JP2000338457A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 縞模様やチラツキのない良好な映像表示を実
現する。 【解決手段】 対向電極回路２０４は、コントローラか
らの信号を、液晶表示パネルの仕様に適合する対向電極
信号３０とすべく増幅し、また直流レベルを設定する。
対向電極回路２０４は、直流増幅回路２により構成さ
れ、直流増幅回路２は、オペアンプ４と同オペアンプが
出力する対向電極信号６を低インピーダンスで出力する
バッファ回路８により構成されている。オペアンプ４
は、第１および第２の抵抗１０、１２とともに反転増幅
回路を構成している。また、電源電圧を第３および第４
の抵抗１８、２０により分圧した電圧が非反転入力端子
２４に供給され、対向電極信号３０の直流レベルを設定
している。信号はコンデンサを介さずに増幅回路に入力
されるので、ローレベルとハイレベルの継続時間に差が
あっても波形の変化は発生せず、映像の縞模様やチラツ
キを解消できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に関
し、特に液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの液晶
表示素子に対して周期的に極性が反転する電圧が印加さ
れる液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の液晶表示装置の一例を示す
要部構成図である。図３に示した液晶表示装置１０２
は、マトリクス状に配列した多数の液晶表示素子、およ
び液晶表示素子に電圧を印加する素子電極（画素電極な
どとも呼ばれる）ならびに対向電極を含む液晶表示パネ
ル１０４（ＬＣＤ）と、上記素子電極に映像信号を供給
する信号処理回路１０６と、液晶表示パネル１０４を駆
動すべくタイミング信号を液晶表示パネル１０４に供給
するとともに対向電極に印加する対向電極信号１０８を
生成するための信号を出力するコントローラ１１０と、
コントローラ１１０からの信号を増幅し、かつ同信号の
直流レベルを設定して対向電極信号１０８を生成する対
向電極回路１１２とを含んで構成されている。

【０００３】信号処理回路１０６は、与えられた映像信
号１１４を液晶表示パネル１０４の仕様に適合する映像
信号に変換し、同時に所定電圧を基準に周期的に極性が
反転する映像信号１１６を生成して液晶表示パネル１０
４に供給する。より詳しくは、信号処理回路１０６は、
液晶表示パネル１０４に供給する映像信号１１６を、液
晶表示パネル１０４における水平走査の周期（以下、１
Ｈとも記す）ごとに極性を反転させる。また、対向電極
回路１１２は、所定電圧を基準に周期的に極性が反転す
るとともに、映像信号１１６と同じ周期で、かつ映像信
号１１６と逆極性で極性が反転する対向電極信号１０８
を生成して液晶表示パネル１０４に供給する。図３に示
したバックライト１１８は、液晶表示パネル１０４の背
面から液晶表示パネル１０４を照明するためのものであ
る。

【０００４】液晶表示パネル１０４を構成する各液晶表
示素子は、対応する素子電極と対向電極との間に印加さ
れる電圧によってその光の透過率が変化する。図４は液
晶表示素子における印加電圧と透過率との関係を示すグ
ラフである。図中、横軸が印加電圧を表し、縦軸が透過
率を表している。図に示した曲線１２０が印加電圧と透
過率との関係を示しており、所定範囲において電圧の増
大とともに透過率が低下する傾向を示している。

【０００５】したがって高い電圧が印加された液晶表示
素子では、光の透過率が小さく、逆に低い電圧が印加さ
れた液晶表示素子では透過率が大きくなる。その結果、
バックライト１１８からの光は、液晶表示素子ごとに異
なる強さで液晶表示素子を透過し、液晶表示素子ごとに
適切に印加電圧を設定することで、液晶表示パネル１０
４の画面に映像が表示されることになる。液晶表示素子
の印加電圧は映像信号１１６の電圧と対向電極信号１０
８の電圧との差によって決まり、特に映像信号１１６の
電圧を液晶表示素子ごとに設定することによって映像が
形成される。

