JPS59111622A - 液晶表示式受像装置 - 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】 本発明は、液晶表示式受像装置の構成と、その表示装置
の駆動方式に関する。さらには、これに使用する非線形
素子を用いた液晶表示体の電極構成に関する。

ココで１９受像装置は、テレビジョンのビデオ信号ある
いけコンピュータ類のビデオ信号等の映像信号を入力し
、画像として表示する装置を意味する。もちろん、映像
検波以前を含むチューナ一部分と音声出力装置を組み合
せて、テレビジョンを構成することも可能であるし、コ
ンピューターに画像モニターとして組み込むことも可能
なものである。

従来、こういった分野のものはテレビモニターとかモニ
ターディスプレイと呼ばれており、表示装Ｗは°ＣＲＴ
が主流であった。ＣＲＴは明るく鮮明な表示が可能であ
る反面、重い、大きい、高電圧を使用する、電力消費が
多い、目が疲れる、と２− 言った欠点を有している。ＣＲＴに対抗する表示装置と
して液晶表示装置が、その技術的進歩とあいまって脚光
をあびている。液晶表示装置はＣＲＴに比べ、軽い、薄
型、低電圧、低電力、受光型のため目が疲れない、とい
った長所がある。

しかしながら一般に液晶表示装置は、画累数が多くなる
と多数の駆動電極を必要とし、マルチプレックス駆動を
行なってもその多重度（デユーティ比の逆数）は限界が
あり、高々６０程度である。

小型のテレビ受像機としても走査電極数は２４０前後、
あるいは１２０前後を必要とするのである。

さらに映像としては黒白の中間調を表現しなければなら
ないので、その制御で困難性が増す。

これらの困難を回避するために、アクティブマトリクス
表示装置やいわゆる多重マトリックス方式が考えられた
。アクティブマトリックス表示装置はさらに分類してＴ
ＦＴ型とシリコン基板型がある。ＴＦＴ型は透明な基板
上にポリシリコンやアモルファスシリコンを形成し、そ
こにスイッチングトランジスターを配置するが、高度な
ＩＣ技３− 術を必要とし、多数の画素を欠陥なく製造するのは難し
く、完成しても価格の高すものとなっている。シリコン
基板型はやや製造は容易となるが、不透明であるため、
ツィステッド・ネマティック（ＴＮ）型が採用できずに
、液晶１ｊＧＨ型やＤＢＭ型を使用し、良−コントラス
トが得られない。

又、アクティブマトリックス表示装置は大型表示装置と
はなり得ないのも欠点である。多重マトリクス方式は、
実質的に走査電極の数を捧あるいは具とし、その代シに
信号電極の数を２倍、４倍にする方式である。信号電極
数が極端に増えて駆動回路に負担を生じるのみならず、
２な込し４走査成分を同時に選択するために、画像情報
を相当分格納する必要があシ、ＡＤ変換やメモリー回路
も付加しなければならない。結果的に技術的困難と価格
上昇を招く。

これ等の方式の全てを解消するために、非線型素子を搭
載した液晶表示装置が考えられてきた。

まず液晶表示装置の構成について述べる。

液晶表示装置の表示型式としては、ダイナミツ４− り・スキャツタリング・モード（ＤＡＭ）やゲスト・ホ
スト（ａ・Ｈ）型や、ツィスティッド・ネマティック（
ＴＮ）型があるが、消費電力が低く、コントラストの良
いものとしてはＴＮ型が優れている。そのため液晶表示
装置と単に呼ぶ場合はＴＮ型を指し、主流製品となって
ｂる。ＴＮ型（他の型式でも同様であるが）にとっての
欠点として、多重度の多いマルチプレックス駆動が困難
になることである。その特性上の原因は、電圧対コント
ラストの特性上のしきい値電圧と飽和電圧の差が大きく
、だらだらと立上っていく性質がある。マルチプレック
ス駆動のＯＮとＯＦＦの実効電圧値の差は、デユーティ
比が小さくなると、小さくなシ、充分なコントラスト・
マージンがとれなくなる。この困難を解決する手段とし
て、非線型素子を少なくとも一方の画素電極側に配置す
る液晶表示装置が考えられる。

