JP2005227473A - 液晶装置、液晶装置の駆動回路及びその駆動方法並びに電子機器 - Google Patents

液晶装置、液晶装置の駆動回路及びその駆動方法並びに電子機器 Download PDF

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JP2005227473A JP2004035085A JP2004035085A JP2005227473A JP 2005227473 A JP2005227473 A JP 2005227473A JP 2004035085 A JP2004035085 A JP 2004035085A JP 2004035085 A JP2004035085 A JP 2004035085A JP 2005227473 A JP2005227473 A JP 2005227473A
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宏行 保坂
Hideto Iizaka
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Abstract

【課題】TFT液晶駆動方法に関し、横電界及びクロストークの悪影響を回避する。
【解決手段】 液晶表示部の画素数に対応した入力画像の2水平期間に、相互に離間したn(nは2以上の整数)本のラインの走査線を選択して順次ゲートパルスを供給し、次の2水平期間には選択するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせる走査ドライブ手段104と、連続した2フレームの前記入力画像のうち前のフレームの後半の画像と後のフレームの前半の画像とによって1フレームの画像を構成し、構成した画像を前記走査ドライブ手段の走査に応じた信号配列で配列して書込み画像を得る画像再配列手段61と、前記画像再配列手段からの書込み画像の画像信号が入力され、前記入力画像の水平周期毎に極性反転させて前記複数のソース線に夫々供給するデータドライブ手段201とを具備する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、クロストークを軽減するようにした液晶装置、液晶装置の駆動回路及びその
駆動方法並びに電子機器に関する。
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。
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(Thin Film Transistor : 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。
TFT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TFT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。
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。
ところで、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。
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。
このように、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。しかしながら、結合容量の影響及び電荷のリークによって、画素電極はTF
Tがオフの期間においてもソース線電位の影響を受ける。画素の印加電圧のこのような電
位変動によって、画面内の表示が不均一となり、特に、中間調領域では画質の劣化が目立
ってしまう。
そこで、このような問題点を回避するために、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。ソース線を介して転送される画像信号の極性を比較
的短時間に切換えることで、結合容量の影響及び電荷のリークの影響を低減するのである
しかしながら、ライン反転駆動方式の場合には、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。また、ドット反転駆動方式の場合には、極性が相異なる電圧が印加さ
せる行方向及び列方向に相隣接する画素電極間で横電界が生じる。
隣接する画素間にこのような横電界が生じると、画素電極の一縁辺部は、この横電界の
影響を受け、液晶分子の傾斜方向が他の液晶分子と異なる部分が生じやすい。このような
液晶分子の配列の乱れ(ディスクリネーション)によって、配向不良の部分に沿ったスジ
状の模様(スジむら)が現れる。即ち、ディスクリネーション領域においては光抜けが生
じ、また、このディスクリネーション領域を非開口領域とした場合には開口率が低下して
しまう。
そこで、特許文献1においては、横電界によるディスクリネーションの発生を抑制する
と共に、画面の均一性を確保する手段として、1水平期間内を第1期間と第2期間とに分
割し、第1期間において走査線に駆動パルスを供給すると共にデータ線に画像信号を供給
することによって各画素電極に画像信号を印加する一方、第2期間においては走査線に駆
動パルスを供給せずにデータ線に前とは逆極性の画像信号を供給する技術が提案されてい
る。
特開平5−313608号公報
しかしながら、上記の特許文献1に記載された技術では、画素の書き込みに用いること
のできる時間が通常の半分になり、書き込みが不充分になる等の問題が生じる。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、画面内の表示品位の均一性を確
保しながら、ディスクリネーションの発生を抑制すると共に、さらに書き込み不足等の問
題が生じることを防止することができる液晶装置、液晶装置の駆動回路及びその駆動方法
並びに電子機器を提供することを目的とする。
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走査線の各交
差に対応して画素が構成され、前記走査線に供給される走査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画像信号が
前記スイッチング素子を介して前記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、前記液晶表示部の画素数に対応した入力画像の2水平期間に、相互に離
