(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル表示データに基づく情報を表示する液晶表示装置であって、  行列状に配置される複数の垂直走査線および複数の水平走査線と、
行列状に配置された複数の画素と、
前記複数の垂直走査線を走査する垂直走査回路と、
前記複数の水平走査線を走査する水平走査回路とを備え、
各前記画素は、Ｍ個（Ｍ：２以上の自然数）の副画素を含み、
前記複数の垂直走査線のそれぞれは、異なる行の前記副画素に接続され、
前記複数の水平走査線のそれぞれは、第１および第２のデータ線を含むとともに、異なる列の前記画素に接続され、
各前記副画素は、
液晶表示素子と、
前記液晶表示素子の両側に対向して配置される、共通電極および画素電極と、
前記水平走査回路から対応する前記の第１のデータ線を介して供給され、表示データに対応する電位レベルを、対応する前記垂直走査線が走査されたことに応じて前記画素電極に伝達する第１のスイッチ素子とを有し、
各前記画素は、
前記Ｍ個の副画素のうちの２個にそれぞれ属する前記画素電極間に設けられ、接続制御ノードの電位に応じてオン／オフする副画素接続スイッチと、
前記水平走査回路から対応する前記第２のデータ線を介して供給され、表示データに対応する電位レベルを、対応する前記垂直走査線が走査されたことに応じて前記副画素接続スイッチの接続制御ノードに伝達する第２のスイッチ素子とをさらに含み、
各前記画素において前記第１のスイッチ素子がオン／オフした後に前記第２のスイッチがオン／オフする、液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１のデータ線は、前記共通電極に対応する電位および前記共通電極の電位レベルとの電位差が前記液晶表示素子の駆動電圧となる電位のいずれか一方を伝達する、請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記Ｍ個の副画素のそれぞれは、互いに異なる表示面積を有する、請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
各前記副画素は、
前記液晶表示素子と並列に接続される保持容量素子をさらに有し、
前記Ｍ個の副画素のそれぞれにおける、前記液晶表示素子および前記保持容量素子のキャパシタンスの和は互いに異なる、請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】
デジタル表示データに基づく情報を表示する液晶表示装置であって、
行列状に配置される複数の垂直走査線および複数の水平走査線と、
前記複数の垂直走査線に対応してそれぞれ配置される、複数の副垂直走査線、複数の第１の基準電位配線、および複数の第２の基準電位配線と、
行列状に配置された複数の画素とを備え、
各前記画素は、Ｍ個（Ｍ：２以上の自然数）の副画素を有し、
各前記副画素は、前記複数の垂直走査線のうちの１本および複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられており、
各前記副画素は、
液晶表示素子と、
前記液晶表示素子の両側に対向して配置される、共通電極および画素電極と、
対応する前記垂直走査線の電位に応じて、対応する前記水平走査線と第１の内部ノードとを接続する第１のスイッチ素子と、
前記第１の内部ノードの電位レベルを保持するための制御用容量素子と、
前記第１の内部ノードの電位レベルに応じて、前記第１および第２の基準電位配線のうちのいずれか一方を第２の内部ノードと接続する接続切換回路と、
対応する前記副垂直走査線の電位に応じて、前記第２の内部ノードと前記画素電極とを接続する第２のスイッチ素子とをさらに有し、
各前記画素は、
前記Ｍ個の副画素のうちの２個にそれぞれ属する前記画素電極間に設けられた副画素接続スイッチをさらに有し、
前記副画素接続スイッチは、前記複数の垂直走査線のうちの１本および複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられており、前記対応する垂直走査線および水平走査線の電位レベルに応じてオン／オフする、液晶表示装置。
【請求項６】
前記接続切換回路は、
前記第１の基準電位配線と前記第２の内部ノードとの間に電気的に結合され、前記第１の内部ノードと接続されるゲート電極を有する第１導電型の薄膜トランジスタと、
前記第２の基準電位配線と前記第２の内部ノードとの間に電気的に結合され、前記第１の内部ノードと接続されるゲート電極を有する第２導電型の薄膜トランジスタとを有する、請求項５記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１の基準電位配線は、前記共通電極に対応する電位を伝達し、
前記第２の基準電位配線は、前記共通電極の電位レベルとの電位差が前記液晶表示素子の駆動電圧となる電位を伝達する、請求項５記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記複数の水平走査線は、各副画素のオン／オフ選択を行なうためのデジタル信号を伝達する、請求項５記載の液晶表示装置。
【請求項９】
デジタル信号に基づく情報を表示するための液晶表示部を備え、
前記液晶表示部は、
行列状に配置される複数の垂直走査線および複数の水平走査線と、
前記複数の垂直走査線に対応してそれぞれ配置される、複数の副垂直走査線、複数の第１の基準電位配線、および複数の第２の基準電位配線と、
行列状に配置された複数の画素とを含み、
各前記画素は、Ｍ個（Ｍ：２以上の自然数）の副画素を有し、
各前記副画素は、前記複数の垂直走査線のうちの１本および複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられており、
各前記副画素は、
液晶表示素子と、