ここでいう非線型素子とは、バリスタ素子、金属−絶縁
体−絶縁体Ｃ以下Ｍ工Ｍと略す）素子、ダイオード素子
、放電管素子などを指し、低電圧５− 領域で高抵抗、高電圧領域で低抵抗となる非線型特性を
有するものである。非線型素子を各画素毎に配置するこ
とによシ、マルチプレックス駆動の多重度を極端に増や
すことが可能となる。本発明の実施例として、非線型素
子としてＭ１Ｍ素子を採用した構造を示す。第１図はＭ
ＩＭ素子を周込た液晶表示装置の構造を示しておシ、１
１は上偏光板、１２は上基板、１３け上基板透明電極、
１４は液晶層、１５Ｆｉ表面酸化処理された金属電極１
６は画素透明電極、１７は金属電極１５の表面と画素透
明電極１６を結合する結合金属電極、１８は下基板、１
９は下偏光板である。Ｍ工Ｍ素子は表面酸化された金属
電極１５と結合金属電極１７の接合部分に形成されてい
る。金属電極１５の材料としてはタンタル、また結合金
属電極１７の材料として金およびニクロムが用いられる
ことが多い。

第２図は、ＭＩＭ素子を用いた液晶表示装置を正面から
見た図であシ、図中の番号は第１図のものと対応してい
る。図では、上基板透明電極１３を走査電極とし、金属
電極１５と画素透明電極１６６− を信号電極として因るが、縦横の関係を逆として走査電
極と信号電極とを交換してもよく、上下の関係を逆にし
ても同等である。

第３図は一画素すなわち１走査電極と１値号電極の交差
する部分の吟価回路図である。非線型菓子の等価容量（
ＣＭ）２６．等価抵抗（ＲＭ）２１、液晶層の容量（Ｃ
Ｌ）２７．抵抗（ＲＬ）２４、それに画素に到るまでの
配線抵抗（Ｒ１［）２３から構成される。このうちＲＭ
は非線型であシ、印加電圧により変化する。

第４図は、従来例の液晶表示装置の電極と画素の配置の
模式図である。Ｘｌ　、Ｘ２−・ｅ　Ｘ’　＋・・ｘｎ
−１，ｘｎは信号電極であり、ｎはその総数であり、’
は任意番号である。Ｙ１＋Ｙ２　　・・Ｙｊ、　”　”
３／９７Ｌ−１、ｙｍは走査電極であシ、ｍｌｄその総
数であり、ｊは任意番号である。Ｐｌｌ　ｒ　”２、＠
　拳、　Ｐｉｊ　、　ｍ　＊　Ｐｎ−１，ｍ　、　Ｐｎ
ｍは各画面であシ総数はｎ拳ｍとなる。

通常のテレビの走査方式では、走査線数は５２５本であ
ｐ、第１フイールドで２６２．５本を走７− 査し、飛越し走査をし、第２フイールドで２６２．５本
を走査し、２フイールドで１フレームとしている。実際
は上下端の走査は使用さ゛れないので２４０本位で十分
である。従って、小型の液晶テレビの場合は走査線数は
２４０本位にして、第１フイールドと第２フイールとで
は、同一走査線上を２回走査することになる。液晶は直
流駆動すると劣化の原因になるため、交流駆動する必要
があシ、第１フイールドと第２フイールドとでは極性を
反転することにきる。

次にＭ工Ｍ表示装置の駆動原理について詳細に述べる。

第５図はＭ工Ｍ素子を用いたマ）　ＩＪソックスネルの
テレビのビデオ信号■よりによる映像表示のための駆動
回路例である。マトリックスパネルのＰ　１１〜Ｐｎｍ
　まで（ｎ　Ｘ　ｍ　）個配列されたパネル５０に対し
Ｘ１〜ｘｎまでｎ本の信号線とＹ１〜Ｙｍのｍ本の走査
線がドフィバー回路よシ接続されている。

各画素のｐＨ〜Ｐｎｆｎは第４図に示す画素と対応する
。

信号線のドフィバーはクロック人力Ｃ，Ｄｌスタ８− 一トパルス人力８．Ｄ’ｉ入力するとＸシフトレジスタ
ー５１と、シフトレジスターの出力ＲＤ、〜ＲＤ？＋に
よりビデオ信号Ｖより（すでに交流駆動に変換されてい
る）をアナログスイッチ５２〜５５を開閉し、信号電極
線上等に作られるコンデンサー５６〜５９およびＭ工Ｍ
素子が低抵抗に々っている画素（選択電圧がかっている
走査線上）に点順次駆動をして充電されていく。又、走
査線のドフィ／（−ハクロック人力Ｃ０Ｔとスタートパ
ルス入力＋３．Ｔを入力とするＹ−シフトレジスター６
０と、シフトレジスターの出力ＲＴｌ、ＲＴ、によ＃）
２値の定圧レベルを選択するデユアルーアナログスイッ
チ６１〜６３によシ構成され、この２値は更にフレーム
信号ｆＬによシ選択レベルとして５ＦｉＬ、非選択レベ
ルＩＪＥＬを作シ、デュアル・アナログスイッチ６４．
６５によシ選択する。この回路の動作波形を第６図に示
す。ビデオ信号ＶＩＤは液晶の劣化を防止するため極性
を反転する必要があり、偶数フィールドでは正極性、奇
数フィールドでは負極性となシ、各々Ｖｉｉ、又はＶＭ
に近い９− 側力黒レベルであり、各々のフィールドにおける非選択
レベルＮＩＬを中心として階調信号が設定されてｂる。

