KR20150004413A

KR20150004413A - 액정 구동 방법 및 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20150004413A
Application number: KR1020147033414A
Authority: KR
Inventors: 유이치 기타; 다카토모 요시오카; 요시키 나카타니
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2015-01-12
Also published as: JP5878978B2; CN104321691B; JPWO2013175917A1; WO2013175917A1; KR101624826B1; CN104321691A; US20150131019A1

Abstract

본 발명은 플리커와 함께 DC 번 인을 충분히 저감하는 액정 구동 방법, 및 액정 구동 방법을 이용하여 구동되는 액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명은 상하 기판 중 한쪽에 설치된 한 쌍의 전극에 전위차를 발생시켜서 액정을 구동하는 방법으로서, 상기 한 쌍의 전극은, 각각 인가 전압의 극성이 반전되는 것이며, 그 상하 기판 중 한쪽 및/또는 다른 쪽에 면 형상 전극이 설치되어 있으며, 상기 액정 구동 방법은, 그 한 쌍의 전극 중 한쪽에 인가되는 정극성의 전압과 부극성의 전압의 평균값으로부터, 그 면 형상 전극에 인가되는 전압을 뺀 차를 제1 오프셋 전압, 그 한 쌍의 전극 중 다른 쪽에 인가되는 정극성의 전압과 부극성의 전압의 평균값으로부터, 그 면 형상 전극에 인가되는 전압을 뺀 차를 제2 오프셋 전압이라 하면, 그 제1 오프셋 전압과, 그 제2 오프셋 전압은, 그 값이 서로 바뀌는 구동 조작을 실행하는 액정 구동 방법이다.

Description

액정 구동 방법 및 액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DRIVE METHOD AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정 구동 방법 및 액정 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 한 쌍의 전극을 사용하여 전계를 인가하여 표시를 행하는 액정 구동 방법 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 구동 방법은, 한 쌍의 기판 간에 개재된 액정층 중의 액정 분자를 전극 간에 전계를 발생시켜서 움직이게 하는 방법이며, 이에 의해 액정층의 광학 특성을 변화시키고, 광이 액정 표시 장치를 투과하거나 투과하지 않게 하여, 온 상태·오프 상태를 발생시킬 수 있다.

이와 같은 액정 구동에 의해, 다양한 형태의 액정 표시 장치가 박형이고 경량이면서 저소비 전력이라는 이점을 살려서 다양한 용도에서 제공되고 있다. 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터, 텔레비전, 카 내비게이션 등의 차량 탑재용 기기, 스마트폰이나 태블릿 단말기 등의 휴대 정보 단말기의 디스플레이 등에 있어서 다양한 구동 방법이 고안되어 있으며, 실용화되고 있다.

그런데, 액정 표시 장치에는, 액정의 특성이나 전극 배치, 기판 설계 등에 따라 다양한 표시 방식(표시 모드)이 개발되고 있다. 최근에 널리 사용되고 있는 표시 모드로서는, 크게 구별하면, 부(負)의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 기판면에 대하여 수직 배향시킨 수직 배향(VA: Vertical Alig㎚ent) 모드나, 정(正) 또는 부의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 기판면에 대하여 수평 배향시켜서 액정층에 대하여 횡전계를 인가하는 면 내 스위칭(IPS: In-Plane Switching) 모드 및 줄무늬 형상 전계 스위칭(FFS: Fringe Field Switching) 모드 등을 들 수 있다. 이들 표시 모드에 있어서, 몇 가지 액정 구동 방법이나, 이에 사용되는 전극 구조가 제안되고 있다.

예를 들어, IPS 방식의 액정 표시 장치로서, 제1 방향으로 연장되고, 제2 방향으로 배열된 주사선과, 제2 방향으로 연장되고, 제1 방향으로 배열된 영상 신호 선으로 둘러싸인 영역에 화소가 형성되고, 상기 화소는, 평면 자체로 형성된 제1 전극과, 제1 전극의 위에 형성된 층간 절연막과 상기 층간 절연막의 위에 형성된 제2 전극을 갖고, 상기 제2 전극은, 제1 영역과 제2 영역을 갖고, 상기 제1 영역은 제1 수의 빗살 전극을 갖고, 상기 제2 영역은 제2 수의 빗살 전극을 갖고, 상기 제1수와 상기 제2 수는 서로 다른 액정 표시 장치가 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 특허공개 제2010-2596호 공보

예를 들어, IPS 구동 방식에 있어서는, 플렉소 분극(flexoelectricity)에 의해, 극성 반전마다 명부(明部)의 위치가 라인 상이나 스페이스 상으로 바뀐다. 이 현상에 의한 휘도 변화를 없애기 위해서, 예를 들어 라인과 스페이스의 수를 동일하게 함으로써 대응하고 있다.

그러나, TBA 모드나 온-온 스위칭 모드 등은 명부가 라인 상이나 스페이스 상으로 바뀌는 것은 아니므로, 상기 방법은 적용할 수 없다. 또한, 화소 구조가 제한되어 버리므로, 화소의 크기에 따라서는 완전히 플리커를 없앨 수 없다.

본 발명은, 상기 현 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 상하 기판 중 한쪽에 설치된 한 쌍의 전극에 전위차를 발생시켜서 액정을 구동하는 액정 구동 방법에 있어서, 플리커와 함께 DC 번 인을 충분히 저감하는 액정 구동 방법, 및 액정 구동 방법을 이용하여 구동되는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명자들은, 횡성분을 포함하는 전계에 의해 액정의 배향을 정하는 액정 표시 장치(예를 들어, TBA〔Transverse Bend Alig㎚ent〕 모드, 온-온 스위칭 모드 등)에 있어서, 상층 빗살 전극 등의 한 쌍의 빗살 전극으로 횡성분을 포함하는 전계(예를 들어, 기판 주면에 대하여 수평 방향의 전계)를 발생시킬 때, 액정이 벤드 배향이나 스프레이 배향으로 되는 영역을 갖는다는 사실을 알아내었다. 그로 인해, 플렉소일레트릭 효과에 의한 플렉소 분극이 발생하고, 한 쌍의 전극 중 한쪽에 인가하는 전압이 정극성인 경우와 부극성인 경우 사이에서 투과율 차(이하, 이것을 「정극성과 부극성 사이에서의 투과율의 차」라고도 함)가 발생한다. 즉, 정극성과, 부극성에서, 동일한 크기의 전압을 전극에 인가한 경우, 극성 반전에 있어서 플리커가 발생한다는 과제를 찾아내었다.

