JP5617152B2 - 電気光学装置、駆動方法および電子機器 - Google Patents
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Description
一方、画素電極を薄膜トランジスタ(thin film transistor:以下「TFT」と称する)により駆動するアクティブマトリクス型では、いわゆるプッシュダウン(フィールドスルー、突き抜けとも呼ばれる)が発生する。さらに、液晶容量のリークは、正極性の電圧を保持する場合と負極性の電圧を保持する場合とで異なる。
このため、画素電極に印加する電圧の極性基準と対向電極に印加する電圧と一致させると、同じ階調に相当する正・負極性の電圧であっても、正極性の電圧を保持する場合と負極性電圧の電圧を保持する場合とで液晶容量の電圧実効値が異なって、液晶容量に直流成分が印加されてしまうことになる。
一方、フリッカーを打ち消す成分を予めデータ信号に加える構成では、その補正量を記憶するための回路が別途必要となる。
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1つは、対向電極の電圧を再調整することなく、さらには、フリッカーを打ち消す成分を予めデータ信号に加えることなく、フリッカーの発生を抑えることが可能な技術を提供することにある。
まず、本発明の第1実施形態に係る電気光学装置について説明する。図1は、第1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1は、表示パネル10と処理回路50と光センサ70とに大別される。このうち、処理回路50は、制御回路52、表示データ処理回路54、および、D/A変換回路56を含み、表示パネル10の動作等を制御する回路モジュールであって、表示パネル10とは、例えばFPC(flexible printed circuit)基板によって接続される。
表示データ処理回路54は、外部上位装置から供給される表示データVideoを、制御回路52による制御にしたがって、一旦内部メモリ(図示省略)に記憶した後、表示パネル10の駆動に同期して読み出すものである。
なお、表示データVideoは、表示パネル10における画素の階調を指定するデータであり、特に波形については図示しないが、周期16.7ミリ秒(周波数60Hz)で1フレーム分(表示パネル10の全画素分)を供給する。また、D/A変換回路56は、読み出された表示データを、アナログのデータ信号Vidに変換するものである。
この図に示されるように、表示パネル10は、表示領域100の周辺に走査線駆動回路130およびデータ線駆動回路140を内蔵した周辺回路内蔵型となっている。表示領域100では、480行の走査線112が行(X)方向に延在するように設けられ、また、640列のデータ線114が列(Y)方向に延在するように、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、さらに、480行の走査線112と640列のデータ線114との交差に対応して、画素110がそれぞれ配列している。したがって、本実施形態では、表示領域100において画素110が縦480行×横640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、各画素110については互いに同一構成なので、i行j列に位置する画素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のゲート電極はi行目の走査線112に接続される一方、そのソース電極はj列目のデータ線114に接続され、そのドレイン電極は液晶容量120の一端である画素電極118に接続されている。また、液晶容量120の他端は、対向電極108に接続されている。この対向電極108は、全ての画素110にわたって共通であって、時間的に一定の電圧LCcomが印加されている。
なお、本実施形態では、液晶容量120において保持される電圧実効値がゼロに近ければ、液晶容量を通過する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の黒色表示になるノーマリーホワイトモードに設定されている。
したがって、液晶容量120を透過する光は、画素毎に異ならせることが可能であり、これにより、表示領域100において画像が形成される。なお、形成された画像は、ユーザに直視され、または、後述するプロジェクタのように拡大投射されて視認される。いずれにしても、この形成された画像が光センサ70によって撮像されることになる。
この図に示されるように、1フレームの期間において走査線112は、それぞれ2回選択される。ここで、フレームとは、1枚の画像を表示パネル10に表示させるのに要する期間をいうが、表示データVideoは、上述したように周期16.7ミリ秒で供給されるので、1フレームとは、この周期の16.7ミリ秒と一致する。
制御回路52は、デューティ比が50%のクロック信号Clyを、1フレームの期間にわたって走査線数に等しい480周期分出力する。なお、クロック信号Clyの1周期分の期間をHと表記している。
