JP3069930B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、映像等の表示を行なう
液晶表示装置に関する。
液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶の配向を利用して表示を行なう液晶
表示装置は初期の時計や電卓といった単純な数字や記号
の表示から、最近ではテレビのような高精細な画像表示
にまで至っている。特に、液晶表示装置の場合、画面を
薄くできることから携帯テレビなどの小型機器が期待さ
れている。
表示装置は初期の時計や電卓といった単純な数字や記号
の表示から、最近ではテレビのような高精細な画像表示
にまで至っている。特に、液晶表示装置の場合、画面を
薄くできることから携帯テレビなどの小型機器が期待さ
れている。
【０００３】携帯テレビのような可動式の装置に先ず要
求される条件は軽量であること、である。電気機器にお
いては、その駆動に必要なバッテリ等電源が特にその重
量の大半を占めることも珍しくなく、消費電力が極力小
さく、低容量の電源で長時間駆動できることが非常に重
要な要素となる。
求される条件は軽量であること、である。電気機器にお
いては、その駆動に必要なバッテリ等電源が特にその重
量の大半を占めることも珍しくなく、消費電力が極力小
さく、低容量の電源で長時間駆動できることが非常に重
要な要素となる。
【０００４】しかしながら、従来のＴＮ液晶を用いた液
晶表示装置の場合、液晶パネルに特有のスティッキング
と呼ばれる現象を防止し、信頼性を高めるために、画素
に加わる電位を一定期間毎に反転させるのが普通であっ
た。通常ＴＮ液晶は０〜５Ｖで駆動されるが、この反転
を行なうためには一定電位の共通電極に対して±５Ｖ、
即ち１０Ｖの振幅の信号を入力しなければならず、消費
電力が２倍になってしまう。このような問題を解決する
段としては、例えば特開昭５８−４９９８９号公報や特
開昭６０−１６３０９１号公報に開示されているよう
に、対向電極の電位を正・負に反転させることによって
振幅を半分に抑えた駆動手段が挙げられる。
晶表示装置の場合、液晶パネルに特有のスティッキング
と呼ばれる現象を防止し、信頼性を高めるために、画素
に加わる電位を一定期間毎に反転させるのが普通であっ
た。通常ＴＮ液晶は０〜５Ｖで駆動されるが、この反転
を行なうためには一定電位の共通電極に対して±５Ｖ、
即ち１０Ｖの振幅の信号を入力しなければならず、消費
電力が２倍になってしまう。このような問題を解決する
段としては、例えば特開昭５８−４９９８９号公報や特
開昭６０−１６３０９１号公報に開示されているよう
に、対向電極の電位を正・負に反転させることによって
振幅を半分に抑えた駆動手段が挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記に挙げた従来技術
によると、確かに消費電力の削減を図ることはできる
が、対向電極の電位を制御する手段がいずれも画素電極
側の基板に設けられた、駆動回路のトランジスタのゲー
トの制御手段と共通であるため、上下基板間で多数の配
線が必要となり、製造工程が繁雑で、歩留も低く、装置
としての信頼性が低くなってしまう。
によると、確かに消費電力の削減を図ることはできる
が、対向電極の電位を制御する手段がいずれも画素電極
側の基板に設けられた、駆動回路のトランジスタのゲー
トの制御手段と共通であるため、上下基板間で多数の配
線が必要となり、製造工程が繁雑で、歩留も低く、装置
としての信頼性が低くなってしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は上記課
題を解決した液晶表示装置である。即ち本発明は、間隔
をおいて配置したアクティブマトリクス基板（６０９）
と対向電極基板（６１０）、及び該基板間の間隙に封入
した液晶（６０５）を有する液晶表示装置であって、上
記アクティブマトリクス基板は、複数の行と複数の列に
沿って配置した複数の画素電極（６０３）及び各画素電
極毎に接続配置したトランジスタ（１０４）を有し、該
トランジスタを行毎に共通に接続して走査線駆動回路
