JP6428079B2 - 電気光学装置の駆動方法、電気光学装置、及び電子機器 - Google Patents

電気光学装置の駆動方法、電気光学装置、及び電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、電気光学装置の駆動方法、電気光学装置、及び電子機器に関する。
上記電気光学装置として、例えば、画素電極をスイッチング制御する素子としてトランジスターを画素ごとに備えたアクティブ駆動方式の液晶装置が知られている。液晶装置は、例えば、直視型ディスプレイやライトバルブなどにおいて用いられている。
このような液晶装置に光が入射すると、液晶パネルを構成する液晶材料や配向膜などと入射光とが光化学反応を起こし、反応生成物としてイオン性不純物が発生することがある。また、液晶パネルの製造過程で、シール材や封止材などから液晶層に拡散するイオン性不純物もあることが知られている。特に、投射型表示装置(プロジェクター)の光変調手段(ライトバルブ)に用いられる液晶装置では、入射光の光束密度が直視型の液晶装置に比べて高くなるので、イオン性不純物が表示に影響を及ぼすことを抑制する必要がある。
イオン性不純物の表示に対する影響を抑制する手段として、例えば、特許文献1には、有効画素領域を複数に分割し、領域毎に振幅を変える(言い換えれば、領域毎に異なる電位にする)ことによって印加される横電界により、イオン性不純物を有効画素領域より外側の領域に掃引する方法が開示されている。
特開2008−292861号公報
しかしながら、上記特許文献1の方法では、振幅の違いによって印加される横電界の電圧が小さく、イオン性不純物の掃き出し効率が悪いという課題がある。また、上記特許文献1では、領域毎に電圧値を異ならせる具体的な方法が開示されていないという課題がある。
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]本適用例に係る電気光学装置の駆動方法は、第1基板と、前記第1基板と対向配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に配置された電気光学層と、を備えた電気光学装置の駆動方法であって、前記第1基板を覆うように配置される第1配線に電気的に接続された第1画素電極に第1信号を印加し、前記第1配線の隣りに配置される第2配線に電気的に接続された第2画素電極に第2信号を印加し、前記第2信号は、前記第1信号に対して位相が所定の量遅れていることを特徴とする。
本適用例によれば、第1配線に対して第2配線の位相が遅れるように第1信号、及び第2信号をそれぞれの配線に印加するので、第1画素電極と第2画素電極との間に生ずる電界の分布が、第1配線から第2配線の方向に向かって移動する。これにより、電気光学層の中に含まれるイオン性不純物を第1配線から第2配線の方向に掃き寄せることができる。
[適用例2]上記適用例に係る電気光学装置の駆動方法において、前記第2配線を挟むように前記第1配線に対して対向配置される第3配線に電気的に接続された第3画素電極に第3信号を印加し、前記第3信号は、前記第2信号に対して位相が前記所定の量遅れていることが好ましい。
本適用例によれば、第3配線に、第2信号より遅れる位相の第3信号を印加する、言い換えれば、第1配線、第2配線、第3配線の順に位相が遅れるように信号を印加するので、各画素電極間に生ずる電界の分布が、第1配線から第3配線の方向に向かって移動する。これにより、電気光学層の中に含まれるイオン性不純物を第1配線から第3配線の方向に掃き寄せることができる。
[適用例3]上記適用例に係る電気光学装置の駆動方法において、前記第1信号の周波数は、10mHz〜50mHzであることが好ましい。
本適用例によれば、上記周波数の信号を画素電極に印加するので、イオン性不純物の移動に追従させることが可能となり、効率よくイオン性不純物を第1配線から第3配線の方向に掃引することができる。
[適用例4]上記適用例に係る電気光学装置の駆動方法において、前記第1信号の電圧の時間平均と基準電位差が略0Vであることが好ましい。
本適用例によれば、印加する各信号の電圧の時間平均と基準電位差が略0V(具体的には、例えば、100mV以下)、つまり、基準電位に対して高電位と低電位とに遷移するので(交流信号)、画素電極に(+)の電位が印加された場合には画素電極に(−)のイオン性不純物が引き寄せられ、画素電極に(−)の電位が印加された場合には画素電極に(+)のイオン性不純物が引き寄せられる。このような信号を印加することにより、第1配線から第2配線の方向に向かって電界を移動させることが可能となり、(+)(−)どちらのイオン性不純物であっても、掃き寄せることができる。
[適用例5]上記適用例に係る電気光学装置の駆動方法において、前記電気光学層の温度に応じて前記第1信号の周波数を変えることが好ましい。
本適用例によれば、イオン性不純物の移動度は温度に依存することから、温度に応じて信号の周波数を決める必要がある。これにより、例えば、電気光学層の温度が常温よりも高ければ、周波数を大きくすることにより、早くイオン性不純物を掃引することができる。電気光学層の温度が常温よりも低ければ、周波数を小さくすることにより、イオン性不純物の移動速度に付いていくことが可能となり、確実にイオン性不純物を掃き寄せることができる。
[適用例6]上記適用例に係る電気光学装置の駆動方法において、前記第1配線、及び前記第2配線は、走査線であることが好ましい。
本適用例によれば、第1配線〜第3配線が走査線であるので、行方向のライン反転駆動法を用いることにより、第1配線から第3配線の方向に向かって、位相が遅れた信号を走査線ごとに印加することができる。
[適用例7]上記適用例に係る電気光学装置の駆動方法において、前記走査線は、有効画素領域の長辺に沿って配置されており、前記有効画素領域の中央から外側に向かって、前記第1配線、前記第2配線の順に配置されることが好ましい。
本適用例によれば、有効画素領域の中央にある走査線(第1配線)を境に有効画素領域の外側に向かって第2配線、第3配線を配置し、第1配線から第3配線の方向に向かってイオン性不純物を掃引する、言い換えれば、有効画素領域の短辺と並行の方向にイオン性不純物を掃引するので、長辺に沿うように掃引する方法と比較して、早く掃引することができる。
[適用例8]上記適用例に係る電気光学装置の駆動方法において、前記第1信号の波形は、矩形波、正弦波、三角波のいずれかであることが好ましい。
本適用例によれば、矩形波、正弦波、三角波のいずれかを用いるので、位相が120°ずつ遅延した信号を形成できる。よって、第1配線から第3配線の方向に、イオン性不純物を掃引することができる。信号波形を作りやすい順序としては、例えば、矩形波、三角波、正弦波の順である。最適な信号波形としては、正弦波である。
[適用例9]本適用例に係る電気光学装置の駆動方法は、第1基板と、前記第1基板と対向配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に配置された電気光学層と、前記第1基板を覆うように配置された第1配線と、前記第1配線の隣りに配置された第2配線と、前記第1配線と第1スイッチング素子を介して電気的に接続された第1画素電極と、前記第2配線と第2スイッチング素子を介して電気的に接続された第2画素電極と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子に電気的に接続された選択配線と、を備え、前記選択配線に電圧を印加して前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子を選択したとき、前記第1配線は第1信号が印加され、かつ、前記第2配線は前記第1信号とは異なる位相の第2信号が印加されることを特徴とする。
本適用例によれば、複数の第1画素電極に対して複数の第2画素電極の位相が異なる(遅れるように)信号を印加するので、第1画素電極と第2画素電極との間に生ずる電界の分布が、第1配線から第2配線の方向に向かって移動する。これにより、電気光学層の中に含まれるイオン性不純物を第1配線から第2配線の方向に掃き寄せることができる。
[適用例10]上記適用例に係る電気光学装置の駆動方法において、前記第2配線を挟むように前記第1配線に対して対向配置される第3配線と、前記第3配線と第3スイッチング素子を介して電気的に接続された第3画素電極と、を備え、前記選択配線に電圧を印加して前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子を選択したとき、前記第3配線は前記第1信号及び前記第2信号とは異なる位相の第3信号が印加されることを特徴とする。
本適用例によれば、第3配線に、第2信号より遅れる(第2信号とは異なる)位相の第3信号を印加する、言い換えれば、第1配線、第2配線、第3配線の順に位相が遅れるように信号を印加するので、各画素電極間に生ずる電界の分布が、第1配線から第3配線の方向に向かって移動する。これにより、電気光学層の中に含まれるイオン性不純物を第1配線から第3配線の方向に掃き寄せることができる。
[適用例11]本適用例に係る電気光学装置は、第1基板と、前記第1基板と対向配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に配置された電気光学層と、を備え、前記第1基板を覆うように配置される第1画素電極と、前記第1画素電極と電気的に接続され第1信号が印加される第1配線と、第2画素電極と、前記第1配線の隣りに配置され、前記第2画素電極と電気的に接続され、第2信号が印加される第2配線と、を備え、前記第2信号の位相は、前記第1信号の位相に対して所定の量遅れることを特徴とする。
