JPWO2005076256A1 - 電気光学装置、電気光学装置の駆動方法、駆動回路および電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
ところで近年では、ハイビジョンなどのように高精細化の要求が強い。高精細化は、走査線の本数およびデータ線の本数を増加させることによって達成することができるが、走査線本数の増加によって1水平走査期間が短縮し、さらに、点順次方式では、データ線本数の増加によって、データ線の選択期間も短縮する。このため、点順次方式では、高精細化が進行するにつれてデータ線に画像信号を供給する時間を充分に確保できなくなって、画素への書き込みが不十分となる、という欠点が目立ち始めた。
そこで、この欠点を解消する目的で、 相展開駆動という方式が考え出された(特許文献1参照)。この相展開駆動は、1水平走査期間において、データ線を予め定められた本数、例えば6本毎に同時に選択するとともに、選択走査線と選択データ線との交差に対応する画素への画像信号を時間軸に対し6倍に伸長して、選択した6本のデータ線の各々に供給する、という方式である。この相展開駆動方式では、データ線に画像信号を供給する時間を、点順次方式と比較して、この例では6倍確保することができるので、高精細化に適している、と考えられている。
[特許文献1]特開2000−112437号公報
しかしながら、この相展開駆動では、複数本のデータ線を同時に選択することに起因して表示品位の低下現象が発生しやすい。この現象は、同時に選択されるデータ線の群間における容量結合に伴う画像信号の電圧変動によるもので、特にデータ線に沿って縦線となって視認される。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、相展開したときの表示品位の低下現象を抑えて、高品位な表示を可能とする電気光学装置、電気光学装置の駆動方法、駆動回路、電気光学装置および電子機器を提供することにある。
本発明に係る電気光学装置において、画素を非表示とさせるには、例えば、前記データ線駆動回路が、一つの走査線が選択される期間の最初に選択される一以上のデータ線に、画素を最低輝度または最低輝度近傍の輝度にさせる電圧を印加するするようにしても良く、また例えば、一つの走査線が選択される期間の最初に選択される一以上のデータ線に対応する画素を覆うように設けられた遮光層を有しても良い。さらに、一つの走査線が選択される期間の最初に選択される一以上のデータ線には、画素の一部または全部を設けないようにしても良い。
また、本発明に係る電気光学装置において、画像信号を供給する複数の画像信号線を有し、前記データ線駆動回路は、一端がデータ線に電気的に接続される一方、他端が前記画像信号線のいずれかに電気的に接続されたサンプリングスイッチであって、選択するデータ線に対応したものがオンするサンプリングスイッチを含む構成が好ましい。この構成では、選択期間が互いに一部重複するデータ線に対して適切に画像信号を供給することができる。
画像信号線を介して画像信号を供給する構成において、前記画像信号の各々は、画素の階調を指定する信号を、前記データ線駆動回路におけるデータ線の選択に同期して、前記画像信号線の本数に応じて時間軸に応じて伸長されるとともに、選択されるデータ線に供給されるように前記画像信号線に分配される構成も好ましい。この構成では、データ線に画像信号を供給する期間をより長くすることができる。
また、前記データ線駆動回路が、サ ンプリングスイッチを有する場合、さらに、一つのパルスを、相隣接するパルスと互いに重複するように整形して、前記サンプリングスイッチのオンオフを制御するサンプリング信号として出力する論理回路を有する構成としても良い。さらに、前記論理回路は、前記一つのパルスと、位相が順次シフトした複数のイネーブル信号のいずれかとの論理演算を行う構成としても良い。このように構成することで、データ線を重複させながら選択することができる。
また、本発明に係る電気光学装置において、前記データ線駆動回路は、前記データ線駆動回路は、一以上のデータ線を一定期間だけ選択し、このデータ線を選択している最中に、別のデータ線を一以上一定期間だけ選択し、別のデータ線を一以上選択している最中に、さらに別のデータ線を一以上一定期間だけ選択する動作を繰り返しながら、一つの走査線が選択された期間にわたって全データ線を選択するようにしても良い。このように選択すれば、すべてのデータ線を、選択期間が互いに一部重複しながら順番に選択することができる。
なお、本発明は、電気光学装置のみならず、駆動方法、駆動回路としても概念することができる。加えて、本発明に係る電子機器は、上記電気光学装置を表示部として有するので、表示品位の低下を目立たなくすることが可能となる。
図2:同電気光学装置における電気光学パネルの構成を示すブロック図である。
図3:同電気光学パネルにおける画素の構成を示す図である。
図4:同電気光学装置の動作を示すタイミングチャートである。
図5:同電気光学装置の動作を示すタイミングチャートである。
図6:同電気光学装置の表示動作を示す図である。
図7:同電気光学装置を適用したプロジェクタの構成を示す図である。
図8:比較例に係る電気光学装置 の電気光学パネル構成を示すブロック図である。
図9:比較例に係る電気光学装置の動作を示すタイミングチャートである。
図10:比較例に係る電気光学装置の表示動作を示す図である。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
1.第1実施形態
図1は、本発明の実施形態に係る電気光学装置の全体構成を示すブロック図である。この図に示されるように、電気光学装置は、電気光学パネル100と、制御回路200と、処理回路300とから構成される。このうち、制御回路200は、図示しない上位装置から供給される垂直走査信号Vs、水平走査信号Hsおよびドットクロック信号DCLKにしたがって、各部を制御するためのタイミング信号やクロック信号などを生成する。
処理回路300は、さらに、S/P変換回路302、D/A変換器群304および増幅・反転回路306から構成される。
