KR100608401B1 - 전기 광학 장치와 그 구동 방법, 투사형 표시 장치, 및전자기기 - Google Patents

전기 광학 장치와 그 구동 방법, 투사형 표시 장치, 및전자기기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 누화를 억제하여 화면 내의 표시 품질의 균일성을 확보하면서, 동화상의 시인성을 향상시키는 것으로, 1프레임을 복수의 필드로 나누고, 이들 필드의 기입 개시 시기를 1수직 기간 내에서 어긋나게 하면서 각 필드 데이터를 1수평 기간마다 번갈아 기입한다. 이 때, 연속한 두 개의 필드 데이터 중, 한쪽을 화상 데이터로 하고, 다른 한쪽을 흑 표시용 데이터로 한다. 그리고, 이들 필드의 기입 개시 시기를 1수직 기간 내에서 어긋나게 하면서 연속한 필드 사이에서 데이터의 극성을 반전시킨다. 이에 따라, 화면 내에는 화상 표시 영역과 흑 표시 영역이 동시에 형성되고, 의사적으로 임펄스 표시가 행해진다. 또한, 영역마다에는 의사적으로 면 반전 구동이 행해지기 때문에, 디스크리네이션의 발생이 방지된다. 한편, 데이터선에 대해서는 라인 반전 구동이 행해지기 때문에, 누화도 방지할 수 있다.

Description

전기 광학 장치와 그 구동 방법, 투사형 표시 장치, 및 전자기기{ELECTRO-OPTICAL DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF, PROJECTION-TYPE DISPLAY DEVICE, AND ELECTRONIC APPARATUS}
도 1은 본 발명의 실시예 1의 액정 광 밸브의 개략 구성을 나타내는 평면도,
도 2는 도 1의 H-H'선 단면도,
도 3은 동 액정 광 밸브를 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수 화소의 등가 회로도,
도 4는 동 액정 광 밸브의 구동 회로부를 포함하는 블록도,
도 5는 동 구동 회로부 내의 주사선 드라이버의 구성을 나타내는 회로도,
도 6은 도 5 중의 주요부의 상세 회로도,
도 7은 동 액정 광 밸브의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트,
도 8은 도 7 중의 주요부를 분리해서 나타내는 타이밍 차트,
도 9는 도 8 중의 주요부를 분리해서 나타내는 타이밍 차트,
도 10은 동 액정 광 밸브의 화면의 이미지를 나타내는 도면,
도 11은 동 화면의 움직임을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명의 실시예 2의 액정 광 밸브의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트,
도 13은 동 화면의 움직임을 설명하기 위한 도면,
도 14는 동 액정 광 밸브의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트,
도 15는 본 발명의 액정 장치를 사용한 투사형 표시 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 액정 광 밸브(액정 장치) 3a : 주사선
6a : 데이터선 60 : 구동 회로부
104 : 주사선 드라이버 201 : 게이트 드라이버
CLY : 클록 신호 DY : 게이트 출력 펄스
ENB1, ENB2 : 인에이블 신호 G1∼G2m : 주사 신호
본 발명은 전기 광학 장치와 그 구동 방법, 투사형 표시 장치, 전자기기에 관한 것으로, 특히 투사형 표시 장치에 탑재되는 액정 광 밸브에 이용하여 바람직한 전기 광학 장치와 그 구동 방법을 구성하는 것에 관한 것이다.
액정 디스플레이로 대표되는 전기 광학 장치에서는, 동화상 표시 시에, 화상 의 윤곽이 번지게 보이는 흐림 현상(blurring phenomenon)이 생기는 것이 알려져 있다. 이 흐림 현상은 지금까지 액정의 응답성의 악화가 원인이라고 생각되어 왔지만, 최근, 이것이 화상을 상시 표시시키는 폴드형 구동 방식 그 자체에 기인하는 것이 밝혀졌다. 즉, 폴드형 표시 장치에서는 화상이 바뀌기 직전까지 항상 이전 화상이 계속 표시되지만, 인간의 눈의 추종 운동에는 연속성이 있기 때문에, 이전 프레임의 화상 상을 이동하면서 관찰한다. 그 결과, 화상의 움직임과 인간의 눈의 움직임에 미스매치가 생기고, 이것이 흐린 형상으로 관찰된다.
이 문제를 해결하기 위해, 특허 문헌 1에서는, 한쪽 극성으로 광의 투과를 아날로그적으로 제어하고, 다른 쪽 극성에서는 광을 투과시키지 않는 단(單) 안정화 액정 재료의 동작 특성을 이용하고, 1프레임을 두 개의 필드로 분할하고, 제 1 필드를 투과, 제 2 필드를 비투과로 한 필드 반전 구동(면 반전 구동)이 제안되어 있다.
