JP2009008919A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路規模を増大させずに液晶表示装置の応答速度を改善する。
【解決手段】画素回路の各行に対応して補助容量線Ｃｓｉを設け、走査線Ｇｉの非選択期間の一部において、液晶素子に印加される実効電圧を高くするための特定電圧を補助容量線Ｃｓｉに与える。これにより、回路規模を増大させずに液晶素子の応答速度を速くする。補助容量線Ｃｓｉを複数のグループに分割し、グループ内の補助容量線には同じタイミングで特定電圧を与え、これに同期してバックライトを点灯および消灯させる。これにより、黒表示のときの白浮きを防止する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、小回路規模と高動画性能の両立が要求される電子機器の表示部などに好適な液晶表示装置に関する。

近年、液晶表示装置は、テレビを始め、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの電子機器に幅広く利用されている。これに伴い、液晶表示装置の表示性能に対する要求は、ますます強くなっている。その中でも特に、テレビ放送などの動画像を表示するときの性能に対する要求が強い。また、ワンセグ（日本における地上デジタルテレビ放送のサービスの１つ）などの普及に伴い、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータなどのように小さな回路規模を要求されるモバイル機器でも、動画性能（速い応答速度）が重要視されている。このようにモバイル型の電子機器では、小回路規模と高動画性能の両立が要求されている。

図１７は、従来の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１７に示す液晶表示装置は、複数の画素回路（破線部）、走査線Ｇ１〜Ｇｎを駆動する走査線駆動回路９１、階調信号線Ｓ１〜Ｓｍを駆動する階調信号線駆動回路９２、および、補助容量線Ｃｓを駆動する補助容量線駆動回路９３を備えている。画素回路はＴＦＴ（Thin Film Transistor）９４、液晶素子９５および補助容量９６を含み、すべての補助容量９６は１本の補助容量線Ｃｓに接続されている。

図１８Ａは、従来の液晶表示装置で中間調を表示するときのタイミングチャートであり、図１８Ｂは、従来の液晶表示装置で黒を表示するときのタイミングチャートである。これらの図面では、Ｓは階調信号線の電圧、Ｇ１〜Ｇｎは走査線の電圧、Ｄ１〜Ｄｎは液晶素子に印加される実効電圧、Ｃｓ＿１〜Ｃｓ＿ｎは補助容量線の電圧（各走査線と平行な部分の電圧）を表す。

走査線駆動回路９１は走査線Ｇ１〜Ｇｎに対して順に選択電圧（ハイレベル）を与え、階調信号線駆動回路９２は階調信号線Ｓ１〜Ｓｍに対して映像データに応じた階調電圧を与える。液晶素子９５に同じ極性の電圧を印加し続けると、分極が発生し、焼きつきの原因となる。このため、階調信号線駆動回路９２は、階調信号線Ｓ１〜Ｓｍに対して１フレームごとに逆極性の電圧を与える。

走査線Ｇｉの電圧がハイレベルである間、走査線Ｇｉに接続されたＴＦＴ９４はオン状態となり、階調信号線Ｓ１〜Ｓｍの電圧は液晶素子９５の画素電極に書き込まれる。また、補助容量線Ｃｓには一定の電圧が与えられる。このため、走査線Ｇｉの電圧がローレベルに変化した後は、画素電極に書き込まれた電圧は走査線Ｇｉの電圧が再びハイレベルとなるまで保持され、液晶素子９５の輝度は１フレーム期間内では一定となる。

本願発明に関連して、以下の先行技術が知られている。特許文献１には、液晶表示装置の動画性能を改善するために、各画素の時間軸方向のレベル変動を検出し、検出出力に応じて入力画像信号の各画素の時間軸方向に高域強調フィルタをかけた結果を液晶表示部に出力することが記載されている。特許文献２には、１フレーム期間の実効電圧を上げるために、スイッチング素子のオフ期間に、蓄積容量を介して画素電極に接続された第１の配線に第１の変調信号を印加し、対向電極に第２の変調信号を印加することが記載されている。特許文献３には、１フレーム期間の実効電圧を上げるために、スイッチング素子のオフ期間に、蓄積容量を介して画素電極に接続された第１の配線に１フィールドごとに電圧が逆向きに変化する変調信号を与えることが記載されている。
特開平４−２８８５８９号公報 特開平２−９１３号公報 特開平２−１５７８１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された液晶表示装置には、各画素の時間軸方向のレベル変動を検出するために、前フレームの画像信号を蓄積するメモリが必要となる。このため、回路規模が大きくなり、コストや消費電力も大きくなる。このように特許文献１に記載された液晶表示装置には、小型、薄型、狭額縁などの要求に逆行するという問題がある。また、特許文献２および３に記載された液晶表示装置は、液晶素子に印加される実効電圧を上げることを目的として構成されており、応答速度を改善するための考慮がなされていない。

