JP2011059160A - 液晶表示装置、駆動方法および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】横電界の影響による表示品位の低下を抑える。
【解決手段】走査線１１２とデータ線１１４との交差に対応して設けられた画素を複数有し、各画素は、それぞれ画素電極１１８とコモン電極１０８とにより液晶１０５が挟持された液晶素子１２０を有する。走査線駆動回路１３０は、走査線１１２を、時間的に間隔をおいた水平有効走査期間で選択し、一の走査線を、水平有効走査期間で選択するタイミングよりも時間ΔＴだけ前のセット期間で選択する。データ線駆動回路１４０は、水平有効走査期間では、映像信号に応じた電圧のデータ信号を供給し、セット期間では、液晶素子にセット電圧を印加するためのセット信号をデータ線に供給する。時間ΔＴは、液晶素子の応答時間Ｔrよりも短く、または、セット電圧は、液晶素子の光学的飽和電圧以上の電圧である。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置における表示上の不具合を低減する技術に関する。

液晶パネルは、一方の基板において画素毎に画素電極がマトリクス状に配列し、他方の基板にコモン電極が各画素にわたって共通となるように設けられ、画素電極とコモン電極とで液晶を挟持した構成となっている。画素電極とコモン電極との間において、階調レベルに応じた電圧を印加・保持させると、液晶の配向状態が画素毎に規定され、これにより、透過率または反射率が制御される。したがって、上記構成では、液晶分子に作用する電界のうち、画素電極からコモン電極に向かう方向（またはその反対方向）、すなわち、基板面に対して垂直方向（縦方向）の成分だけが、表示制御に寄与する、ということができる。

ところで、近年のように小型化、高精細化のために画素ピッチが狭くなると、互いに隣接する画素電極同士で生じる電界、すなわち基板面に対して平行方向（横方向）の電界が生じて、その影響が無視できなくなりつつある。例えばＶＡ（Vertical Alignment）方式や、ＴＮ（Twisted Nematic）方式などのように縦方向の電界により駆動されるべき液晶に対して、横電界が加わると、液晶が配向不良（リバースチルトドメイン）となり、表示上の不具合が発生してしまう、という問題が生じた。
このリバースチルトドメインの影響を低減するために、画素電極に合わせて遮光層（開口部）の形状を規定するなどして液晶パネルの構造を工夫する技術（例えば特許文献１参照）や、映像信号から算出した平均輝度値が閾値以下の場合にリバースチルトドメインが発生すると判断して、設定値以上の映像信号をクリップする技術（例えば特許文献２参照）などが提案されている。

特開平６−３４９６５号公報（図１） 特開２００９−６９６０８号公報（図２）

しかしながら、液晶パネルの構造によってリバースチルトドメインを低減する技術では、開口率が低下しやすく、また、構造を工夫しないで既に製作された液晶パネルに適用することができない、という欠点がある。一方、設定値以上の映像信号をクリップする技術では、表示される画像の明るさが設定値に制限されてしまう、という欠点もある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、これらの欠点を解消しつつ、リバースチルトドメインを低減する技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置にあっては、複数本の走査線と複数本のデータ線との交差に対応して設けられ、各々は、画素電極とコモン電極とにより液晶が挟持された液晶素子と、前記走査線に選択電圧が印加されたときに、前記画素電極と前記データ線との間で導通状態となるスイッチング素子と、を有する画素と、前記複数本の走査線を、時間的に間隔をおいた映像書込期間で選択して、選択した走査線に前記選択電圧を印加し、前記複数本の走査線のうち、一の走査線に対し、前記映像書込期間で前記選択電圧を印加するタイミングよりも所定時間前の前記間隔に含まれるセット期間で選択して、選択した走査線に前記選択電圧を印加する走査線駆動回路と、前記映像書込期間では、前記画素に前記データ線を介して映像信号に応じた電圧のデータ信号を供給し、前記セット期間では、前記画素に前記データ線を介して所定電圧のセット信号を供給するデータ線駆動回路と、を有し、前記所定時間は、前記液晶素子の透過率または反射率が０から１００％に変化するときに要する応答時間または１００から０％に変化するときに要する応答時間よりも短いことを特徴とする。本発明によれば、リバースチルトドメインの低減を図ることが可能である。この際、開口率の低下が生じないので、構造を工夫しないで既に製作された液晶パネルに適用することも可能であり、また、表示される画像の明るさが設定値に制限されてしまうこともない。

本発明において、前記所定時間は、１ミリ秒以下であることが望ましい。この時間に設定すると、セット信号による透過率（または反射率）の変化をほとんど生じさせないで済む。また、前記セット信号は、前記液晶素子の印加電圧を光学的飽和電圧以上とさせる電圧であることが好ましい。これにより、液晶分子が、より確実に横電界の影響から脱することになる。本発明において、前記映像書込期間は、前記映像信号の水平有効走査期間であり、前記セット期間は、前記映像信号の水平帰線期間に含まれることが好ましい。
また、前記データ線駆動回路は、前記セット信号および前記データ信号を、所定電位を基準とした正極性または負極性の供給するものであって、前記一の走査線に対して、前記選択電圧が前記セット期間に印加された後に、前記水平有効走査期間に印加されるとき、当該セット期間に供給するセット信号および当該水平有効走査期間に供給する前記データ信号を同極性とすることが好ましい。
本発明において、前記データ線駆動回路は、前記セット期間において前記複数本のデータ線に対し、前記セット信号と前記セット信号以外の信号とを交互を供給しても良いし、前記セット期間において前記複数本のデータ線に前記セット信号を供給すること、および、次のセット期間において前記複数本のデータ線に前記セット信号以外の信号を供給することを繰り返しても良い。これによって、所定時間が応答時間に近くなって、セット信号によって表示画像の明るさが変化してしまう現象の発生を抑えることが可能となる。
なお、本発明は、液晶表示装置のほか、液晶表示装置駆動方法および当該液晶表示装置を有する電子機器としても概念することが可能である。

