JP2006039130A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチ絵素駆動を行う液晶表示装置において、横筋状の輝度ムラ発生を防止する。
【解決手段】各副絵素と信号線との間に接続されるスイッチング素子のゲートＯＦＦタイミングを、全ての補助容量配線における電位が等しくなる位相タイミングに一致させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特に、液晶表示装置のγ特性の視野角依存性を改善できるマルチ絵素駆動方式の液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、高精細、薄型、軽量および低消費電力等の優れた特長を有する平面表示装置であり、近年、表示性能の向上、生産能力の向上および他の表示装置に対する価格競争力の向上に伴い、市場規模が急速に拡大している。

従来一般的であったツイステッド・ネマティク・モード（ＴＮモード）の液晶表示装置は、正の誘電率異方性を持つ液晶分子の長軸を基板表面に対して略平行に配向させ、且つ、液晶分子の長軸が液晶層の厚さ方向に沿って上下の基板間で略９０度捻れるように配向処理が施されている。この液晶層に電圧を印加すると、液晶分子が電界に平行に立ち上がり、捻れ配向（ツイスト配向）が解消される。ＴＮモードの液晶表示装置は、電圧による液晶分子の配向変化に伴う旋光性の変化を利用することによって、透過光量を制御するものである。

ＴＮモードの液晶表示装置は、生産マージンが広く生産性に優れている。一方、表示性能とりわけ視野角特性の点で問題があった。具体的には、ＴＮモードの液晶表示装置の表示面を斜め方向から観測すると、表示のコントラスト比が著しく低下し、正面からの観測で黒から白までの複数の階調が明瞭に観測される画像を斜め方向から観測すると階調間の輝度差が著しく不明瞭となる点が問題であった。さらに、表示の階調特性が反転し、正面からの観測でより暗い部分が斜め方向からの観測ではより明るく観測される現象（いわゆる、階調反転現象）も問題であった。

近年、これらＴＮモードの液晶表示装置における視野角特性を改善した液晶表示装置として、インプレイン・スイッチング・モード（ＩＰＳモード）、マルチドメイン・バーティカル・アラインド・モード（ＭＶＡモード）、軸対称配向モード（ＡＳＭモード）等が開発されている。

これらの新規なモード（広視野角モード）の液晶表示装置は、いずれも視野角特性に関する上記の具体的な問題点を解決している。すなわち、表示面を斜め方向から観測した場合に表示コントラスト比が著しく低下したり、表示階調が反転するなどの問題は起こらない。

しかしながら、液晶表示装置の表示品位の改善が進む状況下において、今日では視野角特性の問題点として、正面観測時のγ特性と斜め観測時のγ特性が異なる点、すなわちγ特性の視角依存性の問題が新たに顕在化してきた。ここで、γ特性とは表示輝度の階調依存性であり、γ特性が正面方向と斜め方向で異なるということは、階調表示状態が観測方向によって異なることとなるため、写真等の画像を表示する場合や、またＴＶ放送等を表示する場合に特に問題となる。

γ特性の視野角依存性の問題は、ＩＰＳモードよりも、ＭＶＡモードやＡＳＭモードにおいて顕著である。一方、ＩＰＳモードは、ＭＶＡモードやＡＳＭモードに比べて正面観測時のコントラスト比の高いパネルを生産性良く製造することが難しい。これらの点から、特にＭＶＡモードやＡＳＭモードの液晶表示装置におけるγ特性の視角依存性を改善することが望まれる。

本願発明者は、上記γ特性の視角依存性を改善する方法として、特許文献１において、マルチ絵素駆動方式を提案している。先ずは、このマルチ絵素駆動方式について、図５ないし図７を参照して説明する。

マルチ絵素駆動とは、一つの表示絵素を、輝度の異なる２つ以上の副絵素で構成することによって視野角特性（γ特性の視角依存性）を改善する技術であるが、先ずは、その原理について簡単に説明する。

図５に、液晶表示パネルのγ特性（階調（電圧）−輝度比）を示す。図５における実線は、通常の駆動方式（一つの表示絵素が複数の副絵素に分割されない）において正面視におけるγ特性であり、この場合、最も正常な視認性が得られるものである。また、図５における破線は、通常の駆動方式において斜め方向からの視認（斜視）におけるγ特性であるが、この場合、正常な視認（すなわち正面視の視認）に対してズレが生じており、そのズレ量は、明輝度及び暗輝度を示す箇所で小さく、中間調を示す箇所で大きくなっていることが分かる。

マルチ絵素駆動方式では、１つの表示絵素において目標とする輝度を得ようとする場合に、輝度の異なる複数の副絵素において、その平均輝度が目標となる輝度になるように表示制御を行う。そして、マルチ絵素駆動方式においても正面視におけるγ特性は、通常の駆動方式を行う場合と同様に、最も正常な視認性が得られるように設定される（図５実線のγ特性と同一特性）。一方、マルチ絵素駆動方式における斜め方向からの視認性は、例えば、従来では輝度ズレの大きくなる中間調の目標輝度を得ようとする場合に、副絵素においては輝度ズレの小さい明輝度付近の領域及び暗輝度付近の領域の表示を行い、絵素全体としてはそれら副絵素の輝度の平均によって中間調輝度を得るため、輝度ズレが小さくなり、図５における一点鎖線に示すようなγ特性が得られる。

