JP2010044294A - 電気光学装置、その駆動方法および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】高品質の画像を表示しつつ、選択トランジスタの耐圧を低減すると共に信頼性を向上させる。
【解決手段】１フレームは複数のサブフィールドＳＦに分割されている。書込期間Ｔｘでは、点灯または消灯となる２値のデータ電位を画素に書き込む。リセット期間Ｔｙでは、画素電極の電位を対向電極電位と一致させようにリセット電位を画素に書き込む。反転期間Ｔｚでは保持容量電位および対向電極電位の極性を反転させる。走査線は４つのグループＧ１〜Ｇ４に分割されている。リセット期間Ｔｙでは１走査線選択期間ごとに、各グループに属する４本の走査線が時分割で選択される。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶など電気光学物質を用いた電気光学装置、その駆動方法および電子機器に関する。

電気エネルギーによって光学特性が変化する電気光学物質として、液晶が知られている。液晶は印加電圧に応じて透過率が変化する。この透過率の変化は、液晶分子の配向状態が印加電圧に応じて変化することによって得られる。また、液晶には、直流電圧を長時間印加すると、配向状態が元に戻りにくくなる性質がある。このため、液晶を表示装置に適用した液晶表示装置では、電気光学素子たる液晶素子に印加する電圧の極性を反転する交流駆動が採用される。
液晶表示装置は、複数の走査線と、複数のデータ線と、走査線とデータ線の交差に対応して設けられた複数の画素を備える。複数の画素は、画素電極、対向電極、およびこれらの間に挟持された液晶からなる液晶素子を有する。
液晶素子への印加電圧を反転する手法として、対向電極の電位（以下、対向電極電位と称する）を固定し、データ線を介して供給するデータ電位の極性を、対向電極電位を中心して反転させるものが知られている。また、特許文献１には対向電極電位の極性をデータ電位の振幅の中心電位を基準として反転させると共に、データ電位についても極性を反転させる手法が開示されている。

図１４に従来の駆動方法による画素の各部の電位変化を示す。この例では、液晶ＬＣは印加電圧が０Ｖの場合に透過率が最大となるノーマリーホワイトであり、液晶素子６０への印加電圧の最大値は５Ｖ、保持容量線電位ＶＣＯＭおよび対向電極電位ＬＣＣＯＭは２Ｖと７Ｖのいずれか一方となるものとする。
まず、直前のフレームでは、保持容量線電位ＶＣＯＭおよび対向電極電位ＬＣＣＯＭは２Ｖとなっている。この場合の黒表示では、画素電極５３に７Ｖのデータ電位が書き込まれており、液晶ＬＣに印加される電圧は５Ｖとなっている。
この状態で保持容量線電位ＶＣＯＭおよび対向電極電位ＬＣＣＯＭの極性が４．５Ｖを中心に反転すると、保持容量線電位ＶＣＯＭおよび対向電極電位ＬＣＣＯＭは２Ｖから７Ｖに変化する。すると、画素電極５３の電位は７Ｖから１２Ｖに変化する。
ここで、データ線２０を介して２Ｖのデータ電位が画素Ｐ１に書き込まれたとする。このとき、画素Ｐ１の選択トランジスタ５１はオン状態となり、画素電極５３の電位は１２Ｖから２Ｖに変化する。
仮に、保持容量線電位ＶＣＯＭおよび対向電極電位ＬＣＣＯＭを２Ｖに固定したとすると、液晶素子６０に印加する電圧の極性を反転するためには、データ電位を−３Ｖにする必要がある。この場合には、データ線２０を７Ｖから−３Ｖに変化させる必要があるためデータ電位の振幅が１０Ｖになるが、上述した手法によれば、データ電位の振幅を５Ｖに低減することができる。

特開２００５−２４１７４１号公報

しかしながら、画素Ｐ２に着目すると、画素Ｐ１に２Ｖのデータ電位が書き込まれているとき、画素Ｐ２の選択トランジスタ５１はオフ状態となっているので、当該選択トランジスタ５１のドレイン・ソース間には１０Ｖの電圧が印加される。すなわち、従来の駆動方法ではデータ電位の振幅を低減することはできるが、選択トランジスタ５１にはデータ電位の振幅の２倍の電圧が印加されるため、大きな耐圧が必要とされるといった問題があった。また、選択トランジスタ５１に大きな電圧を印加すると、選択トランジスタ５１の経時劣化が早く進行するため、信頼性が低下するといった問題があった。
さらに、画像表示に寄与しない時間が長くなると、表示品質が劣化するといった問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高品質の画像を表示しつつ、画素に設けられたスイッチング素子の耐圧を低減すると共に信頼性を向上させることなどを解決課題とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る電気光学装置の駆動方法は、複数の走査線と、複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応して設けられた複数の画素と備え、前記複数の画素の各々は、画素電極、対向電極、およびこれらの間に挟持された電気光学物質からなる電気光学素子と、前記画素電極と前記データ線との間に設けられ、前記走査線を介して供給される走査信号によってオン状態またはオフ状態の一方の状態となるように制御されるスイッチング素子（例えば、図２に示す選択トランジスタ５１）とを備えた電気光学装置を、第１期間（例えば、図５に示す書込期間Ｔｘ）、第２期間（例えば、図５に示すリセット期間Ｔｙ）および第３期間（例えば、図５に示す反転期間Ｔｚ）を一つの単位期間（例えば、図５に示す１フレーム）として駆動する電気光学装置の駆動方法であって、ある単位期間において、前記第１期間では、前記スイッチング素子をオン状態とする走査信号を前記複数の走査線に所定の順序で供給し、前記対向電極の電位を基準として表示すべき画像に応じた正極性の電位を前記データ線を介して前記画素に書き込み、前記第２期間では、前記スイッチング素子をオン状態とする走査信号を前記複数の走査線に所定の順序で供給し、前記画素電極の電位を前記対向電極の電位に近づけるリセット電位を前記画素に書き込み、前記第３期間では、前記対向電極の電位を、所定周期で第１電位および第２電位のうち一方の電位から他方の電位に遷移させ、ある単位期間に続く次の単位期間では、前記第１期間では、前記スイッチング素子をオン状態とする走査信号を前記複数の走査線に所定の順序で供給し、前記対向電極の電位を基準として表示すべき画像に応じた負極性の電位を前記データ線を介して前記画素に書き込み、前記第２期間では、前記スイッチング素子をオン状態とする走査信号を前記複数の走査線に所定の順序で供給し、前記リセット電位を前記データ線を介して前記画素に書き込み、前記第３期間では、前記対向電極の電位を、所定周期で第１電位および第２電位のうち一方の電位から他方の電位に遷移させ、前記第２期間は、複数の所定期間を少なくとも有し、前記複数の所定期間の各々において、前記２本以上の走査線に前記走査信号を供給して走査線を選択することを特徴とする。

