专利名称：液晶显示装置及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示装置及其驱动方法。
背景技术：
以往，使用TN模式的液晶显示装置，但是普遍使用视角特性比TN模式更好的VA模式或IPS模式的液晶显示装置。近年来，在TV和监视器上使用对视角特性进一步改善的MVA模式或S-IPS模式的液晶显示装置。
VA模式与IPS模式相比，由于黑显示成分高，所以具有能够实现高对比度显示的优点。但是，也具有γ特性的视角依存性比IPS模式大这样的缺点。
因此，在专利文献1中，提出了一种通过将各像素分割成多个副像素并对各副像素供给不同的电压而使γ特性的视角依存性平均化的方法。在上述专利文献1中记载的液晶显示装置具有对像素所具有的多个副像素分别独立地供给显示信号电压的结构。即，在像素具有两个副像素(第1副像素和第2副像素)的情况下，需要与向第1副像素供给显示信号电压的源极总线独立地设置向第2副像素供给显示信号电压的源极总线。因此，当将像素一分为二时，源极总线和源极驱动电路的数量变成2倍。此外，对每一个应显示的数据预先确定各2个向第1副像素和第2副像素供给的相互不同的显示信号电压，并将其存储在查询表中。
与此相对，在专利文献2或专利文献3中记载了一种具有多个副像素的液晶显示装置，该多个副像素相对所供给的至少1个显示信号电压具有相互不同的亮度。在该液晶显示装置中，因为从公共的源极总线向第1副像素和第2副像素供给公共的显示信号电压，所以具有不需要使源极总线和源极驱动电路的数量根据分割数量增加的优点。
专利文献1日本特开2003-295160号公报专利文献2日本特开2004-62146号公报专利文献3日本特开2004-78157号公报专利文献4日本特开平6-332009号公报但是，本发明人试制了在专利文献2和专利文献3中记载的液晶显示装置并对其进行了评估，从而得知，有时不能获得足够的可靠性，该可靠性的下降是因为对液晶层施加DC电压的缘故。
一般地，液晶显示装置为了防止对液晶层施加DC电压，不管是什么显示模式都是交流驱动。即，通过每经过一定时间使在液晶层上生成的电场的方向反转来进行驱动，使得在时间上平均后就不存在一定方向的电场(DC电压)。对有源矩阵型液晶显示装置的各像素的液晶层施加的电压相当于向对置电极供给的公共电压(Vcom)与向像素电极供给的显示信号电压的差，因此，在交流驱动中，就变成每经过一定时间使在以向对置电极供给的公共电压为基准时的显示信号电压的极性反转。使显示信号电压的极性反转的周期例如是1个垂直扫描期间(典型的是输入图像信号1帧的期间)。
在使用晶体管的有源矩阵型液晶显示装置中，在晶体管刚刚变成非导通状态之后，因栅极和漏极之间的寄生电容(Cgd)等的影响而导致的称之为“引线电压(漏极引线电压)”的电压施加在液晶层。引线电压依存于液晶电容(由副像素电极/液晶层/对置电极构成的电容，像素电容由液晶电容和辅助电容构成)的大小，液晶电容依存于电压。因此，为了防止因引线电压而产生DC电压，以对每一个应显示的数据(图像数据、输入图像信号)将引线电压抵消的方式设定显示信号电压。
但是，在像上述专利文献2或专利文献3记载那样的、具有多个相对所供给的1个显示信号电压而变为相互不同的亮度的副像素的液晶显示装置中，由于不能对每一个副像素上供给的施加电压进行调节，所以不能防止因引线电压引起的DC的发生，从而不能获得足够的可靠性。
发明内容
本发明是为解决上述问题而提出的，其主要目的在于提高具有像素分割结构的液晶显示装置的可靠性。
本发明的液晶显示装置的特征在于具有液晶显示面板，该液晶显示面板具有液晶层、对所述液晶层施加电压的多个电极、和亮度根据经由晶体管供给的显示信号电压而变化的像素，所述像素具有相对所供给的至少1个显示信号电压呈现第1亮度的第1副像素和呈现与所述第1亮度不同的第2亮度的第2副像素；源极驱动电路，向与所述晶体管的源极相连接的源极总线供给显示信号电压；栅极驱动电路，向与所述晶体管的栅极相连接的栅极总线供给扫描信号电压；亮度切换电路结构，在所述第1亮度比所述第2亮度高的第1模式和所述第1亮度比所述第2亮度低的第2模式之间进行模式切换。
此外，这里使用的“第1亮度”和“第2亮度”不是指固定的亮度电平，是为了特定各副像素而使用的。即，在某显示状态(某帧)下，将以第1亮度显示的副像素作为第1副像素(例如，后述的SP1)，将以和第1亮度不同的第2亮度显示的副像素作为第2副像素(例如，SP2)。也可以将亮度不同的2个副像素中的任一个作为第1副像素。这样确定的第1副像素和第2副像素可以在第1亮度比第2亮度高(第1副像素比第2副像素亮)的第1模式和第1亮度比第2亮度低(第1副像素比第2副像素暗)的第2模式之间进行切换。
所述模式切换可以通过随机选择所述第1模式和所述第2模式来进行，也可以通过强制地从所述第1模式切换到所述第2模式、或者从所述第2模式切换到所述第1模式来进行。此外，亮度切换电路结构可以通过附加设置用于亮度切换的亮度切换电路来构成，也可以利用现有的电路(例如，源极驱动电路、辅助电容电压发生电路)以及/或者它们的组合来构成。
在一个实施方式中，所述第1副像素和所述第2副像素分别还具有液晶电容，由对置电极和隔着所述液晶层与所述对置电极相对的副像素电极形成；辅助电容，由与所述副像素电极电连接的辅助电容电极、绝缘层、隔着所述绝缘层与所述辅助电容电极相对的辅助电容对置电极形成；辅助电容对置电压发生电路，产生向所述辅助电容对置电极供给的电压，所述对置电极相对所述第1副像素和所述第2副像素是公共的单一电极，所述辅助电容对置电极对每个所述第1副像素和所述第2副像素在电气上独立，具有与所述第1副像素和所述第2副像素分别对应设置的2个开关元件，所述2个开关元件利用向公共的栅极总线供给的扫描信号电压进行通/断控制，在所述2个开关元件处于导通状态时，从公共的源极总线向所述第1副像素和所述第2副像素各自具有的所述副像素电极和所述辅助电容电极供给显示信号电压，在所述2个开关元件变成截止状态后，所述第1副像素和所述第2副像素各自的所述辅助电容对置电极的电压发生变化，由该变化的方向和变化的大小规定的变化量在所述第1副像素和所述第2副像素中不同，因此，所述第1亮度和所述第2亮度不同。
在一个实施方式中，所述亮度切换电路结构具有使对所述第1副像素和所述第2副像素各自的所述辅助电容对置电极施加的电压的相位反相的电路。
在一个实施方式中，所述亮度切换电路结构具有使分别对所述第1副像素和所述第2副像素供给的显示信号电压的相位反相的电路。
在一个实施方式中，所述亮度切换电路结构相隔输入图像信号的2帧以上的时间间隔进行所述模式切换。
在一个实施方式中，所述亮度切换电路结构还具有对所述模式切换后的经过时间进行计数的电路，每经过规定的时间，就进行所述模式切换。
在一个实施方式中，还具有对所述第1模式的动作时间和所述第2模式的动作时间进行累计的电路，所述亮度切换电路结构在所述第1模式的累计动作时间和所述第2模式的累计动作时间之差超过规定值时，进行所述模式切换。
在一个实施方式中，所述亮度切换电路结构在所述第1亮度和所述第2亮度之差超过规定值时，进行所述模式切换。
在一个实施方式中，还具有求取整个画面的平均亮度的电路，所述亮度切换电路结构在所述平均亮度的值处在规定范围之内时，进行所述模式切换。
在一个实施方式中，所述规定范围相当于所述第1亮度和所述第2亮度之差/所述第1亮度和所述第2亮度的平均亮度值是最大值的90％以下的灰度。
在一个实施方式中，所述亮度切换电路结构根据操作者规定的操作来进行所述模式切换。
在一个实施方式中，所述亮度切换电路结构在输入图像信号中产生规定的变化时进行所述模式切换。
在一个实施方式中，所述亮度切换电路结构还具有在满足规定的条件时产生亮度切换信号的亮度切换信号发生电路，所述亮度切换电路结构根据所述亮度切换信号进行所述模式切换。
在一个实施方式中，所述亮度切换信号发生电路具有根据不同的条件分别产生触发信号的多个触发信号发生电路、和基于从所述多个触发信号发生电路输出的所述多个触发信号产生所述亮度切换信号的信号发生电路。
在一个实施方式中，所述第1副像素和所述第2副像素的面积大致相等。
在一个实施方式中，所述像素还具有第3副像素。所述第3副像素的亮度可以和第1副像素或第2副像素相同，也可以不同。