그렇지만, 면 반전 구동에서는, 유지 기간 동안의 전압 변동이 크게 다르기 때문에, 누화가 발생하기 쉽다. 또한, 액정 표시 패널의 상하 방향에서 휘도 불균일이 발생한다고 하는 문제가 있다. 즉, 면 반전 구동에서는, 하나의 데이터선에 착목한 경우, 당해 데이터선으로부터 신호가 공급되는 모든 화소에 대하여, 소정의 1필드로 동극성의 화상 신호가 기입된다. 그리고, 다음 필드로 옮긴 순간, 당해 데이터선에 공급되는 화상 신호의 극성이 반전된다. 이 때, 화상 표시 영역의 위 쪽에서 아래쪽으로 주사선을 주사하는 경우, 표시 영역의 위쪽 화소에서는 화상 신호가 기입된 후, 유지 기간의 대부분의 시간에서, 당해 데이터선이 인가되는 화상 신호의 극성이 화소의 전위와 동극성인데 비해, 아래쪽의 화소에서는, 화상 신호가 기입된 후, 유지 기간의 대부분의 시간에서 데이터선에는 화소와 역극성인 화상 신호가 인가되는 상태로 된다. 이 때문에, 스위칭 소자의 오프 저항을 통하여 누설되는 전압값은 화면 아래쪽의 화소만큼 커져, 화면의 상하에서 표시의 밝기가 불균일하게 된다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 누화를 억제하여 화면 내의 표시 품질의 균일성을 확보하면서, 동화상의 시인성을 높일 수 있는, 전기 광학 장치와 그 구동 방법 및 이것을 구비한 투사형 표시 장치 및 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전기 광학 장치는 화상 표시 영역 내에 배열하여 마련된 복수의 화소와, 이들 화소를 매트릭스 구동하는 구동 회로부를 구비하고, 상기 구동 회로부는 1프레임을 연속한 복수의 필드로 나누고, 연속한 두 개의 필드 데이터는 한쪽이 화상 데이터이며, 또 한쪽이 흑 표시용 데이터이며, 이들 필드의 기입 개시 시기를 1수직 기간 내에서 어긋나게 하면서 각 필드 데이터를 1수평 기간마다 교대로 기입하고, 또한 연속한 필드 사이에서 데이터 신호의 소정전위를 기준으로 한 극성을 반전시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 1프레임 중에 흑 표시용 필드를 마련하는(즉, 화상 중에 흑 화상을 삽입함) 것으로, 임펄스형 표시를 행하도록 한 것이다.
이 때, 본 발명에서는, 통상의 면 반전 구동과 같이 이전 필드의 화상을 모두 기입한 후, 다음 필드의 화상 기입을 개시하는 것이 아니라, 이전 필드의 화상을 도중까지 기입한 단계에서 다음 필드의 화상 기입을 개시한다. 또한, 본 발명에서는 1필드 내의 데이터 극성을 정전위 또는 부전위의 어느 한쪽으로 정리하면서, 연속한 필드 사이에서 이 데이터의 극성을 반전시키고 있기 때문에, 임의의 1수직 기간에서 보았을 때에, 화면 내에는 각 필드에 대응하여, 어느 정도의 넓이를 가진 정전위의 인가 영역과 부전위의 인가 영역이 형성된다. 그 결과, 각각의 영역 내에서는 면 반전 구동을 행한 경우와 같이, 인접 화소 사이에서 동극성으로 되어, 디스크리네이션의 발생이 방지된다.
한 편, 본 발명에서는 각 필드 데이터를 번갈아 출력하므로, 데이터선 측에 대해서는 통상의 라인 반전 구동과 거의 마찬가지의 동작이 행해진다. 이 때문에, 데이터선 측을 면 반전 방식으로 구동했을 때와 같이 화면 위쪽의 화소와 아래쪽 화소에서 화소 전극-데이터선 사이의 시간적인 전위의 관계에 큰 차이가 생기지 않고, 누화의 발생이나 화면의 장소에 의한 표시의 불균일 등의 문제를 회피할 수 있다.
그런데, 상기 구성에서는, 각 필드 데이터의 극성을 1수직 기간마다 반전시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 필드마다 반전 구동을 행함으로써 면 반전의 효과를 보다 좋게 발휘할 수 있다.
또한, 각 필드의 기입 개시 시기는 가변으로 제어되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 임펄스형 표시가 행해지기 때문에, 화상의 흐림은 억제되지만, 화상 중에 흑 화상이 삽입되는 것에 의해 화상은 전체로서 어둡게 된다. 통상의 면 반전 구동에서는, 표시의 밝기는 화상의 데이터량과 흑 화상의 데이터량의 비에 의해 결정되고, 예컨대, 화상 표시와 흑 표시를 1수직 기간마다 교대로 행한 경우(즉, 화상의 데이터량과 흑 화상의 데이터량이 같은 경우)에는 표시의 밝기는 흑 표시를 하지 않는 경우에 비해 반감된다.
이에 대하여, 본 발명에서는 1수직 기간 내에서 화상 표시용 데이터와 흑 표시용 데이터를 교대로 기입하기 때문에, 화면 내에는 항상 화상 표시 영역과 흑 표시 영역이 존재하고, 먼저 기입된 필드(이전 필드)의 화상은 이것보다도 후에 기입을 개시한 필드(다음 필드)의 화상에 의해 순차로 재기입되어 간다. 이 때문에, 이전 필드와 다음 필드 사이에서 기입 개시 시기의 간격이 짧게 될수록, 이전 필드의 화상이 화면 내에 유지되는 기간은 짧게 되고, 반대로 이 간격이 길게 될수록, 유지 기간은 길게 된다.