【０００６】ところで、周知のように、この種の液晶表
示パネル１０４では直流電圧を印加することによって液
晶表示素子の液晶材料が劣化することを防ぐために、液
晶表示素子に印加する電圧の極性を周期的に反転させる
必要があり、そのために、上述のように、信号処理回路
１０６および対向電極回路１１２では、映像信号１１６
および対向電極信号１０８の極性を、液晶表示パネル１
０４における水平走査の周期ごとに反転させている。

【０００７】図５は従来の対向電極回路１１２の詳しい
構成を示す回路図である。図５に示したように、対向電
極回路１１２は、第１のトランジスタ１２２による増幅
回路１２４と、それに続くバッファ回路１２６とにより
構成されている。増幅回路１２４は第１のトランジスタ
１２２の他に、第１ないし第４の抵抗１２８、１３０、
１３２、１３４とコンデンサ１３６を含み、コンデンサ
１３６は、入力端子１３８から供給されたコントローラ
１１０からの信号の直流成分を除去すべく入力端子１３
８と第１のトランジスタ１２２のベースとの間に接続さ
れている。

【０００８】第１および第２の抵抗１２８、１３０は電
源１４０とグランド１４２との間に直列に接続され、第
１および第２の抵抗１２８、１３０の共通接続点は第１
のトランジスタ１２２のベースに接続されて、バイアス
電圧をベースに供給している。また、第３の抵抗１３２
は第１のトランジスタ１２２のコレクタと電源１４０と
の間に接続され、一方、第４の抵抗１３４は第１のトラ
ンジスタ１２２のエミッタとグランド１４２との間に接
続されている。増幅回路１２４の増幅率は、これら第３
および第４の抵抗１３２、１３４の抵抗値の比によって
決まる。

【０００９】バッファ回路１２６は、Ｎ型の第２のトラ
ンジスタ１４４と、Ｐ型の第３のトランジスタ１４６か
ら成り、第２および第３の第１のトランジスタのベース
およびエミッタはそれぞれ共通接続され、ベースは第１
のトランジスタ１２２のコレクタに接続され、一方、エ
ミッタから対向電極信号１０８が出力されて、液晶表示
パネル１０４に供給される。

【００１０】図６の（Ａ）ないし（Ｄ）はこの対向電極
回路１１２の動作を説明するためのタイミングチャート
である。コントローラ１１０は、対向電極信号１０８の
もとになる信号、すなわち対向電極回路１１２の入力信
号１４８を対向電極回路１１２に供給する。この入力信
号１４８は、図６の（Ａ）に示したように、矩形波であ
り、液晶表示パネル１０４における水平走査の周期ごと
にローレベルレベルとハイレベルが切り替わっており、
したがって、ローレベルとハイレベルとの間の電圧を基
準に極性が水平走査の周期ごとに反転している。

【００１１】このような信号が対向電極回路１１２に入
力されると、まずコンデンサ１３６によってその直流成
分が除去され、その後、第１および第２の抵抗１２８、
１３０の分圧比により決まるバイアス電圧が加えられ、
そして、第１のトランジスタ１２２により、第３および
第４の抵抗１３２、１３４の抵抗値の比により決まる増
幅率で増幅されてバッファ回路１２６に出力される。バ
ッファ回路１２６はこの信号を抵インピーダンスで出力
端子１５０通じて対向電極信号１０８として液晶表示パ
ネル１０４に供給する。対向電極信号１０８は上述のよ
うに、バイアス電圧が加えられる結果、図６の（Ｂ）に
示したように、直流レベルがシフトし、さらに増幅され
るため、振幅も大きくなる。

