JP3774858B2 - 液晶表示装置とその駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、低いコストで広視野角・高画質・高輝度の大画面アクティブマトリックス型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアクティブマトリックス型液晶表示装置の一方の基板上に形成した櫛歯状電極対を用いて液晶組成物層に基板に水平な方向に電界を印加する横電界方式液晶パネルが、特開平７−３６０５８号や特開平７−１５９７８６号公報に提案され実用化されている。
図１，図８が従来の横電界方式液晶表示装置の平面構成図である。１画素中には、１行の共通電極があり液晶駆動電極と対を形成している。図２が従来の横電界方式液晶表示パネルの駆動波形図である。共通電極電位は固定されており、映像信号波形は共通電極電位を中心に１水平走査期間ごとに極性を変化させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１，図８のように共通電極が１画素中に１行しかない従来の横電界方式液晶パネルでは、液晶パネルの開口率を向上しバックライトの光の透過光量を向上させるとき、画素内の共通電極と液晶駆動電極の距離を大きくしなければならない。電極間の距離が大きくなると、それに比例して液晶を駆動するための電圧を大きくしなければならない。共通電極電位を固定した従来の駆動方式では映像信号配線に印加される映像信号電圧の最大振幅（ＶＤＨ−ＶＤＬ）は約２０Ｖ近く必要になってしまいます。この場合走査線に印加される電圧の最大振幅（ＶＧＨ−ＶＧＬ）は約５０Ｖ近く必要となります。駆動電圧の増大によりドライバーＩＣの価格も急激に増大します。
【０００４】
さらに駆動電圧の増大により、走査線と映像信号配線のショートも多発しやすくなります。映像信号配線の信号電圧が大きくなると、共通電極でシールドする効果も弱くなり、垂直クロストークも発生しやすくなります。カラーフィルター基板の裏面側に全面に形成されている透明電極と画素電極間に印加される電界も大きくなり可動性イオンが液晶層に移動しやすくなります。これにより残像などの問題が発生し画質がいちじるしく悪化してしまう。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するものであり、その目的とするところは、大型の横電界方式液晶パネルを安価に歩留り良く輝度向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明では、下記の手段を用いる。
【０００７】
〔手段１〕横電界方式液晶表示装置において、１画素中に互いに分離され、異なる電位に設定された２行の共通電極を配置する。
【０００８】
〔手段２〕手段１において、１画素中の互いに分離された２行の共通電極の電位が水平走査期間の周期ごとに、互いにいれかわるようにした。
【０００９】
〔手段３〕手段１において、１画素中の互いに分離された２行の共通電極の電位が垂直走査期間の周期ごとに互いにいれかわるようにした。
【００１０】
〔手段４〕手段１において、走査線の両側に配置された互いに分離されている２行の異なる共通電極の電位が水平走査期間の周期ごとに、互いにいれかわるようにした。
【００１１】
〔手段５〕手段１において、走査線の両側に配置された互いに分離されている２行の異なる共通電極の電位が垂直走査期間の周期ごとに、互いにいれかわるようにした。
【００１２】
〔手段６〕手段１において、互いに分離され、それぞれ異なる電位に設定された２本の共通電極を、映像信号配線の両側に近接して配置した。
【００１３】
〔手段７〕横電解方式液晶表示パネルにおいて、カラーフィルター側基板の裏面に形成されている透明導電層をアース電位に設定し、かつ、アクティブマトリックス基板側の共通電極電位をアース電位か、またはアース電位にきわめて近い正の電位（０〜＋１Ｖ以内）に設定した。
【００１４】
〔手段８〕横電解方式液晶パネルにおいて、カラーフィルター側基板の裏面に形成されている透明導電層をアース電位に設定し、かつ、アクティブマトリックス基板側の映像信号配線の信号振幅平均電位をアース電位か、またはアース電位にきわめて近い正の電位（０〜＋１Ｖ以内）に設定した。
【００１５】
〔手段９〕手段２または手段３において、１画素中の互いに分離された２行の共通電極の平均電位をアース電位か、またはアース電位にきわめて近い正の電位（０〜＋１Ｖ以内）に設定した。
【００１６】
〔手段１０〕手段２または手段３において映像信号配線の信号振幅平均電位をアース電位か、またはアース電位にきわめて近い電位（０〜＋１Ｖ以内）に設定した。
【００１７】
〔手段１１〕手段１において、映像信号配線と共通電極と液晶駆動電極とを、液晶配向方向に対して、±１度〜±３０度の角度の範囲で１画素内で１回以上屈曲させた。
【００１８】
〔手段１２〕手段１において、映像信号配線と共通電極と液晶駆動電極とを、液晶配向方向に対して±６０度〜±８９度の角度の範囲で、１画素内で１回以上屈曲させた。
【００１９】
〔手段１３〕手段１１または手段１２において映像信号配線とほぼ同じ角度で遮光膜（ブラックマスク）またはカラーフィルターを１画素内で１回以上屈曲させた。
【００２０】
〔手段１４〕手段１において、１画素中で、２行の共通電極のうち、どちらか１方の共通電極と液晶駆動電極とを、ゲート絶縁膜をかいして互いに交差させることで保持容量を形成した。
【００２１】
〔手段１５〕手段１において、１画素中で、２行の共通電極と液晶駆動電極とを、ゲート絶縁膜をかいして互いに交差させることで、１画素中に、２個の保持容量を形成した。
【００２２】
〔手段１６〕手段１４または手段１５において、液晶駆動電極の一部をゲート絶縁膜とパッシベーション膜をかいして上下から二層の共通電極により、はさみこむことで保持容量を形成した。
【００２３】
〔手段１７〕手段１６においてゲート絶縁膜とパッシベーション膜により２層に分離されている共通電極を、映像信号配線の両側に配置した。
【００２４】
