場合を示している。この場合、画素はSF1〜SF63のすべてのサブフィールドに電圧を印加した場合の約63分の5の明るさとなる。このように、サブフィールドごとの電圧選択により、63分の0から63分の63の64段階の階調の表現が可能となる。   The liquid crystal device 100 is driven by a digital driving method. FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the digital drive method. FIG. 2A shows a pulse signal representing field timing, and one field is from one pulse to the next. In FIG. 2B, this one field is divided into 63 subfields SF1 to SF63, and an “H” level voltage (ON voltage) is applied to the pixel electrode in only five subfields SF5 to SF9. In the sub-field, the case of applying the “L” level voltage (off voltage) is shown. In this case, the pixel has a brightness of about 5/63 when the voltages are applied to all the subfields SF1 to SF63. In this way, by selecting the voltage for each subfield, it is possible to express 64 levels of gradation from 0/63 to 63/63.

図2(c)は、図2(b)に示すパターンで電圧印加を行った場合の液晶の反応のタイミングを示している。図に示すように、サブフィールドSF5〜SF9に「H」レベルの電圧を印加しているが、それに対する液晶の反応は立上がりが鈍く、定常状態に達するまでに時間を要し、また「H」から「L」にパルスのレベルが下がるときにも同じように時間を要する。この結果、立上がりと立下がりの部分で階調に誤差が出る。   FIG. 2C shows the reaction timing of the liquid crystal when voltage is applied in the pattern shown in FIG. As shown in the figure, a voltage of “H” level is applied to the subfields SF5 to SF9. However, the response of the liquid crystal to the subfields SF5 to SF9 has a slow rise, and it takes time to reach a steady state, and “H”. Similarly, it takes time when the pulse level decreases from “L” to “L”. As a result, an error occurs in gradation at the rising and falling portions.

また、液晶の反応速度は温度によっても変化し、温度が高ければ反応速度が速くなり、温度が低ければ遅くなる傾向がある。図2(d)は、図2(c)に比べて温度が低い場合の液晶の反応を示しており、電圧パルスの立上がり時および立下がり時とも、定常状態にいたる時間がそれぞれ長くなっており、表示する階調の誤差量も変化する。   In addition, the reaction rate of the liquid crystal changes depending on the temperature, and the reaction rate tends to increase when the temperature is high, and slow when the temperature is low. FIG. 2 (d) shows the reaction of the liquid crystal when the temperature is lower than that in FIG. 2 (c), and the time to reach the steady state is longer at both the rise and fall of the voltage pulse. Also, the error amount of the gradation to be displayed changes.

図1を用いて液晶装置100の動作について説明する。
基準クロック発生回路11は一定時間間隔の基準クロックパルスを発生する。フィールド/サブフィールドタイミング信号生成回路13は、基準クロックをカウントしながら、フィールドタイミング信号およびサブフィールドタイミング信号を生成する。
The operation of the liquid crystal device 100 will be described with reference to FIG.
The reference clock generation circuit 11 generates reference clock pulses at regular time intervals. The field / subfield timing signal generation circuit 13 generates a field timing signal and a subfield timing signal while counting the reference clock.

データコーディング回路14は、すべての画素6の現フィールドにおける輝度を表す画像データを一時的に保持しており、また、入力されるサブフィールドタイミング信号によって、サブフィールドアドレス(0〜63)をカウントするカウンタを備えている。本装置では、画素への「H」電圧の印加はサブフィールドSF1から開始され、各画素のデータに応じたサブフィールドにおいて終了して「L」に戻るようになっており、データコーディング回路14は、画像データに基づいて、各画素毎にまた各サブフィールド毎に「H」または「L」の電圧を出力する。   The data coding circuit 14 temporarily holds image data representing the luminance in the current field of all the pixels 6 and counts subfield addresses (0 to 63) according to the input subfield timing signal. A counter is provided. In this apparatus, the application of the “H” voltage to the pixel starts from the subfield SF1, ends in the subfield corresponding to the data of each pixel, and returns to “L”. The data coding circuit 14 Based on the image data, a voltage of “H” or “L” is output for each pixel and for each subfield.

