JP2006079092A - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の課題は、液晶キャパシタの充電時間を減少することなく、インパルス駆動を実施できる表示装置を提供することである。
【解決手段】 本発明の液晶表示装置は、予備充電ゲートオン電圧及び正常ゲートオン電圧を複数のゲート線に伝達するゲート駆動部と、データ電圧をデータ線に印加するデータ駆動部と、ゲート線及びデータ線に接続されている複数の画素とを備えている。各画素は、予備充電ゲートオン電圧及び正常ゲートオン電圧により動作するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を通じてデータ電圧が伝達される複数の画素電極とを備える。ゲート駆動部は、正常ゲートオン電圧を出力する前に予備充電ゲートオン電圧を出力し、予備充電ゲートオン電圧の大きさは、正常ゲートオン電圧の大きさより小さい。また、予備充電ゲートオン電圧がスイッチング素子に印加される時、画素電極は、前記スイッチング素子を通じて該当画素に充電された電圧の極性と異なる極性のデータ電圧の伝達を受ける。
【選択図】 図４

Description

本発明は、表示装置及びその駆動方法に関する。

一般の液晶表示装置（ＬＣＤ）は、画素電極及び共通電極が具備された二つの表示板とその間に入っている誘電率異方性を有する液晶層とを備えている。画素電極は、行列状に配列されており、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチング素子に接続され、一行ずつ順にデータ電圧の印加を受ける。共通電極は、表示板の全面にわたって形成され、共通電圧の印加を受ける。画素電極、共通電極及びその間の液晶層は、回路的には液晶キャパシタを構成し、液晶キャパシタは、これに接続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、画素電極及び共通電極にそれぞれデータ電圧及び共通電圧を印加して液晶層に電界を生成し、この電界の強度を調節して液晶層を通過する光の透過率を調節することにより所望の画像を得る。この時、液晶層に、一方向の電界が長い間印加されることで発生する劣化現象やフリッカー等を防止するため、フレーム毎に、行毎に、または画素毎に、共通電圧に対するデータ電圧の極性を反転する。

ところが、このようにデータ電圧の極性を反転する場合、液晶分子の応答速度が遅く、液晶キャパシタが目標電圧に充電されるまでの時間が長くかかるので、画面の画質が悪く、ブラーリング（ｂｌｕｒｒｉｎｇ）現象が生じる。このような問題を解決するために、短時間でブラック画面を挿入するインパルス駆動方法が、開発された。

このようなインパルス駆動方法は、一定周期でバックライトランプを消して画面全体をブラックにする方式（ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｙｐｅ）と、実質的に表示に関わる正常データ電圧以外に、一定周期でブラックデータ電圧を画素に印加する方式（ｃｙｃｌｉｃ ｒｅｓｅｔｔｉｎｇ ｔｙｐｅ）とがある。

しかし、このような方法でも依然として液晶の遅い応答速度を解消できない上に、バックライトランプの反応速度も遅いため、画面の残像やフリッカー（ｆｌｉｃｋｅｒ）等が生じ、画質を悪化する問題が残る。特に、ブラックデータ電圧を印加する方式の場合、正常データ電圧の印加時間が減少し、液晶キャパシタが目標電圧に達することができない問題点がある。

本発明の目的は、このような問題点を解決するためのものであって、液晶キャパシタの充電時間を減少することなく、インパルス駆動が実施できる表示装置を提供することである。

このような技術的課題を構成するための本発明の一形態による表示装置は、第１ゲートオン電圧及び前記第１ゲートオン電圧と大きさが異なる第２ゲートオン電圧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、前記ゲート線及び前記データ線に接続され、前記第１ゲートオン電圧及び前記第２ゲートオン電圧により動作するスイッチング素子と前記スイッチング素子の動作により前記データ電圧の印加を受ける複数の画素電極とを備える複数の画素と、前記ゲート線に接続され前記第１ゲートオン電圧及び前記第２ゲートオン電圧を順に印加するゲート駆動部と、前記データ電圧を前記データ線に印加するデータ駆動部と、を備えており、前記ゲート駆動部は、前記第２ゲートオン電圧を出力する前に前記第１ゲートオン電圧を出力する。

前記第１ゲートオン電圧の大きさは、前記第２ゲートオン電圧の大きさより小さいことが好ましい。
この時、前記第１ゲートオン電圧により前記スイッチング素子が流す電流量は、前記第２ゲートオン電圧により前記スイッチング素子が流す電流量よりも少ないことが望ましい。

また、前記第１ゲートオン電圧が印加された後に、前記画素電極に印加された画素電極電圧は、共通電圧の付近であることが好ましく、前記画素電極電圧と前記共通電圧との差は、所定値（例えば約２Ｖ）以下であることが好ましい。

前記ゲート駆動部は、前記第１ゲートオン電圧を印加することが良い。
前記第１ゲートオン電圧が前記スイッチング素子に印加される時、前記画素電極は、前記スイッチング素子を通じて既に充電された電圧の極性と異なる極性のデータ電圧の印加を受けることが望ましい。

前記のような特徴を有する表示装置は、前記ゲート駆動部及び前記データ駆動部を制御する信号制御部を、さらに備えることができ、前記信号制御部は、前記第１ゲートオン電圧及び前記第２ゲートオン電圧の出力開始を指示する垂直同期開始信号を前記ゲート駆動部に供給することができる。

