JPH10133176A - 液晶表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自発分極を有する液晶を用いた液晶表示装置の
駆動方法において、高コントラストの画質良好な表示が
得られるようにすることを目的とする。 【解決手段】自発分極を有する液晶を用いた液晶表示装
置の駆動方法において、フレーム時間をＴF とし、ＴS
時間ごとに、画面の少なくとも１部領域の電極間に印加
する電圧の極性反転を行うとき、ＴS ／ＴF ≧ ２を満
足するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示装置お
よびその駆動方法に係り、特に固有または電場を印加す
ることにより誘起される自発分極を有する液晶材料を用
いたアクティブマトリックス方式の液晶表示装置および
その駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、低消費電力、軽量など
の特徴をもち、ワープロ、パソコン、カーナビゲーショ
ンなどのディスプレイとして広く使用されている。この
ような液晶表示装置には、現在、薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）などの能動素子をスイッチング素子とし、ネマテ
ィック液晶を用いたＴＦＴ−ＴＮ方式、および同じくネ
マティック液晶を用いて、さらにねじれ角を増大させた
ＳＴＮ方式があり、既に１０インチ程度のフルカラー表
示が達成されており、情報端末用ディスプレイなどに利
用されている。

【０００３】これら液晶表示装置は、ワープロや表計算
などの限られた用途に対しては、ほぼ満足しうる特性を
有する。しかし、ＳＴＮ方式では、これら用途に対して
も、応答速度の点でまだ不十分である。また、視野角が
極端に狭く、現在位相差フィルムなどを利用して視野拡
大のための改良が検討されているが、まだ十分な視野角
を得るに至っていない。

【０００４】一方、ＴＦＴなどをスイッチング素子とす
るＴＮ方式の液晶表示装置は、応答速度に関してはほぼ
満足しうるものであるが、さらに大型のものを製作する
場合に、応答速度の点で困難が予想される。さらに、視
野角については、ＳＴＮ方式にくらべて有利であるが、
特にフルカラー表示の場合、極めて狭くなり、このこと
がこの表示方式の用途を限定すると予想される。

【０００５】このような液晶表示装置の問題点を解決す
る表示方式として、最近、強誘電性液晶ＦＬＣ（Ferroe
lectric Liquid Crystal）、反強誘電性液晶ＡＦＬＣ
（AntiFerroelectric Liquid Crystal ）、ＤＨＦ（Dis
torted Helical Ferroelectric Liquid Crystal）、ね
じれ液晶ＴＦＬＣ（Twisted Ferroelectric Liquid Cry
stal）、ＴＬＡＦ（Thresholdless Antiferroelectric
Liquid Crystal ）など、固有または電場を印加するこ
とにより誘起される自発分極を有する液晶材料を使用す
る表示方式が注目されている。

【０００６】このような液晶材料を使用する表示方式と
して、１９８０年クラークおよびラーガバルにより発表
された表面安定化強誘電性液晶（Surface Stabilized F
erroelectric Liquid Crystal:SSFLC, N.A. Clark and
S.T. Lagerewall Appl.Phys.Lett., 36,899 (1980)）を
使用する方式がある。

【０００７】この方式によれば、応答速度が２〜３桁速
くなり、かつ視野角が陰極線管並みに増大する。この方
式は、スメクティック液晶のカイラルスメクティックＣ
相のもつ螺旋構造を配向膜と液晶との相互作用で解き、
その際に発生する自発分極と電場の相互作用により発生
するトルクでスイッチングをおこなうものである。

【０００８】この方式では、自発分極が配向膜の界面に
垂直な２方向を向く２状態のみが安定化するため、メモ
リ性を有し、当初は、ＴＦＴ、ＴＦＤ（薄膜ダイオー
ド）、ＭＩＭなどの非線形能動素子からなるスイッチン
グ素子を必要としない表示方式として、大いに期待され
た。

【０００９】しかし、この方式においては、２状態のみ
を利用するため、中間調の表示が不可能である。しか
し、今後のディスプレイを考えると、中間調の表示は不
可欠であるため、現在この中間調の表示を得るいくつか
の検討例が知られている。

【００１０】その一つとして、前記表面安定化強誘電性
液晶を用いて中間調表示をおこなう幾通りかの試みがあ
る（たとえば、W.J.A.M.Harmann, Ferroelectrics, 199
1, 122, p1）。しかし、この表面安定化強誘電性液晶
は、応答がドメイン反転といわれる不連続なスイッチン
グを示すため、能動素子を用いることなく中間調表示を
おこなうことは不可能といってよい。

【００１１】一方、反強誘電性液晶を用い、その反強誘
電性液晶相（ＳｍＣａ相）を利用して表示する方式（A.
D.L.Chandani, T.Hagiwara, T.Suzuki, Y.Ouchi, H.Tak
ezoeand A.Fukuda, Jpn. J. Appl. Phys., 27L729(198
8)）が知られている。この方式では、強誘電性液晶の２
つの安定状態のほかに、電圧無印加時に反強誘電性液晶
構造をとるもので、近年、この方式により、能動素子か
らなるスイッチング素子を併用することなく中間調表示
が可能であることが発表されている（N.Koshoubu, K.Mo
ri, K.Nakamura, Y.Yamada, Ferroelectrics, 1993, 14
9, p295 ）。

【００１２】これら方式に対して、近年、能動素子から
なるスイッチング素子を併用して、カイラルスメクティ
ックＣ相を用いる表示装置が提案されている。具体的に
は、ＤＨＦを使用する方式（J.Funfschilling and M.Sc
hadt, J.Appl.Phys. 66(8),15）、ＴＦＬＣを使用する
方式（J.S.Pate, Appl.Phys.Lett.60(3), p280）、もし
くはＴＬＡＦ（Thresholdless Antiferroelectric Liqu
id Cryatal）を使用する方式が提案されている。

【００１３】これら方式を用いた表示装置は、能動素子
からなるスイッチング素子を併用するため、価格の点で
は、前記方式にくらべて劣る。しかし、この方式は、以
下の点で前記各方式よりもすぐれている。

【００１４】第１に、中間調表示の信頼性がすぐれてい
る。すなわち、これら方式は、印加電圧に対する透過率
の変化が比較的なだらかであり、また表面安定化強誘電
性液晶のように、中間調表示が困難になるという問題を
おこさない。第２に、この方式の液晶材料は、低電圧
（０〜５Ｖ）での駆動が可能であり、低消費電力の液晶
表示装置とすることができる。第３に、この方式の表示
装置は、機械的ショックに強く、表面安定化強誘電性液
晶のように機械的ショックで配向破壊を引起こすことが
ない。

【００１５】ここで、固有または電場を印加することに
より誘起される自発分極を有する液晶材料（以下、自発
分極を有する液晶と略す）の一例である無閾値反強誘電
性液晶の配向と電場との関係を図１７に示す。この反強
誘電性液晶の分子１は、電圧無印加時のＡ状態では、互
い違いに並んで自発分極を打消している。この場合、平
均的な分子１の光軸２は縦方向となる。したがって、矢
印３、４で示すように光軸２と同方向および直交方向と
なるように２枚の偏光板を配置すると、暗状態（ノーマ
リブラック）となる。

【００１６】しかし、正電圧または不電圧を印加するＢ
状態またはＣ状態では、電場５の方向にしたがって、反
強誘電性液晶の分子１は、一方向に配列して、光軸２が
偏光板の偏光方向からずれ、明状態となる。つまり、こ
の反強誘電性液晶は、ネマティック液晶と、正電圧の印
加と負電圧の印加とで液晶分子の配列が異なる点が相違
する。

【００１７】さらに、この無閾値反強誘電性液晶は、電
極間に印加される電圧の強度によって、電圧無印加状態
（Ａ状態）、正電圧印加状態（Ｂ状態）、負電圧印加状
態（Ｃ状態）という３つの配向だけでなく、これら状態
の中間の任意の配向も可能である。したがって、メモリ
性は、乏しいかもしくはないが、複数画素にＴＦＴなど
の能動素子からなるスイッチング素子を形成したアクテ
ィブマトリックス方式の表示装置に適用し、非選択期間
中も前記任意の配向状態をとる電圧を保持するようにす
ることにより、階調表示が可能となる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】図１８にネマティック
液晶および自発分極を有する液晶がマトリックス状に配
置された画素電極と対向電極との間に挟まれた液晶表示
装置を、アクティブマトリックス方式フレーム反転駆動
した場合に、任意の一画素に印加される電圧や光透過率
を示す。この場合、偏光板は、ノーマリブラックとなる
ように配置されているものとする。

【００１９】ネマティック液晶では、図１８（ａ）に示
すように、ゲート線から周期的にゲート信号７が入力さ
れるとする。この場合、このゲート信号７の周期がフレ
ーム周波数ｆＦである。一方、同（ｂ）に示すように、
信号線にフレーム周波数と等しい周期で極性が反転する
電圧８が印加される（対向電極の電位を０Ｖとして表
示）。

【００２０】上記のようにゲート信号が入力されてゲー
トにかかると、同（ｃ）に示すように、その間ｔ１、ス
イッチング素子はオン状態となり、上記信号線の電圧が
書込み電圧９として画素電極に供給され、同（ｄ）に示
すように、ネマティック液晶セルの保持電圧１０ａは、
同（ｃ）に示した画素電極に供給される電圧により液晶
セルおよび補助容量線がコンデンサーとして機能するた
め、保持率の低下はほとんどなく、ほぼ一定に保たれ
る。

【００２１】すなわち、液晶中に不純物が混入している
場合は、保持電圧の低下がおこるが、イオン性不純物を
ほとんど含まないフッ素系液晶などを用いる場合は、こ
の例のようにほぼ一定に保たれる。この場合の液晶セル
の光透過率を同（ｅ）に示す。

【００２２】ネマティック液晶は、応答速度が遅いた
め、光透過率１１ａの立上がりは遅いが、画素電極に保
持される電圧が正極性でも負極性でも、液晶の配向に影
響を与えないため、その後の光透過率１１ａは徐々に増
加し、数ないし数十フレーム後にはほぼ一定となる。

【００２３】これに対して、自発分極を有する液晶で
は、図１８（ａ）に示したゲート線からのゲート信号７
の入力および同（ｂ）に示した信号線に印加される電圧
８により、同（ｃ）に示した書込み電圧９が画素に供給
される。この場合、同（ｆ）に示すように、液晶セルの
保持電圧１０ｂは、書込み後に低下し、極めて悪い保持
特性を示す。この場合、同（ｇ）に液晶セルの光透過率
１１ｂは、実線で示すようになる。

