JP3744714B2 - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及びその駆動方法に関し、特に負の誘電率異方性を有する液晶を電圧無印加時に垂直に配向した液晶表示装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＴＦＴという。）を用いてアクティブマトリックス駆動を行う液晶パネルにおいては、正の誘電率異方性を持つｐ型液晶を、電圧無印加時に基板に対して水平に配向し、電圧印加時に基板に対して垂直に駆動するＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード液晶パネルが主流である。
【０００３】
ＴＮモード液晶パネルは、近年における製造技術の進歩により、液晶パネルの正面から見たコントラスト、階調特性、色再現性は著しく改善された。しかし、ＴＮモード液晶パネルには、ＣＲＴ等に比べ視野角が狭いという欠点があり、そのため用途が限定される問題がある。
【０００４】
そこで本出願人は、視野角が狭いというＴＮモード液晶パネルの欠点を改善するために、電圧無印加時に垂直配向した液晶分子を電圧印加時に水平に駆動すると共に、１画素内の液晶分子の配向方向を複数に分割したＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型液晶パネルを開発し、特願平１０−１８５８３６号等においてその構成を開示した。
【０００５】
ＭＶＡ型液晶パネルは、誘電率異方性が負のｎ型液晶と垂直配向膜を使用し、電圧を印加した時に、液晶が斜めになる方向が１画素内において複数になるように規制するドメイン規制手段を設ける。
【０００６】
ドメイン規制手段は、電極上の一部に設けた突起等により、突起部分の液晶分子を電圧無印加時において予め微小角度傾斜させるものである。この突起は、電圧を印加した時に液晶分子の配向方向を決定するトリガの役割を果し、小さなもので十分である。なお、ＭＶＡ型液晶パネルでは、ドメイン規制手段で液晶分子を予め微小角度傾斜させるので、垂直配向膜にラビング処理を施す必要はない。
【０００７】
ＭＶＡ型液晶パネルは、電圧を印加しない状態ではほとんどの液晶分子が基板表面に対して垂直に配向し、透過率ゼロの状態（黒表示）になる。中間の電圧を印加すると、突起の傾斜面の影響で液晶分子の傾斜方向が決定され、１画素内で液晶の配向方向が分割される。従って、中間の電圧では１画素内での液晶の光学特性が平均化され、全方位で均一な中間調表示が得られる。更に、所定の電圧を印加すると液晶分子はほぼ水平になり白表示となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＭＶＡ型液晶パネルでは、駆動電圧が１Ｖ程度の黒表示から駆動電圧が２〜３Ｖ程度の低輝度中間調表示に切り替える場合の応答速度が、ＴＮモード液晶パネルに比較して遅いという問題がある。
【０００９】
これは、ＭＶＡ型液晶パネルでは垂直配向膜にラビング処理を行わず、微小領域の液晶の配向方向が電圧無印加の状態で種々の方向を向いているため、駆動電圧が２〜３Ｖ程度の低電圧の場合は、すべての液晶の配向方向を所定の方向に配向させるのに時間がかかるためと考えられる。
【００１０】
また、駆動電圧が１Ｖ程度の黒表示から駆動電圧が３〜４Ｖ程度の高輝度中間調表示に切り替える場合、また、駆動電圧が１Ｖ程度の黒表示から駆動電圧が５Ｖ程度の白表示に切り替える場合は、輝度がオーバーシュートするため表示印象が悪くなる問題がある。
【００１１】
これは、３Ｖ程度以上の駆動電圧では、液晶の配向方向を回転させるモーメントが大きくなるため、液晶の配向方向が目標とする配向方向を越えて回転してしまうためと考えられる。
【００１２】
また、黒表示から中間調等の表示に切り替える場合に、中間調等の表示が、直前の黒表示だけではなく、更に前の表示状態の影響を受けて、輝度にオーバーシュートを発生する場合がある。これは、直前の黒表示における液晶の配向状態が、それ以前の液晶の配向状態により異なるためと考えられる。
【００１３】
そこで、本発明は、ｎ型液晶を垂直配向したＭＶＡ型液晶パネルを駆動する場合において、黒表示から低輝度中間調表示に切り替える場合の応答時間を短縮し、黒表示から中間調表示又は白表示に切り替える場合のオーバーシュートを低減させた駆動回路を有する液晶表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、電圧が印加される画素電極及び対向電極との間に液晶が設けられ、液晶の配向が、電圧無印加時にはほぼ垂直に、所定の電圧を印加した時にはほぼ平行となり、所定の電圧より小さい電圧を印加した時には斜めになり、更に、所定の電圧より小さい電圧が印加された時に、各画素内において、液晶の配向の斜めになる方向が各画素内において複数になるように規制するドメイン規制手段を備える液晶表示装置において、
画素を第１の透過率から第１の透過率より大きい第２の透過率に変化させる場合、画素電極に対して、第２の透過率に変化させる第１の期間に第２の透過率に対応する第１の目標駆動電圧より大きい電圧を印加し、第１の期間後の第２の期間に第１の目標表示電圧を印加する駆動回路を有することを特徴とする液晶表示装置を提供することにより達成される。
【００１５】
本発明によれば、画素内の液晶を第１の透過率から第２の透過率に変化させる場合、第１の期間に第１の目標駆動電圧より大きい電圧を印加し、その後の第２の期間から第１の目標表示電圧を印加するので、微小領域の液晶の配向方向が電圧を印加した状態で種々の方向を向くＭＶＡ型液晶パネル内の液晶の配向方向を変更する時の応答時間を短縮することができる。従って、視野角が広く且つ応答特性の良い液晶表示装置を提供することができる。
【００１６】
また、本発明の液晶表示装置の駆動回路は、画素を第１の透過率から第２の透過率より大きい第３の透過率に変化させる場合、画素電極に対して、第３の透過率に変化させる第１の期間に第３の透過率に対応する第２の目標駆動電圧を印加することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、画素内の液晶を第１の透過率からより大きい第３の透過率に変化させる場合、第１の期間に第３の透過率に対応する第２の目標駆動電圧を印加するので、液晶の配向の変化に対してオーバーシュートを生じさせることなく、応答時間を短縮することができる。従って、オーバーシュートによるちらつきがなく、応答特性の良い液晶表示装置を提供することができる。
【００１８】
また、本発明の液晶表示装置の駆動回路は、画素を第１の透過率から第３の透過率より大きい第４の透過率に変化させる場合、画素電極に対して、第４の透過率に変化させる第１の期間に第４の透過率に対応する第３の目標駆動電圧より大きい電圧を印加し、第１の期間後の第２の期間に第３の目標駆動電圧を印加することを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、液晶画素を第１の透過率からさらに大きい第４の透過率に変化させる場合、第１の期間に第３の目標駆動電圧より大きい駆動電圧を印加し、その後の第２の期間から第３の目標駆動電圧を印加する。従って、ドメイン規制手段で分割された複数の領域を有するＭＶＡ型液晶パネルにおいて、非常に高い第３の目標駆動電圧を印加した場合の応答特性の劣化を防止し、オーバーシュートがなく応答特性を改善した液晶表示装置を提供することができる。
【００２０】
また、上記の目的は、電圧が印加される画素電極及び対向電極との間に液晶が設けられ、該液晶の配向が、電圧無印加時にはほぼ垂直に、所定の電圧を印加した時にはほぼ平行となり、前記所定の電圧より小さい電圧を印加した時には斜めになる液晶表示装置において、画素の透過率を所定の値以下にする場合、前記画素電極に前記液晶の配向の閾値電圧より大きな駆動電圧を印加する駆動回路を有することを特徴とする液晶表示装置を提供することにより達成される。
【００２１】
本発明によれば、画素の透過率を所定の値以下にする場合、画素電極に液晶の配向の閾値電圧より大きな駆動電圧を印加することにより、画素の透過率が所定の値以下の液晶分子を予め所定の角度だけ傾斜させておく。従って、画素の透過率が所定の値以下の表示から中間調表示に切り替える場合に、液晶分子を短時間で中間調表示に対応した角度まで傾斜させることができ、表示の応答時間を短縮することが可能になる。
