JP2001075534A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な表示画像輝度を確保し、微細画素への
対応の問題と液晶材料／配向方式に対する制限の問題、
上下方向の輝度傾斜の発生等の問題を解決し、垂直配向
液晶等の高駆動電圧液晶を使用可能とする。 【解決手段】 トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２及び画素電
極ＰＥを含む表示画素Ｐｘをマトリクス状に配列し、画
素電極ＰＥに対向配置して共通電極ＣＥを設け、電極Ｐ
ＥとＣＥ間に液晶表示部材ＬＣＬを封入し、ＲＧＢ各原
色に対応する表示信号を画素電極ＰＥに時分割で各垂直
走査期間毎に極性反転して供給するとともに、ＲＧＢ各
原色信号の各期間に対応してＲＧＢ各原色光を時分割で
照射してカラー画素表示を行う。ここで、トランジスタ
Ｔｒ１でサンプリングした各画素の表示信号電圧をトラ
ンジスタＴｒ２で各画素電極ＰＥに同時に転送し、共通
電極ＣＥには画素電極ＰＥに供給される表示信号とは反
対の極性のパルスを印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば投射型ディ
スプレイやビューファインダー、ヘッドマウントディス
プレイ、フェイスマウントディスプレイ等に設けて好適
な液晶表示装置に関し、特に、面順次方式の液晶表示装
置において、垂直配向液晶等の高駆動電圧液晶を適用可
能としつつ、液晶駆動用のトランジスタの必要耐圧の低
減等を図った液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図６に示すような、いわゆるアク
ティブマトリクス型の液晶表示装置が知られている。こ
の液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板上に、複
数の列信号電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・，Ｄｉが並行
して配置されており、これら各列信号電極Ｄ１，Ｄ２，
Ｄ３，・・・，Ｄｉと直交する方向に複数の行走査電極
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，・・・，Ｇｊが配置されている。

【０００３】各列信号電極Ｄと行走査電極Ｇの交差部に
は、図７に示すように画素スイッチングトランジスタＴ
ｒ及び信号補助容量Ｃｓと、各画素ＰＸに対応した液晶
部材ＬＣＬを含んだ表示画素ＰＸが配置されている。

【０００４】列信号電極駆動回路１００は、水平シフト
レジスタ１０１及び複数のアナログスイッチＳ１，Ｓ
２，Ｓ３，・・・，Ｓｉからなるスイッチ群により構成
されている。各アナログスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，・
・・，Ｓｉの入力側は、表示信号Ｖｉｄｅｏが供給され
る表示信号供給配線Ｌに共通に接続され、出力側は、各
々対応する列信号電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・，Ｄｉ
に接続されている。また、アナログスイッチＳ１，Ｓ
２，Ｓ３，・・・，Ｓｉの制御端子には、水平シフトレ
ジスタ１０１の出力が接続されている。

【０００５】このような構成の列信号電極駆動回路１０
０では、図示しない駆動タイミングパルス発生回路より
供給される水平スタート信号ＨＳＴ及び水平シフトクロ
ックＨＣＫにより水平シフトレジスタ１０１が駆動さ
れ、当該水平シフトレジスタ１０１からの出力パルスに
てアナログスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，・・・，Ｓｉを
順次オン状態にすることにより、１水平期間の表示信号
Ｖｉｄｅｏを順次列信号電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・
・，Ｄｉにサンプリングする。

【０００６】一方、行走査電極駆動回路１０２は、全表
示行数に相当する段数を有する垂直シフトレジスタを含
んで構成されている。垂直シフトレジスタは、図示しな
い駆動タイミングパルス発生回路より供給される、表示
信号Ｖｉｄｅｏの垂直期間と同期した垂直スタート信号
ＶＳＴ及び水平期間に同期した垂直シフトクロックＶＣ
Ｋにより駆動され、行走査電極Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，・・
・，Ｇｊに対して１水平期間毎（行毎）に順次走査パル
スを出力する。

【０００７】その結果、行走査電極Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，
・・・に接続した画素スイッチングトランジスタＴｒが
１行ずつ順次オンとなり、前記列信号電極Ｄ１，Ｄ２，
Ｄ３，・・・，Ｄｉにサンプリングした表示信号Ｖｉｄ
ｅｏの電圧が隣接する画素の補助容量Ｃｓに電荷情報と
して蓄積保持される。

【０００８】これにより、各画素ＰＸに対応した液晶部
材ＬＣＬには、表示画素電極を介して各画素ＰＸに蓄積
した信号電圧が印加され、それに応じて液晶の光変調度
が変化する。これにより、表示信号Ｖｉｄｅｏに対応し
た画像が表示されることとなる。

