JP2007328120A - 液晶表示装置の駆動方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクティブマトリクス型の液晶表示装置における液晶の応答性をより向上させる。
【解決手段】ソースドライバ３は、垂直帰線期間に予備充電データ電圧を出力する。この予備充電データ電圧は、次の垂直走査有効期間で、表示のために映像データに応じたデータ電圧を印加するラインを当該データ電圧と同じ極性の予備充電のための電圧である。一方、ゲートドライバ４は、垂直帰線期間に、全てのラインの表示素子に予備充電データ電圧を印加するために、当該各ラインのスイッチング素子を導通させる。例えば、ゲートドライバ４は、垂直帰線期間に、１組の複数ラインのスイッチング素子を同時に導通させることを各組について順次行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、絵素を駆動するスイッチング素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置の動画表示における応答速度の改善に関するものである。

ＴＦＴアクティブマトリクス型液晶表示装置（以降、ＴＦＴ液晶表示装置と称する）は、他のタイプの液晶表示装置と同様、直流電圧の印加による液晶の劣化を回避するために交流電圧を印加することによって液晶を駆動している。具体的には、同一のラインにおける絵素について、前フレームとは反対の極性の電圧が垂直有効走査期間毎に液晶に印加される（反転駆動法）。

この反転駆動法としては、垂直走査有効期間毎に正極性と負極性とを交互に切り換えて液晶を充電する方法が主流である。しかしながら、垂直走査有効期間が切り替わって前の極性とは逆の極性の電圧で液晶を充電するとき、限られた垂直走査有効期間内に液晶分子を全く正反対の位置に変位させることは、液晶自体の応答性とも相まって、限界があり、液晶表示装置を高速で動作させることは難しかった。

具体的には、図１５では、第５行，第８列の絵素に着目している。第５行のゲートラインを選択するゲートパルスがＯＮすると、当該絵素において、薄膜トランジスタＴｒがＯＮすることによって、第８列のソースラインに印加されたデータ電圧が絵素電極Ｅpixに印加される。これにより、この絵素電極Ｅpixに対向する対向電極Ｅcomに印加された共通電圧と前記のデータ電圧との差の電圧が両電極Ｅpix・Ｅcom間の液晶ＬＣに印加される。図１５では、液晶ＬＣが現フレームで負極性に充電された状態から、次フレームで正極性に充電される例が示されている。このような充電状態の変化に対し、液晶分子は、最大の変位量で変位しなければならない。

このような不都合を解消する技術としては、例えば、特許文献１に開示されたプリセット書き込みが挙げられる。このプリセット書き込み時に絵素に印加するプリセット電圧は、前フレームの表示履歴の影響をキャンセルするために用いられる。特許文献１には、全ての絵素に黒表示のデータを書き込むプリセット書き込みによって、画像データの書き込みのタイミングが遅いためにコントラスト比の低下しやすい下方の絵素の黒表示を確実にすることができる。このプリセット書き込みでは、表示のための充電に先立って、ゲートドライバのクロック周波数を２ＭＨｚ程度に高速化し、かつ同時に複数のゲートラインをＯＮさせる多相オーバーラップ駆動を実施する。

特許文献１のプリセット書き込みは、複数のゲートラインを選択して複数行の走査を同時に行うことにより、フレームの最初の僅かな期間で実行される。これにより、特に、ノーマリーブラックモードでは、表示が白寄りの高電圧を印加する状態から液晶への電圧印加を開放する黒に変化する場合には、黒書き込みを確実にすることができる。
特開２００３−１３１６３５（２００３年５月９日公開）

しかしながら、特許文献１のプリセット書き込みでは、プリセット電圧の極性が表示のときに行われる本充電の電圧の極性と異なっていれば、やはり前述のような問題が生じる。また、特許文献１のプリセット書き込みは、短い期間とはいえフレームの先頭期間で行われるので、それだけ液晶分子の応答が遅れるだけでなく、フレームにおける表示のための書き込みの期間が短くなる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、液晶の応答性をより向上させることにある。

本発明に係る液晶表示装置の駆動方法および駆動装置は、マトリクス状に配置された表示素子と、導通することによって、入力されたデータを対応する表示素子に与えるスイッチング素子とを備え、連続する２つのフレーム間で同一の表示素子に異なる極性の電圧を印加する液晶表示装置の駆動方法およびその装置において、上記課題を解決するために、垂直帰線期間に、次の垂直走査有効期間で、表示のために映像データに応じたデータ電圧を印加するラインを当該データ電圧と同じ極性の予備充電のための予備充電データ電圧を入力されたデータに応じて出力し、垂直帰線期間に、全てのラインの表示素子に前記予備充電データ電圧を印加するために、当該各ラインのスイッチング素子を導通させるという手段を講じている。

