JP3135456B2

JP3135456B2 - アクティブマトリックス液晶表示装置とその駆動方法

Info

Publication number: JP3135456B2
Application number: JP06112801A
Authority: JP
Inventors: 誠二橋本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1994-05-26
Publication date: 2001-02-13
Anticipated expiration: 2016-02-13
Also published as: JPH07318899A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアクティブマトリックス
液晶表示装置とその駆動方法に関し、特に各画素へ交流
した画素信号を入力するアクティブマトリックス液晶表
示装置とその駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１はアクティブマトリックス液晶表示
装置の従来例構成図である。１０は表示画素部、２０は
表示画素部の垂直走査回路、３０は入力画像信号のサン
プリング回路、４０はサンプリング回路のための水平走
査回路である。

【０００３】表示画素部１０の単位画素は、スイッチン
グ素子１１、液晶と画素容量１２からなる。スイッチン
グ素子１１がＴＦＴ（薄膜トランジスタ）のときはＴＦ
Ｔのゲートをゲート線１３を通して垂直走査回路に接続
し、スイッチング素子１１がダイオード（ＭＩＭ（金属
・絶縁体・金属の接合）でダイオード特性を得るものを
含む）のときは、対向走査電極１３を走査回路に接続す
る。スイッチング素子１１の入力端子は垂直方向データ
線１４によりサンプリング回路に接続するスイッチング
素子がＴＦＴのときは、画素容量１２の他端に、共通電
極線１２−Ａを接続し、共通電極電圧として基準電位Ｖ
_LCを印加する。スイッチング素子がダイオードのとき
は、対向走査電極の基準電位をＶ_LCとして印加する。

【０００４】サンプリング回路の入力に、信号処理回路
５０からのカラー信号（赤、青、緑）を供給する。信号
処理回路では、液晶特性を考慮したガンマ処理や、液晶
の超寿命化のための反転信号処理などを成す。

【０００５】図５Ａは反転信号処理回路の入力画像信号
を、図５Ｂに１Ｈ（一水平走査期間）反転信号波形例図
を示す。図示のように、反転信号は共通電極電圧Ｖ_LCを
中間電位として、正極性信号（＋）と負極性信号（−）
が１Ｈ毎に繰り返す波形となる。

【０００６】制御回路６０では垂直走査回路、水平走査
回路や信号処理回路などに必要なパルスを形成する。

【０００７】図２に表示画素部１０とサンプリング回路
３０の等価回路図を示す。各画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）をデル
タ状に配置し、データ線１４（ｄ１、ｄ２…）に行方向
の画素毎（以後、行画素と呼ぶ）に、両サイドに、同一
色を接続する。サンプリング回路をスイッチングトラン
ジスタ（ｓｗ１、ｓｗ２…）と容量（垂直方向データ線
の寄生容量と画素容量）から構成し、スイッチングトラ
ンジスタのゲートを、それぞれ水平走査回路のパルス
（φｈ１、φｈ２…）で駆動し、入力信号線１６の各色
信号をデータ線１４（ｄ１、ｄ２…）をへて、各画素へ
転送し書き込む。

【０００８】各行画素の選択は、垂直走査回路からの垂
直パルス（φｇ１、φｇ２…）で制御する。

【０００９】図３に、ＣＲＴ（電子銃）型テレビジョン
におけるインターレース走査の場合の従来例図を示す。
表示画素部の行画素を垂直走査パルスと同一信号（ｇ
１、ｇ２…）で示す。奇数フィールドでは、水平走査線
ｏｄｄ１の信号は、行画素ｇ２とｇ３に書き込み、同様
に、ｏｄｄ２の信号は行画素ｇ４とｇ５に書き込む。ｏ
ｄｄ３以降同様である。また、偶数フィールドで、走査
の組合せが一行ずれて、ｅｖｅｎ１の信号は行画素ｇ１
とｇ２に書き込み、ｅｖｅｎ２以降同様である。