この発明において、電気光学素子は画素電極と対向電極との間に電気光学物質を挟持されて構成されるので、容量素子として機能する。したがって、対向電極の電位の極性が反転すると、画素電極の電位は対向電極の電位の変化分だけ遷移する。本発明では、対向電極の電位の極性反転（第１電位と第２電位間の遷移）に先立って、画素電極の電位を対向電極の電位に近づけるように変更するから、次の単位期間で信号電位の極性が反転してもスイッチング素子に印加される電圧を低減することができる。これにより、スイッチング素子の耐圧を下げることが可能となる。また、実際のスイッチング素子（例えば、薄膜トランジスタ）は、大きな電圧が印加されると、電気的特性が早く劣化する。本発明では、スッチング素子の印加電圧を低減できるので、素子の劣化を抑制して、電気光学装置の信頼性を向上させることが可能となる。
くわえて、リセット電位を書き込む第２期間においては、ある所定期間において２本以上の走査線を選択する。したがって、１つの所定期間（例えば、走査線選択期間）で複数の行の画素にリセット電位を書き込むことができる。このため、所定期間ごとに１本の走査線を選択する場合と比較して、全ての画素にリセット電位を書き込む第２期間を短くすることができる。よって、単位期間に占める第１期間の割合を大きくすることができる。第１期間は表示すべき階調に応じたデータ電位を画素に書き込む時間であるから、この時間を長くすることにより、高品質の画像を表示することが可能となる。

なお、対向電極の電位の極性を反転する場合、信号電位の最大電位から最小電位までの間にある基準電位を中心として反転させることが電源効率の観点から好ましく。さらに、基準電位は信号電位の最大電位と最小電位との中心電位であることが好ましい。また、信号電位の極性を反転する場合、信号電位の最大電位と最小電位との中心電位を基準として反転させることが好ましい。また、単位期間は、１枚の画像を形成するために必要な１フレームの期間と一致してもよいし、あるいは、１フレームの期間に複数の単位期間が含まれるものであってもよい。

上述した電気光学装置の駆動方法において、前記第２期間の前記複数の所定期間の各々において、前記２本以上の走査線に前記走査信号を排他的に供給してもよい。ここで、排他的に供給するとは、走査信号のアクティブとなる期間、すなわち、スイッチング素子をオン状態とする期間が互いに重複しないという意味である。

上述した電気光学装置の駆動方法において、前記第２期間の前記複数の所定期間の各々において、前記２本以上の走査線に同時に前記走査信号を供給してもよい。第１期間は表示すべき階調に応じたデータ電位を画素に書き込む期間であるから、１所定期間において２本以上の走査線を選択する場合は、排他的に選択する必要がある。これに対して第２期間は全ての画素に同一のリセット電位を書き込む期間であるので、２本以上の走査線を同時に選択することが可能である。この場合には、各走査線を選択する期間を長くできるので、データ線に大きな寄生容量が付随しても確実にリセット電位を画素に欠き込むことができる。

上述した電気光学装置の駆動方法において、ＮをＮ＝Ｊ×Ｋ、ＪおよびＫを各々２以上の自然数としたとき、前記複数の走査線はＮ本の走査線からなり、前記Ｎ本の走査線は１グループ当たりＪ本の走査線が属するＫ個のグループに分割され、前記第２期間はＪ個の所定期間を少なくとも有し、Ｊ個の所定期間の各々において、Ｋ個のグループから１本ずつ選択したＫ本の走査線に前記走査信号を供給することによって前記Ｋ本の走査線の選択を実行し、選択した走査線に対応する画素に、前記データ線を介して前記リセット電位を書き込むことが好ましい。
この発明によれば、１所定期間にＫ本の走査線を選択し、１グループにＪ本の走査線が属するので、Ｊ個の所定期間でリセット電位の書き込みを終了させることができる。このように複数の走査線を均等に分割し、各グループから１ずつ選択した走査線に走査信号を供給することによって、第２期間を最も短くすることができる。この結果、高品質の画像を表示することが可能となる。

上述した電気光学装置において、前記第１期間は、複数のサブフィールドからなり、前記複数のサブフィールドの各々において、前記複数の走査線に前記走査信号を所定の順序で順次供給し、点灯また消灯の一方に対応する電位を前記データ電位として前記データ線に供給し、選択された走査線に対応する画素に前記データ電位を書き込むことが好ましい。この場合には、点灯また消灯の一方に対応する電位をデータ電位として書き込むので、デジタル的にデータ電位を制御することができる。そして、表示階調は複数のサブフィールドのどのサブフィールドで点灯の電位を書き込むかによって制御される。なお、複数のサブフィールドの一部または全部について、時間的な重み付けがなされていてもよい。

上述した電気光学装置において、前記複数のサブフィードの各々の長さは、前記複数の走査線の全てを順次選択する時間よりも短く、１の走査線に前記走査信号を供給した後、前記１の走査線と隣り合う走査線に前記走査信号を供給する前に、前記１の走査線と隣り合わない他の走査線に前記走査信号を供給することが好ましい。仮に、複数のサブフィールドの各々において、その時間が全ての走査線を選択する時間以上であるとすれば、最短のサブフィールドの時間が長くなってしまう。例えば、画素にデータ電位を書き込む最小の時間をＴｗとし、走査線の本数をＮとすれば、最短のサブフィールドの長さは、Ｎ・Ｔｗとなる。これに対して、１所定期間に２本以上の走査線を選択すれば、そのような制約がなくなり、最短のサブフィールドの長さをＴｗとすることも可能である。表示階調の分解能は、最短のサブフィードの長さによって定まるので、本発明によれば、表示階調の階調数を増加させることができる。

