(57)【要約】【課題】大画面化、高精細化をおこなった場合であっても、サイズの大きいスイッチング素子を用いることなくＯＣＢ液晶の黒挿入駆動を実現する液晶表示装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。【解決手段】マトリクス状に配置された複数の液晶画素ＰＸからなる表示部１０Ａを備える液晶表示装置であって、前記複数の液晶画素ＰＸのそれぞれに対応するように複数の画素電極ＰＥが略マトリクス状に配置された第１基板１２と、共通電極ＣＥが前記複数の画素電極ＰＥに対向して配置された第２基板１４と、前記第１および第２基板間１２、１４に挟持される液晶層ＬＱとを備え、前記第１基板１２は前記複数の画素電極ＰＥの近傍に配置され各々対応画素電極に映像信号Ｖｓを印加する薄膜トランジスタである複数の第１画素スイッチング素子ＳＷ１、および前記複数の画素電極の近傍に配置され各々対応画素電極に第１非映像信号を印加するダイオードである複数の第２画素スイッチング素子ＳＷ２を含む液晶表示装置。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置された複数の液晶画素からなる表示部を備える液晶表示装置であって
前記複数の液晶画素のそれぞれに対応するように複数の画素電極が配置された第１基板と、
共通電極が前記複数の画素電極に対向して配置された第２基板と、
前記第１および第２基板間に挟持される液晶層とを備え、
前記第１基板は前記複数の画素電極の近傍に配置され各々対応画素電極に映像信号を印加する薄膜トランジスタである複数の第１画素スイッチング素子、および前記複数の画素電極の近傍に配置され各々対応画素電極に第１非映像信号を印加するダイオードである複数の第２画素スイッチング素子を含む液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１スイッチング素子を介して前記画素電極に印加される映像信号と、前記第２スイッチング素子を介して印加される第１非映像信号に前記映像信号とは、前記共通電極の電位に対して逆極性である請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１基板は、前記複数の画素電極の近傍に配置され各々対応画素電極に第１非映像信号に対して逆極性の第２非映像信号を印加するダイオードである複数の第３画素スイッチング素子を含む請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
第１画素電極に接続された前記第２および第３スイッチング素子と、前記第１画素電極と並んで配置された第２画素電極に接続された前記第２および第３スイッチング素子とは、異なる第２ゲート線に接続されている請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】
さらに前記複数の画素電極の列に沿って配置される複数のソース線と、
前記複数の画素電極の行に沿って配置され複数の第１ゲート線と、
前記複数の画素電極の行に沿って配置される複数の第２ゲート線と、
前記複数のソース線に映像信号を並列的に出力するソースドライバと、
前記複数の第１ゲート線に選択的に駆動電圧を出力する第１ゲートドライバと、
前記複数の第２ゲート線に選択的に駆動電圧を出力する第２ゲートドライバとを備え、
各行の第１画素スイッチング素子は対応第１ゲート線からの駆動電圧に応答して前記複数のソース線からの映像信号を対応行の画素電極に印加するように接続され、各行の第２画素スイッチング素子は対応第２ゲート線からの駆動電圧に応答してこの駆動電圧を非映像信号として対応行の画素電極に印加するように接続される請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記複数の液晶画素はノーマリーホワイト型の表示パネルを構成し、前記第１非映像信号は黒表示レベルと略等しい電圧レベルである請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記前記複数の液晶画素はＯＣＢモードである請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
複数の光源によって前記表示部を照明する発光部と、前記複数の光源が接続されたインバータとを有する面光源装置をさらに備え、
前記発光部は、前記複数の光源において、前記インバータからの駆動電圧に応じて前記表示部の前記第１非映像信号が印加された画素電極の配列する領域を照明する光源が消灯する領域を有するとともに、前記光源が消灯する領域は、前記第１非映像信号が印加された画素電極の配列する領域よりも小さい請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項９】
複数の画素電極が略マトリクス状に配置された第１基板と、
共通電極が前記複数の画素電極に対向して配置される第２基板と、
前記第１および第２基板間に挟持される液晶層とを備える液晶表示装置の駆動方法であって、
薄膜トランジスタである第１画素スイッチング素子を介して映像信号を各画素電極に印加するステップと、
ダイオードである第２画素スイッチング素子を介して第１非映像信号を各画素電極に印加するステップとを備える液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記映像信号は１フレーム期間毎に前記画素電極に印加され、前記第１非映像信号は前記画素電極が前記第１スイッチング素子によって電気的なフローティング状態にされる前記映像信号の保持期間において前記画素電極に印加される請求項９記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１１】
