JP2006171084A - 液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 アクティブ駆動を行う液晶表示装置のトランジスタ（ＴＦＴ）にかかる電圧を低減し、液晶駆動装置の信頼性および駆動素子、液晶の選択の自由度を向上する。
【解決手段】 コモン電極と画素電極の間の液晶層に液晶駆動電圧が印加され、前記コモン電極の電圧（Ｖｃｏｍ）の極性が周期的に反転される、アクティブ駆動の液晶表示装置において、前記コモン電極の電圧（Ｖｃｏｍ）の極性が反転される前に、前記画素電極の電圧（Ｖｅｄ）が、前記コモン電極の電圧の極性の反転前の極性と同じであって、０≦｜Ｖｅｄ｜≦２｜Ｖｃｏｍ｜の所定の電圧に変更されることを特徴とする液晶表示装置。
【選択図】 図５

Description

本発明は、液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法に関する。

液晶表示装置は薄型化が容易であり、また消費電力が少ない特長を有しているため、様々な分野において広く普及している。

このような液晶表示装置において、コントラストに優れた高画質な画像表示を行うためには、各画素にアクティブ回路素子であるＴＦＴ（Thin Film Transistor、薄膜トランジスタ）を設け、それにより液晶に印加する電圧を制御する、いわゆるアクティブ駆動を行うことが好ましく、例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置は、近年広く用いられるようになっている。

例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置では、画素ごとに独立に設けられた画素電極と、全画素に共通に設けられたコモン電極を介して液晶に電圧を印加し、当該電圧に応じて当該液晶の光の透過率または反射率を制御して画像を表示する。

この場合、液晶に同じ極性の電圧を印加し続けると液晶が劣化するため、液晶の劣化を防止するために、液晶に印加される電圧の極性を正負反転させる、いわゆる反転駆動法が用いられることが多い。

前記反転駆動法は様々な方法があるが、例えば、画像表示の一単位であるフィールド（またはフレームと呼ぶ場合もある）ごとにコモン電極に印加する電圧（コモン電圧）を反転するコモン反転駆動法がある。前記コモン反転駆動法は、駆動回路の駆動電圧範囲を狭くすることが可能であり、回路素子選択の自由度が増し、また、回路の消費電力もある程度を抑制できるため、広く用いられる方法のひとつとなっている。

一方、今後の液晶表示装置として、折り曲げが可能なフレキシブルな表示装置が着目されており、例えば従来のガラス基板に換わって、フィルムなどのフレキシブルな材料を用いた表示装置の開発が進んでいる（例えば特許文献１参照）。しかし、これに用いる液晶は一般の液晶より駆動電圧が高い場合がある。
特開２０００−１２２０４３号公報

しかし、上記のコモン反転駆動法を用いて液晶表示装置を駆動した場合、瞬間的に画素に設けられたＴＦＴに高電圧が印加されてしまう場合があり、例えばＴＦＴのゲート電極とソース電極の間や、ソース電極とドレイン電極の間に、液晶を駆動する電圧の２倍程度の電圧が印加されてしまう場合がある。そのため、ＴＦＴや液晶の仕様によっては、当該ＴＦＴに損傷を与える可能性があると考えられる。

例えば、上記のフレキシブルな表示装置の場合、アクティブ駆動させるためのＴＦＴには、半導体材料として有機材料が用いられる場合があり、従来のシリコン系の材料を用いたＴＦＴに比べて動作の最大許容電圧が低くなってしまう場合がある。このため、上記のコモン電圧反転駆動法を用いた場合には、ＴＦＴの耐圧に問題が生じる場合があると考えられる。特に、前記のフレキシブル材料のような、駆動電圧が高い液晶を用いる場合、問題はより大きくなることがある。

そこで、本発明では上記の問題を解決した、新規で有用な液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法を提供することを目的としている。

本発明の具体的な課題は、アクティブ駆動を行う液晶表示装置のトランジスタにかかる電圧を低減することである。これによって、液晶駆動装置の信頼性、および駆動素子、液晶の選択の自由度を向上することである。

本発明の第１の観点では、上記の課題を、コモン電極と画素電極の間の液晶層に液晶駆動電圧が印加され、前記コモン電極の電圧（Ｖｃｏｍ）の極性が周期的に反転される、アクティブ駆動の液晶表示装置において、前記コモン電極の電圧（Ｖｃｏｍ）の極性が反転される前に、前記画素電極の電圧（Ｖｅｄ）が、前記コモン電極の電圧の極性の反転前の極性と同じであって、０≦｜Ｖｅｄ｜≦２｜Ｖｃｏｍ｜の所定の電圧に変更されることを特徴とする液晶表示装置により、解決する。

当該液晶駆動装置によれば、液晶表示装置のトランジスタにかかる電圧を低減し、液晶駆動装置の信頼性および駆動素子、液晶の選択の自由度を向上することができる。

また、前記所定の電圧は、前記コモン電極の電圧と同一であると、液晶表示装置のトランジスタに係る電圧を効率的に低減することが可能となり、好適である。

また、前記液晶層を透過させる光を発するバックライトが設けられ、当該バックライトは、前記液晶層に前記液晶駆動電圧の書き込みがされた後で点灯され、前記画素電極の電圧が前記所定の電圧に変更される前に消灯されると、バックライトによる消費電力が抑制され、好適である。