間したn(nは2以上の整数)本のラインの走査線を選択して順次ゲートパルスを供給し
、次の2水平期間には選択するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせる走査ドライ
ブ手段と、連続した2フレームの前記入力画像のうち前のフレームの後半の画像と後のフ
レームの前半の画像とによって1フレームの画像を構成し、構成した画像を前記走査ドラ
イブ手段の走査に応じた信号配列で配列して書込み画像を得る画像再配列手段と、前記画
像再配列手段からの書込み画像の画像信号が入力され、前記入力画像の水平周期毎に極性
反転させて前記複数のソース線に夫々供給するデータドライブ手段とを具備したことを特
徴とする。

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
の走査線の各交差に対応して画素が構成され、走査ドライブ手段から走査線に供給される
走査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
に供給された画像信号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。画像再配列手段は、連続した2フレームの入力画像のうち前のフレームの後
半の画像と後のフレームの前半の画像とによって1フレームの画像を構成し、構成した画
像を走査ドライブ手段の走査に応じた信号配列で配列して書込み画像を得る。ソース線に
供給される画像信号は、データドライブ手段によって、入力画像の水平期間毎に極性反転
されている。走査ドライブ手段は、入力画像の2水平期間に、相互に離間したn(nは2
以上の整数)本のラインの走査線を選択して順次ゲートパルスを供給し、次の2水平期間
には選択するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせる。これにより、大部分の隣接
するライン間では同一極性の画像信号で駆動されることになり、面反転駆動により横電界
の発生を防止することができる。こうして、画面内の表示品位の均一性を確保しながら、
ディスクリネーションの発生を抑制することができる。なお、表示される書込み画像のう
ちの前のフレームの後半の画像部分は画面下側に表示され、後のフレームの前半の画像部
分は画面上側に表示される。これらの画像部分は、夫々後のフレーム又は後々のフレーム
の画像によって、順次置き換えられる。即ち、各画像部分は1水平周期で境界がシフトし
ながら次の画像に変化することになり、不連続部分が目立つことを防止することができる
また、前記画像再配列手段は、前記液晶表示部における正極性画像信号に基づく画像領
域と負極性画像信号に基づく画像領域とに応じて、前記1フレームの画像を構成する前記
前のフレームの画像の後半の位置と後のフレームの画像の前半の位置とを決定することを
特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
このような構成によれば、書込み画像の構成が容易である。
また、前記画像再配列手段は、n個のフレームメモリを有し、各フレームメモリに対す
る前記入力画像の書込み及び読出しを制御することで、書込み画像を構成することを特徴
とする。
このような構成によれば、例えば一方のフレームメモリに、後のフレームの前半の画像
を書込みながら、他方のフレームメモリに記憶されている前のフレームの後半の画像を読
出す。このような書込み及び読出しによって、前のフレームの後半の画像と後のフレーム
の前半の画像とによって書込み画像を構成することができる。
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走
査線の各交差に対応して画素が構成され、前記走査線に供給される走査信号によって前記
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
画像信号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、前記液晶表示部の画素数に対応した入力画像の2水平期間に、相
互に離間したn(nは2以上の整数)本のラインの走査線を選択して順次ゲートパルスを
供給し、次の2水平期間には選択するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせる走査
ドライブ処理と、連続した2フレームの前記入力画像のうち前のフレームの後半の画像と
後のフレームの前半の画像とによって1フレームの画像を構成し、構成した画像を前記走
査ドライブ処理における走査に応じた信号配列で配列して書込み画像を得る画像再配列処
理と、前記画像再配列処理によって得られる書込み画像の画像信号が入力され、前記入力
画像の水平期間毎に極性反転させて前記複数のソース線に夫々供給するデータドライブ処
理とを具備したことを特徴とする。
このような構成によれば、画像再配列処理によって、連続した2フレームの入力画像の
うち前のフレームの後半の画像と後のフレームの前半の画像とによって1フレームの書込
み画像が構成される。書込み画像の画像信号は、データドライブ処理において、水平期間
毎に極性反転される。走査ドライブ処理では、複数ラインの走査線が選択され、2水平期
間内に順次ゲートパルスが供給される。更に、走査ドライブ処理による次の2走査期間に
は、選択される走査線がいずれも1ラインずつシフトされる。これにより、隣接するライ
ンの画素には同一極性の書込み画像信号を書込むことができる。また、相互に異なる極性
の画像信号によって書込みが行われる画像の不連続部分は、1水平周期で逐次シフトする
ので、画面上目立つことはない。
本発明に係る液晶装置の駆動回路は、格子状に配設された複数のソース線及び複数の走
査線の各交差に対応して画素が構成され、前記走査線に供給される走査信号によって前記
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
画像信号が前記スイッチング素子を介して前記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、前記液晶表示部の画素数に対応した入力画像の2水平期間に
、相互に離間したn(nは2以上の整数)本のラインの走査線を選択して順次ゲートパル
スを供給し、次の2水平期間には選択するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせる
走査ドライブ手段と、連続した2フレームの前記入力画像のうち前のフレームの後半の画
