JP2001281628A - 液晶表示装置ならびにこれを備えた携帯電話機および携帯情報端末機器 - Google Patents

液晶表示装置ならびにこれを備えた携帯電話機および携帯情報端末機器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示解像度などの表示品位を損なうことな
く、デジタルデータによって高階調表示化が可能な液晶
表示装置を提供する。 【解決手段】 行列状に配置される各画素２０は、複数
の副画素に分割される。副画素の各行および各列に対応
して、水平走査線６０および垂直走査線７０が配置され
るので、各副画素のオン／オフ制御は独立に実行でき
る。各画素２０は、副画素間に副画素接続回路２５を含
む。副画素接続回路２５は、垂直走査線７０の活性化に
同期してデータ線６５から入力される副画素接続信号に
応じて、それれぞれの副画素の画素電極間を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、液晶を用いて画
像を表示するための液晶表示装置に関し、より特定的に
は、デジタルデータの映像信号に応じて階調表示が可能
な液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】パーソナルコンピュータ、テレビジョン
受像機や携帯電話機などのディスプレイパネルとして、
液晶表示装置が用いられるようになってきている。液晶
表示装置は、従来のディスプレイ装置と比較して、低消
費電力化や省スペース化といった面でメリットが大き
い。
【０００３】図８は、従来技術の液晶表示装置５００の
全体構成を示すブロック図である。図８を参照して、液
晶表示装置５００は、行列状に配置される複数のピクセ
ル１００１を含む液晶表示部１００２を備える。カラー
液晶表示装置においては、１個のピクセル１００１は、
Ｒ（Red）、Ｇ（Green）およびＢ（Blue）の各１つの画
素１００５から構成される。
【０００４】画素１００５は液晶表示部１００２におい
て行列状に配置されている。液晶表示装置５００は、さ
らに、各画素行ごとに配置される垂直走査線１０１０お
よび共通配線１０１２と、各画素列ごとに水平走査線１
０１１とを備える。
【０００５】図９は、画素１００５の構成を示す回路図
である。図９を参照して、画素１００５は、対向して設
けられる画素電極と共通電極とを有する液晶表示素子１
１０２を含む。以下においては、液晶表示素子の画素電
極と接続されるノードを画素電極ノードＮａと称し、共
通電極と接続されるノードを共通電極ノードＮｂと称す
る。
【０００６】画素電極ノードＮａと共通電極ノードＮｂ
との間の電位差に応じて、液晶表示素子中の液晶の配向
性が変化する。これに応じて、液晶表示素子の輝度が変
化することによって、各画素の輝度をコントロールする
ことが可能となる。
【０００７】画素１００５は、さらに、画素電極ノード
Ｎａと共通配線１０１２との間に設けられる保持容量１
１０３と、垂直走査線１０１０をゲートに受けて、信号
線１０１１と画素電極ノードＮａとの間に電気的に結合
されるＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子１１０１と
をさらに含む。
【０００８】画素１１０５においては、垂直走査線１０
１０に正電圧を印加（活性化）することにより、ＴＦＴ
素子１００１をオンして、水平走査線線１０１１の電位
レベルを画素電極ノードＮａに伝達することができる。
液晶表示素子１１０２自体もキャパシタンスを有するの
で、この場合には液晶表示素子１１０２および保持容量
１１０３がＴＦＴ素子１１０１のオンによって充電され
ることになる。
【０００９】一方、垂直走査線１０１０が非活性化され
てＴＦＴ素子１００１がオフされた場合には、画素電極
ノードＮａの電位レベルは、保持容量１１０３によって
保持される。
【００１０】再び図８を参照して、液晶表示装置５００
は、各画素行を一定周期で順に選択するための垂直走査
回路１００３と、各画素列に対して、表示データに対応
する電圧信号である表示信号を供給するための水平走査
回路１００６とをさらに備える。
【００１１】垂直走査回路１００３は、シフトレジスタ
回路１００４と、バッファ回路１００５とを含み、各画
素行を一定周期で順に選択するために、垂直走査線１０
１０を順に１本ずつ活性化して、正電圧を印加する。
【００１２】水平走査回路１００６は、各画素列を一定
周期で順に選択するためのシフトレジスタ回路１００７
およびバッファ回路１００８と、表示信号線１０１３と
水平走査線１０１１との間に設けられるスイッチ１００
９とを含む。スイッチ１００９は、各画素列に対応して
設けられ、対応する表示信号線１０１３と信号線水平走
査線との間をオン／オフする。スイッチ１００９は、一
定周期の信号に基づいて、順番に１個ずつオンされる。
表示信号線１０１３は、液晶表示装置５００がカラー表
示装置であることから、Ｒ、ＧおよびＢの３画素に対応
して、それぞれ１本ずつ設けられる。
【００１３】水平走査回路１００６によって、１つの画
素行に属するすべての画素に対して表示信号の書込が行
なわれた後、すなわち１つの画素行に対する走査が完了
すると、垂直走査回路１００３は、次の画素行を選択す
るために、これまで選択されていた垂直走査線１０１０
を非活性化して０もしくは負電圧を印加するとともに、
次の垂直走査線１０１０を活性化して正電圧を印加す
る。
【００１４】次の画素行に対しても同様の走査が順次実
行され、垂直走査回路１００３がすべての画素行を走査
（これを１フレームとも称する）した後に、再び先頭の
垂直走査線１０１２が活性化されて正電圧が印加され
る。このように、すべての画素が１フレームごとに順次
表示信号を書込まれることによって、画像の表示が実行
されることとなる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の技
術の液晶表示装置５００においては、画素電極ノードＮ
ａの電位レベルに応じた輝度が各画素において得られる
