JP2016045442A - 電気光学装置、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＡＣを用いることなくアナログ表示を可能にする電気光学装置、及び電子機器を提供する。
【解決手段】第一基板と、第一基板と対向するように配置された第二基板と、第一基板と第二基板とに挟持された電気光学材料と、を備え、第一基板の画素の配列と、第二基板の画素の配列と、が一致しており、第一基板は、第一電源によって駆動され、第二基板は、第二電源によって駆動され、第一電源と第二電源とは異なる値である。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気光学装置、及び電子機器に関する。

表示機能が付いた電子機器では、透過型電気光学装置や反射型電気光学装置が使用されている。これらの電気光学装置に光が照射され、電気光学装置により変調された透過光や反射光が表示画像となったり、或いはスクリーンに投影されて投射画像となったりしている。この様な電子機器に使用される電気光学装置としては液晶装置が知られており、これは液晶の誘電異方性と液晶層に於ける光の旋光性とを利用して画像を形成する物である。

液晶装置では、素子基板と対向基板とが用いられ、画像表示領域に対応する素子基板に走査線と信号線とが配置されて、これらの交点に画素が行列状に配置されている。画素には画素トランジスターが設けられ、画素トランジスターを介して各画素の画素電極に画素電位として画像信号が供給される。一方、対向基板には共通電極が設けられ、共通電極と画素電極との電位差に応じて画像が形成される。

液晶装置では、画像信号としてアナログ信号が入力される。パソコンやテレビ等からはデジタル信号が出力されるので、このデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ（デジタル・アナログ・コンバーター回路）が必要になる。薄膜トランジスター技術を用いてＤＡＣを形成する技術としては、例えば、特許文献１に記載されている。

特開平１１−２７２２４２号公報

しかしながら、素子特性にばらつきがある薄膜トランジスター技術にて、ＤＡＣをばらつきなく作るのは大変困難であると云った課題があった。ＤＡＣ性能にばらつきがあると、表示むらが発生する。換言すると、従来は、デジタル信号を電気光学装置に入力して、綺麗な表示を行うことが難しいという課題があった。

本発明の態様は、上記課題の少なくとも一部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することが可能である。

［適用例１］本適用例に係わる電気光学装置は、第一画素電極が配列された第一基板と、前記第一基板と対向するように配置され、第二画素電極が配列された第二基板と、前記第一基板と前記第二基板とに挟持された電気光学材料と、を備え、前記第一画素電極と前記第二画素電極とは平面視にて配列がほぼ一致しており、第一期間に前記第一画素電極と前記第二画素電極との一方は、第一高電位Ｈ１と第一低電位Ｌ１とを含む第一電源によって駆動され、前記第一期間に前記第一画素電極と前記第二画素電極との他方は、第二高電位Ｈ２と第二低電位Ｌ２とを含む第二電源によって駆動され、前記第一高電位Ｈ１と前記第二高電位Ｈ２とは異なる値であり、前記第一低電位Ｌ１と前記第二低電位Ｌ２とは異なる値であることを特徴とする。

本適用例によれば、第一基板と第二基板とが値の異なる電源系でそれぞれ駆動されるので、ＤＡＣ（デジタル・アナログ・コンバーター）を用いてデジタル／アナログ変換することなく、デジタル信号によって４階調のアナログ表示を行うことができる。具体的には、第一基板に入力するＨ１／Ｌ１と、第二基板に入力するＨ２／Ｌ２との組み合わせによって、４階調に表示することが可能となる。

［適用例２］上記適用例に係る電気光学装置において、前記電気光学材料が第一階調を表示する際の電圧をα（α＞０）、前記電気光学材料が第二階調を表示する際の電圧をβ（β＞０）、０Ｖより大きい適当な電位をγとした際に、前記第一高電位Ｈ１はα＋β＋γであり、前記第一低電位Ｌ１はβ＋γであり、前記第二高電位Ｈ２はβ＋γであり、前記第二低電位Ｌ２はγであることが好ましい。

本適用例によれば、上記した４種類の電位（Ｈ１，Ｌ１，Ｈ２，Ｌ２）を組み合わせることにより、ＤＡＣを用いることなく、４種類の階調のアナログ表示（暗表示、第一階調、第二階調、明表示）を行うことができる。

［適用例３］上記適用例に係る電気光学装置において、暗表示階調を０％とし、明表示階調を１００％とした際に、前記第一階調は凡そ３３％であり、前記第二階調は凡そ６７％であることが好ましい。

本適用例によれば、上記した４種類の電位（Ｈ１，Ｌ１，Ｈ２，Ｌ２）を組み合わせることにより、ＤＡＣを用いることなく、４種類の階調（０％、３３％、６７％、１００％）のアナログ表示（黒、黒に近い灰色、白に近い灰色、白）を行うことができる。

［適用例４］上記適用例に係る電気光学装置において、前記第一基板には第一走査信号が供給される第一走査線が設けられ、前記第二基板には第二走査信号が供給される第二走査線が設けられ、前記第一走査信号と前記第二走査信号とは、第三高電位Ｈ３と第三低電位Ｌ３とを含む第三電源によって駆動され、前記第三高電位Ｈ３は、前記第一高電位Ｈ１以上の電位であり、前記第三低電位Ｌ３は、０Ｖ以上で前記第二低電位Ｌ２以下の電位であることが好ましい。

本適用例によれば、第三高電位Ｈ３を第一高電位Ｈ１より大きくすることにより、画像信号を、第１トランジスターや第２トランジスターと云った画像トランジスターを介して画素電極に導入することができる。また、第三低電位Ｌ３を０Ｖより大きくすることにより、マイナスの電位を使用する必要がなくなり、回路制御が楽になる。更に、第三低電位Ｌ３を第二低電位Ｌ２より大きくすることにより、第１トランジスターや第２トランジスターは、非選択状態の際にオフ状態となり、各画素にて画像信号を保持する事ができる。

