JPH10186405A - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス型液晶表示装置

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JPH10186405A
JPH10186405A JP34930296A JP34930296A JPH10186405A JP H10186405 A JPH10186405 A JP H10186405A JP 34930296 A JP34930296 A JP 34930296A JP 34930296 A JP34930296 A JP 34930296A JP H10186405 A JPH10186405 A JP H10186405A
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liquid crystal
signal
pixels
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JP34930296A
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Tsunenori Yamamoto
恒典 山本
Makoto Tsumura
津村  誠
Ritsuo Fukaya
律雄 深谷
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Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】基板に対して支配的に平行な電界が印加される
方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置における横
スミアや横輝度傾斜等の画質不良の改善及び開口率の向
上。 【解決手段】基板に対して支配的に平行な電界が印加さ
れる方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置におい
て、信号配線と走査配線とで囲まれる領域で構成された
複数の画素のうち、走査配線方向に隣接する画素間で、
それぞれの画素電極が異なった共通配線若しくは、異な
った走査配線との間で補助容量を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアクティブマトリク
ス型液晶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】薄膜トランジスタ(TFT)に代表され
るアクティブ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶
表示装置は薄い,軽量という特徴とブラウン管に匹敵す
る高画質という点から、OA機器などの表示端末として
広く普及しはじめている。このアクティブマトリクス型
液晶表示装置として現在普及しているものは、全て、液
晶層を駆動する電極として2枚の基板界面上に形成し相
対向させた透明電極を用いる方式のものである。一方、
この方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置より低
負荷容量、及び広視野角の特徴を持つ方式として、同一
基板上に2つの電極を櫛歯状に構成し、液晶に印加する
電界の方向を基板界面にほぼ平行な方向とする方式があ
る。こちらの方式については例えば、特公昭63−21907
号に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した公知例では、
走査配線や信号配線と対向電極間の負荷容量の低減を目
的に、画素内を櫛歯状の構造とすること、及び、対向電
極(共通配線)を各配線と同一基板側にすること、特に
走査配線と並列とすることが優れていることが記述され
ており、走査配線と共通配線が1対1、もしくは2対1
で対応する構造が記述されている。また、走査配線を共
通配線の代わりに用いる構造についても記述されてい
る。
【0004】しかし、上述の公知例においては1走査配
線によって選択される画素群の対向電極が同じく1本の
別の走査配線、または共通配線に接続されている。この
ような構造においては、走査選択期間において各信号電
圧が各画素に書込まれているときや、走査選択期間が終
了し走査配線の電位が変化しているときなどに、対向電
極が接続されている走査配線、または共通配線に波形歪
みが生じることがあり、特に液晶表示装置の大型化や高
精細化時に、横スミアや横輝度傾斜の画質不良が顕著に
なることがある。
【0005】また、上述の公知例における画素構造にお
いては、元々、走査配線や共通配線,画素電極,対向電
極等による非光透過性領域が大きく、大型,高精細化時
においては開口率が小さくなる傾向にある。さらに上述
の波形歪みを小さくするために走査配線や共通配線を太
くすると、開口率は著しく低下することになる。
【0006】本発明はこれらの課題を同時に解決するも
のであります。
【0007】つまり、本発明の目的は、横スミアや横輝
度傾斜の無い高画質なアクティブマトリクス型液晶表示
装置を提供することにある。また、もう一つの目的は、
高画質化の際の配線幅を抑えることで高開口率のアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】少なくとも一方が透明な
一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層に
おいて、前記一対の基板のうち一方の基板には、この基
板に対して支配的に平行な電界が印加される電極構造が
形成され、この電極構造は、複数の走査配線と、この走
査配線にマトリクス状に形成された複数の信号配線と、
これらの信号配線と前記複数の走査配線とのそれぞれの
交点に対応して形成された複数のアクティブ素子と、こ
れらのアクティブ素子に接続された複数の画素電極とが
形成され、前記複数の信号配線と前記複数の走査配線と
で囲まれる領域で複数の画素が構成され、それらの画素
に対応する前記走査配線には、それぞれの画素に少なく
とも一本の対向電極が形成され、前記走査配線方向に隣
接する画素間で、それぞれの画素電極は異なった走査配
線との間で補助容量を形成する。
【0009】又は、別の電極構造として、複数の走査配
線と、この走査配線にマトリクス状に形成された複数の