【００２２】
また、本発明の液晶表示装置は、液晶の光学特性と逆の光学特性を生じる光学補償手段を有し、かかる光学補償手段の遅相軸は、前記液晶の遅相軸と直交して配置され、前記画素電極に前記駆動電圧を印加した時に液晶に発生する光学特性を打ち消すことを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、光学補償手段が液晶の光学特性を打ち消すので、画素の透過率が所定の値以下の表示において、大きな駆動電圧を印加して液晶分子の傾斜角度を大きくすることができ、黒表示から中間調表示への応答時間をより短縮することができる。
【００２４】
また、上記の目的は、電圧が印加される画素電極及び対向電極との間に液晶が設けられ、該液晶の配向が、電圧無印加時にはほぼ垂直に、所定の電圧を印加した時にはほぼ平行となり、前記所定の電圧より小さい電圧を印加した時には斜めになり、更に、前記所定の電圧より小さい電圧が印加された時に、各画素内において、前記液晶の配向の斜めになる方向が各画素内において複数になるように規制するドメイン規制手段を備える液晶表示装置において、画素を第１の透過率から該第１の透過率より大きい第２の透過率に変化させる場合、前記第１の透過率のフレーム期間が連続した場合に、前記画素電極に対して、前記第２の透過率に変化させる第１のフレーム期間に前記第２の透過率に対応する目標駆動電圧より大きい駆動電圧を印加する駆動回路を有することを特徴とする液晶表示装置を提供することにより達成される。
【００２５】
本発明によれば、第１の透過率の表示が所定数のフレーム期間連続し、かつ、第１の透過率から第２の透過率に切り替える場合に、第２の透過率に変化させる第１フレーム期間に第２の透過率に対応する目標駆動電圧より大きい駆動電圧を印加する。この場合、第１の透過率の表示が所定数のフレーム期間連続しているので液晶分子の状態が一定になり、液晶分子が第１の透過率から第２の透過率に切り替わる場合の状態変化を最適化でき、輝度のオーバーシュートを防止することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に従って説明する。しかしながら、かかる実施の形態が本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２７】
〔第１の実施の形態例〕
図１は、本発明の実施の形態のＭＶＡ型液晶パネル１の等価回路である。実際のＭＶＡ型液晶パネル１には、例えばカラー表示を行う場合は、１０２４×３×７６８個の画素があるが、ここでは３×３画素の場合を示す。
【００２８】
ＭＶＡ型液晶パネル１は、縦方向のソース電極線Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２と横方向のゲート電極線Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２により各画素に区分され、各画素毎にＴＦＴ２〜１０を有する。ＴＦＴ２〜１０のソース電極Ｓとゲート電極Ｇは、それぞれソース電極線Ｓ０〜Ｓ２とゲート電極線Ｇ０〜Ｇ２に接続され、ドレイン電極Ｄは画素電極１２〜２０に接続される。
【００２９】
画素電極１２〜２０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明電極で、対向する共通電極３２との間に挿入される液晶画素２２〜３０に駆動電圧を印加する。共通電極３２は液晶パネルのほぼ全面を覆うＩＴＯ透明電極で、共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。
【００３０】
図２は、本実施の形態のＭＶＡ型液晶パネル１の概略図で、図２（１）は図１における画素電極１５、１６、１７の部分を上方から見た平面図、図２（２）は図２（１）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００３１】
図２（１）に示すように、画素電極１５〜１７の上にはジグザグに屈曲した突起４０が設けられる。この突起４０が、１画素内の液晶の配向方向を複数に分割するドメイン規制手段として機能する。ソース電極線Ｓ１とゲート電極線Ｇ１で区分された部分に画素電極１６があり、画素電極１６はＴＦＴ６に接続されている。なお、ＣＳ電極４１は、補助容量を形成するための電極である。
【００３２】
また、突起４０は、図２（２）に示すように、共通電極３２と画素電極１５〜１７の両方に互い違いに形成されており、その上に図示しない垂直配向膜が設けられる。液晶分子４２は、垂直配向膜により電圧無印加時に電極表面に対し略垂直に配向するが、垂直配向膜にはラビング処理を施さないため、突起４０の横斜面にある液晶分子４２は、その斜面に垂直に配向しようとするので、その部分の液晶分子４２は所定の角度だけ傾斜する。
【００３３】
突起４０の部分で傾斜した液晶分子４２は、電圧を印加した時に他の液晶分子４２の配向方位を決定するトリガの役割を果たす。このため、電圧を印加した時に、液晶分子４２が斜めになる方向は１画素内において複数に分割されるので、視角依存性がなくなり、どの方向から見ても均一な表示が得られる。
【００３４】
図３は、本発明の実施の形態の液晶表示装置の駆動電圧波形で、図３（１）はＴＦＴのゲート電極に印加されるゲート電圧Ｖｇの波形であり、図３（２）及び図３（３）はＴＦＴのソース電極に印加されるソース電圧Ｖｓの波形の例である。ゲート電圧Ｖｇの印加によりＴＦＴが導通する時、このソース電圧Ｖｓが、各液晶画素２２〜３０に印加される駆動電圧になる。
【００３５】
例えば、図１において、ソース電極線Ｓ１にソース電圧Ｖｓを印加し、ゲート電極線Ｇ１にゲート電圧Ｖｇを印加すれば、ＴＦＴ６が導通し、液晶画素２６に対応した画素電極１６に駆動電圧が印加される。
【００３６】
また、図３（２）及び図３（３）のソース電圧Ｖｓは、共通電極３２の電位Ｖｃｏｍを基準としており、フレーム期間毎に反転する。これは、液晶に常に同じ方向の電圧を印加すると液晶が劣化するため、液晶を交流電圧で駆動するためである。
【００３７】
図３（２）は、液晶画素に時間ゼロから始まる第１のフレーム期間Ｔｆ１、及び時間２Ｔから始まる第３のフレーム期間Ｔｆ３に駆動電圧Ｖｐを印加し、時間Ｔから始まる第２のフレーム期間Ｔｆ２、及び時間３Ｔから始まる第４のフレーム期間Ｔｆ４に反転した駆動電圧Ｖｐを印加する場合を示す。一般に、駆動電圧の印加に対する液晶の配向変化は遅く、ある駆動電圧Ｖｐに対応する透過率に液晶配向を変化させるためには、数フレーム期間にわたり駆動電圧Ｖｐを印加する必要がある。図３（２）の駆動電圧波形は、かかる従来の一般的な駆動電圧波形と同様に、Ｖｐを第１〜第４フレーム期間にわたり連続して印加する。
【００３８】
図３（３）は、本発明の実施の形態例の改良された駆動電圧波形を示し、液晶画素の応答速度とオーバーシュートを改善するため、第１のフレーム期間Ｔｆ１の駆動電圧Ｖｐ１を第２のフレーム期間Ｔｆ２以降の駆動電圧Ｖｐ２より大きくした場合を示す。
【００３９】
本発明の実施の形態例では、画素内の液晶の透過率の変更の種類に応じて、上記図３（３）の駆動電圧波形と、図３（２）の駆動電圧波形とを適宜使い分ける。即ち、液晶画素の目標透過率により、応答速度とオーバーシュートを最適にすることができる駆動電圧比Ｖｐ１／Ｖｐ２が異なる。そこで、透過率の応答特性について以下に説明する。
【００４０】
図４乃至図７は、本発明の実施の形態のＭＶＡ型液晶パネル１の透過率の応答特性の説明図である。図４（１）は、ある液晶画素の透過率を０％から約２％にするために目標駆動電圧Ｖｐ２を２．５Ｖとし、第１のフレーム期間Ｔｆ１の駆動電圧Ｖｐ１を第２のフレーム期間Ｔｆ２以降の駆動電圧Ｖｐ２の０．８倍にした場合（Ｖｐ１／Ｖｐ２＝０．８）、駆動電圧Ｖｐ１を駆動電圧Ｖｐ２と等しくした場合（Ｖｐ１／Ｖｐ２＝１）、駆動電圧Ｖｐ１を駆動電圧Ｖｐ２の１．２５倍にした場合（Ｖｐ１／Ｖｐ２＝１／２５）の応答特性を示す。
【００４１】
