JP4349434B2 - 電気光学装置、その駆動回路、駆動方法および電子機器 - Google Patents

電気光学装置、その駆動回路、駆動方法および電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、1フィールドを複数のサブフィールドに分割し、各サブフィールドにおいて表示素子にオンまたはオフ電圧を印加することにより、当該表示素子を階調表示させる技術に関する。
液晶素子のような表示素子を画素に用いた電気光学装置において階調表示を行う場合に、電圧変調方式に代わるものとして次のような技術が提案されている。すなわち、1フィールドを複数のサブフィールドに分割するとともに、各サブフィールドにおいて画素(液晶素子)にオンまたはオフ電圧を印加して、1フィールドにおいて画素にオン電圧(またはオフ電圧)が印加される時間の割合を変化させることによって階調表示を行う技術が提案されている(特許文献1参照)。
さらに上記技術では、液晶素子における応答速度が比較的遅い点を利用して、詳細には、1つのサブフィールドにおいてのみ液晶素子にオン電圧を印加しても、反射率(または透過率)がオンに相当する黒色に達しない(飽和しない)点を利用して、液晶素子の反射率を細かく制御している。
特開2003−114661号公報
しかしながら、上記技術において、最高の明るさに相当する階調から1〜数レベル程度暗い階調や、これとは反対に、最低の明るさに相当する階調から1〜数レベル程度明るい階調(上・下限近傍の階調)表現を表現しようとする場合に、目的とする明るさが得られにくい、という問題が生じた。
なお、上・下限近傍の階調を表現する場合、1フィールドを構成するサブフィールドの期間長を短く設定すれば良いが、サブフィールドの期間長を短く設定し過ぎると、画素にオンまたはオフ電圧を印加するための走査に要する時間が追いつかなくなる、という問題もある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、階調を適切に表現することが可能な電気光学装置、その駆動回路、駆動方法および電子機器を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明に係る電気光学装置の駆動回路にあっては、複数の書込走査線と複数のデータ線との交差に対応した画素を複数有し、各画素は、前記書込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に応じた状態になり、1フィールドを複数に分割したサブフィールド毎に、前記画素に少なくともオン電圧またはオフ電圧を印加することによって階調表示を行う電気光学装置において、1フィールドを構成するサブフィールドのうち、少なくとも2つを互いに異なる期間長に設定し、1フィールドの各サブフィールドにおいて前記画素にオンまたはオフ電圧を印加させるかについて、当該画素に指定される階調に応じて予め割り当て、前記複数の書込走査線を所定の順番で選択する走査線駆動回路と、一の書込走査線が選択されたときに、当該一の書込走査線と一のデータ線とに対応する画素の階調について、当該選択に対応するサブフィールドに割り当てられたオンまたはオフ電圧のデータ信号を、当該一のデータ線に供給するデータ線駆動回路と、を具備し、前記複数のサブフィールドのうち、最も短いサブフィールドの期間長を、前記走査線駆動回路によって前記複数の書込走査線の選択に要する期間長よりも短く設定したことを特徴とする。本発明によれば、1フィールドを構成する複数のサブフィールドのうち、一部のサブフィールドについて期間長を短く設定することができるので、階調を適切に、特に上・下限近傍の階調を適切に表現することが可能となる。
本発明において、前記書込走査線は行方向に、前記データ線は列方向に、それぞれ形成され、前記走査線駆動回路は、前記複数行の書込走査線に対応した段を有し、前記各サブフィールドに応じた間隔毎に供給されるパルスをクロック信号にしたがい、各段にわたって順次転送するシフトレジスタと、前記複数行の書込走査線の各々に設けられ、前記シフトレジスタの段から重複して出力されるパルスを、複数行において互いに重複しないように論理演算して、前記書込走査線に選択を示す走査信号として供給する論理回路と、を有する構成としても良い。この構成により、いわゆる領域走査駆動となるので、短く設定されたサブフィールドにおいて画素にオンまたはオフ電圧を印加することが容易となる。
ここで、前記シフトレジスタの段から重複されて出力されるパルスの個数は「2」であり、前記各行に設けられた論理回路は、イネーブル信号と前記シフトレジスタとの論理積信号を出力するものであって、奇数行と偶数行とで異なるイネーブル信号が供給される構成にすると、走査線駆動回路の構成を簡易化することができる。
また、1フィールドをp(pは2以上の整数)個のグループに分割して、各グループを2個のサブフィールドに分割し、前記p個のグループを互いに等しい期間長に設定し、各グループを構成する2個のサブフィールドの期間を、それぞれ相対的に短および長に設定して、シフトレジスタにパルスを短および長に応じて供給する構成としても良い。
本発明において、前記複数の書込走査線の各々と対をなすように消去走査線を有し、前記画素には、前記消去走査線が選択されたとき、前記データ信号にかかわらず、オフ電圧が印加され、前記走査線駆動回路は、各画素に前記最も短い期間のサブフィールドに応じてオンまたはオフ電圧を書き込むために一の書込走査線を選択し、この選択から当該サブフィールドの期間が経過したとき、当該一の書込走査線と対をなす消去走査線を選択する構成としても良い。この構成によれば、領域走査駆動としなくても、短く設定されたサブフィールドにおいて画素にオンまたはオフ電圧を印加することが容易となる。
本発明において、前記画素は、液晶素子を含み、前記サブフィールドのうち、最も短いサブフィールドの期間長を、前記オン電圧を前記液晶素子に印加した場合に当該液晶素子の反射率または透過率が飽和するまでの飽和応答時間よりも短く設定しても良い。これにより、本発明では、最も短いサブフィールドの期間長が、走査線の選択や、液晶素子の飽和応答時間に依存させずに済む。
本発明において、表現可能な階調のうち、最も明るい階調よりも1レベル暗い階調について、最も短い期間長に設定されたサブフィールドで前記画素にオンまたはオフ電圧のいずれか一方を印加し、他のサブフィールドでオンまたはオフ電圧のいずれか他方を印加し、表現可能な階調のうち、最も暗い階調よりも1レベル明るい階調について、最も短い期間長に設定されたサブフィールドで前記画素にオンまたはオフ電圧のいずれか他方を印加し、他のサブフィールドでオンまたはオフ電圧のいずれか一方を印加することが好ましい。
また、本発明では、前記サブフィールドにおいて、前記画素に、前記オン電圧と前記オフ電圧と、さらに前記オン電圧およびオフ電圧のあいだの中間電圧とのいずれかを印加しても良い。このようにオンおよびオフ電圧に、さらに中間電圧状態を加えると、サブフィールドの配列を変更せずに、表現可能な階調数を増加させることが可能となる。この際、中間電圧としては、2以上の複数(やや明るい、やや暗い等)としても良い。
なお、本発明は、電気光学装置の駆動回路のみならず、駆動方法や、電気光学装置それ自体、さらには、当該電気光学装置を有する電子機器としても概念することが可能である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
<第1実施形態>
まず、本発明の第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る電気光学装置1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1は、制御回路10、メモリ20、変換テーブル30、表示回路100、走査線駆動回路130およびデータ線駆動回路140に大別される。このうち、制御回路10は、後述するように各部を制御するものである。
表示回路100には、画素がマトリクス状に配列している。詳細には、表示回路100には、1080行の走査線(書込走査線)112が図において水平のX方向に延在し、1920列のデータ線114が走査線112と電気的な絶縁を保ちつつ、図において垂直のY方向に延在している。そして、これらの走査線112とデータ線114との交差に対応するように画素110がそれぞれ設けられている。したがって、本実施形態において、画素110は、縦1080行×横1920列の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。
メモリ20は、縦1080行×横1920列で配列する画素に対応した記憶領域を有し、各記憶領域は、それぞれに対応する画素110の表示データDaを記憶する。表示データDaは、画素110の明るさ(階調レベル)を指定するものであり、本実施形態では、「0」から「15」まで、「1」毎の刻みの16段階で指定する。ここで、階調レベル「0」が最低階調の黒色を指定し、階調レベルが上がるにつれて徐々に明るさが増し、階調レベル「15」が最高階調の白色を指定するものとする。
なお、この表示データDaは、図示しない上位装置から供給されて、制御回路10により画素に対応する記憶領域に記憶される一方で、表示回路100で走査される画素に対応したものがメモリ20から読み出される構成となっている。
変換テーブル30は、メモリ20から読み出された表示データDaを、当該表示データDaで指定される階調レベル、および、サブフィールドにしたがって、画素110(液晶素子)にオンまたはオフ電圧のどちらを印加するのかを示すデータDbに変換するものである。なお、この変換内容については後述する。
<画素の構成>
説明の便宜上、画素110の構成について図2を参照して説明する。図2は、画素110の詳細な構成を示す図であり、i行およびこれに隣接する(i+1)行と、j列およびこれに隣接する(j+1)列との交差に対応する2×2の計4画素分の構成を示している。ここで、i、(i+1)とは、画素110が配列する行を一般的に示す場合の記号であって、本実施形態では、1以上1080以下の整数であり、j、(j+1)とは、画素110が配列する列を一般的に示す場合の記号であって、1以上1920以下の整数である。
図2に示されるように、各画素110は、nチャネル型のトランジスタ(MOS型FET)116と液晶素子120とを含む。
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列に位置するもので代表させて説明すると、当該i行j列の画素110におけるトランジスタのゲート電極は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素子120の一端たる画素電極118に接続されている。また、液晶素子120の他端は、対向電極108である。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、本実施形態では電圧LCcomに保たれている。
表示回路100は、走査線112や、データ線114、トランジスタ116、画素電極118などが形成された素子基板と、対向電極108が形成された対向基板とが一定の間隙を保って、電極形成面が互いに対向するように貼り合わせられるとともに、この間隙に液晶105が封止された構成となっている(図示省略)。このため、本実施形態において液晶素子120は、画素電極118と対向電極108とが液晶105を挟持した構成となる。
なお、本実施形態では、素子基板に半導体基板を用い、対向基板にガラス等の透明基板を用いて、液晶素子120を反射型としたLCOS(Liquid Crystal on Silicon)型である。このため、素子基板には、走査線駆動回路130、データ線駆動回路140のほかに、制御回路10や、メモリ20、変換テーブル30をすべて形成した構成としても良い。
この構成において、走査線112に選択電圧を印加して、トランジスタ116をオン(導通)させるとともに、画素電極118に、データ線114およびオン状態のトランジスタ116を介して、データ信号を供給すると、選択電圧を印加した走査線112とデータ信号を供給したデータ線114との交差に対応する液晶素子120には、当該データ信号の電圧と対向電極108に印加された電圧LCcomとの差電圧が書き込まれる。なお、走査線112が非選択電圧になると、トランジスタ116がオフ(非導通)状態となるが、液晶素子120では、トランジスタ116が導通状態となったときに書き込まれた電圧が、その容量性により保持される。
