JP2005234533A - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】データ駆動部からのデータ信号が列反転方式で印加されても、画素の極性はｎ×１ドット反転を実現することができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】ゲート信号を伝達する複数のゲート線と、データ電圧を伝達する複数のデータ線と、そしてゲート線とデータ線に連結されており、ゲート信号によってデータ電圧を選択的に伝達するスイッチング素子と、スイッチング素子を備える複数の画素からなる少なくとも一つの画素行を含む複数の画素行群とを含む。この時、各画素行群のスイッチング素子は同じ側のデータ線に連結されており、隣接した画素行群のスイッチング素子は互いに異なる側のデータ線に連結されている。これにより、データ線に印加されるデータ電圧の極性が列反転方式で決められるが、実際画素の極性状態はｎ×１ドット反転を実現するので、垂直フリッカー現象と垂直クロストーク現象が生じず、かつデータ線の信号遅延問題が解決する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に反転駆動液晶表示装置に関する。

一般的に、液晶表示装置は、画素電極及び共通電極が備えられた二つの表示板と、その間に挿入されている誘電率異方性を有する液晶層とを含む。画素電極は行列形態に配列されており、薄膜トランジスタなどのスイッチング素子に連結されて一行ずつ順次にデータ電圧の印加を受ける。共通電極は表示板の全面にかけて形成されており、共通電圧の印加を受ける。画素電極と共通電極及びその間の液晶層は、回路的に見ると液晶キャパシタを形成し、液晶キャパシタはこれに連結されたスイッチング素子と共に画素を構成する基本単位となる。

このような液晶表示装置では、二つの電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、この電界の強さを調節して液晶層を通過する光の透過率を調節して所望の画像を得る。

この時、液晶層に一方向の電界が長い間印加されると劣化現象が生じる。この劣化現象を防止するために、フレーム別及び行別、または画素別に、共通電圧に対するデータ電圧の極性を反転させる。

このようなデータ電圧の反転方式のうち、画素別にデータ電圧の極性を反転させると（以下、“ドット反転”と言う）、キックバック電圧による垂直フリッカー現象や垂直クロストーク現象などが減少して画質が向上する。しかし、所定の行と列ごとにデータ電圧の極性を反転させなければならないので、データ線へのデータ電圧印加動作が複雑になりデータ線の信号遅延による問題が深刻化する。したがって、信号遅延を減少させるために低抵抗物質でデータ線を形成するなど製造工程が複雑になり製造原価が高くなってしまう。

その反面、所定列ごとにデータ電圧の極性を反転させると（以下、“列反転”と言う）、一つのデータ線を通じて流れるデータ電圧の極性はフレーム別にのみ反転されるのでデータ線の信号遅延問題が大幅減少する。

しかし、列反転では、垂直フリッカー現象と垂直クロストーク現象が生じてしまうため、液晶表示装置の画質が悪化する。

そこで、本発明が解決しようとする技術的課題は、垂直フリッカー現象と垂直クロストーク現象が生じず、かつデータ線の信号遅延問題を解決する液晶表示装置を提供することである。

また、本発明が解決しようとする他の技術的課題は、液晶表示装置の画質を向上させることである。

前記課題を解決するために、本発明１は、行列形態に配列されており、スイッチング素子を備える複数の画素からなる少なくとも一つの画素行を各々含む複数の画素行集合と、前記スイッチング素子に連結されており、前記スイッチング素子をオンさせるゲートオン電圧を伝達する複数のゲート線と、前記スイッチング素子に連結されており、データ電圧を伝達する複数のデータ線とを含み、隣接した画素行集合のスイッチング素子の位置は互いに異なっていることを特徴とする液晶表示装置を提供する。本発明のように画素のスイッチング素子を配置すると、駆動部反転は列反転方式であっても見掛け反転はＮ×１ドット反転になることができる。従って、データ駆動部から列反転方式でデータ電圧の極性が決定されて印加されるので、データ線の材料選択幅が広くなり、製造工程を単純化し易い。さらに画質も向上する。

本発明２は、前記発明１において、同一の画素行集合内で各スイッチング素子の位置は同一である液用表示装置を提供する。本発明のように画素のスイッチング素子を配置すると、駆動部反転は列反転方式であっても見掛け反転はＮ×１ドット反転になることができる。従って、データ駆動部から列反転方式でデータ電圧の極性が決定されて印加されるので、データ線の材料選択幅が広くなり、製造工程を単純化し易い。さらに画質も向上する。

本発明３は、前記発明２において、隣接した画素行集合のデータ電圧は互いに異なる極性を有する液晶表示装置を提供する。これにより、適切に分かれた区間ごとにデータ線に印加されるデータ電圧の極性を反転させる区間反転を実施すると、垂直クロストーク発生を大きく減少させることができるので、液晶表示装置の画質を向上させることができる。

本発明４は、前記発明２において、同一の画素行集合で各画素行のデータ電圧は同一極性を有する液晶表示装置を提供する。これにより、適切に分かれた区間ごとにデータ線に印加されるデータ電圧の極性を反転させる区間反転を実施すると、垂直クロストーク発生を大きく減少させることができるので、液晶表示装置の画質を向上させることができる。