〔手段１８〕手段１７において、ゲート絶縁膜とパッシベーション膜により２層に分離されている共通電極と映像信号配線と液晶駆動電極とが液晶配向方向に対して±１度〜±３０度の角度の範囲で１画素内で１回以上屈曲している構造とした。
【００２５】
〔手段１９〕手段１７においてゲート絶縁膜とパッシベーション膜により２層に分離されている共通電極と映像信号配線と液晶駆動電極とが、液晶配向方向に対して±６０度〜±８９度の角度の範囲で、１画素内で１回以上屈曲している構造とした。
【００２６】
〔手段２０〕手段１８または手段１９において映像信号配線と同じ角度で遮光膜（ブラックマスク）またはカラーフィルターを１画素内で１回以上屈曲させた。
【００２７】
【作用】
上記手段１，２，３，を用いることで映像信号振幅電圧を大幅に低減することが可能になります。大型のモニター用液晶表示パネルでは、フリッカーやクロストークを低減するためにドット反転駆動方式が一般的に採用されておりこの方式は図２にあるように共通電極電位を固定した場合映像信号振幅電圧の最大値は（ＶＤＨ−ＶＤＬ）となります。図１９にある横電界方式液晶パネルの液晶駆動電圧Ｖｍａｘと映像信号振幅電圧の最大値（ＶＤＨ−ＶＤＬ）とは次の関係にあります。（ＶＤＨ−ＶＤＬ）≧２×Ｖｍａｘ
画素内の共通電極と液晶駆動電極の電極間距離が大きくなってくるとＶｍａｘの電圧も大きくなります。本発明の手段１〜５を用いることで映像信号振幅電圧の最大値は（Ｖｍａｘ−Ｖｔｈ）だけで十分になります。約１／３程度まで小さくてすみます。
これにより、クロストークの発生も大幅に低減できるようになり、映像信号配線駆動用ＩＣの消費電力も大幅に低減できます。電磁ノイズの問題も大幅に低減でき、ＩＣコストも低減でき、モジュールコストも大幅に低減できます。
【００２８】
手段１，４，５を用いることで２行の共通電極の電位変化を打ち消すことができ、走査線の電位変動が生じにくくなる。これにより水平方向の周期的なムラの発生がなくなる。
【００２９】
手段６，１７を用いることで映像信号配線の電界をシールドしやすくなり、横電界方式液晶パネルで発生しやすい垂直クロストークを大幅に低減できる。
【００３０】
手段７，８，９，１０を用いることで、アクティブマトリックス基板に対向しているカラーフィルター基板側の裏面ＩＴＯと画素電極と、共通電極と映像信号配線の間に大きなＤＣ電圧が作用しなくなる。これによりイオン性物質がカラーフィルター基板側から溶出してくることがなくなり信頼性のすぐれた液晶パネルを作れます。イオン性物質の不均一溶出がなくなることからムラの発生もなくなり表示品位のすぐれた液晶パネルを作れます。
【００３１】
手段１１，１２，１３，１８，１９，２０を用いることで図２５，図２６にあるように、１画素内で液晶分子の回転方向が左回りと右回りの２種類存在することになりカラーシフトや階調反転の発生を防止することができすぐれた表示品位を得ることができる。さらにこの方式を採用すると偏光板の偏向軸と液晶パネルの垂直軸と水平軸とがいっちすることになり偏向板の有効利用率が向上し偏光板のコストを低減できます。カラーフィルターやブラックマスクを映像信号配線や画素電極と同じ角度で屈曲させることで開口率を向上させることができ明るい表示装置を作ることができる。
【００３２】
手段１４，１５，１６を用いることで保持容量を形成でき薄膜トランジスタ素子のリーク電流が大きくても液晶駆動電極電位の変化をおさえることができる。これによりコントラストの良い画像が得ることができる。
【００３３】
【実施例】
〔実施例１〕図３，図１１は、本発明の第１の実施例の平面図である。１画素内に２行の共通電極が配置されており１画素内は、２行の共通電極のうちどちらか一方が画素電極用の共通電極として液晶駆動電極と対向している。１画素をとり囲む左右上下の画素は同じ構造をしているが、となりとは異なる構造になっている。従来の横電界方式液晶パネルでは、図１や図８にあるようにどの画素も同じ構造となっている。従来の構造では、図２にあるように共通電極電位は固定されているが、本発明では図１７や図１８にあるように、共通電極の電位は固定されておらず水平周期や垂直周期ごとに変化している。１画素内の２行の共通電極の電位はそれぞれ異なり、水平周期または垂直周期で互いにいれかわるようになっている。走査線の電位変動が生じないように走査線をはさみこんでいる上下の共通電極の電位は異なるように設定した方がこのましい。図３では保持容量は２行の共通電極のうちのどちらか１方と液晶駆動電極とでゲート絶縁膜をはさみこむ構造で形成されている。保持容量の断面構造は図１０に示めしてある。図１１では、保持容量は、２行の共通電極のうちのどちらか１方と液晶駆動電極とで形成されている。液晶駆動電極は図１３にあるようにゲート絶縁膜とパッシベーション膜をかいして共通電極により上下からはさみこまれている。映像信号配線と共通電極の断面構造図は図１２に示めすとうりである。
【００３４】
〔実施例２〕図４，図５は、本発明の第２の実施例の平面図である。１画素内に２行の共通電極が配置されている点は実施例１と同じである。図４では、保持容量は走査線と液晶駆動電極により形成されている。図５では保持容量は共通電極と液晶駆動電極により形成され画素の中央部に配置されている。
【００３５】
〔実施例３〕図６，図１４は、本発明の第３の実施例の平面図である。１画素内に２行の共通電極が配置されている点は実施例１と同じである。映像信号配線と共通電極と液晶駆動電極とが液晶の配向方向に対して屈曲した構造になっている。図２５は、正の誘電率異方性液晶を用いる場合の液晶の配向方向と各電極の交差角の関係図である。交差角は±１度から±３０度の範囲が望ましいが実用的には±１０度から±２０度の範囲が最もすぐれている。
図２６は、負の誘電率異方性液晶を用いる場合の液晶の配向方向と各電極の交差角の関係図である。交差角は±６０度から±８９度の範囲が望ましいが、実用的には±７０度から±８０度の範囲が最もすぐれている。なお実施例では映像信号配線と共通電極と液晶駆動電極の３種類の電極が屈曲しているが、映像信号配線は必ずしも屈曲している必要はない。しかし開口率を高めるためには、映像信号配線も屈曲している方が良い。本発明の実施例では屈曲回数を図６の１回，図１４の３回を例にあげたが５回でもそれ以上でも良い屈曲回数に制限はない。
