JP2010217252A - 電気光学装置、電子機器、及び電気光学装置の駆動方法 - Google Patents

電気光学装置、電子機器、及び電気光学装置の駆動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】1フレーム期間で表現できる階調数を飛躍的に高めることが可能な電気泳動表示装置、電子機器、電気泳動表示装置の駆動方法を提供する。
【解決手段】電気泳動表示装置は、フレーム期間の少なくとも一部が複数のサブフィールド期間に分割され、サブフィールド期間ごとに画素電極と対向電極との間に印加される駆動電圧を、オン電圧およびオフ電圧のいずれか一方から選択することで、電気光学層の透過光を制御して複数の階調を表示する。電気泳動表示装置の駆動回路は、表示される階調に応じて、フレーム期間におけるオン電圧の印加期間とオフ電圧の印加期間との比率、並びにオン電圧及びオフ電圧の配列を決定する。ここで、正極性電圧の絶対値と負極性電圧の絶対値とは、互いに異なっている。
【選択図】図18

Description

本発明は、電気光学装置、電子機器、及び電気光学装置の駆動方法に関する。
電気光学装置の一例として、液晶装置について説明する。
従来から、液晶表示装置の駆動方法として、サブフィールド駆動が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2007−148417号公報
サブフィールド駆動では、1フレーム期間が、複数のサブフィールド期間に分割される。液晶のオン状態及びオフ状態は、サブフィールドごとに制御される。これにより、液晶装置での階調表示が実現され得る。
ところで、上記特許文献1には、1フレームごとにデータ書き込み極性を反転させること、それぞれの極性で等しい駆動電圧が印加されることが記載されている。
また、上記特許文献1には、1フレーム期間の透過光の積分値が階調データと対応するように、オン電圧およびオフ電圧が決定されることが記載されている。一般的に、1フレーム期間のサブフィールド数が多いほど、表現できる階調数が多くなることが知られている。
しかしながら、従来の液晶装置では、さらなる階調数の増大が困難であるという課題があった。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現され得る。
《適用例1》走査線とデータ線との交点に対応して設けられたスイッチングトランジスターと、該スイッチングトランジスターに接続され、該データ線から該スイッチングトランジスターを介して電位が供給される画素電極と、対向電極と、該画素電極と該対向電極との間に発生する電界が印加される電気光学層と、該走査線及び該データ線を駆動する駆動回路と、を有し、フレーム期間の少なくとも一部が複数のサブフィールド期間に分割され、該サブフィールド期間ごとに、前記電界を発生させるために前記画素電極と前記対向電極との間に印加される駆動電圧を、オン電圧およびオフ電圧のいずれか一方から選択することで、前記電気光学層の透過光を制御して複数の階調を表示する電気光学装置であって、前記オン電圧は、前記画素電極の電位が前記対向電極の電位より高い場合の前記駆動電圧である正極性電圧、又は前記画素電極の電位が前記対向電極の電位より低い場合の前記駆動電圧である負極性電圧から選択され、前記オフ電圧は、前記画素電極の電位が前記対向電極の電位と略等しい場合の前記駆動電圧であり、前記駆動回路は、表示される前記階調に応じて、前記フレーム期間における前記オン電圧の印加期間と前記オフ電圧の印加期間との比率、並びに、前記複数のサブフィールド期間のうち前記オン電圧が印加されるサブフィールド期間の配列及び前記オフ電圧が印加されるサブフィールド期間の配列を決定し、前記正極性電圧の絶対値と前記負極性電圧の絶対値とが互いに異なっていることを特徴とする電気光学装置。
この電気光学装置では、正極性電圧が印加されるサブフィールドと、負極性電圧が印加されるサブフィールドとで、互いに異なる絶対値の駆動電圧を液晶に印加することができる。
これにより、この電気光学装置では、正極性期間と負極性期間とで、異なる透過率とすることができるので、表現できる階調数を高めることができる。電気光学装置を透過する光量(透過率)は、電気光学層の応答状態によって決定され、この応答状態は、印加される駆動電圧に応じて異なる状態となる。したがって、正極性期間と負極性期間とで異なる駆動電圧を印加することで、正極性期間と負極性期間とで透過率が異なることとなり、正極性期間と負極性期間とで駆動電圧及び透過率を等しくする構成に比べ、正極性期間と負極性期間とを合わせたフレーム期間全体の透過率を細かく調整することが可能となる。これにより、従来表現できなかった透過率を実現できる。
《適用例2》上記適用例に記載の前記電気光学装置において、前記フレーム期間は、前記正極性電圧が前記オン電圧として選択される複数の正極性期間と、前記負極性電圧が前記オン電圧として選択される複数の負極性期間とを有し、前記正極性期間に含まれる前記サブフィールド期間の長さと、前記負極性期間に含まれる前記サブフィールド期間の長さとは、互いに異なることが好ましい。
《適用例3》上記適用例に記載の電気光学装置において、前記正極性期間に含まれる前記サブフィールド期間は、前記負極性期間に含まれる前記サブフィールド期間より長く、前記正極性電圧の絶対値は、前記負極性電圧の絶対値より小さいことが好ましい。
《適用例4》上記適用例に記載の電気光学装置において、前記正極性期間に含まれる前記サブフィールド期間は、前記負極性期間に含まれる前記サブフィールド期間より短く、前記正極性電圧の絶対値は、前記負極性電圧の絶対値より大きいことが好ましい。
このような構成によれば、正極性期間に含まれるサブフィールド期間と負極性期間に含まれるサブフィールド期間とでオン電圧の実効値をより近づけること、又は等しくすることが可能となり、焼き付きを効果的に低減することができる。
《適用例5》上記適用例に記載の電気光学装置において、前記フレーム期間には、前記正極性電圧が前記オン電圧として選択される前記サブフィールド期間と、前記負極性電圧が前記オン電圧として選択される前記サブフィールド期間と、が交互に配置されていることが好ましい。このような構成によれば、隣り合う複数のサブフィールド期間にわたってオン電圧が印加された場合に、当該複数のサブフィールド期間が正極性期間で始まるか負極性期間で始まるかによって透過率を変えることができる。
《適用例6》上記適用例に記載の電気光学装置において、前記駆動回路は、前記オン電圧が印加される複数のサブフィールド期間の個数が互いに等しい第1の前記フレーム期間と第2の前記フレーム期間において、前記第1のフレーム期間における透過光の積分値が第1の前記階調に対応し、前記第2のフレーム期間における透過光の積分値が前記第1の階調とは異なる第2の前記階調に対応するように、前記オン電圧が印加される前記複数のサブフィールド期間を配置することが好ましい。
《適用例7》前記電気光学装置においては、前記第1のフレーム期間において、前記正極性電圧からなる前記オン電圧が印加される第1のサブフィールド期間における前記電気光学層の応答と、前記負極性電圧からなる前記オン電圧が印加される第2のサブフィールド期間における前記電気光学層の応答とは、互いに影響を及ぼしあい、前記第2のフレーム期間において、前記正極性電圧からなる前記オン電圧が印加される第3のサブフィールド期間における前記電気光学層の応答と、前記負極性電圧からなる前記オン電圧が印加される第4のサブフィールド期間における前記電気光学層の応答とは、互いに影響を及ぼしあい、前記第1のサブフィールド期間は前記第2のサブフィールド期間よりも時間的に早い位置に配置され前記第3のサブフィールド期間は前記第4のサブフィールド期間よりも時間的に遅い位置に配置されることが好ましい。
《適用例8》上記適用例に記載の電気光学装置を具備したことを特徴とする電子機器。
《適用例9》走査線とデータ線との交点に対応して設けられたスイッチングトランジスターと、該スイッチングトランジスターに接続され、該データ線から該スイッチングトランジスターを介して電位が供給される画素電極と、対向電極と、該画素電極と該対向電極との間に発生する電界が印加される電気光学層と、該走査線及び該データ線を駆動する駆動回路と、を有し、フレーム期間の少なくとも一部が複数のサブフィールド期間に分割され、該サブフィールド期間ごとに、前記電界を発生させるために前記画素電極と前記対向電極との間に印加される駆動電圧を、オン電圧およびオフ電圧のいずれか一方から選択することで、前記電気光学層の透過光を制御して複数の階調を表示する電気光学装置の駆動方法であって、前記オン電圧は、前記画素電極の電位が前記対向電極の電位より高い場合の前記駆動電圧である正極性電圧、又は前記画素電極の電位が前記対向電極の電位より低い場合の前記駆動電圧である負極性電圧から選択され、前記オフ電圧は、前記画素電極の電位が前記対向電極の電位と略等しい場合の前記駆動電圧であり、表示される前記階調に応じて、前記フレーム期間における前記オン電圧の印加期間と前記オフ電圧の印加期間との比率、並びに、前記複数のサブフィールド期間のうち前記オン電圧が印加されるサブフィールド期間の配列及び前記オフ電圧が印加されるサブフィールド期間の配列が決定され、前記正極性電圧の絶対値と前記負極性電圧の絶対値とが互いに異なっていることを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
