JP5633279B2 - 共通電圧調整方法及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドット反転駆動の液晶表示装置における共通電圧調整方法及びそのような共通電圧調整方法が適用される液晶表示装置に関する。

一般に、液晶表示装置は、画素電極と対向電極との間に液晶が狭持されてなる表示画素が２次元状に配されて構成される表示パネルを有し、表示画素の画素電極と対向電極の各々に電圧を印加することによって表示を行う。液晶は、印加される電圧の大きさによって光透過率を変化させる特性を有しているため、対向電極に印加する電圧（共通電圧）の大きさを一定としておき、表示させるべき画像の階調を示す画像データに応じた大きさの階調信号を画素電極に印加することにより、所望の階調での画像表示を行うことが可能である。

ここで、液晶は、直流電圧を長時間印加すると特性が劣化することが知られている。したがって、液晶の長寿命化等のために、液晶に印加される電圧の極性を交流的に変化させる必要がある。この交流駆動の方式として、フレーム反転駆動、ライン反転駆動、カラム反転駆動、ドット反転駆動等が知られている。この中で、表示画素に印加する階調電圧の極性を表示画素（ドット）単位で反転させるドット反転駆動では、ライン反転駆動やカラム反転駆動を用いた場合よりも表示の際のフリッカを抑えることが可能である。

ところで、ドット反転駆動においても、画素電極と対向電極との間にＤＣアンバランスが生じてしまうと、フリッカが大きくなり、また画面の焼き付き等が発生するおそれも生じる。このため、特許文献１では、１副画素を基本単位としてチェスの盤のパターンと同様なパターン（市松状のパターン）のテスト画像を用いるか、又はＲＧＢ３画素を基本単位としてチェスの盤のパターンと同様なパターンのテスト画像を用いて、フリッカが最少になるように共通電圧を調整することで、画素電極と対向電極とのＤＣアンバランスを抑制するようにしている。

特開２００１−４９７０号公報

特許文献１の手法では、共通電圧の適正値からのずれによって発生するフリッカが最小となるように共通電圧の調整を行っている。ここで、特許文献１等の市松状のフリッカでは明暗の差異が分かりづらく、共通電圧の最適値を精度良く決定できない可能性がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ドット反転駆動方式の液晶表示装置において簡単に精度良く共通電圧のバランスを調整することができる共通電圧調整方法及び液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の共通電圧調整方法は、画素電極と、前記画素電極と対向するように配置された対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に介在された液晶層と、を有する複数の表示画素が行及び列方向に沿って２次元状に配置された表示部に対して、行方向に互いに隣接する前記各表示画素及び列方向に互いに隣接する前記各表示画素に、互いに異なる極性に設定された階調電圧を印加し、前記対向電極に共通電圧を印加し、前記階調電圧の印加においては、前記表示部の各行の互いに隣接する３個の表示画素毎に、前記階調電圧を、第１の階調電圧と、電圧値の絶対値が前記第１の階調電圧と異なる第２の階調電圧と、に交互に設定し、前記表示部の２行毎及び所定期間毎に、前記各表示画素に対する前記第１の階調電圧と前記第２の階調電圧の印加順を反転させ、前記第１の階調電圧と前記第２の階調電圧との印加によって前記表示部に、奇数行の輝度と偶数行の輝度とが互いに異なる横縞が表示されるときに、前記奇数行の輝度と前記偶数行の輝度との差が減って、前記表示部に表示されている前記横縞が無くなる方向に前記対向電極に印加する前記共通電圧の電位を調整し、前記第１の階調電圧及び前記第２の階調電圧を、前記液晶層の光透過率特性曲線の傾きを示す傾き曲線の半値幅の範囲内の、互いに異なる第１の電圧と第２の電圧とに対応した階調電圧に設定することを特徴とする。

また、上記の目的を達成するために、本発明の第２の態様の液晶表示装置は、画素電極と、前記画素電極と対向するように配置された対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に介在された液晶層と、を有する複数の表示画素が行及び列方向に沿って２次元状に配置された表示部と、前記画素電極に、画像データが示す階調に対応した階調電圧を印加する階調電圧印加部と、前記対向電極に、共通電圧を印加する共通電圧印加部と、前記各画素電極に印加される階調電圧の極性と、前記共通電圧に印加される共通電圧の極性とを反転させる極性反転制御部と、を具備し、前記階調電圧印加部及び前記極性反転制御部は、行方向に互いに隣接する前記各表示画素及び列方向に互いに隣接する前記各表示画素に印加する前記階調電圧を、互いに異なる極性に設定し、前記表示部の各行の互いに隣接する３個の表示画素毎に印加する前記階調電圧を、第１の階調電圧と、電圧値の絶対値が前記第１の階調電圧と異なる第２の階調電圧と、に交互に設定し、前記表示部の２行毎及び所定期間毎に、前記各表示画素に対する前記第１の階調電圧と前記第２の階調電圧の印加順を反転させ、前記共通電圧の調整は、前記階調電圧印加部及び前記極性反転制御部による前記表示部の前記各表示画素に対する前記第１の階調電圧及び前記第２の階調電圧の印加に応じて、前記表示部に、前記表示部の奇数行の輝度と偶数行の輝度とが互いに異なる横縞が表示されるときに、前記奇数行の輝度と前記偶数行の輝度との差が減って、前記表示部に表示されている前記横縞が無くなる方向に、前記共通電圧の電位を調整するように行われ、前記第１の階調電圧及び前記第２の階調電圧が、前記液晶層の光透過率特性曲線の傾きを示す傾き曲線の半値幅の範囲内の互いに異なる第１の電圧と第２の電圧に対応した階調電圧に設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、ドット反転駆動方式の液晶表示装置において簡単に精度良く共通電圧のバランスを調整できる。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を備えた電子機器の一例としての携帯電話機の外観を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示す図である。 信号ドライバの内部の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る共通電圧調整方法の際に表示パネルに印加する階調信号を示した図である。 図４に示すようにして階調信号を印加した場合の表示パネルの各行の表示画素の液晶層に印加される電圧を模式的に示した図である。 共通電圧が適正な電位よりも低電位の場合の表示パネルの各行の表示画素の液晶層に印加される電圧を模式的に示した図である。 本実施形態における階調信号Ｖ１、Ｖ２の設定手法の例を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を備えた電子機器の一例としての携帯電話機の外観を示す図である。図１に示す携帯電話機１０は、マイクロフォン１１と、アンテナ１２と、スピーカ１３と、液晶表示装置１４と、操作部１５とを有している。

