JP4763668B2 - 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し、特に、停止映像の移動時に発生する残像を改善して、高品位の画質を提供するための液晶表示装置の駆動方法に関する。

ディスプレイ装置のうち、特に、液晶表示装置は、小型及び薄型化と低電力消耗の両方の長所を有して、ノート型パソコン、オフィスオートメーション機器、オーディオ/ビデオ機器等に利用されている。特に、スイッチング素子として薄膜トランジスタＴＦＴが利用されるアクティブマトリックス型の液晶表示装置は、動映像を表示するのに適している。

図１は、従来の液晶表示装置を示したブロック構成図であって、図２は、図１の液晶パネルの構成を示した回路図である。

図１と図２に示したように、従来の液晶表示装置は、液晶パネル２と駆動回路部２６とを含む。なお、駆動回路部２６には、インターフェース１０と、タイミングコントローラ１２と、電源電圧生成部１４と、基準電圧生成部１６と、データドライバ１８と、ゲートドライバ２０とを有している。

インタフェース１０は、パーソナルコンピュータ等のような駆動システムから駆動回路部２６に入力されるデータ（ＲＧＢ Data）及び制御信号（入力クロック、水平同期信号、垂直同期信号、データイネーブル信号等）の入力を受けてタイミングコントローラ１２に供給する。主に、駆動システムからデータ信号及び制御信号の送信のため、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signal）インタフェースとＴＴＬインタフェース等が使用されている。また、このようなインタフェース機能を集めてタイミングコントローラ１２と共に単一チップに集積させて使用する場合もある。

液晶パネル２には、ガラスを利用した基板上に、多数の画素が位置する。多数の画素は、相互に交差する多数のデータ配線（ＤＬ１〜ＤＬｍ）と多数のゲート配線（ＧＬ１〜ＧＬｎ）に連結される。

各々の画素Ｐには、薄膜トランジスタＴＦＴと液晶キャパシタＬＣとが配置され、画面を表示する。

タイミングコントローラ１２は、インタフェース１０を介して入力される制御信号を利用して、多数のデータドライバの集積回路で構成されたデータドライバ１８と多数のゲートドライバの集積回路で構成されたゲートドライバ２０を駆動するための制御信号を生成する。また、インタフェース１０を通じて入力されるデータをデータドライバ１８に伝送する。

基準電圧生成部１６は、データドライバ１８で使用されるＤＡＣ（Digitａl To Analog Converter）の基準電圧を生成する。基準電圧は、パネルの透過率/電圧の特性を基準に生産者によって設定される。

データドライバ１８は、タイミングコントローラ１２から入力される制御信号に応答して入力データの基準電圧を選択し、選択された基準電圧を液晶パネル２に供給して液晶分子の回転角度を制御する。

ゲートドライバ２０は、タイミングコントローラ１２から入力される制御信号に応答して、液晶パネル２上に配列された薄膜トランジスタＴＦＴのオン/オフの制御を行う。すなわち、液晶パネル２上のゲート配線（ＧＬ１〜ＧＬｎ）を１水平同期時間ずつ順にイネーブル（enable）させて、液晶パネル２上の薄膜トランジスタＴＦＴを１ライン分ずつ順に駆動させる。これに同期して、データドライバ１８から供給されるアナログ映像信号を各薄膜トランジスタＴＦＴに接続された画素Ｐに印加させる。

電源電圧生成部１４は、各構成部の動作電源を供給して、液晶パネル２の共通電極に共通電圧を供給する。

また、図面には示していないが、従来の液晶表示装置は、一つ以上のランプを備えて、液晶パネル２に光を供給するバックライトユニットをさらに含む。

前述したような構成の従来の液晶表示装置は、各々の画素にＤＣ電圧のデータを印加して画像を表示しながら、液晶の熱化を防ぐために、一定画素の間隔ごとに相互に異なる極性パターンのデータを印加して、また、毎フレームごとに極性をもう一度反転させるインバージョン駆動を行う。

ところが、前述したような構成のインバージョン駆動を行う液晶表示装置でも、液晶パネルの表示領域内に位置した停止映像を移動（scrolling）させる場合、移動前の位置から表示位置まで移動される経路ごとに移動中の映像の残像が残って視聴者の目に認識される現象が発生するが、これをスクロール残像と呼ぶ。

