JPH0553532A

JPH0553532A - 薄膜トランジスタ型液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0553532A
Application number: JP21097391A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Ogura; 茂樹小椋; Tamahiko Nishiki; 玲彦西木; 佳代 ▲吉▼澤; Yoshiyo Yoshizawa; Tsutomu Nomoto; 勉野本
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1991-08-22
Filing date: 1991-08-22
Publication date: 1993-03-05

Abstract

(57)【要約】【目的】ＴＦＴ−ＬＣＤにおいて、左右方向の階調反
転及び異常な透過率低下をなくす。【構成】奇数列ドレイン電極ドライバ２に接続された
奇数列ドレイン電極Ｏ1 〜Ｏｍに印加するドレイン電圧
と奇数列ドレイン電極ドライバ３に接続された偶数列ド
レイン電極Ｅ1 〜Ｅｍに印加するドレイン電圧に液晶の
しきい値電圧Ｖth以下のオフセット（Ｖoffset）を与え
る。このようにすると、液晶の透過率は奇数列と偶数列
で異なり、液晶表示画面全体では奇数列と偶数列の液晶
の透過率の平均値に対応するものとなる。したがって、
どちらか一方が最小透過率を示しても他方は最小透過率
を示さないので、従来のような異常な低透過率の発生を
抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ型液
晶表示装置（以下、「ＴＦＴ−ＬＣＤ」という）に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来のＴＦＴ−ＬＣＤにおける
薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という）アレイの
構成図で、４１はゲート電極、４２はドレイン電極で、
それぞれゲートドライバ４３、ドレインドライバ４４に
接続されている。また、４５はゲート電極４１とドレイ
ン電極４２の交差部に設けられたＴＦＴ、４６は対向電
極、４７は液晶である。

【０００３】図１０は従来のＴＦＴ−ＬＣＤにおける駆
動電圧波形を示す説明図で、５１はゲート電極４１をオ
ンするゲート電圧、５２はドレイン電極４２に印加され
るドレイン電圧信号、５３はゲート電圧がオンした時に
ＴＦＴ４５を介して画素電極書込まれた画素電圧信号、
５４は対向電極４６に印加される対向電圧である。そし
て、図のハッチングを付した部分は画素電極（図示せ
ず）と対向電極４６間の液晶４７にかかる実効電圧であ
る。

【０００４】図１１は従来のＴＮ液晶において視角をパ
ラメータにしたときの印加電圧−透過率特性図である。
なお、ここで透過率Ｔ（％）は電圧を印加していない時
を１００とし、電圧Ｖは最大５ボルト程度である。ま
た、この特性は、ＮＷ（ノーマリホワイト）表示で偏光
軸と配向膜のラビング方向が垂直の場合（Ｎｏモード）
の下方向、また、平行の場合（Ｎｅモード）の左右方向
においてみられる現象である。

【０００５】正面から見たときの特性５５は、ＮＷ表示
での典型的なものである。一方、左右３０度から見たと
きの特性５６は電圧Ｖ₁で最小透過率Ｔ₁を有し、Ｖ₁
を越えると再び透過率が大きくなるという特性がある。
そして、この異常な透過率低下現象は、液晶の屈折率異
方性（Δｎ）とセル厚（ｄ）の積（Δｎ・ｄ）が小さい
ほどその度合いが小さくなるが、小さくしすぎると白の
透過率が低下するという問題点が生じる。また、実際Δ
ｎ，ｄともに小さくするのは、かなりの困難がある。

【０００６】さて、こういった特性の場合、どのような
ことが生じるかについて述べる。正面方向では印加電圧
が増大するにつれ、透過率は一様に低下する。このと
き、階調表示は何の問題もなく実現できる。しかし、左
右３０度から見た場合、透過率は印加電圧に対して一様
に低下していないので、階調表示に困難が生じる。すな
わち、この図に示すように中間調表示である透過率Ｔ₂
はＶ₃，Ｖ₂の２つの印加電圧で得られる。そして、Ｖ
₃とＶ₂の間の電圧Ｖ₁においてオフレベルであるＴ₁
が得られる。このことは、電圧がＶ₃以上Ｖ₂以下の範
囲では階調表示の直線性が崩れるため中間調表示である
透過率が得られず、黒つぶれ現象となることを示してい
る。この現象は、ＮＷ−ＬＣＤでは、極めて表示品質を
損なう原因となっている。