예컨대, 1프레임의 데이터를 제 1, 제 2의 연속한 두 개의 필드 데이터로 나누고, 제 1 필드 데이터를 흑 표시용, 제 2 필드 데이터를 화상 표시용으로 한 경우, 각 필드 데이터량은 같아도 관계없고, 제 2 필드의 기입 개시 시기를 빠르게 하는 것에 의해 흑 화상의 유지 기간이 짧아져, 밝은 표시로 된다. 반대로, 제 2 필드의 기입 개시 시기를 느리게 한 경우에는 흑 화상의 유지 기간이 길게 되기 때문에, 표시는 어둡게 된다. 물론, 흑 화상의 유지 기간이 짧아질수록, 화상 흐림 의 억제 효과는 작게 되기 때문에, 이들은 트레이드 오프의 관계로 된다. 이 때문에, 각 필드의 기입 개시 시기를 외부로부터의 정보(예컨대, 화상 신호에 근거하는 정보, 투사 확대율에 근거하는 정보, 사용 환경 하에서의 밝기의 상황에 근거하는 정보, 사용자의 기호에 근거하는 정보 등)에 근거해서 가변으로 조절하는 것에 의해, 사용 환경이나 사용자의 기호 등에 따른 알맞은 표시를 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 전기 광학 장치는 서로 교차하는 복수의 데이터선 및 복수의 주사선과, 각 데이터선 및 주사선의 교차부에 대응하고, 화상 표시 영역 내에 배열하여 마련된 복수의 화소와, 이들 화소를 매트릭스 구동하는 구동 회로부를 구비하되, 상기 구동 회로부는 1수직 기간 내에 n개의 게이트 출력 펄스를 다른 타이밍에서 출력하고, 이들의 게이트 출력 펄스를 클록 신호에 동기하여 1수평 기간마다 소정 간격만큼 떨어져 위치하는 주사선으로 시프트시키는 주사선 드라이버와, 1프레임의 데이터를 연속한 n개의 필드 데이터로 나눠, 각 데이터선에 대하여, 이들 필드 데이터를 1수평 기간마다 교대로 공급하고, 또한 연속한 필드 사이에서 데이터 신호의 극성을 기준 전위를 중심으로 반전시키는 데이터선 드라이버를 갖고, 각 주사선에는 1수평 기간마다 번갈아 상승하는 n개의 인에이블 신호 중 어느 하나가 할당되고, 상기 게이트 출력 펄스와 인에이블 신호로부터 선택된 주사선에 대하여 주사 신호가 출력되고, 적어도 어느 하나의 필드 데이터가 흑 표시용 데이터로 된 것을 특징으로 한다. 또, n은 2 이상의 정수를 나타내고 있다.
이 구성에서는, 데이터선 측에 대해서는 통상의 라인 반전 구동과 거의 같은 동작이 행해진다. 한편, 주사선 측에 대해서는, 1수직 기간 내에 하나의 게이트 출력 펄스가 화면의 위쪽으로부터 아래쪽을 향해서 순차 시프트하는 것이 아니라, 1수직 기간 내에서 n개의 게이트 출력 펄스가 화면 내의 각각의 주사선 위치에서 상승하고, 각각이 클록 신호에 동기하여 화면의 위쪽에서 아래쪽을 향해 시프트해 간다. 그리고, 주사 신호는 이들의 게이트 출력 펄스가 상승하는 주사선 중, 인에이블 신호에 의해 선택된 것에 대하여 출력된다. 이 때문에, 주사는 화면의 위쪽에서 아래쪽을 향해 선순차적으로 행해지지 않고, 일부(복수개)의 주사선을 뛰어 넘어, 오가면서 모든 주사선에 걸쳐 주사가 행해진다. 이 때문에, 임의의 1수직 기간에서 보았을 때, 화면 내에는 각 필드에 대응하고, 어느 정도의 넓이를 가진 정전위의 인가 영역과 부전위의 인가 영역이 형성된다.
즉, 본 구성은 전술한 전기 광학 장치를 드라이버의 구성면에서 규정한 것이고, 그에 따라 전술한 것과 마찬가지의 효과가 얻어진다. 즉, 각 영역 내에서는 의사적으로 면 반전 구동이 행해지면서도, 데이터선 측에 대해서는 어디까지나 종래의 라인 반전 구동과 거의 마찬가지의 동작이 행해지기 때문에, 데이터선 측을 면 반전 구동했을 때와 같이 화면의 위쪽과 아래쪽의 화소로 화소 전극-데이터선 사이의 시간적인 전위의 관계에 큰 차이가 생기는 일이 없이, 누화를 억제하면서, 화면의 장소에 따른 표시의 불균일을 회피할 수 있다. 또한, 본 구성에서는, 적어도 하나의 필드를 흑 화상으로 해서 임펄스형 표시를 행하기 때문에, 동화상의 시인성도 향상된다.
또, 상기 구성에서는, 각 필드 데이터의 극성을 1수직 기간마다 반전시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 필드마다 반전 구동을 행함으로써 면 반전의 효과를 보다 좋게 발휘할 수 있다.
