JP2007323041A

JP2007323041A - 液晶表示装置及びその駆動方法

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Publication number: JP2007323041A
Application number: JP2006304674A
Authority: JP
Inventors: Jong Jin Park; 鍾振朴; Soyopu Lee; 相 ▲ヨプ▼ 李; Seong Hur Jeong; 聖勲鄭
Original assignee: LG Philips LCD Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2007-12-13
Also published as: JP2011107730A; KR101318043B1; US7808472B2; EP1863010A1; CN100520903C; KR20070115422A; US20070279360A1; CN101083062A

Abstract

【課題】本発明は、反転駆動方式において、正極性駆動時のフィードスルー電圧と負極性駆動時のフィードスルー電圧との間の電圧差を減少させること。
【解決手段】液晶表示装置は、水平に隣接する前記液晶セルに対して同一な極性を有し、垂直に隣接する前記液晶セルに対して、互いに反対極性を有するデータを前記データラインに供給するデータ駆動回路及び前記データの極性により、互いに異なるスイング幅を有するスキャン信号を前記ゲートラインに供給するゲート駆動回路を備え、スイッチ素子は、第１液晶セルを駆動するための複数の第１スイッチ素子、第１液晶セルと水平に隣接する第２液晶セルを駆動し、第１スイッチ素子と交互に配置される複数の第２スイッチ素子を含み、第１スイッチ素子はｎ−１（ｎは、２以上の正の整数）番目のゲートラインに接続され、第２スイッチ素子はｎ番目のゲートラインに接続される。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置及びその駆動方法に関し、特に、ドット反転駆動方式において、正極性駆動時のフィードスルー電圧と、負極性駆動時のフィードスルー電圧との電圧の差を減少させることにより表示品質を向上させることのできる液晶表示装置と、その駆動方法に関する。

通常の液晶表示装置は、電界を用いて液晶の光透過率を調節することによって画像を示す。このような液晶表示装置は、液晶セルがマトリクス状に配列された液晶表示パネルと、この液晶表示パネルを駆動するための駆動回路とを備える。

液晶表示パネルには、図１に示すように、ゲートラインＧＬとデータラインＤＬとが交差し、そのゲートラインＧＬとデータラインＤＬとの交差部に液晶セルＣｌｃを駆動するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴが形成される。薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲートラインＧＬを通じて供給されるスキャン信号に応じて、データラインを通じて供給されるデータ電圧Ｖｄを液晶セルＣｌｃの画素電極Ｅｐに供給する。このために、薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極はゲートラインＧＬに接続され、ソース電極はデータラインＤＬに接続され、ドレイン電極は液晶セルＣｌｃの画素電極に接続される。液晶セルＣｌｃは、画素電極Ｅｐに供給されるデータ電圧Ｖｄと共通電極Ｅｃに供給される共通電圧Ｖｃｏｍとの電位差で充電され、この電位差で形成される電界によって液晶分子の配列が変わることにより、透過される光の光量を調節するか、光を遮るようになる。共通電極Ｅｃは、液晶セルＣｌｃに電界を印加する方式によって、液晶表示パネルの上部基板、または下部基板に形成され、共通電極Ｅｃと液晶セルＣｌｃの画素電極Ｅｐの間には、液晶セルＣｌｃの充電電圧を維持させるためのストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）が形成される。

このような液晶表示パネルは、液晶セルＣｌｃの劣化を防ぐために、データ電圧Ｖｄの極性を一定周期ごとに反転させる反転方式で駆動される。反転方式には、ドット反転（ＤｏｔＩｎｖｅｒｓｉｏｎ）方式、ライン反転（ＬｉｎｅＩｎｖｅｒｓｉｏｎ）方式、カラム反転（ＣｏｌｕｍｅＩｎｖｅｒｓｉｏｎ）方式及びフレーム反転（ＦｒａｍｅＩｎｖｅｒｓｉｏｎ）方式がある。

図２は、ライン反転方式で駆動される液晶表示パネルに供給される駆動電圧を示す図面である。図２において、「Ｖｇ」はゲートラインＧＬに供給されるスキャン信号、「Ｖｄ」はデータラインＤＬに供給されるデータ電圧、「Ｖｃｏｍ」は液晶セルＣｌｃの共通電極Ｅｃに供給される共通電圧、「Ｖｌｃ」は液晶セルＣｌｃから充放電されるデータ電圧である。

図２を参照すると、ライン反転方式の駆動において、共通電圧Ｖｃｏｍは一定な直流電圧で共通され、データ電圧Ｖｄは約１水平周期１Ｈごとに共通電圧Ｖｃｏｍを基準として極性が反転される。ノーマリブラック（ＮｏｒｍａｌｌｙＢｌａｃｋ）モードを仮定すると、データ電圧Ｖｄと共通電圧Ｖｃｏｍとの電位差が大きいほど、液晶層を透過する光の透過率が増加し、データ電圧Ｖｄと共通電圧Ｖｃｏｍとの電位差が小さいほど、液晶層を透過する光の透過率が減少する。スキャン信号Ｖｇは、薄膜トランジスタＴＦＴをターンオン（Ｔｕｒｎ−ｏｎ）させるための電圧で設定されるゲートハイ電圧Ｖｇｈと、薄膜トランジスタＴＦをターンオフ（Ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）させるための電圧で設定されるゲートロー電圧Ｖｇｌとの間でスイングされる。このスキャン信号Ｖｇがゲートハイ電圧Ｖｇｈを維持するスキャニング期間の間、液晶セルＣｌｃはガンマ電圧で供給されるデータ電圧Ｖｄを充電し、充電された電圧を一定時間維持する。

