JPH04118632A - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - 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】 〔概要〕 アクティブ・マトリクス型液晶表示装置に関し、液晶セ
ルの容量と並列に接続される付加容量を、大型パネルの
場合にも透明電極を用いて形成することができ、かつデ
ータドライバの耐圧を減少させる駆動方法をとれるよう
にすることを目的とし、透明絶縁基板上に複数の画素電
極とこの画素電極に対応して設けられたスイッチング素
子とをマトリクス状に配列するとともにスイッチング素
子行を活性化するスキャンバスラインとスイッチング素
子を介して液晶にデータ電圧を付与するデータバスライ
ンとを直交方向に設けてなる能動素子電極と、透明絶縁
基板上に対向電極を設けてなる対向基板と、能動素子基
板と対向基板とに挟持された液晶層とを具備してなるア
クティブマトリクス型液晶表示パネルにおいて、透明絶
縁基板上にスキャンバスラインと直交方向にストライプ
状の付加容量電極を画素電橋列に対応して設けその上に
絶縁膜を介して前記画素電極を設けて能動素子基板を構
成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、アクティブ・マトリクス型液晶表示装置に関
し、特に付加容量形成用の透明電極を備えながら、大型
パネルの製作が可能なアクティブマトリクス型液晶表示
装置に関するものである。

液晶表示装置は、消費電力が少なく軽量であるとともに
、カラー表示が容易である等の特徴を有するところから
、ポケットテレビ（ＴＶ）やＯＡ端末機器等の平面表示
装置として広範囲に用いられつつある。特に、大容量で
鮮明な階調表示が得られるスイッチング素子駆動のアク
ティブマトリクス型液晶表示パネルは、すでに実用化さ
れているとともに、現在盛んに研究開発が進められてい
て、より一層の高画質化、高信輔性化が図られている。

しかしながら、現状では、温度上昇あるいは製作時の汚
染等によって液晶抵抗の減少が生じるので、このような
場合にも、表示品質が劣化しないアクティブマトリクス
型液晶表示装置の出現が強く要望されている。

〔従来の技術〕

第５図は、従来の液晶セルの等価回路を示したものであ
って、アクティブマトリクス型液晶表示パネルにおける
１画素分の液晶セル（ＬＣ）を示し、１１は薄膜トラン
ジスタからなるスイッチング素子（ＴＰＴ）　、ＲＬＣ
は液晶抵抗、ＣＬＣは液晶セル容量である。

第５図の等価回路においては、薄膜トランジスタをスイ
ッチング素子１１として使用し、周期的に選択してオン
にすることによって、選択時にこれを経て液晶セルにデ
ータ電圧を書き込み、非選択時に、液晶セルの静電容量
（以下これを単にセル容量という）ｅｔｃによって電位
を保持する。

この場合、液晶抵抗ＲＬＣが減少すると、セル容量ＣＬ
Ｃとの積で定まる時定数が小さくなるため、書き込まれ
た液晶セル電圧の減衰が速くなり、選択周期内に表示濃
度が変化して表示不良を生じる。

これに対して、付加容量を設けて液晶セル電圧の減衰を
防止する方法が知られている 第６図（ａ）、（ロ）は、付加容量つき液晶セルの構造
を説明するものであって、（ａ）は平面図を示し、（ロ
）は第６図（ａ）におけるＢ−Ｂ“矢視部断面図を示し
たものである。

第６図（ａ）、（ｂ）において、１２はガラス基板を示
し、その上にスキャンバス（ＳＢ）ライン１３が横方向
に設けられているとともに、これと平行にストライプ状
の透明導電膜からなる付加容量電極１４が設けられてお
り、さらにこれらの上に絶縁膜１５が全面に施されてい
る。１６は絶縁膜１５上に設けられた画素電極であって
、スイッチング素子１１を経てデータバス（ＤＢ）ライ
ン１７に接続されている。

