JP2023050615A - 液晶装置、電子機器、および液晶層の物性測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶中の可動性イオンが急増する前において、可動性イオンが徐々に増えていく状況を観測できる液晶装置を提供する。
【解決手段】液晶装置１０００は、第１電極としての１と、第２電極としての画素電極９ａと、第１リフレッシュ期間としての１リフレッシュ期間毎に駆動電圧が印加される液晶層５と、共通電極２１と画素電極９ａとの間の前記液晶層に検査電圧Ｖ１を印加し、検査電圧Ｖ１の印加を停止してから１リフレッシュ期間よりも長い期間を設定し、共通電極２１と画素電極９ａとの間の電圧Ｖｍを測定する測定回路３０１と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶装置、当該液晶装置を備えた電子機器、および当該液晶装置に用いられた液晶層の物性測定方法に関する。

液晶装置に用いられる液晶は、長時間のＤＣ電圧成分の印加によって劣化する。また、液晶装置をプロジェクターのライトバルブとして使用する場合では、液晶は高強度の光入射と熱による化学的作用によっても劣化する。液晶の劣化とは、例えば、液晶中に陰イオン、陽イオンからなる可動性イオンが増加し、それによって、液晶の絶縁性が低下する現象である。絶縁性の低下は、例えば、液晶の電圧保持率の低下として現れ、液晶パネルではシミ、ムラ等の表示不良となって視認される。特許文献１には、このような液晶の劣化現象を加速評価する方法が開示されている。この方法では、液晶パネルの表示領域外に一対の劣化評価用電極を設け、当該液晶パネルに１００時間の加速試験を行った後、当該劣化評価用電極間に、５Ｖの電圧を５０μ秒印加し、その後、１６．７ｍ秒後の電圧保持率を測定することによって、液晶の劣化評価を行っている。

特開平４－２１５０４８号公報

本出願人の研究によれば、例えば、液晶パネルを用いて高強度の光入射を伴う加速試験を実施すると、液晶中の可動性イオンが比較的穏やかに増加する段階と、その後、液晶中の可動性イオンが急激に増加する段階があることが判っている。また、可視光以外の、例えば、ＵＶ光を液晶パネルに入射する場合には、ＵＶ光の高エネルギーによって化学的作用が強まり、液晶の劣化が早く進行する。

そして、液晶中の可動性イオン量が顕著になると、液晶パネルの表示品位の低下などの不具合の発生が避けられないため、予防保全の観点から液晶パネルが寿命に達する前に、液晶パネルの寿命が近いことを知りたい、という要望があった。

しかしながら、特許文献１の方法では、予防保全を行うことは困難であるという課題があった。詳しくは、本出願人の検証結果によれば、特許文献１の方法では、液晶中の可動性イオンが比較的穏やかに増加する段階において、可動性イオンが徐々に増加していく状況を観測することが困難であった。

液晶装置は、第１電極と、第２電極と、第１リフレッシュ期間毎に駆動電圧が印加される液晶層と、前記第１電極と前記第２電極との間の前記液晶層に検査電圧を印加し、前記検査電圧の印加を停止してから前記第１リフレッシュ期間よりも長い期間の経過後の前記第１電極の電位を測定する測定回路と、を備える。

液晶装置は、第１電極と、第２電極と、閾値電圧以上の駆動電圧を印加される液晶層と、前記第１電極と前記第２電極との間の前記液晶層に印加される電圧として、前記液晶層の閾値電圧以下で、かつ、０Ｖより高い検査電圧が印加され、前記検査電圧の印加を停止してから、前記第１電極の電位を測定する測定回路と、を備える、を備える。

電子機器は、上記液晶装置を備える。

液晶層の物性測定方法は、液晶層を有し、前記液晶層に第１リフレッシュ期間毎に駆動電圧を印加する液晶装置において、前記液晶装置の液晶層の物性を測定する方法であって、前記液晶層に電界を印加するように配置された第１電極と第２電極との間の前記液晶層に、検査電圧を印加し、前記検査電圧の印加を停止してから前記第１リフレッシュ期間よりも長い期間の経過後の前記第１電極の電位を測定する。

液晶層の物性測定方法は、液晶層の閾値電圧以上の駆動電圧を印加する液晶装置において、前記液晶層の物性を測定する方法であって、前記液晶層に電界を印加するように配置された第１電極と第２電極との間の前記液晶層に、前記閾値電圧以下で、かつ、０Ｖより高い、検査電圧を印加し、前記検査電圧の印加を停止してから前記第１電極の電位を検出する。

実施形態１にかかる液晶装置に用いられる液晶パネルの概略的な構成を示す平面図。 図１のＨ－Ｈ’線に沿った断面図。 図１の液晶パネルの概略的な構成を示す説明図。 液晶装置の測定方法を示すフローチャート。 液晶装置の測定方法を示すタイミングチャート。 使用時間と放電特性との関係を示すグラフ。 使用時間と測定値との関係を示すグラフ。 実施形態１にかかる検査電圧によって測定した放電特性を示すグラフ。 比較例にかかる検査電圧によって測定した放電特性を示すグラフ。 実施形態２にかかる液晶装置の概略的な構成を示す説明図。 液晶装置の保持部材の構成を示す説明図。 実施形態３にかかる液晶装置の概略的な構成を示す説明図。 実施形態４にかかる液晶装置の概略的な構成を示す説明図。 実施形態５にかかる電子機器の概略的な構成を示す説明図。 電子機器としての投射型表示装置の設定メニュー画面例を示す説明図。 液晶層の劣化状況を表示する表示画面例を示す説明図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせている場合がある。また、以下の各図において、必要に応じて、相互に直交する座標軸としてＸＹＺ軸を付し、各図において、軸に沿った各矢印が指す方向を＋方向とし、＋方向と反対の方向を－方向とする。

なお、＋Ｚ方向を上方、－Ｚ方向を下方ということもあり、＋Ｚ方向から見ることを平面視あるいは平面的という。さらに、以下の説明において、例えば基板に対して、「基板上に」との記載は、基板の上に接して配置される場合、基板の上に他の構造物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接して配置され、一部が他の構造物を介して配置される場合のいずれかを表すものとする。

１．実施形態１
１．１．液晶パネルの概要
図１は、実施形態１の液晶装置に用いられる液晶パネルの概略的な構成を示す平面図である。なお、本実施形態では、液晶パネル１００として、画素ごとに画素スイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor）を備えたアクティブ駆動型の液晶パネル１００を例に挙げて説明する。この液晶パネル１００は、後述する駆動ＩＣ（Integrated Circuit）と液晶層の物性を測定する測定回路と組み合わされて液晶装置を構成するとともに、電子機器としての投射型表示装置などにおいて、光変調装置として好適に用いることができるものである。

液晶パネル１００は、素子基板１０と、対向基板２０とを備える。なお、対向基板２０の外形線の内側に実線で記載された構成は、いずれも、対向基板２０と素子基板１０との間に配置された構成である。

シール材１４は、対向基板２０の外縁に沿って枠状に設けられている。網点で示す見切り部２７は、遮光膜よりなり、シール材１４の内側で、表示領域Ｅの外縁に沿って、表示領域Ｅを取り囲むように配置される。シール材１４は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂等からなる接着剤であり、素子基板１０と対向基板２０の間隙を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材を含んでいる。

表示領域Ｅには、画素Ｐがマトリクス状に配置される。表示領域Ｅとシール材１４との間の周辺領域Ｆには、走査線駆動回路２４、プリチャージ回路２５などの周辺回路が配置される。また、シール材１４の外側の素子基板１０の対向基板２０から図面下側、－Ｙ方向に張り出した部分には、データ線駆動回路２３と複数の外部接続端子１８が配置される。

対向基板２０の四隅に対応して、素子基板１０と対向基板２０との間の電気的な導通を取るための、基板間導通部１７が配置される。

１．２．液晶パネルの断面構成の概要
図２は、図１のＨ－Ｈ’線に沿った液晶パネルの概略的な構成を示す断面図である。素子基板１０と対向基板２０は、シール材１４を介して配置され、素子基板１０と対向基板２０の間に液晶層５が、配置される。

素子基板１０は、その基板１０ａと液晶層５との間に、画素Ｐごとに設けられた光透過性を有する画素電極９ａと、画素電極９ａに対応して配置された画素スイッチング素子としてのＴＦＴ１１と、画素電極９ａを覆って配置された第１配向膜１２とを備える。

対向基板２０は、その基板２０ａと液晶層５との間に、見切り部２７と、共通電極２１と、共通電極２１を覆って配置された第２配向膜２２とが設けられている。

見切り部２７は、平面的に走査線駆動回路２４と重なる位置に設けられている。見切り部２７は、対向基板２０側から入射する、図示しないレーザー光源からの光Ｌを、走査線駆動回路２４を含む周辺回路に入射しないように遮光して、周辺回路が光Ｌによって誤動作することを防止する役目を果たしている。

画素電極９ａと共通電極２１とは、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電材料によって形成される。基板１０ａと基板２０ａは、それぞれ透光性を有する基板であり、例えば、ガラス基板、または、石英基板が用いられる。第１配向膜１２および第２配向膜２２は、酸化シリコンなどの無機材料で形成される。液晶層５は、例えば、負の誘電異方性を有する液晶から構成される。