一方、薄膜トランジスタＴＦＴのターンオン状態を維持するスキャニング期間の間、液晶セルＣｌｃ及びストレージキャパシタＣｓｔに充電された電圧は、薄膜トランジスタＴＦＴがターンオフ状態に転換された後にも持続されるべきであるが、薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極とドレイン電極との間の寄生キャパシタＣｇｄにより、液晶セルＣｌｃの充電電圧はΔVｐほどの電圧シフトが発生される。このようなΔVｐをキックバック電圧（ＫｉｃｋｂａｃｋＶｏｌｔａｇｅ）またはフィードスルー電圧（ＦｅｅｄＴｈｒｏｕｇｈＶｏｌｔａｇｅ）といい、フィードスルー電圧ΔVｐは、一般的に下記の数式１のように求められる。

ここで、「ΔVｐ」はフィードスルー電圧、「Ｃｇｄ」は薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極とドレイン電極との間の寄生キャパシタＣｇｄのキャパシタンス、「Ｃｌｃ」は液晶セルＣｌｃに等価的に形成されたキャパシタンス、「Ｃｓｔ」はストレージキャパシタＣｓｔのキャパシタンス、「ΔVｇ」はゲートハイ電圧Ｖｇｈとゲートロー電圧Ｖｇｌとの電圧差を示す。

フィードスルー電圧ΔVｐにより、液晶セルＣｌｃはビデオデータに対応するデータ電圧ＶｄよりΔVｐほど低くなった電圧で充電されるが、即ち、正極性（＋）駆動時には、共通電圧Ｖｃｏｍに対して、データ電圧ＶｄよりΔVｐほど小さな電位差を有する電圧で充電され、負極性（−）駆動時には、共通電圧Ｖｃｏｍに対して、データ電圧ＶｄよりΔVｐほど大きな電位差を有する電圧で充電されるが、このような共通電圧Ｖｃｏｍに対する電圧オフセット（ＶｏｌｔａｇｅＯｆｆｓｅｔ）により、液晶表示パネルの画面にはフリッカー（Ｆｌｉｃｋｅｒ）または残像が生じるという問題が発生する。このような問題に対して、既存にはフィードスルー電圧ΔVｐによる電圧オフセットほど共通電圧Ｖｃｏｍを調整することにより、その問題を解決しようとした。

ところで、同一階調を表現する正極性（＋）及び負極性（−）のデータ電圧Ｖｄに対して、正極性（＋）駆動時のゲートハイ電圧Ｖｇｈとデータ電圧Ｖｄとの差Ｖｇｄと、負極性（−）駆動時のゲートハイ電圧Ｖｇｈとデータ電圧Ｖｄとの差Ｖｇｄとが互いに異なるため、薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極とドレイン電極との間の寄生キャパシタＣｇｄに充電される電荷量は、正極性（＋）駆動時と負極性（−）駆動時とが互いに異なり、これによって、正極性（＋）駆動時と負極性（−）駆動時のフィードスルー電圧ΔVｐも互いに異になる。例えば、−５Ｖのゲートロー電圧Ｖｇｌと２５Ｖのゲートハイ電圧Ｖｇｈとの間をスイングするスキャン信号、７Ｖの共通電圧、０Ｖないし１４Ｖの間をスイングする１４Ｖのデータ電圧Ｖｄで駆動される液晶表示パネルの場合、正極性（＋）駆動時、ゲートハイ電圧Ｖｇｈとデータ電圧Ｖｄとの差Ｖｇｄは１１Ｖであるが、負極性（−）駆動時、ゲートハイ電圧Ｖｇｈとデータ電圧Ｖｄとの差Ｖｇｄは２５Ｖになる。この場合、正極性（＋）及び負極性（−）駆動において、それぞれホワイト（ｗｈｉｔｅ）階調を示す１４Ｖと０Ｖに対してフィードスルー電圧ΔVｐをそれぞれ模擬実験した結果、正極性（＋）駆動でのフィードスルー電圧ΔVｐは１．１２１Ｖである反面、負極性（−）駆動でのフィードスルー電圧ΔVｐは１．５３１Ｖであった。即ち、正極性（＋）駆動時のフィードスルー電圧ΔVｐと負極性（−）駆動時のフィードスルー電圧ΔVｐは、約４００ｍＶほどの差異を示した。このように、正極性（＋）駆動時のフィードスルー電圧ΔVｐと負極性（−）駆動時のフィードスルー電圧ΔVｐとが異なる場合、その差異が大きいほど、フリッカーと残像が激しくなり、このような問題は、正極性と負極性の反転周期を指示する反転方式のうち、ドット反転方式による場合より、ライン反転方式による場合に更に大きく発生される。