前記液晶表示素子の両側に対向して配置される、共通電極および画素電極と、
対応する前記垂直走査線の電位に応じて、対応する前記水平走査線と第１の内部ノードとを接続する第１のスイッチ素子と、
前記第１の内部ノードの電位レベルを保持するための制御用容量素子と、
前記第１の内部ノードの電位レベルに応じて、前記第１および第２の基準電位配線のうちのいずれか一方を前記第２の内部ノードと接続する接続切換回路と、
対応する前記副垂直走査線の電位に応じて、前記第２の内部ノードと前記画素電極とを接続する第２のスイッチ素子とをさらに有し、
各前記画素は、
前記Ｍ個の副画素のうちの２個にそれぞれ属する前記画素電極間に設けられた副画素接続スイッチをさらに有し、
前記副画素接続スイッチは、前記複数の垂直走査線のうちの１本および複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられており、前記対応する垂直走査線および水平走査線の電位レベルに応じてオン／オフする、携帯電話機。
【請求項１０】
前記複数の水平走査線は、各副画素のオン／オフ選択を行なうための前記デジタル信号を伝達する、請求項９記載の携帯電話機。
【請求項１１】
デジタル信号に基づく情報を表示するための液晶表示部を備え、
前記液晶表示部は、
行列状に配置される複数の垂直走査線および複数の水平走査線と、
前記複数の垂直走査線に対応してそれぞれ配置される、複数の副垂直走査線、複数の第１の基準電位配線、および複数の第２の基準電位配線と、
行列状に配置された複数の画素とを含み、
各前記画素は、Ｍ個（Ｍ：２以上の自然数）の副画素を有し、
各前記副画素は、前記複数の垂直走査線のうちの１本および複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられており、
各前記副画素は、
液晶表示素子と、
前記液晶表示素子の両側に対向して配置される、共通電極および画素電極と、  対応する前記垂直走査線の電位に応じて、対応する前記水平走査線と第１の内部ノードとを接続する第１のスイッチ素子と、
前記第１の内部ノードの電位レベルを保持するための制御用容量素子と、
前記第１の内部ノードの電位レベルに応じて、前記第１および第２の基準電位配線のうちのいずれか一方を前記第２の内部ノードと接続する接続切換回路と、
対応する前記副垂直走査線の電位に応じて、前記第２の内部ノードと前記画素電極とを接続する第２のスイッチ素子とをさらに有し、
各前記画素は、
前記Ｍ個の副画素のうちの２個にそれぞれ属する前記画素電極間に設けられた副画素接続スイッチをさらに有し、
前記副画素接続スイッチは、前記複数の垂直走査線のうちの１本および複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられており、前記対応する垂直走査線および水平走査線の電位レベルに応じてオン／オフする、携帯情報端末機器。
【請求項１２】
前記複数の水平走査線は、各副画素のオン／オフ選択を行なうための前記デジタル信号を伝達する、請求項１１記載の携帯情報端末機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶を用いて画像を表示するための液晶表示装置に関し、より特定的には、デジタルデータの映像信号に応じて階調表示が可能な液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ、テレビジョン受像機や携帯電話機などのディスプレイパネルとして、液晶表示装置が用いられるようになってきている。液晶表示装置は、従来のディスプレイ装置と比較して、低消費電力化や省スペース化といった面でメリットが大きい。
【０００３】
図８は、従来技術の液晶表示装置５００の全体構成を示すブロック図である。
図８を参照して、液晶表示装置５００は、行列状に配置される複数のピクセル１００１を含む液晶表示部１００２を備える。カラー液晶表示装置においては、１個のピクセル１００１は、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）およびＢ（Blue）の各１つの画素１００５から構成される。
【０００４】
画素１００５は液晶表示部１００２において行列状に配置されている。液晶表示装置５００は、さらに、各画素行ごとに配置される垂直走査線１０１０および共通配線１０１２と、各画素列ごとに配置される水平走査線１０１１とを備える。
【０００５】
図９は、画素１００５の構成を示す回路図である。
図９を参照して、画素１００５は、対向して設けられる画素電極と共通電極とを有する液晶表示素子１１０２を含む。以下においては、液晶表示素子の画素電極と接続されるノードを画素電極ノードＮａと称し、共通電極と接続されるノードを共通電極ノードＮｂと称する。
【０００６】
画素電極ノードＮａと共通電極ノードＮｂとの間の電位差に応じて、液晶表示素子中の液晶の配向性が変化する。これに応じて、液晶表示素子の輝度が変化することによって、各画素の輝度をコントロールすることが可能となる。
【０００７】
画素１００５は、さらに、画素電極ノードＮａと共通配線１０１２との間に設けられる保持容量１１０３と、垂直走査線１０１０をゲートに受けて、信号線１０１１と画素電極ノードＮａとの間に電気的に結合されるＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子１１０１とをさらに含む。
【０００８】
画素１１０５においては、垂直走査線１０１０に正電圧を印加（活性化）することにより、ＴＦＴ素子１００１をオンして、水平走査線線１０１１の電位レベルを画素電極ノードＮａに伝達することができる。液晶表示素子１１０２自体もキャパシタンスを有するので、この場合には液晶表示素子１１０２および保持容量１１０３がＴＦＴ素子１１０１のオンによって充電されることになる。
【０００９】