ので、各画素における表示を階調表示とするためには、
階調に対応した電位レベルで構成されるアナログ信号を
水平走査線から画素電極ノードＮａに書込む必要があっ
た。このため、液晶表示装置に外部から入力される表示
データがデジタルデータである場合には、デジタル／ア
ナログ信号変換を行なうことが必要である。
【００１６】これに対して、デジタル信号である表示信
号に対応して階調表示を実行するための構成として、各
画素を複数に分割する面積階調方式が知られている。
【００１７】図１０は、面積階調方式の概念を説明する
図である。図１０を参照して、面積階調方式において
は、画素１００５を、複数の副画素ＳＰＸ１〜ＳＰＸｎ
（ｎ：自然数）に分割される。副画素ＳＰＸ１〜ＳＰＸ
ｎの各々は、デジタル信号に応じて、そのオン（最大輝
度）およびオフ（最小輝度）が独立に制御される。した
がって、各画素１００５において、デジタルデータの表
示信号に応じてオンする副画素を選択することにより、
オン選択された副画素の面積に比例する階調的な輝度を
得ることができる。
【００１８】しかしながら、このような、面積階調方式
においては、階調数を高めるためには、画素の分割を増
加させる必要がある。分割数を増加すると、画素１個当
たりの大きさが増大し、表示解像度の低下や表示品位の
低下を招くとという問題点があった。
【００１９】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたものであって、この発明の目的は、表示
解像度などの表示品位を損なうことなく、デジタルデー
タによって高階調表示化が可能な液晶表示装置を提供す
ることである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の液晶表示
装置は、行列状に配置される複数の垂直走査線および複
数の水平走査線と、行列状に配置された複数の画素とを
備え、各画素は、Ｍ個（Ｍ：２以上の自然数）の副画素
を含み、各副画素は、複数の垂直走査線のうちの１本お
よび複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられてお
り、各副画素は、液晶表示素子と、液晶表示素子の両側
に対向して配置される、共通電極および画素電極とを有
し、各画素は、Ｍ個の副画素のうちの２個にそれぞれ属
する画素電極間に設けられた副画素接続スイッチをさら
に含み、副画素接続スイッチは、複数の垂直走査線のう
ちの１本および複数の水平走査線のうちの１本と対応付
けられており、対応する垂直走査線および水平走査線の
電位レベルに応じてオン／オフする。
【００２１】請求項２記載の液晶表示装置は、請求項１
記載の液晶表示装置であって、複数の水平走査線の各々
は、画素電極に印加する電位レベルを伝達する第１の配
線と、副画素接続スイッチを制御するための信号を伝達
する第２の配線とを含み、各副画素は、複数の垂直走査
線のうちの対応する１本の電位レベルに応じて、対応す
る第２の配線と接続制御ノードとを接続するスイッチ素
子を含み、副画素接続スイッチは、接続制御ノードの電
位レベルに応じてオン／オフする。
【００２２】請求項３記載の液晶表示装置は、請求項２
記載の液晶表示装置であって、第１の配線は、共通電極
に対応する電位および共通電極の電位レベルとの電位差
が液晶表示素子の駆動電圧となる電位のいずれか一方を
伝達する。
【００２３】請求項４記載の液晶表示装置は、請求項１
記載の液晶表示装置であって、Ｍ個の副画素のそれぞれ
は、互いに異なる表示面積を有する。
【００２４】請求項５記載の液晶表示装置は、請求項４
記載の液晶表示装置であって、各副画素は、液晶表示素
子と並列に接続される保持容量素子をさらに有し、Ｍ個
の副画素のそれぞれにおける、液晶表示素子および保持
容量素子のキャパシタンスの和は互いに異なる。
【００２５】請求項６記載の液晶表示装置は、請求項１
記載の液晶表示装置であって、複数の垂直走査線に対応
してそれぞれ配置される、複数の副垂直走査線、複数の
第１の基準電位配線、および複数の第２の基準電位配線
をさらに備え、各副画素は、複数の垂直走査線のうちの
対応する１本の電位に応じて、複数の水平走査線のうち
の１本と第１の内部ノードとを接続する第１のスイッチ
素子と、第１の内部ノードの電位レベルを保持するため
の制御用容量素子と、第１の内部ノードの電位レベルに
応じて、第１の基準電位配線および第２の基準電位配線
のうちのいずれか一方を第２の内部ノードと接続する接
続切換回路と、複数の副垂直走査線のうちの対応する１
本の電位に応じて、第２の内部ノードと画素電極とを接
続する第２のスイッチ素子とをさらに有する。
【００２６】請求項７記載の液晶表示装置は、請求項６
記載の液晶表示装置であって、接続切換回路は、第１の
基準電位配線と第２の内部ノードとの間に電気的に結合
され、第１の内部ノードと接続されるゲート電極を有す
る第１導電型の薄膜トランジスタと、第１の基準電位配
線と第２の内部ノードとの間に電気的に結合され、第１
の内部ノードと接続されるゲート電極を有する第２導電
型の薄膜トランジスタとを有する。
【００２７】請求項８記載の液晶表示装置は、請求項６
記載の液晶表示装置であって、第１の基準電位配線は、
共通電極に対応する電位を伝達し、第２の基準電位配線
は、共通電極の電位レベルとの電位差が液晶表示素子の
駆動電圧となる電位を伝達する。
【００２８】請求項９記載の液晶表示装置は、請求項６
記載の液晶表示装置であって、複数の水平走査線は、各
副画素のオン／オフ選択を行なうためのデジタル信号を
伝達する。
【００２９】請求項１０記載の携帯電話機は、デジタル
信号に基づく情報を表示するための液晶表示部を備え、
液晶表示部は、行列状に配置される複数の垂直走査線お
よび複数の水平走査線と、複数の垂直走査線に対応して
それぞれ配置される、複数の副垂直走査線、複数の第１
の基準電位配線、および複数の第２の基準電位配線と、
行列状に配置された複数の画素とを含み、各画素は、Ｍ
個（Ｍ：２以上の自然数）の副画素を有し、各副画素
