(57)【要約】【課題】容量結合駆動方式を採用した場合に、一定の周期で明階調と暗階調とが繰り返されるハッチパターンに対して、共通電極線や対向電極の電位変動などに起因する画質劣化が発生することを防止する。【解決手段】同一の走査線５に設けられた各画素の蓄積容量２を一定の複数個（Ｍ）毎に当該走査線に対応する蓄積容量線１２と当該走査線に隣接する別の蓄積容量線に交互に接続し、補償電圧の極性を蓄積容量線毎に反転させる。これにより、蓄積容量線１２から蓄積容量２を介して画素電極に与えられる補償電圧の極性を走査線方向について複数個毎に反転させ、走査線方向について画素電極の電位を複数個毎に反転させることを可能とし、ハッチパターンに対しても、画素電極の極性が正と負で偏ることがないようにする。【選択図】      図１
2004354742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の信号線と複数の走査線の各交差部における画素毎に設けられた画素駆動用のスイッチング素子、このスイッチング素子に接続された画素電極および蓄積容量と、
各走査線に対応して設けられ、前記画素電極に蓄積容量を介して接続される蓄積容量線と、
前記蓄積容量線に補償電圧を印加する蓄積容量線駆動回路と、を備え、
同一の走査線に設けられた各画素の蓄積容量が一定の複数個（Ｍ）毎に当該走査線に対応する蓄積容量線と当該走査線に隣接する別の蓄積容量線とに交互に接続されたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
同一の信号線に設けられた各画素の蓄積容量が一定の複数個（Ｎ）毎に当該画素に接続された走査線に対応する蓄積容量線と当該走査線に隣接する別の蓄積容量線とに交互に接続されたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記補償電圧は、正極性の第１補償電圧、負極性の第２補償電圧、第１補償電圧と第２補償電圧の中間電位の第３補償電圧からなり、前記スイッチング素子を導通状態にする電圧が走査線に印加される前に、当該走査線に対応する蓄積容量線と隣接する別の蓄積容量線とで第１補償電圧と第２補償電圧が互い違いに印加され、前記スイッチング素子が導通して画素電極に画像信号の電圧が充電された後は、その画素電極に蓄積容量を介して接続された蓄積容量線に第３補償電圧が印加されることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記補償電圧は、正極性の第４補償電圧、負極性の第５補償電圧からなり、前記スイッチング素子を導通状態にする電圧が走査線に印加される前に、当該走査線に対応する蓄積容量線と隣接する別の蓄積容量線とで第４補償電圧と第５補償電圧が互い違いに印加され、前記スイッチング素子が導通して画素電極に画像信号の電圧が充電された後は、その画素電極に蓄積容量を介して接続された蓄積容量線に第４補償電圧と第５補償電圧が切り替わって印加されることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１記載の液晶表示装置に対して、
同一の走査線に設けられた各画素における画素電極の電位の極性を前記複数個（Ｍ）毎に反転させるとともに、隣接する蓄積容量線で補償電圧の極性を反転させることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項６】
請求項２記載の液晶表示装置に対して、
同一の信号線に設けられた各画素における画素電極の電位の極性を前記複数個（Ｎ）毎に反転させるとともに、隣接する蓄積容量線で補償電圧の極性を反転させることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置について、結線パターンを定めるために用いられるマスク版の結線変更により前記複数個について定めた数に対応した蓄積容量と蓄積容量線の結線を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置について、電圧又は電流によって絶縁可能な予備配線により蓄積容量と蓄積容量線の結線を形成し、当該予備配線の一部を絶縁することにより前記複数個について定めた数に対応した蓄積容量と蓄積容量線の結線を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画素毎に画素駆動用のスイッチング素子を備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置、この液晶表示装置の駆動方法および製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来のアクティブマトリクス型の液晶表示装置の構成の一例を示す回路図である。１は液晶表示装置の画素を駆動するスイッチング素子でｎチャネルのＭＯＳトランジスタである。２は画素の蓄積容量、３は液晶で容量性の負荷である。４はスイッチング素子１のソース端子に接続される信号線で、５はスイッチング素子１のゲート端子に接続される走査線である。スイッチング素子１のドレイン端子には画素電極と蓄積容量２と液晶３が接続され、蓄積容量２と液晶３の他方の端子は、液晶３を挟んで画素電極に対向して配置された対向電極（図示せず）につながる共通電極線６に接続される。７は走査線を駆動する走査線駆動回路であり、８は信号線４を駆動する信号線駆動回路である。なお、ここでいう画素とは、液晶表示装置に表示される画像の最小構成単位のことをいう。
【０００３】