信号配線と、これらの信号配線と前記複数の走査配線と
のそれぞれの交点に対応して形成された複数のアクティ
ブ素子と、これらのアクティブ素子に接続された複数の
画素電極と、前記複数の走査配線の間に複数の共通配線
が形成され、前記複数の信号配線と前記複数の走査配線
とで囲まれる領域で複数の画素が構成され、それらの画
素に対応する前記共通配線には、それぞれの画素に少な
くとも一本の対向電極が形成され、前記走査配線方向に
隣接する画素間で、それぞれの画素電極は異なった共通
配線との間で補助容量を形成する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例により具体
的に説明する。
【0011】[実施例1]図1に本実施例におけるアク
ティブマトリクス型液晶表示装置のTFT側基板の構造
を示す。
【0012】走査配線102と信号配線103が格子状
に配置されており、その交点にそれぞれの配線を端子と
して、薄膜トランジスタ120が構成されている。薄膜
トランジスタ120のもう一つの端子は画素電極105
に接続されており、対向電極106との間の液晶層に電
圧を印加するためのスイッチとなっている。そして対向
電極106は走査配線102と並列構造になっている共
通配線104に接続されている。
【0013】ここで、1本の走査配線102に薄膜トラ
ンジスタ120を介して接続されている画素電極105
は、走査配線102に沿った1画素毎に、走査配線10
2の両側に千鳥模様に配置されている。例えば、画素電
極105aは走査配線102の下側に配置されており、
次の画素電極105bは走査配線102の上側に配置さ
れている。この時、画素電極105aに対応する対向電
極106aは共通配線104aに接続されており、画素
電極105bに対応する対向電極106bは別の共通配
線104bに接続されている。
【0014】このような構成においては、ある走査配線
102を選択して、その走査配線に接続されている画素
群に表示データを書き込む場合、書き込まれている画素
群は1列に並んでいるのではなく、該走査配線を挟んで
1画素毎の千鳥配列となる。また、対向電極へ電圧を供
給するために共通配線を流れる電流は2本の共通配線
(104aと104b)に2分されるため、共通配線1
04への負荷が小さく、電圧歪みが少なくなるために、
横スミアや横輝度傾斜を低減することができる。さら
に、共通配線への負荷が減ることは、共通配線を細くし
て高抵抗にしても画質が劣化しないことになるため、共
通配線の線幅を細くすることで、開口率を向上すること
ができる。
【0015】次に図2に図1のA−A′線における液晶
パネルの断面図を示す。
【0016】下側基板100や上側基板200は、厚み
が0.7mm で表面を研磨した透明なガラス板101,2
01を基板としている。下側基板100には図1で示し
たような、信号配線103,画素電極105,対向電極
106があり、それらを隔てるSiN層109や配線保
護のための保護層112がある。
【0017】また、もう一つのガラス板201には、コ
ントラストを向上させるために画素電極105と対向電
極106の間以外の隙間から光がもれないように低導電
性の遮光層(ブラックマトリクス)202を形成し、そ
の上にカラー表示のための赤(R),緑(G),青
(B)の3色のカラーフィルタ203をストライプ状に
形成した。さらにカラーフィルタ上には表面を平坦化す
る平坦化透明樹脂膜204を積層し、上側基板200と
した。
【0018】これら2つの基板の内側最表面に配向膜1
50,250を形成し、ラビング処理した後、基板間に
液晶組成物300を封入する。また、外側最表面を2枚
の偏光板170,270で挟み、液晶表示パネルを構成
する。本実施例では配向膜として、ポリイミドを使用し
た。上下界面上のラビング方向はお互いにほぼ平行で、
かつ印加電場方向とのなす角度を85度とした。上下基
板のギャップは球状のポリマビーズを基板間に分散して
挟持し、液晶封入状態で4.5μm とした。封入した液
晶組成物300は誘電率異方性Δεが正で値が7.3(1
kHz)であり、複屈折Δnが0.072(589nm,
20℃)のネマチック液晶組成物である。よって、Δn
・dは0.324μm である。2枚の偏光板のうち、一
方の偏光板の偏光透過軸をラビング方向とほぼ平行(8
5度)とし、他方をそれに直行(−5度)とした。これ
により画素電極105と対向電極106との間に電圧を
印加した時、低電圧で暗状態,高電圧で明状態となるノ
ーマリークローズ特性を得られる。透過光強度は画素電
極105と対向電極106との間にガラス板101と平行
になるような電場Eを発生させることで、液晶組成物3
00内の液晶分子301の配向状態を制御して変調す
る。
【0019】次に図3に図1のB−B′線における下側
基板100の断面図を示す。
【0020】これは薄膜トランジスタ120の断面図と
なっており、この薄膜トランジスタ120は画素電極
(ソース電極)105,信号配線(ドレイン電極)10
3,走査配線(ゲート電極)102、及び主にa−Si
からなるa−Si層107で構成されている。また、a
−Si層107と信号配線103、及び画素電極105
とのオーミックコンタクトをとるために、その間にP
(リン)をドープしたn+型a−Siによりオーミック
コンタクト接触層108を形成してある。さらに、薄膜
トランジスタ120上には保護層112がある。この上
の配向膜150とガラス板101下の偏光板170を含
めたものを下側基板100とする。なお、本実施例では
アクティブ素子として逆スタガ型a−Si薄膜トランジ
スタを使用したが、他に正スタガ型a−Si薄膜トラン
ジスタやp−Si薄膜トランジスタ,シリコンウェハ上
のMOS型トランジスタなどを用いてもよい。
【0021】次に図4に図1のC−C′線における下側
基板100の断面図を示す。
【0022】これは補助容量130の断面図となってい
る。補助容量130は共通配線104と画素電極105と
でSiN層109を挟む構成となっている。この上に保
護層112があり、他に下側基板100としては配向膜
150と偏光板170も含む。
【0023】次に、本実施例の駆動方法を述べる。図5
に本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置にお
けるTFT基板側構造である図1の等価回路を示す。1
