JP2008090312A

JP2008090312A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2008090312A
Application number: JP2007266990A
Authority: JP
Inventors: Noboru Noguchi; 登野口; Hisashi Nagata; 尚志永田; Toshihiro Matsumoto; 俊寛松本; Kazuhiko Tsuda; 和彦津田; Makoto Kanbe; 誠神戸; Tetsuhiko Kojima; 哲彦小島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2022-09-06
Also published as: JP4361104B2

Abstract

【課題】フリッカが視認されない、低消費電力で且つ、高品位の表示が可能な両用型液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置は、反射電極領域４２４と透過電極領域４２２とを有する画素電極４２５と、液晶層４３０と、液晶層を介して画素電極に対向する対向電極４１２とを有する。画素電極が画素Ｐを規定し、画素は反射電極領域によって規定される反射部Ｒと透過電極領域によって規定される透過部Ｔとを有する。反射電極領域は反射導電層と反射導電層の液晶層側に設けられた透明導電層とを有し、基板上には開口部を備える層間絶縁膜４２３が形成されており、反射電極領域４２４は層間絶縁膜４２３上に形成されており、透過電極領域４２２は開口部内に形成されている。
【選択図】図１１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、反射光を利用した表示が可能な低消費電力の液晶表示装置に関する。

現在、携帯電話やＰＤＡなどの携帯機器の普及に伴って、これら携帯機器に搭載される液晶表示装置に対する低消費電力化が望まれている。また、表示する情報の量が増大しつつあり、表示品位の向上も望まれている。

例えば、特許文献１は、消費電力を低減するために、液晶表示装置を低周波で駆動する方法を開示している。
特開２００２−１４３２１号公報

本発明者は、低消費電力で高品位の表示が可能な液晶表示装置を実現するために、反射光を用いて表示を行うことが可能なＴＦＴ型液晶表示装置を低周波数で駆動する方法を検討した結果、画像を書き換える周波数を低下すると、いわゆる「対向ずれ」の調整では防止できないフリッカ（輝度変化）が発生することを見出した。以下に、このフリッカと対向ずれとの関係について説明する。

ＴＦＴ方式液晶表示装置においては、ＴＦＴにおける寄生容量とＴＦＴのオンからオフへのスイッチング動作とによって画素電極の電圧に引込みが生じる。この引込み電圧を補償するために、液晶層を介して画素電極に対向するように配置されている対向電極に、その引込み電圧に応じたオフセット電圧が印加される。

しかしながら、引込み電圧とオフセット電圧とが一致していない場合（引込み電圧とオフセット電圧との差は「対向ずれ」と称されることがある。）、液晶層に印加する電圧の極性を反転する毎に、液晶層に印加される実効電圧に差が生じ、フリッカとして視認されることになる。

書き換え周波数が６０Ｈｚで駆動される一般の液晶表示装置においても、このフリッカの視認性を下げるため、走査線１本毎に極性を反転させる、いわゆるゲートライン反転（「１Ｈ反転」とも呼ばれる。）駆動などの対策がとられているが、それでも対向ずれ量が大きい場合には、フリッカが動く縞模様のように視認されることがある。

本発明者が、画素ピッチが６０μｍ×ＲＧＢ×１８０μｍの反射型液晶表示装置について、中間調を表示した状態で、フリッカが視認されない対向ずれ量を調べた結果、表示を注視した場合には、約２５０ｍＶの対向ずれが生じた時には、ゲートライン反転駆動であってもフリッカが視認されることがわかった。

低消費電力化のために低周波駆動を行うと、この対向ずれによるフリッカがより視認されやすくなり、例えば、５Ｈｚで駆動した場合には、わずか３０ｍＶの対向ずれであっても、走査線１ライン毎の濃淡が視認されてしまう。しかも書き換え周期（垂直走査周期）が２００ｍｓと比較的遅いので、垂直走査周期で濃淡の線が交互に入れ替わる様子が目視で認識されてしまうため、実用に耐えない。

例えば、上記の約３０ｍＶの対向ずれは、液晶層の厚みの生産工程上のばらつきや、使用環境における液晶層のわずかな温度変化、液晶材料や配向膜などの電気物性の経時変化によって容易に生じ得るレベルであり、対向電極のオフセット電圧を調整することによって対向ずれ量を３０ｍＶ以下に抑えることは量産レベルでは非常に難しく、調整可能な対向ずれ量は１００ｍＶ程度である。

本発明者の実験によると、上記のフリッカの問題は書き換え周波数が４５Ｈｚ以下の低周波駆動において顕在化し、このフリッカは、現在可能な程度の対向ずれ量の調整では十分に防止できないことがわかった。

また、反射モードで表示を行う反射部と、透過モードで表示を行う透過部とを画素ごとに有する反射透過両用型液晶表示装置は、特にフリッカが視認されやすいことがわかった。この両用型液晶表示装置におけるフリッカも４５Ｈｚ以下の低周波数駆動において特に顕著となるが、反射型や透過型よりもフリッカが視認されやすいので、低周波数駆動に限られず、対策が必要である。

本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであり、低消費電力でフリッカが視認され難い液晶表示装置を提供すること、特に４５Ｈｚ以下の低周波駆動を行ってもフリッカが視認され難く、且つ、高品位の表示が可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の液晶表示装置は、複数の行および複数の列を有するマトリクス状に配列され、それぞれが反射電極領域を有する複数の画素電極と、行方向に延びる複数の走査線と、列方向に延びる複数の信号線と、それぞれが前記複数の画素電極のそれぞれに対応して設けられた複数のスイッチング素子であって、それぞれが、前記複数の画素電極のそれぞれと、前記複数の走査線および前記複数の信号線とに接続された複数のスイッチング素子と、液晶層と、前記液晶層を介して、前記複数の画素電極と対向する少なくとも１つの対向電極とを有し、前記複数の走査線に走査信号電圧を順次供給することによって、前記複数の画素電極の中から同じ走査線に接続されている画素電極の群を順次選択し、前記選択された群の画素電極に、前記複数の信号線を介して表示信号電圧を供給することによって表示を行う液晶表示装置であって、前記複数の画素電極は、前記複数の行のそれぞれおよび前記複数の列のそれぞれにおいて、前記液晶層に印加される電圧の極性が一定数の画素電極ごとに異なるように配置されており、且つ、前記複数の画素電極のそれぞれに供給される表示信号電圧は４５Ｈｚ以下の周波数で書き換えられることを特徴とする。

好ましい実施形態において、前記複数のスイッチング素子のうち、前記複数の走査線のうちの任意の一本に接続されたスイッチング素子または前記複数の信号線のうちの任意の一本に接続されたスイッチング素子は、前記任意の一本の走査線に隣接する一対の行または前記任意の一本の信号線に隣接する一対の列に属する画素電極のうちの一方に接続されたスイッチング素子と他方に接続されたスイッチング素子とを前記一定数ごとに有し、前記液晶層に印加される電圧の極性は、前記一定数の走査線に接続された画素電極ごとまたは前記一定数の信号線に接続された画素電極ごとに反転している。

好ましい実施形態において、前記複数のスイッチング素子のうち、前記複数の走査線のうちの任意の一本に接続されたスイッチング素子は、前記任意の一本の走査線に隣接する一対の行に属する画素電極のうちの一方に接続されたスイッチング素子と他方に接続されたスイッチング素子とを前記一定数ごとに有する。

好ましい実施形態において、前記複数の画素電極のそれぞれは反射電極であって、前記複数の画素電極は互いに合同な形状を有し、前記行方向への並進操作によって実質的に互いに重なり、且つ、前記列方向への並進操作によって実質的に互いに重なるように配置されている。

前記複数の画素電極のそれぞれは反射電極領域と透過電極領域とを含む構成としても良い。

前記複数の画素電極のそれぞれが有する前記透過電極領域の幾何学的な重心の前記行方向および前記列方向に沿った変動幅がそれぞれの方向におけるピッチの半分以下であることが好ましい。

前記複数の画素電極のそれぞれが有する前記透過電極領域は、互いに合同な形状を有し、前記行方向への並進操作によって実質的に互いに重なり、且つ、前記列方向への並進操作によって実質的に互いに重なるように配置されていることが好ましい。

好ましい実施形態において、前記複数のスイッチング素子のうち、前記複数の走査線のうちの任意の一本に接続されたスイッチング素子は、前記任意の一本の走査線の上部の行に属する画素電極に接続された第１スイッチング素子と、前記任意の一本の走査線の下部の行に属する画素電極に接続された第２スイッチング素子とを前記一定数ごとに有し、前記第１スイッチング素子と前記第１スイッチング素子に接続された前記画素電極の透過電極領域の幾何学的重心との距離は、前記第２スイッチング素子と前記第２スイッチング素子に接続された前記画素電極の透過電極領域の幾何学的重心との距離と異なる。

前記複数の画素電極のそれぞれは、前記反射電極領域に包囲された唯一の透過電極領域を有する構成としても良い。

前記反射電極領域の下部に補助容量が形成されていることが好ましい。

前記複数の画素電極のそれぞれは複数の画素のそれぞれを規定し、前記複数の画素のそれぞれは、前記反射電極領域によって規定される反射部と、前記透過電極領域によって規定される透過部とを有し、前記反射部の電極電位差と前記透過部の電極電位差とがほぼ等しいことが好ましい。

好ましい実施形態において、前記反射電極領域は、反射導電層と前記反射導電層の前記液晶層側に設けられた透明導電層とを有する。

好ましい実施形態において、前記透明導電層は非晶質である。

前記透明導電層の仕事関数と前記透過電極領域の仕事関数との差は０．３ｅＶ以内であることが好ましい。

好ましい実施形態において、前記透過電極領域はＩＴＯ層から形成されており、前記反射導電層はＡｌ層を含み、前記透明導電層はインジウム酸化物と亜鉛酸化物とを主成分とする酸化物層から形成されている。

前記透明導電層の厚さは１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。

好ましい実施形態において、前記複数の画素電極のそれぞれは複数の画素のそれぞれを規定し、前記複数の画素のそれぞれは、前記反射電極領域によって規定される反射部と、前記透過電極領域によって規定される透過部とを有し、前記反射部の電極電位差と前記透過部の電極電位差との差を実質的に補償するように、前記反射部の前記液晶層と前記透過部の前記液晶層とに、センターレベルが異なる交流信号電圧を印加する構成を有する。

好ましい実施形態において、前記少なくとも１つの対向電極は、前記複数の画素電極の前記反射電極領域に対向する第１対向電極と、前記複数の画素電極の前記透過電極領域に対向する第２対向電極とを含み、前記第１対向電極と前記第２対向電極とは電気的に互いに独立している。

好ましい実施形態において、前記第１対向電極および前記第２対向電極は、行方向に延びる複数の分岐部を有する櫛形形状である。

好ましい実施形態において、前記第１対向電極と前記第２対向電極とに印加される対向信号電圧は、極性、周期および振幅が互いに等しく、センターレベルが異なる交流信号電圧である。

好ましい実施形態において、前記反射部は、前記反射電極領域と、前記第１対向電極と、これらの間の前記液晶層とを含む反射部液晶容量と、反射部液晶容量に電気的に並列に接続された第１補助容量とを有し、前記透過部は、前記透過電極領域と、前記第２対向電極と、これらの間の前記液晶層とを含む透過部液晶容量と、前記透過部液晶容量に電気的に並列に接続された第２補助容量と有し、前記第１補助容量が有する第１補助容量対向電極には、前記第１対向電極と同じ交流信号電圧が印加され、前記第２補助容量が有する第２補助容量対向電極には、前記第２対向電極と同じ交流信号電圧が印加される。