図３は、スクロール残像を説明するための映像移動画面を示した図であって、表示領域５０内の右側の実線映像を左側に移動する間、点線表示のように、視聴者の目に認識される残像が発生する。

このようにスクロール残像が発生する理由は、液晶表示装置のスクロール駆動のパターンに基づく。すなわち、停止映像の移動経路にある一画素には、スクロール駆動のパターンによって、何回も繰り返して同一極性パターンのデータが印加される。従って、ＤＣ電圧が残留され、結局、移動する映像の残像が残る問題が発生する。

図４は、スクロール残像が多様なインバージョン駆動方式の液晶表示装置で発生されることを説明するための図であって、スクロール駆動パターンによるＤＣ電圧の累積現象を説明するための駆動方式別の入力データテーブル図である。ここで、スクロールされるイメージは、所定領域を構成する白色のイメージであって、それ以外の領域は、背景として灰色のイメージである場合を例に挙げて説明する。

図４では、液晶表示装置でよく使用される３種のインバージョン駆動方式でのＤＣ電圧の累積現象を説明するにおいて、ホワイト（Whaite：白色とも言う）に対応して反復される停止パターンは、移動速度Ｍ pixel/frame（すなわち、１フレーム周期の間、Ｍ個の画素ずつ移動される。）、例えば、８ pixel/frameで移動して、この場合に選択された一画素に、Ｎフレーム（Ｎは偶数）、例えば、８フレームを一周期としてホワイト（Whaite）に対応する映像信号が入力され、残りのフレームの間にはグレイ（Gray：灰色とも言う）に対応する映像信号が入力される、スクロール駆動パターンを例にして説明する。また、１−ドットインバージョン（normal）、第１の２−ドットインバージョン、第２の２−ドットインバージョンの３種のインバージョン駆動方式で、停止パターンの移動経路にある一画素での入力される映像信号に対応する画素電圧の極性を表示した。

また、選択された一画素を背景画面として処理する場合、灰色Ｇを表示するパターンである。

第１フレームから順に画面表示が行われて８番目のフレームごとに白色Ｗのデータ入力を通じて映像表示が行われる。各々の駆動方式で、選択された一画素には持続的に該当の駆動方式による極性パターンを有してデータが入力されるが、１−ドットインバージョンでは、正（＋）、負（−）、正（＋）、負（−）、・・・のような極性パターンでデータが入力されて、第１の２−ドットインバージョンでは、正（＋）、正（＋）、負（−）、負（−）、正（＋）、正（＋）、・・・のような極性パターンでデータが入力されて、第２の２−ドットインバージョンでは、正（＋）、負（−）、負（−）、正（＋）、正（＋）、・・・のようにデータ入力が行われる。

ところで、前述したように、８フレームを周期にデータが入力され映像を表示するスクロール駆動パターンでは、１−ドットインバージョン（normal）は勿論、第１の２−ドットインバージョン及び第２の２−ドットインバージョン（２pol−２）駆動方式でも、共通的に８フレームごとに同一極性パターンのデータの入力が繰り返される。すなわち、第１〜第８フレームまでの入力データの極性パターンが第９〜第１６フレームと第１７〜第２４フレームでも同一に示される。

従って、一画素に８番目のフレームごとに同一極性のホワイト画素電圧を入力し、残りのフレーム間にはホワイト画素電圧と異なる大きさを有し、反対極性を有するグレイ画素電圧を交互に入力して映像を表示することによって、入力されたホワイト画素電圧とグレイ画素電圧の差に対応するＤＣ成分が徐々に累積する現象が発生して、これによって、スクロール駆動パターンには画面残像が示される。特に、
選択された一画素に対するホワイトに対応し、反復される停止パターンの入力周期（すなわち、Ｎフレーム）が短い場合は、選択された一画素に停止パターンが表示される周期がさらに短くなるために、その分のホワイト画素電圧の入力回数がさらに増加する。これによって、ＤＣ累積は、さらに加重され画面残像がさらにはっきりと示される。

すなわち、８番目のフレームごとに映像信号を入力してスクロール画面を具現するスクロール駆動パターンを有する液晶表示装置では、１−ドットインバージョンは勿論、第１の２−ドットインバージョン及び第２の２−ドットインバージョン駆動方式を適用する場合は、毎８番目のフレームごとに同一極性パターンのデータを入力して映像を表示する。これは、結局、該当の画素での入力データのＤＣ成分の累積を誘発して、停止映像をスクロールするパターンでは、残像として認識される。