本发明的另一液晶显示装置的特征在于具有液晶显示面板，该液晶显示面板具有液晶层、对所述液晶层施加电压的多个电极、和亮度根据经由晶体管供给的显示信号电压而变化的像素，所述像素具有多个副像素，该多个副像素包括相对所供给的至少1个显示信号电压以相互不同的亮度进行显示的2个副像素；源极驱动电路，向与所述晶体管的源极相连接的源极总线供给显示信号电压；栅极驱动电路，向与所述晶体管的栅极相连接的栅极总线供给扫描信号电压；亮度切换电路结构，在所述多个副像素中亮度最高的副像素在像素内的位置相互不同的多个模式之间进行模式切换。
在一个实施方式中，所述多个副像素分别还具有液晶电容，由对置电极和隔着所述液晶层与所述对置电极相对的副像素电极形成；辅助电容，由与所述副像素电极电连接的辅助电容电极、绝缘层、隔着所述绝缘层与所述辅助电容电极相对的辅助电容对置电极形成；辅助电容对置电压发生电路，产生向所述辅助电容对置电极供给的电压，所述对置电极相对所述多个副像素是公共的单一电极，所述辅助电容对置电极对每个所述多个副像素在电气上独立，具有与所述多个副像素分别对应设置的多个开关元件，所述多个开关元件利用向公共的栅极总线供给的扫描信号电压进行通/断控制，在所述多个开关元件处于导通状态时，从公共的源极总线向所述多个副像素各自具有的所述副像素电极和所述辅助电容电极供给显示信号电压，在所述多个开关元件变成截止状态后，所述多个副像素各自的所述辅助电容对置电极的电压发生变化，由该变化的方向和变化的大小规定的变化量在所述两个副像素中不同，因此，所述两个副像素的亮度相互不同。
在一个实施方式中，在所述多个副像素中，最高亮度的副像素和最低亮度的副像素的面积相互大致相等。
在一个实施方式中，所述多个副像素各自的面积大致相等。
本发明的液晶显示装置的驱动方法是一种液晶显示面板的驱动方法，该液晶显示面板具有液晶层、对所述液晶层施加电压的多个电极、和亮度根据经由晶体管供给的显示信号电压而变化的像素，所述像素具有相对所供给的至少1个显示信号电压呈现第1亮度的第1副像素和呈现与所述第1亮度不同的第2亮度的第2副像素，其特征在于包括在所述第1亮度比所述第2亮度高的第1模式和所述第1亮度比所述第2亮度低的第2模式之间进行模式切换的工序。
本发明的另一个液晶显示装置的驱动方法是一种液晶显示面板的驱动方法，该液晶显示面板具有液晶层、对所述液晶层施加电压的多个电极、和亮度根据经由晶体管供给的显示信号电压而变化的像素，所述像素具有多个副像素，该多个副像素包括相对所供给的至少1个显示信号电压以相互不同的亮度进行显示的2个副像素，其特征在于包含在所述多个副像素中亮度最高的副像素在像素内的位置相互不同的多个模式之间进行模式切换的工序。
最好相隔输入图像信号的2帧以上的时间间隔进行所述模式切换。
在一个实施方式中，所述模式切换通过随机选择所述第1模式和所述第2模式来进行。
在一个实施方式中，所述模式切换通过强制地从所述第1模式切换到所述第2模式、或者从所述第2模式切换到所述第1模式来进行。
在本发明的液晶显示装置中，其像素具有亮度相互不同的2个副像素(明副像素和暗副像素)，由此来改善γ特性的视角依存性。像素分割方法有各种各样的方法，但是，若采用例如专利文献2或3记载的方法，则可以利用较简单的结构来得到相对所供给的至少1个显示信号电压呈现互不相同的亮度的2个副像素。进而，由于进行使2个副像素的亮度关系相反的模式切换，所以在副像素产生的DC电压被平均化。因此，通过调整向副像素电极供给的显示信号电压(和对置电压)，从而可以使在副像素产生的DC电压由平均化而几乎变为零，提高液晶显示装置的可靠性。
改变副像素间的亮度关系的模式切换动作是用于对在副像素产生的DC电压进行平均，典型地，切换动作的间隔可以设定为从几十分钟至几小时以上，但无论怎样短，也应设定为2个垂直扫描期间以上，最好设定得比液晶的响应时间长。这里，所谓响应时间是指从向像素的液晶层供给规定的电压开始到达到与该像素被供给的电压对应的亮度为止的时间，典型的是从几毫秒到几十毫秒。
此外，虽然专利文献1也记载了最好切换亮度不同的副像素的内容，但这是为了防止闪烁。根据人的视觉对时间的分辨力，必需要以足够快的速度进行切换，正像专利文献1记载的那样，最好在1帧期间内进行切换，若以2帧以上的间隔进行切换，则得不到防止闪烁的效果。
图1(a)是表示本发明实施方式的液晶显示装置所具有的像素分割结构的示意图，(b)是表示通常的像素的示意图。
图2是示意性地表示本发明实施方式的液晶显示装置所具有的像素的电气结构的图。
图3是用于说明在像素分割结构中对副像素的液晶层施加DC成分的现象的图。
图4是表示在具有像素分割结构的现有的液晶显示装置中的显示状态(动作状态)的图。
图5是表示在本发明实施方式的液晶显示装置中的显示状态(动作状态)的图。
图6是用于说明在本发明实施方式的液晶显示装置中减小对副像素的液晶层施加的DC成分的原理的图，是表示各副像素的漏极电压电平和对置电极的电压电平的图。
图7是用于说明在本发明另一个实施方式的液晶显示装置中减小对副像素的液晶层施加的DC成分的原理的图，是表示各副像素的漏极电压电平和对置电极的电压电平的图。
图8是表示本发明实施方式的MVA模式液晶显示装置中的副像素之间的亮度差的灰度依存性的曲线图。
图9是表示本发明实施方式的MVA模式液晶显示装置中的副像素之间的漏极引线电压Vd的差的灰度依存性的图。
图10是表示本发明实施方式的MVA模式液晶显示装置中的、各显示灰度中的明副像素和暗副像素的亮度差的到达率相对明暗模式切换周期的变化的曲线图。
图11是表示本发明实施方式的MVA模式液晶显示装置中的、用平均亮度除副像素间的亮度差得到的值(F值)的灰度依存性的曲线图。
图12是表示本发明实施方式的液晶显示装置的电路结构的示意图。
图13是表示作为图12所示的液晶显示装置的亮度切换电路60而良好地被使用的亮度切换电路60A的结构的示意图。
图14是表示本发明另一个实施方式的液晶显示装置的电路结构的示意图。
图15A是表示作为图14所示的液晶显示装置的亮度切换电路60而良好地被使用的亮度切换电路60B的结构的示意图。
图15B是表示包括图14所示的液晶显示装置的亮度切换电路60的功能的CS信号发生电路50A的结构的示意图。
图15C是表示用于对图15B所示的CS信号发生电路50A的动作进行说明的各信号的电压波形的图。
图16是表示在本发明实施方式1的液晶显示装置中的显示状态(动作状态)的图。
图17是表示本发明实施方式1的液晶显示装置的等效电路的图。
图18是表示驱动图17所示的液晶显示装置的各信号的电压波形和定时的图(图形A)。
图19是表示驱动图17所示的液晶显示装置的各信号的电压波形和定时的图(图形B)。
图20是表示驱动本发明实施方式2的液晶显示装置的各信号的电压波形和定时的图(图形A)。
图21是表示驱动本发明实施方式2的液晶显示装置的各信号的电压波形和定时的图(图形B)。
图22是表示本发明实施方式3的液晶显示装置的像素分割结构的示意图。
图23是表示本发明实施方式3的液晶显示装置的等效电路的图。
图24是表示在本发明实施方式3的液晶显示装置中使用的亮度切换电路60C的结构的示意图。
图25是表示在本发明实施方式3的液晶显示装置中的显示状态(动作状态)的图。
图26是表示在本发明实施方式3的液晶显示装置中的各副像素的漏极电压电平和对置电极的电压电平的图。
图27是表示在本发明实施方式3的另一个液晶显示装置中的各副像素的漏极电压电平和对置电极的电压电平的图。
符号的说明10 液晶显示面板20 显示控制部30 栅极驱动电路40 源极驱动电路50 辅助电容对置电压发生电路(CS信号发生电路)60、60A、60B、60C 亮度切换电路具体实施方式
下面，参照
本发明实施方式的液晶显示装置及其驱动方法。这里，例示将像素分割为两个副像素的结构来说明本发明的实施方式，但本发明不限于此，分割数(各像素的副像素的个数)也可以是3个以上。
本发明实施方式的液晶显示装置如在图1(a)示意性地表示那样具有像素分割结构。即，图1(b)所示的1个像素P分割成两个副像素SP1和SP2，向各副像素SP1和SP2供给不同的电压。通过使向副像素SP1和SP2供给的电压不同并使各副像素具有不同的γ特性，来改善γ特性的视角依存性。
为了设置能够供给相互不同的电压的两个副像素，而可以简单地使像素数量增加到两倍，但是，由于这样成本变高，所以提出了各种方案，而在本实施方式中，采用在专利文献2中记载的结构。与此相对，如在专利文献4中记载那样，设置与1个副像素的液晶电容串联连接的附加电容，在副像素之间由电容进行分压，若采用在这些电压中使施加在一个液晶电容上的电压降低的结构，则两个副像素之间的亮度关系固定，而不能够使亮度关系颠倒。
