CN106462020A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的液晶显示装置(100)包括:被保持于一对基板(10、30)之间的液晶层(42),其包含介电各向异性为正的一种或多种正型液晶化合物和介电各向异性为负的种或多种负型液晶化合物,正型液晶化合物的合计的含有量不低于负型液晶化合物的合计的含有量;和设置于一对基板的具有多个直线部分和狭缝的像素电极(24)以及与像素电极绝缘的共用电极(22),通过像素电极和共用电极,对液晶层以低于60Hz的频率切换施加正极性和负极性的像素电压。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置,特别是涉及横向电场模式的TFT型液晶显示装置。
背景技术
TFT型液晶显示装置通过控制经由TFT(薄膜晶体管)施加到各像素的液晶层(电气上称为“液晶电容”)的电压,来调节透射各像素的光的量,从而进行显示。施加于各像素的液晶层的电压,按一定期间极性反转。这样的液晶显示装置的驱动方法被称为交流驱动法,不对液晶层长时间施加直流电压。这是因为如果对液晶层长时间施加直流电压,则会导致存在于液晶材料中的离子的不均(界面极化)和液晶材料的劣化,显示品质会下降。
本说明书中,将施加到各像素的液晶层(液晶电容)的电压称为像素电压。像素电压是施加于像素的像素电极与对置电极之间的电压,用相对于对置电极的电位的像素电极的电位来表示。以当像素电极的电位比对置电极的电位高时的像素电压的极性为正,当像素电极的电位比对置电极的电位低时的像素电压的极性为负。
TFT型液晶显示装置中,对与TFT的漏极电极连接的像素电极供给从与TFT的源极连接的源极总线(信号线)供给的显示信号电压。供给到像素电极的显示信号电压与供给到对置电极的相对电压之差,相当于像素电压。
TFT型液晶显示装置中,像素电压的极性典型的是按每个帧期间反转。在此,TFT型液晶显示装置的帧期间是指,为了对所有的像素供给像素电压而需要的期间,是指选择了某个栅极总线(扫描线)至下一次选择该栅极总线的期间,也被称为垂直扫描期间。像素排列成具有行和列的矩阵状,典型的是,栅极总线与像素的行对应,源极总线与像素的列对应。根据供给到栅极总线的扫描信号(栅极信号)每行使像素的TFT导通,由此按每行依次供给像素电压。
现有的一般的TFT型液晶显示装置的帧期间为1/60秒(帧频为60Hz)。在输入视频信号为例如NTSC信号的情况下,NTSC信号是隔行驱动用的信号,1帧(帧频为30Hz)由奇数场和偶数场2个场(帧频为60Hz)构成,但是在TFT型液晶显示装置中,与NTSC信号的各场对应地对所有的像素供给像素电压,所以TFT型液晶显示装置的帧期间变成1/60秒(帧频为60Hz)。另外,最近市场上销售有为了提高动态图像显示特性或3D显示而使帧频为120Hz的倍速驱动、240Hz的4倍速驱动的TFT型液晶显示装置。像这样,TFT型液晶显示装置包括以根据输入的视频信号决定帧期间(帧频),在各帧期间对所有的像素供给像素电压的方式构成的驱动电路。
近年来,广泛使用以In-Plane Switching(IPS,面内开关)模式、Fringe FieldSwitching(FFS,边缘场开关)为代表的横向电场模式的液晶显示装置。横向电场模式的液晶显示装置与Vertical Alignment(VA,垂直取向)模式等纵向电场模式的液晶显示装置相比,存在容易看到与像素电压的极性反转相伴的画面的闪烁(flicker)的问题。这可以认为是因为,液晶层的液晶分子的取向当伴随弯曲变形、倾斜变形而发生变化时,因液晶分子的取向的不对称而导致发生取向极化。因这样双极子(液晶分子)的排列的空间不均匀性而发生的极化变化,被称为挠曲电效应(Flexo-electric Effect)。
专利文献1中公开了一种液晶显示装置,其将像素电极分割为第一和第二区域,使第一区域的梳齿个数与第二区域的梳齿个数相差1个,使形成于像素区域内的梳齿个数与梳齿间的狭缝的个数为相同数量,由此来减轻挠曲电效应。
另外,专利文献2中公开了一种液晶显示装置,其通过在相邻的2个像素电极间的区域配置与像素电极所具有的多个带状部分平行的伪电极等来控制电场的分布。这种方法也能够减轻挠曲电效应。
另外,本发明申请人还在制造销售使用了具有氧化物半导体层(例如In-Ga-Zn-O类的半导体层)的TFT的低消耗电力的液晶显示装置。具有In-Ga-Zn-O类半导体层的TFT,具有高的迁移率(与a-SiTFT相比超过20倍)和低的泄漏电流(与a-SiTFT相比不到百分之一)。作为像素TFT,使用具有In-Ga-Zn-O类半导体层的TFT时,泄漏电流小,所以通过应用暂停驱动法(也被称为低频驱动法),能够降低消耗电力。
暂停驱动法例如记载在专利文献3中。暂停驱动法在通常的60Hz驱动(1帧期间=1/60秒期间)中,反复进行在1帧期间(1/60秒期间)写入图像之后,在接下来的59帧期间(59/60秒期间)不写入图像的循环。该暂停驱动法在1秒期间仅写入1次图像,所以也被称为1Hz驱动。在此,暂停驱动法是指具有比写入图像的期间长的暂停期间的驱动方法、或帧频低于60Hz的低频驱动。
是否容易被视认出闪烁,依赖于发生亮度变化的频率。例如,在60Hz时不会在意的亮度变化,当频率低于60Hz、例如30Hz以下时容易被视认出闪烁。已知特别是当亮度以10Hz附近的频率变化时,闪烁非常惹人注意。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-2596号公报
专利文献2:日本特开2011-169973号公报
专利文献3:国际公开第2013/008668号
专利文献4:日本特开2013-147657号公报
专利文献5:日本特开2004-182986号公报
发明要解决的技术问题
用横向电场模式的液晶显示装置进行暂停驱动时,与进行现有的通常动作的情况相比容易发生闪烁。伴随像素电压的极性反转,液晶层的液晶分子的取向极化的影响在每帧不同,其结果,发生低频率的亮度的忽明忽灭,这会被视认为闪烁。对于这种闪烁的产生,专利文献1和专利文献2中记载的技术是无法应对的。
发明内容
本发明为了解决上述问题点,目的在于提供一种即使以低于60Hz的低频率驱动也难以产生闪烁的横向电场模式的TFT型液晶显示装置。
用于解决问题的方法
本发明的实施方式的液晶显示装置包括:一对基板;被保持于上述一对基板间的液晶层,上述液晶层包含介电各向异性为正的一种或多种正型液晶化合物和介电各向异性为负的一种或多种负型液晶化合物,上述正型液晶化合物的合计的含有量不低于上述负型液晶化合物的合计的含有量;和设置于上述一对基板中的一个基板的像素电极和与上述像素电极绝缘的共用电极,所述像素电极具有多个直线部分和设置于相邻的2个上述直线部分之间的狭缝,通过上述像素电极和上述共用电极,对上述液晶层以低于60Hz的频率切换施加正极性和负极性的像素电压。