本実施形態において、液晶素子120はノーマリーブラックモードに設定されている。このため、液晶素子120の反射率(透過型とした場合には透過率)は、画素電極118および対向電極108とによる差電圧の実効値が小さくなるにつれて暗くなり、電圧無印加状態においてほぼ黒色となる
ただし、本実施形態において、画素電極118には、上記差電圧を飽和電圧以上とさせるオン電圧、または、しきい値電圧以下のオフ電圧のいずれか一方の電圧のみが印加される。
ノーマリーブラックモードにおいて、最も暗い状態の反射率を相対反射率0%とし、最も明るい状態の反射率を相対反射率100%としたとき、液晶素子120に印加される電圧のうち、相対反射率が10%となる電圧を光学的しきい値電圧といい、相対反射率が90%となる電圧を光学的飽和電圧という。電圧変調方式(アナログ駆動)において、液晶素子120を中間調(灰色)とさせる場合には、液晶105に光学的飽和電圧以下の電圧が印加されるように設計される。このため、液晶105の反射率は、液晶105の印加電圧にほぼ比例した値となる。
これに対して、本実施形態では、液晶素子120に印加する電圧としては、オン電圧とオフ電圧との2つのみを用いて階調表示が行われる。詳細には、本実施形態において階調表示は、1フィールドを複数のサブフィールドに分割するとともに、液晶素子120にオンまたはオフ電圧を印加する期間を、サブフィールドを単位として配分することによって実行される。
本実施形態において、オン電圧として用いる電圧は、飽和電圧の1〜1.5倍程度の電圧が用いられる。これは液晶の応答特性における立ち上がりが液晶素子に印加される電圧レベルとほぼ比例関係にあるから、液晶の応答特性を改善するために好ましいからである。
また、オフ電圧として用いる電圧は、液晶素子120の光学的しきい値電圧以下の電圧が用いられる。
なお、液晶素子の実際の反射率は、液晶の応答ゆえにオン電圧が印加される期間の積分値におおよそ比例するが、説明を簡略化するために、オン電圧が印加される期間に比例するものとして説明する場合がある。
<サブフィールド構成>
そこでまず、本実施形態におけるサブフィールドの構成について、図3を参照して説明する。
この図において、1フィールドとは、1枚分の画像を形成するのに要する期間をいい、ノンインターレース方式におけるフレームと同義であって、16.7ミリ秒(60Hzの1周波数分)で一定である。
この図に示されるように、本実施形態において1フィールドの期間は、4つのグループに等分割され、さらに各グループは、2つのサブフィールドに分割されている。このため、1フィールドは、計8つのサブフィールドに分割されるが、便宜的に、各サブフィールドについて、1フィールドの最初から順番にsf1、sf2、sf3、…、sf8と呼ぶことにする。
ここで、後述するクロック信号Clyの1周期を1Hと表記すると、1グループの期間長は1080Hであり、このため、1フィールドの期間長は、4320(=1080×4)Hとなる。
また、奇数サブフィールドsf1、sf3、sf5、sf7の期間長は、それぞれ360Hに設定され、偶数サブフィールドsf2、sf4、sf6、sf8の期間長は、それぞれ720Hに設定されている。したがって、奇数サブフィールドsf1、sf3、sf5、sf7の期間長の比率を「1」とした場合、偶数サブフィールドsf2、sf4、sf6、sf8の期間長の比率は「2」となるので、1フィールドの期間長の比率は「12」となる。
なお、フィールドは、時間的にみれば連続するので、あるフィールドのサブフィールドsf8は、次フィールドのサブフィールドsf1に隣接することになる。
<階調表示>
次に、このようなサブフィールドsf1〜sf8に対し、どのようにオンまたはオフ電圧を印加して、階調表示を行うかについて説明する。図4は、「0」から「15」までの各階調レベルについて、サブフィールドsf1〜sf8へのオンオフの割り当てを示す図である。
この図において、各サブフィールドに対応した□および■は、それぞれ対応するサブフィールドの期間長を有し、このうち、□が液晶素子120にオン電圧(白色)を、■が液晶素子120にオフ電圧(黒色)を、それぞれ印加することを示している。
本実施形態では、上述したように液晶素子120がノーマリーブラックモードに設定されているので、階調レベルが最低の「0」に指定された画素の液晶素子120に対しては、すべてのサブフィールドsf1〜sf8にわたってオフ電圧を印加させる。これにより、1フィールドを単位時間としてみたときに、最低階調の黒色表示となる。
次に、階調レベルが「1」に指定された画素の液晶素子120に対しては、1フィールドを構成するサブフィールドのうち、最も期間の短く、かつ、時間的に最も前方に位置するサブフィールドsf1のみについてオン電圧を印加させる。これにより、階調レベル「0」が指定された画素の黒色に最も近接して、かつ、当該黒色よりも明るい表示にすることができる。
なお、階調レベルが「1」である場合に、オン電圧を印加するサブフィールドを、1フィールドにおいて時間的に最も前方に位置するsf1とした理由は、フィールドの切り替わりに対して、液晶をすばやく応答させるためである。
続いて、階調レベルが「2」である場合よりも前に、階調レベルが「3」である場合について説明する。階調レベルが「3」に指定された画素の液晶素子120に対しては、階調レベルが「1」である場合にオン電圧を印加させたサブフィールドsf1よりも長いサブフィールドであって、かつ、時間的に最も前方に位置するサブフィールドsf2のみについてオン電圧を印加させる。これにより、階調レベル「3」が指定された画素の液晶素子120における実際の反射率は、階調レベル「1」が指定された画素の液晶素子における実際の反射率よりも明るくなる。
ここで、階調レベルが「2」に指定された画素の液晶素子120に対しては、実際の反射率が、階調レベル「1」と「3」との間(望ましくは設計的に設定された値)になれば良い。このため、階調レベルが「2」に指定された画素の液晶素子120に対しては、階調レベルが「1」である場合にオン電圧を印加させたサブフィールドsf1とともに、このサブフィールドsf1との比率の和が、階調レベル「3」である場合にオン電圧を印加させたサブフィールドsf2の比率「2」以下となるサブフィールドsf5においてオン電圧を印加させる。
これにより、まず、階調レベル「2」が指定された画素の液晶素子120における実際の反射率は、階調レベル「1」が指定された画素の液晶素子における実際の反射率よりも明るくなる。
サブフィールドsf1およびsf5においてオン電圧を印加すると、1フィールドにわたってオン電圧が印加されるサブフィールドの期間長の比率の和は「2」であり、これは、階調レベルが「3」である場合と同じである。ただし、上述したように、液晶素子の実際の反射率は、オン電圧が印加される期間の積分値に比例する。このため、比率が「1」であるサブフィールドsf1とsf5とでオン電圧を時間的に離れて印加する階調レベル「2」の方が、比率が「2」であるサブフィールドsf2にわたってオン電圧を印加する階調レベル「3」よりも、液晶素子の実際の反射率は暗くなる。
したがって、階調レベルが「2」に指定された液晶素子120における実際の反射率は、階調レベル「1」と「3」との間になる。
本実施形態において、サブフィールドsf1に対して、sf3、sf5、sf7が同じ期間長の比率「1」に設定されており、sf2、sf4、sf6、sf8は期間長の比率「2」に設定されているので、サブフィールドsf1との比率の和が「2」以下となるサブフィールドは、sf3、sf5、sf7である。このうち、本実施形態では、サブフィールドsf5でオン電圧を印加させているが、これは、設計的に要求される反射率を得るためには、sf5が良いからである。
もし仮に、階調レベル「2」において、より明るい反射率が設計的に要求されるのであれば、サブフィールドsf3またはsf7にオン電圧を印加すれば良い。サブフィールドsf1およびsf3(sf1およびsf7)にオン電圧を印加すると、サブフィールドsf1とsf5にオン電圧を印加する場合と比較して、オン電圧が印加されるサブフィールド同士の時間的な距離が接近するので、期間長の比率の和が同じであっても、実際の反射率が明るくなるからである。
なお、サブフィールドsf1に対して、サブフィールドsf3の方がsf7よりも時間的に近いように見えるが、sf1・sf3の時間的な距離と、sf1と・sf7の時間的な距離とは互いに同一である。これは、上述したようにフィールドは繰り返しながら連続するので、あるフィールドにおけるサブフィールドsf7は、次のフィールドにおけるサブフィールドsf1に対して、時間的に近接するためである。
次に、階調レベルが「4」に指定された画素の液晶素子120に対しては、階調レベルが「3」である場合にオン電圧を印加させたサブフィールドsf2とともに、このサブフィールドsf2から時間的に離れた位置するサブフィールドsf5においてオン電圧を印加させる。これにより、階調レベル「4」が指定された画素の液晶素子120における実際の反射率は、階調レベル「3」が指定された画素の液晶素子における実際の反射率よりも明るくなる。
続いて、階調レベルが「6」については、オン電圧を印加させるサブフィールドの期間長の和を、階調レベルが「4」である場合の比率「3」よりも大きい、例えば「4」にすれば良い。
このため、階調レベルが「6」に指定された画素の液晶素子120に対しては、サブフィールドsf2と、このsf2に対して時間的に離れたサブフィールドsf6とにわたってオン電圧を印加させる。これにより、階調レベル「6」が指定された画素の液晶素子120における実際の反射率は、階調レベル「4」が指定された画素の液晶素子における実際の反射率よりも明るくなる。
ここで、階調レベルが「5」に指定された画素の液晶素子120に対しては、実際の反射率が、階調レベル「4」と「6」との間(望ましくは設計的に設定された値)になれば良い。このため、階調レベルが「5」に指定された画素の液晶素子120に対しては、階調レベルが「4」である場合にオン電圧を印加させたサブフィールドsf2・sf5とともに、これらサブフィールドの比率の和が、階調レベル「5」である場合にオン電圧を印加させたサブフィールドsf2・sf6の比率の和「4」以下となるサブフィールドsf7においてオン電圧を印加させる。
これにより、階調レベル「5」が指定された画素の液晶素子120における実際の反射率が、階調レベル「4」が指定された画素の液晶素子における実際の反射率よりも明るくなる。階調レベル「5」についてサブフィールドsf2、sf5に加えてsf7でオン電圧を印加すると、1フィールドにわたってオン電圧が印加されるサブフィールドの期間長の比率の和は「4」であり、これは、階調レベルが「6」である場合と同じであるが、階調レベル「5」では、オン電圧が印加される比率「4」のうち、「2」の部分がサブフィールドsf5とsf7とで時間的に離れているので、「2」の部分がサブフィールドsf6の1つである階調レベル「6」よりも、液晶素子の実際の反射率は暗くなる。
したがって、階調レベルが「5」に指定された液晶素子120における実際の反射率は、階調レベル「4」と「6」との間になる。
次に、階調レベルが「7」については、サブフィールドsf2とsf4とにおいてオン電圧を印加させることにより、階調レベルが「6」である場合よりも、オン電圧を印加させるサブフィールド同士の距離を接近させている。
このため、オン電圧が印加される比率が同じ「4」であっても、階調レベル「7」が指定された画素の液晶素子120における実際の反射率は、階調レベル「6」が指定された画素の液晶素子における実際の反射率よりも明るくなる。
なお、図4において、階調レベル「8」から「15」までは、オン電圧が印加される比率が「5」から「12」まで段階的に増加しているので、液晶素子120の実際の反射率についても、段階的に明るくなる。
ここで、階調レベルが最高の「15」に指定された画素の液晶素子120に対しては、すべてのサブフィールドsf1〜sf8にわたってオン電圧が印加されるので、1フィールドを単位時間としてみたときに、最高階調の白色表示になる。
