JPH02291520A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、マトリックス型の液晶表示装置に関し、特に
各画素に薄膜トランジスタ等のアクティブ素子を付加し
た液晶表示装置に関する。

（従来の技術） 非線形素子をスイッチング素子として用いたマトリック
ス型液晶表示装置、特に非線形素子に薄膜トランジスタ
を用いたアクティブマトリックス型液晶表示装置は、多
ラインのマルチブレックス駆動を行なった場合でも、ス
タティック駆動と同等に高品位な画像が得られることか
ら、種々の分野で使われている。

このような液晶表示装置を図面を参照して説明する。

第５図に示すように、走査電極駆動手段２ｌに接続され
た複数の走査電極Ｘｉ　（ｉ＝１．２．　　・・，ｍ）
と、信号電極駆動手段２３に接続された複数の信号電極
Ｙｊ（ｊ−１．２．　　・・・＋ｎ）によってマトリッ
クス配線部が形成され、その各交点に薄膜トランジスタ
【２が設置されている。この薄膜トランジスタ１２は、
第６図に示すように、ゲート電極■３が走査電極Ｘｉに
、ドレイン電極１４が信号電極Ｙｊに接続され、さらに
ソース電極１５が液晶表示装置の画素電極１Ｂに接続さ
れている。そして各画素電極ｌ６には絶縁物を介して補
助容量３３を形成するための補助容ｒｉ電極３５が、ま
た対向する側に対向電極１７が設けられ、各画素電極と
対向電極間に液晶Ｉ８が挟持されて画素が構成されて液
晶表示装置となっている。

各画素の対向電極ｌ７と各画素の補助容量電極３５は共
通に接続され、１つの共通電極としてまとめられ、この
共通電極に補助容量電極および対向電極駆動手段５ｌか
ら共通電圧を印加する。

このようなアクティブマトリックス型液晶表示装置の動
作を第７図を参照して説明する。第７図（ａ）に示すよ
うに、走査電極駆動手段２１から、各走査電極Ｘｉにゲ
ート電圧ＶＸが順次入力される。信号電極駆動手段２３
には１水平走査期間毎に極性の反転する映像信号が入力
され、各信号電極Ｙｊにはこの映像信号を各表示位置に
相当する時刻でサンプリングした、同図（ｂ）に示すよ
うな電圧Ｖｙが人力される。対向電極ｌ７および補助容
量電極３５に接続する共通電極には、同図（ｃ）に示す
ような１水平期間毎に中心電圧に対して極性が反転する
電圧Ｖｃｐが印加される。なお、同図（ｃ）では、各画
素の対向電極の電圧Ｖｃｐを振幅Ｖｃの方形波で示して
いる。

ある１画索の駆動電圧波形、即ち画素電極１６と画素部
の対向電極１７間の電位差（Ｖｓ−Ｖｃｐ）は、第７図
（ｄ）のようになる。走査電極Ｘｉに印加されたゲート
電圧によって、トランジスタｌ２がオン状態になると、
信号電極Ｙｊの電圧が画素電極［６に伝達され、画素電
極１Ｇと対向電極１７および補助容量電極３５とで形成
される容量負荷を充電する。

トランジスタｌ２がオフになる直前の対向電極１了と画
素電極ｌ６間の電位差は、トランジスタｌ２が再びオン
になるまで保存される。次のフィールドでトランジスタ
１２がオンになると、画素電極ＩＢには前フィールドと
逆極性の信号を印加して液晶ｌ８を交流駆動する。

このように信号電極Ｙｊと対向電極ｌ７および補助容ユ
電極３５に１水平走査期間毎に極性が反転する信号を印
加する方法は、例えば特開昭６２−２１８９４３に記載
されるように、信号電極信号波形の振幅を減らすことが
でき、またフリツカ抑制に対してもａ効であることが知
られている。

即ち、極性の異なる映像信号が必要であるにもかかわら
ず、信号電極信号振幅が１極成分だけでよく消費電力を
小さくできる。また、一般に両極性の光学応答にアンバ
ランスがあると、１画素で見た光学応答波形の周期は、
書き換え期間の２倍の周ル１をＩ２１つ。例えばＮＴＳ
Ｃ方式のテレビ信号をノンインターレース方式で表示す
る場合、光学応答の周波数は３０｝１　ｚとなって人間
の目にはフリッカとなる。しかしながら、上記の駆動方
法によれば泣相が１８０度異なる光学応答波形を１画面
に混在させることになり、複数水平ラインで見た光学応
答の合成波形の周波数は１画素の場合の２倍になってフ
リッカをなくすことができる。