また、図４（２）は、透過率を０％から約８％にするために目標駆動電圧Ｖｐ２を３Ｖとし、駆動電圧Ｖｐ１を駆動電圧Ｖｐ２と等しくした場合（Ｖｐ１／Ｖｐ２＝１）、駆動電圧Ｖｐ１を駆動電圧Ｖｐ２の１．１倍にした場合（Ｖｐ１／Ｖｐ２＝１．１）、駆動電圧Ｖｐ１を駆動電圧Ｖｐ２の１．２５倍にした場合（Ｖｐ１／Ｖｐ２＝１．２５）、駆動電圧Ｖｐ１を駆動電圧Ｖｐ２の１．４倍にした場合（Ｖｐ１／Ｖｐ２＝１．４）、駆動電圧Ｖｐ１を駆動電圧Ｖｐ２の２倍にした場合（Ｖｐ１／Ｖｐ２＝２）の応答特性を示す。
【００４２】
図４の応答特性から、透過率がほぼ０％である黒表示から透過率が約１０％以下である低輝度中間調表示に切り替える場合は、駆動電圧比Ｖｐ１／Ｖｐ２を１．２５にすると、オーバーシュートがなく応答時間が短縮することが分かる。即ち、表示を切り替えてから約１フレーム期間（Ｔ＝１６．７ｍｓ）で液晶の配向の変化を完了させて目標の透過率にすることができる。
【００４３】
これに対して、Ｖｐ１／Ｖｐ２を０．８、１、１．１にした場合は、応答速度が遅く液晶が目標透過率になるまでに２フレーム期間以上かかってしまう。これでは、動画等を表示する場合に画像が帯を引いて見にくくなる。また、Ｖｐ１／Ｖｐ２を１．４、２にした場合は、応答速度は速いが、透過率にオーバーシュートが発生し表示画面のちらつきの原因になる。
【００４４】
前述のように、ＭＶＡ型液晶パネル１は垂直配向膜にラビング処理を行わず、微小領域の液晶の配向方向が電圧無印加の状態で種々の方向を向いている。このため、透過率ゼロから第２の透過率に変化させる場合、第２の透過率に対応する目標駆動電圧Ｖｐ２が２〜３Ｖ程度の低電圧であるため、すべての液晶の配向方向を所定の方向に回転させるのに時間がかかるものと考えられる。従って、第１のフレーム期間の駆動電圧Ｖｐ１を目標駆動電圧Ｖｐ２の１．２５倍にすれば、液晶分子に最適の回転モーメントを与えることができ、液晶の応答速度を短縮することができると考えられる。
【００４５】
このように透過率がほぼ０％である黒表示から透過率が約１０％以下である低輝度中間調表示に切り替える場合は、図３（３）の駆動波形が好ましい。そして、この駆動波形によれば、図４に示される通り１フレーム期間で目標透過率に達することができる。従って、フレーム毎に応答完了にすることができ、動画表示がスムーズになる。
【００４６】
図５（１）は、透過率を０％から約１２％に変化させるために目標駆動電圧Ｖｐ２を３．５Ｖとし、第１のフレーム期間の駆動電圧Ｖｐ１を目標駆動電圧Ｖｐ２の０．８倍、１倍、１．２５倍とした場合を示す。
【００４７】
このように、黒表示から透過率が約１０〜１５％である高輝度中間調表示に切り替える場合は、駆動電圧比Ｖｐ１／Ｖｐ２＝１とすると、オーバーシュートがなく応答時間が短縮することが分かる。この場合、Ｖｐ１／Ｖｐ２＝０．８では応答速度が遅く、逆にＶｐ１／Ｖｐ２＝１．２５にすると、応答速度は早いがオーバーシュートが発生し、表示画面のちらつきの原因になる。
【００４８】
これは、目標駆動電圧Ｖｐ２が３Ｖ程度以上の場合は、液晶の配向方向を回転させるモーメントが大きくなるため、Ｖｐ１／Ｖｐ２を大きくするとオーバーシュートの原因になり、逆に目標駆動電圧Ｖｐ２が大きいので、駆動電圧比Ｖｐ１／Ｖｐ２＝１でも応答速度は十分に短くなるためと考えられる。
【００４９】
図５（２）は、透過率を０％から約１６％に変化させるために目標駆動電圧Ｖｐ２を５．５Ｖとし、第１のフレーム期間の駆動電圧Ｖｐ１を目標駆動電圧Ｖｐ２の０．８倍、１倍、１．２５倍とした場合を示す。
【００５０】
このように、黒表示から透過率が約１５％以上である白表示に切り替える場合は、駆動電圧比Ｖｐ１／Ｖｐ２＝１．２５とすると、オーバーシュートがなく応答時間が短縮することが分かる。この場合、Ｖｐ１／Ｖｐ２＝０．８又は１では、応答速度は早いがオーバーシュートが発生し、表示画面のちらつきの原因になる。
【００５１】
これは、駆動電圧Ｖｐ１が５Ｖ程度以上になると、ドメイン規制手段である突起部分の液晶素子が配向し始めるためと考えられる。即ち、図６（１）に示すように、駆動電圧Ｖｐ１は、突起４０の領域で電圧Ｖｐｔと電圧Ｖｐｎとに分圧され、突起４０の領域の液晶分子４５には駆動電圧Ｖｐ１より小さい電圧Ｖｐｔが印加される。この場合、駆動電圧Ｖｐ１が約５Ｖ以下の場合は、突起４０の領域における液晶分子への電圧Ｖｐｔは液晶分子４５の配向の閾値以下となるため、液晶分子４５は動かない。従って、Ｖｐ１／Ｖｐ２＝０．８又は１では突起４０の領域以外の液晶分子の動作が支配的になり、応答速度の増加に伴ってオーバーシュートが発生するものと考えられる。
【００５２】
一方、駆動電圧Ｖｐ１が約５Ｖ以上になると、図６（２）に示すように、突起４０の領域の電圧Ｖｐｔは、液晶分子４５の配向の閾値以上になるため、液晶分子４５は動き始める。しかし、液晶分子４５の配向方向はすぐには安定しないため全体の応答速度は低下する。従って、Ｖｐ１／Ｖｐ２＝１．２５の場合は、第１のフレーム期間Ｔｆ１で突起４０の領域の液晶分子４５の動作が始まり、その動作の遅れに伴ってオーバーシュートが低減するものと考えられる。
【００５３】
このように、黒表示から透過率が約１５％以上である白表示に切り替える場合は、駆動電圧比Ｖｐ１／Ｖｐ２＝１．２５にすると、Ｖｐ１／Ｖｐ２＝１及び０．８に比較して、オーバーシュートがなく応答速度を最適なものにすることができる。
【００５４】
以上、図４、図５の結果から明らかになる通り、（１）ある画素の表示を黒表示から低輝度中間調表示に切り替える場合は、第１のフレーム期間Ｔｆ１の駆動電圧ＶＰ１を第２のフレーム期間Ｔｆ２以降の駆動電圧ＶＰ２の例えば１．２５倍とし、（２）黒表示から高輝度中間調表示に切り替える場合は、駆動電圧ＶＰ１を駆動電圧ＶＰ２と同等にし、（３）黒表示から白表示に切り替える場合は、駆動電圧ＶＰ１を駆動電圧ＶＰ２の例えば１．２５倍とすることが好ましい。従って、上記の（１）、（３）の場合は図３（３）の波形が好ましく、上記の（２）の場合は図３（２）の波形が好ましい。なお、上記の１．２５倍はあくまでも１例であり、要は上記（１）（３）の場合はＶｐ１＞Ｖｐ２にすることが必要である。
【００５５】
図７は、ある画素の表示を黒→低輝度中間調→黒→高輝度中間調→黒→白→黒と切り替える場合の、実施の形態例の好ましい駆動電圧波形とその透過率の応答特性を示す図である。時間ｔ１１から駆動電圧０．５Ｖの黒表示を４フレーム期間表示し、時間ｔ１２から目標駆動電圧Ｖｐ２＝２．５Ｖの低輝度中間調を４フレーム期間表示する。この場合、第１の透過率から第２の透過率への変更に該当し、図３（３）の如く、時間ｔ１２から始まる第１のフレーム期間の駆動電圧をＶｐ１＝１．２５×Ｖｐ２＝３．１Ｖにし、その後の第２、第３、第４のフレーム期間を目標駆動電圧Ｖｐ２＝２．５Ｖにして、透過率約２％の低輝度中間調に応答性よく切り替える。
【００５６】
次に、時間ｔ１３から駆動電圧０．５Ｖの黒表示を４フレーム期間表示し、時間ｔ１４から目標駆動電圧Ｖｐ２＝３．５Ｖの高輝度中間調を４フレーム期間表示する。この場合は、第１の透過率から第３の透過率への変更に該当し、図３（２）の如く、時間ｔ１４から始まる第１のフレーム期間及びその後の第２、第３、第４のフレーム期間の駆動電圧をＶｐ１＝Ｖｐ２＝３．５Ｖにして、透過率約１２％の高輝度中間調にオーバーシュートなく切り替える。
【００５７】
次に、時間ｔ１５から駆動電圧０．５Ｖの黒表示を４フレーム期間表示し、時間ｔ１６から目標駆動電圧Ｖｐ２＝５．５Ｖの白を４フレーム期間表示する。この場合は、第１の透過率から第４の透過率への変更に該当し、図３（３）の如く、時間ｔ１６から始まる第１のフレーム期間の駆動電圧をＶｐ１＝１．２５×Ｖｐ２＝６．９Ｖにし、その後の第２、第３、第４のフレーム期間を目標駆動電圧Ｖｐ２＝５．５Ｖにして、透過率約１６％の白表示にオーバーシュートなく切り替える。
【００５８】
このように、本実施の形態の液晶表示装置では、黒表示から低輝度中間調表示、黒表示から高輝度中間調表示、黒表示から白表示のいずれに切り替える場合でも、応答時間を短縮し、かつオーバーシュートを発生させずに切り替えることができる。
【００５９】
図８は、本発明の実施の形態における液晶画素の駆動電圧と補償電圧の関係図である。横軸に目標駆動電圧Ｖｐ２及び透過率をとり、縦軸に第１のフレーム期間の駆動電圧Ｖｐ１及び補償電圧をとった。ここに補償電圧は、第１のフレーム期間の駆動電圧Ｖｐ１と目標駆動電圧Ｖｐ２との差電圧である。
