JP5106977B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、例えばアナログ駆動方式とメモリ方式とで動作を切り換える液晶表示装置に適用することができる。本発明は、画素電極の下層にシールド層を間に挟んで隣接液晶セルの保持容量を作成することにより、保持容量を配置可能な面積が小さい場合であっても、必要とする保持容量を十分に確保することができるようにする。

従来、液晶表示装置は、液晶セルによる画素をマトリックス状に配置して表示部が形成される。液晶表示装置は、各液晶セルに、それぞれ液晶セルの駆動に供するＴＦＴ（Thin Film Transistor）が設けられ、表示部の周囲に配置した水平駆動部及び垂直駆動部によりこのＴＦＴの動作を制御して表示部で所望の画像を表示する。従来、液晶表示装置は、ＴＦＴを配置したＴＦＴ基板とカラーフィルタを配置したＣＦ基板とにより液晶層を挟持して作成され、これらＴＦＴ基板、ＣＦ基板のレイアウトにより液晶セルがマトリックス状に配置され、さらに表示部の周囲、ＴＦＴ基板に垂直駆動部及び水平駆動部が配置される。

ここで図１９は、このＴＦＴ基板のレイアウトを示す平面図である。液晶表示装置は、矩形の領域ＡＲ２によりそれぞれ液晶セルを形成するように、ＴＦＴ基板１及びＣＦ基板がレイアウトされる。またＴＦＴ基板１は、例えば各矩形の領域ＡＲ２の隅部の領域ＡＲ３がＴＦＴを配置する領域に割り当てられ、各矩形の領域ＡＲ２の残りの領域の全部又は一部に、各液晶セルの不足する容量を補う保持容量Ｃｓが設けられる。

図２０に示すように、ＴＦＴ基板１は、ガラス等による透明絶縁基板４上に、ゲート層５等を作成してＴＦＴが作成された後、絶縁膜６が作成される。続いてＴＦＴ基板１は、ポリシリコンによる配線層７が作成されてＴＦＴが配線される。また続いて絶縁膜８が作成された後、アルミ等による配線層９が作成される。また続いて絶縁層１０が作成された後、画素電極１１が作成され、この画素電極１１が下層の配線層９によりＴＦＴに接続される。ＴＦＴ基板１は、この画素電極１１の上層に図示しない配向膜が作成される。なおＴＦＴ基板１は、ＩＳＰモード等の場合は、画素電極１１の下層に、共通電極が配置される。

また図２１に示すように、従来、ＴＦＴ基板１は、ゲート層５及び配線層７によりそれぞれ保持容量Ｃｓを構成する対向電極が作成され、配線層７側の対向電極が画素電極１１に接続される。また保持容量Ｃｓのゲート層５側電極は、プリチャージの処理に係る駆動信号ＣＳが供給され、この駆動信号ＣＳの電位に保持される。

従来、液晶表示装置は、表示部に設けられた信号線の電圧を、各画素の階調を示す階調電圧に順次切り換えると共に、この切り換えに連動した各液晶セルのＴＦＴの制御により、各画素電極１１の電圧を信号線の電圧に順次設定し、これにより各画素の階調を設定していた。なお以下、この駆動方式をアナログ駆動方式と呼ぶ。

このような液晶表示装置に関して、特開平９−２４３９９５号公報には、各画素にそれぞれメモリ部を設け、このメモリ部の記録に従って各画素を駆動する構成が開示されている。以下、この方式をメモリ方式と呼ぶ。このメモリ方式によれば、一旦、各画素の階調を設定すれば、各画素に対する階調設定処理を省略することができることから、消費電力を低減することができる。

ところでメモリ方式による液晶表示装置において、隣接する複数の画素でメモリを共用化すれば、液晶表示装置全体としてメモリの数を少なくすることができ、構成を簡略化することができると考えられる。しかしながら隣接する複数の画素でメモリを共用化すると、これら複数の画素でＴＦＴ基板のレイアウトに偏りが発生し、特定の画素で保持容量を作成可能な面積が小さくなる。その結果、液晶表示装置は、十分な開口を設けてこの特定の画素で必要とする保持容量を確保することが困難になる問題がある。

また液晶表示装置では、所定画素ピッチでスペーサーを配置し、このスペーサーによりＴＦＴ基板とＣＦ基板との間のギャップを確保している。従って液晶表示装置は、このスペーサーの配置によってもＴＦＴ基板のレイアウトに偏りが発生し、スペーサーを配置した特定の画素で保持容量を作成可能な面積が小さくなる。その結果、この場合、液晶表示装置は、高解像度化等により、十分な開口を設けてこの特定の画素で必要とする保持容量を確保することが困難になる問題がある。

この問題を解決する１つの方法として、これら特定の画素の保持容量を隣接画素に作成し、連続する画素の配置に対して、保持容量のレイアウトを偏らせることが考えられる。しかしながらこの場合、図２２に示すように、この隣接画素は、画素電極１１の下層の配線層７が隣接画素の画素電位に保持されることになり、画素電極１１と配線層７との容量結合により当該画素の画素電位が変化し、正しく階調を表示できなくなる問題がある。

またそもそもこのようにＴＦＴ基板のレイアウトに偏りが発生しない場合であっても、液晶表示装置の高解像度化により各画素で保持容量を配置可能な面積が小さくなり、この場合には、全ての画素で必要とする保持容量を確保することが困難になる問題がある。
特開平９−２４３９９５号公報

