JP3704716B2 - 液晶装置及びその駆動方法、並びにそれを用いた投写型表示装置及び電子機器 - Google Patents

Description

［技術分野］
本発明は、液晶装置及びその駆動方法、並びにそれを用いた投写型表示装置及び電子機器に関する。
［背景技術］
例えば、アクティブマトリクス型の液晶装置では、一走査信号線に複数接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のスイッチング素子を介して、各画素の液晶層にデータを書き込む動作を点順次駆動により実施している。
また、液晶にかかる電圧の偏りによる表示むらをなくし、液晶にかかる直流電流による液晶の劣化などを防ぐために、液晶に印加される電圧の極性を所定のタイミングで反転させる極性反転駆動が行われている。
極性反転駆動とは、液晶の一端に、液晶の他端に印加される電位を基準として異なる極性（正または負の極性）の電圧を印加する駆動である。尚、本明細書における「極性」とは、液晶の両端に印加される電圧の極性を意味する。極性反転駆動するには、ＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型では、液晶を挟んで画素電極と対向する共通電極に印加する電位を変化させるか、あるいは、画素電極に印加される画像データ信号の電圧振幅の中間電位を基準として画像データ信号の電位レベルを変化させている。
ここで、前記極性反転においては、走査信号線を選択するごとに極性反転を行ういわゆるライン毎の反転、あるいはこれに、一走査信号線に接続された画素毎に極性反転を行ういわゆるドット毎の反転を組み合わせた極性反転駆動方式が知られている。
図１１、図１２に、極性反転駆動方式について説明するための模式図を示す。従来のアクティブマトリクス型の液晶装置では、点順次駆動でかつ画素毎（ライン毎も含む）の極性反転駆動方式を採用し、また、データ信号線のプリチャージは直前のブランキング期間に一括して行う方式を採用している。
図１１、図１２において、Ｓ１〜Ｓ４はデータ信号線を示し、Ｈ１〜Ｈ４は走査信号線を示している。各画素の「＋」，「−」は、該画素の液晶に印加される電圧およびその直前にデータ信号線に供給されるプリチャージ電位の極性を示している。図１１はＮフィールドでの各画素の電圧極性を、図１２はＮ＋１フィールドでの各画素の電圧極性を示している。画素毎及びライン毎の極性反転駆動においては、同一データ信号線と接続された隣合う画素毎（図１１，図１２で縦方向にて隣接する画素毎）に、異なる極性にて電圧が印加されるようになっている。
この場合、同一データ信号線に接続され、かつ、異なる走査信号線に接続された隣り合う２つの画素に、表示上で例えば同じ黒データを書き込む場合でも、極性反転駆動のために各々の黒データの信号レベルは異なっている。このとき、データ信号線自体が寄生容量を持つため、データ信号線の電位を、正極性側の黒レベル電位から負極性側の黒レベル電位に変化させるのに時間を要する。
図１３、図１４を参照して、同一のデータ信号線に接続された隣り合う２つの画素に、それぞれ同じ黒を書き込む動作を場合のデータ信号線の電位の変化について説明する。
図１３において、Ｃ１０はデータ信号線Ｓ１に寄生する容量（つまり、データ信号線Ｓ１の等価容量）を示す。また、図１３の左側に記載の「−」，「＋」は、画素２２，２４に書き込まれる電圧の極性を示している。なお、画素２２，２４は共に「黒」を表示するものとする。画素はスイッチング素子を介してデータ信号が供給される蓄積容量及び画素電極と、画素電極と共通電極の間で電圧印加される液晶層とからなる。
図１４に示すように、水平走査期間Ｔ１において、画素２２の一端に黒レベル電位Ｂ１を印加して黒表示し、次の水平走査期間Ｔ２において、画素２４の一端に黒レベル電位Ｂ２を印加して同様に黒表示する。この場合、画素２２，２４の他端には、各黒レベル電位Ｂ１，Ｂ２間に設定された共通電位が印加されているため、画素２２には負極性の電圧が印加され、画素２４には正極性の電圧が印加され、同じ黒表示でも液晶への印加電圧の極性が反転されている。しかも、上記のようなノーマリホワイトの表示では、それぞれの黒レベル電位Ｂ１とＢ２との電位差が、他の階調表示の場合と比較して最も大きくなる。よって、プリチャージを行わなければ、画像データ信号自体によってデータ信号線Ｓ１の寄生容量Ｃ１０を充電（あるいは放電）して、図中「Ｒ１」で示すようにデータ信号線の電位を黒レベル電位Ｂ１からＢ２へと変化させなければならない。
これに対し、データ信号の供給に先立ち、データ信号の極性と同じ極性のプリチャージを行っておけば、つまり、水平走査期間Ｔ２の前にプリチャージを行ってデータ信号線Ｓ１を高電位の第２のプリチャージ電位ＰＶ２に保持しておけば、図中「Ｒ２」で示すように、データ信号線の電位を第２のプリチャージ電位ＰＶ２から黒レベル電位Ｂ２へと変化させるだけで良く、データ信号線Ｓ１の寄生容量Ｃ１０の充電（放電）の量が小さくて良い。ゆえに、液晶の駆動が高速化される。
ところで、従来の液晶装置においては、黒レベル電位Ｂ１，Ｂ２をそれぞれ１Ｖ，１１Ｖとし、白レベル電位Ｗ１，Ｗ２をそれぞれ５Ｖ，７Ｖとし、プリチャージ電位ＰＶ１，ＰＶ２をそれぞれ４Ｖ，８Ｖに設定していた。すなわち、プリチャージ電位ＰＶ１，ＰＶ２は、ビデオ振幅である黒レベル電位Ｂ１，Ｂ２間の中心電位（６Ｖ）に対して対称に設定していた。
この４Ｖ，８Ｖは、中間調表示レベルの時に液晶の一端にスイッチング素子を介して印加される電圧であり、液晶印加電圧（Ｖ）と液晶装置の透過率（Ｔ）との関係を示すＴ−Ｖカーブが最も急峻となる時の電位レベルに相当している。換言すれば、この４Ｖ，８Ｖは、液晶への印加電圧の変化に対する透過率変化が最も大きい時の電位レベルに相当している。プリチャージ電位ＰＶ１，ＰＶ２をこのように設定すると、プリチャージ電位から中間調表示のための電位になるまでデータ信号線を短時間で充放電でき、サンプリング期間が短くなっても正確な中間調表示が可能となる。
ところで、光源光を用いて液晶表示を行う液晶装置例えばプロジェクタなどの投写型液晶装置では、光クロストークが問題となっている。光クロストークとは、基板上に形成されたスイッチング素子例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）に光によってキャリアが発生して、そのＴＦＴに接続された画素にて蓄積されていた電荷がリークし、そのＴＦＴに接続されたソース線（データ信号線）の電位の影響を受けて画素に蓄積された電荷が変動する現象である。この問題自体は公知であるが、本発明者はこの光クロストークとプリチャージ電位との関係を解明した。このことを、図１５〜図１７を参照して説明する。
図１５は、中央領域Ａを黒表示し、その周囲領域Ｂを中間調表示した画面を示している。データ信号線Ｓｎは、中間調表示される画素のみと接続され、データ信号線Ｓｎ＋ｉには中間調表示及び黒表示される画素に接続されている。また、中間調表示領域Ｂの画素のうち、データ信号線Ｓｎに接続された画素をＡ（ｍ，ｎ）とし、データ信号線Ｓｎ＋ｉに接続された画素をＡ（ｍ，ｎ＋ｉ）とする。
図１６は、画素Ａ（ｍ，ｎ）及び画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）を共に正極性の電圧にて駆動するときの電荷のリークを説明するための概略説明図である。図１６において、画素Ａ（ｍ，ｎ）及び画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）の一端に８Ｖの電圧を、データ信号線Ｓｎ，Ｓｎ＋ｉを介して供給しようとすると、各画素の液晶層には実際には８ＶよりもΔＶ１だけ低い電圧が充電される。その理由は、スイッチング素子をＮチャンネル型トランジスタとすると、このトランジスタのゲートに高電圧を印加してオンさせ、画素に充電する際に、そのトランジスタのゲート−ドレイン（画素電極側電極）間の寄生容量に充電された電荷がトランジスタがオフになった際に蓄積容量及び画素電極側に流れ込んで電圧降下ΔＶ１が生ずるからである。
他の理由は、各データ信号線Ｓｎ，Ｓｎ＋ｉに接続されたサンプリングスイッチをＮチャンネル型トランジスタとすると、上記と同様の作用により、そのトランジスタのゲート−ドレイン（データ線側電極）間の寄生容量に起因した電圧降下ΔＶ２が生ずるからである。
スイッチング素子及びサンプリングスイッチの双方をＮチャンネル型トランジスタとすると、上記の２種の電圧降下により、液晶層に充電される電圧はサンプリングされる前のデータ電圧より低下している。電圧降下ΔＶはΔＶ＝ΔＶ１＋ΔＶ２により近似される。ただし、以下の説明では、スイッチング素子での電圧降下のみを考慮して説明する。
