WO2010150562A1

WO2010150562A1 - 液晶表示装置及びその駆動方法

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Publication number: WO2010150562A1
Application number: PCT/JP2010/051026
Authority: WO
Inventors: 隆行水永; 秀樹森井; 明久岩本; 裕己太田; 慶生田
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2010-12-29
Also published as: US20120120044A1; CN102804252A

Abstract

　予備充電を行い、走査線の選択順序を切り替える機能を有する液晶表示装置について、フリッカーや焼き付きなどを防止する。走査線駆動回路１３は、シフト方向信号ＳＨＩＦＴ＿ＤＩＲに応じて走査線Ｇｉを配置順に従って昇順または降順に選択し、予備充電のために走査線Ｇｉの選択期間の一部を重複させる。データ線駆動回路１４は、データ線Ｓｊに対して、フレームごとおよびデータ線ごとに異なる極性の電圧を印加する。共通電圧生成回路１５は、独立してレベルを調整可能な２種類の電圧ＶＣＯＭａ、ＶＣＯＭｂを生成し、その中からスキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬに応じて選択した電圧を液晶パネル１１の共通電極に印加する。共通電圧生成回路として、Ｄ／Ａ変換器を用いてもよい。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称]　液晶表示装置及びその駆動方法

　本発明は、液晶表示装置に関し、特に、画素容量の予備充電を行う液晶表示装置に関する。

　近年の液晶表示装置では、高精細化に伴い１ライン期間（１水平期間）の長さが短くなり、画素回路に対する書き込み時間を十分に確保できないという問題が生じている。この問題を解決する方法の１つとして、走査線の選択期間の一部を重複させて画素容量の予備充電を行う方法が知られている。

　図１３は、予備充電を行う液晶表示装置における走査線とデータ線の電圧の変化を示すタイミングチャートである。以下、走査線Ｇｉとデータ線Ｓｊに接続された画素回路をＰ（ｉ，ｊ）といい、走査線の選択期間では走査線の電圧はハイレベルに制御されるとする。図１３では、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの期間が、走査線Ｇｉ－１の選択期間となる。走査線Ｇｉの電圧は、走査線Ｇｉ－１の選択期間内の時刻Ｔ２においてハイレベルに変化する。このため、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの間にデータ線Ｓｊに印加された電圧（映像データＤ（ｉ－１，ｊ）に応じた電圧）によって、画素回路Ｐ（ｉ－１，ｊ）内の容量が充電されると共に、画素回路Ｐ（ｉ，ｊ）内の容量が予備的に充電される。

　時刻Ｔ３において走査線Ｇｉ－１の電圧がローレベルに変化すると、画素回路Ｐ（ｉ－１，ｊ）に対する書き込みは終了する。時刻Ｔ３以降、データ線Ｓｊには映像データＤ（ｉ，ｊ）に応じた電圧が印加される。時刻Ｔ４において走査線Ｇｉの電圧がローレベルに変化すると、画素回路Ｐ（ｉ，ｊ）に対する書き込みは終了する。これにより、画素回路Ｐ（ｉ，ｊ）には、映像データＤ（ｉ，ｊ）に応じた電圧が書き込まれる。このように走査線の選択期間の一部を重複させて予備充電を行うことにより、走査線の本数が多いときでも、画素回路に対する書き込み時間を長くして、書き込みを正しく行うことができる。

　また、液晶表示装置では、走査線の選択順序（以下、スキャン方向という）を切り替えることが必要になる場合がある。例えば、液晶表示装置を使用するときに、同種の液晶表示装置をある方向と上下逆方向に設置する場合や、携帯型電子機器の液晶画面に通常の画像と上下逆の画像を切り替えて表示する場合などがある。スキャン方向を切り替える機能を有する液晶表示装置によれば、映像信号を上下逆順で入力しなくも、液晶表示装置でスキャン方向を切り替えるだけで、このような場合にも容易に対応することができる。

　なお、本願発明に関連して、特許文献１には、周囲温度や外光強度の変化に応じて最適な対向電圧を対向電極に印加することにより、フリッカーや焼き付きを低減する表示装置が記載されている。

日本国特開２００５－２９２４９３号公報

　予備充電を行う液晶表示装置に対して、特段の工夫を行うことなくスキャン方向を切り替える機能を追加すると、表示画面にフリッカーや焼き付きが発生するという問題がある。以下、図１４に示す画素回路を備えた液晶表示装置について、その理由を説明する。図１４に示す画素回路において、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）１のドレイン電極が接続された節点をＮという。この画素回路では、節点Ｎと走査線Ｇｉの間に寄生容量４が存在し、節点Ｎと走査線Ｇｉ＋１の間に寄生容量５が存在する。