前記第１画素スイッチング素子を介して映像信号を各画素電極に印加するステップにおいて、前記共通電極の電位に対して、前記第２画素スイッチング素子を介して各画素電極に印加される第１非映像信号とは逆極性の前記映像信号が前記各画素電極に印加される請求項９記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１２】
さらにダイオードである第３画素スイッチング素子を介して前記第１非映像信号に対して逆極性の第２非映像信号を各画素電極に印加するステップを備える請求項９記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１３】
前記第２スイッチング素子を介して前記画素電極に前記第１非映像信号を印加する前に、前記第１スイッチング素子を介して前記第１非映像信号に対して逆極性の前記映像信号を前記画素電極に印加し、
前記第３スイッチング素子を介して前記画素電極に前記第２非映像信号を充電する前に、前記第１スイッチング素子を介して前記第２非映像信号に対して逆極性の前記映像信号を印加する請求項１２記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１４】
ノーマリーホワイト型の液晶表示装置の駆動方法であって、黒表示レベルと等しい電圧レベルの信号を前記第１非映像信号として前記画素電極に印加する請求項９記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１５】
複数の光源を有する面光源装置をさらに備えた液晶表示装置の駆動方法であって、
前記複数の光源は、前記インバータからの駆動電圧に応じて前記第１非映像信号が印加された画素電極の配列する領域を照明する光源を消灯する請求項９記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置及び液晶表示装置の駆動方法に関し、特に、アクティブマトリクス型の液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モードによる液晶表示装置は、ＴＮモード等の液晶表示装置に較べて、高速応答・高視野角の特徴を有する。このことから、ＯＣＢモードの液晶表示装置は、今後の市場拡大が期待されている液晶テレビ製品向けとして最適である。
【０００３】
しかし、ＯＣＢ液晶では、電源がオフ状態での液晶分子の配向状態であるスプレイ配向から、電源がオン状態での液晶分子の配向状態であるベンド配向へ配向状態を変化（以下、転移という）させることや、逆に、ベンド配向からスプレイ配向ヘの配向状態の変（以下、逆転移という）を防ぐために、特別な画素構造や駆動方法が必要となる。ＯＣＢ液晶の逆転移現象は、一定時間以上にわたって一定電圧（Ｖｃ）以上の液晶電圧が印加されない場合に発生する。従来は、回路規模の増加を抑制するとともに逆転移現象を防止するために黒挿入駆動を行う提案が成されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３０９７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、黒挿入駆動を行う液晶表示装置では、１フレーム期間（例えば、ＴＶ信号であれば６０Ｈｚ＝１６．６６ｍｓ）に表示映像信号と逆転移防止用の黒信号とを液晶パネルの全画素に書き込むことになる。このため、黒挿入駆動を行う液晶表示装置のパネル駆動速度は、黒挿入駆動をしない液晶表示装置の２倍になる。すなわち、各液晶画素に割り当てられる充電時間は約半分になることになる。さらに、ＯＣＢ液晶では液晶材料の比誘電率が他のモードのそれに較べて大きいことから画素容量が大きくなってしまう。
【０００５】
従って、ＯＣＢモードの液晶表示装置で黒挿入駆動を行う場合、短い時間で大きな画素容量の充電を行うことになるため、各液晶画素に配置されているスイッチング素子もそのサイズ（Ｗ／Ｌ）を大きくして高い充電能力が必要と。その結果、ソース線の負荷容量増大に伴うドライバの発熱と言った課題が発生することがあった。
【０００６】
また、この傾向は、液晶表示装置の大画面化、高精細化を行うことにより、より顕著になり、大画面、高精細の液晶表示装置でこの課題を解決できる画素構成や駆動方法が望まれている。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、大画面化、高精細化をおこなった場合であっても、サイズの大きいスイッチング素子を用いることなくＯＣＢ液晶の黒挿入駆動を実現する液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１態様による液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の液晶画素からなる表示部を備える液晶表示装置であって、前記複数の液晶画素のそれぞれに対応するように複数の画素電極が略マトリクス状に配置された第１基板と、共通電極が前記複数の画素電極に対向して配置された第２基板と、前記第１および第２基板間に挟持される液晶層とを備え、前記第１基板は前記複数の画素電極の近傍に配置され各々対応画素電極に映像信号を印加する薄膜トランジスタである複数の第１画素スイッチング素子、および前記複数の画素電極の近傍に配置され各々対応画素電極に第１非映像信号を印加するダイオードである複数の第２画素スイッチング素子を含む。
【０００９】
