JP6741628B2

JP6741628B2 - 表示装置、電子機器、および表示装置の駆動方法

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Publication number: JP6741628B2
Application number: JP2017150474A
Authority: JP
Inventors: 修中島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2017-08-03
Filing date: 2017-08-03
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2037-08-03
Also published as: US20190043431A1; CN109389955A; CN109389955B; JP2019028383A

Description

本発明は、パルス幅変調された発光素子を電気光学パネルの光源として用いた表示装置、電子機器、および表示装置の駆動方法に関するものである。

表示装置に用いられる液晶パネル等の電気光学パネルは、第１方向に沿って延在する複数の走査線と、第１方向に対して交差する第２方向に沿って延在する複数のデータ線と、複数の走査線と複数のデータ線との各交差に対応して設けられた複数の画素とを備えており、複数の画素は各々、データ線および走査線に電気的に接続された画素回路を備えている。かかる表示装置では、水平走査期間毎に各走査線を順次駆動する一方、データ線を介して画像信号を各画素の画素回路に供給することにより、光源から出射された光源光を変調する。一方、光源としてレーザー素子や発光ダイオード等の発光素子を用いた表示装置が提案されており、かかる表示装置では、発光素子からパルス幅変調された光源光を出射する（特許文献１参照）。特許文献１に記載の表示装置では、電気光学パネルとして用いた液晶パネルでの極性反転の周波数と、発光素子のパルス幅変調のＰＷＭ周波数との関係を適正化することが提案されている。

特開２００８−１５２９６号公報

光源として用いた発光素子の駆動にパルス幅変調方式を用いて画像を表示した場合、水平方向に延在する階調差が垂直方向に移動するスクロールノイズが発生するという問題があり、かかる問題は、特許文献１に記載の技術では解消できない。本願発明者は、スクロールノイズの原因を検討した結果、例えば、発光素子のパルス幅変調時の点灯期間においては、各画素に設けた画素トランジスターにおいて光リーク電流が発生するため、水平走査期間の全体が点灯期間であった画素列では、他の画素列に比べて輝度が低くなることがスクロールノイズの原因であるとの新たな知見を得た。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、光源として用いた発光素子の駆動にパルス幅変調方式を用いた場合でもスクロールノイズの発生を抑制することのできる表示装置、電子機器、および表示装置の駆動方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る表示装置は、パルス幅変調された光源光を出射する発光素子と、前記光源光を変調する電気光学パネルと、を有し、前記電気光学パネルは、第１方向に沿って延在する複数の走査線と、前記第１方向に対して交差する第２方向に沿って延在する複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との各交差に対応して設けられた画素回路を含み、前記画素回路がトランジスターを含む複数の画素と、を備え、前記電気光学パネルの１フレーム期間ｔ_Ｖの逆数をパネル周波数ｆ_Ｖとし、前記電気光学パネルの１フレーム当たりの総走査線数をＶ_{ｔｏｔａｌ}とし、前記発光素子のパルス幅変調のＰＷＭ周波数をｆ_ｐｗｍとしたとき、パネル周波数ｆ_Ｖ、総走査線数Ｖ_{ｔｏｔａｌ}、およびＰＷＭ周波数ｆ_ｐｗｍは、以下の条件式
ｆ_ｐｗｍ≧ｆ_Ｖ・Ｖ_{ｔｏｔａｌ}
を満たすことを特徴とする。

また、本発明は、パルス幅変調された光源光を出射する発光素子と、前記光源光を変調する電気光学パネルと、を有し、前記電気光学パネルは、第１方向に沿って延在する複数の走査線と、前記第１方向に対して交差する第２方向に沿って延在する複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との各交差に対応して設けられた画素回路を含み、前記画素回路がトランジスターを含む複数の画素と、を備えた表示装置の駆動方法において、前記電気光学パネルの１フレーム期間ｔ_Ｖの逆数をパネル周波数ｆ_Ｖとし、前記電気光学パネルの１フレーム当たりの総走査線数をＶ_{ｔｏｔａｌ}とし、前記発光素子のパルス幅変調のＰＷＭ周波数をｆ_ｐｗｍとしたとき、パネル周波数ｆ_Ｖ、総走査線数Ｖ_{ｔｏｔａｌ}、およびＰＷＭ周波数ｆ_ｐｗｍは、以下の条件式
ｆ_ｐｗｍ≧ｆ_Ｖ・Ｖ_{ｔｏｔａｌ}
を満たすことを特徴とする。

本発明では、パネル周波数ｆ_Ｖ、総走査線数Ｖ_{ｔｏｔａｌ}、およびＰＷＭ周波数ｆ_ｐｗｍが、以下の条件式
ｆ_ｐｗｍ≧ｆ_Ｖ・Ｖ_{ｔｏｔａｌ}
を満たしているため、発光素子のパルス幅変調の周期ｔ_ｐｗｍ（＝１／ｆｐｗｍ）が１水平走査期間の周期ｔ_１Ｈより短い。このため、発光素子のパルス幅変調時の点灯期間に各画素に設けた画素回路のトランジスターに光リーク電流が発生して輝度が低下する等の事態が発生しても、かかる画素は、水平方向の画素列の一部に存在するだけであり、水平方向の全体に階調差が縞状に発生することがない。それ故、光源として用いた発光素子の駆動にパルス幅変調方式を用いた場合でもスクロールノイズの発生を抑制することができる。

