JPS6056026B2 - 液晶パネルの駆動方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液晶パネルの駆動方式に関し応答速度、特に
消去時間の遅い液晶を駆動するにあたり、テレビジョン
信号を表示出来る方式を提案するものである。

液晶パネル上にテレビジョン信号を表示するのに、各
絵素毎にスイッチ素子を設けたＸ−Ｙマトリックス装置
がすでに提案されている。

第１図にパネルの接続図を示す。第１図において１は液
晶、２は記憶用コンデンサ、３はＭＯＳトランジスタで
構成されるスイッチ素子であり、これら３つの素子にて
１絵素を構成している。４はＸ−Ｙマトリックスパネル
におけるＹ電極に相当し、５はＸ電極に相当する。

又６はＹ電極選択用パルス発生器、７は映像信号処理回
路である。この様に、各絵素毎にスイッチ素子３および
コンデンサ２を含んでいるのは液晶の応答速度を考慮し
たものであり、テレビジョン信号の１フィールド期間又
は１フレーム期間のメモリ回路を各絵素に配するための
ものである。 第２図にメモリ回路を備えた液晶パネル
の原理図を示す。

第２図において８は前面ガラス板、９はシリコンにて作
られたメモリ回路、１０はサファイア基板てあり、液晶
は空間１１に挿入される。１２はパネル全体を取りつけ
る基板である。

この様なサファイア基板１０上にシリコンを用いて回路
を作る技術はすでに確立されており、一般にはＳＯＳ（
シリコン、オン、サファイア）と呼称されている。さて
次に各絵素に回路を付加した液晶パネルにテレビジョン
信号を印加する従来の方法を第１図に基づいて述べる。

パネルは、各絵素に設けられたＭＯＳトランジスタのス
イッチング速度を考慮して、通常ＥＬパネルやガス放電
パネルの駆動に使用されているライン・アト●ア・タイ
ム方式にて駆動され、Ｙ電極は１水平走査期間毎に順次
選択され、１つのＹ電極（第１図における４）に沿つた
ＭＯＳトランジスタ３の全てが同時にオンになる。一方
、順次信号である映像信号は映像信号処理回路７におい
て並列信号に変換され、１水平走査期間毎に同時に各Ｘ
電極に与えられる。映像信号処理回路７は、サンプリン
グ・ホールド回路から成つており、詳しく述べると水平
同期信号に同期したサンプリングパルスを作るサンプリ
ングパルス発生器、コンデンサメモリ回路、増幅器等か
ら成つている。第３図にパネルの動作を説明するための
回路のブロック図、第４図に回路の詳細図、第５図にタ
イムチャートを示す。

第３図において、１３はアンテナ１４にて受信したテレ
ビジョン信号の復調器であり、チューナ、ＶＩＦｌおよ
び検波器を含む。１５は映像増幅器、１６は同期分離回
路、１７は水平同期信号に同期した発振器、１８はサン
プリングパルス発生器、１９はサンプル・ホールド回路
、２０はＹ電極選択パルス発生器である。

第４図は第３図のサンプルホールド回路１９の回路例で
あり、コンデンサメモリ回路を示す。動作は、先にも述
べた如く、順次信号である映像信号を並列信号に変換す
ることであり、サンプリング．のパルス幅は水平方向の
絵素数にて決定され、１つのＹ電極が選択されると同時
に全てのＸ電極に信号が与えられ、パネルの液晶に信号
が印加される。第５図において５−１は第３図の映像増
幅器１５の出力信号であり、第４図端子２１に印加さ．
れる。ＴＨは１水平走査期間である。５−２，５−３は
それぞれサンプリングパルスであり、第４図端子２２，
２３に印加される。

５−４は放電パルスであり、第４図の端子２４に、５−
５は転送パルスであり、第４図の端子２５にそれぞれ印
加・される。

５−６，５−７はＹ電極選択パルスを示し、第３図のＹ
電極選択パルス発生器２０の出力信号である。

以上の様な回路を用いた時には、テレビジョン信号をパ
ネルに書き込み、そして表示することが可能になる。こ
こで液晶の応答速度を考えてみると、書き込みおよび消
去の時間は、個々の絵素においてスイッチ素子が付加さ
れているため、テレビジョン信号における１フレーム期
間すなわち日本にて使用されている標準テレビジョン信
号では１１３囲２（〜３３ｍｓｅｃ）の時間内を使用す
ることが可能となる。一方通常の液晶材料における立上
りおよび消去時間のそれぞれは約数１０および数１００
ｎ１ｓｅｃであり、このままの状態でテレ）ビジョン信
号を表示しようとすれば、液晶の応答速度特に消去時間
の早いものを選ぶ必要がある。又応答速度の遅いものを
そのまま使用した時には、動きの早い画面において見苦
しくなり、さらに中間調を表示することが出来ない等、
画像の品質を著しく損なうことになる。本発明は液晶を
駆動する時において、従来から知られている高周波（数
百Ｈｚ以上）印加時における消去時間の減少という方法
を利用して、テレビジョン信号を表示しようとする駆動
方式を提案するものであり、各絵素毎にスイッチ素子を
設けた液晶によるＸ−Ｙマトリックスパネルを線順次方
式にて駆動するにあたり、１水平走査期間を略々２分割
し、書き込み時間と消去時間とに利用するものである。

