JPH0234818A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電気光学的な液晶デイスプレィに用いられる液
晶表示装置、更に詳しくは６０Ｈｚ以下の低周波数駆動
を行うアクティブマトリクス型液晶表示装置に関するも
のである。

従来の技術 電界効果型液晶表示装置においては、配向膜等の誘電体
層の電気絶縁抵抗は、電極から液晶層中への電荷の注入
を少なくし素子の信頼、性を上げるため、液晶材料の電
気絶縁抵抗に比べて充分高いものが用いられている。

通常の液晶・表示装置においては、画素電極と対向電極
には、それぞれ第８図（ａ）、（ｂ）に示される駆動電
圧が印加されるが、電極１間に存在する誘電体層のため
、液晶層に印加される実効電圧は第９図に示されるよう
に画素電極の電位と対向電極の電位の大小関係が次に逆
転するまでの間に、即ち、時間Ｗの間に徐々に低下して
し、ま−５（３０Ｈｚ駆動の場合にはＷ二１８．６ｍ５
ｅｃ）。第９図においては、対向電極側の電位を基準電
位とし、画素電極の電位一対向電極の電位でもって実効
電圧を定義した。

そのため、液晶表示素子の光透過率は駆動周波数の２倍
の周波数でもって変化する。

しかしながら、実際の液晶表示装置の透過光には、駆動
周波数の２倍の周波数の光成分のみならず、駆動周波数
と同一の周波数の光成分をも含んでいる。特に、５０〜
ＧＯＨｚ未満の低周波数で駆動する場合には、この光透
過率の周期的変動は人間の眼にはちらつき（フリッカ）
として認識され、表示される画像の品質を著しく低下さ
せる。

これは第１０図に示されるように、液晶層に印加される
実効電圧が画素電極の電位〉対向電極の電位の時と、画
素型ｉ極の電位〈対向電極の電位の時とで異なることに
よるものであり、上下基板−Ｌの配向膜の硬化条件、電
気絶縁性、膜厚などの違いによってひき起こされる。以
下の説明においては、このように画素電極の電位〉対向
電極の電位の時と、画素電極の電位く対向電極の電位の
時とで実効電圧の大きさに差がある場合、実効電圧が非
対称に印加されていると言う。ことにスイッチング素子
を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置の場合に
は、電極構成が手下基板で非対称であり、第１０図に示
されるような実効電圧の非対称性は、更に倍加される。

これに対して、液晶層に印加される実効電圧の大きさが
、画素電極の電位〉対、面電極の電位の時と、画素電極
の電位く対向電極の電位の時とで同じになるよう（フリ
ッカが最小となるよう）、各液晶表示装置ごとに対向電
極の電位を調節する方法がある。この方法は対向電極の
電位を調節した時と同じ雰囲気温度で液晶表示装置を用
いる場合には有効であるが、異なった雰囲気温度で用い
る場合には、もはや液晶層に印加される実効電圧は対称
でなくなり、フリッカレベルは上昇してしまう。

一方、隣接する画素ごとに、あるいは走査線ごとに画素
電極の電位と対向電極の電位の大小関係が反対の駆動波
形を有する信号を印加し、液晶表示装置全体として見か
け上フリッカを見えなくする駆動方法がある。しかしな
がらこの方法では、液晶層に印加される実効電圧は、第
１０図の場合と何ら変わらず画素電極の電位〉対向電極
の電位の時と、画素電４極の電位〈対向電極の電位の時
とで異なった大きさとなる。そのため、画素電極側およ
び対向電極１側の配向Ｉ膜と液晶層との界面に形成され
る電気二重層のでき方に差が生じ、時間の経過とともに
コントラストが低下するなど液晶表示装置の表示品質が
劣化するという問題点かあった。

発明が解決しようとする課題 このように、フリッカレベルを抑えちらつきのない液晶
表示装置を提供する方法は幾つか提案されているが、使
用温度雰囲気が大きく変化してもフリッカレベルが太き
（ならず、かつ、長期間の使用に対してもコントラスト
の低下や色付きなどの画像品質の劣化がない実用的な液
晶表示装置はまだない。