画素電極１６は、スイッチング素子１１によって駆動さ
れる。スイッチング素子１１は、制御電極（ゲート電極
）Ｇをスキャンバスライン１３に、２つの被制御電極（
ドレイン電極、ソース電極）の一方をデータバスライン
１７に接続され、他方を画素電極１６に接続されている
。

このような構成を有する多数の画素が、ガラス基板１２
上にマトリクス状に配置されて、能動素子基板（ＴＰＴ
基板）１を構成している。

２０は透明導電膜からなる対向電極であって、ガラス基
板１８の内面に形成されている。対向電極２０とガラス
基板１８とは、対向基板２を形成する。

能動素子基板ｌと対向基板２とは、その間に液晶層３を
挟持することによって、液晶表示パネルを形成する。

従って各画素電極１６は、液晶層３を挟んで対向電極２
０と向かい合って、平行平板コンデンサを形成する。こ
の平行平板コンデンサの容量が、液晶セル容量ＣＬＣと
なる。さらに各画素電極１６は、絶縁膜１５を挟んで付
加容量電極１４と向かい合って、平行平板コンデンサを
形成する。この平行平板コンデンサの容量が、付加容量
Ｃ３となる。

第７図は、付加容量つき液晶セルの等価回路を示したも
のであって、第５図におけると同じものを同じ符号で示
し、Ｃ８は付加容量である。

すなわち、第６図の構造にしたことによって、画素電極
１６と対向電極２０との間に生じる液晶セル容量ＣＬｃ
の他に、画素電極１６と付加容量電極１４との間に付加
容量Ｃ８が生じる。

このように第６図の構造にしたことによって、容量成分
が液晶セル容置ＣＬＣと付加容量Ｃ８の和となるので、
画素電極１６に書き込まれたデータ電圧の減衰時定数が
ＲＬＣＸ　（ｅｔｃ＋Ｃｉ）に増大する。従って、液晶
抵抗ＲＬＣが多少低下しても、液晶セル電圧の低下が抑
制されて、液晶セルの表示に対する悪影響が少なくなる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

第７図に示されたような付加容量Ｃ８を設ける方法は、
３〜５インチ程度のポケットＴＶには問題なく採用でき
、効果をあげることができる。

しかしながらこの方法は、１０−１２インチ程度以上の
大型パネルでは、付加容量電極の抵抗と浮遊容量によっ
て、この部分を信号が伝播する際の波形の錬りが大きく
なるため、使用することができないという問題がある。

第８図は、従来のアクティブマトリクス型液晶表示パネ
ルにおける浮遊容量を説明するものであって、１本のス
キャンバスラインに接続されたすべてのスイッチング素
子がオンになった場合の、付加容量電極１４に対する浮
遊容量を示し、例えば横方向の画素数が３２０個である
場合、付加容量電極への浮遊容量Ｃは、各セルごとの付
加容量Ｃｓ　＝０．３　ｐ　Ｆとすると、 Ｃ＝０．３ｐＦＸ３２０ ＝９６ｐＦ　　　　　　　　　　　　　　−・・（１）
となって極めて大きい。

そこで波形の錬りを小さくするためには、付加容量電極
の抵抗を低くすればよいが、透明導電膜では低抵抗のも
のを製作することは困難である。

付加容量電極として低抵抗にできる金属電極を使用する
ことが考えられるが、金属電極は不透明なため、各セル
における開口率が低下するという別の問題を生じる。

本発明はこのような従来技術の課題を解決しようとする
ものであって、液晶セルの容量と並列に接続される付加
容量を、大型パネルの場合にも透明電極を用いて形成す
ることができ、かつデータドライバの耐圧を減少させる
駆動方法をとることができる、付加容量電極および対向
電極を備えた、アクティブマトリクス型液晶表示装置を
提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は第１図（ａ）、　（ｂＪにその実施例を示すよ
うに、透明絶縁基板１２上に複数の画素電極１６とこの
画素電極１６に対応して設けられたスイッチング素子１
１とをマトリクス状に配列し、スイッチング素子行を活
性化するスキャンバスライン１３と、スイッチング素子
を介して液晶にデータ電圧を付与するデータバスライン
１７とを直交方向に設けた能動素子基板１と、透明絶縁
基板１８上に対向電極２０を設けた対向基板２と、能動
素子基板１と対向基板２とに挟持された液晶層３とから
構成されたアクティブマトリクス型液晶表示パネルにお
いて、能動素子基板１の透明絶縁基板１２上にスキャン
バスライン１３と直交方向にストライプ状の付加容量電
極２１を画素電極列に対応して設けるとともに、その上
に絶縁膜１５を介して画素電極１６を設けて能動素子基
板１を構成したものである。