本発明は、前述したような問題を解決するためになされたものであり、液晶表示装置で停止映像のスクロールの駆動時に、スクロールされる映像の残像の発生を防止することが可能な液晶表示装置の駆動方法を得ることを目的とする。

本発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、反復される停止パターンが移動するスクロール駆動パターンを表示するために、すべてのフレームをそれぞれがＮ（Ｎは偶数）フレームを一単位とする複数のＮフレーム区間に区分する段階と、選択された一画素に前記Ｎフレームを周期としてホワイト（White）画素電圧を入力し、残りのフレームにはグレイ（Gray）画素電圧を入力する段階と、を含み、隣接する前記Ｎフレーム区間の前記ホワイト画素電圧及び前記グレイ画素電圧の極性パターンは、互いに反対であり、前記複数のＮフレーム区間それぞれの前記ホワイト画素電圧及び前記グレイ画素電圧は、１−ドットインバージョン駆動方式または２−ドットインバージョン駆動方式で入力されることを特徴とする。

本発明は、停止映像のスクロール時に、その経路に残像が発生せず、滑らかな映像移動を再現する。これは、高品位を有して、また、製品の競争力を向上させる。

実施の形態１．
図５は、本発明の実施の形態１による液晶表示装置の駆動方法を説明するための入力データテーブル図である。

本発明の実施の形態１による液晶表示装置は、図１及び図２の液晶表示装置と基本的に同じ構成である。従って、以下の説明においては、図１及び図２に示した液晶表示装置と同じ構成に関する説明は省略し、ここでは異なる点についてのみ説明する。

本発明は、インバージョン駆動方式で、反復される停止パターンが移動して選択された一画素にＮ（Ｎは偶数）フレームを周期としてホワイト（White）に対応する映像信号が入力され、残りのフレーム間にはグレイ（Gray）に対応する映像信号が入力されるスクロール駆動パターンによって発生するＤＣ電圧の累積現象を改善するために、液晶パネルに入力される画素電圧の極性をスクロール駆動パターンと関連して反転させることを特徴とする。

図５に示したように、停止パターンは、移動速度Ｍ pixel/frame、例えば、８ pixel/frameで移動して、この場合に選択された一画素に、Ｎ（Ｎは偶数）フレーム、例えば、８フレームを周期として、ホワイトに対応する映像信号が入力され、残りのフレーム間にはグレイに対応する映像信号が入力されるスクロール駆動パターンを例に挙げている。

停止パターンは、所定領域にホワイトで反復表示されるイメージであって、スクロールによって選択された前記一画素が背景画面になる場合、灰色（Gray）を表示するパターンである。

スクロールされない場合は、１−ドットインバージョン駆動方式、第１及び第２の２−ドットインバージョン駆動方式のようなインバージョン駆動方式は、スクロールされない全てのフレームで行われる。

一方、スクロールされる場合は、スクロールされる全てのフレームは、それぞれがＮフレームを一単位とする多数のＮフレーム区間に分けられて、前記インバージョン駆動方式は、各Ｎフレーム区間内で行われる。例えば、ｎ番目Ｎフレーム区間でのインバージョン駆動方式は、（ｎ＋１）番目Ｎフレーム区間でのインバージョン駆動方式と反対であり、これによって、隣接するＮフレーム区間の画素電圧の極性パターンは、相互に反対になる。すなわち、画素は、各Ｎフレーム区間で正（＋）極性と負（−）極性の画素電圧をインバージョン駆動方式に合うように有して、極性パターンは、Ｎフレーム区間ごとに反対になる。例えば、Ｎ＝８であって、１−ドットインバージョン方式で駆動される場合、選択された一画素には、８個のフレームで構成された８フレーム区間の間、１−ドットインバージョン駆動方式に従った極性パターンを有する画素電圧が入力され、このような画素電圧の極性パターンは、８フレーム区間ごとに反対になる。すなわち、第９〜第１６フレームの入力画素電圧の極性パターンは、第１〜第８フレームの入力画素電圧の極性パターンと反対であって、また、第１７〜第２４フレームの入力画素電圧の極性パターンは、前記第９〜第１６フレームの入力画素電圧の極性パターンと反対であり、さらに、第２５〜第３２フレームでの入力画素電圧の極性パターンは、前記第１７〜第２４フレームの入力画素電圧の極性パターンと反対である。そして、８フレームを周期に相互に異なる極性のホワイト画素電圧が入力される。

