JP2003084716A6

JP2003084716A6 - 液晶表示装置のゲート駆動方法

Info

Publication number: JP2003084716A6
Application number: JP2001270725A
Authority: JP
Inventors: 五敬権
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2021-09-06

Abstract

【課題】複数個のゲートラインを同時に駆動し、スキャン信号の下降時間を異にすることにより、解像度を落とさないで、また、ラインタイムを拡張させることができる液晶表示装置のゲート駆動方法を提供する。
【解決手段】本発明は、液晶表示装置において、少なくとも2つ以上のゲートラインに同時に上昇するスキャン信号を印加し、かつ、上記スキャン信号の下降する時間を互いに異にすることにより、複数個のゲートラインを同時に駆動しながらも互いに異なる下降時間に画像信号を対応する上記ゲートラインのピクセルによりサンプル化することができることを特徴とする。また、本発明の方法は、液晶表示装置のゲートラインを駆動する方法において、少なくとも2つ以上のゲートラインに同時に下降するスキャン信号を印加し、かつ、上記スキャン信号の上昇する時間を互いに異にすることにより、複数個のゲートラインを同時に駆動しながらも互いに異なる上昇時間に画像信号を対応する上記ゲートラインのピクセルによりサンプル化して、また、ラインタイムを拡張することができることを特徴とする。
【選択図】図１０