【００６０】
前述のように、本実施の形態例においては、黒表示となる第１の透過率から低輝度中間調表示となる第２の透過率に切り替える場合は、第１のフレーム期間の駆動電圧Ｖｐ１は目標駆動電圧Ｖｐ２の約１．２５倍にする。従って、補償電圧は、目標駆動電圧Ｖｐ２の約０．２５倍である。
【００６１】
また、第１の透過率から高輝度中間調表示となる第３の透過率に切り替える場合は、第１のフレーム期間の駆動電圧Ｖｐ１は目標駆動電圧Ｖｐ２とほぼ等しくする。従って、補償電圧はほぼ０である。
【００６２】
更に、第１の透過率から白表示となる第４の透過率に切り替える場合は、第１のフレーム期間の駆動電圧Ｖｐ１は目標駆動電圧Ｖｐ２の約１．２５倍にする。従って、補償電圧は、目標駆動電圧Ｖｐ２の約０．２５倍である。
【００６３】
なお、図８における第１乃至第３の目標駆動電圧の具体的数値及びＶｐ１／Ｖｐ２の比（１．２５倍）の値は、液晶の特性または液晶表示装置の用途等により異なった値となり得る。また、それに伴い補償電圧も液晶の特性等に依存した値になる。更に、第１、第２、第３の透過率の境界は必ずしも明確に定めることはできない。従って、それらの特性図は図８に示すようになめらかな曲線になる。
【００６４】
本発明の実施の形態の液晶表示装置は、後述するように、目標駆動電圧Ｖｐ２と補償電圧の関係をテーブルとして記憶しており、駆動電圧に補償電圧を加えて液晶画素に印加するので、各液晶画素の表示を切り替える場合に、最適化された応答速度とオーバーシュートの特性を有する駆動電圧で液晶を駆動することができる。
【００６５】
図９は、本発明の実施の形態の液晶表示装置の全体概略図である。本実施の形態の液晶表示装置は、ＭＶＡ型液晶パネル１と、映像信号Ｓ１０が供給される駆動制御部５０と、駆動制御部５０からタイミング信号Ｓ１１が供給され、ＭＶＡ型液晶パネル１のゲート電極線を駆動するゲートドライバ部５１と、液晶画素の目標透過率に対応した目標駆動信号Ｓ１２から駆動電圧の補償電圧信号Ｓ１４を生成する補償回路５２と、目標駆動信号Ｓ１２と補償電圧信号Ｓ１４とから液晶画素の駆動信号Ｓ１３を生成する駆動電圧調整回路５７と、駆動信号Ｓ１３とタイミング信号Ｓ１１とが供給されＭＶＡ型液晶パネル１のソース電極線を駆動するソースドライバ部５９とを有する。
【００６６】
また、補償回路５２は、ＭＶＡ型液晶パネル１の各液晶画素毎の目標駆動信号Ｓ１２を、フレーム期間毎に交互に記憶する１次、２次フレームメモリ５３、５４と、１次フレームメモリ５３と２次フレームメモリ５４のデータを比較して表示状態が変化した画素を検出し、駆動電圧調整回路５７に補償電圧信号Ｓ１４を出力する表示状態変化画素検出回路５５とを有する。この場合、表示状態変化画素検出回路５５は、図８に示した透過率ゼロの状態から変化させる場合の目標駆動電圧Ｖｐ２と補償電圧の関係データを格納したルックアップテーブル５６を参照して、補償電圧信号Ｓ１４を生成する。
【００６７】
即ち、画素の透過率に対応する目標駆動信号Ｓ１２は、駆動制御部５０からタイミング信号Ｓ１１に同期して出力され、１次、２次フレームメモリ５３、５４にフレーム期間毎に交互に記憶される。この場合、例えば、第１のフレーム期間において、ある画素の第１の透過率が１次フレームメモリ５３に記憶され、第２のフレーム期間において、その画素の第２の透過率が２次フレームメモリ５４に記憶された場合は、その画素は、第１の透過率から第２の透過率に切り替わったことになる。この画素表示の切り替わりは、表示状態変化画素検出回路５５により検出され、表示状態変化画素検出回路５５は、ルックアップテーブル５６のデータに基づき、補償電圧信号Ｓ１４を生成する。この補償電圧信号Ｓ１４は、駆動電圧調整回路５７において目標駆動信号Ｓ１２に加算され、駆動信号Ｓ１３になってソースドライバ部５９に供給される。
【００６８】
このように、本実施の形態の液晶表示装置は、液晶画素の応答特性から求めたルックアップテーブル５６のデータに基づいて液晶画素を駆動するので、液晶画素の応答速度とオーバーシュートの特性を最適化することができる。また、応答特性が異なる液晶画素を駆動する場合にも、ルックアップテーブル５６のデータを変更するだけで、常に最適な応答特性を実現することができる。
【００６９】
〔第２の実施の形態例〕
次に、黒を表示する場合に、液晶分子に所定の駆動電圧を印加して予め傾斜させておき、黒表示から中間調表示等に切り替える場合の応答時間を短縮する本発明の他の実施の形態の液晶表示装置について説明する。
【００７０】
前述のように、ＭＶＡ型液晶パネルの突起の近傍の液晶分子は、突起の傾斜面に垂直に配向するため、駆動電圧を印加しない状態でも微小な傾斜角度を有する。しかしながら、突起の近傍の液晶分子の傾斜は、駆動電圧を印加した場合に他の液晶分子を順次傾斜させるトリガになるだけであり、突起から離れた液晶分子は、駆動電圧を印加しない状態では基板にほぼ垂直に配向している。
【００７１】
本実施の形態の液晶表示装置は、ＭＶＡ型液晶パネルにおいて黒を表示する場合に、液晶分子に所定の駆動電圧Ｖｏｆｆを印加して予め傾斜させておき、黒表示から中間調表示等に切り替える場合の応答時間を短縮するものである。
【００７２】
図１０は、本実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルの駆動電圧を印加しない状態の断面図である。本実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルは、ガラス等の基板１０１の下面に、ＩＴＯ透明導電間膜等の電極１０２と突起等の土手状構造物１０３と垂直配向膜１０４とを積層し、ガラス等の基板１０９の上面に、共通電極１０８と土手状構造物１０３と垂直配向膜１０７とを積層し、その間に液晶分子１０５を封入し、更に、基板１０１の上面に偏光板１０６を設け、基板１０９の下面に偏光板１１０を設ける。
【００７３】
本実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルは、例えば、透過型の構成にしてノーマリーブラックモードで動作させる場合、偏光板１０６の透過軸を偏光板１１０の透過軸と直交するように配置する。ＭＶＡ型液晶パネルは、電極１０２と共通電極１０８との間に駆動電圧を印加しない状態では、液晶分子１０５が基板１０１等にほぼ垂直に配向されているため、液晶分子１０５は光の旋光等の光学特性を持たない。従って、偏光板１０６を通過して直線偏光となった光１１２は、偏光板１１０を通過できず、透過率ゼロの黒表示になる。
【００７４】
一方、電極１０２と共通電極１０８との間に駆動電圧を印加すると、液晶分子１０５の傾斜が始まって光学特性を持つようになり、光１１２は偏光板１１０を幾分通過して中間調表示になる。電極１０２と共通電極１０８との間の駆動電圧を更に高めると、液晶分子１０５は基板１０１等に水平になり、光１１２の偏光面は９０°回転して偏光板１１０に対する透過率が最大になる。この場合が白表示である。
【００７５】
図１１は、本発明の実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルにおいて、駆動電圧Ｖｏｆｆを印加した状態で黒を表示させる場合の説明図であり、図１１（１）はその断面図、図１１（２）は平面図である。図１１（１）に示すように、本実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルは、黒表示を行う場合にも、電極１０２と共通電極１０８との間に駆動電圧Ｖｏｆｆを印加し、液晶分子１０５を基板１０１等に垂直な方向から予め角度θｐだけ傾斜させる。ここに駆動電圧Ｖｏｆｆは、液晶分子１０５の傾斜が始まる閾値電圧Ｖｔｈより大きく、かつ液晶パネルの透過率が発生する値より小さく設定される。
【００７６】
なお、液晶分子１０５の傾斜方向は、図１１（２）の平面図に示すように、土手状構造物１０３に垂直な方向である。また、土手状構造物１０３はその左右の傾斜が異なるため、液晶分子１０５は液晶パネルの領域I及び領域IIIでは左に傾斜し、領域IIでは右に傾斜する。
【００７７】