また、前記液晶層を透過させる光を発するバックライトが、カラー表示の３原色ごとに独立に発光制御できるライトであり、第１の原色の発光は、前記液晶層に第１の液晶駆動電圧の書き込みがされた後で点灯されて第２の液晶駆動電圧の書き込みがされる前に消灯され、第２の原色の発光は、前記液晶層に前記第２の液晶駆動電圧の書き込みがされた後で点灯されて第３の液晶駆動電圧の書き込みがされる前に消灯され、第３の原色の発光は、前記液晶層に前記第３の液晶駆動電圧の書き込みがされた後で点灯されて、前記画素電極の電圧が前記所定の電圧に変更される前に消灯されると、信頼性の高いカラー表示対応の液晶表示装置を構成することが可能となり、好適である。

また、本発明の第２の観点では、上記の課題を、コモン電極と画素電極の間の液晶層に液晶駆動電圧を印加し、前記コモン電極の電圧（Ｖｃｏｍ）の極性を周期的に反転する、アクティブ駆動の液晶表示装置の駆動方法において、前記コモン電極の電圧（Ｖｃｏｍ）の極性を反転する前に、前記画素電極の電圧（Ｖｅｄ）を、前記コモン電極の電圧の極性の反転前の極性と同じであって、０≦｜Ｖｅｄ｜≦２｜Ｖｃｏｍ｜の所定の電圧に変更することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法により、解決する。

当該液晶駆動装置の駆動方法によれば、液晶表示装置のトランジスタにかかる電圧を低減し、液晶駆動装置の信頼性および駆動素子、液晶の選択の自由度を向上することができる。

また、前記所定の電圧は、当該コモン電極の電圧と同一であると、液晶表示装置のトランジスタに係る電圧を効率的に低減することが可能となり、好適である。

また、前記液晶駆動装置に、前記液晶層を透過させる光を発するバックライトを設け、当該バックライトを、前記液晶層に前記液晶駆動電圧の書き込みをした後で点灯し、前記画素電極の電圧を前記所定の電圧に変更する前に消灯すると、バックライトによる消費電力が抑制され、好適である。

また、前記液晶層を透過させる光を発するバックライトが、カラー表示の３原色ごとに独立に発光制御できるライトであり、第１の原色の発光を、前記液晶層に第１の液晶駆動電圧の書き込みをした後で点灯して第２の液晶駆動電圧の書き込みをする前に消灯し、第２の原色の発光を、前記液晶層に前記第２の液晶駆動電圧の書き込みをした後で点灯して第３の液晶駆動電圧の書き込みをする前に消灯し、第３の原色の発光を、前記液晶層に前記第３の液晶駆動電圧の書き込みをした後で点灯して、前記画素電極の電圧を前記所定の電圧に変更する前に消灯することを特徴とする請求項５または６記載の液晶表示装置の駆動方法と、カラー表示対応の液晶表示装置の信頼性を向上することが可能となり、好適である。

本発明によれば、液晶表示装置のトランジスタにかかる電圧を低減することができる。

次に、本発明の実施の形態について図面に基づき、以下に説明する。

図１は、本発明の実施例１による液晶表示装置１００の一部の断面を、模式的に示した図である。

図１を参照するに、液晶表示装置１００は、基板１０１上に形成されたコモン電極（共通電極）Ｅｃｏｍと、基板上１０２上に形成された画素電極Ｅｄが、対向するようにして設置され、当該コモン電極Ｅｃｏｍと画素電極Ｅｄの間に液晶層１０３が保持された構造を有している。前記画素電極Ｅｄは、表示装置の画素ごとに設けられた電極であり、前記コモン電極Ｅｃｏｍは、全画素に共通に設けられた電極である。

ここで、当該コモン電極Ｅｃｏｍと画素電極Ｅｄの間の液晶層１０３に、画像表示のために液晶を駆動する電圧（以下液晶駆動電圧と呼ぶ）を印加することにより、前記液晶層１０３の光の透過率または反射率を制御して、画像を表示する。

例えば、透過型表示装置の場合、前記基板１０１の外側（電極Ｅｃｏｍが形成される側の反対側）が形成される側と反対側に、液晶を透過する光を照射するバックライト１０４を設けて、液晶に光を照射し、前記液晶層１０３による光の透過率が前記駆動電圧を変更することで制御される構造になっている。また、反射型表示装置の場合は、前記バックライト１０４は、前記基板１０２の外側（電極Ｅｄが形成される側の反対側）に設けてもよい。

また、前記基板１０１，１０２の外側には、それぞれ偏光板１０５，１０６を設けてもよい。

なお、本図では、液晶を駆動するＴＦＴは図示を省略している。

図２には、前記液晶表示装置１００を、前記第２の基板１０２の側から平面視した場合の概略を示したものである。但し、本図では、画素電極、表示電極、ＴＦＴ、およびこれらに係る配線などは図示を省略している。

図２を参照するに、前記液晶表示装置１００は、平面視した場合に、例えば略長方形の形状であるが、これに限定されるものではない。

ここで、当該長方形の４隅のうちの任意の一転を原点Ｏとし、当該原点Ｏに対して長方形の長手方向（横方向）をｘ方向とし、当該ｘ方向に直行する方向（縦方向）をｙ方向とし、以下の説明を行う。