本発明において、前記発光素子は、レーザー素子である態様を採用することができる。

本発明において、前記複数の画素は各々、一対の基板間に配置された液晶層を備えた液晶素子を有している態様を採用することができる。

本発明において、前記複数の画素は各々、前記光源光を反射するミラーと、前記ミラーを駆動するアクチュエーターと、を有している態様を採用することができる。この場合、前記アクチュエーターによる前記ミラーの駆動周波数をｆ_{ｍｉｒｒｏｒ}としたとき、ＰＷＭ周波数ｆ_ｐｗｍおよび駆動周波数ｆ_{ｍｉｒｒｏｒ}
は、以下の条件式
ｆ_ｐｗｍ＞ｆ_{ｍｉｒｒｏｒ}
を満たす態様を採用することができる。

本発明に係る表示装置は各種電子機器に用いられる。電子機器が投射型表示装置である場合、電子機器は、前記電気光学パネルによって前記光源光を変調した変調光を投射する投射光学系を備えている。かかる投射型表示装置では、電気光学パネルに強い光が供給されるが、このような場合でも、本発明によれば、スクロールノイズの発生を抑制することができる。

本発明の実施形態１に係る投射型表示装置の構成を示す説明図である。図１に示す液晶ライトバルブに用いた電気光学パネル（液晶パネル）の平面図である。図２に示す電気光学パネルの断面を模式的に示す説明図である。図２に示す電気光学パネルの電気的構成を示すブロック図である。図２に示す電気光学パネルの画素の構成例を模式的に示す断面図である。図４に示す走査線に供給される走査信号等の説明図である。本発明を適用した場合にスクロールノイズが抑制される様子を示す説明図である。図１に示す投射型表示装置において、液晶ライトバルブに代えて用いられるデジタルミラーデバイスを用いた電気光学パネルの説明図である。本発明の実施形態２におけるＰＷＭの周期と駆動周期との関係を示す説明図である。本発明の実施形態２に対する参考例におけるＰＷＭの周期と駆動周期との関係を示す説明図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

［実施形態１］
（投射型表示装置の構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る投射型表示装置１０００の構成を示す説明図である。図１に示す投射型表示装置１０００は、携帯端末やＰＣ等のコンピューター等の画像供給装置に接続されるＩ／Ｆ（インターフェイス）１１１を備える。投射型表示装置１０００は、上記の画像供給装置からインターフェイス１１１を介して入力されるデジタル画像データに基づく投射画像Ｐを、スクリーンＳＣ等の被投射部材に投射する。投射型表示装置１０００は、光学的な画像の形成を行う投射装置１２０と、この投射装置１２０に入力される画像信号を電気的に処理する画像処理系とを備え、これらの各部は制御部１１０の制御に従って動作する。

投射装置１２０は、光源部１２１および光変調装置１２２を備えた表示装置１００と、投射光学系１２３とを備える。光源部１２１は、レーザー素子や発光ダイオード等の発光素子を備える。本実施形態において、光源部１２１は、青色レーザー光を発する２つの青色半導体レーザー素子（発光素子）を用いたレーザー光源１４２、１４３を備えている。

光変調装置１２２は、後述する画像処理系からの信号を受けて、光源部１２１が発した光を変調して画像光を生成し、画像光を出力する。光変調装置１２２は、青色光（Ｂ）を変調する液晶ライトバルブ１２２ａ、赤色光（Ｒ）を変調する液晶ライトバルブ１２２ｂ、および緑色光（Ｇ）を変調する液晶ライトバルブ１２２ｃを備えている。液晶ライトバルブ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃは、液晶パネルドライバー１３３によって駆動され、マトリクス状に配置された各画素における光の透過率を変化させることにより、画像を形成する。光変調装置１２２により変調されたＲＧＢの各色光は、クロスダイクロイックプリズム（図示せず）により合成されて、投射光学系１２３に導かれる。投射光学系１２３は、光変調装置１２２で変調された光をスクリーンＳＣに投射するレンズ群等を備える。また、投射光学系１２３は、投射光学系駆動部１３４に備えられたモーター１３７によって駆動され、ズーム調整、フォーカス調整、絞り調整等が実行される。投射光学系駆動部１３４は、モータードライバー１３５および位置センサー１３６を備える。投射光学系１２３は、手動の操作によりレンズ群を動かしてズーム調整、フォーカス調整、絞り調整等が行われる構成であってもよい。

光源部１２１は、制御部１１０に従ってレーザー光源１４２、１４３をそれぞれ制御するレーザー光源ドライバー１６２、１６３を備える。また、光源部１２１は、制御部１１０の制御に従ってレーザー光源ドライバー１６２、１６３に対して電流値を設定する電流値設定部１６１を備える。光源部１２１は、色光を拡散させる拡散板１４４、入射する色光を所定の色の色光に変換する蛍光体ホイール１４５、および入射した色光を所定の色の色光に分離する分光部１４６を備える。光源部１２１は、レーザー光源１４２、１４３の発光を制御するパルス信号Ｓ５、Ｓ６を出力する光源駆動部１５０に接続されている。レーザー光源ドライバー１６２は、投射型表示装置１０００の電源回路（図示せず）から供給される電源をもとに、光源駆動部１５０から入力されるパルス信号Ｓ５に同期し、電流値設定部１６１が設定した電流値を有するパルス電流Ｓ７を生成する。レーザー光源ドライバー１６２は、生成したパルス電流Ｓ７をレーザー光源１４２に供給する。レーザー光源ドライバー１６３は、投射型表示装置１０００の電源回路から供給される電源をもとに、光源駆動部１５０から入力されるパルス信号Ｓ６に同期し、電流値設定部１６１が設定した電流値を有するパルス電流Ｓ８を生成する。レーザー光源ドライバー１６３は生成したパルス電流Ｓ８をレーザー光源１４３に供給する。