【００２４】この液晶セルに、同（ｈ）に示す書込み電
圧１２を供給してスタティック駆動すると、同（ｇ）に
破線で示す光透過率１１ｃが得られることから、自発分
極を有する液晶の場合、これをアクティブマトリックス
駆動（保持駆動）すると、スタティック駆動にくらべ
て、オン時の光透過率がいちじるしく低下する。その結
果、自発分極を有する液晶を用いた液晶表示装置は、コ
ントラストが低下し、表示品位が劣化するという問題が
ある。

【００２５】発明者らは、この問題を詳しく調べた結
果、つぎのような原因により生ずることが判明した。す
なわち、アクティブマトリックス駆動（保持駆動）の場
合、図１８（ｃ）に示したように、１フレームでの書込
みのための電圧の供給は、その一部しかおこなわれな
い。通常、液晶は、書込み時間（典型的には６４μｍ以
下）にくらべて応答時間（８０μｓ以上）が遅いため、
書込み時間ｔ１内に液晶分子の配列変化が終了しない。

【００２６】そのため、書込み終了後の残りの時間ｔ２
も、補助容量に保持された電荷により液晶分子の配列変
化が続き、同（ｄ）に示したように、保持電圧が低下す
る。このとき、液晶分子は、スタティック駆動で得られ
る配列まで変化することができず、そのためにスタティ
ック駆動時にくらべ透過率が低下する。そして、つぎの
フレームでは、逆極性の電圧が書込まれる。

【００２７】自発分極を有さないネマティック液晶で
は、液晶分子は、印加電圧の絶対値に対して応答する。
すなわち、＋５Ｖ印加する場合と−５Ｖ印加する場合と
で同じ配列となる。そのため、オフからオンになった１
回目のフレームで液晶の配列変化が不十分でも、２、３
フレーム目と徐々に液晶分子の配列変化がおこり、数〜
数十フレーム後には、同じ電圧をスタティック駆動で印
加した場合と同じ配列に達する。つまり、数〜数十フレ
ーム後には、スタティック駆動と同じ透過率を示す。一
方、自発分極を有する液晶は、印加する電圧の極性によ
り液晶分子の配列が異なる。すなわち、＋５Ｖ印加する
場合と−５Ｖ印加する場合とで配列が異なる。そのた
め、オフからオンになった第１フレームで液晶分子が正
極性のある配列になる（応答速度が遅いため、同じ電圧
をスタティック駆動で印加した場合の配列には達しな
い）。

【００２８】第２フレームでは極性が反転するため、液
晶分子は、第１フレームの正極性の配列から電圧無印加
時の配列を経るため、オフからオンになった第１フレー
ムと同様にスタティック駆動で得られる配列には達しな
い。それ以降のフレームもフレームごとに極性が反転す
るため、同じ電圧をスタティック駆動で印加した場合の
配列には達しない。その結果、透過率は、スタティック
駆動にくらべて大きく低下し、コントラストの低い表示
となる。

【００２９】この発明は、上記問題点に鑑みてなされた
ものであり、固有または電場を印加することにより誘起
される自発分極を有する液晶がマトリックス状に配置さ
れた画素電極と対向電極との間に挟まれた液晶表示装置
およびその駆動方法において、高コントラストの画質良
好な表示が得られるようにすることを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】固有または電場を印加す
ることにより誘起される自発分極を有する液晶がマトリ
ックス状に配置された画素電極と対向電極との間に挟ま
れた液晶表示装置の駆動方法において、フレーム時間を
ＴF とし、画面の少なくとも１部領域の上記電極間に印
加する電圧の極性反転を、ＴS 時間ごとにおこなうと
き、 ＴS ／ＴF ≧ ２ を満足するようにした。

【００３１】また、固有または電場を印加することによ
り誘起される自発分極を有する液晶がマトリックス状に
配置された画素電極と対向電極との間に挟まれた液晶表
示装置の駆動方法において、フレーム時間をＴF 、液晶
の応答時間をτ、書込み時間をＴK とし、画面の少なく
とも１部領域の上記電極間に印加する電圧の極性反転
を、ＴS 時間ごとにおこなうとき、 ＴS ／ＴF ≧ τ/ ＴK ≧ ２ を満足するようにした。

【００３２】さらに、上記極性反転をおこなう際、極性
反転をおこなう画素に対する書込み時間を極性反転をお
こなわない画素よりも長くした。また、極性反転をおこ
なう際の信号振幅を極性反転をおこなわないときよりも
大きくするようにした。関係式ＴS ／ＴF ≧ ２を満足
するように行われる前記極性反転が、画面の１部の領域
で行われ、他の領域では１フレーム毎の極性反転が行わ
れるようにした。関係式ＴS ／ＴF ≧ ２を満足するよ
うに行われる前記極性反転が、時間の経過とともに間欠
的に行われ、他の時間は１フレーム毎に極性反転が行わ
れるようにした。

【００３３】また、固有または電場を印加することによ
り誘起される自発分極を有する液晶がマトリックス状に
配置された画素電極と対向電極との間に挟まれた液晶表
示装置の駆動方法において、電極間に印加する電圧の極
性の反転を画面の１部画素についてのみおこない、画面
の書換えに際してその極性を反転する画素を逐次異なら
しめて画面全体の極性反転を完了するようにした。

【００３４】また、その１画面における極性反転を少な
くとも１画素についておこなうようにした。また、１画
面における極性反転を少なくとも１走査線上に位置する
すべての画素についておこなうようにした。さらに、上
記画面中の任意の３ｍｍ×３ｍｍの領域で、正極性画素
と負極性画素の比が、０．５以上かつ２以下であるよう
に極性反転をおこなうようにした。

【００３５】また、固有または電場を印加することによ
り誘起される自発分極を有する液晶がマトリックス状に
配置された画素電極と対向電極との間にこれら電極上に
設けられた配向膜を介して挟まれた液晶表示装置の駆動
方法において、配向膜の表面に導電性をもたせ、電極間
に印加する電圧の極性反転をおこなうことなく直流的に
駆動するようにした。

【００３６】また、固有または電場を印加することによ
り誘起される自発分極を有する液晶がマトリックス状に
配置された画素電極と対向電極との間にこれら電極上に
設けられた配向膜を介して挟まれた液晶表示装置の駆動
方法において、配向膜の表面に導電性をもたせ、電極間
に印加する電圧の極性反転を、 ＴS ／ＴF ≧ ２ を満足するフレーム時間ごとにおこなうようにした。

【００３７】本発明の液晶表示装置は、第１の基板と、
前記第１の基板上にマトリクス状に配置された複数の画
素電極と、前記複数の画素電極が形成された前記第１の
基板の面に対向するよう設けられた第２の基板と、前記
第２の基板上に、前記複数の画素電極と対向して形成さ
れた対向電極と、前記第１の基板と前記第２の基板との
間に保持された、自発分極を有する液晶とを具備し、前
記液晶表示装置は、前記複数の画素電極と前記対向電極
の間に印加する電圧の少なくとも１部の極性を周期的に
反転する動作と、前記画素電極に前記電圧を印加して、
前記画素電極に前記電圧に基づく表示電圧を保持させる
書き込み動作とを有し、前記極性反転動作は、フレーム
時間をＴF 、前記極性反転を行う周期をＴS とすると
き、 ＴS ／ＴF ≧ ２ を満足するように行われることを特徴とする。

【００３８】前記極性反転動作は、前記液晶の応答時間
をτ、書込み時間をＴK とするとき 、 ＴS ／ＴF ≧ τ/ ＴK ≧ ２ を満足するように行うことが望ましい。

【００３９】前記書き込み動作は、前記複数の画素電極
の内、極性反転をおこなう画素電極に対する書込み時間
を極性反転をおこなわない画素電極よりも長くする動作
を含むことを特徴とする。

【００４０】前記書き込み動作は、前記複数の画素電極
の内、極性反転をおこなう画素電極に対する書込み電圧
を極性反転をおこなわない画素電極よりも大きくする動
作を含むようにすることができる。

【００４１】前記極性反転を行う動作は、前記画素電極
と前記共通電極との間に印加する電圧の前記極性の反転
を、１画面の１部画素電極についてのみ行う動作を含
み、前記極性を反転する前記１部の画素電極を逐次異な
らしめて画面全体の極性反転を完了する複数の動作を含
むことができる。

【００４２】前記極性反転を行う動作は、１画面におけ
る極性反転を少なくとも１画素についておこなう動作を
含むようにしてもよい。前記極性反転を行う動作は、１
画面における極性反転を少なくとも１走査線上に位置す
るすべての画素についておこなう動作を含むようにして
もよい。

【００４３】前記極性反転を行う動作は、１画面中の任
意の３ｍｍ×３ｍｍの領域で、正極性画素と負極性画素
の比が、０．５以上かつ２以下であるように極性反転を
おこなう動作を含むことが望ましい。

【００４４】前述の液晶の応答時間とは、電圧無印加状
態から電圧印加状態に、あるいは電圧印加状態から電圧
無印加状態にしたときに、それに応じた光強度変化が９
０％完了するまでの時間である。

【００４５】液晶の応答時間τの測定方法の具体例を以
下に示す。測定したい液晶表示素子にバックライトが取
り付けられている場合はそれを点灯する。バックライト
がない場合は適当な光源の上におく。測定を容易に行う
ために、ＴＦＴ等の無い小型簡易液晶セルを作製し、こ
れを透過型偏光顕微鏡上において測定してもよい。この
とき、簡易液晶セルと実際に製造する液晶表示装置と
で、画素電極と対向電極間の容量（液晶容量および配向
膜や絶縁膜の容量）を等しくする必要がある。

【００４６】液晶表示素子を透過した光の量をフォトダ
イオード、フォトマルチプライヤ、あるいは輝度計で測
定する。図１９（ａ）に示すような電圧が、画素電極と
対向電極の間に印加される。液晶表示素子がＴＦＴ等の
スイッチング素子を持つものであれば、ゲート線に直流
２０Ｖ以上を印加するなどしてスイッチング素子をオン
状態にする必要がある。

【００４７】このときの光強度（透過率）変化は、図１
９（ｂ）に示すようになる。ｔ＝０のときの光強度をＴ
1 、ｔ＝１６．７ｍｓのときの光強度をＴ2 とする。光
強度が９０％変化する、つまり、光強度が０．９×（Ｔ
2 −Ｔ1 ）＋Ｔ1 になるのに要する時間を求めれば、こ
れが応答時間τである。もし印加電圧の絶対値をＶとし
て０→＋Ｖ、＋Ｖ→０、０→−Ｖ、−Ｖ→０で応答時間
がそれぞれ異なる場合は、このうち最も大きな値を応答
時間とする。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。