［適用例５］上記適用例に係る電気光学装置において、前記第一期間に続く第二期間に前記第一画素電極と前記第二画素電極との一方は、前記第二電源によって駆動され、前記第二期間に前記第一画素電極と前記第二画素電極との他方は、前記第一電源によって駆動されることが好ましい。

本適用例によれば、第一基板と第二基板との間で、正極性駆動と負極性駆動とが入れ替える事ができるので、電気光学装置を構成する電気光学層（電気光学材料）の劣化を抑えることが可能となる。その結果、電気光学材料が液晶であれば、画像の焼き付きを抑えることができ、又例えば、電気光学材料が電気泳動材料であれば、コントラスト比の低下を抑制する事が出来る。

［適用例６］上記適用例に係る電気光学装置において、前記第一期間と前記第二期間とは繰り返されることが好ましい。

本適用例によれば、第一基板と第二基板との間で、正極性駆動と負極性駆動とが入れ替わるので、電気光学装置を構成する電気光学材料の劣化を抑えることが可能となる。

［適用例７］上記適用例に係る電気光学装置において、前記第一期間は、１フレーム期間に含まれる複数のサブフィールド期間のうちの一つに対応することが好ましい。

本適用例によれば、サブフィールド駆動に採用することで、同じサブフィールド数であれば、表示できる階調数を増やすことができる、また、同じ階調数をより少ないサブフィールドで表示できる等の効果が期待できる。

［適用例８］本適用例に係る電子機器は、上記に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、上記に記載の電気光学装置を備えているので、デジタル駆動によってアナログ表示が可能となると共に、表示品質を向上させることが可能な電子機器を提供することができる。

電子機器の一例である投射型表示装置の模式図。 電気光学装置の一例である液晶装置を説明する図。 電気光学装置の回路ブロック図。 画素の回路図。 液晶装置の模式断面図。 電気光学材料の電気光学特性の一例を示す図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。

（実施形態）
＜電子機器の概要＞
図１は、電子機器の一例である投射型表示装置（３板式のプロジェクター）の模式図である。以下、図１を参照して電子機器の構成を説明する。

電子機器（投射型表示装置１０００）は、３枚の電気光学装置２００（図３参照、以下、第一パネル２０１、第二パネル２０２、第三パネル２０３と略称する）と、これら電気光学装置２００に制御信号を供給する制御装置３０と、を少なくとも有している。第一パネル２０１と第二パネル２０２と第三パネル２０３とは、相異なる表示色（赤色や緑色、青色）に対応する３個の電気光学装置２００である。以下、特に第一パネル２０１と第二パネル２０２と第三パネル２０３とを区別する必要がなければ、これらを纏めて単に電気光学装置２００と称する。

照明光学系１１００は、照明装置（光源）１２００からの出射光のうち赤色成分ｒを第一パネル２０１に供給し、緑色成分ｇを第二パネル２０２に供給し、青色成分ｂを第三パネル２０３に供給する。各電気光学装置２００は、照明光学系１１００から供給される各色光を表示画像に応じて変調する光変調器（ライトバルブ）として機能する。投射光学系１３００は、各電気光学装置２００からの出射光を合成して投射面１４００に投射する。

＜電気光学装置の概要＞
図２は、電気光学装置の一例である液晶装置を説明する図である。次に、図２を参照して電気光学装置２００の概要を説明する。

図２に示す様に、電気光学装置２００は第一基板６１１と第二基板６１２とを備え、第一基板６１１と第二基板６１２との間に不図示の電気光学材料が配置されている。本実施形態では、電気光学材料は液晶４６（図５参照）である。電気光学装置２００には複数個の画素４１（図３参照）が行列状に配置されており、各画素４１は第一画素電極４５１と第二画素電極４５２と電気光学材料とを含んでいる。第一画素電極４５１は第一基板６１１に形成され、第二画素電極４５２は第二基板６１２に形成されるので、各画素４１にて電気光学材料は第一画素電極４５１と第二画素電極４５２とに挟持されている。電気光学装置２００は更に駆動部５０（図３参照）を備え、駆動部５０は、第一画素電極４５１に第一画像信号を供給し、第二画素電極４５２に第二画像信号を供給する。各画素４１にて第一画素電極４５１と第二画素電極４５２とは、第一基板６１１や第二基板６１２の法線方向から見て、それらのサイズと位置とがほぼ一致する様にアライメントされている。この結果、電気光学材料は画素４１毎に第一画像信号と第二画像信号との電位差によって駆動される事となり、各画素４１にて光学状態が変調される。要するに、電気光学装置２００では、第一画素電極４５１に供給される第一画像信号と第二画素電極４５２に供給される第二画像信号とに応じて、画像が表示されるのである。