（発明が解決しようとする課題） 一般に対向電極は、金属材料が使える補助容量電極とは
異なり、透明化するためにインジウムースズの酸化物（
ＩＴＯ）が使用され、例えば蒸着法によって基板全面に
形成される。このＩＴＯは抵抗値が高く、低抵抗化しよ
うとして厚膜化すると亀裂が発生し易く、抵抗値を充分
に低くすることができない。

このため、共通電極に入力された方形波は、対向電極に
抵抗成分があることから、画素部の対向電極では方形波
ではなく波形の歪んだ信号となる。

特に、画面サイズが大きくなって対向電極が広い面積を
占めるようになると、対向電極の抵抗値と画素間の容量
で決まる時定数が、共通電極に入力される方形波の繰り
返し周期に対して無視できない値となる。

即ち、共通電極に印加される人力信号が、第７図（ｃ）
に示すように、振幅Ｖｃの方形波であっても、画素部の
対向電極の電圧の振幅は、第７図（ｅ）に示すように、
（Ｖｃ　−Ｖｅ　）　Ｌ，かとれないことになる。ここ
で、Ｖｅは画素部における対向電極信号振幅とその入力
信号振幅との差分てある。対向電極の抵抗分布のため、
時定数が場所によって異なり、それに対応して画素部の
対向電極の電圧Ｖｃｐの振幅が場所により異なる。異な
った場所での画素部の対向電極の電圧Ｖｃｐの振幅の様
子を、第７図（ｅ）および（ｆ）に示す。ここで、ＶＯ
およびＶＯ’は画素部における対向電極信号振幅とその
人力信号振幅との差分てある。

上述のように信号電極Ｙｊと対向電極１７および補助容
ロ電極３５に１水平走査期間毎に極性が反転する信号を
印加する方法は、フリッカ防止には好ましいものの、対
向電極の抵抗分布のため、液晶層に印加される電位差が
場所によって異なり、画面に表示される輝度が一様でな
いという別の問題が生じる。特に画面サイズが大型化す
ると容量成分も増大し、さらに抵抗のばらつきも顕著に
なる。

従って、時定数のばらつきは、ますます大きくなる傾向
にある。

このように、対向電極側の時定数が、入力方形波の信号
周期に対して無視できない大きさである液晶表示装置に
おいて、対向電極に分布する抵抗値により表示輝度に差
が生じるという問題があった。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の液晶表示装置は、複数の走査電極と複数の信号
電極からなるマトリックス配線と、このマトリックス配
線の交点に配置されたスイッチング素子と、このスイッ
チング素子を介してマトリックス配線と接続された画素
電極と、この画素電極に対向する対向電極および補助容
量電極と、画素電極と対向電極によって挟持された液晶
を備え、対向電極群と補助容量電極群には、１水平走査
期間の整数倍の周期で極性の変化する電圧が印加される
液晶表示装置において、補助容量電極と対向電極間にバ
イパス容量を形成し、さらに補助容量電極群と対向電極
群間に抵抗素子を設け、補助容量電極群に極性の変化す
る電圧を印加することを特徴とするものである。

（作　用） 本発明は、各画素における対向電極の抵抗成分で生じる
波形歪をなくすために、補助容量電極と対向電極間にバ
イパス容量を形成する。そして、信号電圧を補助容量電
極を介して、バイパス容量と画素部の液晶容量との直列
接続体に印加する。

補助容量電極は透明対向電極に比べ抵抗値を容易に低く
形成することができるので、各画素部の対向電極へ歪の
無い方形波の伝達が可能になる。また、各画素部の対向
電極には、バイパス容量を介した電圧と、抵抗素子と対
向電極を介した電圧の両方が印加されるが、抵抗素子お
よび対向電極はその抵抗値が大きいので１水平走査周期
の２倍程度の期間では、画素部の対向電極における信号
振幅は殆ど変化しない。

更に、本発明では、補助容量電極群と対向電極群間に設
けた抵抗素子により、各画素における対向電極信号の直
流バイアスを安定にすることができる。

これらによって、対向電極の抵抗分を小さくすること無
く、画素部の対向電極を駆励することができることから
、透明電極の製造コストを小さくでき、かつ均一な表示
をもつ高品位な画像を得ることができる。

