JP6185998B2

JP6185998B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP6185998B2
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Inventors: 裕一喜夛
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Description

本発明は、液晶表示装置、特に、横電界モードのＴＦＴ型液晶表示装置に関する。

ＴＦＴ型液晶表示装置は、ＴＦＴを介して各画素の液晶層（電気的には、「液晶容量」と呼ばれる。）に印加する電圧を制御することによって、各画素を透過する光の量を調節し、表示を行う。各画素の液晶層に印加される電圧は、ある期間毎に極性が反転される。このような液晶表示装置の駆動方法は、交流駆動法と呼ばれ、液晶層に長時間にわたって直流電圧が印加されないようにしている。液晶層に長時間にわたって直流電圧が印加されると、液晶材料中に存在するイオンの偏在（界面分極）や液晶材料の劣化が起こり、表示品位が低下するからである。

本明細書において、各画素の液晶層（液晶容量）に印加される電圧を画素電圧と呼ぶことにする。画素電圧は、画素の画素電極と対向電極との間に印加される電圧であり、対向電極の電位に対する画素電極の電位で表される。対向電極の電位よりも画素電極の電位が高いときの画素電圧の極性を正とし、対向電極の電位よりも画素電極の電位が低いときの画素電圧の極性を負とする。

ＴＦＴ型液晶表示装置においては、画素電極はＴＦＴのドレイン電極に接続されており、ＴＦＴのソースに接続されているソースバスラインから供給される表示信号電圧が画素電極に印加される。画素電極に供給される表示信号電圧と、対向電極に供給される対向電圧との差が、画素電圧に相当することになる。

ＴＦＴ型液晶表示装置において、画素電圧の極性は、典型的にはフレーム期間毎に反転する。ここで、ＴＦＴ型液晶表示装置におけるフレーム期間とは、全ての画素に画素電圧を供給するために必要な期間であって、あるゲートバスライン（走査線）が選択され、次にそのゲートバスラインが選択されるまでの期間を意味し、垂直走査期間と言われることもある。画素は、行および列を有するマトリクス状に配列されており、典型的には、ゲートバスラインは画素の行に対応し、ソースバスラインは画素の列に対応し、ゲートバスラインに供給される走査信号（ゲート信号）によって、行ごとに順次、画素電圧が供給される。

従来の一般的なＴＦＴ型液晶表示装置のフレーム期間は１／６０秒（フレーム周波数は６０Ｈｚ）である。入力映像信号が例えばＮＴＳＣ信号の場合、ＮＴＳＣ信号は、インターレース駆動用の信号であり、１フレーム（フレーム周波数は３０Ｈｚ）が、奇数フィールドおよび偶数フィールドの２つのフィールド（フィールド周波数は６０Ｈｚ）で構成されているが、ＴＦＴ型液晶表示装置では、ＮＴＳＣ信号の各フィールドに対応して、全ての画素に画素電圧を供給するので、ＴＦＴ型液晶表示装置のフレーム期間は１／６０秒（フレーム周波数は６０Ｈｚ）となる。なお、最近は、動画表示特性の向上や３Ｄ表示を行うために、フレーム周波数を１２０Ｈｚにした倍速駆動や、２４０Ｈｚの４倍速駆動のＴＦＴ型液晶表示装置が市販されている。このように、ＴＦＴ型液晶表示装置は、入力される映像信号に応じてフレーム期間（フレーム周波数）を決定し、各フレーム期間に全ての画素に画素電圧を供給するように構成された駆動回路を備えている。

近年、In Plane Switching（ＩＰＳ）モードやFringe Field Switching（ＦＦＳ）モードに代表される横電界モードの液晶表示装置の利用が広がっている。横電界モードの液晶表示装置は、Vertical Alignment（ＶＡ）モードなどの縦電界モードの液晶表示装置に比べ、画素電圧の極性反転に伴うフリッカーが見えやすいという問題がある。これは、液晶層の液晶分子の配向が、ベンド変形やスプレイ変形を伴う変化をすると、液晶分子の配向の非対称に起因した配向分極が生じるためと考えられている。

例えば、特許文献１は、画素電極を第１および第２の領域に分割し、第１の領域における櫛歯の数と、第２の領域における櫛歯の数とを１つ異ならせ、画素領域内に形成される櫛歯の数と、櫛歯間のスリットの数とを同数にすることによって、フレクソエレクトリック効果を低減した液晶表示装置を開示している。

また、特許文献２は、画素電極が有する複数の帯状部分と平行なダミー電極を隣接する２つの画素電極間の領域に配置するなど、電界の分布を制御することによって、フレクソエレクトリック効果を低減した液晶表示装置を開示している。

本願出願人は、酸化物半導体層（例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系の半導体層）を備えたＴＦＴを用いた低消費電力の液晶表示装置を製造販売している。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体層を有するＴＦＴは、高い移動度（ａ−ＳｉＴＦＴに比べ２０倍超）および低いリーク電流（ａ−ＳｉＴＦＴに比べ１００分の１未満）を有している。画素ＴＦＴとして、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体層を有するＴＦＴを用いると、リーク電流が小さいので、休止駆動（低周波駆動とよばれることもある）を適用することによって、消費電力を低減することができる。

休止駆動法は、例えば、特許文献３に記載されている。参考のために、特許文献３の開示内容の全てを本明細書に援用する。休止駆動は、通常の６０Ｈｚ駆動（１フレーム期間＝１／６０秒間）において、１フレーム期間（１／６０秒間）で画像を書き込んだ後、続く５９フレーム期間（５９／６０秒間）では画像を書き込まないというサイクルを繰り返す。この休止駆動は、１秒間に１回だけ画像を書き込むので、１Ｈｚ駆動と呼ばれることもある。ここでは、休止駆動は、画像を書き込む期間よりも長い休止期間を有する駆動方法、または、フレーム周波数が６０Ｈｚ未満の低周波駆動を指すことにする。

