JP5092375B2 - 液晶表示装置およびその駆動方法、ならびに液晶表示装置の調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置およびその駆動方法、ならびに液晶表示装置の調整方法に関する。

通常、液晶表示装置では、信頼性を確保するために、具体的には液晶に同極性の直流電圧が印加され続けることによって液晶の比抵抗（物質固有の抵抗値）等が劣化するのを防ぐために、液晶に印加する電圧を一定周期、例えば１Ｈ（Ｈは水平期間）または１Ｆ（Ｆはフィールド期間）の周期で極性反転させる交流駆動法が採られる。

一般的に、白表示時と黒表示時で液晶にかける電圧差は３〜５Ｖ程度であることから、交流駆動を行うためには、液晶セルの対向電極の電位を固定電位とした場合、液晶セルの画素電極には６〜１０Ｖ程度の電圧振幅の信号を入力しなくてはならない。しかし、一般的に、ＩＣで５Ｖ以上の電圧振幅を持つ信号を出力できるようにするためには、高耐圧プロセスで製造される必要があるためにコストが高くなる。

従来は、ＩＣの高コスト化を回避するために、液晶セルの対向電極を交流駆動する、具体的には対向電極に対して全画素共通に印加するＶＣＯＭ電位を一定周期、例えば１Ｈまたは１Ｆの周期で極性反転させることで、入力信号の振幅の低減を図る１Ｈ−ＶＣＯＭ反転または１Ｆ−ＶＣＯＭ反転等のＶＣＯＭ反転（コモン反転）駆動法が採られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−１１９１９３号公報

理想的な液晶表示装置のＶＣＯＭ反転駆動では、画素電位を保持する保持容量の容量成分Ｃｓおよび液晶セルの容量成分Ｃｌｃにより、ＶＣＯＭ電位の極性反転時の画素電位の変動がＶＣＯＭ電位の振幅と等しくなり、液晶実効印加電圧はＶＣＯＭ電位を固定電圧としたときと変わらない。

しかし、実際画素には、保持容量の容量成分Ｃｓおよび液晶セルの容量成分Ｃｌｃ以外に、走査線や信号線との寄生容量の容量成分が存在することから、画素電位の変動分はＶＣＯＭ電位の振幅よりも小さくなってしまうために、液晶実効印加電圧が不足する。液晶実効印加電圧が不足すると、１Ｈ−コモン反転駆動ではコントラストが低下し、１Ｆ−コモン反転駆動ではＶＣＯＭ電位の極性反転から画素への映像信号の書き込みまでの時間差によりシェーディングが悪化するなどの画質不良を招く。

そこで、本発明は、液晶実効印加電圧の不足分を補うことで、当該液晶実効印加電圧の不足に起因する画質不良を改善する液晶表示装置およびその駆動方法、ならびに当該液晶表示装置の調整方法を提供することを目的とする。

本発明による液晶表示装置は、液晶セルと当該液晶セルの画素電極に第１電極が接続された保持容量とを含む画素が基板上に行列状に２次元配置されてなる画素アレイ部と、一定周期で極性が反転する第１交流電位を前記液晶セルの対向電極に供給する第１の配線と、前記第１の配線と電気的に分離され、前記第１交流電位と同期して極性が反転する第２交流電位を前記保持容量の第２電極に供給する第２の配線とを備え、１画素当たりの前記保持容量の容量値をＣｓ、１画素の前記画素電極に係る寄生容量の容量値をＣｐとするとき、前記第２交流電位の振幅が、前記第１交流電位の振幅の（Ｃｓ＋Ｃｐ）／Ｃｓ倍に設定されていることを特徴とする。

本発明による液晶表示装置の駆動方法は、液晶セルと当該液晶セルの画素電極に第１電極が接続された保持容量とを含む画素が基板上に行列状に２次元配置されてなる画素アレイ部を有し、一定周期で極性が反転する第１交流電位を第１の配線によって前記液晶セルの対向電極に供給するとともに、前記第１交流電位と同期して極性が反転する第２交流電位を前記第１の配線と電気的に分離された第２の配線によって前記保持容量の第２電極に供給する液晶表示装置において、１画素当たりの前記保持容量の容量値をＣｓ、１画素の前記画素電極に係る寄生容量の容量値をＣｐとするとき、前記第２交流電位の振幅を、前記第１交流電位の振幅の（Ｃｓ＋Ｃｐ）／Ｃｓ倍に設定し、前記画素電極の電位の変動分と前記第１交流電位の変動分とを等しくすることを特徴とする。

この液晶表示装置およびその駆動方法によれば、第１交流電位と第２交流電位とを、互いに電気的に分離された第１の配線と第２の配線とによって独立に供給するとともに、第２交流電位の振幅を第１交流電位の振幅の（Ｃｓ＋Ｃｐ）／Ｃｓ倍に設定し、画素電極の電位の変動分と第１交流電位の変動分とを等しくすることで、液晶実効印加電圧の不足分を補うことができる。