一方、垂直走査線１０１０が非活性化されてＴＦＴ素子１００１がオフされた場合には、画素電極ノードＮａの電位レベルは、保持容量１１０３によって保持される。
【００１０】
再び図８を参照して、液晶表示装置５００は、各画素行を一定周期で順に選択するための垂直走査回路１００３と、各画素列に対して、表示データに対応する電圧信号である表示信号を供給するための水平走査回路１００６とをさらに備える。
【００１１】
垂直走査回路１００３は、シフトレジスタ回路１００４と、バッファ回路１００５とを含み、各画素行を一定周期で順に選択するために、垂直走査線１０１０を順に１本ずつ活性化して、正電圧を印加する。
【００１２】
水平走査回路１００６は、各画素列を一定周期で順に選択するためのシフトレジスタ回路１００７およびバッファ回路１００８と、表示信号線１０１３と水平走査線１０１１との間に設けられるスイッチ１００９とを含む。スイッチ１００９は、各画素列に対応して設けられ、対応する表示信号線１０１３と信号線水平走査線との間をオン／オフする。スイッチ１００９は、一定周期の信号に基づいて、順番に１個ずつオンされる。表示信号線１０１３は、液晶表示装置５００がカラー表示装置であることから、Ｒ、ＧおよびＢの３画素に対応して、それぞれ１本ずつ設けられる。
【００１３】
水平走査回路１００６によって、１つの画素行に属するすべての画素に対して表示信号の書込が行なわれた後、すなわち１つの画素行に対する走査が完了すると、垂直走査回路１００３は、次の画素行を選択するために、これまで選択されていた垂直走査線１０１０を非活性化して０もしくは負電圧を印加するとともに、次の垂直走査線１０１０を活性化して正電圧を印加する。
【００１４】
次の画素行に対しても同様の走査が順次実行され、垂直走査回路１００３がすべての画素行を走査（これを１フレームとも称する）した後に、再び先頭の垂直走査線１０１２が活性化されて正電圧が印加される。このように、すべての画素が１フレームごとに順次表示信号を書込まれることによって、画像の表示が実行されることとなる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の技術の液晶表示装置５００においては、画素電極ノードＮａの電位レベルに応じた輝度が各画素において得られるので、各画素における表示を階調表示とするためには、階調に対応した電位レベルで構成されるアナログ信号を水平走査線から画素電極ノードＮａに書込む必要があった。このため、液晶表示装置に外部から入力される表示データがデジタルデータである場合には、デジタル／アナログ信号変換を行なうことが必要である。
【００１６】
これに対して、デジタル信号である表示信号に対応して階調表示を実行するための構成として、各画素を複数に分割する面積階調方式が知られている。
【００１７】
図１０は、面積階調方式の概念を説明する図である。
図１０を参照して、面積階調方式においては、画素１００５を、複数の副画素ＳＰＸ１〜ＳＰＸｎ（ｎ：自然数）に分割される。副画素ＳＰＸ１〜ＳＰＸｎの各々は、デジタル信号に応じて、そのオン（最大輝度）およびオフ（最小輝度）が独立に制御される。したがって、各画素１００５において、デジタルデータの表示信号に応じてオンする副画素を選択することにより、オン選択された副画素の面積に比例する階調的な輝度を得ることができる。
【００１８】
しかしながら、このような、面積階調方式においては、階調数を高めるためには、画素の分割を増加させる必要がある。分割数を増加すると、画素１個当たりの大きさが増大し、表示解像度の低下や表示品位の低下を招くとという問題点があった。
【００１９】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、表示解像度などの表示品位を損なうことなく、デジタルデータによって高階調表示化が可能な液晶表示装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の液晶表示装置は、デジタル表示データに基づく情報を表示する液晶表示装置であって、行列状に配置される複数の垂直走査線および複数の水平走査線と、行列状に配置された複数の画素と、複数の垂直走査線を走査する垂直走査回路と、複数の水平走査線を走査する水平走査回路とを備える。各画素は、Ｍ個（Ｍ：２以上の自然数）の副画素を含む。複数の垂直走査線のそれぞれは、異なる行の副画素に接続され、複数の水平走査線のそれぞれは、第１および第２のデータ線を含むとともに、異なる列の画素に接続される。各副画素は、液晶表示素子と、液晶表示素子の両側に対向して配置される、共通電極および画素電極と、水平走査回路から対応するの第１のデータ線を介して供給され、表示データに対応する電位レベルを、対応する垂直走査線が走査されたことに応じて画素電極に伝達する第１のスイッチ素子とを有する。各画素は、Ｍ個の副画素のうちの２個にそれぞれ属する画素電極間に設けられ、接続制御ノードの電位に応じてオン／オフする副画素接続スイッチと、水平走査回路から対応する第２のデータ線を介して供給され、表示データに対応する電位レベルを、対応する垂直走査線が走査されたことに応じて副画素接続スイッチの接続制御ノードに伝達する第２のスイッチ素子とをさらに含む。各画素において第１のスイッチ素子がオン／オフした後に第２のスイッチがオン／オフする。
【００２２】
請求項２記載の液晶表示装置は、請求項１記載の液晶表示装置であって、第１のデータ線は、共通電極に対応する電位および共通電極の電位レベルとの電位差が液晶表示素子の駆動電圧となる電位のいずれか一方を伝達する。
【００２３】
請求項３記載の液晶表示装置は、請求項１記載の液晶表示装置であって、Ｍ個の副画素のそれぞれは、互いに異なる表示面積を有する。
【００２４】
請求項４記載の液晶表示装置は、請求項３記載の液晶表示装置であって、各副画素は、液晶表示素子と並列に接続される保持容量素子をさらに有し、Ｍ個の副画素のそれぞれにおける、液晶表示素子および保持容量素子のキャパシタンスの和は互いに異なる。