フリッカーの視認されやすさは、周波数に依存する。例えば、６０Ｈｚでは気にならない輝度の変化も、周波数が６０Ｈｚより小さくなると、特に３０Ｈｚ以下になるとフリッカーとして視認されやすくなる。特に、１０Ｈｚ付近の周波数で輝度が変化すると、フリッカーが非常に気になることが知られている。

特開２０１０−２５９６号公報特開２０１１−１６９９７３号公報国際公開第２０１３／００８６６８号国際公開第２０１３／０７３６３５号

本発明者が、横電界モードの液晶表示装置に上記の休止駆動を適用したところ、特許文献１や２に記載されている技術では対策されていないフリッカーが発生することを見出した。

本発明は、６０Ｈｚ未満の周波数で駆動してもフリッカーが視認され難い、横電界モードのＴＦＴ型液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明による実施形態の液晶表示装置は、行および列を有するマトリクス状に配列された複数の画素であって、液晶層に横電界を生成させる第１および第２電極をそれぞれが備える複数の画素を有する表示領域と、前記複数の画素のそれぞれに画素電圧を供給する駆動回路とを有する液晶表示装置であって、前記駆動回路は、入力映像信号に応じて決められるフレーム期間に相当する時間間隔をリフレッシュ期間とすると、第１のリフレッシュ期間内に、前記複数の画素の内の奇数行もしくは偶数行の画素にだけ、または、前記複数の画素の互いに隣接する奇数行と偶数行とを１つの対とする複数の対の奇数対もしくは偶数対の画素にだけ、その画素に保持されている電圧とは逆極性の画素電圧を供給する、第１極性反転リフレッシュ動作と、前記第１のリフレッシュ期間の後に、前記リフレッシュ期間よりも長い時間間隔を有する休止期間にわたって、前記複数の画素のいずれにも画素電圧を供給しない休止動作と、前記休止動作の直後の第２のリフレッシュ期間内に、前記第１極性反転リフレッシュ動作によって前記逆極性の画素電圧が供給されなかった偶数行もしくは奇数行、または偶数対もしくは奇数対の画素にだけ、その画素に保持されている電圧とは逆極性の画素電圧を供給する、第２極性反転リフレッシュ動作とを行うように構成されている。

ある実施形態において、前記第１のリフレッシュ期間内において、前記第１極性反転リフレッシュ動作によって前記逆極性の画素電圧が供給されない、偶数行もしくは奇数行、または偶数対もしくは奇数対の画素が保持する電圧の極性は反転しない。

ある実施形態において、前記駆動回路は、前記第１のリフレッシュ期間内において、前記第１極性反転リフレッシュ動作によって前記逆極性の画素電圧が供給されない、偶数行もしくは奇数行、または偶数対もしくは奇数対の画素には、画素電圧を供給しないように構成されている。

ある実施形態において、前記第１のリフレッシュ期間内において、前記第１極性反転リフレッシュ動作によって前記逆極性の画素電圧が供給される期間は、前記リフレッシュ期間の２分の１超である。

ある実施形態において、前記駆動回路は、前記第１のリフレッシュ期間内において、前記第１極性反転リフレッシュ動作によって前記逆極性の画素電圧が供給された前記奇数行もしくは偶数行、または奇数対もしくは偶数対の画素にだけ、前記逆極性の画素電圧を再び供給するように構成されている。

ある実施形態において、前記第１のリフレッシュ期間内において、前記第１極性反転リフレッシュ動作によって前記逆極性の画素電圧が供給される期間は、前記リフレッシュ期間の２分の１以下である。

ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれに画素電圧が供給される時間間隔は、前記休止期間の２倍以上である。

ある実施形態において、前記駆動回路は、前記第１のリフレッシュ期間内において、前記第１極性反転リフレッシュ動作に加えて、前記第１極性反転リフレッシュ動作によって前記逆極性の画素電圧が供給されなかった偶数行もしくは奇数行、または偶数対もしくは奇数対の画素にだけ、その画素に保持されている電圧と同極性の画素電圧を供給する、第１極性維持リフレッシュ動作を行うように構成されている。

ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれに画素電圧が供給される時間間隔は、前記休止期間と等しい。

ある実施形態において、前記駆動回路は、前記第１のリフレッシュ期間内において、前記第１極性反転リフレッシュ動作に加えて、前記第１極性反転リフレッシュ動作によって前記逆極性の画素電圧が供給されなかった偶数行もしくは奇数行、または偶数対もしくは奇数対の画素にだけ、その画素に保持されている電圧とは逆極性の画素電圧を供給する、第２極性反転リフレッシュ動作を行うように構成されている。