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置のゲート駆動技術に関し、より詳細には複数個のゲートラインを同時に駆動し、かつ、スキャン信号の下降時間を異にしてラインタイム(line time)が拡張することができる液晶表示装置のゲート駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、文字記号またはグラフィックをディスプレイするのに利用される液晶表示装置(Liquid Crystal Device : LCD)は電気場により分子配列が変化する液晶の光学的性質を用いて液晶技術と半導体技術とを融合した表示装置である。薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor : TFT)用LCDは、内部のピクセルをオン／オフさせるスイッチング素子としてTFTを利用し、該TFTがオン／オフされることにより、ピクセルらがオン／オフされる。即ち、一般のTFT液晶表示装置は、図１に示すように、画素を構成するセル130等がアレイ状で配列しており、各セル等はスイッチング機能をするTFT132と液晶セル134、ストレージキャパシタ(C_STG) からなる。そして、各TFTのソース(source)等がカラム(column)方向に共通に連結されてデータライン(D1〜DN)を形成した後、ソースドライバ120に連結されており、各TFTのゲート(gate)等がロウ(row)方向に共通に連結されてゲートライン(G1〜GM)を形成した後、ゲートドライバ110に連結されてN×M解像度(例えば、SVGAは800×600、XGAは1024×768、UXGAは1600×1200を有する表示装置を具現している。ここで、ソースドライバ120は、データドライバ、或いは、カラムドライバともいい、ゲートドライバはロウ(ROW)ドライバ、或いは、スキャン(SCAN)ドライバともいう。
【０００３】
図１を参照すると、液晶セル134はTFT132のドレイン(drain)と画素電極を通じて連結され、他方は共通電極に連結される。画素電極は透明で、電気伝導性を有するITOからなり、TFTゲートにオン信号が印加される時ソースドライバ120を通じて印加される信号電圧を液晶セル134に与えられ、共通電極はやはりITOから作られて、液晶セルに共通電圧(Vcom)を印加する。そして、ストレージキャパシタ(C_STG)は画素電極(ピクセルITO)に印加された信号電圧を一定時間維持させてやる役目をし、充電及び放電を通じて液晶セルの配列状態を変化させることにより、ピクセルの光透過率を調節する。ストレージキャパシタ(C_STG)の一側は独立電極やゲート電極と連結できるが、ゲート電極と連結される構造をストレージオンゲート(storage on gate)方式という。
【０００４】
このようなピクセルアレイを駆動させる時、ピクセルの液晶に一側方向のみに電圧が印加されると液晶の劣化が促進されるので、液晶に印加される画像データ電圧を周期的に逆極性に印加してやるインバージョン(inversion)を使用する。データ電圧を正方向と逆方向とに切り換えて印加する周期は通常１フィールド毎に切り換えるが、毎フィールド毎にパネルの全てのピクセルの電圧極性を一度に切り換える、即ち、インバージョンさせるフィールドインバージョン方法と、１走査線に連結されたピクセルライン毎に区分してライン毎に交互にインバージョンさせるラインインバージョン方法、各ピクセル毎にインバージョンさせるドットインバージョン方法等がある。ある場合でもインバージョンさせる時は画素電圧(TFTドレインから画素電極に印加された電圧)が共通電圧(Vcom)に対し、正(+)の方向、または、負(-)の方向になるよう交互に変化させる。
【０００５】
図２は一般のゲートドライバを示した図面であって、該ゲートドライバ110はシフトレジスタ111とレベルシフタ112、出力バッファ113からなる。シフトレジスタ111は垂直同期信号と垂直クロック信号とを入力されてスキャンパルスを順次に発生させ、レベルシフタ112はスキャンパルスを約30V程度に変換し、出力バッファ113はレベル変換されたスキャンパルスを各ゲートライン(G1〜GM)にゲート駆動信号として提供する。
【０００６】
ここで、一番一般的に使用されるゲート駆動方式は、図３に示すように順次に走査する順次走査方式である。順次走査方式は1ラインタイム(line time : 1H)間に1ゲートライン(gate line : スキャンライン)のみ走査するため、各ゲート駆動信号が1H毎に順次にゲートライン(gate line)に印加される。
【０００７】
一方、LCDの大面積化が進行されることにより、データライン(data line)の抵抗及びキャパシタンス負荷が増加することになって、データ駆動回路が画素に画像信号を伝達(充電)する時間が足りないことになる。これによる画素の充分でない充電は画質の低下に続くので、必ず解決しなければならない課題である。
【０００８】