图2是表示本发明实施方式的液晶显示装置所具有的像素的电气结构的示意图。
如图2所示，像素P分割成副像素SP1和副像素SP2。在构成副像素SP1和SP2的副像素电极11a和11b上分别连接有对应的TFT14a、TFT14b和辅助电容CS1、CS2。TFT14a和TFT14b的栅电极与公共栅极总线(扫描线)12连接。TFT14a和TFT14b的源电极与公共(同一)源极总线(信号线)13连接。辅助电容CS1、CS2分别与对应的CS总线(辅助电容布线)15a和CS总线15b连接。辅助电容CS1、CS2分别由与副像素电极11a、11b电连接的辅助电容电极、与CS总线15a、15b电连接的辅助电容对置电极和在它们之间设置的绝缘层(未图示，例如栅极绝缘膜)形成。辅助电容CS1、CS2的辅助电容对置电极相互独立，可以分别从CS总线15a和15b供给相互不同的辅助电容对置电压(又称作“CS信号”)。
从公共的源极总线13向副像素电极11a和副像素电极11b供给显示信号电压，在TFT14a和TFT14b为截止状态后，通过使辅助电容CS1和CS2的辅助电容对置电极的电压(即，从CS总线15a或CS总线15b所供给的电压)的变化量(由变化的方向和大小规定)不同，从而可以得到施加在各副像素SP1和SP2的液晶电容上的有效电压不同的状态、即亮度不同的状态。若采用该结构，因为能够从1根源极总线13向两个副像素SP1和SP2供给显示信号电压，所以不必增加源极总线的数量和源极驱动器的数量就可以使副像素SP1和SP2的亮度互不相同。例如，对于所供给的某个显示信号电压，副像素SP1以比副像素SP2高的亮度进行显示。这里，副像素SP1不必对所有的显示信号电压(灰度显示信号)都以比副像素SP2高的亮度进行显示，只要对至少1个中间色调的显示信号电压以高亮度显示即可。典型地，在除了黑(最低灰度)和白(最高灰度)的所有的中间色调中，副像素SP1都以比副像素SP2高的亮度进行显示。
但是，若采用这样的像素分割结构，会产生如下问题由于不能对每一个副像素单独调整显示信号电压，所以对于多个副像素不能够取消各自的引线电压Vd，而施加有DC电压。
在此，稍微详细地说明该现象。
引线电压Vd为如下面的(1)式所示。这里，VgH和VgL分别是TFT的栅极导通和栅极截止时的电压，Cgd是在TFT的栅极和漏极之间产生的寄生电容，Clc(V)是液晶电容的静电电容(电容值)，Ccs是辅助电容的静电电容(电容值)。此外，液晶电容的静电电容Clc依存于对液晶层施加的电压的大小。这是因为具有介电常数各向异性的液晶分子的取向随电压而变化，液晶电容的静电电容因所显示的亮度而不同。
Vd＝(VgH-VgL)×Cgd/(Clc(V)+Cgd+Ccs)…(1)由式(1)可知，引线电压Vd依存于液晶电容的静电电容、即依存于所显示的亮度(灰度)。
由于Vd因灰度而不同，所以漏极电压的DC电平(交流驱动时的副像素电极的电位的中心值，也称作漏极电压的有效电平)也因灰度而不同。因此，当对置电压的电平对所有的灰度一定时，产生对液晶层施加DC成分的灰度。为了防止这一现象，以往，按照灰度来设定显示信号电压(源极电压或漏极电压)的中心值(各灰度下交流驱动时的副像素电极电位的中心值)，以便补偿该灰度的Vd，从而使漏极电压的DC电平和对置电压大致一致，而不对液晶层施加DC成分。
但是，若采用在专利文献2或专利文献3中记载的像素分割技术，则如图3所示，因Vd在副像素SP1(这里是明副像素)和副像素SP2(这里是暗副像素)不同，而当使副像素SP1的漏极电压的DC电平和对置电压一致时，则副像素SP2的漏极电压的DC电平与对置电压不一致，对副像素SP2的液晶层施加DC成分。
此外，在上述像素分割技术中，副像素间的亮度顺序是按预先决定的顺序固定，例如，如图4所示，副像素SP1以明副像素、副像素SP2以暗副像素的模式(以下称作图形A)，只要使液晶显示装置工作，则在整个显示期间始终维持该模式，所以对至少1个副像素的液晶层(和取向膜)施加DC成分，而产生极化。其结果是，在液晶显示装置的可靠性上产生问题。
此外，在图4所示的例子中，为了使画面的闪烁不定(flicker)难以看出，而呈方格花纹状排列副像素SP1和SP2，使得明副像素SP1彼此之间和暗副像素SP2彼此之间在行方向上和列方向上不相邻。
本发明实施方式的液晶显示装置通过在像素被分割的液晶显示装置中变换明副像素和暗副像素，从而可以抑制或防止继续对各副像素的液晶层施加DC成分。
在本发明实施方式的液晶显示装置中，如图5所示，通过切换模式1和模式2，从而降低对副像素SP1或SP2的液晶层施加的DC成分，其中，模式1是以副像素SP1是明副像素、副像素SP2是暗副像素的图形A进行显示的模式；模式2是以副像素SP1是暗副像素、副像素SP2是明副像素的图形B进行显示的模式。即，一个是副像素SP1(第1亮度)进行明显示、副像素SP2(第2亮度)进行暗(第2亮度＜第1亮度)显示的图形A，一个是副像素SP1(第1亮度)进行暗显示、副像素SP2(第2亮度)进行明(第2亮度＞第1亮度)显示的图形B，通过使副像素SP1和副像素SP2之间的亮度关系颠倒而降低DC成分。即，本发明实施方式的液晶显示装置结构中具有亮度切换电路，该亮度切换电路进行第1亮度比第2亮度高的第1模式和第1亮度比第2亮度低的第2模式之间的模式切换。
图形A和图形B中的各副像素的漏极电压的DC电平和对置电压(又称作“对置电平”)表示在图6。在图6中表示使明副像素的漏极电压的DC电平和对置电压一致的情况。
如图6所示，在图形A中，由于作为明副像素的副像素SP1的漏极电压的DC电平与对置电平一致，所以作为暗副像素的副像素SP2的漏极电压的DC电平和对置电平相差漏极引入量，而对副像素SP2的液晶层施加DC成分。另一方面，在图形B中，因为副像素SP2变成明副像素，所以对作为暗副像素的副像素SP1的液晶层施DC成分。
若在按该图形A进行显示的模式1和按图形B进行显示的模式2之间进行模式切换，则在副像素SP1和SP2中的某一个副像素中不会继续施加DC成分，DC成分在副像素SP1和副像素SP2之间被平均化，其结果是，可以提高液晶显示装置的可靠性。此外，漏极电压的DC电平和对置电平的相对关系的设定(又称作对置电平的设定)通过设定作为漏极电压而施加在副像素电极上的显示信号电压和对置电压来进行。
在图6所示的例子中，示出了使对置电极的电压电平和明副像素的漏极电压的DC电平一致的例子，但是，使对置电平和暗副像素的漏极电压的DC电平一致也可以得到同样的效果。
进而，如图7所示，也可以使对置电极的电压电平与明副像素的漏极电压的DC电平和暗副像素的漏极电压的DC电平的正中间的电平一致。
如图7所示，在图形A中，若将作为明副像素的副像素SP1的漏极电压的DC电平和作为暗副像素的副像素SP2的漏极电压的DC电平的中央电平作为对置电压的电平，则对副像素SP1施加+ΔV的DC成分，对副像素SP2施加-ΔV的DC成分。
另一方面，在图形B中，对置电压的电平和图形A一样，但由于将副像素SP1作为暗副像素、将副像素SP2作为明副像素，所以和图形A相反，对副像素SP1施加-ΔV的DC成分，对副像素SP2施加+ΔV的DC成分。
若在按该图形A进行显示的模式1和按图形B进行显示的模式2之间进行模式切换，则对副像素SP1和副像素SP2各自的液晶层施加的DC成分中，按模式1显示期间发生的DC成分和按模式2显示期间发生的DC成分相互抵消，从时间平均的角度来看，能够消除DC成分的施加。
在这里，例示了各像素被分割成两个副像素的实施方式的液晶显示装置，但是，当将像素分割成3个以上的副像素时，本发明同样可以适用。例如，当分割成亮度相互不同的3个副像素时，也可以将亮度最高的副像素和亮度最低的副像素这两个副像素分别作为上述的明副像素和暗副像素(中间亮度的副像素固定)像上述那样来构成。或者，分割成3个副像素，例如，在将其中的1个作为明副像素、将其余两个作为暗副像素(显示相同的亮度)时，可以使两个暗副像素的漏极电压的DC电平与对置电平一致。此外，也可以在将1个副像素作为暗副像素、另两个作为明副像素时，使两个明副像素的漏极电压的DC电平与对置电平一致。当将像素分割成3个副像素时，通过在按与像素内的副像素的亮度顺序对应的3个不同的图形进行显示的3个模式之间进行切换，从而能够降低对各副像素的液晶层施加的DC成分。在任何一种情况下，在像素中包含的至少两个副像素的亮度相互不同，以这两个副像素间的亮度大小关系相反的两个模式进行显示。