前述したような映像表示のためのホワイト画素電圧の極性が反転されるために、選択された一画素には、ＤＣ成分が累積しない。これによって、画面に残像を残さない。特に、選択された一画素に対応して反復する停止パターンの入力周期が（すなわち、Ｎフレーム）が短い場合も、各Ｎフレーム区間でホワイト画素電圧の極性が反転されるため、ＤＣ成分が累積しなくなる。

一方、Ｎが奇数の場合、液晶表示装置は、Ｎフレーム区間で区分され反転されるホワイト画素電圧を入力する本発明のインバージョン駆動方式への転換なしに、スクロールされない場合と同様に、一般的な１−ドットインバージョン駆動方式、第１及び第２の２−ドットインバージョン駆動方式で駆動し続ける。

前述したような画面の表示方法を図６Ａ及び図６Ｂのフローチャートを参照してより詳しく説明する。

液晶表示装置では、停止映像のスクロール駆動を行う場合は、パーソナルコンピュータまたはＴＶシステムなどの外部システムから停止映像のスクロール駆動のためのフレーム当たり映像の移動速度の情報の入力を受ける。このようなフレーム当たり映像の移動速度の情報を利用して、図５のような表示駆動を実現する。

第１段階では、前記パーソナルコンピュータまたはＴＶシステムなどの外部システムから入力される停止映像のスクロール駆動のためのフレーム当たり映像の移動速度の情報の入力を受ける（ステップｓｔ１）。

この時、フレーム当たり映像の移動速度の情報は、スクロールの駆動の際、前記停止映像が１フレーム週期の間移動する画素数を示す。

さらに、前記フレーム当たり映像の移動速度の情報は、液晶表示装置の駆動回路部のタイミングコントローラに入力され本発明の実施の形態１による画面の表示方法を具現するように活用される。

第２段階では、タイミングコントローラでは、前記入力されたフレーム当たり映像の移動速度の情報を利用して液晶パネルでのインバージョン駆動を制御する。すなわち、一部区間のフレームでは、以前の区間のデータの極性とは反対の極性パターンのデータを入力することによってＤＣ累積を防ぐ（ステップｓｔ２）。

この時、区間の設定は、前記フレーム当たり映像の移動速度の情報を利用する。これを、図６Ｂを参照してより詳しく説明する。

図６Ｂに示したように、タイミングコントローラは、停止映像の移動速度を基づいて停止映像に対するデータの入力周期を設定する。例えば、入力周期は、Ｎフレームである。このような入力周期に従って、タイミングコントローラは、インバージョン駆動方式を切り替える。例えば、Ｎが偶数であって、スクロールされる前に、１−ドットインバージョン、第１の２−ドットインバージョン及び第２の２−ドットインバージョンなどのインバージョン駆動方式によって液晶表示装置が駆動される場合、前記インバージョン駆動方式は、各区間別で個別的に駆動されることができる。この時、各区間は、入力周期に当たる。すなわち、先に第１フレームからｎ番目のフレームまでの第１区間の間、インバージョン駆動による第１極性パターンのデータを画素に入力して停止映像表示を行う（ステップｓｔ２−１）。その後、ｎ＋１番目のフレームから２ｎ番目のフレームまでの第２区間の間、第１区間のインバージョン駆動による入力データの極性によってデータを入力するのではなく、これとは反転された極性を有する第２極性パターンのデータを画素に入力する（ステップｓｔ２−２）。

ｎが８であって、１−ドットインバージョン駆動方式で駆動される場合は、図５に示したように、一画素に第１フレームから第８フレームまでは、正（＋）、負（−）、正（＋）、負（−）、正（＋）、負（−）、正（＋）、負（−）の極性を有するデータが入力される。以後、第９フレームから第１６フレームまでは、負（−）、正（＋）、負（−）、正（＋）、負（−）、正（＋）、負（−）、正（＋）の順にデータの極性を反転させて入力する。すなわち、第１〜第８までの極性パターンが繰り返されるのではなく、第９〜第１６までは、第１〜第８までの極性パターンとは反転された極性パターンのデータが入力される。また、８フレームごとに繰り返される。

