JP4797823B2 - 電気光学装置、電気光学装置の駆動方法および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置のような電気光学装置において構成の簡易化等を図る技術に関する。

液晶のような電気光学的な変化を用いて表示を行う電気光学装置では、走査線（ゲート線）とデータ線（ソース線）との交差に対応して画素が設けられ、各画素は、画素電極と一定電位のコモン電極とで液晶のような電気光学物質を挟持した容量と、走査線が選択されたときに、データ線と画素電極との間で導通状態となるスイッチング素子とを有するとともに、容量に保持された電圧実効値に応じた階調（明るさ）となる構成が一般的である。ここで、電気光学物質として液晶を用いた構成では、画素の交流駆動が原則となるので、データ信号は、基準電位に対し高位（正極性）側に最高階調から最低階調までの範囲と、上記基準電位に対し低位（負極性）側に最高階調から最低階調までの範囲とに及ぶことになる。
このため、コモン電極を高位電圧と低位電圧とで例えば１水平走査期間毎に交互に切り替えることにより、データ信号の電圧範囲を狭くして、データ線を駆動する回路の簡易化を図った技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６２−４９３９９号公報

しかしながら、この技術では、データ線を駆動する回路の簡易化は図れるものの、画素のスイッチング素子や、走査線を駆動する走査線回路には、却って電圧範囲が広く要求される場合がある、という問題が生じた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、コモン電極を高位電圧と低位電圧とで交互に切り替える技術において、画素のスイッチング素子や、走査線を駆動する回路などに要求される電圧範囲が狭くて済む電気光学装置、その駆動方法および電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る電気光学装置においては、複数の走査線と、複数のデータ線と、前記複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素電極と、前記画素電極に対向するコモン電極と、前記コモン電極に対し、所定電圧の高位電圧と前記高位電圧より相対的に低い低位電圧とが予め定められた周期で切り替わるコモン信号を供給する制御回路と、前記複数の走査線を所定の順番で選択するように、前記コモン電極が前記高位電圧または前記低位電圧の一方から他方に変化する期間内で非選択電位から選択電位に変化する走査信号を走査線に供給する走査線駆動回路と、前記データ線と前記画素電極との間にて、前記走査信号によって導通状態または非導通状態となるスイッチング素子と、前記コモン信号が前記高位電圧または前記低位電圧の一方から他方に変化する期間内で前記走査信号が非選択電位から選択電位に変化した後に、前記複数のデータ線を所定の電位にプリチャージするとともに、前記走査線が選択された期間であって、前記コモン信号が前記高位電圧または前記低位電圧に保たれている期間に、前記データ線に対し画素の階調に応じたデータ信号を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。
また、本発明に係る電気光学装置にあっては、複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられ、画素毎に個別の画素電極と、前記画素電極に対向するコモン電極と、前記データ線と前記画素電極との間にて、前記走査線に選択電圧が印加されたときに導通状態となるスイッチング素子と、を含む画素を有し、前記コモン電極に対し、所定電圧の高位電圧と前記高位電圧より相対的に低い低位電圧とを予め定められた周期で切り替えて印加する電気光学装置であって、前記複数の走査線を所定の順番で選択するとともに、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、前記走査線が選択された期間であって、前記コモン電極に印加される電圧が前記高位電圧または前記低位電圧に保たれている期間に、前記データ線に対し画素の階調に応じたデータ信号を供給するとともに、前記コモン電極が前記高位電圧及び前記低位電圧の一方から他方に変化する期間を含む期間内で前記複数のデータ線を所定の電位にプリチャージするデータ線駆動回路と、を具備することを特徴とする。本発明によれば、画素のスイッチング素子や、走査線を駆動する回路に要求される特性を緩和することが可能となる。

本発明において、前記プリチャージの開始時から終了時までの期間が、前記コモン電極が前記高位電圧または前記低位電圧の一方から他方に変化する期間に含まれる構成としても良いし、前記プリチャージの開始時が、前記コモン電極が前記高位電圧または前記低位電圧の一方から他方に変化する期間に含まれ、前記プリチャージの終了時が、前記コモン電極が前記高位電圧または前記低位電圧の他方で一定である期間に含まれる構成としても良いし、前記プリチャージの開始時が、前記コモン電極が前記高位電圧または前記低位電圧の一方で一定である期間に含まれ、前記プリチャージの終了時が、前記コモン電極が前記高位電圧または前記低位電圧の一方から他方に変化する期間に含まれる構成としても良い。
また、本発明において、前記プリチャージの開始時から終了時までの期間が、前記走査線に前記選択電圧が印加された期間に含まれる構成としても良い。
なお、本発明は、電気光学装置のみならず、電気光学装置の駆動方法としても、さらには、当該電気光学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。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電気光学装置の構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、電気光学装置１０は、制御回路２０、表示領域１００、走査線駆動回路１３０およびデータ線駆動回路１４０を含む。このうち、表示領域１００では、１０行の走査線１１２が行（Ｘ）方向に延在する一方、１５列のデータ線１１４が列（Ｙ）方向に延在するように、それぞれ設けられている。
画素１１０は、１０行の走査線１１２と１５列のデータ線１１４との交差に対応して、それぞれ配列している。したがって、本実施形態では、画素１１０が縦１０行×横１５列でマトリクス状に配列することになるが、本発明をこの配列に限定する趣旨ではない。