【００４９】図１にその一形態の係る液晶表示装置の構
成を示す。この液晶表示装置は、従来のネマティック液
晶を用いたアクティブマトリックス方式液晶表示装置の
構成に、極性反転制御回路２０が付加された構成となっ
ている。

【００５０】すなわち、この液晶表示装置では、表示信
号２１および同期信号２２が入力される表示タイミング
コントローラー２３に液晶表示素子２４を駆動する信号
線ドライバー２５と走査線ドライバー２６とが接続さ
れ、さらに表示タイミングコントローラー２３に適宜表
示信号２１の極性を反転する極性反転制御回路２０が接
続された構成となっている。

【００５１】上記液晶表示素子２４は、図２に示すよう
に、相対向する一対のガラス基板２８、２９のうち、一
方の第１の基板２８の内面に、マトリックス状にＴＦＴ
などからなるスイッチング素子３０およびＩＴＯ（Indi
um Tin Oxide）などの透明導電膜からなる画素電極３１
が設けられ、これらスイッチング素子３０および画素電
極３１上にポリイミド樹脂などからなる配向膜３２ａが
設けられている。

【００５２】また、他方の第２の基板２９の内面に、カ
ラーフィルター３３、このカラーフィルター３３上にＩ
ＴＯなどの透明導電膜からなる対向電極３４が設けら
れ、さらにこの対向電極３４上にポリイミド樹脂などか
らなる配向膜３２ｂが設けられている。

【００５３】そして、その第１の基板２８に設けられた
スイッチング素子３０および画素電極３１と、第２の基
板２９に設けられた対向電極３４との間に、強誘電性液
晶ＦＬＣ、反強誘電性液晶ＡＦＬＣ，ＤＨＦ、ＴＦＬ
Ｃ、ＴＡＬＦなど、固有または電場を印加することによ
り誘起される自発分極を有する液晶が挟まれている。ま
た、これら第１、第２の基板２８、２９の外面に偏光板
３５ａ，３５ｂが粘着された構造に形成されている。な
お、図２（ｃ）に示した３６は信号線、３７はゲート線
である。また、図２では、Ｃｓ（補助容量）線が省略さ
れている。

【００５４】この液晶表示装置では、表示タイミングコ
ントローラー２３に入力された同期信号２２にしたがっ
て、この表示タイミングコントローラー２３から信号線
ドライバー２５と走査線ドライバー２６にそれぞれ表示
信号および走査信号が供給される。その際、極性反転制
御回路２０によって適宜表示信号の極性を反転させて駆
動される。

【００５５】この表示信号の極性反転は、つぎの（イ）
〜（ホ）のようにおこなわれる。

【００５６】（イ） フレーム時間をＴF とするとき、 ＴS ／ＴF ≧ ２ を満足するＴS 時間ごとに電極間に印加する電圧の極性
が反転される。この極性反転は、液晶の応答時間をτ、
書込み時間をＴK とするとき、 ＴS ／ＴF ≧ τ/ ＴK ≧ ２ を満足するようにおこなわれることが好ましい。

【００５７】この方法によれば、次のような効果が得ら
れる。極性反転した直後のフレームを第１フレーム、そ
の後のフレームを第２、第３フレームとして、液晶の応
答時間τが書き込み時間ＴK より長い場合、第１フレー
ムの書き込みで液晶分子の応答が完了しない。この方法
では、第２フレーム以降も同じ極性の電圧が印加される
ため、液晶分子の応答が進行し、第１フレームよりも第
２フレーム以降の方の光強度が増加する。その結果、交
流駆動（毎フレーム極性を変える）に比べコントラスト
が向上する。

【００５８】（ロ） 極性反転をおこなう画素に対する
書込み時間を、極性反転をおこなわない画素よりも長く
する。

【００５９】（イ）の場合、極性反転による光強度低下
があるので、第１フレームの光強度は必然的に低い。極
性反転する面積が大きいと、光強度低下が生じる領域の
面積が大きいということであるから、視認されて表示品
位を落とすことがある。（ロ）の方法では、極性反転す
る画素の書き込み時間を長くしているために、この光強
度低下を低減することができる。例えば、τ＝１５０μ
ｓの自発分極を有する液晶を、Ｔｋ＝４２μｓで駆動し
た場合、極性反転する画素のみ書き込み時間を２００μ
ｓとすれば、極性反転時の光強度低下は起こらない。

【００６０】（ハ） 極性反転をおこなう際の信号の振
幅を、極性反転をおこなわないときよりも大きくする。

【００６１】この方法では、極性反転する画素への印加
電圧の絶対値（信号振幅）を大きくしているために、極
性反転時の光強度低下を低減することができる。例え
ば、τ＝１５０μｓの自発分極を有する液晶を、Ｔｋ＝
４２μｓで駆動した場合を考える。−５Ｖから＋５Ｖに
極性反転した際、極性反転したフレーム（第１フレー
ム）だけ（５＋α）Ｖの電圧が印加される。書き込み時
間中、液晶分子はスタティック駆動時に（５＋α）Ｖに
おける配列になろうと変化していくが、応答が書き込み
時間より長いために、途中で配列変化が止まってしま
う。

【００６２】このときの配列状態が、スタティック駆動
時における＋５Ｖの配列であれば、極性反転時の光強度
低下は起こらない。すべての階調において、予めαの値
を求めておき、極性反転時にαだけ信号振幅を大きくす
れば、極性反転時の光強度低下を防ぐことができる。

【００６３】なお、ドライバＩＣが出力できる電圧の限
度をαが越えている場合は、（ロ）と（ハ）の方法を併
用して、極性反転時の光強度低下を低減することが望ま
しい。

【００６４】（ニ） １画面の１部画素について電極間
に印加する電圧の極性反転を行い、複数回の画面の書換
えにより全画素の極性反転を完了する。

【００６５】この極性反転方法は、１画面の少なくとも
１画素についておこなうこと、少なくとも１走査線上に
位置するすべての画素についておこなうことを含み、こ
れら方法において、好ましくは、１画面中に正極性画素
と負極性画素がほぼ同じ割合で存在するようにおこなわ
れる。

【００６６】画面全体を一度に極性反転すると、極性反
転時の光強度低下が視認され易くなる。（ニ）の方法の
ように、極性反転する領域を小さくすることで、光強度
低下が視認されにくくなる。１フレームで１画素ずつ極
性反転すれば、光強度低下が最も視認されにくい。

【００６７】また、極性反転を部分的に行う場合、１つ
の走査線（ゲート線）に接続されているすべての画素を
極性反転を行う単位とすると、駆動が容易である。つま
り、あるフレームでｎ番目のゲート線に接続された画素
を極性反転し、次のフレームでｍ番目のゲート線に接続
された画素を極性反転する。この場合、（ハ）のように
極性反転時の書き込みを長くする際、極性反転をするゲ
ート線のオン時間を長くするだけでよいので、容易に達
成できる。

【００６８】極性反転を２フレーム以上で行う動作を１
画面の１部で行い、他の部分では１フレーム毎の通常の
極性反転を行うようにしてもよい。また、２フレーム以
上での極性反転を、時間軸上のある１時期に行い、他は
通常の１フレーム毎の極性反転を行うようにしてもよ
い。

【００６９】また、自発分極を有する液晶は、光学的に
１軸性の異方性を持つため、液晶表示素子を斜め方向か
ら見た場合、正極性印加時と負極性印加時では印加電圧
の絶対値が等しくても、光強度や色が変化してしまう。
この変化を低減するために、信号線反転やドット反転で
駆動することが好ましく、さらに正極性を印加した画素
と負極性を印加した画素の割合がほぼ等しいことが好ま
しい。具体的には、１画面中の任意の３ｍｍ×３ｍｍの
領域で、正極性の画素数／負極性の画素数が０．５以上
かつ２以下であることが好ましい。

【００７０】液晶表示素子を斜めから見ると、液晶分子
に印加する電圧の極性により透過光の強度や色度が変化
する。信号線反転やドット反転を行うと、隣合った信号
線あるいは画素同士が、斜めから見た時の透過光の強度
変化や色度変化を補償するため広視角となる。

【００７１】画面の１部分を極性反転すると、正極性画
素と負極性画素のバランスがずれて上記の補償ができな
くなり、斜めから見るとむらに見えることがある。これ
を防ぐために、１画面中の任意の３ｍｍ×３ｍｍの領域
で、正極性の画素数対負極性の画素数の比が、０．５以
上かつ２以下であるように極性反転を行うことが好まし
い（この範囲でむらは実用上問題にならない）。

【００７２】さらに好ましくは、１画面中の任意の２ｍ
ｍ×２ｍｍの領域で、正極性の画素数対負極性の画素数
の比が、０．７５以上かつ１．３３以下であるように極
性反転をおこなう。これにより、液晶表示素子をどんな
角度から見ても、むらは見えない。

【００７３】（ホ） 液晶表示素子の配向膜の表面に導
電性をもたせ、電極間に印加する電圧の極性反転を所定
のフレーム時間ごとに行う。この方法によれば、液晶材
料中に不純物が多く焼き付きが発生する場合、これを低
減できる。

【００７４】また、上記のように極性反転の周期を長く
すると、補助容量や液晶セルなどのコンデンサー成分へ
の電荷の充放電の回数が減るため、消費電力を低減でき
る。以下、上述したこの発明の実施の形態について説明
する。

【００７５】（第１の実施形態）図２に示した固有また
は電場を印加することにより誘起される自発分極を有す
る液晶がマトリックス状に配置された画素電極と対向電
極との間に挟まれた液晶セル２４を図１に示した回路構
成で駆動する場合、フレーム時間をＴF 、液晶の応答時
間をτ、書込み時間をＴK とし、ＴS 時間ごとに電極間
に印加する電圧の極性の反転をおこなうとき、 ＴS ／ＴF ≧ τ／ＴK ≧ ２ を満足するようにおこなう。

【００７６】この場合、フレーム周波数ｆＦに対して、 ＴF ＝ １／ｆＦ であり、上式のτ／ＴK は、書込み時間にくらべて、ど
の程度応答時間が長いかを示している。

【００７７】たとえば書込み時間ＴK が６０μｓのと
き、応答時間τが１２０μｓの液晶を用いたとすると、 τ／ＴK ＝ ２ となり、書込み時間の２倍、応答に時間がかかることを
示している。

【００７８】したがってこの時間の分だけ、表示信号の
極性反転の周期を長くするには、 ＴS ／ＴF ≧ τ/ ＴK ＝ ２ となり、２フレーム以上ごとに極性反転をおこなえばよ
いことになる。

【００７９】図３にその一例として、２フレームごとに
極性反転をおこなう場合について示す。図３（ａ）に示
すように、ゲート線から周期的にゲート信号３８が入力
され、一方、同（ｂ）に示すように、信号線に上記ゲー
ト信号の周期の２倍、すなわち２フレームごとに極性が
反転する表示信号電圧３９を印加する（対向電極の電位
をＯＶとして表示）。