前記表示装置は、Ｎ行反転であり、前記ゲート駆動部は、前記第２ゲートオン電圧が印加される（２Ｎ）×Ｈ（ここで、Ｈは、前記信号制御部からの水平同期信号の一周期と同一である）の前に前記第１ゲートオン電圧を印加することが好ましい。

前記垂直同期開始信号は、前記第１ゲートオン電圧の出力開始を前記ゲート駆動部に指示する第１パルスと、前記第２ゲートオン電圧の出力開始を前記ゲート駆動部に指示する第２パルスとを含むことができる。

前記ゲート駆動部は、前記第１及び第２パルスの高さをそれぞれ判定して、前記第１及び第２ゲートオン電圧を出力することが好ましい。
前記特徴による前記ゲート駆動部は、複数のゲート駆動集積回路を有し、前記ゲート線は、各ゲート駆動集積回路の出力端子に接続された複数のゲート線群を有し、前記各ゲート駆動集積回路は、各ゲート線群に前記第２ゲートオン電圧を出力する前に前記第１ゲートオン電圧を出力することができる。

前記表示装置は、液晶表示装置であることが好ましく、特に、ノーマリーブラックモードであることが望ましい。
本発明の他の特徴による駆動方法は、複数のゲート線及び複数のデータ線に接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続された複数の画素電極とを備える表示装置を駆動する方法であって、第１データ電圧を前記データ線に印加する段階と、前記ゲート線に第１ゲートオン電圧を印加して前記第１データ電圧が前記スイッチング素子を通じて前記画素電極に印加されるようにする段階と、第２データ電圧を前記データ線に印加する段階と、前記ゲート線に前記第２ゲートオン電圧を印加して前記第２データ電圧が前記スイッチング素子を通じて前記画素電極に印加されるようにする段階と、を含み、前記第１ゲートオン電圧の大きさは、前記第２ゲートオン電圧の大きさと異なる。

この時、前記第１ゲートオン電圧の大きさは、前記第２ゲートオン電圧の大きさより小さいことが好ましく、また、前記第１ゲートオン電圧により前記スイッチング素子が流す電流量は、前記第２ゲートオン電圧により前記スイッチング素子が流す電流量より少ないことが望ましい。

前記第１ゲートオン電圧が印加された後、前記画素電極に印加された画素電極電圧は、共通電圧の付近であることが好ましい。
前記ゲート線に第１ゲートオン電圧を印加して、前記第１データ電圧が前記スイッチング素子を通じて前記画素電極に印加されるようにする段階は、既に充電された電圧の極性と異なる極性のデータ電圧を前記スイッチング素子を通じて印加することが好ましい。

このような本発明によりインパルス駆動を実施する場合、別のインパルス用データ電圧が不要なので、構造が簡単であり、また、インパルス用データ電圧を処理する過程が不要なので、データ処理時間が減少する。

また、画素の充電時間を減らすことなくインパルス駆動を実現するので、充電時間の不足による画質の悪化が減少する。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例を、本発明が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することができるように、詳細に説明する。
図面は、各種層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については、同一な参照符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が、他の部分の“上に”あるとする時、これは、他の部分の“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時、これは、中間に他の部分がない場合を意味する。

本発明の表示装置及びその駆動方法の一実施例であるインパルス駆動液晶表示装置及びその駆動方法について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
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り、図２は、本発明の一実施例による液晶表示装置の一画素に対する等価回路図である。

図１に示したように、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、これに接続されたゲート駆動部（ｇａｔｅ ｄｒｉｖｅｒ）４００及びデータ駆動部（ｄａｔａ ｄｒｉｖｅｒ）５００と、データ駆動部５００に接続された階調電圧生成部（ｇｒａｙ ｖｏｌｔａｇｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）８００と、これらを制御する信号制御部（ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）６００と、を備えている。

液晶表示板組立体３００は、等価回路によれば、複数の表示信号線（Ｇ_１-Ｇ_ｎ、Ｄ_１-Ｄ_ｍ）と、これに接続され略行列状に配列された複数の画素（ｐｉｘｅｌ）とを備え、構造的には、下部表示板１００と、上部表示板２００と、その間の液晶層３とを備える。

表示信号線（Ｇ_１-Ｇ_ｎ、Ｄ_１-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（Ｇ_１-Ｇ_ｎ）と、データ信号を伝達するデータ線（Ｄ_１-Ｄ_ｍ）とを有する。ゲート線（Ｇ_１-Ｇ_ｎ）は、略行方向に延びて互いに略平行であり、データ線（Ｄ_１-Ｄ_ｍ）は、略列方向に延び、これも互いに略平行である。

各画素は、表示信号線（Ｇ_１-Ｇ_ｎ、Ｄ_１-Ｄ_ｍ）に接続されたスイッチング素子（Ｑ）、これに接続された液晶キャパシタ（Ｃ_ＬＣ）と、ストレージキャパシタ（Ｃ_ＳＴ）とを備える。ストレージキャパシタ（Ｃ_ＳＴ）は、必要に応じて省略することができる。

薄膜トランジスタ等のスイッチング素子（Ｑ）は、下部表示板１００に備えられ、三端子素子であって、その制御端子及び入力端子は、それぞれ、ゲート線（Ｇ_１-Ｇ_ｎ）及びデータ線（Ｄ_１-Ｄ_ｍ）に接続されており、出力端子は、液晶キャパシタ（Ｃ_ＬＣ）及びストレージキャパシタ（Ｃ_ＳＴ）に接続されている。