　走査線Ｇｉを昇順に選択する場合（図１５Ａを参照）、走査線Ｇｉの電圧がローレベルに変化する時刻Ｔａ１、Ｔａ３において、寄生容量４を介して走査線Ｇｉに接続された節点Ｎの電圧は、式（１）に示すΔＶ１だけ低下する。その後、走査線Ｇｉ＋１の電圧がローレベルに変化する時刻Ｔａ２、Ｔａ４において、寄生容量５を介して走査線Ｇｉ＋１に接続された節点Ｎの電圧は、式（２）に示すΔＶ２だけさらに低下する。この結果、節点Ｎの電圧は、書き込み完了時のレベルから（ΔＶ１＋ΔＶ２）だけ低下する。
　　ΔＶ１＝Ｃｇｄ１×（ＶＧＨ－ＶＧＬ）
　　　　　　　／（Ｃｌｃ＋Ｃｃｓ＋Ｃｇｄ１＋Ｃｇｄ２）　…（１）
　　ΔＶ２＝Ｃｇｄ２×（ＶＧＨ－ＶＧＬ）
　　　　　　　／（Ｃｌｃ＋Ｃｃｓ＋Ｃｇｄ１＋Ｃｇｄ２）　…（２）
　ただし、式（１）において、Ｃｌｃは液晶容量２の容量値、Ｃｃｓは補助容量３の容量値、Ｃｇｄ１は寄生容量４の容量値、Ｃｇｄ２は寄生容量５の容量値、ＶＧＨは走査線に印加されるハイレベル電圧、ＶＧＬは走査線に印加されるローレベル電圧である。

　これに対して、走査線Ｇｉを降順に駆動する場合（図１５Ｂを参照）、走査線Ｇｉ＋１の電圧がローレベルに変化する時刻Ｔｂ１、Ｔｂ３では、走査線Ｇｉの電圧はハイレベルでＴＦＴ１はオン状態にあるので、節点Ｎが寄生容量５を介して走査線Ｇｉ＋１に接続されていても、節点Ｎの電圧は変化しない。その後、走査線Ｇｉの電圧がローレベルに変化する時刻Ｔｂ２、Ｔｂ４において、寄生容量４を介して走査線Ｇｉに接続された節点Ｎの電圧は、上式（１）に示すΔＶ１だけ低下する。この結果、節点Ｎの電圧は、書き込み完了時のレベルからΔＶ１だけ低下する。

　このように予備充電を行う液晶表示装置においてスキャン方向を切り替えると、画素回路に書き込まれる電圧（節点Ｎの電圧）にΔＶ２の差が生じ、共通電圧ＶＣＯＭの最適値にもΔＶ２の差が生じる。このため、例えば走査線Ｇｉを昇順に選択したときに、正極性電圧印加時と負極性電圧印加時とで液晶印加電圧の実効値が等しくなるように（図１５Ａにおいて、ＶＰａ＝ＶＭａとなるように）共通電圧ＶＣＯＭを決定すると、走査線Ｇｉを降順に選択したときに、正極性電圧印加時と負極性電圧印加時とで液晶印加電圧の実効値に差が生じる（図１５Ｂにおいて、ＶＰｂ≠ＶＭｂとなる）。このように共通電圧ＶＣＯＭが最適値から乖離するために、表示画面にフリッカーや焼き付きが発生してしまう。

　それ故に、本発明は、予備充電を行い、スキャン方向を切り替える機能を有する液晶表示装置について、フリッカーや焼き付きなどを防止することを目的とする。

　本発明の第１の局面は、予備充電を行う液晶表示装置であって、
　複数の走査線と複数のデータ線と複数の画素回路と共通電極とを含む液晶パネルと、
　前記走査線を指定された方向に配置順に従って選択する走査線駆動回路と、
　前記データ線に対して映像信号に応じた電圧を印加するデータ線駆動回路と、
　前記共通電極に印加する共通電圧を生成する共通電圧生成回路とを備え、
　前記走査線駆動回路は、予備充電のために前記走査線の選択期間の一部を重複させ、
　前記共通電圧生成回路は、前記走査線の選択順序に従い前記共通電圧のレベルを切り替えることを特徴とする。

　本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記共通電圧生成回路は、独立してレベルを調整可能な複数の電圧を生成し、生成した電圧の中から前記走査線の選択順序に従い一の電圧を前記共通電圧として出力することを特徴とする。

　本発明の第３の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記共通電圧生成回路は、入力されたデジタル値に応じたアナログ電圧を前記共通電圧として出力するＤ／Ａ変換器を含むことを特徴とする。

　本発明の第４の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記データ線駆動回路は、前記データ線に対して、前記データ線ごとに異なる極性の電圧を印加することを特徴とする。

　本発明の第５の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記画素回路は、表示色によって複数の種類に分類され、
　前記走査線の伸延方向には、同じ種類の画素回路が配置されていることを特徴とする。

　本発明の第６の局面は、複数の走査線と複数のデータ線と複数の画素回路と共通電極とを有する液晶パネルを含む液晶表示装置の駆動方法であって、
　前記走査線を指定された方向に配置順に従って選択するステップと、
　前記データ線に対して映像信号に応じた電圧を印加するステップと、
　前記共通電極に印加する共通電圧を生成するステップとを備え、
　前記走査線を選択するステップは、予備充電のために前記走査線の選択期間の一部を重複させ、
　前記共通電圧を生成するステップは、前記走査線の選択順序に従い前記共通電圧のレベルを切り替えることを特徴とする。