【００３６】
〔実施例４〕図１５，図１６は、本発明の第４の実施例の平面図である。１画素内に２行の共通電極が配置されている点は、実施例１と同じである。図１５，図１６の場合には、保持容量が、２行のの共通電極と液晶駆動電極とで１画素内で２ケ所形成されている点に特徴がある。この構造では駆動波形は図１８のように垂直走査周期で２行の共通電極電位をいれかえなければならない。図１５，図１６のように１画素内で２個の保持容量を持たせて図６，図１４のように電極を屈曲させることも可能である。
【００３７】
〔実施例５〕図２２，図２３，図２４は、本発明の第５の実施例である。映像信号配線の屈曲角にあわせて遮光膜とカラーフィルター層を屈曲させた構造になっている。映像信号配線と共通電極とをゲート絶縁膜をかいして交差させると映像信号配線の両わきから光ぬけがなくなるので図２４のように映像信号配線に対向する遮光膜（ブラックマスク）が必要なくなり、カラーフィルター層のみを屈曲させる構造となる。屈曲回数には制限はない。
【００３８】
〔実施例６〕図２７，図２８は、本発明の実施例図１１で用いた保持容量形成方法を従来の横電界方式液晶パネルに応用した場合の平面構造図である。保持容量部分の断面図は従来方式では図１０のようであるが、本発明を用いると図１３のようになり２倍以上の保持容量を形成できる。映像信号配線と共通電極の断面図は、従来方式では図９のようであるが、本発明を用いると、図１２のようになり映像信号配線の電界をシールドしやすくなりクロストークの発生を防止しやすくなる。
【００３９】
〔実施例７〕図２０，図２１は、本発明の第７の実施例である。横電界方式液晶パネルの断面図は、図７のとおりです。カラーフィルター基板の裏面には静電気対策のための透明導電膜が形成されておりこの電位はアース電位に接地されている。映像信号配線や共通電極，液晶駆動電極の平均電位がアース電位から大きくかけはなれているとカラーフィルター側の裏面の透明導電膜との間で電界が発生しイオン性物質が液晶層に移動してしまう。長い時間液晶パネルを使用する場合、イオン性物質の移動を防止しなければ、残像が発生してしまい、いちじるしく画像を悪化させてしまう。図２０，図２１にあるように共通電極電位の平均値をアースにきわめて近い値に設定することでイオン性物質の移動を防止できる。映像信号配線の平均電位は、走査線の信号立ちさがり時の容量結合による変化を考慮してアース電位よりも、すこしプラス側の値に設定すると良い。プラス１Ｖ程度ならば大きな問題は生じない。
【００４０】
【発明の効果】
本発明を用いることで映像信号配線の信号振幅を大きくすることなく共通電極と液晶駆動電極の電極間距離を大きくすることができ、開口率を向上することができる。さらに映像信号配線をシールドすることで垂直クロストークも低減できる。映像信号配線と画素電極、遮光膜、カラーフィルター層を液晶配向方向に対して屈曲させることで開口率を低下させることなくカラーシフトを防止できるので明るく、美しい画像をどの方向からも見ることが可能となる。さらに本発明の駆動方式を用いることで残像の生じにくい信頼性の高い液晶表示装置を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の１画素中に１本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図２】従来の共通電極電位を固定した横電界方式液晶パネルの駆動波形
【図３】本発明の１画素中に２本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図４】本発明の１画素中に２本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図５】本発明の１画素中に２本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図６】本発明の１画素中に２本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図７】本発明の１画素中に２本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの断面構造図
【図８】従来の１画素中に１本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図９】従来の横電界方式液晶パネルの映像信号配線と共通電極の断面構造図
【図１０】従来の構電界方式液晶パネルの保持容量部分の断面構造図
【図１１】本発明の１画素中に２本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図１２】本発明の横電界方式液晶パネルの映像信号配線と共通電極の断面構造図
【図１３】本発明の横電界方式液晶パネルの保持容量部分の断面構造図
【図１４】本発明の１画素中に２本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図１５】本発明の１画素中に２本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図１６】本発明の横電界方式液晶パネルの保持容量部分の平面構造図
【図１７】本発明の横電界方式液晶パネルの走査配線と共通電極に印加される駆動信号波形。
【図１８】本発明の横電界方式液晶パネルの走査配線と共通電極に印加される駆動信号波形
【図１９】横電界方式液晶パネルの映像信号電圧と透過光量の関係図。
【図２０】本発明の横電界方式液晶パネルの走査配線と共通電極に印加される駆動信号波形
【図２１】本発明の横電界方式液晶パネルの走査配線と共通電極に印加される駆動信号波形
【図２２】本発明の横電界方式液晶パネルのカラーフィルター層と遮光膜の平面構造図
【図２３】本発明の横電界方式液晶パネルのカラーフィルター層と遮光膜の平面構造図
【図２４】本発明の横電界方式液晶パネルのカラーフィルター層と遮光膜の平面構造図
【図２５】本発明の横電界方式屈曲画素電極内の正の誘電率異方性液晶分子の配向方向図
【図２６】本発明の横電界方式屈曲画素電極内の負の誘電率異方性液晶分子の配向方向図