１．３．液晶装置の構成の概要
図３は、液晶装置の概略的な構成を示す説明図である。液晶装置１０００は、液晶パネル１００と、駆動ＩＣ２０１が実装された制御用基板２００と、測定回路３０１が実装された測定用基板３００とを有する。制御用基板２００は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）基板であり、液晶パネル１００の外部接続端子１８と電気的に接続される。また制御用基板２００は測定用基板３００に図示しないコネクタを介して電気的に接続される。あるいは制御用基板２００と測定用基板３００とを一体に構成し、別途ＦＰＣ基板を用いて、液晶パネル１００の外部接続端子１８と電気的に接続する構成でもよい。

液晶パネル１００は、その表示領域Ｅに、複数の走査線３と、複数の走査線３に交差する複数の信号線４とを有し、各走査線３と各信号線４との各交差部に対応する位置に、画素Ｐを有する。

画素Ｐは、画素電極９ａと、信号線４と画素電極９ａとの間の電気的な接続を制御するＴＦＴ１１と、一端が画素電極９ａに電気的に接続され、他端が容量線６に電気的に接続された保持容量７と、画素電極９ａと共通電極２１との間に配置された液晶層５とを有する。

周辺領域Ｆには、走査線駆動回路２４、データ線駆動回路２３、プリチャージ回路２５、基板間導通部１７などが配置されている。走査線駆動回路２４は、走査線３に、ＴＦＴ１１のオン・オフを制御する走査信号を供給する。

データ線駆動回路２３は、画像信号供給線２２３と信号線４との電気的な接続を制御するサンプルスイッチ２２２と、該サンプルスイッチ２２２のオン・オフを制御する制御信号を供給するシフトレジスター２２１とを備える。本実施形態において、データ線駆動回路２３は、隣り合う所定本数の信号線４に電気的に接続されたサンプルスイッチ２２２をまとめて選択する相展開駆動方式によって、各画素電極９ａに画像信号を供給する。

プリチャージ回路２５は、プリチャージ電圧生成部を兼ねた基準電位生成回路３５からプリチャージ信号線８を介して供給されるプリチャージ電圧を信号線４に供給する。プリチャージスイッチ２５１は、駆動ＩＣ２０１から供給される制御信号に基づいて、プリチャージ信号線８と信号線４との電気的な接続を制御する。

基板間導通部１７は、対向基板２０の四隅に対応して配置され、共通電位線１６を介して、互いに電気的に接続される。共通電位線１６は、外部接続端子１８を介して、測定用基板３００のノードＮに電気的に接続される。ノードＮは共通電極２１と電気的に接続された配線である。ノードＮには測定電圧を安定化させるために安定化容量Ｃ１を設けることが好ましい。

測定用基板３００には、測定回路３０１が実装される。測定回路３０１は、中央制御回路３０と、測定値記憶回路３２と、判定回路３１と、表示情報生成回路３３と、検査電圧生成回路３４と、基準電位生成回路３５と、容量線電圧生成回路３６と、増幅回路３８と、Ａ／Ｄコンバーター３９とを有する。

中央制御回路３０は、液晶パネル１００の液晶層５の劣化状況の測定時において、測定回路３０１に含まれる各回路を制御する。測定値記憶回路３２は、測定した測定値を記憶する。判定回路３１は、測定値記憶回路３２に記憶した測定値に基づいて、液晶層５の劣化状況を判定する。表示情報生成回路３３は、測定値および判定結果に基づいて、表示用情報を生成する。検査電圧生成回路３４は、ノードＮに対して、測定時にスイッチ３７を介して検査電圧Ｖ１を出力する。スイッチ３７は中央制御回路３０によって制御される。基準電位生成回路３５は、測定時に画素電極９ａに対して印加する検査電圧Ｖ１の基準となる基準電位Ｖ２を出力する。増幅回路３８は、例えば、ボルテージフォロワから構成され、測定時にノードＮの電位を測定電圧として出力する。Ａ／Ｄコンバーター３９は、増幅回路３８から出力される測定電圧をＡ／Ｄ変換して、デジタルの測定値として、中央制御回路３０を介して、測定値記憶回路３２に出力する。

なお、測定回路３０１を構成する各回路は、各回路が実現する機能の一部ないし全部を、例えば、中央制御回路３０の制御プログラムで実現する構成としてもよい。また、測定回路３０１は、１つのＩＣに、または、複数のＩＣに分割して、格納されてもよい。

また、各回路が、複数の機能を実行する構成としてもよい。例えば、検査電圧生成回路３４は、通常駆動時において、共通電極２１に、共通電位を出力する共通電位生成回路として機能させてもよい。また、基準電位生成回路３５は、通常駆動時において、信号線４にプリチャージ電圧を印加するプリチャージ電圧生成回路として機能させてもよい。容量線電圧生成回路３６は、容量線６に、保持容量電位Ｖ３を印加する。

測定用基板３００は、制御用基板２００を介して、液晶パネル１００に電気的に接続される。なお、測定回路３０１は、制御用基板２００に実装することもできる。

制御用基板２００には、駆動ＩＣ２０１が実装される。駆動ＩＣ２０１は、データ線駆動回路２３，走査線駆動回路２４，プリチャージ回路２５などの周辺回路に、タイミング信号、画像信号、制御信号などを出力する。制御用基板２００は、例えば、ＦＰＣ基板で構成され、一端の端子が、液晶パネル１００の外部接続端子１８に電気的に接続される。

１．４．液晶層の物性測定方法の概要
図４は、液晶パネルの液晶層の物性測定方法を示す概略的なフローチャートであり、図５は、液晶層の物性測定方法の実行時における測定対象ノードの電位の変化を経時的に示すタイミングチャートである。

以下、図４のフローチャートを主体に、適宜、図３、図５を交えて、液晶層５の物性測定方法について説明する。

ステップＳ１０では、所定のイベントが発生すると、液晶装置１０００は、通常駆動モードから測定モードに移行し、液晶層５の物性測定を開始する。ここで、所定のイベントには、液晶装置１０００を用いた投射型表示装置の電源オンおよび電源オフ、液晶装置１０００を用いた投射型表示装置における保全メニュー選択からの測定指示などがあり、これらのイベントの発生により投射型表示装置からの測定開始コマンドが送信される。中央制御回路３０は、投射型表示装置から測定開始コマンドを受信すると、液晶層５の物性測定を開始する。なお、ステップＳ１０は、測定モード移行イベントの概念を示している。実際には、例えば、保全メニュー選択からの指示は割り込み処理的なものであり、液晶装置１０００を用いた投射型表示装置は電源が投入されている。また、測定モード移行イベントは、例示した「保全メニュー選択」、「電源オン」および「電源オフ」の全てを強制するものでもない。また、本発明において、液晶層５の物性測定は、例えば、投射型表示装置の光源が非点灯の状態で実施する。あるいは、機械的な遮光機構によって光源からの光が遮蔽される構成として実施する。これは液晶パネル１００に設けた検査用電極や基準電極を、液晶パネル１００の１リフレッシュ期間とは相違させた電気的な制御を行うためである。検査用電極や基準電極の制御についての詳細は後述する。投射型表示装置の光源が非点灯の状態であれば、投射型表示装置における表示上の問題は発生しない。

ステップＳ１１では、共通電極２１と複数の画素電極９ａと液晶層５とからなる液晶容量に、検査電圧Ｖ１を充電する。検査電圧生成回路３４は、検査電圧Ｖ１の出力を開始し、基準電位生成回路３５は、検査電圧Ｖ１の基準となる基準電位Ｖ２の出力を開始する。スイッチ３７は、図５の時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間、オン状態に制御される。したがって、検査電圧生成回路３４から出力された検査電圧Ｖ１は、ノードＮ，検査用電極としての共通電位線１６，基板間導通部１７を介して、共通電極２１に印加される。

ここで、液晶層５に印可される電圧の絶対値、つまり｜Ｖ１－Ｖ２｜は、液晶層５の閾値電圧以下、かつ、０Ｖ以上の電圧である。本実施形態において、液晶層５の閾値電圧は約２．２Ｖであり、検査電圧Ｖ１は、１．２Ｖを採用している。なお、液晶層５の閾値電圧は、液晶層５の透過率または明るさが、その最大階調比で約１０％となるような駆動電圧であり、より好ましくは、液晶分子が動きはじめる直前の電圧、または、液晶分子の配向状態が変化しだす直前の電圧である。本実施例では、ノーマリーブラック型の液晶パネル１００としているために上記のような液晶層５の閾値電圧を定義した。ノーマリーホワイト型の液晶パネル１００とする場合には、例えば、液晶層５の閾値電圧は、液晶層５の透過率または明るさが、その最大階調比で約９０％となる駆動電圧のように定義できる。いずれにしても、このような液晶層５の閾値電圧に基づいて検査電圧Ｖ１を設定すると、後述するように液晶層５の物性測定の測定感度向上に効果を奏す。

基準電位生成回路３５から出力された基準電位Ｖ２は、プリチャージ信号線８を介して、プリチャージ回路２５に供給される。図５の時刻Ｔ１において、すべての信号線４に接続されたプリチャージスイッチ２５１がオフ状態からオン状態に制御される。また、同時に、すべての走査線３に走査信号が出力されて、すべての画素ＰのＴＦＴ１１がオン状態となる。これによって、すべての画素Ｐが選択された状態となり、すべての画素Ｐの画素電極９ａに、基準電位Ｖ２が印加される。ここで、基準電位Ｖ２は、ＧＮＤであり、基準電位Ｖ２が印加される画素電極９ａが基準電極である。なお、すべての画素Ｐが選択された状態は、液晶層５の物性測定が終了するまで、継続する。