ここで、スイッチング素子を介して８Ｖより低いチャージ電圧が印加された画素Ａ（ｍ，ｎ）は、チャージ電圧よりも低いまたは高いプリチャージ電位及びデータ信号電位である４Ｖまたは８Ｖが印加されるデータ信号線Ｓｎの電位の影響を受けて、スイッチング素子においてリークが生ずる。また、スイッチング素子を介して８Ｖより低いチャージ電圧が印加された画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）では、チャージ電圧より低いまたは高い黒レベルデータ信号電位である１Ｖまたは１１Ｖが印加されるデータ信号線Ｓｎ＋ｉの電位の影響を受けて、スイッチング素子においてリークが生ずる。すなわち、両画素Ａ（ｍ，ｎ）、Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）は、正極性の中間調表示の電圧がチャージされている場合には、このチャージ電圧より電位の高い及び低いプリチャージ電位、またはこれより高い及び低いデータ信号電位が印加されるデータ信号線との間でリークが生じ、画素に充電された電荷がスイッチング素子を介して交互に充電・放電されるので、結果としてデータ信号線の電位の影響を受けにくい。
図１７は、画素Ａ（ｍ，ｎ）及び画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）に負極性の電圧を充電したときの電荷のリークを説明するための概略説明図である。図１７において、画素Ａ（ｍ，ｎ）及び画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）に４Ｖの電圧をデータ信号線Ｓｎ，Ｓｎ＋ｉを介して供給しようとすると、各画素の液晶層には実際には４Ｖよりも低いΔＶ１だけ低い電圧が印加される。その理由は上記と同じである。
ここで、４Ｖより低いチャージ電圧に充電された画素Ａ（ｍ，ｎ）は、チャージ電圧より高いプリチャージ電位及びデータ信号電位である４Ｖまたは８Ｖが印加されるデータ信号線Ｓｎの電位の影響を受け、スイッチング素子においてリークが生ずる。従って、負極性電圧駆動の場合の画素Ａ（ｍ，ｎ）は、常にチャージ電圧よりも高い電位となっているデータ信号線との間でリークが生じ、データ信号線から電荷がチャージされて常に正方向にチャージ電圧が変動してしまう。
一方、４Ｖより低いチャージ電圧に充電された画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）は、それよりも低いまたは高い黒レベルデータ信号電位である１Ｖまたは１１Ｖが印加されるデータ信号線Ｓｎ＋ｉの電位の影響を受けて、スイッチング素子にてリークが生ずる。従って、画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）では、負極性の電圧がチャージされている場合には、充電されていたチャージ電圧が正負の双方に交互に変動することになり、結果としてデータ信号線の電位の影響を受けにくい。
本発明者は、以上のことから、光クロストークによる画質の劣化が、特に図１７で説明した負極性電圧印加時に顕著であると解明した。その理由は、負極性画電圧印加時には画素Ａ（ｍ，ｎ）に充電された電圧が常に正極性方向つまり表示上で白側に一方的に変動するため、本来、同一の階調表示がなされるべき画素Ａ（ｍ，ｎ）と画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）との間で表示階調差が生じ、両者の階調差が大きくなるからである。
なお、スイッチング素子をＰチャンネル型トランジスタにて形成した場合には、トランジスタの寄生容量に起因するシフトΔＶ１は、画素に充電されたチャージ電圧をΔＶ１分電圧上昇させることになる。つまり、図１６、図１７において電圧Ｖｃを基準とした電位関係を逆転させ、電圧Ｖｃの上側を負極性、下側を正極性とした電位関係になるので、図１６が負極性電圧駆動時、図１７が正極性電圧駆動時となる。このような場合は、図１７の画素Ａ（ｍ，ｎ）において、チャージ電圧が正極性の場合（図１７での下側に相当）上記したのと同様の現象を受けてデータ信号線に電荷が流れだし画素Ａ（ｍ，ｎ）のチャージ電圧が一方的に負方向（図の上側に相当）へ変動することになって、正極性電圧駆動時に光クロストークの起因した画質の劣化が目立つことが判明した。
さらに他の課題について説明すると、近年では高精細な液晶表示が求められ、一走査線上の画素数が増加するにつれ、データ信号のサンプリング信号が高周波数化される。このとき、高周波数のサンプリング信号にて駆動されるサンプリングスイッチによりスイッチングノイズが生じ、これがデータ信号線に重畳される。サンプリング期間が短いと、スイッチングノイズの影響がなくなる前にサンプリングが終了するため、本来のデータを液晶層に印加することができなくなる。
本発明の目的は、光クロストークに起因した画質の劣化を低減することができる液晶装置及び液晶表示方法並びにそれを用いた投写型表示装置及び電子機器を提供することにある。
本発明の他の目的は、データサンプリング信号の高周波数化に伴う、データ信号の書き込み不良を抑えることにより、本来のデータ信号に忠実な電圧を液晶層に供給して画質を向上することができる液晶装置及び液晶表示方法並びにそれを用いた投写型表示装置及び電子機器を提供することにある。
［発明の開示］
本発明の一態様によれば、
複数のデータ信号線と複数の走査信号線の交差により形成される複数の画素の各々に、液晶層に電気的に接続されたスイッチング素子を配置して成り、前記液晶層に印加される電圧の極性を所定期間毎に反転させて駆動する液晶装置において、
前記複数の走査信号線の少なくとも１本を選択する走査信号を、前記複数の走査信号線に供給する走査側駆動手段と、
前記複数のデータ信号線の各々に前記データ信号を供給するためのデータ側駆動手段と、
前記複数のデータ信号線の各々に前記データ信号を供給するのに先立って、当該データ信号に基づいて前記画素の液晶層に印加される電圧の極性と同一極性の正極性又は負極性プリチャージ電位にて、前記複数のデータ信号線の各々をプリチャージする複数のプリチャージ用スイッチング手段と、を有し、
前記データ信号は、前記液晶層に負極性の電圧を印加する際には第１電位とそれよりも高い第２電位との間の負極性データ電圧振幅の範囲で変化し、前記液晶層に正極性の電圧を印加する際には前記第２電位よりも高い第３電位とそれよりも高い第４電位との間の正極性データ電圧振幅の範囲で変化し、
前記正極性及び負極性プリチャージ電位は、前記第１，第４電位間のデータ電圧振幅の中心電位に対して非対称に設定され、かつ、前記負極性プリチャージ電位を、前記負極性データ電圧振幅の中心電位よりも、前記第１電位に近づけて設定したことを特徴とする。
本発明によれば、中間調表示のための電位よりも第１電位に近づけて設定された負極性プリチャージ電位により、データ信号線がプリチャージされる。すなわち、本発明では、データ信号線に接続された画素の階調レベルとは関係なく、周期的に第１電位に近いプリチャージ電位をデータ信号線に印加する。従って、画素に中間階調表示の負極性のチャージ電圧が充電された場合に、画素のスイッチング素子に光クロストークが生じたとしても、その画素が接続されるデータ信号線には、充電されたチャージ電圧よりも低い負極性プリチャージ電位が周期的に印加され、さらにチャージ電圧よりも高い正極性プリチャージ電位及びデータ信号電位が周期的に印加されるので、図１７にて説明したように正極性側に一方的に電位変動してしまうことがなく、スイッチング素子のリークによる画質の劣化が低減される。
より具体的には、本発明は複数のスイッチング素子の各々が、Ｎチャンネル型トランジスタにより形成された場合に適用できる。例えば図１７のプリチャージ電位ＰＶ１を、図２の通り第１電位（Ｂ１）に近い値に変更すれば、画素Ａ（ｍ，ｎ）および画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）のスイッチング素子が光によりリークしたとしても、その画素が接続されたデータ信号線Ｓｎ，Ｓｎ＋ｉは共に、その後、第１電位（図２の黒レベル電位Ｂ１）に近い電位の負極性プリチャージ電位と正極性プリチャージ電位とが周期的に印加される。従って、負極性の中間階調表示の電圧を画素に印加する場合であっても、両画素Ａ（ｍ，ｎ）、Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）は、図１７とは異なり、その電圧に対して正及び負の電圧が交互に印加されるデータ信号線との間でリークが生じる。このため、光クロストークに起因した画質の劣化を低減できる。
上述した通りに負極性プリチャージ電位を設定すると、複数のサンプリング用スイッチング手段の各々をＮチャンネル型トランジスタにより形成した場合にも効果がある。この場合、サンプリング用スイッチング手段をオンすると、スイッチングノイズが生じて、これがデータ信号線に重畳する。ここで、このスイッチングノイズは、データ信号線の電位を負方向に放電させる時間を長くするように悪影響を与え、特にデータ信号線の電位が、サンプリング期間内に最も低いデータ信号電位である第１電位となるまで放電されるのを妨げる。そこで、負極性プリチャージ電位を第１電位に近づけ、この負極性プリチャージ電位から第１電位までの電位差を少なくすることで、サンプリング期間内にてデータ信号線が第１電位となることを補償している。