実施形態に係る液晶表示装置を示す図である。 同液晶表示装置における液晶素子の等価回路を示す図である。 同液晶表示装置における変換回路の構成を示す図である。 同液晶表示装置における電圧−透過率特性を示す図である。 同液晶表示装置における光学応答特性を示す図である。 同液晶表示装置における光学応答特性を示す図である。 同液晶表示装置における変換回路等の動作を示す図である。 同液晶表示装置におけるデータ線駆動回路の動作を示す図である。 同液晶表示装置における書き込みの推移を示す図である。 応用・変形例に係る書き込みの推移を示す図である。 別の応用・変形例に係る書き込みの推移を示す図である。 液晶表示装置を適用したプロジェクターを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、液晶表示装置１は、制御回路１０と、液晶パネル１００と、走査線駆動回路１３０と、データ線駆動回路１４０とを有する。このうち、制御回路１０には、映像信号Ｖid-inが上位装置から同期信号Ｓyncに同期して供給される。映像信号Ｖid-inは、液晶パネル１００における各画素の階調レベルをそれぞれ指定するデジタルデータであり、同期信号Ｓyncに含まれる垂直走査信号、水平走査信号およびドットクロック信号（いずれも図示省略）にしたがった走査の順番で供給される。

制御回路１０は、走査制御回路２０と変換回路３０とにより構成され、このうち、走査制御回路２０は、各種の制御信号を生成して、同期信号Ｓyncに同期して各部を制御する。変換回路３０は、詳細については後述するが、デジタルの映像信号Ｖid-inを処理して、アナログのデータ信号Ｖxを出力するものである。

液晶パネル１００は、素子基板（第１基板）１００ａと対向基板（第２基板）１００ｂとが一定の間隙を保って貼り合わせられるとともに、この間隙に、縦方向の電界で駆動される液晶１０５が挟持された構成となっている。
素子基板１００ａのうち、対向基板１００ｂとの対向面には、複数ｍ行の走査線１１２が図においてＸ（横）方向に沿って設けられる一方、複数ｎ列のデータ線１１４が、Ｙ（縦）方向に沿って、かつ、各走査線１１２と互いに電気的に絶縁を保つように設けられている。
なお、本実施形態では、走査線１１２を区別するために、図において上から順に１、２、３、…、（ｍ−１）、ｍ行目という呼び方をする場合がある。同様に、データ線１１４を区別するために、図において左から順に１、２、３、…、（ｎ−１）、ｎ列目という呼び方をする場合がある。

素子基板１００ａでは、さらに、走査線１１２とデータ線１１４との交差のそれぞれに対応して、スイッチング素子として機能するｎチャネル型の薄膜型トランジスター（thin film transistor：以下「ＴＦＴ」と略称）１１６と、矩形形状で透明性を有する画素電極１１８との組が設けられている。ＴＦＴ１１６のゲート電極は走査線１１２に接続され、ソース電極はデータ線１１４に接続され、ドレイン電極が画素電極１１８に接続されている。
一方、対向基板１００ｂのうち、素子基板１００ａとの対向面には、透明性を有するコモン電極１０８が全面にわたって設けられる。そして、コモン電極１０８には、図示省略した回路によって電圧ＬＣcomが印加される。
なお、図１において、素子基板１００ａの対向面は紙面裏側であるので、当該対向面に設けられる走査線１１２、データ線１１４、ＴＦＴ１１６および画素電極１１８については、破線で示すべきであるが、見難くなるので、それぞれ実線で示している。

図２は、液晶パネル１００における一部を示す等価回路であり、走査線１１２とデータ線１１４との交差に対応して、画素電極１１８とコモン電極１０８とで液晶１０５を挟持した液晶素子１２０が配列した構成となる。
また、図１では省略したが、液晶パネル１００における等価回路では、実際には図２に示されるように、液晶素子１２０に対して並列に補助容量（蓄積容量）１２５が設けられる。この補助容量１２５は、一端が画素電極１１８に接続され、他端が容量線１１５に共通接続されている。容量線１１５は時間的に一定の電圧に保たれている。
ここで、走査線１１２がＨレベルになると、当該走査線にゲート電極が接続されたＴＦＴ１１６は、ソースおよびドレイン電極間が導通状態になり、画素電極１１８がデータ線１１４に接続される。このため、走査線１１２がＨレベルであるときに、データ線１１４に階調に応じた電圧のデータ信号を供給すると、当該データ信号は、オンしたＴＦＴ１１６を介して画素電極１１８に印加される。走査線１１２がＬレベルになると、ＴＦＴ１１６はオフするが、画素電極に印加された電圧は、液晶素子１２０の容量性および補助容量１２５によって保持される。
液晶素子１２０では、画素電極１１８およびコモン電極１０８によって生じる電界に応じて液晶１０５の分子配向状態が変化する。このため、液晶素子１２０は、透過型であれば、印加・保持電圧に応じた透過率となる。
液晶パネル１００では、液晶素子１２０毎に透過率が変化するので、液晶素子１２０が画素に相当する。そして、この画素の配列領域が表示領域１０１となる。なお、本実施形態において、液晶１０５をＶＡ方式として、液晶素子１２０が電圧無印加時において黒状態となるノーマリーブラックモードとする。

