JP3226092B2 - 液晶画像表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はテレビジョン受像機
のディスプレイやプロジェクタ等に適用される液晶画像
表示装置に係り、特にアクティブマトリクス駆動方式に
よる透過型又は反射型の液晶表示パネルを用いた装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、テレビジョン受像機やパーソナル
コンピュータのディスプレイや大型画面の動画表示用プ
ロジェクタ等にカラー液晶画像表示装置が広範に普及し
つつあり、前者のディスプレイには透過型の液晶表示パ
ネルが、後者のプロジェクタには反射型の液晶表示パネ
ルが適用され、カラーフィルタと組合わせて精細でひず
みのないカラー画像表示を実現している。

【０００３】そして、一般に、前記の液晶表示パネルに
はアクティブマトリクス駆動方式が採用されており、図
７に示すような信号入力系を介して画像信号が入力され
る。同図において、1は画像信号に所定のディジタル処
理を施す信号処理回路、2は処理後のディジタル画像信
号をアナログ信号へ変換するＤ/Ａ変換器、3はＤ/Ａ変
換後の画像信号を増幅するアンプ、4は増幅後の画像信
号を反転させる反転回路、5は増幅後の画像信号と反転
回路で反転された画像信号を切換えて出力するスイッチ
回路、6はスイッチ回路5をフィールド周期で切換えるス
イッチ制御回路、7はスイッチ回路の出力信号にオフセ
ットを付加するオフセット付加回路、8は液晶表示パネ
ルである。

【０００４】ところで、例えば、アクティブマトリクス
駆動方式の反射型液晶表示パネル8はその表示エリアの
１画素分が図８に示すような基本的構造からなり、その
構造をマトリクス状に配列させてパネル面を構成する。
先ず、図８において、51はＳi基板であり、その上に半
導体プロセスによってＭＯＳ-ＦＥＴ52(ソース53,ゲー
ト54,ドレイン55)と信号保持用容量56が形成されてい
る。そして、それら素子の上側が絶縁体層57によって覆
われていると共にその絶縁体層57の上にＡlの画素電極
(反射電極)58が形成されており、画素電極58の下側の一
部がＭＯＳ-ＦＥＴ52のソース55に接続されている。ま
た、その接続部分からは導体部59が側方へ延在されてお
り、導体部59とＳi基板51の間にＳiＯ₂の誘電体膜60を
介在させることで信号保持用容量56を構成している。即
ち、スイッチング素子であるＭＯＳ-ＦＥＴ52と信号保
持用容量56と画素電極58からなる一画素分の能動素子回
路をマトリクス状に形成し、全体として能動素子基板61
を構成している。一方、71は透明基板であり、ガラス基
板72の片面に透明な共通電極膜73が成膜してある。そし
て、能動素子基板61側の表面と透明基板71側の共通電極
膜73の表面にはそれぞれ液晶配向膜62,74が施され、各
基板61,71の液晶配向膜62,74の間に液晶層80を挾装・封
止して、全体として液晶表示パネルが構成されている。

【０００５】次に、この装置の動作を図７の液晶表示パ
ネル部分(8)に示されている等価回路図も参照しながら
説明する。先ず、各ＭＯＳ-ＦＥＴ52のゲート54にはＶ
ドライバ9から垂直走査信号を通電するゲート線10が、
ソース53にはＨドライバ11から画像信号を通電する信号
線12が接続されている。ここで、ゲート線10を通じて垂
直走査信号がゲート54に印加されるとＭＯＳ-ＦＥＴ52
はオンとなり、信号線12の画像信号がソース53からドレ
イン55を通じて画素電極58に印加されると共に導体部59
を介して信号保持用容量56が充電される。従って、ゲー
ト線10の選択信号が非選択状態になっても信号保持用容
量56には画素信号に対応した電荷が蓄積されたおり、信
号保持用容量56(Ｃ_H)と液晶層80の容量(Ｃ_LC)で構成さ
れる合計容量と放電抵抗による時定数で決定される時間
だけ画素電極58の電位が保持される。但し、前記の時間
はフィールド周期よりも長く設定されている。

【０００６】そして、その時間帯には液晶層80に対して
画素電極58と共通電極膜73の間の電位差が印加されて液
晶の光透過率が変化するため、その電位差を信号線12の
画像信号で制御することによって、ガラス基板72へ入射
した後に反射電極層8で反射して再びガラス基板72から
出射する光を変調することが可能になる。具体的には、
ゲート線10に走査選択信号を通電してその方向の全ての
ＭＯＳ-ＦＥＴ52をオン状態にし、オン状態になったＭ
ＯＳ-ＦＥＴ52に接続された各信号保持用容量56に対し
て各信号線12から画像信号を順次書込むという方式で水
平・垂直方向へ走査し、入射光(読出し光)を画素単位で
変調した反射光を得る。