従って、パルス電流Ｓ７、Ｓ８のパルスのオン期間の長さ（パルス幅）、オフ期間の長さ、およびパルスの周期は、光源駆動部１５０から入力されるパルス信号Ｓ５、Ｓ６により決定される。パルス電流Ｓ７、Ｓ８の電流値は、制御部１１０が決定し、決定された電流値を電流値設定部１６１が設定する。

パルス電流Ｓ７、Ｓ８は、レーザー光源１４２、１４３の点灯／消灯をパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御する電流である。レーザー光源１４２、１４３は、パルス電流Ｓ７、Ｓ８のパルスがオンの期間に点灯し、パルスがオフの期間には消灯する。パルス電流Ｓ７、Ｓ８はパルスのオン／オフが高速に切り替わる信号であるため、レーザー光源１４２、１４３は点灯と消灯を高速で繰り返し、レーザー光源１４２、１４３の輝度は点灯時間と消灯時間の比により決定される。従って、電流値設定部１６１は、パルス電流Ｓ７、Ｓ８のパルスがオンの期間とオフの期間の比によって、レーザー光源１４２、１４３の輝度を調整できる。

レーザー光源１４２は、青色レーザー光１４２ａを発し、この青色レーザー光１４２ａは拡散板１４４に入射して拡散される。拡散板１４４で拡散されたレーザー光は青色光１２０ａとして液晶ライトバルブ１２２ａに入射し、変調される。一方、レーザー光源１４３は、青色レーザー光１４３ａを発する。青色レーザー光１４３ａは、蛍光体ホイール１４５の蛍光体に入射して黄色光１４５ａに変換され、変換された黄色光１４５ａは分光部１４６に入射する。分光部１４６は、入射した黄色光１４５ａを波長成分により赤色光１２０ｂと緑色光１２０ｃとに分離し、分離された赤色光１２０ｂ、および緑色光１２０ｃは各々、液晶ライトバルブ１２２ｂおよび液晶ライトバルブ１２２ｃに入射する。

光源駆動部１５０は、ＰＷＭ設定部１５１、ＰＷＭ信号生成部１５２、およびリミッター１５３を備える。光源駆動部１５０は、制御部１１０から入力される制御信号Ｓ１に従ってレーザー光源ドライバー１６２、１６３を制御し、レーザー光源１４２、１４３をＰＷＭ制御することにより、レーザー光源１４２、１４３の点灯／消灯や輝度の調整を実行する。ＰＷＭ設定部１５１は、制御部１１０から入力される制御信号Ｓ１に従って、パルス周波数を指定するＰＷＭ周波数信号Ｓ２と、パルス幅を指定するオン期間指定信号Ｓ３とを生成して出力する。ＰＷＭ信号生成部１５２は、ＰＷＭ設定部１５１から入力されるＰＷＭ周波数信号Ｓ２、およびオン期間指定信号Ｓ３に従って、レーザー光源１４２、１４３を点灯させるパルスを有するＰＷＭ信号Ｓ４を生成して出力する。ＰＷＭ信号生成部１５２が出力したＰＷＭ信号Ｓ４は、リミッター１５３に入力される。リミッター１５３は、ＰＷＭ信号Ｓ４に含まれるパルスのうち、パルス幅が予め設定された値より小さいパルスをカットするフィルターであり、パルス信号Ｓ５、Ｓ６を光源部１２１のレーザー光源ドライバー１６２、１６３に出力する。

投射型表示装置１０００は、映像入力部１１２、及び変換処理部１１３を備える。インターフェイス１１１を介して映像入力部１１２に入力された画像データは、変換処理部１１３によって解像度変換などのスケーリング処理が実行され、制御部１１０に出力される。

投射型表示装置１０００は、投射型表示装置１０００全体を制御する制御部１１０を備える。また、投射型表示装置１０００は、制御部１１０が処理するデータや制御部１１０が実行する制御プログラムを記憶した記憶部１１５を備える。また、投射型表示装置１０００は、リモコンや操作パネルによる操作を検出する操作検出部１１６を備える。また、投射型表示装置１０００は、画像データを処理する画像処理部１３１、及び画像処理部１３１から出力される画像信号に基づいて光変調装置１２２の液晶ライトバルブ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを駆動して描画を行う液晶パネルドライバー１３３を備える。

画像処理部１３１は、制御部１１０の制御に従って、変換処理部１１３が出力した画像データを取得して、画像サイズ、解像度、静止画像か動画像であるか、動画像である場合はフレームレート等の画像データの属性などを判定する。そして、画像処理部１３１は、フレーム毎にフレームメモリー１３２に画像を展開する。また、画像処理部１３１は、取得した画像データの解像度が光変調装置１２２の液晶ライトバルブ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの表示解像度と異なる場合には解像度変換処理を行う。