このうち、S/P変換回路302は、上位装置から、垂直走査信号Vs、水平走査信号Hsおよびドットクロック信号DCLKに同期してシリアルで供給され、画素の階調レベル(明るさ)を画素毎にディジタル値で指定する映像データVidを、図4に示されるように、チャネルch1〜ch6の6系統に分配するとともに、時間軸に6倍に伸長(シリアル−パラレル変換)して、映像データVd1d〜Vd6dとして出力するものである。
したがって、映像データの1画素分 がドットクロックDCLKの1周期で供給される場合、伸長された映像データVd1d〜Vd6dの各々は、ドットクロックDCLKの6周期分にわたって供給されることになる。さらに、S/P変換回路302は、本実施形態ではチャネルへの分配の際に、チャネルch4〜ch6を、チャネルch1〜ch3に対しドットクロックDCLKの3周期分だけ遅延させて出力する。
なお、シリアル−パラレル変換する理由は、画像信号が印加される時間を長くして、後述するサンプリングスイッチにおけるサンプル&ホールド時間および充放電時間を確保するためである。
D/A変換器群304は、チャネルch1〜ch6毎に設けられたD/A変換器であり、映像データVd1d〜Vd6dそれぞれ画素の階調に応じた電圧を有するアナログの画像信号に変換するものである。
増幅・反転回路306は、アナログ変換された画像信号を、電圧Vcを基準にして極性反転または正転した後、適宜、増幅して画像信号Vd1〜Vd6として供給するものである。ここで、極性反転については、a.走査線毎、b.データ信号線毎、c.画素毎、d.面(フレーム)毎などの態様があるが、この実施形態にあっては説明の便宜上、a.走査線単位の極性反転(1H反転)であるとする。ただし、本発明をこれに限定する趣旨ではない。また、電圧Vcは、図5に示されるように画像信号の振幅中心電圧であり、対向電極に印加される電圧LCcomとほぼ等しい。そして、本実施形態では、便宜上、振幅中心電圧Vcよりも高位電圧を正極性といい、低位電圧を負極性と称することにする。
プリチャージ電圧生成回路310は、データ線に画像信号をサンプリングする直前の帰線期間において、プリチャージのための電圧信号Vpreを生成するものである。なお、本実施形態ではプリチャージ電圧信号Vpreとして、例えば画素を最高階調の白色と最低階調の黒色との中間値である灰色とさせる電圧(灰色相当電圧)を用いることにする。
上述したように本実施形態では、走査線単位の極性反転とするので、同一つの垂直走査期間では、正極性書込と負極性書込とが1水平走査期間毎に交互に実行される。このため、プリチャージ電圧生成回路310は、図5に示されるように、正極性書込直前の帰線期間では正極性 の灰色相当電圧Vg(+)となるように、また、負極性書込直前の帰線期間では負極性の灰色相当電圧Vg(−)となるように、それぞれプリチャージ電圧信号Vpreを1水平走査期間毎に極性反転して生成する。
説明を図1に戻すと、セレクタ350は、例えば信号NRGがLレベルであるときに増幅・反転回路306による画像信号Vd1〜Vd6を選択する一方、信号NRGがHレベルであるときにプリチャージ電圧生成回路310によるプリチャージ電圧信号Vpreを選択して、電気光学パネル100に信号Vid1〜Vid6として供給する。ここで、信号NRGは、制御回路200から供給され、帰線期間の一部期間においてHレベルとなる信号である。
したがって、信号Vid1〜Vid6は、信号NRGがHレベルとなる期間では、プリチャージ電圧信号Vpreとなり、それ以外の期間では、それぞれ画像信号Vd1〜Vd6となる。
次に、電気光学パネル100の詳細な構成について説明する。図2は、電気光学パネル100の電気的な構成を示すブロック図である。この電気光学パネル100は、素子基板と対向電極が形成された対向基板とを一定の間隙をもって貼り合わせるとともに、この間隙に液晶を封止した液晶表示パネルである。
この電気光学パネル100では、図2に示されるように、複数のm本の走査線112がX方向に延在して配列する一方、複数の6n(6の倍数)本のデータ線114がY方向に配列している。そして、これらの走査線112とデータ線114との交差部分の各々に対応するように画素110が設けられている。したがって、画素110は、縦m行×横6n列のマトリクス状に配列することになる。
本実施形態では、この画素配列において左端3列分の領域103aおよび右端3列分の領域103bは、表示に寄与しない非表示領域として用いられる。このため、本実施形態において表示に寄与する表示領域102は、図に示されるように、左右各3列分を除いた領域に相当する縦m行×横(6n−6)列となる。
また、本実施形態において、非表示 領域103a、103bに属するデータ線114が選択されるタイミングでは、例えばS/P変換回路302は、映像データVidを黒色に相当する最低階調レベルに置換する。
続いて、表示領域102および非表示領域103a、103bの周辺には、走査線駆動回路130や、データ線駆動回路140などが設けられている。このうち、走査線駆動回路130は、図4に示されるように、順番に1水平有効表示期間だけHレベルになる走査信号G1、G2、G3、…、Gmの各々を、それぞれ1行目、2行目、3行目、…、m行目の走査線112に供給するものである。なお、走査線駆動回路130の詳細については、本発明と直接関連しないので省略するが、1垂直走査期間(1F)の最初に供給される転送開始パルスDYを、クロック信号CLYのレベルが遷移する(立ち上がる、または、立ち下がる)毎に順次シフトした後、パルス幅を狭めるなどの波形整形処理をして、走査信号G1、G2、G3、…、Gmとして出力する構成である。
次に、データ線駆動回路140は、シフトレジスタ141、AND回路142−a、142−b、OR回路144によって構成される。このうち、シフトレジスタ141は、n段のラッチ回路をカスケード接続したものであって、あるi段目のラッチ回路は、入力信号を、クロック信号CLXのレベルが遷移するタイミングにてラッチして、当該ラッチ信号を信号Si’として出力するとともに、次の(i+1)段目のラッチ回路の入力として供給する構成となっている。ただし、1段目のラッチ回路は、1水平走査期間の開始時に供給される転送開始パルスDXを入力とする構成となっている。