또한, 상기 복수의 게이트 출력 펄스의 출력 타이밍은 가변으로 제어되는 것이 바람직하다. 상기 구성에서는, 게이트 출력 펄스의 출력에 맞춰, 대응하는 필드의 기입이 개시되지만, 전술한 바와 같이, 표시의 밝기는 흑 표시용 필드와 이것에 계속되는 화상 표시용 필드의 기입 개시 시기의 간격에 의해 결정되기 때문에, 게이트 출력 펄스의 출력 간격을 외부로부터의 정보(예컨대, 화상 신호에 근거하는 정보, 투사 확대율에 근거하는 정보, 사용 환경 하에서의 밝기의 상황에 근거하는 정보, 사용자의 기호에 근거하는 정보 등)에 근거해서 가변으로 조절하는 것에 의해, 사용 환경이나 사용자의 기호 등에 따른 알맞은 표시를 행할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 구동 회로부에서 1프레임의 데이터를 세 개 이상의 연속한 필드 데이터로 분할하여도 좋지만, 회로 구성을 간소화하기 위해서는, 1프레임의 데이터를 제 1, 제 2의 연속한 두 개의 필드로 나누고, 화상 데이터를 한쪽 필드 데이터로 하고, 흑 표시용 데이터를 다른 쪽 필드 데이터로서 기입한 것이 바람직하다. 이 구성에서는, 외부로부터의 화상 데이터에 의해 1라인마다 화상이 기입되는 동안에, 흑 표시용 데이터에 의해서도 화상이 기입되기 때문에, 화상은 실질적으로 배속으로(외부로부터의 화상 데이터의 2배의 주파수로) 기입되는 것으로 된다. 통상, 배속 구동을 행하는 경우에는 2화면 분량의 프레임 메모리가 필요하게 되지만, 본 구성에서는 외부로부터의 화상 데이터를 그대로 데이터선으로 출력하는 것에 의해 화상이 형성되기 때문에, 이러한 프레임 메모리는 불필요해 진다.
본 발명의 전기 광학 장치의 구동 방법은 화상 표시 영역 내에 복수의 화소 가 배열하여 마련된 전기 광학 장치의 구동 방법으로서, 1프레임을 연속한 복수의 필드로 나누고, 연속한 두 개의 필드 데이터는 한쪽이 화상 데이터이며, 또 한 쪽이 흑 표시용 데이터이고, 이들 필드의 기입 개시 시기를 1수직 기간 내에서 어긋나게 하면서 각 필드 데이터를 1수평 기간마다 번갈아 기입하고, 또한 연속한 필드 사이에서 데이터 신호의 소정 전위를 기준으로 한 극성을 반전시키는 것을 특징으로 한다.
이 구동 방법에 따르면, 상기 본 발명의 전기 광학 장치와 마찬가지의 작용, 효과가 얻어진다. 즉, 화상 표시용 필드와 흑 표시용 필드를 시간적으로 시프트시켜 교대로 기입함으로써, 화면 내에 어느 정도의 넓이를 가진 정전위 인가 영역과 부전위 인가 영역을 형성할 수 있고, 디스크리네이션의 발생이나 화면의 장소에 의한 표시의 불균일성 문제를 회피할 수 있다. 한편, 데이터선 측에 대해서는 종래와 거의 마찬가지의 라인 반전 구동이 행해지기 때문에, 누화를 억제할 수 있다. 물론, 화상 중에 흑 화상을 삽입하여 임펄스형 표시를 행하기 때문에, 동화상의 시인성도 높다.
본 발명의 투사형 표시 장치는 조명 장치와, 상기 조명 장치로부터 사출되는 광을 변조하는 상술한 전기 광학 장치와, 상기 전기 광학 장치에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
이 구성에 따르면, 상기 본 발명의 전기 광학 장치를 구비한 것으로 표시 품질에 우수한 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 1을 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
본 실시예에서는, 전기 광학 장치 중 투사형 표시 장치의 광 변조 장치로서 사용하는 액정 광 밸브(액정 장치)의 예를 들어 설명한다.
도 1은 본 실시예의 액정 광 밸브의 개략 구성도, 도 2는 도 1의 H-H'선 단면도, 도 3은 액정 광 밸브를 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수 화소의 등가 회로도, 도 4는 구동 회로부를 포함하는 블록도, 도 5는 구동 회로부 내의 주사선 드라이버의 구성을 나타내는 회로도, 도 6은 도 5 중의 주요부의 상세 회로도, 도 7은 액정 광 밸브의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트, 도 8은 도 7 중의 주요부를 분리해서 나타내는 타이밍 차트, 도 9는 화면의 이미지를 나타내는 도면, 도 10은 화면의 움직임을 설명하기 위한 도면이다. 또, 각 도면에 있어서는, 각 층이나 각 부재를 도면상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 때문에, 각 층이나 각 부재마다 축척을 다르게 하고 있다.
(액정 광 밸브의 전체 구성)
본 실시예의 액정 광 밸브(1)의 구성은 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, TFT 어레이 기판(10) 상에 밀봉재(52)가 대향 기판(20)의 가장자리를 따라 마련되어 있고, 그 안쪽에 프레임으로서의 차광막(53)(주변 차단)이 마련되어 있다. 밀봉재(52)의 외측 영역에는, 데이터선 드라이버(데이터선 구동 회로)(201) 및 외부 회로 접속 단자(202)가 TFT 어레이 기판(10)의 한 변을 따라 마련되어 있고, 주사선 드라이버(주사선 구동 회로)(104)가 이 한 변에 인접하는 두 변을 따라 마련되어 있다.
또한, TFT 어레이 기판(10)의 남은 한 변에는, 화상 표시 영역의 양측에 마련된 주사선 드라이버(104) 사이를 접속하기 위한 복수의 배선(105)이 마련되어 있다. 또한, 대향 기판(20)의 코너부의 적어도 1개소에서는, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에서 전기적 도통을 취하기 위한 상하 도통재(106)가 마련되어 있다. 그리고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 도 1에 나타내는 밀봉재(52)와 거의 같은 윤곽을 갖는 대향 기판(20)이 밀봉재(52)에 의해 TFT 어레이 기판(10)에 고착되어 있고, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에 TN 액정 등으로 이루어지는 액정층(50)이 밀봉되어 있다. 또한, 도 1에 나타내는 밀봉재(52)에 마련된 개구부(52a)는 액정 주입구이며, 봉지재(25)에 의해 밀봉되어 있다.