図３は、前記液晶表示装置１００の等価回路を模式的に示した図である。図３を参照するに、本実施例による液晶表示装置１００は、前記第１の基板１０１または第２の基板１０２上に形成された、互いに直交する、複数の、データ信号線（Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２，・・・）とゲート信号線（Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２，・・・）を有している。当該データ信号線とゲート信号線が直行する交点近傍には、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）であるトランジスタＴｒが形成されている。当該トランジスタＴｒのゲート電極Ｇは前記ゲート信号線に、ソース電極Ｓは前記データ信号線に、さらにドレイン電極Ｄは、図１に示した前記画素電極Ｅｄに接続され、図１に示したように、当該画素電極Ｅｄと対向する前記コモン電極Ｅｃｏｍの間には前記液晶層１０３が保持され、１セルを形成している。当該液晶層１０３は、等価回路上は容量で示される。また、例えば回路動作を良好とするため、前記液晶１０３と並列に容量Ｃｓを挿入してもよい。この場合、例えばセル数は表示装置によって任意の数を形成することが可能である。本図では３×３セルのみを表示し、他のセルは図示を省略している。このように形成されたセルによって、画像を表示する１単位である画素が形成され、例えばモノクロの表示装置の場合は１セルに対して１画素が対応するが、カラーフィルタ式のカラー表示装置の場合は、例えばｘ方向の３セルが１組となり、１画素を構成する。例えば、ｘ方向Ｍ画素、ｙ方向Ｎ画素のカラー表示装置の場合、セル数はｘ方向３Ｍでｙ方向Ｎセルである。但し、図９以下で後述するように、色順次式とした場合には、１画素に対して１セルでカラー表示をすることが可能である。

また、画素電極Ｅｄはセルごとに個別に形成されるが、共通電極Ｅｃｏｍは、表示装置全体、すなわち複数の画素間（セル間）で共通の一つの電極である。なお、本図では便宜上、共通電極は個別に表記している。

前記ｘ方向（横方向）に並んだ同じ列の複数のトランジスタＴｒのゲート電極Ｇは、同一のゲート信号線に接続されている。また、表示装置の上端（前記原点Ｏ側）のゲート信号線をＧ０とすれば、ｘ方向Ｍ画素×ｙ方向Ｎ画素のカラー表示装置では、下端のゲート信号線はＧ（Ｎ−１）である。これらのゲート信号線（Ｇ０，Ｇ１，・・・Ｇ（Ｎ−１））は、図示を省略したゲートドライバに接続され、ゲートドライバにより制御されて、ゲート信号線Ｇ０〜Ｇ（Ｎ−１）は各々独立なライン選択信号で駆動される。

前記ｙ方向（縦方向）に並んだ同じ列の複数のトランジスタＴｒのソース電極Ｓは、同一のデータ信号線に接続されている。また、表示装置の左端（前記原点Ｏ側）のデータ信号線をＤ０とすれば、ｘ方向Ｍ画素×ｙ方向Ｎ画素のカラー表示装置では、右端のゲート信号線はＤ（３Ｍ−１）である。これらのデータ信号線（Ｄ０，Ｄ１，・・・Ｄ（３Ｍ−１））は、図示を省略したデータドライバに接続され、データドライバにより制御されて、データ信号線Ｄ０〜Ｄ（３Ｍ−１）は各々独立なデータ信号で駆動される。

例えば、前記トランジスタＴｒがｎ型の場合、ゲートドライバによってゲート信号線Ｇ０が選択されると、当該ゲート信号線Ｇ０にデータ信号線Ｄ０〜Ｄ（３Ｍ−１）のいずれの電圧よりも高い電圧が印加され、トランジスタＴｒのソース電極Ｇとドレイン電極Ｄの間が導通状態となり、各セルの画素電極が、それぞれデータ信号線Ｄ０〜Ｄ（３Ｍ−１）の電圧で充電される、いわゆる書き込みと呼ばれる動作が行われる。ここで、書き込まれた電圧に応じて、各セルの、例えば光透過率が制御され、バックライトの光が変調されて各セルの表示輝度が制御されて画像表示が行われる。

この場合、液晶の劣化を防止するために、いわゆるコモン反転駆動法を用いて、周期的に表示する画像信号のフィールド（画像表示のための１単位、フレームとする場合もある）ごとに、コモン電極Ｅｃｏｍの電圧の極性を反転させており、例えばフィールドが変わるごとに、絶対値が等しく、正負の極性が反転された電圧をコモン電極に印加している。

次に、このようなコモン電極の電圧を反転させる場合の具体的な例について以下に説明する。なお、以下の文中では、コモン電極Ｅｃｏｍの電圧をコモン電圧Ｖｃｏｍ，画素電極Ｅｄの電圧を画素電圧Ｖｅｄ、トランジスタＴｒの、ソース電極Ｓの電圧をソース電圧Ｖｓ，ドレイン電極Ｄの電圧をドレイン電圧Ｖｄ、ゲート電極Ｇの電圧をゲート電圧Ｖｇとしている。この場合、画素電圧Ｖｅｄとドレイン電圧Ｖｄは略同じ電圧であると仮定し、また前記液晶層１０３にかかる電圧は、電圧Ｖｃｏｍを基準として、Ｖｄ（＝Ｖｅｄ）−Ｖｃｏｍで求められる電圧である、液晶駆動電圧Ｖｌｃとする。

また、液晶層の光透過率を略０％（黒表示）〜最大値（白表示）まで変化させるのに必要な駆動電圧を、仮に２０Ｖとし、液晶層は、液晶駆動電圧Ｖｌｃが０の時のセルの光の透過率が略０％となる、いわゆるノーマリーオフ型とする。また、コモン電極Ｅｃｏｍを駆動する外部駆動回路の接地電圧を０Ｖとしている。また、表示装置前面に白を表示する場合を例にとっている。

例えば、上記の液晶表示装置１００において、従来のいわゆるコモン反転駆動を適用した場合の例を以下に示す。

図４には、横軸に時間をとり、縦軸に、コモン電圧Ｖｃｏｍ、ドレイン電圧Ｖｄ、ソース電圧Ｖｓ、およびゲート電圧Ｖｇの値を示したものである。

図４を参照するに、例えば、図示する最初のフィールドである、フィールドｆ１が開始されると、コモン電圧Ｖｃｏｍは＋１０Ｖとされ、当該フィールドｆ１の終了までこの電圧が維持される。同様に、当該フィールドｆ１が開始されると、ソース電圧Ｖｓは、―１０Ｖとされ、当該フィールドｆ１の終了までこの電圧が維持される。

