JPH08179341A - 液晶表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、このような従来の液晶表示
装置における課題を解決し、視野角特性が良好で、明る
く、高コントラストな液晶表示装置およびその駆動方法
を提供することにある。 【構成】 薄膜トランジスタ型の液晶表示装置におい
て、各画素を２つの異種の副画素１１ａ・１２ａ……と
１１ｂ・１２ｂ……に分割し、この副画素が走査電極線
を挟んで配置されており、かつ隣接する走査電極線１の
間には同種の副画素が配置されている。また、走査電極
線および信号電極線のいずれをも挟むことなく隣接する
副画素の電位が同一極性になるように信号電圧を印加す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パーソナル・コンピュ
ータやワードプロセッサなどの情報機器の表示端末や、
テレビやビデオ・モニターなどの映像機器に用いられる
液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置はＣＲＴにかわるフ
ラットディスプレイとして情報機器端末や映像表示装置
として広く応用されるようになっている。なかでも各画
素に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transisto
r）などのスイッチング素子を設けたいわゆるアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置は、高画質表示を得ること
ができるため、その需要は急速に増大してきている。

【０００３】アクティブマトリクス型において通常用い
られる表示モードは、ツイステッドネマティック型（Ｔ
Ｎ型）であるが、このＴＮ型表示にはその動作原理上、
中間調表示を行なった場合に液晶分子が半ば立ち上がっ
た状態で表示を行うため、視野角特性が大幅に低下する
という問題がある。

【０００４】この問題を解決する１つの考え方として、
例えば特開平２−１２号公報に示されるように、１つの
画素をいくつかの副画素に分割し、その全部または一部
に制御容量を直列接続するものがある。図１５はその基
本概念を示す等価回路図で、図において、１０１・１０
２は走査電極線、１０３・１０４は信号電極線、１０５
はＴＦＴ、１０６は共通電極を示す端子であり、走査線
１０１と信号線１０３の交点にある画素について等価回
路が示されている。１つの画素は３つの副画素に分割さ
れるものとしてある。それぞれの副画素の液晶容量はＣ
(LC)1・Ｃ(LC)2・Ｃ(LC)3であり、制御容量Ｃ1・Ｃ2・
Ｃ3が各々の液晶容量に直列接続されている。この液晶
表示装置において、走査線１０１に選択信号を与えてト
ランジスタ１０５をオン状態にし、信号線１０３より電
圧Ｖを供給すると、それぞれの副画素の液晶層に実際に
かかる電圧は、液晶層の容量Ｃ(LC)iと制御容量Ｃiの比
（ｉ＝１〜３）によって定まる値となる。従って、１つ
の画素を動作電圧レベルの異なるいくつかの副画素に分
割し、これらの平均特性で表示を行なうことになるの
で、視野角特性を改善することができる。

【０００５】副画素の具体的な構成としては、上記公報
に分割された副画素電極と制御容量電極を用いるものが
開示されている。図１６はその要点を示す断面図で、図
において、１１３は３つに分割された副画素電極であ
り、制御容量電極１１５との間に絶縁膜１１４を挟んで
制御容量を形成している。制御容量の値は、制御容量電
極１１５の面積を副画素ごとに変えることにより所望の
値に設定される。制御容量電極１１５は端子１１６を介
してＴＦＴのドレイン電極に接続される。１１２は液晶
層であり、各々の副画素電極１１３と共通電極１１１の
間で液晶容量が形成されている。同公報にはこの構成の
他にも、画素電極は分割せずに、これと液晶層の間に膜
厚あるいは誘電率の異なる絶縁膜を副画素に対応して形
成し、これを制御容量として用いる技術が開示されてい
るが、この構成は、制御容量のコンデンサとしての面積
が副画素面積により規定されているため、制御容量の値
を所望の値に設定することは現実的には難しく、設計自
由度が高い画素電極を分割する図１６の構成のものがよ
り有望視されている。

【０００６】図１７は、特開平５−２８９１０８号公報
に示される副画素構成の平面図で、制御容量電極１３５
にクロムなどの遮光性の電極を用い、これで副画素１３
３と１３４の間隙部や副画素の周辺部を覆って、この部
分からの光モレを防いでいる。１３１は走査電極線、１
３２は信号電極線である。この構成は、ＴＦＴ部の遮光
部１３６に用いるクロム膜の作製工程を用いて制御容量
電極１３５を同時に形成するもので、薄膜形成プロセス
を増加させることなくコントラストを向上させている。

【０００７】上記のような構成の制御容量を形成しない
場合には、対向基板側に、ＴＦＴ部、副画素と配線の間
隙部、および副画素間隙部を覆う遮光膜を形成し、コン
トラストの向上を図るのが一般的である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、副画素
形成のため画素電極を分割した液晶表示装置には、それ
ぞれの副画素の電位が相互に異なるため、副画素の間隙
部分に基板面内方向の電界が生じ、これが配向異常やデ
ィスクリネーションと呼ばれる液晶配向の不連続を引き
起こし、その光散乱のため黒表示の輝度が浮いてしま
い、コントラストが低下するという課題が発生してい
た。

【０００９】また、副画素間隙部に遮光膜を設けてコン
トラストを向上させた構成では、配向異常やディスクリ
ネーションが副画素内部にまで侵入することや製造上の
マージンを考慮して、遮光膜の幅は副画素間隙部の幅に
比べて大きく取られるが、この部分の光が完全に遮断さ
れてしまうため、表示の明るさが低下するという別の課
題が発生する。