【０００７】図１２は従来のＴＮ液晶において印加電圧
をパラメータとしたときの視角−透過率特性図である。
図において、５７は印加電圧が０Ｖのときで、斜めから
みても透過率は変わらない。また、左右４０度で透過率
が最小になる電圧Ｖａ、左右３０度で透過率が最小にな
る電圧Ｖｂ、十分な電圧Ｖｃに分けて示した特性が５
８，５９，６０である。この図より、これら３電圧レベ
ルで透過率の反転の生じない視角はせいぜい２０度であ
る。また、３５度以上では、印加電圧が増えるに従っ
て、透過率が大きくなるという正面方向と全く逆の特性
となっている。さらに、４０度では印加電圧がＶａしか
ないのに異常に透過率が低下している。こういった現象
は著しく表示品質を損なう。

【０００８】そして、従来、このような透過率の視角依
存性の問題を解決するための技術としては、例えば、
Ｓ．ＭＩＹＡＫＥｅｔａｌ．，’Ｅｕｒｏｐｅａｎ
Ｄｉｓｐｌａｙ’９０，ｐ３５２−３５５に記載され
るものがあった。この文献では、この上記問題に対して
ＮＷ表示でしかも上下方向において、最も階調反転のな
い視角が広くとれる条件をΔｎ・ｄで決まる液晶のリタ
ーデーションの最適化で求め、Δｎ・ｄ＝０．３９が階
調表示に最適であるとしている。ここで、偏光板の偏光
軸は、配向膜のラビング方向と入射側・出射側ともに垂
直に配置されている。

【０００９】この配置の場合、上下方向において著しい
階調反転が生じる。この階調反転の現象は、高視角の方
が正面方向に比べ、より低電圧で低透過率が得られるた
めである。ちなみに、下方向を明視角方向とすれば、こ
の階調反転はこの下方向において起きる。一方、この偏
光板配置では、左右方向では上下方向における程の著し
い階調反転は生じないので、上記文献においては上下方
向についてのみ階調表示の場合の広視角化を図ってい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記文
献に示される方法では、上下方向についての階調表示の
広視野角化は図られているが、左右方向については解決
されていない。すなわち、左右から見た時に生じる階調
反転及びある視角・ある電圧において生じる異常な低透
過率はなくなっていないという問題点があった。

【００１１】本発明は、前記問題点を解決して、左右方
向の階調反転及びある視角・電圧での異常な低透過率の
出現をなくし、視角の広い高表示品質の優れた液晶表示
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、本発明は、複数のゲート電極と、そのゲート電極
と交差する複数のドレイン電極と、その交差部に形成さ
れたＴＦＴと、ＴＦＴのソース電極に接続された画素電
極とを有するＴＦＴ基板と、液晶を挟んでＴＦＴ基板と
対向する対向電極基板と、ＴＦＴ基板及び対向電極基板
と液晶との間に形成された配向膜と、ＴＦＴ基板及び対
向電極基板に対して液晶と反対側に設けた偏光板と、ド
レイン電極にドレイン電圧を印加する手段とを備えた薄
膜トランジスタ型液晶表示装置において、ドレイン電極
にドレイン電圧を印加する手段は、奇数列画素での最も
明るい白表示を得る奇数列ドレイン電圧をＶｏｗ、最も
暗い黒表示を得る奇数列ドレイン電圧をＶｏｂとし、偶
数列画素での最も明るい白表示を得る偶数列ドレイン電
圧をＶｅｗとし、最も暗い黒表示を得る偶数列ドレイン
電圧をＶｅｂとしたとき、Ｖｏｗ＝Ｖｅｗ±Ｖoffset、
Ｖｏｂ＝Ｖｅｂ±Ｖoffset（順不同）、Ｖoffset≦Ｖth
（液晶のしきい値電圧）なる関係を有する電圧を印加
し、偏光板の偏光軸と配向膜のラビング方向がほぼ垂直
か、ほぼ平行となるように構成した。

【００１３】また、本発明は、前記構成に加えて薄膜ト
ランジスタ及びＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタがゲート電
極１本ごとに左右に振り分けて配置した。