また、当該フィールドｆ１の、例えば時刻ｔ１付近でゲート電圧が、例えば＋１０Ｖ以上とされて液晶駆動電圧の書き込み動作が行われ、ドレイン電圧Ｖｄが−１０Ｖとされる。当該フィールドｆ１では、当該書き込み後、液晶駆動電圧Ｖｌｃが−２０Ｖとなり、白が表示される。

次に、時刻ｔ２において、前記フィールドｆ１に続く、次のフィールドｆ２が開始されると、コモン電圧Ｖｃｏｍの極性が反転される。すなわち、液晶層からみたコモン電圧Ｖｃｏｍは、当該フィールドｆ２では、直前の前記フィールドｆ１での電圧と絶対値が等しく、極性の正負が反転された電圧とされ、この場合、コモン電圧Ｖｃｏｍは−１０Ｖとされて、当該フィールドｆ２の終わりまでこの電圧が維持される。また、ソース電圧Ｖｓは、反転された当該コモン電圧Ｖｃｏｍに対応し、液晶層に液晶駆動電圧を印加するために必要な電圧に変更される必要がある。この場合、白を表示するために液晶層の透過率を最大値にする必要があるため、フィールドｆ２が開始されると、コモン電圧Ｖｃｏｍの場合と同様に反転され、直前の前記フィールドｆ１での電圧と絶対値が等しく、極性の正負が反転された電圧とされ、この場合、ソース電圧Ｖｓは、＋１０Ｖとされる。

また、当該フィールドｆ２の、例えば時刻ｔ３付近でゲート電圧が、例えば＋１０Ｖ以上とされて液晶駆動電圧の書き込み動作が行われ、ドレイン電圧Ｖｄが＋１０Ｖとされる。当該フィールドｆ２では、当該書き込み後、液晶駆動電圧Ｖｌｃが＋２０Ｖとなり、白が表示される。

次のフィールドｆ３以降では、フィールドｆ１〜ｆ２の動作が繰り返される。例えば、時刻ｔ４でフィールドｆ３が開始されると、コモン電圧が反転され、これに対応してドレイン電圧も変更され、時刻ｔ５付近でゲート電圧が印加されて書き込みが行われる。

なお、上記の場合、ドレイン電圧Ｖｄと画素電圧Ｖｅｄは略同一としている。すなわち、液晶層に印加される電圧は、電圧Ｖｃｏｍを基準として、Ｖｄ（＝Ｖｅｄ）−Ｖｃｏｍでもとめられる電圧である、液晶駆動電圧Ｖｌｃとしている。

しかし、この場合、例えばフィールドの変更直後の時刻ｔ２近傍では、コモン電圧Ｖｃｏｍが＋１０Ｖから−１０Ｖに変化するため、ドレイン電圧Ｖｄも−１０Ｖから−３０Ｖに変化する。このため、時刻ｔ２から、時刻ｔ３近傍でゲート電圧Ｖｇが＋１０Ｖ以上となって、書き込みが終了するまで、すなわち前記ドレイン電圧Ｖｄが＋１０Ｖに上昇するまでの期間は、前記トランジスタＴｒのゲート電極Ｇとドレイン電極Ｇの間に４０Ｖ以上の大きな電圧が印加されてしまうことになる。また、一方で、前記トランジスタＴｒのソース電極Ｓとドレイン電極Ｄの間にも、時刻ｔ２近傍から時刻ｔ３近傍までの間は、略４０Ｖが印加されることになる。これらは、液晶駆動電圧Ｖｌｃの２倍以上の大きな値である。

このため、トランジスタにかかる負荷が大きくなり、トランジスタの損傷の原因となったり、動作の信頼性が低下してしまう懸念が生じていた。

これは、特に、駆動電圧の大きな液晶や、動作許容電圧の低い有機材料を用いたＴＦＴなど、今後実用化・商品化が期待されるフレキシブルな表示装置を構成するために必要な液晶やＴＦＴを用いた場合では、重要な課題である。また、このような問題は、極性が異なるトランジスタ（ｐ型）でも同様に生じる問題である。

そこで、本実施例による液晶駆動装置１００では、上記の問題を以下のようにして解決している。

図５には、本実施例による液晶駆動装置１００が、駆動される状態を示した図であり、横軸に時間をとり、縦軸に、コモン電圧Ｖｃｏｍ、ドレイン電圧Ｖｄ、ソース電圧Ｖｓ、およびゲート電圧Ｖｇの値を示したものである。

図５を参照するに、例えば、図示する最初のフィールドである、フィールドＦ１が開始されると、コモン電圧Ｖｃｏｍは＋１０Ｖとされ、当該フィールドＦ１の終わり（フィールドの変更時）までこの電圧が維持される。また、当該フィールドＦ１が開始されると、ソース電圧Ｖｓは、―１０Ｖとされる。

また、当該フィールドＦ１の、例えば時刻ｔ６付近でゲート電圧が、例えば＋１０Ｖ以上とされて、トランジスタＴｒのゲートが導通状態となり、共通電極と画素電極間の液晶層に、画像表示のための液晶駆動電圧が印加される、いわゆる液晶駆動電圧の書き込み動作が行われ、ドレイン電圧Ｖｄが−１０Ｖとされる。当該フィールドＦ１では、当該書き込み後、液晶駆動電圧Ｖｌｃが−２０Ｖとなり、白が表示される。