本発明５は、前記発明２乃至４のうちのいずれか１つにおいて、前記画素行集合の少なくとも一つの画素行は異なるパルス幅のゲートオン電圧によってデータ電圧が印加される液晶表示装置を提供する。これにより、データ電圧が画素に充電される時間が増加しても液晶表示装置の応答速度が向上され、データ線の幅を減らして配線抵抗が大きくなっても信号遅延問題が大きくないため、開口率を増加させることができる。その他にも、データ線と他の装置との接触抵抗の偏差が多少大きくなっても信号遅延による問題が別にないので縦線不良が発生せず、データ線の修理によって抵抗が大きくなっても特別な問題にならない。さらには、信号遅延によるデータ電圧の損失が少ないので消費電力を減らすことができ、それによって当該駆動装置の発熱問題なども減少させることができる。

本発明６は、前記発明２乃至４のうちのいずれか１つにおいて、前記画素行集合の少なくとも一つの画素行はゲートオフ電圧によってデータ電圧が印加されない液晶表示装置を提供する。これにより、データ電圧が画素に充電される時間が増加しても液晶表示装置の応答速度が向上され、データ線の幅を減らして配線抵抗が大きくなっても信号遅延問題が大きくないため、開口率を増加させることができる。その他にも、データ線と他の装置との接触抵抗の偏差が多少大きくなっても信号遅延による問題が別にないので縦線不良が発生せず、データ線の修理によって抵抗が大きくなっても特別な問題にならない。さらには、信号遅延によるデータ電圧の損失が少ないので消費電力を減らすことができ、それによって当該駆動装置の発熱問題なども減少させることができる。

本発明７は、前記発明１において、映像データと制御信号とを提供する信号制御部と、前記映像データを前記データ電圧に変換して前記データ線に印加するデータ駆動部とをさらに含み、前記データ駆動部はは前記データ線を通して、前記画素行集合の少なくとも一つの画素行に映像データを出力する液晶表示装置を提供する。

本発明８は、前記発明７において、前記信号制御部から前記制御信号を受けて複数の出力端子を通じてゲートオン電圧を出力するゲート駆動部をさらに含み、前記複数の出力端子は、ゲート線と連結されていない第１出力端子と、前記画素行集合の画素行に連結されたゲート線と連結されている第２出力端子と、を有し、前記ゲートオン電圧は前記第１出力端子と前記第２出力端子とを通じて連続して出力される液晶表示装置を提供する。

また、前記課題を解決するために、本発明９は、ゲート信号を伝達する複数のゲート線と、データ電圧を伝達する複数のデータ線と、前記ゲート線と前記データ線に連結されており、前記ゲート信号によって前記データ電圧を選択的に伝達するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を備える複数の画素からなる少なくとも一つの画素行を含む複数の画素行集合とを含み、同一の前記画素行集合内で各スイッチング素子は同一であり、隣接した画素行集合のスイッチング素子は互いに異なっている液晶表示装置を提供する。本発明のように画素のスイッチング素子を配置すると、駆動部反転は列反転方式であっても見掛け反転はＮ×１ドット反転になることができる。従って、データ駆動部から列反転方式でデータ電圧の極性が決定されて印加されるので、データ線の材料選択幅が広くなり、製造工程を単純化し易い。さらに画質も向上する。

本発明１０は、前記発明９において、隣接した画素行集合のデータ電圧は互いに異なる極性を有する液晶表示装置を提供する。これにより、適切に分かれた区間ごとにデータ線に印加されるデータ電圧の極性を反転させる区間反転を実施すると、垂直クロストーク発生を大きく現象させることができるので、液晶表示装置の画質を向上させることができる。

本発明１１は、前記発明９において、同一の画素行集合内で各画素行のデータ電圧は同一極性を有する液晶表示装置を提供する。これにより、適切に分かれた区間ごとにデータ線に印加されるデータ電圧の極性を反転させる区間反転を実施すると、垂直クロストーク発生を大きく減少させることができるので、液晶表示装置の画質を向上させることができる。

また、前記課題を解決するために、本発明１２は、複数のゲート線と、複数のデータ線と、前記ゲート線及び前記データ線と連結されているスイッチング素子と、前記スイッチング素子を備える複数の画素からなる少なくとも一つの画素行を各々含む第１及び第２画素行集合とを含む液晶表示装置の駆動方法であって、前記データ線に第１データ電圧を印加する段階と、前記第１画素行集合に連結されている前記ゲート線にゲートオン電圧を印加して前記スイッチング素子をオンさせて、前記第１データ電圧を前記第１画素行集合に充電する段階と、前記データ線に前記第１データ電圧と極性が反対である第２データ電圧を印加する段階と、前記第２画素行集合に連結されているゲート線にゲートオン電圧を印加して前記スイッチング素子をオンさせて、前記第２データ電圧を前記第２画素行集合に充電する段階とを含み、隣接した画素行集合のスイッチング素子の位置は互いに異なっていることを特徴とする液晶表示装置を提供する。本発明のように画素のスイッチング素子を配置すると、駆動部反転は列反転方式であっても見掛け反転はＮ×１ドット反転になることができる。従って、データ駆動部から列反転方式でデータ電圧の極性が決定されて印加されるので、データ線の材料選択幅が広くなり、製造工程を単純化し易い。さらに画質も向上する。さらに、適切に分かれた区間ごとにデータ線に印加されるデータ電圧の極性を反転させる区間反転を実施すると、垂直クロストーク発生を大きく減少させることができるので、液晶表示装置の画質を向上させることができる。

本発明によると、駆動部反転は列反転方式であっても見掛け反転はＮ×１ドット反転になることができる。したがって、垂直フリッカー現象と垂直クロストーク現象が生じず、かつデータ線の信号遅延問題が解決し、液晶表示装置の画質を向上させることができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、詳細に説明する。