サブフィールドタイミング信号の入力を受けた走査ドライバ3は、その信号に従って、上から順次、走査線5に「H」電圧を出力していく。また、データドライバ2は、この垂直走査と同期しながら、データコーディング14から出力された「H」または「L」の電圧を順次データ線4に印加していく。このようにして、サブフィールド構成に従った電圧の印加を受けることにより、各々の画素の階調表示が実現される。   Upon receiving the input of the subfield timing signal, the scanning driver 3 sequentially outputs “H” voltage to the scanning line 5 in accordance with the signal. Further, the data driver 2 sequentially applies the “H” or “L” voltage output from the data coding 14 to the data line 4 in synchronization with the vertical scanning. In this way, the gradation display of each pixel is realized by receiving the application of the voltage according to the subfield configuration.

ここで、上述したように、サブフィールドを用いて階調表示を行うデジタル駆動方式の液晶装置100の場合、液晶の応答速度が温度によって変化するため、温度変化に伴って階調が変化する。図2(c)、(d)に示したように、立上がり時および立下がり時とも、温度が高いほど応答速度は速くなる。   Here, as described above, in the case of the digital drive type liquid crystal device 100 that performs gradation display using subfields, the response speed of the liquid crystal changes depending on the temperature, so that the gradation changes according to the temperature change. As shown in FIGS. 2 (c) and 2 (d), the response speed increases as the temperature increases at both the rise and fall times.

階調は、一定時間電圧「H」が印加されたことにより液晶の配向が変化し、それによって光の透過率が変化することにより表される。図3は、電圧印加を行った場合の液晶の透過率の時間変化を示すグラフである。階調は、1フィールドにおける透過率の積分値、すなわち、図3のグラフの曲線と時間軸で囲まれる面積で表される。よって、透過率の積分値が一定であれば階調も変化しない。   The gradation is expressed by changing the alignment of the liquid crystal when the voltage “H” is applied for a certain period of time, thereby changing the light transmittance. FIG. 3 is a graph showing the change over time of the transmittance of the liquid crystal when a voltage is applied. The gradation is expressed by an integral value of transmittance in one field, that is, an area surrounded by the curve and the time axis in the graph of FIG. Therefore, if the integral value of the transmittance is constant, the gradation does not change.

図4は、温度変化に伴う階調変化の抑制の原理を説明する図である。透過率の積分値を一定にするためには、図4に示すように、立上がり時における透過率の積分値の変化分(図中A部の面積)と立下がり時における透過率の積分値の変化分(図中B部の面積)が同じであればよい。すなわち、温度変化に伴う応答速度の変化が立上がり時と立下がり時でほぼ同じであれば、温度上昇によって立上がり時の応答速度が速くなって透過率の積分値が増えたとしても、同様に立下がり時の応答速度も速くなり、その分透過率の積分値は減るので、結果的に透過率の積分値の変化分が相殺され、階調はほぼ一定に保たれる。   FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of suppressing gradation changes accompanying temperature changes. In order to make the integral value of the transmittance constant, as shown in FIG. 4, the change in the integral value of the transmittance at the time of rising (area A in the figure) and the integral value of the transmittance at the time of falling It suffices if the amount of change (area B in the figure) is the same. In other words, if the change in response speed due to temperature change is almost the same at the rise and fall, even if the response speed at the rise increases due to the temperature rise and the integral value of transmittance increases, The response speed at the time of falling also increases, and the integral value of the transmittance decreases accordingly, so that the change in the integral value of the transmittance is canceled as a result, and the gradation is kept almost constant.

一般に、立上がり時の応答速度と立下がり時の応答速度は異なる式で表される。例えば、TN方式、GH方式、ECB方式等のネマティック液晶の立上がり時の応答速度τrと立下がり時の応答速度τdはそれぞれ式(1)、式(2)で表される。
τr=ηid2/(ε0|Δε|V2−kiiπ2)…(1)
τd=ηid2/π2kii…(2)
ただし、ηiは液晶の粘性パラメータ、kiiは弾性パラメータ、Δεは誘電率パラメ
ータ、Vは印加電圧パラメータである。
In general, the response speed at the rise and the response speed at the fall are expressed by different equations. For example, the response speed τr at the time of rising and the response speed τd at the time of falling of the nematic liquid crystal such as the TN mode, the GH mode, and the ECB mode are expressed by the formulas (1) and (2), respectively.
τr = ηid 2 / (ε0 | Δε | V 2 -kiiπ 2 ) (1)
τd = ηid 2 / π 2 kii (2)
Here, ηi is a viscosity parameter of the liquid crystal, kii is an elastic parameter, Δε is a dielectric constant parameter, and V is an applied voltage parameter.