このように、８フレームごとに映像を表示するためのデータが入力されるスクロール駆動パターンでは、８番目のフレームごとに反転された極性パターンのデータが入力されるため、選択された画素には、ＤＣ累積が発生せず、結局、画面に残像を示さない。

これを応用して、例えば、任意の第１インバージョン駆動方式によって各画素にデータを入力して、毎１０番目のフレームごとにデータが入力されるスクロール駆動パターンの場合に、１０フレーム間隔で第１インバージョン駆動とデータの極性を反転させた第２インバージョン駆動を繰り返して行うと、映像を表示するためのデータが入力される毎１０フレームごとに相互に異なる極性パターンのデータが入力されるので、画面に残像を残さない。

前述したように、本発明の実施の形態１では、停止映像を表示するためのデータは、スクロールの駆動時に、同一な極性ではなく、相互に異なる極性を有する。これによって、ＤＣ成分が停止映像の移動経路に位置した画素に蓄積されなくなる。従って、画面に残像が発生しない。

従来の液晶表示装置を示したブロック構成図である。 図１の液晶パネルを示した回路図である。 従来の液晶表示装置でのスクロール残像を説明するための映像移動画面を示した図である。 スクロール残像が多様なインバージョン駆動方式の液晶表示装置で発生されることを説明するための図である。 本発明の実施の形態１による液晶表示装置の駆動方法を説明するための入力データテーブル図である。 本発明の実施の形態１による液晶表示装置の駆動方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態１による液晶表示装置の駆動方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

２ 液晶パネル、１０ インターフェース、１２ タイミングコントローラ、１４ 電源電圧生成部、１６ 基準電圧生成部、１８ データドライバ、２０ ゲートドライバ、２６ 駆動回路部、５０ 表示領域。

Claims (4)

1. 反復される停止パターンが移動するスクロール駆動パターンを表示するために、すべてのフレームをそれぞれがＮ（Ｎは偶数）フレームを一単位とする複数のＮフレーム区間に区分する段階と、
   選択された一画素に前記Ｎフレームを周期としてホワイト（White）画素電圧を入力し、残りのフレーム間にはグレイ（Gray）画素電圧を入力する段階と、
   を含み、
   隣接する前記Ｎフレーム区間の前記ホワイト画素電圧及び前記グレイ画素電圧の極性パターンは、互いに反対であり、
   前記複数のＮフレーム区間それぞれの前記ホワイト画素電圧及び前記グレイ画素電圧は、１−ドットインバージョン駆動方式または２−ドットインバージョン駆動方式で入力される
   ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
2. 前記ホワイト画素電圧と前記グレイ画素電圧は互いに異なる大きさを有する
   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。
3. 前記Ｎは、８であり、
   前記複数のＮフレーム区間それぞれの前記ホワイト画素電圧及び前記グレイ画素電圧は、１-ドットインバージョン駆動方式で入力される場合、第１ないし第８フレームの間、前記一画素にはそれぞれ正極性の前記グレイ画素電圧、負極性の前記グレイ画素電圧、正極性の前記グレイ画素電圧、負極性の前記グレイ画素電圧、正極性の前記グレイ画素電圧、負極性の前記グレイ画素電圧、正極性の前記グレイ画素電圧及び負極性の前記ホワイト画素電圧が入力され、第９ないし第１６フレームの間、前記一画素にはそれぞれ負極性の前記グレイ画素電圧、正極性の前記グレイ画素電圧、負極性の前記グレイ画素電圧、正極性の前記グレイ画素電圧、負極性の前記グレイ画素電圧、正極性の前記グレイ画素電圧、負極性の前記グレイ画素電圧及び正極性の前記ホワイト画素電圧が入力される
   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。
4. 前記ホワイト画素電圧は、前記複数のＮフレーム区間それぞれの最後のフレームで前記一画素に入力され、ｎ番目の前記Ｎフレーム区間の前記ホワイト画素電圧と（ｎ＋１）番目の前記Ｎフレーム区間の前記ホワイト画素電圧は、互いに反対の極性を有する
   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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