JP2764770B2 - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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JP2764770B2
JP2764770B2 JP17233791A JP17233791A JP2764770B2 JP 2764770 B2 JP2764770 B2 JP 2764770B2 JP 17233791 A JP17233791 A JP 17233791A JP 17233791 A JP17233791 A JP 17233791A JP 2764770 B2 JP2764770 B2 JP 2764770B2
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富久 砂田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は画素が複数の副画素に
分割され、多階調表示が可能な液晶表示素子の画素の構
成に関し、特に多階調表示品位と開口率とを改善させた
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pixel structure of a liquid crystal display element in which a pixel is divided into a plurality of sub-pixels and capable of multi-gradation display, and more particularly to improving the multi-gradation display quality and aperture ratio. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の従来技術として、特開平2−1
2「液晶表示装置の画素および液晶表示装置における画
素のグレースケールを実現する方法」が公知である。即
ち、図14に示すように、各画素において、ガラスのよ
うな透明基板1の内面に制御コンデンサ電極2が形成さ
れ、その制御コンデンサ電極2上及び制御コンデンサ電
極2の形成されていない透明基板1の内面に絶縁膜3が
形成される。その絶縁膜3上に4分割された方形状の副
画素電極41 乃至44 が形成される。これらの副画素電
極と対向して、ガラスなどの透明基板5の内面に形成さ
れた共通電極6が配され、共通電極6と副画素電極4i
(i=1〜4)との間に液晶7が封入される。制御コン
デンサ電極2、副画素電極4i 及び共通電極6はITO
などで作られた透明な電極である。このようにして1画
素は副画素電極41 〜44 と対応して、副画素F1 〜F
4 に4分割される。各副画素電極4i と制御コンデンサ
電極2との間に絶縁膜3を誘電体とする制御コンデンサ
Ciが形成され、また副画素電極4i と共通電極6との
間に液晶7を誘電体とする液晶コンデンサCLCi が形成
されている。図14の画素の電気的等価回路を図16に
示す。符号CCi及びC LCi を静電容量を表わすのに流用
すると、 CC1>CC2>CC3>CC4 (1) となるように、制御コンデンサ電極2の各副画素電極4
i と重なる面積が調整されている。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Laid-Open Publication No.
2 “Pixel of liquid crystal display device and image in liquid crystal display device
A method for realizing a plain gray scale "is known. Immediately
In other words, as shown in FIG.
A control capacitor electrode 2 is formed on the inner surface of a transparent substrate 1 such as
On the control capacitor electrode 2 and the control capacitor electrode.
An insulating film 3 is formed on the inner surface of the transparent substrate 1 where the pole 2 is not formed.
It is formed. A quadrangular sub-divided into four on the insulating film 3
Pixel electrode 41To 4FourIs formed. These subpixels
Formed on the inner surface of a transparent substrate 5 such as glass
The common electrode 6 and the sub-pixel electrode 4i
The liquid crystal 7 is sealed between (i = 1 to 4). Control con
Denser electrode 2, sub-pixel electrode 4iAnd the common electrode 6 is made of ITO
It is a transparent electrode made of etc. One stroke in this way
The element is the sub-pixel electrode 41~ 4FourCorresponding to the sub-pixel F1~ F
FourIs divided into four. Each sub-pixel electrode 4iAnd control capacitor
Control capacitor using insulating film 3 as dielectric between electrode 2
CCiAre formed, and the sub-pixel electrode 4iAnd the common electrode 6
Liquid crystal capacitor C having liquid crystal 7 as a dielectric betweenLCiFormed
Have been. FIG. 16 shows an electrical equivalent circuit of the pixel of FIG.
Show. Code CCiAnd C LCiIs used to express capacitance
Then CC1> CC2> CC3> CC4 (1) Each sub-pixel electrode 4 of the control capacitor electrode 2 is
iHas been adjusted.

【0003】制御コンデンサ電極2は図14の画素と隣
接して、透明基板1上に形成されている薄膜トランジス
タ(TFT)8(図示せず)のドレイン電極(D)に接
続されている。制御コンデンサ電極2と共通電極6との
間には所定の電圧Va がTFT8を介して供給される。
TFT8がオンに制御されたとき、各副画素はFi にお
いて供給電圧Va は制御コンデンサCCiの端子電圧VCi
と液晶コンデンサCLC i の端子電圧VLCi とに分圧され
る。VLCi
The control capacitor electrode 2 is connected to a drain electrode (D) of a thin film transistor (TFT) 8 (not shown) formed on the transparent substrate 1 adjacent to the pixel of FIG. Between the control capacitor electrode 2 and the common electrode 6 a predetermined voltage V a is applied via the TFT 8.
When TFT8 is controlled to be on, the terminal voltage V Ci of the supply voltage V a control capacitor C Ci in each subpixel F i
To be divided terminal voltage V LCi and half of the liquid crystal capacitor C LC i. V LCi

【0004】[0004]

【数1】 と表わされる。各制御コンデンサCCiの容量を(1)式
のように設定することによって、各液晶コンデンサC
LCi の端子電圧VLCi は VLC1 >VLC2 >VLC3 >VLC4 (3) に設定される。
(Equation 1) It is expressed as By setting the capacitance of each control capacitor C Ci as in equation (1), each liquid crystal capacitor C Ci
The LCi terminal voltage V LCi is set to satisfy V LC1 > V LC2 > V LC3 > V LC4 (3).