【図２７】本発明の横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図２８】本発明の横電界方式液晶パネルの平面構造図
【符号の説明】
１−−−−走査線
２−−−−映像信号配線
３−−−−共通電極
４−−−−薄膜トランジスタ素子
５−−−−共通電極と液晶駆動電極により形成された保持容量
６−−−−液晶駆動電極
７−−−−走査線に印加される駆動波形
８−−−−映像信号配線に印加される映像信号波形
９−−−−固定されている共通電極電位
１０−−−−ｎ番目の走査線
１１−−−−（ｎ＋１）番目の走査線
１２−−−−ｎ番行の上部共通電極
１３−−−−ｎ番行の下部共通電極
１４−−−−（ｎ＋１）番行の上部共通電極
１５−−−−（ｎ＋１）番行の下部共通電極
１６−−−−上部共通電極と液晶駆動電極により形成された保持容量
１７−−−−下部共通電極と液晶駆動電極により形成された保持容量
１８−−−−（ｎ−１）番目の走査線と液晶駆動電極により形成された保持容量
１９−−−−ｎ番行の矩形に曲がっている上部共通電極
２０−−−−ｎ番行の矩形に曲がっている下部共通電極
２１−−−−（ｎ＋１）番行の矩形に曲がっている上部共通電極
２２−−−−（ｎ＋１）番行の矩形に曲がっている上部共通電極
２３−−−−共通電極と液晶駆動電極により画素中央部に形成された保持容量
２４−−−−アクティブマトリックス側ガラス基板
２５−−−−パッシベーション膜
２６−−−−ゲート絶縁膜
２７−−−−保持容量を形成している液晶駆動電極
２８−−−−コンタクトホール
２９−−−−共通電極とコンタクトホールをかいして接合している透明電極
３０−−−−透明導電膜
３１−−−−カラーフィルター側ガラス基板
３２−−−−遮光膜（ブラックマスク）
３３−−−−カラーフィルター層
３４−−−−平坦化保護層
３５−−−−液晶分子配向膜
３６−−−−液晶層
３７−−−−ｎ番目の走査線に印加される駆動波形
３８−−−−（ｎ＋１）番目の走査線に印加される駆動波形
３９−−−−水平走査期間ごとに極性を変化させるｎ番行の上部共通電極の電圧波形
４０−−−−水平走査期間ごとに極性を変化させるｎ番行の下部共通電極の電圧波形
４１−−−−水平走査期間ごとに極性を変化させる（ｎ＋１）番行の上部共通電極の電圧波形
４２−−−−水平走査期間ごとに極性を変化させる（ｎ＋１）番行の下部共通電極の電圧波形
４３−−−−垂直走査期間ごとに極性を変化させるｎ番行の上部共通電極の電圧波形
４４−−−−垂直走査期間ごとに極性を変化させるｎ番行の下部共通電極の電圧波形
４５−−−−垂直走査期間ごとに極性を変化させる（ｎ＋１）番行の上部共通電極の電圧波形
４６−−−−垂直走査期間ごとに極性を変化させる（ｎ＋１）番行の下部共通電極の電圧波形
４７−−−−液晶分子（正の誘電率異方性液晶）
４８−−−−液晶分子（負の誘電率異方性液晶）
Ａ−−−−正の誘電率異方性液晶分子の配向方向と画素電極（共通電極と液晶駆動電極）の交差する角度
Ｂ−−−−負の誘電率異方性液晶分子の配向方向と画素電極（共通電極と液晶駆動電極）の交差する角度
Ｐ−−−−液晶分子の配向方向と偏光板の偏光軸方向（光学軸）
Ｑ−−−−偏光板の偏光軸方向（光学軸）
【産業上の利用分野】
本発明は、低いコストで広視野角・高画質・高輝度の大画面アクティブマトリックス型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアクティブマトリックス型液晶表示装置の一方の基板上に形成した櫛歯状電極対を用いて液晶組成物層に基板に水平な方向に電界を印加する横電界方式液晶パネルが、特開平７−３６０５８号や特開平７−１５９７８６号公報に提案され実用化されている。
図１，図８が従来の横電界方式液晶表示装置の平面構成図である。１画素中には、１行の共通電極があり液晶駆動電極と対を形成している。図２が従来の横電界方式液晶表示パネルの駆動波形図である。共通電極電位は固定されており、映像信号波形は共通電極電位を中心に１水平走査期間ごとに極性を変化させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１，図８のように共通電極が１画素中に１行しかない従来の横電界方式液晶パネルでは、液晶パネルの開口率を向上しバックライトの光の透過光量を向上させるとき、画素内の共通電極と液晶駆動電極の距離を大きくしなければならない。電極間の距離が大きくなると、それに比例して液晶を駆動するための電圧を大きくしなければならない。共通電極電位を固定した従来の駆動方式では映像信号配線に印加される映像信号電圧の最大振幅（ＶＤＨ−ＶＤＬ）は約２０Ｖ近く必要になってしまいます。この場合走査線に印加される電圧の最大振幅（ＶＧＨ−ＶＧＬ）は約５０Ｖ近く必要となります。駆動電圧の増大によりドライバーＩＣの価格も急激に増大します。
【０００４】
さらに駆動電圧の増大により、走査線と映像信号配線のショートも多発しやすくなります。映像信号配線の信号電圧が大きくなると、共通電極でシールドする効果も弱くなり、垂直クロストークも発生しやすくなります。カラーフィルター基板の裏面側に全面に形成されている透明電極と画素電極間に印加される電界も大きくなり可動性イオンが液晶層に移動しやすくなります。これにより残像などの問題が発生し画質がいちじるしく悪化してしまう。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するものであり、その目的とするところは、大型の横電界方式液晶パネルを安価に歩留り良く輝度向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明では、下記の手段を用いる。
【０００７】
〔手段１〕横電界方式液晶表示装置において、１画素中に互いに分離され、異なる電位に設定された２行の共通電極を配置する。
【０００８】
〔手段２〕手段１において、１画素中の互いに分離された２行の共通電極の電位が水平走査期間の周期ごとに、互いにいれかわるようにした。
【０００９】
〔手段３〕手段１において、１画素中の互いに分離された２行の共通電極の電位が垂直走査期間の周期ごとに互いにいれかわるようにした。
