JP3991633B2 - 駆動回路、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種情報の表示に用いて好適な電気光学装置の駆動回路、電気光学装置および電子機器に関する。
【0002】
【背景技術】
(1)サブフィールド駆動方式について
電気光学装置、例えば、電気光学材料として液晶を用いた液晶表示装置は、陰極線管(CRT)に代わるディスプレイデバイスとして、各種情報処理機器の表示部や液晶テレビなどに広く用いられている。ここで、従来の電気光学装置は、例えば、次のように構成されている。すなわち、従来の電気光学装置は、マトリクス状に配列した画素電極と、この画素電極に接続されたTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)のようなスイッチング素子などが設けられた素子基板と、画素電極に対向する対向電極が形成された対向基板と、これら両基板との問に充填された電気光学材料たる液晶とから構成される。
【0003】
そして、このような構成において、走査線を介してスイッチング素子に走査信号を印加すると、当該スイッチング素子が導通状態となる。この導通状態の際に、データ線を介して画素電極に、階調に応じた電圧の画像信号を印加すると、当該画素電極および対向電極の間の液晶層に画像信号の電圧に応じた電荷が蓄積される。電荷蓄積後、当該スイッチング素子をオフ状態としても、当該液晶層における電荷の蓄積は、画素電極および対向電極の容量性や蓄積容量などによって維持される。このように、各スイッチング素子を駆動させ、蓄積させる電荷量を階調に応じて制御すると、画素毎に光が変調され表示される濃度が変化することになる。このため、階調を表示することが可能となるのである。
【0004】
この際、各画素の電極に電荷を蓄積させるのは1画面を表示するための期間に対して、その一部の期間で良いため、第1に、走査線駆動回路によって、各走査線を順次選択するとともに、その走査線の選択期間において、第2に、データ線駆動回路によってデータ線を順次選択し、第3に、選択されたデータ線に、階調に応じた電圧の画像信号をサンプリングする構成により、走査線およびデータ線を複数の画素について共通化した時分割マルチプレックス駆動が可能となる。
【0005】
しかしながら、データ線に印加される画像信号は、階調に対応する電圧、すなわちアナログ信号である。このため、電気光学装置の周辺回路には、D/A変換回路やオペアンプなどが必要となるので、装置全体のコスト高を招致してしまう。くわえて、これらのD/A変換回路、オペアンプなどの特性や、各種の配線抵抗などの不均一性に起因して、表示ムラが発生するので、高品質な表示が極めて困難である、という問題があり、特に、高精細な表示を行う場合に顕著となる。さらに、液晶等の電気光学物質において、印加電圧と透過率との関係は、電気光学物質の種類に応じて相違する。このため、電気光学装置を駆動する駆動回路としては、各種の電気光学装置に対応できる汎用のものが望まれる。
【0006】
上述した事情により、本出願人は、1フレームを複数のサブフィールドに分割し、サブフィールド毎に各画素をオン/オフする技術を開発している。この技術によれば、各サブフィールド内で画素がオン/オフされる際の印加電圧は階調に拘らず一定であり、1フレーム内で画素がオン状態になるデューティ比(または電圧実効値)によって画素の階調が決定される。
【0007】
ここで、デューティ比を0〜100%の間で変化させながら電気光学装置の階調特性を観察すると、デューティ比0%付近において、デューティ比が変化しているにもかかわらず階調が変化しない領域が存在する。ここで、階調特性が立ち上がるポイントにおける電圧実効値を閾値電圧Vthと呼ぶ。閾値電圧Vthの値は液晶の組成に応じて異なるが、階調データの値に拘らずこの閾値電圧Vthを与えるために、常にオン状態に設定されるサブフィールドを設ける必要がある。
【0008】
ここで、必要とされる画像の階調数を2K(Kは1以上の整数)とした時、1フレーム内に2K+1個のサブフィールドを設ける方式と、K+1個のサブフィールドを設ける方式とが考えられる。前者の方式においては、各サブフィールド期間はほぼ等しい長さを有するが、電気光学装置の非線形特性を補償するために、必要に応じてサブフィールド期間は若干づつ増減される。これにより、前者の方式は電気光学装置の非線形特性を精密に補償できる点で有利である。
【0009】
一方、後者の方式においては、K+1個のサブフィールド期間のうちK個は、階調データの各ビットに対応付けられる。ここで各サブフィールド期間は、対応するビットの桁数に応じて、1フレーム内を20,21,22, …,2K-1の比に分割した長さを有する。
後者の方式は前者の方式と比較して、1フレーム内における画素のオン/オフ回数を少なくすることができ、消費電力を低く抑えられる点で有利である。
【0010】
(2)反転方式について
液晶に印加される電圧に直流成分が含まれていると、液晶を劣化させるため、従来のTFT液晶表示装置においては、各ドット毎に印加される電圧の極性は1フレーム毎に反転される。ここで、画面を構成する全ドットに着目すると、1フレーム内で全ドットに対して同一極性の電圧が印加される方式をフレーム反転方式という。また、各走査線毎に極性を切り換える方式をライン反転方式と呼び、各データ線毎に極性を切り換える方式をソース反転方式と呼ぶ。さらに、各ドット毎に極性を切り換える方式をドット反転方式と呼ぶ。
【0011】
各ドットに印加される電圧の極性をフレーム毎に切り換えると、正負の電圧の絶対値の誤差等に応じて透過率に若干の相違が生じ、フリッカーが生ずる場合がある。このフリッカーによる影響を低減させるためにはドット反転方式を採用することが最適であり、次に好ましいものがライン反転方式もしくはソース反転方式である。フレーム反転方式は、全ドットの極性がフレーム毎に切り替わるため、フリッカーが目立ちやすいという点で不利な方式である。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、液晶表示装置に課せられる様々な要請により、フレーム反転方式を採用せざるを得ない場合も多かった。