さて、本実施形態において、液晶素子１２０の印加電圧と透過率との関係は、ノーマリーブラックモードであれば、図４の（ａ）に示されるようなＶ−Ｔ特性で表される。このため、液晶素子１２０を、映像信号Ｖid-inで指定された階調レベルに応じた透過率とさせるには、当該階調レベルに応じた電圧を、該液晶素子に印加すれば良いはずである。
しかしながら、液晶素子１２０の印加電圧を、映像信号Ｖid-inで指定される階調レベルに応じて単に規定するだけでは、リバースチルトドメインに起因する表示上の不具合が発生してしまう場合がある。

この不具合は、液晶素子１２０において挟持された液晶分子が不安定な状態にあるときに、横電界の影響を受けて乱れる結果、以後、印加電圧に応じた配向状態になりにくくなることが原因の１つとして考えられている。
液晶素子１２０への印加電圧が、ノーマリーブラックモードにおける黒レベルの電圧Ｖbk以上であって光学的閾値電圧Ｖthを下回る電圧範囲にあると、縦電界による規制力が配向膜による規制力よりもわずかに上回る程度であるため、液晶分子の配向が乱れやすい。これが、液晶分子が不安定な状態にあるときである。

一方、横電界の影響を受ける場合とは、互いに隣り合う画素電極同士の電位差が大きくなる場合であり、これは、表示しようとする画像において黒レベルまたは黒レベルに近い暗画素と、白レベルまたは白レベルに近い明画素と、が隣接する場合である。
このような暗画素および明画素のうち、暗画素とは液晶分子の配向が乱れやすい状態にあり、この暗画素に対して横電界を与えるのが明画素である。この明画素を特定するため、明画素を、印加電圧が光学的飽和電圧Ｖsat以上であってノーマリーブラックモードにおける白レベル電圧Ｖwt以下の電圧範囲にある液晶素子１２０とする。
印加電圧が光学的閾値電圧Ｖthを下回る液晶素子が、印加電圧が光学的飽和電圧Ｖsat以上になる液晶素子に隣接したときに、横電界を受けてリバースチルトドメインが発生しやすい状況にあるということができる。
なお逆に、印加電圧が光学的飽和電圧Ｖsat以上の液晶素子は、縦電界の影響が支配的であるために安定状態にあるので、印加電圧が光学的閾値電圧Ｖthを下回る液晶素子に隣接しても、リバースチルトドメインが発生することはない。

このため、リバースチルトドメインの発生を抑えるためには、映像信号Ｖid-inを解析して、印加電圧が光学的閾値電圧Ｖthを下回る暗画素と、印加電圧が光学的飽和電圧Ｖsat以上になる明画素とが隣接することを検出するとともに、当該暗画素の液晶素子の印加電圧を高くなるように補正する構成が考えられる。
しかしながら、この構成では、映像信号Ｖid-inを解析する必要があるため、回路構成が複雑化する。
そこで本実施形態では、映像信号に基づく電圧を液晶素子に印加するタイミングよりも時間ΔＴだけ前のタイミングに、強制的に光学的飽和電圧Ｖsat以上のセット電圧を印加して、横電界の影響を受けた液晶であれば、その影響から脱する契機を与えた上で、映像信号に基づく電圧を液晶素子に印加する構成とした。

ところで、図５（ａ）に示されるように、透過率が「０」である初期状態（印加電圧がゼロ）である液晶素子に、白レベルに相当する例えば５ボルトの電圧を印加したとき、液晶素子の透過率（すなわち液晶分子の配向状態）は、図５の（ｂ）に示されるように、直ちに変化せず、時間的に遅れて変化する。ここで、透過率が０％から１００％まで変化するのに要する応答時間をＴrとしたときに、セット電圧の印加から映像信号に基づく電圧の印加までの時間ΔＴについて応答時間Ｔr以上となるように設定してしまうと、セット電圧の印加によって透過率が１００％に変化した状態が応答時間Ｔrを越えた分だけの期間にわたって存続することになって、セット電圧の印加による透過率の変化がユーザーに知覚されやすくなる。
したがって、セット電圧の印加による透過率の変化がユーザーに知覚されにくするためには、時間ΔＴについて応答時間Ｔrよりも短く設定することが良いということでができる。

応答時間についてさらに検討すると、図６に示されるように、初期状態から、すなわち印加電圧がゼロであるために配向膜のみによって液晶分子の配向が規定されている状態から、液晶分子が動き始める（透過率が変化し始める）までに、１ミリ秒程度の時間を要することが判る。逆にいえば、５ボルトの電圧を印加してから１ミリ秒の時間内であれば、透過率はほとんど変化しない。
このため、時間ΔＴについて１ミリ秒以下に設定すれば、セット電圧の印加によって透過率がほとんど変化しない状態で映像信号に基づく電圧が印加されることになるので、セット電圧の印加による透過率変化を発生させないことも可能となる。

次に、本実施形態において、液晶素子に対し、セット電圧を印加するとともに、この印加から時間ΔＴだけ経過した後、映像信号に基づく電圧を印加するための構成について、特に変換回路３０、走査線駆動回路１３０およびデータ線駆動回路１４０について説明する。

