JPH01179580A - 液晶を用いた画像表示装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば液晶テレビジョン受像機を構成する
ツイスト・ネマティック型液晶を用いた画像表示装置に
関する。

（従来の技術） テレビジョン受像機を小型化して構成し、特に薄型に構
成するため種々の工夫がされているものであるが、その
表示装置としてＣＲＴ受像管を使用せずに、画像表示装
置として液晶を用いた画像表示装置を用いることが多く
試みられている。

第５図はこのような液晶テレビジョン受像機等で使用さ
れる従来の液晶画像受像装置の構成を示すもので、ガラ
ス等で構成される表面側の透明板１１、およびこの透明
板１１と小間隔で対向設定される裏面側の透明板１２と
によって、薄型の容器が構成されるようにし、この容器
内にツイスト・ネマティック（以下ＴＮと略称する）型
の液晶１３が充填されるようにする。

そして、上記表面側の透明板１１の内面には、第６図に
示すようにマトリクス状にゲート線１４１１１４２、・
・・、およびデータ線１５１　、１５２　、・・・が透
明導電体によって形成され、これらゲート線１４１１１
４２、・・・それぞれとデータ線１５１．１５２　、・
・・それぞれの交差部分に、透明導電体によって画素電
極１８１５１６２　、・・・が配置形成されている。こ
の画素電極１６１．１６２、・・・それぞれには、薄型
トランジスタ１７１　、１７２　、・・・が形成されて
いるもので、このトランジスタ１７１　、１７２　、・
・・にはそれぞれ対応するゲート線１４１．１４２　、
・・・からゲート信号が与えられ、このゲート信号か与
えられたトランジスタに接続されるデータ線からの信号
電圧が、対応する画素電極に印加されるようにしている
。

そして、裏面側の透明板１２の内面には、上記画素電極
群に液晶１３の層を介して対向されるように透明導電体
によって共通電極１８が形成されている。

ここで、この画像表示装置は、カラー画像を表示するよ
うに構成されているもので、表面側の透明板１１の内面
に、画素電極１４１．１４２　、・・・それぞれに対応
するようにしてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各カラ
ーフィルタ１９１．１９２．１９３が形成されている。

また、この図では詳細に示されていないが、透明板１１
および１２それぞれの外側の面には、偏向板が形成され
ている。

尚、上記透明板１１および１２は、例えば数ミクロン−
数十ミクロンの間隔に設定され、その間に液晶層が設定
されるもので、この液晶層を構成するＴＮ液晶１３は、
ラビング等によって透明に画素電極１４１、．１４２　
、・・・および共通電極１７の面上に細かい平行な溝を
形成することにより配向処理する必要があり、その配向
方向は第６図に矢印で示すように透明板１１および１２
で９０度異ならせて、直交する方向に設定されるように
している。そして、液晶層部分に電界が設定されない状
態では、液晶分子がねじれて配向されるようにしている
。このような構成原理は、−膜内なＴＮ液晶において共
通のことであり、上記偏向板との組合わせによって光シ
ャッタの働きがされるようにしている。そして、中間調
の表示も可能とされるものである。

このような液晶を用いた画像表示装置において問題とな
るところは、液晶に対して一定の直流バイアスが継続し
て印加されるようになると、この液晶の特性が劣化する
ようになることである。

第７図は上記のような点を考慮した従来の表示制御部の
構成を示しているもので、上記ゲート線１４１５１４２
　、・・・には、所定のクロック信号に基づき水平走査
周期に対応してＸドライバ２０からの信号が分配供給さ
れるようにしている。またＸドライバ２１からは、デー
タ線１５１．１５２　、・・・に（粂表示信号を分配供
給するもので、このＸドライバ２１には切換え回路２２
からの信号が供給される。この切換え回路２２は、例え
ばフィールド周期に対応したパルス状の切換え指令に対
応して動作する切換えスイッチ２１１を有するもので、
この切換えスイッチ２１１の固定端子の一方には入力ビ
デオ信号をアンプ２２２を介して供給し、他方にはイン
バータ２２３で反転したビデオ信号が供給されるように
なっている。

