JP5552954B2 - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶素子等の電気光学素子を利用して画像を表示する技術に関連する。
複数の走査線と複数の信号線との各交差に対応して画素回路が行列状に配列された電気光学装置が従来から提案されている。特許文献1には、複数の信号線を所定本毎に区分した複数の集合(以下「配線群」という)の各々について、当該配線群の各信号線に所定のプリチャージ電位を一斉に供給してから、各画素回路の指定階調に応じた階調電位を当該配線群の各信号線に対して書込期間毎に時分割で供給する構成が開示されている。
特開2009−116247号公報
しかし、特許文献1の構成では、信号線の電位がプリチャージ電位から目標の階調電位まで完全には到達しない場合(以下「書込不足」という)が発生し得る。各書込期間の時間長を充分に確保すれば書込不足は解消される。しかし、動画ボケを防止する倍速駆動や視差画像を時分割で表示する立体視表示の実現、あるいは表示画像の高精細化の実現のためには、各画素回路に対する階調電位の供給を高速化する必要があり、書込期間の時間長を充分に確保することは困難である。また、駆動能力が高い駆動回路を採用すれば、信号線の電位を短時間で目標の階調電位に到達させることも可能ではあるが、回路規模や消費電力が増大するという問題が発生する。以上の事情を考慮して、本発明は、回路規模や消費電力を抑制しながら各画素回路に対する階調電位の書込不足を防止することを目的とする。
以上の課題を解決するために、本発明の電気光学装置は、複数の走査線と複数の信号線との各交差に対応して配置されて走査線の選択時の信号線の電位に応じた階調を表示する複数の画素回路と、書込期間を含む選択期間毎に複数の走査線の各々を順次に選択する走査線駆動回路と、書込期間の開始前のプリチャージ期間にてプリチャージ電位に設定されるとともに書込期間にて時分割で各画素回路の指定階調に応じた階調電位に設定される制御信号を制御線に供給する信号供給回路と、複数の信号線の各々と制御線との接続を制御する複数のスイッチと、複数のスイッチの各々を、プリチャージ期間にて複数のスイッチを一斉にオン状態に制御し、書込期間内の複数の単位期間の各々にて順次にオン状態に制御する制御回路とを具備し、制御回路は、複数の単位期間のうちプリチャージ期間の経過後の最初の単位期間(例えば単位期間U[1])を他の書込期間と比較して長い時間(例えば時間長ta)に設定する。本発明の電気光学装置は、表示装置として各種の電子機器(例えば携帯電話機や投射型表示装置)に搭載され得る。
以上の構成においては、プリチャージ期間の直後の単位期間が長い時間に設定されるから、プリチャージ電位と階調電位との差異が大きい場合でも、信号線の電位を確実にプリチャージ電位から階調電位に変化させる(すなわち書込不足を抑制する)ことが可能である。また、信号供給回路や複数のスイッチの駆動能力を過度に強化する必要はないから、回路規模や消費電力を抑制しながら書込不足を抑制できるという利点がある。
本発明の好適な態様において、信号供給回路は、制御信号のプリチャージ電位を基準電位に対して第1極性の電位に設定し、制御信号の階調電位を、第1選択期間内(例えば垂直走査期間V1内の各選択期間H内)の書込期間にて第1極性の電位に設定するともに第2選択期間内(例えば垂直走査期間V2内の各選択期間H内)の書込期間にて第1極性とは逆極性の電位に設定し、制御回路は、第1選択期間内の書込期間では複数の単位期間を相等しい時間長(例えば時間長tb)に設定し、第2選択期間内の書込期間では複数の単位期間のうち最初の単位期間を他の書込期間と比較して長い時間(例えば時間長ta)に設定する。以上の構成においては、信号線の電位がプリチャージ電位から基準電位を跨いで階調電位に変化する場合(すなわち信号線の電位の変化が大きい場合)には、最初の単位期間が長い時間長に設定されることで書込不足が抑制され、プリチャージ電位と階調電位とが基準電位に対して同極性である場合には、複数の単位期間が相等しい時間長に設定されることで例えば単位期間の時間長の相違に起因した表示斑を防止することが可能である。