このような構成では、次の垂直走査有効期間で、表示のために映像データに応じたデータ電圧を印加するラインについて、当該データ電圧と同じ極性の予備充電のための予備充電データ電圧が、その前の垂直帰線期間で出力される。この垂直帰線期間には、各ラインのスイッチング素子が導通することにより、全てのラインの表示素子に予備充電データ電圧が印加される。

このように、垂直帰線期間において、表示素子には、次の垂直走査有効期間で印加されるデータ電圧と同じ極性の予備充電データ電圧が印加されるので、表示素子は次の垂直走査有効期間と同じ極性の電圧で予備充電されることになる。それゆえ、前の垂直走査有効期間の本充電電圧の極性と次の垂直走査有効期間の本充電電圧の極性とが逆であっても、次の垂直走査有効期間での本充電時における液晶分子の変位量を少なくすることができる。しかも、垂直帰線期間に予備充電を行うので、次の垂直走査有効期間で本充電が行われると、速やかに液晶分子が規定の位置に変位する。

前記液晶表示装置の駆動方法および駆動装置は、垂直帰線期間に、全てのラインの表示素子に前記予備充電データ電圧を印加するために、各ラインのスイッチング素子を導通させる期間を垂直走査有効期間での導通期間より短くすることが好ましい。これにより、垂直帰線期間に全てのラインの表示素子に予備充電データを印加することができる。

前記液晶表示装置の駆動方法および駆動装置は、あるいは、垂直帰線期間に、全てのラインの表示素子に前記予備充電データ電圧を印加するために、１組の複数ラインのスイッチング素子を同時に導通させることを各組について順次行うことが好ましい。これにより、垂直帰線期間に全てのラインの表示素子に予備充電データを印加することができる。

この駆動方法においては、前記予備充電データ電圧の絶対値が最大値であることが好ましい。この駆動方法を実現する駆動装置は、絶対値が最大となる前記予備充電データ電圧を前記データ電圧出力手段に出力させるための固定値のデータを垂直帰線期間に前記データ電圧出力手段に与えるデータ付与手段を備えている。

これにより、現在の垂直走査有効期間の充電印加極性とは逆極性となる最大の印加電圧で予備充電が行われるので、垂直帰線期間に単一階調のベタ画像が挿入されるので、逆極性の予備充電と併せて、映像表示のホールド期間が短縮され、かつ、途切れる。従って、ＣＲＴ等では基本性能であるインパルス駆動に近い駆動形態を実現することができる。

上記の駆動方法においては、あるいは、前記予備充電データ電圧が前記映像データの階調レベルの中間値に対応する値であることが好ましい。この駆動方法を実現する駆動装置は、前記映像データの階調レベルの中間値に対応する前記予備充電データ電圧を前記データ電圧出力手段に出力させるための固定値のデータを垂直帰線期間に前記データ電圧出力手段に与えるデータ付与手段を備えている。

これにより、例えば、大多数の絵素が中間調表示よりやや小さい階調で表示を行うような場合、白表示や黒表示を行う絵素が少数あっても、予備充電によって中間位置にある液晶分子は、白表示や黒表示に対しても最大の変位に比べて半分の量を変位すればよい。従って、このような場合では、中間調表示によって予備充電を行うことにより、液晶の高速応答性を容易に実現することができる。

上記の駆動方法においては、あるいは、前記予備充電データ電圧が、前記映像データにおいて区分された複数のブロック単位で設定された代表値に対応する値であることが好ましい。この駆動方法を実現する駆動装置は、次の垂直走査有効期間に表示される映像データを格納するメモリと、当該メモリから読み出された映像データを当該映像データにおいて区分された複数のブロック単位で代表する代表値のデータを演算する代表値演算手段と、当該演算手段によって演算されたブロック単位の代表値に対応する前記予備充電データ電圧を前記データ電圧出力手段に出力させるための固定値のデータを垂直帰線期間に前記データ電圧出力手段に与えるデータ付与手段を備えている。

これにより、ブロック毎に本充電時の映像データにおける各絵素部分のデータに近いブロック代表値データを用いて予備充電を行うことができる。これにより、本充電時の１フレーム期間の映像データの階調レベルが全体的にばらついている場合、上記の垂直帰線期間に中間調表示を行う場合と比べて、予備充電によって各絵素の液晶をより本充電時の表示状態に位置に変位させることができ、より一層、液晶の応答速度を高めることができる。

また、上記の駆動装置における各データ付与手段は、スイッチング素子駆動手段などと独立して設けることにより、既存の構成にデータ付与手段を付加することにより、上記のような予備充電を実現することができる。それゆえ、既存部品の構成を変更することなく、比較的容易に液晶の高速駆動化を図ることができる。