それ故に、本発明は、回路規模を増大させずに応答速度を改善した液晶表示装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置であって、
複数の走査線と、
複数の階調信号線と、
複数の補助容量線と、
前記走査線と前記階調信号線の交点に対応して配置され、
前記走査線に接続された制御端子を有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を介して前記階調信号線に接続された画素電極を有する液晶素子と、
前記画素電極と前記補助容量線に接続された補助容量とを含む複数の画素回路と、
前記走査線、前記階調信号線および前記補助容量線を駆動する駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、前記スイッチング素子がオフ状態である期間の一部において、前記液晶素子に印加される実効電圧を高くするための特定電圧を前記補助容量線に与えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記駆動回路は、前記補助容量線の電圧を前記特定電圧を含めて２段階に切り替えることを特徴とする。

第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記駆動回路は、前記スイッチング素子がオン状態に変化する直前に、前記補助容量線に前記特定電圧を与えることを特徴とする。

第４の発明は、第１または第２の発明において、
前記駆動回路は、前記補助容量線のうち２本以上に同じタイミングで前記特定電圧を与えることを特徴とする。

第５の発明は、第１〜第４のいずれかの発明において、
前記補助容量線の電圧変化に同期して点灯および消灯する複数のバックライトをさらに備える。

第６の発明は、第１〜第４のいずれかの発明において、
連続的に発光するバックライトと、
前記バックライトの出射光の経路を前記補助容量線の電圧変化に同期して変化させる導光体とをさらに備える。

上記第１の発明によれば、液晶素子に印加される実効電圧を１フレーム期間内で変化させることにより、階調表示を正しく行いながら、回路規模を増大させずに応答速度を速くすることができる。

上記第２の発明によれば、補助容量線の駆動回路を容易に構成することができる。

上記第３の発明によれば、補助容量線の電圧が変化する回数を減らし、液晶表示装置の消費電力を削減することができる。

上記第４の発明によれば、補助容量線に接続される入力端子の数を減らし、配線の引き回しによる額縁の増加を防止することができる。

上記第５または第６の発明によれば、液晶素子の透過率が大きくなるときにバックライトを消灯させることにより、黒表示のときの白浮きを防止することができる。また、黒挿入によるインパルス駆動を行うことにより、ホールド型の表示装置で発生する残像を抑え、表示品位を高めることができる。また、上記第６の発明によれば、光源の個数を増やさずにバックライトを構成することができる。

以下、図面を参照して、本発明の各実施形態に係る液晶表示装置について説明する。以下の説明では、ｎおよびｍは２以上の整数、ｉは１以上ｎ以下の整数、ｊは１以上ｍ以下の整数であるとする。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す図である。図１に示す液晶表示装置１は、ｎ本の走査線Ｇ１〜Ｇｎ、ｍ本の階調信号線Ｓ１〜Ｓｍ、ｎ本の補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎ、（ｍ×ｎ）個の画素回路Ａｉｊ、走査線駆動回路１１、階調信号線駆動回路１２、および、補助容量線駆動回路１３を備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置である。液晶表示装置１は、ノーマリーブラック型であるとする。

図１に示すように、走査線Ｇ１〜Ｇｎは互いに平行に配置され、階調信号線Ｓ１〜Ｓｍは走査線Ｇ１〜Ｇｎと直交するように互いに平行に配置される。画素回路Ａｉｊは、走査線Ｇ１〜Ｇｎと階調信号線Ｓ１〜Ｓｍの交点に対応してマトリクス状に配置される。補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎは、画素回路Ａｉｊの各行に対応して設けられ、走査線Ｇ１〜Ｇｎと平行に配置される。

図２は、画素回路Ａｉｊの等価回路図である。図２に示すように、画素回路Ａｉｊは、スイッチング素子であるＴＦＴ２１、液晶素子（液晶容量）２２、および、補助容量２３を含んでいる。ＴＦＴ２１のゲート端子は走査線Ｇｉに接続され、ソース端子は階調信号線Ｓｊに接続され、ドレイン端子は画素電極Ｐｉｊに接続される。液晶素子２２は、画素回路ごとに設けられる画素電極Ｐｉｊとすべての画素回路に共通する対向電極Ｖｃｏｍとの間に液晶材料を挟み込むことにより形成される。補助容量２３は、画素電極Ｐｉｊと補助容量線Ｃｓｉとの間に絶縁膜を挟み込むことにより形成される。