本実施形態におけるプロジェクターの主要構成を示すブロック図。 本実施形態におけるプロジェクターの画像形成部の主要構成を示す図。 本実施形態におけるプロジェクターの画像形成パネルを示す斜視図。 図3中のA−A線における断面図。 本実施形態での液晶パネル駆動回路と液晶パネルとを示すブロック図。 本実施形態での画像形成パネルにおける複数の画素の一部を示す平面図。 本実施形態での液晶パネルの図6中のC−C線における断面図。 図7中のTFT素子の拡大図。 本実施形態での半導体層、信号線及び走査線の配置を説明する平面図。 本実施形態での画素電極の配置を説明する平面図。 本実施形態での走査線駆動回路を説明する回路図。 本実施形態でのサブフィールド期間を説明するタイミングチャート。 本実施形態での選択信号を説明するタイミングチャート。 本実施形態での選択信号を説明するタイミングチャート。 本実施形態での信号線駆動回路を説明するブロック図。 本実施形態での画像データサブフィールド駆動データ変換LUTを示す図。 本実施形態での正極性期間と負極性期間とを説明するタイミングチャート。 本実施形態での駆動電圧と液晶応答の例。 本実施形態の電気光学装置が適用された電子機器の斜視図。
実施形態について、電子機器の1つであるプロジェクターを例に、図面を参照しながら説明する。
本実施形態におけるプロジェクター1は、主要構成を示すブロック図である図1に示すように、光学系3と、制御回路5と、電源部7と、を有している。プロジェクター1は、図示しない外部装置から入力される画像信号に応じた画像を、光学系3を介してスクリーン8などに投射することができる。
光学系3は、画像信号に基づいた画像を形成し、形成した画像をスクリーン8などに投射する。制御回路5は、画像信号に基づいて光学系3の駆動を制御する。
なお、プロジェクター1では、外部電源9から入力される電力が、電源部7によって直流電力に変換される。光学系3や制御回路5などには、電源部7から直流電力が供給される。
光学系3は、ランプ11と、画像形成部13と、投射レンズ部15と、を有している。
ランプ11は、画像形成部13や投射レンズ部15を経てスクリーン8に向けて射出される投射光17を発生する。ランプ11としては、例えば、高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどが採用され得る。
画像形成部13は、後述する液晶パネルなどを有している。画像形成部13は、制御回路5から入力される画像データなどに基づいて液晶パネルに画像を形成する。画像形成部13には、ランプ11からの光が照射される。このため、画像形成部13に形成された画像は、ランプ11からの光によって投射レンズ部15に投影される。
投射レンズ部15には、ランプ11からの光が画像形成部13を経て入射される。投射レンズ部15は、入射された光を広げる方向に屈折させて、投射光17として射出する。このため、画像形成部13に形成された画像は、拡大された状態でスクリーン8に投射され得る。
制御回路5は、制御部21と、画像処理部23と、液晶パネル駆動回路25と、を有している。
制御部21は、例えば、マイクロコンピューターで構成され、CPU(Central Processing Unit)27と、メモリー部29と、を有している。
CPU27は、メモリー部29に格納されている制御プログラムに従って、プロジェクター1の動作を統括制御する。メモリー部29は、フラッシュメモリー等のROM(Read Only Memory)や、RAM(Random Access Memory)等を含んでいる。ROMには、CPU27が実行する制御プログラムなどが格納されている。RAMは、CPU27によって実行される制御プログラムを一時的に展開したり、各種設定値等を一時的に格納したりする。
画像処理部23には、画像信号が入力される。画像処理部23は、制御部21からの指示に基づいて、画像信号に種々の処理を施す。また、画像処理部23は、画像信号を画像データに変換する。画像信号から変換された画像データは、液晶パネル駆動回路25に出力される。
なお、画像処理部23が画像信号に施す処理としては、各種の画質調整や、メニュー、メッセージ等のOSD(オンスクリーンディスプレー)画像を合成する処理などが挙げられる。また、各種の画質調整としては、解像度変換、輝度調整、コントラスト調整、シャープネス調整などが挙げられる。
液晶パネル駆動回路25は、入力された画像データに応じて、画像形成部13の駆動を制御する。
ここで、画像形成部13の構成について、詳細を説明する。
画像形成部13は、主要構成を示す図である図2に示すように、分光部31と、画像形成パネル33と、クロスダイクロイックプリズム35と、を有している。
分光部31には、ランプ11からの光41が入射される。分光部31は、光41から、赤系(R)の色の光41R、緑系(G)の色の光41G、及び青系(B)の色の光41Bのそれぞれを分離する。
ここで、Rの色は、純粋な赤の色相に限定されず、橙等を含む。Gの色は、純粋な緑の色相に限定されず、青緑や黄緑等を含む。Bの色は、純粋な青の色相に限定されず、青紫や青緑等を含む。他の観点から、Rの色を呈する光41Rは、光の波長のピークが、可視光領域で570nm以上の範囲にある光であると定義され得る。また、Gの色を呈する光41Gは、光の波長のピークが500nm〜565nmの範囲にある光であると定義され得る。Bの色を呈する光41Bは、光の波長のピークが415nm〜495nmの範囲にある光であると定義され得る。
分光部31は、ダイクロイックミラー43と、ダイクロイックミラー45と、反射ミラー47と、反射ミラー48と、反射ミラー49と、を有している。光41は、光軸51aに沿って分光部31に入射する。
ダイクロイックミラー43は、光軸51aと交差する位置に設けられている。ダイクロイックミラー43は、光軸51aの方向に対して傾斜している。ダイクロイックミラー43は、光41のうちで、Rの光41Rを透過させ、Gの光41G及びBの光41Bを反射させることができる。
従って、ダイクロイックミラー43によって、光41からRの光41Rが分離され得る。他方で、Gの光41G及びBの光41Bが混合した光53が、ダイクロイックミラー43によって、光41から分離され得る。
ダイクロイックミラー43を透過した光41Rは、光軸51aに沿って反射ミラー47へ導かれる。
他方で、ダイクロイックミラー43によって反射された光53は、光軸51aが光軸51bに変えられてから、ダイクロイックミラー45へ導かれる。
ダイクロイックミラー45は、光軸51bと交差する位置に設けられている。ダイクロイックミラー45は、光軸51bの方向に対して傾斜している。ダイクロイックミラー45は、光53のうちで、Bの光41Bを透過させ、Gの光41Gを反射させることができる。従って、ダイクロイックミラー45によって、光53からGの光41GとBの光41Bとが分離され得る。
ダイクロイックミラー45を透過した光41Bは、光軸51bに沿って反射ミラー48へ導かれる。
他方で、ダイクロイックミラー45によって反射された光41Gは、光軸51bが光軸51cに変えられる。
反射ミラー47は、光41Rの光軸51aと交差する位置に設けられている。反射ミラー47は、光軸51aの方向に対して傾斜している。光41Rは、反射ミラー47で反射することによって、光軸51aが光軸51dに変えられる。
反射ミラー48は、光41Bの光軸51bと交差する位置に設けられている。反射ミラー48は、光軸51bの方向に対して傾斜している。光41Bは、反射ミラー48によって光軸51bが光軸51eに変えられてから、反射ミラー49に導かれる。
反射ミラー49は、光41Bの光軸51eと交差する位置に設けられている。反射ミラー49は、光軸51eの方向に対して傾斜している。光41Bは、反射ミラー49で反射することによって、光軸51eが光軸51fに変えられる。
クロスダイクロイックプリズム35は、光軸51c、光軸51d及び光軸51fの交点に重なる位置に設けられている。クロスダイクロイックプリズム35は、面35aと、面35bと、面35cと、面35dと、を有している。
面35aは、反射ミラー47側に向けられている。面35bは、ダイクロイックミラー45側に向けられている。面35cは、反射ミラー49側に向けられている。