＜電子機器の回路構成＞
図３は、電気光学装置の回路ブロック図である。次に、図３を参照して電気光学装置２００の回路ブロック構成を説明する。

図３に示す様に、電気光学装置２００は表示領域４０と駆動部５０とを少なくとも具備している。電気光学装置２００の表示領域４０には、相交差する複数の第一走査線４２１（第一走査信号が供給される）と複数の第一信号線４３１とが形成され、第一走査線４２１と第一信号線４３１との各交差に対応して画素４１が行列状に配列されている。第一走査線４２１は行方向に延在しており、第一信号線４３１は列方向に延在している。又、電気光学装置２００の表示領域４０には、相交差する複数の第二走査線（第二走査信号が供給される）４２２と複数の第二信号線４３２とが形成され、第二走査線４２２と第二信号線４３２との各交差に対応して画素４１が行列状に配列されている。第二走査線４２２は行方向に延在しており、第二信号線４３２は列方向に延在している。従って、行列状に配列された画素４１の各々には第一走査線４２１と第一信号線４３１と第二走査線４２２と第二信号線４３２とが配線される。本明細書では、行方向をＸ軸に平行な方向とし、列方向をＹ軸に平行な方向としている。尚、第一走査線４２１の内でｉ行目の第一走査線４２１を特定する際には、第一走査線１Ｇｉと表記し、第一信号線４３１の内でｊ列目の第一信号線４３１を特定する際には、第一信号線１Ｓｊと表記する。同様に、第二走査線４２２の内でｉ行目の第二走査線４２２を特定する際には、第二走査線２Ｇｉと表記し、第二信号線４３２の内でｊ列目の第二信号線４３２を特定する際には、第二信号線２Ｓｊと表記する。表示領域４０には、ｍ本の第一走査線４２１と第二走査線４２２と、ｎ本の第一信号線４３１と第二信号線４３２と、が形成されている（ｍは２以上の整数、ｎは２以上の整数）。尚、本実施形態では、ｍ＝２１６８で、ｎ＝４１１２を例として、電気光学装置２００を説明する。この場合、２１６８行×４１１２列の表示領域４０に対し、２１６０行×４０９６行の所謂４Ｋ画像が表示される。

表示領域４０には駆動部５０から各種信号が供給され、画像が表示領域４０に表示される。即ち、駆動部５０は、複数の第一走査線４２１と複数の第一信号線４３１と複数の第二走査線４２２と複数の第二信号線４３２とに駆動信号を供給する。具体的に、駆動部５０は、各画素４１を駆動する駆動回路５１と、駆動回路５１に表示用信号を供給する表示用信号供給回路３２と、記憶回路３３と、を含んで構成される。記憶回路３３は、フレーム画像を一時的に記憶する一時記憶回路と、画像信号を第一画像信号と第二画像信号とに変換する方法を長期間に渡って記憶する不揮発性記憶回路とを含んでいる。記憶回路３３に記憶されたフレーム画像から、表示用信号供給回路３２は表示用信号を作製し、これを駆動回路５１に供給する。表示用信号とは、各画素４１にて表示輝度に対応する電位（画像信号）や、シフトレジスター回路に対するスタートパルス信号やクロック信号等である。

駆動回路５１は第一走査線駆動回路５２１と第一信号線駆動回路５３１と第二走査線駆動回路５２２と第二信号線駆動回路５３２とを含んで構成される。第一走査線駆動回路５２１は画素４１を行方向に選択又は非選択する走査信号を各第一走査線４２１に出力し、第二走査線駆動回路５２２は画素４１を行方向に選択又は非選択する走査信号を各第二走査線４２２に出力する。第一走査線４２１と第二走査線４２２とはこれらの走査信号を画素４１に伝える。言い換えると、走査信号は選択状態と非選択状態とを有しており、第一走査線４２１は、第一走査線駆動回路５２１からの走査信号を受けて、適宜選択され得る。又、第二走査線４２２は、第二走査線駆動回路５２２からの走査信号を受けて、適宜選択され得る。第一走査線駆動回路５２１と第二走査線駆動回路５２２とは不図示のシフトレジスター回路を備えており、シフトレジスター回路をシフトする信号（本実施形態では、スタートパルス信号）が、一段毎にシフト出力信号として出力される。このシフト出力信号を用いて走査信号が形成される。第一走査線４２１と第二走査線４２２とには、選択状態の走査信号として第三高電位Ｈ３が供給され、非選択状態の走査信号として第三低電位Ｌ３が供給される。

第一走査線駆動回路５２１と第二走査線駆動回路５２２とは同期が取られており、常に同一行の画素４１を同時に選択する。例えば、第一走査線駆動回路５２１がｉ行目の第一走査線１Ｇｉを選択した際には、第二走査線駆動回路５２２もｉ行目の第二走査線２Ｇｉを選択する。第一信号線駆動回路５３１は、第一走査線４２１の選択に同期してｎ本の第一信号線４３１の各々に第一画像信号を供給する。又、第二信号線駆動回路５３２は、第二走査線４２２の選択に同期してｎ本の第二信号線４３２の各々に第二画像信号を供給する。第一信号線駆動回路５３１と第二信号線駆動回路５３２とも同期が取られており、常に同一行の画素４１に対して第一画像信号や第二画像信号を供給する。例えば、第一信号線駆動回路５３１がｉ行目の画素４１の第一画素電極４５１に対して第一画像信号を供給する際には、第二信号線駆動回路５３２もｉ行目の画素４１の第二画素電極４５２に対して第二画像信号を供給する。第一画像信号や第二画像信号は、第一高電位Ｈ１と第一低電位Ｌ１とを含む第一電源、又は第二高電位Ｈ２と第二低電位Ｌ２とを含む第二電源、により駆動される。

一枚の表示画像は１フレーム期間に形成される。１フレーム期間には各第一走査線４２１と各第二走査線４２２とが少なくとも一度は選択される。通常は、各第一走査線４２１と各第二走査線４２２とが一度ずつ選択される。一行の画素４１が選択される期間を水平走査期間と呼ぶので、１フレーム期間には少なくともｍ個の水平走査期間が含まれる。１行目の第一走査線１Ｇ１や第二走査線２Ｇ１から順にｍ行目の第一走査線１Ｇｍや第二走査線２Ｇｍまで（或いは、ｍ行目の第一走査線１Ｇｍや第二走査線２Ｇｍから順に１行目の第一走査線１Ｇ１や第二走査線２Ｇ１まで）順次第一走査線４２１や第二走査線４２２が選択されて１フレーム期間が構成されるので、フレーム期間を垂直走査期間とも呼ぶ。