【００１４】

【作用】本発明は、以上のようにＴＦＴ−ＬＣＤを構成
したので、奇数列ドレイン電圧が印加される画素電極と
対向電極との間の液晶（以下、奇数列画素の液晶とい
う）と偶数列ドレイン電圧が印加される画素電極と対向
電極との間の液晶（以下、偶数列画素の液晶という）に
はＶoffsetだけ異なる実効電圧が印加されるので、それ
らの液晶は異なる透過率を示す。そして、表示画面全体
の透過率は奇数列画素と偶数列画素の液晶が示す透過率
の平均値に対応するものになる。また、本発明、以上の
ようにＴＦＴ−ＬＣＤを構成したので、画面全体の透過
率は奇数列画素と偶数列画素の液晶が示す透過率の平均
値に対応するものになり、かつ、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の明る
さは近接する同色カラーフィルタが配置された画素単位
で奇数列画素と偶数列画素の液晶が示す透過率の平均値
に対応するものになる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。（第１実施例）図１は本発明の第１実施例におけるＴＦ
Ｔアレイの構成図で、ゲート電極ドライバ１からはＧ
１，Ｇ２，…Ｇｎのｎ本のゲート電極が出ている。ま
た、奇数列ドレイン電極ドライバ２からはＯ１，Ｏ２…
Ｏｍのｍ本の奇数列ドレイン電極が出ており、同様に偶
数列ドレイン電極ドライバ３からはＥ１，Ｅ２…Ｅｍの
ｍ本の偶数列ドレイン電極が出ている。ＴＦＴをこのよ
うに構成にすることにより、奇数列画素と偶数列画素の
液晶に異なる実効電圧を与えることが容易になる。

【００１６】図２は本発明の第１実施例における駆動電
圧波形図で、ゲート電圧信号１１により、奇数列ドレイ
ン電極Ｏ１，Ｏ２…Ｏｍには奇数列ドレイン電極信号１
２が、また、偶数列ドレイン電極Ｅ１，Ｅ２…Ｅｍには
偶数列ドレイン電極信号１３が印加されることを示して
いる。この図では、奇数列ドレイン電極信号１２を偶数
列ドレイン電極信号１３より大きくしてあるが、逆でも
構わない。とにかく、常に、奇数列と偶数列のドレイン
電極に印加される電圧に差があればよい。すなわち、オ
ンレベルとオフレベルの間の階調レベルの取り方を奇偶
で異ならせる。奇数列ドレイン電極に印加するオンレベ
ルの電圧をＶｏｗ、オフレベルの電圧をＶｏｂ、偶数列
ドレイン電極に印加する電圧をＶｅｗ、オフＦレベルの
電圧をＶｅｂとすると、次のような関係になる。Ｖｏｗ＝Ｖｅｗ±Ｖoffset、Ｖｏｂ＝Ｖｅｂ±Ｖoffset
（順不同）すなわち、符号の選択により４通りの組み合わせが得ら
れる。

【００１７】図３は本発明の第１実施例において画素電
極と対向電極に印加される電圧の波形図で、１４は奇数
列画素電極信号、１５は偶数列画素電極信号、１６はこ
れらの画素電極信号の中心レベルに設定された対向電極
信号を示している。図４は本発明の第１実施例における
視角をパラメータにしたときの印加電圧−透過率特性図
で、１７は正面から見た特性、１８は左右３０度から見
た特性を表す。

【００１８】本実施例では、ある階調表示をする場合、
奇数列画素の液晶に印加される実効電圧をＶ_Oとし、偶
数列画素の液晶に印加される実効電圧をＶ_E（Ｖ_E≠Ｖ
_O）とすると、そのある階調電圧を奇偶の平均実効電圧
で表せば（Ｖ_O＋Ｖ_E）／２となり、その時の透過率は
奇数列画素の液晶に印加される実効電圧Ｖ_Oに対応する
透過率Ｔ_Oと偶数列画素の液晶に印加される実効電圧Ｖ
ｅに対応する透過率Ｔ _Eの平均であるので（Ｔ_O＋
Ｔ_E）／２となる。

【００１９】このように、奇数列画素の液晶と偶数列画
素の液晶で異なった実効電圧が与えられるので、図１１
に示すような同じ電圧Ｖ₁が同時に印加されないため、
この図に示すように透過率最小ピークが緩やかとなるの
である。すなわち、奇数列画素の液晶にＶ₁が印加され
ても、偶数列画素の液晶にはＶ₁より小さい電圧が印加
されるので、左右３０度からみると、奇数列画素の液晶
は透過率Ｔ₁と低いが偶数列画素の液晶は必ず透過率Ｔ
₁より高い透過率を示すのである。この図より、黒つぶ
れ現象を避けられることがわかる。