は、複数の垂直走査線のうちの１本および複数の水平走
査線のうちの１本と対応付けられており、各副画素は、
液晶表示素子と、液晶表示素子の両側に対向して配置さ
れる、共通電極および画素電極と、対応する垂直走査線
の電位に応じて、対応する水平走査線と第１の内部ノー
ドとを接続する第１のスイッチ素子と、第１の内部ノー
ドの電位レベルを保持するための制御用容量素子と、第
１の内部ノードの電位レベルに応じて、第１および第２
の基準電位配線のうちのいずれか一方を第２の内部ノー
ドと接続する接続切換回路と、対応する副垂直走査線の
電位に応じて、第２の内部ノードと画素電極とを接続す
る第２のスイッチ素子とをさらに有し、各画素は、Ｍ個
の副画素のうちの２個にそれぞれ属する画素電極間に設
けられた副画素接続スイッチをさらに有し、副画素接続
スイッチは、複数の垂直走査線のうちの１本および複数
の水平走査線のうちの１本と対応付けられており、対応
する垂直走査線および水平走査線の電位レベルに応じて
オン／オフする。
【００３０】請求項１１記載の携帯電話機は、請求項１
０記載の携帯電話機であって、複数の水平走査線は、各
副画素のオン／オフ選択を行なうためのデジタル信号を
伝達する。
【００３１】請求項１２記載の携帯情報端末機器は、デ
ジタル信号に基づく情報を表示するための液晶表示部を
備え、液晶表示部は、行列状に配置される複数の垂直走
査線および複数の水平走査線と、複数の垂直走査線に対
応してそれぞれ配置される、複数の副垂直走査線、複数
の第１の基準電位配線、および複数の第２の基準電位配
線と、行列状に配置された複数の画素とを含み、各画素
は、Ｍ個（Ｍ：２以上の自然数）の副画素を有し、各副
画素は、複数の垂直走査線のうちの１本および複数の水
平走査線のうちの１本と対応付けられており、各副画素
は、液晶表示素子と、液晶表示素子の両側に対向して配
置される、共通電極および画素電極と、対応する垂直走
査線の電位に応じて、対応する水平走査線と第１の内部
ノードとを接続する第１のスイッチ素子と、第１の内部
ノードの電位レベルを保持するための制御用容量素子
と、第１の内部ノードの電位レベルに応じて、第１およ
び第２の基準電位配線のうちのいずれか一方を第２の内
部ノードと接続する接続切換回路と、対応する副垂直走
査線の電位に応じて、第２の内部ノードと画素電極とを
接続する第２のスイッチ素子とをさらに有し、各画素
は、Ｍ個の副画素のうちの２個にそれぞれ属する画素電
極間に設けられた副画素接続スイッチをさらに有し、副
画素接続スイッチは、複数の垂直走査線のうちの１本お
よび複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられてお
り、対応する垂直走査線および水平走査線の電位レベル
に応じてオン／オフする。
【００３２】請求項１３記載の携帯情報端末機器は、請
求項１０記載の携帯情報端末機器であって、複数の水平
走査線は、各副画素のオン／オフ選択を行なうためのデ
ジタル信号を伝達する。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下において、本発明の実施の形
態について図面を参照して詳しく説明する。
【００３４】［実施の形態１］図１は、本発明の実施の
形態１に従う液晶表示装置１００の全体構成を示すブロ
ック図である。
【００３５】本発明の対象となる液晶表示装置は、カラ
ー液晶表示装置およびモノクロ液晶表示装置のいずれに
も適用可能な構成であるため、以下の説明においては、
各画素に対応した構成について説明する。
【００３６】すなわち、液晶表示装置１００を、カラー
画像表示に使用する場合は、同様の構成で配置される各
画素について、Ｒ、ＧおよびＢのいずれかのカラーフィ
ルタを設けることとして、３個の画素で１つの表示単位
を形成することとすればよい。
【００３７】図１を参照して、液晶表示装置１００は、
行列状に配置された複数の画素２０から構成される液晶
表示部１０を備える。各画素２０は、副画素ＳＰＸ１お
よびＳＰＸ２と、副画素接続回路２５とを含む。図示し
ないが、行列状に配された他の画素２０も副画素ＳＰＸ
１およびＳＰＸ２に分割されており、副画素接続スイッ
チ回路２５をそれぞれが有している。
【００３８】したがって、液晶表示部１０全体として、
副画素ＳＰＸ１、ＳＰＸ２および副画素接続回路２５は
行列状に配置されることとなる。副画素および副画素接
続回路の各行に対応して、独立の垂直走査線７０が配置
される。また、画素の各列に対応して水平走査線６０が
配置される。
【００３９】図１の例においては、画素２０は、水平方
向に沿って分割されているので、副画素ＳＰＸ１および
ＳＰＸ２と副画素接続回路２５との間で水平走査線６０
が共有されている。
【００４０】水平走査線６０は、表示信号に対応するデ
ータを伝達する第１のデータ線６２と、副画素間の接続
を制御するための副画素接続信号を伝達する第２のデー
タ線６５とを含む。また、副画素の各列に対応して、共
通配線８０が配置される。共通配線８０は、共通電極ノ
ードＮｂに対応する電位を供給する。
【００４１】副画素ＳＰＸ１は、液晶表示素子２２と、
画素電極ノードＮａと共通配線８０との間に設けられる
保持容量２３と、垂直走査線７０をゲートに受けて、第
１のデータ線６２と画素電極ノードＮａとの間に電気的
に結合されるスイッチ素子であるＴＦＴ素子２１とをさ
らに含む。ＴＦＴ素子２１は、スイッチ素子の代表例と
して適用される。
【００４２】ＴＦＴ素子２１、液晶表示素子２２および
保持容量２３は、図９で説明したＴＦＴ素子１１０１、
液晶表示素子１１０２および保持容量１１０３にそれぞ
れ対応する。同様に、垂直走査線７０、共通配線８０お
よび第１のデータ線６２は、図７における垂直走査線１
０１０、共通配線１０１２および水平走査線１０１１に
それぞれ対応する。その他の副画素の各々も、副画素Ｓ
ＰＸ１と同様の構成を有する。
【００４３】垂直走査回路３０は、図８で説明した垂直
走査回路１００３に対応し、垂直走査線７０のうちの１
本を、順番に一定期間ずつ活性化して正電圧を印加す
る。
