JP4198027B2 - 液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置の駆動方法に関するものであり、より詳細には、アクティブマトリックス液晶表示装置（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：以下、ＡＭ−ＬＣＤと称する）においてゲートパルス電圧の変化により液晶の応答速度を改善する液晶表示装置の駆動方法に関するものである。

一般的に、ＡＭ−ＬＣＤはノートブック型のワードプロセッサー用、またはＯＡ機器のモニター用として静止画面で文書処理やＣＡＤ作業をすることができるように開発されたＯＡ機器用のディスプレー装置である。最近ディスプレー装置が発達し、マルチメディア環境の要求が高度になり、ＡＭ−ＬＣＤを適用したノートブック型のＯＡ機器のモニター等でも、動画像が鮮明に具現できることが要求されており、また、デジタル放送の普及が広がることによっても、このような高性能のＡＶ用ＬＣＤ製品の需要が増加している。

しかし、従来のＡＭ−ＬＣＤは、ディスプレーデータ信号を一つのフィールド（フレーム）の間維持する、ホールドタイプ（Ｈｏｌｄ−ｔｙｐｅ）の駆動方式を採用しており、この駆動方式はインパルスタイプのＣＲＴとは異なり動画像を自然に表示できない。そこで、液晶表示装置をインパルスタイプで駆動しようとする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この方法は駆動回路にメモリが必要になり、製造コストが高くなるという問題がある。
特開２００２−２５８８１８号公報

ホールドタイプでは、ＡＭ−ＬＣＤを６０Ｈｚで駆動をする場合に、１／６０秒の間、信号が維持されるために、いかなる速い応答速度を有した液晶を使用するとしても、各信号レベルは１／６０秒維持され、不自然な動きをする動画像が表示されることになる。

図１は従来のＡＭ−ＬＣＤの駆動によるタイミング図である。
図１に示すように、従来のＡＭ−ＬＣＤ駆動方法では、１垂直区間（１Ｖ）（６０Ｈｚ駆動の場合は、１垂直区間が１６．７ｍｓ）内に垂直開始信号（ＳＴＶ）がイネーブルされた後、垂直クロック信号（ＣＰＶ）の遷移に同期してゲートパルス電圧すなわち、ゲートハイパルス電圧（Ｇａｔｅ ｈｉｇｈ ｐｕｌｓｅ ｖｏｌｔａｇｅ）（Ｖｇｈ）及びゲートローパルス電圧（Ｇａｔｅ ｌｏｗ ｐｕｌｓｅ ｖｏｌｔａｇｅ）（Ｖｇｌ）を発生して複数のゲートラインを順次にスキャニングする。ここで、Ｖ＿ｓｙｎは垂直同期信号を、Ｇ１〜Ｇ７６８は第１ゲートラインから第７６８ゲートラインまで順次に印加されるゲート駆動信号を示す。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は従来のＡＭ−ＬＣＤのピクセル充放電特性を示した波形図であり、ポジティブフィールド（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｆｉｅｌｄ）での充放電特性とネガティブフィールド（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｆｉｅｌｄ）でのピクセルの充放電特性を各々示している。

図２（ａ）に示すように、ポジティブフィールドではゲート駆動ＩＣからゲートハイパルス電圧（Ｖｇｈ）が出力される間にＴＦＴチャンネルが開いてデータラインを通じて供給される電荷がピクセルに流入されることによって該当ピクセルが充電される（１Ｈ区間）。ここで、電荷が流入する区間を充電区間と呼ぶ。

一方、ゲート駆動ＩＣからゲートローパルス電圧（Ｖｇｌ）が出力される区間の間はＴＦＴチャンネルが閉じて、印加されたピクセルの電圧はキックバック電圧（Ｖｐ（＋））程度低下した後に共通電圧（Ｖｃｏｍ）より相対的に高い一定のレベルで維持される（１Ｖ−１Ｈ期間）。ここで、電荷が維持される区間をホールディング（ｈｏｌｄｉｎｇ）区間と呼ぶ。

図２（ｂ）に示すように、ネガティブフィールドではゲートハイパルス電圧（Ｖｇｈ）が出力される区間の間にはＴＦＴチャンネルが開いてデータラインを通じて電荷がピクセルに流入することにより当該ピクセルは充電される。ここで、電荷が流入する区間を充電区間と呼ぶ。

一方、ゲート駆動ＩＣからゲートローパルス電圧（Ｖｇｌ）が出力される区間では、ＴＦＴチャンネルが閉じて、印加されたピクセルの電圧はキックバック電圧（Ｖｐ（−））程度低下した後に共通電圧（Ｖｃｏｍ）より相対的に低い一定のレベルで維持される（１Ｖ−１Ｈ期間）。この区間は電荷の放電によりピクセルの電圧が一定レベルを維持するホールディング区間である。