従って、本発明の目的は、正極性駆動時のフィードスルー電圧と負極性駆動時のフィードスルー電圧との間の電圧差を減少させることにより、表示品質を向上させることのできる液晶表示装置及びその駆動方法を提供することにある。

また、本発明の目的は、ピクセルの配列構造を変更し、水平／垂直に隣接する液晶セルに対して、互いに異なる極性のデータが供給されるようにすることにより、表示品質を向上させることのできる液晶表示装置及びその駆動方法を提供することにある。

前記目的の達成のため、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置は、複数のデータライン；前記データラインと交差する複数のゲートライン；前記データラインと前記ゲートラインにより定義される画素領域に配置される複数の液晶セル；前記データラインと前記ゲートラインとの間に配置され、前記液晶セルのそれぞれを駆動する複数のスイッチ素子；水平に隣接する前記液晶セルに対して同一な極性を有し、垂直に隣接する前記液晶セルに対して、互いに反対極性を有するデータを前記データラインに供給するデータ駆動回路；及び前記データの極性によって、互いに異なるスイング幅を有するスキャン信号を前記ゲートラインに供給するゲート駆動回路を備え；前記スイッチ素子は、第１液晶セルを駆動するための複数の第１スイッチ素子、前記第１液晶セルと水平に隣接する第２液晶セルを駆動する複数の第２スイッチ素子を含み、前記第１スイッチ素子はｎ−１（ｎは、２以上の正の整数）番目の前記ゲートラインに接続され、第２スイッチ素子はｎ番目の前記ゲートラインに接続される。

前記スキャン信号は、前記正極性のデータに対応する第１スイング幅の第１スキャン信号；及び前記負極性のデータに対応する第２スイング幅の第２スキャン信号を含み；前記第２スイング幅は前記第１スイング幅より狭く設定される。

前記第１スキャン信号は、前記スイッチング素子の臨界電圧以上の第１ゲートハイ電圧と、前記スイッチング素子の臨界電圧未満のゲートロー電圧との間の第１スイング幅を有し；前記第２スキャン信号は、第２ゲートハイ電圧と前記ゲートロー電圧との間の第２スイング幅を有し；前記第２ゲートハイ電圧は、前記スイッチング素子の臨界電圧と前記第１ゲートハイ電圧との間の電圧である。

前記ゲート駆動回路は、シフトパルスを発生し、前記シフトパルスを前記ゲートライン単位で順次シフトさせるシフトレジスタ；及び前記シフトパルスのスイング幅を、前記データの極性によって前記第１スイング幅及び前記第２スング幅のうち、何れか１つに調整して前記ゲートラインに供給するレベルシフタを備える。

また、複数のデータライン、前記データラインと交差する複数のゲートライン、前記データラインと前記ゲートラインにより定義される画素領域に配置される複数の液晶セル、前記データラインと前記ゲートラインとの間に配置され、第１液晶セルを駆動するための複数の第１スイッチ素子、前記第１液晶セルと水平に隣接する第２液晶セルを駆動する複数の第２スイッチ素子を含み、前記第１スイッチ素子はｎ（ｎは、２以上の正の整数）番目の前記ゲートラインに接続され、第２スイッチ素子はｎ−１番目の前記ゲートラインに接続される液晶表示装置の駆動方法において、水平に隣接する前記液晶セルに対して同一な極性を有し、垂直に隣接する前記液晶セルに対して、互いに反対極性を有するデータを発生して前記データラインに供給する段階；及び前記データの極性によって、互いに異なるスイング幅を有するスキャン信号を前記ゲートラインに供給する段階を含む。

前記スキャン信号を供給する段階において、前記スキャン信号は、正極性のデータに対応する第１スイング幅の第１スキャン信号と、前記負極性のデータに対応する第２スイング幅の第２スキャン信号とを含み；前記第２スイング幅は前記第１スイング幅より狭い。

前述のように、本発明に係る液晶表示装置とその駆動方法は、負極性（−）駆動時のゲートオン電圧を正極性（＋）駆動時のゲートオン電圧に比べ低く設定し、正極性（＋）駆動時と負極性（−）駆動時のフィードスルー電圧ΔVｐ差を減少させることにより、フリッカーと残像とを防いて、表示品質を向上させることが可能になる。

更に、本発明に係る液晶表示装置とその駆動方法は、ピクセルの配列構造を変更し、ライン反転方式によってデータが液晶パネルに供給されても、実際に液晶パネルから発現されるデータの極性を水平／垂直に隣接する液晶セルに対して、互いに異にすることによって、垂直クロストークと残像とを防いで、表示品質を向上させることが可能になる。

以下、図３ないし図８Ｂを参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。

図３は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示す図面であり、図４Ａは、ライン反転方式で液晶パネルに供給されるデータの極性を示す図面であり、図４Ｂは、実際液晶パネルから具現されるデータの極性はドット反転形態を示すことを説明するための図面であり、図５は、図３に示すゲート駆動回路の詳細な構成を示す図面である。

