CN103310747A - 液晶显示装置、液晶显示装置的驱动方法以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶显示装置、液晶显示装置的驱动方法以及电子设备。一种液晶显示装置，其中，设置了具有存储功能的像素，所述液晶显示装置包括：显示驱动单元，通过驱动方法来执行显示驱动，驱动方法通过将多个帧设置为一个周期并且随时间改变一个周期中的各像素的灰度级来获得半色调灰度级；像素驱动单元，向液晶电容器的像素电极提供具有与共用电压相同的相位的电压或具有相反的相位的电压，共用电压的极性以给定周期被反转并且所述共用电压被施加至液晶电容器的对向电极。在从具有相同相位的电压提供转变到具有相反相位的电压提供时，像素驱动单元向液晶电容器的像素电极提供在共用电压的高电压侧和低电压侧之间的中间电压。

Description

液晶显示装置、液晶显示装置的驱动方法以及电子设备
技术领域
本公开涉及液晶显示装置、液晶显示装置的驱动方法以及电子设备。
背景技术
作为用于增大能够在显示装置中显示（表示）的灰度级数量的技术中的一种，已知有用于通过将多个帧设置为一个周期并随时间改变一个周期中的各像素的灰度级来获得半色调灰度级的驱动方法（例如，参照JP-A-2007-147932（专利文献1））。这里，将多个帧设置成一个周期意味着将一帧的图像生成分成多个子帧（所谓的分时驱动方法）。
驱动方法，即，分时驱动方法也称为FRC（帧速率控制）驱动。FRC驱动是如下的驱动方法：其通过高速地将不同多个灰度级的亮度单位切换成子帧从而以多个灰度级的亮度来显示半色调灰度级的亮度，来利用人眼的残像特征（残像效果），这相比于其中将一帧设置为一个周期的常规驱动的情况，能够增大灰度级数量。
发明内容
顺便提及，当使用FRC驱动来增大灰度级数量时，根据液晶显示装置的液晶特性，在常规白液晶中，从白（液晶OFF）转变到黑（液晶ON）的响应速度不同于从黑转变到白的响应速度。如上所述，当液晶ON和OFF之间的响应速度不同时，在应用FRC驱动的情况下难以显示期望的半色调灰度级。
鉴于上述情况，期望提供能够在应用FRC驱动时实现显示期望的半色调灰度级的液晶显示装置、液晶显示装置的驱动方法以及电子设备。
本公开的实施方式涉及一种液晶显示装置，其中，设置了具有存储功能的像素，并且该液晶显示装置包括：显示驱动单元，通过驱动方法来执行显示驱动，该驱动方法通过将多个帧设置为一个周期并且随时间改变一个周期中的各像素的灰度级来获得半色调灰度级；像素驱动单元，向液晶电容器的像素电极提供具有与共用电压相同的相位的电压或具有相反的相位的电压，共用电压的极性以给定周期被反转并且所述共用电压被施加至液晶电容器的对向电极，其中，在从具有相同相位的电压提供转变到具有相反相位的电压提供时，像素驱动单元向液晶电容器的像素电极提供在共用电压的高电压侧和低电压侧之间的中间电压。根据本公开实施方式的液晶显示装置优选地用作各种类型的电子设备中的显示单元。
本公开的另一实施方式涉及一种在驱动液晶显示装置时使用的驱动方法，在所述液晶显示装置中设置了具有存储功能的像素，并且所述液晶显示装置包括：显示驱动单元，通过驱动方法来执行显示驱动，驱动方法通过将多个帧设置为一个周期并且随时间改变一个周期中的各像素的灰度级来获得半色调灰度级，其中，具有与共用电压相同的相位的电压或具有相反的相位的电压被提供到液晶电容器的像素电极，共用电压的极性以给定周期被反转并且所述共用电压被施加至液晶电容器的对向电极，该方法包括：在从具有相同相位的电压提供转变到具有相反相位的电压提供时，向液晶电容器的像素电极提供在共用电压的高电压侧和低电压侧之间的中间电压。
在其中设置了具有存储功能的像素液晶显示器中，当应用FRC驱动时，在从具有与共用电压相同的相位的电压提供转变到具有相反相位的电压提供时，***了（夹置）在共用电压的高电压侧和低电压侧之间的中间电压。即，具有与共电极相反的相位的电压进行按阶段转变，使得相同相位的电压→中间电压→相反相位的电压。因此，由于液晶ON时的响应速度变慢，相比于不***中间电压的情况，即，直接从相同相位的电压转变到相反相位的电压的情况，可以减小液晶ON/OFF之间的响应速度差。
根据本公开的实施方式，在从具有与共用电压相同的相位的电压提供转变到具有相反相位的电压提供时***中间电压，从而相比于不***中间电压的情况下，减小了液晶ON/OFF之间的响应速度差，结果，可以显示期望的半色调灰度级。
附图说明
图1是示出根据本公开实施方式的有源矩阵液晶显示装置的配置概图的***配置图；
图2是示出MIP型像素的电路配置实例的框图；
图3是用于说明MIP型像素的操作的时序图；
图4是示出MIP型像素的具体电路配置实例的电路图；
图5A至图5C是关于面积范围调制方法中的像素划分的示意图；
图6是示出三分电极（three-divided electrode）的配置中的三个子像素电极和两对驱动电路之间的对应关系的电路图；
图7A和图7B是示出2比特面积范围调制（图7A）的情况和2比特面积范围调制+1比特FRC驱动的情况（图7B）的示意图；
图8是示出2比特面积范围调制+2比特FRC驱动的情况的示意图；
图9是用于说明在常规白液晶的情况下FRC驱动时的问题的时序波形图；
图10是根据实施方式（No.1）的用于说明当应用驱动方法时在常规白液晶的情况下FRC驱动时的操作的时序波形图；
图11是根据实施方式（No.2）用于说明当应用驱动方法时在常规白液晶的情况下FRC驱动时的操作的时序波形图；