【００１０】図３の走査例を図２の従来例に応用した場
合の駆動タイミング例を図４に示す（この駆動法を２線
同時駆動とする）。

【００１１】奇数フィールドのｏｄｄ１で、行画素ｇ２
とｇ３は垂直パルスφｇ２とφｇ３が“Ｈ”となり、そ
の行画素の各画素トランジスタは導通状態となり、サン
プルホールド回路で、順次、サンプリングされ画像信号
が、該行画素の各画素に書き込む。上記サンプリングは
図示水平走査パルス（ｈ１、ｈ２…）の“Ｈ”期間でな
す。ｏｄｄ２以降の走査でも、同様な駆動が行なわれ
る。この２線同時駆動では、２水平行画素の空間的に
１．５画素分離された画素に同一サンプリング信号を書
き込むので、駆動法は簡単であるが、サンプリング周波
数の向上はなく、低解像度で色モアレが発生する。ま
た、上記水平１．５画素分の画素ズレ配置が、奇数フィ
ールドと偶数フィールドにおける行画素の組合せの行ズ
ラシ駆動により、画像のエッジ部分がジグザグに表示さ
れる悪影響を及ぼす。

【００１２】次に、各画素に書き込まれた信号極性の模
式図を図７に示す。

【００１３】基準電位に対して正電圧の場合を“＋”負
電圧の場合を“−”とし、横方向に各フィールド走査期
間、縦方向に行画素を示す。一つの行画素に注目する
と、２線同時駆動では、２フィールド毎（３０Ｈｚ）に
信号極性が反転している。従って、ＮＴＳＣでは、その
１／２の１５Ｈｚの表示のチラツキ、即ち、フリッカが
発生する。フリッカは低周波数になるほど人間の目には
認識され、目立ってくる。

【００１４】上記解像度やフリッカの改善例として、フ
レームメモリを利用した倍速走査法がある。フレームメ
モリを利用した方法では、図６に示すように、画像信号
と水平走査の周波数を２倍にして、２水平走査（２Ｈ）
線分の信号を１水平走査期間に駆動する。

【００１５】この場合、１／２Ｈ毎、かつ、フィールド
毎の反転信号を形成すれば、フィールド毎に各画素の信
号極性を変えることができ、フリッカ成分は３０Ｈｚと
なる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
技術には以下のような問題点があった。

【００１７】駆動回路が簡単な２線同時駆動法で、解像
度や低周波のフリッカが発生する。またその画像改善法
としての倍速走査があるが、この倍速走査ではフレーム
メモリや高帯域の信号処理ＩＣが必要であり、非常に高
価で、高消費電力な表示装置になる欠点があった。

【００１８】

【発明の目的】本発明は上述の従来技術の課題に鑑みて
なしたものであり、フレームメモリを使用することな
く、簡単な回路の付加により、ＣＲＴ型テレビジョンと
同等な走査線数の画素に行画素毎の反転信号の書き込み
を行ない、低フリッカの画像表示を行なうことが可能な
アクティブマトリックス液晶表示装置を提供することを
目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成するために、鋭意努力した結果、以下の発明を得
た。

【００２０】すなわち、本発明のアクティブマトリック
ス液晶表示装置は、複数の画素を行列状に配列し、前記
複数の画素それぞれにスイッチング素子を備え、水平シ
フトレジスタからの複数パルス信号により、入力画像信
号を順にサンプリングし、各画素に与える電圧を決める
アクティブマトリックス液晶表示装置において、入力画
像信号を行画素（１行に並んだ全画素）に書き込む水平
シフトレジスタを含む第１の書き込み手段と、前記入力
画像信号を前記行画素と隣接する行画素に書き込む水平
シフトレジスタを含む第２の書き込み手段と、奇数フィ
ールドでは、第１の書き込み手段の信号を奇数番目の行
画素に、第２の書き込み手段の信号を偶数番目の行画素
に書き込み、偶数フィールドでは、第２の書き込み手段
の信号を奇数番目の行画素に、第１の書き込み手段の信
号を偶数番目の行画素に書き込む信号制御手段と、を有
することを特徴とするアクティブマトリックス液晶表示
装置である。