課題を解決するための手段 スイッチング素子を有するアクティブマトリクス型液晶
表示装置において、画素電極の電位と対向電極の電位の
大小関係が逆転した後、次に再び画素電極の電位と対向
電極の電位の大小関係が逆転するまでの時間を１０とし
た時、前記電位の大小関係が逆転した後、ｏ＜ｔ＜ｔｏ
の条件を満足する一定時間を後の漏れ電流の大きさが、
画素電極の電位〉対向電極の電位の時と、画素電極の電
位〈対向電極の電位の時とでほぼ等しくなるよう対向電
極の電位を変化させる回路部を設ける。

あるいは、前記電位の大小関係が逆転した後、０＜ｔｌ
＜ｔ２≦ｔｏの条件を満足する時間ｔ１以上ｔ２以ドの
時間内のヰ均の漏れ電流の大きさが、画素電極の電位〉
対向電極の電位の時と、画素電極の電位〈対向電極の電
位の時とでほぼ等しくなるよう対向電極の電位を変化さ
せる回路部を設ける。

作用 今、液晶層に印加される実効電ＩＪが、画素電極の電位
〉対向電極の電位の時に、画素電極の電位〈対中１電極
の１位の時とで腎なる場合には、漏れ電流の大きさも、
それ：こ応１：てＷなった値をとる。

従っで、画素電極の１位〉対向？ｒ（極の電位の時の漏
れ′層流と、画素層１極の電位く対向ｉ■極の電位の時
の漏れ電流を検知し、それらの値が等しくなるよう対向
電極の電位を調−整することにより、液晶層に対称的な
実効′電圧を印加させろことが出来る。

そしてこの時、液晶表示装置の）１１ツカレベルは充分
小さな値となる。

即ち、このように漏れ電流の大きさを検知し、対向電極
の電位を調整する回路部を有する液晶表示装置は、常に
液晶層に対称的な実効電圧を印加することができ、長期
間にわたって表示品質を低下させることなく、フリッカ
を抑えることが出来る。

実施例 液晶表示装置のフリッカの程度を表す川として下式に示
される輝度変調度ｍを定義した。７透過光中、周波数ｆ
　［Ｈｚ］成分の光変動・り振・陥本実施例では駆動波
形をｆ＝３０Ｈｚ、矩形波とし、液晶表示装置の光透過
率を５０％変化さ）するのに要する電圧Ｖ５０を印加し
てｍ値を測定１．　ｆ二、、透過曳。

変動の３０Ｈｚ成分はスペクトラム−アナライザ（アト
パンテスト■製ＴＲ−９４０８）にて分離した。

フリッカが感じられるレベルは個人差も人きいが、３０
［１ｚの場合、輝・変度調度ｍ＜０．０１では殆どの場
合フリッカは認識されない。

以下に本発明の実施の態様を図面を参照しつつ詳細に説
明する。

〈実施例１〉 第１図に示される構成を有するＴＮ型液晶表示パネルを
作成した。配向、膜１３．１４にはポリイミド樹脂を用
い、日立化成製ポリイミド樹脂ＰｒＱ　（４，５ｖｔＪ
１ＮＭＰ溶液）を、ＩＴＯ電極１２．１８を何するガラ
ス基板１１．２０上に硬化後の膜厚が１００ＯＡとなる
ようにスピン７−ト法により塗布し、た。その後、塗布
したポリイミド樹脂を窒素気流中、配向膜１３側は２５
０℃、配向膜１４側は１５０″Ｃの温度で硬化させた。

　（配向膜１４側はカラーフィルタ１９の耐熱性が低い
ため１５０℃にて硬化した。）次に、作成したガラス基
板を常法に従い、５．０１１ｍガラスファイバ製スペー
サ１６を介して貼り合わせ、液晶１７としてＢＤＨ社製
液晶ＺＬＩ−１５６５を減圧注入し、エポキシ樹脂１５
により注入口を封止し、偏光板をノーマリブラックモー
ドで貼り液晶パネルＡを作成した。

