JP4467334B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、画素分割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水平に配向させ、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に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た表示モードである。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点も問題であった。

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する方法として、例えば、特許文献１に記載されているように、１つの画素電極を複数の副画素電極に分割し、画素電極に印加される電圧を複数の副画素電極に異なる比率で印加する方式が提案されている（「画素分割方式」と呼ぶことがある。）。特許文献１に開示されている構成では、複数の副画素電極に対して絶縁層を介して対向する制御コンデンサ電極を設け、複数の副画素電極を容量結合することによって、複数の副画素電極に異なる比率で電圧を印加する構成が開示されている。

しかしながら、上述の構成を採用すると、それぞれの副画素電極に印加される電圧は、副画素電極と制御コンデンサ電極との間に形成される絶縁層の厚さのばらつきの影響を受けて変動するので、副画素電極に印加される電圧を所望の比率に制御することが難しいという問題がある。

また、上記の構成を採用すると、副画素電極間の電位差は、印加電圧が高くなるほど大きくなる。本発明者の検討によると、このような電圧条件では、ノーマリホワイトモードのＴＮ型液晶表示装置に代表されるような、比較的高い電圧を印加した場合の表示における視野角依存性が大きな表示モードの液晶表示装置の視野角特性の改善には有効であるものの、ノーマリブラックモードの液晶表示装置のγ特性の視野角特性を改善する効果が低い。

ノーマリブラックモードの液晶表示装置には、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、近年開発された、インプレイン・スイッチング・モード（ＩＰＳモード：特公昭６３−２１９０７号公報）、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：特開平１１−２４２２２５号公報）、軸対称配向モード（ＡＳＭモード：特開平１０−１８６３３０号公報）の液晶表示装置等がある。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、ＴＮモードの液晶表示装置で見られる、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。

そこで、本出願人は、特願２００３−１４５９１７号に、新しい画素分割方式を開示している。この分割方式は、画素を２つの副画素に分割し、それぞれの副画素の補助容量に異なる電圧（補助容量対向電極）を印加することによって、２つの副画素の液晶容量に印加される実効電圧を互いに異ならせる。この分割方式によると、副画素に印加される電圧の制御性を向上するとともに、ノーマリブラックモードの液晶表示装置のγ特性の視角依存性を改善できる。
特開平６−３３２００９号公報

しかしながら、上記の分割方式を採用しても、例えばドット反転駆動を行うとフリッカが発生するという問題があることがわかった。本発明の目的は、上記分割方式を採用した場合に発生するフリッカの発生を低減することにある。

本発明の液晶表示装置は、表示パネルと、表示パネル制御回路とを有し、前記表示パネルは、複数の行および複数の列を有するマトリクス状に配列され、それぞれが液晶層と前記液晶層に電圧を印加する複数の電極とを有する複数の画素であって、それぞれの前記液晶層に互いに異なる電圧を印加することができる第１副画素および前記第２副画素を有する複数の画素と、前記複数の画素のそれぞれの前記第１副画素および前記第２副画素電極のそれぞれに対応して設けら、それぞれが当該画素に対応する共通の走査線および共通の信号線に接続された２つのスイッチング素子とを有し、前記第１副画素および前記第２副画素のそれぞれは、対向電極と、前記液晶層を介して前記対向電極に対向する副画素電極とによって形成された液晶容量と、前記副画素電極に電気的に接続された補助容量電極と、絶縁層と、前記絶縁層を介して前記補助容量電極に対向する補助容量対向電極とによって形成された補助容量とを有し、前記対向電極は、前記第１副画素および前記第２副画素に対して共通の単一の電極であり、前記補助容量対向電極は、前記第１副画素および前記第２副画素毎に対して電気的に独立であって、前記表示パネル制御回路は、前記走査線に走査信号電圧を供給する走査線駆動回路と、第１の周期で極性が反転する表示信号電圧を前記信号線に供給する信号線駆動回路と、第２の周期で極性が反転する第１補助容量対向電圧および第２補助容量対向電圧を生成する回路であって、前記第１および第２補助容量対向電圧の位相、振幅および波形の少なくとも１つを互いに独立に調整できる回路を有することを特徴とする。

ある実施形態において、前記２つのスイッチング素子は、前記共通の走査線に供給される走査信号電圧によってオン／オフ制御され、前記２つのスイッチング素子がオン状態にあるときに、前記第１副画素および前記第２副画素のそれぞれが有する前記副画素電極および前記補助容量電極に、共通の信号線から表示信号電圧が供給され、前記２つのスイッチング素子がオフ状態とされた後に、前記第１副画素および前記第２副画素のそれぞれの前記補助容量対向電極の電圧が変化し、その変化の方向および変化の大きさによって規定される変化量が前記第１副画素と前記第２副画素とで異なる。

ある実施形態において、前記第１および第２補助容量対向電圧は、前記第１副画素および第２副画素の液晶層に印加される実効電圧が、前記表示信号電圧の極性反転に伴って変化しないように設定されている。