像と後のフレームの前半の画像とによって1フレームの画像を構成し、構成した画像を前
記走査ドライブ手段の走査に応じた信号配列で配列して書込み画像を得る画像再配列手段
と、前記画像再配列手段からの書込み画像の画像信号が入力され、前記入力画像の水平周
期毎に極性反転させて前記複数のソース線に夫々供給するデータドライブ手段とを具備し
たことを特徴とする。
このような構成によれば、画像再配列手段は、連続した2フレームの入力画像のうち前
のフレームの後半の画像と後のフレームの前半の画像とによって1フレームの書込み画像
を構成する。データドライブ手段は、書込み画像の画像信号を、水平期間毎に極性反転さ
せる。走査ドライブ手段は、複数ラインの走査線を選択して、2水平期間内に順次ゲート
パルスを供給する。更に、次の2走査期間には、走査ドライブ手段によって選択される走
査線がいずれも1ラインずつシフトされる。これにより、隣接するラインの画素には同一
極性の書込み画像信号を書込むことができる。また、相互に異なる極性の画像信号によっ
て書込みが行われる画像の不連続部分は、1水平周期で逐次シフトするので、画面上目立
つことはない。
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。
このような構成によれば、横電界及び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。
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乃至図15は
本発明の一実施の形態に係り、図1は本実施の形態に係る液晶装置を示すブロック図、図
2は本実施の形態の液晶装置において採用される液晶パネルの概略構成図、図3は図2の
H−H’線に沿う断面図、図4は液晶パネルの画素領域においてマトリクス状に形成され
た複数の画素の等価回路図、図5は図1中の走査ドライバ104の具体的な構成を示す回
路図、図6は図5中の要部の詳細回路図、図7は液晶装置の動作を説明するためのタイミ
ングチャート、図8は図7中の要部を取りだして示すタイミングチャート、図9は画面の
イメージを示す説明図、図10は画面上の書込み(駆動)の様子を示す説明図である。ま
た、図11は書込み画像の構成と、画像の書込みとの関係を説明するための説明図である
。図12は書込み画像の構成を説明するための説明図である。また、図13は書込み画像
を構成するための動作を説明するためのタイミングチャートである。図14及び図15は
画像として動く縦棒を表示する場合の表示例を説明するための説明図である。なお、各図
においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材
毎に縮尺を異ならしめてある。
本実施の形態は、例えば投射型表示装置の光変調装置として用いる液晶ライトバルブに
適用した例を示している。
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走査ドライバ104及びデータドライバ20
1と、これらの走査ドライバ104及びデータドライバ201に各種信号を供給するため
のコントローラ61、DAコンバータ(DAC)64及び第1,第2フレームメモリ62
,63とによって構成されている。
図2は図1中の表示領域101a、走査ドライバ104及びデータドライバ201によ
って構成される液晶パネル1の概略構成を示し、図3はその断面を示している。
液晶パネル1の中央に表示領域101aが形成される。表示領域101a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TFT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)G1 ,G2 ,…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)S1 ,S2 ,…が、Y(列)方向に沿って延在して形成されて
いる。画素110は、各走査線と各ソース線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。
液晶パネルは、図2及び図3に示すように、例えば、石英基板、ガラス基板、シリコン
基板を用いたTFT基板10と、これに対向配置される、例えばガラス基板や石英基板を
用いた対向基板20との間に液晶50を封入して構成される。対向配置されたTFT基板
10と対向基板20とは、シール材52によって貼り合わされている。
TFT基板10上には画素110を構成する画素電極(ITO)9等がマトリクス状に
配置される。また、対向基板20上には全面に対向電極(ITO)21が設けられる。T
FT基板10の画素電極9上には、ラビング処理が施された配向膜(図示省略)が設けら
れている。一方、対向基板20上の全面に渡って形成された対向電極21上にも、ラビン
グ処理が施された配向膜(図示省略)が設けられている。なお、各配向膜は、例えば、ポ
リイミド膜等の透明な有機膜からなる。
図4は画素を構成するTFT基板10上の素子の等価回路を示している。図4に示すよ
うに、表示領域101aにおいては、複数本の走査線G1 ,G2 ,…と複数本のソース線
S1 ,S2 ,…とが交差するように配線され、走査線G1 ,G2 ,…とソース線S1 ,S
2 ,…とで区画された領域に画素電極9がマトリクス状に配置される。そして、走査線G
1 ,G2 ,…とソース線S1 ,S2 ,…の各交差部分に対応してスイッチング手段として
のTFT30が設けられ、このTFT30に画素電極9が接続される。
各画素110を構成するTFT30は、ゲートが走査線G1 ,G2 ,…に、ソースがソ
ース線S1 ,S2 ,…に、ドレインが画素電極9に、それぞれ接続される。画素電極9と
対向電極21との間には電気光学材料たる液晶50が挟持されて液晶層が形成されている
各走査線G1 ,G2 ,…には後述する走査ドライバ104から夫々走査信号G1,G2
,…Gmが供給される。また、対向電極21には対向電極電圧が印加される。各走査信号
によって、各ライン毎にそのラインの画素を構成する全てのTFT30が同時にオンとな
り、これにより、後述するデータドライバ201から各ソース線S1 ,S2 ,…に供給さ
れた画像信号(書き込み画像の画像信号)が画素電極9に書込まれる。画像信号が書き込
まれた画素電極9と対向電極21との電位差に応じて液晶50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。
また、画素電極9と並列に蓄積容量70が設けられており、蓄積容量70によって、画
