液晶表示装置及び表示駆動回路
【課題】液晶に印加される直流電圧を抑制することが可能な表示駆動回路及び当該表示駆動回路を有する液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 ゲート電極と、ソース電極と、共通電極と、を備えるアクティブマトリクス型の液晶パネルと、前記ゲート電極に印加する走査信号と、前記ソース電極に印加する階調信号と、前記共通電極に印加する共通電圧と、を供給して画像を表示させる表示駆動回路と、から構成される液晶表示装置であって、前記表示駆動回路は、前記共通電圧に対する階調信号の極性を所定の周期で反転させ、一方の極性の時の階調信号と他方の極性の時の階調信号とに基づいて前記共通電圧を決定して前記共通電極に印加する。
【解決手段】 ゲート電極と、ソース電極と、共通電極と、を備えるアクティブマトリクス型の液晶パネルと、前記ゲート電極に印加する走査信号と、前記ソース電極に印加する階調信号と、前記共通電極に印加する共通電圧と、を供給して画像を表示させる表示駆動回路と、から構成される液晶表示装置であって、前記表示駆動回路は、前記共通電圧に対する階調信号の極性を所定の周期で反転させ、一方の極性の時の階調信号と他方の極性の時の階調信号とに基づいて前記共通電圧を決定して前記共通電極に印加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置の駆動技術に関する。より詳細には、アクティブマトリクス型の液晶表示装置における、液晶に印加される直流電圧成分を抑制するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄型且つ平坦な画面を有する液晶表示装置の開発が盛んに行われている。液晶表示装置の一種であるアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、画素電極に印加される階調信号の電圧と対向する共通電極に印加される電圧（共通電圧：Ｖｃｏｍ）の差によって画素の明暗を制御する。
【０００３】
ところで、液晶に直流電圧が長時間に渡り印加され続けると、いわゆる画面の焼き付きが起こる。一旦焼き付きが生じると、回復することはできないため、直流電圧が印加されることは液晶表示装置の寿命を短くする原因となり、好ましくない。
【０００４】
このため、直流電圧が長時間印加されることを避けるために、画素毎、水平ライン毎、フレーム毎等の周期で液晶に係る電圧の極性を反転させる、反転駆動が実現されている（例えば、特許文献１を参照）。
例えば、アクティブマトリクス型の液晶表示装置では、階調信号における最大電圧と最小電圧の中央の値に共通電圧Ｖｃｏｍを設定し、階調信号を、Ｖｃｏｍを基準とした電位差により定義することで反転駆動が実現される。
【特許文献１】特開２００４−３５４７４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）に代表されるアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、反転駆動を採用しても、除去しきれない直流電圧成分が存在する。以下では、この直流電圧成分について簡単に説明する。
【０００６】
ＴＦＴ型の液晶表示装置（液晶パネル）の一画素は、図３に示す等価回路によって表される。このとき、薄膜トランジスタＴｆのドレイン電圧は、ソース電極に供給される階調信号の電圧とは一致せず、ゲート端子にゲートをオフして充電された電荷を保持させるためのローレベルが印加されると、ソース電圧から以下の（１）式により求められるΔＶだけシフトする。
【０００７】
ΔＶ＝（Ｖsig×Ｃgs／（Ｃgs＋Ｃlc＋Ｃs））・・・（１）
なお、（１）式におけるＶｓｉｇは、トランジスタＴｆのソース端子に印加される階調信号である。また、ゲート容量Ｃｇｓは、トランジスタＴｆのゲートとソースの間の寄生容量である。また、画素容量Ｃｌｃは、液晶を挟んで対向する画素電極と共通電極とにより形成される容量である。また、保持容量Ｃｓは、Ｃｌｃと並列に設けられた容量で、Ｃｌｃに充電されるが、上記の（１）式によるドレイン電圧のシフトを緩和させるための容量である。
【０００８】
Ｖｓｉｇは、表示させようとする画像によって様々に変化するため、ΔＶの値は一定ではない。このため、Ｖｓｉｇが特定の階調値（例えば、最高の輝度）の時に、直流電圧が打ち消されるようにＶｃｏｍを最適化しても、画面全体には直流成分が残ってしまう。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、液晶に印加される直流電圧を抑制することが可能な表示駆動回路及び当該表示駆動回路を有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】
【００１０】
本発明の第１の観点に係る液晶表示装置は、ゲート電極と、ソース電極と、共通電極と、を備えるアクティブマトリクス型の液晶パネルと、前記ゲート電極に印加する走査信号と、前記ソース電極に印加する階調信号と、前記共通電極に印加する共通電圧と、を供給して画像を表示させる表示駆動回路と、から構成される液晶表示装置であって、前記表示駆動回路は、前記共通電圧に対する階調信号の極性を所定の周期で反転させ、一方の極性の時の階調信号と他方の極性の時の階調信号とに基づいて前記共通電圧を決定して前記共通電極に印加する、ことを特徴とする。
【００１１】
前記表示駆動回路は、前記ゲート電極毎に、前記共通電圧に対する前記階調信号の極性を反転して供給し、隣接する２つの前記ゲート電極の各々に印加される前記階調信号から前記共通電極に印加する共通電圧を決定して前記共通電極に印加してもよい。
【００１２】
