JPH1138389A - 反射型の液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フリッカーの発生を低減させることができる
反射型の液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 第１の基板１３と、この第１の基板上に
マトリクス状に形成した多数のスイッチング素子１と、
このスイッチング素子を駆動するために前記マトリクス
上の多数のトランジスタ素子の周囲に配置したスイッチ
ング素子駆動回路１１と、前記個々のスイッチング素子
に接続された多数の画素電極２と、前記第１の基板に対
して所定の間隔を隔てて対向して配置した透明な第２の
基板１７と、この第２の基板に形成された共通電極５
と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配向膜を
介して封入された液晶６とよりなる反射型の液晶表示装
置において、前記第１の基板に、前記画素電極とは異な
る位置に金属膜電極２４を配置し、この金属膜電極と前
記第２の基板の共通電極との間に直流電圧２５を印加す
るように構成する。これにより、液晶中の可動性イオン
の濃度を低減してフリッカー現象を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子をマ
トリクス状に配置した反射型の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、分子配列が固体のような一定の
秩序を保ちながら、その一方では液体のように流動性を
有し、電界に対し容易に配列を変えて光学的性質の変化
として現れる液晶を用いた素子として、液晶表示装置が
知られている。この液晶表示装置は、共通電極とこれに
対向して配置した個別に制御可能な多数の画素電極との
間に液晶を封じ込め、これらの画素電極に選択的に画像
データ信号を印加することにより、対応する画素電極間
の液晶の光学的特性を変化させるようになっている。液
晶を駆動させる方式は、共通電極に対しそれぞれの画素
電極に交流電圧を印加するのが一般的である。この種の
液晶表示装置において、装置の小型化、表示画像の高精
細化を目的として、反射型の液晶表示素子が提案されて
いる。

【０００３】ここで、従来の反射型の液晶表示装置の一
例として、ＭＯＳ型トランジスタを用いた反射型の液晶
表示装置について説明する。図３は一般的な反射型の液
晶表示装置を示す回路図である。また、図４は図３に示
される装置の単位画素とマトリクス構造の画素の表示部
の周囲に設けた走査回路部を示す部分断面図、図５は装
置全体の概略平面図である。図３において、マトリクス
状に構成されたスイッチング素子としてのトランジスタ
１、コンデンサ３、液晶６（コンデンサの形で表記）は
それぞれ１個ずつが組み合わされて１つの画素を構成す
る。ここで、それぞれのトランジスタ１のゲートはＸ方
向走査回路Ｘｓｃｎに、ソース或いはドレインはＹ方向
走査回路Ｙｓｃｎに接続されている。画素信号は、Ｘ方
向走査回路Ｘｓｃｎによって、表示すべきラインを選択
し、これと同期して該当するトランジスタ１のゲートを
ＯＮする。一方、Ｙ方向走査回路Ｙｓｃｎによって該当
する信号を、各トランジスタ１に印加する。

【０００４】このトランジスタであるスイッチング素子
１は、例えばＭＯＳ型トランジスタよりなり、ガラス基
板或いはシリコン基板よりなる第１の基板１３上に縦横
にマトリクス状に多数配列されている。このスイッチン
グ素子１のソース８或いはドレイン７には画素電極２及
び画素電極２と端子の一方を共通にする電荷蓄積用のコ
ンデンサ３が接続されている。スイッチング素子１のゲ
ート電極４には選択信号を流すゲート線Ｘｉが接続さ
れ、画素電極２に接続されていないソース８或いはドレ
イン７には映像信号などを流す信号線Ｙｊが接続されて
いる。ゲート電極ＸｉはＸ方向走査回路Ｘｓｃｎにより
駆動され、信号線ＹｊはＹ方向走査回路Ｙｓｃｎにより
駆動される。尚、図示例においては、ソース８に画素電
極２が接続されている場合を示す。

【０００５】各画素電極２には、対向させて透明な共通
電極５が設けられており、この共通電極５と画素電極２
との間に液晶６を封じ込めて、各電極毎に画素を形成し
ている。この素子の動作は、例えばゲート線Ｘｉを介し
てゲート電極４に選択信号が印加されると、ＭＯＳ型ト
ランジスタよりなるスイッチング素子１はオンとなり、
信号線Ｙｊの映像信号はスイッチング素子１を通ってコ
ンデンサ３を充電すると同時に画素電極２にも印加され
る。