素電極9の電圧はソース電圧が印加された時間よりも例えば3桁も長い時間の保持が可能
となる。蓄積容量70によって、電圧保持特性が改善され、コントラスト比の高い画像表
示が可能となる。
また、図2及び図3に示すように、対向基板20には表示領域を区画する額縁としての
遮光膜53が設けられている。遮光膜53の外側の領域には液晶を封入するシール材52
が、TFT基板10と対向基板20間に形成されている。シール材52は対向基板20の
輪郭形状に略一致するように配置され、TFT基板10と対向基板20を相互に固着する
。シール材52は、TFT基板10の1辺の一部において欠落しており、液晶50を注入
するための液晶注入口52aが形成される。貼り合わされた素子基板10及び対向基板2
0相互の間隙には、液晶注入口52aより液晶が注入される。液晶注入後に、液晶注入口
52aを封止材25で封止するようになっている。
シール材52の外側の領域には、ソース線S1 ,S2 ,…に画像信号を所定のタイミン
グで供給することにより該ソース線S1 ,S2 ,…を駆動するデータドライバ201及び
外部回路との接続のための外部接続端子202がTFT基板10の一辺に沿って設けられ
ている。この一辺に隣接する二辺に沿って、走査線G1 ,G2 ,…を介してTFT30の
図示しないゲート電極に走査信号を所定のタイミングで供給することによりゲート電極を
駆動する走査ドライバ104が設けられている。走査ドライバ104は、シール材52の
外側のTFT基板10の2辺に沿って形成される。また、TFT基板10上には、データ
ドライバ201、走査ドライバ104、外部接続端子202及び上下導通端子107を接
続する配線105が、TFT基板10の縁辺に沿って設けられている。
上下導通端子107は、シール材52のコーナー部の4箇所のTFT基板10上に形成
される。そして、TFT基板10と対向基板20相互間には、下端が上下導通端子107
に接触し、上端が対向電極21に接触する上下導通材106が設けられており、上下導通
材106によって、TFT基板10と対向基板20との間で電気的な導通がとられている
本実施の形態における液晶装置の駆動回路部60は、液晶パネル1に含まれるデータド
ライバ201、走査ドライバ104の外、図1に示すように、画像再配列手段としてのコ
ントローラ61、第1フレームメモリ62、第2フレームメモリ63の2画面分のフレー
ムメモリ、DAコンバータ64等から構成されている。第1フレームメモリ62、第2フ
レームメモリ63のうちの一方は外部から入力された1フレーム分の映像を一時的に蓄え
るためのもの、また他方は表示用に用いられ、1フレーム毎に役割が切換るものである。
コントローラ61は、表示装置コントロール部61a及びメモリコントロール部61b
を内蔵している。表示装置コントロール部61aには、垂直同期信号Vsync、水平同期信
号Hsync及びドットクロック信号dotclkが入力され、メモリコントロール部61bには、
入力画像の画像信号DATAが入力される。メモリコントロール部61bは、表示装置コント
ロール部61aからメモリコントロール部制御信号が与えられて、第1フレームメモリ6
2、第2フレームメモリ63の制御、および書き込む走査線に対応したデータのフレーム
メモリからの読み出しを行う。
コントローラ61は、メモリ62,63を用いることで、外部から入力された画像信号
に対して所定時間遅延させた画像信号を得ることができる。例えば、コントローラ61は
、入力された画像信号から相互に垂直期間の1/2の期間だけ前後した画像信号を得るこ
とができる。更に、コントローラ61は、相互に垂直期間の1/2の期間だけ前後した画
像信号を合成して、入力画像の水平周波数と同一水平周波数の合成信号を生成し、表示領
域101aの後述する走査に応じて画像信号の信号配列を再配列させて出力することがで
きる。
また、本実施の形態においては、後述するように、第1,第2のフレームメモリ62,
63を用いることで、コントローラ61は、入力画像の前後するフレームの下半分の画像
と上半分の画像とで、表示領域101aの各画素に書込む1フレームの書込み画像を構成
するようになっている。
コントローラ61からの画像信号はDAC64に与えられる。DAC64は、コントロ
ーラ61からのディジタル画像信号をアナログ信号に変換してデータドライバ201に供
給するようになっている。
また、コントローラ61は、データドライバ201及び走査ドライバ104を駆動する
各種信号を生成する。これらの各種信号を生成するために、コントローラ61はタイミン
グ信号生成手段としてのタイミングジェネレータ(図示せず)を備えている。タイミング
ジェネレータは、外部から供給された垂直同期信号Vsync、水平同期信号Hsync及びドッ
トクロック信号dotclkを基に、各種タイミング信号を生成する。
即ち、コントローラ61は、タイミングジェネレータを用いて、ディスプレイ駆動用の
信号である、転送クロックCLX等を生成してデータドライバ201に出力する。また、
コントローラ61は、走査スタートパルスDY、転送クロックCLY,/CLYを生成し
て走査ドライバ104に出力する。また、コントローラ61は、イネーブル信号ENBY
1,ENBY2を生成して、走査ドライバ104に供給するようになっている。
データドライバ201は、図示しないサンプリングホールド回路に水平画素数分の画像
信号を保持させる。転送クロックCLXは、各ソース線に対応したサンプリングホールド
回路のサンプリングタイミングを決定するクロック信号である。データドライバ201は
、サンプリングホールド回路に保持された画像信号を各ソース線を介して出力する。
コントローラ61が生成する走査スタートパルスDYは、走査の開始を指示するための
パルス信号であり、本実施の形態においては1垂直期間に2回発生する。例えば、コント
ローラ61は、1/2垂直期間だけずれたタイミングで走査スタートパルスDYを発生さ
せる。走査スタートパルスDYが走査ドライバ104に入力されることにより、走査ドラ
イバ104は各走査線G1 〜Gmに各画素のTFT30をオンにさせる走査信号(以下、
ゲートパルスという)(G1〜Gm)を出力する。
転送クロックCLY,/CLYは、走査側(Y側)の走査速度を規定する信号で、入力
画像信号の2水平期間に対応して立上り又は立下るパルスである。後述するように、走査
ドライバ104は、転送クロックCLY(/CLY)に同期して、ゲートパルスを出力す
る走査線をシフトさせる。
本実施の形態においては、1垂直期間で2つの走査スタートパルスDYが発生するので