ある実施形態において、前記第１補助容量対向電圧および第２補助容量対向電圧を生成する回路は、遅延波形制御回路を有する。

ある実施形態において、前記遅延波形制御回路は２つの独立した時定数回路または２つの独立したオペアンプ回路を備える。

ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれがある階調ｇｋ（０≦ｇｋ≦ｇｎ、ｇｋおよびｇｎは零以上の整数、ｇｋが大きい方が輝度の高い階調を表す。）の表示を行う際に、前記第１副画素および前記第２副画素のそれぞれの液晶層に印加される実効電圧の差ΔＶｌｃ（ｇｋ）＞０（ボルト）であり、かつ、ΔＶｌｃ（ｇｋ）≧ΔＶｌｃ（ｇｋ＋１）の関係を満足し、ノーマリブラックモードで表示を行う。

ある実施形態において、前記液晶層は、垂直配向型液晶層であって、負の誘電異方性を有するネマチック液晶材料を含む。

本発明による液晶表示装置は、画素分割型の液晶表示装置において、画素が有する２つの副画素の補助容量に印加される補助容量対向電圧の位相、振幅および波形の少なくとも１つを互いに独立に調整できる回路を有するので、それぞれの副画素の液晶容量に印加される実効電圧を、表示信号電圧が正極性の場合と負極性の場合とで互いに等しくできる。従って、例えば、ドット反転駆動を行っても、フリッカの発生を低減することができる。

本発明による実施形態の液晶表示装置が有する液晶表示パネルは、それぞれの画素が、それぞれの液晶層に互いに異なる電圧を印加することができる第１副画素および第２副画素を有している。第１副画素および第２副画素のそれぞれは、液晶容量と、液晶容量に電気的に接続された補助容量とを有している。液晶容量は、対向電極と、液晶層を介して対向電極に対向する副画素電極とによって形成されており、補助容量は、副画素電極に電気的に接続された補助容量電極と、絶縁層と、絶縁層を介して補助容量電極と対向する補助容量対向電極とによって形成されている。対向電極は、第１副画素および第２副画素に対して共通の単一の電極であり、補助容量対向電極は、第１副画素および第２副画素毎に対して電気的に独立である。この補助容量対向電極に互いに独立に補助容量対向電圧を供給することによって、第１副画素の液晶層と第２副画素の液晶層とに互いに異なる電圧が印加される。

この構成は、上記特許文献１に開示されている構成のように、２つの副画素電極と絶縁層を介してこれらに対向するように形成された単一の制御コンデサ電極との電位差を容量の大きさによって決まる比率で分割するのではなく、それぞれの副画素電極に接続された補助容量対向電極に供給する補助容量対向電圧を制御することによって、それぞれの副画素（副画素の液晶容量）に印加される電圧を調整することができる。従って、副画素に印加される電圧を上記の従来技術よりも正確に制御することができる。

さらに、本発明による実施形態の液晶表示装置が有する表示パネル制御回路は、走査線に走査信号電圧を供給する走査線駆動回路と、第１の周期で極性が反転する表示信号電圧を信号線に供給する信号線駆動回路と、第２の周期で極性が反転する第１補助容量対向電圧および第２補助容量対向電圧を生成する回路を有している。補助容量対向電圧を生成する回路は、第１および第２補助容量対向電圧の位相、振幅および波形の少なくとも１つを互いに独立に調整できる回路を有している。第１の周期は、例えば、１水平走査期間（１Ｈ）または２水平走査期間（２Ｈ）である。さらに、表示信号電圧は、１垂直走査期間（例えば１フレーム期間または１フィールド期間）でも極性が反転する。補助容量電圧の極性が反転する第２の周期は、表示信号電圧の極性が反転する第１の周期と同じであっても良いし、異なっても良い。また、第１補助容量対向電圧の極性反転周期と第２補助容量対向電圧の極性反転周期とが異なってもよい。なお、当然のことながら、第１補助容量対向電圧および第２補助容量対向電圧が同じ第２の周期で反転するように構成する方が回路を単純にできる。

以下、図面を参照しながら、本発明による液晶表示装置の実施形態を詳細に説明する。まず、本発明の実施形態において採用する画素分割方式（特願２００３−１４５９１７号に記載されている方式）を説明する。

図１は、本実施形態の液晶表示装置の液晶パネルの等価回路を模式的に示す図である。

この液晶パネルは、行および列を有するマトリクス状に配列された画素（ドットと呼ぶことがある。）を有するアクティブマトリクス型の液晶パネルである。図１は、ｎ行ｍ列の画素に注目している。

それぞれの画素は、第１副画素と第２副画素を有する。図１では、第１副画素に対応する液晶容量をＣｌｃ１と表記し、第２副画素に対応する液晶容量をＣｌｃ２と表記している。第１副画素の液晶容量Ｃｌｃ１は、第１副画素電極１８ａと対向電極１７と、これらの間の液晶層によって構成されている。第２副画素の液晶容量Ｃｌｃ２は、第２副画素電極１８ｂと対向電極１７と、これらの間の液晶層によって構成されている。第１副画素電極１８ａはＴＦＴ１６ａを介して信号線１４に接続されており、第２副画素電極１８ｂはＴＦＴ１６ｂを介して、同じ信号線１４に接続されている。ＴＦＴ１６ａおよびＴＦＴ１６ｂのゲート電極は、共通の走査線１２に接続されている。