このように、図５の時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間、共通電極２１と複数の画素電極９ａと液晶層５とからなる液晶容量に、画素電極９ａの電位を基準として、１．２Ｖの正極性の検査電圧｜Ｖ１－Ｖ２｜＝｜Ｖ１－ＧＮＤ｜＝Ｖ１が充電される。

ステップＳ１２では、図５の時刻Ｔ２において、スイッチ３７がオフ状態に制御される。これによって共通電極２１と複数の画素電極９ａとからなる液晶容量の放電を開始し、測定回路３０１は、液晶容量の放電の観測を開始する。なお、液晶容量の放電の観測は、ノードＮの電圧を検査用電極としての共通電極２１の電位として測定することによって行う。なお、説明の便宜上、ノードＮの電圧については、共通電極２１の電位と同義として説明する。

測定回路３０１は、ノードＮの電圧を、ノードＮに電気的に接続された増幅回路３８を介して、Ａ／Ｄコンバーター３９によってデジタル値に変換し、測定値Ｖｍとして、測定値記憶回路３２に記憶する。このように、測定値記憶回路３２に記憶されたノードＮの電圧を、電圧Ｖｍ、測定値Ｖｍ、あるいは、測定値と記述することがある。

ステップＳ１３では、時刻Ｔ２から所定の期間が経過したかどうかを判断する。測定回路３０１による液晶容量の放電の観測は、時刻Ｔ２から所定の期間が経過するまで継続される。ここで、所定の期間は、液晶パネル１００の１リフレッシュ期間に相当する時間より長い時間であり、本実施形態では、例えば、およそ１５０ｍｓである。所定の期間はこれに限られるものではなく、例えば、２００ｍｓでもよい。あるいは液晶パネル１００の制御性を鑑みて、例えば、１リフレッシュ期間×Ｎ（Ｎは２以上の整数）に相当する期間を設定してもよい。

図５の時刻Ｔ２から所定の期間が経過し、時刻Ｔ３になると（Ｓ１３＿Ｙｅｓ）、ステップＳ１４に進む。所定の期間が経過していない場合（Ｓ１３＿Ｎｏ）は、ステップＳ１２に戻る。ステップＳ１４では、測定回路３０１は、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４まで、共通電極２１と複数の画素電極９ａとの電位を同電位のＧＮＤにリセットする。すなわち、中央制御回路３０の命令によって、検査電圧生成回路３４の検査電圧Ｖ１の出力をＧＮＤとする。加えて、基準電位生成回路３５の基準電位Ｖ２の出力をＧＮＤとする。

図５の時刻Ｔ４になると、ステップＳ１５に進み、測定回路３０１は、再度、液晶容量の充電を開始する。ステップＳ１５では、基準電位生成回路３５は、複数の画素電極９ａに基準電位Ｖ２として１．２Ｖを供給し、検査電圧生成回路３４は、共通電極２１にＧＮＤを供給する。ステップＳ１５は、ステップＳ１１と異なり、複数の画素電極９ａの電位を基準として、検査用電極としての共通電極２１に負極性の検査電圧Ｖ１を印加する。つまり、極性を付すと－１．２Ｖを印可する。ステップＳ１１とステップＳ１５は、言わば、交流駆動の関係になっている。このように構成することで、液晶層５の物性測定における直流印可を抑制する。

そして、図５の時刻Ｔ４から時刻Ｔ５の間、スイッチ３７がオン状態に制御されることによって、複数の画素電極９ａと共通電極２１と液晶層５とよりなる液晶容量は、複数の画素電極９ａの電位を基準として、負極性の検査電圧Ｖ１の－１．２Ｖに充電される。

図５の時刻Ｔ５になると、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、図５の時刻Ｔ５において、スイッチ３７がオフ状態に制御される。これによって、共通電極２１と複数の画素電極９ａとからなる液晶容量の放電を開始し、測定回路３０１は、液晶容量の放電の観測を開始する。液晶容量の放電の観測は、ステップＳ１２と同様に、ノードＮの電圧を共通電極２１の電位として測定することによって行う。また、実施例の説明では、ステップＳ１２において、基準電極に対して検出電極を正に充電した後の放電曲線から測定値を求める態様としたが、ステップＳ１６において、基準電極に対して検出電極を負に充電した後の放電曲線から測定値を求める態様としてもよい。

ステップＳ１７では、時刻Ｔ５から所定の期間が経過したかどうかを判断する。図５の時刻Ｔ５から所定の期間が経過し、時刻Ｔ６になると（Ｓ１７＿Ｙｅｓ）、ステップＳ１８に進む。所定の期間が経過していない場合（Ｓ１７＿Ｎｏ）は、ステップＳ１６に戻る。ステップＳ１８では、測定回路３０１は、時刻Ｔ６から時刻Ｔ７まで、共通電極２１と複数の画素電極９ａとの電位を同電位のＧＮＤにリセットする。すなわち、中央制御回路３０の命令によって、検査電圧生成回路３４の検査電圧Ｖ１の出力をＧＮＤ電位とする。加えて、基準電位生成回路３５の基準電位Ｖ２の出力をＧＮＤ電位とする。

ステップＳ１９では、ステップＳ１１からステップＳ１８までのフローを所定回数、繰り返したかどうかを判断する。中央制御回路３０は、ステップＳ１１からステップＳ１８までの測定フローを所定回数行うと（Ｓ１９＿Ｙｅｓ）、ステップＳ２０に進む。所定回数を行っていない場合（Ｓ１９＿Ｎｏ）は、ステップＳ１１に戻る。所定回数とは、例えば、１０回である。複数回の放電過程を観測して平均値を算出することで、ノードＮの電圧の測定値を安定化することができる。言うまでもなく、ノードＮの電圧の平均値を算出する際は同じ極性の放電過程の測定値を用いる。なお、測定値についてはこのようにして求めた平均値として説明することがある。

ステップＳ２０では、表示情報生成回路３３は、測定値記憶回路３２に記録されたノードＮの電圧の測定値に基づいて、液晶層５の劣化状況を示す表示用データを作成する。そして、液晶パネル１００の通常駆動時に、中央制御回路３０は、表示情報生成回路３３が生成した表示データを、駆動ＩＣ２０１を介して、液晶パネル１００の表示領域Ｅに表示する。なお、液晶層５の劣化状況の表示は、液晶パネル１００が寿命に近づいて、ノードＮの電圧の測定値が、設定した閾値Ｓ１に達した時など、使用者への通知が必要な時にのみ行うようにしてもよい。

また、液晶層５の劣化状況を示す表示は、後述するように液晶装置１０００を用いた投射型表示装置が行ってもよい。例えば、投射型表示装置が、ＲＧＢに対応した３個の液晶装置１０００を備えた３板式の投射型表示装置の場合は、液晶装置１０００が個別に、液晶層５の劣化状況を表示するのではなく、投射型表示装置が３個の液晶装置１０００の液晶パネル１００の劣化状況を統合して、表示する構成としてもよい。

ステップＳ２１では、中央制御回路３０は、測定結果に関するデータを、液晶装置１０００を用いた投射型表示装置へ送信する。投射型表示装置は、液晶層５の劣化状況を示すデータに基づいて、表示処理などの必要な処理を行う。なお、測定結果へ送信フローは、液晶装置１０００を用いた投射型表示装置の仕様によっては、省略することができる。

液晶層５の劣化状況の測定結果は、液晶装置１０００を用いた投射型表示装置の保全メニューからも表示させることができる。保全メニューは、例えば、投射型表示装置における設定メニューの一部として実装される。ステップＳ１０では、中央制御回路３０は、液晶装置１０００を用いた投射型表示装置から、測定結果の表示指示コマンドを受信すると、ステップＳ２０に進み、測定結果を液晶パネル１００の表示領域Ｅに表示する。

１．５．液晶パネルの使用時間と放電特性との関係の概要
図６Ａは、液晶パネルの使用時間と放電特性との関係を示すグラフである。使用時間とは、例えば、累積の使用時間である。投射型表示装置では、例えば、累積の点灯時間に相当する。放電特性とは具体的には、例えば、ステップＳ１２で観測した放電曲線である。縦軸はノードＮの電圧の測定値Ｖｍを示す。横軸は、ステップＳ１２の放電時の時刻を示し、時刻Ｔ２は、測定を開始する図５の放電開始時刻Ｔ２に対応し、時刻Ｔ３は、図５の測定終了時刻Ｔ３に対応する。本実施形態では、時刻Ｔ３は、時刻Ｔ２から１５０ｍｓ後の時刻である。

図６Ａにおいて、放電曲線Ｇ０は、液晶パネル１００の使用開始時、つまり、使用時間がゼロである使用時間ｈ０における液晶パネル１００の液晶容量の放電曲線を示し、放電曲線Ｇ３は、液晶パネル１００が寿命に達する直前の使用時間ｈ３における放電曲線を示す。放電曲線Ｇ１は、液晶パネル１００の使用開始からの使用時間ｈ１が経過した時点での放電曲線を示し、放電曲線Ｇ２は、液晶パネル１００の使用開始からの使用時間ｈ２が経過した時点での放電曲線を示している。ここで、使用時間の関係は、０＜ｈ１＜ｈ２＜ｈ３である。