本発明の実施形態によると、６０Ｈｚ未満の周波数で駆動してもフリッカーが視認され難い、横電界モードのＴＦＴ型液晶表示装置が提供される。

本発明による実施形態の液晶表示装置１００の構造を模式的に示す図であり、（ａ）は、液晶表示装置１００の模式的な平面図であり、（ｂ）は、（ａ）における１Ｂ−１Ｂ’線に沿った模式的な断面図である。（ａ）は、液晶表示装置１００の駆動回路によって行われる極性反転のシークエンスの１例を示す図であり、（ｂ）は、輝度の時間変化を示す模式図である。液晶表示装置１００の駆動回路によって行われる極性反転のシークエンスの他の例を示す図である。液晶表示装置１００の駆動回路によって行われる極性反転のシークエンスのさらに他の例を示す図である。（ａ）は、液晶表示装置１００の駆動回路によって行われる極性反転のシークエンスのさらに他の例を示す図であり、（ｂ）は、輝度の時間変化を示す模式図である。本発明による他の実施形態の液晶表示装置の駆動回路によって行われる極性反転のシークエンスの１例を示す図である。極性反転リフレッシュ動作を２Ｈ反転で行うように構成された駆動回路を備える液晶表示装置２００の画素構造を模式的に示す図である。ＦＦＳモードの液晶表示装置の画素内の輝度分布を示す図であり、（ａ）は、画素電圧が＋２Ｖのとき、（ｂ）は、画素電圧が−２Ｖのときの輝度分布を示している。（ａ）は、従来の交流駆動法における極性反転のシークエンスを示す図であり、（ｂ）は、輝度の時間変化を示す模式図である。ＦＦＳモードの液晶表示装置を１Ｈｚで駆動したときの１つの画素の輝度の時間変化を測定した結果を示す図であり、（ａ）はオフセット電圧を印加していない場合の結果を示し、（ｂ）はオフセット電圧を印加した場合の結果を示している。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による液晶表示装置およびその駆動方法を説明する。以下では、ＦＦＳモードの液晶表示装置を例示するが、本発明の実施形態は、例示するＦＦＳモードの液晶表示装置に限られず、種々の公知のＦＦＳモードの液晶表示装置に適用できるし、ＩＰＳモードの液晶表示装置にも適用できる。

図１（ａ）および（ｂ）に、本発明による実施形態の液晶表示装置１００の構造を模式的に示す。液晶表示装置１００は、ＦＦＳモードのＴＦＴ型液晶表示装置である。図１（ａ）は、液晶表示装置１００の模式的な平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における１Ｂ−１Ｂ’線に沿った模式的な断面図である。図１（ａ）および（ｂ）は、液晶表示装置１００の１つの画素に対応する構造を示している。液晶表示装置１００は、行および列を有するマトリクス状に配列された複数の画素を有しており、行方向の画素の配列のピッチをＰｘ、列方向の画素の配列のピッチをＰｙとする。液晶表示装置１００は、不図示の駆動回路を有し、駆動回路は後述するように、画素に画素電圧を供給するように構成されている。駆動回路は、複数の画素から構成される表示領域の周辺領域（額縁領域）に配置されてもよいし、別途設けられてもよい。

液晶表示装置１００は、ＴＦＴ基板（第１基板）１０と、対向基板（第２基板）３０と、ＴＦＴ基板１０と対向基板３０との間に設けられた液晶層４２とを有する。液晶表示装置１００は、さらに不図示の一対の偏光板を有している。偏光板は、ＴＦＴ基板１０および対向基板３０の外側に、クロスニコルに配置される。一方の透過軸（偏光軸）は水平方向、他方の透過軸は垂直方向に配置される。

ＴＦＴ基板１０は、液晶層４２側から、第１配向膜２５と、第１電極２４と、誘電体層２３と、第２電極２２とをこの順で有し、第１電極２４は、互いに平行な複数の直線部分２４ｓを有している。ここでは、第１電極２４が複数の直線部分２４ｓを有する構造を例示しているが、第２電極が複数の直線部分を有してもよい。直線部分２４ｓは、例えば、第１電極２４を形成する導電膜にスリットを設けることによって形成され得る。第１電極２４および第２電極２２の一方が画素電極であり、他方が対向電極（共通電極）であればよいが、ここでは、第１電極２４は画素電極であり、第２電極２２は対向電極である例を説明する。この例の場合、対向電極は、典型的にはべた電極（スリットなどがない膜電極）である。画素電極２４が有する複数の直線部分２４ｓのそれぞれの幅Ｌは、例えば、１．５μｍ以上５μｍ以下であり、隣接する２つの直線部分２４ｓの間隙の幅Ｓは、例えば、２．０μｍ超６．０μｍ以下である。画素電極２４および対向電極２２は、ＩＴＯなどの透明導電材料から形成される。

画素電極２４は、ＴＦＴのドレイン電極に接続されており、ＴＦＴを介して、ＴＦＴのソース電極に接続されたソースバスライン（不図示）から、表示信号電圧が供給される。ソースバスラインは列方向に延びるように配置され、ゲートバスラインは行方向に延びるように配置されている。ＴＦＴとしては、酸化物半導体を用いたＴＦＴが好ましい。液晶表示装置１００に好適に用いられる酸化物半導体については後述する。酸化物半導体を用いたＴＦＴを備えるＦＦＳモードの液晶表示装置は、種々のものが知られており、例えば特許文献４に開示されている。参考のために、特許文献４の開示内容の全てを本明細書に援用する。図１（ｂ）には、ボトムゲート型のＴＦＴを有する場合の積層構造を模式的に示している。

ＴＦＴ基板１０は、基板（例えばガラス基板）１１と、その上に形成されたゲートメタル層１２と、ゲートメタル層１２を覆うゲート絶縁層１３と、ゲート絶縁層１３上に形成された酸化物半導体層１４と、酸化物半導体層１４上に形成されたソースメタル層１６と、ソースメタル層１６上に形成された層間絶縁層１７とを有している。ここでは、簡略化しているが、ゲートメタル層１２はゲート電極、ゲートバスラインおよび対向電極用配線を含み、酸化物半導体層１４はＴＦＴの活性層を含み、ソースメタル層１６は、ソース電極、ドレイン電極およびソースバスラインを含む。対向電極２２は、層間絶縁層１７上に形成されている。必要に応じて、層間絶縁層１７と対向電極２２との間に、さらに平坦化層が設けられることもある。