式(1)、(2)から明らかなように、立上がり時の応答速度τrと立下がり時の応答速度τdは異なる式で表され、立上がり時の応答速度τrは液晶の誘電率Δεや印加電圧
Vによって変化するのに対し、立下がり時の応答速度τdは、これらのパラメータによって変化しない。そこで、この2つのパラメータを調節することにより、立上がり時の応答速度の変化と立下がり時の応答速度の変化を同じにすることができる。
As is clear from the equations (1) and (2), the response speed τr at the time of rising and the response speed τd at the time of falling are expressed by different equations, and the response speed τr at the time of rising is expressed by the dielectric constant Δε of the liquid crystal and the applied voltage. Whereas it varies depending on V, the response speed τd at the time of falling does not vary depending on these parameters. Therefore, by adjusting these two parameters, the change in the response speed at the rise and the change in the response speed at the fall can be made the same.

図5は、液晶の誘電率を変化させた時の、温度変化に伴う液晶の応答速度の変化を示すグラフである。ここでは、液晶はTN方式を用いており、液晶層の厚みは3μmである。また、液晶材料はフッ素系液晶を用いており、屈折率は0.15、回転粘度は300〜350m・Pa・sである。また、駆動電圧(印加電圧)は5Vである。
液晶の誘電率をそれぞれ、5,7,10にした時の立上がり時の応答速度変化と立下がり時の応答速度変化のグラフが示されているが、グラフから分かるように、立下がり時は誘電率を変化させても温度に対する応答速度変化はほぼ一定であるのに対し、立上がり時では誘電率の値によって応答速度が変化し、誘電率が7の時に立下がり時の応答速度変化とほぼ同じになる。
FIG. 5 is a graph showing a change in the response speed of the liquid crystal accompanying a change in temperature when the dielectric constant of the liquid crystal is changed. Here, the liquid crystal uses a TN mode, and the thickness of the liquid crystal layer is 3 μm. Moreover, the liquid crystal material is a fluorine-based liquid crystal, the refractive index is 0.15, and the rotational viscosity is 300 to 350 m · Pa · s. The drive voltage (applied voltage) is 5V.
The graphs of the change in response speed at the rise and the change in response speed at the fall when the dielectric constant of the liquid crystal is 5, 7, and 10 are shown. Although the response speed change with respect to temperature is almost constant even when the rate is changed, the response speed changes depending on the value of the dielectric constant at the time of rising, and is almost the same as the response speed change at the time of falling when the dielectric constant is 7. become.

以上のことから、液晶の誘電率を7、もしくは6.3〜7.7とすることによって、温度変化に伴う応答速度の変化を立上がり時と立下がり時で同じにし、温度変化による階調の変化を抑制することができる。   From the above, by setting the dielectric constant of the liquid crystal to 7 or 6.3 to 7.7, the change in the response speed accompanying the temperature change is made the same at the rise and fall, and the gradation of the temperature change Change can be suppressed.

図6は、駆動電圧を変化させた時の、温度変化に伴う液晶の応答速度の変化を示すグラフである。ここでは液晶はTN方式を用いており、液晶層の厚みは3μmである。また、液晶材料はフッ素系液晶を用いており、屈折率は0.15、回転粘度は330m・Pa・sである。また、誘電率は10である。
駆動電圧をそれぞれ、3V,5V,7Vにした時の立上がり時の応答速度変化と立下がり時の応答速度変化のグラフが示されているが、グラフから分かるように、立下がり時は駆動電圧を変化させても温度に対する応答速度変化はほぼ一定であるのに対し、立上がり時では駆動電圧によって応答速度が変化し、電圧が3Vの時に立下がり時の応答速度変化にもっとも近くなっている。
FIG. 6 is a graph showing a change in the response speed of the liquid crystal accompanying a change in temperature when the drive voltage is changed. Here, the liquid crystal uses the TN mode, and the thickness of the liquid crystal layer is 3 μm. The liquid crystal material is a fluorine-based liquid crystal having a refractive index of 0.15 and a rotational viscosity of 330 m · Pa · s. The dielectric constant is 10.
The graph shows the change in response speed at the rise and the change in response speed at the fall when the drive voltage is 3V, 5V, and 7V, respectively. Even if it is changed, the response speed change with respect to the temperature is almost constant, whereas the response speed changes with the drive voltage at the time of rise, and is closest to the change in response speed at the time of fall when the voltage is 3V.

