JP4199655B2 - 液晶パネルの駆動回路及び駆動方法 - Google Patents

Description

この発明は液晶パネルの駆動回路及び駆動方法に関し、特に１フレーム周期において２以上のデータインパルスをピクセル電極に印加する液晶パネルの駆動回路及び駆動方法に関する。

液晶表示器はその軽量、低電力消費及び低輻射などの長所によって、ノートブック型コンピューター、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）などの携帯型電気製品に幅広く使用されている。一方、液晶モニター及び液晶テレビジョンも従来のブラウン管モニターとテレビジョンに取って代わりつつある。しかし、液晶表示器もそれ特有の欠点がある。例えば映像が変わるたび、液晶分子の配列を変更しなければならないので画面に遅延が起こる。この問題を改善するために液晶の反応速度の向上が要求される。

一般に、液晶パネルを駆動する場合、駆動回路は複数のフレームデータを連続的に受信し、それによって関連のデータインパルス、スキャンライン電圧、タイミング信号などを生じさせて液晶パネルのピクセルの動作を制御する。各フレームデータは、１フレーム周期においてすべてのピクセルを更新するのに必要なデータを含むため、複数のピクセルデータを含むとみなされる。各ピクセルデータはピクセルが１フレーム周期内に達するグレイスケール値を定める。現在の標準によれば、各ピクセルは２５６（２８）のグレイスケール値の間で切り替え、各ピクセルデータの長さは８ビットとなっている。

図１を参照する。図１は従来の液晶パネルにおけるピクセルデータ値がフレームに対応することを表すタイミング図である。ピクセルを駆動する場合、駆動回路はピクセルを駆動するのに必要な複数のピクセルデータを順次受信する。図１によれば、ＧＮ、ＧＮ＋１、ＧＮ＋２は駆動回路がそれぞれのフレーム周期内Ｎ、Ｎ＋１、Ｎ＋２において受信したピクセルを表す。駆動回路はピクセルデータＧＮ、ＧＮ＋１、ＧＮ＋２の値によって、ピクセルをフレーム周期内Ｎ、Ｎ＋１、Ｎ＋２において予定のグレイスケール値に達するように駆動する。一般に、ピクセルデータの値が大きければ、グレイスケール値がそれにつれて大きくなる。駆動回路は、ピクセルデータＧＮ、ＧＮ＋１、ＧＮ＋２によって、それぞれ対応するフレーム周期内にデータインパルスを生じさせて、対応するピクセルのピクセル電極に印加し、ピクセルがそれぞれのフレーム周期において、予定のグレイスケール値に達するように駆動する。

図２を参照する。図２は従来のピクセルで、フレームに対応して、光透過率の立ち上がりを表すタイミング図である。図２における曲線Ｃ１、Ｃ２は、いずれも駆動回路がピクセルをフレーム周期Ｎにおいて光透過率をＴ１からＴ２に変換するときに、測られるものであり、そのうち曲線Ｃ１はオーバードライブされていないピクセルの光透過率を表し、曲線Ｃ２はオーバードライブされたピクセルの光透過率である。従来のオーバードライブ駆動法の例としてアメリカ合衆国特許公開US2002/0050965号を参照する。液晶分子は充電される場合に遅延が起こるため、１フレーム周期内に予定の角度にひねられることができず、予定の光透過率に達することは困難である。曲線Ｃ１によれば、オーバードライブされない場合、光透過率はフレームＮにおいて予定値に達することができず、フレームＮ＋２になって予定値に達する。このために残像が生じて画面がぼやける。この欠点を改善するため、従来の液晶パネルではオーバードライブ法で、本来より高いかまたは低いデータインパルスをピクセルのピクセル電極に印加して液晶分子の反応速度を速め、ピクセルが予定のフレーム周期内に予定のグレイスケール値に達するようにさせる。曲線Ｃ２によれば、オーバードライブされた場合、液晶分子の反応速度はオーバードライブされない場合より早く、その光透過率はフレームＮ＋１で予定透過率Ｔ２に達するが、依然としてフレームＮ内に予定透過率Ｔ２に達するという目標に到達できない。
アメリカ合衆国特許公開US2002/0050965号