【００４４】制御回路５０は、副画素接続信号を副画素
接続選択信号線５２に出力し、表示信号を表示信号線５
４に出力する。水平走査回路４０は、シフトレジスタ回
路４２およびバッファ回路４５と、表示信号線５４と第
１のデータ線６２との間に設けられるスイッチＳＷ１
と、副画素接続選択信号線５２と第２のデータ線６５と
の間に設けられるスイッチＳＷ２とを備える。
【００４５】スイッチＳＷ１およびＳＷ２は、各画素列
ごとに配置される。各画素列に対応して配置されるスイ
ッチＳＷ１およびＳＷ２は、シフトレジスタ回路４２お
よびバッファ回路４５によって順にオンされ、水平走査
回路４０は、第１のデータ線６２および第２のデータ線
６５を介して、各画素列に対して対応する表示信号およ
び副画素接続信号を供給する。
【００４６】いわゆる、点順次駆動の場合には、１つの
行に属する各副画素は、水平走査回路４０によってそれ
ぞれ表示信号を供給されて充電されていく。１つの行に
対するすべての副画素に対する表示信号の供給が終了す
ると、垂直走査回路３０は、次の行を選択するために、
活性化の対象となる垂直走査線７０を切換える。これに
より、これまで活性化されていた垂直走査線７０は非活
性化されて、その電位レベルは０または負電圧となるの
で、対応するＴＦＴ素子２１がオフされて、画素電極ノ
ードＮａの電位レベルが保持される。
【００４７】液晶表示装置１００においては、各副画素
に対応して、独立に表示信号を供給することが可能な回
路構成としたので、それぞれの副画素のオン／オフ制御
を独立に行なうことができ、表示信号がデジタルデータ
である場合においても、各画素２０における階調表示を
実行することが可能となる。
【００４８】液晶表示装置１００においては、副画素Ｓ
ＰＸ１とＳＰＸ２との間に副画素接続回路２５を設ける
ことにより、さらに多段階の階調表示が可能となる。
【００４９】副画素接続回路２５は、接続制御ノードＮ
ｃの電位レベルに応じて、副画素ＳＰＸ１およびＳＰＸ
２のそれぞれの画素電極ノード間を接続する副画素接続
スイッチＳＷａと、垂直走査線７０の電位レベルに応じ
て、第２のデータ線６５と接続制御ノードＮｃとを接続
する接続制御スイッチＳＷｂとを有する。
【００５０】これにより、垂直走査線７０の活性化によ
って指定されたタイミングにおいて副画素接続信号を第
２のデータ線６５を介して接続制御ノードＮｃに取込
み、これに応じて副画素間の接続を制御することが可能
となる。
【００５１】図２は、液晶表示装置１００における副画
素間の接続を説明するための概念図である。
【００５２】図２を参照して、副画素ＳＰＸ１およびＳ
ＰＸ２は、互いに異なる表示面積を有する。図２におい
ては、副画素ＳＰＸ１とＳＰＸ２との表示面積比をＳ：
２Ｓとする。また、それぞれの副画素の容量値の比を
Ｃ：４Ｃとする。ここで、副画素の容量値は、保持容量
２３および液晶表示素子２２のキャパシタンスの和で与
えられる。
【００５３】まず、副画素ＳＰＸ１をオンして画素電極
ノードに電位Ｖを書込み、副画素ＳＰＸ２をオフする場
合を考えると、副画素ＳＰＸ１の画素電極ノードの電位
（以下、単に画素電極電位とも称する）はＶとなり、副
画素ＳＰＸ２の画素電極電位は０となる。
【００５４】各副画素における輝度が画素電極電位と表
示面積との積に比例すると仮定すると、この場合におけ
る副画素間の接続前における画素輝度は、下記となる。
【００５５】Ｖ×Ｓ＋０×２Ｓ＝Ｖ・Ｓ 続いて、接続制御スイッチＳＷｂに対応する垂直走査線
に正電圧が印加されている期間中に、第２のデータ線に
正電圧を印加することによって、副画素接続スイッチＳ
Ｗａをオンさせ、両副画素の画素電極を接続することが
できる。これに応じて、副画素ＳＰＸ１およびＳＰＸ２
間で電荷の再配分が生じ、両副画素の画素電極電位は変
化することになる。
【００５６】すなわち、接続後の両副画素における画素
電極電位をＶ′とすると、下記（１）式が成立する。
【００５７】 Ｖ′×（Ｃ＋４Ｃ）＝Ｖ×Ｃ＋０×４Ｃ …（１） （１）式より、Ｖ′＝Ｖ／５が得られる。したがって、
副画素ＳＰＸ１の画素電極の電位レベルはＶからＶ／５
に変化し、副画素ＳＰＸ２の画素電極の電位レベルは０
からＶ／５に変化する。
【００５８】副画素間の接続後における輝度は、下記と
なることから、副画素間を接続することによって、新た
な階調を得ることができる。
【００５９】 Ｖ／５×Ｓ＋Ｖ／５×２Ｓ＝３／５・Ｖ・Ｓ 次に、副画素ＳＰＸ１と副画素ＳＰＸ２とのオンおよび
オフを入換えた場合、すなわち、副画素ＳＰＸ２をオン
して画素電極ノードに電位Ｖを書込み、副画素ＳＰＸ１
をオフした後に、両副画素の画素電極を接続する場合を
考える。
【００６０】同様に、各副画素における輝度が画素電極
電位と表示面積との積に比例すると仮定すると、副画素
間の接続前における画素輝度は、下記となる。
【００６１】０×Ｓ＋Ｖ×２Ｓ＝２・Ｖ・Ｓ 同様に、接続後における画素電極電位をＶ′とすると、
上記（１）式に代わって、下記（２）式が成立する。
【００６２】 Ｖ′×（Ｃ＋４Ｃ）＝０×Ｃ＋Ｖ×４Ｃ …（２） が成立する。（２）式より、Ｖ′＝４／５・Ｖが得られ
る。これにより、副画素ＳＰＸ１の画素電極の電位レベ
ルは０から４／５・Ｖに変化し、副画素ＳＰＸ２の画素
電極の電位レベルはＶから４／５・Ｖに変化する。
【００６３】一方、副画素間の接続後における輝度は、
下記で示される。 ４／５・Ｖ×Ｓ＋４／５・Ｖ×２Ｓ＝１２／５・Ｖ・Ｓ このように、副画素間を接続することによって、新たな
階調を得ることができる。
【００６４】以上より、副画素ＳＰＸ１（面積Ｓ，容量
Ｃ）およびＳＰＸ２（面積２Ｓ，容量４Ｃ）に分割され
た画素においては、（１）ＳＰＸ１およびＳＰＸ２の両
方がオフである場合（０）、（２）ＳＰＸ１のみがオン
である場合（Ｓ・Ｖ）、（３）ＳＰＸ２のみがオンする
場合（２・Ｓ・Ｖ）、および（４）ＳＰＸ１およびＳＰ
Ｘ２の両方がオンする場合（３・Ｓ・Ｖ）の４階調表示
に加えて、上記の２通りの副画素間接続によって、
（５）副画素ＳＰＸ１のみをオンした後に両副画素間を
