JPH05210362A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼き付け，フリッカ，残像の発生を防止し、
液晶表示の画質品位の向上を図る。 【構成】 水平走査方向に複数のデータ線ＤL を並べ、
このデータ線ＤL にデータ線駆動装置３８から画素信号
を供給する。データ線ＤL と直交する複数の走査線ＳL
は、走査線駆動装置３９から走査線信号を供給する。デ
ータ線ＤL と走査線ＳL の交点に対応して画素電極を格
子状に配置する。画素電極に薄膜トランジスタＱ1 ，Ｑ
2 を接続し、各走査線ＳL に走査線信号を供給する期間
に、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 をオンし、画素電極に画素
信号を供給する。走査線信号と画素信号はグランド電圧
に対し正負両極性に変化し、トランジスタＱ1 は正極性
の走査線信号により、トランジスタＱ2 は負極性の走査
線信号によりオンする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液晶モジュールを用
いて情報や映像を表示する液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、テレビジョン技術の発展に伴い、
ＥＤＴＶやＨＤＴＶなどが開発され、商品化あるいはそ
の段階にある。従来の４：３のアスペクト比に対し、幅
の広い１６：９のワイドアスペクトの表示装置が注目さ
れ、実用化されつつある。

【０００３】ワイドアスペクトＥＤＴＶやＨＤＴＶの普
及期においては、従来の４：３の信号と共存することが
暫く続くものと考えられ、１６：９のディスプレイに
４：３の映像を表示する必要があり、現在考えられてい
る表示方法としては、図８（ａ）〜（ｃ）に示すものが
ある。

【０００４】図８（ａ）は１６：９のディスプレイ１に
４：３の映像の縦方向のサイズを合わせて表示するもの
で、情報の欠落はない。ここで、２はサイドパネル部と
いい、４：３のアスペクト比のとき、映像の写らない部
分に、たとえば黒色の表示を行う。（ｂ）は１６：９の
横幅に合わせて４：３の映像を拡大して表示するもの
で，この場合、４：３の映像の上下部分がカットされ、
情報の一部は表示されないことになる。（ｃ）は４：３
の映像を横方向に４／３倍し、１６：９として表示する
もので、この場合情報の欠落はないが、真円度が悪く、
横長の映像表示となる。このほかの表示方法についても
提案されているが、基本的にはこの３種類の展開型であ
る。図８（ａ）〜（ｂ）のうち、（ａ）の方法は表示サ
イズは小さくなるものの、送られてきた情報をすべて表
示できることから、有力視されている。

【０００５】（ａ）の方法でＣＲＴ（ブラウン管）を使
用した場合は、長い時間同一のパターンを表示し続ける
ため、蛍光体の劣化の度合いに違いが生じ、そのパター
ンの焼き付けが発生する、といった欠点がある。具体的
には、１６：９の表示エリア中、４：３部分のみ使用頻
度が高ければ、長い時間使用ののち、そのエリアとサイ
ドパネル部２の輝度レベルに違いが生じ境界ができる、
ということである。

【０００６】この欠点を補う提案がいくつかある。たと
えば、サイドパネル部２を黒表示とするのでなく、特定
の輝度のラスター（灰色）としておくことで、４：３表
示部と蛍光体の劣化を同程度として焼き付けを目立たな
くするものである。

【０００７】このことは、直視型あるいは投写型の液晶
表示装置においても、原因はことなるものの、同様のこ
とがいえる。この原因については、解明されていない部
分が多いが、ＣＲＴにおける蛍光体の劣化要因と違い、
液晶の劣化を防ぐため各画素毎に行っている交流駆動に
おいて、対向電極に対する実効直流電圧を０Ｖにするこ
とが現実には不可能で、いくらかの直流成分が配向膜や
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）周辺にチャージされてしま
うから、と考えられている。

【０００８】図９，図１０は、そのメカニズムを説明す
るため、日経マイクロデバイス１９９１年９月号ｐｐ．
４９〜５６「パネル・マルチメディア時代の要素技術を
先取り」に紹介された、液晶モジュールの１画素分の電
気的モデルおよび要部の波形図を示すものである。

【０００９】Ｑはスイッチング用の薄膜トランジスタ、
Ｃs は補助容量、ＣLCはネマティック液晶を画素電極と
共通電極で挟み込むことで構成する液晶容量、ＣGDはゲ
ート・ドレイン間の寄生容量、ＤL は画素信号が供給さ
れるデータ線駆動装置３８に接続したデータ線、ＳL は
走査線信号が供給される走査線駆動装置３９に接続した
走査線、ＥL は共通電極および補助容量Ｃs の一方の電
極に電位Ｖcom を印加するための電極である。

