特許 6266916 液晶表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6266916

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】液晶表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/139 20060101AFI20180115BHJP

   G02F 1/1337 20060101ALI20180115BHJP

   G02F 1/1343 20060101ALI20180115BHJP

   G02F 1/133 20060101ALI20180115BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20180115BHJP

   G09G 3/36 20060101ALI20180115BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/139

   G02F1/1337 520

   G02F1/1343

   G02F1/133 550

   G09F9/30 338

   G09G3/36

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-162621(P2013-162621)

(22)【出願日】2013年8月5日

(65)【公開番号】特開2015-31877(P2015-31877A)

(43)【公開日】2015年2月16日

【審査請求日】2016年7月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100091351

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 哲

(74)【代理人】

【識別番号】100084618

【弁理士】

【氏名又は名称】村松 貞男

(74)【代理人】

【識別番号】100087653

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴江 正二

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 大一

(72)【発明者】

【氏名】田中 幸生

(72)【発明者】

【氏名】中尾 健次

(72)【発明者】

【氏名】西山 和廣

(72)【発明者】

【氏名】小村 真一

(72)【発明者】

【氏名】岡 真一郎

(72)【発明者】

【氏名】大岩 みか

【審査官】 右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２０６０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８２０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１５９７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２０６４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１４０１３３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−２８４８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２８０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４１５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０７５７２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／１３９

Ｇ０２Ｆ １／１３３

Ｇ０２Ｆ １／１３３７

Ｇ０２Ｆ １／１３４３

Ｇ０２Ｆ １／１３６８

Ｇ０９Ｆ ９／３０

Ｇ０９Ｇ ３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

横電界方式の液晶表示装置において、
複数の液晶画素をマトリクス状に配列した表示パネルと、
間欠駆動によって前記液晶画素への画像信号を書き換える制御部と、を備え、
フレーム周波数が１０Ｈｚ以上で２０Ｈｚ以下の値であり、
使用される液晶のフレクソ係数（ｅ１１、ｅ３３）の絶対値が１．６ｐＣ／ｍ以下であり、
前記液晶画素に使用される液晶の抵抗Ｒ１、液晶の容量Ｃ１、配向膜の抵抗Ｒ２、配向膜の容量Ｃ２との間に、Ｒ１×Ｃ１≒Ｒ２×Ｃ２なる関係が成立し、
画素に書き込まれる映像信号の極性が１フレーム毎に反転し、
輝度の平均値を１とした場合に、１フレーム内における輝度傾斜（１／ｓｅｃ）の絶対値が０．０３以下である
液晶表示装置。

【請求項2】

横電界方式の液晶表示装置において、
複数の液晶画素をマトリクス状に配列した表示パネルと、
間欠駆動によって前記液晶画素への画像信号を書き換える制御部と、を備え、
フレーム周波数が１０Ｈｚ以下であり、
使用される液晶のフレクソ係数（ｅ１１、ｅ３３）の絶対値が０．８ｐＣ／ｍ以下であり、
前記液晶画素に使用される液晶の抵抗Ｒ１、液晶の容量Ｃ１、配向膜の抵抗Ｒ２、配向膜の容量Ｃ２との間に、Ｒ１×Ｃ１≒Ｒ２×Ｃ２なる関係が成立し、
画素に書き込まれる映像信号の極性が１フレーム毎に反転し、
輝度の平均値を１とした場合に、１フレーム内における輝度傾斜（１／ｓｅｃ）の絶対値が０．０３以下である
液晶表示装置。

【請求項3】

前記液晶画素に使用される液晶の抵抗率が１×１０^１３以上で５×１０^１４Ω・ｃｍ以下の値であり、
前記液晶画素に使用される配向膜の抵抗率が１×１０^１３以上で５×１０^１４Ω・ｃｍ以下の値である、
請求項１又は２に記載の液晶表示装置。

