JP3744203B2 - Liquid crystal display - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関し、特に、それに用いられる液晶素子の構造に関する。
【0002】
【背景技術】
近年、液晶素子は特に表示装置として、低消費電力で軽量なディスプレイデバイスとして、テレビ、電子手帳、パーソナルコンピュータ、携帯電話等の電子機器に広く利用されている。そして、MIM素子、バック・ツウー・バック・ダイオード素子、ダイオード・リング素子、バリスタ素子等の非線形抵抗素子をスイッチ素子として用いた2端子型アクティブマトリクス液晶素子や薄膜トランジスタをスイッチ素子として用いた3端子型アクティブマトリクス液晶素子が、その高い性能(高コントラスト、高速応答)により脚光を浴びており、特に2端子型アクティブマトリクス液晶素子はスイッチ素子の構造が簡単な為に液晶素子を安い製造コストで提供することが可能である。
【0003】
ここで、2端子型アクティブマトリクス液晶素子は、液晶層を狭持する一対の基板の一方の基板に複数の走査電極が形成され、他方の基板に複数の信号電極が走査電極の電極と平面的に交差するように形成され、走査電極と信号電極が平面的に交差する部分毎に非線形抵抗素子及び画素電極が形成されている。
【0004】
そして、走査電極を所定の選択期間づつ順次選択し選択電圧を与え、これに同期して表示パターンに応じて電圧変調された信号電圧を各信号電極に与える駆動を行なっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、これらのアクティブマトリクス液晶素子において、好まざる表示むらが発生する。
【0006】
例えば、縦棒を表示した際に縦方向に発生する表示むら(以後縦クロストークと言う)については、Journal of the SID,2/2,1994 p75〜80に2端子型アクティブマトリクス液晶素子を例にして、その発生機構の説明と対策が提言されている。これによると、信号電極とこれに対向している画素電極が作る画素容量(以後、Cpと言う)と非線形素子の寄生容量(以後、Csと言う)が存在する為に、信号電極に印加する電圧がΔV変化すると、画素容量に印加される電圧(以後、画素電圧と言う)がΔV・Cs/(Cs+Cp)変化する。従って、表示パターンに応じて各信号電極に印加する電圧波形が異なると、画素電圧、ひいては実効電圧に差異が生じて縦クロストークをが発生するとしている。そして、各選択期間の一部の期間に電圧変調された信号電圧を与え残りの期間では信号電圧の中心電圧を総ての信号電極に与えることにより縦クロストークを軽減させる方法が提言されている。
【0007】
しかしながら、これらの対策だけでは完全には縦クロストークを解消するに至っていない。
【0008】
そこで本発明者が鋭意研究調査した所、次のような原因も縦クロストークの発生原因の1つであることが解った。
【0009】
図4は、従来技術の2端子型アクティブマトリクス液晶素子の構造を示す概略図である。
【0010】
図4において、11は2端子型アクティブマトリクス液晶素子で、1、2は液晶層(図示せず)を挟む一対の基板で、Y1〜Y5は基板1上に設けられた複数の走査電極、X1〜X5は基板2上に設けられた信号電極である。
【0011】
Sは非線形抵抗素子で、図では1箇所のみ代表して記号を付してあるが、基板1上に走査電極Y1〜Y5に接続されるように設けられている。非線形抵抗素子Sとして、ここでは金属間に薄い絶縁膜を形成したMIM素子を用いているが、双方向性ダイオード特性を持つ他の素子でも構わない。
【0012】
Pは画素電極で、図では1箇所のみ代表して記号を付してあるが、基板1上に、走査電極Y1〜Y5に対して非線形抵抗素子Sを介して設けられている。
【0013】
ここでは走査電極Y1〜Y5と信号電極X1〜X5ともに5本と少ないが、これは図及び説明を簡略化する為で、実際の液晶パネルでは通常それぞれ数百本以上の数で構成されている。
【0014】
図5は図4の液晶素子11のある走査電極(ここではY1で代表している)に関する電気等価回路を示す図で、Cpは画素電極Pが信号電極X1〜5の各々と対向している部分とで形成する画素容量で、液晶層が誘電体となっている。Csは非線形抵抗素子Sに寄生する容量である。そして、Cppは、画素電極間の容量である。図では、画素容量Cp、寄生容量Cs、画素間容量Cppは、代表して1箇所のみにその符号を付けてある。
【0015】
各容量の大きさは無論、液晶素子11の各部の大きさに依存するが、例えば、ある液晶素子では、Cp=75fF、Cs=20〜40fF、Cpp=6〜10fF程度であった。即ち、画素間容量Cppは画素容量Cpの10%前後であった。
【0016】
ここで、ある信号電極に印加する電圧がΔV変化すると、これに対向する画素電極の電圧は、ΔV・Cp/(Cs+Cp+2・Cpp)だけ変化する。
【0017】
更に、この画素電極の電圧変化によって隣接する画素電極の電圧は、ΔV・Cp・Cpp/{(Cs+Cp)(Cs+Cp+3・Cpp)}だけ変化する。
【0018】
これに先の具体的な数値を代入すると0.05・ΔV程度になる。よって、信号電極の電圧変化ΔVが数ボルトであることを考えると、隣接する画素電極、言い換えるとこの画素電極が作る画素電圧に約百mVの電圧の変化が発生することになり、縦クロストークを発生させる原因となる。
【0019】
本発明は上のような課題に鑑みてなされたもので、その目的は縦クロストークのない表示を行う液晶素子を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶表示装置は、液晶層を狭持する一対の基板を有し、一方の前記基板上に複数の第1の電極が形成され、他方の前記基板上に複数の第2の電極が前記複数の第1の電極と平面的に交差するように形成され、前記第2の電極の各々に複数の非線形抵抗素子が接続され、前記非線形素子を介して前記第2の電極に接続される複数の画素電極が形成された液晶表示装置において、前記他方の基板上に、前記画素電極と重ならないように隣り合う前記画素電極の隙間に配置されるとともに前記第2の電極と平面的に交差してなる複数の第3の電極が形成され、前記複数の第3の電極は、互いに接続されてなり、前記隣り合う画素電極同士を静電シールドすることを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【0022】