この発明は前述の問題を解決するための液晶パネルの駆動回路及び駆動方法を提供することを課題とする。

この発明は液晶パネルを駆動する方法を提供する。該液晶パネルは、複数のスキャンラインと、複数のデータラインと、それぞれ対応するスキャンラインと対応するデータラインとに接続され、スイッチ素子と液晶素子とを具える複数のピクセルとを含む。そのなかで、スイッチ素子が対応するスキャンライン、対応するデータライン及び液晶素子と接続される。該方法は、複数のフレームデータを連続的に受信し、一フレーム周期間隔でフレームデータによってピクセルごとに複数のデータインパルスを生じさせ、一フレーム周期内にデータインパルスを、ピクセルと接続されるデータラインを通してピクセルの液晶素子に印加して液晶素子の光透過率を制御するなどのステップを含む。

この発明は更に液晶パネルを駆動する駆動回路を提供する。該駆動回路は、一フレーム周期間隔で、ピクセルごとに対応する複数のピクセルデータを含むフレームデータを受信し、現在のフレームデータを遅延させて遅延フレームデータを生じさせ、現在のフレームデータと遅延フレームデータによって各フレーム周期内にピクセルごとに対して複数のオーバードライブピクセルデータを生じさせる残像消去器と、各フレームデータにおいて、残像消去器がピクセルごとに対して生じさせた複数のオーバードライブピクセルデータによって、ピクセルごとに複数のデータインパルスを生じさせてピクセルと接続されるデータラインを通して液晶素子に印加することによって、液晶素子の光透過率を制御するソースドライバーと、スキャンライン電圧をピクセルのスイッチ素子に印加してデータインパルスがピクセルの液晶素子に印加されるようにさせるゲートドライバーとを含む。

この発明による駆動回路及び駆動方法は、フレーム周期ごとに２点のピクセルデータを生じさせ、それによって２本のデータインパルスを生じさせてピクセル電極に印加することによってその光透過率を変更する。よって、この発明による液晶パネルには１フレーム周期内に複数のデータインパルスが印加され、その液晶分子の偏向が容易になされるため、１フレーム周期内に予定のグレイスケール値に達することができるようになり、画面の残像によるぼやけがなくなる。
かかる装置及び方法の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照にして以下に説明する。

図３を参照する。図３はこの発明による駆動回路１０と液晶パネル３０のブロック図である。駆動回路１０は液晶パネル３０を駆動するものであり、信号コントローラー１２と、残像消去器１４と、タイミングコントローラー１６と、ソースドライバー１８と、ゲートドライバー２０とからなる。信号コントローラー１２は複合ビデオ信号Ｓｃを受信し、当複合ビデオ信号Ｓｃは液晶パネル３０を駆動するに必要なフレームデータとタイミングデータを含む。信号コントローラー１２は複合ビデオ信号Ｓｃを処理してフレーム信号Ｇ及び制御信号Ｃに分ける。続いて、残像消去器１４はフレーム信号Ｇが含む複数のフレームデータと制御信号Ｃを持続的に受信し、その複数のフレームデータによって処理済のフレーム信号Ｇ’を生じさせる。当処理済のフレーム信号Ｇ’は複数のオーバードライブデータを含む。タイミングコントローラー１６はフレーム信号Ｇ’と制御信号Ｃによって、ソースドライバー１８とゲートドライバー２０が当該複数のフレームデータによって対応するデータライン電圧及びスキャンライン電圧を生じさせるように制御し、液晶パネル３０が複合ビデオ信号Ｓｃに応じた映像を表示させる。

図４を参照する。図４は図３における液晶表示器３０の回路図である。液晶パネル３０は複数のスキャンライン３２と、複数のデータライン３４と、複数のピクセル３６とを含む。各ピクセル３６はそれぞれ対応するスキャンライン３２とデータライン３４に接続され、なおそれぞれスイッチ素子３８と液晶素子３９を含む。液晶素子３９は一般にピクセル電極と呼ばれる。スイッチ素子３８は対応するスキャンライン３２とデータライン３４に接続され、ソースドライバー１８とゲートドライバー２０はスキャンライン３２とデータライン３４によって各ピクセル３６の動作を制御する。液晶パネル３０を駆動するため、スキャン電圧をスキャンライン３２に印加してスイッチ素子３８をオンにしてから、データライン３４を通してデータインパルスを、スイッチ素子３８を経由してピクセル電極３９に書き込む。スキャン電圧をスキャンライン３２に印加してスイッチ素子３８をオンにする場合、データライン３４におけるデータインパルスはスイッチ素子３２を通してピクセル電極３９を充電して液晶分子を偏向させる。スキャンラインにおけるスキャン電圧が消去されたらスイッチ素子３８はオフにされ、データライン３４とピクセル３６との電気的接続が切断され、ピクセル電極３９は充電状態を維持する。スキャンライン３２がスイッチ素子３８の開閉を制御することによって、ピクセル電極３９のデータライン３４による充電を制御する。ピクセル３６における液晶分子の偏向角度はスキャンライン３２におけるデータライン電圧によって変化し、種々の透過率を呈することによって、種々の画面を表示する。