　本発明の第１または第６の局面によれば、走査線の選択順序に従い共通電圧のレベルを切り替えることにより、液晶パネルの共通電極に対して、走査線の選択順序にかかわらず常に最適な共通電圧を印加することができる。したがって、予備充電を行い、走査線の選択順序を切り替える機能を有する液晶表示装置について、フリッカーや焼き付きなどを防止することができる。

　本発明の第２の局面によれば、共通電圧生成回路において独立してレベルを調整可能な複数の電圧を生成することにより、液晶パネルの特性に合わせて最適な共通電圧を生成し、フリッカーや焼き付きなどを防止することができる。

　本発明の第３の局面によれば、Ｄ／Ａ変換器を用いて共通電圧を生成することにより、Ｄ／Ａ変換器に入力するデジタル値を変更するだけで、液晶パネルの特性に合わせて最適な共通電圧を生成し、フリッカーや焼き付きなどを防止することができる。

　本発明の第４の局面によれば、走査線の選択期間の一部を重複させて予備充電を行うと共に、データ線ごとに異なる極性の電圧を印加することにより、画素容量の予備充電を効果的に行うことができる。

　本発明の第５の局面によれば、走査線の伸延方向に同じ表示色に対応した画素回路を配置したカラー液晶表示装置において、予備充電を行い、走査線の選択順序を切り替えるときでも、フリッカーや焼き付きなどを防止することができる。

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ブロック図である。図１に示す液晶表示装置に含まれる液晶パネルの画素配置を示す図である。図１に示す液晶表示装置において画素回路に書き込まれる電圧の極性を示す図である。図１に示す液晶表示装置において走査線を昇順に選択するとき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走査線を降順に選択するとき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含まれる共通電圧生成回路の回路図である。図１に示す液晶表示装置における画素回路に書き込まれる電圧の変化と共通電圧の切り替えを示す信号波形図である。本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図７に示す液晶表示装置における、スキャン選択信号とＤ／Ａ変換器の入力値と共通電圧の対応づけを示すテーブルである。本発明の第２の実施形態の変形例に係る液晶表示装置における、スキャン選択信号とＤ／Ａ変換器の入力値と共通電圧の対応づけを示すテーブルである。本発明の変形例に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの画素配置を示す図である。本発明の変形例に係る液晶表示装置において画素回路に書き込まれる電圧の極性を示す図である。ドット反転駆動を行う液晶表示装置において予備充電を行うことによる効果を説明するための図である。予備充電を行う液晶表示装置のタイミングチャートである。液晶表示装置の画素回路を示す回路図である。従来の液晶表示装置において、走査線を昇順に選択するときの画素回路に書き込まれる電圧の変化を示す信号波形図である。従来の液晶表示装置において、走査線を降順に選択するときの画素回路に書き込まれる電圧の変化を示す信号波形図である。

　（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ブロック図である。図１に示す液晶表示装置１０は、液晶パネル１１、タイミング制御回路１２、走査線駆動回路１３、データ線駆動回路１４、および、共通電圧生成回路１５を備えている。以下、ｎは３の倍数、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以下の整数とする。

　液晶パネル１１は、２枚のガラス基板１６、１７の間に液晶物質を挟み込んだ構造を有する。一方のガラス基板１６には、ｎ本の走査線Ｇ１～Ｇｎ、ｍ本のデータ線Ｓ１～Ｓｍ、および、（ｍ×ｎ）個の画素回路１８が形成される。走査線Ｇｉは互いに平行に配置され、データ線Ｓｊは走査線Ｇｉと直交するように互いに平行に配置される。画素回路１８は、走査線Ｇｉとデータ線Ｓｊの交点に対応して配置され、１本の走査線Ｇｉと１本のデータ線Ｓｊに接続される。画素回路１８は、図１４に示すように、ＴＦＴ１、液晶容量２、および、補助容量３を含んでいる。なお、画素回路１８は、補助容量３を含んでいなくてもよい。他方のガラス基板１７には、すべての画素回路１８に対向する共通電極（図示せず）が形成される。共通電極は、対向電極とも呼ばれる。

　液晶表示装置１０には外部から、制御信号Ｃ０と映像信号ＶＳ０が入力される。制御信号Ｃ０には、例えば垂直同期信号ＶＳＹＮＣや水平同期信号ＨＳＹＮＣなどが含まれる。タイミング制御回路１２は、制御信号Ｃ０に基づき、走査線駆動回路１３に対して制御信号Ｃ１を出力し、データ線駆動回路１４に対して制御信号Ｃ２を出力する。制御信号Ｃ１には例えばゲートスタートパルスやゲートクロックなどが含まれ、制御信号Ｃ２には例えばソーススタートパルスやソースクロックなどが含まれる。また、タイミング制御回路１２は、映像信号ＶＳ０に対してデジタルデータ補正処理（例えば、オーバードライブ処理や独立γ補正など）を行い、得られた映像信号ＶＳ１をデータ線駆動回路１４に対して出力する。なお、タイミング制御回路１２は、映像信号ＶＳ０に対してデジタルデータ補正処理を行うことなく、映像信号ＶＳ０をそのまま映像信号ＶＳ１として出力してもよい。