【0005】図17に示すように画素に供給する電圧V
a の大きさによって、 (イ)VLCi =0(i=1〜4)の場合(このときVa
=0である)。 (ロ)VLC1 =VU ,VLC2 =VL の場合。液晶の光透
過が飽和状態となる電圧をVU 、しきい値電圧をVL
する。VLC3 ,VLC4 はVL 以下である。この時の供給
電圧Va をVa1で表わす。 (ハ)VLC2 =VU ,VLC3 =VL の場合。この時の供
給電圧Va をVa2で表わす。 (ニ)VLC3 =VU ,VLC4 =VL の場合。この時のV
a をVa3で表わす。 (ホ)VLC4 =VU の場合。この時のVa をVa4で表わ
す。
As shown in FIG. 17, the voltage V supplied to the pixel
the size of a, (i) V LCi = 0 If the (i = 1~4) (this time V a
= 0). (B) V LC1 = V U, if the V LC2 = V L. The voltage at which the light transmission of the liquid crystal is saturated is V U , and the threshold voltage is V L. V LC3 and V LC4 are not more than VL . It represents a supply voltage V a when this V a1. (C) V LC2 = V U, if the V LC3 = V L. It represents a supply voltage V a when this V a2. (D) When V LC3 = V U and V LC4 = VL . V at this time
the a represented by V a3. (E) When V LC4 = V U. Representing the V a at this time in the V a4.

【0006】の各場合が存在する。供給電圧Vaiは、 0<Va1<Va2<Va3<Va4 (4) である。供給電圧Va の大きさを可変して多階調表示が
行われる。
Each case exists. Supply voltage V ai is 0 <V a1 <V a2 < V a3 <V a4 (4). Variable to multi-grayscale display is performed the magnitude of the supply voltage V a.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、副画
素Fi において、画素に供給する電圧Va がVaiのと
き、液晶コンデンサCLCi の端子電圧VLCi は液晶の光
透過が飽和する電圧VU に等しくなるように設定され
る。即ち、
In THE INVENTION Problem to be Solved] prior art, in the sub-pixel F i, when the voltage V a to be supplied to the pixels of the V ai, the terminal voltage V LCi of the liquid crystal capacitor C LCi LCD light transmission is saturated It is set equal to the voltage V U. That is,

【0008】[0008]

【数2】 各制御コンデンサCCiはその容量が(5)式を満足する
ように、副画素電極4i と重なる面積が設定される。画
素電極を副画素電極4i に分割するには隣接する副画素
電極間にある程度のギャップが必要となるが、従来の制
御コンデンサ電極2は、これらのギャップの大部分と重
ならないような形状であるため、制御コンデンサ電極2
と重ならないギャップと対向する液晶層に対して電圧を
印加することができず、従って有効な画素面積が小さく
なり、画素の開口率が低下する問題があった。
(Equation 2) The area of each control capacitor C Ci that overlaps with the sub-pixel electrode 4 i is set so that the capacitance satisfies the expression (5). While the dividing the pixel electrode to the sub-pixel electrode 4 i is required a certain degree of gap between adjacent subpixel electrodes, the conventional control capacitor electrode 2, a shape that does not overlap the majority of these gaps Because there is a control capacitor electrode 2
The voltage cannot be applied to the liquid crystal layer facing the gap that does not overlap with the gap, so that the effective pixel area is reduced, and the aperture ratio of the pixel is reduced.