それぞれの第１副画および第２副画素に対応して設けられている第１補助容量および第２補助容量は、図１中では、それぞれＣｌｃ１およびＣｌｃ２と表記している。第１補助容量Ｃｃｓ１の補助容量電極は、ドレイン電極の延長部１６−１を介してＴＦＴ１６ａのドレインに接続されており、第２補助容量Ｃｃｓ２の補助容量電極は、ドレイン電極の延長部１６−２を介してＴＦＴ１６ｂのドレインに接続されている。なお、補助容量電極の接続形態は図示した例に限られず、それぞれ対応する副画素電極と同じ電圧が印加されるように電気的に接続されいればよい。即ち、副画素電極とそれぞれ対応する補助容量電極とが直接または間接に電気的に接続されていればよく、例えば、それぞれの副画素電極と対応する補助容量電極とを接続してもよい。

第１補助容量Ｃｃｓ１の補助容量対向電極は、補助容量配線２４Ｏ（または２４Ｅ）に接続されており、第２補助容量Ｃｃｓ２の補助容量対向電極は、補助容量配線２４Ｅ（または２４Ｏ）に接続されている。この構成によって、第１および第２補助容量のそれぞれの補助容量対向電極に異なる補助容量対向電圧を供給することが可能になっている。補助容量対向電極と補助容量配線の接続関係は、後に説明するように、駆動方法（ドット反転駆動など）に応じて、適宜選択される。すなわち、第１副画素と第２副画素とは、画素内の位置は固定されるのではなく、それぞれの補助容量対向電極と補助容量配線との接続関係によって決まる。例えば、画素内の上側に位置する副画素は、同一行内で、交互に第１副画素と第２副画素になる（ドット反転）。

次に、図２を参照しながら、上記構成によって、第１副画素（Ｃｌｃ１）および第２副画素（Ｃｌｃ２）に異なる電圧を印加できる原理を説明する。

図２は、図１の画素（ｎ、ｍ）に入力される各種信号の電圧波形とタイミングを示している。（ａ）は２つのフレームに亘る水平走査期間（Ｈ）を示し、（ｂ）はｍ±１本目の信号線１４に供給される表示信号電圧Ｖｓ（ｍ±１）の波形（破線）を示し、（ｃ）はｍ本目の信号線１４に供給される表示信号電圧（階調信号電圧）Ｖｓ（ｍ）の波形（実線）を示している。（ｄ）はｎ本目の走査線１２に供給される走査信号電圧（Ｖｇ（ｎ））の波形を示しており、（ｅ）および（ｆ）はそれぞれ補助容量配線２４Ｏおよび２４Ｅに供給される補助容量対向電圧（Ｖｃｓ１、Ｖｃｓ２）の波形を示している。（ｇ）および（ｆ）は、それぞれ第１副画素の液晶容量Ｃｌｃ１および第２副画素の液晶容量Ｃｌｃ２に印加される電圧（Ｖｌｃ１、Ｖｌｃ２）の波形を示している。ここでは、２Ｈドット反転＋フレーム反転方式の駆動方法を例示している。

信号線１４に印加される表示信号電圧Ｖｓは、２本の走査線が選択されるたび（２Ｈごと）に極性が反転し（反転周期は４Ｈ）、且つ、隣接する信号線（例えばＶｍとＶ（ｍ±１）に印加される表示信号電圧の極性は逆になっている（２Ｈドット反転）。また、全ての信号線１４に表示信号電圧Ｖｓはフレーム毎に極性が反転する（フレーム反転）。

ここで、補助容量対向電圧Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２の極性は１Ｈ毎に反転（反転周期は２Ｈ）であり、且つ、位相が１／２周期（１Ｈ）ずれている。補助容量対向電圧Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２は、振幅が同じで、位相が１８０°異なる波形を有している。なお、補助容量対向電圧Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２の極性を２Ｈ毎に反転させてもよい。

図２を参照しながら、液晶容量Ｃｌｃ１および液晶容量Ｃｌｃ２に印加される電圧（Ｖｌｃ１、Ｖｌｃ２）が図２のようになる理由を説明する。

走査信号電圧Ｖｇがハイレベル（ＶｇＨ）のときにＴＦＴ１６ａおよび１６ｂが導通状態となり、信号線１４の表示信号電圧Ｖｓが副画素電極１８ａおよび１８ｂに印加される。液晶容量Ｃｌｃ１およびＣｌｃ２のそれぞれの両端に印加される電圧は、それぞれ、副画素電極１８ａおよび１８ｂの電圧と、対向電極１７の電圧（Ｖｃｏｍ）との差である。即ち、Ｖｌｃ１＝Ｖｓ−Ｖｃｏｍ（Ｖｌｃ２＝Ｖｓ−Ｖｃｏｍ）である。