【０００６】ここで、ゲート線Ｘｉの信号が”０”にな
って非選択になっても対応するコンデンサ３に貯えられ
た電荷により画素電極２の電位は保持される。この間、
液晶６には、画素電極２と共通電極５との間の電位差が
印加され、この電圧により液晶の光透過率が変化し、従
って、この電位差を制御することにより電気信号を変調
された光信号に変換することができる。このような単位
画素をマトリクス状に配列し、縦方向、及び横方向に信
号を走査することにより、画像を形成することが可能と
なる。この走査方法は、例えばゲート線Ｘｉに沿ったＸ
方向にスイッチング素子１を一斉にオンさせて、映像信
号をコンデンサ３に書き込み、Ｙ方向に順次走査する。

【０００７】上記マトリクス状に配置された多数の画素
が図５に示すように表示部１０を形成し、この表示部１
０の周辺に、これを取り囲むように上記各スイッチング
素子１を走査駆動するためのＸ及びＹ方向走査回路Ｘｓ
ｃｎ、Ｙｓｃｎを含むスイッチング素子駆動回路１１が
配置される。この配置をとることにより、信号がスイッ
チング素子１に至るまでの伝搬ロスを最小限にできるほ
か、この駆動回路１１をスイッチング素子１の形成時に
同時に作成できる点で小型化、コスト低減の面でも利点
がある。

【０００８】次に、図４も参照して単位画素部分の構造
を詳しく説明する。この図４においては、表示部の端部
の単位画素を示している。上記ＭＯＳ型トランジスタよ
りなるスイッチング素子１は、ゲート電極４、ドレイン
７、ソース８により構成され、ゲート電極４はゲート酸
化膜９を介して設けられ、その上に例えば多結晶シリコ
ンによりＸ方向のゲート線Ｘｉが配線される（図３参
照）。また、ドレイン７は、Ｙ方向に伸びる信号線Ｙｊ
に接続される（図３参照）。

【０００９】ソース８の隣には、基板としての単結晶シ
リコン基板１３とコンデンサ電極１４との間に、例えば
ＳｉＯ₂ の絶縁膜１５を挟むことで電荷蓄積用のコンデ
ンサ３が形成されており、このコンデンサ電極１４がソ
ース８に接続されている。画素電極２は、上記スイッチ
ング素子１及びコンデンサ３の上方に、例えば絶縁膜１
３を介して形成されており、上記画素電極２とソース８
は、電気的に接続されている。また、画素電極２は例え
ばアルミニウムのような読み出し光の反射率が高い材料
で作られている。スイッチング素子駆動回路１１におい
ては、基板１３の表面に駆動走査に必要な駆動トランジ
スタ２０が形成されている。尚、図４中、２３は液晶６
を封じ込めて基板１３、１７間の所定の間隔を保持する
ためのスペーサである。

【００１０】このように形成された第１の基板１３の表
面に対向させて、これより僅かな間隔Ｌ１を隔てて、表
面（図中下面）に透明な共通電極５を被着形成した第２
の基板としての透明ガラス１７が設けられており、この
共通電極５と、画素電極２の対向表面にそれぞれ配向膜
１８、１９を形成して両電極２、５間に液晶６を封じ込
めることにより、液晶パネルが形成され、これにより反
射型の液晶表示装置が得られる。そして、透明ガラス１
７の上方より来る入射光２１は、液晶６中を通過した
後、画素電極２の表面で反射して変調光２２として出て
いくことになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな液晶表示装置を実際に作成してみると、Ｐｒｏｃ．
ＩＥＥＥ，５９，Ｎｏ．１１，１５６６（１９７１）に
示されたようなフレーム反転駆動法では、フィールドス
ルー電圧により、表示部分の液晶には、直流成分が印加
されるが、この印加された直流成分により、フリッカー
が生じるという問題が発生した。その対策として、Ｐｒ
ｏｃ．Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ’８７，ｐ．６３（１９
８７）に示されたように、行反転操作やテレビジョン学
会技術報告ＥＤ８７−５，ｐ．２５（１９８７）に示さ
れたような列反転操作や、画素反転操作などを行なうこ
とにより、フリッカーを目立たなくすることが提案され
ている。しかしながら、これらの方法では、回路構成が
複雑になるという欠点がある。