接続する場合（３／５・Ｖ・Ｓ）、および（６）副画素
ＳＰＸ２のみをオンした後に、両副画素間を接続する場
合（１２／５・Ｖ・Ｓ）の２個の中間階調を得ることが
できる、これにより、各画素における副画素の分割数を
増加させることなくさらに多くの階調表示を行なうこと
ができる。
【００６５】上記のように、各副画素の表示面積および
容量値は同一とせずに、異なる値とする方が、中間階調
数を多くできる。副画素間の接続によって得られる中間
階調のレベルは、副画素間の面積比および容量比によっ
て調整することができる。
【００６６】液晶表示装置１００においては各画素を２
つの副画素に分割する場合について説明したが、各画素
を３以上の複数個の副画素に分割してもよい。
【００６７】図３は、各画素を３個の副画素に分割した
場合における副画素間の接続を説明する概念図である。
【００６８】図３を参照して、各画素を３個の副画素Ｓ
ＰＸ１〜ＳＰＸ３に分割した場合には、互いに独立にオ
ン／オフ制御可能なスイッチＳＷ１２、ＳＷ２３および
ＳＷ１３を、それぞれの副画素間間に設けることによ
り、さらに多くの階調表示が可能となる。
【００６９】この場合においても、各副画素および副画
素制御スイッチＳＷ１２，ＳＷ２３，ＳＷ１３を行列状
に配置して、それぞれを垂直走査線および水平走査線に
同期したタイミングで制御する構成とすることができ
る。
【００７０】［実施の形態２］図４は、本発明の実施の
形態２に従う液晶表示装置１１０の構成を示す概略ブロ
ック図である。
【００７１】図４を参照して、液晶表示装置１１０は、
実施の形態１に従う液晶表示装置１００と比較して、副
画素の構成が異なる。これに対応して、副画素の各行に
対応して、垂直走査線７０に加えて、副垂直走査線７
１、画像信号線７５およびスイッチＳＷ３が配置され
る。
【００７２】副垂直走査線７１は、垂直走査回路３０に
よって、１本ずつ順番に一定周期で活性化される。活性
化時において、副垂直走査線７１は、垂直走査線７０と
同様に、正電圧を印加される。
【００７３】スイッチＳＷ３は、副垂直走査線７１の活
性化に応じてオンし、制御回路５０が生成する基準電位
を画像信号線７５に伝達する。ただし、ＳＷ３を配置せ
ずに、各画像信号線７５に対して常に基準電位を供給す
る構成とすることも可能である。
【００７４】その他の構成については、図１で説明した
のと同様であるので説明は繰返さない。
【００７５】図５は、実施の形態２に従う副画素の構成
を説明する回路図である。図５を参照して、実施の形態
２に従う副画素ＳＰＸ１′は、実施の形態１に従う副画
素ＳＰＸ１の構成と比較して、制御用容量素子２６と、
ＴＦＴ素子２７および２８で構成される接続切換回路３
０と、スイッチ素子として用いられるＴＦＴ素子２９と
をさらに含む点で異なる。
【００７６】制御用容量素子２６は、垂直走査線７０の
活性化に応じてＴＦＴ素子２１を介して第１のデータ線
６２と接続される内部ノードＮｄと共通配線８０との間
に接続される。
【００７７】ＴＦＴ素子２７はｎ型であり、内部ノード
Ｎｄと接続されるゲートを有し、画像信号線７５と内部
ノードＮｅとの間に電気的に結合される。ＴＦＴ素子２
８は、ＴＦＴ素子２７と異なる導電型であり、内部ノー
ドＮｄの電位レベルに応じてＴＦＴ素子２７と相補的に
オンする。ＴＦＴ素子２８は、内部ノードＮｄと接続さ
れるゲートを有し、共通配線８０と内部ノードＮｅとの
間に電気的に結合される。
【００７８】ＴＦＴ素子２７および２８は、内部ノード
Ｎｄの電位レベルに応じて、相補的にオン／オフするの
で、接続切換回路２９は、内部ノードＮｄの電位レベル
に応じて、画素信号線７５および共通配線８０のうちの
いずれか一方を内部ノードＮｅと接続する。
【００７９】ＴＦＴ素子２９は、副垂直走査線７１と接
続されるゲートを有し、内部ノードＮｅと画素電極ノー
ドＮａとの間に電気的に結合される。
【００８０】これにより、副垂直走査線７１の活性化期
間中において、内部ノードＮｄの電位レベルに応じて、
画素信号線７５および共通配線８０のうちのいずれか一
方が画素電極ノードＮａと接続される。
【００８１】既に説明した副画素ＳＰＸ１の場合と同様
に、画素電極ノードＮａの電位レベルは、保持容量２３
によって保持される。
【００８２】副画素ＳＰＸ１′においては、副画素のオ
ン／オフを示す表示信号は、第１のデータ線６２によっ
て伝達され、ＴＦＴ素子２１のオンに応じて、内部ノー
ドＮｄに伝達されて、制御用容量素子２６で保持され
る。したがって、次の行が走査され、対応する垂直走査
線７０が非活性化された場合においても、内部ノードＮ
ｄには、一旦与えられた電位レベルが保持される。
【００８３】内部ノードＮｄに保持される電位レベルが
Ｈレベルであり、副画素ＳＰＸ１′のオンが指示されて
いる場合には、ＴＦＴ素子２７のオン状態が維持される
ため、副垂直走査線７１の活性化に応じて、画素電極ノ
ードＮａと画素信号線７５とが接続される。反対に、内
部ノードＮｄに０または負電圧が保持されて、副画素Ｓ
ＰＸ１′のオフが指示されている場合には、ＴＦＴ素子
２８がＴＦＴ素子２７と相補的にオンされて、副垂直走
査線７１の活性化に応じて、画素電極ノードＮａと共通
配線８０とが接続される。
【００８４】このように、画素電極ノードＮａは、副画
素へのオン／オフ指示を制御用容量素子２６で保持し、
副垂直走査線７１の活性化に応じて、画素信号線７５お
よび共通配線８０のいずれか一方と画素電極ノードＮａ
とを周期的に接続することができる。この結果、同一画
像を連続して表示する場合においては、一旦当該同一画
像に対応する各副画素のオン／オフ指示を制御用容量素
子２６に保持させた後は、垂直走査線および水平走査線
を駆動した高動作周波数の書込動作を実行することな
く、副垂直走査線７１を低い動作周波数で周期的に活性
化することによって、所望の画像を連続表示することが
できる。
【００８５】したがって、同一画像の連続表示時におけ
る、水平走査回路および垂直走査回路の消費電力を削減
することができる。
【００８６】さらに、画素信号線７５および共通配線８
