(57)【要約】【課題】液晶の劣化を抑制して、表示特性を良好にすることができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】直流電圧が印加される走査信号線ＧＬは、各画素２における画素電極６、特に反射部画素電極６ａの下を通るように配置されていることから、走査信号線ＧＬと液晶との間には反射部画素電極６ａが存在するため、反射部画素電極６ａと走査信号線ＧＬとの間に直流電界がかかり液晶には直流電界がかからないことから、液晶の劣化による焼きつきやドメインの発生が抑制される。また、画素電極６が存在しない各画素２間には交流電圧が印加される保持容量線ＣＳＬが配置されていることから、保持容量線ＣＳＬと対向電極Ｃｏｍとの間には交互に反転する交流電界がかかり、液晶の劣化による焼きつきやドメインの発生が抑制される。【選択図】図１
2004219433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶と、
画素毎に形成され、前記液晶を駆動する表示電圧が印加される複数の画素電極と、
各画素を選択する複数の走査線と、
前記走査線に印加される電圧に応じて、前記画素電極への前記表示電圧の印加をスイッチングするスイッチング素子とを有し、
前記走査線は、各画素の領域において、前記液晶との間に前記画素電極が介在するように配置されている
液晶表示装置。
【請求項２】
前記画素電極に接続する電極との間に保持容量を形成し、前記画素電極へ印加された前記表示電圧を保持する保持容量線をさらに有する
請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記画素電極は、透過領域および反射領域を有し、
前記走査線は、各画素の領域において、前記液晶との間に前記画素電極の前記反射領域が介在するように配置されている
請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
各画素毎に行列状に配列された複数の画素電極と、各画素毎に形成され前記画素電極に第１の電極が接続されたトランジスタと、複数の前記トランジスタのゲート電極に接続する複数の走査線と、複数の前記トランジスタの第２の電極に接続された複数のデータ信号線と、前記トランジスタの前記第１の電極に接続する電極との間に保持容量を形成する保持容量線と、前記画素電極と対向する対向電極との間に配置された液晶とを有する液晶表示装置であって、
前記走査線は、各画素の領域において、前記液晶との間に前記画素電極が介在するように配置されている
液晶表示装置。
【請求項５】
前記画素電極は、透過領域および反射領域を有し、
前記走査線は、各画素の領域において、前記液晶との間に前記画素電極の前記反射領域が介在するように配置されている
請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記保持容量線および前記データ信号線は、マトリックス状に形成され、
前記画素電極は、前記保持容量線と前記データ信号線とに囲まれる領域に配置されている
請求項４記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特にアクティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄型で低消費電力であるという特徴を生かして、幅広い電子機器の表示装置として用いられている。例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション用の表示装置、携帯情報端末（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ  ：ＰＤＡ）、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の液晶表示装置を用いた電子機器がある。
【０００３】
このような液晶表示装置には、大きく分けてバックライトと呼ばれる内部光源からの光の透過と遮断とを液晶パネルで制御して表示を行う透過型の液晶表示装置と、太陽光等の外光を反射板等で反射して、この反射光の透過と遮断とを液晶パネルで制御して表示を行う反射型、また、最近は、その両者の特徴を併せ持つ併用型と呼ばれる表示装置がある。
【０００４】
透過型の液晶表示装置においては、全消費電力の５０％以上をバックライトが占めており、消費電力を低減することが難しい。また、透過型の液晶表示装置には、周囲の光が明るい場合には表示が暗く見え、視認性が低下するという問題もある。
【０００５】
一方、反射型の液晶表示装置においては、バックライトを設けていないため、消費電力の増加という問題はないが、周囲の光が暗い場合には、視認性が極端に低下するという問題がある。
【０００６】