本発明の電気光学装置は、複数の信号線を所定本毎に複数の配線群に区分して配線群毎に時分割で階調電位を供給する構成に対して格別に好適である。以上の観点に係る電気光学装置は、複数の走査線と複数の信号線との各交差に対応して配置されて走査線の選択時の信号線の電位に応じた階調を表示する複数の画素回路と、書込期間を含む選択期間毎に複数の走査線の各々を順次に選択する走査線駆動回路と、書込期間の開始前のプリチャージ期間にてプリチャージ電位に設定されるとともに書込期間にて時分割で各画素回路の指定階調に応じた階調電位に設定される制御信号を、複数の信号線を区分した各配線群に対応する制御線に供給する信号供給回路と、各配線群に対応する複数の分配回路であって、当該配線群の各信号線と当該配線群に対応する制御線との接続を制御する複数のスイッチを各々が含む複数の分配回路と、各分配回路の複数のスイッチを、プリチャージ期間にて一斉にオン状態に制御し、書込期間内の複数の単位期間の各々にて順次にオン状態に制御する制御回路とを具備し、制御回路は、複数の単位期間のうちプリチャージ期間の経過後の最初の単位期間を他の書込期間と比較して長い時間に設定する。
本発明の第1実施形態に係る電気光学装置のブロック図である。 画素回路の回路図である。 電気光学装置の動作の説明図である。 信号線駆動回路のブロック図である。 第2実施形態に係る電気光学装置の動作の説明図である。 電子機器の形態(パーソナルコンピュータ)を示す斜視図である。 電子機器の形態(携帯電話機)を示す斜視図である。 電子機器の形態(投射型表示装置)を示す斜視図である。
<A:第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る電気光学装置100のブロック図である。電気光学装置100は、画像を表示する表示機器として様々な電子機器に搭載される液晶装置である。図1に示すように、電気光学装置100は、複数の画素回路PIXが平面状に配列された画素部10と、各画素回路PIXを駆動する駆動回路20と、駆動回路20を制御する制御回路30とを具備する。駆動回路20は、走査線駆動回路22と信号線駆動回路24とを含んで構成される。
画素部10には、相互に交差するM本の走査線12とN本の信号線14とが形成される(M,Nは自然数)。画素部10内のN本の信号線14は、相隣接するK本(Kは2以上の自然数)を単位としてJ個の配線群(ブロック)B[1]〜B[J]に区分される(J=N/K)。複数の画素回路PIXは、各走査線12と各信号線14との交差に対応して配置されて縦M行×横N列の行列状に配列する。
図2は、各画素回路PIXの回路図である。図2に示すように、各画素回路PIXは、液晶素子42と選択スイッチ44とを含んで構成される。液晶素子42は、相対向する画素電極421および共通電極423と両電極間の液晶425とで構成された電気光学素子である。画素電極421と共通電極423との間の印加電圧に応じて液晶425の透過率が変化する。なお、以下の説明では便宜的に、画素電極421が共通電極423と比較して高電位である場合の液晶素子42の印加電圧を正極性と表記し、画素電極421が低電位である場合の印加電圧を負極性と表記する。
選択スイッチ44は、走査線12にゲートが接続されたNチャネル型の薄膜トランジスターで構成され、液晶素子42(画素電極421)と信号線14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。したがって、画素回路PIX(液晶素子42)は、選択スイッチ44がオン状態に制御されたときの信号線14の電位(後述の階調電位VG)に応じた階調を表示する。なお、液晶素子42に対して並列に接続される補助容量等の図示は省略されている。
図1の制御回路30は、同期信号を含む各種の信号の出力で駆動回路20を制御する。例えば、制御回路30は、各画素回路PIXの階調を時分割で指定する画像信号VIDを信号線駆動回路24に供給する。また、各配線群B[j](j=1〜J)内の信号線14の本数に相当するK系統の選択信号SEL[1]〜SEL[K]や、液晶素子42の印加電圧の極性を指定する極性信号POLが制御回路30から信号線駆動回路24に供給される。図3に示すように、制御回路30は、液晶素子42の印加電圧の極性が垂直走査期間V(V1,V2)毎に反転するように極性信号POLを生成する(フレーム反転)。ただし、極性反転の周期は任意に変更される。