図５を参照する。図５はこの発明の方法によって生じた、フレームに対応するピクセルデータ値を表すタイミング図である。この発明の方法によって、液晶パネル３０のいずれかのピクセル３６を駆動する場合、駆動回路１０はピクセルを駆動するための複数のピクセルデータを順次生じさせる。図５によれば、ＧＮ、ＧＮ（２）、ＧＮ＋１、ＧＮ＋１（２）、ＧＮ＋２、ＧＮ＋２（２）、ＧＮ＋３、ＧＮ＋３（２）は駆動回路がそれぞれのフレーム周期Ｎ、Ｎ＋１、Ｎ＋２、Ｎ＋３において生じたピクセルデータを表す。駆動回路１０はそれぞれのフレーム周期内に２点のピクセルデータを生じさせることが、この発明の特長である。駆動回路１０はピクセルデータＧＮ〜ＧＮ＋２（２）の値によって、ピクセルをフレーム周期Ｎ、Ｎ＋１、Ｎ＋２、Ｎ＋３において予定のグレイスケール値に達するように駆動する。例えば、ピクセルデータＧＮ、ＧＮ（２）が生じたら、駆動回路１０のソースドライバー１８はピクセルデータＧＮ、ＧＮ（２）を対応する２本のデータインパルスに変換し、それをフレーム周期Ｎ内にデータライン３２を通してピクセル３６の液晶素子３９に印加して、その光透過率を制御する。同じく、ピクセルデータＧＮ＋１〜ＧＮ＋３（２）に対応するデータインパルスは半フレーム周期ごとにそれぞれ対応するピクセル電極３９に印加される。従来の通り、この実施例においてもピクセルデータの値が大きければ、対応するデータインパルスの電圧値はそれにつれて高くなり、ピクセル３６のグレイスケール値も大きくなる。

図６を参照する。図６はこの発明の方法が施されたピクセル３６の透過率をフレームに対応させて表すタイミング図である。前述の通りに、駆動回路１０はフレーム周期ごとに２点のピクセルデータを生じさせ、続いてソースドライバー１８はそれによって対応する２本のデータインパルスを生じさせて１フレーム周期内に対応するピクセル３６のピクセル電極３９に印加し、その光透過率とグレイスケール値を制御する。図６によれば、駆動回路１０はフレーム周期Ｎ＋１においてピクセル３６のピクセル電極３９の光透過率をＴ１からＴ２に変化させる。ピクセル電極３９にはフレーム周期Ｎ＋１においてピクセルデータＧＮ＋１、ＧＮ＋１（２）に対応する２本のデータインパルスが半フレーム周期ごとにそれぞれ印加される。図６によれば、フレーム周期Ｎ＋１の前半ｎ＋２にはピクセル電極３９の光透過率は予定のＴ２に達することができないが、後半ｎ＋３にピクセル電極３９に更にデータインパルスが印加されるため、その光透過率は予定の通りにフレーム周期Ｎ＋１内にＴ１からＴ２に切り替えられる。よって、この発明による液晶パネルには残像によるぼやけが生じない。

この実施例において、残像消去器１４は各フレーム周期ごとに２点のピクセルデータを生じさせる。図７を参照する。図７はこの発明の実施例１による残像消去器１４のブロック図である。残像消去器１４は倍率器４０と、処理回路４２と、第一映像メモリー４４と、第二映像メモリー４６と、第一メモリーコントローラー４８と、第二メモリーコントローラー５０とを含む。倍率器４０は制御信号Ｃの周波数を倍にして倍率信号Ｃ２を生じさせる。第一映像メモリー４４は第一メモリーコントローラー４８に制御されて制御信号Ｃによって現在のピクセルデータＧｍを１フレーム周期だけ遅延させ、遅延ピクセルデータＧｍ−１を生じさせる。処理回路４２は現在のピクセルデータＧｍと遅延ピクセルデータＧｍ−１によって複数のオーバードライブピクセルデータＧＮを生じさせる。第二映像メモリー４６はオーバードライブピクセルデータＧＮを保存する。第二メモリーコントローラー５０は倍率信号Ｃ２によって、第二映像メモリー４６がフレーム周期ごとに２点のオーバードライブピクセルデータＧＮ、ＧＮ（２）を出力するようにさせる。よってソースドライバー１８はオーバードライブピクセルデータＧＮ、ＧＮ（２）によってフレーム周期ごとに２本のデータインパルスを印加する。

