WO1996000408A1 - Afficheur a cristaux liquides de type matrice active et son procede d'activation - Google Patents

Description

明 細 書

ァク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置及びそ の駆動方法 技術分野

本発明は、 例え ばパー ソ ナルコ ン ピ ュ ー タ の表示装置 と し て使用 さ れる ァク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置 お よ びそ の駆動方法 に関す る 。

背景技術

現在、 ア ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型 （薄膜 ト ラ ン ジス タ 型） 液晶表示装置は多種多様な用途に展開 し 、 多階調 （ フ ル カ ラ ー ） ィ匕が望ま れてい る 。

と こ ろ で 、 液晶表示装置の表示方式に は、 相対向 し た 2 枚の基板のそれぞれの対向面 に平面状の表示電極を形 成 し てそ の間 に液晶 を充填 し 、 基板面 に ほぼ垂直な方向 の電界 を液晶層 に 印加す る こ と で動作す る 、 いわゆ る ッ イ ステ ツ ドネマチ ッ ク 表示方式 （縦電界方式 と称す る ） があ り 、 すで に世の 中で実用化 さ れて い る 。

—方、 こ れ と異な っ た新 し い方式と し て 、 液晶 に電界 を 印加する ための一対の電極を 同一基板上に形成 し 、 基 板面に ほぼ平行な方向の電界を液晶層 に 印加す る こ と で 動作す る表示方式 （横電界方式 と称す る ） が提案さ れて いる 。 こ の方式について は、 例え ば特公昭 6 3 - 2 1 9 0 7 号に記載さ れてい る 。 薄膜 ト ラ ン ジス タ 型液晶表示装置 に おいて 、 多階調表 示を行 う ため には、 映像信号 を信号電極に供給する駆動 回路、 所謂、 信号側駆動 I C か ら 出力 さ れる電圧は、 階 調数に対応す る多値の出カ レペル を有す る こ と が必要で あ る 。 例え ば、 1 6 階調表示を行 う 場合には、 信号側駆 動 I C は 1 6 X 2 (液晶は交流駆動 を行わな ければな ら ないの で正極と負極の 2 値が各階調で必要） = 3 2 値の 出力電圧 を供給で き な ければな ら ない 。 各出力 は十分電 流を供給で き る よ う に出力段にオペア ン プを有 し て お り 上記例では 3 2 個のオペア ン プが必要で あ る 。 こ の 出力 段のオペア ン プは耐圧が低ければ低い ほ どサイ ズを 小 さ く す る こ と がで き 、 信号側駆動 I C の大き さ を縮小で き る 。 信号側駆動 I C の縮小 に よ り 、 信号側駆動 I C の量 産性が良 く な リ 、 ま た、 表示装置の外枠部分を縮小で き る が、 こ れ を達成す る ため には、 信号側の出力電圧の最 大電圧 を低減する こ と が必要と な る 。

—方、 上述の縦電界方式では、 対向 し た一対の平面状 の透明電極に よ っ て液晶層 に電圧 を 印加する の に対 し 、 横電界方式で は同一の基板面に形成 し た一対の線状の不 透明な電極に よ っ て電圧 を 印加す る ため 、 開 口率が必然 的に小 さ く な る 。 そ のため 、 2 つ の電極間の距離を あ ま リ 狭 く する こ と がで きず、 2 つ の電極間の距離は縦電界 方式と 比較 し て大き く な リ 、 電界の大 き さ は横電界方式 の方が小 さ く なる 。 し たがっ て 、 同 じ大き さ の電界強度 を得る ため に は、 前者で は後者の場合 よ り 大き な電圧 を 電極間 に 印加する 必要があ る 。

本発明の 目 的は、 実用上十分に低い信号側駆動回路の 駆動電圧で駆動で き る横電界方式のァ ク テ ィ ブマ 卜 リ ク ス型液晶表示装置お よびそ の駆動方法を提供す る こ と 、 及びク ロ ス ト ー ク 、 特に横ス ミ ア の発生 し ない、 画質の 良好な横電界方式のァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装 置お よ びそ の駆動方法を提供す る こ と に あ る 。

発明の開示

前記 目 的 を達成す る ため の本発明のァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置の構成は次の と お り であ る 。

( 1 ) 第 1 お よ び第 2 の基板間 に液晶組成物が挿入 さ れ、 第 1 の基板に は、 マ ト リ ク ス状に配置さ れた複数の 走査電極と 信号電極に よ リ 複数の画素部が構成 さ れて お リ 、 画素部に はス イ ッ チ ン グ素子が形成 さ れて い る 。

ス ィ ツ チ ン グ素子 に接続 さ れて い る 画素電極と基準電 極は、 基板面にほ ぼ平行な電界を 印加す る よ う に配置 さ れ、 電極間の電圧 に よ り 液晶組成物層 の液晶分子の長軸 方向 を基板面と ほ ぼ平行 を保ち なが ら動作さ せ、 液晶組 成物の配向状態と偏光手段に よ リ 明状態 と 暗状態 を得る こ と がで き る素子構成を有 し 、 かつ、 走査電極に 2 値以 上の非選択電圧を有する 走査信号 を 出力 で き る駆動手段 を有す る よ う にな っ てい る 。

( 2 ) 本発明の他の観点 に よ れば、 基準電極は走査電 極、 信号電極、 画素電極以外に設けた共通電極で あ る 。

( 3 ) さ ら に他の観点 に よ れば、 基準電極は前記画素 部に隣接す る 走査電極の一部で あ る 。

( ) さ ら に他の観点 に よ れば、 ス イ ッ チ ン グ ト ラ ン ジス タ 素子の し き い値 V _THと 、 明状態 ま たは暗状態 を得 る画素電極と基準電極の間の最大電圧 V。_Nの関係が次式

V _TH > I V ON I

を満足する 。

( 5 ) さ ら に他の観点 に よ れば、 ス イ ッ チ ン グ ト ラ ン ジス タ 素子の し き い値 V _THと 、 明状態 ま たは暗状態 を得 る画素電極と 基準電極の間の最大電圧 V o_N、 明状態 ま た は暗状態 を得る画素電極と 基準電極の間の最小電圧 V _{0 F F}の関係が次式

V TH > ( I V ON I - I V OFF I ) / 2

を満足する 。

( 6 ) さ ら に他の観点 に よ れば、 ス イ ッ チ ン グ ト ラ ン ジス タ 素子が、 1 行毎に P 型、 n 型の特性を有する よ う に構成さ れて い る 。 ( 7 ) さ ら に他の観点 に よ れば、 ス イ ッ チ ン グ ト ラ ン ジス タ 素子が 1 画素 に 2 つ以上構成さ れ、 少な く と も 1 つの薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子の ソ ー ス電極 ま たは ド レ イ ン 電極は信号電極に接続さ れ、 少 な く と も 1 つ の薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子の ソ ース電極 ま た は ド レ イ ン電極は、 後行 の走査電極に電気的 に接続さ れて い る 。

( 8 ) さ ら に他の観点 に よ れば、 ス イ ッ チ ン グ ト ラ ン ジス タ 素子が 1 画素 に 2 つ以上構成さ れ、 少 な く と も 1 つの薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子の ソ ー ス電極 ま た は ド レ イ ン 電極は信号電極に接続さ れ、 少 な く と も 1 つ の薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子の ソ ー ス電極 ま たは ド レ イ ン電極は、 後行 の走査電極に容量素子を介 し て走査電極に接続さ れて い る 。

( 9 ) さ ら に他の観点 に よ れば、 明状態を得る電圧 と 暗状態 を得る電圧の差が 5 V以下 にな る よ う に 、 液晶組 成物、 ラ ビン グ方向 、 偏光板の配置、 基板間距離及び画 素電極と 基準電極の間の距離が設定さ れてい る 。

( 1 0 ) さ ら に他の観点に よ れば、 走査信号の非選択 電圧 を 2 値以上出力する 。

( 1 1 ) さ ら に他の観点 に よ れば、 走査電極に 印加 さ れる走査信号の非選択電圧 を変化 さ せ、 主に走査電極と 画素電極の間の容量 を用いて画素電極の電圧 を変化さ せ てい る 。

( 1 2 ) さ ら に他の観点 に よ れば、 走査電極に 印加 さ れる走査信号の非選択電圧 を全て の行 に おいて 、 同振幅 同周期、 同位相で変化さ せて い る 。

( 1 3 ) さ ら に他の観点 に よ れば、 走査電極には、 各 フ レ ー ム毎 に 2 値の非選択電圧 を交互 に有 し非選択期間 中は一定電位 に保たれた走査信号が印加 さ れ、 かつ 、 信 号電極には、 1 行毎 に画素電極と 基準電極の間の電圧の 極性が異な る よ う に伝達さ れる 映像信号が出力 さ れて い る。

( 1 ) さ ら に他の観点 に よ れば、 2 値の非選択電圧 の電位差は、 明状態 ま たは暗状態 を得る 画素電極と 基準 電極の間の最大電圧 V。_Nと 明状態 ま た は暗状態 を得る 画 素電極と基準電極の 間の最小電圧 V。_{F F}の和 と等 し く 設 定さ れる 。

( 1 5 ) さ ら に他の観点 に よ れば、 2 値の非選択電圧 の電位差は、 明状態 ま たは暗状態 を得る 画素電極と 基準 電極の間の最大電圧 V。_Nと 明状態 ま たは暗状態 を得る 画 素電極と基準電極の間の最小電圧 V。_{F F}の和の 1 Z 2 倍 と等 し く 設定さ れる 。

( 1 6 ) さ ら に他の観点 に よ れば、 P 型のス ィ ッ チ ン グ ト ラ ン ジス タ 素子 を有す る走査電極に 印加す る走査信 号の非選択電圧の中心電圧が、 n 型の ス イ ッ チ ン グ ト ラ ン ジス タ 素子 を有す る走査電極に 印加す る走査信号の非 選択電圧の中心電圧 よ り 高 く 、 かつ、 そ の電位差が明状 態ま たは暗状態を得る画素電極と基準電極の 間の最大電 圧 V _{0 N}を超え てい る 。

( 1 7 ) さ ら に他の観点 に よ れば、 基準電圧が走査電 極か ら供給さ れる 。

( 1 8 ) さ ら に他の観点 に よ れば、 走査電極か ら供給 さ れる 基準電圧が映像信号電圧の極性に と も ない変化す る 。

次に 、 本発明の作用 について説明す る 。

本発明の以下の作用は、 非選択期間 中 に走査電極に供 給す る 走査信号の非選択電圧 （ オフ 電圧 ） を変化さ せ、 画素電極と 走査電極の容量結合に よ つ て画素電極の電圧 を変化 さ せる駆動方式に 、 横電界方式 を用い る こ と に よ リ 起 き 、 発明者等に よ り 発見 さ れた。

(第 1 の作用 ）

横電界方式では、 画素電極と 共通電極の間 の容量 C L C が、 縦電界方式と 比較 し て小 さ い。 なぜな ら 、 縦電界方 式で は、 画素電極と 共通電極が平行平板容量 を構成す る ためで あ る 。 従っ て 、 横電界方式では、 画素電極と 走査 電極の間の容量 C Sを 画素電極と共通電極の間の容量 C L Cと比較 し て相対的に大き く な リ 、 そ の結果、 走査電極 の電圧変化に応 じ て画素電極に十分なバイ ア ス電圧 を 印 加す る こ と がで き る よ う に な る 。 これ に よ り 、 画素電極 と走査電極の間に形成する 容量素子 C Sの 1 画素内 に 占 め る領域の割合を低減す る こ と で き 、 開 口率が向上す る (第 2 の作用 ）

画素電極と共通電極の間の容量 C L Cが小 さ い ため 、 走 査電極の負荷容量も 小 さ く なる 。 その ため、 走査電極に 変調電圧を す る駆動方式で は、 変調波形の歪が少な く 、 非常に有利で あ る 。 こ れ に よ り 、 走査電極の負荷容量が 映像に よ っ て変化す る割合が軽減さ れ、 走査信号の非選 択電圧の波形の歪が画像に よ っ て変化す る割合も低減さ れる 。 し たがっ て 、 変調電圧も 均一に 印加さ れ、 ク ロ ス ト ー ク （横方向 に筋 を 引 く 横ス ミ ア ） の発生が抑制 さ れ る 。