図1の走査線駆動回路22は、各走査線12に走査信号G[1]〜G[M]を供給することでM本の走査線12の各々を順次に選択する。図3に示すように、第m行の走査線12に供給される走査信号G[m]は、各垂直走査期間V内のM個の選択期間(水平走査期間)Hのうち第m番目の選択期間Hにてハイレベル(走査線12の選択を意味する電位)に設定される。走査線駆動回路22が第m行の走査線12を選択すると、第m行のN個の画素回路PIXの各選択スイッチ44がオン状態に遷移する。
図1の信号線駆動回路24は、走査線駆動回路22による各走査線12の選択に同期してN本の信号線14の各々の電位を制御する。図4は、信号線駆動回路24のブロック図である。図4に示すように、信号線駆動回路24は、信号供給回路52と信号分配回路54とを含んで構成される。信号供給回路52と信号分配回路54とは、相異なる配線群B[j]に対応するJ本の制御線16で相互に接続される。信号供給回路52は、集積回路(チップ)の形態で実装され、走査線駆動回路22および信号分配回路54は、画素回路PIXとともに基板の表面に形成された薄膜トランジスターで構成される。ただし、走査線駆動回路22および信号線駆動回路24の実装の形態は任意に変更される。
図4の信号供給回路52は、相異なる配線群B[j]に対応するJ系統の制御信号C[1]〜C[J]を各制御線16に並列に供給する。図3に示すように、走査線駆動回路22が走査線12を選択する各選択期間Hはプリチャージ期間TPREと書込期間TWRTとを含んで構成される。信号供給回路52は、各選択期間Hのプリチャージ期間TPREにて制御信号C[1]〜C[J]を所定のプリチャージ電位VPREに設定する。プリチャージ電位VPREは、所定の基準電位VREF(例えば制御信号C[j]の振幅中心となる電位)に対して負極性の電位に設定される。
また、信号供給回路52は、第m行の走査線12が選択される選択期間H内の書込期間TWRTにおいて、制御信号C[j]を、第m行の走査線12と配線群B[j]のK本の信号線14との各交差に対応するK個の画素回路PIXの指定階調に応じた階調電位VGに時分割で設定する。各画素回路PIXの指定階調は、制御回路30から供給される画像信号VIDで規定される。基準電位VREFに対する階調電位VGの極性は極性信号POLに応じて設定される。すなわち、信号供給回路52は、図3に示すように、極性信号POLが負極性(−)を指示する垂直走査期間V1内の各選択期間Hの書込期間TWRTでは、基準電位VREFに対して負極性の範囲で指定階調に応じた階調電位VGを設定し、極性信号POLが正極性(+)を指示する垂直走査期間V2内の各選択期間Hの書込期間TWRTでは、基準電位VREFに対して正極性の範囲で指定階調に応じた階調電位VGを設定する。
図4に示すように、信号分配回路54は、相異なる配線群B[j]に対応するJ個の分配回路56[1]〜56[J]を具備する。第j番目の分配回路56[j]は、第j番目の制御線16に供給される制御信号C[j]を配線群B[j]のK本の信号線14の各々に分配する回路(デマルチプレクサ)であり、配線群B[j]の相異なる信号線14に対応するK個のスイッチ58[1]〜58[K]を含んで構成される。分配回路56[j]の第k番目のスイッチ58[k]は、配線群B[j]のK本の信号線14のうち第k列目の信号線14とJ本の制御線16のうち第j番目の制御線16との間に介在して両者間の電気的な接続(導通/非導通)を制御する。制御回路30が生成した各選択信号SEL[k]は、J個の分配回路56[1]〜56[J]の各々における第k番目のスイッチ58[k](信号分配回路54内で合計J個のスイッチ58[k])のゲートに並列に供給される。
図3に示すように、制御回路30は、各選択期間H内のプリチャージ期間TPREにてK系統の選択信号SEL[1]〜SEL[K]を一斉にアクティブレベル(スイッチ58[k]をオン状態に遷移させる電位)に設定する。したがって、各選択期間H内のプリチャージ期間TPREでは、信号分配回路54内の全部のスイッチ58[k]がオン状態に遷移し、N本の信号線14の各々(さらには各画素回路PIX内の画素電極421)にプリチャージ電位VPREが供給される。以上のように各画素回路PIXに対する階調電位VGの供給前(書込前)に各信号線14の電位がプリチャージ電位VPREに初期化されるから、表示画像の階調斑(縦クロストーク)を防止することが可能である。