走査線駆動回路７が走査線５を同図の上段から順に走査して同一の走査線につながる複数のスイッチング素子１をオンさせる電圧を走査線５に印加し、信号線駆動回路８が画像信号に応じた電圧を信号線４に印加することによって、スイッチング素子１を介して蓄積容量２と液晶３を所望の電圧に充電する。次に、走査線駆動回路７が走査線５に同一の走査線上の各スイッチング素子１をオフさせる電圧を印加すると、蓄積容量２、液晶３に印加された電圧は次の走査まで保持される。このように走査線５を順次駆動することによって画面全体の表示を行う。
【０００４】
図８は、表示要素の電気的な等価回路を示す図である。一の表示要素は、走査線５、信号線４の交差部にスイッチング素子１を有し、スイッチング素子１のドレイン端子には画素電極９、容量値がＣｓｔの蓄積容量２、容量値がＣｌｃの液晶３が接続され、それらは共通電極線６を介して対向電極に接続される。また１０はスイッチング素子１のゲート−ドレイン間に存在する容量値がＣｇｄの寄生容量である。
【０００５】
図９は、このような構成の液晶表示装置を１フレーム反転駆動方式で駆動した場合の駆動波形を示す図である。同図において、９１は走査線駆動回路７から走査線に伝達される走査信号Ｖｇ、９２は信号線駆動回路８から信号線に伝達される画像信号Ｖｓ、９３は画素電極９の電位、９５は画像信号の中心値Ｖｓｉｇｃをそれぞれ示す。同図において、Ｖｇｈは走査信号Ｖｇのハイ電位、Ｖｇｌは走査信号Ｖｇのロー電位である。また、Ｖｓｈは画像信号Ｖｓのハイ電位、Ｖｓｌは画像信号Ｖｓのロー電位である。
【０００６】
画素電極９には、スイッチング素子１がＯＮの時に、画像信号Ｖｓが書き込まれる。ところが、スイッチング素子１がＯＦＦになると、スイッチング素子１のゲート−ドレイン間に存在する寄生容量１０により、９４に示すように画素電極電位９３に突き抜け電圧ΔＶが生じ、画素電極と対向電極との間に直流電圧成分が印加されてしまう。突き抜け電圧ΔＶは、次式で与えられる。
【０００７】
ΔＶ＝（Ｖｇｈ−Ｖｇｌ）・Ｃｇｄ／Ｃｔｏｔ
ここで、Ｃｔｏｔ＝Ｃｇｄ＋Ｃｓｔ＋Ｃｌｃである。
【０００８】
この突き抜け電圧ΔＶを無視して、対向電極電位Ｖｃｏｍを画像信号の中心値Ｖｓｉｇｃに設定してしまうと、交流駆動している液晶に印加される電圧について高電位側と低電位側で電位差が生じ、ちらつき（フリッカ）や焼付けが生じることとなる。一般的には、突き抜け電圧ΔＶを補償するため、対向電極電位Ｖｃｏｍを、画像信号の中心値−突き抜け電圧（＝Ｖｓｉｇｃ−ΔＶ）に設定することによって、液晶層に直流電圧成分が印加されることを防ぐ。しかしながら、この突き抜け電圧ΔＶは、液晶材料に誘電率異方性があるため白から黒までの全範囲で均一に補償することができない。
【０００９】
このようなスイッチング素子のゲート−ドレイン間に存在する寄生容量による突き抜け電圧を効果的に補償する駆動方法として、容量結合駆動方法が知られている。
【００１０】
また、近年、開発と商品化が活発に行われている液晶テレビ用あるいは動画データを取り扱うマルチメディア機能を有するコンピュータ用の液晶表示装置においては、動画表示に対応するための高速応答性が強く求められている。液晶を高速応答させる方法としては、画像信号にオーバードライブ電圧を重畳させる方法が知られているが、表示する動画データにリアルタイムに対応するためのラインメモリや複雑な演算処理などを必要とするため、高コスト化を招く原因となる。そのため、高速応答が必要とされる液晶表示装置には、安価な構成で高速応答が得られるという点からも、容量結合駆動方法が広く用いられている。
【００１１】
図１０は、容量結合駆動方式による液晶表示装置の構成の一例を示す図である。同図に示すように、容量結合駆動方式では、蓄積容量２を共通電極線６に接続せず、前段の走査線５に接続した構成となっている。容量結合駆動方法では、このような構成により、突き抜け電圧を補償するための電圧パルスを前段の走査線５に重畳する。
【００１２】
図１１は、容量結合駆動方式での走査信号Ｖｇの駆動波形を示す図である。同図では、ｎ段目の走査線５に印加される走査信号の電圧波形をＶｇ（ｎ）で示してある。また、Ｖｇｈ，Ｖｇｌはそれぞれスイッチング素子１のオン電位、オフ電位であり、Ｖｅｈ，Ｖｅｌは寄生容量１０による電位降下と液晶のしきい値電圧を補償するためのバイアス電位である。容量結合駆動方式は、このように走査信号Ｖｇにバイアス電圧を与えることで寄生容量による電位降下を解消するものである。
【００１３】
図１２は、容量結合駆動方式での補償電圧による画素電極電位のシフトの様子を示す図である。同図の左側に示すように、正極性の画素電極に対しては正の補償電圧を印加し、負極性の画素電極に対しては負の補償電圧を印加する。このように画素電極の電位に補償電圧を重畳することで、同図の右側に示すように、正の画素電極電位については正側で、負の画素電極電位については負側でそれぞれ電位が増大するようにシフトさせる。これにより、対向電極の電位が一定でも、低振幅の画像信号で液晶を交流駆動できるといった利点がある。なお、補償電圧の極性を画素電極の極性に合わせるのは、これを逆の極性にして重畳すると画素電極電位の極性が反転してしまうおそれがあるためである。
【００１４】
また、容量結合駆動方式では、表示画像が変化した場合、液晶材料の誘電率異方性に起因する容量結合電圧の動的挙動によって、その変化を増幅する方向へ自動的にオーバードライブ電圧が画素電極に印加され、液晶の高速応答駆動を実現でき、液晶表示装置の動画視認性を向上できるといった利点がある。
【００１５】