本の走査配線102に対して、対応する共通配線は2本
(104a,104b)あり、信号配線も2種類(10
3a,103b)ある。走査配線と信号配線に囲まれた
画素内には薄膜トランジスタ120と補助容量130、
及び、液晶を容量としてみた液晶容量140がある。こ
こで液晶容量140と補助容量130は平行容量となっ
ており、これが画素電極105に接続されている容量の
ほぼ全てとなっている。また、図6に本実施例のシステ
ム構成を示す。本実施例では、画像信号発生源405か
らの表示用データ及び表示タイミング制御信号がコント
ローラ401によって、本実施例の液晶表示装置用の表
示用データとタイミング制御信号に変換される。次に、
この表示用データとタイミング制御信号及び、電源回路
402より供給された駆動電圧を元にして、表示信号出
力回路404と垂直走査回路403は走査電圧と信号電
圧を生成して、それぞれ走査配線102、及び信号配線
103を通して液晶表示パネル400に供給する。
【0024】なお、画像信号発生源405からの表示用
データは通常、1ライン書き込み型でデータ転送されて
いる。つまり、1画素分の表示データが1ライン分転送
された後に次のラインの表示データが転送される手順に
なっている。コントローラ401は、特に、この1ライ
ン書き込み型データ配列を本実施例における千鳥配置書
き込み型データ配列に入れ替える機能も持っている。図
7にこのデータ配列の変換前と変換後の概念図を示す。
本実施例においては、ある走査配線を選択したときに書
き込まれる画素が1画素毎の千鳥配列になっているた
め、データ配列も千鳥配置状にする必要があるため、こ
のような変換が必要となる。
【0025】次に、図8に本実施例における駆動電圧波
形を示す。図8(a)に、ある1本の走査配線(例えば
図5の走査配線102)に印加される走査電圧Vgate1
を示す。また、図8(b)には、ある1本の共通配線(同
じく図5の共通配線104a)に印加される共通電圧V
com1、及び、図8(c)に、前記の共通配線の隣に
ある別の共通配線(同、図5の共通配線104b)に印
加される共通電圧Vcom2を示す。また、図8(d)に
は、共通電圧Vcom1が印加されている共通配線を持つ画
素の信号配線(同、図5の信号配線103a)に印加さ
れる信号電圧Vd1、及び、図8(e)には、前記信号配
線の隣にある別の信号配線(同、図5の信号配線103
b)に印加されている信号電圧Vd2を示す。また、図8
(f)と(g)にはそれぞれ信号電圧Vd1及び、Vd2が印
加されている画素の画素電極電圧Vs1及びVs2を、図8
(h)と(i)にはそれぞれの画素において液晶層に印
加される電圧VLC1及び、VLC2を示す。
【0026】走査電圧Vgate1 は選択電圧VgHと非選択
電圧VgLで構成され、選択電圧を印加している時間は例
えば25μsで、印加周期も同じく16.6ms 程度と
する。共通電圧Vcom1及び、Vcom2は共通Hi電圧VcH
と共通Lo電圧VcLで構成され、それぞれの電圧を印加
している時間はVgate1 の1周期と同じ時間である。ま
た、Vcom1とVcom2はお互い異なる電圧が印加されてい
る(位相がずれている)。信号電圧Vd1、及び、Vd2は走
査電圧Vgate1 が選択電圧VgHになった時、それぞれ共
通電圧Vcom1及びVcom2を基準とした液晶印加電圧VLC
を液晶に印加すべくVcom1 or Vcom2 ± VLCに設定さ
れる。液晶印加電圧値VLCは前述のようにノーマリーク
ローズ特性であることから、例えば、黒表示時はVLCof
f=0Vであり、白表示時はVLCon=12Vとなる。中
間調表示時にはその間の値をとる。また、±VLCとある
のは、液晶に印加する電圧を交流化するためである。例
えばVd1はVcom1=VcHの時、VcH−VLCの値をとり、
Vcom1=VcLの時、VcL+VLCの値をとる。また、薄膜
トランジスタをオン状態からオフ状態にするときに生じ
る画素電圧Vsの変動量ΔVsを考慮すると、この値だけ
電圧を上げるため、それぞれVcH−VLC+ΔVs、及び
VcL+VLC+ΔVsとなる。
【0027】また、Vd1とVd2は、基準となるVcom1と
Vcom2が異なるVcom 値であることから、お互いに逆極
性の液晶印加電圧値に設定されることになる。さらに、
次の走査配線が選択されたときにも基準となるVcom 値
が変化することから、時間に対しても極性を反転させる
ことになる。
【0028】これらの印加信号により、それぞれの画素
における画素電極の電位は、Vgate1 が選択電圧VgHか
ら非選択電圧VgLに変化した直後に、VcHまたはVcLを
基準としてそれぞれ−VLCまたは+VLCの電位となり、
Vgate1 が次に選択電圧VgHになるときまでの16.6
ms の時間、その電圧が保持されることになる。ま
た、実際に液晶に印加されている電圧(VLC1またはV
LC2)は、それぞれの画素電極電位(Vs1またはVs2)
とそれぞれの対向電極電位=共通配線電位(Vcom1また
はVcom2)との差電圧となっている。この電圧に依存し
て液晶は光を変調し、画素の明るさを決定する。
【0029】信号配線に印加する電圧によっては、液晶
印加電圧の保持期間中に、信号配線との容量結合によっ
て、対向電極電位=共通配線電位が変化してしまう場合
がある。これにより画素電極に保持されている電荷の再
配分が生じても、液晶容量と補助容量のどちらもが共通
配線と接続しているために、液晶電圧(VLC1 またはV
LC2)はほとんど変化しない。上記2つの容量が別の配線
に接続している場合、どちらかの配線の電圧が変化して
しまうと、電荷の再配分による液晶電圧の変化量は大き
く、縦スミアや横スミアなどの表示不良となってしまう
が、本実施例では上記のような保持期間中の共通配線電
圧変動による縦スミアや横スミアの発生を低減できる。
【0030】本実施例では、1走査配線によって選択さ
れる画素群の対向電極を2本の共通配線に接続するた
め、対向電極に電圧を供給するために共通配線を流れる
電流が2分されることから、共通電圧の歪みが低減し、
さらに液晶容量と保持容量が並列容量となっていること
から、横スミアや横輝度傾斜が低減され、画質の向上が
可能である。また、共通配線の高抵抗化が可能であるた
め、高開口率化が可能である。
【0031】[実施例2]本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例1と同一である。