本発明による他の液晶表示装置は、複数の行および複数の列を有するマトリクス状に配列され、それぞれが反射電極領域および透過電極領域を有する複数の画素電極と、行方向に延びる複数の走査線と、列方向に延びる複数の信号線と、それぞれが前記複数の画素電極のそれぞれに対応して設けられた複数のスイッチング素子であって、それぞれが、前記複数の画素電極のそれぞれと、前記複数の走査線および前記複数の信号線とに接続された複数のスイッチング素子と、液晶層と、前記液晶層を介して、前記複数の画素電極と対向する少なくとも１つの対向電極とを有し、前記複数の走査線に走査信号電圧を順次供給することによって、前記複数の画素電極の中から同じ走査線に接続されている画素電極の群を順次選択し、前記選択された群の画素電極に、前記複数の信号線を介して表示信号電圧を供給することによって表示を行う表示装置であって、前記複数の画素電極は、前記複数の行のそれぞれおよび前記複数の列のそれぞれにおいて、前記液晶層に印加される電圧の極性が一定数の画素電極ごとに異なるように配置されており、且つ、前記複数の画素電極のそれぞれが有する前記透過電極領域の幾何学的な重心の前記行方向および前記列方向に沿った変動幅がそれぞれの方向におけるピッチの半分以下であることを特徴とする。

好ましい実施形態において、前記複数の画素電極のそれぞれが有する前記透過電極領域は、互いに合同な形状を有し、前記行方向への並進操作によって実質的に互いに重なり、且つ、前記列方向への並進操作によって実質的に互いに重なるように配置されている。

好ましい実施形態において、前記複数の画素電極のそれぞれは、前記反射電極領域に包囲された唯一の透過電極領域を有する。

好ましい実施形態において、前記反射部は、前記反射電極領域と、前記第１対向電極と、これらの間の前記液晶層とを含む反射部液晶容量と、反射部液晶容量に電気的に並列に接続された第１補助容量とを有し、前記透過部は、前記透過電極領域と、前記第２対向電極と、これらの間の前記液晶層とを含む透過部液晶容量と、前記透過部液晶容量に電気的に並列に接続された第２補助容量と有し、前記第１補助容量が有する第１補助容量対向電極には、前記第１対向電極と同じ交流信号電圧が印加され、前記第２補助容量が有する第２補助容量対向電極には、前記第２対向電極と同じ交流信号電圧が印加される構成を有する。

本発明による他の液晶表示装置は、それぞれが反射電極領域と透過電極領域とを有する複数の画素電極と、液晶層と、前記液晶層を介して前記複数の画素電極に対向する少なくとも１つの対向電極とを有し、前記複数の画素電極のそれぞれが複数の画素のそれぞれを規定し、前記複数の画素のそれぞれは、前記反射電極領域によって規定される反射部と、前記透過電極領域によって規定される透過部とを有し、前記反射部の電極電位差と前記透過部の電極電位差とがほぼ等しいことを特徴とする。

好ましい実施形態において、前記複数の画素電極のそれぞれは複数の画素のそれぞれを規定し、前記複数の画素のそれぞれは、前記反射電極領域によって規定される反射部と、前記透過電極領域によって規定される透過部とを有し、前記反射部の電極電位差と前記透過部の電極電位差との差を実質的に補償するように、前記反射部の前記液晶層と前記透過部の前記液晶層とに、センターレベルが異なる交流信号電圧を印加する構成を有している。

好ましい実施形態において、前記反射部は、前記反射電極領域と、前記第１対向電極と、これらの間の前記液晶層とを含む反射部液晶容量と、反射部液晶容量に電気的に並列に接続された第１補助容量とを有し、前記透過部は、前記透過電極領域と、前記第２対向電極と、これらの間の前記液晶層とを含む透過部液晶容量と、前記透過部液晶容量に電気的に並列に接続された第２補助容量と有し、前記第１補助容量が有する第１補助容量対向電極には、前記第１対向電極と同じ交流信号電圧が印加され、前記第２補助容量が有する第２補助容量対向電極には、前記第２対向電極と同じ交流信号電圧が印加される構成を有している。

本発明によると４５Ｈｚ以下の低周波駆動を行ってもフリッカが視認されない、低消費電力で且つ高品位の表示が可能な液晶表示装置が提供される。また、本発明による両用型液晶表示装置は、スイッチング素子の千鳥配列を採用した構成において、少なくとも透過電極領域のギザギザが視認されることがなく、高品位の表示を行うことができる。

また、本発明によると、画素毎に反射部と透過部とを有する液晶表示装置における反射部と透過部との電極電位差の違いによるフリッカの発生を抑制することが可能になり、表示品位を向上することができる。

本発明による液晶表示装置は、携帯電話、ポケットゲーム機、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、携帯ＴＶ、リモートコントロール、ノート型パーソナルコンピュータ、その他の携帯端末など、携帯機器を初めとする各種の電子機器に好適に用いられる。特に、バッテリー駆動される電子機器に搭載すれば、良好な表示品位を保ったまま低消費電力化が図れ、長時間駆動が可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態の液晶表示装置を説明する。本発明による液晶表示装置は、少なくとも反射光を用いて表示を行うことができる表示装置であり、一般的な反射型液晶表示装置だけでなく、画素電極に反射電極領域と透過電極領域とが形成されている、半透過型や両用型と称されるタイプの液晶表示装置を含む。

なお、本明細書における画素電極は単一の電極層で形成されたものに限らず、画素ごとに設けられ対応する表示信号電圧が供給される複数の電極層を備えてもよい。すなわち、以下で例示する両用型液晶表示装置のように、反射電極層で反射電極領域を構成し、透明電極層で透過電極領域を構成してもよい。さらに、例えば、透明電極と反射膜との組み合わせで、反射電極領域を構成してもよい。また、画素電極は、単一の金属膜に孔（透光部）を設けた画素電極（すなわち、半透過導電性膜から形成された電極）であってもよい。なお、この構成では、金属膜の透光部には電極層は存在しないが、その孔が十分に小さい場合には透光部の周辺の金属膜（電極層）からの電界が十分に作用し、液晶層に印加される電圧に金属層の孔は実質的に影響しないので、この金属膜から形成された画素電極も反射電極領域と透過電極領域（孔に対応）とを有するものとする。

透過電極領域と反射電極領域とを有する液晶表示装置は、反射型液晶表示装置に比べて、周囲光が暗い環境下でも高品位の表示を行えるという利点がある。また、使用環境に応じて、バックライトをＯＮ／ＯＦＦすることによって、透過モードによる表示の利用を選択することが出来るものもある。

（実施形態１）
まず、特に４５Ｈｚ以下の低周波駆動を行ってもフリッカが視認され難い液晶表示装置の画素配列および駆動方法を説明する。

まず、図１を参照しながら、本発明の実施形態１による反射型液晶表示装置１００の構造を説明する。なお、反射型液晶表示装置１００は、低周波駆動回路（不図示）を備えている。低周波駆動回路の好ましい実施形態については後述する。

反射型液晶表示装置１００は、複数の行および複数の列を有するマトリクス状に配列された複数の反射画素電極（以下、簡単のために「反射電極」と称する。）１０と、行方向に延びる複数の走査線（ゲートライン）３２と、列方向に延びる複数の信号線（ソースライン）３４と、反射電極１０のそれぞれに対応して設けられた複数のＴＦＴ２０とを有している。反射電極１０は、ＴＦＴ２０を介して、走査線３２および信号線３４とに接続されている。

この液晶表示装置１００は、複数の走査線３２に走査信号電圧を順次供給することによって、複数の反射電極１０の中から同じ走査線３２に接続されている画素電極１０の群を順次選択し、選択された群の反射電極１０に、信号線３４を介して表示信号電圧を供給することによって表示を行う。すなわち、この液晶表示装置１００は、線順次駆動される。

本明細書において、個々の走査線が選択されている期間を水平走査期間と呼び、表示面全面に亘る所定の群の走査線を走査するのに要する期間を垂直走査期間と呼ぶ。１フレームごとに全ての走査線を走査する場合（すなわち、書き換え周期が６０Ｈｚの場合）は、１フレーム周期が１垂直走査期間に対応し、１フレームを複数のフィールドに分割して駆動する場合には、各フィールドに対応する全ての走査線を走査するのに要する１フィールド周期が、１垂直走査期間に対応する。本発明による液晶表示装置は、画素電極のそれぞれに供給される表示信号電圧は４５Ｈｚ以下の周波数で書き換えられる。すなわち、液晶表示装置１００は、垂直走査期間が１／４５秒以上となるように低周波数で駆動される。

また、複数の画素電極は、複数の行のそれぞれおよび複数の列のそれぞれにおいて、液晶層に印加される電圧の極性が一定数の画素電極ごとに異なるように配置されており、いわゆるドット反転駆動される。以下の実施形態では、なお、１画素ごと（上記一定数が１に相当）に反転駆動される構成を例示するが、例えば、Ｒ・Ｇ・Ｂの連続する３つの画素ごと（上記一定数が３に相当）に反転駆動されてもよい。

反射型液晶表示装置１００では、ドット反転駆動を実現するために、図１に示したように、ＴＦＴ２０に対して反射電極１０を千鳥状に配列している。すなわち、ある走査線３２に接続されたＴＦＴ２０は、その走査線３２に隣接する一対の行に属する反射電極１０のうちの一方の行（図１中では例えば上側の行）に属する反射電極１０に接続されたＴＦＴ２０と他方の行（図１中では例えば下側の行）に属する反射電極１０に接続されたＴＦＴ２０とを交互に有している。

このように配置すると、走査線３２が選択される度に全ての信号線３４に印加される表示信号電圧の極性を反転し、さらに次の垂直走査期間で同一反射電極１０に印加される表示信号電圧の極性を反転させることよって、ドット反転駆動を実現することができる。すなわち、ＴＦＴ２０の千鳥配列とゲートライン反転駆動とを組み合わせるによって、実質的なドット反転駆動が実現される。すなわち、本実施形態１の液晶表示装置１００は、従来のゲートライン反転駆動用の回路構成でドット反転駆動を行うことができる。

なお、ここでは簡単のために、「信号線３４に印加する表示信号電圧の極性」という表現をしたが、現実に反転されるべきは、「信号線３４に接続された画素電極１０で駆動される「液晶層に印加する電圧の極性」であり、「対向電極の電位を基準とした画素電極の電位の極性」ということになる。以下でも、簡単のために、「画素電極１０に印加される表示信号電圧」を「液晶層に印加される電圧」と同様に用いることがある。

ＴＦＴの千鳥配列を有する本実施形態１の液晶表示装置１００と従来のＴＦＴ配列の液晶表装置について、中間調を表示した状態で、フリッカが視認されない対向ずれ量を調べた結果を表１に示す。画素ピッチは、いずれも、６０μｍ×ＲＧＢ×１８０μｍとした。

従来の配列の液晶表示装置については、７０Ｈｚ駆動ですら、約２５０ｍＶの対向ずれが生じると、フリッカが視認された。また、書き換え周波数を５Ｈｚ程度まで低下させた場合には、対向ずれ量が約３０ｍＶ程度でも走査線１ライン毎の濃淡が視認されてしまう。しかも書き換え周期（垂直走査周期）が２００ｍｓと比較的遅いので、垂直走査周期で濃淡の線が交互に入れ替わる様子が目視で認識されてしまう。

これに対し、千鳥配列を採用した本発明の液晶表示装置１００では、例えば５Ｈｚの周期で書き換えを行った場合に、１５０ｍＶを超える対向ずれが生じるとフリッカが視認されるが、縦横ともに隣接画素の極性が異なるために縞模様となっては現れず、画面全体のザラツキ感および明暗のわずかな周期的繰返しとして現れるに過ぎなかった。このように、表示品位に影響を与える対向ずれ量は、約１５０ｍＶ程度なので、量産レベルでも調整可能範囲内にあり、オフセット電圧の調整によって表示上の不具合の発生を回避できる。

このように、ＴＦＴの千鳥配列とゲートライン反転駆動とを組み合わせることによって、低周波駆動を行ってもフリッカが視認されない低消費電力で且つ、高品位の表示が可能な液晶表示装置が得られる。