본 발명자들은, 그 원인에 대하여 검토하고, 횡성분을 포함하는 전계에 의해 액정의 배향을 정하는 모드에서는, 액정이 비스듬히 배향되기 때문에, 스프레이 배향이나 벤드 배향을 발생한다는 사실, 이와 같은 배향이 발생하면, 액정의 분자 배열의 대칭성이 무너지기 때문에, 거시적인 분극(플렉소 분극)이 발생한다는 사실을 알아내었다. 또한, 이러한 플렉소 분극은 분자의 형태에 관계없이, 모든 네마틱 액정에 있어서 볼 수 있는 현상임을 알아내었다. 이 플렉소 분극의 발생에 의해, 정극성과 부극성에서 배향의 차이가 발생하기 때문에, 투과율에 차가 생겨버리게 된다.

그런데, 본 발명자들은, 수직 배향형의 3층 전극 구조를 갖는 액정 표시 장치에 있어서, 하측 기판의 상층 전극을 빗살 구동으로 함으로써, 상승은 빗살 간의 전위차로 횡전계, 하강은 기판 간의 전위차로 종전계를 발생시키고, 상승, 하강 모두 전계에 의해 액정 분자를 회전시켜 고속 응답화하면서, 빗살 구동의 횡전계에 의해 고투과율화도 실현하는 온-온 스위칭 모드의 액정 표시 장치에 착안하여, 이에 대하여 다양하게 검토하고 있다(예를 들어, 일본 특허출원 제2011-142346호, 일본 특허출원 제2011-142351호 등).

본 발명자들은, 이 모드에서는, 반드시 플렉소 분극이 발생되어버리기 때문에, 플렉소 분극에 의한 정부의 극성 반전에 수반되는 투과율 차, 즉 전술한 플리커가 발생되어버린다는 사실을 알아내었다. 이러한 플리커를 발생하는 과제는, 전압 무인가 시에 액정 분자가 기판 주면에 대하여 수직 배향하고, 표시 시에 있어서 수평 배향하는 액정 표시 장치에 있어서 특히 크다고 할 수 있다.

이 밖에도, 횡전계에 의해 구동하는 모드(TBA, IPS 등)는, 플렉소 분극이 발생하기 쉽기 때문에, 정극성과 부극성에서 휘도가 바뀌어버려서, 플리커가 생기기 쉬어 표시 품위가 저하된다. 이 문제를 해결하기 위해서, 오프셋 전압을 걸어 정극성과 부극성의 휘도를 동일하게 하는 것에 착안하였지만, 항상 일정 방향으로 직류 전압이 걸리게 되기 때문에, 번 인이 발생한다.

본 발명자들은, 이러한 횡성분을 포함하는 전계에 의해 액정을 구동하는 구동 방법에 있어서의 플리커를 해소하기 위해 상세한 검토를 행하였다. 플리커를 억제하기 위해서는, 전극에 전기적인 오프셋(오프셋 전압)을 인가함으로써 정부의 투과율 차를 조정하면 되지만, 그 경우, DC(Direct Current) 오프셋에 의한 DC 번 인이 문제로 된다.

예를 들어, 통상의, 오프셋이 0.2V인 경우의 횡전계 모드의 액정 표시 장치의 단면 모식도를 도 15에 도시한다. 횡전계의 모드는 플렉소 분극이 발생하기 때문에, 플리커가 발생한다. 이 플리커를 해소하기 위해 TFT에 의해 화소마다 구동되는 전극(TFT 구동의 전극(417))과 공통 전극(419: 복수의 화소에 공통인 전극) 사이에 오프셋 전압을 건다. 오프셋 전압이 항상 TFT 구동의 전극(417)에 걸려 있기 때문에, 항상 공통 전극(419)으로부터 TFT 구동의 전극(417)의 방향으로 0.2V의 직류 전압이 걸려서, DC 번 인이 발생해버린다. 또한, 도 15에서는, 기준이 되는 전극으로부터, 오프셋 전압이 인가되어 있는 전극(오프셋 전압은, 0V이어도 됨)을 향하여 화살표로 표시하고, 그 기준이 되는 전극에 대한 오프셋 전압이 인가되어 있는 전극의 오프셋 전압의 값(오프셋 전압이 인가되어 있는 전극의 전압으로부터 기준이 되는 전극의 전압을 뺀 값)을 나타내고 있다. 그 밖의 도면에 있어서도 마찬가지이다.

본 발명자들은, 이러한 상황하에서 플리커와 함께 DC 번 인을 충분히 억제할 수 있는 액정 구동 방법을 검토한 결과, 일정 방향으로 직류 전압이 걸려 번 인이 발생하므로, 직류 전압을 상쇄하는 형태로 전압을 인가한다는 신규의 기술적 사상에 상도하였다.

구체적으로는, 1 화소당 2TFT 이상을 준비한다. 예를 들어, 한 쌍의 빗살 전극의 양쪽의 전극을 TFT 구동으로 한다(도 1 등). 2개의 TFT는, 한쪽을 기준 전위로 하고, 다른 쪽에 계조를 정하기 위한 전위(계조 전위)를 부여한다. 그리고, 일정한 타이밍에 기준 전위와 계조 전위를 바꿈으로써 오프셋 전압이 역방향으로 걸리기 때문에, 번 인이 경감된다는 사실을 알아내었다. 그리고, 본 발명자들은, 이러한 액정 구동 방법이, 수직 배향형의 3층 전극 구조를 갖는 액정 표시 장치에 특히 적합하게 적용할 수 있을 뿐 아니라, 그 밖의 횡성분을 포함하는 전계에 의해 액정의 배향을 정하는 액정 표시 장치에 적합하게 적용할 수 있음을 알아내고, 상기 과제를 훌륭하게 해결할 수 있다는 사실에 상도하여, 본 발명에 도달한 것이다.

또한, 전술한 선행 기술 문헌과의 상이점은, 화소 구조에 관계없이, 전압의 인가 방법을 변경한 점이다.