【００２１】前記信号制御手段は前記第１の書き込み手
段の信号と前記第２の書き込み手段の信号を、常に電気
極性を反転させる手段であることが望ましい。

【００２２】また前記信号制御手段は前記第１の書き込
み手段の信号を液晶の共通電極電位に対し常に正極性、
前記第２の書き込み手段の信号を液晶の共通電極電位に
対し常に負極性にする手段でもあることが望ましい。

【００２３】さらに前記第１の書き込み手段は、入力画
像信号を一時的に容量蓄積手段に蓄積した後、前記隣接
する行画素に書き込む手段であることが望ましい。

【００２４】また、本発明は駆動方法の発明をも包含す
る。すなわち、本発明のアクティブマトリックス液晶表
示装置の駆動方法は、複数の画素を行列状に配列し、そ
れぞれの前記画素にスイッチング素子を備え、水平シフ
トレジスタからの複数のパルス信号により、入力画像信
号を順にサンプリングし、各画素に与える電圧を決める
アクティブマトリックス液晶表示装置の駆動方法におい
て、水平シフトレジスタを含む第１の書き込み手段で入
力画像信号を行画素（１行に並んだ全画素）に書き込
み、水平シフトレジスタを含む第２の書き込み手段で前
記入力画像信号を一時的に容量蓄積手段に蓄積した後、
前記行画素と隣接する行画素に書き込み、信号制御手段
で、奇数フィールドでは、第１の書き込み手段の信号を
奇数番目の行画素に、第２の書き込み手段の信号を偶数
番目の行画素に書き込み、偶数フィールドでは、第２の
書き込み手段の信号を奇数番目の行画素に、第１の書き
込み手段の信号を偶数番目の行画素に書き込むことを特
徴とするアクティブマトリックス液晶表示装置の駆動方
法である。このとき前記第１の書き込み手段の信号と前
記第２の書き込み手段の信号の電気極性を常に反転させ
るのが望ましい。

【００２５】またこのとき、前記第１の書き込み手段の
信号を液晶の共通電極電位に対し常に正極性、前記第２
の書き込み手段の信号を液晶の共通電極電位に対し常に
負極性にするのが望ましい。

【００２６】

【実施例】図８に本発明の実施構成図を示す。

【００２７】この構成図において、図１の従来例と同じ
動作の回路には、同一番号を記す。本発明の特徴は、一
つの垂直データ線に対し２つの画像入力手段を設けるこ
とにある。その第一書き込み手段は、サンプリング回路
３０−Ｂと水平走査回路４０−Ｂであり、第二の書き込
み手段は、サンプリング回路３０−Ａ、水平走査回路４
０−Ａと一時蓄積回路７０である。

【００２８】信号処理回路５０のカラー信号は、直接、
サンプリング回路３０−Ｂに導かれる系と、アンプ８０
をへてサンプリング回路３０−Ａに導かれる系に分れ
る。

【００２９】蓄積回路７０は、一般的に、容量から形成
するために、この蓄積回路から垂直方向データ線をへて
画素容量に転送すると、主に垂直方向データ線の寄生容
量による容量分割があり、信号振幅が低下する。

【００３０】アンプ８０は、この信号振幅低下の補償の
ためにある。

【００３１】図９に表示画素部１０、サンプリング回
路、蓄積回路の等価回路を示す。

【００３２】図２の従来例に対し、この等価回路の特徴
は垂直方向データ線１４の基準電位（Ｖｃ）へのリセッ
トトランジスタ１７、スイッチングトランジスタ（ｓｗ
１、ｓｗ２…）によりサンプリングし画像信号の一時蓄
積容量１８（Ｃ_T ）、一時蓄積容量１８の信号を垂直方
向データ線１４と画素に転送するための転送トランジス
タ１９とが存在することにある。