〔第1の実施形態〕
図1は本発明の液晶素子の第1の実施形態を示す図、図2は、図1の液晶素子10を構成する基板1の構成を示す図、図3は図1の液晶素子10のある走査電極に関する電気等価回路を示す図である。
【0023】
図1で、10は2端子型アクティブマトリクス液晶素子であり、1、2は液晶層(図示せず)を挟む一対の基板で、Y1〜Y5は基板1上に設けられた複数の電極、X1〜X5は基板2上に設けられた電極である。そして、Z1〜Z4は基板1上に設けられ、画素電極Pの間に形成された電極である。
【0024】
Sは非線形抵抗素子で、図では1箇所のみ代表して記号を付してあるが、基板1上に、電極Y1〜Y5に接続するように設けられている。非線形抵抗素子Sとして、本実施形態では金属間に薄い絶縁膜を形成したMIM素子を用いているが、双方向性ダイオード特性を有する素子であれば何でも良い。Pは画素電極で、図では1箇所のみ代表して記号を付してあるが、非線形抵抗素子Sを介して電極Y1〜Y5に各々接続されて設けられている。
【0025】
ここでは電極Y1〜Y5と電極X1〜X5及びZ1〜Z4ともに4〜5本と少ないが、これは図及び説明を簡略化する為で、実際の液晶パネルでは通常それぞれ数百本以上の数で構成されている。
【0026】
このような液晶素子において、図示しない駆動回路から、これらの電極Y1〜Y5を所定の選択期間づつ順次選択する選択電圧が供給され、これに同期して表示パターンに応じて電圧変調された信号電圧が電極X1〜X5の各電極に供給される駆動が行われている。
【0027】
図2は、見易いように図1の基板1の構成のみを示す図で、符号の説明は図1と同じである。
【0028】
ここで、電極Z1〜Z4の形状は、各画素電極Pの間に入り込むように形成してある。言い換えると、各画素電極Pの間に電極Z1〜Z4が必ず存在するように形成されている。なお、電極Y1〜Y5と電極Z1〜Z4は絶縁されており、また電極Z1〜Z4は少なくとも1箇所で総て導通がなされており、図1、2では下端で導通がなされている。
【0029】
以上の構成となっているので、図1の液晶素子10のある走査電極(ここではY1で代表している)に関する電気等価回路は、図3に示すように、画素電極Pが信号電極X1〜5の各々と対向している部分において、液晶層を誘電体とする画素容量Cpが形成され、非線形抵抗素子Sの寄生容量によるCsが形成されている。そして、電極Z1〜Z4と画素電極P間にも容量が形成され、これをCpcとし、これを図に代表してそれぞれ1箇所に符号を付してある。
【0030】
この等価回路で示す容量Cpcの存在によって、ある画素電極の電圧変化が隣接する画素電極に与える電圧変化の度合を軽減することができる。言い換えれば、この電極Z1〜Z4が静電シールドとして働く。従って、隣接する画素電極の電圧変化、ひいてはこの隣接する画素電極が構成する画素容量の実効電圧変化が小さくなる。従って縦クロストークを著しく低減することが出来る。
【0031】
なお、図1では電極Z1〜Z4と画素間に隙間がある場合を示しているが、この隙間の必要は無く、例えば電極Z1〜Z4上が絶縁されていれば重なっても良い。
【0032】
また、電極Z1〜Z4の部材として酸化インジウムや酸化錫等の透明な導電部材で形成することによって、液晶素子が暗くなるのを防ぐことが出来る。
【0033】
更に、図1、2では電極Z1〜Z4が電極Y1〜Y5の上に形成してある場合を示しているが、電極Y1〜Y5の下層になるように形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置を構成する液晶素子の第1の実施形態を示す図。
【図2】本発明の第1の実施形態における基板1の構成を示す図。
【図3】図1の液晶素子10の電気等価回路を示す図。
【図4】従来技術の液晶素子の一構成例を示す図。
【図5】従来技術の液晶素子の電気等価回路を示す図。
【符号の説明】
1・・・基板
2・・・基板
10・・・液晶素子
X1〜X5・・・基板2上の電極
Y1〜Y5・・・基板1上の電極
Z1〜Z4・・・基板1上の電極
S・・・非線形抵抗素子
P・・・画素電極
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a structure of a liquid crystal element used therein.
[0002]
[Background]
In recent years, liquid crystal elements have been widely used as electronic devices such as televisions, electronic notebooks, personal computers, and mobile phones, particularly as display devices, as low power consumption and lightweight display devices. A two-terminal active matrix liquid crystal element using a non-linear resistance element such as an MIM element, a back-to-back diode element, a diode ring element, or a varistor element as a switching element, or a three-terminal type using a thin film transistor as a switching element. Active matrix liquid crystal devices are attracting attention due to their high performance (high contrast, high speed response). In particular, the two-terminal active matrix liquid crystal device provides a liquid crystal device at a low manufacturing cost because of its simple switch element structure. It is possible.
[0003]