本实施方式的液晶显示装置还可以具有如下特征。
本发明实施方式的液晶显示装置具有的像素具有多个副像素，该多个副像素包括对于所供给的至少1个显示信号电压以相互不同的亮度进行显示的2个副像素，上述亮度切换电路结构可以在多个模式间进行模式切换，这些模式因在多个副像素中亮度最高的副像素在像素内的位置相互不同而不同。例如，当沿列方向将像素分割成2个副像素时，在明副像素位于上方的模式和明副像素位于下方的模式之间进行模式切换。此外，当沿列方向将像素分割成3个副像素时，在明副像素位于上方的模式、明副像素位于中央的模式和明副像素位于下方的模式之间进行模式切换。
一般，VA模式的液晶显示装置，对于靠近黑和白的低灰度和高灰度，其γ特性的视角依存性小，对于中间色调，其γ特性的视角依存性大。图2所示的像素分割结构适用于改善MVA模式等垂直取向模式(VA模式)的液晶显示装置的γ特性的视角依存性。在MVA模式中，若采用图2所示的像素分割结构，则如图8所示，可以使各副像素间的亮度差在中间灰度变大、而在低灰度和高灰度变小。因此，如图9所示，该像素分割结构中，明副像素和暗副像素之间的漏极引线电压Vd的差在低灰度和高灰度小而在中间色调大。
在图10表示具有图2所示的像素分割结构的MVA模式的液晶显示装置中的、各显示灰度中的明副像素和暗副像素的亮度差的到达率相对明暗的亮度切换(上述模式1和模式2之间的切换)周期的变化。在这里，例示以60Hz进行驱动的情况，1帧＝16.7ms。在图10表示明副像素和暗副像素的亮度差大的、中间色调的结果。
由于像素分割方式通过由具有亮度差的多个副像素构成1个像素来改善视角特性，所以当明副像素和暗副像素的亮度差达不到某一程度以上时，就得不到该效果。由图10可知，切换周期在2帧以后，亮度差的到达率超过90％，在响应慢的低灰度，切换周期在5帧时，亮度差的到达率超过90％。因此，若以每1帧进行明暗亮度切换，则在1帧内不能完成液晶响应的情况下，明暗副像素的亮度差变小或消失，因此不希望这样。即，在MVA模式等一般的液晶显示装置的情况下，优选明暗亮度的切换周期在2帧以上，最好是5帧以上。此外，亮度切换不必隔开一定的时间间隔(周期地)进行，只要亮度切换的间隔是2个周期以上、最好是5个周期以上，则切换定时可以任意。但是，如上所述，当在各模式(亮度图形)的显示时间不同时，副像素间的DC成分就不能被充分地平均或抵消，因此最好以在各模式的显示时间的合计相等的方式进行控制。此外，在这里，以1帧是16.7msec的情况为例进行了说明，但是，在1帧(改写图像的期间)比较长的情况下，也可以在1帧内进行模式切换。
接着，针对明暗亮度的切换定时进行详细地说明。
如上所述，在本发明实施方式的液晶显示装置中，每隔2帧以上的时间切换各副像素的明暗。作为进行该亮度切换(模式切换)的定时，可以以2帧以上的一定的时间间隔进行，但是，有可能随显示图像的不同而使观察者产生不舒服的感觉。为了消除这种不舒服的感觉，最好将以下的定时作为触发来切换明暗副像素。不使用垂直同步信号Vsync或水平同步信号Hsync，而根据需要以下述从A到C的定时产生触发信号，进行模式切换。
A虽然隔开一定时间，但不是以帧为单位而是以30分钟或1小时这样比较长的时间单位来进行。当以数帧为单位或以秒为单位频繁进行切换时，观察者因模式切换而产生不舒服的感觉的频度增加，因此最好以30分钟或1小时这样比较长的周期进行切换。
B在明副像素和暗副像素的亮度差小或没有的情况下进行。
当明副像素和暗副像素的亮度差小或没有时，即使进行模式切换，由于各副像素的亮度不进行变化，所以也不会有不舒服的感觉。在实际的显示画面中，由于全白和全黑的画面出现得少，所以设定成在明副像素和暗副像素的亮度差比规定值小的情况下进行切换。如图8所示，由于明副像素和暗副像素的亮度差小是在低灰度和高灰度，所以当整个画面的显示灰度的平均值在某个灰度以上或某个灰度以下时进行模式切换。例如，可以计算出显示灰度的平均值，将达到某一阈值作为触发而进行模式切换。如后面说明的那样，明暗亮度差因CS电压(振幅电压)而变化，因此作为进行模式切换的触发的阈值可以根据CS电压而适当确定。
具体地说，例如，可以如下确定阈值。
为了确定阈值，使用下式所示的F作为判别明副像素和暗副像素的亮度差的参数。
F＝ΔI/IaveΔI是明副像素和暗副像素的亮度差，Iave是明副像素和暗副像素的平均亮度。
在图11表示将F值作为纵轴、将灰度作为横轴的曲线图。在灰度100附近的中间色调下F大，在以此为中心的低灰度和高灰度侧F小。
像下式那样，将成为阈值的亮度差Fth设为F的最大值(Fmax)的X％。
Fth＝X/100*Fmax (*表示相乘)决定该阈值的X可以根据液晶面板或驱动条件而适当决定。由图11可知，在灰度为50～120时，F值大致一定，当灰度为50以下或120以上时，F值急剧减小。因此，例如可以将X＝90％作为阈值，最好是X＝50％。
若将F＝Fth时的低灰度侧的阈值设为YthL、将高灰度侧的阈值设为YthH，则由图11可知，YthL＝16，YthH＝166。计算出显示画面的平均灰度Yave，当Yave YthL、Yave YthH时，进行模式切换。例如，可以将整个画面的显示灰度的平均值是Yave 16、Yave 166时作为进行模式切换的条件。
C当像电源ON/OFF时、频道切换时、输入切换时那样，在根据操作者的规定的操作而整个画面进行切换的定时，或者在插 CM图像时等输入图像信号产生规定的变化的情况下，因为整个画面切换，所以即使明副像素和暗副像素切换也不能和整个画面的切换区别开来，因此，观察者不会感到不舒服。
如上所述，使按图形A(副像素SP1明、副像素SP2暗)显示的模式1和按图形B(副像素SP1暗、副像素SP2明)显示的模式2的显示时间相等可以最有效地防止对各副像素施加DC成分，但是，若将上述定时作为触发来进行模式切换，则通常在各模式下的显示时间不一致。因此，例如，最好使用累计计数器对图形A和图形B的显示时间进行计数，对在上述条件下产生的触发信号进行选择取舍，使各自的显示时间随着显示时间的延长而趋于相等。例如，设置对进行模式切换后的经过时间进行计数的电路，每当经过规定的时间时，就进行模式切换。或者，也可以在模式1的累计动作时间和模式2的累计动作时间之差超过规定值时进行模式切换。
如上所述，可以强制地进行模式切换，即进行从模式1到模式2或从模式2到模式1的切换，但是，也可以通过随机选择模式1和模式2来进行。即，在上述定时中，也可以按照1/2的概率随机地进行图形A和图形B的选择(切换)。通过随机进行切换，从时间平均来看，可以使2个模式的显示时间相等。例如，可以构成为每当电源ON时，就随机且按照1/2的概率选择模式1和模式2中的任一种模式。
接着，对在具有图2所示的像素分割结构的本实施方式液晶显示装置中用于进行亮度切换的具体电路结构进行说明。
在具有图2所示的像素分割结构的液晶显示装置中，从公共的源极总线13向副像素电极11a和副像素电极11b供给显示信号电压，在使TFT14a和TFT14b处于截止状态之后，通过使辅助电容CS1和CS2的辅助电容对置电极的电压(即，从CS总线15a或CS总线15b供给的电压)的变化量(由变化的方向和大小规定)不同，由此可以得到对各副像素SP1和SP2的液晶电容施加的有效电压不同的状态、即亮度不同的状态。因此，通过使对副像素SP1和副像素SP2各自的辅助电容对置电极施加的电压的相位相反、或者使对副像素SP1和副像素SP2各自供给的显示信号电压的相位相反，从而可以切换副像素SP1和副像素SP2的亮度(使亮度的大小关系相反)。
本发明实施方式的液晶显示装置通过具有例如图12所示的结构而可以进行模式切换(亮度切换)。
图12所示的液晶显示装置具有像素P包含2个副像素SP1和SP2的液晶显示面板10、和接收输入图像信号并向液晶显示面板10供给规定的驱动信号的显示控制部20。显示控制部20按规定的定时向栅极驱动电路30、源极驱动电路40、辅助电容对置电压发生电路50和亮度切换电路60供给规定的信号。在这里，亮度切换电路60生成模式切换的触发信号，使从源极驱动电路40向液晶显示面板10输出的显示信号电压(源极电压)的相位反相。
作为图12所示的亮度切换电路60，例如，可以很好地使用图13所示的亮度切换电路60A。