さらに本発明は、上述のアクティブマトリクス型液晶表
示装置において、対向電極を付加容量電極２１に対応し
てストライプ状に分割するとともに、対向電極２０と付
加容量電極２１の奇数番目のものと偶数番目のものとを
それぞれ一括して別方向に取り出す。そして画素電極列
ごとに互いに逆相のデータ電圧を付与するのに対応して
奇数番目の対向電極２０および付加容量電極２１と偶数
番目の対向電極２０および付加容量電極２１とに互いに
逆相のコモン電圧を付与するとともに、各画素電極にお
けるコモン電圧とデータ電圧とがほぼ等しい振幅で互い
に逆相に変化するようにしたものである。

〔作用〕

アクティブマトリクス型液晶表示パネルの能動素子基板
において、透明絶縁基板上にスキャンバスラインと直交
方向にストライプ状の付加容量電極を画素電極列に対応
して設けて、その上に絶縁膜を介して画素電極を設けた
ので、付加容量電極への浮遊容量が小さく波形の錬りが
少なくなり、従って大型パネルの場合でも付加容量を設
けることができるようになる。

またこの際、対向電極も付加容量電極に対応してストラ
イプ状に分割するおともに、対１ｉｉｌ電極と付加容量
電極の奇数番目のものと偶数番目のものとをそれぞれ一
括して別方向に取り出して、画素電極列ごとに互いに逆
相のデータ電圧を付与するのに対応して奇数番目の対向
電極および付加容量電極と偶数番目の対向電極および付
加容量電極とに互いに逆相のコモン電圧を付与する。そ
して各画素電極におけるコモン電圧とデータ電圧とがほ
ぼ等しい振幅で互いに逆相に変化するようにしたので、
データ電圧とコモン電圧の電圧差を維持しながら、デー
タ電圧の振り幅の絶対値を減少させることができ、デー
タバスラインを駆動するドライバの耐圧と消費電力を減
少させることができるようになる。

〔実施例〕

第１図（ａｌ、　（ｂ）は、本発明の一実施例を示す図
であって、■画素分の液晶セルの構成を例示している。

第６図（ａ）、　（ｂ）におけると同じ部分を同じ番号
で示し、２１は透明導電膜からなる付加容量電極である
。

第１図（ａ）、　（ｂ）に示すように、付加容量電極２
１を、ガラス基板１２上にスキャンバスライン１７と直
交する方向（データバスラインと平行する方向）にスト
ライプ状に形成する。さらに、この上に絶縁膜１５を全
面にわたって設け、さらにその上に薄膜トランジスタか
らなるスイッチング素子１１、スキャンバスライン１３
．データバスライン１７．画素電極１６を形成して能動
素子基板ｌを構成する。

そして、ガラス基板１８とその上に設けられた透明導電
膜からなる対向電極２０とによって構成される対向基板
２との間に液晶層３を挟持して、アクティブマトリクス
型液晶表示装置を構成する。

第２図は、本発明における浮遊容量を説明するものであ
って、１本のスキャンバスラインに接続されたすべての
スイッチング素子がオンになった場合の付加容量電極２
１に対する浮遊容量を示し、例えば縦方向の画素数が２
４０個である場合、付加容量電極への浮遊容量Ｃは、各
セルごとの液晶セル容量ＣＬＣ＝　０．１　ｐ　Ｆ　、
付加容量Ｃｓ　＝０．３　ｐＦとすると、 ＝　１８．２　ｐ　Ｆ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　−（２）となって、（１）式に示された従来の場
合と比べて、約１１５〜ｌ／６となる。