各放電曲線において、放電開始時刻Ｔ２における測定値は、Ｖ１－Ｖ２＝Ｖ１－ＧＮＤ＝１．２Ｖに近しいが、放電終了時刻Ｔ３における測定値は異なる。放電曲線Ｇ０では、放電終了時刻Ｔ３における測定値Ｖｍａは、放電開始時刻Ｔ２における検査電圧Ｖ１に対して、例えば、約５％低下している。また、同様に、放電曲線Ｇ１では、放電終了時刻Ｔ３における測定値Ｖｍｂは、例えば、約１１％低下しており、放電曲線Ｇ２では、放電終了時刻Ｔ３における測定値Ｖｍｃは、例えば、約２４％低下しており、放電曲線Ｇ３では、放電終了時刻Ｔ３における測定値Ｖｍｄは、例えば、約４４％低下している。

このように、液晶パネル１００の使用時間ｈ０，ｈ１，ｈ２，ｈ３によって、放電終了時刻Ｔ３における測定値Ｖｍａ，Ｖｍｂ，Ｖｍｃ，Ｖｍｄの値が異なる。これは、液晶パネル１００の使用時間に伴って、高強度光入射による化学反応によって液晶層５の可動性イオンが増加し、放電曲線を変化させた結果である。そして、本実施形態の測定方法は、放電終了時刻Ｔ３における測定値Ｖｍａ，Ｖｍｂ，Ｖｍｃ，Ｖｍｄの値によって、液晶層５の劣化状況を判断する。

図６Ｂは、液晶パネルの使用時間と放電終了時刻における測定値との関係を示したグラフである。縦軸は、放電終了時刻Ｔ３における測定値Ｖｍを示し、横軸は液晶パネル１００の使用時間である。

図６Ｂに示すように、放電終了時刻Ｔ３における測定値Ｖｍの推移線Ｗ１は、液晶パネル１００の使用時間ｈ０，ｈ１，ｈ２，ｈ３の長さに応じて変化する。典型的には使用時間の増加に伴って推移線Ｗ１が示す値は漸減していく。すなわち、測定値Ｖｍａ，Ｖｍｂ，Ｖｍｃ，Ｖｍｄの値は、徐々に低下していく。そして、推移線Ｗ１が示す値は、使用時間ｈ３を超えた辺りから、低下する割合が、急激に大きくなり、使用時間ｈ３を超えると、液晶層５の可動性イオン量が急激に増えて、液晶パネル１００が寿命に達する。このように推移線Ｗ１は、液晶パネル１００の使用時間に対して非線形的に変化する。そして、表示品位でも、使用時間ｈ３を超えて矢印Ｋで示した時間以降では、表示画面上におけるシミ・ムラの発生が顕著になり、それに伴い輝度の低下も起きて、表示品位が低下することが確認されている。

本実施形態では、放電終了時刻Ｔ３における測定値Ｖｍが、放電開始時刻Ｔ２の検査電圧Ｖ１の７０％に低下した値を閾値Ｓ１として設定している。そして、測定値Ｖｍが、閾値Ｓ１より低下した場合は、液晶パネル１００の寿命が近いことを示す状態を使用者ないし管理者に報知するように中央制御回路３０の制御プログラムが組まれている。あるいは後述するように、これまでの液晶パネル１００使用時間と、測定値Ｖｍの関係を確認できる中央制御回路３０の制御プログラムが組まれている。

なお、液晶パネル１００が使われる状況に応じて、閾値Ｓ１は変更してもよい。例えば、より高い表示品位が求められる場合や、液晶パネル１００のメンテナンスに時間がかかる場合には、早めに報知できるように閾値Ｓ１を、使用時間ｈ２に対応する測定値Ｖｍｃとしてもよい。

１．６．放電特性の測定における検査電圧および測定時間の概要
次に、図７Ａおよび図７Ｂを参照して、本実施形態において、液晶容量の放電特性の検査電圧Ｖ１として、液晶層５の閾値電圧以下、かつ、０Ｖ以上の電圧を用いる理由を説明する。

図７Ａは、本実施形態の検査電圧によって測定した放電特性を示すグラフであり、図７Ｂは、比較例の検査電圧によって測定した放電特性を示すグラフである。

各放電特性はステップＳ１２で得た放電曲線である。縦軸は、液晶容量の放電特性の検査用電極としての共通電極２１の電位、つまりノードＮの電圧の測定値Ｖｍを示す。測定値Ｖｍは、実際にはＡ／Ｄコンバーター３９の出力値であるが、説明のために電圧値に変換して示し、ノードＮの電圧について、図７Ａでは概ねＶ１／２からＶ１の電圧範囲を示す。また、図７Ｂでは概ねＶ４／２からＶ４の電圧範囲を示す。横軸は、放電開始からの時刻を示す。放電開始時刻が０である。なお、本実施形態において、検査電圧Ｖ１は、１．２Ｖであり、比較例の検査電圧Ｖ４は、液晶層５の閾値電圧の約２．２Ｖを超える２．５Ｖである。

各放電特性は、液晶パネル１００を模した模擬パネルを製作して取得した。この模擬パネルでは、素子基板１０の表示領域Ｅに対応したＩＴＯ電極を設け、基準電位Ｖ２を与えた。素子基板１０の周辺回路部は液晶パネル１００の周辺回路を模した固定電位線を設けた。従って、検査用電極としての共通電極２１には、周辺回路との寄生容量成分がある。そして、模擬パネルを用いた加速耐光性試験を実施して、異なる使用時間となる模擬パネルについて放電特性を評価した。

図７Ａにおいて、放電曲線Ｇ０は、加速耐光性試験開始時の試験時間ｈ０における放電曲線を示す。放電曲線Ｇ３は、加速耐光性試験途中の試験時間ｈ３における放電曲線を示す。放電曲線Ｇ４は、加速耐光性試験終了時の試験時間ｈ４における放電曲線を示す。加速耐光性試験途中の試験時間ｈ３では、模擬パネルの表示には目視上の顕著な変化は認め難い状態であった。一方、加速耐光性試験終了時の試験時間ｈ４では、模擬パネルの表示には、顕著なシミ（黒変）が認められる状態であった。

図７Ａにおいて、放電曲線Ｇ０は、放電開始から６００ｍｓ後において、検査電圧Ｖ１からほとんど低下していないが、放電曲線Ｇ３は、放電開始から６００ｍｓ後までに、約２０％低下しており、放電曲線Ｇ４にあっては、６０％を超えて低下している。すなわち、液晶が寿命に達する前の放電曲線Ｇ０と放電曲線Ｇ３との差は、約２０％と大きく、この差によって、放電曲線Ｇ０と放電曲線Ｇ３とを明確に区別することができる。よって、液晶パネル１００に置き換えて考えれば、表示異常となるまでの放電曲線の変化、つまり測定値Ｖｍの変化の履歴を有意な差として記録できる。

一方、比較例にかかる図７Ｂでは、放電曲線Ｊ０は、放電開始から６００ｍｓ後において、検査電圧Ｖ４から約８％低下しており、放電曲線Ｊ３は、放電開始から６００ｍｓ後において、約１０％低下しており、放電曲線Ｊ４は、６０％を超えて低下している。

すなわち、液晶パネル１００が寿命に達する前の放電曲線Ｊ０と放電曲線Ｊ３との差は、約２％と極めて小さく、液晶層５の劣化状況のモニタリングは困難である。この差を区別して測定するには、高精度の測定回路が必要である。そして、このような高精度の測定回路は、高価であり、また、大きな回路構成および面積が必要となるため、製品に搭載することは難しい。

比較例において、検査電圧Ｖ４として、閾値電圧を超える電圧を設定した場合に、放電曲線Ｊ０と放電曲線Ｊ３との差が小さくなる理由は、検査電圧Ｖ４が大きいので、ステップＳ１１の充電時に可動性イオンが一方の電極、例えば画素電極９ａから他方の電極、例えば共通電極２１に移動してしまい、放電開始後に作用する可動性イオン量が減少しているとして理解できる。また、検査電圧Ｖ４が液晶層５の閾値電圧を超えていると、液晶層５の液晶分子が動くことによる影響、すなわち、液晶の誘電率が変化することによる液晶容量の変化が発生する。その結果、可動性イオンの作用による放電曲線の変化が見え難くなっているとして理解できる。

他方、本実施形態のように、検査電圧Ｖ１として、閾値電圧以下であって、０Ｖ以上の電圧を設定した場合に、放電曲線Ｇ０と放電曲線Ｇ３を明瞭に判別できる理由は、検査電圧Ｖ１が小さいので、ステップＳ１１の充電時に可動性イオンが一方の電極（例えば画素電極）から他方の電極（例えば対向電極）に移動する量を減じ、放電開始後に移動する可動性イオン量を増やした結果として理解できる。また、検査電圧Ｖ１が液晶層５の閾値電圧より小さいので、液晶層５の液晶分子が動くことによる影響、すなわち、液晶の誘電率が変化することによる液晶容量の変化を受けない。従って、可動性イオンの作用が効果的に反映された観測ができているとして理解できる。