電気光学装置２００は第一基板６１１（図５参照）と第二基板６１２（図５参照）とを用いて形成される。第一基板６１１には第一走査線４２１と第一信号線４３１と第一トランジスター４４１（図４参照）と第一画素電極４５１とが形成され、第二基板６１２には、第二走査線４２２と第二信号線４３２と第二トランジスター４４２（図４参照）と第二画素電極４５２とが形成されている。従って、駆動回路５１の第一走査線駆動回路５２１と第一信号線駆動回路５３１とは第一基板６１１に薄膜トランジスター等の薄膜素子を用いて形成される。一方、駆動回路５１の第二走査線駆動回路５２２と第二信号線駆動回路５３２とは第二基板６１２に薄膜トランジスター等の薄膜素子を用いて形成される。

表示用信号供給回路３２と記憶回路３３とが制御装置３０に含まれており、制御装置３０は単結晶半導体基板に形成される半導体集積回路で構成されている。第一基板６１１には第一実装領域５４１（図５参照）が設けられており、第一実装領域５４１に配置された実装端子とフレキシブルプリント基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ１Ｓ； ＦＰＣ）とを介して制御装置３０から表示用信号が駆動回路５１の第一走査線駆動回路５２１と第一信号線駆動回路５３１とに供給される。同様に、第二基板６１２には第二実装領域５４２（図５参照）が設けられており、第二実装領域５４２に配置された実装端子とフレキシブルプリント基板とを介して制御装置３０から表示用信号が駆動回路５１の第二走査線駆動回路５２２と第二信号線駆動回路５３２とに供給される。尚、駆動回路５１を単結晶半導体基板に形成される半導体集積回路で構成しても良い。

＜画素の構成＞
図４は、各画素の回路図である。次に、図４を参照して画素４１の構成を説明する。

本実施形態の電気光学装置２００は液晶装置であり、電気光学材料は液晶４６となる。図４に示す様に、画素４１は、第一トランジスター４４１と第二トランジスター４４２と電気光学材料（液晶４６）と第一画素電極４５１と第二画素電極４５２とを含んでいる。画素４１は、相対向する第一画素電極４５１と第二画素電極４５２とを有し、これら両電極間に電気光学材料の液晶４６が配置された構成を為す。この結果、第一画素電極４５１と第二画素電極４５２との間に印加される電界に応じて液晶４６を通過する光の透過率が変化する。尚、電気光学材料としては、液晶４６に代わり、電気泳動材料を用いても良い。その場合、電気光学装置２００は電気泳動装置となり、電子書籍などに使用される。

第一トランジスター４４１のゲートは第一走査線４２１に電気的に接続され、第一トランジスター４４１のソースドレインの一方は第一信号線４３１に電気的に接続され、第一トランジスター４４１のソースドレインの他方は第一画素電極４５１に電気的に接続されている。即ち、第一トランジスター４４１は、第一画素電極４５１と第一信号線４３１との間に介在して両者の電気的な接続（導通／非導通）を制御する。この様に、第一画素電極４５１には、第一トランジスター４４１がオン状態とされた際に第一信号線４３１へ供給されている電位（第一画像信号）が供給される。尚、本実施形態では、第一トランジスター４４１はＮ型の薄膜トランジスターで構成され、第一走査線４２１に供給される走査信号は、第三高電位Ｈ３の際に選択信号となり、第三低電位Ｌ３の際に非選択信号となる。

第二トランジスター４４２のゲートは第二走査線４２２に電気的に接続され、第二トランジスター４４２のソースドレインの一方は第二信号線４３２に電気的に接続され、第二トランジスター４４２のソースドレインの他方は第二画素電極４５２に電気的に接続されている。即ち、第二トランジスター４４２は、第二画素電極４５２と第二信号線４３２との間に介在して両者の電気的な接続（導通／非導通）を制御する。この様に、第二画素電極４５２には、第二トランジスター４４２がオン状態とされた際に第二信号線４３２へ供給されている電位（第二画像信号）が供給される。尚、本実施形態では、第二トランジスター４４２はＮ型の薄膜トランジスターで構成され、第二走査線４２２に供給される走査信号は、第三高電位Ｈ３の際に選択信号となり、第三低電位Ｌ３の際に非選択信号となる。

画素４１の第一基板６１１には更に第一容量素子４７１が形成されており、画素４１の選択期間に供給された第一画像信号を非選択期間にも維持する。第一容量素子４７１は、第一容量第一電極７１１と、第一容量第二電極７１２と、これらの電極の間に配置された誘電体膜とを含んでいる。第一容量第一電極７１１は第一画素電極４５１に電気的に接続され、第一容量第二電極７１２は第一固定電位線４８１に電気的に接続されている。第一固定電位線４８１には第一固定電位が供給され、本実施形態では、第三低電位Ｌ３（一例として、０Ｖ）が供給されている。

画素４１の第二基板６１２には更に第二容量素子４７２が形成されており、画素４１の選択期間に供給された第二画像信号を非選択期間にも維持する。第二容量素子４７２は、第二容量第一電極７２１と、第二容量第二電極７２２と、これらの電極の間に配置された誘電体膜とを含んでいる。第二容量第一電極７２１は第二画素電極４５２に電気的に接続され、第二容量第二電極７２２は第二固定電位線４８２に電気的に接続されている。第二固定電位線４８２には第二固定電位が供給され、本実施形態では、第三低電位Ｌ３（一例として、０Ｖ）が供給されている。尚、第一固定電位と第二固定電位とは、固定電位であれば如何なる電位であっても構わない。

この様にして、各画素４１では、第一画像信号と第二画像信号とに応じた表示を行う事になる。斯うすると、画素４１毎に電気光学装置２００の表示に適した最適電位を容易に設定できる様になる。従って、表示領域４０内で均一性に優れた高品位な画像が表示されると共に、低電圧化と耐久性向上との両立を実現することができる。また、デジタル信号を用いて４階調表示が可能となると共に、ＤＡＣを用いずにアナログ表示ができる。