図面において、複数の層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示す。明細書全体を通じて類似している部分については同一な図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上に”の表現の場合、これは他の部分の“真上に”ある場合だけでなくその中間に他の部分がある場合も含む。また、ある部分が他の部分の“真上に”の表現の場合、中間に他の部分がないことを意味する。

以下、本発明の実施例による液晶表示装置及びその駆動方法について図面を参考として詳細に説明する。
＜実施例＞
［液晶表示装置の構造］
図１は本発明の一実施例による液晶表示装置のブロック図である。また、図２は本発明の一実施例による液晶表示装置の、一つの画素に対する等価回路図である。

図１を参照すると、本発明の一実施例による液晶表示装置は、液晶表示板組立体３００と、ゲート駆動部４００と、データ駆動部５００と、階調電圧生成部８００と、そしてこれらを制御する信号制御部６００を含む。ここで、ゲート駆動部４００は液晶表示板組立体３００に連結されている。また、階調電圧生成部８００はデータ駆動部５００に連結されている。

液晶表示板組立体３００は、複数の表示信号線Ｇ₁−Ｇ_n、Ｄ₁−Ｄ_mと、これらに定義され、行列形態に配列された複数の画素とを含む。

表示信号線Ｇ₁−Ｇ_n、Ｄ₁−Ｄ_mは、ゲート信号（“走査信号”とも言う）を伝達する複数のゲート線Ｇ₁−Ｇ_nと、データ信号を伝達するデータ信号線またはデータ線Ｄ₁−Ｄ_mとを含む。ゲート線Ｇ₁−Ｇ_nは互いに平行に位置し、そして行方向に延長し、データ線Ｄ₁−Ｄ_mは互いに平行に位置し、そして列方向に延長している。

各画素は、表示信号線Ｇ₁−Ｇ_n、Ｄ₁−Ｄ_mに連結されたスイッチング素子Ｑと、これに連結された液晶キャパシタＣ_LCと、維持キャパシタＣ_STとを含む。維持キャパシタＣ_STは必要に応じて省略することができる。

スイッチング素子Ｑは下部表示板１００に備えられており、三端子素子である。そして、スイッチング素子Ｑの制御端子及び入力端子は各々ゲート線Ｇ₁−Ｇ_n及びデータ線Ｄ₁−Ｄ_mに連結されており、出力端子は液晶キャパシタＣ_LC及び維持キャパシタＣ_STに連結されている。

図２を参照すると、液晶キャパシタＣ_LCは、下部表示板１００の画素電極１９０と上部表示板２００の共通電極２７０を二つの端子とする。この二つの電極１９０、２７０の間の液晶層３は誘電体として機能する。画素電極１９０はスイッチング素子Ｑに連結されている。共通電極２７０は上部表示板２００の全面に形成されており、共通電極２７０には共通電圧Ｖ_comが印加される。また、図２とは異なり、共通電極２７０が下部表示板１００に備えられる場合もあり、その時には二つの電極１９０、２７０が全て線状または棒状に形成される。

維持キャパシタＣ_STは、液晶キャパシタＣ_LCの補助的な役割を果たす。維持キャパシタＣ_STは下部表示板１００に備えられた別の信号線（図示せず）と画素電極１９０とが絶縁体を挟んで重畳されて形成される。そして、この別の信号線には共通電圧Ｖ_comなどの決められた電圧が印加される。また、維持キャパシタＣ_STは、画素電極１９０が絶縁体を媒介として真上の前端ゲート線と重畳されて形成されることもできる。

平面的な配列から見ると、隣接した二つのゲート線（例えばＧ_n-1とＧ_n）と隣接した二つのデータ線（例えばＤ_m-1とＤ_m）とで区画される一つの領域に一つの画素が形成されている。また、各画素のスイッチング素子Ｑは、ゲート線Ｇ₁−Ｇ_nのうちの一本とデータ線Ｄ₁−Ｄ_mのうちの一本とに連結されている。

（スイッチング素子の配置）
図３乃至図５ｂは本発明の実施例による液晶表示装置の、画素のスイッチング素子の配置、つまり、ｘで表示したスイッチング素子Ｑとゲート線Ｇ₁−Ｇ_n及びデータ線Ｄ₁−Ｄ_mの連結関係を示している。

図３乃至図５ｂに示した配置では、スイッチング素子Ｑは、各画素の下側ゲート線に連結されている。また、これとは反対に、スイッチング素子Ｑは、各画素の上側ゲート線に連結してもよい。また、各画素行のスイッチング素子Ｑは、全て同一な側のデータ線に連結されている。例えば、図３の最も上側の画素行のスイッチング素子Ｑは全て左側データ線に連結されており、図４ａの最後の画素行のスイッチング素子Ｑは全て右側データ線に連結されている。

図３に示した配置では、スイッチング素子Ｑの位置が毎画素行ごとに変わる。言い換えれば、隣接した画素行のスイッチング素子Ｑは、互いに異なるデータ線に連結されている。図３に示した四つの画素行のうち、上から一番目の画素行のスイッチング素子Ｑと三番目の画素行のスイッチング素子Ｑは全て左側データ線に連結されている。一方、二番目の画素行のスイッチング素子Ｑと、四番目の画素行のスイッチング素子Ｑは全て右側データ線に連結されている。