すなわち、上記の画像表示装置にあっては、Ｘドライバ
２１にフィールド毎に極性が反転されるビデオ信号が供
給されるようになるものであり、また共通電極１８には
その中間の直流電圧が供給設定されるようになる。そし
て、あるフィールドでは画素電極１６１．１８２　、・
・・に正の極性のビデオ信号が設定され、次のフィール
ドでは負極性のビデオ信号が供給されて、液晶１３の両
面間に印加される電圧がフィールド毎に反転されるよう
にして、液晶の劣化を防ぐようにしている。

しかし、このようにした場合、正側のビデオ信号の振幅
と負側のビデオ信号の振幅とが一致しない場合、あるい
は上記両極性のビデオ信号のセンター電圧と共通電極１
８に設定される電圧とが一致しない場合がある。このよ
うな状態となると、正側のビデオ信号が供給されたとき
の各画素における光透過率と、負側のビデオ信号が設定
される場−合の光透過率とが異なるようになり、表示画
像にフリッカが現れるようになる。

これは正負両極性の信号の振幅、オフセットを一致させ
ればよいという問題でもなく、薄型トランジスタ１７１
　、１７２　、・・・の非線形性によりわざとアンバラ
ンスにすると良い結果が得られることもある。また、フ
リッカを制御するための信号の制御レベルは、全体の振
幅の１％以下であり、電気回路によってこれを実現する
のは実質的に困難である。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、液晶
に印加する信号電圧の極性を反転させた場合に表示画面
に生ずるフリッカを確実に抑制し、特に正負両極性の信
号の振幅が多少アンバランス状態であっても、また画素
の表示制御をする各画素毎のトランジスタに非線形であ
っても、フリッカが発生されないようにする液晶を用い
た画像表示装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明に係る液晶を用いた画像表示装置にあっては、
それぞれ画素位置に対応して画素電極が形成されるよう
にした第１の透明板の電極面に対向して、この対向面に
共通電極を形成し他方の面に画素電極を形成した第２の
透明板を対向設定し、さらにこの第２の透明板の画素電
極面に対向して共通電極を形成した第３の透明板を対向
設定し、これら透明板の相互間に２層に別けてＴＮ液晶
を充填す、る。この場合第１〜第３の各透明板の電極の
配向を順次具ならせ、第１および第２の透明板の画素電
極に、それぞれ極性が異なる像信号が供給されるように
している。

（作用） このように構成される画像表示装置にあっては、どの画
素においても正極性および負極性の像信号に基づき表示
駆動されるようになるものであり、したがって正負両極
性の像信号に振幅の差があっても、またこれら画素を駆
動するトランジスタに非線形があっても、表示明度が変
化してフリッカが生ずることは確実に防げるようになる
。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図は液晶を用いた画像表示装置の断面構成を示すも
ので、例えばガラス板によって構成されるようになる、
第１の透明板３１の面上には、第２図で示されるように
マトリクス状に交差して形成されるゲート線３２１．３
２２　、・・・と、データ線３３１　、３３２　、・・
・が形成され、さらにこれらゲート線とデータ線それぞ
れの各交差部分に対応して、透明導電体薄膜による画素
電極３４１　、３４２　、・・・が形成されるようにす
る。

上記第１の透明板３１の上記画素電極３４１　、３４２
、・・・を有する面に小間隔をおいて平行に対向するよ
うにして第２の透明板３５が設定される。この第２の透
明板３５の上記第１の透明板３１に対向する面には、透
明導電体からなる共通電極３θが形成される。