【００１０】本発明の目的は、このような従来の液晶表
示装置における課題を解決し、視野角特性が良好で、明
るく、高コントラストな液晶表示装置およびその駆動方
法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の液晶表示装置は、薄膜トランジスタ型液
晶表示装置において、１つの画素を特性の異なる２つの
副画素に分割し、この２つの副画素を走査電極線を挟ん
で配置し、かつ隣接する２本の走査電極間には同種の副
画素を配置する構成を有するものである。

【００１２】また、本発明の液晶表示装置の駆動方法
は、上記構成の液晶表示装置を、走査電極線および信号
電極線のいずれをも挟むことなく隣接する副画素の電位
が同一極性になるように信号電圧を印加して駆動するも
のである。

【００１３】

【作用】本発明の液晶表示装置およびその駆動方法で
は、各画素を特性の異なる２つの副画素に分割している
ため画素分割を行わないものに比べて視野角特性が向上
する一方で、その画素配列により直接に隣合う副画素を
同種のものに限定し、この電圧が同極性となるように駆
動しているため、ある領域に黒表示を行なった場合に
は、隣接する副画素の電位がほぼ等しくなり、副画素間
隙部に基板面内方向の電界がほとんどかからない。この
ため、配向異常やディスクリネーションよる光散乱が生
じないので高コントラスト表示を行うことができる。さ
らに、副画素間隙部の遮光膜が不要となるので表示の明
るさも向上する。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例の液晶表示装置につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１５】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例における液晶表示装置の副画素配列を示す平面図であ
る。図において、１は走査電極線、２は信号電極線であ
り、その交点にＴＦＴおよび画素への接続電極などによ
り構成されるＴＦＴ部３が配置されている。左端の信号
電極線に対応する画素の列について説明すると、１１ａ
〜１４ａは第１の副画素、１１ｂ〜１４ｂは第２の副画
素であり、同一のＴＦＴ部と接続されている２つの副画
素は、１１ａと１１ｂ、１２ａと１２ｂなどのようにそ
れに対応する走査電極線を挟んで配置され、これら２つ
の副画素が各ＴＦＴに対応する画素を構成している。２
つの副画素の配列順序は、１本目の走査電極線を挟む画
素では、第１の副画素１１ａが走査線より上で第２の副
画素１１ｂが走査線より下にくるように、２本目の走査
電極線に対応する画素では、これとは逆に第２の副画素
１２ｂが走査線より上で第１の副画素１２ａが走査線よ
り下になるように配置されている。以下、奇数本目の走
査電極線に対応する画素では１本目の走査電極線の場合
と同じ副画素配列を、偶数本目に対応する画素では２本
目の場合と同じ副画素配列をとっている。この結果、隣
接する２つの走査電極線の間には、例えば、１１ｂと１
２ｂの第２の副画素どうしや、１２ａと１３ａの第１の
副画素どうしのように、同種の副画素が配置されること
になる。２列目からの信号電極線に対しても、２１ａ・
２１ｂ・２２ｂ・２２ａ……のように、上記に示す１列
目の副画素配列が繰り返されている。

【００１６】図２は、図１に示す液晶表示装置のＡ−
Ａ’面における断面図である。下側にあるＴＦＴ基板４
１には、上記に説明した配列の走査電極線１と副画素電
極１１ａ・ｂ、１２ａ・ｂ……が形成されている。上側
にある対向基板４３には表示領域全体に対向電極４４が
形成され、副画素電極との間にかかる電界で液晶層４７
を動作させる。液晶層４７には、ねじれ角９０°のネマ
ティック型液晶よりなる、いわゆるツイステッド・ネマ
ティック型（ＴＮ型）の表示モードを用いた。さらに、
遮光膜４５が走査電極線１とその周辺領域を覆って形成
され、この部分からのモレ光を遮断している。遮光膜４
５は、信号電極線２の周囲やＴＦＴ素子の周囲にも形成
されている。４２と４６は偏光表示を行うための偏光板
であり、互いの偏光軸を直交させたノーマリーホワイト
表示の構成となっている。

【００１７】図３はＴＦＴ基板の平面図で、図１の構成
をより詳細に示している。走査電極線１ａ・１ｂの上に
形成されたアモルファスシリコンなどよりなる半導体層
４上に、信号電極線２の凸部とドレイン電極５が向き合
って配置され、逆スタガー型のＴＦＴが構成されてい
る。ドレイン電極５は上下に分枝され、第１の副画素１
２ａ・１３ａ側の分枝は対応する副画素に直接接続され
ている。一方、第２の副画素１２ｂ・１３ｂ側の分枝は
対応する副画素との接続部で絶縁層を間に挟んでおり、
この部分に制御容量６が形成されている。この結果、電
気的には第１の副画素はＴＦＴの出力に直接接続され、
第２の副画素は直列接続された制御容量を介して接続さ
れたことになる。なお、本発明の液晶表示装置では走査
電極線１の上下に２つの副画素が振り分けられるので、
本図に示すように走査電極線（ゲート線）上にＴＦＴを
設けたいわゆるオンゲート構造のＴＦＴを用いることが
望ましいが、トランジスタ特性改善などのために別の構
造を用いた場合でも、以下に示す動作にはまったく違い
はない。

【００１８】次に、本実施例の液晶表示装置の動作につ
いて説明する。図３において、副画素１２ａ・１２ｂに
対応する走査電極線１ａにオン電圧を印加すると、この
ライン上の半導体層４が導通状態となり、信号電極線２
を通ってきた信号電圧はドレイン電極５に到達する。第
１の副画素１２ａはドレイン電極５に直接接続されてい
るので、この電極の電位は信号電圧に等しくなる。一
方、第２の副画素１２ｂの電極電位は、信号電圧を制御
容量６と第２の副画素上の液晶容量によって分圧したも
のとなる。走査電極線１ａがオフ状態となると、半導体
層４が非導通状態となり、これらの電位が保持される。
この結果、第１の副画素上の液晶層には信号電圧がその
まま印加されるが、第２の副画素上の液晶層にはそれよ
りも低い電圧が印加されることになり、特性の異なる２
つの副画素を得ることができ、視野角改善効果が生ず
る。