ここで、画素１１０の構成について説明する。図２は、画素１１０の電気的な構成を示す図である。この図は、ｉ行及びこれと１行上で隣接する（ｉ−１）行と、ｊ列及びこれと１列左で隣接する（ｊ−１）列との交差に対応する２×２の計４画素分の構成が示されている。
なお、（ｉ−１）、ｉは、画素１１０が配列する行を一般的に示す場合の記号であって、１以上１０以下の整数であり、（ｊ−１）、ｊは、画素１１０が配列する列を一般的に示す場合の記号であって、１以上１５以下の整数である。

図２に示されるように、各画素１１０は、スイッチング素子として機能するとともに、ｎチャネル型の薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下単に「ＴＦＴ」と略称する）１１６と、液晶容量１２０と、を有する。
ここで、各画素１１０については互いに同一構成なので、ｉ行ｊ列に位置するもので代表させて説明すると、当該ｉ行ｊ列の画素１１０におけるＴＦＴ１１６のゲートはｉ行目の走査線１１２に接続される一方、そのソースはｊ列目のデータ線１１４に接続され、そのドレインは液晶容量１２０一端たる画素電極１１８に接続されている。
また、液晶容量１２０の他端は、コモン電極１０８である。このコモン電極１０８は、全ての画素１１０にわたって共通であって、後述する信号ＬＣcomが供給される。

表示領域１００は、特に図示しないが、素子基板と対向基板との一対の基板が一定の間隙を保って貼り合わせられるとともに、この間隙に液晶が挟持された構成となっている。このうち、素子基板には、走査線１１２や、データ線１１４、ＴＦＴ１１６および画素電極１１８が形成され、対向基板にコモン電極１０８が形成されて、これらの電極形成面が互いに対向するように貼り合わせられている。
したがって、本実施形態において液晶容量１２０は、画素電極１１８が液晶１０５を介してコモン電極１０８と対向することによって構成されることになる。
また、画素電極１１８のみならず、各列のデータ線１１４についても液晶１０５を介してコモン電極１０８と対向するので、これにより、図２において破線で示されるように、一種の容量Ｃが寄生することになる。

また、両基板の各対向面には、液晶分子の長軸方向が両基板間で例えば約９０度連続的に捻れるようにラビング処理された配向膜がそれぞれ設けられる一方、両基板の各背面側には配向方向に応じた偏光子がそれぞれ設けられる。
画素電極１１８とコモン電極１０８との間を通過する光は、液晶容量１２０に保持される電圧実効値がゼロであれば、液晶分子の捻れに沿って約９０度旋光する一方、当該電圧実効値が大きくなるにつれて、液晶分子が電界方向に傾く結果、その旋光性が消失する。このため、例えば透過型において、入射側と背面側とに、偏光子を偏光軸が配向方向に一致するようにそれぞれ配置させると、当該電圧実効値がゼロに近ければ、光の透過率が最大となって白色表示になる一方、電圧実効値が大きくなるにつれて透過する光量が減少して、ついには透過率が最小である黒色表示になる（ノーマリーホワイトモード）。

したがって、走査線に選択電圧を印加して、ＴＦＴ１１６をオン（導通）させるとともに、画素電極１１８に対して、データ線１１４およびオン状態のＴＦＴ１１６を介して、コモン電極１０８の電圧に対して、目標とする階調（明るさ）に応じた電圧だけ高位（正極性）または低位（負極性）の電圧を印加することにより、当該液晶容量１２０に、階調に応じた電圧実効値を保持させることが可能となる。
なお、走査線１１２が非選択電圧になると、ＴＦＴ１１６がオフ（非導通）状態となるが、このときのオフ抵抗が理想的に無限大とはならないので、液晶容量１２０から電荷が少なからずリークする。このオフリークの影響を少なくするために、蓄積容量１２５が画素毎に形成されている。この蓄積容量１２５の一端は、画素電極１１８（ＴＦＴ１１６のドレイン）に接続される一方、その他端は、全画素にわたって共通であって、コモン電極１０８と電気的に接続されている。

説明を図１に戻すと、制御回路２０は、表示領域１００を、走査線駆動回路１３０に対し垂直走査させるとともに、データ線駆動回路１４０に対し水平走査させる第１の機能と、当該水平走査の際に、後述するブロックの選択等を制御する第２の機能と、コモン電極１０８に対し、低位側電圧と高位側電圧とを交互に切り替えた信号ＬＣcomを供給する第３の機能とを有するものである。
このうち、第１の機能について、制御回路２０は、図示省略された外部上位装置から供給される画像データＤsに同期して、表示領域１００を垂直走査するための制御信号ＣtrYと、水平走査するための制御信号ＣtrXとを、それぞれ生成して出力する。ここで、画像データＤsは、画素１１０の明るさ（階調）を指定するディジタルデータであり、外部上位装置から、１垂直走査期間（１Ｆ）にわたって縦１０行×横１５列の配列を垂直および水平走査した順番で供給される。

次に、第２の機能について、制御回路２０は、制御信号ＣtrXにしたがった水平走査の際に、ブロックを順番に選択するため、および、１５列のデータ線１１４をプリチャージするための信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を出力する。
なお、制御信号ＣtrXには、液晶容量１２０に対する書込極性を指定する信号Ｐolが含まれる。詳細には、この信号Ｐolは、例えばＨレベルであれば、コモン電極１０８に対して画素電極１１８が高位となる正極性書込を指示し、Ｌレベルであれば、コモン電極１０８に対して画素電極１１８が低位となる負極性書込を指示するものであり、図４に示されるように、ある１垂直走査期間（１Ｆ）でみたときに、１水平走査期間（１Ｈ）毎にレベル反転する。このため、本実施形態では、液晶容量１２０に対する書込極性が走査線毎に反転する、いわゆる行反転となる。さらに、この信号Ｐolは、互いに隣接する２垂直走査期間同士で、同一の１水平走査期間（１Ｈ）に着目したとき、互いにレベル反転の関係となる。このため、本実施形態では、同一の液晶容量１２０に着目したときに、１垂直走査期間（１Ｆ）毎に、書込極性が反転することになる。なお、液晶容量１２０の書込極性を反転するのは、直流成分の印加による液晶１０５の劣化を防止するためである。