【００８０】このとき、同（ｃ）に示すように、第１フ
レームでオン状態となり、画素電極に正電圧４０ａが印
加されると、同（ｆ）に示すように、液晶分子の光軸４
１が偏光方向４２、４３からずれ、明状態となる。

【００８１】第２フレームでも、画素電極には正電圧４
０ａが印加され、同様の明状態となる。同（ｄ）にこの
場合の保持電圧４４の変化を示す。この場合、液晶分子
の配列変化に要する時間は、書込み時間よりも長いた
め、第１フレームの書込み時間内に配列変化が完了せ
ず、透過率は、同（ｅ）に第１フレームの透過率を４５
ａ，第２フレームの透過率を４５ｂとして示したよう
に、第１フレームより第２フレームの方が高くなる。つ
いで、第３フレームでは、表示信号が反転し、画素電極
に負電圧４０ｂが印加される。同（ｄ）に示したように
保持電圧４４が変化する。

【００８２】この場合、液晶分子は、正電場の配列から
無電場の配列を経て、負電場の配列へと変化する（図１
７参照）。この配列変化に要する時間は、書込み時間よ
りも長いため、書込み時間内に配列変化が完了しない。
そのため、同（ｅ）に示したように、透過率４５ａが低
下する。つぎの第４フレームでも負電圧が印加されるた
め、この第４フレームでの書込みで、第３フレームで完
了しなかった液晶分子の配列変化がほぼ完了し、スタテ
ィック駆動と同等の高い透過率４５ｂが得られる。

【００８３】その結果、高コントラストかつ明瞭な階調
表示を行うことができるようになる。しかも、この駆動
方法によれば、表示信号３９の極性反転の周期を長くす
るだけであるため、駆動用ドライバーのＩＣの追加や回
路の大幅な設計変更を必要とすることなく駆動回路を構
成することができる。さらに、極性反転の回数の減少に
より消費電力を低減できるなどの効果が得られる。

【００８４】なお、上記説明では、表示信号３９の電圧
を１フレームと第２フレーム、第３フレームと第４フレ
ームで同じとしたが、実際には、各フレームに表示され
る画像によって変える必要がある。たとえば徐々に白く
なる表示をおこなう場合は、第１フレームで＋２Ｖ、第
２フレームで＋３Ｖ、第３フレームで−５Ｖ、第４フレ
ームで−６Ｖというように変化させるとよい。

【００８５】なお、この第１の実施形態では、２フレー
ム以上ごとに画素電極に印加する表示信号の極性反転を
おこなうとしたが、この画素電極に印加する電圧の極性
反転の周期の最適な上限値は、液晶のイオン性不純物量
や配向膜の帯電のしやすさなどによって決まる。

【００８６】すなわち、画素電極に同じ極性の電圧を印
加し続けると、液晶中に含まれるイオン性物質が画素電
極付近の配向膜と液晶との界面に移動して配向膜を帯電
させる。その結果、液晶にかかる実効電場が低下し、表
示が変化したときに、前の表示が薄く残る焼付き現象が
生ずる。この焼付き現象を防ぐためには、たとえば配向
膜をポリイミド樹脂で形成した場合、６０分以内、好ま
しくは５分以内に画素電極に印加する表示信号の電圧の
極性を反転することが望まれる。

【００８７】また、上記表示信号の極性反転は、液晶表
示装置に切換えスイッチを設け、任意に変えられるよう
にしておくとよい。たとえばパソコン画面のように比較
的長い時間同じ画面を表示する場合は、極性反転の周期
を長くし、ＴＶやビデオの表示のように動きの速い映像
を表示する場合は、極性反転の周期をフレーム周期に近
づけて短くするなど、液晶表示装置を使用目的に応じ
て、極性反転周期を最適に選択できるようにしておくと
よい。

【００８８】また、この実施例１では、ｎフレームごと
に極性を反転すると、フレーム周波数の１／２ｎの周波
数成分が発生する。たとえばフレーム周波数を６０Ｈｚ
とし、２フレームごとに表示信号の極性反転をおこなう
と、透過率応答に１５Ｈｚ成分が発生し、場合によって
は、この１５Ｈｚ成分がフリッカーとして見えるように
なる。

【００８９】したがって、このような場合、図４（ａ）
ないし（ｆ）にそれぞれ第１ないし第４フレームＦ１〜
Ｆ４における隣接４画素電極３１について示したよう
に、各画素電極３１の極性を適宜変えて駆動することに
より、上記フリッカーを見えにくくすることができる。
特にデュアルスキャンなどのように複数の走査線（ゲー
ト線）上の画素電極を同時に駆動する場合は、（ｃ）に
示した極性反転が好ましい。

【００９０】つぎに、この第１の実施形態の若干の具体
例について説明する。

【００９１】（具体例１） まず、ＴＦＴ素子および画
素電極をマトリックス状に形成した第１の基板と、カラ
ーフィルターおよびブラックマトリックスを形成した第
２の基板とを用意する。本具体例のＴＦＴ素子の構成に
ついて、図２（ｃ）を参照しながら以下に説明する。

【００９２】第１の基板上に形成されたゲート線３７
は、ゲート酸化膜と酸化シリコン膜との積層構造を有す
るゲート絶縁膜により覆われ、さらにゲート絶縁膜上に
はアモルファスシリコン薄膜からなる半導体薄膜が形成
されている。

【００９３】半導体薄膜上にはチャネル形成時に半導体
薄膜を保護するための窒化シリコン膜からなるチャネル
保護膜が形成されている。半導体薄膜およびチャネル保
護膜上には、それぞれオーミックコンタクト層を介して
半導体薄膜に電気的に接続されたソース電極、および信
号線と一体のドレイン電極が配置されている。また、ソ
ース電極は、画素電極と電気的に接続されている。

【００９４】上記構成のスイッチング素子（ＴＦＴ）３
０、信号線３６、ゲート線３７、および画素電極は、酸
化シリコンあるいは窒化シリコンの保護膜によって覆わ
れている。このように、信号線３６や画素電極等を保護
膜で覆うことによって、第２の基板上の共通電極との短
絡による不良の発生を低減できる。

【００９５】次に、第２の基板について説明する。第２
の基板の内側には、カラーフィルターとブラックマトリ
ックスが形成されている。その上に基板を平坦化するた
めの樹脂層（アクリル、ベンゾシクロブテンポリマー、
ポリイミド等によって形成）がコートされている。

【００９６】この上にＩＴＯ等の透明導電膜からなる対
向電極が設けられている。この対向電極は基板全面には
形成されていない。つまり、第１の基板と第２の基板を
対向したときに、第１の基板上の信号線およびＴＦＴ素
子と対向する部分は、ＰＥＰ工程により除去されてい
る。これにより、信号線およびＴＦＴ素子と共通電極と
がゴミやカラーフィルタの突起により短絡することを防
いでいる。

【００９７】また、対向電極が第２の基板上の全面に形
成されている場合には、対向電極と信号線とが誘電体
（液晶材料および配向膜）を挟んでいるため、信号線に
印加される信号の波形がなまるが、本具体例の構成で
は、信号線上には対向電極がないため、波形のなまりが
生じない。

【００９８】前述の短絡や波形のなまりは、セルギャッ
プ（第１の基板と第２の基板の間隔）が狭いほど深刻な
問題となる。本具体例では、セルギャップを２μｍとし
ているが、このようにセルギャップが小さい場合には、
対向電極の部分的な除去は極めて効果的である。

【００９９】ＴＦＴ素子を形成した第１の基板と、カラ
ーフィルタおよびブラックマトリックスを形成した第２
の基板上に、配向膜として可溶性ポリイミド（日本合成
ゴム社製ＡＬ−１０５１）の薄膜をオフセット印刷し、
ホットプレートを用いて９０℃で３分間、さらに窒素雰
囲気中で２００℃、３０分間ベークする。

【０１００】こうして形成されたポリイミド配向膜（膜
厚４０ｎｍ）をラビング処理する。このとき、第１の基
板および第２の基板を、１００℃に加熱しながらラビン
グする。これにより、ＴＦＴ等による段差のある部分
も、ポリイミドが剥がれることなく、充分にラビング配
向処理をすることができる。ラビング方向は、第１の基
板と第２の基板で、互いに反平行となるように、クロス
ラビング角を、５度とする。

【０１０１】次に、この第１の基板上にスペーサ粒子
（直径２μｍ）を散布する。このスペーサはシリカ（Ｓ
ｉＯ₂ ）製の核が有機樹脂でコートされたものである。
また、第２の基板の周辺部分に紫外線硬化性シール材を
印刷する。なお、注入口は注入時間短縮のために２つ以
上設けることが好ましい。この第１の基板と第２の基板
を対向して組み合わせ、加圧状態で紫外線を当てシール
材を硬化する。その後、１６０℃で１時間加熱してシー
ル材を完全に硬化し、液晶セルが完成する。

【０１０２】この液晶セルを真空チャンバー内に入れ、
注入口より無閾値反強誘電性液晶組成物（固体相→−３
０℃→スメクティックＣ相→８０℃→スメクテックＡ相
→８５℃→等方性と変化する相系列を有し、応答時間が
８０μｓのもの）を１２０℃で加熱しながら、真空注入
する。その後、注入口をエポキシ系接着剤で封止する。
このようにして形成されたセルのセルギャップは２μｍ
であった。

【０１０３】第１の基板の外側に、偏光板の透過軸がラ
ビング方向とほぼ垂直（約９２．５度）になるように、
偏光板を貼着する。また、第２の基板の外側には、シー
ト状ヒータが取り付けられ、その上に偏光板の透過軸が
ラビング方向とほぼ平行（約２．５度）になるように、
偏光板をが基板に貼着する。

【０１０４】シート状ヒータは、ガラスあるいはプラス
ティック基板にＩＴＯ等の透明導電膜が形成されたもの
であり、使用環境が０℃以下でも良好な表示品位が保て
るように、液晶を加熱する目的で取り付けられている。

【０１０５】このようにして作製された、対角１５イン
チの液晶表示素子に対し、ゲート線に直流２５Ｖを印加
して、ゲートをオン状態に保ち、信号線に±１０Ｖの矩
形（１０Ｈｚ）を、共通電極に０Ｖを印加しながら、こ
の液晶表示素子を９０℃から室温まで３０分かけて徐々
に冷やす電圧印加配向処理を行う。これにより、液晶配
向が均一となる。