【請求項4】

横電界方式の液晶表示装置において、
複数の液晶画素をマトリクス状に配列した表示パネルと、
間欠駆動によって前記液晶画素への画像信号を書き換える制御部と、を備え、
前記液晶画素に使用される液晶の抵抗Ｒ１、液晶の容量Ｃ１、配向膜の抵抗Ｒ２、配向膜の容量Ｃ２との間に、Ｒ１×Ｃ１≒Ｒ２×Ｃ２なる関係が成立し、
画素に書き込まれる映像信号の極性が１フレーム毎に反転し、
輝度の平均値を１とした場合に、１フレーム内における輝度傾斜（１／ｓｅｃ）の絶対値が０．０３以下である
液晶表示装置。

【請求項5】

前記液晶画素に使用される液晶の抵抗率が１×１０^１３以上で５×１０^１４Ω・ｃｍ以下の値であり、
前記液晶画素に使用される配向膜の抵抗率が１×１０^１３以上で５×１０^１４Ω・ｃｍ以下の値である、
請求項４に記載の液晶表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶表示装置は、テレビ受像機、カーナビゲーション装置等の車載用ディスプレイ、ノートパソコン、タブレット型ＰＣ、携帯電話、スマートフォンなどモバイル用端末等、様々な機器に搭載されている。

【0003】

この液晶表示装置には、用途に応じて種々のモードの液晶が採用されている。

【0004】

例えばＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モードなどの縦電界方式の液晶表示装置では、上側基板に備えられた対向電極と、下側基板に設けられた画素電極との間に発生する電界により、両基板間に挟持された液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を制御する。

【0005】

また、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ−Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなどの横電界方式の液晶表示装置においては、対向電極（この場合はＣＯＭ電極と呼ばれる）、画素電極ともに一方の基板に備えられ、両電極間に発生する電界（フリンジ電界）により、液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を制御する。ＦＦＳモードの液晶表示装置は、大きな開口率を確保できるので輝度が高く、かつ視野角特性に優れている。

【0006】

ところで、モバイル端末用途の液晶表示装置においては回路消費電力を低減することが強く求められ、電力低減手段の一つとして、低周波駆動、間欠駆動などが提案されている。低周波駆動とは液晶表示装置の駆動周波数を標準条件に対して例えば１／２、１／４などに低減することで回路電力を低減する方式である。また、間欠駆動とは１表示期間の書き込みを行った後に数表示期間の回路停止期間を設けることで回路電力を低減する方式である。いずれの場合も液晶表示部の映像信号書き換え周期が長くなるため動画表示には適していないが、動画視認性が重要視されない静止画表示等の場合においては、有効な回路電力低減策となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００２−２７８５２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、液晶表示装置において低周波駆動、間欠駆動を実施する場合には、フリッカを低減することが必要である。

【0009】

例えば、フレーム周波数が通常の液晶表示装置で採用されている６０Ｈｚの場合には特にフリッカは視認されなかったが、フレーム周波数を１／３の２０Ｈｚにした場合にはフリッカが視認された。そして、フレーム周波数をさらに下げた場合にはフリッカはより顕著に視認された。

【0010】

本発明においては、低周波駆動や間欠駆動を適用したときに発生するフリッカを抑制し、表示品位を良好とする液晶表示装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一態様による液晶表示装置は、横電界方式の液晶表示装置において、複数の液晶画素をマトリクス状に配列した表示パネルと、間欠駆動によって前記液晶画素への画像信号を書き換える制御部と、を備え、フレーム周波数が１０Ｈｚ以上で２０Ｈｚ以下の値であり、使用される液晶のフレクソ係数（ｅ１１、ｅ３３）の絶対値が１．６ｐＣ／ｍ以下であり、前記液晶画素に使用される液晶の抵抗Ｒ１、液晶の容量Ｃ１、配向膜の抵抗Ｒ２、配向膜の容量Ｃ２との間に、Ｒ１×Ｃ１≒Ｒ２×Ｃ２なる関係が成立し、画素に書き込まれる映像信号の極性が１フレーム毎に反転し、輝度の平均値を１とした場合に、１フレーム内における輝度傾斜（１／ｓｅｃ）の絶対値が０．０３以下である液晶表示装置である。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施の形態に係る表示装置の構成を示す概略の平面図である。