続いて、第３の機能について詳述すると、制御回路２０は、図５に示されるように、コモン電極１０８が、信号ＰolをＨレベルとして正極性書込を指定する１水平走査期間（１Ｈ）では、その開始時を起点とする期間ａで電圧ＣomHから電圧ＣomLまで低下し、期間ｂにわたって電圧ＣomLで一定となる一方、信号Ｐo lをＬレベルとして負極性書込を指定する１水平走査期間（１Ｈ）では、その開始時を起点とする期間ｃで電圧ＣomLから電圧ＣomHまで上昇し、期間ｄにわたって電圧ＣomHで一定となるように制御する。
なお、本実施形態において電圧ＣomL、ＣomHは、電源電圧Ｖddの半分に相当する電圧Ｖcを基準にして互いに対称の位置関係にあり、このうち、電圧ＣomLは電圧Ｖcの半分に相当し、電圧ＣomHは電源電圧Ｖddと電圧Ｖcとの中間に相当する。

ここで、本実施形態では、コモン電極１０８が抵抗分を有するととも、容量Ｃが寄生するために、理想的な矩形波（図４参照）を印加したときに、結果的にコモン電極１０８の電圧が図５に示されるように鈍化する場合と、コモン電極１０８が理想的な状態であって、信号ＬＣcomの波形が期間ａ、ｃでランプ波形となるように積極的に鈍化させる場合との双方を含む。いずれにせよ、本実施形態では、コモン電極１０８が、電圧ＣomL、ＣomHの一方から他方へと瞬時に切り替わらず、期間ａ、ｃにおいて徐々に変化するように構成されている。
本実施形態において、制御回路２０は、当該期間ａ、ｃにおいて信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を同時にＨレベルとして、後述するように、すべてのデータ線１１４をプリチャージする構成となっている。
なお、図４、図５において、論理信号として扱うことができる走査信号Ｇ１、Ｇ２、……、Ｇ１０や、信号Ｓ１等と、それ以外の電圧波形とについては、縦方向の電圧スケールを、便宜的に異ならせてある（後述する図６〜図９においても同様）。

走査線駆動回路１３０は、制御信号ＣtrYにしたがって、１、２、３、…、１０行目の走査線１１２を垂直走査して、当該垂直走査に応じた走査信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…、Ｇ１０を供給するものである。詳細には、走査線駆動回路１３０は、図４に示されるように、１垂直走査期間（１Ｆ）にわたって、１、２、３、…、１０行目の走査線１１２をそれぞれ１水平走査期間（１Ｈ）毎に順番に選択するとともに、選択した走査線１１２に対応する走査信号を、当該水平走査期間（１Ｈ）よりも若干狭めた期間でＨレベルに相当する選択電圧Ｖddとし、それ以外の走査線１１２の走査信号を、Ｌレベルに相当する非選択電圧Ｖssとするものである。なお、この非選択電圧Ｖssは、実際には電圧基準の接地電位Ｇnd（電圧ゼロ）である。
また、本実施形態において、走査信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…、Ｇ１０がＨレベルとなるタイミングは、図５に示されるように、期間ａ、ｃであって、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が同時にＨレベルとなる前としている。

データ線駆動回路１４０は、データ信号供給回路１４２と、各データ線１１４の一端に設けられたスイッチ１４４とを含む。ここで、データ信号供給回路１４２の構成について図３を参照して説明する。この図に示されるように、データ信号供給回路１４２は、分配器１８０と、ラッチ回路１８２、１８４と、セレクタ１８６、Ｄ／Ａ変換器１８８、バッファ回路１８９とを備える。
このうち、分配器１８０は、画素１行分の画像データＤsを、各列に対応したラッチ回路１８２に分配するものである。各列に対応するラッチ回路１８２は、それぞれ分配された画像データＤsをラッチするものであり、本実施形態では５列分毎にブロック化されている。詳細には、本実施形態では、データ線１１４の列数が「１５」であるので、ラッチ回路１８２は、３つのブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃに分類される。このうち、ブロックＢａは、図１において左から数えて１、４、７、１０、１３列目のデータ線１１４に対応するラッチ回路１８２から構成され、ブロックＢｂは、２、５、８、１１、１４列目のデータ線１１４に対応するラッチ回路１８２から構成され、ブロックＢｃは、３、６、９、１２、１５列目のデータ線１１４に対応するラッチ回路１８２から構成される。
一方、ラッチ回路１８４は、図示省略した制御回路によって電源投入直後に供給されたプリチャージ電圧を規定するデータを、電源が遮断されるまでラッチし続けるものである。このデータは、本実施形態では、例えばノーマリーホワイトモードにおいて最も暗い階調を指定する画像データに相当する。

セレクタ１８６は、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に応じてラッチ回路１８２、１８４を選択するものである。詳細には、セレクタ１８６は、信号Ｓ１だけがＨレベルの場合にブロックＢａに属するラッチ回路１８２を選択し、信号Ｓ２だけがＨレベルの場合にブロックＢｂに属するラッチ回路１８２を選択し、信号Ｓ３だけがＨレベルの場合にブロックＢｃに属するラッチ回路１８２を選択し、それぞれ選択したラッチ回路１８２によってラッチされた５列分の画像データＤsを出力する。
ただし、セレクタ１８６は、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がすべてＨレベルの場合、ラッチ回路１８４を選択して、当該ラッチ回路１８４によってラッチされたデータを、５列分共通に分配出力する。