まず、図３を参照すると、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置は、複数のゲートラインＧＬ［１］〜ＧＬ［ｎ］（ｎは、正の整数）と複数のデータラインＤＬ［１］〜ＤＬ［ｍ］（ｍは、正の整数）とが互いに交差し、その交差に定義される画素領域に形成された液晶セルＣｌｃ及びゲートラインＧＬ［１］〜ＧＬ［ｎ］とデータラインＤＬ［１］〜ＤＬ［ｍ］の交差部ごとに形成され、それぞれ液晶セルＣｌｃを駆動する薄膜トランジスタＴＦＴを含む液晶表示パネル５３と；データラインＤＬ［１］〜ＤＬ［ｍ］にビデオ信号を供給するデータ駆動回路５１と；ゲートラインＧＬ［１］〜ＧＬ［ｎ］にスキャン信号を供給するゲート駆動回路５２と；データ駆動回路５１及びゲート駆動回路５２を制御するタイミングコントローラ５４を備える。

液晶表示パネル５３は、上部基板と下部基板とが合着された構造に形成される。液晶表示パネル５３の下部基板には、ゲートラインＧＬ［１］〜ＧＬ［ｎ］とデータラインＤＬ［１］〜ＤＬ［ｍ］とが互いに交差するように形成される。ゲートラインＧＬ［１］〜ＧＬ［ｎ］とデータラインＤＬ［１］〜ＤＬ[ｍ］との交差部ごとに形成された薄膜トランジスタＴＦＴのそれぞれは、第ｋゲートラインＧＬ［ｋ］（１≦ｋ≦ｎ）からのスキャン信号Ｖｇ［ｋ］に応じて、第ｊデータラインＤＬ［ｊ］（１≦ｊ≦ｍ）からのデータ電圧Ｖｄを液晶セルＣｌｃの画素電極Ｅｐに供給する。この薄膜トランジスタＴＦＴは、第１液晶セルを駆動するための複数の第１薄膜トランジスタ、第１液晶セルと水平に隣接する第２液晶セルを駆動し、第１薄膜トランジスタと交互配置される複数の第２薄膜トランジスタを含む。ここで、第１薄膜トランジスタは、ｎ−１（ｎは、２以上の正の整数）番目のゲートラインに接続され、第２薄膜トランジスタは、ｎ番目のゲートラインに接続され、ピクセルの配置がジグザグ状を示し、これによって、図４Ａに示すように、ライン反転方式によって、データが液晶パネル５３に供給されても、実際に液晶パネル５３から発現されるデータの極性は、図４Ｂに示すように、ドット反転形態を示す。本発明に係る液晶表示装置とその駆動方法は、下記で説明するデータの極性によってゲートハイ電圧Ｖｇｈのレベルを異に制御することに付加して、前述のドット反転駆動を通じて、垂直クロストーク（Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）除去、残像除去及び素子信頼性確報等に有効である。薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極のそれぞれはゲートラインＧＬ［１］〜ＧＬ［ｎ］に接続され、ドレイン電極のそれぞれはデータラインＤＬ［１］〜ＤＬ［ｍ］に接続され、ソース電極のそれぞれは液晶セルＣｌｃの画素電極Ｅｐに接続される。液晶セルＣｌｃは、画素電極Ｅｐに供給されるデータ電圧Ｖｄと、共通電極Ｅｃに供給される共通電圧Ｖｃｏｍとの電位差で充電され、この電位差で形成される電界によって液晶分子の配列が変わることにより、透過される光の光量が調節される。共通電極Ｅｃは、液晶セルＣｌｃに電界を印加する方式によって、上部基板または下部基板に形成される。液晶セルＣｌｃの画素電極Ｅｐと共通電極Ｅｃとの間には、液晶セルＣｌｃの充電電圧を維持させるためのストレージキャパシタＣｓｔが形成される。ストレージキャパシタＣｓｔは、液晶セルＣｌｃの画素電極Ｅｐと前段ゲートラインＧＬ［ｋ−１］との間に形成されることもある。液晶表示パネル５３の上部基板には、色を具現するためのカラーフィルタ、隣接した画素間の光干渉を低減するためのブラックマトリクス等が形成される。また、上部基板及び下部基板には、互いに光軸が直交する偏光板がそれぞれ付着され、基板の内面には、液晶のプレチルト角を設定するための配向膜が形成される。

タイミングコントローラ５４は、未図示のシステムインタフェース回路から、デジタルビデオデータＲＧＢ、垂直／水平同期信号及びクロック信号等の供給を受け、ゲート駆動回路５２を制御するためのゲート制御信号ＧＤＣ及びデータ駆動回路５１を制御するためのデータ制御信号ＤＤＣを発生すると共に、デジタルビデオデータをクロック信号に合わせて再整列してデータ駆動回路５１に供給する。ここで、ゲート制御信号ＧＤＣは、ゲートスタートパルスＧＳＰ、ゲートシフトクロックＧＳＣ、ゲート出力信号ＧＯＥ等を含み、データ制御信号ＤＤＣは、ソーススタートパルスＳＳＰ、ソースシフトクロックＳＳＣ、ソース出力信号ＳＯＥ、極性制御信号ＰＯＬ等を含む。