【００１９】上記の走査電極線１ａをオフ状態にした後
で、副画素１３ａ・１３ｂに対応する走査電極線１ｂに
オン電圧が印加され、上記と同様にして各副画素の電極
電位が定まる。

【００２０】副画素１２ａ・１２ｂに対する信号電圧
と、副画素１３ａ・１３ｂに対する信号電圧が同じであ
る場合には、隣接する２つの第１の副画素１２ａと１３
ａの電位は等しくなる。従って、図２においては、これ
らの副画素と対向電極４４との間にのみ電位差が存在
し、副画素間隙部には基板面内方向の電界成分はほとん
どない。この結果、副画素１２ａ・１３ａ間には配向異
常やディスクリネーションによる光散乱はまったく生じ
ない。同様に、副画素１１ａ・１１ｂに対する信号電圧
と、副画素１２ａ・１２ｂに対する信号電圧が等しい場
合には、隣接する２つの第２の副画素１１ｂと１２ｂの
電位が等しくなり、この間隙部からの光散乱はまったく
生じない。従って、上下につながる画素に同一の信号電
圧が入力される場合には、副画素間隙部での光散乱が起
きないことがわかる。

【００２１】副画素間隙の光散乱が実用上最も問題とな
るのは、これが黒表示画面で生じてコントラストを低下
させることであるが、本発明の液晶表示装置において
は、黒画素が連続配置される場合には光散乱が生じない
ので、黒表示の劣化がなく、非常に良好なコントラスト
を得ることができる。この効果は、上下に隣接する画素
に若干の輝度差があり、その信号電圧が若干異なる場合
も同様である。上下に隣接する画素への信号電圧が大き
く異なる場合には、隣接副画素間の電位差が大きくな
り、副画素間隙部に配向異常やディスクリネーションが
生じて光散乱を引き起こすことがあるが、この場合はい
ずれかの画素が白表示状態となっているので、実用上の
表示品位の低下はない。

【００２２】本実施例は、電圧の印加されない副画素間
隙部が白状態となるノーマリーホワイト表示を用いてい
るが、副画素間隙部の幅が液晶層の厚みの２倍以下であ
る場合には、信号電圧を増加していった時に実用的な信
号電圧の範囲で、副画素部分からの電界のしみ出しや副
画素部分の液晶分子の動きの影響で、この間隙部すべて
を黒状態にすることができるので、この部分に遮光層を
形成する必要がない。遮光層はプロセスマージンや光散
乱の発生領域を考えて副画素間隙部から各副画素に数μ
ｍから１０μｍ程度重ねて形成されることが多く、その
幅は２０〜３０μｍ程度となるが、本構成ではこれを除
くことにより白表示時にこの部分を透過する光が利用で
きるので、液晶表示装置の輝度はこの分だけ向上する。
対角２６ｃｍで６４０×４８０ドットの液晶表示装置で
はその画素ピッチは３００μｍ程度であるが、本発明を
適用することにより、白表示の輝度が約１０％向上し
た。

【００２３】副画素間隙部の幅が液晶層の厚みのほぼ２
〜３倍の範囲にある場合には、液晶層への印加電圧が高
くなる第１の副画素電極では間隙部のほぼすべてが黒状
態となるのに対し、液晶層への印加電圧の低い第２の副
画素電極ではその間隙部を黒表示とすることができず、
第２の副画素間隙部には遮光層を配置する必要がある。
副画素間隙部の幅が液晶層の厚みの３倍以上となる場合
には、第１・第２の副画素間隙部の双方に遮光層を形成
する必要がある。遮光層が必要となる場合には、副画素
間隙部の光を利用することはできないが、本発明の液晶
表示装置ではコントラスト低下をまねく光散乱が副画素
の領域内に侵入することがないので、この分だけ遮光層
の幅を狭くすることができ、この場合にも若干の輝度向
上効果が発揮される。

【００２４】次に、本発明の液晶表示装置の駆動方法に
ついて説明する。ドットマトリクス型の液晶表示装置の
駆動には、１走査線上の画素を同時に駆動しながら走査
線を順次ずらしていく線順次駆動が一般に用いられる。
本実施例の液晶表示装置は、上記したように上下に隣接
する画素に等しい信号電圧が入力された場合にその効果
を発揮するものであるので、ある１列の画素を考えた場
合、第１走査電極から最終走査電極までの走査が完了す
る１フレームの間は、信号電圧の極性を同一に保つこと
が好ましい。一方、液晶の劣化を防ぐため液晶表示装置
は交流駆動を行う必要があるので、本発明においては１
フレーム終了の後、信号電圧の極性を反転させる駆動方
法を採用した。