上述した電気光学装置の駆動方法において、前記リセット電位は前記対向電極の電位と一致することが好ましい。このように設定することによって、スッチング素子に印加される電圧をより一層低減することが可能となる。

上述した電気光学装置の駆動方法において、前記第２電位が前記第１電位より高電位であるとしたとき、前記第２電位は前記データ電位の最大電位と一致し、前記第１電位は前記データ電位の最小電位と一致することが好ましい。この場合には、電源の利用効率を向上させることができる。

次に、本発明に係る電気光学装置は、第１期間、第２期間および第３期間を一つの単位期間として駆動するものであって、複数の走査線と、複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応して設けられた複数の画素と、駆動手段とを備え、前記複数の画素の各々は、画素電極、対向電極、およびこれらの間に挟持された電気光学物質からなる電気光学素子と、前記画素電極と前記データ線との間に設けられ、前記走査線を介して供給される走査信号によってオン状態またはオフ状態の一方の状態となるように制御されるスイッチング素子とを備え、前記駆動手段は、ある単位期間において、前記対向電極の電位を第１電位に設定し、前記第１期間では、前記スイッチング素子をオン状態とする走査信号を前記複数の走査線に所定の順序で供給し、前記第１電位を基準として表示すべき画像に応じた正極性の電位を前記データ線を介して前記画素に書き込み、前記第２期間では、前記スイッチング素子をオン状態とする走査信号を前記複数の走査線に所定の順序で供給し、前記画素電極の電位を前記対向電極の電位である前記第１電位に近づけるリセット電位を前記画素に書き込み、前記第３期間では、前記対向電極の電位を、前記第１電位から前記第１電位より高電位である第２電位に遷移させ、ある単位期間に続く次の単位期間では、前記第１期間では、前記スイッチング素子をオン状態とする走査信号を前記複数の走査線に所定の順序で供給し、前記第２電位を基準として表示すべき画像に応じた負極性の電位を前記データ線を介して前記画素に書き込み、前記第２期間では、前記スイッチング素子をオン状態とする走査信号を前記複数の走査線に所定の順序で供給し、前記画素電極の電位を前記対向電極の電位である前記第２電位に近づけるリセット電位を前記データ線を介して前記画素に書き込み、前記第３期間では、前記対向電極の電位を、前記第２電位から前記第１電位に遷移させ、前記第２期間は、複数の所定期間を少なくとも有し、前記複数の所定期間の各々において、前記２本以上の走査線に前記走査信号を供給して走査線を選択することを特徴とする。

この発明によれば、対向電極の電位の極性反転（第１電位と第２電位間の遷移）に先立って、画素電極の電位を対向電極の電位に近づけるように変更するから、次の単位期間で信号電位の極性が反転してもスイッチング素子に印加される電圧を低減することができる。これにより、スイッチング素子の耐圧を下げることが可能となる。また、実際のスイッチング素子（例えば、薄膜トランジスタ）は、大きな電圧が印加されると、電気的特性が早く劣化する。本発明では、スッチング素子の印加電圧を低減できるので、素子の劣化を抑制して、電気光学装置の信頼性を向上させることが可能となる。くわえて、リセット電位を書き込む第２期間においては、ある所定期間において２本以上の走査線を選択する。したがって、１つの所定期間で複数の行の画素にリセット電位を書き込むことができる。したがって、所定期間ごとに１本の走査線を選択する場合と比較して、全ての画素にリセット電位を書き込む第２期間を短くすることができる。したがって、単位期間に占める第１期間の割合を大きくすることができる。第１期間は表示すべき階調に応じたデータ電位を画素に書き込む時間であるから、この時間を長くすることにより、高品質の画像を表示することが可能となる。

次に、本発明に係る電子機器は、上述した電気光学装置を備えたことを特徴とする。この電子機器としては、例えばパーソナルコンピュータ、携帯電話機、及び情報携帯端末等が含まれる。

＜１．実施形態＞
本発明の実施形態に係る電気光学装置は、電気光学材料として液晶を用いる。電気光学装置１は、主要部として液晶パネル（電気光学パネルの一例）を備える。液晶パネルは、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」と称する）を形成した素子基板と対向基板とを互いに電極形成面を対向させて、かつ、一定の間隙を保って貼付し、この間隙に液晶が挟持されている。

図１は実施形態に係る電気光学装置１の全体構成を示すブロック図である。この電気光学装置１は、走査線駆動回路１００、データ線駆動回路２００、制御回路３００、電源回路４００、および画像表示領域Ａを備える。これらの構成のうち、液晶パネルは少なくとも画像表示領域Ａを備え、電源回路４００は液晶パネルの外付け回路となる。走査線駆動回路１００、データ線駆動回路２００、および制御回路３００は、液晶パネルに取り込んでもよいし、あるいは、外付け回路としてもよい。この例では、液晶パネルの素子基板上に、画像表示領域Ａ、走査線駆動回路１００、およびデータ線駆動回路２００が形成されているものとする。

画像表示領域Ａには、ｎ（ｎは２以上の自然数）本の走査線１０と、ｍ（ｍは２以上の自然数）本のデータ線２０と、走査線１０およびデータ線２０の交差に対応してｎ×ｍ個の画素５０が設けられている。画素５０には、図示せぬバックライトからの光が入射され、透過率が調整される。これによって、光変調による階調表示が可能となる。

制御回路３００は、Ｘ転送開始パルスＤＸ、Ｘクロック信号ＸＣＫ、および画像データＤなどを生成してデータ線駆動回路２００に供給すると共に、Ｙ転送開始パルスＤＹおよびＹクロック信号ＹＣＫを生成して走査線駆動回路１００に供給する。走査線駆動回路１００は、シフトレジスタを備えており、Ｙ転送開始パルスＤＹをＹクロック信号ＹＣＫに従って転送し、ｎ本の走査線１０を選択する走査信号Ｙ１〜Ｙｎを生成する。データ線駆動回路２００の詳細な構成については、後述する。