（１０１）に接続し、且つ、列毎に共通に接続して表示
線駆動回路（１０２）に接続してなるアクティブマトリ
クス回路を有し、上記対向電極基板は、上記画素電極の
行毎に、走査線に平行で互いに独立に分割された複数の
対向電極（６０６）と、各対向電極に接続配置されたト
ランジスタからなる電圧切換スイッチ（１１１）を介し
て上記各対向電極に互いに逆極性の電圧（Ｖ C+ 、Ｖ C- ）
のいずれかを印加する電位制御手段（１１０、１０３）
とを有することを特徴とする液晶表示装置である。
題を解決した液晶表示装置である。即ち本発明は、間隔
をおいて配置したアクティブマトリクス基板（６０９）
と対向電極基板（６１０）、及び該基板間の間隙に封入
した液晶（６０５）を有する液晶表示装置であって、上
記アクティブマトリクス基板は、複数の行と複数の列に
沿って配置した複数の画素電極（６０３）及び各画素電
極毎に接続配置したトランジスタ（１０４）を有し、該
トランジスタを行毎に共通に接続して走査線駆動回路
（１０１）に接続し、且つ、列毎に共通に接続して表示
線駆動回路（１０２）に接続してなるアクティブマトリ
クス回路を有し、上記対向電極基板は、上記画素電極の
行毎に、走査線に平行で互いに独立に分割された複数の
対向電極（６０６）と、各対向電極に接続配置されたト
ランジスタからなる電圧切換スイッチ（１１１）を介し
て上記各対向電極に互いに逆極性の電圧（Ｖ C+ 、Ｖ C- ）
のいずれかを印加する電位制御手段（１１０、１０３）
とを有することを特徴とする液晶表示装置である。
【０００７】本発明においては、対向電極の電位制御手
段、具体的には後述する実施例におけるシフトレジス
タ、Ｔフリップ・フロップ、電圧切換スイッチを対向電
極側基板に設けたことにより、２枚の基板間の配線数を
最小限に抑えることができる。また、対向電極を走査線
に平行に分割して各電位を１行毎、或いは１フレーム毎
に反転させることにより、従来通り、実効値分の消費電
力で駆動することができる。
段、具体的には後述する実施例におけるシフトレジス
タ、Ｔフリップ・フロップ、電圧切換スイッチを対向電
極側基板に設けたことにより、２枚の基板間の配線数を
最小限に抑えることができる。また、対向電極を走査線
に平行に分割して各電位を１行毎、或いは１フレーム毎
に反転させることにより、従来通り、実効値分の消費電
力で駆動することができる。
【０００８】本発明に係る電位制御手段、及び各画素に
設置したトランジスタは特に限定されるものではなく、
従来の反射型で用いられていた単結晶Ｓｉ基板に形成し
たバルクトランジスタや、透過型の多結晶或いはアモル
ファスＳｉトランジスタが好適に用いられ、望ましくは
透明基板上に単結晶Ｓｉ薄膜を形成してなるＴＦＴ（薄
膜トランジスタ）を用いる。また、その他の容量等駆動
回路、及びこれらの形成方法は従来のものを好適に使用
することができる。
設置したトランジスタは特に限定されるものではなく、
従来の反射型で用いられていた単結晶Ｓｉ基板に形成し
たバルクトランジスタや、透過型の多結晶或いはアモル
ファスＳｉトランジスタが好適に用いられ、望ましくは
透明基板上に単結晶Ｓｉ薄膜を形成してなるＴＦＴ（薄
膜トランジスタ）を用いる。また、その他の容量等駆動
回路、及びこれらの形成方法は従来のものを好適に使用
することができる。
【０００９】図６に本発明の液晶表示装置の主要部断面
概略図を示す。本図は透過型の液晶表示装置例であり、
スイッチング素子に単結晶Ｓｉトランジスタ、駆動回路
に多結晶Ｓｉからなるトランジスタを用いたものであ
る。図中６０１は絶縁層、６０２は透明電極（画素容
量）、６０３は画素電極、６０４、６０４’は液晶を配
向させるための配向制御膜、６０５は液晶層、６０６は
対向電極、６０７は多結晶Ｓｉトランジスタ、６０９が
アクティブマトリクス基板、６１０が対向電極基板、６
１１が単結晶Ｓｉトランジスタである。
概略図を示す。本図は透過型の液晶表示装置例であり、
スイッチング素子に単結晶Ｓｉトランジスタ、駆動回路
に多結晶Ｓｉからなるトランジスタを用いたものであ
る。図中６０１は絶縁層、６０２は透明電極（画素容
量）、６０３は画素電極、６０４、６０４’は液晶を配
