JPH0131346B2

JPH0131346B2 -

Info

Publication number: JPH0131346B2
Application number: JP53131344A
Authority: JP
Inventors: Minoru Hosokawa; Katsuyuki Ikeda; Satoru Yazawa
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1978-10-25
Filing date: 1978-10-25
Publication date: 1989-06-26
Also published as: JPS5558674A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はマトリクス型の液晶テレビの画像表示
方式に関し、特に表示画像の分解能をテレビ映像
信号の分解能よりも低くした液晶テレビの画像表
示方式に関する。

液晶は、その電気光学効果によつて受光型の表
示体として実用化されている。ここでは液晶の材
料による表示特性の差に係らず、画像表示、特に
テレビジヨン用の映像信号を表示する場合に、一
般的な液晶の特性に合わせて信号を表示体に分配
する方式に係るものである。印加電圧に対する液
晶の表示応答特性を第１図に示す。

第１図Ａは液晶を挾む両電極間に印加される電
圧波形を表わす。

第１図Ｂは該印加電圧に応じて液晶が光学的に
変化する度合を表わしており波形Ｂの縦軸は表示
コントラストとする。図において１は液晶の立上
り応答、２は立上りの応答を示す。又、液晶の材
質によつて差はあるが、時間的に同一の電圧波
形、例えば同一周波数の交番信号或はパルス信号
に対しては、一般に印加電圧の実効値に対して液
晶の表示コントラストは比例的に変化する。

第２図は液晶表示パネルの一構成例でパネル断
面図を表わす。図中３はガラス、４はネサ膜等の
共通透明電極、５は液晶、６はガラス３と対向し
て液晶５を挾む板で、この場合液晶を駆動する為
の回路が載つている。１例として６はシリコン結
晶ウエハーから成るとする。７はアルミ等の電極
でガラス３上の透明電極４と共に液晶に電圧を印
加する。８，９，１０は表示画素毎に設けられた
トランジスタの各部に対応し、８はソース、９は
ゲート、１０はドレインである。ドレイン１０は
電極７と結合している。本発明に係る液晶表示パ
ネルは第２図の構成に限られるものではないが、
以後の説明は第２図を例にして進める。

第３図は第２図のパネルに対する液晶駆動回路
の例である。１３は映像信号入力、１１は映像信
号から分離した同期信号、１２は同期信号１１よ
り液晶表示体駆動回路１４，１５に送るタイミン
グクロツクを発生する回路である。１４は映像信
号１３を各データライン１９毎にサンプルし、各
データラインに出力するデータライン駆動回路、
１５はゲートライン１８を順次走査する為のゲー
トライン駆動回路でそれぞれ主要回路はシフトレ
ジスタで構成される。１６は液晶画素、１７は液
晶画素に直列に接続され、ゲートライン駆動回路
１５の応力に応じてON、OFF動作するトランジ
スタで、データライン駆動回路１４によつてデー
タライン１９に出力される映像信号を各画素１６
の電極に選択的に印加する。２０は液晶表示画面
部全体を表わし（破線部内）ており、画面はマト
リクス表示される事を示している。

第４図はテレビジヨン映像信号の画面構成にお
ける飛び越し走査の方法を示している。

第４図における四角形の枠は、いわゆるテレビ
表示画面全体を表わしている。枠の中で、斜めに
引かれた線がそれぞれ水平走査線を表わし、枠内
の画像は、各走査線毎に走査表示される事により
全体として一画面分の画像を表示する。走査線a₁
からa₅₂₅までは順次番号に従つて走査され、前半
の262.5本と後半の262.5本は、同一画面内に１本
置きに配置される。走査方向は、矢印の如く画面
の左から右へ行なわれる。この時、前半の252.5
本から成る画面を第１フイールド、後半の262.5
本から成る画面を第２フイールドと言い、両方併
せて525本から成る画面を１フレームと言う事に
する。テレビ映像信号にあつては、第１フイール
ド、第２フイールド共に、走査時間が16.7ｍsec、
１フレーム走査時間が約33.3ｍsecである。

第５図は、従来マトリクス型液晶表示パネルで
映像表示をさせる場合の各マトリクス画素に対応
した映像信号のサンプル点を示す一例である。第
５図は、水平方行の走査線数を３分の１に減らし
た場合の例である。