前記表示駆動回路は、隣接する２つの前記ゲート電極の各々に印加される前記階調信号の平均値を求め、当該平均値に基づき前記共通電圧の補正量を求め、当該補正量を前記共通電圧の標準値に加算して前記共通電極に印加してもよい。
【００１３】
本発明の第２の観点に係る表示駆動回路は、液晶パネルに所望の画像を表示させるために、ゲートドライバとソースドライバと共通電圧供給回路とを制御する制御部と、前記制御部による制御に従って、前記液晶パネルのゲート電極に走査信号を供給する前記ゲートドライバと、前記制御部による制御に従って、前記液晶パネルのソース電極と共通電圧駆動回路とに前記階調信号を供給する前記ソースドライバと、前記ソースドライバから供給される階調信号と前記制御部による制御とに基づいて、前記液晶パネルの共通電極に供給する共通電圧を決定し、当該共通電圧を供給する前記共通電圧供給回路と、から構成される、ことを特徴とする。
【００１４】
前記ソースドライバは、前記ゲート電極毎に、前記共通電圧に対する前記階調信号の極性を、交互に変化させ、前記共通電圧駆動回路は、隣接する２つの前記ゲート電極の各々に印加される前記階調信号から前記共通電極に印加する共通電圧を決定して前記共通電極に印加してもよい。
【００１５】
前記共通電圧駆動回路は、隣接する２つの前記ゲート電極の各々に印加される前記階調信号の平均値を求め、当該平均値に基づき前記共通電圧の補正量を求め、当該補正量を前記共通電圧の標準値に加算して前記共通電極に印加してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る液晶表示装置及び表示駆動回路は、画素電極にかかるドレイン電圧のシフト量を補償するように共通電圧を変化させるため、液晶に印加される直流電圧を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態における液晶表示装置について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１は、液晶パネル２と、表示駆動回路３と、から構成される。
【００１８】
液晶パネル２は、図２に模式的に示すように、対向する２枚のガラス板により液晶を挟んでいる。そして、一方のガラス板の他方とのガラス板と対向する面に、互いに直交する透明電極（ゲート電極とソース電極）のマトリクスを有する。ゲート電極は液晶パネル２の画面を水平方向に跨ぐように配置された細長い電極である。また、ソース電極は液晶パネル２の画面を垂直方向に跨ぐように配置された細長い電極である。図２に示すように、ゲート電極とソース電極の交差する付近には、薄膜トランジスタＴｆ、画素電極等により画素が形成される。
なお、本実施の形態の液晶パネル２は、Ｍ本のゲート電極毎とＮ本のソース電極を有し、その結果、Ｍ×Ｎ個の画素を有するものとする。
【００１９】
図３は、液晶パネル２に構成された一つの画素の等価回路を示している。薄膜トランジスタＴｆのゲート端子にはゲート電極が、ソース端子にはソース電極が、それぞれ接続される。また薄膜トランジスタＴｆのドレイン端子には、画素電極とこれに対向して他方のガラス板に設けられる共通電極とにより構成される液晶画素の容量Ｃｌｃと、保持容量Ｃｓとが接続される。また、薄膜トランジスタＴｆのゲート端子とドレイン端子の間には、薄膜トランジスタＴｆの構造によって生じる容量Ｃｇｓが存在する。
【００２０】
ゲート電極にゲートをオンさせるための電圧が印加されている間、画素容量Ｃｌｃと保持容量Ｃｓは、印加されている階調電圧まで充電される。そして、ゲート電極にゲートがオフさせるための電圧が印加されると、トランジスタＴｆのドレイン電圧（すなわち、画素容量Ｃｌｃの画素電極側の電圧）が以下に再掲する（１）式のΔＶだけ変化する。そして、画素容量Ｃｌｃと保持容量Ｃｓは、次にゲートがオンされるまでの間、ΔＶだけシフトしたドレイン電圧を保持する。
ΔＶ＝（Ｖsig×Ｃgs／（Ｃgs＋Ｃlc＋Ｃs））・・・（１）再掲
【００２１】
画素電極と共通電極とに挟まれた液晶は、両電極間の電位差に応じて配向を変化させ、画素の明暗の変化を生じさせる。
【００２２】
表示駆動回路３は、図１に示すように、制御回路３１と、ゲートドライバ３２と、ソースドライバ３３と、共通電圧供給回路３４とから構成される。
制御回路３１は、入出力回路、タイミングジェネレータ、画像メモリ等から構成され、ゲートドライバ３２とソースドライバ３３とを制御して、液晶パネル２に所望の画像を表示させる。
【００２３】
ゲートドライバ３２は、制御回路３１による制御に基づいて、液晶パネル２のゲート電極を選択するための走査信号を、Ｍ本のゲート電極のそれぞれに対し供給する。ゲートドライバ３２は、図６（ａ）乃至（ｄ）に示すように、シフトレジスタ等から構成され、第１（一番上）のゲート電極から順に、薄膜トランジスタＴｆのゲートをオンさせるための電圧を供給する。
【００２４】
ソースドライバ３３は、制御回路３１による制御に基づいて、液晶パネル２のＮ本のソース電極のそれぞれに対し、当該ソース電極と現在選択されているゲート電極とが交差する位置に形成されている画素の明暗を定めるための階調信号を供給する。ソースドライバ３３は、ＤＡ（Digital to Analog）変換器等から構成され、画素に表示させようとする明暗に対応する電圧値の階調信号を出力する。
【００２５】
なお、ソースドライバ３３は、ゲート電極毎に、液晶に係る電圧の極性が反転するように、階調信号を供給する（いわゆるライン反転駆動）。また、ソースドライバ３３は、共通電圧供給回路３４にも階調信号を供給する。
【００２６】