本発明に係る液晶表示装置の駆動方法およびその装置は、以上のように、垂直帰線期間に、次の垂直走査有効期間で、表示のために映像データに応じたデータ電圧を印加するラインを当該データ電圧と同じ極性の予備充電のための予備充電データ電圧を入力されたデータに応じて出力し、垂直帰線期間に、全てのラインの表示素子に前記予備充電データ電圧を印加するために、当該各ラインのスイッチング素子を導通させる。これにより、前の垂直走査有効期間の本充電電圧の極性と次の垂直走査有効期間の本充電電圧の極性とが逆であっても、次の垂直走査有効期間での本充電時における液晶分子の変位量を少なくすることができる。しかも、垂直帰線期間に予備充電を行うので、次の垂直走査有効期間で本充電が行われると、速やかに液晶分子が規定の位置に変位する。この結果、液晶の応答性をより向上させることができる。従って、液晶表示装置における動画表示における応答速度を向上させることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図１ないし図１４に基づいて説明すると、以下の通りである。

図１に示すように、液晶表示装置１は、表示パネル２と、複数のソースドライバ３と、複数のゲートドライバ４と、電源回路５と、タイミングコントローラ６とを備えている。

表示パネル２は、ｎ本のゲートラインＧｉ（ｉ＝１〜ｎ）と、ｎ本の電位配線Ｅｉ（ｉ＝１〜ｎ）と、ｍ本のソースラインＳｊ（ｊ＝１〜ｍ）と、ｎ×ｍ個の絵素Ａｉｊとを含んでいる。絵素Ａｉｊは、ゲートラインＧｉとソースラインＳｊとが交差する付近に配置されている。図２に示すように、この絵素Ａｉｊは、薄膜トランジスタ（以降、単にトランジスタと称する）Ｔｒと、表示素子ＤＥとを有している。

トランジスタＴｒのゲートはゲートラインＧｉに接続され、ソースはソースラインＳｊに接続され、ドレインは絵素電極Ｅpixに接続される。この絵素電極Ｅpixと対向して配置される共通電極Ｅcomには共通電圧Ｖcomが印加される。また、絵素電極Ｅpixと共通電極Ｅcomとの間には液晶ＬＣが満たされている。絵素電極Ｅpixと、共通電極Ｅcomと、両電極Ｅpix・Ｅcom間における液晶ＬＣとで、表示素子ＤＥが構成される。

ソースドライバ３は、スタートパルスＳＳＰをソースクロック信号ＳＣＫのタイミングでシフトレジスタにおいて転送させ、シフトレジスタの各出力段から出力されるタイミングパルスのタイミングで映像データＤＡＴＡを対応するソースラインＳｊの位置に保持する。また、ソースドライバ３は、保持された映像データＤＡＴＡをラッチパルスＬＰのタイミングでラッチに取り込んでソースラインＳｊに出力する。このソースドライバ３は、後述するように、垂直帰線期間に、次のフレーム期間（垂直走査有効期間）で、映像データＤＡＴＡの階調に応じた電圧で本充電されるライン（走査線）を当該電圧と同じ極性の電圧で予め充電する（予備充電する）ための電圧を出力する。この電圧は、所定レベルの階調のデータに対応した電圧（予備充電データ電圧）である。

ゲートドライバ４は、スタートパルスＧＳＰをゲートクロック信号ＧＣＫのタイミングでシフトレジスタにおいて転送させ、シフトレジスタの各出力段から出力されるタイミングパルスによってゲートパルスを生成してゲートラインＧｉに出力する。このゲートドライバ４は、上記の予備充電を行うために、垂直帰線期間に複数のゲートラインＧｉを同時に選択する（複数のゲートパルスを同時にＯＮする）。あるいは、ゲートドライバ４は、上記の予備充電を行うために、垂直帰線期間に全てのゲートラインＧｉを選択するように、垂直帰線期間におけるゲートパルスの周波数を本充電期間（垂直走査有効期間）のゲートパルスの周波数より高くする。

電源回路５は、ソースドライバ３およびゲートドライバ４を動作させるための電源電圧を出力する回路である。また、電源回路５は、前記の共通電圧Ｖcomを発生してもよい。

タイミングコントローラ６は、ソースドライバ３に与えるスタートパルスＳＳＰ、クロック信号ＳＣＫ、ラッチパルスＬＰ等の制御信号を生成するとともに、入力された階調データＤｘをソースドライバ３に出力する。タイミングコントローラ６は、ゲートドライバ４に与えるスタートパルスＧＳＰ、クロック信号ＧＣＫ等の制御信号を生成する。

タイミングコントローラ６は、上記の予備充電を制御するために、垂直帰線期間に予備充電のための電圧を選択された複数のラインの絵素Ａｉｊに印加できるタイミングで、上記の映像データＤＡＴＡと、スタートパルスＳＳＰ、ソースクロック信号ＳＣＫ、ラッチパルスＬＰ等の制御信号を生成してソースドライバ３に与える。また，タイミングコントローラ６は、上記のタイミングでスタートパルスＧＳＰおよびゲートクロック信号ＧＣＫを生成してゲートドライバ４に与える。