次に、図７Ａを参照して、本実施形態の測定方法において、放電開始時刻から所定の期間を経過した後の測定値によって、液晶層５の劣化の状況を判定している理由を説明する。なお、本実施形態において、所定の期間は、液晶パネル１００の１リフレッシュ期間に相当する時間より長い時間であり、より具体的には、およそ１５０ｍｓである。

図７Ａにおいて、時刻Ｔａは、液晶パネル１００の１リフレッシュ期間に相当する時間である。例えば、液晶装置１０００で表示するコンテンツ映像の映像信号のフレームレートが、６０ｆｐｓ（Frame per second）の場合、液晶パネル１００のリフレッシュレートは、例えば、６０ｆｐｓないし１２０ｆｐｓに設定される。そして、液晶パネル１００のリフレッシュレートが６０ｆｐｓの場合、１リフレッシュ期間は、約１６．７ｍｓであるため、時刻Ｔａは、放電開始から１６．７ｍｓ後の時刻に対応する。時刻Ｔｂは、１リフレッシュ期間より長く、放電開始から例えば、１５０ｍｓ後の時刻に対応する。

図７Ａにおいて、放電曲線Ｇ３の推移に着目すると、大きく２段階に判別できる。つまり、放電開始時刻から時刻Ｔａ（１６．７ｍｓ）を超えて、約９０ｍｓ付近にかけて測定値を急激に減じる第１段階と、以降緩やかに漸減していく第２段階である。

このことから、放電開始から１リフレッシュ期間より長い期間の経過後において、共通電極２１の電位を測定値Ｖｍとして測定すれば、液晶パネル１００が寿命に達する前の可動性イオンが急増する前において、液晶層５の劣化状況が判別可能な測定値Ｖｍを得ることができることがわかる。

なお、このような放電曲線を示す理由は、第１段階では可動性イオンが作用し、第２段階ではバルク液晶の比抵抗や測定回路系によるリークが作用しているためと考えられる。前述したように検査電圧Ｖ１を小さくしたので、可動性イオンの移動に時間が必要である。従って、放電開始から１リフレッシュ期間よりも長い所定の期間を設けることによって、可動性イオンの移動の作用を効果的に測定値Ｖｍに反映させて液晶層５の劣化状況を判別することができる。通常、液晶層５の劣化の初期段階において、１リフレッシュ期間では液晶層５は充分な電圧保持能力を有している。従って、１リフレッシュ期間の放電曲線の観測で明確な差異を見出すことは甚だ困難である。

以上、述べた通り、本実施形態の液晶装置１０００によれば、以下の効果を得ることができる。
液晶装置１０００は、第１電極としての共通電極２１と、第２電極としての画素電極９ａと、第１リフレッシュ期間としての１リフレッシュ期間毎に駆動電圧が印加される液晶層５と、共通電極２１と画素電極９ａとの間に検査電圧Ｖ１を印加し、検査電圧Ｖ１の印加を停止してから１リフレッシュ期間よりも長い期間の経過後の、例えば、１５０ｍｓの経過後の共通電極２１電位Ｖｍを測定する測定回路３０１と、を備える。

このように、本実施形態の液晶装置１０００は、検査電圧Ｖ１の印加を停止してから１リフレッシュ期間よりも長い期間Ｔｂの経過後の、例えば、１５０ｍｓの経過後の共通電極２１の電位Ｖｍを測定する。

従って、１リフレッシュ期間よりも長い期間の経過によって、共通電極２１と画素電極９ａ間の可動性イオンの移動時間を確保する。その結果、液晶層５の可動性イオン量に応じた放電曲線の変化が効率的に発生し、測定値Ｖｍの値によって、液晶層５の劣化に伴う可動性イオン量の変化を正確に観測することができる。

液晶装置１０００において、測定回路３０１は、検査電圧Ｖ１として、液晶層５の閾値電圧以下で、かつ、０Ｖより高い電圧を印加する。検査電圧Ｖ１が小さいので、可動性イオンが放電曲線の測定開始前の充電期間に移動することを減じる。さらに、測定値Ｖｍは、液晶分子が動くことによる影響、すなわち、液晶の誘電率が変化することによって、液晶容量が変化することの影響を受けないため、液晶層５の可動性イオン量を正確に観測することができる。

液晶装置１０００において、液晶層５の閾値電圧は、約２．２Ｖである。液晶層５について、三角波の電圧を印可した際の電流を電気測定によって調べると、液晶層５に０Ｖより大きい電圧から１．５Ｖ付近の電圧を印可した際に可動性イオンによる電流が分布する。そしてこの電流が液晶層５の劣化に伴って増加する。

従って、液晶層５の閾値電圧が、約２．２Ｖあれば、液晶の誘電異方性の影響を避けながら、可動性イオンの作用を反映した放電曲線を得ることができる。よって、検査電圧Ｖ１として、液晶層５の閾値電圧以下で、かつ、０Ｖより高い電圧を印加する。

また、上記の電気測定において、可動性イオンによる電流ピークは０．５Ｖ付近に見られる。従って、検査電圧Ｖ１を、液晶層５の閾値電圧以下で、かつ、０．５Ｖ以上の電圧を印加することが好ましい。このようにすると可動性イオン量を効率よく反映した放電曲線を得ることができる。

液晶装置１０００は、第１電極としての共通電極２１と、第２電極としての画素電極９ａと、閾値電圧以上の駆動電圧を印加される液晶層５と、共通電極２１と画素電極９ａとの間に印加される電圧として、液晶層５の閾値電圧以下で、かつ、０Ｖより高い検査電圧Ｖ１を印加し、検査電圧Ｖ１の印加を停止してから共通電極２１の電位Ｖｍを測定する測定回路３０１と、を備える。

このように、本実施形態の液晶装置１０００は、検査電圧Ｖ１として、液晶層５の閾値電圧以下で、かつ、０Ｖより高い検査電圧Ｖ１を印加し、検査電圧Ｖ１の印加を停止してから共通電極２１の電位Ｖｍを測定する。

従って、電圧Ｖｍは、液晶分子が動くことによる影響、すなわち、液晶の誘電率が変化することによって、液晶容量が変化することの影響を受けないため、液晶中の可動性イオン量を正確に観測することができる。

なお、共通電極２１と画素電極９ａとの間の電圧Ｖｍの測定時には画素電極９ａが定電位にあるので、電圧Ｖｍが反映された電圧として、共通電極２１とＧＮＤを含む任意の定電位との電位差を測定してもよい。液晶装置１０００に使用される定電位は、例えば、測定用基板３００や液晶パネル１００及び制御用基板２００に使用される定電圧である。

これら定電圧は測定用基板３００に含まれる中央制御回路３０等を駆動し、あるいは、液晶パネル１００に含まれるデータ線駆動回路２３，走査線駆動回路２４，プリチャージ回路２５を駆動する。または制御用基板２００の駆動ＩＣ２０１を駆動する。

液晶装置１０００において、液晶パネル１００は、液晶層５に第１リフレッシュ期間としての液晶パネル１００の１リフレッシュ期間毎に駆動電圧を印加し、測定回路は、検査電圧の印加を停止してから１リフレッシュ期間よりも長い期間の経過後の共通電極２１の電位を測定する。

従って、１リフレッシュ期間よりも長い期間の経過によって、共通電極２１と画素電極９ａ間の可動性イオンの移動時間を確保する。その結果、液晶層５の可動性イオン量に応じた放電曲線の変化が効率的に発生し、測定値Ｖｍの値によって、液晶層５の劣化に伴う可動性イオン量の変化を正確に観測することができる。

液晶装置１０００において、１リフレッシュ期間よりも長い期間は、６０ｍｓから１５０ｍｓの期間である。このようにすると、例えば、液晶装置１０００を用いた投射型表示装置の電源オンおよび電源オフの必要時間を不要に長くせずに、可動性イオン量の測定を感度良く、かつ速やかに終了させることができる。

液晶装置１０００において、第１電極は共通電極２１であり、第２電極は画素電極９ａである。

液晶装置１０００は、共通電極２１の測定結果に基づいて、液晶パネル１００の状態を使用者に表示する。

液晶装置１０００に用いられる液晶層の物性測定方法は、液晶層５を有し、液晶層５に第１リフレッシュ期間としての１リフレッシュ期間毎に駆動電圧を印加する液晶装置１０００において、液晶装置１０００の液晶層５の物性を測定する方法であって、液晶層５に電界を印加するように配置された第１電極としての共通電極２１と第２電極としての画素電極９ａとの間に、検査電圧Ｖ１を印加し、検査電圧Ｖ１の印加を停止してから１リフレッシュ期間Ｔａよりも長い期間Ｔｂを設定し、共通電極２１と画素電極９ａとの間の電圧Ｖｍを測定する。

液晶装置１０００に用いられる液晶層５の物性測定方法において、検査電圧Ｖ１として、液晶層５の閾値電圧以下で、かつ、０Ｖより高い電圧を印加する。

液晶装置１０００に用いられる液晶層５の物性測定方法は、液晶層５の閾値電圧以上の駆動電圧を印加する液晶装置１０００において、液晶層５の物性を測定する方法であって、液晶層５に電界を印加するように配置された第１電極としての共通電極２１と第２電極としての画素電極９ａとの間に、閾値電圧以下で、かつ、０Ｖより高い、検査電圧Ｖ１を印加し、検査電圧Ｖ１の印加を停止してから共通電極２１の電位Ｖｍを測定する。