データ駆動回路５１は、タイミングコントローラ５４から供給されるデジタルビデオデータをアナログガンマ補償電圧、即ち、データ電圧Ｖｄに変換してデータラインＤＬ［１］〜ＤＬ［ｍ］に供給する。このようなデータ駆動回路５１は、クロック信号をサンプリングするためのシフトレジスタ、デジタルビデオデータを一時貯蔵するためのレジスタ、シフトレジスタからのクロック信号に応じてデータを１ライン分ずつ貯蔵し、貯蔵された１ライン分のデータを同時出力するためのラッチ、ラッチからのデジタルデータ値に対応して、正極性／負極性のガンマ電圧を選択するためのデジタル／アナログ変換器、正極性／負極性のガンマ電圧により変換されたアナログデータが供給されるデータラインＤＬ［ｊ］を選択するためのマルチプレックサ及びマルチプレックサとデータラインＤＬ［ｊ］との間に接続された出力バッファ等を含む。

ゲート駆動回路５２は、データ電圧Ｖｄが供給される液晶表示パネル５３の水平ラインを選択するスキャン信号Ｖｇ［１］〜Ｖｇ［ｎ］を、ゲートラインＧＬ［１］〜ＧＬ［ｎ］に順次供給する。このようなゲート駆動回路５２は、図５に示すように、ゲートスタートパルスＧＳＰを順次シフトさせ、シフト出力信号Ｖｓ［１］〜Ｖｓ［ｎ］を発生するシフトレジスタ６１と、シフトレジスタ６１からのシフト出力信号Ｖｓ［１］〜Ｖｓ［ｎ］を薄膜トランジスタＴＦＴ駆動に適する電圧レベルのスキャン信号Ｖｇ［１］〜Ｖｇ［ｎ］に変換してゲートラインＧＬ［１］〜ＧＬ［ｎ］に供給するレベルシフタＬＳ［１］〜ＬＳ［ｎ］と、レベルシフタＬＳ［１］〜ＬＳ［ｎ］の電圧レベル変換に必要な参照電圧を供給する電圧選択器６２とを備える。

シフトレジスタ６１は、従属的に接続された複数のステージＳ［１］〜Ｓ［ｎ］を含む。各ステージＳ［１］〜Ｓ［ｎ］は、シフトされる入力信号として、ゲートスタートパルスＧＳＰまたは以前ステージＳ［１］〜Ｓ［ｎ−１］のシフト出力信号Ｖｓ［１］〜Ｖｓ［ｎ−１］の供給を受け、１クロックほど、即ち、１水平期間ほどシフトされたシフト出力信号Ｖｓ［１］〜Ｖｓ［ｎ］を出力する。即ち、第１ステージＳ［１］には、シフトされる入力信号として、ゲートスタートパルスＧＳＰが供給され、第２ないし第ｎステージＳ［２］〜Ｓ［ｎ］には、シフトされる入力信号として、以前ステージＳ［１］〜Ｓ［ｎ−１］のシフト出力信号Ｖｓ［１］〜Ｖｓ［ｎ−１］がそれぞれ供給される。このために、第１ステージＳ［１］を除いた第ｋステージＳ［ｋ］のシフトされる入力信号入力段は、第ｋ−１ステージＳ［ｋ−１］のシフト出力信号Ｖｓ［ｋ−１］の出力段に接続される。

レベルシフタＬＳ［１］〜ＬＳ［ｎ］のそれぞれは、シフトレジスタ６１の各ステージＳ［１］〜Ｓ［ｎ］から出力されるシフト出力信号Ｖｓ［１］〜Ｖｓ［ｎ］を、ゲートロー電圧Ｖｇｌと電圧選択器６２により選択された第１及び第２ゲートハイ電圧Ｖｇｈ１、Ｖｇｈ２のうちの何れか１つの間をスイングするスキャン信号Ｖｇ［１］〜Ｖｇ［ｎ］に変換してゲートラインＧＬ［１］〜ＧＬ［ｎ］に供給する。ここで、第１及び第２ゲートハイ電圧Ｖｇｈ１、Ｖｇｈ２は、液晶表示パネル５３の薄膜トランジスタＴＦＴの臨界電圧以上の電圧、即ち、ゲートオン電圧であり、ゲートロー電圧Ｖｇｌは、薄膜トランジスタＴＦＴの臨界電圧未満の電圧、即ち、ゲートオフ電圧である。一方、ゲートロー電圧Ｖｇｌは外部電圧源から供給される。