上記のような予備充電を行うときの充電の状態について説明する。

図３に示すように、第５行，第８列の絵素に着目すれば、当該絵素の液晶ＬＣは第ｎフレームで正極性に充電されている。続く垂直帰線期間で、第３行，第４行，第７行のゲートパルスを同時にＯＮすることによって、負極性のデータ電圧がトランジスタＴｒを介して絵素電極Ｅpixに印加されるとともに、共通電極Ｅcomに正極性の共通電圧Ｖcomが印加されることにより、液晶ＬＣが負極性に充電される。これにより、第５行，８列の絵素における液晶ＬＣは、既に負極性の電圧印加に応じた方向に配列を変化させているので、続く第ｎ＋１フレームで負極性で本充電が行われるときには、絵素電極Ｅpixに印加されるデータ電圧に応じた階調レベルまで配列を僅かに変化させるように動く。

このように、液晶表示装置１は、タイミングコントローラ６の制御によって、本来は有効走査期間ではない垂直帰線期間に、次のフレームにおける本充電で液晶ＬＣに印加される電圧の極性で予備充電を行う。これにより、次のフレームでの液晶分子の配列を正規の配列状態へ予め在る程度近づけてことが可能になる。

タイミングコントローラ６は、予備充電を制御するために、後述するように、複数のゲートラインＧｉを同時に選択するためのスタートパルスＧＳＰを生成する。あるいは、タイミングコントローラ６は、予備充電を制御するために、ゲートドライバ４が垂直帰線期間に出力するゲートパルスの周波数を垂直走査有効期間（本充電期間）のゲートパルスの周波数より高めるように、垂直帰線期間のみ周波数が高くなるゲートクロック信号ＧＣＫを生成してもよい。例えば、垂直走査有効期間と垂直帰線期間とで、異なる周波数のクロック信号を切り替えることにより、垂直帰線期間のゲートクロック信号ＧＣＫの周波数を高くしてもよい。

垂直帰線期間のゲートパルスの周波数を高める制御によれば、図４に示すように、第ｎフレームの本充電期間（ステップI）に続く予備充電期間（垂直帰線期間）において、本充電期間のゲートパルスより周波数の高いゲートパルスが出力される（ステップII）。このとき、本充電期間で各ラインに印加された電圧と逆の極性の電圧が各ラインに印加されて予備充電が行われる。そして、予備充電期間に続く第ｎ＋１フレームの本充電期間（ステップIII）では、予備充電期間で各ラインに印加された極性と同じ極性の電圧が各ラインに印加される。

このような制御では、垂直帰線期間が本来の垂直走査有効期間（１フレーム期間）と比較して短いために、この期間だけゲートパルスの周波数を高めて垂直帰線期間に１フレーム分の予備充電を行うことはライン数が多い場合には困難となる場合もある。このような場合は、垂直帰線期間に予備充電を完了することができないために、本来の充電時間を確保することが困難となるので、予備充電の効果を十分に得ることが難しいと考えられる。

これに対し、垂直帰線期間に複数のゲートラインＧｉを選択する制御によれば、同時に選択するゲートラインＧｉ（同時にＯＮするゲートパルス）の数と選択する回数とを適宜設定することで、上記のような不都合を回避することができる。同時にＯＮするゲートパルスの数は、映像の解像度や垂直帰線期間に基づいて調整することにより最適値を選定すれば良い。

続いて、垂直帰線期間に複数のゲートラインＧｉを選択する制御を実現するための構成について説明する。図５は、その制御のためのタイミングコントローラ６の構成を示している。

図５に示すように、タイミングコントローラ６はＧＳＰ生成部６１を有している。

ＧＳＰ生成部６１は、外部クロック信号ＣＫおよび垂直同期信号Ｖｓに基づいて、１Ｖ（垂直同期期間）周期のスタートパルスＧＳＰを垂直走査有効期間に生成する。また、ＧＳＰ生成部６１は、外部クロック信号ＣＫおよび水平同期信号Ｈｓに基づいて、図６に示す２Ｈ（水平同期期間）周期のスタートパルスＧＳＰを垂直帰線期間にのみ生成する。また、垂直帰線期間におけるスタートパルスＧＳＰの出力回数は、表１に示すように、制御ビットＧＳＰ＿ＳＥＴ［０］，ＧＳＰ＿ＳＥＴ［１］によって、表示モードに応じて決定される。

なお、ＧＰＳ出力回数は、表示パネル２のサイズや解像度、用いる液晶の特性などに応じて異なるので、ここではＧＰＬ出力回数の具体的な数を規定していない。

ゲートドライバ４は、上記のスタートパルスＧＳＰをゲートクロック信号ＧＣＫのタイミングでシフトレジスタによって順次シフトさせることによってゲートラインＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，…に接続されるトランジスタＴｒを導通させるゲートパルスを出力する。これらのゲートパルスは、各々２Ｈ周期で出力され、互いに１Ｈずつずれているので、奇数番目のゲートラインＧ１，Ｇ３，Ｇ５，…が同時に出力され、偶数番目のゲートラインＧ２，Ｇ４，Ｇ６，…が同時に出力される。これにより、奇数ラインのゲートラインＧ１，Ｇ３，Ｇ５，…が同時に選択され、偶数ラインのゲートラインＧ２，Ｇ４，…が同時に選択される。