一般に液晶における立上り時間は、消去時間より早く、
印加電圧の２乗に比例してさらに早くなり、１フィール
ド期間（１１６０秒＝１６．６１ｎｓｅｃ）内にするこ
とが簡単に出来る。

一方、消去時間は液晶が応答しなくなる周波数にれは液
晶のコンダクタに依存し、約１ＫＨｚ）以上の周波数を
印加すれば早くなることが知られており、特に動的散乱
モード（ＤＳＭ）液晶にて顕著である。従つて本発明に
おいては上述の消去時間の減少を有効に使用して、テレ
ビジョン信号を表示することが出来る液晶パネルの駆動
方式を述べるものである。以下本発明の一実施例を図面
に基づいて説明する。パネルの走査は線順次（ライン・
アト・ア・タイム）方式にて行なわれ、１水平走査期間
を書き込み期間と消去期間とに分割し、書き込み期間の
映像信号成分を１フィールドで抽出して１つの絵素に書
き込み、次のフィールドで消去期間の消去信号を抽出し
て消去に用いるという走査を順次繰り返す。対象となる
パネルは従来例で示した第１図のパネルであり、液晶が
封入され、Ｘ−Ｙマトリツクス状に配たれた電極群を持
つ。第６図に本発明によるタイムチャートを示す。第６
図において、６−１は垂直同期信号を示し、Ｔｖは１フ
ィールド期間である。６−２はＸ電極（第１図５）群の
ｉ番目の電極Ｘｉに印加されるＸ電極駆動信号で、斜線
を施した部分がサンプリングホールドされた映像信号成
分であり、パルス状の部分が消去に使用される消去信号
であり、その１水平期間の拡大は後述の第８図の８−６
に示されている。

ＴＢは垂直帰線期間、ＴＨは１水平走査期間を示す。６
−３はＹ電極（第１図４）群のｊ番目の電極ＹＪに印加
される信号であり、例えば奇数フィールド時には１つの
パルス、偶数フィールド時には複数のパルスを含むＹ電
極駆動信号である。

６−４はＹｊ＋１電極に印加される信号を示し、６−５
および６−６はそれぞれＹｊ＋２，ＹＪ＋３に印加され
る信号を示している。

これらのＸおよびＹ電極駆動信号はインターレス走査を
考慮したものである。６−７はＸｌ電極とＹｊ電極の交
点に相当する絵素のコンデンサの両端の電圧波形であり
、ＴＯは映像信号が液晶に印加されている時間を示し、
ＴＯは消去信号が印加されている時間を示す。

ここでＴＯ＋ＴＯ≦７／Ｖｖの関係を満足させるだけで
よい。このタイムチャートかられかる様に、Ｘ電極の駆
動信号には、第６図の６−２に示されるように、順次映
像信号を並列信号に変換した映像信号成分と、消去信号
成分とが１水平走査期間内に挿入されており、第６図の
６−３〜６一６で示されるような信号でサンプリングし
て、例えば奇数フィールド時に１つのＹ電極に映像信号
成分に対応した書き込みパルスを印加し、偶数フィール
ド時に消去信号成分に対応した連続パルスを印加するこ
とによつて消去時間を早めることが出来る。すなわち本
発明の一実施例によれば、液晶に印加される消去信号の
周波数は１５．７５ＫＨｚ／２となり、約８ＫＨｚの交
流信号を印加することが可能となる。この様な駆動をす
るには、第３図の従来例において、１９および２０を変
更するだけで良く、Ｘ電極に印加する信号としては並列
信号に変換する際に消去信号を付加し、Ｙ電極への信号
としては略々１フィールド毎に書き込み用パルスと消去
用パルスを交互に印加すれば良い。具体回路例を第７図
に、波形図を第８図にそれぞれ示す。第７図において３
１，３２，３３，３４，３５は第４図に示した２１，２
２，２３，２４，２５にそれぞれ対応し動作も同様であ
る。３６は消去用パルス信号を付加するためのＭＯＳト
ランジスタであり、３７，３８はそれぞれゲートパルス
および消去用信号印加端子である。