　走査線駆動回路１３は、制御信号Ｃ１に基づき走査線Ｇｉを順に選択する。より詳細には、走査線駆動回路１３は、制御信号Ｃ１に基づき、走査線Ｇ１～Ｇｎの中から配置順に従い１本の走査線を選択し、選択した走査線に選択電圧（ここでは、ハイレベル電圧）を印加する。データ線駆動回路１４は、制御信号Ｃ２に基づき、データ線Ｓｊに対して映像信号ＶＳ１に応じた電圧を印加する。ここでは、データ線駆動回路１４は、１ライン期間内にｍ本のデータ線Ｓｊに同時に電圧を印加する線順次駆動を行うものとする。共通電圧生成回路１５は、液晶パネル１１の共通電極に印加すべき電圧（以下、共通電圧ＶＣＯＭという）を生成する。

　走査線駆動回路１３が１本の走査線を選択することにより、選択された走査線に接続されたｍ個の画素回路１８が一括して選択される。また、データ線Ｓｊに印加された電圧は、選択されたｍ個の画素回路１８に書き込まれる。画素回路１８に書き込まれた電圧と共通電圧ＶＣＯＭとの差が液晶印加電圧となり、液晶パネル１１に含まれる画素の輝度は液晶印加電圧に応じて変化する。したがって、共通電圧生成回路１５で生成した共通電圧ＶＣＯＭを共通電極に印加しながら、走査線駆動回路１３とデータ線駆動回路１４を用いて各画素回路１８に映像信号ＶＳ１に応じた電圧を書き込むことにより、液晶パネル１１に所望の画像を表示することができる。

　図２は、液晶パネル１１の画素配置を示す図である。画素回路１８は、表示色によって、赤色を表示するためのＲ画素回路、緑色を表示するためのＧ画素回路、および、青色を表示するためのＢ画素回路に分類される。図２に示すように、同じ色に対応した画素回路１８は、走査線Ｇｉの伸延方向に並べて配置される。具体的には、１行目、４行目などにはＲ画素回路が配置され、２行目、５行目などにはＧ画素回路が配置され、３行目、６行目などにはＢ画素回路が配置される。データ線の伸延方向に隣接した３個の画素回路１８が、１個の画素を構成する。液晶パネル１１に設けられた（ｍ×ｎ）個の画素回路１８は、（ｍ×（ｎ／３））個の画素に対応する。

　液晶表示装置１０は、画素回路１８に印加する電圧の極性をフレームごと、および、データ線ごとに切り替えるコラム反転駆動（ソース線反転駆動とも呼ばれる）を行う。図３は、画素回路１８に書き込まれる電圧の極性を示す図である。図３に示すように、奇数番目フレームでは、奇数列目の画素回路には正極性電圧が書き込まれ、偶数列目の画素回路には負極性電圧が書き込まれる。また、偶数番目フレームでは、奇数列目の画素回路には負極性電圧が書き込まれ、奇数列目の画素回路には正極性電圧が書き込まれる。

　液晶表示装置１０は、走査線Ｇｉの選択期間の一部を重複させることにより、画素回路１８内の容量の予備充電を行う（詳細は後述）。また、液晶表示装置１０は、外部からの指定に応じてスキャン方向（走査線Ｇｉの選択順序）を切り替える機能を有する。液晶表示装置１０には外部から制御信号Ｃ０などと共に、スキャン方向を指定するスキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬが入力される。走査線駆動回路１３は、双方向にシフト可能なシフトレジスタで構成される。タイミング制御回路１２は、スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬに基づき、シフトレジスタのシフト方向を指定するシフト方向信号ＳＨＩＦＴ＿ＤＩＲを出力する。走査線駆動回路１３は、シフト方向信号ＳＨＩＦＴ＿ＤＩＲに応じて、シフトレジスタのシフト方向を切り替える。

　なお、走査線駆動回路１３は、シフト方向信号ＳＨＩＦＴ＿ＤＩＲに応じて、シフト方向を切り替えるものに限定されない。例えば、シフトレジスタの各段の回路として、前段回路の出力信号を後段回路に伝搬し、後段回路の出力信号を前段回路に伝搬する回路を使用することにより、双方向にシフト可能なシフトレジスタを構成することができる。このようなシフトレジスタを含む走査信号線駆動回路を使用する場合には、タイミング制御回路１２は、シフト方向信号ＳＨＩＦＴ＿ＤＩＲを出力する必要はなく、シフト方向に応じて初段回路および最終段回路のいずれか一方に対してスタート信号を出力すればよい。