【００３３】図１０に、本実施例の駆動タイミング図を
示す。図示した各パルスにおいて、“Ｈ”期間では、各
トランジスタは導通状態とする。

【００３４】Ｔ１期間に、パルスφｃによりリセットト
ランジスタ１７を導通させ、垂直方向データ線１４を基
準電位Ｖｃにリセットする。次に、Ｔ２期間で水平走査
パルスφＨ１（ｈ₁₁、ｈ₁₂…）と垂直ゲート対向パルス
ｇ２によりカラー信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を、直接、各行画
素（ｇ２）に書き込む。また、同時に水平走査パルスφ
Ｈ２（ｈ₂₁、ｈ₂₂…）により蓄積回路７０の一時蓄積容
量１８にカラー信号（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）を蓄積する。
Ｔ２期間が終了すると、垂直ゲートパルスφｇ２によ
り、その行画素の画素トランジスタは非導通状態にな
り、書き込んだ電圧を保持する。

【００３５】Ｔ３期間では、パルスφｃによりセットト
ランジスタ１７を導通させ、垂直方向データ線１４の残
留電荷を除去し、データ線を基準電位Ｖｃにリセットす
る。そして、Ｔ４期間にパルスφＴにより転送トランジ
スタ１９を導通させるとともに、パルスφｇ１により行
画素（ｇ１）を導通させ、一時蓄積容量１８のカラー信
号（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）を転送し、書き込む。このと
き、行画素（ｇ１）に書き込んだ信号は、容量分割によ
り信号レベルが低下し、水平画素行（ｇ２）に書き込ん
だ信号レベルと同一になる。

【００３６】このように、Ｔ１からＴ４期間の、一水平
走査期間の一連の駆動により、信号処理回路５０のカラ
ー信号を異なるタイミングで２つの行画素に書き込み保
持することになる。従って、２つの行画素間では、画像
信号のサンプリング周波数が従来の２倍となり、解像度
が向上するとともに、サンプリングの折返し歪による色
モアレも低減できる。

【００３７】パルスφＨ１、φＨ２の最初のパルスであ
るｈ₂₁とｈ₂₂のスタートタイミングのズレは、２つの行
画素間の同一色信号の空間的配置の１．５画素ズレを考
慮したものである。

【００３８】なお、図９において、ｇ_i（ｉ＝１，２
…）とデータ線の交点は３端子型スイッチング素子のゲ
ート線であってもいいし、２端子型スイッチング素子の
対向走査電極であっても良い。つまりｇ_i（ｉ＝１，２
…）とデータ線の交点１４はＴＦＴ（薄膜トランジス
タ）であってもいいし、ダイオード（ＭＩＭを含む）で
あっても良い。

【００３９】また、図９において、一時蓄積容量１８の
かわりに、データ線自体の寄生容量を使って、信号を蓄
積しても良い。

【００４０】本発明の以上説明した実施例を含めて一般
的に、複数の入力信号あるいは入力手段により、画像を
表示した場合、表示画像に数画素毎の縦縞や横縞ノイズ
が発生することがまれにある。その原因としては、表示
画素に信号が書き込むまでの、複数の入力手段間での信
号レベルや周波数特性の差、処理回路のＤＣやＡＣ特性
のバラツキなどがある。

【００４１】このノイズ解消の対策として、同一画素
に、２つの書き込み手段からの信号をフィールド周期で
交互に書き込み、人間の目の残像特性や液晶の応答特性
による輝度平均化により、縞ノイズを見掛け上低減させ
る方法がある。それを次に説明する。