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、保持容量を配置可能な面積が小さい場合であっても、必要とする保持容量を十分に確保することができる液晶表示装置及び液晶表示装置の画像表示方法を提案しようとするものである。

上記の課題を解決するため請求項１の発明は、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板により液晶層を挟持し、前記液晶層による液晶セルをマトリックス状に配置して表示部を形成し、前記表示部により所望の画像を表示する液晶表示装置に適用して、絶縁基板上に、少なくとも前記液晶セルの駆動に供するトランジスタと前記液晶セルの画素電極を配置して前記ＴＦＴ基板が作成され、前記画素電極の下層に、シールド層を間に挟んで、隣接する液晶セルの保持容量の一部又は全部が作成され、前記保持容量の対向電極が、前記トランジスタのゲート層と前記トランジスタの配線層とにより形成され、前記シールド層が、前記トランジスタを前記画素電極に接続する配線層により形成される。

請求項１の構成によれば、シールド層により隣接する液晶セルの画素電位の影響を有効に回避して、隣接する液晶セルの保持容量を画素電極の下層に配置することができる。従ってレイアウトの偏り等により、特定の液晶セルで保持容量を配置可能な面積が小さい場合に、この特定液晶セルの保持容量を隣接液晶セルに配置して必要とする保持容量を確保することができる。

本発明によれば、保持容量を配置可能な面積が小さい場合であっても、必要とする保持容量を十分に確保することができる。

以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。

（１）実施例の構成
図２は、本発明の実施例１に係る液晶表示装置を示すブロック図である。この液晶表示装置１８は、例えば図示しないチューナー部、外部機器等から出力されるビデオデータによる動画像、静止画像をアナログ駆動方式により表示部１３で表示し、また各種メニュー画像等をメモリ方式により表示部１３で表示する。

この液晶表示装置１８において、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１２は、各画素の階調を順次示すシリアルデータによる画像データＳＤＩ、この画像データＳＤＩに同期した各種タイミング信号を入力する。なおここでこの画像データＳＤＩは、アナログ駆動方式により表示部１３で表示する画像データである。またインターフェース１２は、コントローラ１４から、メモリ方式により表示部１３で表示する２値の画像データＤＶを入力し、これら入力した画像データＳＤＩ、ＤＶ、各種タイミング信号をコントローラ１４の制御に従って各部に出力する。

タイミングジェネレータ（ＴＧ）１６は、コントローラ１４の制御により、メモリ方式、アナログ駆動方式で必要な各種のタイミング信号を生成して水平駆動部１５、垂直駆動部１７に出力する。また液晶セルの共通電極用の駆動電源ＶＣＯＭを生成して表示部１３に出力する。なおこの実施例において表示部１３は、反射型、透過型、反射型と透過型との併用型の何れをも適用することができる。

水平駆動部１５は、コントローラ１４の制御によりアナログ駆動方式とメモリ方式とで動作を切り換え、アナログ駆動方式では、インターフェース１２から入力される画像データＳＤＩを順次各信号線ＳＩＧに振り分けてディジタルアナログ変換処理し、フィールド反転、フレーム反転、ライン反転等による各信号線ＳＩＧの駆動信号Ｓｓｉｇを生成する。水平駆動部１５は、アナログ駆動方式では、この駆動信号Ｓｓｉｇを表示部１３の各信号線ＳＩＧに出力する。

また水平駆動部１５は、メモリ方式では、コントローラ１４から出力される２値の画像データＤＶの論理値に対応する駆動信号Ｓｄｖを対応する信号線ＳＩＧに出力した後、所定の駆動信号ＸＣＳを信号線に出力する。

垂直駆動部１７は、コントローラ１４の制御によりアナログ駆動方式とメモリ方式とで動作を切り換え、表示部１３の走査線に所定の駆動信号を出力する。

表示部１３は、水平駆動部１５、垂直駆動部１７から出力される各種の信号により動作し、画像データＳＤＩ又はＤＶによる画像を表示する。ここで図３は、表示部１３の基本ユニットを示す接続図である。ここで基本ユニット２１は、表示部１３の構成単位であり、この実施例では、赤色、緑色、青色の液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂと、これら液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの周辺回路とにより構成される。表示部１３は、赤色、緑色、青色の画素をそれぞれ構成する赤色、緑色、青色の液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂが順次循環的に連続するように、この図３に示す基本ユニット２１がＴＦＴ基板にマトリックス状に配置されて、これら液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂがマトリックス状に配置される。

この基本ユニット２１において、これら赤色、緑色、青色の液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの保持容量ＣｓＲ、ＣｓＧ、ＣｓＢは、一端にプリチャージの処理に係る駆動信号ＣＳが供給され、他端がそれぞれ対応する液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの画素電極に接続される。また液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは、駆動信号ＣＳに連動して信号レベルが切り換わる駆動電源ＶＣＯＭが共通電極に供給される。

また液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは、それぞれゲート信号ＧＡＴＥＲ、ＧＡＴＥＧ、ＧＡＴＥＢによりオンオフ動作するＮＭＯＳトランジスタＱ１Ｒ、Ｑ１Ｇ、Ｑ１Ｂを介して、画素電極がＮＭＯＳトランジスタＱ２に接続される。ここでこのＮＭＯＳトランジスタＱ２は、青色用のゲート信号ＧＡＴＥＢによりオンオフ動作し、メモリ部２３からの出力に応じてオンオフ動作するＮＭＯＳトランジスタＱ３及びＱ４をそれぞれ介して、これらＮＭＯＳトランジスタＱ１Ｒ、Ｑ１Ｇ、Ｑ１Ｂを信号線ＳＩＧ又は駆動信号ＣＳの供給ラインに接続する。