亮度切换电路60A具有亮度切换信号发生电路62、极性切换电路66和累计电路64。源极极性控制信号发生电路20a例如包含在图12的显示控制部20中。
将水平同步信号Hsync和垂直同步信号Vsync输入到源极极性控制信号发生电路20a，发生极性不同(即相位相差180°)的PolA和PolB信号(显示信号电压)。亮度切换电路60A的极性切换电路66将该2个极性不同的显示信号电压中的任意一个向源极驱动电路40输出。通过根据亮度切换信号来选择该极性，从而进行模式切换。
亮度切换信号发生电路62至少具有1个触发信号发生电路62a和信号发生电路62b，触发信号发生电路62a在满足上述任意一个条件时，分别发生触发信号。信号发生电路62b在接收到来自累计电路64的规定信号时，向极性电路输出亮度切换信号。即，信号发生电路62b根据来自累计电路64的信号，对触发信号进行选择取舍，并进行模式切换，以使在各模式下的累计动作时间相等。
例如，计算出整个画面的平均灰度，当平均灰度满足规定的阈值条件时，触发信号发生电路62a输出触发信号，并输入到信号发生电路62b中。极性切换电路66切换Pol信号，在为图形B的显示时，向累计电路64发送信号，在累计电路64中存储图形A的计数，并使计数器复位，再开始图形B的显示时间的计数。在图形B的计数未满足所存储的图形A的计数的情况下，即使向信号发生电路62b输入触发信号，信号发生电路62b也不输出亮度切换信号。在图形B的计数与所存储的图形A的计数一致的情况下，从累计电路64向信号发生电路62b发送信号，等待(stand by)亮度切换信号的发生。在该等待状态下，当触发信号从触发信号发生电路62a输入到信号发生电路62b时，亮度切换信号被输入到极性切换电路66，切换Pol信号，进行图形A的显示，同时，存储图形B的计数，将计数器复位，并开始图形A的计数。
通过反复执行该动作，从而可以使图形A和图形B的显示时间大致相等。但是，为了发挥由像素分割带来的视角改善效果，设定成以每2帧以上的方式进行图形A和图形B的切换。
本发明另一个实施方式的液晶显示装置通过具有例如图14所示的结构来进行模式切换(亮度切换)。
图14所示的液晶显示装置具有亮度切换电路60，该亮度切换电路60通过使由辅助电容对置电压发生电路50发生的辅助电容对置电压(CS电压)的相位反相来切换模式。
作为图14所示的亮度切换电路60例如可以很好地使用图15A所示的亮度切换电路60B。
亮度切换电路60B具有亮度切换信号发生电路62、累计电路64和相位切换电路68。亮度切换信号发生电路62至少具有1个触发信号发生电路62a和信号发生电路62b，触发信号发生电路62a在满足上述任意一个条件时，发生触发信号。信号发生电路62b在接收到来自累计电路64的规定信号时，向极性电路输出亮度切换信号。即，信号发生电路62b根据来自累计电路64的信号，对触发信号进行选择取舍，并进行模式切换，以使在各模式下的累计动作时间相等。
在这里，通过使CS信号的相位反相来进行模式切换。
CS信号发生电路50根据水平同步信号Hsync和垂直同步信号Vsync生成相位相互不同的CS信号(辅助电容对置电压)CSA和CSB。该相位不同的2个CS信号通过相位切换电路68传送到液晶显示面板的辅助电容引线CS1或CS2上。利用该相位切换电路68进行切换以向辅助电容引线CS1和CS2输出CSA和CSB中的哪一个CS信号、即进行模式切换。
例如，当累计电路64计算出的整个画面的平均灰度满足阈值条件时，触发信号发生电路62a输出进行切换的触发信号，并输入至信号发生电路62b。
在利用相位切换电路68切换CS信号并进行图形B的显示时，向累计电路64发送信号，在累计电路64存储图形A的计数，并使计数器复位，再开始图形B的显示时间的计数。在图形B的计数未满足图形A的计数时，即使向信号发生电路62b输入触发信号，也不输出亮度切换信号。在图形B的计数与所存储的图形A的计数一致时，从累计电路64向信号发生电路62b发送信号，等待亮度切换信号的发生。在该等待状态下，当触发信号输入信号发生电路62b时，亮度切换信号输入到相位切换电路68，切换CS信号的相位，进行图形A的显示，同时，存储图形B的计数，并使计数器复位，再进行图形A的计数。通过反复执行该动作，可以将图形A和图形B的显示时间控制得大致相等。但是，为了发挥由像素分割带来的视角改善效果，有必要以每2帧以上的方式进行图形A和图形B的切换，因此设定成在触发信号的间隔是1帧时不切换CS信号。
在上述例子中，表示了通过附加设置亮度切换电路60来进行亮度切换的结构，但也可以使用现有的电路来构成进行亮度切换的电路。
参照图15B和图15C说明CS信号发生电路50A的结构和动作，该CS信号发生电路50A包含图14所示的液晶显示装置的亮度切换电路60的功能。图15B是表示CS信号发生电路50A的结构的示意图，图15C是表示用于说明CS信号发生电路50A的动作的各信号的电压波形的图。
如图15B所示，CS信号发生电路15A具有CS信号电路52和极性信号发生电路54。CS信号电路52生成例如在2个电压电平之间振动的振幅电压(又称作“振动电压”)。
极性信号发生电路54接受门启动脉冲(gate start pulse)GSP和计数信号CNT，输出CS极性反相用信号Pol。计数信号CNT具有相对1帧足够短的周期，例如，可以使用门时钟信号。
CS信号电路52根据CS极性反相用信号Pol表示的极性来决定振幅电压的极性，再作为CS信号输出。
在这里，参照图15C说明各信号的定时。
当接通液晶显示装置的电源时，开始生成计数信号CNT并输入到极性信号发生电路54。然后，在不定时间之后，向极性信号发生电路54输入门启动脉冲GSP。
在图形A和图形B中，从电源接通后到输入门启动脉冲GSP为止的时间不同，利用该时间的不同来选择图形A和图形B。
例如，在图形A中，当门启动脉冲GSP为H(高)时，若计数信号CNT为L(低)，则CS极性反相用信号Pol的初始状态为L，然后，CS极性反相用信号Pol每隔1帧(每当门启动脉冲为H时)就使H和L反相。
另一方面，在图形B中，当门启动脉冲GSP为H(高)时，若计数信号CNT为H(高)，则CS极性反相用信号Pol的初始状态为H，然后，CS极性反相用信号Pol每隔1帧(每当门启动脉冲为H时)就使H和L反相。
当这样设定的CS极性反相用信号Pol输入到CS信号电路52时，可以根据CS反相信号Pol的极性来选择输出的CS信号的极性。
如图15C所示，当向CS信号电路52输入的CS极性反相用信号Pol是图形A时，向CS总线CS1(例如，与图2的副像素SP1连接的CS总线15a)惟一地输出表示图形A的极性的CS信号。另一方面，当向CS信号电路52输入的CS极性反相用信号Pol是图形B时，向CS总线CS1(例如，与图2的副像素SP1连接的CS总线15a)惟一地输出表示图形B的极性的CS信号。这时，无论是图形A还是图形B，都将使输出到CS1的CS信号的极性反相后的信号作为CS信号，向另一个CS总线CS2(与图2的副像素SP2连接的CS总线15b)输出。
若这样构成，则由于从电源接通的时刻到门启动脉冲GSP输入到极性信号发生电路54的时刻为止的时间不定，所以门启动脉冲GSP为H时的计数信号CNT究竟是H还是L，是随机的。因此，是选择图形A还是选择图形B是随机的，被选中的概率也都是1/2。
因此，若长时间使用具有这种亮度切换电路结构的液晶显示装置，则从时间平均来看，2个模式的显示时间相等。
随机进行亮度切换的上述结构也可以适用于通过切换源极信号电压的极性来进行亮度切换的结构。
下面，对使用了负型液晶的常黑(normally black)的MVA模式的液晶显示装置的实施方式进行说明。
(实施方式1)如图2所示，本实施方式的液晶显示装置是将1个像素分割成多个副像素的结构，是有源矩阵型的液晶显示装置。在这里，表示了将1个像素分割成2个副像素的例子，但是也可以分割成3个以上的副像素。
如图16所示，将副像素SP1是明副像素、副像素SP2是暗副像素的显示作为图形A，交换明暗显示，将副像素SP1是暗副像素、副像素SP2是明副像素的显示作为图形B，交互切换图形A和图形B。
关于驱动方法，使用图17所示的液晶显示装置的等效电路和表示各总线电压的定时的图18和图19进行说明。在本实施方式中，按1帧＝16.7ms进行驱动。