도 3에서, 본 실시예에 있어서의 액정 광 밸브(1)의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소에는 각기 화소 전극(9)과 당해 화소 전극(9)을 스위칭 제어하기 위한 TFT(30)가 형성되어 있고, 화상 신호가 공급되는 데이터선(6a)이 TFT(30)의 소스 영역에 전기적으로 접속되어 있다.
본 실시예의 액정 광 밸브(1)는 n개의 데이터선(6a)과 2m개의 주사선(3a)을 갖고 있다(n, m은 모두 자연수). 데이터선(6a)에 기입한 화상 신호 S1, S2, …, Sn은 이 순서로 선순차적으로 공급하여도 상관없고, 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a) 끼리에 대하여, 그룹마다 공급하도록 하여도 좋다.
또한, TFT(30)의 게이트에는 주사선(3a)이 전기적으로 접속되어 있고, 소정 타이밍에서 각 주사선(3a)에 펄스적으로 주사 신호 G1, G2, …, G2m을 후술하는 바와 같이 뛰어 넘으면서 인가하도록 구성되어 있다. 화소 전극(9)은 TFT(30)의 드 레인에 전기적으로 접속되어 있고, 스위칭 소자인 TFT(30)를 일정 기간만큼 온 상태로 하는 것에 의해, 데이터선(6a)으로부터 공급되는 화상 신호 S1, S2, …, Sn을 소정 타이밍에서 기입한다. 화소 전극(9)을 거쳐 액정에 기입된 소정 레벨의 화상 신호 S1, S2, …, Sn은 대향 기판(20)에 형성된 공통 전극과의 사이에서 일정 기간 유지된다. 여기서, 유지된 화상 신호가 누설되는 것을 막기 위해, 화소 전극(9)과 공통 전극 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬로 축적 용량(70)이 마련되어 있다.
본 실시예의 액정 광 밸브(1)의 구동 회로부(60)는 상술한 데이터선 드라이버(201), 주사선 드라이버(104) 외에, 도 4에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(61), DA 컨버터(64) 등으로 구성되어 있다. 컨트롤러(61)는 수직 동기 신호 Vsync, 수평 동기 신호 Hsync, 도트 클록 신호 dotclk 및 화상 데이터 DATA가 입력되고, 이 화상 데이터를 화상 신호로서 데이터선 드라이버 측으로 출력한다.
또한, 컨트롤러(61)는 화상 중에 흑 화상을 삽입하기 위해, 데이터선 드라이버 측으로 흑 표시용 데이터(전압값은 ±Vb)를 출력하고, 이들 화상 표시용 필드 데이터(화상 신호 DATA)와 흑 표시용 필드 데이터에 의해 1프레임의 화상 신호가 구성된다. 또, 각 필드 데이터의 신호는 서로 소정의 기준 전위를 중심으로 한 극성이 다르고, 이들 데이터의 극성은 1수직 기간마다 반전된다. 이 때 기준 전위는 일정값으로는 한정되지 않는다.
주사선 드라이버(104)의 구성은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(61)로부터 게이트 출력 펄스 DY, 클록 신호 CLY, 반전 클록 신호 CLY'가 각각 입력되는 시프트 레지스터(66)와, 시프트 레지스터(66)로부터의 출력이 입력되는 2m개의 AND 회로(67)를 갖고 있다. 2m개의 주사선(3a)은 화상 표시 영역의 최상부로부터 기수 번째에 배치된 것과 우수 번째에 배치된 것과의 두 개의 블록으로 분리되어 있고, 시프트 레지스터(66)로부터의 각 출력에 두 개의 인에이블 신호 중 어느 하나가 접속되어 있다. 즉, 우수 번째의 주사선 G2, G4, … , Gm, Gm+2, … , G2m에 대응하는 AND 회로(67)에는 시프트 레지스터(66)로부터의 출력과 인에이블 신호 ENB1이 입력되고, 기수 번째의 주사선 G1, G3, … , Gm+1, Gm+3, … , G2m-1에 대응하는 AND 회로(67)에는 시프트 레지스터(66)로부터의 출력과 인에이블 신호 ENB2가 입력되는 구성으로 되어있다. 화면 중앙부에서, 시프트 레지스터(66)의 내부 구성을 포함해서 나타내는 것이 도 6이다.
(액정 광 밸브의 동작)
상기 구성의 구동 회로부(60)의 동작을 도 7, 도 8을 이용해서 설명한다.
구동 회로부(60)에서는, 화상 표시용 필드 및 흑 표시용 필드의 기입 개시에 맞춰, 게이트 출력 펄스 DY가 1/2수직 기간마다 한 번씩(즉, 1수직 기간 동안에 총 2회) 출력된다. 게이트 출력 펄스 DY는 1수평 기간마다 1펄스가 상승하는 클록 신호 CLY에 의해 주사선 드라이버(108)의 시프트 레지스터(66) 내를 시프트하여 간다. 한편, 인에이블 신호 ENB1, ENB2는 ENB1, ENB1, ENB2, ENB2, ENB1, ENB1, ENB2, ENB2, …의 순으로, 2수평 기간마다 번갈아 상승하고, 이들 인에이블 신호의 상승 위치에 대응하는 주사선에 대해 주사 신호가 출력된다. 이상의 동작에 의해, 게이트 펄스는 주사선 m개만큼 떨어진 화면상의 두 개소에 교대로 출력된다. 즉, 소정의 주사선으로부터 m개 떨어진 주사선으로 뛰어 넘어 상기 소정 주사선의 다음 단의 주사선으로 되돌아가고, 그 주사선으로부터 m개 떨어진 주사선을 뛰어 넘고 나서 또한 그 다음 단의 주사선으로 되돌아간다고 하는 것과 같이(즉, 주사선 G1, 주사선 Gm+1, 주사선 G2, 주사선 Gm+2, G3, …이라는 순서로) 순차 출력된다.