【００１０】
〔手段４〕手段１において、走査線の両側に配置された互いに分離されている２行の異なる共通電極の電位が水平走査期間の周期ごとに、互いにいれかわるようにした。
【００１１】
〔手段５〕手段１において、走査線の両側に配置された互いに分離されている２行の異なる共通電極の電位が垂直走査期間の周期ごとに、互いにいれかわるようにした。
【００１２】
〔手段６〕手段１において、互いに分離され、それぞれ異なる電位に設定された２本の共通電極を、映像信号配線の両側に近接して配置した。
【００１３】
〔手段７〕横電解方式液晶表示パネルにおいて、カラーフィルター側基板の裏面に形成されている透明導電層をアース電位に設定し、かつ、アクティブマトリックス基板側の共通電極電位をアース電位か、またはアース電位にきわめて近い正の電位（０〜＋１Ｖ以内）に設定した。
【００１４】
〔手段８〕横電解方式液晶パネルにおいて、カラーフィルター側基板の裏面に形成されている透明導電層をアース電位に設定し、かつ、アクティブマトリックス基板側の映像信号配線の信号振幅平均電位をアース電位か、またはアース電位にきわめて近い正の電位（０〜＋１Ｖ以内）に設定した。
【００１５】
〔手段９〕手段２または手段３において、１画素中の互いに分離された２行の共通電極の平均電位をアース電位か、またはアース電位にきわめて近い正の電位（０〜＋１Ｖ以内）に設定した。
【００１６】
〔手段１０〕手段２または手段３において映像信号配線の信号振幅平均電位をアース電位か、またはアース電位にきわめて近い電位（０〜＋１Ｖ以内）に設定した。
【００１７】
〔手段１１〕手段１において、映像信号配線と共通電極と液晶駆動電極とを、液晶配向方向に対して、±１度〜±３０度の角度の範囲で１画素内で１回以上屈曲させた。
【００１８】
〔手段１２〕手段１において、映像信号配線と共通電極と液晶駆動電極とを、液晶配向方向に対して±６０度〜±８９度の角度の範囲で、１画素内で１回以上屈曲させた。
【００１９】
〔手段１３〕手段１１または手段１２において映像信号配線とほぼ同じ角度で遮光膜（ブラックマスク）またはカラーフィルターを１画素内で１回以上屈曲させた。
【００２０】
〔手段１４〕手段１において、１画素中で、２行の共通電極のうち、どちらか１方の共通電極と液晶駆動電極とを、ゲート絶縁膜をかいして互いに交差させることで保持容量を形成した。
【００２１】
〔手段１５〕手段１において、１画素中で、２行の共通電極と液晶駆動電極とを、ゲート絶縁膜をかいして互いに交差させることで、１画素中に、２個の保持容量を形成した。
【００２２】
〔手段１６〕手段１４または手段１５において、液晶駆動電極の一部をゲート絶縁膜とパッシベーション膜をかいして上下から二層の共通電極により、はさみこむことで保持容量を形成した。
【００２３】
〔手段１７〕手段１６においてゲート絶縁膜とパッシベーション膜により２層に分離されている共通電極を、映像信号配線の両側に配置した。
【００２４】
〔手段１８〕手段１７において、ゲート絶縁膜とパッシベーション膜により２層に分離されている共通電極と映像信号配線と液晶駆動電極とが液晶配向方向に対して±１度〜±３０度の角度の範囲で１画素内で１回以上屈曲している構造とした。
【００２５】
〔手段１９〕手段１７においてゲート絶縁膜とパッシベーション膜により２層に分離されている共通電極と映像信号配線と液晶駆動電極とが、液晶配向方向に対して±６０度〜±８９度の角度の範囲で、１画素内で１回以上屈曲している構造とした。
【００２６】
〔手段２０〕手段１８または手段１９において映像信号配線と同じ角度で遮光膜（ブラックマスク）またはカラーフィルターを１画素内で１回以上屈曲させた。
【００２７】
【作用】
上記手段１，２，３，を用いることで映像信号振幅電圧を大幅に低減することが可能になります。大型のモニター用液晶表示パネルでは、フリッカーやクロストークを低減するためにドット反転駆動方式が一般的に採用されておりこの方式は図２にあるように共通電極電位を固定した場合映像信号振幅電圧の最大値は（ＶＤＨ−ＶＤＬ）となります。図１９にある横電界方式液晶パネルの液晶駆動電圧Ｖｍａｘと映像信号振幅電圧の最大値（ＶＤＨ−ＶＤＬ）とは次の関係にあります。（ＶＤＨ−ＶＤＬ）≧２×Ｖｍａｘ
画素内の共通電極と液晶駆動電極の電極間距離が大きくなってくるとＶｍａｘの電圧も大きくなります。本発明の手段１〜５を用いることで映像信号振幅電圧の最大値は（Ｖｍａｘ−Ｖｔｈ）だけで十分になります。約１／３程度まで小さくてすみます。
これにより、クロストークの発生も大幅に低減できるようになり、映像信号配線駆動用ＩＣの消費電力も大幅に低減できます。電磁ノイズの問題も大幅に低減でき、ＩＣコストも低減でき、モジュールコストも大幅に低減できます。
【００２８】
手段１，４，５を用いることで２行の共通電極の電位変化を打ち消すことができ、走査線の電位変動が生じにくくなる。これにより水平方向の周期的なムラの発生がなくなる。
【００２９】
手段６，１７を用いることで映像信号配線の電界をシールドしやすくなり、横電界方式液晶パネルで発生しやすい垂直クロストークを大幅に低減できる。
【００３０】
手段７，８，９，１０を用いることで、アクティブマトリックス基板に対向しているカラーフィルター基板側の裏面ＩＴＯと画素電極と、共通電極と映像信号配線の間に大きなＤＣ電圧が作用しなくなる。これによりイオン性物質がカラーフィルター基板側から溶出してくることがなくなり信頼性のすぐれた液晶パネルを作れます。イオン性物質の不均一溶出がなくなることからムラの発生もなくなり表示品位のすぐれた液晶パネルを作れます。
【００３１】
手段１１，１２，１３，１８，１９，２０を用いることで図２５，図２６にあるように、１画素内で液晶分子の回転方向が左回りと右回りの２種類存在することになりカラーシフトや階調反転の発生を防止することができすぐれた表示品位を得ることができる。さらにこの方式を採用すると偏光板の偏向軸と液晶パネルの垂直軸と水平軸とがいっちすることになり偏向板の有効利用率が向上し偏光板のコストを低減できます。カラーフィルターやブラックマスクを映像信号配線や画素電極と同じ角度で屈曲させることで開口率を向上させることができ明るい表示装置を作ることができる。