（ｎ×ｈ−Δｔ）秒後に、走査線信号電圧ＶｇがＯＮ状態である高電圧ＶｇＨからＯＦＦ状態の低電圧ＶｇＬ（＜Ｖｓ）に切り替わると、いわゆる引込み現象の影響で、副画素電極１８ａおよび１８ｂの電圧がＶｄ（引き込み電圧）だけ下がる。このＶｄ低下分だけ対向電極１７の電圧Ｖｃｏｍは表示信号電圧Ｖｓのセンター電位（Ｖｓ（ｃｅｎｔｅｒ））より低い電圧に調整される。この低下分がΔＶである。

（ｎ×ｈ）秒後、液晶容量Ｃｌｃ１の電圧Ｖｌｃ１は、液晶容量Ｃｌｃ１を構成する副画素電極１８ａと電気的に接続された、補助容量Ｃｃｓ１の補助容量対向電極の電圧Ｖｃｓ１の影響を受けて変化する。また、液晶容量Ｃｌｃ２の電圧Ｖｌｃ２は、液晶容量Ｃｌｃ２を構成する副画素電極１８ｂと電気的に接続された、補助容量Ｃｃｓ２の補助容量対向電極の電圧Ｖｃｓ２の影響を受けて変化する。ここで、（ｎ×ｈ）秒において、補助容量対向電圧Ｖｃｓ１がＶｃｓ１ｐ＞０だけ増加し、補助容量対向電圧Ｖｃｓ２がＶｃｓ２ｐ＞０だけ低下したとする。即ち、補助容量対向電圧Ｖｃｓ１の全振幅（Ｖｐ−ｐ）をＶｃｓ１ｐとし、補助容量対向電圧Ｖｃｓ２の全振幅をＶｃｓ２ｐとする。

ＴＦＴ１６ａのドレインに接続された液晶容量Ｃｌｃ１と補助容量Ｃｃｓ１との合計の容量をＣｐｉｘ１とすると、
Ｖｌｃ１＝Ｖｓ−ΔＶ＋Ｖｃｓ１ｐ（Ｃｃｓ１／Ｃｐｉｘ１）−Ｖｃｏｍ
となり、
ＴＦＴ１６ｂのドレインに接続された液晶容量Ｃｌｃ２と補助容量Ｃｃｓ２との合計の容量をＣｐｉｘ２とすると、
Ｖｌｃ２＝Ｖｓ−ΔＶ−Ｖｃｓ２ｐ（Ｃｃｓ２／Ｃｐｉｘ２）−Ｖｃｏｍ
となる。

次に、（ｎ＋２）×ｈ秒後（（ｎ＋３）Ｈ時）には、同様に補助容量対向電極の電圧Ｖｃｓ１（またはＶｃｓ２）の影響を受けて、Ｖｌｃ１およびＶｌｃ２は、それぞれ、ｎＨ時の電圧値に戻る。
Ｖｌｃ１＝Ｖｓ−ΔＶ−Ｖｃｏｍ
Ｖｌｃ２＝Ｖｓ−ΔＶ−Ｖｃｏｍ
この電圧の変化は、次のフレームにおいてＶｇ（ｎ）がＶｇＨとなるまで繰り返される。その結果、Ｖｌｃ１およびＶｌｃ２のそれぞれの実効値が異なる値となる。

すなわち、Ｖｌｃ１の実効値をＶｌｃ１ｒｍｓとし、Ｖｌｃ２の実効値Ｖｌｃ２ｒｍｓとすると、
Ｖｌｃ１ｒｍｓ＝Ｖｓ−ΔＶ＋（１／２）Ｖｃｓ１ｐ（Ｃｃｓ１／Ｃｐｉｘ１）
−Ｖｃｏｍ
Ｖｌｃ２ｒｍｓ＝Ｖｓ−ΔＶ−（１／２）Ｖｃｓ２ｐ（Ｃｃｓ２／Ｃｐｉｘ２）
−Ｖｃｏｍ
（ただし、（Ｖｓ−ΔＶ−Ｖｃｏｍ）＞＞Ｖｃｓ１ｐ（Ｃｃｓ１／Ｃｐｉｘ１）
（Ｖｓ−ΔＶ−Ｖｃｏｍ）＞＞Ｖｃｓ２ｐ（Ｃｃｓ２／Ｃｐｉｘ２）時。）
となる。従って、これら実効値の差をΔＶｌｃ＝Ｖｌｃ１ｒｍｓ−Ｖｌｃ２ｒｍｓとすると、
ΔＶｌｃ＝（１／２）｛Ｖｃｓ１ｐ（Ｃｃｓ１／Ｃｐｉｘ１）
＋Ｖｃｓ２ｐ（Ｃｃｓ２／Ｃｐｉｘ２）｝
となる。

