JP2005301145A - 液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画素が存在する領域のうちの一部の領域に画像を表示し、他の領域には画像を表示しないようにする場合に、消費電力を低く抑えることができ、また、良好な表示品位が得られるようにする。
【解決手段】 画像を表示する表示領域を走査する場合には、選択する行を切り替える度に極性を反転させる。画像を表示しない非表示領域を走査する場合には、非表示領域に属する行の数をｎとしたときに、極性反転回数が１以上ｎ−１未満になるように制御する。非表示領域を走査する場合の極性反転回数は１回であることが好ましく、また、正極性駆動とする行の数と負極性駆動とする行の数が同数またはほぼ同数であることが好ましい。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置に関し、特に、アクティブ素子を用いた液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置に関する。

以下の説明において、電圧や電位をＶ_１等の記号で示す場合があるが、記号で示された電圧や電位の単位はＶ（ボルト）であるものとし、単位の表記は省略する。

ＴＦＴ（Thin Film Transistor）を用いた液晶表示装置（以下、ＴＦＴ液晶表示装置と記す。）では、画素毎に画素電極およびＴＦＴが設けられる。また、各画素電極に対向するように１枚のコモン電極が設けられ、コモン電極と各画素電極との間に液晶が配置される。画素電極は、ＴＦＴのドレインに接続される。また、ＴＦＴのソースはソース配線に接続され、ＴＦＴのゲートはゲート配線に接続される。ゲート配線を介してゲートが所定のオン電位に設定されると、ソースとドレインとの間が導通状態となり、画素電極がソース配線と等しい電位に設定される。ゲートの電位が所定のオフ電位に設定されると、ソースとドレインとの間が非導通状態となり、ソース配線と画素電極の間も非導通状態に切り替えられる。所定のオン電位とは、ソースとドレインとの間を導通状態にするためのゲートの所定電位である。所定のオフ電位とは、ソースとドレインとの間を非導通状態にするためのゲートの所定電位である。以下、所定のオン電位をＶ_ｇＨと表し、所定のオフ電位をＶ_ｇＬと表すことにする。なお、Ｖ_ｇＬ＜Ｖ_ｇＨの関係が成立する。

各画素（画素電極およびＴＦＴ）はマトリクス状に配置され、各ゲート配線は行毎に、１行におけるそれぞれのＴＦＴのゲートに接続される。そして、各ソース配線は列毎に、１列におけるそれぞれのＴＦＴのソースに接続される。画像を表示する場合には、ゲート配線を順次選択しながら走査し、選択したゲート配線の電位をＶ_ｇＨに設定する。選択した行の選択期間中、選択したゲート配線に対応する１行分の各画素の画像データに応じて、各ソース配線の電位を設定する。この結果、選択したゲート配線に対応する１行分の各画素電極と、コモン電極との間に、画像データに応じた電圧が印加される。以降、同様にゲート配線を順次選択していくことにより、１画面分の画像が表示される。

ＴＦＴのように、画素電極とソース配線との間を導通状態または非導通状態に切り替えるスイッチング素子をアクティブ素子という。

ゲート配線を選択するときに、選択したゲート配線に対応する各画素電極の電位がコモン電極の電位以上になるように駆動することを正極性駆動と呼ぶことにする。一方、ゲート配線を選択するときに、選択したゲート配線に対応する各画素電極の電位がコモン電極の電位以下になるように駆動することを負極性駆動と呼ぶことにする。極性は、選択したゲート配線に対応する画素電極の電位と、コモン電極の電位との高低関係を表している。正極性駆動と負極性駆動とを切り替えること（すなわち、選択したゲート配線に対応する画素電極の電位と、コモン電極の電位との高低関係を逆転させること）を、「極性を反転させる」という。

ＴＦＴ液晶表示装置の駆動方法として、「ライン反転」や「フレーム反転」が知られている。「ライン反転」は、各行の走査を行う際、行毎に極性を反転させる駆動方法である。ライン反転は、携帯電話機等の携帯型電子機器の表示部として設けられるＴＦＴ液晶表示装置に一般的に用いられている。ライン反転には、高画質の画像を実現できるという利点がある。一方、選択するゲート配線を切り替える度に極性を反転させるため電荷の充放電回数が多く、その結果、消費電力が大きくなるというデメリットがある。

「フレーム反転」は、フレーム毎に極性を反転させる駆動方法である。フレームとは、ある一つのゲート配線の選択を開始してから、再びそのゲート配線の選択を開始するまでの期間である。「フレーム反転」では、低消費電力化を図ることができる。一方、ライン反転のときのような高画質の画像を実現することはできない。

近年、携帯電話機等の携帯型電子機器で用いられる液晶表示装置では、より多くの情報を表示できるように、画素数が増やされている。それに伴い、液晶表示装置における消費電力も増加している。携帯型電子機器の電源には電池が用いられることが一般的であり、電池寿命を長くするために、液晶表示装置における消費電力の低減が強く求められている。そのため、ユーザによって使用されるときは、画素が存在する領域全体で画像を表示し、ユーザによって使用されない時（待機時）には、画素が存在する領域のうちの一部の領域（表示領域）のみに画像を表示し、他の領域（非表示領域）には画像を表示しないようにする液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図８は、表示領域に画像を表示し、非表示領域に画像を表示していない状態の例を示す。表示領域１０１には画像（本例では「ＡＢＣ」という文字）が表示され、非表示領域１０２は画像が表示されない。

表示領域に画像を表示し、非表示領域には画像を表示しない場合の駆動方法として、表示領域での走査ではライン反転を行い、非表示領域ではライン反転によらずフレーム毎に極性を反転させる駆動方法が考えられる。図９および図１０は、この駆動方法での理想的な駆動波形の例を示す。

図９に示す実線は、第Ｎ行目の画素電極の理想的な電位の変化を示す。図１０に示す実線は、第Ｎ＋１行目の画素電極の理想的な電位の変化を示す。なお、第Ｎ行、第Ｎ＋１行は、それぞれ表示領域に属する行であるとする。また、図９、図１０に示す破線は、コモン電極の電位の変化を示す。コモン電極の電位は、極性の反転により、Ｖ_ｃｏｍＨまたはＶ_ｃｏｍＬに切り替えられる。ただし、Ｖ_ｃｏｍＨ＞Ｖ_ｃｏｍＬである。また、図９、図１０に示す二点鎖線は、ゲート配線の電位を示す。選択行のゲート配線の電位はＶ_ｇＨに設定され、その後Ｖ_ｇＬに変化する。図９に示す例では、第Ｎ行選択期間中にＶ_ｇＨに設定され、その後Ｖ_ｇＬに設定されている。図１０に示す例では、第Ｎ＋１行選択期間中にＶ_ｇＨに設定され、その後Ｖ_ｇＬに設定されている。また、図９、図１０に示す点線は、ソース配線の電位を示す。ここでは、ソース配線の電位がＶ_ｓで一定である場合を例に説明する。特に、ここでは説明の簡略化のために、Ｖ_ｓを、Ｖ_ｓ＝（Ｖ_ｃｏｍＨ＋Ｖ_ｃｏｍＬ）／２とし、Ｖ_ｓは中間調表示を行う画素の画素電極に設定される電位であるとする。

なお、図９では、第Ｎ行より前の行の選択時における駆動波形を省略している。同様に、図１０では、第Ｎ＋１行より前の行の選択時における駆動波形を一部省略している。

図９に示すように、第Ｎ行の選択期間中に、第Ｎ行のゲート配線の電位がＶ_ｇＨに設定されると、第Ｎ行の画素電極の電位はＶ_ｓに設定される。また、このとき正極性駆動であり、コモン電極の電位がＶ_ｃｏｍＬであるとする。このとき第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_ｓ−Ｖ_ｃｏｍＬになる。この電位差Ｖ_ｓ−Ｖ_ｃｏｍＬ＝Ｖ_１とする。また、第Ｎ行の選択期間中に第Ｎ行のゲート配線がＶ_ｇＨからＶ_ｇＬに切り替えられると、第Ｎ行の画素電極とソース配線との間が非導通状態となり、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_１のまま維持される。