（実施例） 以下、本発明の液晶表示装置の１実施例を、図面を参照
して説明する。

本実施例の液晶表示装置は、第１図に示すように走査電
極駆動手段２ｌに接続された複数の走査電極Ｘｉ　（ｉ
−１．　　２．　　・・ｓ，　ｍ）と、信号電極駆動手
段２３に接続された複数の信号電極Ｙｊ　　（ｊ−１．
２，　　―・●ｕｎ）によってマトリックス配線部が形
成され、その各交点に薄膜トランジスタｌ２が設置され
ている。この薄膜トランジスタ１２は、第２図に示すよ
うに、ゲート電極１３が走査電極Ｘｉに、ドレイン電極
ｌ４が信号電極Ｙｊに接続され、さらにソース電極ｌ５
に液晶表示装置の画素電極ｌ６が接続されている。そし
て各画素電極１Ｂには、絶縁物を介して補助容量３３を
形成する補助容ｆｆｉ電極３５が、また対向する側には
対向電極１７が設けられている。更にに補助容全電極３
５を対向電極ｌ７と対向させ、両電極間にバイパス容量
３１を形成し、各画素電極ｌ６と対向電極ｌ７に液晶１
８が挟持されて電気光学変調を行なう画素を構成し、液
晶表示装置となっている。

第３図は、この１画素の構成を示す１例である。

薄膜トランジスタ形成基板５０上には、例えばクロム、
タンタル、あるいはタンタルーモリブデンの合金等で薄
膜トランジスタｌ２のゲート電極１３と補助容鑓電極３
５が形成されている。ゲート電極ｌ３および袖助容量電
極３５上には、例えばけい素酸化物あるいは窒素酸化物
等でゲート絶縁膜３７および補助容量３２の誘電体が形
成されている。ゲート電極１３上にはゲート絶縁膜３７
を介して半導体３９としてかアモルファスシリコンが設
けられている。補助容量３２の誘電体上には、補助容量
電極３５の一部を覆うようにＩＴＯからなる画素電極１
Ｂが設けられている。また半導体３９には、ドレイン電
極ｌ４とソース電Ｉ！ｉＩｉｌ５がアルミニウム等で形
成され、ソース電極ｌ５は画素電極ｌ６と接続している
。一方、対向電極基板５２には対向電極１７がＩＴＯで
形成されている。画素電極１Ｂで覆われていない部分の
補助容量電極３５と対向電極ｌ７、およびその電極間の
液晶ｌ８および絶縁物３７によりバイパス容ｆｆｉ３１
が横成される。

第１図に示すように、各画素部の対向電極１７はそれぞ
れ共通に接続され、また各画素の補助容量電極３５はそ
れぞれ共通に接続され、少なくとも１つづつの補助容量
電極群と対向電極群共通電極としてまとめられ、更に抵
抗素子Ｒｉ５３が、補助容量電極群と対向電極群間に、
例えば画素を構成するパネルの外部に設けられている。

この抵抗値は、対向電極を形成する透明電極の抵抗値よ
り充分大きな値に選ばれ、少なくとも抵抗素子Ｒｉと対
向電極の持つ容量で決まる時定数が１水平期間の２倍の
周期より長い値とする。

また、第１図に示すように補助容量電極および対向電極
駆動手段５１からの共通電圧が、液晶パネル１ｌの補助
容量電極３５、および抵抗素子ＲＬ５３を介して対向電
極ｌ７に入力するように接続されて（・る。

このような、液晶表示装置の駆動波形を第４図を参照し
て説明する。

第４図（ａ）に示すように、走査電極駆動手段２ｌから
、各走査電極Ｘｉにゲート電圧Ｖｘが順次入力される。

信号電極駆動手段２３には１水平走査期間毎に極性の反
転する映像信号が入力される。

各信号電極Ｙｊには、同図（ｂ）に示すようにこの映像
信号を各表示位置に相当する時刻でサンプリングした電
圧ｖｙが人力される。抵抗素子Ｒｉ５３の補助容量電極
３５群側には、同図（ｃ）に示すように、１水平期間毎
に中心電圧に対して極性が反転する共通電圧Ｖｃｓ（方
形波）を印加する。

補助容量電極３５の材料には、クロムやタンタルーモリ
ブデンの合金といった金属材料を用いて抵抗値を充分小
さくできるので、時定数は小さい。

従って、画素部の補助容量電極３５には、パネルに入力
した共通電圧ＶＣＳがそのまま伝達される。さらにパネ
ル外部にある抵抗素子Ｒｉの抵抗値を充分大きくしてイ
ンピーダンスの高い状態にしておけば、各画素の対向電
極の信号振幅は、同図（ｄ）に示すように、補助容量電
極に加わる信号Ｖｃｓの振幅を画素部の液晶容量とバイ
パス容量とで分割した振幅Ｖｃｐの方形波となる。なお
、にのとき各画素部の対向電極には、この振幅Ｖｃｐの
方形波と、抵抗素子Ｒｉ５３および対向電極の抵抗を介
して共通電極の入力であるＶｃｓの方形波の双方が印加
されるが、抵抗素子Ｒ　ｉ　５３の抵抗値は充分大きい
ので、１水平走査周期の２倍程度の期間では画素部の対
向電極における信号振幅Ｖｃｐは殆ど変化しない。なお
、このときのある１画素の液晶にかかる電位を同図（ｅ
）に示す。