このような透過型、反射型の表示装置の双方の問題点を解消するために、透過型表示と反射型表示との両方を一つの液晶パネルで実現する反射透過併用型の液晶表示装置が提案されている。この反射透過併用型の液晶表示装置では、周囲が明るい場合には周囲光の反射によって表示を行い、周囲が暗い場合には、バックライトの光によって表示を行う。
【０００７】
ところで、従来の液晶表示装置においては、各画素は隣接する２本の走査信号線と隣接する２本のデータ信号線との交差領域内に配置されいている。すなわち、４本の走査信号線およびデータ信号線に囲まれた領域内に画素電極が配置されている（特許文献１参照）。
【０００８】
上記の走査信号線は、各画素毎に設けられたスイッチング素子であるトランジスタのゲート電極と接続しており、各トランジスタのオン、オフを制御し、画素を選択する。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−２０３８８６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の走査信号線には直流電圧が印加されることから、上記の走査信号線と対向基板側の対向電極との間に一方向側からのみの直流電界がかかってしまう結果、液晶が劣化してしまい焼きつきやドメインが発生してしまうという問題があった。
【００１１】
焼きつきとは、長時間にわたって同一パターンを表示し続けた結果、別パターンを表示した時に、残留直流電圧の影響により、前の表示パターンが残る現象をいう。ドメインとは、周りとは異なる配向領域であり、その境界部分は配向欠陥となり、当該配向欠陥が画面に表示されてしまう現象をいう。
【００１２】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液晶の劣化を抑制して、表示特性を良好にすることができる液晶表示装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、液晶と、画素毎に形成され、前記液晶を駆動する表示電圧が印加される複数の画素電極と、各画素を選択する複数の走査線と、前記走査線に印加される電圧に応じて、前記画素電極への前記表示電圧の印加をスイッチングするスイッチング素子とを有し、前記走査線は、各画素の領域において、前記液晶との間に前記画素電極が介在するように配置されている。
【００１４】
前記画素電極に接続する電極との間に保持容量を形成し、前記画素電極へ印加された前記表示電圧を保持する保持容量線をさらに有する。
前記画素電極は、透過領域および反射領域を有し、前記走査線は、各画素の領域において、前記液晶との間に前記画素電極の前記反射領域が介在するように配置されている。
【００１５】
上記の本発明の液晶表示装置では、走査線に電圧が印加されると、スイッチング素子がオン状態となり、スイッチング素子を介して画素電極へ表示電圧が印加される。
印加された表示電圧に応じて液晶の配向状態が変化して、液晶に入射する光が変調され所望の画像表示が行われる。
上記の走査線には直流電圧が印加されるが、走査線は各画素の領域において、液晶との間に画素電極が介在するように配置されていることから、画素電極により液晶は静電遮蔽され、液晶へ直流電界がかかるのが防止される。
【００１６】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、各画素毎に行列状に配列された複数の画素電極と、各画素毎に形成され前記画素電極に第１の電極が接続されたトランジスタと、複数の前記トランジスタのゲート電極に接続する複数の走査線と、複数の前記トランジスタの第２の電極に接続された複数のデータ信号線と、前記トランジスタの前記第１の電極に接続する電極との間に保持容量を形成する保持容量線と、前記画素電極と対向する対向電極との間に配置された液晶とを有する液晶表示装置であって、前記走査線は、各画素の領域において、前記液晶との間に前記画素電極が介在するように配置されている。
【００１７】
前記画素電極は、透過領域および反射領域を有し、前記走査線は、各画素の領域において、前記液晶との間に前記画素電極の前記反射領域が介在するように配置されている。
【００１８】
前記保持容量線および前記データ信号線は、マトリックス状に形成され、前記画素電極は、前記保持容量線と前記データ信号線とに囲まれる領域に配置されている。
【００１９】
上記の本発明の液晶表示装置では、走査線に電圧が印加されると、トランジスタがオン状態となり、トランジスタの第２電極および第１電極を介して画素電極へ表示電圧が印加される。
印加された表示電圧に応じて液晶の配向状態が変化して、液晶に入射する光が変調され所望の画像表示が行われる。
上記の走査線には直流電圧が印加されるが、走査線は各画素の領域において、液晶との間に画素電極が介在するように配置されていることから、画素電極により液晶は静電遮蔽され、液晶へ直流電界がかかるのが防止される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の液晶表示装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態の液晶表示装置において、液晶パネル１の一画素分の平面図である。