在某个实施方式中,对上述液晶层以30Hz以下的频率切换施加上述正极性和负极性的像素电压。
在某个实施方式中,对上述液晶层以10Hz以下的频率切换施加上述正极性和负极性的像素电压。
在某个实施方式中,使用包含上述负型液晶化合物且不包含上述正型液晶化合物的负型液晶材料以1Hz进行驱动时的闪烁率,小于使用包含上述正型液晶化合物且不包含上述负型液晶化合物的正型液晶材料以上述规定频率进行驱动时的闪烁率。
在某个实施方式中,上述液晶层包含2体积%以上30体积%以下的上述负型液晶化合物。
在某个实施方式中,上述液晶层包含2体积%以上15体积%以下的上述负型液晶化合物。
在某个实施方式中,包含上述正型液晶化合物且不包含上述负型液晶化合物的液晶材料,是如下的正型液晶材料:在被切换极性地施加具有实质上相同的绝对值的正极性电压和负极性电压时,在上述狭缝上,亮度以第一降低率从施加上述正极性电压时的稳定亮度降低至像素整体的亮度暂时降低了的状态下的亮度,且亮度以第二降低率从像素整体的亮度暂时降低了的状态下的亮度降低至施加上述负极性电压时的稳定亮度,并且,在上述多个直线部分上,亮度以第一上升率从施加上述正极性电压时的稳定亮度上升至像素整体的亮度暂时降低了的状态下的亮度,且亮度以第二上升率从像素整体的亮度暂时降低了的状态下的亮度上升至施加上述负极性电压时的稳定亮度,包含上述负型液晶化合物且不包含上述正型液晶化合物的液晶材料,是如下的负型液晶材料:在被切换极性地施加具有实质上相同的绝对值的正极性电压和负极性电压时,在上述狭缝上,亮度以第三上升率从施加上述正极性电压时的稳定亮度上升至像素整体的亮度暂时降低了的状态下的亮度,且亮度以第四上升率从像素整体的亮度暂时降低了的状态下的亮度上升至施加上述负极性电压时的稳定亮度,并且,在上述多个直线部分上,亮度以第三降低率从施加上述正极性电压时的稳定亮度降低至像素整体的亮度暂时降低了的状态下的亮度,且亮度以第四降低率从像素整体的亮度暂时降低了的状态下的亮度降低至施加上述负极性电压时的稳定亮度,上述正型液晶材料的上述第二降低率与上述第二上升率的大小之差,大于上述负型液晶材料的上述第四上升率与上述第四降低率的大小之差。
在某个实施方式中,上述正型液晶材料的上述狭缝上的上述第一降低率大于上述第二降低率。
在某个实施方式中,上述负型液晶材料的上述狭缝上的上述第三上升率与上述第四上升率之差,小于上述正型液晶材料的上述第一降低率与上述第二降低率之差。
在某个实施方式中,在被切换极性地施加具有实质上相同的绝对值的正极性电压和负极性电压时,在上述正极性电压施加时的稳定的像素整体亮度与上述负极性电压施加时的稳定的像素整体亮度实质上相同的情况下,在刚切换上述极性后的规定期间,从上述稳定的像素整体亮度发生暂时的像素整体亮度的降低,上述正型液晶化合物由如下的液晶化合物构成:在上述狭缝上,作为施加上述正极性电压时的稳定的亮度与发生上述暂时的像素整体亮度的降低时的亮度之差的第一差,大于作为发生上述暂时的像素整体亮度的降低时的亮度与施加上述负极性电压时的稳定的亮度之差的第二差,上述负型液晶材料由如下的液晶化合物构成:在上述狭缝上,作为施加上述正极性电压时的稳定的亮度与发生上述暂时的像素整体亮度的降低时的亮度之差的第三差,与作为发生上述暂时的像素整体亮度的降低时的亮度与施加上述负极性电压时的稳定的亮度之差的第四差的差异,小于上述第一差与上述第二差的差异。
在某个实施方式中,还具有与上述像素电极连接的薄膜晶体管,上述薄膜晶体管的活性层(有源层)包含氧化物半导体层。
在某个实施方式中,上述氧化物半导体层包含In-Ga-Zn-O类半导体层。
在某个实施方式中,上述In-Ga-Zn-O类半导体层包含结晶部分。
发明效果
根据本发明的实施方式的液晶显示装置,能够抑制横向电场模式的液晶显示装置进行低频驱动时的闪烁的产生。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式的液晶显示装置100的结构的图,(a)是液晶显示装置100的示意性的俯视图,(b)是沿(a)的1B-1B’线的示意性的截面图。
图2是表示FFS模式的液晶显示装置的像素内的亮度分布的图,(a)表示像素电压为+2V时的亮度分布,(b)表示像素电压为-2V时的亮度分布。
图3是表示对以1Hz驱动FFS模式的液晶显示装置时的1个像素的亮度的时间变化进行测定的结果的图,(a)表示没有施加偏移电压的情况的结果,(b)表示施加了偏移电压的情况的结果。
图4(a)表示在使用正型液晶材料的情况下使像素电压的极性反转时的像素区域中的亮度分布,(b)表示使用负型液晶材料的情况下的像素区域中的亮度分布。
图5表示使用正型液晶材料的情况的亮度的时间变化和使用负型液晶材料的情况的亮度的时间变化。
图6是表示负型液晶材料的混合比例与闪烁率的关系的图,分别表示了60Hz驱动、30Hz驱动、1Hz驱动的情况。
图7(a)是表示由液晶显示装置100例示的驱动电路进行的极性反转的序列的一例的图,(b)是表示亮度的时间变化的示意图。
图8是表示由液晶显示装置100例示的驱动电路进行的极性反转的序列的另一例的图。
图9是表示由液晶显示装置100例示的驱动电路进行的极性反转的序列的又一例的图。
图10(a)是表示由液晶显示装置100例示的驱动电路进行的极性反转的序列的又一例的图,(b)是表示亮度的时间变化的示意图。
图11是表示由本发明的另一实施方式的液晶显示装置的驱动电路进行的极性反转的序列的一例的图。
图12是示意性地表示包括以按2H反转进行极性反转刷新动作的方式构成的驱动电路的液晶显示装置200的像素结构的图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式的液晶显示装置。以下例示FFS模式的液晶显示装置,但本发明的实施方式并不限定于例示的FFS模式的液晶显示装置100,也能够应用于各种公知的FFS模式的液晶显示装置。另外,也能够应用于IPS模式等其他方式的横向电场模式的液晶显示装置。
图1(a)和(b)示意性地表示本发明的实施方式的液晶显示装置100的结构。液晶显示装置100是FFS模式的TFT型液晶显示装置。图1(a)是液晶显示装置100的示意性的俯视图,图1(b)是沿图1(a)的1B-1B’线的示意性的截面图。图1(a)和(b)表示与液晶显示装置100的1个像素对应的区域。
液晶显示装置100具有在显示区域中具有行和列的矩阵状排列的多个像素,在显示区域的外侧具有未图示的驱动电路。驱动电路如下所述只要构成为对像素供给像素电压即可,可以配置在由多个像素构成的显示区域的周边区域(边框区域),也可以另外单独设置。另外,图1(a)中,将行方向的像素的排列间距用Px表示,将列方向的像素的排列间距用Py表示,将有效像素开口宽度用Wo表示。
液晶显示装置100具有:TFT基板(第一基板)10;对置基板(第二基板)30;和设置于TFT基板10与对置基板30之间的液晶层42。液晶显示装置100还具有未图示的一对偏光板。一对偏光板设置于TFT基板10和对置基板30的外侧,以一个偏光板的透射轴(偏光轴)沿水平方向,另一个偏光板的透射轴沿垂直方向的方式正交尼科耳配置。