次に、マルチ絵素駆動を行う液晶表示装置の構成の一例を図６に示す。図６に示すように、一つの表示絵素に対応する絵素１０は、副絵素電極１８ａ、１８ｂを有する副絵素１０ａ、１０ｂに分割されており、副絵素１０ａ、１０ｂには、それぞれＴＦＴ（Thin Film Transistor）１６ａ、ＴＦＴ１６ｂ、および補助容量（ＣＳ）２２ａ、２２ｂが接続されている。尚、図６は一つの絵素を二つの副絵素に分割する際の絵素構造の１例、具体的には各副絵素の面積が略同一で且つ副絵素が縦方向に分割して配置された構造を示した図であるが、本発明の効果は図６の分割方法に限定されない。各副絵素の面積については図６の略同一の面積とする他に、各副絵素の面積を異ならせてもよい。具体的には、中間階調表示状態において輝度の高い副絵素の面積を輝度の低い副絵素の面積よりも小さくすることも、逆に輝度の高い副絵素の面積を輝度の低い副絵素の面積よりも大きくすることもできる。視野角特性改善の観点からは前者の方が好ましい。また、副絵素の配置については中間調表示時に輝度の異なる副絵素を上下に分割配置するのに代えて、絵素行の水平方向を基準軸とし、その軸に沿って配置するようにしてもよい。この場合、副絵素の表示極性の分布がドット反点状となるため表示品位の点で好ましい。図１０（ａ），（ｂ）に複数の絵素に渡る副絵素の配置例を示す。図１０（ａ），（ｂ）中の○は、表示輝度の高い副絵素を示し、○の中の＋、−の表記は絵素の電気的極性（対向電極の電位に対して絵素電極（副絵素電極）の電位が高い場合には＋、低い場合には−）を示している。

図１０（ａ）は図６の配置に従った場合であり、図１０（ｂ）は上述の好ましい配置に従った場合である。図１０（ａ）では中間調表示状態で輝度の高い副絵素は市松状に配置されており（絵素と輝度の高い副絵素の輝度の重心は一致していないが、画面内での分散性は高い状態で配置されており）、輝度の高い副絵素の内表示極性が＋或いは−何れかに注目すると行方向にライン状に配置されている。即ち、輝度の高い副絵素の配置はライン反転の状態を呈している。これに対して、図１０（ｂ）では、輝度の高い副絵素は絵素の中心に配置されており（絵素と輝度の高い副絵素の輝度の重心が一致しており）、さらに輝度の高い副絵素の表示極性もまた絵素の表示極性と同様のドット反転の形態を示している。これらの状況から、副絵素の配置に関しては図１０（ａ）よりも、図１０（ｂ）の方がより好ましいと考えられる。

さらに、副絵素の形状は長方形に限定されない。特に、ＭＶＡモードの場合にはリブ或いはスリットに沿って分割する構造、即ち三角形、ひし形等であっても良く、この場合パネル開口率の点で好ましい（図１０（ｃ）参照）。

ＴＦＴ１６ａおよびＴＦＴ１６ｂのゲ−ト電極は共通の（同一の）走査線１２に接続され、ソース電極は共通の（同一の）信号線１４に接続されている。補助容量２２ａ、２２ｂは、それぞれ補助容量配線（ＣＳバス・ライン）２４ａおよび補助容量配線２４ｂに接続されている。

補助容量２２ａおよび２２ｂは、それぞれ副絵素電極１８ａおよび１８ｂに電気的に接続された補助容量電極と、補助容量配線２４ａおよび２４ｂに電気的に接続された補助容量対向電極と、これらの間に設けられた絶縁層（不図示）によって形成されている。補助容量２２ａおよび２２ｂの補助容量対向電極は互いに独立しており、それぞれ補助容量配線２４ａおよび２４ｂから互いに異なる補助容量対向電圧が供給され得る構造を有している。

さらに、上記図６に示す液晶表示装置の駆動信号を図７に示す。図７において、（ａ）は信号線１４の電圧波形Ｖｓ、（ｂ）は補助容量配線２４ａの電圧波形Ｖｃｓａ、（ｃ）は補助容量配線２４ｂの電圧波形Ｖｃｓｂ、（ｄ）は走査線１２の電圧波形Ｖｇ、（ｅ）は副絵素電極１８ａの電圧波形Ｖｌｃａ、（ｆ）は、副絵素電極１８ｂの電圧波形Ｖｌｃｂをそれぞれ示している。また、図中の破線は、対向電極（図６では図示せず）における電圧波形ＣＯＭＭＯＮ（Ｖｃｏｍ）を示している。

先ず、時刻Ｔ１のとき、Ｖｇの電圧がＶｇＬからＶｇＨに変化することにより、ＴＦＴ１６ａとＴＦＴ１６ｂとが同時に導通状態（オン状態）となり、副絵素電極１８ａ、１８ｂに信号線１４の電圧Ｖｓが伝達され、副絵素１０ａ、１０ｂが充電される。同様にそれぞれの副絵素の補助容量２２ａ、２２ｂにも信号線１４からの充電がなされる。

次に、時刻Ｔ２のとき、走査線１２の電圧ＶｇがＶｇＨからＶｇＬに変化することにより、ＴＦＴ１６ａとＴＦＴ１６ｂとが同時に非導通状態（ＯＦＦ状態）となることで副絵素１０ａ、１０ｂおよび補助容量２２ａ、２２ｂへの充電が終了し、副絵素１０ａ、１０ｂ、補助容量２２ａ、２２ｂはすべて信号線１４と電気的に絶縁される。なお、この直後、ＴＦＴ１６ａ、ＴＦＴ１６ｂの有する寄生容量等の影響による引き込み現象のために、それぞれの副絵素電極１８ａ、１８ｂの電圧Ｖｌｃａ、Ｖｌｃｂは概ね同一の電圧Ｖｄだけ低下し、
Ｖｌｃａ＝Ｖｓ−Ｖｄ
Ｖｌｃｂ＝Ｖｓ−Ｖｄ
となる。また、このとき、それぞれの補助容量配線２４ａ、２４ｂの電圧Ｖｃｓａ、Ｖｃｓｂは、
Ｖｃｓａ＝Ｖｃｏｍ−Ｖａｄ
Ｖｃｓｂ＝Ｖｃｏｍ＋Ｖａｄ
である。