共通電圧供給回路３４は、図４に示すように、第１の演算回路３４１と、第１の保持回路３４２と、第２の保持回路３４３と第２の演算回路３４４と、電圧源３４５と、加算回路３４６と、から構成される。共通電圧供給回路３４は、ソースドライバ３３から供給されるＮ個の階調信号Ｖｓｉｇ［１］乃至［Ｎ］と制御回路から供給されるタイミング信号とに基づいて、液晶パネル２の共通電極に印加する共通電圧Ｖｃｏｍを決定して出力する。
【００２７】
第１の演算回路３４１は、ソースドライバ３３から供給される階調信号Ｖｓｉｇ［１］乃至［Ｎ］の平均値Ｖｍｅａｎを、第１の保持回路３４２と第２の保持回路３４３とに供給する。第１の演算回路３４１は、オペアンプ等により構成される。なお、Ｖｍｅａｎは、以下の（２）式で表される。
【００２８】
【数１】
【００２９】
第１の保持回路３４２及び第２の保持回路３４３は、制御回路３１から制御端子に供給されるタイミング信号がハイレベルの時には第１の加算回路３４１から供給される入力信号をそのまま出力する。一方、タイミング信号がローレベルの時には、ハイレベルからローレベルに遷移したときの入力信号の電圧を保持する。
第１の保持回路３４２及び第２の保持回路３４３は、例えば、トラックアンドホールド回路等により構成さる。
【００３０】
図５（ａ）に示すように、ゲートドライバ３２が液晶パネル２の奇数番目のゲート電極を選択しているときには、第１の保持回路３４２の制御端子に、ハイレベルが印加さる。このとき、第１の保持回路３４２は、図５（ｄ）に示すように、第１の演算回路３４１から供給される奇数番目のゲート電極についてのＶｍｅａｎをそのまま出力する。そして、制御端子にローレベルが印加されると、そのときの電圧値Ｖｍｅａｎを保持する。このとき第１の保持回路３４２により保持されている奇数番目のゲート電極についてのＶｍｅａｎを、以下ではＶｏｄｄと呼ぶ。
【００３１】
また、図５（ｂ）に示すように、ゲートドライバ３２が液晶パネル２の偶数番目のゲート電極を選択しているときには、第２の保持回路３４３の制御端子に、ハイレベルが印加さる。このとき、第１の保持回路３４３は、図５（ｅ）に示すように、第１の演算回路３４１から供給される偶数番目のゲート電極についてのＶｍｅａｎをそのまま出力する。そして、制御端子にローレベルが印加されると、そのときの電圧値Ｖｍｅａｎを保持する。このとき第２の保持回路３４３により保持されている奇数番目のゲート電極についてのＶｍｅａｎを、以下ではＶｅｖｅｎと呼ぶ。
【００３２】
第２の演算回路３４４は、オペアンプ等により構成される。第２の演算回路３４４は、第１の保持回路３４２の出力電圧Ｖｏｄｄと第２の保持回路３４３の出力電圧Ｖｅｖｅｎとから、次に示す（３）式による演算により、ΔＶｍｅａｎを求め、加算回路３４６に供給する。
【００３３】
【数２】
【００３４】
（３）式は、隣接する２本のゲート電極毎に（１）式によるドレイン電圧のシフト量ΔＶの平均値を求めるもので、その結果得られるΔＶｍｅａｎは、ΔＶによる直流電圧成分を打ち消すための共通電圧の補正量となる。
【００３５】
電圧源３４５は、階調信号の最大電圧と最小電圧値の中央の電圧値Ｖｃｏｍ０を出力する。Ｖｃｏｍ０は、（１）式に示したΔＶが生じないとした場合の共通電圧の値である。
【００３６】
加算回路３４６は、オペアンプ等により構成される。加算回路３４６は、電圧源３４５の出力電圧Ｖｃｏｍ０と第２の演算回路３４４の出力電圧ΔＶｍｅａｎとを加算し、共通電圧Ｖｃｏｍとして液晶パネル２の共通電極に供給する。
【００３７】
このように構成される液晶表示装置１の動作を、図６に示すタイムチャートを参照して説明する。
【００３８】
図６（ａ）乃至（ｄ）は、表示駆動回路３の有するゲートドライバ３２が液晶パネル２のゲート電極に供給する走査信号を示している。表示駆動回路３は、第１（一番上）のゲート電極（第１画素行）から第Ｍ（一番下）のゲート電極までに対し、順次、ゲートをオンさせるための電圧を印加する。
【００３９】
図６（ｅ）における実線は、表示駆動回路３の有するソースドライバ３３が液晶パネル２のソース電極に供給する、階調信号Ｖｓｉｇ［１］乃至［Ｎ］の平均値を示している。また、図６（ｅ）における破線は、階調信号から（１）式で示したΔＶだけシフトした薄膜トランジスタＴｆのドレイン電圧を示している。
【００４０】
表示駆動回路３は、第１のゲート電極にゲートをオンさせるための電圧を印加されているタイミングでは、共通電圧Ｖｃｏｍよりも高い階調信号を供給する（以下、正極性と呼ぶ）。
一方、表示駆動回路３は、第２のゲート電極にゲートをオンさせるための電圧を印加されているタイミングでは、共通電圧Ｖｃｏｍよりも低い階調信号を供給する（以下、逆極性と呼ぶ）。
表示駆動回路３は、第３のゲート電極以降についても同様に、奇数番目のゲート電極には正極性の階調信号を供給し、偶数番目のゲート電極行には逆極性の階調信号を供給する。
【００４１】
図６（ｆ）は、共通電圧Ｖｃｏｍの補正量ΔＶｍｅａｎを示している。ΔＶｍｅａｎは、ΔＶｍｅａｎは、選択中のゲート電極の直前に選択していた２本のゲート電極における階調信号の平均値に基づいて、第２の演算回路３４４により、（３）式に従って求められる。
【００４２】
図６（ｇ）は、表示駆動回路３の有する共通電圧供給回路３４が液晶パネル２の共通電極に供給する共通電圧Ｖｃｏｍを示している。共通電圧Ｖｃｏｍは、図中に破線で示したＶｃｏｍ０から、ΔＶｍｅａｎだけシフトした電圧となり、選択するゲート電極毎に更新される。
【００４３】
奇数番目のゲート電極と偶数番目のゲート電極とは、いずれも、供給される階調信号と比較して低くなるようにドレイン電圧がシフトするが、そのシフト量ΔＶが異なる。これに対し、共通電圧供給回路３４は、直前の２本のゲート電極におけるドレイン電圧のΔＶの平均値ΔＶｍｅａｎだけＶｃｏｍ０からシフトした電圧をＶｃｏｍとして共通電極に供給するため、ドレイン電圧のシフトに起因する直流電圧成分を打ち消すことができる。