液晶表示装置１００では、走査線３２に対してＴＦＴを千鳥配列しゲートライン反転駆動した場合を例示したが、図２に示す液晶表示装置２００のように信号線３４に対してＴＦＴ２０を千鳥状に配列し、ソースライン反転駆動を行っても、実質的なドット反転駆動を実現することができる。図２に示した液晶表示装置２００では、ある信号線３４に接続されたＴＦＴ２０は、その信号線３４に隣接する一対の列に属する反射電極１０のうちの一方の列（図２中では例えば左側の列）に属する反射電極１０に接続されたＴＦＴ２０と、他方の列（図２中では例えば右側の列）に属する反射電極１０に接続されたＴＦＴ２０とを交互に有している。

このように配置すると、それぞれの垂直走査期間内では隣接する信号線３４に印加される表示信号電圧の極性を互いに逆にし、且つ、次の垂直走査期間では、それぞれの信号線３４に印加される表示信号電圧の極性を反転するように駆動することによって、ドット反転駆動を実現することができる。すなわち、ＴＦＴ２０の千鳥配列とソースライン反転駆動とを組み合わせるによって、実質的なドット反転駆動が実現される。すなわち、本実施形態１の液晶表示装置２００は、従来のソースライン反転駆動用の回路構成でドット反転駆動を行うことができる。

但し、ソースライン反転駆動では、対向電極は直流駆動されるので、液晶層に印加される駆動電圧の振幅は、信号線３４から供給される表示信号電圧の振幅によって与えられ無ければならず、対向電極の電圧と信号線３４の表示信号電圧との差が液晶層に印加される駆動電圧の振幅となるゲートライン反転駆動に比べて、表示信号電圧の振幅を大きくする必要がある。すなわち、ソースドライバの駆動回路には高い耐圧が要求されるので、ソースライン反転駆動は、ゲートライン反転駆動よりも消費電力が大きく、ゲートライン反転駆動の方が好ましい。

上述したように、ＴＦＴの千鳥配列とライン反転駆動とを組み合わせることによって、低周波駆動を行ってもフリッカが視認されない高品位の表示を実現することができる。

しかしながら、図１および図２に示したように、反射電極（画素電極）１０とＴＦＴ２０との配置関係を一定に保ったまま千鳥配列を形成すると、隣接する２つの反射電極１０の配置が互いに異なる。例えば、上記図１の場合は、隣接する２つの反射電極１０の一方は、他方を１８０°回転した配置となっている。図２の場合、２つの反射電極１０の一方は、他方を信号線３４を鏡映軸として鏡映操作したものになる。従って、これらの図１および図２に示されているように１８０°回転および鏡映操作に対して対称性を有していないと、反射電極１０の配置がＴＦＴ２０の千鳥配列にともなって一定の配置からずれることになる。その結果、反射電極１０の不規則な配列（すなわち画素の不規則な配列）がギザギザの線として視認されることがある。これは、書き換え周波数が４５Ｈｚ以下の場合に顕著となる。

これを防止するためには、互いに合同な形状の反射電極１０を行方向および列方向に実質的に一直線状に配置することによって解決することができる。すなわち、全ての反射電極１０の形状を互いに合同な形状とし、行方向への並進操作によって実質的に互いに重なり、且つ、列方向への並進操作によって実質的に互いに重なるように配置すればよい。反射電極１０が完全に一直線状に配置されていない場合でも、反射電極１０の幾何学的な重心が行および列方向に実質的に一直線状に配置されていればギザギザとして視認されにくい。

図１および図２に示した液晶表示装置１００および２００では、反射電極１０はＴＦＴ２０を覆わないように矩形の一部が欠けた形状を有しているが、例えば、ＴＦＴ２０を覆う矩形の反射電極とすることによって、４５Ｈｚ以下の低周波駆動を行ってもギザギザを視認されないようにできる。

ここでは、反射型液晶表示装置を例示したが、画素電極１０を半透過導電性膜（例えば、複数のピンホールを有するＡｌ膜）で形成した半透過電極を有する半透過型液晶表示装置についても同様に適用でき、同様の効果を得ることができる。

（透過反射両用液晶表示装置）
次に、ＴＦＴの千鳥配列を採用した場合の画素電極１０の配列の好ましい例を透過反射両用液晶表示装置（以下、「両用型液晶表示装置」という。）について説明する。以下で例示する両用型液晶表示装置は、それぞれの画素電極が反射電極領域と透過電極領域とを有し、且つ、それぞれの画素が反射電極領域で反射された光を用いて反射モードで表示を行う反射部と、透過電極領域を透過した光を用いて透過モードで表示を行う透過部とを有している。すなわち、ピンホールを有する金属膜を用いて画素電極を形成した半透過型液晶表示装置では、ピンホールを通過した光と金属膜で反射された光とを分離して視認されることがないのに対し、両用型液晶表示装置では、透過部と反射部とが分離して視認される。

図３（ａ）に示す本発明による両用型液晶表示装置３００は、走査線３２に対してＴＦＴ２０を千鳥状に配列した構成を有しており、図１に示した液晶表示装置１００と同様に、ゲートライン反転駆動によって、実質的にドット反転駆動される。両用型液晶表示装置３００の画素電極１０は、反射電極領域１０ａと透過電極領域１０ｂとを有しており、透過電極領域１０ｂは、互いに合同な形状を有し、行方向（ピッチＰｘ）への並進操作によって実質的に互いに重なり、且つ、列方向（ピッチＰｙ）への並進操作によって実質的に互いに重なるように配置されている。すなわち、透過電極領域１０ｂは行方向および列方向に一直線状に配列されている。

図３（ｂ）は、従来の一般的な設計手順に従って得られる千鳥配列を有する液晶表示装置３００’を示しており、ＴＦＴ２０と画素電極１０との配置関係が一定に保たれている。液晶表示装置３００’では、透過電極領域１０ｂが行方向に沿って不規則に配置され、互いに隣り合う透過電極領域１０ｂ間における重心のずれは約Ｐｙ／２であり、行方向ピッチＰｘよりも大きいので、透過モードの表示においてギザギザとして視認される。また、図示した例では、画素電極１０は反射電極領域１０ａに包囲された唯一の透過電極領域１０ｂを有するので、透過電極領域１０ｂの幾何学的な重心の不規則な変化は、反射電極領域１０ａの幾何学的な重心の変化をもたらすので、反射モードの表示においてもギザギザが視認される。

これに対し、図３（ａ）に示した液晶表示装置３００は、透過電極領域１０ｂは行方向に沿って一直線に配置されているので、透過モードの表示がギザギザに視認されることがない。なお、行方向に沿った重心の変動幅（変動方向は列方向）が行方向のピッチの半分以下であれば視認されにくくすることができる。勿論、透過電極領域１０ｂの幾何学的な重心が一直線状に配列されていることが好ましく、例示したように、互いに合同な形状を有する透過電極領域１０ｂが一直線状に配列されていることがさらに好ましいことは勿論である。

両用型液晶表示装置、特に反射電極領域１０ａに包囲された唯一の透過電極領域１０ｂを有する液晶表示装置においては、透過電極領域１０ｂの配置が表示品位に影響を与えやすいので、透過電極領域１０ｂが上記の関係を満足することが好ましい。勿論、反射電極領域１０ａも上記の関係を満足することが好ましいことは言うまでも無い。

透過電極領域１０ｂおよび／または反射電極領域１０ａの不規則な配置がギザギザとして視認される問題は、書き換え周波数が４５Ｈｚ以下の低周波駆動において顕著となるが、６０Ｈｚ以上の駆動において表示品位の低下を招くので、低周波駆動される液晶表示装置に限られず、ＴＦＴの千鳥配列を有する両用型液晶表示装置について上記の効果を得ることができる。また、上述した液晶表示装置１００と同様に、低周波駆動を行っても、フリッカが視認されにくく高品位の表示を提供することができる。

次に、図４および図５を参照しながら、両用型液晶表示装置３００の構造をさらに説明する。液晶表示装置３００の模式的な断面図を図４に示し、その上面図を図５に示す。図４は、図５中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図に相当する。

液晶表示装置３００は、２枚の絶縁性基板（例えばガラス基板）１１と１２と、これらの間に設けられた液晶層４２とを有している。

絶縁性基板１１の液晶層４２側には、カラーフィルタ１８および対向電極（共通電極）１９が形成されている。さらに、絶縁性基板１１の上面には、入射光の状態を制御するための位相差板１５、偏光板１６、および反射防止膜１７がこの順で設けられている。反射防止膜１７は、省略しても良い。また、絶縁性基板１１の液晶層４２側の最表面には、配向膜（不図示）が設けられている。絶縁性基板１２の外側にも位相差板および偏光板、さらにバックライト（いずれも不図示）が設けられている。

絶縁性基板１２上の液晶層４２側には、ＴＦＴ２０と、走査線３２と、信号線３４と、走査線３２および信号線３４とＴＦＴ２０を介して接続された画素電極１０が形成されている。画素電極１０は、反射電極領域１０ａと透過電極領域１０ｂとを有している。

ＴＦＴ２０は、走査線３２の一部として形成されたゲート電極３２ａと、それを覆うように形成されたゲート絶縁膜２１と、その上に形成された半導体層（例えばアモルファスシリコン層）２２と、これらの上に形成されたソース電極２４およびドレイン電極２５とを有している。半導体層２２とソース電極２４およびドレイン電極２５との間には、コンタクト層２３が形成されている。ソース電極２４は、ＩＴＯ層２４ａとＴａ層２４ｂとの２層構造を有し、これは、信号線３４と一体に形成されている。ドレイン電極２５も同様に、ＩＴＯ層２５ａとＴａ層２５ｂとの２層構造を有し、ＩＴＯ層２５ａの延長部分は、透過電極領域１０ｂおよび補助容量電極３５を形成している。

ＴＦＴ２０を覆うように絶縁膜（例えばＳｉＮ膜）２６および層間絶縁膜（感光性樹脂膜）２７が形成されており、層間絶縁膜２７の表面の一部には微細な凹凸が形成されている。層間絶縁膜２７の上に形成されている反射電極（反射電極領域１０ａに対応）２９は、層間絶縁膜２７の凹凸を反映した表面形状を有しており、入射光を適度に拡散反射する。この反射電極２９は、Ｍｏ膜２９ａ上にＡｌ膜２９ｂが形成された２層構造を有している。反射電極２９は、絶縁膜２６および層間絶縁膜２７に形成された開口部２７ａとコンタクトホール２７ｂとにおいて、ＩＴＯ層２５ａと接触している。開口部２７ａ内の反射電極２９が形成されていない領域が透過電極領域１０ｂとして機能する。

図５に示したように、任意の１本の走査線３２に接続されたＴＦＴ２０は、その走査線３２の上部の行に属する画素電極１０に接続されたＴＦＴ２０と、その走査線３２の下部の行に属する画素電極１０に接続されたＴＦＴ２０とを交互に有している。従って、ＴＦＴ２０と画素電極１０の透過電極領域１０ｂの幾何学的重心との距離は、交互に異なるように配置されており、この構成によって、透過電極領域１０ｂが行方向に沿って上記の条件を満足するように規則的に配列されている。

反射電極２９（反射電極領域１０ａ）と対向電極１９との間の液晶層４２によって反射モードの表示が行われ、透過電極領域１０ｂと対向電極１９との間の液晶層によって透過モードの表示が行われる。透過モードで表示を行う透過部（透過領域）の液晶層４２の厚さは、反射モードで表示を行う反射部（反射領域）の液晶層４２の厚さよりも、概ね層間絶縁膜２７の厚さ分だけ大きい。このような構造を有することによって、透過モードと反射モードの表示をそれぞれ最適化することができる。勿論、透過部の液晶層４２の厚さが反射部の液晶層４２の厚さの２倍であることが好ましい。

液晶表示装置３００は、画素電極１０と対向電極１９とこれらの間の液晶層４２とによって形成される液晶容量ＣＬＣと電気的に並列に接続された補助容量ＣＣＳを有している。補助容量は、走査線３２と同一工程で形成される補助容量配線３３と、ゲート絶縁膜２１と、ゲート絶縁膜２１を介して補助容量配線３３と対向する位置に形成されているＩＴＯ層２５ａ（補助容量電極）とで形成されている。補助容量ＣＣＳは、画素開口率を実質的に低下させないように、反射電極２９の下部に形成されていることが好ましい。

