JP2004233808A

JP2004233808A - 液晶装置及びその駆動方法並びに電子機器

Info

Publication number: JP2004233808A
Application number: JP2003024081A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Kojima; 大輔小島; Takashi Sato; 尚佐藤; Akihiko Ito; 昭彦伊藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2004-08-19
Also published as: US20040150600A1

Abstract

【課題】横電界及び縦クロストークの悪影響を回避する。
【解決手段】液晶表示部に対してゲート信号をゲート線に順次供給するＹドライバ４０１と、フィールドを時間軸上で複数に分割した各サブフィールドを制御単位とし、表示データに基づいてオン電圧を印加するサブフィールドとオフ電圧を印加するサブフィールドとを指定するデータ信号を生成するデータ信号生成手段（３０１，５００）と、データ信号に基づいてオン電圧又はオフ電圧を生成し、生成したオン電圧又はオフ電圧のレベルを液晶表示部のゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間内において極性反転させると共に、生成したオン電圧又はオフ電圧の極性を液晶表示部の全ラインの画素を駆動する期間毎に極性反転させて、生成したオン電圧又はオフ電圧をソース線にソース電圧として供給するＸドライバ手段５００とを具備したことを特徴とする
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦クロストークを軽減するようにしたパルス幅変調方式の液晶装置及びその駆動方法並びに電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気光学装置、例えば、電気光学物質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等に広く用いられている。
【０００３】
このような液晶表示装置は、例えば、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（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）のようなスイッチング素子等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、これら両基板との間に充填された電気光学物質たる液晶とによって構成される。
【０００４】
このような構成における液晶表示装置の表示モードには、電圧が加わらない状態で白表示するモードであるノーマリーホワイトと、黒表示するモードであるノーマリーブラックとがある。
【０００５】
次に、液晶表示装置において画像を階調表示する動作について説明する。
【０００６】
スイッチング素子は走査線（ゲート線）を介して供給される走査信号（ゲート信号）によって導通する。走査信号を印加してスイッチング素子を導通状態にした状態で、データ線（ソース線）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。そうすると、画素電極と対向電極に、画像信号の電圧に応じた電荷が蓄積される。電荷蓄積後、走査信号を取り去りスイッチング素子を非導通状態にしても、各電極における電荷の蓄積状態は、液晶層の容量性や蓄積容量等によって維持される。
【０００７】
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、画素毎に液晶の配向状態が変化して光の透過率が変わり、画素毎に明るさを変化させることができる。こうして、階調表示することが可能となる。
【０００８】
液晶層及び蓄積容量の容量性を考慮すると、各画素の液晶層に電荷を印加するのは一部の期間のみでよい。従って、マトリクス状に配設された複数の画素を駆動する場合には、同一走査ラインに接続された画素に各走査線によって同時に走査信号を印加し、画像信号をデータ線を介して各画素に供給し、また画像信号を供給する走査線を順次切換えればよい。即ち、液晶表示装置では、走査線及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。
【０００９】
なお、液晶装置では、印加信号の直流成分の印加などによって、例えば、液晶成分の分解、液晶セル中の不純物による汚染が発生し、表示画像の焼き付き等の現象が現れる。そこで、一般的には、各画素電極の駆動電圧の極性を、例えば画像信号におけるフレーム毎に反転させる反転駆動が行われる。フレーム反転駆動等の面反転駆動は、画像表示領域を構成する全画素電極の駆動電圧の極性を全て同じにして、一定周期で駆動電圧を反転させる方式である。
【００１０】
上述したように、液晶装置では、容量性を考慮して、画素には一部の期間にのみ駆動電圧が印加される。しかし、駆動電圧が印加されない期間においても、結合容量の影響及び電荷のリークによって、画素に印加される電圧が変化する。このような電位変動によって、特に、中間調領域では画質の劣化が目立ってしまう。
【００１１】
図１７はこのような問題点を説明するための説明図であり、図１８及び図１９は図１７に対応した液晶駆動電位を説明するための波形図である。図１８及び図１９のＶｓはソース線に印加される電位を示し、図１８及び図１９のＶＡ（実線），ＶＢ（１点鎖線）は夫々図中のＡ点及びＢ点における画素電極の印加電位を示している。図１８は容量結合による縦クロストーク現象を示しており、図１９は電流リークによる縦クロストーク現象を示している。
【００１２】
いま、画面の中央に矩形の黒を表示すると共に、その他の画面の領域に中間調のグレー表示を表示するための画像信号を液晶パネルに与えるものとする。図１７はこの場合における液晶パネルの画面全域の表示を示している。図１７に示すように、この場合には、黒表示部分の上方において、本来のグレー表示よりも暗い画像部分が表示され、黒表示部分の下方において、本来のグレー表示よりも明るい画像部分が表示されてしまう。
【００１３】
図１８及び図１９のＶｓは、このような画像の左右方向の中央、例えば図１７の点Ａ，Ｂを通過する縦線の位置に対応するソース線に印加されるソース電位波形を示している。図１８及び図１９のＮフレームは液晶の正極性駆動時の波形であり、（Ｎ＋１）フレームは液晶の負極性駆動時の波形である。図１７の黒部分の表示に対応する期間Ｔ１，Ｔ２において、ソース電位は対向電極の電位（対向電位）との差が大きくなっており、Ｃ点等のグレー表示に対応する期間では、対向電位との差が小さくなっている。
【００１４】
図１８のＶＡ，ＶＢにおいて、期間Ｔ１，Ｔ２を破線に変えた波形は、縦クロストークが生じていない理想的な画素電極の印加電位波形を示している。第ＮフレームのＡ点の画面垂直位置に対応するタイミングｔ１で、Ａ点の画素のＴＦＴがオンとなってＡ点の画素電極に中間調のグレー表示に対応したレベルの画像信号（駆動電位）が印加される。Ａ点の次のラインの画素に画像信号が供給されるタイミングでは、Ａ点の画素のＴＦＴはオフであり、Ａ点の画素電極の駆動電位は、液晶容量及び付加容量によって保持される。第Ｎ＋１フレームにおいてＡ点の画面垂直位置に対応するタイミングになると、Ａ点の画素には負極性の駆動電位が印加される。この駆動電位も次のＮ＋２フレームまで保持される。Ｂ点についても同様であり、Ｂ点の画素の画素電極に印加される駆動電位は、液晶容量及び付加容量によって、次のフレームまで保持される。
【００１５】
しかしながら、結合容量及び電荷のリークによって、画素電極はＴＦＴがオフの期間においても、ソース線電位の影響を受ける。即ち、図１８及び図１９のＶＡ，ＶＢに示すように、期間Ｔ１においては、Ａ点及びＢ点の画素の駆動電位は、画像信号に基づくレベルよりも高くなり、期間Ｔ２においては、Ａ点及びＢ点の画素の駆動電位は、画像信号に基づくレベルよりも低くなる。結局、Ａ点の画素の駆動電位はＶＡに示すものとなり、Ｂ点の画素の駆動電位はＶＢに示すものとなる。Ｔ１期間及びＴ２期間にはＡ点では駆動電位と対向電位との差が大きくなってグレー表示よりも暗くなり、Ｂ点では駆動電位と対向電位との差が小さくなってグレー表示よりも明るくなってしまう。
【００１６】
なお、上述した説明では、データ線に印加される画像信号は、階調に対応する電圧、即ちアナログ信号である。従って、液晶装置の周辺回路として、Ｄ／Ａ変換回路やオペアンプ等が必要となるので、装置全体のコスト高を招いてしまう。加えて、これらのＤ／Ａ変換回路、オペアンプ等の特性や、各種の配線抵抗等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り、特に、高精細な表示を行う場合にこれらの問題が顕著となる。