基本ユニット２１において、メモリ部２３は、ゲート及びドレインがそれぞれ共通に接続されたＮＭＯＳトランジスタＱ５及びＰＭＯＳトランジスタＱ６からなるＣＭＯＳインバーターと、同様のＮＭＯＳトランジスタＱ７及びＰＭＯＳトランジスタＱ８からなるＣＭＯＳインバーターとによるＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）であり、信号線ＳＩＧの論理レベルに対応する出力ＲＡＭと、この出力ＲＡＭと逆の論理レベルによる反転出力とをそれぞれトランジスタＱ３及びＱ４に出力し、これらトランジスタＱ３及びＱ４を相補的にオンオフ制御する。メモリ部２３は、ゲート信号ＧＡＴＥＤによりオン動作するＮＭＯＳトランジスタＱ１１を介して信号線ＳＩＧに接続される。

基本ユニット２１は、図４及び図５に示すように、アナログ駆動方式による場合には、水平駆動部１５及び垂直駆動部１７により、トランジスタＱ３をオン状態に設定するようにメモリ部２３が事前に設定された後（図４（Ｄ）〜（Ｅ））、ゲート信号ＧＡＴＥＲ、ＧＡＴＥＧ、ＧＡＴＥＢの設定が順次切り換えられることにより（図４（Ｂ１）〜（Ｂ３））、図５に示すように、液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂが順次信号線ＳＩＧに接続される。なおここで図５は、この信号線ＳＩＧと液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂとの接続の説明のために、図３との対比により基本ユニット２１の構成を簡略化して示す図である。

また基本ユニット２１は、アナログ駆動方式による場合には、水平駆動部１５により、液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの階調をそれぞれ示す階調電圧Ｒ、Ｇ、Ｂに信号線ＳＩＧの駆動信号Ｓｓｉｇが順次設定され（図４（Ａ））、この信号線ＳＩＧの設定に対応するようにゲート信号ＧＡＴＥＲ、ＧＡＴＥＧ、ＧＡＴＥＢの設定が順次切り換えられる（図４（Ｂ１）〜（Ｂ３））。これにより基本ユニット２１は、液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの画素電極側電位ＰＩＸＲ、ＰＩＸＧ、ＰＩＸＢが駆動信号Ｓｓｉｇによる階調電圧Ｒ、Ｇ、Ｂに設定される。これにより基本ユニット２１は、アナログ駆動方式によりこれら液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの階調が設定される。なおこの図３の構成では、トランジスタＱ２をオン動作させた状態で、赤色用及び緑色用のトランジスタＱ１Ｒ、Ｑ１Ｇを交互にオン動作させて、赤色、緑色の液晶セル２２Ｒ、２２Ｇの階調を順次設定してもよい。

これに対してアナログ駆動方式におけるメモリ部２３の事前の設定時、メモリ方式による書込み時、基本ユニット２１は、図６及び図７に示すように、ゲート信号ＧＡＴＥＲ、ＧＡＴＥＧ、ＧＡＴＥＢによりトランジスタＱ１Ｒ、Ｑ１Ｇ、Ｑ１Ｂがオフ状態に設定され（図６（Ｂ１）〜（Ｂ３）及び（Ｃ１）〜（Ｃ３））、メモリ部２３の電源電圧ＶＲＡＭが信号線ＳＩＧのＨレベルに対応する電圧ＶＤＤに一時的に立ち下げられると共に（図６（Ａ）及び（Ｄ））、ゲート信号ＧＡＴＥＤによりトランジスタＱ１１がオン状態に設定されて信号線ＳＩＧにメモリ部２３が接続される（図６（Ｅ））。これにより基本ユニット２１は、信号線ＳＩＧに出力される駆動信号Ｓｄｖの論理レベルが設定される（図６（Ｆ））。またその後、基本ユニット２１は、電源電圧ＶＲＡＭが液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの駆動電圧に対応する電圧ＶＤＤ２に立ち上げられて（図６（Ｄ）及び（Ｆ））、トランジスタＱ３、Ｑ４をオンオフ制御可能に設定される。なおここで図７は、このメモリ部２３の書き込み動作の説明のために、図３に示す基本ユニット２１の構成を簡略化して示す図である。

基本ユニット２１は、アナログ駆動方式におけるメモリ部２３の事前の設定時、水平駆動部１５により信号線ＳＩＧがＨレベルに設定されてこれら一連の動作が実行され、これによりトランジスタＱ３をオン状態に設定するように設定される。これに対してメモリ方式による書込み時、水平駆動部１５により信号線ＳＩＧが画像データＤＶの論理値に設定され、これにより画像データＤＶの論理値がメモリ部２３に設定される。またこの論理値がＨレベルの場合、トランジスタＱ３をオン状態に設定するようにメモリ部２３が設定されるのに対し、この論理値がＬレベルの場合、トランジスタＱ４をオン状態に設定するようにメモリ部２３が設定される。

