JP2000105575A - 液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents
液晶表示装置の駆動方法Info
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Abstract
リツクス型液晶表示装置において、ブランキング書き込
みをすることにより残像の問題を解決する方法を提供す
る。 【解決手段】 液晶表示装置は、各画素電極と隣接ゲー
ト線とによって補助容量Csを形成するCs on G
ate型のアクテイブ・マトリツクス型液晶表示装置で
ある。1フレーム周期が終了する前の所定時間に、ゲー
ト線をライン順次に駆動し、補助容量Csを介して画素
電極の電位を制御することにより、ブランキング(B
L)書き込みを行い、強制的に表示をブランキングす
る。
Description
に関し、詳細にいえば、残像現象を低減させることがで
きる駆動方法に関する。
ようなスイッチング素子と画素電極とがマトリクス状に
配列されたアクテイブ・マトリツクス型液晶表示装置が
多用されている。しかし液晶表示装置は容量性であるた
め、ホールド型発光特性を有し、一度画素に書き込まれ
たデータは1フレーム周期後に再書き込みされるまで保
持される。そのため、CRTデイスプレイのような、1
フレーム周期内に一時的に発光するインパルス型発光の
表示装置に比べて、残像が目立ち、特に動画表示におい
て表示特性が低下するという問題がある。
て、特開昭64−82019号公報は、バツクライトを
制御することを提案している。バツクライト用の照明装
置は複数個のランプの配列からなり、これらのランプは
液晶表示のライン走査のタイミングに応じて順次に点滅
される。各ランプは、それぞれ所定数(例えば、44
本)の走査ラインのグループをカバーする。各ランプ
は、関連するグループのすべての走査ラインが駆動され
たとき点灯し、一定時間後に消灯する。しかし、この場
合、ブランキング(表示の消去)はグループ単位で行わ
れるため、走査ライン毎にブランキングを制御できない
という問題がある。
決するため、本出願人は、特願平09−248818号
において、液晶パネルを上半分と下半分に分割する方法
を提案した。液晶パネルは、ゲート線対(上半分の1つ
と下半分の1つの)を同時に駆動するように制御され
る。上半分と下半分のゲート線は、1フレーム期間のう
ちの所定の期間(例えば、1フレームの前半)に1フレ
ーム分のデータを表示するように対でライン順次に駆動
され、1フレームの残りの期間(例えば、1フレームの
後半)には、強制的にブランキング画像(黒画像)の書
き込みを行うように対でライン順次に再駆動される。こ
の方法は、同じフレーム期間内に黒を強制的に書き込む
ことによって発光時間すなわち表示時間を短縮するもの
であり、残像の問題を良好に解決することができる。し
かし、液晶パネルを2分割する必要があり、また、各パ
ネル半部を同時に駆動するための特別のゲート線駆動回
路および各パネル半部を独立的に駆動するための2つの
データ線駆動回路が必要であり、パネル構造および駆動
回路が複雑化するという問題がある。また、1フレーム
周期を2分割し、第1の期間を表示に、第2の期間をブ
ランキングに割り当てるため、表示時間を変えずにブラ
ンキング時間を変えることができない。したがって、画
像表示に影響を与えずに、ブランキング時間を任意に設
定することができないという問題がある。
目的は、特別のパネル構造および駆動回路を必要とする
ことなく、走査ライン単位でブランキングを制御して残
像の問題を好適に解決することができる液晶表示装置の
駆動方法を提供することである。
け取るゲート線とデータ信号を受け取るデータ線との交
差位置に薄膜トランジスタおよび画素電極を有し、各画
素電極と隣接ゲート線とによって補助容量を形成する形
式のアクテイブ・マトリツクス型液晶表示装置のための
駆動方法である。本発明の駆動方法は、1フレームの画
像を表示するため、前記走査信号および前記データ信号
に応答して前記画素電極にライン順次にデータを書き込
むステップと、1フレーム周期が終了する前の所定時間
に、前記ゲート線をライン順次に駆動し、前記補助容量
を介して前記画素電極の電位を制御することにより強制
的に表示をブランキングするステップとを含む。好まし
くは、ブランキングは黒レベルの書き込みによって行わ