時刻Ｔ３では、補助容量２２ａに接続された補助容量配線２４ａの電圧ＶｃｓａがＶｃｏｍ−ＶａｄからＶｃｏｍ＋Ｖａｄに変化し、補助容量２２ｂに接続された補助容量配線２４ｂの電圧ＶｃｓｂがＶｃｏｍ＋ＶａｄからＶｃｏｍ−Ｖａｄに変化する。補助容量配線２４ａおよび２４ｂのこの電圧変化に伴い、それぞれの副絵素電極の電圧Ｖｌｃａ、Ｖｌｃｂは、
Ｖｌｃａ＝Ｖｓ−Ｖｄ＋２×Ｋ×Ｖａｄ
Ｖｌｃｂ＝Ｖｓ−Ｖｄ−２×Ｋ×Ｖａｄ
へ変化する。但し、Ｋ＝ＣＣＳ／（ＣＬＣ（Ｖ）＋ＣＣＳ）である。ここで、ＣＬＣ（Ｖ）は、副絵素１０ａ、１０ｂにおける液晶容量の静電容量値であり、ＣＬＣ（Ｖ）の値は、副絵素１０ａ、１０ｂの液晶層に印加される実効電圧（Ｖ）に依存する。また、ＣＣＳは、補助容量２２ａ及び２２ｂの静電容量値である。

時刻Ｔ４では、ＶｃｓａがＶｃｏｍ＋ＶａｄからＶｃｏｍ−Ｖａｄへ、ＶｃｓｂがＶｃｏｍ−ＶａｄからＶｃｏｍ＋Ｖａｄへ変化し、Ｖｌｃａ、Ｖｌｃｂもまた、
Ｖｌｃａ＝Ｖｓ−Ｖｄ＋２×Ｋ×Ｖａｄ
Ｖｌｃｂ＝Ｖｓ−Ｖｄ−２×Ｋ×Ｖａｄ
から、
Ｖｌｃａ＝Ｖｓ−Ｖｄ
Ｖｌｃｂ＝Ｖｓ−Ｖｄ
へ変化する。

時刻Ｔ５では、ＶｃｓａがＶｃｏｍ−ＶａｄからＶｃｏｍ＋Ｖａｄへ、ＶｃｓｂがＶｃｏｍ＋ＶａｄからＶｃｏｍ−Ｖａｄへ、２倍のＶａｄだけ変化し、Ｖｌｃａ、Ｖｌｃｂもまた、
Ｖｌｃａ＝Ｖｓ−Ｖｄ
Ｖｌｃｂ＝Ｖｓ−Ｖｄ
から、
Ｖｌｃａ＝Ｖｓ−Ｖｄ＋２×Ｋ×Ｖａｄ
Ｖｌｃｂ＝Ｖｓ−Ｖｄ−２×Ｋ×Ｖａｄ
へ変化する
Ｖｃｓａ、Ｖｃｓｂ、Ｖｌｃａ、Ｖｌｃｂは、上記Ｔ３、Ｔ５における変化を交互に繰り返す。前期Ｔ３、Ｔ５の繰り返しの間隔、あるいは位相は、液晶表示装置の駆動方法（極性反転方法等）や表示状態（ちらつき、表示のざらつき感等）を鑑みて適宜設定すればよい（例えば、上記Ｔ３、Ｔ５の繰り返し間隔としては０．５Ｈ、１Ｈ、或いは２Ｈ、４Ｈ、６Ｈ、８Ｈ、１０Ｈ、１２Ｈ、・・・等が設定できる（１Ｈは１水平書き込み時間））。この繰り返しは、次に絵素１０が書き換えられるとき、すなわちＴ１に等価な時間になるまで継続される。従って、それぞれの副絵素電極の電圧Ｖｌｃａ、Ｖｌｃｂの実効的な値は、
Ｖｌｃａ＝Ｖｓ−Ｖｄ＋Ｋ×Ｖａｄ
Ｖｌｃｂ＝Ｖｓ−Ｖｄ−Ｋ×Ｖａｄ
となる。

よって、副絵素１０ａ、１０ｂの液晶層に印加される実効電圧Ｖ１、Ｖ２は、
Ｖ１＝Ｖｌｃａ−Ｖｃｏｍ
Ｖ２＝Ｖｌｃｂ−Ｖｃｏｍ
すなわち、
Ｖ１＝Ｖｓ−Ｖｄ＋Ｋ×Ｖａｄ−Ｖｃｏｍ
Ｖ２＝Ｖｓ−Ｖｄ−Ｋ×Ｖａｄ−Ｖｃｏｍ
となる。

従って、副絵素１０ａおよび１０ｂのそれぞれの液晶層に印加される実効電圧の差ΔＶ１２（＝Ｖ１−Ｖ２）は、ΔＶ１２＝２×Ｋ×Ｖａｄとなり、副絵素１０ａおよび１０ｂのそれぞれに互いに異なる電圧を印加することができる。
特開２００４−６２１４６号（公開日平成１６年２月２６日） 特許第２９８３７８７号（公開日平成６年７月２２日）

しかしながら、上記従来の構成では、大型・高精細の液晶表示装置において、表示画面の全面に一定の階調（中間階調）を表示した場合に、横筋状の輝度ムラを発生するといった問題を生じる。この横筋状の輝度ムラの発生原因について、図８および図９を参照して説明すると以下のとおりである。

図８は、液晶表示装置における、駆動用ドライバと補助容量配線との配置関係を示す平面図である。

大型・高精細の液晶表示装置においては、図８に示すように、表示領域の走査線１２（図６参照）および信号線１４（図６参照）を駆動するために複数のゲートドライバ３０及びソースドライバ３２を用いることが一般的である。尚、図８においては、走査線１２および信号線１４の図示を省略している。

また、全ての補助容量配線２４ａは補助容量本線３４ａに接続されており、補助容量本線３４ａには数箇所の入力点より電圧Ｖｃｓａを入力される。この電圧Ｖｃｓａの入力点は、通常、分割配置されたゲートドライバ３０の間に設けられる。尚、図８においては、補助容量配線２４ａに対して、補助容量電圧Ｖｃｓａを印加するための構成を図示しているが、補助容量配線２４ｂに対しても、同様の構成によって補助容量電圧Ｖｃｓｂが印加される。