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との二つの端子を有し、二つの電極１９０、２７０間の液晶層３は、誘電体の機能をする。画素電極１９０は、スイッチング素子（Ｑ）に接続され、共通電極２７０は、上部表示板２００の前面に形成され共通電圧（Ｖｃｏｍ）の印加を受ける。図２とは異なって、共通電極２７０は、下部表示板１００に具備される場合もあり、その場合、二つの電極１９０、２７０の少なくとも一方が、線形または棒形に形成される。

液晶キャパシタ（Ｃ_ＬＣ）の補助的な役割をするストレージキャパシタ（Ｃ_ＳＴ）は、下部表示板１００に具備された別の信号線（図示せず）及び画素電極１９０が絶縁体を介在し重畳して成り、この別の信号線には、共通電圧（Ｖｃｏｍ）等の定められた電圧が印加される。しかし、ストレージキャパシタ（Ｃ_ＳＴ）は、画素電極１９０が絶縁体を媒介としてすぐ上の前段ゲート線と重畳して成ることもできる。

一方、色表示を実現するために、各画素が三原色の一つを固有に表示したり（空間分割）、各画素が時間に応じて交互に三原色を表示し（時間分割）、これら三原色の空間的、時間的な作用により所望の色が認識できるようにする。図２は、空間分割の一例であって、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２３０を具備している様子が示されている。図２とは異なって、カラーフィルタ２３０は、下部表示板１００の画素電極１９０の上または下に形成してもよい。

液晶表示板組立体３００の二つの表示板１００、２００の少なくとも一方の外側面には、光を偏光する偏光子（図示せず）が付着されている。
階調電圧生成部８００は、画素の透過率に関わる二組の複数階調電圧を生成する。二組のうちの一組は、共通電圧（Ｖｃｏｍ）に対しプラスの値を有し、もう一組は、マイナスの値を有する。

ゲート駆動部４００は、液晶表示板組立体３００のゲート線（Ｇ_１-Ｇ_ｎ）に接続され、外部からのゲートオン電圧（Ｖｏｎ）とゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）との組み合わせからなるゲート信号をゲート線Ｇ_１-Ｇ_ｎに印加し、一つの集積回路から構成される。

データ駆動部５００は、液晶表示板組立体３００のデータ線（Ｄ_１-Ｄ_ｍ）に接続され、階調電圧生成部８００からの階調電圧を選択してデータ信号として画素に印加し、複数の集積回路から構成される。

ゲート駆動集積回路またはデータ駆動集積回路は、チップの形態でＴＣＰ（ｔａｐｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｐａｃｋａｇｅ）（図示せず）に実装してＴＣＰを液晶表示板組立体３００に付着することもでき、ＴＣＰを使用することなく、ガラス基板上にこれら集積回路チップを直接付着することもでき（ｃｈｉｐ ｏｎ ｇｌａｓｓ：ＣＯＧ実装方式）、これら集積回路チップと同じ機能を有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に直接形成することもできる。

信号制御部６００は、ゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００等の動作を制御する。
以下、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部（図示せず）から、入力映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂ及びその表示を制御する入力制御信号（例えば垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ及び水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、メインクロックＭＣＬＫ、データイネーブル信号ＤＥ等）の提供を受ける。信号制御部６００は、入力映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂ及び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の動作条件に合わせて適切に処理しゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）及びデータ制御信号（ＣＯＮＴ２）等を生成した後、ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）をゲート駆動部４００に送出し、データ制御信号（ＣＯＮＴ２）及び処理した映像信号（ＤＡＴ）をデータ駆動部５００に送出する。

ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）は、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の出力開始を指示する垂直同期開始信号（ＳＴＶ）及びゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の出力時期及び出力電圧を制御する少なくとも一つのクロック信号等を含む。

データ制御信号（ＣＯＮＴ２）は、映像データ（ＤＡＴ）の伝送開始を知らせる水平同期開始信号（ＳＴＨ）、データ線（Ｄ_１-Ｄ_ｍ）に該当データ電圧の印加を指示するロード信号ＬＯＡＤ、共通電圧（Ｖｃｏｍ）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」を略して「データ電圧の極性」と言う）を反転させる反転信号（ＲＶＳ）及びデータクロック信号（ＨＣＬＫ）等を含む。

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）により一行の画素に対する映像データを順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の各映像データ（ＤＡＴ）に対応する階調電圧を選択することにより、映像データ（ＤＡＴ）を該当データ電圧に変換した後、これを該当するデータ線（Ｄ_１-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）によりゲートオン電圧（Ｖｏｎ）をゲート線（Ｇ_１-Ｇ_ｎ）に印加し、このゲート線（Ｇ_１-Ｇ_ｎ）に接続されたスイッチング素子（Ｑ）を導通させ、これによりデータ線（Ｄ_１-Ｄ_ｍ）に印加されたデータ電圧が、導通したスイッチング素子（Ｑ）を通じて該当する画素に印加される。

画素電極１９０に印加された電圧（以下、「画素電極電圧」と称する）と共通電圧（Ｖｃｏｍ）との差は、液晶キャパシタ（Ｃ_ＬＣ）の充電電圧、つまり画素電圧として現れる。液晶分子は、画素電圧の大きさによってその配列が異なり、そのため、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）により光透過率の変化として現れる。