図４は、ラインタイムを増加させるための従来の二重走査方式の駆動信号を示す図面である。図４を参照すると、従来の二重走査方式(interlace scanning)は順次走査方式に比べて2倍の長いラインタイム(line time)を有する。しかし、このような二重走査方式は2つのゲートライン(gate line)に連結された画素に同一な画像信号が伝達されるので、順次走査方式に比べて垂直解像度が1／2に減少する問題がある。従って、かかる従来の駆動方式は高画質を指向する現在の状態においてラインタイム(line time)を確保するための対案にならない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するために複数個のゲートラインを同時に駆動し、スキャン信号の下降時間を異にすることにより、解像度を落とさないで、また、ラインタイムを拡張させることができる液晶表示装置のゲート駆動方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記本発明の目的の達成するため、本発明の方法は、液晶表示装置のゲートラインを駆動する方法において、少なくとも2つ以上のゲートラインに同時に上昇するスキャン信号を印加し、かつ、上記スキャン信号の下降する時間を互いに異にすることにより、複数個のゲートラインを同時に駆動しながらも互いに異なる下降時間に画像信号を対応する上記ゲートラインのピクセルによりサンプル化することができることを特徴とする。また、本発明の方法は、液晶表示装置のゲートラインを駆動する方法において、少なくとも2つ以上のゲートラインに同時に下降するスキャン信号を印加し、かつ、上記スキャン信号の上昇する時間を互いに異にすることにより、複数個のゲートラインを同時に駆動しながらも互いに異なる上昇時間に画像信号を対応する上記ゲートラインのピクセルによりサンプル化して、また、ラインタイムを拡張することができることを特徴とする。
【発明の実施の形態】
【００１１】
以下、本発明の望ましい実施の形態を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図５は、本発明により2ラインを同時に走査するラインタイム拡張駆動方式のゲート駆動信号(スキャン信号)を示す図面である。
【００１２】
図５を参照すると、本発明の駆動方式では、2個のゲートライン(gate line)に印加されるゲート駆動信号が同時に上昇するが、下降する時点は互いに異なる。従って、従来の2ライン同時駆動方式において、ゲートライン(gate line)G1とG2とに同時にゲート駆動信号が印加されることにより、G1とG2とに連結され、データライン(data line)を共有する画素等には同一な画素信号が伝達されるが、本発明では第1のゲート駆動信号(G1)が先に下降することにより、第1のゲートラインに連結された画素に該当する画素信号がサンプリングされるようにし、その後、第2のゲート駆動信号G2が下降することにより第2のゲートラインに連結された画素に該当する画像信号がサンプリングされることにする。
【００１３】
このような本発明のゲート駆動方式によると、正常的な順次走査方式におけるのラインタイムより約30〜70%(具体的なパーセントはパネルの特性により異なる)程度のラインタイムを拡張しながらも、2ラインを同時に駆動し、同時に下降する従来の二重走査方式とは異に、各ゲートライン(gate line)の画素に各々該当される画素信号を伝達することができる。
【００１４】
例えば、従来の順次駆動方式ではXGA(1024×768)解像度をフレーム周波数75Hzで駆動する場合、ラインタイム(line time)は約17μsec程度となるが、本発明によるラインタイム拡張駆動方式を用いる場合、約22〜30μsec程度の拡張されたラインタイム(line time)を確保することができる。
【００１５】
このような本発明のラインタイム拡張方式は、N個のゲートラインを同時に駆動する方式に拡張することができる。即ち、図５は2つのゲートラインを同時に選択する駆動方式であるが、図６は3つのゲートラインを同時に選択する駆動方式、図７は4つのゲートライン(gate line)を同時に選択する駆動方式である。
【００１６】
このように同時に選択して駆動されるラインの数が増加するほど、より長いラインタイム(line time)が確保でき、同時に選択するゲートライン(gate line)の数はより拡張可能である。そして、図５、図６及び図７に示すように、本発明の駆動方式では、同時に選択されたゲートライン(gate line)に連結された画素には同一な極性の画像信号が伝達されるN−ライン反転駆動をすることになる。即ち、図８の２−ライン反転駆動の例に示すように、列(column)方向には毎ライン毎に反転がなされ、行(row)方向には２−ライン(Nライン同時駆動時にはN−ライン)毎に反転がなされる。
【００１７】
一方、本発明により同時に駆動し、かつ、下降時間を異にするゲート(gate)駆動方式は、ラインタイム(line time)の拡張が期待できるが、偶数番目と奇数番目のゲートライン(gate line)の画素同士間に△Vｐの電圧差が発生することができる。先ず、△Vｐの発生原因を簡単に説明すると次の通りである。
【００１８】
TFT-LCDの画素は、図９のような回路にモデルリングすることができる。図９において、D1及びD2はデータライン、G1及びG2はゲートライン、C_LCはキャパシタにモデルリングした液晶セル、C_STGはストレージキャパシタを示す。そして、C_G _S1とC_GS2は寄生キャパシタンスである。
【００１９】
図９を参照すると、G1のゲート駆動信号が下降すると、液晶セルC_LCの電圧は寄生キャパシタンスC_GS1と結合(coupling)されて変えることになり、この電圧の変化量が△Vｐに次の式（１）により値を求めることができる。
【数１】