マイクロフォン１１は、携帯電話機１０の使用者によって入力される音声を電気信号に変換するものである。アンテナ１２は、携帯電話機１０が図示しない基地局と通信するためのアンテナである。スピーカ１３は、別の携帯電話機等から基地局を経由してアンテナ１２で受信された音声信号を音声に変換して出力するものである。液晶表示装置１４は、各種の画像を表示するものである。操作部１５は、携帯電話機１０の使用者が携帯電話機１０の操作を行うための操作部である。

図２は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示す図である。図２に示すように、液晶表示装置１４は、表示パネル１００と、走査ドライバ２００と、信号ドライバ３００と、電源調整回路４００と、制御回路５００と、を有している。

表示パネル１００は、液晶表示装置１４の外部から供給される画像データＤに基づく画像を表示する表示部である。表示パネル１００は、画素基板１０１と対向基板１０２との間に液晶ＬＣが介在されて構成されている。さらに、表示パネル１００の背面側（図面裏側）にはバックライト１０４が設けられている。

表示パネル１００の画素基板１０１には、複数の走査線Ｇ（ｉ）（ｉ＝１、２、…、ｍ）と複数の信号線Ｓ（ｊ）（ｊ＝１、２、…、ｎ）とが配設されている。走査線Ｇ（ｉ）と信号線Ｓ（ｊ）との各交点に対応した位置には、液晶表示素子を構成するための画素電極が配置されている。画素電極は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜で構成されており、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を介して走査線Ｇ（ｉ）と信号線Ｓ（ｊ）とに接続されている。

また、表示パネル１００の対向基板１０２は、画素基板１０１と対向するように配置されている。この対向基板１０２には対向電極が形成されている。対向電極は、電源調整回路４００によって共通電圧ＶＣＯＭ（Ｖｃｏｍ＋又はＶｃｏｍ−）が印加される。

画素基板１０１と対向基板１０２とはシール材１０３によって接着され、またこのシール材１０３によって画素基板１０１と対向基板１０２との間から液晶ＬＣが漏れ出さないように封止されている。

このような構成において、画素基板１０１に形成された画素電極と、画素基板１０１と対向基板１０２との間に狭持された液晶ＬＣと、対向基板１０２に形成された対向電極とによって１つの副画素が構成されている。各々の副画素は、Ｒ（red）、Ｇ（green）、Ｂ（blue）の何れかの色成分に対応しており、各色成分の副画素にはその色に対応したカラーフィルタが形成されている。そして、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの色成分の副画素が水平方向（図１に示す走査線の延伸方向）に沿って配置されて１つの表示画素が構成されている。

走査ドライバ２００は、シフトレジスタ等を備えて構成され、表示パネル１００の走査線Ｇ（ｉ）に走査信号を順次印加する。この走査ドライバ２００は、制御回路５００から制御信号としての垂直同期信号Ｖｓが入力される毎に、ｍ本の走査線への走査信号の印加を開始する。この際、走査ドライバ２００は、制御回路５００から制御信号としての水平制御信号Ｈｓを受ける毎に、１行分のＴＦＴをオンするための走査信号をゲートオフレベルＶｇｌからゲートオンレベルＶｇｈに切り替える。これにより、この１行分のＴＦＴに接続された信号線Ｓ（ｊ）を介して信号ドライバ３００からの階調信号（階調電圧）が画素電極に書き込まれる。ここで、垂直制御信号Ｖｓは、表示パネル１００の１画面分の表示を行うための期間である１垂直期間（１フィールド）毎に印加されるものである。また、水平制御信号Ｈｓは、表示パネル１００の１行分の表示画素に階調信号を書き込むための期間である１水平期間毎に印加されるものである。