【０００９】ここで、このようなアクティブマトリクス
型の液晶表示装置を用いて、面順次方式のカラー液晶表
示装置を構成することができる。この面順次方式のカラ
ー液晶表示装置は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各
原色表示信号を画像メモリ等を用いて、１フィールド期
間中に１画面ずつ順次表示し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の表示切
り替えに対応してＲ，Ｇ，Ｂ各色の読み出し光を照射す
ることによりカラー表示を行うようになっている。

【００１０】図８（ａ）は、この面順次方式カラー液晶
表示装置の垂直走査タイミング（マトリクス走査タイミ
ング）を示した図である。面順次方式カラー液晶表示装
置では、線順次走査が行われるため、この図８（ａ）に
示すように先頭ラインと最終ラインの信号書き換えタイ
ミング間に、図中ｔｄにて示す時間差を生ずる。

【００１１】図８（ｂ）は、カラー液晶表示装置に使用
される液晶の光学応答を表している。この図８（ｂ）か
らわかるように、先頭ライン画素の液晶応答は、前記線
順次走査による先頭ラインと最終ラインの信号書き替え
時間差ｔｄに対応して実線ＳＬで表されるようになり、
最終ライン画素の液晶応答は点線ＥＬで表されるように
なる。図８（ｃ）は、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の読み出し光の照
射タイミングを表している。

【００１２】ここで、全画面均一な色再現特性を得るた
めには、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の読み出し光の照射を、図８
（ｂ）に示した先頭ライン画素から最終ライン画素まで
の全てのエリアの液晶が完全に応答した時点で行う必要
がある。

【００１３】この制約により、図８（ｃ）に示すよう
に、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の読み出し光を照射可能な時間は、
Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の割当時間から、アクティブマトリクス
液晶表示装置の垂直走査時間（すなわち、前記線順次走
査による先頭ラインと最終ラインの信号書き替え時間差
ｔｄ）及び液晶の応答時間を除いた短い期間に制限さ
れ、その結果として表示画像輝度が不足してしまうとい
う問題がある。

【００１４】このような問題を解決するために、例えば
特開平３−１８８９２号の特許公開公報における液晶表
示装置が提案されている。図９に、この特開平３−１８
８９２号特許公開公報で提案されている液晶表示装置の
構成を示す。なお、この図９の構成において、前述した
図６の構成と同一の構成要素にはそれぞれ同じ符号を付
して、それらの説明は省略する。

【００１５】この図９に示す液晶表示装置は、列信号電
極駆動回路１００及び行走査電極駆動回路１０２は図６
で説明したものと同等であるが、画素部の構成が異なっ
ている。具体的には、各表示画素ｐｘは第１のスイッチ
ングトランジスタＴｒ１、第２のスイッチングトランジ
スタＴｒ２、信号蓄積容量Ｃｓ及び画素電極ＰＥを含ん
で構成されている。

【００１６】第１のスイッチングトランジスタＴｒ１
は、図６を用いて説明した構成の液晶表示装置における
画素スイッチングトランジスタＴｒと同様に、それぞれ
対応する列信号電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・及び行走
査電極Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，・・・に接続されている。第
２のスイッチングトランジスタＴｒ２は、第１のスイッ
チングトランジスタＴｒ１の出力端子と画素電極ＰＥの
間に設けられ、その制御端子は全画素共通に配線され、
一括パルス発生回路１１０に接続されている。

【００１７】この構成によれば、一括パルス発生回路１
１０により、各画素ｐｘ内に配置されている第２のスイ
ッチングトランジスタＴｒ２を一括して同時にオンする
ことが可能となっている。すなわち、図６に示した液晶
表示装置における線順次走査と異なり、全画面同時に画
素表示信号の切り替えが可能となっている。

【００１８】このため、この液晶表示装置を用いて面順
次方式のカラー液晶表示装置を構成した場合、図８に示
した先頭ラインと最終ライン間の走査タイミングの時間
差ｔｄがゼロとなるため、ライン配列方向の液晶応答時
間差の問題がなくなり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の読み出し光
照射期間を長く設定でき、充分な表示画像輝度を得るこ
とができる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平３−１
８８９２号の特許公開公報で提案されている液晶表示装
置においては、以下に述べるような問題点があった。

【００２０】まず、第１の問題点は、微細画素への対応
の問題である。すなわち、図９の構成からわかるよう
に、画素毎に２つのスイッチングトランジスタＴｒ１，
Ｔｒ２を形成する必要があるため、画素の微細化が困難
となる。特に、図９に示した構成の液晶表示装置を、例
えば単結晶シリコン基板上にＭＯＳ ＬＳＩ（Metal Ox
ide Semiconductor Large Scale Integration）プロセ
スで実現する場合、液晶に対する駆動電圧を確保するた
めに、トランジスタ部に高耐圧特性対応の構造が必要と
なる。