Here, in the two-terminal active matrix liquid crystal element, a plurality of scanning electrodes are formed on one of a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer, and a plurality of signal electrodes are planar with the electrodes of the scanning electrodes on the other substrate. The non-linear resistance element and the pixel electrode are formed at each portion where the scanning electrode and the signal electrode intersect in a plane.
[0004]
Then, scanning electrodes are sequentially selected for a predetermined selection period to give a selection voltage, and in synchronization with this, driving is performed to give each signal electrode a signal voltage that is voltage-modulated according to the display pattern.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in these active matrix liquid crystal elements, undesired display unevenness occurs.
[0006]
For example, the display unevenness that occurs in the vertical direction when a vertical bar is displayed (hereinafter referred to as vertical crosstalk) is an example of a two-terminal active matrix liquid crystal device in Journal of the SID, 2/2, 1994 p75-80. Therefore, explanations and countermeasures for the generation mechanism are proposed. According to this, since there exists a pixel capacitance (hereinafter referred to as Cp) formed by the signal electrode and the pixel electrode facing the signal electrode and a parasitic capacitance (hereinafter referred to as Cs) of the nonlinear element, it is applied to the signal electrode. When the voltage changes by ΔV, the voltage applied to the pixel capacitance (hereinafter referred to as pixel voltage) changes by ΔV · Cs / (Cs + Cp). Therefore, if the voltage waveform applied to each signal electrode differs according to the display pattern, the pixel voltage, and hence the effective voltage, will be different, causing vertical crosstalk. A method is proposed in which longitudinal crosstalk is reduced by applying a voltage-modulated signal voltage in a part of each selection period and applying the center voltage of the signal voltage to all signal electrodes in the remaining period. .
[0007]
However, these measures alone have not completely eliminated the vertical crosstalk.
[0008]
Therefore, as a result of intensive research and investigation by the present inventor, it was found that the following cause is one of the causes of the occurrence of vertical crosstalk.
[0009]
FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of a conventional two-terminal active matrix liquid crystal element.
[0010]
In FIG. 4, 11 is a two-terminal active matrix liquid crystal element, 1 and 2 are a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer (not shown), Y1 to Y5 are a plurality of scanning electrodes provided on the substrate 1, X1 ˜X5 are signal electrodes provided on the substrate 2.