【００１７】
そこで、液晶装置においては、画素の駆動をディジタル的に行うサブフィールド駆動方式が提案されている。サブフィールド駆動方式においては、１フィールドを時間軸上で複数のサブフィールドに分割し、各サブフィールド毎に、各画素に対して階調に応じてオン電圧又はオフ電圧を印加する。
【００１８】
このサブフィールド駆動方式は、液晶に印加する電圧のレベルを変化させるのではなく、液晶に印加する電圧パルスの印加時間によって、液晶に与える電圧（実効電圧）を変化させ、これにより、液晶パネルの透過率を制御するようになっている。従って、液晶の駆動に必要な電圧レベルはオンレベルとオフレベルの２値のみである。なお、サブフィールド駆動については、特許文献１によって開示されている。
【００１９】
このようなサブフィールド駆動においても、結合容量の影響及び電荷のリークによって、画素に印加される電圧が変動して、縦クロストークが生じる。
【００２０】
縦クロストークによる画質劣化の問題を回避するために、液晶装置においては、１フレーム毎の反転駆動処理と共に、例えばライン毎に駆動電位の極性を異ならせるライン反転駆動等とを組み合わせた反転駆動が採用される。
【００２１】
このようなライン反転駆動を行う装置としては特許文献２に開示のもの等がある。
【００２２】
【特許文献１】
特開２００２−１０８３０２号公報
【００２３】
【特許文献２】
特開平０５−６１４４０号公報
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ライン反転駆動等では、極性が相異なる電圧が印加される列方向又は行方向において、同一基板上の相隣接する画素電極間で電界（以下、横電界という）が生じてしまう。この横電界によって、液晶分子はチルト方向の回動が影響を受けてしまう。即ち、ライン反転をすると隣接画素との間で電位差が生じ隣接画素間に電界が生じる。この電界の影響によって、画素電極と対向電極との間で発生する電界により液晶の配向状態を制御する液晶装置においては、画質の劣化が生じてしまうという問題があった。
【００２５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、１／２選択期間毎の極性反転駆動によって、結合容量、電荷のリーク及び横電界等の影響を回避することを可能にして、画質を向上させることができる液晶装置及びその駆動方法並びに電子機器を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶装置は、格子状に配設された複数のソース線及び複数のゲート線の各交差に対応して画素が構成され、前記ゲート線に供給されるゲート信号によって前記画素に設けられたスイッチング素子がオンされることによって前記ソース線に供給されたソース電圧が前記スイッチング素子を介して各画素の画素電極に与えられて液晶が駆動される液晶表示部に対して、前記ゲート信号を前記ゲート線に順次供給するＹドライバと、前記液晶の透過率を飽和させることが可能なオン電圧又は非透過状態にさせることが可能なオフ電圧を供給することにより、前記液晶の単位時間における光の透過状態と非透過状態との状態及び時間比に応じて階調表現を行うサブフィールド駆動を行うためのデータ信号であって、フィールドを時間軸上で複数に分割した各サブフィールドを制御単位とし、表示データに基づいて前記オン電圧を印加するサブフィールドと前記オフ電圧を印加するサブフィールドとを指定するデータ信号を生成するデータ信号生成手段と、前記データ信号に基づいて前記オン電圧又はオフ電圧を生成し、生成したオン電圧又はオフ電圧を前記液晶表示部の前記ゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間内において極性反転させて、前記生成したオン電圧又はオフ電圧を前記ソース線に前記ソース電圧として供給するＸドライバ手段とを具備したことを特徴とする。
【００２７】
このような構成によれば、液晶表示部は、格子状に配設された複数のソース線及び複数のゲート線の各交差に対応して画素が構成され、Ｙドライバからゲート線に供給されるゲート信号によって画素に設けられたスイッチング素子がオンされ、これにより、ソース線に供給されたソース電圧がスイッチング素子を介して各画素の画素電極に与えられて液晶が駆動される。ソース電圧としては、液晶の透過率を飽和させることが可能なオン電圧又は非透過状態にさせることが可能なオフ電圧が用いられ、液晶の単位時間における光の透過状態と非透過状態との状態及び時間比に応じて階調表現が行われる。データ信号生成手段は、表示データに基づいて、オン電圧を印加するサブフィールドとオフ電圧を印加するサブフィールドとを指定するデータ信号を生成する。Ｘドライバ手段は、データ信号に基づいてオン電圧又はオフ電圧を生成する。更に、Ｘドライバ手段は、生成したオン電圧又はオフ電圧を、液晶表示部のゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間内において極性反転させる。最終的には、液晶には液晶表示部のゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間の後半において印加されたレベルのソース電圧が書込まれる。フレーム反転と組み合わせた場合、液晶表示部の全画素の液晶は同一極性で書込みが行われることになり、横電界は生じない。また、ソース電圧は、液晶表示部のゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間内において極性反転されているので、画素電極がソース電圧の影響を受ける場合でも、ソース電圧の影響は液晶表示部のゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間で平均化され、スイッチング素子のオフ期間における実効電圧の変動は小さい。これにより、ソース電圧の影響による縦クロストークが軽減される。
【００２８】
また、前記Ｙドライバは、前記Ｘドライバ手段によって極性反転された前記オン電圧又はオフ電圧の一方極性から他方極性又は他方極性から一方極性への切換りタイミングの前の期間及び後の期間の少なくとも一方の期間に、前記ソース電圧を前記画素電極に供給するためのゲート信号を発生することを特徴とする。
【００２９】
このような構成によれば、液晶には、液晶表示部のゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間の後半において印加されたレベルのソース電圧、又は前半において印加されたレベルのソース電圧が書込まれる。フレーム反転と組み合わせた場合、液晶表示部の全画素の液晶は同一極性で書込みが行われることになり、横電界は生じない。
【００３０】
また、前記Ｘドライバ手段は、前記オン電圧又はオフ電圧の一方極性から他方極性又は他方極性から一方極性への切換りタイミングを前記液晶表示部の前記ゲート線方向の１ラインの画素を駆動する前記選択期間の１／２のタイミングに設定することを特徴とする。
【００３１】
このような構成によれば、高いレベルでの駆動期間と低いレベルでの駆動期間とが等しく、ソース電圧の影響を効果的に抑制することができる。
【００３２】
また、前記Ｘドライバ手段は、前記オン電圧又はオフ電圧の一方極性から他方極性又は他方極性から一方極性への切換りタイミングを前記液晶表示部の前記ゲート線方向の１ラインの画素を駆動する前記選択期間の１／２以外のタイミングに設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【００３３】
このような構成によれば、高いレベルでの駆動期間と低いレベルでの駆動期間とを適宜設定することができ、Ｘドライバ手段の駆動能力に応じた設定が可能である。
【００３４】
また、前記Ｙドライバは、前記Ｘドライバ手段によって極性反転された前記オン電圧又はオフ電圧の一方極性から他方極性又は他方極性から一方極性への切換りタイミングの前の期間又は後の期間のいずれか一方の期間に、前記ソース電圧を前記画素電極に供給するためのゲート信号を発生し、前記Ｘドライバ手段は、前記液晶表示部の前記ゲート線方向の１ラインの画素を駆動する前記選択期間と前記ソース電圧を前記画素電極に供給するためのゲート信号が発生している期間との割合に応じて、前記オン電圧又はオフ電圧の極性を変化させることを特徴とする。
【００３５】
このような構成によれば、高いレベルでの駆動期間と低いレベルでの駆動期間とが異なる場合でも、これらの期間同士の割合に応じた極性のオン電圧又はオフ電圧が画素電極に供給されるので、ソース電圧の影響を効果的に抑制することができる。
【００３６】
また、前記Ｘドライバ手段は、前記生成したオン電圧又はオフ電圧の極性を前記液晶表示部の全ラインの画素を駆動する期間毎に極性反転させて、前記ソース線に前記ソース電圧として供給することを特徴とする。