図８を参照する。図８はこの発明の実施例２による残像消去器６０のブロック図である。残像消去器６０は残像消去器１４と同じ機能があり、倍率器６２と、第一映像メモリー６６と、第二映像メモリー６８と、第三映像メモリー７０と、メモリーコントローラー６４と、処理回路７４と、比較回路７２とを含む。倍率器６２は制御信号Ｃの周波数を倍にして倍率信号Ｃ２を生じさせる。第一映像メモリー６６は複数のピクセルデータＧを受信して一時保存する。第二映像メモリー６８は第一映像メモリー６６からのピクセルデータＧを１フレーム周期だけ遅延させてピクセルデータＧｍ−１として出力する。第三映像メモリー７０は第二映像メモリー６８からのピクセルデータＧｍ−１を１フレーム周期だけ遅延させてピクセルデータＧｍ−２として出力する。よってピクセルデータＧｍ−２はピクセルデータＧｍ−１に１フレーム周期遅れ、ピクセルデータＧｍ−１はピクセルデータＧｍに１フレーム周期遅れる。メモリーコントローラー６４は倍率信号Ｃ２によって、第二映像メモリー６８と第三映像メモリー７０がフレーム周期ごとに２点のオーバードライブピクセルデータを出力するようにさせる。処理回路７４は第二映像メモリー６８と第三映像メモリー７０からのピクセルデータＧｍ−１、Ｇｍ−２によって、フレーム周期ごとに２点のオーバードライブピクセルデータＧＮ−１、ＧＮ−１（２）を生じさせる。比較回路７２は第二映像メモリー６８によるピクセルデータＧｍ−１及び第三映像メモリー７０によるピクセルデータＧｍ−２を比較してオーバードライブピクセルデータＧＮ−１、ＧＮ−１（２）の値を決定する。

図９と図１０を参照する。図９は図８における残像消去器が受信した本来のピクセルデータをフレームに対応させて表すタイミング図であり、図１０は図８における残像消去器が出力するオーバードライブピクセルデータをフレームに対応して表すタイミング図である。図９によれば、残像消去器６０はフレーム周期Ｎ、Ｎ＋１において受信した本来のピクセルデータはそれぞれＧｍとＧｍ＋１であり、その差値はＤｉｆｆである。残像消去器６０は本来のピクセルデータＧｍ、Ｇｍ＋１によって、フレーム周期Ｎ＋１に対応して差値がΔＧである２点のオーバードライブピクセルデータＧＮ＋１、ＧＮ＋１（２）を生じさせる。差値ΔＧは図８における比較回路７２が決め、よって駆動回路１０は状況に応じてピクセル３６を適切に駆動する。比較回路７２は差値Ｄｉｆｆによって差値ΔＧを決める。例えば、差値Ｄｉｆｆが特定の数値を下回れば、比較回路７２は差値ΔＧを０にして、オーバードライブピクセルデータＧＮ＋１、ＧＮ＋１（２）を同じようにさせる。或いは差値Ｄｉｆｆが特定の数値を上回れば、比較回路７２は差値Ｄｉｆｆによって差値ΔＧを調整して液晶パネル３０を適切に駆動する。

以上はこの発明に好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。

この発明による駆動回路及び駆動方法は、フレーム周期ごとに２点のピクセルデータを生じさせ、それによって２本のデータインパルスを生じさせてピクセル電極に印加することによってその光透過率を変更する。よって、この発明による液晶パネルには１フレーム周期内に複数のデータインパルスが印加され、その液晶分子の偏向が容易にされるため、１フレーム周期内に予定のグレイスケール値に達することができるようになり、画面の残像によるぼやけがなくなる。