[0011]
S is a non-linear resistance element, which is represented by a symbol representative of only one place in the figure, but is provided on the substrate 1 so as to be connected to the scan electrodes Y1 to Y5. As the non-linear resistance element S, an MIM element in which a thin insulating film is formed between metals is used here, but other elements having bidirectional diode characteristics may be used.
[0012]
P is a pixel electrode, which is represented by a symbol representatively in only one place in the figure, but is provided on the substrate 1 via a non-linear resistance element S with respect to the scanning electrodes Y1 to Y5.
[0013]
Here, the number of scanning electrodes Y1 to Y5 and the number of signal electrodes X1 to X5 is as small as five, but this is for the sake of simplifying the drawing and description, and in actual liquid crystal panels, each is usually composed of several hundreds or more. .
[0014]
FIG. 5 is a diagram showing an electrical equivalent circuit relating to a certain scanning electrode (represented by Y1 here) of the liquid crystal element 11 of FIG. 4, and Cp is a pixel electrode P facing each of the signal electrodes X1 to X5. The liquid crystal layer is a dielectric in the pixel capacitance formed by the portion. Cs is a capacitance parasitic to the nonlinear resistance element S. Cpp is a capacitance between the pixel electrodes. In the figure, the pixel capacitance Cp, the parasitic capacitance Cs, and the inter-pixel capacitance Cpp are representatively given only at one place.
[0015]
Of course, the size of each capacitor depends on the size of each part of the liquid crystal element 11. For example, in a certain liquid crystal element, Cp = 75 fF, Cs = 20 to 40 fF, and Cpp = 6 to 10 fF. That is, the inter-pixel capacitance Cpp is about 10% of the pixel capacitance Cp.
[0016]
Here, when the voltage applied to a certain signal electrode changes by ΔV, the voltage of the pixel electrode facing this changes by ΔV · Cp / (Cs + Cp + 2 · Cpp).
[0017]
Further, the voltage of the adjacent pixel electrode changes by ΔV · Cp · Cpp / {(Cs + Cp) (Cs + Cp + 3 · Cpp)} due to the voltage change of the pixel electrode.
[0018]
Substituting the previous specific numerical value into this results in about 0.05 · ΔV. Therefore, considering that the voltage change ΔV of the signal electrode is several volts, a voltage change of about 100 mV occurs in the adjacent pixel electrode, in other words, the pixel voltage created by this pixel electrode, and the vertical crosstalk It will cause to generate.
[0019]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a liquid crystal element that performs display without vertical crosstalk.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The liquid crystal display device according to the present invention includes a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer, a plurality of first electrodes formed on one of the substrates, and a plurality of second electrodes formed on the other substrate. Is formed so as to intersect the plurality of first electrodes in a plane, and a plurality of nonlinear resistance elements are connected to each of the second electrodes, and are connected to the second electrodes via the nonlinear elements. In the liquid crystal display device in which a plurality of pixel electrodes are formed, the liquid crystal display device is disposed on the other substrate in a gap between the adjacent pixel electrodes so as not to overlap with the pixel electrodes, and in plan view with the second electrode. A plurality of third electrodes intersecting each other are formed, the plurality of third electrodes are connected to each other, and the adjacent pixel electrodes are electrostatically shielded.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
[First Embodiment]
1 is a diagram showing a first embodiment of a liquid crystal element of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a substrate 1 constituting the liquid crystal element 10 of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram of the liquid crystal element 10 of FIG. It is a figure which shows the electrical equivalent circuit regarding a scanning electrode.
[0023]
In FIG. 1, 10 is a two-terminal active matrix liquid crystal element, 1 and 2 are a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer (not shown), Y1 to Y5 are a plurality of electrodes provided on the substrate 1, X1 ˜X5 are electrodes provided on the substrate 2. Z1 to Z4 are electrodes provided on the substrate 1 and formed between the pixel electrodes P.
[0024]
S is a non-linear resistance element, and a symbol is given representatively in only one place in the figure, but it is provided on the substrate 1 so as to be connected to the electrodes Y1 to Y5. As the nonlinear resistance element S, an MIM element in which a thin insulating film is formed between metals is used in the present embodiment, but any element having bidirectional diode characteristics may be used. P is a pixel electrode, and in the figure, only one place is represented by a symbol, but is provided connected to electrodes Y1 to Y5 via a non-linear resistance element S.