本発明による液晶表示装置の調整方法は、液晶セルと当該液晶セルの画素電極に第１電極が接続された保持容量とを含む画素が基板上に行列状に２次元配置されてなる画素アレイ部を有し、一定周期で極性が反転する第１交流電位を第１の配線によって前記液晶セルの対向電極に供給するとともに、前記第１交流電位と同期して極性が反転する第２交流電位を前記第１の配線と電気的に分離された第２の配線によって前記保持容量の第２電極に供給する液晶表示装置において、前記第１、第２交流電位および映像信号の極性反転を有効表示期間で行い、前フィールドの画面と現フィールドの画面との境界部の濃淡の差が小さくなるように前記第２交流電位の振幅を調整することを特徴とする。

この調整方法によれば、第１、第２交流電位および映像信号の極性反転を垂直ブランキング期間ではなく、有効表示期間で行うことで、前フィールドの画面と現フィールドの画面の境界部が表示画面内に位置する。そして、第２交流電位の振幅が最適値からずれていれば、極性反転による境界部に濃淡差が生じる。そこで、この境界部の濃淡差が小さくなるように第２交流電位の振幅を調整することで、当該振幅を好ましくは最適値に設定できる。第２交流電位の振幅が最適値のときは、画素電位の変動分と第１交流電位の変動分とがほぼ等しくなるために、液晶実効印加電圧の不足分を補うことができる。

本発明によれば、液晶実効印加電圧の不足分を補うことができるために、当該液晶実効印加電圧の不足に起因する画質不良を改善できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成例を示すシステム構成図である。ここで、液晶表示装置は、少なくとも一方が透明な２枚の基板（図示せず）が対向して配置され、これら２枚の基板間に液晶が封入されたパネル構造となっている。

図１において、画素１０は、例えばＴＦＴ(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)からなる画素トランジスタ１１と、この画素トランジスタ１１のドレイン電極に画素電極が接続された液晶セル１２と、この液晶セル１２の画素電極に一方の電極（第１電極）が接続された保持容量１３とを有し、一方の基板上に行列状（マトリクス状）に多数配置されて画素アレイ部２０を形成している。ここで、液晶セル１２は、画素電極とこれに対向して形成される対向電極との間で発生する液晶容量を意味する。

画素アレイ部２０には、ｍ行ｎ列の画素配列に対して画素行ごとに走査線２１−１〜２１−ｍが配線され、画素列ごとに信号線２２−１〜２２−ｎが配線されている。そして、行列状に配置された画素１０の各々において、画素トランジスタ１１のゲート電極が走査線２１−１〜２１−ｍに接続され、ソース電極が信号線２２−１〜２２−ｎに接続されている。

液晶セル１２の対向電極は、他方の基板（対向基板）に全画素に対して共通に、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等によって形成されたいわゆるベタ配線のＶＣＯＭ電極２３となっている。このＶＣＯＭ電極２３には、基板外部からＶＣＯＭ端子に入力されるＶＣＯＭ電位が、一方の基板上に配線されたＶＣＯＭ線（第１の配線）２４および２枚の基板間に介在する導通物（コンタクト部）２５を介して供給される。

一方の基板上にはさらに、保持容量１３の他方の電極（第２電極）に対して基板外部からＣＳ端子に入力されるＣＳ電位を供給するＣＳ線（第２の配線）２６が、ＶＣＯＭ線２４とは独立した（電気的に分離された）配線として例えば画素行ごとに配線されている。なお、ここでは、基板外部からのＶＣＯＭ電位およびＣＳ電位の入力形態を１入力形態としているが、１入力形態に限られるものではなく、ＶＣＯＭ電位およびＣＳ電位の一方または両方を２入力以上の入力形態とすることも可能である。

画素アレイ部２０の各画素１０を駆動する駆動回路として、レベルシフト回路３１、垂直（Ｖ）ドライバ３２、水平（Ｈ）ドライバ３３、水平スイッチ回路３４、プリチャージ制御回路３５およびプリチャージ回路３６が、画素アレイ部２０と同じ基板（パネル）３７上に設けられている。

レベルシフト回路３１は、基板３７の外部から入力される信号を、画素２０の駆動に必要なレベルの信号にレベルシフト（レベル変換）する。基板３７の外部からレベルシフト回路３１に入力される信号としては、プリチャージ制御信号ＰＣＧ、垂直クロック信号ＶＣＫ、垂直スタート信号ＶＳＴ、水平クロック信号ＨＣＫ、水平スタート信号ＨＳＴ等が挙げられる。

垂直ドライバ３２は、例えばシフトレジスタによって構成され、レベルシフト回路３１から垂直スタート信号ＶＳＴが与えられると、同じくレベルシフト回路３１から与えられる垂直クロック信号ＶＣＫに同期して順次次段の転送段にパルスを転送し、各転送段から画素アレイ部２０の各画素１０を行単位で選択走査するための走査パルスを出力する。この走査パルスは、走査線２１−１〜２１−ｍを介して各画素１０に行単位で順に与えられることで、各画素１０の画素トランジスタ１２を行単位でオン／オフ駆動する。