制御部１１０は、記憶部１１５に記憶された制御プログラムを実行することにより、投射制御部１１７、発光制御部１１８、情報取得部１１４、及び補正制御部１１９として機能する。投射制御部１１７は、操作検出部１１６が検出した操作に従って、投射型表示装置１０００の各部を初期化する。投射制御部１１７は、光源駆動部１５０を制御してレーザー光源１４２、１４３を点灯させ、画像処理部１３１及び液晶パネルドライバー１３３を制御して、液晶ライトバルブ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃに画像を描画させて、画像光をスクリーンＳＣに投射させる。

（電気光学パネル１００ｐの構成）
図２は、図１に示す液晶ライトバルブ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃに用いた電気光学パネル１００ｐ（液晶パネル）の平面図である。図３は、図２に示す電気光学パネル１００ｐの断面を模式的に示す説明図である。以下の説明では、第１方向がＸ方向（水平方向）に相当し、第２方向がＹ方向（垂直方向）に相当する。

図２に示す液晶ライトバルブ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃは各々、図１および図２に示す電気光学パネル１００ｐ（液晶パネル）を備えている。電気光学パネル１００ｐでは、第１基板１０と第２基板２０とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされている。シール材１０７は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂等からなる接着剤であり、両基板間の距離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１０７ａが配合されている。電気光学パネル１００ｐにおいて、第１基板１０と第２基板２０との間のうち、シール材１０７によって囲まれた領域内には、液晶層５０が設けられている。シール材１０７には、液晶注入口として利用される途切れ部分１０７ｃが形成されており、かかる途切れ部分１０７ｃは、液晶材料の注入後、封止材１０８によって塞がれている。なお、液晶材料を滴下法で封入する場合は、途切れ部分１０７ｃは形成されない。

第１基板１０および第２基板２０はいずれも四角形であり、電気光学パネル１００ｐの略中央には、表示領域１０ａが四角形の領域として設けられている。かかる形状に対応して、シール材１０７も略四角形に設けられ、表示領域１０ａの外側は、四角枠状の外周領域１０ｃになっている。

第１基板１０には、外周領域１０ｃのうち、表示領域１０ａの第１方向Ｘの一方側Ｘ１に位置する第１辺１０ａ１に沿うように走査線駆動回路１０４が形成されている。第１基板１０において第２基板２０から第２方向Ｙの一方側Ｙ１に張り出している側の端部には、複数の端子１０２が形成されており、外周領域１０ｃのうち、表示領域１０ａの第２方向Ｙの端子１０２とは反対側の第２辺１０ａ２に沿うように検査回路１０５が設けられている。また、第１基板１０には、外周領域１０ｃのうち、第１辺１０ａ１に第１方向Ｘで対向する第３辺１０ａ３に沿うように走査線駆動回路１０４が形成されている。また、第１基板１０には、外周領域１０ｃのうち、第２辺１０ａ２に第２方向Ｙで対向する第４辺１０ａ４に沿うようにデータ線駆動回路１０１が形成されている。

第１基板１０は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体１０ｗを有しており、第１基板１０（基板本体１０ｗ）の一方面１０ｓおよび他方面１０ｔのうち、第２基板２０と対向する一方面１０ｓの側において、表示領域１０ａには、複数の画素トランジスター、および複数の画素トランジスターの各々に電気的に接続する画素電極９ａがマトリクス状に形成されている。画素電極９ａの上層側には第１配向膜１６が形成されている。第１基板１０の一方面１０ｓの側において、外周領域１０ｃのうち、表示領域１０ａの外縁とシール材１０７との間に沿って延在する四角形の枠状領域１０ｂには、表示領域１０ａの辺に沿って延在する部分に、画素電極９ａと同時形成されたダミー画素電極９ｂが形成されている。

第２基板２０は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体２０ｗを有しており、第２基板２０（基板本体２０ｗ）の一方面２０ｓおよび他方面２０ｔのうち、第１基板１０と対向する一方面２０ｓの側には共通電極２１が形成されている。共通電極２１は、第２基板２０の略全面あるいは複数の帯状電極として複数の画素１００ａに跨って包含した領域として形成されている。本実施形態において、共通電極２１は、第２基板２０の略全面に形成されている。

第２基板２０の一方面２０ｓの側において、枠状領域１０ｂには、共通電極２１の下層側に遮光層２９が形成され、共通電極２１の液晶層５０側の表面には第２配向膜２６が積層されている。遮光層２９と共通電極２１との間には透光性の平坦化膜２２が形成されている。遮光層２９は、枠状領域１０ｂに沿って延在する見切り用遮光層２９ａとして形成されており、見切り用遮光層２９ａの内縁によって、表示領域１０ａが規定されている。遮光層２９は、隣り合う画素電極９ａにより挟まれた画素間領域１０ｆに重なるブラックマトリクス部２９ｂとしても形成されている。見切り用遮光層２９ａはダミー画素電極９ｂと平面的に重なる位置に形成されており、見切り用遮光層２９ａの外周縁は、シール材１０７の内周縁との間に隙間を隔てた位置にある。従って、見切り用遮光層２９ａとシール材１０７とは重なっていない。見切り用遮光層２９ａ（遮光層２９）は、遮光性の金属膜や黒色の樹脂によって構成されている。