図２に画素５０の電気的な構成を示し、図３に画像表示領域Ａの一部の構造を模式的に示す。画素５０は、液晶素子６０、データ線５０と液晶素子６０との間に設けられた選択トランジスタ５１、および保持容量５２を備える。素子基板８０には、選択トランジスタ５１が形成されており、その上に画素電極５３が形成されている。一方、対向基板７０の下面には対向電極５４が全面に形成されている。そして、所定のギャップを介して画素電極５３と対向電極５４が向かい合うように配置されており、これらの間に液晶ＬＣが充填されている。

このような構成において、走査線１０を介して供給される走査信号Ｙがアクティブになると、選択トランジスタ５１がオン状態となり、データ電位ＤＡＴが液晶素子６０に書き込まれる。そして、走査信号Ｙが非アクティブになると、選択トランジスタ５１がオフ状態となり、書き込まれたデータ電位ＤＡＴが保持されることになる。保持容量５２は画素電極５３と保持容量線３０との間に設けられている。実際の選択トランジスタ５１は、完全なオフ状態にならず一定のリーク電流が発生するが、保持容量５２を設けることによって、リーク電流の影響を低減してデータ電位ＤＡＴが保持特性を向上させることができる。

本実施形態において、液晶素子６０はノーマリーブラックモードに設定されている。このため、液晶素子６０の透過率は、画素電極５３および対向電極５４とによる差電圧の実効値が小さくなるにつれて暗くなり、電圧無印加状態においてほぼ黒色となる。ただし、本実施形態において、画素電極５３には、上記差電圧を飽和電圧以上とさせるオン電圧、または、しきい値電圧以下のオフ電圧のいずれか一方の電圧のみが印加される。

ノーマリーブラックモードにおいて、最も暗い状態の透過率を相対透過率０％とし、最も明るい状態の反射率を相対透過率１００％としたとき、液晶素子６０に印加される電圧のうち、相対透過率が１０％となる電圧を光学的しきい値電圧といい、相対透過率が９０％となる電圧を光学的飽和電圧という。電圧変調方式（アナログ駆動）において、液晶素子６０を中間調（灰色）とさせる場合には、液晶ＬＣに光学的飽和電圧以下の電圧が印加されるように設計される。このため、液晶ＬＣの透過率は、液晶ＬＣの印加電圧にほぼ比例した値となる。

これに対して、本実施形態では、液晶素子６０に印加する電圧としては、オン電圧とオフ電圧との２つのみを用いて階調表示が行われる。詳細には、本実施形態において階調表示は、１フレームを複数のサブフィールドに分割するとともに、液晶素子６０にオンまたはオフ電圧を印加する期間を、サブフィールドを単位として配分することによって実行される。

保持容量線３０には、電源回路４００から保持容量電位ＶＣＯＭが供給される一方、対向電極５４には電源回路４００から対向電極電位ＬＣＣＯＭが供給される。保持容量電位ＶＣＯＭと対向電極電位ＬＣＣＯＭとは必ずしも一致しなくてもよいが、本実施形態では両者の電位を一致させる。これによって、電源回路４００の構成を簡素化できる。また、電源回路４００は、所定周期（この例では、１フレーム）で、保持容量電位ＶＣＯＭおよび対向電極電位ＬＣＣＯＭの電位を基準電位を中心として極性を反転させる。ここで、基準電位は、データ電位ＤＡＴの最大値と最小値との間の固定電位であればよいが、電源の効率化の観点より、データ電位ＤＡＴの最大値と最小値との中心に設定している。

次に、本実施形態で採用するサブフィールド駆動について、説明する。図４にサブフィールドの構成を示す。この図において、１フレームとは、１枚分の画像を形成するのに要する期間をいう。本実施形態において１フレームの期間は、１つの反転期間Ｔｚと１２個のフィールドに分割され、さらに各フィールドは、４つのサブフィールドに分割されている。したがって、１フレームは、４８個のサブフィールドに分割される。各サブフィールドについて、１フィールドの最初から順番にＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４と呼ぶ。
ここで、第１フィールドから第１１フィールドまでの期間Ｔａは、サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４の長さに重み付けがなされている。一方、第１２フィールドの期間Ｔｂにおいては、サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４の長さが等しくなるように設定されている。

図５に、１フレームを構成する各サブフィードにおける走査線の選択を示す。なお、以下の説明では、理解を容易にするため、走査線１０の数「ｎ」を１６本とし、第１行〜第１６行の走査線１０をＬ１〜Ｌ１６で表す。
本実施形態では、１６本の走査線Ｌ１〜Ｌ１６を４つのグループＧ１〜Ｇ４に分割している。各グループに属する４本の走査線は、走査線選択期間（所定期間）ごとに順次排他的に選択される。また、異なるグループに属する走査線は、ある走査線選択期間において複数の走査線が選択されることがある。なお、この例では、サブフィールドが複数の走査線選択期間から構成され、走査線選択期間ではいずれかの走査線が必ず選択されるが、サブフィールド中に走査線を選択しない期間を含んでもよい。すなわち、サブフィールドが複数の所定期間を有し、複数の所定期間の各々において走査線を選択するようにしてもよい。

図５において、反転期間Ｔｚは、対向電極電位ＬＣＣＯＭの極性を反転させる期間である。また、ハッチングで示す部分は、後述するリセット電位Ｒを画素５０で保持するリセット期間Ｔｙである。また、書込期間Ｔｘは、階調に応じたオン電圧またはオフ電圧の一方を画素５０に書き込む期間である。