【００２５】図４（ａ）・（ｂ）は、ある１列の画素の
電位が反転する様子を説明するための平面図である。前
フレームでこの列の画素電極はすべて負の電位となって
おり、このフレームの信号電圧の極性はすべてのタイミ
ングで正である。図４（ａ）は２番目の走査電極線１ｂ
が走査されている状態を示したもので、ＴＦＴ部３ｂが
導通状態となり、信号電極線２に印加された信号電圧＋
Ｖ12が第１の副画素電極に与えられ、＋Ｖ12が制御容量
と液晶容量により分圧された電位＋Ｖ12’が第２の副画
素電極に与えられる。これらの副画素に隣接する副画素
の電位を考えると、このフレームでの走査が終了してい
る副画素の電位は＋Ｖ11’と同一極性であるが、３番目
の走査電極線１ｃに対応する副画素の電位は−Ｖ13であ
り、走査された副画素の電位＋Ｖ12とは逆極性となって
おり、これらの副画素間には電位差が生じている。しか
しながら、この電位差は次の走査タイミングで図４
（ｂ）に示すように解消される。フレーム周波数を６０
Ｈｚ、走査線の本数を４８０本とすると１ラインあたり
の走査時間は数十マイクロ秒であり、これは液晶の応答
時間に比べて非常に短いので、隣接副画素間における電
位差は実用上はまったく問題がない。

【００２６】本実施例においては、上記の考えに基づい
て、第１フレームにはすべての信号電極線の信号電圧を
正極性に、第２フレームにはすべての信号を負極性と
し、以下これを繰り返して駆動を行なったところ、コン
トラストが高く非常に良好な品位の表示を得ることがで
きた。

【００２７】なお、上記実施例において、第２の副画素
上の液晶層に印加される電圧が信号電圧の４０〜８０％
になるように制御容量の値を設定し、第１の副画素と第
２の副画素の面積の和で定義される１画素当りの有効表
示面積に対して、第１の副画素が６０〜８０％の割合を
占めるようにすれば、実用的に良好な視野角特性が得ら
れる。前者を５０〜７０％の間に設定したり、後者を６
５〜７５％の間に設定したりすれば、さらに良好な視野
角特性を得ることができる。液晶は電圧によってその容
量値が変化するので、上記の第２の副画素への電圧分圧
比は液晶がオン状態にあるものとして定義されている。

【００２８】（実施例２）本実施例は、第１の実施例に
おいて、２枚の偏光板４２・４６を互いに偏光軸が平行
となるように配置し、ノーマリーブラック表示を行なっ
たものである。その他の構成や動作、および駆動方法は
第１の実施例に示したものと同じである。

【００２９】ノーマリーブラック表示では、液晶層に電
圧が印加されない副画素間隙部は黒状態となっている。
従って、図１に示す副画素配列により光散乱が起きない
ようにすれば、副画素間隙部幅の大小にかかわらず、こ
の部分に遮光層を形成しなくても良好なコントラストを
得ることができる。本実施例においては、信号電圧が高
い場合に、白表示領域が副画素部分からの電界のしみ出
しや副画素部分の液晶分子の動きの影響で副画素間隙部
に広がっていき、この部分の光を遮る遮光層がないの
で、白表示の輝度が向上する。

【００３０】（実施例３）図５は、本発明の第３の実施
例を示す液晶表示装置の基板平面図である。本実施例
は、第２の副画素の液晶容量に並列に付加容量を形成し
た点が、上記２つの実施例と異なっている。以下の説明
において、上記の実施例と共通の部分には同一番号をつ
けて説明を省略する。図において、５１は付加容量電極
であり、第２の副画素１１ｂ・１２ｂや２１ｂ・２２ｂ
などとの間に絶縁層を挟んで、付加容量５２を形成して
いる。付加容量電極５１の電位が液晶層に影響するのを
防ぐため、付加容量電極５１が基板側に、副画素電極１
１ｂ・１２ｂ、２１ｂ・２２ｂが液晶層側に形成されて
いる。

【００３１】上記の構成により、本実施例の液晶表示装
置における１画素の等価回路は図６に示すものとなる。
図において５５はＴＦＴを表し、その出力と対向電極４
４の間に、第１の副画素では液晶容量５４のみが存在
し、第２の副画素では制御容量６と液晶容量５３が直列
接続されている。このため第２の副画素では、上記の２
つの実施例と同様に、信号電圧の一部が制御容量６にか
かるので、液晶層５３に印加される電圧は信号電圧を所
定の比率で分圧したものになる。本実施例では、付加容
量電極５１により、第２の副画素には付加容量５２が液
晶容量５３と並列に形成されているが、第１の副画素の
液晶容量５４には付加容量は接続されていない。

【００３２】以下、付加容量の働きについて説明する。
第１には、図６において付加容量５２を第２の副画素の
液晶容量５３と並列に配置することにより合成容量が増
加するので、ＴＦＴのオフ期間における電圧保持特性が
改善され、信号電圧が高い飽和領域での特性が良好にな
る。この結果、液晶の駆動に必要な最大の信号電圧（駆
動電圧）が低減される。第２の副画素に比べて、第１の
副画素の液晶層には高い電圧が印加されるので、通常
は、第２の副画素の電圧保持特性のみを改善すれば所望
の効果を得ることができる。

【００３３】付加容量の第２の働きは次のようなもので
ある。液晶層は、図６には可変容量の記号で示されるよ
うに、印加電圧の増加とともに分子配列が変形し、容量
が増加する特性を持っている。通常の液晶材料では、オ
ン状態はオフ状態の１．５倍から３倍程度の容量値とな
っているが、材料によってはこれを越える変化率を示す
ものもある。付加容量５２がない場合を考えると、第２
の副画素において制御容量６と液晶層５３に印加される
電圧は、信号電圧をこれらの容量値の逆比に配分したも
のとなる。例えば、オフ状態で制御容量６と液晶容量５
３の比が６：４であり、オン状態での液晶容量がこの２
倍になるとすると、オフ状態では信号電圧の６０％が第
２の副画素の液晶層に印加されるが、オン状態ではこの
容量比が６：８となるから、第２の副画素の液晶層に印
加される電圧の割合は信号電圧の約４３％に低下してし
まう。このように第２の副画素においては電圧印加とと
もに液晶層への電圧配分比が低下するので、輝度−信号
電圧特性が第１の副画素に比べて緩やかなものとなり、
良好な表示を得るために必要な駆動電圧が高くなってし
まう。