本適用例によれば、第1配線に対して第2配線の位相が遅れるように第1信号、及び第2信号がそれぞれの配線に印加されるので、第1画素電極と第2画素電極との間に生ずる電界の分布が、第1配線から第2配線の方向に向かって移動する。これにより、電気光学層の中に含まれるイオン性不純物を第1配線から第2配線の方向に掃き寄せることができる。
[適用例12]上記適用例に係る電気光学装置において、第3画素電極と、前記第2配線を挟むように前記第1配線に対して対向配置され、前記第3画素電極と電気的に接続され、第3信号が印加される第3配線と、をさらに備え、前記第3信号の位相は、前記第2信号の位相に対して、前記所定の量遅れることが好ましい。
本適用例によれば、第3配線に、第2信号より遅れる位相の第3信号が印加される、言い換えれば、第1配線、第2配線、第3配線の順に位相が遅れるように信号が印加されるので、各画素電極間に生ずる電界の分布が、第1配線から第3配線の方向に向かって移動する。これにより、電気光学層の中に含まれるイオン性不純物を第1配線から第3配線の方向に掃き寄せることができる。
[適用例13]上記適用例に係る電気光学装置において、前記第1信号の周波数は、10mHz〜50mHzであることが好ましい。
本適用例によれば、上記周波数の信号を画素電極に印加するので、イオン性不純物の移動に追従させることが可能となり、効率よくイオン性不純物を第1配線から第3配線の方向に掃引することができる。
[適用例14]上記適用例に係る電気光学装置において、前記第1信号の電圧の時間平均と基準電位との電位差が略0Vであることが好ましい。
本適用例によれば、印加する各信号の電圧の時間平均と基準電位差が略0V(具体的には、例えば、100mV以下)、つまり、基準電位に対して高電位と低電位とに遷移するので(交流信号)、画素電極に(+)の電位が印加された場合には画素電極に(−)のイオン性不純物が引き寄せられ、画素電極に(−)の電位が印加された場合には画素電極に(+)のイオン性不純物が引き寄せられる。このような信号を印加することにより、第1配線から第2配線の方向に向かって電界を移動させることが可能となり、(+)(−)どちらのイオン性不純物であっても、掃き寄せることができる。
[適用例15]上記適用例に係る電気光学装置において、前記第1配線、及び前記第2配線は、走査線であることが好ましい。
本適用例によれば、第1配線〜第3配線が走査線であるので、行方向のライン反転駆動法を用いることにより、第1配線から第3配線の方向に向かって、位相が遅れた信号を走査線ごとに印加することができる。
[適用例16]上記適用例に係る電気光学装置において、前記電気光学層は液晶層であり、前記第1基板及び前記第2基板の前記液晶層の側に無機配向膜が配置されていることが好ましい。
本適用例によれば、液晶を配向させるための無機配向膜にイオン性不純物が付着すると離れにくくなる。しかしながら、上記したように画素電極に信号を印加してイオン性不純物を第1配線から第3配線の方向に掃き寄せるので、有効画素領域にイオン性不純物が留まることによって表示不良になることを抑えることができる。
[適用例17]本適用例に係る電気光学装置は、第1基板と、前記第1基板と対向配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に配置された電気光学層と、前記第1基板を覆うように配置された第1配線と、前記第1配線の隣りに配置された第2配線と、前記第1配線と第1スイッチング素子を介して電気的に接続された第1画素電極と、前記第2配線と第2スイッチング素子を介して電気的に接続された第2画素電極と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子に電気的に接続された選択配線と、を備え、前記選択配線に電圧を印加して前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子を選択したとき、前記第1配線は第1信号が印加され、かつ、前記第2配線は前記第1信号とは異なる位相の第2信号が印加されることを特徴とする。
本適用例によれば、第1画素電極に対して第2画素電極の位相が異なる(遅れるように)信号を印加するので、第1画素電極と第2画素電極との間に生ずる電界の分布が、第1配線から第2配線の方向に向かって移動する。これにより、電気光学層の中に含まれるイオン性不純物を第1配線から第2配線の方向に掃き寄せることができる。
[適用例18]上記適用例に係る電気光学装置において、前記第2配線を挟むように前記第1配線に対して対向配置される第3配線と、前記第3配線と第3スイッチング素子を介して電気的に接続された第3画素電極と、を備え、前記選択配線に電圧を印加して前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子を選択したとき、前記第3配線は前記第1信号及び前記第2信号とは異なる位相の第3信号が印加されることが好ましい。
本適用例によれば、第3配線に、第2信号より遅れる(第2信号とは異なる)位相の第3信号を印加する、言い換えれば、第1配線、第2配線、第3配線の順に位相が遅れるように信号を印加するので、各画素電極間に生ずる電界の分布が、第1配線から第3配線の方向に向かって移動する。これにより、電気光学層の中に含まれるイオン性不純物を第1配線から第3配線の方向に掃き寄せることができる。
[適用例19]本適用例に係る電子機器は、上記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、上記電気光学装置を備えているので、表示品質の低下が抑えられた電子機器を提供することができる。
第1実施形態の液晶装置の構成を示す模式平面図。 図1に示す液晶装置のH−H’線に沿う模式断面図。 液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。 液晶装置のうち主に画素の構造を示す模式断面図。 画素電極に電圧を印加する方法を説明するための液晶装置の模式平面図。 図5に示す液晶装置のA−A’線に沿う模式断面図。 各走査線に印加する交流信号の種類を示す模式平面図。 各交流信号を示すタイミングチャート。 画素電極に印加される交流信号の極性を1画面ごとに示す模式平面図。 液晶装置を備えた投射型表示装置の構成を示す概略図。 第2実施形態の液晶装置の構造を示す模式断面図。 イオン性不純物の移動度μと温度との関係を示すグラフ。 第3実施形態の液晶装置の画素電極に電圧を印加する方法を説明するための模式平面図。 第4実施形態の液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。 液晶装置に電圧を印加する方法を説明するための模式平面図。 変形例の交流信号の信号波形を示す模式図。 変形例の液晶装置の構成を示す模式平面図。 図17に示す変形例の液晶装置のB−B’線に沿う模式断面図。
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。
なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、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。
(第1実施形態)
本実施形態では、電気光学装置の一例として薄膜トランジスター(TFT:Thin Film Transistor)を画素のスイッチング素子として備えたアクティブマトリックス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば、後述する投射型表示装置(液晶プロジェクター)の光変調手段(液晶ライトバルブ)として好適に用いることができるものである。
<液晶装置の構成>
図1は、液晶装置の構成を示す模式平面図である。図2は、図1に示す液晶装置のH−H’線に沿う模式断面図である。図3は、液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。以下、液晶装置の構成を、図1〜図3を参照しながら説明する。
図1及び図2に示すように、本実施形態の液晶装置100は、対向配置された第1基板としての素子基板10及び第2基板としての対向基板20と、これら一対の基板によって挟持された電気光学層としての液晶層50とを有する。素子基板10の基材10sは、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板などの基板が用いられている。対向基板20の基材20sは、例えば、ガラス基板、石英基板などの透明基板が用いられている。
素子基板10は対向基板20よりも大きく、両基板は、対向基板20の外縁に沿って配置されたシール材40を介して接合されている。その隙間に、正または負の誘電異方性を有する液晶が封入されて液晶層50が構成されている。
シール材40は、例えば、熱硬化性又は紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤が採用されている。シール材40には、一対の基板の間隔を一定に保持するためのスペーサー(図示せず)が混入されている。
シール材40の内側には、マトリックス状に配列した複数の画素Pを含む表示領域Eが設けられている。また、シール材40と表示領域Eとの間に表示領域Eを取り囲んで見切り部21が設けられている。見切り部21は、例えば、遮光性の金属あるいは金属酸化物などからなる。
表示領域Eの周囲には、表示に寄与しないダミー画素領域(図示せず)が設けられている。また、図1及び図2では図示を省略したが、表示領域Eにおいて複数の画素Pをそれぞれ平面的に区分する遮光部(ブラックマトリックス:BM)が対向基板20に設けられている。