【００４４】
各ソース電極と上述の走査信号により選択されたゲート電極との交点に形成された画素は、階調信号Ｖｓｉｇ［１］乃至［Ｎ］と共通電圧Ｖｃｏｍとの差の絶対値に応じて、明暗を変化させる。表示駆動回路は、各ゲート電極上の画素行の明暗を画面の上端から下端へと、順次変化させ、その結果、液晶パネル２は所望の画像を表示する。
【００４５】
このような構成及び動作により、本実施の形態の液晶表示装置１における表示駆動回路３は、ゲート電極毎にドレイン電圧のシフトによって生じる直流成分を求め、これを打ち消すように補正された共通電圧を印加するため、液晶パネル２の画面全体で直流電圧成分が打ち消すことができる。
【００４６】
上記の実施の形態では、共通電圧Ｖｃｏｍを１つのゲート電極毎に更新する場合を例に説明したが、２つのゲート電極毎に更新するようにしてもよい。この場合、例えば、第２の演算回路３４４と加算回路３４６との間に、更に保持回路を設け、直前のゲート電極の組（例えば第１のゲート電極と第２のゲート電極）を、次のゲート電極の組（例えば第３のゲート電極と第４のゲート電極）を走査する間、共通電圧の補正値ΔＶｍｅａｎとして保持させるようにすればよい。
【００４７】
上記の実施の形態では、ゲート電極毎に階調信号の極性を反転させるライン反転駆動を例に説明したが、本発明は、フレーム毎に階調信号の極性を反転させるフレーム反転駆動の液晶表示装置にも適用することができる。
【００４８】
本発明をフレーム反転駆動に適用する場合、以下のようにして実現可能である。まず、第１のフレームの階調信号の平均値と第２のフレームの階調信号の平均値とに基づいて、共通電圧の補正量を求める。そして、第３のフレームを表示させる際には、求められた補正量を共通電圧の基準値Ｖｃｏｍ０に加算したものを液晶パネル２の共通電極に印加するようにすればよい。
【００４９】
上記の実施の形態では、ゲート電極毎に階調信号の極性を反転させるライン反転駆動を例に説明したが、本発明は、画素毎に階調信号の極性を反転させるドット反転駆動の液晶表示装置にも適用することができる。
【００５０】
本発明をドット反転駆動に適用する場合、以下のようにして実現可能である。まず、所定の周期毎（例えば、フレーム毎又はゲート電極毎）に、奇数列のソース電極に供給される階調信号の平均値と奇数列のソース電極に供給される階調信号の平均値とを求める。そして、両平均値に基づいて、共通電圧の補正量を求め、次の周期の階調信号を供給する際には、求められた補正量を共通電圧の基準値Ｖｃｏｍ０に加算したものを液晶パネル２の共通電極に印加するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】液晶パネルの構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】液晶パネルの画素の等価回路を示す図である。
【図４】共通電圧供給回路の構成を示すブロック図である。
【図５】第１及び第２の保持回路の動作を示すタイムチャートである。
【図６】液晶表示装置全体の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・液晶表示装置、２・・・液晶パネル、３・・・表示駆動回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置の駆動技術に関する。より詳細には、アクティブマトリクス型の液晶表示装置における、液晶に印加される直流電圧成分を抑制するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄型且つ平坦な画面を有する液晶表示装置の開発が盛んに行われている。液晶表示装置の一種であるアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、画素電極に印加される階調信号の電圧と対向する共通電極に印加される電圧（共通電圧：Ｖｃｏｍ）の差によって画素の明暗を制御する。
【０００３】
ところで、液晶に直流電圧が長時間に渡り印加され続けると、いわゆる画面の焼き付きが起こる。一旦焼き付きが生じると、回復することはできないため、直流電圧が印加されることは液晶表示装置の寿命を短くする原因となり、好ましくない。
【０００４】
このため、直流電圧が長時間印加されることを避けるために、画素毎、水平ライン毎、フレーム毎等の周期で液晶に係る電圧の極性を反転させる、反転駆動が実現されている（例えば、特許文献１を参照）。
例えば、アクティブマトリクス型の液晶表示装置では、階調信号における最大電圧と最小電圧の中央の値に共通電圧Ｖｃｏｍを設定し、階調信号を、Ｖｃｏｍを基準とした電位差により定義することで反転駆動が実現される。
【特許文献１】特開２００４−３５４７４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）に代表されるアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、反転駆動を採用しても、除去しきれない直流電圧成分が存在する。以下では、この直流電圧成分について簡単に説明する。
【０００６】
ＴＦＴ型の液晶表示装置（液晶パネル）の一画素は、図３に示す等価回路によって表される。このとき、薄膜トランジスタＴｆのドレイン電圧は、ソース電極に供給される階調信号の電圧とは一致せず、ゲート端子にゲートをオフして充電された電荷を保持させるためのローレベルが印加されると、ソース電圧から以下の（１）式により求められるΔＶだけシフトする。
【０００７】
ΔＶ＝（Ｖsig×Ｃgs／（Ｃgs＋Ｃlc＋Ｃs））・・・（１）