Ｄ／Ａ変換器１８８は、セレクタ１８６の出力に対応して５列分設けられ、各々は、当該セレクタ１８６から出力された画像データＤsを、信号Ｐolによって正極性が指定されていれば、当該画像データＤsで指定された階調に応じた電圧だけ電圧ＣomLよりも高位のアナログ電圧に変換し、負極性が指定されていれば、当該画像データＤsで指定された階調に応じた電圧だけ電圧ＣomHよりも低位のアナログ電圧に変換する。
バッファ回路１８９は、Ｄ／Ａ変換器１８８の出力に対応して５列分設けられ、各々は、Ｄ／Ａ変換器１８８によって変換されたアナログ電圧信号の出力インピーダンスを低くして、データ信号供給回路１４２によるデータ信号として出力するものである。ここで、１、２または３列目のラッチ回路１８２によりラッチされた画像データＤsに基づくデータ信号をｄ１と表記する。同様に、４、５または６列目と、７、８または９列目と、１０列、１１または１２列目と、１３、１４または１５列目とによりラッチされた画像データＤsに基づくデータ信号を、それぞれｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５と表記する。

一方、図１に示されるように、各列のデータ線１１４には、スイッチ１４４の一端がそれぞれ接続されている。スイッチ１４４の他端は、左から数えて３列毎に共通接続されている。本実施形態において、列数は「１５」であるので、スイッチ１４４の他端の共通接続点は「５」となる。そして、これらの接続点に対し、左から順に、データ信号供給回路１４２によるデータ信号ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５がそれぞれ供給される。
また、スイッチ１４４のうち、１、４、７、１０、１３列目に対応するものは、信号Ｓ１がＨレベルとなったときにオンするものであり、同様に、２、５、８、１１、１４列目に対応するものは、信号Ｓ２がＨレベルとなったときにオンするものであり、３、６、９、１２、１５列目に対応するものは、信号Ｓ３がＨレベルとなったときにオンするものである。
スイッチ１４４がオフであるデータ線１１４は、電圧不確定のハイ・インピーダンス状態となるので、データ信号の電圧と、データ線の電圧とが一致しない場合がある。そこで、データ信号ｄ１が供給される１、２、３列目のデータ線１１４の電圧をｄ１ａ、ｄ１ｂ、ｄ１ｃと表記する。他のデータ線の電圧についても、図１に示されるように表記することにする。

次に、本実施形態に係る電気光学装置１０の動作について説明する。
走査線駆動回路１３０は、図３に示したように、走査信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…、Ｇ１０を順次排他的に１水平走査期間毎にＨレベルとする。そこでまず、走査信号Ｇ１がＨレベルとなる１水平走査期間について説明する。
走査信号Ｇ１がＨレベルとなる前に、１行１列から１行１５列までの画素１１０に対応する画素データＤsの１行分が、それぞれ対応する列のラッチ回路１８２に記憶される。また、この１水平走査期間については、信号ＰolがＨレベルとなって正極性書込が指定されるものとすると、図５に示されるように、コモン電極１０８は、期間ａにおいて電圧ＣomHから電圧ＣomLに低下する（ＬＣcom）。
一方、期間ａにおいて信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がすべてＨレベルになると、セレクタ１８６は、ラッチ回路１８４にラッチされているデータを選択して５列分共通に分配出力する。上述したように、ラッチ回路１８４でラッチされたデータは、最も暗い階調を指定する画像データに相当し、また、ここでは、正極性書込が指定されているので、５列のＤ／Ａ変換器１８８から出力される電圧は、最も暗い階調に相当する正極性の電圧ＶdHとなる。
また、期間ａにおいて、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が同時にＨレベルになると、すべてのスイッチ１４４がオンになる。このため、すべてのデータ線１１４は、当該電圧ＶdHにプリチャージされることになる。

期間ａにおいて、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がＬレベルになると、すべてのデータ線１１４は、ハイ・インピーダンス状態となる。一方、期間ａでは、コモン電極１０８が電圧ＣomHから電圧ＣomLに低下するので、当該コモン電極１０８に対し容量Ｃを介して電気的に結合し、かつ、ハイ・インピーダンス状態のデータ線１１４は、当該コモン電極１０８の電圧変動の影響を受けて、電圧ＶdHから低下する。ただし、すべてのデータ線１１４は、同じように電圧低下するので、プリチャージの効果が損なわれることはない。
なお、図５では、データ信号ｄ１〜ｄ５のうち、代表してデータ信号ｄ１の電圧変化と、このデータ信号ｄ１が分配される１、２および３列目のデータ線１１４のうち、１列目についての電圧ｄ１ａの変化とをそれぞれ示している。