【００２５】
請求項５記載の液晶表示装置は、デジタル表示データに基づく情報を表示する液晶表示装置であって、行列状に配置される複数の垂直走査線および複数の水平走査線と、複数の垂直走査線に対応してそれぞれ配置される、複数の副垂直走査線、複数の第１の基準電位配線、および複数の第２の基準電位配線と、行列状に配置された複数の画素とを備える。各画素は、Ｍ個（Ｍ：２以上の自然数）の副画素を有する。各副画素は、複数の垂直走査線のうちの１本および複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられている。各副画素は、液晶表示素子と、液晶表示素子の両側に対向して配置される、共通電極および画素電極と、対応する垂直走査線の電位に応じて、対応する水平走査線と第１の内部ノードとを接続する第１のスイッチ素子と、第１の内部ノードの電位レベルを保持するための制御用容量素子と、第１の内部ノードの電位レベルに応じて、第１および第２の基準電位配線のうちのいずれか一方を第２の内部ノードと接続する接続切換回路と、対応する副垂直走査線の電位に応じて、第２の内部ノードと画素電極とを接続する第２のスイッチ素子とをさらに有する。各画素は、Ｍ個の副画素のうちの２個にそれぞれ属する画素電極間に設けられた副画素接続スイッチをさらに有する。副画素接続スイッチは、複数の垂直走査線のうちの１本および複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられており、対応する垂直走査線および水平走査線の電位レベルに応じてオン／オフする。
【００２６】
請求項６記載の液晶表示装置は、請求項５記載の液晶表示装置であって、接続切換回路は、第１の基準電位配線と第２の内部ノードとの間に電気的に結合され、第１の内部ノードと接続されるゲート電極を有する第１導電型の薄膜トランジスタと、第１の基準電位配線と第２の内部ノードとの間に電気的に結合され、第１の内部ノードと接続されるゲート電極を有する第２導電型の薄膜トランジスタとを有する。
【００２７】
請求項７記載の液晶表示装置は、請求項５記載の液晶表示装置であって、第１の基準電位配線は、共通電極に対応する電位を伝達し、第２の基準電位配線は、共通電極の電位レベルとの電位差が液晶表示素子の駆動電圧となる電位を伝達する。
【００２８】
請求項８記載の液晶表示装置は、請求項５記載の液晶表示装置であって、複数の水平走査線は、各副画素のオン／オフ選択を行なうためのデジタル信号を伝達する。
【００２９】
請求項９記載の携帯電話機は、デジタル信号に基づく情報を表示するための液晶表示部を備え、液晶表示部は、行列状に配置される複数の垂直走査線および複数の水平走査線と、複数の垂直走査線に対応してそれぞれ配置される、複数の副垂直走査線、複数の第１の基準電位配線、および複数の第２の基準電位配線と、行列状に配置された複数の画素とを含み、各画素は、Ｍ個（Ｍ：２以上の自然数）の副画素を有し、各副画素は、複数の垂直走査線のうちの１本および複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられており、各副画素は、液晶表示素子と、液晶表示素子の両側に対向して配置される、共通電極および画素電極と、対応する垂直走査線の電位に応じて、対応する水平走査線と第１の内部ノードとを接続する第１のスイッチ素子と、第１の内部ノードの電位レベルを保持するための制御用容量素子と、第１の内部ノードの電位レベルに応じて、第１および第２の基準電位配線のうちのいずれか一方を第２の内部ノードと接続する接続切換回路と、対応する副垂直走査線の電位に応じて、第２の内部ノードと画素電極とを接続する第２のスイッチ素子とをさらに有し、各画素は、Ｍ個の副画素のうちの２個にそれぞれ属する画素電極間に設けられた副画素接続スイッチをさらに有し、副画素接続スイッチは、複数の垂直走査線のうちの１本および複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられており、対応する垂直走査線および水平走査線の電位レベルに応じてオン／オフする。
【００３０】
請求項１０記載の携帯電話機は、請求項９記載の携帯電話機であって、複数の水平走査線は、各副画素のオン／オフ選択を行なうためのデジタル信号を伝達する。
【００３１】
請求項１１記載の携帯情報端末機器は、デジタル信号に基づく情報を表示するための液晶表示部を備え、液晶表示部は、行列状に配置される複数の垂直走査線および複数の水平走査線と、複数の垂直走査線に対応してそれぞれ配置される、複数の副垂直走査線、複数の第１の基準電位配線、および複数の第２の基準電位配線と、行列状に配置された複数の画素とを含み、各画素は、Ｍ個（Ｍ：２以上の自然数）の副画素を有し、各副画素は、複数の垂直走査線のうちの１本および複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられており、各副画素は、液晶表示素子と、液晶表示素子の両側に対向して配置される、共通電極および画素電極と、対応する垂直走査線の電位に応じて、対応する水平走査線と第１の内部ノードとを接続する第１のスイッチ素子と、第１の内部ノードの電位レベルを保持するための制御用容量素子と、第１の内部ノードの電位レベルに応じて、第１および第２の基準電位配線のうちのいずれか一方を第２の内部ノードと接続する接続切換回路と、対応する副垂直走査線の電位に応じて、第２の内部ノードと画素電極とを接続する第２のスイッチ素子とをさらに有し、各画素は、Ｍ個の副画素のうちの２個にそれぞれ属する画素電極間に設けられた副画素接続スイッチをさらに有し、副画素接続スイッチは、複数の垂直走査線のうちの１本および複数の水平走査線のうちの１本と対応付けられており、対応する垂直走査線および水平走査線の電位レベルに応じてオン／オフする。