また、制御回路52は、クロック信号Clyの1周期分のパルス幅を有するスタートパルスDya、Dybを、それぞれクロック信号ClyがHレベルの立ち上がり時において、それぞれ次のように出力する。すなわち、制御回路52は、スタートパルスDyaを1フレームの期間の最初(すなわち第1フィールドの最初)に出力する一方、スタートパルスDybを、スタートパルスDybを出力してからクロック信号Clyの240周期分を出力した(すなわち、1フレームの半分期間が経過した)タイミングTで出力する。ただし、制御回路52は、光センサ70の出力結果に応じてスタートパルスDybを、後述するように、タイミングTに対し、クロック信号Clyの周期を単位とした分だけ時間的に前方側または後方側に出力する場合がある。
ここで、スタートパルスDya、Dybは交互に出力され、このうち、スタートパルスDyaは、1フレームの開始タイミング、すなわち16.7ミリ秒毎に出力される。このため、スタートパルスDyaを特定すると、必然的にスタートパルスDybも特定できるので、図1、図2等においては、特に両者を区別することなく、スタートパルスDyとして表記している場合がある。
このため、スタートパルスDyaの供給によって走査線は、あるフレームの第1から第2フィールドまでにわたって画面下方向にむかって1、2、3、4、…、480行目の順番で、クロック信号Clyの半周期の期間をおいて選択される一方、スタートパルスDybの供給によって走査線は、あるフレームの第2フィールドから次フレームの第1フィールドまでにわたって画面下方向にむかって1、2、3、4、…、480行目の順番で、スタートパルスDyaの供給を契機とする選択の合間にて選択されることになる。
すなわち、D/A変換回路56は、クロック信号ClyがLレベルのときに選択された行に位置する画素の表示データVidについては正極性に、クロック信号ClyがHレベルのときに選択された行に位置する画素の表示データVidについては負極性に、それぞれ変換する。換言すれば、D/A変換回路56は、スタートパルスDyaの供給を契機として選択された行に位置する画素の表示データVidについては正極性に、スタートパルスDybの供給を契機として選択された行に位置する画素の表示データVidについては負極性に、それぞれ変換する。
まず、制御回路52は、外部上位装置から供給される表示データVideoを、表示データ処理回路54の内部メモリに記憶させた後、表示パネル10においてある行の走査線を選択するとき、当該行の表示データを記憶速度の倍の速度で読み出すとともに、表示データの読み出しに合わせて、サンプリング信号S1〜S640が順番にHレベルとなるように、制御信号Ctrl-xを介してサンプリング信号出力回路142を制御する。なお、読み出された表示データは、D/A変換回路56によって、アナログのデータ信号Vidに変換される。
一方、241行目の走査線112が選択されて走査信号G241がHレベルになると、241行目に位置する画素110におけるTFT116がすべてオンする。このため、データ線114にサンプリングされたデータ信号Vidの負極性電圧がそのまま画素電極118に印加される。このため、241行目であって1、2、3、4、…、639、640列の画素における液晶容量120には、表示データVideoで指定された階調に応じた負極性電圧が書き込まれて、保持されることになる。
1行目の走査線112が選択されて走査信号G1がHレベルになると、1行目に位置する画素110におけるTFT116がすべてオンし、これにより、データ線114にサンプリングされたデータ信号Vidの電圧が画素電極118に印加される。このため、1行目であって1〜640列の画素における液晶容量120には、表示データVideoで指定された階調に応じた正極性の電圧が書き込まれて、保持されることになる。
なお、タイミングTにおいてスタートパルスDybが供給される場合であれば、第2フィールドにおいて、走査線112が1、241、2、242、3、243、4、244、…、240、480行目という順番で選択されるともに、同一行における書込極性が反転される。このため、1〜240行目の画素に対しては階調に応じた負極性電圧が書き込まれ、241〜480行目の画素に対しては階調に応じた正極性電圧が書き込まれて、それぞれ保持されることになる。
この図において、電圧Vb(+)、Vb(-)は、それぞれ最低階調の黒色に相当する正極性、負極性電圧であり、基準電圧Vcを中心に対称の関係にある。表示データVideoで指定される階調値の十進値が「0」のときに最低階調の黒色を指定し、以後当該十進値が大きくなるにつれて明るい階調を指定する場合、本実施形態はノーマリーホワイトモードであるから、データ信号Vidの電圧は、正極性に変換する場合であれば、階調値が大きくなるにつれて電圧Vb(+)から低位側に振られた電圧となり、負極性に変換する場合であれば、電圧Vb(-)から高位側に振られた電圧となる。