例えば、主として小型電子機器においては、データ線駆動回路の電源電圧を低電圧化するために、対向電極の極性を1フレーム毎に切り換えるものもあり、この場合には全ドットの印加電圧の極性をフレーム毎に共通にせざるを得なかった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、全ドットの印加電圧の極性を共通にしつつ、フリッカーの影響を低減できる電気光学装置の駆動回路、電気光学装置および電子機器を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る駆動回路は、データ線と走査線との交差部に対応して設けられた画素を備え、前記画素の階調が一つのフレーム内で前記画素がオンになるデューティ比に応じて決定される電気光学装置を駆動する駆動回路であって、前記画素がオンまたはオフになるデータ信号を前記データ線を介して前記画素に対して供給し、前記データ信号の極性は、交流化信号の極性の反転に応じて反転し、前記一つのフレームの次のフレームにおける前記交流化信号の波形は、前記一つのフレームにおける前記交流化信号の波形の反転した波形であり、前記複数のサブフィールドのうち少なくとも第1のサブフィールドにおいて、前記画素を常にオンとし、前記データ信号の極性を、前記1フレーム内において3以上の奇数回反転させることを特徴とする。
上記の駆動回路において、前記複数のサブフィールドのうち連続する第2および第3のサブフィールドにおいて、前記第2のサブフィールドにおける前記データ信号の極性を、前記第3のサブフィールドにおいて反転させるようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記複数のサブフィールドのうち一部のサブフィールドにおいては、前記データ信号の極性は複数回反転し、前記一部のサブフィールドにおいて、前記データ信号が極性を反転する毎に、前記画素に前記データ信号を書き込むようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記一部のサブフィールドは、少なくとも前記複数のサブフィールドのうちの最も長いサブフィールドを含むようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記複数のサブフィールドのうち、連続する2つのサブフィールドにおいては、前記データ信号の極性を一定に保持し、前記連続する2つのサブフィールドの各々毎に、前記画素に前記データ信号を書き込むようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記連続する2つのサブフィールドは、少なくとも前記複数のサブフィールドのうちの最も短いサブフィールドを含むようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記交流化信号の極性を、前記一つのフレーム内で反転するようにしてもよい。
本発明に係る電気光学装置は、複数の走査線と、複数のデータ線と、前記複数の走査線および前記複数のデータ線の交差に対応して配設された複数の画素と、請求項1乃至9のいずれかに記載の駆動回路と、を含み、前記複数の画素は、画素電極と、前記画素電極に対して対向配置された対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に配置された電気光学材料と、前記複数のデータ線のうちの一つのデータ線と前記画素電極との導通を制御するスイッチング素子と、を備えていることを特徴とする。
上記の電気光学装置において、前記対向電極に印加する電位は、前記データ信号の極性とは逆位相の極性となるように反転させるようにしてもよい。
上記の電気光学装置において、さらに前記複数の走査線を駆動する走査線駆動回路を含み、前記走査線駆動回路は、前記複数の走査線に対して複数ラインごとに飛ばしながら走査信号を出力するようにしてもよい。
本発明に係る電子機器は、上記の電気光学装置を備えることを特徴とする。
本発明に係る駆動回路は、複数の画素を、複数のフレームのうち一つのフレームに含まれる複数のサブフィールドの各々毎にオンまたはオフすることによって階調表示を行う電気光学装置を駆動する駆動回路であって、階調データに基づいて、前記複数の画素の各々に対して前記複数のサブフィールドの各々毎にオン電位またはオフ電位になるデータ信号を印加するデータ線駆動回路と、を具備し、前記データ線駆動回路は、電位選択回路を含み、前記電位選択回路は、交流化信号に基づいて二値信号を電位に変換することにより前記データ信号として出力し、前記データ信号の極性は、前記交流化信号の極性の反転に応じて反転し、前記複数のフレームのうちの前記一つのフレームの次のフレームにおける前記交流化信号の波形は、前記一つのフレームにおける前記交流化信号の波形の反転した波形であることを特徴とする。
上記の駆動回路において、前記データ信号の極性を、前記1フレーム内において3以上の奇数回反転させるようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記複数のサブフィールドのうち連続する第1および第2のサブフィールドにおいて、前記第1のサブフィールドにおける前記データ信号の極性を、前記第2のサブフィールドにおいて反転させるようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記複数のサブフィールドのうち一部のサブフィールドにおいては、前記データ信号の極性は複数回反転し、前記一部のサブフィールドにおいて、前記データ信号が極性を反転する毎に、前記画素に前記データ信号を書き込むようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記一部のサブフィールドは、少なくとも前記複数のサブフィールドのうちの最も長いサブフィールドを含むようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記複数のサブフィールドのうち、連続する2つのサブフィールドにおいては、前記データ信号の極性を一定に保持し、前記連続する2つのサブフィールドの各々毎に、前記画素に前記データ信号を書き込むようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記連続する2つのサブフィールドは、少なくとも前記複数のサブフィールドのうちの最も短いサブフィールドを含むようにしてもよい。
本発明に係る他の駆動回路は、データ線と走査線との交差部に対応して設けられた画素を備え、前記画素の階調が一つのフレーム内で前記画素がオンになるデューティ比に応じて決定される電気光学装置を駆動する駆動回路であって、前記画素がオンまたはオフになるデータ信号を前記データ線を介して前記画素に対して供給し、前記データ信号の極性は、交流化信号の極性の反転に応じて反転し、前記一つのフレームの次のフレームにおける前記交流化信号の波形は、前記一つのフレームにおける前記交流化信号の波形の反転した波形であることを特徴とする。