【００３２】
請求項１２記載の携帯情報端末機器は、請求項１１記載の携帯情報端末機器であって、複数の水平走査線は、各副画素のオン／オフ選択を行なうためのデジタル信号を伝達する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。
【００３４】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に従う液晶表示装置１００の全体構成を示すブロック図である。
【００３５】
本発明の対象となる液晶表示装置は、カラー液晶表示装置およびモノクロ液晶表示装置のいずれにも適用可能な構成であるため、以下の説明においては、各画素に対応した構成について説明する。
【００３６】
すなわち、液晶表示装置１００を、カラー画像表示に使用する場合は、同様の構成で配置される各画素について、Ｒ、ＧおよびＢのいずれかのカラーフィルタを設けることとして、３個の画素で１つの表示単位を形成することとすればよい。
【００３７】
図１を参照して、液晶表示装置１００は、行列状に配置された複数の画素２０から構成される液晶表示部１０を備える。各画素２０は、副画素ＳＰＸ１およびＳＰＸ２と、副画素接続回路２５とを含む。図示しないが、行列状に配された他の画素２０も副画素ＳＰＸ１およびＳＰＸ２に分割されており、副画素接続スイッチ回路２５をそれぞれが有している。
【００３８】
したがって、液晶表示部１０全体として、副画素ＳＰＸ１、ＳＰＸ２および副画素接続回路２５は行列状に配置されることとなる。副画素および副画素接続回路の各行に対応して、独立の垂直走査線７０が配置される。また、画素の各列に対応して水平走査線６０が配置される。
【００３９】
図１の例においては、画素２０は、水平方向に沿って分割されているので、副画素ＳＰＸ１およびＳＰＸ２と副画素接続回路２５との間で水平走査線６０が共有されている。
【００４０】
水平走査線６０は、表示信号に対応するデータを伝達する第１のデータ線６２と、副画素間の接続を制御するための副画素接続信号を伝達する第２のデータ線６５とを含む。また、副画素の各列に対応して、共通配線８０が配置される。共通配線８０は、共通電極ノードＮｂに対応する電位を供給する。
【００４１】
副画素ＳＰＸ１は、液晶表示素子２２と、画素電極ノードＮａと共通配線８０との間に設けられる保持容量２３と、垂直走査線７０をゲートに受けて、第１のデータ線６２と画素電極ノードＮａとの間に電気的に結合されるスイッチ素子であるＴＦＴ素子２１とをさらに含む。ＴＦＴ素子２１は、スイッチ素子の代表例として適用される。
【００４２】
ＴＦＴ素子２１、液晶表示素子２２および保持容量２３は、図９で説明したＴＦＴ素子１１０１、液晶表示素子１１０２および保持容量１１０３にそれぞれ対応する。同様に、垂直走査線７０、共通配線８０および第１のデータ線６２は、図７における垂直走査線１０１０、共通配線１０１２および水平走査線１０１１にそれぞれ対応する。その他の副画素の各々も、副画素ＳＰＸ１と同様の構成を有する。
【００４３】
垂直走査回路３０は、図８で説明した垂直走査回路１００３に対応し、垂直走査線７０のうちの１本を、順番に一定期間ずつ活性化して正電圧を印加する。
【００４４】
制御回路５０は、副画素接続信号を副画素接続選択信号線５２に出力し、表示信号を表示信号線５４に出力する。水平走査回路４０は、シフトレジスタ回路４２およびバッファ回路４５と、表示信号線５４と第１のデータ線６２との間に設けられるスイッチＳＷ１と、副画素接続選択信号線５２と第２のデータ線６５との間に設けられるスイッチＳＷ２とを備える。
【００４５】
スイッチＳＷ１およびＳＷ２は、各画素列ごとに配置される。各画素列に対応して配置されるスイッチＳＷ１およびＳＷ２は、シフトレジスタ回路４２およびバッファ回路４５によって順にオンされ、水平走査回路４０は、第１のデータ線６２および第２のデータ線６５を介して、各画素列に対して対応する表示信号および副画素接続信号を供給する。
【００４６】
いわゆる、点順次駆動の場合には、１つの行に属する各副画素は、水平走査回路４０によってそれぞれ表示信号を供給されて充電されていく。１つの行に対するすべての副画素に対する表示信号の供給が終了すると、垂直走査回路３０は、次の行を選択するために、活性化の対象となる垂直走査線７０を切換える。これにより、これまで活性化されていた垂直走査線７０は非活性化されて、その電位レベルは０または負電圧となるので、対応するＴＦＴ素子２１がオフされて、画素電極ノードＮａの電位レベルが保持される。
【００４７】
液晶表示装置１００においては、各副画素に対応して、独立に表示信号を供給することが可能な回路構成としたので、それぞれの副画素のオン／オフ制御を独立に行なうことができ、表示信号がデジタルデータである場合においても、各画素２０における階調表示を実行することが可能となる。
【００４８】
液晶表示装置１００においては、副画素ＳＰＸ１とＳＰＸ２との間に副画素接続回路２５を設けることにより、さらに多段階の階調表示が可能となる。
【００４９】
副画素接続回路２５は、接続制御ノードＮｃの電位レベルに応じて、副画素ＳＰＸ１およびＳＰＸ２のそれぞれの画素電極ノード間を接続する副画素接続スイッチＳＷａと、垂直走査線７０の電位レベルに応じて、第２のデータ線６５と接続制御ノードＮｃとを接続する接続制御スイッチＳＷｂとを有する。
【００５０】
これにより、垂直走査線７０の活性化によって指定されたタイミングにおいて副画素接続信号を第２のデータ線６５を介して接続制御ノードＮｃに取込み、これに応じて副画素間の接続を制御することが可能となる。
【００５１】
図２は、液晶表示装置１００における副画素間の接続を説明するための概念図である。
【００５２】