【００２１】図１０には、高耐圧構造を持たない通常の
トランジスタ構造を示し、図１１には高耐圧トランジス
タの構造を表す。なお、図１０の（ａ）及び図１１の
（ａ）にはそれぞれトランジスタのドレイン１２１、ゲ
ート１２２、ソース１２３の配置状態を示し、図１０の
（ｂ）及び図１１の（ｂ）にはそれら各トランジスタを
図１０の（ａ）の図中Ａ−Ａ及び図１１の（ａ）の図中
Ａ−Ａにてそれぞれ切断したときの断面を模式的に表し
ている。

【００２２】この図１０及び図１１からわかるように、
トランジスタは、基本構造として、半導体基板１３７、
Ｐウェル１３６、フィールド酸化膜１３５、絶縁層１３
４、ドレイン拡散領域１３１、ソース拡散領域１３２、
ゲート領域１３３、金属配線層１３０を有している。

【００２３】図１１に示すトランジスタでは、ドレイン
拡散領域１３１，ソース拡散領域１３２とゲート領域１
３３間にＬＤＤ（Lightly-Doped-Drain）領域１３８と
呼ばれる低濃度拡散領域を形成し、チャンネル電界や活
性領域間に生じる電界を緩和することにより高耐圧化を
図っている。このＬＤＤ領域１３８の幅は必要耐圧が大
きい程大きくする必要があり、トランジスタのサイズの
微細化限界もこのＬＤＤ領域１３８の幅で制限される。
図１０は通常耐圧のトランジスタ構造図であり、したが
って図１１の高耐圧トランジスタのＬＤＤ領域１３８部
を含めた実質的なドレイン拡散領域１３１，ソース拡散
領域１３２の面積は、図１０の場合より大きくなるこが
わかる。

【００２４】このように、図９に示した第１、第２のス
イッチングトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の必要耐圧が高
い場合、個々のトランジスタサイズが大きくなるため、
画素サイズの微細化が困難となる問題があった。

【００２５】次に、第２の問題点は液晶材料／配向方式
に対する制限の問題である。面順次方式カラー液晶表示
装置においては、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の各表示信号によって
液晶を時分割駆動するため、良好な色再現性を得るため
には液晶の時間応答特性を満足する必要がある。これに
適した液晶としては、例えば１（μｍ）厚程度以下の強
誘電性液晶等がある。

【００２６】一方、強誘電性液晶以外の液晶で面順次方
式のカラー液晶表示に対応可能な高速応答性を有するも
のとして、負の誘電異方性液晶の分子配列を基板に略垂
直な方向に配向した垂直配向液晶がある。

【００２７】この垂直配向液晶は、液晶表示装置に広く
用いられているＴＮ（Twisted Nmatic）液晶と比較して
高い応答速度を有し、セル厚を２（μｍ）程度以下とす
ることで面順次方式カラー液晶表示装置に十分対応可能
な応答特性を得られることが確認されている。さらに、
垂直配向液晶は、強誘電性液晶と比較して階調表示特性
及びコントラスト特性で優れる等の特長がある。

【００２８】しかし、垂直配向液晶は一般的に駆動必要
電圧が高く、特に応答速度を上げるためにセル厚を薄く
すると駆動必要電圧はさらに上昇する。この結果、前述
の第１の問題点で説明したように、画素トランジスタ部
にもさらに高い耐圧が要求されるようになり、トランジ
スタサイズが大型化する結果、画素に２つのトランジス
タを形成する図９の構成では画素の微細化はさらに困難
となる。

【００２９】なお、特開平６−２２２３３０号の特許公
開公報において、画素部回路に第１，第２の２つのスイ
ッチングトランジスタを設け、第２のスイッチングトラ
ンジスタで全画面の信号を一括して画素電極に転送する
液晶表示装置が提案されているが、この場合、従来の１
画素１トランジスタでの線順次書き換えでは、画面の上
下走査の時間遅れにより、対向電極（全面共通）を振っ
ても均一に液晶を反応させることはできず、上下方向の
輝度傾斜が発生する問題がある。

【００３０】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
のであり、十分な表示画像輝度を確保でき、微細画素へ
の対応の問題と液晶材料／配向方式に対する制限の問
題、さらに上下方向の輝度傾斜の発生等の問題を解決可
能とし、特に垂直配向液晶等の高駆動電圧液晶を使用可
能としつつ、液晶駆動用のトランジスタの必要耐圧を低
減可能とした、面順次方式カラー表示を実現する液晶表
示装置を提供することを目的とする。