液晶装置１０００に用いられる液晶層５の物性測定方法において、液晶パネル１００は、液晶層５に第１リフレッシュ期間としての液晶パネル１００の１リフレッシュ期間毎に駆動電圧を印加し、測定回路は、検査電圧の印加を停止してから１リフレッシュ期間よりも長い期間の経過後の共通電極２１の電位を測定する。

２．実施形態２
２．１．液晶装置の構成の概要
図８は、液晶装置の概略的な構成を示す説明図である。なお、以下の説明では、実施形態１と同一の構成およびフローチャートのステップには同一の符号を使用して、重複する説明は省略する。

本実施形態の液晶装置２０００は、液晶パネル１００ｂと、制御用基板２００ｂと、測定用基板３００とを有する。液晶パネル１００ｂは、そのデータ線駆動回路２３ｂが、所定本数の信号線４のそれぞれに電気的に接続された所定個のサンプルスイッチ２２２ｂからなるデマルチプレクサ回路を含む点で、実施形態１と異なる。そして、液晶装置２０００は、デマルチプレクサ方式によって、各画素電極９ａに画像信号を供給する。

駆動ＩＣ２０１ｂは、画像信号に応じた電圧を出力するアンプ２２０と、前記電圧の書込み時において、アンプ２２０と画像信号供給線２２３ｂとの間を電気的に接続するスイッチ２３１と、測定時およびプリチャージ時において、基準電位生成回路３５と画像信号供給線２２３ｂとの間を電気的に接続するスイッチ２３２とを備える。このように、実施形態２では、実施形態１と異なり、駆動ＩＣ２０１ｂが、プリチャージ回路として機能し、測定時において、検査電圧Ｖ１は、駆動ＩＣ２０１ｂのスイッチ２３２を介して、画素電極９ａに供給される。

２．２．液晶装置の保持部材の構成の概要
図９は、液晶装置の保持部材の構成を示す斜視図である。保持部材７０は、ホルダー５０と、ホルダー５０にフック６１によって取り付けられる蓋部材６０とから構成される。ホルダー５０および蓋部材６０は、いずれも導電性材料から構成される。

液晶装置２０００は、ホルダー５０に収められた後、蓋部材６０を取り付けることで、保持部材７０内に保持される。ホルダー５０は、ＧＮＤへの接続部となる固定部５１を備え、固定部５１を介して、ＧＮＤに電気的に接続される。また、ホルダー５０に取り付けられる蓋部材６０もホルダー５０を介して、ＧＮＤに電気的に接続される。蓋部材６０は、液晶パネル１００ｂの表示領域Ｅに対応する箇所が切り抜かれ、見切りとして機能する。図示省略するが、ホルダー５０においては、素子基板１０が蓋部材６０側に配置している。この場合、入射光Ｌは図９の下側から上側に向かって照射される。従って、対向基板２０が入射光側に配置している。なお、蓋部材６０は、非導電性の材料で構成してもよく、この場合は、保持部材７０のうち、ホルダー５０のみがＧＮＤに電気的に接続される。

以上、述べたとおり、本実施形態の液晶装置２０００によれば、実施形態１の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。液晶装置２０００は、液晶装置２０００を保持する導電性の保持部材７０と、を備え、液晶装置２０００と保持部材７０とは、同じＧＮＤに電気的に接続される。実施形態２において、対向基板２０の共通電極２１が検査用電極として機能する。液晶層５の物性測定時には、スイッチ３７がオフとなり共通電極２１が検査電圧生成回路３４から電気的に分離される。この際に、共通電極２１は大面積の電極でもあるため、外部回路のノイズの影響を受けやすい。しかるに、保持部材７０がＧＮＤに電気的に接続されることで、検査用電極としての共通電極２１へのノイズの重畳を抑制することができるので、放電特性の測定を安定して行うことができる。

３．実施形態３
３．１．液晶装置の構成の概要
図１０は、液晶装置の概略的な構成を示す説明図である。なお、以下の説明では、上記各実施形態と同一の構成およびフローチャートのステップには同一の符号を使用して、重複する説明は省略する。

本実施形態の液晶装置３０００は、液晶パネル１００ｃと、制御用基板２００ｃと、測定用基板３００ｃとを有する。液晶パネル１００ｃは、検査用電極として、シール材１４と表示領域Ｅとの間の周辺領域Ｆに検査用電極４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄを備える点で、実施形態１，２と異なる。

検査用電極４２ｂの周りには、共通電位線１６に接続されたダミー画素電極５５が配置される。ダミー画素電極５５は、例えば、画素電極９ａと同様の略矩形状のパターンが各辺の中央部で互いに連結されてなる。この場合、検査用電極４２ｂとダミー画素電極５５とが電気的に短絡しないように、検査用電極４２ｂとダミー画素電極５５との間の間隔を、ダミー画素電極５５同士の間隙よりも大きくするとよい。他の検査用電極４２ａ，４２ｃ，４２ｄの周りにダミー画素電極５５を配置する場合も同様の構成とすればよい。

検査用電極４２ａと検査用電極４２ｃとは、接続線４３ａに電気的に接続され、外部接続端子１８ａを介して、ノードＮ１に電気的に接続されている。また、検査用電極４２ｂと検査用電極４２ｄとは、接続線４３ｂに電気的に接続され、外部接続端子１８ｂを介して、ノードＮ２に電気的に接続されている。このように、液晶パネル１００ｃは、それぞれ異なるノードＮ１，Ｎ２に接続された２組の検査用電極系を備える。ノードＮ１には測定値の安定化のために安定化容量Ｃ１を設ける。同様に、ノードＮ２には測定値の安定化のために安定化容量Ｃ２を設ける。

接続線４３ａと接続線４３ｂの素子基板１０の各辺に沿った主配線部とは、シール材１４の外側の領域に配置される。このように、配置することで、接続線４３ａと周辺領域Ｆに配置される固定電位線や信号配線とで形成される不要な寄生容量、および、接続線４３ｂと周辺領域Ｆに配置される固定電位線や信号配線とで形成される不要な寄生容量を抑制するので、検査用電極４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄによる液晶層５の劣化検出感度を向上させることができる。

検査用電極４２ａは、導通検査端子１９ａに電気的に接続され、検査用電極４２ｂは、導通検査端子１９ｂに電気的に接続され、検査用電極４２ｃは、導通検査端子１９ｃに電気的に接続され、検査用電極４２ｄは、導通検査端子１９ｄに電気的に接続される。制御用基板２００ｃは、駆動ＩＣ２０１ｃを備える。この構成によって、外部接続端子１８ａと導通検査端子１９ａに触針して導通検査をすることで、検査用電極４２ａへの電気的接続を確認できる。外部接続端子１８ａと導通検査端子１９ｃに触針して導通検査をすることで、検査用電極４２ｃへの電気的接続を確認できる。外部接続端子１８ｂと導通検査端子１９ｂに触針して導通検査をすることで、検査用電極４２ｂへの電気的接続を確認できる。外部接続端子１８ｂと導通検査端子１９ｄに触針して導通検査をすることで、検査用電極４２ｄへの電気的接続を確認できる。

測定用基板３００ｃは、検査電圧生成回路３４ｃと、基準電位生成回路３５ｃと、増幅回路３８ｃ１，３８ｃ２と、Ａ／Ｄコンバーター３９ｃ１，３９ｃ２とを有する。

検査電圧生成回路３４ｃは、スイッチ３７ｃ１を介して、ノードＮ２に電気的に接続されるとともに、スイッチ３７ｃ２を介して、ノードＮ１に電気的に接続される。基準電位生成回路３５ｃは、スイッチ４１ｃ１を介して、ノードＮ２に電気的に接続されるとともに、スイッチ４１ｃ２を介して、ノードＮ１に電気的に接続される。これらのスイッチ３７ｃ１，３７ｃ２，４１ｃ１，４１ｃ２は中央制御回路３０によってオン・オフを制御される。なお、基準電位生成回路３５ｃは、通常駆動時において、基板間導通部１７を介して、共通電極２１に、共通電位を出力する共通電位生成回路として機能させてもよい。

増幅回路３８ｃ２は、ノードＮ１に電気的に接続され、Ａ／Ｄコンバーター３９ｃ２は増幅回路３８ｃ２の出力電圧をデジタル値に変換し、中央制御回路３０を介して、測定値を記憶回路３２に出力する。増幅回路３８ｃ１は、ノードＮ２に電気的に接続され、Ａ／Ｄコンバーター３９ｃ１は増幅回路３８ｃ１の出力電圧をデジタル値に変換し、中央制御回路３０を介して、測定値記憶回路３２に出力する。

以上、述べたとおり、本実施形態の液晶装置３０００によれば、実施形態１，２の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
液晶装置３０００において、第１電極は、平面視で、表示領域の外側の領域に配置された周辺電極としての検査用電極４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄであり、第２電極は、共通電極２１であり、測定回路３０１ｃは、共通電極２１に検査電圧の基準となる基準電位を印加し、検査用電極４２ａ，４２ｃまたは検査用電極４２ｂ，４２ｄに検査電圧を印加する。これらの検査用電極より上方には対向基板２０側の基準電位が与えられる共通電極２１があり、検査用電極より下方には、素子基板１０に形成され、電位が与えられた各種配線層が配置される。
従って、共通電極２１や素子基板１０に形成された各種配線層がシールドとして機能するから、安定した測定値を得ることができる。

