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WO2006038598A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Publication number
WO2006038598A1
WO2006038598A1 PCT/JP2005/018313 JP2005018313W WO2006038598A1 WO 2006038598 A1 WO2006038598 A1 WO 2006038598A1 JP 2005018313 W JP2005018313 W JP 2005018313W WO 2006038598 A1 WO2006038598 A1 WO 2006038598A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid crystal
electrode
sub
crystal display
subpixel
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/018313
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Masanori Takeuchi
Tomokazu Ohtsubo
Toshihide Tsubata
Original Assignee
Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Kabushiki Kaisha filed Critical Sharp Kabushiki Kaisha
Priority to EP05790494.8A priority Critical patent/EP1798591B1/en
Priority to JP2006539288A priority patent/JP4970041B2/ja
Priority to US11/663,889 priority patent/US8614658B2/en
Publication of WO2006038598A1 publication Critical patent/WO2006038598A1/ja
Priority to US12/379,941 priority patent/US20090195488A1/en

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    • G09G2320/0271—Adjustment of the gradation levels within the range of the gradation scale, e.g. by redistribution or clipping
    • G09G2320/0276—Adjustment of the gradation levels within the range of the gradation scale, e.g. by redistribution or clipping for the purpose of adaptation to the characteristics of a display device, i.e. gamma correction

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a pixel division type liquid crystal display device.
  • a liquid crystal display device is a flat display device having excellent features such as high definition, thinness, light weight, and low power consumption.
  • liquid crystal display devices have been improved in display performance, production capacity, and price for other display devices. As the competitiveness increases, the market scale is rapidly expanding.
  • the gamma characteristic is the gradation dependence of the display luminance.
  • the fact that the gamma characteristic is different between the front direction and the diagonal direction means that the gradation display state differs depending on the observation direction. This is especially a problem when displaying images or when displaying TV broadcasts.
  • the problem of the viewing angle dependence of the gamma characteristic is that the multi-domain vertical aligned mode (MVA mode: Japanese Patent Laid-Open No. Hei 11 242225) rather than the in-plane 'switching' mode (IPS mode: Japanese Patent Publication No. 63-21907).
  • MVA mode Japanese Patent Laid-Open No. Hei 11 242225
  • IPS mode Japanese Patent Publication No. 63-21907
  • ASM mode axially symmetric orientation modes
  • Patent Document 1 proposes a technique for improving the viewing angle dependency of the gamma characteristic by dividing one pixel into two subpixels and applying different voltages to these two subpixels.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-78157 (Claims)
  • Patent Document 2 JP-A-6-332009 (Claims)
  • Patent Document 3 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-62146 (Embodiment of the Invention)
  • the present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to avoid problems when an image having a linear boundary is displayed in a pixel division type liquid crystal display device. To eliminate naturalness and to further improve the gamma characteristics.
  • a plurality of pixels having a plurality of electrodes for applying an electric field to the liquid crystal layer are arranged in a matrix, and each of the plurality of pixels is arranged.
  • the sub-pixel which exhibits is positioned at the center.
  • the halftone display state means a state between the highest gradation and the lowest gradation.
  • the sub-pixels located on both sides exhibit the same luminance.
  • the ratio of the aperture area of the sub-pixel located in the center to the total aperture area of the sub-pixels located on both sides is 1: 1 to 1: 4.
  • the ratio of the aperture areas of the subpixels located on both sides is preferably in the range of 1: 1 to 1: 4.
  • the three subpixels include a subpixel electrode and the subpixel electrode.
  • An auxiliary capacitor formed by an auxiliary capacitor counter electrode connected to each other, and the counter electrode is a single electrode common to the three sub-pixels, and the auxiliary capacitor wiring is located in the center. It may be different between the sub-pixel to be processed and the sub-pixel located on both sides. At this time, it is preferable to interpose an insulating layer between the auxiliary capacitance electrode and the auxiliary capacitance counter electrode.
  • the sub-pixel electrode and the auxiliary capacitance electrode of the sub-pixel located at the center and the sub-pixels located on both sides are respectively provided.
  • Change the voltage of the counter electrode so that the amount of change defined by the direction and magnitude of the change differs between the subpixel located in the center and the subpixel located on both sides.
  • the switching elements are TFTs, and these TFTs are formed using one semiconductor layer! /.
  • the polarity of the auxiliary capacitor counter voltage may be inverted every predetermined period. Further, the auxiliary capacitor counter voltage applied to the auxiliary capacitor counter electrode of the sub-pixel located in the center, and the auxiliary capacitor counter voltage applied to the auxiliary capacitor counter electrode of the sub-pixel located on both sides are: It is preferable that the phases differ by 180 °.
  • the storage capacitor counter voltage applied to the storage capacitor counter electrode of the sub-pixel located in the center and the storage capacitor counter voltage applied to the storage capacitor counter electrode of the sub-pixel located on both sides are equal in amplitude.
  • the scanning line is preferably provided between adjacent pixels, and the two auxiliary capacitance lines are preferably provided in parallel to the scanning line and between the sub-pixels.
  • the wiring electrode for supplying the display signal voltage to the sub-pixel electrode of the sub-pixel located at the center is formed so as to intersect the two auxiliary capacitance lines. preferable.
  • the subpixel electrodes constituting the three subpixels may be separate. Alternatively, the subpixel electrodes constituting the subpixels on both sides may be integrated continuously.
  • a metal is interposed via an insulating layer below the contact hole connecting the wiring electrode for supplying the display signal voltage and the subpixel electrode. Desirable to form a layer.
  • the viewing angle dependency of the gamma characteristic is further improved as compared with the conventional case.
  • the three sub-pixels have at least two different brightness levels in the halftone display state, and the sub-pixel having the highest luminance among the three sub-pixels is positioned at the center, Even when an image with a boundary is displayed, the line of sight moves within the same gradation in the boundary region, unlike in the case of two subpixels. This prevents the viewer from seeing an unnatural color if the unevenness is felt at the boundary between different gradations.
  • the ratio of the opening area of the sub-pixel located in the center to the total opening area of the sub-pixels located on both sides is in the range of 1: 1 to 1: 4, and further, the openings of the sub-pixels located on both sides When the area ratio is in the range of 1: 1 to 1: 4, the gamma characteristics of the liquid crystal display device can be further improved.
  • the three subpixels are a subpixel electrode, a liquid crystal capacitor formed by a counter electrode facing the subpixel electrode via the liquid crystal layer, and an auxiliary electrically connected to the subpixel electrode.
  • An auxiliary capacitor formed by a capacitor electrode and an auxiliary capacitor counter electrode facing the auxiliary capacitor electrode and connected to the auxiliary capacitor wiring, and the counter electrode is a single common electrode for the three sub-pixels. If the auxiliary capacitance wiring is different between the subpixel located in the center and the subpixel located on both sides, the controllability of the voltage applied to the subpixel is improved.
  • the auxiliary electrode can be formed by superimposing both electrodes, and the aperture ratio can be increased.
  • a scanning line extending in the row direction, a signal line extending in the column direction, and a sub-pixel located at the center and sub-pixels located on both sides of each of the plurality of pixels are provided, respectively.
  • the switching element When the switching element is turned off and the switching element is in the on state, the subpixel electrode and the auxiliary capacitance electrode of each of the subpixel located in the center and the subpixel located on both sides are displayed from a common signal line. After the signal voltage is supplied and the switching element is turned off, the auxiliary capacitor counter current of each of the sub-pixel located in the center and the sub-pixel located on both sides is provided.
  • the voltage of the pole changes and the amount of change defined by the direction and magnitude of the change differs between the subpixel located in the center and the subpixel located on both sides, it is applied to the subpixel. The controllability of voltage is further improved.