したがって、シフトレジスタ141における各段目のラッチ回路から出力される信号S1’、S2’、S3’、…、Sn’は、図4に示される通りとなる。すなわち、信号S1’は、転送開始パルスDXをクロック信号CLXの遷移タイミングでラッチしたものとなる一方、信号S2’、S3’、…、Sn’は、信号S1’をクロック信号CLXの半周期ずつ順番に遅延させたものとなる。
なお、ここでいう「i」は、1以上n以下の整数であって、データ線114やラッチ回路の段数などを説明するためのものである。
次に、シフトレジスタ141による 信号S1’、S2’、S3’、…、Sn’は、それぞれ2経路に分岐される。ここで、i段目を例にとって説明すると、2経路に分岐した信号Si’は、AND回路142−a、142−bの入力端の一方にそれぞれ供給される。
iが奇数(1、3、5、…)である場合、AND回路142−aの他方の入力端にはイネーブル信号Enb1が供給される一方、AND回路142−bの他方の入力端にはイネーブル信号Enb2が供給される。また、iが偶数(2、4、6、…)である場合、AND回路142−aの他方の入力端にはイネーブル信号Enb3が供給される一方、AND回路142−bの他方の入力端にはイネーブル信号Enb4が供給される。
ここで、イネーブル信号Enb1〜Enb4は、互いHレベルとなるパルス幅の期間が略同一であって、図4に示されるように、当該パルスの位相が互いに90度ずつシフトした関係にあり、そのパルス幅は、クロック信号CLXの半周期よりも狭い。また、隣接するイネーブル信号同士では、パルス幅が一部重複している。
OR回路144は、AND回路142−a、142−bの各出力に対応して設けられ、対応するAND回路による論理積信号と信号NRGとの論理和信号を3分岐して、サンプリングスイッチ146のゲートにそれぞれ供給する。
説明の便宜上、OR回路144の出力信号について、AND回路142−aによる論理積信号と信号NRGとの論理和信号をサンプリング信号Si−aと表記し、AND回路142−bによる論理積信号と信号NRGとの論理和信号をサンプリング信号Si−bと表記する。
サンプリングスイッチ146は、例えばnチャネル型のTFT(薄膜トランジスタ)であり、データ線114毎に設けられ、6本の画像信号線171を介して供給される6チャネル分の信号Vid1〜Vid6の各々をデータ線114にサンプリングするためのものである。
詳細には、図2において左から数えてk列目のデータ線114の一端にドレインが接続されたサンプリングスイッチ146は、kを6で割った余りが「1」であるならば、ソースが、信号Vid1が供給される画像信号線171に接続される。同様に、kを6で割った余りが 「2」、「3」、「4」、「5」、「0」であるデータ線114にドレインが接続されたサンプリングスイッチ146の各々は、そのソースが、信号Vid2〜Vid6が供給される画像信号線171にそれぞれ接続されている。
また、kを6で割った商がiであるデータ線114にドレインが接続されるとともに、信号Vid1〜Vid3が供給される画像信号線171にソースが接続されるサンプリングスイッチ146のゲートには、それぞれサンプリング信号Si−aが共通に供給される。同様に、kを6で割った商がiであるデータ線114にドレインが接続されるとともに、信号Vid4〜Vid6が供給される画像信号線171にソースが接続されたサンプリングスイッチ146のゲートには、それぞれサンプリング信号Si−bが共通に供給される。
例えば、図2において左から数えて15列目のデータ線114にドレインが接続されたサンプリングスイッチ146のソースは、「15」を6で割った余りが「3」であるから、信号Vid3が供給される画像信号線171に接続され、また、当該サンプリングスイッチ146のゲートは、「14」を6で割った商が「2」であるから、13列目および14列目のデータ線114に対応するサンプリングスイッチ146とともに、サンプリング信号S2−aが共通に供給されている。
次に、電気光学パネル100における画素110について説明する。図3は、画素110の構成を示す回路図である。
この図に示されるように、画素110においては、nチャネル型のTFT116のソースがデータ線114に接続されるとともに、ドレインが画素電極118に接続される一方、ゲートが走査線112に接続されている。
また、画素電極118に対向するように、一定の電圧LCcomに維持された対向電極108が全画素に対して共通に設けられるとともに、これらの画素電極118と対向電極108との間に液晶層105が挟持されている。このため、画素毎に、画素電極118、対向電極108および液晶層105からなる液晶容量が構成されることになる。
なお、特に図示はしないが、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と対向電極108との間を通過する光は、液晶容量の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、配向方向に合わせて偏光軸が互いに直交する偏光子をそれぞれ配置させたノーマリーホワイトモードである場合、液晶容量の電圧実効値がゼロであれば、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。 また、液晶容量における電荷のリークを防止するために、蓄積容量119が画素毎に形成されている。この蓄積容量119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接地されている。
次に、本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4および図5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。
まず、垂直走査期間の最初において、転送開始パルスDYが走査線駆動回路130に供給される。この供給によって、図4に示されるように、走査信号G1、G2、G3、…、Gmが順次排他的に水平有効表示期間だけHレベルになる。
ここで、走査信号G1がHレベルになる水平有効表示期間に着目すると、当該水平有効表示期間の先立つ帰線期間において、信号NRGが、図5に示されるように、その帰線期間の前後端から隔絶されたプリチャージ期間にてHレベルになる。この水平有効表示期間において正極性書込が行われるとする。信号NRGがHレベルになると、セレクタ350(図1参照)は、プリチャージ電圧信号Vpreを選択するので、6本の画像信号線171(図2参照)は、直後の水平有効表示期間における正極性書込に対応して電圧Vg(+)となる。