【００３４】一方、付加容量５２が液晶容量５３に並列
配置されている場合には、両者を加えた合成容量が制御
容量６に直列配置されることになるが、付加容量５２は
固定容量であるため、オフ状態とオン状態での変化率が
付加容量５２のない場合に比べて小さくなる。従って、
第２の副画素の輝度−信号電圧特性も付加容量５２のな
い場合ほど緩やかなものではなくなり、飽和特性が改善
され、駆動電圧が低減できる。図７は、付加容量５２が
ある場合とない場合について、正面方向からみた場合の
各副画素の輝度−信号電圧特性を示したものである。付
加容量の値はオンとオフの中間輝度の状態での液晶容量
５３に等しくなるように設定されている。また、この中
間輝度状態で、信号電圧のうち第２の副画素の液晶層に
印加される電圧の割合が７０％となるように、制御容量
の値がそれぞれの場合について設定されている。この図
よりわかるように、付加容量５２の効果により駆動電圧
が約１．５ボルト低減された。

【００３５】以上のように、本実施例の液晶表示装置で
は、画素電圧の保持と液晶層への電圧分配率の２つの面
から、第２の副画素の飽和特性を改善して駆動電圧を低
減できる。その他の動作については上記の２つの実施例
に示すものとほぼ同様であり、また、その駆動方法も上
記２つの実施例に示すものを用いることができる。

【００３６】なお、表示モードは、第１の実施例に示す
ノーマリーホワイト、第２の実施例のノーマリーブラッ
クのいずれを用いてもかまわないが、液晶の飽和特性が
コントラストに大きく関係するノーマリーホワイト表示
において、本実施例の効果はより一層発揮される。

【００３７】また、付加容量電極は、これを透明電極・
不透明電極のいずれを用いて形成してもよい。透明電極
を用いる場合には、この電極層を新たに形成する必要が
あるが、副画素間の光を利用することができ表示が明る
くなる。一方、不透明電極を用いる場合には、走査電極
線と同時にこれを形成することができる。第１の実施例
で説明したように、第２の副画素は第１の副画素に比べ
て液晶層に印加される電圧が低く、画素構成によっては
第２の副画素間隙部の液晶を信号電圧によって動作させ
ることは難しいが、不透明電極がこの部分を隠すので、
特にノーマリーホワイト表示でコントラストが向上す
る。この場合でも第１の副画素間隙は遮光されていない
ので、この分の明るさ向上効果は残っている。但し、第
１の副画素の電圧保持特性を高めるためにこの間隙部に
も付加容量を形成する場合には、本発明の効果を発揮す
るために透明電極を用いることが望ましい。

【００３８】本実施例では上記に示した第２の効果によ
り、第２の副画素の液晶層への電圧分配率がオフ状態と
オン状態であまり異ならないので、オン状態で定義した
第２の副画素の液晶層への電圧分配比は、第１・第２の
実施例に示すものよりやや高めに設定することが望まし
い。オン状態で第２の副画素の液晶層に印加される電圧
が信号電圧の４５〜８５％になるように制御容量の値を
設定すれば実用的に良好な視野角特性が得られ、５５〜
７５％の間に設定すればさらに良好な視野角特性を得る
ことができる。付加容量は大きい方が本実施例の効果を
よりよく得ることができるが、第２の副画素の液晶が中
間輝度状態にある場合の容量に比べて付加容量の値が半
分以上、より好ましくは同等以上であれば本実施例の効
果は十分に発揮される。第１の副画素と第２の副画素の
面積比に関しては、上記２つの実施例と同様に、１画素
当りの有効表示面積に対して第１の副画素が占める割合
を６０〜８０％、より好ましくは６５〜７５％の間に設
定すれば、良好な視野角特性を得ることができる。

【００３９】（実施例４）図８は、本発明の第４の実施
例における液晶表示装置の副画素配列を示すものであ
る。第１の実施例では、図１に示すように１列目の副画
素配列がそのまま２列目以降にも繰り返されるものとし
たが、本実施例では各走査電極線の上下に配置される第
１の副画素と第２の副画素の位置を列ごとに反転させて
いる。すなわち、左端の信号電極線２ａにつながる画素
では副画素配列が１１ａ・１１ｂ・１２ｂ・１２ａ……
の順で第１の副画素より始まっているのに対し、その隣
の信号電極線２ｂでは２１ｂ・２１ａ・２２ａ・２２ｂ
……のように第２の副画素が一番上になっており、以
下、奇数列は第１列と、偶数列は第２列と同じ副画素配
列をとっている。本実施例では、走査電極線１の長さは
やや長くなるが、第１の副画素４１と第２の副画素４２
の重心が空間的に平均化される。図１の構成では輝度に
より画素の重心が若干移動するため、例えば横ストライ
プ表示を行なった場合に輝度により表示の中心線が上下
するが、本実施例では隣接する２つの列で重心の移動が
平均化されるので、この現象を防止することができる。
その他の構成や動作原理、および駆動方法は第１の実施
例に示すものと同じである。液晶の表示モードは、第１
の実施例に示すノーマリーホワイト表示、第２の実施例
のノーマリーブラックのいずれを用いてもかまわない。

【００４０】（実施例５）本実施例の液晶表示装置の駆
動方法は、１つの信号電極線については、その信号電圧
の極性を１フレームの間は同一に保っておくが、隣接す
る信号電極線ごとには信号電圧の極性が反転されている
ものである。