图12是示出液晶显示面板上的像素阵列单元、控制线驱动单元以及像素驱动单元之间的关系的框图；
图13是示出四行的扫描脉冲GATEa至GATEd、具有相反相位的电压XFRPa至XFRPd、具有相同相位的电压FRP以及共用电压VCOM之间的时序关系的时序波形图；
图14是示出用于在普通环境下控制中间电压VM的提供的控制***的配置实例的框图；
图15是用于说明其中在通常环境下控制中间电压VM的提供的实例1的时序波形图；以及
图16是用于说明在高温环境下控制中间电压VM的提供的实例2的时序波形图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细说明用于执行本公开的模式（以下称为实施方式）。本公开不限于实施方式，并且实施方式中的各种数值是作为实例示出的。在以下的描述中，相同的符号用于具有相同特征或相同功能的部件并且省略了重复的说明。将以如下顺序进行描述。
1.根据本公开实施方式的液晶显示装置、液晶显示装置的驱动方法以及电子设备的说明
2.根据实施方式的液晶显示装置
2-1.***配置
2-2．MIP型像素
2-3.面积范围调制方法
2-4.实施方式的特征
3.电子设备
4.本公开的配置
<1.根据本公开实施方式的液晶显示装置、液晶显示装置的驱动方法以及电子设备的说明>
根据本公开实施方式的液晶显示器是其中设置了具有存储功能的像素的液晶显示装置。作为这种液晶显示器，例如，可以引用包括能够在像素中存储数据的存储器单元的所谓的MIP（像素存储）型液晶显示装置作为实例。在像素中具有存储功能的液晶显示装置可以通过将具有存储性能的液晶用于像素来实现。根据本公开实施方式的液晶显示装置可以是支持单色显示的液晶显示装置或支持彩色显示的液晶显示装置。
由于在像素中具有存储功能的液晶显示装置可以在像素中存储数据，因此通过模式切换开关，该装置可以实现模拟显示模式的显示和存储显示模式的显示。这里，“模拟显示模式”是以模拟方式显示像素的灰度级的显示模式。“存储器显示模式”是基于在像素中存储的二进制数据（逻辑“1”/逻辑“0”）以数字方式来显示像素的灰度级的显示模式。
在像素中具有存储功能的液晶显示装置中，例如，在MIP型液晶显示装置中，由于置于每个像素中的电路大小因为分辨率的限制而是有限的，因此容易减小待显示的灰度级数量。因此，MIP型液晶显示装置可以应用通过FRC驱动来执行显示驱动的配置，所述FRC驱动通过将多个帧设置成一个周期，即，将一帧的图像生成分成多个子帧并随时间改变一个周期（一帧的图像生成周期）中的各像素的灰度级来获得半色调（中间色调）灰度级。
如上所述，“RFC驱动”是如下的驱动方法：其通过以子帧单位高速地切换不同的多个灰度级的亮度来利用人眼的残像特征（残像效果），从而显示多个灰度级亮度的半色调灰度级亮度。这里，“子帧”表示将多个帧设置为一个周期（一帧的图像生成周期）时的每帧。当应用FRC驱动时，相比于其中将一帧设置为一个周期（一帧的图像生成周期）的以帧为单位进行驱动的情况，可以增大能够显示（表示）的灰度级的数量。
如上所述，假设根据本公开实施方式的液晶显示器、液晶显示器的驱动方法以及电子设备具有如下配置，其中，设置了具有存储功能的像素并且通过FRC驱动来执行显示驱动。当驱动具有存储功能的像素时，将与待施加至液晶电容器的对向电极的共用电压具有相同相位的电压或具有相反相位的电压施加（提供）至液晶电容器的像素电极。共用电压是其中极性以给定周期被反转的电压。
在液晶显示装置中，根据液晶的特征，从液晶ON状态转变到液晶OFF状态时以及从液晶OFF状态转变到液晶ON状态时的响应速度不同。对于液晶没有特别限制，并且可以使用常规白液晶或常规黑液晶。这里，将通过引用常规白液晶作为实例来进行说明，然而，常规黑液晶具有与常规白液晶相反的特性。
在常规白液晶的情况下，没有向液晶施加电压的状态为液晶OFF状态，这将是白显示。另一方面，向液晶施加电压的状态是液晶ON状态，这将是黑显示。在常规白液晶中，从白（液晶OFF）转变到黑（液晶ON）时的响应速度不同于从黑转变到白时的响应速度。
具体地，从液晶OFF转变到液晶ON时的响应速度比从液晶ON转变到液晶OFF时的响应速度快。当在如上所述的响应速度在液晶ON/OFF时不同的情况下应用FRC驱动时，半色调灰度级变得接近黑，因此，难以显示期望的半色调灰度级。
因此，在根据本公开实施方式的液晶显示装置、液晶显示装置的驱动方法以及电子设备中，当相对于共用电压使相同相位电压的提供转变到相反相位电压的提供时，向液晶电容器的像素电极提供共用电压的高电压侧和低电压侧之间的中间电压。
在应用FRC驱动时，当从相同相位电压的提供转变到相反相位电压的提供时，***了中间电压，从而相比于未***中间电压的情况，减小了液晶ON/OFF时响应速度的差。因此，可以避免例如在常规白液晶的情况下半色调灰度级接近黑的现象，结果，可以实现期望的半色调灰度级。
在液晶显示装置、液晶显示装置的驱动方法以及包括上述优选配置的电子设备中，可以控制提供共用电压的高电压侧和低电压侧之间的中间电压的定时，以对应于对其执行显示驱动的行（像素行）。此时，优选地，根据像素的重写存储内容的定时来提供中间电压。
在液晶显示装置、液晶显示装置的驱动方法以及包括上述优选配置的电子设备中，可以根据液晶显示装置（液晶显示面板）的***环境的温度来控制中间电压的提供。
像素的响应特征根据***环境的温度而变化。具体地，在其中***环境温度超过给定温度的高温状态下，液晶的响应速度变快。因此，例如，在常规白液晶中，从液晶ON转变到液晶OFF时的液晶的响应速度变快。
