JPH0362688A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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６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っ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、特にテレビジョン用の映像
信号を表示する場合に、船釣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は液晶を挟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
した１図においてｌは液晶の立上り応答、２は立下りの
応答を示す、又、液晶の材質によって差はあるが、時間
的に同一の電圧波形１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６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を挟む板で、
この場合液晶を駆動する為の回路が載っている。１例と
して６はシリコン結晶ウェハーから成るとした。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０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ッ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の出力に応じてＯＮ、
ＯＦＦ動作するトランジスタで、データライン駆動回路
１４によってデータライン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く破線部内）でおり、画面はマトリ
クス表示される事を示している。

第４図はテレビジョ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ａ、からａ　。６までは順次番号に従
って走査され、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フィールド、後半の
２６２．５本から成る画面を第２フィールドと言い、両
方を併せて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っては、第１フィールド、
第２フィールド共に、走査時間が約１６．７ｍ５ｅ。、
ｌフレーム走査時間が約３３．３ｍ５ｅｃ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、水平方向の走
査線数を３分の１に減らした場合の例である。

図中、ａ、。からａ　ｓａｔまでは、第４図の走査線の
一部分を示している。Ｒ，、Ｒ，、Ｒ，、Ｒ４，Ｒｓ　
、Ｒｅ　、Ｒｔ　、Ｒａ及びＬ＋、Ｌｇ、Ｌ、、Ｌ、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、従って液晶表示体内各画素は、Ｒ＋　、
Ｒａ　、Ｒｚ、・・・・とＬｌ　、Ｌｘ　、Ｌｓ、・・
・・との交点に位置し、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っ
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３３．３ｍ１ｅｅである。第５図中の水平走査！Ｉａ
−０、ａｓ＋ｓ　＊　ａｓｈ４、ａｓｓ等の映像信号は
サンプリングされず、液晶表示画面上に６−切要われな
い、マトリクス型表示パネルにおいて、走査線数を減ら
す方法としては、原信号に対し、２分のｌ、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フィールドのみをサン
プルし、第２フィールドの間はサンプルしない等の方法
もある。然し、これらの方法にあっては、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
洩抵抗骨、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ャパシターである。

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０例えば、１０μ厚みの液晶の
容量は１ｃｍ”当たりｌＸｌ０−”Ｆ程度で、この時抵
抗値はＦＥ型液晶でｌＯ９Ω、ＤＳＭ型液晶で１０６Ω
程度である０画素サイズを１００μ平方にすると、容量
ｌＸｌ０−”Ｆ、抵抗１０１３Ω、ｌ０１０Ωにそれぞ
れなる。液晶画素の時定数は、従ってＦＥ型でｌ　ｘ　
１０−’ｍａｃ、　ＤＳＭ型で１×１０−’ｇｅｃ程度
になる０回路内漏洩抵抗は、トランジスタ１７の漏洩骨
が主体で、外部から光が入射すると、更に光起電効果に
よって実効的漏洩抵抗値は、更に小さくなる。この為、
キャパシター２１を液晶１６と並列に設ける。映像信号
のフレーム周期は３３．３ｍｓ＊ｃ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　、３　ｍ　、、ｅ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３３．３ｍ５ｅｃより十分大きくなけれ
ばならない、キャパシター２１は、以上の理由で液晶と
並列に挿入するものである。キャパシター２１は液晶表
示自体の容量分に付加され１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、液晶表示にあっては、数字等のキ
ャラクタ表示が主体であり、信号レベルはｌ又はＯの２
　（Ｉ！レベル表示だけであったから、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０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。

従って、従来回路方式等で直流成分をなくする様な事は
考えられなかった。

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、キャパシター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
って、高品質なテレビジョン映１象を液晶表示パネルに
よって再生する事を目的としたものである。