次に、第Ｎ＋１行が選択され、第Ｎ＋１行のゲート配線の電位がＶ_ｇＨに設定され、第Ｎ＋１行の画素電極の電位がＶ_ｓに設定される（図１０参照）。第Ｎ行選択時に正極性駆動であったので、第Ｎ＋１行選択時には負極性駆動となる。従って、コモン電極の電位はＶ_ｃｏｍＨに設定され、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_ｃｏｍＨ−Ｖ_ｓ＝Ｖ_１となる。また、第Ｎ＋１行の選択期間中に第Ｎ＋１行のゲート配線がＶ_ｇＨからＶ_ｇＬに切り替えられると、第Ｎ＋１行の画素電極とソース配線との間が非導通状態となり、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_１のまま維持される。

図９および図１０に示す理想的な駆動波形において、第Ｎ行および第Ｎ＋１行の画素電極の電位は、ライン反転によるコモン電極の電位の切り替えに応じて、コモン電極との電位差がＶ_１となるように変化する。従って、図９に示すように、第Ｎ行の選択期間終了後、極性が反転することによりコモン電極電位がＶ_ｃｏｍＬからＶ_ｃｏｍＨに上昇すると、画素電極の電位も上昇し、両電極間の電位差はＶ_１のまま維持される。再び極性が反転しコモン電極電位がＶ_ｃｏｍＨからＶ_ｃｏｍＬに下降すると、画素電極の電位も下降し、両電極間の電位差はＶ_１のまま維持される。第Ｎ＋１行の画素電極の電位も同様に変化し、コモン電極との電位差はＶ_１のまま維持される。

また、非表示領域に属する行を走査するときには、ライン反転を行わない。そのため、あるフレームでは非表示領域の走査中、例えば、正極性駆動を維持し、コモン電極の電位をＶ_ｃｏｍＬのまま一定に保つ。この場合においても、第Ｎ行や第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_１に維持される。

次のフレームでは、第Ｎ行の選択期間での極性、第Ｎ＋１行の選択期間での極性、および非表示領域の走査中における極性はそれぞれ前のフレームにおける極性と逆の極性のとなる。図９に示すように、最初のフレームの第Ｎ行選択期間での極性が正極性駆動である場合、次のフレームでの第Ｎ行選択期間での極性は負極性駆動となる。また、最初のフレームでの非表示領域の走査時における極性が正極性駆動である場合、次のフレームでの非表示領域の走査時における極性は負極性駆動となる。また、図１０に示すように、最初のフレームの第Ｎ＋１行選択期間での極性が負極性駆動である場合、次のフレームでの第Ｎ＋１行選択期間での極性は正極性駆動となる。

図９、図１０に示すような理想的な駆動波形では、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との平均電位差は、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との平均電位差と等しくなる（いずれの平均電位差もＶ_１である）。

特開２００３−２４８４６８号公報（段落００９８、図５）

しかし、実際の駆動波形は、図９および図１０に示したような理想的な駆動波形にはならず、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との平均電位差は、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との平均電位差と異なってしまう。すなわち、電極間に挟持される液晶に印加される平均電圧が、表示領域における隣り合う行（上記の例では第Ｎ行と第Ｎ＋１行）で異なってしまう。そのため、表示領域での走査ではライン反転を行い、非表示領域ではフレーム毎に極性を反転させる駆動方法では、表示領域で行に沿って横筋が発生し、良好な表示品位が得られないという問題が生じていた。

表示領域での走査ではライン反転を行い、非表示領域ではフレーム毎に極性を反転させる駆動方法における実際の駆動波形の例を図１１および図１２を用いて説明する。ただし、ここでは説明の便宜のため、ゲート配線の電位をＶ_ｇＨからＶ_ｇＬに切り替えたときに生じるフィードスルー電圧を考慮せずに説明する。

図１１に示す実線は、第Ｎ行目の画素電極の実際の電位変化を示す。図１２に示す実線は、第Ｎ＋１行目の画素電極の実際の電位変化を示す。なお、図１１および図１２において、破線はコモン電極の電位変化を示す。二点鎖線はゲート配線の電位変化を示す。点線はソース配線の電位を示す。また、図１１では、第Ｎ行より前の行の選択時における駆動波形を省略している。図１２では、第Ｎ＋１行より前の行の選択時における駆動波形を一部省略している。

図１１に示すように、第Ｎ行の選択期間中に、第Ｎ行のゲート配線の電位がＶ_ｇＨに設定されると、第Ｎ行の画素電極の電位はＶ_ｓに設定される。また、このとき正極性駆動であり、コモン電極の電位がＶ_ｃｏｍＬであるとする。このとき第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_１（＝Ｖ_ｓ−Ｖ_ｃｏｍＬ）になる。第Ｎ行のゲート配線がＶ_ｇＨからＶ_ｇＬに切り替えられると、第Ｎ行の画素電極とソース配線との間が非導通状態となる。このとき、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_１のままである。

次に、第Ｎ＋１行が選択されたときには、極性が負極性駆動に切り替わるため、コモン電極電位がＶ_ｃｏｍＬからＶ_ｃｏｍＨに変化する。このとき、理想的な駆動波形では、画素電極とコモン電極との電位差がＶ_１を維持するように画素電極電位が上昇する（図９参照）が、実際には画素電極電位は理想的な電位より低い電位までしか上昇しない。その結果、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差は、第Ｎ行選択後の負極性駆動時にはＶ_１とならずに、Ｖ_１より低いＶ_２となる。その後、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差は、正極性駆動時にはＶ_１となり、負極性駆動時にはＶ_２（＜Ｖ_１）となる。図１１に示す最初のフレームの非表示領域の走査期間では、正極性駆動となるので、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_１となる。

図１１に示す次のフレームでは、第Ｎ行の選択期間での極性、および非表示領域の走査中における極性はそれぞれ前のフレームにおける極性と逆になる。図１１に示す次のフレームでは、第Ｎ行の選択期間中、第Ｎ行の画素電極電位はＶ_ｓとなり、コモン電極電位はＶ_ｃｏｍＨ（負極性駆動）となる。この結果、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_１（＝Ｖ_ｃｏｍＨ−Ｖ_ｓ）となる。次に、第Ｎ＋１行が選択されたときには、極性が正極性駆動に切り替わるためコモン電極電位がＶ_ｃｏｍＨからＶ_ｃｏｍＬに変化する。このとき、理想的な駆動波形では、画素電極とコモン電極との電位差がＶ_１を維持するように画素電極電位が下降する（図９参照）が、実際には画素電極電位は理想的な電位より高い電位までしか下降しない。その結果、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差は、第Ｎ行選択後の正極性駆動時にはＶ_１とならずに、Ｖ_１より低いＶ_２となる。その後、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差は、負極性駆動時にはＶ_１となり、正極性駆動時にはＶ_２（＜Ｖ_１）となる。非表示領域の走査期間では、負極性駆動となるので、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_１となる。

また、図１２に示すように、第Ｎ＋１行の選択期間中に、第Ｎ＋１行のゲート配線の電位がＶ_ｇＨに設定されると、第Ｎ＋１行の画素電極の電位はＶ_ｓに設定される。このときの極性は負極性駆動であり、コモン電極の電位はＶ_ｃｏｍＨである。したがって、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_１（＝Ｖ_ｃｏｍＨ−Ｖ_ｓ）になる。第Ｎ＋１行のゲート配線がＶ_ｇＨからＶ_ｇＬに切り替えられると、第Ｎ＋１行の画素電極とソース配線との間が非導通状態となる。このとき、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_１のままである。

さらに次の行が選択されたときには、極性が正極性駆動に切り替わるため、コモン電極電位がＶ_ｃｏｍＨからＶ_ｃｏｍＬに変化する。このとき、理想的な駆動波形では、画素電極とコモン電極との電位差がＶ_１を維持するように画素電極電位が下降する（図１０参照）が、実際には画素電極電位は理想的な電位より高い電位までしか下降しない。その結果、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差は、第Ｎ＋１行選択後の正極性駆動時にはＶ_１とならずに、Ｖ_１より低いＶ_２となる。その後、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差は、負極性駆動時にはＶ_１となり、正極性駆動時にはＶ_２（＜Ｖ_１）となる。図１２に示す最初のフレームの非表示領域の走査期間では、正極性駆動となるので、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_２となる。