ここでメモリ方式による表示時、基本ユニット２１は、図８及び図９に示すように、水平駆動部１５から、駆動信号ＣＳに対して相補的に信号レベルが切り換わる駆動信号ＣＳの反転信号ＸＣＳが信号線ＳＩＧに供給される（図８（Ａ）及び（Ｂ））。また水平駆動部１５から、トランジスタＱ１Ｒ、Ｑ１Ｇ、Ｑ１Ｂ、Ｑ２を全てオン動作させるようにゲート信号ＧＡＴＥＲ、ＧＡＴＥＧ、ＧＡＴＥＢが供給される（図８（Ｃ１）〜（Ｃ３））。基本ユニット２１は、メモリ部２３に設定された論理値に応じてトランジスタＱ３又はＱ４が選択的にオン状態に設定され、これにより反転信号ＸＣＳ又は駆動信号ＣＳが選択的に液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの画素電極に供給される（図８（Ｄ１）〜（Ｄ３））。これにより液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは、メモリ部２３に設定された画像データＤＶの論理値に対応して黒階調又は白階調に設定される。なおここで図９は、このメモリ方式による表示の説明のために、図３に示す基本ユニット２１の構成を簡略化して示す図である。

図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、ＴＦＴ基板における基本ユニット２１のレイアウトの説明に供する図である。ここで図３に示す基本ユニット２１では、信号線の数に対して走査線の数が格段的に多く、液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂを水平方向に並べて配置したのでは、走査線の配置が複雑になる。そこでこの実施例では、１つの基本ユニット２１による液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂによる画素を信号線の延長方向に並べて配置し、いわゆる横ストライプにより表示部１３を構成する。またこれら液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂによる画素の間、隣接する基本ユニット２１による画素との間に、走査線を配置する。これによりこの実施例では、効率良くＴＦＴ基板をレイアウトして表示部１３における開口の減少を防止する。

またさらに図１０において矢印により示すように、これら１つの基本ユニット２１による赤色、緑色、青色の３つの液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂのうちの、青色の液晶セル２２Ｂによる画素に、メモリ部２３、トランジスタＱ３、Ｑ４、Ｑ１１を配置する。またトランジスタＱ１Ｒ、Ｑ１Ｇ、Ｑ１Ｂ、Ｑ２と、赤色液晶セル２２Ｒの保持容量ＣｓＲとを赤色液晶セル２２Ｒによる画素に配置する。また緑色液晶セル２２Ｇ及び青色液晶セル２２Ｂの保持容量ＣｓＧ及びＣｓＢを緑色液晶セル２２Ｇによる画素に配置する。これによりこの実施例では、効率良くトランジスタＱ１〜Ｑ１１を配置して赤色、緑色、青色の画素に割り当て可能な開口の面積を十分に確保し、かつ赤色、緑色、青色の画素において、開口の面積が偏らないようにする。

またさらに図１に示すように、少なくともこの緑色液晶セル２２Ｇによる画素に配置する青色液晶セル２２Ｂの保持容量ＣｓＢについては、配線層７による保持容量ＣｓＢの電極と画素電極１１との間に、シールド層３１が設けられる。ここで液晶表示装置１８では、このシールド層３１が画素電極１１を基本ユニット２１に接続する配線層９により作成される。基本ユニット２１は、このシールド層３１がアース又は固定電位に接続される。

（２）実施例の動作
以上の構成において、この液晶表示装置１８では（図２）、チューナー部、外部機器等から出力される画像データＳＤＩによる動画像、静止画像を表示する場合、コントローラ１４による各部の制御により、インターフェース１２に入力される画像データＳＤＩが水平駆動部１５に入力され、ここで画像データＳＤＩがディジタルアナログ変換処理されてフィールド反転、フレーム反転、ライン反転等による信号線ＳＩＧの駆動信号Ｓｓｉｇが生成される。液晶表示装置１８では、このアナログ信号による駆動信号Ｓｓｉｇにより表示部１３に設けられた各画素の階調が設定され、アナログ駆動方式により動画像、静止画像が表示される。

これに対してコントローラ１４によるメニュー画像等を表示する場合、インターフェース１２を介して、コントローラ１４から出力される２値の画像データＤＶが水平駆動部１５に入力される。液晶表示装置１８では、この画像データＤＶの論理レベルに応じて信号線ＳＩＧの論理レベルが順次設定され、この信号線ＳＩＧの論理レベルが表示部１３に設けられたメモリ部２３に格納される（図３）。またこのメモリ部２３に格納された論理レベルに応じて各画素の階調が設定され、これによりメモリ方式によりメニュー画像が表示される。

より具体的に、表示部１３では（図３、図６、図７）、アナログ駆動方式による表示の場合、事前の処理において、水平駆動部１５により各信号線ＳＩＧの論理レベルがＨレベルに設定され、メモリ部２３の電源ＶＲＡＭが立ち下げられた状態で、ゲート信号ＧＡＴＥＤによりメモリ部２３が信号線ＳＩＧに接続され、これによりメモリ部２３に信号線ＳＩＧの論理値が設定される。またこの論理値の設定により、トランジスタＱ３がオン状態に設定されてトランジスタＱ２が信号線ＳＩＧに接続される。