ここで、負極性プリチャージ電位は第１電位よりも高いことが好ましい。負極性プリチャージ電位が第１電位より低くなると、Ｎチャンネル型トランジスタのゲート−ソース間の電圧差がなくなりリークが生ずるからである。
また、正極性プリチャージ電位は第３電位より低いことが好ましい。上述したスイッチングノイズは、データ信号線の電位を正方向に充電させる時間を短くするように作用する。このため、第３電位より低い正極性プリチャージ電位にてプリチャージ後に、データ信号線の電位を第３電位及び第４電位間のいずれのデータ信号電位に設定する場合も、常にデータ信号線を充電させれば良く、スイッチングノイズを利用してこの充電を早められるからである。
本発明の他の態様によれば、正極性プリチャージ電位を、正極性データ電圧振幅の中心電位よりも、第４電位に近づけて設定することができる。
この場合、中間調表示のための電位よりも第４電位に近づけて設定された正極性のプリチャージ電位により、データ信号線がプリチャージされる。従って、画素のスイッチング素子に光クロストークが生じたとしても、その画素は第４電位に近い正極性プリチャージ電位と負極性プリチャージ電位とに交互に設定されるデータ信号線の電位の影響を交互に受けるので、先に説明したように負極性側に一方的に電位変動してしまうことがなく、スイッチング素子のリークによる画質の劣化が低減される。
より具体的には、本発明は複数のスイッチング素子の各々が、Ｐチャンネル型トランジスタにより形成された場合に適用できる。例えば正極性プリチャージ電位ＰＶ１を、後述する図７の通り第４電位に近い値に変更すれば、画素Ａ（ｍ，ｎ）及び画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）にチャージされた電圧が、スイッチング素子の光リークによりデータ信号線の電位の影響を受けたとしても、そのデータ信号線Ｓｎ，Ｓｎ＋ｉには、第４電位（図７の黒レベル電位Ｂ２）に近い正極性プリチャージ電位と、負極性プリチャージ電位とが周期的に印加される。従って、正極性の電圧を画素に充電する場合であっても、両画素Ａ（ｍ，ｎ）、Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）は、その電圧に対して正及び負極性の電圧に交互に設定されるデータ信号線との間でリークが生じるので、データ信号線の影響を受けにくくなる。このため、光クロストークに起因した画質の劣化を低減できる。
上述した通りに正極性プリチャージ電位を設定すると、複数のサンプリング用スイッチング手段の各々をＰチャンネル型トランジスタにより形成した場合にも効果がある。この場合、サンプリング用スイッチング手段をオンすると、スイッチングノイズが生じて、これがデータ信号線に重畳する。ここで、このスイッチングノイズは、データ信号線の電位を正方向に充電させる時間を長くするように悪影響を与え、特にデータ信号線の電位が、サンプリング期間内に最も高いデータ信号電位である第４電位となるまで充電されるのを妨げる。そこで、正極性プリチャージ電位を第４電位に近づけ、この正極性プリチャージ電位から第４位までの電位差を少なくすることで、サンプリング期間内にてデータ信号線が第４電位となることを補償している。
ここで、正極性プリチャージ電位は第４電位よりも低いことが好ましい。正極性プリチャージ電位が第４の電位より高くなると、Ｐチャンネル型トランジスタのゲート−ソース間の電圧差がなくなりリークが生ずるからである。
また、負極性プリチャージ電位は第２位より高いことが好ましい。上述したスイッチングノイズは、データ信号線の電位を負方向に放電させる時間を短くするように作用する。このため、第２電位より高い負極性プリチャージ電位にてプリチャージ後に、データ信号線の電位を第２電位及び第１電位間のいずれのデータ信号電位に設定する場合も、常にデータ信号線を放電させれば良く、スイッチングノイズを利用してこの放電を早められるからである。
なお、本発明にて用いられるスイッチング素子は、実施の形態にて示される薄膜トランジスタだけでなく、液晶パネル基板の素子形成基板を単結晶シリコン基板で形成した場合はＭＯＳトランジスタで構成することができる。また、ＭＩＭなどの２端子型非線形素子により形成することもできる。
本発明は、特に光クロストークに起因した画質の劣化を低減する観点から言えば、上記発明の液晶装置を光源光を変調するライトバルブとして用いる投写型表示装置に適用するものが好ましい。この他、光源光を用いた透過型または反射型の液晶装置を備えた種々の電子機器にも本発明は有効である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のアクティブマトリクス型液晶装置の概略説明図である。
図２は、本発明の実施の形態１にて負極性電圧にて液晶を駆動したときの画素の電位とそのリーク先のデータ信号線の電位とを示す概略説明図である。
図３は、本発明の実施の形態１にて正極性電圧にて液晶を駆動したときの画素の電位とそのリーク先のデータ信号線の電位とを示す概略説明図である。
図４は、画素Ａ（ｍ−１，ｎ）と画素Ａ（ｍ，ｎ）を模式的に示す概略説明図である。
図５は、図４に示す画素Ａ（ｍ−１，ｎ），画素Ａ（ｍ，ｎ）に接続されたデータ信号線Ｓnの電位変化を示すタイミングチャートである。
図６は、図５のプリチャージ電位を変更した比較例１のタイミングチャートである。
図７は、本発明の実施の形態２にて負極性及び正極性電圧にてそれぞれ液晶を駆動したときの画素の電位とリーク先のデータ信号線の電位とを示す概略説明図である。
図８は、図７のプリチャージ電位を変更したときのリークを説明するための概略説明図である。
図９は、本発明の実施の形態２の動作を説明するタイミングチャートである。
図１０は、図９のプリチャージ電位を変更した比較例２のタイミングチャートである。
図１１は、Ｎフィールドでの各画素の液晶に印加される電圧の極性を示す概略説明図である。
図１２は、Ｎ＋１フィールドでの各画素の液晶に印加される電圧の極性を示す概略説明図である。
図１３は、同一のデータ信号線に接続された２つの画素を示す概略説明図である。
図１４は、図１３に示す２つの画素に、それぞれ同じ黒データを書き込む場合のデータ信号線の電位変化を示す特性図である。
図１５は、光クロストークを説明するための液晶画面の模式図である。
図１６は、負極性電圧にて液晶を駆動したときの画素の電位とそのリーク先のデータ信号線の電位とを示す従来例の概略説明図である。
図１７は、正極性電圧にて液晶を駆動したときの画素の電位とそのリーク先のデータ信号線の電位とを示す従来例の概略説明図である。
図１８は、本発明による画像表示装置を用いて構成される電子機器の概略図である。
図１９は、本発明が適用される液晶プロジェクタの概略図である。
図２０は、本発明が適用されるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）の概略図である。
［発明を実施するための最良の形態］
＜実施の形態１＞
（装置の概略構成）
図１に、実施の形態１に係る液晶装置の全体概要が示されている。図１に示すように、この液晶装置は、電子機器例えば液晶プロジェクタのライトバルブとして用いる小型液晶装置であり、液晶パネルブロック１０と、タイミング回路ブロック２０と、データ処理ブロック３０とに大別される。
タイミング回路ブロック２０は、クロック信号ＣＬＫと同期信号ＳＹＮＣとが入力され、シフトスタート信号、シフトクロック信号、プリチャージ信号等、所定のタイミング信号を出力するものである。
データ処理回路ブロック３０は、液晶表示に適するようにデータの増幅，反転等によりデータを処理する回路ブロックである。なお、このデータ処理ブロック３０において、各画素に対応するデータ信号を、極性反転基準電位を基準として一画素ごとに極性反転している。また、この極性反転は、垂直走査期間毎（フィールド毎あるいはフレーム毎）反転される。
液晶パネルブロック１０は、一対の基板間に液晶が封入され、一方の基板上に画素領域１００と、走査側駆動回路１０２と、データ側駆動回路１０４とを備え、これと対向する他方の基板上に共通電極を備えて構成される。一対の液晶パネル基板の外側には偏光板が配置される。なお、これらの駆動回路は、液晶パネル基板とは分離して、外付けＩＣとして構成しても良い。
画素領域１００上には、例えば、図１の行方向に沿って延びる複数の走査信号線１１０と、例えば、列方向に沿って延びる複数のデータ信号線１１２とが形成されている。なお、本実施の形態では、走査信号線１１０の総数を４９２本とし、データ信号線１１２の総数を６５２本として説明するが、前記走査信号線およびデータ信号線の本数は特に限定されない。