２つの副画素が有する液晶容量および補助容量の大きさが等しい（Ｃｌｃ１＝Ｃｌｃ２＝Ｃｌｃ、Ｃｃｓ１＝Ｃｃｓ２＝Ｃｃｓ、Ｃｐｉｘ１＝Ｃｐｉｘ２＝Ｃｐｉｘ）とすると
ΔＶｌｃ＝（１／２）（Ｖｃｓ１ｐ＋Ｖｃｓ２ｐ）（Ｃｃｓ／Ｃｐｉｘ）
となる。図２に示したように、Ｖｃｓ１ｐ＝Ｖｃｓ２ｐで位相が１８０°異なっている場合には、Ｖｃｓ１ｐ＝Ｖｃｓ２ｐ＝Ｖｃｓｐとすると、
ΔＶｌｃ＝Ｖｃｓｐ（Ｃｃｓ／Ｃｐｉｘ）
となり、Ｖｌｃ１の実効値は大きく、Ｖｌｃ２の実効値は小さくなる。

なお、Ｖｃｓ１とＶｃｓ２の電圧を入れ替えれば、逆にＶｌｃ１の実効値を小さく、Ｖｌｃ２の実効値を大きくなるように設定できる。あるいは、補助容量Ｃｃｓ１およびＣｃｓ２の補助容量対向電極に接続する補助容量配線２４Ｏおよび２４Ｅの組合せを逆にしても、Ｖｌｃ１の実効値を小さく、Ｖｌｃ２の実効値を大きくなるように設定できる。

なお、ここでは、フレーム反転駆動を行っているので、次フレームでは、Ｖｓの極性を反転し、Ｖｌｃ＜０となるが、これに同期してＶｃｓ１およびＶｃｓ２の極性も反転させれば、同様の結果が得られる。

また、ここでは、ドット反転駆動を行うために、隣接する信号線１４に供給する表示信号電圧の極性を互いに逆しているので、画素（ｎ、ｍ）の次フレームの駆動状態は、画素（ｎ、ｍ）の信号線１４（ｍ）の両隣りの画素（ｎ、ｍ±１）の駆動状態と同じになる。

次に、表１から表３を参照しながら、図２に示した駆動方法によって得られる、あるフレームにおける各画素（液晶容量）に印加される電圧の極性の分布（表１）および補助容量対向電圧（補助容量配線）の組合わせ（表２）、ならびに、画素ごとの副画素に印加される実効電圧の分布（表３）を説明する。

表１に示したように、図２の駆動方法を採用すると、２行ごとに極性が反転し、且つ、隣接する列ごとに極性が反転した、２Ｈドット反転が実現される。なお、表１に示した次のフレームにおいては、全て画素の極性が反転する（フレーム反転）。

ここで、表２に示したように、それぞれの副画素電極に接続する補助容量の補助容量対向電極を接続する補助容量配線を組み合わせると、表３に示すような実効電圧の分布を形成することができる。なお、表２における各セルの上段は、副画素電極１８ａと組み合わせて用いられる補助容量対向電極が接続される補助容量配線（２４Ｏまたは２４Ｅ）を示し、下段は、副画素電極１８ｂと組み合わせて用いられる補助容量対向電極が接続される補助容量配線（２４Ｏまたは２４Ｅ）を示している。また、表３における各セルの上段は、副画素電極１８ａが構成する副画素（液晶容量）に対応し、下段は、副画素電極１８ｂが構成する副画素（液晶容量）に対応する。表３において「明」と表記している副画素の実効電圧が高く、「暗」と表記している副画素の実効電圧が低い。

表３からわかるように、図２の駆動方法を採用すると、２Ｈドット反転駆動（表１）が実現されているとともに、副画素に印加される実効値の大小関係も、行および列方向のそれぞれにおいて、副画素ごとに逆転している。このように、副画素に印加される電圧の実効値の分布の空間周波数が高いと、高品位の表示を行うことが出来る。

上述した２Ｈドット反転＋フレーム反転に限られず、例えば、１Ｈドット反転＋フレーム反転駆動を行うこともできる。すなわち、図２における表示信号電圧Ｖｓの極性を１Ｈで反転させる駆動方法を採用することもできる。

上述したように、それぞれの副画素に接続されている補助容量の補助容量対向電極に印加する電圧を制御することによって、副画素Ｃｌｃ１およびＣｌｃ２に印加される電圧Ｖｌｃ１およびＶｌｃ２を異ならせることができる。

Ｖｌｃ１の実効値とＶｌｃ２の実効値との差ΔＶｌｃは、図３に模式的に示すように、印加電圧（階調電圧）が高いほどΔＶｌｃは小さくなる。即ち、階調を０≦ｇｋ≦ｎで表すと、Ｖｌｃ１およびＶｌｃ２の実効値の差ΔＶｌｃ（ｇｋ）＞０（ボルト）であり、かつ、ΔＶｌｃ（ｇｋ）≧ΔＶｌｃ（ｇｋ＋１）の関係が全ての階調（０≦ｇｋ≦ｎ）の範囲において成立する。なお、副画素の実効電圧の差（ΔＶ）に図３に示したような印加電圧依存性が現れるのは、液晶容量Ｃｌｃ１およびＣｌｃ２の容量値が電圧に依存するためである。図３に示したΔＶｌｃの電圧依存性は、ノーマリブラックモードの液晶表示装置のγ特性の改善に有効である。