図１２に示す次のフレームでは、第Ｎ＋１行の選択期間での極性、および非表示領域の走査中における極性はそれぞれ前のフレームにおける極性と逆になる。図１２に示す次のフレームでは、第Ｎ＋１行の選択期間中、第Ｎ＋１行の画素電極電位はＶ_ｓとなり、コモン電極電位はＶ_ｃｏｍＬ（正極性駆動）となる。この結果、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_１（＝Ｖ_ｓ−Ｖ_ｃｏｍＬ）となる。さらに次の行が選択されたときには、極性が負極性駆動に切り替わるためコモン電極電位がＶ_ｃｏｍＬからＶ_ｃｏｍＨに変化する。このとき、理想的な駆動波形では、画素電極とコモン電極との電位差がＶ_１を維持するように画素電極電位が上昇する（図１０参照）が、実際には画素電極電位は理想的な電位より低い電位までしか上昇しない。その結果、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差は、第Ｎ行選択後の負極性駆動時にはＶ_１とならずに、Ｖ_１より低いＶ_２となる。その後、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差は、正極性駆動時にはＶ_１となり、負極性駆動時にはＶ_２（＜Ｖ_１）となる。非表示領域の走査期間では、負極性駆動となるので、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_２となる。

図１１および図１２に示すように、表示領域の走査期間中では、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差、および第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差は、いずれもＶ_１，Ｖ_２を交互に繰り返すように変化する。従って、表示領域の走査期間中における第Ｎ行の画素電極とコモン電極との平均電位差と、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との平均電位差とはほぼ等しい。しかし、非表示領域の走査期間中では、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差がＶ_１で維持され、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差がＶ_１より低いＶ_２で維持される。この結果、１つのフレーム内では、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との平均電位差は、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との平均電位差よりも低くなってしまう。この状態は各フレームにおいても同様に生じる。従って、電極間に挟持される液晶に印加される平均電圧が、隣り合う行同士で異なることにより、横筋が発生してしまう。

なお、図１１および図１２では、非表示領域を走査するときの極性が、第Ｎ行選択時の極性と同じになり、第Ｎ＋１行選択時の極性と異なる場合を例に説明した。非表示領域を走査するときの極性が、第Ｎ行選択時の極性と異なり、第Ｎ＋１行選択時の極性と同じになる場合であっても同様の原因により横筋が発生する。

なお、このような横筋は中間調表示を行うときに顕著に発生する。以下、この理由について説明する。図１３は、ＴＦＴ液晶表示装置に使用されるＴＮ液晶のＶＴ特性（電圧−透過率特性）を示す図である。既に説明したように、横筋は、隣り合う行同士で液晶に印加される平均電圧が異なるために発生する。この隣り合う行同士での液晶に印加される平均電圧の差をΔＶとする。ＶＴ特性図（図１３）に示すように、白表示や黒表示を行う場合、電圧がΔＶずれたとしても、透過率はあまり変化しない。この透過率の変化量をΔＴ_１とする。一方、中間調表示を行う場合には、電圧がΔＶずれたとすると、透過率が大きく変化する。この透過率の変化量をΔＴ_２とする。ΔＴ_２＞ΔＴ_１である。白表示や黒表示を行う場合、隣り合う行同士の透過率の差はΔＴ_１であり、横筋が生じるものの比較的目立たない。一方、中間調表示を行う場合、隣り合う行同士の透過率の差がΔＴ_２と大きいため、横筋が目立ってしまう。そのため、中間調表示を行うときに横筋が顕著に認識される。

そこで、本発明は、画素が存在する領域のうちの一部の領域に画像を表示し、他の領域には画像を表示しないようにする場合に、消費電力を低く抑えることができ、また、良好な表示品位が得られる液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の態様１は、マトリクス状に配置される画素電極と、画素電極に対向するコモン電極と、画素電極とコモン電極とに挟持される液晶層とを備え、１列におけるそれぞれの画素電極に接続されるソース配線を列毎に備え、画素電極とソース配線との間を導通状態または非導通状態に切り替えるスイッチング素子を画素電極毎に備え、各行を順次選択し、選択した行の画素電極とソース配線との間が導通状態になるようにスイッチング素子を制御するスイッチング素子制御手段を備えた液晶表示装置の駆動方法であって、画素電極が配置される領域を、画像を表示する第１領域と当該第１領域に属さない第２領域とに分割し、スイッチング素子制御手段が第１領域に属する各行を順次選択する間では、コモン電極の電位と選択された行の画素電極の電位の高低関係を示す極性を行毎に反転させ、スイッチング素子制御手段が第２領域に属する各行を順次選択する間では、第２の領域に属する行数をｎとしたときに、極性を１以上ｎ−１未満の回数反転させることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法を提供する。ここで、ｎは３以上の整数である。

本発明の態様２は、態様１において、スイッチング素子制御手段が第２領域に属する各行を順次選択する間では、極性を１回反転させる液晶表示装置の駆動方法を提供する。そのような方法によれば、消費電力をより低減させることができる。

本発明の態様３は、態様２において、ｎが偶数である場合には、スイッチング素子制御手段が第２領域に属する各行を順次選択する間で、ｎ／２番目の行の選択が終了したタイミングで極性を反転し、ｎが奇数である場合には、スイッチング素子制御手段が第２領域に属する各行を順次選択する間で、（ｎ＋１）／２番目または｛（ｎ＋１）／２｝−１番目の行の選択が終了したタイミングで極性を反転させる液晶表示装置の駆動方法を提供する。そのような方法によれば、表示品位をより向上させることができる。

本発明の態様４は、マトリクス状に配置される画素電極と、画素電極に対向するコモン電極と、画素電極とコモン電極とに挟持される液晶層とを備え、１列におけるそれぞれの画素電極に接続されるソース配線を列毎に備え、画素電極とソース配線との間を導通状態または非導通状態に切り替えるスイッチング素子を画素電極毎に備え、各行を順次選択し、選択した行の画素電極とソース配線との間が導通状態になるようにスイッチング素子を制御するスイッチング素子制御手段を備えた液晶表示装置であって、画素電極が配置される領域は、画像を表示する第１領域と当該第１領域に属さない第２領域とに分割され、コモン電極の電位と選択された行の画素電極の電位の高低関係を示す極性を反転させる極性反転手段を備え、極性反転手段は、スイッチング素子制御手段が第１領域に属する各行を順次選択する間では極性を行毎に反転させ、スイッチング素子制御手段が第２領域に属する各行を順次選択する間では、第２の領域に属する行数をｎとしたときに、極性を１以上ｎ−１未満の回数反転させることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

本発明によれば、画素が存在する領域のうちの一部の領域に画像を表示し、他の領域には画像を表示しないようにする場合に、消費電力を低く抑えることができ、また、横筋の発生を減少させて、良好な表示品位を実現することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。以下の説明において、電圧や電位をＶ_１等の記号で示す場合があるが、記号で示された電圧や電位の単位はＶ（ボルト）であるものとし、単位の表記は省略する。同様に容量をＣ_ｌｃ、Ｃ_ｇｄ等の記号で示す場合があるが、記号で示された容量の単位はＦ（ファラド）であるものとし、単位の表記は省略する。

図１は、本発明による液晶表示装置が備える液晶パネルの構成例を示す説明図である。液晶パネルには、画素毎に、スイッチング素子１と画素電極２が設けられる。本実施の形態では、スイッチング素子１がＴＦＴである場合を例にして説明する。画素はマトリクス状に配置されるので、ＴＦＴ１と画素電極２との組み合わせは、マトリクス状に複数設けられるが、図１ではＴＦＴ１および画素電極２を１つだけ示し、他は図示を省略した。また、液晶パネルには、各画素電極２と対向するコモン電極３が設けられる。本実施の形態では、コモン電極３は１枚であるものとする。なお、コモン電極３および各画素電極２は、透明電極である。コモン電極３と各画素電極２とによって液晶層（図示せず）が挟持される。

ＴＦＴ１のゲート１_ａは、ゲート配線５に接続される。ゲート配線５は、マトリクス状に配置された画素電極の各行毎に設けられる。そして、１行におけるそれぞれのＴＦＴの各ゲート１_ａは、その行のゲート配線に接続される。また、各行毎に設けられる複数のゲート配線５は、それぞれ後述するゲートドライバに接続される。

ＴＦＴ１のソース１_ｃは、ソース配線４に接続される。ソース配線４は、マトリクス状に配置された画素電極の各列毎に設けられる。そして、１列におけるそれぞれのＴＦＴの各ソース１_ｃは、その列のソース配線に接続される。また、各列毎に設けられる複数のソース配線４は、それぞれ後述するソースドライバに接続される。