【００４２】図１１に各画素に書き込む信号極性の模式
図を示す。“＋”極性はサンプリング回路３０−Ｂから
入力し、“−”極性はサンプリング回路３０−Ａから入
力する。一つの行画素ｇ１に注目すると、第一フィール
ドでは、サンプリング回路３０−Ｂから“＋”極性の信
号を書き込み、第二フィールドではサンプリング回路３
０−Ａから“−”極性の信号を書き込み、２つの入力系
の小さな誤差は、人間の目で除去される。

【００４３】この例では、サンプリング回路の入力信号
は反転信号ではなく、片側極性の信号である。このよう
な信号書き込み方法を説明する図を図１２に、タイミン
グ図を図１３に、信号波形図を図１４に示す。サンプリ
ング回路３０−Ｂの入力信号である正極性の信号Ｓ２
を、ガンマ処理した画像信号Ｓ１（Ｒ、Ｇ、Ｂ）をクラ
ンプ回路５０Ｂ、反転アンプ５１Ｂを経て形成する。サ
ンプリング回路３０−Ａの入力信号である負極性の信号
Ｓ２’を、画像信号Ｓ１をクランプ回路５０Ａ、非反転
アンプ５１Ａを経て形成する。ここで、信号Ｓ２とＳ
２’は中間電位Ｖ_ＬＣに対し非対象で、Ｓ２’の振幅は
大きい。これは、信号Ｓ２’は蓄積回路７０の容量１８
と垂直方向信号線１４の寄生容量により信号振幅が低下
するからである。容量分割の結果、画素に書き込む信号
波形は、図示Ｓ３のように、信号Ｓ２と対称的な波形に
なる。

【００４４】このように、片側極性の信号入力法は、反
転信号の入力法に対し、サンプリング回路３０−Ａの信
号振幅を、非常に小さくすることができる。従って、回
路を構成するＩＣの耐圧や消費電力を小さくできる。

【００４５】図１３に水平走査回路４０−Ａ、４０−Ｂ
のフィールド毎のタイミングを示す。フィールド毎にパ
ルスφＨ_２とφＨ₁のスタートが入れ替わる。これは、
カラーフィルタの配置が２つの行画素間で１．５画素ず
れていることによる。

【００４６】以上説明したアクティブマトリクス液晶表
示装置は、カラーフィルターを備えたカラー液晶表示装
置であったが、カラーフィルターを使わず、白黒の画像
信号を用いることにより、モノクロ液晶表示装置として
使用できる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明は、２つの画像入
力手段からの信号をフィールド毎に同一画素に書き込む
ので、入力手段の特性差が平均化され、縞ノイズが目立
たなくなる。また、フリッカも目立たなくなる。

【００４８】さらに片極性の信号を入力したので、信号
振幅を小さくでき、また、フレームメモリなどのメモリ
回路を使用しないため、低消費電力、小型で安価なアク
ティブマトリクス液晶表示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラー液晶表示装置の従来例構成図。