【００３１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明に
係る液晶表示装置は、上述の課題を解決するための手段
として、マトリクス状に配列した表示画素に対応する複
数の画素電極と、前記各画素電極に対向配置した共通電
極と、前記各画素電極と共通電極との間に各表示画素に
対応して封入される液晶表示部材と、表示信号を垂直走
査期間毎に極性反転する極性反転手段と、前記極性反転
された表示信号を前記各表示画素に対応して各々サンプ
リングする複数のサンプリング手段と、前記サンプリン
グされた各表示信号の電圧を前記各画素電極に同時に転
送させる同時転送手段と、前記共通電極に対して、前記
各画素電極に供給される表示信号の極性と反対極性の信
号電圧を印加する共通電極駆動手段とを有する。

【００３２】請求項２記載の本発明に係る液晶表示装置
は、上述の課題を解決するために、前記液晶表示部材は
負の誘電異方性を有し、初期配向として前記表示画素の
配列方向に対して略垂直な方向に分子配列を有する垂直
配向液晶とする。

【００３３】請求項３記載の本発明に係る液晶表示装置
は、上述の課題を解決するために、前記複数のサンプリ
ング手段は、対応する複数の第１のスイッチングトラン
ジスタからなり、前記同時転送手段は、前記第１のスイ
ッチングトランジスタにそれぞれ対応した複数の信号蓄
積容量及び複数の第２のスイッチングトランジスタと、
当該各第２のスイッチングトランジスタを一括して駆動
する駆動信号発生器とからなり、前記複数の画素電極と
前記第１，第２のスイッチングトランジスタ及び信号蓄
積容量を前記表示画素に対応してマトリクス状に配列し
た第１の基板と、前記共通電極を前記第１の基板に対向
配置した第２の基板とを有し、前記第１の基板の画素電
極と第２の基板の共通電極との間に前記液晶表示部材を
封入してなる。

【００３４】請求項４記載の本発明に係る液晶表示装置
は、上述の課題を解決するために、前記極性反転手段で
は、赤、緑、青の各原色に対応する表示信号を時分割で
垂直走査期間毎に極性反転し、前記赤、緑、青の各原色
の表示信号に対応して赤、緑、青の各原色光を時分割で
前記液晶表示部材に照射してカラー画素表示を行う。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る液晶表示装置
の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細
に説明する。まず、本発明に係る液晶表示装置は、図１
に示すような面順次方式のカラー液晶表示装置に適用す
ることができる。なお、この図１の構成において、列信
号電極駆動回路１及び行走査電極駆動回路２、一括パル
ス発生回路３は、図６或いは図９で説明した列信号電極
駆動回路１００及び行走査電極駆動回路１０２、一括パ
ルス発生回路１１０とそれぞれ同等の構成を適用可能で
あり、ここではそれらの説明を省略する。

【００３６】この図１において、複数の列信号電極Ｄ
１，Ｄ２，・・・及び行走査電極Ｇ１，Ｇ２，・・・の
各交差部には、表示画素Ｐｘが形成され、各々の表示画
素Ｐｘは、第１のスイッチングトランジスタＴｒ１、第
２のスイッチングトランジスタＴｒ２、信号蓄積容量Ｃ
ｓ、画素電極ＰＥで構成されている。

【００３７】第１のスイッチングトランジスタＴｒ１の
一方の主端子はそれぞれ対応する列の列信号電極Ｄに接
続され、制御端子（ゲート）はそれぞれ対応する行の行
走査電極Ｇに接続されている。第１のスイッチングトラ
ンジスタＴｒ１の他方の主端子には信号蓄積容量Ｃｓ及
び第２のスイッチングトランジスタＴｒ２の一方の主端
子が接続されている。第２のスイッチングトランジスタ
Ｔｒ２の他方の主端子には画素電極ＰＥが接続され、制
御端子（ゲート）は共通配線されて一括パルス発生回路
３に接続されている。

【００３８】さらに、各画素電極ＰＥには、その対向基
板に形成した共通電極ＣＥが対向配置され、各共通電極
ＣＥは共通電極駆動パルス発生回路５に接続されてい
る。画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間には表示体である
液晶部材ＬＣＬが封入されている。

【００３９】また、極性反転回路４には、表示信号Ｖｉ
ｄｅｏが入力されるようになっており、この極性反転回
路４は、表示信号Ｖｉｄｅｏの極性を垂直走査周期毎に
反転して列信号電極駆動回路１に供給するようになって
いる。

