JPH0614282A

JPH0614282A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0614282A
Application number: JP5032196A
Authority: JP
Inventors: Minoru Hosokawa; 稔細川; Katsuyuki Ikeda; 勝幸池田; Satoru Yazawa; 悟矢沢
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-02-22
Filing date: 1993-02-22
Publication date: 1994-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶テレビ表示方式において、キャパシタ２
１の容量を小さくし又は除去して、パネルの消費電力を
低下させる。映像信号の走査線を減らした場合に生ずる
画質の低下を補償する。画面の対応速度を本来の映像信
号の動画の速度に近づける。液晶テレビで高品質なテレ
ビジョン映像を再生する。【構成】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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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も低くした液晶テレビの画像表
示方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】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わらず、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、一般的な液晶
の特性に合わせて信号を表示体に分配する方式に係わる
ものである。印加電圧に対する液晶の表示応答特性と図
１に示す。

【０００３】図１Ａは液晶をはさむ両電極間に印加され
る電圧波形を表わす。

【０００４】図１Ｂ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
トラストとする。図において１は液晶の立上がり応答、
２は立下がりの応答を示す。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、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。

【０００５】図２は液晶表示パネルの一構成例でパネル
断面図を表わす。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
はさむ板で、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はシリコン結晶ウエハーから成ると
する。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。本発明に係わる液晶表示パネ
ルは図２の構成に限られるものではないが、以後の説明
は図２を例にして進める。

【０００６】図３は図２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１
９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（破線部内）てお
り、画面マトリクス表示される事を示している。

【０００７】図４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。

【０００８】図４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ａ₁ からａ₅₂₅ 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２
６２．５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１６．７ｍ
ｓｅｃ、１フレーム走査時間が約３３．３ｍｓｅｃであ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図５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。図５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。

【００１０】図中、ａ₅₀からａ₃₁₇ までは、図４の走査
線の一部分を示している。Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ ，Ｒ₄ ，Ｒ
₅ ，Ｒ₆ ，Ｒ₇ ，Ｒ₈ 及びＬ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ ，Ｌ₄ 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、Ｒ₁ ，Ｒ
₂ ，Ｒ₃ ・・・とＬ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ ・・・との交点に位
置し、映像信号は、図５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３３．３ｍｓｅｃ
である。図５中の水平走査線ａ₅₀，ａ₃₁₃ ，ａ₃₁₄ ，ａ
₅₂等の映像信号はサンプリングされず、液晶表示画面上
にも一切表れない。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
１、３分の１、４分の１、５分の１等が考えられ、図５
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。図３中の１画素分の周辺回路を図６に示
す。

【００１１】図中、２２は回路基板６とドレイン電極１
０との間の漏洩抵抗分、２３は液晶をはさむ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。例えば、１０μ
厚みの液晶の容量は１ｃｍ²当り１×１０^-10Ｆ程度
で、この時抵抗値はＦＥ型液晶で１０⁹Ω，ＤＳＭ型液
晶で１０⁶Ω、程度である。画素サイズを１００μ平方
にすると、容量１×１０^-14Ｆ、抵抗１０¹³Ω、１０¹⁰
Ωにそれぞれなる。液晶画素の時定数は、従ってＦＥ型
で１×１０^-1ｓｅｃ、ＤＳＭ型で１×１０^-4ｓｅｃ程度
になる。回路内漏洩抵抗は、トランジスタ１７の漏洩分
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３３．３ｍｓｅｃであるから、図３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
３３．３ｍｓｅｃ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３３．３ｍｓｅｃ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は液晶表示体自体
の容量分に付加され、表示パネルの消費電力が増大す
る。また、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。

【００１２】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１または０の２値
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。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様な事は考えられなかった。

【００１３】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
晶表示体としての低電力性を活かすと共に、映像信号の
走査線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像を液晶表
示パネルによって再生する事を目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶テレビ表示
方式は、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
る事を特徴とする。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の方式について順次説明してい
く。

【００１６】図７は、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。ａ₅₀、ａ₅₁、ａ₅₂は、第１フィールドの水平走査
線、ａ₃₁₂ ，ａ₃₁₃ ，ａ₃₁₄ は、第２フィールドの水平
走査線である。ｌ₁ ，ｌ₂ ，ｌ₃ 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、ｒ₁ ，ｒ₂ ，ｒ₃，ｒ₄ は、液晶表示
パネル内のマトリクス画素の内、縦方向の画素の並びの
一部を示す。２４、２５の四角形は、ｌ₁ の画素列上に
並んだ２個の画素を示している。

【００１７】図５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、図７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ａ₅₀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ａ₃₁₂ 上の点２
６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ｌ₁ 上の画素
によって、映像信号走査線ａ₅₀とａ₃₁₂ 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、他の走査線
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、図１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。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なくなり、や
わらかい画質が得られる。

【００１８】又、各画素に信号線を書き込む繰り返し周
期は、１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。各画素内回路の漏洩電
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
晶パネル内の端子１３に映像信号を提供する為の映像増
幅器の出力量も、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１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。

【００１９】特に、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、偶数分の１に設定した時効
果が大きい。

【００２０】また、上記説明にあっては、図３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
期待されるものであり、本発明の範囲を出るものではな
い。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はさみ、順次時
分割駆動する方式にあっても、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。

【００２１】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なうものである。前記した
如く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、最も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、１フレーム
の映像を形成するものであるから、図７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
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
上最少の関係にある。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、動画中にあっても、１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約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、液晶をはさ
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フィールド単位で切り換
え、選択的に印加する等が考えられる。

【００２２】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。

【００２３】

【発明の効果】以上の如く、本発明の液晶表示テレビ方
式によれば、キャパシタ２１の容量を小さくし又は除去
して、パネルの消費電力を低下させることができる。ま
た、映像信号の走査線を減らした場合に生ずる画質の低
下を補償することができる。さらに、画面の対応速度を
本来の映像信号の動画の速度に近づけることができ、液
晶テレビで高品質なテレビジョン映像を再生することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶の印加電圧に対する応答特性を示す図。

【図２】液晶表示パネルの断面の一例を示す図。

【図３】駆動回路の一例を示す図。

【図４】テレビジョン画面上の走査線を示す図。

【図５】従来液晶パネルへの映像サンプル方式を示す
図。

【図６】図３及び図４の回路の一部を示す図。

【図７】本発明の映像のサンプル方式を示す図。

【符号の説明】

３・・ガラス４・・透明電極５・・液晶６・・基板７・・画素電極１４・マトリクス電極駆動回路１５・マトリクス電極駆動回路１６・液晶画素２４・マトリクス画素２５・マトリクス画素

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【手続補正書】

【提出日】平成５年３月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】液晶表示装置

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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
加する事を特徴とする液晶テレビ表示方式。
【請求項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請求項１記載の液晶テレビ表示方
式。
【請求項３】第１フィールドと第２フィールドの互いに
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する請
求項１記載の液晶テレビ表示方式。