【００１０】データ線ＤL には、映像信号をサンプリン
グして得られた映像信号電圧Ｖsigを供給する。この電
圧Ｖsig は液晶の劣化防止のためフィールドまたはフレ
ーム毎に極性反転する。走査線ＳL には１水平走査期間
以内の数十マイクロ秒の期間、１０〜２５Ｖのゲート電
圧Ｖg を印加する。

【００１１】図１０は、図９の動作信号を示すものであ
る。トランジスタＱがオンすると、液晶容量ＣLCは映像
信号電圧Ｖsig 近くまで充電されるが、トランジスタＱ
がオフすると寄生容量ＣGDの影響でドレイン電圧はΔＶ
下がる。この低下分電圧ΔＶは、 ΔＶ＝Ｖg ・ＣGD／（ＣGD＋ＣS ＋ＣLC） ----（１） で現す事ができる、低下分電圧ΔＶを補償するために、
ΔＶの実効値を直流オフセットとして共通電極電位Ｖco
m に印加する。これによりフリッカーや焼き付けをある
程度抑えることができる。しかし、液晶容量ＣLCは液晶
分子のツイスト状態よって異なるため、映像信号電圧Ｖ
sig によって変化する。

【００１２】トランジスタＱがオン・オフ、換言すれば
画素がオンとオフの場合での低下分電圧ΔＶの差の絶対
値Ωは、 Ω＝｜ΔＶ[ON]−ΔＶ[OFF] ｜ ＝Ｖg ・｛ＣGD／（ＣGD＋ＣS ＋ＣLC[ON]） −ＣGD／（ＣGD＋ＣS ＋ＣLC[OFF] ）｝ ………（２） で現すことができる。ここで、ＣLC[ON]は画素がオンの
ときの容量、ＣLC[OFF]はオフのときの容量である。

【００１３】式（２）から、Ωを０に近づければ、フリ
ッカー，焼き付き，残像を抑えることができるが、多階
調の映像信号では、その間にあらゆるレベルをとるの
で、すべての画素のあらゆる信号でΩを０にすることは
不可能である。これが画素に印加され、焼き付けの原因
となるＤＣ成分であると考えられる。

【００１４】ＣＲＴ式と同様に、１６：９の液晶モジュ
ールに４：３の映像を表示するとき、上記問題点のうち
焼き付けの対策として行われるのが、図８におけるサイ
ドパネル部２に灰色のレベルを印加することで、各画素
の平均印加信号レベルを同程度にして焼き付けを目立た
なくしようとするものである。

【００１５】図１１は液晶モジュールを使用したときの
焼き付け対策を施した回路ブロック図を示すものであ
る。４０はアンテナであり、ここからＮＴＳＣ地上波お
よび衛星放送，ＨＤＴＶ放送などを受信する。この説明
では簡単のためにアンテナのみ示すが、ビデオ入力や輝
度色差入力，ＲＧＢ入力なとでも同様である。４１は通
常のＮＴＳＣやＥＤＴＶなどの４：３の信号をデコード
する４：３信号処理装置、４２は４：３信号処理装置４
１からの４：３の信号の両側に、サイドパネル信号を付
加して１６：９のアスペクト信号に変換するサイドパネ
ル付加装置、４３はサイドパネル部２に付加する灰色な
どのラスター信号などを発生するサイドパネル信号発生
装置、４３１はサイドパネル信号発生装置４３で発生す
るラスター信号のレベルを規定する可変抵抗器、４４は
アンテナ４０の入力からの電波のうち、ワイドアスペク
トＥＤＴＶやＨＤＴＶ（ＭＵＳＥなど）信号をデコード
する１６：９信号処理装置である。

【００１６】４５はサイドパネル付加装置４２からの
４：３の信号の両側に灰色のラスター信号を付加して１
６：９とした信号と、１６：９信号処理装置４４からの
信号とのいずれかを、スイッチＳＷにより選択した入力
とし、ＬＣＤの駆動に適したレベルに変換し交流反転な
どを行うＬＣＤ駆動装置である。４６はコントロール回
路、３は１６：９のアスペクト比で構成された液晶表示
モジュール、３８はデータ線駆動装置、３９は走査線駆
動装置である。データ線駆動装置３８、走査線駆動装置
３９は、それぞれコントロール回路４６のコントロール
信号に基づいて制御する。

【００１７】この構成により１６：９の信号の場合はそ
のまま、４：３の信号の場合はサイドパネル部を灰色の
ラスターとすることで、液晶の各画素の平均信号レベル
はほぼ同一となり、各画素にチャージするＤＣ成分も同
程度となるため、４：３の境界部において顕著な焼き付
けは、発生しない。