【０００７】ところで、液晶は交流で駆動する必要があ
り、この種の液晶画像表示装置ではフィールド反転駆動
方式やフレーム反転駆動方式が採用されている。即ち、
フィールド反転駆動方式の場合であれば、第１フィール
ドと第２フィールドで画像信号を反転させＨドライバ11
へ入力し、液晶層80を交流の実効値で駆動させる。図７
において反転回路4とスイッチ回路5を設けているのはそ
のためであり、スイッチ回路5によってアンプ3の出力ａ
と反転回路4の出力ｂをフィールド周期で切換え、その
フィールド単位で反転する出力ｃをオフセット付加回路
7へ入力し、オフセット回路7で液晶の閾値電圧に相当す
る電圧分を信号成分に付加した信号ｃをＨドライバ11へ
入力させている。

【０００８】一方、最近の液晶画像表示装置では表示画
像の高精細化の傾向が著しく、それに伴って画素数が大
幅に増大している。その場合、当然に液晶表示パネルの
駆動周波数が高くなり、その構成素子の動作速度に限界
を生じて画像信号の周波数に対応して動作しなくなる。
そこで、画像信号を分割して転送し、図１０に示すよう
に、液晶表示パネル側のＨドライバ11'を多相構成にし
て駆動周波数を低下させている。即ち、同図の場合であ
れば、元の画像信号を４分割したSIG1〜SIG4の分割画像
信号をＨドライバ11'へ入力し、水平方向の画素数の１/
４に相当するビット数で構成されたシフトレジスタ13を
用いて各画像信号線に接続されているスイッチ回路14を
４個単位で同時にオン/オフ制御し、各画像信号線の画
素信号を同時に４画素分ずつ書込んでゆく方式を採用し
ている。この方式によれば、単相の信号入力系で画像信
号を入力する場合と比較して液晶表示パネルの駆動周波
数を１/４に低下させることができ、画素数が大きい装
置にも対応することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７におい
て、画像信号の入力系の内、Ｄ/Ａ変換後のアンプ3・反
転回路4・スイッチ回路5・オフセット付加回路7がアナロ
グ系回路となるが、具体的には相当に複雑な回路構成に
なる。特に、オフセット付加回路7は図９に示すように
クランプ回路7aと高入力インピーダンスバッファ回路7b
とからなり、クランプ回路7aでフィールド画像信号にオ
フセット電圧を与えるが、その出力は必ず高入力インピ
ーダンス回路で受けなければならないために複雑な回路
構成のバッファ回路7bが必要になる。

【００１０】そして、非反転の画像信号と反転した画像
信号の対称性(利得,周波数特性,位相特性,オフセット量
等)に関して厳密な精度が要求されるが、前記のように
複雑な回路構成においてそれを実現することは困難であ
り、製品の特性にバラツキが生じる場合が少なくない。
また、図１０のように元の画像信号を分割転送する多相
化方式を採用する場合にはその多相化数分の信号入力系
を構成する必要があり、各相の特性にバラツキがあると
表示画像に縦縞の固定パターンノイズが発生し、極めて
品位の低い画質になってしまう。

【００１１】従って、従来の構成によると、画像の表示
精度や品質を確保するために回路素子に高精度なものを
適用する必要があり、また調整工程を設ける必要がある
等の理由から、結果的に製造コストのアップを余儀なく
されている。特に、ハイビジョン等のように画素数が大
きい高精細な表示画像を得るための液晶画像表示装置で
は多相化数が８相以上になるため、アナログ回路の総合
的規模が非常に大きくなり、前記の各問題点を解消する
ことが重要な課題になっている。

【００１２】そこで、本発明は、フィールド間で画像信
号が強い相関性を有していることに着目し、より簡単な
回路構成で前記の各問題点を解消して高品位な画像表示
を可能にした液晶画像表示装置を提供することを目的と
して創作された。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、アクティ
ブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルを用いた液晶画
像表示装置において、前記液晶表示パネルへ画像信号を
入力させる信号入力系に、ディジタル画像データを反転
させるデータ反転手段と、非反転のフィールド画像デー
タと前記データ反転手段から得られる反転したフィール
ド画像データをフィールド周期で切換えて出力する第１
スイッチング手段と、前記第１スイッチング手段の出力
データをアナログ画像信号へ変換するＤ／Ａ変換手段
と、前記Ｄ／Ａ変換手段から得られる非反転のフィール
ド画像信号と反転したフィールド画像信号の直流成分を
それぞれ除去する第１及び第２の結合容量と、前記の各
結合容量で直流成分を除去された各フィールド画像信号
を前記液晶表示パネルが反転駆動方式で動作する第１及
び第２のバイアス電圧レベルに調整する２系統のバイア
ス電圧印加手段と、前記バイアス電圧印加手段から得ら
れる２系統のフィールド画像信号をフィールド周期で切
換えて出力する第２スイッチング手段を設けたことを特
徴とする液晶画像表示装置に係る。