ところで、現在の液晶表示装置に適用されている画素駆動方式としては、小型ＡＶパネルやＯＡパネルにはライン反転駆動方式が用いられることが多い。一方、モニターのような大画面パネルでは、クロストークなどの画質劣化を避けるために、図１３の奇数フレーム、図１４の偶数フレームに示すように、隣接する画素１ドット毎に液晶に印加する電圧の極性を反転させ、かつ各画素について奇数フレームと偶数フレームとで液晶印加電圧の極性を反転させる１ドット反転駆動方式が用いられることが多い。このように、容量結合駆動方式において１ドット反転駆動方式を採用した液晶表示装置については、特許文献１に記載がある。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００１−２８２２０５号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、１ドット反転駆動方式は、コンピュータディスプレイの表現力が飛躍的に高まった近年においては、表示表現として一般的に多用されている網掛け表示などの画像信号の暗階調と明階調とが一定の周期で交互に繰り返されるハッチパターンに対して不都合が生じる。図１３，１４では、ハッチパターンの暗階調に対応する画素については斜線を入れ、明階調に対応する画素については斜線を入れずに示している。このようなハッチパターンに対して１ドット反転駆動方式を採用すると、例えば奇数フレームでは、全ての暗階調で、ＲＧＢの３つの画素について画素電極が正極性のものが２つ、負極性のものが１つであるため、極性の偏りが生じてしまい、共通電極線および対向電極における電位変動を引き起こし中間階調の電位に影響を与えてしまい、クロストークなどの画質劣化が生じる原因になるという問題があった。
【００１８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、容量結合駆動方式を採用した場合に、一定の周期で明階調と暗階調とが繰り返されるハッチパターンに対して、共通電極線や対向電極の電位変動などに起因する画質劣化を防止し得る液晶表示装置を提供することにある。
【００１９】
本発明のさらに別の目的は、上記液晶表示装置の駆動方法および製造方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明に係る液晶表示装置は、複数の信号線と複数の走査線の各交差部における画素毎に設けられた画素駆動用のスイッチング素子、このスイッチング素子に接続された画素電極および蓄積容量と、各走査線に対応して設けられ、前記画素電極に蓄積容量を介して接続される蓄積容量線と、前記蓄積容量線に補償電圧を印加する蓄積容量線駆動回路と、を備え、同一の走査線に設けられた各画素の蓄積容量が一定の複数個（Ｍ）毎に当該走査線に対応する蓄積容量線と当該走査線に隣接する別の蓄積容量線とに交互に接続されたことを特徴とする。
【００２１】
本発明にあっては、同一の走査線に設けられた各画素の蓄積容量を一定の複数個毎に当該走査線に対応する蓄積容量線と隣接する蓄積容量線に交互に接続したことで、補償電圧の極性を蓄積容量線毎に反転させれば蓄積容量線から蓄積容量を介して画素電極に与えられる補償電圧の極性が走査線方向について複数個毎に反転することとなるので、走査線方向について画素電極の電位を複数個毎に反転させることができ、走査線方向に明階調と暗階調が繰り返されるハッチパターンに対しても、画素電極の極性が正と負で偏ることがなく、共通電極線や対向電極の電位変動などに起因する画質劣化を防止できる。
【００２２】
第２の本発明に係る液晶表示装置は、上記液晶表示装置において、同一の信号線に設けられた各画素の蓄積容量が一定の複数個（Ｎ）毎に当該画素に接続された走査線に対応する蓄積容量線と当該走査線に隣接する別の蓄積容量線とに交互に接続されたことを特徴とする。
【００２３】
本発明にあっては、同一の信号線に設けられた各画素の蓄積容量を一定の複数個（Ｎ）毎に、その画素に接続された走査線に対応する蓄積容量線と隣接する蓄積容量線に交互に接続したことで、信号線方向について画素電極に与えられる補償電圧の極性が複数個毎に反転することとなるので、画素電極の電位を信号線方向についても同様に複数個毎に反転させる駆動が可能となり、信号線方向に明階調と暗階調が繰り返されるハッチパターンに対しても、画素電極の極性が正と負で偏ることがなく、共通電極線や対向電極の電位変動などに起因する画質劣化を防止できる。
【００２４】
上記各液晶表示装置において、前記補償電圧は、正極性の第１補償電圧、負極性の第２補償電圧、第１補償電圧と第２補償電圧の中間電位の第３補償電圧からなり、前記スイッチング素子を導通状態にする電圧が走査線に印加される前に、当該走査線に対応する蓄積容量線と隣接する別の蓄積容量線とで第１補償電圧と第２補償電圧が互い違いに印加され、前記スイッチング素子が導通して画素電極に画像信号の電圧が充電された後は、その画素電極に蓄積容量を介して接続された蓄積容量線に第３補償電圧が印加されることを特徴とする。
【００２５】
本発明にあっては、第１補償電圧あるいは第２補償電圧の印加を開始するのは、スイッチング素子が導通状態になる前として、この段階ではこれらの補償電圧が画素電極に重畳されないようにし、画素電極に画像信号の電圧が充電された後に、第１補償電圧から第３補償電圧へ変化するときの電位差、あるいは第２補償電圧から第３補償電圧へ変化するときの電位差が画素電極の電位に重畳されるようにして、所望の画素電極の電位を安定的に得られるようにしている。
【００２６】
また、第１補償電圧、第２補償電圧を隣接する２本の蓄積容量線で互い違いとなるように印加することで、蓄積容量線に接続された蓄積容量を介して各画素電極に印加される補償電圧の極性が走査線方向もしくは信号線方向について複数個毎に反転するようにしている。
【００２７】
また、第１補償電圧および第２補償電圧を蓄積容量線に印加するのは走査中の走査線に対応する蓄積容量線および隣接する蓄積容量線のみでよく、補償電圧用のシフトレジスタの消費電力を低減することができる。
