(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のソース線及び複数のゲート線と、前記ソース線と前記ゲート線の交差に対応して形成された複数のスイッチング素子と、前記スイッチング素子及び前記ソース線と重なる遮蔽層とを備え、
アクティブマトリクス基板に、前記複数のスイッチング素子に接続される複数の電極により画素領域が複数形成されていて、前記複数の電極は、透明電極又は反射特性を有する材料により形成された電極であり、
前記各画素領域において、前記複数の電極のうち隣接する二つの電極の電位差に応じた電界が印加され、
前記各電極は前記ソース線を挟んで隣接する画素領域に跨って形成されてなり、
前記隣接する画素領域に跨って形成された各電極は、当該各電極に接続される各スイッチング素子が接続されるソース線を跨いで形成されており、
前記画素領域において、前記隣接する画素領域に跨って形成された各電極に接続される各スイッチング素子は、各々同じゲート線に接続されている前記アクティブマトリクス基板を有し、
前記アクティブマトリクス基板と対向する基板との間に電気光学媒体が挟持されてなる電気光学装置。
【請求項２】
請求項１において、前記複数の電極は同一平面上に形成されてなることを特徴とする電気光学装置。
【請求項３】
請求項１において、前記複数の電極が絶縁層を介して異なる面に形成されてなることを特徴とする電気光学装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記電極は反射特性を有する材料により形成されてなることを特徴とする電気光学装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記遮蔽層は、前記ゲート線と、前記スイッチング素子と前記電極の間に設けられた補助容量とに平面的に重なる位置に形成されることを特徴とする電気光学装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記電極と平面的に重なる位置に、前記電気光学媒体が動作しない不要部分を隠す遮蔽層が形成されることを特徴とする電気光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶電気光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液晶電気光学装置は、電気光学媒質の上下に電界を与える構造であった。あるいはＡＳＩＡ ＤＩＳＰＬＡＹ９８ ｐ．３７１記載のＦＦＳモードといわれる縦電界型の液晶表示モード、ＳＩＤ９８ ＤＩＧＥＳＴ ｐ．３８９に記載のＩＰＳモードといわれる横電界型の液晶表示モードが開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，このような従来の液晶電気光学装置にあっては，微細な画素を実現しようとすると、隣接画素からの漏れ電界や配向の干渉があって、高精細な変調画素を得るのが困難であるという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、高精細な変調画素を有する液晶電気光学装置、およびその駆動方法を提供する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のアクティブマトリクス基板は、複数のソース線及び複数のゲート線と、前記ソース線と前記ゲート線の交差に対応して形成された複数のスイッチング素子とを備え、前記複数のスイッチング素子に対応する複数の電極により画素領域が複数形成されてなり、前記各電極は前記ソース線を挟んで隣接する画素領域に跨って形成されてなり、前記隣接する画素領域に跨って形成された各電極に対応する各スイッチング素子は、各々同じゲート線に接続されていることを特徴とする。また、前記スイッチング素子に接続して配線が形成されてなり、前記配線に接続して駆動回路が形成されてなることが好ましい。
【０００６】
このような構成とすることにより、高密度の構造を有するアクティブマトリクス基板を得ることができる。
【０００７】
また、本発明の電気光学装置は、複数のソース線及び複数のゲート線と、前記ソース線と前記ゲート線の交差に対応して形成された複数のスイッチング素子と、前記スイッチング素子及び前記ソース線と重なる遮蔽層とを備え、アクティブマトリクス基板に、前記複数のスイッチング素子に接続される複数の電極により画素領域が複数形成されていて、前記複数の電極は、透明電極又は反射特性を有する材料により形成された電極であり、前記各画素領域において、前記複数の電極のうち隣接する二つの電極の電位差に応じた電界が印加され、前記各電極は前記ソース線を挟んで隣接する画素領域に跨って形成されてなり、前記隣接する画素領域に跨って形成された各電極は、当該各電極に接続される各スイッチング素子が接続されるソース線を跨いで形成されており、前記画素領域において、前記隣接する画素領域に跨って形成された各電極に接続される各スイッチング素子は、各々同じゲート線に接続されている前記アクティブマトリクス基板を有し、前記アクティブマトリクス基板と対向する基板との間に電気光学媒体が挟持されてなる。
【０００８】
これによれば、より密度の高い画素構造を持つ液晶電気光学装置であっても隣接画素の影響を排除した高精度な振幅や位相に関する電気光学装置を構成可能とする。
【０００９】
また、前記電極は同一もしくは近接した平面に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、微細加工プロセスを自在に応用して高密度画素を実現できる。
【００１１】
さらに、前記電極は反射特性の電極であることを特徴とする。
【００１２】
これによれば、前記アクティブマトリクス基板は透明である必要がなく、反射型の高密度画素構成が可能となる。
【００１３】