TFT基板10从液晶层42侧起依次具有第一取向膜25、第一电极24、电介质层23和第二电极22,第一电极24具有彼此平行的多个直线部分24e(或设置于相邻的2个直线部分24e之间的狭缝24s或缺口)。在此,例示了第一电极24具有多个直线部分24e的结构,但也可以第二电极22具有多个直线部分。直线部分24e通过例如在形成第一电极24的导电膜设置多个狭缝而形成。
只要第一电极24和第二电极22中的一者为像素电极,另一者为对置电极(共用电极)即可。在此,对第一电极24为像素电极,第二电极22为对置电极的例子进行说明。
在本例的情况下,对置电极(第二电极)22典型地作为整面电极(无狭缝等的膜电极)设置。对置电极可以形成为以与多个像素共用的方式扩展到整个显示区域。
另外,像素电极24具有的多个直线部分24e各自的宽度L例如为1.5μm以上5.0μm以下,相邻的2个直线部分24e的间隙(狭缝24s)的宽度S为例如大于2.0μm,6.0μm以下。像素电极24和对置电极22由ITO(铟锡氧化物)等透明导电材料形成。
像素电极24与TFT的漏极电极连接,经由TFT从与TFT的源极电极连接的源极总线(未图示)供给显示信号电压。源极总线以在列方向上延伸的方式配置,栅极总线以在行方向上延伸的方式配置。作为TFT,优选使用氧化物半导体的TFT。对于适合用于液晶显示装置100的氧化物半导体在后面叙述。作为包括使用了氧化物半导体的TFT的FFS模式的液晶显示装置,已知有各种方式。图1(b)中作为一例示意性地表示了具有底栅型的TFT的情况的层叠结构。
TFT基板10具有:基板(例如玻璃基板)11;形成在其上的栅极金属层12;覆盖栅极金属层12的栅极绝缘层13;形成在栅极绝缘层13上的氧化物半导体层14;形成在氧化物半导体层14上的源极金属层16;和形成在源极金属层16上的层间绝缘层17。
在此虽然进行了简略化,但栅极金属层12包括栅极电极、栅极总线和对置电极用配线,氧化物半导体层14包括TFT的活性层,源极金属层16包括源极电极、漏极电极和源极总线。对置电极22形成在层间绝缘层17上。根据需要,有时还在层间绝缘层17与对置电极22之间设置有平坦化层。
对置基板30在基板(例如玻璃基板)31上从液晶层42侧起依次设置有第二取向膜35和具有开口部32a的遮光层32(黑矩阵)。在遮光层32的开口部32a设置有滤色片层34。遮光层32能够用例如具有感光性的黑色树脂层形成。滤色片层34能够用具有感光性的着色树脂层形成。在基板31的外侧(液晶层42的相反侧),有时根据需要设置有用于防止带电的、由ITO等构成的透明导电层(未图示)。
本实施方式的液晶显示装置100中,液晶层42包括介电各向异性为正的向列型液晶化合物(以下称为正型液晶化合物)和介电各向异性为负的向列型液晶化合物(以下称为负型液晶化合物)。更具体地说,液晶层42,作为正型液晶化合物包括满足介电各向异性Δε>3的液晶化合物,作为负型液晶化合物包括满足介电各向异性Δε<-1.5的液晶化合物。另外,本说明书中,介电各向异性Δε是在1kHz的频率和20℃的条件下测定的。
液晶层42可以用混合了正型液晶材料和负型液晶材料的液晶材料形成。在此,正型液晶材料是指包含单种或多种正型液晶化合物的液晶材料。正型液晶材料除了正型液晶化合物以外也可以包含介电各向异性为中性的化合物。在此,负型液晶材料是指包含单种或多种负型液晶化合物的液晶材料。负型液晶材料也除了负型液晶化合物以外也可以包含介电各向异性为中性的化合物。
本实施方式中,液晶层42主要包含正型液晶化合物,液晶层42的正型液晶化合物的合计的含有量,不低于负型液晶化合物的合计的含有量,典型的是比负型液晶化合物的合计的含有量多。负型液晶化合物的合计的含有量为相对于液晶材料整体的例如1体积%以上40体积%以下,优选为2体积%以上30体积%以下。另外,出于防止液晶响应性下降的观点,优选负型液晶化合物的合计的含有量为15体积%以下。
作为负型液晶化合物,能够使用例如MLC-6608(默克公司制)。另外,作为正型液晶化合物,能够使用例如ZLI-1565(默克公司制)。
另外,像这样包含正型液晶化合物和负型液晶化合物的液晶材料,公开在专利文献4或专利文献5中。专利文献4中记载了,在负型液晶材料中混合了正型液晶材料时,响应和温度特性得到改善,专利文献5中记载了,在正型液晶材料中混合了负型液晶材料时,响应和温度特性得到改善。
通过使液晶层42含有适当量的正型液晶化合物和负型液晶化合物两者,能够不损害响应速度和透射率,特别是能够有效抑制进行暂停驱动(或低于60Hz的低频驱动)时的闪烁的产生。对其原理在后面叙述。
另外,FFS模式的液晶显示装置100中,液晶层42中包含的液晶分子,通过第一取向膜25和第二取向膜35与基板面大致水平(平行)地取向。被第一取向膜25和第二取向膜35限制的取向的方位,可以为平行或反平行。由第一取向膜25和第二取向膜35进行的取向限制方位,与直线部分24e的延伸方向大致平行。但是,取向膜的取向限制方位也可以相对于直线部分24e的延伸方向例如相差3°~7°。由第一取向膜25和第二取向膜35规定的预倾斜角(液晶分子相对于取向膜的膜面立起的角度)为例如0°。
在该结构中,像素电压施加时,因像素电极24与对置电极22之间产生的电场,液晶分子在面内旋转,由此能够进行显示。
在此,对应现有的FFS模式的液晶显示装置的极性反转驱动时的亮度分布的变化进行说明。另外,以下说明的现有的液晶显示装置与本发明的实施方式不同,液晶层仅由正型液晶材料形成。
图2是表示现有的液晶显示装置的像素内的亮度分布的图,图2(a)表示像素电压为+2V的正极性电压施加时的亮度分布,图2(b)表示像素电压为-2V的负极性电压施加时的亮度分布。在此,像素电压被规定为以对置电极22的电位为基准时的像素电极24的电压。
比较图2(a)和图2(b)所示的像素的亮度分布的图像可知,施加正的像素电压(>0V)时比施加负的像素电压(<0V)时明亮。此处所示的像素,是用显微镜观察试制的液晶显示面板的像素得到的图像,具有图1(a)和(b)所示的结构,但液晶层由正型的液晶材料形成。
根据图2(a)可知,当施加正的像素电压时,像素电极24的狭缝24s的亮度较高,像素电极24的直线部分24e的亮度较低。另一方面,根据图2(b)可知,当施加负的像素电压时,像素电极24的直线部分24e的亮度较高,像素电极24的狭缝24s的亮度较低。这可以认为是因为,在正极性电压施加时和负极性电压施加时,即使施加电压的大小(绝对值)相同,也会因各自液晶分子的取向而产生不同。