画像形成パネル33は、光41R、光41G及び光41Bごとに設けられている。つまり、プロジェクター1は、光41Rに対応する画像形成パネル33と、光41Gに対応する画像形成パネル33と、光41Bに対応する画像形成パネル33と、を有している。なお、以下において、画像形成パネル33を光41R、光41G及び光41Bごとに識別する場合には、画像形成パネル33は、画像形成パネル33R、画像形成パネル33G及び画像形成パネル33Bと表記される。
画像形成パネル33R、画像形成パネル33G及び画像形成パネル33Bは、相互に同じ仕様の画像形成パネル33が採用され得る。
画像形成パネル33Rは、面35aと反射ミラー47との間において、光軸51dに交差する位置に設けられている。画像形成パネル33Rは、面35aに対向している。
画像形成パネル33Gは、面35bとダイクロイックミラー45との間において、光軸51cに交差する位置に設けられている。画像形成パネル33Gは、面35bに対向している。
画像形成パネル33Bは、面35cと反射ミラー49との間において、光軸51fに交差する位置に設けられている。画像形成パネル33Bは、面35cに対向している。
ここで、画像形成パネル33は、透過型の液晶パネルをライトバルブとして有している。
液晶パネルは、後述する複数の画素と、画素ごとに駆動が制御される液晶と、を有している。液晶パネルは、複数の画素に入射された光の偏光状態を、画素ごとに変化させることができる。なお、液晶パネルについては、詳細を後述する。
画像形成パネル33では、液晶パネルの複数の画素に入射された光の偏光状態を画素ごとに変化させることによって、画像形成パネル33を透過した光で画像を形成することができる。
画像形成パネル33を透過した光は、クロスダイクロイックプリズム35に導かれる。
画像形成パネル33Rを透過した光41Rは、面35aからクロスダイクロイックプリズム35に入射する。
画像形成パネル33Gを透過した光41Gは、面35bからクロスダイクロイックプリズム35に入射する。
画像形成パネル33Bを透過した光41Bは、面35cからクロスダイクロイックプリズム35に入射する。
このため、面35aには、Rの画像が投影され、面35bには、Gの画像が投影され、面35cには、Bの画像が投影され得る。
クロスダイクロイックプリズム35に入射した光41R、光41G及び光41Bは、クロスダイクロイックプリズム35によって合成される。つまり、クロスダイクロイックプリズム35によって、Rの画像、Gの画像及びBの画像が合成され得る。
クロスダイクロイックプリズム35によって合成された光41R、光41G及び光41Bは、画像光55としてクロスダイクロイックプリズム35の面35dから射出される。
面35dから射出された画像光55は、投射レンズ部15へ導かれてから、投射レンズ部15に入射する。投射レンズ部15に入射した画像光55は、投射光17(図1)としてスクリーン8などに投射される。
ここで、画像形成パネル33の構成について、詳細を説明する。
画像形成パネル33は、図3に示すように、液晶パネル61と、位相差板62と、位相差板63と、偏光板64aと、偏光板64bと、を有している。
ここで、画像形成パネル33には、複数の画素65が設定されている。複数の画素65は、領域67内で、図中のX方向及びY方向に配列しており、X方向を行方向とし、Y方向を列方向とするマトリックスMを構成している。
図3では、構成をわかりやすく示すため、画素65が誇張され、且つ画素65の個数が減じられている。
なお、X方向は、後述する走査線が延在する方向でもある。Y方向は、後述する信号線が延在する方向でもある。
プロジェクター1では、画像形成パネル33は、偏光板64b側の面69が、図2に示すクロスダイクロイックプリズム35側に向けられている。画像形成パネル33では、面69側に画像が形成(表示)される。従って、以下においては、面69は、表示面69と表記される。
領域67は、画像が形成(表示)される領域に相当する。このため、以下において、領域67は、表示領域67と表記される。
液晶パネル61は、図3中のA−A線における断面図である図4に示すように、素子基板71と、対向基板73と、液晶75と、シール材77と、を有している。
素子基板71には、表示面69側すなわち液晶75側に、複数の画素65のそれぞれに対応して、後述するスイッチング素子などが設けられている。
対向基板73は、素子基板71よりも表示面69側で素子基板71に対向し、且つ素子基板71との間に隙間を有した状態で設けられている。対向基板73には、面79側すなわち液晶75側に、後述する対向電極などが設けられている。なお、面79は、画像形成パネル33における表示面69とは反対側の底面に相当している。このため、以下において、面79は、底面79と表記される。
液晶75は、素子基板71及び対向基板73の間に挟持されており、液晶パネル61の周縁よりも内側で表示領域67を囲むシール材77によって、素子基板71及び対向基板73の間に封止されている。本実施形態では、液晶75の配向方式として、VA(Vertical Alignment)型の配向方式が採用されている。
位相差板62は、素子基板71よりも底面79側、すなわち液晶75側とは反対側に設けられている。
位相差板63は、対向基板73よりも表示面69側、すなわち液晶75側とは反対側に設けられている。画像形成パネル33では、位相差板62及び位相差板63は、それぞれ、入射された光に対して位相差を付与することで、画像形成パネルへ入射する光、ならびに画像形成パネルから出射する光の偏光状態を最適化することができる。
偏光板64aは、素子基板71の底面79側に設けられている。偏光板64bは、位相差板63の表示面69側に設けられている。偏光板64a及び偏光板64bは、それぞれ、透過軸に沿った偏光軸を有する直線偏光を透過させることができる。
また、液晶パネル61は、液晶パネル駆動回路25と液晶パネル61とを示すブロック図である図5に示すように、走査線駆動回路81と、信号線駆動回路83と、をも有している。液晶パネル駆動回路25と液晶パネル61とは、それぞれ、電気光学装置の一例としての液晶装置85の構成要素の1つである。
マトリックスMでは、Y方向に沿って並ぶ複数の画素65が、図6に示すように、1つの画素列87を構成している。また、X方向に沿って並ぶ複数の画素65が、1つの画素行88を構成している。
ここで、液晶パネル61の素子基板71及び対向基板73のそれぞれの構成について、詳細を説明する。
素子基板71は、図6中のC−C線における断面図である図7に示すように、第1基板93と、素子層92とを有している。
第1基板93は、例えばガラスや石英などの光透過性を有する材料で構成されており、表示面69側に向けられた第1面93aと、底面79側に向けられた第2面93bとを有している。
素子層92は、第1基板93の第1面93aに設けられている。素子層92には、絶縁膜95と、絶縁膜97と、絶縁膜99と、配向膜101とが含まれている。また、素子層92には、図5に示すように、画素65ごとに、スイッチング素子の1つであるTFT(Thin Film Transistor)素子103と、画素電極105と、図示しない容量素子と、が含まれている。
絶縁膜95は、図7に示すように、第1基板93の第1面93aに設けられている。絶縁膜97は、絶縁膜95の表示面69側に設けられている。絶縁膜99は、絶縁膜97の表示面69側に設けられている。画素電極105は、絶縁膜99の表示面69側に設けられている。配向膜101は、画素電極105の表示面69側に設けられている。
なお、絶縁膜95の材料としては、例えば、酸化シリコンや窒化シリコンなどの無機材料が採用され得る。本実施形態では、絶縁膜95の材料として、酸化シリコンが採用されている。
TFT素子103と、画素電極105とは、それぞれ、各画素65に対応して設けられている。
TFT素子103は、拡大図である図8に示すように、半導体層109と、ゲート電極111と、を有している。半導体層109は、絶縁膜95の表示面69側に設けられている。半導体層109は、ゲート絶縁膜113によって表示面69側から覆われている。
半導体層109としては、例えば、単結晶シリコンや、多結晶シリコン、非晶質シリコンなどが採用され得る。本実施形態では、半導体層109として、多結晶シリコンが採用されている。
ゲート絶縁膜113の材料としては、例えば、酸化シリコンや窒化シリコンなどの無機材料が採用され得る。本実施形態では、ゲート絶縁膜113の材料として、酸化シリコンが採用されている。
ゲート電極111は、ゲート絶縁膜113を挟んで半導体層109に対向する位置に設けられている。