ここで、リセット電位Ｒは、例えば、対向電極電位ＬＣＣＯＭとする。したがって、リセット期間Ｔｙは、階調表示に寄与しない期間である。本実施形態では、リセット期間Ｔｙを構成する各走査線選択期間の各々において、異なるグループＧ１〜Ｇ４に属する４本の走査線を選択して４行の画素５０にリセット電位Ｒを書き込む。このため、１６本の走査線を走査線選択期間ごとに順次選択する場合と比較して、リセット期間Ｔｙを短くすることができる。仮に、１６本の走査線をＬ１からＬ１６に向けて順次選択するとすれば、図６に示すようにリセット期間Ｔｙが長くなってしまう。
オン電圧とオフ電圧の一方を画素５０に書き込むサブフレーム駆動においては、１フレームに占めるリセット期間Ｔｙが短い程、書込期間Ｔｚが長くなり、表示可能な階調数が多くなる。よって、本実施形態によれば、リセット期間Ｔｙを短くすることによって、高品質な画像を表示することが可能となる。図７に示すように、１フレームは、あるフレームにおける第１フィールドのサブフレームＳＦ１において、各画素に階調に応じたオン電圧またはオフ電圧の一方を書き込んだ後、次のフレームにおける第１フィールドのサブフレームＳＦ１において、各画素に階調に応じたオン電圧またはオフ電圧の一方を書き込むまでの時間としたが、１フレームは、ある反転期間Ｔｚが終了した後、次の反転期間Ｔｚが開始されるまでの期間としてもよい。１フレームの期間を変更する場合には、１枚分の画像に対応する画像信号の各フィールドの各サブフレームに対する割り当てを変更すればよい。

ところで、第１２フィールドにおけるリセット期間Ｔｙと反転期間Ｔｚとの時間的な関係は、走査線Ｌ１〜Ｌ１６ごとに相違する。図７に、走査線Ｌ１、Ｌ５、Ｌ９、およびＬ１３について、リセット期間Ｔｙと反転期間Ｔｚとの時間的な関係を示す。この図に示すように、走査線Ｌ１では、サブフィールドＳＦ４がリセット期間Ｔｙであり、その直後に反転期間Ｔｚが位置する。走査線Ｌ５では、サブフィールドＳＦ３がリセット期間Ｔｙであり、その直後に反転期間Ｔｚが位置する。走査線Ｌ９では、サブフィールドＳＦ２がリセット期間Ｔｙであり、その直後に反転期間Ｔｚが位置する。走査線Ｌ１３では、サブフィールドＳＦ１がリセット期間Ｔｙであり、その直後に反転期間Ｔｚが位置する。このように、第１２フィールドにおいて、リセット期間Ｔｙが割り当てられるサブフィールドが相違しても、リセット期間Ｔｙの後に、反転期間Ｔｚが位置している。

図８に、走査線駆動回路１００の構成を示す。この図に示すように、走査線駆動回路１００は、開始パルスＤＹをＹクロック信号ＹＣＫに従って順次シフトしてシフト信号Ｓ１〜Ｓ１６を生成するシフトレジスタ１１０と、４個の選択ユニットＵ１〜Ｕ４を備える。開始パルスＤＸは、図９に示すよう各サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４の最初の走査線選択期間でアクティブとなる。

カウンタ１２０のイネーブル端子には、開始パルスＤＹが供給されており、クロック端子にはＹクロック信号ＹＣＫが供給される。カウンタ１２０は、２ビットのリングカウンタであり、カウント値を示すカウントデータＣＤを生成する。カウントデータＣＤの値は、「００」→「０１」→「１０」→「１１」→「００」…といったように遷移する。１フィールド当たりのサブフィールド数は４であるので、カウントデータＣＤによって、現在がどのサブフィールドに属するかが指定される。

選択ユニットＵ１〜Ｕ４は、同じ構成である。選択ユニットＵ１は、４個の選択回路ＳＷと、４個のカウンタ１２０と、アンド回路１３０とを備える。各選択回路ＳＷには、イネーブル信号ＥＮ１〜ＥＮ４が供給される。図９に示すように、イネーブル信号ＥＮ１〜ＥＮ４は１走査線選択期間において、排他的にアクティブとなる。即ち、イネーブル信号ＥＮ１〜ＥＮ４は１つの走査線選択期間を等分割した期間Ｔ１〜Ｔ４において各々アクティブとなる。４個のカウンタ１２０は、シフトレジスタ１１０から出力されるシフト信号Ｓ１〜Ｓ４を各々計数してカウントデータを生成する。カウンタ１２０は、２ビットのリングカウンタである。このため、カウントデータの値は、「００」→「０１」→「１０」→「１１」→「００」…といったように遷移する。１フィールド当たりのサブフィールド数は４であるので、カウントデータによって、現在がどのサブフィールドに属するかが指定される。

選択回路ＳＷは、カウントデータが「００」の場合にイネーブル信号ＥＮ４を選択出力し、カウントデータが「０１」の場合にイネーブル信号ＥＮ１を選択出力し、カウントデータが「１０」の場合にイネーブル信号ＥＮ２を選択出力し、カウントデータが「１１」の場合にイネーブル信号ＥＮ３を選択出力する。

この結果、第１番目のサブフィールドＳＦ１においては、第４期間Ｔ４でアクティブとなる走査信号Ｙ１〜Ｙ１６が生成され、第２番目のサブフィールドＳＦ２においては、第１期間Ｔ１でアクティブとなる走査信号Ｙ１〜Ｙ１６が生成され、第３番目のサブフィールドＳＦ３においては、第２期間Ｔ２でアクティブとなる走査信号Ｙ１〜Ｙ１６が生成され、第４番目のサブフィールドＳＦ４においては、第３期間Ｔ３でアクティブとなる走査信号Ｙ１〜Ｙ１６が生成される。

図１０に、第１フィールドにおける走査信号Ｙ１〜Ｙ１６を示し、図１１に第１２フィールドにおける走査信号Ｙ１〜Ｙ１６を示す。例えば、図１０に示す走査線選択期間Ｔａでは、走査信号Ｙ９とＹ１３とがアクティブになり、走査線選択期間Ｔｂでは、走査信号Ｙ１、Ｙ５、およびＹ１４がアクティブとなり、期間Ｔｃでは走査信号Ｙ１、Ｙ３、Ｙ７、およびＹ１６がアクティブとなる。また、図１１に示す反転期間では、Ｙクロック信号ＹＣＫの供給が停止する。このため、図８に示すシフトレジスタ１１０における開始パルスＤＹの転送動作が停止する。