これにより、ゲートドライバ４は、上記のスタートパルスＧＳＰを用いることによって、その構成を変更することなく、垂直帰線期間に複数のゲートラインＧｉを選択することができる。

尚、複数のゲートラインＧｉを選択するためのスタートパルスＧＳＰを生成するための図５の構成は一例であって、これに限定されないのは勿論である。

これにより、図７に示すように、第ｎフレームの本充電期間では、ゲートパルスが１Ｈ周期毎に１つずつ順次出力される（ステップI）。それに続く予備充電期間（垂直帰線期間）において、奇数ラインのゲートパルスと偶数ラインのゲートパルスとが１Ｈ周期毎に３つずつ同時に出力される（ステップII）。具体的には、まず、第１，第３，第５ラインのゲートパルスが同時に出力され、続いて第２，第４，第６ラインのゲートパルスが同時に出力され、更に第７，第９，第１１ラインのゲートパルスが同時に出力されるといった出力順となる。このとき、本充電期間で各ラインに印加された電圧と逆の極性の電圧が各ラインに印加されて予備充電が行われる。そして、予備充電期間に続く第ｎ＋１フレームの本充電期間（ステップIII）では、ゲートパルスが１Ｈ周期毎に１つずつ順次出力され、予備充電期間で各ラインに印加された極性と同じ極性の電圧が各ラインに印加される。

ここで、液晶への予備充電に関して、現在の垂直走査有効期間の充電印加極性とは逆極性となる最大の印加電圧で予備充電を行うことが最も液晶の高速応答に効果が見込まれる。

続いて、このような液晶の高速応答を実現するための構成について説明する。図８は、その制御のためのタイミングコントローラ６の構成を示している。

図８に示すように、タイミングコントローラ６は、図５のタイミングコントローラ６と同様にＧＳＰ生成部６１を有しているが、それに加えてデータ切替部６２を有している。。

データ切替部６２は、垂直同期信号Ｖｓおよび水平同期信号Ｈｓに基づいて、垂直走査有効期間（映像データ伝送期間）と垂直帰線期間とを判別する。このデータ切替部６２は、図９に示すように、判別した垂直走査有効期間に、各水平走査有効期間（１Ｈ）の映像データＤＡＴＡを出力する一方、判別した垂直帰線期間に帰線期間固定データを出力してソースドライバ４に与える。このため、データ切替部６２は、垂直走査有効期間と垂直帰線期間とを判別する回路と、その判別結果に応じて映像データＤＡＴＡと帰線期間固定データとを選択していずれか一方を出力するデータセレクタとを有している。帰線期間固定データは、特定の階調の映像データであり、下記のように設定される。

一般的に、液晶表示装置に入力されるデジタルデータは、例えば８ビットデジタル入力インターフェースを用いる場合、黒ベタ表示、白ベタ表示および白と黒の中間表示について表２に示すように表される。

また、表示パネル２の表示モードとして与えられるノーマリーホワイトモードおよびノーマリーブラックモードは、表３に示すように、黒および白の表示で印加電圧が異なる。

よって、映像データＤＡＴＡ（ソースドライバ出力）と表示モードとの組み合わせによって帰線期間固定データを種々に設定することができる。これにより、例えば、図１０に示すように、最大の印加電圧で予備充電を行うことができる。

尚、帰線期間固定データは、タイミングコントローラ６の内部でメモリ等によって発生してもよいが、映像データＤＡＴＡと同様に外部から供給されてもよい。

ノーマリーブラックモードでは、第ｎフレームにおいて、ソースドライバ出力と共通電圧Ｖcomとの差電圧によって液晶が充電され、第ｎフレームと第ｎ＋１フレームとの間の垂直帰線期間において、図５に示すタイミングコントローラ６による制御と同様にして、３つのラインに対して第ｎフレームの充電と逆極性の電圧が同時に印加されることにより予備充電が行われる。このとき、白表示のためのデータが帰線期間固定データとしてデータ切替部６２から出力されるので、ソースドライバ出力はそのデータに応じた最大値（絶対値が最大）となり、最大の電圧が液晶に充電される。そして、第ｎ＋１フレームで本充電を行うときには、ソースドライバ出力が表示すべき階調に応じた値で与えられる。