【００１４】この発明では、非反転のフィールド画像信
号と反転したフィールド画像信号を得ることは従来の装
置(図７)と同様であるが、その反転処理をディジタル画
像データの段階においてデータ反転手段で行っている点
に第１の特徴があり、第１スイッチング手段をフィール
ド周期で切換えながらＤ／Ａ変換手段の出力として非反
転のフィールド画像信号と反転したフィールド画像信号
を得ている。従って、この発明によれば、従来の装置の
ようにアナログ信号に対して反転処理を行なうよりも、
各フィールド画像信号を高精度な信号として得ることが
できる。また、この発明の第２の特徴は、フィールド画
像信号に対して２系統の結合容量とバイアス電圧印加手
段で個別に直流成分の除去とバイアス電圧の付加を行
い、第２スイッチング手段でバイアス電圧付加後の非反
転のフィールド画像信号と反転したフィールド画像信号
を交互に時系列出力させることでオフセット電圧が付加
された各フィールド画像信号を得ている。その場合、フ
ィールド周期で極性の反転した画像信号が各結合容量を
通過して直流成分が除去されるが、フィールド間で強い
相関性を有する画像信号がフィールド周期で極性反転さ
れているため、直流成分除去後の画像信号の平均レベル
(ＡＰＬ)は画像信号の内容にかかわらず常に画像信号の
略中心レベルで一定となる。従って、各系統のバイアス
電圧印加手段は直流電圧源と抵抗とからなる極めて簡単
な構成で足り、高精度で安定したオフセット電圧の付加
が可能になる。即ち、この発明によれば、液晶表示パネ
ルに対する信号入力系のオフセット付加回路に相当する
部分を、精度確保が容易な回路要素からなる２系統の結
合容量とバイアス電圧印加手段及び第２スイッチング手
段だけで構成でき、従来のオフセット付加回路(図９)と
比較して回路構成を大幅に簡素化できる。

【００１５】第２の発明は、第１の発明の原理を多相化
方式の液晶画像表示装置に適用したものであり、多相化
された各信号入力系に、ディジタル画像データを反転さ
せるデータ反転手段と、非反転のフィールド画像データ
と前記データ反転手段から得られる反転したフィールド
画像データをフィールド周期で切換えて出力する第１ス
イッチング手段と、前記第１スイッチング手段の出力デ
ータをアナログ画像信号へ変換するＤ／Ａ変換手段と、
前記Ｄ／Ａ変換手段から得られる非反転のフィールド画
像信号と反転したフィールド画像信号の直流成分をそれ
ぞれ除去する第１及び第２の結合容量と、前記の各結合
容量で直流成分を除去された各フィールド画像信号を前
記液晶表示パネルが反転駆動方式で動作する第１及び第
２のバイアス電圧レベルに調整する２系統のバイアス電
圧印加手段と、前記バイアス電圧印加手段から得られる
２系統のフィールド画像信号をフィールド周期で切換え
て出力する第２スイッチング手段を設けたことを特徴と
する液晶画像表示装置に係る。

【００１６】この発明は、液晶画像表示装置が多相化方
式を採用していることに基づき、多層化された個々の信
号入力系毎に第１の発明に係る各構成要素を設けている
点で第１の発明と相違する。従来の方式では、多相化さ
れた各信号入力系に回路規模の大きいオフセット付加回
路(図９)が必要になるが、この発明では信号入力系に単
純な結合容量とバイアス回路とスイッチ回路からなる簡
単な回路構成を設けるだけで足り、回路規模の大幅な縮
小が実現できる。また、従来のオフセット付加回路によ
る場合には、その回路構成の複雑さによって各信号入力
系でのオフセット量にバラツキが生じるために画質の低
下を招くが、この発明では単純な構成のバイアス電圧印
加手段による電圧設定で各相の信号にオフセット用電圧
を同時に供給できるため、バラツキがなく高精度なオフ
セット量を与えることができる。従って、第１の発明に
示した原理はこの第２の発明においてより有効な意義を
有する。

【００１７】第３の発明は、アクティブマトリクス駆動
方式の液晶表示パネルを用いた液晶画像表示装置におい
て、前記液晶表示パネルへ画像信号を入力させる信号入
力系に、ディジタルデータである各フィールド画像デー
タを１フィールド周期内に２回転送出力させるフィール
ド倍速手段と、前記フィールド倍速手段から得られるフ
ィールド画像データを反転させるデータ反転手段と、前
記フィールド倍速手段から得られる非反転のフィールド
画像データと前記データ反転手段から得られる反転した
フィールド画像データを１/２フィールド周期で切換え
て出力する第１スイッチング手段と、前記第１スイッチ
ング手段の出力データをアナログ画像信号へ変換するＤ
／Ａ変換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段から得られる非反
転のフィールド画像信号と反転したフィールド画像信号
の直流成分をそれぞれ除去する第１及び第２の結合容量
と、前記の各結合容量で直流成分を除去された各フィー
ルド画像信号を前記液晶表示パネルが反転駆動方式で動
作する第１及び第２のバイアス電圧レベルに調整する２
系統のバイアス電圧印加手段と、前記バイアス電圧印加
手段から得られる２系統のフィールド画像信号を１/２
フィールド周期で切換えて出力する第２スイッチング手
段を設けたことを特徴とする液晶画像表示装置に係る。