向させるための配向制御膜、６０５は液晶層、６０６は
対向電極、６０７は多結晶Ｓｉトランジスタ、６０９が
アクティブマトリクス基板、６１０が対向電極基板、６
１１が単結晶Ｓｉトランジスタである。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例を挙げて具体的に説明
するが、本発明がこれらに限定されるものではない。
するが、本発明がこれらに限定されるものではない。
【００１１】実施例１ 図１に本発明の第１の実施例の等価回路を示す。図中１
０１は走査線駆動用のシフトレジスタ、１０２は表示線
駆動用のシフトレジスタ、１０３は対向電極駆動用のシ
フトレジスタであり、シフトレジスタ１０１、１０２は
画素電極側基板に、シフトレジスタ１０３は対向電極側
基板に形成されている。１０４は画素電極のスイッチン
グを行なうトランジスタ、１０５は画素容量、１０６は
液晶容量、１０７はサンプリングトランジスタ、１０８
はサンプリング容量、１０９はリセットトランジスタ、
１１０はＴフリップ・フロップ、１１１は電圧切換スイ
ッチ、１１２は転送トランジスタである。
０１は走査線駆動用のシフトレジスタ、１０２は表示線
駆動用のシフトレジスタ、１０３は対向電極駆動用のシ
フトレジスタであり、シフトレジスタ１０１、１０２は
画素電極側基板に、シフトレジスタ１０３は対向電極側
基板に形成されている。１０４は画素電極のスイッチン
グを行なうトランジスタ、１０５は画素容量、１０６は
液晶容量、１０７はサンプリングトランジスタ、１０８
はサンプリング容量、１０９はリセットトランジスタ、
１１０はＴフリップ・フロップ、１１１は電圧切換スイ
ッチ、１１２は転送トランジスタである。
【００１２】本実施例の動作を図２に示したタイミング
・チャートを用いて説明する。
・チャートを用いて説明する。
【００１３】φHCK は水平方向（１走査線）に並んだ画
素のＶｉｄｅｏ信号のサンプリングを決定するクロック
信号である。φHCK に応じて、シフトレジスタ１０２が
動作し、φHL1 、φHL2 、φHL3 〜が順次出力される。
このパルスが「Ｈ」の期間に対応するサンプリングトラ
ンジスタ１０７がオンし、Ｖｉｄｅｏ信号がサンプリン
グ容量１０８に蓄積される。１Ｈ期間、上記動作を行な
い、１走査線分の信号を全てのサンプリング容量に蓄積
する。
素のＶｉｄｅｏ信号のサンプリングを決定するクロック
信号である。φHCK に応じて、シフトレジスタ１０２が
動作し、φHL1 、φHL2 、φHL3 〜が順次出力される。
このパルスが「Ｈ」の期間に対応するサンプリングトラ
ンジスタ１０７がオンし、Ｖｉｄｅｏ信号がサンプリン
グ容量１０８に蓄積される。１Ｈ期間、上記動作を行な
い、１走査線分の信号を全てのサンプリング容量に蓄積
する。
【００１４】次に、φVCK にパルスを与え、シフトレジ
スタ１０１動作させる。これによりｎ行目の走査線に接
続されたゲート電圧Ｖn が「Ｈ」となり、対応するトラ
ンジスタ１０４がオンする。オンする期間はφVCK が
「Ｈ」の期間となるように、シフトレジスタ１０１が構
成されている。
スタ１０１動作させる。これによりｎ行目の走査線に接
続されたゲート電圧Ｖn が「Ｈ」となり、対応するトラ
ンジスタ１０４がオンする。オンする期間はφVCK が
「Ｈ」の期間となるように、シフトレジスタ１０１が構
成されている。
【００１５】Ｖn が「Ｈ」の期間、以下の２つの動作が
行なわれる。
行なわれる。
【００１６】φRES を「Ｈ」とし、リセットトランジ
スタ１０９をオンし、画素容量１０５及び液晶容量の電
位をＶRES とする。次にφRES を「Ｌ」とし、リセット
トランジスタ１０９をオフとした後、φT を「Ｈ」と
し、サンプリング容量１０８に蓄積されている１走査線
分のＶｉｄｅｏ信号をｎ行目の走査線に対応するトラン
ジスタ１０４を通して画素容量１０５、液晶容量１０６
に書き込む。
スタ１０９をオンし、画素容量１０５及び液晶容量の電
位をＶRES とする。次にφRES を「Ｌ」とし、リセット
トランジスタ１０９をオフとした後、φT を「Ｈ」と
し、サンプリング容量１０８に蓄積されている１走査線