階調電圧印加部としての機能を有する信号ドライバ３００は、表示パネル１００の信号線Ｓ（ｊ）に階調信号を印加する。この信号ドライバ３００は、図３に示すように、サンプリングメモリ１３０１、データラッチ部１３０２、Ｄ／Ａ変換回路（ＤＡＣ）１３０３、及び階調信号電圧生成回路１３０４を有している。

サンプリングメモリ１３０１は、制御回路５００からの水平同期信号Ｈｓを受けて、画像データＤを基準クロック信号ＣＬＫに同期して１副画素分ずつ順次記憶する。このため、サンプリングメモリ１３０１は、信号線Ｓ（ｊ）の数と同数（ｎ個。図３の例では４個）のデータ格納領域を備えている。ここで、画像データＤは、例えば８ビットのデジタルデータとして表される。

データラッチ部１３０２は、制御回路５００から水平同期信号Ｈｓを受けてサンプリングメモリ１３０１の各格納領域に記憶されている画像データＤを一斉に取り込み、取り込んだ画像データＤをＤ／Ａ変換回路１３０３に出力する。

Ｄ／Ａ変換回路１３０３は、データラッチ部１３０２から出力された画像データＤをデコードし、デコードした結果として示される階調に対応した階調信号を、階調信号電圧生成回路１３０４において生成される階調電圧の中から選択し、選択した階調信号を、対応する信号線Ｓ（ｊ）に出力する。このＤ／Ａ変換回路１３０３は、複数のＤＡＣ部１３０３ａ及び出力アンプ部１３０３ｂを有している。ＤＡＣ部１３０３ａは、画像データＤのデコード結果に応じて、階調信号電圧生成回路１３０４から供給される階調信号を選択する。出力アンプ部１３０３ｂは、対応するＤＡＣ部１３０３ａによって選択された階調信号Ｖｓｉｇを増幅して対応する信号線Ｓ（ｊ）に出力する。

信号線Ｓ（ｊ）に出力された階調信号は、走査ドライバ２００によってオン状態とされたＴＦＴを介して画素電極に印加される。これにより、階調信号Ｖｓｉｇの印加によって画素電極に発生する画素電極電圧Ｖｐｉｘと共通電極に印加された共通電圧ＶＣＯＭとの差の電圧ＶＬＣＤが、画素電極と共通電極との間に狭持された液晶層ＬＣに印加され、対応する副画素での画像表示が行われる。

階調信号電圧生成回路１３０４は、画像データＤが取り得る階調数（例えばＤが８ビットのデジタルデータとして表される場合には２５６）に対応した階調電圧を、例えば、所定の正電源電圧ＶＤＤＡ、負電源電圧ＶＳＳＡ（ＶＤＤＡ＞ＶＣＯＭ＞ＶＳＳＡ）をそれぞれ階調数に対応した複数の抵抗によって分割する抵抗分割方式によって生成する。

ここで、液晶は、直流電圧を長時間印加すると特性が劣化する性質を有している。したがって、液晶の長寿命化等のためには、液晶に印加される電圧の極性（画素電極電圧と共通電圧との大小関係）を交流的に変化させる必要がある。本実施形態における液晶表示装置は、ドット反転駆動を用いた交流駆動を行う。ドット反転駆動とは、１表示画素（１ドット）毎に液晶に印加される電圧の極性を反転させる駆動方式である。このようなドット反転駆動を行うために、本実施形態における階調信号電圧生成回路１３０４は、電圧レベルが共通電圧ＶＣＯＭよりも高い階調電圧Ｖ＋と電圧レベルが共通電圧ＶＣＯＭよりも低い階調電圧Ｖ−との２種の階調電圧を生成可能になされている。階調電圧Ｖ＋と階調電圧Ｖ−とは、それぞれが、画像データＤが取り得る階調数（例えばＤが８ビットのデジタルデータとして表される場合には２５６）に対応した電圧レベルを有している。このような構成において、階調信号電圧生成回路１３０４は、制御回路５００からの極性反転制御信号Ｐｏｌに応じて階調電圧Ｖ＋と階調電圧Ｖ−との何れかを選択してＤ／Ａ変換回路１３０３に供給する。階調信号電圧生成回路１３０４は、例えば、極性反転制御信号Ｐｏｌがハイレベル（Ｈ）の場合に階調電圧Ｖ＋を選択し、極性反転制御信号Ｐｏｌがローレベル（Ｌ）の場合に階調電圧Ｖ−を選択する。

図２における電源調整回路４００は、所定の電源から、走査ドライバ２００の電源電圧Ｖｇｌ、Ｖｇｈと、信号ドライバ３００の電源電圧ＶＳＳＡ、ＶＤＤＡと、共通電圧ＶＣＯＭとを生成し、生成した電圧を対応するブロックに供給する。ここで、電源調整回路４００は、共通電圧印加部としての機能も有し、電圧レベルが階調信号Ｖｓｉｇよりも高い共通電圧Ｖｃｏｍ＋と電圧レベルが階調信号Ｖｓｉｇよりも低い共通電圧Ｖｃｏｍ−との２種の共通電圧を生成可能になされており、制御回路５００からの極性反転制御信号Ｐｏｌに応じて共通電圧Ｖｃｏｍ＋と共通電圧Ｖｃｏｍ−との何れかを選択して対向基板１０２に形成された対向電極に供給する。電源調整回路４００は、例えば、極性反転制御信号Ｐｏｌがハイレベル（Ｈ）の場合に共通電圧Ｖｃｏｍ−を選択し、極性反転制御信号Ｐｏｌがローレベル（Ｌ）の場合に共通電圧Ｖｃｏｍ＋を選択する。

