JP2015203775A - 表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】想定される使用温度範囲を超えて、使用される状態の頻度を低減できる表示装置及び電子機器を提供する。【解決手段】表示装置１は、表示部２１の複数の画素Ｖｐｉｘと、静電容量検出部３０と、制御装置４とを備える。画素回路は、画素Ｖｐｉｘ毎の画像入力階調に応じて、誘電物質に電界を印加する。静電容量検出部３０は、誘電物質の容量の値に応じた大きさの検出信号を出力する。制御装置４は、静電容量検出部３０が出力する、複数の検出信号を記憶し、画像入力階調に対する容量の相関値が所定の相関関係にある場合、表示が正常であると判定する。【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置及びこれを備える電子機器に関する。

近年、表示装置は、カーナビゲーションの表示装置や、携帯電話や電子ペーパーなどのモバイル機器向けの表示装置の需要が高くなっている。

一方、指、ペンなどの対象物が接触したことを検出するためのセンシング回路が知られている。例えば特許文献１には、互いに対向する２つの基板の各々に設けられた電極と、電極間に挟持された液晶などの誘電物質とで形成される容量素子の容量値の変化を検出して対象物が接触したことを検出するセンシング回路が記載されている。

特開２００９−２９５１３７号公報

表示装置が適用される用途が増えると、想定される使用温度範囲を超えて、使用される場合がある。液晶層が想定される使用温度範囲を超えて使用される場合、液晶に印加される電界に応じるべき光学特性が発揮されず、表示画像が乱れる可能性がある。このため、想定される使用温度範囲を超えた場合に表示装置の使用を休止するために、液晶層の状態を適切に把握することが望まれている。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、想定される使用温度範囲を超えて、使用される状態の頻度を低減できる表示装置及び電子機器を提供することにある。

本発明の一態様に係る表示装置は、互いに対向する第１基板および第２基板と、 前記第１基板と前記第２基板との間に挟持される誘電物質と、を含み、マトリクス上に配置された複数の画素で画像を表示する表示部と、画素毎の画像入力階調に応じて、前記誘電物質に電界を印加する複数の画素回路と、前記誘電物質の容量の値に応じた大きさの検出信号を出力する静電容量検出部と、複数の前記検出信号を記憶し、前記画像入力階調に対する前記容量の相関値が所定の相関関係にある場合、表示が正常であると判定する制御装置と、を含む。

図１は、実施形態１に係る表示装置の一例を表す説明図である。 図２は、図１の表示装置のシステム例を表すブロック図である。 図３は、本実施形態に係る表示装置の制御装置を説明するための機能ブロック図である。 図４は、画素を駆動する駆動回路の一例を示す回路図である。 図５は、液晶表示部の一例を示す断面図である。 図６は、実施形態１に係る表示装置の画素を模式的に示す平面図である。 図７は、実施形態１に係る表示装置の画素基板の一例を模式的に示す断面図である。 図８は、静電容量の検出期間を説明するための説明図である。 図９は、実施形態１に係る表示装置の静電容量検出回路を説明するための回路図である。 図１０は、実施形態１に係る表示装置の静電容量検出回路を説明するための回路図である。 図１１は、実施形態１に係る表示装置の静電容量検出回路を説明するための回路図である。 図１２は、実施形態１に係る表示装置の静電容量検出回数と、容量との関係を説明するための説明図である。 図１３は、実施形態１に係る表示装置の静電容量検出回数と、静電容量検出時の入力階調との関係を説明するための説明図である。 図１４は、実施形態１に係る表示装置の容量と、入力階調との関係を説明するための説明図である。 図１５は、実施形態１に係る表示装置の液晶層における誘電率と、温度との関係を説明するための説明図である。 図１６は、実施形態１に係る表示装置の温度変化に伴う容量変化を説明するための説明図である。 図１７は、実施形態１に係る表示装置の温度変化に伴う容量変化が表示部の一部である場合を説明するための説明図である。 図１８は、実施形態１に係る表示装置の温度変化に伴う容量変化ができない場合を説明するための説明図である。 図１９は、実施形態１に係る表示装置の誘電物質の状態を判定するフローチャートである。 図２０は、実施形態２に係る表示装置の誘電物質の状態を判定するフローチャートである。 図２１は、実施形態２に係る表示装置の正常な表示が表示部の一部である場合を説明するための回路図である。 図２２は、実施形態３に係る表示装置の誘電物質の状態を判定するフローチャートである。 図２３は、実施形態４に係る表示装置の画素基板の平面図を模式的に示す断面図である。 図２４は、実施形態４に係る表示装置の静電容量検出を模式的に示す説明図である。 図２５は、本実施形態に係る表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図２６は、本実施形態に係る表示装置を適用するヘッドアップディスプレイを模式的に示す説明図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る表示装置の一例を表す説明図である。図２は、図１の表示装置のシステム例を表すブロック図である。図１は模式的に表したものであり、実際の寸法、形状と同一とは限らない。

表示装置１は、液晶表示部２と、ドライバＩＣ３と、バックライト６と、を備えている。表示装置１は、透過型、又は半透過型の表示装置であってもよく、バックライト６を備えない、反射型の表示装置であってもよい。図示しないフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits））は、ドライバＩＣ３への外部信号又はドライバＩＣ３を駆動する駆動電力を伝送する。液晶表示部２は、透光性絶縁基板、例えばガラス基板１１と、ガラス基板１１の表面にあり、液晶セルを含む画素がマトリクス状（行列状）に多数配置されてなる表示部２１と、水平ドライバ（水平駆動回路）２３と、垂直ドライバ（垂直駆動回路）２２と、容量検出回路２６とを備えている。ガラス基板１１は、能動素子（例えば、トランジスタ）を含む多数の画素回路がマトリクス状に配置形成される第１基板と、この第１基板と所定の間隙をもって対向して配置される第２基板とを含む。そして、ガラス基板１１は、第１基板、第２基板の間に液晶が封入される液晶層を有する。

液晶表示部２の額縁領域１１ｇｒ、１１ｇｌは、ガラス基板１１の表面にあり、液晶セルを含む画素がマトリクス状（行列状）に多数配置されてなる表示部２１がない、非表示領域である。本実施形態では、表示部２の平面の一方向をＸ方向とし、Ｘ方向と直交する方向をＹ方向とし、Ｘ−Ｙ平面に直交する方向をＺ方向とする。垂直ドライバ２２は、Ｙ方向に延びる額縁領域１１ｇｌに配置されている。容量検出回路２６は、額縁領域１１ｇｌとは異なる辺であって、Ｙ方向に延びる額縁領域１１ｇｒに配置されている。また、額縁領域１１ｇｌ、額縁領域１１ｇｒと共に表示部２１の周囲（額縁）にあって、額縁領域１１ｇｌと額縁領域１１ｇｒとの間にあるＸ方向に延びる一辺には、水平ドライバ２３およびドライバＩＣ３が配置されている。垂直ドライバ２２、容量検出回路２６、水平ドライバ２３およびドライバＩＣ３の配置は、図１に示す配置位置に限られない。

バックライト６は、液晶表示部２の裏面側（Ｚ方向にみて画像を表示する面とは反対側の面）に配置されている。バックライト６は、液晶表示部２に向けて光を照射し、表示部２１の全面に光を入射させる。バックライト６は、例えば光源と、光源から出力された光を導いて、液晶表示部２の裏面に向けて出射させる導光板と、を含む。バックライト６は、Ｘ方向又はＹ方向に並ぶ複数の光源を備え、それぞれの光源の光量が独立制御されていてもよい。これにより、バックライト６は、一部の光源のみが発光する光によって、液晶表示部２の一部に、光を入射させることができる。なお、本実施形態の表示装置１は、光源として、液晶表示部２の裏面側に配置されるバックライト６で説明するが、液晶表示部２の表面側に配置されたフロントライトであってもよい。

（表示装置のシステム構成例）
液晶表示部２は、ガラス基板１１上に、表示部２１と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）及びタイミングジェネレータの機能を備えるドライバＩＣ３と、容量検出回路２６と、垂直ドライバ２２及び水平ドライバ２３とを備えている。