水平ドライバ３３は、例えばシフトレジスタによって構成され、レベルシフト回路３１から水平スタート信号ＨＳＴが与えられると、同じくレベルシフト回路３１から与えられる水平クロック信号ＨＣＫに同期して順次次段の転送段にパルスを転送し、各転送段から水平スイッチ回路３４の各水平スイッチを駆動する水平スイッチパルスを所定のタイミングで出力する。

本液晶表示装置は、駆動方法として、例えば相展開駆動の方式を採っている。ここで、相展開駆動とは、水平方向の画素数ｎに応じてｎ本の信号線を画素アレイ部に配線したうえで、ビデオ線をｎ本よりも少ない本数Ｎ（Ｎ≪ｎ）だけ液晶パネル上に配線し、外部から映像信号をＮ相に展開して入力する一方、Ｎ本のビデオ線と画素アレイ部のｎ本の信号線との間にスイッチ回路をＮ個単位で配置し、これらＮ個単位のスイッチ回路を同じスイッチ制御信号を用いて同時に駆動することで、選択行の各画素に対してＮ個の画素を単位として、Ｎ相展開された映像信号を同時に書き込む駆動法である。

相展開駆動を実現するために、基板（パネル）３７上には、画素アレイ部２０の水平方向の画素数ｎに応じて配線されたｎ本の信号線２２−１〜２２−ｎに対してｎ本よりも少ない本数、例えば３本のビデオ線３８−１，３８−２，３８−３が配線されている。そして、これら３本のビデオ線３８−１，３８−２，３８−３に対して、基板３７の外部から３相に展開された映像信号ＳＩＧ１，ＳＧ２，ＳＩＧ３が入力される。

水平スイッチ回路３４は、３本のビデオ線３８−１，３８−２，３８−３の各々とｎ本の信号線２２−１〜２２−ｎとの間に配置された水平スイッチＨＳＷ１〜ＨＳＷｎによって構成され、例えば隣り合う３個のスイッチＨＳＷ１〜ＨＳＷ３，…，ＨＳＷｎ−２〜ＨＳＷｎを単位としている。水平スイッチＨＳＷ１〜ＨＳＷｎとしては、例えばＣＭＯＳスイッチが用いられる。

この水平スイッチ回路３４は、３個のスイッチ（ＨＳＷ１〜ＨＳＷ３，…，ＨＳＷｎ−２〜ＨＳＷｎ）を単位として、水平ドライバ３３から順に出力される水平スイッチパルスによってオン／オフ駆動されることで、垂直ドライバ３２による選択行の各画素１０に対して３個の画素を単位として、３相に相展開された映像信号ＳＩＧ１，ＳＧ２，ＳＩＧ３を同時に書き込む。

ここで、液晶表示装置では、液晶に同極性の直流電圧が印加され続けることによって液晶の比抵抗（物質固有の抵抗値）等が劣化するのを防ぐために、ＶＣＯＭ電位を中心に１Ｈ（Ｈは水平期間）または１Ｆ（Ｆはフィールド期間）の周期で垂直ブランキング期間において映像信号の極性反転を行う交流駆動法が採られる。すなわち、映像信号ＳＩＧ１，ＳＧ２，ＳＩＧ３は、交流化されたアナログ映像信号である。

また、本実施形態に係る液晶表示装置においては、コモン電位ＶＣＯＭの極性を１Ｈまたは１Ｆの周期で垂直ブランキング期間において反転させるＶＣＯＭ反転駆動を併用している。すなわち、コモン電位ＶＣＯＭの極性を１Ｈの周期で反転させる駆動がＶＣＯＭ−１Ｈ反転駆動となり、コモン電位ＶＣＯＭの極性を１Ｆの周期で反転させる駆動がＶＣＯＭ−１Ｆ反転駆動となる。これにより、ＶＣＯＭ電位およびＣＳ電位は共に交流電位となり、ＶＣＯＭ電位が第１交流電位に相当し、ＣＳ電位が第２交流電位に相当する。

基板（一方の基板）３７上にはさらに、プリチャージ線３９が配線されている。このプリチャージ線３９は、基板外部からプリチャージ端子Ｐｓｉｇに入力されるプリチャージ信号Ｐｓｉｇを、画素アレイ部２０を挟んで水平ドライバ３３と反対側に配置されたプリチャージ回路３６に供給する。

なお、プリチャージ信号Ｐｓｉｇの入力形態については、１入力の入力形態に限られるものではなく、２入力以上の入力形態であってもよい。このように、プリチャージ信号Ｐｓｉｇの入力数を増やすことで、一般的に、プリチャージ信号Ｐｓｉｇに対するプリチャージ線３９のインピーダンスの影響を低減できるために、プリチャージ能力を高めることができる。

プリチャージ制御回路３５は、レベルシフト回路３１から与えられるプリチャージ制御信号ＰＣＧに基づいて、プリチャージ回路３６を制御する制御信号を所定のタイミングで出力する。