在图18所示图形A中，为副像素SP1是明副像素、副像素SP2是暗副像素的各总线电压的定时，在图19所示图形B中，为副像素SP1是暗副像素、副像素SP2是明副像素的各总线电压的定时。Vg表示栅极电压，Vs表示源极电压，Vcs1和Vcs2分别表示副像素SP1和副像素SP2的辅助电容电压，Vlc1和Vlc2分别表示副像素SP1和副像素SP2的像素电极的电压。一般地，以不使液晶极化的方式进行帧反转、线反转、点反转这样的交流驱动。
在本实施方式中，如图18、图19所示，在第n帧，施加相对源极电压的中心值Vsc是正极性的源极电压Vsp，在下一个第(n+1)帧，施加相对源极电压的中心值Vsc是负极性的源极电压Vsn，如图16所示，对每1帧进行点反转驱动。向CS1和CS2输入使电压以振幅电压Vad振动、并使CS1和CS2的相位错开180度的信号。
首先，说明图18所示的图形A中的第n帧时的各信号电压随时间的变化。
在时刻T1时，Vg从VgL变成VgH，两副像素的TFT变成ON状态，对副像素SP1、副像素SP2和辅助电容CS1、CS2充电Vsp的电压。
在时刻T2时，Vg从VgH变成VgL，两副像素的TFT变成OFF状态，副像素SP1、副像素SP2和辅助电容CS1、CS2与源极总线电绝缘。此外，紧接其后，由于因寄生电容等影响而产生的牵引现象，在副像素SP1和副像素SP2分别产生引线电压Vdb和Vdd，各副像素的电压变成Vlc1＝Vsp-VdbVlc2＝Vsp-Vdd。
关于引线电压Vdb和Vdd，将在后面详细说明。
此外，这时，Vcs1＝Vcom-VadVcs2＝Vcom+Vad。
接着，在时刻T3时，辅助电容总线CS1的电压Vcs1从Vcom-Vad变化到Vcom+Vad，辅助电容总线CS2的电压Vcs2从Vcom+Vad变化到Vcom-Vad。这时，各副像素的像素电压Vlc1和Vlc2变成Vlc1＝Vsp-Vdb+2*K*VadVlc2＝Vsp-Vdd-2*K*Vad其中，K＝Ccs/(Clc(V)+Ccs)。
在时刻T4，Vcs1从Vcom+Vad变化到Vcom-Vad，Vcs2从Vcom-Vad变化到Vcom+Vad。这时，副像素电压Vlc1和Vlc2变成
Vlc1＝Vsp-VdbVlc2＝Vsp-Vdd。
在时刻T5，Vcs1从Vcom-Vad变化到Vcom+Vad，Vcs2从Vcom+Vad变化到Vcom-Vad。这时，副像素电压Vlc1和Vlc2变成Vlc1＝Vsp-Vdb+2*K*VadVlc2＝Vsp-Vdd-2*K*Vad然后，接着在Vg＝VgH并进行写入为止，每当水平写入时间1H的整数倍时，Vcs1、Vcs2和Vlc1、Vlc2交替重复时刻T4和时刻T5的动作。因此，Vlc1、Vlc2的有效值变成Vlc1＝Vsp-Vdb+K*VadVlc2＝Vsp-Vdd-K*Vad在第n帧中，由于对各副像素的液晶层施加的有效电压变成V1＝Vsp-Vdb+K*Vad-Vcom (2)V2＝Vsp-Vdd-K*Vad-Vcom (3)因此，副像素SP1变为明副像素，副像素SP2变为暗副像素。
接着，说明图18的图形A中的第n+1帧时的各信号电压随时间的变化。
在第n+1帧中，因为使极性反转，所以使Vs反相。在时刻T1时，Vg从VgL变成VgH，两副像素的TFT变成ON状态，对辅助电容CS1、CS2充电Vsn的电压。
在时刻T2，和第n帧一样，两副像素的TFT变成OFF状态，紧接其后，副像素SP1和副像素SP2分别产生引线电压Vdb和Vdd，各副像素的电压变成Vlc1＝Vsn-VdbVlc2＝Vsn-Vdd。
在时刻T3时，辅助电容总线CS1的电压Vcs1从Vcom+Vad变化到Vcom-Vad，辅助电容总线CS2的电压Vcs2从Vcom-Vad变化到Vcom+Vad。这时，各副像素的像素电压Vlc1和Vlc2变成Vlc1＝Vsn-Vdb-2*K*VadVlc2＝Vsn-Vdd+2*K*Vad。
在时刻T4，Vcs1从Vcom-Vad变化到Vcom+Vad，Vcs2从Vcom+Vad变化到Vcom-Vad。这时，副像素电压Vlc1和Vlc2变成
Vlc1＝Vsn-VdbVlc2＝Vsn-Vdd。
在时刻T5，Vcs1从Vcom+Vad变化到Vcom-Vad，Vcs2从Vcom-Vad变化到Vcom+Vad。这时，副像素电压Vlc1和Vlc2变成Vlc1＝Vsn-Vdb-2*K*VadVlc2＝Vsn-Vdd+2*K*Vad。
然后，和第n帧一样，Vcs1、Vcs2和Vlc1、Vlc2交替重复时刻T4和时刻T5的动作。因此，Vlc1、Vlc2的有效值变成Vlc1＝Vsn-Vdb-K*VadVlc2＝Vsn-Vdd+K*Vad。
由于对第n+1帧的各副像素的液晶层施加的有效电压变成V1＝Vsn-Vdb-K*Vad-Vcom (4)V2＝Vsn-Vdd+K*Vad-Vcom (5)因此，副像素SP1变成明副像素，副像素SP2变成暗副像素。
对作为+极性的第n帧和作为-极性的第n+1帧的副像素SP1和副像素SP2的像素电极施加的电压的DC电压分别变成V1dc＝Vsc-Vdb (6)V2dc＝Vsc-Vdd (7)其中，Vsc是源极电压的中心值，Vsc＝(Vsp+Vsn)/2。
这里，针对在时刻T2产生的副像素SP1和副像素SP2的引线电压Vdb和Vdd进行说明。引线电压如(1)式所示，受液晶电容Clc(V)的影响。当加在液晶层上的电压变化时，具有介电常数各向异性的液晶分子的取向变化，因此Clc(V)变化。在时刻T2，副像素SP1和副像素SP2的各副像素电极的电压在第n帧是Vsp，在第n+1帧是Vsn，因此，若液晶在ΔT＝T2-T1的时间内进行响应并完成迁移，则各液晶电容变成Clc1(V)＝Clc2(V)，根据(1)式，变为Vdb＝Vdd。
但是，因为液晶的响应时间是msec量级，而VgH的时间(ΔT)大约是10μsec，非常短，所以在ΔT以内液晶不能完成响应，在时刻T2，液晶从T1之前的状态几乎没有变化。在本实施方式的图形A中，因为副像素SP1是明副像素、副像素SP2是暗副像素，所以变成Vlc1＞Vlc2，在介电常数各向异性为负的液晶(即负型液晶)中，Clc1(V)＞Clc2(V)。因此，即使在时刻T2，也变成Clc1(V)＞Clc2(V)，根据(1)式，变为Vdb＜Vdd。
因此，根据(6)和(7)式，对副像素SP1和副像素SP2的像素电极施加的电压的DC电压V1dc和V2dc变为V1dc＞V2dc。
若使对置电压Vcom与对副像素SP1的像素电极施加的电压的DC电压V1dc一致，则V1dc＝Vcom＝Vsc-Vdb。
另一方面，因为V2dc＜Vcom，所以若继续按副像素SP1是明副像素、副像素SP2是暗副像素进行显示，则副像素SP1的漏极电压的DC电平和对置电平一致，副像素SP2的漏极电压的DC电平和对置电平不同。
在2帧以上之后，为了切换至图形B的显示，如图19所示，CS的输入信号的Vcs1、Vcs2的相位都错开180度。这时，第n帧的Vlc1和Vlc2的有效值变成Vlc1＝Vsp-Vdd-K*VadVlc2＝Vsp-Vdb+K*Vad。
第n+1帧的Vlc1和Vlc2的有效值分别变成Vlc1＝Vsn-Vdd+K*VadVlc2＝Vsn-Vdb-K*Vad。
对作为+极性的第n帧和作为-极性的第n+1帧的副像素SP1和副像素SP2的像素电极施加的电压的DC电压分别变成V1dc＝Vsc-Vdd(8)V2dc＝Vsc-Vdb(9)在图形B中，由于副像素SP1是暗副像素、副像素SP2是明副像素，所以变为Vlc1＜Vlc2，在负型液晶中，变为Clc1(V)＜Clc2(V)。因此，即使在时刻T2，也变成Clc1(V)＜Clc2(V)，根据(1)式，Vdd＞Vdb。
由于对置电压Vcom＝Vsc-Vdb，所以和V2dc一致。在按副像素SP1是暗副像素、副像素SP2是明副像素进行显示的图形B中，副像素SP2的漏极电压的DC电平和对置电平一致，副像素SP1的漏极电压的DC电平和对置电平不一致。
通过重复进行图形A和图形B的显示，像在图6中表示漏极电压的DC电平和对置电压的关系那样，可以防止向1个副像素持续施加DC电压。即使Vcom＝Vsc-Vdd也可以得到同样的效果。
为了发挥由像素分割产生的视角改善效果，最好以2帧以上的时间间隔进行图形A和图形B的切换。此外，若频繁进行切换，有可能对观察者产生不舒服的感觉，所以最好避免以帧为单位或以秒为单位进行切换。例如，在本实施方式中，以每1小时的间隔进行切换。当然，也可以使用参照图14、图15A和图15B说明的结构，按照上述条件B或C的定时进行模式切换。