図１２に期間Ｔｃにおける走査信号Ｙ１、Ｙ３、Ｙ７、およびＹ１６と、第ｊ列のデータ信号ＤＡＴｊとの関係を示す。この図に示すように、ｊ番目のデータ線２０に供給されるデータ信号ＤＡＴｊは、第３行第ｊ列の画素５０に供給するデータ信号Ｄ（３，ｊ）と、第７行第ｊ列の画素５０に供給するデータ信号Ｄ（７，ｊ）と、第１６行第ｊ列の画素５０に供給するデータ信号Ｄ（１６，ｊ）と、第１行第ｊ列の画素５０に供給するデータ信号Ｄ（１，ｊ）とが時分割多重されている。
このように、データ線駆動回路２００は、時分割多重されたデータ信号ＤＡＴｊを生成し、これと同期して１走査線選択期間で複数の走査線１０を排他的に選択することによって、１走査線選択期間に複数の行の画素５０に書き込みを実行している。

次に、画素５０の駆動について説明する。まず、図５に示す第１フィールドの開始から、第１２フィールドのサブフレームＳＦ３までの書込期間Ｔｘは、階調表示のためのデータ信号ＤＡＴが各サブフィールドごとに書き込まれる。この場合、各画素５０には、オン電圧またはオフ電圧の一方が書き込まれる。

次に、第１２フィールドのサブフィールドＳＦ４はリセット期間Ｔｙであり、対向電極電位ＬＣＣＯＭがデータ電位ＤＡＴ１〜ＤＡＴｍとしてデータ線駆動回路２００から供給される。この結果、画素５０において画素電極５３の電位ＰＩＸが対向電極電位ＬＣＣＯＭに遷移する。
次に、リセット期間Ｔｙに続く反転期間Ｔｚでは、Ｙクロック信号ＹＣＫが停止し（ローレベルに固定）、走査線駆動回路１００は走査線１０を選択せず全ての走査信号Ｙ１〜Ｙ１６を非アクティブとする。反転期間Ｔｘにおいて、電源回路４００が保持容量電位ＶＣＯＭおよび対向電極電位ＬＣＣＯＭの極性を反転する。

図１３に書込期間Ｔｘにおいて正極性の黒表示（消灯）である場合の各部の電位変化を示す。この例では、点灯に対応するデータ電位ＤＡＴを「Ｖ１」、消灯に対応するデータ電位ＤＡＴを「Ｖ２」とする。すなわち、データ電位ＤＡＴの最大電位がＶ１であり、最小電位がＶ２である。そして、最大電位Ｖ１と最小電位Ｖ２との中心を中心電位Ｖｃとする。さらに、対向電極電位ＬＣＣＯＭは、最小電位Ｖ１と最大電位Ｖ２の一方のレベルとする。

書込期間Ｔｘにおいて、走査信号Ｙがハイレベルとなり、対向電極電位ＬＣＣＯＭ（＝Ｖ２）に対して正極性のデータ電位ＤＡＴ（＝Ｖ１）が画素５０に書き込まれる。この場合、画素電極５３の電位ＰＩＸは、「Ｖ１」となる。
リセット期間Ｔｙでは、データ電位ＤＡＴとして対向電極電位ＬＣＣＯＭがデータ線２０に供給され、「Ｖ２」が画素５０に書き込まれる。この結果、画素電極５３の電位ＰＩＸは、「Ｖ２」となる。
さらに、反転期間Ｔｚでは、対向電極電位ＬＣＣＯＭの極性が反転されるので、対向電極電位ＬＣＣＯＭおよび保持容量電位ＶＣＯＭが「Ｖ２」から「Ｖ１」へ遷移する。とのとき、選択トランジスタ５１はオフ状態となっているので、画素電極５３の電位ＰＩＸも「Ｖ２」から「Ｖ１」へ遷移する。

図１４に次のフレームの書込期間におけるｉ行ｊ列の画素とｉ＋１行ｊ列の画素の各部の電位を示す。ｉは１≦ｉ＜ｎ-１の自然数であり、ｊはｉは１≦ｊ＜ｍ-１の自然数である。まず、直前のフレームでは正極性の黒表示が行われていたため、次のフレームでは、データ電位ＤＡＴの極性が反転され、負極性の黒表示が実行される。したがって、データ電位ＤＡＴｊとしてＶ２が供給される。ｉ行ｊ列の画素５０ｉでは、画素電極５３の電位ＰＩＸが「Ｖ１」から「Ｖ２」へ変化する。このとき、ｉ＋１行ｊ列の画素５０ｉ＋１では、選択トランジスタ５１がオフ状態となっており、そのドレイン・ソース間には、電圧Ｖ１−Ｖ２が印加される。
ここで、電圧Ｖ１−Ｖ２は、データ電位ＤＡＴの振幅となっており、従来の駆動方法（図１８参照）と比較して、ドレイン・ソース間の電圧を半分に低減することができる。これにより、選択トランジスタ５１の耐圧を下げることができる。

このように、選択トランジスタ５１のドレイン・ソース間の電圧を低減できるのは、対向電極電位ＬＣＣＯＭおよび保持容量線電位ＶＣＯＭの極性反転の前に、画素電極５３の電位ＰＩＸを対向電極電位ＬＣＣＯＭに一致させたからである。
仮に、図５に示すリセット期間Ｔｙを設けないと、反転期間Ｔｚにおいて対向電極電位ＬＣＣＯＭの極性が反転して、その電位が「Ｖ２」から「Ｖ１」に上昇すると、画素電極５３の電位ＰＩＸがＶ１からさらに上昇し２Ｖ１−Ｖ２となる。そうすると、次のフレームにおいてデータ電位ＤＡＴ＝Ｖ２が書き込まれたときに、画素５０ｉ＋１の選択トランジスタ５１のドレイン・ソース間に２（Ｖ１−Ｖ２）が印加されることになる。この場合には、データ電位ＤＡＴの２倍の振幅が選択トランジスタ５１に印加されてしまう。