このような充電、放電、及びホールディング区間の中で、ＬＣＤの動作上の特徴は主にホールディング区間で発生し、また、この区間が１Ｖの間維持されることによって、従来のＡＭ−ＬＣＤ駆動方法では、動映像具現時にステッピング（Ｓｔｅｐｐｉｎｇ）現象が発生し、滑らかに動く動映像が再現できないという問題点がある。

また、従来のＡＭ−ＬＣＤ駆動方法ではゲートパルス電圧の発生後に次の１垂直区間までゲートパルス電圧のホールディング区間を維持するが、これは画面の輪郭が薄れるボケ（ｂｌｕｒｒｉｎｇ）現象の原因になる。このようなボケ現象は液晶の応答時間が長い場合に発生するものとして知られている。

従って、本発明の目的は前記従来技術の諸般問題点を解決するために、ゲートパルス電圧のホールディング区間を減らし、ピクセル電圧が共通電圧レベルに收斂するように多重レベルを有するゲートパルス電圧を発生して液晶を駆動することによってステッピングがなく滑らかな動映像を具現できる液晶表示装置の駆動方法を提供することである。

前記目的を達成するための本発明の一実施例による液晶表示装置の駆動方法は、１垂直区間内でゲートラインを順次に走査する液晶表示装置の駆動方法において、前記１垂直区間内に垂直クロック信号に同期して第１ないし第３レベルを有する複数のゲートパルス電圧を順次に発生する段階と、反転駆動時に各極性区間で前記複数のゲートパルス電圧の発生区間を前記複数のゲートパルス電圧の第１ないし第３レベルに対応して充電区間、ホールディング区間及び放電区間に分割する段階と、及び前記放電区間のピクセル電圧を共通電圧レベルに收斂させる段階を具備し、前記第３レベルは前記第１レベルと前記第２レベルの範囲内に存在することを特徴とする。

以上のような本発明の特徴及び長所などは次ぎに記載する本発明を実施するための最良の形態に於ける説明から明確になるであろう。

本発明によるゲートパルス電圧の駆動方法は、１垂直周期ごとにピクセル電圧を共通電圧レベルに収斂させることによってステッピング（Ｓｔｅｐｐｉｎｇ）現象とボケ現象と残像効果を改善することができ、これによって動映像の効率的な具現が可能になる。
さらに、充電に必要な電荷量が減って消費電流が減少する効果があって、少ない電荷量によりＴＦＴゲートラインとデータラインのオーバーラッピング（Ｏｖｅｒ ｌａｐｐｉｎｇ）で作られるゲート−ソース間のキャパシタンスを減らすことができてカップリングによるディスプレー特性の劣化を防止できる。

以下、本発明の望ましい実施例を図を参照して詳細に説明する。
図３は本発明による液晶表示装置の駆動方法を説明するための図である。同図は本発明の理解を容易にするために１ピクセルのみを図示したものである。
図３に示すように、本発明の液晶表示装置（以下、ＡＭ−ＬＣＤと呼ぶ）はゲートパルス電圧を印加するためのゲートライン１０と、画素電圧を印加するためにゲートライン１０に交差するデータライン２０と、ゲートライン１０とデータライン２０の交差領域にマトリックス形態で配列された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含んで構成される。ＡＭ−ＬＣＤを駆動するためにゲート入力として第１、第２及び第３レベル（Ｖｇｈ、Ｖｇｌ、Ｖｇｌ’）を有するゲートパルス電圧を発生し、データ入力としてデータ電圧をデータライン２０に印加する。

本発明によれば、第３レベル（Ｖｇｌ’）は画素電圧が共通電圧のレベルに收斂するように第１レベル（Ｖｇｈ）と第２レベル（Ｖｇｌ）の範囲内に存在することが望ましい。

図４は本発明による液晶表示装置の駆動方法を説明するために示されたタイミング図である。
本発明の駆動方法は１垂直区間（１Ｖ）（６０Ｈｚ駆動である場合１６．７ｍｓ）内に垂直開始信号（ＳＴＶ）がイネーブルされた後に垂直クロック信号（ＣＰＶ）の遷移に同期して第１、第２及び第３レベル（Ｖｇｌ、Ｖｇｈ、Ｖｇｌ’）を有するゲートパルス電圧を発生して複数のゲートラインを順次にスキャニングする。ここで、Ｖ＿ｓｙｎは垂直同期信号を、Ｇ１〜Ｇ７６８は第１ゲートラインから第７６８ゲートラインまで順次に印加されるゲート駆動信号を示す。