従来例の場合、液晶駆動電圧の書き込み後は、この状態がフィールドの終了（フィールドの変更時）まで維持された。しかし、本実施例では、次のフィールド開始直後にＴｒにかかる電圧を抑制するため、当該フィールドＦ１において、以下のようにしている。

当該液晶駆動電圧書き込み後、ソース電圧Ｖｓが所定の電圧に変更される。この場合、当該所定の電圧は、当該フィールドＦ１でのコモン電圧Ｖｃｏｍ（次のフィールドＦ２に移行して極性が反転される前の、コモン電圧Ｖｃｏｍ）の極性と同じであって、絶対値が当該コモン電圧Ｖｃｏｍの２倍以下の電圧（前記コモン電圧Ｖｃｏｍの平均電位（０Ｖ、または０電位）を含む）であり、例えば当該フィールドＦ１におけるコモン電圧Ｖｃｏｍと同一の電圧である＋１０Ｖとされる。次に、時刻ｔ７近傍で、ゲート電圧Ｖｓが＋１０Ｖ以上とされて書き込み動作が行われ、ドレイン電圧Ｖｄが、当該フィールドＦ１でのコモン電圧Ｖｃｏｍ（次のフィールドＦ２に移行して極性が反転される前の、コモン電圧Ｖｃｏｍ）の極性と同じであって、絶対値が当該コモン電圧Ｖｃｏｍの２倍以下の、所定の電圧（前記コモン電圧Ｖｃｏｍの平均電位（０Ｖ、または０電位）を含む）、例えばコモン電圧Ｖｃｏｍと同一の電圧である＋１０Ｖとされる。すなわち、当該フィールドＦ１が終了する前（フィールドが変更される前）であって、コモン電圧Ｖｃｏｍの正負の極性が反転される前に、ドレイン電圧Ｖｄ（＝画素電極Ｖｅｄ）の電圧を、当該フィールドＦ１でのコモン電圧Ｖｃｏｍに近い所定の電圧、例えばコモン電圧Ｖｃｏｍと同一の電圧である＋１０Ｖとしている。

すなわち、本実施例による場合には、前記コモン電圧Ｖｃｏｍの平均電位を０電位とした場合、前記液晶層からみた前記コモン電圧（Ｖｃｏｍ）の極性が反転される前に、前記画素電極の電圧（Ｖｅｄ）が、前記コモン電極の電圧の極性の反転前の極性と同じであって、０≦｜Ｖｅｄ｜≦２｜Ｖｃｏｍ｜の、所定の電圧に変更されている。

また、以下文中では、フィールド内でのドレイン電圧Ｖｅｄの電圧の変更に関して、当該フィールドでのコモン電圧Ｖｃｏｍ（当該フィールドの次のフィールドに移行して極性が反転される前の、コモン電圧Ｖｃｏｍ）の極性と同じであって、０≦｜Ｖｅｄ｜≦２｜Ｖｃｏｍ｜の電圧を、所定の電圧と記載する。

次に、前記フィールドＦ１に続く、次のフィールドＦ２が開始されると、コモン電圧Ｖｃｏｍの電圧の正負の極性が反転される。すなわち、コモン電圧Ｖｃｏｍは、当該フィールドＦ２では、直前の前記フィールドＦ１での電圧と絶対値が等しく、極性の正負が反転された電圧とされ、この場合、コモン電圧Ｖｃｏｍは−１０Ｖとされて、当該フィールドＦ２の終わりまでこの電圧が維持される。また、ソース電圧Ｖｓは、反転された当該コモン電圧Ｖｃｏｍに対応し、液晶層に液晶駆動電圧を印加するために必要な電圧にされる必要がある。この場合、白を表示するために液晶層の透過率を最大値にする必要があるため、例えば、直前の前記フィールドＦ１の終端での電圧と等しい電圧が維持され、＋１０Ｖが維持される。

また、当該フィールドＦ２の、例えば時刻ｔ８付近でゲート電圧Ｖｇが、例えば＋１０Ｖ以上とされて液晶駆動電圧の書き込み動作が行われ、ドレイン電圧Ｖｄが＋１０Ｖとされる。当該フィールドＦ２では、当該書き込み後、液晶駆動電圧Ｖｌｃが＋２０Ｖとなり、白が表示される。

次に、当該液晶駆動電圧書き込み後、ソース電圧Ｖｓが所定の電圧、例えばコモン電圧Ｖｃｏｍと同一の電圧である−１０Ｖとされる。次に、時刻ｔ９近傍で、ゲート電圧Ｖｓが＋１０Ｖ以上とされて書き込み動作が行われ、ドレイン電圧Ｖｄが所定の電圧、例えばコモン電圧Ｖｃｏｍと同一の電圧であるー１０Ｖとされる。すなわち、当該フィールドＦ２が終了する前（フィールドが変更される前）であって、コモン電圧Ｖｃｏｍが反転される前に、ドレイン電圧Ｖｄ（＝画素電極Ｖｅｄ）の電圧を、当該フィールドＦ２でのコモン電圧Ｖｃｏｍに近い所定の電圧、例えばコモン電圧Ｖｃｏｍと同一の電圧である−１０Ｖとしている。

次のフィールドＦ３以降では、フィールドＦ１〜Ｆ２の動作が繰り返される。また、本実施例においても、ドレイン電圧Ｖｄと画素電圧Ｖｅｄは略同一としている。すなわち、液晶層に印加される電圧は、電圧Ｖｃｏｍを基準として、Ｖｄ（＝Ｖｅｄ）−Ｖｃｏｍで求められる電圧である、液晶駆動電圧Ｖｌｃとしている。