【００１８】この発明は、フィールド倍速手段を設ける
と共に、第１スイッチング手段と第２スイッチング手段
をそれぞれ１/２フィールド周期で動作させるようにし
ている点で第１の発明と異なる。先ず、フィールド倍速
手段で各フィールド画像データを倍速転送して１フィー
ルド周期内に２回転送出力させるようにし、第１スイッ
チング手段が１/２フィールド周期で画像データを選択
することにより、１フィールド周期で同一のフィールド
画像データが非反転状態と反転状態で得られるようにし
ている。従って、Ｄ／Ａ変換手段でアナログ画像信号へ
変換されると、１フィールド周期内で非反転の画像信号
と反転した画像信号は完全な対称性を有し、且つその周
期は第１の発明の場合の１/２になるため、第１及び第
２の結合容量で直流成分を除去した後の信号は極めて安
定した平均レベルを中心とする１/２フィールド周期の
交流信号となる。そして、第１の発明と同様に、各結合
容量から出力される各画像信号は、２系統のバイアス電
圧印加手段でそれぞれ異なる電圧レベルにバイアス調整
され、その調整後のフィールド画像信号を第２スイッチ
ング手段によって１/２フィールド周期で切換えて出力
させる。この発明によれば、第１の発明と同様に信号入
力系の回路構成が簡素化されると共に、前記のように結
合容量から出力される画像信号の平均レベルが極めて安
定したものになるため、より正確なオフセット付加が実
現できる。また、ディジタルデータの段階でデータを反
転させていることも第１の発明と同様であり、高い信号
精度を維持できる。更に、この発明では１/２フィール
ド周期で極性を反転させているため、フリッカーのない
高品位な画像再生が可能になるという利点もある。以上
から、第１の発明に示した原理はこの第３の発明におい
てより有効な意義を有する。

【００１９】第４の発明は、第３の発明の原理を多相化
方式の液晶画像表示装置に適用したものであり、多相化
された各信号入力系に、ディジタルデータである各フィ
ールド画像データを１フィールド周期内に２回転送出力
させるフィールド倍速手段と、前記フィールド倍速手段
から得られるフィールド画像データを反転させるデータ
反転手段と、前記フィールド倍速手段から得られる非反
転のフィールド画像データと前記データ反転手段から得
られる反転したフィールド画像データを１/２フィール
ド周期で切換えて出力する第１スイッチング手段と、前
記第１スイッチング手段の出力データをアナログ画像信
号へ変換するＤ／Ａ変換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段か
ら得られる非反転のフィールド画像信号と反転したフィ
ールド画像信号の直流成分をそれぞれ除去する第１及び
第２の結合容量と、前記の各結合容量で直流成分を除去
された各フィールド画像信号を前記液晶表示パネルが反
転駆動方式で動作する第１及び第２のバイアス電圧レベ
ルに調整する２系統のバイアス電圧印加手段と、前記バ
イアス電圧印加手段から得られる２系統のフィールド画
像信号を１/２フィールド周期で切換えて出力する第２
スイッチング手段を設けたことを特徴とする液晶画像表
示装置に係る。

【００２０】この発明は、液晶画像表示装置が多相化方
式を採用していることに基づき、多相化された個々の信
号入力系毎に第３の発明に係る信号入力系の構成を設け
ている点で第３の発明と相違するが、第３の発明との関
係は第２の発明の第１の発明に対する関係と同様であ
る。従って、第３の発明に示した原理はこの第４の発明
においてより有効な意義を有する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶画像表示装置
の各実施形態を、図１から図６を用いて詳細に説明す
る。 《実施形態１》この実施形態に係る液晶画像表示装置の
システム構成は図１に示される。同図において、信号入
力系の信号処理回路1、Ｄ/Ａ変換器2、アンプ3、及びス
イッチ制御回路6は図７で説明した各要素と同様である
が、この実施形態では、信号処理回路1から出力される
ディジタル画像データをデータ反転回路4'で反転させ、
信号処理回路1側の画像データと反転後の画像データを
ディジタルスイッチ(データセレクタ)5'によってフィー
ルド周期で切換えて出力させるようにしており、その切
換えによる各フィールド画像データをＤ/Ａ変換器2でア
ナログ信号へ変換してアンプ3で増幅している。

【００２２】次に、アンプ3の出力は２系統に分岐され
て２つの結合容量21,21'へ入力され、各結合容量21,21'
の出力がそれぞれに対応するバイアス回路(抵抗22と直
流電圧Ｅ1のバイアス電源23及び抵抗22'と直流電圧Ｅ2
のバイアス電源23')を介してアナログスイッチ24へ入力
されている。そして、アナログスイッチ24はスイッチ制
御回路6によってフィールド周期で切換えられ、異なる
電圧レベルにバイアス調整された２系統の信号を選択的
に液晶表示パネル8'のＨドライバ11へ出力させるように
なっている。尚、液晶表示パネル8'の基本的構成は図７
及び図８に示したアクティブマトリクス駆動方式による
ものと同様であるが、その共通電極73には直流電源100
によって直流電圧Ｅ3が印加されているものとする。