[0025]
Here, the number of electrodes Y1 to Y5 and the number of electrodes X1 to X5 and Z1 to Z4 is as few as 4 to 5, but this is for the sake of simplifying the drawings and explanations. It is configured.
[0026]
In such a liquid crystal element, a selection voltage for sequentially selecting the electrodes Y1 to Y5 for a predetermined selection period is supplied from a drive circuit (not shown), and a signal voltage that is voltage-modulated according to a display pattern in synchronization with the selection voltage. Is supplied to each of the electrodes X1 to X5.
[0027]
FIG. 2 is a diagram showing only the configuration of the substrate 1 of FIG. 1 for the sake of easy understanding.
[0028]
Here, the shapes of the electrodes Z1 to Z4 are formed so as to enter between the pixel electrodes P. In other words, the electrodes Z1 to Z4 are necessarily formed between the pixel electrodes P. The electrodes Y1 to Y5 and the electrodes Z1 to Z4 are insulated, and the electrodes Z1 to Z4 are all conductive at least at one place, and in FIGS.
[0029]
With the above configuration, as shown in FIG. 3, the electrical equivalent circuit relating to a certain scan electrode (here represented by Y1) of the liquid crystal element 10 of FIG. 5 is formed with a pixel capacitor Cp having a liquid crystal layer as a dielectric, and Cs due to the parasitic capacitance of the nonlinear resistance element S is formed. A capacitance is also formed between the electrodes Z1 to Z4 and the pixel electrode P, and this is represented as Cpc, and this is represented by one symbol as representative of the figure.
[0030]
The presence of the capacitance Cpc shown in the equivalent circuit can reduce the degree of voltage change that a voltage change of a certain pixel electrode gives to an adjacent pixel electrode. In other words, the electrodes Z1 to Z4 function as electrostatic shields. Accordingly, the voltage change of the adjacent pixel electrode, and hence the effective voltage change of the pixel capacitance formed by the adjacent pixel electrode is reduced. Therefore, the vertical crosstalk can be remarkably reduced.
[0031]
Although FIG. 1 shows a case where there is a gap between the electrodes Z1 to Z4 and the pixel, this gap is not necessary. For example, the electrodes Z1 to Z4 may be overlapped if they are insulated.
[0032]
Moreover, it can prevent that a liquid crystal element becomes dark by forming with a transparent conductive member, such as an indium oxide and a tin oxide, as a member of the electrodes Z1-Z4.
[0033]
1 and 2 show the case where the electrodes Z1 to Z4 are formed on the electrodes Y1 to Y5, they may be formed below the electrodes Y1 to Y5.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a liquid crystal element constituting a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a substrate 1 in the first embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing an electrical equivalent circuit of the liquid crystal element 10 of FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a liquid crystal element of a conventional technique.
FIG. 5 is a diagram showing an electrical equivalent circuit of a liquid crystal element according to the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... Substrate 10 ... Liquid crystal element X1-X5 ... Electrodes Y1-Y5 on substrate 2 ... Electrodes Z1-Z4 on substrate 1 ... Electrode S on substrate 1 ... Nonlinear resistance element P ... Pixel electrode

Claims (2)

液晶層を狭持する一対の基板を有し、一方の前記基板上に複数の第1の電極が形成され、他方の前記基板上に複数の第2の電極が前記複数の第1の電極と平面的に交差するように形成され、前記第2の電極の各々に複数の非線形抵抗素子が接続され、前記非線形素子を介して前記第2の電極に接続される複数の画素電極が形成された液晶表示装置において、
前記他方の基板上に、前記画素電極と重ならないように隣り合う前記画素電極の隙間に配置されるとともに前記第2の電極と平面的に交差してなる複数の第3の電極が形成され、前記複数の第3の電極は、互いに接続されてなり、前記隣り合う画素電極同士を静電シールドすることを特徴とする液晶表示装置。
A plurality of first electrodes formed on one of the substrates, and a plurality of second electrodes formed on the other substrate and the plurality of first electrodes. A plurality of non-linear resistance elements are connected to each of the second electrodes, and a plurality of pixel electrodes connected to the second electrode via the non-linear elements are formed. In liquid crystal display devices,
A plurality of third electrodes are formed on the other substrate so as not to overlap the pixel electrode, and are arranged in a gap between the adjacent pixel electrodes and intersecting the second electrode in a plane. The liquid crystal display device, wherein the plurality of third electrodes are connected to each other and electrostatically shield the adjacent pixel electrodes.
前記複数の第3の電極は、透明な部材で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the plurality of third electrodes are formed of a transparent member.
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