【図2】本実施の形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルの表示画素部の断面を示す図である。

【図3】本実施の形態に係る液晶表示装置の輝度応答波形の一例を示す図である。

【図4】フリッカが視認されない輝度振幅の上限値とフレーム周波数との関係を主観評価により求めて表した図である。

【図5】フレクソ係数の異なる材料について生じる輝度振幅を、図４に示す特性図に重ねて表した図である。

【図6】本実施の形態の液晶表示装置における対称成分と反対称成分とを説明するための図である。

【図7】本実施の形態の液晶表示装置におけるフレクソ係数の異なる材料について対称成分、反対称成分がどのように変化するかを示す図である。

【図8】本実施の形態の液晶表示装置における液晶及び配向膜のインピーダンス不整合に起因する液晶保持電圧の変化を説明するための図である。

【図9】本実施の形態の液晶表示装置におけるシミュレーションに用いた回路モデルと、計算条件とを示す図である。

【図10】本実施の形態の液晶表示装置における保持期間の液晶印加電圧変化率のシミュレーション結果を示す図である。

【図11】本実施の形態の液晶表示装置における１フレーム内の輝度傾斜を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態に係る液晶表示装置について図面を参照して詳細に説明する。

【0014】

図１は、本実施の形態に係る表示装置の構成を示す概略の平面図である。
液晶表示装置は、液晶表示パネルＰＮＬと、液晶表示パネルＰＮＬを背面側から照明するバックライトＢＬＴと、を備えている。そして液晶表示パネルＰＮＬには、マトリクス状に配置された表示画素ＰＸを含む表示部が設けられている。

【0015】

図２は、本実施の形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルＰＮＬの表示画素部の断面を示す図である。

【0016】

液晶表示パネルＰＮＬは、アレイ基板１００、対向基板２００と、この一対の基板１００、２００間に挟持された液晶層ＬＱとを備えている。

【0017】

対向基板２００には、透明絶縁性基板ＳＢ２、カラーフィルタ層ＣＦ、及びオーバコート層Ｌ２が設けられている。カラーフィルタ層ＣＦは、透明絶縁性基板ＳＢ２上に配置された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色の着色層を含んでいる。オーバコート層Ｌ２は、カラーフィルタ層ＣＦを覆って設けられ、カラーフィルタ層ＣＦに含まれる物質が液晶層ＬＱへ流出することを防止する。

【0018】

アレイ基板１００は、透明絶縁性基板ＳＢ１、対向電極（第１電極）ＣＯＭ、及び複数の画素電極（第２電極）ＰＥを備えている。画素電極ＰＥは、窒化シリコン（ＳｉＮ）等の絶縁層Ｌ１を介して対向電極ＣＯＭ上に配置されている。画素電極ＰＥは表示画素ＰＸ毎に配置され、スリット状の開口部ＳＬＴが形成されている。対向電極ＣＯＭと画素電極ＰＥとは、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）によって形成された透明電極である。

【0019】

図１に示すように、アレイ基板１００は、表示部において、複数の表示画素ＰＸが配列する行に沿って延びる走査線ＧＬ（ＧＬ１、ＧＬ２…）と、複数の表示画素ＰＸが配列する列に沿って延びる信号線ＳＬ（ＳＬ１、ＳＬ２…）と、走査線ＧＬと信号線ＳＬが交差する位置近傍に配置された画素スイッチＳＷとを備えている。

【0020】

画素スイッチＳＷは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を備えている。画素スイッチＳＷのゲート電極は対応する走査線ＧＬと電気的に接続されている。画素スイッチＳＷのソース電極は対応する信号線ＳＬと電気的に接続されている。画素スイッチＳＷのドレイン電極は対応する画素電極ＰＥと電気的に接続されている。

【0021】

アレイ基板１００は、複数の表示画素ＰＸを駆動する駆動手段として、ゲートドライバＧＤ（左側ＧＤ−Ｌおよび右側ＧＤ−Ｒ）とソースドライバＳＤとを備えている。複数の走査線ＧＬはゲートドライバＧＤの出力端子と電気的に接続されている。複数の信号線ＳＬはソースドライバＳＤの出力端子と電気的に接続されている。