【００３７】
このような構成によれば、ソース線に供給されるソース電圧は、液晶表示部のゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間内において極性反転されているので、画素電極がソース電圧の影響を受ける場合でも、ソース電圧の影響は液晶表示部のゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間で平均化され、スイッチング素子のオフ期間における実効電圧の変動は小さい。これにより、ソース電圧の影響による縦クロストークが軽減される。
【００３８】
また、本発明に係る液晶装置の駆動方法は、格子状に配設された複数のソース線及び複数のゲート線の各交差に対応して画素が構成され、前記ゲート線に供給されるゲート信号によって前記画素に設けられたスイッチング素子がオンされることによって前記ソース線に供給されたソース電圧が前記スイッチング素子を介して各画素の画素電極に与えられて液晶が駆動される液晶表示部に対して、前記ゲート信号を前記ゲート線に順次供給する処理と、前記液晶の透過率を飽和させることが可能なオン電圧又は非透過状態にさせることが可能なオフ電圧を供給することにより、前記液晶の単位時間における光の透過状態と非透過状態との状態及び時間比に応じて階調表現を行うサブフィールド駆動を行うためのデータ信号であって、フィールドを時間軸上で複数に分割した各サブフィールドを制御単位とし、表示データに基づいて前記オン電圧を印加するサブフィールドと前記オフ電圧を印加するサブフィールドとを指定するデータ信号を生成する処理と、前記データ信号に基づいて前記オン電圧又はオフ電圧を生成し、生成したオン電圧又はオフ電圧の極性を前記液晶表示部の前記ゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間内において極性反転させて、前記生成したオン電圧又はオフ電圧を前記ソース線に前記ソース電圧として供給する処理とを具備したことを特徴とする。
【００３９】
このような構成によれば、ゲート線に供給されるゲート信号によって画素に設けられたスイッチング素子がオンとなる。これにより、ソース線に供給されたソース電圧がスイッチング素子を介して各画素の画素電極に与えられて液晶が駆動される。ソース電圧としては、液晶の透過率を飽和させることが可能なオン電圧又は非透過状態にさせることが可能なオフ電圧が用いられ、液晶の単位時間における光の透過状態と非透過状態との状態及び時間比に応じて階調表現が行われる。表示データに基づいて、オン電圧を印加するサブフィールドとオフ電圧を印加するサブフィールドとを指定するデータ信号が生成される。そして、データ信号に基づいて、オン電圧又はオフ電圧が生成される。オン電圧又はオフ電圧は、液晶表示部のゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間内において極性反転される。フレーム反転と組み合わせた場合、液晶表示部の全画素の液晶は同一極性で書込みが行われ、横電界は生じない。また、ソース電圧は、液晶表示部のゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間内において極性反転されているので、画素電極がソース電圧の影響を受ける場合でも、ソース電圧の影響は液晶表示部のゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間で平均化され、スイッチング素子のオフ期間における実効電圧の変化は小さい。これにより、ソース電圧の影響による縦クロストークが軽減される。
【００４０】
また、前記ソース線にソース電圧を供給する処理は、前記生成したオン電圧又はオフ電圧の極性を前記液晶表示部の全ラインの画素を駆動する期間毎に極性反転させる処理を含むことを特徴とする。
【００４１】
このような構成によれば、オン電圧又はオフ電圧は、液晶表示部のゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間内において極性反転されると共に、液晶表示部の全ラインの画素を駆動する期間毎に極性反転されてソース線に供給される。これにより、液晶表示部の全画素の液晶は同一フレーム期間では同一極性で書込みが行われ、横電界は生じない。また、ソース電圧は、液晶表示部のゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間内において極性反転されているので、画素電極がソース電圧の影響を受ける場合でも、ソース電圧の影響は液晶表示部のゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間で平均化され、スイッチング素子のオフ期間における実効電圧の変化は小さい。これにより、ソース電圧の影響による縦クロストークが軽減される。
【００４２】
また、本発明に係る電子機器は、上記液晶装置を具備したことを特徴とする。
【００４３】
このような構成によれば、横電界及び縦クロストークの悪影響を回避した高画質の画像が得られる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る液晶装置を示すブロック図である。
【００４５】
本実施の形態においては、液晶の駆動方法として、１フィールドを時間軸上で複数のサブフィールドに分割して制御単位とし、各画素を１サブフィールド期間に１回ずつ駆動するサブフィールド駆動を採用する。即ち、サブフィールド駆動では、各画素は１フィールド期間にサブフィールドの数だけ駆動電圧の書込み制御が行われる。そして、本実施の形態は結合容量、電荷のリークによる悪影響及び横電界による悪影響を回避するために、液晶の駆動電圧を（１／２）Ｈ（後述する選択期間）毎に極性反転させると共に、フレーム期間毎に極性反転させるようにしたものである。
【００４６】
先ず、サブフィールド駆動（パルス幅変調法）について説明する。
【００４７】
アナログ駆動においては、液晶の透過率を飽和させる駆動電圧（以下、液晶飽和電圧という）以下の電圧で液晶を駆動する。従って、液晶の透過率は、駆動電圧の実効値に略比例し、駆動電圧に比例した明るさの画面が得られる。
【００４８】
これに対し、サブフィールド駆動においては、液晶に液晶飽和電圧以上の駆動電圧（以下、オン電圧ともいう）を印加するか又は対向電極の電圧（以下、オフ電圧ともいう）を印加する。液晶の透過率は、駆動電圧の積分値（実効値）に略比例することから、画素電極に駆動電圧（オン電圧）が印加されている時間とオフ電圧が印加されている時間との割合によって、サブフィールド駆動における液晶の透過率が決定されることになる。なお、各サブフィールド毎に画面内の全画素にオン電圧又はオフ電圧を供給する必要があり、オン電圧及びオフ電圧は、サブフィールド期間及び表示領域のライン数に応じたパルス幅を有するパルス信号として各画素に与えられる。
【００４９】
液晶に印加されたオン電圧が、液晶の容量及び付加容量によって、オフ電圧を印加するまでは保持されるものとする。そうすると、サブフィールドが時間軸上で等間隔に設けられた場合には、画素にオン電圧を供給するサブフィールド数とオフ電圧を供給するサブフィールド数との割合によって、その画素の透過率が決定する。
【００５０】
更に、サブフィールドの時間軸上の長さに重み付けを付す方法も考えられる。例えば、１フィールドを時間軸上で４つの第１乃至第４サブフィールドに分割した場合において、第１乃至第４サブフィールドの時間軸上の長さの比が、１：２：４：８である場合には、オン電圧又はオフ電圧を供給する第１乃至第４サブフィールドの各パルス信号は、夫々０〜１５の１６階調のうちの２番目、３番目、５番目、９番目の階調に対応する。例えば、透過率０〜１００％を１６階調で表した場合の４番目の階調表示を得るものとすると、第１及び第２サブフィールドのパルス信号によってオン電圧を、第３、第４サブフィールドのパルス信号によってオフ電圧を画素電極に供給すればよい。
【００５１】
図１において、本実施の形態に係る液晶装置は、電気光学材料である液晶を用いた表示領域１０１ａと、この表示領域１０１ａの各画素を駆動するＹドライバ４０１及びＸドライバ５００と、これらのＹドライバ４０１及びＸドライバ５００に各種信号を供給する駆動回路３０１によって構成されている。
【００５２】
液晶装置は、素子基板としてガラス基板等の透明基板が用いられ、素子基板上に、画素を駆動するトランジスタと共に、周辺駆動回路等も形成されている。素子基坂上の表示領域１０１ａには、複数本のゲート線（走査線）１１２が、図１のＸ（行）方向に延在して形成され、また、複数本のソース線（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。画素１１０は、ゲート線１１２とソース線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。