(第 3 の作用 ）

横電界方式では、 隣接す る走査電極 を基準電極と し て 用い る こ と がで き る 。 こ れ に よ り 、 共通電極の領域 を 開 口部 に流用す る こ と がで き 、 開 口率が向上す る 。

さ ら に 、 配線電極の交差点数が減少 し 、 電極の短絡不良 が減少する 。

液晶 を交流駆動す る ため に基準電極に対 し て画素電極 に充電さ れる電圧波形が交流波形と な る よ う に信号電極 か ら 映像信号 を充電する 。 し か し 、 ア ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置 に用い ら れて い る代表的なァ ク テ ィ ブ 素子の、 ア モルフ ァ ス シ リ コ ン薄膜 ト ラ ン ジ ス タ （ a — S i T F T ) 、 ポ リ シ リ コ ン薄膜 ト ラ ン ジス タ （ P - S i T F T ) 等は、 走査電圧が 0 V付近で ド レ イ ン電流が 流れ始める特性を有する 、 すなわち 、 し き い値電圧 V T H が 0 V付近であ る 。 し たがっ て 、 走査電圧の非選択電圧 ( オフ レベル ） を基準電圧 と し て用い る と 、 前記の ト ラ ン ジス タ 素子では基準電圧 に対 し て負の電圧は充電 し て も保持で き ない。 なぜな ら 、 走査電圧のオフ レベルが画 素電極電位 よ リ も 高い レベル に あ る ので、 し き い値電圧 V THが 0 V付近の ト ラ ン ジス タ 素子はオ ン状態 に な り 、 画素電極電位は走査電圧のオフ レベル ま で リ ー ク し て し ま う ためで あ る 。 よ っ て 、 液晶 を 交流駆動す る ため に は 基準電極を別 に設け、 基準電圧はゲー ト電圧のオフ レぺ ルょ リ も 高い レベル に設定 し な ければな ら な いが、 高 し き い値電圧 を有す る ト ラ ン ジス タ を用い る こ と に よ っ て 走査電極を基準電極、 走査電圧のオフ レベル を基準電圧 と し て用いて も負 の電圧 を充電、 保持す る こ と がで き 、 交流駆動が可能と な る 。 本発明で は ト ラ ン ジス タ は し き い値電圧 V T Hが液晶 に 印加する 最大電圧 V O Nま たは最大 電圧 V O Nと 最小電圧 V O F Fの差の 1 Z 2 を超え る こ と を 特徴と する 。 これ に よ り 、 負の電圧 を液晶 に 印加 し て も 画素電極電位は リ ー ク せず、 十分な保持動作 を行う こ と がで き 交流駆動で き 、 かつ低電圧化す る こ と がで き る 。

ま た、 ト ラ ン ジス タ 素子が、 1 行毎 に P 型、 n 型の特 性を有する よ う に構成 し 、 p 型のスイ ッ チン グ ト ラ ン ジ ス タ 素子 を有する 走査電極に 印加する 走査信号の非選択 電圧の中心電圧が、 n 型の ス ィ ツ チン グ ト ラ ン ジス タ 素 子を有す る 走査電極に印加する走査信号の非選択電圧の 中心電圧よ り 高 く 、 その電位差が明状態 ま た は暗状態 を 得る 画素電極と基準電極の間の最大電圧 V O Nを超え る よ う にする こ と に よ り 、 し き い値電圧 V T Hが 0 V付近 ま た は 0 V以下で も 、 液晶 を交流駆動する こ と ができ 、 かつ 低電圧化す る こ と がで き る 。

さ ら に、 1 画素 に 2 つ の薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子 を構成 し、 一方の薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子で映像信号電圧を 、 他 方の薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子で後行の走査電極か ら基準電 圧を供給す る こ と に よ り 、 液晶 を 交流駆動す る こ と がで き る 。 さ ら に 、 映像信号電圧の極性と 共に基準電圧 を変 化さ せる こ と に よ り 、 低電圧化で き る 。

図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明の実施例 1 の液晶表示装置の断面図 ( 図 3 A — A ， 線） であ る 。

図 2 は、 隣接画素 を含む実施例 1 の画素構造の正面図 を示す図で あ る 。

図 3 は、 本発明の実施例 1 に お ける 画素の構造の正面 図 を示す図で あ る 。

図 4 は、 図 3 B — B ' 線に側断面図 を示す図であ る 。 図 5 は、 図 3 C — C ' 線に側断面図 を示す図であ る 。 図 6 は、 本発明 の実施例 1 の表示装置の回路構成を示 す図で あ る 。

図 7 は、 本発明の実施例 1 の駆動波形 を示す図であ る 図 8 は、 本発明 の実施例 2 の駆動波形を示す図で あ る 図 9 は、 隣接画素 を含む実施例 3 の画素構造の正面図 を示す図で あ る 。

図 1 0 は、 本発明の実施例 3 に お け る 画素の構造の正 面図 を示す図であ る 。

図 1 1 は、 図 1 0 D — D ， 線に側断面図を示す図で あ る 。

図 1 2 は、 本発明 の実施例 3 の表示装置の 回路構成 を 示す図であ る 。

図 1 3 は、 本発明の実施例 3 の駆動波形を示す図であ る 。

図 1 4 は、 隣接画素を含む実施例 4 の画素構造の正面 図 を示す図で ある 。

図 1 5 は、 本発明の実施例 4 に おけ る 画素の構造の正 面図 を示す図であ る 。

図 1 6 は、 本発明の実施例 4 の表示装置の 回路構成 を 示す図であ る 。

図 1 7 は、 本発明の実施例 4 の駆動波形を示す図で あ る 。

図 1 8 は、 本発明の実施例 5 の駆動波形を示す図で あ る 。

図 1 9 は、 本発明の実施例 6 の駆動波形を示す図で あ る 。

図 2 0 は、 本発明の実施例 7 の駆動波形を示す図で あ る 。

図 2 1 は、 本発明の実施例 8 に おけ る 画素の構造の正 面図 を示す図であ る 。

図 2 3 は、 実施例 8 に お ける 画素の透過回路を示す図 であ る 。

図 2 3 は、 図 2 1 E — E ' 線に側断面図 を示す図で あ る 。

図 2 4 は 、 図 2 1 F — F ' 線に側断面図 を示す図で あ る 。

図 2 5 は、 図 2 1 G — G ' 線に側断面図 を示す図で あ る 。

図 2 6 は、 本発明の実施例 8 の表示装置の 回路構成 を 示す図で あ る 。

図 2 7 は、 本発明の実施例 8 の駆動波形を示す図で あ る 。

図 2 8 は 、 本発明の実施例 9 に おけ る 画素の構造の正 面図 を示す図であ る 。

図 2 9 は、 実施例 9 に お ける 画素の透過回路を示す図 であ る 。

図 3 0 は、 本発明の実施例 1 0 の駆動波形 を示す図で あ る 。

図 3 1 は、 本発明の液晶表示装置に お ける液晶の動作 を示す図で あ る 。

図 3 2 は、 電界方向 に対する 、 界面上の分子長軸配向 方向 （ ラ ビン グ方向 ） 0 L C、 偏光板偏光軸方向 0 Pのな す角 を示す図であ る 。

図 3 3 は、 本発明 の実施例 1 の電気光学特性を示す図 で、 ノ ーマ リ ク ロ ーズ型の例を示す図で あ る 。 ' 図 3 4 は、 電気光学特性の界面上の分子長軸配向方向 ( ラ ビン グ方向 ） 0 L C依存性を示す図で あ り 、 ノ ーマ リ ク ロ ーズ型の例を示す図で あ る 。

発明 を 実施す る ため の最良の形態 〔 実施例 1 〕

図 1 は、 液晶パネルの 1 画素領域の断面構造 を示す。 液晶パネルは上側基板と 下側基板及び両者の 間隙に充填 さ れた液晶層 と か ら な つ て い る 。 下側基板に形成さ れ た 画素電極 3 と 共通電極 4 の間に電圧 を 印加 し て両電極間 に形成さ れる電界 を制御 し 、 液晶の配向状態 を制御 し て パネル を透過するノ ッ ク ラ イ 卜 光の透過率を変化さ せる 液晶パネルのバ ッ ク ラ イ 卜 と は反対側か ら 見 た場合、 画 素電極と共通電極と の間 に 印加す る電圧 を制御する こ と に よ っ て明状態、 暗状態あ る い は両者の 中間状態が観察 さ れる 。 画素電極と 共通電極は図 1 の紙面と 直角 な方向 に線状に延び、 それ ら の 間の距離は約 1 5 μ mで あ る 。 ま た、 液晶層 の厚みは約 4 z m と 画素電極と 共通電極間 の間隔 1 5 m に比べて 小 さ い ため 、 液晶層 の中 に形成 さ れる電界 1 0 1 (電気力線） の方向 は ほぼ図 1 の横方 向 に な る （ 図 1 は、 実際の装置 に比べ表示パネルの厚み 方向 に拡大さ れた図であ る ） 。

図 3 1 は、 画素電極 3 と 共通電極 4 と 間に電圧 を 印加 し た場合と 印加 し な い場合の液晶分子の配向状態 を模式 的に示 し た も ので あ る 。 （ a ) と （ b ) は液晶パネル を 横か ら 見た と き の図、 （ c ) と （ d ) 上 ま たは下か ら 見 た と き の図で あ る 。 ま た、 （ a ) と （ c ) は電圧 を 印加 しない と き の図、 （ b ) と （ d ) 電圧 を 印加 し た と き の 図であ る 。 画素電極と共通電極のそれぞれに異な る電位 を与えそれ ら の間 に電位差 を与え て液晶組成物層 に電界 を 印加する と 、 液晶組成物が持つ誘電異方性と 電界と の 相互作用 に よ り 液晶分子が反応 し て電界方向 にその 向 き を変え る 。 図 1 及び図 3 1 に示す よ う に 、 液晶パネルの 上下の面に は偏光板 8 が形成さ れて お り 、 液晶組成物層 の屈折率異方性と偏光板と の相互作用 に よ り 液晶パネル を透過す る光の透過率が変化す る 。 こ れ に よ リ 表示の明 る さ が変わる 。

図 3 2 に よ リ 電界方向 1 0 1 に対す る 界面近傍で の液 晶分子長軸 （ 光学軸 ） 方向 1 0 2 のなす角 0 LC、 偏光板 の偏光透過軸 1 0 3 のなす角 0 Pの定義 を示す。 偏光板 及び液晶界面はそれぞれ上下に一対あ る ので必要に応 じ て 0 Ρ1、 φ P2 , LCI , 0 LC2と 表記す る 。 棒状の液晶分 子 5 は、 電界無印加時に は画素電極 3 、 共通電極 4 の長 手方向 （ 図 3 1 ( c ) 正面図 ） に対 し て若干の角度、 即 ち 4 5 度≤ I 0 LC | < 9 O 度、 を もつ よ う に配向 さ れて いる 。 図 3 1 ， 図 3 2 で は界面上の液晶分子長軸配向

( ラ ビン グ） 方向 1 0 3 を 矢印で示 し た。 上下界面上で の液晶分子配向方向 は、 望ま し い 1 例 と して平行、 即 ち ø LC1 = LC2 ( = ø LC ) と な っ て い る 。 液晶組成物の誘 電異方性は正 を想定 して い る 。

図 3 3 は画素電極と共通電極間 に 印加する電圧 V LCと 明る さ と の関係 を表す特性、 いわゆ る 電気光学特性で あ る 。 な お、 縦軸の明 る さ は、 明 る さ の最大値 を 1 0 0 % と し 、 こ れ に対する相対値 と し て表 し たも ので あ る 。 印 加電圧 を増加 さ せて い く と 、 電圧 V OFFか ら 明る さ が急 に大き く な り 、 電圧 V0N付近ま で 印加電圧に対 して明 る さ が単調に増加す る特性が得 ら れる 。