また、信号NRGがHレベルになる と、AND回路142−a、142−bの出力レベルにかかわらず、OR回路144の論理積信号であるサンプリング信号が強制的にHレベルになるので、すべてのサンプリングスイッチ146がオンする。したがって、信号NRGがHレベルになると、すべてのデータ線114には、画像信号線171の電圧信号Vpreがサンプリングされる結果、直後の正極性書込に対応して電圧Vg(+)でプリチャージされることとなる。
次に、帰線期間が終了すると、転送開始パルスDXは、シフトレジスタ141の各ラッチ回路によって順次シフトされて、図4に示されるように、水平有効表示期間にわたって、信号S1’、S2’、S3’、…、Sn’として出力される。
このうち、信号S1’の分岐信号の一方とイネーブル信号Enb1との論理積がAND回路142−aによって求められて、サンプリング信号S1−aとして出力され、また、信号S1’の分岐信号の他方とイネーブル信号Enb2との論理積がAND回路142−bによって求められて、サンプリング信号S1−bとして出力される。イネーブル信号Enb1のパルス後縁は、イネーブル信号Enb2のパルス前縁と重複しているので、サンプリング信号S1−a、S1−bもHレベルとなる期間が一部重複する。
続いて、信号S2’の分岐信号の一方とイネーブル信号Enb3との論理積がAND回路142−aによって求められて、サンプリング信号S2−aとして出力され、また、信号S2’の分岐信号の他方とイネーブル信号Enb4との論理積がAND回路142−bによって求められて、サンプリング信号S2−bとして出力される。
イネーブル信号Enb3は、そのパルス前縁においてイネーブル信号Enb2の後縁と重複する一方、そのパルス後縁においてイネーブル信号Enb4の前縁と重複するので、サンプリング信号S2−aは、その前縁においてサンプリング信号S1−bと、その後縁においてサンプリング信号S2−bと、それぞれ一部重複する。
同様に、イネーブル信号Enb4は、そのパルス前縁においてイネーブル信号Enb3の後縁と重複する一方、そのパルス後縁においてイネーブル信号Enb1の前縁と重複するので、サンプリング信号S2−bは、その前縁においてサンプリング信号S2−aと、その後縁に おいてサンプリング信号S3−a(図4では省略)と、それぞれ一部重複する。
したがって、あるサンプリング信号は、その前後のサンプリング信号とHレベルとなる期間が一部重複することになる。本実施形態では、あるタイミングにおいて選択されているデータ線114の本数の最大値は、サンプリング信号が重複する場合で6本となる。選択されているデータ線114の各々に対しては、画像信号を、個別の画像信号線171を介して供給する必要があるので、本実施形態は、この最大値に合わせて画像信号線171が6本となっている。
一方、水平走査に同期して供給される映像データVidは、第1に、S/P変換回路302によって6チャネルに分配されるとともに、時間軸に対して6倍に伸長され、第2に、D/A変換器群304によってそれぞれアナログ信号に変換されるとともに、正極性書込に対応して、電圧Vcを基準に正転出力される。このため、正転出力される画像信号Vd1〜Vd6は、画素を黒色とするにつれて、電圧Vcよりも高位電圧となる。
また、水平有効表示期間では、信号NRGがLレベルであるため、セレクタ350は、当該画像信号Vd1〜Vd6を選択する結果、6本の画像信号線171に供給される信号Vid1〜Vid6は、増幅・反転回路306による画像信号Vd1〜Vd6となる。
なお、図5では、6本の画像信号線171に供給される信号のうち、チャネルch1に相当する信号Vid1の電圧変化が示されている。帰線期間において、画像信号Vd1〜Vd6を、極性に応じた黒色相当電圧Vb(+)またはVb(−)とする場合、画像信号線171に供給される信号Vid1も、黒色相当電圧のいずれかとなるが、信号NRGがHレベルであるときは、プリチャージ電圧信号Vpreとなるので、直後の書込極性に応じた灰色相当電圧Vg(+)またはVg(−)となる。
走査信号G1がHレベルになる水平有効表示期間において、サンプリング信号S1−aのみがHレベルになると、図2において左から数えて1〜3列目のデータ線114の各々には、それぞれ画像信号Vd1〜Vd3がサンプリングされる。そして、サンプリングされた画像信号Vd1〜Vd3は、図2において上から数えて1行目の走査線112と1〜3列 目のデータ線114との交差に対応する画素110の画素電極118にそれぞれ印加される。
ただし、1〜3列目のデータ線114は、非表示領域103aに属するので、サンプリングされる画像信号は、正極性書込に対応した黒色相当電圧Vb(+)である。このため、1行1列〜1行3列の画素は、映像データVidで指定された階調とは無関係に黒色化される。
次に、サンプリング信号S1−aとともに、サンプリング信号S1−bもHレベルになると、今度は、4〜6列目のデータ線114の各々に、それぞれ画像信号Vd4〜Vd6がサンプリングされて、1行目の走査線112と4〜6列目のデータ線114との交差に対応する画素110の画素電極118にそれぞれ印加される。ここで、4〜6列目のデータ線114は、表示領域102に属するので、サンプリングされた画像信号は、映像データVidで指示された階調レベルであって、正極性書込に対応した電圧である。このため、1行4列〜1行6列の画素は、映像データVidで指定された階調となる。
このように、サンプリング信号S1−aのみがHレベルとなっている最中において、サンプリング信号S1−bもHレベルとなると、1行目の走査線112と1〜3列目のデータ線114との交差に対応する画素110への書き込みの最中に、当該走査線112と4〜6列目のデータ線114との交差に対応する画素110への書き込みが並行して実行されることになる。