【００２０】図５は本発明の第１実施例における表示画
面の説明図で、１９は表示画面、２０は奇数列表示部、
２１は偶数列表示部である。奇数列表示部２０の正面の
透過率がＴ_Oであり、偶数列表示部２１の正面の透過率
がＴ_Eであることを示している。そして、奇数列表示部
２０と偶数列表示部２１のピッチは１００μｍ程度なの
で表示画面全体としては（Ｔ_O＋Ｔ_E）／２の明るさと
して感じられ、その階調表示として実現される。そし
て、左右から見ても、いずれか一方が最小透過率を示し
ても、もう一方は必ずその最小透過率とはならないこと
は明らかである。

【００２１】図６は本発明の第１実施例において奇偶列
の平均印加電圧をパラメータとしたときの視角−奇偶列
画素の平均透過率特性図である。図において、２２は従
来例の電圧０Ｖ時に対応するが、本実施例では、奇数列
と偶数列のドレイン電極に印加する電圧を異ならせてい
るため０Ｖとはならない。そして、この奇数列と偶数列
のドレイン電極に印加する電圧の差は液晶のしきい値電
圧Ｖthより大きな値としなくても効果はあるので、この
差の電圧（Ｖoffset）のみが液晶に印加されても透過率
は小さくならず、視角をつけても、この図のように明る
い白表示が得られるのである。一方、奇数列画素と偶数
列画素の液晶にかかる平均実効電圧が先に示したＶａ，
Ｖｂ，Ｖｃとした場合の特性を各々２３，２４，２５に
示す。

【００２２】この図から、階調反転をしない視角は４０
度以上あることが分かる。さらに、ある視角・電圧で発
生する透過率低下の度合いは著しく軽減され、広視角の
階調表示が得られることが分かる。なお、正面方向の透
過率は従来に比べると同じ電圧では透過率がやや大きい
方に引っ張られるが、ドレイン電圧かまたは対向電圧を
少し大きくするだけで解決できる。

【００２３】このように、ＮＷ表示Ｎｏモードにおいて
は、本実施例により、左右視角特性を著しく改善できる
ことがわかる。ところで、上下方向ではどうかについて
触れれば、Ｎｏモードでは左右方向に比べ透過率低下の
度合いは小さいので元々問題ではないが、左右方向と同
様に階調反転は起こる。しかし、本実施例によりこの現
象も軽減できることは明らかである。その理由は、本実
施例により透過率最小ピークの出現を回避することがで
きるからである。

【００２４】さて、今までは単にモノクロ表示の場合に
ついてしか述べてこなかったが、カラー表示の場合はど
うなるかについて述べておく。カラー表示で階調表示と
いうと、すなわち、フルカラーということであるが、奇
偶列おきに電圧が異なることにより、色が縞模様となっ
て見ずらくなるかもしれないという問題が考えられる
が、カラーフィルタであるＲ，Ｇ，Ｂはドレイン電極に
その順で並んでおり、奇数列に対応する色のフィルタは
Ｒ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，Ｂ，Ｇ…となり、ちょうど半分に分か
れるので、色がずれることはなく、縞模様も発生しな
い。斜めから見た時も、同じ理由でちょうど平均化さ
れ、見ずらくはならないのである。

【００２５】（第２実施例）図７は本発明の第２実施例
におけるＴＦＴアレイとカラーフィルタ配列の構成図で
ある。図に示すように、ゲート電極ドライバ３３からは
複数のゲート電極３１が出ている。一方、奇数列ドレイ
ン電極ドライバ３４からは複数の奇数列ドレイン電極３
２−Ｏが出ており、同様に偶数列ドレイン電極ドライバ
３５からは複数の偶数列ドレイン電極３２−Ｅが出てい
る。ＴＦＴとＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタの色配列をこ
のように構成にすることにより、奇数列画素と偶数列画
素の液晶に異なる実効電圧を与えることが容易になり、
かつ、例えば、第１実施例において単色表示（例えば赤
色）した場合に生じる６列ごとの縞模様が本実施例にお
いては出現しない。なお、図中、３６はＴＦＴ、３７は
液晶である。