【００４１】上記の４つの実施例においては、同一フレ
ーム内では液晶表示装置の全画面を同一極性の信号電圧
で駆動した。この駆動法は簡便ではあるが、正負のパネ
ル特性に非対称性がある場合に、全画面が同方向の特性
に偏るためフリッカが見えやすいという欠点がある。こ
れらの実施例に示した液晶表示装置では、上下方向に直
接隣合った副画素には同一極性の電圧をかけるのが望ま
しいが、左右の副画素の間には信号電極線があるのでこ
れらの副画素電位は特に同一極性でなくてもかまわな
い。そこで、本実施例の駆動方法では、上記実施例の液
晶装置に対し列ごとに信号電圧の特性を逆として、ある
領域の特性としては正負の特性が平均化されるようにし
たものである。

【００４２】図９（ａ）・（ｂ）は、本実施例の駆動方
法の概念を示すもので、走査電極線１と信号電極線２の
交点にある丸印が２つの副画素を合わせた各画素を示
し、その中の記号が正負の充電状態を示している。図９
（ａ）は２本目の走査電極線が走査されている場合であ
り、このライン上の画素が信号電極線からの信号電圧の
極性に応じて充電されている。それぞれの信号電極線上
の信号電圧の極性は１フレーム間は一定であるので、各
列において１本目の走査電極線上にある画素は、現在充
電された２本目の走査電極線上の画素と同極性に既に充
電されている。次いで、図９（ｂ）に示すように３本目
の走査電極線に走査が移り、このライン上の画素が各列
ごとにすぐ上にある画素と同一極性に充電されていく。
走査が最も下のラインまで達して１本目のラインに走査
が戻る時に、各列の走査信号の極性をすべて反転させれ
ば、次のフレームでは図９で書き込まれたのとは逆極性
の電圧が各画素に書き込まれていき、交流駆動を行うこ
とができる。左右の副画素の間には、図１に示すように
信号電極線が必ず存在するので、これらの副画素間に電
圧の極性差が存在しても、上記の実施例で説明した効果
はまったく損なわれない。

【００４３】本実施例の駆動方法を、第１から第４の実
施例に示す液晶表示装置に適用したところ、いずれの場
合にもフリッカのない良好な表示を得ることができた。

【００４４】なお、本実施例においては隣接する信号電
極線ごとに信号電圧の極性が逆になっているものとした
が、これは、数本の信号電極線を組にして、その信号電
極線の組ごとに信号電圧の極性が逆になるものとしても
ほぼ同様の効果を得ることができる。同一極性で駆動さ
れる画素列の幅が広い場合には、縦に筋状の構造が見え
るので、信号電極線の組はこの画素列の幅が３ｍｍ以
下、より好ましくは２ｍｍ以下となるように本数を設定
するのがよい。

【００４５】（実施例６）図１０は、本発明の第６の実
施例における液晶表示装置の副画素配列を示す平面図で
ある。本実施例は、図１の副画素配列において、奇数列
の信号電極線２ａ・２ｃの位置を対応する副画素の右側
に変更し、２つの副画素列２１ａ・ｂ、２２ａ・ｂ……
と３１ａ・ｂ、３２ａ・ｂ……とが左右方向に直接隣合
う構造としたものである。偶数列の信号電極線２ｂ・２
ｄは対応画素の左側に配置されている。これにともなっ
て、奇数列の副画素１１ａ・ｂ、１２ａ・ｂ……、３１
ａ・ｂ、３２ａ・ｂ……においてはＴＦＴ部３が画素の
右側に、偶数列の副画素２１ａ・ｂ、２２ａ・ｂ……に
おいてはＴＦＴ部３が画素の左側に配置されるが、その
他の構成や動作、および駆動方法は第１の実施例に示す
ものと同様である。

【００４６】本実施例においては、上下に隣合う副画素
（例えば２２ａと２３ａ）の間隙部に加えて、左右に隣
合う副画素（例えば２２ａと３２ａ）の間隙部にも本発
明の効果が発揮されるので、表示輝度がより一層向上す
ることに特長がある。第１の実施例に説明した対角２６
ｃｍで６４０×４８０ドットの液晶表示装置に本実施例
の構成を適用したところ、白表示の輝度がさらに５％向
上した。

【００４７】なお、液晶の表示モードは、第１の実施例
に示すノーマリーホワイト表示、第２の実施例のノーマ
リーブラックのいずれを用いてもかまわない。

【００４８】また、第３の実施例に示したように液晶容
量に並列の付加容量を形成して、液晶の飽和特性を改善
することもできる。第３の実施例では、第１の副画素電
極と第２の副画素電極の双方に不透明電極を用いて付加
容量を形成した場合は本発明の効果が失われると説明し
たが、本実施例においては、この場合にも左右の副画素
間隙部に対する輝度向上効果は残るので、この構成を採
用することも可能である。

【００４９】さらに、同種の副画素が左右に隣接する２
つの列を１単位として、走査電極線に対する第１と第２
の副画素の位置を上下反転させれば、第４の実施例に示
す輝度による画素重心の変動抑制の効果を得ることもで
きる。

【００５０】駆動方法に関しては、図１０に示す２１ａ
・ｂ、２２ａ・ｂ………の副画素電極よりなる列と、３
１ａ・ｂ、３２ａ・ｂ………の副画素電極よりなる列と
は、同一極性の電位である必要があるが、その左右にあ
る副画素電極の電位との間には特に制約はない。従っ
て、同種の副画素が左右に隣接する２列を最小単位とし
て、この最小単位またはその整数倍ごとに信号電圧を逆
極性とすれば、１つの行において正負の特性が平均化さ
れ、第５の実施例に示したようにフリッカのない良好な
表示が行える。