　図４Ａは、スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬがローレベルのときの液晶表示装置１０のタイミングチャートである。スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬがローレベルのときには、図４Ａに示すように、１フレーム期間において最初に走査線Ｇ１の電圧がハイレベルになり、次に走査線Ｇ２の電圧がハイレベルになり、他の走査線の電圧はＧ３、Ｇ４、…、Ｇｎ－１、Ｇｎの順にハイレベルになる。このようにスキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬがローレベルのときには、走査線Ｇ１～Ｇｎは昇順に選択される。

　図４Ｂは、スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬがハイレベルのときの液晶表示装置１０のタイミングチャートである。スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬがハイレベルのときには、図４Ｂに示すように、１フレーム期間において最初に走査線Ｇｎの電圧がハイレベルになり、次に走査線Ｇｎ－１の電圧がハイレベルになり、他の走査線の電圧はＧｎ－２、Ｇｎ－３、…、Ｇ２、Ｇ１の順にハイレベルになる。このようにスキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬがハイレベルのときには、走査線Ｇ１～Ｇｎは降順に選択される。

　どちらの場合も、走査線Ｇｉの選択期間は、隣接する走査線Ｇｉ－１、Ｇｉ＋１の選択期間と重複する。具体的には、スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬがローレベルのときには（図４Ａ）、走査線Ｇｉの選択期間の前半部は走査線Ｇｉ－１の選択期間と重複し、後半部は走査線Ｇｉ＋１の選択期間と重複する。この場合、走査線Ｇｉ－１の選択期間の後半部では、走査線Ｇｉに接続されたｍ個の画素回路１８内の容量の予備充電が行われる。スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬがハイレベルのときには（図４Ｂ）、走査線Ｇｉの選択期間の前半部は走査線Ｇｉ＋１の選択期間と重複し、後半部は走査線Ｇｉ－１の選択期間と重複する。この場合、走査線Ｇｉ＋１の選択期間の後半部では、走査線Ｇｉに接続されたｍ個の画素回路１８内の容量の予備充電が行われる。図３に示すコラム反転駆動を行いながら予備充電を行うことにより、画素回路１８に対する書き込み時間を長くすることができる。

　スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬは、共通電圧生成回路１５にも供給される。共通電圧生成回路１５は、以下に示すように、スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬに応じて共通電圧ＶＣＯＭのレベルを２段階に切り替える。

　図５は、共通電圧生成回路１５の回路図である。図５に示す共通電圧生成回路１５は、抵抗３１ａ、３１ｂ、可変抵抗３２ａ、３２ｂ、オペアンプ３３ａ、３３ｂ、３５、および、スイッチ回路３４を含んでいる。オペアンプ３３ａ、３３ｂ、３５の出力端子はそれぞれの負側入力端子に接続され、オペアンプ３３ａ、３３ｂ、３５はいずれもユニティゲインアンプとして機能する。

　抵抗３１ａと可変抵抗３２ａは直列に接続され、アナログ電源電圧ＶＤＤＡが印加された電源端子と接地との間に設けられる。抵抗３１ｂと可変抵抗３２ｂも同様の形態に設けられる。抵抗３１ａと可変抵抗３２ａの接続点Ｎａはオペアンプ３３ａの正側入力端子に接続され、オペアンプ３３ａからは第１の共通電圧ＶＣＯＭａが出力される。抵抗３１ｂと可変抵抗３２ｂの接続点Ｎｂはオペアンプ３３ｂの正側入力端子に接続され、オペアンプ３３ｂからは第２の共通電圧ＶＣＯＭｂが出力される。可変抵抗３２ａ、３２ｂの抵抗値を調整することにより、第１および第２の共通電圧ＶＣＯＭａ、ＶＣＯＭｂはそれぞれ好適なレベルに設定される。

　スイッチ回路３４の２個の入力端子は、それぞれ、オペアンプ３３ａ、３３ｂの出力端子に接続される。スイッチ回路３４の出力端子はオペアンプ３５の正側入力端子に接続され、制御端子にはスキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬが入力される。スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬがローレベルのときには、スイッチ回路３４は第１の共通電圧ＶＣＯＭａを選択し、オペアンプ３５からは第１の共通電圧ＶＣＯＭａが出力される。スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬがハイレベルのときには、スイッチ回路３４は第２の共通電圧ＶＣＯＭｂを選択し、オペアンプ３５からは第２の共通電圧ＶＣＯＭｂが出力される。

　このように図５に示す共通電圧生成回路１５は、可変抵抗３２ａを用いて調整可能な第１の共通電圧ＶＣＯＭａ、および、可変抵抗３２ｂを用いて調整可能な第２の共通電圧ＶＣＯＭｂのいずれかを、スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬに応じて選択して出力する。共通電圧生成回路１５から出力された共通電圧ＶＣＯＭは、液晶パネル１１の共通電極に印加される。