続いて、サンプリング信号S1−aがLレベルになって、サンプリング信号S1−bだけがHレベルになった状態を経て、サンプリング信号S2−aもHレベルになると、7〜9列目のデータ線114の各々に、それぞれ画像信号Vd1〜Vd3がサンプリングされて、1行目の走査線112と7〜9列目のデータ線114との交差に対応する画素110の画素電極118にそれぞれ印加される。7〜9列目のデータ線114も、表示領域102に属するので、1行7列〜1行9列の画素は、映像データVidで指定された階調となる。
このように、サンプリング信号S1−bのみがHレベルとなっている状態において、サンプリング信号S2−aもHレベルとなると、1行目の走査線112と4〜6列目のデータ線114との交差 に対応する画素110への書き込みの最中に、当該走査線112と7〜9列目のデータ線114との交差に対応する画素110への書き込みが並行して実行されることになる。
次に、サンプリング信号S1−bがLレベルになって、サンプリング信号S2−aだけがHレベルになった状態を経て、サンプリング信号S2−bもHレベルになると、10〜12列目のデータ線114の各々に、それぞれ画像信号Vd4〜Vd6がサンプリングされて、1行目の走査線112と10〜12列目のデータ線114との交差に対応する画素110の画素電極118にそれぞれ印加される。10〜12列目のデータ線114も、表示領域102に属するので、1行10列〜1行12列の画素は、映像データVidで指定された階調となる。
したがって、サンプリング信号S2−aのみがHレベルとなっている状態において、サンプリング信号S2−bもHレベルとなると、1行目の走査線112と7〜9列目のデータ線114との交差に対応する画素110への書き込みの最中に、当該走査線112と10〜12列目のデータ線114との交差に対応する画素110への書き込みが実行されることになる。
以下同様な書き込みが、サンプリング信号Sn−bがHレベルになるまで繰り返されて、1行目の画素のすべてに対する書き込みが完了することになる。なお、サンプリング信号Sn−bに対応する(6n−2)〜6n列目のデータ線114は、非表示領域103bに属するので、サンプリングされる画像信号は、正極性書込に対応した黒色相当電圧Vb(+)である。このため、1行(6n−2)列〜1行6n列の画素は、映像データVidで指定された階調とは無関係に黒色化される。
そして、走査信号G1がLレベルになると、1行目の走査線112に接続されたTFT116はオフになるが、蓄積容量119や液晶層自身の容量性により、画素電極118にはTFT116のオン時に書き込まれた電圧が保持されて、当該保持電圧に応じた階調が維持されることになる。
次に、走査信号G2がHレベルとな る直前の帰線期間のうち、信号NRGがHレベルとなるプリチャージ期間になると、上述したように、6本の画像信号線171には、プリチャージ電圧生成回路310によるプリチャージ電圧信号Vpreがそれぞれ供給される。ただし、走査信号G2がHレベルとなる水平有効表示期間では、走査線毎の極性反転のために負極性書込となるので、すべてのデータ線114は、負極性書込に対応して電圧Vg(−)でプリチャージされることとなる。
他の動作については走査信号G1がHレベルになる期間と同様であり、サンプリング信号S1−a、S1−b、S2−a、S2−b、…、Sn−bが順次Hレベルとなることによって、2行目の画素のすべてに対する書き込みが完了することになる。なお、増幅・反転回路306は、D/A変換器群304によるアナログ信号を、それぞれ負極性書込に対応して、電圧Vcを基準に反転出力するので、信号Vid1〜Vid6(Vd1〜Vd6)は、画素を黒色側とするにつれて、電圧Vcよりも低位電圧となる(図5参照)。
以下同様にして、走査信号G3、G4、…、GmがHレベルになって、3行目、4行目、…、m行目の画素に対して書き込みが行われることになる。これにより、奇数行目の画素については正極性書込が行われる一方、偶数行目の画素については負極性書込が行われて、この1垂直走査期間においては、1〜m行目の画素のすべてにわたって書き込みが完了することになる。
そして、次の1垂直走査期間(1F)においても、同様な書き込みが行われるが、この際、各行の画素に対する書込極性が入れ替えられる。すなわち、次の1垂直走査期間において、奇数行目の画素については負極性書込が行われる一方、偶数行目の画素については正極性書込が行われることになる。このように、垂直走査期間毎に画素に対する書込極性が入れ替えられるので、液晶に直流成分が印加されることがなくなり、液晶の劣化が防止される。なお、書込極性の反転に合わせてプリチャージ電圧信号Vpreも極性反転する。
ここで、本実施形態に係る電気光学 装置の優位性を説明するために、6本のデータ線を同時に選択する背景技術の構成を比較例として説明する。図8は、比較例に係る電気光学装置であって、1水平走査期間において6本のデータ線が同時に選択される電気光学パネルの要部構成を示すブロック図である。また、図9は、比較例に係る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。
この比較例に係る電気光学装置が、実施形態に係る電気光学装置と相違する点は、比較例に係る電気光学装置では、第1に、6本のデータ線が同時に選択される点と、第2に、6本のデータ線が選択される期間では、それ以外のデータ線が選択されない点とである。
複数本のデータ線を同時に選択することに起因して表示品位が低下する第1の原因として、画像信号線171と対向電極108との容量結合や、データ線114と対向電極108との容量結合、対向電極108の抵抗性などにより、一定であるはずの対向電極108の電圧が、画像信号線171の電圧変化に応じて変動してしまうことが挙げられる。
上記比較例では、図9または図10に示されるように、1水平走査期間において、1〜6列目、7〜12列目、13〜18列目という順番でデータ線114が選択されているが、例えば1〜6列目のデータ線114が選択されたとき、画像信号の供給に伴う画像信号線171の電圧変化や、画像信号のサンプリングに伴うデータ線114の電圧変化などによって、対向電極108は電圧変動する。この電圧変動が収束していない状態で、次の7〜12列目のデータ線114が実際に選択されると、対応する画素の画素電極118に画像信号が正しく印加されても、対向電極108が電圧LCcomとなっていないので、液晶容量に保持される電圧が所期の値と異なってしまい、これが表示品位の低下として視認されることになる。