ここで、上記図８に示す構成では、電圧Ｖｃｓａの入力点（例えばＳ点）に近い補助容量配線２４ａ（例えばＡ点）に比べ、電圧Ｖｃｓａの入力点から遠い補助容量配線２４ａ（例えばＢ点）では、補助容量本線の有する電気抵抗および寄生容量による電気的負荷の影響が大きくなるために、図９に示すように、電圧波形の波形鈍りが大きくなる。尚、図９においては、実線が入力点(Ｓ点)に与えられる補助容量配線の駆動波形、破線が入力点に近い補助容量配線２４ａ（Ａ点）における電圧波形、一点鎖線が入力点から遠い補助容量配線２４ａ（Ｂ点）における電圧波形を示している。

そして、このように、各補助容量配線２４ａにおける電圧波形が入力点からの距離によって異なるものである場合、ＴＦＴのゲートがＯＦＦされるタイミングにおいて、各補助容量配線２４ａの電位が異なるものとなり、このことが横筋状の輝度ムラの発生原因とになる。その理由について以下に説明する。

前述の図７を用いた説明によればマルチ絵素駆動において液晶層に印加される電圧は信号線の電圧Ｖｓの他に補助容量配線Ｖｃｓａ或いはＶｃｓｂの影響も受ける。Ｖｃｓａ或いはＶｃｓｂの具体的な作用について再度示せば、次の通りである。

通常の液晶表示装置では、各絵素の液晶層容量はＴＦＴ素子を介して信号線の電圧が充電され、充電終了後は次の充電がなされるまで前期信号電圧の値を保持している。これに対して、マルチ絵素駆動の液晶表示装置では、充電終了後（ＴＦＴ素子がＯＦＦ状態となった後）、即ち図７の時刻Ｔ２以降ＣＳバスラインの電圧振動（Ｖｃｓａ或いはＶｃｓｂ）が補助容量を介して液晶容量の電圧を振動させるため、液晶容量の電圧はＣＳバスラインの電圧振動の影響をうける。ここで、重要なのは前記ＣＳバスラインの電圧振動にともなう液晶容量の電圧振動はＴＦＴ素子がＯＦＦ状態となった時刻、即ち図７の時刻Ｔ２でのＣＳバスラインの電圧を基準として、この基準電圧に対するＣＳバスライン電圧の増減（振動）が時刻Ｔ２での液晶容量の電圧（厳密には、信号線からの充電圧からＶｄを減じた電圧）に重畳されることである。即ち、マルチ絵素駆動においてＣＳバスラインの電圧振動が液晶容量の電圧に与える影響はＴＦＴ素子がＯＦＦ状態となった時刻、即ち図７の時刻Ｔ２でのＣＳバスラインの電圧に依存しているということである。よって、ＴＦＴのゲートがＯＦＦされるタイミングにおいて、各補助容量配線２４ａの電位が異なる場合、液晶容量の電圧に与えるＣＳバスラインの振動電圧の影響が異なることとなり、結果、液晶層に印加される電圧が異なるために横筋状の輝度ムラが発生することになる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、マルチ絵素駆動を行う液晶表示装置において、横筋状の輝度ムラ発生を防止することにある。

本発明に係る液晶表示装置は、上記課題を解決するために、１つの表示絵素が、それぞれが異なる輝度にて表示可能な複数の副絵素に分割されている液晶表示装置において、
１つの表示絵素内に含まれる各副絵素は、それぞれが独立して電圧信号を印加可能な補助容量配線に接続されており、これらの補助容量配線への印加電圧を異ならせることで、各副絵素の輝度を異ならせるものであると共に、各副絵素と信号線との間に接続されるスイッチング素子のＯＦＦタイミングは、全ての補助容量配線（図８に示すＡ点及びＢ点）における電位が等しくなる位相タイミングに一致させられることを特徴としている。

上述する、１つの表示絵素がそれぞれが異なる輝度にて表示可能な複数の副絵素に分割されている液晶表示装置（マルチ絵素駆動）では、１つの表示絵素内に含まれる各副絵素は、それぞれが独立して電圧信号を印加可能な補助容量配線に接続されており、これらの補助容量配線への印加電圧を異ならせることで、各副絵素の輝度を異ならせるようになっている。しかしながら、上記補助容量配線における電圧波形は、印加される電圧信号の入力点（通常、数箇所）からの距離によって信号の鈍りに差が生じる。このため、各副絵素と信号線との間に接続されるスイッチング素子をＯＦＦする時点（すなわち、各絵素が信号線と遮断され、絵素への充電量が決定する時点）での補助容量配線の電位のばらつきが、各絵素への充電量のばらつきを生じさせ、横筋状の輝度ムラの原因となっていた。

これに対し、上記の構成によれば、各副絵素と信号線との間に接続されるスイッチング素子のＯＦＦタイミングは、全ての補助容量配線における電位が等しくなる位相タイミングに一致させられることにより、各走査ラインに接続される絵素の充電量のばらつきをなくすことができ、上記輝度ムラの発生を防止することができる。

また、上記液晶表示装置において、上記補助容量配線に印加される電圧信号は、４値信号であることが好ましく、さらには、ＶＨＨ＞ＶＨ＞ＶＬ＞ＶＬＬの関係を満たす４値の電圧ＶＨＨ，ＶＨ，ＶＬＬ，ＶＬがこの順序で周期的に変化する信号であることがより好ましい。

上記の構成によれば、全ての補助容量配線における電位が等しくなる位相タイミング付近、すなわち、電圧波形の鈍りの小さい補助容量配線における電圧波形と電圧波形の鈍りの大きい補助容量配線における電圧波形との交点付近において、電圧の変位を緩やかにすることができる。これにより、各副絵素と信号線との間に接続されるスイッチング素子のＯＦＦタイミングのタイミングマージンを広く取ることができ、そのタイミング制御が容易になる。