さらにアナログ駆動方式による表示の場合（図３〜図６）、水平駆動部１５により、順次、信号線ＳＩＧの信号レベルが赤色、緑色、青色の各液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの階調を示す階調電圧に設定され、またこの信号線ＳＩＧの信号レベルの設定に対応するように、トランジスタＱ１Ｒ、Ｑ１Ｇ、Ｑ１Ｂ、Ｑ２が順次オン状態に設定されて、液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの画素電極に各画素の階調電圧が設定される。またこの設定に対応するように、駆動信号ＶＣＯＭ及びＣＳが液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの共通電極、保持容量ＣｓＲ、ＣｓＧ、ＣｓＢに供給される。

液晶表示装置１８では、この信号線ＳＩＧによる液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの設定が例えばフレーム単位で繰り返され、これによりアナログ駆動方式により動画、静止画像を表示することができる。

これに対してメモリ方式による場合（図３、図６、図７）、液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの発光、非発光に対応する論理レベルに信号線ＳＩＧの信号レベルが設定されて、アナログ駆動方式による事前の処理と同様にメモリ部２３が駆動され、これによりメモリ部２３に画像データＤＶの論理レベルが設定される。

また続いてこのメモリ部２３に設定された論理値に応じてトランジスタＱ３又はＱ４が選択的にオン状態に設定され（図３、図８、図９）、駆動信号ＣＳの反転信号ＸＣＳ又は駆動信号ＣＳが選択される。この液晶表示装置１８では、この選択された反転信号ＸＣＳ又は駆動信号ＣＳがトランジスタＱ１Ｒ、Ｑ１Ｇ、Ｑ１Ｂ、Ｑ２を介して液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの画素電極に供給され、これにより信号線ＳＩＧに設定した論理値に応じてこれら液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂが表示又は非表示に設定される。これによりこの液晶表示装置１８は、メニュー画像のように、フレーム周期で更新する必要の無い画像表示については、メモリ方式により表示して消費電力を低減することができる。

またこの液晶表示装置１８では、赤色、緑色、青色の液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂに対して１つのメモリ部２３を割り当ててメモリ方式により画像表示することにより、表示部に設けるメモリの数を少なくして構成を簡略化することができる。

また１つのメモリ部２３が割り当てられる赤色、緑色、青色の液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂを信号線ＳＩＧの延長方向に順次配置していわゆる横ストライプにより表示部１３が構成され、これにより効率良くＴＦＴ基板をレイアウトして表示部１３における開口の減少を防止することができる。

しかしながらこのように隣接する複数の画素でメモリ部２３を共用化すると、これら複数の画素でＴＦＴ基板のレイアウトに偏りが発生し、特定の画素で保持容量を作成可能な面積が小さくなる。すなわちこの場合、何れかの画素にメモリ部２３を配置すると、このメモリ部２３を配置した画素では、十分な開口を確保して保持容量に十分な面積を割り当てることが困難になる。

そこでこの実施例では、１つの基本ユニット２１による赤色、緑色、青色の３つの液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂによる画素のうちの青色の液晶セル２２Ｂによる画素に、メモリ部２３、トランジスタＱ３、Ｑ４、Ｑ１１が配置され、また赤色液晶セル２２Ｒによる画素に、トランジスタＱ１Ｒ、Ｑ１Ｇ、Ｑ１Ｂ、Ｑ２と赤色液晶セル２２Ｒの保持容量ＣｓＲとが配置される。また緑色液晶セル２２Ｇ及び青色液晶セル２２Ｂの保持容量ＣｓＧ及びＣｓＢが、緑色液晶セル２２Ｇによる画素に配置される。これによりこの実施例では、効率良くトランジスタＱ１〜Ｑ１１を配置して赤色、緑色、青色の画素に割り当て可能な開口の面積を十分に確保し、かつ赤色、緑色、青色の画素において、開口の面積が偏らないようにする。

しかしながらこのように緑色液晶セル２２Ｇ及び青色液晶セル２２Ｂの保持容量ＣｓＧ及びＣｓＢを緑色液晶セル２２Ｇによる画素に配置した場合、緑色液晶セル２２Ｇの下層に、青色液晶セル２２Ｂの保持容量ＣｓＢが配置されることになり、その結果、緑色液晶セル２２Ｇが青色液晶セル２２Ｂの画素電位の影響を受け、正しい階調を表現できなくなる恐れがある。

そこでこの実施例では（図１）、少なくともこの緑色液晶セル２２Ｇによる画素に配置する青色液晶セル２２Ｂの保持容量ＣｓＢについては、配線層７による保持容量ＣｓＢの電極と画素電極１１との間に、配線層９によりシールド層３１が設けられ、このシールド層３１がアース又は固定電位に接続される。

これによりこの実施例では、このシールド層３１によるシールドにより、緑色液晶セル２２Ｇの画素電位が青色液晶セル２２Ｂの画素電位の影響を受けないようにすることができ、これにより緑色の画素を正しい階調で表示することができる。これによりこの実施例では、保持容量を配置可能な面積が小さい場合であっても、必要とする保持容量を十分に確保することができる。

（３）実施例の効果
以上の構成によれば、隣接画素の保持容量を画素電極の下層に作成するようにして、この隣接画素の保持容量を構成する画素電位側の電極と画素電極との間にシールド層を設けてシールドすることにより、保持容量を配置可能な面積が小さい場合であっても、必要とする保持容量を十分に確保することができる。

また画素電極をＴＦＴに接続する配線層によりこのシールド層を作成することにより、既存の工程を有効に利用してシールド層を設けることができ、これにより簡易な構成で保持容量を配置可能な面積が小さい場合であっても、必要とする保持容量を十分に確保することができる。