他方、各選択期間H内の書込期間TWRTにおいて、制御回路30は、K系統の選択信号SEL[1]〜SEL[K]をK個の単位期間U[1]〜U[K]にて順番にアクティブレベルに設定する。したがって、第m行の走査線12が選択される選択期間H内の単位期間U[k]では、分配回路56[1]〜56[J]の各々におけるK個のスイッチ58[1]〜58[K]のうち第k番目のスイッチ58[k](信号分配回路54内で合計J個のスイッチ58[k])がオン状態に遷移し、各配線群B[j]の第k列目の信号線14に制御信号C[j]の階調電位VGが供給される。すなわち、書込期間TWRTでは、J個の配線群B[1]〜B[J]の各々において当該配線群B[j]内のK本の信号線14に階調電位VGが時分割で供給される。第m番目の選択期間H内の単位期間U[k]において、階調電位VGは、第m行の走査線12と配線群B[j]の第k列目の信号線14との交差に対応する画素回路PIXの指定階調に応じて設定される。
図3に示すように、制御回路30は、書込期間TWRT内のK個の単位期間U[1]〜U[K]のうちプリチャージ期間TPREの経過後の最初の単位期間U[1]の時間長(選択信号SEL[1]のパルス幅)taを、他の単位期間U[2]〜U[K]の時間長(選択信号SEL[2]〜SEL[K]のパルス幅)tbと比較して長い時間に設定する。すなわち、プリチャージ期間TPREの直後の単位期間U[1]では他の単位期間U[2]〜U[K]と比較して長時間にわたって階調電位VGが信号線14(各配線群B[j]内の第1列目の信号線14)に供給される。
以上に説明したように、プリチャージ期間TPREの直後の単位期間U[1]には長い時間長taが確保されるから、各配線群B[j]の第1列目の信号線14に供給される階調電位VGとプリチャージ電位VPREとの差異が大きい場合でも、信号線14の電位を単位期間U[1]内にてプリチャージ電位VPREから階調電位VGに確実に変化させる(すなわち書込不足を抑制する)ことが可能である。他方、単位期間U[2]〜U[K]は単位期間U[1]と比較して短い時間tbに設定されるから、全部の単位期間U[1]〜U[K]を長い時間taに設定した場合と比較して各書込期間TWRTの時間長が短縮される。したがって、各画素回路PIXに対する階調電位VGの供給(書込動作)が高速化されるという利点もある。また、単位期間U[1]を時間長taに設定することで書込不足が抑制されるから、信号線駆動回路24(信号分配回路54)の駆動能力を過度に強化する必要はない。したがって、回路規模や消費電力を抑制しながら書込不足が抑制される。
<B:第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態を説明する。なお、以下に例示する各態様において作用や機能が第1実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
図5は、第2実施形態の電気光学装置100の動作の説明図である。図5に示すように、プリチャージ期間TPREの経過後における信号線14の電位の変化量δ(VPRE→VG)は、書込期間TWRTでの階調電位VGとプリチャージ電位VPREとが基準電位VREFに対して逆極性である場合(垂直走査期間V2)に、両電位が同極性である場合(垂直走査期間V1)と比較して顕著となる。図5に示すように、第2実施形態でも第1実施形態と同様に、プリチャージ電位VPREは基準電位VREFに対して負極性の電位に設定される。したがって、階調電位VGが基準電位VREFに対して正極性の電位に設定される垂直走査期間V2(液晶素子42に正極性の電圧を印加する場合)にて階調電位VGの書込不足が発生し易い。換言すると、階調電位VGがプリチャージ電位VPREと同極性に設定される垂直走査期間V1では、階調電位VGの書込不足は顕在化しない。