また、前記遮蔽層は、前記ゲート線と、前記スイッチング素子と前記電極の間に設けられた補助容量とに平面的に重なる位置に形成されることを特徴とする。
【００１４】
これによれば、これによれば、コントラストの低下を抑え、さらに開口が電極の大きさに左右されない高精細画素が実現できる。
【００１５】
さらに、本発明は、複数のソース線及び複数のゲート線と、前記ソース線と前記ゲート線の交差に対応して形成された複数のスイッチング素子とを備え、前記複数のスイッチング素子に対応する複数の電極により画素領域が複数形成されてなり、前記各電極は前記ソース線を挟んで隣接する画素領域に跨って形成されてなり、前記隣接する画素領域に跨って形成された各電極に対応する各スイッチング素子は、各々同じゲート線に接続されているアクティブマトリクス基板を有し、前記アクティブマトリクス基板と対向する基板との間に電気光学媒体が挟持されてなる電気光学装置の駆動方法であって、前記画素領域を構成する前記複数の電極に差電位を与えるための前記ソース線には表示データ列の差電位に対応した駆動信号が印加されることが好ましい。
【００１６】
これによれば、高密度画素であっても横隣接画素間の漏れ電界の少ないデバイス構造を実現できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図８および図９はそれぞれ、本形態に係る空間光変調装置に用いた液晶パネルを対向基板の側からみた平面図、および図１のＨ−Ｈ′線で切断したときの液晶パネルの断面図である。
【００１９】
図８および図９において、液晶パネル１は、電極がマトリクス状に形成されたアクティブマトリクス基板２００と、対向電極５３２および必要に応じて形成された遮光膜５３１が形成された対向基板４００と、これらの基板間に封入、挟持されている液晶５３９とから概略構成されている。アクティブマトリクス基板２００と対向基板４００とは、対向基板４００の外周縁に沿って形成されたギャップ材含有のシール材５５２によって所定の間隙を介して貼り合わされている。
【００２０】
また、アクティブマトリクス基板２００と対向基板４００との間には、シール材５５２によって液晶封入領域５４０が区画形成され、この液晶封入領域５４０内に液晶５３９が封入されている。この液晶封入領域５４０内において、アクティブマトリクス基板２００と対向基板４００との間にはスペーサ５３７を介在させることもある。シール材５５２としては、エポキシ樹脂や各種の紫外線硬化樹脂などを用いることができる。また、シール材５５２に配合されるギャップ材としては、約２μｍ〜約１０μｍの無機あるいは有機質のファイバ若しくは球などが用いられる。
【００２１】
ここで、シール材５５２は部分的に途切れているので、この途切れ部分によって、液晶注入口５４１が構成されている。このため、対向基板４００とアクティブマトリクス基板２００とを貼り合わせた後、シール材５５２の内側領域を減圧状態にすれば、液晶注入口５４１から液晶５３９を減圧注入でき、液晶５３９を封入した後、液晶注入口５４１を封止剤５４２で塞げばよい。対向基板４００には、シール材５５２の内側において画像表示領域８０を見切りするための遮光膜５５５も形成されている。対向基板４００のコーナー部のいずれにも、アクティブマトリクス基板２００と対向基板４００との間で電気的導通をとるための上下導通材５５６が形成されている。また、対向基板４００およびアクティブマトリクス基板２００の光入射側の面あるいは光出射側には、使用する液晶５３９の種類、動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の向きに配置される。
【００２２】
本形態において、対向基板４００はアクティブマトリクス基板２００よりも小さく、アクティブマトリクス基板２００の周辺部分は、対向基板４００の外周縁よりはみ出た状態に貼り合わされる。従って、アクティブマトリクス基板２００の駆動回路（走査線駆動回路７０やデータ線駆動回路６０）や入出力端子５４５は対向基板４００から露出した状態にある。
【００２３】
次に、図１は本発明の概要を示す断面図である。画素駆動用のスイッチング素子１０１を持つアクティブマトリクス基板１０２と透明基板１０３との間に液晶が挟持され、画素領域１０４に対応した液晶はアクティブマトリクス基板上の2つの電極１０６、１０７によって駆動される。この２つの駆動電極は隣接画素の電極も兼ねており、電極間の電位差によって横電界が液晶に加わる。したがって電極は２つの画素間にまたがって設置される。この画素に接続されるスイッチング素子１０１は電極の下に形成できる。また、電極上には動作しない不要部分を隠す遮蔽層１０５を設置するとよりコントラスト比が向上する。これは表示に悪影響を与える電界がかかる部分を覆ってしまうことによる。
【００２４】
図２は本発明の液晶電気光学装置の一部を正面からみた拡大図である。１画素２０１は遮蔽層２０３によってマスクされ、画素の液晶は駆動電極２０２によって横電界が与えられる。動作が可能な液晶として、ネマチック液晶、強誘電性液晶、高分子に分散されたネマチック液晶などの電界効果型の液晶であれば良い。
【００２５】
駆動電極は図１、図２の場合、同じ平面上に形成されているが、電極間に絶縁層を挟んだ準平面的な構造としても良い。
【００２６】
ここで本実施例で採用した、より具体的な構成を表１に示す。
【００２７】
【表１】
0004087979.tif 000002
【００２８】
表１ではポリシリコンＴＦＴを用いたアクティブマトリクス基板を用いたが、日経エレクトロニクス １９８１年 ２．１６号 ｐ．１６４に記載のＳｉウェーハーを用いたアクティブマトリクス基板も用いることができる。こうした光学的に不透明な基板を用いた場合は反射型の動作となる。いずれにしても従来のアクティブマトリクス型とは１画素に対応する電極配置が図１、図２のようにまったく異なった配置となっている。
【００２９】