一方、ノーマリーホワイトモードでは、第ｎフレームにおいて、ソースドライバ出力と共通電圧Ｖcomとの差電圧に応じて液晶が充電され、第ｎフレームと第ｎ＋１フレームとの間の垂直帰線期間において、ノーマリーブラックモードと同様にして、３つのラインに対して同時に最大の電圧が印加されることにより予備充電が行われる。このとき、黒表示のためのデータが帰線期間固定データとしてデータ切替部６２から出力されるので、ソースドライバ出力はそのデータに応じた最大値となる。そして、第ｎ＋１フレームで本充電を行うときには、ソースドライバ出力が表示すべき階調に応じた値で与えられる。

これにより、映像が表示される期間の間に存在する垂直帰線期間に単一階調のベタ画像が挿入されるので、逆極性の予備充電と併せて、映像表示のホールド期間が短縮され、かつ、途切れる。従って、ＣＲＴ等では基本性能であるインパルス駆動に近い駆動形態を実現することができる。

ところで、垂直帰線期間後の次の垂直走査有効期間では、本来の充電において最大とまではいかず、前の垂直走査有効期間の充電電圧と逆極性でありながら、最も充電を必要としない絵素が存在することもある。このような場合は、上記のように最大の逆極性で予備充電を行うと、過充電に陥ることも虞がある。従って、この場合は、ある絵素が予備充電路路の表示と逆の表示を行うとき（例えばノーマリーブラックモードにおける白表示に対する黒表示）、その画素に対して液晶分子を反対方向に大きく変位させる必要があるため、高速応答性が損なわれる。

このような不都合を回避するには、最大印加電圧と最小印加電圧との中間値で予備充電を行い、垂直帰線期間に中間調表示を行ってもよい。

この場合、帰線期間固定データを映像データＤＡＴＡの表示デジタルビット幅の中間値に設定すればよい。

垂直帰線期間に中間調表示を行うには、具体的には、図１１に示すように充電が制御される。

この場合、ノーマリーブラックモードおよびノーマリ-ホワイトモードで共通の充電制御が行われる。まず、第ｎフレームにおいて、ソースドライバ出力と共通電圧Ｖcomとの差電圧に応じて液晶が充電され、第ｎフレームと第ｎ＋１フレームとの間の垂直帰線期間において、図５に示すタイミングコントローラ６による制御と同様にして、３つのラインに対して第ｎフレームの充電と逆極性の電圧が同時に印加されることにより予備充電が行われる。このとき、中間調表示のためのデータが帰線期間固定データとしてデータ切替部６２から出力されるので、ソースドライバ出力はそのデータに応じた中間値となり、中間の電圧が液晶に充電される。そして、第ｎ＋１フレームで本充電を行うときには、ソースドライバ出力が表示すべき階調に応じた値で与えられる。

この本充電時において、例えば、大多数の絵素が中間調表示よりやや小さい階調で表示を行うような場合、白表示や黒表示を行う絵素が少数あっても、予備充電によって中間位置にある液晶分子は、白表示や黒表示に対しても最大の変位に比べて半分の量を変位すればよい。従って、このような場合では、中間調表示によって予備充電を行うことにより、液晶の高速応答性を容易に実現することができる。

上記のように、タイミングコントローラ６がデータ切替部６２を有することにより、垂直帰線期間に最大値電圧または中間値電圧による予備充電を行うことができる。また、データ切替部６２は、タイミングコントローラ６内に設けられる必要はなく、タイミングコントローラ６と独立して設けられてもよい。これにより、既存のタイミングコントローラ６を用いつつ、データ切替部６２を付加するだけで、上記のような予備充電の制御を行うことを容易に実現することができる。また、既存部品（表示パネル２、ソースドライバ３、ゲートドライバ４等）の構成を変更することなく、ゲートパルスの発生についてタイミングコントローラ６の駆動アルゴリズムを変更することにより、比較的容易に液晶の高速駆動化を図ることが可能になる。

上記の例では、予備充電期間の映像データを１つのデータに固定してベタ表示を行うが、これに限らず、垂直帰線期間に異なる映像データを表示するようにしてもよい。

続いて、このような液晶の高速応答を実現するための構成について説明する。図１２は、その制御のためのタイミングコントローラ６の構成を示している。

図１２に示すように、タイミングコントローラ６は、図５のタイミングコントローラ６と同様にＧＳＰ生成部６１を有しているが、それに加えてデータ切替部６３およびブロック代表値演算部６４とを有している。

データ切替部６３は、垂直同期信号Ｖｓおよび水平同期信号Ｈｓに基づいて、垂直走査有効期間と垂直帰線期間とを判別する。

このデータ切替部６３は、判別した垂直走査有効期間に、各水平走査有効期間（１Ｈ）の映像データＤＡＴＡを出力する一方、判別した垂直帰線期間にブロック代表値演算部６４から出力されるブロック代表値データを出力してソースドライバ４に与える。このため、データ切替部６３は、垂直走査有効期間と垂直帰線期間とを判別する回路と、その判別結果に応じて映像データＤＡＴＡとブロック代表値データとを選択していずれか一方を出力するデータセレクタとを有している。