３９，４０は出力信号端子であり、それぞれパネルのＸ
電極に接続される。

第８図において、８−１は水平同期信号を示し、ＴＨは
１水平走査期間である。８−２は水平同期信号を１１２
に分周した波形で、端子３８に印加される。

８−３は水平同期信号を基準として単安定マルチバイブ
レータを動作させた時の波形で、端子３７に印加され、
Ｔｔはその時定数で、ＴｃはＭＯＳトランジスタ３６を
導通させる期間を示す。

８−４，８−５は第５図の５−４，５−５とそれぞれ同
じものであり、コンデンサを放電させるパルスと信号を
転送するパルスを示す。

８−６は出力端子３９の信号であり、斜線部分は映像信
号成分を示す。

次にこれらの図を用いて動作を説明する。

ます検波されたテレビジョン映像信号が端子３１に印加
され、３２，３３に印加されたサンプリングパルスによ
つてサンプリングされ、順にコンデンサに蓄積される。
そして水平帰線期間ＴＨＢを利用して一斉に次段のコン
デンサに転送されるとともに端子３９に出力信号として
あられれる。転送された後は次の走査線の信号をサンプ
リングする。端子３９の信号はパネルに書きこまれ、液
晶と並列接続されたコンデンサに蓄積される。このパネ
ルへの書き込み時間に要する時間は、パネルのコンデン
サの容量が約１０ＰＦであることを考慮すれば、数マイ
クロ秒でよい。従つて時間Ｔｔを約１１２ＴＨとすれば
上記書き込みのための時間としては十分である。一方残
りの期間Ｔｃにおいて、トランジスタ３６を導通させ、
８−２の信号をサンプリングすれば８−６の出力信号を
得ることが出来る。この方式によれば消去信号の周波数
は先にも述べた如く１５．７５／２ＫＨｚとなつてしま
うが、例えは第８図の８−７に示した信号を８−２の信
号のかわりに第７図端子３８に印加すればパネルに加わ
る消去信号の周波数は高くなる。

この様な場合にはＤＳＭ液晶の動作をしなくなる周波数
の高いものでも使用することが出来る。又逆に８−２の
信号をさらに１１２分周し、端子３８に印加すればパネ
ルに加わる消去信号の周波数を低くすることも出来る。
８−２および８−７の信号で期間Ｔｃ内においてＯレベ
ルが存在するのは、消去信号の最后のパルスが印加され
た時に液晶にｘ電圧が加わらないように配慮したもので
あり、例えばクランプ回路を用いて８−２の信号を得る
ことが出来る。

しかし第６図における期間ＴＯおよびＴＤがＴ。＋ＴＯ
＝肝、の時、ＴＯ内に０レベルを存在させる必要はない
。第６図の６−２における消去信号部分も同様てある。
次にパネルに対するパネルの印加方法について述べる。

８−６の出力信号をパネルのＸ電極へ印加すれば、パネ
ルへの映像信号の書き込みには期間Ｔｔを、消去には期
間ＴＯを使用することが出来る。従つて、例えば奇数フ
ィールド時には期間Ｔｔのパルスを１つもつ書き込み信
号をＹ電極に印加し、１つのｘ電極に沿つて順にシフト
させ、偶数フィールド時には第８図の８−３の波形と同
じもので、Ｔｔ，ＴＯのパルス幅をもつ信号をＹ電極に
印加すれは良いので、垂直同期信号および水平同期信号
を基準として従来のディジタル回路技術を用いれば、Ｙ
電極選択回路を簡単に構成することが出来る。例えばシ
リアルイン●パラレルアウトのシフトレジスタを備え、
そのデータ入力と Ｔして、期間Ｔｔに
相当する１のパルス幅をもつ１ 一 ２つの
パルスと、期間Ｔｃに相当する替のパルス幅をもつ８−
３と同様な連続したパルス波とをアンド回路を用いてフ
ィールド毎に切り換えたものとすれば良い。

この時基準クロック信号は水平周波数の２倍の周波数を
もつ信号とし、出力信号はシフトレジスタの１つおきに
取り出せば良い。第９図、第１０図にその具体回路およ
び波形図を示す。第９図において４１は映像信号書き込
み用パルス入力端子、４２は切換え信号入力端子、４３
は消去用信号パルス入力端子、４４はクロック信号入力
端子、４５および４６はシフトレジスタ４７の出力端子
であり、パネルのＹ電極に接続される。第１０図の１０
−１は垂直同期信号である。１０−３は端子４４に印加
される水平周波数の２倍の周波数のクロック信号である
。