【0032】下側基板100の構造を図9に示す。
【0033】本実施例においては、走査配線102と信
号配線103が格子状に配置されており、その交点に薄
膜トランジスタ120が構成されている点では実施例1
と同じであるが、実施例1とは異なり、ある1本の走査
配線102に薄膜トランジスタ120を介して接続され
ている画素電極105a、及び105bは走査配線10
2の片側のみに配置されている。ただし、それらの画素
電極に対応する対向電極106a、及び106bはそれ
ぞれ別の2本の共通配線104a、及び104bに接続され
ているため、対向電極へ電圧を供給するために共通配線
を流れる電流はやはり2分されて、共通配線の負荷が減
り、横スミアや横輝度傾斜を低減することができる。ま
た、共通配線の線幅を細くして開口率を向上することも
同じく可能である。
【0034】次に図10に図9のD−D′線における下
側基板100の断面図を示す。
【0035】対向電極106を共通配線104に接続す
るために、走査配線102を乗り越える必要があるた
め、本実施例においては信号配線と同じ層の金属層11
3を利用して接続している。この層間にはSiN層10
9があるがそこにスルーホールをあけて金属層113と
共通配線104、及び対向電極106を接続している。
ここで、この上の保護層112と配向膜150、及び、
偏光板170をあわせて下側基板100とした。
【0036】なお、本実施例の構造においては、ある走
査線を選択して、その走査線に接続されている画素群に
表示データを書き込む場合、書き込まれている画素群は
実施例1のような千鳥配列ではなく、通常の1ライン並
びとなっている。
【0037】本実施例の等価回路やシステム構成は実施
例1と同様であるために省略する。ただし、本実施例で
は、コントローラ401は千鳥配置画素への書き込み用
のデータ配列入れ替え機能を持っていない。
【0038】また、本実施例においては、縦横に隣り合
う画素が1画素おきにそれぞれ異なる共通配線に接続さ
れているために、共通電位を交流化することと、隣り合
う画素への逆極性液晶電圧印加が両立できる。隣り合う
画素への逆極性液晶電圧印加は画面のフリッカを低減で
き画質を向上することが可能である。ゆえに、本実施例
においては実施例1における高画質化に加えて、フリッ
カも低減することができ、更なる高画質化が可能であ
る。
【0039】[実施例3]図11に本実施例におけるア
クティブマトリクス型液晶表示装置の下側基板100の
構造を示す。
【0040】走査配線102と信号配線103が格子状
に配置されており、その交点にそれぞれの配線を端子と
して、薄膜トランジスタ120が構成されている。薄膜
トランジスタ120のもう一つの端子は画素電極105
に接続されており、対向電極106との間の液晶層に電
圧を印加するためのスイッチとなっている。そして対向
電極106は画素電極105が接続されている走査配線
とは別の走査配線102に接続されている。
【0041】ここで、1本の走査配線102に薄膜トラ
ンジスタ120を介して接続されている画素電極105
は、走査配線102に沿った1画素毎に、走査配線10
2の両側に千鳥模様に配置されている。例えば、画素電
極105aは走査配線102bの下側に配置されており、次
の画素電極105bは走査配線102bの上側に配置さ
れている。この時、画素電極105aに対応する対向電
極106aは次段の走査配線102aに接続されてお
り、画素電極105bに対応する対向電極106bは前段の
走査配線102cに接続されている。
【0042】このような構成においては、ある走査配線
102(例えば102b)を選択して、その走査配線に
接続されている画素群に表示データを書き込む場合、書
き込まれている画素群は1列に並んでいるのではなく、
該走査配線を挟んで1画素毎の千鳥配列となる(105
aと105bのようになる)。また、対向電極へ電圧を
供給するために走査配線を流れる電流は2本の走査配線
(102aと102c)に2分されるため、走査配線10
2への負荷が小さく、電圧歪みが少なくなるために、横
スミアや横輝度傾斜を低減することができる。さらに、
走査配線への負荷が減ることは、走査配線を細くして高
抵抗にしても画質が劣化しないことになるため、走査配
線の線幅を細くすることで、開口率を向上することがで
きる。また、共通配線として使用していた部分を光透過
領域として使用できることからも、高開口率化が可能で
ある。
【0043】ところで、共通配線を廃止し、かつ対向電
極106と走査配線102の間にアクティブ素子を含ま
ない構造とするためには、薄膜トランジスタのしきい値
をシフトさせる等のエンハンスメント特性を持ったアク
ティブ素子が必要である。図12に、本実施例における
薄膜トランジスタ120を示す(図11のE−E′線に
おける下側基板100の断面図)。この薄膜トランジス
タ120は画素電極(ソース電極)105,信号配線
(ドレイン電極)103,走査配線(ゲート電極)10
2,a−Si層107、及び、SiN層109,SiO
2 層110,NをドープしたSiO2 膜111からなる
ゲート絶縁膜等で構成されている。また、a−Si層1
07と信号配線103、及び画素電極105とのオーミ
ックコンタクトをとるために、その間にP(リン)をド
ープしたn+ 型a−Siによりオーミックコンタクト接
触層108を形成した。この薄膜トランジスタ120上
には保護層112があり、その上の配向膜150、また
ガラス板101の下の偏光板170を含めたものが下側
基板100である。本実施例における薄膜トランジスタ
120は走査配線(ゲート電極)102と画素電極(ソ
ース電極)105、及び信号配線(ドレイン電極)10
3の間に、例えば100Vの電圧を2秒間印加すること
で、しきい値を12V高電位側にシフトさせることがで
きる。
【0044】次に、本実施例の駆動方法を述べる。図1
3に本実施例の液晶表示パネルにおける下側基板100
側構造である図11の等価回路を示す。1本の走査配線
102bに対して、対応する共通配線の役割を果たす走査配
線は2本(102a,102c)あり、対応する信号配線も
2種類(103a,103b)ある。走査配線と信号配
線に囲まれた画素内には薄膜トランジスタ120と補助
容量130、及び、液晶を容量としてみた液晶容量14
0がある。なお、本実施例においても液晶容量140と
補助容量130は並列容量となっている。