从以上的观点考虑，优选地，在***环境的温度超过给定温度时，不执行中间电压的提供，并且优选地，当***环境的温度等于或低于给定温度时，执行中间电压的提供。此时，可以实现其中根据***环境的温度来控制中间电压的电压值的配置，或者其中根据***环境的温度控制提供中间电压的时间的配置。
在MIP型液晶显示装置中，通过每个像素中的一个比特仅能表示两个灰度级。因此，优选地，应用面积范围调制方法作为驱动像素时的灰度级表示方法，在面积范围调制方法中，一个像素包括多个子像素并且通过多个子像素的电极的面积的组合来显示灰度级。
这里，“面积范围调制”方法是如下的灰度级表示方法，其中：通过将N个子像素电极加权从而使得面积比将是20、21、22、…、2N-1，来表示2N个灰度级。为了改善例如由于像素电路中包括的TFT（薄膜晶体管）的特性差异而引起的图像质量的不均匀性而应用面积范围调制方法。
优选地，将通过面积范围调制方法驱动的像素的像素电极划分为以多个子像素为单位的多个电极，并通过多个电极的面积的组合来执行灰度级显示。在该情况下，优选地，多个电极包括三个电极，并且通过中心电极和夹置中心电极的两个电极的面积的组合来执行灰度级显示。还优选地，夹置中心电极的两个电极彼此电连接并且通过一个驱动电路来驱动。
<2.根据实施方式的液晶显示装置>
接下来，将说明作为根据本公开实施方式的液晶显示装置的有源矩阵液晶显示装置。
[2-1.***配置]
图1是示出根据本公开实施方式的有源矩阵液晶显示器的配置概图的***配置图。液晶显示装置具有这样的面板结构，其中，设置了以给定间隔彼此相对布置的两个基板（未示出）以及密封在这两个基板之间的液晶，其中，两个基板中的至少一个基板是透明的。
根据实施方式的液晶显示装置10包括像素阵列单元30以及设置在像素阵列单元30的***的显示驱动单元，在像素阵列单元30中，包括液晶电容器的多个像素20以矩阵状态二维设置。显示驱动单元包括信号线驱动单元40、控制线驱动单元50、驱动定时发生器60等，它们集成在例如与设置了像素阵列单元30的面板相同的液晶显示面板（基板）11上，驱动像素阵列单元30的各像素20。
在液晶显示装置10支持彩色显示的情况下，一个像素包括多个子像素，并且各子像素分别对应于像素20。更具体地，在用于彩色显示的液晶显示装置中，一个像素包括红色（R）光子像素、绿色（G）光子像素、和蓝色（B）光子像素。
一个像素不限于RGB三原色的组合，并且可以添加一个颜色的子像素或者可以将多个颜色的子像素进一步添加到三原色的子像素，从而形成一个像素。更具体地，例如，可以添加白光的子像素来形成一个像素，用于提高亮度，或者可以添加至少一个互补色子像素来形成一个像素，用于扩大色彩再现范围。
根据本公开实施方式的液晶显示装置10使用具有存储功能的像素，例如，具有能够在各像素中存储数据、能够支持以模拟显示模式和存储显示模式的显示的存储单元的MIP型像素。在使用MIP型像素的液晶显示装置10中，恒定地向像素20施加固定电压，因此，具有能够解决由像素晶体管中的光泄漏引起的电压随时间的变化导致的阴影问题的优势。
在图1中，信号线311至31n（以下还可以简写为“信号线31”）相对于像素阵列单元30的m行×n列像素排列沿列方向设置在各像素列中。控制线321至32m（以下还可以简写为“控制线32”）沿行方向设置在各像素行中。这里，“列方向”表示像素列中的像素的排列方向（即，“垂直方向”）并且“行方向”表示像素行中的像素的排列方向（即，“水平方向”）。
信号线31（311至31n）的各端连接至与信号线驱动单元40的像素列对应的各输出端。信号线驱动单元40操作为向对应的信号线31输出反应任意灰度级的信号电位（在模拟显示模式下为模拟电位，在存储显示模式下为二元电位）。甚至在例如存储显示模式的情况下，当在像素20中待保持的信号电位的逻辑电平被替换时，信号线驱动单元40操作为向对应的信号线31输出反应必要灰度级的信号电位。
尽管控制线321至32m中的每个都作为一个布线示出，但是该线不限于一个布线。实际上，控制线321至32m中的每个都包括多个布线。控制线321至32m的各端连接至与控制线驱动单元50的像素行对应的各输出端。控制线驱动单元50相对于像素20执行反映灰度级的信号电位的写操作控制，例如，在模拟显示模式下，该信号电位从信号线驱动单元40输出到信号线311至31n。
驱动定时发生器（TG）60生成用于驱动信号线驱动单元40和控制线驱动单元50的各种驱动脉冲（定时信号），并将信号提供到这些驱动单元40和50。
[2-2.MIP型像素]
接下来，将说明用作像素20的MIP型像素。MIP型像素可以支持以模拟显示模式的显示和以存储显示模式的显示。如上所述，模拟显示模式是以模拟方式来显示像素的灰度级的显示模式。存储器显示模式是基于像素的存储器中存储的二元信息（逻辑“1”/逻辑“0”）以数字方式来显示像素的灰度级的显示模式。
在存储显示模式下，由于使用了存储单元中保持的信息，因此无须在帧周期中执行反映灰度级的信号电位的写操作。因此，相比于其中需要在帧周期中执行反映灰度级的信号电位的写操作的模拟显示模式的情况，在存储显示模式中可以降低功耗。换句话说，具有可以降低显示装置的功耗的优势。
图2是示出MIP型像素20的电路配置的实例的框图。图3示出了用于说明MIP型像素20的操作的时序图。
尽管为了简化附图没有示出，但是除了液晶电容器21之外，像素20还包括例如由薄膜晶体管（TFT）制成的像素晶体管和存储电容器。液晶电容器21表示在像素电极和与像素电极相对地形成的对向电极之间产生的液晶材料的电容分量。向液晶电容器21的对向电极提供共用电压VCOM，其对于所有像素是共用的。如图3的时序图所示，共用电压VCOM是其中极性以给定周期（例如，每个帧周期）被反转的电压。