素子基板10には、複数の外部接続端子104が配列した端子部が設けられている。該端子部に沿った第1辺部とシール材40との間にデータ線駆動回路101が設けられている。また、第1辺部に対向する第2辺部に沿ったシール材40と表示領域Eとの間に検査回路103が設けられている。
さらに、第1辺部と直交し互いに対向する第3辺部及び第4辺部に沿ったシール材40と表示領域Eとの間に走査線駆動回路102が設けられている。また、第2辺部のシール材40と検査回路103との間に、2つの走査線駆動回路102を繋ぐ複数の配線105が設けられている。
これらデータ線駆動回路101、走査線駆動回路102に繋がる配線は、第1辺部に沿って配列した複数の外部接続端子104に接続されている。以降、該1辺部に沿った方向をX方向とし、該1辺部と直交し互いに対向する第3辺部及び第4辺部に沿った方向をY方向として説明する。なお、検査回路103の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路101に沿ったシール材40と表示領域Eとの間に設けてもよい。
図2に示すように、基材10sの液晶層50側の表面には、画素Pごとに設けられた透光性の画素電極15及びスイッチング素子である薄膜トランジスター(TFT:Thin Film Transistor、以降、「TFT30」と呼称する)と、信号配線と、これらを覆う配向膜18とが形成されている。
また、TFT30における半導体層に光が入射してスイッチング動作が不安定になることを防ぐ遮光構造が採用されている。素子基板10は、基材10sと、基材10s上に形成された画素電極15、TFT30、信号配線、配向膜18を含むものである。
基材20sの液晶層50側の表面には、見切り部21と、これを覆うように成膜された絶縁層22と、絶縁層22を覆うように設けられた対向電極23と、対向電極23を覆う配向膜24とが設けられている。本発明における対向基板20は、少なくとも見切り部21、対向電極23、配向膜24を含むものである。
見切り部21は、図1に示すように、表示領域Eを取り囲むと共に、平面的に走査線駆動回路102、検査回路103と重なる位置に設けられている。これにより対向基板20側からこれらの回路に入射する光を遮蔽して、回路が光によって誤動作することを防止する役目を果たしている。また、不必要な迷光が表示領域Eに入射しないように遮蔽して、表示領域Eの表示における高いコントラストを確保している。
絶縁層22は、例えば、酸化シリコンなどの無機材料からなり、光透過性を有して見切り部21を覆うように設けられている。このような絶縁層22の形成方法としては、例えばプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて成膜する方法が挙げられる。
対向電極23は、例えばITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電膜からなり、絶縁層22を覆うと共に、図1に示すように対向基板20の隅に設けられた上下導通部106に電気的に接続されている。上下導通部106は、素子基板10側の配線に電気的に接続している。
画素電極15を覆う配向膜18および対向電極23を覆う配向膜24は、液晶装置100の光学設計に基づいて選定される。配向膜18,24としては、気相成長法を用いてSiOx(酸化シリコン)などの無機材料を成膜して、負の誘電異方性を有する液晶分子に対して略垂直配向させた配向膜が挙げられる。
このような液晶装置100は、例えば透過型であって、電圧が印加されない時の画素Pの透過率が電圧印加時の透過率よりも大きいノーマリーホワイトや、電圧が印加されない時の画素Pの透過率が電圧印加時の透過率よりも小さいノーマリーブラックモードの光学設計が採用される。素子基板10と対向基板20とを含む液晶パネル110の光の入射側と射出側とにそれぞれ偏光素子が光学設計に応じて配置されて用いられる。
本実施形態では、以降、配向膜18,24として前述した配向膜と、負の誘電異方性を有する液晶とを用い、ノーマリーブラックモードの光学設計が適用された例について説明する。
図3に示すように、液晶装置100は、少なくとも表示領域Eにおいて互いに絶縁されて直交する信号配線としての複数の走査線3a及び複数のデータ線6a(第4配線、第4配線の隣りに配置された第5配線)と、データ線6aに沿って平行に配置された容量線3bとを有する。走査線3aが延在する方向がX方向であり、データ線6aが延在する方向がY方向である。
走査線3a、データ線6a、及び容量線3bと、これらの信号線類により区分された領域に、画素電極15と、TFT30と、容量素子16とが設けられ、これらが画素Pの画素回路を構成している。
走査線3aはTFT30のゲートに電気的に接続され、データ線6aはTFT30のデータ線側ソースドレイン領域(一方のソースドレイン領域)に電気的に接続されている。画素電極15は、TFT30の画素電極側ソースドレイン領域(他方のソースドレイン領域)に電気的に接続されている。
データ線6aは、データ線駆動回路101(図1参照)に電気的に接続されており、データ線駆動回路101から供給される画像信号D1,D2,…,Dnを画素Pに供給する。走査線3aは、走査線駆動回路102(図1参照)に接続されており、走査線駆動回路102から供給される走査信号SC1,SC2,…,SCmを各画素Pに供給する。
データ線駆動回路101からデータ線6aに供給される画像信号D1〜Dnは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣り合う複数のデータ線6a同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路102は、走査線3aに対して、走査信号SC1〜SCmを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。
液晶装置100は、スイッチング素子であるTFT30が走査信号SC1〜SCmの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線6aから供給される画像信号D1〜Dnが所定のタイミングで画素電極15に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極15を介して液晶層50に書き込まれた所定レベルの画像信号D1〜Dnは、画素電極15と液晶層50を介して対向配置された対向電極23との間で一定期間保持される。
保持された画像信号D1〜Dnがリークするのを防止するため、画素電極15と対向電極23との間に形成される液晶容量と並列に容量素子16が接続されている。容量素子16は、TFT30の画素電極側ソースドレイン領域と容量線3bとの間に設けられている。容量素子16は、2つの容量電極の間に誘電体層を有するものである。
<液晶装置を構成する画素の構成>
図4は、液晶装置のうち主に画素の構造を示す模式断面図である。以下、画素の構造を、図4を参照しながら説明する。なお、図4は、各構成要素の断面的な位置関係を示すものであり、明示可能な尺度で表されている。
図4に示すように、素子基板10の基材10s上には、まず走査線3aが形成される。走査線3aは、例えばAl(アルミニウム)、Ti(チタン)、Cr(クロム)、W(タングステン)、Ta(タンタル)、Mo(モリブデン)などの金属のうちの少なくとも1つを含む金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、ナイトライド、あるいはこれらが積層されたものを用いることができ、遮光性を有している。
走査線3aを覆うように例えば酸化シリコンなどからなる第1絶縁膜(下地絶縁膜)11aが形成され、第1絶縁膜11a上に島状に半導体層30aが形成される。半導体層30aは例えば多結晶シリコン膜からなり、不純物イオンが注入されて、データ線側ソースドレイン領域、接合領域、チャネル領域、接合領域、画素電極側ソースドレイン領域を有するLDD(Lightly Doped Drain)構造が形成されている。
半導体層30aを覆うように第2絶縁膜(ゲート絶縁膜)11bが形成される。さらに第2絶縁膜11bを挟んでチャネル領域に対向する位置にゲート電極30gが形成される。
ゲート電極30gと第2絶縁膜11bとを覆うようにして第3絶縁膜11cが形成され、半導体層30aのそれぞれの端部と重なる位置に第2絶縁膜11b、第3絶縁膜11cを貫通する2つのコンタクトホールCNT1,CNT2が形成される。
そして、2つのコンタクトホールCNT1,CNT2を埋めると共に第3絶縁膜11cを覆うようにAl(アルミニウム)やその合金などの遮光性の導電材料を用いて導電膜を成膜し、これをパターニングすることにより、コンタクトホールCNT1を介してデータ線側ソースドレイン領域に繋がるソース電極31及びデータ線6aが形成される。同時にコンタクトホールCNT2を介して画素電極側ソースドレイン領域に繋がるドレイン電極32(第1中継電極6b)が形成される。
次に、データ線6a及び第1中継電極6bと第3絶縁膜11cを覆って第1層間絶縁膜12が形成される。第1層間絶縁膜12は、例えばシリコンの酸化物や窒化物からなる。そして、TFT30が設けられた領域を覆うことによって生ずる表面の凹凸を平坦化する平坦化処理が施される。平坦化処理の方法としては、例えば化学的機械的研磨処理(Chemical Mechanical Polishing:CMP処理)やスピンコート処理などが挙げられる。
第1中継電極6bと重なる位置に第1層間絶縁膜12を貫通するコンタクトホールCNT3が形成される。このコンタクトホールCNT3を被覆すると共に第1層間絶縁膜12を覆うように例えばAl(アルミニウム)やその合金などの遮光性の金属からなる導電膜が成膜され、これをパターニングすることにより、配線7aと、コンタクトホールCNT3を介して第1中継電極6bに電気的に接続される第2中継電極7bとが形成される。