【００１２】ところで、たとえばＰＡＬ方式の映像信号
により表示を行う場合、ＰＡＬ方式では水平走査線数が
ＮＴＳＣ方式の場合より多いため、走査線を一定の割合
で間引く必要がある。そして、この走査線の間引きを行
うと、入力信号１４８のローレベルの期間とハイレベル
の期間とは必ずしも常に同じ長さとは限らず、間欠的に
一致しない箇所が生じる。図６の（Ｃ）は、この場合の
対向電極回路１１２の入力信号１４８を示している。図
においてａ、ｂはそれぞれ液晶表示装置における垂直走
査の１周期（１Ｖとも記す）の期間を示している。期間
ａに示した入力信号１４８は、ローレベルの状態が長い
箇所が間欠的に含まれており、そのため全体としてロー
レベルの期間の方がハイレベルの期間より長く、平均レ
ベルはローレベルとハイレベルとの中間よりやや低くな
っている。

【００１３】また、液晶表示装置では通常、液晶材料の
分子のねじれの方向が１方向に固定化されることを防止
するため、フレームごとに対向電極信号の極性を切り替
えている。すなわち、あるフレームの偶数番目の水平走
査線で対向電極信号をハイレベルにしたとすると（した
がって奇数番目の水平走査線ではローレベル）、次のフ
レームの偶数番目の水平走査線では対向電極信号をロー
レベルに設定している。したがって、図６の期間ａに続
く期間ｂでは、入力信号１４８には逆にハイレベルの状
態が長い箇所が間欠的に含まれ、全体としてハイレベル
の期間の方がローレベルの期間より長く、平均レベルは
ローレベルとハイレベルとの中間より、やや高くなる。

【００１４】図６の（Ｄ）は、このような入力信号１４
８が供給されたとき、対向電極回路１１２が出力する対
向電極信号１０８を示している。期間ａの入力信号１４
８では、上述のように平均レベルが低く、一方、期間ｂ
では入力信号１４８の平均レベルが高いので、期間ａか
ら期間ｂへ移る際に、コンデンサ１３６の両端の電圧の
直流成分は変化することになる。その結果、図６の
（Ｄ）に示したように、期間ａ、ｂの境目近傍１５２
で、対向電極信号１０８はやや右下がりの波形となる。

【００１５】逆に、期間ｂの次の期間（図示せず）で
は、入力信号１４８の平均レベルはやや低くなるので、
期間ｂと次の期間との境目近傍１５４では、対向電極信
号１０８はやや右上がりの波形となる。なお、図６の
（Ｄ）では、時間軸が図４の（Ｃ）より短縮されてい
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の液
晶表示装置１０２の対向電極回路１１２では、生成され
た対向電極信号１０８の波形が垂直走査の１周期ごとに
変化し、一様にならないという欠点があった。その結
果、画面に明暗状の横縞が現れたり、チラツキが発生す
る場合があった。また、上述のように波形が乱れた対向
電極信号１０８が印加される液晶表示素子では、映像信
号１１６および対向電極信号１０８の極性を反転させて
も、直流成分が残るため、液晶材料の劣化が進みやすい
という問題もあった。

【００１７】以下、明暗状の横縞や、チラツキが発生す
る原因について詳しく説明する。図７の（Ａ）および
（Ｂ）は、液晶表示パネル１０４の素子電極および対向
電極にそれぞれ供給される対向電極信号１０８および映
像信号１１６を示す波形図である。上述のように映像信
号１１６と対向電極信号１０８は水平走査の１周期（１
Ｈ）ごとに極性が反転し、かつ相互に逆極性であるた
め、映像信号１１６と対向電極信号１０８は図７の
（Ａ）に示したような波形となっている。そして、水平
走査の各周期において、これら２つの信号の差の電圧が
素子電極と対向電極との間に印加される。図７の（Ａ）
に示した電圧Ｖａ、Ｖｂは、水平走査のある周期１５６
と、次の周期１５８において素子電極と対向電極との間
に印加される電圧である。

