JP3931909B2 - 電気光学装置の駆動方法、駆動回路及び電気光学装置並びに電子機器 - Google Patents
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Description
まず、本実施形態について説明する前に、本実施形態に係る電気光学装置の前提となるサブフィールドなる概念について説明する。一般に、電気光学材料として液晶を用いた液晶装置において、液晶層に印加される電圧実効値(電圧を一定として、オン電圧のパルス幅を変化させた場合)と相対透過率(または反射率)との関係は、電圧無印加状態において黒表示を行うノーマリーブラックモードを例にとれば、図1(a)に示されるような関係にある。すなわち、液晶層に印加される電圧実効値が増すにつれて、透過率が非線形に増加して飽和する。なお、ここでいう相対透過率とは、透過光量の最低値および最高値を、それぞれ0%および100%として正規化したものである。
ここで、透過率が0%から立ち上がり始める電圧値をVaとすれば、V1、V2、…、V6は、Va+(V1−Va)、Va+(V2−Va)、…、Va+(V6−Va)、と表すことができる。換言すれば、必要な透過率に対応する実効電圧値をVdとすれば、Vdは、透過率0%から立ち上がり始める電圧値VaとVd−Vaの合計として与えられる。また、上述したように、本実施形態においては、1フレーム期間のうち、液晶層に電圧VLを印加する期間と、電圧VHを印加する期間との比率を制御して、液晶層に印加される電圧実効値がVdとなるようにする。
まず、本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た液晶装置であり、後述するように素子基板と対向基板とが、互いに一定の間隙を保って貼付され、この間隙に電気光学材料たる液晶が挟持される構成となっている。また、本実施形態に係る電気光学装置では、素子基板として半導体基板が用いられ、ここに、画素を駆動するトランジスタとともに、周辺駆動回路などが形成されたものである。なお、この例の電気光学装置は図2(b)に示すように1フレームを、Von期間、サブフィールドSf1〜Sf7、Voff期間の順に分割するものとする。
画素110の具体的な構成としては、例えば、図4(a)に示されるものが挙げられる。この構成では、トランジスタ(MOS型FET)116のゲートが走査線112に、ソースがデータ線114に、ドレインが画素電極118に、それぞれ接続されるとともに、画素電極118と対向電極108との間に電気光学材料たる液晶105が挟持されて液晶層が形成されている。ここで、対向電極108は、後述するように、実際には画素電極118と対向するように対向基板に一面に形成される透明電極である。なお、対向電極108の電位は、通常の電気光学装置おいては、一定値に保たれるが、本実施形態に係る電気光学装置においては、前述した交流化駆動信号LCOMが印加されて、1フレーム毎にレベル反転する構成となっている。また、画素電極118と対向電極108との間においては蓄積容量119が形成されて、液晶層に蓄積される電荷のリークを防止している。なお、この実施例では、蓄積容量119を画素電極119と対向電極108の間に形成したが、画素電極119と接地電位GND間や画素電極119とゲート線間等に形成しても良い。
上述したように本実施形態においては、1フレームを、階調データに応じて各サブフィールド毎に2値電圧を液晶層に印加する第1の期間T1と、液晶のしきい値電圧に応じて2値電圧を液晶層に印加する第2の期間T2に分割している。
説明を再び図3に戻す。走査線駆動回路130は、いわゆるYシフトレジスタと呼ばれるものであり、サブフィールドの最初に供給されるスタートパルスDYをクロック信号CLYにしたがって転送し、走査線112の各々に走査信号G1、G2、G3、…、Gmとして順次排他的に供給するものである。