【0022】

ゲートドライバＧＤとソースドライバＳＤとは、表示部の周囲の領域に配置されている。ゲートドライバＧＤは複数の走査線ＧＬにオン電圧を順次印加して、選択された走査線ＧＬに電気的に接続された画素スイッチＳＷのゲート電極にオン電圧を供給する。ゲート電極にオン電圧が供給された画素スイッチＳＷの、ソース電極−ドレイン電極間が導通する。ソースドライバＳＤは、複数の信号線ＳＬのそれぞれに対応する出力信号を供給する。信号線ＳＬに供給された信号は、ソース電極−ドレイン電極間が導通した画素スイッチＳＷを介して対応する画素電極ＰＥに印加される。

【0023】

ゲートドライバＧＤとソースドライバＳＤとは、液晶表示パネルＰＮＬの外部に配置された制御回路ＣＴＲにより動作を制御される。また制御回路ＣＴＲは、対向電極ＣＯＭに対向電圧Ｖｃｏｍを供給している。さらに制御回路ＣＴＲは、バックライトＢＬＴの動作を制御する。

【0024】

制御回路ＣＴＲは、通常駆動のほかに駆動電力低減のために間欠駆動の機能を備えている。なお、画素の映像信号書き換えが行われる時間間隔を「フレーム周期」あるいは「１フレーム」と呼び、その逆数を「フレーム周波数」と呼ぶが、本願においては低周波駆動、間欠駆動に関しても、同様に呼ぶものとする。

【0025】

一例として液晶表示装置の標準のフレーム周波数が６０Ｈｚ（すなわち（１／６０）ｓｅｃごとに画素への映像信号の書き換えが行われる）であるとする。動画表示の場合には標準の６０Ｈｚでの動作とするが、動画視認性がそれほど重視されない静止画像などを表示する場合には、制御回路ＣＴＲは、間欠駆動を実行する。

【0026】

制御回路ＣＴＲは、（１／６０）ｓｅｃをかけて書き込み動作（画面の上から下までの走査）を行った後に、例えば（１／６０）ｓｅｃ、（３／６０）ｓｅｃ、（７／６０）ｓｅｃ、あるいは（５９／６０）ｓｅｃの休止期間を設ける。休止期間において制御回路ＣＴＲの書き込み動作を停止すればその間の回路消費電力は実質０になり、書き込み時も含めた時間平均としての回路消費電力はそれぞれ、１／２、１／４、１／８、あるいは１／６０に低減される。

【0027】

ところで、上述のような駆動方式では各画素ＰＸに画素電圧を書き込んだ後、その画素電圧を長時間保持することが必要である。そのため、ＴＦＴにはオフリーク電流の小さいものを用いることが望ましい。例えばＩＧＺＯ（Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｚｎ（亜鉛）から構成される酸化物）を用いたＴＦＴは一般にオフリーク電流が小さく、上記の低周波駆動に適したＴＦＴであるといわれている。

【0028】

本実施の形態に係る液晶表示装置は、対向電極ＣＯＭと画素電極ＰＥとに印加される電圧の電位差により、液晶層ＬＱに電界を生じさせ、液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を制御するＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ−Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードの液晶表示装置である。液晶分子の配向方向により、バックライトＢＬＴから出射される光の透過光量が制御される。

【0029】

図２に示すように、画素電極ＰＥと対向電極ＣＯＭとが絶縁層Ｌ１を挟んで対向する部分には、容量成分Ｃｓ０が発生する。この他に液晶層ＬＱ内に回り込む電界に対応する補助容量成分Ｃｓ１および液晶容量Ｃｌｃも存在する。画素電極ＰＥと対向電極ＣＯＭ間に存在する全容量をＣｓと表すと、図１に示すようにＴＦＴのドレインと対向電極ＣＯＭの間に容量Ｃｓを挟みこんだ等価回路で表現することができる。