【００２８】
上記各液晶表示装置において、前記補償電圧は、正極性の第４補償電圧、負極性の第５補償電圧からなり、前記スイッチング素子を導通状態にする電圧が走査線に印加される前に、当該走査線に対応する蓄積容量線と隣接する別の蓄積容量線とで第４補償電圧と第５補償電圧が互い違いに印加され、前記スイッチング素子が導通して画素電極に画像信号の電圧が充電された後は、その画素電極に蓄積容量を介して接続された蓄積容量線に第４補償電圧と第５補償電圧が切り替わって印加されることを特徴とする。
【００２９】
本発明にあっては、第１乃至第３の補償電圧を用いた場合と同等の効果を得ることができるとともに、画素電極の電位を第４補償電圧および第５補償電圧のみを用いて制御することで、駆動に必要とする電源数を削減することができる。
【００３０】
また、補償電圧に中間電位を必要としないので、スイッチング素子の耐圧を高めなくとも、画素電極に重畳される補償電圧の振幅を大きくすることができる。
【００３１】
第３の本発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、第１の液晶表示装置に対して、同一の走査線に設けられた各画素における画素電極の電位の極性を前記複数個（Ｍ）毎に反転させるとともに、隣接する蓄積容量線で補償電圧の極性を反転させることを特徴とする。
【００３２】
本発明にあっては、同一の走査線に設けられた各画素における画素電極の電位の極性を複数個毎に反転させることで、走査線方向に明階調と暗階調が繰り返されるハッチパターンの表示に対して、各暗階調で画素電極の極性が正と負で偏ることを防いでいる。また、隣接する２本の蓄積容量線で補償電圧の極性を反転させることで、画素電極に与える補償電圧の極性がその画素電極の極性に一致するので、画素電極電位がその極性と反対方向にシフトして極性が反転することを防ぐことができる。
【００３３】
第４の本発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、第２の液晶表示装置に対して、同一の信号線に設けられた各画素における画素電極の電位の極性を前記複数個（Ｎ）毎に反転させるとともに、隣接する蓄積容量線で補償電圧の極性を反転させることを特徴とする。
【００３４】
本発明にあっては、信号線方向についても、ハッチパターンの表示に対して各暗階調で画素電極の極性が正と負で偏ることを防ぐとともに、画素電極の極性が反転することを防ぐことができる。
【００３５】
第５の本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、上記各液晶表示装置について、結線パターンを定めるために用いられるマスク版の結線変更により前記複数個について定めた数に対応した蓄積容量と蓄積容量線の結線を形成することを特徴とする。
【００３６】
第６の本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、上記各液晶表示装置について、電圧又は電流によって絶縁可能な予備配線により蓄積容量と蓄積容量線の結線を形成し、当該予備配線の一部を絶縁することにより前記複数個について定めた数に対応した蓄積容量と蓄積容量線の結線を形成することを特徴とする。
【００３７】
第５，６の本発明にあっては、各画素の蓄積容量を一定の複数個毎に異なる蓄積容量線に交互に接続するに際して、この複数個について定める数を切り替えて製造する場合においても、切り替え信号などの信号配線や切り替え信号の制御回路は不要であり、また蓄積容量と蓄積容量線の結線以外の周辺部品を共有化することができ、安価かつ多機能な液晶表示装置を実現できる。
【００３８】
【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を用いて説明する。
【００３９】
［第１の実施の形態］
図１の回路図に示すように、本実施の形態における液晶表示装置は、交差するように配線された複数の信号線４と複数の走査線５の各交差部に画素が設けられ、各画素は、画素駆動用のスイッチング素子１と、画素電極と、蓄積容量２と、液晶３を備える。スイッチング素子１は、一例としてｎチャネルのＭＯＳトランジスタとする。各スイッチング素子１のソース端子は信号線に接続され、ゲート端子は走査線に接続され、ドレイン端子には画素電極と蓄積容量２と液晶３が接続される。液晶３の他方の端子は、液晶３を挟んで画素電極に対向して配置された対向電極（図示せず）につながる共通電極線６に接続される。各信号線４には信号線駆動回路８によって画像信号が供給され、各走査線５には走査線駆動回路７によって走査信号が供給される。
【００４０】
本液晶表示装置では、蓄積容量２を従来のように共通電極線６に接続せず、新たに設けた蓄積容量線１２に接続することとし、蓄積容量線駆動回路１１によって蓄積容量線１２に補償電圧を与える。この構成によって、走査線５とは独立した蓄積容量線１２を介して補償電圧を画素電極に印加し、スイッチング素子１には直接的に補償電圧が印加されないようにして、スイッチング素子１の耐圧を高めることを不要にしている。
【００４１】
蓄積容量線１２は、各走査線に対応して配線されており画素毎に蓄積容量２を介して画素電極に接続される。蓄積容量２と蓄積容量線１２の結線は、同一の走査線５に設けられた各画素の蓄積容量２が一定の複数個（Ｍ）毎にその走査線５に対応する蓄積容量線１２とその走査線５に隣接する別の蓄積容量線に交互に接続される。
【００４２】
図１では、一例として、走査線方向について各蓄積容量２が２個毎に隣接する蓄積容量線１２に交互に接続された状態を示している。また、同一の信号線４に設けられた各画素については、その画素が接続された走査線に対応する蓄積容量線又は隣接する蓄積容量線のいずれか一方に統一して蓄積容量２が接続された状態を示している。