【0045】本実施例のシステム構成は実施例1と同様
であるため省略する。
【0046】図14,図15に本実施例における駆動電
圧波形を示す。図14は画素電極105aを駆動するた
めの電圧波形、図15は画素電極105bを駆動するた
めの電圧波形である。図14(b)に走査配線102aに印
加される走査電圧Vgate1を、図14(a)、及び、図
15(b)に走査配線102bに印加される走査電圧V
gate2を、図15(a)に走査配線102cに印加され
る走査電圧Vgate3を示す。また、図14(c)、及び
図15(c)には各信号配線(図13における103
a,103b)に印加される信号電圧Vdを示す。ま
た、図14(d)、及び図15(d)には画素電極10
5a、及び105bにおける電圧Vs1及びVs2を、図1
4(e)、及び、図15(e)にはそれぞれの画素にお
いて液晶層に印加される電圧(液晶容量140の両極間
に印加される電圧)VLC1 及び、VLC2を示す。
【0047】走査電圧Vgate1,Vgate2,Vgate3は選
択電圧VgHと非選択Hi電圧VgLH、及び非選択Lo電
圧VgLL で構成されている。選択電圧を印加している時
間と印加周期の例を挙げると25μs、及び16.6m
s となる。走査配線の選択は1本ずつとし、図14,
図15ではVgate3,Vgate2,Vgate1 の順番で選択し
ている。非選択電圧はHi電圧VgLHとLo電圧VgLLを
順次入れ替えて印加する。入れ替えのタイミングは選択
電圧VgHを印加する25μs前とした。また、走査配線
1本おきにもHi電圧VgLHとLo電圧VgLLを入れ替え
ているため、ある走査配線(102b・・・Vgate2=VgH)
が選択されたときには、その前後の走査配線(102a・
・・Vgate1,102c・・・Vgate3)の電位は等しくなって
いる(Vgate1=Vgate3=VgLH or VgLL)。この時、信
号配線電圧Vdはこれら前後の走査配線電圧(Vgate1,
Vgate3)を基準とした液晶印加電圧VLCを液晶に印加
すべくVgLH or VgLL ± VLCに設定される。この信号
配線Vdの設定に関する点は実施例1と同様であるが、
本実施例においては、基準となるVgate1とVgate3が等
しいことから、すべての信号配線が同極性の液晶印加電
圧値に設定されることになる。ただし、Vgate1とVgat
e2は等しくないため、時間に関しては極性反転をする必
要がある。
【0048】これらの印加信号により、それぞれの画素
における画素電極の電位Vs1またはVs2は、保持期間の
ほとんどの間でVgLHまたはVgLLを基準としてそれぞれ
−VLCまたは+VLCの電位となる。また、実際に液晶に
印加されている電圧(VLC1またはVLC2)は、それぞれ
の画素電極電位(Vs1またはVs2)とそれぞれの対向電
極電位=走査配線電位(Vgate1またはVgate3)との差
電圧となっている。本実施例では書き込みの前後の50
μs間において液晶印加電圧VLCが設定した値と異なっ
てしまう期間が存在するが、全保持期間16.6ms と
比較すると微少時間であるため、表示特性に与える影響
は少なく、問題はない。
【0049】本実施例では、1走査配線によって選択さ
れる画素群の対向電極を2本の走査配線に接続するた
め、対向電極に電圧を供給するために非選択期間に走査
配線を流れる電流が2分され、非選択期間の走査電圧の
歪みが低減すること、及び、液晶容量と保持容量が並列
容量であるため、横スミアや横輝度傾斜が低減されるこ
と、さらに、縦横隣り合った画素への液晶印加電圧の書
き込み極性が反転していることでフリッカが発生しにく
くなることから、大幅な画質の向上が可能である。さら
に、走査配線への負荷が減ることは、走査配線を細くし
て高抵抗にしても画質が劣化しないことになるため、走
査配線の線幅を細くすることで、開口率を向上すること
ができる。また、共通配線として使用していた部分も光
透過領域として使用できることからも、高開口率化が可
能である。
【0050】[実施例4]図16に本実施例におけるア
クティブマトリクス型液晶表示装置の下側基板100の
構造を示す。
【0051】走査配線102と信号配線103が格子状
に配置されており、その交点にそれぞれの配線を端子と
して、薄膜トランジスタ120が構成されている。薄膜
トランジスタ120のもう一つの端子は画素電極105
に接続されており、対向電極106との間の液晶層に電
圧を印加するためのスイッチとなっている。そして対向
電極106は信号配線103に沿って接続されており、
共通配線を兼ねて信号配線103と並列となっている。
【0052】このような構成の場合、共通配線の本数は
信号配線の本数と同数(もしくは2倍と等しい)とな
り、対向電極へ電圧を供給するために共通配線を流れる
電流は信号配線の本数分(もしくは2倍の本数分)の共
通配線に分かれるため、共通配線への負荷が小さく、電
圧歪みが少なくなるために、横スミアや横輝度傾斜を低
減することができる。また、対向電極が共通配線を兼ね
る構造としているため、共通配線の面積を少なくするこ
とができ、開口率を向上することができる。
【0053】次に、図17に図16のF−F′線におけ
る液晶パネルの断面図を示す。
【0054】下側基板100や上側基板200は、厚み
が0.7mm で表面を研磨した透明なガラス板101,2
01を基板としている。下側基板100には図16で示
したような、信号配線103,画素電極105,対向電
極106があり、それらを隔てるSiN層109や配線
保護のための保護層112がある。
【0055】また、もう一つのガラス板201には、コ
ントラストを向上させるために画素電極105と対向電
極106の間以外の隙間から光がもれないように低導電
性の遮光層(ブラックマトリクス)202を形成し、そ
の上にカラー表示のための赤(R),緑(G),青
(B)の3色のカラーフィルタ203をストライプ状に
形成した。さらにカラーフィルタ上には表面を平坦化す
る平坦化透明樹脂膜204を積層し、上側基板200と
した。
【0056】これら2つの基板の内側最表面に配向膜1
50,250を形成し、ラビング処理した後、基板間に
液晶組成物300を封入する。また、外側最表面を2枚
の偏光板170,270で挟み、液晶表示パネルを構成
する。
【0057】次に、図18に図16のG−G′線におけ
る下側基板100の断面図を示す。これは補助容量13