電圧選択器６２は、外部電圧源から第１及び第２ゲートハイ電圧Ｖｇｈ１、Ｖｇｈ２の供給を受け、タイミングコントローラ５１からの極性信号ＰＯＬによって、第１ゲートハイ電圧Ｖｇｈ１または第２ゲートハイ電圧Ｖｇｈ２のうちの何れか１つを選択し、レベルシフタＬＳ［１］〜ＬＳ［ｎ］に供給する。ここで、第１ゲートハイ電圧Ｖｇｈ１と第２ゲートハイ電圧Ｖｇｈ２は、互いに異なる電圧レベルを有する。第１ゲートハイ電圧Ｖｇｈ１が第２ゲートハイ電圧Ｖｇｈ２より高い電圧レベルを有する場合を仮定すると、電圧選択器６２は、正極性（＋）の極性信号ＰＯＬに応じて第１ゲートハイ電圧Ｖｇｈ１を選択し、負極性（−）の極性信号ＰＯＬに応じて第２ゲートハイ電圧Ｖｇｈ２を選択する。

下記の表１は、第１ゲートハイ電圧Ｖｇｈ１の電圧レベルを固定し、第２ゲートハイ電圧Ｖｇｈ２の電圧レベルを変更してフィードスルー電圧ΔVｐを模擬実験した結果である。表１を参照すると、第１及び第２ゲートハイ電圧Ｖｇｈ１、Ｖｇｈ２を２５Ｖで同一に設定した場合、正極性（＋）駆動時と負極性（−）駆動時のフィードスルー電圧ΔVｐ差が４１０ｍＶである反面、第１ゲートハイ電圧Ｖｇｈ１を２５Ｖに、第２ゲートハイ電圧Ｖｇｈ２を１７．７Ｖに設定した場合、正極性（＋）駆動時と負極性（−）駆動時のフィードスルー電圧ΔVｐ差は６ｍＶとして、その差が顕著に減少されたことが分かる。このように、本発明に係る液晶表示装置とその駆動方法は、正極性（＋）駆動時のゲートオン電圧と負極性（−）駆動時のゲートオン電圧とを異にすることにより、即ち、負極性（−）駆動時のゲートオン電圧を正極性（＋）駆動時のゲートオン電圧に比べ低く設定することにより、正極性（＋）駆動時と負極性（−）駆動時のフィードスルー電圧ΔVｐ差を低減することができる。一方、液晶表示装置は、種類別、サイズ別に、その駆動に必要な電圧レベルが異なるため、第２ゲートハイ電圧Ｖｇｈ２は、その対象に適するように、実験的に最適化した値に設定されるべきである。

図６は、図５に示すゲート駆動回路５２において、シフトレジスタ６１の第１及び第２ステージＳ［１］、Ｓ［２］と、第１及び第２レベルシフタＬＳ［１］、ＬＳ［２］の回路構成を示し、図７は、その駆動信号の波形を示し、図８Ａ及び図８Ｂは、ライン反転時の駆動信号波形を示す図面である。

以下、図６乃至図８Ｂを参照して、ゲート駆動回路５２の動作を説明する。一方、シフトレジスタ６１の第２ないし第ｎステージＳ［２］〜Ｓ［ｎ］は、シフト入力信号として、ゲートスタートパルスＧＳＰの代わり、以前ステージＳ［１］〜Ｓ［ｎ−１］のシフト出力信号Ｖｓ［１］〜Ｖｓ［ｎ−１］の供給を受けることのほか、第１ステージＳ［１］と同一な回路構成を有し、第２ないし第ｎレベルシフタＬＳ［１］〜ＬＳ［ｎ］も第１レベルシフタＬＳ［１］と同一な回路構成を有するため、動作説明はシフトレジスタ６１の第１ステージＳ［１］及び第１レベルシフタＬＳ［１］を基準とし、その以下の構成に対しては省略する。

まず、図６及び図７を参照すると、第１及び第２クロック信号Ｃ１、Ｃ２がロー論理電圧を維持するｔ１期間の間、ゲートスタートパルスＧＳＰがハイ論理電圧で第１及び第４トランジスタＴ１、Ｔ４のゲート電極に供給され、第１及び第４トランジスタＴ１、Ｔ４をターンオンさせる。この際、第１ノードＮ１上の電圧Ｖ_Ｎ１が中間電圧Ｖｍに上昇することによって第５トランジスタＴ５をターンオンさせるが、第１クロック信号Ｃ１がロー論理電圧に維持されているため、第３ノードＮ３上の電圧、即ち、第１シフト出力信号Ｖｓ[１］はロー論理電圧を維持する。そして、第４トランジスタＴ４のターンオンにより、第２ノードＮ２上の電圧Ｖ_Ｎ２が低下されることにより、第２トランジスタＴ２と第６トランジスタＴ６がターンオフされ、第１及び第３ノードＮ１、Ｎ３の放電経路を遮る。