【００５１】（実施例７）図１１は、本発明の第７の実
施例における液晶表示装置の副画素配列を示す平面図で
ある。本実施例は、第１の実施例に示す副画素配列にお
いて、偶数行の走査電極線１ｂ・１ｄに対応する副画素
１２ａ・ｂ、１４ａ・ｂ……、２２ａ・ｂ、２４ａ・ｂ
……を半ピッチだけ右側にずらしてデルタ型の画素配列
とし、表示画像をなめらかにしたものである。その他の
構成や動作、および駆動方法は第１の実施例に示すもの
と同様である。

【００５２】本実施例の構成は、上記の実施例に示す画
素が縦ストライプ状に配置された場合に比べて、上下に
隣接する副画素間隙部の長さが約半分になり明るさ改善
の効果はやや劣るが、それでも本発明の効果により、高
コントラストで明るい液晶表示装置を得ることができ
た。

【００５３】本実施例においても、液晶の表示モードは
ノーマリーホワイト、ノーマリーブラックのいずれを用
いてもよく、第３の実施例に示す付加容量を用いて液晶
表示の飽和特性を改善することもできる。また、配線構
造はさらに複雑なものとなるが、第４の実施例に示すよ
うに列ごとに第１の副画素と第２の副画素の位置を走査
電極線に対して反転させれば、さらになめらかな表示を
行うことができる。駆動方法については、第１の実施例
に示したもののほかに第５の実施例に示したものを用い
ることもできる。

【００５４】本実施例は上記に説明したように明るさ改
善の効果がやや劣るので、第６の実施例に示した構成に
準じて、奇数列の信号電極線２ａ・２ｃを対応する副画
素の右側に配置し、左右に隣合う副画素にも直接の間隙
部を設けることが特に好ましい。この場合は、第６の実
施例に示された駆動方法を用いてもよい。

【００５５】（実施例８）図１２は、本発明の第８の実
施例における液晶表示装置の副画素配列を示す平面図で
ある。本実施例も前実施例と同様にデルタ型の画素配列
を用いたものであるが、本実施例においては、それぞれ
の信号電極線に対し、奇数行目の走査線では右側の副画
素が、偶数行目の走査線では左側の副画素が接続されて
いる。例えば、左端の信号電極線２ａに接続される画素
を考えると、１行目や３行目では副画素１１ａ・ｂや１
３ａ・ｂが右側に配置されているが、偶数行目の１２ａ
・ｂや１４ａ・ｂは走査電極線２ａの左側に配置されて
いる。

【００５６】この副画素配列を用いることにより、本実
施例では偶数行の各画素の構成は奇数行における画素構
成を１８０度回転させたものとなっており、前記の第７
の実施例に比べて構成上の対称性が改善されている。こ
のため、偶数行と奇数行での特性差がなく設計も容易で
ある。

【００５７】本実施例においては、１１ｂと２２ｂ、２
２ａと１３ａなどのように上下に直接隣りあう副画素
は、それぞれ異なる信号電極線２ａと２ｂに接続されて
いる。本発明の効果を得るためには、これらの画素が互
いに同極性となるように駆動すればよい。図１３は、本
実施例の駆動方法を説明するもので、１ａ〜１ｇは走査
電極線、２ａ〜２ｄは信号電極線であり、各走査電極線
の左右にある丸印がその信号電極線に接続された画素を
示している。丸印につけられた番号は図１２における副
画素ａ・ｂを合わせた画素番号に対応し、丸印の中の＋
または−の記号はその画素の充電されている極性を示し
ている。本図は、このフレームでの走査が４本目の走査
電極線１ｄまで進み、画素１４・２４・３４の充電が完
了した状態である。それぞれの走査電極線・信号電極線
には、図１４に示す電圧が印加されている。走査電極に
は各ラインごとに走査電圧が順次印加されている。信号
電圧は、隣接する信号電極線ごとに逆極性であり、走査
パルスが次の走査線に移るたびにその極性が反転してい
る。図１３において、走査が終了した１ａ〜１ｄにつな
がる画素電極では、例えば２１と１２や、２３と１４の
ように、２つの信号電極線に挟まれ上下に隣接している
画素は同極性の電位となっている。このため、一面の黒
表示を行なった場合には、図１２において直接隣接する
副画素（１１ｂと２２ｂ、２２ａと１３ａなど）が同電
位となり、この間に電界が発生しないので、光散乱がな
くなって高コントラスト表示が得られる。一方、信号電
極線２ａと２ｂに挟まれた副画素は＋電位に、信号電極
線２ｂと２ｃの間の副画素は−電位になっているため、
画面全体としては正負の特性が相殺されてフリッカのな
い良好な表示を得ることができる。

【００５８】本実施例においても、上記した副画素配列
と駆動方法を用いることにより、視野角が広く、高コン
トラストで、明るい表示を行うことができた。

【００５９】なお、液晶の表示モードはノーマリーホワ
イト、ノーマリーブラックのいずれを用いてもよく、第
３の実施例に示す付加容量を用いて液晶表示の飽和特性
を改善することもできる。また、配線構造はさらに複雑
なものとなるが、第４の実施例に準じて、２つの走査信
号線の間に挟まれた画素列ごとに第１の副画素と第２の
副画素の位置を走査電極線に対して反転させれば、さら
になめらかな表示を行うことができる。