また、この第２の透明板３５の他方の面には、上記第１
の透明板３１と同様にゲート線３７１　、３７２　、・
・・およびデータ線３８１　、３８２　、・・・が形成
され、これらゲート線およびデータ線それぞれの交差部
に上記画素電極３４１　、３４２　、・・・それぞれに
対応するようになる多数の画素・電極３９１．３９２　
、・・・が形成される。

この第２の透明板３５の画素電極３９１　、３９２　、
・・・を有する面に小間隔を設定して、さらに第３の透
明板４０が設定されるもので、この第３の透明板４゜の
第２の透明板３５に対向する面には共通電極４１が形成
されるようになる。

そして、上記画素電極３４１　、３４２　、・・・およ
び３９１　、３９２　、・・・それぞれに対応して、薄
型トランジスタ４２１．４２２　、・・・および４３１
．４３２　、・・・が設定されるもので、これらトラン
ジスタは対応するゲート線からの信号によってゲート制
御され、データ線から供給される像信号に対応した電圧
を、対応する画像電極に印加設定するようになる。

尚、上記第１および第３の透明板３１および４０には、
詳細は図で示されていないがそれぞれ偏向板が設定され
ているもので、これら偏向板の偏向方向は平行となるよ
うに設定されている。

ここで、第１および第２の透明板３Ｉおよび３５との間
隔、および第２の透明板３５と第３の透明板４０との間
隔は、例えば数ミクロン程度に等間隔で設定される。そ
して、第１の透明板３１と第２の透明板３５との間、お
よび第２の透明板３５と第３の透明板４０との間には、
それぞれＴＮ液晶４４１および４４２が充填設定される
ようにする。この２層にした液晶４４１および４４２の
厚さは、それぞれ従来の表示装置における液晶層の厚さ
の半分とされる。

ここで、第１の透明板３１に形成される電極３４１．３
４２、・・・、第２の透明板３５に形成される電極３Ｂ
および３９１　、３９２　、・・・、さらに第３の透明
板４０に形成される電極４１には、それぞれラビング等
によって配向膜を形成するものであるが、そのそれぞれ
の配向方向は、第２図で矢印で示されるように、第１の
透明板３１の画素電極３４１　、３４２　、・・・と第
３の透明板４０に形成される電極４１とでは互いに９０
度異なるように設定し、第２の透明板３５に形成される
電極３Ｂおよび３９１．３９２　、・・・においては、
その間の４５度の方向に設定されるようにしている。

このようにすることによって、第１層および第２層の液
晶４４１および４４２においては、そのそれぞれの液晶
分子が電界を与えない状態で４５度づつねじれた状態と
なり、全体で９０度のねじれが存在するようになる。し
たがって、無電界の状態においては、光学的に従来と同
じ状態とされる。

尚、この実施例で示した画像表示器はカラー画像を表示
するもので、このために第３の透明板４０の内面に、画
素それぞれに対応する状態で、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）のカラーフィルタ４５１〜４５３が形成されてい
る。

第３図は上記のように構成される画像表示器を表示制御
する制御部の構成を示しているもので、第１および第２
のＸドライバ５１および５２を備える。

このＸドライバ５１および５２は、第１および第２の透
明板３１および８５に形成されたデータ線３３１１３３
２、・・・および３８１　、３８２　、・・・に像信号
を分配供給し、その各データ線に接続されるようになる
薄°膜トランジスタ４２１．４２２　、・・・および４
３１　、４３２、・・・の各ドレインにその像信号に対
応した電圧信号を供給するようにしている。

またこれに対して上記トランジスタ４２１．４２２、・
・・および４３１　、４３２　、・・・のゲートには、
ゲート線３２１　、３２２　、・・・および３７１．３
７２　、・・・を介してＹドライバ５３からゲート信号
が分配供給されるようにする。

入力ビデオ信号は、切換え回路５４を介してＸドライバ
５１および５２に供給される。切換え回路５４は、第１
および第２の切換えスイッチ５４１および５４２を備え
、このスイッチ５４１．５４２は連動して制御回路５５
からの、例えばフィールド切換え毎に発生されるパルス
状の切換え指令信号によって切換え駆動されるようにな
っている。