なお、（１）式におけるＶｓｉｇは、トランジスタＴｆのソース端子に印加される階調信号である。また、ゲート容量Ｃｇｓは、トランジスタＴｆのゲートとソースの間の寄生容量である。また、画素容量Ｃｌｃは、液晶を挟んで対向する画素電極と共通電極とにより形成される容量である。また、保持容量Ｃｓは、Ｃｌｃと並列に設けられた容量で、Ｃｌｃに充電されるが、上記の（１）式によるドレイン電圧のシフトを緩和させるための容量である。
【０００８】
Ｖｓｉｇは、表示させようとする画像によって様々に変化するため、ΔＶの値は一定ではない。このため、Ｖｓｉｇが特定の階調値（例えば、最高の輝度）の時に、直流電圧が打ち消されるようにＶｃｏｍを最適化しても、画面全体には直流成分が残ってしまう。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、液晶に印加される直流電圧を抑制することが可能な表示駆動回路及び当該表示駆動回路を有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】
【００１０】
本発明の第１の観点に係る液晶表示装置は、ゲート電極と、ソース電極と、共通電極と、を備えるアクティブマトリクス型の液晶パネルと、前記ゲート電極に印加する走査信号と、前記ソース電極に印加する階調信号と、前記共通電極に印加する共通電圧と、を供給して画像を表示させる表示駆動回路と、から構成される液晶表示装置であって、前記表示駆動回路は、前記共通電圧に対する階調信号の極性を所定の周期で反転させ、一方の極性の時の階調信号と他方の極性の時の階調信号とに基づいて前記共通電圧を決定して前記共通電極に印加する、ことを特徴とする。
【００１１】
前記表示駆動回路は、前記ゲート電極毎に、前記共通電圧に対する前記階調信号の極性を反転して供給し、隣接する２つの前記ゲート電極の各々に印加される前記階調信号から前記共通電極に印加する共通電圧を決定して前記共通電極に印加してもよい。
【００１２】
前記表示駆動回路は、隣接する２つの前記ゲート電極の各々に印加される前記階調信号の平均値を求め、当該平均値に基づき前記共通電圧の補正量を求め、当該補正量を前記共通電圧の標準値に加算して前記共通電極に印加してもよい。
【００１３】
本発明の第２の観点に係る表示駆動回路は、液晶パネルに所望の画像を表示させるために、ゲートドライバとソースドライバと共通電圧供給回路とを制御する制御部と、前記制御部による制御に従って、前記液晶パネルのゲート電極に走査信号を供給する前記ゲートドライバと、前記制御部による制御に従って、前記液晶パネルのソース電極と共通電圧駆動回路とに前記階調信号を供給する前記ソースドライバと、前記ソースドライバから供給される階調信号と前記制御部による制御とに基づいて、前記液晶パネルの共通電極に供給する共通電圧を決定し、当該共通電圧を供給する前記共通電圧供給回路と、から構成される、ことを特徴とする。
【００１４】
前記ソースドライバは、前記ゲート電極毎に、前記共通電圧に対する前記階調信号の極性を、交互に変化させ、前記共通電圧駆動回路は、隣接する２つの前記ゲート電極の各々に印加される前記階調信号から前記共通電極に印加する共通電圧を決定して前記共通電極に印加してもよい。
【００１５】
前記共通電圧駆動回路は、隣接する２つの前記ゲート電極の各々に印加される前記階調信号の平均値を求め、当該平均値に基づき前記共通電圧の補正量を求め、当該補正量を前記共通電圧の標準値に加算して前記共通電極に印加してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る液晶表示装置及び表示駆動回路は、画素電極にかかるドレイン電圧のシフト量を補償するように共通電圧を変化させるため、液晶に印加される直流電圧を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態における液晶表示装置について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１は、液晶パネル２と、表示駆動回路３と、から構成される。
【００１８】
液晶パネル２は、図２に模式的に示すように、対向する２枚のガラス板により液晶を挟んでいる。そして、一方のガラス板の他方とのガラス板と対向する面に、互いに直交する透明電極（ゲート電極とソース電極）のマトリクスを有する。ゲート電極は液晶パネル２の画面を水平方向に跨ぐように配置された細長い電極である。また、ソース電極は液晶パネル２の画面を垂直方向に跨ぐように配置された細長い電極である。図２に示すように、ゲート電極とソース電極の交差する付近には、薄膜トランジスタＴｆ、画素電極等により画素が形成される。
なお、本実施の形態の液晶パネル２は、Ｍ本のゲート電極毎とＮ本のソース電極を有し、その結果、Ｍ×Ｎ個の画素を有するものとする。
【００１９】
図３は、液晶パネル２に構成された一つの画素の等価回路を示している。薄膜トランジスタＴｆのゲート端子にはゲート電極が、ソース端子にはソース電極が、それぞれ接続される。また薄膜トランジスタＴｆのドレイン端子には、画素電極とこれに対向して他方のガラス板に設けられる共通電極とにより構成される液晶画素の容量Ｃｌｃと、保持容量Ｃｓとが接続される。また、薄膜トランジスタＴｆのゲート端子とドレイン端子の間には、薄膜トランジスタＴｆの構造によって生じる容量Ｃｇｓが存在する。
【００２０】
ゲート電極にゲートをオンさせるための電圧が印加されている間、画素容量Ｃｌｃと保持容量Ｃｓは、印加されている階調電圧まで充電される。そして、ゲート電極にゲートがオフさせるための電圧が印加されると、トランジスタＴｆのドレイン電圧（すなわち、画素容量Ｃｌｃの画素電極側の電圧）が以下に再掲する（１）式のΔＶだけ変化する。そして、画素容量Ｃｌｃと保持容量Ｃｓは、次にゲートがオンされるまでの間、ΔＶだけシフトしたドレイン電圧を保持する。
