JP4417839B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、より詳細には、液晶画素の劣化を防止するために、２ライン以上のライン間隔で印加電圧の極性を反転させるマルチライン反転駆動方法が適用される液晶表示装置に関する。本発明は、前記極性が反転されるラインの画素における画質不良を解消するための液晶表示装置に関する。

近来、パーソナルコンピュータやテレビなどの表示装置分野にも軽量化及び薄形化が要求されており、このような要求を充足するために、陰極線管の代りに液晶表示装置（ＬＣＤ）のようなフラットパネル表示装置が開発され、様々な分野で実用化されている。
液晶表示装置の液晶パネルは、マトリックス形態で画素パターンが形成された基板とそれに対向する基板とで構成される。前記二つの基板の間には、異方性誘電率を有する液晶物質が注入される。前記二つの基板の間に電界が印加され、この電界の強度を調節することによって、基板に透過される光の量が制御され、所望の画像が表示される。

このような液晶表示装置には、外部のグラフィックソースからレッド、グリーン、ブルーのｎビットＲＧＢデータが入力される。ＲＧＢデータは、液晶表示装置のタイミング制御部でデータフォーマットの変換が行われ、データ駆動ＩＣでＲＧＢデータに合うアナログ階調電圧（グレイ電圧）が選択され、該選択された階調電圧が、液晶パネル上の画素に印加されて表示動作が行われる。ここで、階調電圧は、直流成分である。同一極性の直流階調電圧が、液晶パネル上の画素に連続的に印加されれば、各液晶画素において液晶物質が劣化するという問題がある。このような液晶劣化を防止するために、液晶パネルの画素単位、ライン単位またはフレーム単位で、階調電圧の極性を反転させる駆動方法が提案されている。このうち、本発明は、複数のライン単位で印加電圧の極性を反転させ駆動するマルチライン反転駆動方法を適用した液晶表示装置に関する。

図１には、マルチライン反転駆動方法の一形態であって、２ライン毎に極性が反転する２ライン反転駆動方法を適用する際のデータ信号及びロード（LOAD）信号の波形が示されている。
図１のデータ信号は、電圧レベルによって表示情報を示す信号であり、液晶表示装置のデータ駆動ＩＣから液晶パネル上の画素に印加される。ロード信号は、データ駆動ＩＣから液晶パネルへデータ信号を印加するタイミングを制御する信号である。図１に点線で示される区間は、１水平走査期間であり、Ｎは液晶パネル上のＮ番目の画素ラインにデータ信号が印加されることを意味する。例えば、ロード信号のパルスが発生すれば、該パルスに応答して、液晶表示装置のデータ駆動ＩＣからはデータ信号が、液晶パネル上の対応するデータラインに出力される。
図１に示すように、液晶パネル上の画素に印加されるデータ信号の極性は、共通電圧Vcomに対し、２画素ライン毎に反転される。

上記したようなマルチライン反転駆動方法を適用した液晶表示装置において、印加電圧の極性が変わるラインの画素には、電圧が充分に充電されない問題点がある。例えば、図１で、Ｎ番目ラインの画素と（Ｎ＋１）番目ラインの画素において、同一階調レベルが表示されると仮定するとき、Ｎ番目ラインの画素と（Ｎ＋１）番目ラインの画素とに実際に充電される電荷量は互いに異なる。これは、Ｎ番目ラインでの極性反転により、Ｎ番目ラインの画素に印加されたデータ信号が目標電圧に到達するまでに所定の遷移時間が必要なためである。このため、Ｎ番目ラインの画素と（Ｎ＋１１）番目ラインの画素とに、同じ電荷量が充電されるべきにもかかわらず、その充電量が互いに異なる。このような充電量の差は、輝度差をもたらし表示品質を低下させる。例えば、Ｎ番目ラインの画素における充電量が（Ｎ＋１）番目ラインの画素におけるそれよりも小さいので、液晶がノーマリーホワイトモードであるとき、極性反転が行われるＮ番目ラインの画素が（Ｎ＋１）番目ラインの画素よりも同一階調レベルに対し、より明るく表示される現象が生ずる。即ち、従来のマルチライン反転方法が適用される液晶表示装置において、極性反転があるラインの画素と他のラインの画素との間に輝度偏差が発生する問題点がある。