図２に示すように、表示部２１は、液晶層を含む画素Ｖｐｉｘが、表示上の１画素を構成するユニットがｍ行×ｎ列に配置されたマトリクス（行列状）構造を有している。画素Ｖｐｉｘは、液晶層を構成する誘電物質に電界を印加する画素回路である。なお、この明細書において、行とは、一方向に配列されるｎ個の画素Ｖｐｉｘを有する画素行をいう。また、列とは、行が配列される方向と直交する方向に配列されるｍ個の画素Ｖｐｉｘを有する画素列をいう。そして、ｍとｎとの値は、垂直方向の表示解像度と水平方向の表示解像度に応じて定まる。表示部２１は、画素Ｖｐｉｘのｍ行ｎ列の配列に対して行毎に走査線２４が配線され、列毎に信号線２５が配線されている。表示部２１は、正面に直交する方向から見た場合、走査線２４と信号線２５がカラーフィルタのブラックマトリクスと重なる領域に配置されている。また、表示部２１は、ブラックマトリクスが配置されていない領域が開口部となる。

表示部２１は、静電容量検出部３０を備える。実施形態１に係る表示部２１は、静電容量検出部３０を、表示部２１の異なる位置に複数備え、静電容量検出部３０がそれぞれ、左上側表示領域３１ＬＵ、左下側表示領域３１ＬＤ、中央表示領域３１Ｍ、右上側表示領域３１ＲＵ及び右下側表示領域３１ＲＤに配置されている。静電容量検出部３０は、画素Ｖｐｉｘ毎にそれぞれ備えるようにしてもよい。中央表示領域３１Ｍには、静電容量検出部３０が画素Ｖｐｉｘ毎にそれぞれ備えられ、左上側表示領域３１ＬＵ、左下側表示領域３１ＬＤ、右上側表示領域３１ＲＵ及び右下側表示領域３１ＲＤには、静電容量検出部３０が複数の画素Ｖｐｉｘ毎にそれぞれ備えられていてもよい。この構造により、静電容量検出部３０は、同一面積で比べると中央表示領域３１Ｍの検出密度が大きく、左上側表示領域３１ＬＵ、左下側表示領域３１ＬＤ、右上側表示領域３１ＲＵ及び右下側表示領域３１ＲＤでは、検出密度が小さくなる。このように、中央表示領域３１Ｍの検出密度が大きい例を説明したが、検出密度が大きい領域は、適宜設定できる。

液晶表示部２には、外部から外部信号である、マスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号が入力され、ドライバＩＣ３に与えられる。ドライバＩＣ３は、外部電源の電圧振幅のマスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号を、液晶の駆動に必要な内部電源の電圧振幅にレベル変換（昇圧）し、マスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号を生成する。ドライバＩＣ３は、生成したマスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号をそれぞれ垂直ドライバ２２及び水平ドライバ２３に与える。ドライバＩＣ３は、画素Ｖｐｉｘ毎の画素電極に対して各画素共通に与えるコモン電位（対向電極電位）Ｖｃｏｍを生成して表示部２１に与える。

垂直ドライバ２２は、ラッチ回路が、垂直クロックパルスに同期してドライバＩＣ３から出力される表示データを１水平期間で順次サンプリングしラッチする。垂直ドライバ２２は、ラッチ回路においてラッチされた１ライン分のデジタルデータを垂直走査パルスとして順に出力し、表示部２１の走査線２４に与えることによって画素Ｖｐｉｘを行単位で順次選択する。垂直ドライバ２２は、走査線２４の延在方向に走査線２４を挟むように配置されている。垂直ドライバ２２は、例えば、走査線２４の表示部２１の上寄り、垂直走査上方向から、表示部２１の下寄り、垂直走査下方向へ順にデジタルデータを出力する。また、垂直ドライバ２２は、走査線２４の表示部２１の下寄り、垂直走査下方向から、表示部２１の上寄り、垂直走査上方向へ順にデジタルデータを出力することもできる。

水平ドライバ２３には、例えば６ビットのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画像入力のデータが与えられる。水平ドライバ２３は、垂直ドライバ２２による垂直走査によって選択された行の各画素Ｖｐｉｘに対して、画素毎に、もしくは複数画素毎に、あるいは全画素一斉に、信号線２５を介して表示データを書き込む。

容量検出回路２６は、各静電容量検出部３０を選択して、容量検出線２７を介して液晶の誘電物質の容量の値に応じた大きさの検出信号を検出する。容量検出回路２６は、検出した検出信号を制御装置４へ出力する。

制御装置４は、例えば、演算装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４１と、記憶装置４２であるメモリとを備え、これらのハードウェア資源を用いてプログラムを実行することによって各種の機能を実現することができる。具体的には、制御装置４は、記憶装置４２に記憶されているプログラムを読み出してメモリに展開し、メモリに展開されたプログラムに含まれる命令をＣＰＵ４１に実行させる。そして、制御装置４は、ＣＰＵ４１による命令の実行結果に応じて、表示部２１に表示させる画像をドライバＩＣ３が画像入力階調の情報として扱えるように制御する。実施形態１に係る制御装置４は、ＡＤ（Analog to Digital）コンバータなどのインターフェースＩＦ４３を介して、ＣＰＵ４１が容量検出回路２６から入力された検出信号を、表示部２１に表示させた画像の画像入力階調に対する容量の相関値として演算して、記憶装置４２に記憶する。

図３は、本実施形態に係る表示装置の制御装置を説明するための機能ブロック図である。制御装置４は、ハードウェア資源を用いてプログラムを実行することによって各種の機能を実現する機能として、容量検出部４０１と、温度判定部４０２と、制御部４０３とを備える。制御部４０３は、表示部２１に表示させる画像をドライバＩＣ３が画像入力階調の情報として扱えるように制御する表示制御部４１３と、バックライト６の光量を制御する光源制御部４２３とを備える。

容量検出部４０１は、１つの静電容量検出部３０を時分割で検出することができる。例えば、容量検出部４０１は、表示部２１の異なる位置に複数備えられる静電容量検出部３０の１つを選択し、サンプリング時間が異なる容量の値の情報を容量検出回路２６を介して検出することができる。

また、容量検出部４０１は、表示部２１の異なる位置に複数備えられる静電容量検出部３０のそれぞれを選択し、サンプリング時間が同じ容量の値の情報を容量検出回路２６を介して検出することができる。容量検出部４０１は、表示部２１の異なる表示領域のうち特定の表示領域に複数備えられる静電容量検出部３０の選択する選択数を他の表示領域より増やして、サンプリング時間が同じ容量の値の情報を容量検出回路２６を介して検出することができる。

温度判定部４０２は、容量検出部４０１が検出した容量の値を複数記憶し、画像入力階調に対する容量の相関値を演算し、所定の相関関係の範囲である場合に、温度を判定する。例えば、温度判定部４０２は、表示部２１の特定の画素Ｖｐｉｘに表示させた画像入力階調と、この画素Ｖｐｉｘの容量を検出して容量検出部４０１が記憶している容量の値を画像入力階調と容量値との相関関係でプロットする。温度判定部４０２は、プロットされた相関値の近似曲線と、所定の基準線とのなす相対角度を演算し、この相対角度が所定の閾値角度以上であれば、温度が表示部２１の表示に対して異常（高温又は低温）と判定する。所定の基準線は、後述するように、例えば等方性相転移温度を超えると静電容量値が一定となる温度上限直線である。温度判定部４０２は、容量検出部４０１が検出した容量の値を複数記憶し、画像入力階調に対する容量の相関値を演算し、演算した相関値が基準線との関係で、温度が表示部２１の表示に対して適正と判定することができる。温度判定部４０２は、容量検出部４０１が検出した容量の値を複数記憶し、画像入力階調に対する容量の相関値を演算し、演算した相関値が基準線との関係で、温度が表示部２１の表示に対して異常（高温又は低温）と判定することができる。

又は、所定の基準線は、基準温度（例えば常温２５℃）において、表示部２１の特定の画素Ｖｐｉｘに表示させた最大階調の画像入力階調とこの画素Ｖｐｉｘの容量のプロットと、表示部２１の特定の画素Ｖｐｉｘに表示させた最小階調の画像入力階調とこの画素Ｖｐｉｘの容量のプロットと、から演算できる適正状態の基準直線であってもよい。適正状態の基準直線は、表示部２１の個体差、経時変化を吸収できる。

あるいは、温度判定部４０２は、表示部２１が正常な表示が可能な範囲として、画像入力階調ごとに適正な温度範囲における容量検出部４０１が検出した容量の値の範囲をテーブル、演算式などで基準範囲として記憶しておいてもよい。温度判定部４０２は、容量検出部４０１が検出した容量の値を複数記憶し、画像入力階調に対する容量の相関値を演算し、演算した相関値が基準範囲内である場合に、温度が表示部２１の表示に対して適正と判定することができる。温度判定部４０２は、容量検出部４０１が検出した容量の値を複数記憶し、画像入力階調に対する容量の相関値を演算し、演算した相関値が基準範囲を超える場合に、温度が表示部２１の表示に対して異常（高温又は低温）と判定することができる。