【0030】

次に、フリッカを低減するための駆動方式について説明する。

【0031】

液晶材料は長時間ＤＣ電圧を印加しておくとチャージアップにより表示特性に経時変化が生じるため、１フレーム毎に正負極性を反転させてＤＣ平均がほぼ０になるようにして駆動するフレーム駆動が一般的である。しかし、正負での応答特性（輝度−電圧特性）にずれがあると正負フレームでの輝度が異なり、１フレーム毎に明暗の差が生じてフリッカ（ちらつき）が発生する。信号の正負平均（ＤＣ平均値）に微小なオフセット電圧を加えたり、対向電極電位を調整したりすることでフリッカを極小化することは可能であるが、経時的な輝度−電圧特性のシフトや階調間の最適条件のずれなども完全に吸収してフリッカを皆無にすることは困難である。

【0032】

このようなフリッカを低減するための手段として、例えばライン反転、カラム反転、ドット反転などの反転駆動が知られている。例えばライン反転では、時間的な正負極性反転の位相を１行毎に逆にして分布させることにより、正負での輝度応答の差を巨視的に相殺して、フリッカが視認されないようにすることができる。カラム反転やドット反転も同様であり、前者は１列毎に、後者は市松パターン状に正負極性反転の位相を逆にすることでフリッカが視認されないようにすることができる。

【0033】

これらの反転方式のうちライン反転とドット反転は画面走査時に１ライン毎に極性反転しながら画素への書き込みを行うため、１Ｈ期間（１水平周期）毎にパネル内の信号線の充放電を行う必要があり、回路消費電力が大きくなる。一方、カラム反転は行方向の極性反転が無いため回路消費電力低減という観点で有利である。モバイル用液晶表示装置においては製品仕様に応じて各種反転方式が採用されるが、電力低減という観点ではカラム反転方式が最も望ましい。

【0034】

続いて、液晶表示装置の輝度応答波形について説明する。

【0035】

図３は、本実施の形態に係る液晶表示装置の輝度応答波形の一例を示す図である。

【0036】

図３（ａ）は、フレーム周期５０ｍｓｅｃ（フレーム周波数２０Ｈｚ）で駆動したときの１画素の輝度応答である。図中の縦軸は輝度を表し、横軸は時間を表している。なお、輝度は、平均値が１となるように規格化している。画素に書き込まれる映像信号の極性は１フレーム毎に反転しており、それぞれ矢印で示した区間が負フレームおよび正フレームに対応する。

【0037】

図３（ａ）に示す輝度応答では、正フレームでは輝度値が約１．３まで上昇するが、負フレームでは輝度値が約０．８まで下降し、正負フレームで輝度が大きく異なっている。

【0038】

また別の特徴として、負フレームから正フレームに切り替わった直後数ｍｓｅｃ間に輝度が一瞬低下していることが確認される。これはＦＦＳモード特有の現象であり、液晶のフレクソエレクトリック効果に起因して液晶分子が自発分極を持ち、電界の反転に即座に応答して液晶分子の配向方向が変化するためであると考えられる。

【0039】

次に、図３（ａ）の正負フレームそれぞれの輝度応答を平均化した波形（２つの波形を足し合わせて２で割ったもの）を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示す波形は、液晶表示装置をライン反転、カラム反転、ドット反転などで駆動した場合に、巨視的に（正負各極性の画素をほぼ同数ずつ含む十分な広さの領域に注目したときに）観測される輝度応答波形に相当する。正負平均化することにより正負フレームでの輝度差の影響は相殺される。しかし、極性反転直後（フレームの先頭）において一瞬輝度が低下する現象が見られ、結果的に５０ｍｓｅｃ周期での明暗の輝度変動が残っている。このフレーム先頭での輝度低下は、上述したフレクソエレクトリック効果によるものであり、輝度変動が正負平均化によっても相殺されずに残ったものであると考えられる。

【0040】

ところで、一般に人間の視覚におけるフリッカ視認感度は周波数依存を持つことが知られており、同振幅の輝度変動であっても周波数が低くなるほどフリッカとして視認されやすいという特徴がある。