本発明によれば、マルチ絵素駆動を行う液晶表示装置において、補助容量配線における電圧波形の鈍り方の差に起因する、各絵素への充電量のばらつきを防止し、横筋状の輝度ムラを防止することができる。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１に基づいて説明すると以下の通りである。尚、本実施の形態に係る液晶表示装置はマルチ絵素駆動を行うものであるが、その駆動信号に特徴があるものであり、装置の構成自体は従来の液晶表示装置の構成（すなわち図６および図８に示す構成）と同じものとすることができる。このため、本実施の形態では、液晶表示装置の構成は図６および図８に示される構成と同じであるとし、これらの図面の参照符号を用いて説明を行う。

先ず、本実施の形態に係る液晶表示装置の駆動信号において、上述した図７に示す駆動信号と異なる点は、走査線１２における走査信号（電圧波形Ｖｇ）のＯＦＦタイミングを基準として、補助容量配線２４ａおよび２４ｂへの入力信号（電圧波形ＶｃｓａおよびＶｃｓｂ）の位相を制御する点にある。すなわち、図７（ａ）に示す信号線１４の電圧波形Ｖｓ、図７（ｄ）に示す走査線１２の電圧波形Ｖｇの関係は従来と同じである。

本実施の形態の係る液晶表示装置において、横筋状の輝度ムラ発生の防止手法を、図１を参照して以下に説明する。図１において、（ａ）は、入力点（図８、Ｓ点）に与えられる補助容量配線の駆動波形（図中、実線にて示す）、入力点に近い補助容量配線２４ａ（図８、Ａ点）における電圧波形（図中、破線にて示す）、および入力点から遠い補助容量配線２４ａ（図８、Ｂ点）における電圧波形（図中、一点鎖線にて示す）を示している。また、図１において、（ｂ）は比較のために示した走査信号であって図７（ｄ）のＶｇに対応している。（ｃ）は（ｂ）の走査信号でＴＦＴ素子がＯＦＦされた場合に、（ａ）の破線、或いは一点鎖線で示す補助容量配線の振動電圧が液晶層の絵素電極に重畳される電圧波形であって、図７の（ｆ）に対応している。（ｄ）は、本実施の形態に係る液晶表示装置の走査信号である。（ｅ）は（ｄ）の走査信号でＴＦＴ素子がＯＦＦされた場合に、（ａ）の破線、或いは一点鎖線で示す補助容量配線の振動電圧が液晶層の絵素電極に重畳される電圧波形であって、図７の（ｆ）に対応している。

尚、図１では便宜上、一つの補助容量電圧波形に対して２種類の走査線信号波形を示したが、実際の液晶表示装置では走査信号波形は信号線電圧波形Ｖｓに連動して決定されるものであり、走査信号波形を変更することはできない。従って、前述した走査信号のＯＦＦタイミングを基準とした補助容量配線の電圧波形の位相の最適化を行う際には補助容量配線の電圧の位相を変更して行う。

先ずは、図１（ｂ）に示す走査信号によって駆動制御を行った場合について考察する。図１（ｂ）に示す走査信号を用いた場合、ある走査線１２における走査信号をＯＦＦすることにおいて、この走査線１２に接続される全ての絵素は信号線１４から遮断され、充電量が決定される。また、この走査信号のＯＦＦタイミングにおいては、入力点に近い補助容量配線２４ａと入力点から遠い補助容量配線２４ａとでは、その電位がＶαだけ異なっている。このとき、図１（ｃ）によれば補助容量配線の振動電圧が重畳された後の絵素電極の実効電圧もまた、破線（入力点に近い補助容量配線２４ａに対応する絵素電極の電圧）と一点鎖線（入力点から遠い補助容量配線２４ａに対応する絵素電極の電圧）とでは、その実効的な電圧（各々破線及び一点鎖線の直線で示す電圧）値がＶαだけ異なっている。よって、補助容量配線の電位の違いＶαは、各走査ラインに接続される副絵素の液晶容量に印可される電圧差、即ち副絵素の輝度差として反映されるため、横筋状の輝度ムラの原因となる。

一方、図１（ａ）においても示されているように、入力点に近い補助容量配線２４ａにおける電圧波形（破線）と、入力点から遠い補助容量配線２４ａにおける電圧波形（一点鎖線）とには、各反転周期の間に１箇所の交点、即ち前記Ｖαがゼロとなるタイミングが存在する。そして、本実施の形態に係る液晶表示装置では、図１（ｄ）に示すように、これらの電圧波形の交点、すなわち、補助容量配線の電位が等しくなる位相タイミングを、各走査信号のＯＦＦタイミングに一致させることを特徴としている。このとき、図１（ｅ）によれば補助容量配線の振動電圧が重畳された後の絵素電極の実効電圧は破線（入力点に近い補助容量配線２４ａに対応する絵素電極の電圧）及び一点鎖線（入力点から遠い補助容量配線２４ａに対応する絵素電極の電圧）のようになり、その実効的な電圧（各々破線及び一点鎖線の直線で示す電圧（両直線は重なっている））値は一致する。然るに、前記横筋状の輝度ムラは発生しない。

以上のように、本発明に係る液晶表示装置では、図１（ａ）および（ｃ）に示す関係のように、走査信号のＯＦＦタイミングを補助容量配線の電位が等しくなる位相タイミングに一致させることによって、各走査ラインに接続される副絵素の液晶容量に印可される電圧差をなくすことができ、横筋状の輝度ムラの発生を防止することができる。

〔実施の形態２〕
本発明の変形例を実施の形態２において説明する。上記実施の形態１では、補助容量配線を駆動するための信号において２値の振動電圧を用い、その振動の位相を制御しているが、この構成を実際の液晶表示装置に適用するにあたっては、以下のような課題が存在する。