　図６を参照して、本実施形態に係る液晶表示装置１０の効果を説明する。図６は、液晶表示装置１０における、画素回路１８に書き込まれる電圧（画素回路１８内のＴＦＴのドレイン電極の電圧）の変化と共通電圧ＶＣＯＭの切り替えを示す信号波形図である。上述したように、予備充電を行う液晶表示装置に対して、特段の工夫を行うことなくスキャン方向を切り替える機能を追加すると、表示画面にフリッカーや焼き付きが発生する（図１５Ａ、図１５Ｂ、および、その説明を参照）。

　そこで、本実施形態に係る液晶表示装置１０は、共通電圧生成回路１５において２種類の共通電圧ＶＣＯＭａ、ＶＣＯＭｂを生成し、そのうちいずれかをスキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬに応じて選択して、液晶パネル１１の共通電極に印加する。したがって、走査線Ｇｉを昇順に選択するときには、そのときに最適な第１の共通電圧ＶＣＯＭａを印加し、走査線Ｇｉを降順に選択するときには、そのときに最適な第２の共通電圧ＶＣＯＭｂを印加することができる。第１の共通電圧ＶＣＯＭａは、走査線Ｇｉを昇順に選択したときに、正極性電圧印加時と負極性電圧印加時とで液晶印加電圧の実効値が等しくなるように（図６において、ＶＰａ＝ＶＭａとなるように）決定される。第２の共通電圧ＶＣＯＭｂは、走査線Ｇｉを降順に選択したときに、正極性電圧印加時と負極性電圧印加時とで液晶印加電圧の実効値が等しくなるように（図６において、ＶＰｂ＝ＶＭｂとなるように）決定される。

　したがって、液晶パネル１１の共通電極に対して、スキャン方向にかかわらず常に最適な共通電圧ＶＣＯＭを印加することができる。よって、予備充電を行い、スキャン方向を切り替える機能を有する液晶表示装置１０について、表示画面にフリッカーや焼き付きなどが発生することを防止することができる。

　また、共通電圧生成回路１５において独立してレベルを調整可能な複数の電圧ＶＣＯＭａ、ＶＣＯＭｂを生成することにより、液晶パネル１１の特性に合わせて最適な共通電圧ＶＣＯＭを生成し、フリッカーや焼き付きなどを防止することができる。また、走査線Ｇｉの選択期間の一部を重複させて予備充電を行うと共に、データ線Ｓｊごとに異なる極性の電圧を印加することにより、画素容量の予備充電を効果的に行うことができる。また、走査線Ｇｉの伸延方向に同じ表示色に対応した画素回路１８を配置したカラー液晶表示装置１０において、予備充電を行い、走査線Ｇｉの選択順序を切り替えるときでも、フリッカーや焼き付きなどを防止することができる。

　以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置１０によれば、予備充電を行い、スキャン方向を切り替える機能を有する液晶表示装置について、フリッカーや焼き付きなどを防止することができる。

　（第２の実施形態）
　図７は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図７に示す液晶表示装置２０は、液晶パネル１１、タイミング制御回路２１、走査線駆動回路１３、データ線駆動回路１４、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory ）２２、および、Ｄ／Ａ変換器２３を備えている。液晶表示装置２０では、Ｄ／Ａ変換器２３が共通電圧生成回路として機能する。本実施形態の構成要素のうち第１の実施形態と同じ要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。

　タイミング制御回路２１は、第１の実施形態に係るタイミング制御回路１２と同様に、制御信号Ｃ０と映像信号ＶＳ０に基づき、走査線駆動回路１３に対して制御信号Ｃ１を出力し、データ線駆動回路１４に対して制御信号Ｃ２と映像信号ＶＳ１を出力する。これに加えて、タイミング制御回路２１は、ＥＥＰＲＯＭ２２との間、および、Ｄ／Ａ変換器２３との間でシリアルデータ転送を行う。シリアルデータ転送を行うときには、例えば、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）やＳＰＩ（Serial Peripheral Interface ）などの方式が使用される。

　ＥＥＰＲＯＭ２２は、スキャン方向に応じて共通電圧ＶＣＯＭのレベルを切り替えるために、２個のデジタル値Ｘａ、Ｘｂを予め記憶している。液晶表示装置２０の電源投入時に、タイミング制御回路２１は、ＥＥＰＲＯＭ２２との間でシリアルデータ転送を行い、ＥＥＰＲＯＭ２２から２個のデジタル値Ｘａ、Ｘｂを読み出して、内部のレジスタに格納する。その後、タイミング制御回路２１は、レジスタに格納した２個のデジタル値Ｘａ、Ｘｂのうちいずれかをスキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬに応じて選択し、Ｄ／Ａ変換器２３との間でシリアルデータ転送を行い、選択したデジタル値をＤ／Ａ変換器２３に対して出力する。