【0009】この発明の目的は上記従来の欠点を解決し
て、隣接する副画素電極間のギャップに起因する開口率
の低下の無い液晶表示素子を提供しようとするものであ
る。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional disadvantages and to provide a liquid crystal display element in which an aperture ratio does not decrease due to a gap between adjacent sub-pixel electrodes.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】各画素を構成する複数の
互いにギャップで分離された副画素電極が第2基板上の
共通電極と液晶を挟んで対向して第1基板上に形成され
た絶縁膜上に配され、上記副画素電極の少くとも1つと
上記絶縁膜を介して少くとも一部が対向する制御コンデ
ンサ電極が設けられておりそれによって上記少くとも1
つの副画素電極が上記共通電極との間に形成する液晶コ
ンデンサに直列に接続された制御コンデンサを形成し、
上記制御コンデンサ電極と上記共通電極との間に駆動電
圧が供給されるように構成された上記画素を有する液晶
表示素子において、この発明では上記制御コンデンサ電
極は、上記絶縁膜を介して上記複数の副画素電極相互間
のギャップとそのほぼ全長に渡って重なる領域と、上記
複数の副画素電極のそれぞれと所定の面積でかさなる領
域とを含むように形成される。
A plurality of sub-pixel electrodes constituting each pixel and separated by a gap are formed on an insulating substrate formed on a first substrate so as to face a common electrode on a second substrate with a liquid crystal interposed therebetween. A control capacitor electrode disposed on the film and facing at least a part of the at least one of the sub-pixel electrodes with the insulating film interposed therebetween;
Forming a control capacitor connected in series with a liquid crystal capacitor formed between the two sub-pixel electrodes and the common electrode;
In a liquid crystal display device having the pixel configured to be supplied with a drive voltage between the control capacitor electrode and the common electrode, in the present invention, the control capacitor electrode includes the plurality of pixels via the insulating film. It is formed so as to include a gap between the sub-pixel electrodes, a region overlapping substantially the entire length thereof, and a region which overlaps with each of the plurality of sub-pixel electrodes by a predetermined area.

【0011】[0011]

【作用】上述のように制御コンデンサ電極は副画素電極
間のギャップのほぼ全長に渡って重なる領域を有するよ
うに形成するため、ギャップにおいても共通電極と制御
コンデンサ電極間に駆動電圧が印加され、液晶を駆動す
ることができる。従って実質的に開口率が改善される。
As described above, since the control capacitor electrode is formed so as to have a region overlapping substantially the entire length of the gap between the sub-pixel electrodes, a driving voltage is applied between the common electrode and the control capacitor electrode even in the gap, The liquid crystal can be driven. Therefore, the aperture ratio is substantially improved.

【0012】[0012]

【実施例】この発明の実施例を図1及び2に、図14及
び15と対応する部分に同じ符号を付し、重複説明を省
略する。この発明では副画素電極41 〜44 上に窒化シ
リコン(SiNx )などの絶縁膜11を介して付加コン
デンサ電極12が、この例ではU字状に形成される。ま
た、制御コンデンサ電極2は副画素電極相互間のギャッ
プと重なるように、この例では十字状に形成される。付
加コンデンサ電極12と副画素電極4i (i=1〜4)
との間に絶縁膜11を誘電体とする付加コンデンサCSi
が形成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention are designated by the same reference numerals in FIGS. 1 and 2 as those in FIGS. 14 and 15, and redundant description is omitted. In the present invention additional capacitor electrode 12 through an insulating film 11 such as a sub-pixel electrode 41 to 4 on the silicon nitride (SiN x) it is, in this example is formed in a U-shape. In this example, the control capacitor electrode 2 is formed in a cross shape so as to overlap the gap between the sub-pixel electrodes. Additional capacitor electrode 12 and sub-pixel electrode 4 i (i = 1 to 4)
And an additional capacitor C Si having the insulating film 11 as a dielectric.
Is formed.

【0013】図1の画素の電気的等価回路は図3に示す
ように表わされる。即ち、付加コンデンサCSiは電気的
には液晶コンデンサCLCi と並列に接続される。制御コ
ンデンサ電極2と共通電極6との間に印加される駆動電
圧Va は制御コンデンサ容量CCiと液晶コンデンサ容量
LCi 及び付加コンデンサ容量CSiの合成容量CLCi
Siとにより分圧され、液晶コンデンサCLCi に印加さ
れる電圧VLCi
An electrical equivalent circuit of the pixel shown in FIG. 1 is represented as shown in FIG. That is, the additional capacitor C Si is electrically connected in parallel with the liquid crystal capacitor C LCi . Driving voltage V a applied between the control capacitor electrode 2 and the common electrode 6 is controlled capacitance C Ci and the liquid crystal capacitance C LCi and the additional capacitance C Si composite capacitance C LCi +
The voltage V LCi divided by C Si and applied to the liquid crystal capacitor C LCi is

【0014】[0014]