【００１８】ここで、上記２つの周期１５６、１５８に
対応する隣接する２本の水平走査線が同じ輝度で表示さ
れているとすると、電圧Ｖａ、Ｖｂは互いに等しい値と
なる。しかし、垂直走査が切り換わるタイミングでは、
図６の（Ｃ）に示したように、対向電極信号１０８は右
下がりになったり、あるいは右上がりになってしまい、
その結果、対向電極信号１０８の直流レベルは本来のレ
ベルより上方または下方にシフトする。

【００１９】図７の（Ｂ）は、図６の（Ｃ）に示した境
目近傍１５４を、時間軸を拡大して示したものであり、
境目近傍１５４では対向電極信号１０８が右上がりにな
っていることから、直流レベルは上方にシフトしてい
る。図中、一点鎖線１６０は対向電極信号１０８の中心
レベルを示し、一点鎖線１６２は映像信号１１６の中心
レベルを示している。

【００２０】したがって、映像信号１１６と対向電極信
号１０８との差である上記電圧Ｖａ、Ｖｂは、この場合
にはＶａ＞Ｖｂとなり、周期１５６では素子電極と対向
電極との間には高い電圧が印加され、一方、周期１５８
では低い電圧が印加される。その結果、周期１５６に対
応する水平走査線は暗く表示され、周期１５８に対応す
る水平走査線は明るく表示されて、液晶表示パネル１０
４の画面に横縞が現れることになる。

【００２１】また、フレームごとに次のフレームとの境
目近傍で、対向電極信号１０８は上または下に交互にレ
ベルがシフトして液晶表示素子に印加される電圧がフレ
ームごとに変化するので、画面上の対応箇所では、フレ
ームごとに明るさが変化し、その結果、チラツキが発生
する。

【００２２】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、その目的は、縞模様やチラツキのない
良好な映像表示を実現する液晶表示装置を提供すること
にある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、マトリクス状に配列した多数の液晶表示素
子および前記液晶表示素子に電圧を印加する素子電極な
らびに対向電極を含む液晶表示パネルと、前記素子電極
に映像信号を供給する信号処理回路と、前記液晶表示パ
ネルを駆動すべくタイミング信号を前記液晶表示パネル
に供給するとともに対向電極信号を生成するための信号
を出力するコントローラと、前記コントローラからの信
号を増幅し、かつ同信号の直流レベルを設定して前記対
向電極信号を生成し、前記対向電極に供給する対向電極
回路とを含み、前記映像信号は所定電圧を基準に周期的
に極性が反転し、前記対向電極信号は所定電圧を基準に
周期的に極性が反転するとともに、前記映像信号と同じ
周期で、かつ前記映像信号と逆極性で極性が反転する液
晶表示装置であって、前記対向電極回路は、前記コント
ローラからの前記信号を増幅し、かつ同信号に対してバ
イアス電圧を加算する直流増幅回路により構成されてい
ることを特徴とする。

【００２４】したがって、本発明の液晶表示装置では、
対向電極信号は、コンデンサを介することなく直接増幅
されるので、コントローラから供給される信号のローレ
ベルの継続時間とハイレベルの継続時間とに差があり、
隣接する２つの垂直走査期間で、ローレベルとハイレベ
ルの継続時間が逆転しても、垂直走査期間の境目付近で
波形が変化するといったことがない。その結果、縞模様
やチラツキのない良好な映像表示を実現することができ
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て図面を参照して説明する。図２は本発明による液晶表
示装置の一例を示す要部ブロック図、図１は図２の液晶
表示装置を構成する対向電極回路を示す回路図である。
図２において図３と同一の要素には同一の符号が付され
ており、それらに関する説明はここでは省略する。