0の断面図となっている。この補助容量130は下側基
板100の中でガラス板101上のSiN層109の上
にあり、共通配線104と画素電極105とで保護層1
12を挟む構造となっている。この補助容量130は液
晶容量と並列容量となるような構成としてあるために、
共通配線104の電位が信号配線103との容量結合に
より変化しても、液晶印加電圧はあまり変化せず、縦ス
ミアが発生しにくい構成となっている。
【0058】次に、本実施例の駆動方法を述べる。図1
9に本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置に
おける下側基板100部構造である図16の等価回路を
示す。1本の走査配線120に対して、対応する共通配
線(対向電極)は信号配線と同数(もしくはその2倍
数)ある。走査配線と信号配線に囲まれた画素内には薄
膜トランジスタ120と補助容量130、及び、液晶を
容量としてみた液晶容量140がある。ここで液晶容量
140と補助容量130が並列容量となっていることが
良く分かる。
【0059】本実施例のシステム構成は実施例1と同様
であるために省略する。ただし、本実施例ではコントロ
ーラ401は千鳥配置画素への書き込み用のデータ配列
入れ替え機能は持っていない。
【0060】図20に本実施例における駆動電圧波形を
示す。図20(a)に、ある1本の走査配線(例えば図
19の走査配線102)に印加される走査電圧Vgate1
を示す。また、図20(b)には、ある1本の共通配線
(同じく図19の共通配線104a)に印加される共通
電圧Vcom1、及び、図20(c)に、前記の共通配線の
隣にある別の共通配線(同、図19の共通配線104
b)に印加される共通電圧Vcom2を示す。また、図20
(d)には、共通電圧Vcom1が印加されている共通配線
を持つ画素の信号配線(同、図19の信号配線103
a)に印加される信号電圧Vd1、及び、図20(e)に
は、前記信号配線の隣にある別の信号配線(同、図19
の信号配線103b)に印加されている信号電圧Vd2を
示す。また、図20(f)と(g)にはそれぞれ信号電
圧Vd1及び、Vd2が印加されている画素の画素電極電圧
Vs1及びVs2を、図20(h)と(i)にはそれぞれの
画素において液晶層に印加される電圧VLC1及び、VLC2
を示す。
【0061】走査配線や共通配線の電圧の設定は実施例
1と等しい。また、信号配線の電圧設定も実施例1とほ
ぼ等しく、Vd1とVd2は、お互いに逆極性の液晶印加電
圧値に設定されるが、次段の走査配線が選択されたとき
に基準となるVcom 値は変化しないため、1画面書き込
み時間内においては極性を変化させない。
【0062】上記の相違はあるが、画素電極電位(Vs1
またはVs2)と実際に液晶に印加されている電圧(VLC
1またはVLC2)は実施例1と同様である。
【0063】また、本実施例においては信号配線103
と共通配線104及び対向電極106との間の1本あたり
の容量結合が大きいため、信号配線に印加する電圧によ
っては、液晶印加電圧の保持期間中に、対向電極電位=
共通配線電位が変化してしまう場合がある。これにより
画素電極に保持されている電荷の再配分が生じても、液
晶容量140と補助容量130のどちらもが共通配線と
接続しているために、液晶電圧(VLC1またはVLC2)は
あまり変化せず、縦スミアなどの表示不良は発生しな
い。
【0064】本実施例では、1走査配線によって選択さ
れる画素群の対向電極を信号配線103の本数と同じ数
(もしくは2倍数)の共通配線に接続するため、対向電
極に電圧を供給するために共通配線を流れる電流が大幅
に減少されることで、共通電圧の歪みが低減すること、
また液晶容量と保持容量が並列容量となっていることか
ら、横スミアや横輝度傾斜が低減され、縦スミアも発生
しないことから、画質の向上が可能である。また、共通
配線として使用していた面積を削減することが可能であ
るため、高開口率化が可能であり、高輝度化も可能であ
る。
【0065】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、1走査
配線にアクティブ素子を介して接続される画素の対向電
極を少なくとも2本の共通配線のいずれか、または別の
少なくとも2本の走査配線のいずれかに接続するため
に、対向電極に電圧を供給する配線を複数本にできるの
で、その配線上の電圧歪みを小さくできることから、横
スミアや横輝度傾斜が少なく、構成によってはフリッカ
も低減できるために高画質なアクティブマトリクス型液
晶表示装置を得られる。さらに、電圧歪みが少ないので
共通配線や走査配線の線幅を細くする事ができることか
ら、高開口率なアクティブマトリクス型液晶表示装置を
得られる。さらに、対向電極電位を1フレーム周期で交
流化して駆動することができることから、信号電圧低電
圧化及び、長周期交流化により低消費電力であるアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の画素部の平面構造を示す
図。
【図2】図1のA−A′線における画素部の断面構造を
示す図。
【図3】図1のB−B′線における画素部の断面構造を
示す図。
【図4】図1のC−C′線における画素部の断面構造を
示す図。
【図5】実施例1の液晶パネルの等価回路を示す図。
【図6】実施例1の液晶表示装置のシステム構成を示す
図。
【図7】通常画素配列から千鳥画素配列へのデータ配列
変換を表す概念図。
【図8】実施例1の駆動電圧波形を示す図。
【図9】実施例2の画素部の平面構造を示す図。
【図10】図9のD−D′線における画素部の断面構造
を示す図。
【図11】実施例3の画素部の平面構造を示す図。
【図12】図11のD−D′線における画素部の断面構
造を示す図。
【図13】実施例3の液晶パネルの等価回路を示す図。
【図14】実施例3の駆動電圧波形を示す図。
【図15】実施例3の駆動電圧波形を示す図。
【図16】実施例4におけるアクティブマトリクス型液
晶表示装置の下側基板の構造を示す。
【図17】図16の下側基板の構造における断面図を示
す。
【図18】図16の下側基板の構造における断面図を示
す。
【図19】図16の下側基板の構造の等価回路を示す。
【図20】実施例4の駆動電圧波形を示す。
【符号の説明】
100…下側基板、101,201…ガラス板、102
…走査配線、103…信号配線、104…共通配線、1
