JPH0222393B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液晶を用いた画像表示装置の構造及び
駆動方法に関するものである。

従来の画像表示装置を第１図に示す。第１図は
アナログ信号を含む画像を表示するものであり、
液晶とMOS型FETアレイを組み合わせて構成さ
れている。第１図に於て、単位画素を構成するの
はMOS型FET１、信号蓄積用コンデンサ２、液
晶セル３である。この基本的な動作を説明する。
まずMOS型FETをＰチヤンネルとし、ゲートラ
インx_iにゲート信号としての負のパルス電圧が印
加されると、FET１はオン状態となり、信号ラ
インy_jに印加されたアナログのビデオ信号はFET
１を通してコンデンサ２に充電される。負のパル
ス電圧が消滅すればFET１はオフ状態となるが、
通常FETのリーク電流及び液晶セル３を流れる
電流は非常に小さいので、コンデンサに充電され
たビデオ信号に比例した電圧は、かなりの時間保
持され液晶セルに印加されつづける。そして、ゲ
ート信号をx_iからx_i+1，x_i+2……と線順次に走査
し、その位置に対応したビデオ信号をy_j，y_j+1，
y_j+2……より印加することにより全体の画像が表
示される。第２図にFETを含めた一画素の断面
図を示す。ＰチヤンネルFETの場合、４はｎ型s_i
基板、５，６はそれぞれP⁺拡散領域でソース、
ドレインであり、ソース５は第１図のy_j方向に接
続されている。７はゲート酸化膜、８はゲート電
極で、x_i方向に接続されている。９は液晶セルの
画素電極として一方の電極を形成し、かつ薄い酸
化膜１１により基板４との間にコンデンサを形成
している。１２は液晶、１３は対向電極で透明電
極となつており、画面全体共通電極となつてい
る。１４は表面のガラス基板を示し、１０は絶縁
膜を示す。このような構成では液晶に印加される
電圧の極性は一方向であり直流駆動となる。従つ
て、液晶の寿命が短いなど信頼性の点で大きな欠
点があつた。そこでこのような欠点を解消するた
め、第３図に示すように共通電極を行方向に分割
して、ゲート信号ラインx_i，x_i+1，x_i+2……と、
共通電極ラインz_i，z_i+1，z_i+2……を同期して線順
次走査し、ビデオ信号と共通電極電位を同時に反
転させて交流駆動するという提案がされている。
（特開昭55−120095）。しかし、このような方法で
は、例えば240×240画素の表示を行なう場合、共
通電極を240分割して回路を接続する必要があり、
実装が非常にむずかしいという欠点があつた。

そこで、本発明は交流駆動が可能で、しかも実
装が容易な画像表示装置を供することを目的とす
るものである。

以下図面に従い本発明の説明をしていく。

第４図に本発明の表示装置の構成例を示す。
MOS型FET１、信号蓄積用コンデンサ２、液晶
セル３は従来と同様であるが、共通電極ラインが
複数行共通になつており、第４図ではゲート信号
ライン１本に対して、一本の共通電極が設けられ
た例を示してある。したがつて第４図の例ではゲ
ートラインの本数すなわち、画素の行方向の本数
の１／ｉの共通電極ラインがある。

第５図は周辺駆動回路を含めた本発明の一実施
例を示すブロツク図である。

１５は垂直同期信号入力端子、１６は分周回
路、１７はＴ−タイプフリツプフロツプ（以下Ｔ
−FFと略す）、１８は映像信号入力端子、１９は
映像信号反転回路、２０は映像信号をサンプルし
て各信号ラインに送り出すサンプルホールド回
路、２１はクロツク信号入力端子、２２は行方向
（ｘ方向）シフトレジスタ用クロツク入力端子で
あり、実際には水平同期信号が入力される。２３
はｘ方向シフトレジスタ、２４は水平同期信号入
力端子、２５は共通電極シフトレジスタ用クロツ
ク発生回路、２６は共通電極用シフトレジスタで
ある。分周回路１６の出力はＴ−FF１７、共通
電極シフトレジスタ用クロツク発生回路２５、共
通電極用シフトレジスタ２６に入力され、Ｔ−
FF１７の出力は映像信号反転回路１９に入力さ
れ、映像信号反転回路１９の出力はサンプルホー
ルド回路２０に入力される。サンプルホールド回
路２０にはｊ本の信号ラインy₁〜y_jが接続されて
いる。ｘ方向シフトレジスタ２３には、この例で
は4_i本のゲート信号ラインx₁〜x_4iが接続されてい
る。共通電極シフトレジスタ用クロツク発生回路
２５には分周回路１６の出力と水平同期信号が入
力され、共通電極シフトレジスタ用クロツク発生
回路２５の出力は共通電極用シフトレジスタ２６
に入力され、その出力は分割された共通電極z₁〜
z₄に接続される。なお第５図の例では共通電極の
分割数を４としてあるが、分割数は２以上であれ
ばいくらでも良い。