【０１０６】この液晶表示素子に駆動回路を実装する。
さらに、第１の基板の外側にバックライトを設置し、匡
体にいれて液晶表示装置が完成する。なお、シート状ヒ
ータは、液晶の配向破壊を防止する保護板（衝撃吸収
板）の役割も果たしている。配向破壊とは、液晶表示素
子を指等で強く押すことで、液晶分子の配列が乱れるこ
とである。

【０１０７】この液晶表示素子を、フレーム周波数６０
Ｈｚ、フレーム時間１６．６７ｍｓ、書込み時間６４μ
ｓとし、２フレームごとに画素電極に印加する表示信号
の極性を反転するために、その極性反転を３３．３３ｍ
ｓごとにおこなった。

【０１０８】その結果、１フレーム（１６．６７ｍｓ）
ごとに表示信号の極性を反転させた場合は、コントラス
トが１０：１であったが、これを８０：１と大幅に向上
させることができた。また、隣接画素電極とは、図４
（ｅ）に示した関係で極性を反転させた結果、フリッカ
がまったく見られず、視野角が広く、残像や焼付きのな
い極めて良好な表示特性を備える液晶表示装置とするこ
とができた。

【０１０９】（具体例２） 次に、配向膜を１４０℃で
に加熱しながらラビング処理する以外、上記具体例と同
様の方法によりセルを形成し、このセルにＤＨＦ液晶
（応答時間１５０μｓ）を注入して、対角径が１０イン
チの液晶表示素子を製作した。

【０１１０】そして、この液晶表示素子を、フレーム周
波数６０Ｈｚ、フレーム時間１６．６７ｍｓとして、デ
ュアルスキャンで駆動した。この場合、書込み時間は１
２８μｓとなるが、ゲートオン後の書込みの前半の６４
μｓの間は、同じ信号線が接続されている１走査時間
（ｔ１）だけゲートが早くオンになる画素電極と同じ電
圧が印加される。また、２フレームごとに画素電極に印
加する表示信号の極性を反転するために、その極性反転
を３３．３３ｍｓごとにおこなった。

【０１１１】その結果、１フレーム（１６．６７ｍｓ）
ごとに表示信号の極性を反転させた場合は、コントラス
トが９：１であったが、これを８０：１と大幅に向上さ
せることができた。また、隣接画素とは、図４（ｃ）に
示した関係で極性を反転させた（反転方法がＶ（垂直）
ライン反転であるため、デュアルスキャン駆動が可能）
結果、フリッカがまったく見られず、視野角が広く、残
像や焼付きのない極めて良好な表示特性を備える液晶表
示装置とすることができた。

【０１１２】（具体例３）また、配向膜を５０℃でに加
熱しながらラビング処理する以外、上記具体例と同様の
方法によりセルを形成し、このセルに反強誘電性液晶
（応答速度６５μｓ）を注入して、対角径が１０インチ
の液晶表示素子を製作した。

【０１１３】そして、この液晶表示素子を、フレーム周
波数６０Ｈｚ、フレーム時間１６．６７ｍｓ、書込み時
間３２μｓとし、５分ごとに画素電極に印加する表示信
号の極性を反転するために、その極性反転を５分ごとに
おこなった。

【０１１４】その結果、１フレーム（１６．６７ｍｓ）
ごとに表示信号の極性を反転させた場合は、コントラス
トが１０：１であったが、これを１００：１と大幅に向
上させることができた。また、イオン性不純物をほとん
ど含まないフッ素元素含有有機化合物からなる液晶を用
いたことにより、抵抗率が１０15Ω・ｃｍと高く、５分
間極性反転をおこなわなくても、焼付けはおこらなかっ
た。

【０１１５】（具体例４）第４の具体例として、次のよ
うな液晶表示素子を製作した。ＴＦＴおよび画素電極を
マトリックス状に形成した第１の基板と、カラーフィル
タおよびブラックマトリックスを形成した第２の基板上
に、配向膜として可溶性ポリイミド（低プレチルト角）
の薄膜をオフセット印刷し、ホットプレートを用いて９
０℃で３０分間のベーキングを行う。こうして形成され
たポリイミド配向膜（膜厚６５ｎｍ）をラビング処理す
る。

【０１１６】次に、この第１の基板上にスペーサ粒子を
散布する。この第２の基板の周辺部分に紫外線硬化性シ
ール材を印刷する。この第１の基板と第２の基板とを対
向して組み合わせ、加圧状態で紫外線を当てシール材を
硬化させた後、１６０℃で１時間加熱してセルを形成す
る。このセルを真空チャンバーに入れ、注入口より無閾
値反強誘電性液晶組成物（応答速度τ＝８０μｓ）を注
入した後、封入口をエポキシ系接着剤で封じる。さら
に、セルの両面に偏光板を貼ることにより、対角１０イ
ンチの液晶表示素子が完成する。

【０１１７】上記のように製作された液晶表示素子を、
以下の条件で駆動した。画面の精細度をＸＧＡ（走査線
数７６８本）、フレーム周波数を６０Ｈｚ，フレーム時
間を１６．６７ｍｓとし、画面を上下２分割で駆動した
ため、書き込み時間は４２μｓとなった。

【０１１８】画面全体に野球中継のような動きの速い映
像を表示する場合、２フレーム毎に画素電極間に印加す
る電圧の極性を反転した。その結果、１フレーム（１
６．６７ｍｓ）毎に極性反転させた場合は、コントラス
トが２０：１であったが、２フレーム（３３．３３ｍ
ｓ）毎に極性反転させた場合は、コントラストが５０：
１と著しく向上した。

【０１１９】また、画面の１部に文字放送のような動き
の遅い映像を表示して（表示部１）、他の部分に野球中
継のような動きの速い映像を表示する（表示部２）場
合、表示部１では２フレーム毎に極性を反転し、表示部
２では１フレーム毎に極性を反転した。これにより、表
示部１では高コントラストが得られ、表示部２ではコン
トラストは低いものの、動きの速い画像が尾を引かずに
見えた。

【０１２０】すなわち、液晶の応答時間τが書き込み時
間ＴK より長い場合で、極性を２フレーム毎に変える場
合、極性反転したフレーム時間内では液晶の応答は完了
せず、これと同じ極性が印加される次のフレームでも、
液晶分子は応答する。つまり、液晶の応答時間が３３．
３ｍｓ（２フレームの長さ）程度と長くなる。

【０１２１】１フレーム毎に極性反転する場合、応答時
間が１６．７ｍｓ（１フレームの長さ）を越えることは
ない。その結果、複数フレームにわたって同じ極性を印
加すると、野球のボールが飛ぶ映像のように、動きの速
い表示の場合、ボールが尾を引いて見えることがある。

【０１２２】画面のどの部分を１フレーム毎に極性反転
し、どの部分を２フレーム以上毎に極性反転するかは、
この液晶表示装置の使用者が自分の見たい映像に合わせ
て決定してもよいし、あるいは入力信号２１の変化量の
大きさから画像の動きの速さを検知し、自動的に表示部
１と表示部２を設定するようにしてもよい。

【０１２３】なお、画面をｎ個の領域に分割して、ｉ番
目の領域の面積がＡｉでｍフレーム毎に反転した場合、
画面全体としての平均をとり、ＴS は以下の式で定義さ
れる。

【０１２４】

【数１】

【０１２５】（第２の実施形態）第１の実施形態では、
表示信号電圧の極性を反転する際に生ずるコントラスト
の低下を避けるために、 ＴS ／ＴF ≧ ２ 好ましくは、 ＴS ／ＴF ≧ τ／ＴK ≧ ２ を満足するＴS 時間ごと、画素電極に印加する表示信号
の極性を反転する場合について説明した。

【０１２６】第２の実施形態においては、図５に示すよ
うに、画素電極に印加する表示信号３９の極性反転を２
フレーム以上ごとにおこない、その極性を反転する際に
画素電極に印加する電圧４０ａ，４０ｂの供給時間を、
極性を反転しないときの供給時間よりも長くする。

【０１２７】このようにすることにより、たとえば前の
ラインの駆動時間でつぎのラインの予備駆動をおこなう
と、その後、本駆動をおこなうことにより、垂直相関の
ある画像であれば、最大２倍の駆動時間にすることがで
きる。これを極性反転時のみにおこなうので、瞬間的に
コントラストの低下する部分を少なくすることができ
る。その結果、表示信号の極性を反転する際に生ずるフ
リッカーの軽減やコントラストの劣化を防止でき、画質
良好な表示が得られる。

【０１２８】また、極性を反転する際に書込み時間を長
くする場合と同様の効果が、図６（ｃ）に示したよう
に、極性を反転する際の書込み電圧の絶対値を大きくす
ることでも得られる。すなわち、画素電極に保持される
電圧は、図６（ｄ）に示すようにほぼ一定になる。

【０１２９】なお、図５、図６において、（ａ）はゲー
ト（走査線）電圧、（ｂ）は表示信号電圧、（ｃ）は画
素電極への書き込み電圧、（ｄ）は画素電極の保持電圧
を、それぞれ同じタイムスケール上で描いたものであ
る。

【０１３０】（第３の実施形態）図７に、第３の実施形
態に係る液晶表示装置の構成として、図１に示した液晶
表示装置の極性反転制御回路２０の構成を、また、図８
にこの極性反転制御回路２０の動作を説明するためのタ
イミングチャートを示す。

【０１３１】その極性反転制御回路２０は、１フレーム
の画面の書換えに際して、１走査線（ライン）上に位置
する複数のすべての画素電極の極性を反転するものであ
り、基本的に画面内の走査線数を数えるラインカウンタ
ー４９、画面の書換え回数をカウントするフレームカウ
ンター５０および比較器５１からなる反転判定回路５２
を有し、図１に示した表示タイミングコントローラー２
３から供給されるタイミング信号２２により、表示信号
を極性の反転を制御する。

【０１３２】そのラインカウンター４９は、画面の書換
えごとに図７（ｃ）に示す負極性の同期信号５３により
クリア（リセット）され、同（ｄ）および（ｅ）に示す
ように、画面ごとにライン５４の数をカウントする。

【０１３３】一方、フレームカウンター５０は、同
（ｂ）に示すように、画面の書換え回数５５をカウント
するが、特にリセットなどをおこなわず、１画面５６
（図７（ｂ）のＬ）分のカウントが終了すると、再び１
からカウントを繰返す。

【０１３４】比較器５１には、これらフレームカウンタ
ー４９からの画面の書換えごとに更新される数値とライ
ンカウンター５０から走査線ごとに更新される数値との
２種類の数値が供給され、これらフレームカウンター４
９およびラインカウンター５０からからの数値がある数
値ｎで一致したときに、同（ｆ）に示すように、その一
致出力５７を排他的論理和回路５９に出力する。なお、
図７（ａ）に示した３８は、図１に示した表示タイミン
グコントローラー２３に供給される同期信号のうちの垂
直同期信号である。