05…画素電極、106…対向電極、107…a−Si
層、108…オーミックコンタクト接触層、109…S
iN層、110…SiO2 層、111…Nをドープした
SiO2 層、112…保護層、113…金属層、120
…薄膜トランジスタ、130…補助容量、140…液晶
容量、150,250…配向膜、170,270…偏光
板、200…上側基板、202…遮光層、203…カラ
ーフィルタ、204…平坦化透明樹脂膜、300…液晶
組成物、301…液晶分子、400…液晶表示パネル、
401…コントローラ、402…電源回路、403…垂
直走査回路、404…表示信号出力回路、405…画像
信号発生源。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも一方が透明な一対の基板と、前
    記一対の基板間に挟持された液晶層を有する液晶表示装
    置において、 前記一対の基板のうち一方の基板には、この基板に対し
    て支配的に平行な電界が印加される電極構造が形成さ
    れ、この電極構造は、複数の走査配線と、これらの走査
    配線にマトリクス状に形成された複数の信号配線と、こ
    れらの信号配線と前記複数の走査配線とのそれぞれの交
    点に対応して形成された複数のアクティブ素子に接続さ
    れた複数の画素電極と、前記複数の走査配線の間に形成
    された複数の共通配線とを有し、 前記複数の信号配線と前記複数の走査配線とで囲まれる
    領域で複数の画素が構成され、 それらの画素には、対応するそれぞれの共通配線に接続
    された少なくとも一本の対向電極が形成され、 前記走査配線方向に隣接する画素間で、それぞれの画素
    電極は異なった共通配線との間で補助容量を形成するこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】少なくとも一方が透明な一対の基板と、前
    記一対の基板間に挟持された液晶層を有する液晶表示装
    置において、 前記一対の基板のうち一方の基板には、この基板に対し
    て支配的に平行な電界が印加される電極構造が形成さ
    れ、この電極構造は、複数の走査配線と、これらの走査
    配線にマトリクス状に形成された複数の信号配線と、こ
    れらの信号配線と前記複数の走査配線とのそれぞれの交
    点に対応して形成された複数のアクティブ素子に接続さ
    れた複数の画素電極とを有し、 前記複数の信号配線と前記複数の走査配線とで囲まれる
    領域で複数の画素が構成され、 それらの画素には、対応するそれぞれの走査配線に接続
    された少なくとも一本の対向電極が形成され、 前記走査配線方向に隣接する画素間で、それぞれの画素
    電極は異なった走査配線との間で補助容量を形成するこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
  3. 【請求項3】少なくとも一方が透明な一対の基板と、前
    記一対の基板間に挟持された液晶層を有する液晶表示装
    置において、 前記一対の基板のうち一方の基板には、この基板に対し
    て支配的に平行な電界が印加される電極構造が形成さ
    れ、この電極構造は、複数の走査配線と、これらの走査
    配線にマトリクス状に形成された複数の信号配線と、こ
    れらの信号配線と前記複数の走査配線とのそれぞれの交
    点に対応して形成された複数のアクティブ素子に接続さ
    れた複数の画素電極とを有し、 前記複数の信号配線と前記複数の走査配線とで囲まれる
    領域で複数の画素が構成され、 それらの画素には、対応するそれぞれの走査配線に接続
    された少なくとも一本の対向電極が形成され、 前記走査配線方向に隣接する画素間でそれぞれの対向電
    極は異なった走査配線に接続されていることを特徴とす
    る液晶表示装置。
  4. 【請求項4】少なくとも一方が透明な一対の基板と、前
    記一対の基板間に挟持された液晶層を有する液晶表示装
    置において、 前記一対の基板のうち一方の基板には、この基板に対し
    て支配的に平行な電界が印加される電極構造が形成さ
    れ、この電極構造は、複数の走査配線と、これらの走査
    配線にマトリクス状に形成された複数の信号配線と、こ
    れらの信号配線と前記複数の走査配線とのそれぞれの交
    点に対応して形成された複数のアクティブ素子に接続さ
    れた複数の画素電極と、前記複数の走査配線の間に形成
    された複数の共通配線を有し、 前記複数の信号配線と前記複数の走査配線とで囲まれる
    領域で複数の画素が構成され、 それらの画素には、対応するそれぞれの共通配線に接続
    された少なくとも一本の対向電極が形成され、 前記走査配線方向に隣接する画素間で、それぞれの対向
    電極は異なった共通配線に接続されていることを特徴と
    する液晶表示装置。
  5. 【請求項5】少なくとも一方が透明な一対の基板と、前
    記一対の基板間に挟持された液晶層を有する液晶表示装
    置において、 前記一対の基板のうち一方の基板には、この基板に対し
    て支配的に平行な電界が印加される電極構造が形成さ
    れ、この電極構造は、複数の走査配線と、これらの走査
    配線にマトリクス状に形成された複数の信号配線と、こ
    れらの信号配線と前記複数の走査配線とのそれぞれの交
    点に対応して形成された複数のアクティブ素子に接続さ
    れた複数の画素電極とを有し、 前記複数の信号配線と前記複数の走査配線とで囲まれる
    領域で複数の画素が構成され、 それらの画素には対応するそれぞれの走査配線に接続さ
    れた少なくとも一本の対向電極が形成され、 前記走査配線方向に隣接する画素間で、それぞれの画素
    電極が接続されるアクティブマトリクス素子は異なった
    走査配線に接続されていることを特徴とする液晶表示装
    置。
  6. 【請求項6】少なくとも一方が透明な一対の基板と、前
    記一対の基板間に挟持された液晶層を有する液晶表示装
    置において、 前記一対の基板のうち一方の基板には、この基板に対し
    て支配的に平行な電界が印加される電極構造が形成さ
    れ、この電極構造は、複数の走査配線と、これらの走査
    配線にマトリクス状に形成された複数の信号配線と、こ