한편, 데이터선 드라이버(201)에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 서로 극성이 다른 신호의 화상 표시용 필드 데이터(화상 데이터 DATA)와 흑 표시용 필드 데이터(전압값은 ±Vb)가 교대로 출력되고, 이들 필드 데이터의 신호는 기준 전위(액정 장치에서는, 예컨대, 커먼 전위 LCCOM이 적용된다. 또한, 기준 전위는 1수직 기간마다 변위하는 경우도 있음)를 기준으로 해서 1수직 기간마다 정극성 전위와 부극성 전위로 극성이 반전된다. 따라서, 데이터선 드라이버(201) 측에서는 1수평 기간마다 극성의 반전 데이터가 출력되고, 주사선 드라이버(104) 측에서는 게이트 펄스가 상기한 순서로 주사선 m개만큼 떨어진 화면의 두 개소에 교대로 출력되게 된다.
그 결과, 화면상은, 예컨대, 도 10에 나타내는 바와 같이, 어떤 1수평 기간에 착목하면, 예컨대, 주사선 G3∼Gm+2에 대응하는 도트는 정극성 전위의 데이터가 기입되는 영역(예컨대, 흑 화상이 표시되는 영역)으로 되고, 주사선 G1∼G2 및 Gm+3∼G2m에 대응하는 도트는 부극성 전위의 데이터가 기입되는 영역(예컨대, 화상이 표 시되는 영역)으로 되도록, 화면 내부가 마치 다른 극성의 데이터가 기입된 정극성 영역과 부극성 영역의 두 개의 영역으로 분할된 것과 같은 상태로 된다. 그리고, 각 영역은, 도 11에 나타내는 바와 같이, 화면의 위쪽으로부터 아래쪽을 향해 2 수평 기간마다 1라인씩 스크롤하고, 1수직 기간으로 화면 전체를 이동한다. 그리고, 1프레임의 화상이 표시되면 화상 표시용 필드 데이터 및 흑 표시용 필드 데이터는 각각 극성을 반전시키고, 마찬가지의 순서로 기입이 행해진다.
즉, 본 실시예에서는, 1프레임을 연속한 복수(본 예에서는 두 개)의 필드로 나누고, 연속한 두 개의 필드 데이터 중, 한 쪽을 화상 데이터로 하고, 다른 쪽을 흑 표시용 데이터로 함으로써 임펄스형 표시를 행하도록 한 것이고, 이들 필드의 화상을 기입했을 때에, 통상의 면 반전 구동과 같이, 이전 필드의 화상을 모두 기입한 후, 다음 필드의 화상 기입을 개시하는 것이 아니라, 이전 필드의 화상을 도중까지 기입한 단계에서 다음 필드의 화상의 기입을 개시하고 있다. 이 때문에, 화면 내에는 각 필드에 대응하여, 어느 정도의 넓이를 가진 정전위의 인가 영역과 부전위의 인가 영역이 형성된다.
본 실시예에서는, 이와 같이 화면의 반의 넓이를 가진 정극성 영역과 부극성 영역이 1수직 기간에서 반전하는 것으로 되어, 영역마다는 면 반전 구동이 행해진다. 1수직 기간에서, 임의의 1도트와 인접하는 1도트 사이는 2/2m의 시간만큼은 역극성 전위로 되지만, 나머지의 대부분의 시간 (2m-2)/2m은 동극성 전위로 되므로, 디스크리네이션은 거의 발생하지 않는다. 한편, 데이터선(6a) 측은 도 8, 도 9에 신호 파형을 나타내는 바와 같이, 신호 극성에 대해서는 종래의 라인 반전 구 동과 거의 마찬가지인 동작을 하고 있으므로, 종래의 면 반전 방식으로 구동했을 때와 같이 화면의 위쪽 화소와 아래쪽 화소에서 화소 전극-데이터선 사이의 시간적인 전위 관계에 큰 차이가 생기는 일이 없고, 누화를 억제하면서, 화면의 장소에 의한 표시의 불균일을 회피할 수 있다.
또, 본 발명에서는, 화상 표시 영역과 흑 표시 영역의 경계는 2 수평 기간마다 주사되어 가기 때문에, 인간의 눈으로 확인할 수 없어, 이것이 저해 요인으로 되지는 않는다.
또한, 본 실시예에서는, 1프레임의 데이터를 두 개의 필드 데이터로 나눠, 한쪽 필드 데이터에 외부로부터 입력되는 화상 데이터를 그대로 이용하고 있기 때문에, 화상은 실질적으로 배속(즉, 외부로부터 입력되는 화상 데이터의 2배의 주파수)으로 기입되는 것으로 된다. 통상, 배속 구동을 행하는 경우에는, 2화면 분의 프레임 메모리 용량이 필요해 지지만, 본 구성에서는, 외부로부터의 화상 데이터를 그대로 데이터선으로 출력하는 것으로 화상이 형성되기 때문에, 이러한 프레임 메모리를 생략할 수 있다.
(실시예 2)
이하, 본 발명의 실시예 2를 도 12 내지 도 14를 참조하여 설명한다.