对这一现象进行更详细的说明,施加正极性电压时,因液晶分子的局部的取向秩序紊乱(例如纵向电场成分导致的倾斜(splay)取向)而产生的挠曲电极化,以不妨碍位于狭缝上的液晶分子的横向电场成分的面内旋转,且妨碍位于直线部分上的液晶分子的横向电场成分的面内旋转的方式起作用。另一方面,施加负极性电压时,因发生与正极性电压施加时不同的取向秩序紊乱和挠曲电极化,其以妨碍位于狭缝上的液晶分子的面内旋转,且不妨碍位于直线部分上的液晶分子的面内旋转的方式起作用。其结果推测为,施加正极性电压时和施加负极性电压时,与产生的挠曲电极化的不同相应地,亮的区域与暗的区域不同。像这样与像素电压的极性相应地,以亮的区域和暗的区域不同的方式形成的情况下,像素整体的亮度(平均亮度)也容易与像素电压的极性相应地变得不同。
另外,当对亮度与像素电压的极性相应地发生变化的像素进行交流驱动时,与极性的变化相伴的亮度变化特别是在进行低频驱动的情况下,容易被视认为闪烁。这是因为,即使施加偏移电压对正极性电压和负极性电压的平衡进行调整,极性切换时也会发生亮度降低。当进行例如1Hz驱动(反复进行1帧期间(1/60秒期间)写入图像之后,接下来59帧期间(59/60秒期间)不写入图像的循环)时,因极性反转后的短时间出现的暂时的亮度的变动而视认到闪烁。该短暂的亮度变化,是专利文献1和专利文献2中记载的技术无法解决的新问题。参照图3对此进行更详细的说明。
图3是对进行1Hz驱动时的1个像素的亮度的时间变化进行测定的结果的图,图3(a)表示没有施加偏移电压的情况的结果,图3(b)表示施加了偏移电压的情况的结果。偏移电压是在一般的液晶显示装置中也施加的用于防止闪烁的直流电压,主要是为了防止因TFT的馈通电压而使像素电压的绝对值在正极性和负极性时不同,而对像素电极和/或对置电极施加的电压成分。
如图3(a)所示,如果不施加偏移电压,则像素电压在正极性时和负极性时亮度大为不同。与之相对地,如果施加偏移电压,则如图3(b)所示,能够将正极性时和负极性时的亮度差异基本上消除。
但是,根据图3(b)可知,即使施加偏移电压,在刚使像素电压的极性反转的时刻,也会发生瞬时的亮度降低。换句话说,在刚切换像素电压的极性后的短时间(例如几微秒间),发生像素一瞬间变暗,之后,像素再次变回明亮的现象。像这样在极性切换的时刻周期性地发生的亮度的暂时降低,用包括专利文献1和2中记载的技术在内的现有的技术无法解决。
另外,本说明书中,有时将上述暂时降低的亮度称为亮度min(或降低亮度)。该亮度min是指即使在像素电压的绝对值一定的条件下驱动时也会在极性切换时发生的暂时的平均亮度(像素整体的亮度)的降低状态、或此时的亮度(平均亮度)的最小值。亮度min并不是指稳定地施加正极性像素电压或负极性像素电压期间的规定区域(例如狭缝上的区域)中的最小的亮度。像素电压的极性切换时以外的像素内的规定区域中的最小的亮度,可以低于亮度min。
每次极性切换发生的上述的亮度下降,以与帧频相应的频度发生。因此,在暂停驱动等中,以低于60Hz进行驱动的情况下,亮度的下降也以低于60Hz的频度发生,这容易被视认为闪烁。
与之相对地,如果像本实施方式的液晶显示装置100那样,使用包含正型液晶化合物和负型液晶化合物的液晶层42,则能够抑制特别是低频驱动时的闪烁的产生。其理由是因为,通过混合规定量的负型液晶化合物,能够缓和上述的极性切换时的暂时的亮度降低。
图4(a)和(b)是表示分别使用正型液晶材料(包含正型液晶化合物且不包含负型液晶化合物的液晶材料)和负型液晶材料(包含负型液晶化合物且不包含正型液晶化合物的液晶材料)的情况下的、像素电极的直线部分上和狭缝上的亮度(像素内的亮度分布)。图4(a)和(b)分别表示正电压施加时的亮度分布、负电压施加时的亮度分布、和上述的亮度min时(即刚进行极性切换后的短时间)的亮度分布。
如图4(a)所示,在使用正型液晶材料的情况下,当像素电压的极性从正反转为负时,在像素电极的狭缝24s上,从亮度高的状态(正电压施加时的稳定状态)向亮度低的状态(负电压施加时的稳定状态)亮度发生变化。另外,像素电极的直线部分24e上,从亮度低的状态向亮度高的状态亮度发生变化。在该过程中,如图3(b)所示,发生像素整体的亮度暂时下降,实现与该亮度下降状态对应的图4(a)的亮度min所表示的亮度分布。
在此,根据图4(a)可知,在狭缝24s上,从正极性时亮度至亮度min急剧地发生亮度降低,之后,从亮度min至负极性亮度缓慢地发生亮度降低。另外,与之不同,在直线部分24e上,从正极性时亮度至亮度min的亮度上升的程度,与从亮度min至负极性亮度的亮度上升的程度同等。
在这种情况下,由于狭缝24s上的单位时间的亮度降低率大幅高于直线部分24e上的单位时间的亮度上升率,所以在某个时间陷入作为像素整体的亮度降低度大幅高于亮度上升度的状态。因此,像素整体的亮度在刚进行极性切换后的某个时刻大幅降低,亮度min的亮度的下降较大。
同样的现象在从负电压施加的稳定状态切换到正电压施加的稳定状态时也会发生。因此,在使用正型液晶材料的情况下,每次从正向负或从负向正的极性切换的时刻,发生比较大的亮度降低。
另一方面,如图4(b)所示,在使用负型液晶材料的情况下,当像素电压的极性从正反转为负时,在像素电极的狭缝24s上,从亮度低的状态(正电压施加时的稳定状态)向亮度高的状态(负电压施加的稳定状态)亮度发生变化。另外,像素电极的直线部分24e上,从亮度高的状态向亮度低的状态亮度发生变化。在该过程中,如图3(b)所示,发生整体的亮度暂时下降,实现与该亮度下降状态对应的图4(b)的亮度min所表示的亮度分布。
在此,根据图4(b)可知,在狭缝24s上,从正极性时亮度至亮度min发生一定的亮度上升,之后,从亮度min至负极性亮度同样地发生一定的亮度上升。另外,与之同样,在直线部分24e上,也从正极性时亮度至亮度min、以及从亮度min至负极性亮度,发生比较一定的亮度降低。
在这种情况下,由于狭缝24s上的单位时间的亮度降低率与直线部分24e上的单位时间的亮度上升率比较接近,所以作为像素整体的亮度降低度和亮度上升度在极性切换期间总的说来基本上不变。因此,亮度min的亮度的下降的程度比较小。
同样的现象在从负电压施加的稳定状态切换到正电压施加的稳定状态时也会发生。因此,在使用负型液晶材料的情况下,在从正向负或从负向正的极性切换的时刻产生的亮度降低的大小,与使用正型液晶材料的情况相比较小。
图5表示对正型液晶材料和负型液晶材料分别进行偏移电压施加的极性反转驱动时的平均亮度的时间变化。另外,曲线图的纵轴所示的亮度,用正电压或负电压施加的稳定状态的最大亮度进行标准化。
另外,图5所示的是在行方向像素排列间距Px=27μm、列方向像素排列间距Py=81μm、有效像素开口宽度Wo=19μm、像素电极的宽度L与狭缝的宽度S之比L/S=3.1μm/5μm、双折射率Δn=1.03、施加电压±1.5V、晶胞间隙3.4μm的条件下得到的结果。此处所用的正型液晶材料的介电各向异性Δε=7.5,负型液晶材料的介电各向异性Δε=-7.5。
根据图5可知,与使用正型液晶材料时(实线)相比,使用负型液晶材料时(虚线)的极性切换时的亮度的下降较小。因此,如果使用负型液晶材料则能够减小极性切换时的亮度下降,特别是能够抑制暂停驱动时的闪烁的产生。