以上のことから、駆動電圧を3V、もしくは2.7V〜3.3Vとすることによって、温度変化に伴う応答速度の変化を立上がり時と立下がり時で近づけることが可能となり、温度変化による階調の変化を抑制することができる。   From the above, by setting the drive voltage to 3 V, or 2.7 V to 3.3 V, it is possible to make the change in the response speed accompanying the temperature change closer at the rise time and the fall time, and the gradation due to the temperature change. Can be suppressed.

なお、液晶装置100に、温度変化による液晶層の位相差の変化を補償するための位相差補償層を適用することにより表示画像のコントラストを向上させることができるが、この際、温度変化による位相差補償層の位相差値の変化を液晶装置100の位相差値の変化とほぼ同じにすることで、温度変化に関わらず画像のコントラストを高く保つことができる。   Note that the contrast of the display image can be improved by applying a retardation compensation layer for compensating for a change in the retardation of the liquid crystal layer due to a temperature change to the liquid crystal device 100. By making the change of the phase difference value of the phase difference compensation layer substantially the same as the change of the phase difference value of the liquid crystal device 100, the contrast of the image can be kept high regardless of the temperature change.

また、実施の形態1では1フィールドを63分割したサブフィールドによって64段階の階調を再生するようにしていたが、サブフィールド数はこれに限られない。   In the first embodiment, 64 levels of gradation are reproduced by subfields obtained by dividing one field into 63. However, the number of subfields is not limited to this.

また、実施の形態1ではデータ線4を通して画素電極に印加する電圧レベルは「H」または「L」(共通電位)の2種類だけであったが、これ以外の電圧レベルも選択可能として、より細かいステップでの階調制御を行うような構成としても良い。   In the first embodiment, only two types of voltage levels “H” or “L” (common potential) are applied to the pixel electrode through the data line 4, but other voltage levels can be selected. A configuration in which gradation control is performed in fine steps may be employed.

本発明による液晶装置100は、TN方式、VA方式、IPS方式、FFS方式、OCB方式、ECB方式等のあらゆる方式の液晶に対して適用可能である。   The liquid crystal device 100 according to the present invention can be applied to all types of liquid crystal such as TN mode, VA mode, IPS mode, FFS mode, OCB mode, and ECB mode.

液晶プロジェクタ
図7は、本発明による液晶装置を備えた投写型の液晶プロジェクタ10の構成を示す図である。液晶プロジェクタ10は、光源装置101、ダイクロイックミラー112,114と、ミラー116,122,124、本発明による液晶パネル200R,200G,200B、クロスダイクロイックプリズム160、および投写レンズ系180を備えている。液晶パネル200R,200G,200Bは本発明による液晶装置に相当する。
Liquid Crystal Projector FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a projection type liquid crystal projector 10 provided with a liquid crystal device according to the present invention. The liquid crystal projector 10 includes a light source device 101, dichroic mirrors 112 and 114, mirrors 116, 122, and 124, liquid crystal panels 200R, 200G, and 200B according to the present invention, a cross dichroic prism 160, and a projection lens system 180. The liquid crystal panels 200R, 200G, and 200B correspond to the liquid crystal device according to the present invention.

光源装置101から射出された照明光は、ダイクロイックミラー112に入射する。ダイクロイックミラー112は、照明光の赤色光成分(R)のみを透過させ、緑色光成分(G)および青色光成分(B)を反射する。ダイクロイックミラー112を透過した赤色光は、ミラー116で反射され、赤色光用の液晶パネル200Rに達する。ダイクロイックミラー112で反射された青色光と緑色光のうちで、緑色光はダイクロイックミラー114によって反射され、緑色光用の液晶パネル200Gに達する。一方、青色光はダイクロイックミラー114を透過し、ミラー122,124で反射されて青色光用の液晶パネル200Bに達する。   Illumination light emitted from the light source device 101 enters the dichroic mirror 112. The dichroic mirror 112 transmits only the red light component (R) of the illumination light and reflects the green light component (G) and the blue light component (B). The red light transmitted through the dichroic mirror 112 is reflected by the mirror 116 and reaches the liquid crystal panel 200R for red light. Of the blue light and green light reflected by the dichroic mirror 112, the green light is reflected by the dichroic mirror 114 and reaches the liquid crystal panel 200G for green light. On the other hand, the blue light passes through the dichroic mirror 114, is reflected by the mirrors 122 and 124, and reaches the blue light liquid crystal panel 200B.