【０１３５】この排他的論理和回路５９には、上記一致
出力５７のほかに、極性反転信号を保持するメモリ６０
からの出力が入力され、一致出力５７があったときの
み、メモリ６０からの出力を反転する。つまり、フレー
ムカウンター５０の出力がｎのときは、ｎラインのみ極
性を反転する。

【０１３６】この反転、つまり更新された排他的論理和
回路５９の出力は、切換え回路６１およびラッチ回路６
２を介して図１に示した表示タイミングコントローラー
２３に出力される。

【０１３７】また、この排他的論理和回路５９の出力
は、切換え回路６１を介して、再びメモり６０にフィー
ドバックされ、次回の更新まで保持される。上記メモリ
６０のアドレスは、メモリアドレスカウンター６３によ
り制御される。このメモリアドレスカウンター６３のア
ドレスは、ラインカウンター４９と同じアドレスに作成
されている。

【０１３８】このように極性反転制御回路２０で作成さ
れた極性反転信号は、図１に示した表示タイミングコン
トローラー２３に出力され、表示タイミングコントロー
ラー２３では、その極性反転信号に基づいて、表示信号
の極性反転や表示の制御をおこなう。

【０１３９】このような方法により液晶表示装置を駆動
すると、図９にＰフレームおよびＰ＋１フレームについ
て示すように、フレームカウンターの出力がｎのとき
は、１フレームの画面の書換え時に、ｎライン６５のみ
極性の反転をおこない、フレームカウンターの出力がつ
ぎのｎ＋１になったときに、ｎ＋１ライン６６のみ極性
の反転をおこなう。そして、１フレームの画面の走査線
の数がＬの場合は、Ｌフレームの画面の書換えること
で、画面全体の極性反転が終了する。

【０１４０】したがって、上記駆動回路により液晶表示
素子を駆動すると、表示信号の極性を反転する際に生ず
るコントラストの低下、すなわち、電場零の状態を通過
することによる透過率の変化が画面の１部に限定され、
画面全体のコントラストの劣化を防止することができ、
高コントラストの画質良好な表示が得られる。

【０１４１】本実施形態の液晶表示素子は、１５型ＸＧ
Ａで、画素サイズは縦３００μｍ×横１００μｍで、水
平ライン反転駆動（隣合うゲート線に接続されている画
素同士に極性が反転）している。画面の３ｍｍ×３ｍｍ
の領域に着目すると、そこには走査線（ゲート線）が１
０本、画素が３００個ある。

【０１４２】あるフレームで１本の走査線が極性反転し
たとき、正の電圧を印加した画素の数と、負の電圧を印
加した画素の数が等しくなくなる。図９のように極性反
転した場合、３ｍｍ×３ｍｍの領域では、正極性の画素
が１２０個、負極性の画素が１８０個となる。正極性の
画素数を負極性の画素数で割ると、０．６６７となる。
この程度の正極性および負極性の画素数の差では、液晶
表示素子を斜め７０度以内から見た場合に視認されなか
った。

【０１４３】上記極性反転の順序は、極性反転制御回路
２０のラインカウンター４９、フレームカウンター５０
および比較器５１の構成により決定される。たとえば図
１０に示すように、ラインカウンター４９の出力とフレ
ームカウンター５０の出力がともに最上位ビットＭＳＢ
（Most Signifcant Bit ）から最下位ビットＬＳＢ（Le
ast Signifcant Bit）まで同じ配列の場合は、比較器５
１からの一致出力は、１ライン目からＬライン目まで順
序よく出力され、順序よく極性反転がおこなわれる。そ
のため、１画面での極性反転のおこなわれる位置は、図
１１に線６８で示すようになり、ともすると、上から下
へと極性反転位置が移動することによる極性反転の弊害
が視認されるおそれがある。

【０１４４】したがって、この極性反転位置を見えにく
くするためには、順序よく極性反転の位置を変えていく
よりは、隣接フレームで、なるべくはラインで、しかも
規則性が認識されないようにランダムに極性反転をおこ
なうとよい。図１２にその一例として、ラインカウンタ
ー４９の出力とフレームカウンター５０の出力を、最上
位ビットＭＳＢと最下位ビットＬＳＢとが入換わるよう
に配線操作した場合を示す。このようにすると、図１３
に点６９で示すように、見かけ上、極性をランダムに反
転させることができる。

【０１４５】また、上記方法により極性反転をおこなう
と、１フレームの画面がＬラインで構成されている場
合、Ｌフレームの時間で全ラインの極性反転が完了す
る。しかし、この場合、１ラインづつ極性を反転するた
め、ある時刻には、画面のすべての画素電極に正極性ま
たは負極性の表示信号が印加される。

【０１４６】このようにすべての画素電極が正極性また
は負極性の表示信号が印加されると、その正極性と負極
性との差により、フリッカーなどの画質劣化が生ずる可
能性がある。したがって、このような場合は、極性反転
をおこなう前と後で、１フレームの画面中に正極性の表
示領域と負極性の表示領域がほぼ同じ割合で存在するよ
うにするとよい。

【０１４７】そのためには、図７に示した極性反転制御
回路２０に、初期パターン発生回路７１を設け、この初
期パターン発生回路７１に正極性と負極性とが同じ割合
で存在する極性パターンを入力しておき、電源の投入時
やリセット信号が与えられるときに、正極性と負極性と
が同じ割合で存在する極性パターンをメモり６０に入力
すればよい。

【０１４８】たとえば初期パターン発生回路７１に初期
値として、偶数ラインが正極性、奇数ラインが負極性に
なるパターンを設定したとすると、１フレームの画面に
正極性の表示信号と負極性の表示信号が同じ割合で供給
される。表示信号がこのような極性の場合、隣接する２
ラインをまとめて極性反転することにより、極性反転を
おこなう前と後で正極性と負極性の割合が変化しないよ
うにすることができる。 すなわち図１４にｎライン６
５とｎ＋１ライン６６の極性を反転する場合について示
したように、極性反転前のＰフレームに存在する正極性
と負極性の割合は、つぎのＰ＋１フレームになった場
合、極性の配列は変化しても、存在割合は変化しない。

【０１４９】このように１フレームの画面の書換え時に
２ラインまとめて極性反転をおこなうには、ラインカウ
ンター４１とフレームカウンター４２のビット数を１ラ
インづつ極性反転する場合にくらべて１ビット少ない構
成にすることにより、簡単に実現できる。

【０１５０】（第４の実施形態）第３の実施形態では、
極性反転をラインごとにおこなう場合について説明した
が、画素電極ごとに極性反転をおこなう場合も、極性反
転制御回路を除いて、同様の構成で実現できる。

【０１５１】図１５にこの画素電極ごとに極性反転をお
こなう場合の極性反転制御回路を示す。この極性反転制
御回路２０は、基本的には、図７に示した極性反転制御
回路のラインカウンターを画素カウンター７３に置換
え、フレームカウンター５０、比較器５１およびメモリ
６０を、１フレームの画面中に存在する画素数に相当す
るビット数に拡張し、極性反転を画素ごとにおこなう以
外は、ラインごとに極性反転をおこなう場合と同じ動作
によって極性反転をおこなうことができる。

【０１５２】したがって、この場合、初期パターン発生
回路７１に正極性と負極性とが同じ割合で存在する極性
パターン、たとえば偶数画素が正極性、奇数画素が負極
性となる極性パターンを入力しておき、偶数個の画素電
極をまとめて極性反転することにより、１フレームの画
面中に画素電極ごとに極性の異なる表示信号が同じ割合
で存在しながら、極性反転の動作をおこなうことができ
る。

【０１５３】また、画素ごとの極性反転の順序、つま
り、隣り合ったフレームで、どの位置の画素の極性を反
転するかは、ラインごとに極性反転をおこなう場合と同
様に、比較器５１に入力する画素カウンター７３とフレ
ームカウンター５０の出力ビットを入換えることによ
り、任意の順序で極性反転をおこなうことができる。

【０１５４】上記のように画素ごとに極性反転をおこな
うことにより、ラインで極性反転をおこなう場合より
も、さらに微小領域で極性反転をおこなうため、表示信
号の極性を反転する際に生ずるコントラストの低下を防
止でき、高コントラストの画質良好な表示が得られる。

【０１５５】（第５の実施形態）自発または電場を印加
することにより誘起する自発分極を有する液晶が画素電
極と対向電極との間に挟まれた液晶表示装置は、表示信
号の極性反転の周期を長くしても、前の画像が残る焼付
き現象が生じにくい。しかし、長時間静止画像を表示さ
せると、その画像が残る焼付き現象が生ずる。

【０１５６】このような自発分極を有する液晶が画素電
極と対向電極との間に挟まれた液晶表示装置の焼付き
は、図２に示した液晶表示素子２４の配向膜３２ａ，３
２ｂの表面に導電性をもたせることにより、配向膜の表
面に蓄積される電荷を分散、消失させることができ、そ
れにより焼付きを防止することができる。

【０１５７】その結果、表示信号の極性を反転すること
なく、直流的に駆動しても焼付きはおこらず、しかも、
その直流的駆動によって、極性反転時に生ずるコントラ
ストの低下を完全に防止できる。

【０１５８】なお、このように自発分極を有する液晶が
画素電極と対向電極との間に挟まれ、配向膜３２ａ，３
２ｂの表面に導電性をもたせた液晶表示装置において、
所定のフレーム時間ごとに表示信号の極性を反転するこ
とは任意である。

【０１５９】上記液晶表示素子２４の配向膜３２ａ，３
２ｂ表面の導電性付与は、たとえばポリイミド樹脂から
なる配向膜３２ａ，３２ｂの表面に導電性物質を溶解す
ることにより得られる。

【０１６０】その導電性物質としては、特に限定される
ものではないが、電子供与体（ドナー）と電子受容体
（アクセプター）を１：１のモル比で反応させて得られ
る有機電荷移動錯体が好ましい。その電子供与体として
は、 ビス（エチレンジチオ）テトラチアフルバレン ビス（メチレンジチオ）テトラチアフルバレン ビス（トリメチレンジチオ）テトラチアフルバレン ４、４’−ジメチルテトラチアフルバレン テトラキス（オクタデシルチオ）テトラチアフルバレン テトラキス（ｎ−ベンチルチオ）テトラチアフルバレン テトラキス（アルキルチオ）テトラチアフルバレン テトラチアフルバレン トリス（テトラチアフルバレン）ビス（テトラフルオロ
ボレート） などがある。また、電子受容体としては、 ビス（テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム）テトラシアノ
ジフェノキノメタニド ２、５−ジメチル−７、７、８、８−テトラシアノキノ
ジメタン １１、１１、１２、１２−テトラシアノナフト−２、６
−キノジメタン ７、７、８、８−テトラシアノキノジメタン テトラシアノキノジメタン などがある。