走査線駆動回路１１と階調信号線駆動回路１２は、従来の液晶表示装置と同様に、走査線Ｇ１〜Ｇｎと階調信号線Ｓ１〜Ｓｍを駆動する。走査線駆動回路１１は、走査線Ｇ１〜Ｇｎの中から１本の走査線を順に選択し、選択した走査線に選択電圧（ハイレベル）を与え、それ以外の走査線には非選択電圧（ローレベル）を与える。階調信号線駆動回路１２は、映像データに応じた階調電圧を階調信号線Ｓ１〜Ｓｍに与える。階調信号線駆動回路１２は、焼きつきを防止するために、対向電極Ｖｃｏｍの電圧よりも高い電圧（正の階調電圧）と、対向電極Ｖｃｏｍの電圧よりも低い電圧（負の階調電圧）とを１フレームごとに切り替えて階調信号線Ｓ１〜Ｓｍに与える。

画素回路Ａｉｊ内のＴＦＴ２１は、走査線Ｇｉの選択期間ではオン状態、それ以外のときにはオフ状態となる。走査線Ｇｉの選択期間では、階調信号線駆動回路１２は画素電極Ｐｉｊに書き込むべき階調電圧を階調信号線Ｓｊに与え、画素電極Ｐｉｊの電圧は与えられた階調電圧に等しくなる。走査線Ｇｉの選択期間が終了すると、画素回路Ａｉｊ内のＴＦＴ２１はオフ状態に変化する。これ以降、画素電極Ｐｉｊは階調信号線Ｓｊから電気的に切り離され、画素電極Ｐｉｊの電圧は階調信号線Ｓｊの電圧の変化の影響を受けなくなる。液晶素子２２には画素電極Ｐｉｊと対向電極Ｖｃｏｍの電位差（以下、実効電圧という）が印加され、液晶素子２２の透過率は実効電圧に応じて変化する。このようにして、液晶表示装置１は階調表示を行う。

補助容量線駆動回路１３は、補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎを個別に駆動する。補助容量線駆動回路１３は、補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎに対して、画素回路Ａｉｊ内のＴＦＴ２１がオフ状態である期間の一部（以下、走査線Ｇｉに係る特定期間という）において、画素回路Ａｉｊ内の液晶素子２２に印加される実効電圧を高くするための電圧（以下、特定電圧という）を与える。補助容量線駆動回路１３の作用により、補助容量線Ｃｓｉの電圧は１フレーム期間内で変化する。

補助容量線Ｃｓｉの電圧が変化したときに、画素回路Ａｉｊ内の液晶素子２２に印加される実効電圧は以下のように変化する。なお、実効電圧の変化を厳密に評価するときには、走査線Ｇ１〜Ｇｍと画素電極Ｐｉｊの間の寄生容量Ｃｇｄなどを考慮する必要があるが、ここでは理解を容易にするため、Ｃｇｄなど他の寄生容量を無視するものとする。

液晶素子２２の容量値をＣｌｃ、補助容量２３の容量値をＣｓ、対向電極Ｖｃｏｍの電圧をＶｃ（固定値）、ＴＦＴ２１がオン状態のときに画素電極Ｐｉｊに書き込まれた電圧をＶｏとする。ＴＦＴ２１がオフ状態である間に、補助容量線Ｃｓｉの電圧がＶａからＶｂに変化し、これに伴い、画素電極Ｐｉｊの電圧がＶｏからＶｘに変化したとする。ＴＦＴ２１がオフ状態である間、画素電極Ｐｉｊに蓄積された電荷の量は変化しないので、次式（１）が成立する。
Ｃｓ（Ｖｏ−Ｖａ）＋Ｃｌｃ（Ｖｏ−Ｖｃ）
＝Ｃｓ（Ｖｘ−Ｖｂ）＋Ｃｌｃ（Ｖｘ−Ｖｃ） …（１）
したがって、ΔＶｃｓ＝Ｖｂ−Ｖａ、ΔＶｐｉｘ＝Ｖｘ−Ｖｏとおくと、次式（２）が得られる。
ΔＶｐｉｘ＝Ｃｓ／（Ｃｓ＋Ｃｌｃ）×ΔＶｃｓ …（２）

