JPH05341263A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造段階で歩留まりが良く、また表示画像の
画質が良好で、開口率も高い液晶表示装置を提供する。 【構成】 ＴＦＴ素子２１のゲート２０９が接続された
走査線Ｙ1 に対してＴＦＴ素子２１の動作しきい値Ｖth
以上の電圧Ｖghを印加するときに、前記のゲート２０９
に接続された走査線Ｙ1 の前段または後段の走査線Ｙ2
に対しては前記のＴＦＴ素子２１の動作しきい値以下で
かつ信号電圧Ｖa と重畳して液晶組成物のしきい値Ｖth
以上となるような電圧Ｖgcを印加し、また非走査時には
前記の電圧Ｖgc以下の電圧Ｖglを印加する走査電圧印加
手段９を具備することで、同一走査線をその前段のＴＦ
Ｔ素子のドレイン２１３の接続配線および後段のＴＦＴ
素子のゲート２０９の接続配線として兼用することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電
力等の特長を活かして種々の分野で利用されている。特
に多階調表示が可能な液晶表示装置はテレビやパーソナ
ルコンピュータのようなＯＡ機器のディスプレイデバイ
スとして注目されている。

【０００３】そのような液晶表示装置のなかでも、各画
素に薄膜トランジスタ等のスイッチング素子が設けられ
たアクティブマトリックス型液晶表示装置は、走査線数
の多い表示に対しても隣接電極間でのクロストークのな
い表示が可能であることから、近年、多画素化や高精細
化の要求される液晶表示装置にあっては、ますます注目
されるようになってきた。

【０００４】このアクティブマトリックス型液晶表示装
置を、図５に基づいて説明する。

【０００５】ＴＦＴ基板側には、複数の走査線５０１と
複数の信号線５０３がマトリクス状に交差して設置さ
れ、その交差部が短絡しないように通常は絶縁膜が介挿
されている。そして各交差部近傍にはＴＦＴ（Thin Fil
m Transistor；以下、ＴＦＴと略称）５０５が配設され
るとともに、これに接続される画素電極５０７が配設さ
れている。

【０００６】また対向基板側には、前記の画素電極５０
７に液晶を介して対向する対向電極５０９が配置されて
いる。

【０００７】前記の走査線５０１は走査線駆動回路であ
るＹドライバ５１１に接続されて走査電圧を印加され、
信号線５０３は信号線駆動回路であるＸドライバ５１３
に接続されて信号電圧を印加される。また前記の対向電
極５０９には基準電圧またはその基準電圧を中心として
電位が反転する交番電圧が印加される。制御回路５１４
はＹドライバ５１１およびＸドライバ５１３を制御す
る。

【０００８】そしてＴＦＴ５０５のゲート５１５は前記
の走査線５０１に、またソース５１７とドレイン５１９
は各々前記の信号線５０３と前記の画素電極５０７のい
ずれか一方ずつにそれぞれ接続されている。

【０００９】走査線５０１を介して走査パルスが前記の
ＴＦＴ５０５のゲート５１５に印加されるとそのソース
５１７およびドレイン５１９間が導通状態（低抵抗状
態）となって信号電圧が画素電極５０７に印加され、対
向電極５０９から印加される電圧と重畳して液晶に印加
され、各液晶セルが動される。なお通常、同一の走査線
に次フレームのゲートパルスが印加されるまでの時間、
前記の信号電圧が液晶セルの静電容量により保持される
ように液晶セルの静電容量が設定されている。あるいは
液晶セルの静電容量が不足の場合には、補助容量を液晶
セルの一つ一つに並設する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成のアクティブマトリックス型液晶表示装置にお
いては、前述のような画面の多画素化や高精細化や大型
化に伴なって、大面積に百万〜数百万個ものアクティブ
素子および走査線と信号線とを無欠陥に形成しなければ
ならないが、特にＴＦＴ基板の構造は上記のように複雑
であるために、線欠陥、点欠陥、具体的には例えば走査
線と信号線との絶縁不良といった欠陥が発生する。この
ため、ＴＦＴ基板の製造歩留まりが十分に良好でなくそ
の向上も容易ではないという問題がある。

【００１１】また、走査線と信号線とが同一ＴＦＴ基板
上にマトリックス状に交差して配置されているので、走
査線と信号線との間で、その伝達信号（印加電圧）間に
マイグレーションやクロストークが発生し、例えば信号
線においては信号電圧波形に歪みが発生し、表示する画
像の品位が低下するという問題がある。