期間ｂに至り、コモン電極１０８が電圧ＣomLで一定になると、ハイ・インピーダンス状態のデータ線１１４における電圧変化も停止する。
一方、期間ｂにおいて、制御回路２０は、まず信号Ｓ１だけをＨレベルとする。信号Ｓ１だけがＨレベルになると、セレクタ１８６は、ブロックＢａに属するラッチ回路１８２を選択して、これらラッチ回路１８２にラッチされた１行目であって１、４、７、１０、１３列目の画像データＤsを出力する。
ここでは、正極性書込が指定されているので、５列のＤ／Ａ変換器１８８からは、画像データＤsで指定された階調値に応じた電圧だけ、電圧ＣomLよりも高位側の電圧がそれぞれ出力される。このため、例えばデータ信号ｄ１は、信号Ｓ１だけがＨレベルとなる期間では、図において↑で示されるように、１行１列の画像データＤsで指定された階調値に応じた電圧だけ、電圧ＣomLよりも高位側電圧となる。他のデータ信号ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５も、それぞれ１行４列、１行７列、１行１０列、１行１３列の画像データＤsで指定された階調値に応じた電圧だけ、電圧ＣomLよりも高位側電圧となる。
また、期間ｂにおいて、信号Ｓ１だけがＨレベルになると、１、４、７、１０、１３列目のスイッチ１４４がオンになる。このため、データ信号ｄ１が１列目のデータ線１１４に供給され、同様に、データ信号ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が、４、７、１０、１３列目のデータ線１１４にそれぞれ供給される。

期間ｂでは走査信号Ｇ１がＨレベルとなっているので、１行目に位置する画素１１０におけるＴＦＴ１１６がオン状態にある。このため、１列目のデータ線１１４に供給されたデータ信号ｄ１は、１行１列の画素電極１１８に印加される。これにより、１行１列の液晶容量１２０には、コモン電極１０８の電圧ＣomLとデータ信号ｄ１の電圧との差、すなわち、１行１列の画像データＤsで指定された階調値に応じた電圧が書き込まれることになる。同様に、４、７、１０、１３列目のデータ線１１４に供給されたデータ信号ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５も１行４列、１行７列、１行１０列、１行１３列の画素電極１１８に印加される。これにより、１行４列、１行７列、１行１０列、１行１３列の液晶容量１２０には、それぞれ１行４列、１行７列、１行１０列、１行１３列の画像データＤsで指定された階調値に応じた電圧が書き込まれることになる。

続いて、期間ｂにおいて、制御回路２０は、信号Ｓ１をＬレベルとした後、信号Ｓ２だけをＨレベルとする。なお、信号Ｓ１がＬレベルになると、１、４、７、１０、１３列目のデータ線１１４は、スイッチ１４４のオフにより、ハイ・インピーダンス状態となるので、オフ直前のデータ信号ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５を維持することになる。
一方、信号Ｓ２だけがＨレベルになると、セレクタ１８６は、ブロックＢｂに属するラッチ回路１８２を選択して、１行目であって２、５、８、１１、１４列目の画像データＤsを出力する。このため、データ信号ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５は、それぞれ１行２列、１行５列、１行８列、１行１１列、１行１４列の画像データＤsで指定された階調値に応じた電圧だけ、電圧ＣomLよりも高位側電圧となる。
期間ｂにおいて、信号Ｓ２だけがＨレベルになると、２、５、８、１１、１４列目のスイッチ１４４がオンになるので、データ信号ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５は、２、５、８、１１、１４列目のデータ線１１４にそれぞれ供給される。これにより、１行２列、１行５列、１行８列、１行１１列、１行１４列の画素電極１１８に印加されて、１行２列、１行５列、１行８列、１行１１列、１行１４列の液晶容量１２０には、それぞれ１行２列、１行５列、１行８列、１行１１列、１行１４列の画像データＤsで指定された階調値に応じた電圧が書き込まれることになる。

そして、期間ｂにおいて、制御回路２０は、信号Ｓ２をＬレベルとした後、信号Ｓ３だけをＨレベルとする。なお、信号Ｓ２がＬレベルになると、２、５、８、１１、１４列目のデータ線１１４は、スイッチ１４４のオフにより、ハイ・インピーダンス状態となるので、オフ直前のデータ信号ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５を維持することになる。
一方、信号Ｓ３だけがＨレベルになると、セレクタ１８６は、ブロックＢｃに属するラッチ回路１８２を選択して、１行目であって３、６、９、１２、１５列目の画像データＤsを出力する。このため、データ信号ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５は、それぞれ１行３列、１行６列、１行９列、１行１２列、１行１５列の画像データＤsで指定された階調値に応じた電圧だけ、電圧ＣomLよりも高位側電圧となる。
期間ｂにおいて、信号Ｓ３だけがＨレベルになると、３、６、９、１２、１５列目のスイッチ１４４がオンになるので、データ信号ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５は、３、６、９、１２、１５列目のデータ線１１４にそれぞれ供給される。これにより、１行３列、１行６列、１行９列、１行１２列、１行１５列の画素電極１１８に印加されて、１行３列、１行６列、１行９列、１行１２列、１行１５列の液晶容量１２０には、それぞれ１行３列、１行６列、１行９列、１行１２列、１行１５列の画像データＤsで指定された階調値に応じた電圧が書き込まれることになる。

以上により１行１列から１行１５列までの画素電極１１８に対し、画像データＤsで指定された階調に応じた正極性電圧の書き込みが完了することになる。なお、この書き込みに並行して、分配器１８０には、２行１列から２行１５列までの画素１１０に対応する画素データＤsの１行分が上記供給装置から供給されて、１行目の画像データＤsが出力された直後のラッチ回路１８２に分配される。これより、１行目の画素１１０に対する書き込みが完了したときには、次の２行１列から２行１５列までの画素１１０に対応する画素データＤsの１行分が、それぞれラッチ回路１８２に記憶されることになる。

なお、制御回路２０は、信号Ｓ３をＬレベルとする。信号Ｓ３がＬレベルになると、３、６、９、１２、１５列目のデータ線１１４は、スイッチ１４４のオフにより、ハイ・インピーダンス状態となるので、オフ直前のデータ信号ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５を維持することになる。
この時点において、１〜１５列目のデータ線１１４は、各列において書き込んだ電圧、つまり、階調に応じた電圧となっている。