、表示領域101aでは、1水平期間において、2つの走査スタータパルスのずれに応じ
たライン数だけ隔てた2ラインの走査線にゲートパルスが供給される。
この場合において、これらの2つの走査線に接続されたTFT30が同時にオンとなっ
てソース線を介して転送された同一の画像信号が2ラインの画素電極9に書込まれること
がないように、2水平期間の前の水平期間と後の水平期間とで、これらの2つの走査線に
交互にゲートパルスを供給するようになっている。
また、コントローラ61は、入力画像信号とその遅延信号とを、上述した走査に応じて
配列し直すと共に、2水平期間毎に極性反転させてデータドライバ201に供給する。例
えば、コントローラ61は、入力画像信号とその遅延信号とを各ライン毎に交互に配列す
ることで、書込み画像を得る。
つまり、データドライバ201に入力される画像信号の水平期間は、元の入力画像信号
の水平期間Hと同一である。液晶パネル1の表示領域101aの1ラインの画素の書込み
期間(以下、水平書込み期間ともいう)を、書込み画像の水平期間に同期させる。
2水平期間Hは、2回の水平書込み期間hを含み、各水平書込み期間において2ライン
の画素に夫々のラインの画像に対応した画素信号が供給される。これらの異なる2ライン
の画素信号を、夫々2回の水平書込み期間hで書込むために、2水平期間で夫々2回立上
り、立下るイネーブル信号ENBY1,ENBY2が用いられる。
次に、図5を参照して走査ドライバ104について説明する。
走査ドライバ104は、図5に示すように、コントローラ61から走査スタートパルス
DY、クロック信号CLY、反転クロック信号/CLYがそれぞれ入力されるシフトレジ
スタ66と、シフトレジスタ66からの出力が入力されるm個のAND回路67を有して
いる。AND回路67の出力端は夫々m本の走査線G1〜Gmに接続される。
図6はシフトレジスタ66の具体的な構成を示している。シフトレジスタ66は隣接す
る2つの走査線毎に対応した構成を有している。即ち、隣接する2つの走査線のうち一方
の走査線に対応して、クロック信号CLYによって導通するクロックドインバータ66a
、反転クロック信号/CLYによって導通するクロックドインバータ66b及びインバー
タ66cを有しており、他方の走査線に対応して、反転クロック信号/CLYによって導
通するクロックドインバータ66d、クロック信号CLYによって導通するクロックドイ
ンバータ66e及びインバータ66fを有している。
クロックドインバータ66aには走査スタートパルスDYに基づくパルスが入力され、
“H”のクロック信号CLYによって導通して、出力を対応するAND回路67及び前段
のAND回路67の入力端並びにインバータ66cに出力する。インバータ66cはクロ
ックドインバータ66aの反転出力をクロックドインバータ66b及び次段のクロックド
インバータ66dに出力する。クロックドインバータ66bは“H”の反転クロック信号
/CLYによって導通して、出力を対応するAND回路67及び前段のAND回路67の
入力端に与える。
また、クロックドインバータ66dには前段のインバータ66cの出力を、“H”のク
ロック信号CLYで対応するAND回路67及び前段のAND回路67の入力端並びにイ
ンバータ66fに出力する。インバータ66fはクロックドインバータ66dの反転出力
をクロックドインバータ66e及び次段のクロックドインバータ66aに出力する。クロ
ックドインバータ66fは“H”の反転クロック信号/CLYによって導通して、出力を
対応するAND回路67及び前段のAND回路67の入力端に与える。
クロックドインバータ66aに入力される走査スタートパルスDYは所定幅のパルスで
あり、走査スタートパルスDYに基づくパルスが、クロックドインバータ66a、インバ
ータ66c、クロックドインバータ66d及びインバータ66fを介して順次転送され、
AND回路67に与えられる。また、クロックドインバータ66bの出力をAND回路6
7に与えることで、AND回路67の出力パルスの立上り,立下りをクロック信号CLY
によって規定している。
更に、AND回路67にはイネーブル信号ENBY1又はENBY2も入力される。例
えば、奇数番目の走査線に対応するAND回路67にはイネーブル信号ENBY1が入力
され、偶数番目の走査線に対応するAND回路67にはイネーブル信号ENBY2が入力
される。AND回路67は、3入力の論理和を求めて走査信号として各走査線に出力する
。これにより、ゲートパルスのパルス幅はイネーブル信号ENBY1,ENBY2のパル
ス幅に一致し、このパルス幅が水平書込み期間となる。
次に、図7及び図8を参照して駆動回路部60の動作を詳細に説明する。
駆動回路部60においては、図7に示すように、入力される画像信号の1垂直期間中に
走査スタートパルスDYが2回出力される。走査スタートパルスDYは、2水平書込み期
間毎に1パルスが立上り、立下る4水平期間周期のクロック信号CLYによって、走査ド
ライバ104のシフトレジスタ66中をシフトしていく。
1垂直期間に2つの走査スタートパルスDYが発生するので、例えば、1つ目の走査ス
タートパルスDYに基づいて各走査線のAND回路67から発生する“H”のゲートパル
スは、入力画像信号の水平周期で次段にシフトし、そのパルス幅はイネーブル信号ENB
Y1,ENBY2の“H”期間によって規定される。また、2つ目の走査スタートパルス
DYに基づいて各走査線のAND回路67から発生する“H”のゲートパルスは、入力画
像信号の水平周期で次段にシフトし、そのパルス幅はイネーブル信号ENBY1,ENB
Y2の“H”期間で規定される。
このように、2水平期間中に、ゲートパルスは走査線m本分離れた画面上の2個所に交
互に出力される。次の2水平期間には、夫々次のラインの走査線に対してゲートパルスが
発生する。すなわち、所定の走査線からm本離れた走査線に飛び越しては前記所定の走査
線の次段の走査線に戻り、その走査線からm本離れた走査線に飛び越してはまたその次段
の走査線に戻るというように(つまり、走査線G1 、走査線(Gm/2)+1 、走査線
G2 、走査線(Gm/2)+2 、G3 、…という順序で)順次出力される。
このように2つのイネーブル信号ENBY1、ENBY2を用いることで、2水平期間
(液晶パネル1の2水平書込み期間)に2本の走査線にゲートパルス供給することが可能
となる。
一方、データドライバ201からの出力であるデータ信号Sxは、コモン電位LCCO
Mを中心として1水平書込み期間毎に正極性電位と負極性電位とに極性が反転する。従っ
て、データ信号Sx側が1水平書込み期間毎に極性反転しつつ、ゲートパルス側は上記の