表示制御部４１３は、温度判定部４０２が温度が表示部２１の表示に対して異常（高温又は低温）と判定した場合、ＩＣドライバに入力する画像入力階調を最小階調又は最大階調とすることができる。例えば、液晶分子は、高温になると静電容量値は一定近づき、画像入力階調の最小階調が示す静電容量値と、画像入力階調の最大階調が示す静電容量値との中間値（画像入力階調の中間階調が示す静電容量値）に近くなる。表示制御部４１３は、温度判定部４０２が温度が表示部２１の表示に対して異常（高温又は低温）と判定した場合、ＩＣドライバに入力する画像入力階調を最小階調又は最大階調とすることで、表示部全体が最小階調又は最大階調である画像を観察者に提供し、観察者に異常状態であることを認識させることができる。また、画像入力階調の変化が抑制されるので、観察者が表示部２１を観察した場合、高温となっている箇所を把握しやすくなる。そして、液晶層５４が正常表示になると、温度判定部４０２が温度が表示部２１の表示に対して適正と判定することができる。

制御装置４は、画像入力階調が変化する画像をドライバＩＣに入力して、容量検出部４０１が継続して容量値を検出しつづけた状態で、光源制御部４２３は、バックライト６を非点灯とする。表示部２１は、バックライト６を非点灯とすることで、バックライト６の熱の影響が低減し、表示部２１が早く低温化して、正常な表示になりやすくなる。また、制御装置４は、観察者に異常状態であることを認識させることができる。そして、液晶層５４が正常表示になると、温度判定部４０２が温度が表示部２１の表示に対して適正と判定することができる。なお、制御装置４は、画像入力階調が変化する画像をドライバＩＣに入力して、容量検出部４０１が継続して容量値を検出しつづけた状態で、光源制御部４２３は、バックライトをの光量を下げても良い。

バックライト６が、Ｘ方向又はＹ方向に並ぶ複数の光源を備え、それぞれの光源の光量が独立制御されている分割駆動可能である場合、表示制御部４１３は、異常状態である表示領域を部分的に、光量を抑制してもよい。

なお、制御部４０３は、温度判定部４０２が温度が表示部２１の表示に対して異常（高温又は低温）と判定した場合、図示しないファン、空気調和装置などの冷却装置を使用して、表示部２１の表示が正常な表示となる温度へ下げる制御を行うことができる。

図４は、画素を駆動する駆動回路の一例を示す回路図である。表示部２１には、図４に示す各画素Ｖｐｉｘの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）Ｔｒに表示データとして画素信号を供給する信号線２５、各薄膜トランジスタＴｒを駆動する走査線２４等の配線が形成されている。このように、信号線２５は、上述したガラス基板１１の表面と平行な平面に延在し、画素Ｖｐｉｘに画像を表示するための画素信号を供給する。画素Ｖｐｉｘは、薄膜トランジスタＴｒ及び液晶容量ＬＣを備えている。薄膜トランジスタＴｒは、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型のＴＦＴで構成されている。薄膜トランジスタＴｒのソース及びドレインのうち一方は信号線２５に接続され、ゲートは走査線２４に接続され、ソース及びドレインのうち他方は液晶容量ＬＣの一端に接続されている。液晶容量ＬＣは、一端が薄膜トランジスタＴｒに接続され、他端が共通電極ｃｏｍのコモン電位Ｖｃｏｍに接続されている。

画素Ｖｐｉｘは、走査線２４により、表示部２１の同じ行に属する他の画素Ｖｐｉｘと互いに接続されている。垂直ドライバ２２は、走査方向の走査線２４に順に垂直走査パルスを印加する。また、画素Ｖｐｉｘは、信号線２５により、表示部２１の同じ列に属する他の画素Ｖｐｉｘと互いに接続されている。信号線２５は、水平ドライバ２３と接続され、水平ドライバ２３より画素信号が供給される。共通電極ｃｏｍは、不図示の駆動電極ドライバと接続される。駆動電極ドライバは、共通電極ｃｏｍへ電圧（コモン電位Ｖｃｏｍ）を供給する。さらに、共通電極ｃｏｍは、画素Ｖｐｉｘの他、表示部２１の同じ列に属する他の画素Ｖｐｉｘに、コモン電位Ｖｃｏｍを供給する。

図１及び図２に示す垂直ドライバ２２は、垂直走査パルスを、図４に示す走査線２４を介して、画素Ｖｐｉｘの薄膜トランジスタＴｒのゲートに印加することにより、表示部２１にマトリクス状に形成されている画素Ｖｐｉｘのうちの１行（１水平ライン）を表示駆動の対象として順次選択する。図１及び図２に示す水平ドライバ２３は、画素信号を、図４に示す信号線２５を介して、垂直ドライバ２２により順次選択される１水平ラインを含む各画素Ｖｐｉｘにそれぞれ供給する。そして、これらの画素Ｖｐｉｘでは、供給される画素信号に応じて、１水平ラインの表示が行われるようになっている。

上述したように、表示装置１は、垂直ドライバ２２が走査線２４を順次走査するように駆動することにより、１水平ラインが順次選択される。また、表示装置１は、１水平ラインに属する画素Ｖｐｉｘに対して、水平ドライバ２３が画素信号を供給することにより、１水平ラインずつ表示が行われる。この表示動作を行う際、駆動電極ドライバは、その１水平ラインに対応する共通電極ｃｏｍのコモン電位Ｖｃｏｍを印加するようになっている。

次に、表示部２１の構成を詳細に説明する。図５は、液晶表示部の一例を示す断面図である。液晶表示部２は、図５に示すように、第１基板（上側基板）５０と、この第１基板５０の表面に垂直な方向に対向して配置された第２基板（下側基板）５２と、第１基板５０と第２基板５２との間に挿設された液晶層５４とを備えている。なお、第１基板５０は、液晶層５４とは反対側の面に、バックライト６が配置されている。

液晶層５４は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、ＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）又はＩＰＳ（インプレーンスイッチング）等の横電界モードの液晶層５４を用いた液晶表示デバイスが用いられる。

第１基板５０は、ガラスなどの透光性基板である画素基板６０と、画素基板６０の液晶層５４側に積層された第１配向膜６２と、画素基板６０の液晶層５４とは反対側に積層された第１偏光板６３と、を有する。画素基板６０については後述する。第１配向膜６２は、液晶層５４内の液晶分子を所定の方向に配向させるものであり、液晶層５４と直接に接している。第１配向膜６２は、例えば、ポリイミドなどの高分子材料からなり、例えば、塗布したポリイミド等に対してラビング処理を施すことにより形成されたものである。第１偏光板６３は、バックライト６側から入射してきた光を直線偏光に変換する機能を有している。

第２基板５２は、ガラスなどの透光性基板である対向基板６４と、この対向基板６４の液晶層５４側に形成されたカラーフィルタ６６と、カラーフィルタ６６の液晶層５４側に形成された第２配向膜６７と、対向基板６４の液晶層５４側とは反対側に形成された位相差板６８と、位相差板６８の対向基板６４側とは反対側に形成された第２偏光板６９と、を含む。なお、カラーフィルタは、第２基板５２ではなく第１基板５０に形成されていてもよい。

カラーフィルタ６６は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に着色された色領域を含む。カラーフィルタ６６は、開口部７６ｂに例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に着色された色領域を周期的に配列して、図４に示す各画素ＶｐｉｘにＲ、Ｇ、Ｂの３色の色領域が１組として画素Ｐｉｘとして対応付けられている。カラーフィルタ６６は、画素基板６０と垂直な方向において、液晶層５４と対向する。なお、カラーフィルタ６６は、異なる色に着色されていれば、他の色の組み合わせであってもよい。一般に、カラーフィルタ６６は、緑（Ｇ）の色領域の輝度が、赤（Ｒ）の色領域及び青（Ｂ）の色領域の輝度よりも高い。なお、カラーフィルタ６６は、ブラックマトリクス７６ａが図４に示す画素Ｖｐｉｘの外周を覆うように形成されていてもよい。このブラックマトリクス７６ａは、二次元配置された画素Ｖｐｉｘと画素Ｖｐｉｘとの境界に配置されることで、格子形状となる。そして、ブラックマトリクス７６ａは、光の吸収率が高い材料で形成される。静電容量検出部３０は、図２に示すように、画素Ｐｉｘとして対応付けられている複数のＶｐｉｘ毎に備えられるようにすることが好ましい。これにより、画素Ｐｉｘに入力される画像入力階調に対応する静電容量値を求める演算が簡略にできるようになる。