分のＶｉｄｅｏ信号をｎ行目の走査線に対応するトラン
ジスタ１０４を通して画素容量１０５、液晶容量１０６
に書き込む。
【００１７】上記、が１Ｈ期間中の動作であって、
これを走査線（行）数繰り返すことによって、パネル全
面の駆動を行なうことができる。
これを走査線（行）数繰り返すことによって、パネル全
面の駆動を行なうことができる。
【００１８】さらに、図３に対向電極の電位ＶC1〜ＶC3
とＶｉｄｅｏ信号入力及び１行、１列目の画素電極電位
Ｖ11を示す。
とＶｉｄｅｏ信号入力及び１行、１列目の画素電極電位
Ｖ11を示す。
【００１９】ＶC1〜ＶC3は１Ｈずつずれ、１フレーム毎
に反転している。また、Ｖｉｄｅｏ信号も対向電極電位
の切換に対応して１フレーム毎に反転している。従っ
て、１行目、１列目の画素電極電位Ｖ11はＶC1に対応し
ている。対向電極電位の反転はＶ11のリセット期間に行
なわれている。
に反転している。また、Ｖｉｄｅｏ信号も対向電極電位
の切換に対応して１フレーム毎に反転している。従っ
て、１行目、１列目の画素電極電位Ｖ11はＶC1に対応し
ている。対向電極電位の反転はＶ11のリセット期間に行
なわれている。
【００２０】実施例２ 図４に本発明第２の実施例の等価回路を示し、図５にそ
のタイミングチャートを示した。実施例１においては、
１フレーム毎に対向電極の電位を反転させたが、本実施
例においては、電圧切換スイッチ１１１の結線を１行お
きに互い違いにしてｎ行目とＮ＋１行目の対向電極電位
が逆位相になるようにして、１行毎に電位を反転しなが
ら駆動する。
のタイミングチャートを示した。実施例１においては、
１フレーム毎に対向電極の電位を反転させたが、本実施
例においては、電圧切換スイッチ１１１の結線を１行お
きに互い違いにしてｎ行目とＮ＋１行目の対向電極電位
が逆位相になるようにして、１行毎に電位を反転しなが
ら駆動する。
【００２１】実施例３ 図７に本発明の液晶表示装置の対向電極の一部に遮光層
を兼ねた金属電極を設け、カラー表示に対応させた実施
例を示す。図７の（ａ）は係る対向電極の平面図、
（ｂ）は断面図である。
を兼ねた金属電極を設け、カラー表示に対応させた実施
例を示す。図７の（ａ）は係る対向電極の平面図、
（ｂ）は断面図である。
【００２２】図中７０１、７０１’は対向電極で通常透
明なＩＴＯが用いられている。７０２、７０２’は金属
電極で、遮光層を兼ね、素材としては、ＷやＡｌが用い
られる。７０３、７０３’はカラーフィルター、７０４
は絶縁膜、７０５はガラス基板、７０６は配向制御膜で
ある。 本実施例においては、低抵抗の金属電極を設け
て対向電極の補助電極とすると共に、遮光層とすること
により、カラー画像のバックグラウンドを黒色化して画
像を引き締めることができる。
明なＩＴＯが用いられている。７０２、７０２’は金属
電極で、遮光層を兼ね、素材としては、ＷやＡｌが用い
られる。７０３、７０３’はカラーフィルター、７０４
は絶縁膜、７０５はガラス基板、７０６は配向制御膜で
ある。 本実施例においては、低抵抗の金属電極を設け
て対向電極の補助電極とすると共に、遮光層とすること
により、カラー画像のバックグラウンドを黒色化して画
像を引き締めることができる。
【００２３】実施例４ 図８に実施例３と同様に、金属電極を対向電極の一部に
設けて補助電極兼遮光層とした別の実施例を示す。本実
施例では対向電極間を完全に遮光するため、実施例３よ
りもさらに高い遮光効果が得られる。
設けて補助電極兼遮光層とした別の実施例を示す。本実
施例では対向電極間を完全に遮光するため、実施例３よ
りもさらに高い遮光効果が得られる。
【００２４】図中８０１、８０１’は対向電極、８０２
〜８０２”は金属電極、８０３、８０３’はカラーフィ
ルター、８０４は絶縁膜、８０５はガラス基板、８０６
は配向制御膜である。
〜８０２”は金属電極、８０３、８０３’はカラーフィ
ルター、８０４は絶縁膜、８０５はガラス基板、８０６
は配向制御膜である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
装置は、対向電極を走査線に平行に分割し、対向電極側
に設けた制御手段により反転駆動することにより、消費