図５に示す、本実施例の場合においては、図４に示した従来の場合に比べて、フィールドを変更した直後において、トランジスタＴｒにかかる電圧が抑制されている。例えば、ドレイン電極Ｄに印加される電圧（＝画素電極Ｅｄに印加される電圧）は、＋１０Ｖから−１０Ｖの範囲に抑制される。また、ゲート電極Ｇとドレイン電極Ｄの間の電圧と、ソース電極Ｓとドレイン電極ｄの間にかかる電圧は、＋２０Ｖからー２０Ｖ程度であり、ゲートとドレイン間やソースとドレイン間に要求される耐圧が、液晶駆動電圧程度に抑制されることになる。

このようにトランジスタに係る電圧が抑制されるために、トランジスタの破損の可能性が減少し、表示装置の信頼性を向上させることができる。また、表示装置のデバイスとして使用可能な液晶や、ＴＦＴの選択範囲が広がり、また、設計の自由度が向上する。特に、フレキシブルな表示装置に用いる液晶や、有機材料を用いたＴＦＴなどに対しては、材料選択の幅が広がる効果を奏する。この効果かはトランジスタがｐ型であっても同様である。

また、上記の場合、コモン電圧Ｖｃｏｍの反転の前に、ドレイン電圧Ｖｄ（＝画素電圧Ｖｅｄ）を、当該コモン電圧Ｖｃｏｍと極性が同じで、絶対値が当該コモン電圧Ｖｃｏｍの２倍以下の所定の電圧に変更しているが、この場合には、変更される電圧は、トランジスタにかかる電圧を抑制するため、できるだけ当該コモン電圧Ｖｃｏｍに近い電圧であることが好ましく、当該コモン電圧Ｖｃｏｍと同一の電圧であるとさらに好ましい。また、変更される電圧が、当該コモン電圧と同一であると、制御が単純となる効果も有する。また、この場合、電圧を変更した後のドレイン電圧Ｖｄとコモン電圧Ｖｃｏｍの差は、５％程度以下であると実質的な電位差は生じておらず、同一であると考える。

また、次に示す図６は、上記の図５に示す場合において、前記液晶表示装置１００のゲート信号線Ｇ０〜Ｇ（Ｎ−１）に対応するセルの状態と、コモン電圧Ｖｃｏｍが印加される状態を、横軸に時間経過をとって模式的に示した図である。この場合、矢印で示される、ラインＬ１は、ゲート信号線Ｇ０〜Ｇ（Ｎ−１）に対応するセルにおいて、それぞれ液晶駆動電圧の書き込みがされる時刻を示しており、矢印で示されるラインＬ２は、ゲート信号線Ｇ０〜Ｇ（Ｎ−１）に対応するセルにおいて、それぞれ、ドレイン電圧が所定の電圧に変更される（例えばコモン電圧と同一に変更される）時刻を示している。また、対応するコモン電圧の状態も併記している。

図６を参照するに、本実施例の場合、複数のセルのうち、ゲート信号線Ｇ０に対応するセルからゲート信号線Ｇ（Ｎ−１）に対応するセルの方向に向かって順次、液晶駆動電圧の書き込みと、ドレイン電圧の変更（画素電圧の変更）が行われており、その状態が示されている。

また、液晶駆動電圧書き込み後からドレイン電圧変更後までが表示期間となり、ドレイン電圧変更後から、次の液晶駆動電圧書き込みが行われるまで非表示期間となっている。

これは、図５に示すように、例えば、ドレイン電圧をコモン電圧と同一の電圧に変更するようにした場合、表示期間は、例えば時刻ｔ６からｔ７まで、または時刻ｔ８からｔ９までであり、ドレイン電圧の変更から次に液晶駆動電圧が書き込まれるまで、例えば、図５の時刻ｔ７からｔ８までの間は液晶層にかかる電圧が略０となり、ノーマリーオフ型の液晶の場合には、非表示状態となるためである。この場合、例えば、透過型の液晶の場合には、コモン電圧を変更することにより、コントラストが低下することを防止することができる。また、一方で、フィールドごとに、このよう一定の黒表示の期間が形成されることは、画像の動きぼけ改善の効果があり、テレビディスプレイなど動画表示用の表示装置では有効な効果を奏する。

また、前記液晶表示装置１００は、以下のように変更して用いることも可能である。この場合、以下に特に説明しない部分は、実施例１に記載した液晶表示装置と同一とする。

図７は、実施例２による、液晶表示装置の、ゲート信号線Ｇ０〜Ｇ（Ｎ−１）に対応するセルの状態と、コモン電圧Ｖｃｏｍが印加される状態を、横軸に時間経過をとって模式的に示した図である。さらに本図の場合、バックライトの点灯と消灯の状態も示している。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図７を参照するに、本実施例の場合には、各電極への電圧の印加の方法は実施例１の場合と同一であるが、バックライトの点灯と消灯の状態が以下に示すように制御されている。

この場合、バックライトは、ゲート信号線Ｇ（Ｎ−１）に対応するセルにおいて、液晶駆動電圧の書き込みが終了した後で点灯されている。すなわち、複数のゲート信号線（Ｇ０，Ｇ１，・・・Ｇ（Ｎ−１））に対応するセルの液晶駆動電圧の書き込みが終了した後に点灯されている。また、ゲート信号線Ｇ０に対応するセルにおいて、ドレイン電圧Ｖｄ（画素電圧Ｖｅｄ）が所定の電圧に変更される前（例えばコモン電極の電圧Ｖｃｏｍと同一の電圧に変更される前）に消灯されている。すなわち、複数のゲート信号線（Ｇ０，Ｇ１，・・・Ｇ（Ｎ−１））のいずれかに対して、ドレイン電圧Ｖｄ（画素電圧Ｖｅｄ）が、コモン電圧Ｖｃｏｍに近い所定の電圧に変更される動作が開始される前に消灯されている。