図４ａ及び図４ｂに示した配置では、スイッチング素子Ｑの位置が二つの画素行ごとに変わる。言い換えれば、連続した二つの画素行（以下、“画素行群”と言う）内のスイッチング素子Ｑの位置は全て同一であり、連続した二つの画素行群のスイッチング素子Ｑの位置は互いに反対である。但し、液晶表示板組立体３００の最も上、または最も下に位置した画素行は、画素自体が一つの画素行群になることができる。図４ａに示した四つの画素行のうちの一番目の画素行群、つまり、上側の二つの画素行のスイッチング素子Ｑは全て左側データ線に連結されている。一方、二番目の画素行群、つまり、下側の二つの画素行のスイッチング素子Ｑは、全て右側データ線に連結されている。また、図４ｂに位置した四つの画素行のうちの一番目の画素行群、つまり、最も上の画素行のスイッチング素子Ｑは左側データ線連結されている。一方、二番目の画素行群、つまり、上から二番目、三番目の画素行のスイッチング素子Ｑは右側データ線に連結されている。そして、最後の画素行群、つまり、一番下の画素行のスイッチング素子Ｑは左側データ線に連結されている。

上述をまとめると、スイッチング素子Ｑの位置は画素行もしくは画素行群ごとに変わることができる。これによって図３乃至図４ｂのスイッチング素子配置は、少なくとも一つの画素行を含む各画素行群内におけるスイッチング素子の位置は全て同一であり、連続した二つの画素行群のスイッチング素子の位置は反対であると整理できる。

図５ａに示した配置では、所定数の連続した画素行（以下、“画素行集合”と言う）１０１、１０２のスイッチング素子Ｑが図３のような配置を有し、隣接した二つの画素行集合１０１、１０２のスイッチング素子Ｑの配置は、二つの集合１０１、１０２の境界線に対して対称である。図５ｂに示した配置では、各画素行集合１０３、１０４のスイッチング素子Ｑが図４ａのような配置を有し、隣接した二つの画素行集合１０３、１０４のスイッチング素子Ｑの配置は二つの集合１０３、１０４の境界線に対して対称である。画素行集合の数は一つ以上であり、画素行集合の数が一つであれば図３または図４ａと同一な配置となる。
（色表示）
一方、色表示を実現するためには各画素が三原色のうちの一つを固有に表示するか（空間分割）、各画素が時間によって交互に三原色を表示するように（時間分割）して、これら三原色の空間的、時間的合計によって所望の色相が認識されるようにする。図２は空間分割の一例として各画素が画素電極１９０に対応する領域に赤色、緑色、または青色のカラーフィルター２３０を備えることを示している。ここで、図２では上部表示板にカラーフィルター２３０を形成しているが、図２とは異なり、カラーフィルター２３０は下部表示板１００の画素電極１９０下に形成してもよい。

図３乃至図５ｂでは、各画素行方向にカラーフィルター２３０が赤色、緑色、青色の順に配列される。従って、各画素列は一つの色相のカラーフィルター２３０のみを含むストライプ配列を形成する。
（各部分の構造）
また、液晶表示板組立体３００の二つの表示板１００、２００のうちの少なくとも一つの外側面には、光を偏光させる偏光子（図示せず）が付着されている。

階調電圧生成部８００は、画素の透過率と関連する二対の複数階調電圧を生成する。二対のうちの一対は共通電圧Ｖ_comに対して陽の値を有し、他の一対は陰の値を有する。

ゲート駆動部４００は、液晶表示板組立体３００のゲート線Ｇ₁−Ｇ_nに連結されており、外部からのゲートオン電圧Ｖ_onとゲートオフ電圧Ｖ_offの組み合わせからなるゲート信号をゲート線Ｇ₁−Ｇ_nに印加する。ここで、ゲート駆動部４００は、通常は複数の集積回路から成り立つ。

データ駆動部５００は、液晶表示板組立体３００のデータ線Ｄ₁−Ｄ_mに連結されており、階調電圧生成部８００からの階調電圧を選択し、データ信号として画素に印加する。ここで、データ駆動部５００は、通常は複数の集積回路から成り立つ。

複数のゲート駆動集積回路又はデータ駆動集積回路は、ＴＣＰ（tape carrier package：以下、ＴＣＰ）（図示せず）に実装される。つまり、ＴＣＰを液晶表示板組立体３００に付着することが可能である。また、ＴＣＰを使用せずガラス基板上にこれら集積回路を直接付着することもでき（chip on glass、ＣＯＧ実装方式）、これら集積回路と同じ機能を遂行する回路を画素の薄膜トランジスタと共に液晶表示板組立体３００に直接形成してもよい。

信号制御部６００は、ゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００などの動作を制御する制御信号を生成して、各々に該当する制御信号をゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００に提供する。
［表示動作］
以下より、このような液晶表示装置の表示動作について詳細に説明する。

信号制御部６００は、外部のグラフィック制御器（図示せず）からＲＧＢ映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂ及びその表示を制御する入力制御信号の提供を受ける。ここで、入力制御信号とは、垂直同期信号Ｖ_syncと水平同期信号Ｈ_sync、メインクロックＭＣＬＫ、データイネーブル信号ＤＥなどを含む。信号制御部６００は、入力映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂと入力制御信号に基づいて映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを液晶表示板組立体３００の動作条件に合うように適切に処理する。次に、ゲート制御信号ＣＯＮＴ１及びデータ制御信号ＣＯＮＴ２などを生成した後、ゲート制御信号ＣＯＮＴ１をゲート駆動部４００に送信し、データ制御信号ＣＯＮＴ２と処理した映像信号Ｒ´、Ｇ´、Ｂ´をデータ駆動部５００に送信する。ここで、ゲート制御信号ＣＯＮＴ１は、ゲートオン電圧Ｖ_onの出力開始を指示する垂直同期開始信号ＳＴＶと、ゲートオン電圧Ｖ_onの出力時期を制御するゲートクロック信号ＣＰＶと、ゲートオン電圧Ｖ_onの持続時間を限定する出力イネーブル信号ＯＥとを含む。また、データ制御信号ＣＯＮＴ２は、映像データＲ´、Ｇ´、Ｂ´の入力開始を知らせる水平同期開始信号ＳＴＨと、データ線Ｄ₁−Ｄ_mに当該データ電圧を印加するようにするロード信号ＬＯＡＤと、共通電圧Ｖ_comに対するデータ電圧の極性（以下、“共通電圧に対するデータ電圧の極性”を簡略に“データ電圧の極性”と言う）を反転させる反転信号ＲＶＳと、データクロック信号ＨＣＬＫとを含む。