極性反転制御部としての機能を有する制御回路５００は、液晶表示装置１４を駆動するための各種の制御信号を液晶表示装置１４の各ブロックに供給する。

以下、上述した液晶表示装置における共通電圧ＶＣＯＭの調整方法について説明する。本実施形態においては、図４に示すようなテスト画像を表示させつつ、共通電圧ＶＣＯＭの大きさを調整する。図４に示すようなテスト画像を表示させるために、本実施形態では、黒レベルと白レベルの中間の階調を有する中間調１（第１の階調）に対応した階調電圧Ｖ１と、中間調１よりも十分暗い階調である中間調２（第２の階調）に対応した階調電圧Ｖ２とを用いたドット反転駆動によって表示を行う。この際、表示パネル１００の各行では、階調電圧Ｖ１と階調電圧Ｖ２とを１表示画素（３副画素）毎に交互に印加する。さらにこの際、表示パネル１００の２行毎及び１フィールド毎に、階調電圧Ｖ１と階調電圧Ｖ２との印加順を反転させる。

図４（ａ）は、奇数フィールドにおいて印加する階調信号を示している。ここで、図４（ａ）に示す符号「＋」は、階調電圧の極性が正極性（階調電圧＞共通電圧）であることを示し、図４（ａ）に示す符号「−」は、階調電圧の極性が負極性（階調電圧＜共通電圧）であることを示している。また、図４（ａ）に示す「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」は、各副画素が対応している色成分を示している。図４（ｂ）についても同様である。

例えば、図４（ａ）のＹｎラインにおいてＶ１、Ｖ２、Ｖ１、Ｖ２の順で１表示画素毎に階調信号を印加する場合、次のＹｎ＋１ラインでもＶ１、Ｖ２、Ｖ１、Ｖ２の順で１表示画素毎に階調信号を印加する。実際には、ドット反転駆動なので、ＹｎラインとＹｎ＋１では、大きさは同じで極性を反転させた階調信号を印加する。即ち、Ｙｎラインにおいて、Ｖ１＋、Ｖ１−、Ｖ１＋、Ｖ２−、Ｖ２＋、Ｖ２−、…の順で階調信号を印加する場合、Ｙｎ＋１ラインにおいては、Ｖ１−、Ｖ１＋、Ｖ１−、Ｖ２＋、Ｖ２−、Ｖ２＋、…の順で階調信号を印加する。なお、ＹｎラインにおいてＶ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ１の順で１表示画素毎に階調信号を印加するようにしても良い。この場合、次のＹｎ＋１ラインでもＶ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ１の順で１表示画素毎に階調信号を印加する。

さらに次のＹｎ＋２ラインでは、階調電圧Ｖ１と階調電圧Ｖ２の印加順をＹｎライン、Ｙｎ＋１ラインに対して反転させる。即ち、Ｙｎ＋２ラインでは、Ｖ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ１の順で１表示画素毎に階調電圧を印加する。Ｙｎ＋２ラインの極性はＹｎラインと同様となる。したがって、Ｙｎ＋２ラインにおいて、Ｖ２＋、Ｖ２−、Ｖ２＋、Ｖ１−、Ｖ１＋、Ｖ１−、…の順で階調電圧を印加する。また、次のＹｎ＋３ラインでは、Ｖ２−、Ｖ２＋、Ｖ２−、Ｖ１＋、Ｖ１−、Ｖ１＋、…の順で階調電圧を印加する。Ｙｎ＋４ライン以降については図示していないが、Ｙｎライン〜Ｙｎ＋３ラインの繰り返しである。

図４（ｂ）は、偶数フィールドにおいて印加する階調信号を示している。図４（ｂ）に示したように、偶数フィールドでは奇数フィールドに対して、各副画素に印加する階調電圧の極性を反転させるとともに、階調電圧Ｖ１と階調電圧Ｖ２の印加順も反転させる。

例えば、図４（ａ）のＹｎラインにおいてＶ１、Ｖ２、Ｖ１、Ｖ２の順で１表示画素毎に階調電圧を印加する場合、次のフィールドのＹｎラインではＶ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ１の順で１表示画素毎に階調電圧を印加する。即ち、奇数フィールドのＹｎラインにおいて、Ｖ１＋、Ｖ１−、Ｖ１＋、Ｖ２−、Ｖ２＋、Ｖ２−、…の順で階調電圧を印加する場合、偶数フィールドのＹｎラインにおいて、Ｖ２−、Ｖ２＋、Ｖ２−、Ｖ１＋、Ｖ１−、Ｖ１＋、…の順で階調電圧を印加する。他のラインも同様である。

図５は、図４に示すようにして階調信号を印加した場合の表示パネル１００の各行の表示画素の液晶層に印加される電圧を模式的に示した図である。なお、図５は、ノーマリーホワイトモードの液晶表示装置に対する例を示している。この場合、階調電圧Ｖ１＜階調電圧Ｖ２である。勿論、本実施形態の手法は、ノーマリーブラックモードの液晶表示装置に対しても適用可能である。