像素20进一步配置为具有包括三个开关装置22至24和锁存单元25的SRAM功能。开关装置22的一端连接至信号线31（对应于图1中的信号线311至31n中的一个）。然后，当通过控制线（对应于图1中的控制线321至32m中的一个）从图1的信号线驱动单元50给出扫描信号φV时，开关装置22变成ON（闭合）状态，通过信号线31获取从图1的信号线驱动单元40提供的数据SIG。在该情况下，控制线32表示扫描线。锁存单元25包括彼此并行连接以面向相对方向的反相器251和252，保持（锁存）与由开关装置22获得的数据SIG对应的电位。
具有与共用电压VCOM相同相位的电压FRP和具有与共用电压VCOM相反相位的电压XFRP被施加至开关装置23和24的一侧的各端子。在开关装置23和24的另一侧的各端子共同连接，作为本像素电路的输出节点NOUT。开关装置23和24中的任一个根据锁存单元25的保持电位的极性变成ON状态。因此，具有与共用电压VCOM相同相位的电压FRP或具有与共用电压VCOM相反相位的电压XFRP被施加至液晶电容器21的像素电极，其中，共用电压VCOM在对向电极处被施加至液晶电容器21。
从图3可以看出，在常规黑（不提供电压时的黑显示）的液晶显示面板中，当锁存单元25的保持电位具有负极性时，液晶电容器21的像素电位与共用电压VCOM同相，因此，像素显示黑。当锁存单元25的保持电位具有正极性时，液晶电容器21的像素电位与共用电压VCOM反相，因此，像素显示白。
从上面显而易见的是，当开关装置23和24中的任一个根据MIP型像素20中的锁存单元25的保持电位的极性变成ON状态时，具有相同相位的电压FRP或具有相反相位的电压XFRP被施加至液晶电容器21的像素电极。因此，持续向像素电极20施加固定电压，因此，不存在出现阴影的风险。
图4是示出像素20的具体电路配置的实例的电路图，其中，在附图中，对与图2对应的部分给予相同的符号。
在图4中，例如，通过Nch-MOS晶体管Qn10来形成开关单元22。Nch-MOS晶体管Qn10的源/漏电极中的一个连接至信号线31并且栅电极连接至控制线（扫描线）32。
开关装置23和24均由其中例如Nch-MOS晶体管和Pch-MOS晶体管并联连接的转换开关形成。具体地，开关装置23具有其中Nch-MOS晶体管Qn11和Pch-MOS晶体管Qp11并联连接的配置。开关装置24具有其中Nch-MOS晶体管Qn12和Pch-MOS晶体管Qp12并联连接的配置。
并不是总需要开关装置23和24是其中Nch-MOS晶体管和Pch-MOS晶体管并联连接的转换开关。还可以通过使用单一导电型MOS晶体管，即，Nch-MOS晶体管或Pch-MOS晶体管，来配置开关装置23和24。开关装置23和24的共同连接节点是本像素电路的输出节点NOUT。
反相器251和252均由例如CMOS反相器形成。具体地，反相器251具有如下配置，其中，Nch-MOS晶体管Qn13和Pch-MOS晶体管Qp13的栅电极和漏电极彼此共同连接。反相器252具有如下配置，其中，Nch-MOS晶体管Qn14和Pch-MOS晶体管Qp14的栅电极和漏电极彼此共同连接。
具有上述电路配置的像素20原则上排列成在行方向（水平方向）和列方向（垂直方向）布局的矩阵。在像素20的矩阵排列中，除了相对于各像素列排列的信号线31和相对于各像素行排列的控制线32之外，还相对于各像素列设置了布线33和34以及电源线35和36，其中，通过布线33和34传输具有与共用电压VCOM相同的相位和相反的相位的电压FRP和XFRP，电源线35和36用于正侧电源电压VDD和负侧电源电压Vss。
具有与共用电压VCOM相同的相位和相反的相位的电压FRP和XFRRP通过布线33和34以及开关装置23和24从像素驱动单元70被提供到液晶电容器21的像素电极。像素驱动单元70是形成上述显示驱动单元的部件之一。像素驱动单元70关于具有与共用电压VCOM相反的相位的电压XFRP适当地设置共用电压VCOM的高电压侧和低电压侧之间的中间电压。中间电压对应于本实施方式的特征的一部分，并且其细节将在后面描述。
如上所述，根据实施方式的有源矩阵型液晶显示装置10具有如下配置，其中，每个都具有存储对应于显示数据的电位的锁存单元25的带SRAM功能（MIP）的像素20排列成矩阵。在该实施方式中，已经引用了其中将SRAM用作置入像素20中的存储器单元的实例，然而，SRAM仅仅是实例，并且可以使用具有其他配置的存储器单元，例如，DRAM。
如上所述，通过在各像素20中具有存储功能（存储器单元），MIP型液晶显示器10可以实现模拟显示模式的显示和存储显示模式的显示。这样，在存储显示模式的情况下，由于通过使用存储单元中存储的像素数据来执行显示，因为单独执行操作，因此不必在帧周期中不断地执行反映灰度级的信号电位的写操作，这具有可以降低液晶显示装置10的功耗的优势。
存在显示屏期望部分地被重写的要求，即，存在部分显示屏期望被重写的要求。在该情况下，图像数据被部分地重写就足够了。当显示屏被部分地重写时，即，当图像数据被部分地重写时，不必将数据传输至其中没有执行重写的像素。因此，另一优势在于，由于可以降低数据传输量，因此可以进一步降低液晶显示装置10中的功耗。
[2-3.面积范围调制方法]