【００１２】また、画素電極は、走査線、信号線、ＴＦ
Ｔ、補助容量などを避けて限られた範囲にしか形成でき
ないため、液晶表示素子の駆動面積の比率、いわゆる開
口率が低くなり、その改善も容易ではないという問題が
ある。

【００１３】一方、単純マトリックス型液晶表示装置に
おいては、信号線にも走査線にもＩＴＯのような透明電
極を用いているが、このような透明電極は、アクティブ
マトリックス型液晶表示装置で一般的なＡｌ（アルミニ
ウム）やＣｒ（クロム）などの金属からなる信号線や走
査線と比較して格段に電気抵抗が高いので、走査線や信
号線の入力端部と末端部との間で電圧の降下が大きく、
表示むらの発生、あるいは印加電圧波形に鈍り生じるこ
とによる表示欠陥などが発生し、画面の多画素化や高精
細化や大型化が困難であるという問題がある。

【００１４】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、その目的は、上記の問題を解決し
て、製造段階で歩留まりが良く、また表示画像の画質が
良好で、開口率も高い液晶表示装置を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、複数の短冊状の信号電極が列設された対向基板と、
前記信号電極に対向して配置され個別の画素を形成する
画素電極と、複数の走査線と、ゲートが前記走査線に接
続されソースまたはドレインのうち一方が前記画素電極
に接続され他方が前記ゲートに接続された走査線の前段
または後段の走査線に接続された薄膜トランジスタ素子
とを有するスイッチング素子アレイ基板と、前記信号電
極と前記画素電極との間に挟持されて液晶セルを形成す
る液晶組成物と、前記信号電極に信号電圧を印加する信
号電圧印加手段と、前記ゲートが接続された走査線に対
して前記薄膜トランジスタ素子の動作しきい値以上の電
圧を印加するときに前記ゲートに接続された走査線の前
段または後段の走査線に対して前記薄膜トランジスタ素
子の動作しきい値以下でかつ前記信号電圧と重畳して前
記液晶セルのしきい値電圧以上となるような電圧を印加
し、前記ゲートが接続された走査線の非走査時には該走
査線に対して前記薄膜トランジスタ素子の動作しきい値
以下でかつ前記信号電圧と重畳して前記液晶セルのしき
い値電圧以下となるような電圧を印加する走査電圧印加
手段とを具備することを特徴としている。 なお、前記
の走査電圧印加手段が前記の走査線に印加し薄膜トラン
ジスタ素子を介して画素電極に印加する電圧は、 1フレ
ーム周期ごとに基準電位を中心として極性が反転する交
番電圧とし、またこれに合致させて信号電極に印加する
信号電圧も 1フレーム周期ごとに基準電位を中心として
極性が反転する交番電圧としてもよい。

【００１６】

【作用】本発明の液晶表示装置においては、信号線と走
査線とを同一ＴＦＴ基板上には形成しないことにより、
信号線と走査線とがＴＦＴ基板上で交差することがなく
なる。これにより、従来技術のような信号線と走査線と
の交差部の短絡するといった欠陥等がなくなるので、製
造歩留まりの向上を図ることができる。また、走査線と
信号線の間でのマイグレーションやクロストークによる
信号電圧波形の歪みなどを解消することができるので、
表示画像の画質を良好なものとすることができる。

【００１７】また、走査線に順次印加する電圧を、ゲー
トが接続された走査線に対して前記薄膜トランジスタ素
子の動作しきい値以上の電圧を印加するときに前記ゲー
トに接続された走査線の前段または後段の走査線に対し
て前記薄膜トランジスタ素子の動作しきい値以下でかつ
前記信号電圧と重畳して前記液晶組成物のしきい値以上
となるような電圧を印加する走査電圧印加手段を具備す
ることで、同一走査線をその前段と後段の 2つのＴＦＴ
の各々ゲート線とソース線（またはドレイン線）とに兼
用することができるので、従来の液晶表示装置のような
信号線をＴＦＴ基板上に形成することを省略することが
できる。したがって信号線の配置される部分をブラック
マスク等で覆う必要もなくなるので、それに相当する面
積だけ画素電極を大きくとることができ、開口率が向上
する。