本発明は、前記のような従来の問題点を解決するためのものであって、マルチライン反転方法を適用する際に、極性反転が行われるラインの画素と他のラインの画素との間に発生する輝度偏差を解決できる液晶表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するための本発明の液晶表示装置は、複数のゲートラインと、前記ゲートラインに交差する複数のデータラインと、前記各ゲートラインとデータラインの交差点に形成された画素からなる液晶パネル；外部のグラフィックソースから提供される画像データと同期信号を受信して、前記液晶パネルの駆動に必要な制御信号の生成及び前記画像データのフォーマット変換を行うタイミング制御部；前記液晶パネルの駆動に必要な階調電圧及びゲート電圧を生成する電圧発生部；前記ゲート電圧を利用して前記液晶パネルの各ゲートラインを１水平走査期間単位で順次に走査するゲート駆動部；及び、前記液晶パネル上のデータライン毎に前記タイミング制御部から提供された画像データを配列し、前記画像データに合う階調電圧を選択し、前記選択された電圧を各データラインを通じて前記走査されたゲートラインに接続される画素に印加するデータ駆動部を含み、前記データ駆動部は、液晶パネル上の所定数の走査ライン単位で前記各データラインに印加される階調電圧の極性を反転させ、前記各走査されたラインの画素に階調電圧を出力するたびに、各データラインの電圧を所定レベルの電圧にバイアスした後、階調電圧を出力することを特徴とする。

前記液晶表示装置において、１ラインの画素に対する表示が行われるたびに、前記データ駆動部でデータラインの電圧を中間レベルにバイアスすることによって、極性反転があるラインの画素と、極性反転がないラインの画素とにおける充電量の差を減らし、結果的に、極性反転があるラインの画素で発生する輝度偏差を除去することができる。また、本発明の液晶表示装置では、極性反転があるラインの画素にデータ信号を印加する時間が、極性反転がないラインの画素にデータ信号を印加する時間よりも長いように調節することによって、両ライン間の充電量の差を減少させる。
前記のような本発明の目的、技術的構成及びその効果に関して、実施例の説明によってより明確にする。

マルチライン反転駆動方法が適用される液晶表示装置において、１ラインの画素に対する表示が行われるたびに、データ駆動部で各データラインの電圧を中間レベルにバイアスすることによって、極性反転があるラインの画素と、極性反転がないラインの画素とにおける充電量の差を減らし、結果的に、極性反転があるラインの画素で発生する輝度偏差を除去することができる。また、本発明の液晶表示装置では、極性反転があるラインの画素にデータ信号を印加する時間が、極性反転がないラインの画素にデータ信号を印加する時間よりも長いように調節することで、両ライン間の充電量の差を減少させることができる。

添付した図面を参照して、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。しかし、本発明は様々な形態で実現でき、ここで説明する実施例に限定されるものではない。
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照して詳細に説明する。

図２は、本発明による液晶表示装置の全体構造を示しており、図３は、図２に示すデータ駆動部をより詳細に示している。
図２に示されるように、本発明による液晶表示装置は、液晶パネル１０、ゲート駆動部２０、データ駆動部３０、電圧発生部４０、及びタイミング制御部５０を含む。

前記液晶パネル１０は、図面で詳細に表示していないが、複数のゲートラインと、該ゲートラインに直交する複数のデータラインと、ゲートラインとデータラインの交差点に形成された画素を含み、各画素は、マトリックス構造で配置されている。各画素は、ゲートラインとデータラインにゲート電極とソース電極がそれぞれ接続される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、薄膜トランジスタのドレイン電極に接続される画素キャパシタ（容量）及びストレージキャパシタ（保持容量）を含む。このような画素構造において、ゲート駆動部２０によって該当するゲートラインを選択するためのゲート信号が印加されれば、該ゲートラインに接続された画素の薄膜トランジスタがターンオンされる。次に、データ駆動部３０によって各データラインに画像情報を示す画像データ電圧がデータ信号として印加される。この電圧は、該当する画素の薄膜トランジスタを経て画素キャパシタ及びストレージキャパシタに印加され、これらのキャパシタを駆動することによって、所定の表示動作が行われる。

タイミング制御部５０は、外部のグラフィックソース（図示せず）からＲＧＢデータRGB DATA、同期信号SYNC、データイネーブル信号DE及びクロック信号CLKの提供を受ける。タイミング制御部５０は、データ駆動部３０で必要とするデータ規格に合わせて、入力されたＲＧＢデータRGB DATAのフォーマットを変換し、液晶パネル１０を駆動するために、同期信号SYNC、データイネーブル信号DE及びクロック信号CLKを利用して、ゲート駆動部２０及びデータ駆動部３０で用いられる制御信号CONT１、CONT２を生成及び出力する。なお、タイミング制御部５０は、データ駆動部３０から液晶パネル１０の各画素へのデータ信号の印加タイミングを制御するためのロード信号TP１、TP２を生成し、データ駆動部３０に出力する。