このように、実効電圧の変化量ΔＶｐｉｘは、補助容量線の電圧振幅ΔＶｃｓに比例する。例えば、液晶素子２２と補助容量２３の容量値の比が１：１で、画素電極Ｐｉｊに書き込まれた電圧Ｖｏが＋３Ｖであるときに、補助容量線の電圧を４Ｖ高くすると、画素電極Ｐｉｊの電圧は２Ｖ高くなり＋５Ｖとなる。なお、ここでは対向電極Ｖｃｏｍの電圧は固定値であるとしたが、実効電圧の極性に応じて対向電極Ｖｃｏｍの電圧を変化させる場合にも、同様の結果が得られる。

図３は、液晶表示装置１で中間調を表示するときのタイミングチャートである。図３および以降のタイミングチャートでは、Ｓは階調信号線の電圧、Ｇ１〜Ｇｎは走査線の電圧、Ｄ１〜Ｄｎは液晶素子に印加される実効電圧、Ｃｓ１〜Ｃｓｎは補助容量線の電圧、Ｔ１〜Ｔｎは特定期間を表す。液晶表示装置１は、実効電圧の極性をラインごとおよびフレームごとに反転させるライン反転駆動を行う。

図３に示すように、走査線Ｇｉの電圧は、１フレーム期間の１ライン時間（走査線Ｇｉの選択期間）ではハイレベル、それ以外ではローレベルとなる。走査線Ｇｉの選択期間では、階調信号線Ｓに正の階調電圧が与えられるときと、負の階調電圧が与えられるときとがある。いずれの場合も、画素回路Ａｉｊ内の液晶素子２２に印加される実効電圧Ｄｉは、与えられた階調電圧と対向電極Ｖｃｏｍの電圧との差となる。走査線Ｇｉの選択期間が終了するときに、実効電圧Ｄｉは引き込み分だけ低下する。

図３に示す例では、走査線Ｇｉに係る特定期間は、走査線Ｇｉの選択期間が終了して１ライン時間後に始まる。補助容量線駆動回路１３は、走査線Ｇｉの選択期間で正の階調電圧が与えられたときには、それに続く走査線Ｇｉの非選択期間（特定期間を除く）では電圧Ｖ２を補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎに与え、走査線Ｇｉに係る特定期間では電圧Ｖ２よりも高い電圧Ｖ１（Ｖ１＞Ｖ２）を補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎに与える。また、補助容量線駆動回路１３は、走査線Ｇｉの選択期間で負の階調電圧が与えられたときには、それに続く走査線Ｇｉの非選択期間（特定期間を除く）では電圧Ｖ２を補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎに与え、走査線Ｇｉに係る特定期間では電圧Ｖ１を補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎに与える。

例えば図３に示す特定期間Ｔ１における補助容量線Ｃｓ１の電圧は、その前の選択期間で正の階調電圧が与えられたことに対応して、特定期間Ｔ１の前後よりも高くなる。一方、図３に示す特定期間Ｔ１’における補助容量線Ｃｓ１の電圧は、その前の選択期間で負の階調電圧が与えられたことに対応して、特定期間Ｔ１’の前後よりも低くなる。以下、特定期間の前後よりも高い特定電圧を正の特定電圧、特定期間の前後よりも低い特定電圧を負の特定電圧という。

上述したように、実効電圧の変化量は、補助容量線の電圧振幅に比例する。したがって、上記のように補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎの電圧を特定電圧を含めて２段階に切り替えることにより、実効電圧の極性にかかわらず、特定期間における実効電圧をそれ以外のときよりも高くすることができる。

以下、図４を参照して、本実施形態に係る液晶表示装置１の効果を説明する。図４は、液晶表示装置１と従来の液晶表示装置の応答波形を示す図である。図４には、液晶表示装置１で黒の後に中間調を表示するときの応答波形（太実線）と、従来の液晶表示装置で黒の後に中間調を表示するときの応答波形（太破線）と、従来の液晶表示装置で黒の後に白を表示するときの応答波形（細破線）とが記載されている。

液晶素子の透過率は、液晶素子に印加される実効電圧の変化に伴って変化する。しかし、液晶素子を構成する液晶材料は粘性を有するので、液晶素子の透過率は実効電圧の変化よりもある程度遅れて変化する。一般に、液晶素子の応答速度は、実効電圧が高いほど速くなる。例えばノーマリーブラック型の液晶表示装置では、階調が低いときほど、実効電圧は低くなり、応答速度は遅くなる。このため、従来の液晶表示装置では、図４に示すように、白表示のときの応答速度は１フレーム期間よりも短いが、中間調表示のときの応答速度は１フレーム期間よりも長くなることがある。このように従来のノーマリーブラック型の液晶表示装置では、低階調（黒に近い階調）を表示するときの応答速度が遅いことが問題となる。