れ、補助容量は、関連する画素電極と前段のゲート線と
によって形成される。
な実施例について説明する。本発明のアクテイブ・マト
リクス型液晶表示装置は、アレイ基板上の画素電極と隣
接ゲート線とによって補助容量を形成する形式の液晶パ
ネルを使用する。この形式の補助容量は、従来公知のよ
うに、画素電極の端部領域と隣接ゲート線とが位置的に
重なるようにアレイ基板を構成することによって形成さ
れ、通常、「Cs on Gate型」の補助容量と呼
ばれている。本発明の実施例では、補助容量が画素電極
と前段のゲート線とによって形成されるものとして説明
する。
ネルの一部分の電気的等価回路である。液晶パネルは、
アレイ基板上に形成された複数のデータ線D(m-1)、D
(m)、D(m+1)と、ゲート線G(n-1)、G(n)、G(n+1)、
G(n+2)とを有する。実際にはもっと多数のデータ線お
よびゲート線が設けられることはいうまでもない。デー
タ線とゲート線の交差位置には、行列に配列された液晶
セル10がある。各液晶セルは薄膜トランジスタ(TF
T)12を含む。各列のTFT12のドレイン電極は関
連するデータ線Dに接続され、各行のTFT12のゲー
ト電極は関連するゲート線Gに接続されている。データ
線Dは画像データ信号を同時に受取り、ゲート線Gはラ
イン順次に液晶セル・ライン(行)を駆動するための走
査信号を受け取る。
される画素電極に接続されている。各液晶セル10の画
素電極は、前段のゲート線と共に補助容量Csを形成し
ている。容量Clcは、各画素電極14と、対向基板(す
なわち、カラー・フィルタ(CF)基板)上の共通電極
(対向電極)18との間の液晶により与えられる液晶容
量である。TFT12のゲートとソース間には寄生容量
Cgsが存在する。
に適した動作波形を例示している。図2のうち、
「(A)データ書き込み」と示された左側の部分は、従
来公知の書き込み動作を示しており、「(B)BL書き
込み」と示された右側の部分は、残像を減少させるため
に本発明によって用いられるブランキング書き込み動作
を示している。まず、左側の従来公知の書き込み動作に
ついて説明する。
動作を例示している。波形(a)は、データ線Dに供給
される白(全白)書き込みデータ「Vdata(白)」を示
し、波形(b)は、データ線Dに供給される黒(全黒)
書き込みデータ「Vdata(黒)」を示し、波形(c)は
共通電極の電圧Vcomを示し、波形(d)は前段のゲー
ト線電圧Vg(n-1)を示し、波形(e)は現在走査されて
いるゲート線の電圧Vgを示している。波形(f)は、
ゲ-ト線G(n)に沿った液晶セルに白が書き込まれたとき
に、これらのセルの液晶の両端にかかる電圧を示し、波
形(g)はゲート線G(n+1)に沿った液晶セルに白が書
き込まれたときに、これらのセルの両端に現れる電圧を
示している。波形(h)は、ゲ-ト線G(n)に沿った液晶
セルに黒が書き込まれたときに、これらのセルの液晶の
両端にかかる電圧を示し、波形(i)はゲート線G(n+
1)に沿った液晶セルに黒が書き込まれたときに、これら
のセルの両端に現れる電圧を示している。
動が用いられており、ライン(行)反転駆動、共通電極
反転駆動、ゲート電極反転駆動、およびフレーム反転駆
動が用いられている。すなわち、データ信号Vdataは、
液晶の誘電率異方性により誘起される直流(DC)成分
を低減させるために、水平走査期間(1H)毎に反転さ
れている。したがって、隣接するラインの液晶セルは互
いに反対極性に駆動される。また、データ書き込みに必
要な電圧をデータ線駆動回路と共通電極とで分担するこ
とによってデータ線駆動回路に要求される駆動能力およ
び耐圧を減少させるために、共通電極の電圧Vcomもデ
ータ信号と同期して駆動される。電圧Vcomも、水平走
査周期毎に極性を反転して駆動される。液晶には、TF
Tがオンになったとき、Vdata−Vcomの電圧が印加さ
れる 。さらに、ゲート線Gは補助容量Csを介して画
素電極と結合されているから、ゲート線電圧Vgは画素
電極14の電圧に影響を与える。したがって、書き込み
時に液晶の両端にVdata−Vcomの電圧が正確に印加さ
れるようにするためには、ゲート線電圧が画素電極の電
圧に影響を与えないようにする必要がある。そのため、
ゲート線の電圧は通常、共通電極電圧Vcomと同極性で
且つ同振幅で水平走査周期毎に反転駆動される。書き込
みが行われないラインのゲート線および共通電極の電圧