対向基板３０は、基板（例えばガラス基板）３１上に、液晶層４２側から、第２配向膜３５と、開口部３２ａ（幅Ｗｏ）を有する遮光層（ブラックマトリクス）３２とをこの順で有する。遮光層３２の開口部３２ａには、カラーフィルタ層３４が形成される。遮光層３２は、例えば、感光性を有する黒色樹脂層を用いて形成することができる。カラーフィルタ層３４も、感光性を有する着色樹脂層を用いて形成することができる。基板３１の外側（液晶層４２とは反対側）に、必要に応じて、帯電を防止するための、ＩＴＯ等からなる透明導電層（不図示）が設けられることもある。

液晶層は、誘電異方性が正のネマチック液晶材料を含み、液晶材料に含まれる液晶分子は、第１配向膜２５および第２配向膜３５によってほぼ水平に配向している。第１配向膜２５および第２配向膜３５によって規制される配向の方位は、平行または反平行であってよい。第１配向膜２５および第２配向膜３５による配向規制方位は、直線部分２４ｓの延びる方向にほぼ平行である。第１配向膜２５および第２配向膜３５によって規定されるプレチルト角は例えば０°である。

ここで、図８〜図１０を参照して、ＦＦＳモードの液晶表示装置１００を従来の方法で交流駆動したときの問題を説明する。

図８は、画素内の輝度分布を示す図であり、図８（ａ）は、画素電圧が＋２Ｖのとき、図８（ｂ）は、画素電圧が−２Ｖのときの輝度分布を示している。画素電圧は、対向電極２２の電位を基準としたときの画素電極２４の電圧である。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示した画素の輝度分布の画像を比較すると明らかなように、正の画素電圧を印加したときの方が、負の画素電圧を印加したときよりも、明るい。ここで示した画素は、試作した液晶表示パネルの画素を顕微鏡観察することによって得られた画像であり、図１に示した構成を備え、具体的には下記の構成を有している。
Ｐｘ＝２７μｍ、Ｐｙ＝８１μｍ、Ｗｏ＝１９μｍ、Ｌ／Ｓ＝２．６μｍ／３．８μｍ
Ｐ型液晶材料：Δε＝７．８、Δｎ＝０．１０３、白表示電圧４．６Ｖ、液晶層の厚さ３．４μｍ

図８（ａ）からわかるように、正の画素電圧を印加すると、画素電極２４のスリット間で輝度が高く、画素電極２４の直線部分２４ｓにおいて輝度が低い。一方、負の画素電圧を印加すると、図８（ｂ）からわかるように、画素電極２４の直線部分２４ｓにおいて輝度が高く、画素電極２４のスリット間で輝度が低い。これは、液晶分子の配向の違いに起因している。

このように、画素電圧の極性によって輝度が変化する画素を交流駆動すると、極性の変化に伴う輝度変化がフリッカーとして視認されやすくなる。図９に従来の交流駆動法における極性反転のシークエンスを示している。ここでは、ソースライン反転駆動の例を示している。すなわち、図９（ａ）に示すあるフレームＡでは、左端の列の画素は全て正極性（＋）、それに隣接する列の画素は全て負極性（−）であり、列毎に画素電圧の極性が逆になるように配列されている。次のフレームＢでは、全ての画素の画素電圧の極性が反転される（フレーム反転）。さらに、次のフレームＣでも、全ての画素の画素電圧の極性が反転され、フレームＡと同じ極性分布に戻る。ここで、フレーム期間は例えば１／６０秒とする。

この液晶表示装置に上述の１Ｈｚ駆動（１フレーム期間（１／６０秒間）で画像を書き込んだ後、続く５９フレーム期間（５９／６０秒間）では画像を書き込まないというサイクルを繰り返す）を行うと、図９（ｂ）に示すように、フレーム反転したときに、輝度の変化が現れる。この過渡的な輝度の変化は、特許文献１や２に記載の技術では解決できない、新たな問題であることが分かった。このことを図１０を参照して、説明する。

図１０は、１Ｈｚ駆動を行ったときの１つの画素の輝度の時間を測定した結果を示す図であり、図１０（ａ）はオフセット電圧を印加していない場合の結果を示し、図１０（ｂ）はオフセット電圧を印加した場合の結果を示している。オフセット電圧とは、一般の液晶表示装置においても、フリッカーを防止するために印加される直流電圧であり、主に、ＴＦＴの引き込み電圧によって画素電圧の絶対値が正極性と負極性とで異なることを防止する。

図１０（ａ）に示すように、オフセット電圧を印加しないと、図９を参照して説明したように、画素電圧が正極性のときと、負極性のときとで輝度が大きく異なる。これに対して、オフセット電圧を印加すると、図１０（ｂ）に示すように、正極性のときと負極性のときとの輝度の差はほとんどなくなるが、画素電極の極性を反転するときに輝度が低下する。この輝度の低下は、特許文献１および２に記載の技術を含む、従来の技術では解決できない。本発明の実施形態による液晶表示装置は、この問題を解決する駆動方法を行うことができる駆動回路を備えている。駆動回路の基本構成はよく知られているので説明を省略する。以下に説明する駆動方法を行う駆動回路としては、特許文献３に記載の駆動回路を用いることができる。

次に、図２〜図５を参照して、本発明による実施形態の液晶表示装置が有する駆動回路が行う駆動方法における動作を説明する。なお、図２〜図５において、極性反転を行う画素を太線で囲み、画素電圧を印加する画素にハッチングを付している。