データ駆動部５００は、信号制御部６００からのデータ制御信号ＣＯＮＴ２によって一つの列の画素に対応する映像データＲ´、Ｇ´、Ｂ´を順次に受信してシフトさせ、階調電圧生成部８００からの階調電圧のうち各映像データＲ´、Ｇ´、Ｂ´に対応する階調電圧を選択することによって、映像データＲ´、Ｇ´、Ｂ´を当該データ電圧に変換し、これを当該データ線Ｄ₁−Ｄ_mに印加する。

ゲート駆動部４００は、信号制御部６００からのゲート制御信号ＣＯＮＴ１によってゲートオン電圧Ｖ_onをゲート線Ｇ₁−Ｇ_nに印加する。すると、該当するゲート線Ｇ₁−Ｇ_nに連結しているスイッチング素子Ｑがオンして、データ線Ｄ₁−Ｄ_mに印加されたデータ電圧がオンされたスイッチング素子Ｑを通じて当該画素に印加される。ここで、ゲートオン電圧Ｖ_onがゲート線Ｇ₁−Ｇ_nに印加した場合は、対応するスイッチング素子Ｑがオンして画素行にデータ電圧が印加するが、一方、ゲートオフ電圧Ｖ_offがゲート線Ｇ₁−Ｇ_nに印加した場合は、スイッチング素子！はオフのため、対応する画素行にはデータ電圧は印加されない。

画素に印加されたデータ電圧と共通電圧Ｖ_comの差は、液晶キャパシタＣＬＣの充電電圧、つまり、画素電圧として示される。液晶分子は画素電圧の大きさに応じて配列を変更する。これによって、液晶層３を通過する光の偏光が変化する。このような偏光の変化は表示板１００、２００に付着された偏光子（図示せず）によって光の透過率変化として示される。

１水平周期（又は“１Ｈ”）が経過すると、データ駆動部５００とゲート駆動部４００は次の行の画素に対して同一な動作を繰り返す。ここで、１水平周期とは、水平同期信号Ｈ_sync、データイネーブル信号ＤＥ、ゲートクロックＣＰＶの一周期を意味する。このような方式で、１フレーム間に全てのゲート線Ｇ₁−Ｇ_nに対して順次にゲートオン電圧Ｖ_onを印加して全ての画素にデータ電圧を印加する。１フレームが終わると、次のフレームが開始し、各画素に印加されるデータ電圧の極性が以前フレームでの極性と反対になるように、データ駆動部５００に印加される反転信号ＲＶＳの状態が制御される。これをフレーム反転という。

このようなフレーム反転の他にも、データ駆動部５００は１フレームごとにデータ電圧の極性を変化させる。これによってデータ電圧の印加を受けた画素電圧の極性も変化する。しかし、図３乃至図５ｂに示したように、画素とデータ線Ｄ₁−Ｄ_mトの連結が多様なため、データ駆動部５００での極性反転パターンと、液晶表示板組立体３００の画面に示される画素電圧の極性反転パターンとが異なって示される。以下ではデータ駆動部５００での反転を“駆動部反転”と言う。また、画面に示される反転を“見掛け反転”と言う。
［反転形態］
以下に、本発明の実施例による反転形態について、図３乃至図５ｂを参考として詳細に説明する。

図３乃至図４ｂは駆動部反転が列反転である場合であって、各データ線に印加されるデータ電圧の極性は同一であり、隣接するデータ線に印加されるデータ電圧の極性は反対である。図３の場合には、スイッチング素子Ｑの位置が毎画素行ごとに変わる。従って、見掛け反転が１×１ドット反転になる。一方、図４ａ及び図４ｂの場合には、スイッチング素子の位置が二つの画素行ごとに変わる。従って、見掛け反転が２×１ドット反転になる。

図５ａ及び図５ｂでの駆動部反転は一種のドット反転であって、隣接するデータ線に印加されるデータ電圧の極性は反対である。各データ線に印加されるデータ電圧の極性は画素行集合を単位として変化する［ここで、画面上に見るとき、画素行集合は画面の特定区間をなすため、以下より、画素行集合を単位として変化することを“区間反転”と言い、区間と画素行集合とを同一な意味として使用する］。つまり、各データ線に印加される任意の二つのデータ電圧が、同一な画素行集合に属する画素に印加されるのであれば同一な極性を有するようにし、隣接した画素行集合に属する画素に印加されるのであれば極性が反対になるようにする。したがって、一つの画素行集合に属する画素行の数がＭ個であればＭ×１ドット反転であると言える。このようにすると、図５ａの場合には、見掛け反転は図３の場合と同様に１×１ドット反転になり、図５ｂの場合の見掛け反転は図４ａと同様に２×１ドット反転になる。このように、見掛け反転がドット反転になると、画素電圧が正極性である時と負極性である時にキックバック電圧によって発生する輝度の差が分散されて示されるので縦線不良が減少する。