在具有像素内部的存储功能的显示装置，例如，MIP型液晶显示器的情况下，通过每个像素20中的一个比特仅能表示两个灰度级。因此，优选地，当应用MIP型装置时，根据实施方式的液晶显示装置10使用面积范围调制方法。
具体地，应用面积范围调制方法，其中，将作为像素20的显示区域的像素电极被分成根据面积执行加权的多个像素（子像素）电极。像素电极可以是透明电极和反射电极。根据锁存单元25的保持电位选择的像素电位被施加至根据面积执行加权的像素电极，从而通过执行加权的面积的组合来显示灰度级。
这里，为了使得容易理解，将通过引用以下的面积范围调制方法作为实例来进行具体说明，其中，通过将像素电极（子像素电极）的面积（像素面积区域）作为2:1加权，由两个比特来表示四个灰度级。
将像素面积作为2:1加权的结构一般是如下结构，其中，像素20的像素电极被分成具有面积“1”的子像素电极201和具有为子像素电极201的面积的两倍面积（面积“2”）的子像素电极202。然而，在图5A的结构中，每个灰度级（显示图像）的中心（重心）不与一个像素的中心（重心）匹配（对应），从灰度级表示的角度看，这不是优选的。
作为使每个灰度级的中心与一个像素的中心匹配的结构，可以考虑图5B中示出的结构，其中，具有面积“2”的子像素电极204的中心例如以矩形形状被切除，并且具有面积“1”的子像素电极203被设置在已经被切除的矩形区域的中心。然而，在图5B所示的结构的情况下，由于位于子像素电极203的两侧的子像素电极204的连接部分204A和204B的宽度很窄，因此子像素电极204中的整个反射面积变小，并且在连接部分204A和204B附近的液晶配向将是困难的。
如上所述，在面积范围调制中采用VA（垂直配向）模式的情况下（其中，当不施加电场时，液晶分子几乎与基板垂直配向），由于将被施加至液晶分子的电压状态根据电极的形状和尺寸改变，因此难以使液晶以良好状态被配向。另外，由于子像素电极的面积比不必等于反射率比，因此灰度级设计将是困难的。反射率由子像素电极的面积、液晶配向等来确定。在图5A的结构的情况下，即使在面积比为1:2的情况下，电极周围的长度比也不是1:2。因此，子像素电极的面积比不必等于反射率比。
从上述观点来看，为了应用面积范围调制方法，优选地应用所谓的三分电极的结构，在该结构中，例如，考虑到灰度级表示和反射区的有效使用，像素电极被分成具有图5C示出的相同面积（大小）的三个子像素电极205、206A和206B。
在三分电极的情况下，位于上面和下面以在中心处夹置子像素电极205的子像素电极206A和206B是成对的，并且同时驱动成对的子像素电极206A和206B。在该情况下，具有面积“1”的子像素电极205连接至低阶比特，并且具有面积“2”的子像素电极206A和206B连接至高阶比特。因此，在两个子像素电极206A和206B和子像素电极205之间，像素面积可以作为2:1加权。由于在高阶比特的具有面积“2”的子像素电极206A和206B被分成两半并且排列在上面和下面以在中心处夹置子像素电极205，从而使得每个灰度级的中心（重心）与一个像素的中心（重心）匹配。
这里，当各三个子像素电极205、206A和206B与驱动电路电接触时，相比于图5A和5B中示出的结构，由于金属布线的触头数增加，因此像素尺寸增大，这将是干扰装置的高清晰度的因素。特别地，在其中存储单元包括在每个像素20中的MIP型像素配置的情况下，在一个像素20中存在诸如晶体管的许多电路部件和接触单元并且从图4中明显看出，在布局区中没有空间，因此，一个接触单元在很大程度上影响像素尺寸。
为了减小触头数，可以应用以下的像素配置，其中，彼此隔开的两个子像素电极206A和206B通过夹置一个子像素电极205而电连接（布线）。这样，如图6所示，一个驱动电路207A驱动一个子像素电极205，并且同时另一驱动电路207B驱动两个子像素电极206A和206B。这里，驱动电路207A和207B对应于图4中示出的像素电路。
当如上所述通过一个驱动电路207B来驱动两个子像素电极206A和206B时，存在如下优势：相比于应用通过不同驱动电路来驱动两个像素电极206A和206B的配置的情况，可以简化像素20的电路配置。
尽管已经引用了其中将包括能够在每个像素中存储数据的存储单元的MIP型像素用作具有存储功能的像素的情况作为实例，但是该配置仅仅是一个实例。例如，除了MIP型像素，可以引用使用公知的存储液晶的像素作为具有存储功能的像素。
（面积范围调制+FRC驱动）
因为MIP技术中设计规则的限制，待集成的每个像素的存储器数有限，要表示的颜色数量也有限。例如，在180PPT的显示装置中（对应于7英寸XGA），在使用面积范围调制进行常规驱动时，在RGB的各颜色中，待集成的存储器数量的限制是2比特，并且对于各颜色，要表示的颜色数量是四个灰度级，即，共64色。响应于此，采用FRC驱动并且执行面积范围调制+FRC驱动，从而增大了要表示的灰度级数。
（2比特面积范围调制+1比特FRC驱动）
这里，将参照图7A和图7B来说明相对于2比特面积范围调制（面积比=1:2）来执行1比特FRC驱动的情况。在2比特面积范围调制+1比特FRC驱动的情况下，显示了7个灰度级。
首先，将参照图7A说明仅应用2比特面积范围调制的情况。在应用驱动2比特面积范围调制的情况下，通过一个帧周期形成一个画面。如图7A所示，共显示了四个灰度级：“0”表示三个子像素均在灯灭状态，“1”表示只有中心子像素在照明状态，“2”表示上面和下面的两个子像素在照明状态，并且“3”表示三个子像素都在照明状态。
另一方面，在应用2比特面积范围调制+1比特FRC驱动的情况下，通过两个帧（子帧）周期来形成一个画面。这样，0.5、1.5和2.5这三个灰度级被添加到上述四个灰度级，该四个灰度级是图7B中示出的两帧中的相同照明驱动。