本発明の第２態様による液晶表示装置の駆動方法は、複数の画素電極が略マトリクス状に配置された第１基板と、共通電極が前記複数の画素電極に対向して配置される第２基板と、前記第１および第２基板間に挟持される液晶層とを備える液晶表示装置の駆動方法であって、薄膜トランジスタである第１画素スイッチング素子を介して映像信号を各画素電極に印加するステップと、ダイオードである第２画素スイッチング素子を介して第１非映像信号を各画素電極に印加するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、大画面化、高精細化をおこなった場合であっても、サイズの大きいスイッチング素子を用いることなくＯＣＢ液晶の黒挿入駆動を実現する液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。図１に、本実施形態に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す。図１に示すように、液晶表示装置１はＯＣＢモードの液晶表示パネル１０、液晶表示パネル１０を照明する面光源装置としてのバックライトＢＬ、および液晶表示パネル１０およびバックライトＢＬを制御するコントローラＣＴＲを備える。
【００１２】
液晶表示パネル１０は、互いに対向する一対の基板であるアレイ基板１２および対向基板１４間に液晶層ＬＱを挟持した構造である。また、液晶表示パネル１０は、マトリクス状に配置された複数の液晶画素ＰＸからなる表示部１０Ａを有している。
【００１３】
液晶層ＬＱは、例えばノーマリーホワイトの表示動作のために、予めスプレイ配向からベンド配向に転移される液晶を液晶材料として含む。ベンド配向からスプレイ配向への逆転移は、逆転移防止電圧として、例えば、黒表示に対応した駆動電圧を液晶層ＬＱに周期的に印加することにより阻止される。
【００１４】
図１及び図２に示すように、アレイ基板１２は、例えば、ガラス等の透明絶縁基板と、この透明絶縁基板上に各液晶画素ＰＸに配置された複数の画素電極ＰＥとを有している。また、アレイ基板１２は、複数の画素電極ＰＥの行に沿って配置された複数の第１ゲート線ＧＬ１（ＧＬ１−１〜ＧＬ１−ｍ）、複数の第２ゲート線ＧＬ２（ＧＬ２-１〜ＧＬ２−ｍ）、及び、複数の画素電極ＰＥの列に沿って配置された複数のソース線ＳＬ（ＳＬ−１〜ＳＬ−ｎ）を有している。
【００１５】
複数のソース線ＳＬと複数の第１ゲート線ＧＬ１とは、それぞれが互いに略直交している。さらに、各第２ゲート線ＧＬ２は、並んで配置された２本の第１ゲート線ＧＬ１の間に配置されているとともに、第１ゲート線ＧＬ１と略平行に延びている。
【００１６】
第１ゲート線ＧＬ１およびソース線ＳＬの交差部近傍には、第１スイッチング素子として薄膜トランジスタＳＷ１が配置されている。画素電極ＰＥには薄膜トランジスタＳＷ１のドレイン電極ＤＥが接続されている。薄膜トランジスタＳＷ１のゲート電極ＧＥは第１ゲート線ＧＬ１に接続され、ソース電極ＳＥはソース線ＳＬに接続されている。したがって、薄膜トランジスタＳＷ１は、各々対応する第１ゲート線ＧＬ１を介して駆動されたときに、対応するソース線ＳＬおよび対応する画素電極ＰＥ間で導通する。
【００１７】
また、画素電極ＰＥ近傍には第２スイッチング素子としてのダイオードＳＷ２が配置されている。本実施形態では、図２に示すように、ダイオードＳＷ２のカソード電極ＣａＥが画素電極ＰＥに接続されている。ダイオードＳＷ２のアノード電極ＡｎＥは、第２ゲート線ＧＬ２に接続されている。したがって、ダイオードＳＷ２は、各々対応する第２ゲート線ＧＬ２が駆動されたときに、駆動された第２ゲート線ＧＬ２と対応する画素電極ＰＥ間で導通する。
【００１８】
表示部１０Ａの周囲において、アレイ基板１２には、複数のソース線ＳＬ−１〜ＳＬ−ｎが接続されたソースドライバＳＤ、複数の第１ゲート線ＧＬ１−１〜ＧＬ１−ｍが接続された第１ゲートドライバＧＤ１、および複数の第２ゲート線ＧＬ２−１〜ＧＬ２−ｍが接続された第２ゲートドライバＧＤ２が配置されている。
【００１９】
ソースドライバＳＤは、複数のソース線ＳＬに映像信号Ｖｓを並列的に出力する。第１ゲートドライバＧＤ１は、複数の第１ゲート線ＧＬ１に選択的に駆動電圧を出力する。第２ゲートドライバＧＤ２は、複数の第２ゲート線ＧＬ２に選択的に駆動電圧を出力する。
【００２０】
対向基板１４は、例えばガラス等の透明絶縁基板上に配置される赤，緑，青の着色層からなるカラーフィルタ（図示せず）、および共通電極ＣＥ等を有する。共通電極ＣＥは、複数の画素電極ＰＥに対向するとともに、カラーフィルタ上に配置される。各画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥは、例えば、ＩＴＯ等の透明電極材料からなる。
【００２１】
各画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥは、ラビング処理された配向膜（図示せず）でそれぞれ覆われ、各画素電極ＰＥと共通電極ＣＥ間に位置する液晶層ＬＱの一部である画素領域と共に液晶画素ＰＸを構成する。液晶層ＬＱは、画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥからの電界に対応した液晶分子配列に制御される。
【００２２】
また、コントローラＣＴＲは、映像信号やタイミング信号ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３等をソースドライバＳＤ、第１ゲートドライバＧＤ１、および第２ゲートドライバＧＤ２に送信する。このとき、コントローラＣＴＲがソースドライバＳＤに送信する映像信号Ｖｓは、例えば、ＴＶ放送波などの映像信号である。
【００２３】
コントローラＣＴＲは、複数の薄膜トランジスタＳＷ１を介して１フレーム期間に１度、映像信号を対応する画素電極ＰＥに印加し、薄膜トランジスタＳＷ１の保持期間内において、対応する画素電極ＰＥに接続されたダイオードＳＷ２を介して非映像信号を対応する画素電極ＰＥに印加するように、第１ゲートドライバＧＤ１、第２ゲートドライバＧＤ２、およびソースドライバＳＤを制御する制御手段を有する。
【００２４】