液晶パネル１では、図１に示すように、各画素２は、隣接する２本の保持容量線ＣＳＬと隣接する２本のデータ信号線ＤＬとの交差領域内、すなわち４本の配線に囲まれた領域に配置されている。保持容量線ＣＳＬは、図中左右方向に延在し、上下方向に複数本配置されている。データ信号線ＤＬは、図中上下方向に延在し、左右方向に複数本配置されている。
【００２２】
各画素２には、反射部画素電極６ａと透過部画素電極６ｂからなる画素電極６と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）  からなるスイッチング素子Ｔｒとを有する。
【００２３】
本実施形態では、データ信号線ＤＬと直交する方向、すなわち図中左右方向に、各画素２の領域において画素電極６、特に反射部画素電極６ａの下を通って延在する走査信号線ＧＬが配置されている。走査信号線ＧＬは、図中上下方向に複数本配置されている。
【００２４】
走査信号線ＧＬは、各画素２に設けられたスイッチング素子のゲート電極Ｇに一体化して接続されており、走査信号線ＧＬによりスイッチング素子Ｔｒのゲート電極Ｇに走査信号が供給される。
【００２５】
データ信号線ＤＬは、スイッチング素子Ｔｒのソース電極Ｓに一体化して接続されており、データ信号線ＤＬによりスイッチング素子Ｔｒを介して画素電極６に表示信号（表示電圧）が供給される。
【００２６】
データ信号線ＤＬと同時に形成されたスイッチング素子Ｔｒのドレイン電極Ｄは、画素電極６に接続されており、スイッチング素子Ｔｒがオン状態の際に、ソース電極Ｓに供給された表示信号は、ドレイン電極Ｄを介して画素電極６に供給される。
【００２７】
保持容量線ＣＳＬには、各画素２の位置に幅広な容量電極ＣＳＥが形成されている。容量電極ＣＳＥは、画素電極６およびスイッチング素子Ｔｒのドレイン電極Ｄに接続する電極との間に容量を形成する。また、保持容量線ＣＳＬは、後述する対向電極に接続されている。
【００２８】
スイッチング素子Ｔｒは、表示を行う各画素２を選択して、その画素２の画素電極６に表示信号を供給するためのものである。スイッチング素子Ｔｒは、ボトムゲート構造あるいはトップゲート構造の薄膜トランジスタにより形成されている。
【００２９】
画素電極６は、反射型表示を行うための反射部画素電極６ａと透過型表示を行うための透過部画素電極６ｂとにより構成されている。反射部画素電極６ａは、ロジウム、チタン、クロム、銀、アルミニウム、クロメル等の金属膜により形成される。透過部画素電極６ｂは、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）  等の透明導電膜により形成される。
【００３０】
図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ’線における画素２間の断面図であり、図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ’線における画素２内の断面図である。
【００３１】
図２に示すように、ガラス等からなる透明絶縁基板３上に、保持容量線ＣＳＬや走査信号線ＧＬが形成されており、保持容量線ＣＳＬや走査信号線ＧＬ上には、酸化シリコンや窒化シリコンからなる絶縁膜４が形成されている。
【００３２】
当該絶縁膜４上に散乱層５が形成されている。散乱層５上には、図示しない平坦化膜および透過部画素電極６ｂを介して反射部画素電極６ａが形成されている。図示はしないが、透過型表示をする領域には、反射部画素電極６ａが除去されており、図１に示すような透過部画素電極６ｂが観察される。
【００３３】
透明絶縁基板３に対向して、ガラス等からなる対向透明絶縁基板７が設けられており、対向透明絶縁基板７にはカラーフィルタ８および対向電極Ｃｏｍが形成されている。
【００３４】
透明絶縁基板３側の反射部画素電極６ａと対向透明絶縁基板７側の対向電極Ｃｏｍとの間には、図示しない配向膜を介して液晶９が充填されている。
【００３５】
図２に示すように、凹凸形状を有する散乱層５上に形成される反射部画素電極６ａの表面には、凹凸が形成されており、外光を拡散して反射する構成となっている。これによって、反射光の指向性を緩和して、広い角度範囲で画面を観察することができる。
特に、銀等を用いた場合には、反射型表示における反射率が高くなり、高反射率を得ることができる。このため、反射部画素電極６ａの面積を小さくしても、必要なレベルの反射率が確保される。
【００３６】
カラーフィルタ８は、顔料や染料によって各色に着色された樹脂層であり、例えば、赤、緑、青の各色のフィルタ層が組み合わされて形成されている。対向電極Ｃｏｍは、ＩＴＯ等の透明導電膜により形成されている。