ゲート電極111の材料としては、例えば、多結晶シリコンなどにイオンなどを注入したものなどが採用され得る。また、ゲート電極111の材料として、モリブデン、タングステン、タンタル、クロムなどの金属や、これらを含む合金なども採用され得る。モリブデンやタングステンなどを含む合金としては、例えば、モリブデンシリサイドや、タングステンシリサイドなどが挙げられる。
本実施形態では、ゲート電極111として、多結晶シリコンにイオンなどを注入した所謂ポリシリコンゲートが採用されている。
本実施形態では、半導体層109は、チャネル領域109aと、ソース領域109bと、ドレイン領域109cと、を有している。
チャネル領域109aは、平面視でゲート電極111に重なっている。ソース領域109b及びドレイン領域109cは、それぞれ、平面視でチャネル領域109aの外側に設けられている。チャネル領域109aは、ソース領域109bとドレイン領域109cとの間に設けられている。
なお、半導体層109としては、チャネル領域109aとソース領域109bとの間や、チャネル領域109aとドレイン領域109cとの間に、LDD(Lightly Doped Drain)領域を設けた構成も採用され得る。
上記の構成を有するTFT素子103は、絶縁膜97によって表示面69側から覆われている。絶縁膜97の材料としては、例えば、酸化シリコンや窒化シリコンなどの無機材料が採用され得る。本実施形態では、絶縁膜97の材料として、酸化シリコンが採用されている。
絶縁膜97及びゲート絶縁膜113には、コンタクトホール115aと、コンタクトホール115bと、が設けられている。
コンタクトホール115aは、ソース領域109bに及んでいる。コンタクトホール115bは、ドレイン領域109cに及んでいる。コンタクトホール115a内には、ソース電極117が設けられている。コンタクトホール115b内には、ドレイン電極119が設けられている。
絶縁膜97の表示面69側には、図7に示すように、信号線Sが設けられている。信号線Sは、平面視でソース電極117に重なる位置に設けられている。信号線Sとソース電極117とは、互いに電気的につながっている。信号線Sは、ソース電極117を介して半導体層109のソース領域109b(図8)に電気的につながっている。信号線Sは、図7に示すように、絶縁膜99によって表示面69側から覆われている。絶縁膜99の材料としては、例えば、酸化シリコンや窒化シリコンなどの無機材料が採用され得る。本実施形態では、絶縁膜99の材料として、酸化シリコンが採用されている。
ここで、図8に示すコンタクトホール115bは、絶縁膜99の表示面69側に及んでいる。ドレイン電極119は、図7に示すように、絶縁膜99の表示面69側に及んでいる。画素電極105とドレイン電極119とは、互いに電気的につながっている。画素電極105は、ドレイン電極119を介して半導体層109のドレイン領域109c(図8)に電気的につながっている。
画素電極105としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)や、インジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide)などの光透過性を有する材料が採用され得る。本実施形態では、画素電極105の材料として、ITOが採用されている。
画素電極105は、図7に示すように、配向膜101によって表示面69側から覆われている。
配向膜101の材料としては、例えばポリイミドなどの光透過性を有する材料が採用され得る。本実施形態では、配向膜101の材料として、ポリイミドが採用されている。なお、配向膜101には、表示面69側に配向処理が施されている。
対向基板73は、第2基板121と、対向層122とを有している。第2基板121は、例えばガラスや石英などの光透過性を有する材料で構成されており、表示面69側に向けられた外向面121aと、底面79側に向けられた対向面121bとを有している。
対向層122は、第2基板121の対向面121bに設けられている。対向層122には、絶縁膜123と、対向電極125と、配向膜127と、が含まれている。
絶縁膜123は、第2基板121の対向面121bに設けられている。絶縁膜123の材料としては、例えば、酸化シリコンや窒化シリコンなどの無機材料が採用され得る。本実施形態では、絶縁膜123の材料として、酸化シリコンが採用されている。
対向電極125は、絶縁膜123の底面79側に設けられている。対向電極125の材料としては、例えばITOやインジウム亜鉛酸化物などの光透過性を有する材料が採用され得る。本実施形態では、対向電極125の材料として、ITOが採用されている。
対向電極125は、マトリックスMを構成する複数の画素65(図3)にわたって一連した状態で設けられている。対向電極125は、マトリックスMを構成する複数の画素65に対して共通して機能する。
なお、本実施形態では、画素65の領域は、図7に示すように、1つの画素電極105と、対向電極125とが重なり合う領域であると定義され得る。
配向膜127は、対向電極125の底面79側に設けられている。対向電極125は、配向膜127によって底面79側から覆われている。配向膜127の材料としては、例えばポリイミドなどの光透過性を有する材料が採用され得る。本実施形態では、配向膜127の材料として、ポリイミドが採用されている。配向膜127には、底面79側に配向処理が施されている。
ここで、Y方向に並ぶ複数のソース電極117は、図9に示すように、信号線Sを介して、画素列87(図5)単位で相互に電気的につながっている。
また、X方向に並ぶ複数のゲート電極111は、図9に示すように、走査線Tを介して、画素行88(図5)単位で相互に電気的につながっている。
複数の信号線Sは、それぞれY方向に延びており、X方向に並んでいる。X方向に隣り合う信号線S同士の間には、隙間が設けられている。
複数の走査線Tは、それぞれX方向に延びており、Y方向に並んでいる。Y方向に隣り合う走査線T同士の間には、隙間が設けられている。
本実施形態では、図示しないが、X方向に沿って延在する容量線が設けられている。容量線は、走査線Tに対応して、すなわち画素行88(図5)ごとに設けられている。
本実施形態では、容量線は、図7に示す絶縁膜95の表示面69側に設けられており、絶縁膜97によって表示面69側から覆われている。容量線の材料としては、例えば、モリブデン、タングステン、クロムなどの金属や、これらを含む合金などが採用され得る。なお、容量線とゲート電極111(走査線T)とは、図9に示すY方向に隙間をあけた状態で並んでいる。
画素65は、複数の信号線Sと、複数の走査線Tとの各交差に対応して設定されている。
画素電極105は、図10に示すように、互いに隣り合う信号線Sと、互いに隣り合う走査線Tとによって囲まれる領域に重なっている。なお、本実施形態では、画素電極105は、周縁部が信号線S及び走査線Tに重なっている。また、画素電極105は、容量線に重なっている。
これにより、液晶パネル61では、容量線と画素電極105との間に、図5に示す容量素子が形成される。
なお、図7に示すTFT素子103の断面は、図10中のH−H線における断面に相当している。
本実施形態では、液晶パネル61は、図5に示すように、n本(nは、1以上の整数)の走査線Tと、m本(mは、1以上の整数)の信号線Sとを有している。なお、以下においてn本の走査線Tが個々に識別される場合に、走査線T(i)という表記が用いられる。iは、1以上且つn以下の整数である。また、m本の信号線Sが個々に識別される場合に、信号線S(j)という表記が用いられる。jは、1以上且つm以下の整数である。
素子基板71及び対向基板73の間に介在する液晶75は、図7に示すように、配向膜101と配向膜127との間に介在している。
本実施形態では、図4に示すシール材77は、図7に示す第1基板93の第1面93aと、第2基板121の対向面121bとによって挟持されている。つまり、液晶パネル61では、液晶75は、第1基板93及び第2基板121によって保持されている。なお、シール材77は、配向膜101及び配向膜127の間に設けられていてもよい。この場合、液晶75は、素子基板71及び対向基板73に保持されているとみなされ得る。
液晶75は、図7に示すように、L1なる厚みに設定されている。液晶75は、入射した光を変調することができる。本実施形態では、液晶75は、入射した光に位相差を付与することができる。これは、液晶75のリタデーション(複屈折率と厚みL1との積)の設定により実現され得る。本実施形態では、入射した光に1/2波長の位相差を付与するリタデーションが設定されている。
液晶パネル61では、画素電極105と対向電極125との間に電圧を印加すると、画素電極105と対向電極125との間に電界が発生する。液晶パネル61では、TFT素子103がオフ状態からオン状態に変化すると、画素電極105と対向電極125との間に電界が発生する。この電界によって液晶75の配向状態を画素65ごとに変化させることができる。