  • the switching element is a TFT and these TFTs are formed using one semiconductor layer, the aperture ratio of the pixel can be increased.
  • the auxiliary capacitor counter voltage is inverted in polarity every predetermined period, and is positioned on both sides of the auxiliary capacitor counter voltage applied to the auxiliary capacitor counter electrode of the subpixel located at the center.
  • the auxiliary capacitor counter voltage applied to the auxiliary capacitor counter electrode of the sub-pixel is 180 ° out of phase with the auxiliary capacitor counter voltage applied to the auxiliary capacitor counter electrode of the sub-pixel.
  • the auxiliary of the sub-pixels located on both sides The controllability of the voltage applied to the sub-pixel is further improved if the auxiliary capacitor counter voltage applied to the capacitor counter electrode has the same amplitude as each other.
  • the sub-pixel located in the center and the pixels located on both sides are adjacent in the row direction pixel.
  • the auxiliary capacitor counter electrode facing the auxiliary capacitor electrode of the subpixel By reversing the auxiliary capacitor counter electrode facing the auxiliary capacitor electrode of the subpixel, the subpixel located at the center of the subpixels can exhibit the highest brightness.
  • the aperture ratio can be improved. If the wiring electrode that supplies the display signal voltage to the sub-pixel electrode of the sub-pixel located at the center is formed so as to intersect the two auxiliary capacitance lines, the wiring electrode is formed at the portion where the auxiliary capacitance wiring intersects. The two parasitic capacitances are offset and the image quality is improved.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a pixel structure of a liquid crystal display device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the viewing angle dependence of gamma characteristics depending on the ratio of the aperture area of the subpixel located in the center to the total aperture area of the subpixels located on both sides.
  • FIG. 5 is an enlarged plan view of the TFT of FIG.
  • FIG. 6 is an electrical equivalent circuit diagram corresponding to the pixel structure of the liquid crystal display device of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing an example of voltage waveforms for driving the liquid crystal display device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view schematically showing a pixel structure of a liquid crystal display device according to the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view schematically showing another example of a subpixel electrode that can be used in the present invention. Explanation of symbols [0030] 10a, 10b, 10c subpixel
  • liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the present invention is not limited to these embodiments.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a pixel structure of an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to the present invention, and pays attention to pixels of n rows and m columns.
  • 2 and 3 are a cross-sectional view taken along the line AA and a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • the sub-pixel electrodes lla to llc are continuously arranged in the column direction.
  • the scanning line 12 (n) is provided between the pixels in the horizontal direction in the figure, and the signal line 13 (m) is provided between the pixels in the vertical direction in the figure.
  • the two auxiliary capacitance lines 140 and 14E are provided in parallel with the scanning line 12 (n) and between the sub-pixel electrodes 11a, ib, and 11c.
  • the TFTs 15a to 15c as switching elements are formed in the vicinity of the intersection of the scanning line 12 (n) and the signal line 13 (m).
  • the drain electrode extension 16a of the TFT 15a extends over the auxiliary capacitance wiring 14E to the auxiliary capacitance wiring 140, and is separated from the auxiliary capacitance counter electrode 141 formed integrally with the auxiliary capacitance wiring 140.
  • a portion facing through an edge layer (not shown) functions as the auxiliary capacitance electrode 17a.
  • a contact hole 18a is formed on the auxiliary capacitance electrode 17a, and the drain electrode extension 16a and the sub-pixel electrode 11a are connected.
  • the drain electrode extensions 16b and 16c are connected in the middle to reach the auxiliary capacitance line 14E, and face the auxiliary capacitance counter electrode 142 formed integrally with the auxiliary capacitance line 14E via an insulating layer (not shown).
  • the functioning part functions as the auxiliary capacitance electrode 17b.
  • a contact hole 18b is formed on the auxiliary capacitance electrode 17b, and the drain electrode extensions 16b and 16c are connected to the sub-pixel electrode l ib (see FIG. 2). Further, the drain electrode extension 16d extends from the auxiliary capacitance electrode 17b to the sub-pixel electrode 11c over the auxiliary capacitance wiring 140, and is connected to the sub-pixel electrode 11c through the contact hole 18c (see FIG. 3). .
  • the auxiliary capacitance wiring 14E and the floating island-shaped metal layer 19 are formed below the contact holes 18b and 18c via the insulating layers 21a and 21b. .
  • the disorder of the alignment of the liquid crystal layer is shielded and the image quality is improved.
  • the insulating layer 2 a constituting the storage capacitor 21 a and the insulating layer 2 lb below the contact hole 18 c are, for example, a gate insulating layer of a TFT.
  • the same effective voltage is applied to the subpixel electrodes l ib and 11c.
  • the effective voltage of the sub-pixel electrode 11a can be made higher than the effective voltage of the sub-pixel electrodes l lb and 11c by supplying different auxiliary-capacitance voltages to the two auxiliary-capacitance lines 140 and 14E. .
  • the luminance of the sub-pixel 10a can be made higher than that of the sub-pixels 10b and 10c, and unnaturalness when displaying an image having a linear boundary can be eliminated. Further, the viewing angle dependency of the gamma characteristic is further improved.
  • Figure 4 shows the viewing angle by the ratio of the aperture area of the subpixel 10a with high luminance (indicated as “bright” in the figure) to the total aperture area of the subpixels 10b and 10c with low luminance (indicated as “dark” in the figure). Shows a dependency graph.
  • the horizontal axis represents the gray level viewed from the front
  • the vertical axis represents the gray level that also saw the angular force of 45 degrees in the vertical and horizontal directions.
  • the ratio of the total aperture area of the subpixel 1 Oa with high luminance and the subpixels 10b and 10c with low luminance is in the range of 1: 1 to 1: 4. More preferably, it is in the range of 1: 2.5 to 1: 3.5.
  • the relationship between the viewing angle dependence of the gamma characteristic and the transmittance with respect to the aperture area ratio is also described in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-62146 filed earlier by the present applicant.
  • the aperture area ratio between the sub-pixel 10b and the sub-pixel 10c is preferably in the range of 1: 1 to 1: 4. More preferably, it is in the range of 1: 1 to 1: 2. If the position of the subpixels with high brightness is biased, and the display quality of the human image is evaluated, the color change of the skin tone outline will occur when the skin color contour of a person such as the chin overlaps on a monochrome background such as clothes. Recognized. This phenomenon was improved by bringing the position of the subpixel with high brightness closer to the center.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the TFT of the liquid crystal display device shown in FIG.
  • a gate insulating film (not shown) is formed on the gate electrode G formed as a part of the scanning line 12 (n), and one semiconductor layer SC is formed thereon.
  • a source electrode S and three drain electrodes D, D, and D are formed on the semiconductor layer SC. Short for source electrode S
  • a plurality of comb-shaped extending portions are formed, and the drains D, D, and D enter between these extending portions while maintaining a predetermined distance from the extending portions.
  • the aperture ratio of the pixel can be made larger than when three TFTs are formed separately. Also formed between each extension of source electrode S and drain electrodes D, D, D
  • the shape of the source electrode S and the drain electrodes D, D, D and the shape of the semiconductor layer SC are particularly
  • MIM Metal Ins Conventionally known switching elements such as “ulator metal” can be used.
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of an equivalent circuit of the liquid crystal display device of FIG.
  • the liquid crystal capacitance corresponding to the sub-pixel 10a is expressed as ClcO
  • the liquid crystal capacitance corresponding to the sub-pixels 10b and 10c is expressed as Clc E and ClcE.
  • cE and ClcE are generated by the sub-pixel electrodes l la to l lc, the counter electrode 21 and the liquid crystal layer between them.