【００１８】また、前記の走査電圧印加手段が前記の走
査線に印加し薄膜トランジスタ素子を介して画素電極に
印加する電圧は、 1フレーム周期ごとに基準電位を中心
として極性が反転する交番電圧とし、これに合わせて信
号電極に印加する信号電圧も1フレーム周期ごとに基準
電位を中心として極性が反転する交番電圧としてもよ
く、このようにすれば信号電圧をさらに低電位とするこ
とができるので、さらに効果的に信号電圧波形の歪みな
どに起因する表示不良や、クロストークなどを解消する
ことができる。

【００１９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の液晶表示装置
の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００２０】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例の液晶表示装置の構成を示す図である。

【００２１】第１の実施例の液晶表示装置は、第１のＹ
ドライバ１とこれに接続する第１の走査電圧切替え回路
３と、第２のＹドライバ５とこれに接続する第２の走査
電圧切替え回路７とからその主要部が構成される走査電
圧印加手段９と、第１のＸドライバ１１および第２のＸ
ドライバ１３とからその主要部が構成される信号電圧印
加手段１５と、液晶表示素子２３とを具備している。

【００２２】液晶表示素子２３は、図２に示すように、
ガラス基板２０１上にＩＴＯのような透明電極からなる
複数の短冊状の信号電極１９が列設された対向基板２０
３と、前記の信号電極１９に対向して配置され個別の画
素を形成する画素電極２０７と複数の走査線１７とゲー
ト２０９が前記の走査線１７のうち例えば走査線Ｙ1に
接続されドレイン２１３が前記の走査線Ｙ1 の後段の走
査線Ｙ2 に接続されソース２１１が前記の画素電極２０
７に接続される薄膜トランジスタ素子２１とがガラス基
板２０５上に形成されたＴＦＴ基板２１５と、前記の対
向基板２０３とＴＦＴ基板２１５との間に挟持される液
晶組成物２１７とから、その主要部が構成されている。

【００２３】走査電圧印加手段９は、前記したように第
１のＹドライバ１とこれに接続する第１の走査電圧切替
え回路３と第２のＹドライバ５とこれに接続する第２の
走査電圧切替え回路７とによって構成されており、第１
のＹドライバ１とこれに接続する第１の走査電圧切替え
回路３は、奇数行の走査線、例えばＹ1 のような走査線
に対して、図３に示すような走査電圧ＶＹ1 を印加す
る。また第２のＹドライバ５とこれに接続する第２の走
査電圧切替え回路７は、偶数行の走査線、例えばＹ2 の
ような走査線に対して、図３に示すような走査電圧ＶＹ
2 を印加する。

【００２４】第１の走査電圧切替え回路３および第２の
走査電圧切替え回路７は、走査電圧ＶＹ1 、ＶＹ2 をＶ
gh、Ｖgc、Ｖglの各電位に切替えるスイッチング動作を
行なう。

【００２５】信号電圧印加手段１５は、前記したように
第１のＸドライバ１１および第２のＸドライバ１３から
その主要部が構成されており、第１のＸドライバ１１は
信号電極Ｘ1 のような奇数列の信号電極に、また第２の
Ｘドライバ１３は信号電極Ｘ2 のような偶数列の信号電
極に選択時には信号電圧Ｖa を、また非選択時には信号
電圧Ｖgcを、それぞれ印加する。

【００２６】図３に示すように、走査電圧ＶＹ2 は走査
電圧ＶＹ1 に対して 1走査パルス時間分だけ位相を遅ら
せた波形としている。そしてこれらの走査電圧ＶＹ1 、
ＶＹ2 は、ＴＦＴ素子２１の動作しきい値電圧Ｖon以上
の電圧Ｖghと、画素選択時の信号電圧Ｖa と重畳して液
晶表示素子２３の液晶セルのしきい値電圧Ｖth以上とな
るような電圧Ｖgcと、画素非選択時の信号電圧Ｖgcと重
畳して液晶表示素子２３の液晶セルのしきい値電圧Ｖth
以下となるような電圧Ｖglとからなる、 3値の波形とし
ている。