はVg1とVg2との間で変化する。また、これらの駆動信
号は、DC成分を低減させるため、フレーム毎に反転さ
れる。このような反転駆動方式は、例えば、特開平06
−59245号公報に開示されるように公知であり、そ
れ自体、本発明を構成するものではない。
に示された水平線は、それぞれの交流駆動波形のセンタ
ー電圧であり、波形(f)〜(i)の水平線は0Vレベ
ルを示している。
は、書き込み時にTFT12をオンにするゲート駆動パ
ルスである。ゲート・パルスがTFT12に印加され、
TFTがオンになったとき、画素電極14はVdataに充
電される。ゲート・パルスがオフになったとき、画素電
極14の電位は寄生容量Cgsを介してゲート線に突き抜
け、画素電極電位が降下する。このような画素電極電位
の降下分は「突き抜け電圧」と呼ばれる。この電位低下
を補償するため、書き込み時に前段のゲート線が同時に
所定のレベルに駆動される。現在駆動されているゲート
線がVg(n)であるとしたときは、ゲート・パルス22と
同時に、前段のゲート線G(n-1)が補償電圧Vc1で駆動
される。補償電圧Vc1は補助容量Csを介して画素電極
14に結合され、突き抜け電圧を補償する。次にゲート
線Vg(n+1)が駆動されるときは、ゲート線Vg(n)が前段
のゲート線として補償電圧Vc2で同時に駆動され、補助
容量Csを介して次段の画素電極電位を補償する。隣接
ラインは互いに反転駆動されるから、隣接ゲート線に印
加される補償電圧Vc1、Vc2は、互いに逆極性を有す
る。このような突き抜け電圧あるいは実効値の補償は、
例えば、特開昭64−26822号公報および特開平0
9−179097号公報に示されるように公知であり、
それ自体、本発明を構成するものではない。
る駆動方法について説明する。本発明は、従来「突き抜
け電圧」の補償のために利用されていた隣接ゲート線の
電圧制御を残像の防止のために有効に利用できることを
見出したものである。残像は、1フレーム期間に対して
画像の表示時間が長いことによって生じるから、1フレ
ーム期間における画像表示時間を短縮するように、ブラ
ンキング画像を書き込み、表示を強制的に消去すること
によって残像効果を低減させることができる。ブランキ
ング画像とは、同一階調からなる非有意画像であり、黒
画像であるのが好ましい。本発明は、隣接ゲート線(こ
の例では、前段のゲート線)の電圧制御によって、デー
タ表示と並行してブランキング書き込みを行う。
ングと、本発明によるブランキングのための黒レベル書
き込みタイミングを示している。ここでは、ノンインタ
ーレースのライン順次走査が用いられるものとしてい
る。Dataは画像データの書き込みを表し、BLはブ
ランキングのための黒レベル書込みを表している。画像
データDataは1度に1水平走査線(1H)ずつライ
ン順次に書き込まれ、フレーム開始時点から1フレーム
周期よりも短い所定の時間Tが経過したとき、1度に1
水平走査線ずつライン順次に強制的に黒書き込みが行わ
れる。画像データ書き込みとブランキング書き込みは、
時間間隔Tをもって液晶パネル上で同時に進行する。
は、図3のブランキング書き込みBLで行われる動作を
例示したタイミング図である。フレーム開始時点から時
間Tが経過したとき、ブランクにされるべき最初のゲー
ト線が選択され、このゲート線に沿ったすべての液晶セ
ルの画素電極電位を黒レベルにするように前段のゲート
線の電圧が制御される。いま、選択されたゲート線がG
(n)であるとすると、ゲート線G(n)はゲート・パルス2
4で駆動され、同時に前段のゲート線G(n-1)がブラン
キング電圧VBL1で駆動される。図3に関して述べたよ
うに、データ書き込みとブランキング書き込みは液晶パ
ネル上で同時に進行するから、ゲート線G(n)に沿った
液晶セルもデータ線に画像データを受け取る。したがっ
て、ゲート線G(n)に沿った液晶セルには、そのときデ
ータ線上にある画像データが書き込まれるが、その際
に、前段のゲート線のブランキング電圧によってすべて
の画素電極電位が修正され、黒レベルに設定される。次
の水平走査期間にゲート線G(n+1)が選択されたとき
は、ゲート線G(n)が前段のゲート線としてブランキン
グ電圧VBL2で駆動される。これにより、ゲート線G(n+
1)に沿ったすべての液晶セルの画素電極が黒レベルに書
き込まれる。ブランキング書き込みは、その後、同様に
ライン順次に行われる。
ンキング書き込みについて具体的に説明する。ブランキ