以上、説明したように本実施形態によれば、選択トランジスタ５１に印加される電圧を低減することができるので、信頼性を向上させることができ、耐圧の低いトランジスタを用いることが可能となる。

＜２．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、以下に述べる各種の変形が可能である。
（１）上述した実施形態では、１フレームを複数のフィールドに分割し、第１〜第１１フィールドでは、各フィールドを時間的に重み付けを付与した複数のサブフィールドで構成した。すなわち、第１〜第１１フィールドの各々では、異なる時間長を有するサブフィールドを繰り返し、その繰り返しの単位がフィールドであった。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、第１〜第１２フィールドを一つの単位として捉え、この期間を複数のサブフィールドに分割して駆動してもよい。この場合、複数のサブフィールドの長さに重み付けをしてもよいし、その一部または全部を等しい長さとしてもよい。

（２）上述した実施形態および変形例では、第１２フィールドを構成するサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ４の長さを等しくして、１走査線選択期間において４つの走査線を所定の順序で排他的に選択することによって、４行の画素５０にリセット電位を時分割で書き込んだ。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、１走査線選択期間において４つの走査線を同時に選択して４行の画素５０にリセット電位を同時に書き込んでもよい。

時分割の駆動は階調表示のために必要であるが、リセット電位Ｒは、各画素５０に共通であるから、時分割で書き込む必要性がないからである。この場合には、リセット電位を１行当たり書き込む時間を長くすることができるので、データ線２０の寄生容量などの影響で、書き込みの時定数が大きい場合であっても、確実にリセット電位Ｒを画素５０に書き込むことが可能となる。

また、第１２フィールドを構成する各サブフィールドの長さは必ずしも等しくなくてよい。要は、１走査線選択期間において２以上の走査線１０を選択して、２行以上の画素５０にリセット電位を書き込むのであれば、どのような駆動であってもよい。各サブフィールドの長さを等しくする場合が、リセット期間Ｔｙを最も短くすることができるが、１走査線選択期間において２以上の走査線１０を選択するのであれば、図６に示すように、１走査線選択期間ごとに１本の走査線１０を順次選択する場合と比較して、リセット期間Ｔｙを短くすることができる。

（３）上述した実施形態では、１フレームに１回、書込期間Ｔｘ→リセット期間Ｔｙ→反転期間Ｔｚを実行したが、この動作のサイクルを複数回行ってもよい。このように、１フレームに複数回の極性反転を実行することによって、フリッカを低減することが可能となる。

（４）上述した実施形態および変形例では、点灯・消灯の２値のデータ電位ＤＡＴを書き込むサブフィールド駆動を一例として、説明したが、３値以上のデータ電位ＤＡＴを書き込むサブフィールド駆動であってもよい。要は、対向電極電位ＬＣＣＯＭの極性反転に先立って、画素電極５３の電位ＰＩＸの電位を対向電極電位ＬＣＣＯＭと一致させるのであれば、どのような駆動であってあってもよい。

（５）上述した実施形態および変形例において、リセット期間Ｔｙでは、画素電極５３の電位ＰＩＸを対向電極電位ＬＣＣＯＭと一致させるようにしたが、必ずしも一致させる必要はなく、リセット前の画素電極５３の電位ＰＩＸと対向電極電位ＬＣＣＯＭとの電位差が減少するようにリセット電位Ｒを設定してもよい。最も大きな効果が得られるのは、両者が一致する場合であるが、電位差が減少すれば、減少分だけ選択トランジスタ５１の耐圧を下げることができる。

＜３．電子機器＞
次に、上述した実施形態および変形例に係る電気光学装置１を適用した電子機器について説明する。図１５に、電気光学装置１を適用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ２０００は、表示ユニットとしての電気光学装置１と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１及びキーボード２００２が設けられている。
図１６に、電気光学装置１を適用した携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、電気光学装置１に表示される画面がスクロールされる。
図１７に、電気光学装置１を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が電気光学装置１に表示される。
なお、電気光学装置１が適用される電子機器としては、図１５〜図１７に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、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の表示部として、前述した電気光学装置１が適用可能である。

本発明の実施形態に係る電気光学装置１の全体構成を示すブロック図である。 同装置の画素５０の構成を示す回路図である。 画像表示領域Ａの一部の構造を示す模式図である。 １フレームを構成するサブフィールドの構造を示す説明図である。 １フレームを構成するサブフィールドの構造を示す説明図である。 リセット期間において１走査線選択期間に１本の走査線を選択した場合における１フレームを構成するサブフィールドの構造を示す説明図である。 １フレームを構成するサブフィールドの構造を示す説明図である。 同装置のデータ線駆動回路２００の構成を示すブロック図である。 イネーブル信号のタイミングチャートである。と１フレームを構成するサブフィールドの構造を示す説明図である。 第１フィールドにおける走査信号のタイミングチャートである。 第１２フィールドにおける走査信号のタイミングチャートである。 第１２フィールドにおける走査信号のタイミングチャートである。 あるフレームにおける正極性の黒表示を一例として説明する説明図である。 次のフレームの書込期間におけるｉ行ｊ列の画素とｉ＋１行ｊ列の画素の各部の電位を示す説明図である。 同電気光学装置１を適用した電子機器の一例たるパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。 同電気光学装置１を適用した電子機器の一例たる携帯電話の構成を示す斜視図である。 同電気光学装置１を適用した電子機器の一例たる携帯情報端末の構成を示す斜視図である。 従来の駆動方法による画素の各部の電位変化を示す説明図である。

符号の説明

１…電気光学装置、１０…走査線、２０…データ線、１００…走査線駆動回路、２００…データ線駆動回路、３００…制御回路、４００…電源回路、５１…選択トランジスタ、５０…画素、５３…画素電極、５４…対向電極、ＬＣＣＯＭ…対向電極電位、ＶＣＯＭ…保持容量線電位。

Claims (10)