順番で走査線m本分離れた画面の2個所に交互に出力されることになる。その結果、画面
上は、図9に示すように、ある2水平期間に着目すると、例えば走査線G3 〜(Gm/
2)+2 に対応するドット(画素)は正極性電位のデータが書き込まれる領域(以下、
単に正極性領域という)となり、走査線G1 〜G2及び(Gm/2)+3 〜Gmに対応
するドットは負極性電位のデータが書き込まれる領域(以下、単に負極性領域という)と
なる。即ち、画面内があたかも異なる極性のデータが書き込まれた正極性領域と負極性領
域の3つの領域に分割されたような状態となる。
図9は任意の1水平期間の瞬間を見た画面のイメージを示しており、図10は時間の流
れを追って画面上の極性の変化の状態を示すものである。図10の横軸を時間(単位:1
水平書込み期間)とすると、例えば第1水平書込み期間では走査線Gm に対応するドッ
トに負電位が書き込まれ、次の第2水平書込み期間では第1水平書込み期間で負電位が書
き込まれていた走査線(Gm/2)+1 に対応するドットに正電位が書き込まれ、次の
第3水平書込み期間では1/2垂直期間以前に正電位が書き込まれていた走査線G1 に
対応するドットに負電位が書き込まれる。
従って、正極性領域と負極性領域はそれぞれ1水平書込み期間毎に1ラインずつ移動し
ていき、走査線が画面の半分を移動したときに正極性領域と負極性領域とが完全に反転す
る。つまり1画面の書き換えが行われたことになる。この画面の書換えは1垂直周期で行
われる。即ち、この方法によると、走査線が全画面を移動することにより、書き換えが1
度行われることになる。
上述したように、データドライバ201に入力される画像信号は、所定期間(図10の
例では1/2垂直周期)前後した画像を配列したものであり、結果的に、液晶パネル1の
各画素は、1垂直期間で一画像が構成されることになる。
このように、本実施の形態においては、1垂直期間内に所定の期間ずらして書き込みを
開始させることで、2水平期間内に2本の走査線にゲートパルスを供給する。そして、こ
の場合には、イネーブル信号を用いることで、1水平期間毎に交番的に走査線にゲートパ
ルスを供給して画素への書込みを行う。例えば同一画像信号を1/2垂直期間だけずらし
ながら、各画素を書込む。即ち、一部(複数本)の走査線を飛び越しつつ、行ったり来た
りしながら全ての走査線にわたって1垂直期間に1回ずつの走査が行なわれる。これによ
り、任意のタイミングでは、画面内には各フィールドに対応して正電位印加領域と負電位
印加領域とからなる複数の領域が存在することとなる。以下、このような駆動方法を領域
単位の反転駆動という。
ところで、図11は上述した領域単位の反転駆動において、動く縦棒の画像を表示する
場合の表示例を説明するためのものである。図11(a)は(N−1)フレームにおける
画像表示を示しており、画面上に縦棒81が表示されていることを示している。図11(
b)はNフレームの画像表示を示している。Nフレームの表示は、(N−1)フレームで
表示された縦棒81が水平方向に移動して、縦棒81’となったものである。
図11(c)はこのような動きがある画像について、上述した領域単位の反転駆動を実
施した場合の(N−1)フレームからNフレームへの表示の変化の様子を示している。上
述したように、領域単位の反転駆動においては、画面を分割し、各分割領域毎に書込みラ
インがシフトして、新しいフレームの画像に置き換わる。図11(c)の例では、(N−
1)フレームの画像に対して、画面上下の各分割領域毎に、上から3ライン分の画像がN
フレームの画像に変化したことを示している。
通常の走査方法では、画面の上のラインから順に画像が置き換わるので、(N−1)フ
レームの縦棒81とNフレームの縦棒81’とが不連続となる部分は1カ所にのみ生じ、
しかもその不連続となる部分は走査と共に1水平期間毎に画面下方向に逐次シフトするの
で、不連続部分の表示が目立つことはない。
これに対し、領域単位の反転駆動では、(N−1)フレームの縦棒81とNフレームの
縦棒81’とが不連続となる部分は3カ所に生じる。この場合でも、不連続部分が1水平
期間毎に逐次シフトする2カ所の不連続部分は表示上目立たないが、各分割領域同士の境
界部分82においては、不連続が1/2垂直期間だけ連続し、表示上目立ってしまう。
この理由から、本実施の形態においては、入力画像の連続した2フレーム画像のうち前
フレームの下半分の画像と後フレームの上半分の画像とで、1フレームの書込み画像を構
成するようになっている。図12はこのような書込み画像の構成を説明するためのもので
ある。また、図13は書込み画像を構成するための動作を説明するためのものである。
図12の2フレームの斜線部分に対応する画像信号を用いて、書込み画像の画像信号を
得る。即ち、コントローラ61内のメモリコントロール部61bは、表示装置コントロー
ル部61aに制御されて、第1,第2フレームメモリ62,63を用いて、2フレームの
画像を蓄積させると共に、これらの2フレームの画像のうち前フレームの下半分の画像と
後フレームの上半分の画像とを読出して、1フレームの画像を構成する。例えば、メモリ
コントロール部61bは、図13に示すように、(N−1)フレームの画像信号の後半を
第2フレームメモリ63に書込んでいる場合に、既に第1フレームメモリ62に書込まれ
ている(N−1)フレームの画像信号の前半を読出す。同様に、メモリコントロール部6
1bは、Nフレームの画像信号の前半を第1フレームメモリ62に書込んでいる場合に、
既に第2フレームメモリ63に書込まれている(N−1)フレームの画像信号の後半を読
出す。なお、図13に示すように、1垂直期間に2回発生する走査スタートパルスDY1
,DY2が垂直同期信号に同期しているものとすると、書込みと読出しとの切換えタイミ
ングを走査スタートパルスDY2の立上りタイミングに一致させる。
更に、メモリコントロール部61bは、読出した1フレーム分の画像を所定期間遅延さ
せ、遅延させていない画像と合成して、走査ドライバ104の走査に対応させて信号配列
を再配列する。
図14及び図15は、図11と同様に、動く縦棒の画像を表示する場合の表示例を説明
するためのものである。図14(a)及び図15(a)は(N−1)フレームの入力画像
を示し、図14(b)及び図15(b)はNフレームの入力画像を示し、図14(c)及
び図15(c)は(N+1)フレームの入力画像を示し、図14(d)及び図15(d)
はNフレームの画像入力後の表示例又は(N+1)フレームの画像入力後の表示例を示し
ている。
図14(a)乃至(c)は夫々(N−1)フレーム、Nフレーム及び(N+1)フレー