図 1 に示す よ う に 、 上側基板に は、 さ ら に カ ラ —表示 用の カ ラ ー フ ィ ルタ 1 1 、 画素周辺部の光の非制御領域 (画素電極と共通電極間 に 印加す る電圧に よ つ て光の透 過率 を制御で き ない領域 ） を透過する 光 を遮断 し コ ン ト ラ ス ト を 向上さ せる ため の遮光膜 （ ブラ ッ ク マ ト リ ク ス ） 2 3 、 基板表面を滑 ら か にする ため の平坦化膜 1 2 、 及 び電圧 を 印加 しない時に液晶分子の配向が所定の向 き に な る よ う 制御する ための配向制御膜 6 が形成さ れる 。 こ れ ら は、 透明なガラ スや プラ スチ ッ ク な どか ら な る基板 7 に形成さ れる 。

ま た、 下側基板に は、 画素電極や共通電極以外に後で 述べる よ う に各種配線、 画素電極に 印加する電圧のス ィ ツ チ ン グを行 う 薄膜 ト ラ ン ジス タ （ T F T ) な どが形成 さ れる 。 上側基板の場合と 同様、 これ ら は透明なガラ ス やプラ スチ ッ ク な どか ら な る基板 7 に形成さ れる 。

本実施例で は、 基板 7 と し て例え ば厚みが 1 . 1 m m で表面を研磨 し た透明な ガラ ス基板を用い る 。 こ れ ら の 基板の う ち一方の基板の上 に薄膜 ト ラ ン ジス タ を形成 し、 更にそ の上の最表面に配向膜 6 を形成 し た。 本実施例で は配向膜 6 と してポ リ イ ミ ド を採用 し 、 その上 を液晶 5 を配向 さ せる ため のラ ビ ン グ処理を し た。 他方の基板上 に も ポ リ イ ミ ド を塗布 し 同様の ラ ビン グ処理を し た。 上 下界面上のラ ビン グ方向 は互い に ほぼ平行で 、 かつ 印加 電界方向 と のなす角度'を 8 8 度 （ 0 LC1 = 0 LC2 = 8 8 ° ) と し た。 こ れ ら の基板間 に誘電率異方性 Δ ε が正でそ の 値が 4 . 5 で あ り 、 屈折率異方性△ η が 0 . 0 7 2 ( 5 8 9 n m、 2 0 °C ) のネ マチ ッ ク 液晶組成物 を挟ん だ。 ギャ ッ プ d は球形のポ リ マ ビーズ を基板間に分散 し て挾 持 し 、 液晶封入状態で 3 . 9 μ πι と し た。 よ っ て Δ η · d は 0 . 2 8 1 μ πιであ る 。 2 枚の偏光板 8 〔 日 東電工 社製 G 1 2 2 0 D U ] で ノ ネル を挾み、 一方の偏光板の 偏光透過軸 を ラ ビ ン グ方向 よ り 若干の角度、 即ち 0 P1 = 8 0 。 （即 ち 、 I 0 LC1— 0 Pl l = 8 ° ) に設定 し 、 他 方を それに直交、 即 ち 0 P2 = — 1 0 ° と し た。 こ れ に よ リ 、 本発明の画素 に 印加 さ れる 電圧 V LC ( 画素電極 3 と 共通電極 4 の間の電圧） をゼロ か ら徐々 に増大さ せる に し たがい明 る さ が減少 し最小値 を と る特性 （ 図 3 3 ) を 得た。 本実施例で は低電圧 （ V 0 F F ) で暗状態、 高電圧

( V O N ) で明状態 を と る ノ ーマ リ ク ロ ーズ特性を採用 し た。 V O F Fは 6 . 9 V 、 V O Nは 9 . 1 Vで あ る 。 尚 、 本 実施例では ノ ー マ リ ク ロ ー ズを採用 し たが、 ノ ー マ リ オ — プ ン と し て も良い 。 ま た、 液晶は負の誘電異方性 を有 する も の を用 い る こ と も 可能で あ る 。

図 2 は、 下側基板の液晶層側 に形成 さ れ各種電極、 配 線及 T F T の平面的な配置 を示す図で あ る 。 1 は走査電 極 （ ゲー ト電極） で 、 図の横方向 に延び、 互い に平行 に 複数本形成さ れる 。 2 は信号電極 （ ド レ イ ン電極） で 、 図の縦方向 に走査電極と 交差 し て延び、 互い に平行 に複 数本形成さ れる 。 互い に接近 し て設け ら れた 2 本の信号 電極か ら な る信号電極の組が複数組形成さ れる 。 信号電 極の組と 隣の信号電極の組と の 間 に は、 共通電極 4 が形 成さ れる 。 各共通電極は、 図の上下方向 に延びる幹と な る部分と 、 そ の幹か ら左右 に折れ曲がっ て延びる枝の部 分か ら構成 さ れる 。 図示す る よ う に、 信号電極 2 と 、 こ れと 隣合っ た共通電極 4 、 及び 2 本と 隣合っ た走査電極

1 で 囲 ま れる領域が 1 画素であ る 。 各画素に は走査電極 上に T F T 1 5 が形成さ れる 。 3 は画素電極 （ ソ ー ス電 極） で、 各 T F T か ら逆 U字形に折れ曲がっ て延びる 。 画素電極の一部は隣の走査電極と オー バ ー ラ ッ プ し 、 そ の部分 に補助容量素子 1 6 が形成 さ れる 。

本実施例で は、 画素 ピ ッ チは、 走査電極方向で 1 1 0 β m , 信号電極方向で 3 3 0 μ πι と し た。 電極幅 につい ては、 複数画素に ま たがる形成さ れる 走査電極 1 、 信号 電極 2 、 共通電極 4 で 1 0 m と 広 く し 、 断線に よ る線 欠陥 を 回避 し た。

一方、 開 口率向上の ため 、 各画素領域 に個別 に形成 さ れ る画素電極 3 及び共通電極 4 の幹か ら 伸びた枝の部分の 幅を若干狭 く し、 それぞれ 6 μ πι と し た。 加え て 、 横方 向の 2 画素 につ き 1 共通電極と し 、 共通電極配線数を半 分に し た。 こ れに よ り 更に 開 口部 を拡大で き 、 ま た共通 電極 4 と 走査電極 1 の交差部に お ける 短絡確率 （電極交 差面積に依存する ） も減少す る 。 本実施例で は、 信号電 極数を 6 4 0 X 3 本、 走査電極数を 4 8 0 本、 共通電極 数を 9 6 0 本と し た。 こ の時、 画素数は約 1 0 0 万個 と なる 。

図 3 は、 図 2 に お ける 1 画素の部分を さ ら に拡大 し た も ので あ る 。 前述の図 1 は図 3 の A — A ， 線に お け る 断 面図で あ る 。 図 4 ， 図 5 はそれぞれ図 3 の B — B ' 線及 び C 一 C ' 線に お ける 断面図で あ る 。

図 4 に示す よ う に 、 T F T は逆ス タ ガ構造 を有 し 、 走 査電極 1 上にゲー ト絶縁膜 9 (例え ば窒化シ リ コ ン ） 、 その上にア モルフ ァ ス シ リ コ ン層 2 2 を形成 し 、 さ ら に アモルフ ァ ス シ リ コ ン層 と 接 し て ド レ イ ン電極 2 、 ソ ー ス電極 3 を設けて形成さ れる 。 T F T の ド レ イ ン電極、 ソ ー ス電極はそれぞれ信号電極、 画素電極に よ っ て構成 さ れる 。 ド レ イ ン電極及びソ ー ス電極と アモルフ ァ ス シ リ コ ン層 2 2 の間 に は、 図示 し て レヽないが、 ォ ー ミ ッ コ ン タ ク ト層 と して n +型ア モルフ ァ ス シ リ コ ン層が形成 さ れて い る 。 本実施例で は、 信号電極 2 、 画素電極 3 及 び共通電極 4 を 同一の金属材料 （例え ば A 1 ) に よ っ て 形成 し た。

図 5 に示す よ う に 、 走査電極 1 3 と 画素電極 3 と の 間 にゲー ト絶縁膜 9 を挾んで補助容量素子 1 6 が形成 さ れ る 。 本実施例に お け る補助容量素子の面積は従来の縦電 界方式の場合に比べてずっ と 小 さ く 、 そ の容量値は C _s = 2 0 0 f F と 小 さ い。

本実施例で は、 前行の走査電極と 画素電極で補助容量 素子 を構成 し たが、 後行の走査電極と 画素電極と で構成 して も よ い 。 ま た、 共通電極の幹の部分を横方向の隣接 し た 2 画素で共通と し たが、 1 画素毎 に共通電極の幹を 設けて も 本発明の効果を本質的 に変え る も ので はな く 、 本発明の範中であ る 。 次 に 、 回路構成及び駆動波形 につい て説明す る 。

図 6 は本発明の液晶表示装置の 回路構成を示す。 2 1 は表示領域で あ り 、 横方向 に は複数の走査電極 1 、 縦方 向 に は複数の信号電極 2 と 共通電極が形成さ れ、 走査電 極と信号電極の各交差部 に は T F T が形成さ れて い る 。 T F T のゲー ト電極 Gは走査電極に、 ド レ イ ン電極 D は 信号電極に接続さ れる 。 ま た、 T F T の ソ ー ス電極 S と 共通電極 4 と の間 に は液晶容量 C L Cが、 ソ ー ス電極 S と 前行の走査電極と の 間 に は補助容量 C Sが形成さ れる 。 図 1 に示す画素電極 3 と 共通電極 4 及び液晶層 は、 電気 的に は容量 C LCを形成す る 。 補助容量 C Sは、 走査電極 1 の走査信号電圧が選択電圧か ら 非選択電圧へ移る と き に T F T のゲー ト 一 ソ ー ス 間容量 C GSを介 し て画素電極 3 の電圧 に飛び込む フ ィ 一ル ドスルー電圧を抑制す る た め に不可欠な容量で あ り 、 C GSに対 し て十分大き な容量 (例え ば 1 0 倍程度 ） が必要で あ る 。

図 6 の 1 8 は走査電極駆動回路で、 T F T の導通 （ ォ ン ） 、 非導通 （ オフ ） 状態 を制御する走査電圧 と後述の 変調電圧 を 、 図の上方か ら 下方へ と 各走査電極に順次印 加 し て い く （線順次走査） 。 1 9 は信号電極駆動回路で 各信号電極に表示すべ き 画像信号 を供給する 。 走査電極 に T F T のオ ン電圧が印加 さ れる と 、 そ の走査電極に接 続さ れた T F T が導通状態 と な り 、 信号電極に供給さ れ た画像信号は T F T を介 し て液晶容量 C LCを構成す る 画 素電極に印加 さ れる 。 1 7 は走査電極駆動回路 1 8 及び 信号電極駆動回路 1 9 の動作を制御す る コ ン ト ロ ール回 路、 2 0 は共通電極に電圧 を供給する共通電極駆動 回路 であ る 。

本発明の特徴は、 走査電極駆動用回路 1 8 に 3 値以上 を 出力で き る ドラ イ ノ L S I を用いる こ と 、 ま たは、 走 査電極駆動用 回路 1 8 か ら 出力 さ れる電圧値が 3 値以上 であ る こ と で あ る 。

一方、 信号電極駆動回路 1 9 は、 信号電極 2 に画像情 報を担っ た電圧波形を 印加で き る 回路構成で あ り 、 信号 電圧波形の最大振幅 V DP -P ( 図 7 の V DH— V DL ) は △ V ( 図 3 3 参照 ： A V - V 0N— V 0FF ) と な る よ う に して いる 。 ま た、 本実施例で は、 共通電極に一定電圧 を 印加 し た。