【００５３】
図２は図１中の画素の具体的な構成を示す説明図である。
【００５４】
各画素１１０は、スイッチング手段として、ＴＦＴ１１６が設けられている。ＴＦＴ１１６はゲートがゲート線１１２に、ソースがソース線１１４に、ドレインが画素電極１１８に、それぞれ接続される。画素電極１１８と対向電極１０８との間には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。対向電極１０８は、後述するように、実際には画素電極１１８と対向するように対向基板の全面に形成される透明電極である。
【００５５】
対向電極１０８には対向電極電圧ＶＬＣＣＯＭが印加されるようなっている。また、画素電極１１８と対向電極１０８との間においては蓄積容量１１９が形成されて、液晶層を挟む電極と共に電荷を蓄積する。なお、図２の例では、蓄積容量１１９を画素電極１１８と対向電極１０８との間に形成したが、画素電極１１８と接地電位ＧＮＤ間や画素電極１１８とゲート線間等に形成してもよい。また素子基板側に対向電極電圧ＶＬＣＣＯＭと同じ電位を持つ配線を配し、その間に形成することもできる。
【００５６】
各ゲート線１１２には後述するＹドライバ４０１から夫々ゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…Ｇｍが供給される。各ゲート信号によって、各ラインの画素を構成する全てのＴＦＴ１１６が同時にオンとなり、これにより、後述するＸドライバ５００から各ソース線１１４に供給されたソース電圧（オン電圧又はオフ電圧）が画素電極１１８に書込まれる。ソース電圧が書き込まれた画素電極１１８と対向電極１０８との電位差に応じて液晶１０５の分子集合の配向状態が変化して、光の変調が行われ、階調表示が可能となる。
【００５７】
上述したように、本実施の形態においては、１フィールドを時間軸上で複数のサブフィールドに分割して、各サブフィールド期間毎に各画素１１０の書込みを制御する。
【００５８】
次に、表示領域を駆動する駆動系の構成について説明する。図３は図１中の駆動回路３０１の具体的な構成を示すブロック図である。
【００５９】
図３において、サブフィールドタイミングジェネレータ１０には、外部から供給された垂直同期信号Ｖｓ、水平同期信号Ｈｓ及びドットクロックＤＣＬＫが入力される。サブフィールドタイミングジェネレータ１０は、入力された水平同期信号Ｈｓ、垂直同期信号Ｖｓ、ドットクロックＤＣＬＫを基に、サブフィールド系で用いるタイミング信号を生成する。
【００６０】
即ち、サブフィールドタイミングジェネレータ１０は、ディスプレイ駆動用の信号である転送クロックＣＬＸ、データイネーブル信号ＥＮＢＸ、極性反転信号ＦＲ，ＦＨＬを生成してＸドライバ５００に出力する。また、サブフィールドタイミングジェネレータ１０は、走査スタートパルスＤＹ、転送クロックＣＬＹを生成してＹドライバ４０１に出力する。また、サブフィールドタイミングジェネレータ１０は、コントローラ内部で用いるデータ転送スタートパルスＤＳ及びサブフィールド識別信号ＳＦを生成して、データ・エンコーダ３０に出力する。
【００６１】
極性反転信号ＦＲは、１フィールド毎に極性が反転する信号である。また、極性反転信号ＦＨＬは、（１／２）Ｈ（選択期間）毎に反転する信号である。走査スタートパルスＤＹは、各サブフィールドの開始点で出力されるパルス信号であり、走査スタートパルスＤＹがＹドライバ４０１に入力されることにより、Ｙドライバ４０１はゲートパルス（Ｇ１〜Ｇｍ）を出力する。
【００６２】
上述したように、１フィールドを時間軸上で複数のサブフィールドに分割し、階調データに応じて各サブフィールド期間毎に２値電圧を液晶層に印加するようになっている。スタートパルスＤＹは、この各サブフィールドの切り替わりを示す信号である。
【００６３】
転送クロックＣＬＹは、走査側（Ｙ側）の走査速度を規定する信号で、ゲートパルス（Ｇ１〜Ｇｍ）はこの転送クロックに同期して走査線毎送られる。データイネーブル信号ＥＮＢＸは、Ｘドライバ５００中の後述するＸビットシフトレジスタ５１０に蓄えられたデータを水平画素数分並列に出力させるタイミングを決定するものである。転送クロックＣＬＸは、Ｘドライバ５００ヘデータを転送するためのクロック信号である。データ転送スタートパルスＤＳは、データ・エンコーダ３０からＸドライバ５００ヘデータ転送を開始するタイミングを規定するものであり、サブフィールドタイミングジェネレータ１０からデータ・エンコーダ３０へ送られる。サブフィールド識別信号ＳＦは、そのパルスが何番目のサブフィールドのパルスであるかを、データ・エンコーダ３０へ知らせるためのものである。
【００６４】
図示しない駆動電圧生成回路は、ゲート信号を生成する電圧Ｖ２を生成してＹドライバ４０１に与え、ソース線駆動信号を生成する電圧Ｖ１，−Ｖ１，Ｖ０を生成してＸドライバ５００に与え、対向電極電圧ＶＬＣＣＯＭを生成して対向電極１０８に印加する。
【００６５】
電圧Ｖ１は、交流化駆動信号ＦＲ，ＦＨＬがハイレベル（以下、“Ｈ”という）のとき液晶層に電圧Ｖ０を基準にして正極性のハイレベル信号として出力されるオン電圧であり、電圧−Ｖ１は、交流化駆動信号ＦＲ，ＦＨＬがローレベル（以下、“Ｌ”という）のとき液晶層に電圧Ｖ０を基準にして負極性のハイレベル信号として出力されるオン電圧である。
【００６６】
一方、入力された表示データはメモリ・コントローラ２０に供給される。書き込みアドレスジェネレータ１１は、外部から入力される水平同期信号ＨＳ、垂直同期信号Ｖｓ、ドットクロックＤＣＬＫにより、そのときに送られているデータの画面上での位置を特定し、特定した結果に基づいて、表示データをメモリ２２，２３に格納するためのメモリアドレスを生成して、メモリ・コントローラ２０に出力する。
【００６７】
読み込みアドレスジェネレータ１２は、サブフィールドタイミングジェネレータ１０によって生成されたサブフィールド系のタイミング信号から、そのときに表示する画面上での位置を決定し、決定した結果に基づいて、書き込み時と同一のルールに則って、メモリ２２，２３からデータを読み込むためのメモリアドレスを生成して、メモリ・コントローラ２０に出力する。
【００６８】
メモリ・コントローラ２０は、入力された表示データをメモリ２２，２３に書き込み、書込まれたデータをメモリ２３，２２から読み込むための制御を行う。即ち、メモリ・コントローラ２０は、外部から入力されたデータのメモリ２２，２３への書き込みは、タイミング信号ＤＣＬＫに同期させて、書き込みアドレスジェネレータ１１で生成されたアドレスに対して行う。また読み込みは、読み込みアドレスジェネレータ１２で生成されたアドレスから、サブフィールドタイミングジェネレータ１０で生成されたタイミング信号ＣＬＸに同期させて行う。メモリ・コントローラ２０は、読み込んだデータをデータ・エンコーダ３０に出力する。
【００６９】
サブフィールド駆動においては、サブフィールド毎に画素への書き込みを行う。従って、表示データをフィールドメモリに保持し、各サブフィールド毎にフィールドメモリから読出した表示データに基づいて、サブフィールドのオン，オフを決定する２値データを生成する必要がある。この理由からメモリ２２，２３が設けられており、メモリ２２，２３は、いずれか一方が入力されているデータの書き込み用として用いられ、他方が読み込み用として用いられる。これらのメモリ２２，２３の役割は、メモリ・コントローラ２０によって、フィールド毎に切り替えられるようになっている。
【００７０】
即ち、メモリ・コントローラ２０は、タイミング信号に同期して、メモリ２２，２３のデータの読み込みを行い、読み出したデータをパラレルに次段のデータ・エンコーダ３０に出力する。データ・エンコーダ３０は、メモリ・コントローラ２０から送られてきたデータと、サブフィールドタイミングジェネレータ１０から送られてくるサブフィールド識別信号ＳＦにより、コード格納用ＲＯＭ３１から必要なデータを読み出すためのアドレスを生成し、そのアドレスを用いてコード格納用ＲＯＭ３１からデータを読み出し、データ転送スタートパルスＤＳに同期してＸドライバ５００に出力する。
【００７１】
コード格納用ＲＯＭ３１は、各画素の表示すべき明るさのデータ（階調データ）に対して、各サブフィールド期間毎に画素をオン状態又はオフ状態にするための“Ｈ”又は“Ｌ”の２値信号Ｄｓの組（１フィールド内の各サブフィールドについてオンにするかオフにするかを指定するコード）を格納している。コード格納用ＲＯＭ３１は、各画素に書き込むべきデータ（階調データ）と、書き込みを行うサブフィールドとをアドレスとして入力すると、そのサブフィールドに対応した１ビットのデータ（２値信号（データ）Ｄｓ）を出力するように構成されている。
【００７２】