第６図は第５図の回路のタイムチヤートであ
り、第５、第６図に従い動作の説明をする。ａは
垂直同期信号であり、その周期（以下τvと略す）
は約16.7ｍsecである。ｂは分周回路１６の出力
であり、第６図の例では１／４分周回路である。
したがつて垂直同期信号ａのパルス４個に１個の
割で分周出力ｂのパルスが出力される。ただし、
この分周回数は第５図の共通電極の分割数とは全
く無関係に選ぶことができる。たとえば第５図の
例では共通電極の分割数は４であるが、分周回数
は２，３，４……のいくつでも良い。ただ共通電
極の分割数（以下Ｎと略す）と垂直同期信号の分
周回数（以下Ｋと略す）は画面の鮮明さによつて
のみ決定される。これについては後に説明する。
分周出力ｂをＴ−FF１７のＴ端子に入力するこ
とによりその出力はｃのように１と０が反転す
る。ｄは映像信号は極性が反転していないが、映
像信号反転回路１９を通るとｅのように周期的に
映像信号が反転する。その制御はＴ−FF出力ｃ
によつて行なわれる。すなわち第６図中Ｔ−FF
出力ｃのt_Hの期間は映像信号ｄの極性が反転しな
い期間であり、t_Sの期間は極性が反転する期間で
ある。この周期的に反転する映像信号ｅがサンプ
ルホールド回路２０に入力され、クロツク入力端
子２１の端子から入力されるクロツク信号により
サンプルされ、サンプルされた信号は信号ライン
y₁〜y_jに送られる。ｆはｘ方向シフトレジスタの
動作開始を与えるパルスであり、周期は垂直同期
信号と同一である。ｇはｘ方向シフトレジスタ用
のクロツク信号であり、通常は水平同期信号を使
用する。したがつてその周期は約63.5μsecであ
る。クロツク信号ｇによりｘ方向シフトレジスタ
出力はx₁，x₂，……と順次パルスを出力する。第
６図中x₁，x₂，……の負のパルスが出ている間だ
け、そのｘラインは選択される。ｈは共通電極シ
フトレジスタ用クロツク発生回路２５によつて作
られるパルスであり、分周出力ｂとクロツク信号
ｇから作られる。第６図の実施例では共通電極は
４分割され、さらに分周出力ｂは垂直同期信号を
４回分周して得られるので、分周出力ｂのパルス
が入力された後の最初の１フイールドの間にクロ
ツクｈは４個のパルスを出力し、以後の３フイー
ルドの間はパルスを出力しない。したがつて期間
t_H（あるいはt_S）の間に計４個のパルスを出力す
る。分周回数が異なり、共通電極の分割回数が同
じ場合についてはクロツクｈの波形が異なる。こ
の例を第７図に示す。第７図は分周回数が２であ
り、共通電極の分割数が４の場合である。共通電
極の分割数４は変わらないが、分周回数が２であ
るので２フイールド毎にクロツクｈには４つのパ
ルスが出力される。さて話を第６図に戻すと、ク
ロツクｈが共通電極シフトレジスタ２６のクロツ
クとなるので、クロツクｈにパルスが出力される
度に共通電極z₁〜z₄は極性を反転する。

ここで映像信号の極性の反転と同期して共通電
極の極性を反転させる理由を第８図に従い説明す
る。第８図ａは既に提案されている交流駆動の一
方式である。すなわち共通電極を一定値v_Cレベ
ル）とし、映像信号をv_Cレベルの両側でプラスと
マイナスに極性反転する方法である。しかしなが
ら、この方法ではビデオ信号のダイナミツクレン
ジを電源電圧の半分以下しか取れず、充分なコン
トラストを得るためには電源電圧をかなり高く取
る必要があり消費電力の点で無駄である。そこで
第８図ｂのように映像信号の極性を反転し、反転
した映像信号を同一のダイナミツクレンジを使用
し、同時に共通電極もv_CHとv_CLで反転させる方法
が考えられる。これが映像信号の反転と同時に共
通電極を切り換える理由である。

次に共通電極の分割数（Ｎ）と垂直同期信号の
分周回数（Ｋ）との開係について述べ、最低限必
要な分割数について述べる。分割数を決定するの
は画質であり、画質の評価値として次のような値
を考えることができる。

α＝τ_P−τ_N／τ_P＋τ_N ここでτ_Pは画像がポジ表示されている時間、τ_N
は画像がネガ表示されている時間すなわち白黒が
反転して見える時間である。本発明によればゲー
トラインx_i複数本に対して、共通電極が１本対応
するわけであるが、この方式によれば共通電極の
反転タイミングと、複数本のゲートラインのうち
何本目のゲートラインがONになるかのタイミン
グによつて、各ゲートラインのポジ表示とネガ表
示の時間の割合が異なつてくる。たとえば第１行
目のゲートラインがONするタイミングに合わせ
て共通電極を反転させれば、ｉ本のゲートライン
が共通の場合、第ｉ番目のゲートラインが最もネ
ガ表示の割合が大きくなる。