ＴＦＴ１のドレイン１_ｂは、画素電極２に接続される。選択行のゲート配線の電位がＶ_ｇＨ（所定のオン電位）に設定されると、ソース１_ｃとドレイン１_ｂとの間が導通状態になり、画素電極２は、ソース配線４と等電位になる。また、選択行における各画素に対応する各ソース配線は、選択行における各画素の画像データおよび極性に応じた電位に設定されるので、選択行の各画素電極２もその画素の画像データおよび極性に応じた電位になる。また、コモン電極３も極性に応じて所定の電位（Ｖ_ｃｏｍＬまたはＶ_ｃｏｍＨ）に設定される。この結果、選択行の各画素において、画素電極２とコモン電極３とに挟持された液晶層は、画像データに応じた電圧が印加され、画像データに応じた透過率を呈する。また、ゲート配線５の電位がＶ_ｇＨからＶ_ｇＬ（所定のオフ電位）に切り替えられると、ソース１_ｃとドレイン１_ｂとの間が非導通状態になる（すなわち、ソース配線４と画素電極２との間が非導通状態になる）。

図２は、本発明による液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。液晶表示装置は、液晶パネル１１と、コントローラ１４と、ゲートドライバ１６と、ソースドライバ１７と、電源回路１８とを備える。本発明による液晶表示装置は、例えば、携帯電話機等の携帯型電子機器の表示部として用いられるが、携帯型電子機器以外の装置の表示部に用いられてもよい。

液晶パネル１１において、各画素電極２（図１参照）がマトリクス状に配置される領域は、表示領域１２と非表示領域１３とに分割される。表示領域１２は、ユーザによって使用されない待機時（例えば、携帯型電子機器等の待機時）に画像を表示する領域である。非表示領域１３は、待機時に画像を表示しない（例えば、全体を同一色とすることにより画像を表示しない）領域である。なお、液晶表示装置を有する携帯型電子機器等がユーザによって使用されるときには、表示領域１２および非表示領域１３の双方に画像を表示してよい。以下、表示領域１２に画像を表示し、非表示領域１３に画像を表示しない場合について説明する。表示領域１２と非表示領域１３との境界は、マトリクス状に配置される画素の行に沿って定められる。例えば、表示領域１２と非表示領域１３との境界は、ゲート配線５と平行に定められる。

コントローラ１４は、液晶表示装置全体を制御する。ゲートドライバ１６は、複数のゲート配線５を介して液晶パネル１１に接続される。各ゲート配線５は行毎に、１行におけるそれぞれのＴＦＴのゲート１_ａに接続される（図１参照）。ゲートドライバ１６は、コントローラ１４に従って、ゲート配線５を順次選択することによりゲート配線を走査する。ゲートドライバ１６は、選択したゲート配線を介して選択行の各ＴＦＴのゲートの電位をＶ_ｇＨに設定し、選択行の画素電極とソース配線４との間を導通状態にする。そして、画素電極の電位がソース配線４と等電位となった後、その各ゲートの電位をＶ_ｇＬに切り替え、選択行の画素電極とソース配線４との間を非導通状態にする。また、ゲートドライバ１６は、非選択行のＴＦＴのゲートの電位をＶ_ｇＬに設定し、非選択行の画素電極とソース配線４との間を非導通状態にする。

また、本実施の形態では、ゲートドライバ１６は、コモン電極３にも接続され、コモン電極３の電位も設定する。なお、コモン電極３の電位を設定するコモン電極用のドライバを、ゲートドライバ１６とは別に備えていてもよい。

ソースドライバ１７は、複数のソース配線４を介して液晶パネル１１に接続される。各ソース配線４は列毎に、１列におけるそれぞれのＴＦＴのソース１_ｃに接続される（図１参照）。ソースドライバ１７は、コントローラ１４に従って、選択行の各画素に対応する画像データおよび極性に応じて、各ソース配線４の電位を設定する。選択行の各ゲートの電位がＶ_ｇＨに設定されていることにより、選択行の各画素電極の電位は接続しているソース配線４と等電位になる。

電源回路１８は、ゲートドライバ１６およびソースドライバ１７に電圧を供給する。ゲートドライバ１６およびソースドライバ１７は、電源回路１８から電圧を供給されることによって、各ゲート配線５および各ソース配線４の電位をコントローラ１４の制御に従った電位に設定する。

コントローラ１４は、制御信号を出力することによってゲートドライバ１６およびソースドライバ１７を制御する。コントローラ１４は、ゲートドライバ１６に対する制御信号として、ＦＬＭ（First Line Marker ）、ＬＰ（ラッチパルス）およびＦＲを出力する。ＦＬＭは、第１行からの走査開始を命令する制御信号である。ＬＰは、選択する行（ゲート配線）の切り替えを命令する制御信号である。ＬＰの入力間隔が１行分の選択期間に相当する。ＦＲは、極性を指定する制御信号である。本例では、コントローラ１４が、ＦＲをハイレベルにして出力することにより、正極性駆動にすることを命令し、ＦＲをローレベルにして出力することにより、負極性駆動にすることを命令する場合を例に説明する。ただし、ＦＲをハイレベルにして出力することにより、負極性駆動にすることを命令し、ＦＲをローレベルにして出力することにより、正極性駆動にすることを命令する。

ゲートドライバ１６は、コントローラ１４が出力するＦＲに従って、正極性駆動にすることを命令されたならば、コモン電極３の電位をＶ_ｃｏｍＬに設定し、負極性駆動にすることを命令されたならば、コモン電極３の電位をＶ_ｃｏｍＨに設定する。ただし、Ｖ_ｃｏｍＨ＞Ｖ_ｃｏｍＬである。

コントローラ１４は、ソースドライバ１７に対する制御信号として、ＬＰおよびＦＲを出力する。

また、コントローラ１４は、メモリ１５を備える。メモリ１５は、画像データを記憶する。すなわち、表示領域１２に画像を表示して、非表示領域１３に画像を表示しない（例えば、非表示領域１３全体を同一色にする）ことを示す画像データを記憶する。コントローラ１４は、マトリクス状に配置された画素の各行に対応する画像データ（以下、Ｄａｔａと記す。）をソースドライバ１７に出力する。なお、メモリ１５が、コントローラ１４とは別個に設けられ、メモリ１５がコントローラ１４の制御に従ってＤａｔａをソースドライバ１７に出力する構成であってもよい。

ソースドライバ１７は、１行分のＤａｔａおよびＦＲに従って、各ソース配線４の電位を設定する。ソースドライバ１７は、ＦＲにより正極性駆動を行うことを命令されているときには、各ソース配線の電位をＶ_ｃｏｍＬ以上に設定する。また、ＦＲにより負極性駆動を行うことを命令されているときには、各ソース配線の電位をＶ_ｃｏｍＨ以下に設定する。

コントローラ１４は、ＦＬＭを出力して第１行からの走査開始を命令した後、ゲートドライバ１６が表示領域１２に属する各行の走査を行っている間では、選択する行を切り替える度にＦＲのハイレベルとローレベルを切り替える。すなわち、選択する行を切り替える度に正極性駆動と負極性駆動とを切り替えるように命令する。従って、表示領域１２に属する行の走査を行っている間では、ゲートドライバ１６およびソースドライバ１７は、ライン反転を行い、各行毎に極性を反転させる。

一方、ゲートドライバ１６が非表示領域１３に属する行の走査を行っている間では、コントローラ１４は、ＦＲの切り替えを１回行う。従って、非表示領域１３に属する行の走査を行っている間では、ゲートドライバ１６およびソースドライバ１７は、１回極性を反転させる。なお、表示領域１２に属する行の選択から非表示領域１３に属する行の選択に移行する際における極性の反転は、非表示領域１３に属する行の走査を行っている間での極性の反転回数には含めない。例えば、表示領域１２における最後の行の選択後に、極性を反転させて非表示領域１３における最初の行の選択を行う場合、この極性の反転は、非表示領域１３に属する行の走査を行っている間での極性反転回数には含めない。同様に、非表示領域１３に属する行の選択から表示領域１２に属する行の選択に移行する際における極性の反転も、非表示領域１３に属する行の走査を行っている間での極性の反転回数には含めない。