즉, 본 발명은, 상하 기판 중 한쪽에 설치된 한 쌍의 전극에 전위차를 발생시켜서 액정을 구동하는 방법으로서, 상기 한 쌍의 전극은, 각각 인가 전압의 극성이 반전되는 것이며, 상기 상하 기판 중 한쪽 및/또는 다른 쪽에 면 형상 전극이 설치되어 있으며, 상기 액정 구동 방법은, 그 한 쌍의 전극 중 한쪽에 인가되는 정극성의 전압과 부극성의 전압의 평균값으로부터, 그 면 형상 전극에 인가되는 전압을 뺀 차를 제1 오프셋 전압, 그 한 쌍의 전극 중 다른 쪽에 인가되는 정극성의 전압과 부극성의 전압의 평균값으로부터, 그 면 형상 전극에 인가되는 전압을 뺀 차를 제2 오프셋 전압이라 하면, 그 제1 오프셋 전압과, 그 제2 오프셋 전압은, 그 값이 서로 바뀌는 구동 조작을 실행하는 액정 구동 방법이다. 다시 말하면, 한 쌍의 빗살 전극 간에서, 오프셋 전압이 걸리는 방향이 역전한다고도 할 수 있다. 또한, 상기 액정은, 통상적으로 상하 기판 간에 개재된다.

제1 오프셋 전압과, 제2 오프셋 전압이, 그 값이 서로 바뀐다는 것은, 예를 들어 제1 오프셋 전압이 +0.2V이고, 그 제2 오프셋 전압이 0이었던 것이, 제1 오프셋 전압이 0, 그 제2 오프셋 전압이 +0.2V로 바뀌는 것을 의미한다.

오프셋 전압은, 어떤 기준(본 명세서 중에서는, 예를 들어 대향 전극의 대향 전압)에 대하여, 극성 반전했을 때의 정전압 및 부전압의 평균값이 어느 정도 어긋나 있는지를 나타내는 값이다.

본 발명의 액정 구동 방법에 따른 「그 한 쌍의 전극 중 한쪽에 인가되는 정극성의 전압과 부극성의 전압의 평균값으로부터, 그 면 형상 전극에 인가되는 전압을 뺀 차인 제1 오프셋 전압」이란, 그 한 쌍의 전극 중 한쪽에 정극성의 전압을 인가할 때, 기준인 그 면 형상 전극에 인가되는 전압에 대하여 그 한 쌍의 전극 중 한쪽에 인가되는 전압과, 그 한 쌍의 전극 중 한쪽에 부극성의 전압을 인가할 때, 기준인 그 면 형상 전극에 인가되는 전압에 대하여 그 한 쌍의 전극 중 한쪽에 인가되는 전압의 평균값을 의미한다. 본 발명에 따른 「그 한 쌍의 전극 중 다른 쪽에 인가되는 정극성의 전압과 부극성의 전압의 평균값으로부터, 그 면 형상 전극에 인가되는 전압을 뺀 차인 제2 오프셋 전압」도 마찬가지이며, 그 한 쌍의 전극 중 다른 쪽에 정극성의 전압을 인가할 때, 기준인 그 면 형상 전극에 인가되는 전압에 대하여 그 한 쌍의 전극 중 다른 쪽에 인가되는 전압과, 그 한 쌍의 전극 중 다른 쪽에 부극성의 전압을 인가할 때, 기준인 그 면 형상 전극에 인가되는 전압에 대하여 그 한 쌍의 전극 중 다른 쪽에 인가되는 전압의 평균값을 의미한다. 상기 정극성의 전압과 부극성의 전압의 평균값은, 정극성의 전압과 부극성의 전압을 더하여 2로 나눈 값이라고도 할 수 있다.

예를 들어, 대향 전압을 0V(이것이 오프셋의 기준으로 됨)로 하였을 때, 어떤 전극(예를 들어, 한 쌍의 전극 중 다른 쪽)에 정극성은 +7.1V, 부극성은 -7.5V를 인가하는 경우, (+7.1V-7.5V)/2=-0.2V가 오프셋값으로 된다. 즉, 오프셋값이 명시 되도록 다시 표기하면, 「+7.1V/-7.5V」는, 「±7.3V-0.2V」로 다시 표기하게 되고, -0.2V만큼, 평균 0V로부터 어긋나 있는 것이 된다.

또한, 그 한 쌍의 전극 중 한쪽에 인가되는 정극성의 전압·부극성의 전압, 그 한 쌍의 전극 중 다른 쪽에 인가되는 정극성의 전압·부극성의 전압, 그 면 형상 전극에 인가되는 전압은, 각각 일정한 것이 바람직하지만, 본 발명의 효과가 발휘되는 한 변화하는 것이어도 된다. 변화되는 경우에는, 각각의 전압은, 그 평균값으로 할 수 있다.

본 명세서 중, 인가 전압의 극성이 반전한다는 것은, 인가 전압의 절댓값 자체가 바뀌는 것이어도 된다. 또한, 본 발명에 있어서의 그 한 쌍의 전극에 각각 인가되는 전압은, 통상적으로 일정 기간마다 극성이 반전되는 것이다.

본 발명의 액정 구동 방법은, 오프셋 전압의 기준이 되는 면 형상 전극은, 하측 기판(회로 기판)의 전극(예를 들어, 하층 전극)으로 하여도 되고, 상측 기판(대향 기판)의 전극으로 하여도 되지만, 통상은 정극성과 부극성의 양쪽의 값을 취하는 경우가 없는 상측 기판(대향 기판)의 전극을 오프셋 전압의 기준으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 액정 구동 방법에 있어서는, 상하 기판 중 적어도 다른 쪽에 면 형상 전극이 설치되어 있는 것으로 한 후에, 그 한 쌍의 전극 중 한쪽에 인가되는 정극성의 전압과 부극성의 전압의 평균값으로부터, 그 상하 기판 중 다른 쪽에 설치되는 면 형상 전극에 인가되는 전압을 뺀 차를 제1 오프셋 전압, 그 한 쌍의 전극 중 다른 쪽에 인가되는 정극성의 전압과 부극성의 전압의 평균값으로부터, 그 상하 기판 중 다른 쪽에 설치되는 면 형상 전극에 인가되는 전압을 뺀 차를 제2 오프셋 전압으로 하는 것이 바람직하다.