従来の液晶パネルにおけるピクセルデータ値をフレームに対応させて表すタイミング図である。 従来のピクセルをフレームに対応させて表すタイミング図である。 この発明による駆動回路と液晶パネルのブロック図である。 図３における液晶表示器の回路図である。 この発明の方法によって生じたピクセルデータ値をフレームに対応させて表すタイミング図である。 この発明の方法が施されたピクセルの透過率をフレームに対応させて表すタイミング図である。 この発明の実施例１による残像消去器のブロック図である。 この発明の実施例２による残像消去器のブロック図である。 図８における残像消去器が受信した本来のピクセルデータをフレームに対応させて表すタイミング図である。 図８における残像消去器が出力するオーバードライブピクセルデータをフレームに対応させて表すタイミング図である。

符号の説明

１０ 駆動回路
１２ 信号コントローラー
１４ 残像消去器
１６ タイミングコントローラー
１８ ソースドライバー
２０ ゲートドライバー
３０ 液晶パネル
３２ スキャンライン
３４ データライン
３６ ピクセル
３８ スイッチ素子
３９ 液晶素子
４０ 倍率器
４２ 処理回路
４４ 第一映像メモリー
４６ 第二映像メモリー
４８ 第一メモリーコントローラー
５０ 第二メモリーコントローラー
６０ 残像消去器
６２ 倍率器
６４ メモリーコントローラー
６６ 第一映像メモリー
６８ 第二映像メモリー
７０ 第三映像メモリー
７２ 比較回路
７４ 処理回路

Claims (2)

1. 液晶パネルを駆動する方法であって、該液晶パネルは、
   複数のスキャンラインと、
   複数のデータラインと、
   それぞれ対応するスキャンラインと対応するデータラインとに接続され、スイッチ素子と液晶素子とを具える複数のピクセルとを含み、そのなかで、スイッチ素子が対応するスキャンライン、対応するデータライン及び液晶素子と接続され、該方法は、
   複数のフレームデータを連続的に受信し、
   該フレームデータを遅延させて複数の対応する第１の遅延フレームデータを生じさせ、さらに、前記第１の遅延フレームデータを遅延させて第２の遅延データを生じさせ、前記第１のフレームデータと対応する前記第２の遅延フレームデータとを基に、
   一フレーム周期間隔でピクセルごとに複数のデータインパルスを生じさせ、
   そのデータインパルスの電圧値を定め、
   前記第１のフレームデータと対応する前記第２の遅延フレームデータの差分に対応して前記複数のデータインパルス間の差値を定め、
   一フレーム周期内に前記の定められた複数のデータインパルスを、ピクセルと接続されるデータラインを通してピクセルの液晶素子に印加して液晶素子の光透過率を制御するステップを含むことを特徴とする液晶パネルの駆動方法。
2. 液晶パネルを駆動する駆動回路であって、該液晶パネルは、
   複数のスキャンラインと、
   複数のデータラインと、
   それぞれ対応するスキャンラインと対応するデータラインとに接続され、スイッチ素子と液晶素子とを具える複数のピクセルとを含み、そのなかで、スイッチ素子が対応するスキャンライン、対応するデータライン及び液晶素子とに接続され、該駆動回路は、
   一フレーム周期間隔で、ピクセルごとに対応する複数のピクセルデータを含むフレームデータを受信し、一時保存する第一映像メモリーと、
   前記第一映像メモリーに保存かつ出力されたピクセルデータを一フレーム周期だけ遅延させて出力する第二映像メモリーと、
   前記第二映像メモリーに保存かつ出力されたピクセルデータを一フレーム周期だけ遅延させて出力する第三映像メモリーと、
   前記第二映像メモリーと前記第三映像メモリーから出力されたピクセルデータによって複数のオーバードライブピクセルデータを生じさせる処理回路と、
   前記第二映像メモリーの遅延されたピクセルデータと前記第三映像メモリーのさらに遅延されたピクセルデータとを比較して、前記処理回路で生じさせた複数のオーバードライブピクセルデータの電圧値間の差値を決める比較回路と、
   ピクセルごとに上記のようにして決められた複数のデータインパルスを生じさせて、ピクセルと接続されるデータラインを通して液晶素子に印加することによって、液晶素子の光透過率を制御するソースドライバーと、
   スキャンライン電圧をピクセルのスイッチ素子に印加して前記複数のデータインパルスがピクセルの液晶素子に印加されるようにさせるゲートドライバーとを含むことを特徴とする液晶パネルの駆動回路。

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