本実施形態では、液晶75に電界が作用すると、液晶75がオン状態になる。他方で、液晶75に作用する電界が解除されると、液晶75がオフ状態になる。
プロジェクター1では、図2に示す画像形成部13に光41を照射した状態で、各液晶パネル61における液晶75の配向状態を画素65ごとに変化させることにより、表示が制御される。液晶75の配向状態は、TFT素子103のオフ状態及びオン状態を切り替えることによって変化し得る。
図7に示す配向膜101及び配向膜127のそれぞれには、配向処理が施されている。配向処理が施された配向膜101及び配向膜127によって、液晶75の初期的な配向状態が規制される。
画像形成パネル33では、液晶75のオン状態及びオフ状態の切り替えにより、液晶75を透過する光の偏光状態を制御し、画像の形成が制御される。
本実施形態では、液晶75がオフ状態のときに画像形成パネル33からの光の射出が遮断される所謂ノーマリーブラック(初期的に“黒表示”の状態)の表示モードが採用されている。しかしながら、表示モードは、ノーマリーブラックに限定されず、所謂ノーマリーホワイト(初期的に“白表示”の状態)も採用され得る。
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、最も明るい状態の透過率を相対透過率100%としたとき、液晶75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。通常、光学的しきい値電圧がオフ電圧に相当し、光学的飽和電圧がオン電圧に相当する。電圧変調方式(アナログ駆動)において、液晶75を中間調(灰色)とさせる場合には、液晶75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75の透過率は、液晶75の印加電圧にほぼ比例した値となる。
ノーマリーホワイトモードにおいては、液晶75に印加される電圧のうち、相対透過率が90%となる電圧を光学的しきい値電圧といい、相対透過率が10%となる電圧を光学的飽和電圧という。本明細書では便宜上、ノーマリーホワイトモードにおいても光学的しきい値電圧がオフ電圧に相当し、光学的飽和電圧がオン電圧に相当する。
ここで、図5に示す液晶装置85の駆動方法について説明する。
液晶パネル駆動回路25は、図5に示すように、コントローラー253と、メモリー部163と、を有している。
コントローラー253には、図1に示す画像処理部23を介して、垂直同期信号VSYNCと、水平同期信号HSYNCと、クロック信号DCLKと、画像データDATAと、が供給される。
メモリー部163には、1フレーム分の画像データDATAが、サブフィールド駆動データSFDATAに変換された後、一時的に格納される。サブフィールド駆動データSFDATAへの変換には、ルックアップテーブル(LUT)が用いられる。図16はLUTの一例であるが、画像データが持つ階調値に応じて、対応するサブフィールド駆動データSFDATAが呼び出される。コントローラー253は、メモリー部163に格納された1フレーム分のサブフィールド駆動データSFDATAから、特定のサブフィールドにおける画素行88単位のサブフィールド駆動データsfdataを読み出す。コントローラー253は、読み出したサブフィールド駆動データdataをシリアルデータとして信号線駆動回路83に出力する。信号線駆動回路83には、クロック信号CLX、イネーブル信号ENBX及び極性反転信号FRも、コントローラー253から入力される。
ここで、本実施形態では、1フレーム期間の少なくとも一部を複数のサブフィールド期間に分割するサブフィールド駆動が採用されている。サブフィールド駆動では、サブフィールド期間ごとに液晶75のオン状態及びオフ状態を制御することができる。
本実施形態では、1フレーム期間が、図12に示すように、32個のサブフィールド期間SF1〜SF32に分割される。
なお、以下においては、サブフィールド期間SF1〜サブフィールド期間SF32という表記と、サブフィールド期間SFという表記とが併用される。
垂直同期信号VSYNCは、フレーム期間の開始を規定する信号である。スタートパルスDYは、サブフィールド期間SFの開始を規定する信号であり、垂直同期信号VSYNCを基準としてコントローラー253(図5)によって生成される。
コントローラー253は、スタートパルスDYと、クロック信号CLYと、イネーブル信号ENB1と、イネーブル信号ENB2と、を走査線駆動回路81に出力する。
本実施形態では、走査線駆動回路81は、図11に示すように、シフトレジスター255と、n個のAND回路AL(1)〜AL(n)と、を有している。
なお、本実施形態では、nは、4以上の偶数が適用される。
シフトレジスター255は、n段の単位回路Uc(1)〜Uc(n)を有している。各段の単位回路Uc(i)は、各走査線T(i)に対応している。各AND回路AL(i)も、各走査線T(i)に対応している。従って、各段の単位回路Uc(i)と各AND回路AL(i)とは、互いに対応している。
各段の単位回路Uc(i)からのシフト信号Sr(i)は、対応する各AND回路AL(i)に入力される。
イネーブル信号ENB1は、n個のAND回路AL(1)〜AL(n)のうちで奇数番目のAND回路AL(i)に入力される。奇数番目のAND回路AL(i)は、シフト信号Sr(i)とイネーブル信号ENB1との論理積信号を、選択信号g(i)として各走査線T(i)に出力する。
イネーブル信号ENB2は、n個のAND回路AL(1)〜AL(n)のうちで偶数番目のAND回路AL(i)に入力される。偶数番目のAND回路AL(i)は、シフト信号Sr(i)とイネーブル信号ENB2との論理積信号を、選択信号g(i)として各走査線T(i)に出力する。
ここで、本実施形態では、1フレーム期間内におけるサブフィールド期間SFの個数は、偶数個に設定される。そして、奇数番目のサブフィールド期間SFと、偶数番目のサブフィールド期間SFとは、図12に示すように、互いに異なる長さに設定されている。サブフィールド期間SFoとサブフィールド期間SFeとは、いずれが長くても短くてもよい。
なお、以下において、複数のサブフィールド期間SFのうちで奇数番目と偶数番目とを識別する場合に、奇数番目のサブフィールド期間SFがサブフィールド期間SFoと表記され、偶数番目のサブフィールド期間SFがサブフィールド期間SFeと表記される。
また、スタートパルスDYにおいて、サブフィールド期間SFoの開始を規定するパルスがスタートパルスDYoと表記され、サブフィールド期間SFeの開始を規定するパルスがスタートパルスDYeと表記される。
本実施形態では、スタートパルスDYo及びスタートパルスDYeは、図13に示すように、それぞれ、パルス幅がクロック信号CLYの1周期の長さ(H)に設定されている。クロック信号CLYは、デューティー比50%に設定されている。本実施形態では、スタートパルスDYo及びスタートパルスDYeは、それぞれ、クロック信号CLYのLoレベルからHiレベルへの立ち上がりに同期してLoレベルからHiレベルに立ち上がる。
また、極性反転信号FRは、クロック信号CLYの立ち上がりに基づいてLoレベルからHiレベルに立ち上がり、クロック信号CLYのHiレベルからLoレベルへの変化に基づいてHiレベルからLoレベルに変化する。
サブフィールド期間SFoは、k×Hの長さに設定されている。ここで、kは、3以上且つn−1以下の奇数である。つまり、サブフィールド期間SFoでは、クロック信号CLYのHiレベルの期間がk回だけ出現する。
サブフィールド期間SFeは、(n−k)×Hの長さに設定されている。サブフィールド期間SFeでは、クロック信号CLYのHiレベルの期間が(n−k)回だけ出現する。
このため、サブフィールド期間SFoとサブフィールド期間SFeとを加算した長さは、n×Hの長さになる。つまり、サブフィールド期間SFoとサブフィールド期間SFeとを加算した期間では、クロック信号CLYのHiレベルの期間がn回だけ出現する。
イネーブル信号ENB1及びイネーブル信号ENB2は、それぞれ、2Hの周期(クロック信号CLYの2倍の周期)を有している。イネーブル信号ENB1及びイネーブル信号ENB2は、それぞれ、H/2よりも狭い幅のパルスを有している。
イネーブル信号ENB1及びイネーブル信号ENB2には、それぞれ、H/2の間隔で連続して発生する2つのパルスが、2Hの間隔ごとに出現する。H/2の間隔で連続して発生する2つのパルスは、クロック信号CLYがLoからHiレベルに立ち上がるタイミングを挟んでいる。
イネーブル信号ENB1及びイネーブル信号ENB2は、電気的に180度の位相差を有している。