１水平周期（または１Ｈ）（水平同期信号（Ｈ_ｓｙｎｃ）の一周期）が経過すると、データ駆動部５００及びゲート駆動部４００は、次行の画素に対し、同一動作を繰り返す。このような方法により１フレーム（ｆｒａｍｅ）期間の間、全てのゲート線（Ｇ_１-Ｇ_ｎ）に対し、順にゲートオン電圧（Ｖｏｎ）を印加し、全ての画素にデータ電圧を印加する。１フレームが終了すれば、次のフレームが開始され、各画素に印加されるデータ電圧の極性が直前フレームにおける極性と逆になるように、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（フレーム反転）。この時、１フレーム期間内においても反転信号（ＲＶＳ）の特性により、一つのデータ線を通じて流れるデータ電圧の極性が変化したり（行反転、ドット反転）、一つの画素行に印加されるデータ電圧の極性も互いに異なることがあり得る（列反転、ドット反転）。

以下、図３乃至図５を参照して、本発明の一実施例による液晶表示装置の駆動方法について詳細に説明する。
図３は、本発明の実施例に係る映像信号が印加される時の垂直同期信号及び水平同期信号の波形図である。図４は、本発明の一実施例に係る液晶表示装置で用いられる様々な信号の波形図であって、データ電圧（Ｖｄ）、垂直同期開始信号（ＳＴＶ）及びゲート信号（ｇ_１、ｇ_２、…、ｇ_ｎ）を示す。図５は、本発明の一実施例に係る予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２）及び正常ゲートオン電圧（Ｖｏｎ３）が印加される時の画素電極電圧（ＰＩＸＥＬ）の変化を示す図である。

本発明の実施例に係る液晶表示装置は、ノーマリーブラック（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｂｌａｃｋ）モードであるが、これに限定されるものではない。
図４で、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）は、１次及び２次予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２）及び一つの正常ゲートオン電圧（Ｖｏｎ３）を有し、二つの予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２）の大きさは、同一である。しかし、これらの予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ）の個数及び大きさは、変更可能であり、互いに異なる大きさを有してもよい。

各予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２）は、これら電圧（Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２）が印加されたスイッチング素子（Ｑ）が流す電流量が、正常ゲートオン電圧（Ｖｏｎ３）が印加されたスイッチング素子（Ｑ）が流す電流量よりも少なくなるように、例えば約１／２程度になるような大きさを有する。

しかしながら、これら予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２）の大きさは、データ電圧（Ｖｄ）の大きさや画素電極電圧（ＰＩＸＥＬ）の変化等に基づいて、調整することができる。

２次予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ２）は、前記１次予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１）が出力された後、定められた水平周期（例えば１ライン反転や１×１ドット反転の場合、２Ｈ）や、定められたゲート線個数（例えば二つのゲート線分の差）を置いて出力される。ところが、１次予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１）と２次予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ２）との出力間隔は、画素電極電圧（ＰＩＸＥＬ）の変化を考慮して、調節することができる。

これに対し、予備充電ゲートオン電圧の個数は、一つであるか、三つ以上であっても良い。但し、予備充電ゲートオン電圧及び正常ゲートオン電圧が出力される時、該当する画素電極１９０に印加されるデータ電圧の極性は、互いに同一である必要がある。従って、複数の予備充電ゲートオン電圧間の間隔は、偶数個の水平周期やゲート線分の差を有する。

垂直同期開始信号（ＳＴＶ）は、予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２）を出力するための二つの予備充電ゲートオン電圧用パルス（Ｐ１、Ｐ２）と、正常ゲートオン電圧（Ｖｏｎ３）を出力するための一つの正常ゲートオン電圧用パルス（Ｐ３）と、を含む。先の予備充電ゲートオン電圧用パルス（Ｐ１）と後の予備充電ゲートオン電圧用パルス（Ｐ２）との生成間隔は、予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２）と正常ゲートオン電圧（Ｖｏｎ３）との出力間隔と同一である。

垂直同期開始信号（ＳＴＶ）における予備充電ゲートオン電圧用パルス（Ｐ１）の大きさは、正常ゲートオン電圧用パルス（Ｐ２）の大きさより小さいが、その逆である場合もある。

次に、インパルス駆動動作についてより詳細に説明する。
まず、図３を参照して、外部から信号制御部６００に映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が印加される動作を説明する。

１フレーム周期の垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）及び水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）が信号制御部６００に印加されると、信号制御部６００に、これらの信号（Ｖｓｙｎｃ、Ｈｓｙｎｃ）に合せて１フレームに該当する入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が順に印加される。この時、垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）が低レベルを維持する区間の前後に、映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が印加されないブランク区間が、存在する。これにより１フレーム期間の間、実質的に映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、有効データ印加区間（ＥＤＴ）に印加され、次周期の垂直同期開始信号（Ｖｓｙｎｃ）の間には、入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が印加されないブランク区間（ＢＴ）が、存在する。

このような動作により外部から入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が信号制御部６００に印加された後、変換された映像データ（ＤＡＴ）に該当するデータ電圧が該当画素に印加される動作について説明する。

まず、信号制御部６００は、ブランク区間（ＢＴ）のうちのゲート駆動部４００に印加される垂直同期開始信号（ＳＴＶ）に予備充電ゲートオン電圧用パルス（Ｐ１）を生成する。

垂直同期開始信号（ＳＴＶ）のパルス（Ｐ１）を受けたゲート駆動部４００は、第１ゲート線（Ｇ_１）から順に、１次予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１）を出力する。この時、１次予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１）は、データ電圧（Ｖｄ）の印加時間を超えない。