    れらの信号配線と前記複数の走査配線とのそれぞれの交
    点に対応して形成された複数のアクティブ素子に接続さ
    れた複数の画素電極と、前記複数の走査配線の間に形成
    された少なくとも一本の共通配線とを有し、 前記複数の信号配線と前記複数の走査配線とで囲まれる
    領域で複数の画素が構成され、 それらの画素には、対応するそれぞれの共通配線に接続
    された少なくとも一本の対向電極が形成され、 前記走査配線方向に隣接する画素間で、それぞれの画素
    電極が接続されるアクティブマトリクス素子は異なった
    走査配線に接続されていることを特徴とする液晶表示装
    置。
  7. 【請求項7】少なくとも一方が透明な一対の基板と、前
    記一対の基板間に挟持された液晶層を有する液晶表示装
    置において、 前記一対の基板のうち一方の基板には、この基板に対し
    て支配的に平行な電界が印加される電極構造が形成さ
    れ、この電極構造は、複数の走査配線と、これらの走査
    配線にマトリクス状に形成された複数の信号配線と、こ
    れらの信号配線と前記複数の走査配線とのそれぞれの交
    点に対応して形成された複数のアクティブ素子に接続さ
    れた複数の画素電極とを有し、 前記複数の信号配線と前記複数の走査配線とで囲まれる
    領域で複数の画素が構成され、 それらの画素には、対応するそれぞれの走査配線に接続
    された少なくとも一本の対向電極が形成され、 前記走査配線方向に隣接する複数の画素の中で、対応す
    る信号配線、及び走査配線に電圧が印加されることによ
    って光透過性が変化する画素が、それらの走査配線を中
    心に千鳥格子状に構成された画素であることを特徴とす
    る液晶表示装置。
  8. 【請求項8】少なくとも一方が透明な一対の基板と、前
    記一対の基板間に挟持された液晶層を有する液晶表示装
    置において、 前記一対の基板のうち一方の基板には、この基板に対し
    て支配的に平行な電界が印加される電極構造が形成さ
    れ、この電極構造は、複数の走査配線と、これらの走査
    配線にマトリクス状に形成された複数の信号配線と、こ
    れらの信号配線と前記複数の走査配線とのそれぞれの交
    点に対応して形成された複数のアクティブ素子に接続さ
    れた複数の画素電極と、前記複数の走査配線の間に形成
    された複数の共通配線とを有し、 前記複数の信号配線と前記複数の走査配線とで囲まれる
    領域で複数の画素が構成され、 それらの画素には対応するそれぞれの共通配線に接続さ
    れた少なくとも一本の対向電極が形成され、 前記走査配線方向に隣接する複数の画素で、対応する信
    号配線、及び走査配線に電圧が印加されることによって
    光透過性が変化する画素は、それらの走査配線を中心に
    千鳥格子状に構成された画素であることを特徴とする液
    晶表示装置。
  9. 【請求項9】少なくとも一方が透明な一対の基板と、前
    記一対の基板間に挟持された液晶層を有する液晶表示装
    置において、 前記一対の基板のうち一方の基板には、この基板に対し
    て支配的に平行な電界が印加される電極構造が形成さ
    れ、この電極構造は、複数の走査配線と、これらの走査
    配線にマトリクス状に形成された複数の信号配線と、こ
    れらの信号配線と前記複数の走査配線とのそれぞれの交
    点に対応して形成された複数のアクティブ素子に接続さ
    れた複数の画素電極とを有し、 前記複数の信号配線と前記複数の走査配線とで囲まれる
    領域で複数の画素が構成され、 前記複数の信号配線のそれぞれの間に前記画素電極を挟
    むように形成された少なくとも2本の共通配線を有する
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  10. 【請求項10】請求項9において、前記複数の信号配線
    の間の前記複数の共通配線は対応する信号配線の間で少
    なくともその一部が相互に接続されていることを特徴と
    する液晶表示装置。
  11. 【請求項11】請求項2,3,5,7において、 前記複数の信号配線,前記複数の走査配線に電圧を印加
    する駆動手段を有し、 その駆動手段は、前記複数の信号配線に印加する電圧デ
    ータの少なくとも一部の時間的順序を入れ替え、前記複
    数の走査配線に印加する電圧データの少なくとも一部を
    前記複数の走査配線の異なる配線の電圧データの一部と
    入れ替える駆動手段であることを特徴とする液晶表示装
    置。
  12. 【請求項12】請求項1,4,6,8において、 前記複数の信号配線,前記複数の走査配線及び前記複数
    の共通配線に電圧を印加する駆動手段を有し、 その駆動手段は、前記複数の共通配線に1本毎に2種の
    異なる電圧を印加し、その電圧を1画面書き換え毎に入
    れ替え、前記複数の走査配線には前記複数の共通配線の
    印加電圧を基準とした液晶印加電圧を1本毎、かつ1画
    素書き込み時間毎に極性を入れ替えて供給する駆動手段
    であることを特徴とする液晶表示装置。
  13. 【請求項13】請求項2,3,5,7において、 前記複数の信号配線,前記複数の走査配線に印加する駆
    動手段を有し、 前記複数の走査配線に前記複数の走査配線の非選択期間
    の電圧を基準とした液晶印加電圧を1本毎、かつ1画素
    書き込み時間毎に極性を入れ替えて供給する駆動手段で
    あることを特徴とする液晶表示装置。
  14. 【請求項14】請求項3,5,7において、 前記走査配線方向に隣接する画素間で、それぞれの画素
    電極は異なった走査配線との間で補助容量を形成するこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
  15. 【請求項15】請求項4,8において、 前記走査配線方向に隣接する画素間で、それぞれの画素
    電極は異なった共通配線との間で補助容量を形成するこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
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