図中a₅₀からa₃₁₇までは、第４図の走査線の一
部分を示している。R₁，R₂，R₃，R₄，R₅，R₆，
R₇，R₈及びL₁，L₂，L₃，L₄は、それぞれ液晶表
示体マトリクスの縦及び横の並びの一部分を表わ
す。従つて液晶表示体内各画素は，R₁，R₂，R₃，
……とL₁，L₂，L₃，……との交差点に位置し、
映像信号は、第５図中の各交点に付けられた丸印
部分がサンプルされ、対応画素の電極に印加され
る事になる。この時、液晶表示パネルによつて一
画面を表わすに要する時間は、原映像信号と同じ
く約33.3ｍsecである。第５図中の水平走査線
a₅₀，a₃₁₃，a₃₁₄，a₅₂、等の映像信号はサンプリ
ングされず、液晶表示画面上にも一切表われな
い。マトリクス型表示パルにおいて、走査線数を
減らす方法としては、原信号に対し、２分の１、
３分の１、４分の１、５分の１等が考えられ、第
５図の如くサンプル点を設定する方法と共に、第
１フイールドのみをサンプルし、第２フイールド
の間はサンプルしない等の方法もある。然し、こ
れらの方法にあつては、先述の如く、原信号の内
で液晶表示体に全く印加表示されない走査線が生
じてしまう。更に以下の理由により、各画素の駆
動サイクル時間が長すぎ、この為に回路負担が大
きくなる。第３図中の１画素分の周辺回路を第６
図に示す。

図中、２２は回路基板６とドレイン電極１０と
の間の漏洩抵抗分、２３は液晶を挾む２電極間の
漏洩抵抗を指す。２１は液晶と並列に設けられた
キヤパシターである。２２，２３の漏洩抵抗は極
めて大きな値ではあるが、画質を向上する為に液
晶画素を小さく設定すると、画素電極間の容量は
小さくなる。例えば、10μ厚みの液晶の容量は１
cm³当たり１×10^-10F程度で、この時抵抗値はFE
型液晶で10⁹Ω、DSM型液晶で10⁵Ω程度である。
画素サイズを100μ平方にすると、容量１×
10^-14F、低抗10¹³Ω、10¹⁰Ωにそれぞれなる。液
晶画素の時定数は、従つてFE型で１×10^-1sec、
DSM型で１×10^-4sec程度になる。回路内漏洩抵
抗は、トランジスタ１７の漏洩分が主体で、外部
から光が入射すると、更に光起電効果によつて実
効的漏洩抵抗値は、更に小さくなる。この為、キ
ヤパシター２１を液晶１６と並列に設ける。映像
信号のフレーム周期は33.3ｍsecであるから、第
３図の回路で各画素に表示信号が新たに分配印加
される周期も33.3ｍsecであり、各画素印加電圧
はこの間十分保持されなければならないから、回
路を含めた画素の時定数は33.3ｍsecより十分大
きくなければならない。キヤパシター２１は、以
上の理由で液晶と並列に挿入するものである。キ
ヤパシター２１は液晶表示体自体の容量分に付加
され、表示パネルの消費電力が増大する。又、液
晶は有機化合物の混合体であり、定常的な直流電
圧駆動に対して劣化現象を示す事が知られてお
り、交流電圧駆動が望まれ、極力直流成分を少な
くする事が良いとされている。従来、液晶表示に
あつては数字等のキヤラクタ表示が主体であり、
信号レベルは１又は０の２値レベル表示だけであ
つたから、相補型の出力回路を構成し信号の極性
を一定期間毎に反転すれば、実効的に直流成分は
回路のバラツキ以外零になる。階調のある動画像
を表示する場合、画面内の特定位置の信号レベル
はフレーム単位で変化し、不特定である。従つ
て、従来回路方式等で直流成分をなくする様な事
は考えられなかつた。

又、各フイールド毎に別々の画素に信号を印加
する場合、信号周期は30Hzであるから、これを１
周期おきに交番信号にして取込めば交流表示信号
は15Hzとなり、表示上致命的なフリツカーを生ず
る問題があつた。又、ちらつき除去するには膨大
なフレームメモリを設置して倍の周波数で駆動し
なくてはならない問題があつた。

本発明は、これら従来方式における欠点を改良
するもので、キヤパシタ２１の容量を小さくし、
或は除去して、パネルの消費電力を低下させて、
本来の液晶表示体としての低電力性を活かすと共
に、映像信号の走査線数を減らした場合に生ずる
画質の低下を補償し、又、画面の応答速度を本来
の映像信号の動画の速度に近づける事によつて、
高品質なテレビジヨン映像を液晶表示パネルによ
つて再生する事を目的とするものである。