ブロック代表値演算部６４は、フレームメモリ７に一端蓄えられた本充電のために用いられる映像データＤＡＴＡを基に、複数絵素からなるブロック単位で予備充電に用いるブロック代表値データを演算する。具体的には、ブロック代表値演算部６４は、図１３に示すように、フレームメモリ７に格納された１フレーム期間の映像データＤＡＴＡをＸ列×Ｙ行のブロック単位で読み出して、ブロックａ〜ｆ毎の映像データＤＡＴＡの平均値をブロック代表値データとして演算する。フレームメモリ７は、液晶表示装置１に備えられている。

ブロック代表値演算部６４は、例えば、図示はしないが、平均値を演算する演算処理部と、ブロックａ〜ｆ毎にブロックレジスタおよび代表値レジスタとを有している。ブロック代表値演算部６４は、フレームメモリ７より第１行，第１列から順次読み出された絵素データを、列についてＸ個ずつ、行についてＹ個ずつ各ブロックレジスタに振り分けて格納させる。演算処理部は、各ブロックレジスタに格納された絵素データの平均値を演算して求めたブロック代表値データを各ブロックａ〜ｆ毎に用意された代表値レジスタに格納する。

上記のように構成されるタイミングコントローラ６による制御で予備充電および本充電を行う動作について説明する。

図１４に示すように、第ｎフレームにおいて、本充電が行われた後、第ｎフレームと第ｎ＋１フレームとの間の垂直帰線期間において、第ｎフレームの充電と逆極性の電圧が同時に印加されることにより予備充電が行われる。このとき、図５に示すタイミングコントローラ６による制御と同様にして予備充電が行われるが、ブロック代表値データのブロックの行数が４であるので、２つのラインに対して逆極性の電圧が印加される。また、このとき、予備充電に用いるブロック代表値データがブロック代表値演算部６４の該当する代表値レジスタから読み出されて、データ切替部６２から出力されるので、ソースドライバ出力はそのブロック代表値データに応じた値となり、その値と共通電圧Ｖcomとの差電圧が液晶に充電される。そして、第ｎ＋１フレームで本充電を行うときには、ソースドライバ出力が表示すべき階調に応じた値で与えられる。

このように、タイミングコントローラ６がブロック代表値演算部６４を備えることにより、ブロック毎に本充電時の各絵素データに近いブロック代表値データを用いて予備充電を行うことができる。これにより、本充電時の１フレーム期間の映像データＤＡＴＡの階調レベルが全体的にばらついている場合、図１１に示すような垂直帰線期間に中間調表示を行う例と比べて、予備充電によって各絵素の液晶をより本充電時の表示状態に位置に変位させることができ、より一層、液晶の応答速度を高めることができる。

上記のように、タイミングコントローラ６がデータ切替部６３を有することにより、垂直帰線期間にブロック単位で設定された電圧による予備充電を行うことができる。また、データ切替部６３およびブロック代表値演算部６４は、タイミングコントローラ６内に設けられる必要はなく、タイミングコントローラ６と独立して設けられてもよい。これにより、既存のタイミングコントローラ６を用いつつ、データ切替部６３およびブロック代表値演算部６４とフレームメモリ７とを付加するだけで、上記のような予備充電の制御を行うことを容易に実現することができる。また、既存部品（表示パネル２、ソースドライバ３、ゲートドライバ４等）の構成を変更することなく、ゲートパルスの発生についてタイミングコントローラ６の駆動アルゴリズムを変更することにより、比較的容易に液晶の高速駆動化を図ることが可能になる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の液晶表示装置の駆動方法は、すべての走査線について絵素の液晶素子を、垂直帰線期間に、次のフレーム期間で本充電されるときの電圧と同じ極性の電圧で予備充電することによって、液晶分子を本充電による表示の配列に近づけることができるので、高速応答が可能な液晶表示装置にも適用できる。