另外,作为评价闪烁的产生的指标,能够使用由(最大亮度-最小亮度)/平均亮度定义的闪烁率。根据本发明人的实验,在以1Hz驱动的情况下,使用正型液晶材料的情况的闪烁率为26%,与之相对地,使用负型液晶材料的情况的闪烁率为7%。像这样,如果使用负型液晶材料,则与使用正型液晶材料的情况相比能够大幅降低闪烁率。
另外,规定闪烁率的“最大亮度”、“最小亮度”和“平均亮度”,能够通过公知的一般的方法从用光电二极管检测出的液晶面板的亮度的波形数据容易地求得。即,在得到的波形数据中,只要将最明亮的亮度作为最大亮度,将最暗的亮度作为最小亮度,将整体的平均作为平均亮度即可。
但是,仅使用负型液晶材料来形成液晶层的情况在实用上多存在困难。这是因为,负型液晶材料与正型液晶材料相比粘性大的情况较多,会产生液晶的响应性降低的问题。
于是,本发明人对将正型液晶材料和负型液晶材料混合使用,通过适当选择它们的混合率(更具体地说,是正型液晶材料中包含的正型液晶化合物的合计量和负型液晶材料中包含的负型液晶化合物的合计量),得到在透射率和响应性的降低不会对显示带来坏影响的范围、特别是在以低于60Hz、尤其在30Hz以下的驱动时也难以产生闪烁的液晶显示装置进行了锐意探讨。
图6表示在分别以60Hz、30Hz、10Hz和1Hz驱动的情况下,改变负型液晶化合物和正型液晶化合物的混合比例,调查闪烁发生率的变化的结果。另外,图6的曲线图是用模拟软件的LCD Master2D(Shintech公司制)得到的曲线图。
根据图6可知,当使负型液晶化合物的合计相对于液晶材料整体的比率(体积%)在0%~50%变化时,含有越多的负型液晶化合物的一方在任意的驱动频率闪烁率都降低。另外可知,在特别是以1Hz这样低的频率驱动的情况下,与不含负型液晶化合物的情况相比,能够大幅降低闪烁率。
根据以上的结果可知,在低于60Hz的驱动频率,通过在液晶材料中包含50体积%以下的负型液晶化合物,能够抑制闪烁的产生,同时得到实用的液晶材料。另外可知,在30Hz以下、特别是10Hz以下的频率驱动的情况下,液晶层包含2~30体积%的负型液晶化合物(剩下为正型液晶化合物)对抑制闪烁是有效的。
另外确认到,通过将负型液晶化合物的含有量抑制到50体积%以下,透射率和液晶的响应性也保持良好。另外,根据图6可知,特别是进行1Hz驱动等驱动频率非常低的动作(例如、10Hz以下)时,包含10体积%程度的负型液晶化合物能够得到充分的闪烁率改善的效果。考虑到透射率和响应性,在进行例如1Hz~10Hz的驱动的情况下,只要使负型液晶化合物的含有量为1体积%以上20体积%以上,更特定的是2体积%以上15体积%以下的比较少量即可。
像这样,本实施方式的液晶显示装置,尽管是像素电压的极性切换时会发生暂时亮度降低的横向电场模式的液晶显示装置,但当令上述发生暂时亮度降低时的最低亮度为降低亮度(亮度min)时,作为液晶层中包含的正型液晶化合物和负型液晶化合物,使用满足如下条件的液晶化合物。
即,本实施方式中使用的包含正型液晶化合物且不包含负型液晶化合物的液晶材料(正型液晶材料),是在像素电极的狭缝24s上如图4(a)所示,正极性时亮度与降低亮度之差即差A1(第一差)比负极性时亮度与降低亮度之差B1(第二差)实质上大的材料。差A1:差B1例如为4:1以上2:1以下。另外,在像素电极的直线部分24e上,正极性时亮度与降低亮度之差即差A2(第五差),与负极性时亮度与降低亮度之差B2(第六差)差别不大。差A2:差B2例如为2:1以上1:1以下。另外,狭缝上的差A1(亮度降低度)与直线部分上的差A2(亮度上升度)之差为20%以下。
另一方面,本实施方式中使用的包含负型液晶化合物且不包含正型液晶化合物的液晶材料(负型液晶材料),是在像素电极的狭缝24s上如图4(b)所示,正极性时亮度与降低亮度之差即第三差C1跟负极性时亮度与降低亮度之差D1(第四差)差别不大的材料。差C1:差D1例如为1:2以上1:1以下。另外,在像素电极的直线部分24e上,正极性时亮度与降低亮度之差即差C2(第七差),与负极性时亮度与降低亮度之差D2(第八差)差别不大。差C2:差D2例如为1:2以上1:1以下。
而且,负型液晶材料的差C1与差D1之差,比正型液晶材料的差A1与差B1之差小。另外,负型液晶材料的差D1与差D2之差,比正型液晶材料的差B1与差B2之差小。
如以上说明的那样,液晶显示装置100中,使用了包含正型液晶化合物和规定量的负型液晶化合物的液晶层,所以在正极性电压和负极性电压交替施加的驱动中极性切换时的亮度降低得以缓和,闪烁受到抑制。另外,关于上述的液晶显示装置,说明了以对液晶层交替施加正极性电压和负极性电压的方式构成的液晶显示装置,但也可以不以总是对液晶层供给超过0V和低于0V的像素电压的方式进行动作。上述的正极性电压和负极性电压可以包含0V,例如可以在遍及多帧期间施加0V的电压。另外,本实施方式的液晶显示装置中最低灰度等级电压并不限定于需要设定为0V,也可以为具有正或负的极性的微小的偏移电压。在这种情况下,在以最低灰度等级进行显示时,可以对液晶层持续施加微小的正极性或负极性的电压。本发明的实施方式的液晶显示装置,也包含这样的情况,作为实质上的像素电压(最低灰度等级电压以外)可以切换正极性的像素电压和负极性的像素电压地进行施加。
另外,作为本发明的实施方式的液晶显示装置100的TFT,优选使用具有氧化物半导体层的TFT。作为氧化物半导体,优选In-Ga-Zn-O类的半导体(以下简称为“In-Ga-Zn-O类半导体”),更优选包含结晶部分的In-Ga-Zn-O类半导体。在此,In-Ga-Zn-O类半导体为In(铟)、Ga(镓)、Zn(锌)的三元氧化物,In、Ga和Zn的比例(组成比)并不做特别限定,包括例如In:Ga:Zn=2:2:1、In:Ga:Zn=1:1:1、In:Ga:Zn=1:1:2等。
具有In-Ga-Zn-O类半导体层的TFT,具有高的迁移率(与a-SiTFT相比超过20倍)和低的泄漏电流(与a-SiTFT相比不到百分之一),因此不仅适用作像素TFT,也适用作驱动TFT。如果使用具有In-Ga-Zn-O类半导体层的TFT,则能够增大显示装置的有效开口率,同时削减显示装置的耗电。
In-Ga-Zn-O类半导体可以为非晶态,也可以包含结晶部分。作为结晶In-Ga-Zn-O类半导体,优选c轴与层面大致垂直地取向的结晶In-Ga-Zn-O类半导体。这样的In-Ga-Zn-O类半导体的晶体结构,例如公开在日本特开2012-134475号公报中。作为参考,本说明书援引日本特开2012-134475号公报的全部公开内容。
氧化物半导体层,也可以替代In-Ga-Zn-O类半导体包含其他的氧化物半导体。例如可以包含Zn-O类半导体(ZnO)、In-Zn-O类半导体(IZO(注册商标))、Zn-Ti-O类半导体(ZTO)、Cd-Ge-O类半导体、Cd-Pb-O类半导体、CdO(氧化镉)、Mg-Zn-O类半导体、In-Sn-Zn-O类半导体(例如In2O3-SnO2-ZnO)、In-Ga-Sn-O类半导体等。