　Ｄ／Ａ変換器２３は、タイミング制御回路２１から出力されたデジタル値（以下、入力値Ｘという）をアナログ電圧に変換する。Ｄ／Ａ変換器２３には、任意の方式のＤ／Ａ変換器を使用することができる。また、Ｄ／Ａ変換器２３は、オペアンプを内蔵していてもよく、内蔵していなくてもよい。オペアンプを内蔵していないＤ／Ａ変換器を使用する場合には、Ｄ／Ａ変換器２３の外部にオペアンプを設ければよい。

　図８は、液晶表示装置２０における、スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬとＤ／Ａ変換器２３の入力値Ｘと共通電圧ＶＣＯＭの対応づけを示すテーブルである。図８に示すように、スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬがローレベルのときには、タイミング制御回路２１はデジタル値Ｘａを選択して出力し、Ｄ／Ａ変換器２３はデジタル値Ｘａに応じたアナログ電圧を出力する。デジタル値Ｘａに対応したアナログ電圧が、第１の共通電圧ＶＣＯＭａとなる。スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬがハイレベルのときには、タイミング制御回路２１はデジタル値Ｘｂを選択して出力し、Ｄ／Ａ変換器２３はデジタル値Ｘｂに応じたアナログ電圧を出力する。デジタル値Ｘｂに対応したアナログ電圧が、第２の共通電圧ＶＣＯＭｂとなる。

　このようにＤ／Ａ変換器２３は、デジタル値Ｘａに応じた第１の共通電圧ＶＣＯＭａ、および、デジタル値Ｘｂに応じた第２の共通電圧ＶＣＯＭｂのいずれかを、スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬに応じて選択して出力する。Ｄ／Ａ変換器２３から出力された共通電圧ＶＣＯＭは、液晶パネル１１の共通電極に印加される。

　ＥＥＰＲＯＭ２２に記憶されるデジタル値Ｘａは、走査線Ｇｉを昇順に選択したときに、第１の共通電圧ＶＣＯＭａが最適な共通電圧になるように決定される。同様に、デジタル値Ｘｂは、走査線Ｇｉを降順に選択したときに、第２の共通電圧ＶＣＯＭｂが最適な共通電圧になるように決定される。

　したがって、本実施形態に係る液晶表示装置２０によれば、第１の実施形態に係る液晶表示装置１０と同様に、予備充電を行い、スキャン方向を切り替える機能を有する液晶表示装置について、フリッカーや焼き付きなどを防止することができる。

　また、Ｄ／Ａ変換器２３を用いて共通電圧ＶＣＯＭを生成することにより、Ｄ／Ａ変換器２３に入力するデジタル値Ｘを変更するだけで、液晶パネル１１の特性に合わせて最適な共通電圧ＶＣＯＭを生成し、フリッカーや焼き付きなどを防止することができる。

　なお、本実施形態に係る液晶表示装置２０については、以下の変形例を構成することができる。以上の説明では、ＥＥＰＲＯＭ２２は２個のデジタル値Ｘａ、Ｘｂを記憶することとしたが、これに代えて、ＥＥＰＲＯＭはデジタル値とオフセット値を１個ずつ記憶することとしてもよい。この場合には、タイミング制御回路が、ＥＥＰＲＯＭからデジタル値とオフセット値を読み出し、読み出したデジタル値と読み出したオフセット値を加算または減算することにより、他方のデジタル値を求める。

　図９は、本変形例に係る液晶表示装置における、スキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬとＤ／Ａ変換器の入力値Ｘと共通電圧ＶＣＯＭの対応づけを示すテーブルである。図９に示すデジタル値Ｘａとオフセット値ΔＸは、ＥＥＰＲＯＭに記憶されている。タイミング制御回路は、ＥＥＰＲＯＭから読み出したデジタル値ＸａにＥＥＰＲＯＭから読み出したオフセット値ΔＸを加算することにより、他方のデジタル値（Ｘａ＋ΔＸ）を求める。デジタル値Ｘａに対応したアナログ電圧が第１の共通電圧ＶＣＯＭａとなり、デジタル値（Ｘａ＋Δ）に対応したアナログ電圧が第２の共通電圧ＶＣＯＭｂとなる。

　あるいは、ＥＥＰＲＯＭは１個のデジタル値だけを記憶することとしてもよい。この場合には、タイミング制御回路は、ＥＥＰＲＯＭから読み出したデジタル値に予め定めたオフセット値を加算または減算することにより、他方のデジタル値を求める。この変形例に係る液晶表示装置では、第１の共通電圧ＶＣＯＭａを決定すれば、第２の共通電圧ＶＣＯＭｂは自動的に決定される。したがって、液晶表示装置の検査工程において、共通電圧ＶＣＯＭの調整に要する時間を短縮することができる。

　また、以上の説明では、タイミング制御回路２１は、電源投入時にＥＥＰＲＯＭ２２から２個のデジタル値Ｘａ、Ｘｂを読み出して内部のレジスタに格納し、レジスタに格納した２個のデジタル値Ｘａ、Ｘｂのうちいずれかをスキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬに応じて選択することとした。これに代えて、タイミング制御回路は、ＥＥＰＲＯＭ２２からスキャン選択信号ＳＣＡＮ＿ＳＥＬに応じたデジタル値だけを読み出し、読み出したデジタル値をＤ／Ａ変換器２３に対して出力してもよい。