液晶装置250が起動してから最初のスタートパルスDYが出力されると、このスタートパルスDYは、シフト信号Sr(i)としてシフト信号Sr(1)からシフト信号Sr(n)まで、クロック信号CLYの周期(H)ごとに順次に出力される。シフト信号Sr(i)は、スタートパルスDYが出力されるたびにシフト信号Sr(1)からシフト信号Sr(n)まで順次に出力される。このため、シフト信号Sr(i)は、n段の単位回路Uc(1)〜Uc(n)から循環的に出力される。
本実施形態では、サブフィールド期間SFoの開始を規定するスタートパルスDYoがシフト信号Sr(i)として最終段の単位回路Uc(n)から出力される前に、サブフィールド期間SFeの開始を規定するスタートパルスDYeが出力される。本実施形態では、サブフィールド期間SFoの開始を規定するスタートパルスDYoがk段目の単位回路Uc(k)からシフト信号Sr(k)として出力されるときに、サブフィールド期間SFeの開始を規定するスタートパルスDYeが出力される。つまり、シフト信号Sr(k)の出力とサブフィールド期間SFeの開始を規定するスタートパルスDYeの出力とが、時間的に重なっている。
また、サブフィールド期間SFeの開始を規定するスタートパルスDYeがn−k段目の単位回路Uc(n−k)からシフト信号Sr(n−k)として出力されるときに、サブフィールド期間SFoの開始を規定するスタートパルスDYoが出力される。つまり、シフト信号Sr(n−k)の出力とサブフィールド期間SFoの開始を規定するスタートパルスDYoの出力とが、時間的に重なっている。
このため、本実施形態では、サブフィールド期間SFoにおいて、シフト信号Sr(i)とシフト信号Sr(n−k+i)とが時間的に重複して出力される。また、サブフィールド期間SFeにおいて、シフト信号Sr(i)とシフト信号Sr(i+k)とが時間的に重複して入力される。
このとき、奇数番目のシフト信号Sr(i)と偶数番目のシフト信号Sr(i)とが時間的に重複する。奇数番目のシフト信号Sr(i)同士が時間的に重なることが避けられている。同様に、偶数番目のシフト信号Sr(i)同士が時間的に重なることも避けられている。
ここで、イネーブル信号ENB1及びイネーブル信号ENB2は、互いに180度の位相差を有している。このため、奇数番目のシフト信号Sr(i)と偶数番目のシフト信号Sr(i)とが時間的に重複していても、n個の選択信号g(i)は、図14に示すように、時間的に重なることがない。
サブフィールド期間SFoでは、選択信号g(n−k)の次に選択信号g(n)が出力され、選択信号g(n)の次に選択信号g(n−k+1)が出力され、選択信号g(n−k+1)の次に選択信号g(1)が出力される。そして、選択信号g(n−1)の次に選択信号g(n−k−1)が出力されると、サブフィールド期間SFoが終了する。
他方で、サブフィールド期間SFeでは、選択信号g(n)の次に選択信号g(k)が出力され、選択信号g(k)の次に選択信号g(1)が出力され、選択信号g(1)の次に選択信号g(1+k)が出力される。そして、選択信号g(n−k−1)の次に選択信号g(n−1)が出力されると、サブフィールド期間SFeが終了する。
つまり、本実施形態では、走査線駆動回路81は、選択信号g(i)の次に選択信号g(i+k)を出力してから、選択信号g(i+1)を出力する。ただし、i+kがnを超える場合には、i+kは、i+k−nに置換される。
上記の構成によれば、1つの選択信号g(i)において、パルスの発生間隔を交互に異ならせることができる。本実施形態では、1つの選択信号g(i)にパルスP1とパルスP2とが交互に出現するが、パルスP2の次にパルスP1が発生する場合のパルスP1とパルスP2との間隔は(k−0.5)×Hであり、パルスP1の次にパルスP2が発生する場合のパルスP1とパルスP2との間隔は(n−k+0.5)×Hである。本実施形態では、パルスP1が極性反転信号FRのHiレベルの期間に対応し、パルスP2が極性反転信号FRのLoレベルの期間に対応している。
これらの結果、n行の各画素行88では、画素電極105と対向電極125との間に、(k−0.5)×Hの期間において正極性電圧が液晶75に印加され、(n−k+0.5)×Hの期間において負極性電圧が液晶75に印加され得る。
これにより、各画素65において、液晶75を正極性電圧でオン状態にするサブフィールド期間SFと、液晶75を負極性電圧でオン状態にするサブフィールド期間SFと、を互いに異なる長さにすることができる。
なお、本実施形態では、正極性電圧を印加するサブフィールド期間SFと負極性電圧を印加するサブフィールド期間SFとを、互いに異なる長さと設定したが、対向電極基板と画素電極基板の特性差(例えば仕事関数など)に応じて任意に設定して良い。後述する正極性ならびに負極性の駆動電圧の設定値と、LCCOM電圧の設定値と、基板特性差との関係によっては、正極性電圧を印加するサブフィールド期間SFと負極性電圧を印加するサブフィールド期間SFとが、互いに等しい長さとなることもある。このように、サブフィールド期間を調整することで、正極性と負極性で駆動電圧を異ならせた場合にも焼き付きを防止することができる。
本実施形態では、スタートパルスDYが立ち上がってからクロック信号CLYの1番目の変化点に基づいて、イネーブル信号ENBXがLoレベルからHiレベルに立ち上がる。
イネーブル信号ENBXの1周期は、選択信号g(i)のパルス幅と同等に設定されている。イネーブル信号ENBXは、LoレベルからHiレベルに立ち上がった後に、選択信号g(1)〜選択信号g(n)の各立ち上がりに基づいて、順次にLoレベルからHiレベルに立ち上がっていく。従って、イネーブル信号ENBXは、1つのサブフィールド期間SF内で、n+1個の立ち上がりパルスを有している。
なお、本実施形態では、イネーブル信号ENBXの1周期が1水平期間に相当している。
信号線駆動回路83は、図15に示すように、シフトレジスター171と、第1ラッチ回路173と、第2ラッチ回路175と、レベルシフター177と、を有している。
シフトレジスター171には、イネーブル信号ENBXと、クロック信号CLXとが入力される。
第1ラッチ回路173には、シフトレジスター171からの出力信号(ラッチ信号LT(1)〜ラッチ信号LT(m))と、サブフィールド駆動データsfdataとが入力される。
第2ラッチ回路175には、第1ラッチ回路173からの出力信号と、イネーブル信号ENBXとが入力される。
レベルシフター177には、第2ラッチ回路175からの出力信号と、極性反転信号FRとが入力される。
レベルシフター177からは、データ信号d(1)〜データ信号d(m)が出力される。データ信号d(1)は、図5に示すように、信号線S(1)に供給される。データ信号d(2)が信号線S(2)に供給され、データ信号d(m)が信号線S(m)に供給される。
シフトレジスター171は、イネーブル信号ENBXを、クロック信号CLXの変化点ごとにシフトさせながら、ラッチ信号LT(1),LT(2),LT(3)、…,LT(m)として順次に出力していく。
第1ラッチ回路173は、2値信号であるサブフィールド駆動データsfdataを、ラッチ信号LT(j)のHiレベルからLoレベルへの変化に基づいて順次にラッチしていく。
第2ラッチ回路175は、第1ラッチ回路173でラッチされたサブフィールド駆動データsfdataのそれぞれを、イネーブル信号ENBXにもとづいて一斉にラッチする。第2ラッチ回路175でラッチされた各サブフィールド駆動データsfdataは、データ信号d(1)〜データ信号d(m)として、レベルシフター177を介して、信号線S(1)〜信号線S(m)に一斉に供給される。
レベルシフター177は、極性反転信号FRがHiレベルのときに、正極性電圧に対応する電位を、データ信号d(1)〜データ信号d(m)の電位として選択する。レベルシフター177は、極性反転信号FRがLoレベルのときに、負極性電圧に対応する電位を、データ信号d(1)〜データ信号d(m)の電位として選択する。正負極性で駆動電圧の絶対値が等しくても異なっていても、必要な電源数に変わりはない。したがって、本実施形態では、正負極性で駆動電圧の絶対値を異ならせた際にも、駆動回路を煩雑にすることなく、低コストに実現することができる。
液晶装置85では、液晶75をオン状態にするためのオン電圧と、オフ状態にするためのオフ電圧と、のいずれかの電圧が階調データに応じて選択される。ノーマリーブラックモードの場合、飽和電圧以上の駆動電圧であるオン電圧が印加された際には明表示となり、しきい値電圧以下の駆動電圧であるオフ電圧が印加された際には暗表示となる。反対に、ノーマリーホワイトモードの場合、オン電圧が印加された際には暗表示となり、オフ電圧が印加された際には明表示となる。
液晶装置85では、液晶75をオン状態にするためのオン電圧として、正極性電圧と負極性電圧とが設定されており、1つのサブフィールドにおいて、正極性電圧と負極性電圧のいずれかがオン電圧として選択される。