この階調レベル「15」に対して1つ暗い階調を指定する階調レベル「14」については、1フィールドを構成するサブフィールドのうち、最も期間が短く、かつ、時間的に最も後方に位置するサブフィールドsf7のみについてオフ電圧を印加させる。
本実施形態における階調表示特性について説明するために、まず、背景技術に挙げた比較例での問題点について説明する。
図22は、背景技術の項目で述べた技術を用いて「0」から「15」までの各階調レベルについて階調表示を行う場合に、サブフィールドsf1〜sf8においてオンまたはオン電圧の割り当てを示す図である。
図22において、1フィールドを構成するサブフィールドの数は、本実施形態と同じ「8」であるが、サブフィールドの期間は互いに等しくなるように設定される。この技術においても、階調レベルが「0」である場合、すべてのサブフィールドにわたってオフ電圧が印加され、これに隣接する階調レベルが「1」である場合、1つのサブフィールド、ここでは1フィールドにおいて時間的に前方に位置するサブフィールドsf1だけにオン電圧が印加される。
ところが、上記技術では、8個のサブフィールドの期間が互いに等しいので、1つのサブフィールドの期間長の比率を「1」とした場合に、1サブフィールドは、1フィールドに対して1/8を占めることになる。したがって、上記技術では、階調レベル「0」から階調レベル「1」に変化する場合でみたとき、1フィールドにおいて液晶素子にオン電圧が印加される期間は、階調レベルの差に対して1/8も増加するので、液晶素子において階調レベル「1」が指定されたときの実際の明るさ(反射率)は、図23に示されるように、要求される視覚特性よりも明るくなる傾向がある。
ここでは、階調レベルが最低の「0」よりも1レベルだけ明るい「1」について説明したが、階調レベル「1」付近、すなわち、階調レベル「0」以外で暗い階調レベルにおいても同様な傾向にある。
また、階調レベル「15」から階調レベル「14」に変化する場合でみたとき、1フィールドにおいて液晶素子にオン電圧が印加される期間が、階調レベルの差に対して1/8も減少するので、液晶素子において階調レベル「14」が指定されたときの実際の明るさは、同図に示されるように、要求される視覚特性よりも暗くなる傾向がある。
なお、人間の視覚特性は、対数的または指数的な性質を持つことが一般に知られている。このため、階調レベルが直線的に変化していても、人間の目にはそれが直線的に変化している、とは感じられないことがある。また、液晶素子や有機EL素子(Electronic Luminescence)などの表示素子では、電圧等がリニアに変化しても、表示素子の実際の明るさは曲線的となる。
こうした事情から、表示装置においては、画素の階調を指定する階調レベルに対して、表示素子の明るさを、人間の視覚特性を考慮して曲線的な特性(γ特性)に変換することが一般的に行われる。このようなγ特性にしたがって階調を表現させると、人間の目で見て階調変化が直線的に現れるのである。ここで、γ特性におけるγ係数は、表示素子に液晶素子を用いる場合には「2.2」が理想的とされている。
本実施形態では、1フィールドを8個のサブフィールドに分割しているが、その期間長は、比率でいえば短の「1」および長の「2」というように、1グループにおいて異なるように設定している。このため、本実施形態において、最も短いサブフィールドsf1(sf3、sf5、sf7)が、1フィールドに占める割合は、1/8よりも細かい1/12である。
したがって、本実施形態によれば、階調レベル「0」から階調レベル「1」に変化する場合でみたとき、1フィールドにおいて液晶素子にオン電圧が印加される期間は、階調レベルの差に対して1/12だけの増加で済むので、液晶素子において階調レベル「1」が指定されたときの実際の明るさ(反射率)を、図5に示されるように、要求される視覚特性とほぼ一致させることが可能となる。
なお、階調レベル「1」付近、すなわち、階調レベル「0」以外で暗い階調レベルにおいても同様に、要求される視覚特性とほぼ一致させることが可能となる。また、階調レベル「15」から階調レベル「14」に変化する場合でみたとき、1フィールドにおいて液晶素子にオン電圧が印加される期間は、階調レベルの差に対して1/12の減少で済むので、液晶素子において階調レベル「14」(およびその近辺)が指定されたときの実際の明るさについても、同図に示されるように、要求される視覚特性とほぼ一致させることが可能となる。
<変換テーブルの変換内容>
次に、このような階調表示を実際に行うための変換テーブル30の変換内容について図6を参照して説明する。
この図に示されるように、変換テーブル30では、メモリ20から読み出された表示データDaで指定される階調レベルが、サブフィールドsf1〜sf8毎に、液晶素子120にオンまたはオフ電圧のいずれかを指定するデータDbに変換される。なお、この図において「1」が液晶素子120にオン電圧を、「0」が液晶素子120のオフ電圧を、それぞれ印加することを指定する。例えば、階調レベルが「5」である場合、液晶素子120に対して、サブフィールドsf2、sf5、sf7でオン電圧を印加し、他のサブフィールドではオフ電圧を印加することが指定される。
この変換テーブルによって変換されたデータDbにしたがって液晶素子にオン電圧またはオフ電圧をサブフィールド毎に印加することによって、図4で示した階調表示が実現されることになる。
<走査線駆動回路>
本実施形態のように、サブフィールドsf1〜sf8の各々において液晶素子120にオン電圧またはオフ電圧を印加させる場合、走査線を1、2、3、4、…、1079、1080行目という順番で単純に選択する構成では、最も短いサブフィールドsf1の期間内に、すべての走査線の選択を完了させる必要がある。換言すれば、走査線を1、2、3、4、…、1079、1080行目という順番で選択する構成では、すべての走査線の選択に要する時間以上に、最も短いサブフィールドsf1の期間長を設定する必要が生じ、上・下限近傍の階調を適切に表現することが困難になる。
そこで、本実施形態では、特開2004−177930号公報に記載された技術を用いて、走査線を1、2、3、4、…行目という順番ではなく、1、(n+1)、2、(n+2)、3、(n+3)、4、(n+4)、…行目というようにn行だけ飛び越した順番で選択する構成(領域走査駆動)とする。ただし、本実施形態では、偶数サブフィールドと奇数サブフィールドとにおいて期間長が互いに異なる点に注意する必要がある。
図7は、本実施形態における走査線駆動回路130の構成を示すブロック図である。
この図において、クロック信号Cly、スタートパルスDy、イネーブル信号Enb1およびEnb2は、それぞれ制御回路10から供給される。このうち、クロック信号Clyはデューティ比が50%であり、スタートパルスDyは、図8に示されるように、クロック信号Clyの1周期分のパルス幅(Hレベル)を有し、クロック信号Clyの立ち上がりタイミングと一致してHレベルとなるように供給される。
1フィールドの期間において、スタートパルスDyは、図11(a)に示されるように出力される。詳細には、同図に示されるように、あるフィールドのサブフィールドsf1における走査線走査のために、第1回目のスタートパルスDyを出力されると、この後、クロック信号Clyの359周期経過したときに第2回目のスタートパルスDyが出力され、さらにこの後、クロック信号Clyの721周期経過したときに第3回目のスタートパルスDyが出力され、以降359、721周期の繰り返しパターンにしたがって、第4回目から第8回目までスタートパルスDyが出力される。
上述したように、本実施形態では、走査線駆動回路130が飛び越し走査をするので、1フィールドの開始からみたときに、当該走査線駆動回路130による走査線の走査(選択)と、各サブフィールドにおける電圧書込とが直感的に判りづらい場合がある。
そこで、走査線駆動回路130の動作を説明するために、上記タイミングからクロック信号Clyの1周期だけ遅延したタイミングを基準としたときに、当該基準からクロック信号Clyの359、721、359、721、359、721、359、721周期分の期間を順番に、それぞれ期間A、B、C、D、E、F、G、Hとする。ここで、期間AおよびBの期間長の和は、クロック信号Clyの1080周期分であり、同様に、期間CおよびD、期間EおよびF、期間長GおよびHの期間長の和は、それぞれクロック信号Clyの1080周期分である。
さて、シフトレジスタ132は、第1段から第1080段までの単位回路を有する。各段の単位回路は、入力信号をクロック信号Clyの1周期分だけ遅延させて、シフト信号として出力するとともに、次段の単位回路に入力信号として転送するものである。ただし、第1段の単位回路の入力信号は、制御回路10から供給されるスタートパルスDyである。
AND回路134は、各段(各行)に対応して設けられる。このうち、奇数行目のAND回路134は、対応する段のシフト信号とイネーブル信号Enb1との論理積信号を、当該行の走査信号として走査線112に出力し、偶数行目のAND回路134は、対応する段のシフト信号とイネーブル信号Enb2との論理積信号を、当該行の走査信号として走査線112に出力する。
ここで、1、2、3、4、…、1079、1080行目の走査線112に供給される走査信号をそれぞれG1、G2、G3、G4、…、G1079、G1080と表記する。
イネーブル信号Enb1は、図8に示されるように、クロック信号Clyの2倍の周期を有し、当該クロック信号Clyの半周期よりもやや狭い幅のパルスが2つ連続したものが、クロック信号ClyがLからHレベルに立ち上がるタイミングを挟むように出力される。また、イネーブル信号Enb2は、同図に示されるように、イネーブル信号Enb1の位相を180度シフトさせたものであり、イネーブル信号Enb1と排他的にHレベルとなる関係にある。 ここで、イネーブル信号Enb1およびEnb2については、上記期間A、C、E、Gの開始よりもクロック信号Clyの1周期前にスタートパルスDyが出力される(Hレベルとなる)期間において、イネーブル信号Enb2における1つのパルスの後にイネーブル信号Enb1における1つのパルスが出力され、上記期間B、D、F、Hの開始よりもクロック信号Clyの1周期前にスタートパルスDyが出力される期間において、逆にイネーブル信号Enb1における1つのパルスの後にイネーブル信号Enb2における1つのパルスが出力される。
上記期間Aの開始タイミングよりもクロック信号Clyの1周期前に第1回目のスタートパルスDyが出力されると、当該スタートパルスDyは、シフトレジスタ132によってクロック信号Clyの1周期分ずつ順次遅延して転送される。このため、シフト信号Y1、Y2、Y3、Y4、…、Y1079、Y1080は、図8に示されるように、期間Aの開始タイミングから当該スタートパルスDyをクロック信号Clyの1周期分ずつ順次遅延したものとなる。なお、このスタートパルスの転送によってシフト信号Y1がHレベルとなってからY1080がLレベルとなるまでの期間は、クロック信号Clyの1080周期分である。
第1回目のスタートパルスDyが期間Aの開始タイミングよりもクロック信号Clyの1周期前に出力されてから、クロック信号Clyの359周期経過したタイミング(すなわち期間Bの開始タイミングよりもクロック信号Clyの1周期前のタイミング)に至ると、第2回目のスタートパルスDyが出力される。これにより、シフト信号Y1、Y2、Y3、Y4、…、Y1079、Y1080は、図8に示されるように、期間Bの開始タイミングから当該スタートパルスDyをクロック信号Clyの1周期分ずつ順次遅延したものとなる。
このとき、第1回目のスタートパルスDyは、シフトレジスタ132における単位回路で転送されている最中にある。このため、第1回目のスタートパルスDyの転送によってシフト信号Y360がHレベルとなるとき、第2回目のスタートパルスDyの転送によってシフト信号Y1がHレベルとなる。
詳細には、第1回目のスタートパルスDyの転送によるシフト信号Y360〜Y1080と、第2回目のスタートパルスDyの転送によるシフト信号Y1〜Y721とは、それぞれ互いに重複して出力される。