在灰度级0.5中，在第一帧中，三个子像素均在灯灭状态，并且在第二帧中，只有中心子像素在照明状态。在灰度级1.5中，在第一帧中，只有中心子像素在照明状态，并且在第二帧中，上面和下面的两个子像素在照明状态。在灰度级2.5中，在第一帧中，上面和下面的两个子像素在照明状态，并且在第二帧中，三个子像素均在照明状态。
从上面显而易见的是，通过使用面积范围调制和FRC驱动，可以增大要为FRC驱动的比特显示的灰度级数。如果应用简单的3比特像素配置，则用于像素的电路塞满了像素（子像素）20，因此，除非布线规则变成高精细化，否则像素尺寸增大，这对于允许显示装置是高清晰度的是不利的。
当在其中同时驱动在上面和下面夹置子像素电极205的两个子像素电极206A和206B的像素配置中，像素20具有三分电极的配置并且通过面积范围调制被驱动时，可以允许在多个帧之间灰度级显示中的像素中心对应于显示图像（灰度级）的中心。这里，“对应”不仅包括其中在多个帧之间灰度级显示的像素中心严格对应于显示图像的中心的情况，还包括其中它们彼此基本上对应的情况。在设计或制造上发生的种种变化都是允许的。
然后，由于在帧（子帧）之间像素中心对应于灰度级（显示图像）的中心，在帧周期中在显示图像中没有发生波动，因此，可以进一步改善显示特性。另外，由于在帧周期中在显示图像中没有发生波动，可以延迟帧周期（帧速率）的时间，因此，可以降低FRC驱动中的功耗。
（2比特面积范围调制+2比特FRC驱动）
下面，将参照图8描述相对于2比特面积范围调制（面积比=1：2）来执行2比特FRC驱动的情况。
如图8所示，在应用2比特面积范围调制+2比特FRC驱动的情况下，用于表示一个灰度级的时间（灰度级表示所需的时间）被分成1:4，可以实现包括空间2比特和时间2比特的共4比特（=16灰度级）灰度级表示。这里，将用于表示一个灰度级的时间划分为1:4意味着以5个帧（子帧）中表示一个灰度级。
如上所述，在2比特面积范围调制+2比特FRC驱动的情况下，灰度级表示需要5个帧，因此，通过一帧来表示一个灰度级，即，以其中一帧是一个周期的常规驱动的五倍速度来执行驱动。
[2-4.实施方式的特征]
如上所述，在液晶显示装置中，根据液晶的特征，从液晶ON状态转变到液晶OFF状态时和从液晶OFF状态转变到液晶ON状态时的响应速度不同，因此，当应用FRC驱动时，难以显示期望的半色调灰度级。
将参照图9的时序波形图来说明常规白液晶的情况作为实例。在图9中，示出了将被施加至液晶电容器21的共用电压VCOM、具有与共用电压VCOM相同的相位和相反的相位的电压FRP和XFRP、电压|Vpix|和亮度特征。在图9中，（1）和（2）表示FRC驱动中的子帧。（1）表示选择具有相反相位的电压VFRP（黑）的子帧，（2）表示选择具有相同相位的电压FRP（白）的子帧。
在常规白液晶的情况下，从液晶OFF（白）转变到液晶ON（黑）时的响应速度比在从液晶ON转变到液晶OFF的情况下快。即，在图9中示出的半色调灰度级（灰度）的亮度特征中，下降相对快，上升相对慢。亮度特征的积分值被肉眼视觉上识别为灰度级。因此，当液晶ON/OFF时的响应速度不同时，在应用FRC驱动时，灰度级被识别为接近常规液晶中的黑的灰度。即，难以显示期望的半色调灰度级。
响应于上述，如图10的时序波形图所示，在子帧（2）切换到子帧（1）的定时（如附图中的箭头所示的定时）处，具有与共用电压VCOM相反相位的电压XFRP被切换到中间电压VM。这里，从子帧（2）到子帧（1）的切换定时，即，FRC驱动的切换定时，对应于在常规白液晶中白显示切换到黑显示的定时，以及重写像素20的存储单元中的存储器内容的定时。
因此，在从具有相同相位的电压FRP转变到具有相反相位的电压XFRP的电压时，***了中间电压VM，从而在该本实施方式中将中间电压VM提供到像素电极。电压值向具有相反相位的电压XFRP的切换在图4中示出的像素驱动单元70中执行。
如上所述，当应用FRC驱动时，在从液晶ON（白）转变到液晶OFF（黑）时，在具有与共用电压VCOM相反的相位的电压XFRP中***了中间电压VM，从而如图10所示（灰色），延迟了液晶的响应速度（所谓的下驱动（under-drive））。
通过延迟在从液晶ON转变到液晶OFF时的液晶响应速度，相比于不***中间电压VM的情况，可以减小液晶ON/OFF时的响应速度差。因此，由于在常规白液晶中可以避免半色调灰度级变得接近黑的现象，因此可以实现期望的半色调灰度级的显示。
尽管中间电压VM也在显示黑时***，但是从对应于黑显示的第二电压VL到中间电压VM的响应速度非常低，因此，如图10所示，错误调节的黑水平非常低（黑色），这在可视识别时是没有问题的。
如上所述，FRC驱动的切换定时对应于像素20中的重写存储内容的定时，这根据像素20的位置而有所不同。因此，需要生成与FRC驱动的切换定时对应的波形，即，相对于具有与共用电压VCOM相反的相位的电压XFRP对应于像素20的重写存储内容的定时的波形。这将参照图12和图13进行具体说明。
图12中示出了液晶显示面11上的像素阵列单元30、控制线驱动单元50和像素驱动单元70之间的关系。同样如上所述，控制线驱动单元50相对于以行为单位（像素行）的像素20来控制反应灰度级的信号电位的写操作。像素驱动单元70以行为单位提供具有与共用电压VCOM相同的相位和相反的相位的电压FRP和XFRP。