この各走査信号線１１０，データ信号線１１２が交差する各位置には、スイッチング素子１１４と画素１２０とが直列に接続されて表示要素が構成されている。各画素１２０は、一方の基板上に共に形成される、スイッチング素子１１４と接続される画素電極、及び各画素電極と隣接する走査信号線や容量線との間に形成される蓄積容量１１７と、対向する他方の基板状に形成される共通電極と、両電極の間に挟持される液晶層１１６とから構成される。
各画素１２０のスイッチング素子１１４がオンする期間を選択期間と称し、オフする期間を非選択期間と称する。選択期間にスイッチング素子１１４を介して画素１２０に供給された電圧を、非選択期間にて蓄積する蓄積容量１１７が画素１２０に接続されている。
本実施の形態では、スイッチング素子１１４を、例えば、３端子型スイッチング素子としており、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）にて構成している。これに限らず、他の３端子型スイッチング素子であるＭＯＳトランジスタ、あるいは２端子型スイッチング素子例えば、ＭＩＭ（金属−絶縁−金属）素子、ＭＩＳ（金属−絶縁−半導体）素子などを用いることができる。なお、本実施の形態の画素領域１００は、２端子型または３端子型のスイッチングを用いたアクティブマトリクス型の液晶表示パネルに限らず、単純マトリクス型の液晶表示パネルなど、他の種々の液晶パネルであってもよい。
走査側駆動回路１０２は、複数の走査信号線１１０の中から少なくとも１本の走査信号線１１０を順次選択するための選択期間が設定された走査信号を出力するものである。
データ側駆動回路１０４は、データ処理回路ブロック３０の出力線である例えば１本の信号ラインと、画素領域１００のデータ信号線１１２ａ，１１２ｂ，・・・との間にそれぞれ配置されたサンプリングスイッチ１０６に対して、画素領域１００を点順次駆動するためのサンプリング信号を出力するものである。なお、データ処理回路ブロック３０が、公知の相展開回路を有する場合には、データ出力回路ブロック３０の出力線は、その相展開数と同じ本数の出力線となる。ここで、相展開回路とは、シリアルデータとしての画像データ信号を、基準クロックに基づいて設定されたサンプリング期間に従ってサンプルホールドし、かつ、一定の画素毎に前記シリアルデータを展開して、データ処理回路ブロック３０からの１データ出力期間が基準クロックの整数倍に変換された複数のデータ信号をパラレル出力するものである。
プリチャージ用スイッチ１７２ａ，１７２ｂ，・・・は、プリチャージ信号により所定のタイミングにてオンし、第１（負極性）のプリチャージ電源供給用ライン１７４ａまたは第２（正極性）のプリチャージ電源供給用ライン１７４ｂを、各データ信号線１１２ａ，１１２ｂ・・・に接続して、データ信号線１１２をプリチャージするためのものである。プリチャージ電源電圧の極性は、共通電極に印加される共通電極電位を基準としての極性である。
この第１，第２プリチャージ電源供給ライン１７４ａ，１７４ｂには、プリチャージ電源供給用スイッチ１９０を介して第１のプリチャージ電位ＰＶ１，第２のプリチャージ電位ＰＶ２が、走査信号線１１０を選択するごと（一水平走査ごと）に切り換えられて供給される。なお、電源供給用スイッチ１９０の切り換えタイミングは、少なくともプリチャージ用スイッチ１７２のオンする前に設定される。
本実施の形態では、極性反転駆動を実施することから、例えば奇数番目の水平走査期間では、奇数番目のデータ信号線１７２ａ，１７２ｃ，・・・は第１のプリチャージ電源供給ライン１７４ａに接続され、偶数番目のデータ信号線１７２ｂ，１７２ｄ，・・・は第２のプリチャージ電源供給ライン１７４ｂに接続される。また、偶数番目の水平走査期間では、奇数番目のデータ信号線１７２ａ，１７２ｃ，・・・は第２のプリチャージ電源供給用ライン１７４ｂに接続され、偶数番目のデータ信号線１７２ｂ，１７２ｄ，・・・は第１のプリチャージ電源供給用ライン１７４ｂに接続される。なお、このプリチャージ動作の詳細については後述する。
すなわち、本実施の形態では、走査信号線の延びる方向での１画素ごとに極性反転駆動し、かつ、データ信号線の延びる方向で１ラインごと（一走査信号線毎）に極性反転駆動しており、これに合うように極性反転タイミングが定められている。すなわち、各データ信号線と各画素へ印加するプリチャージ電位とデータ信号の極性は、走査信号線毎あるいは画素毎、だけでなく垂直走査期間毎でも反転されている。なお、プリチャージが必要な場合とは、少なくとも１ラインごとに極性反転駆動している場合であり、１画素毎の極性反転に限定されるものではない。
そして、クロックＣＬＫ，同期信号ＳＹＮＣに基づいて形成されたシフトスタート信号がデータ側駆動回路１０４のシフトレジスタに入力され、データ側駆動回路１０４はサンプリング信号を生成する。このサンプリング信号に基づいて、順にサンプリングスイッチ１０６ａ〜１０６ｇがオンされることにより、データ信号のサンプリングが行われている。
（光クロストークの悪影響を低減したプリチャージ動作について）
実施の形態１では、各データ信号線についての上述した各サンプリング期間の前のブランキング期間（帰線期間）に、そのサンプリング期間にてサンプリングされるデータ信号に基づき画素に印加される電圧の極性と同一極性で、各々のデータ信号線を同時にプリチャージしている。なお、データ信号に基づき画素に印加される電圧の極性とは、共通電極電位と基準とした極性である。
このプリチャージ電位とデータ信号電位の関係について図２を参照して説明する。図２は、スイッチング素子１１４としてＮチャンネル型ＴＦＴを用い、かつ、ノーマリホワイトの表示を行う場合のデータ信号電位とプリチャージ電位とを示している。図２において、液晶を負極性の電圧で駆動する場合には、データ信号電位は、その階調値に応じて第１電位Ｂ１（１Ｖ）と第２電位Ｗ１（５Ｖ）の間で変化する。ノーマリホワイトの表示では、第１の電位Ｂ１が黒表示に対応し、第２の電位Ｗ１が白表示に対応する。なお、ノーマリブラックの表示では、上記とは逆の関係となる。
図２において、液晶を正極性の電圧で駆動する場合には、データ信号電位は、その階調値に応じて第３電位Ｗ２（７Ｖ）と第４電位Ｂ２（１１Ｖ）との間で変化する。ノーマリホワイトの表示では、第２の電位Ｗ２が白表示に対応し、第４の電位Ｂ２が黒表示に対応する。なお、ノーマリブラックの表示では、上記とは逆の関係となる。
従って、このデータ信号電位の振幅中心Ｖｃは６Ｖである。また、負極性電圧駆動の場合の振幅（Ｂ１〜Ｗ１）の中心電位ＶC1は３Ｖであり、正極性電圧駆動の場合の振幅（Ｗ２〜Ｂ２）の中心電位ＶC2は９Ｖとなる。
上記の関係は、図１６及び図１７の場合と同じであるが、本実施の形態では第１のプリチャージ電位ＰＶ１と第２のプリチャージ電位ＰＶ２とを従来とは異ならせている。
本実施の形態では、第１のプリチャヘジ電位ＰＶ１は１．５Ｖに設定され、第２のプリチャージ電位ＰＶ２は６．５Ｖに設定されている。このように、第１，第２のプリチャージ電位ＰＶ１，ＰＶ２は、データ信号電位の振幅中心Ｖｃに対して非対称に設定されている。
さらに、本実施の形態では、第１のプリチャージ電位ＰＶ１（１．５Ｖ）は、負極性電圧駆動におけるデータ信号電位の振幅中心ＶC1（３Ｖ）よりも第１電位（１Ｖ）に近づけて設定されている。第２のプリチャージ電位ＰＶ２（６．５Ｖ）は、正極性電圧駆動の第３電位Ｗ２（７Ｖ）よりも小さい値に設定されている。
ここで、図１５に示す画素Ａ（ｍ，ｎ）と画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）の液晶を負極性の電圧にて駆動する場合であって、画素の一端に中間調表示のための電圧（４Ｖ）を印加する場合について説明する。この場合、図２に示す通り、４ＶよりもΔＶ1だけ降下した電圧が画素にチャージされる。この理由を、図４を参照して説明する。
図４において、スイッチング素子（ＴＦＴ）１１４のゲート−ドレイン間の容量をＣGD1とし、液晶層１１６の容量をＣLCとし、蓄積容量１１７をＣSTGとし、ＴＦＴ１１４のゲートに印加される走査信号の選択期間と非選択期間の電位差をＶｇとすると、選択期間において画素にチャージ電圧を印加した直後には、ＴＦＴ１１４の寄生容量により電圧降下△Ｖ１が発生する。その△Ｖ１は次の式により近似される。
ΔＶ１＝［ＣGD1／（ＣGD＋ＣCL＋ＣSTG）］×Ｖｇ
すなわち、選択期間にＣGDに蓄積された電荷が、走査信号が非選択期間の非選択電位になると、ＣLCとＣSTGに流れ込み、ＣLCとＣSTGの蓄積電圧を降下させるのである。
また、サンプリングスイッチ（ＴＦＴ）１０６のゲート−ドレイン間寄生容量による電圧降下△Ｖ２も存在する。ＴＦＴ１０６のゲート−ドレイン間寄生容量をＣGD2とし、データ信号線の寄生容量をＣD2とし、ＴＦＴ１０６のゲートに印加されるサンプリング信号のサンプリング期間と非サンプリング期間の電位差をＶｇ2すると、その電圧降下△Ｖ２は次の式により近似される。