ｔ２期間の間、ゲートスタートパルスＧＳＰのがロー論理電圧に反転される反面、第１クロック信号Ｃ１はハイ論理電圧に反転される。この際、第１トランジスタＴ１と第４トランジスタＴ４がターンオフされ、第１ノードＮ１上の電圧Ｖ_Ｎ１は第１クロック信号Ｃ１のハイ論理電圧が供給される第５トランジスタＴ５のドレイン電極とゲート電極との間の寄生キャパシタに充電される電圧が印加されることによって、第５トランジスタＴ５の臨界電圧以上に上昇する。即ち、第１ノードＮ１上の電圧Ｖ_Ｎ１は、ブートストラッピング（Ｂｏｏｔｓｔｒａｐｉｎｇ）により、ｔ１期間より更に高い電圧Ｖｈに上昇する。従って、ｔ２期間の間、第５トランジスタＴ５はターンオンされ、第１シフト出力信号Ｖｓ[１］は第５トランジスタＴ５の道通により供給される第１クロック信号Ｃ１の電圧により上昇してハイ論理電圧に反転される。第１ステージＳ１のシフト出力信号Ｖｓ［１］がハイ論理電圧に反転されると、第１レベルシフタＬＳ［１］の第７トランジスタＴ７がターンオンされ、第１ゲートラインＧＬ[１］に第１ゲートハイ電圧Ｖｇｈ１または第２ゲートハイ電圧Ｖｇｈ２が供給される。このように、第１ゲートラインＧＬ[１］に供給される第１ゲートハイ電圧Ｖｇｈ１または第２ゲートハイ電圧Ｖｇｈ２は、第１ゲートラインＧＬ[１］にゲート電極が接続された薄膜トランジスタＴＦＴをターンオンさせ、液晶セルＣｌｃにデータ電圧Ｖｄが供給されるようにする。ここで、第１ゲートラインＧＬ［１］に供給されるゲートオン電圧は、前述のように、極性信号ＰＯＬに応じて電圧選択器６２により選択されるが、極性信号ＰＯＬは反転方式によって、その反転周期が異になる。ライン反転方式においては、図４Ａに示すように、極性信号ＰＯＬの極性が１水平期間ごとに反転され、フレーム期間ごとに反転され、とくに薄膜トランジスタとゲートラインとの接続がジグザグ状を示す本発明においては、実際に、垂直／水平に隣接する液晶セルに供給されるデータの極性が、図４Ｂに示すように、１ドットごとに反転される。このように、極性が反転される極性信号ＰＯＬに応じて、電圧選択器６２は第１ゲートハイ電圧Ｖｇｈ１または第２ゲートハイ電圧Ｖｇｈ２を選択し、図８Ａ及び図８Ｂに示すようなスキャン信号Ｖｇ［１］〜Ｖｇ［ｎ］がゲートラインＧＬ［１］〜ＧＬ［ｎ］に順次供給されるようにする。一方、フレーム期間というのは、フィールド期間（ＦｉｅｌｄＰｅｒｉｏｄ）ともいい、一画面の全ピクセルにデータが印加される一画面の表示期間を指し、このフレーム期間は、ＮＴＳＣ方式の場合には１/６０秒であり、ＰＡＬ方式の場合には１/５０秒に標準化されている。

ｔ３期間の間、第１クロック信号Ｃ１はロー論理電圧に反転され、第２クロック信号Ｃ２はハイ論理電圧に反転される。この際、第２クロック信号Ｃ２に応じてターンオンされる第３トランジスタＴ３を経由して、高電位電源電圧Ｖｄｄが第２ノードＮ２に供給され、第２ノードＮ２上の電圧Ｖ_Ｎ２を上昇させる。このように上昇する第２ノードＮ２上の電圧Ｖ_Ｎ２は、第２トランジスタＴ２をターンオンさせ、第１ノードＮ１上の電圧Ｖ_Ｎ１を基底電圧Ｖｓｓまで放電させると共に、第６トランジスタＴ６をターンオンさせ、第３ノードＮ３上の電圧を基底電圧Ｖｓｓまで放電させる。第３ノードＮ３上の電圧が基底電圧Ｖｓｓまで放電されると、即ち、第１ステージＳ１のシフト出力信号Ｖｓ[１］がロー論理電圧に反転されると、第１レベルシフタＬＳ［１］の第７トランジスタＴ７がターンオフされる。この際、第２クロック信号Ｃ２により第１レベルシフタＬＳ［１］の第８トランジスタＴ８がターンオンされ、第１ゲートラインＧＬ［１］にはゲートロー電圧Ｖｇｌが供給される。このように、第１ゲートラインＧＬ［１］に供給されるゲートロー電圧Ｖｇｌは、第１ゲートラインＧＬ［１］にゲートラインが接続された薄膜とランジスタＴＦＴをターンオフさせる。

ｔ４期間の間、第２クロック信号Ｃ２がロー論理電圧に反転されると、第３トランジスタＴ３がターンオンされる。この際、第２ノードＮ２上にはハイ論理電圧がフローティング（Ｆｌｏａｔｉｎｇ）される。第２ノードＮ２上にフローティングされたハイ論理電圧は、次のフレイム期間にゲートスタートパルスＧＳＰにより第４トランジスタＴ４がターンオンされ、第２ノードＮ２の電圧が放電される際まで維持される。