図５（ａ）は、奇数フィールドの印加電圧を示している。奇数フィールドのＹｎラインでは、図４（ａ）に示すように、Ｖ１＋、Ｖ１−、Ｖ１＋、Ｖ２−、Ｖ２＋、Ｖ２−、…の順で階調電圧を印加している。ここで、図５（ａ）に示す（中間調１＋）は、液晶層の印加電圧が階調電圧Ｖ１＋に対応して発生した電圧であることを示している。また、（中間調２＋）は階調電圧Ｖ２＋に対応した画素電極電圧の大きさを示している。また、（中間調１−）は、液晶層の印加電圧が階調信号Ｖ１−に対応して発生した電圧であることを示している。（中間調２−）は、液晶層の印加電圧が階調電圧Ｖ２−に対応して発生した電圧であることを示している。

ここで、各階調信号Ｖｓｉｇ（実際には階調信号Ｖｓｉｇによって画素電極に発生する画素電極電圧Ｖｐｉｘ）が、共通電圧ＶＣＯＭに与える影響を考える。ある１ラインに異なる階調電圧を印加した場合、正極性となる期間における印加される階調電圧の大きさと、負極性となる期間における印加される階調電圧の大きさとが、この１ラインにおいて釣り合わず、正か負かどちらかの極性に電位が偏ってしまう現象が生じる。このような電位の偏りがＶＣＯＭに影響し、正確なＶＣＯＭ調整が出来なくなることが報告されている。

上述したように、階調電圧Ｖ１＜階調電圧Ｖ２であるので、画素電極電圧Ｖｐｉｘが、共通電圧ＶＣＯＭに与える影響としては、階調電圧Ｖ１によって生じる画素電極電圧の影響よりも、階調電圧Ｖ２によって生じる画素電極電圧の影響のほうが支配的となる。この影響は、階調電圧Ｖ１と階調電圧Ｖ２との電位差が大きいほど大きくなる。

例えば、Ｙｎライン中において隣接する２つの表示画素で見た場合、液晶層の印加電圧が正極性（階調電圧＞共通電圧）となる期間中においては、図５（ａ）に示すように、階調電圧Ｖ２が１回（１副画素）だけ印加される。これに対し、液晶層の印加電圧が負極性（階調電圧＜共通電圧）となる期間中においては、階調電圧Ｖ２が２回（２副画素）だけ印加される。したがって、Ｙｎラインでは負極性の階調電圧Ｖ２−の影響が支配的となって、共通電圧ＶＣＯＭが負極性方向の作用を受ける。

Ｙｎ＋１ラインについても同様に考えると、Ｙｎ＋１ラインでは、液晶層の印加電圧が正極性となる期間中においては、図５（ａ）に示すように、階調電圧Ｖ２が２回（２副画素）だけ印加される。これに対し、液晶層の印加電圧が負極性となる期間中においては、階調電圧Ｖ２が１回（１副画素）だけ印加される。したがって、Ｙｎ＋１ラインでは正極性の階調電圧Ｖ２＋の影響が支配的となって、共通電圧ＶＣＯＭが正極性方向の作用を受ける。

さらに、Ｙｎ＋２ライン目では、図４（ａ）に示すように、Ｙｎラインに対して階調電圧の印加順が反転されており、Ｖ２＋、Ｖ２−、Ｖ２＋、Ｖ１−、Ｖ１＋、Ｖ１−、…の順で階調電圧を印加している。したがって、Ｙｎ＋２ラインでは、液晶層の印加電圧が正極性となる期間中においては、図５（ａ）に示すように、階調電圧Ｖ２が２回（２副画素）だけ印加される。これに対し、液晶層の印加電圧が負極性となる期間中においては、階調電圧Ｖ２が１回（１副画素）だけ印加される。この場合、Ｙｎ＋２ラインでは正極性の画素電極電圧の影響が支配的となって、共通電圧ＶＣＯＭが正極性方向の作用を受ける。

また、Ｙｎ＋３ラインについても同様に考えると、Ｙｎ＋３ラインでは、液晶層の印加電圧が正極性となる期間中においては、図５（ａ）に示すように、階調電圧Ｖ２が１回（１副画素）だけ印加される。これに対し、液晶層の印加電圧が負極性となる期間中においては、階調電圧Ｖ２が２回（２副画素）だけ印加される。したがって、Ｙｎ＋３ラインでは負極性の階調電圧Ｖ２−の影響が支配的となって、共通電圧ＶＣＯＭが正極性方向の作用を受ける。

図５（ｂ）は、偶数フィールドの印加電圧を示している。偶数フィールドについても奇数フィールドと同様にして画素電極電圧Ｖｐｉｘによる共通電圧ＶＣＯＭへの影響を考えると、Ｙｎラインでは、液晶層の印加電圧が正極性となる期間中においては、図５（ｂ）に示すように、階調電圧Ｖ２が１回（１副画素）だけ印加される。これに対し、液晶層の印加電圧が負極性となる期間中においては、階調電圧Ｖ２が２回（２副画素）だけ印加される。したがって、Ｙｎラインでは負極性の階調電圧Ｖ２−の影響が支配的となって、共通電圧ＶＣＯＭが負極性方向の作用を受ける。同様に、Ｙｎ＋１ラインでは共通電圧ＶＣＯＭが正極性方向の作用を受け、Ｙｎ＋２ラインでは共通電圧ＶＣＯＭが正極性方向の作用を受け、Ｙｎ＋３ラインでは共通電圧ＶＣＯＭが負極性方向の作用を受ける。