【0041】

図４は、フリッカが視認されない輝度振幅の上限値とフレーム周波数との関係を主観評価により求めて表した図である。フレーム周波数が４０Ｈｚを超えるところでグラフが急峻に立ち上がっている。これはフレーム周波数が４０Ｈｚより大きい周波数であれば輝度振幅が大きくてもフリッカとして視認されないが、フレーム周波数が４０Ｈｚ以下の周波数では輝度振幅が小さくてもフリッカとして視認されることを示している。

【0042】

この主観評価の結果を参照すると、仮に図３（ｂ）程度の振幅の輝度変動がある場合、一般的なフレーム周波数６０Ｈｚの場合にはフリッカが視認されなくても４０Ｈｚ以下にまで下げるとフリッカが視認されると考えられる。

【0043】

発明者らは、上述のように液晶表示装置をライン反転、カラム反転、ドット反転などで駆動した場合であっても視認されるフリッカを防止するための対応について検討を重ね、フリッカ発生の原因として、フレクソエレクトリック効果に起因するものと、液晶及び配向膜のインピーダンス不整合に起因するものとが存在することを明らかにした。

【0044】

まずフレクソエレクトリック効果に起因するフリッカについて説明する。

【0045】

フレクソエレクトリック効果とは、電界が作用された際に液晶分子が分極する現象のことである。特に横電界モードでは、縦電界モードに比較すると電極のエッジ部に強電界が作用する。この強電により液晶分子が逆分極し、電界の極性が変化したときにこの分極が瞬時に反応することで図３（ｂ）に示す輝度変動が発生すると考えられる。従って、フレクソエレクトリック効果が発生しにくい液晶を用いることで、この輝度変動を低減してフリッカが視認されることを防止することができる。

【0046】

図５は、フレクソ係数の異なる材料について生じる輝度振幅を、図４に示す特性図に重ねて表した図である。曲線Ｃは、従来液晶を用いた場合の、フレーム周波数と輝度振幅との関係を示している。曲線Ａは、低フレクソ液晶Ａ用いた場合の、フレーム周波数と輝度振幅との関係を示している。低フレクソ液晶Ａは、フレクソ係数（ｅ１１、ｅ３３）の絶対値が１．６ｐＣ／ｍである。曲線Ｂは、低フレクソ液晶Ｂ用いた場合の、フレーム周波数と輝度振幅との関係を示している。低フレクソ液晶Ｂは、フレクソ係数（ｅ１１、ｅ３３）の絶対値が０．８ｐＣ／ｍである。

【0047】

曲線Ａ−Ｃの内、フリッカが視認されない特性曲線よりも上の領域内でフリッカが視認される。曲線Ｃ（従来液晶）では、２０〜３０Ｈｚ以下のフレーム周波数で、フリッカが視認されている。曲線Ａ（低フレクソ液晶Ａ）では、１０〜２０Ｈｚ以下のフレーム周波数で、フリッカが視認されている。曲線Ｂ（低フレクソ液晶Ｂ）では、１Ｈｚ以上のフレーム周波数で、フリッカが視認されなかった。

【0048】

この図５によれば、フレクソ係数（ｅ１１、ｅ３３）の絶対値が低いほどフリッカが視認されるフレーム周波数が低くなっていることがわかる。従って、図５に基づいて、使用するフレーム周波数帯に応じて使用する液晶を選定することで、フリッカが視認されないようにすることができる。

【0049】

例えば、フレーム周波数が１０〜２０Ｈｚの範囲では、フレクソ係数（ｅ１１、ｅ３３）の絶対値が１．６ｐＣ／ｍ以下の液晶を用いる。フレーム周波数が１０Ｈｚ以下の範囲では、フレクソ係数（ｅ１１、ｅ３３）の絶対値が０．８ｐＣ／ｍ以下の液晶を用いる。

【0050】

ここで、低周波駆動時におけるセル起因の輝度変動の原因を検討する際に使用する対称成分と反対称成分とについて説明する。

【0051】

図６は、本実施の形態の液晶表示装置における対称成分と反対称成分とを説明するための図である。図６の輝度応答波形は正フレームの輝度と負フレームの輝度とがフレーム毎に繰り返した波形である。