【００３２】
手段１４，１５，１６を用いることで保持容量を形成でき薄膜トランジスタ素子のリーク電流が大きくても液晶駆動電極電位の変化をおさえることができる。これによりコントラストの良い画像が得ることができる。
【００３３】
【実施例】
〔実施例１〕図３，図１１は、本発明の第１の実施例の平面図である。１画素内に２行の共通電極が配置されており１画素内は、２行の共通電極のうちどちらか一方が画素電極用の共通電極として液晶駆動電極と対向している。１画素をとり囲む左右上下の画素は同じ構造をしているが、となりとは異なる構造になっている。従来の横電界方式液晶パネルでは、図１や図８にあるようにどの画素も同じ構造となっている。従来の構造では、図２にあるように共通電極電位は固定されているが、本発明では図１７や図１８にあるように、共通電極の電位は固定されておらず水平周期や垂直周期ごとに変化している。１画素内の２行の共通電極の電位はそれぞれ異なり、水平周期または垂直周期で互いにいれかわるようになっている。走査線の電位変動が生じないように走査線をはさみこんでいる上下の共通電極の電位は異なるように設定した方がこのましい。図３では保持容量は２行の共通電極のうちのどちらか１方と液晶駆動電極とでゲート絶縁膜をはさみこむ構造で形成されている。保持容量の断面構造は図１０に示めしてある。図１１では、保持容量は、２行の共通電極のうちのどちらか１方と液晶駆動電極とで形成されている。液晶駆動電極は図１３にあるようにゲート絶縁膜とパッシベーション膜をかいして共通電極により上下からはさみこまれている。映像信号配線と共通電極の断面構造図は図１２に示めすとうりである。
【００３４】
〔実施例２〕図４，図５は、本発明の第２の実施例の平面図である。１画素内に２行の共通電極が配置されている点は実施例１と同じである。図４では、保持容量は走査線と液晶駆動電極により形成されている。図５では保持容量は共通電極と液晶駆動電極により形成され画素の中央部に配置されている。
【００３５】
〔実施例３〕図６，図１４は、本発明の第３の実施例の平面図である。１画素内に２行の共通電極が配置されている点は実施例１と同じである。映像信号配線と共通電極と液晶駆動電極とが液晶の配向方向に対して屈曲した構造になっている。図２５は、正の誘電率異方性液晶を用いる場合の液晶の配向方向と各電極の交差角の関係図である。交差角は±１度から±３０度の範囲が望ましいが実用的には±１０度から±２０度の範囲が最もすぐれている。
図２６は、負の誘電率異方性液晶を用いる場合の液晶の配向方向と各電極の交差角の関係図である。交差角は±６０度から±８９度の範囲が望ましいが、実用的には±７０度から±８０度の範囲が最もすぐれている。なお実施例では映像信号配線と共通電極と液晶駆動電極の３種類の電極が屈曲しているが、映像信号配線は必ずしも屈曲している必要はない。しかし開口率を高めるためには、映像信号配線も屈曲している方が良い。本発明の実施例では屈曲回数を図６の１回，図１４の３回を例にあげたが５回でもそれ以上でも良い屈曲回数に制限はない。
【００３６】
〔実施例４〕図１５，図１６は、本発明の第４の実施例の平面図である。１画素内に２行の共通電極が配置されている点は、実施例１と同じである。図１５，図１６の場合には、保持容量が、２行のの共通電極と液晶駆動電極とで１画素内で２ケ所形成されている点に特徴がある。この構造では駆動波形は図１８のように垂直走査周期で２行の共通電極電位をいれかえなければならない。図１５，図１６のように１画素内で２個の保持容量を持たせて図６，図１４のように電極を屈曲させることも可能である。
【００３７】
〔実施例５〕図２２，図２３，図２４は、本発明の第５の実施例である。映像信号配線の屈曲角にあわせて遮光膜とカラーフィルター層を屈曲させた構造になっている。映像信号配線と共通電極とをゲート絶縁膜をかいして交差させると映像信号配線の両わきから光ぬけがなくなるので図２４のように映像信号配線に対向する遮光膜（ブラックマスク）が必要なくなり、カラーフィルター層のみを屈曲させる構造となる。屈曲回数には制限はない。
【００３８】
〔実施例６〕図２７，図２８は、本発明の実施例図１１で用いた保持容量形成方法を従来の横電界方式液晶パネルに応用した場合の平面構造図である。保持容量部分の断面図は従来方式では図１０のようであるが、本発明を用いると図１３のようになり２倍以上の保持容量を形成できる。映像信号配線と共通電極の断面図は、従来方式では図９のようであるが、本発明を用いると、図１２のようになり映像信号配線の電界をシールドしやすくなりクロストークの発生を防止しやすくなる。
【００３９】
〔実施例７〕図２０，図２１は、本発明の第７の実施例である。横電界方式液晶パネルの断面図は、図７のとおりです。カラーフィルター基板の裏面には静電気対策のための透明導電膜が形成されておりこの電位はアース電位に接地されている。映像信号配線や共通電極，液晶駆動電極の平均電位がアース電位から大きくかけはなれているとカラーフィルター側の裏面の透明導電膜との間で電界が発生しイオン性物質が液晶層に移動してしまう。長い時間液晶パネルを使用する場合、イオン性物質の移動を防止しなければ、残像が発生してしまい、いちじるしく画像を悪化させてしまう。図２０，図２１にあるように共通電極電位の平均値をアースにきわめて近い値に設定することでイオン性物質の移動を防止できる。映像信号配線の平均電位は、走査線の信号立ちさがり時の容量結合による変化を考慮してアース電位よりも、すこしプラス側の値に設定すると良い。プラス１Ｖ程度ならば大きな問題は生じない。
【００４０】
【発明の効果】
本発明を用いることで映像信号配線の信号振幅を大きくすることなく共通電極と液晶駆動電極の電極間距離を大きくすることができ、開口率を向上することができる。さらに映像信号配線をシールドすることで垂直クロストークも低減できる。映像信号配線と画素電極、遮光膜、カラーフィルター層を液晶配向方向に対して屈曲させることで開口率を低下させることなくカラーシフトを防止できるので明るく、美しい画像をどの方向からも見ることが可能となる。さらに本発明の駆動方式を用いることで残像の生じにくい信頼性の高い液晶表示装置を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の１画素中に１本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図２】従来の共通電極電位を固定した横電界方式液晶パネルの駆動波形