０と画素電極ノードＮａとの接続が維持されるので、画
素電極ノードＮａの電位レベル変動は発生せず、反射率
（輝度）の変化が生じない。
【００８７】ここで、画素信号線７５によって伝達され
る基準電位を、画素電極に書込まれた電位が対向基板
（共通電極）の電位レベルに液晶駆動電圧を加えた第１
の電位レベル、または対向基板（共通電極）の電位レベ
ルに液晶駆動電圧を減じた第２の電位レベルとなるよう
に設定することにより、オンが指示された副画素におけ
る液晶の反射率は最大値（ノーマリホワイトモードでは
最小値）となる。極性の異なる第１の電位レベルおよび
第２の電位レベルを周期的に切換えて、基準電位とする
ことにより、液晶に常に同方向の電位が印可されること
による焼き付きの発生を防止できる。
【００８８】さらに、共通配線８０によって伝達される
電位レベルを、画素電極に書込まれる電位レベルが対向
基板（共通電極）の電位レベルと等しくなるように設定
すれば、オフが指定された副画素における液晶の反射率
を最小値（ノーマリホワイトモードでは最大値）とする
ことができる。これにより、オンおよびオフがそれぞれ
指示される副画素間におけるコントラストを最大に得る
ことができる。
【００８９】したがって、実施の形態２に従う液晶表示
装置においては、副画素間の画素電極の接続を実現でき
る構成とともに、副画素に対するオン／オフ指示を副画
素内部で保持することにより、同一画像を連続表示する
場合における低消費電力化を図ることができる。
【００９０】さらに、最大輝度および最小輝度を安定的
に出力できる副画素の構成とすることによって、コント
ラストに優れた多階調表示動作を可能とすることができ
る。
【００９１】［実施の形態２の変形例］図６は、実施の
形態２の変形例に従う携帯電話機２００を示す図であ
る。
【００９２】図６を参照して、携帯電話機２００は、実
施の形態２に従う液晶表示装置１１０を備える。携帯電
話機の表示部は、液晶表示装置１１０の液晶表示部１０
によって形成される。したがって、表示部を構成する各
副画素は、図５で説明した構成を有しているので、同一
画像を連続して表示する場合において、低消費電力化を
図ることができる。
【００９３】この特性は、いわゆる待ち受け時における
低消費電力化要求が高い携帯電話機に適しており、実施
の形態２に従う液晶表示装置１１０を備える携帯電話機
２００は、表示解像度などの表示品位を損なうことなく
デジタルデータに基づく高階調表示を行なうとともに、
低消費電力化によるバッテリー駆動時間の長期化を実現
する。
【００９４】図７は、実施の形態２の変形例に従う携帯
情報端末機器２１０を示す図である。
【００９５】図７を参照して、携帯情報端末機器２１０
も、携帯電話機２００と同様に、実施の形態２に従う液
晶表示装置１１０を備えるので、同一画像を連続して表
示する場合における低消費電力化を図ることができる。
【００９６】したがって、携帯情報端末機器２１０は、
表示解像度などの表示品位を損なうことなくデジタルデ
ータに基づく高階調表示を行なうとともに、低消費電力
化によるバッテリー駆動時間の長期化を実現することが
できる。
【００９７】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
【００９８】
【発明の効果】請求項１、２および３に記載の液晶表示
装置は、各副画素を２値的にオン／オフ制御することに
よって各画素における階調表示を行なう場合において、
副画素の画素電極間を接続するスイッチを設けているの
で、表示可能な階調数を多くすることができる。
【００９９】請求項４記載の液晶表示装置は、各副画素
の表示面積が異なるので、請求項１記載の液晶表示装置
が奏する効果に加えて、さらに表示可能な階調数を多く
することができる。
【０１００】請求項５記載の液晶表示装置は、各副画素
の容量値が異なるので、副画素の画素電極間を接続した
場合に生じる電位レベルのバリエーションを増やすこと
ができる。したがって、請求項１記載の液晶表示装置が
奏する効果に加えて、さらに表示可能な階調数を多くす
ることができる。
【０１０１】請求項６および７記載の液晶表示装置は、
各副画素において、制御用容量素子によって内部ノード
に保持される電位レベルに応じて、第１および第２の基
準電位配線の一方と各副画素中の画素電極とを周期的に
接続できる。したがって、同一画像を連続して表示する
場合において、垂直走査線および水平走査線を駆動した
高周波数の書込動作を実行する必要がなく、低消費電力
化を図ることができる。
【０１０２】請求項８記載の液晶表示装置は、共通電極
との電位差がゼロおよび液晶駆動電位である２つの電位
を、第１および第２の基準電位配線によってそれぞれ伝
達するので、請求項６記載の液晶表示装置が奏する効果
に加えて、副画素間の表示コントラストを強調すること
ができる。
【０１０３】請求項９記載の液晶表示装置は、請求項６
記載の液晶表示装置が奏する効果に加えて、デジタル信
号によって各画素の階調表示を行なうことができる。
【０１０４】請求項１０および１１に記載の携帯電話機
は、デジタル信号に基づいて各副画素を２値的にオン／
オフ制御することによって各画素における階調表示を行
なう場合において、副画素の画素電極間を接続するスイ
ッチを設けているので、表示可能な階調数を多くするこ
とができる。さらに、各副画素においては、制御用容量
素子によって内部ノードに保持される電位レベルに応じ
て、第１および第２の基準電位配線の一方と各副画素中
の画素電極とを周期的に接続できる。したがって、同一
画像を連続して表示する、いわゆる待ち受け時におい
て、垂直走査線および水平走査線を駆動した高周波数の
書込動作を実行する必要がなく、低消費電力化を図るこ
とができる。
【０１０５】請求項１２および１３に記載の携帯情報端
末機器は、デジタル信号に基づいて各副画素を２値的に
オン／オフ制御することによって各画素における階調表
示を行なう場合において、副画素の画素電極間を接続す
るスイッチを設けているので、表示可能な階調数を多く
することができる。さらに、各副画素においては、制御