　また、第１および第２の実施形態に係る液晶表示装置１０、２０は、図２に示す画素配置を有し、図３に示すコラム反転駆動を行うこととした。これに代えて、本発明の液晶表示装置は、他の画素配置を有していてもよく、他の方式に従い画素回路に書き込まれる電圧の極性を切り替えてもよい。また、本発明の液晶表示装置は、走査線Ｇｉを配置順に従って選択する限り、図４Ａおよび図４Ｂに示す以外のタイミングに従い予備充電を行ってもよい。

　特に、本発明は、予備充電を行いながら画素回路に対して１ライン前と同じ極性の電圧を印加する液晶表示装置に限定されるものではなく、予備充電を行いながら画素回路に対して１ライン前と異なる極性の電圧を印加する液晶表示装置にも適用できる。例えば、本発明の液晶表示装置は、図１０に示すように、同じ色に対応した画素回路をデータ線Ｓｊの伸延方向に並べて配置した液晶パネルを備えていてもよく、図１１に示すように、画素回路に印加する電圧の極性をフレームごと、および、画素回路ごとに切り替えるドット反転駆動を行ってもよい。

　図１２を参照して、ドット反転駆動を行う液晶表示装置において、予備充電を行うことによる効果を説明する。例えば、液晶パネルのサイズが大きく走査線が長い場合には、走査線駆動回路から離れた場所では、走査線の電位の立上り時間が遅くなる。このため、データ線の電位は速やかに変化するにもかかわらず、走査線の電位の立上りが遅いために、画素回路内のＴＦＴのドレイン電極の電圧が１ライン期間内に目標レベルに到達しないことがある（図１２の２段目と３段目の波形を参照）。この現象は、走査線駆動回路を液晶パネルと一体に形成したときに、液晶パネル上に形成するトランジスタのサイズに制約があるために、走査線駆動回路の能力が不足する場合にも起こる。

　このような場合に、走査線の選択期間の一部を重複させて画素回路の予備充電を行えば、データ線の電位の変化に伴い、ＴＦＴのドレイン電極の電圧も変化するので、当該電圧を短時間で目標レベルに到達させることができる（図１２の４段目と５段目の波形を参照）。一般に液晶表示装置は、予備充電を行いながら画素回路に対して１ライン前と異なる極性の電圧を印加してもよく、本発明はそのような液晶表示装置にも適用することができる。

　本発明の液晶表示装置は、予備充電を行い、スキャン方向を切り替える機能を有する表示装置について、フリッカーや焼き付きなどを防止できるという効果を奏するので、各種電子機器の表示部などに利用することができる。

　１０、２０…液晶表示装置
　１１…液晶パネル
　１２、２１…タイミング制御回路
　１３…走査線駆動回路
　１４…データ線駆動回路
　１５…共通電圧生成回路
　１６、１７…ガラス基板
　１８…画素回路
　２２…ＥＥＰＲＯＭ
　２３…Ｄ／Ａ変換器

Claims

　予備充電を行う液晶表示装置であって、
　複数の走査線と複数のデータ線と複数の画素回路と共通電極とを含む液晶パネルと、
　前記走査線を指定された方向に配置順に従って選択する走査線駆動回路と、
　前記データ線に対して映像信号に応じた電圧を印加するデータ線駆動回路と、
　前記共通電極に印加する共通電圧を生成する共通電圧生成回路とを備え、
　前記走査線駆動回路は、予備充電のために前記走査線の選択期間の一部を重複させ、
　前記共通電圧生成回路は、前記走査線の選択順序に従い前記共通電圧のレベルを切り替えることを特徴とする、液晶表示装置。
　前記共通電圧生成回路は、独立してレベルを調整可能な複数の電圧を生成し、生成した電圧の中から前記走査線の選択順序に従い一の電圧を前記共通電圧として出力することを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
　前記共通電圧生成回路は、入力されたデジタル値に応じたアナログ電圧を前記共通電圧として出力するＤ／Ａ変換器を含むことを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
　前記データ線駆動回路は、前記データ線に対して、前記データ線ごとに異なる極性の電圧を印加することを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
　前記画素回路は、表示色によって複数の種類に分類され、
　前記走査線の伸延方向には、同じ種類の画素回路が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
　複数の走査線と複数のデータ線と複数の画素回路と共通電極とを有する液晶パネルを含む液晶表示装置の駆動方法であって、
　前記走査線を指定された方向に配置順に従って選択するステップと、
　前記データ線に対して映像信号に応じた電圧を印加するステップと、
　前記共通電極に印加する共通電圧を生成するステップとを備え、
　前記走査線を選択するステップは、予備充電のために前記走査線の選択期間の一部を重複させ、
　前記共通電圧を生成するステップは、前記走査線の選択順序に従い前記共通電圧のレベルを切り替えることを特徴とする、液晶表示装置の駆動方法。