本発明の如く共通電極を対向する第一電極複数
分まとめて、共通電極の本数を減らる方式では一
定期間ネガ表示されるのはさけられないが、ポジ
表示期間が充分長ければ画質上は全く問題ない。
α値は、その画質を定量的に評価する値である
が、α＝−１はτ_P＝０、すなわち常にネガ表示、
α＝０はτ_P＝τNであり、画面は灰色になり、α
＝１はτ_N＝０で画面が常に正常表示されているこ
とを示す。したがつてαは１に近いほど画質は良
好であると言えるが、１である必要はなく、我々
はおおむねα0.9であれば画質としては充分で
あることを確認している。第９図は分周回数Ｋを
パルスメータとして共通電極分割数Ｎとαの関係
を示している。垂直同期信号の周期は16.7ｍsec
（60Hz）であるから、Ｋ＝１とは第６図中分周出
力ｂの周期が33.4ｍsec（30Hz）であり、Ｋ＝2τと
は分周出力ｂの周期が66.8ｍsec（15Hz）であるこ
ことを意味する。すなわちＫが大きい程映像信号
の反転周期が長くなることを意味する。第９図よ
りわかるようにα0.9であるためにはＮ＝３の
場合Ｋ＝４，Ｎ＝４の場合Ｋ＝３，……であり共
通電極の分割数が少ない程、映像信号の反転周期
が長くても良い（すなわちＫの値が大きい）こと
を表わしている。これを別の表わし方で示すと第
１０図のようになる。第１０図はα0.9以上と
なるＮとＫの関係を示した図であり、図中ハツチ
ングをほどこした部分がα0.9であり、充分な
画質が得られる部分である。たとえば実用的な共
通電極の分割数の一例であるＮ＝４についてはＫ
３つまり垂直同期信号を１／３に分周した反転
周期ならば良いことを示す。共通電極の分割数Ｎ
は実装に大きな影響を与える。共通電極を各ライ
ンごとに分割すると画像数にもよるがＮ＝200ぐ
らいは必要であり、実装は非常に困難である。し
かし本発明のように映像信号の反転を各フイール
ド毎ではなく、数フイールドに１回の割で反転さ
せることにより、Ｎ＝２〜10程度でも充分な画質
が得られる。Ｎ＝２〜10ならば実装上何ら問題は
ない。

第９図、第１０図の計算値は一例であり、共通
電極の反転のタイミングを変えることにより若干
αの値は異なる。すなわち反転タイミングを、対
向するｉ行の第一電極の中心あたりにすれば、同
一のＮ，Ｋ値でのα値はさらに大きくなり、画質
は向上する。

以上述べたように本発明は共通電極をいくつか
に分割し、また垂直同期信号を分周して、その分
周出力に従つて映像信号の切り換えおよび共通電
極の線順次反転を行なうことにより、共通電極の
分割数を極めて少なくしても充分な画質が得ら
れ、実装が非常に容易になるという大きな効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の画像表示装置を示す回路図、第
２図は表示画素の断面図、第３図は共通電極を分
割した従来の画像表示装置の回路図、第４図は本
発明になる画像表示装置の回路図、第５図は周辺
の駆動回路を含めた本発明のブロツク図、第６図
は本発明の一実施例のタイムチヤート、第７図は
本発明の他の実施例のタイムチヤート、第８図ａ
は従来の交流駆動の波形図、第８図ｂは本発明の
交流駆動の波形図、第９図は垂直同期信号の分周
回数Ｋ（すなわち映像信号の反転周期）をパラメ
ータとした共通電極とαの関係を示すグラフ、第
１０図は良好な画質が得られるＮおよびＫの値の
範囲を示す説明図である。 ３……表示画素、４……ｎ型s_i基板、５，６…
…P⁺拡散領域、７……ゲート酸化膜、８……ゲ
ート電極、９……液晶セルの一方の画素電極、１
０……絶縁膜、１１……薄い酸化膜、１２……液
晶、１３……共通電極、１４……ガラス基板、１
５……垂直同期信号入力端子、１６……分周回
路、１７……Ｔタイプフリツプフロツプ、１８…
…映像信号入力端子、１９……映像信号反転回
路、２０……サンプルホールド回路、２１……ク
ロツク入力端子、２２……クロツク入力端子、２
３……シフトレジスタ、２４……水平同期信号入
力端子、２５……共通電極用クロツク発生回路、
２６……共通電極用シフトレジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基板上に行列状に電界効果トランジスタが形
   成され、前記電界効果トランジスタの一方の端子
   を第一電極とし、前記第一電極上に液晶を介して
   設置された透光性基板上の透明電極を第二電極と
   した画像表示装置に於て、前記第二電極は複数行
   の前記第一電極と対向する幅で走査線方向に分割
   されており、前記第一電極に印加されるビデオ信
   号の極性を反転させる手段と、前記第二電極の電
   圧の極性を線順次に反転させる手段と、ビデオ信
   号の垂直同期信号を分周する回路とを具備し、前
   記垂直同期信号分周回路の出力によつて定まる周
   期でビデオ信号の極性を反転させ、同時に前記第
   二電極の極性を線順次反転させる手段を有してい
   ることを特徴とする画像表示装置。