【0052】

ここで、対称成分とは、正フレームの輝度波形と負フレームの輝度波形との平均の波形、即ち、図３（ｂ）に示す波形である。フレーム毎に同じ波形（対称な波形）が繰り返すため、対称成分なる名称が付されている。図６（ｂ）に対称成分の例を示している。もし、対称波形がフラット（平坦）な特性である場合は、平均化されることでフラットな特性になることを表しているため、上述のようにライン反転、カラム反転、ドット反転などで駆動することにより輝度振幅がない（フリッカが生じない）として視認され得る。従って、対称成分は、反転駆動によっても解消されない成分である。

【0053】

一方、反対称成分とは、正フレームの輝度波形と負フレームの輝度波形との平均の波形をもとめ、この平均の波形を０として（基準として）表した波形である。従って、正の波形と負の波形とが現れる。このことから反対称成分なる名称が付されている。図６（ｃ）に反対称成分の例を示している。もし、反対称成分が基準線に対して対称な特性である場合は、上述のようにライン反転、カラム反転、ドット反転などで駆動することにより輝度振幅がない（フリッカが生じない）として視認される。従って、反対称成分は、反転駆動によって解消可能な成分である。

【0054】

図７は、本実施の形態の液晶表示装置におけるフレクソ係数の異なる材料について対称成分、反対称成分がどのように変化するかを示す図である。図７（ａ）は、フレクソ係数による対称成分の変化を示し、図７（ｂ）は、フレクソ係数による反対称成分の変化を示している。

【0055】

この図７を参照すると、フレクソ係数を小さくすることで、対称成分、反対称成分の双方の輝度振幅を低減できることがわかる。一方、ライン反転、カラム反転、ドット反転を用いることで、反対称成分は、巨視的にキャンセルされてフリッカを低減することが可能であるが、対称成分は、キャンセルすることができない。従って、対称成分を低減するためには、フレクソ係数を低減することが効果的であることがわかる。

【0056】

次に液晶及び配向膜のインピーダンス不整合に起因するフリッカについて説明する。

【0057】

上述のように間欠駆動方式では各画素ＰＸに画素電圧を書き込んだ後、その画素電圧を長時間保持することが必要である。そのため、ＴＦＴにはオフリーク電流の小さいものを用いることが望ましいが、更に、液晶及び配向膜のインピーダンスを整合させることが必要である。

【0058】

図８は、本実施の形態の液晶表示装置における液晶及び配向膜のインピーダンス不整合に起因する液晶保持電圧の変化を説明するための図である。

【0059】

図８（ａ）に示す液晶パネルの等価回路のモデルでは、画素電極ＰＥと対向電極ＣＯＭとが対向する部分に存在する保持容量Ｃｓ、液晶層ＬＱ内に回り込む電界に対応する配向膜の容量Ｃ２、及び液晶容量Ｃｌで構成されている。また、液晶容量Ｃｌ、容量Ｃ２に並列にそれぞれ抵抗Ｒ１、Ｒ２が設けられている。なお、保持容量Ｃｓ、容量Ｃ２、液晶容量Ｃｌは、それぞれ図２に示す容量成分Ｃｓ０、Ｃｓ１およびＣｌｃに対応している。

【0060】

次に、図８（ｂ）を参照しつつ、液晶及び配向膜のインピーダンス不整合に起因する液晶保持電圧の変化を説明する。

【0061】

ケース１に示す例では、保持容量Ｃｓが無く、液晶及び配向膜のインピーダンスが不整合（Ｒ１・Ｃ１＜＜Ｒ２・Ｃ２）である。この場合、ＴＦＴがＯＦＦとなり画素電圧保持状態になると、液晶、配向膜はそれぞれ独立に放電する。液晶側の時定数Ｒ１・Ｃ１が配向膜側の時定数Ｒ２・Ｃ２よりも小さいため、液晶保持電圧Ｖ１の減衰が支配的となる。従って、ケース１では液晶保持電圧は減衰し、輝度変動が生ずる。