電力を低く抑えたまま、基板間の配線数を減らして装置
の信頼性を高めたものである。また、分割された対向電
極には金属電極を設けることにより、カラー画像の向
上、及び低抵抗化させることができる。
装置は、対向電極を走査線に平行に分割し、対向電極側
に設けた制御手段により反転駆動することにより、消費
電力を低く抑えたまま、基板間の配線数を減らして装置
の信頼性を高めたものである。また、分割された対向電
極には金属電極を設けることにより、カラー画像の向
上、及び低抵抗化させることができる。
【図１】本発明の第１の実施例の等価回路である。
【図２】本発明の第１の実施例のタイミングチャートで
ある。
ある。
【図３】本発明の第１の実施例のタイミングチャートで
ある。
ある。
【図４】本発明の第２の実施例の等価回路である。
【図５】本発明の第２の実施例のタイミングチャートで
ある。
ある。
【図６】本発明の液晶表示装置の一例の主要部断面図で
ある。
ある。
【図７】本発明の第３の実施例の主要部平面図及び断面
図である。
図である。
【図８】本発明の第４の実施例の主要部平面図及び断面
図である。
図である。
１０１〜１０３ シフトレジスタ １０４ トランジスタ １０５ 画素容量 １０６ 液晶容量 １０７ サンプリングトランジスタ １０８ サンプリング容量 １０９ リセットトランジスタ １１０ Ｔフリップ・フロップ １１１ 電圧切換スイッチ １１２ 転送トランジスタ ６０１ 絶縁層 ６０２ 透明電極 ６０３ 画素電極 ６０４、６０４’ 配向制御膜 ６０５ 液晶層 ６０６ 対向電極 ６０７ トランジスタ ６０８ 透明基板 ６０９ アクティブマトリクス基板 ６１０ 対向電極基板 ６１１ トランジスタ ７０１、７０１’ 透明電極 ７０２、７０２’ 金属電極 ７０３ カラーフィルター ７０４ 絶縁膜 ７０５ ガラス基板 ７０６ 配向制御膜 ８０１、８０１’ 透明電極 ８０２〜８０２” 金属電極 ８０３ カラーフィルター ８０４ 絶縁膜 ８０５ ガラス基板 ８０６ 配向制御膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/133 G02F 1/1368 G09F 9/30 G09G 3/36
Claims (5)
- 【請求項１】 間隔をおいて配置したアクティブマトリ
クス基板（６０９）と対向電極基板（６１０）、及び該
基板間の間隙に封入した液晶（６０５）を有する液晶表
示装置であって、上記アクティブマトリクス基板は、複
数の行と複数の列に沿って配置した複数の画素電極（６
０３）及び各画素電極毎に接続配置したトランジスタ
（１０４）を有し、該トランジスタを行毎に共通に接続
して走査線駆動回路（１０１）に接続し、且つ、列毎に
共通に接続して表示線駆動回路（１０２）に接続してな
るアクティブマトリクス回路を有し、上記対向電極基板
は、上記画素電極の行毎に、走査線に平行で互いに独立
に分割された複数の対向電極（６０６）と、各対向電極
に接続配置されたトランジスタからなる電圧切換スイッ
チ（１１１）を介して上記各対向電極に互いに逆極性の
電圧（Ｖ C+ 、Ｖ C- ）のいずれかを印加する電位制御手段
（１１０、１０３）とを有することを特徴とする液晶表
示装置。 - 【請求項２】 電圧切換スイッチ（１１１）が多結晶Ｓ
ｉトランジスタ（６０７）である請求項１に記載の液晶
表示装置。 - 【請求項３】 画素電極毎に接続配置したトランジスタ
が単結晶Ｓｉトランジスタ（６１１）である請求項１又
は２に記載の液晶表示装置。 - 【請求項４】 電圧切換スイッチを介して、１行毎或い
は１フレーム毎に、各対向電極に印加する電圧（Ｖ C+ 、
Ｖ C- ）の極性を反転する請求項１〜３のいずれかに記載
の液晶表示装置。 - 【請求項５】 アクティブマトリクス基板が、各画素の
トランジスタに、画素電極と液晶と対向電極とからなる
液晶容量とは並列に、画素容量（１０５）が接続されて
いる請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
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