【数3】 で表わされる。従来例では液晶コンデンサ電圧VLCi
設定するのを、制御コンデンサ容量CCiの調整のみで行
っていたが、この発明では付加容量CSiの調整が併用さ
れる。例えばコンデンサの端子電圧VLC4 がVLC1 〜V
LC4 の中で最も小さく設定される場合、CC4が小さくさ
れると共にCS4は大きく設定され、これにより(6)式
のCC4/(CLC4 +CS4+CC4)の値がi=1〜3の場
合より最も小さく設定される。このように付加コンデン
サCSiを併用すると、制御コンデンサ容量CCiは従来の
ようにあまり小さくせず、製造ばらつきの影響が問題に
ならない程度にとどめられる。付加コンデンサ電極12
は製造ばらつきによりその位置がずれても、各副画素電
極4i と重なる面積があまり変らないようにして容量値
の製造ばらつきを小さく抑えるのが望ましい。
(Equation 3) Is represented by In the prior art, the liquid crystal capacitor voltage V LCi is set only by adjusting the control capacitor capacitance C Ci , but in the present invention, the adjustment of the additional capacitance C Si is also used. For example, when the terminal voltage V LC4 of the capacitor is V LC1 -V
When the smallest set in LC4, C S4 with the C C4 is small is set larger, thereby (6) C C4 / (C LC4 + C S4 + C C4) value i =. 1 to of 3 is set to be the smallest. When the additional capacitor C Si is used together in this way, the control capacitor capacitance C Ci is not made so small as in the conventional case, and the effect of the manufacturing variation is kept to a small extent. Additional capacitor electrode 12
It is preferable that even if the position shifts due to manufacturing variations, the area overlapping with each sub-pixel electrode 4 i does not change so much that manufacturing variations in capacitance values are reduced.

【0015】十字状制御コンデンサ電極2は副画素電極
相互間のギャップと重なっているので、これらのギャッ
プ上の液晶には、制御コンデンサ電極2と共通電極6と
の間に印加される電圧Va が絶縁膜3,11と液晶とで
分圧され、電圧V4 の大きさによって、この液晶部分を
光透過或いは光遮断の状態に制御し、副画素電極と同様
に多階調表示に寄与するようにする。これにより画素の
開口率が向上される。
Since the cross-shaped control capacitor electrode 2 overlaps with the gap between the sub-pixel electrodes, the voltage V a applied between the control capacitor electrode 2 and the common electrode 6 is applied to the liquid crystal on these gaps. Is divided by the insulating films 3 and 11 and the liquid crystal, and the liquid crystal portion is controlled to be in a light transmitting or light blocking state depending on the magnitude of the voltage V 4 , thereby contributing to multi-tone display similarly to the sub-pixel electrode. To do. Thereby, the aperture ratio of the pixel is improved.

【0016】なお、副画素電極41 と制御コンデンサ電
極2とを電気的に接続することもできる。(後述の実施
例はこの場合に当る。)電圧対透過率特性の設計 副画素F1 〜F4 の電圧対透過率特性を上述のように付
加コンデンサ容量CSiと制御コンデンサ容量CCiとによ
り制御することによって、画素全体の透過率特性を設計
する自由度が増え、種々の好ましい特性を得ることがで
きる。 (a)副画素F1 〜F4 の特性を図4のAのように電圧
軸の方向に間隔をあけて設定することにより、画素の総
合特性を図4のBのように階段状にすることができる。 (b)副画素F1 〜F4 の特性を図4のAのように、副
画素Fi の光透過率が90%となるときの印加電圧Va
と副画素Fi+1 の光透過率が10%となるときの印加電
圧Va とが等しくなるように、副画素F1 〜F4 の特性
を設定すれば、画素の総合特性は図5のBに示すように
直線状となり、その傾斜を副画素に分割しない場合より
緩やかにすることができる。このようにすると、各画素
i の図5のAにおける直線からの透過率の偏差は、図
5のBの総合特性においては結果としてより小さく圧縮
された特性となり直線性が改善される。また画素の総合
特性の直線領域も、図5のAにおける個々の特性より広
くなる。このため通常液晶表示素子をビデオ信号の表示
器として用いるとき、印加電圧値を調整して直線性を補
正する所謂γ(ガンマ)補正が不要となる。
[0016] Incidentally, the sub-pixel electrodes 4 1 and the control capacitor electrode 2 may also be electrically connected. (The embodiment described later corresponds to this case.) Design of Voltage-Transmittance Characteristics The voltage-transmittance characteristics of the sub-pixels F 1 to F 4 are determined by the additional capacitor capacitance C Si and the control capacitor capacitance C Ci as described above. By controlling, the degree of freedom in designing the transmittance characteristics of the entire pixel is increased, and various preferable characteristics can be obtained. (A) By setting the characteristics of the sub-pixels F 1 to F 4 at intervals in the direction of the voltage axis as shown in FIG. 4A, the overall characteristics of the pixel are stepped as shown in FIG. 4B. be able to. (B) the characteristics of the sub-pixel F 1 to F 4 as shown in A in FIG. 4, the applied voltage V a when the light transmittance of the subpixel F i becomes 90%
The subpixel F i + 1 of the light transmittance such that the applied voltage V a at which the 10% is equal, by setting the characteristics of the sub-pixel F 1 to F 4, overall characteristics of pixels 5 As shown in B, the inclination can be made gentler than the case where the inclination is not divided into sub-pixels. In this way, the deviation of the transmittance of each pixel F i from the straight line in A of FIG. 5 results in a smaller compressed characteristic in the overall characteristic of FIG. 5B, and the linearity is improved. Also, the linear region of the overall characteristics of the pixel is wider than the individual characteristics in FIG. For this reason, when the liquid crystal display element is used as a video signal display, so-called γ (gamma) correction for adjusting the applied voltage value to correct the linearity becomes unnecessary.