２Ｈが経過した後、信号制御部６００は、垂直同期開始信号（ＳＴＶ）に２次予備充電ゲートオン電圧用パルス（Ｐ２）を生成する。
この２次予備充電ゲートオン電圧用パルス（Ｐ２）によりゲート駆動部４００は、第１ゲート線（Ｇ_１）から順に、１次予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１）と同一な持続時間を有する後続の２次予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ２）を、更に出力する。この時、二つの予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２）の持続時間は、データ電圧（Ｖｄ）の印加時間内において互いに異なる持続時間を有しても良い。

このような予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２）により第１ゲート線（Ｇ_１）から順にゲート線に接続された画素電極１９０には、該当データ線（Ｄ_１-Ｄ_ｍ）を通じて２Ｈ間隔で伝達されるデータ電圧が順に二回ずつ印加され、該当画素が予備充電される。

第４のゲート線（Ｇ_４）に１次予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１）が出力された後、ブランク区間（ＢＴ）は終わり、有効データ印加区間（ＥＤＴ）が始まる。従って、信号制御部６００は、垂直同期開始信号（ＳＴＶ）に正常ゲートオン電圧用パルス（Ｐ３）を生成する。この時、予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１またはＶｏｎ２）の出力完了時期と有効データ印加区間（ＥＤＴ）の開始時期とが、一致することが望ましい。

ブランク区間（ＢＴ）の間に信号制御部６００は、入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）と関係なくブラック用映像データ（ＤＡＴ）をデータ駆動部５００に伝達するので、データ駆動部５００は、データ線（Ｄ_１-Ｄ_ｍ）を通じてブラック用データ電圧を印加する。従って、予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２）によりデータ電圧が印加される該当画素電極１９０に、ブラック用データ電圧が印加される。

垂直同期開始信号（ＳＴＶ）のパルス（Ｐ３）を受けたゲート駆動部４００は、第１のゲート線（Ｇ_１）から順に、正常ゲートオン電圧（Ｖｏｎ３）を出力する。これにより第１のゲート線（Ｇ_１）から順にゲート線に接続された画素電極１９０に、自身のデータ電圧（Ｖｄ）が、順に印加される。

この時、既にブランク区間（ＢＴ）から予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２）が出力され始めるので、第１のゲート線（Ｇ_１）に正常ゲートオン電圧（Ｖｏｎ３）が出力される時、第３のゲート線（Ｇ_３）に２次予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ２）が出力され、第５のゲート線（Ｇ_５）に１次予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１）が出力される。従って、第３のゲート線（Ｇ_３）と第５のゲート線（Ｇ_５）に接続された画素電極１９０には、第１のゲート線（Ｇ_１）に接続された画素電極１９０に印加されるデータ電圧（Ｖｄ）が、同時に印加される。

このような過程により正常ゲートオン電圧（Ｖｏｎ３）による該当画素の本充電が行われる前に、既に２Ｈまたは二つのゲート線前に予備充電が行われる場合、（＋）極性で充電されている画素電極の電圧（ＰＩＸＥＬ）の変化を、図５を参照して説明する。

図５に示すように、任意のゲート線（Ｇ_ｋ）に出力されるゲート信号（ｇ_ｋ）に予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２）が、順に生成されると、正常ゲートオン電圧（Ｖｏｎ３）が生成される前に既に該当画素電極１９０に接続されたスイッチング素子（Ｑ）が動作し、（−）極性のデータ電圧（Ｖｄ）がスイッチング素子（Ｑ）を通じて画素電極１９０に印加され画素の予備充電がなされる。

この時、直前フレームにおいて（＋）極性のデータ電圧（Ｖｄ）が印加される（＋）極性状態の画素電極電圧（ＰＩＸＥＬ）は、減少する。
１次予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１）が印加された後、２Ｈ後に２次予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ２）が印加されるので、画素電極電圧（ＰＩＸＥＬ）の変化速度は、加速される。

この時、画素電極電圧（ＰＩＸＥＬ）は、共通電圧（Ｖｃｏｍ）程度までに減少するが、２次予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ２）により共通電圧（Ｖｃｏｍ）に到達する。
画素電極電圧（ＰＩＸＥＬ）と共通電圧（Ｖｃｏｍ）との間の差である画素電圧の大きさが所定値、つまり約１Ｖ以下であれば、液晶層３を通過する光の透過率が略０％となって液晶表示装置は、ブラックを示し、約２Ｖ以下である場合にも、光の透過が殆ど行われず明るいブラックを示す。従って、画素電極電圧（ＰＩＸＥＬ）が共通電圧Ｖｃｏｍと同一でなくても、その差が約２Ｖ以下であれば良い。

所定時間が経過した後漸く正常ゲートオン電圧（Ｖｏｎ３）が生成されると、画素電極１９０に自身のデータ電圧Ｖｄが印加されて、画素の本充電が行われるので、愈々該当レベルの画素電極電圧（ＰＩＸＥＬ）を維持する。

従って、予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２）による画素電極電圧（ＰＩＸＥＬ）の変化で画素電圧が約２Ｖ以下を維持する時から液晶表示装置は、ブラック状態を示すので、インパルス区間（ＩＴ）は、画素電圧が約２Ｖ以下を維持する時から正常ゲートオン電圧（Ｖｏｎ３）が印加される時までの間であり得る。

既に説明したように、予備充電ゲートオン電圧の個数は一つ以上であっても良く、この予備充電ゲートオン電圧の個数は、直前フレームで印加された画素電極電圧の大きさ等による。即ち、予備充電ゲートオン電圧を定められた間隔で印加し、該当画素の画素電圧が約２Ｖ以下を維持するようにするので、画素電極電圧と共通電圧との間の差が大きいほど印加される予備充電ゲートオン電圧の個数は増加する。