△Ｖ２＝［ＣGD2／（ＣGD2＋ＣD2）］×Ｖｇ2
従って、サンプリングされる前のデータ信号電位と画素の液晶層に実際に印加される電位との間には、△Ｖ１と△Ｖ２の加算により近似される△Ｖの電圧降下が発生する。
ところで、図１５に示す画素Ａ（ｍ，ｎ）では、データ信号線Ｓｎに接続された全ての画素にて中間調表示がなされるため、負極性電圧駆動の前のプリチャージ期間では、データ線Ｓｎが第１のプリチャージ電位ＰＶ１（１．５Ｖ）にプリチャージされる。図２が従来の図１７と相違する点はこの点である。従来の図１７の方式では、画素Ａ（ｍ，ｎ）のチャージ電圧は、ＴＦＴにてリークが生ずることで、正方向にのみ変動するが、図２の場合には、データ信号線にチャージ電圧より高い電位、低い電位に交互に印加されるので、チャージ電圧が正負の双方向に交互にシフトするように変動する。チャージ電圧が正負の双方に交互にシフトするように変動する点で、画素Ａ（ｍ，ｎ）と画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）は同じとなる。このため、画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）が表示上で黒くなる方向にシフトすると、画素Ａ（ｍ，ｎ）においても同様に表示上で黒くなる方向にシフトし、光クロストークの影響が表示上で相殺される。同様に、画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）が表示上白くなる方向にシフトすると、画素Ａ（ｍ，ｎ）においても同様に表示上で白くなる方向にシフトし、光クロストークの影響が表示上で相殺される。このようにして、本実施の形態では光クロストークを表示上目立たなくさせることができ、画質が向上する。なお、液晶層を正極性の電圧にて駆動する場合には、図３の通りであり、従来と同様に問題は生じない。また、第２のプリチャージ電位ＰＶ２の作用については後述する。
（プリチャージの全体動作について）
次に、サンプリングスイッチでのスイッチングノイズによる悪影響をも低減したプリチャージの全体動作について説明する。
図１におけるすべてのサンプリングスイッチ１０６及びスイッチング素子１１４がＮチャンネル型トランジスタにて形成されていた場合の、本発明の液晶装置のタイミングチャートを図５に示す。ここで図５は、図４に示される画素Ａ（ｍ，ｎ）の画素１２０と、図４に示される画素Ａ（ｍ，ｎ）の画素１２０にて、共に黒表示し、そのときのデータ信号線における電位の変化を説明するものである。
また、図５では、ｍ−１番目の水平走査期間におけるプリチャージ信号ＰＣがハイである期間においては、データ信号線Ｓnを正極性電位でプリチャージし、ｍ番目の水平走査期間におけるプリチャージ信号ＰＣがハイである期間においては、データ信号線Ｓnを負極性電位でプリチャージするものとして説明する。
本実施の形態においては、上述した通り、第１のプリチャージ電位ＰＶ１をたとえば１．５Ｖ、第２のプリチャージ電位ＰＶ２をたとえば６．５Ｖに設定している。
ｍ−１番目の水平同期信号ＳＹＮＣが入力されることによって、水平走査信号（ｍ−１）がハイになる。このため、走査信号線Ｈm-1に接続された全てのスイッチング素子１１４がオンする。この後、プリチャージ信号ＰＣがハイとなり、全てのプリチャージスイッチ１７２がオンされる。これにより、奇数番目のデータ信号線Ｓ１、Ｓ３、…Ｓｎ−１，Ｓｎ＋１、Ｓｎ＋３…には、第１のプリチャージ電源１７４ａからの第１のプリチャージ電位ＰＶ１（１．５Ｖ）が供給される。一方、偶数番目のデータ信号線Ｓ２、Ｓ４、…Ｓｎ、Ｓｎ＋２、Ｓｎ＋６…には、第２のプリチャージ電源１７４ｂからの第２のプリチャージ電位ＰＶ２（６．５Ｖ）が供給される。
ここで図５に示すデータ信号線Ｓｎの電位は、このプリチャージ動作以前に、画素Ａ（ｍ−２，ｎ）にて黒表示を行っていたとすると、黒レベル電位Ｂ１（１Ｖ）の付近となっている。その後、上述したプリチャージ動作が開始されるため、データ信号線Ｓnは第２のプリチャージ電位ＰＶ２（６．５Ｖ）にプリチャージされる。なお、データ信号線Ｓｎは寄生容量ＣD2を有するため、プリチャージ期間が終了した後もデータ信号線Ｓｎは第２のプリチャージ電位ＰＶ２を維持する。
さらにその後、図４の走査信号線Ｈm-1と接続された全ての画素に対し、データ信号のサンプリングが開始される。データ信号のサンプリングは、たとえばデータ信号線１１２の総数が６５２本であれば、例えば左端のデータ信号線から順に、サンプリング信号に応じてデータ信号線毎にデータ信号を順次サンプリングする点順次方式によって行われる。そして、画素Ａ（ｍ−１，ｎ）には黒を表示するため、サンプリング期間に亘ってサンプリングスイッチ１０６を介してデータ信号線Ｓnに正極性側の黒レベル電位Ｂ２（１１Ｖ）が供給される。そして、画素Ａ（ｍ−１，ｎ）における蓄積容量１１７及び液晶層１１６に電荷を充電させ、黒表示が行われる。
このとき、図５のタイミングチャートに示されるように、サンプリング信号の立ち上がりにてサンプリングスイッチ１０６をオンする時に、スイッチングノイズが発生し、それがデータ信号線Ｓｎに重畳される。このサンプリングスイッチ１０６のオン時に発生するスイッチングノイズは、データ信号線Ｓｎの電位を一時的に増加させる方向に作用する。
このように、サンプリングスイッチ１０６にＮチャンネル型トランジスタを用いると、第２のプリチャージ電位ＰＶ２からデータ信号電位にデータ信号線Ｓｎを充電させるときに、スイッチングノイズはその充電を早める方向に作用する。このため、第２のプリチャージ電位ＰＶ２を従来の８Ｖよりも低い６．５Ｖに設定しても、サンプリング期間が終了する前に本来のデータ信号電位まで充電されないという事態は低減する。
このサンプリング信号が立ち下がると、サンプリングスイッチ１０６がオフされるが、このとき先に説明した電圧降下△Ｖ２がサンプリングスイッチ１０６の寄生容量により生じ、図５に示すようにデータ信号線Ｓｎの電位が降下する。このため、画素Ａ（ｍ−１，ｎ）に充電される電圧は、本来のデータ信号電位に対して、上述した降下電圧ΔＶ１に基づく低い電圧となる。さらに画素においても上述した降下電圧△Ｖ２が発生する。ただし、これらの降下電圧を見込んで対向基板に形成した共通電極に印加する共通電極電位を低くしておけば、画素の液晶層には該画素の黒表示に必要な電圧を印加できる。
なお、サンプリングスイッチ１０６をＣＭＯＳトランジスタ構造で構成しておけば、このような電圧降下を防止することができる。
その後、水平走査信号（ｍ−１）がロウとなり、水平走査信号（ｍ）がハイとなる。これにより、図４に示す走査信号線Ｈｍが選択されて、この水平走査線Ｈｍに接続された全てのスイッチング素子１１４がオンする。
そして、以下、走査信号線Ｈm-1と同様にしてプリチャージ動作及びデータ書き込み動作が実施される。ただし、ｍ番目の水平走査期間でのプリチャージ動作及びデータ書き込み動作はいずれも負極性の電圧にて実施される。このため、プリチャージ動作前に図１のスイッチ１９０が切り換えられる。この結果、奇数番目のデータ信号線Ｓ１、Ｓ３、…Ｓｎ−１，Ｓｎ＋１、Ｓｎ＋３…には、第２のプリチャージ電源１７４ｂからの第２のプリチャージ電位ＰＶ２（６．５Ｖ）が供給される。一方、偶数番目のデータ信号線Ｓ２、Ｓ４、…Ｓｎ、Ｓｎ＋２、Ｓｎ＋４…には、第２のプリチャージ電源１７４ａからの第１のプリチャージ電位ＰＶ１（１．５Ｖ）が供給される。
このｍ番目の水平走査期間でのデータ信号線Ｓnの電位について検討する。このデータ信号線Ｓｎの電位は、画素Ａ（ｍ−１，ｎ）にて黒表示を行なうための電位から、まず第１のプリチャージ電位ＰＶ１（１．５Ｖ）にプリチャージされる。この後、図５のタイミングチャートに示されるように、サンプリング信号の立ち上がりにてサンプリングスイッチ１０６をオンする時に、スイッチングノイズが発生し、それがデータ信号線Ｓｎに重畳される。このサンプリングスイッチ１０６のオン時に発生するスイッチングノイズは、データ信号線Ｓｎの電位を一時的に増加させる方向に作用し、プリチャージによってデータ信号線Ｓｎの電位を黒レベル電位Ｂ１（１Ｖ）まで放電させる方向とは逆方向に作用する。
従ってｍ番目の水平走査期間では、上述のスイッチングノイズが、データ信号線Ｓｎが黒レベル電位Ｂ１の電位となるように放電する動作を遅らせるように作用する。しかしながら、本実施の形態では第１のプリチャージ電位ＰＶ１を１．５Ｖに設定し、黒レベル電位Ｂ１（１．５Ｖ）との差が０．５Ｖであるので、サンプリング期間中にデータ信号線Ｓｎを黒レベル電位Ｂ１に到達させることができる。