まず、変換回路３０について説明する。図３は、変換回路３０の構成を示す図である。この図に示されるように、変換回路３０は、セレクター３２およびＤ／Ａ変換回路３４を有する。
このうち、セレクター３２は、入力端ａ、ｂ、ｃのうち、いずれかを走査制御回路２０による制御にしたがって選択して、出力端Ｏutから映像信号Ｖid-outとして出力するものである。詳細には、セレクター３２では、入力端ａにセット信号を指定する信号Ｖstが供給され、入力端ｂにプリチャージ信号を指定する信号Ｖprが供給され、入力端ｃに映像信号Ｖid-inが供給されている。

同期信号Ｓyncで規定される水平走査期間（Ｈ）は、水平帰線期間（Ｈb）と水平有効走査期間（Ｈa）とに分けられる。このうち、水平帰線期間（Ｈb）について、本実施形態では、図７に示されるように、時間的に前側のセット期間（Ｈs）と、後側のプリチャージ期間（Ｈp）とに分けて用いる。
セレクター３２に対しては、セット期間（Ｈs）に入力端ａを、プリチャージ期間（Ｈp）に入力端ｂを、水平有効走査期間（Ｈa）に入力端ｃを、それぞれ選択するように走査制御回路２０によって制御される。

Ｄ／Ａ変換回路３４は、映像信号Ｖid-outを、走査制御回路２０によって指定された極性のアナログのデータ信号Ｖxに変換する。
液晶１０５に直流成分が印加されるのを防止するため、データ信号Ｖxの電圧は、ビデオ振幅中心である電圧Ｖcntに対して高位側の正極性電圧と低位側の負極性電圧とに例えば垂直走査期間毎に交互に切り替えられる。
なお、コモン電極１０８に印加される電圧ＬＣcomは、電圧Ｖcntとほぼ同電圧と考えてよい。ただし、ｎチャネル型のＴＦＴ１１６のオフリーク等を考慮して、電圧Ｖcntよりも低位となるように調整されることがある。

走査線駆動回路１３０は、走査制御回路２０による制御信号Ｙctrにしたがって、１、２、３、…、ｍ行目の走査線１１２に、走査信号Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、…、Ｙｍを供給するものである。
詳細には、走査線駆動回路１３０は、図７に示されるように、走査線１１２を１、２、３、…、ｍ行目という順番で、映像信号の書き込みのために水平有効走査期間（Ｈa）にて選択し、選択した走査線への走査信号を選択電圧Ｖ_Ｈ（Ｈレベル）とする。換言すれば、走査線駆動回路１３０は、水平帰線期間（Ｈb）という間隔をおいた水平有効走査期間（Ｈa）を、映像信号の書き込むための映像書込期間として選択電圧を印加する、ということができる。
さらに、走査線駆動回路１３０は、走査信号Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、…、Ｙｍの各々について、映像信号の書き込みのためＨレベルとするタイミングよりも時間ΔＴだけ先んじたセット期間（Ｈs）にて、セット信号の書き込みのためにＨレベルとする。
ここで例えば、ある１行の走査線について着目すれば、走査線駆動回路１３０は、水平有効走査期間（Ｈa）で選択電圧を印加するタイミングよりも、時間ΔＴだけ前の水平帰線期間（Ｈb）に含まれるセット期間（Ｈs）に選択電圧を印加する、ということができる。また、例えば走査信号Ｙ１が、１行目の映像信号Ｖid-inが供給される水平有効走査期間（Ｈa）においてＨレベルとなるとき、同じ水平走査期間（Ｈ）のセット期間（Ｈs）では、１行目よりもｐ行だけ下方の走査信号Ｙ（１＋ｐ）がＨレベルとなる。ｐについては、上記時間ΔＴによって決まる。

なお、走査線駆動回路１３０は、セット信号および映像信号の書き込みのためにＨレベルとする以外の期間では、走査信号を非選択電圧Ｖ_Ｌ（Ｌレベル）とする。また、図７において（Ｖ）は、垂直走査期間であり、垂直有効走査期間（Ｖa）と垂直帰線期間（Ｖb）とに分けられる。
また、本説明において、走査信号やデータ信号の電圧については、図示省略した接地電位を電圧ゼロの基準とする。ただし、液晶素子１２０の印加電圧については、コモン電極１０８の電圧ＬＣcomと画素電極１１８との電位差とする。

データ線駆動回路１４０は、変換回路３０から供給されるデータ信号Ｖxを、走査制御回路２０による制御信号Ｘctrにしたがって１〜ｎ列目のデータ線１１４にデータ信号Ｘ1〜Ｘnとして供給するものである。詳細には、データ線駆動回路１４０は、水平帰線期間（Ｈb）では、セット信号またはプリチャージ信号に基づくデータ信号Ｖxを、１〜ｎ列目のデータ線１１４に一斉に供給し、水平有効走査期間（Ｈa）では、１列目からｎ列目までのデータ信号Ｖxを、１〜ｎ列目のデータ線１１４に順番にサンプリングする。