また、補助容量を設けることによって、対向電圧のずれを小さくできるので、フリッカの発生を更に抑制することができる。大きな容量を有する補助容量を形成しフリッカの発生を抑制するという観点からは、補助容量ＣＣＳの値は大きい方が好ましい。ここでは、反射電極領域１０ａの面積を画素電極１０の面積の６０％とし、書き換え周波数を５Ｈｚとしたときに画素の充電率（電圧保持率）として９９％得るために、補助容量ＣＣＳの値は０．９６ｐＦとした。この補助容量ＣＣＳの値の液晶容量ＣＬＣの値０．４８ｐＦに対する割合は、２．００である。上述した液晶表示装置１００および２００についても同様に補助容量ＣＣＳを設けることが好ましい。

なお、両用型液晶表示装置３００は走査線３２に対してＴＦＴ２０を千鳥状に配列した例を示したが、液晶表示装置２００のように信号線３４に対してＴＦＴ２０を千鳥状に配列してもよい。また、両用型液晶表示装置における画素電極の配置は上記の例に限られず、例えば、図６に示すように、画素電極１０の透過電極領域１０ｂを透過電極領域１０ｂ’と１０ｂ”に分割してもよい。勿論、透過電極領域１０ｂを分割する数は３以上でも良い。この場合、透過電極領域１０ｂ’および１０ｂ”を含む透過電極領域１０ｂが全体として上記条件を満足することが好ましく、透過電極領域１０ｂ’および１０ｂ”のそれぞれが上述の条件を満足するように配置されることがさらに好ましい。

両用型液晶表示装置３００における各構成要素の構造や材料は上記の例に限られず、公知の種々の構造および材料を用いることができる。さらに、ＴＦＴ２０に換えてＦＥＴなどの他の３端子素子をスイッチング素子として用いることができる。また、両用型液晶表示装置３００の製造方法も公知のプロセスで実行することができる（例えば、特開２０００―３０５１１０号公報参照）。

（低周波駆動回路）
次に、低周波駆動を実行するための回路構成の好ましい実施形態を説明する。

図７に本実施形態１の液晶表示装置１のシステムブロック図を示す。液晶表示装置１は、上記の液晶表示装置１００、２００および３００を代表している。

液晶表示装置１は、液晶パネル２と低周波駆動回路８とを有している。液晶パネル２は、上述した液晶表示装置１００、２００および３００を例示して説明した構成を備えている。低周波駆動回路８は、ゲートドライバ３、ソースドライバ４、コントロールＩＣ５、画像メモリ６、および同期クロック発生回路７を有している。

走査信号ドライバとしてのゲートドライバ３は液晶パネル２の各走査線３２に、選択期間と非選択期間とのそれぞれに応じた電圧の走査信号を出力する。データ信号ドライバとしてのソースドライバ４は液晶パネル２の各信号線３４に、選択されている走査線３２上にある画素電極のそれぞれに供給する画像データを表示信号として交流駆動で出力する。コントロールＩＣ５は、コンピュータなどの内部にある画像メモリ６に蓄えられている画像データを受け取り、ゲートドライバ３にゲートスタートパルス信号ＧＳＰおよびゲートクロック信号ＧＣＫを配信し、ソースドライバ４にＲＧＢの階調データ、ソーススタートパルス信号ＳＰ、およびソースクロック信号ＳＣＫを配信する。

周波数設定手段としての同期クロック発生回路７は、コントロールＩＣ５が画像メモリ６から画像データを読み出すための同期クロックや、出力するゲートスタートパルス信号ＧＳＰ、ゲートクロック信号ＧＣＫ、ソーススタートパルス信号ＳＰ、およびソースクロック信号ＳＣＫを生成するための同期クロックを発生する。本実施の形態では、上記各信号を液晶パネル２の画面の書き換え周波数に合わせるための、同期クロックの周波数設定をここで行うようにしている。ゲートスタートパルス信号ＧＳＰの周波数は上記書き換え周波数に相当し、同期クロック発生回路７では少なくとも１つの書き換え周波数を３０Ｈｚ以下に設定することができ、また、３０Ｈｚ以上をも含めて任意の複数通りの書き換え周波数を設定することができるようになっている。

同図では、同期クロック発生回路７が外部から入力される周波数設定信号Ｍ１、Ｍ２に応じて書き換え周波数の設定を変えるようになっている。周波数設定信号の数は任意でよいが、例えばこのように２種類の周波数設定信号Ｍ１、Ｍ２があるとすると、表２に示すように書き換え周波数を４通りに設定することができる。

なお、書き換え周波数の設定はこの例のように同期クロック発生回路７に複数の周波数設定信号が入力されるようになっていてもよいし、同期クロック発生回路７に書き換え周波数調整用のボリュームや選択用のスイッチなどが備えられていてもよい。勿論使用者が設定しやすいように液晶表示装置１の筐体外周面に書き換え周波数調整用のボリュームや選択用のスイッチなどが備えられていてもよい。同期クロック発生回路７は少なくとも外部からの指示に応じて書き換え周波数の設定が変えられる構成であればよい。あるいは、表示する画像に合わせて自動で書き換え周波数が切り換わるように設定することも可能である。

ゲートドライバ３は、コントロールＩＣ５から受け取ったゲートスタートパルス信号ＧＳＰを合図に液晶パネル２の走査を開始し、ゲートクロック信号ＧＣＫに従って各走査線３２に順次選択電圧を印加していく。ソースドライバ４は、コントロールＩＣ５から受け取ったソーススタートパルス信号ＳＰを基に、送られてきた各画素の階調データをソースクロック信号ＳＣＫに従ってレジスタに蓄え、次のソーススタートパルス信号ＳＰに従って液晶パネル２の各信号線３４に階調データを書き込む。

上述した補助容量ＣＣＳを備える構成の液晶パネル２（例えば液晶表示装置３００の液晶パネル）における、１画素についての等価回路を図８（ａ）、（ｂ）に示す。図８（ａ）は、対向電極１９と画素電極１０とで液晶層４２を挟持することにより形成した液晶容量ＣＬＣと、補助容量用電極パッドと補助容量配線３３とでゲート絶縁膜２１を挟持することにより形成した補助容量ＣＣＳとをＴＦＴ２０に接続し、対向電極１９および補助容量配線３３を一定の直流電位とした等価回路である。図８（ｂ）は、上記液晶容量ＣＬＣの対向電極１９にバッファを介して交流電圧Ｖａを印加し、上記補助容量ＣＣＳの補助容量配線３３にバッファを介して交流電圧Ｖｂを印加するようにした等価回路である。交流電圧Ｖａと交流電圧Ｖｂとは電圧振幅が等しく、位相が揃っている。従って、この場合は対向電極１９の電位と補助容量配線３３の電位とは互いに同位相で振動する。また、図８（ａ）のように液晶容量ＣＬＣと補助容量ＣＣＳとが並列に接続されている構成で、一定の直流電位に代えてバッファを介した共通の交流電圧を印加する場合もある。

これらの等価回路において、走査線３２に選択電圧を印加してＴＦＴ２０をＯＮ状態とし、信号線３４から液晶容量ＣＬＣと補助容量ＣＣＳとに表示信号を印加する。次に、走査線３２に非選択電圧を印加してＴＦＴ２０をＯＦＦ状態とすることにより、画素は液晶容量ＣＬＣと補助容量ＣＣＳとに書き込まれた電荷を保持する。ここで、画素の補助容量ＣＣＳを形成する補助容量配線３３を走査線３２との間に容量結合を生じない位置に設けてあるので（例えば図５参照）、上記容量結合を無視して等価回路を図示している。この状態で同期クロック発生回路７により液晶容量ＣＬＣの電荷、すなわち液晶パネル２の画面を４５Ｈｚ以下の書き換え周波数で書き換える設定を行えば、オンゲート構造で補助容量ＣＣＳを形成していた場合と異なり、走査線３２の電位変動による液晶容量ＣＬＣの電極である画素電極１０の電位変動は抑制される。

４５Ｈｚ以下の低周波駆動とすることによって、走査信号の周波数が減少して走査信号ドライバの消費電力が十分に低減されるとともに、表示信号の極性反転周波数が減少し、データ信号ドライバ、図７の構成の場合はソースドライバ４の消費電力が十分に低減される。また、画素電極１０の電位変動が抑制されることによって、チラツキのない安定した表示品位が得られる。

以上の構成の液晶表示装置１で低周波駆動を行った場合の走査信号波形、表示信号波形、画素電極１０の電位、および反射電極２９による反射光強度を図９（ａ）から（ｅ）に示す。画面の書き換え周波数は６０Ｈｚの１０分の１である６Ｈｚとした。詳しくは、６Ｈｚに相当する書き換え周期１６７ｍｓｅｃのうち、走査線３２の１本当たりの選択期間を０．７ｍｓｅｃ、非選択期間を１６６．３ｍｓｅｃとした。信号線３４に供給する表示信号を１走査信号ごとに極性を反転させ、かつ、１つの画素には書き換えごとに極性反転した表示信号が入力されるように駆動を行った。

図９（ａ）は、注目している画素の走査線３２よりも１ライン上の走査線３２に出力される走査信号波形を、図９（ｂ）は注目している画素（自段）の走査線３２に出力される走査信号波形を、図９（ｃ）は注目している画素の信号線３４に出力される表示信号波形を、図９（ｄ）は注目している画素の画素電極１０の電位を示す。図９（ａ）および（ｄ）から分かるように、１ライン上の走査線３２に選択電圧が印加されているときに、画素電極１０の電位は安定している。このとき反射電極２９からの反射光強度を測定したところ、図９（ｅ）に示すように反射光強度の変化はほとんど確認されなかった。また、目視による評価の結果でも、チラツキがなく均一で良好な表示品位が得られることが確認された。画素電極１０の透過電極領域１０ｂを用いた透過モードの表示についても同様の結果が得られた。

次に、さらに液晶表示装置１の消費電力を測定したところ、画面の書き換え周期を１６．７ｍｓｅｃ（書き換え周波数６０Ｈｚ）として駆動したときに１６０ｍＷであったのに対し、画面の書き換え周期を１６７ｍｓｅｃ（書き換え周波数６Ｈｚ）として駆動したときには４０ｍＷとなり、大きく低減することが確認された。

書き換え周波数を４５Ｈｚ以下に設定する例として、図９では６Ｈｚを挙げたが、書き換え周波数の好ましい範囲は０．５Ｈｚ以上４５Ｈｚ以下である。

この理由を図１０（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。図１０（ａ）および（ｂ）は、液晶層４２に用いた液晶材料（メルク社製ＺＬＩ−４７９２）について、書き込み時間を一定（例えば１００μｓｅｃ）に固定したときの液晶電圧保持率Ｈｒの駆動周波数（書き換え周波数）依存性を測定した結果である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）のうち駆動周波数が０Ｈｚ〜５Ｈｚの領域を拡大した図である。

図１０（ｂ）から分かるように、液晶電圧保持率Ｈｒは約９７％となる１Ｈｚあたりから低下し、約９２％となる０．５Ｈｚより低くなると急激に低下する。液晶電圧保持率Ｈｒがあまり小さくなると、液晶層４２やＴＦＴ２０の漏れ電流に起因して画素電極１０の電位が変動して明るさが変化し、チラツキが生じることになる。また、ここで議論している書き込みから１ｓｅｃ〜２ｓｅｃ後といった時間領域ではＴＦＴ２０のＯＦＦ抵抗値は大きく変動することはない。従って、表示のチラツキは液晶電圧保持率Ｈｒに大きく依存する。

このことから、書き換え周波数を４５Ｈｚ以下としながら、下限を０．５Ｈｚとして画素電極１０の電位変動を十分に抑制する。これにより、十分な低消費電力化と確実な画素のチラツキ防止とを達成することができる。さらに好ましくは、書き換え周波数を１５Ｈｚ以下として消費電力を極めて大きく低減しながら、下限を１Ｈｚとして画素電極１０の電位変動を極めて小さくなるように抑制する。これにより、極めて大きな低消費電力化と、より確実な画素のチラツキ防止とを達成することができる。