ング書き込みは、データ書込みと同時に、前段のゲート
線にブランキング電圧を印加することによって行われ
る。したがって、ブランキング書き込みは、データ線の
電圧に関係なく黒を書き込むことができなければならな
い。いま、選択されたゲート線に沿った液晶セルへのデ
ータ書き込みと同時に、前段のゲート線にブランキング
電圧を印加した場合、書き込み時および書き込み後(保
持状態)の画素電極電荷Qは、それぞれ、式(1)およ
び(2)で表される。 (1)Q=Cgs(V-Vgh)+Cs(V-Vcs))+Clc(V-Vco
m) (2)Q=Cgs(V'-Vgl)+Cs(V'-Vgl)+Clc(V'-V
com) ここで、 V :書き込み時に画素電極に現れる電圧(Vdataに
相当する) V' :書き込み後に画素電極に保持される電圧 Vgh :選択されたゲート線に印加されるゲート駆動パ
ルスの高レベル Vcs :前段のゲート線に印加される電圧 Vcom:共通電極(対抗電極)の電圧 Vgl :ゲート駆動パルスの低レベル(Vg1とVg2の中
間レベルに相当) Cgs :ゲート−ソース寄生容量 Cs :補助容量 Clc :液晶容量
る。 (3)(Cgs+Cs+Clc)(V-V')=Cgs(Vgh-Vgl)+C
s(Vcs-Vgl) (4)(V-V')=[CgsVgh-(Cgs+Cs)Vgl+CsVcs]
/(Cgs+Cs+Clc) したがって、 (5)d(V-V')/dVcs=Cs/(Cgs+Cs+Clc)
制御することにより、保持状態の画素電極電圧を制御す
ることができる。式(5)からわかるように、補助容量
Csが大きいほど、画素電圧の変化幅を大きくすること
ができるが、通常のCs on Gate型液晶表示パ
ネルで用いられている補助容量で十分である。
線の電圧の一例を求めてみる。液晶表示装置の容量値C
gs、Cs、Clcの一例を示せば、Cgs=0.01pF、
Cs0.165pF、Clc(max)=0.416pF、Cl
c(min)=0.169pFである。なお、Clc(max)は黒
書込みの場合であり、Clc(min)は白書き込みの場合で
ある。式(5)から、 (6)d(V-V')/dVcs=0.279[Clc(max)の場
合] (7)d(V-V')/dVcs=0.479[Clc(min)の場
合]
ータ線電圧に相当する)をVdata(白)、白書き込み後に
画素電極に保持される電圧をV'(白)、白書き込み時の
前段のゲート線の電圧をVcs(白)、ブランキング(黒)書
き込み後に画素電極に保持される電圧をV'(黒)、ブラ
ンキング書込み時の前段のゲート線の電圧をVcs(黒)と
すると、式(4)から次の関係が得られる。
(Cgs+Cs)Vgl+CsVcs(白)]/(Cgs+Cs+Clc) (9)[(Vdata(白)-V'(黒))=[CgsVgh-(Cgs+Cs)
Vgl+CsVcs(黒)]/(Cgs+Cs+Clc)
[Vcs(白)-Vcs(黒)]
である。[-Cs/(Cgs+Cs+Clc)]は、式(5)および
(7)から、白書込み時(Clcが最小の時)0.479
である。したがって、 (11)[Vcs(白)-Vcs(黒)] =[V'(白)-V'(黒)]/[-Cs/(Cgs+Cs+Clc)] =4.7/(−0.479)=−9.8(V)
るときブランキング書き込みをするためには、白書き込
み時よりも少なくとも−9.8(V)だけ前段のゲート
線電圧Vcsを変化させる必要があることを示している。
実際には液晶は交流駆動され、隣接セル・ラインでは駆
動電圧が逆極性になるから、Vcs(黒)はそのセンター電
圧に関して±9.8Vの範囲で変化する必要がある。
にしてはいけないから、VcsはTFTをオンにしない最
大電圧以下にしなければならない。一例では、この最大
電圧は−7.5Vである。この場合、Vcsのセンター電
圧は−17.3V、振幅は±9.8Vとなる。したがっ
て、例えば、次のように電圧を設定することができる。
ゲート駆動パルスの高レベルVgh=19V(従来と同
じ) ブランキング電圧Vcsの高レベルVBL2=−7.5V ブランキング電圧Vcsの低レベルVBL1=−27.1V Vcsのセンター電圧=−17.3V
Vg1レベルとVg2レベルとの間のセンター・レベルに相
当し、Vcsのセンター電圧とほぼ等しい。実際には、V
glは、図2に関して上述したように、Vg1レベルとVg2
レベルとの間で交流駆動される。Vglの変化幅は±2.