第２配向膜６７は、第１配向膜６２と同様に、液晶層５４内の液晶分子を所定の方向に配向させるものであり、液晶層５４と直接に接している。第２配向膜６７は、例えば、ポリイミドなどの高分子材料からなり、例えば、塗布したポリイミド等に対してラビング処理を施すことにより形成されたものである。位相差板６８は、第１偏光板６３及び第２偏光板６９に生じる偏光板起因の視野角を補償する機能を有する。第２偏光板６９は、偏光板吸収軸と平行な直線偏光成分を吸収し、直交する偏光成分を透過する機能を有している。第１偏光板６３及び第２偏光板６９は、液晶のＯＮ／ＯＦＦ状態に依存して光を透過／遮断する機能を有している。

次に、図６及び図７を用いて、画素基板６０について説明する。図６は、実施形態１に係る表示装置の画素を模式的に示す平面図である。図７は、実施形態１に係る表示装置の画素基板の一例を模式的に示す断面図である。画素基板６０は、透光性基板７１に各種回路が形成されたＴＦＴ基板であり、この画素基板６０上にマトリクス状に配設された複数の画素電極７２と、共通電極ｃｏｍと、を含む。図７に示すように、画素電極７２と共通電極ｃｏｍとは、絶縁層７４で絶縁され、画素基板６０の表面に垂直な方向において、対向している。画素電極７２及び共通電極ｃｏｍは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透光性導電材料（透光性導電酸化物）で形成される透光性電極である。実施形態１では、上側の第１電極が画素電極７２であり、下側の第２電極が共通電極ｃｏｍであるが、第１電極を共通電極ｃｏｍとし、第２電極を画素電極７２としてもよい。

画素基板６０は、透光性基板７１に、上述した各画素Ｖｐｉｘのスイッチング素子である薄膜トランジスタが形成された半導体層９０、各画素電極７２に画素信号を供給する信号線２５、薄膜トランジスタを駆動する走査線２４等の配線が絶縁層７４を介して積層されている。

絶縁層７４は、走査線２４と半導体層９０との間の絶縁層７４ａと、画素電極７２と共通電極ｃｏｍとの間の絶縁層７４ｂと、が積層されている。より具体的には、絶縁層７４ａは、各部が透光性基板７１または走査線２４と接する位置（層）に積層されている。絶縁膜７４ｂは、各部が信号線２５、半導体層９０または絶縁膜７４ａの表面に接する位置（層）に積層されている。本実施形態の絶縁膜７４ａ及び絶縁膜７４ｂは、ＳｉＮｘ（窒化シリコン）又は酸化シリコンの無機絶縁層である。なお、絶縁膜７４ａ、７４ｂの各層を形成する材料はこれに限定されない。また、絶縁膜７４ａ、７４ｂは、同じ絶縁材料であってもよく、いずれかが異なる絶縁材料であってもよい。

図６及び図７に示すように、走査線２４は、半導体層９０の一部と立体交差して、薄膜トランジスタＴｒのゲートとして作用する。走査線２４と半導体層９０の一部とが立体交差した箇所は１カ所であり、薄膜トランジスタＴｒは、ｎチャネルであるチャネル領域ｃｈを備えるシングルゲートトランジスタである。薄膜トランジスタＴｒは、ダブルゲートトランジスタであってもよく、スイッチング機能を有していれば、どのような機能素子でもよい。半導体層９０は、例えば、アモルファスシリコン、低温ポリシリコンなどで形成されている。信号線２５は、透光性基板７１の表面と平行な平面に延在し、画素に画像を表示するための画素信号を供給する。半導体層９０は、一部が信号線２５と接続するソース２５ａと接し、他の一部が信号線２５と同一の層に形成されたドレイン２５ｂと電気的に接続している。本実施形態のドレイン２５ｂは、スルーホールＳＨ１において、画素電極７２と電気的に接続している。本実施形態において、走査線２４は、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属の配線であり、信号線２５は、アルミニウム等の金属の配線である。本実施形態の画素基板６０は、透光性基板７１上に、走査線２４及び共通電極ｃｏｍ、絶縁膜７４ａ、信号線２５及び半導体層９０、絶縁膜７４ｂ、画素電極７２の順で積層されている。

画素基板６０は、各画素Ｖｐｉｘに対応して画素電極７２に開口ＳＬが形成されており、共通電極ｃｏｍと画素電極７２との間に形成される電界のうち、画素電極７２の開口ＳＬからもれた電界（フリンジ電界）で液晶層５４を駆動させる。

画素基板６０は、画素電極７２に重ならない領域で、画素電極７２と同層に、静電容量検出電極７３を備えている。図７に示すように、静電容量検出電極７３と、共通電極ｃｏｍとは、絶縁層７４を介して対向している。このため、静電容量検出電極７３と、共通電極ｃｏｍとの間には、液晶層５４の影響を受ける静電容量が保持されている。静電容量検出電極７３は、櫛歯状であって、櫛歯７３Ｑが画素電極７２の開口ＳＬ内に入り込む。櫛歯７３Ｑと画素電極７２との間には、隙間Ｓｌがあり、櫛歯７３Ｑと画素電極７２とが非導通である。この構造により、静電容量検出電極７３は、液晶層５４の液晶分子が電界により回転し、回転に対応した光透過率変化と共に誘電物質の容量の値を静電容量として検出する。櫛歯７３Ｑがあることで、静電容量検出電極７３は、液晶層５４の液晶分子が電界により回転し、回転に対応した誘電物質の容量の値を静電容量として検知しやすくなる。静電容量検出電極７３は、櫛歯状である場合を説明したが、櫛歯７３Ｑがなくてもよく、櫛歯７３Ｑが１つでもよい。

図８は、静電容量の検出期間を説明するための説明図である。図９から図１１は、実施形態１に係る表示装置の静電容量検出回路を説明するための回路図である。容量検出回路２６は、図８に示すように、リセット期間Ｔｒｅｓ、センシング期間Ｔｓｅｎ及び読出期間Ｔｏｕｔを一単位として容量検出期間Ｔｓｃａｎの間、１つの静電容量検出部３０の静電容量を検出する動作をする。

図９に示すように、静電容量検出部３０は、リセットトランジスタ（第２トランジスタ）Ｔｒ２、増幅トランジスタ（第３トランジスタ）Ｔｒ３及び選択トランジスタ（第４トランジスタ）Ｔｒ４を備える。これらのトランジスタは、上述した画素回路の薄膜トランジスタＴｒ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Ｔｒ２のゲートには、第１制御線Ｇ１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Ｔｒ２のドレインは電源線２７Ｐに接続され、そのソースは増幅トランジスタＴｒ３のゲートと接続される。電源線２７Ｐには電圧ＶＲＨが容量検出回路２６から供給される。

増幅トランジスタＴｒ３のドレインは電源線２７Ｐに接続され、そのソースは選択トランジスタＴｒ４のドレインに接続される。選択トランジスタＴｒ４のソースは容量検出線２７に接続され、そのゲートには第２制御線Ｇ２を介して選択信号ＳＥＬが供給される。

増幅トランジスタＴｒ３のゲートと第１制御線Ｇ１との間には、基準容量素子Ｃｓが設けられている。

図８に示すリセット期間Ｔｒｅｓでは、リセット信号ＲＥＳのレベルはＶＤとなり、図９に示すリセットトランジスタＴｒ２がオン（ＯＮ）状態になる。このとき、図８に示す選択信号ＳＥＬはローレベルであり、選択トランジスタＴｒ４はオフ（ＯＦＦ）状態となる。そして、図９に示すように、増幅トランジスタＴｒ３のゲートの電位が電源電位ＶＲＨにリセットされる。

次に、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１０に示すように、リセットトランジスタＴｒ２がオフ（ＯＦＦ）状態となる。第１制御線Ｇ１は基準容量素子Ｃｓの一方の電極と接続されているので、基準容量素子Ｃｓ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Ｔｒ３のゲート電位が変化する。