このとき、必ず奇数行のシフト信号と偶数行のシフト信号とが重複してHレベルとなる。このため、シフト信号のパルスが重複していても、奇数行のシフト信号はイネーブル信号Enb1によって、また、偶数行のシフト信号はイネーブル信号Enb2によって、それぞれ互いに重複しないようにAND回路134の論理演算によって抜き出されるので、図9に示されるように、走査線112に供給される走査信号としてみたときに、Hレベルが重複することはない。
ここでは、期間AおよびBについて説明しているが、期間CおよびD、期間EおよびF、期間GおよびHについても同様な動作となる。
すなわち、第2回目のスタートパルスDyが期間Bの開始タイミングよりもクロック信号Clyの1周期前に出力されてから、クロック信号Clyの721周期経過したタイミング(すなわち期間Cの開始タイミングよりもクロック信号Clyの1周期前のタイミング)に至ると、第3回目のスタートパルスDyが出力される。これにより、シフト信号Y1、Y2、Y3、Y4、…、Y1079、Y1080は、図8に示されるように、期間Cの開始タイミングから当該スタートパルスDyをクロック信号Clyの1周期分ずつ順次遅延させたものとなる。
このため、第2回目のスタートパルスDyの転送によってシフト信号Y722がHレベルとなるときに、第3回目のスタートパルスDyの転送によってシフト信号Y1がHレベルとなる。これにより、第2回目のスタートパルスDyの転送によるシフト信号Y721〜Y1080と、第3回目のスタートパルスDyの転送によるシフト信号Y1〜Y359とは、それぞれ互いに重複して出力される。
奇数行の走査信号はシフト信号をイネーブル信号Enb1で、偶数行の走査信号はシフト信号をイネーブル信号Enb2で、抜き出したものとなるので、走査信号G1、G2、G3、G4、…、G1079、G1080は、図9に示される通りとなる。
このため、走査線112は、期間A(C、E、G)において、1、722、2、723、3、724、…、…、359、1080行目という順番で飛び越して選択され、期間B(D、F、H)において、360、1、361、2、362、3、…、…、1080、721行目という順番で飛び越して選択されることになる。
なお、各行の画素においてサブフィールドに相当する期間は、走査線が選択されてオンまたはオフ電圧が書き込まれた後、再び走査線が選択されるまでの期間である。このため奇数サブフィールドsf1、sf3、sf5、sf7に相当する期間は、359.5Hとなり、また、偶数サブフィールドsf2、sf4、sf6、sf8に相当する期間は、720.5Hとなる。このため、各行において奇数サブフィールドに相当する期間長は、図3の説明と比較して、0.5Hだけ短く、また、偶数サブフィールドに相当する期間長は0.5Hだけ長くなるが、実質的な影響はほとんどない。
<データ線駆動回路>
続いて図1におけるデータ線駆動回路140について説明する。データ線駆動回路140は、変換テーブル30により変換されたデータDbを、制御回路10で指定された極性の電圧に変換して、当該データDbに対応する列のデータ線114にデータ信号として供給するものである。詳細には、データ線駆動回路140は、変換テーブル30により変換されたデータDbが液晶素子120に対してオン電圧の印加を示す「1」である場合であって、制御回路10により正極性書込が指定されていれば電圧Vw(+)に、負極性書込が指定されていれば電圧Vw(-)に、それぞれ変換する一方、液晶素子120に対してオフ電圧の印加を示す「0」である場合であって、正極性書込が指定されていれば電圧Vb(+)に、負極性書込が指定されていれば電圧Vb(-)に、それぞれ変換する。
なお、1、2、3、…、1920列目のデータ線114に供給されるデータ信号を、データ信号d1、d2、d3、…、d1920と表記し、列を特定しないでj列目のデータ信号をdjと表記する。
電圧Vw(+)およびVw(-)は、液晶素子120にオン電圧を印加するための電圧であり、図10に示されるように、電圧Vcを基準して対称の位置関係にある。上述したように、本実施形態では、対向電極108には電圧LCcomが印加されているので、電圧Vw(+)が画素電極118に印加されると、液晶素子120には当該電圧Vw(+)と電圧LCcomとの差電圧が、電圧Vw(-)が画素電極118に印加されると、液晶素子120には当該電圧Vw(-)と電圧LCcomとの差電圧が、それぞれオン電圧として印加される。
なお、このオン電圧としては、上述したように飽和電圧の1〜1.5倍程度の電圧が用いられるが、画素電極118に電圧Vw(+)、Vw(-)が印加された場合に、液晶素子120の反射率が飽和して白色となるまでの飽和応答時間は、最も短いサブフィールドsf1の期間長よりも長い。換言すれば、サブフィールドsf1の期間長は、液晶素子120の飽和応答時間よりも短く設定されている。
一方、電圧Vb(+)およびVb(-)は、液晶素子120にオフ電圧を印加するための電圧であり、図10に示されるように、電圧Vcを基準して対称の位置関係にある。この電圧Vb(+)が画素電極118に印加されると、液晶素子120には当該電圧Vb(+)と電圧LCcomとの差電圧が、電圧Vb(-)が画素電極118に印加されると、液晶素子120には当該電圧Vb(-)と電圧LCcomとの差電圧が、それぞれオフ電圧として印加される。
ここで、液晶素子120に直流成分が印加されると、液晶105が劣化するので、画素電極118には基準電圧Vcに対して高位側および低位側の電圧が交互に印加される(交流駆動)。この交流駆動において、画素電極118に印加する電圧、すなわち、データ信号の電圧を、基準電圧Vcに対して高位側とするか、低位側とするかが書込極性であって、高位側とする場合を正極性とし、低位側とする場合を負極性としている。
したがって、電圧Vw(+)、Vb(+)が正極性電圧であり、電圧Vw(-)、Vb(-)が負極性電圧である。
なお、本実施形態において書込極性については、電圧Vcを基準とするが、電圧については、特に説明のない限り、論理レベルのLレベルに相当する接地電位Gn dを電圧ゼロの基準としている。
ところで、対向電極108への印加電圧LCcomは、基準電圧Vcよりも若干低位側に設定される。これは、nチャネル型のトランジスタ116では、ゲート・ドレイン電極間の寄生容量に起因して、オンからオフに状態変化するときにドレイン(画素電極118)の電位が低下する、というプッシュダウン(フィールドスルー、突き抜けとも呼ばれる)が発生するためである。仮に電圧LCcomを基準電圧Vcと一致させた場合、負極性書込による液晶素子120の電圧実効値は、プッシュダウンのために、正極性書込による電圧実効値よりも若干大きくなってしまう(トランジスタ116がnチャネルの場合)。このため、プッシュダウンの影響が相殺されるような適正値に、電圧LCcomを基準電圧Vcよりも低位側にオフセットして設定される。ただし、プッシュダウンの影響が無視できるならば、電圧LCcomと基準電圧Vcとは一致するように設定される。
なお、本実施形態では、制御回路10は、データ線駆動回路140に対して1フィールドの期間毎に書込極性を正極性および負極性に交互に切り替える構成としている。
ここで、書込極性を1フィールド毎に切り替えると、いわゆる面反転となるが、本実施形態では、液晶素子120を飽和領域で駆動しているので、すなわち、光学的しきい値以下のオフ電圧、または、光学的飽和電圧以上のオン電圧しきい値以下のオフ電圧のいずれかで駆動しているので、切り替え周期が16.7ミリ秒であったとしても、フリッカとして視認されることはない。
<書込動作>
次に、電気光学装置1の表示動作について説明する。
制御回路10は、上述したようにスタートパルスDy、クロック信号Cly、イネーブル信号Enb1およびEnb2を走査線駆動回路130に供給し、走査線駆動回路130は、これらの信号にしたがって走査線112に走査信号を供給する。このため、制御回路10が、間接的に走査線の選択を制御することになる。
上述したように期間Aにおいて走査線112は、1、722、2、723、3、724、…、…、359、1080行目という順番で飛び越し走査される。このうち、1、2、3、…、359行目の走査線が選択されるときに、サブフィールドsf1におけるオンまたはオフ電圧の書き込みが行われる一方、722、723、724、…、1080行目の走査線が選択されるときに、1つ前のフィールドのサブフィールドsf8におけるオンまたはオフ電圧の書き込みが行われる。
制御回路10は、期間Aにおいて1行目の走査線112を選択する前に、1行目に位置する1〜1920列の画素1行分の表示データDaをメモリ20から読み出して変換テーブル30に供給させる。これにより、変換テーブル30は、読み出された表示データDaを、当該表示データDaで指定される階調レベル、および、サブフィールドsf1に対応したデータDbに順次変換する。例えば、読み出された表示データDaが階調レベル「9」を指定するものであれば、サブフィールドsf1に対応して、液晶素子120にオフ電圧を印加させる「0」に変換される(図6参照)。
なお、上述したように本実施形態では、1フィールドの期間毎に書込極性を正極性および負極性に交互に切り替えるが、この1フィールドにおいて、正極性書込が指定されるものとする。
データ線駆動回路140は、変換された1行1列〜1行1920列に対応したデータDbを1行分蓄積した後、1行目の走査信号G1がHレベルとなったときに、データDbが「1」であれば電圧Vw(+)に、「0」であれば電圧Vb(+)に、それぞれ変換して、データ信号d1〜d1920として1〜1920列目のデータ線114にそれぞれ供給する。例えば、1行j列のデータDbが「0」であれば、走査信号G1がHレベルとなったときに、データ信号djを電圧Vb(+)とする。
1行目の走査信号G1がHレベルになると、1行目に位置する画素110のトランジスタ116がすべてオンするので、データ線114に供給されたデータ信号の電圧が画素電極118に印加される。このため、1行目であって1、2、3、4、…、1920列の画素における液晶素子120には、それぞれデータDbで指定されたオンに相当する正極性電圧Vw(+)またはオフに相当する正極性電圧Vb(+)が画素電極に印加されて、対向電極108に印加された電圧LCcomとの差電圧が書き込まれる。
ここで、画素電極118に電圧Vw(+)が印加された液晶素子120では、電圧LCcomとの差電圧がオン電圧となり、電圧Vb(+)が印加された液晶素子では、電圧LCcomとの差電圧がオフ電圧となる。この差電圧は、トランジスタ116がオフしても、次回トランジスタ116がオンしてデータ信号が画素電極に印加されるまで、その容量性によって保持される。1行目の走査線112において次回トランジスタ116がオンするのは、第2回目のスタートパルスDyの転送等によって走査線が選択されるまであって、359.5H後である。したがって、今回の書き込まれたオンまたはオフ電圧は、サブフィールドsf1の期間分保持されることになる。
期間Aでは、次に722行目の走査線112が選択されるが、この選択は、1つ前のフィールドのサブフィールドsf8におけるオンまたはオフ電圧の書き込みのために行われる。このため、制御回路10は、期間Aにおいて722行目の走査線112を選択する前に、722行目に位置する1〜1920列の画素1行分の表示データDaをメモリ20から読み出して変換テーブル30に供給させるが、変換テーブル30は、読み出された表示データDaを、当該表示データDaで指定される階調レベル、および、サブフィールドsf8に対応したデータDbに順次変換する。
ここで、1つ前のフィールドでは負極性書込が指定されているので、データ線駆動回路140は、変換された722行1列〜722行1920列に対応したデータDbを1行分蓄積した後、722行目の走査信号G722がHレベルとなったときに、データDbが「1」であれば電圧Vw(-)に、「0」であれば電圧Vb(-)に、それぞれ変換して、データ信号d1〜d1920として1〜1920列目のデータ線114にそれぞれ供給する。走査信号G722がHレベルになると、722行目であって1、2、3、4、…、1920列の画素における液晶素子120には、それぞれデータDbで指定されたオンに相当する負極性電圧Vw(-)またはオフに相当する負極性電圧Vb (-)が画素電極に印加されて、電圧LCcomとの差電圧が書き込まれる。