(实施方式2)由于本实施方式的液晶显示装置和在实施方式1中说明的图17大致相同的结构，所以省略详细的说明。在本实施方式中，通过切换源极信号的极性进行图16所示的图形A和图形B中的明副像素和暗副像素的切换。图20和图21表示图形A和图形B中的各信号的电压波形。图中的附图标记等和实施方式1相同。在本实施方式中，和实施方式1一样，按1帧＝16.7ms进行驱动。
如图20所示，在图形A中，在第n帧输入Vsp的源极信号，在第n+1帧输入Vsn的源极信号。因此，第n帧的Vlc1和Vlc2的有效值变成Vlc1＝Vsp-Vdb+K*VadVlc2＝Vsp-Vdd-K*Vad。
第n+1帧的Vlc1和Vlc2的有效值变成Vlc1＝Vsn-Vdb-K*VadVlc2＝Vsn-Vdd+K*Vad。
因此，在图形A中，副像素SP1变成明副像素，副像素SP2变成暗副像素。
如图21所示，在图形B中，在第n帧输入Vsn的源极信号，在第n+1帧输入Vsp的源极信号。因此，第n帧的Vlc1和Vlc2的有效值变成Vlc1＝Vsn-Vdd+K*VadVlc2＝Vsn-Vdb-K*Vad。
第n+1帧的Vlc1和Vlc2的有效值变成Vlc1＝Vsp-Vdd-K*VadVlc2＝Vsp-Vdb+K*Vad。
因此，在图形B中，副像素SP1变成暗副像素，副像素SP2变成明副像素。
图形A中的副像素SP1和副像素SP2的Vlc1和Vlc2的DC电压是V1dc＝Vsc-VdbV2dc＝Vsc-Vdd，图形B中的副像素SP1和副像素SP2的Vlc1和Vlc2的DC电压是V1dc＝Vsc-VddV2dc＝Vsc-Vdb。
其中，Vsc是源极电压的中心值，Vsc＝(Vsp+Vsn)/2。此外，如在实施方式1中叙述的那样，Vdb＜Vdd。
若对置电压Vcom＝V1dc＝Vsc-Vdb，则在图形A中，副像素SP1变成最佳对置，副像素SP2偏离最佳对置。当切换到图形B时，副像素SP1的对置偏离，副像素SP2变成最佳对置。因此，可以防止对一个副像素持续施DC电压。即使Vcom＝V2dc，也能够得到同样的效果。
通过使源极的极性反转来进行的模式切换，例如可以使用参照图12和图13说明的亮度切换电路60来进行。
此外，在本实施方式中，因点反转驱动，在每一帧使源极信号的极性反转。若使源极信号的极性反转来进行图形A和图形B的切换，则仅在图形切换时不会因点反转而引起极性反转。因此，为了不降低防止因点反转而施加DC电压的效果或防止闪烁的效果，最好不频繁地进行图形A和图形B的切换。因此，在本实施方式中，将切换间隔设定成30分钟以上。当然，也可以按照上述条件B或C的定时进行切换。
(实施方式3)如图22所示，本实施方式的液晶显示装置是将1个像素分割成3个副像素的结构。如图23所示的等效电路那样，用1根栅极总线和1根源极总线驱动3个副像素。和实施方式1和2一样，各副像素分别通过CS总线的振幅电压来改变施加电压。虽然副像素的个数多可以改善视角特性，但是，因为还存在透射率低等弊端，所以最好根据使用目的而进行适当选择。
一般，在像素分割技术中，每1个像素的暗副像素的面积比越大，其视角特性就越好，因此，在本实施方式中，如图25所示，在图形A中，副像素SP1是明副像素，副像素SP2和副像素SP3是暗副像素，在图形B中，副像素SP1和副像素SP3是暗副像素，副像素SP2是明副像素，在图形C中，副像素SP3是明副像素，副像素SP1和副像素SP2是暗副像素。由于每隔一定的时间切换明像素和暗像素，所以以2帧以上的间隔，按图形A、图形B、图形C的顺序切换显示。本实施方式和实施方式1一样，按1帧＝16.7ms进行驱动。
作为明副像素和暗副像素显示的切换方法，可以使用使CS信号的相位错开或者使源极电压反相中的任意一种方法。例如，当采用使CS信号的相位错开的结构时，可以使用图24所示的亮度切换电路60C。亮度切换电路60C具有基本上和图15A所示的亮度切换电路60B相同的结构，只在相位切换电路68能够向与3个副像素分别对应的3根CS总线输出极性不同的2种CS信号CSA或CSB这一点上不同。
在本实施方式中，在到达预先设定的时间(计数值)之后，通过触发输入来进行切换。相位不同的CS信号CSA和CSB通过CS信号发生电路50，由水平同步信号Hsync和垂直同步信号Vsync生成。该相位不同的2个CS信号通过相位切换电路68传送给CS1、CS2或CS3。由该相位切换电路68切换向CS1、CS2和CS3输出CSA和CSB中的哪一个CS信号，即进行图形A、图形B和图形C的切换。
例如，当计算出的整个画面的平均灰度满足阈值条件时，输出进行切换的触发信号，并输入给信号发生电路62b。在由相位切换电路68切换CS信号而从图形A变更至图形B显示时，向累计电路64送出信号，在累计电路64中，结束图形A的计数，使计数器复位，再开始图形B的显示时间的计数。当图形B的计数未满足设定的计数值时，即使向信号发生电路62b输入触发信号，也不输出控制信号。当图形B的计数和设定的计数值一致时，从累计电路64向信号发生电路62b送出信号，并等待亮度切换信号。在该等待状态下，当向信号发生电路62b输入触发信号时，亮度切换信号输入到相位切换电路68，切换CS信号的相位，进行图形C的显示，同时，结束图形B的计数，使计数器复位，并开始图形C的计数。在计数值变成设定值之后，利用所输入的触发信号使相位切换电路68动作，进行向图形A的切换。这时，结束图形C的计数，使计数器复位，并开始图形A的计数。通过反复进行该动作，可以将图形A、图形B和图形C的显示时间控制在设定的时间上。但是，为了发挥由像素分割带来的视角改善效果，有必要以每2帧以上的方式进行图形A、图形B和图形C的切换，因此，设定的计数值是2帧以上。
在图26表示各副像素的漏极电压电平和对置电极的电压电平。在本实施方式中，由于暗副像素比明副像素的面积比大，所以为了减小施加DC产生的面积，而将对置电压调整到暗副像素的漏极电压的DC电平上。
在图形A中，对副像素SP2和副像素SP3是最佳的对置电平，对副像素SP1来说，对置电平偏离，发生DC成分的施加。当切换至图形B时，对副像素SP1和副像素SP3是最佳的对置电平，副像素SP2发生DC成分的施加。当切换至图形C时，对副像素SP1和副像素SP2是最佳的对置电平，副像素SP3发生DC成分的施加。通过使这些图形A～C相互切换，从而可以防止对特定的副像素持续施加DC成分。
副像素的漏极电压的DC电平和对置电平的设定方法不限于上述例子，也可以像图27那样设定。
在图27表示各副像素的漏极电压的DC电平和对置电极的电压电平。这里，当将明副像素和暗副像素的漏极电压的DC电平的差设为ΔV时，相对对置电压，将明副像素的漏极电压的DC电平设为+2/3ΔV，相对对置电平，将暗副像素的漏极电压的DC电平设为-1/3ΔV。
在图形A中，对副像素SP1施加+2/3ΔV、对副像素SP2和副像素SP3施加-1/3ΔV的DC。在图形B，对副像素SP2施加+2/3ΔV、对副像素SP1和副像素SP3施加-1/3ΔV的DC。在图形C中，对副像素SP3施加+2/3ΔV、对副像素SP1和副像素SP2施加-1/3ΔV的DC电压。在各副像素SP1、SP2、SP3中通过使图形A、B、C的显示时间相等，可以以时间平均来抵消DC成分的施加，防止施加DC电压。
在上述例子中，说明了将各像素分割成2个或3个副像素的例子，当然，若分割成4个以上的副像素时也可以得到本发明的效果。
产业上的可利用性根据本发明，在具有由多个副像素构成1个像素的像素分割结构的液晶显示装置中，能够通过平均化来使在副像素发生的DC电压几乎为零，从而提高液晶显示装置的可靠性。本发明可以提高液晶电视等大画面液晶显示装置的显示质量和可靠性。
权利要求
1.一种液晶显示装置，其特征在于具有液晶显示面板，该液晶显示面板具有液晶层、对所述液晶层施加电压的多个电极、和亮度根据经由晶体管供给的显示信号电压而变化的像素，所述像素具有相对所供给的至少1个显示信号电压呈现第1亮度的第1副像素和呈现与所述第1亮度不同的第2亮度的第2副像素，源极驱动电路，向与所述晶体管的源极相连接的源极总线供给显示信号电压；栅极驱动电路，向与所述晶体管的栅极相连接的栅极总线供给扫描信号电压；亮度切换电路结构，在所述第1亮度比所述第2亮度高的第1模式和所述第1亮度比所述第2亮度低的第2模式之间进行模式切换。