  • the subpixel electrodes l la to l lc are connected to the signal line 13 (m) via TFTs 15a to 15c, and the TFT gate electrode G (shown in FIG. 5) is connected to the common scanning line 12 (n). ing.
  • the first auxiliary capacitor and the second auxiliary capacitor provided corresponding to the sub-pixel 10a and the sub-pixels 10b and 10c are denoted as CcsO and CcsE in FIG. 6, respectively.
  • the auxiliary capacitance electrode 17a of the first auxiliary capacitance CcsO is connected to the drain of the TFT 15a via the drain electrode extension 16a
  • the auxiliary capacitance electrode 17b of the second auxiliary capacitance CcsE is connected to the drain electrode extension 16b.
  • connection form of the auxiliary capacitance electrodes 17a and 17b is not limited to the illustrated example, and the auxiliary capacitance electrodes 17a and 17b are electrically connected so that the same voltage is applied to the corresponding subpixel electrode 1 la and subpixel electrodes 1 lb and 1 lc, respectively. It only needs to be connected. That is, it is only necessary that the subpixel electrode 11a and the subpixel electrodes Lib, 11c and the corresponding auxiliary capacitance electrodes 17a, 17b are electrically connected directly or indirectly.
  • the auxiliary capacitor counter electrode 141 of the first auxiliary capacitor CcsO is connected to the auxiliary capacitor line 140, and the auxiliary capacitor counter electrode 142 of the second auxiliary capacitor CcsE is connected to the auxiliary capacitor line 14E.
  • different auxiliary capacitor counter voltages can be supplied to the auxiliary capacitor counter electrodes 141 and 142 of the first auxiliary capacitor CcsO and the second auxiliary capacitor CcsE, respectively.
  • the connection relationship between the auxiliary capacitor counter electrodes 141 and 142 and the auxiliary capacitor wires 140 and 14E is appropriately selected according to the driving method (dot inversion driving or the like), as will be described later.
  • FIG. 7 shows voltage waveforms and timings of various signals input to the pixel (n, m) in FIG.
  • (a) shows the waveform of the display signal voltage (grayscale signal voltage) Vs supplied to the signal line 13.
  • B shows the waveform of the scanning signal voltage Vg supplied to the scanning line 12, (and (d) shows the auxiliary capacitance counter voltage (VcsO, VcsE) supplied to the auxiliary capacitance lines 140 and 14E, respectively.
  • E) and (f) show the voltage (VlcO) applied to the liquid crystal capacitance ClcO of the subpixel 10a and the liquid crystal capacitances ClcE and ClcE of the subpixels 10b and 10c, respectively.
  • VlcE shows the waveform
  • the drive method shown in FIG. 7 shows an embodiment in which the present invention is applied to a 1H dot inversion + frame inversion type liquid crystal display device.
  • the display signal voltage Vs applied to the signal line 13 is inverted in polarity every time one scanning line is selected (every 1H), and the display signal voltage Vs applied to the adjacent signal line.
  • the polarity is reversed (1H dot inversion).
  • the polarity of the display signal voltage Vs on all signal lines 13 is inverted for each frame (frame inversion).
  • the period in which the polarities of the auxiliary capacitor counter voltages VcsO and VcsE are inverted is 2H.
  • the auxiliary capacitor counter voltages VcsO and VcsE have the same amplitude and have waveforms that are 180 degrees out of phase. It should be noted that the period in which the polarity of the auxiliary capacitor counter voltage VcsO and VcsE inverts in the previous period is not more than 2H.
  • the scanning signal voltage Vg changes to the low level (VgL) force high level (VgH)
  • the TFTs 15a to 15c become conductive
  • the display signal voltage Vs of the signal line 13 changes to the subpixel electrode 10a.
  • the scanning line signal voltage Vg changes from the high voltage VgH to the low voltage VgL (Vs).
  • the TFTs 15a to 15c are turned off at the same time (OFF state), and all the sub-pixels and auxiliary capacitors are electrically insulated from the signal line 13. Note that a so-called pull-in phenomenon occurs due to the influence of the parasitic capacitances of the TFTs 15a to 15c, and the voltage of the subpixel electrodes lla to llc decreases by AVd.
  • the voltage VlcO of the liquid crystal capacitance ClcO is the sub-image constituting the liquid crystal capacitance ClcO.
  • liquid crystal capacitors ClcE and the subpixel electrodes l ib and 11c that constitute ClcE are electrically connected to the complementary
  • Auxiliary capacitance CcsE's auxiliary capacitance Counter electrode 142 changes depending on the voltage VcsE.
  • auxiliary capacity counter voltage VcsE force VcsEp> 0.
  • the total amplitude (Vp-p) of the auxiliary capacitor counter voltage VcsO is VcsOp
  • the total amplitude of the auxiliary capacitor counter voltage VcsE is V csEp.
  • the total capacity of the liquid crystal capacity ClcO and the auxiliary capacity CcsO is C O, and the liquid crystal capacity ClcE and C1
  • VlcO Vs- AVd + VcsOp (CcsO / C O) — Vcom
  • VlcE Vs- AVd-VcsEp (CcsE / C E) — Vcom
  • VlcO and VlcE each return to the voltage value at time T.
  • VlcO Vs- AVd-Vcom
  • VlcE Vs- AVd-Vcom
  • VlcO and VlcE have different effective values. That is, if the effective value of Vic O is VlcO and the effective value of VlcE is VlcE,
  • VlcO Vs- AVd + (1/2) VcsOp (CcsO / C O) -Vcom
  • VlcE Vs- AVd- (l / 2)
  • VcsEp CcsE / C E) —Vcom
  • Vs- AVd-Vcom >> VcsEp (CcsE / CE).
  • auxiliary capacitors CcsO and CcsE connected to the subpixel electrodes lla to 11c
  • different voltages can be applied to the subpixel electrode 1la and the subpixel electrodes 1lb and 1lc.
  • the effective value of VlcE can be set to be large, which decreases the effective value of VlcO.
  • the effective value of VlcE is set to be small and the effective value of VlcE is increased even if the combination of auxiliary capacitance wires 140 and 14E connected to the auxiliary capacitance counter electrodes 141 and 142 of auxiliary capacitance CcsO and CcsE is reversed. it can.
  • the polarities of the display signal voltages supplied to the adjacent signal line 13 (m) and the signal line 13 (m + 1) are opposite to each other.
  • the effective voltage applied to the sub-pixel electrode 11a is always equal to or higher than the effective voltage applied to the sub-pixel electrodes l ib ′ and 11c ′ even in the pixel (n, m + 1) of the next frame.
  • auxiliary capacitor electrode 17a ′ of the sub-pixel electrode 11a ′ and the auxiliary capacitor counter electrode 14 2 ′ of the auxiliary capacitor wiring 14E are opposed to each other, and the auxiliary capacitor electrode 17b ′ of the sub-pixel electrodes l ib ′ and 11c ′ and the auxiliary capacitor It is necessary to make the auxiliary capacitance counter electrode 141 ′ of the wiring 14 O face each other.
  • the drain electrode extension 16a of the sub-pixel electrode 11a in the pixel (n, m) intersects the two auxiliary capacitance lines 140 and 14E, and the voltage applied to the auxiliary capacitance lines 140 and 14E is Since the phases are different by 180 °, the parasitic capacitance due to the extension 16a of the drain electrode and the auxiliary capacitance lines 140 and 14E is canceled out.
  • the drain electrode extension 16a ′ of the subpixel electrode 1 la ′ of the pixel (n, m + 1) does not need to intersect the auxiliary capacitance wiring 140.
  • the drain electrode extension 16a ′ of the subpixel electrode 11a ′ When crossing only the auxiliary capacitance line 14E, the parasitic capacitance is not offset and display unevenness occurs between the subpixel electrode 11a and the subpixel electrode 11a ′.