1. 複数の走査線と、複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応して設けられた複数の画素と備え、前記複数の画素の各々は、画素電極、対向電極、およびこれらの間に挟持された電気光学物質からなる電気光学素子と、前記画素電極と前記データ線との間に設けられ、前記走査線を介して供給される走査信号によってオン状態またはオフ状態の一方の状態となるように制御されるスイッチング素子とを備えた電気光学装置を、第１期間、第２期間および第３期間を一つの単位期間として駆動する電気光学装置の駆動方法であって、
   ある単位期間において、
   前記第１期間では、前記スイッチング素子をオン状態とする走査信号を前記複数の走査線に所定の順序で供給し、前記対向電極の電位を基準として表示すべき画像に応じた正極性の電位を前記データ線を介して前記画素に書き込み、
   前記第２期間では、前記スイッチング素子をオン状態とする走査信号を前記複数の走査線に所定の順序で供給し、前記画素電極の電位を前記対向電極の電位に近づけるリセット電位を前記画素に書き込み、
   前記第３期間では、前記対向電極の電位を、所定周期で第１電位および第２電位のうち一方の電位から他方の電位に遷移させ、
   ある単位期間に続く次の単位期間では、
   前記第１期間では、前記スイッチング素子をオン状態とする走査信号を前記複数の走査線に所定の順序で供給し、前記対向電極の電位を基準として表示すべき画像に応じた負極性の電位を前記データ線を介して前記画素に書き込み、
   前記第２期間では、前記スイッチング素子をオン状態とする走査信号を前記複数の走査線に所定の順序で供給し、前記リセット電位を前記データ線を介して前記画素に書き込み、
   前記第３期間では、前記対向電極の電位を、所定周期で第１電位および第２電位のうち一方の電位から他方の電位に遷移させ、
   前記第２期間は、複数の所定期間を少なくとも有し、
   前記複数の所定期間の各々において、前記２本以上の走査線に前記走査信号を供給して走査線を選択する、
   ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
2. 前記第２期間の前記複数の所定期間の各々において、前記２本以上の走査線に前記走査信号を排他的に供給することを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置の駆動方法。
3. 前記第２期間の前記複数の所定期間の各々において、前記２本以上の走査線に同時に前記走査信号を供給することを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置の駆動方法。
4. ＮをＮ＝Ｊ×Ｋ、ＪおよびＫを各々２以上の自然数としたとき、
   前記複数の走査線はＮ本の走査線からなり、
   前記Ｎ本の走査線は１グループ当たりＪ本の走査線が属するＫ個のグループに分割され、
   前記第２期間はＪ個の所定期間を少なくとも有し、
   Ｊ個の所定期間の各々において、Ｋ個のグループから１本ずつ選択したＫ本の走査線に前記走査信号を供給することによって前記Ｋ本の走査線の選択を実行し、選択した走査線に対応する画素に、前記データ線を介して前記リセット電位を書き込む、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の電気光学装置の駆動方法。
5. 前記第１期間は、複数のサブフィールドからなり、
   前記複数のサブフィールドの各々において、前記複数の走査線に前記走査信号を所定の順序で順次供給し、点灯また消灯の一方に対応する電位を前記データ電位として前記データ線に供給し、選択された走査線に対応する画素に前記データ電位を書き込むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気光学装置。
6. 前記複数のサブフィードの各々の長さは、前記複数の走査線の全てを順次選択する時間よりも短く、
   １の走査線に前記走査信号を供給した後、前記１の走査線と隣り合う走査線に前記走査信号を供給する前に、前記１の走査線と隣り合わない他の走査線に前記走査信号を供給することを特徴とする請求項５に記載の電気光学装置の駆動方法。
7. 前記リセット電位は前記対向電極の電位と一致することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の電気光学装置の駆動方法。
8. 前記第２電位が前記第１電位より高電位であるとしたとき、前記第２電位は前記データ電位の最大電位と一致し、前記第１電位は前記データ電位の最小電位と一致することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の電気光学装置の駆動方法。
9. 第１期間、第２期間および第３期間を一つの単位期間として駆動する電気光学装置であって、
   複数の走査線と、
   複数のデータ線と、
   前記走査線と前記データ線との交差に対応して設けられた複数の画素と、
   駆動手段とを備え、
   前記複数の画素の各々は、
   画素電極、対向電極、およびこれらの間に挟持された電気光学物質からなる電気光学素子と、前記画素電極と前記データ線との間に設けられ、前記走査線を介して供給される走査信号によってオン状態またはオフ状態の一方の状態となるように制御されるスイッチング素子とを備え、
   前記駆動手段は、
   ある単位期間において、
   前記対向電極の電位を第１電位に設定し、
   前記第１期間では、前記スイッチング素子をオン状態とする走査信号を前記複数の走査線に所定の順序で供給し、前記第１電位を基準として表示すべき画像に応じた正極性の電位を前記データ線を介して前記画素に書き込み、
   前記第２期間では、前記スイッチング素子をオン状態とする走査信号を前記複数の走査線に所定の順序で供給し、前記画素電極の電位を前記対向電極の電位である前記第１電位に近づけるリセット電位を前記画素に書き込み、
   前記第３期間では、前記対向電極の電位を、前記第１電位から前記第１電位より高電位である第２電位に遷移させ、
   ある単位期間に続く次の単位期間では、
   前記第１期間では、前記スイッチング素子をオン状態とする走査信号を前記複数の走査線に所定の順序で供給し、前記第２電位を基準として表示すべき画像に応じた負極性の電位を前記データ線を介して前記画素に書き込み、
   前記第２期間では、前記スイッチング素子をオン状態とする走査信号を前記複数の走査線に所定の順序で供給し、前記画素電極の電位を前記対向電極の電位である前記第２電位に近づけるリセット電位を前記データ線を介して前記画素に書き込み、
   前記第３期間では、前記対向電極の電位を、前記第２電位から前記第１電位に遷移させ、
   前記第２期間は、複数の所定期間を少なくとも有し、
   前記複数の所定期間の各々において、前記２本以上の走査線に前記走査信号を供給して走査線を選択する、
   ことを特徴とする電気光学装置。
10. 請求項９に記載の電気光学装置を備えた電子機器。
    

Images