ΔＶ＝（Ｖsig×Ｃgs／（Ｃgs＋Ｃlc＋Ｃs））・・・（１）再掲
【００２１】
画素電極と共通電極とに挟まれた液晶は、両電極間の電位差に応じて配向を変化させ、画素の明暗の変化を生じさせる。
【００２２】
表示駆動回路３は、図１に示すように、制御回路３１と、ゲートドライバ３２と、ソースドライバ３３と、共通電圧供給回路３４とから構成される。
制御回路３１は、入出力回路、タイミングジェネレータ、画像メモリ等から構成され、ゲートドライバ３２とソースドライバ３３とを制御して、液晶パネル２に所望の画像を表示させる。
【００２３】
ゲートドライバ３２は、制御回路３１による制御に基づいて、液晶パネル２のゲート電極を選択するための走査信号を、Ｍ本のゲート電極のそれぞれに対し供給する。ゲートドライバ３２は、図６（ａ）乃至（ｄ）に示すように、シフトレジスタ等から構成され、第１（一番上）のゲート電極から順に、薄膜トランジスタＴｆのゲートをオンさせるための電圧を供給する。
【００２４】
ソースドライバ３３は、制御回路３１による制御に基づいて、液晶パネル２のＮ本のソース電極のそれぞれに対し、当該ソース電極と現在選択されているゲート電極とが交差する位置に形成されている画素の明暗を定めるための階調信号を供給する。ソースドライバ３３は、ＤＡ（Digital to Analog）変換器等から構成され、画素に表示させようとする明暗に対応する電圧値の階調信号を出力する。
【００２５】
なお、ソースドライバ３３は、ゲート電極毎に、液晶に係る電圧の極性が反転するように、階調信号を供給する（いわゆるライン反転駆動）。また、ソースドライバ３３は、共通電圧供給回路３４にも階調信号を供給する。
【００２６】
共通電圧供給回路３４は、図４に示すように、第１の演算回路３４１と、第１の保持回路３４２と、第２の保持回路３４３と第２の演算回路３４４と、電圧源３４５と、加算回路３４６と、から構成される。共通電圧供給回路３４は、ソースドライバ３３から供給されるＮ個の階調信号Ｖｓｉｇ［１］乃至［Ｎ］と制御回路から供給されるタイミング信号とに基づいて、液晶パネル２の共通電極に印加する共通電圧Ｖｃｏｍを決定して出力する。
【００２７】
第１の演算回路３４１は、ソースドライバ３３から供給される階調信号Ｖｓｉｇ［１］乃至［Ｎ］の平均値Ｖｍｅａｎを、第１の保持回路３４２と第２の保持回路３４３とに供給する。第１の演算回路３４１は、オペアンプ等により構成される。なお、Ｖｍｅａｎは、以下の（２）式で表される。
【００２８】
【数１】
【００２９】
第１の保持回路３４２及び第２の保持回路３４３は、制御回路３１から制御端子に供給されるタイミング信号がハイレベルの時には第１の加算回路３４１から供給される入力信号をそのまま出力する。一方、タイミング信号がローレベルの時には、ハイレベルからローレベルに遷移したときの入力信号の電圧を保持する。
第１の保持回路３４２及び第２の保持回路３４３は、例えば、トラックアンドホールド回路等により構成さる。
【００３０】
図５（ａ）に示すように、ゲートドライバ３２が液晶パネル２の奇数番目のゲート電極を選択しているときには、第１の保持回路３４２の制御端子に、ハイレベルが印加さる。このとき、第１の保持回路３４２は、図５（ｄ）に示すように、第１の演算回路３４１から供給される奇数番目のゲート電極についてのＶｍｅａｎをそのまま出力する。そして、制御端子にローレベルが印加されると、そのときの電圧値Ｖｍｅａｎを保持する。このとき第１の保持回路３４２により保持されている奇数番目のゲート電極についてのＶｍｅａｎを、以下ではＶｏｄｄと呼ぶ。
【００３１】
また、図５（ｂ）に示すように、ゲートドライバ３２が液晶パネル２の偶数番目のゲート電極を選択しているときには、第２の保持回路３４３の制御端子に、ハイレベルが印加さる。このとき、第１の保持回路３４３は、図５（ｅ）に示すように、第１の演算回路３４１から供給される偶数番目のゲート電極についてのＶｍｅａｎをそのまま出力する。そして、制御端子にローレベルが印加されると、そのときの電圧値Ｖｍｅａｎを保持する。このとき第２の保持回路３４３により保持されている奇数番目のゲート電極についてのＶｍｅａｎを、以下ではＶｅｖｅｎと呼ぶ。
【００３２】
第２の演算回路３４４は、オペアンプ等により構成される。第２の演算回路３４４は、第１の保持回路３４２の出力電圧Ｖｏｄｄと第２の保持回路３４３の出力電圧Ｖｅｖｅｎとから、次に示す（３）式による演算により、ΔＶｍｅａｎを求め、加算回路３４６に供給する。
【００３３】
【数２】
【００３４】
（３）式は、隣接する２本のゲート電極毎に（１）式によるドレイン電圧のシフト量ΔＶの平均値を求めるもので、その結果得られるΔＶｍｅａｎは、ΔＶによる直流電圧成分を打ち消すための共通電圧の補正量となる。
【００３５】
電圧源３４５は、階調信号の最大電圧と最小電圧値の中央の電圧値Ｖｃｏｍ０を出力する。Ｖｃｏｍ０は、（１）式に示したΔＶが生じないとした場合の共通電圧の値である。
【００３６】
加算回路３４６は、オペアンプ等により構成される。加算回路３４６は、電圧源３４５の出力電圧Ｖｃｏｍ０と第２の演算回路３４４の出力電圧ΔＶｍｅａｎとを加算し、共通電圧Ｖｃｏｍとして液晶パネル２の共通電極に供給する。
【００３７】
このように構成される液晶表示装置１の動作を、図６に示すタイムチャートを参照して説明する。
【００３８】
図６（ａ）乃至（ｄ）は、表示駆動回路３の有するゲートドライバ３２が液晶パネル２のゲート電極に供給する走査信号を示している。表示駆動回路３は、第１（一番上）のゲート電極（第１画素行）から第Ｍ（一番下）のゲート電極までに対し、順次、ゲートをオンさせるための電圧を印加する。
【００３９】