この副画素に印加される実効電圧の差の印加電圧依存性は、上述した特開平６−３３２００９号公報に記載されている容量結合方式における印加電圧依存性とは逆である。また、上述の構成においては、副画素間の実効電圧の差を制御するために補助容量の容量値を絶縁膜の厚さで調整する必要がないので、補助容量を構成する絶縁層として、例えばゲート絶縁膜を共通に用いることができる。

しかしながら、本発明者の検討によると、図２に示したように、ドット反転駆動において、補助容量対向電圧Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２として、位相が１８０°異なる矩形波（方形波）を用いると、フレーム周期に同期したフリッカー（ちらつき）が発生することがある。これは、図２に示したＶｌｃ１のＶｌｃ（ｃｅｎｔｅｒ）に対する＋側の実効値Ｖｌｃ１[＋]と、−側の実効値Ｖｌｃ１[−]とが一致しない、および、Ｖｌｃ２のＶｌｃ（ｃｅｎｔｅｒ）に対する＋側の実効値Ｖｌｃ２[＋]と、−側の実効値Ｖｌｃ２[−]とが一致しないためである。

この実効電圧の不一致は、１つの画素に含まれる２つの副画素が厳密には電気的に等価でないことに起因する。例えば、副画素に至る電気経路が有する浮遊容量を完全に一致させることは困難である。また、２つの副画素の面積が互いに異なることもある。例えば、副画素の面積比は、γ特性の視角依存性の改善効果や表示輝度に影響するので、液晶表示装置の用途などに応じて適宜変更される。特に、２つの副画素の面積が互いに異なる場合にフリッカの発生が顕著となる。

この問題を解決するために、本発明の実施形態では、図２における補助容量対向電圧Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２として、位相、振幅および波形の少なくとも１つを互いに独立に調整する。Ｖｌｃ１およびＶｌｃ２の位相、振幅および波形の少なくとも１つを独立に制御すれば、Ｖｌｃ１およびＶｌｃ２の実効電圧を＋側と−側で等しくできる。すなわち、Ｖｌｃ１（＋）＝Ｖｌｃ１（−）およびＶｌｃ２（＋）＝Ｖｌｃ２（−）を満足させることができる。

Ｖｌｃ１およびＶｌｃ２として、例えば、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、立上がり（または立下り）に傾斜を持たせることによって、Ｖｌｃ１（＋）＝Ｖｌｃ１（−）およびＶｌｃ２（＋）＝Ｖｌｃ２（−）を満足させることができる。

なお、例示したＶｌｃ１およびＶｌｃ２は互いに１８０°位相が異なる以外は、振幅および波形は互いに等しいが、これに限られず、Ｖｌｃ１（＋）＝Ｖｌｃ１（−）およびＶｌｃ２（＋）＝Ｖｌｃ２（−）の関係を満足するように、Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２のそれぞれのＶｓに対する位相、振幅および波形の少なくとも１つを調節すればよい。

このように、画素電極に印加される電圧Ｖｓを基準に、Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２の位相や振幅を独立に調整すれば、充電期間中に各副画素の液晶容量に充電される電荷量を精密に調整することが可能となる。例えば、Ｖｌｃ（ｃｅｎｔｅｒ）に対してＶｌｃ１およびＶｌｃ２の電位が反転するタイミングを基準として、Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２の電位が変化するタイミング（位相）や変化の大きさ（振幅）を調整することによって、Ｖｌｃ１やＶｌｃ２の電圧引き込み量や引き込みのタイミングを変えることができるので、各副画素に充電される電荷量（実効電圧値）を精密に調整することができる。

本発明の実施形態による液晶表示装置１００は、例えば、図５に示す構成を有することによって、図４に示したＶｌｃ１およびＶｌｃ２を液晶表示パネルに供給する。

液晶表示装置１００は、ＬＣＤパネル（液晶表示パネル）１０と、表示パネル制御回路とを有している。表示パネル制御回路は、ゲートドライバ（走査線駆動回路）３０と、ソースドライバ（信号線駆動回路）４０と、コントロールＩＣ５０と、補助コントロールＩＣ６０と、ＣＲ時定数回路７０と、オペアンプ８０とを有している。ゲートドライバ３０は、コントロールＩＣ５０から供給されるゲートスタートパルスＧＳＰおよびゲートクロック信号ＧＣＫに基づいて、ＬＣＤパネル１０の走査線に走査信号電圧を供給する。ソースドライバ４０は、コントロールＩＣ５０から供給されるスタートパルスＳＰ、ラッチパルスＬＰ、クロック信号ＣＫおよびデータ信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ ＤＡＴＡ）に基づいて、ＬＣＤパネル１０の信号線に表示信号電圧を供給する。コントロールＩＣ５０は、外部から供給されるデータエネイブル信号（これに代えて、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ）または水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）が供給されることもある）、クロック信号ＣＫ、データ信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ ＤＡＴＡ）に基づいて、上記信号を生成し、出力する。コントロールＩＣ５０、ゲートドライバ３０およびソースドライバ４０の構成および動作は、公知の駆動回路と同じあってよい。