【００１２】また、特公平２−６１７２５号公報に開示
されているように、表示部以外の液晶に略同電位を与え
る遮光電極と、これに対向する電極とを透明基板側と基
板に設けることによってフリッカーを解決しようとする
試みもなされている。しかしながら、この方法は、画素
表示部分には直流成分を印加することになり、フリッカ
ーの低減には効果がない。本発明は、以上のような問題
点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたもので
あり、その目的は、フリッカーの発生を低減させること
ができる反射型の液晶表示装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、第１の基板と、この第１の基板上にマ
トリクス状に形成した多数のスイッチング素子と、この
スイッチング素子を駆動するために前記マトリクス上の
多数のトランジスタ素子の周囲に配置したスイッチング
素子駆動回路と、前記個々のスイッチング素子に接続さ
れた多数の画素電極と、前記第１の基板に対して所定の
間隔を隔てて対向して配置した透明な第２の基板と、こ
の第２の基板に形成された共通電極と、前記第１の基板
と前記第２の基板との間に配向膜を介して封入された液
晶とよりなる反射型の液晶表示装置において、前記第１
の基板に、前記画素電極とは異なる位置に金属膜電極を
配置し、この金属膜電極と前記第２の基板の共通電極と
の間に直流電圧を印加するように構成したものである。

【００１４】まず、第１の基板上において、これに形成
されている多数の画素電極とは異なる位置に金属膜を形
成し、この金属膜と第２の基板の共通電極との間に直流
電圧を印加しておく。これにより、共通電極と金属膜電
極との間の液晶中の可動性イオンが配向膜に吸収されて
減少することから、共通電極と画素電極との間の液晶中
の可動性イオンが金属膜電極側の液晶中へ移動する。こ
れにより、共通電極と画素電極間の液晶中のイオン濃度
が減少し、その結果、フリッカーの発生を抑制すること
が可能となる。

【００１５】上記金属膜電極の形成位置は、マトリクス
状に多数配置した画素電極の周囲を取り囲むように例え
ばスイッチング素子駆動回路に対応させて配置する。こ
れによれば、マトリクス状の画素電極に対応する表示部
を金属膜電極が取り囲んでいるので、表示部の液晶に対
してその周囲から略均等に可動イオンを減少させること
ができる。また、金属膜電極と共通電極との間には、装
置の動作中に亘って常時、直流電圧を印加しておき、上
記フリッカー抑制の作用が低下することを防止するのが
望ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る反射型の液
晶表示装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の反射型の液晶表示装置の単位画素とマト
リクス構造の画素の表示部の周囲に設けた走査回路部
（スイッチング素子駆動回路）を示す部分断面図、図２
は図１に示す装置を示す概略平面図である。尚、図中、
従来装置と同一構成部分については同一符号を付して説
明する。また、液晶表示装置全体の駆動用の回路構成
は、図３に示した構成と全く同様なので、ここではその
説明を省略する。

【００１７】図中、１３は例えばシリコン単結晶板より
なる第１の基板であり、１７は例えば透明ガラスよりな
る第２の基板である。ＭＯＳ型トランジスタよりなるス
イッチング素子１は、ゲート電極４、ドレイン７、ソー
ス８により構成され、ゲート電極４はゲート酸化膜９を
介して設けられ、その上に例えば多結晶シリコンにより
Ｘ方向のゲート線Ｘｉが配線される（図３参照）。ま
た、ドレイン７は、Ｙ方向に伸びる信号線Ｙｊに接続さ
れる（図３参照）。

【００１８】ソース８の隣には、基板としての単結晶シ
リコン基板１３とコンデンサ電極１４との間に、例えば
ＳｉＯ₂ の絶縁膜１５を挟むことで電荷蓄積用のコンデ
ンサ３が形成されており、このコンデンサ電極１４がソ
ース８に接続されている。画素電極２は、上記スイッチ
ング素子１及びコンデンサ３の上方に、例えば絶縁膜１
３を介して形成されており、上記画素電極２とソース８
は、電気的に接続されている。また、画素電極２は例え
ばアルミニウムのような読み出し光の反射率が高い材料
で作られている。