また、ゲートドライバ１６が非表示領域１３に属する行の走査を行っている間では、コントローラ１４は、以下のタイミングでＦＲを切り替える。すなわち、非表示領域１３に属する行の数をｎとしたときに、ｎが偶数である場合には、ｎ／２番目の行の選択が終了したタイミングでＦＲを切り替える。この場合、ｎ／２番目の行の選択が終了したタイミングで極性を反転させることになる。また、ｎが奇数である場合には、（ｎ＋１）／２番目の行の選択が終了したタイミングまたは｛（ｎ＋１）／２｝−１番目の行の選択が終了したタイミングでＦＲを切り替える。この場合、（ｎ＋１）／２番目または｛（ｎ＋１）／２｝−１番目の行の選択が終了したタイミングで極性を反転させることになる。このようなタイミングで極性を反転させるのは、非表示領域１３に属する行のうち、正極性駆動で駆動する選択行の数と、負極性駆動で駆動する選択行の数とを同数またはできるだけ近い値にする（具体的には差が１より大きくならないようにする）ためである。ただし、非表示領域１３に属する行の数は３以上であるものとする。よって、ｎは３以上の整数である。

また、コントローラ１４は、表示領域１２に属する最初の行を選択するときのＦＲをフレーム毎に切り替える。すなわち、コントローラ１４は、表示領域１２に属する行の走査を行っている間ではライン反転を行うように制御しつつ、表示領域１２に属する個々の行を選択時の極性をフレーム毎に切り替えるように制御する。例えば、あるフレームで表示領域１２の第Ｎ行選択時の極性を正極性駆動としたときには、次のフレームでは第Ｎ行選択時の極性を負極性駆動とする。

同様に、コントローラ１４は、非表示領域１３に属する最初の行を選択するときのＦＲをフレーム毎に切り替える。すなわち、コントローラ１４は、非表示領域１３を走査するときには、あるフレームでは正極性駆動の後に負極性駆動に切り替え、次のフレームでは負極性駆動の後に正極性駆動に切り替えることを繰り返すように制御する。

次に、上記の液晶表示装置が液晶パネル１１を駆動した場合における駆動波形について説明する。図３および図４は、コントローラ１４が出力する制御信号ＦＲ，ＬＰに基づく駆動波形（本発明の駆動方法における駆動波形）の例を示す説明図である。ただし、ここでは説明の便宜のため、ゲート配線の電位をＶ_ｇＨからＶ_ｇＬに切り替えたときに生じるフィードスルー電圧を考慮せずに説明する。

図３に示す駆動波形における実線は、第Ｎ行目の画素電極の電位の変化を示す。図４に示す駆動波形における実線は、第Ｎ＋１行目の画素電極の電位の変化を示す。第Ｎ行および第Ｎ＋１行は、それぞれ表示領域１２に属する行である。また、図３、図４に示す駆動波形における破線は、コモン電極の電位の変化を示す。図３および図４に示すように、ＦＲがハイレベル（正極性駆動）のときには、コモン電極の電位はＶ_ｃｏｍＬであり、ＦＲがローレベル（負極性駆動）のときには、コモン電極の電位はＶ_ｃｏｍＨである。また、図３、図４に示す二点鎖線は、ゲート配線の電位を示す。ゲートドライバ１６は、選択行のゲート配線の電位をＶ_ｇＨに設定し、その後Ｖ_ｇＬに設定する。図３に示す例では、第Ｎ行選択期間中に、第Ｎ行のゲート配線の電位をＶ_ｇＨに設定し、その後Ｖ_ｇＬに設定している。図４に示す例では、第Ｎ＋１行選択期間中に、第Ｎ＋１行のゲート配線の電位をＶ_ｇＨに設定し、その後Ｖ_ｇＬに設定している。また、図３、図４に示す点線は、ソース配線の電位を示す。ソースドライバ１７は、ＦＲがハイレベルときには、各ソース配線の電位をＶ_ｃｏｍＬ以上に設定し、ＦＲがローレベルのときには、各ソース配線の電位をＶ_ｃｏｍＨ以下に設定するが、図３、図４に示す例では、ソース配線の電位をＶ_ｓで一定にしているものとする。ここで、Ｖ_ｓは説明の簡略化のために、Ｖ_ｓ＝（Ｖ_ｃｏｍＨ＋Ｖ_ｃｏｍＬ）／２とする。

なお、図３では、第Ｎ行より前の行の選択時における駆動波形を省略している。同様に、図４では、第Ｎ＋１行より前の行の選択時における駆動波形を省略している。

ゲートドライバ１６は、コントローラ１４からＦＬＭが入力された後、コントローラ１４からＬＰが入力される度に選択行を切り替えながら各行の走査を行う。図３に示すように、最初のフレームにおいて、第Ｎ行の選択期間でのＦＲがハイレベルであったとする。このとき、ゲートドライバ１６は、第Ｎ行のゲート配線の電位をＶ_ｇＨに設定する。ソースドライバ１７は、ソース配線の電位をＶ_ｓとしているので、第Ｎ行の画素電極の電位はＶ_ｓとなる。また、ゲートドライバ１６は、コモン電極の電位をＶ_ｃｏｍＬに設定する。この結果、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_ｓ−Ｖ_ｃｏｍＬ（＝Ｖ_１とする。）になる。また、第Ｎ行の選択期間中に、ゲートドライバ１６が第Ｎ行のゲート配線の電位をＶ_ｇＨからＶ_ｇＬに切り替えると、第Ｎ行の画素電極とソース配線との間が非導通状態となる。そして、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_１のまま維持される。

コントローラ１４は、次にＬＰを出力するタイミングでＦＲをハイレベルからローレベルに切り替える。また、ゲートドライバ１６は、そのＬＰが入力されると、第Ｎ＋１行の選択を開始する。すなわち、ゲートドライバ１６は、第Ｎ＋１行のゲート配線の電位をＶ_ｇＨに設定する（図４における「最初のフレーム」参照）。従って、第Ｎ＋１行の画素電極の電位はＶ_ｓとなる。また、ＦＲがローレベルに切り替えられるので、ゲートドライバ１６は、コモン電極の電位をＶ_ｃｏｍＨに設定する。この結果、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_ｃｏｍＨ−Ｖ_ｓ（＝Ｖ_１）となる。また、第Ｎ＋１行の選択期間中に、ゲートドライバ１６が第Ｎ＋１行のゲート配線の電位をＶ_ｇＨからＶ_ｇＬに切り替えると、第Ｎ＋１行の画素電極とソース配線との間が非導通状態となる。そして、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_１のまま維持される。

また、図３に示すように、第Ｎ行の選択期間が終了すると、コモン電極の電位がＶ_ｃｏｍＬからＶ_ｃｏｍＨに上昇するので、第Ｎ行の画素電極の電位はＶ_ｓから上昇する。しかし、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差は、Ｖ_１のまま維持されない。負極性駆動時には、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差は、Ｖ_１よりも低いＶ_２となる（図３における「最初のフレーム」参照）。以降、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差は、正極性駆動時にはＶ_１となり、負極性駆動時にはＶ_２となる。

また、第Ｎ＋１行の選択期間が終了すると、コントローラ１４は、ＦＲをハイレベル（正極性駆動）に切り替える（図４における「最初のフレーム」参照）。従って、第Ｎ＋１行の次の行の選択期間では、ゲートドライバ１６は、コモン電極の電位をＶ_ｃｏｍＨからＶ_ｃｏｍＬに降下させる。すると、図４に示すように、第Ｎ＋１行の画素電極の電位はＶ_ｓから降下する。しかし、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差は、Ｖ_１のまま維持されない。正極性駆動時には、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差は、Ｖ_１よりも低いＶ_２となる（図４における「最初のフレーム」参照）。以降、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差は、負極性駆動時にＶ_１となり、正極性駆動時にＶ_２となる。

また、図３および図４に示す最初のフレームでは、コントローラ１４は、非表示領域１３を走査するときに、まずＦＲをハイレベルにしたままにする。そして、非表示領域１３に属する行の走査を行っている間で、１回ＦＲを切り替えてＦＲをローレベルにする。従って、非表示領域１３に属する行の走査を行う期間の前半で正極性駆動を行い、後半で負極性駆動を行うことになる。よって、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差は、非表示領域１３に属する行の走査を行う期間の前半でＶ_１となり、後半でＶ_２となる（図３における「最初のフレーム」参照）。一方、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差は、非表示領域１３に属する行の走査を行う期間の前半でＶ_２となり、後半でＶ_１となる（図４における「最初のフレーム」参照）。