プリチャージ回路３６は、画素アレイ部２０の画素配列の列数ｎに対応したｎ個のプリチャージスイッチＰＳＷ１〜ＰＳＷｎが、信号線２２−１〜２２−ｎの各々とプリチャージ線４４との間に接続されることによって構成されている。プリチャージスイッチＰＳＷ１〜ＰＳＷｎとしては、例えばＣＭＯＳスイッチが用いられる。

このプリチャージ回路３６は、水平スイッチ回路３４による信号線２２−１〜２２−ｎへの映像信号の書き込みに先立って、一般的に水平走査駆動前に、プリチャージ制御回路３５から出力される互いに逆相の制御信号に応答してプリチャージスイッチＰＳＷ１〜ＰＳＷｎがオンすることにより、プリチャージ線３９を通して供給されるプリチャージ信号Ｐｓｉｇを信号線２２−１〜２２−ｎに書き込む（プリチャージ）。

このように、映像信号の書き込みに先立って信号線２２−１〜２２−ｎにあらかじめプリチャージ信号Ｐｓｉｇを書き込む、一般的には、ノーマリホワイト型ではグレーレベルまたは黒レベルをプリチャージ電位Ｐｓｉｇとして書き込むことにより、引き続き行われる映像信号の書き込みによる充放電電流を抑えることができるために、縦スジなどのノイズを低減できることになる。

上記構成のアクティブマトリクス型液晶表示装置において、本実施形態では、第１交流電位であるＶＣＯＭ電位と第２交流電位であるＣＳ電位とを異なる電位値に設定するとともに、ＣＳ電位の振幅をＶＣＯＭ電位の振幅を基に、１画素当たりの保持容量１３の容量値および１画素の画素電極に係る寄生容量の容量値に応じて設定することを特徴としている。

図２に、画素２０の等価回路を示す。この画素レイアウトにおいて、１画素の画素電極（液晶セル１２の画素電極）に係る容量成分としては、液晶容量１２の容量成分Ｃｌｃおよび保持容量１３の容量成分Ｃｓの他に、寄生容量Ｃｐとして自段ｊの信号線２２−ｊとの容量成分Ｃｐ１、自段ｉの走査線２１−ｉとの容量成分Ｃｐ２、隣接段ｊ＋１の信号線２２−ｊ＋１との容量成分Ｃｐ３などが存在する（画素レイアウトによってはこの限りではない）。

ここで、先ず、ＶＣＯＭ電位ＶｃｏｍとＣＳ電位Ｖｃｓが等しい場合のＶＣＯＭ反転駆動における画素電極の電位（以下、「画素電位」と略称する）について説明する。

ＶＣＯＭ反転前の画素電位をＶｐ、ＶＣＯＭ反転後の画素電位をＶｐ′、走査線２１（２１−ｉ，２１−ｉ＋１）の電位をＶｇ（Ｖｇ１，Ｖｇ２）、自段ｊの信号線２２−ｊの電位をＶｓ１、隣接段ｊ＋１の信号線２２−ｊ＋１の電位をＶｓ２とすると、ＶＣＯＭ反転前の電荷Ｑは、
Q=Cs(Vp-Vcom)+Cp1(Vp-Vs1)+Cp2(Vp-Vg)+Cp3(Vp-Vs2)+Clc(Vp-Vcom)
となり、ＶＣＯＭ反転後の電荷Ｑ′は、
Q′=Cs(Vp′-Vcom′)+Cp1(Vp′-Vs1)+Cp2(Vp′-Vg)
+Cp3(Vp′-Vs2)+Clc(Vp′-Vcom′)
となる。

電荷保存則より、Ｑ＝Ｑ′であるので、画素電位の変動分ΔＶｐは
ΔVp= Vp′-Vp
={(Cs+Clc)/(Cs+Cp1+Cp2+Cp3+Clc)}・ΔVcom ・・・（１）
となる。

寄生容量がない理想状態であれば、Ｃｐ１＋Ｃｐ２＋Ｃｐ３＝０であるため、式（１）より
ΔV_p= ΔVcom
となり、画素電位の変動分ΔＶｐはＶＣＯＭ電位の振幅ΔＶｃｏｍと等しくなる。実際には、Ｃｐ１＋Ｃｐ２＋Ｃｐ３＞０であるため、式（１）より
ΔV_p＜ΔVcom
となり、画素電位の変動分ΔＶｐはＶＣＯＭ電位の振幅ΔＶｃｏｍよりも小さくなる。その結果、液晶実効印加電圧（画素実効電位）が不足する。