すなわち、この制御手段は、第１ゲートドライバＧＬ１を制御して、複数の薄膜トランジスタＳＷ１を行単位に導通させるように複数の第１ゲート線ＧＬ１を選択的に順次駆動させる。このときに、制御手段は、各行の薄膜トランジスタＳＷ１が対応する第１ゲート線ＧＬ１の駆動によって導通する期間において、映像信号Ｖsを複数のソース線ＳＬにそれぞれ出力するようにソースドライバＳＤを制御する。
【００２５】
映像信号Ｖｓは１フレーム期間Ｆｒ毎に画素電極ＰＥに印加され、非映像信号は画素電極ＰＥが薄膜トランジスタＳＷ１によって電気的なフローティング状態にされる映像信号Ｖｓの保持期間において、画素電極ＰＥに印加される。すなわち、制御手段は、薄膜トランジスタＳＷ１によって映像信号Ｖｓが保持されている期間において、複数の第２ゲート線を駆動して、対応する画素電極ＰＥに非映像信号を印加するように第２ゲートドライバＧＤ２を制御する。
【００２６】
従って、上記の液晶表示装置において、第１ゲートドライバＧＤ１によって第１ゲート線ＧＬ１が駆動されると、駆動された第1ゲート線ＧＬ１によって薄膜トランジスタＳＷ１のゲート電極にゲート電圧が印加される。そうすると、薄膜トランジスタＳＷ１のソース電極とドレイン電極間が導通する。そうすると、コントローラＣＴＲから送信された映像信号は、ソース線ＳＬおよび導通した薄膜トランジスタＳＷ１を介して、画素電極ＰＥに印加される。
【００２７】
第２ゲートドライバＧＤ２によって第２ゲート線ＧＬ２が駆動されると、駆動された第２ゲート線ＧＬ２を介してダイオードＳＷ２のアノード電極に駆動電圧が印加される。そうすると、ダイオードＳＷ２のアノード電極ＡｎＥとカソード電極ＣａＥとの間が導通し、ダイオードＳＷ２を介して画素電極ＰＥに駆動電圧が印加される。
【００２８】
次に、図４を用いて本実施形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネル１０を駆動する方法について説明する。図４では、信号Ｇ１−１〜Ｇ１−ｍ、および信号Ｇ２−１〜Ｇ２−ｍは、液晶表示パネル１０の第１ゲート線ＧＬ１−１〜ＧＬ１−ｍに入力される信号波形、および第２ゲート線ＧＬ２−１〜ＧＬ２−２に入力される信号波形を表している。
【００２９】
本実施形態では、薄膜トランジスタＳＷ１を介して映像信号Ｖｓを各画素電極ＰＥに印加し、ダイオードＳＷ２を介して非映像信号を各画素電極ＰＥに印加する。このとき、映像信号Ｖｓは、共通電極ＣＥに印加される共通電圧Ｖcomに対して、フレーム毎に極性が変わるように交流信号となっている。
【００３０】
すなわち、第１ゲート線ＧＬ１−Ｍ（１≦Ｍ≦ｍ）にオン電圧信号Ｖgon1が印加されると、Ｍ番目の第１ゲート線ＧＬ１−Ｍに接続されている薄膜トランジスタＳＷ１が導通し、その瞬間におけるソース線ＳＬを介して映像信号Ｖｓが薄膜トランジスタＳＷ１を介して各画素電極ＰＥへと印加される。表示部１０Ａには、各画素電極ＰＥに印加された電圧に対応した映像が表示される。
【００３１】
一方、第２ゲート線ＧＬ２−Ｍ（１≦Ｍ≦ｍ）にオン電圧信号Ｖgon2が印加されると、第２ゲート線ＧＬ２−Ｍに接続されているダイオードＳＷ２が導通し、各画素電極ＰＥにはオン電圧信号Ｖgon2が印加されることになる。
【００３２】
図４に示すように、このとき映像信号Ｖｓは１フレーム期間Ｆｒ毎に画素電極ＰＥに印加され、非映像信号は画素電極ＰＥが薄膜トランジスタＳＷ１によって電気的なフローティング状態にされる映像信号Ｖｓの保持期間において、画素電極ＰＥに印加される。
【００３３】
液晶パネルの共通電圧Ｖcomとオン電圧Ｖgon2との差である液晶電圧Ｖclの値は、｜Ｖcom−Ｖgon2｜となる。本実施形態では、この液晶電圧Ｖclが液晶表示パネル１０の黒表示に対応した電圧Ｖｂ（以下黒電圧Ｖｂという）と等しくなっている。このため、次に薄膜トランジスタＳＷ１がオンされて映像信号が充電されるまでの期間Ｔｋにおいて、表示部１０Ａには黒画像が表示されることになる。
【００３４】
ＯＣＢ液晶の逆転移現象は、一定時間以上にわたって逆転移防止電圧Ｖｃ以上の液晶電圧が印加されることによって防止できる。従って、上記の場合、液晶電圧Ｖcl（｜Ｖcom−Ｖgon2｜）を逆転移防止電圧Ｖｃ以上となるように設定し、一定時間以上にわたって液晶層ＬＱに印加することによって、ＯＣＢ液晶の逆転移を防止することができる。
【００３５】
すなわち、上記液晶表示装置によれば、第１スイッチング素子である薄膜トランジスタＳＷ１を介して映像信号Ｖｓを画素電極ＰＥに印加するとともに、第２スイッチング素子であるダイオードＳＷ２を解して非映像信号を画素電極ＰＥに印加することができる。そうすると、黒挿入駆動をしているにもかかわらず、映像信号Ｖｓを各液晶画素ＰＥに印加する期間は、黒挿入駆動をしない駆動方法の場合と同じ期間とすることができる。
【００３６】
このことによって、薄膜トランジスタＳＷ１のサイズを大きくする必要がなく、さらに、ソース線ＳＬ、および第１ゲート線ＧＬ１への負荷容量も増えることはない。つまり、上記の実施形態に係る液晶表示装置によれば、より大画面、高精細である液晶表示装置においても、サイズの大きい薄膜トランジスタを用いることなくＯＣＢ液晶の黒挿入駆動を実現する液晶表示装置を提供することが可能である。
【００３７】
ここで、１つの画素電極ＰＥに２つの薄膜トランジスタを接続した構成の液晶表示装置（図示せず）を比較例とし、上記の第１実施形態に係る液晶表示装置と比較例に係る液晶表示装置とを比較する。比較例に係る液晶表示装置では、２つの薄膜トランジスタに対して映像信号または非映像信号を供給するため、１つの画素電極ＰＥに１つの薄膜トランジスタを接続した場合の液晶表示装置に対して、２倍の数のソース線及びソースドライバが必要となってしまう。そうすると、ソースドライバを形成する部材のコストが必要となる。
【００３８】