なお、非表示領域１３に属する行の走査を行っている間でのＦＲの切り替えタイミングは、既に説明したとおりである。従って、非表示領域１３に属する行のうち、正極性駆動で駆動する選択行の数と、負極性駆動で駆動する選択行の数は、同数あるいはほぼ同数（具体的にはどちらかが１多くなる）である。

続いて、図３および図４に示す次のフレームにおける駆動波形について説明する。図３に示すように、次のフレームでは、コントローラ１４は、第Ｎ行の選択期間におけるＦＲを、前のフレームの第Ｎ行の選択期間におけるＦＲとは逆にする（本例ではローレベルにする）。このとき、ゲートドライバ１６は、第Ｎ行のゲート配線の電位をＶ_ｇＨに設定する。従って、第Ｎ行の画素電極の電位はＶ_ｓとなる。また、ゲートドライバ１６は、コモン電極の電位をＶ_ｃｏｍＨに設定する。この結果、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_ｃｏｍＨ−Ｖ_ｓ（＝Ｖ_１）になる。また、第Ｎ行の選択期間中に、ゲートドライバ１６が第Ｎ行のゲート配線の電位をＶ_ｇＨからＶ_ｇＬに切り替えると、第Ｎ行の画素電極とソース配線との間が非導通状態となる。そして、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_１のまま維持される。

コントローラ１４は、次にＬＰを出力するタイミングでＦＲをローレベルからハイレベルに切り替える。また、ゲートドライバ１６は、そのＬＰが入力されると、第Ｎ＋１行の選択を開始する。すなわち、ゲートドライバ１６は、第Ｎ＋１行のゲート配線の電位をＶ_ｇＨに設定する。従って、第Ｎ＋１行の画素電極の電位はＶ_ｓとなる（図４における「次のフレーム」参照）。また、ＦＲがハイレベルに切り替えられるので、ゲートドライバ１６は、コモン電極の電位をＶ_ｃｏｍＬに設定する。この結果、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_ｓ−Ｖ_ｃｏｍＬ（＝Ｖ_１）となる。また、第Ｎ＋１行の選択期間中に、ゲートドライバ１６が第Ｎ＋１行のゲート配線の電位をＶ_ｇＨからＶ_ｇＬに切り替えると、第Ｎ＋１行の画素電極とソース配線との間が非導通状態となる。そして、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_１のまま維持される。

また、図３に示すように、次のフレームでは、第Ｎ行の選択期間が終了すると、コモン電極の電位がＶ_ｃｏｍＨからＶ_ｃｏｍＬに下降するので、第Ｎ行の画素電極の電位はＶ_ｓから下降する。しかし、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差は、Ｖ_１のまま維持されない。正極性駆動時には、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差は、Ｖ_１よりも低いＶ_２となる（図３における「次のフレーム」参照）。以降、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差は、負極性駆動時にはＶ_１となり、正極性駆動時にはＶ_２となる。

また、第Ｎ＋１行の選択期間が終了すると、コントローラ１４は、ＦＲをローレベル（負極性駆動）に切り替える（図４における「次のフレーム」参照）。従って、第Ｎ＋１行の次の行の選択期間では、ゲートドライバ１６は、コモン電極の電位をＶ_ｃｏｍＬからＶ_ｃｏｍＨに上昇させる。すると、図４に示すように、第Ｎ＋１行の画素電極の電位はＶ_ｓから上昇する。しかし、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差は、Ｖ_１のまま維持されない。負極性駆動時には、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差は、Ｖ_１よりも低いＶ_２となる（図４における「次のフレーム」参照）。以降、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差は、正極性駆動時にＶ_１となり、負極性駆動時にＶ_２となる。

また、図３および図４に示す次のフレームでは、コントローラ１４は、非表示領域１３の走査開始時の極性を、前のフレームにおける非表示領域１３の走査開始時の極性とは逆にする。すなわち、非表示領域１３の走査では、まずＦＲをローレベルにしたままにする（図３、図４における「次のフレーム」参照）。そして、非表示領域１３に属する行の走査を行っている間で、１回ＦＲを切り替えてＦＲをハイレベルにする。従って、非表示領域１３に属する行の走査を行う期間の前半で負極性駆動を行い、後半で正極性駆動を行うことになる。よって、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差は、非表示領域１３に属する行の走査を行う期間の前半でＶ_１となり、後半でＶ_２となる（図３における「次のフレーム」参照）。一方、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差は、非表示領域１３に属する行の走査を行う期間の前半でＶ_２となり、後半でＶ_１となる（図４における「次のフレーム」参照）。

上記の実施の形態によれば、図３および図４に示すように、表示領域１２の走査期間中では、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差、および第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差は、いずれもＶ_１，Ｖ_２を行毎に交互に繰り返すように変化する。従って、表示領域１２の走査期間中では、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との平均電位差と、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との平均電位差とはほぼ等しい。

また、非表示領域１３の走査期間中では、正極性駆動で駆動する選択行の数と、負極性駆動で駆動する選択行の数は、同数あるいはほぼ同数である。従って、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との電位差がＶ_１になる期間と、Ｖ_２になる期間とはほぼ等しい。同様に、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との電位差がＶ_１になる期間とＶ_２になる期間もほぼ等しい。よって、非表示領域１３の走査期間中において、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との平均電位差と、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との平均電位差とはほぼ等しくなる。

従って、１つのフレーム全体においても、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との平均電位差と、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との平均電位差とはほぼ等しくなる。このような隣り合う行同士における平均電位差の関係は、各フレームにおいてそれぞれ同様である。この結果、電極間に挟持される液晶に印加される平均電圧が、隣り合う行同士でほぼ等しくなり、横筋の発生が防止され、良好な表示品位をえることができる。

また、表示領域１２の走査ではライン反転を行っているので、表示領域１２に良好な画質で画像を表示できる。さらに、非表示領域１３の走査では、極性の反転を１回しか行っていないので、消費電力を低減することができる。

なお、上記の実施の形態では、非表示領域１３に属する行のうち正極性駆動で駆動する選択行の数と、負極性駆動で駆動する選択行の数とを同数またはできるだけ近い値にするため、非表示領域１３に属する行の数ｎが偶数である場合には、ｎ／２番目の行の選択が終了したタイミングでＦＲを切り替える。ｎが奇数である場合には、（ｎ＋１）／２番目の行の選択が終了したタイミングまたは｛（ｎ＋１）／２｝−１番目の行の選択が終了したタイミングでＦＲを切り替える。このようなタイミングでコントローラ１４がＦＲを切り替えることが最も好ましいが、上記タイミング以外のタイミングでＦＲを切り替えてもよい。例えば、非表示領域１３に属する行のうちの約１／３までの走査が終了したタイミングでＦＲを切り替えてもよい。このようなタイミングでＦＲを切り替えた場合には、非表示領域１３の走査期間中において、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との平均電位差と、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との平均電位差とに差が生じることになる。しかし、非表示領域の走査期間中での第Ｎ行の画素電極とコモン電極との平均電位差が常にＶ_１となり、非表示領域の走査期間中での第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との平均電位差が常にＶ_２となるような従来の駆動波形（図１１および図１２参照）よりは、第Ｎ行での平均電位差と第Ｎ＋１行での平均電位差との差は小さくなる。従って、横筋を低減する効果は得られる。

また、消費電力の低減の観点からは、上記の実施の形態のように、非表示領域１３に属する行の走査を行っている間で１回だけ極性を反転させることが好ましい。しかし、２回以上極性を反転させてもよい。このときにも、非表示領域１３の走査期間中において、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との平均電位差と、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との平均電位差とに差が生じる場合がある。しかし、図１１および図１２に示す従来の駆動方法よりは、第Ｎ行での平均電位差と第Ｎ＋１行での平均電位差との差は小さくなる。従って、横筋を低減する効果は得られる。ただし、非表示領域１３に属する行の走査を行っている間での極性反転回数は、ｎ−１未満とする。非表示領域１３に属する行の走査を行っている間でｎ−１回極性を反転させると、非表示領域１３の走査で行毎に極性を反転させることになり、表示領域１２と非表示領域１３とでそれぞれライン反転を行うことになる。すると、消費電力低減を図ることができないからである。よって、非表示領域１３に属する行の走査を行っている間での極性反転回数は、１回以上ｎ−１回未満とし、好ましくは１回とする。