ここで、画素電極118に電圧Vw(-)が印加された液晶素子120では、電圧LCcomとの差電圧がオン電圧となり、電圧Vb(-)が印加された液晶素子では、電圧LCcomとの差電圧がオフ電圧となる。この差電圧は、トランジスタ116がオフしても、次回トランジスタ116がオンしてデータ信号が画素電極に印加されるまで、その容量性によって保持される。722行目の走査線112において次回トランジスタ116がオンするのは、第1回目のスタートパルスDyの転送等によって走査線が選択されるまであって、720.5H後である。したがって、今回の書き込まれたオンまたはオフ電圧は、サブフィールドsf8の期間分保持されることになる。
期間Aでは、次に2行目の走査線が選択されるが、この選択は、1行目と同様にサブフィールドsf1におけるオンまたはオフ電圧の書き込みとなる。このため、2行目の画素の液晶素子120には、1行目と同様にして、2行1列〜2行1920列の表示データDaで指定される階調レベルおよびサブフィールドsf1に応じた正極性のオンまたはオフ電圧が書き込まれて、サブフィールドsf1の期間分保持されることになる。
期間Aでは、次に723行目の走査線が選択されるが、この選択は、722行目と同様にサブフィールドsf8におけるオンまたはオフ電圧の書き込みとなる。このため、723行目の画素の液晶素子120には、722行目と同様にして、723行1列〜723行1920列の表示データDaで指定される階調レベルおよびサブフィールドsf8に応じた負極性のオンまたはオフ電圧が書き込まれて、サブフィールドsf8の期間分保持されることになる。
期間Aでは、以降同様に3、724、4、725、…、…、359、1080行目の順番で走査線112が選択され、このうち、3、4、…、359行目の画素の液晶素子120には、階調レベルおよびサブフィールドsf1に応じた正極性のオンまたはオフ電圧が書き込まれて、サブフィールドsf1の期間分保持される一方、724、725、…、1080行目の画素の液晶素子120には、階調レベルおよびサブフィールドsf8に応じた負極性のオンまたはオフ電圧が書き込まれて、サブフィールドsf8の期間分保持される。
次に期間Bに移行する。期間Bにおいて走査線112は、360、1、361、2、362、3、…、…、1080、721行目という順番で飛び越し走査される。このうち、360、361、362、…、…、1080行目の選択により、サブフィールドsf1におけるオンまたはオフ電圧の書き込みが行われる一方、1、2、3、…、721行目の選択により、サブフィールドsf2におけるオンまたはオフ電圧の書き込みが行われる。なお、このサブフィールドsf1、sf2における書き込みは、同一フィールドであるから、いずれも正極性書込となる。
360、361、362、…、1080行目の選択後、次回再び選択されるまでの期間は、359.5H後である。このため、360、361、362、…、1080行目の選択により書き込まれたオンまたはオフ電圧は、サブフィールドsf1の期間分保持されることになる。一方、1、2、3、…、721行目の選択後、次回再び選択されるまでの期間は、720.5H後である。このため、1、2、3、…、721行目の選択により書き込まれたオンまたはオフ電圧は、サブフィールドsf2の期間分保持されることになる。
続いて、期間Cに移行する。期間Cにおいて走査線112は、期間Aと同様に、1、722、2、723、3、724、…、…、359、1080行目という順番で飛び越し走査される。このうち、1、2、3、…、359行目の走査線が選択されるときに、サブフィールドsf3におけるオンまたはオフ電圧の書き込みが行われて、サブフィールドsf3の期間分保持される一方、722、723、724、…、1080行目の走査線が選択されるときに、サブフィールドsf2におけるオンまたはオフ電圧の書き込みが行われて、サブフィールドsf2の期間分保持されることになる。
期間Dにおいて走査線112は、期間Bと同様に、360、1、361、2、362、3、…、…、1080、721行目という順番で飛び越し走査される。このうち、360、361、362、…、1080行目の選択により、サブフィールドsf3におけるオンまたはオフ電圧の書き込みが行われて、サブフィールドsf3の期間分保持される一方、1、2、3、…、721行目の選択により、サブフィールドsf4におけるオンまたはオフ電圧の書き込みが行われて、サブフィールドsf4の期間分保持される。
以降順番に期間E、F、G、Hと移行する。
このうち、期間E(G)において走査線112は、期間Aと同様に、1、722、2、723、3、724、…、…、359、1080行目という順番で飛び越し走査され、このうち、1〜359行目の走査線が選択されるときに、サブフィールドsf5(sf7)におけるオンまたはオフ電圧の書き込みが行われて、サブフィールドsf5(sf7)の期間分保持される一方、722〜1080行目の走査線が選択されるときに、サブフィールドsf4(sf6)におけるオンまたはオフ電圧の書き込みが行われて、サブフィールドsf4(sf6)の期間分保持される。
また、期間F(H)において走査線112は、期間Bと同様に、360、1、361、2、362、3、…、…、1080、721行目という順番で飛び越し走査され、このうち、360〜1080行目の選択により、サブフィールドsf5(sf7)におけるオンまたはオフ電圧の書き込みが行われて、サブフィールドsf5(sf7)の期間分保持される一方、1〜721行目の選択により、サブフィールドsf6(sf8)におけるオンまたはオフ電圧の書き込みが行われて、サブフィールドsf6(sf8)の期間分保持される。
期間Hの次は、期間Aに再び戻る。このとき、期間Aにおける722〜1080行目の走査線が選択されるときには、サブフィールドsf8におけるオンまたはオフ電圧の書き込みが行われるので、これは正極性書込となるが、1〜359行目では、負極性書込が指定されるので、液晶素子120には、変換されたデータDbが「1」であれば電圧Vw(-)が、「0」であれば電圧Vb(-)が、それぞれが書き込まれて、保持されることになる。
図10は、i行j列の液晶素子120における画素電極118の電圧P(i,j)を示す図である。
上述したように、電圧P(i,j)は、正極性書込が指定されていれば、走査信号GiがHレベルとなったときに、液晶素子にオン電圧を印加させる電圧Vw(+)、または、オフ電圧を印加させる電圧Vb(+)のいずれかとなり、サブフィールドの各期間にわたって保持される。また、電圧P(i,j)は、負極性書込が指定されていれば、走査信号GiがHレベルとなったときに、オン電圧を印加させる電圧Vw(-)、または、オフ電圧を印加させる電圧Vb(-)のいずれかとなり、サブフィールドの各期間にわたって保持される。
なお、図10に示す例は、i行j列の画素に対して、階調レベル「9」が指定された場合を示す。図4または図6に示したように、階調レベル「9」が指定された場合、サブフィールドsf2〜sf4、sf7においてオン電圧が、他のサブフィードにおいてオフ電圧が、それぞれ印加される。このため、図10において、電圧P(i,j)は、正極性書込が指定されていれば、サブフィールドsf2〜sf4、sf7に相当する期間にわたって電圧Vw(+)となり、サブフィールドsf1、sf5、sf6、sf8に相当する期間にわたって電圧Vb(+)となり、負極性書込が指定されていれば、サブフィールドsf2〜sf4、sf7に相当する期間にわたって電圧Vw(-)となり、サブフィールドsf1、sf5、sf6、sf8に相当する期間にわたって電圧Vb(-)となる。
図11(a)は、1フィールドにおいて1行目から1080行目までの走査線の選択の進行を示す図である。この図において、走査線の選択を微小点で示しているが、走査線が時間経過とともに下方向に向かって選択されるので、当該微小点は右下斜め方向に連続する実線のように示されている。
また、図11(b)および(c)は、表示回路100における画素の状態を示す図である。同じサブフィールドにおけるオンまたはオフ電圧が書き込まれる走査線は、1行目から1080行目までの順番で選択されるので、走査線の選択が完了した画素は、選択される走査線の上側に位置することになる。
したがって、図11(a)に示されるように、例えば期間Bでは、1〜721行目の走査線でサブフィールドsf2のための書き込みが行われ、360〜1080行目の走査線でサブフィールドsf1のための書き込みが行われるので、期間Bの途中タイミングT1において、表示回路100の画素は、図11(b)に示されるように、書き込みに係る走査線に沿って3分割した領域毎に、サブフィールドsf2のオンまたはオフ電圧を保持している状態、サブフィールドsf1のオンまたはオフ電圧を保持している状態、および、前フィールドのサブフィールドsf8のオンまたはオフ電圧を保持している状態とに分けられる。
また、図11(a)に示されるように、例えば期間Gでは、1〜359行目の走査線でサブフィールドsf7のための書き込みが行われ、722〜1080行目の走査線でサブフィールドsf6のための書き込みが行われるので、期間Gの途中タイミングT2において、表示回路100の画素は、図11(c)に示されるように、書き込みに係る走査線に沿って3分割した領域毎に、サブフィールドsf7のオンまたはオフ電圧を保持している状態、サブフィールドsf6のオンまたはオフ電圧を保持している状態、および、サブフィールドsf5のオンまたはオフ電圧を保持している状態とに分けられる。
本実施形態では、各サブフィールドの一部期間において走査線を飛び越し走査する構成としているが、この構成の優位性を説明するために、飛び越し走査をしない構成における書き込みの進行について図24を参照して説明する。
飛び越し走査をしないで、各サブフィールドにおけるオンまたはオフ電圧書き込みのために走査線112を1行目から1080行目まで順番に選択する場合、走査線駆動回路130は、図7におけるAND回路134を廃して、シフト信号Y1〜Y1080をそのまま走査信号G1〜G1080として供給する構成となる。ただし、この構成では、走査線を1行目から1080行目まで順番に選択するのに要する期間を、最も短い奇数サブフィールドsf1(sf3、sf5、sf7)に相当する期間以下に設定する必要がある。
すなわち、スタートパルスDyの転送によりシフト信号Y1がL→HレベルとなってからY1080がH→Lレベルとなるまでの期間は、クロック信号Clyの1080周期分であるから、この期間を、少なくとも比率が「1」である奇数サブフィールドsf1(sf3、sf5、sf7)の期間以下に設定しなければならない。クロック信号Clyの1080周期を奇数サブフィールドsf1(sf3、sf5、sf7)の期間と一致させると、比率が「12」である1フィールドは、12960(=1080×12)周期となる。この構成では、クロック信号Clyの1周期が走査線の1回の選択に要する期間に相当するから、1行の選択は、1フィールドの期間(16.7ミリ秒)に対して12960分の1に相当する期間となり、十分な書き込み期間が確保できない。
また、表現可能な階調数を増加させたり、階調特性の改善を図ったりする場合には、1フィールドをさらに多数のサブフィールドに分割するとともに、サブフィールドの期間を、より短く設定する必要があるが、飛び越し走査をしない構成では、このような設定も困難であることが判る。
一方、本実施形態では、1行の走査線の選択は重複するシフト信号を2つのイネーブル信号で分割しているので、走査線の1回の選択に要する期間は、クロック信号Clyの1周期のおおよそ半分である。ただし、本実施形態では、図11(a)に示されるように、1行目から1080行目までの走査線について、2つのサブフィールドに対するオンオフの書き込みを飛び越し走査により並列的に進行させているので、1フィールドは、クロック信号Clyの4320(=1080×4)周期で済む。したがって、本実施形態において、1行の選択は、1フィールドの期間に対して8640分の1に相当する期間となり、飛び越し走査をしない場合と比較して、書き込み期間を確保することができ、また、表現可能な階調数を増加させたり、階調特性の改善を図ったりする場合にも対処可能であることが判る。
<第1実施形態の応用・変形:その1>