상기 한 쌍의 전극에 인가되는 전압은, 통상적으로 교류 전압이다. 상기 교류 전압은, 시간과 함께 주기적으로 그 크기가 바뀌는 전압을 의미한다. 통상은, 중심 전압의 상하에 실질적으로 동일한 크기의 진폭으로 되도록 전위가 변화되지만, 본 발명의 액정 구동 방법에 있어서는 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 액정 구동 방법은, 상기 한 쌍의 전극이 계조에 따라서 전압을 설정하고, 계조 휘도를 표현하기 위해 인가 전압을 변화시키는 전극(계조 전극)과, 기본적으로는 계조에 구애되지 않고 전압을 고정하고, 계조 전극에 대하여 기준이 되는 전극(기준 전극)으로 구성되고, 상기 제1 오프셋 전압과, 상기 제2 오프셋 전압이, 그 값이 서로 바뀌는 것과 동시에, 상기 한 쌍의 전극에 있어서의 계조 전극과 기준 전극이 서로 바뀌는 것이면 바람직하다.

본 발명의 액정 구동 방법에 있어서, 상기 제1 오프셋 전압과, 상기 제2 오프셋 전압은, 그 극성이 반대이며, 그 절댓값이 동일한 것이 바람직하다. 오프셋 전압의 극성이란, 오프셋 전압의 정 또는 부의 구별을 의미한다. 본 발명의 액정 구동 방법에 있어서, 제1 오프셋 전압과 그 제2 오프셋 전압이, 그 극성이 반대인 경우에는, 제1 오프셋 전압이 정이고, 그 제2 오프셋 전압이 부인 형태와, 제1 오프셋 전압이 부이고, 그 제2 오프셋 전압이 정인 형태가 교대로 바뀌게 된다.

이에 의해, 종방향의 오프셋도 상쇄되어, DC 번 인이 더 발생하기 어려워진다. 여기서, 동일함이란, 종방향의 오프셋을 저감할 수 있는 효과를 충분히 발휘할 수 있는 한, 본 발명의 기술 분야에 있어서 실질적으로 동일하다고 할 수 있는 것이면 된다. 또한, 예를 들어 제1 오프셋 전압의 절댓값과, 상기 제2 오프셋 전압의 절댓값의 차가 200㎷ 이하이어도 되며, 종방향의 오프셋을 저감할 수 있는 효과를 충분히 발휘할 수 있다. 보다 바람직하게는, 제1 오프셋 전압의 절댓값과, 상기 제2 오프셋 전압의 절댓값의 차가 100㎷ 이하인 것이다.

상기 구동 조작은, 상기 제1 오프셋 전압과, 상기 제2 오프셋 전압은, 그 값이 일정 시간 간격으로 서로 바뀌는 것이 바람직하다. 일정 시간이란, 본 발명의 효과를 발휘하는 한, 실질적으로 일정하면 된다.

상기 한 쌍의 전극은, 예를 들어 한 쌍의 빗살 전극인 것이 바람직하고, 기판 주면을 평면에서 보았을 때, 2개의 빗살 전극이 대향하도록 배치되어 있는 것이면 더 바람직하다. 이들 빗살 전극에 의해 빗살 전극 간에서 횡전계를 적합하게 발생시킬 수 있기 때문에, 액정층이 정의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 포함할 때에는, 상승 시의 응답 성능 및 투과율이 우수한 것으로 되고, 액정층이 부의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 포함할 때에는, 하강 시에 있어서 횡전계에 의해 액정 분자를 회전시켜 고속 응답화할 수 있다. 상기 한 쌍의 빗살 전극은, 기판 주면을 평면에서 보았을 때, 빗살 부분이 각각 나란한 것이 바람직하다. 그 중에서도, 한 쌍의 빗살 전극의 빗살 부분이 각각 대략 평행한 것, 다시 말하면, 한 쌍의 빗살 전극이 각각 복수의 대략 평행한 슬릿을 갖는 것이 적합하다. 통상은, 1개의 빗살 전극이 2개 이상의 빗살 부분을 갖는 것이다.

한 쌍의 빗살 전극은, 동일한 층에 설치되어 있어도 되며, 또한, 본 발명의 효과를 발휘할 수 있는 한, 서로 다른 층에 설치되어 있어도 되지만, 한 쌍의 전극은, 동일한 층에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 한 쌍의 전극이 동일한 층에 설치되어 있다는 것은, 각각의 전극이, 그 액정층측, 및/또는 액정층측과 반대측에 있어서, 공통되는 부재(예를 들어, 절연막, 액정층 등)와 접하고 있음을 의미한다.

상기 「상하 기판 중 한쪽 및/또는 다른 쪽에 면 형상 전극이 설치되어 있으며,」란, (1) 상하 기판의 양쪽에 면 형상 전극이 설치되어 있는 것이어도 되고, (2) 상하 기판 중 한쪽(한 쌍의 전극이 배치되어 있는 한쪽)에만 면 형상 전극이 설치되어 있는 것이어도 되고, (3) 상하 기판 중 다른 쪽에만 면 형상 전극이 설치되어 있는 것이어도 된다. (1) 내지 (3)의 형태의 각각에 대하여 이하에 상세히 설명한다.

또한, 상기 면 형상 전극이 한 쌍의 기판의 양쪽에 설치되어 있는 경우에는, 어느 한쪽 면 형상 전극에 대하여, 정극성과 부극성의 한 쌍의 전극 중 한쪽에 인가되는 전압을 더한 양의 평균값을 제1 오프셋 전압, 정극성과 부극성의 한 쌍의 전극 중 다른 쪽에 인가되는 전압을 더한 양의 평균값을 제2 오프셋 전압으로 하면 된다. 이 경우에는, 그 중에서도, 전술한 바와 같이, 상부 기판〔대향 기판〕측의 면 형상 전극을 기준으로 하는 것이 바람직하고, 즉, 상부 기판〔대향 기판〕측의 면 형상 전극에 대하여 정극성과 부극성의 한 쌍의 전극 중 한쪽에 인가되는 전압을 더한 양의 평균값을 제1 오프셋 전압, 정극성과 부극성의 한 쌍의 전극 중 다른 쪽에 인가되는 전압을 더한 양의 평균값을 제2 오프셋 전압으로 하는 것이 바람직하다.