このように、本実施形態では、表示パネル１００の隣接２行間で、共通電圧ＶＣＯＭが逆極性方向の作用を受けるようになっている。このため、１フィールド内で見た場合には画素電極電圧Ｖｐｉｘによる共通電圧ＶＣＯＭへの影響を軽減することが可能である。

図４に示すような表示を行った場合、階調電圧Ｖ１が印加された表示画素は中間調１に対応したグレー表示がなされ、階調電圧Ｖ２が印加された表示画素は中間調２に対応したグレー表示がなされる。ここで、共通電圧ＶＣＯＭが適正な電位にある場合、人間の目には表示パネル１００の表示が、中間調１と中間調２の平均の階調からなる単一階調の表示に見える。これに対し、画素電極電圧の影響を受ける等して共通電圧ＶＣＯＭが適正な電位にない場合、人間の目には、表示パネル１００の表示が横縞の表示に見えるようになる。この理由を以下に説明する。

まず、説明を分かり易くするために、（中間調１＋）＋（中間調１−）＋（中間調１＋）＝Ｔ１、（中間調１−）＋（中間調１＋）＋（中間調１−）＝Ｔ２、（中間調２＋）＋（中間調２−）＋（中間調２＋）＝Ｔ３、（中間調２−）＋（中間調２＋）＋（中間調２−）＝Ｔ４、と定義する。このように定義した場合、各フィールドにおける各行の合計の画素電極電圧を以下のように表わすことが可能である。
１フィールド目
（Ｙｎラインの合計の画素電極電圧） ＝Ｔ１＋Ｔ４
（Ｙｎ＋１ラインの合計の画素電極電圧）＝Ｔ３＋Ｔ２
（Ｙｎ＋２ラインの合計の画素電極電圧）＝Ｔ２＋Ｔ３
（Ｙｎ＋３ラインの合計の画素電極電圧）＝Ｔ４＋Ｔ１
２フィールド目
（Ｙｎラインの合計の画素電極電圧） ＝Ｔ４＋Ｔ１
（Ｙｎ＋１ラインの合計の画素電極電圧）＝Ｔ２＋Ｔ３
（Ｙｎ＋２ラインの合計の画素電極電圧）＝Ｔ３＋Ｔ２
（Ｙｎ＋３ラインの合計の画素電極電圧）＝Ｔ１＋Ｔ４
この関係から、図４、図５に示すような表示を行った場合、各フィールドにおいてＹｎラインとＹｎ＋３ラインとに印加される画素電極電圧が平均的には等しくなり、各フィールドにおいてＹｎ＋１ラインとＹｎ＋２ラインとに印加される画素電極電圧が平均的には等しくなることが分かる。

ここで、１フィールド内で共通電圧ＶＣＯＭのバランスが取れておらずに、例えば、共通電圧ＶＣＯＭの電位が、適正な電位よりも低い電位になっていたとする。この場合、表示パネル１００の各行の表示画素の液晶層に印加される電圧は、図６に示すようになる。ここで、図６は、ＹｎラインとＹｎ＋１ラインのみ示しているが、上述したように、ＹｎラインとＹｎ＋３ラインの印加電圧は等しく、Ｙｎ＋１ラインとＹｎ＋２ラインの印加電圧は等しくなる。

共通電圧ＶＣＯＭが適正な電位よりも低い電位となっている場合、正極性における液晶層の印加電圧は適正な電位よりも大きくなり、負極性における液晶層の印加電圧は適正な電位よりも小さくなる。これによって表示パネル１００に表示される画像の見えが変化する。ここで、中間調１よりも中間調２のほうが暗い階調であるため、階調変化による画像の見えの影響は、中間調１の変化が与える影響よりも、中間調２の変化が与える影響のほうが大きくなる。

例えば、Ｙｎ（Ｙｎ＋３）ライン中において隣接する２つの表示画素で見た場合、図６（ａ）に示すように、正極性側では全体的に暗い表示がなされるように液晶層の印加電圧が変化し、負極性側では全体的に明るい表示がなされるように液晶層の印加電圧が変化する。ここで、Ｙｎ（Ｙｎ＋３）ラインでは、液晶層の印加電圧が正極性となる期間において階調電圧Ｖ２が１回印加されるのに対し、液晶層の印加電圧が負極性となる期間中において階調電圧Ｖ２が２回印加される。したがって、見えを暗くする影響よりも、見えを明るくする影響のほうが大きく、人間の目には、Ｙｎ（Ｙｎ＋３）ラインの表示が、平均的には、共通電圧ＶＣＯＭが適正な場合の階調（中間調１と中間調２の平均の階調）よりも明るくなったように見える。