また、前述したように、同期クロック発生回路７は書き換え周波数を複数通りに設定可能である。従って、例えば静止画や動きの少ない画像を表示する場合には書き換え周波数を４５Ｈｚ以下に設定して低消費電力化を図り、動画を表示する場合には書き換え周波数を４５Ｈｚ以上に設定してスムーズな表示を確保するなど、表示する画像の状態に適した書き換え周波数の設定を行うことができる。このような複数の書き換え周波数のそれぞれを、１５Ｈｚ、３０Ｈｚ、４５Ｈｚ、６０Ｈｚといったように最も低い書き換え周波数の整数倍の関係に設定すれば、全ての書き換え周波数に共通の基準同期信号を使用することができるのに加えて、書き換え周波数を切り換えた場合に供給する表示信号の間引きあるいは追加を簡単に行うことができる。さらに、この例のように１５Ｈｚの２倍の３０Ｈｚ、また１５Ｈｚの４倍の６０Ｈｚといったように書き換え周波数のそれぞれを、最も低い書き換え周波数の２の整数乗倍の関係に設定すれば、最も低い周波数の論理信号を２の整数乗分の１で分周することにより周波数変換を行う通常の簡単な分周回路を用いて、書き換え周波数のそれぞれを生成することができる。

また、液晶表示装置１では、液晶パネル２の表示内容を異なる画像に更新する周期、すなわち各画素に異なる画像のデータを供給して表示状態の更新を行わせるための表示信号を供給する周期を決めるリフレッシュ周波数が設定される。書き換え周波数とリフレッシュ周波数との関係を以下のように特定することにより、液晶パネル２の特性を向上させることができる。

例えば、複数種類の書き換え周波数のうち少なくとも最も低いものをリフレッシュ周波数の２以上の整数倍に設定すれば、そのように設定した書き換え周波数では前の更新から次の更新までの同一の表示内容に対して、書き換え周波数に基づいた各画素の選択回数が２以上の整数回となる。リフレッシュ周波数を３Ｈｚとすれば、図９の例において６Ｈｚの書き換え周波数はリフレッシュ周波数の２倍となるので、前の更新から次の更新までに同じ画素に正極性の表示信号と負極性の表示信号とを１回ずつ供給することができる。従って、同一の表示内容に対して、交流駆動によって画素電極１０の電位の極性を反転させて表示することができ、液晶パネル２に用いられる液晶材料の信頼性が向上する。

また、同期クロック発生回路７を、リフレッシュ周波数の変更に合わせて、少なくとも最も低い書き換え周波数を、変更後のリフレッシュ周波数の２以上の整数倍に変更することができるようにすれば、リフレッシュ周波数を変更しても、そのように設定を変更した書き換え周波数では液晶パネル２での同一の表示内容に対して、交流駆動によって画素電極１０の電位の極性を反転させて表示することができる。従って、液晶パネル２に用いられる液晶の信頼性を容易に維持することができる。例えば、リフレッシュ周波数を３Ｈｚから４Ｈｚに変更した場合、６Ｈｚ、１５Ｈｚ、３０Ｈｚ、４５Ｈｚといった書き換え周波数を、８Ｈｚ、２０Ｈｚ、４０Ｈｚ、６０Ｈｚといった書き換え周波数に変更することができるようになっている。さらに、上記条件を満たした状態で最も低い書き換え周波数を６Ｈｚのように２以上の整数に設定すれば、リフレッシュ周波数が１Ｈｚ以上となって画面の表示内容を１秒間に１回以上更新することができるので、液晶パネル２の画面に時計を表示する場合に、秒表示を正確に１秒間隔で行うことができる。

以上に述べたように、本実施の形態の液晶表示装置１によれば、スイッチング素子を有する構成において、良好な表示品位を保ったまま低消費電力化を達成することができる。また、液晶表示装置１として、反射モードで表示を行うことができる液晶表示装置を用いることによって、４５Ｈｚ以下の駆動による低消費電力化の割合が大きくなる。

本発明の液晶表示装置に用いられる低周波駆動のための回路構成は、上記の例に限られず、コントローラやソースドライバに、フレームメモリを設け、クロック周波数を低くすることによっても実現できる。

このように、本発明の実施形態１によると４５Ｈｚ以下の低周波駆動を行ってもフリッカが視認されない、低消費電力で且つ高品位の表示が可能な液晶表示装置が提供される。また、本発明による両用型液晶表示装置は、スイッチング素子の千鳥配列を採用した構成において、少なくとも透過電極領域のギザギザが視認されることがなく、高品位の表示を行うことができる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２による液晶表示装置は、両用型液晶表示装置であって、反射部の電極電位差と透過部の電極電位差とがほぼ等しくなるようにしたものである。ここで、電極電位差とは、表示用の強制的な電圧を印加しない状態で液晶層に印加される直流電圧をいう（以下同じ）。実施形態２による両用型液晶表示装置においては、反射部と透過部とにおける電極電位差がほぼ等しいので、両用型液晶表示装置に特有の電極電位差に起因するフリッカの発生が抑制される。

まず、図１４および図１５を参照しながら、公知の両用型液晶表示装置における、電極電位差に起因するフリッカの問題を説明する。

図１４に示す両用型液晶表示装置５００は、酸化インジウムと酸化スズとを主成分とする柱状結晶質の酸化物（以下「ＩＴＯ」という）から形成された透明共通電極５１２を有する対向側基板５１０と、各々が画素Ｐ’を規定するマトリックス状に配置された複数の画素電極５２５を有する素子側基板５２０と、それらの両基板の間に狭持された液晶層５３０とを備えている。各画素電極５２５は、画素Ｐ’の反射部Ｒ’を規定する反射電極（反射電極領域）５２４と、画素Ｐ’の透過部Ｔ’を規定する透明電極（透過電極領域）５２２とで構成されている。反射電極５２４はＡｌ層から形成されており、透明電極５２２はＩＴＯ層から形成されている。すなわち、反射部Ｒ’の液晶層は、Ａｌ層とＩＴＯ層とに挟まれており、透過部Ｔ’の液晶層は、ＩＴＯ層の間に挟まれている。反射部Ｒ’では、対向側基板５１０の透明共通電極５１２と素子側基板５２０の反射電極５２４との間に電圧が印加され、対向側基板５１０から入射した外部光が素子側基板５２０の反射電極５２４で反射して対向側基板５１０から出射することにより表示が行われる。一方、透過部Ｔ’では、対向側基板５１０の透明共通電極５２２と素子側基板５２０の透明電極５２２との間に電圧が印加され、液晶パネル後方に配置されたバックライト光源からの補助光が透過して対向側基板５１０から出射することにより表示が行われる。なお、反射電極５２４は、表面に微細な凹凸を有する層間絶縁膜５２３上を被覆するように形成されており、その結果、反射電極５２４の表面も微細な凹凸を有し、それによって反射光の進行方向が制御されている。すなわち、反射電極５２４は、適度な指向性を持って反射する。

両用型の液晶表示装置５００の画素電極５２５は、上述したように、反射部Ｒ’の反射電極５２４と透過部Ｔ’の透明電極５２２とが異なる電極材料（仕事関数が異なる材料）で形成されている。その結果、図１５に示すように、各々の電極電位が異なるために反射部Ｒ’と透過部Ｔ’のそれぞれで生じる電極電位差（表示用の強制的な電圧を印加しない状態で液晶層に印加される直流電圧）が異なるものとなる（図中、電極電位差ＡおよびＢ）。

従って、それぞれの電極に同じ電圧を印加しても、画素Ｐ’内の反射部Ｒ’と透過部Ｔ’とにおいて、それぞれの液晶層に印加される電圧が異なるものとなって、１つの画素Ｐ’内で均一な電圧が印加されない。すなわち、透過部Ｔ’における引込み電圧および電極電位差Ａを相殺するようにオフセット電圧を設定しても、反射部Ｒ’には電極電位差Ｂ−電極電位差Ａに相当する「対向ずれ」が存在し、その結果、フリッカが観察されることがある。

なお、反射部Ｒ’における電極電位差Ｂは、液晶層を介して互いに対向する電極を構成している材料の電極電位（または仕事関数）によって大きく影響されるが、たとえ同じ材料を用いても、電極の液晶層側表面に形成される配向膜の材料などが異なると、電極電位差が発生することがある。従って、ＩＴＯ層間に液晶層が挟まれた構成を有する透過部Ｔ’の電極電位差Ａは電極電位差Ｂよりも小さいものの、一般的にゼロではない。

以下、図１１および図１２を参照しながら、本発明の実施形態２による両用型液晶表示装置４００の構成と動作を説明する。図１１および図１２は、液晶表示装置４００の１つの画素Ｐに対向する構成を模式的に示す図であり、図１１は、図１２中のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図に対応する。

液晶表示装置４００は、相互に対向した対向側基板（他方の基板）４１０および素子側基板（一方の基板）４２０と、それらの間に狭持された液晶層４３０と、を備えている。

対向側基板４１０は、ガラス基板で対向側基板本体４１１が形成されており、その基板外側には、入射光の状態を制御するための位相差板、偏光板、および反射防止膜（いずれも図示せず）が順に設けられている。一方、基板内側には、カラー表示用のＲＧＢのカラーフィルタ（図示せず）、ＩＴＯ等からなる透明共通電極４１２およびラビング処理された配向膜（図示せず）が順に設けられている。

素子側基板４２０は、ガラス基板で素子側基板本体４２１が形成されており、その基板内側には、相互に並行して延びるように複数本のゲートバスライン（走査線）４２７が設けられている。また、その上を覆うように絶縁層（ゲート絶縁層；図示せず）が設けられている。その絶縁層上には、ゲートバスライン４２７が延びる方向と直交する方向に相互に並行して延びるように複数本のソースバスライン（信号線）４２８が設けられている。ゲートバスライン４２７とソースバスライン４２８との各交差部には、３端子の非線形スイッチング素子であるＴＦＴ素子４２９が設けられている。ＴＦＴ素子４２９のゲート電極４２９ａはゲートバスライン４２７に接続されており、ソース電極４２９ｂはソースバスライン４２８に接続されている。ＴＦＴ素子４２９のドレイン電極４２９ｃは絶縁層上に設けられた例えばＩＴＯ（仕事関数が約４．９ｅＶ）からなる略矩形の透明電極４２２に接続されている。

透明電極４２２上には、表面に微細な凹凸が形成された層間絶縁膜４２３が設けられており、その表面を被覆するように、例えばＡｌ（仕事関数が約４．３ｅＶ）からなる反射電極４２４が設けられている。反射電極４２４には矩形状に開口して透明電極４２２が露出した部分があり、その開口周縁がコンタクト部４２４ａとなって透明電極４２２と反射電極４２４とが電気的に接続されている。

露出された透明電極（透過電極領域）４２２が透過部Ｔを規定し、透明電極４２２を取り囲むように配置された反射電極（反射電極領域）４２４が反射部Ｒを規定する。すなわち、透明電極４２２と反射電極４２４により１つの画素電極４２５が構成され、また、反射部Ｒおよび透過部Ｔにより１つの画素Ｐが構成されている。

本実施形態による液晶表示装置４００においては、反射電極４２４の表面はＩｎＺｎＯｘ（酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）と酸化亜鉛（ＺｎＯ）とを主成分とする酸化物、仕事関数が約４．８ｅＶ）からなる非晶質透明導電膜４２６で被覆されており、それによって、反射部Ｒにおいて対向側基板４１０の透明共通電極４１２および素子側基板４２０の非晶質透明導電膜４２６間で液晶層４３０に印加される電圧である電極電位差と、透過部Ｔにおいて対向側基板４１０の透明共通電極４１２および素子側基板４２０の透明電極４２２間で液晶層４３０に印加される電圧である電極電位差と、がほぼ等しくされている。具体的には、反射電極４２４を被覆する非晶質透明導電膜４２６の仕事関数と透明電極４２２の仕事関数との差が０．３ｅＶ以内となるようにされている。なお、Ａｌの反射電極４２４をＩｎＺｎＯｘで被覆したものとすれば、Ａｌエッチング用の弱酸のエッチング液で両者を同時にエッチングにより形成させることができる。