正極性電圧は、画素電極105の電位が対向電極125の電位よりも高い場合の画素電極105と対向電極125との間の電位差である。
負極性電圧は、画素電極105の電位が対向電極125の電位よりも低い場合の画素電極105と対向電極125との間の電位差である。
本実施形態では、対向電極125は、正極性電圧と負極性電圧とで同じ電位に設定される。また、本実施形態では、正極性電圧の絶対値と負極性電圧の絶対値とが、互いに異なる値に設定される。
液晶装置85では、液晶75をオフ状態にするためのオフ電圧として、基準電圧Vcが設定される。
ところで、対向電極125への印加電圧LCcomは、基準電圧Vcよりも低位側に設定される。これは、nチャネル型のトランジスターでは、ゲート・ドレイン電極間の寄生容量に起因して、オンからオフに状態変化するときにドレイン(画素電極118)の電位が低下する、というフィードスルーが発生するためである。仮に電圧LCcomを基準電圧Vcと一致させた場合、負極性書込による液晶素子の電圧実効値が、フィードスルーのために、正極性書込による電圧実効値よりも若干大きくなってしまう(トランジスターがnチャネルの場合)。このため、フィードスルーの影響が相殺されるような適正値に、電圧LCcomを基準電圧Vcよりも低位側にオフセットして設定される。ただし、フィードスルーの影響が無視できるならば、電圧LCcomと基準電圧Vcとは一致するように設定しても良い。
上述したサブフィールド駆動データsfdata(j)のラッチ動作と、データ信号d(j)の出力動作とは、1つのサブフィールド期間SFにおいて、走査線T(i)の本数分だけ(本実施形態ではn回)繰り返される。これにより、1つのサブフィールド期間SFにおける画像の形成が完了する。これらの動作をサブフィールド期間SF1からサブフィールド期間SF32まで繰り返すことによって、1フレーム分の画像の形成が行われ得る。
本実施形態では、1フレーム期間において、サブフィールド期間SFごとに液晶75の駆動を選択的に制御することによって、1フレーム分の画像における階調表示が行われ得る。各サブフィールドのオン電圧及びオフ電圧の選択に対して、液晶はオン状態もしくはオフ状態へと応答する。液晶の応答状態によって透過光の強度は変化するが、1フレーム期間における透過光強度の積分値によって階調が表現される。具体的には、ノーマリーブラック液晶の場合、1フレーム期間の全てがオン状態であるときを最大階調とし、1フレーム期間の全てがオフ状態であるときを0階調とすることができる。1フレーム期間にオン状態とオフ状態と過渡状態のうちの2つ以上を混在させることで中間階調を表現できる。したがって、1フレーム期間における、オン電圧を印加する期間とオフ電圧を印加する期間の比率と、オン電圧が印加されるサブフィールド期間とオフ電圧が印加されるサブフィールド期間の配列を制御することで、様々な階調を表示することができる。
本実施形態では、1フレーム期間内において、液晶75にオン電圧を印加する期間、すなわち画素電極105と対向電極125との間に飽和電圧を印加する期間が、図17に示すように、正極性電圧による正極性期間181aと、負極性電圧による負極性期間181bとが交互に配置される。図17では正極性期間181aの長さと負極性期間181bの長さとが互いに等しく描かれているが、実際は図14で説明したように、正極性期間181aの長さと負極性期間181bの長さとは互いに等しくない。
図17は、正極性期間と負極性期間とを説明するタイミングチャートである。図17(a)、(b)は、それぞれ垂直同期信号VSYNC、極性反転信号FRのタイミングを示す図であり、図17(c)、(d)は、あるフレーム期間におけるサブフィールド期間の配置の例を示す図である。図17(a)〜(d)の横軸は、いずれも同一の時間軸である。図17では、1フレーム期間が32個のサブフィールド期間SFに区画されている。液晶75にオフ電圧を印加する、すなわち画素電極105と対向電極125との間にしきい値電圧を印加するサブフィールド期間SFには、ハッチングが施されている。液晶75にオン電圧を印加するサブフィールド期間SFには、ハッチングが施されていない。
なお、図17では、1フレーム期間内の4個のサブフィールド期間SFにおいて液晶75にオン電圧を印加する例が示されている。
図17(c)に示す例では、液晶75にオン電圧を印加する4個のサブフィールド期間SFA1乃至SFA4のうちの2個のサブフィールド期間SFA2,SFA3が、正極性期間181aに割り当てられている。4個のサブフィールド期間SFのうちの残りの2個のサブフィールド期間SFA1,SFA4が、負極性期間181bに割り当てられている。また、図17(d)に示す例では、液晶75にオン電圧を印加する4個のサブフィールド期間SFB1乃至SFB4のうちの2個のサブフィールド期間SFB1,SFB3が、正極性期間181aに割り当てられている。4個のサブフィールド期間SFのうちの残りの2個のサブフィールド期間SFB2,SFB4が、負極性期間181bに割り当てられている。そして、サブフィールド期間SFA1とSFA2およびサブフィールド期間SFB1とSFB2は、いずれも時間的に連続して配置されている。また、サブフィールド期間SFA2とSFA3との間隔と、サブフィールド期間SFA3とSFA4との間隔と、サブフィールド期間SFA4と次のフレームのサブフィールド期間SFA1との間隔とは、いずれも、各サブフィールド期間同士で液晶応答が相互に作用しない程度に互いに時間的に離れて配置されている。つまり、この2個のサブフィールド期間SFA3とSFA4の透過率の積分値の合計は、1個のサブフィールド期間の透過率の積分値の2倍と等しい。サブフィールド期間SFB1乃至SFB4についても同様である。
しかし、サブフィールド期間SFA1とSFA2の透過率の積分値の合計とサブフィールド期間SFB1とSFB2の透過率の積分値の合計とは互いに異なるため、図17(c)に示すサブフィールド期間SFA1乃至SFA4の配置と図17(d)に示すサブフィールド期間SFB1乃至SFB4の配置とでは、1フレーム期間で積分したときに互いに異なる透過率Aと透過率Bが得られる。図18を用いて、その理由を以下に説明する。
図18(a)は、液晶75に正極性のオン電圧と負極性のオン電圧とをこの順に印加したときの電圧波形を示す図であり、図18(b)はその場合の絶対値を示す図であり、図18(c)はその場合の透過率変化を示す図である。また、図18(d)は、液晶75に負極性のオン電圧と正極性のオン電圧とをこの順に印加したときの電圧波形を示す図であり、図18(e)はその場合の絶対値を示す図であり、図18(f)はその場合の透過率変化を示す図である。
前述したように、正極性電圧と負極性電圧は、絶対値が異なる電圧値に設定される。図18に示す例では、正極性電圧の絶対値を負極性電圧の絶対値よりも高く設定している。また、正極性期間に割り当てられたサブフィールドを、負極性期間に割り当てられたサブフィールドよりも短い時間に設定した。このようにすることで、液晶パネルに電荷の偏りが生じて焼き付きが発生することを防止することができる。本実施形態では、正極性期間でオン電圧を印加するサブフィールドの数と負極性期間でオン電圧を印加するサブフィールドの数を等しく設定している。このようにすることで、オン電圧の数を変えて異なる階調レベルを表現した際にも、効果的に焼き付きを防止することができる。
図18(a)、(b)、(c)に示す例は、液晶75に正極性のオン電圧と負極性のオン電圧とをこの順に印加した図17(d)の場合に相当し、図18(d)、(e)、(f)に示す例は、液晶75に負極性のオン電圧と正極性のオン電圧とをこの順に印加した図17(c)の場合に相当する。図18(c)と図18(f)を比較すればわかるように、初めに高電圧を印加した方が、単位時間当たりの透過率変化量はより大きくなる。したがって、印加される電圧の実効値が合計で等しいとしても、印加される電圧の絶対値の推移が異なる場合には、これに応じて透過率の推移が異なることとなり、この結果、透過率の積分値(図18(c)、(f)における透過率の面積に相当)が異なることとなる。例えば、高電圧に設定された正極性電圧を最初に印加した方が、低電圧に設定された負極性電圧を最初に印加した場合に比べて高い透過率を表現できる。正極性電圧と負極性電圧が等しい場合には、極性順序を入れ替えても透過率の推移が同じになるため透過率は変わらないが、このように正負の極性で駆動電圧を異ならせることで、表現可能な階調数を飛躍的に高めることができる。
本実施形態では、図17に示したように、連続してオン電圧が印加されるサブフィールドの順序を入れ替えたが、これに限定するものではない。液晶が過渡応答状態にあれば良く、液晶の応答時間内で離れたサブフィールドの順序を入れ替えても良い。