本実施形態の表示パネル制御回路は、補助コントロールＩＣ６０と、ＣＲ時定数回路７０と、オペアンプ８０とで構成される遅延波形制御回路を有している。

補助コントロールＩＣ６０は、コントロールＩＣから受け取ったゲートクロック信号ＧＣＫに基づいて、補助容量対向電圧Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２の基礎となるＰＲＥＶｃｓ１およびＰＲＥＶｃｓ２を生成する。

ＰＲＥＶｃｓ１およびＰＲＥＶｃｓ２は、例えば、図６（ｂ）に示すＰＲＥＶｃｓ１のように、図６（ａ）に示すゲートクロック信号ＧＣＫに同期した１Ｈで振動する矩形波の電圧である。なお、図６（ｂ）には、１８０°位相が異なる（位相が反転した）電圧を合わせて図示してあり、フレーム毎に位相が反転する。また、ＰＲＥＶｃｓ２は、ＰＲＥＶｃｓ１と位相が１８０°と異なる（反転した）電圧波形を有する。

補助コントロールＩＣ６０から出力されたＰＲＥＶｃｓ１およびＰＲＥＶｃｓ２は、それぞれＣＲ時定数回路７０に入力される。ＣＲ時定数回路７０は、ＰＲＥＶｃｓ１およびＰＲＥＶｃｓ２にそれぞれ対応した時定数回路７２を有しており、それぞれ独立に遅延させることができる。例えば、対応する時定数回路７２を通過したＰＲＥＶｃｓ１は、例えば図６（ｄ）に示すように、そのＣＲ時定数に応じて、立上り波形が変化する。同様に、対応する時定数回路７２を通過したＰＲＥＶｃｓ２は、そのＣＲ時定数に応じて、立下り波形が変化する。

その後、ＰＲＥＶｃｓ１およびＰＲＥＶｃｓ２は、オペアンプ８０に入力され、所定の振幅に増幅され、図３（ａ）および（ｂ）に示した電圧波形を有するＶｃｓ１およびＶｃｓ２として、それぞれＬＣＤパネル１０の対応する補助容量配線に出力される。なお、オペアンプ８０は、ＰＲＥＶｃｓ１およびＰＲＥＶｃｓ２にそれぞれ対応する増幅回路８２を有しており、ＰＲＥＶｃｓ１およびＰＲＥＶｃｓ２を独立に増幅することができる。

上記の例では、図６（ｂ）に示したように、ゲートクロック信号ＧＣＫに同期したＰＲＥＶｃｓ１（およびＰＲＥＶｃｓ２）を用いたが、例えば、図６（ｃ）に示すように、ゲートクロック信号ＧＣＫに対して位相を遅らせても良い。

このように、本発明の実施形態の液晶表示装置１００は、Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２を生成する回路は、補助コントロールＩＣ、ＣＲ時定数回路７０およびオペアンプ回路８０を有しているので、Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２の位相、振幅および波形を互いに独立に調整できる。勿論、ＣＲ時定数回路７０およびオペアンプ回路８０以外の回路を用いて遅延波形制御回路を構成しても良い。さらに、本発明による実施形態の液晶表示装置は、上記の例に限られず、Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２の位相、振幅および波形の少なくとも１つを互いに独立に調整できる回路構成を有していれば良い。なお、上記の構成は比較的単純な構成である点において利点を有している。Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２の調整は、例えば以下のように行う。

まず、Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２を同一電圧（ＤＣ）にし、各副画素（例えば上画素、下画素）にほぼ同じ電圧がかかる状態にする。

次に、この状態で、例えば、図７に示すような市松模様（キラーパターン）を表示させ、フリッカの発生をモニタしながら、対向電圧Ｖｃｏｍを変化させ、フリッカが最低になるように、対向電圧Ｖｃｏｍを調整する。ここで例示したキラーパターンは、Ｖ０からＶ２５５階調の表示において、Ｖ０（０階調電圧）とＶ１２８（１２８階調）とを市松模様を形成するように印加している。なお、各副画素に印加される電圧のパターンは、表１から３に示したように、２Ｈドット反転のパターンである。

この後、全面に中間調を表示した状態で、Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２を変化させ、フリッカが生じないようにＶｃｓ１およびＶｃｓ２の波形を独立に決定する。

例えば、Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２として、図２に示したような１８０°位相が異なる矩形波を用いた場合には、全画面の中間調表示においてフリッカ（ちらつき）が視認されたのに対し、図４に示したようなＶｃｓ１およびＶｃｓ２を用いることによって、フリッカを視認されないようにできた。

本発明によると、液晶表示装置の表示品位を向上できるので、副画素ごとにスイッチング素子を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置に好適に適用され、その中でも特に、負の誘電異方性を有するネマチック液晶材料を用いた垂直配向型液晶層を有し、ノーマリブラックモードで表示を行う広視野角型の液晶表示装置に好適に用いられ、その表示品を向上することができる。