【０１６１】これら電子供与体および電子受容体からな
る有機電荷移動錯体は、ポリイミド樹脂に対して、０．
００１〜２０重量％、好ましくは０．１〜２重量％溶解
することにより得られる。０．００１重量％よりも少な
い場合や、焼付き現象を防止する効果が十分でなくな
る。また、２０重量％を越えると、溶解しないまま残
り、配向膜として使用できなくなる。

【０１６２】以下、この第５の実施形態の具体例につい
て説明する。

【０１６３】図２に示した構成の液晶表示素子２４にお
いて、マトリックス状にＴＦＴおよび画素電極３１が形
成された第１の基板２８と、カラーフィルター３２およ
び対向電極３４が形成された第２の基板２９に、それぞ
れ可溶性ポリイミド樹脂、たとえば日本合成ゴム社製Ａ
Ｌ１０３１からなる薄膜の表面に、電子供与体としてテ
トラキス（ｎ−ベンチルチオ）テトラチアフルバレン、
電子受容体として７，７，８，８−テトラシアノキノジ
メタンからなる有機電荷移動錯体を１重量％溶解して配
向膜３２ａ，３２ｂを形成する。

【０１６４】これら配向膜３２ａ，３２ｂを介して画素
電極３１と対向電極３４の間に、三井石油化学製ＭＣＬ
ー００４９からなる反強誘電性液晶を封止して、縦８０
ｍｍ，横１０７ｍｍ、セルギャップ２μｍの液晶表示素
子を製作した。

【０１６５】そして、画素電極と対向電極の間に印加す
る電圧の極性反転を１５０分毎に行った。ＮＴＳＣのテ
レビ画像を表示させた結果、１００：１の高コントラス
トが得られた。また、１２０分間静止した画像を表示さ
せたのち、画像を動画に切り替えたが、その静止画がそ
の後の動画と重なって見えることはなかった。すなわ
ち、焼付き現象は発生しなかった。

【０１６６】これに対して、配向膜の表面に有機電荷移
動錯体を溶解しないで製作した同一構造の液晶表示素子
も、画素電極と対向電極の間に印加する電圧の極性反転
を１５０分毎に行った。ＮＴＳＣのテレビ画像を表示さ
せた結果、１００：１の高コントラストが得られた。し
かし、この液晶表示素子では、１２０分間静止した画像
を表示したのち、画像を動画に切り替えたところ、その
静止画がその後の動画と重なって見えた。すなわち、焼
付き現象が発生し、表示品位が低下した。

【０１６７】なお、この実施形態では、配向膜の表面が
導電性であることを特徴としているが、好ましくは、配
向膜表面の抵抗率が１０⁷ 〜１０⁹ Ω・ｃｍとするとよ
い。 （第６の実施形態）本実施形態は、極性反転周期を６．
４秒とすること、信号線反転駆動を行うこと、１走査
（ゲート）線に接続された複数の画素を１つの単位とし
て極性反転を行うこと、液晶表示素子の構成等において
第１の実施例と異なり、他は第１の実施例と同様であ
る。

【０１６８】まず、ＴＦＴ素子および画素電極をマトリ
ックス状に形成した第１の基板と、カラーフィルタおよ
びブラックマトリックスを形成した第２の基板を用意す
る。図２（ｂ），（ｃ）を参照して、ＴＦＴ素子の構成
について以下に示す。第１の基板上に形成されたゲート
線３７は、ゲート酸化膜と酸化シリコン膜との積層構造
を有するゲート絶縁膜によって覆われ、さらにゲート絶
縁膜上にはポリシリコン薄膜からなる半導体薄膜が形成
されている。

【０１６９】半導体薄膜上にはチャネル形成時に半導体
薄膜を保護するための窒化シリコン膜からなるチャネル
保護膜が形成されている。半導体薄膜およびチャネル保
護膜上には、それぞれオーミックコンタクト層を介して
半導体薄膜に電気的に接続されるソース電極、および信
号線と一体のドレイン電極が配置されている。

【０１７０】この上に、ベンゾシクロブテンポリマーの
感光性樹脂からなる厚さ４μｍの平坦化膜が形成されて
いる。この平坦化膜上に画素電極が形成されているが、
この平坦化膜にはスルーホールが開けられているため、
これを介してソース電極と画素電極は接続されている。
このように、信号線３６を平坦化膜で覆うことによっ
て、第２の基板上の共通電極との短絡による不良の発生
を低減できる。

【０１７１】つぎに、第２の基板の構成およびその形成
法について記す。第２の基板の内面に、クロム製のブラ
ックマトリックスを形成する。その上に、赤の顔料を分
散した感光性樹脂をＰＥＰ工程で形成して赤色のカラー
フィルタとする。同様にして、緑および青のカラーフィ
ルタを形成する。

【０１７２】このとき、ゲート線と対向するブラックマ
トリックス上の一部に赤顔料分散の感光性樹脂と緑顔料
分散の感光性樹脂と青顔料分散の感光性樹脂を重ねて配
置し、長さ７μｍ、幅４μｍ、高さ２μｍの柱状突起を
形成する。この突起は、セルを形成したときに第１の基
板と第２の基板の間隔を一定に保つスペーサとしての役
割を果たす。

【０１７３】この上にＩＴＯの透明導電膜からなる対向
電極を形成する。さらに、この透明導電膜上の画素領域
全面に酸化シリコンからなる絶縁膜を１００ｎｍの厚さ
で成膜する。これにより、第１の基板上の画素や信号線
やＴＦＴ素子と共通電極がゴミなどにより短絡すること
を防いでいる。

【０１７４】ＴＦＴ素子を形成した第１の基板と、カラ
ーフィルタおよびブラックマトリックスを形成した第２
の基板上に、配向膜として熱硬化型ポリイミド（日産化
学社製ＳＥ−１５０）の薄膜をオフセット印刷し、ホッ
トプレートを用いて９０℃で３０分間、さらに窒素オー
ブン中で２２０℃で６０分間キュアする。

【０１７５】こうして形成されたポリイミド配向膜（膜
厚６０ｎｍ）を、ラビング処理する。ラビング方向は第
１の基板と第２の基板で互いに平行となるようにし、ク
ロスラビング角は５度とする。

【０１７６】次に、この第２の基板の周辺部分に注入口
が向かい合う辺に１つづつできるように、熱硬化性エポ
キシ樹脂からなるシール材を印刷する。この第１の基板
と第２の基板を対向して組み合わせ、加圧状態で１６０
℃で３時間加熱してシール材を硬化させ、セルを形成す
る。

【０１７７】このセルの一方の注入口にチューブをつな
ぎ減圧し、もう一方の注入口から無閾値反強誘電性液晶
組成物（三井石油化学社製ＭＬＣシリーズ、相系列：固
体相→−３０℃→スメクティックＣ相→７５℃→スメク
テックＡ相→８０℃→等方相；応答時間＝３００μｓ）
を、１００℃に加熱しながら吸引注入する。その後、注
入口をエポキシ系樹脂で封じる。なお、セルギャップは
２．０μｍとする。

【０１７８】第２の基板の外側に偏光板の透過軸をラビ
ング方向とほぼ平行（約２．５度）になるようにして、
偏光板を第１の基板に貼付する。その偏光板上にシート
状ヒータを張り付ける。シート状ヒータは、ポリカーボ
ネート基板にＩＴＯの透明導電膜が形成された構成とな
っており、使用環境が０℃以下でも良好な表示品位が保
てるように、液晶を加熱する目的で取り付けられてい
る。

【０１７９】また、液晶表示素子を指で押す等の力が加
わったとき、このシート状ヒータはこの力を弱める緩衝
材としても機能する。このようにして対角１５インチの
液晶表示素子が完成する。

【０１８０】その後、ゲート線に直流２５Ｖを印加して
ゲートをオン状態に保ち、信号線に±２０Ｖの三角波
（１Ｈｚ）を共通電極に０Ｖを印加しながら、この液晶
表示素子を９０℃から室温まで３０分かけて徐々に冷却
する（電圧印加配向処理）。これにより、液晶配向が均
一となる。この液晶表示素子に駆動回路を実装する。さ
らに、第１の基板の外側にバックライトを置き、匡体に
入れて液晶表示装置が完成する。

【０１８１】以下に駆動方法を記す。図１６（ａ），
（ｂ）に、ある１本の信号線に接続された画素に対する
ゲート信号と、画素電極と対向電極間に印加される電圧
（書き込み電圧）を示す。本実施形態の液晶表示装置の
精細度はＸＧＡレベルであるため、ゲート線の本数は７
６８本である。しかし、液晶表示装置の画素の上半分と
下半分を２分割して駆動しているため、１フレーム（１
６．６７ｍｓ）期間に走査するゲート線の本数は３８４
本となる。

【０１８２】本実施形態では、ゲートオン時間を４２μ
ｓとしたため、１６．６７−４２μｓ×３８４＝０．５
４ｍｓがブランキングタイムとなる。このブランキング
タイムを利用し、極性反転時にはゲートオン時間（書き
込み時間）を５０４μｓまで延長する。

【０１８３】図１６（ａ）では、第１フレームはｉ番目
のゲート線に接続された画素を負から正へ極性反転して
いる。なお、図１６（ａ）に示したｉ番目の画素と隣接
する画素では、信号線反転駆動を行っているため、第１
フレームでは、正から負へ極性反転している。極性反転
は１フレーム当たり１ゲート線の割合で行われる。故
に、すべての画素が反転し終わるのは、言い換えれば、
ある画素が極性反転する周期は、１６．６７ｍｓ×３８
４＝６．４秒となる。

【０１８４】また、極性反転時の書き込みでは、初めの
１６８μｓでＶｈを、続く３３６μｓで表示信号に対応
した電圧Ｖａを印加する。換言すれば、図示しない信号
線の信号電圧として、初めの１６８μｓにおいてＶｈ
が、続く２フレーム以上のフレーム時間の残り時間にお
いて表示信号に対応した電圧Ｖａが供給される。

【０１８５】Ｖｈの絶対値＞Ｖａの絶対値とすること
で、極性反転時の光強度低下を防ぐことができる。Ｖｈ
を±７Ｖ，Ｖａの最大・最小値を±５Ｖとし、第１フレ
ームと第２フレームで表示信号が変化しない場合は、第
１フレームの光強度と第２フレームの光強度は等しくな
り、極性反転時の光強度変化は全く見られなかった。