(1) 본 발명의 액정 구동 방법에 있어서, 상기 액정 구동 방법은, 상기 구동 조작의 후에, 다시, 상하 기판의 양쪽에 설치된 면 형상 전극으로 구성되는 한 쌍의 전극에 전위차를 발생시켜서 액정을 구동하는 구동 조작을 실행하는 것이 바람직하다. 상기 면 형상 전극은, 기판 주면을 평면에서 보았을 때, 화소에 대응(중첩)하는 면 형상이면 된다. 이 경우에는, 본 발명의 액정 구동 방법은, 상하 기판에 설치된 2쌍의 전극에 전위차를 발생시켜서 액정을 구동하는 방법으로 되고, 응답 속도가 특히 우수한 것으로 된다. 상하 기판의 양쪽에 면 형상 전극이 설치되어 있는 것에 대해서는, 오프셋 전압을 구할 때, 어느 쪽의 면 형상 전극을 기준으로 하여도 되지만, 예를 들어 전술한 바와 같이, 상하 기판 중 다른 쪽(대향 기판)에 설치되어 있는 면 형상 전극을 기준으로 할 수 있다.

다시 말하면, 상기 액정 구동 방법은, 다시, 한 쌍의 면 형상 전극 간에 전위차를 발생시켜서 액정을 구동하는 구동 조작을 실행하는 것이 바람직하다. 상기 한 쌍의 면 형상 전극은, 통상적으로 기판 간에 전위차를 부여할 수 있는 것이다. 이에 의해, 액정층이 정의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 포함할 때의 하강 시와, 액정층이 부의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 포함할 때의 상승 시에 있어서 기판 간의 전위차로 종전계를 발생시키고, 전계에 의해 액정 분자를 회전시켜서 고속 응답화할 수 있다. 예를 들어 하강 시에 있어서, 상하 기판 간에서 발생하는 전계에 의해, 액정층에 있어서의 액정 분자가 기판 주면에 대하여 수직 방향이 되도록 회전시켜서 고속 응답화할 수 있다.

본 명세서 중, 면 형상 전극이란, 복수의 화소 내에서 전기적으로 접속된 형태를 포함하고, 예를 들어 모든 화소 내에서 전기적으로 접속된 형태, 동일한 화소 열 내에서 전기적으로 접속된 형태 등을 적합한 것으로서 들 수 있다. 면 형상이란, 본 발명의 기술 분야에 있어서 면 형상이라 할 수 있는 것이면 되며, 그 일부의 영역에 리브나 슬릿 등의 배향 규제 구조체를 갖고 있거나, 기판 주면을 평면에서 보았을 때 화소의 중심 부분에 상기 배향 규제 구조체를 갖고 있거나 하여도 되지만, 실질적으로 배향 규제 구조체를 갖지 않은 것이 적합하다. 상기 한 쌍의 기판 중 한쪽에 설치된 면 형상 전극은, 적어도, 기판 주면을 평면에서 보았을 때 화소와 중첩하는 부분이 면 형상인 것이 바람직하다. 상기 한 쌍의 기판 중 다른 쪽(대향 기판)에 설치된 면 형상 전극은, 개구부가 없는 것이면 바람직하다. 전술한 전극의 구조의 바람직한 형태는, 이하의 (2)의 형태, (3)의 형태에 대해서도 마찬가지로 적합하게 적용할 수 있다.

(2) 본 발명의 액정 구동 방법에 있어서, 상기 상하 기판 중 한쪽에만 전극이 설치되어 있는 것이 바람직하다. 본 발명의 액정 구동 방법에 있어서, 상기 상하 기판 중 한쪽에 설치된 한 쌍의 전극은, 그 면 형상 전극 위에 절연막을 개재하여 설치된 것이면 바람직하다.

(3) 본 발명의 액정 구동 방법에 있어서, 상기 상하 기판 중 다른 쪽에만 면 형상 전극이 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 액정 구동 방법에 있어서, 상기 상하 기판 중 적어도 한쪽에는, 유전체층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 상하 기판 중 다른 쪽에, 유전체층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 액정 구동 방법에 있어서, 상기 상하 기판 중 한쪽은, 박막 트랜지스터 소자를 구비하고, 상기 박막 트랜지스터 소자는, 산화물 반도체를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 액정 구동 방법은, 액티브 매트릭스 구동 방식에 의해 구동하는 방법이며, 상기 액티브 매트릭스 구동 방식은, 박막 트랜지스터를 사용한 복수의 버스 라인에 의해 구동되고, N번째의 버스 라인에 있어서의 전극과 (N+1)번째의 버스 라인에 있어서의 전극에 인가하는 전위 변화를 반전시켜서 구동 조작을 실행하는 것이 바람직하다. N번째의 버스 라인에 있어서의 전극과 (N+1)번째의 버스 라인에 있어서의 전극에 인가하는 전위 변화를 반전시킨다는 것은, 어떤 전위에 대하여 정의 전위 변화와 부의 전위 변화를 행하는 것을 의미한다. 상기 버스 라인으로서는, 게이트 버스 라인, 소스 버스 라인을 들 수 있다.

본 발명의 액정 구동 방법에 있어서, 상기 액정은, 전압 무인가 시에 기판 주면에 대하여 수직 방향으로 배향하는 액정 분자를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 기판 주면에 대하여 수직 방향으로 배향한다는 것은, 본 발명의 기술 분야에 있어서 기판 주면에 대하여 수직 방향으로 배향한다고 할 수 있는 것이면 되며, 실질적으로 수직 방향으로 배향하는 형태를 포함한다. 상기 액정은, 전압 무인가 시에 기판 주면에 대하여 수직 방향으로 배향하는 액정 분자로 실질적으로 구성되는 것이면 적합하다. 상기 「전압 무인가 시에」는, 본 발명의 기술 분야에 있어서 실질적으로 전압이 인가되어 있지 않다고 할 수 있는 것이면 된다. 이러한 수직 배향형의 액정은, 광시야각, 고 콘트라스트의 특성 등을 얻는 데도 유리한 방식이며, 그 적용 용도가 확대되고 있는 것이다.