第１配向膜１６および第２配向膜２６は、ＳｉＯ_Ｘ（ｘ≦２）、ＴｉＯ_２、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜であり、カラムと称せられる柱状体が第１基板１０および第２基板２０に対して斜めに形成された柱状構造体層からなる。従って、第１配向膜１６および第２配向膜２６は、液晶層５０に用いた負の誘電異方性を備えたネマチック液晶分子を第１基板１０および第２基板２０に対して斜め傾斜配向させ、液晶分子にプレチルトを付している。このようにして、電気光学パネル１００ｐは、ノーマリブラックのＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶パネルとして構成されている。

電気光学パネル１００ｐにおいて、シール材１０７より外側には、第２基板２０の一方面２０ｓの側の４つの角部分に基板間導通用電極部２４ｔが形成されており、第１基板１０の一方面１０ｓの側には、第２基板２０の４つの角部分（基板間導通用電極部２４ｔ）と対向する位置に基板間導通用電極部６ｔが形成されている。基板間導通用電極部６ｔは、共通電位線６ｓに導通しており、共通電位線６ｓは、端子１０２のうち、共通電位印加用の端子１０２ａに導通している。基板間導通用電極部６ｔと基板間導通用電極部２４ｔとの間には、導電粒子を含んだ基板間導通材１０９が配置されており、第２基板２０の共通電極２１は、基板間導通用電極部６ｔ、基板間導通材１０９および基板間導通用電極部２４ｔを介して、第１基板１０側に電気的に接続されている。このため、共通電極２１は、第１基板１０の側から共通電位が印加されている。

本実施形態の電気光学パネル１００ｐは透過型液晶装置である。従って、画素電極９ａおよび共通電極２１は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）膜等の透光性導電膜により形成されている。かかる電気光学パネル１００ｐ（透過型液晶装置）では、第２基板２０の側から入射した光源光Ｌが第１基板１０から出射される間に変調されて画像光（変調光）を表示する。

（電気光学パネル１００ｐの電気的構成）
図４は、図２に示す電気光学パネル１００ｐの電気的構成を示すブロック図である。図３において、電気光学パネル１００ｐは、その中央領域に複数の画素１００ａがマトリクス状に配列された表示領域１０ａを備えている。電気光学パネル１００ｐにおいて、図２および図３等を参照して説明した第１基板１０では、表示領域１０ａの内側には、Ｘ方向に延在する複数の走査線３ａと、Ｙ方向に延在する複数のデータ線６ａとが形成されており、複数の走査線３ａと複数のデータ線６ａとの各交差に対応して複数の画素１００ａが構成されている。複数の走査線３ａは、走査線駆動回路１０４に電気的に接続され、複数のデータ線６ａは、データ線駆動回路１０１に接続されている。また、複数本のデータ線６ａには、第２方向Ｙにおいてデータ線駆動回路１０１とは反対側で検査回路１０５が電気的に接続している。

複数の画素１００ａの各々には、電界効果型トランジスター等からなる画素トランジスター３０を含む画素回路３１が設けられており、画素トランジスター３０には画素電極９ａが電気的に接続されている。画素トランジスター３０のソースにはデータ線６ａが電気的に接続され、画素トランジスター３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続され、画素トランジスター３０のドレインには、画素電極９ａが電気的に接続されている。データ線６ａには画像信号が供給され、走査線３ａには走査信号が供給される。

画素電極９ａは、図２および図３を参照して説明した第２基板２０の共通電極２１と液晶層５０を介して対向し、各画素１００ａには、一対の基板間に配置された液晶層を備えた液晶素子（液晶容量５０ａ）が構成されている。各画素１００ａには、液晶容量で保持される画像信号の変動を防ぐために、液晶容量と並列に保持容量５５が付加されている。本実施形態では、保持容量５５を構成するために、第１基板１０には、複数の画素１００ａに跨って延在する容量線５ｂが形成されており、容量線５ｂには共通電位が供給されている。本実施形態において、容量線５ｂは走査線３ａに沿って第１方向Ｘに延在している。

（画素１００ａの具体的構成）
図５は、図２に示す電気光学パネル１００ｐの画素１００ａの構成例を模式的に示す断面図である。図５に示すように、第１基板１０の一方面１０ｓには遮光層４ａが形成されている。遮光層４ａの上層側には透光性の絶縁層１１が形成されており、かかる絶縁層１１の表面側に、半導体層１ａを備えた画素トランジスター３０が形成されている。

画素トランジスター３０は、半導体層１ａと、ゲート絶縁層２と、半導体層１ａと交差する走査線３ａ（ゲート電極３ｇ）とを備えており、半導体層１ａとゲート電極３ｇとの間に透光性のゲート絶縁層２を有している。半導体層１ａは、ポリシリコン膜（多結晶シリコン膜）等によって構成されている。本実施形態において、画素トランジスター３０は、ＬＤＤ構造を有している。ゲート絶縁層２は、半導体層１ａを熱酸化したシリコン酸化膜からなる第１ゲート絶縁層と、減圧ＣＶＤ法等により形成されたシリコン酸化膜からなる第２ゲート絶縁層との２層構造からなる。なお、遮光層４ａを走査線３ａとし、ゲート電極３ｇをゲート絶縁層２および絶縁層１１を貫通するコンタクトホール（図示せず）を介して遮光層４ａ（走査線３ａ）と電気的に接続することもある。