このように、予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２）の大きさに応じて画素電極電圧（ＰＩＸＥＬ）を共通電圧（Ｖｃｏｍ）の大きさ程度にまで変化させ、画素電圧による光透過率を調整し、インパルス駆動を実現する。この時、最後の予備充電ゲートオン電圧の出力時期と正常ゲートオン電圧の出力時期との間隔は、インパルス区間（ＩＴ）を考慮して調整可能である。即ち、二つの電圧の出力時期の間隔が遠いほど、インパルス区間（ＩＴ）は長くなる。

Ｎ行（Ｎライン）反転であるか、Ｎ×Ｍドット反転である場合、正常ゲートオン電圧が出力された後、予備充電ゲートオン電圧が出力されるゲート線は、予備充電ゲートオン電圧の個数が一つであるとき（２Ｎ＋１）番目のゲート線になり、予備充電ゲートオン電圧の個数が二つであるとき（２Ｎ＋３）番目のゲート線に第１の予備充電ゲートオン電圧が出力され、予備充電ゲートオン電圧の個数が三つであるときは（２Ｎ＋５）番目のゲート線に第１の予備充電ゲートオン電圧が出力される。即ち、予備充電ゲートオン電圧の個数がｒ個である場合、[（２Ｎ）＋（２ｒ−１）]番目のゲート線に、第１の予備充電ゲートオン電圧が出力される（ここでＮ、Ｍ、ｒ＝１、２、…）。

ゲート駆動部４００は、予備充電ゲートオン電圧用パルス（Ｐ１、Ｐ２）及び正常ゲートオン電圧用パルス（Ｐ３）の大きさに応じて、予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１）または正常ゲートオン電圧（Ｖｏｎ３）を出力する。

次に、図６、図７を参照して、本発明の他の実施例による液晶表示装置の駆動方法について詳細に説明する。
図６は、本発明の他の実施例に係る液晶表示装置のブロック図であり、図７は、本発明の他の実施例に係る液晶表示装置で用いられる垂直同期開始信号及びゲート信号の波形図である。

図６に示した液晶表示装置は、ゲート駆動部４１０の構造を除いて図５に示した液晶表示装置と同様の構造を有する。
より詳細には、図６に示したゲート駆動部４１０は、三つのゲート駆動集積回路（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ：ＩＣ）４０１〜４０３を備えており、図７に示したように、ゲート線（Ｇ_１-Ｇ_ｎ）は三つの群（ＧＬ１、ＧＬ２、ＧＬ３）に分けられ、該当ゲート駆動ＩＣ４０１〜４０３の出力端子に接続されている。このゲート駆動ＩＣの個数は、必要に応じて変更できる。

このような液晶表示装置の駆動動作について詳細に説明する。
まず、信号制御部６００は、ブランク区間中、例えばブランク区間が開始する時、第１のゲート駆動ＩＣ４０１に印加される垂直同期開始信号（ＳＴＶ）に予備充電ゲートオン電圧用パルス（ＰＷ１）を生成する。

予備充電ゲートオン電圧用パルス（ＰＷ１）の印加を受けた第１ゲート駆動ＩＣ４０１は、第１の出力端子に接続されたゲート線（Ｇ_１）から最後の出力端子に接続されたｋ番目ゲート線（Ｇ_ｋ）に、順に予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１１）を出力した後、第２のゲート駆動ＩＣ４０２に第１キャリー（ｃａｒｒｙ）信号を出力する。この時、第１キャリー信号が出力される時、信号制御部６００は、垂直同期開始信号（ＳＴＶ）に正常ゲートオン電圧用パルス（ＰＷ２）を生成する。

予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１１）により第１のゲート線群（ＧＬ１）の第１のゲート線（Ｇ_１）から順に、該当するスイッチング素子（Ｑ）が導通する。データ駆動部６００は、ブランク区間の間、ブラックデータ電圧をデータ線（Ｄ_１-Ｄ_ｍ）に伝達するので、この時ゲート線（Ｇ_１-Ｇ_ｋ）に接続された画素電極にブラック用データ電圧を印加し、画素を予備充電する。

次に、垂直同期信号（ＳＴＶ）のパルス（ＰＷ２）により第１のゲート駆動ＩＣ４０１は、自身の第１出力端子に接続されたゲート線（Ｇ_１）から順に、正常ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１２）を出力する。また、第１キャリー信号を受信した第２ゲート駆動ＩＣ４０２は、自身の第１の出力端子に接続されたゲート線（Ｇ_ｋ＋１）から最後の出力端子に接続されたｌ番目ゲート線（Ｇ_ｌ）に、予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１１）を出力する。

正常ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１２）により第１のゲート線群（ＧＬ１）のゲート線（Ｇ_１-Ｇ_ｋ）に接続された画素電極には、データ駆動部５００からの該当データ電圧を順に印加し、該当する画素を本充電する。

また、同じ時点で予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１１）により第２のゲート線群（ＧＬ２）のゲート線（Ｇ_ｋ+１-Ｇ_ｌ）に接続された画素電極も、第１ゲート線群（ＧＬ１）に接続された画素電極に印加されるデータ電圧を同時に順に印加を受け、該当画素の予備充電がなされる。