【００６０】また、駆動方法についても上記の説明に限
定されるものではなく、１フレームの間、全走査信号を
同一極性とする駆動方法を用いることもできる。

【００６１】以上に示す実施例では、液晶表示装置は白
黒表示をするものとして説明を行なったが、これは白黒
表示に限定されるものではなく、液晶表示装置の対向側
あるいはＴＦＴ側の基板にカラーフィルターを形成すれ
ば、容易にカラー表示を行なうことができる。縦ストラ
イプの色配置を用いて、各信号電極線に赤・緑・青の３
色を対応させた場合には、第５の実施例においてこの３
色を１組として信号電圧を反転させる駆動方法をとるこ
ともできる。

【００６２】また、液晶は約９０度のねじれ角をもつＴ
Ｎ型であるとしたが、ねじれ角のないホモジニアス液晶
や、垂直配向したホメオトロピック液晶などにおいて
も、液晶分子が基板に対して斜めに配列した状態で中間
調表示を行なっているので、本発明の効果は同様に発揮
される。

【００６３】

【発明の効果】 以上のように本発明の液晶表示装置お
よびその駆動方法は、１つの画素を特性の異なる２つの
副画素に分割し、この２つの副画素を走査電極線を挟ん
で配置し、かつ隣接する２本の走査電極間には同種の副
画素を配置する構成を有するものであり、これを走査電
極線および信号電極線のいずれをも挟むことなく隣接す
る副画素の電位が同一極性になるように信号電圧を印加
して駆動しているので、視野角特性が向上する一方で、
互いに隣接する同種の副画素が同極性の電位となるため
黒表示での光散乱がなく高コントラスト表示を行うこと
ができる。さらに、副画素間隙部の遮光膜が不要となる
ので表示の明るさも向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の液晶表示装置の副画素
配列を示す平面図

【図２】本発明の第１の実施例の液晶表示装置の構成を
示す断面図

【図３】本発明の第１の実施例の液晶表示装置のＴＦＴ
基板構成を示す平面図

【図４】本発明の第１の実施例における、ある走査信号
電極線上の副画素電位を示す平面図

【図５】本発明の第３の実施例の液晶表示装置のＴＦＴ
基板構成を示す平面図

【図６】本発明の第３の実施例における液晶表示装置の
１画素の等価回路図

【図７】本発明の第３の実施例における副画素の輝度−
電圧特性図

【図８】本発明の第４の実施例の液晶表示装置の副画素
配列を示す平面図

【図９】（ａ）は本発明の第５の実施例における駆動方
法の概念を示すもので、２本目の走査電極線が走査され
ている場合の概念図 （ｂ）は３本目の走査電極線に走査されている場合の駆
動方法の概念図

【図１０】本発明の第６の実施例の液晶表示装置の副画
素配列を示す平面図

【図１１】本発明の第７の実施例の液晶表示装置の副画
素配列を示す平面図

【図１２】本発明の第８の実施例の液晶表示装置の副画
素配列を示す平面図

【図１３】本発明の第８の実施例の液晶表示装置の画素
電位を模式的に示す平面図

【図１４】本発明の第８の実施例の液晶表示装置の駆動
方法を示す波形図

【図１５】従来例の液晶表示装置の動作原理を説明する
等価回路図

【図１６】従来例の液晶表示装置の構成を示す断面図

【図１７】従来例の液晶表示装置の構成を示す平面図

【符号の説明】

１ 走査電極線 ２ 信号電極線 ３ ＴＦＴ部 １１ａ〜１４ａ、２１ａ〜２４ａ 第１の副画素電極 １１ｂ〜１４ｂ、２１ｂ〜２４ｂ 第２の副画素電極

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶層とこれを挟む２枚の基板と、上記基
   板のいずれか一方に形成された薄膜トランジスタと、こ
   れに接続された走査電極線および信号電極線と、上記の
   各薄膜トランジスタに接続された２つの異種の副画素よ
   りなる画素とを有し、上記の２つの副画素がそれに対応
   する走査電極線を挟んで配置され、かつ隣接する走査電
   極線の間には同種の副画素が配置されていることを特徴
   とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】２つの副画素はそれぞれ独立の副画素電極
   を有し、薄膜トランジスタのドレイン電極に対して、一
   方の副画素電極は直接に電気的に接続され、他方は直列
   接続された制御容量を介して電気的に接続されている請
   求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】２種の副画素のうち片方にのみ付加容量が
   形成されている請求項１、または請求項２記載の液晶表
   示装置。
4. 【請求項４】副画素に対する信号電極線の位置が、隣接
   する信号電極線ごとに逆側に配置されている請求項１、
   請求項２、または請求項３記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】液晶層が略９０度ねじれたネマティック型
   の液晶であり、かつ上記２枚の基板の外側に２枚の偏光
   板を配置したことを特徴とする請求項１から請求項４ま
   でのいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】隣接する副画素間の間隙が、液晶層の厚み
   の２倍以下である請求項５記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】請求項１から請求項６のいずれかに記載の
   液晶表示装置に、走査電極線および信号電極線のいずれ
   をも挟むことなく隣接する副画素の電位が同一極性にな
   るように信号電圧を印加する液晶表示装置の駆動方法。
8. 【請求項８】１フレーム期間に印加される信号電圧の極
   性が、すべての信号電極線で同一である請求項７記載の
   液晶表示装置の駆動方法。
9. 【請求項９】同一の信号電極には１フレーム期間は同一
   極性の信号電圧を印加する請求項７記載の液晶表示装置
   の駆動方法。
10. 【請求項１０】隣接する信号電極線ごとに信号電圧の極
    性が逆である請求項７、または請求項９記載の液晶表示
    装置の駆動方法。