以下、本発明の方式について順次説明していく 第７図は１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。ａ＠Ｑ
、ａｓ＋、ａ＠ｘは、第１フィールドの水平走査線、ａ
ｓ＋ａ　＋　ａｓ＋ａ　＋　８ｍ＋４は、第２フィール
ドの水平走査線である。　Ｉ２＋　、　Ｒ−＊、β、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、ｒ　＋　＊　ｒ　
ｘ　−ｒ　ｚ　＊　ｒ　４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−部を示す、２４
．２５の四角形は１℃直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、本発明にあっては、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、テレビジョ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フィ
ールド内における走査線ａｌｌＯ上の点２７の信号をサ
ンプルし、続いて第２フィールド内における走査線ａ　
ｍ＋２上の点２６の信号をサンプルする事により、第１
フィールドでは２７の信号を表示し、第２フィールドで
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
２、上の画素によって、映像信号走査線ａ、。とａ３＋
ｉ上の映像が１フィールド毎に繰り返し表示される事に
なり、他の走査綿についても、すべて半フレーム毎に表
示がなされる。従って、液晶表示パネル内の画素ライン
数が、本来のテレビジョン信号走査線数の２分の１にな
っても、すべての走査線上の映像は、液晶によって表示
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って、各画素に繰り返し印加され
る第１フィールドの信号レベルと第２フィールドの信号
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フィールドの画面と第２フィー
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０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、ｌフィー
ルド単位、即ち半フレーム周期となって、従来方式の２
分の１になる。各画素自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ャパシター２１
の値は、従って従来方式の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ャパシターを設け
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
にわたっ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ｌ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１本発明になる表示方式は、画面の縦方向の画素配
列の数をテレビジョン映像信号走査線数の２分の１．又
は４分の１等、偶数骨の１に設定した時効果が大きい、
又、上記説明にあっては。

第３図の場合を例にしたが、別の駆動回路方式にあって
も効果は同様に期待されるちのであり、本発明の範囲を
出るものではない０例えば、謂ゆるダイナミック駆動方
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挟
み、順次時分割駆動する方式にあってち、同様に半フレ
ーム毎に各フィ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。

本発明にあっては、更に従来方式に比較して、より有効
な交流駆動を行うちのである。前記した如く１階調のあ
る動画像信号にあっては、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、最ち有効な交流駆動
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フィールド毎に
反転させて、各画素に印加する。第１フィールドの信号
と第２フィールドの信号とは相互に飛び越し補間し合っ
て、ｌフレームの映像を形成するちのであるから、第７
図中２６と２７は、同一フレーム内の互いに隣接した場
所にある。同様に、全画面にわたって、第１フィールド
と第２フィールド上の各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フィールド
での信号と第２フィ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である。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
ってち、ｌ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フィールドと第２フィ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。従って本発明では、第１フィールドの映像信
号と第２フィ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フィールドで画素に印加する信号
と第２フィールドで画素に印加する信号との電位極性を
、液晶を挟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フイ一ルド単
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。

【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を示す図、第
２図は液晶表示パネルの断面の一例を示す図、第３図は
駆動回路図の一例を示す図、第４図はテレビジョン画面
上の走査線を示す図、第５図は従来液晶パネルへの映像
サンプル方式を示す図、第６図は第３図及び第４図の回
路の一部を示す図、第７図は本発明になる映像のサンプ
ル方式％式％ １５・・・マトリクス電極駆動回路 ・・・・・液晶画素 ２５・・・マトリクス画素 以 上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）飛越し走査される１フレーム映像信号の内、第１
   フィールドの映像信号と第２フィールドの映像信号を、
   液晶表示画面内の同一画素に繰り返し重ねて印加する事
   を特徴とした液晶テレビ表示方式。
2. （２）液晶に印加される映像信号の極性が第１フィール
   ドの印加信号と第２フィールドの印加信号とで異なる事
   を特徴とした特許請求範囲第（１）項記載の液晶テレビ
   表示方式。（３）第１フィールドと第２フィールドの互
   に隣接した２本の水平走査信号を一対として同一液晶画
   素に映像信号を繰り返し重ねて印加する事を特徴とした
   特許請求範囲第（１）項記載の液晶テレビ表示方式。