【0017】また電圧対透過率特性が緩やかであるた
め、ビデオ表示等を行なうとき、ソースバスに信号を供
給する駆動ICの出力偏差に対するマージンを大きくで
きる。図5に示すように電圧対透過率特性を設定する
と、画素の透過率が飽和する電圧を図4の場合より低く
抑えられ、より低電圧駆動が可能となる。 (c)カラー表示用のTN形液晶表示素子の本質的な特
性として旋光分散に基づいてR,G,Bの各色毎に画素
の電圧対透過率特性が図6のAに示すように異なること
が知られているが、この発明によれば、画素の電圧対透
過率特性の設計の自由度が増えたため所望の特性に設計
するのが容易となり、図6のBのように各色ともほぼ同
じ特性に補正できる。なおこの補正は画素が副画素に分
割されない場合でも、制御コンデンサ容量CC と付加容
量CS とにより液晶コンデンサ電圧VLC=Va C
(CLC+CS +CC )を各色毎に調整できるので、上記
と同様の補正が可能である。
Further, since the voltage-transmittance characteristic is moderate, a margin for an output deviation of a driving IC for supplying a signal to a source bus can be increased when performing video display or the like. When the voltage-transmittance characteristic is set as shown in FIG. 5, the voltage at which the transmittance of the pixel is saturated can be suppressed lower than in the case of FIG. 4, and lower voltage driving is possible. (C) The TN type liquid crystal display element for color display has a characteristic that a voltage versus transmittance characteristic of a pixel is different for each of R, G, and B colors as shown in FIG. However, according to the present invention, the degree of freedom in designing the voltage versus transmittance characteristics of the pixel is increased, so that it is easy to design a desired characteristic. As shown in FIG. Can be corrected to characteristics. This correction can be performed even when the pixel is not divided into sub-pixels, by the control capacitor capacitance C C and the additional capacitance C S , so that the liquid crystal capacitor voltage V LC = V a C C /
Since (C LC + C S + C C ) can be adjusted for each color, the same correction as described above is possible.

【0018】これ迄の説明では画素を4個の副画素に分
割する場合を示したが、一般にはn(2個以上の整数)
個に分割できることは明らかである。他の実施例 この発明の他の実施例の平面図、そのA−A断面図及び
そのB−B断面図をそれぞれ図7,8及び9に、図1と
対応する部分に同じ符号を付して示す。透明基板1上に
遮光層13が形成される。遮光層13はTFTに光が入
射しないようにするものである。透明基板1及び遮光層
13上に酸化シリコン(SiO2 )のような絶縁膜14
が形成され、その上にリング状の制御コンデンサ電極2
がITOなどにより形成される。制御コンデンサ電極2
及び絶縁膜14上に酸化シリコンのような絶縁膜15が
形成され、その上にITOなどによりソースバス21、
ソース電極21a、ドレイン電極22、副画素電極
1 ,42 が形成される。副画素電極41 は制御コンデ
ンサ電極2上の絶縁膜15に形成されたコンタクトホー
ルにおいて、制御コンデンサ電極2に密着して形成さ
れ、互いに導通状態とされる。また副画素電極41 はド
レイン電極22迄延長され、互いに連結される。ソース
電極21a及びドレイン電極22にまたがってアモルフ
ァスシリコンなどの半導体層23が形成される。半導体
層23及び副画素電極41 ,42 上にまたがって窒化シ
リコン(SiNx )などのゲート絶縁膜24が形成さ
れ、その上にゲートバス25、ゲート電極25a、付加
コンデンサ電極12が形成される。
In the above description, the case where a pixel is divided into four sub-pixels has been described, but in general, n (an integer of 2 or more)
Obviously, it can be divided into pieces. Other Embodiments A plan view, an AA sectional view and a BB sectional view of another embodiment of the present invention are shown in FIGS. 7, 8 and 9, respectively, and the portions corresponding to FIG. Shown. A light shielding layer 13 is formed on the transparent substrate 1. The light shielding layer 13 prevents light from entering the TFT. An insulating film 14 such as silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the transparent substrate 1 and the light shielding layer 13.
Is formed, and a ring-shaped control capacitor electrode 2 is formed thereon.
Is formed by ITO or the like. Control capacitor electrode 2
An insulating film 15 such as silicon oxide is formed on the insulating film 14, and a source bus 21 made of ITO or the like is formed thereon.
A source electrode 21a, the drain electrode 22, the sub-pixel electrodes 4 1, 4 2 are formed. Subpixel electrodes 4 1 in a contact hole formed in the insulating film 15 on the control capacitor electrode 2 is formed in close contact with the control capacitor electrode 2 is in a conductive state with each other. The sub-pixel electrode 4 1 is extended up to the drain electrode 22 are connected to each other. A semiconductor layer 23 such as amorphous silicon is formed over the source electrode 21a and the drain electrode 22. A gate insulating film 24 such as silicon nitride (SiN x ) is formed over the semiconductor layer 23 and the sub-pixel electrodes 4 1 and 4 2 , and a gate bus 25, a gate electrode 25 a and an additional capacitor electrode 12 are formed thereon. You.