そして、この切換えスイッチ５４１および５４２には、
入力ビデオ信号と同じ正極性の信号、およびインバータ
５４３によって反転された負極性の信号がそれぞれ供給
されるようにする。そして、切換えスイッチ５４１およ
び５４２が図で示す第１の状態となっているときは、Ｘ
ドライバ５１に正極性のビデオ信号が供給され、Ｘドラ
イバ５２に負極性のビデオ信号が供給されるようにする
もので、この切換えスイッチ５４１および５４２が図の
状態から切換わり第２の状態となったときには、Ｘドラ
イバ５１および５２に上記第１の状態とは逆の極性のビ
デオ信号が供給されるようにしている。

すなわち、制御回路５５からビデオ信号の水平ブランキ
ングに対応して切換え指令が発生されると、切換え回路
５４のスイッチ５４１および５４２が切換わり、図のよ
うな状態となったとすると、正極性のビデオ信号がＸド
ライバ５１に供給され、負極性のビデオ信号がＸドライ
バ５２に供給されて、制御回路５５からのクロック信号
ＣＬＫに対応して、それぞれサンプルホールドされるよ
うになる。このようにして１水平走査期間分の信号をサ
ンプルホールドすると、次の水平ブランキング中に出力
指令ｏｕｔｌが発生され、Ｘドライバ５１および５２が
らデータ線３３１　、３３２　、・・・および３８１．
３８２　、・・・にそれぞれデータ信号が出力される。

このような状態ではＸドライバ５３に、制御回路５５か
ら出力指令ｏｕＬ２が供給され、このＸドライバ５３は
所定の水平走査ラインに対応したゲート線にゲートパル
ス信号を出力する。このゲートパルス信号は、上記水平
走査ラインに設定される薄型トランジスタのゲートにそ
れぞれ供給され、このデー４信号に対応して上記所定の
水平走査ラインに、１水平走査期間分の像信号が書き込
まれるようになる。

このよう像信号が書き込まれたならば、Ｘドライバ５１
および５２において、次の水平走査ラインの走査開始端
部である左端の画素用の信号より順にサンプリングし、
ホールドを開始する。そして、１水平走査期間分のサン
プリングを終了すると、上記のような出力制御がされる
ようになるものであるが、この出力状態とされる直前に
Ｘドライバ５３に、水平ドライブパルスＨＤと同期した
ＹシフトアップクロックＹ　ｅｌｋを供給し、Ｘドライ
バ５３が上記水平ラインの次の水平ラインを指定するよ
うにシフトアップされる。そして、この水平走査ライン
に対応した像信号が書き込まれるようになる。

この例では縦方向が２２０〜２４０ライン程度の表示器
を考えているものであり、フィールド毎に同じラインに
書き込むようになるインターレース駆動する場合を想定
しているが、縦方向が４４０〜４８０ライン程度の表示
器にインターレース書き込みを行なう場合は、Ｘドライ
バ５３に与えられるシフトパルスＹ　ｅｌｋが、１水平
走査期間毎に２回出力されるようにすればよい。

そして、１フイールドの画像表示が終了されると、垂直
ブランキング中に切換え回路５４のスイッチ５４１　、
５４２が反転され、Ｘドライバ５１および５２に供給さ
れるビデオ信号の極性が反転される。インターレース駆
動を行なう表示器の場合は、１フレーム毎、すなわち２
回の垂直ドライブパルスＶＤの入力毎に切換え回路４４
が反転されるようになる。

第４図は上記のような表示制御状態を説明するためのも
ので、代表的な信号波形の状態を示している。すなわち
、ビデオ信号１が人力されるものであり、切換え指令信
号の状態に対応して、第１および第２のＸドライバ５１
に供給される信号はビデオ信号２で示すように、極性反
転されるようになる。