【００２７】次に、本発明に係る液晶表示装置の動作を
説明する。

【００２８】走査線Ｙ1 に接続されたＴＦＴ素子２１の
ゲート２０９には、第１のＹドライバ１から走査電圧Ｖ
Ｙ1 が印加される。図３に示すように、時間ｔ0 〜ｔ1
間は走査電圧ＶＹ1 の電位はＶgcであり、Ｖgcは前述の
ようにＴＦＴ素子２１の動作しきい値電圧以下であるの
で、ＴＦＴ素子２１は非導通（オフ）状態となり、この
ＴＦＴ素子２１に接続されている画素電極２０７には電
圧が印加されない。またこのとき走査線Ｙ1 の次段の走
査線Ｙ2 には走査電圧ＶＹ2 が印加されるが、図３に示
すようにこのときの走査電圧ＶＹ2 の電位はＶglであ
り、Ｖglも前述のようにＴＦＴ素子２１の動作しきい値
電圧以下であるので、走査線Ｙ2 に接続する次段のＴＦ
Ｔ素子も非導通（オフ）状態となる。そしてこのとき、
前記のゲート２０９が走査線Ｙ1 に接続されたＴＦＴ素
子２１のドレイン２１３もこの走査線Ｙ2 に接続してい
るが、前述したようにＴＦＴ素子２１は非導通状態なの
で、ＴＦＴ素子２１のソース２１１に接続された画素電
極２０７にも電圧は印加されない。

【００２９】次の時間ｔ1 〜ｔ2 間では、信号電極１９
には図３に示す例では選択パルスＶa が印加される。こ
のＶa は、前記のＶgcと重畳したときに液晶表示素子２
３の液晶セルのしきい値電圧Ｖth以上の電圧となるよう
な電位に設定されている。

【００３０】一方、走査線Ｙ1 に接続されたＴＦＴ素子
２１のゲートには、第１のＹドライバ１から走査電圧Ｖ
Ｙ1 が印加されるが、このときには走査電圧ＶＹ1 の電
位はＶghであるので、ＴＦＴ素子２１のドレイン２１３
とソース２１１との間は導通（オン）状態となり、ソー
ス２１１に接続された画素電極２０７に対して電圧Ｖgc
が印加される。このとき画素電極２０７に対応する液晶
セルには電圧Ｖgcと電圧Ｖa とが重畳して印加され、そ
の液晶セルが駆動される。またこのとき、走査線Ｙ2 に
接続されている次段のＴＦＴ素子は、そのゲートに印加
される走査電圧ＶＹ2 の電位が前記のようにＶgcである
ので、非導通（オフ）状態となっている。したがって、
同一の走査線Ｙ2 を前段のＴＦＴ素子のドレインと次段
のＴＦＴ素子のゲートとで共用しても、一走査時にこれ
ら 2つのＴＦＴ素子を同時にオンとしてしまうようなこ
とを避けることができ、走査線１７を線順次に選択して
ゆくことができる。

【００３１】次の時間ｔ2 〜ｔ4 の間は、前記の走査線
Ｙ1 の非走査時にあたり、走査線Ｙ1 にはｔ2 〜ｔ3 間
は電圧Ｖglが印加され、ｔ3 〜ｔ4 間は電圧Ｖgcが印加
される。そしてｔ4 から次フレームの走査周期となる。

【００３２】このように、本発明に係る液晶表示装置に
おいては、ＴＦＴ素子２１のゲート２０９が接続された
走査線１７に対してＴＦＴ素子２１の動作しきい値Ｖth
以上の電圧Ｖghを印加するときに、前記のゲート２０９
に接続された走査線１７の前段または後段の走査線に対
しては前記のＴＦＴ素子２１の動作しきい値以下でかつ
信号電圧Ｖa と重畳して液晶組成物のしきい値Ｖth以上
となるような電圧Ｖgcを印加する走査電圧印加手段９を
具備することによって、同一走査線１７をその前段のＴ
ＦＴ素子のソース２１１（またはドレイン２１３の接続
配線および後段のＴＦＴ素子のゲート２０９の接続配線
として兼用することができ、従来の液晶表示装置のよう
にはＴＦＴ基板２１５上に信号線を形成せずともよくな
る。

【００３３】したがって信号線の配置される部分をブラ
ックマスク等で覆う必要もなくなるので、画素電極を大
きくとることができ、開口率が向上する。また信号線
（信号電極１９）を走査線１７と同じＴＦＴ基板２１５
上には形成しないので、信号線と走査線とがＴＦＴ基板
上で交差することがなくなる。これにより、従来技術の
ような信号線と走査線との交差部の短絡等の欠陥を解消
することができるので、製造歩留まりの向上を図ること
ができる。また、走査線と信号線の間でのマイグレーシ
ョンやクロストークによる信号電圧波形の歪みなどを解
消することができるので、表示画像の画質を良好なもの
とすることができる。