電圧発生部４０は、液晶パネル１０のデータライン及びゲートラインに実際に印加される電圧である階調電圧Vgrayとゲート電圧Vgateをそれぞれ生成し出力する。ここで、階調電圧Vgrayは、複数の電圧レベルを有し、データ駆動部３０に伝送される。そして、ゲート電圧Vgateは、ゲートオン電圧とゲートオフ電圧からなり、ゲート駆動部２０に伝送される。

ゲート駆動部２０は、液晶パネル１０上の所定数のゲートラインをそれぞれ担当する複数のゲート駆動ＩＣからなり、タイミング制御部５０から提供される制御信号CONT１と電圧発生部４０から提供されるゲート電圧Vgateを利用して、液晶パネル１０上のゲートラインを１水平走査期間単位で順次に走査する。例えば、ゲート駆動部２０は、走査するゲートラインにゲートオン電圧を印加し、その他のゲートラインにはゲートオフ電圧を印加し、ゲートオン電圧の印加時間は、１水平走査期間である。このような走査過程は、全ゲートラインに対し順次に行なわれる。

データ駆動部３０は、液晶パネル１０上の所定数のデータラインをそれぞれ担当する複数のデータ駆動ＩＣからなる。図３は、各データ駆動ＩＣの詳細な構造を示しており、後に詳細に説明する。データ駆動部３０は、タイミング制御部５０から供給されるＲＧＢデータRGB DATAを順次にシフトして、直列に入力されるデータを各データラインに対応させて配置し、次に、配置された各ＲＧＢデータに合う階調レベルを階調電圧Vgrayから選択し、選択された階調電圧をデータ信号として液晶パネル１０上の各データラインに印加する。データ配列、階調レベル選択及び液晶パネルへの電圧印加過程は、液晶パネル上の全ラインに対して実施されるまで反復実行される。

一方、本発明による液晶表示装置において、データラインに階調電圧が印加されるとき、極性が反転されるラインの画素において充電が充分に行われないという問題点を解決するために、２種類の方法が提案されている。
第１の方法は、任意のラインの画素表示のために、データ駆動部３０から液晶パネル１０上の各データラインにデータ信号が出力された後に、その次のラインの画素表示のためにデータ信号が出力されるとき、各データラインに提供されるデータ信号を予め設定されたレベルの電圧にバイアスするものである。これは、液晶パネル上の各データラインの電荷量を同じ値にする電荷共有方式である。このようにして、極性反転があるラインの画素にデータ信号が印加された後、極性反転がないラインの画素にデータ信号が印加されるとき、液晶パネル上の全データラインの電圧が中間レベルに変換された後に、印加されたデータ信号によって充電される。したがって、極性反転がないラインの画素においても、中間レベルから目標電圧に到達するのに遷移時間がかかるので、極性反転があるラインの画素と極性反転がないラインの画素とにおける電圧充電量の差が減少される。本発明では、各データラインの電圧を中間レベルであるグラウンド電位に変換する方法を用いているが、本発明の技術的範囲はこれに限定されるわけではない。当該分野の技術者であれば、中間レベルをデータ信号の極性毎に設定することができ、例えば、正極性の第１中間電圧と負極性の第１中間電圧が、データラインをバイアスする中間レベルとして用いられる。

第２の方法は、極性反転があるラインにデータ信号を印加する時間と、極性反転がないラインにデータ信号を印加する時間とが異なるように調整するものである。即ち、極性反転があるラインの画素が、極性反転がないラインの画素よりも充電が少ないので、極性反転があるラインの画素にデータ信号が印加される時間がより長いよう、データ信号の印加時間を制御する方法である。これは、データ駆動部３０で用いられるロード信号のパルス発生のタイミングを調節することにより、実現することができる。即ち、極性反転があるラインの画素にデータ信号を印加する時間（第１印加時間と称する）が、極性反転がないラインの画素にデータ信号を印加する時間（第２印加時間と称する）よりも長いよう、ロード信号のパルス間隔が設定される。

次に、図３〜図４を参照して、本発明による液晶表示装置についてより詳細に説明する。
図３のブロック図は、図２のデータ駆動部３０を構成する各データ駆動ＩＣの内部を詳細に示したものである。
前記データ駆動部３０の各データ駆動ＩＣは、シフトレジスタ３１、デジタル/アナログ（Ｄ／Ａ）変換部３２、ラッチ３３及びデータラインバイアス回路３４を含む。各データ駆動ＩＣは、液晶パネル１０の所定数のデータライン毎に一つずつ割当てられている。