図 7 は本実施例に おいて駆動回路か ら 出力 さ れる駆動 波形を示す。 図 7 ( a ) は走査電極駆動回路 1 8 に よ り i 一 1 番目 の走査電極に 印加さ れる走査信号波形 V G(i- 1) を 、 図 7 ( b ) は 同 じ く 走査電極駆動回路 1 8 に よ り i 番 目 の走査電極に 印加 さ れる 走査信号波形 V G(i) を 、 図 7 ( c ) は信号電極駆動回路 1 9 に よ り j 番 目 の信号 電極に 印加 さ れる信号電圧波形 VD (j) を 、 図 7 ( d ) は 共通電極に 印加 さ れる電圧波形 V Cを示す。 ま た、 図 7 ( e ) は走査電極、 信号電極及び共通電極に上記の電圧 を 印加 し た時、 i 番 目 の走査電極と j 番 目 の信号電極の 交差部に形成さ れた画素の画素電極 3 に 印加 さ れる電圧 VSを表す。 信号電極 2 には映像情報 を有す る信号波形 が印加 さ れ、 走査電極 1 に は走査信号波形が映像信号波 形と 同期 を と つ て 印加さ れる 。 信号電極 2 か ら T F T 1 5 を介 し て画素電極 3 に映像信号電圧が伝達 さ れ、 共通 電極 4 と の間で液晶部分に電圧が印加 さ れる 。 こ こ で、 走査電極 1 に供給する走査信号波形 V _cの非選択電圧 （ オフ 電圧 ） を変調 し 、 T F T 1 5 がオ フ 状態の時に容量 結合に よ っ て画素電極 3 の電圧 を変化さ せ、 画素電極 4 の電圧 にバイ アス電圧 V B (十） 、 V B (—） を 印加す る 。 こ こ で 、 VB( + )は偶フ レ ー ム （ 正フ レ ー ム ） の時のノ ィ ァス電圧、 VB (—）は奇フ レ ー ム （負 フ レ ー ム ） の時の バイ ア ス電圧 を表す。 こ れ に よ り 、 画素電極 3 の電圧 V Sか ら共通電極 4 の電圧 V Cを 引 い た電圧値す なわち液晶 に 印加 さ れる電圧 VLC = V S— V Cが、 走査電極に供給す る波形 V Gのオフ 電圧 を変調 し ない場合 （ 一定電位） よ リ も著 し く 高め られる よ う に し て い る 。 画素電極 3 にか かるバイ ア ス電圧の振幅 VB (十）、 VB (—）は前行の走査 電極 1 3 に供給す る走査信号波形 V G(i-l) の非選択電圧 を変ィ匕量△ V GL ( △ V GL ( + ) = V GL— V GLLま たは △ V G L ( - ) = V GLH - V GL ) に対 し て 、 以下の よ う に な る 。

VB = ( C S/ C T ) A V GL - ( 1 ) こ こ で 、 C Sは補助容量素子 1 6 の容量、 C Tは画素電極 3 か ら 見た総容量値 （ C S + C LC + C GS + C DS ) を示す。 従っ て 、 ノ ィ ァス電圧の振幅 V Bを 、 ノ ー マ リ ク ロ ー ズ 時に

V B = V OFF + △ V / 2 … （ 2 ) ノ ー マ リ オ ー プン時に

VB = V 0N + A V/ 2 - ( 3 ) に設定す る こ と に よ り 、 信号電極駆動 回路 1 9 か ら信号 電極 2 に 、 明状態 を得る と き 、 セ ンタ ー電圧 V D-CENTER に対 し て A V/ 2 (偶フ レ ー ム の場合） 、 暗状態 を得る と き 一 A V / 2 (偶フ レ ー ム の場合） の電圧 を与えれば 良 く 、 最大振幅 V Dp-p ( = VDH - VDL ) は△ V ま で低減 さ れる （ 図 3 3 ) 。 （奇フ レ ー ム の場合は、 明状態 を得 る と き _ Δ ν/ 2 、 暗状態 を得る と き A V / 2 と な り 極性 が反転す る 。 中間の階調 を表示す る電圧も 同様。 ）

本実施例の横電界方式の液晶表示素子では 、 線状の画 素電極 3 と 同 じ く 線状の共通電極 4 を 同一基板上に平行 に配置す る構成で あ る ため 、 液晶容量 C LCが 3 3 f F と 平面状の画素電極と 共通電極を対向 さ せて液晶容量を形 成す る従来の縦電界方式の約 3 7 0 f F ( 同 じ 画素 ピ ッ チの場合） と 比較 し て約 1 0 分の 1 程度 と 小 さ い。 そ こ で、 走査電極か ら バイ ア ス電圧 を 印加す る方式 を横電界 方式に用い る と 、 T F T の寄生容量 （特にゲー ト ー ソ ー ス間容量 C GS ) を C Sと 比較 し て十分小 さ く 設定すれば、 C T C Sと な り 、 （数 1 ) よ り 非選択電圧の変化量 厶 V GLがそ の ま ま ノ ィ ァ ス電圧 V Bに な り 、 十分なバイ アス 電圧 を 印加す る こ と がで き る 。 な お、 本実施例で は、 図 7 の電圧波形の設定値を 、 V D-CENTER = 2 3 . 0 V , V GH = 2 8 . 6 V , V GL = 0 ， V DH = 2 4 . 5 V , V DL = 2 1 . 6 V , V GLH = 9 . 0 V , V GLL = - 9 . 0 V , V C = 2 2 . 3 V と し た。 そ の 結果、 ゲー ト電極と ソ ース電極の 間の寄生容量 C GSに よ る電圧変動 A V GS (十）、 A V GS (—）、 Δ ν Β、 ノ ィ ァス 電圧 V Β、 液晶印加電圧 V LCの実効値 V rmsは表 1 の よ う にな っ た。 表 1 各種電圧値 表示状態 ΔΝ GS (+) △ VGS (-) VB (+) VB (-) △ VB (-) △ VB (+) rms 明 0.44 0.82 7.61 7.61 0.14 0.14 9.11 暗 0.59 0.78 8.31 8.31 0.15 0.15 6.80 表 1 の よ う に 、 液晶 印加電圧 V LCの最大電圧は 9 . 1 1 Vで明状態 を得る電圧 V ONと 等 し く 、 最小電圧は 6 . 8 0 Vで暗状態 を得る電圧 V OFFと等 し く な リ 、 図 3 3 に 示さ れる 明る さ 曲線の最大値と 最小値 を得る こ と がで き 十分に高い コ ン ト ラ ス ト比 8 0 が得 ら れ、 な おかつ 、 信 号電圧波形の最大振幅 VDP-P = VDH— VDL = 2 . 9 V と 低電圧化で き た。

こ こ で 、 本実施例の よ う な走査電圧波形で は、 走査信 号電圧の選択電圧 V GH、 非選択電圧の う ち高い方の電圧 V GLHは、 次の条件を満たす よ う に設定 し な ければな ら ない 。

' V GH≥ V DH + V TH + V M … ( 4 )

V GLH≤ V S1 + V TH - VM … （ 5 ) こ こ で 、 V S 1は図 7 ( e ) に示す電圧値であ り 、 V S 1 = V DL - △ V GS (-) — V B (-)で あ る 。 V THは T F 丁 の し き い値電圧、 V Mは、 T F T が確実にオ ン オフ 動作する ため のマ ー ジ ン電圧であ る 。 本実施例で は V TH = 0 V で あ り 、 VM= 4 V と し て上記電圧を設定 し た 。 ま た、 共 通電極電圧 V Cは直流成分を補正す る ため にセ ン タ ー電 圧 V D-CENTER力、 ら A V C = 0 . 5 V だ け低 く 設定 し てあ る 。

さ ら に 、 前行の走査電圧 VG(i-l)がオ ン電圧 VGHか ら 非選択電圧 V GLHま た は V GLLに立ち さ がる タ イ ミ ン グと t d の時間差 をつ けて走査電圧 V G(i) を オ ン電圧 V GHに 立ち あ げ、 前行の走査電圧 V G(i-l)が非選択電圧 V GLH ま たは V GL Lか ら オフ 電圧 V GLに立ち さ がる 、 ま たは立 ち上がる タ イ ミ ン グと t d 2 の時間差 を つ けて走査電圧 V G( i)の非選択電圧 V GLH、 V GLLに立ち さ げる 。 こ れは 電圧波形の歪 を考慮 し たも ので本実施例では t d l 、 t d 2 と も に 3 ^ s と し た。 （但 し 、 本実施例の よ う に 、 補助容量素子 1 6 が前行の走査電極に接続さ れ、 かつ 、 前行か ら順次走査す る場合、 ま た は、 補助容量素子 1 6 が後行の走査電極に接続 し 、 かつ 、 後行か ら順次走査す る場合はな く ても 良い。 補助容量素子 1 6 が前行の走査 電極に接続 し 、 かつ 、 後行か ら順次走査する場合、 ま た は、 補助容量素子 1 6 が後行の走査電極 に接続 し 、 かつ 前行か ら順次走査す る場合は必要 ）

以上の よ う に、 本実施例では液晶容量が 3 3 f F と 非 常に小 さ く 、 補助容量素子が 2 0 0 f F と 小 さ い に も か かわ ら ず、 9 V の大き さ の変調電圧 （ A V G = V GLH— V GL = V GLLH - V GL ) に対 し て 、 約 8 V の ノ ィ ァ ス電圧 を 印加す る こ と がで き た。 こ れに よ り V DP-P ( 図 7 ( c ) 参照 ） が僅か に 2 . 9 V と い う 大変に低い値の駆動電圧 で表示装置 を駆動で き た。 従 っ て最も 電力 を必要と す る 信号電極駆動回路 1 9 の消費電力 が低減 し、 表示装置全 体の消費電力 を低減する こ と がで き た。 さ ら に信号電極 駆動回路のチ ッ プサイ ズ を縮小で き る ので、 表示面周辺 の額縁の領域が減少 し、 表示装置 を小型化で き た。 ま た 表示面の 占め る割合が多 く な リ 、 よ リ 視認性が良 く な つ た。 同時に容量素子が小 さ い ため 、 容量素子 に よ る 開 口 領域の損失がな く 、 5 3 % と い う 高い 開 口率が得 ら れる ので 、 表示画面の明 る さ を 向上す る こ と がで き た。

と こ ろ で 、 1 本の走査配線の容量負荷 C _cは、 次式で 表さ れる 。

C G = - { C S ( C GS+ C LC) + C GS ( C S+ C LC) }

/ ( C S+ C GS+ C LC) … （ 6 ) こ こ で 、 Mは横方向の総画素数で あ る 。 縦電界方式の場 合は液晶容量 C L Cが大き い の で 、 C GS < < C L Cで あ る 。 し たがっ て 、

C G = C S- C LC/ ( C S + C LC ) … （ 7 ) と な る 。 変調電圧 A V GLの 8 0 % のバイ アス を 印加す る こ と を考え る と C S = 4 C LCと な り 、 C G = の最小値は（ 4 5 ) * C LCであ る 。 一方、 横電界方式では、 C GS = C L C < < C Sであ り 、

C G = 2 C GS + C LC … （ 8 ) と な る 。 C GS = C LCと す る と C G = 3 C LCと なる 。 上述 し た よ う に 、 横電界方式の液晶容量 C LCは縦電界方式の 1 0 分の 1 程度であ る ので 、 C Gは約 2 . 7 倍の値 にな る 。 一般に横方向 に筋を 引 く ク ロ ス ト ー ク （横ス ミ ア） は 電圧波形歪が表示が異な る こ と に よ っ て変化する ため に 起 こ る 。 特に 、 走査電極の電圧 を変調 し 、 信号電圧の振 幅の低減を 図る駆動方法に おい て は、 走査電極の電圧波 形歪の変化は、 実効的バイ ア ス電圧を実効的 に変化さ せ る 。 そ の ため 、 走査電極の電圧 を変調 し電界 を信号電圧 の振幅の低減を 図 る駆動方法 を横電界方式と 組み合わせ る こ と に よ っ て、 ノ ィ ァ ス電圧も 十分に 印加で き 、 かつ 横ス ミ ア が抑制 さ れる 。