素子側基板４２０の最上層である画素電極４２５上には、ラビング処理された配向膜（図示せず）が設けられている。

液晶層４３０は、電気光学特性を有するネマチック液晶等からなる。

以上の構成の液晶表示装置４００は、対向側基板４１０から入射した外部光を反射部Ｒの反射電極４２４で反射させて対向側基板４１０から出射させると共に、素子側基板４２０後方に設けられたバックライト（図示せず）の補助光を素子側基板４２０から入射して透過部Ｔの透明電極４２２を透過させて対向側基板４１０から出射させるものであって、各画素Ｐ毎に両基板の電極間に印加する電圧を制御することで液晶層４３０の液晶の配向状態を変化させ、それによって対向側基板４１０から出射される光の量を調節して表示を行うものである。

上記構成の両用型の液晶表示装置４００によれば、反射電極４２４が非晶質透明導電膜４２６で被覆されていることにより、反射部Ｒの電極電位差と透過部Ｔの電極電位差とがほぼ等しくなるようにされ、すなわち、反射部Ｒに対応した液晶層４３０の部分と透過部Ｔに対応した液晶層４３０の部分とで印加される直流電圧がほぼ等しくされているので、表示動作において、これらの電極に電圧が印加されても１つの画素Ｐ内でほぼ均一な電圧が印加され、それによって良好な表示品位を得ることができる。

上述したように、図１４に示した従来構造の両用型液晶表示装置５００では、画素電極５２５における反射電極５２４の電極材料の仕事関数と透明電極５２２の電極材料の仕事関数とが大きく異なるため（例えば、ＡｌとＩＴＯの場合、仕事関数の差は０．６ｅＶ以上）、反射部Ｒ’と透過部Ｔ’とで電極電位差が大きく異なる。一方、オフセット電圧は、全画素Ｐ’に対して１つしか設けることができない。従って、透過部Ｔ’および反射部Ｒ’のどちらか一方については、電極電位差および引込み電圧を相殺して、液晶層５３０に実効値として直流電圧成分が印加されないように、最適オフセット量を設定できるが、透過部Ｔおよび反射部Ｒのうち他方については、液晶層５３０に実効値として直流電圧成分が印加される。すなわち、その部分で液晶層５３０に印加される交流電圧の波形が非対称になる。この状態での表示を目視にて確認すると、フリッカが発生して表示品位が著しく低いものとなる。また、直流電圧成分が長時間印加されると液晶材料の信頼性にも悪影響が及ぼされる。

これに対し、本実施形態２の液晶表示装置４００では、反射電極４２４を被覆する非晶質透明導電膜（ここではＩｎＺｎＯｘ）４２６の電極電位と透明電極（ここではＩＴＯ）４２２の電極電位とがほぼ等しく、それによって反射部Ｒの電極電位差と透過部Ｔの電極電位差とがほぼ等しくされているので、この電極電位差および引込み電圧を１つのオフセット電圧にて相殺し、液晶層４３０に実効的な直流電圧成分が印加されることを防止することが可能となり、反射部Ｒおよび透過部Ｔの両方ともにフリッカが観察されない良好な表示品位を得ることができる。また、液晶層４３０に直流電圧が印加されないので、液晶材料の信頼性の低下を防止することもできる。

また、本実施形態の液晶表示装置４００では、反射電極４２４を被覆する非晶質透明導電膜４２６の仕事関数と透明電極４２２の仕事関数との差が０．３ｅＶ以内とされているので、反射電極４２４を被覆する非晶質透明導電膜４２６の電位と透明電極４２２の電極電位とがほぼ等しいことによる作用効果が十分に得られることとなる。

以下に、非晶質透明導電膜と透明電極との仕事関数差を変更した液晶表示装置について行った試験について説明する。Ａｌの反射電極を被覆する非晶質透明導電膜をＩｎＺｎＯｘとし、且つ透明電極をＩＴＯとし、透明電極の成膜条件を変更することにより非晶質透明導電膜と透明電極との仕事関数差をそれぞれ０．１ｅＶ、０．２ｅＶ、０．３ｅＶおよび０．４ｅＶとした本実施形態と同様の構成の４つの液晶表示装置を準備し、各々、反射部の液晶層に直流電圧成分が印加されないようにオフセット電圧を設定したときの表示品位を目視にて評価した。駆動周波数は、一般的な６０Ｈｚとした。その結果を表３に示す。

この試験結果では、非晶質透明導電膜と透明電極との仕事関数差が０．３ｅＶ以下の場合、反射部および透過部のいずれにおいても輝度変化が無く良好な表示品位であったのに対し、仕事関数差が０．４ｅＶの場合、透過部で若干のフリッカの発生があった。これは、この仕事関数差が０．３ｅＶ以下であれば、反射部および透過部のそれぞれの電極電位差を１つのオフセット電圧の印加で相殺することができる程度に両方の電極電位差がほぼ等しくなるのに対し、仕事関数差が０．４ｅＶでは、反射部および透過部のそれぞれの電極電位差の差がやや大きいために、それらの電極電位差を１つのオフセット電圧の印加で相殺することが困難となるためであると考えられる。従って、非晶質透明導電膜と透明電極との仕事関数差は、０．４ｅＶより小さいことが好ましく、０．３ｅＶ以下であることがさらに好ましい。

さらに、本実施形態の液晶表示装置４００では、反射電極４２４を被覆する非晶質透明導電膜４２６の膜厚は１ｎｍ以上２０ｎｍ以下に設定してある。非晶質透明導電膜４２６の膜厚を上記範囲とすることによって、均一な膜厚の形成が可能であると共に、良好な表示品位を得ることができる。反射電極４２４を非晶質透明導電膜４２６で被覆することにより反射部Ｒと透過部Ｔとで電極電位差をほぼ等しいものとすることができるが、膜厚が数百ｎｍもの非晶質透明導電膜４２６を形成すると、非晶質透明導電膜４２６による光吸収により反射電極４２４での反射光が弱いものとなり、また、非晶質透明導電膜４２６表面で反射する光と反射電極４２４表面で反射する光との干渉により出射光が着色され、表示品位が低いものとなってしまう。

以下に、非晶質透明導電膜の膜厚を変更した液晶表示装置について行った試験について説明する。Ａｌの反射電極を被覆する非晶質透明導電膜をＩｎＺｎＯｘとし、且つ透明電極をＩＴＯとし、非晶質透明導電膜の膜厚をそれぞれ５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍおよび３０ｎｍとした本実施形態と同様の構成の５つの液晶表示装置を準備し、各々の波長と反射率との関係について調べた。その結果を図１３に示す。参考のために、非晶質透明導電膜を設けていない、すなわち、膜厚０ｎｍのデータも示している。

図１３によれば、非晶質透明導電膜の膜厚が厚くなるほど反射率が低くなり、また、光の波長が短くなるほど反射率が低くなるということが分かる。

両用型の液晶表示装置では、反射電極の色味が表示品位に直接影響するため、反射電極上の非晶質透明導電膜の膜厚制御が重要となる。上記の５つの液晶表示装置について、各々の表示品位を目視にて確認した。その結果を表４に示す。

この試験結果では、非晶質透明導電膜の膜厚が２０ｎｍ以下の場合、膜厚が薄ければ薄いほど着色が少なく表示品位が良好であったのに対し、膜厚が３０ｎｍの場合、表示に著しい着色が確認された。これは、この膜厚が２０ｎｍ以下であれば、光の干渉の影響が小さいのに対し、膜厚が３０ｎｍでは、その影響が大きいためであると考えられる。従って、非晶質透明導電膜の膜厚は、３０ｎｍより薄いことが好ましく、２０ｎｍ以下とすることがさらに好ましい。なお、非晶質透明導電膜の膜厚が１ｎｍであっても、反射部と透過部とで電極電位差をほぼ等しくする効果が奏されることは確認しているが、膜厚がそれよりも薄くなるとスパッタリングによる膜厚のコントロールが困難となる。従って、非晶質透明導電膜の膜厚は１ｎｍ以上であることが好ましい。

ところで、両基板間への液晶材料の注入工程時やシール樹脂材料からの流出等により液晶層４３０に不純物（イオン性不純物）が混入する場合がある。交流駆動の液晶表示装置の場合、両基板の電極の電極材料が相違するとそれらの間に電極電位差が発生し、不純物が静電引力によりいずれかの基板に吸着され、そして、表示領域に不純物が吸着していない部分と吸着した部分とが生じ、前者では液晶層に所定の電圧が印加されるのに対し、後者では液晶層に所定の電圧が印加されないこととなる。この場合、各部分ごとに異なるオフセット電圧を設定する必要が生じるが、オフセット電圧は１つしか設けることができないため、不純物が吸着した部分の表示にフリッカが発生する。このフリッカは、シール樹脂材料からの不純物の流出による影響が大きいために表示領域の周縁部において顕著に観察される。

しかしながら、本実施形態の液晶表示装置４００においては、例えば、反射電極を被覆する非晶質透明導電膜４２６をＩｎＺｎＯｘ、透明電極４２２をＩＴＯ、透明共通電極４１２をＩＴＯとすることによって、画素電極４２５の電極電位と透明共通電極４１２の電極電位とをほぼ等しくすれば、不純物の基板への吸着が抑えられ、それによって不純物の基板への吸着に起因するフリッカを抑止することができると共に高い表示品位を得ることができる。

なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、他の構成のものであってもよい。

例えば、本実施形態では、Ａｌを用いて反射電極４２４を形成した例を示したがＡｇを用いても良く、また、Ａｌ／Ｍｏ等の積層構造としてもよい。また、透明共通電極４１２、透明電極４２２および非晶質透明導電膜４２６の材料として示したＩＴＯおよびＩｎＺｎＯｘも単なる例示に過ぎず、他のものであってもよい。

また、本実施形態では、反射電極４２４を非晶質透明導電膜４２６で被覆したものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、ＩＴＯ等の結晶質の透明導電膜で被覆したものとしてもよい。

また、本実施形態では、スイッチング素子をＴＦＴ素子１２９としたが、特にこれに限定されるものではなく、２端子の非線形素子であるＭＩＭ素子（ＭｅｔａｌＩｎｓｕｌａｔｏｒＭｅｔａｌ）を用いたものであってもよい。なお、ＭＩＭを用いる場合には、正および負の引込み電圧が生じ、互いに相殺する。従って、ＭＩＭ型液晶表示装置では、その分だけオフセット電圧の設定値がＴＦＴ型と変わることになる。

また、本実施形態では、反射電極４２４を非晶質透明導電膜４２６で被覆することにより反射部Ｒの電極電位差と透過部Ｔの電極電位差とがほぼ等しくなるようにしたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、反射電極に表面処理（例えば、酸素プラズマ、ＵＶオゾン等による表面処理）を施すことにより、反射電極の仕事関数を透明電極のものに近づけ、それによって反射部と透過部の電極電位差をほぼ等しくするようにしてもよい。また、反射電極および透明電極の両表面を厚さ０．４ｎｍ程度の金の薄膜で被覆することにより、反射電極および透明電極の仕事関数を同一のものにし、それによって反射部および透過部の電極電位差をほぼ等しくするようにしてもよい（なお、０．４ｎｍ程度の金の薄膜は透明電極の透過率に影響を及ぼさない）。また、反射電極上に所定の絶縁膜等を形成したり、あるいは、配向膜等の所定の有機材料を塗布することにより、反射電極の仕事関数（見掛け上の仕事関数）を透明電極のものに近づけ、それによって反射部および透過部の電極電位差をほぼ等しくするようにしてもよい。

（実施形態３）
次に、図１６〜図２０を参照しながら、本発明の実施形態３による液晶表示装置６００の構成と動作を説明する。以下で例示する液晶表示装置６００は、それぞれの画素が反射部と透過部とを有する両用型表示装置であって、反射部と透過部との電極電位の違いを電気的に補償できる構成を備えている点で、上述の液晶表示装置４００と異なっている。