シフトレジスタ３１は、タイミング制御部５０から提供されるＲＧＢデータをビット単位でシフトすることによって、ＲＧＢデータの配列をデータ駆動ＩＣに割当てられたデータラインに対応するよう調整する。Ｄ／Ａ変換部３２は、各データラインに対応するように配列されたＲＧＢデータのデジタル値に従って、アナログ階調電圧Vgrayを選択し、デジタル/アナログ変換を行う。ラッチ３３は、各データライン毎に選択された階調電圧をロード信号TP１、TP２に従って液晶パネル１０に出力する。図４に示されるように、ロード信号TP１、TP２のパルスが発生すれば、ゲート信号によって液晶パネル１０上の表示しようとするラインが選択され、データ信号がデータ駆動ＩＣから液晶パネル１０に出力され、選択されたラインの画素にデータ信号が書き込まれる。本発明において、極性反転があるラインの画素にデータ信号が印加される時間T１が、極性反転がないラインの画素にデータ信号が印加される時間T２よりも長いように、ロード信号TP１、TP２のパルス発生時点が制御され、ロード信号TP１、TP２のパルス発生位置は、タイミング制御部５０で決定される。また、データラインバイアス回路３４は、ロード信号TP１、TP２のパルスが発生するたびに、該当するデータ駆動ＩＣが担当するデータラインの電位をグラウンド電位にバイアスする。例えば、図４に示すように、極性反転がある任意のラインの画素に正極性のデータ信号が印加されてから、その次のラインの画素に変わるとき、データ信号が一時的に中間レベルに下がった後に、再び上昇する。逆に、負極性のデータ信号が印加される際には、データ信号が一時的に中間レベルに上昇した後に、再び下がる。このようにして、極性反転があるラインの画素では充電特性が向上し、極性反転がないラインの画素では充電特性が低減する。その結果、極性反転があるラインと極性反転がないラインの画素における充電量の差が減少し、従来技術で発生した輝度偏差が大きく改善される。

既に説明したように、本発明の実施例では、２ライン反転駆動方法を適用する場合に関して説明がなされたが、本発明の技術的範囲は、任意のマルチライン反転駆動方法を適用する場合も含む。

以上、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るものでなく、特許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様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。

一般的な２ライン反転駆動方法を適用するときのデータ信号及びロード信号の波形を示した図面である。 本発明による液晶表示装置の全体構造を示した図である。 図２に示すデータ駆動部をより詳細に示した図である。 図３のデータ駆動部に適用される信号の波形を示した図である。

Claims (6)

1. 複数のゲートラインと、前記ゲートラインに交差する複数のデータラインと、前記各ゲートラインとデータラインの交差点に形成された画素からなる液晶パネル、
   外部のグラフィックソースから提供される画像データと同期信号を受信して、前記液晶パネルの駆動に必要な制御信号の生成及び前記画像データのフォーマット変換を行うタイミング制御部、
   前記液晶パネルの駆動に必要な階調電圧及びゲート電圧を生成する電圧発生部、
   前記ゲート電圧を利用して前記液晶パネルの各ゲートラインを１水平走査期間単位で順次に走査するゲート駆動部、及び、
   前記液晶パネル上のデータラインに対応する、前記タイミング制御部から提供された画像データを配列し、前記画像データに合う階調電圧を選択し、前記選択された電圧を各データラインを通じて、前記走査されたゲートラインに接続された画素に印加するデータ駆動部
   を含み、
   前記データ駆動部は、液晶パネル上の２ライン以上の所定数の走査ライン単位で前記各データラインに印加される階調電圧の極性を反転させ、前記走査されたライン各々の画素に階調電圧を出力する前に、各データラインを所定レベルの電圧にバイアスする
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記データ駆動部は、極性反転があるラインの画素に階調電圧を印加する時間が、極性反転がないラインの画素に階調電圧を印加する時間よりも長いように制御することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記データ駆動部は、前記液晶パネル上の所定数のデータライン毎に一つずつ割当てられた複数のデータ駆動ＩＣからなり、
   前記各データ駆動ＩＣは、
   前記タイミング制御部から提供される画像データを順次にシフトさせて、前記所定数のデータラインに対応して画像データを配列するシフトレジスタ、
   前記所定数のデータライン毎に配列された画像データに該当するアナログ階調電圧を選択するデジタル/アナログ変換部、
   前記デジタル/アナログ変換部で選択された階調電圧を、所定の制御信号に従って前記液晶パネルに出力するラッチ部、及び
   前記ラッチ部から前記液晶パネルに階調電圧が出力されるたびに、前記液晶パネル上の前記所定数のデータラインの電圧を所定レベルの電圧にバイアスするデータラインバイアス回路
   を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記所定レベルの電圧は、グラウンド電位であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記所定レベルの電圧は、正極性及び負極性に対し、別途設定される所定の電圧であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
6. 前記所定の制御信号は、データ駆動部から液晶パネル上のデータラインに階調電圧を印加するタイミングを制御するロード信号であり、前記ロード信号のパルスタイミングは、前記タイミング制御部で決定されることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。

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