液晶パネル１００ｃにおいて、可動性イオンは、表示領域Ｅの角部に集積しやすく、表示領域Ｅの角部において、シミなどの表示不具合を発生させる。このような可動性イオンは、第１配向膜１２や第２配向膜２２の配向方向に沿って移動しやすい傾向があり、例えば、表示領域Ｅの角部に発生するシミは、表示領域Ｅの対角線上で対向する角部に発生しやすい。

従って、検査用電極４２ａと検査用電極４２ｃをひとつの検出系とし、検査用電極４２ｂと検査用電極４２ｄをもうひとつの検出系とすることで、双方の測定値の差分値を参照することにより、表示領域Ｅの角部に発生するシミの発生の兆候が検出可能になる。

４．実施形態４
４．１．液晶装置の構成の概要
図１１は、液晶装置の概略的な構成を示す説明図である。なお、以下の説明では、上記各実施形態と同一の構成およびフローチャートのステップには同一の符号を使用して、重複する説明は省略する。

本実施形態の液晶装置４０００は、液晶パネル１００ｄと、制御用基板２００ｄと、測定用基板３００ｄとを有する。液晶パネル１００ｄは、検査用電極として、シール材１４と表示領域Ｅとの間の周辺領域Ｆに検査用電極４４を備える。検査用電極４４は、表示領域Ｅを囲むように配置され、一端が、外部接続端子１８ｄを介して、ノードＮに電気的に接続され、他端は、導通検査端子１９に電気的に接続される。この構成によって、外部接続端子１８ｄと導通検査端子１９に触針して導通検査をすることで、検査用電極４４への電気的接続を確認できる。この際、図１１に示すように、検査用電極４４について切れ目のあるパターンとして、そのパターンの両端部に外部接続端子１８ｄとの電気的接続部と、導通検査端子１９との電気的接続部を設けると、検査用電極４４の断線不良も検出することができる。

検査電圧生成回路３４ｄは、スイッチ３７ｄを介して、ノードＮに電気的に接続される。基準電位生成回路３５ｄは、スイッチ４１ｄを介して、ノードＮに電気的に接続されるとともに、基板間導通部１７に電気的に接続される。なお、基準電位生成回路３５ｄは、通常駆動時において、基板間導通部１７を介して、共通電極２１に、共通電位を出力する共通電位生成回路として機能する。

以上、述べたとおり、本実施形態の液晶装置４０００によれば、実施形態１，２，３の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
液晶装置４０００において、周辺電極としての検査用電極４４は、表示領域Ｅに沿って、配置されている。検査用電極４４は、周辺領域Ｆにおいて、表示領域Ｅに沿って配置されているため、検査用電極４４の面積を大きくとることができる。従って、検査用電極４４による液晶層５の劣化検出感度を大きくできる。

以上、述べたとおり、本実施形態の液晶装置４０００によれば、実施形態１，２，３の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。液晶装置４０００において、第１電極は、平面視で、表示領域の外側の領域に配置された周辺電極としての検査用電極４４であり、第２電極は、共通電極２１であり、測定回路３０１ｄは、共通電極２１に検査電圧の基準となる基準電位を印加し、検査用電極４４に検査電圧を印加する。

液晶パネル１００ｃにおいて、可動性イオンは、表示領域Ｅの角部に集積しやすく、表示領域Ｅの角部において、シミなどの表示不具合を発生させる。したがって、本実施形態のように、検査用電極４４を周辺領域Ｆにおいて、表示領域Ｅの角部に対応する位置に配置することで、可動性イオンの検出が容易となる。

５．実施形態５
５．１．電子機器の概要
図１２は、本実施形態に係る電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略構成図である。本実施形態では、上述した液晶装置１０００を備えた電子機器として、投射型表示装置１００００を例に挙げて説明する。

本実施形態の投射型表示装置１００００は、３板式の投射型表示装置であって、光源としてのランプユニット１００１、色分離光学系としてのダイクロイックミラー１０１１，１０１２、青色光Ｂに対応する液晶装置１０００Ｂ、緑色光Ｇに対応する液晶装置１０００Ｇ、赤色光Ｒに対応する液晶装置１０００Ｒ、３個の反射ミラー１１１１，１１１２，１１１３、３個のリレーレンズ１１２１，１１２２，１１２３、色合成光学系としてのダイクロイックプリズム１１３０、投射光学系としての投射レンズ１１４０を備えている。投射光学系によって映像がスクリーン１２００に投影される。なお、リレーレンズ１１２１，１１２２，１１２３、反射ミラー１１１２，１１１３は、リレーレンズ系１１２０を構成する。

また、投射型表示装置１００００は、液晶装置１０００Ｂ，１０００Ｇ，１０００Ｒから送信される液晶層５の劣化状況の測定データを受信し、受信した測定データに基づいて、所定の制御を行う制御回路１２３０を備える。

制御回路１２３０は、液晶装置１０００Ｂ，１０００Ｇ，１０００Ｒからそれぞれの液晶層５の劣化状況のデータを受信すると、液晶装置１０００Ｂ，１０００Ｇ，１０００Ｒ毎に、液晶層５の劣化状況に関する表示情報を作成し、表示する。

なお、制御回路１２３０は、液晶層５の劣化状況の測定データに基づいて、液晶パネル１００の寿命が近いことをパイロットランプ１２４０の点灯によって報知することができる。例えば、青色に対応する液晶装置１０００Ｂの液晶パネル１００の寿命が近い場合は、青色のパイロットランプ１２４０を点灯する。また、制御回路１２３０は、スピーカー１２５０を用いて、液晶パネル１００の状態を音声で報知してよい。また、制御回路１２３０は、液晶パネル１００の状態を、リモートコントローラー１２６０または携帯端末の画面に報知してもよい。上記のように液晶装置１０００Ｂ，１０００Ｇ，１０００Ｒへの表示以外に、液晶パネル１００の状態を報知する手段を設けてもよい。

また、制御回路１２３０は、受信した測定データから液晶パネル１００の寿命が近いことを検知すると、液晶層５の劣化を遅らせるために、液晶装置１０００Ｂ，１０００Ｇ，１０００Ｒの制御に関する制御値を変更する。例えば、制御値を修正して、液晶装置１０００Ｂ，１０００Ｇ，１０００Ｒに照射するランプユニット１００１の輝度を下げる、液晶装置１０００Ｂ，１０００Ｇ，１０００Ｒの階調電圧をランプユニット１００１の輝度の低下に応じた電圧値に変える、などを行う。

５．２．測定結果の表示画面例の概要
図１３Ａは、投射型表示装置１００００の設定メニュー画面例を示す説明図であり、図１３Ｂは、液晶層５の劣化状況を表示する表示画面例を示す説明図である。

図１３Ａにおいて、スクリーン１２００に投射表示された設定メニュー画面Ｄ１の中から保全Ｍを選択すると、保全メニューが表示され、その中の液晶パネル１００の状態の表示を選択すると、制御回路１２３０は、液晶装置１０００Ｂ，１０００Ｇ，１０００Ｒに対して、液晶層５の劣化状況の測定データの送信要求を送信し、受信した液晶装置１０００Ｂ，１０００Ｇ，１０００Ｒの液晶層５の劣化状況の測定データに基づいて、図１３Ｂに示したような表示画面Ｄ２を表示する。

図１３Ｂの表示画面Ｄ２は、液晶装置１０００Ｂの液晶層５の劣化状況を示す画面である。なお、液晶装置１０００Ｇ，１０００Ｒの液晶層５の劣化状況を示す画面は、画面切り替えによって個別に表示されてもよい。

表示画面Ｄ２には、液晶装置１０００Ｂの使用開始から現在までの測定値Ｖｍの履歴を示す推移線Ｗ２と、標準的使用条件下における予想推移線Ｗ３と、液晶パネル１００の寿命が近いことを示す閾値Ｓ１のラインが表示されている。なお、表示画面Ｄ２に、液晶装置１０００Ｇ，１０００Ｒの情報も一緒に表示してもよい。推移線Ｗ２と予想推移線Ｗ３との比較によって、使用条件が想定より過酷であるかどうかを判断することができるから、液晶装置１０００Ｂ，１０００Ｇ，１０００Ｒに照射するランプユニット１００１の輝度を制限するなどの予防保全を施すことができる。そして推移線Ｗ２が予想推移線Ｗ３に改善したら、ランプユニット１００１の輝度の制限を解除するようにしてもよい。

測定値Ｖｍの履歴を示す推移線Ｗ２については、その変化トレンドを判別しやすくするために、複数の測定値Ｖｍを平均化して得ることのできる平滑線を表示できるようにしてもよい。また、測定値Ｖｍの履歴を示す推移線Ｗ２を示す以外に、単に測定値Ｖｍの値を数値として表示するようにしてもよい。このとき、測定値Ｖｍの値の表示色を閾値Ｓ１と照らし合わせて変化させてもよい。例えば、閾値Ｓ１より大きい状態では緑色で表示し、閾値Ｓ１に近づいたら黄色で表示し、閾値Ｓ１以下になったら赤色で表示するようにしてもよい。

また、測定値Ｖｍは任意の値で規格化した指標値として表示してもよい。この場合、例えば、実施形態１のステップＳ１２での測定値から指標値を計算すると、使用開始から間もない時期において表示される指標値は、例えば、「１」に近しい値である。