また、比較例において、対向電極108の電圧変動は、同時に選択される6本のデータ線に対し均等に影響を与えるので、表示品位の低下は、6本のデータ線114に対応する6個の画素を単位として発生する、ということができる。
一方、本実施形態においても、例え ば4〜6列目の画素は、その前の1〜3列目のデータ線114が選択されたときにおける対向電極108の電圧変動の影響を受ける。次の7〜9列目の画素は、その前の4〜6列目のデータ線114が選択されたときの電圧変動の影響を受ける。すなわち、ある3列の画素は、その前段に位置する3本のデータ線114が選択されたときの電圧変動の影響を受ける。
しかしながら、本実施形態では、対向電極108の電圧変動の影響を受けるのは、3本のデータ線114毎になるので、比較例に係る6本のデータ線よりも小さくなる結果、表示品位の低下として視認されにくくなる。しかも、本実施形態では、比較例と同様に映像データVidが時間軸に対し6倍に伸長されるので、書込不足となる可能性は少ない。
ところで、1〜3列目の画素については、それ以前に選択されるデータ線114が存在しないので、対向電極108の電圧変動の影響を受けないことになる。したがって、このままでは、1〜3列目の画素だけが、対向電極108の電圧変動の影響を受ける4列目以降の画素と表示品位が異なってしまうことになる。
そこで、本実施形態では、上述したように、1〜3列目の画素については、映像データVidで指定される階調とは無関係に黒色に置換する構成を採用している。そして、この構成によって、1〜3列目の画素が表示には寄与しないことになるので、表示品位の低下を避けることができる。
なお、本実施形態では、1〜3列目の画素のみを非表示領域103aとしたが、対向電極108の時定数によっては、電圧変動が収束しにくい場合が考えられる。この場合、ある3列の画素は、その前段に位置する3本のデータ線114が選択されたときの電圧変動のみならず、さらに前々段に位置する3本のデータ線114が選択されたときの電圧変動の影響を受けることになる。例えば7〜9列目の画素は、その前の4〜6列目のデータ線114が選択されたときの電圧変動のみならず、さらに1〜3列目のデータ線114が選択されたときの電圧変動の影響を受けることも想定される。このような場合、4〜6列目の画素については、前々段に相当するデータ線114が存在せず、その選択に伴う対向電極108の電圧変動の影響を受けない ので、4〜6列目の画素も、1〜3列目の画素と同様に、4列目以降の画素と表示品位が異なることになる。したがって、このような場合には、4〜6列目の画素についても非表示領域103aとすれば良い。
また、表示品位の低下が第1の原因であるならば、右端の(6n−2)〜6n列目の画素を非表示領域103bとする必要がない、と考えられる。
ここで、プロジェクタを、RGBに対応した3板式とする場合、後述するように、ある色については、左右反転像を形成し、他の色については正転像を形成して、これを合成して投射する必要がある。このため、左右反転像を形成する電気光学パネルのデータ線駆動回路140については、水平走査方向をSn−b→S1−aの方向とされる。水平走査方向がSn−b→S1−aの方向となった場合、1水平有効表示期間の最初に選択されるのは、6n〜(6n−2)列目のデータ線114となるので、これに対応して領域103bを非表示とする必要がある。
したがって、領域103aのみならず領域103bについても非表示としなければ、合成に際し左右対称性を確保できないので、正転像の中心と左右反転像の中心とがパネルに対して一致しない不都合が発生することになる。本実施形態において、領域103bについても非表示としている理由は、ここにある。
なお、左右対称性を確保する等の必要がないのであれば、領域103bについて非表示とさせないで、表示に寄与させて良い。
また、プロジェクタは、机上に設置されたり、天井から吊り下げたりすることもあるので、走査線駆動回路130を、垂直走査方向がG1→Gmの方向だけでなく、上下反転像が形成可能となるようにGm→G1の方向に切替可能とする構成としても良い。
次に、複数本のデータ線を同時に選択することに起因して表示品位が低下する第2の原因としては、データ線114同士が互いに容量結合していることが挙げられる。
上記比較例では、1〜6列目のデータ線114が選択され、対応する画素への書き込みが完了してから、次の7〜12列目のデータ線114が選択される構成となるが、次の7〜12列目のデータ 線114が選択されて、対応する画素への画像信号のサンプリングにより電圧変化すると、6列目のデータ線114も、隣接する7列目のデータ線の電圧変化に伴って電圧変化してしまう。1水平走査期間においては、選択走査線に対応するTFT116がすべてオンしているので、選択行であって6列目の画素は、電圧変化した6列目のデータ線の電圧を再度書き込みしてしまう。この再度の書き込みによって画素の階調が所期の値から変化して、これが表示品位の低下として視認されることになる。
また、12、18列目の画素のように、同時選択される6本のデータ線114のうち、次に選択される6本のデータ線側に対応するものは、6列目のデータ線に対応する画素と同様な理由によって、表示品位の低下として視認されやすい。
なお、例えば1〜5列目のデータ線114も、6列目のデータ線114と同様に、7(〜12)列目のデータ線114と容量結合するが、距離的に離れているため、その影響は、6列目のデータ線114と比較して無視することができる。
一方、本実施形態では、図6(a)に示されるように、1〜3列目のデータ線114が選択されている最中に、次の4〜6列目のデータ線114が選択され、さらに、4〜6列目のデータ線114が選択されている最中に、次の7〜9列目のデータ線114が選択される、というように、データ線114の3本は、左右に相隣接するデータ線114の3本と、それぞれ選択が重複する。
このため、例えば1〜3列目のデータ線114が選択されている最中に、4〜6列目のデータ線114が選択され、4列目のデータ線114に画像信号がサンプリングされても、3列目のデータ線114は画像信号線171に電気的な接続が維持されている。したがって、3列目のデータ線114は、4列目のデータ線への画像信号のサンプリングに伴う電圧変化の影響をほとんど受けないので、表示品位の低下として視認されにくいのである。6列目、9列目、…についても同様である。