尚、本明細書にて、端子１と端子２とが電気的に接続されているとは、端子１と端子２とが同じ論理状態（設計概念上の電位）になり得る事を意味している。具体的には、端子１と端子２とが配線により直に接続されている場合の他に、抵抗素子やスイッチング素子等を介して接続されている場合を含む。即ち、端子１での電位と端子２での電位とが多少異なっていても、回路上で同じ論理を持たせる場合、端子１と端子２とは電気的に接続されている事になる。従って、例えば、図４に示す様に、第一信号線４３１と第一画素電極４５１との間に第一トランジスター４４１が配置された場合も、第一トランジスター４４１がオン状態では、第一信号線４３１に供給される第一画像信号が第一画素電極４５１に供給されるので、第一信号線４３１と第一画素電極４５１とは電気的に接続されている事になる。

＜液晶装置の構造＞
図５は液晶装置の模式断面図である。以下、液晶装置の断面構造を、図５を参照して説明する。尚、以下の形態において、「○○上に」と記載された場合、○○の上に接する様に配置される場合、又は、○○の上に他の構成物を介して配置される場合、又は、○○の上に一部が接する様に配置され一部が他の構成物を介して配置される場合、を表すものとする。

電気光学装置２００（液晶装置）では、一対の基板を構成する第一基板６１１と第二基板６１２とが、平面視で略矩形枠状に配置されたシール材６４にて貼り合わされている。液晶装置は、シール材６４に囲まれた領域内に液晶４６が封入された構成になっている。液晶４６としては、例えば、正の誘電率異方性を有する液晶材料が用いられる。

図５に示す様に、第一基板６１１の液晶４６側には、複数の第一画素電極４５１が形成されており、これら第一画素電極４５１を覆う様に第一配向膜６２１が形成されている。第一画素電極４５１は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電材料からなる導電膜である。一方、第二基板６１２の液晶４６側には、複数の第二画素電極４５２が形成されており、これら第二画素電極４５２を覆う様に第二配向膜６２２が形成されている。第二画素電極４５２は、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる導電膜である。

液晶装置は透過型であって、第一基板６１１及び第二基板６１２における光の入射側と出射側とにそれぞれ偏光板（図示せず）等が配置されて用いられる。尚、液晶装置の構成は、これに限定されず、反射型や半透過型の構成であってもよい。

電気光学装置２００は第一基板６１１と第二基板６１２を備えている。第一基板６１１には駆動回路５１の一部（図５では、第一信号線駆動回路５３１が図示）と第一実装領域５４１とが形成されており、第二基板６１２には駆動回路５１の一部（図５では、第二信号線駆動回路５３２が図示）と第二実装領域５４２とが形成されている。第一実装領域５４１や第二実装領域５４２を介して、制御装置３０からの表示用信号が第一走査線駆動回路５２１や第一信号線駆動回路５３１、第二走査線駆動回路５２２、第二信号線駆動回路５３２等へ供給される。

尚、第一画素電極４５１と第二画素電極４５２とはアライメントされているが、これは第一画素電極４５１の開口部の位置と大きさとが第二画素電極４５２の開口部の位置と大きさとに設計概念上等しくされている事を意味している。画素４１には第一画素電極４５１の周囲を囲む様に第一遮光膜が形成されても良く、第一遮光膜以外の領域と第一画素電極４５１との平面視に於ける共通部分が第一画素電極４５１の開口部である。同様に、画素４１には第二画素電極４５２の周囲を囲む様に第二遮光膜が形成されても良く、第二遮光膜以外の領域と第二画素電極４５２との平面視に於ける共通部分が第二画素電極４５２の開口部である。第一画素電極４５１の開口部の位置と大きさとが第二画素電極４５２の開口部の位置と大きさとに製造誤差などによりずれがあっても、第一画素電極４５１と第二画素電極４５２とはアライメントされていると言える。

＜駆動方法＞
図６は電気光学材料の電気光学特性の一例を示す図である。次に、図６を参照して電気光学装置２００の駆動方法を説明する。

電気光学装置２００では、第一期間と第二期間とが交互に繰り返され、極性反転駆動を行う。この結果、電気光学材料の耐久性が向上することになる。第一期間と第二期間とは、本実施形態では、１フレーム期間である。従って、極性反転駆動は１フレーム期間毎に繰り返される。第一期間と第二期間とは、この他にも２フレーム期間等の複数フレーム期間で有っても構わない。

駆動部５０は、第一期間（本実施形態では一例として、奇数フレーム期間）に、第一画像信号として第一高電位Ｈ１か第一低電位Ｌ１かを第一画素電極に供給する。また、駆動部５０は、第一期間に、第二画像信号としては第二高電位Ｈ２又は第二低電位Ｌ２を第二画素電極に供給する。こうすることで、４階調の表示が可能となる。

第一期間（奇数フレーム期間）にある画素４１を、正極性の黒表示（暗表示階調、透過率０％）、黒みがかった灰色表示（第一階調、透過率３３％）、白みがかった灰色表示（第二階調、透過率６７％）、白表示（明表示階調、透過率１００％）とする場合の駆動方法を以下に説明する。

（第一期間、正極性駆動の例）
まず、第一期間が正極性駆動の例について説明する。正極性駆動とは、本実施形態では、「第一画素電位−第二画素電位＞０」の場合であり、今の例では奇数フレームが対象となる。

第一基板６１１は、第一電源によって駆動され、第一画素電位は、第一高電位Ｈ１か第一低電位Ｌ１かとなる。第二基板６１２は、第二電源によって駆動され、第二画素電位は、第二高電位Ｈ２か第二低電位Ｌ２かとなる。要するに、第一画像信号は第一高電位Ｈ１か第一低電位Ｌ１かのデジタル信号であり、第二画像信号は第二高電位Ｈ２か第二低電位Ｌ２かのデジタル信号となる。尚、この例では、第一階調を３３％とし、第二階調を６７％とする。