上述したように、液晶層５４の液晶分子が電界により回転し、回転に対応した光透過率変化と共に誘電物質の容量の値が静電容量として変化する。液晶の静電容量の容量値Ｃｑは、基準容量素子Ｃｓとの容量カップリングによる変化分ΔＶとして検出できる。基準容量素子Ｃｓは、容量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は大きくなる。従って、。基準容量素子Ｃｓの容量を調整することにより、所定の基準の静電容量検出素子４８の容量変化をゲート電位に反映させることができる。

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１１に示すように選択トランジスタＴｒ４がオン（ＯＮ）状態となる。これによって、増幅トランジスタＴｒ３のゲート電位に応じた検出電流Ｉｄｅｔが容量検出線２７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Ｔｒ４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、容量検出線２７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８に示すように、リセット期間Ｔｒｅｓ及びセンシング期間Ｔｓｅｎをプリチャージ期間Ｔｐｒｅとし、当該期間において容量検出線２７にプリチャージ電位Ｖｐｒｅを供給している。

静電容量検出電極７３による静電容量の変化を、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、実施形態１に係る表示装置の静電容量検出回数と、容量との関係を説明するための説明図である。図１３は、実施形態１に係る表示装置の静電容量検出回数と、静電容量検出時の入力階調との関係を説明するための説明図である。上述した液晶層５４は、画素電極７２に画像入力階調に応じた電位が与えられ、液晶の誘電物質の誘電異方性に作用して、光学異方性が発現する。このとき、液晶分子の長軸方向における誘電率（ε‖）と、液晶分子の短軸方向における誘電率（ε⊥）とが、共通電極ｃｏｍと画素電極７２との間に印加された電界に応じて変化する。図１２に示すように、静電容量検出部３０は、容量検出期間Ｔｓｃａｎごとに、画像入力階調が異なれば、液晶の状態が想定される使用温度範囲にあれば、一定の静電容量値を示すことになる。このため、図１３に示す容量検出期間Ｔｓｃａｎごとの画像入力階調と、図１２に示す容量検出期間Ｔｓｃａｎごとの静電容量値Ｖｓとは相関を示すことになる。

図１４は、実施形態１に係る表示装置の容量と、入力階調との関係を説明するための説明図である。例えば、図１４に示すように、縦軸に、容量検出期間Ｔｓｃａｎごとの静電容量値Ｖｓをプロットし、横軸に容量検出期間Ｔｓｃａｎごとの入力階調をプロットする場合、例えば、７つの容量検出期間Ｔｓｃａｎの検出値が、画像入力階調に対する容量の相関値Ｄ１からＤ７とした場合、相関値Ｄ１からＤ７が並ぶ相関関係が相関直線ＬＶｓ上に近似できる。

図１５は、実施形態１に係る表示装置の液晶層における誘電率と、温度との関係を説明するための回路図である。液晶層は、等方性相転移温度ＴＮＩを超えると誘電率εが変化しなくなる。図１４に示すように、誘電率εが入力階調に応じて変化しなくなるので、入力階調の大きさに関わらず、等方性相転移温度ＴＮＩを超えると静電容量値Ｖｓが一定となる温度上限直線ＬＴＮＩにプロットされるようになる。

制御装置４は、温度上限直線ＬＴＮＩと、相関直線ＬＶｓとの相対角度αを演算し、図１５に示す所定の温度である閾値温度Ｔｔｈとなる閾値角度より小さくなる場合、表示画像が乱れる可能性があるので、表示が異常であると判定すればよい。制御装置４は、温度上限直線ＬＴＮＩと、相関直線ＬＶｓとの相対角度αを演算し、図１５に示す所定の閾値温度Ｔｔｈとなる閾値角度以上になる場合、表示が正常であると判定すればよい。

図１６から図１８は、実施形態１に係る表示装置の温度変化に伴う容量変化を説明するための説明図である。図１６は、表示部２１の画像ＨＵＤの表示が正常表示ＷＮＴの場合に、静電容量の大きな入力階調を白く表示し、静電容量の小さな階調を黒く濃淡表示している。図１７は、図１６に示す同じ表示部２１の画像ＨＵＤの表示の一部が正常表示ＷＮＴであるが、一部が異常表示ＷＴＮＩ及び異常表示ＷＴＮＩＢである状態を示している。異常表示ＷＴＮＩは、すでに、液晶分子の温度が等方性相転移温度ＴＮＩに達しており、異常表示ＷＴＮＩＢは、液晶分子の温度が閾値温度Ｔｔｈに達している状態である。表示装置は、筐体内部の熱伝導状態によって熱が表示部２１の中央部分に蓄熱されることが多い。表示装置は、温度センサで表示部２１の温度を検出してもよいが、表示部２１の中央部に温度センサを取り付けにくい。実施形態１に係る表示部２１は、異常表示ＷＴＮＩＢに重なり合う中央表示領域３１Ｍに静電容量検出部３０を備えているので、局所的に液晶層５４で生じた等方性相転移温度ＴＮＩを超える温度を検出することができる。例えば、静電容量検出部３０は、同一面積で比べると中央表示領域３１Ｍの検出密度が大きく、左上側表示領域３１ＬＵ、左下側表示領域３１ＬＤ、右上側表示領域３１ＲＵ及び右下側表示領域３１ＲＤでは、検出密度が小さくなるようにすると、より異常表示ＷＴＮＩＢを早く検出することができるようになる。また、中央表示領域３１Ｍにある静電容量検出部３０について選択して検出する頻度、回数を他の領域よりも多くすることで、より異常表示ＷＴＮＩＢを早く検出することができるようになる。

図１８は、図１６に示す同じ表示部２１の画像ＨＵＤの表示の全面が異常表示ＷＴＮＩである状態を示している。制御装置４は、表示装置の使用を休止するため、画像入力の供給を停止すると、入力階調に応じて変化する誘電物質の容量の値に応じた大きさの検出信号を検出することが難しくなる。そこで、制御装置４は、図１９に示すフローチャートに従って、表示装置を制御する。図１９は、実施形態１に係る表示装置の誘電物質の状態を判定するフローチャートである。

図１９に示すように、制御装置４は、特定の静電容量検出部３０を選択し、入力階調に対する容量の相関関係が所定の相関関係にあるかどうか判定する（ステップＳ１）。例えば、制御装置４は、温度上限直線ＬＴＮＩと、相関直線ＬＶｓとの相対角度αを演算し、図１５に示す所定の閾値温度Ｔｔｈとなる閾値角度以上になり、表示が正常であると判定する（ステップＳ１、Ｙｅｓ）と、所定間隔をおいて、同じ静電容量検出電極７３から入力されたサンプリング時間が異なる容量の値を得て、ステップＳ１の判断を繰り返す。あるいは、図１５に示す所定の閾値温度Ｔｔｈとなる閾値角度以上になり、表示が正常であると判定する（ステップＳ１、Ｙｅｓ）と、同じ静電容量検出電極７３が配置された画素Ｖｐｉｘに異なる画像入力階調が入力される毎に、同じ静電容量検出電極７３から入力されたサンプリング時間が異なる容量の値を得て、ステップＳ１の判断を繰り返してもよい。

制御装置４は、特定の静電容量検出部３０を選択し、画像入力階調に対する容量の相関関係が所定の相関関係になく、相対角度αが、図１５に示す所定の閾値温度Ｔｔｈとなる閾値角度より小さくなり、表示が異常であると判定する（ステップＳ１、Ｎｏ）と、画像入力階調を最小階調又は最大階調とする（ステップＳ２）。相対角度αが、図１５に示す所定の閾値温度Ｔｔｈとなる閾値角度より小さくなる場合、図１４に示すように、静電容量値は一定であり、画像入力階調の最小階調が示す静電容量値と、画像入力階調の最大階調が示す静電容量値との中間値に近くなる。このため、静電容量検出部３０は、表示部２１の温度が使用温度範囲内となり、液晶分子が正常に機能してくると、画像入力階調の最小階調に応じた静電容量値又は最大階調に応じた静電容量値を検出できるようになる。

制御装置４は、静電容量検出部３０が検出する静電容量値が静電容量値又は最大階調に応じた静電容量値の所定容量でない場合（ステップＳ３、Ｎｏ）、画像入力階調を最小階調又は最大階調とする（ステップＳ２）ままである。なお、制御装置４は、ステップＳ２において、画像入力階調が最小階調である状態と画像入力階調が最大階調である状態とを交互に繰り返し、相対角度αを求めて、静電容量検出部３０が検出する静電容量値が静電容量値又は最大階調に応じた静電容量値の所定容量に達しているかどうかを判断してもよい。