本発明によると、ＭＶＡモードやＡＳＭモードの液晶表示装置のγ特性の視角依存性を補償するように、副画素に電圧を印加することができるとともに、ドット反転駆動を行ってもフリッカの発生が抑制される。

本発明による実施形態の液晶表示装置が備える液晶パネルの等価回路を模式的に示す図である。 図１に示した液晶表示装置を駆動するための電圧波形の例を模式的に示す図である。 本発明による実施形態の液晶表示装置の副画素に印加される実効電圧の差ΔＶｌｃの印加電圧依存性を模式的に示すグラフである。 （ａ）および（ｂ）は、本発明による実施形態の液晶表示装置の駆動に好適に用いられる補助容量対向電圧Ｖｃｓ１およびＶｃｓ２の波形を模式的に示す図である。 本発明による実施形態の液晶表示装置１００の表示パネル制御回路を模式的に示す図である。 （ａ）から（ｄ）は、図５に示した液晶表示装置１００の表示パネル制御回路における各電圧波形を模式的に示す図である。 フリッカを低減するための対向電圧Ｖｃｏｍを調整するためのキラーパターンの例を模式的に示す図である。

符号の説明

Ｃｌｃ１ 液晶容量（第１副画素）
Ｃｌｃ２ 液晶容量（第２副画素）
Ｃｃｓ１ 第１補助容量
Ｃｃｓ２ 第１補助容量
１２ 走査線
１４ 信号線
１７ 対向電極
１８ａ 第１副画素電極
１８ｂ 第２副画素電極
１６ａ、１６ｂ ＴＦＴ
１６−１、１６−２ ドレイン電極延長部
２４Ｏ 第１補助容量配線
２４Ｅ 第２補助容量配線

Claims (6)

1. 表示パネルと、表示パネル制御回路とを有し、
   前記表示パネルは、
   複数の行および複数の列を有するマトリクス状に配列され、それぞれが液晶層と前記液晶層に電圧を印加する複数の電極とを有する複数の画素であって、それぞれの前記液晶層に互いに異なる電圧を印加することができる第１副画素および前記第２副画素を有する複数の画素と、
   前記複数の画素のそれぞれの前記第１副画素および前記第２副画素のそれぞれに対応して設けられ、それぞれが当該画素に対応する共通の走査線および共通の信号線に接続された２つのスイッチング素子とを有し、
   前記第１副画素および前記第２副画素のそれぞれは、
   対向電極と、前記液晶層を介して前記対向電極に対向する副画素電極とによって形成された液晶容量と、
   前記副画素電極に電気的に接続された補助容量電極と、絶縁層と、前記絶縁層を介して前記補助容量電極に対向する補助容量対向電極とによって形成された補助容量と、を有し、
   前記対向電極は、前記第１副画素および前記第２副画素に対して共通の単一の電極であり、前記補助容量対向電極は、前記第１副画素および前記第２副画素毎に対して電気的に独立であって、
   前記２つのスイッチング素子は、前記共通の走査線に供給される走査信号電圧によってオン／オフ制御され、前記２つのスイッチング素子がオン状態にあるときに、前記第１副画素および前記第２副画素のそれぞれが有する前記副画素電極および前記補助容量電極に、共通の信号線から表示信号電圧が供給され、前記２つのスイッチング素子がオフ状態とされた後に、前記第１副画素および前記第２副画素のそれぞれの前記補助容量対向電極の電圧が変化し、その変化の方向および変化の大きさによって規定される変化量が前記第１副画素と前記第２副画素とで異なり、
   前記表示パネル制御回路は、前記走査線に走査信号電圧を供給する走査線駆動回路と、第１の周期で極性が反転する表示信号電圧を前記信号線に供給する信号線駆動回路と、第２の周期で極性が反転する第１補助容量対向電圧および第２補助容量対向電圧を生成する回路であって、前記第１および第２補助容量対向電圧の位相、振幅および波形の少なくとも１つを互いに独立に調整できる回路を有する、液晶表示装置。
2. 前記第１および第２補助容量対向電圧は、前記第１副画素および第２副画素の液晶層に印加される実効電圧が、前記表示信号電圧の極性反転に伴って変化しないように設定されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１補助容量対向電圧および第２補助容量対向電圧を生成する回路は、遅延波形制御回路を有する、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記遅延波形制御回路は２つの独立した時定数回路または２つの独立したオペアンプ回路を備える、請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記複数の画素のそれぞれがある階調ｇｋ（０≦ｇｋ≦ｎ、ｇｋおよびｎは零以上の整数、ｇｋが大きい方が輝度の高い階調を表す。）の表示を行う際に、前記第１副画素および前記第２副画素のそれぞれの液晶層に印加される実効電圧の差ΔＶｌｃ（ｇｋ）＞０（ボルト）であり、かつ、ΔＶｌｃ（ｇｋ）≧ΔＶｌｃ（ｇｋ＋１）の関係を満足し、ノーマリブラックモードで表示を行う、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 前記液晶層は、垂直配向型液晶層であって、負の誘電異方性を有するネマチック液晶材料を含む、請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。