なお、上記の実施の形態では、非表示領域１３の走査開始時の極性が第Ｎ行選択時の極性と同じになり、第Ｎ＋１行選択時の極性と異なる場合を例に説明した。非表示領域１３の走査開始時の極性が、第Ｎ行選択時の極性と異なり、第Ｎ＋１行選択時の極性と同じになるようにしてもよい。

上記の実施の形態において、各行を順次選択し、選択した行のゲート配線の電位をＶ_ｇＨに設定することによって、選択した行の画素電極とソース配線との間が導通状態になるようにＴＦＴを制御しているゲートドライバ１６が、スイッチング素子制御手段に相当する。また、画像を表示する表示領域１２が第１領域に相当し、画像を表示しない非表示領域１３が第２領域に相当する。また、ＦＲがハイレベルのときにコモン電極電位をＶ_ｃｏｍＬに設定し、選択行の画素電極電位をＶ_ｃｏｍＬ以上の電位に設定し、ＦＲがローレベルのときにコモン電極電位をＶ_ｃｏｍＨに設定し、選択行の画素電極電位をＶ_ｃｏｍＨ以下の電位に設定するゲートドライバ１６およびソースドライバ１７と、ＦＲを出力するコントローラ１４とが極性反転手段に相当する。

また、図３、図４、図１１および図１２に示すように、ある行が選択されたときに、その行の画素電極とコモン電極との電位差はＶ_１となるが、その後極性が反転するとＶ_２に減少する。そして、その行が選択されたときと同じ極性に戻ると、画素電極とコモン電極との電位差は再びＶ_１に戻る。本発明の発明者は、このように画素電極とコモン電極間の電位差が変化する理由について検討した。以下、その理由について説明する。

図５は、画素電極が形成する各種容量を示す説明図である。画素電極２とゲート配線５とによって寄生容量３１が形成される。寄生容量３１の値をＣ_ｇｄとする。また、画素電極２とソース配線４とによって寄生容量３２が形成される。寄生容量３２の値をＣ_ｄｓとする。また、各画素には補助容量３４が設けられる。補助容量３４の値をＣ_ｓとする。また、画素電極とコモン電極とに挟持される液晶層により形成される容量（液晶容量と記す。）３４が存在し、液晶容量３４の値をＣ_ｌｃとする。

図６は、ある行が選択されてその行の画素電極とコモン電極との電位差がＶ_１になったときと、その電位差がＶ_２に減少したときの電荷量を示すための説明図である。ここでは、図３に示す場合と同様に、行を選択したときの極性が正極性駆動である場合を例に説明する。なお、説明の便宜のため、フィードスルー電圧は考慮せずに説明する。

図６に示す実線は、図３と同様に画素電極の電位の変化を示す。また、破線は、コモン電極の電位の変化を示す。二点差線は、ゲート配線の電位（Ｖ_ｇＬ）を示す。点線はソース配線の電位（Ｖ_ｓ）を示す。

ある行が選択されたとき（図６（Ａ）参照）に、正極性駆動であるとすると、コモン電極の電位はＶ_ｃｏｍＬに設定される。また、その行の選択期間において、選択行の画素電極はＶ_ｓと等電位に設定される。この画素電極の電位をＶ_ｐｉｘ１とする。この画素電極電位とコモン電極電位との差がＶ_１となる。このとき、各容量に蓄積される電荷は、以下のようになる。寄生容量３１，３２に蓄積される電荷は、Ｃ_ｇｄ・（Ｖ_ｐｉｘ１−Ｖ_ｇＬ）＋Ｃ_ｄｓ・（Ｖ_ｐｉｘ１−Ｖ_ｓ）である。また、液晶容量３４および補助容量３３に蓄積される電荷は、（Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ）・（Ｖ_ｐｉｘ１−Ｖ_ｃｏｍＬ）である。従って、画素電極電位とコモン電極電位との差がＶ_１になるときに蓄積されている電荷の総量は、Ｃ_ｇｄ・（Ｖ_ｐｉｘ１−Ｖ_ｇＬ）＋Ｃ_ｄｓ・（Ｖ_ｐｉｘ１−Ｖ_ｓ）＋（Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ）・（Ｖ_ｐｉｘ１−Ｖ_ｃｏｍＬ）となる。

また、選択行が切り替えられると、極性も反転する。従って、コモン電極の電位はＶ_ｃｏｍＨに設定される（図６（Ｂ）参照）。このときの画素電極の電位をＶ_ｐｉｘ２とする。この画素電極電位とコモン電極電位との差がＶ_２となる。このとき、各容量に蓄積される電荷は、以下のようになる。寄生容量３１，３２に蓄積される電荷は、Ｃ_ｇｄ・（Ｖ_ｐｉｘ２−Ｖ_ｇＬ）＋Ｃ_ｄｓ・（Ｖ_ｐｉｘ２−Ｖ_ｓ）である。また、液晶容量３４および補助容量３３に蓄積される電荷は、（Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ）・（Ｖ_ｐｉｘ２−Ｖ_ｃｏｍＨ）である。従って、画素電極電位とコモン電極電位との差がＶ_２になるときに蓄積されている電荷の総量は、Ｃ_ｇｄ・（Ｖ_ｐｉｘ２−Ｖ_ｇＬ）＋Ｃ_ｄｓ・（Ｖ_ｐｉｘ２−Ｖ_ｓ）＋（Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ）・（Ｖ_ｐｉｘ２−Ｖ_ｃｏｍＨ）である。

また、電荷の総量は一定に保たれるので、Ｃ_ｇｄ・（Ｖ_ｐｉｘ１−Ｖ_ｇＬ）＋Ｃ_ｄｓ・（Ｖ_ｐｉｘ１−Ｖ_ｓ）＋（Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ）・（Ｖ_ｐｉｘ１−Ｖ_ｃｏｍＬ）＝Ｃ_ｇｄ・（Ｖ_ｐｉｘ２−Ｖ_ｇＬ）＋Ｃ_ｄｓ・（Ｖ_ｐｉｘ２−Ｖ_ｓ）＋（Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ）・（Ｖ_ｐｉｘ２−Ｖ_ｃｏｍＨ）という関係が成立する。この関係式より、Ｖ_ｐｉｘ２−Ｖ_ｐｉｘ１＝（Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ）・（Ｖ_ｃｏｍＨ−Ｖ_ｃｏｍＬ）／｛（Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ）＋Ｃ_ｇｄ＋Ｃ_ｄｓ｝という関係が導出できる。この値をΔ_ｐｉｘとする。

また、Ｖ_１−Ｖ_２＝（Ｖ_ｐｉｘ１−Ｖ_ｃｏｍＬ）−（Ｖ_ｐｉｘ２−Ｖ_ｃｏｍＨ）＝−Δ_ｐｉｘ＋（Ｖ_ｃｏｍＨ−Ｖ_ｃｏｍＬ）である。ここで、−Δ_ｐｉｘ＋（Ｖ_ｃｏｍＨ−Ｖ_ｃｏｍＬ）＞０であるので、極性が切り替わると、電位差Ｖ_１は、−Δ_ｐｉｘ＋（Ｖ_ｃｏｍＨ−Ｖ_ｃｏｍＬ）だけ低下し、Ｖ_２になる。再び極性が切り替わると、電荷量が一定なので電位差はＶ_１に戻る。

ここでは、ある行が選択されたときに、正極性駆動を行う場合を例に説明したが、ある行が選択されたときに負極性駆動を行う場合であっても同様に説明できる。

また、上記の実施の形態では、フィードスルー電圧を考慮せずに説明した。フィードスルー電圧は、ゲート配線の電位がＶ_ｇＨからＶ_ｇＬに降下するのに伴って、低下する画素電極電位の低下量である。図７は、フィードスルー電圧の導出を示す説明図である。図７に示す実線は、画素電極の電位の変化を示す。また、破線は、コモン電極の電位を示す。ただし、図７では極性の反転を考慮せずに、コモン電極の電位をＶ_ｃｏｍとして示している。二点鎖線は、ゲート配線の電位の変化を示している。点線は、ソース配線の電位の変化を示している。