このような走査動作により第１のゲート線群（ＧＬ１）の最後のゲート線（Ｇｋ）に正常ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１２）を出力すると、第１のゲート駆動ＩＣ４０１は、第２ゲート駆動ＩＣ４０２に第２キャリー信号を出力し、同時に、第２ゲート駆動ＩＣ４０２は、第３のゲート駆動ＩＣ４０２に第１キャリー信号を出力する。

これにより、第２のゲート駆動ＩＣ４０２は、第２のゲート線群（ＧＬ２）の第１のゲート線（Ｇ_ｋ＋１）から順に、正常ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１２）を出力し、第３のゲート駆動ＩＣ４０３は、第３のゲート線群（ＧＬ３）の第１のゲート線（Ｇ_ｌ＋１）から順に、予備充電ゲートオン電圧（Ｖｏｎ１１）を出力する。

このように、ゲート駆動部４００が、複数のゲート駆動ＩＣ４０１〜４０３を有する場合、該当ゲート駆動ＩＣに接続された該当ゲート線群の走査動作が行われる前に、直前ゲート駆動ＩＣの走査動作が行われる時に該当ゲート線群に接続された画素電極にデータ電圧を印加し、画素電極電圧及び共通電圧差を所定値以下、例えば約２Ｖ以下に減少させ、自身のデータ電圧が印加される前まで該当画素はブラックを表示する。即ち、別のインパルス用データを印加することなく、画素電圧による光透過率を調整して、インパルス駆動を実現する。

図７とは異なって、信号制御部６００が、垂直同期開始信号（ＳＴＶ）に二つ以上の予備充電ゲートオン電圧用パルスを含み、ゲート駆動ＩＣは、そのパルスに基づいて二つ以上の予備充電ゲートオン電圧のみを生成することができる。この場合、予備充電ゲートオン電圧の個数は、直前フレームで印加された画素電極電圧と共通電圧との間の差による。

この時、Ｎ行反転である場合、各ゲート駆動ＩＣのゲート線の個数は、（２Ｎ×整数倍）であるので、予備充電ゲートオン電圧は、（２Ｎ×整数倍）＋１番目のゲート線に出力される。既に説明したように、予備充電ゲートオン電圧及び正常ゲートオン電圧により印加されるデータ電圧の極性は、同一である。また、ブランク区間（ＢＴ）は、一つのゲート駆動ＩＣに接続された全てのゲート線の走査動作が完了するまでの期間より長いことが要求される。

本発明の実施例において、ゲート駆動部４００、４１０は、大きさが異なるパルスを含む垂直同期開始信号（ＳＴＶ）に基づいて、正常ゲートオン電圧や予備充電ゲートオン電圧を出力するが、正常ゲートオン電圧用垂直同期開始信号及び予備充電ゲートオン電圧用垂直同期開始信号を信号制御部から別に伝達を受け、垂直同期開始信号の種類に応じて、正常ゲートオン電圧と予備充電ゲートオン電圧とを選択的に出力することができる。

また、外部からゲート駆動部に印加されるゲートオン電圧（Ｖｏｎ）が、正常ゲートオン電圧用レベル及び予備充電ゲートオン電圧用レベルを有することができる。この場合、垂直同期開始信号（ＳＴＶ）で生成されるパルスの大きさは同一であり、ゲート駆動部は、垂直同期開始信号にパルスが生成される時のゲートオン電圧のレベルに応じて正常ゲートオン電圧及び予備充電ゲートオン電圧を出力することもできる。

このような実施例によりインパルス駆動を実現する際に、別のインパルス用データ電圧が不要である。また、画素の充電時間を減らすことなく、インパルス駆動を実現することができる。

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、特許請求の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また、本発明の権利範囲に属するものである。

本発明の一実施例に係る液晶表示装置のブロック図である。 本発明の一実施例に係る液晶表示装置の一画素に対する等価回路図である。 本発明の一実施例により映像信号が印加される時の垂直同期信号及び水平同期信号の波形図を示す。 本発明の一実施例に係る液晶表示装置で用いられるデータ電圧、垂直同期開始信号及びゲート信号の波形図である。 本発明の一実施例により予備充電ゲートオン電圧及び正常ゲートオン電圧が出力される時、データ電圧による画素電極電圧の変化を示した図である。 本発明の他の実施例に係る液晶表示装置のブロック図である。 本発明の他の実施例に係る液晶表示装置で用いられる垂直同期開始信号及びゲート信号の波形図である。

符号の説明

３ 液晶層
１００、２００ 基板
１９０ 画素電極
２３０ カラーフィルタ
２７０ 共通電極
３００ 液晶表示板組立体
４００、４１０ ゲート駆動部
４０１〜４０３ ゲート駆動ＩＣ
５００ データ駆動部
６００ 信号制御部
８００ 階調電圧生成部
Ｐ１、Ｐ２ 予備充電ゲートオン電圧用パルス
Ｐ３ 正常ゲートオン電圧用パルス
Ｇ_１-Ｇ_ｎ ゲート線
Ｄ_１-Ｄ_ｍ データ線
ｇ_１〜ｇ_ｎ ゲート信号
Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２、Ｖｏｎ１１ 予備充電ゲートオン電圧
Ｖｏｎ３、Ｖｏｎ１２ 正常ゲートオン電圧
Ｖｃｏｍ 共通電圧
Ｃ_ＳＴ ストレージキャパシタ
Ｃ_ＬＣ 液晶キャパシタ
Ｑ スイッチング素子
ＣＯＮＴ１ データ制御信号
ＣＯＮＴ２ ゲート制御信号
ＤＡＴ 映像信号
Ｒ、Ｇ、Ｂ 入力映像信号
Ｖｓｙｎｃ 垂直同期信号
Ｈｓｙｎｃ 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
ＲＶＳ 反転信号
ＨＣＬＫ データクロック信号
Ｖｄ データ電圧
ＳＴＶ 垂直同期開始信号
ＰＩＸＥＬ 画素電極電圧
ＢＴ ブランク区間
ＥＤＴ 有効データ印加区間