この問題を解決するために、液晶表示装置１は、走査線Ｇ１〜Ｇｎに係る特定期間では補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎに特定電圧を与える補助容量線駆動回路１３を備えている。このため、画素回路Ａｉｊ内の液晶素子２２の透過率は、走査線Ｇｉに係る特定期間ではそれ以外のときよりも速く変化する。したがって、液晶表示装置１が黒の後に中間調を表示するときには、液晶素子２２の透過率は、特定期間では白表示のときと同様に高速に変化し、従来の液晶表示装置よりも短時間で最終値（映像データに応じた値）に到達する。

また、１フレーム期間内に実効電圧が高い期間と低い期間がある場合、液晶素子の表示階調（視覚的階調）は、両期間における階調を両期間の長さで加重平均した階調となる。このため、液晶表示装置１では、特定電圧のレベルを好適に設定することにより、階調表示を正しく行うことができる。さらに液晶表示装置１は、特許文献１に記載された液晶表示装置とは異なり、前フレームの画像信号を蓄積するメモリを備えていない。

以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置１によれば、補助容量線駆動回路１３を用いて液晶素子２２に印加される実効電圧を１フレーム期間内で変化させることにより、階調表示を正しく行いながら、回路規模を増大させずに応答速度（特に、低階調を表示するときの応答速度）を速くすることができる。

また、補助容量線駆動回路１３は補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎの電圧を特定電圧を含めて２段階に切り替えるので、補助容量線駆動回路１３を容易に構成することができる。なお、補助容量線駆動回路１３は、例えば図５〜図７に示すように補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎの電圧を制御してもよい。これにより、以下の液晶表示装置を構成することができる。

第１の変形例に係る液晶表示装置（図５）では、補助容量線駆動回路１３は、補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎの電圧を特定電圧を含めて３段階に切り替える。より詳細には、補助容量線駆動回路１３は、補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎに対して、特定期間以外では電圧Ｖ０を与え、正の階調電圧が与えられた後の特定期間では電圧Ｖ０よりも高い電圧Ｖ１（Ｖ１＞Ｖ０）を与え、負の階調電圧が与えられた後の特定期間では電圧Ｖ０よりも低い電圧Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ０）を与える。これにより、図３に示す場合と同様に、実効電圧の極性にかかわらず、特定期間における実効電圧をそれ以外のときよりも高くすることができる。

第２の変形例に係る液晶表示装置（図６）では、走査線Ｇｉに係る特定期間は、走査線Ｇｉの選択期間の直前に設けられる。補助容量線駆動回路１３は、画素回路Ａｉｊ内のＴＦＴ２１がオン状態に変化する直前に補助容量線Ｃｓｉに特定電圧を与える。これにより、補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎの電圧が変化する回数を減らし、液晶表示装置の消費電力を削減することができる。

第３の変形例に係る液晶表示装置（図７）では、補助容量線駆動回路１３は、補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎのうち２本以上に同じタイミングで特定電圧を与える。図７に示す例では、走査線Ｇ１〜Ｇｎに係る特定期間は、いずれも走査線Ｇｎの選択期間が終了して１ライン時間後に始まる。補助容量線駆動回路１３は、特定期間では、奇数番目の補助容量線にはある極性の特定電圧を与え、偶数番目の補助容量線には逆極性の特定電圧を与える。このように補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎの半分ずつに同じタイミングで特定電圧を与えることにより、ライン反転駆動を正しく行いながら、補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎに接続される入力端子の数を減らし、配線の引き回しによる額縁の増加を防止することができる。また、補助容量線駆動回路１３は、補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎを複数のグループに分割し、グループ内の補助容量線の半分ずつに同じタイミングで異なる極性の特定電圧を与えてもよい。この場合も同様の効果が得られる。

以下、第１の実施形態およびその変形例に係る液晶表示装置で発生することがある白浮きについて説明する。これらの液晶表示装置の応答速度と表示階調は、特定期間の長さや実効電圧の変化量ΔＶｐｉｘに依存する。図８Ａ〜図８Ｃに、表示階調を同じにして、実効電圧の変化量ΔＶｐｉｘをゼロ、小、大に切り替えた場合の輝度の変化を示す。このように、実効電圧の変化量ΔＶｐｉｘが大きいほど、輝度は高速に変化し、応答速度は速くなる。このことから、応答速度を速くするためには、実効電圧の変化量ΔＶｐｉｘが大きい（補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎの電圧振幅ΔＶｃｓが大きい）ことが好ましいと言える。