次に、液晶表示装置１の動作について説明する。
まず、ある行（便宜的にｉ行とする）の映像信号Ｖid-inが供給される水平走査期間（Ｈ）の動作について図８を参照して説明する。
水平走査期間（Ｈ）における水平帰線期間（Ｈb）のうち、時間的に前側のセット期間（Ｈs）においてセレクター３２は、入力端ａを選択する。このため、セレクター３２から出力される映像信号Ｖid-outは、セット信号を指定する信号Ｖstとなり、Ｄ／Ａ変換回路３４によって例えば正極性の電圧Ｖw(+)に変換されて、データ信号Ｖxとして出力される。なお、電圧Ｖwt(+)は、正極性の白レベルに相当するデータ信号であり、液晶素子１２０の画素電極１１８に印加されたときに、当該液晶素子１２０の印加電圧を光学的飽和閾値Ｖsat以上とさせる電圧の一例である。
セット期間（Ｈs）においてデータ線駆動回路１４０は、電圧Ｖwt(+)のデータ信号Ｖxを１〜ｎ列のデータ線１１４に一斉に供給する。
一方、ｉ行目の映像信号Ｖid-inが供給される水平走査期間（Ｈ）のうち、水平有効走査期間（Ｈa）では、走査信号ＹｉがＨレベルとなるが、それに先立つセット期間（Ｈs）では、ｐ行だけ下方の走査信号Ｙ（ｉ＋ｐ）がＨレベルとなる。
走査信号Ｙ（ｉ＋ｐ）がＨレベルであれば、（ｉ＋ｐ）行目のＴＦＴ１１６がオン状態になるので、データ線１１４にサンプリングされた電圧Ｖwt(+)のデータ信号は、オン状態にあるＴＦＴ１１６を介して画素電極１１８に印加される。これにより、（ｉ＋ｐ）行１列〜（ｉ＋ｐ）行ｎ列の液晶素子には、画素電極１１８を高位側として、電圧Ｖwt(+)と電圧ＬＣcomとの差に相当するセット電圧が印加されることになる。

水平帰線期間（Ｈb）において、セット期間（Ｈs）の次は、時間的に後側のプリチャージ期間（Ｈp）となる。プリチャージ期間（Ｈp）においてセレクター３２は、入力端ｂを選択する。このため、セレクター３２から出力される映像信号Ｖid-outは、プリチャージ電圧を指定する信号Ｖprとなり、Ｄ／Ａ変換回路３４によって正極性のプリチャージ電圧に変換されて、データ信号Ｖxとして出力される。なお、本実施形態では、正極性のプリチャージ電圧として、白レベルに相当する電圧Ｖwt(+)と、正極性の黒レベルに相当する電圧bk(+)との間の電圧が用いられている。
プリチャージ期間（Ｈp）においてデータ線駆動回路１４０は、データ信号Ｖxを１〜ｎ列のデータ線１１４に一斉に供給する。これにより、１〜ｎ列のデータ線１１４に、データ信号Ｖxの電圧にプリチャージされることになる。なお、プリチャージ期間（Ｈp）では、走査信号Ｙ１〜ＹｎがすべてＬレベルであるので、すべてのＴＦＴ１１６がオフ状態となる。このため、プリチャージ期間（Ｈp）では、液晶素子１２０の印加電圧が変化することはない。

プリチャージ期間（Ｈp）の次は、水平有効走査期間（Ｈa）となる。水平有効走査期間（Ｈa）においてセレクター３２は、入力端ｃを選択するので、映像信号Ｖid-outは、映像信号Ｖid-inとイコールである。ｉ行目の水平有効走査期間（Ｈa）において、映像信号Ｖid-in（Ｖid-out）は、ｉ行１列、ｉ行２列、ｉ行３列、…、ｉ行ｎ列の画素の階調レベルを順番に規定する。映像信号Ｖid-outは、Ｄ／Ａ変換回路３４によって、図８に示されるように、ここでは正極性のデータ信号Ｖxに変換されるとともに、データ線駆動回路１４０によって１〜ｎ列目のデータ線１１４にデータ信号Ｘ1〜Ｘnとして順番にサンプリングされる。例えば、ｉ行３列に対応するデータ信号Ｖxは、３列目のデータ線１１４にデータ信号Ｘ3としてサンプリングされる。
ｉ行目の水平有効走査期間（Ｈa）では、走査信号ＹｉがＨレベルとなるので、ｉ行目のＴＦＴ１１６がオン状態になる。このため、データ線１１４にサンプリングされたデータ信号は、オン状態にあるＴＦＴ１１６を介して画素電極１１８に印加される。これにより、ｉ行１列〜ｉ行ｎ列の液晶素子には、画素電極１１８を高位側として、データ信号と電圧ＬＣcomとの差に相当する電圧、すなわち階調レベルに応じた電圧が印加される。

なお、図８におけるデータ信号Ｖxの電圧波形は、本実施形態では、ノーマリーブラックモードとしているので、正極性であれば、基準電圧Ｖcntに対し、指定される階調レベルが明るくなるにつれて高位側の電圧になり、負極性であれば、基準電圧Ｖcntに対し、階調レベルが明るくなるにつれて低位側の電圧になる。
詳細には、データ信号Ｖxの電圧は、正極性であれば、白に相当する電圧Ｖw(+)から黒に相当する電圧Ｖb(+)までの範囲で、一方、負極性であれば、白に相当する電圧Ｖw(-)から黒に相当する電圧Ｖb(-)までの範囲で、それぞれ基準電圧Ｖcn tから階調に応じた分だけ偏位した電圧となる。
なお、電圧Ｖw(+)および電圧Ｖw(-)は、電圧Ｖcntを中心に互いに対称の関係にある。電圧Ｖb(+)およびＶb(-)についても電圧Ｖcntを中心に互いに対称の関係にある。
ここで、基準電圧Ｖcntが電圧ＬＣcomと一致していれば、データ信号の電圧と電圧ＬＣcomと差が液晶素子に印加されることになる。