これに対して、上記の実施形態に係る液晶表示装置では、画素電極ＰＥにスイッチング素子として１つの薄膜トランジスタが接続された場合と比べて、２倍の数のゲート線及びゲートドライバが必要となる。しかし、高移動度のＴＦＴ特性を得ることができるポリシリコン技術を用いると、ゲートドライバは液晶パネル１０内に内蔵させることが可能である。そうすると、ゲートドライバを形成する部材のコストが別途必要となることがなく、比較例に係る液晶表示装置よりも液晶表示装置のコストを低く抑えることができる。
【００３９】
さらに、液晶表示装置の各液晶画素ＰＸには、薄膜トランジスタＳＷ１がオフの時のリーク電流による液晶電圧降下を補償する等の目的で、補助容量Ｃｓを形成する場合がある。このとき、本実施形態に係る液晶表示装置では、図５及び図６に示すように補助容量Ｃｓを配置する。
【００４０】
すなわち、図５に示す場合では、補助容量Ｃｓは第１ゲート線ＧＬ１を利用するように配置される。図６に示す場合では、補助容量Ｃｓは第２ゲート線ＧＬ２を利用するように配置される。このように補助容量Ｃｓを配置すると、新たに補助容量線を配置する必要がなくなる。このことから、図５および図６に示すように補助容量線を配置した液晶表示装置では、補助容量線によって開口率が低下することがない。従って、本実施形態に係る液晶表示装置では、表示画面において輝度の低下を防ぐことができる。
【００４１】
また、第１ゲート線ＧＬ１を利用して補助容量Ｃｓを形成する場合には、図６に示すように、その補助容量Ｃｓを含む液晶画素ＰＸの薄膜トランジスタＳＷ１が接続された第１ゲート線ＧＬ１ではなく、隣接する液晶画素の第１ゲート線ＧＬ１を利用して補助容量Ｃｓ形成する方が望ましい。
【００４２】
次に、本実施形態に係る液晶表示装置のバックライトＢＬについて説明する。図３に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置のバックライトＢＬは、光源として複数の冷陰極管Ｌ（Ｌ１〜Ｌａ）を有している。これら複数の冷陰極管Ｌは、インバータＩＮＶに接続されている。インバータＩＮＶはコントローラＣＴＲの制御手段からの制御信号によって、任意のタイミングで任意の冷陰極管Ｌを点灯あるいは消灯することができる。
【００４３】
さらに、複数の冷陰極管Ｌによって液晶表示パネル１０の表示部１０Ａを照明する発光部ＢＬＡとを有している。この発光部ＢＬＡは、複数の冷陰極管Ｌにおいて、インバータＩＮＶからの駆動電圧に応じて表示部１０Ａの非映像信号が印加された画素電極ＰＥの配列する領域に対応する冷陰極管Ｌが消灯する領域（以下、消灯領域という）を有する。この消灯領域は、非映像信号が印加された画素電極ＰＥの配列する領域よりも小さい。
【００４４】
すなわち、発光部ＢＬＡの消灯領域は、発光部ＢＬＡにおいて表示部１０Ａの非映像信号が印加された画素電極ＰＥが配列する領域に対応する部分に含まれる。
【００４５】
次に、図１６を用いてバックライトＢＬの駆動方法について説明する。前述の場合と同様に、電圧信号Ｇ１−１〜Ｇ１−ｍは、第１のゲートドライバＧＤ１から第１ゲート線ＧＬ１に入力される信号波形である。電圧信号Ｇ２−１〜Ｇ２−ｍは、第２ゲートドライバＧＤ２から第２ゲート線ＧＬ２に入力される信号波形である。また、信号Ｂ１〜Ｂａは第１〜第ａ番目の冷陰極管Ｌの輝度プロファイルをそれぞれ示している。
【００４６】
複数の冷陰極管Ｌは、インバータＩＮＶからの駆動電圧に応じて非映像信号が印加された画素電極ＰＥの配列する領域を照明する冷陰極管Ｌを消灯する。すなわち、インバータＩＮＶは、複数の冷陰極管Ｌのうち、表示部１０Ａの非映像信号が印加された画素電極ＰＥが配列する領域に対応する発光部ＢＬＡの領域において発光する冷陰極管Ｌを消灯する。
【００４７】
本実施形態においては、インバータＩＮＶは、少なくとも第２ゲート線ＧＬ２の走査によって液晶画素ＰＸに非映像信号が書き込まれてから次に第１ゲート線ＧＬ１の走査によって映像信号が書き込まれる期間Ｔｋにおいて、当該液晶画素ＰＸを照明する冷陰極管Ｌをオフとする。
【００４８】
図１６に示す場合では、信号Ｂ１は、第１ゲート線ＧＬ１−１〜ＧＬ１−Ａ（１≦Ａ≦ｍ）および第２ゲート線ＧＬ２−１〜ＧＬ２−Ａによって、映像信号Ｖｓおよび非映像信号が書き込まれる液晶画素ＰＸに相当する領域を照明する冷陰極管Ｌに入力される。信号Ｂ１は、第２ゲート線ＧＬ２−１にオン電圧Ｖgon2が印加されるタイミングで冷陰極管Ｌを消灯する。すなわち、コントローラＣＴＲの制御手段は電圧信号Ｇ２−１がオン電圧Ｖgon2となるタイミングで信号Ｂ１を消灯するようにインバータＩＮＶを制御する。
【００４９】
その次に、インバータＩＮＶは、第１ゲート線ＧＬ２−Ａにオン電圧Ｖgon1が印加されるタイミングで冷陰極管Ｌを点灯する。すなわち、コントローラＣＴＲの制御手段は電圧信号Ｇ２−１がオン電圧Ｖgon2となってから、次に電圧信号Ｇ１−Ｍがオン電圧Ｖgon1となり画素電極ＰＥへの充電が終了するタイミングで信号Ｂ１を点灯するようにインバータＩＮＶを制御する。
【００５０】
ここで、ＯＣＢ液晶では、前述したように逆転移を防止するために逆転移防止電圧Ｖｃ以上の電圧を液晶電圧Ｖclとして液晶層ＬＱに印加する必要があるが、液晶電圧Ｖclが高いほど印加しなければならない時間は減少する。ところが、ＯＣＢ液晶のＴＬＶ曲線は通常、図１７に示したように、黒表示に対応する電圧Ｖｂで透過率が最小となり、黒電圧Ｖｂ以上の液晶電圧Ｖclを液晶層ＬＱに印加すると逆に透過率が増加する特性がある。
【００５１】
このため、従来は黒電圧Ｖｂ以上の電圧を逆転移防止のために印加すると、黒ではない映像が挿入されてしまうことになり、黒色などの低階調表示の際にコントラスト低下の原因となることがあった。
【００５２】