上記の駆動回路において、前記複数のサブフィールドのうち第1のサブフィールドにおける前記データ信号の極性は、前記複数のサブフィールドのうちの前記第1のサブフィールドに連続する第2のサブフィールドにおける前記データ信号の極性と異なるようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記複数のサブフィールドのうち一部のサブフィールドにおいては、前記データ信号の極性を複数回反転し、前記一部のサブフィールドにおいて、前記データ信号が極性を反転する毎に、前記画素に前記データ信号を供給するようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記一部のサブフィールドは、少なくとも前記複数のサブフィールドのうちの最も長いサブフィールドを含むようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記複数のサブフィールドのうち、連続する2つのサブフィールドにおいては、前記データ信号の極性を一定に保持し、前記連続する2つのサブフィールドの各々毎に、前記画素に前記データ信号を供給するようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記連続する2つのサブフィールドは、少なくとも前記複数のサブフィールドのうちの最も短いサブフィールドを含むようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記交流化信号の極性を、前記一つのフレーム内で反転するようにしてもよい。
本発明に係る電気光学装置は、複数の走査線と、複数のデータ線と、前記複数の走査線および前記複数のデータ線の交差に対応して配設された複数の画素と、上記の駆動回路と、を含み、前記複数の画素は、画素電極と、前記画素電極に対して対向配置された対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に配置された電気光学材料と、前記複数のデータ線のうちの一つのデータ線と前記画素電極との導通を制御するスイッチング素子と、を備えていることを特徴とする。
上記の電気光学装置において、前記対向電極に印加する電位は、前記データ信号の極性とは逆位相の極性となるように反転させるようにしてもよい。
上記の電気光学装置において、さらに前記複数の走査線を駆動する走査線駆動回路を含み、前記走査線駆動回路は、前記複数の走査線に対して複数ラインごとに飛ばしながら走査信号を出力するようにしてもよい。
上記の電気光学装置を電子機器に搭載してもよい。
本発明の一の見地における電気光学装置の駆動回路においては、1フレームを複数のサブフィールドに分割し、マトリクス状に配設された複数の画素を、該サブフィールド毎にオンまたはオフすることによって階調表示を行う電気光学装置の駆動回路であって、階調データに基づいて、前記各画素に対して前記各サブフィールド毎にオン電位またはオフ電位になるデータ信号(dk)を印加するデータ線駆動回路(140)と、前記データ信号(dk)の極性を、前記1フレーム内において複数回反転させる極性反転回路(タイミング信号生成回路200)とを具備することを特徴とする。
ここで、上記電気光学装置の駆動回路において、前記極性反転回路(200)は、前記データ信号(dk)の極性を、前記1フレーム内において3以上の奇数回反転させてもよい。
さらに、上記電気光学装置の駆動回路において、前記極性反転回路(200)は、連続する第1および第2のフレームにおいて、前記第1のフレームにおける前記データ信号(dk)の極性を、前記第2のフレームにおいて反転させてもよい。
さらに、上記電気光学装置の駆動回路において、前記極性反転回路(200)は、一部のサブフィールドにおいては、前記データ信号(dk)の極性を複数回反転させ、前記データ線駆動回路(140)は、前記一部のサブフィールドにおいて、該データ信号(dk)が極性を反転する毎に、前記画素に該データ信号(dk)を書き込む(変形例のPL04,PL05等)ようにしてもよい。
【0014】
また、上記電気光学装置の駆動回路において、前記一部のサブフィールドは、少なくとも最も長いサブフィールド(SF3)を含むようにするとよい。
さらに、上記何れかに記載の電気光学装置の駆動回路において、前記極性反転回路(200)は、一部の連続する2つのサブフィールドにおいては、前記データ信号(dk)の極性を一定に保持し、前記データ線駆動回路(140)は、前記一部の連続する2つのサブフィールドの各サブフィールド毎に、前記画素に該データ信号(dk)を書き込む(実施形態のPL03,変形例のPL05等)ようにしてもよい。
さらに、上記電気光学装置の駆動回路において、前記一部の連続する2つのサブフィールドは、少なくとも最も短いサブフィールド(SF1)を含むようにしてもよい。
【0015】
また、本発明の他の見地における電気光学装置は、複数の走査線(112)と、複数のデータ線(114)と、これら走査線およびデータ線の各交差に対応して配設され画素を構成する画素電極(118)と、前記画素電極毎に設けられ、当該走査線を介して供給される走査信号によって、当該データ線と当該画素電極との導通を制御するスイッチング素子とを備えた素子基板(101)と、前記画素電極に対して対向配置された対向電極(108)を備える対向基板(102)と、前記素子基板と前記対向基板との問に挟持された電気光学材料(液晶105)と、1フレームを分割したサブフィールド毎に前記走査信号を前記走査線の各々に順次供給する走査線駆動回路(130)と、階調データに基づいて、前記各画素に対して前記各サブフィールド毎にオン電位またはオフ電位になるデータ信号(dk)を印加する上記駆動回路とを具備することを特徴とする。
さらに、該電気光学装置において、前記極性反転回路(200)は、前記対向電極(108)に印加する電位を、前記データ信号(dk)の極性とは逆位相の極性となるように反転させるようにしてもよい。
また、本発明の他の見地における電子機器は、上記何れかの電気光学装置を備えることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
1.実施形態の構成
1.1.全体構成
次に、本発明の一実施形態の電気光学装置の構成を図1を参照し説明する。