本実施例で は、 走査電極 1 本あ た り の容量は 6 9 p F と小 さ く で き た。 こ れに よ り 、 走査電圧波形 を観測 し た 結果、 変調電圧の波形歪の ほ と ん どな く 、 横ス ミ ア の発 生を 目 視で確認す る こ と はで き なかっ た。

以上の よ う に、 本実施例で は、 低駆動電圧、 高開 口率 高画質 を両立する こ と がで き た 。 加え て 、 本実施例で は 図 3 3 に おいて明状態を表示す る 電圧 V ONと 暗状態 を表 示す る電圧 V OFFの差が 5 V以下で あ っ たので、 汎用 L S I ( 例え ば C 一 M O S レベル ） 用の プ ロセ ス で製造 し た耐圧 5 V以下の L S I を信号側駆動回路 1 9 に用い る こ と がで き 、 表示装置の量産性が向上 し 、 製造コ ス ト が 低減 し た

な お、 変調電圧 を重畳 し ない時、 す なわち V GLH - V G LL - V GLの時、 V DH = 2 2 . 5 V , V DL = 4 . 3 V と す る と 、 V DP-P = 1 8 . 2 V と な る 。 本実施例で は V DP-P = 2 . 9 V で あ る か ら 、 変調電圧 を重畳 し な い場合に比 ベて V DP-Pを 1 6 以下 に低減で き る 。

〔 実施例 2 〕

本実施例で は、 実施例 1 と は駆動波形が異な る 。

本実施例の駆動波形を 図 8 に示す。 実施例 1 では、 同 —フ レ ー ム 内で印加 さ れる変調電圧 A V GL (十）、 A VGL (一）は全て の走査線で正 ま たは負の同一極性であ つ たが 本実施例で は隣合つ た走査線同士で変調電圧の極性が互 い に反転 し て い る 。 し たがっ て 、 画素電極に 印加 さ れる 電圧 V _sの波形の極性が 1 行毎 に反転す る いわゆ る 行毎 反転駆動に な っ て い る 。 本実施例では実施例 1 に お け る (数 4 ) ， （ 数 5 ) に対応す る条件が次の式で与え ら れ る

V GH≥ V DH + V TH + V M ( 9 )

V GL≤ V SI + V TH - V M ( 1 0 )

V GLH≤ V S2 + V TH— V M ( 1 1 ) で、 V S2は図 8 に示す電圧値であ り 、 V S2 = V DL—

△ V GS( + )で あ る 。 VM = 4 V と し て電圧 を 設定 し た結 果、. 各電圧は VD-CENTER = 1 5 . 0 V 、 V GH = 2 0 . 5 V、 V GL = 0 、 V DH = 1 6 . 5 V 、 V DL = 1 3 . 6 V 、 V GLH = 9 . 0 V 、 V GLL = 9 . 0 V、 V C = 1 4 . 5 V とな っ た。 ま た、 ゲー ト電極と ソ ース電極の間の寄生容 量 C GSに よ る電圧変動 Δ V GS (十） 、 A V GS (-） 、 Δ VB, バイ ァ ス電圧 V B、 液晶 にかか る電圧 V L Cの実効値 V rm s は表 2 の よ う にな っ た。 表 2 各種電圧値

本実施例で は行毎反転駆動を行 う こ と に よ っ て 、 同 じ マ ー ジ ン電圧 VMを設定 して も 、 走査電極の電圧の最大 振幅値を 2 8 . 6 V か ら 2 0 . 5 V に低減す る こ と がで き た。 こ れに よ り 、 走査側駆動回路 1 8 に用い る走査側 駆動 I C の耐圧と 消費電力 を低減する こ と がで き た。

以上、 本実施例で は、 実施例 1 の効果に加え 、 低耐圧 の走査側駆動 I C を用い る こ と がで き 、 更に消費電力 を 低減す る こ と がで き た。

〔実施例 3 〕

本実施例は実施例 1 と は画素の電極構成お よ び駆動方 式が異な る 。

図 9 は下側基板に お け る複数の画素 にわ た る領域の平 面構造 を示 し 、 図 1 0 はそ の 1 画素部分 を拡大 し た図で あ る 。 ま た 、 図 1 1 は図 1 0 の D — D ， 線に お ける 断面 図で あ る 。 図 1 2 は、 本実施例の表示装置の 回路構成 を しめす。

図 9 ， 図 1 2 に示す よ う に 、 共通電極 4 の幹と な る 配 線を走査電極 1 と 平行に形成 し てパネルの走査電極駆動 回路 1 8 と 反対側の縁に 引 出 し 、 これ ら を共通接続 し て 共通電極駆動回路 2 0 に接続 し た。 各共通電極の幹と な る配線か ら は上下 に枝と な る配線が延びて い る 。 こ の よ う に、 で き る だけ高い開 口率を 実現す る ため に縦方向 の 隣接 し た 2 画素につ き 1 共通電極配線と し 、 共通電極配 線数を半分 に し た。 なお、 走査電極 1 と 共通電極 4 を 同 —の金属材料 を用いて形成 し た。

図 1 1 に示す よ う に、 補助容量素子 1 6 を 、 画素電極 3 と共通電極 4 でゲー ト絶縁膜 9 を挟んで形成 し た。 共 通電極 4 は画素電極 3 及び信号電極 2 と ゲー ト絶縁膜 9 を介 し て別の層 に形成さ れる ので 、 共通電極 4 と信号電 極 2 短絡の おそれがな く 両者の 間の距離 を約 3 μ πι と 狭 め る こ と がで き る 。 こ れ に よ り 、 表示 に寄与 し ない信号 電極 2 と そ の隣合っ た共通電極の 間の領域の面積を低減 で き る ので、 画素電極 2 と 共通電極 4 の枝部分と で画素 を 4 分割 （実施例 1 では 3 分割 ） して実施例 1 と 比べて 電極間の ギ ャ ッ プ幅 を狭め たも のの、 実施例 1 と 同等の 高開 口率を確保で き た。 電極間 の ギ ャ ッ プ幅 を小さ く す る こ と に よ り 、 液晶に同 じ大き さ の電界 を 印加す る の に 電極間 に 印加する電圧 を低減す る こ と がで き る 。 以上の よ う に 、 本実施例で は、 実施例 1 と 同等の明 る さ を維持 し なが ら 、 実施例 1 と比較 し て駆動電圧 を低減する こ と がで き た 。

ま た、 共通電極 4 を信号電極 2 のす ぐ 隣に形成す る こ と に よ り 、 信号電極 2 か ら の電界の大部分が共通電極 4 で終端す る ため、 共通電極の シ ー ル ド効果に よ っ て信号 電極 2 と 画素電極 3 と の容量結合を 防止する こ と がで き 信号電極の電圧変動 に よ る 画素電極の電圧変動 を抑制す る こ と がで き る 。 こ れに よ つ て縦方向 の ク ロ ス ト ー ク (縦ス ミ ア ） の発生を抑え る こ と がで き 、 表示品質 を 向 上す る こ と がで き た。

本実施例で は、 信号電極は 6 4 0 X 3 本、 走査電極は 4 8 0 本、 共通電極は 2 '4 0 本で あ り 、 総画素数は実施 例 1 と 同 じ約 1 0 0 万個で あ る 。 こ の よ う に 、 本実施例 では実施例 1 と比較 して共通電極の数を大幅 に削減で き たので、 断線確率や他の電極と の短絡確率を大幅 に低減 する こ と がで き 、 パネル製造時の歩留 ま り を 向上さ せる こ と がで き た。 尚 、 本実施例で は共通電極の幹と な る配 線を縦方向の隣接 し た 2 画素で共通と し たが、 1 画素毎 に設けても 本発明の効果を本質的 に変え る も のではな く 本発明の範中であ る 。

本実施例の表示装置に お ける駆動波形を 図 1 3 に示す 走査信号 V G(i-l) , V G(i) の非選択電圧 を 1 走査期間 ご と に V GLHと V GLLの 間で交互に変化さ せ、 こ れ と 同期 し て共通電極 4 の電圧 V Cも V CHと V CLの間で変化 さ せた。 こ こ で 、 オフ 電圧の振幅値 I V GLH _ V GLL I と 共通電極 電圧の振幅値 I V CH— V CL I の値 を等 し く し 、 画素電極 3 、 走査電極 1 及び 1 3 、 共通電極 4 の相対的な電圧の 関係が常に一定と な る よ う に し た。 共通電極の電圧 V C を 同時に変調 し た こ と に よ リ 、 走査信号の非選択電圧 に おける変調の位相 を全て の行で 同位相 にする こ と がで き た。 こ れに よ り 、 実施例 1 では走査側駆動 I C の出力 は 4 値必要で あ つ たが、 本実施例で は 3 値で駆動で き る の で走査側駆動 I C 内部の 回路規模を低減する こ と がで き 走査側駆動 I C を小型化す る こ と がで き た。 さ ら に 、 走 査側駆動 I C のグラ ン ド電圧に変調電圧 を 印加す る か、 オフ 電圧がスルー で 出力 さ れる も の を走査側駆動 I C に 用いれば、 2 値出力 の走査側駆動 I C を用い る こ と がで き 、 更に小型化が図れる 。

以上、 本実施例で は、 実施例 1 の効果に加え 、 更に駆 動電圧 を低減する こ と がで き 、 縦方向の ク ロ ス ト ー ク の 発生 を抑制す る こ と も で き た。 ま た、 パネルの製造歩留 ま り を 向上す る こ と がで き た。 さ ら に 、 走査側駆動 I C を小型化で き る ため 、 表示装置全体の小型化 を 図る こ と がで き た。

尚 、 本実施例の駆動方法は、 実施例 1 の画素構造に お いて も 可能で あ り 、 こ の場合に も 走査側駆動 I C の小型 ィ匕を 図 る こ と がで き る 。

本実施例で は 1 走査期間 ごと に変調電圧を交互に変化 さ せたが、 2 走査期間以上、 ま た は 1 フ レ ー ム期間 ごと に変調電圧 を交互 に変化さ せて も 同等の効果 を得る こ と がで き る 。

〔実施例 4 〕

本実施例の液晶表示装置に お け る複数の画素部の構成 を図 1 4 に 、 1 画素の'拡大図 を 図 1 5 に示す。

本実施例で は共通電極 4 を設けず、 前行の走査電極 1 3 を画素電極 3 と 対向す る基準電極と し て用 い た。 液晶 層の液晶分子の配向 は、 主 に画素電極 3 と前行の走査電 極 1 3 か ら 直角方向 に伸びた枝電極と の間の電界 E に よ つ て制御さ れる 。 本実施例で は前行の走査電極か ら枝電 極を 引 き 出 し たが、 後行の走査配線か ら 引 き 出 して も よ い。 補助容量素子 1 6 は、 画素電極 3 と 前行の走査電極 1 3 でゲー ト絶縁膜 9 を挟む構造と し て形成 し た。 前行 の走査電極 1 3 は信号電極 2 と は絶縁膜 を介 し て別の層 に設け たので 、 走査電極 5 と信号電極 2 の間の距離 を約 3 ^ 111 と狭め る こ と がで き た。 さ ら に 、 共通電極を設け ない の で 、 こ れ ま で の実施例の共通電極配線部の領域 を 開 口部 と し て用い る こ と がで き た。 以上の よ う に光透過 状態の制御がで き な い領域の面積 を削減 し たので、 画素 を 4 分割す る こ と に よ っ て電極間 ギャ ッ プを狭め たも の の、 実施例 1 、 実施例 3 を超え る 高開 口率を確保で き た 従っ て 、 本実施例で は、 更に明 る さ を 向上 し 、 駆動電圧 を実施例 1 と 比較 し て低減する こ と がで き た。 ま た前行 の走査電極 1 3 の枝電極を信号電極 2 と 隣接 し て形成 し た こ と 'に よ り 、 信号電極 2 か ら の電界の ほ と ん どが走査 電極 1 3 の枝電極で終端する ため 、 実施例 3 と 同様に信 号電極 2 の電圧変動 に よ る 画素電極 3 の電圧変動 を抑制 する こ と がで き 、 縦方向の ク ロ ス ト ー ク の発生を抑え る こ と がで き た。