另外,在本实施方式的液晶显示装置100中,能够应用为了降低上述的极性切换时亮度暂时下降而适用的驱动方法。这样的驱动方法,记载在本发明人申请的国际公开第2015/025772号中。作为参考,本发明援引国际公开第2015/025772号的全部公开内容。其中,液晶显示装置100可以包括能够实现以低于60Hz(例如10Hz以下)的暂停驱动的公知结构的驱动电路,其结构容易理解。
下面,参照图7~图10对液晶显示装置100的驱动方法进行说明。其中,图7~图10中,进行极性反转的像素用粗线围起来,对施加像素电压的像素附近阴影线。
液晶显示装置100所具有驱动电路,构成为进行如下动作:第一极性反转刷新动作,当将相当于根据输入视频信号决定的帧期间的时间间隔作为刷新期间时,在第一刷新期间内仅对多个像素中的奇数行或偶数行的像素供给与该像素所保持的电压相反极性的像素电压;暂停动作,在第一刷新期间之后,遍及具有比刷新期间长的时间间隔的暂停期间,对多个像素的任一个都不供给像素电压;和第二极性反转刷新动作,在刚进行暂停动作后的第二刷新期间内,仅对没有通过第一极性反转刷新动作被供给相反极性的像素电压的偶数行或奇数行的像素供给与该像素所保持的电压相反极性的像素电压。第一极性反转刷新动作和第二极性反转刷新动作都按每1行进行极性反转。有时将这样的极性反转称为“1H反转”。图7~图10所示的驱动方法,全部满足该条件。
图7~图9所示的实施方式中,在第一刷新期间内,没有通过第一极性反转刷新动作被供给相反极性的像素电压的偶数行或奇数行的像素所保持的电压的极性不反转。因此,得到能够在第一极性反转刷新动作中,对像素供给像素电压的时间比现有技术长的优点。
首先,参照图7(a),对以1H反转进行极性反转刷新动作的驱动方法的例子进行说明。图7(a)是表示由本发明的实施方式的液晶显示装置100的驱动电路进行的极性反转的序列的一例的图。
如图7(a)所示,在某帧A中,以按每列像素电压的极性相反的方式排列(有时称为列反转状态或源极总线反转状态)。
在与下一帧B对应的第一刷新期间内,进行仅对多个像素中的奇数行(或偶数行)的像素供给与该像素所保持的电压相反极性的像素电压的第一极性反转刷新动作,对没有通过第一极性反转刷新动作被供给相反极性的像素电压的偶数行或奇数行的像素不供给像素电压。因此,在第一刷新期间内,通过第一极性反转刷新动作被供给相反极性的像素电压的期间,能够超过刷新期间的二分之一,所以能够对像素充分进行充电。其中,帧B的极性分布,成为列方向和行方向的任一方向上彼此相邻的像素的像素电压的极性相反的、所谓点反转(1H点反转)状态。
帧B之后,遍及具有比刷新期间(帧期间)长的时间间隔(在此为59/60帧)的暂停期间,进行对多个像素的任一个都不供给像素电压的暂停动作。
接着,在与刚进行暂停动作后的帧C对应的第二刷新期间内,进行仅对没有通过第一极性反转刷新动作被供给相反极性的像素电压的偶数行(或奇数行)的像素供给与该像素所保持的电压相反极性的像素电压的第二极性反转刷新动作。此时也与前面同样,对没有通过第二极性反转刷新动作被供给相反极性的像素电压的奇数行(或偶数行)的像素不供给像素电压。帧C的极性分布,成为列反转状态,与帧A时正负相反。
之后,在进行了暂停动作之后,使奇数行与偶数行相反,重复之前的动作(帧D和E),由此回到与帧A相同的极性分布。帧D中,成为点反转状态(将“1H点反转”简称为“点反转”),极性分布与帧B时正负相反。帧E具有与帧A相同的极性分布。
像这样,图7(a)所例示的驱动方法的极性分布,在每个刷新期间交替出现列反转状态和点反转状态。图7(a)中,表示了以帧A为列反转状态,以帧A→B→C→D→E(=A)使极性变化的情况,但并不限定于此,也可以例如从点反转状态的帧D开始以帧D→C→B→A(=E)使极性变化。
如果采用这样的驱动方法,则如图7(b)所示,能够使极性反转时的亮度降低为约二分之一。其结果是,即使以低于60Hz的频率驱动也难以视认闪烁。
另外,也可以以进行图8所示的极性反转的序列的方式构成驱动电路。即,图7(a)所示的序列中,在1刷新期间(帧期间)中,仅进行1此极性反转刷新动作,与之相对地,在图8所示的序列中,在第一刷新期间内,仅对通过第一极性反转刷新动作被供给了相反极性的像素电压的奇数行(或偶数行)的像素再次供给相反极性的像素电压。第二刷新期间也同样。即,将帧B分割为2个子帧B1(1/120秒)和B2(1/120秒),在与各个子帧对应的期间同样供给相反极性的像素电压。此时,供给相反极性的像素电压的期间为刷新期间的二分之一以下。TFT型液晶显示装置像众所周知的那样,仅施加1次像素电压的话,像素达不到期望的电压。当然也可以进行过冲驱动,但也可以如图8例示的那样,通过对像素电压连续2次施加像素电压使之达到期望的电压。帧C以后也同样。
图7和图8所示的序列中,仅对进行极性反转的像素供给像素电压,所以对多个像素的各个供给像素电压的时间间隔,成为暂停期间的2倍以上。即,各像素需要遍及比现有技术长的时间(2倍以上)保持像素电压。根据TFT的特性,像素所保持的电压有可能降低。
在这样的情况下,也可以以进行图9所示的极性反转的序列的方式构成驱动电路。即,图9所示的序列中,在第一刷新期间内,除了第一极性反转刷新动作以外,还进行仅对没有通过第一极性反转刷新动作被供给相反极性的像素电压的偶数行(或奇数行)的像素供给与该像素所保持的电压相同极性的像素电压的第一极性维持刷新动作。因此,采用图9的序列时,在各刷新期间中所有的像素被供给像素电压,所以对多个像素的各个供给像素电压的时间间隔与暂停期间相等。
另外,也可以以进行图10所示的极性反转的序列的方式构成驱动电路。图10所示的序列中,在第一刷新期间内,除了第一极性反转刷新动作以外,还进行仅对没有通过第一极性反转刷新动作被供给相反极性的像素电压的偶数行(或奇数行)的像素供给与该像素所保持的电压相反极性的像素电压的第二极性反转刷新动作。即,将帧B分割为2个子帧B1(1/120秒)和B2(1/120秒),在与子帧B1对应的期间内进行第一极性反转刷新动作,在与子帧B2对应的期间内进行第二极性反转刷新动作。
如果采用这样的驱动方法,则如图10(b)所示,尽管极性反转时的亮度降低发生2次,但是能够使降低的程度变为约二分之一。因此,即使以低于60Hz的频率驱动也难以视认闪烁。
上述的实施方式的液晶显示装置,具有构成为在第一刷新期间内和第二刷新期间内,进行仅对奇数行或偶数行的像素供给与该像素所保持的电压相反极性的像素电压的极性反转刷新动作(1H反转)的驱动电路,但本发明的实施方式的液晶显示装置并不限定于此,也可以具有构成为在第一刷新期间内,进行仅对以彼此相邻的奇数行和偶数行为一对的多对奇数对或偶数对的像素供给与该像素所保持的电压相反极性的像素电压的极性反转刷新动作(2H反转)的驱动电路。