配線7aは、平面的にTFT30の半導体層30aやデータ線6aと重なるように形成され、固定電位が与えられてシールド層として機能するものである。
配線7aと第2中継電極7bとを覆うように第2層間絶縁膜13aが形成される。第2層間絶縁膜13aも、例えばシリコンの酸化物や窒化物あるいは酸窒化物を用いて形成することができ、CMP処理などの平坦化処理が施される。
第2層間絶縁膜13aの第2中継電極7bと重なる位置にコンタクトホールCNT4が形成される。このコンタクトホールCNT4を被覆すると共に第2層間絶縁膜13aを覆うように例えばAl(アルミニウム)やその合金などの遮光性の金属からなる導電膜が形成され、これをパターニングすることにより、第1容量電極16aと第3中継電極16dとが形成される。
第1容量電極16aのうち、後に形成される誘電体層16bを介して第2容量電極16cと対向する部分の外縁を覆うように絶縁膜13bがパターニング形成される。また、第3中継電極16dのうちコンタクトホールCNT5と重なる部分を除いた外縁を覆うように絶縁膜13bがパターニング形成される。
絶縁膜13bと第1容量電極16aを覆って誘電体層16bが成膜される。誘電体層16bとしては、シリコン窒化膜や、酸化ハウニュウム(HfO2)、アルミナ(Al23)、酸化タンタル(Ta25)などの単層膜、又はこれらの単層膜のうち少なくとも2種の単層膜を積層した多層膜を用いてもよい。平面的に第3中継電極16dと重なる部分の誘電体層16bはエッチング等により除かれる。
誘電体層16bを覆うように例えばTiN(窒化チタン)などの導電膜が形成され、これをパターニングすることにより、第1容量電極16aに対向配置され、第3中継電極16dに繋がる第2容量電極16cが形成される。誘電体層16bと、誘電体層16bを挟んで対向配置された第1容量電極16aと第2容量電極16cとにより容量素子16が構成される。
次に、第2容量電極16cと誘電体層16bとを覆う第3層間絶縁膜14が形成される。第3層間絶縁膜14も例えばシリコンの酸化物や窒化物からなり、CMP処理などの平坦化処理が施される。第2容量電極16cが第3中継電極16dと接するように第3層間絶縁膜14を貫通するコンタクトホールCNT5が形成される。
このコンタクトホールCNT5を被覆し、第3層間絶縁膜14を覆うようにITOなどの透明導電膜(電極膜)が成膜される。この透明導電膜(電極膜)をパターニングしてコンタクトホールCNT5を介して第2容量電極16c及び第3中継電極16dと電気的に繋がる画素電極15が形成される。
第2容量電極16cは第3中継電極16d、コンタクトホールCNT4、第2中継電極7b、コンタクトホールCNT3、第1中継電極6bを介してTFT30のドレイン電極32と電気的に接続すると共に、コンタクトホールCNT5を介して画素電極15と電気的に接続している。
第1容量電極16aは複数の画素Pに跨るように形成され、等価回路(図3参照)における容量線3bとして機能している。第1容量電極16aには固定電位が与えられる。これにより、TFT30のドレイン電極32を介して画素電極15に与えられた電位を第1容量電極16aと第2容量電極16cとの間において保持することができる。
このように素子基板10の基材10s上には、複数の配線が形成されており、配線間を絶縁する絶縁膜や層間絶縁膜の符号を用いて配線層を表すこととする。すなわち、第1絶縁膜11a、第2絶縁膜11b、第3絶縁膜11cを括って配線層11と呼ぶ。配線層11の代表的な配線は走査線3aである。配線層の代表的な配線はデータ線6aである。
第2層間絶縁膜13a、絶縁膜13b、誘電体層16bを括って配線層13と呼び、代表的な配線は配線7aである。同じく、配線層13の代表的な配線は、第1容量電極16a(容量線3b)である。
画素電極15を覆うように配向膜18が形成され、液晶層50を介して素子基板10に対向配置される対向基板20の対向電極23を覆うように配向膜24が形成される。前述したように、配向膜18,24は無機配向膜であって、酸化シリコンなどの無機材料を所定の方向から例えば斜め蒸着して柱状に成長させたカラム18a,24aの集合体からなる。
このような配向膜18,24に対して負の誘電異方性を有する液晶分子LCは、配向膜面の法線方向に対してカラム18a,24aの傾斜方向に3°〜5°のプレチルト角度θpを有して略垂直配向(VA;Vertical Alignment)する。画素電極15と対向電極23との間に交流電圧(駆動信号、交流信号)を印加して液晶層50を駆動することによって液晶分子LCは画素電極15と対向電極23との間に生ずる電界方向に傾くように挙動(振動)する。
図5は、画素電極に電圧を印加する方法を説明するための液晶装置の模式平面図である。図6は、図5に示す液晶装置のA−A’線に沿う模式断面図である。以下、液晶装置の画素電極に電圧を印加する方法を、図5及び図6を参照しながら説明する。
図5に示すように、液晶装置100は、表示に寄与する画素Pが配置された表示領域Eと、表示領域Eを囲むように配置された見切り部21と、を有している。見切り部21の周囲には、額縁状にシール材40が配置されている。表示領域Eには、複数の画素電極15がマトリックス状に配置されている。
液晶装置100の素子基板10には、例えば、表示領域Eにおける長辺(X方向)に沿って、走査線駆動回路102(図1参照)に電気的に接続された複数の走査線3aが延在して形成されている。上記したように、各走査線3aには、走査線3aの延在方向に沿って配列された複数の画素電極15(15a,15b,15c)が電気的に接続されている。そして、走査線駆動回路102から、各画素電極15に交流信号が供給される。
本実施形態では、各走査線3aにライン反転駆動法を用いて交流信号を印加するので、ドット反転駆動法の場合と比較して、ドメインが発生しにくい。また、従来から利用している印加方法を用いることができる。
例えば、第1配線としての第1走査線3a1には、複数の第1画素電極15aが電気的に接続されている。第2配線としての第2走査線3a2には、複数の第2画素電極15bが電気的に接続されている。第3配線としての第3走査線3a3には、複数の第3画素電極15cが電気的に接続されている。
ここで、第1走査線3a1と電気的に接続された複数の第1画素電極15aを囲む領域を、第1画素電極領域15a1とする。また、第2走査線3a2と電気的に接続された複数の第2画素電極15bを囲む領域を、第2画素電極領域15b2とする。また、第3走査線3a3と電気的に接続された複数の第3画素電極15cを囲む領域を、第3画素電極領域15c3とする。
図6に示すように、液晶装置100の素子基板10は、基材10s上に複数の配線層を有している。第3層間絶縁膜14の上には、複数の画素電極15が設けられている。各画素電極15は、下層の層間絶縁膜及び配線層に設けられた中継電極などを介して走査線3aに電気的に接続されている。
画素電極15の幅は、例えば、7.5μmである。隣り合う画素電極15と画素電極15との間の隙間は、例えば、0.5μmである。
表示領域Eに滞留するイオン性不純物60を、表示領域Eから表示領域Eの外側に掃引する際、画素電極15(15a,15b,15c)には、隣り合う画素電極15間に生ずる電界(電気力線)の方向が表示領域Eの中央から表示領域Eの外側(シール材40側)の方向に移動するように交流信号が与えられる。
交流信号は、対向電極23に与えられる共通電位(LCCOM)を基準電位として、高電位と低電位とに遷移する信号である。正極性(+)又は負極性(−)のイオン性不純物60は、上記電界方向の画素電極15(例えば、第1画素電極15a)から画素電極15(例えば、第2画素電極15b)への移動に伴って表示領域Eの外側に掃き寄せられる。以下、具体的な駆動方法を、図7〜図9を参照しながら説明する。
<液晶装置の駆動方法>
図7は、各走査線に印加する交流信号の種類を示す模式平面図である。図8は、各交流信号を示すタイミングチャートである。図9は、表示領域における画素電極に印加される交流信号の極性を1画面ごとに示す模式平面図である。以下、交流信号の印加方法、及びタイミングチャートについて、図7〜図9を参照しながら説明する。
上記したように、1本の走査線3aに電気的に接続された複数の画素電極15の領域を画素電極領域とする。表示領域Eの中央の画素電極領域を、第1画素電極領域15a1とする。表示領域Eには、中央の第1画素電極領域15a1を中心としてシール材40の長辺方向に向かって、第2画素電極領域15b2、第3画素電極領域15c3の順に繰り返し配置されている。
例えば、表示領域Eの中央の第1画素電極領域15a1の一方の方向(例えば、図7における下方)には、第2画素電極領域15b2、第3画素電極領域15c3、引き続き第1画素電極領域15a1の順に配置されている。
中央の第1画素電極領域15a1の他方の方向(例えば、図7における上方)にも同様に、第2画素電極領域15b2、第3画素電極領域15c3、続いて第1画素電極領域15a1の順に配置されている。
第1画素電極領域15a1(第1走査線3a1)には、第1信号としての交流信号V1を印加する。第2画素電極領域15b2(第2走査線3a2)には、第2信号としての交流信号V2を印加する。第3画素電極領域15c3(第3走査線3a3)には、第3信号としての交流信号V3を印加する。
図8に示す図は、交流信号V1,V2,V3のタイミングチャートを示している。各画素電極領域15a1,15b2,15c3の画素電極15a,15b,15cには、5Vの矩形波交流信号を印加する。周波数は、例えば、10mHz〜50mHzである。50mHzの場合、交流信号の1周期の時間は、20秒である。