2.如权利要求1所记载的液晶显示装置，其特征在于所述第1副像素和所述第2副像素分别还具有液晶电容，由对置电极和隔着所述液晶层与所述对置电极相对的副像素电极形成；辅助电容，由与所述副像素电极电连接的辅助电容电极、绝缘层、隔着所述绝缘层与所述辅助电容电极相对的辅助电容对置电极形成；辅助电容对置电压发生电路，产生向所述辅助电容对置电极供给的电压，所述对置电极相对所述第1副像素和所述第2副像素是公共的单一电极，所述辅助电容对置电极对每个所述第1副像素和所述第2副像素在电气上独立，具有与所述第1副像素和所述第2副像素分别对应设置的2个开关元件，所述2个开关元件利用向公共的栅极总线供给的扫描信号电压进行通/断控制，在所述2个开关元件处于导通状态时，从公共的源极总线向所述第1副像素和所述第2副像素各自具有的所述副像素电极和所述辅助电容电极供给显示信号电压，在所述2个开关元件变成截止状态后，所述第1副像素和所述第2副像素各自的所述辅助电容对置电极的电压发生变化，由该变化的方向和变化的大小规定的变化量在所述第1副像素和所述第2副像素中不同，因此，所述第1亮度和所述第2亮度不同。
3.如权利要求2所记载的液晶显示装置，其特征在于所述亮度切换电路结构具有使对所述第1副像素和所述第2副像素各自的所述辅助电容对置电极施加的电压的相位反相的电路。
4.如权利要求2所记载的液晶显示装置，其特征在于所述亮度切换电路结构具有使分别对所述第1副像素和所述第2副像素供给的显示信号电压的相位反相的电路。
5.如权利要求1～4中任意一项所记载的液晶显示装置，其特征在于所述亮度切换电路结构相隔输入图像信号的2帧以上的时间间隔进行所述模式切换。
6.如权利要求1～5中任意一项所记载的液晶显示装置，其特征在于所述亮度切换电路结构还具有对所述模式切换后的经过时间进行计数的电路，每经过规定的时间，就进行所述模式切换。
7.如权利要求1～6中任意一项所记载的液晶显示装置，其特征在于还具有对所述第1模式的动作时间和所述第2模式的动作时间进行累计的电路，所述亮度切换电路结构在所述第1模式的累计动作时间和所述第2模式的累计动作时间之差超过规定值时，进行所述模式切换。
8.如权利要求1～7中任意一项所记载的液晶显示装置，其特征在于所述亮度切换电路结构在所述第1亮度和所述第2亮度之差超过规定值时，进行所述模式切换。
9.如权利要求1～8中任意一项所记载的液晶显示装置，其特征在于还具有求取整个画面的平均亮度的电路，所述亮度切换电路结构在所述平均亮度的值处在规定范围之内时，进行所述模式切换。
10.如权利要求9所记载的液晶显示装置，其特征在于所述规定范围相当于所述第1亮度和所述第2亮度之差/所述第1亮度和所述第2亮度的平均亮度值是最大值的90％以下的灰度。
11.如权利要求1～10中任意一项所记载的液晶显示装置，其特征在于所述亮度切换电路结构根据操作者规定的操作来进行所述模式切换。
12.如权利要求1～11中任意一项所记载的液晶显示装置，其特征在于所述亮度切换电路结构在输入图像信号中产生规定的变化时进行所述模式切换。
13.如权利要求1～12中任意一项所记载的液晶显示装置，其特征在于所述亮度切换电路结构还具有在满足规定的条件时产生亮度切换信号的亮度切换信号发生电路，所述亮度切换电路结构根据所述亮度切换信号进行所述模式切换。
14.如权利要求13所记载的液晶显示装置，其特征在于所述亮度切换信号发生电路具有根据不同的条件分别产生触发信号的多个触发信号发生电路、和基于从所述多个触发信号发生电路输出的所述多个触发信号产生所述亮度切换信号的信号发生电路。
15.如权利要求1～14中任意一项所记载的液晶显示装置，其特征在于所述模式切换通过随机选择所述第1模式和所述第2模式来进行。
16.如权利要求1～14中任意一项所记载的液晶显示装置，其特征在于所述模式切换通过强制地从所述第1模式切换到所述第2模式或从所述第2模式切换到所述第1模式来进行。
17.如权利要求1～16中任意一项所记载的液晶显示装置，其特征在于所述第1副像素和所述第2副像素的面积大致相等。
18.如权利要求1～16中任意一项所记载的液晶显示装置，其特征在于所述像素还具有第3副像素。
19.一种液晶显示装置，其特征在于具有液晶显示面板，该液晶显示面板具有液晶层、对所述液晶层施加电压的多个电极、和亮度根据经由晶体管供给的显示信号电压而变化的像素，所述像素具有多个副像素，该多个副像素包括相对所供给的至少1个显示信号电压以相互不同的亮度进行显示的2个副像素；源极驱动电路，向与所述晶体管的源极相连接的源极总线供给显示信号电压；栅极驱动电路，向与所述晶体管的栅极相连接的栅极总线供给扫描信号电压；亮度切换电路结构，在所述多个副像素中亮度最高的副像素在像素内的位置相互不同的多个模式之间进行模式切换。
20.如权利要求19所记载的液晶显示装置，其特征在于所述多个副像素分别还具有液晶电容，由对置电极和隔着所述液晶层与所述对置电极相对的副像素电极形成；辅助电容，由与所述副像素电极电连接的辅助电容电极、绝缘层、隔着所述绝缘层与所述辅助电容电极相对的辅助电容对置电极形成；辅助电容对置电压发生电路，产生向所述辅助电容对置电极供给的电压，所述对置电极相对所述多个副像素是公共的单一电极，所述辅助电容对置电极对每个所述多个副像素在电气上独立，具有与所述多个副像素分别对应设置的多个开关元件，所述多个开关元件利用向公共的栅极总线供给的扫描信号电压进行通/断控制，在所述多个开关元件处于导通状态时，从公共的源极总线向所述多个副像素各自具有的所述副像素电极和所述辅助电容电极供给显示信号电压，在所述多个开关元件变成截止状态后，所述多个副像素各自的所述辅助电容对置电极的电压发生变化，由该变化的方向和变化的大小规定的变化量在所述两个副像素中不同，因此，所述两个副像素的亮度相互不同。
21.如权利要求19或20所记载的液晶显示装置，其特征在于在所述多个副像素中，最高亮度的副像素和最低亮度的副像素的面积相互大致相等。
22.如权利要求19～21中任意一项所记载的液晶显示装置，其特征在于所述多个副像素各自的面积大致相等。
23.一种驱动方法，该驱动方法是液晶显示面板的驱动方法，该液晶显示面板具有液晶层、对所述液晶层施加电压的多个电极、和亮度根据经由晶体管供给的显示信号电压而变化的像素，所述像素具有相对所供给的至少1个显示信号电压呈现第1亮度的第1副像素和呈现与所述第1亮度不同的第2亮度的第2副像素，其特征在于包括在所述第1亮度比所述第2亮度高的第1模式和所述第1亮度比所述第2亮度低的第2模式之间进行模式切换的工序。
24.一种驱动方法，该驱动方法是液晶显示面板的驱动方法，该液晶显示面板具有液晶层、对上述液晶层施加电压的多个电极、和亮度根据经由晶体管供给的显示信号电压而变化的像素，上述像素具有多个副像素，该多个副像素包括相对所供给的至少1个显示信号电压以相互不同的亮度进行显示的2个副像素，其特征在于包含在上述多个副像素中亮度最高的副像素在像素内的位置相互不同的多个模式之间进行模式切换的工序。
25.如权利要求23或24所记载的驱动方法，其特征在于相隔输入图像信号的2帧以上的时间间隔进行所述模式切换。
26.如权利要求23～25中任意一项所记载的驱动方法，其特征在于所述模式切换通过随机选择所述第1模式和所述第2模式来进行。
27.如权利要求23～25中任意一项所记载的驱动方法，其特征在于所述模式切换通过强制地从所述第1模式切换到所述第2模式、或者从所述第2模式切换到所述第1模式来进行。
全文摘要
本发明的液晶显示装置具有液晶显示面板10，该液晶显示面板10具有液晶层、对液晶层施加电压的多个电极、和亮度根据经由晶体管供给的显示信号电压而变化的像素，像素具有相对所供给的至少1个显示信号电压呈现第1亮度的第1副像素和呈现与第1亮度不同的第2亮度的第2副像素；源极驱动电路40，向与晶体管的源极相连接的源极总线供给显示信号电压；栅极驱动电路30，向与晶体管的栅极相连接的栅极总线供给扫描信号电压；亮度切换电路结构60，在第1亮度比第2亮度高的第1模式和第1亮度比第2亮度低的第2模式之间进行模式切换。因此，能够提高具有像素分割结构的液晶显示装置的可靠性。
文档编号G09G3/20GK101053009SQ20058003790
公开日2007年10月10日 申请日期2005年11月4日 优先权日2004年11月5日
发明者入江健太郎, 下敷领文一 申请人:夏普株式会社