【００１８】しかし，この方法によると、４：３の映像
を表示している場合にサイドパネル部が、何らかの輝度
で光っている状態となり非常に目障りである。特に暗い
シーンでは両わきが非常に明るく目立つため、コントラ
スト感を高めるためにディスプレイセットの周辺を黒く
塗装する意味さえなくなってしまう。

【００１９】この不具合を少しでも解消するために画面
全体の平均輝度レベル、自動輝度制限などによってサイ
ドパネルの輝度を決定する方法がある。画面全体が暗け
ればサイドパネルも黒くし、全体が明るければ白くす
る、ものである。しかし、この方法においてもサイドパ
ネル部が気になることには変わりなく、輝度レベルの変
化は、観察者にとってかえって目障りである。

【００２０】さらに、焼き付けの要因となるＤＣ成分は
フリッカとや残像の原因でもあり、この問題点は依然と
して解決されない。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の焼き付
け防止の対策は、４：３の映像を表示している場合、サ
イドパネル部が何らかの輝度で光っている状態は非常に
目障りであるばかりか、フリッカとや残像の問題点があ
った。このように、信号処理回路による対策では完全な
解決を図ることが困難である。従って、ＤＣ成分が原因
となる焼き付け，フリッカー，残像の発生しない液晶表
示装置が求められていた。

【００２２】この発明は、ＤＣ成分の発生を防止し、焼
き付け，フリッカ，残像の発生しない液晶表示装置の提
供を目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示装置
は、水平走査方向に並ぶ複数のデータ線と、この複数の
データ線に画素信号を供給するデータ線駆動装置と、前
記複数のデータ線と直交する複数の走査線と、この複数
の走査線に走査線信号を供給する走査線駆動装置と、前
記複数のデータ線と前記複数の走査線の交点に対応して
格子状に配置された複数の画素電極を備え、該画素電極
に第１，第２のスイッチング素子を接続し、前記各走査
線に前記走査線信号を供給する期間に、該第１，第２の
スイッチング素子をオンし、前記画素電極に前記画素信
号を供給する液晶表示部を具備するものであって、前記
走査線信号と前記画素信号はグランド電圧に対し正負両
極性に変化し、前記第１のスイッチング素子は正極性の
該走査線信号により、第２のスイッチング素子は負極性
の該走査線信号によりオンすることを特徴とするするも
のである。

【００２４】

【作用】上記手段により、低下分電圧ΔＶの移動方向を
正負に変え、低下分電圧ΔＶの影響を打ち消すことがで
きる。この結果、液晶への印加状態に依存して変化する
低下分電圧ΔＶが原因となり生ずるＤＣ成分の発生を抑
えることができ、焼き付け，フリッカ，残像の発生しな
い液晶表示装置を実現でき表示画質品位を向上させるこ
とができる。

【００２５】

【実施例】以下、この発明の実施例につき図面を参照し
詳細に説明する。図１はこの発明のー実施例を示すもの
で、液晶モジュールの１画素分の電気的モデルを示すし
ている。Ｑ1 はゲート電圧Ｖｇが正の電圧であるとき、
Ｑ2 はゲート電圧Ｖｇが負の電圧であるとき、それぞれ
オンするスイッチング用の薄膜トランジスタである。Ｃ
s は補助容量、ＣLCはネマティック液晶を画素電極と共
通電極で挟み込むことで構成される液晶容量、ＣGDはゲ
ート・ドレイン間の寄生容量ＣGD、ＤL は画素信号が供
給されるデータ線駆動装置３８に接続したデータ線、Ｓ
L は走査線信号が供給される走査線駆動装置３９に接続
した走査線、ＥL は共通電極および補助容量の一方の電
極に共通電極電圧Ｖcom を印加するための電極である。

【００２６】ゲート電極ＧL には図２（ａ）に示す、１
水平走査期間以内の数十マイクロ秒の期間、１０〜２５
Ｖのゲート電圧Ｖg を印加する。ゲート電圧Ｖg はフィ
ールドまたはフレーム毎に、映像信号電圧Ｖsig に合わ
せて０Ｖに対し極性反転する。データ線ＤL には映像信
号をサンプリングした、図２（ｂ）に示す電圧を映像信
号電圧Ｖsig として出力する。この電圧Ｖsig は液晶の
劣化防止のため、フィールドまたはフレーム毎に０Ｖに
対して極性反転する。