在图12中，为了简化附图，假设像素阵列单元30具有“a”至“j”10行。然后，从控制线驱动单元50提供扫描脉冲GATEa至GATEj，并且从像素驱动单元70提供具有与共用电压VCOM相反相位的电压XFRPa至XFRPj到像素阵列单元30的各行“a”至“j”。这里没有示出具有与共用电压VCOM相同的相位的电压。
在图13中，四行的扫描脉冲GATEa至GATEd、具有相反相位的电压XFRPa至XFRPd、具有相同相位的电压FRP以及共用电压VCOM之间的定时关系在图13中示出。在图13的时序波形图中，当扫描脉冲GATEa至GATEd变成激活（上升）时的定时对应于图10和图11中的FRC驱动的切换定时（由箭头示出的定时）。
如图13所示，相对于与共用电压VCOM具有相反的相位的电压XFRP，与像素20的重写存储内容的定时同步地提供中间电压VM，从而积极地获取通过在从液晶ON（白）转变到液晶OFF（黑）时***（插）中间电压VM而产生的操作和效果。
这里，当使得具有与共用电压VCOM相反的相位的电压XFRP的波形对应于FRC切换定时的波形时，控制提供中间电压VM的定时，以对应于通过控制线驱动单元50执行显示驱动的行。
另外，优选地，应用如下配置，其中：在从液晶ON转变到液晶OFF时，当在具有与共用电压VCOM相反的相位的电压XFRP中***中间VM时，根据液晶显示面板11的***环境的温度来控制中间电压VM。这是因为，如上所述，液晶的响应特征根据液晶显示装置（液晶显示面板）的***环境的温度而变化。
具体地，如图14所示，温度传感器80设置在液晶显示面板11上或者其附近。然后，从像素驱动单元70输出的具有与共用电压VCOM相反的相位的电压XFRP，更具体地，中间电压VM的提供基于由温度传感器80检测的***环境的温度在控制单元90的控制下被控制。
在其中***环境的温度超过给定温度（例如，大约70度）的高温状态的环境下，液晶的响应特征变得更快。因此，例如在常规白液晶中，在从液晶ON转变到液晶OFF时液晶的响应速度也变高。此时，有一种担心是，尽管中间电压VM保持不变但错误调节的黑水平变得突出。
因此，当***环境的温度超过给定温度时，不提供中间电压VM，并且当***环境的温度等于或低于给定温度时，提供中间电压VM，从而执行不受***环境的温度的影响的控制，即，执行其中可以抑制错误调节的黑水平的控制。
以下将说明在其中温度等于或低于给定温度的正常环境中控制中间电压VM的提供的具体实例。
（实例1）
图15是用于说明实例1的时序波形图，在实例1中，在正常环境下控制中间电压VM的提供。
在实例1中，当***环境的温度等于或低于给定温度时，根据温度传感器80的检测温度来调节中间电压VM的电压值，即，温度传感器80的测量结果被反馈到中间电压VM的电压值。此时，可以根据温度传感器80的检测温度分阶段调节中间电压VM的电压值，或者可以连续调节。在控制单元90的控制下执行这些调节。
（实例2）
图16是用于说明实例2的时序波形图，在实例2中，在正常环境下控制中间电压VM的提供。
在实例2中，当***环境的温度等于或低于给定温度时，根据温度传感器80的检测温度来调节提供中间电压VM的时间（脉冲宽度），即，温度传感器80的测量结果被反馈到提供中间电压VM的时间（时段）。此时，可以根据温度传感器80的检测结果分阶段调节提供中间电压VM的时间，或者可以连续调节。在控制单元90的控制下执行这些调节。
<3.电子设备>
根据本公开实施方式的上述液晶显示装置可以用作各个领域的电子设备的显示单元（显示装置），其将输入到电子设备的视频信号或者在电子设备中生成的视频信号显示为图像或视频。
从上述实施方式的说明显而易见的是，根据本公开实施方式的液晶显示装置的特征在于，当应用FRC驱动时，可以显示期望的半色调灰度级。因此，通过使用根据本公开实施方式的液晶显示装置作为各个领域的电子设备的显示单元，通过RFC驱动，可以显示理想的半色调灰度级，同时实现具有大量显示灰度级的图像显示。
对于使用根据本公开实施方式的液晶显示装置作为显示单元的电子设备，例如，可以引用数码相机、摄像机、游戏机、笔记本个人计算机等作为实例。特别地，根据本公开实施方式的液晶显示装置优选地用于电子设备，例如，诸如电子书装置、电子表的便携式信息装置以及诸如移动手机装置和PDA（个人数字助理）的便携式通信装置。
<4.本公开的配置>
本公开可以实施为如下配置。
（1）一种液晶显示装置，其中，设置了具有存储功能的像素，所述液晶显示装置包括：
显示驱动单元，通过驱动方法来执行显示驱动，该驱动方法通过将多个帧设置为一个周期并且随时间改变一个周期中的各像素的灰度级来获得半色调灰度级；以及
像素驱动单元，向液晶电容器的像素电极提供具有与共用电压相同的相位的电压或具有相反的相位的电压，共用电压的极性以给定周期被反转并且所述共用电压被施加指南液晶电容器的对向电极，
其中，在从具有相同相位的电压提供转变到具有相反相位的电压提供时，像素驱动单元向液晶电容器的像素电极提供在共用电压的高电压侧和低电压侧之间的中间电压。
（2）根据上述（1）的液晶显示装置，
其中，像素驱动单元控制提供中间电压的定时，以与对其执行显示驱动的行相对应。
（3）根据上述（2）的液晶显示装置，
其中，像素驱动单元根据像素的重写存储内容的定时来提供中间电压。
（4）根据上述（1）至（3）中任一个的液晶显示装置，
其中，像素驱动单元根据***环境的温度来控制中间电压的提供。
（5）根据上述（4）的液晶显示装置，
其中，当***环境的温度等于或低于给定温度时，像素驱动单元提供中间电压。
（6）根据上述（5）的液晶显示装置，