このように本実施の形態では、黒を表示させる駆動電圧Ｖｏｆｆを閾値電圧Ｖｔｈより高く設定することにより、黒表示における液晶分子１０５を角度θｐだけ傾斜させておく。従って、黒表示から中間調表示に切り替える場合に、液晶分子１０５を短時間で中間調表示に対応した角度まで傾斜させることができ、表示の応答時間を短縮することが可能になる。
【００７８】
図１２は、液晶分子１０５の駆動電圧Ｖｐと液晶パネルの透過率Ｔｐとの関係を示す図である。駆動電圧Ｖｐをゼロから徐々に大きくすると、前述のように閾値電圧Ｖｔｈで液晶分子１０５の傾斜が始まる。ただし、駆動電圧Ｖｐが閾値電圧Ｖｔｈを越えても液晶分子１０５の傾斜はまだ小さく、透過率Ｔｐは実質的にゼロであり黒表示のままである。
【００７９】
駆動電圧Ｖｐが２Ｖを越えると透過率Ｔｐが徐々に大きくなり、駆動電圧Ｖｐが２．５Ｖ程度で透過率Ｔｐが約２％になり低輝度中間調表示になる。更に、駆動電圧Ｖｐが３．５Ｖ程度になると透過率Ｔｐが約１０％になって高輝度中間調表示になり、駆動電圧Ｖｐが５Ｖ程度になると透過率Ｔｐが約１５％以上になって白表示になる。
【００８０】
このように本実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルは、液晶分子１０５の傾斜が始まる閾値電圧Ｖｔｈ以上でも透過率Ｔｐがゼロの領域があるため、黒を表示させる駆動電圧Ｖｏｆｆを閾値電圧Ｖｔｈより大きく、例えば２Ｖに設定することにより、黒表示においても液晶分子１０５を予め角度θｐだけ傾斜させることができる。従って、黒表示から中間調表示等に切り替える場合に、液晶分子１０５を短時間で中間調表示等に対応した角度まで傾斜させることができ、表示の応答時間を短縮することが可能になる。
【００８１】
図１３は、駆動電圧Ｖｏｆｆを印加して黒を表示させた状態から、駆動電圧Ｖｐ＝２．５Ｖの中間調表示に切り替える場合に、駆動電圧Ｖｏｆｆと中間調への応答時間τとの関係を示す図である。図１３に示すように、駆動電圧Ｖｏｆｆ＝０Ｖの場合の応答時間τは約９５ｍｓであるが、駆動電圧Ｖｏｆｆ＝２Ｖにすると、応答時間τは約６５ｍｓに短縮する。
【００８２】
このように、黒を表示する駆動電圧Ｖｏｆｆを高くするほど、黒表示から中間調表示に切り替える場合の応答時間が早くなる。この場合、図１２に示したように、駆動電圧Ｖｏｆｆが２Ｖ程度までは液晶パネルの透過率Ｔｐはゼロであるため、駆動電圧Ｖｏｆｆを約２Ｖに設定することにより、液晶パネルの表示コントラストを低下させずに応答時間のみを短縮することが可能になる。
【００８３】
なお、本実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルでは、図１１において液晶分子１０５の傾斜方向を決める目的で土手状構造物１０３を使用した例を示したが、本発明は、液晶分子１０５の傾斜方向を決めるためにスリット状の電極を使用した表示パネル、又はラビングした垂直配向膜を使用した表示パネルなど、ＶＡ型液晶パネル全般に適用可能である。
【００８４】
図１４は、本発明の他の実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルの断面図である。本実施の形態は、黒表示において更に大きな駆動電圧Ｖｏｆｆを印加して液晶分子の傾斜角度を大きくしておき、黒表示から中間調表示に切り替える場合の応答時間を更に短縮するものである。
【００８５】
本実施の形態では、ガラス等の基板１０１と偏光板１０６の間に光学特性補償用の直線位相子膜１２０を設けた点が、図１０の実施の形態と相違する。直線位相子膜１２０は液晶の光学特性と逆の光学特性を有するため、直線位相子膜１２０により液晶の光学特性を打ち消すことができる。
【００８６】
即ち、大きな駆動電圧Ｖｏｆｆを印加して液晶分子の傾斜角度θｐを大きくしても、その液晶の光学特性を直線位相子膜１２０により打ち消すことができるので、直線位相子膜１２０を積層したＭＶＡ型液晶パネルでは、黒表示における液晶分子の傾斜角度θｐを大きくし、黒表示から中間調表示への応答時間をより短縮することができる。
【００８７】
直線位相子膜１２０の積層により液晶の光学特性を打ち消すには、図１５に示すように、光学的位相差Δｎｄが１０ｎｍ程度の直線位相子膜１２０を、その遅相軸１２１が液晶分子１０５の遅相軸（傾斜方向）と垂直に、即ち、土手状構造物１０３に平行に配置する。この配置により、直線位相子膜１２０に液晶の光学特性と逆の光学特性が生じ、液晶の光学特性を打ち消すことができる。
【００８８】
図１６は、直線位相子膜１２０を積層したＭＶＡ型液晶パネルの駆動電圧Ｖｐと透過率Ｔｐとの関係を示す図である。図１６の駆動電圧約２Ｖ以上での特性は、直線位相子膜を積層していない図１２の透過率の特性を、直線位相子膜１２０の光学特性に相当する透過率だけ下に平行移動したものと等価である。なお、図１６において駆動電圧Ｖｐが０Ｖ〜２Ｖで透過率Ｔｐがゼロでないのは、直線位相子膜１２０の積層により逆の光学特性が生じるためである。
【００８９】
本実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルは、図１６に示すように、透過率Ｔｐがゼロになる駆動電圧Ｖｐが２Ｖ以上になるため、黒表示において２Ｖ以上の高い駆動電圧Ｖｏｆｆを印加することが可能になる。従って、２Ｖ以上の高い駆動電圧Ｖｏｆｆに対応して液晶分子の傾斜角度を大きくすることができ、黒表示から中間調表示への応答時間をより短縮することができる。なお、ＭＶＡ型液晶パネルで通常使用される視角補償用の位相差フィルムに１０ｎｍ程度の光学的位相差Δｎｄを持たせることによっても、同様の効果を実現することが可能である。
【００９０】
直線位相子膜１２０を積層する場合に、液晶分子１０５の配向方向が表示パネルの領域により異なっている場合は、それぞれの領域内で直線位相子膜１２０の遅相軸１２１を液晶分子１０５の遅相軸（傾斜方向）と直交させる必要がある。この場合、直線位相子膜１２０を表示パネル内側に形成して、直線位相子膜１２０を土手状構造物１０３及び液晶層にできるだけ接近させ、領域毎の視差を少なくすることが望ましい。
【００９１】
図１７は、光学特性補償用の直線位相子膜１２０を表示パネルの内側に形成した本発明の他の実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルの断面図である。本実施の形態では、直線位相子膜１２０はガラス等の基板１０１の下面に形成され、土手状構造物１０３及び液晶層に近いので、領域毎の視差を少なくすることができる。
【００９２】
図１８は、図１７に示した他の実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルの上面図である。本実施の形態では、土手状構造物１０３がジグザグに形成されているので、液晶分子１０５の配向方向も領域IV、V、VI毎に土手状構造物１０３と垂直になりジグザグになる。従って、直線位相子膜１２０の遅相軸１２１を、領域IV、V、VI毎に液晶分子１０５の遅相軸（傾斜方向）と直交する方向、即ち、土手状構造物１０３と平行に配置する。
【００９３】
このように本実施の形態では、それぞれの領域毎に直線位相子膜１２０の遅相軸１２１が液晶分子１０５の遅相軸（傾斜方向）と直交して配置されるので、直線位相子膜１２０により液晶の光学特性を打ち消すことができ、黒表示において高い駆動電圧Ｖｏｆｆを印加することが可能になる。このため、黒表示における液晶分子の傾斜角度θｐを大きくして、黒表示から中間調表示への応答時間を短縮することができる。
【００９４】
〔第３の実施の形態例〕
次に、黒表示から中間調表示等に切り替える場合の応答時間を短縮した液晶表示装置において、表示を切り替える場合に発生する輝度のオーバーシュートを低減した液晶表示装置について説明する。
【００９５】
上述の第１の実施の形態では、黒表示から中間調表示等に切り替える場合に、例えば、中間調表示に切り替える直前の１つのフレームの黒表示を検出し、その検出結果により液晶の駆動電圧を調整していた。しかし、黒表示から中間調表示等への応答特性は、直前の１つのフレームの黒表示だけではなく、直前の更に前のフレームの表示の影響も受けるため、直前のフレームの黒表示だけを検出したのでは適切な駆動を行うことができず、輝度にオーバーシュートを生じる場合があった。