上述した第1実施形態では、奇数行のAND回路134における入力端の一方にイネーブル信号Enb1を、偶数行のAND回路134における入力端の一方にイネーブル信号Enb2を、それぞれ供給する構成としたが、このような構成とした理由は、次の通りである。すなわち、スタートパルスDyをシフトレジスタ132によって順次シフトさせたことによって、奇数行および偶数行のシフト信号が同時にHレベルのパルスとなるが、このパルスを、奇数行ではイネーブル信号Enb1によって、偶数行ではイネーブル信号Enb2によって、それぞれ論理演算によって抜き出して、走査信号が重複してHレベルとならないようにするためである。
すなわち、第1実施形態では、Hレベルが重複するシフト信号を2個許し、このシフト信号を奇数行と偶数行とで重複しないように抜き出して走査信号とする構成した。この構成を発展させると、例えば、Hレベルが重複するシフト信号をS個許し、このシフト信号を互いに異なるS行で重複しないように抜き出して走査信号とすることが考えられる。
例えば、Sを「4」として、Hレベルが重複したシフト信号の4個を第1〜第4系列のイネーブル信号で抜き出して走査信号とする場合について検討する。
ここで、第1系列とは、1〜1080行目の行番号を「4」で割ったときの余りが「1」である行をいい、具体的には、1、5、9、…、1077行目の走査線112に対応したものをいう。同様に、第2、第3、第4系列とは、1〜1080行目の行番号を、「4」で割ったときの余りが、それぞれ「2」、「3」、「0」である行をいい、第2系列でいえば、2、6、10、…、1078行目の走査線112に対応したものをいい、第3系列でいえば、3、7、11、…、1079行目の走査線112に対応したものをいい、第4系列でいえば、4、8、12、…、1080行目の走査線112に対応したものをいう。
このように、第1〜第4系列のイネーブル信号を用いると、Hレベルが重複した4つのシフト信号から、Hレベルが重複しない走査信号を出力することができる。
このため、各サブフィールドにおけるオンまたはオフ電圧の書き込みを、例えば図12に示されるように進行させることができる。
<第1実施形態の応用・変形:その2>
第1実施形態では、サブフィールドsf1〜sf8において液晶素子120にオンまたはオフ電圧のいずれかを印加する構成としたが、オンまたはオフ電圧に、さらに中間(ハーフ)電圧を加えても良い。
なお、ハーフ電圧とは、例えば図13に示されるように、正極性書込が指定されていれば、電圧Vw(+)およびVb(+ )の中間電圧であるVg(+)であり、負極性書込が指定されていれば、電圧Vw(-)およびVb(-)の中間電圧であるVg(-)である。また、実際には、ハーフ電圧を割り当てるサブフィールドについては、階調レベルに対する液晶素子120の実際の反射率特性を考慮しつつ選定される。
第1実施形態では、階調レベル「9」とする場合には、サブフィールドsf2〜sf4およびsf7にオン電圧を印加し、他のサブフィールドsf1、sf5、sf6およびsf8にオフ電圧を印加する構成であった。ここで、階調レベル「9」よりも1段暗い階調レベル「8」は、階調レベル「9」でオン電圧を印加したサブフィールドsf7をオフ電圧に変更したものである。したがって、階調レベル「9」と「8」とのあいだの階調レベルを実現するためには、例えばサブフィールドsf7にハーフ電圧を印加する構成とすれば良い。
図13は、i行j列の液晶素子120において、階調レベル「8」および「9」のあいだに指定された場合の画素電極118の電圧P(i,j)を示す図である。
このように、サブフィールドsf1〜sf8において液晶素子120に印加する電圧として、オン電圧およびオフ電圧に、さらにハーフ電圧を加えることによって、サブフィールドの構成を変更せずに多階調化を図ることが可能となる。
なお、ハーフ電圧としてオンおよびオフ電圧の中間電圧の1種類としたが、例えば中間電圧として例えばオン電圧の33%、66%の2種類や、25%、50%、75%の3種類等を用いてさらなる多階調化を図っても良い。
<第1実施形態の応用・変形:その3>
上述した実施形態では、奇数サブフィールドsf1、sf3、sf5、sf7の期間長の比率を「1」とし、偶数サブフィールドsf2、sf4、sf6、sf8の期間長の比率を「2」としたが、図14に示されるように、両者を逆転させても良い。
また、サブフィールドの期間長の比率は、液晶素子120における実際の反射率特性を考慮しつつ、任意に設定可能であり、る。
さらに、第1実施形態では、pを「4」として、1フィールドを4つのグループに等分割し、さらに1つのフィールドを奇数および偶数サブフィールドに分割したが、グループで分割せず、さらには、サブフィールドの期間長の比率を、液晶素子120における実際の反射率特性を考慮しつつ、任意に設定可能しても良い。すなわち、1フィールドを、期間長が相対的に短いサブフィールドと長いサブフィールドとに分割すれば良い。
サブフィールドの期間長の比率を変更する場合に、図7に示したように2系統のイネーブル信号Enb1、Enb2を用いる構成にあっては、クロック信号Clyの1080周期が、連続する2つのサブフィールドのうち、期間長の和が最も短くなるものを組み合わせた期間以下に設定される。
なお、図3の例では、連続する2つのサブフィールド同士における期間長の和は、いずれも等しいので、この和がクロック信号Clyの1080周期分に一致するように設定された。
また、4系統のイネーブルを用いる構成にあっては、クロック信号Clyの1080周期が、連続する4つのサブフィールドのうち、期間長の和が最も短くなるものを組み合わせた期間以下に設定される。
いずれも、スタートパルスDyは、設定されたサブフィールドの期間に応じた間隔で走査線駆動回路130(シフトレジスタ132の第1段)に供給すれば良い。
<第2実施形態>
上述したように、階調特性を改善する観点からいえば、最も短く設定された期間のサブフィールドにわたって、画素の液晶素子120にオンまたはオフ電圧を適切に印加することが重要である。このため、第1実施形態では、短いサブフィールドにおいて、液晶素子120にオンまたはオフ電圧を適切に印加するために、走査線を飛び越し走査(領域走査駆動)とした。
これに対し、第2実施形態では、短いサブフィールドにおいて液晶素子120にオンまたはオフ電圧を印加した後であって当該サブフィールドの期間が経過したときに、消去走査線の選択により液晶素子120にオフ電圧を強制的に印加することにより、走査線を飛び越し走査しない構成としたものである。
図15は、第2実施形態におけるサブフィールドの構成を示す図である。
この図に示されるように、第2実施形態では、1フィールドの期間が1080Hの期間長を有するサブフィールドsf1〜sf3と、これよりも短い360Hの期間長を有するサブフィールドsf4とを含む。また、本実施形態では、サブフィールドsf4を挟むように、時間的前方側にブランクサブフィールドBsf1が、時間的後方側にブランクサブフィールドBsf2が、それぞれ配置する。
ここで、ブランクサブフィールドBsf1、Bsf2では、液晶素子120に常にオフ電圧が印加される。したがって、第2実施形態において、最高階調は、サブフィールドsf1〜sf4のすべてにおいてオン電圧を印加することで実現され、最高階調よりも1レベル暗い階調は、サブフィールドsf4においてオンからオフ電圧を印加するように変更することで実現される。また、最低階調は、サブフィールドsf1〜sf4のすべてにおいてオフ電圧を印加することで実現され、最低階調よりも1レベル明るい階調は、サブフィールドsf4においてオフからオン電圧を印加するように変更することで実現される。
なお、その他の階調については、サブフィールドsf1〜sf4にオンまたはオフ電圧を印加するかについては、液晶素子120における実際の反射率特性を考慮しつつ、決定されるので、説明を省略する。
第2実施形態における電気光学装置の全体的な構成は、図1と同様である。ただし、制御回路10が出力する信号、画素110、および、走査線駆動回路130が一部相違する。このため、第2実施形態については、これらの相違点を中心に説明することにする。
図16は、第2実施形態における画素の構成を示す図である。この図に示される画素110が、図2に示した構成と相違する点は、各行の走査線112に対をなすように消去走査線113および給電線128が設けられるとともに、各画素110にnチャネル型のトランジスタ126が設けられている点にある。
走査線112が1行目から1080行目まで設けられるので、消去走査線113も同様に1行目から1080行目まで設けられる。1行目から1080行目までの消去走査線113には、後述する走査線駆動回路から消去走査信号B1〜B1080がそれぞれ供給される。
i行j列の画素110におけるトランジスタ126のゲート電極はi行目の消去走査線113に接続され、ソース電極は給電線128に接続され、ドレイン電極は画素電極118に接続されている。
ここで、i行目の給電線128には、サブフィールドsf3、sf4にわたって液晶素子120に保持された電圧を強制的にオフ電圧とさせる電圧が、ブランクサブフィールドBsf1、Bsf2とするためにi行目の消去走査信号BiがHレベルとなるときに給電される。すなわち、i行目の給電線128には、i行目の液晶素子120の画素電極118に対し、正極性の電圧Vw(+)またはVb(+)が印加されることによってサブフィールドsf3、sf4にわたってオン電圧またはオフ電圧が保持されていれば、消去走査信号BiがHレベルとなるときに電圧Vb(+)が給電され、負極性の電圧Vw(-)またはVb(-)が印加されることによってサブフィールドsf3、sf4にわたってオン電圧またはオフ電圧が保持されていれば、消去走査信号BiがHレベルとなるときに電圧Vb(-)が給電される。
i行目の消去走査線113に供給される消去走査信号BiがHレベルになると、i行目に位置する1〜1920列の画素110におけるトランジスタ126は、すべてオンする。このため、画素電極118には電圧Vb(+)またはVb(-)が印加されるので、液晶素子120には強制的にオフ電圧が印加される。
このため、ブランクサブフィールドBsf1のために消去走査信号BiがHレベルになると、i行目の液晶素子120は、サブフィールドsf4のために走査信号GiがHレベルとなるまでオフ電圧を保持する。同様に、ブランクサブフィールドBsf2のために消去走査信号BiがHレベルになると、i行目の液晶素子120は、サブフィールドsf1のために走査信号GiがHレベルとなるまでオフ電圧を保持する。
次に、第2実施形態における走査線駆動回路130について図17を参照して説明する。
この図に示されるように、走査線駆動回路130は、第1実施形態におけるAND回路134(図7参照)がなく、シフトレジスタ132のシフト信号Y1〜Y1080がそのまま走査信号G1〜G1080として1〜1080行目の走査線112にそれぞれ供給される。
また、シフトレジスタ136は、シフトレジスタ132と同様に、第1段から第1080段までの単位回路を有し、各段の単位回路は、入力信号をクロック信号Clyの1周期分だけ遅延させて、シフト信号として出力するとともに、次段の単位回路に入力信号として供給するものである。シフトレジスタ136のシフト信号W1〜W1080は、そのまま消去走査信号B1〜B1080として1〜1080行目の消去走査線113にそれぞれ供給される。
なお、シフトレジスタ136における第1段の単位回路の入力信号は、制御回路10から供給されるスタートパルスDbである。
第2実施形態において、制御回路10は、図20に示されるようにスタートパルスDy、Dbを出力する。詳細には、同図に示されるように、制御回路10は、あるフィールドのサブフィールドsf1における走査線走査のために、第1回目のスタートパルスDyを出力し、この後にクロック信号Clyの1080周期経過したときに第2回目のスタートパルスDyを出力し、クロック信号Clyの1080周期経過したときに第3回目のスタートパルスDyを出力し、クロック信号Clyの1080周期経過したときに第1回目のスタートパルスDbを出力し、クロック信号Clyの720周期経過したときに第4回目のスタートパルスDyを出力し、クロック信号Clyの360周期経過したときに第2回目のスタートパルスDbを出力する。この後、制御回路10は、クロック信号Clyの720周期経過したときに次フィールドにおけるサブフィールドsf1の走査線走査のために第1回目のスタートパルスDyを再び出力することになる。