ゲート電極３ｇの上層側には透光性の層間絶縁膜１２、１３、１４（複数層の絶縁層）が順に形成されており、層間絶縁膜１２、１３、１４の間等を利用して、図４を参照して説明した保持容量５５が構成されている。本実施形態では、層間絶縁膜１２と層間絶縁膜１３との間にデータ線６ａおよびドレイン電極６ｂが形成されており、層間絶縁膜１３と層間絶縁膜１４との間に中継電極７ａが形成されている。データ線６ａは、層間絶縁膜１２およびゲート絶縁層２を貫通するコンタクトホール１２ａを介して半導体層１ａのソース領域に電気的に接続している。ドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜１２およびゲート絶縁層２を貫通するコンタクトホール１２ｂを介して半導体層１ａのドレイン領域に電気的に接続している。中継電極７ａは、層間絶縁膜１３を貫通するコンタクトホール１３ａを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続している。層間絶縁膜１４は、表面が平坦面になっており、層間絶縁膜１４の表面側（液晶層５０の側の面側）には画素電極９ａが形成されている。画素電極９ａは、層間絶縁膜１４を貫通するコンタクトホール１４ａを介して中継電極７ａに導通している。従って、画素電極９ａは、中継電極７ａおよびドレイン電極６ｂを介して画素トランジスター３０のドレイン領域に電気的に接続している。

このように構成した電気光学パネル１００ｐにおいて、画素トランジスター３０に光源光や迷光が入射すると、画素トランジスター３０に光リーク電流が発生する。本形態では、遮光層４ａやデータ線６ａ等によって光の入射が阻止されているが、光源光や迷光が画素トランジスター３０に入射することを完全に阻止することができない。

（表示動作）
図６は、図４に示す走査線３ａに供給される走査信号等の説明図である。図４および図６において、走査線駆動回路１０４は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期した水平同期信号Ｈｓｙｎｃによって規定される１フレーム（Ｎフレーム）期間のうちに、走査信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３・・Ｇｎを水平走査期間Ｈ毎に順次排他的にハイレベルとする。従って、走査信号Ｇ１がハイレベルとなる水平走査期間Ｈにおいて、第１行目の走査線３ａとデータ線６ａとの交差に対応する画素１００ａに対して、画像信号が書き込まれる。次に、走査信号Ｇ２がハイレベルとなる水平走査期間Ｈにおいて、第２行目の走査線３ａとデータ線６ａとの交差に対応する画素１００ａに対して、画像信号が書き込まれる。以降、走査信号Ｇ３・・・Ｇｎが順にハイレベルとなる期間において同様に行われる。また、次の（Ｎ＋１）フレームにおいても、同様な書き込みが行われる。その際、各画素１００ａに対する書込極性が入れ替えられることがある。すなわち、直前のＮフレームにおいて正極性の書き込みが行われたのであれば、次の（Ｎ＋１）フレームにおいては、負極性の書き込みが行われる一方、直前のＮフレームにおいて負極性の書き込みが行われたのであれば、次の（Ｎ＋１）フレームにおいては、正極性の書き込みが行われる。かかる極性反転を行うことにより、液晶層の劣化を防止することができる。

このように構成した表示装置１００において、電気光学パネル１００ｐの１フレーム期間ｔ_Ｖの逆数をパネル周波数ｆ_Ｖとし、電気光学パネル１００ｐの１水平走査期間の周期をｔ_１Ｈとし、電気光学パネル１００ｐの１フレーム当たりの走査線３ａの総数（総走査線数）をＶ_{ｔｏｔａｌ}とし、レーザー光源１４２、１４３（発光素子）のパルス幅変調の周期ｔ_ｐｗｍの逆数をＰＷＭ周波数ｆ_ｐｗｍとしたとき、各値は以下のように設定されている。

まず、図６に示すように、パルス幅変調の周期ｔ_ｐｗｍは、１水平走査期間の周期ｔ_１Ｈ以下であり、パルス幅変調の周期ｔ_ｐｗｍ、および１水平走査期間の周期ｔ_１Ｈ
は、以下の式（１）
ｔ_１Ｈ≧ｔ_ｐｗｍ＝１／ｆ_ｐｗｍ・・・（１）
を満たしている。

ここで、１フレーム期間ｔ_Ｖ、パネル周波数ｆ_Ｖ、１水平走査期間の周期ｔ_１Ｈ、総走査線数Ｖ_{ｔｏｔａｌ}、およびＰＷＭ周波数ｆ_ｐｗｍは以下の式（２）で示す関係
ｔ_１Ｈ＝ｔ_Ｖ／Ｖ_{ｔｏｔａｌ}＝（１／ｆ_Ｖ）・（１／Ｖ_{ｔｏｔａｌ}）・・・（２）
を有している。