図２を参照して、副画素ＳＰＸ１およびＳＰＸ２は、互いに異なる表示面積を有する。図２においては、副画素ＳＰＸ１とＳＰＸ２との表示面積比をＳ：２Ｓとする。また、それぞれの副画素の容量値の比をＣ：４Ｃとする。ここで、副画素の容量値は、保持容量２３および液晶表示素子２２のキャパシタンスの和で与えられる。
【００５３】
まず、副画素ＳＰＸ１をオンして画素電極ノードに電位Ｖを書込み、副画素ＳＰＸ２をオフする場合を考えると、副画素ＳＰＸ１の画素電極ノードの電位（以下、単に画素電極電位とも称する）はＶとなり、副画素ＳＰＸ２の画素電極電位は０となる。
【００５４】
各副画素における輝度が画素電極電位と表示面積との積に比例すると仮定すると、この場合における副画素間の接続前における画素輝度は、下記となる。
【００５５】
Ｖ×Ｓ＋０×２Ｓ＝Ｖ・Ｓ
続いて、接続制御スイッチＳＷｂに対応する垂直走査線に正電圧が印加されている期間中に、第２のデータ線に正電圧を印加することによって、副画素接続スイッチＳＷａをオンさせ、両副画素の画素電極を接続することができる。これに応じて、副画素ＳＰＸ１およびＳＰＸ２間で電荷の再配分が生じ、両副画素の画素電極電位は変化することになる。
【００５６】
すなわち、接続後の両副画素における画素電極電位をＶ′とすると、下記（１）式が成立する。
【００５７】
Ｖ′×（Ｃ＋４Ｃ）＝Ｖ×Ｃ＋０×４Ｃ      …（１）
（１）式より、Ｖ′＝Ｖ／５が得られる。したがって、副画素ＳＰＸ１の画素電極の電位レベルはＶからＶ／５に変化し、副画素ＳＰＸ２の画素電極の電位レベルは０からＶ／５に変化する。
【００５８】
副画素間の接続後における輝度は、下記となることから、副画素間を接続することによって、新たな階調を得ることができる。
【００５９】
Ｖ／５×Ｓ＋Ｖ／５×２Ｓ＝３／５・Ｖ・Ｓ
次に、副画素ＳＰＸ１と副画素ＳＰＸ２とのオンおよびオフを入換えた場合、すなわち、副画素ＳＰＸ２をオンして画素電極ノードに電位Ｖを書込み、副画素ＳＰＸ１をオフした後に、両副画素の画素電極を接続する場合を考える。
【００６０】
同様に、各副画素における輝度が画素電極電位と表示面積との積に比例すると仮定すると、副画素間の接続前における画素輝度は、下記となる。
【００６１】
０×Ｓ＋Ｖ×２Ｓ＝２・Ｖ・Ｓ
同様に、接続後における画素電極電位をＶ′とすると、上記（１）式に代わって、下記（２）式が成立する。
【００６２】
Ｖ′×（Ｃ＋４Ｃ）＝０×Ｃ＋Ｖ×４Ｃ      …（２）
（２）式より、Ｖ′＝４／５・Ｖが得られる。これにより、副画素ＳＰＸ１の画素電極の電位レベルは０から４／５・Ｖに変化し、副画素ＳＰＸ２の画素電極の電位レベルはＶから４／５・Ｖに変化する。
【００６３】
一方、副画素間の接続後における輝度は、下記で示される。
４／５・Ｖ×Ｓ＋４／５・Ｖ×２Ｓ＝１２／５・Ｖ・Ｓ
このように、副画素間を接続することによって、新たな階調を得ることができる。
【００６４】
以上より、副画素ＳＰＸ１（面積Ｓ，容量Ｃ）およびＳＰＸ２（面積２Ｓ，容量４Ｃ）に分割された画素においては、
（１）ＳＰＸ１およびＳＰＸ２の両方がオフである場合（０）、
（２）ＳＰＸ１のみがオンである場合（Ｓ・Ｖ）、
（３）ＳＰＸ２のみがオンする場合（２・Ｓ・Ｖ）、および
（４）ＳＰＸ１およびＳＰＸ２の両方がオンする場合（３・Ｓ・Ｖ）の４階調表示に加えて、上記の２通りの副画素間接続によって、
（５）副画素ＳＰＸ１のみをオンした後に両副画素間を接続する場合（３／５・Ｖ・Ｓ）、および
（６）副画素ＳＰＸ２のみをオンした後に、両副画素間を接続する場合（１２／５・Ｖ・Ｓ）の２個の中間階調を得ることができる、これにより、各画素における副画素の分割数を増加させることなくさらに多くの階調表示を行なうことができる。
【００６５】
上記のように、各副画素の表示面積および容量値は同一とせずに、異なる値とする方が、中間階調数を多くできる。副画素間の接続によって得られる中間階調のレベルは、副画素間の面積比および容量比によって調整することができる。
【００６６】
液晶表示装置１００においては各画素を２つの副画素に分割する場合について説明したが、各画素を３以上の複数個の副画素に分割してもよい。
【００６７】
図３は、各画素を３個の副画素に分割した場合における副画素間の接続を説明する概念図である。
【００６８】
図３を参照して、各画素を３個の副画素ＳＰＸ１〜ＳＰＸ３に分割した場合には、互いに独立にオン／オフ制御可能なスイッチＳＷ１２、ＳＷ２３およびＳＷ１３を、それぞれの副画素間間に設けることにより、さらに多くの階調表示が可能となる。
【００６９】
この場合においても、各副画素および副画素制御スイッチＳＷ１２，ＳＷ２３，ＳＷ１３を行列状に配置して、それぞれを垂直走査線および水平走査線に同期したタイミングで制御する構成とすることができる。
【００７０】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２に従う液晶表示装置１１０の構成を示す概略ブロック図である。
【００７１】
図４を参照して、液晶表示装置１１０は、実施の形態１に従う液晶表示装置１００と比較して、副画素の構成が異なる。これに対応して、副画素の各行に対応して、垂直走査線７０に加えて、副垂直走査線７１、画像信号線７５およびスイッチＳＷ３が配置される。
【００７２】
副垂直走査線７１は、垂直走査回路３０によって、１本ずつ順番に一定周期で活性化される。活性化時において、副垂直走査線７１は、垂直走査線７０と同様に、正電圧を印加される。
【００７３】
スイッチＳＷ３は、副垂直走査線７１の活性化に応じてオンし、制御回路５０が生成する基準電位を画像信号線７５に伝達する。ただし、ＳＷ３を配置せずに、各画像信号線７５に対して常に基準電位を供給する構成とすることも可能である。
【００７４】
その他の構成については、図１で説明したのと同様であるので説明は繰返さない。
【００７５】
図５は、実施の形態２に従う副画素の構成を説明する回路図である。