次に、走査信号Ｇ２がＨレベルとなる１水平走査期間について説明する。
走査信号Ｇ１がＨレベルとなったときに正極性書込が指定されていたので、走査信号Ｇ２がＨレベルとなる期間では、書込極性が反転して負極性書込が指定される。このため、図５に示されるように、コモン電極１０８は、期間ｃにおいて電圧ＣomLから電圧ＣomHに上昇する。
期間ｃにおいて信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が同時にＨレベルとなるまでは、各列のデータ線１１４は、ハイ・インピーダンス状態であるので、コモン電極１０８の電圧上昇に変動の影響を受けて、１行目の画素の階調に応じた電圧状態から一様に上昇する。１列目のデータ線１１４の電圧ｄ１ａでいえば、１行１列の画素の階調値に応じた電圧から上昇する。
そして、期間ｃにおいて信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がすべてＨレベルになると、セレクタ１８６は、ラッチ回路１８４にラッチされているデータを選択して５列分共通に分配出力する。この期間では、負極性書込が指定されているので、５列のＤ／Ａ変換器１８８から出力される電圧は、最も暗い階調に相当する負極性の電圧ＶdLとなる。このため、すべてのデータ線１１４では、画素の階調に応じた電圧状態から一様に上昇した状態がクリアされて、電圧ＶdLにプリチャージされることになる。
なお、期間ｃにおいて、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が再びＬレベルになると、すべてのデータ線１１４は、ハイ・インピーダンス状態となるので、当該コモン電極１０８の電圧変動の影響を受けて、電圧ＶdLから一様に上昇するが、すべてのデータ線１１４が同じように電圧上昇するので、プリチャージの効果が損なわれることはない。

期間ｄに至り、コモン電極１０８が電圧ＣomHで一定になると、ハイ・インピーダンス状態のデータ線１１４における電圧変化も停止する。一方、期間ｄにおいては、期間ｂと同様に、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が順番に排他的にＨレベルとなり、２行１列から２行１５列までの画素電極１１８に対し、画像データＤsで指定された階調に応じた負極性電圧の書き込みが完了することになる。
以降同様にして、奇数３、５、７、９行目に位置する画素１１０に対しては正極性書き込みがなされ、偶数４、６、８、１０行目に位置する画素１１０に対しては負極性書き込みがなされる。
そして、次の１垂直走査期間では、各行における書込極性が反転されて、詳細には、奇数行目に位置する画素１１０に対しては負極性書き込みがなされ、偶数行目に位置する画素１１０に対しては正極性書き込みがなされる。このように、１垂直走査期間毎に画素１１０に対する書込極性が入れ替えられるので、直流成分の印加に起因した液晶１０５の劣化が防止される。

本実施形態において、期間ａ、ｃにおいて、すなわち、コモン電極１０８が電圧ＣomL、ＣomHの一方から他方へと変化する期間において、データ線１１４をプリチャージする構成としている。ここで、このような構成による利点について、期間ａ、ｃではなく、期間ｂ、ｄの先頭において、すなわち、コモン電極１０８が電圧ＣomL、ＣomHが一定である期間の先頭において、データ線１１４をプリチャージする場合の問題について図７を参照して説明する。
図７は、期間ｂ、ｄの先頭期間において、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を同時にＨレベルとしてデータ線１１４をプリチャージする構成において、ｉ行１列の画素１１０に着目するとともに、当該画素を、例えば黒色に近い階調が複数フレームにわたって指定された場合に、１列目のデータ線１１４における電圧ｄ１ａと、ｉ行１列の画素電極１１８と、コモン電極１０８との電圧変化を示す図である。

この想定において、直前の１垂直走査期間で正極性書込が指定されて、ｉ行１列の画素電極１１８に、電圧ＣomLに対し当該階調に応じた電圧だけ高位の電圧が書き込まれたとすると、走査信号ＧｉがＨレベルとなって、かつ、信号Ｓ１がＨレベルとなるまで、当該画素電極は、コモン電極１０８に対し、書き込まれた電圧と電圧ＣomLとの差、すなわち、液晶容量１２０に保持された電圧を保持するように変化することになる（ＴＦＴ１１６のオフリークは説明を簡略化するために無視している）。
正極性書込の後では、負極性書込が指定されるので、コモン電極１０８は電圧ＣomLから電圧ＣomHに上昇する。この電圧上昇に追従するように、ｉ行１列の画素電極１１８の電圧も上昇する。このため、ｉ行ｊ列の液晶容量１２０に保持された電圧の絶対値が大きい場合、すなわち、ノーマリーホワイトモードにおいて暗い階調に対応する電圧が保持されている場合、ｉ行１列の画素電極１１８における電位は、電源電圧Ｖddを超えてしまうことになる。

このため、走査信号ＧｉがＨレベルになってＴＦＴ１１６がオンしても、当該ＴＦＴ１１６のドレイン（画素電極１１８）が電源電圧を超えているので、階調値に応じた電圧の書き込みが不充分となってしまう。
なお、ここでは、コモン電極１０８が電圧ＣomLから電圧ＣomHに上昇する場合について説明しているが、正極性書込が指定されて、コモン電極１０８が電圧ＣomHから電圧ＣomLに下降する場合においては、ｉ行１列の画素電極１１８における電圧は、接地電位Ｇndを下回ってしまうことになる。このため、走査信号ＧｉがＨレベルになってＴＦＴ１１６がオンしても、当該ＴＦＴ１１６のドレインが電源電圧を下回っているので、同様に、階調値に応じた電圧の書き込みが不充分となってしまう。