また、データ線駆動回路140は、ある水平走査期間において2値信号Dsをデータ線114の本数に相当するn個順次ラッチした後、ラッチしたn個の2値信号Dsを、次の水平走査期間において、それぞれ対応するデータ線114にデータ信号d1、d2、d3、…、dnとして一斉に供給するものである。ここで、データ線駆動回路140の具体的な構成は、図6に示される通りである。すなわち、データ線駆動回路140は、Xシフトレジスタ1410と、第1のラッチ回路1420と、第2のラッチ回路1430とから構成されている。このうち、Xシフトレジスタ1410は、水平走査期間の最初に供給されるラッチパルスPをクロック信号CLXにしたがって転送し、ラッチ信号S1、S2、S3、…、Snとして順次排他的に供給するものである。次に、第1のラッチ回路1420は、2値信号Dsをラッチ信号S1、S2、S3、…、Snの立ち下がりにおいて順次ラッチするものである。そして、第2のラッチ回路1430は、第1のラッチ回路1420によりラッチされた2値信号Dsの各々をラッチパルスLPの立ち下がりにおいて一斉にラッチするとともに、データ線114の各々にデータ信号d1、d2、d3、…、dnとして供給するものである。
次に、データ変換回路300について説明する。サブフィールドSf1〜Sf7毎に、階調に応じてHレベルまたはLレベルを書き込むためには、画素に対応する階調データを何らかの形で変換する必要がある。また、2値の電圧を書き込むことによって、液晶の透過率特性が0%から立ち上がり始める電圧Vaを実効電圧として液晶層に印加するためには、Von期間中、液晶層にHレベルの電圧を印加する必要がある。
次に、上述した実施形態に係る電気光学装置の動作について説明する。図8は、この電気光学装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
そして、以降同様な動作が、m本目の走査線112対応する走査信号Gmが出力されるまで繰り返される。すなわち、ある走査信号Gi(iは、1≦i≦mを満たす整数)が出力される1水平走査期間(1H)においては、i本目の走査線112に対応する画素110の1行分に対するデータ信号d1〜dnの書込と、(i+1)本目の走査線112に対応する画素110の1行分に対する2値信号Dsの点順次的なラッチとが並行して行われることになる。なお、画素110に書き込まれたデータ信号は、次のサブフィールドSf2における書込まで保持される。
上述した実施形態においては、各サブフィールドの書込を、最も短いサブフィールドよりもさらに短い期間(t)で完了する必要がある。一方、上述した実施形態では、8階調表示としたが、例えば、16階調表示、64階調表示、……のように階調表示度数を高めるためには、サブフィールドの期間をさらに短くして、各サブフィールドの書込を、より短期間で完了させる必要が生じる。しかしながら、駆動回路、特に、データ線駆動回路140におけるXシフトレジスタ1410は、実際には上限付近で動作しているので、このままでは、階調表示度数を高めることができない。そこで、この点に改良を施した応用形態について説明する。
また、この応用形態において2値信号は、左から数えて奇数本目のデータ線114への2値信号Ds1と、偶数本目のデータ線114への2値信号Ds2との2系統に分けられて供給される。さらに、第1のラッチ回路1422では、奇数本目のデータ線114に対応して2値信号Ds1をラッチするものと、それに続く偶数本目のデータ線114に対応して2値信号Ds2をラッチするものとが組となって、それぞれ同一のラッチ信号の立ち下がりで同時にラッチを行う構成となっている。
また、上述した実施形態においては、Von期間、Voff期間および各サブフィールドにおける書込が期間(t)で完了する。このため、あるサブフィールドにおいて、書込が完了した後から次のサブフィールドが開始するまでの期間等では、各画素の液晶層において書き込まれた電圧の保持動作が行われるのみである。
上述した実施形態、応用形態およびでは、2値信号である交流化駆動信号LCOMを対向電極108に印加した。これは、液晶105に直流成分が印加されるのを防止するためであった。これに対して、応用形態は、対向電極108の電位を予め定められた基準電位Vrefに固定して、液晶105を交流化駆動するものである。
次に、上述した実施形態や応用形態に係る電気光学装置の構造について、図16および図17を参照して説明する。ここで、図16は、電気光学装置100の構成を示す平面図であり、図17は、図16におけるA−A’線の断面図である。