本実施例の場合、実施例１に記載した場合と同様の効果を奏することに加えて、バックライトの点灯時間が抑制され、消費電力が抑制される効果を奏する。

また、本実施例の場合には、ノーマリーオン型、すなわち液晶駆動電圧Ｖｌｃが０の場合に液晶の透過率が最大になる型の液晶の場合に特に有効であり、コントラストを低下させることなく、画像を表示することが可能である。例えば、図５に示す時刻ｔ７からｔ８の間の期間においては、バックライトを制御しない場合、ノーマリーオン型の場合には表示が白となってしまう場合があり、コントラストが低下する懸念があるが、本実施例ではバックライトの制御により、このような現象を防止している。

また、実施例２に記載した液晶表示装置は、以下のように変更して用いることも可能である。この場合、以下に特に説明しない部分は、実施例２に記載した液晶表示装置と同一とする。

図８は、実施例３による、液晶表示装置の、ゲート信号線Ｇ０〜Ｇ（Ｎ−１）に対応するセルの状態と、コモン電圧Ｖｃｏｍが印加される状態、およびバックライトの点灯と消灯の状態を、横軸に時間経過をとって模式的に示した図である。

図８を参照するに、本実施例の場合には、各電極への電圧の印加の方法は実施例２の場合と同一であるが、バックライトが、例えば２分割されて、２系統設置されている。この場合、例えば、ゲート信号線（Ｇ０，Ｇ１・・・Ｇ（Ｎ−１））のうち、任意のＰ番目までのゲート信号線（Ｇ０，Ｇ１，・・・ＧＰ）までに対応するセルに対応する上バックライトと、当該Ｐ番目以降のゲート信号線（Ｇ（Ｐ＋１），（ＧＰ＋２），・・・Ｇ（Ｎ−１））に対応するセルに対応する下バックライトが設置されている。

例えば、当該上バックライトは、複数のゲート信号線（Ｇ０，Ｇ１，・・・ＧＰ）に対応するセルの液晶駆動電圧の書き込みが終了した後に点灯されている。また、ゲート信号線Ｇ０に対応するセルにおいて、ドレイン電圧Ｖｄ（画素電圧Ｖｅｄ）が所定の電圧に変更される前に消灯されている。

また、当該上バックライトは、複数のゲート信号線（Ｇ（Ｐ＋１），Ｇ（Ｐ＋２），・・・Ｇ（Ｎ−１））に対応するセルの液晶駆動電圧の書き込みが終了した後に点灯されている。また、ゲート信号線Ｇ（Ｐ＋１）に対応するセルにおいて、ドレイン電圧Ｖｄ（画素電圧Ｖｅｄ）が所定の電圧に変更される前に消灯されている。

本実施例の場合、実施例２の場合と比べて、画像表示期間を長くし、表示輝度を良好とすることが可能となっている。また、バックライトは２系統を設置する場合に限定されず、例えば３系統、４系統以上など、さらに設置する数を増加させてもよい。

また、実施例２による液晶表示装置を、時分割方式のカラー液晶表示装置に対応させた場合の一例を、次に、図９に示す。この場合、以下に特に説明しない部分は、実施例２に記載した液晶表示装置と同一とする。

図９は、実施例４による、カラー対応とした液晶表示装置の、ゲート信号線Ｇ０〜Ｇ（Ｎ−１）に対応するセルの状態と、コモン電圧Ｖｃｏｍが印加される状態、およびバックライトの点灯と消灯の状態を、横軸に時間経過をとって模式的に示した図である。

図９を参照するに、本図に示すカラー対応の液晶表示装置は、例えば３原色のバックライトを順次かつ交互に点灯させてカラー画像表示を行う、いわゆるフィールド色順次式カラー液晶表示装置である。以下では、便宜上、３原色のバックライトが各々独立に存在するように記述するが、実際には一体化され、構造上分離できない場合もある。しかし、各原色の発光を独立に制御できるライトであれば、構造上の区別にはかかわりなく、同一に扱うことができる。

例えば本実施例の液晶表示装置は、以下のように制御されている。

まず、フィールドが開始されると、ゲート信号線Ｇ０〜Ｇ（Ｎ−１）に対応するセルに対して、Ｒ（赤）に対応する液晶駆動電圧の書き込み動作が行われ、当該書き込み終了後に、Ｒバックライト（赤対応バックライト）が点灯され、一定期間表示後、次に、ゲート信号線Ｇ０〜Ｇ（Ｎ−１）に対応するセルに対して、Ｇ（緑）に対応する液晶駆動電圧の書き込み動作が行われる前にＲバックライトは消灯される。

当該Ｒバックライト消灯後に、ゲート信号線Ｇ０〜Ｇ（Ｎ−１）に対応するセルに対して、Ｇ（緑）に対応する液晶駆動電圧の書き込み動作が行われ、当該書き込み終了後に、Ｇバックライト（緑対応バックライト）が点灯され、一定期間表示後、次に、ゲート信号線Ｇ０〜Ｇ（Ｎ−１）に対応するセルに対して、Ｂ（青）に対応する液晶駆動電圧の書き込み動作が行われる前にＧバックライトは消灯される。