【００２６】図２に示した液晶表示装置２０２が図３の
液晶表示装置１０２と異なるのは、図３の対向電極回路
１１２を対向電極回路２０４に置き換えた点である。対
向電極回路２０４は、図１に示したように、コントロー
ラ１１０（図３）からの信号を増幅し、かつ同信号に対
してバイアス電圧を加算する直流増幅回路２により構成
されている。この直流増幅回路２は、オペアンプ４と同
オペアンプが出力する対向電極信号６を低インピーダン
スで出力するバッファ回路８により構成されている。そ
して、オペアンプ４は、第１および第２の抵抗１０、１
２とともに反転増幅回路を構成し、第１の抵抗１０の一
端はオペアンプ４の反転入力端子１４に接続され、第２
の抵抗１２は反転入力端子１４とオペアンプ４の出力端
子１６との間に接続されている。コントローラ１１０か
らの信号１４８は第１の抵抗１０の他端に入力される。

【００２７】直流増幅回路２はさらに、第３および第４
の抵抗１８、２０を含み、第３および第４の抵抗１８、
２０は電源２２とグランド１４２（基準電位点）との間
に直列に接続され、第３および第４の抵抗１８、２０の
共通接続点はオペアンプ４の非反転入力端子２４に接続
されている。

【００２８】一方、バッファ回路８は、Ｎ型およびＰ型
の第１および第２のトランジスタ２６、２８から成り、
第１および第２のトランジスタ２６、２８のベースおよ
びエミッタはそれぞれ共通接続され、ベースはオペアン
プ４の出力端子１６に接続され、エミッタは対向電極回
路２０４の出力端子１６に接続されている。この出力端
子１６より、液晶表示パネル１０４の仕様に適合する振
幅および直流レベルの対向電極信号３０が出力される。

【００２９】このように構成された対向電極回路２０
４、すなわち直流増幅回路２の動作を説明すると、コン
トローラ１１０から入力端子３２に入力された信号１４
８は、第１および第２の抵抗１０、１２の抵抗値の比に
より決まる増幅率で反転増幅され、対向電極信号６とし
てオペアンプ４より出力される。その際、対向電極信号
６は、電源２２の電圧を第３および第４の抵抗１８、２
０で分圧した電圧だけ直流レベルがシフトされる。その
後、対向電極信号６はバッファ回路８を通じ、対向電極
信号３０として出力端子１６より液晶表示パネル１０４
（図３）に供給される。

【００３０】したがって、本実施の形態例の対向電極回
路２０４では、図５に示した従来の対向電極回路１１２
と異なり、コンデンサを介することなく直接オペアンプ
による増幅回路に入力されているので、図６に示したよ
うに、コントローラ１１０から供給される信号のローレ
ベルの継続時間とハイレベルの継続時間とに差があり、
隣接する２つの垂直走査期間で、ローレベルとハイレベ
ルの継続時間が逆転しても、垂直走査期間の境目付近で
波形が変化するといったことがない。その結果、縞模様
やチラツキのない良好な映像表示を実現することができ
る。また、液晶表示素子に印加される電圧に直流成分が
残らなくなるので、液晶材料の劣化を確実に防止するこ
とができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の液晶表示装
置では、対向電極信号は、コンデンサを介することなく
直接増幅されるので、コントローラから供給される信号
のローレベルの継続時間とハイレベルの継続時間とに差
があり、隣接する２つの垂直走査期間で、ローレベルと
ハイレベルの継続時間が逆転しても、垂直走査期間の境
目付近で波形が変化するといったことがない。その結
果、縞模様やチラツキのない良好な映像表示を実現する
ことができる。また、液晶表示素子に印加される電圧に
直流成分が残らなくなるので、液晶材料の劣化を確実に
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶表示装置を構成する対向電極回路を示す回
路図である。