【００２７】電極ＥL に供給する共通電極電圧Ｖcom は
０Ｖに設定されており、正のゲート電圧Ｖg によりゲー
トがオンすると液晶容量ＣLCは、正の映像信号電圧Ｖsi
g 近くまで充電されるが、ゲートがオフすると寄生容量
ＣGDの影響でドレイン電圧Ｖd はΔＶ下がる。この低下
分電圧ΔＶは式（１）で表すことができる。

【００２８】続いて、負のゲート電圧Ｖg によりゲート
がオンすると、液晶容量ＣLCは負の映像信号電圧Ｖsig
近くまで充電されるが、ゲートがオフすると寄生容量Ｃ
GDの影響でドレイン電圧は低下分電圧ΔＶ上がる。これ
は式（１）においてゲート電圧Ｖg を負の数として代入
することで表すことができる。

【００２９】以上のように、低下分電圧ΔＶの移動を正
負方向にゲート電圧Ｖg と画素印加電圧により変えるこ
とができ、低下分電圧ΔＶの影響を打ち消すことができ
る。この結果、液晶への印加状態に依存して変化する低
下分電圧ΔＶが原因となり生ずるＤＣ成分の発生を抑え
ることができ、焼き付け，フリッカ，残像の発生しない
液晶表示装置を実現でき表示画質品位を向上させること
ができる。

【００３０】次に、図３〜図５を用いて、この発明の実
施例を適用した液晶表示装置について説明する。

【００３１】図３はブロック図である。４０はアンテナ
で、ＮＴＳＣ地上波および衛星放送、ＨＤＴＶ放送等を
受信する。４１はアンテナ４０から入力される電波のう
ち、通常のＮＴＳＣやＥＤＴＶなどの４：３の信号をデ
コードする４：３信号処理装置であり、４４はワイドア
スペクトＥＤＴＶやＨＤＴＶ（ＭＵＳＥなど）信号をデ
コードする１６：９信号処理装置である。４５は４：３
信号と１６：９信号のいずれかを、スイッチＳＷにより
選択して入力し、ＬＣＤの駆動に適したレベルに変換し
交流反転などを行うＬＣＤ駆動装置、４６は映像信号の
同期信号に基づき、液晶制御信号を作り出すコントロー
ル回路、３は１６：９のアスペクト比で構成された液晶
表示モジュール、３８はデータ線駆動装置、３９は走査
線駆動装置であり、データ線駆動装置３８、走査線駆動
装置３９はそれぞれコントロール回路４６により制御す
る。

【００３２】図４はデータ線駆動装置３８を具体的に示
した構成図であり、３８１は０Ｖに対し、正極性のデー
タ信号を出力するＸドライバー、３８２は０Ｖに対し、
負極正のデータ信号を出力するＸドライバー、３８３は
Ｘドライバー３８１、３８２の出力をコンロール回路４
６の制御により切り換える切換回路であり、切換回路３
８３の出力は、データ線ＤL に供給する。

【００３３】図５は走査線駆動装置３９の具体的にした
構成図であり、３９１は０Ｖに対し、正極性のゲート信
号を出力するＹドライバー、３９２は０Ｖに対し、負極
性のゲート信号を出力するＹドライバー、３８３はＹド
ライバー３９１、３９２の出力をコンロール回路４６の
制御により切り換える切換回路であり、この切換回路３
８３の出力は、走査線ＳL に供給する。

【００３４】図４，図５におけるデータ線ＤL 、走査線
ＳL は、それぞれのいずれか１本が図１に示すデータ線
ＤL 、走査線ＳL となり、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 を駆
動するものである。

【００３５】図６は映像信号電圧Ｖsig の変化により、
低下分電圧ΔＶが変化したときのトレイン電圧Ｖd との
関係を示したものである。以下、図６について図１とと
もに説明する。

【００３６】映像信号電圧Ｖsig が変化しても、液晶モ
ジュールへの印加状態に依存して変化する低下分電圧Δ
Ｖが原因となり、生ずるＤＣ成分の発生を抑えることが
できることについて説明する。

【００３７】ゲート電圧Ｖg は、１フレームまたは１フ
ィールド毎に０Ｖの共通電極電圧Ｖcom に対し反転し、
正のゲート電圧Ｖg によりゲートがオンすると、液晶容
量ＣLCは正の映像信号電圧Ｖsig 近くまで充電される
が、ゲートがオフすると寄生容量ＣGDの影響でドレイン
電圧Ｖd は、低下分電圧ΔＶ下がる。続いて負のゲート
電圧Ｖg によりゲートがオンすると、液晶容量ＣLCは負
の映像信号電圧Ｖsig近くまで充電するが、ゲートがオ
フすると寄生容量ＣGDの影響でドレイン電圧Ｖd は、低
下分電圧ΔＶ上がる。