这样的驱动电路具体来说,进行如下动作:第一极性反转刷新动作,在第一刷新期间内,进行仅对以多个像素的彼此相邻的奇数行和偶数行为一对的多对奇数对或偶数对的像素供给与该像素所保持的电压相反极性的像素电压;暂停动作,在第一刷新期间之后,遍及具有比刷新期间长的时间间隔的暂停期间,对多个像素的任一个都不供给像素电压;和第二极性反转刷新动作,在刚进行暂停动作后的第二刷新期间内,仅对没有通过第一极性反转刷新动作被供给相反极性的像素电压的偶数对或奇数对的像素供给与该像素所保持的电压相反极性的像素电压。第一极性反转刷新动作和第二极性反转刷新动作都按每2行进行,所以有时称为“2H反转”。
参照图11,对以2H反转进行极性反转刷新动作的驱动方法的例子进行说明。图11是表示由构成为以2H反转进行极性反转刷新动作的驱动电路进行的极性反转的序列的例子的图,与以1H反转进行极性反转刷新动作的情况的图7(a)对应。但是,在此,帧A的极性分布成为2H点反转状态。
如图11所示,在帧A中,以按每2行像素电压的极性相反的方式排列(2H点反转状态)。
在与下一帧B对应的第一刷新期间内,进行仅对以多个像素中彼此相邻的奇数行和偶数行为一对的多对奇数对(或偶数对)的像素供给与该像素所保持的电压相反极性的像素电压的第一极性反转刷新动作,对没有通过第一极性反转刷新动作被供给相反极性的像素电压的偶数行或奇数行的像素不供给像素电压。因此,在第一刷新期间内,通过第一极性反转刷新动作被供给相反极性的像素电压的期间,能够超过刷新期间的二分之一,所以能够对像素充分进行充电。其中,帧B的极性分布,以按每列像素电压的极性相反的方式排列(列反转状态或源极总线反转状态)。
帧B之后,遍及具有比刷新期间(帧期间)长的时间间隔(在此为59/60帧)的暂停期间,进行对多个像素的任一个都不供给像素电压的暂停动作。
接着,在与刚进行暂停动作后的帧C对应的第二刷新期间内,进行仅对没有通过第一极性反转刷新动作被供给相反极性的像素电压的偶数对(或奇数对)的像素供给与该像素所保持的电压相反极性的像素电压的第二极性反转刷新动作。此时也与前面同样,对没有通过第二极性反转刷新动作被供给相反极性的像素电压的奇数对(或偶数对)的像素不供给像素电压。帧C的极性分布,成为2H点反转状态,与帧A时正负相反。
之后,在进行了暂停动作之后,使奇数对与偶数对相反,重复之前的动作(帧D和E),由此回到与帧A相同的极性分布。帧D中,成为列反转状态,极性分布与帧B时正负相反。帧E具有与帧A相同的极性分布。
像这样,图11所例示的驱动方法的极性分布,在每个刷新期间交替出现2H点反转状态和列反转状态。图11中,表示了以帧A为2H点反转状态,以帧A→B→C→D→E(=A)使极性变化的情况,但并不限定于此,也可以例如从列反转状态的帧D开始以帧D→C→B→A(=E)使极性变化。
像这样以2H反转进行极性反转刷新动作,也与以1H反转进行极性反转刷新动作的情况同样,能够得到即使以低于60Hz的频率驱动也难以视认闪烁的效果。同样,图8、图9和图10(a)所示的其他的极性反转序列的例子也同样。
图12示意性地表示包括构成为以2H反转进行极性反转刷新动作的驱动电路的液晶显示装置200的像素结构。液晶显示装置200的驱动电路能够进行图11所示的极性反转的序列。
液晶显示装置200是具有拟似双畴结构的FFS模式的液晶显示装置,液晶显示装置200所具有的多个像素具有电极构造不同的2种像素Pa和像素Pb。像素Pa和像素Pb例如像此处例示的那样,像素电极所具有的直线部分(或狭缝)延伸的方向彼此不同。对像素Pa和像素Pb施加电压时,液晶分子向彼此不同的方向旋转,形成指向矢彼此交叉的2种液晶畴。这2种液晶畴彼此补偿相位延迟,所以能够抑制视角的色不均。在1个像素内形成2种液晶畴的结构被称为双畴结构,与之相对地,在相邻的2个像素形成2种液晶畴的结构被称为拟似双畴结构。拟似双畴结构适用于像素小的移动设备用的高精细的液晶显示装置中。具有拟似双畴结构的FFS模式的液晶显示装置,例如公开在日本特开2009-237414号公报中。另外,日本特开2000-29072号公报公开了具有拟似双畴的IPS模式的液晶显示装置。作为参考,本说明书援引日本特开2009-237414号公报和日本特开2000-29072号公报的全部公开内容。
液晶显示装置200中,仅由像素Pa构成的像素行和与其相邻的仅由像素Pb构成的像素行在列方向上交替地排列。当将彼此相邻的奇数行和偶数行作为一对(Pp)时,多个像素由奇数对(例如Pp(n))和偶数对(例如Pp(n+1))构成,奇数对和偶数对在列方向上交替地排列。在此,n为正整数,例如在图12中,令n=1,则对Pp(1)由第一行的像素Pa和第二行的像素Pb构成,对Pp(2)由第三行的像素Pa和第四行的像素Pb构成。同样,对Pp(3)由第五行的像素Pa和第六行的像素Pb构成,对Pp(4)由第七行的像素Pa和第八行的像素Pb构成。
因此,通过将参照图7~10说明过的以1H反转进行极性反转刷新动作的驱动方法中的各行(1H)置换为各个对(像素行的对:2H),能够变更为以2H反转进行极性反转刷新动作的驱动方法。
例如如果将图7(a)的帧D的各行置换为像素行的对则得到图11的帧A(=E),如果将图7(a)的帧C的各行置换为像素行的对则得到图11的帧B,如果将图7(a)的帧B的各行置换为像素行的对则得到图11的帧C,如果将图7(a)的帧A(=E)的各行置换为像素行的对则得到图11的帧D。
根据上述可知,本发明的实施方式的液晶显示装置,可以构成为以1H反转进行极性反转刷新动作,也可以构成为以2H反转进行极性反转刷新动作。
在此例示的具有拟似双畴结构的FFS模式的液晶显示装置、IPS模式的液晶显示装置,以电极构造彼此不同的2种像素在列方向上相邻的方式配置。电极构造不同,意味着最佳的相对电压也可能不同。因此,通过以包含2种像素的2行单位进行极性反转,能够有效抑制像素结构不同引起的相对电压的偏差导致的闪烁。
另外,作为暂停驱动的例子例示了1Hz,但本发明的实施方式的液晶显示装置进行的暂停驱动并不限定于此,只要暂停期间比帧期间长即可,低于60Hz的帧频的暂停驱动也能得到上述的效果。另外,挠曲电效应虽然在使用介电各向异性为正的向列型液晶材料的FFS模式的液晶显示装置中显著,但在使用介电各向异性为负的向列型液晶材料的FFS模式的液晶显示装置中也能够使得难以视认闪烁。另外,如上述的实施方式所示,通过在将正型液晶材料和负型液晶材料混合使用的FFS模式的液晶显示装置中应用上述的驱动方法,能够大幅降低低于60Hz(例如30Hz以下、特别是10Hz以下)的暂停驱动时的闪烁率。
本发明的实施方式的液晶显示装置当然不仅能够进行上述的暂停驱动,也能够进行通常的驱动(帧频为60Hz)。另外,通常的驱动的帧频也可以超过60Hz,但如果帧频过大则消耗电力增大,所以不优选。