具体的には、上記４種類の電位（Ｈ１，Ｌ１，Ｈ２，Ｌ２）を組み合わせて、４種類の明るさを形成する。黒表示の透過率は０％であり、黒みがかった灰色の透過率は３３％であり、白みがかった灰色の透過率は６７％であり、白表示の透過率は１００％である。

図６は、ノーマリーブラックモードの液晶の透過率曲線を示す。この透過率曲線に示すように、透過率０％の際に液晶に印加されるべき電位差は０Ｖであり、透過率３３％の際に液晶に印加されるべき電位差は２．７Ｖであり、透過率６７％の際に液晶に印加されるべき電位差は３．３Ｖであり、透過率１００％の際に液晶に印加されるべき電位差は６Ｖである。なお、本実施形態では、α（α＞０）を透過率３３％の際に液晶に印加されるべき電位差とし、β（β＞０）を透過率６７％の際に液晶に印加されるべき電位差としているが、αとβとをどの階調（いかなる透過率）に対応させるかは任意である。例えば、αを透過率２５％の際に液晶に印加されるべき電位差とし、βを透過率７５％の際に液晶に印加されるべき電位差としても良い。

γは、０Ｖより大きい任意の値であり、例えば、１Ｖである。斯うした場合、第一高電位Ｈ１は、α＋β＋γである。又、第一低電位Ｌ１は、β＋γである。更に、第二高電位Ｈ２は、β＋γである。第二低電位Ｌ２は、γである。

まず、白表示（透過率１００％）の場合の電位の設定を説明する。ここで、第一基板６１１の画素電位をＶ１とする。第二基板６１２の画素電位をＶ２とする。第一画素電位Ｖ１は、Ｈ１（α＋β＋γ）であり、今の例では、α（２．７Ｖ）＋β（３．３Ｖ）＋γ（１Ｖ）＝７Ｖとなる。第二画素電位Ｖ２は、Ｌ２（γ）であり、今の例では、１Ｖとなる。従って、画素電位差（Ｖ１−Ｖ２）は、Ｈ１−Ｌ２＝α＋β（６Ｖ）であり、明表示となる。

次に、白に近い灰色表示（透過率６７％）の場合の電位の設定を説明する。第一画素電位Ｖ１は、Ｌ１（β＋γ）であり、今の例では、β（３．３Ｖ）＋γ（１Ｖ）＝４．３Ｖとなる。第二画素電位Ｖ２は、Ｌ２（γ）であり、今の例では、１Ｖとなる。従って、画素電位差（Ｖ１−Ｖ２）は、Ｌ１−Ｌ２＝β（３．３Ｖ）であり、明表示に近い中間階調表示になる。

次に、黒に近い灰色表示（透過率３３％）の場合の電位の設定を説明する。第一画素電位Ｖ１は、Ｈ１（α＋β＋γ）であり、今の例では、α（２．７Ｖ）＋β（３．３Ｖ）＋γ（１Ｖ）＝７Ｖとなる。第二画素電位Ｖ２は、Ｈ２（β＋γ）であり、今の例では、β（３．３Ｖ）＋γ（１Ｖ）＝４．３Ｖとなる。従って、画素電位差（Ｖ１−Ｖ２）は、Ｈ１−Ｈ２＝α（２．７Ｖ）であり、暗表示に近い中間階調表示になる。

次に、黒表示（透過率０％）の場合の電位の設定を説明する。第一画素電位Ｖ１は、Ｌ１（β＋γ）であり、今の例では、β（３．３Ｖ）＋γ（１Ｖ）＝４．３Ｖとなる。第二画素電位Ｖ２は、Ｈ２（β＋γ）であり、今の例では、β（３．３Ｖ）＋γ（１Ｖ）＝４．３Ｖとなる。従って、画素電位差（Ｖ１−Ｖ２）は、Ｌ１−Ｈ２＝０Ｖであり、暗表示になる。

以上のように、第一基板６１１と第二基板６１２とが値の異なる電源系でそれぞれ駆動されるので、ＤＡＣ（デジタル・アナログ・コンバーター）を用いてデジタル／アナログ変換することなく、デジタル信号によって４階調のアナログ表示（白、白に近い灰色、黒に近い灰色、黒）を行うことができる。具体的には、第一基板６１１に入力するＨ１／Ｌ１と、第二基板６１２に入力するＨ２／Ｌ２との組み合わせによって、透過率０％、３３％、６７％、１００％の４階調に表示することが可能となる。

（第二期間、負極性駆動）
次に、第二期間に行う負極性駆動について説明する。負極性駆動は、例えば、「第一画素電位−第二画素電位＜０」の場合であり、今の例では偶数フレームが対象となる。

第二期間には、第一基板６１１は第二電源によって駆動され、第一画素電位は第二高電位Ｈ２か第二低電位Ｌ２となる。第二期間に第二基板６１２は第一電源によって駆動され、第二画素電位は第一高電位Ｈ１か第一低電位Ｌ１となる。この例では先と同様に、第一階調を３３％とし、第二階調を６７％として駆動方法を説明する。

上記４種類の電位（Ｈ２，Ｌ２，Ｈ１，Ｌ１）を組み合わせて、４種類の明るさを形成する。上記同様、黒表示の透過率は０％であり、黒みがかった灰色の透過率は３３％であり、白みがかった灰色の透過率は６７％であり、白表示の透過率は１００％である。

図６の透過率曲線に示すように、透過率０％のときの電位は０Ｖであり、透過率３３％のときの電位は２．７Ｖであり、透過率６７％の時の電位は３．３Ｖであり、なお、本実施形態では、α（α＞０）を透過率３３％の際に液晶に印加されるべき電位差とし、β（β＞０）を透過率６７％の際に液晶に印加されるべき電位差としている。