また、本実施形態では、1フレーム期間内において、正極性期間と負極性期間をサブフィールド毎に切り替えたが、これに限定するものではない。1フレーム期間内において、例えば、正極性期間を複数サブフィールド連続し、その後負極性期間を複数サブフィールド連続し、これを繰り返すような構成としても良い。この場合、極性の切り替わり部分で同様の効果を得ることができる。
なお、本実施形態では、それぞれ、液晶75の駆動方式としてVA型の駆動方式が採用されているが、駆動方式はこれに限定されない。液晶75の駆動方式は、TN(Twisted Nematic)型、IPS(In Plane Switching)型、FFS(Fringe Field Switching)型等の種々の方式も採用され得る。
上述した電気光学装置の一例としての液晶装置85は、例えば、図19に示す電子機器500の表示部510に適用され得る。この電子機器500は、携帯電話機である。この電子機器500は、操作ボタン511を有している。表示部510は、操作ボタン511で入力した内容や着信情報を始めとする様々な情報について表示を行うことができる。この電子機器500では、表示部510に液晶装置85が適用されているので、表示部510における液晶75の焼き付きを効果的に軽減することができる。
なお、電子機器500としては、携帯電話機に限られず、モバイルコンピューター、デジタルスチールカメラ、デジタルビデオカメラ、カーナビゲーションシステム用の表示機器などの車載機器、オーディオ機器等の種々の電子機器が挙げられる。
1…プロジェクター、5…制御回路、13…画像形成部、21…制御部、25…液晶パネル駆動回路、33…画像形成パネル、61…液晶パネル、65…画素、67…表示領域、69…表示面、71…素子基板、73…対向基板、75…液晶、79…底面、81…走査線駆動回路、83…信号線駆動回路、85…液晶装置、93…第1基板、103…TFT素子、105…画素電極、121…第2基板、125…対向電極、163…メモリー部、171…シフトレジスター、173…第1ラッチ回路、175…第2ラッチ回路、177…レベルシフター、181a…正極性期間、181b…負極性期間、253…コントローラー、255…シフトレジスター、500…電子機器、d(1)〜d(m)…データ信号、Sr(1)〜Sr(n)…シフト信号、g(1)〜g(n)…選択信号、S(1)〜S(m)…信号線、T(1)〜T(n)…走査線。

Claims (9)

  1. 走査線とデータ線との交点に対応して設けられたスイッチングトランジスターと、該スイッチングトランジスターに接続され、該データ線から該スイッチングトランジスターを介して電位が供給される画素電極と、対向電極と、該画素電極と該対向電極との間に発生する電界が印加される電気光学層と、該走査線及び該データ線を駆動する駆動回路と、を有し、
    フレーム期間の少なくとも一部が複数のサブフィールド期間に分割され、該サブフィールド期間ごとに、前記電界を発生させるために前記画素電極と前記対向電極との間に印加される駆動電圧を、オン電圧およびオフ電圧のいずれか一方から選択することで、前記電気光学層の透過光を制御して複数の階調を表示する電気光学装置であって、
    前記オン電圧は、前記画素電極の電位が前記対向電極の電位より高い場合の前記駆動電圧である正極性電圧、又は前記画素電極の電位が前記対向電極の電位より低い場合の前記駆動電圧である負極性電圧から選択され、
    前記オフ電圧は、前記画素電極の電位が前記対向電極の電位と略等しい場合の前記駆動電圧であり、
    前記駆動回路は、表示される前記階調に応じて、前記フレーム期間における前記オン電圧の印加期間と前記オフ電圧の印加期間との比率、並びに、前記複数のサブフィールド期間のうち前記オン電圧が印加されるサブフィールド期間の配列及び前記オフ電圧が印加されるサブフィールド期間の配列を決定し、前記正極性電圧の絶対値と前記負極性電圧の絶対値とが互いに異なっていることを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記フレーム期間は、前記正極性電圧が前記オン電圧として選択される複数の正極性期間と、前記負極性電圧が前記オン電圧として選択される複数の負極性期間とを有し、前記正極性期間に含まれる前記サブフィールド期間の長さと、前記負極性期間に含まれる前記サブフィールド期間の長さとは、互いに異なることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記正極性期間に含まれる前記サブフィールド期間は、前記負極性期間に含まれる前記サブフィールド期間より長く、
    前記正極性電圧の絶対値は、前記負極性電圧の絶対値より小さいことを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置。
  4. 前記正極性期間に含まれる前記サブフィールド期間は、前記負極性期間に含まれる前記サブフィールド期間より短く、
    前記正極性電圧の絶対値は、前記負極性電圧の絶対値より大きいことを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置。
  5. 前記フレーム期間には、前記正極性電圧が前記オン電圧として選択される前記サブフィールド期間と、前記負極性電圧が前記オン電圧として選択される前記サブフィールド期間と、が交互に配置されていることを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか一項に記載の電気光学装置。
  6. 前記駆動回路は、前記オン電圧が印加される複数のサブフィールド期間の個数が互いに等しい第1の前記フレーム期間と第2の前記フレーム期間において、前記第1のフレーム期間における透過光の積分値が第1の前記階調に対応し、前記第2のフレーム期間における透過光の積分値が前記第1の階調とは異なる第2の前記階調に対応するように、前記オン電圧が印加される前記複数のサブフィールド期間を配置することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の電気光学装置。
  7. 前記第1のフレーム期間において、前記正極性電圧からなる前記オン電圧が印加される第1のサブフィールド期間における前記電気光学層の応答と、前記負極性電圧からなる前記オン電圧が印加される第2のサブフィールド期間における前記電気光学層の応答とは、互いに影響を及ぼしあい、
    前記第2のフレーム期間において、前記正極性電圧からなる前記オン電圧が印加される第3のサブフィールド期間における前記電気光学層の応答と、前記負極性電圧からなる前記オン電圧が印加される第4のサブフィールド期間における前記電気光学層の応答とは、互いに影響を及ぼしあい、
    前記第1のサブフィールド期間は前記第2のサブフィールド期間よりも時間的に早い位置に配置され、
    前記第3のサブフィールド期間は前記第4のサブフィールド期間よりも時間的に遅い位置に配置されることを特徴とする請求項6に記載の電気光学装置。
  8. 請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の電気光学装置を具備したことを特徴とする電子機器。
  9. 走査線とデータ線との交点に対応して設けられたスイッチングトランジスターと、該スイッチングトランジスターに接続され、該データ線から該スイッチングトランジスターを介して電位が供給される画素電極と、対向電極と、該画素電極と該対向電極との間に発生する電界が印加される電気光学層と、該走査線及び該データ線を駆動する駆動回路と、を有し、
    フレーム期間の少なくとも一部が複数のサブフィールド期間に分割され、該サブフィールド期間ごとに、前記電界を発生させるために前記画素電極と前記対向電極との間に印加される駆動電圧を、オン電圧およびオフ電圧のいずれか一方から選択することで、前記電気光学層の透過光を制御して複数の階調を表示する電気光学装置の駆動方法であって、
    前記オン電圧は、前記画素電極の電位が前記対向電極の電位より高い場合の前記駆動電圧である正極性電圧、又は前記画素電極の電位が前記対向電極の電位より低い場合の前記駆動電圧である負極性電圧から選択され、
    前記オフ電圧は、前記画素電極の電位が前記対向電極の電位と略等しい場合の前記駆動電圧であり、
    表示される前記階調に応じて、前記フレーム期間における前記オン電圧の印加期間と前記オフ電圧の印加期間との比率、並びに、前記複数のサブフィールド期間のうち前記オン電圧が印加されるサブフィールド期間の配列及び前記オフ電圧が印加されるサブフィールド期間の配列が決定され、前記正極性電圧の絶対値と前記負極性電圧の絶対値とが互いに異なっていることを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
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