上記周波数の前提条件としては、まず、室温において、画素電極15と対向する位置に対向電極23が配置されている。画素電極15間には、5Vの交流信号(5V〜−5V)を印加する。画素電極15の幅は、例えば、上記したように、平面視で7.5μmである。画素電極15間の隙間は、例えば、0.5μmである。セルギャップは、例えば、2.5μmである。
なお、周波数は、10mHz〜50mHzであることが好ましいが、低すぎると、画素電極15と対向電極23との間で直流が印加されるのと同様の状態となり、液晶の分解、焼き付き、シミなど、表示不良が発生する恐れがある。
また、上記範囲より周波数が高くなると、電界のスクロール(移動速度)にイオン性不純物60が追従できなくなり、イオン性不純物60が掃引できなくなる恐れがある。
第2画素電極領域15b2の画素電極15bには、第1画素電極領域15a1に印加した交流信号V1に対して位相が120°遅延した交流信号V2を印加する。第3画素電極領域15c3の画素電極15cには、第2画素電極領域15b2に印加した交流信号V2に対して位相が120°遅延した交流信号V3を印加する。
つまり、表示領域Eの中央にある第1画素電極領域15a1から表示領域Eの外側(シール材40の長辺側)に向かって位相が120°ずつ遅れるように交流信号V1,V2,V3を印加する。
また、第3画素電極領域15c3より外側の第1画素電極領域15a1には、再び交流信号V1が印加される。同様に、第2画素電極領域15b2には、交流信号V2が印加される。つまり、走査線の3ライン毎に同様の交流信号が繰り返し印加される。
具体的には、図9(a)に示すように、中央の第1画素電極領域15a1の画素電極15aの電位を正極性(+)、隣りの第2画素電極領域15b2の画素電極15bの電位を負極性(−)、その隣りの第3画素電極領域15c3の画素電極15cの電位を負極性(−)、その後、同様に繰り返し、第1画素電極領域15a1の画素電極15aの電位を正極性(+)、第2画素電極領域15b2の画素電極15bの電位を負極性(−)、及び第3画素電極領域15c3の画素電極15cの電位を負極性(−)となるように、交流信号V1,V2,V3を印加する。
正極性(+)の電位は、上記したように、5Vの交流信号を印加すれば、例えば、5Vである。負極性(−)の電位は、例えば、−5Vである。
なお、図8に示した矩形波の交流信号V1,V2,V3は、基準電位を0Vとして、高電位(5V)と低電位(−5V)とに遷移するものであるが、基準電位、高電位、低電位の設定は、これに限定されるものではない。
また、印加する交流信号V1,V2,V3の電圧の時間平均と基準電位差は略0Vである。具体的には、100mV以下であることが好ましい。100mV以上ある場合は、焼き付きが発生する恐れがある。100mV以下では、焼き付きが発生しにくい。
イオン性不純物60は、正極性(+)を有するものと、負極性(−)を有するものとが存在する可能性がある。したがって、第1画素電極領域15a1の画素電極15aに交流信号V1、第2画素電極領域15b2の画素電極15bに交流信号V2、第3画素電極領域15c3の画素電極15cに交流信号V3を印加していくことにより、正極性及び負極性のイオン性不純物60を、表示領域Eの中央から表示領域Eの外側に順に移動させることができる。
具体的には、図8に示すように、正極性(+)の電位にはマイナスのイオン性不純物6
0が引き寄せられることから、表示領域Eに滞留するマイナスのイオン性不純物60を表示領域Eの外側に向かって掃引することができる。同様に、負極性(−)の電位にはプラスのイオン性不純物60が引き寄せられることから、表示領域Eに滞留するプラスのイオン性不純物60を表示領域Eの外側に向かって掃引することができる。
このように、第1走査線3a1に対して第2走査線3a2、第2走査線3a2に対して第3走査線3a3の位相が遅れるように交流信号V1,V2,V3を印加するので、各画素電極15間に生ずる電界の分布が、第1走査線3a1から第3走査線3a3の方向に向かって移動する。これにより、液晶層50の中に含まれるイオン性不純物60を第1走査線3a1から第3走査線3a3の方向に掃き寄せることができる。
また、図9(a)〜(c)に示すように、互いに異なる位相をもつ信号の数は3である。位相を制御する交流信号は、6つのシーケンス((V1,V2,V3):t1(+,−,−)、t2(+,+,−)、t3(−,+,−)、t4(−,+,+)、t5(−,−,+)、t6(+,−,+))を繰り返す。これにより、正極性(+)及び負極性(−)が次々に、表示領域Eの外側にシフトしていく。なお、表示領域Eの最外周の2本の走査線3aのところで無限ループになり、イオン性不純物60をトラップする。
また、例えば、5Vの中で振幅を変えて電位差をつくる方法に比べて、本実施形態では位相を変えて電位差をつくるので、電界強度を大きくすることが可能となり、イオン性不純物60をより効率的に掃引することができる。
<電子機器の構成>
次に、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置について、図10を参照しながら説明する。図10は、上記した液晶装置を備えた投射型表示装置の構成を示す概略図である。
図10に示すように、本実施形態の投射型表示装置1000は、システム光軸Lに沿って配置された偏光照明装置1100と、光分離素子としての2つのダイクロイックミラー1104,1105と、3つの反射ミラー1106,1107,1108と、5つのリレーレンズ1201,1202,1203,1204,1205と、3つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ1210,1220,1230と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム1206と、投射レンズ1207とを備えている。
偏光照明装置1100は、超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット1101と、インテグレーターレンズ1102と、偏光変換素子1103とから概略構成されている。
ダイクロイックミラー1104は、偏光照明装置1100から射出された偏光光束のうち、赤色光(R)を反射させ、緑色光(G)と青色光(B)とを透過させる。もう1つのダイクロイックミラー1105は、ダイクロイックミラー1104を透過した緑色光(G)を反射させ、青色光(B)を透過させる。
ダイクロイックミラー1104で反射した赤色光(R)は、反射ミラー1106で反射した後にリレーレンズ1205を経由して液晶ライトバルブ1210に入射する。ダイクロイックミラー1105で反射した緑色光(G)は、リレーレンズ1204を経由して液晶ライトバルブ1220に入射する。ダイクロイックミラー1105を透過した青色光(B)は、3つのリレーレンズ1201,1202,1203と2つの反射ミラー1107,1108とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ1230に入射する。
液晶ライトバルブ1210,1220,1230は、クロスダイクロイックプリズム1206の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ1210,1220,1230に入射した色光は、映像情報(映像信号)に基づいて変調されクロスダイクロイックプリズム1206に向けて射出される。
このプリズムは、4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ1207によってスクリーン1300上に投射され、画像が拡大されて表示される。
液晶ライトバルブ1210は、上述した液晶装置100が適用されたものである。液晶装置100は、色光の入射側と射出側とにおいてクロスニコルに配置された一対の偏光素子の間に隙間を置いて配置されている。他の液晶ライトバルブ1220,1230も同様である。
このような投射型表示装置1000によれば、液晶ライトバルブ1210,1220,1230を用いているので、高い電気的な信頼性を得ることができる。
なお、液晶装置100が搭載される電子機器としては、投射型表示装置1000の他、EVF(Electrical View Finder)、モバイルミニプロジェクター、ヘッドアップディスプレイ、スマートフォン、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に用いることができる。
以上詳述したように、第1実施形態の液晶装置100の駆動方法、液晶装置100、及び電子機器によれば、以下に示す効果が得られる。
(1)第1実施形態の液晶装置100の駆動方法、及び液晶装置100によれば、第1走査線3a1に交流信号V1を印加し、第2走査線3a2に交流信号V1より位相が遅延した交流信号V2を印加し、第3走査線3a3に交流信号V2より位相が遅延した交流信号V3を印加するので、第1画素電極15aと第2画素電極15bとの間、第2画素電極15bと第3画素電極15cとの間に生ずる電界の分布が、第1走査線3a1から第3走査線3a3の方向に向かって移動する。これにより、液晶層50の中に含まれるイオン性不純物60を第1走査線3a1から第3走査線3a3の方向に掃き寄せることができる。また、基準電位に対して高電位と低電位とに遷移するので、画素電極15に(+)の電位が印加された場合には(−)のイオン性不純物60が引き寄せられ、画素電極15に(−)の電位が印加された場合には(+)のイオン性不純物60が引き寄せられる。このような信号を印加することにより、第1走査線3a1から第3走査線3a3の方向に向かって電界が移動するので、(+)(−)どちらのイオン性不純物60であっても、掃き寄せることができる。
(2)第1実施形態の液晶装置100の駆動方法、及び液晶装置100によれば、各走査線3aに、10mHz〜50mHzの交流信号を印加するので、イオン性不純物60の移動に追従させることが可能となり、効率よくイオン性不純物60を表示領域Eの中央から表示領域Eの外周方向に掃引することができる。