  • the drain electrode extension 16e is further extended from the auxiliary capacitance electrode 17a of the sub-pixel electrode 11a 'to the auxiliary capacitance wiring 140, and the drain electrode extension is divided into two auxiliary capacitance wirings. It is recommended to cross 140, 14E.
  • the subpixels 10a ⁇ : the subpixel electrodes lla ⁇ 11c constituting the LOc are separate bodies (see FIG. 1), but as shown in FIG.
  • the pixel electrodes l lb and 1 lc may be composed of one subpixel electrode l id. Also in this case, similarly to the above, by controlling the voltage applied to the storage capacitor counter electrodes 141 and 142 connected to the subpixel electrodes 11a and lid, respectively, the subpixel electrodes 11a and lid are mutually connected. Different voltages can be applied. In the liquid crystal display device described above, the sub-pixels are arranged in the column direction, but of course, they may be arranged in the row direction.
  • the gamma characteristic of a normally black mode liquid crystal display device particularly an MVA mode liquid crystal display device
  • the present invention is not limited to this, and the IPS mode It can also be applied to the liquid crystal display device.
  • the viewing angle dependency of the gamma characteristic is improved as compared with the prior art, and for example, when an image having a linear boundary is displayed, it is natural that the boundary region has a sense of unevenness. Since coloring does not occur, it is preferably used for a television having a large display screen.

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Abstract

　　画素分割方式の液晶表示装置において、複数の画素のそれぞれが、列方向又は行方向に配列された３つの副画素10a～10cを有し、これらの副画素10a～10cは、中間調表示状態において異なる輝度を呈し、且つ３つの副画素のうち最も高い輝度を呈する副画素10aが中央に位置する構成とする。これにより、直線状の境界を持つ画像を表示したときの不自然さがなくなるとともにガンマ特性が一層改善される。

Description

明 細 書
液晶表示装置
技術分野
[0001] 本発明は液晶表示装置に関し、より詳細には画素分割方式の液晶表示装置に関 するものである。
背景技術
[0002] 液晶表示装置は、高精細、薄型、軽量および低消費電力等の優れた特徴を有する 平面表示装置であり、近年、表示性能の向上、生産能力の向上および他の表示装 置に対する価格競争力の向上に伴 、、市場規模が急速に拡大して 、る。
[0003] ところで、液晶表示装置の表示品位の改善が進む状況下にお!/、て、今日では視角 特性の問題点として、正面観測時のガンマ特性と斜め観測時のガンマ特性が異なる 点、すなわちガンマ特性の視角依存性の問題が新たに顕在化してきた。ここで、ガン マ特性とは表示輝度の階調依存性であり、ガンマ特性が正面方向と斜め方向で異な るということは、階調表示状態が観測方向によって異なることとなるため、写真等の画 像を表示する場合や、また TV放送等を表示する場合に特に問題となる。
[0004] ガンマ特性の視角依存性の問題は、インプレイン 'スイッチング 'モード（IPSモード ：特公昭 63 - 21907号公報)よりも、マルチドメイン ·バーティカル ·ァラインド ·モード (MVAモード：特開平 11 242225号公報）や軸対称配向モード (ASMモード：特 開平 10— 186330号公報）において顕著である。一方、 IPSモードは、 MVAモード や ASMモードに比べて正面観測時のコントラスト比の高いパネルを生産性良く製造 することが難しい。これらの点から、特に MVAモードや ASMモードの液晶表示装置 におけるガンマ特性の視角依存性を改善することが望まれる。
[0005] そこで、本出願人は以前に、 1つの画素を 2つの副画素に分割し、これら 2つの副 画素に異なる電圧を印加することによってガンマ特性の視角依存性を改良する技術 を提案した (例えば特許文献 1等)。
特許文献 1：特開 2004 - 78157号公報 (特許請求の範囲）
特許文献 2：特開平 6— 332009号公報 (特許請求の範囲） 特許文献 3 :特開 2004— 62146号公報 (発明の実施の形態）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] ところで、人間の視線は明るい部分を中心に画素や境界を識別する傾向がある。ま た最近、液晶表示画面の大型化が急速に進み、これに伴って表示画素も従来に比 ベ大きくなつてきた。このため、 1つの画素を 2つの副画素に分割した場合、人間の視 線が明る 、副画素を追って画素を認識する結果、例えば直線状の境界を持つ画像 を表示したときに、境界領域において階調の異なる画素間をジグザグに視線が移動 し、凹凸感ゃ不自然な色づきを見る者に与えることがあった。また、従来の液晶表示 装置でもガンマ特性の視角依存性はある程度改善されてはいるものの、未だ十分と は言えなかった。
[0007] 本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ は、画素分割方式の液晶表示装置において、直線状の境界を持つ画像を表示した ときの不自然さをなくし、またガンマ特性を一層改善することにある。
課題を解決するための手段
[0008] 前記目的を達成するため本発明の液晶表示装置では、液晶層に電界を印加する 複数の電極を有する複数の画素が、マトリックス状に配列され、前記複数の画素のそ れぞれが、列方向又は行方向に配列された 3つの副画素を有し、これら 3つの副画 素は、中間調表示状態において少なくとも 2種類の異なる輝度を呈し、且つ 3つの副 画素のうち最も高い輝度を呈する副画素が中央に位置している構成とした。なお、本 明細書において中間調表示状態とは最高階調と最低階調の間の状態をいうものとす る。
[0009] ここで、両側に位置する副画素を同一の輝度を呈するようにするのが好ましい。