【００２０】
前記式（１）において、C_LCは液晶のキャパシタンス、V_Gはゲート駆動信号の変動幅である。
【００２１】
このような△Vｐは寄生キャパシタンスC_GS2によっても発生する。即ち、G2のゲート駆動信号が上昇すると、液晶の電圧は寄生キャパシタンスC_GS2と結合(coupling)されて変えることになる。
【００２２】
ここで、奇数番目のゲートライン(gate line)に連結された画素等は図9の画素モデルにおいて、C_GS1による式（１）のように△Vｐ₁のみ発生することに対し、偶数番目のゲートライン(gate line)に連結された画素等は次式（２）のようにC_GS ₁とC_GS2による△Vｐ₂が発生する。
【数２】

【００２３】
このように奇数ラインと偶数ラインにおいて、△Vｐが互いに異なることは、図５において、G1に連結された画素等に画像信号がサンプリングされる時にはG1のゲート駆動信号のみ下降するが、G2に連結された画素等に画像信号がサンプリングされる時にはG2ゲート駆動信号の下降とG3のゲート駆動信号の上昇が同時になされるためである。つまり、偶数番目と奇数番目のゲートライン(gate line)の画素等の間の△Vｐ差が発生され、これにより画質が低下される虞がある。
【００２４】
本発明では、このような虞を解消するために図１０に示すように本発明のゲート駆動方式を一部修正する。即ち、前述のように、偶数番目と奇数番目のゲートライン(gate line)の画素等の間の△Vｐ差は画素に印加されるゲート駆動信号の差に起因するので、奇数番目と偶数番目の駆動条件を同一にする。
【００２５】
例えば、図１０のように２ラインを駆動する場合、G2、G4等、偶数番目のゲートライン(gate line)のゲート駆動信号をG1、G3等奇数番目のゲートライン(gate line)のゲート駆動信号が下降する直前に先に下降してから、G1、G3等奇数番目のゲートライン(gate line)のゲート駆動信号が下降する時、更に上昇するようにすると、偶数番目や奇数番目のゲートライン(gate line)に連結された全ての画素等が式（2）による同一な△Vｐ発生条件を有するようになることにより、偶数番目と奇数番目のゲートライン(gate line)の画素等の間の△Vｐ差を解決することができる。
【００２６】
本発明の駆動方式では、ゲートラインに印加される駆動信号が同時に上昇した後、下降する時点を互いに異にする実施に形態を説明したが、パネルの特徴により駆動信号が同時に下降した後、上昇する時点を互いに異にすることにより、複数個のゲートラインを同時に駆動しながらも互いに異なる上昇時間に画像信号を対応する上記ゲートラインのピクセルによりサンプル化して解像度を低下させなく、かつ、ラインタイムを拡張することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によると、複数個のゲートラインに同時にスキャン信号を印加し、かつ、下降する時間を異にすることにより、解像度を落とさないで、また、ラインタイムを増加させて画素電極を十分充／放電することができる効果がある。更に、奇数ラインと偶数ラインの下降条件を同一にすることにより、寄生キャパシタンスによる画質の劣化が防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般のTFT液晶表示装置の等価回路図である。
【図２】一般のゲート駆動回路を示す図面である。
【図３】一般の順次走査方式のゲート駆動信号を示す図面である。
【図４】ラインタイムを増加させるための二重走査方式の駆動信号を示す図面である。
【図５】本発明により２ラインを同時に走査するラインタイム拡張駆動方式のゲート駆動信号を示す図面である。
【図６】本発明により３ラインを同時に走査するラインタイム拡張駆動方式のゲート駆動信号を示す図面である。
【図７】本発明により４ラインを同時に走査するラインタイム拡張駆動方式のゲート駆動信号を示す図面である。
【図８】本発明により２ライン反転駆動の際、N番目とN+1番目のライン極性を示すテーブルである。
【図９】本発明を説明するために示すTFT-LCD画素の一般的な回路モデルである。
【図１０】本発明により改善された2ラインを同時に走査するラインタイム拡張駆動方式のゲート駆動信号を示す図面である。
【符号の説明】
１１０ゲートドライバ
１１１シフトレジスタ
１１２レベルシフタ
１１３出力バッファ
１２０ソースドライバ
１３０セル
１３２ TFT
１３４液晶セル

Claims

液晶表示装置のゲートラインを駆動する方法において、少なくとも2つ以上のゲートラインに同時に上昇するスキャン信号を印加し、かつ、上記スキャン信号の下降する時間を互いに異にすることにより、複数個のゲートラインを同時に駆動しながらも互いに異なる下降時間に画像信号を対応する上記ゲートラインのピクセルによりサンプル化することができることを特徴とする液晶表示装置のゲート駆動方法。
前記スキャン信号は、Nゲートラインの同時駆動の際、Nラインタイム内で同時に上昇し、かつ、下降する時間が各ゲートライン毎に異なることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置のゲート駆動方法。
前記スキャン信号は、偶数番目のゲートラインに印加されるスキャン信号が奇数番目ゲートラインに印加されるスキャン信号が下降する前に先に下降した後、奇数番目ゲートラインに印加されるスキャン信号が下降する際、更に上昇して奇数ゲートラインと偶数ゲートラインの下降条件を同一にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置のゲート駆動方法。
液晶表示装置のゲートラインを駆動する方法において、少なくとも2つ以上のゲートラインに同時に下降するスキャン信号を印加し、かつ、上記スキャン信号の上昇する時間を互いに異にすることにより、複数個のゲートラインを同時に駆動しながらも互いに異なる上昇時間に画像信号を対応する上記ゲートラインのピクセルによりサンプル化することができることを特徴とする液晶表示装置のゲート駆動方法。
複数のデータラインと複数のスキャンラインとを有するピクセル化された液晶表示装置を動作させる方法において、実質的に同時に行われる第１のレベル変化と互いに異なる時間に行われる第２のレベル変化とを有するスキャン信号を供給し、前記スキャン信号を少なくとも２つスキャンラインに印加することにより、前記スキャンラインが同時に駆動され、前記第２のレベル変化に対応する異なる時間に、前記スキャンラインに対応するピクセルによりデータライン上のデータ信号をサンプル化する液晶表示装置の動作方法。