図において、タイミング信号生成回路200には、図示せぬ上位装置から垂直同期信号Vs、水平同期信号Hsおよび入力階調データD0〜D2のドットクロック信号DCLKが供給される。また、発振回路150は、読み出しタイミングの基本クロックRCLKをタイミング信号生成回路200に供給する。タイミング信号生成回路200は、これらの信号にしたがって、次に説明する各種のタイミング信号やクロック信号などを生成するものである。
【0017】
まず、駆動信号LCOMは、対向基板の対向電極に印加される信号であり、本実施形態においては一定電位(零電位)になる。また、本実施形態においては、1フレームが複数のサブフィールドSF0〜SF3に分割され、画素がサブフィールド毎にオンオフされることによって階調表示が行われる。スタートパルスDYは、各サブフィールドにおいて最初に出力されるパルス信号である。クロック信号CLYは、走査側(Y側)の水平走査期間を規定する信号である。
【0018】
ラッチパルスLPは、水平走査期間の最初に出力されるパルス信号であって、クロック信号CLYのレベル遷移(すなわち、立ち上がりおよび立ち下がり)時に出力されるものである。クロック信号CLXは、表示用のドットクロック信号である。次に、交流化信号PLは、各フレーム内のサブフィールドSF0,SF2,SF3の開始時に極性反転する信号である。但し、サブフィールドSF1の開始時には極性は反転されない。
【0019】
ここで、サブフィールド駆動の概要を、図6のスタートパルスDYの波形を参照しつつ説明しておく。まず、フレームの最初にサブフィールドSF0が設けられる。このサブフィールドの長さは、液晶の透過率が0%(ノーマリーブラックの場合)から立ち上がる境界となる長さ、すなわち閾値電圧Vthを与える長さに設定される。
【0020】
また、サブフィールドSF1〜SF3は、入力階調データD0〜D2の各ビットに対応した重み付けを有する長さに設定されている。すなわち、サブフィールドSF1は、最下位ビットである階調データD0に対応し、そのオンオフによって、階調データD0のオンオフに対応する透過率の変化を起こす長さに設定されている。サブフィールドSF2,SF3も、それぞれのオンオフによって階調データD1,D2のオンオフに対応する透過率の変化を起こす長さに設定されている。
【0021】
本実施形態においては、サブフィールドSF2,SF3は、各々サブフィールドSF1の2倍,4倍程度の長さを有している。但し、実際には液晶の非直線性を補償するために、各サブフィールドの長さは適宜増減される。
【0022】
図1に戻り、素子基板101上における表示領域101aには、図においてX(行)方向に延在して複数本の走査線112が形成されている。また、複数本のデータ線114が、Y(列)方向に沿って延在して形成されている。そして、画素110は、走査線112とデータ線114との各交差に対応して設けられて、マトリクス状に配列されている。ここで、走査線112の総本数をm本とし、データ線114の総本数をn本とする(m、nはそれぞれ2以上の整数)。
【0023】
1.2.画素の構成
画素110の具体的な構成としては、例えば、図2(a)に示されるものが挙げられる。この構成では、薄膜トランジスタ(TFT)116のゲートが走査線112に、ソースがデータ線114に、ドレインが画素電極118に、それぞれ接続されるとともに、画素電極118と対向電極108との間に電気光学材料たる液晶105が挟持されて液晶層が形成されている。ここで、対向電極108は、画素電極118と対向するように対向基板に一面に形成される透明電極である。また、画素電極118と対向電極108とに並列して蓄積容量119が形成され、画素電極118から電荷がリークすることによる表示への影響を小さくしている。なお、この実施形態では、蓄積容量119の一方の電位を対向電極108と同電位としたが、接地電位GNDやゲート線の電位と同電位としても良い。
【0024】
ここで、図2(a)に示される構成では、トランジスタ116として一方のチャネル型のみが用いられているために、オフセット電圧が必要となるが、図2(b)に示されるように、Pチャネル型トランジスタとNチャネル型トランジスタとを相補的に組み合わせた構成とすれば、オフセット電圧の影響をキャンセルすることができる。ただし、この相補型構成では、走査信号として互いに排他的レベルを供給する必要が生じるため、1行の画素110に対して走査線112a,112bの2本の走査線が必要となる。
【0025】
1.3.走査線駆動回路130
説明を再び図1に戻す。走査線駆動回路130は、サブフィールドの最初に供給されるスタートパルスDYをクロック信号CLYにしたがって転送し、走査線112の各々に走査信号G1, G2, G3, … ,Gmとして順次排他的に供給するものである。
【0026】
1.4.データ変換回路300
データ変換回路300は、ドットクロック信号DCLKに同期して入力される入力階調データD0〜D2を、クロック信号CLXに同期するデータ信号Dsに変換し出力するものである。
【0027】
1.5.データ線駆動回路140
次に、データ線駆動回路140は、ある水平走査期間においてデータ信号Dsをデータ線114の本数に相当するn個順次ラッチした後、ラッチしたn個のデータ信号Dsを、次の水平走査期間において、電位選択回路1440を介して、それぞれ対応するデータ線114にデータ信号d1, d2, d3, …dnとして一斉に供給するものである。ここで、データ線駆動回路140の具体的な構成は、図3に示される通りである。すなわち、データ線駆動回路140は、Xシフトレジスタ1410と、第1のラッチ回路1420と、第2のラッチ回路1430と、電位選択回路1440とから構成されている。
【0028】
このうちXシフトレジスタ1410は、水平走査期間の最初に供給されるラッチパルスLPをクロック信号CLXにしたがって転送し、ラッチ信号S1, S2, S3, …, Snとして順次排他的に供給するものである。次に、第1のラッチ回路1420は、データ信号Dsをラッチ信号S1, S2, S3, …, Snの立ち下がりにおいて順次ラッチするものである。そして、第2のラッチ回路1430は、第1のラッチ回路1420によりラッチされたデータ信号Dsの各々をラッチパルスLPの立ち下がりにおいて一斉にラッチし、電位選択回路1440に転送する。
【0029】
電位選択回路1440は、交流化信号PLに基づいてこれらのラッチした二値信号を電位に変換し、データ信号d1, d2, d3, …,dnとしてデータ線114に印加するものである。すなわち、交流化信号PLがLレベルであれば、データ信号d1, d2, d3, …dnのHレベルは電位V1に、Lレベルは零電位に変換される。一方、交流化信号PLがHレベルであれば、データ信号d1, d2, d3, …dnのHレベルは電位−V1に、Lレベルは零電位に変換される。