上記のような表示器あっては、多数設定される画素それ
ぞれは、図で下方より入力された偏光が、液晶４４１の
層および液晶４４２の層、さらにＲＳＧ。

Ｂのカラーフィルタ４５１〜４５３を通して光らせるこ
とによって、カラー表示動作が行われる。この場合、２
つの液晶４４１および４４２の層は、常に逆極性で且つ
大きさのほぼ等しい電界で駆動されているものであり、
上記光のねじれ方向は第５図で示した従来の表示器と同
じ状態となる。この場合、中間の透明板３５および透明
電極３６．３９１．３９２、・・・の存在によって、光
の透過率が多少低下するが、それ以外は従来の液晶表示
器と同等に作動する。

しかし、上記実施例で示した画像表示装置にあっては、
どの画素部分においても正極性の信号と負極性の信号の
双方によって表示駆動動作が実行されているものであり
、例えば正極性の信号と負極性の信号との差によって生
ずる、表示画素の光制御量のアンバランスが効果的に均
一化されるようになり、フリッカの発生が確実に抑制さ
れるようになる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る液晶を用いた画像表示装置
にあっては、極性反転された像信号のアンバランス、Ｘ
ドライバの特性のばらつき、オフセット電圧の不安定、
さらの駆動制御用トランジスタの非線形性等が存在して
も、各画素の光学的な表示特性が安定化され、且つ均一
化されるようになり、フリッカの発生を効果的に低減可
能となる。そして、非常に良質な例えばテレビジョン画
像を液晶により再生できるものであり、非常にを効な画
像表示手段として多方面に応用できるようになるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る液晶を用いた画像表
示器を説明する断面構成図、第２図は上記表示器の特に
第１乃至第３の透明板部分を取り出して示す図、第３図
は上記画像表示器をその表示制御部と共に示す構成図、
第４図は上記表示装置の動作を説明するための信号波形
図、第５図は従来の液晶による画像表示装置を説明する
表示器の断面構成図、第６図は上記表示器の透明板の状
態を説明する図、第７図は上記表示器の制御部を説明す
る構成図である。 ３１、３５．４０・・・第１乃至第３の透明板、３４１
．３４２、・・・、３９１．３９２　、・・・画素電極
、３６．４１・・・共通電極、４２１　、４２２　、・
・・、４３１．４３２　、・・・薄膜トランジスタ、４
４１　、４４２・・・液晶、５１．５２・・・Ｘドライ
バ、５３・・・Ｙドライバ、５４・・・切換え回路、５
５・・・制御回路。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 表面にマトリクスの各交点位置にそれぞれ対応して透明
   導電体よりなる多数の画素電極を配置形成した第１の透
   明板と、 この第１の透明板の上記画素電極群を有する面に小間隔
   で平行に対向設定され、上記第１の透明板に対向する面
   に透明導電体からなる共通電極が形成され、他方の面に
   上記第１の透明板の画素電極にそれぞれ対応する多数の
   画素電極を形成した第２の透明板と、 この第２の透明板の画素電極を有する面に平行にして小
   間隔で対向設定され、この第２の透明板に対向する面に
   透明導電体からなる共通電極を形成した第３の透明板と
   、 上記第１および第２の透明板それぞれと上記第３の透明
   板との間にそれぞれ充填形成されたネマティック液晶と
   、 上記第１の透明板の画素電極と第２の透明板の画素電極
   とに、それぞれ互いに極性が逆にされた像信号電圧が、
   特定された周期で極性を反転して供給するようにした制
   御手段とを具備し、上記第１の透明板に形成された画素
   電極の配向方向と、第３の透明板に形成された画素電極
   の配向方向とを異ならせて設定し、第２の透明板に形成
   された画素電極および共通電極の配向方向は上記第１お
   よび第３の電極それぞれの配向方向の間の方向に設定さ
   れるようにしたことを特徴とする液晶を用いた画像表示
   装置。