本発明による実施形態の液晶表示装置１００が有する駆動回路は、入力映像信号に応じて決められるフレーム期間に相当する時間間隔をリフレッシュ期間とすると、第１のリフレッシュ期間内に、複数の画素の内の奇数行または偶数行の画素にだけ、その画素に保持されている電圧とは逆極性の画素電圧を供給する、第１極性反転リフレッシュ動作と、第１のリフレッシュ期間の後に、リフレッシュ期間よりも長い時間間隔を有する休止期間にわたって、複数の画素のいずれにも画素電圧を供給しない休止動作と、休止動作の直後の第２のリフレッシュ期間内に、第１極性反転リフレッシュ動作によって逆極性の画素電圧が供給されなかった偶数行または奇数行の画素にだけ、その画素に保持されている電圧とは逆極性の画素電圧を供給する、第２極性反転リフレッシュ動作とを行うように構成されている。第１極性反転リフレッシュ動作および第２極性反転リフレッシュ動作は、いずれも１行毎に極性反転が行われる。このような極性反転を「１Ｈ反転」ということがある。図２〜図５に示す駆動方法は、全てこの条件を満足している。

図２〜図４に示す実施形態においては、第１のリフレッシュ期間内において、第１極性反転リフレッシュ動作によって逆極性の画素電圧が供給されない、偶数行または奇数行の画素が保持する電圧の極性は反転しない。したがって、第１極性反転リフレッシュ動作において、画素に画素電圧を供給する時間を従来よりも長くできるという利点が得られる。

まず、図２（ａ）を参照して、極性反転リフレッシュ動作を１Ｈ反転で行う駆動方法の例を説明する。図２（ａ）は、本発明の実施形態による液晶表示装置１００の駆動回路によって行われる極性反転のシークエンスの１例を示す図である。

図２（ａ）に示すように、あるフレームＡでは、列毎に画素電圧の極性が逆になるように配列されている（列反転状態またはソースバスライン反転状態ということがある）。

次のフレームＢに対応する第１のリフレッシュ期間内に、複数の画素の内の奇数行（または偶数行）の画素にだけ、その画素に保持されている電圧とは逆極性の画素電圧を供給する第１極性反転リフレッシュ動作を行い、第１極性反転リフレッシュ動作によって逆極性の画素電圧が供給されない、偶数行（または奇数行）の画素には、画素電圧を供給しない。したがって、第１のリフレッシュ期間内において、第１極性反転リフレッシュ動作によって逆極性の画素電圧が供給される期間は、リフレッシュ期間の２分の１超とすることができるので、画素への充電を十分に行うことができる。なお、フレームＢの極性分布は、列方向および行方向のいずれの方向においても互いに隣接する画素の画素電圧の極性が互いに逆である、いわゆるドット反転（１Ｈドット反転）状態となっている。

フレームＢの後、リフレッシュ期間（フレーム期間）よりも長い時間間隔（ここでは、５９／６０フレーム）を有する休止期間にわたって、複数の画素のいずれにも画素電圧を供給しない休止動作を行う。

次に、休止動作の直後のフレームＣに対応する第２のリフレッシュ期間内に、第１極性反転リフレッシュ動作によって逆極性の画素電圧が供給されなかった偶数行（または奇数行）の画素にだけ、その画素に保持されている電圧とは逆極性の画素電圧を供給する、第２極性反転リフレッシュ動作を行う。このときも、先と同様に、第２極性反転リフレッシュ動作によって逆極性の画素電圧が供給されない、奇数行（または偶数行）の画素には、画素電圧を供給しない。フレームＣの極性分布は、列反転状態となり、フレームＡのときと正・負が逆である。

この後、休止動作を行った後、奇数行と偶数行とを逆にして、先の動作を繰り返すことによって（フレームＤおよびＥ）、フレームＡと同じ極性分布に戻る。フレームＤでは、ドット反転状態（「１Ｈドット反転」を単に「ドット反転」という。）となり、極性分布はフレームＢのときと正・負が逆である。フレームＥはフレームＡと同じ極性分布を有している。

このように、図２（ａ）に例示した駆動方法における極性分布は、列反転状態とドット反転状態とがリフレッシュ期間毎に交互に現れる。図２（ａ）では、フレームＡを列反転状態とし、フレームＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ（＝Ａ）と極性を変化させた場合を示したが、これに限られず、例えば、ドット反転状態であるフレームＤから初めて、フレームＤ→Ｃ→Ｂ→Ａ（＝Ｅ）と極性を変化させてもよい。

このような駆動方法を採用すると、図２（ｂ）に示すように、極性反転のときの輝度の低下を、図９（ｂ）に示した従来の駆動方法を採用した場合の約２分の１にすることができる。その結果、６０Ｈｚ未満の周波数で駆動してもフリッカーが視認され難い。

なお、図３に示す極性反転のシークエンスを行うように駆動回路を構成してもよい。

すなわち、図２（ａ）に示したシークエンスでは、１リフレッシュ期間（フレーム期間）において、１回だけ極性反転リフレッシュ動作を行ったのに対し、図３に示すシークエンスでは、第１のリフレッシュ期間内において、第１極性反転リフレッシュ動作によって逆極性の画素電圧が供給された奇数行（または偶数行）の画素にだけ、逆極性の画素電圧を再び供給する。第２のリフレッシュ期間についても同様である。すなわち、フレームＢを２つのサブフレームＢ１（１／１２０秒）およびＢ２（１／１２０秒）に分割し、それぞれのサブフレームに対応する期間に、同じ逆極性の画素電圧を供給する。このとき、逆極性の画素電圧が供給される期間は、リフレッシュ期間の２分の１以下である。ＴＦＴ型液晶表示装置は、よく知られているように、画素電圧を１回印加するだけでは、画素が所望の電圧に到達しない。もちろん、オーバーシュート駆動を行ってもよいが、図３に例示したように、画素電圧を２回続けて印加することによって、所望の電圧に到達するように構成してもよい。フレームＣ以降についても同様である。