[0010] また、液晶表示装置のガンマ特性を一層改善する観点からは、中央に位置する副 画素の開口面積と両側に位置する副画素の総開口面積との比率を 1： 1〜1 :4の範 囲とするのが好ましぐさらに両側に位置する副画素の開口面積の比率を 1： 1〜1 :4 の範囲とするのが好まし 、。
[0011] 好ましい実施形態の液晶表示装置は、前記 3つの副画素が、副画素電極と、前記 液晶層を介して前記副画素電極と対向する対向電極によって形成された液晶容量と 、前記副画素電極に電気的に接続された補助容量電極と、この補助容量電極と対 向し、補助容量配線と接続する補助容量対向電極とによって形成された補助容量と を有し、前記対向電極は、 3つの副画素に対して共通の単一の電極であり、前記補 助容量配線は、中央に位置する副画素と両側に位置する副画素とで異なるようにし てもよい。このとき、補助容量電極と補助容量対向電極の間に絶縁層を介在させるの が好ましい。
[0012] また、行方向に延びる走査線と、列方向に延びる信号線と、前記複数の画素のそ れぞれの、中央に位置する副画素と両側に位置する副画素のそれぞれに対応して 設けられ、それぞれが当該画素に対応する共通の走査線および共通の信号線に接 続された少なくとも 2つのスイッチング素子とを有し、前記スイッチング素子は、前記共 通の走査線に供給される走査信号電圧によってオン Zオフ制御され、前記スィッチ ング素子がオン状態にあるときに、中央に位置する副画素および両側に位置する副 画素のそれぞれが有する前記副画素電極および前記補助容量電極に、共通の信号 線から表示信号電圧が供給され、前記スイッチング素子がオフ状態とされた後に、中 央に位置する副画素および両側に位置する副画素のそれぞれの前記補助容量対 向電極の電圧が変化し、その変化の方向および変化の大きさによって規定される変 化量が、中央に位置する副画素および両側に位置する副画素とで異なるようにして ちょい。
[0013] ここで開口率を大きくするため、前記スイッチング素子を TFTとし、これらの TFTが 1つの半導体層を用 、て形成されて 、るようにするのが好まし!/、。
[0014] 前記補助容量対向電圧は所定の周期ごとに極性が反転してもよい。また、前記中 央に位置する副画素の前記補助容量対向電極に印加される補助容量対向電圧と、 前記両側に位置する副画素の前記補助容量対向電極に印加される補助容量対向 電圧とは、位相が 180° 異なっているのが好ましい。前記中央に位置する副画素の 前記補助容量対向電極に印加される補助容量対向電圧と、前記両側に位置する副 画素の前記補助容量対向電極に印加される補助容量対向電圧とは、互いに等しい 振幅を有して 、るのが好まし 、。 [0015] また、前記信号線に印加される表示信号電圧が、互いに隣接する信号線間で極性 が逆である場合には、行方向に隣り合う画素において、中央に位置する副画素およ び両側に位置する副画素の補助容量電極と対向する補助容量対向電極を逆にする のがよい。
[0016] 開口率を向上させる観点から、走査線は隣接する画素の間に設け、 2本の補助容 量配線は走査線に平行で、且つ、副画素の間にそれぞれ設けるのがよい。このとき、 画像品位を向上させる観点から、前記中央に位置する副画素の副画素電極に表示 信号電圧を供給する配線電極を、前記 2本の補助容量配線と交差するように形成す るのが好ましい。
[0017] 前記 3つの副画素を構成する副画素電極は別体であってもよ 、。あるいは、両側の 副画素を構成する副画素電極は連続一体となって ヽてもよ ヽ。
[0018] 液晶層の配向の乱れを防止し、画像品位を向上させる観点から、表示信号電圧を 供給する配線電極と副画素電極とを接続するコンタクトホールの下方に、絶縁層を介 して金属層を形成するのが望まし 、。
発明の効果
[0019] 本発明に係る液晶表示装置では、 1つの画素に、列方向又は行方向に配列された 3つの副画素を形成したので、ガンマ特性の視角依存性が従来に比べ一層改善さ れる。また、 3つの副画素が、中間調表示状態において少なくとも 2種類の異なる輝 度を呈し、且つ 3つの副画素のうち最も高い輝度を呈する副画素が中央に位置する ようにしたので、直線状の境界を持つ画像を表示したときでも、副画素が 2つの場合 と異なって、境界領域において同一階調内を視線が移動するようになる。これにより、 異なる階調の境界において凹凸感ゃ不自然な色づきを見る者に与えることがなくな る。
[0020] ここで、両側に位置する副画素を同一の輝度を呈するようにすると、スイッチング素 子や補助容量配線などの数を抑えることができ、開口率の低下を抑えられる。
[0021] また中央に位置する副画素の開口面積と両側に位置する副画素の総開口面積と の比率を 1： 1〜1 :4の範囲とする、さらには両側に位置する副画素の開口面積の比 率を 1： 1〜1 :4の範囲とすると、液晶表示装置のガンマ特性を一層改善できる。 [0022] 前記 3つの副画素が、副画素電極と、前記液晶層を介して前記副画素電極と対向 する対向電極によって形成された液晶容量と、前記副画素電極に電気的に接続され た補助容量電極と、この補助容量電極と対向し、補助容量配線と接続する補助容量 対向電極とによって形成された補助容量とを有し、前記対向電極は、 3つの副画素 に対して共通の単一の電極であり、前記補助容量配線は、中央に位置する副画素と 両側に位置する副画素とで異なるようにすると、副画素に印加される電圧の制御性 が向上する。
[0023] このとき、補助容量電極と補助容量対向電極の間に絶縁層を介在させると、両電極 を重ね合わせて補助電極を形成でき開口率を上げることができる。また行方向に延 びる走査線と、列方向に延びる信号線と、前記複数の画素のそれぞれの、中央に位 置する副画素と両側に位置する副画素のそれぞれに対応して設けられ、それぞれが 当該画素に対応する共通の走査線および共通の信号線に接続された少なくとも 2つ のスイッチング素子とを有し、前記スイッチング素子は、前記共通の走査線に供給さ れる走査信号電圧によってオン Zオフ制御され、前記スイッチング素子がオン状態 にあるときに、中央に位置する副画素および両側に位置する副画素のそれぞれが有 する前記副画素電極および前記補助容量電極に、共通の信号線から表示信号電圧 が供給され、前記スイッチング素子がオフ状態とされた後に、中央に位置する副画素 および両側に位置する副画素それぞれの前記補助容量対向電極の電圧が変化し、 その変化の方向および変化の大きさによって規定される変化量が、中央に位置する 副画素および両側に位置する副画素とで異なるようにすると、副画素に印加される電 圧の制御性が一層向上する。
[0024] ここで前記スイッチング素子を TFTとし、これらの TFTが 1つの半導体層を用いて 形成されていると、画素の開口率を大きくできる。
[0025] 前記補助容量対向電圧は所定の周期ごとに極性が反転する、また前記中央に位 置する副画素の前記補助容量対向電極に印加される補助容量対向電圧と、前記両 側に位置する副画素の前記補助容量対向電極に印加される補助容量対向電圧とは 、位相が 180° 異なっている、さらに前記中央に位置する副画素の前記補助容量対 向電極に印加される補助容量対向電圧と、前記両側に位置する副画素の前記補助 容量対向電極に印加される補助容量対向電圧とは、互いに等 ヽ振幅を有して ヽる ようにすると、副画素に印加される電圧の制御性が一層向上する。
[0026] また、前記信号線に印加される表示信号電圧が、互いに隣接する信号線間で極性 が逆である場合は、行方向に隣り合う画素において、中央に位置する副画素および 両側に位置する副画素の補助容量電極と対向する補助容量対向電極を逆にするこ とによって、副画素のうち中央に位置する副画素が最も高 、輝度を呈するようにでき る。
[0027] 走査線は隣接する画素の間に設け、 2本の補助容量配線は走査線に平行で、且 つ、副画素の間にそれぞれ設けると、開口率を向上させることができる。また中央に 位置する副画素の副画素電極に表示信号電圧を供給する配線電極を、前記 2本の 補助容量配線と交差するように形成すると、配線電極が補助容量配線と交差する部 分で形成される 2つの寄生容量が相殺され、画像品位が向上する。
[0028] 表示信号電圧を供給する配線電極と副画素電極とを接続するコンタクトホールの下 方に、絶縁層を介して金属層を形成すると、液晶層の配向の乱れを遮蔽でき画像品 位が向上する。