【００１９】このように形成された単位画素は、前述の
ようにマトリクス状に多数配置されており、全体として
画像を表示するため表示部１０を形成している。尚、図
１中における単位画素は、表示部１０の端部の単位画素
を示しており、隣にはスイッチング素子駆動回路１１が
設けられることになる。このスイッチング素子駆動回路
１１は、図５及び図２にも示すように表示部１０からの
反射光を遮断しないように表示部１０の周辺部に位置さ
れており、図３に示すＸ方向及びＹ方向走査回路Ｘｓｃ
ｎ、Ｙｓｃｎ等が含まれている。

【００２０】このスイッチング素子駆動回路１１におい
ては、第１の基板１３上に、各スイッチング素子１の駆
動走査に必要な駆動トランジスタ２０等が形成されてい
る。駆動トランジスタ２０は、例えばＭＯＳＦＥＴより
なり、上記スイッチング素子１等の形成時に、同時に形
成される。そして、この駆動トランジスタ２０の上方
に、すなわちスイッチング素子駆動回路１１の上方に絶
縁膜１６を介して本発明の特徴とする金属膜電極２４が
設けられる。また、この金属膜電極２４は、駆動回路１
１の上方のみならず、図２にも示すように、表示部１０
の外周に、これを取り囲むように全体的に設けられる。

【００２１】この金属膜電極２４は、例えばアルミニウ
ム膜よりなり、当然のこととして、表示部１０の端部の
画素電極２からは電気的に分離されている。この金属膜
電極２４の全体の面積は、必要なフリッカー現象の抑制
効果を発揮するためには、例えば表示部１０の面積の略
１０％程度であることが望まれるが、勿論この値に限定
されるものではない。そして、この金属膜電極２４の上
面には、表示部１０からの配向膜１９を延在させて設け
ている。また、この金属膜電極２４に対向する部分の第
２の基板１７には、表示部１０の共通電極５及び配向膜
１８を延在させて設けている。そして、このスイッチン
グ素子回路１１における共通電極５と金属膜電極２４と
の間にも、表示部１０における液晶６と連通させて液晶
を挟み込んでおり、これにより、反射型の液晶表示装置
を構成している。尚、図中、２３は、液晶６を封じ込め
て基板１３、１７間の所定の間隔を保持するためのスペ
ーサである。

【００２２】次に、以上のように構成された装置の動作
について説明する。投射のための光、例えば偏光された
入射光２１が透明ガラスよりなる第１の基板１７及び共
通電極５を通過して画素電極２の方向に入射したとする
と、この入射光２１は共通電極５及び液晶６を通った
後、画素電極２の部分にて反射し、再度、液晶６及び共
通電極５を通り抜けて行く。この時、入射光２１が液晶
６を通り抜けることにより変調された光が変調光２２と
して出力されることになる。この動作中においては、共
通電極５と上記スイッチング素子駆動回路１１に形成し
た金属膜電極２４との間に所定の電圧の直流電圧２５を
常時印加しておく。実際の動作においては、この印加さ
れた直流電圧により、液晶６及び配向膜１８、１９に存
在する、可動性イオン成分を配向膜１８、１９上に吸着
し固定化する。その効果は、スイッチング素子駆動回路
１１側の共通電極５と金属膜電極２４の間の液晶６にと
どまらず、表示部１０側の共通電極５と画素電極２の間
の液晶部分にまで及ぶ。

【００２３】つまり、共通電極５と画素電極２の間の液
晶６に含まれる可動性イオンは、共通電極５と金属膜電
極２４の間の液晶６のイオン濃度により影響を受け、画
素電極２の部分の液晶と金属膜電極２４の部分の液晶と
の間を移動する。共通電極５と金属膜電極２４の間に直
流電圧２５を印加すると、この部分の配向膜１８、１９
上に可動性イオンが吸着され、共通電極５と金属膜電極
２４間の液晶中のイオン成分濃度が減少する。従って、
共通電極５と画素電極２の間の液晶中の可動性イオン
が、共通電極５と金属膜電極２４の間の液晶中に移動
し、共通電極５と画素電極２の間の液晶中のイオン濃度
が減少する。その結果、フリッカーの発生が低減するこ
とになる。