【００９６】
そこで、本実施の形態の液晶表示装置は、黒表示から中間調表示等に切り替える場合に、直前のフレーム及び更にその前のフレームの黒表示を検出して適切な駆動電圧を印加し、輝度のオーバーシュートを低減するものである。
【００９７】
図１９は、本発明の実施の形態の液晶表示装置の構成図である。本実施の形態の液晶表示装置は、映像信号から補償すべき駆動電圧を検出する補償電圧検出回路２０５と、補償すべき駆動電圧の１フレーム前の駆動電圧を検出する補償直前電圧検出回路２０２と、補償直前電圧検出回路２０２で検出した駆動電圧を記憶する直前表示電圧フレームメモリ２０３とを有し、直前表示電圧フレームメモリ２０３は、連続したフレームで各画素が同じ駆動電圧を持つ場合に、そのフレーム数を計数するビットカウンタ２０４を有する。なお、直前表示電圧フレームメモリ２０３には、制御回路２０１から、検出電圧の閾値等を設定する制御信号が入力される。フレームメモリ２０３とビットカウンタ２０４は、それぞれ画素分の領域又はカウンタを有する。
【００９８】
また、本実施の形態の液晶表示装置は、駆動電圧に加算する補償電圧を発生する補償電圧発生回路２０６と、補償すべき駆動電圧と直前の駆動電圧から補償を行うか否かを判定する補償判定回路２０７と、補償電圧信号を映像信号に加えるマルチプレクサ２０８と、マルチプレクサ２０８の出力信号により液晶表示パネル２１０を駆動するパネル駆動回路２０９と、液晶表示パネル２１０とを有する。
【００９９】
本実施の形態の液晶表示装置は、例えば、連続した黒表示から中間調表示等に切り替わる際の応答特性を補償する場合に、補償直前電圧検出回路２０２により、補償すべき中間調表示フレームの直前のフレームにおける黒表示の駆動電圧を検出し、その駆動電圧を直前表示電圧フレームメモリ２０３に記憶しておく。
【０１００】
そして、ビットカウンタ２０４により補償すべき中間調表示フレームの直前の黒表示が所定のフレーム数だけ連続したことが検出され、かつ、補償電圧検出回路２０５により補償すべき中間調の駆動電圧が検出された場合に、マルチプレクサ２０８によりその駆動電圧に補償電圧が加算される。
【０１０１】
黒を表示する液晶分子の配向状態は、常にその初期状態になっているとは限らず、その前のフレームの駆動電圧により異なる。しかし、黒表示が例えば２フレーム連続すれば、その前のフレームの駆動電圧にかかわらず、液晶分子の配向状態はほぼ初期状態になる。そのため、黒表示から中間調表示に切り替える場合の液晶分子の状態変化は一定になり、中間調を表示するための駆動電圧に常に最適の補償電圧を加えることができる。従って、黒表示から中間調表示に切り替える場合の応答時間を短縮すると共に、輝度のオーバーシュートを防止することができる。
【０１０２】
図２０は、本実施の形態の駆動方法の補償原理を示す説明図であり、図２０（１）は、補償を行っていない場合の駆動電圧と透過率の波形である。ここに横軸は時間であり、１フレーム期間Ｔ毎に目盛を入れてある。なお、駆動電圧は、実際は１フレーム期間Ｔ毎に反転して液晶分子に印加されるが、応答特性の説明の都合上ここでは絶対値で示す。
【０１０３】
本実施の形態による補償を行っていない場合は、図２０（１）に示すように、時間０で中間調を表示する駆動電圧Ｖｐ２が印加されても、透過率はすぐには立ち上がらず、時間２Ｔ以降に目標の透過率Ｔｐ２に到達する。
【０１０４】
図２０（２）は、最適な駆動電圧を取得するために、時間０から始まる第１フレーム期間のみに、Ｖｐ２より大きい駆動電圧Ｖｐ１を印加した場合の波形である。この場合、透過率は時間０から立ち上がり、時間Ｔでピークの透過率Ｔｐ１になり、その後立ち下がって時間２Ｔでゼロになる。本実施の形態では、図２０（２）のピークの透過率Ｔｐ１が図２０（１）の目標の透過率Ｔｐ２に等しくなる駆動電圧Ｖｐ１を第１フレームの駆動電圧として使用する。
【０１０５】
図２０（３）は、本実施の形態の駆動方法により応答特性の補償を行った場合の波形である。本実施の形態は、黒表示のフレームが連続し（−３Ｔ、−２Ｔ、−Ｔ）、かつ、時間０で黒表示から中間調表示に切り替わる場合に駆動電圧の補償を行う。図２０（３）は、−２フレーム（−２Ｔ）と−１フレーム（−Ｔ）の２フレーム期間で黒表示が連続し、かつ、時間０で目標の駆動電圧Ｖｐ２が中間調に対応する場合であり、第１フレーム期間（０〜Ｔ）に目標の駆動電圧Ｖｐ２より大きい駆動電圧Ｖｐ１が印加される。本実施の形態の駆動方法によれば、オーバーシュートを生じさせることなく、１フレーム期間で目標の透過率Ｔｐ１＝Ｔｐ２に到達させることができる。
【０１０６】
次に、第１フレーム（０〜Ｔ）の駆動電圧を、前述した第１の実施の形態の駆動方法により設定した場合に、−２フレーム（−２Ｔ〜−Ｔ）の影響により、第１フレーム（０〜Ｔ）の透過率Ｔｐ１にオーバーシュートが発生する場合について説明する。
【０１０７】
図２１に示すように、−２フレーム（−２Ｔ〜−Ｔ）が中間調表示で駆動電圧がＶｐ２の場合に、−１フレーム（−Ｔ〜０）の駆動電圧がゼロであっても、補償電圧Ｖｐ１を印加したことにより、第１フレーム（０〜Ｔ）の透過率Ｔｐ１にオーバーシュートが発生する場合がある。これは、−２フレーム（−２Ｔ〜−Ｔ）で傾斜していた液晶分子の傾斜角度が、−１フレーム（−Ｔ〜０）では初期状態に戻り切らないためである。図２１から理解される通り、直前のフレームに加えて、その前の−２フレーム期間の駆動電圧に応じて、補償電圧を加えるか否かの判断をすることが好ましい。
【０１０８】
図２２は、−１フレーム（−Ｔ〜０）の駆動電圧Ｖｎ−１が例えば１Ｖの場合に、−２フレーム（−２Ｔ〜−Ｔ）の駆動電圧Ｖｎ−２と第１フレーム（０〜Ｔ）の最大透過率Ｔｐ１の関係を示す図である。図２２に示すように、−２フレーム（−２Ｔ〜−Ｔ）の駆動電圧Ｖｎ−２が変化すると、第１フレーム（０〜Ｔ）の最大透過率Ｔｐ１は大きく変化する。従って、本実施の形態では、直前の−１フレーム（−Ｔ〜０）の駆動電圧Ｖｎ−１だけではなく、その前の−２フレーム（−２Ｔ〜−Ｔ）の駆動電圧Ｖｎ−２も検出し、第１フレーム（０〜Ｔ）の駆動電圧Ｖｐ１を決定する。即ち、直前の２フレーム期間に黒表示等が連続した場合に、第１フレーム（０〜Ｔ）の駆動電圧Ｖｐ１を設定する。
【０１０９】
図２３は、図２２と同じ条件で−３フレーム（−３Ｔ〜−２Ｔ）の駆動電圧Ｖｎ−３と第１フレーム（０〜Ｔ）の最大透過率Ｔｐ１の関係を示す図である。図２３に示すように、−３フレーム（−３Ｔ〜−２Ｔ）の駆動電圧Ｖｎ−３は、図２２に示した−２フレーム（−２Ｔ〜−Ｔ）の駆動電圧Ｖｎ−２の場合に比べ、第１フレーム（０〜Ｔ）の最大透過率Ｔｐ１に与える影響が小さい。従って、本実施の形態では、同じ駆動電圧が２フレーム期間連続した場合にのみ、第１フレーム（０〜Ｔ）の駆動電圧をＶｐ１にすることにより、第１フレーム（０〜Ｔ）の透過率の変化を最適なものにしている。
【０１１０】
このように本実施の形態の液晶表示装置は、黒表示が２フレーム期間連続し、かつ、黒表示から中間調表示に切り替える場合に、中間調を表示する第１フレーム期間（０〜Ｔ）に目標の駆動電圧Ｖｐ２より大きい駆動電圧Ｖｐ１を印加する。このため、液晶分子が黒表示から中間調表示に切り替わる場合の状態変化が、ほぼ初期状態からの変化になり、輝度のオーバーシュートを防止することができる。
【０１１１】
なお、ＭＶＡ型液晶パネルでは、駆動電圧を印加すると液晶分子の傾斜配向が土手状構造物から伝播するため、１フレーム期間では画素の一部のみが応答し、図２０（３）に点線で示すように第２フレーム（Ｔ〜２Ｔ）でバウンドが発生する場合がある。その場合は、第１及び第２フレーム（０〜Ｔ、Ｔ〜２Ｔ）において駆動電圧Ｖｐ１を連続して印加することにより、バウンドを小さくすることが可能である。
【０１１２】
次に、液晶パネルの温度が上昇した場合に、液晶パネルの透過率にオーバーシュートが発生する場合について説明する。図２４は、液晶パネルの温度上昇時の駆動電圧と透過率の波形図である。図２４に示すように、本実施の形態の駆動方法により第１フレーム期間（０〜Ｔ）に駆動電圧Ｖｐ１が印加された場合であっても、温度の上昇によって液晶の応答が速くなるため、第１フレーム（０〜Ｔ）の透過率にオーバーシュートが発生する場合がある。
【０１１３】