一方、Ｙｎ＋１（Ｙｎ＋２）ライン中において隣接する２つの表示画素で見た場合も、図６（ｂ）に示すように、正極性側では全体的に暗い表示がなされるように液晶層の印加電圧が変化し、負極性側では全体的に明るい表示がなされるように液晶層の印加電圧が変化する。ここで、Ｙｎ＋１（Ｙｎ＋２）ラインでは、液晶層の印加電圧が正極性となる期間において階調電圧Ｖ２が２回印加されるのに対し、液晶層の印加電圧が負極性となる期間中において階調電圧Ｖ２が１回印加される。したがって、見えを明るくする影響よりも、見えを暗くする影響のほうが大きく、人間の目には、Ｙｎ＋１（Ｙｎ＋２）ラインの表示が、平均的には、共通電圧ＶＣＯＭが適正な場合の階調（中間調１と中間調２の平均の階調）よりも暗くなったように見える。

以上説明したように、本実施形態では、異なる階調に対応した階調電圧Ｖ１と階調電圧Ｖ２とを表示パネル１００の水平方向に沿った表示画素毎に交互に印加してドット反転駆動を行うとともに、表示パネル１００の２行毎及び１フィールド毎に、階調電圧Ｖ１と階調電圧Ｖ２との印加順を反転させるようにしている。このような表示を行うことにより、共通電圧ＶＣＯＭが適正な電位よりも低い電位の場合には、ＹｎラインとＹｎラインについては各フィールドにおいて適正な階調よりも明るく見え、Ｙｎ＋１ラインとＹｎ＋２ラインについては各フィールドにおいて適正な階調よりも暗く見える。なお、共通電圧ＶＣＯＭが適正な電位よりも高い電位の場合については図示していないが、ＹｎラインとＹｎラインについては適正な階調よりも暗く見え、Ｙｎ＋１ラインとＹｎ＋２ラインについては適正な階調よりも明るく見える。このように、本実施形態では、ドット反転駆動の液晶表示装置において共通電圧の調整を行う場合に、共通電圧ＶＣＯＭの変化を、フリッカではなく、縞模様として視認可能である。この縞模様が無くなるように共通電圧ＶＣＯＭを調整することで、共通電圧ＶＣＯＭを最適値にすることが可能である。このように、本実施形態では、ある特定の階調におけるバランスを取るのではなく、ある範囲を持つ２つの階調を用いて共通電圧ＶＣＯＭのバランスを取ることができるので、共通電圧を簡易に最適値に近づけることが可能である。

次に、階調電圧Ｖ１と階調電圧Ｖ２との設定手法について説明する。本実施形態は、異なる２種の階調（中間調１、中間調２）を有する画像を表示パネル１００に表示させて共通電圧ＶＣＯＭの調整を行うものである。共通電圧ＶＣＯＭのバランスが取れていない場合には、適正値からの共通電圧ＶＣＯＭのずれが横縞の表示となって現れるが、この横縞の表示は中間調１と中間調２の階調差が大きいほど視認し易くなる。一方、上述したように、階調電圧Ｖ１と階調電圧Ｖ２とが共通電圧ＶＣＯＭに与える影響は、階調電圧Ｖ１と階調電圧Ｖ２との電位差が大きいほど大きくなる。このため、階調電圧Ｖ１と階調電圧Ｖ２との電位差については小さくしつつ、中間調１と中間調２との階調差については大きくなるように階調電圧Ｖ１と階調電圧Ｖ２とを設定することが望ましい。

一般に、液晶層の印加電圧と光透過率との関係は、図７（ａ）に示すような光透過率特性曲線で表わされることが知られている。ここで、階調差は、液晶層の光透過率差に対応している。したがって、上述したような、電位差が小さくなり、かつ、階調差が大きくなるという条件を、階調電圧Ｖ１、Ｖ２が満足するためには、図７（ａ）に示す光透過率特性の傾きが大きくなっている部分から階調電圧Ｖ１、Ｖ２を選択すれば良い。さらに、人の目の特性を考慮すると、３０％〜５０％の光透過率に対応した階調の範囲内で階調電圧Ｖ１、Ｖ２を選択することがより望ましい。

図７（ｂ）は、図７（ａ）の光透過率特性曲線の傾き特性を示す曲線（傾き曲線）を示している。図７（ｂ）に示す傾き曲線は、例えば図７（ａ）の光透過率特性曲線を微分することにより得られる。階調電圧Ｖ１、Ｖ２としては、例えば図７（ｂ）に示す傾き曲線の半値幅内に収まる印加電圧に対応した階調電圧を用いる。この場合、階調電圧Ｖ１、Ｖ２としては、傾き曲線において、最大の傾きを与える印加電圧（第３の電圧）Ａよりも大きい印加電圧と、当該印加電圧Ａよりも小さい印加電圧との２種の印加電圧に対応した階調電圧を用いることが望ましい。さらに、階調電圧Ｖ１、Ｖ２として、印加電圧Ａに対して対称となる２種の印加電圧に対応した階調電圧を用いることがより望ましい。換言すれば、当該２種の印加電圧のうち一方の印加電圧と印加電圧Ａとの差が、他方の印加電圧と印加電圧Ａとの差と等しくなるような、２種の印加電圧に対応した階調電圧を用いることが望ましい。このようにすることで、階調電圧Ｖ１と階調電圧Ｖ２との電位差を小さくし、かつ、中間調１と中間調２との階調差を大きくすることが可能である。これにより、階調信号の印加の影響による共通電圧ＶＣＯＭの電位変動を抑制して、共通電圧をより精度良く調整することが可能である。