상기 (1)의 형태 및 상기 (3)의 형태에 있어서는, 상기 구동 조작은, 한 쌍의 전극 간에 전위차를 발생시켜서 액정을 구동하는 구동 조작이다.

상기 한 쌍의 빗살 전극은, 통상적으로 임계값 전압 이상이며 서로 다른 전위로 할 수 있는 것이다. 임계값 전압은, 예를 들어 명 상태의 투과율을 100％로 설정하였을 때, 5％의 투과율을 부여하는 전압값을 의미한다. 임계값 전압 이상이며 서로 다른 전위로 할 수 있다는 것은, 임계값 전압 이상이며 서로 다른 전위로 하는 구동 조작을 실현할 수 있는 것이면 되며, 이에 의해 액정층에 인가하는 전계를 적합하게 제어하는 것이 가능해진다. 서로 다른 전위의 바람직한 상한값은, 예를 들어 20V이다. 서로 다른 전위로 할 수 있는 구성으로서는, 예를 들어 한 쌍의 전극 중, 한쪽의 전극을 어떤 TFT로 구동함과 함께, 다른 쪽의 전극을, 별도의 TFT로 구동하거나, 그 다른 쪽의 전극의 하층 전극과 도통시키거나 함으로써, 한 쌍의 빗살 전극을 각각 서로 다른 전위로 할 수 있다. 상기 한 쌍의 빗살 전극이 한 쌍의 빗살 전극인 경우에는, 한 쌍의 빗살 전극에 있어서의 빗살 부분의 폭은, 예를 들어 2㎛ 이상이 바람직하다. 또한, 빗살 부분과 빗살 부분 사이의 폭(본 명세서 중, '스페이스'라고도 함)은, 예를 들어 2㎛ 내지 7㎛인 것이 바람직하다.

상기 액정은, 한 쌍의 빗살 전극의 전위차가 임계값 전압 이상으로 됨으로써, 기판 주면에 대하여 수평 성분을 포함하여 배향하는 것이면 바람직하다. 수평 방향으로 배향한다는 것은, 본 발명의 기술 분야에 있어서 수평 방향으로 배향한다고 할 수 있는 것이면 된다. 이에 의해, 고속 응답화할 수 있음과 함께, 액정이 정의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자(포지티브형 액정 분자)를 포함하는 경우에, 투과율을 향상시킬 수 있다. 상기 액정은, 임계값 전압 이상이며 기판 주면에 대하여 수평 방향으로 배향하는 액정 분자로 실질적으로 구성되는 것이면 적합하다.

상기 액정은, 정의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자(포지티브형 액정 분자)를 포함하는 것이 바람직하다. 정의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자는, 전계를 인가한 경우에 일정 방향으로 배향되는 것이며, 배향 제어가 용이하며, 보다 고속 응답화할 수 있다. 또한, 상기 액정층은, 부의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자(네가티브형 액정 분자)를 포함하는 것도 또한 바람직하다. 이에 의해, 보다 투과율을 향상시킬 수 있다. 즉, 고속 응답화의 관점에서는, 상기 액정 분자가 정의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자로 실질적으로 구성되는 것이 적합하며, 투과율의 관점에서는, 상기 액정 분자가 부의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자로 실질적으로 구성되는 것이 적합하다고 할 수 있다.

상기 상하 기판은, 적어도 한쪽의 액정층측에, 통상적으로는 배향막을 갖는다. 그 배향막은, 수직 배향막인 것이 바람직하다. 또한, 그 배향막으로서는, 유기 재료, 무기 재료로 형성된 배향막, 광 활성 재료로 형성된 광 배향막, 러빙 등에 의해 배향 처리가 이루어진 배향막 등을 들 수 있다. 또한, 상기 배향막은, 러빙 처리 등에 의한 배향 처리가 이루어지지 않은 배향막이어도 된다. 유기 재료, 무기 재료로 형성된 배향막, 광 배향막 등의, 배향 처리가 필요 없는 배향막을 사용함으로써, 프로세스의 간략화에 의해 비용을 삭감함과 함께, 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 러빙 처리를 행한 경우, 러빙 천 등으로부터의 불순물 혼입에 의한 액정 오염, 이물에 의한 점 결함 불량, 액정 패널 내에서 러빙이 불균일하기 때문에 표시 얼룩이 발생하는 등의 우려가 있지만, 이들 단점도 없앨 수 있다. 또한, 상기 상하 기판은, 적어도 한쪽의 액정층측과 반대측에, 편광판을 갖는 것이 바람직하다. 그 편광판은, 원 편광판이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의해, 투과율 개선 효과를 더 발휘할 수 있다. 그 편광판은, 직선 편광판인 것도 또한 바람직하다. 이와 같은 구성에 의해, 시야각 특성을 우수한 것으로 할 수 있다.

본 발명의 액정 표시 패널이 구비하는 상하 기판은, 통상은 액정을 사이에 개재시키기 위한 한 쌍의 기판이며, 예를 들어 유리, 수지 등의 절연 기판을 모체로 하고, 절연 기판 위에 배선, 전극, 컬러 필터 등을 만들어 넣음으로써 형성된다. 또한, 본 발명의 액정 구동 방법에 있어서, 상기 상하 기판 중 적어도 한쪽에는, 유전체층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 한 쌍의 빗살 전극 중 적어도 한쪽이 화소 전극인 것, 상기 한 쌍의 기판 중 한쪽이 액티브 매트릭스 기판인 것이 적합하다. 또한, 본 발명의 액정 구동 방법은, 투과형, 반사형, 반투과형의 어느 쪽의 액정 표시 장치에도 적용할 수 있다.