図１において、Ｙドライバ４０１は、いわゆるＹシフトレジスタと呼ばれるものであり、フレームの開始点で供給される走査スタートパルスＤＹを転送クロックＣＬＹに従って転送し、各々のゲート線１１２にゲート信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…、Ｇｍとして順次排他的に供給する。
【００７３】
Ｘドライバ５００は、ある水平走査期間において、２値データをソース線の本数に相当するｎ個順次ラッチした後、ラッチしたｎ個の２値データを、それぞれ対応するソース線１１４に上述したパルス信号（オン電圧又はオフ電圧）に相当するデータ信号ｄ１，ｄ２，ｄ３，…，ｄｎとして一斉に供給するものである。
【００７４】
図４は図１中のＸドライバ５００の具体的な構成を示すブロック図である。
【００７５】
Ｘドライバ５００は、Ｘビットシフトレジスタ５１０、水平画素分の第１のラッチ回路５２０、第２のラッチ回路５３０、水平画素分の昇圧回路５４０から構成されている。
【００７６】
Ｘビットシフトレジスタ５１０は、水平走査期間の開始タイミングで供給されるデータイネーブル信号ＥＮＢＸをクロック信号ＣＬＸに従って転送し、ラッチ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎとして第１のラッチ回路５２０に順次排他的に供給するものである。第１のラッチ回路５２０は、２値データをラッチ信号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。第２のラッチ回路５３０は、第１のラッチ回路５２０によりラッチされた２値データの各々をデータイネーブル信号ＥＮＢＸの立ち下がりにおいて一斉にラッチすると共に、昇圧回路５４０を介して、ソース線１１４の各々にデータ信号ｄ１，ｄ２，ｄ３，…，ｄｎとして供給するものである。
【００７７】
なお、上述したように、Ｘドライバ５００においては、ある水平走査期間において、第１のラッチ回路５２０が点順次的に２値信号をラッチした後、次の水平走査期間において、第２のラッチ回路５３０が、データ信号ｄ１，ｄ２，ｄ３，…，ｄｎとして一斉に各ソース線１１４に供給する構成となっているので、データ・エンコーダ３０は、Ｙドライバ４０１及びＸドライバ５００における動作と比較して、１水平走査期間だけ先行するタイミングで２値信号Ｄｓを出力する構成となっている。
【００７８】
昇圧回路５４０は、極性反転機能と昇圧機能とを備える。昇圧回路５４０は、極性反転信号ＦＲ，ＦＨＬに基づいて昇圧する。即ち、本実施の形態においては、１フレーム期間毎に反転する極性反転信号ＦＲによってデータ信号の極性をフレーム反転させると共に、（１／２）選択期間毎に反転する極性反転信号ＦＨＬによってデータ信号を（１／２）選択期間毎に極性反転させるようになっている。
【００７９】
図５は昇圧回路５４０の動作を説明するための説明図である。また、図６は横軸に時間をとり縦軸にデータ信号の電位をとって、（１／２）選択期間毎の極性反転駆動及びフレーム毎の極性反転駆動を説明するための波形図である。
【００８０】
例えば、極性反転信号ＦＲ，ＦＨＬが“Ｈ”である場合において、ある画素をオン状態にするデータ信号が昇圧回路５４０に入力された場合には、昇圧回路５４０は正極性の駆動電圧を出力する。また、昇圧回路５４０は、極性反転信号ＦＲ，ＦＨＬが“Ｌ”である場合において、ある画素をオン状態にするデータ信号が人力された場合には、負極性の駆動電圧を出力する。画素をオフ状態にするデータの場合には、極性反転信号ＦＲ，ＦＨＬの状態に拘わらず、ＶＬＣＣＯＭ電位（オフ電圧）を出力する。
【００８１】
そして、本実施の形態においては、昇圧回路５４０はフレーム期間毎にデータ信号の極性を反転させると共に、（１／２）選択期間毎にデータ信号の極性を反転させるようになっている。図６は例えば画面全域が全黒である場合の所定フレームにおける所定の１ソース線に供給するデータ信号を示している。図６の例は１フレームを時間軸上で３つのサブフィールド（ＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３）に分割した例を示している。サブフィールドＳＦ２はサブフィールドＳＦ１の２倍の時間を有し、サブフィールドＳＦ３はサブフィールドＳＦ２の２倍の時間を有している。従って、図６の例は０〜７段階の８階調表示が可能である。各サブフィールドは、いずれも表示領域１０１ａの各ゲート線に対応する数の選択期間（Ｈ）を有する。各サブフィールドの各選択期間の長さは相互に同一である。各サブフィールドのｎ番目の選択期間は表示領域１０１ａのｎ番目のゲート線に対応する。
【００８２】
例えば、所定のソース線の５番目のゲート線の画素を８階調のうちの４番目の階調で表示させる場合には、各サブフィールドの５番目の選択期間のうちサブフィールドＳＦ１，ＳＦ２の選択期間をオン電圧に、サブフィールドＳＦ３の選択期間をオフ電圧にするデータ信号を、所定のソース線に供給すればよい。図６の例では全ての選択期間にオン電圧が供給されているので、所定のソース線に接続された全画素が黒表示されていることになる。
【００８３】
本実施の形態においては、図６に示すように、データ信号は、各選択期間において、正極性から負極性に又は負極性から正極性に極性反転している。即ち、図６の１フレーム目においては、各選択期間の前半は正極性の“Ｈ”で後半に負極性の“Ｈ”に変化し、次の２フレーム目において、各選択期間の前半は負極性の“Ｈ”で後半に正極性の“Ｈ”に変化する。即ち、データ信号は（１／２）Ｈ期間毎に極性反転されると共に、１フレーム期間毎に極性反転される。
【００８４】
なお、図６の１フレーム目では選択期間の前半に正極性で後半に負極性になるデータ信号を示したが、データ信号は１選択期間の間でレベルが反転していればよく、例えば前半に負極性で後半に正極性になるデータ信号であってもよい。
【００８５】
次に、このように構成された実施の形態の動作について図７乃至図９を参照して説明する。図７は所定のフィールド中の３つのサブフィールドＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３においてＹドライバ４０１が出力するゲート信号（ゲートパルス）を示すタイミングチャートであり、図７（ａ）はソース電圧を示し、図７（ｂ）乃至（ｄ）はゲート信号の例を示している。なお、図７では、図面の簡略化のために、１サブフィールド期間のパルス数は実際よりも少なく記載してある。
【００８６】
いま、所定の画面においてレベルが一定の画像信号、例えば、画面全面で同色の表示（ベタ表示）を行う場合の表示データを駆動回路３０１に与えるものとする。表示データは駆動回路３０１内のデータ・エンコーダによって、２値データに変換されてＸドライバ５００に供給される。Ｘドライバ５００は入力された２値データをソース線に対応させて順次ラッチし、ラッチした水平画素数分の各ソース線の２値データを、データイネーブル信号ＥＮＢＸの立ち下がりにおいて昇圧回路５４０に供給する。昇圧回路５４０は、極性反転信号ＦＲ，ＦＨＬに基づいて、２値データを昇圧して、１フレーム期間毎に極性反転させると共に、（１／２）選択期間毎に極性反転させて各ソース線１１４にデータ信号ｄ１，ｄ２，ｄ３，…，ｄｎとして供給する。
【００８７】
図７（ａ）はこの場合に所定のソース線に印加されるソース電圧（データ信号）を示している。ソース電圧は、対向電位を中心電位として、（１／２）Ｈ期間で極性が反転している。
【００８８】
また、図７では、所定フレームのソース電圧（データ信号）は、各選択期間（Ｈ）の前半には負極性で後半に正極性となっている。また、所定フレームの次のフレームのソース電圧（データ信号）は、各選択期間（Ｈ）の前半には正極性で後半に負極性となっている。即ち、ソース電圧は、（１／２）選択期間で極性反転すると共に、フレーム毎にも極性が反転している。
【００８９】
一方、Ｙドライバ４０１は、駆動回路３０２からの各信号に基づいて１Ｈ周期のゲートパルスを発生する。図７（ｂ）はゲートパルスの例を示している。図７（ｂ）に示すゲートパルスは、各選択期間の前半及び後半のいずれの期間にも“Ｈ”の期間を有する。１Ｈ（選択期間）周期の各ゲートパルスは、１Ｈ毎に順次表示領域１０１ａの各ゲート線１１２に供給される。こうして、表示領域１０１ａの各ラインは１Ｈ毎に順次“Ｈ”となる。
【００９０】
各ラインのＴＦＴ１１６が、ゲートパルスの“Ｈ”でオンになるものとすると、各ゲート線に接続された各ラインのＴＦＴ１１６は、ゲートパルスの“Ｈ”期間にオンとなって、ソース線１１４に供給されている表示データをドレインに接続された画素電極に供給する。こうして、各ラインのＴＦＴ１１６は、１フレーム期間中の１Ｈ期間だけ、ソース電圧を画素電極に供給する。
【００９１】