【００２３】そして、この実施形態に係る液晶画像表示
装置は、以上の構成に基づいて次のように動作する。先
ず、信号処理回路1から出力されるディジタル画像デー
タは２系統に分岐され、一方の分岐出力はデータ反転回
路4'で反転せしめられてディジタルスイッチ5'へ、他方
の分岐出力はそのままディジタルスイッチ5'へ入力され
ているため、スイッチ制御回路6によってディジタルス
イッチ5'がフィールド周期で切換えられると、ディジタ
ルスイッチ5'の出力としてフィールド周期で非反転画像
データａと反転画像データｂが交互に選択出力され、時
系列的なフィールド画像データが交互に反転して出力さ
れる画像データｃが得られる。具体的には、例えば、白
レベル[Ｗ]と黒レベル[Ｂ]の間を８ビットデータで２５
６階調表現する画像データである場合において、非反転
画像データａ及び反転画像データｂを模式的アナログ波
形として仮想的に表すと、それぞれ図２の(Ａ)及び(Ｂ)
に示されるような信号波形となるが、ディジタルスイッ
チ5'がフィールド周期で各画像データａ,ｂが選択出力
されるため、画像データｃは図２の(Ｃ)に示すような交
流信号波形に対応したものになる。尚、ディジタルスイ
ッチ5'の切換えはスイッチ制御回路6の出力パルスに同
期して実行され、図２の(Ｅ)に示されるように出力パル
スが"Ｈ"の状態ではＹ側に接続され、"Ｌ"の状態ではＸ
側に接続されるようになっている。

【００２４】次に、ディジタルスイッチ5'が出力する画
像データｃはＤ/Ａ変換器2でアナログ信号へ変換してア
ンプ3で増幅された後に２系統に分岐され、各分岐信号
が結合容量21,21'を通過せしめられて各信号の直流成分
が除去される。ところで、各分岐信号は当然に同一信号
波形であるが、フィールド間で強い相関性がある画像信
号がフィールド周期で極性反転された時系列信号であ
る。従って、直流成分が除去された後の画像信号の平均
レベル(ＡＰＬ)は信号の内容の如何にかかわらず常にほ
ぼ一定の０レベルとなり、そのＡＰＬ(０レベル)を図２
の(Ｃ)の信号波形に相対させると同図に示されるような
中心レベルとなる。

【００２５】そして、各結合容量21,21'を通過してＡＰ
Ｌ(０レベル)が中心レベルとなった２系統の画像信号は
個々のバイアス回路で異なるバイアスレベルに調整され
る。ここに、各系統のバイアス回路は前記のように抵抗
22,22'を介してバイアス電源23,23'の直流電圧Ｅ1,Ｅ2
を各画像信号に印加するが、各直流電圧Ｅ1,Ｅ2は各系
統の画像信号の中心レベルをその電圧に応じてシフトさ
せ、それらの電圧Ｅ1,Ｅ2の値はＥ1が印加された画像信
号の最低レベルとＥ2が印加された画像信号の最高レベ
ルの差が液晶の動作閾値電圧レベルより大きくなるよう
に設定されている。従って、バイアス調整された各系統
の画像信号は、図２の(Ｄ)に示されるレベルでの各信号
波形となり、前記の差に相当する電位差が液晶の動作閾
値電圧レベルを超えたものとして確保されている。

【００２６】次に、各系統の画像信号は次段に設けられ
たアナログスイッチ24によってフィールド周期で選択出
力される。ここで、アナログスイッチ24もスイッチ制御
回路6で切換えられるが、前記のディジタルスイッチ5'
と同様に図２の(Ｅ)に示すスイッチ制御回路6の出力パ
ルスに同期して切換えられ、その出力パルスが"Ｈ"の状
態ではＹ側に接続され、"Ｌ"の状態ではＸ側に接続され
るようになっている。従って、"Ｈ"の状態では図２の
(Ｄ)におけるＥ1が中心レベルになっている画像信号
が、"Ｌ"の状態ではＥ2が中心レベルになっている画像
信号が選択出力され、その切換え制御によってアナログ
スイッチ24の選択出力は図２の(Ｆ)に示すような信号波
形となる。即ち、フィールド単位で交互に反転した信号
波形の画像信号がオフセット電圧(前記の電位差)を付加
された状態で時系列的に出力されることになり、液晶を
フィールド反転駆動させるための画像信号が得られ、そ
の信号が液晶表示パネル8'のＨドライバ11へ出力され
る。尚、図２の(Ｆ)に示すように、共通電極73へ印加さ
れる直流電源100の直流電圧Ｅ3は前記のオフセット電圧
の中間レベルに設定されている。

【００２７】以上のように、この実施形態の装置では、
ディジタルデータの段階で画像データをフィールド周期
で反転させている。従って、従来技術の装置(図７)のよ
うにアナログ信号に変換した後に極性反転を行なうより
も信号精度を高く維持しながら反転信号を作成すること
ができる。また、この実施形態の装置では、Ｄ/Ａ変換
された画像信号を２系統に分岐させて各画像信号の直流
成分を除去することでＡＰＬレベルを中心とした２つの
交流画像信号を作成し、各画像信号を異なるレベルにバ
イアス調整した後にフィールド周期で交互に選択出力さ
せることで、オフセット電圧が付加されたフィールド反
転駆動方式の画像信号を得ている。そして、そのオフセ
ット付加方式では、画像信号の特徴であるフィールド間
での強い相関性に基づいてＡＰＬレベルが安定した一定
値として得られるという点に着目したことにより、オフ
セット付加回路を簡単な回路要素で小規模に構成できて
いる。即ち、図１に示すように、結合容量21,21'と簡単
なバイアス回路とアナログスイッチ24で構成でき、従来
のオフセット付加回路(図９)と比較して回路規模を大幅
に縮小できている。従って、オフセットの付加精度の確
保も容易になり、高品質な画像再生が可能になる。