【0030】
1.6.液晶装置の構成
上述した電気光学装置の構造について、図5(a),(b)を参照して説明する。ここで、同図(a)は、電気光学装置100の構成を示す平面図であり、同図(b)は、同図(a)におけるA−A´線の断面図である。これらの図に示されるように、電気光学装置100は、画素電極118などが形成された素子基板101と、対向電極108などが形成された対向基板102とが、互いにシール材104によって一定の間隙を保って貼り合わせられるとともに、この間隙に電気光学材料としての液晶105が挟持された構造となっている。なお、実際には、シール材104には切欠部分があって、ここを介して液晶105が封入された後、封止材により封止されるが、これらの図においては省略されている。ここで、素子基板101および対向基板102はガラスや石英などの非晶質基板である。そして、画素電極118等は、素子基板101に半導体簿膜を堆積して成るTFTによって形成されている。すなわち、電気光学装置100は、透過型として用いられることになる。
【0031】
さて、素子基板101において、シール材104の内側かつ表示領域101aの外側領域には、遮光膜106が設けられている。この遮光膜106が形成される領域内のうち、領域130aには走査線駆動回路130が形成され、また領域140aにはデータ線駆動回路140が形成されている。すなわち、遮光膜106は、この領域に形成される駆動回路に光が入射するのを防止している。この遮光膜106には、対向電極108とともに、駆動信号LCOMが印加される構成となっている。このため、遮光膜106が形成された領域では、液晶層への印加電圧がほほゼロとなるので、画素電極118の電圧無印加状態と同じ表示状態となる。
【0032】
また、素子基板101において、データ線駆動回路140が形成される領域140a外側であって、シール材104を隔てた領域107には、複数の接続端子が形成されて、外側からの制御信号や電源などを入力する構成となっている。一方、対向基板102の対向電極108は、基板貼合部分における4隅のうち、少なくとも1箇所において設けられた導通材(図示省略)によって、素子基板101における遮光膜106および接続端子と電気的な導通が図られている。すなわち、駆動信号LCOMは、素子基板101に設けられた接続端子を介して、遮光膜106に、さらに、導通材を介して対向電極108に、それぞれ印加される構成となっている。
【0033】
ほかに、対向基板102には、電気光学装置100の用途に応じて、例えば、直視型であれば、第1に、ストライプ状や、モザイク状、トライアングル状等に配列したカラーフィルタが設けられ、第2に、例えば、金属材料や樹脂などからなる遮光膜(ブラックマトリクス)が設けられる。なお、色光変調の用途の場合には、例えば、後述するプロジェクタのライトバルブとして用いる場合には、カラーフィルタは形成されない。また、直視型の場合、電気光学装置100に光を対向基板102側から照射するフロントライト、もしくは素子基板101側から光を照射するバックライトが必要に応じて設けられる。くわえて、素子基板101および対向基板102の電極形成面には、それぞれ所定の方向にラビング処理された配向膜(図示省略)など設けられて、電圧無印加状態における液晶分子の配向方向を規定する一方、素子基板101と対向基板102には、配向方向に応じた偏光板(図示省略)が設けられる。ただし、液晶105として、高分子中に微小粒として分散させた高分子分散型液晶を用いれば、前述の配向膜や偏光子などが不要となる結果、光利用効率が高まるので、高輝度化や低消費電力化などの点において有効である。
【0034】
2.実施形態の動作
次に、上述した実施形態に係る電気光学装置の動作について説明する。図6は、この電気光学装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。まず、上述したように、交流化信号PLは各フレーム内のサブフィールドSF0,SF2,SF3の開始時に極性反転する信号であり、その波形は同図に示すように1フレーム(1F)内で3回極性反転することになる。一方、スタートパルスDYは、各サブフィールドの開始時に供給される。
【0035】
ここで、交流化信号PLがLレベルとなるサブフィールドにおいて、スタートパルスDYが供給されると、走査線駆動回路130(図1参照)におけるクロック信号CLYにしたがった転送によって、走査信号G1, G2, G3, … ,Gmが期間(t)に順次排他的に出力される。なお、期間(t)は、最も短いサブフィールドSF1と同等、もしくはさらに短い期間に設定されている。
【0036】
さて走査信号G1, G2, G3, … ,Gmは、それぞれクロック信号CLYの半周期に相当するパルス幅を有し、また、上から数えて1本目の走査線112に対応する走査信号G1は、スタートパルスDYが供給された後、クロック信号CLYが最初に立ち上がってから、少なくともクロック信号CLYの半周期だけ遅延して出力される構成となっている。したがって、スタートパルスDYが供給されてから、走査信号G1が出力されるまでに、ラッチパルスLPの1ショット(G0)がデータ線駆動回路140に供給されることになる。
【0037】
そこで、このラッチパルスLPの1ショット(G0)が供給された場合について検討してみる。まず、このラッチパルスLPの1ショット(G0)がデータ線駆動回路140に供給されると、データ線駆動回路140(図3参照)におけるクロック信号CLXにしたがった転送によって、ラッチ信号S1, S2, S3, …,Snが水平走査期間(1H)に順次排他的に出力される。なお、ラッチ信号S1,S2, S3, …, Snは、それぞれクロック信号CLXの半周期に相当するパルス幅を有している。
【0038】
この際、図3における第1のラッチ回路1420は、ラッチ信号S1の立ち下がりにおいて、上から数えて1本目の走査線112と、左から数えて1本目のデータ線114との交差に対応する画素110へのデータ信号Dsをラッチし、次に、ラッチ信号S2の立ち下がりにおいて、上から数えて1本目の走査線112と、左から数えて2本目のデータ線114との交差に対応する画素110へのデータ信号Dsをラッチし、以下、同様に、上から数えて1本目の走査線112と、左から数えてn本目のデータ線114との交差に対応する画素110へのデータ信号Dsをラッチする。
【0039】