本実施の形態においては、ソース電圧は（１／２）Ｈ期間毎に極性反転している。そして、所定フレームにおいては、各選択期間の後半にはソース電圧は正極性になっており、最終的には液晶は正極性で駆動される。逆に、所定フレームの次のフレームにおいては、各選択期間の後半にはソース電圧は負極性になっており、最終的には液晶は負極性で駆動される。即ち、図７の（ａ），（ｂ）の例では、同一フレームでは全ての画素は同一極性で駆動され、隣接する上下の画素間での横電界が生じることはない。
【００９２】
図７（ｂ）の例は、サブフィールド駆動に対応した一般的なＹドライバによるＴＦＴ１１６の駆動法をそのまま採用したものである。即ち、図７（ｂ）の例では、選択期間の前半と後半とでは、画素に印加される駆動電圧のレベルが変化した。これに対し、ソース電圧の極性反転に応じて、ゲートパルスを変化させる方法も考えられる。
【００９３】
図７（ｃ）はこの場合の１例を示している。図７（ｃ）の例は、各選択期間の前半はローレベル（以下、“Ｌ”という）で後半が“Ｈ”のゲートパルスを示している。即ち、この場合には、各ラインのＴＦＴ１１６は、選択期間の後半にのみオンとなり、各ラインの画素電極には、選択期間後半のソース電圧のみが供給される。
【００９４】
また、図７（ｄ）のゲートパルスを採用することもできる。図７（ｄ）の例は、各選択期間の前半は“Ｈ”で後半が“Ｌ”のゲートパルスを示している。即ち、この場合には、各ラインのＴＦＴ１１６は、選択期間の前半にのみオンとなり、各ラインの画素電極には、選択期間前半のソース電圧のみが供給される。
【００９５】
即ち、所定のフレームにおいては、図７の（ａ），（ｃ）の例を採用することにより、各選択期間の後半の正極性のソース電圧が駆動電圧として画素電極に印加され、所定フレームの次のフレームにおいては、図７の（ａ），（ｄ）の例を採用することにより、各選択期間の前半の負極性のソース電圧が駆動電圧として画素電極に印加される。
【００９６】
従って、液晶は所定フレームにおいて正極性駆動され、所定フレームの次のフレームにおいて負極性で駆動される。即ち、液晶には、フレーム反転駆動時と同様の駆動電圧が印加されることになり、同一フレームでは全ての画素は同一極性となり、隣接する上下の画素間での横電界が生じることはない。
【００９７】
次に、図８及び図９を参照して本実施の形態による縦クロストークの軽減効果について説明する。図８は画面の中央が矩形の黒表示でその他の画面の領域が中間調のグレー表示である画像を示している。図９は本実施の形態における液晶駆動電圧を説明するための波形図である。なお、ソース波形の波数はゲート線数と同数であるが、図９では、図面の簡略化のために、１フレーム期間のパルス数は実際より少なく記載してある。
【００９８】
図９（ｂ）はソース線に印加される電圧を示し、図９（ａ）のＶＡ（太線），ＶＢ（１点鎖線）は夫々図中のＡ点及びＢ点における画素電極の印加電圧を示している。なお、図９は容量結合が生じた場合の駆動電圧波形を示している。また、図９（ｃ），（ｄ）は夫々図９（ａ），（ｂ）のサブフィールドＳＦ１の時間軸を拡大して示している。
【００９９】
図９（ｄ）に示すように、画像の左右方向の中央、例えば図８の点Ａ，Ｂを通過する縦線の位置に対応するソース線に印加されるソース電圧波形は、（１／２）Ｈ期間毎に極性反転している。図９のＮフレームは、例えば図７（ｄ）の例に対応させた場合には、液晶の正極性駆動時の波形であり、（Ｎ＋１）フレームは液晶の負極性駆動時の波形である。図８の黒部分の表示に対応する位置において、ソース電位は対向電極の電位（対向電位）との差が大きくなっており、Ｃ点等のグレー表示に対応する部分では、対向電位との差が小さくなっている。
【０１００】
図９（ａ）は図８の点Ａ，Ｂの画素の印加電圧を示している。第ＮフレームのＡ点の画面垂直位置に対応する各サブフィールドの選択期間では、Ａ点の画素のＴＦＴがオンとなってＡ点の画素電極に中間調のグレー表示に対応してオン電圧又はオフ電圧に変化するパルス信号（駆動電圧）が印加される。なお、図９の例は、グレー表示として、第０〜第７階調のうちの下から４番目（第３階調）の表示を行う場合の例である。即ち、先ず、サブフィールドＳＦ１のＡ点に対応する選択期間ＴＳＦ１においてオン電圧のパルス信号がＡ点の画素電極に印加される。Ａ点の次のラインの画素に表示データが供給される選択期間にはＡ点の画素のＴＦＴはオフとなり、Ａ点の画素電極の駆動電圧は、液晶容量及び付加容量によって次のサブフィールドの対応する選択期間ＴＳＦ２まで保持される。次の選択期間ＴＳＦ２においてもオン電圧のパルス信号がＡ点の画素電極に印加され、このオン電圧はサブフィールドＳＦ３の対応する選択期間まで保持される。そして、サブフィールドＳＦ３の対応する選択期間にはオフ電圧のパルス信号がＡ点の画素電極に印加される。
【０１０１】
他の点の画素電極についても同様であり、各サブフィールドの対応する選択期間においてデータ信号に基づくオン又はオフ電圧が印加され、次のサブフィールドの対応する選択期間まで保持される。
【０１０２】
第Ｎ＋１フレームにおいてＡ点の画面垂直位置に対応する各サブフィールドの選択期間になると、Ａ点の画素には負極性の駆動電圧が印加される。即ち、最初のサブフィールドＳＦ１の対応する選択期間ＴＳＦ１ ′に負極性の駆動電圧が印加され、この駆動電圧は次のサブフィールドの対応する選択期間ＴＳＦ２ ′まで保持される。Ｂ点についても同様であり、Ｂ点の画素の画素電極に印加される各サブフィールドの駆動電圧は、次のサブフィールドの対応する選択期間まで保持される。こうして、Ａ点及びＢ点においても、図８のＣ点と同様に、中間調のグレー表示が行われる。
【０１０３】
本実施の形態においては、上述したように、各画素の画素電極には、（１／２）Ｈ期間毎に極性反転するソース電圧が供給される。
【０１０４】
容量結合が生じている場合には、各画素電極はソース線電圧の影響を受ける。図９（ｃ）はこの状態を示しており、各画素電極はソース電圧の変化の影響によって、ソース電圧のレベルに応じたレベルで変動する。しかし、この変動は、（１／２）Ｈ期間毎の短い周期で生じる。即ち、中間調表示期間においても黒表示期間においても画素電極の印加電圧は、比較的短い周期である（１／２）Ｈ期間毎に反転する。このため、ソース線に印加する電圧変動は、比較的小さい振幅となる。
【０１０５】
従って、オン電圧及びオフ電圧のいずれの変動も十分に小さく、中間調表示期間においても、理想的な電圧が画素に印加された場合の中間調の輝度とほぼ等しくなる。
【０１０６】
なお、黒表示部分においても１Ｈの期間内で正極性と負極性の電圧が画素電極に印加される。この場合においても、画素印加電圧は比較的小さい振幅で変動するのみであり、液晶印加電圧の実効値は、ソース線の影響を受けない場合の印加電圧の実効値に略々等しい。
【０１０７】
こうして、液晶には画素Ｃに対する駆動電圧と略同様の駆動電圧が印加されることになり、本来のグレー表示部分はいずれの画面領域においても略均一な明るさで表示される。
【０１０８】
なお、電圧変調法ではソース電位は画像に応じたレベルに変動するが、パルス幅変調法では、ソース電圧は２値である。従って、パルス幅変調法では、縦クロストークの要因としては、ソース電極と画素電極間で発生する容量結合よりもトランジスタの電流リークの方が大きい。
【０１０９】
このように、本実施の形態においては、液晶をフレーム毎に極性反転駆動すると共に、（１／２）Ｈ毎に極性反転駆動しており、横電界の影響を回避すると共に、縦クロストークを改善することができる。
【０１１０】
なお、本発明は、重み付けをしていない均等間隔のサブフィールドを用いたサブフィールド駆動についても同様に適用可能であることは明らかである。
【０１１１】
ところで、上記実施の形態においては、（１／２）Ｈ期間毎に極性反転して１フレーム期間毎に極性反転駆動する例について説明した。本発明においては、液晶を選択期間内において正極性と負極性とで極性反転駆動すればよく、必ずしも（１／２）選択期間毎に液晶を極性反転駆動する必要はない。例えば、Ｘドライバの駆動能力によっては、画素電極に最終的に印加する電圧レベルの時間を（１／２）選択期間よりも短く設定することも可能である。また、逆に、（１／２）選択期間よりも長く設定することも可能である。
【０１１２】
図１０はこの場合の例を示す波形図である。図１０はゲートパルスとソース電位との関係を示す波形図であり、図７に対応させて上側にソース電位を示し、下側にゲートパルスを示している。図１０（ａ）は上記実施の形態と同様の（１／２）Ｈ反転駆動を示し、図１０（ｂ）は（３／４）Ｈ反転駆動を示し、図１０（ｃ）は（１／４）Ｈ反転駆動を示している。なお、図１０では、図面の簡略化のために、１フレーム期間のパルス数は実際よりも少なく記載してある。
【０１１３】