すなわち、図１（ａ）から明らかなように、入力点に近い補助容量配線２４ａにおける電圧波形（破線）と、入力点から遠い補助容量配線２４ａにおける電圧波形（一点鎖線）との交点付近においては、電圧波形の傾斜が大きい。この場合、走査信号の立下りによるＴＦＴのゲートＯＦＦタイミングが上記交点から少しでもずれると、各補助容量配線において電位の差が発生し、結果、横筋状のムラが発生する。即ち、補助容量配線の電位が等しくなる位相タイミングを制御するためのタイミングマージンが極めて狭い。具体的に、発明者等が大型高精細の液晶表示装置を用いて検討した結果では、上記輝度ムラを解消できるタイミングのタイミングマージンは０．１２μｓ程度であった。

このように補助容量配線の電位が等しくなる位相タイミングのタイミングマージンが極めて狭い場合、各液晶表示装置の特性ばらつきを考慮すると、ゲートＯＦＦタイミングを上記タイミングマージン内に合わせ込むための調整工程が不可欠となり、生産性を低下させるといった問題が生じる。また、補助容量配線の電位が等しくなる位相タイミングを上記タイミングマージン内に調整した後でも、装置の使用環境（温度等）によって前記タイミングが変動し、輝度ムラの発生が防止しきれなくなるといった可能性もある。

これに対し、本実施の形態２に係る液晶表示装置は、輝度ムラを解消できるゲートＯＦＦタイミングのタイミングマージンを広げることで、上記不具合を解消するための構成に特徴を有するものである。このため、本実施の形態２に係る液晶表示装置では、図２に示すように、補助容量配線を駆動するための信号において４値の振動電圧を用いることを特徴とする。すなわち、本実施の形態２では、補助容量配線を駆動するための信号は、ＶＨＨ，ＶＨ，ＶＬＬ，ＶＬ（ＶＨＨ＞ＶＨ＞ＶＬ＞ＶＬＬ）の４値が、この順序で変化するものである。尚、図２においても、入力点（図８、Ｓ点）に与えられる補助容量配線の駆動波形を実線にて示し、入力点に近い補助容量配線２４ａ（図８、Ａ点）における電圧波形を破線にて示し、入力点から遠い補助容量配線２４ａ（図８、Ｂ点）における電圧波形を一点鎖線にて示す。

補助容量配線を駆動するための信号を、上記図２に示すような４値信号とした場合、入力点（図８、Ｓ点）に近い補助容量配線２４ａ（図８、ａ点）における電圧波形と入力点から遠い補助容量配線２４ａ（図８、ｂ点）における電圧波形との交点を、電圧ＶＨＨとＶＨとの間、および電圧ＶＬＬとＶＬとの間に設定することができる。

なぜならば、入力点に近い側の補助容量配線２４ａの電圧波形の変化は入力点に遠い側の補助容量配線２４ａの電圧変化に比べて急峻であり、単位時間当たりの電圧の立ち上がり量、立下り量のいずれも大きい。したがって、ＶＬからＶＨＨへの電圧変化（立ち上がり方向の電圧変化）が終了する時点では入力点に近い側の補助容量配線２４ａの電圧波形（図中破線で表示）が入力点から遠い補助容量配線２４ａ（図中一点鎖線で表示）よりも高い電圧まで到達し、その後ＶＨＨからＶＨへの電圧変化（立下り方向の変化）が終了する時点では入力点に近い側の補助容量配線２４ａの電圧波形（図中破線で表示）を入力点から遠い補助容量配線２４ａ（図中一点鎖線で表示）よりも低い電圧まで到達させることができる。即ち、ＶＨＨからＶＨへの電圧変化（立下り変化）の過程で入力点から遠い側の補助容量配線２４ａ（図中一点鎖線で表示）と入力点に近い側の補助容量配線２４ａとの電圧波形（図中破線で表示）が交差する。そして、この交点付近においては、電圧波形の傾斜が図１に示すような２値信号を用いる場合に比べて小さくなり、ゲートＯＦＦタイミングを制御するためのタイミングマージンが広くなる。

なぜならば、マルチ絵素駆動において液晶層へ印可される電圧に対する補助容量配線上の振動電圧波形の影響を一定とした場合、図９に示した２値信号波形での電圧変化量(振幅)に比べて、図２に示す４値波形を用いた場合のＶＨＨからＶＨへの電圧変化が(前記破線と一点鎖線の電圧波形の交差点を生じる電圧変化領域の電圧変化量)が小さい。然るに、前記電圧波形の交差点付近の時刻での電圧の傾斜は、図９の２値信号波形を用いるものに比して図２の４値波形を用いるものの方が緩やかとなる。

本願発明者が、前記実施の形態１と同一の大型高精細の液晶表示装置を用いて、且つ同一の評価基準で検討を行った結果、輝度ムラを解消できるタイミングマージンは、実施形態1の２値信号を用いる場合の０．１２μｓに比べて１０倍程度広い１．２μｓ程度まで広がることが確認された。

このように、本実施の形態２に係る液晶表示装置では、タイミングマージンを広くすることで、補助容量配線の電位が等しくなる位相タイミングを上記タイミングマージン内に合わせ込むための調整工程を省略でき、生産性の低下といった問題を回避できる。装置の使用環境（温度等）によって充電特性等が変動しても、輝度ムラの防止効果を損なわないようにすることができる。

以下に、上記駆動波形の好適例についてさらに詳細に説明する。図３に示すように、本実施の形態２において、補助容量配線の駆動信号における電圧ＶＬから電圧ＶＨＨへの立ち上がりの電位変化量をＲ１、電圧ＶＨから電圧ＶＬＬへの立ち下がりの電位変化量をＤ１、電圧ＶＨＨから電圧ＶＨへの立ち下がりの電位変化量をＤ２（＜Ｄ１）、電圧ＶＬＬから電圧ＶＬへの立ち上がりの電位変化量をＲ２（＜Ｒ１）とする。尚、電位変化量Ｒ１，Ｒ２，Ｄ１，Ｄ２は、電位変化の前後における電位差の絶対値を示すものとする。