以下、本発明の方式について順次説明してい
く。

第７図は、本発明になる映像信号のサンプル点
と液晶パネルによる表示の構成の一部分を表わし
ている。a₅₀，a₅₁，a₅₂は、第１フイールドの水平
走査線、a₃₁₂，a₃₁₃，a₃₁₄は、第２フイールドの
水平走査線である。l₁，l₂，l₃は、液晶表示パネ
ルのマトリクス画素の構成の内、横方向の画素の
並びの一部を示す。同様にr₁，r₂，r₃，r₄は、液
晶表示パネル内マトリクス画素の内、縦方向の画
素の並びの一部を示す。２４，２５の四角形は、
l₁の画素列上に並んだ２個の画素を示している。
第５図に示した従来の映像信号のサンプル方式に
対して、本発明にあつては、第７図中の各走査線
上に記した丸印の点をサンプルし、表示するもの
である。即ち、テレビジヨン映像信号より該当画
素に対応した点の信号をサンプルして表示する場
合、例えば、液晶表示画面内の画素２４に対して
は、映像信号の第１フイールド内における走査線
a₅₀上の点２７の信号をサンプルし、続いて第２
フイールド内における走査線a₃₁₂上の点２６の信
号をサンプルする事により、第１フイールドでは
２７の信号を表示し、第２フイールドでは２６の
信号を表示する。その他の画素についても同様に
表示を行なう。この結果、液晶表示パネル内のラ
インl₁上の画素によつて、映像信号走査線a₅₀と
a₃₁₂上の映像が１フイールド毎に繰り返し表示さ
れる事になり、他の走査線についても、すべて半
フレーム毎に表示がなされる。従つて、液晶表示
パネル内の画素ライン数が、本来のテレビジヨン
信号走査線数の２分の１になつても、すべての走
査線上の映像は、液晶によつて表示される事が可
能となる。更に正確には、第１図に示した液晶の
応答特性に従つて、各画素に繰り返し印加される
第１フイールドの信号レベルと第２フイールドの
信号レベルの実効的な電圧波形に応じた画像が表
示される事になり、全体として第１フイールドの
画面と第２フイールドの画面を重畳し、平均化し
た画面が液晶パネル上に表示される。画質は、本
来の映像信号に近づき、従来の方式に比較して大
幅に向上する。特に、従来単に走査線を２分の１
だけ消去した場合に生ずるモザイク的トゲトゲし
さが無くなり、やわらかい画質が得られる。

又、各画素に信号を書き込む繰り返し周期は、
１フイールド単位、即ち半フレーム周期となつ
て、従来方式の２分の１になる。各画素内回路の
漏洩電流を補償して液晶に印加する信号を保持す
る為に設けたキヤパシター２１の値は、従つて従
来方式の２分の１で足りる事になり、小さな画素
サイズ内に容量の大きなキヤパシターを設ける為
の負担が半減する。この結果、液晶表示パネル内
の端子１３に映像信号を供給する為の映像増幅器
の出力容量も、パネル内画素の負荷容量が半減す
る事から、従来増幅器より小さな回路で満足で
き、増幅器消費電力を低減できる。更に、液晶パ
ネルが表示する画面は、全画面にわたつて本来の
映像信号の半フレーム単位で書き換えられるか
ら、従来１フレームの時間をかけて書き換える場
合に比較して動画面の応答性が改善され、液晶自
体の応答遅れと書き換えに要する時間の遅れとの
相乗効果に伴う動画面の応答の悪さが半減する事
になる。

特に、本発明になる表示方式は、画面の縦方向
の画素配列の数をテレビジヨン映像信号走査線数
の２分の１、又は４分の１等、偶数分の１に設定
した時効果が大きい。又、上記説明にあつては、
第３図の場合を例にしたが、別の駆動回路方式に
あつても効果は同様に期待されるものであり、本
発明の範囲を出るものではない。例えば、謂ゆる
ダイナミツク駆動方式により液晶を、Ｘ配列した
電極群を有する板と、この電極群に直角にＹ配列
した電極群を有する板との間に挾み、順次時分割
駆動する方式にあつても、同様に半フレーム毎に
各フイールド信号に対応した駆動を行なう事がで
き、同様の特徴がある。