【００２６】図８は本発明の第２実施例における表示画
面の説明図で、３８は表示画面、３９はドレイン奇数列
表示部、４０はドレイン偶数列表示部で、それらがゲー
ト電極１本ごとに左右に形成されることが分かる。本実
施例における駆動電圧信号、画素電圧信号、印加電圧−
透過率特性、視角−透過率特性等は第１実施例と同一で
ある。

【００２７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、奇数列画素の液晶と偶数列画素の液晶を異なる実
効電圧によって駆動するようにしたので、斜めから見た
ときに生じる異常な透過率低下の発生を抑えることがで
き、かつ、階調反転を和らげることができる。

【００２９】さらに、本発明によれば、ＴＦＴとカラー
フィルタをゲート電極１本ごとに左右に振り分けて配置
したので、単色表示を行っても縞模様が発生しなくな
る。したがって、本発明によれば広視角の階調表示が行
えるので、自然な画像表示が可能で高品質のＴＦＴ−Ｌ
ＣＤが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるＴＦＴアレイの構
成図である。

【図２】本発明の第１実施例における駆動電圧波形図で
ある。

【図３】本発明の第１実施例において画素電極と対向電
極に印加される電圧の波形図である。

【図４】本発明の第１実施例における視角をパラメータ
にしたときの印加電圧−透過率特性図である。

【図５】本発明の第１実施例における表示画面の説明図
である。

【図６】本発明の第１実施例において奇偶列の平均印加
電圧をパラメータとしたときの視角−奇偶列画素の平均
透過率特性図である。

【図７】本発明の第２実施例におけるＴＦＴアレイとカ
ラーフィルタ配列の構成図である。

【図８】本発明の第２実施例における表示画面の説明図
である。

【図９】従来のＴＦＴ−ＬＣＤにおけるＴＦＴアレイの
構成図である。

【図１０】従来のＴＦＴ−ＬＣＤにおける駆動電圧波形
を示す説明図である。

【図１１】従来のＴＮ液晶において視角をパラメータに
したときの印加電圧−透過率特性図である。

【図１２】従来のＴＮ液晶において印加電圧をパラメー
タとしたときの視角−透過率特性図である。

【符号の説明】

１ゲート電極ドライバ２奇数列ドレイン電極ドライバ３偶数列ドレイン電極ドライバＯ1 〜Ｏｍ奇数列ドレイン電極Ｅ1 〜Ｅｍ偶数列ドレイン電極４ＴＦＴ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野本勉東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のゲート電極と、該ゲート電極と交
差する複数のドレイン電極と、その交差部に形成された
薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタのソース電極
に接続された画素電極とを有する薄膜トランジスタ基板
と、液晶を挟んで該薄膜トランジスタ基板と対向する対
向電極基板と、前記薄膜トランジスタ基板及び対向電極
基板と液晶との間に形成された配向膜と、前記薄膜トラ
ンジスタ基板及び対向電極基板に対して液晶と反対側に
設けた偏光板と、前記ドレイン電極にドレイン電圧を印
加する手段とを備えた薄膜トランジスタ型液晶表示装置
において、（ａ）ドレイン電極にドレイン電圧を印加する手段は、
奇数列画素での最も明るい白表示を得る奇数列ドレイン
電圧をＶｏｗ、最も暗い黒表示を得る奇数列ドレイン電
圧をＶｏｂとし、偶数列画素での最も明るい白表示を得
る偶数列ドレイン電圧をＶｅｗとし、最も暗い黒表示を
得る偶数列ドレイン電圧をＶｅｂとしたとき、Ｖｏｗ＝
Ｖｅｗ±Ｖoffset、Ｖｏｂ＝Ｖｅｂ±Ｖoffset（順不
同）、Ｖoffset≦Ｖth（液晶のしきい値電圧）なる関係
を有する電圧を印加し、（ｂ）前記偏光板の偏光軸と前記配向膜のラビング方向
がほぼ垂直か、ほほ平行であることを特徴とする薄膜ト
ランジスタ型液晶表示装置。
【請求項２】薄膜トランジスタ及びＲ，Ｇ，Ｂのカラ
ーフィルタがゲート電極１本ごとに左右に振り分けて配
置されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜トラ
ンジスタ型液晶表示装置。