【００４３】
走査線駆動回路７と蓄積容量線駆動回路１１は、各画素が配置された表示領域の両端側にそれぞれ設けられており、走査線５は両側の走査線駆動回路７により駆動され、蓄積容量線１２は両側の蓄積容量線駆動回路１１により駆動される。
【００４４】
走査線駆動回路７、信号線駆動回路８、蓄積容量線駆動回路１１をそれぞれ構成するトランジスタは、スイッチング素子１と同一の製造プロセスによりガラス基板上に一体的に形成される。
【００４５】
図２の電圧波形を示すタイミングチャートでは、各走査線５について図１の最上段から数えてｎ段目（ｎは正の整数）の走査線における走査信号電圧をＶｇ（ｎ）、ｎ段目の蓄積容量線における補償電圧をＶｃｓ（ｎ）で示す。同図は、一例としてｎ−１段目からｎ＋１段目までの走査線について示したものである。
【００４６】
各走査信号電圧Ｖｇ（ｎ−１）〜Ｖｇ（ｎ＋１）において、Ｖｇｈ、Ｖｇｌは、それぞれスイッチング素子１をオン、オフさせる電圧である。ある走査線にオン電圧が印加され、画像信号がスイッチング素子１を介して画素電極に書き込まれ、一定期間が経過して画素電極の充電が完了し、走査線にオフ電圧が印加されたところで、同様にして次段の走査線に走査信号電圧が印加される。また、各走査線５では１フレーム毎に１回だけオン電圧が印加される。このように、各走査線５には上段から順次走査信号電圧が印加されていく。
【００４７】
補償電圧Ｖｃｓ（ｎ−１）〜Ｖｃｓ（ｎ＋２）において、Ｖｅｈ、Ｖｅｌ、Ｖｅｃは、それぞれ蓄積容量線１２に印加する正極性の第１補償電圧、負極性の第２補償電圧、第１補償電圧と第２補償電圧の中間電位の第３補償電圧である。
【００４８】
各段において、第１補償電圧Ｖｅｈ、第２補償電圧Ｖｅｌは、走査線５にオン電圧が印加される前に、走査線５に対応する蓄積容量線とこの走査線５に隣接する別の蓄積容量線に、第１補償電圧と第２補償電圧が互い違いに印加される。ただし、この段階では、スイッチング素子１は導通していないので補償電圧は画素電極に重畳されない。
【００４９】
そして、スイッチング素子が導通して画素電極へ所望の電位の充電が完了する期間が経過した後は、その画素電極に蓄積容量を介して接続された蓄積容量線１２に第３補償電圧Ｖｅｃが印加される。このようにして、第１補償電圧から第３補償電圧へ変化するときの電位差、あるいは第２補償電圧から第３補償電圧へ変化するときの電位差が画素電極の電位に重畳される。また、同一の走査線５には、液晶の交流駆動のために１フレーム毎に反転する画像信号電圧Ｖｓの極性に同期させて、第１補償電圧Ｖｅｈと第２補償電圧Ｖｅｌが入れ替えて印加される。
【００５０】
このように補償電圧を画素電極に印加することによって、スイッチング素子１のゲート・ドレイン間の寄生容量に起因する電圧降下を解消し、画素電極電位の突き抜け電圧の発生を防止する。これによって、画像信号電圧Ｖｓの電位中心と対向電極の電位Ｖｃｏｍを同電位に設定しても、フリッカは生じなくなる。
【００５１】
各画素を駆動することにより、スイッチング素子１がオフ状態となった時の各画素の液晶に印加される液晶印加電圧Ｖｌｃは、
Ｖｌｃ（＋）＝Ｖｓ−Ｖｃｏｍ＋｛Ｃｓｔ・（Ｖｅｃ−Ｖｅｌ）−Ｃｇｄ・（Ｖｇｈ−Ｖｇｌ）｝／（Ｃｓｔ＋Ｃｌｃ＋Ｃｇｄ）
または、
Ｖｌｃ（−）＝Ｖｓ−Ｖｃｏｍ−｛Ｃｓｔ・（Ｖｅｈ−Ｖｅｃ）＋Ｃｇｄ・（Ｖｇｈ−Ｖｇｌ）｝／（Ｃｓｔ＋Ｃｌｃ＋Ｃｇｄ）
で算出される。
【００５２】
ここで、Ｃｓｔは蓄積容量２の容量値、Ｃｇｄはスイッチング素子１のゲート−ドレイン間に存在する寄生容量の容量値、Ｃｌｃは液晶３の容量値である。液晶印加電圧Ｖｌｃは、画像信号電圧Ｖｓの１フレーム毎の極性反転に対して正又は負の２種類の電圧となる。そのため、対向電極の電圧Ｖｃｏｍに対して正側をＶｌｃ（＋）、負側をＶｌｃ（−）と定義した。
【００５３】
ここで、Ｖｌｃ（＋）とＶｌｃ（−）の実効値が等しくなるように、第１補償電圧Ｖｅｈと第２補償電圧Ｖｅｌを設定することで、液晶を交流駆動することが可能となる。また、第３補償電圧Ｖｅｃを大きくすると、第３補償電圧と第１補償電圧の電位差が小さくなり、第３補償電圧と第２補償電圧の電位差が大きくなるというよういに調節が可能であるので、スイッチング素子１のゲート・ドレイン間の寄生容量に起因して生じる直流成分を除去できる適切な値となるように、第３補償電圧Ｖｅｃの値を調節する。
【００５４】
図１及び図２において、例えばｎ段目の走査線５に接続された各画素に着目すると、この走査線に対応する蓄積容量線１２により補償電圧Ｖｃｓ（ｎ）が重畳される画素と、隣接する蓄積容量線により補償電圧Ｖｃｓ（ｎ＋１）が重畳される画素が２画素毎に配置されており、かつ補償電圧Ｖｃｓ（ｎ）と補償電圧Ｖｃｓ（ｎ＋１）は第１補償電圧と第２補償電圧が互い違いになっているので、１水平期間（走査線方向）においては正極性の補償電圧と負極性の補償電圧が２画素毎に繰り返されることとなる。
【００５５】
図１２を用いて説明したように、画素電極の極性の反転を防止するためには、各画素で画素電極の極性と補償電圧の極性を一致させる必要があるところ、上記のように補償電圧の極性を制御することで、各画素電極に印加される液晶印加電圧についても、Ｖｌｃ（＋）とＶｌｃ（−）を２画素毎に繰り返すことができるようになる。
【００５６】
この場合、図３の極性分布図に示すように、走査線方向には２画素毎、信号線方向には１画素毎に極性が反転するように液晶印加電圧を与えることが可能となる。以下、このような極性反転による駆動方式を２Ｈ１Ｖ極性反転駆動方式と称す。
【００５７】