【００３７】
液晶９は、例えば、負の誘電異方性を有するネマティック液晶分子を主体とし、かつ二色性色素を所定の割合で含有しているゲストホスト液晶により形成されており、図示しない配向膜によって垂直配向されている。この液晶９は、電圧無印加状態では、ゲストホスト液晶が垂直配向し、電圧印加状態では水平配向に移行する。
【００３８】
なお、図示しないが、透明絶縁基板３および対向透明絶縁基板７の外側には、１／４波長板と偏向板がそれぞれ設けられており、内部光源となるバックライトは透明絶縁基板３側に設けられる。
【００３９】
図２（ａ）に示すように、各画素２間を境に反射部画素電極６ａは分離しており、反射部画素電極６ａが存在しない各画素２間において、透明絶縁基板３上に保持容量線ＣＳＬが形成されている。
【００４０】
また、図２（ｂ）に示すように、各画素２内においては透過部画素電極６ｂの領域を除いて反射部画素電極６ａが被覆しており、反射部画素電極６ａに被覆された状態で、各画素２内に走査信号線ＧＬが形成されている。
【００４１】
次に、上記の本実施形態に係る液晶表示装置の効果について、比較例を参照して説明する。
【００４２】
図３は、比較例の液晶パネル１ａの一画素分の平面図である。なお、図１に示す液晶パネル１の構成要素と同一の構成要素には同一符号を付しており、その重複説明は省略する。
【００４３】
比較例の液晶パネル１ａでは、図３に示すように、各画素２ａは、隣接する２本の走査信号線ＧＬと隣接する２本のデータ信号線ＤＬとの交差領域内、すなわち４本の信号線に囲まれた領域に配置されている。走査信号線ＧＬは、図中左右方向に延在し、上下方向に複数本配置されている。データ信号線ＤＬは、図中上下方向に延在し、左右方向に複数本配置されている。
【００４４】
比較例に示す液晶パネル１ａでは、データ信号線ＤＬと直交する方向、すなわち図中左右方向に、各画素２の領域において画素電極６の下を通って延在する保持容量線ＣＳＬが配置されている。保持容量線ＣＳＬは、図中上下方向に複数本配置されている。
【００４５】
保持容量線ＣＳＬには、各画素２の位置に幅広な容量電極ＣＳＥが形成されている。容量電極ＣＳＥは、画素電極６およびスイッチング素子Ｔｒのドレイン電極Ｄに接続する電極との間に容量を形成する。また、保持容量線ＣＳＬは、対向電極Ｃｏｍに接続されている。
【００４６】
図４は、図３のＣ−Ｃ’線における画素２間の断面図である。なお、図４では、図２（ａ）に示す液晶パネル１の構成要素と同一の構成要素には同一符号を付しており、その重複説明は省略する。
【００４７】
図４に示すように、比較例の液晶パネル１ａでは、各画素２間を境に反射部画素電極６ａは分離しており、反射部画素電極６ａが存在しない各画素２間において、透明絶縁基板３上に走査信号線ＧＬが形成されている。
【００４８】
図５は、本実施形態および比較例に係る液晶パネルの等価回路である。
図５では、４×３画素の等価回路図を示す。図５に示すように、各画素は、対向電極Ｃｏｍと画素電極６と液晶９とから形成される液晶容量Ｃｃｌｉｊと、薄膜トランジスタからなるスイッチング素子Ｔｒｉｊと、保持容量ＣＳｉｊとを含む。図５において、ｉ＝１〜４、ｊ＝１〜３である。
【００４９】
複数の走査信号線ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＬ３は、並列に配置され、一列となるスイッチング素子Ｔｒｉｊのゲート電極に接続されており、各スイッチング素子Ｔｒｉｊをオン、オフし、表示を行う画素を選択する。
【００５０】
並列に配置されたデータ信号線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３，ＤＬ４からは表示信号に応じた電圧が各画素に印加される。データ信号線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３，ＤＬ４は、スイッチング素子Ｔｒｉｊのソース電極に接続されており、走査信号線ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＬ３により選択された画素に対して、保持容量ＣＳｉｊに充電しながら、対向電極Ｃｏｍと画素電極６に電圧を印加し、液晶に入射させた光を変調させ、画像が表示される。
【００５１】
保持容量ＣＳｉｊの一方の電極は、スイッチング素子Ｔｒｉｊのドレイン電極を介して画素電極６と接続しており、保持容量線ＣＳＬ１，ＣＳＬ２，ＣＳＬ３は保持容量ＣＳｉｊの他方の電極として対向電極Ｃｏｍに接続されている。
【００５２】
本実施形態に係る液晶表示装置では、保持容量線ＣＳＬ１，ＣＳＬ２，ＣＳＬ３を対向電極Ｃｏｍと同位相で振るコモン反転駆動を実現するため、保持容量線ＣＳＬ１，ＣＳＬ２，ＣＳＬ３が走査信号線ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＬ３と独立している構造を有している。