これにより、まず、図1において上から1本目の走査線112との交差に対応する画素1行分のデータ信号Dsが、第1のラッチ回路1420により点順次的にラッチされることになる。なお、データ変換回路300は、第1のラッチ回路1420によるラッチのタイミングに合わせて、各画素の階調データD0〜D2をデータ信号Dsに変換して出力することはいうまでもない。
【0040】
次に、クロック信号CLYが立ち下がって、走査信号G1が出力されると、図1において上から数えて1本目の走査線112が選択される結果、当該走査線112との交差に対応する画素110のトランジスタ116がすべてオンとなる。一方、当該クロック信号CLYの立ち下がりによってラッチパルスLPが出力される。そして、このラッチパルスLPの立ち下がりタイミングにおいて、第2のラッチ回路1430は、第1のラッチ回路1420によって点順次的にラッチされたデータ信号Dsを、電位選択回路1440を介して、対応するデータ線114の各々にデータ信号d1, d2, d3, …,dnとして一斉に供給する。このため、上から数えて1行目の画素110においては、データ信号d1, d2, d3, …,dnの書込が同時に行われることとなる。
【0041】
この書込と並行して、図1において上から2本目の走査線112との交差に対応する画素1行分のデータ信号Dsが、第1のラッチ回路1420により点順次的にラッチされる。そして、以降同様な動作が、m本目の走査線112に対応する走査信号Gmが出力されるまで繰り返される。すなわち、ある走査信号Gi(iは、1≦i≦mを満たす整数)が出力される1水平走査期間(1H)においては、i本目の走査線112に対応する画素110の1行分に対するデータ信号d1, d2, d3, …,dnの書込と、(i+1)本目の走査線112に対応する画素110の1行分に対するデータ信号Dsの点順次的なラッチとが並行して行われることになる。なお、画素110に書き込まれたデータ信号は、次のサブフィールドにおける書込まで保持される。
【0042】
以下同様な動作が、サブフィールドの開始を規定するスタートパルスDYが供給される毎に繰り返される。但し、サブフィールドSF0においては、データ信号Dsのレベルは常にHレベルである。また、交流化信号PLの極性が反転すれば、データ信号d1, d2, d3, …,dnの極性が反転することは上述した通りである。ここで、ある画素の階調データD2,D1,D0の様々な値に対する、画素印加電圧波形を図4に示す。
【0043】
3.電子機器の具体例
3.1.プロジェクタ
次に、上述した電気光学装置を具体的な電子機器に用いた例のいくつかについて説明する。
まず、上記実施形態に係る電気光学装置をライトバルブとして用いた投射型表示装置であるプロジェクタ5400について説明する。
図7(a)は、投射型表示装置の要部を示す概略構成図である。図中、5431は光源、5442,5444はダイクロイックミラー、5443,5448,5449は反射ミラー、5445は入射レンズ、5446はリレーレンズ、5447は出射レンズ、100R,100G,100Bは上記電気光学装置による液晶光変調装置、5451はクロスダイクロイックプリズム、5437は投射レンズを示す。光源5431はメタルハライド等のランプ5440とランプの光を反射するリフレクタ5441とからなる。青色光・緑色光反射のダイクロイックミラー5442は、光源5431からの光束のうちの赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー5443で反射されて、赤色光用液晶光変調装置100Rに入射される。一方、ダイクロイックミラー5442で反射された色光のうち緑色光は緑色光反射のダイクロイックミラー5444によって反射され、緑色光用液晶光変調装置100Gに入射される。
【0044】
一方、青色光は第2のダイクロイックミラー5444も透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ5445、リレーレンズ5446、出射レンズ5447を含むリレーレンズ系からなる導光手段が設けられ、これを介して青色光が青色光用液晶光変調装置100Bに入射される。各光変調装置により変調された3つの色光はクロスダイクロイックプリズム5451に入射する。このプリズムは4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ5437によってスクリーン5452上に投射され、画像が拡大されて表示される。
【0045】
3.2.モバイル型コンピュータ
次に、上記電気光学装置を、モバイル型のパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。図7(b)は、このパーソナルコンピュータの構成を示す正面図である。図において、モバイル型コンピュータ5200は、キーボード5202を備えた本体部5204と、表示ユニット5206とから構成されている。この表示ユニット5206は、先に述べた電気光学装置100の後方にバックライトを付加することにより構成されている。
【0046】
3.3.携帯電話器
さらに、上記電気光学装置を、携帯電話器に適用した例について説明する。図7(c)は、この携帯電話器の構成を示す正面図である。図において、携帯電話器5300は、複数の操作ボタン5302のほか、受話口5304、送話口5306とともに、電気光学装置100を備えるものである。この電気光学装置100にも、必要に応じてその後方にバックライトが設けられる。
【0047】
3.4.その他
電子機器としては、以上説明した他にも、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器に対して、上述した電気光学装置が適用可能なのは言うまでもない。
【0048】
4.変形例
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように種々の変形が可能である。
(1)上述した実施形態にあっては、図6の最上段に示すように交流化信号PLを反転させたが、交流化信号PLを反転させる態様はこれに限定されるものではない。すなわち、1フレーム内で「3」以上の奇数回極性が反転し、階調データD0〜D2にかかわらず画素印加電圧波形の直流成分が「0」になる信号であれば、種々の信号を交流化信号PLとして採用することができる。
【0049】