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

１００…表示パネル、１０１…画素基板、１０２…対向基板、１０３…シール材、１０４…バックライト、２００…走査ドライバ、３００…信号ドライバ、４００…電源調整回路、５００…制御回路

Claims (11)

1. 画素電極と、前記画素電極と対向するように配置された対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に介在された液晶層と、を有する複数の表示画素が行及び列方向に沿って２次元状に配置された表示部に対して、行方向に互いに隣接する前記各表示画素及び列方向に互いに隣接する前記各表示画素に、互いに異なる極性に設定された階調電圧を印加し、
   前記対向電極に共通電圧を印加し、
   前記階調電圧の印加においては、
   前記表示部の各行の互いに隣接する３個の表示画素毎に、前記階調電圧を、第１の階調電圧と、電圧値の絶対値が前記第１の階調電圧と異なる第２の階調電圧と、に交互に設定し、前記表示部の２行毎及び所定期間毎に、前記各表示画素に対する前記第１の階調電圧と前記第２の階調電圧の印加順を反転させ、
   前記第１の階調電圧と前記第２の階調電圧との印加によって前記表示部に、奇数行の輝度と偶数行の輝度とが互いに異なる横縞が表示されるときに、前記奇数行の輝度と前記偶数行の輝度との差が減って、前記表示部に表示されている前記横縞が無くなる方向に前記対向電極に印加する前記共通電圧の電位を調整し、
   前記第１の階調電圧及び前記第２の階調電圧を、前記液晶層の光透過率特性曲線の傾きを示す傾き曲線の半値幅の範囲内の、互いに異なる第１の電圧と第２の電圧とに対応した階調電圧に設定することを特徴とする共通電圧調整方法。
2. 前記第１の階調電圧は前記傾き曲線において前記傾きが最大となる第３の電圧よりも小さく、前記第２の階調電圧は前記傾き曲線において前記傾きが最大となる第３の電圧よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の共通電圧調整方法。
3. 前記第１の電圧と前記第２の電圧とは、前記傾き曲線において前記傾きが最大となる第３の電圧に対して対称関係にあることを特徴とする請求項２に記載の共通電圧調整方法。
4. １つの前記表示画素は、各々が異なる色成分に対応した複数の前記画素電極を有していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の共通電圧調整方法。
5. 前記所定期間は、１垂直期間であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の共通電圧調整方法。
6. 前記画素電極にはスイッチング素子である薄膜トランジスタが接続されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の共通電圧調整方法。
7. 画素電極と、前記画素電極と対向するように配置された対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に介在された液晶層と、を有する複数の表示画素が行及び列方向に沿って２次元状に配置された表示部と、
   前記画素電極に、画像データが示す階調に対応した階調電圧を印加する階調電圧印加部と、
   前記対向電極に、共通電圧を印加する共通電圧印加部と、
   前記各画素電極に印加される階調電圧の極性と、前記共通電圧に印加される共通電圧の極性とを反転させる極性反転制御部と、
   を具備し、
   前記階調電圧印加部及び前記極性反転制御部は、
   行方向に互いに隣接する前記各表示画素及び列方向に互いに隣接する前記各表示画素に印加する前記階調電圧を、互いに異なる極性に設定し、
   前記表示部の各行の互いに隣接する３個の表示画素毎に印加する前記階調電圧を、第１の階調電圧と、電圧値の絶対値が前記第１の階調電圧と異なる第２の階調電圧と、に交互に設定し、前記表示部の２行毎及び所定期間毎に、前記各表示画素に対する前記第１の階調電圧と前記第２の階調電圧の印加順を反転させ、
   前記共通電圧の調整は、前記階調電圧印加部及び前記極性反転制御部による前記表示部の前記各表示画素に対する前記第１の階調電圧及び前記第２の階調電圧の印加に応じて、前記表示部に、前記表示部の奇数行の輝度と偶数行の輝度とが互いに異なる横縞が表示されるときに、前記奇数行の輝度と前記偶数行の輝度との差が減って、前記表示部に表示されている前記横縞が無くなる方向に、前記共通電圧の電位を調整するように行われ、
   前記第１の階調電圧及び前記第２の階調電圧が、前記液晶層の光透過率特性曲線の傾きを示す傾き曲線の半値幅の範囲内の互いに異なる第１の電圧と第２の電圧に対応した階調電圧に設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
8. 前記第１の階調電圧は前記傾き曲線において前記傾きが最大となる第３の電圧よりも小さく、前記第２の階調電圧は前記傾き曲線において前記傾きが最大となる第３の電圧よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記第１の電圧と前記第２の電圧とは、前記傾き曲線において前記傾きが最大となる第３の電圧に対して対称関係にあることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. １つの前記表示画素は、各々が異なる色成分に対応した複数の前記画素電極を有していることを特徴とする請求項７乃至９の何れか１項に記載の液晶表示装置。
11. 前記所定期間は、１垂直期間であることを特徴とする請求項７乃至１０の何れか１項に記載の液晶表示装置。

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