【0019】上述のようにTFT8、副画素電極41
2 等が形成された透明基板1は共通電極6が内面に形
成されている透明基板5と対向して配され、それらの基
板間に液晶7が封入される。ソースバス21上には半導
体層23a及びゲート絶縁膜24が順次積層され、その
上にゲートバス25がソースバス21と交叉して形成さ
れる。その交叉点の近傍にTFT8が形成される。左右
のソースバス21及び上下のゲートバス25で囲まれた
領域内に小面積の副画素電極41 と大面積の副画素電極
2 が形成される。制御コンデンサ電極2は副画素電極
2 の周縁部を囲むと共にその周縁部と重なってループ
状に形成される。副画素電極41 と制御コンデンサ電極
2とは既に述べたようにコンタクトホールで互いに電気
的に接続される。
As described above, the TFT 8, the sub-pixel electrode 4 1 ,
4 2 such as a transparent substrate 1 formed is is arranged opposite to the transparent substrate 5 which common electrode 6 is formed on the inner surface, the liquid crystal 7 is sealed between the substrates. On the source bus 21, a semiconductor layer 23a and a gate insulating film 24 are sequentially stacked, and a gate bus 25 is formed on the source bus 21 so as to cross the source bus 21. The TFT 8 is formed near the intersection. In a region surrounded by the right and left source bus 21 and the upper and lower gate bus 25 and the sub-pixel electrodes 4 1 small-area subpixel electrodes 4 2 large area is formed. The control capacitor electrode 2 is formed in a loop shape overlaps with the peripheral portion surrounds the peripheral edge of the subpixel electrodes 4 2. The sub-pixel electrodes 4 1 and the control capacitor electrode 2 are electrically connected to each other by a contact hole as already mentioned.

【0020】このように副画素電極41 及びそれに接続
された制御コンデンサ電極2を副画素電極42 を囲んで
同心状に配置すると、図1のように副画素電極を縦、横
に配置した場合より表示品位がよいことが実験的に確認
されている。付加コンデンサ電極12はゲート絶縁膜2
4を介して副画素電極42 上に形成される。また制御コ
ンデンサ電極2は、副画素電極41 ,42 間のギャップ
と重なるように配される。
[0020] With this arrangement of subpixel electrodes 4 1 and the control capacitor electrode 2 connected thereto concentrically surrounding the subpixel electrode 4 2, was placed subpixel electrodes as shown in FIG. 1 vertically, laterally It has been experimentally confirmed that the display quality is better than the case. The additional capacitor electrode 12 is a gate insulating film 2
4 through is formed on the subpixel electrodes 4 2. Further, the control capacitor electrode 2 is disposed so as to overlap with the gap between the sub-pixel electrodes 4 1 and 4 2 .

【0021】制御コンデンサ電極2と副画素電極42
の間に制御コンデンサCC2が形成されるが、制御コンデ
ンサ電極2と副画素電極41 とは電気的に短絡されてい
るので、制御コンデンサCC1は形成されない。(或いは
C1が形成されているが両端が短絡されていると見るこ
ともできる。)付加コンデンサ電極12と副画素電極4
2 との間に付加容量CS2が形成される。この例では、副
画素電極41 と付加容量電極12との間に直接付加容量
S1を形成せず、代りに制御コンデンサ電極2(副画素
電極41 と接続されている)と付加容量電極12との間
に形成される。なお、付加コンデンサ電極12はソース
バス21上において半導体層23b及びゲート絶縁膜2
4を順次介してソースバス21と交叉される。副画素電
極41 と共通電極6との間に液晶コンデンサCLC1aが、
副画素電極間のギャップと対向する制御コンデンサ電極
2と共通電極6との間に液晶コンデンサCLC1bが、また
副画素電極42 と共通電極6との間に液晶コンデンサC
LC2 がそれぞれ形成される。従って図7,8及び9の実
施例における画素の電気的等価回路は図10に示すもの
となる。
[0021] While control capacitor C C2 is formed between the control capacitor electrode 2 and the subpixel electrode 4 2, since the control capacitor electrode 2 and the subpixel electrode 4 1 is electrically shorted, the control capacitor C C1 is not formed. (Alternatively, it can be seen that C C1 is formed but both ends are short-circuited.) Additional capacitor electrode 12 and sub-pixel electrode 4
2 , an additional capacitance C S2 is formed. In this example, direct additional capacitance C S1 without formation, the control capacitor electrode 2 (connected with the sub-pixel electrode 4 1) instead and the additional capacitance electrode between the subpixel electrodes 4 1 and the additional capacitance electrode 12 12 is formed. The additional capacitor electrode 12 is provided on the source bus 21 with the semiconductor layer 23 b and the gate insulating film 2.
4 are sequentially crossed with the source bus 21. Liquid crystal capacitor C LC1A between the subpixel electrodes 4 1 and the common electrode 6 is,
Liquid crystal capacitor C between the liquid crystal capacitor C LC1b between the control capacitor electrode 2 and the common electrode 6 facing the gap between the sub-pixel electrodes, also a sub-pixel electrode 4 2 and the common electrode 6
LC2 is formed respectively. Therefore, the electrical equivalent circuit of the pixel in the embodiment of FIGS. 7, 8 and 9 is as shown in FIG.