본 실시예의 액정 광 밸브(액정 장치)의 기본 구성은 실시예 1과 거의 마찬가지이고, 게이트 출력 펄스의 출력 간격을 가변으로 제어할 수 있도록 한 점만 다르다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 1수직 기간 내에 화상 표시용 데이터와 흑 표시용 데이터가 교대로 기입되기 때문에, 화면 내에는 항상 화상 표시 영역과 흑 표시 영역이 존재하고, 앞서 기입된 필드(예컨대, 흑 표시용 필드)의 화상은 이것보다도 후에 기입이 개시된 필드(예컨대, 화상 표시용 필드)의 화상에 의해 순차적으로 재기입되어 간다. 예컨대, 흑 필드의 기입을 개시한 후, k라인 번째까지 주사된 단계(즉, 2k 수평 기간 경과 후)에서 화상 필드의 기입을 개시하면, 먼저 기입된 1라인 번째∼k라인 번째의 흑 화상은 그 후의 2k 수평 기간 동안에 화상에 의해 재기록된다. 환언하면, 먼저 기입된 필드 데이터는 k라인 분밖에 화면 내에 유지되지 않는 것으로 된다.
이 때문에, 예컨대, 도 12에 나타내는 바와 같이, 두 개의 게이트 출력 펄스의 출력 간격을 짧게 하면, 도 13에 나타내는 바와 같이, 흑 표시 영역의 면적을 화상 표시 영역에 대하여 상대적으로 작게 하여, 밝은 표시로 된다. 반대로, 도 14에 나타내는 바와 같이, 게이트 출력 펄스의 출력 간격을 길게 한 경우에는, 흑 표시 영역의 면적은 커지기 때문에, 어두운 표시로 된다. 이 흑 필드의 유지 기간과 표시의 밝기와는 트레이드 오프의 관계에 있기 때문에, 이 게이트 출력 펄스의 출력 간격(즉, 각 필드의 기입 개시 시기의 간격)을 외부로부터의 정보(예컨대, 화상 신호에 근거하는 정보, 투사 확대율에 근거하는 정보, 사용 환경 하에서의 밝기의 상황에 근거하는 정보, 사용자의 기호에 근거하는 정보 등)에 따라 가변으로 조절하는 것에 의해, 사용 환경이나 사용자의 기호 등에 따른 알맞은 표시를 행할 수 있다.
(투사형 액정 장치)
도 15는 상기 실시예의 액정 광 밸브를 세 개 사용한, 소위 3판식 투사형 액정 표시 장치(액정 프로젝터)의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 도면 중 참조 부호 1100은 광원, 참조 부호 1108은 다이클로익 미러, 참조 부호 1106은 반사 미러, 참조 부호 1122, 1123, 1124는 릴레이 렌즈, 참조 부호 100R, 100G, 100B는 액정 광 밸브, 참조 부호 1112는 크로스 다이클로익 프리즘, 참조 부호 1114는 투사 렌즈계를 나타낸다.
광원(1100)은 메탈 할라이드 등의 램프(1102)와 램프(1102)의 광을 반사하는 리플렉터(1101)로 구성되어 있다. 청색광·녹색광 반사의 다이클로익 미러(1108)는 광원(1100)으로부터의 백색광 중 적색광을 투과시키고, 또한 청색광과 녹색광을 반사한다. 투과한 적색광은 반사 미러(1106)에서 반사되어, 적색광용 액정 광 밸브(100R)에 입사된다.
한편, 다이클로익 미러(1108)에서 반사된 색광 중, 녹색광은 녹색광 반사의 다이클로익 미러(1108)에 의해 반사되어, 녹색용 액정 광 밸브(100G)에 입사된다. 한편, 청색광은 제 2 다이클로익 미러(1108)도 투과한다. 청색광에 대해서는, 광로 길이가 녹색광, 적색광과 다른 것을 보상하기 위해, 입사 렌즈(1122), 릴레이 렌즈(1123), 출사 렌즈(1124)를 포함하는 릴레이 렌즈계로 이루어지는 도광 수단(1121)이 마련되고, 이것을 거쳐 청색광이 청색광용 액정 광 밸브(100B)에 입사된다.
각 광 밸브(100R, 100G, 100B)에 의해 변조된 세 개의 색광은 크로스 다이클 로익 프리즘(1112)에 입사한다. 이 프리즘은 네 개의 직각 프리즘이 접합되고, 그 내면에 적색광을 반사하는 유전체 다층막과 청색광을 반사하는 유전체 다층막이 십자 형상으로 형성된 것이다. 이들 유전체 다층막에 의해 세 개의 색광이 합성되어, 컬러 화상을 나타내는 광이 형성된다. 합성된 광은 투사 광학계인 투사 렌즈계(1114)에 의해 스크린(1120) 상에 투사되고, 화상이 확대되어 표시된다.
상기 구성의 투사형 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 실시예의 액정 광 밸브를 이용한 것에 의해, 표시의 균일성에 뛰어난 투사형 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
또, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경을 가하는 것이 가능하다. 예컨대, 상기한 실시예에서는 1프레임의 데이터를 화상 표시용 및 흑 표시용 두 개의 필드 데이터로 나누었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 1프레임의 데이터를 연속한 세 개 이상의 필드 데이터로 나눠, 이들 필드의 기입 개시 시기를 1수직 기간 내에서 어긋나게 하면서 각 필드 데이터를 1수평 기간마다 번갈아 기입하도록 하여도 좋다. 이 경우, 적어도 어느 하나의 필드 데이터를 흑 표시용 데이터로 하고, 연속한 필드 사이에서 데이터의 극성을 반전시키도록 한다.