次に、本実施形態が特徴とする、ＶＣＯＭ電位ＶｃｏｍとＣＳ電位Ｖｃｓが異なる場合のＶＣＯＭ反転駆動における画素電位について説明する。

ＶＣＯＭ反転前の電荷Ｑは、
Q=Cs(Vp-Vcs)+Cp1(Vp-Vs1)+Cp2(Vp-Vg)+Cp3(Vp-Vs2)+Clc(Vp-Vcom)
となり、ＶＣＯＭ反転後の電荷Ｑ′は、
Q′=Cs(Vp′-Vcs′)+Cp1(Vp′-Vs1)+Cp2(Vp′-Vg)
+Cp3(Vp′-Vs2)+Clc(Vp′-Vcom′)
となる。

画素電位の変動分ΔＶｐは、
ΔVp=Vp′-Vp
={Clc/(Cs+Cp1+Cp2+Cp3+Clc)}・ΔVcom
＋{Cs/(Cs+Cp1+Cp2+Cp3+Clc)}・ΔVcs ・・・（２）
となる。

よって、ΔＶｐ＝ΔＶｃｏｍとなるＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓは、式（２）より
ΔVcs= {(Cs+Cp1+Cp2+Cp3)/Cs}・ΔVcom
となる。すなわち、ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓは、ＶＣＯＭ電位の振幅ΔＶｃｏｍの{(Ｃｓ＋Ｃｐ１＋Ｃｐ２＋Ｃｐ３)／Ｃｓ}倍となる。

上記をふまえて、ＶＣＯＭ電位の振幅ΔＶｃｏｍとＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓとが等しい従来例に係る１Ｆ−ＶＣＯＭ反転駆動の場合と、ＶＣＯＭ電位の振幅ΔＶｃｏｍよりもＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓが大きい本発明に係る１Ｆ−ＶＣＯＭ反転駆動の場合の画素電位について説明する。

従来例に係る１Ｆ−ＶＣＯＭ反転駆動（ΔＶｃｏｍ＝ΔＶｃｓ）における黒表示時（液晶印加電圧が５．０Ｖ）の画素電位の変化を図３に示す。また、そのときのラスター表示を図４に示す。シェーディングが最も悪化するのはグレー表示時（液晶印加電圧が２Ｖ前後）であるが、ここでは理解を容易にするために黒表示で説明する。

ＶＣＯＭ電位の極性反転時、画面上部（Ａ）、画面中央（Ｂ）、画面下部（Ｃ）における画素電位はすべて前述の式（１）で示されるΔＶｐだけ変動する（図３に点線で示した電位は、寄生容量のない理想状態での画素電位である）。

その後、画面上部（Ａ）の画素に映像信号が書き込まれ、次のフィールドまで電位を保持する。画面の下部に行くに従い、ＶＣＯＭ電位の極性反転から映像信号が書き込まれるまでの時間、つまり液晶実効印加電圧の不足時間が長くなるため、画面上部に比べて画面下部がいわゆる白浮きし、シェーディングが悪化する。

本発明に係る１Ｆ−ＶＣＯＭ反転駆動（ΔＶｃｏｍ＜ΔＶｃｓ）における黒表示時（液晶印加電圧が５．０Ｖ）の画素電位の変化を図５に示す。また、そのときのラスター表示を図６に示す。

ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓをＶＣＯＭ電位の振幅ΔＶｃｏｍよりも大きくして、具体的には、ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓをＶＣＯＭ電位の振幅ΔＶｃｏｍの{(Ｃｓ＋Ｃｐ)／Ｃｓ}倍に設定して、画素電位の変動分ΔＶｐとＶＣＯＭ電位の変動分ΔＶｃｏｍとをほぼ等しくする。この場合にも、液晶実効印加電圧が図５に点線で示した理想状態での画素電位よりも低くなるものの、従来例に係る１Ｆ−ＶＣＯＭ反転駆動の理想状態での画素電位とほぼ等しくなり、また画面内での液晶実効印加電圧の画素間での差が小さくなるために、液晶実効印加電圧の不足に伴うシェーディングの悪化を抑えることができる。

このように、１Ｆ−ＶＣＯＭ反転駆動を採る液晶表示装置において、第１交流電位であるＶＣＯＭ電位と第２交流電位であるＣＳ電位とを、互いに電気的に分離されたＶＣＯＭ線２４とＣＳ線２６とによって独立して供給するとともに、ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓをＶＣＯＭ電位の振幅ΔＶｃｏｍの{(Ｃｓ＋Ｃｐ)／Ｃｓ}倍に設定し、画素電位の変動分ΔＶｐとＶＣＯＭ電位の変動分ΔＶｃｏｍとをほぼ等しくすることで、液晶実効印加電圧の不足分を補い、当該液晶実効印加電圧の不足に伴うシェーディングの悪化を抑えることができるために、液晶実効印加電圧の不足に起因する画質不良を改善できる。すなわち、１Ｆ−ＶＣＯＭ反転駆動に本発明による駆動方法を適用することで、シェーディング等の画質不良を大幅に改善できる。

図７は、本発明による駆動方法を適用した場合の１Ｆ−コモン反転駆動時のシェーディング率と保持容量の容量値Ｃｓとの関係を示す図である。ここでは、ＶＣＯＭ電位の振幅ΔＶｃｏｍを５Ｖに固定して、ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓを５．０Ｖから５．６Ｖに変動させている。

ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓがＶＣＯＭ電位の振幅ΔＶｃｏｍと同じ５．０Ｖのときは、シェーディング率が−６０％を超えているが、ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓを大きくしていくと徐々にシェーディングが改善する。そして、各画素１０の保持容量１３でＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓが、図中一点鎖線で示すようにおおよそ５．２〜５．４Ｖのときに、シェーディング率が０％の最適Ｖｃｓ振幅（ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓの最適値）となる。ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓをさらに大きくするとシェーディング率はプラスになり、図７の右上に示すような逆シェーディングとなる。

因みに、保持容量１３の容量値Ｃｓを大きくすることによっても、ＣＳ電位の最適Ｖｃｓ振幅をＶＣＯＭ電位の振幅ΔＶｃｏｍに近づけることができる。しかし、ＶＣＯＭ電位の振幅ΔＶｃｏｍとほぼ等しくなるまで保持容量１３の容量値Ｃｓを増やすには図７から推測して３００ｆＦ以上になり、保持容量１３の薄膜化だけでなく保持容量１３の面積を増やす必要があり、開口率を落としてしまうため好ましくない。

これに対して、本発明の駆動方法によれば、保持容量１３の容量値Ｃｓを大きくするなど、画素１０の設計を変更することなく、液晶実効印加電圧の不足に起因するシェーディングの悪化を抑え、画質向上を図ることができる。

ここでは、シェーディング率については次のようにして算出している。すなわち、図８に示すように、有効表示エリアを９分割したときの画素位置Ａの照度をＡ（ｌｘ）、画素位置Ｂの照度をＢ（ｌｘ）とし、
シェーディング率（％）＝（Ａ−Ｂ）／{(Ａ＋Ｂ)／２}×１００
なる演算式から算出するようにしている。

以上では、１Ｆ−ＶＣＯＭ反転駆動の液晶表示装置の場合を例に挙げて説明したが、本発明による駆動方法は、１Ｈ−ＶＣＯＭ反転駆動の液晶表示装置に対しても同様に適用することが可能である。

具体的には、１Ｈ−ＶＣＯＭ反転駆動の液晶表示装置において、ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓをＶＣＯＭ電位の振幅ΔＶｃｏｍの{(Ｃｓ＋Ｃｐ)／Ｃｓ}倍に設定し、液晶実効印加電圧の不足分を補うようにする。これにより、１Ｈ−ＶＣＯＭ反転駆動のときの液晶実効印加電圧が、１Ｈ反転駆動のときの液晶実効印加電圧と等しくなる。

従来の１Ｈ−ＶＣＯＭ反転駆動では、液晶実効印加電圧の不足によるコントラストの低下分を、液晶材料を低電圧液晶に変更するなどして補っていた。これに対して、１Ｈ−ＶＣＯＭ反転駆動の液晶表示装置に対して本発明による駆動方法を適用することで、液晶実効印加電圧が１Ｈ反転駆動のときとほぼ等しくなるために、１Ｈ反転駆動の場合と同じ液晶材料で同等のコントラストを得ることができる。すなわち、１Ｈ−ＶＣＯＭ反転駆動に本発明による駆動方法を適用することで、低電圧液晶を使うことなくコントラストを１Ｈ反転駆動の場合と同等にすることができる。

［最適Ｖｃｓ振幅の調整］
次に、ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓを最適値（最適Ｖｃｓ振幅）に調整するための本発明による液晶表示装置の調整方法について説明する。

図９は、最適Ｖｃｓ振幅を調整するＶｃｓ振幅調整回路４０の構成の一例を示す回路図である。このＶｃｓ振幅調整回路４０は、ＣＳ電位Ｖｃｓと共に、例えば３相展開の映像信号ＳＩＧ１〜ＳＩＧ３およびＶＣＯＭ電位Ｖｃｏｍを基板（パネル）３７に供給する外部ＩＣ内に回路の一部として組み込まれる。

Ｖｃｓ調整回路４０は、例えば、抵抗分圧回路４１、切替スイッチ４２、遅延回路４３および極性反転回路４４を有する構成となっている。ただし、この回路構成は一例に過ぎず、これに限られるものではない。

抵抗分圧回路４１は、電源Ｖｄｄとグランドとの間に直列に接続された可変抵抗４１１および抵抗４１２からなり、可変抵抗４１１および抵抗４１２の共通接続点、即ち分圧点Ｐに抵抗分圧によって得られる電圧をＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓとして出力する。このＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓは、可変抵抗４１１の抵抗値を外部から調整することによってその電圧値が変化する。

切替スイッチ４２には、垂直同期信号に同期して１フィールド周期で発生する垂直スタート信号ＶＳＴが図示せぬタイミングジェネレータから入力される。この垂直スタート信号ＶＳＴは、図１の説明で述べたように、レベルシフト回路３１を介して垂直ドライバ３２にそのスタート信号としても与えられ、垂直走査の基準となる。