一方、本発明はポジティブフィールドで液晶表示装置を駆動するためにゲートパルス信号の発生時点からピクセル電圧が共通電圧レベルに収斂する時点までの区間を充電区間、ホールディング区間及び放電区間に分割し、各区間に対応して第１、第２及び第３レベル（Ｖｇｈ、Ｖｇｌ、Ｖｇｌ’）を有するゲートパルス電圧を発生する。

一方、本発明はネガティブフィールドで液晶表示装置を駆動するためにゲートパルス信号の発生時点からピクセル電圧が共通電圧レベルに収斂する時点までの区間を充電区間、ホールディング区間及び放電区間に分割し、各区間に対応して第１、第２及び第３レベル（Ｖｇｈ、Ｖｇｌ、Ｖｇｌ’）を有するゲートパルス電圧を発生する。

図５は本発明によるゲートパルス電圧とデータ電圧との関係を示したタイミング図である。
図５に示すように、データ電圧の極性が変化する時、第１レベルのゲートパルス電圧（Ｖｇｈ）の入力後２ｎ＊１Ｈ時間以後に第２レベルのゲートパルス電圧（Ｖｇｌ）が第３レベルのゲートパルス電圧（Ｖｇｌ’）に変わることにより、ゲートパルス電圧が効果的に共通電圧（Ｖｃｏｍ）に収斂できるので、第３レベルのゲートパルス電圧（Ｖｇｌ’）の適用タイミングはｔ１＝１Ｖ−１Ｈ−ｔＯ＝２ｎ＊１Ｈ、ｎは正の整数のように限定することが望ましい。すなわち、ゲートパルス電圧のホールディング区間は２Ｈを維持することが望ましい。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は本発明による液晶表示装置のピクセル充放電特性を示しているものであり、図６（ａ）はポジティブフィールドでのピクセルの充放電特性を、そして図６（ｂ）はネガティブフィールドでのピクセルの充放電特性を各々が示す。

本発明のポジティブフィールドで液晶表示装置の駆動方法に関したものとして図６（ａ）を参照して説明すると次の通りである。

まず、ゲート駆動ＩＣから第１レベル（Ｖｇｈ）のゲートパルス電圧を発生すると、第１レベル（Ｖｇｈ）が維持される区間で薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のチャンネルが開いて、この時、ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）駆動ＩＣでデータ電圧（Ｖｄａｔａ（＋））が印加されると、充電区間すなわち、第１レベル（Ｖｇｈ）が維持される区間でピクセル電極に電荷が流入されて充電され、ピクセル電極が所定の充電レベルに達する。

このような状態でゲートパルス電圧が第１レベル（Ｖｇｈ）から第２レベル（Ｖｇｌ）に遷移すると、ホールディング区間でピクセル電圧がキックバック電圧（Ｖｐ（＋））だけ低下した後に一定に維持される。この時、このホールディング区間は従来に比べて相対的に短くすることが望ましい。

次に、所定のホールディング区間を維持した後に第３レベル（Ｖｇｌ’）のゲートパルス電圧を発生すると、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のチャンネルが再びオープンし、ピクセルに流入していた電荷が流出して、これによりピクセル電圧が（Ｖｐｉｘｅｌ（＋））が共通電圧（Ｖｃｏｍ）のレベルに収斂するようになる。この時、放電区間は１水平区間（１Ｈ）より大きくて１垂直区間（１Ｖ）より小さな範囲内に設定されることが望ましい。

ここで、第３レベル（Ｖｇｌ’）のゲートパルス電圧の遷移時期は液晶の応答時間（ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｉｍｅ）すなわち、液晶の上昇時間（ｒｉｓｉｎｇ ｔｉｍｅ）と下降時間（ｆａｌｌｉｎｇ ｔｉｍｅ）によって設定される。本発明の一実施例に適用された液晶の上昇時間は１０ｍｓより大きくて、液晶の下降時間は５ｍｓより小さい。

一方、本発明の一実施例によってホールディング区間をｔ１とし、放電区間をｔ０とすると、ホールディング区間（ｔ１）は１Ｈ−１Ｖ−ｔ０となる。

本発明のネガティブフィールドで液晶表示装置の駆動方法に関するものとして図６（ｂ）を参照して説明すると次の通りである。

まず、ゲート駆動ＩＣから第１レベル（Ｖｇｈ）のゲートパルス電圧を発生すると、第１レベル（Ｖｇｈ）が維持される区間で薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のチャンネルが開き、この時、ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）駆動ＩＣからデータ電圧（Ｖｄａｔａ（＋））が印加されると、充電区間すなわち、第１レベル（Ｖｇｈ）のゲートパルス電圧が維持される区間でピクセル電極からゲートラインに電荷が充電されながらピクセル電極が所定の充電レベルに達する。