【図３】本発明の１画素中に２本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図４】本発明の１画素中に２本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図５】本発明の１画素中に２本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図６】本発明の１画素中に２本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図７】本発明の１画素中に２本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの断面構造図
【図８】従来の１画素中に１本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図９】従来の横電界方式液晶パネルの映像信号配線と共通電極の断面構造図
【図１０】従来の構電界方式液晶パネルの保持容量部分の断面構造図
【図１１】本発明の１画素中に２本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図１２】本発明の横電界方式液晶パネルの映像信号配線と共通電極の断面構造図
【図１３】本発明の横電界方式液晶パネルの保持容量部分の断面構造図
【図１４】本発明の１画素中に２本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図１５】本発明の１画素中に２本の共通電極を持つ横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図１６】本発明の横電界方式液晶パネルの保持容量部分の平面構造図
【図１７】本発明の横電界方式液晶パネルの走査配線と共通電極に印加される駆動信号波形。
【図１８】本発明の横電界方式液晶パネルの走査配線と共通電極に印加される駆動信号波形
【図１９】横電界方式液晶パネルの映像信号電圧と透過光量の関係図。
【図２０】本発明の横電界方式液晶パネルの走査配線と共通電極に印加される駆動信号波形
【図２１】本発明の横電界方式液晶パネルの走査配線と共通電極に印加される駆動信号波形
【図２２】本発明の横電界方式液晶パネルのカラーフィルター層と遮光膜の平面構造図
【図２３】本発明の横電界方式液晶パネルのカラーフィルター層と遮光膜の平面構造図
【図２４】本発明の横電界方式液晶パネルのカラーフィルター層と遮光膜の平面構造図
【図２５】本発明の横電界方式屈曲画素電極内の正の誘電率異方性液晶分子の配向方向図
【図２６】本発明の横電界方式屈曲画素電極内の負の誘電率異方性液晶分子の配向方向図
【図２７】本発明の横電界方式液晶パネルの平面構造図
【図２８】本発明の横電界方式液晶パネルの平面構造図
【符号の説明】
１−−−−走査線
２−−−−映像信号配線
３−−−−共通電極
４−−−−薄膜トランジスタ素子
５−−−−共通電極と液晶駆動電極により形成された保持容量
６−−−−液晶駆動電極
７−−−−走査線に印加される駆動波形
８−−−−映像信号配線に印加される映像信号波形
９−−−−固定されている共通電極電位
１０−−−−ｎ番目の走査線
１１−−−−（ｎ＋１）番目の走査線
１２−−−−ｎ番行の上部共通電極
１３−−−−ｎ番行の下部共通電極
１４−−−−（ｎ＋１）番行の上部共通電極
１５−−−−（ｎ＋１）番行の下部共通電極
１６−−−−上部共通電極と液晶駆動電極により形成された保持容量
１７−−−−下部共通電極と液晶駆動電極により形成された保持容量
１８−−−−（ｎ−１）番目の走査線と液晶駆動電極により形成された保持容量
１９−−−−ｎ番行の矩形に曲がっている上部共通電極
２０−−−−ｎ番行の矩形に曲がっている下部共通電極
２１−−−−（ｎ＋１）番行の矩形に曲がっている上部共通電極
２２−−−−（ｎ＋１）番行の矩形に曲がっている上部共通電極
２３−−−−共通電極と液晶駆動電極により画素中央部に形成された保持容量
２４−−−−アクティブマトリックス側ガラス基板
２５−−−−パッシベーション膜
２６−−−−ゲート絶縁膜
２７−−−−保持容量を形成している液晶駆動電極
２８−−−−コンタクトホール
２９−−−−共通電極とコンタクトホールをかいして接合している透明電極
３０−−−−透明導電膜
３１−−−−カラーフィルター側ガラス基板
３２−−−−遮光膜（ブラックマスク）
３３−−−−カラーフィルター層
３４−−−−平坦化保護層
３５−−−−液晶分子配向膜
３６−−−−液晶層
３７−−−−ｎ番目の走査線に印加される駆動波形
３８−−−−（ｎ＋１）番目の走査線に印加される駆動波形
３９−−−−水平走査期間ごとに極性を変化させるｎ番行の上部共通電極の電圧波形
４０−−−−水平走査期間ごとに極性を変化させるｎ番行の下部共通電極の電圧波形
４１−−−−水平走査期間ごとに極性を変化させる（ｎ＋１）番行の上部共通電極の電圧波形
４２−−−−水平走査期間ごとに極性を変化させる（ｎ＋１）番行の下部共通電極の電圧波形
４３−−−−垂直走査期間ごとに極性を変化させるｎ番行の上部共通電極の電圧波形
４４−−−−垂直走査期間ごとに極性を変化させるｎ番行の下部共通電極の電圧波形
４５−−−−垂直走査期間ごとに極性を変化させる（ｎ＋１）番行の上部共通電極の電圧波形
４６−−−−垂直走査期間ごとに極性を変化させる（ｎ＋１）番行の下部共通電極の電圧波形
４７−−−−液晶分子（正の誘電率異方性液晶）
４８−−−−液晶分子（負の誘電率異方性液晶）
Ａ−−−−正の誘電率異方性液晶分子の配向方向と画素電極（共通電極と液晶駆動電極）の交差する角度
Ｂ−−−−負の誘電率異方性液晶分子の配向方向と画素電極（共通電極と液晶駆動電極）の交差する角度
Ｐ−−−−液晶分子の配向方向と偏光板の偏光軸方向（光学軸）