ところが、補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎの電圧は、表示階調にかかわらず同じように変化する。このため、補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎの電圧振幅ΔＶｃｓを大きくすると、画素電極Ｐｉｊに書き込まれた階調電圧Ｖｏがゼロでも、補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎの電圧が変化しただけで液晶の配向が変化し、液晶素子２２の透過率が変化することがある。図９は、黒表示のときに白浮きが発生する様子を示すタイミングチャートである。図９では、階調信号線Ｓにゼロの階調電圧を与えたにもかかわらず、補助容量線Ｃｓｉに特定期間で特定電圧を与えたために、特定期間の終端付近では輝度が非ゼロとなっている。

このため、ノーマリーブラック型の液晶表示装置では、黒を表示するときに、バックライトの光を十分に遮断できず、表示画面が完全に黒くならないことがある（この現象を白浮きという）。そこで、第２および第３の実施形態では、白浮きを防止した液晶表示装置について説明する。なお、補助容量線Ｃｓｉに特定期間で特定電圧を与えても白浮きが問題にならない液晶表示装置については、以下の対策を施すことは必ずしも必要ではない。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る液晶表示装置は、第１の実施形態に係る液晶表示装置１と同じ構成を有する（図１を参照）。図１０は、本実施形態に係る液晶表示装置で中間調を表示するときのタイミングチャートである。補助容量線駆動回路１３は、図１０に示すように、走査線Ｇｉの選択期間で正の階調電圧が与えられたときには、それに続く走査線Ｇｉの非選択期間（特定期間を除く）では電圧Ｖ１を補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎに与え、走査線Ｇｉに係る特定期間では電圧Ｖ１よりも低い電圧Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）を補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎに与える。また、補助容量線駆動回路１３は、走査線Ｇｉの選択期間で負の階調電圧が与えられたときには、それに続く走査線Ｇｉの非選択期間（特定期間を除く）では電圧Ｖ２を補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎに与え、走査線Ｇｉに係る特定期間では電圧Ｖ１を補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎに与える。

上述したように、第１の実施形態に係る補助容量線駆動回路１３は、特定期間では、選択期間で正の階調電圧が与えられたときには正の特定電圧を与え、選択期間で負の階調電圧が与えられたときには負の特定電圧を与える。これに対して、本実施形態に係る補助容量線駆動回路１３は、特定期間では、選択期間で正の階調電圧が与えられたときには負の特定電圧を与え、選択期間で負の階調電圧が与えられたときには正の特定電圧を与える。この補助容量線駆動回路１３を用いても、特定期間で液晶素子２２に印加される実効電圧を高くすることにより、回路規模を増大させずに応答速度を速くすることができる。

図１１は、液晶の応答特性を示す図である。図１１に示すように、液晶素子の透過率は、実効電圧が高くなるに従って高くなるが、実効電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下のときには最小値Ｘでほぼ一定となる。そこで、この特性を利用し、電圧Ｖ１、Ｖ２を決定するときには、白浮きが問題とならない範囲内で、両者の差ΔＶｃｓが最大となる電圧を選択すればよい。

以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、第１の実施形態に係る液晶表示装置よりも補助容量線Ｃｓｉの電圧振幅ΔＶｃｓを大きくし、応答速度をより速くすると共に、黒表示のときの白浮きを防止することができる。

（第３の実施形態）
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す図である。図１２に示す液晶表示装置３は、第１の実施形態に係る液晶表示装置１に、４個のバックライト３１〜３４とバックライト制御回路３５を追加したものである。本実施形態の構成要素のうち第１の実施形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。

液晶表示装置３では、（ｍ×ｎ）個の画素回路は、走査線方向に４つのブロックに分割される。以下、４つのブロックを上から順に第１〜第４ブロックといい、ａ＝ｎ／４、ｂ＝ｎ／２、ｃ＝３ｎ／４とする。バックライト３１〜３４は、それぞれ、第１〜第４ブロックに対応して設けられる。

バックライト３１〜３４は、バックライト制御回路３５からの制御に従い、補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎの電圧変化に同期して点灯および消灯する。図１３は、１フレーム期間内のバックライト３１〜３４の状態を示す図である。液晶表示装置３では、１フレーム期間は４つの期間に分割され、各期間ではバックライト３１〜３４のうち３個が点灯し、残りの１個は消灯する。最初の期間ではバックライト３１が消灯し、次の期間ではバックライト３２が消灯し、その次の期間ではバックライト３３が消灯し、最後の期間ではバックライト３４が消灯する。なお、図１３において、Ａ１〜Ａ４は、補助容量線に特定電圧が与えられている範囲を表す。