【００３８】以上のように、低下分電圧ΔＶの移動を正
負方向のゲート電圧Ｖg と画素印加電圧により変えるこ
とができ、データ信号映像信号電圧Ｖsig のレベルによ
り低下分電圧ΔＶ量が変化しても低下分電圧ΔＶが打ち
消され、低下分電圧ΔＶの影響を除去することがきる。

【００３９】この結果、液晶モジュールへの印加状態に
依存して変化する、低下分電圧ΔＶが原因となり生ずる
ＤＣ成分の発生を抑えることができ、焼き付け，フリッ
カ，残像の発生しない液晶表示装置を実現でき、表示画
質品位を向上させることができる。

【００４０】図７はこの発明の他の実施例を示すもので
ある。この実施例は、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 のオフ特
性を向上させるため、図１の共通電極電圧Ｖcom の極性
をフィールド毎またはフレーム毎に、０Ｖに対し極性を
変化するようにしたものである。

【００４１】以下、図７について図１とともに説明す
る。正のゲート電圧Ｖg が正の共通電極電圧Ｖcom1を越
え、ゲートがオンすると液晶容量ＣLCは、正の映像信号
電圧Ｖsig 近くまで充電し、ゲートがオフすると寄生容
量ＣGDの影響でドレイン電圧Ｖd は低下分電圧ΔＶ分低
下する。つづいて負のゲート電圧Ｖg が負の共通電極電
圧Ｖcom2を下まわると、ゲートがオンし液晶容量ＣLC
は、負の映像信号電圧Ｖsig 近くまで充電する。ゲート
がオフすると寄生容量ＣGDの影響でドレイン電圧Ｖd
は、低下分電圧ΔＶ上がる。

【００４２】これにより、データ信号映像信号電圧Ｖsi
g のレベルにより、低下分電圧ΔＶ量が変化しても低下
分電圧ΔＶが打ち消され、低下分電圧ΔＶの影響を除去
することがきる。

【００４３】この結果、液晶モジュールへの印加状態に
依存して変化する、低下分電圧ΔＶが原因となり生ずる
ＤＣ成分の発生を抑えることができ、焼き付け，フリッ
カ，残像の発生しない液晶表示装置を実現でき、表示画
質品位を向上させることができる。

【００４４】

【発明の効果】この発明の液晶表示装置によれば、焼き
付け，フリッカ，残像の発生しない液晶表示装置を実現
でき、表示画質品位を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のー実施例を示し、液晶モジュールの
１画素分の電気的モデルの概念図。

【図２】図１の動作信号を示す信号波形図。

【図３】この発明のー実施例における液晶表示装置の回
路ブロック図。

【図４】図３の要部を具体的に示した回路ブロック図。

【図５】図３の要部を具体的に示した回路ブロック図。

【図６】この発明の他の実施例における、図１の動作信
号を示す信号波形図。

【図７】この発明のもうーつの他の実施例における、図
１の動作信号を示す信号波形図。

【図８】従来の１６：９のディスプレイに４：３の映像
を表示する、表示例を示す概念図。

【図９】従来の液晶モジュールの１画素分の電気的モデ
ルの概念図。

【図１０】図９の動作信号を示す信号波形図。

【図１１】従来の液晶表示装置の回路ブロック図。

【符号の説明】

ＤL …データ線、３８…データ線駆動装置、ＳL …走査
線、３９…走査線駆動装置、ＣLC…画素容量、Ｑ1 ，Ｑ
2 …トランジスタ、３…液晶表示モジュール。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平走査方向に並ぶ複数のデータ線と、 前記データ線に画素信号を供給するデータ線駆動装置
   と、 前記データ線に直交する複数の走査線と、 前記走査線に走査線信号を供給する走査線駆動装置と、 前記データ線と前記の走査線の交点に対応して、格子状
   に配置された複数の画素電極と、 前記画素電極に接続した第１および第２のスイッチング
   素子と、 前記各走査線に前記走査線信号が供給される期間に、該
   第１，第２のスイッチング素子がオンし、前記画素電極
   に画素信号を供給する液晶表示部とからなることを特徴
   とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記走査線信号および前記画素信号は、
   グランド電圧に対し正負両極性に変化し、前記第１のス
   イッチング素子は正極性の、第２のスイッチング素子は
   負極性の前記走査線信号により、それぞれオンすること
   を特徴とする請求項１記載の液晶駆動装置。
3. 【請求項３】 前記第１および第２のスイッチング素子
   は、薄膜トランジスタで形成してなることを特徴とする
   請求項１記載の液晶駆動装置。