図面の簡単な説明
[0029] [図 1]本発明に係る液晶表示装置の画素構造を模式的に示す平面図である。
[図 2]図 1の A— A線断面図である。
[図 3]図 1の B— B線断面図である。
[図 4]中央に位置する副画素の開口面積と両側に位置する副画素の総開口面積との 比率によるガンマ特性の視角依存性を示す図である。
[図 5]図 1の TFTの拡大平面図である。
[図 6]図 1の液晶表示装置の画素構造に対応した電気的な等価回路図である。
[図 7]本発明に係る液晶表示装置を駆動するための電圧波形例を模式的に示す図 である。
[図 8]本発明に係る液晶表示装置の画素構造を模式的に示す平面図である。
[図 9]本発明で使用可能な副画素電極の他の例を模式的に示した平面図である。 符号の説明 [0030] 10a, 10b, 10c 副画素
11a, l ib, 11c, l id 畐幌素電極
12 走査線
13 信号線
140, 14E 補助容量配線
15a, 15b, 15c TFT (スイッチング素子）
16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16a' , 16b ' ドレイン電極の延長部
17a, 17b 補助容量電極
18a, 18b, 18c コンタク卜ホール
19 金属層
21 対向電極
141, 142, 141 ' , 142' 補助容量対向電極
SC 半導体層
ClcO, ClcE , ClcE 液晶容量
1 2
CcsO, CcsE 補助容量
発明を実施するための最良の形態
[0031] 以下、本発明に係る液晶表示装置を図に基づいて説明する。なお、本発明はこれ らの実施形態に何ら限定されるものではな 、。
[0032] 図 1は、本発明に係る液晶表示装置のァクディブマトリックス基板の画素構造を模 式的に示した平面図であり、 n行 m列の画素に着目したものである。図 2及び図 3は、 図 1の A— A線断面図および B— B線断面図である。副画素電極 l la〜l lcは列方 向に連続して配列されている。走査線 12 (n)は画素間を図の横方向に設けられ、信 号線 13 (m)は画素間を図の縦方向に設けられている。そして、 2つの補助容量配線 140, 14Eは走査線 12 (n)に平行で、且つ副画素電極 11a, l ib, 11cの間に設け られている。スイッチング素子としての TFT15a〜15cは、走査線 12 (n)と信号線 13 (m)との交差付近に形成されて!、る。
[0033] TFT15aのドレイン電極延長部 16aは、補助容量配線 14Eを越えて補助容量配線 140上に至り、補助容量配線 140と一体に形成された補助容量対向電極 141と絶 縁層（不図示)を介して対向する部分が補助容量電極 17aとして機能する。そしてこ の補助容量電極 17a上にコンタクトホール 18aが形成され、ドレイン電極延長部 16a と副画素電極 11aとが接続している。同様に、ドレイン電極延長部 16b, 16cは途中 で接続して、補助容量配線 14Eに至り、補助容量配線 14Eと一体に形成された補助 容量対向電極 142と絶縁層（不図示)を介して対向する部分が補助容量電極 17bと して機能する。そしてこの補助容量電極 17b上にコンタクトホール 18bが形成され、ド レイン電極延長部 16b, 16cと副画素電極 l ibとが接続している（図 2参照）。さらに、 補助容量電極 17bからドレイン電極延長部 16dが、補助容量配線 140を越えて副画 素電極 11cに延出し、ここでコンタクトホール 18cによって副画素電極 11cと接続して いる（図 3参照)。
[0034] ここで、図 2及び図 3に示すように、コンタクトホール 18b、 18cの下方には、絶縁層 21a, 21bを介して補助容量配線 14Eや浮島状の金属層 19が形成されている。これ により、液晶層の配向の乱れが遮蔽され画像品位の向上が図られている。なお、補 助容量を構成する絶縁層 21 aゃコンタクトホール 18cの下方の絶縁層 2 lbは例えば TFTのゲート絶縁層である。
[0035] このような構成によって、副画素電極 l ib, 11cには同じ実効電圧が印加されること になる。また後述するように、 2つの補助容量配線 140, 14Eに、異なる補助容量対 向電圧を供給することにより、副画素電極 11aの実効電圧を副画素電極 l lb、 11cの 実効電圧よりも高くできる。これにより、副画素 10aの輝度を副画素 10b、 10cの輝度 よりも高くすることができ、直線状の境界を持つ画像を表示したときの不自然さをなく すことができるようになる。またガンマ特性の視角依存性が一層改善される。
[0036] ここで、本出願人らの行った実験によって、ガンマ特性の視角依存性を抑えるため には、輝度の高 、副画素 10aの開口面積比を小さくするのがよ 、と!/、う知見が得られ た。図 4に、輝度の高い副画素 10aの開口面積（図中、「明」と記す）と輝度の低い副 画素 10b、 10cの総開口面積（図中、「暗」と記す)の比による視角依存性を示すダラ フを示す。図 4は、横軸として正面から見た階調を用い、縦軸として上下左右方向 45 度の角度力も見た階調を用いて、前記開口面積比が「画素分割なし」、「明：暗 = 1 : 1」、「明：暗 = 1 : 3」、「明：暗 = 1 : 4」の場合のガンマ特性の視角依存性を示したもの である。この図によれば、「明」の比率を低くするにしたがいガンマ特性は理想直線に 近づいて行き、「明：暗 = 1 : 3」のときに最も理想直線に近づき、そして「明」の比率を さらに低くすると（「明：喑 = 1 :4」）、今度は逆に理想直線力 離れて行くことがわかる 。また「明」の比率を低くするほど透過率が低下する。以上から、輝度の高い副画素 1 Oaと、輝度の低い副画素 10b、 10cの総開口面積との比は 1： 1〜1 :4の範囲が好ま しい。より好ましくは 1 : 2. 5〜1 : 3. 5の範囲である。なお、上記開口面積比に対する ガンマ特性の視角依存性と透過率との関係は、本出願人が先に出願した特開 2004 — 62146号公報にも説明されている。
[0037] また、副画素 10bと副画素 10cとの開口面積比は 1 : 1〜1 :4の範囲が好ましい。よ り好ましくは1 : 1〜1 : 2の範囲でぁる。輝度の高い副画素の位置が偏っている場合、 人物画像の表示品位を評価すると、衣服等の単色の背景上に顎など人の肌色の輪 郭が重なったとき、肌色の輪郭の色変化が認めらた。輝度の高い副画素の位置を中 央部に近づけることでこの現象が改善された。
[0038] 前記実施形態では、スイッチング素子として TFT (薄膜トランジスタ; Thin Film Tra nsistor)を用いている。図 5は、図 1に示した液晶表示装置の TFTの拡大図である。 走査線 12 (n)の一部として形成されたゲート電極 G上にゲート絶縁膜 (不図示）が形 成され、その上に 1つの半導体層 SCが形成されている。この半導体層 SC上にソース 電極 Sおよび 3つのドレイン電極 D、 D、 Dが形成されている。ソース電極 Sには略
1 2 3
櫛歯状の複数の延出部が形成され、これらの延出部の間に、延出部と所定距離を保 ちながらドレイン D、 D、 Dが入り込むように形成されている。
1 2 3
[0039] このように 3つの TFT15a〜15cを 1つの半導体層 SC上に形成することによって、 3 つの TFTをそれぞれ別個に形成した場合よりも画素の開口率を大きくすることができ るようになる。また、ソース電極 Sの各延出部とドレイン電極 D、 D、 Dとの間に形成
1 2 3
されるチャネル領域の幅 W及び長さ Lを変えることによって、画素容量に応じた所望 の電流を供給することができる。
[0040] なお、ソース電極 Sとドレイン電極 D、 D、 Dの形状、半導体層 SCの形状に特に
1 2 3
限定はなぐリーク電流が発生しない範囲で種々の形状をとり得る。また、本発明の 液晶表示装置で使用するスイッチング素子としては、 TFTの他にも MIM (Metal Ins ulator Metal)など従来公知のスイッチング素子を用いることができる。