Ｑ−−−−偏光板の偏光軸方向（光学軸）
Claims (20)
- 横電界方式液晶表示装置において、１画素中に、互いに分離されておりそれぞれ異なる電位に設定された２行の共通電極を有することを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項１に関して、１画素中の互いに分離された２行の共通電極の電位が水平走査期間の周期ごとに互いにいれかわることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項１に関して、１画素中の互いに分離された２行の共通電極の電位が垂直走査期間の周期ごとに互いにいれかわることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項１に関して、走査線の両側に配置された２行の異なる共通電極の電位が水平走査期間の周期ごとに互いにいれかわることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項１に関して、走査線の両側に配置された２行の異なる共通電極の電位が垂直走査期間の周期ごとに互いにいれかわることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項１に関して、互いに分離されそれぞれ異なる電位に設定された２本の共通電極が、映像信号配線の両側に近接して配置されていることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
- 請求項１に関する横電解方式液晶表示装置において、カラーフィルター側基板の裏面に形成されている透明導電層をアース電位に設定し、かつアクティブマトリックス基板側の共通電極電位をアース電位か、または、アース電位にきわめて近い正の電位（０〜＋１Ｖ以内）に設定したことを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項１に関する横電解方式液晶表示装置においてカラーフィルター側基板の裏面に形成されている透明導電層をアース電位に設定し、かつ、アクティブマトリックス基板側の映像信号配線の信号振幅平均電位をアース電位か、または、アース電位にきわめて近い正の電位（０〜＋１Ｖ以内）に設定したことを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項２または請求項３に関して、１画素中の互いに分離された２行の共通電極の平均電位がアース電位か、または、アース電位にきわめて近い正の電位（０〜＋１Ｖ以内）に設定されていることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項２または請求項３に関して、映像信号配線の信号振幅平均電位をアース電位か、アース電位にきわめて近い電位（０〜＋１Ｖ以内）に設定したことを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項１に関して、映像信号配線と共通電極と液晶駆動電極とが、液晶配向方向に対して、±１度〜±３０度の角度の範囲で、１画素内で１回以上屈曲していることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項１に関して、映像信号配線と共通電極と液晶駆動電極とが液晶配向方向に対して±６０度〜±８９度の角度の範囲で、１画素内で１回以上屈曲していることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項１１または請求項１２において映像信号配線と同じ角度で１画素内で１回以上屈曲している遮光膜（ブラックマスク）またはカラーフィルターを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項１に関して、１画素中で、２行の共通電極のうちどちらか１方の共通電極と液晶駆動電極とを、ゲート絶縁膜をかいして互いに交差させることで保持容量を形成することを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項１に関して、１画素中で、２行の共通電極と液晶駆動電極とを、ゲート絶縁膜をかいして互いに交差させることで１画素中に２個の保持容量を形成することを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項１４または請求項１５に関して、液晶駆動電極をゲート絶縁膜とパッシベーション膜をかいして上下から二層の共通電極によりはさみこむことで保持容量を形成したことを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項１６において、ゲート絶縁膜とパッシベーション膜により２層に分離されている共通電極が映像信号配線の両側に配置されていることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項１７において、ゲート絶縁膜とパッシベーション膜により２層に分離されている共通電極と、映像信号配線と液晶駆動電極とが、液晶配向方向に対して±１度〜±３０度の角度の範囲で１画素内で１回以上屈曲していることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項１７において、ゲート絶縁膜とパッシベーション膜により２層に分離されている共通電極と、映像信号配線と液晶駆動電極とが液晶配向方向に対して±６０度〜±８９度の角度の範囲で、１画素内で１回以上屈曲していることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
- 請求項１８または請求項１９において、映像信号配線と同じ角度で１画素内で１回以上屈曲している遮光膜（ブラックマスク）または、カラーフィルターを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
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