信号側のシフトレジスターのスタートパルスＳ−Ｄは同
期信号期間の直後に出力されシフトレジスターにより選
択フィンを順次走査してゆき、ｎ木目は次の同期信号期
間の直前で設定し、従ってビデオ信号の一走査期間内を
ｎ本に分割して表示することになる。走査線は通常は非
選択レベルにあ匂、書き込み動作時のみ選択レベルにな
る。ｊ木目の走査線を今選択されている信号とすると、
ｊ番目の走査線が選択レベルになることにより書き込み
動作を行なう。ここで次のｊ＋１番目の走査線が選択レ
ベルとなり書き込み動作が移った場合を考える。ｊ番目
の走査線は非選択レベルになシ、この走査線上のＭ工Ｍ
素子は高抵抗となり、液晶層の容量分が液晶層の抵抗分
を介して放電することになる。ｊ＋１番目の走査線上の
Ｍ工Ｍ素子は低抵抗となる。従って、コンデンサー５６
〜５９に蓄えられた画像データがｊ＋１番目の走査線上
に流れ込むことになるが、ｊ＋１１０− 番目の左側の画素はすみやかに画像データが書き替えら
れるのでその画素の画像データが表示さり。

るが、右側の画素Ｆｉｊ番目の画像データが表示される
ことになり、画像として不鮮明なものとなる。

そこで、本発明の目的は非線型素子を周込て、階調素子
を伴なう画像表示を簡単に、かつ鮮明、安定的に行なわ
せることが可能な駆動方式及び液晶パネル構造を提供す
るものである。以下、図面によって本発明の詳細な説明
する。

第７図は本発明によるＭ工Ｍ表示を設けた液晶パネルの
構成図である。１画素毎におけるＭＩＭ素子の構成は従
来と同一であるが、走査電極線が２分割されていること
を特徴としている。Ｙｌ　。

Ｙｌ　　、Ｙｍ−１、Ｙｍは左側の走査線電極であり、
ｍはその総数である。Ｙ１’、　Ｙ２’、　Ｙ（ｍ−１
）’、　Ｙｍ’は右側の走査電極であｊｊ）　、？？？
、’はその総数である。

そして、ＹＩとＹＩＩ、Ｙ２　とＹ２’、　Ｙ（ｍ−１
）とＹ（ｍ−１）、ＹｍとＹｍ郡同−線上にある走査線
′ｌｆ、極を表わしている。

第８図は本発明におけるＭ工Ｍ素子を用いたマトリック
スパネルのテレビのビデオ（ＩＶよりによる映像表示の
ための駆動回路例である。マトリックスパネルの”　Ｉ
Ｉ　−Ｐｎｍ　ｉで（ｎ　Ｘ　ｒｎ　）個配列されたパ
ネル５０に対しｘ、、ｘ？Ｚまでｎ本の信号線とＹ　ｌ
−Ｙｍのｍ本及びＹ、Ｉ〜Ｙｍ’のｍｔの走査線がドフ
ィバー回路より接続されている。各画素（７）Ｐｌｌ　
＝　Ｐｎｍ’は第７図に示す画素に対応する。信号線の
ドフィバーと走査線の左側のドフィバーにつｂては従来
の実施例と全ったく同じである。右側の走査線のドフィ
バーについて述べる。クロック人力Ｃ；　＠　Ｔ＋、ス
タートパルスＳ　＠　Ｔ＋、選択レベル５ＢＬＩと非選
択レベルＮ　Ｅ　Ｌｌは左側の走査線の各々の信号とは
走査線を分割し次分だけタイミングを右側へずらしてい
る。従って、各走査線の選択期間は映像信号の１走査線
分は確保されている。

この回路の動作波形を第９図に示す。Ｙｌ、ＹｊＹｊ＋
１　　の駆動波形は従来例のＹｌ　＋　Ｙｊｒ　Ｙｊｒ
１の駆動波形と同一であり、Ｙｊｌの駆動波形はＹｊの
駆動　　′波形に比較して、走査線を分割した分だけ選
択レベル５ＦｉＬ期間を右側へずらして映像信号の１走
査線分を確保している。この場合の駆動原理を述べる。