第1回目のスタートパルスDyが制御回路10からシフトレジスタ132に供給されると、図18に示されるように、シフトレジスタ132によるシフト信号、すなわち走査信号G1、G2、G3、…、G1080は、当該第1回目のスタートパルスDyをクロック信号Clyの1周期分ずつ順次遅延させたものとなる。ここで、例えばi行目の走査信号GiがHレベルとなったときに、j列のデータ線114に供給されるデータ信号djは、i行j列の画素に指定された階調レベルであって、サブフィールドsf1に応じて液晶素子120にオンまたはオフ電圧を印加させる電圧、すなわち、正極性書込が指定されていれば、電圧Vw(+)またはVb(+)である。
なお、第1回目のスタートパルスDyの転送によって走査信号G1〜G360が順番にHレベルとなるときは、前フィールドにおける第2回目のスタートパルスDbの転送によって消去走査信号B721〜B1080も順番にHレベルになるが、消去走査信号B721〜B1080による動作については後述することにする。
次に、第1回目のスタートパルスDyが出力されてからクロック信号Clyの1080周期が経過すると、第2回目のスタートパルスDyがシフトレジスタ132に供給される。このため、シフトレジスタ132によって当該第1回目のスタートパルスDyをクロック信号Clyの1周期分ずつ順次遅延させたものが、走査信号G1、G2、G3、…、G1080となる。ここで、走査信号GiがHレベルとなったときのデータ信号djは、i行j列の画素に指定された階調レベルであって、サブフィールドsf2に応じて液晶素子120にオンまたはオフ電圧を印加させる電圧となる。
また、i行目において、第1回目のスタートパルスDyの転送によって走査信号GiがHレベルとなったときに液晶素子120に書き込まれた電圧は、第2回目のスタートパルスDyの転送による走査信号GiがHレベルとなったときに書き換えられる。このため、第1回目のスタートパルスDyの転送によって走査信号GiがHレベルとなったときに液晶素子120に書き込まれた電圧は、サブフィールドsf1に相当する1080Hの期間にわたって保持されたことになる。
第2回目のスタートパルスDyが出力されてからクロック信号Clyの1080周期が経過すると、第3回目のスタートパルスDyがシフトレジスタ132に供給されるとともに、当該第3回目のスタートパルスDyをクロック信号Clyの1周期分ずつ順次遅延させたものが、走査信号G1、G2、G3、…、G1080となる。ここで、走査信号GiがHレベルとなったときのデータ信号djは、i行j列の画素に指定された階調レベルであって、サブフィールドsf3に応じて液晶素子120にオンまたはオフ電圧を印加させる電圧である。
また、i行目において、第2回目のスタートパルスDyの転送によって走査信号GiがHレベルとなったときに液晶素子120に書き込まれた電圧は、第3回目のスタートパルスDyの転送による走査信号GiがHレベルとなったときに書き換えられるので、サブフィールドsf2に相当する1080Hの期間にわたって保持されたことになる。
続いて、第3回目のスタートパルスDyが出力されてからクロック信号Clyの1080周期が経過すると、第1回目のスタートパルスDbがシフトレジスタ136に供給される。このため、シフトレジスタ136によって当該第1回目のスタートパルスDbをクロック信号Clyの1周期分ずつ順次遅延させたものが、消去走査信号B1〜B1080となる。
このとき、例えばi行目の消去走査信号BiがHレベルになると、i行j列の液晶素子120にはオフ電圧が強制的に印加される。このため、第3回目のスタートパルスDyの転送による走査信号GiがHレベルとなったときに液晶素子120に書き込まれた電圧は、結果的にサブフィールドsf3に相当する1080Hの期間にわたって保持されたことになる。
第1回目のスタートパルスDbが出力されてからクロック信号Clyの720周期が経過すると、第4回目のスタートパルスDyがシフトレジスタ132に供給される。このため、シフトレジスタ132によって当該第4回目のスタートパルスDyをクロック信号Clyの1周期分ずつ順次遅延させたものが、走査信号G1〜G1080となる。ここで、走査信号GiがHレベルとなったときのデータ信号djは、i行j列の画素に指定された階調レベルであって、サブフィールドsf4に応じて液晶素子120にオンまたはオフ電圧を印加させる電圧である。
また、i行目において、第1回目のスタートパルスDbの転送によって消去走査信号BiがHレベルとなったときに液晶素子120に強制的に書き込まれたオフ電圧は、第4回目のスタートパルスDyの転送による走査信号GiがHレベルとなったときに書き換えられるので、ブランクサブフィールドBsf1に相当する720Hの期間にわたって保持されたことになる。
ところで、第1回目のスタートパルスDbの転送によって消去走査信号B1がL→Hレベルとなってから消去走査信号B1080がH→Lレベルとなるまでの期間、および、第4回目のスタートパルスDyの転送によって走査信号G1がL→Hレベルとなってから走査信号G1080がH→Lレベルとなるまでの期間は、いずれも1080Hである。このため、第4回目のスタートパルスDyの転送によって走査信号G1〜G360が順番にHレベルとなるときは、図19に示されるように、消去走査信号B721〜B1080も順番にHレベルになる。詳細には、例えば走査信号G1がHレベルとなるときに消去走査信号B721もHレベルとなり、走査信号G2がHレベルとなるときに消去走査信号B722もHレベルとなる。
ここで、第2実施形態では、画素110が図16に示されるように構成されているので、例えば走査信号G1がHレベルになったときの、1行目に対するオンまたはオフ電圧の書き込みと、消去走査信号B721がHレベルになったときの、721行目に対するオフ電圧の書き込みとは、同時に相互に影響を与えることなく実行される。
第4回目のスタートパルスDyが出力されてからクロック信号Clyの360周期が経過すると、第2回目のスタートパルスDbがシフトレジスタ136に供給される。このため、シフトレジスタ136によって当該第2回目のスタートパルスDbをクロック信号Clyの1周期分ずつ順次遅延させたものが、消去走査信号B1〜B1080となる。
このとき、例えばi行目の消去走査信号BiがHレベルになると、i行j列の液晶素子120にはオフ電圧が強制的に印加されるので、第4回目のスタートパルスDyの転送による走査信号GiがHレベルとなったときに液晶素子120に書き込まれた電圧は、結果的にサブフィールドsf4に相当する360Hの期間にわたって保持されることになる。
なお、第2回目のスタートパルスDbの転送によって消去走査信号B1〜B720が順番にHレベルとなるときは、第4回目のスタートパルスDyの転送によって走査信号G361〜G1080も順番にHレベルになる。
そして、第2回目のスタートパルスDyが出力されてからクロック信号Clyの720周期が経過すると、次フィールドにおけるサブフィールドsf1の走査のため、第1回目のスタートパルスDyがシフトレジスタ132に供給され、これにより走査信号G1〜G1080が順番にHレベルとなる。なお、次フィールドでは書込極性が反転するので、前フィールドが正極性であれば、負極性のオンまたはオフ電圧を液晶素子120に印加させるようにデータ信号の電圧極性が反転することになる。
なお、第1回目のスタートパルスDyの転送によって走査信号G1〜G360が順番にHレベルとなるときは、第2回目のスタートパルスDbの転送によって消去走査信号B721〜B1080も順番にHレベルになる。
また、i行目において、第2回目のスタートパルスDbの転送によって消去走査信号BiがHレベルとなったときに液晶素子120に書き込まれたオフ電圧は、次フィールドにおける第1回目のスタートパルスDyの転送による走査信号GiがHレベルとなったときに書き換えられるので、ブランクサブフィールドBsf2に相当する720Hの期間にわたって保持されたことになる。
図20は、1フィールドにおいて1行目から1080行目までの走査線および消去走査線の選択の進行を示す図である。この図において、走査線の選択を微小点で示しているが、走査線が時間経過とともに下方向に向かって選択されるので、当該微小点は右下斜め方向に連続する実線のように示されている。同様に、消去走査線113も時間経過とともに下方向に向かって選択されるので、右下斜め方向に連続するが、走査線112の選択と区別するために破線で示されている。
なお、図20においてブランクサブフィールドBsf1、Bsf2におけるオフ電圧の印加される領域にはハッチングが施されている。
スタートパルスDyの転送によって走査信号G1がL→Hレベルとなってから走査信号G1080がH→Lレベルとなるまでに要する期間、または、スタートパルスDbの転送によって消去走査信号B1がL→Hレベルとなってから消去走査信号B1080がH→Lレベルとなるまでに要する期間は、最も短いサブフィールドsf4と、これに隣接するいずれかのブランクサブフィールドとの期間の和以下に設定する必要があるが、第2実施形態では、いずれの期間を1080Hとして両者を一致させた場合で説明している。
このように第2実施形態では、液晶素子にオンまたはオフ電圧を印加するための走査と、印加したオンまたはオフ電圧を強制的にオフ電圧とするための消去走査とを、互いに異なる走査線112と消去走査線113とで実行しているので、両走査を同一行で同時実行しない限り、独立して行うことが可能である。すなわち、第2実施形態によれば、図20に示されるように、液晶素子にオンまたはオフ電圧を印加する画素の走査と、印加したオンまたはオフ電圧を強制的にオフ電圧とした画素の消去走査とを同時に実行することができる。
したがって、第2実施形態によれば、短いサブフィールドsf4の期間を、1行目から1080行目まで順番に走査線112を選択するのに要する期間よりも短く設定できるので、階調特性の改善を容易に図ることが可能となるのである。
なお、上述した第1または第2実施形態では、書込極性を1フィールドの期間毎に正極性および負極性に交互に切り替えたが、交互に切り替える理由は、液晶に直流成分が印加されないようにするためであるので、例えば2フィールド以上としても良い。
また、いずれの実施形態では、液晶素子120について、ノーマリーブラックモードとして説明したが、電圧無印加状態で白色表示となるノーマリーホワイトモードとしても良い。
さらに、R(赤)、G(緑)、B(青)の3画素で1ドットを構成して、カラー表示を行うとしても良い。また、反射型に限られず、透過型や、両者の中間的な半透過半反射型であっても良い。
くわえて、表示素子としては、液晶素子に限られず、例えばEL素子、電子放出素子、電気泳動素子、ディジタルミラー素子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。
<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一例として、上述した電気光学装置1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21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1100は、実施形態に係る反射型の電気光学装置1を、R(赤)、G(緑)、B(青)に1つずつ用いた3板式である。プロジェクタ1100内部には、偏光照明装置1110がシステム光軸PLに沿って配置している。この偏光照明装置1110において、ランプ1112からの出射光は、リフレクタ1114による反射で略平行な光束となって、第1のインテグレータレンズ1120に入射する。この第1のインテグレータレンズ1120により、ランプ1112からの出射光は、複数の中間光束に分割される。この分割された中間光束は、第2のインテグレータレンズを光入射側に有する偏光変換素子1130によって、偏光方向がほぼ揃った一種類の偏光光束(s偏光光束)に変換されて、偏光照明装置1110から出射されることとなる。