続いて選択されるi行目では、正極性書込が指定されるので、走査信号GiがHレベルになる期間のうち、例えばサンプリング信号S1がHレベルになる期間に、データ信号Vidは、i行1列の画素の階調に応じた正極性電圧となり、以降、サンプリング信号の変化に合わせて、2、3、4、…、640列の画素の階調に応じた正極性電圧に変化する。
なお、第2フィールドでは、i行目よりも後に(i+240)行目の走査線が選択されるので、走査信号Giが先にHレベルになるとともに、書込極性が反転するので、データ信号Vidの電圧波形は図6に示される通りとなる。
図5および図6においてデータ信号Vidの電圧を示す縦スケールは、便宜的に他の信号における縦スケールよりも拡大してある。また、サンプリング信号S640がLレベルに変化してからサンプリング信号S1がHレベルに変化するまでの期間にわたって黒色に相当する電圧となっているが、その理由は、タイミングずれなどの理由により誤って画素に書き込まれても、表示に寄与させないためである。
スタートパルスDybがタイミングTで供給される場合、第1および第2フィールドの期間は、クロック信号Clyの240周期分であるから、各画素において液晶容量120に正極性電圧が保持される期間と負極性電圧が保持される期間とは半分ずつとなる。
本実施形態において、スタートパルスDybがタイミングTで供給される場合、第1および第2フィールドの期間は互いに等しく、各画素において液晶容量120に正極性電圧が保持される期間と負極性電圧が保持される期間とはフレームの期間の半分ずつとなるので、液晶容量120には直流成分が印加されないはずである。
しかしながら、経年変化などによりTFTのプッシュダウン量や、液晶容量におけるリーク量が工場出荷時から変化したとき、電圧LCcomは、もはや最適値ではなくなり、液晶容量120に直流成分が印加されることになる。そこで次に、本実施形態において、経年変化が発生しても、液晶容量に直流成分が印加するのを防止するための動作について説明する。
このため、図10に示されるように、スタートパルスDybの供給を契機とする選択により書き込まれる負極性電圧の保持期間は、スタートパルスDyaの供給を契機とする選択により書き込まれる正極性電圧の保持期間よりも長くなる。したがって、上半分の画素において負極性で保持された電圧実効値が高められ、下半分の画素(液晶容量)において正極性で保持された電圧実効値よりも低められるので、画面の上半分は下半分よりも暗くなる方向に変化する。
制御回路52は、この制御によって、画面の上半分と下半分とで同じ明るさとなれば、スタートパルスDybをタイミングT(-2)で固定する。なお、制御回路52は、画面の上半分と下半分とが同じ明るさとなるまで、スタートパルスDybをクロック信号Clyの1周期分ずつ段階的に早める動作を繰り返す。
このとき、制御回路52は、図11に示されるように、スタートパルスDybを、タイミングTよりもクロック信号Clyの1周期分だけ遅らせたタイミングT(+1)に変更して出力する。このため、第1フィールドの期間はクロック信号Clyの241周期分となるのに対し、第2フィールドの期間はクロック信号Clyの239周期分となる。
このため、図12に示されるように、スタートパルスDybの供給を契機とする選択により書き込まれる負極性電圧の保持期間は、スタートパルスDyaの供給を契機とする選択により書き込まれる正極性電圧の保持期間よりも短くなる。したがって、上半分の画素において負極性で保持された電圧実効値が低められるとともに、下半分の画素(液晶容量)において正極性で保持された電圧実効値よりも高められるので、画面の上半分は下半分よりも明るくなる方向に変化する。
制御回路52は、この制御によって、画面の上半分と下半分とで同じ明るさとなれば、スタートパルスDybをタイミングT(+1)で固定する一方、なおも画面の上半分の方が下半分よりも相対的に暗ければ、画面の上半分と下半分とが同じ明るさとなるまで、スタートパルスDybをクロック信号Clyの1周期分ずつ段階的に遅らせる動作を繰り返す。
この第1実施形態において、スタートパルスDyaの供給を契機として選択された行に位置する画素については正極性に、スタートパルスDybの供給を契機として選択された行に位置する画素については負極性にそれぞれ変換したが、反対に、スタートパルスDyaの供給を契機として選択された行に位置する画素については負極性に、スタートパルスDybの供給を契機として選択された行に位置する画素については正極性にそれぞれ変換しても良い。
また、制御回路52は、光センサによって検出された画面の上半分領域の画素と下半分領域の画素との明るさが一致しているのか否かを検出したが、これは、多数画素の明るさの平均値をみるので誤差が少ないと考えられるからであり、複数の画素(液晶容量)の特性差が無視できるのであれば、同一の画素について正極性で保持された電圧実効値に応じた明るさと、負極性で保持された電圧実効値に応じた明るさとを比較することと同視できるためである。
次に、本発明の第2実施形態に係る電気光学装置について説明する。図13は、第2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。