このように、サンプリングスイッチ１０６がＮチャンネル型トランジスタの場合には、そのスイッチングノイズはデータ信号線Ｓｎを放電させる場合に悪影響を及ぼす。データ信号線Ｓｎを放電させる場合の最も過酷な条件は、データ信号線Ｓｎを黒レベル電位Ｂ１（１Ｖ）に設定するときである。従って、本実施の形態では、第１のプリチャージ電位ＰＶ１を、黒レベル電位Ｂ１（１Ｖ）に近い１．５Ｖに設定している。なお、第１のプリチャージ電位ＰＶ１が黒レベル電位Ｂ１を下回ると、サンプリングスイッチ１０６のゲート電位とソース電位とが等しくなり、リークが生ずる恐れがある。このため、第１のプリチャージ電位ＰＶ１は、回路定数のばらつき等も考慮して常に黒レベル電位Ｂ１より高く、しかも黒レベル電位Ｂ１になるべく近い値となるように設定することが好ましい。
また、第２のプリチャージ電位ＰＶ２は、本実施の形態では正極性の電圧駆動時での白レベル電位Ｗ２（７Ｖ）よりも低い６．５Ｖに設定している。その理由の一つは、図５のｍ番目の水平走査期間では、この６．５Ｖの第２のプリチャージ電位ＰＶ２より、常にデータ信号線Ｓｎを充電することで、白レベル電位Ｗ２（７Ｖ）及び黒レベル電位Ｂ２（１１Ｖ）間のいずれかデータ信号電位に設定できるからである。このとき、サンプリング期間開始時のスイッチングノイズは、その充電を早める方向に作用する。従って、従来のように第２のプリチャージ電位ＰＶ２を８Ｖに設定しなくても、本実施の形態でもサンプリング期間内に本来のデータ信号電位までデータ信号線Ｓｎを充電させることができる。
なお、第２のプリチャージ電位ＰＶ２の設定に関しては、本実施の形態の第１，第２のプリチャージ電位ＰＶ１，ＰＶ２間の電位差が、従来の第１，第２のプリチャージ電位ＰＶ１，ＰＶ２間の電位差である４Ｖ以上確保できる条件であれば、種々の値に設定し得る。こうすれば、第２のプリチャージ電位から正極性データ電圧振幅（Ｗ２〜Ｂ２）の範囲のデータ信号電位までの電位差を、サンプリング期間内に充放電できる電位差に止めることができるからである。特に、画像データを上述したように相展開した場合には、その各画像データをサンプリングするためのサンプリング期間に多少のバラツキがあったとしても、それぞれのデータ信号線をデータ信号電位になるまで充放電することができる。この結果、サンプリング期間のバラツキに起因した縦縞が画面に生ずることを低減できる。
なお、ｍ番目の水平走査期間においても、サンプリングスイッチ１７２のオフ時に上述した降下電圧ΔＶ１が生じ、図５に示す通りデータ信号線Ｓｎの電位が黒レベル電位Ｂ１よりも低い電圧となることは、上述した通りである。
（比較例１の説明）
図６は、図５に示す第１，第２のプリチャージ電位ＰＶ１，ＰＶ２をそれぞれ、従来の４Ｖ，８Ｖに設定した場合の比較例１のタイミングチャートを示している。図６のｍ番目の水平走査期間では、スイッチングノイズの悪影響により、データ信号線Ｓｎの電位が第１のプリチャージ電位ＰＶ１（４Ｖ）から黒レベル電位Ｂ１に放電される前にサンプリング期間が終了している。このため、データ信号線Ｓｎの電位は、本来の黒に対応するデータ信号電位でない電位Ｖａとなり、画素Ａ（ｍ，ｎ）には本来のデータを反映しない電荷がチャージされ、画質が劣化することが分かる。
＜実施の形態２＞
次に、図１及び図４に示すスイッチング素子１１４またはサンプリングスイッチ１０６をＰチャンネル型トランジスタにて形成した実施の形態２について説明する。
（光クロストークの悪影響を低減したプリチャージ動作について）
まず、スイッチング素子１１４をＰチャンネル型トランジスタとした場合の、光クロストークによる画質の劣化を低減する手法について説明する。
この場合には、図７に示すように、第１のプリチャージ電位ＰＶ１は５．５Ｖに設定され、第２のプリチャージ電位ＰＶ２は１０．５Ｖに設定されている。このように、第１，第２のプリチャージ電位ＰＶ１，ＰＶ２は、データ信号電位の振幅中心Ｖｃに対して非対称に設定されている。
さらに、本実施の形態では、第２のプリチャージ電位ＰＶ２は、正極性の電圧駆動におけるデータ信号電位の振幅中心ＶC2（９Ｖ）よりも第２電位（１１Ｖ）に近づけて設定されている。第１のプリチャージ電位ＰＶ１は、負極性の電圧駆動の第２電位Ｗ１（５Ｖ）よりも大きい値に設定されている。
ここで、図１４に示す画素Ａ（ｍ，ｎ）と画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）を正極性の電圧にて駆動する場合であって、その画素の一端に中間調表示のための電圧（８Ｖ）を印加する場合について説明する。この場合、Ｎチャンネル型トランジスタを用いた場合とは異なり、Ｐチャンネル型トランジスタにてスイッチング素子を形成すると、図７に示す通り、８ＶよりもΔＶ３だけ上昇した電圧が液晶層にチャージされる。この上昇電圧ΔＶ３は、図４のスイッチング素子１１４ａをＰチャンネル型トランジスタとして、上述したＮチャンネル型トランジスタでの降下電圧ΔＶ１を求めた式と同様にして求められる。
ところで、図１５に示す画素Ａ（ｍ，ｎ）では、データ信号線Ｓｎに接続された全ての画素にて中間調表示がなされるため、正極性電圧駆動の前のプリチャージ時には、データ線Ｓｎが第２のプリチャージ電位ＰＶ１（１０．５Ｖ）にプリチャージされる。図７が従来の図８と相違する点はこの点である。従来の図８の方式では、正極性の電圧が書き込まれた画素Ａ（ｍ，ｎ）のチャージ電圧は、光によってＴＦＴにてリークが生することで、データ信号線Ｓｎに印加されるチャージ電圧より低い第１，第２プリチャージ電位の影響を受けて、負極性電圧方向のみに一方的に変動する。しかし、図７の場合には、プリチャージ電位ＰＶ２がチャージ電圧より高いため、画素Ａ（ｍ，ｎ）はデータ信号線に印加されるチャージ電圧より高い及び低い電位の影響を受けて、正負の双方向にするように変動し、この点で画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）と同様の変動条件となる。このため、画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）が表示上で黒くなる方向にシフトすると、画素Ａ（ｍ，ｎ）においても同様に表示上で黒くなる方向にシフトし、光クロストークの影響が表示上で相殺される。同様に、画素Ａ（ｍ，ｎ＋ｉ）が表示上白くなる方向にシフトすると、画素Ａ（ｍ，ｎ）においても同様に表示上で白くなる方向にシフトし、光クロストークの影響が表示上で相殺される。このようにして、本実施の形態では光クロストークを表示上目立たなくさせることができ、画質が向上する。なお、液晶層を負極性の電圧にて駆動する場合には、図７の通りであり、従来と同様に問題は生じない。
（プリチャージの全体動作について）
図１におけるすべてのサンプリングスイッチ１０６及びスイッチング素子１１４が全てＰチャンネル型トランジスタにて形成されていた場合の、本発明の液晶装置のタイミングチャートを図９に示す。ここで図９は、図５と同様に、図４に示される画素Ａ（ｍ−１，ｎ）の画素１２０と、図４に示される画素Ａ（ｍ，ｎ）の画素１２０にて、共に黒表示し、そのときのデータ信号線における電位の変化を説明するものである。
なお、図９では、図５と異なり、Ｐチャンネル型トランジスタであるサンプリングスイッチ１０６はサンプリング信号がロウのときにオンされ、Ｐチャンネル型トランジスタであるスイッチング素子１１６は走査信号がロウのときにオンされる。
本実施の形態においては、上述した通り、第１のプリチャージ電位ＰＶ１をたとえば５．５Ｖ、第２のプリチャージ電位ＰＶ２をたとえば１０．５Ｖに設定している。
ｍ−１番目の水平同期信号ＳＹＮＣが入力されることによって、水平走査信号（ｍ−１）がロウになるため、走査信号線Ｈｍに接続された全てのスイッチング素子１１４がオンする。この後、プリチャージ信号ＰＣがハイとなり、全てのプリチャージスイッチ１７２がオンされる。これにより、奇数番目のデータ信号線Ｓ１、Ｓ３、…Ｓｎ−１，Ｓｎ＋１、Ｓｎ＋３…には、第１のプリチャージ電源１７４ａからの第１のプリチャージ電位ＰＶ１（５．５Ｖ）が供給される。一方、偶数番目のデータ信号線Ｓ２、Ｓ４、…Ｓｎ、Ｓｎ＋２、Ｓｎ＋４…には、第２のプリチャージ電源１７４ｂからの第２のプリチャージ電位ＰＶ２（１０．５Ｖ）が供給される。
ここで図９に示すデータ信号線Ｓｎの電位は、このプリチャージ動作以前に、画素Ａ（ｍ−２，ｎ）にて黒表示を行っていたとすると、黒レベル電位Ｂ１（１Ｖ）の付近となっている。その後、上述したプリチャージ動作が開始されるため、データ信号線Ｓnは第２のプリチャージ電位ＰＶ２（１０．５Ｖ）にプリチャージされる。
さらにその後、図４の走査信号線Ｈm-1と接続された全ての画素に対し、データ信号のサンプリングが開始される。画素Ａ（ｍ−１，ｎ）には黒を表示するため、サンプリング期間に亘ってサンプリングスイッチ１０６を介してデータ信号線Ｓnに正極性側の黒レベル電位Ｂ２（１１Ｖ）が供給される。そして、画素Ａ（ｍ−１，ｎ）に電圧を充電し、黒表示が行われる。