上記実施形態では、Von期間とVoff期間の両方を1フレーム内に設けたが、Von期間のみを設けるようにしてもよい。以下にその実施形態を示す。なお、上記実施形態と共通の箇所は説明を省くものであり、Von期間のみを設けた点以外は上記実施形態と同様の構成をとる。
ここで、サブフィールドSf0では、階調データが001以上である場合に、階調データとは無関係に画素をオンにするレベルの2値信号Dsが出力される。
次に、上述した液晶装置を具体的な電子機器に用いた例のいくつかについて説明する。
まず、実施形態に係る電気光学装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。図19は、このプロジェクタ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1100内部には、偏光照明装置1110がシステム光軸PLに沿って配置している。この偏光照明装置1110において、ランプ1112からの出射光は、リフレクタ1114による反射で略平行な光束となって、第1のインテグレータレンズ1120に入射する。これにより、ランプ1112からの出射光は、複数の中間光束に分割される。この分割された中間光束は、第2のインテグレータレンズを光入射側に有する偏光変換素子1130によって、偏光方向がほぼ揃った一種類の偏光光束(s偏光光束)に変換されて、偏光照明装置1110から出射されることとなる。
次に、上記電気光学装置を、モバイル型のパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。図20は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。図において、コンピュータ1200は、キーボード1202を備えた本体部1204と、表示ユニット1206とから構成されている。この表示ユニット1206は、先に述べた電気光学装置100の前面にフロントライトを付加することにより構成されている。
さらに、上記電気光学装置を、携帯電話に適用した例について説明する。図21は、この携帯電話の構成を示す斜視図である。図において、携帯電話1300は、複数の操作ボタン1302のほか、受話口1304、送話口1306とともに、電気光学装置100を備えるものである。この電気光学装置100にも、必要に応じてその前面にフロントライトが設けられる。また、この構成でも、電気光学装置100が反射直視型として用いられることになるので、画素電極118に凹凸が形成される構成が望ましい。
以上説明したように本発明によれば、データ線に印加される信号が2値化されて、高品位な階調表示が可能となる。また、簡易な構成で各種の液晶に対応させることができる。
101……素子基板
101a……表示領域
102……対向基板
105……液晶(電気光学材料)
108……対向電極
112……走査線
114……データ線
116……トランジスタ
118……画素電極
119……蓄積容量
130……走査線駆動回路
140……データ線駆動回路
1410……Xシフトレジスタ
1420……第1のラッチ回路
1430……第2のラッチ回路
1440……3値信号生成回路
200……タイミンダ信号生成回路
210……スタートパルス発生回路
300……データ変換回路
400……クロック信号供給制御回路
Claims (11)
- 複数の走査線と複数のデータ線との各交差に対応して画素が配置され、前記走査線に走査信号が供給され、前記データ線に印加される電圧にしたがって前記画素に階調表示させる電気光学装置の駆動方法であって、
1フレームを第1の期間と第2の期間とに分割する一方、
前記第1の期間を複数のサブフィールドに分割し、前記サブフィールド毎に前記走査信号を前記走査線の各々に順次供給し、前記走査線に前記走査信号を供給する際に、当該走査線に対応する前記画素にオン電圧を印加するかまたはオフ電圧を印加するかを指示する2値信号を前記画素に対応するデータ線に供給することによって、前記第1の期間において、前記画素に表示させるべき階調に応じた前記2値信号に基づいて前記画素にオン電圧を印加するかまたはオフ電圧を印加するかを制御し、
前記第2の期間において、前記画素にオン電圧を印加するオン期間と前記画素にオフ電圧を印加するオフ期間とを設けて、前記画素に所定期間の間オン電圧を印加することにより前記電気光学装置に用いられる電気光学材料のしきい値電圧に応じた電荷を前記画素に蓄積する
ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。 - 複数の走査線と複数のデータ線との各交差に対応して画素が配置され、前記走査線に走査信号が供給され、前記データ線に印加される電圧にしたがって前記画素に階調表示させる電気光学装置の駆動方法であって、
1フレームを第1の期間と第2の期間とに分割する一方、
前記第1の期間を複数のサブフィールドに分割し、前記サブフィールド毎に前記走査信号を前記走査線の各々に順次供給し、前記走査線に前記走査信号を供給する際に、当該走査線に対応する前記画素にオン電圧を印加するかまたはオフ電圧を印加するかを指示する2値信号を前記画素に対応するデータ線に供給することによって、前記第1の期間において、前記画素に表示させるべき階調に応じた前記2値信号に基づいて前記画素にオン電圧を印加するかまたはオフ電圧を印加するかを制御し、
前記第2の期間において、前記画素にオン電圧を印加するオン期間を設けて、前記画素に所定期間の間オン電圧を印加することにより前記電気光学装置に用いられる電気光学材料のしきい値電圧に応じた電荷を前記画素に蓄積する
ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。 - 複数の走査線と複数のデータ線との各交差に対応して配設された画素電極と、前記画素電極毎に設けられ、当該走査線を介して供給される走査信号によって、当該データ線と当該画素電極との導通を制御するスイッチング素子と、からなる画素を駆動する電気光学装置の駆動回路であって、
1フレームを第1の期間と第2の期間とに分割する一方、
前記第1の期間を複数のサブフィールドに分割し、当該第1の期間を分割したサブフィールド毎に前記走査信号を前記走査線の各々に順次供給するとともに、前記第2の期間において、前記画素にオン電圧を印加するオン期間と前記画素にオフ電圧を印加するオフ期間とを設けるように、前記スイッチング素子を導通させる走査信号を前記走査線の各々に順次供給する走査線駆動回路と、
前記第1の期間において、前記画素に表示させるべき階調に応じて各サブフィールド毎に前記画素にオン電圧を印加するかまたはオフ電圧を印加するかを指示する2値信号を、それぞれ当該画素に対応する走査線に前記走査信号が供給される際に当該画素に対応するデータ線に供給し、前記第2の期間において、前記電気光学装置に用いられる電気光学材料のしきい値電圧に応じた電荷を当該画素に蓄積するように、前記オン期間に、当該画素に対してオン電圧の印加を指示する信号を当該画素に対応するデータ線に供給し、前記オフ期間に、当該画素に対してオフ電圧の印加を指示する信号を当該画素に対応するデータ線に供給するデータ線駆動回路と、
を具備することを特徴とする電気光学装置の駆動回路。 - 複数の走査線と複数のデータ線との各交差に対応して配設された画素電極と、前記画素電極毎に設けられ、当該走査線を介して供給される走査信号によって、当該データ線と当該画素電極との導通を制御するスイッチング素子と、からなる画素を駆動する電気光学装置の駆動回路であって、
1フレームを第1の期間と第2の期間とに分割する一方、
前記第1の期間を複数のサブフィールドに分割し、当該第1の期間を分割したサブフィールド毎に前記走査信号を前記走査線の各々に順次供給するとともに、前記第2の期間において、前記画素にオン電圧を印加するオン期間を設けるように、前記スイッチング素子を導通させる走査信号を前記走査線の各々に順次供給する走査線駆動回路と、
前記第1の期間において、前記画素に表示させるべき階調に応じて各サブフィールド毎に前記画素にオン電圧を印加するかまたはオフ電圧を印加するかを指示する2値信号を、それぞれ当該画素に対応する走査線に前記走査信号が供給される際に当該画素に対応するデータ線に供給し、前記第2の期間において、前記電気光学装置に用いられる電気光学材料のしきい値電圧に応じた電荷を当該画素に蓄積するように、前記オン期間に、当該画素に対してオン電圧の印加を指示する信号を当該画素に対応するデータ線に供給するデータ線駆動回路と、