【００３４】（実施例２）上記の第１の実施例の液晶表
示装置において、走査電圧印加手段９が走査線に対して
出力する走査電圧ＶＹ1 、ＶＹ2 を、図４に示すような
波形となるように走査電圧印加手段９の構成を変更し
た。すなわち、第１の実施例のＶＹ1 におけるｔ1 〜ｔ
2 間の電位Ｖghおよびｔ2 〜ｔ3 間の電位Ｖgl等はその
ままとし、ｔ0 〜ｔ1 間の電位およびｔ3 〜ｔ4 間の電
位を、それぞれ基準電位Ｖgcを中心に電圧Ｖb だけ反転
（交番）する電圧Ｖgc＋Ｖb および電圧Ｖgc−Ｖb とし
て、液晶駆動に必要な信号電圧Ｖa 、すなわち信号電圧
ＶＸ1 の選択時電圧Ｖgc＋ＶaおよびＶgc−Ｖa と重畳
したときに、その絶対値が液晶表示素子２３（の液晶セ
ル）のしきい値電圧Ｖth以上となるような信号電圧Ｖa
を、第１の実施例の電圧よりもさらに低電位とすること
ができるようにした。そしてその他の構成は第１の実施
例の液晶表示装置と同様のものとした。なお、この図４
ではｔ1 〜ｔ2 間およびｔ4 〜ｔ5 間ともに該当画素が
選択されている場合の電圧波形を示している。

【００３５】上述のように走査電圧印加手段９を設定し
た第２の実施例の液晶表示装置は、第１の実施例の液晶
表示装置よりも、さらに効果的に信号電圧波形の歪みな
どに起因する表示不良や、クロストークなどを解消する
ことができた。

【００３６】

【発明の効果】以上の詳細な説明で明示したように、本
発明の液晶表示装置は、製造段階で歩留まりが良く、ま
た表示画像の画質が良好で、かつその液晶表示素子の開
口率が高く画面の輝度を効率的に高くすることを可能と
した液晶表示装置である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例の液晶表示装置の構
成を示す図。

【図２】本発明に係る液晶表示装置の液晶表示素子部分
の構造を模式的に示す図。

【図３】本発明に係る第１の実施例の液晶表示装置の走
査電圧および信号電圧を示す波形図。

【図４】本発明に係る第２の実施例の液晶表示装置の走
査電圧および信号電圧を示す波形図。

【図５】従来のアクティブマトリックス型液晶表示装置
の構成を示す図。

【符号の説明】

１…第１のＹドライバ、３…第１の走査電圧切替え回
路、５…第２のＹドライバ、７…第２の走査電圧切替え
回路、９…走査電圧印加手段９、１１…第１のＸドライ
バ、１３…第２のＸドライバ、１５…信号電圧印加手
段、１７…走査線、１９…信号電極、２１…ＴＦＴ素
子、２３…液晶表示素子、２０７…画素電極、２０９…
ゲート、２１１…ソース、２１３…ドレイン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の短冊状の信号電極が列設された対
   向基板と、 前記信号電極に対向して配置され個別の画素を形成する
   画素電極と、複数の走査線と、ゲートが前記走査線に接
   続されソースまたはドレインのうち一方が前記画素電極
   に接続され他方が前記ゲートに接続された走査線の前段
   または後段の走査線に接続された薄膜トランジスタ素子
   とを有するスイッチング素子アレイ基板と、 前記信号電極と前記画素電極との間に挟持されて液晶セ
   ルを形成する液晶組成物と、 前記信号電極に信号電圧を印加する信号電圧印加手段
   と、 前記ゲートが接続された走査線に対して前記薄膜トラン
   ジスタ素子の動作しきい値以上の電圧を印加するときに
   前記ゲートに接続された走査線の前段または後段の走査
   線に対して前記薄膜トランジスタ素子の動作しきい値以
   下でかつ前記信号電圧と重畳して前記液晶セルのしきい
   値電圧以上となるような電圧を印加し、前記ゲートが接
   続された走査線の非走査時には該走査線に対して前記薄
   膜トランジスタ素子の動作しきい値以下でかつ前記信号
   電圧と重畳して前記液晶セルのしきい値電圧以下となる
   ような電圧を印加する走査電圧印加手段とを具備するこ
   とを特徴とする液晶表示装置。