以上说明的实施方式的液晶显示装置,不仅如上述说明的那样具有将正型液晶材料和负型液晶材料以规定的比例混合而成的液晶层,而且具有:显示区域,其包括具有行和列的矩阵状排列的多个像素,所述多个像素包括使各个液晶层生成横向电场的第一电极和第二电极;以及对多个像素分别供给像素电压的驱动电路,其中,当将相当于根据输入视频信号决定的帧期间的时间间隔作为刷新期间时,驱动电路可以进行如下动作:第一极性反转刷新动作,在第一刷新期间内,进行仅对以多个像素中的奇数行或偶数行的像素、或者以多个像素的彼此相邻的奇数行和偶数行为一对的多对奇数对或偶数对的像素供给与该像素所保持的电压相反极性的像素电压;暂停动作,在第一刷新期间之后,遍及具有比刷新期间长的时间间隔的暂停期间,对多个像素的任一个都不供给像素电压;和第二极性反转刷新动作,在刚进行暂停动作后的第二刷新期间内,仅对没有通过第一极性反转刷新动作被供给相反极性的像素电压的偶数行或奇数行、或者偶数对或奇数对的像素供给与该像素所保持的电压相反极性的像素电压。
产业上的可利用性
本发明的实施方式的液晶显示装置,能够广泛用于电视机、监视器、便携终端用显示器等各种显示装置、电子设备。
附图标记说明
10 TFT基板(第一基板)
11 基板
12 栅极金属层
13 栅极绝缘层
14 氧化物半导体层
16 源极金属层
17 层间绝缘层
22 对置电极(第二电极)
23 电介质层
24 像素电极(第一电极)
24s 直线部分
25 第一取向膜
30 对置基板(第二基板)
31 基板。

Claims (13)

1.一种液晶显示装置,其特征在于,包括:
一对基板;
被保持于所述一对基板间的液晶层,所述液晶层包含介电各向异性为正的一种或多种正型液晶化合物和介电各向异性为负的一种或多种负型液晶化合物,所述正型液晶化合物的合计的含有量不低于所述负型液晶化合物的合计的含有量;和
设置于所述一对基板中的一个基板的像素电极和与所述像素电极绝缘的共用电极,所述像素电极具有多个直线部分和设置于相邻的2个所述直线部分之间的狭缝,
通过所述像素电极和所述共用电极,对所述液晶层以低于60Hz的频率切换施加正极性和负极性的像素电压。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于:
对所述液晶层以30Hz以下的频率切换施加所述正极性和负极性的像素电压。
3.如权利要求2所述的液晶显示装置,其特征在于:
对所述液晶层以10Hz以下的频率切换施加所述正极性和负极性的像素电压。
4.如权利要求1~3中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:
使用包含所述负型液晶化合物且不包含所述正型液晶化合物的负型液晶材料以1Hz进行驱动时的闪烁率,小于使用包含所述正型液晶化合物且不包含所述负型液晶化合物的正型液晶材料以所述规定频率进行驱动时的闪烁率。
5.如权利要求1~4中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述液晶层包含2体积%以上30体积%以下的所述负型液晶化合物。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述液晶层包含2体积%以上15体积%以下的所述负型液晶化合物。
7.如权利要求1~6中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:
包含所述正型液晶化合物且不包含所述负型液晶化合物的液晶材料,是如下的正型液晶材料:在被切换极性地施加具有实质上相同的绝对值的正极性电压和负极性电压时,在所述狭缝上,亮度以第一降低率从施加所述正极性电压时的稳定亮度降低至像素整体的亮度暂时降低了的状态下的亮度,且亮度以第二降低率从像素整体的亮度暂时降低了的状态下的亮度降低至施加所述负极性电压时的稳定亮度,并且,在所述多个直线部分上,亮度以第一上升率从施加所述正极性电压时的稳定亮度上升至像素整体的亮度暂时降低了的状态下的亮度,且亮度以第二上升率从像素整体的亮度暂时降低了的状态下的亮度上升至施加所述负极性电压时的稳定亮度,
包含所述负型液晶化合物且不包含所述正型液晶化合物的液晶材料,是如下的负型液晶材料:在被切换极性地施加具有实质上相同的绝对值的正极性电压和负极性电压时,在所述狭缝上,亮度以第三上升率从施加所述正极性电压时的稳定亮度上升至像素整体的亮度暂时降低了的状态下的亮度,且亮度以第四上升率从像素整体的亮度暂时降低了的状态下的亮度上升至施加所述负极性电压时的稳定亮度,并且,在所述多个直线部分上,亮度以第三降低率从施加所述正极性电压时的稳定亮度降低至像素整体的亮度暂时降低了的状态下的亮度,且亮度以第四降低率从像素整体的亮度暂时降低了的状态下的亮度降低至施加所述负极性电压时的稳定亮度,
所述正型液晶材料的所述第二降低率与所述第二上升率的大小之差,大于所述负型液晶材料的所述第四上升率与所述第四降低率的大小之差。
8.如权利要求7所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述正型液晶材料的所述狭缝上的所述第一降低率大于所述第二降低率。
9.如权利要求8所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述负型液晶材料的所述狭缝上的所述第三上升率与所述第四上升率之差,小于所述正型液晶材料的所述第一降低率与所述第二降低率之差。
10.如权利要求1~6中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:
在被切换极性地施加具有实质上相同的绝对值的正极性电压和负极性电压时,在所述正极性电压施加时的稳定的像素整体亮度与所述负极性电压施加时的稳定的像素稳定亮度实质上相同的情况下,在刚切换所述极性后的规定期间,从所述稳定的像素整体亮度发生暂时的像素整体亮度的降低,
所述正型液晶化合物由如下的液晶化合物构成:在所述狭缝上,作为施加所述正极性电压时的稳定的亮度与发生所述暂时的像素整体亮度的降低时的亮度之差的第一差,大于作为发生所述暂时的像素整体亮度的降低时的亮度与施加所述负极性电压时的稳定的亮度之差的第二差,
所述负型液晶材料由如下的液晶化合物构成:在所述狭缝上,作为施加所述正极性电压时的稳定的亮度与发生所述暂时的像素整体亮度的降低时的亮度之差的第三差,与作为发生所述暂时的像素整体亮度的降低时的亮度与施加所述负极性电压时的稳定的亮度之差的第四差的差异,小于所述第一差与所述第二差的差异。
11.如权利要求1~10中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:
还具有与所述像素电极连接的薄膜晶体管,所述薄膜晶体管的活性层包含氧化物半导体层。
12.如权利要求11所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述氧化物半导体层包含In-Ga-Zn-O类半导体层。
13.如权利要求12所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述In-Ga-Zn-O类半导体层包含结晶部分。
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