なお、上述した実施形態では、非表示領域103a、103bの画素を、表示に寄与させないために強制的に黒色化したが、非表示領域の態様としては、このほかにも種々の態様が考えられる。
例えば、第1に、非表示領域103 a、103bの画素を、黒色に近い色としても良い。
第2に、非表示領域としてデータ線114のみを形成して、画素110の全部または一部については形成しないようにしても良い。具体的な手法としては、(A)画素電極118を形成しない、(B)TFT116を形成しない、(C)画素電極118を絶縁体で形成する、(D)画素電極118あるいはTFT116がデータ線114に電気的に接続されないように、断線などの措置を施す、などの手法を用いればよい。
第3に、画素110を形成する/しないにかかわらず、非表示領域とする部分に対応して遮光層(または額縁)を設けても良い。
また、1〜3列目、および、(6n−2)〜6n列目の画素を黒色に置換するのではなく、非表示領域に相当する黒色画素を、映像データVidで指定された画像の左右両端に付加して、画像形成する構成としても良い。
いずれにしても非表示領域103a、103bが表示領域102と区別される形式であれば、その態様は問われないと考える。
上述した実施形態にあっては、チャネルch4〜ch6の画像信号を、チャネルch1〜ch3に対してドットクロックDCLKの3周期分だけ遅延させた構成としたが、例えば、チャネルch3、ch4の画像信号をチャネルch1、ch2に対してドットクロックDCLKの2周期分だけ遅延させるとともに、チャネルch5、ch6の画像信号をチャネルch3、ch4に対してドットクロックDCLKの2周期分(チャネルch1、ch2に対してドットクロックDCLKの4周期分)だけ遅延させる構成としても良い。このような構成では、図6(b)に示されるように、対向電極108の電圧変動を受ける単位がデータ線114の2本毎になって少なくなるので、表示品位の低下をより視認しにくくすることができる。
きらに、チャネルch2、ch3、ch4、ch5、ch6の画像信号を、それぞれチャネルch1に対してドットクロックDCLKの1、2、3、4、5周期分だけ遅延させる構成としても良い。このような構成では、図6(c)に示されるように、対向電極108の電圧変 動を受ける単位がデータ線114の1本となり最小となるので、表示品位の低下をさらに視認しにくくすることができる。
また、上述した実施形態にあっては、映像データVidを6チャネルの映像データVd1d〜Vd6dに展開する構成したが、展開するチャネル数は、「6」に限られるものではなく、2以上であれば良い。例えば、展開するチャネル数を「3」や、「12」、「24」、「48」として、3、12、24、48本の画像信号を供給する構成としても良い。
なお、チャネル数としては、カラーの画像信号が3つの原色に係る信号からなることとの関係から、3の倍数であることが制御や回路などを簡易化する上で好ましい。ただし、後述する3板式のプロジェクタでは、1つのパネルで1つの原色画像を形成するので、3の倍数である必要はない。
一方、上述した実施形態において、処理回路300は、ディジタルの映像信号Vidを処理するものとしたが、アナログの画像信号を処理する構成としても良い。また、処理回路300においては、S/P展開の後にアナログ変換する構成としたが、最終的な出力が同じアナログ信号でなるならば、アナログ変換した後にS/P展開する構成としても良い。
さらに、上述した実施形態にあっては、対向電極108と画素電極118との電圧実効値が小さい場合に白色表示を行うノーマリーホワイトモードとして説明したが、黒色表示を行うノーマリーブラックモードとしても良い。
上述した実施形態では、液晶としてTN型を用いたが、BTN(Bi−stable Twisted Nematic)型・強誘電型などのメモリ性を有する双安定型や、高分子分散型、さらには、分子の長軸方向と短軸方向とで可視光の吸収に異方性を有する染料(ゲスト)を一定の分子配列の液晶(ホスト)に溶解して、染料分子を液晶分子と平行に配列させたGH(ゲストホスト)型などの液晶を用いても良い。
また、電圧無印加時には液晶分子が両基板に対して垂直方向に配列する一方、電圧印加時には液晶分子が両基板に対して水平方向に配列する、という垂直配向(ホメオトロピック配向)の構成とし ても良いし、電圧無印加時には液晶分子が両基板に対して水平方向に配列する一方、電圧印加時には液晶分子が両基板に対して垂直方向に配列する、という平行(水平)配向(ホモジニアス配向)の構成としても良い。このように、本発明では、液晶や配向方式として、種々のものに適用することが可能である。
以上については、液晶装置について説明したが、本発明では、映像データ(映像信号)をS/P展開して画像信号線を介して供給する構成であれば、例えばEL(Electronic Luminescence)素子、電子放出素子、電気詠動素子、デジタルミラー素子(DMD)、LCOSなどを用いた装置や、プラズマディスプレイなどにも適用可能である。なお、LCOSやDMDのようなシリコン基板上に素子を形成する装置の場合、画素110においてTFT(薄膜トランジスタ)116の替わりに、トランジスタを用いることができる。
2.応用例
<電子機器>
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として、上述した電気光学電気光学パネル100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7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2100の内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット2102が設けられている。このランプユニット2102から射出された投射光は、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、1 00Gおよび100Bの構成は、上述した実施形態における電気光学電気光学パネル/100と同様であり、処理回路(図7では省略)から供給されるR、G、Bの各色に対応する画像信号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、スクリーン2120には、投射レンズ2114によってカラー画像が投射されることとなる。