【００４０】列信号電極駆動回路１にて各列信号電極Ｄ
１，Ｄ２，・・・にサンプリングした表示信号電圧は、
行走査電極駆動回路２で選択した行の各表示画素Ｐｘの
第１のスイッチングトランジスタＴｒ１を介して各信号
蓄積容量Ｃｓに蓄積、保持される。

【００４１】ここで、先頭行から最終行までの全ての表
示画素Ｐｘの信号蓄積容量Ｃｓに１垂直期間の表示信号
電圧が書き込まれた時点で、第２のスイッチングトラン
ジスタＴｒ２の制御端子に一括パルス発生回路３から一
括転送パルスが供給される。これにより、全画素の第２
のスイッチングトランジスタＴｒ２は同時にオンとな
り、画素電極ＰＥに対して表示信号電圧が同時に供給さ
れる。

【００４２】一方、共通電極駆動パルス発生回路５から
は、当該一括転送パルスと同期して、共通電極ＣＥに対
して画素電極ＰＥに転送される表示信号と逆極性のパル
スが送出される。

【００４３】次に、図２に当該実施の形態の液晶表示装
置の動作タイミング図を示す。図２（ａ）は、表示信号
Ｖｉｄｅｏの入力波形を示している。この表示信号Ｖｉ
ｄｅｏは、前述のように極性反転回路４により垂直走査
周期毎に極性が反転制御される。これにより、例えば正
極性信号（＋）の黒レベルと白レベルが、負極性信号
（−）の白レベルと黒レベルに一致することとなる。そ
の結果、各表示画素Ｐｘのスイッチングトランジスタの
スイッチング動作を、片側の極性の黒レベル〜白レベル
までの入力信号と同等の入力信号範囲とすることがで
き、必要耐圧を大幅に低減することができる。

【００４４】図２（ｂ）は、一括パルス発生回路３から
の一括転送パルスの供給タイミングを示している。この
図２（ｂ）から、例えば図中Ｔ１で示す期間の入力表示
信号Ｖｉｄｅｏは、第１のスイッチングトランジスタＴ
ｒ１によって各表示画素Ｐｘの信号蓄積容量Ｃｓに書き
込まれた後、一括転送パルスのタイミングで第２のスイ
ッチングトランジスタＴｒ２により、図中Ｔ２で示す期
間に画素電極ＰＥに一括して出力される。

【００４５】また、図２（ｃ）は、画素電極ＰＥに供給
される画素電極電圧パルスのタイミング及びその振幅を
示し、図２（ｄ）は共通電極駆動パルス発生回路５から
共通電極ＣＥに出力される対向電極電圧パルスのタイミ
ング及びその振幅を示している。この対向電極電圧パル
スは、前記一括転送パルスによって各画素電極ＰＥに一
括転送される画素電極電圧の極性（表示信号極性）と反
対極性の矩形波電圧である。

【００４６】このことから、液晶の駆動電圧は、図２
（ｅ）に示すように、各画素電極ＰＥへの画素電極電圧
と共通電極ＣＥへの対向電極電圧の差電圧となる。すな
わち、本実施の形態では、この図２（ｄ）に示すよう
に、共通電極ＣＥを画素電極ＰＥと逆極性のパルスで駆
動することにより、液晶両端の電圧は、図２（ｅ）に示
すような電圧となり、表示信号Ｖｉｄｅｏの電圧の振幅
と比較して大きな駆動電圧を液晶に供給することができ
る。

【００４７】次に、図３は、当該実施の形態の面順次方
式カラー液晶表示装置の動作説明図である。このうち、
図３（ａ）は、当該実施の形態の面順次方式カラー液晶
表示装置の垂直走査タイミング（マトリクス走査タイミ
ング）を示し、図３（ｂ）は一括パルス発生回路３から
の一括転送パルスのタイミングを、図３（ｃ）は当該実
施の形態のカラー液晶表示装置に使用される液晶の光学
応答を、図３（ｄ）はＲ，Ｇ，Ｂ各色の読み出し光の照
射タイミングを示している。

【００４８】この図３からわかるように、表示対象の
Ｒ，Ｇ，Ｂ原色信号は、例えば図３（ａ）に示すように
（Ｒ＋）→（Ｒ−）→（Ｇ＋）→（Ｇ−）→（Ｂ＋）→
（Ｂ−）のフレーム単位の時系列表示信号に変換されて
液晶表示装置に入力される。なお、（＋，−）の符号は
表示信号の極性を表す。

【００４９】ここで、当該実施の形態の構成によれば、
例えば（Ｒ＋）フレーム信号はマトリクス走査で全画素
に書き込まれた後、一括転送パルスの供給によって画素
電極ＰＥ側に同時に転送される。従って、前述した図８
の従来の液晶表示装置と比較すると、走査期間にも読み
出し光の照射が可能（走査期間が読み出し禁止期間とな
らない）となるため、従来例より走査時間を長く設定す
ることができる。このため、マトリクス走査の動作周波
数を従来より低く設定することができる。