液晶パネル200R,200G,200Bは、与えられた画像情報(画像信号)に従って、3色の色光をそれぞれ変調する。クロスダイクロイックプリズム160は、3枚の液晶パネル200R,200G,200Bでそれぞれ変調された3色の色光を合成してカラー画像を形成する。クロスダイクロイックプリズム160で生成された合成光は、投写レンズ系180の方向に射出される。投写レンズ系180は、クロスダイクロイックプリズム160で生成された合成光を投写スクリーンSC上に拡大投写して、カラー画像を表示する。   The liquid crystal panels 200R, 200G, and 200B modulate the three color lights according to the given image information (image signal). The cross dichroic prism 160 forms a color image by combining the three color lights modulated by the three liquid crystal panels 200R, 200G, and 200B. The combined light generated by the cross dichroic prism 160 is emitted in the direction of the projection lens system 180. The projection lens system 180 enlarges and projects the combined light generated by the cross dichroic prism 160 on the projection screen SC and displays a color image.

また、本発明による液晶装置100は、上記のような投写型の液晶プロジェクタ10に限らず、反射型液晶装置(LCOS)等にも適用することができる。   Further, the liquid crystal device 100 according to the present invention is not limited to the projection type liquid crystal projector 10 as described above, but can be applied to a reflection type liquid crystal device (LCOS) or the like.

電子機器
次に、上述した液晶装置100を備えた電子機器の具体例について説明する。
図8は、液晶装置100を備えた電子機器の具体例を示す斜視図である。図8(A)は、電子機器の一例である携帯電話機を示す斜視図である。この携帯電話機1000は、本発明にかかる液晶装置100を用いて構成された表示部1001を備えている。図8(B)は、電子機器の一例である腕時計を示す斜視図である。この腕時計1100は、本発明にかかる液晶装置100を用いて構成された表示部1101を備えている。図8(C)は、電子機器の一例である携帯型情報処理装置1200を示す斜視図である。この携帯型情報処理装置1200は、キーボード等の入力部1201、演算手段や記憶手段などが格納された本体部1202、および本発明にかかる液晶装置100を用いて構成された表示部1203を備えている。
なお、上記以外にも液晶装置100は、ディスプレイ装置、テレビジョン装置、電子ペーパ、時計、電卓等の機器の表示部として用いることができる。
Electronic Device Next, a specific example of an electronic device including the above-described liquid crystal device 100 will be described.
FIG. 8 is a perspective view illustrating a specific example of an electronic apparatus including the liquid crystal device 100. FIG. 8A is a perspective view illustrating a mobile phone which is an example of an electronic device. The cellular phone 1000 includes a display unit 1001 configured using the liquid crystal device 100 according to the present invention. FIG. 8B is a perspective view illustrating a wrist watch that is an example of an electronic apparatus. The wristwatch 1100 includes a display unit 1101 configured using the liquid crystal device 100 according to the present invention. FIG. 8C is a perspective view illustrating a portable information processing device 1200 which is an example of an electronic device. The portable information processing apparatus 1200 includes an input unit 1201 such as a keyboard, a main body unit 1202 in which arithmetic units and storage units are stored, and a display unit 1203 configured using the liquid crystal device 100 according to the present invention. Yes.
In addition to the above, the liquid crystal device 100 can be used as a display unit of a device such as a display device, a television device, electronic paper, a clock, or a calculator.