본 발명은 또한, 본 발명의 액정 구동 방법을 이용하여 구동되는 액정 표시 장치이기도 하다. 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서의 액정 구동 방법의 바람직한 형태는, 전술한 본 발명의 액정 구동 방법의 바람직한 형태와 마찬가지이다. 액정 표시 장치로서는, 퍼스널 컴퓨터, 텔레비전, 카 내비게이션 등의 차량 탑재용 기기, 스마트폰이나 태블릿 단말기 등의 휴대 정보 단말기의 디스플레이 등을 들 수 있다. 특히, 수직 배향형의 3층 전극 구조를 갖는 액정 표시 장치에 있어서, 급상승, 급하강의 각각을 전계에 의해 액정 분자를 회전시켜 고속 응답화할 수 있는 모드인 것에 있어서는, 그 응답 속도가 매우 우수하기 때문에, 저온 환경 하 등에서 사용되는 경우가 있는 카 내비게이션 등의 차량 탑재용 액정 표시 장치, 필드 시퀀셜 방식의 액정 표시 장치, 3D(입체) 표시 장치 등의 용도에 적합하게 적용할 수 있다.

본 발명의 액정 구동 방법 및 액정 표시 장치가 구성으로서는, 이와 같은 구성 요소를 필수로서 형성되는 것인 한, 그 밖의 구성 요소에 의해 특별히 한정되는 것이 아니라, 액정 구동 방법 및 액정 표시 장치에 통상적으로 이용되는 그 밖의 구성을 적절히 적용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 상하 기판 중 한쪽에 설치된 한 쌍의 전극에 전위차를 발생시켜서 액정을 구동하는 액정 구동 방법에 있어서, 플리커와 함께 DC 번 인을 충분히 저감할 수 있다.

도 1은, 실시 형태 1에 따른 횡전계 모드의 액정 표시 장치의 횡전계 발생 시의 일 형태를 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는, 실시 형태 1에 따른 횡전계 모드의 액정 표시 장치의 횡전계 발생 시의 일 형태를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은, 실시 형태 1에 따른 액정 표시 장치의 횡전계 발생 시에 있어서의 단면 모식도이다.
도 4는, 실시 형태 1에 따른 액정 표시 장치의 종전계 발생 시에 있어서의 단면 모식도이다.
도 5는, 실시 형태 1에 따른 액정 표시 장치의 횡전계 발생 시의 일 형태를 나타내는 단면 모식도이다.
도 6은, 실시 형태 1에 따른 액정 표시 장치의 횡전계 발생 시의 일 형태를 나타내는 단면 모식도이다.
도 7은, 실시 형태 2에 따른 액정 표시 장치의 횡전계 발생 시의 일 형태를 나타내는 단면 모식도이다.
도 8은, 실시 형태 2에 따른 액정 표시 장치의 횡전계 발생 시의 일 형태를 나타내는 단면 모식도이다.
도 9는, 실시 형태 3에 따른 액정 표시 장치의 횡전계 발생 시의 일 형태를 나타내는 단면 모식도이다.
도 10은, 실시 형태 3에 따른 액정 표시 장치의 횡전계 발생 시의 일 형태를 나타내는 단면 모식도이다.
도 11은, 본 실시 형태의 액정 구동 방법에 사용되는 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 12는, 본 실시 형태에 사용되는 액티브 구동 소자 주변의 평면 모식도이다.
도 13은, 본 실시 형태에 사용되는 액티브 구동 소자 주변의 단면 모식도이다.
도 14는, 평가 화상예를 나타내는 도면이다.
도 15는, 비교예 1에 따른 횡전계 모드의 액정 표시 장치의 단면 모식도이다.

이하에 실시 형태를 예로 들어, 본 발명을 도면을 참조하여 더 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 본 명세서 중, 화소란, 특별히 명시하지 않는 한, 회소(서브 화소)이어도 된다. 또한, 면 형상 전극은, 본 발명의 기술 분야에 있어서 면 형상 전극이라고 할 수 있는 한, 예를 들어 점 형상의 리브 및/또는 슬릿이 형성되어 있어도 되지만, 실질적으로 배향 규제 구조체를 갖지 않는 것이 바람직하다.

그리고, 액정층을 사이에 개재시킨 한 쌍의 기판을 상하 기판이라고도 하고, 이들 중, 표시면측의 기판을 상측 기판이라고도 하며, 표시면과 반대측의 기판을 하측 기판이라고도 한다. 또한, 기판에 배치되는 전극 중, 표시면측의 전극을 상층 전극이라고도 하며, 표시면과 반대측의 전극을 하층 전극이라고도 한다. 또한, 본 실시 형태의 회로 기판(하측 기판)을 박막 트랜지스터 소자(TFT)를 갖는 점 등에서, TFT 기판 또는 어레이 기판이라고도 한다. 또한, 실시 형태 1, 실시 형태 2, 실시 형태 3의 변형예에 있어서의 온-온 스위칭 모드인 경우에서는, 상승(횡전계 인가)·하강(종전계 인가)의 양쪽에 있어서, TFT를 온 상태로 하여 한 쌍의 빗살 전극 중 적어도 한쪽의 전극(화소 전극)에 전압을 인가하고 있다.

또한, 각 실시 형태에 있어서, 특별히 언급하지 않는 한, 마찬가지의 기능을 발휘하는 부재 및 부분은 동일한 부호를 부여하고 있다. 또한, 도면 중, 특별히 언급하지 않는 한, (ⅰ)은 하측 기판의 상층에 있는 빗살 전극의 한쪽의 전위를 나타내고, (ⅱ)는 하측 기판의 상층에 있는 빗살 전극의 다른 쪽의 전위를 나타내고, (ⅲ)은 하측 기판의 하층의 면 형상 전극의 전위 또는 상측 기판의 면 형상 전극의 전위를 나타내고, (ⅳ)는 상측 기판의 면 형상 전극의 전위를 나타낸다.

또한 기준 전극은, 기본적으로는 계조에 구애되지 않고 전압을 고정하고, 계조 전극에 대하여 기준이 되는 전극을 의미한다. 계조에 따라서는 변화시키는 경우도 있다. 또한, 계조 전극은, 계조에 따라서 전압을 설정하고, 주로 계조 휘도를 표현하기 위해 변화시키는 전극을 의미한다. 온-온 스위칭 모드, TBA 모드에 있어서는, 계조 전극은, 하측 기판의 한 쌍의 빗살 전극 중 한쪽이라고도 하며, 기준 전극은, 하측 기판의 한 쌍의 빗살 전극 중 다른 쪽이라고도 한다.