これを解消するためには、単純には、
（１）走査信号のＨレベルに相当する電圧を高くする、
が考えられるが、（１）については、図示しない電源回路の構成が複雑化するだけでなく、ＴＦＴ１１６の耐圧を高くする必要があり、さらに、高電圧化により低消費電力化を阻害する大きな要因となる。
そこで、本実施形態では、コモン電極１０８が電圧ＣomL、ＣomHの一方から他方へと変化する期間において、データ線１１４をプリチャージする構成を採用した。これにより、図６に示されるように、コモン電極１０８の電圧変化によって、ハイ・インピーダンス状態のデータ線１１４が接地電位Ｇndから電圧Ｖddまで電源電圧の範囲を超えてしまうことが防止されるので、階調値に応じた電圧の書き込みを充分に行うことが可能となるのである。

なお、同様な効果は、
（２）コモン電極の電圧ＣomL、ＣomHが一定である期間ｂ、ｄの終了直前においてデータ線１１４をプリチャージする、
ことによっても得られる。
ただし、（２）のように、コモン電極の電圧ＣomL、ＣomHが一定である期間においてデータ線１１４をプリチャージする構成では、画素を増やして高精細画像を表示する場合に対応できない。すなわち、画素数が増えると、走査線線およびデータ線数が増加するが、１垂直走査期間（１Ｆ）を一定である条件下において、走査線数が増加すると、１水平走査期間（１Ｈ）が短縮するとともに、データ線数の増加に伴って、必然的にブロック数も増えるので、コモン電極の電圧ＣomL、ＣomHが一定である、という限られた時間内で、プリチャージを実行すると、その分、各ブロックを選択するための期間が浸食されて、各ブロックを選択するための期間を確保することができなくなるためである。

このように、本実施形態では、コモン電極１０８が電圧ＣomL、ＣomHの一方から他方へと変化する期間において、データ線１１４をプリチャージするので、データ線１１４や画素電極１１８の電位が電源電圧範囲を超えてしまうことが防止される。これにより、本実施形態では、画素１１０のスイッチング素子であるＴＦＴ１１６に対し、高い耐圧特性が要求されることなく、また、走査線駆動回路１３０による走査信号の電圧範囲も狭くて済むので、コモン電極１０８の電圧ＣomL、ＣomHの切り替えによって、Ｄ／Ａ変換器１８８の出力電圧範囲が狭まる効果と合わせて、構成の簡易化を、より一層進めることが可能となる。

なお、本実施形態では、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が同時にＨレベルとなる期間、すなわち、データ線１１４のプリチャージ期間の開始から終了までの期間が、コモン電極１０８が電圧ＣomL、ＣomHの一方から他方へと変化する過渡的な期間に完全に含まれるようにしたが、当該プリチャージ期間の開始端または終了端の少なくとも一方が、コモン電極１０８の電圧ＣomL、ＣomHの一方から他方への変化期間に含まれるようにしても良い。
すなわち、図８に示されるように、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が同時にＨレベルとなるプリチャージ開始タイミングを、コモン電極１０８が電圧ＣomLで一定の期間ｂ（電圧ＣomHでの一定の期間ｄ）の終了間際とし、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が同時にＬレベルとなるプリチャージ終了タイミングを、コモン電極１０８が電圧ＣomHから電圧ＣomLに変化する期間ｃ（電圧ＣomLから電圧ＣomHに変化する期間ａ）に含ませるようにしても良いし、図９に示されるように、プリチャージ開始タイミングを、コモン電極１０８が電圧ＣomHから電圧ＣomLに変化する期間ａ（電圧ＣomLから電圧ＣomHに変化する期間ｃ）の終了間際に含ませ、プリチャージ終了タイミングを、コモン電極１０８が電圧ＣomLで一定の期間ｂ（電圧ＣomHでの一定の期間ｄ）となるようにしても良い。

また、実施形態では、走査信号が、期間ａまたはｃの途中でＨレベルとなったが、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が順番かつ排他的にＨレベルとなる期間において、少なくともＨレベルとなる構成であれば良い。
実施形態では、プリチャージ期間では、いずれかの走査信号がＨレベルとして、データ線１１４だけでなく、選択行に対応する画素電極１１８にもプリチャージ電圧が印加される構成としたが、プリチャージ期間では、いずれの走査信号をＬレベルとして、選択行に対応する画素電極１１８にもプリチャージ電圧が印加されないような構成としても良い（例えば図８参照）。

上述した実施形態では、同一画素についての書込極性の変更周期を１垂直走査期間（１フレーム）としたが、その理由は、液晶容量１２０に対して直流成分の印加を防止するためなので、その反転については２以上のフレーム周期としても良い。
さらに、実施形態では、電圧無印加状態において白色を表示するノーマリーホワイトモードとしたが、電圧無印加状態において黒色を表示するノーマリーブラックモードとしても良い。
また、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３画素で１ドットを構成して、カラー表示を行うとしても良い。
表示領域１００は透過型に限られず、反射型や、両者の中間的な半透過半反射型であっても良い。
さらに、各ブロックを順番に選択するのはなく、ブロック化しないで各データ線１１４を順番に選択しても良いし、プリチャージ後、すべてのデータ線１１４を一括して選択しても良い。

なお、上述した実施形態では、３つのブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃに分けたが、データ線１１４の列数に応じて、４以上のブロックに分けても良い。
また、実施形態では、プリチャージ電圧を、最も暗い階調に相当する電圧としたが、別の階調に相当する電圧であっても良いし、コモン電極１０８の電圧ＣomH、ＣomLとしても良い。
また、正極性と負極性とで、同じ階調に相当する電圧としても良いし、異ならせても良い。さらに、正極性、負極性とで同一、例えば振幅中心の電圧Ｖcとしても良い。