動作を第９図および第１０図を用いて説明する。端子４
１には１０−４の波形が印加され、端子４３には１０−
５が印加され、それらが１０−２の切換え信号にてゲー
トされ、さらにゲート回路を通りシフトレジスタ４７の
データ入力となる。従つて端子４５には１０−６を、端
子４６には１０−７の信号を得ることが出来る。すなわ
ち第６図の６−３および６−５の信号を得ることが出来
る。又同様な方法にて６−４および６−６の信号をも得
ることが出来る。上記実施例においては、フィールド毎
に書き込み、消去をくり返す構成を述べたが、液晶の立
上り時間および消去時間を考慮して合計の時間が１フレ
ーム（１１３０秒）内におさまれば良いのであり、例え
ば消去信号印加時間を１フィールド以上とりたい時には
Ｙ電極駆動回路のシリアルイン・パラレルアウトのシフ
トレジスタのデータ入力を１フレーム内において切り換
えれば良いのは１水平走査期間内の信号が映像信号と消
去信号とにより構成されていることより明らかである。

すなわち第１０図の１０−２を用いて単安定マルチバイ
”ブレータを動作させて得た信号１０−８を用いれば良
い。また第８図の波形８−２および８−７において０を
基準にし、±■。の信号を表示したが、これは液晶パネ
ルの基準レベルが０であり、寿命を考慮して交流駆動し
たものである。上述の駆動方式によれば、テレビジョン
信号の全ての走査線（標準テレビジョン信号では垂直帰
線期間を除いた約４８０本）を表示することが出来る。

次にパネルに表示すべき走査線を減少させた時を考える
と、まずインタレース走査をしない時にはすなわちＹ電
極の本数が２４０本の時には上述の駆動方式で良い。こ
の時にはインタレース走査時と同様に例えば奇数フィー
ルドにて映像信号をパネルに印加し、偶数フィールドに
おいて消去信号をパネルに印加することになるが、フリ
ッカを生ずる駆動方法となる。しかし液晶およびコンデ
ンサのメモリ作用によつて十分補償されるので、表示さ
れた映像信号は満足のいくものとなる。次にインタレー
ス走査をせず、さらに１フィールド内の１水平走査線毎
に走査線を抜きとつた場合、すなわちＹ電極の本数が約
１２０本の時にはＹ電極走査信号の書き込み用信号（第
６図６−３，６−５）において、パルス幅は等しく、隣
接するＹ電極に対する信号の遅れ時間を２倍とすれば良
い。さらに走査線を抜いた場合も同様な方法にて可能と
なる。以上本発明によれば、ＤＳＭ液晶を用いたパネル
にてテレビジョン信号表示が可能であり、特に消去時間
の遅い液晶を用いた場合のテレビジョン信号を表示出来
る回路を得ることが出来、液晶の使用範囲を著しく拡大
することが可能となり、その工業的価値は極めて大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図はＸ−Ｙマトリックスパネルの接続図、第２図は
メモリ回路を具備した液晶パネルの原理図、第３図は従
来のパネル駆動回路図、第４図は駆動回路の要部詳細図
、第５図はタイムチャート、第６図は本発明によるタイ
ムチャート、第７図はＸ電極印加信号を作る具体回路例
図、第８図はその波形図、第９図はＹ電極選択回路の具
体回路例図、第１０図はその波形図てある。 ３１・・・・・・映像信号入力端子、３２，３３・・・
・・・サンプリングパルス印加端子、３４・・・・・・
放電パルス印加端子、３５・・・・・・転送パルス印加
端子、３６・・・・・・ＭＯＳトランジスタ、３７・・
・・・・ゲートパルス印加端子、３８・・・・・・消去
用信号印加端子、３９，４０・・・・・・出力信号端子
、４１・・・・・・映像信号書き込み・用パルス入力端
子、４２・・・・・・切換え信号入力端子、４３・・・
・・・消去用信号パルス入力端子、４４・・・・・・ク
ロック信号入力端子、４５，４６・・・・・・出力端子
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各絵素毎にスイッチ素子および記憶素子を設けた液
   晶Ｘ−Ｙマトリックスパネルを線順次方式にて駆動する
   装置において、１水平走査期間を、順次映像信号を並列
   信号に変換して得た映像信号成分にそれぞれ対応する映
   像信号期間と消去信号期間とに２分割した駆動信号を得
   る手段を備え、１フィールド期間において前記映像信号
   期間に相当する１つの第１のパルスにて映像信号成分を
   前記パネルに書き込み、次のフィールド期間において前
   記消去信号期間に相当する複数の第２のパルスにて前記
   パネルを消去するようにしたことを特徴とする液晶パネ
   ルの駆動方式。 ２ １水平走査期間を映像信号期間と消去信号期間とに
   ２分割した駆動信号を液晶Ｘ−Ｙマトリックスパネルの
   Ｘ電極群に印加し、前記映像信号期間に相当する第１の
   パルスを順に液晶Ｘ−ＹマトリックスパネルのＹ電極群
   に印加し、前記消去信号期間に相当する複数の第２のパ
   ルスを順に前記Ｙ電極群に印加することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の液晶パネルの駆動方式。 ３ 駆動信号の消去信号期間に１水平走査線毎に反転す
   る消去信号を挿入することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の液晶パネルの駆動方式。