一方、図５に示すゲート駆動回路５２において、シフトレジスタ６１及びレベルシフタＬＳ［１］〜ＬＳ［ｎ］は、図６に示す回路の外にも、公知の他のシフトレジスタ及びレベルシフタに替わることができる。

従来の液晶表示パネルに含まれた画素セルを示す図面である。図１の画素セルに対する駆動電圧を示す図面である。本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示す図面である。ライン反転方式によって液晶パネルに供給されるデータの極性を示す図面である。実際の液晶パネルから発現されるデータの極性はドット反転形態を示すことを説明するための図面である。図３に示すゲート駆動回路の詳細な構成を示す図面である。図５に示すゲート駆動回路において、シフトレジスタの第１及び第２ステージと第１及び第２レベルシフタの回路構成を示す図面である。図６に示す回路の駆動信号波形を示す図面である。ライン反転の際、駆動信号波形を示す図面である。ライン反転の際、駆動信号波形を示す図面である。

符号の説明

５１：データ駆動回路
５２：ゲート駆動回路
５３：液晶表示パネル
５４：タイミングコントローラ
６１：シフトレジスタ
６２：電圧選択器
Ｃｇｄ：ゲート・ドレイン寄生キャパシタ
Ｃｌｃ：液晶セル
Ｃｓｔ：ストレージキャパシタ
Ｅｃ：共通電極
Ｅｐ：画素電極
ＴＦＴ：薄膜トランジスタ
ＧＬ［１］〜ＧＬ［ｎ］：ゲートライン
ＤＬ［１］〜ＤＬ［ｍ］：データライン
Ｓ［１］〜Ｓ［ｎ］：ステージ
ＬＳ［１］〜ＬＳ［ｎ］：レベルシフタ

Claims

複数のデータライン；前記データラインと交差する複数のゲートライン；前記データラインと前記ゲートラインにより定義される画素領域に配置される複数の液晶セル；前記データラインと前記ゲートラインとの間に配置され、前記液晶セルのそれぞれを駆動する複数のスイッチ素子；水平に隣接する前記液晶セルに対して同一な極性を有し、垂直に隣接する前記液晶セルに対して、互いに反対極性を有するデータを前記データラインに供給するデータ駆動回路；及び前記データの極性によって、互いに異なるスイング幅を有するスキャン信号を前記ゲートラインに供給するゲート駆動回路を備え；前記スイッチ素子は、第１液晶セルを駆動するための複数の第１スイッチ素子、前記第１液晶セルと水平に隣接する第２液晶セルを駆動する複数の第２スイッチ素子を含み、前記第１スイッチ素子はｎ−１（ｎは、２以上の正の整数）番目の前記ゲートラインに接続され、第２スイッチ素子はｎ番目の前記ゲートラインに接続されることを特徴とする液晶表示装置。
前記スキャン信号は、前記正極性のデータに対応する第１スイング幅の第１スキャン信号；及び前記負極性のデータに対応する第２スイング幅の第２スキャン信号を含み；前記第２スイング幅は前記第１スイング幅より狭いことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記第１スキャン信号は、前記スイッチング素子の臨界電圧以上の第１ゲートハイ電圧と、前記スイッチング素子の臨界電圧未満のゲートロー電圧との間の第１スイング幅を有し；前記第２スキャン信号は、第２ゲートハイ電圧と前記ゲートロー電圧との間の第２スイング幅を有し；前記第２ゲートハイ電圧は、前記スイッチング素子の臨界電圧と前記第１ゲートハイ電圧との間の電圧であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
前記ゲート駆動回路は、シフトパルスを発生し、前記シフトパルスを前記ゲートライン単位で順次シフトさせるシフトレジスタ；及び前記シフトパルスのスイング幅を、前記データの極性によって前記第１スイング幅及び前記第２スング幅のうち、何れか１つに調整して前記ゲートラインに供給するレベルシフタを備えることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
複数のデータライン、前記データラインと交差する複数のゲートライン、前記データラインと前記ゲートラインにより定義される画素領域に配置される複数の液晶セル、前記データラインと前記ゲートラインとの間に配置され、第１液晶セルを駆動するための複数の第１スイッチ素子、前記第１液晶セルと水平に隣接する第２液晶セルを駆動する複数の第２スイッチ素子を含み、前記第１スイッチ素子はｎ-1（ｎは、２以上の正の整数）番目の前記ゲートラインに接続され、第２スイッチ素子はｎ番目の前記ゲートラインに接続される液晶表示装置の駆動方法において、水平に隣接する前記液晶セルに対して同一な極性を有し、垂直に隣接する前記液晶セルに対して、互いに反対極性を有するデータを発生して前記データラインに供給する段階；及び前記データの極性によって、互いに異なるスイング幅を有するスキャン信号を前記ゲートラインに供給する段階を含むことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
前記スキャン信号を供給する段階において、前記スキャン信号は、正極性のデータに対応する第１スイング幅の第１スキャン信号と、前記負極性のデータに対応する第２スイング幅の第２スキャン信号とを含み；前記第２スイング幅は前記第１スイング幅より狭いことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の駆動方法。