[0041] 図 6に、図 1の液晶表示装置の等価回路の模式図を示す。この図では、副画素 10a に対応する液晶容量を ClcOと表記し、副画素 10b, 10cに対応する液晶容量を Clc E、 ClcEと表記している。副画素 10a, 10b, 10cのそれぞれの液晶容量 ClcO、 C1
1 2
cE、 ClcEは、副画素電極 l la〜l lcと対向電極 21とこれらの間の液晶層とによつ
1 2
て構成されている。副画素電極 l la〜l lcは TFT15a〜15cを介して信号線 13 (m) に接続されており、 TFTのゲート電極 G (図 5に図示）は共通の走査線 12 (n)に接続 されている。
[0042] 副画素 10aおよび副画素 10b, 10cに対応して設けられている第 1補助容量および 第 2補助容量は、図 6では、それぞれ CcsOおよび CcsEと表記している。第 1補助容 量 CcsOの補助容量電極 17aは、ドレイン電極の延長部 16aを介して TFT15aのドレ インに接続されており、第 2補助容量 CcsEの補助容量電極 17bは、ドレイン電極の 延長部 16b, 16cを介して TFT15b, 15cのドレインに接続されている。なお、補助容 量電極 17a, 17bの接続形態は図示した例に限られず、それぞれ対応する副画素電 極 1 la及び副画素電極 1 lb, 1 lcと同じ電圧が印加されるように電気的に接続されて いればよい。即ち、副画素電極 11a及び副画素電極 l ib, 11cと、これらに対応する 補助容量電極 17a, 17bとが直接または間接に電気的に接続されていればよい。
[0043] 第 1補助容量 CcsOの補助容量対向電極 141は、補助容量配線 140に接続され ており、第 2補助容量 CcsEの補助容量対向電極 142は、補助容量配線 14Eに接続 されている。この構成によって、第 1補助容量 CcsOおよび第 2補助容量 CcsEのそれ ぞれの補助容量対向電極 141, 142に異なる補助容量対向電圧を供給することが 可能となっている。補助容量対向電極 141, 142と補助容量配線 140, 14Eの接続 関係は、後に説明するように、駆動方法 (ドット反転駆動など）に応じて、適宜選択さ れる。
[0044] 次に、副画素電極 11aおよび副画素電極 l ibと副画素電極 11cに異なる電圧を印 加できる原理にっ 、て説明する。
[0045] 図 7は、図 6の画素（n、 m)に入力される各種信号の電圧波形とタイミングを示して いる。 (a)は信号線 13に供給される表示信号電圧（階調信号電圧) Vsの波形を示し ている。（b)は走査線 12に供給される走査信号電圧 Vgの波形を示しており、（ お よび (d)はそれぞれ補助容量配線 140及び 14Eに供給される補助容量対向電圧 (V csO、 VcsE)の波形を示している。 (e)および (f)は、それぞれ副画素 10aの液晶容 量 ClcOおよび副画素 10b, 10cの液晶容量 ClcE、 ClcEに印加される電圧（VlcO
1 2
、 VlcE)の波形を示して 、る。
[0046] 図 7に示す駆動方式は、 1Hドット反転 +フレーム反転方式の液晶表示装置に本発 明を適用した実施形態を示したものである。
[0047] 信号線 13に印加される表示信号電圧 Vsは、 1本の走査線が選択されるたび（1H ごと）に極性が反転し、且つ、隣接する信号線に印加される表示信号電圧の極性は 逆になつている（1Hドット反転)。また、全ての信号線 13に表示信号電圧 Vsはフレー ム毎に極性が反転する（フレーム反転)。
[0048] ここでの例は、補助容量対向電圧 VcsO及び VcsEの極性が反転する周期は 2Hで ある。また補助容量対向電圧 VcsO及び VcsEは振幅が同じで、位相が 180° 異なる 波形を有している。なお、前期補助容量対向電圧 VcsO及び VcsEの極性が反転す る周期は 2H以上でも力まわない。
[0049] 図 7を参照しながら、液晶容量 ClcO及び液晶容量 ClcEと液晶容量 ClcEに印カロ
1 2 される電圧 (VlcO、 VlcE)が図 7のようになる理由を説明する。
[0050] 時刻 Tのとき、走査信号電圧 Vgがローレベル (VgL)力 ハイレベル (VgH)に変 化して、 TFT15a〜15cが導通状態となり、信号線 13の表示信号電圧 Vsが副画素 電極 10a〜10cに印加される。液晶容量 ClcOおよび ClcEと ClcEのそれぞれの両
1 2
端に印加される電圧は、それぞれ、副画素電極 l la〜l lcの電圧と、対向電極 21の 電圧（Vcom)との差である。すなわち、 VlcO = VlcE =VlcE =Vs— Vcomである
1 2
[0051] 時刻 Tのときに、走査線信号電圧 Vgが高電圧 VgHから低電圧 VgL (く Vs)に変
2
化すると、 TFT15a〜15cが同時に非導通状態 (OFF状態）となり、副画素および補 助容量はすべて信号線 13と電気的に絶縁される。なお、 TFT15a〜15cの有する寄 生容量などの影響によって、いわゆる引込み現象が生じ、副画素電極 l la〜l lcの 電圧が AVdだけ下がる。 [0052] 時刻 Tのときに、液晶容量 ClcOの電圧 VlcOは、液晶容量 ClcOを構成する副画
3
素電極 11aと電気的に接続された、補助容量 CcsOの補助容量対向電極 141の電 圧 VcsOの影響を受けて変化する。また、液晶容量 ClcEと ClcEの電圧 VlcEは、
1 2
液晶容量 ClcEと ClcEを構成する副画素電極 l ib, 11cと電気的に接続された、補
1 2
助容量 CcsEの補助容量対向電極 142の電圧 VcsEの影響を受けて変化する。
[0053] ここで、時刻 Tにお 、て、補助容量対向電圧 VcsOが VcsOp >0だけ増加し、補
3
助容量対向電圧 VcsE力VcsEp>0だけ低下したとする。すなわち、補助容量対向 電圧 VcsOの全振幅（Vp— p)を VcsOpとし、補助容量対向電圧 VcsEの全振幅を V csEpとする。
[0054] 液晶容量 ClcOと補助容量 CcsOとの合計の容量を C Oとし、液晶容量 ClcEと C1
ιχ 1 cE及び補助容量 CcsEとの合計の容量を C Eとすると、
2 pix
VlcO=Vs- AVd+VcsOp (CcsO/C O)— Vcom、
pix
VlcE=Vs- AVd-VcsEp (CcsE/C E)— Vcom
pix
となる。
[0055] 次に、時刻 Tにおいて、同様に補助容量対向電極の電圧 VcsO及び VcsEの影響
4
を受けて、 VlcOおよび VlcEはそれぞれ時刻 T時の電圧値に戻る。
2
VlcO=Vs- AVd-Vcom
VlcE=Vs- AVd-Vcom
[0056] この電圧の変化は、次のフレームにお 、て Vg (n)が VgHとなるまで繰り返される。
その結果、 VlcOおよび VlcEのそれぞれの実効値が異なる値となる。すなわち、 Vic Oの実効値を VlcO とし、 VlcEの実効値 VlcE とすると、
rms rms
VlcO =Vs- AVd+ (1/2) VcsOp (CcsO/C O) -Vcom
rms pix
VlcE =Vs- AVd- (l/2)VcsEp (CcsE/C E)—Vcom
rms pix
(ただし、 (Vs- Δ Vd— Vcom) > >VcsOp (CcsO/C O)、
pix
(Vs- AVd-Vcom) > >VcsEp (CcsE/C E)時。）
pix
となる。したがって、これら実効値の差を Δ Vic = VlcO -VlcE とすると、
rms rms
AVlc={ VcsOp (CcsO/C 0) +VcsEp (CcsE/C E) }/2
pix pix
となる。このように副画素電極 l la〜 11cに接続されている補助容量 CcsO, CcsEの 補助容量対向電極 141, 142に印加する電圧を制御することによって、副画素電極 1 la及び副画素電極 1 lb, 1 lcに互いに異なる電圧を印加することができるようにな る。