【００５０】また、当該実施の形態の構成によれば、先
頭ラインから最終ラインまで各画素の液晶応答の時間差
がないため、Ｒ，Ｇ，Ｂ各読み出し光の照射時間幅を拡
張することができ、その結果、高輝度の面順次方式カラ
ー液晶表示装置を実現することができる。

【００５１】次に、図４及び図５に、当該実施の形態の
面順次方式カラー液晶表示装置の液晶表示部を垂直配向
液晶で構成した例を示す。このうち、図４は、垂直配向
液晶の分子配向態様を模式的に表している。この図４に
おいて、液晶材料には、負の誘電異方性を有するネマテ
ィック液晶を用いることができる。このネマティック液
晶は、初期配向状態では液晶分子が基板方線方向に対し
微小角αのプレティルト角で略々垂直方向に配列してい
る。また、プレティルト角は、基板片の（ｘ，ｙ）軸方
向に対して４５度のベクトル成分を持つように付与され
ている。

【００５２】図５は、当該実施の形態の面順次方式カラ
ー液晶表示装置に垂直配向液晶を適用した場合の、当該
垂直配向液晶の構成を模式的に表した図である。なお、
図５（ａ）は垂直配向液晶を上面から見た状態を、図５
（ｂ）は右側面側から見た状態を、図５（ｃ）は正面側
から見た状態を、それぞれ模式的に示している。

【００５３】この図５に示す構成においては、図１に示
した回路構造を半導体基板上に形成したマトリクス基板
ＭＳと、共通電極ＣＥを形成した対向基板部材ＢＰと間
に、液晶部材ＬＣＬが封入され、マトリクス基板ＭＳの
画素電極表面及び共通電極ＣＥ表面には各々配向膜ＡＬ
１，ＡＬ２がＳｉＯ_２ 斜め蒸着等の手段で形成されて
おり、液晶部材ＬＣＬの液晶が図４に示した態様で配向
されている。

【００５４】この垂直配向液晶は、高応答速度、高階調
表示特性、高コントラスト特性を有し、特にセルギャッ
プを２（μｍ）程度以下に構成することで、面順次方式
カラー液晶表示装置に対応可能な高速応答特性が得られ
ることが確認されている。当該垂直配向液晶は、駆動電
圧が８〜１０ＶＰ−Ｐと高いことから、従来の液晶表示
装置でが面順次方式カラー表示を実現することが困難で
あったが、当該実施の形態の面順次方式カラー液晶表示
装置によれば、前述したように、液晶駆動電圧が高い場
合でもマトリクス基板ＭＳの動作電圧及び必要耐圧を低
く設定できる。このため、前記垂直配向液晶の特長を生
かした面順次方式カラー液晶表示装置を実現することが
できる。

【００５５】以上の説明から明らかなように、当該実施
の形態の面順次方式カラー液晶表示装においては、表示
信号Ｖｉｄｅｏを各表示画素Ｐｘに構成した第１のスイ
ッチングトランジスタＴｒ１で信号蓄積容量Ｃｓに書き
込んだ後、第２のスイッチングトランジスタＴｒ２で各
画素電極ＰＥに同一タイミングで一括転送すると共に、
共通電極ＣＥを画素電極電圧極性と逆極性のパルスで駆
動する構成としたことにより、表示画素Ｐｘのトランジ
スタ及び駆動回路１，２の必要耐圧を従来装置に比べ大
幅に低減可能とすることができる。その結果、トランジ
スタサイズを、より小型化することができ、微小画素へ
の対応を容易化することができる。

【００５６】また、当該実施の形態の面順次方式カラー
液晶表示装置によれば、液晶駆動電圧の一部を共通電極
ＣＥのパルス電圧で供給することができるため、垂直配
向液晶等の、駆動電圧の高い液晶の利用を可能とするこ
とができる。

【００５７】さらに、当該実施の形態の面順次方式カラ
ー液晶表示装置によれば、走査期間や走査ライン間の液
晶応答時間差の影響がないため、Ｒ，Ｇ，Ｂ読み出し光
の照射時間幅を長く設定することができる。その結果、
高輝度な面順次方式カラー液晶表示装置を実現すること
ができる。