図 1 6 は 、 本実施例の表示装置の回路構成 を示す。 共 通電極を設けない ため、 共通電極駆動 回路は不要で あ る こ の よ う に共通電極配線お よ び共通電極駆動回路を省略 で き る ので 、 実施例 1 と 比較 し てパネルの量産性を 向上 する こ と がで き た。

図 1 7 に本実施例の駆動波形 を示す。 （ a ) と （ b ) は走査信号電圧、 （ c ) は信号電圧、 （ d ) は画素電極 への 印加電圧、 （ e ) は画素電極と走査電極間の差電圧 を示す。 本実施例で は走査信号は実施例 3 と 同 じで あ る 走査電極 1 に 印加 さ れる 走査信号電圧の 中の変調電圧 と 基準電極で あ る前行の走査電極 1 3 に 印加さ れる走査信 号電圧の中 の変調電圧が同一波形であ る ので、 基準電極 と走査電極の電圧波形の歪の違い に よ る変調電圧波形の 位相ずれがな く な り 、 液晶印加電圧へ忠実にバイ ア ス電 圧を反映さ せる こ と がで き る 。

ま た、 非選択期間中 に 印加 さ れる最大ゲー ト電圧 を V と す る と 、 図 1 7 に示す よ う に V， = V0Nで あ る 。 本実 施例で は、 液晶印加電圧 V L Cに 交流波形を 印加す る ため に、 T F T の し き い値電圧 VTHを 制御 し 、 V TH> V 0Nを 満たす よ う にする 。 こ れ に よ り 、 走査信号の非選択電圧 を基準に し て負の液晶印加電圧 （ 一 V 0N ) を画素電極 3 に充電 し て も 十分保持動作で き る よ う に なる 。 本実施例 では、 アモルフ ァ ス シ リ コ ン膜厚 を薄膜化す る こ と に よ つ て高電圧側 に シ フ ト さ せ、 ゲ ー ト し き い値電圧 VTHを 制御 し た。 尚 、 し き い値電圧 V THは、 V TH< V G< VD + V THの範囲で 、 ド レ イ ン電流の平方根 I Dをゲー ト電 圧 V Gに対 して プ ロ ッ ト し 、 直線近似 し た時に、 そ の直 線と ゲ— ト電圧 V G軸 と の交点のゲ一 ト電圧 V Gと 定義 し てい る 。 本実施例で は、 半導体膜の薄膜化に よ っ てゲー ト し き い値電圧を制御 し たが、 ゲー ト電極材料、 ゲー ト 絶縁膜、 半導体膜等の材料選択、 ド ー ピ ング、 バ ッ ク チ ャ ネル制御等に よ っ てゲー ト し き い値電圧の制御を行 う 方法も あ り 、 それ ら の 1 つ ま たは組合せで制御 し て も 良 く 、 ゲ ー ト し き い値電圧 に関す る条件 を満足 し て いれば 本発明の範囲内で あ る 。

以上、 本実施例は、 実施例 1 お よび 3 の効果に加え 、 更に 明 る さ を 向上 し 、 パネルの量産性 を 向上す る こ と が で き る 効果を有す る 。

特に 、 V T Hが V O Nを超え る よ う にす る こ と で 、 走査信 号の非選択電圧 を基準に し て負の電圧 を充電保持す る こ と がで き 、 液晶 を 交流駆動する こ と が可能に な っ た。 し たがっ て 、 耐用時間が長 く な リ 、 ま た、 残像現象が発生 しな い高画質のァ ク テ ィ ブマ 卜 リ ク ス型液晶表示装置 を 得る こ と がで き た。

な お、 本実施例の画素構成に おいて 、 実施例 1 お よ び 2 の駆動方法 を適用す る こ と も で き る 。

〔 実施例 5 〕 本実施例は実施例 4 と 駆動方法が異な る 。

図 1 8 に本実施例の駆動波形 を示す。 本実施例で は、 走査電極に 、 同一フ レ ー ム 内で の非選択電圧は一定で あ る が、 フ レ ー ム毎 に非選択電圧値 を変化 さ せ、 さ ら に 1 行毎の位相差が （ 1 + 1 走査期間 Z 1 フ レ ー ム期間 ） で あ る走査信号電圧 を 印加 し た。 ま た、 信号電極 2 に は、 前行の走査電極 1 3 に 印加 さ れる 非選択電圧が 2 つ の非 選択電圧 V GLH , V GLLの う ち高い方の電圧 V GLHの時、 負の電圧を液晶 に 印加す る 、 ま た、 前行の走査電極 1 3 に印加 さ れる 非選択電圧が低い方の電圧 V GL Lであ る 時、 負の電圧 を液晶 に 印加する よ う に 映像信号電圧 V Dを 印 加 し 、 選択期間に T F T を介 し て 、 画素電極に電圧 を 印 加 し た。 こ れ に よ り 、 液晶 に は交流駆動波形 を 印加で き る 。

本実施例 に おいて も 、 図 1 8 に示す よ う に 、 V ' = V ONと な り 、 111〉 ¥ 01^と 満たす ょ ぅ な 丁 1¹ の し き ぃ値 電圧が必要で あ る 。 ま た、 実施例 4 の よ う に 、 1 走査期 間毎 に非選択電圧 を変化さ せる こ と な く 、 低消費電力で かつ、 1 行毎 に極性 を反転 さ せる こ と がで き 、 ち ら つ き を抑え る こ と がで き た。 本実施例では、 非選択電圧の高 い方の電圧 VGLHと 低い方の電圧 V GLLの差 V GLH— V GLL を V ON + V OFFと 等 し く する こ と で、 映像信号電圧の最 大振幅 V PP-Pを V ON— V OFFと する こ と がで き 、 実施例 4 と 同等の低電圧化 を 図 る こ と がで き た。

以上、 本実施例で は、 実施例 4 と比較 し 、 走査電極駆 動回路の消費電力 を低減する こ と がで き た。

〔 実施例 6 〕

図 1 9 は本実施例の液晶表示装置に お ける駆動波形 を 示す。 本実施例の駆動波形は実施例 5 のそれ と 基本的 に は同 じ であ る が、 非選択電圧の高い方の電圧 V GLHと低 い方の電圧 V GLLの差 V GLH— V GLLを （ V ON + V OFF ) / 2 と し た と こ ろ が実施例 5 と異な る 。 こ れに よ り 、 図 1 9 ( c ) に示す よ う に、 映像信号電圧 VDの最大振幅 V D P - Pは ( 3 V ON - V OFF ) 2 と 高 く な る が、 T F T の し き い値電圧 V THは V， = Δ V Z 2 = ( V ON - V OFF ) / 2 よ り 大き く な リ 、 負の最大電圧 （ 一 V ON ) を液晶 に 印 加で き る よ う にな る 。 こ れ に よ り 、 実施例 4 ， 5 と 比較 し、 低い し き い値電圧の T F T を用い る こ と がで き 、 か つ、 非選択電圧が 1 値の場合の映像信号電圧の最大振幅 V DP-P = 2 V ONと 比較 し （ V ON + V OFF ) 2 だけ低電 圧化す る こ と がで き た。 ま た、 本実施例の駆動方式に お いて は、 図 3 4 に示す よ う に、 0 LCの角度を よ り 大き く する こ と に よ り 、 V ON— V OFFがよ り 小 さ く で き 、 さ ら に低 し き い値電圧の T F T を用い る こ と がで き 、 同時に 映像信号電圧の低電圧化が図れる 。

以上、 本実施例で は、 実施例 4 ， 5 と 比較 し 、 低 し き い値電圧の T F T を用い る こ と がで き る 効果があ る 。

〔実施例 7 〕

図 2 0 に本実施例の液晶表示装置に お ける駆動波形を 示す。 本実施例で は、 1 行毎 に p 型 T F T と n 型 T F T を交互に構成 し た。 これ に よ り 、 し き い値電圧 V THが負 電圧の T F T を用い る こ と がで き る 。 し き い値電圧 V TH が負電圧で あ る ため には、 P 型 T F T を有す る 走査電極 の非選択電圧のセ ン タ ー値 V GL-Pが n 型 T F T を有す る 走査電極の非選択電圧のセ ン タ 一値 V GL-Nよ り も 高電圧 であ り 、 かつ 、 そ の電位差が、 V ON+ A V Sを超え な け ればな ら な い 。 こ こ で、 △ V Sはフ ィ ール ドスル ー電圧 の最大値で あ る 。 こ れに よ り 、 映像信号電圧の最大振幅 VDP-Pを 、 V0N + 厶 V S + A V ま で低減す る こ と が可能 であ る 。

以上、 本実施例で は、 実施例 4 と比較 し 、 し き い値電 圧 V THが負電圧の T F T を用い る こ と がで き 、 かつ映像 信号電圧の低電圧化 を 図る こ と がで き た。

〔 実施例 8 〕

本実施例は、 実施例 1 と 画素の構成お よ び駆動方式が 異な る 。 本実施例で は、 図 2 1 の よ う な画素 を構成 し た。 画素 の等価回路は図 2 2 の よ う に な る 。 ま た、 図 2 1 の E — E ' 断面図 を 図 2 3 に、 F — F ' 断面図 を図 2 4 に 、 G - G ' 断面図 を図 2 5 に示す。 画素に は、 図 2 1 に示す よ う に 、 薄膜 ト ラ ンジス タ 素子 1 5 a と 1 5 b を形成 し た。 図 2 1 に示す よ う に 、 画像に応 じ た信号電圧 を薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子 1 5 a の ド レ イ ン電極 2 5 a に 印加 し そ の ソ ー ス電極 2 6 a と スルー ホ ール 3 1 を介 し て画素 電極 3 に接続 し た。 画素電極 3 と の電位差 を与え る基準 電極 4 の電圧 を 、 次行の走査電極 1 3 a か ら スルー ホ ー ル 3 2 及び薄膜 ト ラ ン ジ ス タ 素子 1 5 b の ド レ イ ン電極 2 5 b , ソ 一 ス電極 2 6 b を介 し て与え た。 ま た、 図 2 5 の よ う に 、 画素電極 3 と 基準電極 4 と ゲー ト絶縁膜 9 を用いて補助容量素子 1 6 a を形成 し た。 こ こ で 、 補助 容量素子 1 6 a は、 信号に よ る の ノ イ ズ を吸収する こ と に よ り 、 画素電極の電位を定電位 に保持する ため に設け て い る 。 こ の様に 、 1 つ の画素内 に、 2 つの薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子が設け ら れて お り 、 図 2 4 に示す よ う に 、 画 素電極 3 と 基準電極 4 の間の電界方向 E が、 主に基板面 に平行 ま たは水平方向成分を持つ よ う に し た。 こ こ で は 2 つ の薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子 を用い たが、 3 つ以上の薄 膜 ト ラ ン ジス タ 素子 を用いて冗長構成 を と つ て も よ い 。 同様に補助容量素子 1 6 a も 2 つ以上用 いて も構わな い こ こ で は、 画素電極 3 と 基準電極 4 間のァラ イ メ ン 卜 が フ ォ ト マス ク のみで行われる ため 、 液晶層 に 印加さ れる 電界 E のバラ ツ キが小さ く 抑制 さ れる 。 さ ら に 、 同一層 で両ソ ー ス電極を形成する ので 、 画素電極 3 と基準電極 4 間の距離 d のバラ ツ キ は、 5 %以下 に押 さ え る こ と が で き た。