【００５３】
図６は、各配線への電圧印加のタイミング例を示す図である。
図６（ａ）は、データ信号線ＤＬの信号電圧を示し、図６（ｂ）は、走査信号線ＧＬの信号電圧を示し、図６（ｃ）は、対向電極Ｃｏｍの信号電圧を示し、図６（ｄ）は、保持容量線ＣＳＬの信号電圧を示している。
【００５４】
図６に示すように、データ信号線ＤＬ、対向電極Ｃｏｍ、保持容量線ＣＳＬには交流電圧が印加され、走査信号線ＧＬには直流電圧が印加される。走査信号線ＧＬに印加される直流電圧は、例えば−６．５Ｖ程度である。
【００５５】
このとき、図４の断面図に示す比較例の液晶パネル１ａでは、画素電極６が存在しない各画素２間に直流電圧が印加される走査信号線ＧＬが配置されていることから、走査信号線ＧＬと対向電極Ｃｏｍとの間に一方向側からのみの直流電界ＤＣＦがかかってしまう結果、液晶が劣化してしまい焼きつきやドメインが発生してしまう。
【００５６】
これに対し、本実施形態では、図２（ｂ）の断面図に示すように、直流電圧が印加される走査信号線ＧＬは、各画素２における画素電極６、特に反射部画素電極６ａの下を通るように配置されていることから、走査信号線ＧＬと液晶９との間には反射部画素電極６ａが存在するため、反射部画素電極６ａと走査信号線ＧＬとの間に直流電界ＤＣＦがかかり液晶９には直流電界がかからないことから、液晶の劣化による焼きつきやドメインの発生が抑制される。
【００５７】
また、本実施形態では、図２（ａ）の断面図に示すように、画素電極６が存在しない各画素２間には交流電圧が印加される保持容量線ＣＳＬが配置されていることから、保持容量線ＣＳＬと対向電極Ｃｏｍとの間には交互に反転する交流電界ＡＣＦがかかり、液晶の劣化による焼きつきやドメインの発生が抑制される。
【００５８】
以上のように、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、直流電圧が印加される走査信号線ＧＬは、各画素２の領域において、液晶９との間に画素電極６が介在するように配置されていることから、液晶９に直流電界がかからず、液晶の劣化による焼きつきやドメインの発生が抑制される。従って、液晶表示装置の表示特性を良好にすることができ、また、表示寿命を延ばすことができる。
【００５９】
また、走査信号線ＧＬを反射部画素電極６ａの下に形成することにより、表示特性への影響もない。すなわち、透過部画素電極６ｂは、透過型表示を行う領域であることから、この部分に光を反射する材料等からなる信号線を配置することは好ましくない。
【００６０】
本発明の液晶表示装置は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、本実施形態では、反射透過併用型の液晶表示装置の例について説明したが、反射型の液晶表示装置あるいは透過型の液晶表示装置について適用することも可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置によれば、液晶の劣化を抑制して、表示特性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る液晶表示装置において、液晶パネル１の一画素分の平面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ’線における断面図であり、図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ’線における断面図である。
【図３】比較例の液晶パネルの一画素分の平面図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ’線における断面図である。
【図５】本実施形態および比較例に係る液晶パネルの等価回路図である。
【図６】各配線への電圧印加のタイミング例を示す図である。
【符号の説明】
１，１ａ…液晶パネル、２，２ａ…画素、３…透明絶縁基板、４…絶縁膜、５…散乱層、６…画素電極、６ａ…反射部画素電極、６ｂ…透過部画素電極、７…対向透明絶縁基板、８…カラーフィルタ、９…液晶、ＣＳＬ，ＣＳＬ１，ＣＳＬ２，ＣＳＬ３…保持容量線、ＣＳＥ…容量電極、ＧＬ，ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＬ３…走査信号線、ＤＬ，ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３，ＤＬ４…データ信号線、Ｔｒ…スイッチング素子、Ｇ…ゲート電極、Ｓ…ソース電極、Ｄ…ドレイン電極、Ｃｃｌ…液晶容量、Ｃｏｍ…対向電極、ＡＣＦ…交流電界、ＤＣＦ…直流電界。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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