次に、上述した実施形態に係る電気光学装置１０を表示装置として有する電子機器のいくつかについて説明する。
図１０は、実施形態に係る電気光学装置１０を用いた携帯電話１２００の構成を示す斜視部である。
この図に示されるように、携帯電話１２００は、複数の操作ボタン１２０２のほか、受話口１２０４、送話口１２０６とともに、上述した電気光学装置１０を備えるものである。なお、電気光学装置１０のうち、表示領域１００以外の構成要素については電話器に内蔵されるので、外観としては現れない。

次に、上述した電気光学装置上述した実施形態に係る電気光学装置１０をライトバルブとして用いた３板式プロジェクタについて説明する。図１１は、そのの構成を示す平明図である。
このプロジェクタ２１００において、ライトバルブに入射させるための光は、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）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）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。

ここで、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの構成は、上述した実施形態における電気光学装置１０の表示領域１００と同様であり、外部上位装置（図示省略）から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの各色に対応する画像データでそれぞれ駆動されるものである。
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、各色の画像が合成された後、レンズユニット１８２０によって正転拡大投影されるので、スクリーン２１２０には、カラー画像が表示されることとなる。

なお、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、左右反転像を表示させる構成となっている。

電気光学装置１０が適用される電子機器としては、図１０に示した携帯電話や、図１１に示したプロジェクタの他にも、デジタルスチルカメラや、ノートパソコン、液晶テレビ、ビューファインダ型（またはモニタ直視型）のビデオレコーダ、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装置として、上述した電気光学装置１０が適用可能であることは言うまでもない。そして、いずれの電子機器においても、構成の簡易化が図られる。

本発明の実施形態に係る電気光学装置の構成を示すブロック図。 同電気光学装置における画素の構成を示す図。 同電気光学装置におけるデータ信号供給回路の構成を示す図。 同電気光学装置における走査信号等を示す図。 同電気光学装置における各部の電圧波形を示す図。 同電気光学装置における各部の電圧波形を示す図。 比較例における各部の電圧波形を示す図。 変形例における走査信号やデータ信号等を示す図。 変形例における走査信号やデータ信号等を示す図。 実施形態に係る電気光学装置を用いた携帯電話の構成を示す図。 実施形態に係る電気光学装置を用いたプロジェクタの構成を示す図。

符号の説明

１０…電気光学装置、２０…制御回路、１００…表示領域、１０５…液晶、１０８…コモン電極、１１０…画素、１１２…走査線、１１４…データ線、１１６…ＴＦＴ、１１８…画素電極、１２０…液晶容量、１３０…走査線駆動回路、１４０…データ線駆動回路、１２００…携帯電話、２１００…プロジェクタ。

Claims (5)

1. 複数の走査線と、
   複数のデータ線と、
   前記複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素電極と、
   前記画素電極に対向するコモン電極と、
   前記コモン電極に対し、所定電圧の高位電圧と前記高位電圧より相対的に低い低位電圧とが予め定められた周期で切り替わるコモン信号を供給する制御回路と、
   前記複数の走査線を所定の順番で選択するように、前記コモン電極が前記高位電圧または前記低位電圧の一方から他方に変化する期間内で非選択電位から選択電位に変化する走査信号を走査線に供給する走査線駆動回路と、
   前記データ線と前記画素電極との間にて、前記走査信号によって導通状態または非導通状態となるスイッチング素子と、
   前記コモン信号が前記高位電圧または前記低位電圧の一方から他方に変化する期間内で前記走査信号が非選択電位から選択電位に変化した後に、前記複数のデータ線を所定の電位にプリチャージするとともに、前記走査線が選択された期間であって、前記コモン信号が前記高位電圧または前記低位電圧に保たれている期間に、前記データ線に対し画素の階調に応じたデータ信号を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。
2. 前記プリチャージの開始時から終了時までの期間が、前記コモン電極が前記高位電圧または前記低位電圧の一方から他方に変化する期間に含まれる
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記プリチャージの開始時が、前記コモン電極が前記高位電圧または前記低位電圧の一方から他方に変化する期間に含まれ、
   前記プリチャージの終了時が、前記コモン電極が前記高位電圧または前記低位電圧の他方で一定である期間に含まれる
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
4. 複数の走査線と、
   複数のデータ線と、
   前記複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素電極と、
   前記画素電極に対向するコモン電極と、
   前記データ線と前記画素電極との間にて、前記走査線に供給される走査信号によって導通状態または非導通状態となるスイッチング素子と、
   前記コモン電極に対し、所定電圧の高位電圧と前記高位電圧より相対的に低い低位電圧とを予め定められた周期で切り替わるコモン信号を供給する制御回路と、を備えた電気光学装置の駆動方法であって、
   前記複数の走査線を所定の順番で選択するように、前記コモン電極が前記高位電圧または前記低位電圧の一方から他方に変化する期間内で非選択電位から選択電位に変化させる前記走査信号を前記走査線に供給し、
   前記コモン信号が前記高位電圧または前記低位電圧の一方から他方に変化する期間内で前記走査信号が非選択電位から選択電位に変化した後に、前記複数のデータ線を所定の電位にプリチャージし、
   前記走査線が選択された期間であって、前記コモン信号が前記高位電圧または前記低位電圧に保たれている期間に、前記データ線に対し画素の階調に応じたデータ信号を供給する、
   ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
5. 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を備える
   ことを特徴とする電子機器。

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