次 に駆動方式を述べる 。 図 2 7 に各電極に 印加 さ れる 電圧の波形を示す。 1 行毎 に、 信号が書き込ま れる線順 次駆動 を行な っ て い る 。 走査電圧波形 4 0 ： V G(i)は 1 行分の T F T を選択 してオ ン状態 にす る選択パルス 4 1 VGON(i) と 1 行前の基準電極に電位 V Cを与え る基準電 圧ノ ルス 5 1 ： V C ( i ) に よ り 構成さ れる 。 i + 1 行 目 の 基準電圧パルス 5 2 ： V GC(i + l)は i 行 目 の走査線の選 択パルス 4 1 ： V G0N ( i ) に ほ ぼ同期 し て 印加す る 。 こ の ため 、 i 行 目 の走査線の走査電圧波形 4 0 に選択パルス 4 1 が印加 さ れる と 、 薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子 1 5 a ， 1 5 b がオン し 、 信号電圧波形 6 1 ： V D(j) と i + 1 行 目 の基準電圧パルス 5 2 ： V GC(i + l)がそれぞれの薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子 1 5 a ， 1 5 b を介 し て信号電極 2 及び 走査電極 1 3 a に接続さ れて い る補助容量素子 1 6 a 及 び液晶 5 a に書き込 ま れる 。 そ の行の書き込み期間 （ 1 H ) が終わ る と 、 走査電圧波形 4 0 ： V G ( i )がオフ レぺ ル （ 非選択電圧） ま で立ち下が り 、 薄膜 ト ラ ン ジス タ 素 子 1 5 a , 1 5 b はオフ 状態に な り 、 書 き込 ま れた電圧 を保持する が、 実際には、 走査電圧波形 4 0 がオフ レぺ ルま で立ち下がる 時に、 薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子 5 a ， 5 b の寄生容量に よ る カ ッ プ リ ン グノ イ ズ に よ る電圧シ フ ト 7 6 , 7 7 が起 き 、 そ の電圧で保持 さ れる 。 こ こ で 、 液晶 に 印加 さ れる電圧は、 薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子 1 5 a 1 5 b の各々 の ソ ー ス電圧 7 1 ， 7 2 の間の電圧 7 8 が 印加 さ れ、 こ の電圧 7 8 に よ っ て 、 そ の画素の明る さ (透過率） が決ま る 。

本実施例で は、 次行の走査電極か ら基準電極に電位 を 与え る こ と に よ り 、 基準電極に電圧 を 印加す る特別の共 通電極を必要と し ない ため 、 共通電極 を形成す る工程の 削減で き た。 ま た、 実施例 4 ， 5 , 6 と異な り 、 T F T の し き い値 を高電圧 に し な く と も 良 く 、 し き い値が 0 付 近ま たは 0 以下の T F T を用いて も 、 液晶 を交流駆動す る こ と がで き る 。 さ ら に 、 従来の駆動方法で 、 薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子 をオ ン状態か ら オフ 状態 に切 り 換え る 際に 薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子の寄生容量を通 し て受 ける電圧 シ フ 卜 7 6 , 7 7 に よ っ て発生す る液晶印加電圧の直流成 分は、 本実施例で は、 2 つ の薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子で互 い に キ ャ ンセルす る ので発生 し な い。 し たがっ て 、 従来 共通電極で補正 し て い た直流成分の補正 をす る こ と な く 液晶の交流駆動をする こ と がで き る こ と か ら 、 フ リ ツ 力 が発生 し なか っ た。 同様に 、 直流成分に よ る残像も確認 で き ず、 輝度傾斜も 目立たなか っ た。 更に、 M I Mダイ オー ド等の 2 端子素子 を用い る 場合は、 素子の し き い値 のバラ ツ キ に よ る輝度む ら な どの画質不良も 同様に 2 つ の素子で キ ャ ンセルす る ので 、 輝度む ら が解消 さ れる 。

〔 実施例 9 〕

本実施例の構成は下記の要件 を 除けば、 実施例 8 と 同 じで あ る 。

図 2 8 に本実施例の画素平面図 を 、 図 2 9 にそ の等価 回路図 を示す。 基準電極 4 に電位 を与え る薄膜 ト ラ ン ジ スタ 素子 1 5 b の ド レ イ ン電極と 次行の走査配線 4 を 容 量素子 1 0 1 を介 し て接続 し た 。 ま た、 信号 に よ る ノ ィ ズを 除去す る 目 的で画素電極 3 と 基準電極 4 の間 に接続 し た容量素子 6 を二つの容量素子 6 a と 6 b の直列接続 に よ り 構成す る こ と に よ り 、 実施例 8 に必要で あ っ たス ルー ホ ール をすベて取 り 除 く こ と がで き た。 こ れに よ り 微細加工の必要な画素内 に おい て 、 層間絶縁膜に お け る ノ タ 一ニ ン グゃ穴あ け と い つ た加工処理が不要 と な り 、 絶縁膜加工の不良 に よ る異層間の シ ョ 一 トゃ接続不良が な く 、 しかも表示 に無関係なスルーホ ール領域 を低減で き る こ と に よ る 開 口率の 向上に よ る高品質の液晶表示装 置を実現で き る 。 容量結合に よ り 基準電極 4 に電位を与え た場合、 図 2 9 に示す ごと く 、 そ の電位は容量素子 1 0 1 と補助容量 素子 1 6 b ， 1 6 c の合成容量の比に よ り 基準電極 4 の 電位が決定さ れる 。 画素電極 3 の電圧 を V d s 、 一方、 次行の走査電極の電圧を V GC(i) ， 基準電極 4 の電圧を V C(i) ， 補助容量素子 1 6 b ， 1 6 c の容量値 をそれぞ れ C 1 7 ， C 6 a 及び C 6 b , こ れ ら の合成容量値 を C 1 0 2 ， 容量素子 1 0 1 の容量値 を C 1 0 1 と する と 画 素電極 3 と 基準電極 4 間の液晶容量は非常に小 さ い ので

C 6 a X C 6 b

C 0 2 = C 7 +

C 6 a + C 6 b

C 6 a x C 6 b

C 6 a + C 6 b 液晶 に 印加 さ れる電圧は V D(j) - V C(i) =

C 1 0 2

VD(j) - { ( VD(j) - V GC(i) )

C 1 0 1 + C 1 0 2 + V GC (i ) } C 1 0 1

= ( V D(j) - V GC(i) )

C 1 0 1 + C 1 0 2 と な る 。 従っ て 、 容量素子 1 0 1 の容量値 C 1 0 I が合成容量 C 1 0 2 よ り も十分大き ければ， 液晶 を駆動す る に十分 な電圧 を 印加する こ と がで き る し 、 2 〜 3 倍で あ っ て も 次行の走査電極の電圧振幅が 2 5 〜 3 3 %大 き く な る だ けで表示特性には何 ら影響 を与え る こ と がな い 。 本実施例に よ れば、 容量結合に よ り 対向電極の電圧 を 与え る ので 、 層間絶縁膜に おけ るノ タ 一 ニ ン グゃ穴あ け と い っ た加工処理が不要と な り 、 表示 に無関係な領域 を 低減で き る こ と に よ る 開 口率の 向上と 、 絶縁膜加工の不 良に よ る 欠陥の少な い高品質の液晶表示装置 を実現で き る 。

〔実施例 1 0 〕 本実施例の構成は下記の要件を 除けば、 実施例 8 と 同 じで あ る 。 駆動波形を 図 3 0 に示す。 画素構成及び等価回路は図 2 1 及び図 2 2 と 同一で あ る が、 走査電圧波形 4 0 ： V G(i + 1)の内、 基準電圧パルス 5 ： VGC(i + l) を 1 行毎に V CCを 中心と して極性反転 を し た点が特徴で あ る 。 液晶 電圧は信号電圧 6 1 と基準電圧パルス 5 2 の差電圧で あ る か ら 、 選択行の次行の走査電圧波形の基準電圧パルス 5 2 を行毎 に極性反転す る こ と に よ り 、 液晶の行毎反転 駆動 に よ る低電圧駆動を 実現で き る 。 基準電圧 5 1 、 5 2 の電圧振幅 を適当 に選ぶ と と も に、 信号電圧 と対向電 圧の 中心値 を ほぼ等 し く す る こ と に よ り 、 信号電圧の振 幅を最小化す る こ と がで き る 。

本実施例で は、 こ の よ う に駆動条件を選択す る こ と に よ り 、 信号側駆動回路の低電圧化と行毎極性反転に よ る フ リ ッ カ低減が実現で き る 。

〔 実施例 1 1 〕

本実施例の構成は下記の要件を 除けば、 実施例 1 0 と 同 じ で あ る 。

図 3 1 に本実施例の 2 行 2 列分の画素平面図 を 、 図 3 2 に等価回路図 を 、 図 3 3 にそ の駆動波形を示す。 表示 装置全体は こ の画素配置 を繰 り 返す こ と に よ リ 構成す る 画素の基本構成は図 2 1 の第 1 実施例 と 同様であ る が、 基準電極 4 の電位 を与え る走査電極と の接続 を 、 1 列毎 に上下の走査電極 1 お よ び 1 3 a に接続する と と も に 、 駆動方式と し て は、 実施例 1 0 の低電圧駆動 を基本に 、 走査電極選択時に上下の走査電極に実施例 1 0 に おいて 1 行毎に極性反転 し て加え て い た 2 種類の基準電圧 を 1 列毎 に 印加す る点が特徴で あ る 。 本実施例に よれば、 液晶への書 き込み極性を列毎 に反 転さ せる こ と が可能で、 横ス ミ ア をゲ一 卜配線上で ク ロ ス ト ー ク 電流 を逆極性の信号電圧 を書 き込む こ と に よ り キ ャ ンセルす る こ と で横ス ミ ア を更に 防止す る こ と がで き る と 同時に 、 信号電圧の低電圧化を実現で き る 。 さ ら に、 1 行毎 に極性反転す る こ と に よ り 、 縦方向のス ミ ア も 同時に 防止する こ と が可能で 、 高画質低電圧駆動 を実 現で き る 。

以上、 透過型の液晶表示装置 につい て の実施例 を用い て本発明の説明 を行っ たが、 本発明は反射型の液晶表示 装置に対 し て も有効であ る 。 薄膜 ト ラ ン ジス タ につ いて も 、 そ の構造 （正ス タ ガ構造、 逆ス タ ガ構造、 コ プ レ ー ナ構造等） お よび材質は上記実施例に 限定は し ない。

周辺回路 （信号電極駆動回路、 走査電極駆動回路、 共 通電極駆動回路） の一都ま たは全部を 、 表示パネル を構 成す る基板 7 の表面に I C チ ッ プの状態で直接 に接着 し ても よ い。 ま た、 周辺回路の一部 ま たは全部を 、 基板 7 の表面 にポ リ シ リ コ ン T F T な ど を用いて一体的 に形成 して も よ い。 これ ら に よ り 、 周辺回路を表示パネルに外 付けで形成す る場合よ リ も表示装置全体 を小型化で き る 効果があ る 。

本発明の液晶表示装置 を情報処装置、 記憶装置、 入力 装置、 出力装置、 通信装置な ど と組合せ、 各種 O A用機 器、 携帯用機器を構成す る こ と がで き る 。

本発明 に よ れば、 基板界面方向 の電界に よ り 液晶 を ス ィ ツ チ ン グす る方式 を走査電極の電圧 を変調 し て低電圧 化 し 、 低駆動電圧化、 高画素開 口率化 を両立す る 。 こ れ に よ り 、 低消費電力かつ明 る く 視認性の よ い薄膜 ト ラ ン ジス タ 型液晶表示装置を提供す る こ と がで き る 。 同時に 走査電極の電圧を変調 し低電圧化する駆動方式の問題と な っ て い たク ロ ス ト ー ク （横ス ミ ア ） の発生も抑え ら れ 高画質の薄膜 ト ラ ン ジス タ 型液晶表示装置を提供する こ と がで き る 。 更に、 薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子の し き い値電 圧の コ ン ト ロ ール ま たは n 型薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子 と p 型薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子 を 両方構成す る こ と に よ り 走査 電極を基準電極と す る こ と がで き 、 かつ低駆動電圧化す る こ と がで き る 。 ま た、 2 つ の薄膜 ト ラ ン ジス タ 素子 を 1 画素 に利用する こ と に よ り 、 走査電極か ら基準電位 を 供給す る こ と がで き 、 かつ低駆動電圧化お よ び高画質化 する こ と がで き る 。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 一方の面に、 複数の走査電極、 前記複数の走査電 極と 交差 し て形成さ れた複数の信号電極、 前記複数の走 査電極と複数の信号電極の各交差部に形成さ れたス ィ ッ チン グ素子、 前記ス イ ッ チ ン グ素子に接続さ れた画素電 極、 前記画素電極と対向 し て形成さ れた基準電極と を有 する第 1 の基板と 、