図２および図３に示したシークエンスでは、極性反転を行う画素に対してのみ画素電圧を供給するので、複数の画素のそれぞれに画素電圧が供給される時間間隔は、休止期間の２倍以上となっている。すなわち、各画素は、従来よりも長い時間（２倍以上）にわたって画素電圧を保持する必要がある。ＴＦＴの特性によっては、画素が保持する電圧が低下するおそれがある。

そのような場合には、図４に示す極性反転のシークエンスを行うように駆動回路を構成してもよい。すなわち、図４に示すシークエンスでは、第１のリフレッシュ期間内において、第１極性反転リフレッシュ動作に加えて、第１極性反転リフレッシュ動作によって逆極性の画素電圧が供給されなかった偶数行（または奇数行）の画素にだけ、その画素に保持されている電圧と同極性の画素電圧を供給する、第１極性維持リフレッシュ動作を行う。従って、図４のシークエンスを採用すると、各リフレッシュ期間において全ての画素に画素電圧が供給されるので、複数の画素のそれぞれに画素電圧が供給される時間間隔は休止期間と等しい。

さらに、図５に示す極性反転のシークエンスを行うように駆動回路を構成してもよい。

図５に示すシークエンスでは、第１のリフレッシュ期間内において、第１極性反転リフレッシュ動作に加えて、第１極性反転リフレッシュ動作によって逆極性の画素電圧が供給されなかった偶数行（または奇数行）の画素にだけ、その画素に保持されている電圧とは逆極性の画素電圧を供給する、第２極性反転リフレッシュ動作を行う。すなわち、フレームＢを２つのサブフレームＢ１（１／１２０秒）およびＢ２（１／１２０秒）に分割し、サブフレームＢ１に対応する期間内に第１極性反転リフレッシュ動作を行い、サブフレームＢ２に対応する期間内に第２極性反転リフレッシュ動作を行う。サブフレームＣも同様にサブフレームＣ１およびＣ２に分割する。

このような駆動方法を採用すると、図５（ｂ）に示すように、極性反転のときの輝度の低下が２回起こることにはなるが、個々の輝度の低下を図９（ｂ）に示した従来の駆動方法を採用した場合の約２分の１にすることができる。したがって、６０Ｈｚ未満の周波数で駆動してもフリッカーが視認され難い。

上記の実施形態による液晶表示装置は、第１のリフレッシュ期間内および第２のリフレッシュ期間内に、奇数行または偶数行の画素にだけ、その画素に保持されている電圧とは逆極性の画素電圧を供給する極性反転リフレッシュ動作（１Ｈ反転）を行うように構成された駆動回路を有しているが、本発明の実施形態による液晶表示装置は、これに限られず、第１のリフレッシュ期間内に、互いに隣接する奇数行と偶数行とを１つの対とする複数の対の奇数対または偶数対の画素にだけ、その画素に保持されている電圧とは逆極性の画素電圧を供給する極性反転リフレッシュ動作（２Ｈ反転）を行うように構成された駆動回路を有してもよい。

このような駆動回路は、具体的には、第１のリフレッシュ期間内に、複数の画素の互いに隣接する奇数行と偶数行とを１つの対とする複数の対の奇数対または偶数対の画素にだけ、その画素に保持されている電圧とは逆極性の画素電圧を供給する、第１極性反転リフレッシュ動作と、第１のリフレッシュ期間の後に、リフレッシュ期間よりも長い時間間隔を有する休止期間にわたって、複数の画素のいずれにも画素電圧を供給しない休止動作と、休止動作の直後の第２のリフレッシュ期間内に、第１極性反転リフレッシュ動作によって逆極性の画素電圧が供給されなかった偶数対または奇数対の画素にだけ、その画素に保持されている電圧とは逆極性の画素電圧を供給する、第２極性反転リフレッシュ動作とを行うように構成されている。第１極性反転リフレッシュ動作および第２極性反転リフレッシュ動作は、いずれも２行毎に行われるので、「２Ｈ反転」ということがある。

図６を参照して、極性反転リフレッシュ動作を２Ｈ反転で行う駆動方法の例を説明する。図６は、極性反転リフレッシュ動作を２Ｈ反転で行うように構成された駆動回路によって行われる極性反転のシークエンスの例を示す図であり、極性反転リフレッシュ動作を１Ｈ反転で行う場合の図２（ａ）に対応する。ただし、ここでは、フレームＡにおける極性分布は２Ｈドット反転状態となっている。

図６に示すように、あるフレームＡでは、２行毎に画素電圧の極性が逆になるように配列されている（２Ｈドット反転状態）。

次のフレームＢに対応する第１のリフレッシュ期間内に、複数の画素の内の互いに隣接する奇数行と偶数行とを１つの対とする複数の対の奇数対（または偶数対）の画素にだけ、その画素に保持されている電圧とは逆極性の画素電圧を供給する第１極性反転リフレッシュ動作を行い、第１極性反転リフレッシュ動作によって逆極性の画素電圧が供給されない、偶数対（または奇数対）の画素には、画素電圧を供給しない。したがって、第１のリフレッシュ期間内において、第１極性反転リフレッシュ動作によって逆極性の画素電圧が供給される期間は、リフレッシュ期間の２分の１超とすることができるので、画素への充電を十分に行うことができる。なお、フレームＢの極性分布は、列毎に画素電圧の極性が逆になるように配列されている（列反転状態またはソースバスライン反転状態）。