Claims (20)

1. 第１ゲートオン電圧及び前記第１ゲートオン電圧と大きさが異なる第２ゲートオン電圧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、
   前記ゲート線及び前記データ線に接続され、前記第１ゲートオン電圧及び前記第２ゲートオン電圧により動作するスイッチング素子と前記スイッチング素子の動作により前記データ電圧の印加を受ける複数の画素電極とを備える複数の画素と、
   前記ゲート線に接続され、前記第１ゲートオン電圧及び前記第２ゲートオン電圧を順に印加するゲート駆動部と、
   前記データ電圧を前記データ線に印加するデータ駆動部と、
   を備え、
   前記ゲート駆動部は、前記第２ゲートオン電圧を出力する前に前記第１ゲートオン電圧を出力する、表示装置。
2. 前記第１ゲートオン電圧の大きさは、前記第２ゲートオン電圧の大きさより小さい、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１ゲートオン電圧により前記スイッチング素子が流す電流量は、前記第２ゲートオン電圧により前記スイッチング素子が流す電流量より少ない、請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第１ゲートオン電圧が印加された後に前記画素電極に印加された画素電極電圧は、共通電圧の付近である、請求項３に記載の表示装置。
5. 前記画素電極電圧と前記共通電圧との差は、所定値以下である、請求項４に記載の表示装置。
6. 前記所定値は、約２Ｖである、請求項５に記載の表示装置。
7. 前記ゲート駆動部は、前記第１ゲートオン電圧を印加する、請求項４に記載の表示装置。
8. 前記第１ゲートオン電圧が前記スイッチング素子に印加される時、前記画素電極は、前記スイッチング素子を通じて既に充電された電圧の極性と異なる極性のデータ電圧の印加を受ける、請求項７に記載の表示装置。
9. 前記ゲート駆動部及び前記データ駆動部を制御する信号制御部を、
   更に備え、
   前記信号制御部は、前記第１ゲートオン電圧及び前記第２ゲートオン電圧の出力開始を指示する垂直同期開始信号を前記ゲート駆動部に供給する、請求項８に記載の表示装置。
10. 前記表示装置は、Ｎ行反転であり、
    前記ゲート駆動部は、前記第２ゲートオン電圧が印加される（２Ｎ）×Ｈ（ここで、Ｈは、前記信号制御部からの水平同期信号の一周期と同一である）の前に前記第１ゲートオン電圧を印加する、請求項９に記載の表示装置。
11. 前記垂直同期開始信号は、前記第１ゲートオン電圧の出力開始を前記ゲート駆動部に指示する第１パルスと、前記第２ゲートオン電圧の出力開始を前記ゲート駆動部に指示する第２パルスと、を含む、請求項９に記載の表示装置。
12. 前記ゲート駆動部は、前記第１及び第２パルスの高さをそれぞれ判定して、前記第１及び第２ゲートオン電圧を出力する、請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記ゲート駆動部は、複数のゲート駆動集積回路を備え、
    前記ゲート線は、各ゲート駆動集積回路の出力端子に接続された複数のゲート線群を備え、
    前記各ゲート駆動集積回路は、各ゲート線群に前記第２ゲートオン電圧を出力する前に前記第１ゲートオン電圧を出力する、請求項８に記載の表示装置。
14. 前記表示装置は、液晶表示装置である請求項１記載の表示装置。
15. 前記液晶表示装置は、ノーマリーブラックモードである、請求項１４に記載の表示装置。
16. 複数のゲート線及び複数のデータ線に接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続された複数の画素電極と、を備えている表示装置を駆動する方法であって、
    第１データ電圧を前記データ線に印加する段階と、
    前記ゲート線に第１ゲートオン電圧を印加して、前記第１データ電圧が前記スイッチング素子を通じて前記画素電極に印加されるようにする段階と、
    第２データ電圧を前記データ線に印加する段階と、
    前記ゲート線に前記第２ゲートオン電圧を印加して、前記第２データ電圧が前記スイッチング素子を通じて前記画素電極に印加されるようにする段階と、
    を含み、
    前記第１ゲートオン電圧の大きさは、前記第２ゲートオン電圧の大きさと異なる、表示装置の駆動方法。
17. 前記第１ゲートオン電圧の大きさは、前記第２ゲートオン電圧の大きさより小さい、請求項１６に記載の表示装置の駆動方法。
18. 前記第１ゲートオン電圧により前記スイッチング素子が流す電流量は、前記第２ゲートオン電圧により前記スイッチング素子が流す電流量より少ない、請求項１６に記載の表示装置の駆動方法。
19. 前記第１ゲートオン電圧が印加された後に前記画素電極に印加された画素電極電圧は、共通電圧の付近である、請求項１８に記載の表示装置の駆動方法。
20. 前記ゲート線に第１ゲートオン電圧を印加して、前記第１データ電圧が前記スイッチング素子を通じて前記画素電極に印加されるようにする前記段階は、既に充電された電圧の極性と異なる極性のデータ電圧を前記スイッチング素子を通じて印加する、請求項１８に記載の表示装置の駆動方法。

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