図６ａ乃至図６ｃは、ノーマリーホワイトモード液晶表示装置において一つのデータ線に印加されるブラックデータ電圧の波形図である。特に、図６ａは区間の数が四つである駆動部区間反転の場合のデータ電圧である。図６ｂは区間の数が一つである駆動部区間反転の場合のデータ電圧である。図６ｃは駆動部反転が１×１ドット反転である場合のデータ電圧の波形図である。図６ａ〜ｃを参照すると、図６ａの場合には、１フレームに四回のみデータ電圧の極性が反転されている。図６ｂの場合は、区間の数が一つであるから列反転に該当し１フレームの間にデータ電圧の極性が反転されない。また、図６ｃの場合は、駆動部反転が１×１ドット反転の場合であって、１Ｈごとにデータ電圧の極性が反転されている。

図６ａおよび図６ｃのように、一つのデータ線に印加されるデータ電圧の極性が１フレーム内で反転されると、垂直クロストークが減少し、区間の個数が増加するほど通常のドット反転に近くなる。従って、垂直クロストークに関する問題はより一層解消される。しかし、信号の遅延問題と消費電力が大きくなるので、区間の個数は１乃至３２の間の値が好ましい。垂直クロストークの減少理由については後で詳細に説明する。

一方、区間反転を実施する場合、各区間の第１画素行に対するデータ電圧の極性はその前の画素行に対するデータ電圧の極性と反対であるので信号遅延問題が大きくなる。このような問題を解消するために、二つの方法がある。一つは、各区間の第１画素行にデータ電圧を充電する時間を増加させる方法である。もう一つは、当該データ電圧がデータ線に印加された直後より所定の時間の間は充電を保留し、電圧レベルが一定水準以上に達してから充電を開始する方法である。液晶表示装置でのデータ電圧の印加は１水平周期単位で行われるため、増加する充電時間や保留する時間は１水平周期の倍数となる。

図７ａ及び図７ｂは、本発明の実施例による液晶表示装置における各区間の第１画素行に印加されるゲート信号の例を示した図面である。以下より、ｇ_lは各区間の第１画素行に印加されるゲート信号である。

図７ａに示した例では、区間の第１画素行に連結されたゲート線Ｇ_lにゲート信号ｇ_lを印加する際、ゲート信号ｇ_lのゲートオン電圧の持続時間を例えば２倍に増加させるとする。このために、信号制御部６００は当該ゲート線Ｇ_lに印加されるゲートオン電圧の出力時期を制御するゲートクロック信号ＣＰＶのパルス幅を２倍増加させてゲート駆動部４００に提供する。

図７ｂに示した例では、区間の第１画素行に連結されたゲート線Ｇ_lにゲート信号ｇ_lを印加する際、ゲート信号ｇ_lのゲートオン電圧を例えば１Ｈの間遅延させて、データ線に印加されたデータ電圧が一定の電圧水準以上到達した時に画素が充電を始めるようにする。ゲート信号を１Ｈ遅延させるためには、ゲート駆動部４００から出るｌ番目のゲート信号は捨て、ｌ＋１番目のゲート信号がｌ番目のゲート線に印加されるようにすればいい。このために当該ゲート線Ｇ_lをゲート駆動部４００のｌ＋１番目の出力端子と連結させ、ゲート駆動部４００のｌ番目の出力端子はどこにも連結させない。

ここで、各区間の第１画素行に対するデータ電圧がデータ線に印加される時間は２Ｈにならなければならない。従って、図７ａや図７ｂに示した例を使用するには、信号制御部６００は各区間の第１画素行に対する映像データを連続して二回データ駆動部５００に供給する。また、信号制御部６００は、第１区間を除いた他の区間の第１行に対しても映像データを二回与えなければならないので、区間の数がｋである場合に（ｋ−１）個の行に対する映像データを二回ずつ与えなければならない。このために、信号制御部６００は（ｋ−１）個の画素行に対する映像データを記憶するための（ｋ−１）個のラインメモリ（図示せず）を備える。。

これとは異なって、信号制御部６００の前に、外部からの映像データを受けて信号制御部６００に伝達するスケーラー（などの装置がある場合、この装置に（ｋ−１）個のラインメモリを備えてもよい。

また、図７ａ及び図７ｂにおいて、ゲートオン電圧の追加印加時間または遅延時間は１Ｈとしたが、この時間はデータ電圧の遅延程度によって２Ｈなどに調節することができる。

これにより、データ電圧が画素に充電される時間が増加しても液晶表示装置の応答速度が向上され、データ線の幅を減らして配線抵抗が大きくなっても信号遅延問題が大きくないため、開口率を増加させることができる。その他にも、データ線と他の装置との接触抵抗の偏差が多少大きくなっても信号遅延による問題が別にないので縦線不良が発生せず、データ線の修理によって抵抗が大きくなっても特別な問題にならない。さらには、信号遅延によるデータ電圧の損失が少ないので消費電力を減らすことができ、それによって当該駆動装置の発熱問題なども減少させることができる。
［垂直クロストークの影響減少の理由］
このような区間反転方式を液晶表示装置に適用すると、垂直クロストークの影響を大きく減少させることができ、画質を向上させることができる。以下より、これについて詳細に説明する。