これは従来の構造では、浮遊容量は付加容量の値に横方
向のドツト数を乗したものであったのに対し、本発明の
構造では、駆動されないスキャンバスラインに属するセ
ルの浮遊容量は、付加容量と液晶セル容量との直列容量
となるので、この浮遊容量の和に、駆動されているスキ
ャンバスラインに属する１個分のセルの付加容量を加え
たものとなるからである。

このように本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装
置では、浮遊容量が大幅に減少するので、波形が鈍るこ
とが少なくなり、大型パネルの場合でも、付加容量を設
けることができるようになる。

さらに本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置で
は、データ電圧と付加容量電極および対向電極の電圧差
を維持しながら、付加容量電極および対向電極の電圧を
データ電圧の絶対値が減少する方向に変化させる駆動方
法をとることによって、データドライバを形成するスイ
ッチング素子１１の耐圧を減少させることができる。

第３図は、本発明における付加容量電極の引出し部の構
成を示したものであって、複数の付加容量電極２１１．
２１ｚ、　２１３．２１４．’−・は、奇数番目のもの
すなわち２１８．２１ｚ、−が上部の補助容量電極２２
．に接続され、偶数番目のものすなわち２１□、２１．
、・・−が下部の補助容量電極２２□に接続されること
が示されている。

このように、ストライプ状の付加容量電極２１の外部に
対する接続方向を偶数番目のものと奇数番目のものとで
別方向とする。

さらに対向電極も、付加容量電極と同様にスキャンバス
ライン１７と直交する方向（データバスラインと平行す
る方向）にストライプ状に形成し、かつストライプ状の
対向電極の外部に対する接続方向を偶数番目のものと奇
数番目のものとで別方向とする。

そして、同じ方向に引き出された付加容量電極と対向電
極とに同じ電圧を加えて駆動する。従って縦方向の同一
画素列に対応する付加容量電極と対向電極とは、常に同
し電位に駆動される。

一方、データ電圧■、は一般に、偶数番目の画素列に対
するものと、奇数番目の画素列に対するものとが、互い
に逆極性の関係になるように駆動される。これは液晶の
不均一性に基づくフリンカを減少させるためであって、
周知の方法である。

そこで、付加容量電極と対向電極とに加えられるコモン
電圧■、も、データ電圧の正負に対応して偶数番目のも
のと奇数番目のものとが逆極性の関係になるように駆動
する。

第４図は、本発明におけるデータ電圧とコモン電圧との
駆動波形を例示する図であって、画素電極に加えられる
データ電圧Ｖ０と、付加容量電極および対向電極に加え
られるコモン電圧■、とは、常にほぼ等しい振幅で互い
に逆相になるように駆動される。

液晶層に印加する電圧は、液晶の信顛性を保つために、
正の電圧と負の電圧とを交互に印加する必要があること
が知られている。

この場合、コモン電圧■、を正負に駆動しなかった場合
には、液晶層に印加される電圧が＋Ｅ（Ｖ）と−Ｅ　（
Ｖ）に交互に変化するようにするためには、データ電圧
の振幅として±Ｅ　（Ｖ）必要とすることになり、デー
タバスラインを駆動するドライバの耐圧および消費電力
が大きくなる。

一方、液晶層に印加される電圧を±Ｅ　（Ｖ）にするた
めには、第４図に示すように、データ電圧■、と付加容
量電極および対向電極に加えられるコモン電圧■、とか
、常にほぼ等しい振幅で互いに逆相になるように駆動す
れば、データ電圧■。

とコモン電圧Ｖ、の振幅は例えばともに十Ｅ／２（Ｖ）
となって、小さくてすむことになる。

このように本発明では、データ電圧とコモン電圧の電圧
差を維持しながら、データ電圧の振り幅の絶対値が減少
する方向にコモン電圧を変化させるので、データ電圧の
振幅を小さ（することができ、従って画素電極を駆動す
るスイッチング素子の耐圧を低下させることができると
ともに、データバスラインを駆動するドライバＩＣの耐
圧と消費電力とを減少させることができるようになる。