Ｙｊ本口の走査線が選択レベルになってからＶｊ＋＋　
　木目の走査線が選択レベルになる丑での間を考える。

Ｙｊ本口のＹｊ１本目番目択レベルになってもＹｊ本口
の選択レベルになっているため、Ｙｊ本目上のＭ工Ｍ素
子は低抵抗になっており、Ｙｊ本口の画像データーはそ
の画素の液晶層のコンデンサーに１き込み続けられ、他
の画素にもれることはない。Ｙｊｒ　１番目が選択され
た時は、Ｙｊ本口の書き込まれた画像データはすでに放
電されているため、Ｙｊ＋１本目が木目レベルになって
もＹｊ本口の画像データの影ｗ　Ｆｉ＃念とんどない。

走査電極の分割位置は書き込み後の液晶層の容量と抵抗
の放電特性から決定すればよい。

以上、述べてきた走査線数は２４０本ぐらいで説明した
が、更に小型化をする場合には走査線数はこの半分の１
２０本ぐらいになる。この場合は１フイールド毎に１本
づつ抜いて表示することになる。従って各走査線の選択
レベル期間は１走査期間の２倍を確保することができる
。この場合で１３− も走査線は２分割して選択レベルをずらすことにより、
より良い階調表示ができる。

以上、述べてきた様に本発明はビデオ信号を直接的に液
晶表示装置に映像として表示する場合、走査電極を２分
割するととも、−走査電極線の選択期間はビデオ信号の
一走萱期間以上の幅を確保することにより、垂直方向の
分解能を確保し、充分なコントラストを得ることができ
、回路構成も表示情報に比しすこぶる簡便であシ、効率
より受像装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は１１１１Ｍ素子を用いた液晶表示装置の構造を
示す。１１〜上偏光板、１２〜上基板、１３〜上基板透
明電極、１４〜液晶層、１５〜表示酸化処理された金属
電極、１６〜画一画素電極、１７〜結合金属電極、１８
〜下基板、１９〜下偏光板。 第２図は上記液晶表示装置の正面図である。 第３図は一画素の等価回路図である。２］〜非線型累子
の容量、２２〜その抵抗、２３〜液晶層１４− の容蓄、２４〜その抵抗、２５〜配線抵抗。 第４図は従来の液晶表示装置の電極と画素の配置の模式
図である。Ｘｌ　・・ｘｎ〜信号電極％Ｙ１・・・Ｙｍ
〜走査電極、Ｐｌｌ　”　”　Ｐｎｍ〜画素。 第５図は上記液晶表示装置を用いた場合の駆動回路例で
ある。５１．６０〜シフトレジスター、５２−・５５，
６１−・６５〜アナログスイツチ。 ５６・・５９〜信号線上等に作られるコンデンサー〇 第６図は第５図の回路における駆動波形である。 第７図は本発明の液晶表示装置の電極と画素の配置の模
式図である。Ｘ、・・・ｘｎ〜信号電極、Ｙｌ・　・　
・Ｙ？７Ｚ　、　Ｙｌ　’・　・　・Ｙ−〜走査電極Ｉ
　Ｐｌｌ・　・Ｐｎ、ｍ’〜画素。 第８図は上記液晶表示装ｆを用いた場合の駆動回路例で
ある。５１，６６．６６〜シフトレジスター、５２・・
５５，６］　・す６５，６７・・６９〜アナログスイツ
チ♂５６・・５９〜信号線上等に作られるコンデンサー
。 第９図は第８図の回路における駆動波形例である。 以　　　上 出願人　株式会社諏訪精工舎 第３図 ’ｒ　　　Ｘ２　−−−−　　ＸＬ　−−−−Ｋ’−Ｉ
Ｘｗ特開昭５９−１１１６２２　（６） 第７ 第６図 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 映像信号を入力し、駆動信号を形成する駆動回路と液晶
   表示装置と両者を結線する部材より構成され前記液晶表
   示装置の液晶をはさむ一方の基板には走査線方向に平行
   な形状の多数の走査電極を有し、他方の基板には走査線
   方向に垂直な形状の多数の信号電極を有し、これらの交
   差する部分を画素とし、各画素には非線型素子を配置さ
   れる液晶表示式受像装置において、前記液晶表示装置の
   各走査線は２分割されており、前記駆動回路は、前記映
   像信号の一走査期間以上の幅を選択電位とする駆動信号
   を、前記２分割された走査電極毎に形成し印加する回路
   を有し、かつ前記映像信号の一走査期間を適尚なりロッ
   ク源により分割し、その分割期間に応じた前記信号電極
   に順次に映像情報を含む駆動信号を印加するスイッチ回
   路を有す一］− ることを特徴とする液晶表示式受像装置。