以上については、ｉ行目の映像信号Ｖid-inが供給される水平走査期間（Ｈ）についての動作である。
映像信号Ｖid-inは、実際には１、２、３、４、…、（ｍ−１）、ｍ行目という順番で供給される一方、図７に示されるように、当該映像信号Ｖid-inが供給される垂直有効走査期間（Ｖa）にわたって、走査信号Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、…、Ｙ（ｍ−１）、Ｙｍが順番に水平有効走査期間（Ｈa）でＨレベルとなる。これにより、１、２、３、４、…、（ｍ−１）、ｍ行目の液晶素子の各々には、それぞれ映像信号Ｖid-inに応じた電圧が印加される。
さらに、水平有効走査期間（Ｈa）にて走査信号Ｙ１、Ｙ２、…、Ｙ（ｍ−１）、Ｙｍがそれぞれ順番にＨレベルとなる期間よりも、時間ΔＴだけ前のセット期間（Ｈs）においても、それぞれ走査信号Ｙ１、Ｙ２、…、Ｙ（ｍ−１）、Ｙｍがそれぞれ順番にＨレベルになる。これにより、１、２、…、（ｍ−１）、ｍ行目の液晶素子の各々には、それぞれセット信号に応じたセット電圧が印加されるので、液晶分子が動き出して、横電界の影響を受けた状態から脱することになる。
なお、本実施形態では、セット期間におけるセット信号の極性と、時間ΔＴ後における映像信号に応じたデータ信号の極性とは、同一としている。１、２、３、…、（ｐ−１）行目のセット期間（Ｈs）は、それぞれ１つ前の垂直走査期間（Ｖ）に属するが、走査制御回路２０は、セット信号の極性について、時間ΔＴ経過したときの水平有効走査期間（Ｈa）におけるデータ信号の極性に一致するように、Ｄ／Ａ変換回路３４に指定する。

各行の液晶素子について時間的な経過の順でいえば、セット信号の書き込みの後、時間ΔＴだけ経過した時点で映像信号に応じた電圧が書き込まれることになる。
この書き込みの推移を、表示領域１０１との関係で示したものが図９（ａ）および（ｂ）である。このうち、図９（ａ）は、映像信号に基づくデータ信号を正極性で書き込む場合を示している。
この場合、正極性のセット信号を書き込むために走査線１１２がセット期間（Ｈs）で選択されると、その走査線に対しｐ行上の走査線１１２が、そのセット期間に続く水平有効走査期間（Ｈa）で選択されて、正極性のデータ信号が書き込まれる。選択される走査線は、いずれもｐ行の間隔を保って上から下方向に向かう。
なお、選択走査線の下側領域は、書き換わる前、すなわち前の選択によって書き込まれた信号の保持領域であり、選択走査線の上側領域は、選択により書き換わった信号の保持領域である。また、図において、セット信号を書き込むために選択された走査線１１２は、時間ΔＴ経過後に、映像信号が書き込まれるために再び選択される。
図９（ｂ）は、映像信号に基づくデータ信号を負極性で書き込む場合を示しており、負極性のセット信号を書き込むために走査線１１２が選択されると、その走査線に対しｐ行上の走査線１１２が選択されて、負極性のデータ信号が書き込まれることを示している。

このように本実施形態において、各液晶素子は、前の垂直走査期間における映像信号に応じた電圧を印加したときに横電界の影響を受けたとしても、セット電圧の印加によって液晶分子が動き出すので、横電界の影響を受けた状態から脱する。そして、この脱した状態において次の垂直走査期間における映像信号に応じた電圧が液晶素子に印加される。したがって、本実施形態では、リバースチルトドメインに起因する表示上の不具合の発生を抑えることが可能となる。
また、本実施形態では、液晶パネル１００の構造を変更する必要がないので、開口率の低下を招くこともないし、また、構造を工夫しないで既に製作された液晶パネルに適用することも可能である。

くわえて、本実施形態では、セット電圧を特定の画素に対してはなく、表示すべき画像とは無関係に一律に印加するとともに、セット電圧の保持期間に相当する時間ΔＴを応答時間Ｔrよりも短く設定しているので、セット電圧による透過率の変化や、表示違反の状態（すなわち映像信号に基づかない画像が表示される状態）を、ユーザーにほとんど知覚させないことが可能である。
また、映像信号Ｖid-inを解析する必要がないので、回路構成が複雑化することも防止できる。

さらに、本実施形態では、セット期間におけるセット信号の極性と、時間ΔＴ後における映像信号に応じたデータ信号の極性とは同一としたので、映像信号に応じたデータ信号を書き込む直前の状態は、セット電圧が印加された状態に揃う。このため、交流駆動による極性のバランスを保ちつつ、均一な書き込みが可能となる。さらに、セット電圧は、光学的飽和電圧Ｖsat以上の高い電圧であるので、映像信号に応じたデータ信号の書き込みは、応答が速い放電方向になる確率が高くなって、映像信号に応じたデータ信号を十分に書き込むことが可能となる。特に、本実施形態では、セット信号をノーマリーブラックモードにおいて最高の白レベルの電圧としているので、映像信号に応じたデータ信号の書き込みは、白レベルとなる場合を除き、必ず放電方向とさせることができる。