次に、休止動作の直後のフレームＣに対応する第２のリフレッシュ期間内に、第１極性反転リフレッシュ動作によって逆極性の画素電圧が供給されなかった偶数対（または奇数対）の画素にだけ、その画素に保持されている電圧とは逆極性の画素電圧を供給する、第２極性反転リフレッシュ動作を行う。このときも、先と同様に、第２極性反転リフレッシュ動作によって逆極性の画素電圧が供給されない、奇数対（または偶数対）の画素には、画素電圧を供給しない。フレームＣの極性分布は、２Ｈドット反転状態となり、フレームＡのときと正・負が逆である。

この後、休止動作を行った後、奇数対と偶数対とを逆にして、先の動作を繰り返すことによって（フレームＤおよびＥ）、フレームＡと同じ極性分布に戻る。フレームＤでは、列反転状態となり、極性分布はフレームＢのときと正・負が逆である。フレームＥはフレームＡと同じ極性分布を有している。

このように、図６に例示した駆動方法における極性分布は、２Ｈドット反転状態と列反転状態とがリフレッシュ期間毎に交互に現れる。図６では、フレームＡを２Ｈドット反転状態とし、フレームＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ（＝Ａ）と極性を変化させた場合を示したが、これに限られず、例えば、列反転状態であるフレームＤから初めて、フレームＤ→Ｃ→Ｂ→Ａ（＝Ｅ）と極性を変化させてもよい。

このように極性反転リフレッシュ動作を２Ｈ反転で行っても、極性反転リフレッシュ動作を１Ｈ反転で行う場合と同様に、６０Ｈｚ未満の周波数で駆動してもフリッカーが視認され難いという効果を得ることができる。同様に、図３、図４および図５（ａ）に示した他の極性反転シークエンスの例についても同様である。

図７に、極性反転リフレッシュ動作を２Ｈ反転で行うように構成された駆動回路を備える液晶表示装置２００の画素構造を模式的に示す。液晶表示装置２００の駆動回路は、図６に示した極性反転のシークエンスを行うことができる。

液晶表示装置２００は、疑似デュアルドメイン構造を有するＦＦＳモードの液晶表示装置であり、液晶表示装置２００が有する複数の画素は、電極構造が異なる２種類の画素Ｐａと画素Ｐｂとを有している。画素Ｐａと画素Ｐｂとは、例えばここで例示するように、画素電極が有する直線部分（またはスリット）が延びる方向が互いに異なる。画素Ｐａおよび画素Ｐｂに電圧を印加すると、液晶分子は互いに異なる方向に回転し、ダイレクタが互いに交差する２種類の液晶ドメインが形成される。この２種類の液晶ドメインがリタデーションを相互に補償しあうので、視角による色ずれを抑制することができる。２種類の液晶ドメインを１つの画素内に形成する構造をデュアルドメイン構造というのに対し、隣接する２つの画素で２種類の液晶ドメインを形成する構造を擬似デュアルドメイン構造という。擬似デュアルドメイン構造は、画素が小さい、モバイル機器用の高精細な液晶表示装置に好適に用いられる。疑似デュアルドメイン構造を有するＦＦＳモードの液晶表示装置は、例えば、特開２００９−２３７４１４号公報に開示されている。また、特開２０００−２９０７２号公報には、疑似デュアルドメインを有するＩＰＳモードの液晶表示装置が開示されている。参考のために、特開２００９−２３７４１４号公報および特開２０００−２９０７２号公報の開示内容の全てを本明細書に援用する。

液晶表示装置２００は、画素Ｐａのみからなる画素行と、これに隣接する画素Ｐｂのみからなる画素行とが、列方向に交互に配列されている。互いに隣接する奇数行と偶数行とを１つの対（Ｐｐ）とすると、複数の画素は、奇数対（例えばＰｐ（ｎ））および偶数対（例えばＰｐ（ｎ＋１））とで構成され、奇数対と偶数対とは、列方向に交互に配列されている。ここで、ｎは正の整数であり、例えば、図７において、ｎ＝１とすると、対Ｐｐ（１）は、１行目の画素Ｐａと、２行目の画素Ｐｂとで構成されており、対Ｐｐ（２）は、３行目の画素Ｐａと、４行目の画素Ｐｂとで構成されている。同様に、対Ｐｐ（３）は、５行目の画素Ｐａと、６行目の画素Ｐｂとで構成され、対Ｐｐ（４）は、７行目の画素Ｐａと、８行目の画素Ｐｂとで構成される。

したがって、図２〜図５を参照して説明した、極性反転リフレッシュ動作を１Ｈ反転で行う駆動方法における各行（１Ｈ）を、個々の対（画素行の対：２Ｈ）に置き換えることによって、極性反転リフレッシュ動作を２Ｈ反転で行う駆動方法に変更することができる。

例えば、図２（ａ）のフレームＤの各行を画素行の対に置き換えると図６のフレームＡ（＝Ｅ）が得られ、図２（ａ）のフレームＣの各行を画素行の対に置き換えると図６のフレームＢが得られ、図２（ａ）のフレームＢの各行を画素行の対に置き換えると図６のフレームＣが得られ、図２（ａ）のフレームＡ（＝Ｅ）の各行を画素行の対に置き換えると図６のフレームＤが得られる。

上述したことから明らかなように、本発明の実施形態による液晶表示装置は、極性反転リフレッシュ動作を１Ｈ反転で行うように構成されていてもよいし、２Ｈ反転で行うように構成されていてもよい。

ここで例示した擬似デュアルドメイン構造を有するＦＦＳモードの液晶表示装置や、ＩＰＳモードの液晶表示装置は、電極構造が互いに異なる２種類の画素が列方向に隣接するように配置されている。電極構造が異なるということは、最適な対向電圧も異なり得る。したがって、極性反転を２種類の画素を含む２行単位で行うことによって、画素構造の違いに起因する対向電圧のずれによるフリッカーを効果的に抑制することができる。