図２５は、表示パネルの温度が２５℃で、第１フレームの駆動電圧Ｖｐ１が４．０Ｖ、３．５Ｖ、３．０Ｖの場合に、−１フレーム（−Ｔ〜０）の駆動電圧Ｖｎ−１が変化したときの第１フレーム（０〜Ｔ）の最大透過率Ｔｐ１の変化を示す。図２５に示すように、第１フレーム（０〜Ｔ）の駆動電圧Ｖｐ１が３．０Ｖの場合に、−１フレーム（−Ｔ〜０）の駆動電圧Ｖｎ−１が０Ｖから２Ｖに変化すると、第１フレーム（０〜Ｔ）の最大透過率Ｔｐ１は、約０％から２％に変化する。
【０１１４】
図２６は図２５と同じ条件で、表示パネルの温度が４５℃になったときの第１フレーム（０〜Ｔ）の最大透過率Ｔｐ１を示す。図２６に示すように、第１フレーム（０〜Ｔ）の駆動電圧Ｖｐ１が３．０Ｖの場合に、−１フレーム（−Ｔ〜０）の駆動電圧Ｖｎ−１が０Ｖから２Ｖに変化すると、第１フレーム（０〜Ｔ）の最大透過率Ｔｐ１は、約３％から７％に変化する。このように、液晶パネルの温度が上昇すると液晶パネルの透過率が大きくなり、図２４の如く補償電圧Ｖｐ１を印加すると透過率がオーバーシュートし、正確な輝度を表示することができなくなる。
【０１１５】
そこで本実施の形態の液晶表示装置では、図１９に示した補償電圧発生回路２０６において、温度が上昇した場合に第１フレーム（０〜Ｔ）の駆動電圧Ｖｐ１を低くする温度補償を行い、表示パネルの透過率にオーバーシュートが発生するのを防止している。即ち、図２０（３）において、パネルの温度が上昇した場合は、波線の如く第１フレーム（０〜Ｔ）の駆動電圧Ｖｐ１を低めに設定する。
【０１１６】
また、図２５及び図２６に示すように、−１フレーム（−Ｔ〜０）の駆動電圧Ｖｎ−１が変化すると第１フレーム（０〜Ｔ）の最大透過率Ｔｐ１も変化するが、図１２に示したように、駆動電圧が２Ｖ以下であれば表示パネルの透過率は実質的にゼロである。従って、本実施の形態では、画素を黒表示にする場合、画素電極に黒を表示する範囲で最大の駆動電圧を印加する。即ち、２Ｖ以下の駆動電圧Ｖｎ−１をすべて２Ｖにまとめることにより、直前の表示フレーム（−Ｔ〜０）の駆動電圧Ｖｎ−１による第１フレーム（０〜Ｔ）の駆動電圧Ｖｐ１の計算を簡略化し、駆動回路の処理負担を軽減している。更に、−１フレーム（−Ｔ〜０）の駆動電圧Ｖｎ−１が高いと予め液晶分子が傾斜配向するため、バウンドを小さくすることができる。
【０１１７】
以上の実施の形態例において、液晶を垂直配向させた領域が複数のＭＶＡ型液晶パネルについて説明したが、本発明はＭＶＡ型液晶パネルに限定されず、一般的なＶＡ型液晶パネルでも適用可能である。
【０１１８】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、ｎ型液晶を垂直配向したＭＶＡ型液晶パネルを駆動する場合において、黒表示から低輝度中間調表示に切り替える場合の応答時間を短縮し、黒表示から高輝度中間調表示又は白表示に切り替える場合のオーバーシュートを低減させた液晶表示装置及びその駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルの等価回路である。
【図２】本発明の実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルの概略図である。
【図３】本発明の実施の形態の液晶表示装置の駆動電圧波形図である。
【図４】本発明の実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルの透過率の応答特性図（I）である。
【図５】本発明の実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルの透過率の応答特性図（II）である。
【図６】透過率の応答特性の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルの透過率の応答特性図（III）である。
【図８】本発明の実施の形態の駆動電圧と補償電圧の関係図である。
【図９】本発明の実施の形態の液晶表示装置の全体概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルの駆動電圧を印加しない場合の断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルの駆動電圧を印加した場合の説明図である。
【図１２】駆動電圧とパネル透過率との関係を示す図である。
【図１３】駆動電圧Ｖｏｆｆと中間調への応答時間との関係を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルの断面図である。
【図１５】図１４のＭＶＡ型液晶パネルの上面図である。
【図１６】直線位相子積層後の駆動電圧とパネル透過率との関係を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態のＭＶＡ型液晶パネルの断面図である。
【図１８】図１７のＭＶＡ型液晶パネルの上面図である。
【図１９】本発明の実施の形態の液晶表示装置の構成図である。
【図２０】本発明の実施の形態の補償原理を示す説明図である。
【図２１】−２フレームの影響で第１フレームにオーバーシュートが発生した場合の波形図である。
【図２２】−２フレームの駆動電圧Ｖｎ−２と第１フレーム最大透過率Ｔｐ１との関係を示す図である。
【図２３】−３フレームの駆動電圧Ｖｎ−３と第１フレーム最大透過率Ｔｐ１との関係を示す図である。
【図２４】温度上昇時にオーバーシュートが発生した場合の波形図である。
【図２５】直前の駆動電圧Ｖｎ−１と第１フレーム最大透過率Ｔｐ１との関係を示す図である。
【図２６】４５℃における直前の駆動電圧Ｖｎ−１と第１フレーム最大透過率Ｔｐ１との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ ＭＶＡ型液晶パネル
２〜１０ ＴＦＴ
１２〜２０ 画素電極
２２〜３０ 液晶画素
３２ 共通電極
４０ 突起
４１ ＣＳ電極
４２、４５ 液晶分子
５０ 駆動制御部
５２ 補償回路
５３ １次フレームメモリ
５４ ２次フレームメモリ
５５ 表示状態変化画素検出回路
５６ ルックアップテーブル
５７ 駆動電圧調整回路
５８ 駆動回路
２０２ 補償直前電圧検出回路
２０３ 直前表示電圧フレームメモリ
２０４ 連続フレーム数ビットカウンタ
２０５ 補償電圧検出回路
２０６ 補償電圧発生回路
２０７ 補償判定回路
２０８ マルチプレクサ

Claims (20)

  1. 電圧が印加される画素電極及び対向電極との間に液晶が設けられ、該液晶の配向が、電圧無印加時にはほぼ垂直に、所定の電圧を印加した時にはほぼ平行となり、前記所定の電圧より小さい電圧を印加した時には斜めになり、更に、前記所定の電圧より小さい電圧が印加された時に、各画素内において、前記液晶の配向の斜めになる方向が各画素内において複数になるように規制するドメイン規制手段を備える液晶表示装置において、
    画素を第１の透過率から該第１の透過率より大きい第２の透過率に変化させる場合、前記画素電極に対して、前記第２の透過率に変化させる第１の期間に前記第２の透過率に対応する第１の目標駆動電圧より大きい電圧を印加し、前記第１の期間後の第２の期間に前記第１の目標電圧を印加する駆動回路を有することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 請求項１において、
    前記第１の透過率は実質的にゼロであって、
    前記駆動回路は、前記液晶の配向をほぼ垂直にして前記画素を前記第１の透過率にする場合、前記画素電極に前記液晶の配向の傾斜が始まる閾値電圧より大きく且つ前記第１の透過率が変化しない範囲の駆動電圧を印加しておくことを特徴とする液晶表示装置。
  3. 請求項１において、
    前記第１の期間は、第１のフレーム期間、または第１のフレーム期間とその後の第２のフレーム期間のいずれかであることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 請求項１において、
    前記駆動回路は、温度が上昇した場合に、前記第１の期間に前記画素電極に印加する駆動電圧を低減する温度補償を行うことを特徴とする液晶表示装置。