図５を参照して、実施の形態２に従う副画素ＳＰＸ１′は、実施の形態１に従う副画素ＳＰＸ１の構成と比較して、制御用容量素子２６と、ＴＦＴ素子２７および２８で構成される接続切換回路３１と、スイッチ素子として用いられるＴＦＴ素子２９とをさらに含む点で異なる。
【００７６】
制御用容量素子２６は、垂直走査線７０の活性化に応じてＴＦＴ素子２１を介して第１のデータ線６２と接続される内部ノードＮｄと共通配線８０との間に接続される。
【００７７】
ＴＦＴ素子２７はｎ型であり、内部ノードＮｄと接続されるゲートを有し、画像信号線７５と内部ノードＮｅとの間に電気的に結合される。ＴＦＴ素子２８は、ＴＦＴ素子２７と異なる導電型であり、内部ノードＮｄの電位レベルに応じてＴＦＴ素子２７と相補的にオンする。ＴＦＴ素子２８は、内部ノードＮｄと接続されるゲートを有し、共通配線８０と内部ノードＮｅとの間に電気的に結合される。
【００７８】
ＴＦＴ素子２７および２８は、内部ノードＮｄの電位レベルに応じて、相補的にオン／オフするので、接続切換回路３１は、内部ノードＮｄの電位レベルに応じて、画素信号線７５および共通配線８０のうちのいずれか一方を内部ノードＮｅと接続する。
【００７９】
ＴＦＴ素子２９は、副垂直走査線７１と接続されるゲートを有し、内部ノードＮｅと画素電極ノードＮａとの間に電気的に結合される。
【００８０】
これにより、副垂直走査線７１の活性化期間中において、内部ノードＮｄの電位レベルに応じて、画素信号線７５および共通配線８０のうちのいずれか一方が画素電極ノードＮａと接続される。
【００８１】
既に説明した副画素ＳＰＸ１の場合と同様に、画素電極ノードＮａの電位レベルは、保持容量２３によって保持される。
【００８２】
副画素ＳＰＸ１′においては、副画素のオン／オフを示す表示信号は、第１のデータ線６２によって伝達され、ＴＦＴ素子２１のオンに応じて、内部ノードＮｄに伝達されて、制御用容量素子２６で保持される。したがって、次の行が走査され、対応する垂直走査線７０が非活性化された場合においても、内部ノードＮｄには、一旦与えられた電位レベルが保持される。
【００８３】
内部ノードＮｄに保持される電位レベルがＨレベルであり、副画素ＳＰＸ１′のオンが指示されている場合には、ＴＦＴ素子２７のオン状態が維持されるため、副垂直走査線７１の活性化に応じて、画素電極ノードＮａと画素信号線７５とが接続される。反対に、内部ノードＮｄに０または負電圧が保持されて、副画素ＳＰＸ１′のオフが指示されている場合には、ＴＦＴ素子２８がＴＦＴ素子２７と相補的にオンされて、副垂直走査線７１の活性化に応じて、画素電極ノードＮａと共通配線８０とが接続される。
【００８４】
このように、画素電極ノードＮａは、副画素へのオン／オフ指示を制御用容量素子２６で保持し、副垂直走査線７１の活性化に応じて、画素信号線７５および共通配線８０のいずれか一方と画素電極ノードＮａとを周期的に接続することができる。この結果、同一画像を連続して表示する場合においては、一旦当該同一画像に対応する各副画素のオン／オフ指示を制御用容量素子２６に保持させた後は、垂直走査線および水平走査線を駆動した高動作周波数の書込動作を実行することなく、副垂直走査線７１を低い動作周波数で周期的に活性化することによって、所望の画像を連続表示することができる。
【００８５】
したがって、同一画像の連続表示時における、水平走査回路および垂直走査回路の消費電力を削減することができる。
【００８６】
さらに、画素信号線７５および共通配線８０と画素電極ノードＮａとの接続が維持されるので、画素電極ノードＮａの電位レベル変動は発生せず、反射率（輝度）の変化が生じない。
【００８７】
ここで、画素信号線７５によって伝達される基準電位を、画素電極に書込まれた電位が対向基板（共通電極）の電位レベルに液晶駆動電圧を加えた第１の電位レベル、または対向基板（共通電極）の電位レベルに液晶駆動電圧を減じた第２の電位レベルとなるように設定することにより、オンが指示された副画素における液晶の反射率は最大値（ノーマリホワイトモードでは最小値）となる。極性の異なる第１の電位レベルおよび第２の電位レベルを周期的に切換えて、基準電位とすることにより、液晶に常に同方向の電位が印可されることによる焼き付きの発生を防止できる。
【００８８】
さらに、共通配線８０によって伝達される電位レベルを、画素電極に書込まれる電位レベルが対向基板（共通電極）の電位レベルと等しくなるように設定すれば、オフが指定された副画素における液晶の反射率を最小値（ノーマリホワイトモードでは最大値）とすることができる。これにより、オンおよびオフがそれぞれ指示される副画素間におけるコントラストを最大に得ることができる。
【００８９】
したがって、実施の形態２に従う液晶表示装置においては、副画素間の画素電極の接続を実現できる構成とともに、副画素に対するオン／オフ指示を副画素内部で保持することにより、同一画像を連続表示する場合における低消費電力化を図ることができる。
【００９０】
さらに、最大輝度および最小輝度を安定的に出力できる副画素の構成とすることによって、コントラストに優れた多階調表示動作を可能とすることができる。
【００９１】
［実施の形態２の変形例］
図６は、実施の形態２の変形例に従う携帯電話機２００を示す図である。
【００９２】
図６を参照して、携帯電話機２００は、実施の形態２に従う液晶表示装置１１０を備える。携帯電話機の表示部は、液晶表示装置１１０の液晶表示部１０によって形成される。したがって、表示部を構成する各副画素は、図５で説明した構成を有しているので、同一画像を連続して表示する場合において、低消費電力化を図ることができる。
【００９３】
この特性は、いわゆる待ち受け時における低消費電力化要求が高い携帯電話機に適しており、実施の形態２に従う液晶表示装置１１０を備える携帯電話機２００は、表示解像度などの表示品位を損なうことなくデジタルデータに基づく高階調表示を行なうとともに、低消費電力化によるバッテリー駆動時間の長期化を実現する。
【００９４】