走査線駆動回路１１と階調信号線駆動回路１２は、従来の液晶表示装置と同様に、走査線Ｇ１〜Ｇｎと階調信号線Ｓ１〜Ｓｍを駆動する。補助容量線駆動回路１３は、補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎを４つのグループに分割し、グループ内の補助容量線の半分ずつに同じタイミングで異なる極性の特定電圧を与える。

図１４は、液晶表示装置３で中間調を表示するときのタイミングチャートであり、図１５は、液晶表示装置３で黒を表示するときのタイミングチャートである。これらの図面で点状模様を付した部分は、バックライトが消灯している期間を表す。

第１ブロックには、走査線Ｇ１〜Ｇａと補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓａが配置されている。走査線Ｇ１〜Ｇａに係る特定期間は、いずれも走査線Ｇａの選択期間が終了して１ライン時間後に始まる。補助容量線駆動回路１３は、ある特定期間では補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓａのうち奇数番目の補助容量線には正の特定電圧を与えると同時に、偶数番目の補助容量線には負の特定電圧を与え、次の特定期間では補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓａに前回とは逆極性の特定電圧を与える。

第１ブロック内の画素回路に含まれる液晶素子の透過率は、走査線Ｇ１〜Ｇａに係る特定期間の終端付近で最大となる。これに合わせて、バックライト３１は、走査線Ｇ１〜Ｇａに係る特定期間の終端を含む所定期間で消灯する。バックライト３１が消灯している間、第１ブロック内の画素回路に含まれる液晶素子の輝度はゼロとなる。

補助容量線駆動回路１３は、第１ブロックに配置された補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓａと同様に、第２ブロックに配置された補助容量線Ｃｓａ＋１〜Ｃｓｂ、第３ブロックに配置された補助容量線Ｃｓｂ＋１〜Ｃｓｃ、および、第４ブロックに配置された補助容量線Ｃｓｃ＋１〜Ｃｓｎを駆動する。バックライト３２は、走査線Ｇａ＋１〜Ｇｂに係る特定期間の終端を含む所定期間で消灯する。バックライト３３、３４もこれと同様である。バックライト３２〜３４が消灯している間、第２〜第４ブロック内の画素回路に含まれる液晶素子の輝度はゼロとなる。

図１６Ａ〜図１６Ｄは、バックライト３１〜３４の構成例を示す図である。これらの図面では、点状模様と無模様はその部材が明るいことを表し、クロスハッチと黒塗りはその部材が暗いことを表す。バックライト３１〜３４は、例えば、マトリクス状に配置された直下型ＬＥＤ（Light Emitting Diode）バックライト４１と、行間では光が伝搬しない４行構成の導光板４５とを用いて構成される（図１６Ａ）。この場合、直下型ＬＥＤバックライト４１は、行単位で点灯および消灯する。あるいは、直下型ＬＥＤバックライト４１に代えて、直下型ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp ）バックライト４２を用いてもよい（図１６Ｂ）。あるいは、これらの直下型バックライトに代えて、エッジ型ＬＥＤバックライト４３を用いてもよい（図１６Ｃ）。あるいは、ＬＥＤやＣＣＦＬに代えて、ＥＬ（Electro Luminescence：エレクトロルミネッセンス）などを用いてもよい。導光板４５は、ＰＭＭＡ（Polymethylmethacrylate：メタクリル酸メチル）、ＰＣ（Polycarbonate ：ポリカーボネート）などの樹脂や液晶材料やガラスなどで構成される。

あるいは、バックライト３１〜３４を、ＬＥＤやＣＣＦＬなどのエッジ型バックライト４４と、反射板４７を内蔵した導光体４６とを用いて構成してもよい（図１６Ｄ）。この場合、エッジ型バックライト４４は連続的に点灯する。導光体４６は、液晶フィルタやメタルなどで形成された反射板４７を用いて、エッジ型バックライト４４の出射光の経路を補助容量線Ｃｓ１〜Ｃｓｎの電圧変化に同期して変化させる。これにより、光源の個数を増やさずにバックライト３１〜３４を構成することができる。

以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置３では、液晶素子２２の透過率が大きくなるときには、バックライト３１〜３４が消灯し、液晶素子２２の輝度はゼロとなる。したがって、液晶表示装置３によれば、第１の実施形態に係る液晶表示装置１の効果（回路規模を増大させずに応答速度を速くする）に加えて、黒表示のときの白浮きを防止することができる。