【図２】本発明による液晶表示装置の一例を示す要部ブ
ロック図である。

【図３】従来の液晶表示装置の一例を示す要部構成図で
ある。

【図４】液晶表示素子における印加電圧と透過率との関
係を示すグラフである。

【図５】従来の対向電極回路の詳しい構成を示す回路図
である。

【図６】（Ａ）ないし（Ｄ）は対向電極回路の動作を説
明するためのタイミングチャートである。

【図７】（Ａ）および（Ｂ）は、液晶表示パネルの素子
電極および対向電極にそれぞれ供給される対向電極信号
および映像信号を示す波形図である。

【符号の説明】

２……直流増幅回路、４……オペアンプ、６……対向電
極信号、８……バッファ回路、１０……第１の抵抗、１
２……第２の抵抗、１４……反転入力端子、１６……出
力端子、１８……第３の抵抗、２０……第４の抵抗、２
２……電源、２４……非反転入力端子、２６……第１の
トランジスタ、２８……第２のトランジスタ、３０……
対向電極信号、３２……入力端子、１０２……液晶表示
装置、１０４……液晶表示パネル（ＬＣＤ）、１０６…
…信号処理回路、１０８……対向電極信号、１１０……
コントローラ、１１２……対向電極回路、１１４……映
像信号、１１６……映像信号、１１８……バックライ
ト、１２０……曲線、１２２……第１のトランジスタ、
１２４……増幅回路、１２６……バッファ回路、１２８
……第１の抵抗、１３０……第２の抵抗、１３２……第
３の抵抗、１３４……第４の抵抗、１３６……コンデン
サ、１３８……入力端子、１４０……電源、１４２……
グランド、１４４……第２のトランジスタ、１４６……
第３のトランジスタ、１４８……入力信号、１５０……
出力端子、２０２……液晶表示装置、２０４……対向電
極回路。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリクス状に配列した多数の液晶表示
   素子および前記液晶表示素子に電圧を印加する素子電極
   ならびに対向電極を含む液晶表示パネルと、 前記素子電極に映像信号を供給する信号処理回路と、 前記液晶表示パネルを駆動すべくタイミング信号を前記
   液晶表示パネルに供給するとともに対向電極信号を生成
   するための信号を出力するコントローラと、 前記コントローラからの信号を増幅し、かつ同信号の直
   流レベルを設定して前記対向電極信号を生成し、前記対
   向電極に供給する対向電極回路とを含み、 前記映像信号は所定電圧を基準に周期的に極性が反転
   し、前記対向電極信号は所定電圧を基準に周期的に極性
   が反転するとともに、前記映像信号と同じ周期で、かつ
   前記映像信号と逆極性で極性が反転する液晶表示装置で
   あって、 前記対向電極回路は、前記コントローラからの前記信号
   を増幅し、かつ同信号に対してバイアス電圧を加算する
   直流増幅回路により構成されていることを特徴とする液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記直流増幅回路は、オペアンプと同オ
   ペアンプが出力する対向電極信号を低インピーダンスで
   出力するバッファ回路により構成されていることを特徴
   とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記オペアンプは、第１および第２の抵
   抗とともに反転増幅回路を構成し、第１の抵抗の一端は
   前記オペアンプの反転入力端子に接続され、第２の抵抗
   は前記反転入力端子と前記オペアンプの出力端子との間
   に接続され、前記コントローラからの信号は前記第１の
   抵抗の他端に入力されることを特徴とする請求項１記載
   の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記反転増幅回路は第３および第４の抵
   抗を含み、前記第３および第４の抵抗は電源と基準電位
   点との間に直列に接続され、前記第３および第４の抵抗
   の共通接続点は前記オペアンプの非反転入力端子に接続
   されていることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装
   置。
5. 【請求項５】 前記バッファ回路は、半導体の接合タイ
   プが相互に異なる第１および第２のトランジスタから成
   り、前記第１および第２のトランジスタのベースおよび
   エミッタはそれぞれ共通接続され、前記ベースは前記オ
   ペアンプの出力端子に接続され、前記エミッタから前記
   対向電極信号が出力されることを特徴とする請求項２記
   載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記映像信号および前記対向電極信号
   は、前記液晶表示パネルにおける水平走査周期ごとに極
   性が反転することを特徴とする請求項１記載の液晶表示
   装置。