【0022】図7,8及び9の例では、制御コンデンサ
電極2は副画素電極42 の周縁部と重ねられる寸法は1
2μm程度であるが、もし従来例のように付加容量を併
用しない構成にすると、この重ねられる寸法は例えば
1.5μm程度と極めて小さくなり、パターンずれなど
に対する製造マージンが取れなくなる。図7から分るよ
うに、付加コンデンサ電極12の上下及び左右方向の製
造上の位置ずれに対しては、副画素電極42 と重なる面
積及び制御コンデンサ電極2(副画素電極41 と接続さ
れている)と重なる面積は共にほとんど変化しないよう
に工夫されている。従ってパターンずれなどによる製造
ばらつきに対し付加コンデンサ容量CS1,CS2はほぼ一
定に保たれる。
[0022] In the example of FIGS. 7, 8 and 9, a dimension control capacitor electrode 2 is overlapped with the peripheral edge portion of the subpixel electrode 4 2 1
If the additional capacitance is not used as in the conventional example, the overlapped size is extremely small, for example, about 1.5 μm, so that a manufacturing margin for a pattern shift or the like cannot be obtained. As can be seen from FIG. 7, for the positional deviation of the vertical and lateral directions manufacture of additional capacitor electrode 12, the sub-pixel electrodes 4 2 and the overlap area and the control capacitor electrode 2 (connected to the subpixel electrode 4 1 ) And the overlapping area is devised so that it hardly changes. Therefore, the additional capacitor capacities C S1 and C S2 are kept substantially constant with respect to manufacturing variations due to pattern shifts and the like.

【0023】なおこの付加コンデンサは周知のように信
号電荷保持のための蓄積容量として作用するものであ
り、高温動作での表示の安定性向上などに寄与するもの
である。図11に示すように、図7の副画素電極41
省略し、制御コンデンサ電極2を拡大して副画素電極4
1 を兼ねるようにし、TFT8のソース電極21a及び
ドレイン電極22を制御コンデンサ電極2と同じ層に形
成することもできる。
As is well known, this additional capacitor functions as a storage capacitor for holding signal charges, and contributes to improvement of display stability at high temperature operation. As shown in FIG. 11, omitted subpixel electrodes 4 1 7, an enlarged view of the control capacitor electrode 2 sub-pixel electrode 4
Double as 1, it can be formed in the same layer as the control capacitor electrode 2 and the source electrode 21a and the drain electrode 22 of the TFT 8.

【0024】図7,8及び9の実施例では副画素電極4
2 の上に付加コンデンサ電極12を設けたが、図12及
び13に示すように副画素電極41 ,42 の下の制御コ
ンデンサ電極2と同じ層に設けてもよい。
In the embodiments shown in FIGS. 7, 8 and 9, the sub-pixel electrode 4
Although the additional capacitor electrode 12 is provided on the sub-pixel electrode 4, the additional capacitor electrode 12 may be provided on the same layer as the control capacitor electrode 2 below the sub-pixel electrodes 4 1 and 4 2 as shown in FIGS.

【0025】[0025]

【発明の効果】この発明では副画素電極4i 間のギャッ
プと重なるように制御コンデンサ電極2が設けられ、そ
の制御コンデンサ電極2により上記ギャップと対向する
液晶に駆動電圧が印加される。即ち制御コンデンサ電極
2を一つの副画素電極として機能させることができるの
で、画素の開口率をそれだけ増加できる。
[Effect of the Invention] This invention control capacitor electrode 2 is provided so as to overlap with the gap between the sub pixel electrodes 4 i, the drive voltage to the liquid crystal facing the gap are applied by the control capacitor electrode 2. That is, since the control capacitor electrode 2 can function as one sub-pixel electrode, the aperture ratio of the pixel can be increased accordingly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施例における画素の原理的な構成
を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a principle configuration of a pixel in an embodiment of the present invention.