【００２８】《実施形態２》この実施形態は、実施形態
１の原理を多相化方式の液晶画像表示装置に適用したも
のであり、そのシステム構成は図３に示される。多相化
方式を採用しているため、同図に示すように、信号入力
系が４系統になっており、液晶表示パネル15側のＨドラ
イバ11'が図１０に示した回路構成になっているが、他
の回路については実施形態１(図１)の場合と同様であ
る。また、図３において図１と同一符号で示される回路
要素は同一のものであり、ここではそれらの機能につい
ての説明を省略する。

【００２９】この実施形態の各信号入力系は水平走査方
向の画像信号に関して３画素分ずつ隔った画素信号を扱
い、４系統で隣接した４画素分の画素信号をＨドライバ
11'へ同時に転送出力する。そして、信号処理部1'とデ
ータ反転回路4'とディジタルスイッチ5'とＤＡ変換器2
とスイッチ制御回路6とからなる各系統のディジタル処
理回路は一括してＩＣチップにまとめられており、アン
プ3と結合容量21とバイアス回路とで構成された各系統
のアナログ系回路が各系統のディジタル処理回路に接続
されている。

【００３０】ただ、バイアス回路に関しては直流電源2
3,23'を共用の単一電源としており、各系統別の抵抗22,
22'を介して各信号経路に接続させてある。尚、各相に
対応した多数の抵抗22,22'は同一パッケージに内蔵され
たラダー抵抗を用いることができ、その場合には抵抗値
誤差を更に小さくして相間のバラツキを極小に抑制でき
る。更に、バイアス回路に関しては、必ずしも図３のよ
うな回路構成とする必要はなく、図６に示すようにシス
テムの電源電圧を分圧抵抗22a,22bで分圧してバイアス
電圧を得るようにしてもよく、その場合には直流電源23
を省略できる。

【００３１】この実施形態によれば、実施形態１の特徴
が各系統の信号入力系に生かされ、多相化方式の装置に
おいて回路規模を大幅に縮小させると共に、各相の特性
のバラツキを小さく抑制でき、画像品質の向上を図る上
で極めて有効である。

【００３２】《実施形態３》この実施形態に係る液晶画
像表示装置のシステム構成は図４に示され、同図におい
て図１と同一符号で示される回路要素は同一のものであ
る。この実施形態の特徴は、次のような点にある。 (1) 実施形態１の信号処理回路1はフィールド周期で各
フィールド画像データを出力するが、この実施形態の信
号処理回路30は各フィールド画像データを表示上の１/
２フィールド周期より十分に短い時間内に処理して転送
出力するものである。 (2) 前記の信号処理回路30とデータ反転回路4'の間には
フィールド倍速回路31が設けられている。そのフィール
ド倍速回路31は内部にフィールドメモリを内蔵してお
り、信号処理回路30から各フィールド画像データが転送
される度にそのデータを一旦フィールドメモリに蓄積
し、表示上の１フィールド周期内にそのフィールド画像
データを２回転送出力させて、次のフィールド画像デー
タを蓄積させる。 (3) スイッチ制御回路6'は信号処理回路30の１/２フィ
ールド周期の同期信号に同期してディジタルスイッチ5'
とアナログスイッチ24を切換える。

【００３３】以上の特徴に基づき、信号処理回路30が順
次フィールド画像データを処理して出力すると、フィー
ルド倍速回路31は逐次転送されてくるフィールド画像デ
ータを１フィールド分だけメモリに蓄積し、その蓄積が
完了する度に１/２フィールド周期でそのフィールド画
像データを２回出力させる。ところで、ディジタルスイ
ッチ5'は１/２フィールド周期で切換えられているた
め、その出力データは１/２フィールド周期でフィール
ド倍速回路31側の非反転データ[図５の(Ａ)]とデータ反
転回路4'側の反転データ[図５の(Ｂ)]に切換わる。従っ
て、ディジタルスイッチ5'は１/２フィールド周期で図
５の(Ａ)のフィールド画像データと図５の(Ｂ)のフィー
ルド画像データを交互に出力させることになり、その時
系列データがＤＡ変換器2でアナログ信号へ変換された
後、増幅されて２系統の結合容量21,21'を通過すること
になる。

【００３４】そして、画像信号について前記のフィール
ド倍速処理がなされている点を除いて、結合容量21,21'
以降の回路構成と動作は実施形態１の場合と同様であ
り、各結合容量21,21'で直流成分が除去された各信号は
図５の(Ｃ)に示すようにアナログ信号の平均値ＡＰＬを
中心に１/２フィールド周期で現れる非反転フィールド
画像データと反転フィールド画像データに対応する信号
波形が時系列的に連続した交流信号となるが、実施形態
１の場合と異なり、１フィールド周期内における信号波
形は中心時間軸に関して完全な対称性を有している。従
って、その信号波形の完全な対称性、及び各交流信号波
形の反転周期が実施形態１と比較して１/２になってい
ることに基づいて、極めて安定した平均値ＡＰＬを中心
レベルとした１/２フィールド周期の交流信号が得られ
るという利点があり、オフセット電圧の設定をより正確
に行なうことが可能になる。