(3)第1実施形態の液晶装置100の駆動方法、及び液晶装置100によれば、表示領域Eの中央にある第1走査線3a1を境に表示領域Eの外側に向かって第2走査線3a2、第3走査線3a3を配置し、第1走査線3a1から第3走査線3a3の方向に向かってイオン性不純物60を掃引する、言い換えれば、表示領域Eの短辺に沿うようにイオン性不純物60を掃引するので、長辺に沿うように掃引する方法と比較して、早く掃引することができる。
(4)第1実施形態の液晶装置100の駆動方法、及び液晶装置100によれば、素子基板10及び対向基板20に無機材料からなる配向膜18,24が設けられており、配向膜18,24がイオン性不純物60を吸収しやすいので、表示ムラや焼き付きなどの表示不良が発生しやすい。しかしながら、各走査線3aに位相の異なる交流信号を印加してイオン性不純物60を掃引するので、表示不良が発生することを抑えることができる。
(5)第1実施形態の電子機器によれば、上記液晶装置100を備えているので、表示品質の低下が抑えられた電子機器を提供することができる。
(第2実施形態)
<液晶装置の構成、及び液晶装置の駆動方法>
図11は、第2実施形態の液晶装置の構造を示す模式断面図である。図12は、イオン性不純物の移動度μと温度との関係を示すグラフである。以下、液晶装置の構成、及びイオン性不純物の移動度μと温度との関係について、図11及び図12を参照しながら説明する。
第2実施形態の液晶装置200は、上述の第1実施形態の液晶装置100と比べて、液晶パネル110の温度を測定するための温度センサー71を備えている部分が異なり、その他の部分については概ね同様である。このため第2実施形態では、第1実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略する。
図11に示すように、第2実施形態の液晶装置200は、液晶パネル110の温度を測定するための温度センサー71と、温度センサー71によって得られた情報から液晶パネル110の温度に換算するCPUと、温度によって最適な周波数を演算する演算回路と、演算回路の情報に基づいて液晶パネル110を駆動する駆動部と、を備えている。
温度センサー71は、液晶パネル110の表面(特に、液晶層50の温度に近い部分)に接して取り付けられている。温度センサー71としては、例えば、熱電対が用いられる。
図12に示すグラフは、横軸がイオン性不純物60の温度であり、右側にいくに従って温度が高くなっている。縦軸はイオン性不純物60の移動度であり、logμの値で示している。
イオン性不純物60の移動度μ(移動速度v)は温度に依存する。よって、液晶装置200が実際に駆動されるときの温度が常温よりも高ければ、周波数(10mHz〜50mHz)を大きく設定してもイオン性不純物60を掃き寄せる効果が得られる。
logμは、以下の式によって求めることができる。なお、Tは、温度℃である。
logμ=0.0282T−10.357
温度が室温(例えば、25℃)のときのイオン性不純物60の移動度μの値は、logμの値で凡そ、−9.6となる。これに対し、温度が60℃のときのイオン性不純物60の移動度μの値は、logμの値で−8.7となる。つまり、25℃に対して60℃のイオン性不純物60の移動度μはおよそ10倍になる。60℃の温度に着目するのは、液晶装置200を投射型表示装置1000のライトバルブとして使用するときの温度を考慮したものである。
上記したように、投射型表示装置1000の温度が上がれば、イオン性不純物60の移動度も上がる。具体的には、室温で50mHzの交流信号を印加していたものを、例えば、500mHzの交流信号を印加しても掃引することができる。
このように、例えば、投射型表示装置1000の投射光によってイオン性不純物60の温度が高くなると、イオン性不純物60の移動度μが大きくなるので、画素電極15に印加する交流信号V1,V2,V3の周波数を高くすることが望ましい。これにより、より効果的にイオン性不純物60を掃き寄せることができる。また、焼き付きリスクを低減することができる。
以上詳述したように、第2実施形態の液晶装置200の駆動方法、及び液晶装置200によれば、上記した(1)〜(4)の効果に加えて、以下に示す効果が得られる。
(6)第2実施形態の液晶装置200の駆動方法、及び液晶装置200によれば、液晶パネル110の温度に応じて交流信号V1、交流信号V2、交流信号V3の周波数を変えるので、イオン性不純物60の温度によって移動度が変わったとしても、電界の分布を、イオン性不純物60の移動に追従させることができる。温度が高い場合は、早く掃引することができる。また、焼き付きリスクを低減することができる。
(第3実施形態)
<液晶装置の構成、及び液晶装置の駆動方法>
図13は、第3実施形態の液晶装置の画素電極に電圧を印加する方法を説明するための模式平面図である。以下、液晶装置の構成、及び液晶装置の駆動方法について、図13を主に参照しながら説明する。
第3実施形態の液晶装置400は、上述の第1実施形態の液晶装置100と比べて、駆動方法の一部が異なっており、その他の部分については概ね同様である。このため第3実施形態では、第1実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略する。
第3実施形態の液晶装置400は、図3に示す等価回路図のように、少なくとも表示領域Eにおいて互いに絶縁されて直交する複数の走査線3a及び複数のデータ線6aと、データ線6aに沿って平行に配置された容量線3bとを有する。
走査線3aはTFT30のゲートに電気的に接続され、データ線6aはTFT30のデータ線側ソースドレイン領域(一方のソースドレイン領域)に電気的に接続されている。画素電極15は、TFT30の画素電極側ソースドレイン領域(他方のソースドレイン領域)に電気的に接続されている。
次に、第3実施形態の液晶装置400の駆動方法を説明する。第1走査線3a1とTFT30を介して電気的に接続された複数の画素電極15aの領域を第1画素電極領域15a1と称する。第2走査線3a2とTFT30を介して電気的に接続された複数の画素電極15bの領域を第2画素電極領域15b2と称する。第3走査線3a3とTFT30を介して電気的に接続された複数の画素電極15cの領域を第3画素電極領域15c3と称する。
表示領域Eには、中央の第1画素電極領域15a1を中心としてシール材40の長辺方向に向かって、第2画素電極領域15b2、第3画素電極領域15c3の順に繰り返し配列されている。
まず、走査線駆動回路102から第1走査線3a1に走査信号(第1信号)を供給して一定期間TFT30をオン状態とする。そして、データ線駆動回路101から全てのデータ線6aに同時にデータ信号を供給し、複数の第1画素電極15aに同時に書き込みを行う。次に、第1走査線3a1への走査信号の供給を停止して第1走査線3a1を閉じる。
次に、走査線駆動回路102から、第1信号に対して位相が所定の量遅れた第2信号(走査信号)を第2走査線3a2に供給して一定期間TFT30をオン状態にする。そして、データ線駆動回路101から全てのデータ線6aに同時にデータ信号を供給し、複数の第2画素電極15bに同時に書き込みを行う。
次に、走査線駆動回路102から、第2信号に対して位相が所定の量遅れた第3信号(走査信号)を第3走査線3a3に供給して一定期間TFT30をオン状態にする。そして、データ線駆動回路101から全てのデータ線6aに同時にデータ信号を供給し、複数の第3画素電極15cに同時に書き込みを行う。
第1信号、第2信号、第3信号は、例えば、図8に示す交流信号V1,V2,V3である。なお、周波数も同様に、10mHz〜50mHzである。
このように、第1走査線3a1に対して第2走査線3a2、第2走査線3a2に対して第3走査線3a3の位相が遅れるように交流信号V1,V2,V3を印加するので、各画素電極15間に生ずる電界の分布が、第1走査線3a1から第3走査線3a3の方向に向かって移動する。これにより、液晶層50の中に含まれるイオン性不純物60を第1走査線3a1から第3走査線3a3の方向に掃き寄せることができる。
以上詳述したように、第3実施形態の液晶装置400の駆動方法、及び液晶装置400によれば、以下に示す効果が得られる。
(7)第3実施形態の液晶装置400の駆動方法、及び液晶装置400によれば、第1走査線3a1に対して第2走査線3a2、第2走査線3a2に対して第3走査線3a3の位相が遅れるように交流信号V1,V2,V3を印加するので、各画素電極15間に生ずる電界の分布が、第1走査線3a1から第3走査線3a3の方向に向かって移動する。これにより、液晶層50の中に含まれるイオン性不純物60を第1走査線3a1から第3走査線3a3の方向に掃き寄せることができる。言い換えれば、特定の走査線3aを同時に選択して、第1画素電極領域15a1、第2画素電極領域15b2、第3画素電極領域15c3の順に同時に書き込むので、液晶層50の中に含まれるイオン性不純物60を表示領域Eの外側に掃き寄せることができる。加えて、通常の液晶装置400の回路構成で、駆動方法を異ならせることによって、イオン性不純物60を掃き寄せることができる。
(第4実施形態)
<液晶装置の構成、及び液晶装置の駆動方法>
図14は、第4実施形態の液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。図15は、第4実施形態の液晶装置に電圧を印加する方法を説明するための模式平面図である。以下、液晶装置の構成、及び電圧の印加方法を、図14及び図15を参照しながら説明する。