ここで、本発明の効果を定量的に評価する指標としてＤ２／Ｒ１を用いる。尚、本実施の形態では、Ｒ１とＤ１との電圧変化量は等しいものとし、Ｒ２とＤ２との電圧変化量は等しいものとした。また、従来の２電位波形の場合には、Ｒ２およびＤ２はそれぞれ０であるとしてＤ２／Ｒ１（＝Ｒ２／Ｄ１）＝０とした。また、上記指標であるＤ２／Ｒ１を決定したとしても、Ｒ１，Ｒ２，Ｄ１，Ｄ２の値は一意に決まるものではないため、振幅４Ｖｐｐの２電位波形を用いた場合に６４／２５５の輝度が同一となるように、即ち補助容量配線の振幅波形の重畳による絵素電圧変化量が一定となるように調整した。無論、スジ状輝度ムラの評価も６４／２５５階調にて行った。さらに、４値電圧波形におけるＶＨＨ、ＶＨ、ＶＬ、ＶＬＬの各電圧の印加時間は何れも同一の時間とした。

図３は、上記指標Ｄ２／Ｒ１と、輝度ムラを防止できるタイミングマージンとの関係を示すグラフである。このグラフは、指標Ｄ２／Ｒ１を変化させた複数種類の信号にて実験的に求めた結果を示すグラフであり、輝度ムラの防止は表示画面の目視結果によって判断した。

図３より、指標Ｄ２／Ｒ１を大きくすることにより、輝度ムラを防止できるタイミングマージンが広くなっていることが分かる。すなわち、タイミングマージンができる限り広くためには、指標Ｄ２／Ｒ１の値を適切に設定することが有効であることが示唆される。具体的には、Ｄ２／Ｒ１の値が０以上で効果があり、０．２以上でその効果が顕著となり、０．５以上で大きな効果が得られることがわかる。発明者等の実験ではＤ２／Ｒ１を０〜０．６の範囲で変化させて実験を行った（図中●が実験点）、この範囲で最大の効果が得られたのはＤ２／Ｒ１＝０．６であった。尚、実験でＤ２／Ｒ１を０〜０．６の範囲としたのは駆動回路の出力電圧の範囲に依存するものであって、本発明にかかわる本質的な制限によるものではない。

尚、図３においては、実際に実験を行った指標Ｄ２／Ｒ１の範囲（図中、●で示す）では、指標Ｄ２／Ｒ１を大きくすることでタイミングマージンが広くなっているが、指標Ｄ２／Ｒ１をさらに大きくした場合には、タイミングマージンが小さくなることが予想される。なぜならば、Ｄ２／Ｒ１の値が大きくなるとＤ２（或いはＲ２）による電圧変化量が大きくなり、図２に示した破線と一点鎖線との交点付近の波形の傾斜が再び急峻になると予測されるからである。

図４には、図３の実験において補助容量配線の振幅波形の重畳による絵素電圧変化量が一定となるように調整した際のＶＨＨ、ＶＨ、ＶＬ、ＶＬＬの値を示してある。図４によれば、本発明の効果が得られる条件であるＶＨＨ＞ＶＨ＞ＶＬ＞ＶＬＬなる関係が成立するのはＤ２／Ｒ１の値が概ね０〜１の範囲である。

しかるに、図３及び図４の結果から、本発明の効果が得られるのはＤ２／Ｒ１の値が０以上１以下であり、本発明の効果が顕著に得られるのはＤ２／Ｒ１の値が０．２以上１以下であり、本発明のより著しい効果がえられるのはＤ２／Ｒ１の値が０．５以上１以下であることがわかる。

尚、本実施形態では４値電圧波形におけるＶＨＨ、ＶＨ、ＶＬ、ＶＬＬの各電圧の印加時間は何れも同一の時間としたが、本発明の効果はこれに制限されるものではない。但し、ＶＨＨ、ＶＨ、ＶＬ、ＶＬＬの各電圧の印加時間は何れも同一の時間とする、即ち補助容量配線２４ａとの電圧波形がＲ１（或いはＤ１）の電圧変化に応答する時間とＤ２（或いはＲ２）に応答する時間を等しくすることが、好ましい条件である。以下、図４を参照しつつ、その理由について示す。Ｒ１（或いはＤ１）の電圧変化に応答する時間がＤ２（或いはＲ２）に応答する時間に比して短かくなると、Ｒ１（或いはＤ１）による電圧変化により補助容量配線上の電圧がＶＨ以上（或いはＶＬ以下）の電圧まで到達しない事態が発生し、この場合には本発明の作用であるＤ２（或いはＲ２）の電圧変化に応答する際に入力点に近い側の補助容量配線２４ａの電圧波形（図中破線で表示）が入力点から遠い補助容量配線２４ａ（図中一点鎖線で表示）が交差するといった現象が生じなくなる。逆に、Ｄ２（或いはＲ２）の電圧変化に応答する時間がＲ１（或いはＤ１）に応答する時間に比して短かい場合には、補助容量配線上の電圧がＤ２（或いはＲ２）による電圧変化に応答する時間が短くなるため、本発明の作用であるＤ２（或いはＲ２）の電圧変化に応答する際に入力点に近い側の補助容量配線２４ａの電圧波形（図中破線で表示）が入力点から遠い補助容量配線２４ａ（図中一点鎖線で表示）が交差するといった現象が生じなくなる。よって、本発明ではＶＨＨ、ＶＨ、ＶＬ、ＶＬＬの各電圧の印加時間は何れも同一の時間とする、即ち補助容量配線２４ａとの電圧波形がＲ１（或いはＤ１）の電圧変化に応答する時間とＤ２（或いはＲ２）に応答する時間を等しくすることが好ましい。