【００２４】共通電極５と金属膜電極２４間に印加する
直流電圧２５は、共通電極５と画素電極２の間を交流駆
動した場合に、この部分に等価的に印加される直流成分
より大きいことが必要である。しかし、印加される直流
成分と可動性イオン成分を吸着させる効果には、非線形
の関係があり、直流電圧２５が一定値を超えると吸着効
果は飽和し始める。また、印加される直流電圧２５が大
き過ぎると、液晶自体の劣化現象が発生するため、これ
らの最適効果を発生させる直流電圧を印加する。このよ
うな直流電圧２５は、例えば０．５ボルト〜３ボルト程
度の範囲が好ましい。この直流電圧２５は常に印加する
必要がある。その理由は、この直流電圧を例えば電源電
圧と同期して印加すると、直流電圧が印加されない状態
では、可動性イオンが配向膜１８、１９から脱離してし
まい、フリッカー抑制効果が低減するからである。従っ
て、この直流電圧２５を他の電源電圧とは別系統で設定
し、共通電極５と金属膜電極２４の間には直流電圧２５
が常に印加されるように設定する。

【００２５】このように、本発明では、表示部の周辺側
に設けた金属膜電極２４と共通電極５との間に直流電圧
を印加することにより、表示部１０における液晶中の可
動性イオン濃度を低減することができるので、フリッカ
ー現象の発生も抑制することができる。また、印加され
る直流電圧２５の極性については、共通電極５に対し、
金属膜電極２４の極性は、プラス、マイナスのいずれで
も同様の効果を得ることができる。尚、上記実施例で
は、第１の基板１３としてシリコン基板を用い、この上
にスイッチング素子としてＭＯＳ型トランジスタを形成
した場合を例にとって説明したが、必ずしもこれに限定
されるものではなく、第１の基板としてガラス基板を用
い、この上にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を形成した場
合でも同様の効果を得ることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の反射型の
液晶表示装置によれば、次のように優れた作用効果を発
揮することができる。第１の基板側に設けた金属膜電極
と第２の基板側の共通電極との間に直流電圧を印加する
ことにより、表示部における液晶中の可動性イオンの濃
度を低減することができるので、フリッカーの発生を抑
制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射型の液晶表示装置の単位画素とマ
トリクス構造の画素の表示部の周囲に設けた走査回路部
（スイッチング素子駆動回路）を示す部分断面図であ
る。

【図２】図１に示す装置を示す概略平面図である。

【図３】一般的な反射型の液晶表示装置を示す回路図で
ある。

【図４】図３に示される装置の単位画素とマトリクス構
造の画素の表示部の周囲に設けた走査回路部を示す部分
断面図である。

【図５】装置全体の概略平面図である。

【符号の説明】

１…トランジスタ（スイッチング素子）、２…画素電
極、３…コンデンサ、５…共通電極、６…液晶、１０…
表示部、１１…スイッチング素子駆動回路、１３…シリ
コン基板（第１の基板）、１７…ガラス基板（第２の基
板）、１８，１９…配向膜、２４…金属膜電極、２５…
直流電圧。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の基板と、この第１の基板上にマト
   リクス状に形成した多数のスイッチング素子と、このス
   イッチング素子を駆動するために前記マトリクス上の多
   数のトランジスタ素子の周囲に配置したスイッチング素
   子駆動回路と、前記個々のスイッチング素子に接続され
   た多数の画素電極と、前記第１の基板に対して所定の間
   隔を隔てて対向して配置した透明な第２の基板と、この
   第２の基板に形成された共通電極と、前記第１の基板と
   前記第２の基板との間に配向膜を介して封入された液晶
   とよりなる反射型の液晶表示装置において、前記第１の
   基板に、前記画素電極とは異なる位置に金属膜電極を配
   置し、この金属膜電極と前記第２の基板の共通電極との
   間に直流電圧を印加するように構成したことを特徴とす
   る反射型の液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記画素電極とは異なる位置は、前記ス
   イッチング素子駆動回路に対応する位置であることを特
   徴とする請求項１記載の反射型の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記直流電圧は、前記液晶表示装置が駆
   動している間は、常時印加されていることを特徴とする
   請求項１または２記載の反射型の液晶表示装置。