次に、２０°Ｃにて液晶パネルＡの電圧−透過率特性を
測定したところ、光透過率が１０．％変化するに要する
電圧（閾１値電圧）Ｖｌｏは２．ＯＩＶ、光透過率が５
０％変化するに要する電圧Ｖ５０は２．５２Ｖ１　光透
過率が９０％変化するに要する電圧（飽和電圧）Ｖ２Ｏ
は３．１５Ｖであった。そして、電圧Ｖ５０を印加した
状態で輝度変Ｓ度ｍを測定したところ、ｍ＝０．０２８
であり、この時のフリッカは肉眼で充分認識できるレベ
ルであった。電圧Ｖ５０を印加している時の駆動電圧波
形を、第２図（Ａ）に、その時の漏れ電流の大きさを第
２図（Ｂ）に示す。（ａ）は画素電極の電位を表し、（
ｂ）は対向電極の電位を表している。（ｃ）は画素電極
の電位変化に対応した漏れ電流の変化である。第２図（
Ａ）及び（Ｂ）より、液晶パネルＡには駆動電圧として
Ｖ２Ｏの一定の電圧が印加されているにも拘らず、液晶
層１７に印加される実効電圧としては画素電極１２の電
位く対向電極１８の電位の時と、画素電極１２の電位〉
対向電極工８の電位のとで異なるということが分かる。

観、測されたフリッカは液晶層１７に印加される実効電
圧のこの周期的変動によるものであり、液晶パネルＡの
場合には配向、膜１３．１４の硬化温度の違いによる膜
の電気絶縁抵抗の相違に起因するものき思われる。

その後、漏れ電流をオシロスコープで観測しながら対向
電極１８の電位を変化させ、画素電極１２の電位く対向
電極１８の電位の時と、画素電極１２の電位〉対向電、
極１８の電位の時とで、この大小関係が逆転してから１
０ｍ５ｅｃ後の漏れ電流の大きさが等しくなるようにし
た。この時の駆動電圧波形を第２図（Ｃ）に、それに対
応した漏れ電流の変化を第２図（Ｄ）に示す。そして、
この状態で輝度変調度ｍを測定したところ、ｍ＝ｏ、ｏ
０３であり、肉眼でフリッカは全く認められなかった。

以上の実施例１より、液晶表示装置におけるフリッカは
液晶層に印加される実効電圧が、画素電極の電位〈対向
電極の電位の時と、画素電極の電位〉対向電極の電位の
時とで異なることによるものであり、その時の実効電圧
の相違は画素電極の電位く対向電極の電位の時と、画素
電極の電位〉対向電極の電位の時の帰れ電流の大きさの
違いでもって判断することが出来ることが分かる。また
、画素電極の電位く対向電極の電位の時と、画素電極の
電位〉対向電極の電位の時とで、漏れ電流の大きさが等
しくなるよう対向電極の電位を調整することにより、フ
リッカを充分小さくすることが出来ることが分かる。

〈実施例２〉 ａ−８ｉＴＦＴをスイッチング素子としたアクティブマ
トリクス型液晶パネルＢを作成し、第３図に示される回
路系を構成した（液晶パネルＢの詳細な構成は、小川ら
、電子情報通信学会、Ｅ［Ｄ８７４４、ｐ３１に記載）
。この時、液晶材料としてはチッソ石油化学和製ＬＩＸ
ＯＮ−９１５０を用い、配向膜としては実施例１で用い
たものと同一のポリイミド樹脂を画素電極側基板、対向
電極側基板ともに、１７０°Ｃで硬化して用いた。また
、液晶層の厚さは５゜８μｍであった。図中３２は画素
電極の電位〉対向電極の電位の時の漏れ電流の大きさを
測定する回路部ａと画素電極の電位く対向電極の電位の
時の漏れ電流の大きさを測定する回路部すとからなって
おり、３３はそれぞれの謡れ電流の測定値が等しくなる
よう対向電極の電位を制御部する回路部である。また、
３４は液晶パネルＢ（３１）に駆動電圧を印加するため
の信号発生回身路である。第４図に本実施例２で用いた
回路部ａの具体的な回路構成を示す。ゲー）４２．４４
を適切に開閉することにより、画素電、極の電位と対向
電極の電位の大小関係が逆転した後、１０ｍ５ｅｃ後か
ら１５ｍ５ｅｃまでの漏れ電流の平均値を測定した。回
路部すも同様に構成した。対向型・極電位側、御部３３
は画素電極の電位〉対向電極の電位の時の漏れ電流の大
きさと画素電極の電位く対向電極の電位の時の漏れ電流
の大きさを比較し、前者が大きい場合は対向電極の電位
を上げ、後者が大きい場合は対向電極の電位を下げるよ
う設計した。