尚、本発明に係る液晶表示装置において、副絵素の分割数は２つに限定されるものではなく、３つ以上でも良い。また、副絵素の形状や分割における面積比も特に限定されるものではない。例えば、表示画面の画質においては、副絵素の形状は矩形形状でないことが好ましい場合もあり、視野角改善の効果においては、分割比は均等分割とするよりも表示輝度の高い絵素の面積を小さくする分割とするほうが好ましい。

本発明の実施形態を示すものであり、図１（ａ）は補助容量配線への印加電圧信号および電圧波形を示し、図１（ｂ）は比較のための走査信号を示し、図１（ｃ）は本発明の走査信号を示す。 補助容量配線への印加電圧信号を４値信号とした場合の、上記印加電圧信号と補助容量配線における電圧波形の鈍り具合を示す波形図である。 指標Ｒ２／Ｒ１と、輝度ムラを防止できるタイミングマージンとの関係を示すグラフである。 指標Ｒ２／Ｒ１と、図３の実験において補助容量配線の振幅波形の重畳による絵素電圧変化量が一定となるように調整した際のＶＨＨ、ＶＨ、ＶＬ、ＶＬＬとの関係を示すグラフである。 通常駆動とマルチ絵素駆動とにおける階調−輝度特性を示すグラフである。 マルチ絵素駆動を行う液晶表示装置の絵素構造を示す図である。 マルチ絵素駆動を行う液晶表示装置において、従来の駆動信号を示すの波形図である。 マルチ絵素駆動を行う液晶表示装置において、補助容量配線の配設構成を示す平面図である。 補助容量配線における電圧波形の鈍り具合を示す波形図である。 図１０（ａ），（ｂ）は複数の絵素に渡る副絵素の配置例、図１０（ｃ）副絵素の形状例を示す平面図である。

符号の説明

１０ 絵素（表示絵素）
１０ａ，１０ｂ 副絵素
１２ 走査線
１４ 信号線
１６ａ，１６ｂ ＴＦＴ（スイッチング素子）
２４ａ，２４ｂ 補助容量配線
３４ａ 補助容量本線

Claims (11)

1. １つの表示絵素が、それぞれが異なる輝度にて表示可能な複数の副絵素に分割されている液晶表示装置において、
   １つの表示絵素内に含まれる各副絵素は、それぞれが独立して電圧信号を印加可能な補助容量配線に接続されており、これらの補助容量配線への印加電圧を異ならせることで、各副絵素の輝度を異ならせるものであると共に、
   各副絵素と信号線との間に接続されるスイッチング素子のＯＦＦタイミングは、全ての補助容量配線における電位が等しくなる位相タイミングに一致させられることを特徴とする液晶表示装置。
2. １つの表示絵素が、それぞれが異なる輝度にて表示可能な複数の副絵素に分割されている液晶表示装置において、
   １つの表示絵素内に含まれる各副絵素は、それぞれが独立して電圧信号を印加可能な補助容量配線に接続されており、これらの補助容量配線への印加電圧を異ならせることで、各副絵素の輝度を異ならせるものであると共に、
   補助容量配線に印加される電圧信号は、４値信号であることを特徴とする液晶表示装置。
3. 上記補助容量配線に印加される電圧信号は、ＶＨＨ＞ＶＨ＞ＶＬ＞ＶＬＬの関係を満たす４値の電圧ＶＨＨ，ＶＨ，ＶＬＬ，ＶＬがこの順序で周期的に変化する信号であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置
4. 前記信号においてＶＨＨ，ＶＨ，ＶＬＬ，ＶＬの各々電圧を呈する時間を各々ＴＨＨ，ＴＨ，ＴＬＬ，ＴＬとする時、ＴＨＨ＝ＴＨ＝ＴＬＬ＝ＴＬなる関係が成立する請求項３に記載の液晶表示装置。
5. ｜ＶＨＨ−ＶＬ｜＝Ｒ１、｜ＶＨＨ−ＶＨ｜＝Ｄ２、｜ＶＨ−ＶＬＬ｜＝Ｄ１、｜ＶＬ−ＶＬＬ｜＝Ｒ２とする時、Ｄ２／Ｒ１＝Ｒ２／Ｄ１なる関係を満足する請求項３に記載の液晶表示装置。
6. ｜ＶＨＨ−ＶＬ｜＝Ｒ１、｜ＶＨＨ−ＶＨ｜＝Ｄ２とする時、０＜Ｄ２／Ｒ１＜１なる関係を満足する請求項３に記載の液晶表示装置。
7. ｜ＶＨＨ−ＶＬ｜＝Ｒ１、｜ＶＨＨ−ＶＨ｜＝Ｄ２とする時、０．２＜Ｄ２／Ｒ１＜１なる関係を満足する請求項３に記載の液晶表示装置。
8. ｜ＶＨＨ−ＶＬ｜＝Ｒ１、｜ＶＨＨ−ＶＨ｜＝Ｄ２とする時、０．５＜Ｄ２／Ｒ１＜１なる関係を満足する請求項３に記載の液晶表示装置。
9. ｜ＶＬ−ＶＬＬ｜＝Ｒ２、｜ＶＨ−ＶＬＬ｜＝Ｄ１とする時、０＜Ｒ２／Ｄ１＜１なる関係を満足する請求項３に記載の液晶表示装置。
10. ｜ＶＬ−ＶＬＬ｜＝Ｒ２、｜ＶＨ−ＶＬＬ｜＝Ｄ１とする時、０．２＜Ｒ２／Ｄ１＜１なる関係を満足する請求項３に記載の液晶表示装置。
11. ｜ＶＬ−ＶＬＬ｜＝Ｒ２、｜ＶＨ−ＶＬＬ｜＝Ｄ１とする時、０．５＜Ｒ２／Ｄ１＜１なる関係を満足する請求項３に記載の液晶表示装置。

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