第4実施形態の液晶装置500は、上述の第3実施形態の液晶装置400と比べて、データ線駆動回路101及び走査線駆動回路102を用いることなく、第1画素電極15a、第2画素電極15b、第3画素電極15cの順に電圧を印加してイオン性不純物60を外側に掃き寄せる部分が部分が異なり、その他の部分については概ね同様である。このため第4実施形態では、第3実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略する。
液晶装置500は、図14に示す等価回路図のように、少なくとも表示領域Eにおいて互いに絶縁されて直交する複数の走査線3a及び複数のデータ線6aと、データ線6aに沿って平行に配置された容量線3bとを有する。
更に、第4実施形態の液晶装置500は、少なくとも表示領域Eにおいて互いに絶縁されて直交する複数の選択配線80及び複数の書き込み配線81,82,83と、TFT33とを有する。
選択配線80は、スイッチング素子の一つであるトランジスター(TFT33)のゲートに電気的に接続されている。選択配線80は、選択端子90と電気的に接続されている。選択端子90に電圧を印加することにより、複数の選択配線80と接続された全てのTFT33(33a,33b,33c)を選択することができる。
第1書き込み配線81は、TFT33aのデータ線側ソースドレイン領域(一方のソースドレイン領域)に電気的に接続されている。第1画素電極15aは、TFT33の画素電極側ソースドレイン領域(他方のソースドレイン領域)に電気的に接続されている。なお、第1書き込み配線81は、第1書き込み端子91と電気的に接続されている。
また、第2書き込み配線82は、TFT33bのデータ線側ソースドレイン領域(一方のソースドレイン領域)に電気的に接続されている。第2画素電極15bは、TFT33の画素電極側ソースドレイン領域(他方のソースドレイン領域)に電気的に接続されている。なお、第2書き込み配線82は、第2書き込み端子92と電気的に接続されている。
また、第3書き込み配線83は、TFT33cのデータ線側ソースドレイン領域(一方のソースドレイン領域)に電気的に接続されている。第3画素電極15cは、TFT33の画素電極側ソースドレイン領域(他方のソースドレイン領域)に電気的に接続されている。なお、第3書き込み配線83は、第3書き込み端子93と電気的に接続されている。
次に、図15を参照しながら、第4実施形態の液晶装置500の駆動方法を説明する。第1書き込み配線81とTFT33aを介して電気的に接続された複数の第1画素電極15aの領域を第1画素電極領域15a1と称する。第2書き込み配線82とTFT33bを介して電気的に接続された複数の第2画素電極15bの領域を第2画素電極領域15b2と称する。第3書き込み配線83とTFT33cを介して電気的に接続された複数の第3画素電極15cの領域を第3画素電極領域15c3と称する。
表示領域Eには、第3実施形態と同様に、中央の第1画素電極領域15a1を中心としてシール材40の長辺方向に向かって、第2画素電極領域15b2、第3画素電極領域15c3の順に繰り返し配列されている。
まず、選択端子90から全ての選択配線80に信号を供給して全てのTFT33をオン状態とする。そして、第1書き込み端子91から第1書き込み配線81に第1信号を供給し、複数の第1画素電極15aに同時に書き込みを行う。
次に、第2書き込み端子92から第2書き込み配線82に、第1信号に対して位相が所定の量遅れた第2信号を供給し、複数の第2画素電極15bに同時に書き込みを行う。
次に、第3書き込み端子93から第3書き込み配線83に、第2信号に対して位相が所定の量遅れた第3信号を供給し、複数の第3画素電極15cに同時に書き込みを行う。
第1信号、第2信号、第3信号は、例えば、図8に示す交流信号V1,V2,V3である。なお、周波数も同様に、10mHz〜50mHzである。
このように、第1書き込み配線81に対して第2書き込み配線82、第2書き込み配線82に対して第3書き込み配線83の位相が遅れるように交流信号V1,V2,V3を印加するので、各画素電極15間に生ずる電界の分布が、第1画素電極領域15a1から第3画素電極領域15c3の方向に向かって移動する。これにより、液晶層50の中に含まれるイオン性不純物60を第1画素電極領域15a1から第3画素電極領域15c3の方向に掃き寄せることができる。
また、イオン性不純物60を掃き寄せるための専用の配線(80,81,82,83)を設けるので、上記投射型表示装置1000の立ち下げの数分間、また立ち上げの数分間のときに、外部電源を使用することなく駆動することができる。具体的には、例えば、投射型表示装置1000の中にあるバッテリーで駆動ができる。また、バッテリーで駆動ができるので、AC電源をつなぐことなく、長時間この駆動を行うことができる。また、スキャン動作をすることなく、各信号を書き込むことができる。
以上詳述したように、第4実施形態の液晶装置500の駆動方法、及び液晶装置500によれば、以下に示す効果が得られる。
(8)第4実施形態の液晶装置500の駆動方法、及び液晶装置500によれば、第1書き込み配線81に対して第2書き込み配線82、第2書き込み配線82に対して第3書き込み配線83の位相が遅れるように交流信号V1,V2,V3を印加するので、各画素電極15間に生ずる電界の分布が、第1画素電極領域15a1から第3画素電極領域15c3の方向に向かって移動する。これにより、液晶層50の中に含まれるイオン性不純物60を第1画素電極領域15a1から第3画素電極領域15c3の方向に掃き寄せることができる。加えて、イオン性不純物60を掃き寄せるための専用の配線(80,81,82,83)を設けるので、上記投射型表示装置1000の立ち下げの数分間とか、立ち上げの数分間のときに、外部電源を使用することなく駆動できる。具体的には、例えば、投射型表示装置1000の中にあるバッテリーで駆動ができる。また、バッテリーで駆動ができるので、AC電源をつなぐことなく、長時間この駆動を行うことができる。また、スキャン動作をすることなく、各信号を書き込むことができる。
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。また、以下のような形態で実施することもできる。
(変形例1)
上記したように、交流信号V1,V2,V3の信号波形は、矩形波であることに限定されず、例えば、図16に示すような信号波形でもよい。図16は、正弦波の場合である。
図16に示すように、交流信号V1,V2,V3が正弦波の場合も同様に、交流信号V1に対して交流信号V2の位相が120°遅延している。また、交流信号V2に対して交流信号V3の位相が120°遅延している。また、矩形波や正弦波に限定されず、三角波でもよい。
なお、正弦波のようなアナログ信号を生成するアナログ回路に比べて、矩形波(及び三角波)を生成するデジタル回路の方が回路構成を簡略化できる。つまり、波形生成の難易度からすると、正弦波より矩形波の方が作りやすい。信号波形を作りやすい順序としては、例えば、矩形波、三角波、正弦波の順である。最適な信号波形としては、信号発生の難易度を除けば、正弦波である。
(変形例2)
上記したように、画素電極15を用いてイオン性不純物60を表示領域Eの外側に掃き出すことに加えて、図17に示すように、表示領域Eの周囲に周辺電極130を設けて掃き出すようにしてもよい。図17は、変形例2の液晶装置300の構成を示す模式平面図である。図18は、図17に示す変形例2の液晶装置300のB−B’線に沿う模式断面図である。
図17に示す液晶装置300は、例えば、表示に寄与する実表示領域E1と、実表示領域E1を囲むように配置されたダミー画素領域E2と、ダミー画素領域E2を囲む額縁状のシール材40と、が設けられている。また、シール材40とダミー画素領域E2との間に見切り領域E3が設けられている。
第3層間絶縁膜14上における見切り領域E3と平面視で重なる領域には、イオン性不純物60を見切り領域E3に掃き出すための周辺電極130が設けられている。周辺電極130は、第1電極131と、第2電極132と、第3電極133とを有しており、それぞれ平面視で四角形の枠状をなしている。
第1電極131、第2電極132、第3電極133には、隣り合う電極間に生ずる電界(電気力線)の方向が、表示領域Eに近い第1電極131から第3電極133の方向に移動するように交流信号が与えられる。
本変形例の対向基板20において、対向電極23は、例えば、実表示領域E1及びダミー画素領域E2と平面視で重なって設けられており、見切り領域E3とは平面視で重なって設けられていない。具体的には、液晶層50を介して第1電極131、第2電極132、第3電極133のそれぞれに対向する部分には対向電極23が設けられていない。
したがって、第1電極131、第2電極132、第3電極133のそれぞれと対向電極23との間で電界が生じ難い。つまり、第1電極131、第2電極132、第3電極133のそれぞれと対向電極23との間で生じる電界によってイオン性不純物60の移動が妨げられることなく、イオン性不純物60が見切り領域E3へ効率よく掃き寄せられる。
また、図18に示すように、ダミー画素領域E2のダミー画素電極121,122を用いてイオン性不純物60を掃引するようにしてもよい。
具体的には、第1実施形態のような表示領域Eの画素電極15と、本変形例のダミー画素領域E2のダミー画素電極121,122と、を含めた画素電極によって、イオン性不純物60を掃引するようにしてもよい。
ダミー画素領域E2には、実表示領域E1の画素電極15と同様な構成のダミー画素電極121,122が設けられている。ダミー画素電極121,122を用いることにより、イオン性不純物60を実表示領域E1の外周より遠くに離れた領域まで(例えば、周辺電極130まで)掃引する(受け渡す)ことができる。これにより、例えば、投射型表示装置1000の電源をOFFにしている間に、イオン性不純物60が拡散して実表示領域E1に戻ることを抑えることができる。その結果、表示特性に影響を及ぼすことを抑えることができる。