切替スイッチ４２は、映像を表示する通常モードでは接点ａ側に切り替わって垂直スタート信号ＶＳＴを極性反転回路４４に直接に供給し、最適Ｖｃｓ振幅を調整するテストモードでは接点ｂ側に切り替わって垂直スタート信号ＶＳＴを極性反転回路４４に遅延回路４３を経由して供給する。

遅延回路４３は、垂直スタート信号ＶＳＴを１フィールド期間内の所定の時間、例えば半分フィールドに相当する時間だけ遅延する。この遅延回路４３の作用により、通常モードでは垂直スタート信号ＶＳＴが垂直ブランキング期間に極性反転回路４４に供給されるのに対して、テストモードでは垂直スタート信号ＶＳＴが有効表示期間に極性反転回路４４に供給されることになる。

極性反転回路４４は、切替スイッチ４２から直接または遅延回路４３経由で供給される垂直スタート信号ＶＳＴに同期して、抵抗分圧回路４１から供給される振幅ΔＶｃｓのＣＳ電位Ｖｃｓの極性を反転し、基板３７のＣＳ端子を介してＣＳ線２６に供給する。具体的には、極性反転回路４４は、通常モードでは垂直ブランキング期間でＣＳ電位Ｖｃｓの極性反転を行い、テストモードでは有効表示期間でＣＳ電位Ｖｃｓの極性反転を行う。

なお、ここでは、ＣＳ電位Ｖｃｓの極性反転に関して述べたが、先述した液晶表示装置についての説明からも明らかなように、通常モードではＶＣＯＭ電位Ｖｃｏｍ、ＣＳ電位Ｖｃｓおよび映像信号が互いに同期して垂直ブランキング期間で極性反転を行うように、テストモードでも映像信号、ＶＣＯＭ電位Ｖｃｏｍ、ＣＳ電位Ｖｃｓおよび映像信号が互いに同期して有効表示期間で極性反転を行うことになる。

続いて、ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓを最適値に調整するための調整方法について、図１０のタイミングチャートを用いて具体的に説明する。本調整処理は、テストモードにおいて上記Ｖｃｓ振幅調整回路４０を用いることによって実行される。

テストモードにおいて、先ず、ＶＣＯＭ電位Ｖｃｏｍ、ＣＳ電位Ｖｃｓおよび映像信号の極性反転を垂直ブランキング期間ではなく、有効表示期間で行う（ステップＳ１１）。この有効表示期間での極性反転は、図９において、切替スイッチが端子ｂ側に切り替わって垂直スタート信号ＶＳＴを遅延回路４３経由で極性反転回路４４に供給することによって実行される。

有効表示期間において、フィールドの切替タイミングから例えば半フィールド相当の時間が経過した後ＶＣＯＭ電位Ｖｃｏｍ、ＣＳ電位Ｖｃｓおよび映像信号の極性が反転することで、図１１（Ａ）のラスター表示に示すように、極性反転による境界部が画面の中間位置となる。そして、ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓが最適値からずれているときは、前フィールドの画面の終了部分Ａと現フィールドの画面の開始部分Ｂとのグレー照度の差が最大となる。

すなわち、ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓが最適値でない場合は、極性反転の境界部が最も液晶実効印加電圧（画素実効電位）に差があるために、極性反転の境界部、即ち前フィールドの画面と現フィールドの画面との境界部に最も濃淡の差ができる。したがって、図１１（Ａ）のラスター表示から、ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓが最適値でないことを簡単に判断できることになる。

そこで、調整者は、図１１（Ａ）のラスター表示を見ながら、極性反転の境界部の濃淡差が小さくなる方向に図９の可変抵抗４１１の抵抗値を調整し、好ましくは前フィールドの画面の終了部分Ａと現フィールドの画面の開始部分Ｂとの濃淡が一致するように当該抵抗値の調整を行う。

そして、図１１（Ｂ）のラスター表示に示すように、前フィールドの画面の終了部分Ａと現フィールドの画面の開始部分Ｂとの濃淡の一致するところが、ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓが最適値となる。ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓが最適値のときは、前フィールドの画面の終了部分Ａと現フィールドの画面の開始部分Ｂとの液晶実効印加電圧が等しくなるために、グレー照度が一致する。

上述したように、ＶＣＯＭ電位とＣＳ電位とを独立して供給する構成を採る液晶表示装置において、ＶＣＯＭ電位Ｖｃｏｍ、ＣＳ電位Ｖｃｓおよび映像信号の極性反転を垂直ブランキング期間ではなく、有効表示期間で行い、極性反転による境界部の濃淡の差が小さくなるように、好ましくは一致するようにＶＣＯＭ電位の振幅ΔＶｃｏｍを調整することで、計器を使わずにより簡易的に目視でＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓを最適値に調整することができる。