【図2】図1の各電極間に形成される静電容量を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a capacitance formed between electrodes of FIG. 1;

【図3】図1の画素の電気的等価回路を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an electrical equivalent circuit of the pixel in FIG. 1;

【図4】図1の画素及び副画素の電圧対透過率特性の一
例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a voltage versus transmittance characteristic of the pixel and the sub-pixel in FIG.

【図5】図1の画素及び副画素の電圧対透過率特性の他
の例を示す図である。
5 is a diagram illustrating another example of the voltage versus transmittance characteristics of the pixel and the sub-pixel in FIG.

【図6】AはTN形カラー液晶表示素子におけるR,
G,Bの各画素の一般的な電圧対透過率特性を示す図で
あり、Bはこの発明の液晶表示素子におけるR,G,B
の各画素の電圧対透過率特性の一例を示す図である。
FIG. 6A shows R, R in a TN type color liquid crystal display element.
FIG. 3 is a diagram showing general voltage versus transmittance characteristics of each pixel of G and B, where B is R, G, and B in the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a voltage versus transmittance characteristic of each pixel of FIG.

【図7】この発明の他の実施例の平面図である。FIG. 7 is a plan view of another embodiment of the present invention.

【図8】図7のA−A断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along line AA of FIG. 7;

【図9】図7のB−B断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along line BB of FIG. 7;

【図10】図7の画素の電気的等価回路を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing an electrical equivalent circuit of the pixel in FIG. 7;

【図11】図7の実施例の変形例を示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing a modification of the embodiment of FIG. 7;

【図12】この発明の更に他の実施例の平面図である。FIG. 12 is a plan view of still another embodiment of the present invention.

【図13】図12のA−A断面図である。13 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図14】従来の液晶表示素子における画素の原理的な
構成を示す斜視図である。
FIG. 14 is a perspective view showing a principle configuration of a pixel in a conventional liquid crystal display element.

【図15】図14の各電極間に形成される静電容量を示
す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a capacitance formed between each electrode of FIG. 14;

【図16】図14の画素の電気的等価回路を示す図であ
る。
16 is a diagram showing an electrical equivalent circuit of the pixel in FIG.

【図17】図14の副画素Fi (i=1〜4)における
印加電圧Va 対液晶コンデンサ電圧VLCi 特性を示す図
である。
17 is a diagram showing an applied voltage V a pair of liquid crystal capacitor voltage V LCi characteristic in the sub-pixel F i (i = 1~4) of FIG. 14.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−170692(JP,A) 特開 平2−12(JP,A) 実開 平3−24635(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/1343────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-63-170692 (JP, A) JP-A-2-12 (JP, A) JP-A-3-24635 (JP, U) (58) Survey Field (Int.Cl. 6 , DB name) G02F 1/1343

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 各画素を構成する複数の互いにギャップ
で分離された副画素電極が第2基板上の共通電極と液晶
を挟んで対向して第1基板上に形成された絶縁膜上に配
され、上記副画素電極の少くとも1つと上記絶縁膜を介
して少くとも一部が対向する制御コンデンサ電極が設け
られておりそれによって上記少くとも1つの副画素電極
が上記共通電極との間に形成する液晶コンデンサに直列
に接続された制御コンデンサを形成し、上記制御コンデ
ンサ電極と上記共通電極との間に駆動電圧が供給される
ように構成された上記画素を有する液晶表示素子におい
て、上記制御コンデンサ電極は、上記絶縁膜を介して上
記複数の副画素電極相互間のギャップとそのほぼ全長に
渡って重なる領域と、上記複数の副画素電極のそれぞれ
と所定の面積でかさなる領域とを含むことを特徴とする
液晶表示素子。
1. A plurality of sub-pixel electrodes constituting each pixel, which are separated from each other by a gap, are disposed on an insulating film formed on a first substrate to face a common electrode on a second substrate with a liquid crystal interposed therebetween. And a control capacitor electrode at least partially opposed to at least one of the sub-pixel electrodes via the insulating film, whereby the at least one sub-pixel electrode is provided between the at least one sub-pixel electrode and the common electrode. In a liquid crystal display element having a pixel configured to form a control capacitor connected in series to a liquid crystal capacitor to be formed and to be supplied with a drive voltage between the control capacitor electrode and the common electrode, The capacitor electrode includes a gap between the plurality of sub-pixel electrodes via the insulating film, a region overlapping substantially the entire length thereof, and a bulk having a predetermined area with each of the plurality of sub-pixel electrodes. A liquid crystal display device comprising:
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