２Ｈ１Ｖ極性反転駆動方式では、面内の空間変調が従来のような１画素毎の単調な繰り返しではないので、網掛け表示などの明階調と暗階調が一定の周期で繰り返されるようなハッチパターンに対して、例えば水平走査方向の黒階調についていえば、正極性の画素が２つで負極性の画素が１つのものと、正極性の画素が１つで負極性の画素が２つのものが同数となるので、極性の偏りが生じないようになる。
【００５８】
したがって、本実施の形態によれば、同一の走査線５に設けられた各画素の蓄積容量２を一定の複数個毎にその走査線５に対応する蓄積容量線１２と隣接する蓄積容量線に交互に接続したことで、補償電圧の極性を蓄積容量線毎に反転させた場合には蓄積容量線１２から蓄積容量２を介して画素電極に与えられる補償電圧の極性が走査線方向について複数個毎に反転することとなるので、画素電極の電位を同様に複数個毎に反転させる駆動が可能となり、走査線方向に周期的に明階調と暗階調が繰り返されるハッチパターンに対しても、画素電極の極性が正と負で偏ることがなく、共通電極線や対向電極の電位変動などに起因するクロストークなどの表示不良を防止でき、高品位な表示を可能とすることができる。
【００５９】
本実施の形態によれば、スイッチング素子が導通状態になる前に第１補償電圧あるいは第２補償電圧の印加を開始して、この段階ではこれらの補償電圧が画素電極に重畳されないようにし、スイッチング素子が導通して画素電極に画像信号の電圧が充電された後に、第１補償電圧から第３補償電圧へ変化するときの電位差、あるいは第２補償電圧から第３補償電圧へ変化するときの電位差が画素電極の電位に重畳されるようにしたことで、所望の画素電極の電位を安定的に得ることができる。
【００６０】
本実施の形態によれば、第１補償電圧、第２補償電圧を隣接する蓄積容量線で互い違いに印加することで、走査線方向の各画素電極に印加される補償電圧の極性が複数個毎に反転するようにし、画素電極の電位を複数個毎に反転させる駆動を可能にすることができる。また、第１補償電圧および第２補償電圧を蓄積容量線に印加するのは走査中の走査線に対応する蓄積容量線および隣接する蓄積容量線のみでよく、補償電圧用のシフトレジスタの消費電力を低減することができる。
【００６１】
本実施の形態によれば、走査線５とは独立した蓄積容量線１２を介して補償電圧を画素電極に印加することで、スイッチング素子には直接的に補償電圧が印加されないので、スイッチング素子の耐圧を高めることが不要であり、チップサイズやコストの増加を抑えるとともに低消費電力を図ることができる。
【００６２】
本実施の形態によれば、蓄積容量線駆動回路１１により蓄積容量線１２を走査線５とは独立に駆動することで、補償電圧の振幅中心をスイッチング素子１や走査線駆動回路７を形成する各トランジスタの耐圧制限範囲内で自由に設定することができる。
【００６３】
本実施の形態によれば、画素電極の電位を補償電圧により制御することで、画像信号の電圧振幅を小さくすることが可能となり、信号線駆動回路８の低消費電力化を図ることができる。また、画像信号の電圧振幅を小さくできるので、クロストークの発生原因となる共通電極線６等における電位変動を小さくすることができる。
【００６４】
本実施の形態によれば、補償電圧を画素電極に印加することによって、スイッチング素子１の寄生容量に起因する電圧降下が解消され、画素電極電位の突き抜け電圧の発生が防止されるので、画素電極と対向電極の間に印加される直流成分を除去でき、対向電極の電位を画像信号の電圧中心値に設定したとしても、フリッカや焼付けの発生を抑えることができ、高品位の液晶表示装置を実現することができる。
【００６５】
また、液晶材料の誘電率異方性のために、各画素における液晶３の容量は画素電極に書き込まれた電位により異なり、黒書き込み時の液晶容量は白書き込み時の液晶容量に比べて大きいものとなる。本実施の形態によれば、蓄積容量２を共通電極線６に接続せず、蓄積容量線１２に接続するようにした容量結合駆動方式を採用したことで、容量結合駆動方式の一般的特性として、表示画像が変化した場合、このような液晶材料の誘電率異方性に起因する容量結合電圧の動的挙動により、その変化を増幅する方向へ自動的に画素電極にオーバードライブ電圧が印加されるので、液晶の高速応答駆動を実現でき、動画視認性を向上させることができる。
【００６６】
本実施の形態によれば、走査線５、蓄積容量線１２を表示領域の両側に設けた走査線駆動回路７、蓄積容量線駆動回路１１によりそれぞれ駆動することで、走査線５の抵抗が高い場合においても十分なオン電圧を走査線５に印加することができ、表示品位の高い大画面の液晶表示を実現することができる。
【００６７】
本実施の形態によれば、走査線駆動回路７、信号線駆動回路８、蓄積容量線駆動回路１１をそれぞれ構成するトランジスタをスイッチング素子１と同一の製造プロセスによりガラス基板上に一体的に形成したことで、各駆動回路を構成する部品を削減できる。また、スイッチング素子１と各駆動回路を形成するトランジスタを同一チャネルのトランジスタで構成することができるので、トランジスタの種類を削減でき、簡単な製造プロセスで液晶表示装置を製造することができる。
【００６８】
なお、補償電圧がＶｅｌからＶｅｃに変化するタイミングおよびＶｅｈからＶｅｃに変化するタイミングは図２に示したものに限定されず、当段走査線に印加される走査信号電圧がＶｇｌになり、画素電極に画像信号電圧Ｖｓが充電された後であれば、その１水平期間の中でいずれのタイミングで変化するものであってもよい。
【００６９】
［第２の実施の形態］
図４の回路図に示すように、本実施の形態における液晶表示装置は、同一の走査線５に設けられた各画素の蓄積容量２が一定の複数個（Ｍ）毎にその走査線５に対応する蓄積容量線１２とその走査線５に隣接する別の蓄積容量線に交互に接続されるとともに、同一の信号線に設けられた各画素の蓄積容量２が一定の複数個（Ｎ）毎に、その画素に接続された走査線５に対応する蓄積容量線とその走査線５に隣接する別の蓄積容量線とに交互に接続された構成である。その他、図１と同一部分には同一の符号を付すこととして、ここでは重複した説明は省略する。