また、液晶表示装置３では、バックライト３１〜３４が１フレーム期間に１回ずつ消灯する。したがって、液晶表示装置３によれば、黒挿入によってブラウン管と同様のインパルス駆動を行うことにより、ホールド型の表示装置で発生する残像を抑え、表示品位を高めることができる。

なお、以上の説明では、画素回路や補助容量線を４つに分割することとしたが、画素回路や補助容量線の分割数は任意でよい。また、画素回路や補助容量線を分割せずに、垂直帰線期間内でバックライトを消灯させてもよい。また、図１４および図１５では、各ブロックに対応した特定期間は重ならず、バックライト３１〜３４の消灯期間も重ならないこととしたが、各ブロックに対応した特定期間は重なってもよく、バックライト３１〜３４の消灯期間も重なってもよい。

本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す図である。 図１に示す液晶表示装置の画素回路の等価回路図である。 図１に示す液晶表示装置のタイミングチャートである。 図１に示す液晶表示装置と従来の液晶表示装置の応答波形を示す図である。 本発明の第１の変形例に係る液晶表示装置のタイミングチャートである。 本発明の第２の変形例に係る液晶表示装置のタイミングチャートである。 本発明の第３の変形例に係る液晶表示装置のタイミングチャートである。 図１に示す液晶表示装置において、実効電圧の変化量をゼロとしたときの輝度の変化を示す図である。 図１に示す液晶表示装置において、実効電圧の変化量を小としたときの輝度の変化を示す図である。 図１に示す液晶表示装置において、実効電圧の変化量を大としたときの輝度の変化を示す図である。 図１に示す液晶表示装置で黒表示を行うときのタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置のタイミングチャートである。 液晶の応答特性を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す図である。 図１２に示す液晶表示装置におけるバックライト制御を示す図である。 図１２に示す液晶表示装置のタイミングチャートである。 図１２に示す液晶表示装置で黒表示を行うときのタイミングチャートである。 図１２に示す液晶表示装置のバックライトの構成例を示す図である。 図１２に示す液晶表示装置のバックライトの構成例を示す図である。 図１２に示す液晶表示装置のバックライトの構成例を示す図である。 図１２に示す液晶表示装置のバックライトの構成例を示す図である。 従来の液晶表示装置の構成を示す図である。 従来の液晶表示装置のタイミングチャートである。 従来の液晶表示装置で黒表示を行うときのタイミングチャートである。

符号の説明

１、３…液晶表示装置
１１…走査線駆動回路
１２…階調信号線駆動回路
１３…補助容量線駆動回路
２１…ＴＦＴ
２２…液晶素子（液晶容量）
２３…補助容量
３１〜３４…バックライト
３５…バックライト制御回路
４１…直下型ＬＥＤバックライト
４２…直下型ＣＣＦＬバックライト
４３…エッジ型ＬＥＤバックライト
４４…エッジ型バックライト
４５…導光板
４６…導光体
４７…反射板
Ｇ１〜Ｇｎ…走査線
Ｓ１〜Ｓｍ…階調信号線
Ｃｓ１〜Ｃｓｎ…補助容量線
Ａｉｊ…画素回路
Ｐｉｊ…画素電極
Ｖｃｏｍ…共通電極

Claims (6)

1. アクティブマトリクス型の液晶表示装置であって、
   複数の走査線と、
   複数の階調信号線と、
   複数の補助容量線と、
   前記走査線と前記階調信号線の交点に対応して配置され、
   前記走査線に接続された制御端子を有するスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子を介して前記階調信号線に接続された画素電極を有する液晶素子と、
   前記画素電極と前記補助容量線に接続された補助容量とを含む複数の画素回路と、
   前記走査線、前記階調信号線および前記補助容量線を駆動する駆動回路とを備え、
   前記駆動回路は、前記スイッチング素子がオフ状態である期間の一部において、前記液晶素子に印加される実効電圧を高くするための特定電圧を前記補助容量線に与えることを特徴とする、液晶表示装置。
2. 前記駆動回路は、前記補助容量線の電圧を前記特定電圧を含めて２段階に切り替えることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記駆動回路は、前記スイッチング素子がオン状態に変化する直前に、前記補助容量線に前記特定電圧を与えることを特徴とする、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記駆動回路は、前記補助容量線のうち２本以上に同じタイミングで前記特定電圧を与えることを特徴とする、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
5. 前記補助容量線の電圧変化に同期して点灯および消灯する複数のバックライトをさらに備えた、請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 連続的に点灯するバックライトと、
   前記バックライトの出射光の経路を前記補助容量線の電圧変化に同期して変化させる導光体とをさらに備えた、請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。

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