この図で示される電気光学装置1が、第1実施形態に係る電気光学装置(図1参照)と相違するところは、光センサ70に替えて温度センサ72を有し、制御回路52が温度センサ72による検出結果を考慮して表示パネルを制御する点にある。したがって、以下においては、この相違点を中心に説明することにする。
工場出荷時に設定された電圧LCcomは、例えば常温(25度)での使用を前提としているので、常温から外れるにつれて、液晶容量120に直流成分が印加されることになる。したがって、第2実施形態では、リーク量の温度特性を予め求めておき、制御回路52が、当該温度特性に応じて、すなわち、温度センサ72により検出した温度に対応するリーク量を考慮してスタートパルスDybのシフト方向(時間的に前か後か)および量(クロック信号Clyの何周期分)を決定する構成となる。
このような構成によっても、対向電極の電圧を再調整することなく、さらには、フリッカーを打ち消す成分を予めデータ信号に加えることなく、フリッカーの発生を抑えることが可能となる。
ここで、光源の累積点灯時間、表示パネルの使用時間については、表示パネルの経年変化として扱うこともできるが、これらの時間を計測する回路を設けて、この計測時間を考慮してスタートパルスDybのシフト方向および量を決定しても良い。
なお、この構成では、表示パネル10の機種、製造ロットまたは個体毎に、階調値のヒスグラムの累積値に対し、最適なスタートパルスDybのシフト方向および量を予め求めて、数式化またはテーブル化しておく必要がある。
上述した実施形態については、様々な応用・変形が可能である。
例えば、第1実施形態では、スタートパルスDybがタイミングTで出力される場合であれば、走査線112が、第1フィールドでは、241、1、242、2、243、3、…、480、240行目という順番で選択し、第2フィールドでは、1、241、2、242、3、243、…、240、480行目という順番で選択するという飛び越し走査(領域走査駆動)としたが、図15に示されるように、第1および第2フィールドのそれぞれにおいて、1、2、3、4、…、479、480行目という順番で選択しても良い。
したがって、図15に示されるように、第1フィールドではスタートパルスDyaの供給を契機として走査線が選択され、第2フィールドではスタートパルスDybの供給を契機として走査線が選択される。
ここで、帰線期間Fb 1、Fb2を、それぞれ表示データVideoの帰線期間の半分ずつとすると、第1および第2フィールドの期間は、互いに等しくなるので、経年変化の影響がなければ、正極性で保持された電圧実効値と負極性で保持された電圧実効値とがほぼ等しくなる。このため、第2フィールドの中間タイミングQにおいて、表示領域100における上半分の領域(負極性電圧が保持されている領域)と、下半分の領域(正極性電圧が保持されている領域)とでは、図8(a)に示されるように、明るさがほぼ等しくなる。
このとき、図8(b)に示されるように、上半分の領域が下半分の領域よりも明るければ、ノーマリーホワイトモードにおいて負極性で保持されている電圧実効値が正極性で保持されている電圧実効値よりも低いことを示しているので、制御回路52は、スタートパルスDy bをタイミングTよりも1段早めて、図16に示されるように、負極性の電圧を保持する第2フィールドの期間を長くし、正極性の電圧を保持する第1フィールドの期間を短くする。このような動作を、タイミングPにおいて上半分の領域と下半分の領域との明るさが等しくなるまで繰り返す。
ここで、スタートパルスDybをタイミングTよりも早める場合に、その限界は、図16に示されるように、帰線期間Fb1がゼロとなるまでである。
ここで、スタートパルスDybをタイミングTよりも遅らせる場合に、その限界は、図17に示されるように、帰線期間Fb2がゼロとなるまでである
また、スタートパルスDya、Dybの双方の供給タイミングを変化させても良い。ただし、スタートパルスDya、Dybの双方の供給タイミングを変化させると、表示データVideoの供給に対して、表示パネルに供給する表示データが同期しなくなり、フレームが一致しなくなるので、複数フレームの1回の割合で両者が非同期(コマ落ち、または、メモリ再読み出し)が発生する。
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。
次に、上述した実施形態に係る電気光学装置を用いた電子機器の例について説明する。図18は、上述した電気光学装置1の表示パネル10をライトバルブとして用いた3板式プロジェクタの構成を示す平面図である。
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。
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。
Claims (3)
- 複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応してそれぞれ設けられ、各々は、前記走査線が選択されたときに、前記データ線に供給されたデータ信号の電圧と当該電圧の保持期間とに応じた階調となる複数の画素を有する電気光学装置であって、