あるいは百分率で表示するならば、例えば、「１００」に近しい値である。あるいは、実施形態１のステップＳ１６での測定値から指標値を計算すると、使用開始から間もない時期において表示される指標値は、例えば、「０」に近しい値である。このような指標値を用いて、液晶パネル１００の劣化状態を、例えば、棒グラフや、円グラフを用いて表示してもよい。

制御回路１２３０は、投射型表示装置１００００の電源をオンした場合、電源をオフした場合、および、保全メニューから液晶層５の劣化状況の測定を指示した場合、液晶層５の劣化状況の測定指示コマンドを、液晶装置１０００Ｂ，１０００Ｇ，１０００Ｒに送信する。図４のフローチャートのステップＳ１０で説明したように、液晶装置１０００Ｂ，１０００Ｇ，１０００Ｒは、制御回路１２３０から液晶層５の劣化状況の測定指示コマンドを受信すると、測定を開始する。

一般的には、予防保全は機器を安定して稼働させるために、計画的なメンテナンスを施すことを意味する。その際の部品交換等の目安の決定には、部品の使用時間で区切る方法と、部品の劣化程度を評価する方法がある。本発明による液晶パネル１００を使用すれば、液晶パネル１００の液晶層５の劣化指標となる可動性イオンの増加状況を、測定値Ｖｍの値として得ることができる。測定値Ｖｍの変化は、液晶パネル１００の表示異常が発現する前から感度良く観測できるので、予防保全を実施できる。また、多数の個体における測定値Ｖｍの推移の傾向と比較し、機械学習を用いた解析によって、シミ・ムラ等の発生しやすい測定値Ｖｍの挙動を察知して予兆保全を行うこともできる。例えば、実施形態３であれば、表示領域Ｅの隅部に生じやすいシミ等を事前に察知することに応用できる。

本実施形態では、電子機器として投射型表示装置１００００を例示したが、液晶装置１０００が適用される電子機器はこれに限定されない。例えば、液晶パネル１００から出る光を使ってレジン液を硬化させる３Ｄプリンター、ＨＵＤ（Head-Up Display）、ＨＭＤ（Head Mounted Display）、パーソナルコンピューター、デジタルカメラ、液晶テレビなどの電子機器に適用されてもよい。例えば、液晶パネル１００を用いた３ＤプリンターにはＵＶ光を用いるものがあり、液晶パネル１００の劣化が課題である。液晶パネル１００の寿命到達が近いことに気づかずに造形を開始すると、造形途中からレジン液の硬化不良を生じ、造形が終わるまで気づかないことがあり得る。ここで本発明による液晶パネル１００を使用すれば、液晶パネル１００の劣化状態が判る。従って、造形時にレジン液の硬化不良等が発生することを事前に予期して、予防保全として液晶パネル１００を適切な時期に交換することができる。

上記実施形態では、液晶装置１０００として、透過型の液晶装置を例示したが、液晶装置１０００としては、反射型の液晶装置またはＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）型の液晶装置としてもよい。

以上述べた通り、本実施形態の投射型表示装置１００００によれば、上記各実施形態の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。電子機器としての投射型表示装置１００００は、上記各実施形態にかかる液晶装置１０００，２０００，３０００または４０００を備えることが好ましい。

電子機器としての投射型表示装置１００００は、制御回路１２３０をさらに備え、制御回路１２３０は、測定回路３０１の測定結果に基づいて液晶層５の劣化状況を報知する。

電子機器としての投射型表示装置１００００は、制御回路１２３０をさらに備え、制御回路１２３０は、測定回路３０１の測定結果に基づいて液晶装置１０００の制御値を変更する。これらの構成によれば、液晶層５の劣化状況に応じて、予防保全が可能な、すぐれた電子機器を提供することができる。

３…走査線、４…信号線、５…液晶層、６…容量線、７…保持容量、８…プリチャージ信号線、９ａ…画素電極、１０…素子基板、１１…ＴＦＴ、１４…シール材、１６…共通電位線、１７…基板間導通部、１８…外部接続端子、２０…対向基板、２１…共通電極、２３…データ線駆動回路、２４…走査線駆動回路、２５…プリチャージ回路、２７…見切り部、３０…中央制御回路、３１…判定回路、３２…測定値記憶回路、３３…表示情報生成回路、３４…検査電圧生成回路、３４ｃ…検査電圧生成回路、３６…容量線電圧生成回路、３８…増幅回路、３９…Ａ／Ｄコンバーター、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ…検査用電極、４３ａ，４３ｂ…接続線、４４…検査用電極、５０…ホルダー、５１…固定部、５５…ダミー画素電極、６０…蓋部材、６１…フック、７０…保持部材、１００…液晶パネル、２００…制御用基板、２０１…駆動ＩＣ、２２３…画像信号供給線、３００…測定用基板、３０１…測定回路、１０００，２０００，３０００，４０００…液晶装置、１２３０…制御回路、１２４０…パイロットランプ、１２５０…スピーカー、１２６０…リモートコントローラー、１００００…投射型表示装置、Ｄ１…設定メニュー画面、Ｄ２…表示画面、Ｎ，Ｎ１，Ｎ２…ノード、Ｓ１…閾値、Ｖ１…検査電圧、Ｖ２…基準電位、Ｖ３…保持容量電位、Ｖ４…比較例の検査電圧。

Claims (17)

1. 第１電極と、
   第２電極と、
   第１リフレッシュ期間毎に駆動電圧が印加される液晶層と、
   前記第１電極と前記第２電極との間の前記液晶層に検査電圧を印加し、前記検査電圧の印加を停止してから前記第１リフレッシュ期間よりも長い期間の経過後の前記第１電極の電位を測定する測定回路と、を備える、
   液晶装置。
2. 前記測定回路は、
   前記検査電圧として、前記液晶層の閾値電圧以下で、かつ、０Ｖより高い電圧を印加する、
   請求項１に記載の液晶装置。
3. 第１電極と、
   第２電極と、
   閾値電圧以上の駆動電圧を印加される液晶層と、
   前記第１電極と前記第２電極との間の前記液晶層に印加される電圧として、前記液晶層の閾値電圧以下で、かつ、０Ｖより高い検査電圧が印加され、前記検査電圧の印加を停止してから、前記第１電極の電位を測定する測定回路と、を備える、
   液晶装置。
4. 前記液晶層に第１リフレッシュ期間毎に駆動電圧を印加し、
   前記測定回路は、前記検査電圧の印加を停止してから前記第１リフレッシュ期間よりも長い期間の経過後の前記第１電極の電位を測定する、
   請求項３に記載の液晶装置。
5. 前記第１電極は、共通電極であり、
   前記第２電極は、画素電極である、
   請求項１ないし請求項４に記載の液晶装置。
6. 前記液晶装置を保持する導電性の保持部材と、を備え、
   前記液晶装置と前記保持部材とは、同じＧＮＤに電気的に接続される、
   請求項５に記載の液晶装置。
7. 前記第１電極は、平面視で、表示領域の外側の領域に配置された周辺電極であり、
   前記第２電極は、共通電極である
   請求項１ないし請求項４に記載の液晶装置。
8. 前記周辺電極は、前記表示領域に沿って、配置されている、
   請求項７に記載の液晶装置。
9. 前記第１電極の電位の測定結果に対応した表示を行う、
   請求項１ないし請求項８に記載の液晶装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の液晶装置を備えた電子機器。
11. 前記測定回路は、当該電子機器の起動時、もしくは停止時に前記液晶層の物性を測定する、
    請求項１０に記載の電子機器。
12. 制御回路をさらに備え、
    前記制御回路は、前記測定回路の測定結果に対応した情報を報知する、
    請求項１０または請求項１１に記載の電子機器。
13. 制御回路をさらに備え、
    前記制御回路は、前記測定回路の測定結果に基づいて前記液晶装置の制御値を変更する、
    請求項１０ないし請求項１２に記載の電子機器。
14. 液晶層を有し、前記液晶層に第１リフレッシュ期間毎に駆動電圧を印加する液晶装置において、前記液晶装置の液晶層の物性を測定する方法であって、
    前記液晶層に電界を印加するように配置された第１電極と第２電極との間の前記液晶層に、検査電圧を印加し、
    前記検査電圧の印加を停止してから前記第１リフレッシュ期間よりも長い期間の経過後の前記第１電極の電位を測定する、
    液晶層の物性測定方法。
15. 前記検査電圧として、前記液晶層の閾値電圧以下で、かつ、０Ｖより高い電圧を印加する、
    請求項１４に記載の液晶層の物性測定方法。
16. 液晶層の閾値電圧以上の駆動電圧を印加する液晶装置において、前記液晶層の物性を測定する方法であって、
    前記液晶層に電界を印加するように配置された第１電極と第２電極との間の前記液晶層に、前記閾値電圧以下で、かつ、０Ｖより高い、検査電圧を印加し、
    前記検査電圧の印加を停止してから前記第１電極の電位を検出する、
    液晶層の物性測定方法。
17. 前記液晶層に第１リフレッシュ期間毎に駆動電圧を印加し、
    測定回路は、前記検査電圧の印加を停止してから前記第１リフレッシュ期間よりも長い期間の経過後の前記第１電極の電位を測定する、
    請求項１６に記載の液晶層の物性測定方法。

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