を具備することを特徴とする電気光学装置の駆動回路。 - 複数の走査線と複数のデータ線との各交差に対応して配設された画素電極と、前記画素電極毎に設けられ、当該走査線を介して供給される走査信号によって、当該データ線と当該画素電極との導通を制御するスイッチング素子と、からなる画素を備えた素子基板と、
前記素子基板に対して対向配置された対向基板と、
前記素子基板と前記対向基板との間に挟持された電気光学材料と、
1フレームを第1の期間と第2の期間とに分割する一方、
前記第1の期間を複数のサブフィールドに分割し、当該第1の期間を分割したサブフィールド毎に前記走査信号を前記走査線の各々に順次供給するとともに、前記第2の期間において、前記画素にオン電圧を印加するオン期間と前記画素にオフ電圧を印加するオフ期間とを設けるように、前記スイッチング素子を導通させる走査信号を前記走査線の各々に順次供給する走査線駆動回路と、
前記第1の期間において、前記画素に表示させるべき階調に応じて各サブフィールド毎に前記画素にオン電圧を印加するかまたはオフ電圧を印加するかを指示する2値信号を、それぞれ当該画素に対応する走査線に前記走査信号が供給される際に当該画素に対応するデータ線に供給し、前記第2の期間において、前記電気光学装置に用いられる電気光学材料のしきい値電圧に応じた電荷を当該画素に蓄積するように、前記オン期間に、当該画素に対してオン電圧の印加を指示する信号を当該画素に対応するデータ線に供給し、前記オフ期間に、当該画素に対してオフ電圧の印加を指示する信号を当該画素に対応するデータ線に供給するデータ線駆動回路と、
を具備することを特徴とする電気光学装置。 - 複数の走査線と複数のデータ線との各交差に対応して配設された画素電極と、前記画素電極毎に設けられ、当該走査線を介して供給される走査信号によって、当該データ線と当該画素電極との導通を制御するスイッチング素子と、からなる画素を備えた素子基板と、
前記素子基板に対して対向配置された対向基板と、
前記素子基板と前記対向基板との間に挟持された電気光学材料と、
1フレームを第1の期間と第2の期間とに分割する一方、
前記第1の期間を複数のサブフィールドに分割し、当該第1の期間を分割したサブフィールド毎に前記走査信号を前記走査線の各々に順次供給するとともに、前記第2の期間において、前記画素にオン電圧を印加するオン期間を設けるように、前記スイッチング素子を導通させる走査信号を前記走査線の各々に順次供給する走査線駆動回路と、
前記第1の期間において、前記画素に表示させるべき階調に応じて各サブフィールド毎に前記画素にオン電圧を印加するかまたはオフ電圧を印加するかを指示する2値信号を、それぞれ当該画素に対応する走査線に前記走査信号が供給される際に当該画素に対応するデータ線に供給し、前記第2の期間において、前記電気光学装置に用いられる電気光学材料のしきい値電圧に応じた電荷を当該画素に蓄積するように、前記オン期間に、当該画素に対してオン電圧の印加を指示する信号を当該画素に対応するデータ線に供給するデータ線駆動回路と、
を具備することを特徴とする電気光学装置。 - 前記対向基板に配置された対向電極に2値信号を印加し、前記2値信号のレベルに応じて、前記画素にオン電圧を印加するかまたはオフ電圧を印加するかを指示する信号の極性を反転することを特徴とする請求項5または6に記載の電気光学装置。
- 前記対向基板に配置された対向電極の電位を一定の基準電位に固定し、前記画素にオン電圧を印加するかまたはオフ電圧を印加するかを指示する信号の極性を一定周期で反転することを特徴とする請求項5または6に記載の電気光学装置。
- 前記画素にオン電圧を印加するかまたはオフ電圧を印加するかを指示する信号は、前記基準電位を中心に極性を反転した3値信号であることを特徴とする請求項8に記載の電気光学装置。
- 前記素子基板は、半導体基板からなり、前記走査線駆動回路および前記データ線駆動回路は、前記素子基板に形成される一方、前記画素電極は反射性を有することを特徴とする請求項5または6に記載の電気光学装置。
- 請求項5乃至10のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
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