そこで、本実施形態のような駆動方法を用いることによって、逆転移防止電圧Ｖｃ以上の液晶電圧が印加されている画素領域では冷陰極管Ｌは消灯状態にあるため、黒電圧Ｖｂ以上の高電圧を印加しても何も表示されない。すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、非映像信号が表示される領域で最も暗い映像を従来よりも短時間で表示させることになるため、液晶表示装置の輝度およびコントラストともに上昇させることができる。
【００５３】
次に、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法について図面を参照して説明する。なお、本実施形態に係る液晶表示装置の構成は第１実施形態と同様であるため、同じ符号を付して説明を省略する。
【００５４】
図７に第２実施形態における液晶表示装置の駆動波形と液晶層ＬＱに印加される電圧波形とを示す。図７において、電圧信号Ｇ１、電圧信号Ｇ２および映像信号Ｖｓは図１および図２に示す第１ゲート線ＧＬ１、第２ゲート線ＧＬ２およびソース線ＳＬに入力される信号波形である。
【００５５】
本実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法においては、共通電圧Ｖcomに対して一方の極性の信号のみをソース線から薄膜トランジスタＳＷ１を介して印加する。すなわち、本実施形態では、図７に示すように映像信号Ｖｓの最大値である電圧値Ｖsmaxは共通電圧Ｖcomと等しくなる。
【００５６】
すなわち、図７に示すように、薄膜トランジスタＳＷ１を介して映像信号Ｖｓを各画素電極ＰＥに印加する際に、共通電極ＣＥの電位Ｖcomに対して、ダイオードＳＷ２を介して各画素電極ＰＥに印加される非映像信号とは逆極性の映像信号Ｖｓが各画素電極ＰＥに印加される。
【００５７】
第１ゲートドライバＧＤ１は、選択されていない第１ゲート線ＧＬ１の電位は、通常薄膜トランジスタＳＷ１がオフ状態となるようなオフ電圧Ｖgoff1レベルとするように制御手段によって制御される。第１ゲート線ＧＬ１は、１フレーム期間Ｆｒに１度、第１ゲートドライバＧＤ１によって選択され、第１ゲートドライバＧＤ１から、薄膜トランジスタＳＷ１をオンするオン電圧Ｖgon1が選択された第１ゲート線ＧＬ１に印加される。
【００５８】
第１ゲート線ＧＬ１に入力される電圧信号Ｇ１がオン電圧Ｖgon1になると、薄膜トランジスタＳＷ１のソース電極とドレイン電極間が導通し、その導通した期間におけるソース信号Ｖｓが薄膜トランジスタＳＷを介して画素電極ＰＥに印加される。液晶層ＬＱには、液晶電圧Ｖcl（｜Ｖｓ−Ｖcom｜）が印加され、液晶表示装置の表示部１０Ａには、液晶層ＬＱに印加された液晶電圧Ｖcl（｜Ｖｓ−Ｖcom｜）に対応した映像が表示される。
【００５９】
一方、第２ゲートドライバは、選択されていない第２ゲート線ＧＬ２の電位が、通常ダイオードＳＷ２のオフ電圧Ｖgoff2レベルとするように制御手段によって制御される。第２ゲート線ＧＬ２は、１フレーム期間Ｆｒに一度、第２ゲートドライバＧＤ２によって選択され、第２ゲートドライバＧＤ２から、電圧信号Ｇ１がオフ状態、すなわちオフ電圧Ｖgoff1である期間中に、ダイオードＳＷ２のオン電圧Ｖgon2が印加される。このことによって、ダイオードＳＷ２のカソード電極ＣａＥとアノード電極ＡｎＥ間が導通状態となり、画素電極ＰＥにはダイオードＳＷ２のオン電圧Ｖgon2が印加される。
【００６０】
その後、再び電圧信号Ｇ１がオン電圧Ｖgon1となり、薄膜トランジスタＳＷ１がオン状態になるまでの間において、液晶層ＬＱには液晶電圧Ｖcl（｜Ｖgon2−Ｖcom｜）が印加されることになるため、この電圧がＯＣＢ液晶の逆転移防止電圧Ｖｃよりも高電圧となるように、共通電圧Ｖcom等を設定することによって、ＯＣＢ液晶の逆転移を防止することができる。
【００６１】
図７に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法によれば、1フレーム期間Ｆｒにおいて、映像信号が表示される期間と、非映像信号が表示される期間Ｔｋとで共通電圧Ｖcomに対して極性が反転するように共通電圧Ｖcomを設定している。
【００６２】
すなわち、映像信号Ｖｓが表示される期間の液晶電圧Ｖcl（｜Ｖｓ−Ｖcom｜）と、非映像信号が表示される期間の液晶電圧Ｖcl（｜Ｖgon２−Ｖcom｜）とは共通電極ＣＥの電位に対して逆極性となるように共通電圧Ｖcomが設定される。このことによって、従来の交流信号を用いた場合と同様に、表示画像の劣化を防止し、表示品質を良好に維持することが可能となる。すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法によれば、上記の第1実施形態の液晶表示装置と同様の効果が得られるだけでなく、表示品位を良好に維持することができる。
【００６３】
さらに、本実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法を行うことによって、ソース線ＳＬに入力される映像信号Ｖsの振幅は、従来の駆動方法の約半分となる。更に、第１ゲート線ＧＬ１に印加されるの電圧信号ＧＬの信号振幅｜Ｖgon1−Ｖgoff1｜は映像信号Ｖｓの信号振幅にオンマージン電圧、オフマージン電圧を加えた電圧になるため、映像信号Ｖｓの信号振幅が半分になれば、その分だけ電圧信号ＧＬの信号振幅もまた小さくすることができる。
【００６４】
従って、第1ゲート線ＧＬ１、第２ゲート線ＧＬ２およびソース線ＳＬに入力される信号の信号振幅を小さくできることから、ゲートドライバＧＤおよびソースドライバＳＤで消費される電力を削減することができる。
【００６５】
次に、第３実施形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。本実施形態に係る液晶表示装置の液晶画素の等価回路図を図８Ａおよび図８Ｂに、駆動波形を図１０にそれぞれ示す。なお、以下の説明では、第1実施形態に係る液晶表示装置と同様の構成には同じ符号を付して説明を省略する。