このとき、図９のタイミングチャートに示されるように、サンプリング信号の立ち下がりにてサンプリングスイッチ１０６をオンする時に、スイッチングノイズが発生し、それがデータ信号線Ｓｎに重畳される。このサンプリングスイッチ１０６のオン時に発生するスイッチングノイズは、データ信号線Ｓｎの電位を一時的に減少させる方向に作用する。
このように、サンプリングスイッチ１０６がＰチャンネル型トランジスタの場合には、そのスイッチングノイズはデータ信号線Ｓｎを充電させる場合に悪影響を及ぼす。データ信号線Ｓｎを放電させる場合の最も過酷な条件は、データ信号線Ｓｎを黒レベル電位Ｂ２（１１Ｖ）に設定するときである。従って、本実施の形態では、第２のプリチャージ電位ＰＶ２を、黒レベル電位Ｂ２（１１Ｖ）に近い１０．５Ｖに設定している。なお、第２のプリチャージ電位ＰＶ２が黒レベル電位Ｂ２を上回ると、サンプリングスイッチ１０６のゲート電位とソース電位とが等しくなり、リークが生ずる恐れがある。このため、第２のプリチャージ電位ＰＶ２は、回路定数のばらつき等も考慮して常に黒レベル電位Ｂ２より低く、しかも黒レベル電位Ｂ２になるべく近い値となるように設定することが好ましい。
このサンプリング信号が立ち上がると、サンプリングスイッチ１０６がオフされるが、このときスイッチング素子１１４にて説明した電圧降下とは逆に電圧上昇が生じ、図９に示すようにデータ信号線Ｓｎの電位が上昇する。この上昇電圧ΔＶ４は、実施の形態１にて説明した降下電圧ΔＶ２と同様な式にて求められる。
このため、画素Ａ（ｍ−１，ｎ）の液晶層に充電される電圧は、本来のデータ信号電位よりも、上述した上昇電圧ΔＶ３及びΔＶ４分高い電圧となる。ただし、この上昇電圧を見込んで対向基板に形成した共通電極に印加される共通電極電位も高くしておけば、液晶層には該画素の黒表示に必要な電圧を印加できる。なお、サンプリングスイッチ１０６をＣＭＯＳトランジスタ構造としておけば、このような電圧上昇を防止することができる。
その後、水平走査信号（ｍ−１）がハイとなり、水平走査信号（ｍ）がロウとなる。これにより、図４に示す走査信号線Ｈｍが選択されて、この水平走査線Ｈｍに接続された全てのスイッチング素子１１４がオンする。
そして、以下、走査信号線Ｈｍ−１と同様にしてプリチャージ動作及びデータ書き込み動作が実施される。ただし、今回のプリチャージ動作及びデータ書き込み動作はいずれも正極性の電圧にて実施される。このため、図１のスイッチ１９０が切り換えられる。この結果、奇数番目のデータ信号線Ｓ１、Ｓ３、…Ｓｎ−１，Ｓｎ＋１、Ｓｎ＋３…には、第２のプリチャージ電源１７４ｂからの第２のプリチャージ電位ＰＶ２（５．５Ｖ）が供給される。一方、偶数番目のデータ信号線Ｓ２、Ｓ４、…Ｓｎ、Ｓｎ＋１、Ｓｎ＋３…には、第１のプリチャージ電源１７４ａからの第１のプリチャージ電位ＰＶ１（１０．５Ｖ）が供給される。
このｍ番目の水平走査期間でのデータ信号線Ｓnの電位について検討する。このデータ信号線Ｓｎの電位は、画素Ａ（ｍ−１，ｎ）にて黒表示を行なうための電位から、第１のプリチャージ電位ＰＶ１（５．５Ｖ）にプリチャージされる。この後、図９のタイミングチャートに示されるように、サンプリング信号の立ち下がりにてサンプリングスイッチ１０６をオンする時に、スイッチングノイズが発生し、それがデータ信号線Ｓｎに重畳される。このサンプリングスイッチ１０６のオン時に発生するスイッチングノイズは、データ信号線Ｓｎの電位を一時的に減少させる方向に作用し、プリチャージによってデータ信号線Ｓｎの電位を黒レベル電位Ｂ１（１Ｖ）まで放電させる方向と同方向に作用する。
従ってｍ番目の水平走査期間では、上述のスイッチングノイズが、データ信号線Ｓｎが黒レベル電位Ｂ１の電位となる放電を早めるように作用する。このため、第１のプリチャージ電位ＰＶ１を従来の４Ｖよりも高くしても、サンプリング期間内にデータ信号線Ｓｎの電位を、第１のプリチャージ電位からデータ信号電位に設定することができる。
特に、第１のプリチャージ電位ＰＶ１は、負極性の電圧駆動時での白レベル電位Ｗ１（５Ｖ）よりも高い５．５Ｖに設定している。その理由は、図９のｍ番目の水平走査期間では、この５．５Ｖの第１のプリチャージ電位ＰＶ１より、常にデータ信号線Ｓｎを放電させることで、白レベル電位Ｗ１（５Ｖ）及び黒レベル電位Ｂ１（１Ｖ）間のいずれかデータ信号電位に設定できるからである。このとき、サンプリング期間開始時のスイッチングノイズは、その放電を早める方向に作用する。
なお、ｍ番目の水平走査期間においても、サンプリングスイッチ１７２のオフ時に上述した上昇電圧ΔＶ４が生じ、図９に示す通りデータ信号線Ｓｎの電位が黒レベル電位Ｂ１よりも高い電圧となることは、上述した通りである。
（比較例２の説明）
図１０は、図９に示す第１，第２のプリチャージ電位ＰＶ１，ＰＶ２をそれぞれ、従来の４Ｖ，８Ｖに設定した場合の比較例１のタイミングチャートを示している。図１０のｍ−１番目の水平走査期間では、スイッチングノイズの悪影響により、データ信号線Ｓｎの電位が第１のプリチャージ電位ＰＶ１（４Ｖ）から黒レベル電位Ｂ１に充電される前にサンプリング期間が終了している。このため、データ信号線Ｓｎの電位は、本来の黒に対応するデータ信号電位でない電位Ｖｂとなり、画素Ａ（ｍ−１，ｎ）には本来のデータを反映しない電荷がチャージされ、画質が劣化することが分かる。
＜実施の形態３＞
上述の各実施の形態の液晶装置を用いて構成される電子機器は、図１８に示す表示情報出力源１０００、表示情報処理回路１００２、表示駆動回路１００４、液晶パネルなどの表示パネル１００６、クロック発生回路１００８および電源回路１０１０を含んで構成される。表示情報出力源１０００は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、などのメモリ、テレビ信号を同調して出力する同調回路などを含んで構成され、上述のタイミング回路ブロック２０に相当するクロック発生回路１００８からのクロックに基づいて、ビデオ信号などの表示情報を出力する。
表示情報処理回路１００２は、上述の各実施の形態のデータ処理回路ブロック３０に相当し、クロック発生回路１００８からのクロックに基づいて表示情報を処理して出力する。この表示情報処理回路１００２は、上述の増幅・極性反転回路、相展開回路、ローテーション回路等の他、ガンマ補正回路およびクランプ回路等を含むことができる。
駆動回路１００４は、上述の走査側駆動回路１０２、データ側駆動回路１０４およびプリチャージ駆動回路１６０、あるいはデータ側駆動回路１０４を含んで構成され、画素領域１００６を表示駆動する。電源回路１０１０は、上述の各回路に電力を供給する。
このような構成の電子機器として、図１９に示す液晶プロジェクタ、図２０に示すマルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）およびエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、あるいは携帯電話、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダー型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション裝置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置などを挙げることができる。
図１９に示す液晶プロジェクタは、透過型液晶パネルをライトバルブとして用いた投写型プロジェクタであり、例えば、プリズム合成方式の光学系を用いている。図１９において、プロジェクタ１１００では、白色光源のランプユニット１１０２から射出された投写光がライトガイド１１０４の内部で、複数のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲ、Ｇ、Ｂの３原色に分けられ、それぞれの色の画像を表示する３枚のアクティブマトリクス型液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｇおよび１１１０Ｂによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射される。
ダイクロイックプリズム１１１２では、レッドＲおよびブルーＢの光が９０°曲げられ、グリーンＧの光が直進するので各色の画像が合成され、投写レンズ１１１４を通してスクリーンなどにカラー画像が投写される。本実施の形態の投写型プロジェクタにおいては、実施の形態１および２に示される液晶装置を適用しているために、前記第１のプリチャージ電位ＰＶ１と、前記第２のプリチャージ電位ＰＶ２が、画素に印加する電圧振幅の中心電位に対して非対称とされているために、投写型表示装置における光クロストークを防止することができる。