【0062】

ケース２に示す例では、保持容量Ｃｓが設けられ、液晶及び配向膜のインピーダンスが不整合（Ｒ１・Ｃ１＜＜Ｒ２・Ｃ２）である。この場合、ＴＦＴがＯＦＦとなり画素電圧保持状態になると、液晶、配向膜はそれぞれ独立に放電するが、放電によるＶ１＋Ｖ２の減衰分を補うように保持容量Ｃｓから電荷が供給される。しかし、放電による電荷減少は液晶保持電圧Ｖ１側が大きいのに対し、電荷供給は等量に配分されるため、Ｖ１は時間と共に減少し、Ｖ２は時間とともに増大する。従って、ケース２では液晶保持電圧は減衰し、輝度変動が生ずる。

【0063】

ケース３に示す例では、保持容量Ｃｓが設けられ、液晶及び配向膜のインピーダンスが整合（Ｒ１・Ｃ１≒Ｒ２・Ｃ２）している。この場合、ＴＦＴがＯＦＦとなり画素電圧保持状態になると、液晶、配向膜はそれぞれ独立に放電するが、インピーダンスが整合しているため、放電の時定数が同じである。このため、放電による電荷減少と保持容量Ｃｓからの電荷供給とがバランスし、Ｖ１及びＶ２は一定の状態を維持する。従って、ケース３では、輝度変動が低減しフリッカが改善する。

【0064】

以上の回路モデルに基づき液晶保持電圧の変化をシミュレーション計算によって確認した。

【0065】

図９は、本実施の形態の液晶表示装置におけるシミュレーションに用いた回路モデルと、計算条件とを示す図である。図９（ａ）は、回路モデルを示し、図９（ｂ）は、計算条件を示している。なお、計算条件では間欠駆動としてフレーム周期０．５秒（フレーム周波数２Ｈｚ）を使用した。

【0066】

図１０は、本実施の形態の液晶表示装置における保持期間の液晶印加電圧変化率のシミュレーション結果を示す図である。図１０では、配向膜抵抗率と液晶抵抗率とに対応して液晶印加電圧変化率を示している。なお、液晶印加電圧変化率は、保持期間において低下または増加した液晶印加電圧の割合を表す指数であり、（Ｖｆ−Ｖｉ）／Ｖｉとして定義される値である。

【0067】

図１０の中央部は、液晶印加電圧変化率が最も小さい領域である。配向膜抵抗率が小さくなるにつれて、実線の矢印で示すように液晶印加電圧変化率は増加する。液晶抵抗率が小さくなるにつれて、点線の矢印で示すように液晶印加電圧変化率は減少する。このシミュレーション結果からも、液晶及び配向膜のインピーダンスを整合することによって１フレーム内の輝度変動を低減できることがわかる。

【0068】

ここで輝度変動を定量化するための指標として、１フレーム内の輝度傾斜（１／ｓｅｃ）を導入する。図１１は、本実施の形態の液晶表示装置における１フレーム内の輝度傾斜を示す図である。１フレーム内の輝度傾斜は、１フレームにおける輝度（規格化値）の減少値あるいは増加値として規定することができる。

【0069】

フリッカが視認されない１フレーム内の輝度傾斜の絶対値の上限値を主観評価により求めると０．０３を得た。従って、このことと、図１０に示すシミュレーション結果とに基づいて、配向膜の抵抗率１×１０^１３〜５×１０^１４Ω・ｃｍ、液晶の抵抗率１×１０^１３〜５×１０^１４Ω・ｃｍとすることで、１フレーム内の傾斜輝度の絶対値を０．０３以下とすることができる。

【0070】

以上説明したように、フレクソ効果以外にフリッカの原因として、液晶と配向膜とのインピーダンスマッチングの不整合がある。従って、図５で説明した、フレーム周波数に対応したフレクソ係数をもつ液晶を用い、液晶及び配向膜のインピーダンスを略等しくすることによって、効果的にフリッカを抑制することができる。

【0071】

上述のいくつかの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0072】

Ｃｓ…保持容量、Ｒ１、Ｒ２…抵抗、Ｃｌ…液晶容量、Ｃ２…配向膜容量、ＰＮＬ…表示パネル、ＣＴＲ…制御部、１００…アレイ基板、２００…対向基板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】