即ち、抵抗素子Ｒｉの大きさを対向電極の抵抗値より大
きくすることにより、対向電極の抵抗ばらつきを無視で
きて、さらにインピーダンスの低い補助容量電極を介し
て１画素を独立に駆動できるので、各画素における対向
電極の信号振幅Ｖｃｐのばらつきは小さい。拠って、対
向電極の持つ抵抗分によって発生していた画面の表示位
置における輝度差を解消できる。

なお、抵抗素子Ｒｉ５３は省略することは、原理的には
可能であるが、この場合、電源投入時には、画素部の対
向電極の方形波の中心電圧がグランド電位にバイアスさ
れた状態となる。このため、液晶層には直流電圧が印加
され、液晶の劣化を早めてしまう。従って、抵抗索子Ｒ
ｉを設けることは、これを防ぐ意味で重要である。

更に、共通電圧の信号振幅は、容量分割されてバイパス
容量に印加される分の損失を補うように、予め大きな振
幅にすればコントラストの高い表示が得られる。

以上説明したように、本発明の液晶表示装置では、１水
平期間毎に対向電極の極性を変化させる駆動であっても
、対向電極の抵抗値を下げることなく、液晶に安定な駆
動電圧を印加することができる。このため、均一な表示
輝度を得ることができ、平面ディスプレイ装置として極
めて有効な液晶表示装置を実現することができる。

上述実施例の対向電極信号の周波数は、あくまで一実施
例であり、複数の水平ラインで極性変化をしでもよい。

更に対向電極群と補助容量電極群の間の抵抗として個別
の抵抗器としなくても、般に対向電極基板５２上の電極
を外部駆動回路で駆動するために必要となる、トランジ
スタ形成基板５０への連絡に使われるトランスファー材
料、例えば導電性接着剤にその機能をもたせてもよい。

【発明の効果］ 本発明によれば、対向電極のインピーダンスが、特に直
流抵抗成分が大きい液晶表示装置であっても、各画素の
補助容量電極と対向電極の間にバイパス容量を形成して
、補助容量電極から対向電極に交流信号を伝達させるこ
とにより、大画面化により対向電極のインピーダンスが
大きくなっても１水平期間毎の方形波で駆動でき、フリ
ッカの無い、かつ均一な輝度を持つ高品位な画像を得る
ことが可能となる。

更に、全対向電極と全補助容量電極間に、抵抗素子を挿
入することによって、安定した信号を印加することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかる液晶表示装置の構成図
、第２図は本実施例の画素部の拡大図、第３図は本実施
例の画素部の構成図、第４図は本実施例の液晶表示装置
の駆動波形を示す図、第５図は液晶表示装置の構成図、
第６図はこの液晶パネルの画素部の拡大図、第７図は液
晶表示装置の駆動波形を示す図である。 ｌ２・・・薄膜トランジスタ　　　ｌ３・・・ゲート電
極１４・・・ドレイン電極　　　　　１５・・・ソース
電極ｌ６・・・各画素電極　　　　　　ｌ７・・・対向
電極ｌ８・・・液晶　　　　　　２ｌ・・・走査電極駆
動手段２３・・・信号電極駆動手段 ３ｌ・・・バイパス容量　　　　３５・・・補助容量電
極５ｌ・・・補助容量電極および対向電極駆動手段５３
・・・抵抗素子 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　竹　花　喜久男 第　　ｌ　　凶 第 図 ５２交↑前重眉跡（阪 第 図 （ｅ） ｙ（−ｖｅＪ７ （ｆ） Ｖｃ−Ｖｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　複数の走査電極と複数の信号電極からなるマトリック
   ス配線と、このマトリックス配線の交点に配置されたス
   イッチング素子と、このスイッチング素子を介して前記
   マトリックス配線と接続された画素電極と、この画素電
   極に対向する対向電極および補助容量電極と、前記画素
   電極と前記対向電極によって挟持された液晶を備え、前
   記対向電極群と前記補助容量電極群には、１水平走査期
   間の整数倍の周期で極性の変化する電圧が印加される液
   晶表示装置において、 前記補助容量電極と前記対向電極間にバイパス容量を形
   成し、さらに前記補助容量電極群と前記対向電極群間に
   抵抗素子を設け、前記補助容量電極群に極性の変化する
   電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置。