ここで、具体的に交流化信号PLとして採用し得る種々の波形を図8のPL02〜PL05に示す。なお、交流化信号PL01は、フレーム周期毎に極性反転される従来技術の信号を参考までに示したものである。まず、交流化信号PL03は、上記実施形態において採用された交流化信号PLに等しい。次に、交流化信号PL02は、サブフィールドSF1,SF2,SF3の開始タイミングにおいて極性反転させた例である。この信号を採用すると、あるフレームのサブフィールドSF3における極性と次のフレームのサブフィールドSF0における極性とが等しくなる。このため、比較的長い期間(サブフィールドSF3,SF0の合計に相当する期間)に渡って画素印加電圧波形の極性が反転しないため、上記実施形態よりはややフリッカーが目立ちやすくなる。
【0050】
また、交流化信号の反転タイミングはサブフィールドの開始時に限られず、サブフィールドの途中であってもよい。その例として、サブフィールドSF3の1/2のタイミングで極性反転を行う例を交流化信号PL04,PL05に示す。交流化信号PL04においては、その他に各サブフィールドSF0〜SF3の開始タイミングにおいて極性反転するから、1フレーム内で5回極性反転することになる。また、交流化信号PL05においては、その他にサブフィールドSF0,SF3の開始タイミングで極性反転するから、1フレーム内で3回極性反転することになる。このように、交流化信号を1フレーム内で奇数回反転することにより、あるフレーム(Jフレーム)と次のフレーム(J+1フレーム)では、交流化信号の波形はちょうど反転した波形にすることができる。
【0051】
交流化信号PL04,PL05においては、サブフィールドSF3の途中で交流化信号の極性反転が発生するため、このタイミングでデータ信号d1, d2, d3, …,dnを再度書込む必要がある。すなわち、サブフィールドSF3の1/2のタイミングにおいて、新たなサブフィールドの開始時と同様に、走査線駆動回路130に対してスタートパルスDYを供給するとともに、サブフィールドSF3の開始時に供給されたデータ信号Dsと同一のデータ信号Dsをデータ線駆動回路140に再度供給する必要がある。一方、交流化信号PL04においては、同一極性の持続時間を最も長いサブフィールドSF3の1/2程度にまで縮めることができるから、フリッカーを防止する点では図8に示す波形のうちで最も有利である。
【0052】
(2)また、上述した実施形態にあっては、サブフィールド数は「4」(SF0〜SF3)であったが、本発明においてサブフィールド数は任意であることは言うまでもない。一例として、サブフィールド数が「5」(SF0〜SF4)である場合に採用し得る種々の波形を図9のPL12〜PL16に示す。なお、交流化信号PL11は、フレーム周期毎に極性反転される従来技術の信号を参考までに示したものである。まず、交流化信号PL12においては、各サブフィールドSF0〜SF4の開始タイミングで反転している。このように、サブフィールド数が奇数であれば、各サブフィールド毎に極性反転することにより、1フレーム内における反転回数を奇数(この場合は「5」)にすることができる。
【0053】
また、交流化信号PL13においては、サブフィールドSF0,SF2,SF4の各開始タイミングにおいて反転することにより、反転回数を「3」に設定している。また、交流化信号PL14においては、サブフィールドSF1,SF2,SF3,SF4の各開始タイミングおよびサブフィールドSF4の1/2のタイミングで極性反転することにより、反転回数を「5」に設定している。このように、サブフィールドSF4の途中で極性反転することにより、図8において説明した交流化信号PL04と同様に、同一極性の持続時間を最も長いサブフィールドSF4の1/2程度にまで縮めることができるから、フリッカーを防止する点で有利である。
【0054】
また、交流化信号PL15においては、各サブフィールドSF0〜SF4の開始タイミングと、サブフィールドSF3およびSF4の各1/2のタイミングとにおいて極性反転される。すなわち、1フレーム内で「7」回の極性反転が行われることになる。また、交流化信号PL16においては、サブフィールドSF0およびSF4の各開始タイミングと、サブフィールドSF4の1/2のタイミングとにおいて極性反転される。すなわち、1フレーム内で「3」回の極性反転が行われることになる。
【0055】
(3) 上述した実施形態にあっては、液晶に印加される電圧の直流成分を「0」にするために交流化信号PLの波形を1フレームの周期毎に反転することとしたが、本発明は、これに限られず、例えば、2フレーム以上の周期毎に波形を反転する構成としても良い。
【0056】
(4) 上記実施形態においては、画素が常時オンになるオン区間はサブフィールドSF0として1フレーム期間内に1回設けているが、複数回に分割して設けてもよい。また、オン区間だけでなく、画素が常にオフになるオフ区間を併せて設けても良い。このようにオン区間とオフ区間を両方設けることにより、1フレーム期間の長さを固定したままでオン区間の長さを調整することができるようになる。
【0057】
(5) 上記実施形態において対向電極108に印加する駆動信号LCOMは零電位であったが、各画素に印加される電圧はトランジスタ116の特性、蓄積容量119や液晶の容量等によって、電圧がシフトする場合がある。この様な場合には、対向電極108に印加する駆動信号LCOMのレベルを電圧のシフト量に応じてずらしてもよい。
【0058】
(6) また、上記実施形態においては、対向電極108に印加される駆動信号LCOMを一定電位(零電位)とし、データ信号d1, d2, d3, …,dnの極性を反転することによって各画素に印加される電圧を反転した。このため、図4に示すように、画素印加電圧波形の振幅は「2・V1」になり、この電圧を発生させる電源回路が必要になる。しかし、駆動信号LCOMの極性をデータ信号d1, d2, d3, …,dnの逆位相の極性とすることによって各画素に印加される電圧の振幅を「V1」にすることができる。
【0059】
図4の例においては、第nフレームのサブフィールドSF0,SF1,SF3および第n+1フレームのサブフィールドSF2において駆動信号LCOMを零電位とし、第nフレームのサブフィールドSF2および第n+1フレームのサブフィールドSF0,SF1,SF3において駆動信号LCOMを電位V1にするとよい。そして、図4において零電位の箇所を駆動信号LCOMと同一電位とし、「−V1」電位の箇所を零電位とするとよい。かかる構成によれば、画素印加電圧波形の振幅は上記実施形態の1/2である「V1」にすることができ、データ線駆動回路140の電源電圧を低電圧化することが可能になる。
【0060】