[0057] なお、 VcsOと VcsEの電圧を入れ替えれば、逆に VlcOの実効値を小さぐ VlcEの 実効値を大きくなるように設定できる。あるいは、補助容量 CcsOおよび CcsEの補助 容量対向電極 141, 142に接続する補助容量配線 140および 14Eの組合せを逆に しても、 VlcOの実効値を小さぐ VlcEの実効値を大きくなるように設定できる。
[0058] なお、ここでは、フレーム反転駆動を行って 、るので、次フレームでは、 Vsの極性を 反転し、 Vicく 0となる力 これに同期して VcsOおよび VcsEの極性も反転させれば 、同様の結果が得られる。
[0059] また、ここでは、ドット反転駆動を行うために、隣接する信号線 13 (m)と信号線 13 ( m+ 1)に供給する表示信号電圧の極性を互いに逆にしているので、図 8に示すよう に、次のフレームの画素（n, m+ 1)においても、副画素電極 11a，に印加する実効 電圧を、常に副画素電極 l ib ' , 11c 'に印加する実効電圧以上とするためには、副 画素電極 11a'の補助容量電極 17a'と補助容量配線 14Eの補助容量対向電極 14 2'とを対向させ、副画素電極 l ib '、 11c 'の補助容量電極 17b'と補助容量配線 14 Oの補助容量対向電極 141 'とを対向させる必要がある。
[0060] このとき、画素（n, m)における副画素電極 11aのドレイン電極延長部 16aは 2つの 補助容量配線 140, 14Eと交差し、そして補助容量配線 140, 14Eに印加されてい る電圧は位相が 180° 異なっているため、ドレイン電極の延長部 16aと補助容量配 線 140, 14Eによる寄生容量は相殺される。一方、画素（n, m+ 1)の副画素電極 1 la'のドレイン電極の延長部 16a'は補助容量配線 140と交差させる必要性はない 1S 副画素電極 11a'のドレイン電極の延長部 16a'を補助容量配線 14Eのみと交差 した状態としておくと、前記寄生容量が相殺されず副画素電極 11aと副画素電極 11 a'とで表示ムラが生じることになる。力かる不具合を解消するためには、副画素電極 11a'の補助容量電極 17a，から補助容量配線 140までドレイン電極の延長部 16eを さらに延長形成し、ドレイン電極の延長部を 2つの補助容量配線 140, 14Eと交差さ せることが推奨される。 [0061] 以上説明した液晶表示装置では、副画素 10a〜： LOcを構成する副画素電極 l la〜 11cはそれぞれ別体であつたが（図 1を参照）、図 9に示すように、副画素電極 l lb、 1 lcを一つの副画素電極 l idで構成しても構わない。この場合にも、前記と同様に、 副画素電極 11a, l idにそれぞれ接続されている補助容量対向電極 141, 142に印 加する電圧を制御することによって、副画素電極 11a, l idに互いに異なる電圧を印 加することができる。また以上説明した液晶表示装置では、副画素を列方向に配列し て 、たが、行方向に配列してももちろん構わな 、。
[0062] 本発明の実施形態によると、ノーマリブラックモードの液晶表示装置、特に、 MVA モードの液晶表示装置のガンマ特性を改善できることを示したが、本発明はこれに限 られず、 IPSモードの液晶表示装置に適用することもできる。
産業上の利用可能性
[0063] 本発明に係る液晶表示装置は、ガンマ特性の視角依存性が従来に比べ改善され 、また例えば直線状の境界を持つ画像を表示したときに、境界領域に凹凸感ゃ不自 然な色づきが生じないので、表示画面の大きいテレビなどに好適に用いられる。

Claims

請求の範囲
[1] 液晶層に電界を印加する複数の電極を有する複数の画素が、マトリックス状に配列 され、
前記複数の画素のそれぞれが、列方向又は行方向に配列された 3つの副画素を 有し、これら 3つの副画素は、中間調表示状態において少なくとも 2種類の異なる輝 度を呈し、且つ 3つの副画素のうち最も高い輝度を呈する副画素が中央に位置して
V、ることを特徴とする液晶表示装置。
[2] 両側に位置する副画素が同一の輝度を呈する請求項 1記載の液晶表示装置。
[3] 中央に位置する副画素の開口面積と両側に位置する副画素の総開口面積との比 率が 1： 1〜1 :4の範囲である請求項 1又は 2記載の液晶表示装置。
[4] 両側に位置する副画素の開口面積の比率が 1： 1〜1 :4の範囲である請求項 1〜3 の!、ずれかに記載の液晶表示装置。
[5] 前記 3つの副画素は、副画素電極と、前記液晶層を介して前記副画素電極と対向 する対向電極によって形成された液晶容量と、
前記副画素電極に電気的に接続された補助容量電極と、この補助容量電極と対 向し、補助容量配線と接続する補助容量対向電極とによって形成された補助容量と を有し、
前記対向電極は、 3つの副画素に対して共通の単一の電極であり、
前記補助容量配線は、中央に位置する副画素と両側に位置する副画素とで異なる 請求項 1〜4のいずれかに記載の液晶表示装置。
[6] 前記補助容量電極と前記補助容量対向電極の間に絶縁層が介在されている請求 項 5記載の液晶表示装置。
[7] 行方向に延びる走査線と、列方向に延びる信号線と、前記複数の画素のそれぞれ の、中央に位置する副画素と両側に位置する副画素のそれぞれに対応して設けられ
、それぞれが当該画素に対応する共通の走査線および共通の信号線に接続された 少なくとも 2つのスイッチング素子とを有し、
前記スイッチング素子は、前記共通の走査線に供給される走査信号電圧によって オン Zオフ制御され、前記スイッチング素子がオン状態にあるときに、中央に位置す る副画素および両側に位置する副画素のそれぞれが有する前記副画素電極および 前記補助容量電極に、共通の信号線から表示信号電圧が供給され、
前記スイッチング素子がオフ状態とされた後に、中央に位置する副画素および両側 に位置する副画素のそれぞれの前記補助容量対向電極の電圧が変化し、 その変化の方向および変化の大きさによって規定される変化量が、中央に位置す る副画素および両側に位置する副画素とで異なる請求項 5又は 6記載の液晶表示装 置。
[8] 前記スイッチング素子が TFTであって、これらの TFTが 1つの半導体層を用いて形 成されて!/、る請求項 7記載の液晶表示装置。
[9] 前記補助容量対向電圧は所定の周期ごとに極性が反転する請求項 5〜8のいず れかに記載の液晶表示装置。
[10] 前記中央に位置する副画素の前記補助容量対向電極に印加される補助容量対向 電圧と、前記両側に位置する副画素の前記補助容量対向電極に印加される補助容 量対向電圧とは、位相が 180° 異なっている請求項 9に記載の液晶表示装置。
[11] 前記中央に位置する副画素の前記補助容量対向電極に印加される補助容量対向 電圧と、前記両側に位置する副画素の前記補助容量対向電極に印加される補助容 量対向電圧とは、互いに等 、振幅を有して!/、る請求項 10に記載の液晶表示装置
[12] 前記信号線に印加される表示信号電圧は、互いに隣接する信号線間で極性が逆 であり、行方向に隣り合う画素において、中央に位置する副画素および両側に位置 する副画素の補助容量電極と対向する補助容量対向電極を逆にした請求項 9〜： L 1 の!、ずれかに記載の液晶表示装置。
[13] 走査線は隣接する画素の間に設けられ、 2本の補助容量配線は走査線に平行で、 且つ、副画素の間にそれぞれ設けられている請求項 5〜12のいずれかに記載の液 晶表示装置。
[14] 前記中央に位置する副画素の副画素電極に表示信号電圧を供給する配線電極が
、前記 2本の補助容量配線と交差する請求項 13記載の液晶表示装置。
[15] 前記 3つの副画素を構成する副画素電極が別体である請求項 1〜14のいずれか に記載の液晶表示装置。
[16] 両側の副画素を構成する副画素電極が連続一体となっている請求項 1〜 14のい ずれかに記載の液晶表示装置。
[17] 表示信号電圧を供給する配線電極と副画素電極とを接続するコンタクトホールの下 方に、絶縁層を介して金属層が形成されている請求項 1〜 16のいずれかに記載の 液晶表示装置。
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