図６（ｅ）における実線は、表示駆動回路３の有するソースドライバ３３が液晶パネル２のソース電極に供給する、階調信号Ｖｓｉｇ［１］乃至［Ｎ］の平均値を示している。また、図６（ｅ）における破線は、階調信号から（１）式で示したΔＶだけシフトした薄膜トランジスタＴｆのドレイン電圧を示している。
【００４０】
表示駆動回路３は、第１のゲート電極にゲートをオンさせるための電圧を印加されているタイミングでは、共通電圧Ｖｃｏｍよりも高い階調信号を供給する（以下、正極性と呼ぶ）。
一方、表示駆動回路３は、第２のゲート電極にゲートをオンさせるための電圧を印加されているタイミングでは、共通電圧Ｖｃｏｍよりも低い階調信号を供給する（以下、逆極性と呼ぶ）。
表示駆動回路３は、第３のゲート電極以降についても同様に、奇数番目のゲート電極には正極性の階調信号を供給し、偶数番目のゲート電極行には逆極性の階調信号を供給する。
【００４１】
図６（ｆ）は、共通電圧Ｖｃｏｍの補正量ΔＶｍｅａｎを示している。ΔＶｍｅａｎは、ΔＶｍｅａｎは、選択中のゲート電極の直前に選択していた２本のゲート電極における階調信号の平均値に基づいて、第２の演算回路３４４により、（３）式に従って求められる。
【００４２】
図６（ｇ）は、表示駆動回路３の有する共通電圧供給回路３４が液晶パネル２の共通電極に供給する共通電圧Ｖｃｏｍを示している。共通電圧Ｖｃｏｍは、図中に破線で示したＶｃｏｍ０から、ΔＶｍｅａｎだけシフトした電圧となり、選択するゲート電極毎に更新される。
【００４３】
奇数番目のゲート電極と偶数番目のゲート電極とは、いずれも、供給される階調信号と比較して低くなるようにドレイン電圧がシフトするが、そのシフト量ΔＶが異なる。これに対し、共通電圧供給回路３４は、直前の２本のゲート電極におけるドレイン電圧のΔＶの平均値ΔＶｍｅａｎだけＶｃｏｍ０からシフトした電圧をＶｃｏｍとして共通電極に供給するため、ドレイン電圧のシフトに起因する直流電圧成分を打ち消すことができる。
【００４４】
各ソース電極と上述の走査信号により選択されたゲート電極との交点に形成された画素は、階調信号Ｖｓｉｇ［１］乃至［Ｎ］と共通電圧Ｖｃｏｍとの差の絶対値に応じて、明暗を変化させる。表示駆動回路は、各ゲート電極上の画素行の明暗を画面の上端から下端へと、順次変化させ、その結果、液晶パネル２は所望の画像を表示する。
【００４５】
このような構成及び動作により、本実施の形態の液晶表示装置１における表示駆動回路３は、ゲート電極毎にドレイン電圧のシフトによって生じる直流成分を求め、これを打ち消すように補正された共通電圧を印加するため、液晶パネル２の画面全体で直流電圧成分が打ち消すことができる。
【００４６】
上記の実施の形態では、共通電圧Ｖｃｏｍを１つのゲート電極毎に更新する場合を例に説明したが、２つのゲート電極毎に更新するようにしてもよい。この場合、例えば、第２の演算回路３４４と加算回路３４６との間に、更に保持回路を設け、直前のゲート電極の組（例えば第１のゲート電極と第２のゲート電極）を、次のゲート電極の組（例えば第３のゲート電極と第４のゲート電極）を走査する間、共通電圧の補正値ΔＶｍｅａｎとして保持させるようにすればよい。
【００４７】
上記の実施の形態では、ゲート電極毎に階調信号の極性を反転させるライン反転駆動を例に説明したが、本発明は、フレーム毎に階調信号の極性を反転させるフレーム反転駆動の液晶表示装置にも適用することができる。
【００４８】
本発明をフレーム反転駆動に適用する場合、以下のようにして実現可能である。まず、第１のフレームの階調信号の平均値と第２のフレームの階調信号の平均値とに基づいて、共通電圧の補正量を求める。そして、第３のフレームを表示させる際には、求められた補正量を共通電圧の基準値Ｖｃｏｍ０に加算したものを液晶パネル２の共通電極に印加するようにすればよい。
【００４９】
上記の実施の形態では、ゲート電極毎に階調信号の極性を反転させるライン反転駆動を例に説明したが、本発明は、画素毎に階調信号の極性を反転させるドット反転駆動の液晶表示装置にも適用することができる。
【００５０】
本発明をドット反転駆動に適用する場合、以下のようにして実現可能である。まず、所定の周期毎（例えば、フレーム毎又はゲート電極毎）に、奇数列のソース電極に供給される階調信号の平均値と奇数列のソース電極に供給される階調信号の平均値とを求める。そして、両平均値に基づいて、共通電圧の補正量を求め、次の周期の階調信号を供給する際には、求められた補正量を共通電圧の基準値Ｖｃｏｍ０に加算したものを液晶パネル２の共通電極に印加するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】液晶パネルの構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】液晶パネルの画素の等価回路を示す図である。
【図４】共通電圧供給回路の構成を示すブロック図である。
【図５】第１及び第２の保持回路の動作を示すタイムチャートである。
【図６】液晶表示装置全体の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・液晶表示装置、２・・・液晶パネル、３・・・表示駆動回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極と、ソース電極と、共通電極と、を備えるアクティブマトリクス型の液晶パネルと、
前記ゲート電極に印加する走査信号と、前記ソース電極に印加する階調信号と、前記共通電極に印加する共通電圧と、を供給して画像を表示させる表示駆動回路と、から構成される液晶表示装置であって、