本発明の実施の一形態を示す液晶表示装置の要部の構成を示すブロック図である。 上記液晶表示装置における絵素の構成を示す回路図である。 上記液晶表示装置におけるタイミングコントローラによる垂直帰線期間で本充電および予備充電が行われるときの各ラインの充電極性および液晶の配列状態を示す図である。 上記タイミングコントローラの制御によって高周波数化されたゲートパルスを用いた予備充電時の液晶表示装置の動作を示す図である。 上記タイミングコントローラの構成を示すブロック図である。 図５のタイミングコントローラの制御による上記液晶表示装置におけるゲートドライバの動作を示すタイミングチャートである。 図５のタイミングコントローラの制御によって同時に出力される複数のゲートパルスを用いた予備充電時の液晶表示装置の動作を示す図である。 上記タイミングコントローラの他の構成を示すブロック図である。 図８のタイミングコントローラに入力される水平同期信号、垂直同期信号および映像データを示すタイミングチャートである。 図５のタイミングコントローラの制御によって同時に出力される複数のゲートパルスを用いた予備充電時の液晶表示装置の動作を示す図である。 図５のタイミングコントローラの制御によって同時に出力される複数のゲートパルスを用いた予備充電時の液晶表示装置の他の動作を示す図である。 上記タイミングコントローラのさらに他の構成を示すブロック図である。 図１２のタイミングコントローラの制御によって絵素のブロック単位での予備充電を行うための絵素データのブロック化の手順を示す図である。 図１２のタイミングコントローラの制御によって同時に出力される複数のゲートパルスを用いた予備充電時の液晶表示装置の動作を示す図である。 従来の液晶表示装置での連続する２つのフレーム間での各ラインの充電極性および液晶の配列状態を示す図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
２ 表示パネル
３ ソースドライバ（データ電圧出力手段）
４ ゲートドライバ（スイッチング素子駆動手段）
６ タイミングコントローラ
７ フレームメモリ
６１ ＧＰＳ生成部
６２，６３ データ切替部（データ付与手段）
６４ ブロック代表値演算部（代表値演算手段）
１３，２３ ゲートクロック制御部
２２ 予備放電期間決定部
ＤＥ 表示素子
Ｇｉ ゲートライン
Ｓｊ ソースライン

Claims (12)

1. マトリクス状に配置された表示素子と、導通することによって、入力された映像データを対応する表示素子に与えるスイッチング素子とを備え、連続する２つのフレーム間で同一の表示素子に異なる極性の電圧を印加する液晶表示装置の駆動方法において、
   垂直帰線期間に、次の垂直走査有効期間で、表示のために映像データに応じたデータ電電圧を印加するラインを当該データ電圧と同じ極性の予備充電のための予備充電データ電圧を入力されたデータに応じて出力し、
   垂直帰線期間に、全てのラインの表示素子に前記予備充電データ電圧を印加するために、当該各ラインのスイッチング素子を導通させること特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
2. 垂直帰線期間に、全てのラインの表示素子に前記予備充電データ電圧を印加するために、各ラインのスイッチング素子を導通させる期間を垂直走査有効期間での導通期間より短くすること特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の駆動方法。
3. 垂直帰線期間に、全てのラインの表示素子に前記予備充電データ電圧を印加するために、１組の複数ラインのスイッチング素子を同時に導通させることを各組について順次行う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. 前記予備充電データ電圧の絶対値が最大値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の駆動方法。
5. 前記予備充電データ電圧が前記映像データの階調レベルの中間値に対応する値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の駆動方法。
6. 前記予備充電データ電圧が、前記映像データにおいて区分された複数のブロック単位で設定された代表値に対応する値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の駆動方法。
7. マトリクス状に配置された表示素子と、導通することによって、入力された映像データを対応する表示素子に与えるスイッチング素子とを備え、連続する２つのフレーム間で同一の表示素子に異なる極性の電圧を印加する液晶表示装置において、
   垂直帰線期間に、次の垂直走査有効期間で、表示のために映像データに応じたデータ電圧を印加するラインを当該データ電圧と同じ極性の予備充電のための予備充電データ電圧を入力されたデータに応じて出力するデータ電圧出力手段と、
   垂直帰線期間に、全てのラインの表示素子に前記予備充電データ電圧を印加するために、当該各ラインのスイッチング素子を導通させるスイッチング素子駆動手段とを備えていること特徴とする液晶表示装置の駆動装置。
8. 前記スイッチング素子駆動手段は、垂直帰線期間に、全てのラインの表示素子に前記予備充電データ電圧を印加するために、各ラインのスイッチング素子を導通させる期間を垂直走査有効期間での導通期間より短くすること特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置の駆動装置。
9. 前記スイッチング素子駆動手段は、垂直帰線期間に、全てのラインの表示素子に前記予備充電データ電圧を印加するために、１組の複数ラインのスイッチング素子を同時に導通させることを各組について順次行うことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置の駆動装置。
10. 絶対値が最大となる前記予備充電データ電圧を前記データ電圧出力手段に出力させるための固定値のデータを垂直帰線期間に前記データ電圧出力手段に与えるデータ付与手段を備えていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置の駆動装置。
11. 前記映像データの階調レベルの中間値に対応する前記予備充電データ電圧を前記データ電圧出力手段に出力させるための固定値のデータを垂直帰線期間に前記データ電圧出力手段に与えるデータ付与手段を備えていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置の駆動装置。
12. 次の垂直走査有効期間に表示される映像データを格納するメモリと、
    当該メモリから読み出された映像データを当該映像データにおいて区分された複数のブロック単位で代表する代表値のデータを演算する代表値演算手段と、
    当該演算手段によって演算されたブロック単位の代表値に対応する前記予備充電データ電圧を前記データ電圧出力手段に出力させるための固定値のデータを垂直帰線期間に前記データ電圧出力手段に与えるデータ付与手段を備えていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置の駆動装置。

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