【００６６】
本実施形態に係る液晶表示装置は、図８Ａおよび図８Ｂに示したように画素電極ＰＥに３つのスイッチング素子が接続されている。すなわち、画素電極ＰＥには、第１スイッチング素子として薄膜トランジスタＳＷ１、第２スイッチング素子として第１ダイオードＳＷ２、および第３スイッチング素子として第２ダイオードＳＷ３が接続されている。
【００６７】
さらに、第1ダイオードＳＷ２と第２ダイオードＳＷ３とは、画素電極ＰＥに対して整流方向が異なるように接続されている。すなわち、画素電極ＰＥに第２ダイオードＳＷ３を介して第２非映像信号が入力されるが、この第２非映像信号は第１ダイオードを介して画素電極ＰＥに印加される非映像信号に対して逆極性となっている。
【００６８】
本実施形態では、図８Ａに示すように、第１ダイオードＳＷ２のカソード電極ＣａＥは画素電極ＰＥに接続され、アノード電極ＡｎＥは第２ゲート線ＧＬ２に接続されている。第２ダイオードＳＷ３のカソード電極ＣａＥは第２ゲート線ＧＬ２に接続され、アノード電極ＡｎＥは画素電極ＰＥに接続されている。
【００６９】
このとき、図８Ｂに示す場合では、並んで配置された第１画素電極ＰＥ１と第２画素電極ＰＥ２とに接続された第１ダイオードＳＷ２および第２ダイオードＳＷ３は、同じ第２ゲート線ＧＬ２に接続されている。
【００７０】
上記のように、第１ダイオードＳＷ２と第２ダイオードＳＷ３とを各液晶画素ＰＸに配置することによって、各画素電極ＰＥに共通電圧Ｖcomに対して異なる極性の非映像信号を画素電極ＰＥに印加することができる。第１ダイオードＳＷ２および第２ダイオードＳＷ３は、例えば、図９に示したようなｎチャネルとｐチャネルの半導体層を有する構成である。
【００７１】
以下に、図１０を参照して本実施形態にかかる液晶表示装置の駆動方法について説明する。図１０において、第１ゲート電圧信号Ｇ１−１〜Ｇ１−ｎおよび第２ゲート電圧信号Ｇ２−１〜Ｇ２−ｎは、それぞれ、第１ゲートドライバＧＤ１および第２のゲートドライバＧＤ２から、Ｎ（１≦Ｎ≦ｎ）本目の第１ゲート線ＧＬ１および第２ゲート線ＧＬ２に入力される電圧信号であり、オン電圧Ｖgon1およびオフ電圧Ｖgoff1は、図８Ａおよび図８Ｂに示す薄膜トランジスタＳＷ１のオン電圧およびオフ電圧である。また、オン電圧Ｖgon21およびオン電圧Ｖgon22は、図８Ａおよび図８Ｂに示す第１ダイオードＳＷ１および第２ダイオードＳＷ２のオン電圧であって、オフ電圧Ｖgoff2は第１ダイオードＳＷ１および第２ダイオードＳＷ２のオフ電圧である。
【００７２】
このとき、オン電圧Ｖgon21とオン電圧Ｖgon22とは共通電圧Ｖcomに対して互いに逆極性となるとともに、液晶電圧Ｖｃｌ（｜Ｖgon21−Ｖcom｜）および液晶電圧Ｖｃｌ（｜Ｖgon22−Ｖcom｜）は、それぞれＯＣＢ液晶の黒電圧Ｖｂとなるように設定されている。
【００７３】
さらに、本実施形態では、オフ電圧Ｖgoff2は、共通電圧Ｖcomと同じ電圧となるように設定されている。ソース信号Ｖｓは、特に図示しないが、各フレーム期間Ｆｒで共通電圧Ｖcomに対して逆極性となるように設定されている。
【００７４】
本実施形態では、薄膜トランジスタＳＷ１を介して映像信号Ｖｓを各画素電極ＰＥに印加し、ダイオードＳＷ２を介して非映像信号を各画素電極ＰＥに印加し、さらにダイオードＳＷ３を介して第２非映像信号を各画素電極ＰＥに印加する。
【００７５】
すなわち、第１ゲート線ＧＬ１は、前述の第１実施形態および第２実施形態と同様に、第１ゲートドライバＧＤ１によって順次走査され、それぞれの電圧がオン電圧Ｖgon1となったときに、各第１ゲート線ＧＬ１に接続された薄膜トランジスタＳＷ１が導通状態となる。このときに、ソースドライバＳＤによってソース線ＳＬに入力されたソース信号Ｖｓが、薄膜トランジスタＳＷ１を介して画素電極ＰＥに印加される。
【００７６】
一方、第２ゲート線ＧＬ２も同様に、第２ゲートドライバＧＤ２によって、薄膜トランジスタＳＷ１とは異なるタイミングで導通状態となるように走査される。
【００７７】
図１０に示すように、あるフレーム期間Ｆｒ内でダイオードＳＷ２を導通状態にするように第２ゲート線ＧＬ２にオン電圧Ｖgon21が印加されると、その次フレーム期間Ｆｒでは、ダイオードＳＷ３をオン状態にするオン電圧Ｖgon22が第２ゲート線ＧＬ２に印加される。すなわち、第２ゲート線ＧＬ２には、オン電圧Ｖgon21とオン電圧Ｖgon22がフレーム期間Ｆｒ毎で交互に印加されることになる。
【００７８】
上記のような駆動方法を行うことによって、フレーム期間Ｆｒ毎に第１ダイオードＳＷ２と第２ダイオードＳＷ３が交互に導通状態するように、画素電極ＰＥにオン電圧Ｖgon21およびオン電圧Ｖgon22が交互に充電されることになる。
【００７９】
従って、上記の液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法によれば、前述の第１実施形態に係る液晶表示装置およびその駆動方法と同様の効果を得ることができるとともに、駆動速度を上げることなくＯＣＢ液晶の逆転移を防止することができる。さらに、ソース信号Ｖｓおよび非映像信号の極性をフレーム期間Ｆｒ毎に反転させることになるため、直流成分が重畳することによる焼き付きの発生を防止することができる。
【００８０】
また、図１１に示したように、映像信号Ｖｓの極性とその後に充電される非映像信号（本実施形態では、図１１に示すオン電圧Ｖgon22またはオン電圧Ｖgon21）の極性とが共通電圧Ｖcomに対して正負逆転するように設定されている。このことから、薄膜トランジスタＳＷ１による最大充電電圧は｜Ｖgon21−Ｖcom｜（＝｜Ｖgon22−Ｖcom｜）の値となる。これに対して、映像信号Ｖｓとその後の非映像信号とで極性が同じ場合には最大充電電圧は｜Ｖgon21−Ｖgon22｜の値となる。すなわち、映像信号Ｖｓと非映像信号とが同極性となる場合と比べて、逆極性の場合は最大充電電圧が半分となる。