【図２】表示画素部とサンプリング回路の等価回路図。

【図３】インターレース走査の場合の従来例図。

【図４】図３の走査例の駆動タイミング例図。

【図５】信号波形例図。

【図６】倍速走査例の駆動タイミング例図。

【図７】信号極性図。

【図８】本発明の実施構成図。

【図９】図８で示す実施例の回路構成図。

【図１０】図８で示す実施例の駆動タイミング。

【図１１】本発明の片側極性信号図。

【図１２】本発明の回路構成図。

【図１３】図１２で示す実施例のタイミング図。

【図１４】本発明の画像信号波形図。

【符号の説明】

１０表示画素部１１スイッチング素子１２画素容量１３ゲート線あるいは対向走査電極１４データ線１６入力信号線１７リセットトランジスタ１８一時蓄積容量１９転送トランジスタ２０垂直走査回路３０入力画像信号のサンプリング回路４０サンプリング回路のための水平走査回路５０信号処理回路６０制御回路７０一時蓄積回路８０アンプ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の画素を行列状に配列し、前記複数
の画素それぞれにスイッチング素子を備え、水平シフト
レジスタからの複数パルス信号により、入力画像信号を
順にサンプリングし、各画素に与える電圧を決めるアク
ティブマトリックス液晶表示装置において、入力画像信号を行画素（１行に並んだ全画素）に書き込
む水平シフトレジスタを含む第１の書き込み手段と、前記入力画像信号を前記行画素と隣接する行画素に書き
込む水平シフトレジスタを含む第２の書き込み手段と、奇数フィールドでは、第１の書き込み手段の信号を奇数
番目の行画素に、第２の書き込み手段の信号を偶数番目
の行画素に書き込み、偶数フィールドでは、第２の書き
込み手段の信号を奇数番目の行画素に、第１の書き込み
手段の信号を偶数番目の行画素に書き込む信号制御手段
と、を有することを特徴とするアクティブマトリックス
液晶表示装置。
【請求項２】前記第２の書き込み手段は、前記入力画
像信号を一時的に容量蓄積手段に蓄積した後、前記隣接
する行画素に書き込み水平シフトレジスタを含む手段で
ある請求項１に記載のアクティブマトリックス液晶表示
装置。
【請求項３】前記信号制御手段は前記第１の書き込み
手段の信号と前記第２の書き込み手段の信号を、常に電
気極性を反転させる手段である請求項１乃至２に記載の
アクティブマトリックス液晶表示装置。
【請求項４】前記信号制御手段は前記第１の書き込み
手段の信号を液晶の共通電極電位に対し常に正極性、前
記第２の書き込み手段の信号を液晶の共通電極電位に対
し常に負極性にする手段でもある請求項１乃至３に記載
のアクティブマトリックス液晶表示装置。
【請求項５】前記画素は、赤あるいは青あるいは緑の
フィルターを有する請求項１乃至４に記載のアクティブ
マトリックス液晶表示装置。
【請求項６】前記画素は対向共通電極、画素電極、と
トランジスタ動作するスイッチング素子から構成する請
求項１乃至５に記載のアクティブマトリックス液晶表示
装置。
【請求項７】前記画素は対向走査電極、画素電極、と
ダイオード動作するスイッチング素子から構成する請求
項１乃至５に記載のアクティブマトリックス液晶表示装
置。
【請求項８】複数の画素を行列状に配列し、それぞれ
の前記画素にスイッチング素子を備え、水平シフトレジ
スタからの複数のパルス信号により、入力画素信号を順
にサンプリングし、各画素に与える電圧を決めるアクテ
ィブマトリックス液晶表示装置の駆動方法において、水平シフトレジスタを含む第１の書き込み手段で入力画
像信号を行画素（１行に並んだ全画素）に書き込み、水
平シフトレジスタを含む第２の書き込み手段で前記入力
画像信号を一時的に容量蓄積手段に蓄積した後、前記行
画素と隣接する行画素に書き込み、信号制御手段で、奇
数フィールドでは、第１の書き込み手段の信号を奇数番
目の行画素に、第２の書き込み手段の信号を偶数番目の
行画素に書き込み、偶数フィールドでは、第２の書き込
み手段の信号を奇数番目の行画素に、第１の書き込み手
段の信号を偶数番目の行画素に書き込むことを特徴とす
るアクティブマトリックス液晶表示装置の駆動方法。
【請求項９】前記第１の書き込み手段の信号と前記第
２の書き込み手段の信号の電気極性を常に反転させる請
求項７に記載のアクティブマトリックス液晶表示装置の
駆動方法。
【請求項１０】前記第１の書き込み手段の信号を液晶
の共通電極電位に対し常に正極性、前記第２の書き込み
手段の信号を液晶の共通電極電位に対し常に負極性にす
る請求項８乃至９に記載のアクティブマトリックス液晶
表示装置の駆動方法。