図１６に液晶表示装置６００の模式的な等価回路図を示し、図１７（ａ）および（ｂ）に液晶表示装置６００の１画素の構成を示す。図１７（ａ）は平面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）中の１７Ｂ−１７Ｂ’線に沿った断面図である。

図１６に示したように、液晶表示装置６００は、一般的なアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置と同じ回路構成を有している。

複数の走査端子６０２のそれぞれには、行方向に延びる、走査線としてのゲートバスライン６０４が接続されており、複数の信号端子６０６のそれぞれには、信号線としてソースバスライン６０８が接続されている。これら両バスライン６０４および６０８の交差部の近傍に、スイッチング素子としていＴＦＴ６１４が設けられている。ＴＦＴ６１４のゲート電極（不図示）は走査線６０４に接続されており、ソース電極（不図示）は信号線６０８に接続されている。また、ＴＦＴ６１４のドレイン側には、液晶容量（画素電極）６１２および補助容量（補助容量電極）６１６が接続されており、これらが画素容量６１０を構成している。補助容量６１６の補助容量対向電極は、補助容量バスライン（補助容量対向電極線）６２０に共通に接続されている。液晶容量６１２は、画素電極６１２と対向電極（６２８または６２９）と、これらの間に設けられた液晶層６６４によって構成されている（図１７（ａ）および（ｂ）参照）。

液晶表示装置６００の１画素の構成を図１７（ａ）および（ｂ）を参照しながらさらに詳しく説明する。

液晶表示装置６００の画素電極６１２は、反射電極領域６５１と透過電極領域６５２とを有している。画素電極６１２の周縁部において、反射電極領域６５１は、走査線６０４および信号線６０８の一部と重なっており、画素開口率の向上に寄与している。画素電極６１２と液晶層６６４を介して対向する対向電極は、反射電極領域６５１に対向する第１対向電極６２８と、透過電極領域６５２に対向する第２対向電極６２９とを有している。このように、反射部および透過部のそれぞれに対応して２系統の対向電極６２８および６２９が設けられていることによって、反射部と透過部との電極電位の違いを電気的に補償できる。この動作については、後に詳述する。

図１７（ｂ）を参照しながら、液晶表示装置６００の断面構造を説明する。なお、図１７（ｂ）において、基板６２２および６２４のそれぞれの外側表面に設けられる偏光板や照明装置、あるいは位相差板などは、省略している。

基板６２２は、透明絶縁性基板（例えばガラス基板）であり、この上にＴＦＴ６１４のゲート電極６３６が形成されている。ゲート電極６３６上にゲート絶縁膜６３８が設けられており、ゲート絶縁膜６３８上に、ゲート電極６３６に重畳して半導体層６４０が設けられている。半導体層６４０の両端部を覆うようにｎ⁺Ｓｉ層６４２および６４４が設けられており、左側のｎ⁺Ｓｉ層６４２上にソース電極６４６が、右側のｎ⁺Ｓｉ層６４４上にドレイン電極６４８が設けられている。ドレイン電極は画素部にまで延設されており、画素電極６１２の透過電極領域６５２としても機能する。また、補助容量バスライン６２０はゲート絶縁膜６３８を介してドレイン電極６４８との間で補助容量６１６（図１６参照）を形成する。

走査線６０４と信号線６０８を含む、これらの上に層間絶縁膜６５０が設けられている。層間絶縁膜６５０上には、Ａｌ、Ａｌを含む合金層、あるいはＡｌ／Ｍｏなどの積層膜が画素電極６１２として設けられており、この部分が反射電極領域６５１となる。また、層間絶縁膜６５０の一部を取り除いた開口部が設けられており、この部分をコンタクトホールとして、ＴＦＴ６１４のドレイン電極６４８が画素電極（反射電極領域６５１を構成する合金層）６１２に接続されている。層間絶縁膜６５０の開口部内に露出されたドレイン電極６４８の延設部が透過電極領域６５２となる。さらに、画素電極６１２上に必要に応じて配向膜６５４が形成されている。これらをまとめてアクティブマトリクス基板６２２Ｓとする。

一方、基板６２４は透明絶縁性基板（例えばガラス基板）であって、その表面にはカラーフィルタ層（不図示）と、透明導電膜からなる対向電極６２８および６２９と、配向膜６６０とが設けられている。これらをまとめて対向基板６２４Ｓとする。

基板６２４Ｓと基板６２２Ｓとは、スペーサ６６２で互いの間隔を保持され、周辺部にてシール部材で接着されている。

従来の液晶表示装置の対向電極は、表示領域の全体に亘る一枚の透明導電層（例えばＩＴＯ層）によって形成されているが、液晶表示装置６００は、上述したように、第１対向電極６２８および第２対向電極６２９の２系統の対向電極を有している。第１対向電極６２８および第２対向電極６２９は、それぞれ、図１８に模式的に示すように、走査線６０４と平行な方向に櫛歯状にパターニングされており、基板周辺にてそれぞれまとめられ、２つの群をなし、それぞれに異なるコモン信号（「共通電圧」ともいう。）を入力できるように、電気的に分離されている。また、図１７（ａ）に示したように、第１対向電極６２８と第２対向電極６２９は、アクティブマトリクス基板６２２Ｓと貼り合せた際に、反射電極領域６５１および透過電極領域６５２にそれぞれの群が対向するように配置される。

対向基板６２４Ｓとアクティブマトリクス基板６２２Ｓとを貼り合わされた後、対向電極６２８および６２９にコモン信号を入力するために、対向電極６２８および６２９はそれぞれコモン転移（トランスファ）６３１を介して、アクティブマトリクス基板６２２に設けられたコモン信号の入力用配線（不図示）に接続され、コモン信号入力用配線の入力端子６３２および６３３からそれぞれに対応するコモン信号が入力される。なお、コモン転移を設けずに、同じ信号を入力しても良い。

次に、図１９（ａ）および（ｂ）、ならびに図２０を参照しながら、液晶表示装置６００の動作を説明する。図１９（ａ）および（ｂ）は、液晶表示装置６００の１画素の等価回路を示しており、（ａ）はＴＦＴ６１４がオンの状態を（ｂ）はＴＦＴ６１４がオフの状態をそれぞれ示している。図２０は、画素の駆動に用いられる信号波形（ａ）〜信号波形（ｅ）を示している。

信号波形（ａ）は、走査線に入力されるゲート信号（走査信号）Ｖｇを示し、信号波形（ｂ）はソース信号（表示信号またはデータ信号）Ｖｓを示す。信号波形（ｃ）は対向電極に入力されるコモン信号（共通信号）Ｖｃｏｍ（Ｖｃｏｍ１およびＶｃｏｍ２）を示す。Ｖｃｏｍは、Ｖｓと同一周期で極性が逆となっている。これは、液晶層に印加される電圧（｜Ｖｓ−Ｖｃｏｍ｜）の大きさを確保しつつ、Ｖｓの絶対値（振幅）を小さくし、耐圧の低い駆動回路（ＩＣ）を利用するためである。

ＴＦＴ６１４がオンの状態にある期間に、画素電極に電圧Ｖｐ（＝Ｖｓ）が印加され、画素（液晶容量Ｃｌｃおよび補助容量Ｃｓ）には｜Ｖｓ−Ｖｃｏｍ｜が印加されることによって、液晶容量Ｃｌｃおよび補助容量Ｃｓには、図１９（ａ）に示すように、それぞれＱｌｃおよびＱｓの電荷が充電される。このとき、ゲート電圧Ｖｇｈ（オン電圧）が印加されているＴＦＴ６１４のゲート・ドレイン間容量Ｃｇｄには電荷Ｑｇｄが充電されることになる。

ＴＦＴ６１４がオフになると、図１９（ｂ）に示す状態に遷移する。すなわち、ゲート電圧Ｖｇｌが印加されているＴＦＴ６１４のゲート・ドレイン間容量Ｃｇｄに充電されている電荷がＱｇｄ’に変化し、その影響を受けて、液晶容量Ｃｌｃおよび補助容量Ｃｓの電荷がそれぞれＱｌｃ’およびＱｓ’に変化し、画素電極の電位がＶｐからＶｐ’に変化する。従って、ＴＦＴ６１４がオンからオフに切替わると、図２０の信号波形（ｄ）および信号波形（ｅ）に示すように、画素に印加される電圧Ｖｌｃは低下する。

この低下する電圧を引込み電圧（ｄＶ）といい、表示信号電圧Ｖｓを正負に切替わるごとに発生し、フリッカの原因となる。この引込み電圧を相殺するようにオフセット電圧を設定し、コモン信号Ｖｃｏｍを引込み電圧分だけ表示信号電圧のセンターレベルより下げることによって、フリッカを防止しているのは上述の通りである。

両用型液晶表示装置においては、引込み電圧に加えて、反射部と透過部とにおける電極電位差の違いによってもフリッカが生じる。例えば、ＩＴＯ層とＡｌ層とに挟まれた反射部の液晶層には、ＩＴＯ層の間に挟まれた透過部の液晶層に比べ、余分に２００〜３００ｍＶ程度の直流電圧がかかっていることになり、最適なオフセット電圧（対向電圧）が反射部と透過部とで異なる。

本発明の実施形態３による液晶表示装置６００は、図１７および図１８を参照しながら説明したように、反射電極領域６５１と透過電極領域６５２とに対応して、互いに電気的に独立した対向電極６２８および６２９を有しているので、図２０の信号波形（ｃ）に、Ｖｃｏｍ１およびＶｃｏｍ２として示したように、互いに異なるセンター値を有するコモン信号をそれぞれの対向電極６２８および６２９に供給することができる。

従って、図２０の信号波形（ｄ）および信号波形（ｅ）に示すように、透過部の液晶層と反射部の液晶層に印加される実効電圧Ｖｒｍｓを互いに等しく、かつ正負で対称にすることができるので、フリッカの発生を防止することができる。また、液晶層に直流電圧成分が印加され続けることによって生じる、液晶材料の劣化に起因する電圧保持率の低下を抑えることにもなり、パネル周辺部のシール近傍領域や、注入口付近での表示ムラやシミの発生を防ぐことが可能となる。

次に、図２１から図２３を参照しながら、実施形態３による他の液晶表示装置７００の構成と動作を説明する。

液晶表示装置７００は、上述した液晶表示装置６００と同様に反射部と透過部とに対応した２つの対向電極（例えば櫛形状）を有する。液晶表示装置６００と同様に、反射部に対応する対向電極を第１対向電極６２８、透過部に対応する対向電極を第２対向電極６２９とする（例えば図１７および図１８参照）。

液晶表示装置７００は、さらに、反射電極領域と透過電極領域との各々に対応するＴＦＴを有し、且つ、反射部および透過部に対応する２つの補助容量を有する。液晶表示装置７００においても、反射部と透過部とのそれぞれに対応するオフセット電圧を設定することが可能で、１画素内で液晶層に印加される実効電圧Ｖｒｍｓを均一にすることができ、フリッカの発生を抑制することができる。

図２１に液晶表示装置７００の１画素の構造を模式的に示す。画素７１０は、反射部７１０ａと透過部７１０ｂとを有しており、反射電極（反射電極領域）７１８ａと透明電極（透過電極領域）７１８ｂは、それぞれＴＦＴ７１６ａ、ＴＦＴ７１６ｂ、および補助容量（ＣＳ）７２２ａ、７２２ｂが接続されている。ＴＦＴ７１６ａおよびＴＦＴ７１６ｂのゲ−ト電極は共に走査線７１２に接続され、ソース電極は共通の（同一の）信号線７１４に接続されている。