また１つのメモリ部を隣接する複数の画素に割り当ててメモリ方式により表示する構成に適用して、ＴＦＴ基板のレイアウトが極端に偏る場合であっても、必要とする保持容量を十分に確保することができる。

またメモリ方式とアナログ駆動方式等により画像表示する構成に適用して、ＴＦＴ基板のレイアウトが極端に偏る場合であっても、必要とする保持容量を十分に確保することができる。

図１１は、本発明の実施例２に係る液晶表示装置を示すブロック図である。この液晶表示装置４１は、アナログ駆動方式により表示部４２で画像データＳＤＩによる動画像、静止画像を表示し、さらには画像データＤＶ１によるメニュー画像を表示する。またこの表示部４２に表示されたメニューの選択をコントローラ４４で検出し、表示部４２の表示等を切り換える。

ここでこの液晶表示装置４１において、インターフェース（Ｉ／Ｆ）４５は、チューナー部、外部機器等から出力される画像データＳＤＩ、この画像データＳＤＩに同期した各種タイミング信号、コントローラ４４から出力される画像データＤＶ１を入力し、これら入力した画像データＳＤＩ、ＤＶ１、各種タイミング信号をコントローラ４４の制御に従って各部に出力する。

水平駆動部４６は、インターフェース４５から出力される画像データＳＤＩ、ＤＶ１を表示部４２に設けられた各信号線ＳＩＧに振り分けると共に、この振り分けた画像データをアナログディジタル変換処理し、各信号線ＳＩＧの駆動信号Ｓｓｉｇを生成して表示部４２に出力する。垂直駆動部４７は、この水平駆動部４６による駆動信号Ｓｓｉｇに対応するタイミング信号ＧＡＴＥＬ、駆動信号ＶＣＯＭ、ＣＳを生成して表示部４２に出力する。

表示部４２は、所定画素ピッチで、タッチセンサを構成するセンサ回路が設けられた透過型又は半透過型の液晶表示パネルであり、水平駆動部４６、垂直駆動部４７の駆動により画像データＳＤＩによる動画、静止画像、画像データＤＶ１によるメニュー画像を表示する。

スキャン部４８は、表示部４２に設けられたセンサ回路の駆動に供する各種タイミング信号ＲＳＴ、ＳＥＬを生成して出力する。センシング部４３は、この表示部４２から出力されるセンサ回路の出力信号ＳＩＧＸを信号処理して、ユーザーがタッチした箇所の座標Ｘ、Ｙを検出し、この検出した座標Ｘ、Ｙをコントローラ４４に出力する。

コントローラ４４は、各部の動作を制御する制御手段であり、インターフェース４５の動作を制御して表示部４２に所定のメニュー画面を表示する。またセンシング部４３により通知される座標Ｘ、Ｙに基づいて、このメニュー画面におけるメニューの選択を検出し、このメニューの選択に応動して表示部４２の表示を切り換え、さらには画像データＳＤＩのソース等を切り換える。

図１２は、この表示部４２の基本ユニットを示すブロック図である。この基本ユニット５１において、図３の基本ユニット２１と同一の構成は対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。ここで基本ユニット５１は、表示部４２の構成単位であり、この実施例では、連続する赤色、緑色、青色の液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂと、１つのセンサ部５２とにより構成される。表示部４２は、赤色、緑色、青色の液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂが順次循環的に連続するように、この基本ユニット５１がＴＦＴ基板にマトリックス状に配置され、これによりこれら液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂによる画素がマトリックス状に配置される。

基本ユニット５１は、垂直駆動部４７から出力されるゲート信号ＧＡＴＥＬによりオンオフ動作するＮＭＯＳトランジスタＱ１２Ｒ、Ｑ１２Ｇ、Ｑ１２Ｂを介して、それぞれ赤色用、緑色用、青色用の信号線ＳＩＧＲ、ＳＩＧＧ、ＳＩＧＢに赤色、緑色、青色の液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂが接続され、これによりアナログ駆動方式でこれら液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの階調が設定される。

ここで指等が表示部４２の表示画面に接近すると、表示部４２の出射光がこの指等により反射されて表示部４２への戻り光が発生する。センサ部５２は、この戻り光を受光して受光光量に応じた出力信号を出力するセンサ５３、このセンサ５３の出力信号を積分する積分コンデンサ５４、この積分コンデンサ５４による積分結果を増幅する増幅回路５５、選択信号ＳＥＬによりオン動作してこの増幅回路５５の出力信号をセンサ部用の信号線ＳＩＧに出力するトランジスタＱ１３とにより構成される。

ここで図１３は、センサ部５２の詳細構成を関連する構成と共に示す接続図である。センサ部５２は、戻り光の光量に応じた電流を出力するフォトセンサ５６がセンサ５３に適用され、このセンサ５３の出力信号が積分コンデンサ５４の一端に供給される。センサ部５２は、この積分コンデンサ５４の他端が所定の固定電位であるアースに接続されると共に、この積分コンデンサ５４の一端がリセット信号ＲＳＴによりオン動作するＰＭＯＳトランジスタＱ１４を介して電源ＶＤＤに接続される。