なお、ダミー画素電極121,122は、イオン性不純物60をより遠くまで掃引するために更に増やすように設けてもよい。また、周辺電極130は、第1電極131〜第3電極133の3本であることに限定されず、領域の広さに応じて、本数を増やすようにしてもよい。
また、掃引効率は若干低下するものの、対向電極23を対向基板20の全体に亘って設けるようにしてもよい。これによれば、対向電極23をパターニングしないので、工程数が増えることを抑えることができる。
(変形例3)
上記したように、走査線3aを用いて各画素電極15に交流信号を印加することに変えて、データ線6aを用いて各画素電極15に交流信号を印加するようにしてもよい。また、ライン反転駆動法に限定されず、ドット反転駆動法を用いるようにしてもよい。
(変形例4)
上記した第4実施形態のように、X方向に延在して各書き込み配線81,82,83を配置することに限定されず、Y方向に延在して各書き込み配線81,82,83を配置するようにしてもよい。また、Y方向に延在して選択配線80を配置することに限定されず、X方向に延在するように配置してもよい。また、液晶装置の表示領域Eの縦横の長さに応じて配置するようにしてもよい。
(変形例5)
上記したように、電気光学装置として液晶装置100に適用することに限定されず、例えば、有機EL装置、プラズマディスプレイ、電子ペーパー(EPD)等に適用するようにしてもよい。例えば、液晶装置の場合であれば、電気光学材料は液晶である。電子ペーパーの場合であれば、電気光学材料は電気泳動材料である。
3a…走査線、3a1…第1配線としての第1走査線、3a2…第2配線としての第2走査線、3a3…第3配線としての第3走査線、3b…容量線、CNT1〜CNT5…コンタクトホール、6a…データ線(第4配線、第5配線)、6b…第1中継電極、7a…配線、7b…第2中継電極、10…第1基板としての素子基板、10s…基材、11a…第1絶縁膜、11b…第2絶縁膜、11c…第3絶縁膜、12…配線層、13a…第2層間絶縁膜、13b…絶縁膜、14…第3層間絶縁膜、15…画素電極、15a…第1画素電極、15b…第2画素電極、15c…第3画素電極、16…容量素子、16a…第1容量電極、16b…誘電体層、16c…第2容量電極、16d…第3中継電極、18,24…配向膜、18a…カラム、20…第2基板としての対向基板、20s…基材、21…見切り部、22…絶縁層、23…対向電極、30…TFT、30a…半導体層、30g…ゲート電極、31…ソース電極、32…ドレイン電極、33,33a,33b,33c…TFT、40…シール材、50…電気光学層としての液晶層、60…イオン性不純物、71…温度センサー、80…選択配線、81…第1書き込み配線、82…第2書き込み配線、83…第3書き込み配線、90…選択端子、91…第1書き込み端子、92…第2書き込み端子、93…第3書き込み端子、100,200,300,400,500…液晶装置、101…データ線駆動回路、102…走査線駆動回路、103…検査回路、104…外部接続端子、105…配線、106…上下導通部、110…液晶パネル、121,122…ダミー画素電極、130…周辺電極、131…第1電極、132…第2電極、133…第3電極、1000…投射型表示装置、1100…偏光照明装置、1101…ランプユニット、1102…インテグレーターレンズ、1103…偏光変換素子、1104,1105…ダイクロイックミラー、1106,1107,1108…反射ミラー、1201,1202,1203,1204,1205…リレーレンズ、1206…クロスダイクロイックプリズム、1207…投射レンズ、1210,1220,1230…液晶ライトバルブ、1300…スクリーン。

Claims (13)

  1. 第1基板と、
    前記第1基板と対向配置された第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に配置された電気光学層と、
    第1配線と、
    前記第1配線に対応して設けられ、第1信号が印加される第1画素電極と、
    前記第1配線の隣りに配置された第2配線と、
    前記第2配線に対応して設けられ、第2信号が印加される第2画素電極と、
    を備えた電気光学装置の駆動方法であって、
    前記第1信号の周波数は、10mHz〜50mHzであり、
    前記第2信号は、前記第1信号に対して位相が所定の量遅れていることを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  2. 請求項1に記載の電気光学装置の駆動方法であって、
    前記第1配線と前記第2配線を挟むように配置される第3配線と、前記第3配線に対応して設けられ、第3信号が印加される第3画素電極とを備え、
    前記第3信号は、前記第2信号に対して位相が前記所定の量遅れていることを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  3. 請求項1または請求項2に記載の電気光学装置の駆動方法であって、
    前記第1信号の電圧の時間平均と基準電位差が略0Vであることを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  4. 第1基板と、
    前記第1基板と対向配置された第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に配置された電気光学層と、
    第1配線と、
    前記第1配線に対応して設けられ、第1信号が印加される第1画素電極と、
    前記第1配線の隣りに配置された第2配線と、
    前記第2配線に対応して設けられ、第2信号が印加される第2画素電極と、
    を備えた電気光学装置の駆動方法であって、
    前記第2信号は、前記第1信号に対して位相が所定の量遅れており、
    前記電気光学層の温度に応じて前記第1信号の周波数を変え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乃至請求項のいずれか一項に記載の電気光学装置の駆動方法であって、
    前記第1配線、及び前記第2配線は、走査線であることを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  6. 第1基板と、
    前記第1基板と対向配置された第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に配置された電気光学層と、
    第1走査線と、
    前記第1走査線に対応して設けられ、第1信号が印加される第1画素電極と、
    前記第1走査線の隣りに配置された第2走査線と、
    前記第2走査線に対応して設けられ、第2信号が印加される第2画素電極と、
    を備えた電気光学装置の駆動方法であって、
    前記第2信号は、前記第1信号に対して位相が所定の量遅れており、
    前記第1走査線及び前記第2走査線は、それぞれ有効画素領域の長辺に沿って配置されており、
    前記有効画素領域の中央から外側に向かって、前記第1走査線、前記第2走査線の順に配置されることを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  7. 請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の電気光学装置の駆動方法であって、
    前記第1信号の波形は、矩形波、正弦波、三角波のいずれかであることを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  8. 第1基板と、前記第1基板と対向配置された第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に配置された電気光学層と、
    第1配線と、
    前記第1配線に対応して設けられ、第1信号が印加される第1画素電極と、
    前記第1配線の隣りに配置された第2配線と、
    前記第2配線に対応して設けられ、第2信号が印加される第2画素電極と、
    を備え、
    前記第1信号の周波数は、10mHz〜50mHzであり、
    前記第2信号の位相は、前記第1信号の位相に対して所定の量遅れることを特徴とする電気光学装置。
  9. 請求項に記載の電気光学装置であって、
    前記第1配線と前記第2配線を挟むように配置された第3配線と、
    前記第3配線に対応して設けられ、第3信号が印加される第3画素電極と、
    を備え、
    前記第3信号の位相は、前記第2信号の位相に対して、前記所定の量遅れることを特徴とする電気光学装置。
  10. 請求項8または請求項9に記載の電気光学装置であって、
    前記第1信号の電圧の時間平均と基準電位との電位差が略0Vであることを特徴とする電気光学装置。
  11. 請求項乃至請求項10のいずれか一項に記載の電気光学装置であって、
    前記第1配線、及び前記第2配線は、走査線であることを特徴とする電気光学装置。
  12. 請求項乃至請求項11のいずれか一項に記載の電気光学装置であって、
    前記電気光学層は液晶層であり、
    前記第1基板及び前記第2基板の前記液晶層の側に無機配向膜が配置されていることを特徴とする電気光学装置。
  13. 請求項乃至請求項12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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