【００３５】以降、バイアス回路とアナログスイッチ24
の動作によって液晶の閾値レベルを超えたオフセット電
圧が付加される。但し、この実施形態ではアナログスイ
ッチ24が１/２フィールド周期で切換えられているた
め、バイアス回路を経た２系統の交流画像信号[図５の
(Ｄ)]は前記のオフセット電圧が付加された１/２フィー
ルド反転駆動方式の画像信号[図５の(Ｆ)]となり、その
信号が液晶表示パネル8'側のＨドライバ11へ出力され
る。

【００３６】その結果、この実施形態の装置によると、
より正確なオフセット電圧の付与が可能になると共に、
１フィールド周期内で完全に対称な非反転画像信号と反
転画像信号によって液晶の反転駆動が行われるためにフ
リッカの発生もなくなり、実施形態１の装置と比較して
更に高品位な画像表示が可能になる。

【００３７】《実施形態４》この実施形態は、実施形態
１に対する実施形態２の関係と同様に、実施形態３の原
理を多相化方式の液晶画像表示装置に適用したものであ
る。従って、そのシステム構成は図示していないが、図
３のシステム構成における各信号入力系に図４に示した
信号入力系を適用することになる。

【００３８】その結果、この実施形態の装置では、各相
について実施形態３の特徴とそれによる効果が生かさ
れ、回路規模の大幅な縮小と共に、極めて高品位な画像
表示が可能になる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の液晶画像表示装置は、以上の構
成を有していることにより、次のような効果を奏する。
請求項１の発明は、簡単な回路要素でフィールド反転駆
動方式の画像信号に高精度なオフセットを付加し、液晶
表示パネルに対する信号入力系の回路規模を小さくす
る。請求項２の発明は、画素数の大きい高精細画像を表
示する場合等に適用される多相化方式の液晶画像表示装
置に請求項１の発明の原理を適用し、回路規模の大幅な
縮小を図ると共に、多相化された信号入力系の特性のバ
ラツキに起因した固定パターンノイズの発生等の不具合
をなくし、安定した高品位な画像表示と製造コストの低
減化を可能にする。請求項３の発明は、請求項１と同様
の効果を有すると共に、フィールド倍速手段を設けて各
フィールド画像信号を１フィールド周期内に２回転送出
力させて完全に対称な画像信号によって液晶の反転駆動
を行なうようにしているため、フリッカが生じない極め
て高品位な画像表示を実現する。請求項４の発明は、請
求項３の原理を多相化した液晶画像表示装置に適用し、
請求項２及び請求項３の発明の効果を併有した装置を実
現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る液晶画像表示装置の
システム回路図である。