従って、式（１）、（２）から以下の式（３）
（１／ｆ_Ｖ）・（１／Ｖ_{ｔｏｔａｌ}）≧１／ｆ_ｐｗｍ・・・（３）
が成り立つ。

よって、以下の式（４）
ｆ_ｐｗｍ≧ｆ_Ｖ・Ｖ_{ｔｏｔａｌ}・・・（４）
が成り立つ。

例えば、解像度がＷＸＧＡの場合に、パネル周波数ｆ_Ｖが１２０Ｈｚの場合、ＰＷＭ周波数ｆ_ｐｗｍが９６ｋＨｚとなる。

（本形態の主な効果）
図７は、本発明を適用した場合にスクロールノイズが抑制される様子を示す説明図である。

以上説明したように、本実施形態の表示装置１００は、上記の式（４）を満たしている。このため、水平走査期間Ｈに選択された走査線３ａに接続する各画素１００ａに画像データを書き込む際、レーザー光源１４２、１４３（発光素子）のパルス幅変調時の点灯期間に画素トランジスター３０に光リーク電流が発生しても、光リーク電流に起因する輝度低下が発生する画素１００ａは、水平方向に並ぶ画素列の一部である。従って、レーザー光源１４２、１４３が消灯している期間に画像データが書き込まれた画素１００ａより輝度が低下した画素１００ａは、図７に示すように、水平方向（第１方向Ｘ）の一部（矢印Ｅで示す範囲）に存在するだけであり、水平方向の全体に階調差が縞状に発生することがない。それ故、複数の走査線３ａを順次走査しても、輝度が低下した画素１００ａは水平方向において異なる位置に出現する。それ故、光源として用いたレーザー光源１２、１４３の駆動にパルス幅変調方式を用いた場合でもスクロールノイズの発生を抑制
することができる。

特に本実施形態では、電気光学パネル１００ｐが投射型表示装置１０００に用いられるため、強い光源光が照射されるため、画素トランジスター３０に光リーク電流が発生しやすいが、このような場合でも、本実施形態によれば、スクロールノイズの発生を抑制することができる。

［実施形態２］
図８は、図１に示す投射型表示装置１０００において、液晶ライトバルブに代えて用いられるデジタルミラーデバイスを用いた電気光学パネルの説明図であり、図８には、オン時の様子（ａ）、およびオフ時の様子（ｂ）を示してある。なお、図８では、アクチュエーター９０がミラー９ｃを駆動する方向を矢印Ｆ１、Ｆ２で示してある。図９は、本発明の実施形態２におけるＰＷＭの周期ｔｐｗｍと駆動周期ｔｍｉｒｒｏｒとの関係を示す説明図である。図１０は、本発明の実施形態２に対する参考例におけるＰＷＭの周期ｔｐｗｍと駆動周期ｔｍｉｒｒｏｒとの関係を示す説明図である。

実施形態１では、複数の画素１００ａが各々、一対の基板間に配置された液晶層を備えた液晶素子を備えていた。これに対して、本形態では、図８に示すように、複数の画素１００ａは各々、ミラー９ｃと、ミラー９ｃを駆動するアクチュエーター９０とを有しており、複数の画素１００ａの各々において、アクチュエーター９０は、単位回路によって制御される。アクチュエーター９０は、画像信号に基づいてミラー９ｃの姿勢を変えて、光源光Ｌを変調する。より具体的には、図８（ａ）に示すように、アクチュエーター９０がミラー９ｃを矢印Ｆ１に示す方向に駆動したオン時には、光源光Ｌはミラー９ｃで反射されて投射光学系１２３（図１参照）に向かう。これに対して、図８（ｂ）に示すように、アクチュエーター９０がミラー９ｃを矢印Ｆ２に示す方向に駆動したオフ時には、光源光Ｌはミラー９ｃで反射されて光吸収板９１に向かい、投射光学系１２３（図１参照）に向かわない。かかる変調動作は、複数の画素１００ａの各々で実行される。その際、アクチュエーター９０は、ミラー９ｃを所定の駆動周波数ｆ_{ｍｉｒｒｏｒ}で駆動し、オン期間とオフ期間との比によって階調を制御する。

このように構成した電気光学パネルにおいても、実施形態１と同様、スクロールノイズの発生を抑制する目的に、パネル周波数ｆ_Ｖ、総走査線数Ｖ_{ｔｏｔａｌ}、およびＰＷＭ周波数ｆ_ｐｗｍは上述した条件式（４）を満たしている。

また、本実施形態において、ＰＷＭ周波数ｆ_ｐｗｍおよび駆動周波数ｆ_{ｍｉｒｒｏｒ}は、以下の条件式（５）
ｆ_ｐｗｍ＞ｆ_{ｍｉｒｒｏｒ}・・・（５）
を満たしている。

すなわち、ＰＷＭの周期ｔ_ｐｗｍが、アクチュエーター９０による駆動周期ｔ_{ｍｉｒｒｏｒ}以上である場合、図１０に示すように、ＰＷＭのデューティ比によっては、ミラー９ｃのオン期間の全体にＰＷＭのオフ期間が重なる場合が発生する。しかるに本形態では、下式
ｔ_ｐｗｍ＜ｔ_{ｍｉｒｒｏｒ}
に示すように、ＰＷＭの周期ｔ_ｐｗｍが駆動周期ｔ_{ｍｉｒｒｏｒ}より短い。すなわち、上記の条件式（５）を満たしている。従って、例えば、駆動周期ｔ_{ｍｉｒｒｏｒ}が１０μ秒であれば、ＰＷＭの周波数ｆ_ｐｗｍは１００ｋＨｚ以上となる。

このように構成すれば、図９に示すように、ＰＷＭのデューティ比にかかわらず、ミラー９ｃのオン期間の少なくとも一部にＰＷＭのオン期間が重なる。従って、光源光Ｌを確実に変調することができる。