【００８１】
このことから、上記の液晶表示装置の駆動方法によれば、液晶電圧が映像信号Ｖｓから非映像信号または第２非映像信号となるときに、共通電圧Ｖcomに対する信号極性が反転するように設定することで、薄膜トランジスタＳＷ１のサイズを小さくすることができるとともに、ソース線ＳＬ、第１ゲート線ＧＬ１の負荷を低減させることができる。
【００８２】
また、図１２に示したように、第２ゲート線ＧＬ２に入力する第１ダイオードＳＷ２および第２ダイオードＳＷ３のオン電圧極性を、１本毎の第1ゲート線ＧＬ２に正負反転させてもよい。このような駆動方法を行うことによって、同一の第２ゲート線ＧＬ２に接続されている画素には同極性の非映像信号または第２非映像信号が入力され、かつ並んで配置された２本の第２ゲート線ＧＬ２には互いに逆極性の非映像信号または第２非映像信号が入力される。
【００８３】
このことから、前述した映像信号Ｖｓとその次に画素電極ＰＥに印加される非映像信号または第２非映像信号とで極性反転させた駆動方法でも図１３に示したように、横ライン反転駆動を実現することが可能になる。
【００８４】
さらに、本実施形態では、図１４に示したように、並んで配置された第１画素電極ＰＥと第２画素電極ＰＥ２とに接続された第１ダイオードＳＷ２および第２のダイオードＳＷ３を、それぞれ並んで配置された２本の第２ゲート線ＧＬ２に交互に接続しても良い。
【００８５】
すなわち、第1画素電極ＰＥ１と第２画素電極ＰＥ２とは並んで配置され、第１画素電極ＰＥ１に接続された第1ダイオードＳＷ２および第２ダイオードＳＷ３と、第２画素電極ＰＥ２に接続された第１ダイオードＳＷ２および第２ダイオードＳＷ３とは、異なる第２ゲート線ＧＬ２に接続されている。
【００８６】
このとき、並んで配置された第１画素電極ＰＥ１および第２画素電極ＰＥ２には、それぞれ異なる極性の非映像信号を印加することが可能となる。このことによって、図１５に示したようなドット反転駆動をすることが可能となり、フリッカの発生を防止することができる。
【００８７】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
【００８８】
例えば、上記の実施形態では、ＯＣＢ液晶の逆転移防止を目的として説明をしたが、このような構成および駆動方法による液晶表示装置では、１フレーム期間中に表示映像と黒映像を表示させることができるため、ＣＲＴやＰＤＰのようなインパルス応答に近い映像表示が可能となることから、液晶表示装置の課題の一つであった動画のキレを増すことができる。従って、ＯＣＢモード以外の液晶表示装置において本発明を適用しても表示画像の品質を良好にすることができる。
【００８９】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の液晶画素の一構成例を概略的に示す図。
【図３】本発明の実施形態１に係る液晶表示装置のバックライトの一構成例を概略的に示す図。
【図４】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルの駆動方法の一例について説明する図。
【図５】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の液晶画素において補助容量の配置の一例を説明する図。
【図６】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の液晶画素において補助容量の配置の他の例を説明する図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の駆動波形と液晶層に印加される電圧波形との一例を示す図。
【図８Ａ】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の液晶画素の等価回路の一例を示す図。
【図８Ｂ】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の図８Ａに示す等価回路を説明するための図。
【図９】図８に示す第２スイッチング素子および第３スイッチング素子の等価回路の一例を示す図。
【図１０】本発明の第３実施形態における液晶表示装置の駆動波形の一例を示す図。
【図１１】第３実施形態における液晶表示装置の駆動波形図。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の駆動波形の他の例を示す図。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置におけるライン反転駆動を説明するための図。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の液晶画素の一構成例を説明するための図。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置におけるドット反転駆動を説明するための図。
【図１６】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置のバックライトの駆動方法の一例を説明するための図。
【図１７】ＯＣＢ液晶の電圧一透過率曲線を説明する図。
【符号の説明】
【００９１】
１２…アレイ基板、１４…対向基板、ＬＱ…液晶層、ＰＸ…液晶画素、１０Ａ…表示部、ＰＥ…画素電極、ＳＷ１…薄膜トランジスタ、ＳＷ２…ダイオード、ＳＬ…ソース線、ＧＬ１（ＧＬ１−１〜ＧＬ１−ｍ）…第１ゲート線、ＧＬ２（ＧＬ２−１〜ＧＬ２−ｍ）…第２ゲート線
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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