【図２】実施形態１の装置の動作を説明するための信号
タイミングチャートである。

【図３】実施形態２に係る液晶画像表示装置のシステム
回路図である。

【図４】実施形態３に係る液晶画像表示装置のシステム
回路図である。

【図５】実施形態３の装置の動作を説明するための信号
タイミングチャートである。

【図６】他の構成によるバイアス回路の回路図である。

【図７】従来の液晶画像表示装置のシステム回路図であ
る。

【図８】液晶表示パネルの１画素分の構造を示す断面図
である。

【図９】従来のオフセット付加回路のブロック回路図で
ある。

【図１０】多相化方式を採用した液晶表示パネルの回路
図である。

【符号の説明】

1,30…信号処理回路、1'…信号処理部、2…Ｄ/Ａ変換
器、3…アンプ、4…反転回路、4'…データ反転回路、5,
14…スイッチ回路、5'…ディジタルスイッチ、6,6'…ス
イッチ制御回路、7…オフセット付加回路、7a…クラン
プ回路、7b…高入力インピーダンスバッファ回路、8,
8',15…液晶表示パネル、9…Ｖドライバ、10…ゲート
線、11,11'…Ｈドライバ、12…信号線、13…シフトレジ
スタ、21,21'…結合容量、22,22'…抵抗、22a,22b…分
圧抵抗、23,23'…バイアス電源、24…アナログスイッ
チ、31…フィールド倍速回路、52…ＭＯＳ-ＦＥＴ、53
…ソース、54…ゲート、55…ドレイン、56…信号保持用
容量、57…絶縁体層、58…画素電極、59…導体部、60…
誘電体膜、61…能動素子基板、62,74…液晶配向膜、71
…透明基板、72…ガラス基板、73…共通電極膜、80…液
晶層、100…直流電源。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクティブマトリクス駆動方式の液晶表
   示パネルを用いた液晶画像表示装置において、前記液晶
   表示パネルへ画像信号を入力させる信号入力系に、ディ
   ジタル画像データを反転させるデータ反転手段と、非反
   転のフィールド画像データと前記データ反転手段から得
   られる反転したフィールド画像データをフィールド周期
   で切換えて出力する第１スイッチング手段と、前記第１
   スイッチング手段の出力データをアナログ画像信号へ変
   換するＤ／Ａ変換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段から得ら
   れる非反転のフィールド画像信号と反転したフィールド
   画像信号の直流成分をそれぞれ除去する第１及び第２の
   結合容量と、前記の各結合容量で直流成分を除去された
   各フィールド画像信号を前記液晶表示パネルが反転駆動
   方式で動作する第１及び第２のバイアス電圧レベルに調
   整する２系統のバイアス電圧印加手段と、前記バイアス
   電圧印加手段から得られる２系統のフィールド画像信号
   をフィールド周期で切換えて出力する第２スイッチング
   手段を設けたことを特徴とする液晶画像表示装置。
2. 【請求項２】 画像信号を画素単位で分割し、分割され
   た各画素信号を対応した複数の信号入力系を通じてアク
   ティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルへ入力し、
   前記液晶表示パネルで各信号入力系の画素信号を同時に
   複数の画素電極へ書込んでゆくことによりフィールド画
   像を構成する液晶画像表示装置において、各信号入力系
   に、ディジタル画像データを反転させるデータ反転手段
   と、非反転のフィールド画像データと前記データ反転手
   段から得られる反転したフィールド画像データをフィー
   ルド周期で切換えて出力する第１スイッチング手段と、
   前記第１スイッチング手段の出力データをアナログ画像
   信号へ変換するＤ／Ａ変換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段
   から得られる非反転のフィールド画像信号と反転したフ
   ィールド画像信号の直流成分をそれぞれ除去する第１及
   び第２の結合容量と、前記の各結合容量で直流成分を除
   去された各フィールド画像信号を前記液晶表示パネルが
   反転駆動方式で動作する第１及び第２のバイアス電圧レ
   ベルに調整する２系統のバイアス電圧印加手段と、前記
   バイアス電圧印加手段から得られる２系統のフィールド
   画像信号をフィールド周期で切換えて出力する第２スイ
   ッチング手段を設けたことを特徴とする液晶画像表示装
   置。
3. 【請求項３】 アクティブマトリクス駆動方式の液晶表
   示パネルを用いた液晶画像表示装置において、前記液晶
   表示パネルへ画像信号を入力させる信号入力系に、ディ
   ジタルデータである各フィールド画像データを１フィー
   ルド周期内に２回転送出力させるフィールド倍速手段
   と、前記フィールド倍速手段から得られるフィールド画
   像データを反転させるデータ反転手段と、前記フィール
   ド倍速手段から得られる非反転のフィールド画像データ
   と前記データ反転手段から得られる反転したフィールド
   画像データを１/２フィールド周期で切換えて出力する
   第１スイッチング手段と、前記第１スイッチング手段の
   出力データをアナログ画像信号へ変換するＤ／Ａ変換手
   段と、前記Ｄ／Ａ変換手段から得られる非反転のフィー
   ルド画像信号と反転したフィールド画像信号の直流成分
   をそれぞれ除去する第１及び第２の結合容量と、前記の
   各結合容量で直流成分を除去された各フィールド画像信
   号を前記液晶表示パネルが反転駆動方式で動作する第１
   及び第２のバイアス電圧レベルに調整する２系統のバイ
   アス電圧印加手段と、前記バイアス電圧印加手段から得
   られる２系統のフィールド画像信号を１/２フィールド
   周期で切換えて出力する第２スイッチング手段を設けた
   ことを特徴とする液晶画像表示装置。
4. 【請求項４】 画像信号を画素単位で分割し、分割され
   た各画素信号を対応した複数の信号入力系を通じてアク
   ティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルへ入力し、
   前記液晶表示パネルで各信号入力系の画素信号を同時に
   複数の画素電極へ書込んでゆくことによりフィールド画
   像を構成する液晶画像表示装置において、各信号入力系
   に、ディジタルデータである各フィールド画像データを
   １フィールド周期内に２回転送出力させるフィールド倍
   速手段と、前記フィールド倍速手段から得られるフィー
   ルド画像データを反転させるデータ反転手段と、前記フ
   ィールド倍速手段から得られる非反転のフィールド画像
   データと前記データ反転手段から得られる反転したフィ
   ールド画像データを１/２フィールド周期で切換えて出
   力する第１スイッチング手段と、前記第１スイッチング
   手段の出力データをアナログ画像信号へ変換するＤ／Ａ
   変換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段から得られる非反転の
   フィールド画像信号と反転したフィールド画像信号の直
   流成分をそれぞれ除去する第１及び第２の結合容量と、
   前記の各結合容量で直流成分を除去された各フィールド
   画像信号を前記液晶表示パネルが反転駆動方式で動作す
   る第１及び第２のバイアス電圧レベルに調整する２系統
   のバイアス電圧印加手段と、前記バイアス電圧印加手段
   から得られる２系統のフィールド画像信号を１/２フィ
   ールド周期で切換えて出力する第２スイッチング手段を
   設けたことを特徴とする液晶画像表示装置。