【００７０】
図４では、一例として、走査線方向について各蓄積容量２が２個毎に隣接する蓄積容量線１２に交互に接続された状態を示している。また、信号線方向についても、各蓄積容量２が２個毎に隣接する蓄積容量線１２に交互に接続された状態を示している。
【００７１】
補償電圧については、第１の実施の形態と同様に第１乃至第３補償電圧を用いるものとし、印加のタイミングについても図２と同様とする。
【００７２】
ｎ段目の走査線５に接続された画素に着目すると、この走査線に対応する蓄積容量線１２により補償電圧Ｖｃｓ（ｎ）が重畳される画素と、この走査線に隣接する別の蓄積容量線により補償電圧Ｖｃｓ（ｎ＋１）が重畳される画素が２画素毎に配置されており、かつ補償電圧Ｖｃｓ（ｎ）と補償電圧Ｖｃｓ（ｎ＋１）は正極性の第１補償電圧と負極性の第２補償電圧が互い違いになっているので、１水平期間（走査線方向）においては正極性の補償電圧と負極性の補償電圧が２画素毎に繰り返される。
【００７３】
また、１走査期間（信号線方向）においても、各蓄積容量２が２個毎に隣接する蓄積容量線１２に交互に接続されているので、正極性の補償電圧と負極性の補償電圧が２画素毎に繰り返される。
【００７４】
このように補償電圧の極性を制御することで、各画素電極に印加される液晶印加電圧についても、走査線方向と信号線方向の双方についてＶｌｃ（＋）とＶｌｃ（−）を２画素毎に繰り返すことができるようになる。
【００７５】
この場合、図５の極性分布図に示すように、走査線方向には２画素毎、信号線方向にも２画素毎に極性が反転するように液晶印加電圧の極性を与えることが可能となる。以下、この極性反転による駆動方式を２Ｈ２Ｖ極性反転駆動方式と称す。２Ｈ２Ｖ極性反転駆動方式では、走査線方向だけでなく信号線方向についても、正極性と負極性の画素数が同一となり、極性の偏りが生じないようになる。
【００７６】
したがって、本実施の形態によれば、同一の信号線に設けられた各画素の蓄積容量を一定の複数個（Ｎ）毎に、その画素に接続された走査線に対応する蓄積容量線と隣接する蓄積容量線に交互に接続したことで、信号線方向について画素電極に与えられる補償電圧の極性が複数個毎に反転することとなるので、画素電極の電位を同様に複数個毎に反転する駆動が可能となり、信号線方向に明階調と暗階調が繰り返されるハッチパターンに対しても、画素電極の極性が正と負で偏ることがなく、共通電極線や対向電極の電位変動などに起因するクロストークなどの表示不良を防止でき、高品位な表示を可能とすることができる。
【００７７】
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に容量結合駆動方式を採用したことで、容量結合駆動方式の特質として、低消費電力、高速応答駆動、高画像品位、安価といった第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００７８】
［第３の実施の形態］
本実施の形態では、蓄積容量線に印加する補償電圧の別の形態について説明する。本実施の形態における補償電圧は、第１の実施の形態における図１の構成および第２の実施の形態における図４の構成のいずれの液晶表示装置にも適用できるものであるので、ここでは液晶表示装置の構成について重複した説明は省略するものとし、補償電圧の形態についてだけ説明する。
【００７９】
図６の電圧波形を示すタイミングチャートでは、補償電圧Ｖｃｓ（ｎ−１）〜Ｖｃｓ（ｎ＋２）について、Ｖｅｈ、Ｖｅｌは、それぞれ蓄積容量線１２に印加される正極性の第４補償電圧、負極性の第５補償電圧である。走査信号電圧Ｖｇ（ｎ−１）〜Ｖｇ（ｎ＋２）については、図２を用いて説明したものと同様である。
【００８０】
各段において、第４補償電圧Ｖｅｈ、第５補償電圧Ｖｅｌは、走査線５にオン電圧が印加される前に、その走査線５に対応する蓄積容量線１２とこの走査線５に隣接する別の蓄積容量線に、第４補償電圧と第５補償電圧が互い違いとなるように印加される。ただし、この段階では、スイッチング素子１は導通していないので各補償電圧が画素電極に重畳されることはない。
【００８１】
そして、走査線５にオン電圧が印加され、スイッチング素子１が導通し、画素電極に画像信号の電圧が書き込まれて所望の電位の充電が完了する期間が経過した後は、その画素電極に蓄積容量２を介して接続された蓄積容量線１２に第４補償電圧と第５補償電圧が切り替わって印加される。このようにして、第４補償電圧から第５補償電圧へ変化するときの電位差、あるいは第５補償電圧から第４補償電圧へ変化するときの電位差が画素電極の電位に重畳される。また、同一の走査線５には、液晶の交流駆動のために１フレーム毎に反転する画像信号電圧Ｖｓの極性に同期させて、第４補償電圧Ｖｅｈと第５補償電圧Ｖｅｌが１フレーム毎に入れ替えて印加される。
【００８２】
このように補償電圧を画素電極に印加することによって、スイッチング素子１のゲート・ドレイン間の寄生容量に起因する電圧降下を解消し、画素電極電位の突き抜け電圧の発生を防止する。これによって、画像信号電圧Ｖｓの電位中心と対向電極の電位Ｖｃｏｍを同電位に設定しても、フリッカは生じなくなる。
【００８３】
上述したように各画素を駆動することにより、スイッチング素子１がオフ状態となった時の各画素の液晶に印加される液晶印加電圧Ｖｌｃは、
Ｖｌｃ（＋）＝Ｖｓ−Ｖｃｏｍ＋｛Ｃｓｔ・（Ｖｅｈ−Ｖｅｌ）−Ｃｇｄ・（Ｖｇｈ−Ｖｇｌ）｝／（Ｃｓｔ＋Ｃｌｃ＋Ｃｇｄ）
または、