1フレームを構成する第1および第2フィールドのそれぞれにおいて前記複数の走査線を所定の順番で選択する走査線選択回路と、
前記第1フィールドで一の走査線が選択された場合に、当該一の走査線に位置する画素に対し、当該画素の階調に応じた電圧であって、所定の電位を基準として高位である正極性または低位である負極性のいずれか一方の極性の電圧を前記データ信号として当該画素に対応するデータ線に供給し、前記一の走査線とは異なる他の走査線が選択された場合に、前記他の走査線に位置する画素に対し、当該画素の階調に応じた電圧であって、前記正極性または前記負極性のいずれか他方の極性の電圧を前記データ信号として当該画素に対応するデータ線に供給し、
前記第2フィールドで前記一の走査線が選択された場合に、当該一の走査線に位置する画素に対し、当該画素の階調に応じた電圧であって、前記正極性または前記負極性のいずれか他方の極性の電圧を前記データ信号として当該画素に対応するデータ線に供給し、前記他の走査線が選択された場合に、前記他の走査線に位置する画素に対し、当該画素の階調に応じた電圧であって、前記正極性または前記負極性のいずれか一方の極性の電圧を前記データ信号として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、
正極性の電圧が供給された画素と負極性の電圧が供給された画素とを撮像する光センサと、
前記光センサにより撮像された前記一の走査線に位置する画素が、階調が互いに等しく、前記第1および第2フィールドとにおいて同じ階調となるように、前記複数の走査線の選択開始と同期する前記第2フィールドの開始タイミングを変化させることにより、前記1フレームの期間長に対する前記第1および第2フィールドの期間長を制御する制御回路と、
を具備し、
前記走査線選択回路は、一のフレームの第1および第2フィールドにわたって、前記複数の走査線のうち、所定の走査線を開始点として、所定方向に所定の間隔をおいて順番に選択するとともに、前記一のフレームの第2フィールドおよび次のフレームの第1フィールドにわたって、前記開始点とした走査線から前記所定方向に順番に前記おいた間隔で選択し、
前記光センサは、一のフィールドの期間の終了時点において、前記正極性の電圧が供給された複数の画素からなる領域、および、前記負極性の電圧が供給された複数の画素からなる領域を撮像する
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交差に対応してそれぞれ設けられ、各々は、前記走査線が選択されたときに、前記データ線に供給されたデータ信号の電圧と当該電圧の保持期間とに応じた階調となる複数の画素を有する電気光学装置の駆動方法であって、
1フレームを構成する第1および第2フィールドのそれぞれにおいて前記複数の走査線を所定の順番で選択するとき、一のフレームの第1および第2フィールドにわたって、前記複数の走査線のうち、所定の走査線を開始点として、所定方向に所定の間隔をおいて順番に選択するとともに、前記一のフレームの第2フィールドおよび次のフレームの第1フィールドにわたって、前記開始点とした走査線から前記所定方向に順番に前記おいた間隔で選択し、
前記第1フィールドで一の走査線が選択された場合に、当該一の走査線に位置する画素に対し、当該画素の階調に応じた電圧であって、所定の電位を基準として高位である正極
性または低位である負極性のいずれか一方の極性の電圧を前記データ信号として当該画素に対応するデータ線に供給し、前記一の走査線とは異なる他の走査線が選択された場合に、前記他の走査線に位置する画素に対し、当該画素の階調に応じた電圧であって、前記正極性または前記負極性のいずれか他方の極性の電圧を前記データ信号として当該画素に対応するデータ線に供給し、
前記第2フィールドで前記一の走査線が選択された場合に、当該一の走査線に位置する画素に対し、当該画素の階調に応じた電圧であって、前記正極性または前記負極性のいずれか他方の極性の電圧を前記データ信号として当該画素に対応するデータ線に供給し、前記他の走査線が選択された場合に、前記他の走査線に位置する画素に対し、当該画素の階調に応じた電圧であって、前記正極性または前記負極性のいずれか一方の極性の電圧を前記データ信号として当該画素に対応するデータ線に供給し、
一のフィールドの期間の終了時点において、正極性の電圧が供給された複数の画素からなる領域と、負極性の電圧が供給された複数の画素からなる領域とを撮像し、
撮像した前記一の走査線に位置する画素が、階調が互いに等しく、前記第1および第2フィールドとにおいて同じ階調となるように、前記複数の走査線の選択開始と同期する前記第2フィールドの開始タイミングを変化させることにより、前記1フレームの期間長に対する前記第1および第2フィールドの期間長を制御する
ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。 - 請求項1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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