  5. 電圧が印加される画素電極及び対向電極との間に液晶が設けられ、該液晶の配向が、電圧無印加時にはほぼ垂直に、所定の電圧を印加した時にはほぼ平行となり、前記所定の電圧より小さい電圧を印加した時には斜めになり、更に、前記所定の電圧より小さい電圧が印加された時に、各画素内において、前記液晶の配向の斜めになる方向が各画素内において複数になるように規制するドメイン規制手段を備える液晶表示装置の駆動方法において、
    画素を第１の透過率から該第１の透過率より大きい第２の透過率に変化させる場合、前記画素電極に対して、前記第２の透過率に変化させる第１の期間に前記第２の透過率に対応する第１の目標駆動電圧より大きい電圧を印加し、前記第１の期間後の第２の期間に前記第１の目標電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  6. 請求項５において、
    前記第１の透過率は実質的にゼロであって、
    前記液晶の配向をほぼ垂直にして前記画素を前記第１の透過率にする場合、前記画素電極に前記液晶の配向の傾斜が始まる閾値電圧より大きく且つ前記第１の透過率が変化しない範囲の駆動電圧を印加しておくことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  7. 請求項５において、
    前記第１の期間は、第１のフレーム期間、または第１のフレーム期間とその後の第２のフレーム期間のいずれかであることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  8. 請求項５において、
    温度が上昇した場合に、前記第１の期間に前記画素電極に印加する駆動電圧を低減する温度補償を行うことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  9. 電圧が印加される画素電極及び対向電極との間に液晶が設けられ、該液晶の配向が、電圧無印加時にはほぼ垂直に、所定の電圧を印加した時にはほぼ平行となり、前記所定の電圧より小さい電圧を印加した時には斜めになる液晶表示装置において、
    前記液晶の配向をほぼ垂直にして画素の透過率を実質的にゼロにする場合、前記画素電極に前記液晶の配向が始まる閾値電圧より大きく且つ前記画素の透過率が変化しない範囲の駆動電圧を印加する駆動回路と、
    前記液晶の遅相軸と垂直方向の遅相軸を有する光学補償手段とを有し、
    前記画素の透過率が前記光学補償手段と液晶とによる透過率であることを特徴とする液晶表示装置。
  10. 請求項９において、
    前記光学補償手段は、前記画素電極に前記駆動電圧を印加した時に液晶に発生する遅相軸と垂直方向の遅相軸を有することを特徴とする液晶表示装置。
  11. 請求項９において、
    前記光学補償手段は、直線位相子であることを特徴とする液晶表示装置。
  12. 請求項９において、
    前記光学補償手段は、前記画素電極に積層して設けられることを特徴とする液晶表示装置。
  13. 電圧が印加される画素電極及び対向電極との間に液晶が設けられ、該液晶の配向が、電圧無印加時にはほぼ垂直に、所定の電圧を印加した時にはほぼ平行となり、前記所定の電圧より小さい電圧を印加した時には斜めになる液晶表示装置の駆動方法において、
    前記液晶表示装置は、前記液晶の遅相軸と垂直方向の遅相軸を有する光学補償手段を有しており、
    前記液晶の配向をほぼ垂直にして画素の透過率を実質的にゼロにする場合、前記画素電極に前記液晶の配向が始まる閾値電圧より大きく且つ前記画素の透過率が変化しない範囲の駆動電圧を印加し、
    前記画素の透過率が前記光学補償手段と液晶とによる透過率であることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  14. 電圧が印加される画素電極及び対向電極との間に液晶が設けられ、該液晶の配向が、電圧無印加時にはほぼ垂直に、所定の電圧を印加した時にはほぼ平行となり、前記所定の電圧より小さい電圧を印加した時には斜めになり、更に、前記所定の電圧より小さい電圧が印加された時に、各画素内において、前記液晶の配向の斜めになる方向が各画素内において複数になるように規制するドメイン規制手段を備える液晶表示装置において、
    画素を第１の透過率から該第１の透過率より大きい第２の透過率に変化させる場合、前記第１の透過率のフレーム期間が連続した場合に、前記画素電極に対して、前記第２の透過率に変化させる第１のフレーム期間に前記第２の透過率に対応する目標駆動電圧より大きい駆動電圧を印加する駆動回路を有することを特徴とする液晶表示装置。
  15. 請求項１４において、
    前記第１の透過率は実質的にゼロであって、
    前記駆動回路は、前記液晶の配向をほぼ垂直にして前記画素を前記第１の透過率にする場合、前記画素電極に前記液晶の配向の傾斜が始まる閾値電圧より大きく且つ前記第１の透過率が変化しない範囲の駆動電圧を印加しておくことを特徴とする液晶表示装置。
  16. 請求項１４において、
    前記駆動回路は、更に、前記第１のフレーム期間後の第２のフレーム期間にも、前記目標駆動電圧より大きい駆動電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置。
  17. 請求項１４において、
    前記駆動回路は、温度が上昇した場合に、前記第１のフレーム期間に前記画素電極に印加する駆動電圧を低減する温度補償を行うことを特徴とする液晶表示装置。
  18. 電圧が印加される画素電極及び対向電極との間に液晶が設けられ、該液晶の配向が、電圧無印加時にはほぼ垂直に、所定の電圧を印加した時にはほぼ平行となり、前記所定の電圧より小さい電圧を印加した時には斜めになり、更に、前記所定の電圧より小さい電圧が印加された時に、各画素内において、前記液晶の配向の斜めになる方向が各画素内において複数になるように規制するドメイン規制手段を備える液晶表示装置の駆動方法において、
    画素を第１の透過率から該第１の透過率より大きい第２の透過率に変化させる場合、前記第１の透過率のフレーム期間が連続した場合に、前記画素電極に対して、前記第２の透過率に変化させる第１のフレーム期間に前記第２の透過率に対応する目標駆動電圧より大きい駆動電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  19. 電圧が印加される画素電極及び対向電極との間に液晶が設けられ、該液晶の配向が、電圧無印加時にはほぼ垂直に、所定の電圧を印加した時にはほぼ平行となり、前記所定の電圧より小さい電圧を印加した時には斜めになり、更に、前記所定の電圧より小さい電圧が印加された時に、各画素内において、前記液晶の配向の斜めになる方向が各画素内において複数になるように規制するドメイン規制手段を備える液晶表示装置において、
    前記液晶の配向をほぼ垂直にして画素を実質ゼロの第１の透過率から該第１の透過率より大きい第２の透過率に変化させる場合、前記画素を前記第１の透過率にする時に、前記画素電極に前記液晶の配向が始まる閾値電圧より大きく且つ前記第１の透過率が変化しない範囲の駆動電圧を印加しておく駆動回路を有することを特徴とする液晶表示装置。
  20. 電圧が印加される画素電極及び対向電極との間に液晶が設けられ、該液晶の配向が、電圧無印加時にはほぼ垂直に、所定の電圧を印加した時にはほぼ平行となり、前記所定の電圧より小さい電圧を印加した時には斜めになり、更に、前記所定の電圧より小さい電圧が印加された時に、各画素内において、前記液晶の配向の斜めになる方向が各画素内において複数になるように規制するドメイン規制手段を備える液晶表示装置の駆動方法において、
    前記液晶の配向をほぼ垂直にして画素を実質ゼロの第１の透過率から該第１の透過率より大きい第２の透過率に変化させる場合、前記画素を前記第１の透過率にする時に、前記画素電極に前記液晶の配向が始まる閾値電圧より大きく且つ前記第１の透過率が変化しない範囲の駆動電圧を印加しておくことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
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