用容量素子によって内部ノードに保持される電位レベル
に応じて、第１および第２の基準電位配線の一方と各副
画素中の画素電極とを周期的に接続できる。したがっ
て、同一画像を連続して表示する場合において、垂直走
査線および水平走査線を駆動した高周波数の書込動作を
実行する必要がなく、低消費電力化を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に従う液晶表示装置１
００の全体構成を示すブロック図である。
【図２】 液晶表示装置１００における副画素間の接続
を説明するための概念図である。
【図３】 各画素を３個の副画素に分割した場合におけ
る副画素間の接続を説明する概念図である。
【図４】 本発明の実施の形態２に従う液晶表示装置１
１０の構成を示す概略ブロック図である。
【図５】 実施の形態２に従う副画素の構成を説明する
回路図である。
【図６】 実施の形態２の変形例に従う携帯電話機２０
０を示す図である。
【図７】 実施の形態２の変形例に従う携帯情報端末装
置２１０を示す図である。
【図８】 従来技術の液晶表示装置５００の全体構成を
示すブロック図である。
【図９】 画素１００５の構成を示す回路図である。
【図１０】 面積階調方式の概念を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 液晶表示部、２０ 画素、２５ 副画素接続回
路、２６ 制御用容量素子、３０ 垂直走査回路、４０
水平走査回路、５２ 副画素接続選択信号線、５４
表示信号線、６０ 水平走査線、６２ 第１のデータ
線、６５ 第２のデータ線、７０ 垂直走査線、７５
画像信号線、８０ 共通配線、Ｎａ 画素電極ノード、
Ｎｂ 共通電極ノード、ＳＰＸ１，ＳＰＸ２，ＳＰＸ３
副画素、ＳＷａ 副画素接続スイッチ、ＳＷｂ 接続
制御スイッチ。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 3/20 ６８０ Ｇ０９Ｇ 3/20 ６８０Ｔ 3/36 3/36 Ｇ０２Ｆ 1/136 ５００ (72)発明者 村井 博之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 井上 満夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H092 HA02 JA24 JB22 JB31 JB69 NA26 PA06 PA08 RA10 2H093 NA31 NA45 NA51 NC07 NC22 NC41 NC58 ND12 ND39 ND41 5C006 AA01 AA12 AA22 BB06 BC03 BC06 BC12 BC20 BF03 BF04 BF45 EC08 FA41 FA47 FA56 5C080 AA10 BB05 CC03 DD22 DD26 EE29 EE30 FF11 JJ02 JJ03 JJ06 5C094 AA01 AA22 BA03 BA43 CA19 CA25 EA04 EA07 HA08 HA10

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 行列状に配置される複数の垂直走査線お
    よび複数の水平走査線と、 行列状に配置された複数の画素とを備え、 各前記画素は、Ｍ個（Ｍ：２以上の自然数）の副画素を
    含み、 各前記副画素は、前記複数の垂直走査線のうちの１本お
    よび複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられてお
    り、 各前記副画素は、 液晶表示素子と、 前記液晶表示素子の両側に対向して配置される、共通電
    極および画素電極とを有し、 各前記画素は、 前記Ｍ個の副画素のうちの２個にそれぞれ属する前記画
    素電極間に設けられた副画素接続スイッチをさらに含
    み、 前記副画素接続スイッチは、前記複数の垂直走査線のう
    ちの１本および複数の水平走査線のうちの１本と対応付
    けられており、前記対応する垂直走査線および水平走査
    線の電位レベルに応じてオン／オフする、液晶表示装
    置。
  2. 【請求項２】 前記複数の水平走査線の各々は、 前記画素電極に印加する電位レベルを伝達する第１の配
    線と、 前記副画素接続スイッチを制御するための信号を伝達す
    る第２の配線とを含み、 各前記副画素は、 対応する前記垂直走査線の電位レベルに応じて、対応す
    る前記第２の配線と接続制御ノードとを接続するスイッ
    チ素子を含み、 前記副画素接続スイッチは、前記接続制御ノードの電位
    レベルに応じてオン／オフする、請求項１記載の液晶表
    示装置。
  3. 【請求項３】 前記第１の配線は、前記共通電極に対応
    する電位および前記共通電極の電位レベルとの電位差が
    前記液晶表示素子の駆動電圧となる電位のいずれか一方
    を伝達する、請求項２記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記Ｍ個の副画素のそれぞれは、互いに
    異なる表示面積を有する、請求項１記載の液晶表示装
    置。
  5. 【請求項５】 各前記副画素は、 前記液晶表示素子と並列に接続される保持容量素子をさ
    らに有し、 前記Ｍ個の副画素のそれぞれにおける、前記液晶表示素
    子および前記保持容量素子のキャパシタンスの和は互い
    に異なる、請求項４記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記複数の垂直走査線に対応してそれぞ
    れ配置される、複数の副垂直走査線、複数の第１の基準
    電位配線、および複数の第２の基準電位配線をさらに備
    え、 各前記副画素は、 前記複数の垂直走査線のうちの対応する１本の電位に応
    じて、前記複数の水平走査線のうちの１本と第１の内部
    ノードとを接続する第１のスイッチ素子と、 前記第１の内部ノードの電位レベルを保持するための制