なお、ライトバルブ100R、100Gおよび100Bには、ダイクロイックミラー2108によって、R、G、Bの各原色に対応する光が入射するので、カラーフィルタを設ける必要はない。また、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。
また、電子機器としては、図7を参照して説明した他にも、直視型、例えば携帯電話や、パーソナルコンピュータ、テレビジョン、ビデオカメラのモニタ、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、ディジタルスチルカメラ、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種の電子機器に対して、本発明に係る電気光学装置が適用可能なのは言うまでもない。
Claims (14)
- 複数の走査線とデータ線との交差に対応して設けられた画素と、
前記走査線を順次選択する走査線駆動回路と、
前記走査線が選択される水平表示期間に、
所定数の前記データ線を含む複数のブロックを順次選択して、当該ブロックを選択する期間内に当該ブロックに含まれる前記所定数のデータ線に同時に画像信号を供給するデータ線駆動回路とを有し、
前記データ線から前記画素に前記画像信号が供給される電気光学装置であって、
前記複数のブロックのうちの第1ブロックを選択した後に、前記複数のブロックのうちの第2ブロックを選択し、
前記第1ブロックを選択する期間と前記第2ブロックを選択する期間とは部分的に重なっており、
前記水平表示期間の最初に選択される複数のデータ線に対応する画素を、非表示とする
ことを特徴とする電気光学装置。 - 前記データ線駆動回路は、
前記水平表示期間の最初に選択される一以上のデータ線に、前記画素を最低輝度または最低輝度近傍の輝度にさせる電圧を印加する
ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 - 前記水平表示期間の最初に選択される一以上のデータ線に対応する画素を覆うように設けられた遮光層を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 - 前記水平表示期間の最初に選択される一以上のデータ線には、前記画素の一部または全部が設けられない
ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 - 画像信号を供給する複数の画像信号線を有し、
前記データ線駆動回路は、前記ブロックを選択する期間内に、前記画像信号線のそれぞれから前記データ線のそれぞれに前記画像信号をサンプリングするサンプリングスイッチを含む
ことを特徴とする請求項1に記載の 電気光学装置。 - 前記複数の画像信号線の本数は、前記ブロックに含まれるデータ線の本数よりも多いことを特徴とする請求項5に記載の電気光学装置。
- 前記画像信号の各々は前記複数の画像信号線のそれぞれに分配されて供給される
ことを特徴とする請求項5に記載の電気光学装置。 - 前記データ線駆動回路は、
一つのパルスを、当該一つのパルスに隣接するパルスと重なるように整形して、当該整形されたパルスを、前記サンプリングスイッチを制御するサンプリング信号として出力する回路を有する
ことを特徴とする請求項5に記載の電気光学装置。 - 前記回路は、
前記一つのパルスと、位相が順次シフトした複数のイネーブル信号のいずれかとに基づいて前記サンプリング信号を出力する
ことを特徴とする請求項8に記載の電気光学装置。 - 前記データ線駆動回路は、
一以上のデータ線を一定期間だけ選択し、
このデータ線を選択している最中に、別のデータ線を一以上一定期間だけ選択し、
別のデータ線を一以上選択している最中に、さらに別のデータ線を一以上一定期間だけ選択する動作を繰り返しながら、一つの走査線が選択された期間にわたって全データ線を選択する
ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 - 前記水平表示期間の最後に選択される複数のデータ線に対応する画素を非表示とする
ことを特徴とする電気光学装置 - 複数の走査線とデータ線との交差に対応して設けられた画素を有する電気光学装置の駆動方法であって、
前記走査線を順次選択し、
前記走査線が選択された期間に、
所定数の前記データ線を含む複数のブロックを順次選択して、当該ブロックを選択する期間内に当該ブロックに含まれる前記所定数のデータ線に同時に画像信号を供給し、
前記複数のブロックのうちの第1ブロックを選択した後に、前記複数のブロックのうちの第2ブロックを選択し、
前記第1ブロックを選択する期間と前記第2ブロックを選択する期間とは部分的に重なるように設定し、
前記走査線が選択された期間の最初に選択される一以上のデータ線に対応する画素を、非表示とさせる
ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。 - 複数の走査線とデータ線との交差に対応して設けられた画素を有する電気光学装置の駆動回路であって、
走査線を順次選択する走査線選択回路と、
前記走査線が選択された期間に、
所定数の前記データ線を含む複数のブロックを順次選択して、当該ブロックを選択する期間内に当該ブロックに含まれる前記所定数のデータ線に同時に画像信号を供給し、
前記複数のブロックのうちの第1ブロックを選択した後に、前記複数のブロックのうちの第2ブロックを選択し、
前記第1ブロックを選択する期間と前記第2ブロックを選択する期間とは部分的に重なっており、
前記走査線が選択された期間の最初に選択される一以上のデータ線に対応する画素を、非表示とさせ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。 - 請求項1乃至11のいずれかに記載の電気光学装置を有することを特徴とする電子機器。
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