図１０（ａ）は図７（ａ），（ｂ）と同様のゲートパルス及びソース電圧を示している。図１０（ｂ）は図７（ｂ）と同様のゲートパルスに対して、昇圧回路５４０において１Ｈ期間の最初の１／４期間のタイミングで極性を反転させる例を示している。これにより、ソース電圧は、１Ｈ期間の最初の１／４の期間が負極性で、後の３／４の期間が正極性となる。各画素に印加される電圧は、最終的には、１Ｈ期間の後の３／４の期間の電圧によって決定される。従って、この場合には、Ｘドライバの駆動能力が低い場合でも、液晶に十分な書き込みを行うことが可能である。
【０１１４】
一方、図１０（ｃ）は図７（ｂ）と同様のゲートパルスに対して、極性反転回路３０２において１Ｈ期間の最初の３／４期間のタイミングで極性を反転させる例を示している。これにより、ソース電圧は、１Ｈ期間の最初の３／４の期間が負極性で、後の１／４の期間が正極性となる。各画素に印加される電圧は、最終的には、１Ｈ期間の後の１／４の期間の電圧によって決定される。
【０１１５】
このように、１Ｈ期間内で極性反転させればよく、（１／２）Ｈ期間毎に限らず、１Ｈ期間の任意の分割比で極性を反転させてもよい。
【０１１６】
ところで、図１０（ｂ），（ｃ）の例のように、ソース線に供給する電圧が非対称である場合には、図９における電圧変動も非対称となり、液晶に印加する実効電圧が理想的な値から変化してしまう。そこで、液晶に印加する実効電圧を理想的な値に近づけるために、ソース線に印加する電圧を変化させることが考えられる。図１１はこの場合の例を示すものである。
【０１１７】
図１１はゲートパルスとソース電位との関係を示す波形図であり、図７に対応させて上側にソース電位を示し、下側にゲートパルスを示している。図１１（ａ）は上記実施の形態と同様の（１／２）Ｈ毎の極性反転駆動を示し、図１１（ｂ）は図７（ｃ）及び図１０（ｃ）に対応した（１／４）Ｈ反転駆動を示している。なお、図１１では、図面の簡略化のために、１フレーム期間のパルス数は実際よりも少なく記載してある。
【０１１８】
図１１（ａ）は図７（ａ），（ｃ）と同様のゲートパルス及びソース電圧を示している。図１１（ｂ）は図７（ｃ）及び図１０（ｃ）に対応させたゲートパルスを示している。即ち、図１１の例では、（１／４）Ｈ反転駆動を採用すると同時に、１Ｈ期間の後の１／４の期間にＴＦＴ１１６をオンにして、この期間にＴＦＴ１１６からソース電圧を画素電極に供給するためのゲートパルスを発生する。更に、図１１（ｂ）の例では、１Ｈ期間の後の１／４の期間においては、ソース電圧を（１／２）Ｈ反転駆動時のソース電圧（−Ｖ１〜＋Ｖ１）よりも大きいソース電圧（−Ｖ２〜＋Ｖ２）に設定する。
【０１１９】
液晶の応答によっては、画素電極の書込み時間が短い場合には、液晶が表示データに対応した所望の書込み電圧まで上昇しないことがある。この場合でも、図１１（ｂ）の例のように、表示データのレベル及び画素電極への書込み時間に応じてソース電圧を高くすることで、液晶を表示データに対応した所望の書込み電圧で駆動することが可能となる。
【０１２０】
次に、上述した実施形態や応用形態に係る液晶装置の構造について、図１２及び図１３を参照して説明する。ここで、図１２は液晶装置１００の構成を示す平面図であり、図１３は、図１２におけるＡ−Ａ’線の断面図である。
【０１２１】
これらの図に示すように、液晶装置１００は、画素電極１１８等が形成された素子基板１０１と、対向電極１０８等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共に、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。
【０１２２】
対向基板１０２は、ガラス等から構成される透明な基板である。また、上述した説明では、素子基板１０１は透明基板からなると記載したが、反射型の液晶装置の場合は、半導体基板とすることもできる。この場合、半導体基板は不透明なので、画素電極１１８はアルミニウム等の反射性金属で形成される。
【０１２３】
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Ｙドライバ４０１が形成され、また、領域１４０ａにはＸドライバ５００が形成されている。
【０１２４】
即ち、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と共に、対向電極電圧ＶＬＣＣＯＭが印加される構成となっている。
【０１２５】
また、素子基板１０１において、Ｘドライバ５００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、外部からの制御信号や電源等を入力する構成となっている。
【０１２６】
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及び接続端子と電気的な導通が図られている。即ち、対向電極電圧ＶＬＣＣＯＭ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。
【０１２７】
また、対向基板１０２には、液晶装置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、金属材料や樹脂等からなる遮光膜（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、液晶装置１００に光を対向基板１０２側もしくは素子基板側から照射するライトか必要に応じて設けられる。くわえて、素子基板１０１及び対向基板１０２の電極形成間には、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）等が設けられて、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、対向基板１０２の側には、配向方向に応じた偏光子（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等が不要となる結果、光利用効率か高まるので、高輝度化や低消費電力化等の点において有利である。
【０１２８】
次に、上述した液晶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。
【０１２９】
まず、実施形態に係る液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。図１４はこのプロジェクタの構成を示す平面図である。この図に示されるように、プロジェクタ１１００内部には、偏光照明装置１１１０がシステム光軸ＰＬに沿って配置している。この偏光照明装置１１１０において、ランプ１１１２からの出射光は、リフレクタ１１１４による反射で略平行な光束となって、第１のインテグレータレンズ１１２０に入射する。これにより、ランプ１１１２からの出射光は、複数の中間光束に分割される。この分割された中間光束は、第２のインテグレータレンズを光入射側に有する偏光変換素子１１３０によって、偏光方向が略々揃った一種類の偏光光束（ｓ偏光光束）に変換されて、偏光照明装置１１１０から出射されることとなる。
【０１３０】
偏光照明装置１１１０から出射されたｓ偏光光束は、偏光ビームスプリッタ１１４０のｓ偏光光束反射面１１４１によって反射される。この反射光束のうち、青色光（Ｂ）の光束がダイクロイックミラー１１５１の青色光反射層にて反射され、反射型の液晶装置１００Ｂによって変調される。また、ダイクロイックミラー１１５１の青色光反射層を透過した光束のうち、赤色光（Ｒ）の光束は、ダイクロイックミラー１１５２の赤色光反射層にて反射され、反射型の液液晶装置１００Ｒによって変調される。
【０１３１】
一方、ダイクロイックミラー１１５１の青色光反射層を透過した光束のうち、緑色光（Ｇ）の光束は、ダイクロイックミラー１１５２の赤色光反射層を透過して、反射型の液晶装置１００Ｇによって変調される。
【０１３２】
このようにして、液晶装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによってそれぞれ色光変調された赤色、緑色、青色の光は、ダイクロイックミラー１１５２、１１５１、偏光ビームスプリッタ１１４０によって順次合成された後、投射光学系１１６０によって、スクリーン１１７０に投射されることとなる。なお、液晶装置１００Ｒ、１００Ｂおよび１００Ｇには、ダイクロイックミラー１１５１、１１５２によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色に対応する光束が入射するので、カラーフィルタは必要ない。
【０１３３】
なお、本実施形態においては、反射型の液晶装置を用いたが、透過型表示の液晶装置を用いたプロジェクタとしても構わない。
【０１３４】
次に、上記液晶装置を、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１５はこのパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図において、コンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、表示ユニット１２０６とから構成されている。この表示ユニット１２０６は、先に述べた液晶装置１００の前面にフロントライトを付加することにより構成されている。