(7) また、上記実施形態においては、電気光学装置を構成する素子基板101をガラスや石英などの非晶質基板とし、ここに半導体簿膜を堆積してTFTを形成して透過型としたが、本発明は、これに限られない。例えば、素子基板101あるいは対向基板102に反射層を設けて反射型としたり、素子基板101を不透明な半導体基板によって構成し、ドット電極118をアルミニウムなどの反射性金属から形成し、対向基板102をガラスなどから構成すると、電気光学装置100を反射型として用いることができる。
【0061】
(8) 上記実施形態においては、走査信号G1, G2, G3, … ,Gmを順次排他的に出力することによって走査線112を上から順に選択する例を挙げたが、走査線112の選択順序はこれに限定されるものではなく、例えば走査信号を「G1,G11, G21, … ,G2, G12, G22, … ,G3, G13, G23, … 」の如く、複数ライン毎に飛ばしながら出力し、1サブフィールド内で全ラインの走査線112を選択するようにしてもよい。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、1フレーム内で画素印加電圧波形の極性を複数回反転させるから、全ドットの印加電圧の極性を共通する場合であっても、フリッカーによる画像劣化を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の電気光学装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図2】 上記実施形態における画素の構成例を示す図である。
【図3】 上記実施形態におけるデータ線駆動回路140のブロック図である。
【図4】 上記実施形態における階調データと画素電極118への印加波形との関係を示す図である。
【図5】 上記実施形態における電気光学装置の構造図である。
【図6】 上記実施形態の電気光学装置のタイミングチャートである。
【図7】 同電気光学装置を適用した各種電子機器の例を示す図である。
【図8】 サブフィールド数が「4」である場合における従来技術、上記実施形態および変形例の交流化信号の波形図である。
【図9】 サブフィールド数が「5」である場合における従来技術および変形例の交流化信号の波形図である。
【符号の説明】
100…電気光学装置
101…素子基板
101a…表示領域
102…対向基板
104…シール材
105…液晶
106…遮光膜
107…領域
108…対向電極
110…画素
112…走査線
114…データ線
116…薄膜トランジスタ
118…画素電極
119…蓄積容量
130…走査線駆動回路
140…データ線駆動回路
150…発振回路
200…タイミング信号生成回路
300…データ変換回路
310…書込みアドレス制御部
320,321,322…メモリブロック
330…表示アドレス制御部
332…オア回路
1410…シフトレジスタ
1420…第1のラッチ回路
1430…第2のラッチ回路
1440…電位選択回路
Claims (11)
- データ線と走査線との交差部に対応して設けられた画素を備え、前記画素の階調が一つのフレーム内で前記画素がオンになるデューティ比に応じて決定される電気光学装置を駆動する駆動回路であって、
前記画素がオンまたはオフになるデータ信号を前記データ線を介して前記画素に対して供給し、
前記データ信号の極性は、交流化信号の極性の反転に応じて反転し、
前記一つのフレームの次のフレームにおける前記交流化信号の波形は、前記一つのフレームにおける前記交流化信号の波形の反転した波形であり、
前記複数のサブフィールドのうち少なくとも第1のサブフィールドにおいて、前記画素を常にオンとし、
前記データ信号の極性を、前記1フレーム内において3以上の奇数回反転させること、
を特徴とする駆動回路。 - 前記複数のサブフィールドのうち連続する第2および第3のサブフィールドにおいて、前記第2のサブフィールドにおける前記データ信号の極性を、前記第3のサブフィールドにおいて反転させること、
を特徴とする請求項1記載の駆動回路。 - 前記複数のサブフィールドのうち一部のサブフィールドにおいては、前記データ信号の極性は複数回反転し、
前記一部のサブフィールドにおいて、前記データ信号が極性を反転する毎に、前記画素に前記データ信号を書き込むこと、
を特徴とする請求項1又は2に記載の駆動回路。 - 前記一部のサブフィールドは、少なくとも前記複数のサブフィールドのうちの最も長いサブフィールドを含むこと、
を特徴とする請求項3に記載の駆動回路。 - 前記複数のサブフィールドのうち、連続する2つのサブフィールドにおいては、前記データ信号の極性を一定に保持し、
前記連続する2つのサブフィールドの各々毎に、前記画素に前記データ信号を書き込むこと、
を特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の駆動回路。 - 前記連続する2つのサブフィールドは、少なくとも前記複数のサブフィールドのうちの最も短いサブフィールドを含むこと、
を特徴とする請求項5に記載の駆動回路。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載の駆動回路において、
前記交流化信号の極性を、前記一つのフレーム内で反転すること、
を特徴とする駆動回路。 - 複数の走査線と、
複数のデータ線と、
前記複数の走査線および前記複数のデータ線の交差に対応して配設された複数の画素と、
請求項1乃至7のいずれかに記載の駆動回路と、を含み、
前記複数の画素は、
画素電極と、
前記画素電極に対して対向配置された対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に配置された電気光学材料と、
前記複数のデータ線のうちの一つのデータ線と前記画素電極との導通を制御するスイッチング素子と、を備えていること、
を特徴とする電気光学装置。 - 請求項8に記載の電気光学装置において、
前記対向電極に印加する電位は、前記データ信号の極性とは逆位相の極性となるように反転させること、
を特徴とする電気光学装置。 - 請求項8又は9に記載の電気光学装置において、
さらに前記複数の走査線を駆動する走査線駆動回路を含み、
前記走査線駆動回路は、前記複数の走査線に対して複数ラインごとに飛ばしながら走査信号を出力すること、
を特徴とする電気光学装置。 - 請求項8乃至10の何れかに記載の電気光学装置を備えること、
を特徴とする電子機器。」
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