本発明は、上述した実施形態に限られず、様々な応用・変形が可能である。
例えば、特開２００４−１７７９３０号公報に記載された領域走査方式、詳細には、１、（ｍ／２＋１）、２、（ｍ／２＋２）、３、（ｍ／２＋３）、４、（ｍ／２＋４）、…、行目というようにｍ行の半数だけ走査線を飛び越した順番で選択するとともに、このうち、例えば１、２、３、…行の選択によって映像信号に基づくデータ信号を正極性で書き込み、（ｍ／２＋１）、（ｍ／２＋２）、（ｍ／２＋３）、…行の選択により当該映像信号に基づくデータ信号を負極性で書き込む技術にも適用可能である。

例えば図１０に示されるように、映像信号を正極性に変換したデータ信号を書き込むために走査線１１２を選択するとき、当該選択よりも時間ΔＴだけ前に、当該走査線１１２を選択して正極性のセット信号を書き込む一方、映像信号を負極性に変換したデータ信号を書き込むために走査線１１２を選択するとき、当該選択よりも時間ΔＴだけ前に、当該走査線１１２を選択して負極性のセット信号を書き込む構成としても良い。
この構成によって、クロストークを抑制することができるとともに、画面内の均一性を確保した上で、リバースチルトドメインに起因する表示上の不具合の発生を抑えることが可能となる。

ところで、上述したように時間ΔＴについては１ミリ秒以下に設定すると、セット電圧の印加による透過率変化をほとんど生じさせない。しかしながら、時間ΔＴを応答時間Ｔrに近い値に設定すると、ノーマリーブラックモードであれば、セット電圧が印加された液晶素子の透過率は、最終的に１００％に近くなる（図５の（ｂ）参照）。このため、画面の全体が明るく（白く）なる白化現象が生じてしまう可能性がある。
一方で、セット電圧を印加する液晶素子の比率を１００％から下げ、セット電圧を印加しない代わりに、暗い階調の電圧を液晶素子に印加する構成にすると、白化現象の程度を下げることができるが、配列を考慮せずに比率を下げると、リバースチルトドメインの発生を抑える、という本来の効果が期待できなくなる。

ここで、セット電圧が印加されない液晶素子であっても、セット電圧が印加された（すなわち液晶分子が動き出した）状態の液晶素子と隣接していれば、横電界の影響を受けにくいとされる。このため、例えば、図１１の（ａ）に示されるように、セット電圧を印加する液晶素子（画素）を１列おきとする構成、詳細には、データ線駆動回路１４０が、セット期間（Ｈs）において、例えば奇数列のデータ線のみにセット信号を印加し、偶数列のデータ線については、オフ信号（すなわちノーマリーブラックモードにおいて画素を暗くさせるデータ信号）を印加する構成としても良い。
また、図１１の（ｂ）に示されるように、セット電圧を印加する画素を１行おきとする構成、詳細には、データ線駆動回路１４０が、セット期間（Ｈs）に例えば奇数行の走査線が選択されたときには１〜ｎ列のデータ線にセット信号を供給し、セット期間（Ｈs）に偶数行の走査線が選択されたときには１〜ｎ列のデータ線にオフ信号を供給する構成としても良い。
あるいは、図１１の（ｃ）に示されるように、図１１の（ａ）および（ｂ）を組み合わせて、セット電圧を印加する画素を１画素おきの市松模様とする構成、詳細には、データ線駆動回路１４０が、セット期間（Ｈs）に例えば奇数行の走査線が選択されたときには奇数列のデータ線にセット信号を供給し、偶数列のデータ線にオフ信号を供給するとともに、セット期間（Ｈs）に偶数行の走査線が選択されたときには奇数列のデータ線にオフ信号を供給し、偶数列のデータ線にセット信号を供給する構成としても良い。
これらの三構成によれば、いずれも時間ΔＴを応答時間Ｔrに近い値に設定したときであっても、ノーマリーブラックモードの白化現象の抑制とリバースチルトドメインの低減とを両立させることが可能となる。
なお、図１１の（ａ）、（ｂ）または（ｃ）を、図１０に示した領域走査方式に適用しても良いのはもちろんである。

各実施形態において、液晶素子１２０は、透過型に限られず、反射型であっても良い。さらに、液晶素子１２０は、ノーマリーブラックモードに限られず、例えばＴＮ方式として、電圧無印加時において液晶素子１２０が白状態となるノーマリーホワイトモードとしてもよい。ノーマリーホワイトモードとしたとき、液晶素子１２０の印加電圧と透過率（反射率）との関係は、図４の（ｂ）に示されるようなＶ−Ｔ特性で表され、印加電圧が高くなるにつれて透過率が減少する。また、ノーマリーホワイトモードとしたとき、液晶素子１２０の応答特性は、図５の（ｃ）に示されるようなものとなる。
なお、ノーマリーブラックモードにおける白化現象は、ノーマリーホワイトモードとしたときには、黒化現象となる。ただし、オフ信号が画素を明るくするデータ信号となるので、図１１の（ａ）〜（ｃ）を採用すると、黒化現象の低減が可能となる。

＜電子機器＞
次に、上述した実施形態に係る液晶表示装置を用いた電子機器の一例として、液晶パネル１００をライトバルブとして用いた投射型表示装置（プロジェクター）について説明する。図１２は、このプロジェクターの構成を示す平面図である。
この図に示されるように、プロジェクター２１００の内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット２１０２が設けられている。このランプユニット２１０２から射出された投射光は、内部に配置された３枚のミラー２１０６および２枚のダイクロイックミラー２１０８によってＲ（赤）色、Ｇ（緑）色、Ｂ（青）色の３原色に分離されて、各原色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂにそれぞれ導かれる。なお、Ｂ色の光は、他のＲ色やＧ色と比較すると、光路が長いので、その損失を防ぐために、入射レンズ２１２２、リレーレンズ２１２３および出射レンズ２１２４からなるリレーレンズ系２１２１を介して導かれる。