（他の電気光学パネル１００ｐ）
上記実施形態では、１本の走査線３ａを１本ずつ、順次駆動する例であったが、複数本の走査線３ａ毎に、順次駆動する場合に本発明を適用してもよい。また、各走査線３ａと接続された画素１００ａに対して順に画像データの書き込みを行い、全ての画素１００ａに対する書き込みが終了した時点で、各画素１００ａに対して書き込んだ画像データを表示する面順次方式を採用した場合に本発明を適用してもよい。

また、実施形態１では、電気光学パネル１００ｐが透過型の液晶パネルであったが、電気光学パネル１００ｐが反射型の液晶パネルである場合に本発明を適用してもよい。上記実施形態１では、電気光学パネル１００ｐが液晶パネルであったが、電気光学パネル１００ｐが電気泳動表示装置に本発明を適用してもよい。

（他の投射型表示装置）
上記実施形態では、３つの液晶ライトバルブ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを用いたが、１つ、あるいは２つの液晶ライトバルブを用いて投射型表示装置を構成してもよい。また、光源部として、各色の光を出射するレーザー素子や発光ダイオード等の発光素子を用い、かかる発光素子から出射された色光を各々、液晶ライトバルブ等の電気光学パネル１００ｐに供給してもよい。

（他の電子機器）
本発明を適用した表示装置１００を備えた電子機器の用途は、上記実施形態の投射型表示装置１０００に限定されない。例えば、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）や直視型のＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ等の電子機器に用いてもよい。

１ａ…半導体層、２…ゲート絶縁層、３ａ…走査線、３ｇ…ゲート電極、６ａ…データ線、９ａ…画素電極、９ｃ…ミラー、１０…第１基板、１０ａ…表示領域、２０…第２基板、２１…共通電極、３０…画素トランジスター、３１…画素回路、５０…液晶層、５０ａ…液晶容量（液晶素子）、９０…アクチュエーター、１００…表示装置、１００ａ…画素、１００ｐ…電気光学パネル、１０１…データ線駆動回路、１０４…走査線駆動回路、１２０…投射装置、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ…液晶ライトバルブ、１２３…投射光学系、１４２、１４３…レーザー光源、１５０…光源駆動部、１０００…投射型表示装置、Ｘ…第１方向（水平方向）、Ｙ…第２方向（垂直方向）。

Claims

パルス幅変調された光源光を出射する発光素子と、
前記光源光を変調する電気光学パネルと、
を有し、
前記電気光学パネルは、
第１方向に沿って延在する複数の走査線と、
前記第１方向に対して交差する第２方向に沿って延在する複数のデータ線と、
前記複数の走査線と前記複数のデータ線との各交差に対応して設けられた画素回路を含み、前記画素回路がトランジスターを含む複数の画素と、
を備え、
前記電気光学パネルの１フレーム期間ｔ_Ｖの逆数をパネル周波数ｆ_Ｖとし、前記電気光学パネルの１フレーム当たりの総走査線数をＶ_{ｔｏｔａｌ}とし、前記発光素子のパルス幅変調のＰＷＭ周波数をｆ_ｐｗｍとしたとき、パネル周波数ｆ_Ｖ、総走査線数Ｖ_{ｔｏｔａｌ}、およびＰＷＭ周波数ｆ_ｐｗｍは、以下の条件式
ｆ_ｐｗｍ＞ｆ_Ｖ・Ｖ_{ｔｏｔａｌ}
を満たし、
前記発光素子のパルス幅変調の１周期は、水平走査期間の１周期より短く、複数の走査線の順次走査により輝度が低下した画素が水平方向において違う位置に出現することを特徴とする表示装置。
請求項１に記載の表示装置において、
前記発光素子は、レーザー素子であることを特徴とする表示装置。
請求項１または２に記載の表示装置において、
前記複数の画素は各々、一対の基板間に配置された液晶層を備えた液晶素子を有していることを特徴とする表示装置。
請求項１から３までの何れか一項に記載の表示装置を備えていることを特徴とする電子機器。
請求項４に記載の電子機器において、
前記電気光学パネルによって前記光源光を変調した変調光を投射する投射光学系を備えていることを特徴とする電子機器。
パルス幅変調された光源光を出射する発光素子と、前記光源光を変調する電気光学パネルと、を有し、前記電気光学パネルは、第１方向に沿って延在する複数の走査線と、前記第１方向に対して交差する第２方向に沿って延在する複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との各交差に対応して設けられた画素回路を含み、前記画素回路がトランジスターを含む複数の画素と、を備えた表示装置の駆動方法において、
前記電気光学パネルの１フレーム期間ｔ_Ｖの逆数をパネル周波数ｆ_Ｖとし、前記電気光学パネルの１フレーム当たりの総走査線数をＶ_{ｔｏｔａｌ}とし、前記発光素子のパルス幅変調のＰＷＭ周波数をｆ_ｐｗｍとしたとき、パネル周波数ｆ_Ｖ、総走査線数Ｖ_{ｔｏｔａｌ}、およびＰＷＭ周波数ｆ_ｐｗｍは、以下の条件式
ｆ_ｐｗｍ＞ｆ_Ｖ・Ｖ_{ｔｏｔａｌ}
を満たし、
前記発光素子のパルス幅変調の１周期は、水平走査期間の１周期より短く、複数の走査線の順次走査により輝度が低下した画素が水平方向において違う位置に出現することを特徴とする表示装置の駆動方法。