また、この調整方法によれば、ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓをＶＣＯＭ電位の振幅ΔＶｃｏｍの{(Ｃｓ＋Ｃｐ)／Ｃｓ}倍の最適値に簡単に設定できる。ＣＳ電位の振幅ΔＶｃｓが最適値のときは、画素電位の変動分ΔＶｐとＶＣＯＭ電位の変動分ΔＶｃｏｍとがほぼ等しくなるために、液晶実効印加電圧の不足分を補うことができ、よって当該液晶実効印加電圧の不足に伴うシェーディングの悪化を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成例を示すシステム構成図である。 画素の等価回路を示す回路図である。 従来例に係る１Ｆ−コモン反転駆動における黒表示時の画素電位の変化を示す波形図である。 従来例に係る１Ｆ−コモン反転駆動における黒表示時のラスター表示を示す図である。 本発明に係る１Ｆ−コモン反転駆動における黒表示時の画素電位の変化を示す波形図である。 本発明に係る１Ｆ−コモン反転駆動における黒表示時のラスター表示を示す図である。 本発明による駆動方法を適用した場合の１Ｆ−コモン反転駆動時のシェーディング率と保持容量の容量値Ｃｓとの関係を示す図である。 シェーディング率の算出方法の説明図である。 Ｖｃｓ振幅調整回路の構成の一例を示す回路図である。 最適Ｖｃｓ振幅の調整方法についての説明に供するタイミングチャートである。 最適Ｖｃｓ振幅の調整方法についての説明に供するラスター表示を示す図であり、（Ａ）はＶｃｓ振幅不足時、（Ｂ）は最適Ｖｃｓ振幅時をそれぞれ示している。

符号の説明

１０…画素、１１…画素トランジスタ、１２…液晶セル、１３…保持容量、２０…画素アレイ部、２１−１〜２１−ｍ…走査線、２２−１〜２２−ｎ…信号線、２３…ＶＣＯＭ電極、２４…ＶＣＯＭ線（第１の配線）、２５…導電物（コンタクト部）、２６…ＣＳ線（第２の配線）、３１…レベルシフト回路、３２…垂直（Ｖ）ドライバ、３３…水平（Ｈ）ドライバ、３４…水平スイッチ回路、３５…プリチャージ制御回路、３６…プリチャージ回路、３７…基板（パネル）、３８−１，３８−２，３８−３…ビデオ線、３９…プリチャージ線、４０…Ｖｃｓ振幅調整回路

Claims (5)

1. 液晶セルと当該液晶セルの画素電極に第１電極が接続された保持容量とを含む画素が基板上に行列状に２次元配置されてなる画素アレイ部と、
   一定周期で極性が反転する第１交流電位を前記液晶セルの対向電極に供給する第１の配線と、
   前記第１の配線と電気的に分離され、前記第１交流電位と同期して極性が反転する第２交流電位を前記保持容量の第２電極に供給する第２の配線とを備え、
   １画素当たりの前記保持容量の容量値をＣｓ、１画素の前記画素電極に係る寄生容量の容量値をＣｐとするとき、
   前記第２交流電位の振幅は、前記第１交流電位の振幅の（Ｃｓ＋Ｃｐ）／Ｃｓ倍に設定されている液晶表示装置。
2. 前記第１交流電圧は、１Ｈ（Ｈは水平期間）の周期で極性が反転する請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記第１交流電圧は、１Ｆ（Ｆはフィールド期間）の周期で極性が反転する請求項１記載の液晶表示装置。
4. 液晶セルと当該液晶セルの画素電極に第１電極が接続された保持容量とを含む画素が基板上に行列状に２次元配置されてなる画素アレイ部を有し、
   一定周期で極性が反転する第１交流電位を第１の配線によって前記液晶セルの対向電極に供給するとともに、前記第１交流電位と同期して極性が反転する第２交流電位を前記第１の配線と電気的に分離された第２の配線によって前記保持容量の第２電極に供給する液晶表示装置の駆動に当たって、
   １画素当たりの前記保持容量の容量値をＣｓ、１画素の前記画素電極に係る寄生容量の容量値をＣｐとするとき、前記第２交流電位の振幅を、前記第１交流電位の振幅の（Ｃｓ＋Ｃｐ）／Ｃｓ倍に設定し、前記画素電極の電位の変動分と前記第１交流電位の変動分とを等しくする液晶表示装置の駆動方法。
5. 液晶セルと当該液晶セルの画素電極に第１電極が接続された保持容量とを含む画素が基板上に行列状に２次元配置されてなる画素アレイ部を有し、
   一定周期で極性が反転する第１交流電位を第１の配線によって前記液晶セルの対向電極に供給するとともに、前記第１交流電位と同期して極性が反転する第２交流電位を前記第１の配線と電気的に分離された第２の配線によって前記保持容量の第２電極に供給する液晶表示装置の調整に当たって、
   前記第１、第２交流電位および映像信号の極性反転を有効表示期間で行い、
   前記極性反転の前の前フィールドの画面と前記極性反転の後の現フィールドの画面との境界部の濃淡の差が小さくなるように前記第２交流電位の振幅を調整する液晶表示装置の調整方法。