このプロジェクター２１００では、液晶パネル１００を含む液晶表示装置が、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のそれぞれに対応して３組設けられる。ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの構成は、上述した液晶パネル１００と同様である。Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のそれぞれの原色成分の階調レベルを指定するに映像信号がそれぞれ外部上位回路から供給されて、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００がそれぞれ駆動される構成となっている。ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム２１１２に３方向から入射する。そして、このダイクロイックプリズム２１１２において、Ｒ色およびＢ色の光は９０度に屈折する一方、Ｇ色の光は直進する。したがって、各原色の画像が合成された後、スクリーン２１２０には、投射レンズ群２１１４によってカラー画像が投射されることとなる。

なお、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂには、ダイクロイックミラー２１０８によって、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のそれぞれに対応する光が入射するので、カラーフィルタを設ける必要はない。また、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｂの透過像は、ダイクロイックプリズム２１１２により反射した後に投射されるのに対し、ライトバルブ１００Ｇの透過像はそのまま投射されるので、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｂによる水平走査方向は、ライトバルブ１００Ｇによる水平走査方向と逆向きにして、左右を反転させた像を表示する構成となっている。

電子機器としては、図１２を参照して説明したプロジェクターの他にも、テレビジョンや、ビューファインダー型・モニタ直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種の電子機器に対して、上記液晶表示装置が適用可能なのは言うまでもない。

１…液晶表示装置、３０…変換回路、３２…セレクター、３４…Ｄ／Ａ変換回路、１００…液晶パネル、１００ａ…素子基板、１００ｂ…対向基板、１０５…液晶、１０８…コモン電極、１１８…画素電極、１２０…液晶素子、１３０…走査線駆動回路、１４０…データ線駆動回路、２１００…プロジェクター

Claims (9)

1. 複数本の走査線と複数本のデータ線との交差に対応して設けられ、各々は、
   画素電極とコモン電極とにより液晶が挟持された液晶素子と、
   前記走査線に選択電圧が印加されたときに、前記画素電極と前記データ線との間で導通状態となるスイッチング素子と、
   を有する画素と、
   前記複数本の走査線を、時間的に間隔をおいた映像書込期間で選択して、選択した走査線に前記選択電圧を印加し、
   前記複数本の走査線のうち、一の走査線に対し、前記映像書込期間で前記選択電圧を印加するタイミングよりも所定時間前の前記間隔に含まれるセット期間で選択して、選択した走査線に前記選択電圧を印加する走査線駆動回路と、
   前記映像書込期間では、前記画素に前記データ線を介して映像信号に応じた電圧のデータ信号を供給し、
   前記セット期間では、前記画素に前記データ線を介して所定電圧のセット信号を供給するデータ線駆動回路と、
   を有し、
   前記所定時間は、前記液晶素子の透過率または反射率が０から１００％に変化するときに要する応答時間または１００から０％に変化するときに要する応答時間よりも短い
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記所定時間は、１ミリ秒以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記セット信号は、前記液晶素子の印加電圧を光学的飽和電圧以上にさせる電圧である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記映像書込期間は、前記映像信号の水平有効走査期間であり、
   前記セット期間は、前記映像信号の水平帰線期間に含まれる
   ことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記データ線駆動回路は、前記セット信号および前記データ信号を、所定電位を基準とした正極性または負極性の供給するものであって、
   前記一の走査線に対して、前記選択電圧が前記セット期間に印加された後に、前記水平有効走査期間に印加されるとき、
   当該セット期間に供給するセット信号および当該水平有効走査期間に供給する前記データ信号を同極性とする
   ことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記データ線駆動回路は、
   前記セット期間において前記複数本のデータ線に対し、前記セット信号と前記セット信号以外の信号とを交互を供給する
   ことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
7. 前記データ線駆動回路は、
   前記セット期間において前記複数本のデータ線に前記セット信号を供給すること、および、次のセット期間において前記複数本のデータ線に前記セット信号以外の信号を供給すること
   を繰り返すことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
8. 複数本の走査線と複数本のデータ線との交差に対応して設けられた画素を複数有し、各画素は、それぞれ
   画素電極とコモン電極とにより液晶が挟持された液晶素子と、
   前記走査線に選択電圧が印加されたときに、前記画素電極と前記データ線との間で導通状態となるスイッチング素子と、
   を有する液晶表示装置の駆動方法であって、
   前記複数本の走査線を、時間的に間隔をおいた映像書込期間で選択して、選択した走査線に前記選択電圧を印加し、
   前記複数本の走査線のうち、一の走査線に対し、前記映像書込期間で前記選択電圧を印加するタイミングよりも所定時間前の前記間隔に含まれるセット期間で選択して、選択した走査線に前記選択電圧を印加し、
   前記映像書込期間では、前記画素に前記データ線を介して映像信号に応じた電圧のデータ信号を供給し、
   前記セット期間では、前記画素に前記データ線を介して所定電圧のセット信号を供給し、
   前記所定時間は、前記液晶素子の透過率または反射率が０から１００％に変化するときに要する応答時間または１００から０％に変化するときに要する応答時間よりも短い
   ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
9. 請求項１乃至７のいずれかに記載された液晶表示装置を有する電子機器。

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