補助容量７２２ａ、７２２ｂは、それぞれ補助容量配線７２４ａおよび補助容量配線７２４ｂに接続されている。補助容量７２２ａおよび７２２ｂは、それぞれ反射電極７１８ａおよび透明電極７１８ｂに電気的に接続された補助容量電極と、補助容量配線７２４ａおよび７２４ｂに電気的に接続された補助容量対向電極と、これらの間に設けられた絶縁層（不図示）によって形成されている。補助容量７２２ａおよび７２２ｂの補助容量対向電極は互いに独立しており、それぞれ補助容量配線７２４ａおよび７２４ｂから互いに異なる補助容量対向電圧が供給され得る構造を有している。反射部７１０ａに対応する補助容量配線７２４ａには、第１対向電極６２８と同じコモン信号が印加され、透過部７１０ｂに対応する補助容量配線７２４ｂには、第２対向電極６２９と同じコモン信号が印加される。

図２２に液晶表示装置７００の１画素分の等価回路を模式的に示す。電気的な等価回路において、反射部７１０ａおよび透過部７１０ｂのそれぞれの液晶層を液晶層７１３ａおよび７１３ｂとして表している。また、反射電極７１８ａおよび透明電極７１８ｂと、液晶層７１３ａおよび７１３ｂと、それぞれに対応する第１および第２対向電極によって形成される液晶容量をＣｌｃａ、Ｃｌｃｂとする。また、反射部７１０ａおよび透過部７１０ｂの液晶容量Ｃｌｃａ、Ｃｌｃｂにそれぞれ独立に接続されている補助容量７２２ａおよび７２２ｂをＣｃｓａ、Ｃｃｓｂとする。

反射部７１０ａの液晶容量Ｃｌｃａと補助容量Ｃｃｓａの一方の電極は、反射部７１０ａを駆動するために設けたＴＦＴ７１６ａのドレイン電極に接続されており、液晶容量Ｃｌｃａおよび補助容量Ｃｃｓａの他方の電極は補助容量配線７２４ａに接続されている。透過部７１０ｂの液晶容量Ｃｌｃｂと補助容量Ｃｃｓｂの一方の電極は、透過部７１０ｂを駆動するために設けたＴＦＴ７１６ｂのドレイン電極に接続されており、液晶容量Ｃｌｃｂおよび補助容量Ｃｃｓｂの他方の電極は補助容量配線７２４ｂに接続されている。ＴＦＴ７１６ａおよびＴＦＴ７１６ｂのゲート電極はいずれも走査線７１２に接続されており、ソース電極はいずれも信号線７１４に接続されている。

次に、図２３を参照しながら、液晶表示装置７００の動作を説明する。図２３は液晶表示装置７００を駆動するために用いられる各電圧の波形およびタイミングを模式的に示している。

（ａ）は、信号線７１４の信号波形Ｖｓ、（ｂ）は補助容量配線７２４ａの信号波形Ｖｃｓａ、（ｃ）は補助容量配線７２４ｂの信号波形Ｖｃｓｂ、（ｄ）は走査線１２の信号波形Ｖｇ、（ｅ）は反射電極７１８ａの信号波形Ｖｌｃａ、（ｆ）は、透明電極７１８ｂの信号波形Ｖｌｃｂをそれぞれ示している。また、反射部７１０ａに対応する第１対向電極６２８および透過部７１０ｂに対応する第２対向電極６２９には、それぞれ、（ｂ）の補助容量配線７２４ａおよび（ｃ）の補助容量配線７２４ｂの信号波形Ｖｃｓａ、Ｖｃｓｂと同じ入力信号が印加される。

まず、時刻Ｔ１のときＶｇの電圧がＶｇＬからＶｇＨに変化することにより、ＴＦＴ７１６ａとＴＦＴ７１６ｂが同時に導通状態（オン状態）となり、反射電極７１８ａおよび透明電極７１８ｂに信号線７１４の電圧Ｖｓが供給され、反射部７１０ａおよび透過部７１０ｂの液晶容量ＣｌｃａおよびＣｌｃｂが充電される。同様にそれぞれの補助容量ＣｃｓａおよびＣｃｓｂも充電される。

次に、時刻Ｔ２のとき走査線７１２の電圧ＶｇがＶｇＨからＶｇＬに変化することにより、ＴＦＴ７１６ａとＴＦＴ７１６ｂが同時に非導通状態（オフ状態）となり、液晶容量ＣｌｃａおよびＣｌｃｂ、補助容量ＣｃｓａおよびＣｃｓｂはすべて信号線７１４と電気的に絶縁される。なお、この直後ＴＦＴ７１６ａ、ＴＦＴ７１６ｂの有する寄生容量等の影響による引込み現象のために、反射電極７１８ａおよび透明電極７１８ｂの電圧Ｖｌｃａ、Ｖｌｃｂは概ね同一の電圧Ｖｄだけ低下する。

時刻Ｔ３、Ｔ４，Ｔ５のとき補助容量対向電極に印加されたＶｃｓａおよびＶｃｓｂに追従し、反射電極７１８ａおよび透明電極７１８ｂの電圧は、電圧Ｖｌｃａ、Ｖｌｃｂとなる。

ここで、反射電極７１８ａおよび透明電極７１８ｂの電圧Ｖｌｃａ、Ｖｌｃｂを説明する。

（ｂ）Ｖｃｓａと（ｃ）Ｖｃｓｂとして、同一電圧および同一振幅の信号を印加すると、反射電極７１８ａがＡｌで形成されている場合、透明電極７１８ｂおよび対向電極６２８および６２９のＩＴＯと電極電位が異なるための電位差（直流電圧）がさらに加わり、反射電極７１８ａに印加される電圧は、（ｅ）Ｖｌｃａに示したように正電圧側にシフトした（オフセット電圧印加前）信号波形になり、フリッカが発生する。そこで、反射電極７１８ａにかかる電圧を対向電極６２８にかかる電圧Ｖｃｓａのセンター値と一致するようにオフセット電圧を印加（オフセット電圧印加後）することで、電極電位差による直流電圧を相殺することによって、フリッカのない表示を得ることができる。

このように、反射部７１０ａおよび透過部７１０ｂのそれぞれに対して、直流成分を相殺するように、対向電圧（補助容量対向電圧）を最適に設定することによって、フリッカの発生を抑制することができる。

上述したように、本発明の実施形態３による液晶表示装置６００および７００は、反射電極領域と透過電極領域にそれぞれ対向し、かつ電気的に独立した２つの対向電極を有し、反射電極領域に対向する対向電極に、透過電極領域に対向する対向電極に供給するコモン信号と極性・周期・振幅が同一で、センター値にオフセットＤＣ電圧を持たせたコモン信号を入力することにより、反射部と透過部とにおける電極電位差の違いに起因するオフセットＤＣ電圧を相殺することができる。

実施形態２による液晶表示装置４００は、反射電極領域の電極構成を工夫することによって、反射部と透過部との電極電位差を小さくしたものであるのに対し、実施形態３による液晶表示装置６００および７００は、電極電位が互いに異なる電極領域を含む液晶層（反射領域および透過部）に、その電極電位差の差を相殺するような電圧を印加できる構成を備えている。従って、これらの構成を組み合わせて用いることによって、さらに、フリッカを視認され難くすることができる。

上述したように、実施形態２および実施形態３によると、両用型表示装置における、反射部と透過部とが互いに異なる電極電位差を有していることに起因する「対向ずれ」を解消又は補償することができる。しかしながら、実施形態１で説明したように、対向ずれを完全に解消するようにオフセット電圧を精密に制御することは難しく、特に、両用型表示装置において、反射領域と透過部における対向ずれ量を一致させることは難しい。従って、実施形態１と実施形態２および／または実施形態３とを組み合わせることが好ましい。特に、実施形態１で述べたように、液晶表示装置を低周波で駆動すると、僅かな対向ずれであっても視認されやすいので、実施形態２および実施形態３と実施形態１とを組み合わせることよって、フリッカを視認され難くできる。

本発明の実施形態１による反射型液晶表示装置１００の構造を模式的に示す上面図である。本発明の実施形態１による他の反射型液晶表示装置２００の構造を模式的に示す上面図である。透過反射両用型液晶表示装置の画素電極の配列を示す上面図であり、（ａ）は本発明による配列の実施例を示し、（ｂ）は比較例の配列を示す。本発明の実施形態１による両用型液晶表示装置３００の模式的な断面図である。本発明の実施形態１による両用型液晶表示装置３００の模式的な上面図である。本発明の実施形態１による両用型液晶表示装置の画素電極の他の配列を示す上面図である。本発明の実施形態１による液晶表示装置１のシステムブロック図である。（ａ）および（ｂ）は、補助容量ＣＣＳを備える構成の液晶パネルにおける、１画素についての等価回路を示す図である。（ａ）から（ｅ）は、実施形態１による液晶表示装置を低周波駆動した場合の走査信号波形、表示信号波形、画素電極の電位、および反射光強度をそれぞれ示す図である。液晶電圧保持率Ｈｒの駆動周波数（書き換え周波数）依存性を示すグラフである。本発明の実施形態２による両用型液晶表示装置４００の構造を模式的に示す図であり、図１２におけるＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。本発明の実施形態２による両用型液晶表示装置４００の１画素の構造を模式的に示す平面図である。非晶質透明導電膜の膜厚毎における光の波長と反射率との関係を示すグラフである。従来構成の両用型液晶表示装置の一画素分の構成を示す断面図である。透過部の電極電位差と反射部の電極電位差とについて示す説明図である。本発明の実施形態３による液晶表示装置６００の構成を模式的に示す図である。（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態３による液晶表示装置６００の１画素部の構造を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＸＶＩＩｂ−ＸＶＩＩｂ線に沿った断面図である。本発明の実施形態３による液晶表示装置６００の対向電極の構成を模式的に示す平面図である。本発明の実施形態３による液晶表示装置６００の１画素の等価回路を示す図であり、（ａ）はＴＦＴがオンの状態、（ｂ）はＴＦＴがオフの状態をそれぞれ示す。本発明の実施形態３による液晶表示装置６００の駆動に用いられる信号波形（ａ）〜信号波形（ｅ）を示す図である。本発明の実施形態３による他の液晶表示装置７００の１画素の構造を模式的に示す図である。本発明の実施形態３による液晶表示装置７００の１画素分の等価回路を模式的に示す図である。本発明の実施形態３による液晶表示装置７００を駆動するために用いられる各電圧の波形およびタイミングを模式的に示す図である。

符号の説明

１０画素電極
２０ＴＦＴ
３２走査線
３４信号線
１００，４００液晶表示装置
１１０，４１０対向側基板
１１１対向側基板本体
１１２，４１２透明共通電極
１２０，４２０素子側基板
１２１素子側基板本体
１２２，４２２透明電極
１２３，４２３層間絶縁膜
１２４，４２４反射電極
１２４ａコンタクト部
１２５，４２５画素電極
１２６非晶質透明導電膜
１２７走査線
１２８ソースバスライン
１２９ＴＦＴ素子
１２９ａゲート電極
１２９ｂソース電極
１２９ｃドレイン電極
１３０，４３０液晶層
Ｐ，Ｐ’ 画素
Ｒ，Ｒ’ 反射部
Ｔ，Ｔ’ 透過部

Claims

基板と、前記基板上に設けられ、それぞれが反射電極領域と透過電極領域とを有する複数の画素電極と、液晶層と、前記液晶層を介して前記複数の画素電極に対向する少なくとも１つの対向電極とを有し、前記複数の画素電極のそれぞれが複数の画素を規定し、前記複数の画素のそれぞれは、前記反射電極領域によって規定される反射部と、前記透過電極領域によって規定される透過部とを有し、
前記反射電極領域は、反射導電層と前記反射導電層の前記液晶層側に設けられた透明導電層とを有し、
前記基板上には開口部を備える層間絶縁膜が形成されており、前記反射電極領域は前記層間絶縁膜上に形成されており、前記透過電極領域は前記開口部内に形成されている、液晶表示装置。
前記透明導電層は、非晶質である、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記透明導電層の仕事関数と前記透過電極領域の仕事関数との差は０．３ｅＶ以内である、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
前記透過電極領域はＩＴＯ層から形成されており、前記反射導電層はＡｌ層を含み、前記透明導電層はインジウム酸化物と亜鉛酸化物とを主成分とする酸化物層から形成されている、請求項３に記載の液晶表示装置。
前記透明導電層の厚さは１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。