ムにおける画像を示している。即ち、(N−1)フレーム中の縦棒91は、次のNフレー
ムにおいて移動して縦棒92となる。(N+1)フレームでは更に移動して縦棒93とな
る。
(N−1)フレームとNフレームとの図14の網線部の領域の画像を合成することで書
込み画像を得る。図14(d)は網線部の画像を合成して得た書込み画像の表示が終了し
た時点における画面表示を示している。図14(d)に示すように、画面の下側には(N
−1)フレームの下側の縦棒91が表示され、画面の上側にはNフレームの上側の縦棒9
2が表示されている。この表示は上述したように、1垂直期間で行われる。図14のよう
に前後するフレームの画像を用いて書込み画像を構成する場合でも、表示は順次連続的に
切換り、視覚上違和感のない映像を映出することができる。
図15(a)乃至(c)は夫々図14(a)乃至(c)に対応したものであり、網線部
は図14(d)の画像の次に表示する書込み画像を構成する領域を示している。図15(
d)はこれらの領域に基づく書込み画像の表示途中の状態を示している。上述したように
、領域単位の反転駆動においては、画面を分割し、各分割領域毎に書込みラインがシフト
して、新しいフレームの画像に置き換わる。図15(d)の例は、図14(d)のタイミ
ングから画面上下の各分割領域毎に、上から2ライン分の画像が次の書込み画像に変化し
たことを示している。
この場合には、画面上の垂直方向の2カ所に不連続部分が生じる。即ち、図15(d)
に示すように、画面下側の(N−1)フレームの画像は1水平周期でライン毎に順次Nフ
レームの画像に置き換わる。(N−1)フレームの縦棒91とNフレームの縦棒92との
不連続部分は1水平周期で下側に1ラインずつシフトするので、画面上では目立たない。
また、画面上側のNフレームの画像は1水平周期でライン毎に順次(N+1)フレームの
画像に置き換わる。即ち、Nフレームの縦棒92と(N+1)フレームの縦棒93との不
連続部分は1水平周期で下側に1ラインずつシフトする。従って、これらの縦棒92,9
3の不連続部分も画面上では目立たない。
このように、本実施の形態においては、画面の半分の広さを持った正極性領域と負極性
領域とが1垂直期間で反転することになり、領域毎には面反転駆動が行われる。1垂直期
間において、任意の1ドットと隣接する1ドットとの間は水平書込み期間だけ逆極性電位
となるが、残りの大部分の時間は同極性電位となっているので、ディスクリネーションは
ほとんど発生しない。一方、ソース線S1 ,S2 ,…には、図8の信号波形Snに示すよ
うに、従来のライン反転駆動と同様の信号極性の信号が転送されることになり、従来の面
反転方式で駆動したときのように画面の上側の画素と下側の画素で画素電極−データ線間
の時間的な電位の関係に大きな差異が生じることがなく、クロストークを抑制しつつ、画
面の場所による表示の不均一を回避することができる。
また、本実施の形態においては、連続する2フレームのうちの前フレームの後半の画像
と後フレームの前半の画像とによって書込み画像を構成していることから、領域単位の反
転駆動を行った場合でも、不連続部分が長期間固定されることを防止することができ、違
和感のない画像を表示することが可能である。
[投射型液晶装置]
図16は上記実施の形態の液晶ライトバルブを3個用いた、いわゆる3板式の投射型液
晶表示装置(液晶プロジェクタ)の一例を示す概略構成図である。図中、符号1100は
光源、1108はダイクロイックミラー、1106は反射ミラー、1122,1123,
1124はリレーレンズ、100R,100G,100Bは液晶ライトバルブ、1112
はクロスダイクロイックプリズム、1114は投射レンズ系を示す。
光源1100は、メタルハライド等のランプ1102とランプ1102の光を反射する
リフレクタ1101とから構成されている。青色光・緑色光反射のダイクロイックミラー
1108は、光源1100からの白色光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1106で反射され、赤色光用液晶ラ
イトバルブ100Rに入射される。
一方、ダイクロイックミラー1108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1108によって反射され、緑色用液晶ライトバルブ100Gに
入射される。一方、青色光は、第2のダイクロイックミラー1108も透過する。青色光
に対しては、光路長が緑色光、赤色光と異なるのを補償するために、入射レンズ1122
、リレーレンズ1123、出射レンズ1124を含むリレーレンズ系からなる導光手段1
121が設けられ、これを介して青色光が青色光用液晶ライトバルブ100Bに入射され
る。
各ライトバルブ100R,100G,100B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1112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、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜と
が十字状に形成されたものである。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系
1114によってスクリーン1120上に投射され、画像が拡大されて表示される。
上記構成の投射型液晶表示装置においては、上記実施の形態の液晶ライトバルブを用い
たことにより、表示の均一性に優れた投射型液晶表示装置を実現することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を
逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記の実施の形態
では画面上を異なる極性電位を書き込む2つの領域に分割した例を示したが、分割数はこ
れに限るものではなく、さらに分割数を多くしても良い。ただし、分割数を多くすればす
る程、隣接する走査線に逆極性電位が印加された状態となる時間が長くなる。その場合で
も、時間にして少なくとも1垂直期間の50%以上の割合で同極性電位が印加された状態
とすることが望ましい。また、各領域内での走査の順序については上記実施の形態に限ら
ず、適宜変更が可能である。
また、上記実施形態ではTFTを用いたアクティブマトリクス型の液晶装置を例に挙げ
て説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば画素スイッチング素子にTFD(Thin