図７は、実施の形態２の変形例に従う携帯情報端末機器２１０を示す図である。
【００９５】
図７を参照して、携帯情報端末機器２１０も、携帯電話機２００と同様に、実施の形態２に従う液晶表示装置１１０を備えるので、同一画像を連続して表示する場合における低消費電力化を図ることができる。
【００９６】
したがって、携帯情報端末機器２１０は、表示解像度などの表示品位を損なうことなくデジタルデータに基づく高階調表示を行なうとともに、低消費電力化によるバッテリー駆動時間の長期化を実現することができる。
【００９７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００９８】
【発明の効果】
請求項１および２に記載の液晶表示装置は、各副画素を２値的にオン／オフ制御することによって各画素における階調表示を行なう場合において、副画素の画素電極間を接続するスイッチを設けているので、表示可能な階調数を多くすることができる。
【００９９】
請求項３記載の液晶表示装置は、各副画素の表示面積が異なるので、請求項１記載の液晶表示装置が奏する効果に加えて、さらに表示可能な階調数を多くすることができる。
【０１００】
請求項４記載の液晶表示装置は、各副画素の容量値が異なるので、副画素の画素電極間を接続した場合に生じる電位レベルのバリエーションを増やすことができる。したがって、請求項１記載の液晶表示装置が奏する効果に加えて、さらに表示可能な階調数を多くすることができる。
【０１０１】
請求項５および６記載の液晶表示装置は、各副画素において、制御用容量素子によって内部ノードに保持される電位レベルに応じて、第１および第２の基準電位配線の一方と各副画素中の画素電極とを周期的に接続できる。したがって、同一画像を連続して表示する場合において、垂直走査線および水平走査線を駆動した高周波数の書込動作を実行する必要がなく、低消費電力化を図ることができる。
【０１０２】
請求項７記載の液晶表示装置は、共通電極との電位差がゼロおよび液晶駆動電位である２つの電位を、第１および第２の基準電位配線によってそれぞれ伝達するので、請求項５記載の液晶表示装置が奏する効果に加えて、副画素間の表示コントラストを強調することができる。
【０１０３】
請求項８記載の液晶表示装置は、請求項５記載の液晶表示装置が奏する効果に加えて、デジタル信号によって各画素の階調表示を行なうことができる。
【０１０４】
請求項９および１０に記載の携帯電話機は、デジタル信号に基づいて各副画素を２値的にオン／オフ制御することによって各画素における階調表示を行なう場合において、副画素の画素電極間を接続するスイッチを設けているので、表示可能な階調数を多くすることができる。さらに、各副画素においては、制御用容量素子によって内部ノードに保持される電位レベルに応じて、第１および第２の基準電位配線の一方と各副画素中の画素電極とを周期的に接続できる。したがって、同一画像を連続して表示する、いわゆる待ち受け時において、垂直走査線および水平走査線を駆動した高周波数の書込動作を実行する必要がなく、低消費電力化を図ることができる。
【０１０５】
請求項１１および１２に記載の携帯情報端末機器は、デジタル信号に基づいて各副画素を２値的にオン／オフ制御することによって各画素における階調表示を行なう場合において、副画素の画素電極間を接続するスイッチを設けているので、表示可能な階調数を多くすることができる。さらに、各副画素においては、制御用容量素子によって内部ノードに保持される電位レベルに応じて、第１および第２の基準電位配線の一方と各副画素中の画素電極とを周期的に接続できる。したがって、同一画像を連続して表示する場合において、垂直走査線および水平走査線を駆動した高周波数の書込動作を実行する必要がなく、低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１に従う液晶表示装置１００の全体構成を示すブロック図である。
【図２】  液晶表示装置１００における副画素間の接続を説明するための概念図である。
【図３】  各画素を３個の副画素に分割した場合における副画素間の接続を説明する概念図である。
【図４】  本発明の実施の形態２に従う液晶表示装置１１０の構成を示す概略ブロック図である。
【図５】  実施の形態２に従う副画素の構成を説明する回路図である。
【図６】  実施の形態２の変形例に従う携帯電話機２００を示す図である。
【図７】  実施の形態２の変形例に従う携帯情報端末装置２１０を示す図である。
【図８】  従来技術の液晶表示装置５００の全体構成を示すブロック図である。
【図９】  画素１００５の構成を示す回路図である。
【図１０】  面積階調方式の概念を説明する図である。
【符号の説明】
１０  液晶表示部、２０  画素、２５  副画素接続回路、２６  制御用容量素子、３０  垂直走査回路、４０  水平走査回路、５２  副画素接続選択信号線、５４  表示信号線、６０  水平走査線、６２  第１のデータ線、６５  第２のデータ線、７０  垂直走査線、７５  画像信号線、８０  共通配線、Ｎａ  画素電極ノード、Ｎｂ  共通電極ノード、ＳＰＸ１，ＳＰＸ２，ＳＰＸ３  副画素、ＳＷａ  副画素接続スイッチ、ＳＷｂ  接続制御スイッチ。
【図１】
0004471444.tif 000002
【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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【図７】
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【図８】
0004471444.tif 000009
【図９】
0004471444.tif 000010
【図１０】
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