前記表示駆動回路は、前記共通電圧に対する階調信号の極性を所定の周期で反転させ、一方の極性の時の階調信号と他方の極性の時の階調信号とに基づいて前記共通電圧を決定して前記共通電極に印加する、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記表示駆動回路は、前記ゲート電極毎に、前記共通電圧に対する前記階調信号の極性を反転して供給し、隣接する２つの前記ゲート電極の各々に印加される前記階調信号から前記共通電極に印加する共通電圧を決定して前記共通電極に印加する、
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記表示駆動回路は、隣接する２つの前記ゲート電極の各々に印加される前記階調信号の平均値を求め、当該平均値に基づき前記共通電圧の補正量を求め、当該補正量を前記共通電圧の標準値に加算して前記共通電極に印加する、
ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
液晶パネルに所望の画像を表示させるために、ゲートドライバとソースドライバと共通電圧供給回路とを制御する制御部と、
前記制御部による制御に従って、前記液晶パネルのゲート電極に走査信号を供給する前記ゲートドライバと、
前記制御部による制御に従って、前記液晶パネルのソース電極と共通電圧駆動回路とに階調信号を供給する前記ソースドライバと、
前記ソースドライバから供給される前記階調信号と前記制御部による制御とに基づいて、前記液晶パネルの共通電極に供給する共通電圧を決定し、当該共通電圧を供給する前記共通電圧供給回路と、から構成される、
ことを特徴とする表示駆動回路。
【請求項５】
前記ソースドライバは、前記ゲート電極毎に、前記共通電圧に対する前記階調信号の極性を、交互に変化させ、
前記共通電圧駆動回路は、隣接する２つの前記ゲート電極の各々に印加される前記階調信号から前記共通電極に印加する共通電圧を決定して前記共通電極に印加する、
ことを特徴とする請求項４に記載の表示駆動回路。
【請求項６】
前記共通電圧駆動回路は、隣接する２つの前記ゲート電極の各々に印加される前記階調信号の平均値を求め、当該平均値に基づき前記共通電圧の補正量を求め、当該補正量を前記共通電圧の標準値に加算して前記共通電極に印加する、
ことを特徴とする請求項５に記載の表示駆動回路。
【請求項１】
ゲート電極と、ソース電極と、共通電極と、を備えるアクティブマトリクス型の液晶パネルと、
前記ゲート電極に印加する走査信号と、前記ソース電極に印加する階調信号と、前記共通電極に印加する共通電圧と、を供給して画像を表示させる表示駆動回路と、から構成される液晶表示装置であって、
前記表示駆動回路は、前記共通電圧に対する階調信号の極性を所定の周期で反転させ、一方の極性の時の階調信号と他方の極性の時の階調信号とに基づいて前記共通電圧を決定して前記共通電極に印加する、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記表示駆動回路は、前記ゲート電極毎に、前記共通電圧に対する前記階調信号の極性を反転して供給し、隣接する２つの前記ゲート電極の各々に印加される前記階調信号から前記共通電極に印加する共通電圧を決定して前記共通電極に印加する、
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記表示駆動回路は、隣接する２つの前記ゲート電極の各々に印加される前記階調信号の平均値を求め、当該平均値に基づき前記共通電圧の補正量を求め、当該補正量を前記共通電圧の標準値に加算して前記共通電極に印加する、
ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
液晶パネルに所望の画像を表示させるために、ゲートドライバとソースドライバと共通電圧供給回路とを制御する制御部と、
前記制御部による制御に従って、前記液晶パネルのゲート電極に走査信号を供給する前記ゲートドライバと、
前記制御部による制御に従って、前記液晶パネルのソース電極と共通電圧駆動回路とに階調信号を供給する前記ソースドライバと、
前記ソースドライバから供給される前記階調信号と前記制御部による制御とに基づいて、前記液晶パネルの共通電極に供給する共通電圧を決定し、当該共通電圧を供給する前記共通電圧供給回路と、から構成される、
ことを特徴とする表示駆動回路。
【請求項５】
前記ソースドライバは、前記ゲート電極毎に、前記共通電圧に対する前記階調信号の極性を、交互に変化させ、
前記共通電圧駆動回路は、隣接する２つの前記ゲート電極の各々に印加される前記階調信号から前記共通電極に印加する共通電圧を決定して前記共通電極に印加する、
ことを特徴とする請求項４に記載の表示駆動回路。
【請求項６】
前記共通電圧駆動回路は、隣接する２つの前記ゲート電極の各々に印加される前記階調信号の平均値を求め、当該平均値に基づき前記共通電圧の補正量を求め、当該補正量を前記共通電圧の標準値に加算して前記共通電極に印加する、
ことを特徴とする請求項５に記載の表示駆動回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−３３５１４（Ｐ２００７−３３５１４Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１２６４３（Ｐ２００５−２１２６４３）
【出願日】平成１７年７月２２日（２００５．７．２２）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２２日（２００５．７．２２）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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