次に、常法に従い２５℃での電圧−透過率特性を測定し
たとコロ、ＶＩＯ＝２．２３Ｖ１　Ｖ５０＝３、ＯＯＶ
、Ｖ９０＝４．２６Ｖであった。駆動電圧としてＶ２Ｏ
を印加した状態で液晶パネルＢの温度を２５℃〜５０°
Ｃと変化させ、各温度における輝度変調度ｍを測定した
。結果を第５図に示す。

く比較例１〉 実施例２で作成した液晶パネルＢを用い、漏れ電流の大
きさによる対向電極の電位の制御を全く行わない回路系
にて、Ｖ２Ｏを印加した時の輝度変調度ｍの温度依存性
を測定した。結果を第６図に示す。アクティブマトリク
ス型液晶表示装置においては、片側基板にスイッチング
素子を有する非対称構造をしており、構成上液晶層に印
加される実効電圧は第１０図のごとく非対称となってい
る。

本比較例１では対向電極の電位は、２５℃において画素
電極の電位〉対向電極の電位の時と、画素電極の電位く
対向型・極の電位の時の漏れ電流の大きさが等しくなる
よう調整した後、液晶パネルＢの温度が変化しても変え
なかった。

第５図および第６図より明かなように、漏れ電流の大き
さによる対１向電極の電位の制、御を行う回路部を有す
る本発明液晶表示装置は、液晶パネルの温度が変化して
もそのフリッカレベルは非常に小さく安定しており、そ
の実用的１価値は極めて大きい。本実施例ではアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置のスイッチング素子として
ａ−８ｉＴＦＴを用イタカ、ｐ−３ｉやＭＯｓ−ＦＥＴ
等の他の３端子素子やＭ　Ｉ　Ｍｌ　　ダイオード、バ
リスタ等の２端子素子を用いても良いことは言うまでも
ない。

〈実施例３〉 ａ−３ｉＴＦＴをスイッチング素子としたアクティブマ
トリクス型液晶パネルＣを作成し、第３図に示される回
路系を構成した。この時、液晶材料としてはＢＤＨ社製
ＺＬｉ−２８４８を用い、配向膜としては日本合成ゴム
和製ボリフイミド配向膜ＪＩＢを用いた。その焼成温度
は１００°Ｃであり、乾燥膜厚は＋０００Ａであった。

また、液晶層の厚さは６．１μｍであった。１　漏れ電
流測定回７路部３２は、対向電極の電位が画素電極の電
位よりも大きくなった後３〜１５ｍ５ｅｃの間の漏れ電
流の積分値を求める回路部と画素電極の電位が対向電極
の電位よりも大きくなった後３〜１５ｍ５ｅｃの間の漏
れ電流の積分値を求める回路部とからなっている５　対
向電極電位制御部３３と信号発生回路３４は実施例２と
同一のものを用いた。

次に、常法に従い２５℃での電圧−透過率特性を測定し
たところ、ＶｌＯ＝２．４４Ｖ１　Ｖ５０＝３．２０Ｖ
、Ｖ９０＝４．２９Ｖであっ；／：。駆動電圧としてＶ
２Ｏを印加した状態で液晶パネルＣの温度を２５°Ｃ〜
５０°Ｃと変化させ、各温９度における輝度変調度ｍを
測定した。結果を第７図に示す。

第７図より明らかなように、漏れ電流の大きさによる対
向電極の電位の制御を行う回路部を有する本発明液晶表
示装置は、液晶パネルの温度が変化してもそのフリッカ
レベルは非常に小さく安定しており、その実用的価値は
極めて大きい。本実施例では画素電極の電位と対向電極
の電位の大小関係が逆転した後、３〜１５　ｍ５ｅｃの
間の漏れ電流の積分値でもって順れ電流の大きさを求め
たが、この方法は漏れ電流の大きさが小さい液晶表示装
置の場合に特に有効である。一定時間内における漏れ電
流の平均値でもって誦れ電流の大きさを規定しても良い
ことは言うまでもない。

画素電極の電位と対向電極の電位の大小関係が逆転した
直後には、電極間容量に比例し、液晶層に印加される実
効電圧の非対称性と相関のない反転電流が大きく流れる
ため、この部分は陥れ電流値を積分するにあたっては加
えないのが好ましい。