本発明にあつては、更に従来方式に比較して、
より有効な交流駆動を行なうものである。前記し
た如く、階調のある動画像信号にあつては、信号
レベルが不定であり、従来の方式では問題であ
る。本発明では、動画の速度に注目し、最も有効
な交流駆動方式を行なうもので、直流成分を実質
的に無視し得ると見なされる。即ち、映像信号の
極性を１フイールド毎に反転させて、各画素に印
加する。第１フイールドの信号と第２フイールド
の信号とは相互に飛び越し補間し合つて、１フレ
ームの映像を形成するものであるから、第７図に
おいて、映像信号のサンプル点２６と２７とは、
同一フレーム内の互いに隣接した場所にある。そ
こで本実施例では１つの画素電極２４へ、１フイ
ールド目のサンプリング点２６と２フイールド目
のサンプリング点２７とを重ねて印加するもので
ある。同様に、全画面にわたつて、第１フイール
ドと第２フイールド上のサンプル点が隣接する如
く信号のサンプルを行ない、マトリクス液晶パネ
ル上の同一画素に印加表示する。各画素に印加さ
れる第１フイールドでの信号と第２フイールドで
の信号の較差は、静止画中の画面の分解能上最少
の関係にある。何故なら、二つのサンプル点は隣
接しているからである。又、動画中にあつても、
１フレーム毎にサンプルする場合の２分の１の時
間単位でサンプルする事により、画像の動きに伴
う第１フイールドと第２フイールドとの信号の変
位量は、第１フレームと第２フレームとの信号の
変位量の略２分の１となる。従つて本発明では、
第１フイールドの映像信号と第２フイールドの映
像信号とを、同一画素に印加してやると同時に、
第１フイールドで画素に印加する信号と第２フイ
ールドで画素に印加する信号との電位極性を、液
晶を挾んで画素電極に対向した共通側電極の電位
を中心にして対称になる如く設定してやる。実現
の方法としては、例えば、映像信号の極性が相反
する２種類の映像出力増幅器を設け、それぞれの
出力を１フイールド単位で切り換え、選択的に印
加する等が考えられる。

この様に、信号極性を反転してやれば、液晶に
印加される信号の直流成分は、長期的に見ても又
短期的（１フレーム時間）に見ても、実効的に無
視できる値となる。これにより、液晶の直流電圧
駆動に伴う劣化現象が最も有効な形で回避される
事ができる。

上述の如く本願発明は、一対の基板間に電界効果型液晶が封入され、該
基板上に複数の走査線及び信号線がマトリクス状
に配列され各交点に液晶駆動電極及び該液晶駆動
電極に接続されたスイツチング素子を有してなる
液晶表示装置において、飛越し走査される１フレ
ーム映像信号のうち、互いに隣接し、かつ連続す
る奇数フイールドの映像信号と偶数フイールドの
映像信号とを、該液晶駆動電極の一つに重ねて印
加する手段を設け、該奇数フイールドの映像信号
と該偶数フイールドの映像信号は、極性が互いに
異なる交流映像信号となし、該交流映像信号の周
期は該フレーム映像信号のフレーム周期と同一で
あるようにしたから以下の効果を得る。

(イ) 画像表示画面中の走査線の数を通常のテレビ
信号の走査線の525本より半減させたとしても、
半減数に対応して走査線を間引く必要がないか
ら、画像の駆動サイクルは通常のテレビ映像信
号のフイールド周波数30Hzと同等のサイクルを
得ることができる。従つて、従来のような走査
線の間引きにより生じた低サイクル（例えば15
Hz）によるフリツカ現象が視認されないので見
やすい画面を得ることができる。

(ロ) 又、一般のテレビ画面のような動画にあつて
は、１フレームで１画面を構成する。ここで、
従来の駆動方法で走査線を間引いた場合、２フ
レームで１画面を構成することとなり、動画の
変位量がCRTの倍となつてしまう為、画面が
ぎくしやくしてしまう。しかしながら、本願に
あつては一般のテレビの走査線速度でそのまま
表示できるから、例え表示画面の走査線の本数
を間引いたとしても一般のテレビと同等のなめ
らかな動画を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は液晶の印加電圧に対する応答特性、第
２図は液晶表示パネルの断面の一例、第３図は駆
動回路図の一例、第４図はテレビジヨン画面上の
走査線を示す図、第５図は従来液晶パネルへの映
像サンプル方式、第６図は第３図及び第４図の回
路の一部、第７図は本発明になる映像のサンプル
方式を示す図、である。３……ガラス、４……透明電極、５……液晶、
６……基板、７……画素電極、１４，１５……マ
トリクス電極駆動回路、１６……液晶画素、２
４，２５……マトリクス画素。

Claims

【特許請求の範囲】

１一対の基板間に電界効果型液晶が封入され、
該基板上に複数の走査線及び信号線がマトリクス
状に配列され各交点に液晶駆動電極及び該液晶駆
動電極に接続されたスイツチング素子を有してな
る液晶表示装置において、飛越し走査される１フ
レーム映像信号のうち、互いに隣接し、かつ連続
する奇数フイールドの映像信号と偶数フイールド
の映像信号とを、該液晶駆動電極の一つに重ねて
印加する手段を設け、該奇数フイールドの映像信
号と該偶数フイールドの映像信号は、極性が互い
に異なる交流映像信号となし、該交流映像信号の
周期は該フレーム映像信号のフレーム周期と同一
であることを特徴とする液晶表示装置。