制御装置４は、静電容量検出部３０が検出する静電容量値が最小階調に応じた静電容量値又は最大階調に応じた静電容量値の所定容量となる場合（ステップＳ３、Ｙｅｓ）、画像入力を再開する（ステップＳ４）。実施形態１に係る表示装置１は、制御装置４が、表示異常と判定した場合、制御装置４が画像入力の供給を停止し、代わりに、画像入力階調を最小階調又は最大階調とする画像入力を入力する。これにより、表示装置１は、表示部全体が最小階調又は最大階調である画像を観察者に提供し、観察者に異常状態であることを認識させつつ、画像入力階調を最小階調又は最大階調に応じた、誘電物質の容量の値に検出信号を検出しつづけることができる。このため、実施形態１に係る表示装置１は、表示が回復した場合に、正常表示を観察者へ提供できるようになる。

以上説明したように、実施形態１に係る表示装置は、表示部２１の複数の画素Ｖｐｉｘと、静電容量検出部３０と、制御装置４とを備える。表示部２１は、互いに対向する第１基板５０および第２基板５２と、 第１基板５０と第２基板５２との間に挟持され、誘電異方性および光学異方性を有する誘電物質を含む液晶層５４と、マトリクス上に配置された複数の画素Ｖｐｉｘで画像を表示する。画素回路は、画素Ｖｐｉｘ毎の画像入力階調に応じて、液晶層５４の誘電物質に電界を印加する。静電容量検出部３０は、液晶層５４の誘電物質の容量の値に応じた大きさの検出信号を出力する。制御装置４は、静電容量検出部３０が出力する、複数の検出信号を記憶し、画像入力階調に対する容量の相関値が所定の相関関係にある場合、表示が正常であると判定する。これにより、表示装置１は、表示が正常であることを表示状態の応答性で直接検出することができる。

制御装置４は、画像入力階調に対する容量の値の変化が所定の閾値以下の場合、表示が異常であると判定する。表示装置１は、液晶層５４が想定される使用温度範囲を超えて使用される場合、液晶層５４に印加される電界に応じるべき光学特性が発揮されず、表示画像が乱れる可能性を判定でき、表示を休止することができる。その結果、実施形態１に係る表示装置１の制御装置４は、液晶層５４の状態を適切に把握することができる。

制御装置４は、画像入力階調に対する容量の値が変化しない場合、表示が異常であると判定する。これにより、制御装置４は、静電容量検出部３０が検出対象とした液晶分子が等方性相転移温度ＴＮＩを超えていると把握することができる。また、表示部２１が低温の場合、印加される電界に応じて液晶分子の相転移が起こり、画像入力階調に対する容量の値が変化しなくなる。このように、実施形態１に係る表示装置１の制御装置４は、想定される使用温度範囲を超えて、低温であっても高温であっても表示異常を検出することができる。

制御装置４には、複数の検出信号による容量の値の情報は、同じ静電容量検出部３０から入力されたサンプリング時間が異なる容量の値の情報が入力される。これにより、静電容量検出部３０の数を抑制することができる。その結果、画素Ｖｐｉｘの周囲にあるブラックマトリクス７６ａを抑制し、開口率を向上させることができる。

実施形態１の表示装置１は、表示が異常であると判定した後に、画像入力階調が最大階調又は最小階調を表示させた画素Ｖｐｉｘに対応する静電容量検出部３０を選択して検出しつづける。このため静電容量部３０は、液晶分子が正常に機能してくる場合の、画像入力階調の最小階調に応じた静電容量値又は最大階調に応じた静電容量値を検出できる。

実施形態１の表示装置１は、この態様に限られず、ステップＳ１において選択される特定の静電容量検出部３０は、制御装置４が予め表示部２１に表示させる画像の情報から、画像入力階調が最大階調又は最小階調が入力される画素Ｖｐｉｘを検出する静電容量検出部３０を優先して選択するようにしてもよい。これにより、画像入力階調に対する容量の相関値における信号雑音比の高い、画素Ｖｐｉｘを優先して検出できるようになり検出感度を高めることができる。また、ステップＳ１において選択される特定の静電容量検出部３０は、制御装置４が予め表示部２１に表示させる画像の情報から、温度上限直線ＬＴＮＩに相当する画像入力階調（中間階調）が表示される画素Ｖｐｉｘを検出する静電容量検出部３０を除いて選択するようにしてもよい。これにより画像入力階調に対する容量の相関値における信号雑音比の高い、画素Ｖｐｉｘを優先して検出できるようになり検出感度を高めることができる。

制御装置４には、左上側表示領域３１ＬＵ、左下側表示領域３１ＬＤ、中央表示領域３１Ｍ、右上側表示領域３１ＲＵ及び右下側表示領域３１ＲＤに配置されている静電容量検出部３０より、複数の検出信号による容量の値の情報が入力されることが好ましい。これにより、表示部２１の面内に複数の表示領域毎に、液晶分子の状態を把握し、表示部２１の面内が部分的な正常表示又は部分的な異常表示であるかどうかを判定することができる。

（実施形態２）
図２０は、実施形態２に係る表示装置の誘電物質の状態を判定するフローチャートである。図２１は、実施形態２に係る表示装置の正常な表示が表示部の一部である場合を説明するための回路図である。上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図２０に示すように、制御装置４は、複数の静電容量検出部３０を順に選択し、画像入力階調に対する容量の相関関係が所定の相関関係にあるかどうか判定する（ステップＳ１１）。例えば、制御装置４は、中央表示領域３１Ｍ、左上側表示領域３１ＬＵ、左下側表示領域３１ＬＤ、右上側表示領域３１ＲＵ及び右下側表示領域３１ＲＤの静電容量検出部３０を選択し、画像入力階調に対する容量の相関関係が所定の相関関係にあるかどうか判定する。図２１に示す表示部２１は、画像ＨＵＤの表示が正常表示ＷＮＴの一部に、アラート表示ＡＤが表示されている例を示している。図２１に示すように、中央表示領域３１Ｍは高温となっている場合、上述した温度判定部４０２は、左上側表示領域３１ＬＵ、左下側表示領域３１ＬＤ、右上側表示領域３１ＲＵ及び右下側表示領域３１ＲＤの静電容量検出部３０からの容量値から表示が正常であると判定する（ステップＳ１１、Ｙｅｓ）し、これらの表示領域では、ステップＳ１１の判断を繰り返す。なお、温度判定部４０２は、左上側表示領域３１ＬＵ、左下側表示領域３１ＬＤ、右上側表示領域３１ＲＵ及び右下側表示領域３１ＲＤを正常と判断された表示領域として記憶する。

制御装置４は、例えば中央表示領域３１Ｍのような静電容量検出部３０において、表示が異常であると判定する（ステップＳ１１、Ｎｏ）と、一部が異常である場合（ステップＳ１２、Ｙｅｓ）となり、正常と判断された表示領域のうち左上側表示領域３１ＬＵにアラート表示ＡＤを表示（アラート表示）する（ステップＳ１３）。また、制御装置４は、例えば中央表示領域３１Ｍのような静電容量検出部３０において、表示が異常であると判定する（ステップＳ１１、Ｎｏ）と、異常と判断された表示領域には、画像入力階調を最小階調又は最大階調とする（ステップＳ１４）。これにより、表示装置１は、中央表示領域３１Ｍ（表示部の一部の表示領域が）が最小階調又は最大階調である画像を観察者に提供し、観察者に中央表示領域３１Ｍ（表示部の一部の表示領域が）異常状態であることを認識させつつ、画像入力階調を最小階調又は最大階調に応じた、誘電物質の容量の値に検出信号を検出しつづけることができる。

制御装置４は、例えば中央表示領域３１Ｍだけでなく全部の表示領域の静電容量検出部３０において、表示が異常であると判定する（ステップＳ１１、Ｎｏ）と、全部が異常である場合（ステップＳ１２、Ｎｏ）となり、ステップＳ１４に処理を進める。

制御装置４は、異常と判断された表示領域には、画像入力階調を最小階調又は最大階調とする（ステップＳ１４）。

次に、制御装置４は、静電容量検出部３０が検出する静電容量値が静電容量値又は最大階調に応じた静電容量値の所定容量でない場合（ステップＳ１５、Ｎｏ）、画像入力階調を最小階調又は最大階調とする（ステップＳ１４）ままである。