【００５８】最後に、当該実施の形態の効果をまとめる
と、当該実施の形態は、従来の液晶表示装置に開示され
ていない特有の構成及び動作として、上記一括転送パル
スによる信号の一括転送と同期してカウンタ電極電圧
（共通電極ＣＥの電圧）を信号極性と反対極性で振るた
めの「対向電極駆動手段」、すなわち共通電極駆動パル
ス発生回路５を備えている点を挙げることができる。こ
の構成により、液晶の閾値電圧分を対向電極電圧（共通
電極ＣＥの電圧）の振幅分で供給することができるた
め、マトリクス基板側の入力表示信号は純粋に信号のみ
で済むことになる。

【００５９】また、当該実施の形態のように、対向電極
（共通電極ＣＥ）をパルス駆動する方式は、信号を面で
一括書き換えする構成と併用することで始めて可能とな
っている。このように、当該実施の形態では、画素信号
電圧を全面一括（一括転送パルス）で書き換えること
と、これと同期して対向電極電圧（共通電極ＣＥの電
圧）をパルス駆動（一括転送パルスに同期して駆動）す
ることにより、マトリクス基板（ＬＳＩ）の必要耐圧を
低減することが可能となっている。

【００６０】さらに、上述したように、マトリクス基板
（ＬＳＩ）の必要耐圧低減により得られる効果として
は、低耐圧トランジスタの適用が可能となることからト
ランジスタサイズを小さくすることができ、画素の微細
化に有利であること、ＤＩＬＡの特徴である垂直配向液
晶の適用が可能となること（従来は垂直配向液晶は駆動
電圧が高く、面順次方式実現の障害となっていた。）、
消費電力低減が可能となること等を挙げることができ
る。

【００６１】なお、上述の実施の形態は、本発明の一例
である。このため、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れることはなく、上述の実施の形態以外であっても本発
明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、例えば
設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論であ
る。

【００６２】

【発明の効果】請求項１記載の本発明に係る液晶表示装
置は、マトリクス状に配列した表示画素に対応する複数
の画素電極に対向して共通電極を配置し、各画素電極と
共通電極との間に各表示画素に対応して液晶表示部材を
封入し、表示信号を垂直走査期間毎に極性反転し、その
表示信号を各表示画素に対応して各々サンプリングした
各表示信号電圧を、各画素電極に同時に転送させると共
に、共通電極に対して各画素電極に供給される表示信号
の極性と反対極性の信号電圧を印加することにより、十
分な表示画像輝度を確保でき、微細画素への対応の問題
と液晶材料／配向方式に対する制限の問題、さらに上下
方向の輝度傾斜の発生等の問題を解決することができ
る。また、液晶駆動用の素子（トランジスタ）の必要耐
圧を低減することができる。

【００６３】請求項２記載の本発明に係る液晶表示装置
は、液晶表示部材に、負の誘電異方性を有し、初期配向
として表示画素の配列方向に対して略垂直な方向に分子
配列を有する垂直配向液晶を用いることにより、高駆動
電圧液晶を使用した高い応答速度と高階調表示特性及び
高コントラスト特性を実現することができる。また、十
分な表示画像輝度を確保でき、微細画素への対応の問題
と液晶材料／配向方式に対する制限の問題、さらに上下
方向の輝度傾斜の発生等の問題を解決することができ
る。

【００６４】請求項３記載の本発明に係る液晶表示装置
は、複数の画素電極と第１，第２のスイッチングトラン
ジスタ及び信号蓄積電荷を表示画素に対応してマトリク
ス状に配列した第１の基板と、共通電極を第１の基板に
対向配置した第２の基板とを有し、第１の基板の画素電
極と第２の基板の共通電極との間に液晶表示部材を封入
して構成することにより、十分な表示画像輝度を確保で
き、微細画素への対応の問題と液晶材料／配向方式に対
する制限の問題、さらに上下方向の輝度傾斜の発生等の
問題を解決することができる。また、液晶駆動用の素子
（トランジスタ）の必要耐圧を低減することができ、高
解像度の液晶表示装置を実現することができる。

【００６５】請求項４記載の本発明に係る液晶表示装置
は、赤、緑、青の各原色に対応する表示信号を時分割で
垂直走査期間毎に極性反転し、赤、緑、青の各原色の表
示信号に対応して赤、緑、青の各原色光を時分割で前記
液晶表示部材に照射することにより、面順次方式のカラ
ー画像表示を可能とすることができる。

【００６６】これら、各効果をまとめると、本発明の液
晶表示装置は、画素部トランジスタ及び駆動回路部の必
要耐圧を従来装置に対して大幅に低減することができ、
その結果、トランジスタサイズをより小型化できるた
め、微小画素への対応を容易化することができる。ま
た、液晶駆動電圧の一部を共通電極のパルス電圧で供給
できるため、垂直配向液晶等、駆動電圧の高い液晶の利
用を可能とすることができる。また、走査期間や走査ラ
イン間の液晶応答時間差の影響がないため、Ｒ，Ｇ，Ｂ
読み出し光の照射時間幅を長く設定することができ、高
輝度な面順次方式カラー液晶表示装置を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の面順次方式カラー液晶表
示装置の概略構成を示す構成図である。