其中，像素驱动单元根据***环境的温度来调节中间电压的电压值。
（7）根据上述（1）的液晶显示装置，
其中，像素驱动单元根据***环境的温度来调节提供中间电压的周期。
（8）一种在驱动液晶显示装置时使用的驱动方法，在所述液晶显示装置中设置了具有存储功能的像素，并且所述液晶显示装置包括：显示驱动单元，通过驱动方法来执行显示驱动，驱动方法通过将多个帧设置为一个周期并且随时间改变一个周期中的各像素的灰度级来获得半色调灰度级，其中，具有与共用电压相同的相位的电压或具有相反的相位的电压被提供到液晶电容器的像素电极，共用电压的极性以给定周期被反转并且所述共用电压被施加至液晶电容器的对向电极，该方法包括：
在从具有相同相位的电压提供转变到具有相反相位的电压提供时，向液晶电容器的像素电极提供在共用电压的高电压侧和低电压侧之间的中间电压。
（9）一种电子设备，包括：
液晶显示装置，其中，设置了具有存储功能的像素，并且所述液晶显示装置包括：
显示驱动单元，通过驱动方法来执行显示驱动，该驱动方法通过将多个帧设置为一个周期并且随时间改变一个周期中的各像素的灰度级来获得半色调灰度级，以及
像素驱动单元，向液晶电容器的像素电极提供具有与共用电压相同的相位的电压或具有相反的相位的电压，共用电压的极性以给定周期被反转并且所述共用电压被施加至液晶电容器的对向电极，
其中，在从具有相同相位的电压提供转变到具有相反相位的电压提供时，像素驱动单元向液晶电容器的像素电极提供在共用电压的高电压侧和低电压侧之间的中间电压。
本公开包含与在2012年3月15日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2012-058356的公开相关的主题，其全部内容结合于此作为参考。
本领域技术人员应当理解的是，在所附权利要求或其等同替换的范围内，根据设计需求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合以及替换。

Claims (10)

1.一种液晶显示装置，其中，设置了具有存储功能的像素，所述液晶显示装置包括：
显示驱动单元，通过驱动方法来执行显示驱动，所述驱动方法通过将多个帧设置为一个周期并且随时间改变一个周期中的各像素的灰度级来获得半色调灰度级；以及
像素驱动单元，向液晶电容器的像素电极提供具有与共用电压相同的相位的电压或具有相反的相位的电压，所述共用电压的极性以给定周期被反转并且所述共用电压被施加至所述液晶电容器的对向电极，
其中，在从具有相同相位的电压提供转变到具有相反相位的电压提供时，所述像素驱动单元向所述液晶电容器的所述像素电极提供在所述共用电压的高电压侧和低电压侧之间的中间电压。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，
其中，所述像素驱动单元控制提供所述中间电压的定时，以与被执行显示驱动的行相对应。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，
其中，所述像素驱动单元根据对所述像素的存储内容进行重写的定时来提供所述中间电压。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，
其中，所述像素驱动单元根据***环境的温度来控制所述中间电压的提供。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，
其中，当所述***环境的温度等于或低于给定温度时，所述像素驱动单元提供所述中间电压。
6.根据权利要求5所述的液晶显示装置，
其中，所述像素驱动单元根据所述***环境的温度来调节所述中间电压的电压值。
7.根据权利要求5所述的液晶显示装置，
其中，所述像素驱动单元根据所述***环境的温度来调节提供所述中间电压的时间。
8.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其中，所述像素驱动单元分阶段或连续调节所述中间电压的电压值。
9.一种在驱动液晶显示装置时使用的驱动方法，在所述液晶显示装置中设置了具有存储功能的像素，并且所述液晶显示装置包括：显示驱动单元，通过驱动方法来执行显示驱动，所述驱动方法通过将多个帧设置为一个周期并且随时间改变一个周期中的各像素的灰度级来获得半色调灰度级，其中，具有与共用电压相同的相位的电压或具有相反的相位的电压被提供到液晶电容器的像素电极，所述共用电压的极性以给定周期被反转并且所述共用电压被施加至所述液晶电容器的对向电极，所述方法包括：
在从具有相同相位的电压提供转变到具有相反相位的电压提供时，向所述液晶电容器的所述像素电极提供在所述共用电压的高电压侧和低电压侧之间的中间电压。
10.一种电子设备，包括：
液晶显示装置，其中，设置了具有存储功能的像素，并且所述液晶显示装置包括：
显示驱动单元，通过驱动方法来执行显示驱动，所述驱动方法通过将多个帧设置为一个周期并且随时间改变一个周期中的各像素的灰度级来获得半色调灰度级，以及
像素驱动单元，向液晶电容器的像素电极提供具有与共用电压相同的相位的电压或具有相反的相位的电压，所述共用电压的极性以给定周期被反转并且所述共用电压被施加至所述液晶电容器的对向电极，
其中，在从具有相同相位的电压提供转变到具有相反相位的电压提供时，所述像素驱动单元向所述液晶电容器的所述像素电极提供在所述共用电压的高电压侧和低电压侧之间的中间电压。
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