センサ部５２は、図１４に示すように、センサ部５２が設けられた基本ユニット５１における液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂへの階調設定のタイミングに同期して、スキャン部４８よりリセット信号ＲＳＴが供給され（図１４（Ａ））、このリセット信号ＲＳＴによりトランジスタＱ１４がオン動作して積分コンデンサ５４の一端の電圧Ｖ１（図１４（Ｂ））が電源電圧ＶＤＤに接続される。これにより積分コンデンサ５４の蓄積電荷がリセットされる。またその後、積分コンデンサ５４の一端の電圧Ｖ１が戻り光の光量に応じて徐々に低下する。

センサ部５２は、ＮＭＯＳトランジスタによる増幅回路５５でこの積分コンデンサ５４の一端の電圧を増幅し、トランジスタＱ１３を介してこの増幅回路５５の出力が信号線ＳＩＧに出力される。ここでセンサ部５２は、リセット信号ＲＳＴにより積分コンデンサ５４の一端の電圧Ｖ１を電源電圧ＶＤＤにリセットする直前で、スキャン部４８から選択信号ＳＥＬが入力され（図１４（Ｃ））、これによりこの選択信号ＳＥＬのタイミングで積分コンデンサ５４による積分結果が信号線ＳＩＧに出力される。

この液晶表示装置４１では、図１５に示すように、信号線ＳＩＧに沿って配置される基本ユニット５１を順次選択してリセットするように、走査線を介して各基本ユニット５１にリセット信号ＲＳＴ（ＲＳＴ１、ＲＳＴ２、……）、選択信号ＳＥＬ（ＳＥＬ1 、ＳＥＬ２、……）が出力される。これによりこの信号線ＳＩＧに沿って配置される基本ユニット５１による測定結果ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、……を時分割により信号線ＳＩＧに出力する。

この実施例において、センシング部４３（図１３）は、各信号線ＳＩＧに定電流源５７が接続され、この定電流源５７の入力端で検出されるセンサ部５２の出力信号ＳＩＧＸをアナログディジタル変換処理し、この信号線ＳＩＧに接続された基本ユニット５１による検出結果を取得する。センシング部４３は、このアナログディジタル変換結果を、対応する画像データＳＤＩ、ＤＶ１の画素値により割り算して戻り光の光量を正規化する。またこの正規化結果を所定のしきい値で判定し、所定光量以上で戻り光が受光された基本ユニット５１を検出する。センシング部４３は、この検出した基本ユニット５１の座標Ｘ、Ｙをコントローラ４４に通知する。

図１６は、基本ユニット５１のレイアウトを示すＴＦＴ基板の平面図である。この実施例において、表示部４２は、液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂによる画素を走査線の延長方向に並べて配置し、いわゆる縦ストライプにより構成される。また表示部４２は、各液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２ＢにそれぞれトランジスタＱ１Ｒ、Ｑ１Ｇ、Ｑ１Ｂが配置される。また緑色及び青色の液晶セル２２Ｇ及び２２Ｂによる画素にセンサ部５２が配置される。なおセンサ回路のうちのセンサ５３は、青色の液晶セル２２Ｇによる画素に配置される。また各液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの保持容量ＣｓＲ、ＣｓＧ、ＣｓＢが赤色の液晶セル２２Ｒによる画素に配置される。但し、青色の液晶セル２２Ｂの保持容量ＣｓＢは、隣接する基本ユニット５１の赤色の液晶セル２２Ｒに配置される。

またさらにこれらの保持容量ＣｓＲ、ＣｓＧ、ＣｓＢのうちの、少なくとも緑色及び青色の液晶セル２２Ｇ、２２Ｂの保持容量ＣｓＧ、ＣｓＢは、図１について上述したシールド層３１が設けられ、このシールド層３１がアース又は固定電位に接続される。これによりこの実施例では、赤色液晶セル２２Ｒにおける青色液晶セル２２Ｂ、緑色液晶セル２２Ｇの画素電極の影響を有効に回避する。

この実施例によれば、戻り光の光量を検出するセンサ部を設ける構成に適用して、ＴＦＴ基板のレイアウトが極端に偏る場合であっても、必要とする保持容量を十分に確保することができる。

図１７は、図１６等の対比により本発明の実施例３の液晶表示装置に適用されるＴＦＴ基板の平面図である。この液晶表示装置では、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との間のギャップを確保するスペーサーが所定画素ピッチで配置される。この液晶表示装置では、このスペーサーの配置により、スペーサーを配置した画素で保持容量の作成スペースが不足することになる。そこでこの液晶表示装置では、不足するスペースを隣接画素に順次振り分けて保持容量を作成する。

すなわちこの図１７における青色液晶セル２２Ｂの画素では、当該青色液晶セル２２Ｂの画素と隣接する緑色液晶セル２２Ｇの画素とに、保持容量ＣｓＢを配置する。またこの隣接する緑色液晶セル２２Ｇの画素では、当該緑色液晶セル２２Ｇの画素と、隣接する赤色液晶セル２２Ｒの画素とに、保持容量ＣｓＧを配置する。

このようにして隣接する画素に配置する保持容量については、実施例１又は実施例２と同様のシールド層３１の配置により正しい階調を表示できるようにする。

この実施例によれば、スペーサーの配置によりＴＦＴ基板のレイアウトに偏りが発生し、保持容量を作成可能な面積が小さくなった場合でも、必要とする保持容量を十分に確保することができる。