【０１８６】極性反転を行う順番は、ｎ＝１、１３、２
５、．．．、３７３、２、１４、．．．、３８４とす
る。つまり、第１フレームでｉ番目の画素を極性反転し
た場合、第２フレームでは、ｉ＋１２番目の画素を極性
反転する。このように、あるフレームとその次のフレー
ムで極性反転するゲート線が離れているほど、極性反転
時の光変化が視認されにくくなる。

【０１８７】

【発明の効果】上述のように、固有または電場を印加す
ることにより誘起される自発分極を有する液晶がマトリ
ックス状に配置された画素電極と対向電極との間に挟ま
れた液晶表示装置の駆動方法において、フレーム時間を
ＴF とするとき、 ＴS ／ＴF ≧ ２ を満足するＴS 時間ごとに電極間に印加する電圧の極性
反転をおこなうと、極性を反転する際のコントラストの
低下を低減して、高コントラストの画質良好な表示が得
られる。

【０１８８】また、配向膜の表面に導電性をもたせて、
極性反転をおこなうことなく直流的に駆動、あるいは所
定のフレーム時間ごとに極性反転するようにしても、同
様に高コントラストの画質良好な表示が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係る液晶表示装置の構
成を示す図である。

【図２】図２（ａ）は上記液晶表示装置の一構成である
液晶表示装置の構成を示す平面図、図２（ｂ）は図２
（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図、図２（ｃ）は図２
（ａ）のＣ部の拡大図である。

【図３】図３（ａ）ないし（ｄ）は、この発明の第１の
実施形態における液晶表示装置の駆動方法を説明するた
めの各部の電圧波形図であり、（ｅ）は液晶の透過率、
（ｆ）は液晶の光軸を示す。

【図４】図４（ａ）ないし（ｆ）はそれぞれ上記第１の
実施形態における画素電極の極性反転を説明するための
図である。

【図５】図５（ａ）ないし（ｄ）はそれぞれ第２の実施
形態における画素電極の極性反転方法を説明するための
図である。

【図６】図６（ａ）ないし（ｄ）はそれぞれ第２の実施
形態の変形例における画素電極の極性反転方法を説明す
るための図である。

【図７】第３の実施形態における画素電極の極性反転を
制御する極性反転制御回路の構成を示す図である。

【図８】図８（ａ）ないし（ｆ）はそれぞれ第３の実施
形態における画素電極の極性反転方法を説明するための
図である。

【図９】第３の実施形態における画素電極の極性反転を
示す図である。

【図１０】第３の実施形態における極性反転制御回路の
極性反転判定回路の構成を示す図である。

【図１１】上記極性反転判定回路による極性反転の順序
を説明するための図である。

【図１２】第３の実施形態における極性反転制御回路の
極性反転判定回路の他の構成を示す図である。

【図１３】上記極性反転判定回路による極性反転の順序
を説明するための図である。

【図１４】第３の実施形態における画素電極の異なる極
性反転を示す図である。

【図１５】第４の実施形態における画素電極の極性反転
を制御する極性反転制御回路の構成を示す図である。

【図１６】第６の実施形態の動作を説明するための図
で、（ａ）はゲート電圧、（ｂ）は書込み電圧を示す。

【図１７】自発分極を有する液晶の電場応答を説明する
ための図である。

【図１８】図１８（ａ）ないし（ｈ）はそれぞれ従来の
液晶表示装置の駆動方法を説明するための図である。

【図１９】液晶の応答時間の定義を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

３０…スイッチング素子 ３１…画素電極 ３２ａ、３２ｂ…配向膜 ３４…対向電極 ３５ａ、３５ｂ…偏向板 ３６…信号線 ３７…ゲート線 ３８…ゲート信号 ３９…表示信号 ４４…保持電圧 ４５ａ、４５ｂ…透過率

フロントページの続き (72)発明者 高頭 孝毅 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 長田 洋之 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 飯田 理恵子 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 奥村 治彦 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 藤原 久男 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固有または電場を印加することにより誘
   起される自発分極を有する液晶がマトリックス状に配置
   された画素電極と対向電極との間に挟まれた液晶表示装
   置の駆動方法において、 フレーム時間をＴF とし、画面の少なくとも１部領域の
   上記電極間に印加する電圧の極性反転を、ＴS 時間ごと
   におこなうとき、 ＴS ／ＴF ≧ ２ を満足することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
2. 【請求項２】 固有または電場を印加することにより誘
   起される自発分極を有する液晶がマトリックス状に配置
   された画素電極と対向電極との間に挟まれた液晶表示装
   置の駆動方法において、 フレーム時間をＴF 、上記液晶の応答時間をτ、書込み
   時間をＴK とし、画面の少なくとも１部領域の上記電極
   間に印加する電圧の極性反転を、ＴS 時間ごとにおこな
   うとき、 ＴS ／ＴF ≧ τ/ ＴK ≧ ２ を満足することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
3. 【請求項３】 極性反転をおこなう際、極性反転をおこ
   なう画素に対する書込み時間を極性反転をおこなわない
   画素よりも長くしたことを特徴とする請求項１および２
   のいずれかに記載の液晶表示装置の駆動方法。
4. 【請求項４】 極性反転をおこなう際の信号振幅を極性
   反転をおこなわないときよりも大きくすることを特徴と
   する請求項１および２のいずれかに記載の液晶表示装置
   の駆動方法。
5. 【請求項５】 関係式ＴS ／ＴF ≧ ２ を満足する
   ように行われる前記極性反転が、画面の１部の領域で行
   われ、他の領域では１フレーム毎の極性反転が行われる
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の
   液晶表示装置の駆動方法。
6. 【請求項６】 関係式ＴS ／ＴF ≧ ２ を満足する
   ように行われる前記極性反転が、時間の経過とともに間
   欠的に行われ、他の時間は１フレーム毎に極性反転が行
   われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに
   記載の液晶表示装置の駆動方法。
7. 【請求項７】 固有または電場を印加することにより誘
   起される自発分極を有する液晶がマトリックス状に配置
   された画素電極と対向電極との間に挟まれた液晶表示装
   置の駆動方法において、 上記電極間に印加する電圧の極性の反転を画面の１部画
   素についてのみおこない、画面の書換えに際して上記極
   性を反転する画素を逐次異ならしめて画面全体の極性反
   転を完了することを特徴とする液晶表示装置の駆動方
   法。
8. 【請求項８】 １画面における極性反転を少なくとも１
   画素についておこなうことを特徴とする請求項７記載の
   液晶表示装置の駆動方法。
9. 【請求項９】 １画面における極性反転を少なくとも１
   走査線上に位置するすべての画素についておこなうこと
   を特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の駆動方法。
10. 【請求項１０】 １画面中の任意の３ｍｍ×３ｍｍの領
    域で、正極性画素と負極性画素の比が、０．５以上かつ
    ２以下であるように極性反転をおこなうことを特徴とす
    る請求項７ないし９のいずれかに記載の液晶表示装置の
    駆動方法。
11. 【請求項１１】 固有または電場を印加することにより
    誘起される自発分極を有する液晶がマトリックス状に配
    置された画素電極と対向電極との間にこれら電極上に設
    けられた配向膜を介して挟まれた液晶表示装置の駆動方
    法において、 上記配向膜の表面に導電性をもたせ、上記電極間に印加
    する電圧の極性反転をおこなうことなく直流的に駆動す
    ることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
12. 【請求項１２】 固有または電場を印加することにより
    誘起される自発分極を有する液晶がマトリックス状に配
    置された画素電極と対向電極との間にこれら電極上に設
    けられた配向膜を介して挟まれた液晶表示装置の駆動方
    法において、 上記配向膜の表面に導電性をもたせ、フレーム時間をＴ
    F とし、画面の少なくとも１部領域の前記電極間に印加
    する電圧の極性反転を、ＴS 時間ごとにおこなうとき、 ＴS ／ＴF ≧ ２ を満足することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
13. 【請求項１３】 第１の基板と、 前記第１の基板上にマトリクス状に配置された複数の画
    素電極と、 前記複数の画素電極が形成された前記第１の基板の面に
    対向するよう設けられた第２の基板と、 前記第２の基板上に、前記複数の画素電極と対向して形
    成された対向電極と、 前記第１の基板と前記第２の基板との間に保持された、
    固有または電場を印加することにより誘起される自発分
    極を有する液晶とを具備し、 前記液晶表示装置は、前記複数の画素電極と前記対向電
    極の間に印加する電圧の少なくとも１部の極性を周期的
    に反転する動作と、 前記画素電極に前記電圧を印加して、前記画素電極に前
    記電圧に基づく表示電圧を保持させる書き込み動作とを
    有し、 前記極性反転動作は、フレーム時間をＴF 、前記極性
    反転を行う周期をＴSとするとき、 ＴS ／ＴF ≧ ２ を満足するように行われることを特徴とする液晶表示装
    置。
14. 【請求項１４】 前記極性反転動作が、前記液晶の応答
    時間をτ、書込み時間をＴK とするとき、 ＴS ／ＴF ≧ τ/ ＴK ≧ ２ を満足するように行われることを特徴とする請求項１３
    に記載の液晶表示装置。
15. 【請求項１５】 前記書き込み動作は、前記複数の画素
    電極の内、極性反転をおこなう画素電極に対する書込み
    時間を極性反転をおこなわない画素電極よりも長くする
    動作を含むことを特徴とする請求項１３に記載の液晶表
    示装置。
16. 【請求項１６】 前記書き込み動作は、前記複数の画素
    電極の内、極性反転をおこなう画素電極に対する書込み
    電圧を極性反転をおこなわない画素電極よりも大きくす
    る動作を含むことを特徴とする請求項１３に記載の液晶
    表示装置。
17. 【請求項１７】 前記極性反転を行う動作は、前記画素
    電極と前記共通電極との間に印加する電圧の前記極性の
    反転を、画面の１部画素電極についてのみ行う動作を含
    み、前記極性を反転する前記１部の画素電極を逐次異な
    らしめて画面全体の極性反転を完了する複数の動作を含
    むことを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
18. 【請求項１８】 前記極性反転を行う動作は、１画面に
    おける極性反転を少なくとも１画素についておこなう動
    作を含むことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示
    装置。
19. 【請求項１９】 前記極性反転を行う動作は、１画面に
    おける極性反転を少なくとも１走査線上に位置するすべ
    ての画素についておこなう動作を含むことを特徴とする
    請求項１７に記載の液晶表示装置。
20. 【請求項２０】 前記極性反転を行う動作は、１画面中
    の任意の３ｍｍ×３ｍｍの領域で、正極性画素と負極性
    画素の比が、０．５以上かつ２以下であるように極性反
    転をおこなう動作を含むことを特徴とする請求項１７に
    記載の液晶表示装置。