一般に、垂直クロストークの発生原因は、次の２つがあげられる。１つは、画素電極と隣接したデータ線間に発生する寄生容量であり、もう一つは画素のスイッチング素子をオフさせた後に発生する漏洩電流の影響による画素電極の電圧の変化である。

図８を参照して、画素電極Ｐ_xとデータ線Ｄ_j、Ｄ_j+1の間の寄生容量Ｃ_DP1、Ｃ_DP2による画素電極Ｐ_xの電圧変化量（△Ｖ）をより具体的に説明する。図８は画素電極Ｐ_xの電圧変化量を説明するための画素電極Ｐ_xと寄生容量Ｃ_DP1、Ｃ_DP2の等価回路図である。

図８に示したように、画素電極Ｐ_xはスイッチング素子Ｑを通じてゲート線Ｇ_iとデータ線Ｄ_jに連結されている。画素電極Ｐ_xと隣接した二つのデータ線Ｄ_j、Ｄ_j+1の間には寄生容量Ｃ_DP1、Ｃ_DP2が各々形成される。

画素電極Ｐ_xとデータ線Ｄ_j、Ｄ_j+1の間の寄生容量Ｃ_DP1、Ｃ_DP2による画素電極Ｐ_xの電圧変化量（△Ｖ）は、以下の式で与えられる。

ここで、Ｖ₁は画素電極Ｐ_xに電圧が充電される時にデータ線Ｄ_jに印加されるデータ電圧である。Ｖ₂は画素電極Ｐ_xに電圧が充電される時にデータ線Ｄ_j+1に印加されるデータ電圧である。Ｖ₁´は画素電極Ｐ_xに電圧が充電された後にデータ線Ｄ_jに流れるデータ電圧である。Ｖ₂´は画素電極Ｐ_xに電圧が充電された後にデータ線 Ｄ_j+1に流れるデータ電圧である。また、Ｃ_GSはスイッチング素子Ｑのゲート−ソース間寄生容量である。Ｃ_DP1はデータ線Ｄ_jと画素電極Ｐ_xの間の寄生容量である。Ｃ_DP2は画素電極Ｐ_xと隣接したデータ線Ｄ_j+1の間の寄生容量である。Ｃ_LCは液晶キャパシタの容量である。Ｃ_STは維持キャパシタの容量である。

列反転を考慮して隣接した二つのデータ線Ｄ_j、Ｄ_j+1に流れるデータ電圧が同一な階調を示すとすると、（Ｖ₂−Ｖ_com）＝−（Ｖ₁−Ｖ_com）であり、（Ｖ₂´−Ｖ_com）＝−（Ｖ₁´−Ｖ_com）であるので、（Ｖ₂−Ｖ₂´）＝−（Ｖ₁−Ｖ₁´）である。したがって、［数式１］は次の［数式２］に簡略化される。

ここで、△Ｃ_DP＝Ｃ_DP1−Ｃ_DP2である。

一方、漏洩電流による画素電極Ｐ_xの電圧変化量（△Ｖ）は次の数式で与えられる。

ここで、ｔは画素電極Ｐ_xに充電された電圧と異なるデータ電圧がデータ線Ｄ_jに印加される時間である。Ｉ_offは画素電極Ｐ_xとデータ線Ｄ_jの間の漏洩電流であって、画素電極Ｐ_xの電圧とデータ線Ｄ_jの電圧の差の極性によって陽の値を有するか陰の値を有するかが決まる。

本発明の実施例によると、区間ごとに極性が反転されるデータ電圧を印加する場合、データ線Ｄ_jに印加されるデータ電圧と画素電極Ｐ_xの電圧との差が、陽の値と陰の値を交互に有する。従ってデータ線−画素電極間寄生容量による電圧変化は陰の値と陽の値を交互に有するようになるため互いに相殺される。また、データ線Ｄ_jに印加されるデータ電圧と画素電極Ｐ_xの電圧との差が陽の値と陰の値を交互に有すると、漏洩電流Ｉ_offも陽の値と陰の値を交互に有する。従って、漏洩電流による電圧変化量も相殺される。このように、極性が変わるデータ電圧によって画素電極Ｐ_xの電圧変化量（△Ｖ）が大きく減少する。これによって垂直クロストークの影響が大幅減少して、液晶表示装置の画質を向上させることができる。

また、本発明によると、駆動部反転は列反転方式であっても見掛け反転はＮ×１ドット反転になることができる。したがって、データ駆動部から列反転方式でデータ電圧の極性が決定されて印加されるので、データ線の材料選択幅が広くなって、製造工程を単純化し易い。また、データ電圧が画素に充電される時間が増加して液晶表示装置の応答速度が向上され、データ線の幅を減らして配線抵抗が大きくなっても信号遅延問題が大きくないので液晶表示装置の開口率を増加させることができる。その他にも、データ線と他の装置との接触抵抗の偏差が多少大きくなっても信号遅延による問題が別にないので縦線不良が発生せず、データ線の修理によって抵抗が大きくなっても特別な問題にならない。また、信号遅延によるデータ電圧の損失が少ないので消費電力を減らすことができ、それによって当該駆動装置の発熱問題なども減少させることができる。