制御装置４は、静電容量検出部３０が検出する静電容量値が静電容量値又は最大階調に応じた静電容量値の所定容量となる場合（ステップＳ１５、Ｙｅｓ）、画像入力を再開する（ステップＳ１６）。

以上説明したように、実施形態２に係る表示装置１は、静電容量検出部３０が表示部２１の面内にある複数の表示領域毎に配置され、制御装置４は、表示領域毎に正常又は異常と判定する。これにより、実施形態２に係る表示装置１は、正常と判定された表示領域に、表示が異常であることをアラート表示で警告することができる。

（実施形態３）
図２２は、実施形態３に係る表示装置の誘電物質の状態を判定するフローチャートである。上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図２２に示すように、制御装置４は、特定の静電容量検出部３０を選択し、画像入力階調に対する容量の相関関係が所定の相関関係にあるかどうか判定する（ステップＳ２１）。例えば、制御装置４は、温度上限直線ＬＴＮＩと、相関直線ＬＶｓとの相対角度αを演算し、図１５に示す所定の閾値温度Ｔｔｈとなる閾値角度以上になり、表示が正常であると判定する（ステップＳ２１、Ｙｅｓ）と、所定間隔をおいて、同じ静電容量検出電極７３から入力されたサンプリング時間が異なる容量の値を得て、ステップＳ２１の判断を繰り返す。

制御装置４は、特定の静電容量検出部３０を選択し、画像入力階調に対する容量の相関関係が所定の相関関係になく、相対角度αが、図１５に示す所定の閾値温度Ｔｔｈとなる閾値角度より小さくなり、表示が異常であると判定する（ステップＳ２１、Ｎｏ）と、バックライト６を非点灯にする（ステップＳ２２）。

次に、制御装置４は、特定の静電容量検出部３０を選択し、画像入力階調に対する容量の相関関係が所定の相関関係にあるかどうか判定する（ステップＳ２３）。制御装置４は、特定の静電容量検出部３０を選択し、画像入力階調に対する容量の相関関係が所定の相関関係になく、相対角度αが、図１５に示す所定の閾値温度Ｔｔｈとなる閾値角度より小さくなり、表示が異常であると判定する（ステップＳ２３、Ｎｏ）と、バックライト６を非点灯のままにする（ステップＳ２２）。

制御装置４は、温度上限直線ＬＴＮＩと、相関直線ＬＶｓとの相対角度αを演算し、図１５に示す所定の閾値温度Ｔｔｈとなる閾値角度以上になり、表示が正常であると判定する（ステップＳ２３、Ｙｅｓ）と、バックライト６を点灯する（ステップＳ２４）。実施形態３に係る表示装置１は、画像入力を停止しない。このため、液晶層５４が正常表示になると、画像入力階調に応じて静電容量検出部３０が適切な静電容量値を検出することができるようになる。

以上説明したように、実施形態３に係る表示装置１は、制御装置４が、表示異常と判定した場合、バックライト６を非点灯にする。これにより、制御装置４が画像入力の供給を停止しつづけても、表示装置１の表示内容が見えなくなり観察者に違和感を与えない。そして、表示装置１は、画像入力階調に応じて変化する誘電物質の容量の値となった場合、表示が正常であるので、バックライト６を点灯し、観察者へ表示内容を見せることができる。実施形態３に係る表示装置１は、制御装置４が、表示異常と判定した場合、バックライト６を非点灯にするが、これに限られず、光源制御部４２３が、表示装置１の表示内容が見えにくくするように、バックライト６の光量を絞ってもよい。これにより、これにより、制御装置４が画像入力の供給を停止しつづけても、表示装置１の表示内容が見えなくなり観察者に違和感を与えない。そして、表示装置１は、画像入力階調に応じて変化する誘電物質の容量の値となった場合、表示が正常であるので、バックライト６の光量を増加させ、観察者へ表示内容を見せることができる。

実施形態３に係る表示装置１は、実施形態２に係る表示装置と同様に、静電容量検出部３０が表示部２１の面内にある複数の表示領域毎に配置され、制御装置４は、表示領域毎に正常又は異常と判定してもよい。バックライト６が、Ｘ方向又はＹ方向に並ぶ複数の光源を備え、それぞれの光源の光量が独立制御されている分割駆動可能である場合、表示制御部４１３は、異常状態である表示領域を部分的に、光量を抑制してもよい。

（実施形態４）
図２３は、実施形態４に係る表示装置の画素基板の平面図を模式的に示す断面図である。図２４は、実施形態４に係る表示装置の静電容量検出を模式的に示す説明図である。上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。実施形態４に係る表示装置は、図７に示す静電容量検出電極７３を備えておらず、共通電極ｃｏｍが図２３に示すように、静電容量検出電極ｃｏｍ１から静電容量検出電極ｃｏｍｋまで分割されている。この構造により、画素電極７２に画像入力階調に応じた電位が与えられ、図２４に示す表示装置１が表示している表示期間ＴＨの場合には、静電容量検出電極ｃｏｍ１から静電容量検出電極ｃｏｍｋまで全部を共通電極ｃｏｍとして同じコモン電位Ｖｃｏｍを印加する。

次に、容量検出期間Ｔｓｃａｎでは、表示装置１は、画素電極７２と、静電容量検出電極ｃｏｍ１から静電容量検出電極ｃｏｍｋのいずれか１つとの間で、画素毎の画像入力階調に応じて変化した、液晶層５４の誘電物質の静電容量の値を検出信号として、上述した容量検出回路２６へ出力する。

表示装置１は、容量検出期間Ｔｓｃａｎにおいて、静電容量検出電極ｃｏｍ１から静電容量検出電極ｃｏｍｋまで、液晶層５４の誘電物質の静電容量の値を検出信号として走査してもよい。表示装置１は、容量検出期間Ｔｓｃａｎにおいて、静電容量検出電極ｃｏｍ１から静電容量検出電極ｃｏｍｋまでの全部を走査する必要はなく、静電容量検出電極ｃｏｍ１から静電容量検出電極ｃｏｍｋまでの１つまたは複数を選択した一部を使用して、液晶層５４の誘電物質の静電容量値を検出してもよい。

以上説明した実施形態１から４に係る表示装置１は、横電界型の液晶表示装置であって、画素電極（第２電極）７２と共通電極（第１電極）ｃｏｍとの間で、かつ第１基板５０に対して平行方向に電界を形成することにより、液晶層５４の液晶分子を基板面と平行な面内で回転させ、その液晶分子の回転に対応した光透過率変化を利用して表示が行われる。実施形態１から４に係る表示装置１は、横電界型の液晶表示装置に限られず、液晶層５４の液晶分子を駆動する方式（モード）として、第２基板５２側にある画素電極（第２電極）７２と第１基板５０側にある共通電極（第１電極）ｃｏｍとの間で、基板間に縦方向に発生する電界、いわゆる縦電界を用いる液晶駆動方式で駆動してもよい。このような縦電界を用いて液晶を駆動する液晶表示装置として、ＴＮ（Twisted Nematic：ツイステッドネマティック）、ＶＡ（Vertical Alignment：垂直配向）及びＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence：電界制御複屈折）等の縦電界型の実施形態１から４に係る表示装置１としてもよい。

（適用例）
次に、図２５を参照して、実施形態で説明した表示装置１の適用例について説明する。図２５は、本実施形態に係る表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。本実施形態に係る表示装置１は、カーナビゲーションシステム、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、本実施形態に係る表示装置１は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を画像入力のデータとして入力され、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。電子機器は、表示装置に映像信号を供給し、表示装置１の動作を制御する図２及び図３に示す制御装置４を備える。

図２５に示す電子機器は、本実施形態に係る表示装置１が適用されるヘッドアップディスプレイ３０１である。図２５に示す電子機器は、カーナビゲーション装置１Ａであってもよい。ヘッドアップディスプレイ３０１、カーナビゲーションシステムなどは、車両内の熱の影響を受けやすいので、表示装置１には想定される使用温度範囲を超えて、使用される状態の頻度を低減できることが求められる。ヘッドアップディスプレイ３０１としての表示装置１は、自動車の車内のダッシュボード３００の上に設置される。カーナビゲーションシステムは、例えば、ダッシュボード３００の運転席３１１と助手席３１２の間に設置される。カーナビゲーション装置の表示装置１Ａは、ナビゲーション表示、音楽操作画面の表示、又は、映画再生表示等に利用される。