Ｖｌｃ（−）＝Ｖｓ−Ｖｃｏｍ−｛Ｃｓｔ・（Ｖｅｈ−Ｖｅｌ）＋Ｃｇｄ・（Ｖｇｈ−Ｖｇｌ）｝／（Ｃｓｔ＋Ｃｌｃ＋Ｃｇｄ）
で算出される。ここで、Ｖｌｃ（＋）とＶｌｃ（−）の実効値が等しくなるように、第４補償電圧Ｖｅｈと第５補償電圧Ｖｅｌを設定することで、液晶を交流駆動することが可能となる。
【００８４】
したがって、本実施の形態によれば、第１乃至第３の補償電圧を用いた場合と同等の効果を得ることができるとともに、画素電極の電位を第４補償電圧および第５補償電圧のみを用いて制御することで、駆動に必要とする電源数を削減することができる。また、補償電圧に中間電位を必要としないので、スイッチング素子１の耐圧を高めなくとも、画素電極に重畳される補償電圧の振幅を大きくすることができる。
【００８５】
本実施の形態によれば、第４補償電圧と第５補償電圧のみを用いた容量結合駆動を、第１の実施の形態で示した２Ｈ１Ｖ極性反転駆動、および第２の実施の形態で示した２Ｈ２Ｖ極性反転駆動を採用した液晶表示装置にも適用可能であり、周期的に明階調と暗階調が繰り返されるハッチパターンに対しても、各階調で画素電極の極性が正と負で偏ることがなく、共通電極線や対向電極の電位変動などに起因するクロストークなどの表示不良を防止でき、高品位な表示を可能とすることができる。
【００８６】
［第４の実施の形態］
本実施の形態における液晶表示装置は、上記各実施の形態の液晶表示装置について、蓄積容量２と蓄積容量線１２との結線箇所を除いた周辺回路を共通とした構成である。
【００８７】
液晶表示装置の製造において、蓄積容量２を一定の複数個毎に隣接する蓄積容量線１２に交互に接続する際には、結線パターンを定めるために用いられるマスク版の結線変更により、走査線方向あるいは信号線方向の上記複数個について定めた数に対応した蓄積容量と蓄積容量線の結線を形成する。
【００８８】
例えば、２Ｈ１Ｖ極性反転駆動と２Ｈ２Ｖ極性反転駆動を切り替える場合には、信号線方向について交互に接続する数は前者が１個ずつ、後者が２個ずつであるので、ガラス基板上に各画素、走査線駆動回路７、信号線駆動回路８、蓄積容量線駆動回路１１を形成する際の露光プロセスにおけるマスク版の結線変更のみによって、この切り替えを行う。
【００８９】
あるいは、電圧又は電流によって絶縁可能な予備配線により、複数の駆動方式に対応した蓄積容量２と蓄積容量線１２の結線を形成しておき、この予備配線の一部を絶縁して走査線方向あるいは信号線方向の上記複数個について定めた数に対応した蓄積容量と蓄積容量線の結線を形成する。
【００９０】
例えば、２Ｈ１Ｖ極性反転駆動と２Ｈ２Ｖ極性反転駆動を切り替える場合には、予め双方について必要とされる蓄積容量２と蓄積容量線１２の結線を予備配線で形成しておき、不要な方の結線を絶縁することでこの切り替えを行う。
【００９１】
したがって、本実施の形態によれば、各画素の蓄積容量を一定の複数個毎に異なる蓄積容量線に交互に接続するに際して、この複数個を切り替えて製造する場合においても、切り替え信号などの信号配線や切り替え信号の制御回路は不要であり、また蓄積容量と蓄積容量線の結線以外の周辺部品を共有化することができ、安価かつ多機能な液晶表示装置を実現することができる。
【００９２】
なお、上記各実施の形態においては、スイッチング素子１をｎチャネルトランジスタとして説明したが、ｐチャネルトランジスタとした場合でも、上記各実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００９３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る液晶表示装置、駆動方法、製造方法によれば、容量結合駆動方式を採用した場合に、一定の周期で明階調と暗階調が繰り返されるハッチパターンに対して、共通電極線や対向電極の電位変動などに起因する画質劣化を防止でき、低消費電力、高速応答、高画像品位、かつ安価な液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における液晶表示装置の構成を示す回路図である。
【図２】第１実施形態の走査線及び蓄積容量線における電圧波形を示すタイミングチャートである。
【図３】第１実施形態の各画素における画素電極の極性を示す分布図である。
【図４】第２実施形態における液晶表示装置の構成を示す回路図である。
【図５】第２実施形態の各画素における画素電極の極性を示す分布図である。
【図６】第３実施形態の走査線及び蓄積容量線における電圧波形を示すタイミングチャートである。
【図７】従来例の液晶表示装置の構成を示す回路図である。
【図８】従来例の表示要素の電気的等価回路図である。
【図９】従来例の液晶表示装置における駆動波形を示す図である。
【図１０】従来例の容量結合駆動方式による液晶表示装置の構成を示す回路図である。
【図１１】従来例の容量結合駆動方式による液晶表示装置の駆動波形を示す図である。
【図１２】容量結合駆動方式による画素電極の電位シフトを説明するための図である。
【図１３】従来例の容量結合駆動方式による液晶表示装置の奇数フレームにおける画素電極の極性分布を示す図である。
【図１４】従来例の容量結合駆動方式による液晶表示装置の偶数フレームにおける画素電極の極性分布を示す図である。
【符号の説明】
１…スイッチング素子、２…蓄積容量、３…液晶、４…信号線、５…走査線、６…共通電極線、７…走査線駆動回路、８…信号線駆動回路、９…画素電極、１０…寄生容量、１２…蓄積容量線、１１…蓄積容量線駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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