図１８は、図１との対比により本発明の実施例４の液晶表示装置に適用されるＴＦＴ基板の断面図である。この実施例の液晶表示装置は、保持容量の画素電位側電極に対向する対向電極が配線層９により形成される。またこの対向電極が、保持容量の駆動信号ＣＳ側電極と内部接続される。これによりこの実施例では、ゲート層５及び配線層７により保持容量を作成する場合の従来構成に比して、単位面積当たりの保持容量の容量をほぼ２倍に設定する。

この液晶表示装置では、この保持容量が、当該保持容量に係る液晶セルの下層に配置される。

この実施例によれば、画素電極との間にさらに対向電極を作成して保持容量をほぼ２倍とすることにより、高解像度化等により各画素で保持容量を配置可能な面積が小さくなった場合でも、必要とする保持容量を十分に確保することができる。

なお上述の実施例１〜３においては、メモリ部、センサ回路、スペーサーの配置によりＴＦＴ基板のレイアウトに偏りが発生し、特定の画素で保持容量を作成可能な面積が小さくなる場合に本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これら以外の構成の配置によりＴＦＴ基板のレイアウトに偏りが発生し、特定の画素で保持容量を作成可能な面積が小さくなる場合に広く適用することができる。

また上述の各実施例においては、メモリ方式とアナログ駆動方式との切り換えにより、又はアナログ駆動方式により所望の画像を表示する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、アナログ駆動方式のみによる場合、メモリ方式のみによる場合等にも広く適用することができる。

また上述の各実施例においては、シールド層又は別途対向電極を設ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これらの組み合わせにより液晶表示装置を構成してもよい。

また上述の実施例においては、配線層を利用してシールド層等を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばＦＦＳ方式、ＩＳＰ方式における共通電極層を利用してシールド層等を作成してもよく、また別途、金属膜等を積層してシールド層等を作成してもよい。

本発明は、例えばアナログ駆動方式とメモリ方式とで動作を切り換える液晶表示装置に適用することができる。

本発明の実施例１の液晶表示装置に係るＴＦＴ基板の構成を示す断面図である。 本発明の実施例１の液晶表示装置を示すブロック図である。 図２の液晶表示装置の基本ユニットを示す接続図である。 図３の基本ユニットの動作の説明に供すタイムチャートである。 図３の基本ユニットのアナログ駆動方式の動作の説明に供す接続図である。 図３の基本ユニットのメモリ部の設定の説明に供するタイムチャートである。 図３の基本ユニットのメモリ部の設定の説明に供する接続図である。 図３の基本ユニットのメモリ方式による動作の説明に供するタイムチャートである。 図３の基本ユニットのメモリ方式による動作の説明に供する接続図である。 図２の液晶表示装置におけるＴＦＴ基板のレイアウトの説明に供する図である。 本発明の実施例２の液晶表示装置を示すブロック図である。 図１１の液晶表示装置の基本ユニットを示す接続図である。 図１２の基本ユニットにおけるセンサ部の動作の説明に供する接続図である。 図１２の基本ユニットにおけるセンサ部の動作の説明に供するタイムチャートである。 図１１の液晶表示装置におけるセンサ部の動作の説明に供するタイムチャートである。 図１１の液晶表示装置におけるＴＦＴ基板のレイアウトを示す平面図である。 本発明の実施例３の液晶表示装置におけるＴＦＴ基板のレイアウトを示す平面図である。 図１７のＴＦＴ基板の断面図である。 従来の液晶表示装置におけるＴＦＴ基板のレイアウトを示す平面図である。 図１９のＴＦＴ基板の断面図である。 補助電極を示す断面図である。 画素電極との結合による影響の説明に供する断面図である。

符号の説明

１……ＴＦＴ基板、４……透明絶縁基板、５……ゲート層、６、８、１０……絶縁膜、７、９……配線層、１１……画素電極、３１……シールド層、１３……表示部、１５、３６……水平駆動部、１７、４７……垂直駆動部、１８、４１……液晶表示装置、２１、５１……基本ユニット、２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ……液晶セル、２３……メモリ部、５２……センサ部、５３……センサ、５５……増幅回路、ＣｓＲ、ＣｓＢ、ＣｓＢ……保持容量、Ｑ１〜Ｑ１３……トランジスタ

Claims (3)

1. ＴＦＴ基板及びＣＦ基板により液晶層を挟持し、前記液晶層による液晶セルをマトリックス状に配置して表示部を形成し、前記表示部により所望の画像を表示する液晶表示装置において、
   絶縁基板上に、少なくとも前記液晶セルの駆動に供するトランジスタと前記液晶セルの画素電極を配置して前記ＴＦＴ基板が作成され、
   前記画素電極の下層に、シールド層を間に挟んで、隣接する液晶セルの保持容量の一部又は全部が作成され、
   前記保持容量の対向電極が、前記トランジスタのゲート層と前記トランジスタの配線層とにより形成され、
   前記シールド層が、前記トランジスタを前記画素電極に接続する配線層により形成された
   液晶表示装置。
2. 前記トランジスタが、
   複数の隣接する前記液晶セルに割り当てられて、前記複数の隣接する液晶セルの階調を記録するメモリ部のトランジスタと、
   前記メモリ部の記録に応じて前記液晶セルの階調を設定するトランジスタとである
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記トランジスタが、
   メモリ方式とアナログ駆動方式とで動作を切り換えて、前記液晶セルの階調を設定するトランジスタである
   請求項１に記載の液晶表示装置。

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