（適用例１）
図２６は、本実施形態に係る表示装置を適用するヘッドアップディスプレイを模式的に示す説明図である。図２５及び図２６を用いて、ヘッドアップディスプレイ３０１について、説明する。ヘッドアップディスプレイ３０１は、乗用車、バス又はトラック等の車両に搭載されて、所定の投影面、たとえば、図１５に示す車両のウインドシールドＷに画像Ｐの情報を表示する。車両の運転者Ｍは、前景からほとんど視線を逸らさずに、ウインドシールドＷに表示された情報（後述する画像Ｐの虚像ＰＩ）を視認することができる。

ヘッドアップディスプレイ３０１は、光源３０２と、表示部３０３と、ミラー３０４と、を含む。光源３０２は、上述したバックライト６の代わりに備えられ、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であるが、これに限定されるものではない。液晶表示部３０３は、上述した本実施形態に係る表示装置１の液晶表示部２と同じであるので、詳細な説明は省略する。

ミラー３０４は凹面鏡であり、表示部３０３が投影した画像ＰをウインドシールドＷの方向へ反射させることができる。表示部３０３とウインドシールドＷとの位置関係によってミラー３０４を複数設けてもよく、ヘッドアップディスプレイ３０１は、表示部３０３が投影した画像Ｐを複数のミラー３０４を介してウインドシールドＷに投影するようにしてもよい。ヘッドアップディスプレイ３０１は、表示部３０３が投影した画像Ｐを直接ウインドシールドＷに投影するようにしてもよい。この場合、ヘッドアップディスプレイ３０１は、ミラー３０４を備えていない。

ヘッドアップディスプレイ３０１は、ウインドシールドＷ及びミラー３０４と対向する位置に、ダッシュボード３００の一部を開口する開口部３０５を有している。

表示部３０３が投影した画像Ｐは、ミラー３０４によって反射されて、開口部３０５を通過してウインドシールドＷに投影される。ミラー３０４は、画像Ｐを拡大してウインドウシールドＷに投影する。運転者Ｍは、表示装置３がウインドシールドＷに投影される画像Ｐの虚像ＰＩを視認することができる。

車両のウインドシールドＷは、太陽Ｓからの光（太陽光）ＬＳが照射されるやすい。ウインドシールドＷに照射された太陽光ＬＳは、ヘッドアップディスプレイ３０１の開口部３０５を通過してミラー３０４で反射され、表示部３０３に照射される。上述したように、ミラー３０４は、表示部３０３が表示した画像Ｐを反射する際に拡大してウインドシールドＷに投影する。このため、ウインドシールドＷからの太陽光ＬＳは、ミラー３０４で縮小されて表示部３０３に照射される。

表示部３０３は、太陽光ＬＳに含まれる赤外線によって昇温されやすい。太陽光ＬＳは、ミラー３０４で集光されるため、表示部３０３に照射される赤外線のエネルギー密度が大きくなる。表示部３０３は、車両のダッシュボード３００内に収納されるため、熱が蓄積され、かつ拡散しにくい環境で使用される。このため、表示装置３は、昇温されやすい環境で使用される。

以上説明したように、ヘッドアップディスプレイ３０１は、表示部３０３の複数の画素Ｖｐｉｘと、静電容量検出部３０と、制御装置４とを備える。表示部３０３は、互いに対向する第１基板５０および第２基板５２と、 第１基板５０と第２基板５２との間に挟持され、誘電異方性および光学異方性を有する誘電物質を含む液晶層５４と、マトリクス上に配置された複数の画素Ｖｐｉｘで画像を表示する。画素回路は、画素Ｖｐｉｘ毎の画像入力階調に応じて、液晶層５４の誘電物質に電界を印加する。静電容量検出部３０は、液晶層５４の誘電物質の容量の値に応じた大きさの検出信号を出力する。制御装置４は、静電容量検出部３０が出力する、複数の検出信号を記憶し、画像入力階調に対する容量の相関値が所定の相関関係にある場合、表示が正常であると判定する。これにより、ヘッドアップディスプレイは、車両内部で熱が蓄積された状態においても表示が正常であることを表示状態の応答性で直接検出することができる。

また、上述した内容により実施形態が限定されるものではない。また、上述した実施形態の構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。

１ 表示装置
１Ａ カーナビゲーション装置（表示装置）
２ 液晶表示部
４ 制御装置
６ バックライト
１１ ガラス基板
２１ 表示部
２２ 垂直ドライバ
２３ 水平ドライバ
２４ 走査線
２５ａ ソース線
２５ｂ ドレイン線
２５ 信号線
２６ 容量検出回路
２７ 容量検出線
２７Ｐ 電源線
３０ 静電容量検出部
３１ＲＤ 右下側表示領域
３１ＲＵ 右上側表示領域
３１ＬＤ 左下側表示領域
３１ＬＵ 左上側表示領域
３１Ｍ 中央表示領域
４２ 記憶装置
５０ 第１基板
５２ 第２基板
５４ 液晶層
６０ 画素基板
６２ 第１配向膜
６３ 第１偏光板
６４ 対向基板
６６ カラーフィルタ
６７ 第２配向膜
６８ 位相差板
６９ 第２偏光板
７１ 透光性基板
７２ 画素電極（第２電極）
７３ 静電容量検出電極
７４ 絶縁層
７６ａ ブラックマトリクス
７６ｂ 開口部
９０ 半導体層
３００ ダッシュボード
３１１ 運転席
３１２ 助手席
４０１ 容量検出部
４０２ 温度検出部
４０３ 制御部
４１３ 表示制御部
４２３ 光源制御部
ＡＤ アラート表示
ｃｏｍ 共通電極
ｃｏｍ１〜ｃｏｍｋ 静電容量検出電極
Ｄ１〜Ｄ７ 相関値
Ｇ１ 第１制御線
Ｇ２ 第２制御線
ＨＵＤ 画像
ＬＣ 液晶素子
ＬＴＮＩ 温度上限直線
ＬＶｓ 相関直線
Ｐｉｘ 画素
ＴＨ 表示期間
ＴＮＩ 等方性相転移温度
Ｔｓｃａｎ 容量検出期間
Ｔｔｈ 閾値温度
Ｖｃｏｍ コモン電位
Ｖｐｉｘ 画素
Ｖｓ 静電容量値
ＷＮＴ 正常表示
ＷＴＮＩ 異常表示
ＷＴＮＩＢ 異常表示

Claims (10)

1. 互いに対向する第１基板および第２基板と、 前記第１基板と前記第２基板との間に挟持される誘電物質と、を含み、マトリクス上に配置された複数の画素で画像を表示する表示部と、
   画素毎の画像入力階調に応じて、前記誘電物質に電界を印加する複数の画素回路と、
   前記誘電物質の容量の値に応じた大きさの検出信号を出力する静電容量検出部と、
   複数の前記検出信号を記憶し、前記画像入力階調に対する前記容量の相関値が所定の相関関係にある場合、表示が正常であると判定する制御装置と、
   を含む、表示装置。
2. 前記制御装置は、前記画像入力階調に対する前記容量の値の変化が所定の閾値以下の場合、表示が異常であると判定する、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記制御装置は、前記画像入力階調に対する前記容量の値が変化しない場合、表示が異常であると判定する、請求項１に記載の表示装置。
4. 複数の前記検出信号による容量の値の情報は、同じ前記静電容量検出部から入力されたサンプリング時間が異なる容量の値の情報である、請求項２乃至３のいずれか１つに記載の表示装置。
5. 前記静電容量検出部は、前記表示部の面内に複数の表示領域毎に配置され、
   複数の前記検出信号による容量の値の情報は、異なる前記静電容量検出部から入力された容量の値の情報である、請求項２乃至４のいずれか１つに記載の表示装置。
6. 前記静電容量検出部は、前記表示部の面内に複数の表示領域毎に配置され、
   前記制御装置は、表示領域毎に正常又は異常と判定する、請求項２乃至５のいずれか１つに記載の表示装置。
7. 前記制御装置は、表示が異常と判定した場合、少なくとも前記静電容量検出部が検出する画素の画像入力階調を最小階調又は最大階調とする、請求項２乃至６のいずれか１つに記載の表示装置。
8. 前記制御装置は、表示が異常と判定した場合、バックライトを非点灯にする、請求項２乃至６のいずれか１つに記載の表示装置。
9. 前記制御装置は、表示の一部が異常と判定した場合、正常と判定された前記表示領域にアラート表示する、請求項６に記載の表示装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１つに記載の表示装置を備える、電子機器。