Film Diode)を用いたものや、パッシブマトリクス型のもの等、複数の画素をマトリク
ス駆動する種々の表示装置に対しても本発明を適用することができる。
本実施の形態に係る液晶装置を示すブロック図。 本実施の形態の液晶装置において採用される液晶パネルの概略構成図。 図2のH−H’線に沿う断面図。 液晶パネルの画素領域においてマトリクス状に形成された複数の画素の等価回路図。 図1中の走査ドライバ104の具体的な構成を示す回路図。 図5中の要部の詳細回路図。 液晶装置の動作を説明するためのタイミングチャート。 図7中の要部を取りだして示すタイミングチャート。 画面のイメージを示す説明図。 画面上の書込み(駆動)の様子を示す説明図。 書込み画像の構成と、画像の書込みとの関係を説明するための説明図。 書込み画像の構成を説明するための説明図。 書込み画像を構成するための動作を説明するためのタイミングチャート。 画像として動く縦棒を表示する場合の表示例を説明するための説明図。 画像として動く縦棒を表示する場合の表示例を説明するための説明図。 上記実施の形態の液晶ライトバルブを3個用いた、いわゆる3板式の投射型液晶表示装置(液晶プロジェクタ)の一例を示す概略構成図。
符号の説明
60…駆動回路部、61…コントローラ、61a…表示装置コントロール部、61b
…メモリコントロール、62,63…フレームメモリ、101a…表示部、104…走査
ドライバ、201…データドライバ。

Claims (6)

  1. 格子状に配設された複数のソース線及び複数の走査線の各交差に対応して画素が構成さ
    れ、前記走査線に供給される走査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画像信号が前記スイッチング素子を介
    して前記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、前記液晶
    表示部の画素数に対応した入力画像の2水平期間に、相互に離間したn(nは2以上の整
    数)本のラインの走査線を選択して順次ゲートパルスを供給し、次の2水平期間には選択
    するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせる走査ドライブ手段と、
    連続した2フレームの前記入力画像のうち前のフレームの後半の画像と後のフレームの
    前半の画像とによって1フレームの画像を構成し、構成した画像を前記走査ドライブ手段
    の走査に応じた信号配列で配列して書込み画像を得る画像再配列手段と、
    前記画像再配列手段からの書込み画像の画像信号が入力され、前記入力画像の水平周期
    毎に極性反転させて前記複数のソース線に夫々供給するデータドライブ手段とを具備した
    ことを特徴とする液晶装置。
  2. 前記画像再配列手段は、前記液晶表示部における正極性画像信号に基づく画像領域と負
    極性画像信号に基づく画像領域とに応じて、前記1フレームの画像を構成する前記前のフ
    レームの画像の後半の位置と後のフレームの画像の前半の位置とを決定することを特徴と
    する請求項1に記載の液晶装置。
  3. 前記画像再配列手段は、n個のフレームメモリを有し、各フレームメモリに対する前記
    入力画像の書込み及び読出しを制御することで、書込み画像を構成することを特徴とする
    請求項1に記載の液晶装置。
  4. 格子状に配設された複数のソース線及び複数の走査線の各交差に対応して画素が構成さ
    れ、前記走査線に供給される走査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画像信号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、前記液晶表示
    部の画素数に対応した入力画像の2水平期間に、相互に離間したn(nは2以上の整数)
    本のラインの走査線を選択して順次ゲートパルスを供給し、次の2水平期間には選択する
    n本のラインを夫々1ラインずつシフトさせる走査ドライブ処理と、
    連続した2フレームの前記入力画像のうち前のフレームの後半の画像と後のフレームの
    前半の画像とによって1フレームの画像を構成し、構成した画像を前記走査ドライブ処理
    における走査に応じた信号配列で配列して書込み画像を得る画像再配列処理と、
    前記画像再配列処理によって得られる書込み画像の画像信号が入力され、前記入力画像
    の水平期間毎に極性反転させて前記複数のソース線に夫々供給するデータドライブ処理と
    を具備したことを特徴とする液晶装置の駆動方法。
  5. 格子状に配設された複数のソース線及び複数の走査線の各交差に対応して画素が構成さ
    れ、前記走査線に供給される走査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画像信号が前記スイッチング素子を介
    して前記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、前記液晶
    表示部の画素数に対応した入力画像の2水平期間に、相互に離間したn(nは2以上の整
    数)本のラインの走査線を選択して順次ゲートパルスを供給し、次の2水平期間には選択
    するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせる走査ドライブ手段と、
    連続した2フレームの前記入力画像のうち前のフレームの後半の画像と後のフレームの
    前半の画像とによって1フレームの画像を構成し、構成した画像を前記走査ドライブ手段
    の走査に応じた信号配列で配列して書込み画像を得る画像再配列手段と、
    前記画像再配列手段からの書込み画像の画像信号が入力され、前記入力画像の水平周期
    毎に極性反転させて前記複数のソース線に夫々供給するデータドライブ手段とを具備した
    ことを特徴とする液晶装置の駆動回路。
  6. 請求項1乃至3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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105788545A (zh) * 2015-01-09 2016-07-20 株式会社日本显示器 液晶显示装置
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