図２０に示すパーソナルコンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、液晶表示画面１２０６とを有する。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、本発明は上述の各種の液晶パネルの駆動に適用されるものに限らず、エレクトロルミネッセンス、プラズマディスプレー装置、ＣＲＴ等を用いた画像表示装置にも適用可能である。

Claims (17)

1. 複数のデータ信号線と複数の走査信号線の交差に対応して設けられ、液晶を備えた複数の画素を有し、前記液晶に印加される電圧の極性を所定期間毎に反転させて駆動する液晶装置において、
   前記複数の走査信号線の少なくとも１本を選択する走査信号を、前記複数の走査信号線に供給する走査側駆動手段と、
   前記複数のデータ信号線の各々に前記データ信号を供給するためのデータ側駆動手段と、
   前記複数のデータ信号線の各々に前記データ信号を供給するのに先立って、当該データ信号に基づいて前記画素の液晶に印加される電圧の極性と同一極性の正極性又は負極性プリチャージ電位にて、前記複数のデータ信号線の各々をプリチャージする複数のプリチャージ用スイッチング手段と、を有し、
   前記データ信号は、前記液晶に負極性の電圧を印加する際には第１電位とそれよりも高い第２電位との間の負極性データ電圧振幅の範囲で変化し、前記液晶に正極性の電圧を印加する際には前記第２電位よりも高い第３電位とそれよりも高い第４電位との間の正極性データ電圧振幅の範囲で変化し、
   前記正極性及び負極性プリチャージ電位は、前記第１，第４電位間のデータ電圧振幅の中心電位に対して非対称に設定され、かつ、前記負極性プリチャージ電位を、前記負極性データ電圧振幅の中心電位よりも、前記第１電位に近づけて設定したことを特徴とする液晶装置。
2. 請求項１において、
   前記複数のスイッチング素子の各々を、Ｎチャンネル型トランジスタにより形成したことを特徴とする液晶装置。
3. 請求項１または２において、
   前記各データ信号線に供給する前記データ信号を、前記データ側駆動手段から出力されるサンプリング信号に基づきサンプリングする複数のサンプリング用スイッチング手段を有し、該サンプリング用スイッチング手段の各々を、Ｎチャンネル型トランジスタにより形成したことを特徴とする液晶装置。
4. 請求項２または３において、
   前記Ｎチャンネル型トランジスタは、ＭＯＳトランジスタまたは薄膜トランジスタであることを特徴とする液晶装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記負極性プリチャージ電位は、前記第１電位よりも高いことを特徴とする液晶装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記正極性プリチャージ電位は、前記第３電位より低いことを特徴とする液晶装置。
7. 複数のデータ信号線と複数の走査信号線の交差に対応して設けられ、液晶を備えた複数の画素を有し、前記液晶に印加される電圧の極性を所定期間毎に反転させて駆動する液晶装置において、
   前記複数の走査信号線の少なくとも１本を選択する走査信号を、前記複数の走査信号線に供給する走査側駆動手段と、
   前記複数のデータ信号線の各々に前記データ信号を供給するためのデータ側駆動手段と、
   前記複数のデータ信号線の各々に前記データ信号を供給するのに先立って、当該データ信号に基づいて前記画素の液晶に印加される電圧の極性と同一極性の正極性又は負極性プリチャージ電位にて、前記複数のデータ信号線の各々をプリチャージする複数のプリチャージ用スイッチング手段と、を有し、
   前記データ信号は、前記液晶に負極性の電圧を印加する際には第１電位とそれよりも高い第２電位との間の負極性データ電圧振幅の範囲で変化し、前記液晶に正極性の電圧を印加する際には前記第２電位よりも高い第３電位とそれよりも高い第４電位との間の正極性データ電圧振幅の範囲で変化し、
   前記正極性及び負極性プリチャージ電位は、前記第１，第４電位間のデータ電圧振幅の中心電位に対して非対称に設定され、かつ、前記正極性プリチャージ電位を、前記正極性データ電圧振幅の中心電位よりも、前記第４電位に近づけて設定したことを特徴とする液晶装置。
8. 請求項７において、
   前記複数のスイッチング素子の各々を、Ｐチャンネル型トランジスタにより形成したことを特徴とする液晶装置。
9. 請求項７または８において、
   前記各データ信号線に供給する前記データ信号を、前記データ側駆動手段から出力されるサンプリング信号に基づきサンプリングする複数のサンプリング用スイッチング手段を有し、該サンプリング用スイッチング手段の各々を、Ｐチャンネル型トランジスタにより形成したことを特徴とする液晶装置。
10. 請求項８または９において、
    前記Ｐチャンネル型トランジスタは、ＭＯＳトランジスタまたは薄膜トランジスタであることを特徴とする液晶装置。
11. 請求項７乃至１０のいずれかにおいて、
    前記正極性プリチャージ電位は、前記第４電位よりも低いことを特徴とする液晶装置。
12. 請求項７乃至１１のいずれかにおいて、
    前記負極性プリチャージ電位は、前記第２電位よりも高いことを特徴とする液晶装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれかにおいて、
    奇数本目の前記データ信号線に前記正極性または負極性プリチャージ電位を供給する前記プリチャージ用スイッチング手段に接続された第１のプリチャージラインと、
    偶数本目の前記データ信号線に前記正極性または負極性プリチャージ電位を供給する前記プリチャージ用スイッチング手段に接続された第２プリチャージラインとを有し、
    前記複数の走査信号線の少なくとも一本を選択する毎に、前記第１及び第２プリチャージラインと、前記正極性及び負極性プリチャージ電位との接続の組合せが切り換えられる
    ことを特徴とする液晶装置。
14. 光源と、該光源から射出された光を変調する請求項１乃至１３のいずれかに記載の液晶装置と、該液晶装置より変調された光を投写する投写光学手段と、を有することを特徴とする投写型表示装置。
15. 請求項１乃至１３のいずれかに記載の液晶装置を有することを特徴とする電子機器。
16. 複数のデータ信号線と複数の走査信号線の交差に対応して設けられ、液晶を備えた複数の画素を有する液晶装置を、前記液晶に印加される電圧の極性を所定期間毎に反転させて駆動する液晶装置の駆動方法において、
    前記複数の走査信号線の少なくとも１本を選択する走査信号を、前記複数の走査信号線に供給し、
    前記複数のデータ信号線の各々に前記データ信号を供給し、
    前記複数のデータ信号線の各々に前記データ信号を供給するのに先立って、当該データ信号に基づいて前記画素の液晶に印加される電圧の極性と同一極性の正極性又は負極性プリチャージ電位にて、前記複数のデータ信号線の各々をプリチャージし、
    前記データ信号は、前記液晶に負極性の電圧を印加する際には第１電位とそれよりも高い第２電位との間の負極性データ電圧振幅の範囲で変化し、前記液晶に正極性の電圧を印加する際には前記第２電位よりも高い第３電位とそれよりも高い第４電位との間の正極性データ電圧振幅の範囲で変化し、
    前記正極性及び負極性プリチャージ電位は、前記第１，第４電位間のデータ電圧振幅の中心電位に対して非対称に設定され、かつ、前記負極性プリチャージ電位を、前記負極性データ電圧振幅の中心電位よりも、前記第１電位に近づけて設定される
    ことを特徴とする液晶装置の駆動方法。
17. 複数のデータ信号線と複数の走査信号線の交差に対応して設けられ、液晶を備えた複数の画素を有する液晶装置を、前記液晶に印加される電圧の極性を所定期間毎に反転させて駆動する液晶装置の駆動方法において、
    前記複数の走査信号線の少なくとも１本を選択する走査信号を、前記複数の走査信号線に供給し、
    前記複数のデータ信号線の各々に前記データ信号を供給し、
    前記複数のデータ信号線の各々に前記データ信号を供給するのに先立って、当該データ信号に基づいて前記画素の液晶に印加される電圧の極性と同一極性の正極性又は負極性プリチャージ電位にて、前記複数のデータ信号線の各々をプリチャージし、
    前記データ信号は、前記液晶に負極性の電圧を印加する際には第１電位とそれよりも高い第２電位との間の負極性データ電圧振幅の範囲で変化し、前記液晶に正極性の電圧を印加する際には前記第２電位よりも高い第３電位とそれよりも高い第４電位との間の正極性データ電圧振幅の範囲で変化し、
    前記正極性及び負極性プリチャージ電位は、前記第１，第４電位間のデータ電圧振幅の中心電位に対して非対称に設定され、かつ、前記正極性プリチャージ電位を、前記正極性データ電圧振幅の中心電位よりも、前記第４電位に近づけて設定されることを特徴とする液晶装置の駆動方法。

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