γは、０Ｖより大きい任意の値であり、例えば、１Ｖである。第二高電位Ｈ２は、β＋γである。第二低電位Ｌ２は、γである。第一高電位Ｈ１は、α＋β＋γである。第一低電位Ｌ１は、β＋γである。

まず、白表示（透過率１００％）の場合の電位の設定を説明する。ここで、第一基板６１１の画素電位をＶ１とする。第二基板６１２の画素電位をＶ２とする。第一画素電位Ｖ１は、Ｌ２（γ）であり、１Ｖである。第二画素電位Ｖ２は、Ｈ１（α＋β＋γ）であり、７Ｖである。画素電位差（Ｖ１−Ｖ２）は、Ｌ２−Ｈ１であり、１Ｖ−７Ｖ＝−６Ｖで明表示となる。

次に、白に近い灰色表示（透過率６７％）の場合の電位の設定を説明する。第一画素電位Ｖ１は、Ｌ２（γ）であり、１Ｖである。第二画素電位Ｖ２は、Ｌ１（β＋γ）であり、３．３Ｖ＋１Ｖで、４．３Ｖある。画素電位差（Ｖ１−Ｖ２）は、Ｌ２−Ｌ１であり、１−４．３で−３．３Ｖで、明表示に近い中間階調表示となる。

次に、黒に近い灰色表示（透過率３３％）の場合の電位の設定を説明する。第一画素電位Ｖ１は、Ｈ２（β＋γ）であり、３．３Ｖ＋１Ｖであり、４．３Ｖである。第二画素電位Ｖ２は、Ｈ１（α＋β＋γ）であり、２．７Ｖ＋３．３Ｖ＋１Ｖであり、７Ｖである。画素電位差（Ｖ１−Ｖ２）は、Ｈ２−Ｈ１であり、４．３Ｖ−７Ｖであり、−２．７Ｖで、暗表示に近い中間階調表示となる。

次に、黒表示（透過率０％）の場合の電位の設定を説明する。第一画素電位Ｖ１は、Ｈ２（β＋γ）であり、４．３Ｖである。第二画素電位Ｖ２は、Ｌ１（β＋γ）であり、４．３Ｖである。画素電位差（Ｖ１−Ｖ２）は、Ｈ２−Ｌ１であり、０Ｖで、暗表示となる。

以上のように、第一基板６１１と第二基板６１２との間で、第一期間と第二期間とで電源を入れ替える事で、極性反転駆動が実現する。即ち、正極性駆動と負極性駆動とが入れ替わるので、電気光学装置を構成する電気光学層（電気光学材料）にダメージが加わることを抑えることが可能となり、その結果、電気光学材料の耐久性を向上させることができる。

走査信号は、第三高電位Ｈ３（選択状態）と、第三低電位Ｌ３（非選択状態）とを有するデジタル信号である。第三高電位Ｈ３は、α＋β＋γより大きい電位である。具体的には、２．７Ｖ＋３．３Ｖ＋１Ｖ＝７Ｖより大きい電位で、例えば９Ｖである。Ｈ３−（α＋β＋γ）は第一トランジスター４４１や第二トランジスター４４２の閾値電圧よりも大きい値が好ましい。第三低電位Ｌ３は、γよりも低く０Ｖより大きい電位である。具体的には、１Ｖ〜０Ｖの範囲で、一例としては、０．５Ｖである。走査信号は、第三高電位Ｈ３と第三低電位Ｌ３とを含む第三電源によって駆動される。

なお、本実施形態と反対で、第一期間が負極性駆動であり、第二期間が正極性駆動であってもよい。また、第一階調は、３３％以外でもよく、例えば、２０％程度でもよい。第二階調は、６７％以外でもよく、例えば、８０％程度でもよい。

なお、本実施形態では、ノーマリーブラックモードの液晶を採用しているが、ノーマリホワイトモードの液晶を採用してもよい。この場合、上記実施形態に倣えば、透過率０％の際に液晶に印加されるべき電位差を０Ｖ、透過率３３％の際に液晶に印加されるべき電位差を２．７Ｖ、透過率６７％の際に液晶に印加されるべき電位差を３．３Ｖ、透過率１００％の際に液晶に印加されるべき電位差を６Ｖとすればよい。

＜サブフィールド駆動への適用＞
本発明の態様をサブフィールド駆動に適用してもよい。サブフィールド駆動は、１フレーム期間を複数のサブフィールド期間で構成して、前記複数のサブフィールド期間の各サブフィールド期間において、画素を構成する電極間にオン電位（高電位）またはオフ電位（低電位）を印加することで、各サブフィールド期間で、白表示（透過率１００％）または黒表示（透過率０％）で行い、１フレーム又は複数フレームで所望の階調を表示する駆動である。

本発明の態様をこのようなサブフィールド駆動に適用することで、白表示と黒表示に加えて、例えば、白に近い灰色表示（透過率７５％）、黒に近い灰色表示（透過率２５％）を各サブフィールドで表示することができるようになる。

従って、１フレーム期間に含まれるサブフィールの数が同じであれば、白表示と黒表示で階調を表示するものよりも、より多くの階調を表示することができるようになる、または、表示する階調数が同じであれば、少ないサブフィールド数で、階調を表現することができるようになり、更には、減った分のサブフィールドに対応する期間を残りのサブフィールド期間に按分することで、画素電位の書き込み時間を十分にとることができるので、書き込み能力を下げて、低消費電力化が可能になる。他方、サブフィールド数を減らせるので、１フレームの期間を短くして、フレーム周波数（駆動周波数）を上げて、高速駆動（２４０Ｈｚ駆動、４８０Ｈｚ駆動など）の実施がし易い等の効果が期待できる。