ある行が選択され、その行のゲート配線の電位がＶ_ｇＨになったとする。すると、画素電極の電位は、そのときのソース配線の電位まで立ち上がる。画素電極の電位の立ち上がりが完了した状態で、画素電極の電位はＶ_ｓになっているとする（図７（Ａ）参照）。このとき、各容量に蓄積される電荷は、以下のようになる。寄生容量に蓄積される電荷は、Ｃ_ｇｄ・（Ｖ_ｓ−Ｖ_ｇＨ）である。また、液晶容量３４および補助容量３３に蓄積される電荷は、（Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ）・（Ｖ_ｓ−Ｖ_ｃｏｍ）である。従って、画素電極の電位がＶ_ｓになっているときに蓄積されている電荷の総量は、Ｃ_ｇｄ・（Ｖ_ｓ−Ｖ_ｇＨ）＋（Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ）・（Ｖ_ｓ−Ｖ_ｃｏｍ）である。

ゲート配線の電位がＶ_ｇＬに降下すると、フィードスルー電圧分だけ画素電極電位が低下する（図７（Ｂ）参照）。このときの画素電極電位をＶ_ｐｉｘとする。このとき、各容量に蓄積される電荷は、以下のようになる。寄生容量に蓄積される電荷は、Ｃ_ｇｄ・（Ｖ_ｐｉｘ−Ｖ_ｇＬ）である。また、液晶容量３４および補助容量３３に蓄積される電荷は、（Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ）・（Ｖ_ｐｉｘ−Ｖ_ｃｏｍ）である。従って、画素電極の電位がフィードする電圧分だけ低下したときに蓄積されている電荷の総量は、Ｃ_ｇｄ・（Ｖ_ｐｉｘ−Ｖ_ｇＬ）＋（Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ）・（Ｖ_ｐｉｘ−Ｖ_ｃｏｍ）である。

また、電荷の総量は一定に保たれるので、Ｃ_ｇｄ・（Ｖ_ｓ−Ｖ_ｇＨ）＋（Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ）・（Ｖ_ｓ−Ｖ_ｃｏｍ）＝Ｃ_ｇｄ・（Ｖ_ｐｉｘ−Ｖ_ｇＬ）＋（Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ）・（Ｖ_ｐｉｘ−Ｖ_ｃｏｍ）という関係が成立する。この関係式によりフィードスルー電圧に相当するＶ_ｓ−Ｖ_ｐｉｘは、Ｖ_ｓ−Ｖ_ｐｉｘ＝Ｃ_ｇｄ・（Ｖ_ｇＨ−Ｖ_ｇＬ）／（Ｃ_ｇｄ＋Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ）として導くことができる。このフィードスルー電圧をＶ_ｆと記すことにする。

なお、より正確には、寄生容量Ｃ_ｄｓや、ＴＦＴの導通状態および非導通状態による寄生容量Ｃ_ｇｄの変化等の影響も存在するが、上記のフィードスルー電圧の導出では、これらの要素は無視した。

図３に示した駆動波形において、フィードスルー電圧を考慮すると、第Ｎ行選択期間における画素電極の電位はＶ_ｓよりもＶ_ｆ低下した電位となる。従って、このときの画素電極とコモン電極との電位差は、より正確には、Ｖ_１−Ｖ_ｆ（＝Ｖ_１−Ｃ_ｇｄ・（Ｖ_ｇＨ−Ｖ_ｇＬ）／（Ｃ_ｇｄ＋Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ））と表される。また、極性が反転したときの画素電極とコモン電極との電位差は、より正確には、Ｖ_２−Ｖ_ｆと表される。

同様に、図４に示した駆動波形において、フィードスルー電圧を考慮すると、第Ｎ＋１行選択期間における画素電極の電位はＶ_ｓよりもＶ_ｆ低下した電位となる。従って、このときの画素電極とコモン電極との電位差は、より正確には、Ｖ_１＋Ｖ_ｆ（＝Ｖ_１＋Ｃ_ｇｄ・（Ｖ_ｇＨ−Ｖ_ｇＬ）／（Ｃ_ｇｄ＋Ｃ_ｌｃ＋Ｃ_ｓ））と表される。また、極性が反転したときの画素電極とコモン電極との電位差は、より正確には、Ｖ_２＋Ｖ_ｆと表される。

ただし、フィードスルー電圧を考慮した場合であっても、第Ｎ行の画素電極とコモン電極との平均電位差と、第Ｎ＋１行の画素電極とコモン電極との平均電位差とはほぼ等しくなる。すなわち、フィードスルー電圧が存在したとしても、横筋の発生は防止できる。

本発明による液晶表示装置が備える液晶パネルの構成例を示す説明図。 本発明による液晶表示装置の構成例を示すブロック図。 コントローラが出力する制御信号ＦＲ，ＬＰに基づく駆動波形の例を示す説明図。 コントローラが出力する制御信号ＦＲ，ＬＰに基づく駆動波形の例を示す説明図。 画素電極が形成する各種容量を示す説明図。 画素電極とコモン電極との電位差がＶ_１になったときと、その電位差がＶ_２に減少したときの電荷量を示すための説明図。 フィードスルー電圧の導出を示す説明図。 表示領域に画像を表示し、非表示領域に画像を表示していない状態の例を示す説明図。 従来の駆動方法における理想的な駆動波形の例を示す説明図。 従来の駆動方法における理想的な駆動波形の例を示す説明図。 従来の駆動方法における実際の駆動波形の例を示す説明図。 従来の駆動方法における実際の駆動波形の例を示す説明図。 ＴＦＴ液晶表示装置に使用されるＴＮ液晶のＶＴ特性を示す図。

符号の説明

１ スイッチング素子（ＴＦＴ）
２ 画素電極
３ コモン電極
４ ソース配線
５ ゲート配線
１１ 液晶パネル
１２ 表示領域
１３ 非表示領域
１４ コントローラ
１５ メモリ
１６ ゲートドライバ
１７ ソースドライバ

Claims (4)

1. マトリクス状に配置される画素電極と、画素電極に対向するコモン電極と、画素電極とコモン電極とに挟持される液晶層とを備え、１列におけるそれぞれの画素電極に接続されるソース配線を列毎に備え、画素電極とソース配線との間を導通状態または非導通状態に切り替えるスイッチング素子を画素電極毎に備え、各行を順次選択し、選択した行の画素電極とソース配線との間が導通状態になるようにスイッチング素子を制御するスイッチング素子制御手段を備えた液晶表示装置の駆動方法であって、
   画素電極が配置される領域を、画像を表示する第１領域と当該第１領域に属さない第２領域とに分割し、
   スイッチング素子制御手段が第１領域に属する各行を順次選択する間では、コモン電極の電位と選択された行の画素電極の電位の高低関係を示す極性を行毎に反転させ、
   スイッチング素子制御手段が第２領域に属する各行を順次選択する間では、第２の領域に属する行数をｎ（ｎ≧３）としたときに、前記極性を１以上ｎ−１未満の回数反転させる
   ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
2. スイッチング素子制御手段が第２領域に属する各行を順次選択する間では、極性を１回反転させる請求項１に記載の液晶表示装置の駆動方法。
3. ｎが偶数である場合には、スイッチング素子制御手段が第２領域に属する各行を順次選択する間で、ｎ／２番目の行の選択が終了したタイミングで極性を反転し、
   ｎが奇数である場合には、スイッチング素子制御手段が第２領域に属する各行を順次選択する間で、（ｎ＋１）／２番目または｛（ｎ＋１）／２｝−１番目の行の選択が終了したタイミングで極性を反転させる
   請求項２に記載の液晶表示装置の駆動方法。
4. マトリクス状に配置される画素電極と、画素電極に対向するコモン電極と、画素電極とコモン電極とに挟持される液晶層とを備え、１列におけるそれぞれの画素電極に接続されるソース配線を列毎に備え、画素電極とソース配線との間を導通状態または非導通状態に切り替えるスイッチング素子を画素電極毎に備え、各行を順次選択し、選択した行の画素電極とソース配線との間が導通状態になるようにスイッチング素子を制御するスイッチング素子制御手段を備えた液晶表示装置であって、
   画素電極が配置される領域は、画像を表示する第１領域と当該第１領域に属さない第２領域とに分割され、
   コモン電極の電位と選択された行の画素電極の電位の高低関係を示す極性を反転させる極性反転手段を備え、
   極性反転手段は、スイッチング素子制御手段が第１領域に属する各行を順次選択する間では前記極性を行毎に反転させ、スイッチング素子制御手段が第２領域に属する各行を順次選択する間では、第２の領域に属する行数をｎとしたときに、前記極性を１以上ｎ−１未満の回数反転させる
   ことを特徴とする液晶表示装置。

Images