以上で本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。

本発明の実施例による液晶表示装置のブロック図 本発明の実施例による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図 １×１ドット反転を実現する時、画素のスイッチング素子の配置を示した図面 ２×１ドット反転を実現する時、画素のスイッチング素子の配置を示した図面 ２×１ドット反転を実現する時、画素のスイッチング素子の配置を示した図面 区間の数が二つである駆動部区間反転時の液晶表示装置に対する画素配置を示した図面 区間の数が二つである駆動部区間反転時の液晶表示装置に対する画素配置を示した図面 区間の数が四つである駆動部区間反転の場合のデータ電圧を示す図面 区間の数が一つである駆動部区間反転の場合のデータ電圧を示す図面 駆動部反転が１×１ドット反転である場合のデータ電圧を示す図面 区間反転時の各区間の第１ゲート線に印加されるゲート信号の例を示した図面 区間反転時の各区間の第１ゲート線に印加されるゲート信号の例を示した図面 画素電極の電圧変化量を説明するための画素電極と寄生蓄電器の等価回路図

符号の説明

３ 液晶層
１００ 下部表示板
１０１、１０２、１０３、１０４ 画素行集合
１９０ 画素電極
２００ 上部表示板
２３０ 色フィルター
２７０ 共通電極
３００ 液晶表示板組立体
４００ ゲート駆動部
５００ データ駆動部
６００ 信号制御部
８００ 階調電圧生成部
Ｇ₁−Ｇ_n ゲート線
Ｄ₁−Ｄ_m データ線
Ｑ スイッチング素子
Ｃ_LC 液晶キャパシタ
Ｃ_ST 維持キャパシタ
Ｖ_com 共通電圧
Ｖ_on ゲートオン電圧
Ｖ_off ゲートオフ電圧
Ｖ_sync 垂直同期信号
Ｈ_sync 水平同期信号
ＭＣＬＫ メインクロック
ＤＥ データイネーブル信号
ＣＯＮＴ１ ゲート制御信号
ＣＯＮＴ２ データ制御信号
ＳＴＶ 垂直同期開始信号
ＣＰＶ ゲートクロック信号
ＯＥ 出力イネーブル信号
ＳＴＨ 水平同期開始信号
ＬＯＡＤ ロード信号
ＲＶＳ 反転信号
ＨＣＬＫ データクロック信号

Claims (12)

1. 行列形態に配列されており、スイッチング素子を備える複数の画素からなる少なくとも一つの画素行を各々含む複数の画素行集合と、
   前記スイッチング素子に連結されており、前記スイッチング素子をオンさせるゲートオン電圧を伝達する複数のゲート線と、
   前記スイッチング素子に連結されており、データ電圧を伝達する複数のデータ線と、
   を含み、
   隣接した前記画素行集合の前記スイッチング素子の位置は互いに異なっている、液晶表示装置。
2. 同一の画素行集合内で各スイッチング素子の位置は同一であることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 隣接した画素行集合のデータ電圧は互いに異なる極性を有することを特徴とする、請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 同一の画素行集合内で各画素行のデータ電圧は同一極性を有することを特徴とする、請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記画素行集合の少なくとも一つの画素行は異なるパルス幅のゲートオン電圧によってデータ電圧が印加されることを特徴とする、請求項２乃至請求項４のうちのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
6. 前記画素行集合の少なくとも一つの画素行はゲートオフ電圧によってデータ電圧が印加されないことを特徴とする、請求項２乃至請求項４のうちのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
7. 映像データと制御信号とを提供する信号制御部と、
   前記映像データを前記データ電圧に変換して前記データ線に印加するデータ駆動部と、
   をさらに含み、
   前記データ駆動部は前記データ線を通して、前記画素行集合の少なくとも一つの画素行に映像データを出力することを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記信号制御部から前記制御信号を受けて複数の出力端子を通じてゲートオン電圧を出力するゲート駆動部をさらに含み、
   前記複数の出力端子は、ゲート線と連結されていない第１出力端子と、前記画素行集合の画素行に連結されたゲート線と連結されている第２出力端子と、を有し、
   前記ゲートオン電圧は前記第１出力端子と前記第２出力端子とを通じて連続して出力されることを特徴とする、請求項７に記載の液晶表示装置。
9. ゲート信号を伝達する複数のゲート線と、
   データ電圧を伝達する複数のデータ線と、
   前記ゲート線と前記データ線に連結されており、前記ゲート信号によって前記データ電圧を選択的に伝達するスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子を備える複数の画素からなる少なくとも一つの画素行を含む複数の画素行集合と
   を含み、
   同一の前記画素行集合内で各スイッチング素子の位置は同一であり、
   隣接した画素行集合のスイッチング素子は互いに異なっていることを特徴とする、液晶表示装置。
10. 隣接した画素行集合のデータ電圧は互いに異なる極性を有することを特徴とする、請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 同一の前記画素行集合内での各画素行のデータ電圧は同一極性を有することを特徴とする、請求項９に記載の液晶表示装置。
12. 複数のゲート線と、複数のデータ線と、前記ゲート線及び前記データ線と連結されているスイッチング素子と、前記スイッチング素子を備える複数の画素からなる少なくとも一つの画素行を各々含む第１及び第２画素行集合と、を含む液晶表示装置の駆動方法であって、
    前記データ線に第１データ電圧を印加する段階と、
    前記第１画素行集合に連結されている前記ゲート線にゲートオン電圧を印加して前記スイッチング素子をオンさせて、前記第１データ電圧を前記第１画素行集合に充電する段階と、
    前記データ線に前記第１データ電圧と極性が反対である第２データ電圧を印加する段階と、
    前記第２画素行集合に連結されているゲート線にゲートオン電圧を印加して前記スイッチング素子をオンさせて、前記第２データ電圧を前記第２画素行集合に充電する段階と、
    を含み、
    隣接した画素行集合のスイッチング素子の位置は互いに異なっていることを特徴とする、液晶表示装置の駆動方法。
    
    

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