    御用容量素子と、 前記第１の内部ノードの電位レベルに応じて、前記第１
    の基準電位配線および第２の基準電位配線のうちのいず
    れか一方を前記第２の内部ノードと接続する接続切換回
    路と、 前記複数の副垂直走査線のうちの対応する１本の電位に
    応じて、前記第２の内部ノードと前記画素電極とを接続
    する第２のスイッチ素子とをさらに有する、請求項１記
    載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 前記接続切換回路は、 前記第１の基準電位配線と前記第２の内部ノードとの間
    に電気的に結合され、前記第１の内部ノードと接続され
    るゲート電極を有する第１導電型の薄膜トランジスタ
    と、 前記第１の基準電位配線と前記第２の内部ノードとの間
    に電気的に結合され、前記第１の内部ノードと接続され
    るゲート電極を有する第２導電型の薄膜トランジスタと
    を有する、請求項６記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記第１の基準電位配線は、前記共通電
    極に対応する電位を伝達し、 前記第２の基準電位配線は、前記共通電極の電位レベル
    との電位差が前記液晶表示素子の駆動電圧となる電位を
    伝達する、請求項６記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 前記複数の水平走査線は、各副画素のオ
    ン／オフ選択を行なうためのデジタル信号を伝達する、
    請求項６記載の液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】 デジタル信号に基づく情報を表示する
    ための液晶表示部を備え、 前記液晶表示部は、 行列状に配置される複数の垂直走査線および複数の水平
    走査線と、 前記複数の垂直走査線に対応してそれぞれ配置される、
    複数の副垂直走査線、複数の第１の基準電位配線、およ
    び複数の第２の基準電位配線と、 行列状に配置された複数の画素とを含み、 各前記画素は、Ｍ個（Ｍ：２以上の自然数）の副画素を
    有し、 各前記副画素は、前記複数の垂直走査線のうちの１本お
    よび複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられてお
    り、 各前記副画素は、 液晶表示素子と、 前記液晶表示素子の両側に対向して配置される、共通電
    極および画素電極と、 対応する前記垂直走査線の電位に応じて、対応する前記
    水平走査線と第１の内部ノードとを接続する第１のスイ
    ッチ素子と、 前記第１の内部ノードの電位レベルを保持するための制
    御用容量素子と、 前記第１の内部ノードの電位レベルに応じて、前記第１
    および第２の基準電位配線のうちのいずれか一方を前記
    第２の内部ノードと接続する接続切換回路と、 対応する前記副垂直走査線の電位に応じて、前記第２の
    内部ノードと前記画素電極とを接続する第２のスイッチ
    素子とをさらに有し、 各前記画素は、 前記Ｍ個の副画素のうちの２個にそれぞれ属する前記画
    素電極間に設けられた副画素接続スイッチをさらに有
    し、 前記副画素接続スイッチは、前記複数の垂直走査線のう
    ちの１本および複数の水平走査線のうちの１本と対応付
    けられており、前記対応する垂直走査線および水平走査
    線の電位レベルに応じてオン／オフする、携帯電話機。
  11. 【請求項１１】 前記複数の水平走査線は、各副画素の
    オン／オフ選択を行なうための前記デジタル信号を伝達
    する、請求項１０記載の携帯電話機。
  12. 【請求項１２】 デジタル信号に基づく情報を表示する
    ための液晶表示部を備え、 前記液晶表示部は、 行列状に配置される複数の垂直走査線および複数の水平
    走査線と、 前記複数の垂直走査線に対応してそれぞれ配置される、
    複数の副垂直走査線、複数の第１の基準電位配線、およ
    び複数の第２の基準電位配線と、 行列状に配置された複数の画素とを含み、 各前記画素は、Ｍ個（Ｍ：２以上の自然数）の副画素を
    有し、 各前記副画素は、前記複数の垂直走査線のうちの１本お
    よび複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられてお
    り、 各前記副画素は、 液晶表示素子と、 前記液晶表示素子の両側に対向して配置される、共通電
    極および画素電極と、 対応する前記垂直走査線の電位に応じて、対応する前記
    水平走査線と第１の内部ノードとを接続する第１のスイ
    ッチ素子と、 前記第１の内部ノードの電位レベルを保持するための制
    御用容量素子と、 前記第１の内部ノードの電位レベルに応じて、前記第１
    および第２の基準電位配線のうちのいずれか一方を前記
    第２の内部ノードと接続する接続切換回路と、 対応する前記副垂直走査線の電位に応じて、前記第２の
    内部ノードと前記画素電極とを接続する第２のスイッチ
    素子とをさらに有し、 各前記画素は、 前記Ｍ個の副画素のうちの２個にそれぞれ属する前記画
    素電極間に設けられた副画素接続スイッチをさらに有
    し、 前記副画素接続スイッチは、前記複数の垂直走査線のう
    ちの１本および複数の水平走査線のうちの１本と対応付
    けられており、前記対応する垂直走査線および水平走査
    線の電位レベルに応じてオン／オフする、携帯情報端末
    機器。
  13. 【請求項１３】 前記複数の水平走査線は、各副画素の
    オン／オフ選択を行なうための前記デジタル信号を伝達
    する、請求項１０記載の携帯情報端末機器。
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