当該Ｇバックライト消灯後に、ゲート信号線Ｇ０〜Ｇ（Ｎ−１）に対応するセルに対して、Ｂ（青）に対応する液晶駆動電圧の書き込み動作が行われ、当該書き込み終了後に、Ｂバックライト（青対応バックライト）が点灯され、一定期間表示後、ゲート信号線Ｇ０〜Ｇ（Ｎ−１）に対応するセルに対してドレイン電圧Ｖｄ（画素電圧Ｖｅｄ）を所定の電圧に変更する前に消灯している。

本実施例による液晶表示装置では、バックライトを、例えばＲＧＢの原色ごとに独立に順次点灯させることにより、カラーフィルタ式のように１画素をＲＧＢの３原色に分割する必要がない。すなわち、本実施例による場合には、ＲＧＢのバックライトを順次点灯させる制御を行うことで、１画素に対して１セルを対応させることが可能となっており、このために構造が単純となり、必要とされるセル数を、カラーフィルタ式の実質的に１／３とすることがきる特長がある。

また、時分割方式であるフィールド順次式カラー対応の場合においても、実施例３の図８に示したように、それぞれの色（ＲＧＢ）に対応するバックライトをさらに分割し、実施例３の場合と同様に制御して用いても良く、高輝度のカラー対応液晶表示装置を形成することが可能となる。

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。

本発明によれば、液晶表示装置のトランジスタにかかる電圧を低減し、液晶駆動装置の信頼性および駆動素子、液晶の選択の自由度を向上することが可能となる。

実施例１による液晶表示装置を模式的に示した断面図である。 実施例１による液晶表示装置を平面視した図である。 実施例１による液晶表示装置の等価回路図である。 従来の液晶表示装置の制御を示す図である。 実施例１による液晶表示装置の制御を示す図である。 実施例１による液晶表示装置のセルの状態を示す図である。 実施例２による液晶表示装置のセルの状態を示す図である。 実施例３による液晶表示装置のセルの状態を示す図である。 実施例４による液晶表示装置のセルの状態を示す図である。

符号の説明

１０１，１０２ 基板
１０３ 液晶層
１０４ バックライト
Ｅｃｏｍ コモン電極
Ｅｄ 画素電極
Ｔｒ トランジスタ
Ｓ ソース電極
Ｇ ゲート電極
Ｄ ドレイン電極
Ｃｓ 容量

Claims (8)

1. コモン電極と画素電極の間の液晶層に液晶駆動電圧が印加され、前記コモン電極の電圧（Ｖｃｏｍ）の極性が周期的に反転される、アクティブ駆動の液晶表示装置において、
   前記コモン電極の電圧（Ｖｃｏｍ）の極性が反転される前に、前記画素電極の電圧（Ｖｅｄ）が、前記コモン電極の電圧の極性の反転前の極性と同じであって、０≦｜Ｖｅｄ｜≦２｜Ｖｃｏｍ｜の所定の電圧に変更されることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記所定の電圧は、前記コモン電極の電圧と同一であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶層を透過させる光を発するバックライトが設けられ、当該バックライトは、前記液晶層に前記液晶駆動電圧の書き込みがされた後で点灯され、前記画素電極の電圧が前記所定の電圧に変更される前に消灯されることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶層を透過させる光を発するバックライトが、カラー表示の３原色ごとに独立に発光制御できるライトであり、
   第１の原色の発光は、前記液晶層に第１の液晶駆動電圧の書き込みがされた後で点灯されて第２の液晶駆動電圧の書き込みがされる前に消灯され、
   第２の原色の発光は、前記液晶層に前記第２の液晶駆動電圧の書き込みがされた後で点灯されて第３の液晶駆動電圧の書き込みがされる前に消灯され、
   第３の原色の発光は、前記液晶層に前記第３の液晶駆動電圧の書き込みがされた後で点灯されて、前記画素電極の電圧が前記所定の電圧に変更される前に消灯されることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
5. コモン電極と画素電極の間の液晶層に液晶駆動電圧を印加し、前記コモン電極の電圧（Ｖｃｏｍ）の極性を周期的に反転する、アクティブ駆動の液晶表示装置の駆動方法において、
   前記コモン電極の電圧（Ｖｃｏｍ）の極性を反転する前に、前記画素電極の電圧（Ｖｅｄ）を、前記コモン電極の電圧の極性の反転前の極性と同じであって、０≦｜Ｖｅｄ｜≦２｜Ｖｃｏｍ｜の所定の電圧に変更することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
6. 前記所定の電圧は、前記コモン電極の電圧と同一であることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置の駆動方法。
7. 前記液晶駆動装置に、前記液晶層を透過させる光を発するバックライトを設け、当該バックライトを、前記液晶層に前記液晶駆動電圧の書き込みをした後で点灯し、前記画素電極の電圧を前記所定の電圧に変更する前に消灯することを特徴とする請求項５または６記載の液晶表示装置の駆動方法。
8. 前記液晶層を透過させる光を発するバックライトが、カラー表示の３原色ごとに独立に発光制御できるライトであり、
   第１の原色の発光を、前記液晶層に第１の液晶駆動電圧の書き込みをした後で点灯して第２の液晶駆動電圧の書き込みをする前に消灯し、
   第２の原色の発光を、前記液晶層に前記第２の液晶駆動電圧の書き込みをした後で点灯して第３の液晶駆動電圧の書き込みをする前に消灯し、
   第３の原色の発光を、前記液晶層に前記第３の液晶駆動電圧の書き込みをした後で点灯して、前記画素電極の電圧を前記所定の電圧に変更する前に消灯することを特徴とする請求項５または６記載の液晶表示装置の駆動方法。

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