なお、休止駆動の例として１Ｈｚを例示したが、本発明の実施形態による液晶表示装置が行う休止駆動はこれに限られず、休止期間はフレーム期間よりも長ければよく、６０Ｈｚ未満のフレーム周波数の休止駆動において、上述の効果が得られる。また、フレクソエレクトリック効果は、誘電異方性が正のネマチック液晶材料を用いたＦＦＳモードの液晶表示装置において顕著であるが、誘電異方性が負のネマチック液晶材料を用いたＦＦＳモードの液晶表示装置においても、フリッカーを視認され難くできる。

本発明の実施形態による液晶表示装置は、当然に、上述の休止駆動だけでなく、通常の駆動（フレーム周波数が６０Ｈｚ）を行うことができる。また、通常の駆動におけるフレーム周波数は６０Ｈｚ超であってもよいが、フレーム周波数が大きくなると消費電力が増大するので、好ましくない。

上述したように、本発明の実施形態による液晶表示装置１００のＴＦＴとして、酸化物半導体層を有するＴＦＴを用いることが好ましい。酸化物半導体として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系の半導体（以下、「Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体」と略する。）が好ましく、結晶質部分を含むＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体がさらに好ましい。ここで、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体は、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｚｎ（亜鉛）の三元系酸化物であって、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎの割合（組成比）は特に限定されず、例えばＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：２等を含む。

Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体層を有するＴＦＴは、高い移動度（ａ−ＳｉＴＦＴに比べ２０倍超）および低いリーク電流（ａ−ＳｉＴＦＴに比べ１００分の１未満）を有しているので、画素ＴＦＴだけでなく駆動ＴＦＴとしても好適に用いられる。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体層を有するＴＦＴを用いれば、表示装置の有効開口率を増大させるとともに、表示装置の消費電力を削減することが可能になる。

Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体は、アモルファスでもよいし、結晶質部分を含んでもよい。結晶質Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体としては、ｃ軸が層面に概ね垂直に配向した結晶質Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体が好ましい。このようなＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体の結晶構造は、例えば、特開２０１２−１３４４７５号公報に開示されている。参考のために、特開２０１２−１３４４７５号公報の開示内容の全てを本明細書に援用する。

酸化物半導体層は、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体の代わりに、他の酸化物半導体を含んでいてもよい。例えばＺｎ−Ｏ系半導体（ＺｎＯ）、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系半導体（ＩＺＯ（登録商標））、Ｚｎ−Ｔｉ−Ｏ系半導体（ＺＴＯ）、Ｃｄ−Ｇｅ−Ｏ系半導体、Ｃｄ−Ｐｂ−Ｏ系半導体、ＣｄＯ（酸化カドミウム）、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｏ系半導体、Ｉｎ―Ｓｎ―Ｚｎ―Ｏ系半導体（例えばＩｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２−ＺｎＯ）、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｎ−Ｏ系半導体などを含んでいてもよい。

本発明は、横電界モードのＴＦＴ型液晶表示装置に広く適用することができる。

１０ＴＦＴ基板（第１基板）
１１基板
１２ゲートメタル層
１３ゲート絶縁層
１４酸化物半導体層
１６ソースメタル層
１７層間絶縁層
２２対向電極（第２電極）
２３誘電体層
２４画素電極（第１電極）
２４ｓ直線部分
２５第１配向膜
３０対向基板（第２基板）
３１基板
３２遮光層
３２ａ開口部
３４カラーフィルタ層
３５第２配向膜
４２液晶層
１００液晶表示装置

Claims

行および列を有するマトリクス状に配列された複数の画素であって、液晶層に横電界を生成させる第１および第２電極をそれぞれが備える複数の画素を有する表示領域と、
前記複数の画素のそれぞれに画素電圧を供給する駆動回路と
を有する液晶表示装置であって、
前記駆動回路は、入力映像信号に応じて決められるフレーム期間に相当する時間間隔をリフレッシュ期間とすると、
第１のリフレッシュ期間内に、前記複数の画素の内の奇数行もしくは偶数行の画素にだけ、または、前記複数の画素の互いに隣接する奇数行と偶数行とを１つの対とする複数の対の奇数対もしくは偶数対の画素にだけ、その画素に保持されている電圧とは逆極性の画素電圧を供給する、第１極性反転リフレッシュ動作と、
前記第１のリフレッシュ期間の後に、前記リフレッシュ期間よりも長い時間間隔を有する休止期間にわたって、前記複数の画素のいずれにも画素電圧を供給しない休止動作と、
前記休止動作の直後の第２のリフレッシュ期間内に、前記第１極性反転リフレッシュ動作によって前記逆極性の画素電圧が供給されなかった偶数行もしくは奇数行、または偶数対もしくは奇数対の画素にだけ、その画素に保持されている電圧とは逆極性の画素電圧を供給する、第２極性反転リフレッシュ動作と
を行うように構成されており、
前記駆動回路は、前記第１のリフレッシュ期間内において、前記第１極性反転リフレッシュ動作に加えて、前記第１極性反転リフレッシュ動作によって前記逆極性の画素電圧が供給されなかった偶数行もしくは奇数行、または偶数対もしくは奇数対の画素にだけ、その画素に保持されている電圧と同極性の画素電圧を供給する、第１極性維持リフレッシュ動作を行うように構成されている、液晶表示装置。
前記第１のリフレッシュ期間内において、前記第１極性反転リフレッシュ動作によって前記逆極性の画素電圧が供給されない、偶数行もしくは奇数行、または偶数対もしくは奇数対の画素が保持する電圧の極性は反転しない、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記複数の画素のそれぞれに画素電圧が供給される時間間隔は、前記休止期間と等しい、請求項１または２に記載の液晶表示装置。