【図２】本発明の実施の形態の面順次方式カラー液晶表
示装置の主要部の動作タイミングの説明に用いる波形図
である。

【図３】本発明の実施の形態の面順次方式カラー液晶表
示装置の動作説明に用いる図である。

【図４】垂直配向液晶の分子配向を模式的に示す図であ
る。

【図５】本発明の実施の形態の面順次方式カラー液晶表
示装置に垂直配向液晶を適用した場合の構成図である。

【図６】従来のアクティブマトリクス液晶表示装置の一
構成例を示す構成図である。

【図７】従来のアクティブマトリクス液晶表示装置の表
示画素部分の詳細な構成を示す回路図である。

【図８】従来の面順次方式カラー液晶表示装置の動作説
明に用いる図である。

【図９】特開平３−１８８９２号公報に開示されている
液晶表示装置の構成を示す構成図である。

【図１０】高耐圧構造を持たない通常のトランジスタ構
造を示す図である。

【図１１】高耐圧トランジスタの構造を示す図である。

【符号の説明】

１…列信号電極駆動回路、２行走査電極駆動回路、３…
一括パルス発生回路、４…極性反転回路、５…共通電極
駆動パルス発生回路、Ｄ１，Ｄ２，・・・列信号電極、
Ｇ１，Ｇ２，・・・行走査電極、Ｐｘ…表示画素、Ｔｒ
１…第１のスイッチングトランジスタ、Ｔｒ２…第２の
スイッチングトランジスタ、Ｃｓ…信号蓄積容量、ＰＥ
…画素電極、ＣＥ…共通電極、ＬＣＬ…液晶部材、ＭＳ
…マトリクス基板、ＢＰ…対向基板部材、ＡＬ１，ＡＬ
２…配向膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H093 NA16 NA32 NA65 NC18 NC21 NC23 ND04 ND06 ND32 ND38 NF04 NH01 NH12 5C006 AA01 AA22 AC28 BB16 BC06 BF11 EC11 EC13 FA46 FA54 5C058 AA09 BA02 BA05 BA06 BB06 BB09 BB23 BB25 5C080 AA10 BB05 CC03 DD04 DD22 EE30 FF11 JJ02 JJ04 JJ06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリクス状に配列した表示画素に対応
   する複数の画素電極と、 前記各画素電極に対向配置した共通電極と、 前記各画素電極と共通電極との間に各表示画素に対応し
   て封入される液晶表示部材と、 表示信号を垂直走査期間毎に極性反転する極性反転手段
   と、 前記極性反転された表示信号を前記各表示画素に対応し
   て各々サンプリングする複数のサンプリング手段と、 前記サンプリングされた各表示信号の電圧を、前記各画
   素電極に同時に転送させる同時転送手段と、 前記共通電極に対して、前記各画素電極に供給される表
   示信号の極性と反対極性の信号電圧を印加する共通電極
   駆動手段とを有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記液晶表示部材は、負の誘電異方性を
   有し、初期配向として前記表示画素の配列方向に対して
   略垂直な方向に分子配列を有する垂直配向液晶であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記複数のサンプリング手段は、対応す
   る複数の第１のスイッチングトランジスタからなり、 前記同時転送手段は、前記第１のスイッチングトランジ
   スタにそれぞれ対応した複数の信号蓄積容量及び複数の
   第２のスイッチングトランジスタと、当該各第２のスイ
   ッチングトランジスタを一括して駆動する駆動信号発生
   器とからなり、 前記複数の画素電極と前記第１，第２のスイッチングト
   ランジスタ及び信号蓄積容量を前記表示画素に対応して
   マトリクス状に配列した第１の基板と、 前記共通電極を前記第１の基板に対向配置した第２の基
   板とを有し、 前記第１の基板の画素電極と第２の基板の共通電極との
   間に前記液晶表示部材を封入してなることを特徴とする
   請求項１又は請求項２記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記極性反転手段は、赤、緑、青の各原
   色に対応する表示信号を時分割で垂直走査期間毎に極性
   反転し、 前記赤、緑、青の各原色の表示信号に対応して赤、緑、
   青の各原色光を時分割で前記液晶表示部材に照射してカ
   ラー画素表示を行うことを特徴とする請求項１乃至請求
   項３のうちいずれか１項記載の液晶表示装置。