このような状態でゲートパルス電圧が第１レベル（Ｖｇｈ）から第２レベル（Ｖｇｌ）に遷移すると、ホールディング区間でピクセル電圧がキックバック電圧（Ｖｐ（−））だけ減少した後に一定に維持される。この時、このホールディング区間は従来に比べて相対的に短くすることが望ましい。

次に、所定のホールディング区間を維持した後に第３レベル（Ｖｇｌ’）のゲートパルス電圧を発生すると、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のチャンネルが再びオープンし、ピクセル電極に電荷が流入し、これによりピクセル電圧が（Ｖｐｉｘｅｌ（−））が共通電圧（Ｖｃｏｍ）のレベルに収斂するようになる。この時、放電区間はポジティブフィールドの場合と同様に１水平区間（１Ｈ）より大きくて１垂直区間（１Ｖ）より小さな範囲内に設定されることが望ましい。

ここで、第３レベル（Ｖｇｌ’）のゲートパルス電圧の遷移時点は液晶の応答時間（ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｉｍｅ）すなわち、液晶の上昇時間と下降時間によって設定される。本発明の一実施例に適用された液晶の上昇時間は１０ｍｓより大きくて、液晶の下降時間は５ｍｓより小さい。

このように、ピクセル電圧を共通電圧に収斂させると、この期間に液晶は自由下降（ｆｒｅｅ ｄｅｃａｙ）状態になって、これによりピクセルでのデータはホールディング区間の間維持され、充放電による收斂区間ではブラックに変化する。これはノーマリーブラックモードに変換されて応答速度が短縮され、結果的にパルスタイプと類似の画質を得ることができることを意味する。また、これはフレームの転換時に固定（ｌｏｃｋｅｄ ｕｐ）された画像の変化がフレームの中間で解除されたと類似な効果を発生する。

一方、毎フレームごとに出力されるデータは望みのビデオデータを出力した後ブラックに收斂し、また次のフレームのデータが出力されてブラック状態に収斂するために、画像処理で問題になるデータ間の転移が中間グレー（ｇｒａｙ）レベルの転移による遅い応答速度やホールディング以後液晶の応答速度に対する時間を確保する問題を解決できるようになる。

一方、ゲート駆動ＩＣの駆動でピクセル電圧（Ｖｐｉｘｅｌ）が毎フレーム変動時ごとにＶｃｏｍに收斂するために、ピクセル電極の充放電時により少ない量の電荷を要求するようになってソース駆動ＩＣの出力に必要な電荷量を節減することができる。

本発明は詳述した実施例に限定されることなく、特許請求範囲に記載された技術範囲内で当該発明が属する分野で通常の知識を有した者ならば誰でも多様な変更実施が可能であることは言うまでもない。

従来の液晶表示装置の駆動によるタイミング図である。 （ａ）は従来の液晶表示装置のポジティブフィールドにおけるピクセル充放電特性を示した波形図である。（ｂ）は従来の液晶表示装置のネガティブフィールドにおけるピクセル充放電特性を示した波形図である。 本発明による液晶表示装置の駆動方法を説明するための図面である。 本発明による液晶表示装置の駆動方法を説明するためのタイミング図である。 本発明によるゲートパルス電圧とデータ電圧との関係を示したタイミング図である。 （ａ）は本発明による液晶表示装置のポジティブフィールドにおけるピクセル充放電特性を示した波形図である。（ｂ）は本発明による液晶表示装置のネガティブフィールドにおけるピクセル充放電特性を示した波形図である。

符号の説明

１０ ゲートライン
２０ データライン
Ｖｇｈ、Ｖｇｌ、Ｖｇｌ’ 第１、第２及び第３レベルのゲートパルス

Claims (3)

1. １垂直区間内でゲートラインを順次走査する液晶表示装置の駆動方法において、
   前記１垂直区間内に垂直クロック信号に同期して第１ないし第３レベルを有する複数のゲートパルス電圧を順次に発生する段階と、
   反転駆動時に各極性区間で前記複数のゲートパルス電圧の発生区間を前記複数のゲートパルス電圧の第１ないし第３レベルに対応して充電区間、ホールディング区間及び放電区間に分割する段階と、
   前記放電区間のピクセル電圧を共通電圧レベルに收斂させる段階を具備し、前記第３レベルは前記第１レベルと前記第２レベルの範囲内に存在することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
2. 前記第３レベルの液晶上昇時間は前記第３レベルの液晶下降時間より小さなことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の駆動方法。
3. 前記ホールディング区間は２水平区間以上で設定されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の駆動方法。

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