そこで、極性信号POLが正極性を指示する垂直走査期間V2では、第1実施形態と同様に、各選択期間H内の書込期間TWRTの最初の単位期間U[1]を他の単位期間U[2]〜U[K]と比較して長い時間長taに設定し、極性信号POLが負極性を指示する垂直走査期間V1では、各選択期間H内の書込期間TWRTの全部(K個)の単位期間U[1]〜U[K]を相等しい時間長tbに設定する。書込期間TWRTの時間長は垂直走査期間V1と垂直走査期間V2とで共通する。ただし、垂直走査期間V1内の各書込期間TWRT(選択期間H)を、単位期間U[1]を時間長taに設定する必要がない分だけ、垂直走査期間V2内の各書込期間TWRTと比較して短い時間に設定した構成も採用され得る。
第2実施形態においても、垂直走査期間V2では第1実施形態と同様の効果が実現される。また、第2実施形態では、垂直走査期間V1内の各書込期間TWRTにおいてK個の単位期間U[1]〜U[K]が相等しい時間長tbに設定されるから、例えば各単位期間U[k]の時間長の相違に起因した表示斑の発生の可能性が解消されるという利点もある。
<C:変形例>
以上の各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は適宜に併合され得る。
(1)変形例1
プリチャージ電位VPREは適宜に変更される。例えば、プリチャージ電位VPREを基準電位VREFに対して正極性の電位に設定した構成や、階調電位VGの極性(極性信号POL)に応じてプリチャージ電位VPREを変化させる構成(垂直走査期間V1と垂直走査期間V2とでプリチャージ電位VPREが相違する構成)も採用され得る。
(2)変形例2
以上の各形態では、各選択期間Hがプリチャージ期間TPREを含む構成(すなわち、走査線12の選択でオン状態となった選択スイッチ44を経由してプリチャージ電位VPREが画素電極421まで到達する構成)を例示したが、選択期間Hの開始前に各信号線14にプリチャージ電位VPREを供給する構成(すなわち、プリチャージ期間TPREにて走査線12を選択せず、プリチャージ電位VPREを画素電極421までは到達させない構成)も採用され得る。何れの構成においても信号線14がプリチャージ電位VPREに初期化されるから、表示画像の階調斑は抑制される。
(3)変形例3
各選択期間H内の書込期間TWRTにてスイッチ58[1]〜58[K]をオン状態に遷移させる順番を順次に変化させる構成も採用され得る。例えば特開2004−45967号公報に開示された構成が採用される。以上の構成では、時間長taに設定される単位期間U[k]が、スイッチ58[1]をオン状態に遷移させる単位期間U[1]に固定されずに随時に変更される。スイッチ58[1]〜58[K]の選択の順番に関わらず、書込期間TWRTのうちプリチャージ期間TPREの経過後の最初の単位期間U[k]を長い時間長taに設定する構成が好適である。
(4)変形例4
N本の信号線14をJ個の配線群B[1]〜B[J]に区分する構成は省略され得る。すなわち、以上の各形態における1個の配線群B[j]のみに着目した構成にも本発明は適用される。
(5)変形例5
液晶素子42は電気光学素子の例示に過ぎない。本発明に適用される電気光学素子について、自身が発光する自発光型と外光の透過率や反射率を変化させる非発光型(例えば液晶素子42)との区別や、電流の供給によって駆動される電流駆動型と電界(電圧)の印加によって駆動される電圧駆動型との区別は不問である。例えば、有機EL素子,無機EL素子,LED(Light Emitting Diode),電界電子放出素子(FE(Field-Emission)素子),表面伝導型電子放出素子(SE(Surface conduction Electron emitter)素子),弾道電子放出素子(BS(Ballistic electron Emitting)素子),電気泳動素子、エレクトロクロミック素子など様々な電気光学素子を利用した電気光学装置100に本発明は適用される。すなわち、電気光学素子は、電流の供給や電圧(電界)の印加といった電気的な作用に応じて階調(透過率や輝度などの光学的な特性)が変化する電気光学物質(例えば液晶425)を利用した被駆動素子(典型的には、階調信号に応じて階調が制御される表示素子)として包括される。
<D:応用例>
以上の各形態に例示した電気光学装置100は、各種の電子機器に利用され得る。図6から図8には、電気光学装置100を採用した電子機器の具体的な形態が例示されている。
図6は、電気光学装置100を採用した可搬型のパーソナルコンピュータの斜視図である。パーソナルコンピュータ2000は、各種の画像を表示する電気光学装置100と、電源スイッチ2001やキーボード2002が設置された本体部2010とを具備する。