구체적으로는, 주사선 드라이버에서, 필드의 수(예컨대, n개)에 따라 1수직 기간 내에 n개의 게이트 출력 펄스를 다른 타이밍에서 출력하고, 이들을 클록 신호에 동기하여 1수평 기간마다 번갈아 시프트시킨다. 이 때, 각 주사선에는 1수평 기간마다 번갈아 상승하는 n개의 인에이블 신호 중 어느 하나를 할당하여, 상기 게이트 출력 펄스와 인에이블 신호로부터 선택된 주사선에 대하여 주사 신호를 출력한다. 그리고, 데이터선 드라이버에 있어서, 이들 필드 데이터를 각 데이터선에 대하여 1수평 기간마다 번갈아 공급한다.
또한, 상기 실시예에서는 TFT을 이용한 액티브 매트릭스형 액정 장치를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예컨대, 화소 스위칭 소자로 TFD(Thin Film Diode)를 이용한 것이나, 패시브 매트릭스형인 것 등, 복수의 화소를 매트릭스 구동하는 여러 가지의 표시 장치에 대해 본 발명을 적용할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 구성을 구비함으로써, 누화를 억제하여 화면 내의 표시 품질의 균일성을 확보하면서, 동화상의 시인성을 높일 수 있는 전기 광학 장치와 그 구동 방법 및 이것을 구비한 투사형 표시 장치 및 전자기기를 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 전기 광학 장치로서,
    화상 표시 영역 내에 배열하여 마련된 복수의 화소와,
    상기 화소를 구동하는 구동 회로부를 구비하되,
    상기 구동 회로부는 하나의 프레임을 연속하는 복수의 필드로 나누고, 연속하는 두 개의 필드 데이터 중 한쪽 데이터는 화상 데이터이고, 다른 한쪽 데이터는 흑 표시용 데이터이며,
    상기 각 필드의 기입 개시 시기를 1수직 기간 내에서 변화시키면서 상기 연속하는 두 개의 필드 데이터를 1수평 기간마다 교대로 기입하며,
    연속하는 두 개의 상기 필드끼리 상기 데이터 신호의 극성을 소정 전위를 기준으로 반전시키는 것을 특징으로 하는
    전기 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 회로부는 상기 각 필드 데이터의 극성을 1수직 기간마다 반전시키는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 필드의 기입 개시 시기가 가변인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  4. 전기 광학 장치로서,
    서로 교차하는 복수의 데이터선 및 복수의 주사선과,
    상기 데이터선과 상기 주사선의 교차부에 대응해서 마련된 복수의 화소와,
    상기 화소를 구동하는 구동 회로부를 구비하되,
    상기 구동 회로부는
    1수직 기간 내에 n개의 게이트 출력 펄스를 상이한 타이밍으로 출력하고, 상기 게이트 출력 펄스를 클록 신호에 동기해서 1수평 기간마다 소정 간격으로 떨어져 위치하는 상기 주사선으로 시프트시키는 주사선 드라이버와,
    1프레임의 데이터를 연속하는 n개의 필드에 대응하는 n개의 데이터로 나누어, 상기 각 데이터선에 대하여 상기 연속하는 n개의 필드에 대한 상기 n개의 데이터를 1수평 기간마다 교대로 공급하고, 또한 연속하는 상기 필드 사이에서 상기 데이터 신호의 극성을 소정 전위를 기준으로 반전시키는 데이터선 드라이버를 갖고,
    상기 각 주사선에는 1수평 기간마다 교대로 발생되는 n개의 인에이블 신호 중 어느 하나가 할당되고,
    상기 게이트 출력 펄스와 상기 인에이블 신호에 의해 선택된 주사선에 대해 주사 신호가 출력되며,
    상기 n개의 데이터 중 어느 하나가 흑 표시용 데이터인 것을 특징으로 하는
    전기 광학 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 데이터선 드라이버는 각 필드 데이터의 극성을 1수직 기간마다 반전시키는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 게이트 출력 펄스의 출력 타이밍이 가변으로 제어되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터선 드라이버는 1프레임을 연속하는 두 개의 필드로 나누어, 화상 데이터를 한쪽 필드에 기입하고, 흑 표시용 데이터를 다른 쪽 필드에 기입하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  8. 화상 표시 영역 내에 복수의 화소가 배열되어 마련된 전기 광학 장치의 구동 방법으로서,
    1프레임을 연속하는 복수의 필드로 나누고, 연속하는 두 개의 필드 데이터 중 한쪽이 화상 데이터이고, 다른 한쪽이 흑 표시용 데이터이며, 상기 각 필드의 기입 개시 시기를 1수직 기간 내에서 변화시키면서 상기 두 개의 필드 데이터를 1수평 기간마다 교대로 기입하고, 또한 연속하는 상기 필드 사이에서 상기 데이터 신호의 극성을 소정 전위를 기준으로 반전시키는 것을 특징으로 하는
    전기 광학 장치의 구동 방법.
  9. 투사형 표시 장치로서,
    조명 장치와,
    상기 조명 장치로부터 사출되는 광을 변조하는 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 전기 광학 장치와,
    상기 전기 광학 장치에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 장치를 구비한 것을 특징으로 하는
    투사형 표시 장치.
  10. 전자기기로서, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 전기 광학 장치를 이용한 것을 특징으로 하는 전자기기.
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