【０１３５】
なお、この構成では、液晶装置１００を反射直視型として用いることになるので、画素電極１１８において、反射光が様々な方向に散乱するように、凹凸が形成される構成が望ましい。
【０１３６】
さらに、上記液晶装置を、携帯電話に適用した例について説明する。図１６はこの携帯電話の構成を示す斜視図である。同図において、携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２のほか、受話口１３０４、送話口１３０６と共に、液晶装置１００を備えるものである。
【０１３７】
この液晶装置１００にも、必要に応じてその前面にフロントライトが設けられる。また、この構成でも、液晶装置１００が反射直視型として用いられることになるので、画素電極１１８に凹凸が形成される構成が望ましい。
【０１３８】
なお、電子機器としては、図１５、図１６を参照して説明した他にも、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等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器に対して、上記各実施形態や応用形態に係る液晶装置が適用可能なのは言うまでもない。
【０１３９】
また、上記実施の形態においては、１Ｈ期間内の反転駆動とフレーム反転駆動とを組み合わせた例について説明したが、１Ｈ期間内の反転駆動と１Ｈ反転、ソース反転又はドット反転駆動との組み合わせにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る液晶装置を示すブロック図。
【図２】図１中の画素の具体的な構成を示す説明図。
【図３】図１中の駆動回路３０１の具体的な構成を示すブロック図。
【図４】図１中のＸドライバ５００の具体的な構成を示すブロック図。
【図５】昇圧回路５４０の動作を説明するための説明図。
【図６】横軸に時間をとり縦軸にデータ信号の電位をとって、（１／２）選択期間毎の極性反転駆動及びフレーム毎の極性反転駆動を説明するための波形図。
【図７】実施の形態の動作を説明するためのタイミングチャート。
【図８】本実施の形態による縦クロストークの軽減効果を説明するための説明図。
【図９】本実施の形態による縦クロストークの軽減効果を説明するための波形図。
【図１０】本実施の形態の変形例を示す波形図。
【図１１】本実施の形態の変形例を示す波形図。
【図１２】本実施の形態に係る液晶装置の構造を説明するための平面図。
【図１３】本実施の形態に係る液晶装置の構造を説明するための断面図。
【図１４】本実施の形態に係る液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタを示す平面図。
【図１５】本発明に係る電子機器としてのパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図。
【図１６】本発明に係る電子機器としての携帯電話の構成を示す斜視図。
【図１７】従来例の問題点を説明するための説明図。
【図１８】図１７に対応した液晶駆動電圧を説明するための波形図。
【図１９】図１７に対応した液晶駆動電圧を説明するための波形図。
【符号の説明】
１０１ａ…表示領域、３０１…駆動回路、４０１…Ｙドライバ、５００…Ｘドライバ。

Claims

格子状に配設された複数のソース線及び複数のゲート線の各交差に対応して画素が構成され、前記ゲート線に供給されるゲート信号によって前記画素に設けられたスイッチング素子がオンされることによって前記ソース線に供給されたソース電圧が前記スイッチング素子を介して各画素の画素電極に与えられて液晶が駆動される液晶表示部に対して、前記ゲート信号を前記ゲート線に順次供給するＹドライバと、
前記液晶の透過率を飽和させることが可能なオン電圧又は非透過状態にさせることが可能なオフ電圧を供給することにより、前記液晶の単位時間における光の透過状態と非透過状態との状態及び時間比に応じて階調表現を行うサブフィールド駆動を行うためのデータ信号であって、フィールドを時間軸上で複数に分割した各サブフィールドを制御単位とし、表示データに基づいて前記オン電圧を印加するサブフィールドと前記オフ電圧を印加するサブフィールドとを指定するデータ信号を生成するデータ信号生成手段と、
前記データ信号に基づいて前記オン電圧又はオフ電圧を生成し、生成したオン電圧又はオフ電圧を前記液晶表示部の前記ゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間内において極性反転させて、前記生成したオン電圧又はオフ電圧を前記ソース線に前記ソース電圧として供給するＸドライバ手段とを具備したことを特徴とする液晶装置。
前記Ｙドライバは、前記Ｘドライバ手段によって極性反転された前記オン電圧又はオフ電圧の一方極性から他方極性又は他方極性から一方極性への切換りタイミングの前の期間及び後の期間の少なくとも一方の期間に、前記ソース電圧を前記画素電極に供給するためのゲート信号を発生することを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
前記Ｘドライバ手段は、前記オン電圧又はオフ電圧の一方極性から他方極性又は他方極性から一方極性への切換りタイミングを前記液晶表示部の前記ゲート線方向の１ラインの画素を駆動する前記選択期間の１／２のタイミングに設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
前記Ｘドライバ手段は、前記オン電圧又はオフ電圧の一方極性から他方極性又は他方極性から一方極性への切換りタイミングを前記液晶表示部の前記ゲート線方向の１ラインの画素を駆動する前記選択期間の１／２以外のタイミングに設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
前記Ｙドライバは、前記Ｘドライバ手段によって極性反転された前記オン電圧又はオフ電圧の一方極性から他方極性又は他方極性から一方極性への切換りタイミングの前の期間又は後の期間のいずれか一方の期間に、前記ソース電圧を前記画素電極に供給するためのゲート信号を発生し、
前記Ｘドライバ手段は、前記液晶表示部の前記ゲート線方向の１ラインの画素を駆動する前記選択期間と前記ソース電圧を前記画素電極に供給するためのゲート信号が発生している期間との割合に応じて、前記オン電圧又はオフ電圧の極性を変化させることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
前記Ｘドライバ手段は、前記生成したオン電圧又はオフ電圧の極性を前記液晶表示部の全ラインの画素を駆動する期間毎に極性反転させて、前記ソース線に前記ソース電圧として供給することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の液晶装置。
格子状に配設された複数のソース線及び複数のゲート線の各交差に対応して画素が構成され、前記ゲート線に供給されるゲート信号によって前記画素に設けられたスイッチング素子がオンされることによって前記ソース線に供給されたソース電圧が前記スイッチング素子を介して各画素の画素電極に与えられて液晶が駆動される液晶表示部に対して、前記ゲート信号を前記ゲート線に順次供給する処理と、
前記液晶の透過率を飽和させることが可能なオン電圧又は非透過状態にさせることが可能なオフ電圧を供給することにより、前記液晶の単位時間における光の透過状態と非透過状態との状態及び時間比に応じて階調表現を行うサブフィールド駆動を行うためのデータ信号であって、フィールドを時間軸上で複数に分割した各サブフィールドを制御単位とし、表示データに基づいて前記オン電圧を印加するサブフィールドと前記オフ電圧を印加するサブフィールドとを指定するデータ信号を生成する処理と、
前記データ信号に基づいて前記オン電圧又はオフ電圧を生成し、生成したオン電圧又はオフ電圧の極性を前記液晶表示部の前記ゲート線方向の１ラインの画素を駆動する選択期間内において極性反転させて、前記生成したオン電圧又はオフ電圧を前記ソース線に前記ソース電圧として供給する処理とを具備したことを特徴とする液晶装置の駆動方法。
前記ソース線にソース電圧を供給する処理は、前記生成したオン電圧又はオフ電圧の極性を前記液晶表示部の全ラインの画素を駆動する期間毎に極性反転させる処理を含むことを特徴とする請求項７に記載の液晶装置の駆動方法。
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の液晶装置を具備したことを特徴とする電子機器。