図7は、電気光学装置100を適用した携帯電話機の斜視図である。携帯電話機3000は、複数の操作ボタン3001およびスクロールボタン3002と、各種の画像を表示する電気光学装置100とを備える。スクロールボタン3002を操作することによって、電気光学装置100に表示される画面がスクロールされる。
図8は、電気光学装置100を適用した投射型表示装置(3板式のプロジェクタ)4000の模式図である。投射型表示装置4000は、相異なる表示色(赤色,緑色,青色)に対応する3個の電気光学装置100(100R,100G,100B)を含んで構成される。照明光学系4001は、照明装置(光源)4002からの出射光のうち赤色成分rを電気光学装置100Rに供給し、緑色成分gを電気光学装置100Gに供給し、青色成分bを電気光学装置100Bに供給する。各電気光学装置100は、照明光学系4001から供給される各単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4003は、各電気光学装置100からの出射光を合成して投射面4004に投射する。
なお、本発明に係る電気光学装置が適用される電子機器としては、図6から図8に例示した機器のほか、携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistants),デジタルスチルカメラ,テレビ,ビデオカメラ,カーナビゲーション装置,車載用の表示器(インパネ),電子手帳,電子ペーパー,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,プリンタ,スキャナ,複写機,ビデオプレーヤ,タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。
100……電気光学装置、10……画素部、PIX……画素回路、12……走査線、14……信号線、16……制御線、20……駆動回路、22……走査線駆動回路、24……信号線駆動回路、30……制御回路、42……液晶素子、44……選択スイッチ、52……信号供給回路、54……信号分配回路、56[1]〜56[J]……分配回路、58[1]〜58[K]……スイッチ、B[1]〜B[J]……配線群。

Claims (3)

  1. 走査線と、
    第1、第2および第3の信号線と、
    前記走査線と前記第1の信号線との交差に対応して配置された第1の画素と、
    前記走査線と前記第2の信号線との交差に対応して配置された第2の画素と、
    前記走査線と前記第3の信号線との交差に対応して配置された第3の画素と、
    プリチャージ期間と前記プリチャージ期間後の書き込み期間を含む選択期間に前記走査線を選択する走査線駆動部と、
    前記プリチャージ期間に前記第1、第2および第3の信号線にプリチャージ電位を供給する第1の供給部と、
    前記書き込み期間のうちの第1の書き込み期間に前記第1の信号線に第1の電位を供給し、前記書き込み期間のうちの前記第1の書き込み期間の後の第2の書き込み期間に前記第2の信号線に第2の電位を供給し、前記書き込み期間のうちの前記第2の書き込み期間の後の第3の書き込み期間に前記第3の信号線に第3の電位を供給する第2の供給部とを備え、
    前記プリチャージ電位と前記第1の電位とが基準電位に対して異なる極性の電位である場合の前記第1の書き込み期間は、前記第2の書き込み期間と前記第3の書き込み期間よりも長く、前記プリチャージ電位と前記第1の電位とが基準電位に対して同じ極性の電位である場合の前記第1の書き込み期間よりも長い
    ことを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記プリチャージ電位と前記第1の電位とが基準電位に対して同じ極性の電位である場合の前記第1の書き込み期間は、前記第2の書き込み期間と同じ長さである
    ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の電気光学装置を具備する電子機器。
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