前記第 1 の基板と対向 し て配置 さ れた第 2 の基板と 、 前記第 1 の基板と第 2 の基板 と の間隙 に挿入さ れ た液 晶組成物と

前記複数の走査電極の各々 に 2 値以上の非選択電圧 を 有す る 走査信号を 印加す る 走査電極駆動回路と 、

前記複数の信号電極の各々 に画像信号 を供給す る信号 電極駆動回路と

を備え 、 前記画素電極と 基準電極と の間 に電圧 を 印加 し て前記液晶組成物 に電界 を与え 、 表示 を行う ア ク テ ィ ブ マ ト リ ク ス型液晶表示装置。

2 . 前記基準電極は、 複数の画素にわ たっ て共通の電 位を有する共通電極であ る こ と を特徴と する 請求の範囲 第 1 項に記載のァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置。

3 . 前記基準電極は、 前記走査電極に接続 さ れて い る こ と を特徴と する請求の範囲第 1 項に記載のァ ク テ ィ ブ マ ト リ ク ス型液晶表示装置。

4 . 前記ス イ ッ チ ング素子の し き い値 V THと 、 明状態 ま たは暗状態 を得る 画素電極と 基準電極の間の最大電圧 V ONの関係が次式

V TH > I V ON I

を満足する よ う に構成さ れた こ と を特徴と す る 請求の範 囲第 3 項に記載のア ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置

5 . 前記ス イ ッ チ ン グ素子の し き い値 V THと 、 明状態 ま たは暗状態 を得る 画素電極と 基準電極の間の最大電圧 V 0N、 明状態 ま たは暗状態 を得る 画素電極と 基準電極の 間の最小電圧 V OFFの関係が次式

V TH> ( I V ON I - I V OFF I ) / 2 を満足す る よ う に構成さ れた こ と を特徴とす る 請求の範 囲第 3 項に記載のァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置 6 . 各走査電極に対応す る前記スィ ツ チン グ素子が、 前記複数の走査電極の 1 行毎 に P 型及び n 型の特性 を有 する よ う に構成さ れた こ と を特徴と す る 請求の範囲第 3 項に記載のァ ク テ ィ ブマ 卜 リ ク ス型液晶表示装置。

7 . 前記ス イ ッ チ ン グ素子は 1 画素 に少な く と も 2 つ 形成さ れ、 第 1 のス イ ッ チ ン グ素子の ソ ー ス電極 ま たは ド レ イ ン電極は信号電極に接続 さ れ、 第 2 のス ィ ッ チ ン グ素子の ソ ー ス電極 ま た は ド レ イ ン電極は前記第 1 ス ィ ツ チ ン グ素子及び第 2 のス ィ ツ チ ン グ素子のゲー ト電極 に対応 し た走査電極と は隣の走査電極に接続 さ れて い る こ と を特徴と する 請求の範囲第 1 項に記載のァ ク テ ィ ブ マ ト リ ク ス型液晶表示装置。

8 . 前記第 2 のス イ ッ チ ン グ素子は前記隣の走査電極 に容量素子 を介 して接続さ れて い る こ と を特徴と す る請 求の範囲第 7 項に記載のァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表 示装置

9 . 明状態 を得る電圧 と 暗状態 を得る電圧の差が 5 V 以下 に な る よ う に 、 液晶組成物、 ラ ビ ン グ方向、 偏光板 の配置、 基板間距離及び画素電極と基準電極の間の距離 が設定さ れて いる こ と を特徴と す る請求の範囲第 1 項乃 至第 8 項のいずれか 1 項 に記載のァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス 型液晶表示装置。

1 0 . —方の面に 、 複数の走査電極、 前記複数の走査 電極と 交差 し て形成さ れた複数の信号電極、 前記複数の 走査電極と複数の信号電極の各交差部に形成 さ れたス ィ ツ チ ン グ素子、 前記ス イ ッ チ ン グ素子 に接続さ れた画素 電極、 前記画素電極と対向 し て形成さ れた基準電極と を 有す る第 1 の基板と 、

前記第 1 の基板と 対向 し て配置 さ れた第 2 の基板と 、 前記第 1 の基板と第 2 の基板と の間隙 に揷入さ れた液 晶組成物と

前記複数の走査電極の各々 に走査信号 を 印加する走査 電極駆動回路と 、

前記複数の信号電極の各々 に画像信号 を供給する信号 電極駆動回路と

を備え 、 前記画素電極と 基準電極と の間 に電圧 を 印加 し て前記液晶組成物 に電界を与え 、 表示 を行う ア ク テ ィ ブ マ ト リ ク ス型液晶表示装置の駆動方法 に おい て 、

前記走査信号の非選択電圧は 2 値以上であ る こ と を特 徴と す る ァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置の駆動方 法。

1 1 . 前記走査電極に 印加 さ れる走査信号の非選択電 圧を変化さ せ、 主 と して走査電極 と 画素電極の間の容量 を用 いて画素電極の電圧 を変化 さ せる こ と を特徴と す る 請求の範囲第 1 0 項 に記載のア ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液 晶表示装置の駆動方法。

1 2 . 前記走査電極に 印加さ れる走査信号の非選択電 圧を全て の行に おい て、 同振幅、 同周期、 同位相で変化 さ せる こ と を特徴と する 請求の範囲第 1 0 項 に記載のァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置の駆動方法。

1 3 . —方の面に 、 複数の走査電極、 前記複数の走査 電極と 交差 し て形成さ れた複数の信号電極、 前記複数の 走査電極と複数の信号電極の各交差部 に形成さ れ、 し き い値 V T Hが、 明状態 ま た は暗状態 を得る 画素電極と基準 電極の間の最大電圧 V ON、 明状態 ま た は暗状態 を得る画 素電極と基準電極の間の最小電圧 V O F Fの差の 1 / 2 を 越え る スイ ッ チン グ素子、 前記ス イ ッ チ ング素子に接続 さ れた画素電極、 前記画素電極 と 対向 し 、 前記走査電極 と接続 して形成さ れた基準電極 と を有す る第 1 の基板と 前記第 1 の基板 と 対向 し て配置 さ れた第 2 の基板と 、 前記第 1 の基板と第 2 の基板 と の間隙 に挿入 さ れ た液 晶組成物 と

前記複数の走査電極の各々 に走査信号を印加す る走査 電極駆動回路と 、

前記複数の信号電極の各々 に画像信号 を供給す る信号 電極駆動回路と

を備え 、 前記画素電極と基準電極 と の間 に電圧 を 印加 し て前記液晶組成物 に電界を与え 、 表示 を行う ア ク テ ィ ブ マ ト リ ク ス型液晶表示装置の駆動方法 に おいて 、

前記走査電極に は、 各フ レ ー ム毎に 2 値の非選択電圧 を交互に有 し非選択期間中 は一定電位に保たれた走査信 号が印加 さ れ、 かつ 、 信号電極に は、 1 行毎 に画素電極 と基準電極の間の電圧の極性が異な る よ う に伝達さ れる 映像信号が出力 さ れて い る こ と を特徴と する ア ク テ ィ ブ マ ト リ ク ス型液晶表示装置の駆動方法。

1 4 . 2 値の非選択電圧の電位差 を 、 明状態 ま たは暗 状態 を得る 画素電極と基準電極の 間の最大電圧 V。_Nと 明 状態 ま たは暗状態 を得る 画素電極と基準電極の 間の最小 電圧 V。_{F F}の和 と 等 し く 設定す る こ と を特徴とする 請求 の範囲第 1 3 項に記載のア ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表 示装置の駆動方法。

1 5 . 2 値の非選択電圧の電位差を 、 明状態 ま たは暗 状態 を得る 画素電極と基準電極の間の最大電圧 V。_Nと 明 状態 ま たは暗状態 を得る 画素電極と基準電極の間の最小 電圧 V。_{F F}の和の 1 2 倍と 等 し く 設定す る こ と を特徴 とす る 請求の範囲第 1 3 項 に記載のア ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置の駆動方法。

1 6 . —方の面に 、 複数の走査電極、 前記複数の走査 電極と 交差 し て形成さ れ た複数の信号電極、 前記複数の 走査電極と複数の信号電極の各交差部 に形成さ れ、 前記 複数の走査電極の 1 行毎 に P 型及び n 型の特性 を有す る スイ ッ チ ン グ素子、 前記ス イ ッ チ ン グ素子に接続さ れた 画素電極、 前記画素電極 と 対向 し 、 前記走査電極と 接続 して形成さ れた基準電極 と を有す る第 1 の基板と 、 前記第 1 の基板と 対向 し て配置 さ れた第 2 の基板と 、 前記第 1 の基板と第 2 の基板 と の間隙 に揷入 さ れた液 晶組成物 と

前記複数の走査電極の各々 に走査信号 を 印加す る 走査 電極駆動回路と 、

前記複数の信号電極の各々 に画像信号 を供給す る信号 電極駆動回路と

を備え 、 前記画素電極と 基準電極と の 間 に電圧 を 印加 し て前記液晶組成物 に電界 を与え 、 表示 を行う ア ク テ ィ ブ マ ト リ ク ス型液晶表示装置の駆動方法 に おいて 、

P 型のス ィ ツ チ ン グ ト ラ ン ジス タ 素子 を有す る走査電 極に 印加す る 走査信号の非選択電圧が、 n 型のスィ ツ チ ン グ ト ラ ン ジスタ 素子を有する走査電極に印加する 走査 信号の非選択電圧 よ り 高 く 、 かつ 、 そ の電位差が明状態 ま たは暗状態 を得る 画素電極と 基準電極の間の最大電圧 V O Nを超え る こ と を特徴と す る ア ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型 液晶表示装置の駆動方法。

1 7 . 一方の面に 、 複数の走査電極、 前記複数の走査 電極と 交差 し て形成さ れた複数の信号電極、 前記複数の 走査電極と複数の信号電極の各交差部 に形成 さ れた第 1 のス イ ッ チ ン グ素子、 ソ ー ス電極 ま た は ド レ イ ン電極が 前記複数の走査電極の 1 つ と接続さ れ た第 2 のス ィ ツ チ ン グ素子、 前記ス イ ッ チ ン グ素子 に接続 さ れ た画素電極 前記画素電極と対向 し第 2 の ス ィ ツ チ ン グ素子 と 接続 し て形成さ れた基準電極と を有す る第 1 の基板と 、 前記第 1 の基板と 対向 し て配置 さ れた第 2 の基板と 、 前記第 1 の基板と第 2 の基板と の間隙 に挿入 さ れた液 晶組成物と

前記複数の走査電極の各々 に走査信号 を 印加する走査 電極駆動回路と 、

前記複数の信号電極の各々 に画像信号 を供給す る信号 電極駆動回路と

を備え 、 前記画素電極と基準電極と の 間 に電圧 を 印加 し て前記液晶組成物 に電界を与え 、 表示 を行う ア ク テ ィ ブ マ 卜 リ ク ス型液晶表示装置の駆動方法に おいて 、

前記走査電極か ら基準電圧 を供給す る こ と を特徴と す るァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置の駆動方法。

1 8 . 前記走査電極か ら供給さ れる基準電圧が映像信 号電圧の極性に と も ない変化す る こ と を特徴と する請求 の範囲第 1 7 項に記載のア ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表 示装置の駆動方法。