発明の効果 本発明による液晶表示装置は、画素電極の電位〉対向電
極の１位の時と、画素電極の電位く対向電極の電位の時
とで漏れ電流の大きさが等しぐなる４よう対向電極の電
位を調整する回路部を有したものであり、■液晶パネル
の温度が大きく変化してもフリッカの程度は、つねに肉
・眼で認識出来るレベル以下であり、かつ、■液晶層に
は画素電極の電位〉対向電極の電位の場合も、画素電極
の電位（対向電極の電位の場合も同じ大きさの実効電圧
が！−１１加されろため、長期間駆動を行ってもコン］
・ラストの低Ｆや表示画面の色づきが起こらないなど、
その実用的価、値は大きい、

【図面の簡単な説明】

第１図１式、本発明の効果を実訂するために用いた液晶
パネルの構成を示す断面図、第２図（Ａ）及び（Ｂ）（
よ各々１本発明つ実施９例における液晶表示装置におい
て漏れ電流の大きさによう月間電極の電位の制御を行わ
ない時の、電極電位、及び漏れ電流の大きさの時間変化
を表すグラフ、第２図（Ｃ）及び（ＤＪは各々、漏れ電
流の大きさによる対向電極の電位の制御を行った時の、
電極電位、及び漏れ電流の大きさの時間変化を表すグラ
フ、第３図は本発明の一実施例における液晶表示装置の
構成例を示すブロック図、第４図は、第３図における漏
れ電流測定部の一実施例を説明するための回路構成図、
第５図および第７図は、本発明の実施例の液晶表示装置
における液晶パネル温度と輝度変調度との関係を示すグ
ラフ、第６図は比較例として、漏れ電流の大きさによる
対向電極電位の制御を行わなかった場合の液晶パネル温
度と輝度変調度との関係を示すグラフ、第８図は液晶パ
ネルに印加する駆動電圧を説明するための模式波形図、
第９図１と第１０図は、液晶層に印加されている実効電
圧波形を説明するための模式波形図である。 ＋１．　２０−−−−−ガラス基板、１２．１・８−−
−−−ＩＴＯ電極、１３．１４−−−−一配向・膜、１
５−−−−一封口・樹脂、［Ｇ〜−ｍ−７アイバスペー
サ、＋７−−−−−液晶、１９−−−一カラー１イルタ
、４１−一〜−−液晶パネル、４２．４４−−−−−ゲ
ート、４３．４Ｂ−−アンプ、４５−−−−−サンプル
ホールド容量。 代理人の氏名　弁理士　栗野重孝　はか１名第 図 、己つか一モズ差ｊ攻 第　２ 図 ｉμ ４組（４−ｆ危月富 Ｗ、、ｌ・６０芦ゝ 牌Ｍ　（＆！Ｈａ　ｌＡ／−’、′Ｑｖ廿ン第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 １屋 １１：’ｃＪ １漫Ｃ”ｃＪ 第 図 第 図 温度ＣヒＪ 時間 （任麹目塁） 第 図 第１０図 勢■ （任逝目虜９ （任免台ａ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）スイッチング素子を有するアクティブマトリクス
   型液晶表示装置において、画素電極の電位と対向電極の
   電位の大小関係が逆転した後、次に再び画素電極の電位
   と対向電極の電位の大小関係が逆転するまでの時間をｔ
   ＿０とした時、前記電位の大小関係が逆転した後、０＜
   ｔ＜ｔ＿０の条件を満足する一定時間ｔ後の漏れ電流の
   大きさが、画素電極の電位＞対向電極の電位の時と、画
   素電極の電位＜対向電極の電位の時とでほぼ等しくなる
   よう対向電極の電位を変化させる回路部を有することを
   特徴とする液晶表示装置。
2. （２）スイッチング素子を有するアクティブマトリクス
   型液晶表示装置において、画素電極の電位と対向電極の
   電位の大小関係が逆転した後、次に再び画素電極の電位
   と対向電極の電位の大小関係が逆転するまでの時間をｔ
   ＿０とした時、前記電位の大小関係が逆転した後、０＜
   ｔ＿１＜ｔ＿２≦ｔ＿０の条件を満足する時間ｔ＿１以
   上ｔ＿２以下の時間内の平均の漏れ電流の大きさが、画
   素電極の電位＞対向電極の電位の時と、画素電極の電位
   ＜対向電極の電位の時とでほぼ等しくなるよう対向電極
   の電位を変化させる回路部を有することを特徴とする液
   晶表示装置。
3. （３）スイッチング素子がＴＦＴであることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の液晶表示装置。