図３は本実施例で採用した液晶電気光学装置の画素回路構成の例である。トランジスタ３０１はソース線３０２、ゲート線３０３そしてドレインが画素電極３０４と補助容量３０５に接続されている。隣接する同じゲート線に接続された画素電極も同様に接続されている。したがって画素領域３０６には、隣接する二つの画素電極の電位差に応じた電界が印加される。このように１画素は隣接する二つの画素電極から構成されるが、隣接画素も利用しているので、実効的に１画素は１トランジスタ、１電極となり従来の配置の液晶電気光学装置と素子数が変わらない。また基本的な駆動は、ＴＦＴアクティブマトリクス型ＬＣＤや、ＭＯＳトランジスタマトリクス型ＬＣＤと同様に行うことができる。
【００３０】
前述したように液晶には図３において横方向の電界が加わるため、初期的な液晶配向は、それと直角もしくは紙面に垂直にしておくと液晶の持つ複屈折の変化を利用しやすい。つまり横電界により液晶のダイレクターが面内でねじれる動きをするように初期配向を行うと効果的である。また、トランジスタ、ソース配線、ゲート配線、補助容量を遮蔽部の下に設置できることから、画素領域割合（開口率）の低下を抑えることができる。さらに開口率が従来の液晶電気光学装置のように電極の大きさに限定されない効果もある。さらに隣接画素と接する領域は当然同電位なので漏れ電界の影響が少ないこともメリットである。
【００３１】
図４は補助容量の接地先として隣接した選択信号線（たとえば前のＸラインである画素行に対応するゲート配線）とした画素回路構成の例である。つまり前ラインが選択された後、前ラインのゲート配線は固定電位に設定されることが多いためである。
【００３２】
図５は画素電極の形状を変えた場合の一例である。画素領域５０６は差電位による電界がかかる領域に形成されるので、電極の形状は従来のような画素領域を覆う形状に限定されない。
【００３３】
次に、図１、図２、図３、図４、図５で用いる差電位を利用した駆動法を説明する。
【００３４】
図６は差電位を与える駆動ソース線信号の一例である。ある画素行の表示データ列６０１が…１１０１００１０…であったとすると、表示データ信号線である、駆動ソース線信号６０２は、表示データ列の差電位に対応した…０１００１１１００…となる。簡単のためここでは２値の信号を駆動信号として与えたが、特定の電位から差を計算して与えればよいので多値やアナログ信号も取り扱える。
【００３５】
液晶電気光学装置においては装置の信頼性や表示特性を向上させるためにさまざまな交流駆動法が採用されている。本駆動法の場合、隣接する画素と電極を共有するため、共有する配線上では交流駆動のための反転信号化を行わない。但し従来、塗りつぶしなどの表示の際に問題となった同極性の信号が加わりつづける確率が少なくなり、交流信号をより高い確率で与えることができる。
【００３６】
図７は横電界を用いた場合、電界の方向を情報として加えることができる例である。電界の方向に応じて０、＋１、−１の３レベルの電界を与えることができる。図中矢印７０１は電界の方向を示している。電界の方向を利用する液晶モードに強誘電性液晶や反強誘電性液晶があり、これの駆動に適している。
【００３７】
このような差電位を与える駆動は、画素にかかる電位を交流化しやすい特徴を持ち、電気光学媒体に与える直流印加による劣化を防止できる。
【００３８】
以上本発明の実施例について述べてきたが、本発明は実施例に述べた単純な電極形状だけでなく、櫛歯型、直交型などさまざまな形状に応用可能である。本発明は画素領域が直接電極の形や大きさで決定されず、差電位がかかる領域に発生するため、画素の面積が取れない微細な画素を形成する場合であっても、自由な電極形状を採用できるため画素の形成が可能となる。このほかにも、高精細、高密度の要求される光情報処理や表示装置などに広く応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる液晶電気光学装置の模式的断面図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる液晶電気光学装置の一部を正面からみた拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる液晶電気光学装置の画素回路の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる隣接した選択信号線に接地した画素回路の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる別の画素電極形状の場合の画素回路構成図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる差電位を与える駆動法の模式図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる電界の方向を情報として与えた駆動法の模式図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る液晶装置の平面図を示した図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る液晶装置の断面図を示した図である。
【符号の説明】
１０１  スイッチング素子
１０２  アクティブマトリクス基板
１０３  透明基板
１０４  画素領域
１０５  遮蔽層
１０６、１０７  駆動電極
２０１  １画素
２０２  駆動電極
２０３  遮蔽層
３０１  トランジスタ
３０２  ソース線
３０３  ゲート線
３０４  画素電極
３０５  補助容量
３０６、５０６  １画素領域
６０１  ある画素行の表示データ列
６０２  駆動ソース線信号
７０１  電界の方向
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
0004087979.tif 000011