＜他の電子機器＞
電気光学装置２００は上述の構成をなすが、この電気光学装置２００を組み込んだ電子機器としては、図１を参照して説明したプロジェクターの他にも、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、スマートフォン、ＥＶＦ（Electrical View Finder）、モバイルミニプロジェクター、電子ブック、携帯電話、モバイルコンピューター、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ディスプレイ、車載機器、オーディオ機器、露光装置や照明機器など各種電子機器、リアプロジェクション型テレビ、直視型テレビ、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、テレビ電話、ＰＯＳ端末、などを挙げる事ができる。斯うした電子機器では、低消費電力で耐久性に優れ、均一性に優れた高品位の画像を表示する電気光学装置２００や、低消費電力で領域走査を可能とし、均一性に優れた高品位の画像を表示する電気光学装置２００、を備えている事になる。

以上詳述したように、本実施形態の電気光学装置２００、及び電子機器によれば、以下に示す効果が得られる。

（１）本実施形態の電気光学装置２００によれば、第一期間に第一基板６１１は第一電源で駆動され、第二基板６１２は第一電源と値の異なる第二電源で駆動されるので、ＤＡＣ（デジタル・アナログ・コンバーター）にてデジタル／アナログ変換することなく、デジタル信号によって４階調のアナログ表示（白、白に近い灰色、黒に近い灰色、黒）を行うことができる。具体的には、第一基板６１１に入力するＨ１／Ｌ１と、第二基板６１２に入力するＨ２／Ｌ２との組み合わせによって、透過率０％、３３％、６７％、１００％の４階調に表示することが可能となる。

（２）本実施形態の電気光学装置２００によれば、第一期間と第二期間とで、第一基板６１１と第二基板６１２との間で、正極性駆動と負極性駆動とが入れ替わるので、電気光学装置２００を構成する電気光学材料にダメージが加わることを抑えることが可能となり、その結果、焼き付きを抑えることができる。

（３）本実施形態の電子機器によれば、上記に記載の電気光学装置２００を備えているので、デジタル駆動によってアナログ表示が可能となると共に、表示品質を向上させることが可能な電子機器を提供することができる。

なお、本発明の態様は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、本発明の態様の技術範囲に含まれるものである。

３０…制御装置、３２…表示用信号供給回路、４０…表示領域、４１…画素、４６…液晶、５０…駆動部、５１…駆動回路、６４…シール材、２００…電気光学装置、２０１…第一パネル、２０２…第二パネル、２０３…第三パネル、４２１…第一走査線、４２２…第二走査線、４３１…第一信号線、４３２…第二信号線、４４１…第一トランジスター、４４２…第二トランジスター、４５１…第一画素電極、４５２…第二画素電極、４７１…第一容量素子、４７２…第二容量素子、４８１…第一固定電位線、４８２…第二固定電位線、５２１…第一走査線駆動回路、５２２…第二走査線駆動回路、５３１…第一信号線駆動回路、５３２…第二信号線駆動回路、５４１…第一実装領域、５４２…第二実装領域、６１１…第一基板、６１２…第二基板、６２１…第一配向膜、６２２…第二配向膜、７１１…第一容量第一電極、７１２…第一容量第二電極、７２１…第二容量第一電極、７２２…第二容量第二電極、１０００…投射型表示装置、１１００…照明光学系、１２００…光源）、１３００…投射光学系、１４００…投射面。

Claims (8)

1. 第一画素電極が配列された第一基板と、
   前記第一基板と対向するように配置され、第二画素電極が配列された第二基板と、
   前記第一基板と前記第二基板とに挟持された電気光学材料と、
   を備え、
   前記第一画素電極と前記第二画素電極とは平面視にて配列がほぼ一致しており、
   第一期間に前記第一画素電極と前記第二画素電極との一方は、第一高電位Ｈ１と第一低電位Ｌ１とを含む第一電源によって駆動され、
   前記第一期間に前記第一画素電極と前記第二画素電極との他方は、第二高電位Ｈ２と第二低電位Ｌ２とを含む第二電源によって駆動され、
   前記第一高電位Ｈ１と前記第二高電位Ｈ２とは異なる値であり、
   前記第一低電位Ｌ１と前記第二低電位Ｌ２とは異なる値であることを特徴とする電気光学装置。
2. 前記電気光学材料が第一階調を表示する際の電圧をα（α＞０）、前記電気光学材料が第二階調を表示する際の電圧をβ（β＞０）、０Ｖより大きい適当な電位をγとした際に、
   前記第一高電位Ｈ１はα＋β＋γであり、前記第一低電位Ｌ１はβ＋γであり、前記第二高電位Ｈ２はβ＋γであり、前記第二低電位Ｌ２はγであることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 暗表示階調を０％とし、明表示階調を１００％とした際に、前記第一階調は凡そ３３％であり、前記第二階調は凡そ６７％であることを特徴とする請求項２に記載の電気光学装置。
4. 前記第一基板には第一走査信号が供給される第一走査線が設けられ、
   前記第二基板には第二走査信号が供給される第二走査線が設けられ、
   前記第一走査信号と前記第二走査信号とは、第三高電位Ｈ３と第三低電位Ｌ３とを含む第三電源によって駆動され、
   前記第三高電位Ｈ３は、前記第一高電位Ｈ１以上の電位であり、
   前記第三低電位Ｌ３は、０Ｖ以上で前記第二低電位Ｌ２以下の電位であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電気光学装置。
5. 前記第一期間に続く第二期間に前記第一画素電極と前記第二画素電極との一方は、前記第二電源によって駆動され、
   前記第二期間に前記第一画素電極と前記第二画素電極との他方は、前記第一電源によって駆動されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電気光学装置。
6. 前記第一期間と前記第二期間とは繰り返されることを特徴とする請求項５に記載の電気光学装置。
7. 前記第一期間は、１フレーム期間に含まれる複数のサブフィールド期間のうちの一つに対応することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項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備えたことを特徴とする電子機器。

Images