なお、第１図の実施例に示された付加容量電極を形成す
るには、透明導電膜をスキャンバスラインと直交する方
向にストライプ状に形成し、次に絶縁膜を全面にわたっ
て形成すればよいので、本発明の実施に際して、製造工
程上は何ら問題を生じることはない。

［発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、アクティブマトリ
クス型液晶表示装置において、能動素子基板上に透明導
電膜からなる付加容量電極をスキャンバスラインと直交
する方向にストライプ状に設けたので、付加容量電極へ
の浮遊容量が小さくなり波形の鈍りが少ないので、大型
パネルの場合でも付加容量を設けることができ、液晶抵
抗の滅少による表示品質の劣化を防止することができる
。

さらに本発明では、対向電極も付加容量電極と平行にス
トライプ状に分割するとともに、付加容量電極と対向電
極上をそれぞれ偶数番目のものと奇数番目のものとを別
方向に引き出してコモン電圧を加え、画素電極列ごとに
互いに逆相のデータ電圧を付与するのに対応して互いに
逆相のコモン電圧を付与するとともに、データ電圧とコ
モン電圧の電圧差を維持しながら、データ電圧の振幅を
減少させるようにコモン電圧を変化させるので、データ
バスラインを駆動するドライバの耐圧と消費電力を減少
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明の一実施例を示す図、
第２図は本発明における浮遊容量を説明する図、第３図
は本発明における付加容量電極の引出し部の構成を示す
図、第４図は本発明におけるデータ電圧とコモン電圧と
の駆動波形を例示する図、第５図は従来の液晶セルの等
価回路を示す図、第６図（ａ）、　（ｂ）は従来の付加
容量つき液晶セルの構造を説明する図、第７図は付加容
量つき液晶セルの等価回路を示す図、第８図は従来のア
クティブマトリクス型液晶表示パふルにおける浮遊容量
を説明する図である。 １は能動素子基板、２は対向基板、３は液晶層、１１は
スイッチング素子、１２．１８は透明絶縁基板、１３は
スキャンハスライン、１５は絶縁膜、１６は画素電極、
１７はデータバスケイン、２０は対向電極、２１は付加
容量電極である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］透明絶縁基板（１２）上に複数の画素電極（１６
   ）と該画素電極（１６）に対応して設けられたスイッチ
   ング素子（１１）とをマトリクス状に配列するとともに
   該スイッチング素子行を活性化するスキャンバスライン
   （１３）と該スイッチング素子を介して液晶にデータ電
   圧を付与するデータバスライン（１７）とを直交方向に
   設けてなる能動素子基板（１）と、透明絶縁基板（１８
   ）上に対向電極（２０）を設けてなる対向基板（２）と
   、該能動素子基板（１）と対向基板（２）とに挟持され
   た液晶層（３）とを具備してなるアクティブマトリクス
   型液晶表示パネルにおいて、前記透明絶縁基板（１２）
   上に前記スキャンバスライン（１３）と直交方向にスト
   ライプ状の付加容量電極（２１）を画素電極列に対応し
   て設けその上に絶縁膜（１５）を介して前記画素電極（
   １６）を設けて前記能動素子基板（１）を構成したこと
   を特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。 ［２］請求項第１項記載のアクティブマトリクス型液晶
   表示装置において、 前記対向電極（２０）を付加容量電極（２１）に対応し
   てストライプ状に分割するとともに、該対向電極（２０
   ）と付加容量電極（２１）の奇数番目のものと偶数番目
   のものとをそれぞれ一括して別方向に取り出して画素電
   極列ごとに互いに逆相のデータ電圧を付与するのに対応
   して互いに逆相のコモン電圧を付与するとともに、各画
   素電極におけるコモン電圧とデータ電圧とがほぼ等しい
   振幅で互いに逆相に変化するようにしたことを特徴とす
   るアクティブマトリクス型液晶表示装置。