35Vであり、これは白の画素電圧と黒の画素電圧との
差である4.7Vの1/2に相当する。また、Vcsのセ
ンター電圧は、上述の突き抜け電圧補償により、名目値
からわずかに変動し、そのため、一般に、ゲート電圧の
センター・レベルVglとは完全には一致しない。
「突き抜け電圧」の補償のために用いられていたゲート
線電圧の最低レベル−11.5Vよりも2倍程度大きい
が、通常のCMOS回路で十分実施可能である。
間Tは、輝度と残像を最適化するように選択する必要が
ある。実験によると、画像表示時間すなわち点灯時間は
1フレーム周期の20%〜75%を占めるのが好まし
く、特に好ましいのは、30%〜60%である。したが
って時間Tは、1フレーム周期の25%−80%である
のが好ましく、特に40%−70%であるのが好まし
い。時間Tは、カウンタ40のプリセット値を選択する
ことにより、簡単に設定することができる。
示をブランキングするためには、液晶は高速応答特性を
有するものであるのが好ましい。1フレーム周期は通常
17msであるから、例えば、その50%の時間は8.
5msである。したがって、本発明が有効であるために
は、応答時間が長くても8ms以下、好ましくは、3m
s以下であるのが好ましい。このような高速応答液晶と
しては、ベンド配向セル(πセル)が知られており、特
に好ましいが、強誘電液晶のような他の高速応答セルも
使用可能である。
黒レベルと一致する必要はない。ブランキングの目的を
達成するためには、ブランキング信号は一定電位を有
し、非画像状態を与えることができればよい。また、本
発明の実施例では、補助容量が画素電極と前段のゲート
線とによって形成されるものとして説明したが、本発明
は、補助容量が画素電極と後段のゲート線とによって形
成する形式の液晶パネルに適用することも可能である。
また、本発明はノーマリー・ブッラク・モードの液晶表
示装置において残像を低減させるために適用することも
できる。
く、走査ライン単位でブランキングを制御して残像の問
題を好適に解決することができる。また、画像表示に影
響を与えることなく、ブランキング時間を任意に設定
し、最適化することができる。
価回路図である。
ブランキング書き込み動作を示す波形図である。
ンキング書き込み動作のタイミングを示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】走査信号を受け取るゲート線とデータ信号
を受け取るデータ線との交差位置に薄膜トランジスタお
よび画素電極を有し、各画素電極と隣接ゲート線とによ
って補助容量を形成する形式のアクテイブ・マトリツク
ス型液晶表示装置のための駆動方法において、 1フレームの画像を表示するため、前記走査信号および
前記データ信号に応答して前記画素電極にライン順次に
データを書き込むステップと、 1フレーム周期が終了する前の所定時間に、前記ゲート
線をライン順次に駆動し、前記補助容量を介して前記画
素電極の電位を制御することにより強制的に表示をブラ
ンキングするステップとを含むことを特徴とする液晶表
示装置の駆動方法。 - 【請求項2】前記ブランキングが黒レベルの書き込みに
よって行われることを特徴とする請求項1に記載の駆動
方法。 - 【請求項3】1フレームの開始時間から前記所定時間ま
での長さが1フレーム周期の25%−80%であること
を特徴とする請求項1または2に記載の駆動方法。 - 【請求項4】1フレームの開始時間から前記所定時間ま
での長さが1フレーム周期の40%−70%であること
を特徴とする請求項1または2に記載の駆動方法。 - 【請求項5】各前記補助容量が、関連する画素電極と前
段のゲート線とによって形成されることを特徴とする請
求項1、2、3または4に記載の液晶表示装置の駆動方
法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27079398A JP3333138B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 液晶表示装置の駆動方法 |
US09/388,648 US6753835B1 (en) | 1998-09-25 | 1999-09-02 | Method for driving a liquid crystal display |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP27079398A JP3333138B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 液晶表示装置の駆動方法 |
Publications (2)
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JP2000105575A true JP2000105575A (ja) | 2000-04-11 |
JP3333138B2 JP3333138B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=17491092
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP27079398A Expired - Lifetime JP3333138B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 液晶表示装置の駆動方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
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