本発明の実施の形態1による液晶装置の駆動部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the drive part of the liquid crystal device by Embodiment 1 of this invention. 図2(a)〜図2(d)は、デジタル駆動方式の原理を示すタイミングチャートである。2A to 2D are timing charts showing the principle of the digital driving method. 電圧印加を行った場合の液晶の透過率の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the transmittance | permeability of the liquid crystal at the time of applying a voltage. 本発明による液晶装置の、温度変化に伴う階調変化の抑制の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of suppression of the gradation change accompanying the temperature change of the liquid crystal device by this invention. 液晶の誘電率を変化させた時の、温度変化に伴う液晶の応答速度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the response speed of the liquid crystal accompanying a temperature change when changing the dielectric constant of a liquid crystal. 駆動電圧を変化させた時の、温度変化に伴う液晶の応答速度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the response speed of the liquid crystal accompanying a temperature change when a drive voltage is changed. 本発明による液晶装置を用いた液晶プロジェクタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the liquid crystal projector using the liquid crystal device by this invention. 本発明による液晶装置を用いた電子機器の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the electronic device using the liquid crystal device by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2 データドライバ、3 走査ドライバ、4 データ線、5 走査線、6 画素、11 基準クロック発生回路、13 フィールド/サブフィールドタイミング信号生成回路、14 データコーディング回路、100 液晶装置、10 液晶プロジェクタ、101 光源装置、112,114 ダイクロイックミラー、116,122,124 ミラー、200,200R,200G,200B 液晶パネル、160 クロスダイクロイックプリズム、180 投写レンズ系、1000 携帯電話機、1001,1101,1203 表示部、1100 腕時計、1200 携帯型情報処理装置、1201 入力部、1202 本体部   2 data drivers, 3 scan drivers, 4 data lines, 5 scan lines, 6 pixels, 11 reference clock generation circuit, 13 field / subfield timing signal generation circuit, 14 data coding circuit, 100 liquid crystal device, 10 liquid crystal projector, 101 light source Apparatus, 112, 114 dichroic mirror, 116, 122, 124 mirror, 200, 200R, 200G, 200B liquid crystal panel, 160 cross dichroic prism, 180 projection lens system, 1000 mobile phone, 1001, 1101, 1203 display unit, 1100 wristwatch, 1200 portable information processing apparatus, 1201 input unit, 1202 main unit

Claims (7)

1フィールド期間がそれぞれ期間の長さの異なる複数のサブフィールド期間に分割され、前記サブフィールド期間毎にオン電圧またはオフ電圧を印加することにより階調表示を行う液晶装置であって、
オン電圧印加時の液晶の立上がり応答時間と立下がり応答時間が、ほぼ一定になるように、前記液晶の誘電率が選択されたことを特徴とする液晶装置。
A liquid crystal device in which one field period is divided into a plurality of subfield periods each having a different length, and gradation display is performed by applying an on voltage or an off voltage for each subfield period,
A liquid crystal device, wherein a dielectric constant of the liquid crystal is selected so that a rise response time and a fall response time of the liquid crystal when an ON voltage is applied are substantially constant.
前記誘電率が6.3〜7.7であることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。   The liquid crystal device according to claim 1, wherein the dielectric constant is 6.3 to 7.7. 1フィールド期間がそれぞれ期間の長さの異なる複数のサブフィールド期間に分割され、前記サブフィールド期間毎にオン電圧またはオフ電圧を印加することにより階調表示を行う液晶装置であって、
オン電圧印加時の液晶の立上がり応答時間と立ち下がり応答時間が、ほぼ一定になるように、前記オン電圧が選択されたことを特徴とする液晶装置。
A liquid crystal device in which one field period is divided into a plurality of subfield periods each having a different length, and gradation display is performed by applying an on voltage or an off voltage for each subfield period,
A liquid crystal device, wherein the on-voltage is selected so that a rise response time and a fall response time of the liquid crystal when an on-voltage is applied are substantially constant.
前記オン電圧が2.7V〜3.3Vであることを特徴とする請求項3に記載の液晶装置。   The liquid crystal device according to claim 3, wherein the ON voltage is 2.7 V to 3.3 V. 温度変化に伴って変化する前記液晶の位相差を補償するための位相差補償層をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の液晶装置。   5. The liquid crystal device according to claim 1, further comprising a phase difference compensation layer for compensating for a phase difference of the liquid crystal that changes with a temperature change. 1フィールド期間がそれぞれ期間の長さの異なる複数のサブフィールド期間に分割され、前記サブフィールド期間毎にオン電圧またはオフ電圧を印加することにより階調表示を行う液晶装置であって、
オン電圧印加時の液晶の立上がり応答期間と立下がり応答期間とにおける平均透過率の差が、20%以下となるように、前記液晶の誘電率又は前記オン電が選択されたことを特徴とする液晶装置。
A liquid crystal device in which one field period is divided into a plurality of subfield periods each having a different length, and gradation display is performed by applying an on voltage or an off voltage for each subfield period,
The dielectric constant of the liquid crystal or the on-state electricity is selected so that the difference in average transmittance between the rising response period and the falling response period when the on-voltage is applied is 20% or less. Liquid crystal device.
請求項1から請求項6のいずれかに記載の液晶装置を備えた電子機器。   An electronic apparatus comprising the liquid crystal device according to claim 1.
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CN112599095A (en) * 2020-12-31 2021-04-02 南京国兆光电科技有限公司 OLED micro-display brightness compensation method and system based on temperature feedback

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