さて、偏光照明装置1110から出射されたs偏光光束は、偏光ビームスプリッタ1140のs偏光光束反射面1141によって反射される。この反射光束のうち、青色光(B)の光束がダイクロイックミラー1151の青色光反射層にて反射され、反射型のライトバルブ100Bによって変調される。また、ダイクロイックミラー1151の青色光反射層を透過した光束のうち、赤色光(R)の光束は、ダイクロイックミラー1152の赤色光反射層にて反射され、反射型のライトバルブ100Rによって変調される。一方、ダイクロイックミラー1151の青色光反射層を透過した光束のうち、緑色光(G)の光束は、ダイクロイックミラー1152の赤色光反射層を透過して、反射型のライトバルブ100Gによって変調される。
ここで、ライトバルブ100R、100Gおよび100Bは、上述した実施形態における表示回路100と同様であり、供給されるR、G、Bの各色に対応するデータ信号でそれぞれ駆動されるものである。すなわち、このプロジェクタ1100では、表示回路100を含む電気光学装置1が、R、G、Bの各色に対応して3組設けられて、R、G、Bの各色に対応する表示データに応じてサブフィールド駆動される構成となっている。
ライトバルブ100R、100G、100Bによってそれぞれ変調された赤色、緑色、青色の光は、ダイクロイックミラー1152、1151、偏光ビームスプリッタ1140によって順次合成された後、投射光学系1160によって、スクリーン1170に投射されることとなる。なお、ライトバルブ100R、100Bおよび100Gには、ダイクロイックミラー1151、1152によって、R、G、Bの各原色に対応する光束が入射するので、カラーフィルタは必要ない。
電子機器としては、図21を参照して説明した他にも、テレビジョンや、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、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、携帯電話機、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。
本発明の第1実施形態に係る電気光学装置の全体構成を示す図である。 同電気光学装置における画素の構成を示す図である。 同電気光学装置におけるサブフィールドの構成を示す図である。 同電気光学装置による階調表示を示す図である。 同電気光学装置による階調特性を示す図である。 同電気光学装置における各サブフィールドのオンオフ変換を示す図である。 同電気光学装置における走査線駆動回路の構成を示す図である。 同走査線駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。 同走査線駆動回路による走査信号を示す図である。 同電気光学装置の各サブフィールドでの書き込み例を示す図である。 同電気光学装置の各サブフィールドにおける書き込みの進行を示す図である。 第1実施形態に係る応用例(その1)の書き込みの進行を示す図である。 第1実施形態に係る応用例(その2)の書き込み例を示す図である。 同電気光学装置におけるサブフィールドの他の構成を示す図である。 第2実施形態に係る電気光学装置のサブフィールドの構成を示す図である。 同電気光学装置の画素の構成を示す図である。 同電気光学装置における走査線駆動回路の構成を示す図である。 同走査線駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。 同走査線駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。 同電気光学装置の各サブフィールドにおける書き込みの進行を示す図である。 実施形態に係る電気光学装置を用いたプロジェクタの構成を示す図である。 比較例に係る電気光学装置の階調表示を示す図である。 比較例に係る電気光学装置の階調特性を示す図である。 比較例に係る電気光学装置の書き込みの進行を示す図である。
符号の説明
1…電気光学装置、10…制御回路、20…メモリ、30…変換テーブル、100…表示パネル、105…液晶、108…対向電極、110…画素、112…走査線、114…データ線、116…トランジスタ、118…画素電極、120…液晶容量、130…走査線駆動回路、140…データ線駆動回路

Claims (11)

  1. 複数の書込走査線と複数のデータ線との交差に対応した画素を複数有し、
    各画素は、前記書込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に応じた状態になり、
    1フィールドを複数に分割したサブフィールド毎に、前記画素に少なくともオン電圧またはオフ電圧を印加することによって階調表示を行う電気光学装置において、
    1フィールドを構成するサブフィールドのうち、少なくとも2つを互いに異なる期間長に設定し、
    1フィールドの各サブフィールドにおいて前記画素にオンまたはオフ電圧を印加させるかについて、当該画素に指定される階調に応じて予め割り当て、
    前記複数の書込走査線を所定の順番で選択する走査線駆動回路と、
    一の書込走査線が選択されたときに、当該一の書込走査線と一のデータ線とに対応する画素の階調について、当該選択に対応するサブフィールドに割り当てられたオンまたはオフ電圧のデータ信号を、当該一のデータ線に供給するデータ線駆動回路と、
    を具備し、
    前記複数のサブフィールドのうち、最も短いサブフィールドの期間長を、前記走査線駆動回路によって前記複数の書込走査線の選択に要する期間長よりも短く設定した
    ことを特徴とする電気光学装置の駆動回路。
  2. 前記書込走査線は行方向に、前記データ線は列方向に、それぞれ形成され、
    前記走査線駆動回路は、
    前記複数行の書込走査線に対応した段を有し、前記各サブフィールドに応じた間隔毎に供給されるパルスをクロック信号にしたがい、各段にわたって順次転送するシフトレジスタと、
    前記複数行の書込走査線の各々に設けられ、前記シフトレジスタの段から重複して出力されるパルスを、複数行において互いに重複しないように論理演算して、前記書込走査線に選択を示す走査信号として供給する論理回路と、
    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の駆動回路。
  3. 前記シフトレジスタの段から重複されて出力されるパルスの個数は「2」であり、
    前記各行に設けられた論理回路は、イネーブル信号と前記シフトレジスタとの論理積信号を出力するものであって、奇数行と偶数行とで異なるイネーブル信号が供給される
    ことを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置の駆動回路。
  4. 1フィールドをp(pは2以上の整数)個のグループに分割して、各グループを2個のサブフィールドに分割し、
    前記p個のグループを互いに等しい期間長に設定し、
    各グループを構成する2個のサブフィールドの期間を、それぞれ相対的に短および長に設定した
    ことを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置の駆動回路。
  5. 前記複数の書込走査線の各々と対をなすように消去走査線を有し、
    前記画素には、前記消去走査線が選択されたとき、前記データ信号にかかわらず、オフ電圧が印加され、
    前記走査線駆動回路は、
    各画素に前記最も短い期間のサブフィールドに応じてオンまたはオフ電圧を書き込むために一の書込走査線を選択し、この選択から当該サブフィールドの期間が経過したとき、当該一の書込走査線と対をなす消去走査線を選択する
    ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の駆動回路。
  6. 前記画素は、液晶素子を含み、
    前記サブフィールドのうち、最も短いサブフィールドの期間長を、前記オン電圧を前記液晶素子に印加した場合に当該液晶素子の反射率または透過率が飽和するまでの飽和応答時間よりも短く設定した
    ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の駆動回路。
  7. 表現可能な階調のうち、最も明るい階調よりも1レベル暗い階調について、
    最も短い期間長に設定されたサブフィールドで前記画素にオンまたはオフ電圧のいずれか一方を印加し、他のサブフィールドでオンまたはオフ電圧のいずれか他方を印加し、
    表現可能な階調のうち、最も暗い階調よりも1レベル明るい階調について、
    最も短い期間長に設定されたサブフィールドで前記画素にオンまたはオフ電圧のいずれか他方を印加し、他のサブフィールドでオンまたはオフ電圧のいずれか一方を印加する
    ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の駆動回路。
  8. 前記サブフィールドにおいて、前記画素に、前記オン電圧と前記オフ電圧と、さらに前記オン電圧およびオフ電圧のあいだの中間電圧とのいずれかを印加する
    ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の駆動回路。
  9. 複数の書込走査線と複数のデータ線との交差に対応した画素を複数有し、
    各画素は、前記書込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に応じた状態になり、
    1フィールドを複数に分割したサブフィールド毎に、前記画素に少なくともオン電圧またはオフ電圧を印加することによって階調表示を行う電気光学装置において、
    前記複数の走査線と前記複数のデータ線とを駆動する駆動方法であって、
    1フィールドを構成するサブフィールドのうち、少なくとも2つを互いに異なる期間長に設定し、
    1フィールドの各サブフィールドにおいて前記画素にオンまたはオフ電圧を印加させるかについて、当該画素に指定される階調に応じて予め割り当て、
    前記複数の書込走査線を所定の順番で選択し、
    一の書込走査線を選択するときに、当該一の書込走査線と一のデータ線とに対応する画素に階調について、当該選択に対応するサブフィールドに割り当てたオンまたはオフ電圧のデータ信号を、当該一のデータ線に供給し、
    前記複数のサブフィールドのうち、最も短いサブフィールドの期間長を、前記複数の書込走査線の選択に要する期間長よりも短く設定した
    ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  10. 複数の書込走査線と複数のデータ線との交差に対応した画素を複数有し、
    各画素は、前記書込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に応じた状態になり、
    1フィールドを複数に分割したサブフィールド毎に、前記画素に少なくともオン電圧またはオフ電圧を印加することによって階調表示を行う電気光学装置であって、
    1フィールドを構成するサブフィールドのうち、少なくとも2つを互いに異なる期間長に設定し、
    1フィールドの各サブフィールドにおいて前記画素にオンまたはオフ電圧を印加させるかについて、当該画素に指定される階調に応じて予め割り当て、
    前記複数の書込走査線を所定の順番で選択する走査線駆動回路と、
    一の書込走査線が選択されたときに、当該一の書込走査線と一のデータ線とに対応する画素に指定される階調について、当該選択に対応するサブフィールドに割り当てられたオンまたはオフ電圧のデータ信号を、当該一のデータ線に供給するデータ線駆動回路と、
    を具備し、
    前記複数のサブフィールドのうち、最も短いサブフィールドの期間長を、前記走査線駆動回路によって前記複数の書込走査線の選択に要する期間長よりも短く設定した
    ことを特徴とする電気光学装置。
  11. 請求項10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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