실시 형태 1(전극(17)과 전극(19)에 있어서 계조 전극과 기준 전극을 역전하는〔인가되는 전압을 역전하는〕경우)

도 1 및 도 2는, 실시 형태 1에 따른 횡전계 모드의 액정 표시 장치의 횡전계 발생 시의 일 형태를 나타내는 단면 모식도이다. 도 1 및 도 2는, 오프셋 전압(여기서 의미하는 오프셋 전압은, 전극(19)을 기준으로 했을 때의, 전극(17)의 오프셋 전압임)이 0.2V인 경우를 나타낸다.

실시 형태 1에서는, 전극(17)을 TFT 구동함과 함께, 전극(19)도 TFT 구동한다. 그리고, 전극(17)과 전극(19)에 있어서 계조 전극과 기준 전극을 일정 시간 간격으로 전환함(인가되는 전압을 일정 시간 간격으로 역전함)으로써 오프셋 전압이 걸리는 전극을 역전시킨다. 이에 의해, 전극(17)과 전극(19) 사이에 걸리는 직류 전압이 역전하므로 서로 상쇄되어, 번 인이 저감된다.

계속해서, 온-온 스위칭 모드의 개요에 대하여 설명한다. 도 3은, 실시 형태 1에 따른 액정 표시 장치의 횡전계 발생 시에 있어서의 단면 모식도이다. 도 4는, 실시 형태 1에 따른 액정 표시 장치의 종전계 발생 시에 있어서의 단면 모식도이다. 도 3 및 도 4에 있어서, 점선은, 발생하는 전계의 방향을 나타낸다. 실시 형태 1에 따른 액정 표시 장치는, 포지티브형 액정인 액정 분자(31)를 사용한 수직 배향형의 3층 전극 구조(여기서, 제2 층째에 위치하는 하측 기판의 상층 전극은 빗살 전극임)를 갖는다. 급상승은, 도 3에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 빗살 전극(16)(예를 들어, 전위 0V인 기준 전극(17)과 전위 14V인 계조 전극(19)을 포함함) 간의 전위차 14V로 발생하는 횡전계에 의해, 액정 분자를 회전시킨다. 이때, 기판 간(전위 7V인 대향 전극(13)과 전위 7V인 대향 전극(23) 사이)의 전위차는 실질적으로 발생하지 않는다. 또한, 본 실시 형태에 따른 오프셋에 대해서는, 도 3에서는 명시하지 않았다.

또한, 급하강은, 도 4에 도시한 바와 같이, 기판 간(예를 들어, 각각 전위 14V인 대향 전극(13), 기준 전극(17) 및 계조 전극(19)과, 전위 0V인 대향 전극(23) 사이)의 전위차 14V로 발생하는 종전계에 의해, 액정 분자를 회전시킨다. 한 쌍의 빗살 전극(16)(예를 들어, 전위 14V인 기준 전극(17)과 전위 14V인 계조 전극(19)을 포함함) 간의 전위차는 실질적으로 발생하고 있지 않다.

급상승, 급하강 모두 전계에 의해 액정 분자를 회전시킴으로써, 고속 응답화한다. 즉, 급상승에서는, 한 쌍의 빗살 전극 간의 횡전계에서 온 상태로 하여 고투과율화하고, 급하강에서는, 기판 간의 종전계에서 온 상태로 하여 고속 응답화한다. 또한, 빗살 구동의 횡전계에 의해 고투과율화도 실현할 수 있다. 또한, 실시 형태 1 및 이 이후의 실시 형태에서는 액정으로서 포지티브형 액정을 사용하고 있지만, 포지티브형 액정 대신에 네가티브형 액정을 사용하여도 된다. 네가티브형 액정을 사용한 경우에는, 한 쌍의 기판 간의 전위차에 의해, 액정 분자가 수평 방향으로 배향하고, 한 쌍의 빗살 전극 간의 전위차에 의해, 액정 분자가 수평 방향으로 배향하게 된다. 또한, 투과율이 우수한 것으로 됨과 함께, 급상승·급하강의 양쪽에 있어서 전계에 의해 액정 분자를 회전시켜서 고속 응답화할 수 있다. 이 경우에는, 상하 기판의 각각에 배치된 대향 전극 간에 전위차를 발생시키는 구동 조작, 그 한 쌍의 빗살 전극의 전극 간에 전위차를 발생시키는 구동 조작의 순서로 실행하는 것이 적합하다. 또한, 포지티브형 액정을 사용한 경우에는, 한 쌍의 빗살 전극의 전극 간에 전위차를 발생시키는 구동 조작, 상하 기판의 각각에 배치된 대향 전극 간에 전위차를 발생시키는 구동 조작의 순서로 실행하는 것이 적합하다. 또한, 실시 형태 1에서는, 한 쌍의 빗살 전극의 전위를 (ⅰ), (ⅱ)로 나타내고, 하측 기판의 면 형상 전극의 전위를 (ⅲ)으로 나타내며, 상측 기판의 면 형상 전극의 전위를 (ⅳ)로 나타낸다.

실시 형태 1에 따른 액정 표시 패널은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 어레이 기판(10), 액정층(30) 및 대향 기판(20)(컬러 필터 기판)이 액정 표시 패널의 배면측으로부터 관찰면측을 향해 이 순서로 적층되어 구성되어 있다. 실시 형태 1의 액정 표시 패널은, 한 쌍의 빗살 전극(16) 간의 전압 차가 임계값 전압 미만(또는, 전압 무인가 시)에서는 액정 분자를 수직 배향시킨다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 빗살 전극 간의 전압 차가 임계값 전압 이상에서는 유리 기판(11)(하측 기판) 위에 형성된 상층 전극인 기준 전극(17), 계조 전극(19)(한 쌍의 빗살 전극(16)) 간에 발생하는 전계에 의해, 액정 분자를 빗살 전극 간에서 수평 방향으로 경사시킴으로써 투과광량을 제어한다. 면 형상의 하층 전극(13)(대향 전극)은, 기준 전극(17)과 계조 전극(19)(한 쌍의 빗살 전극(16)) 사이에 절연막(15)을 끼워 형성된다. 절연막(15)에는, 예를 들어 산화막 SiO₂이나, 질화막 SiN이나, 아크릴계 수지 등이 사용되거나, 또는 그들 재료의 조합도 사용 가능하다.

(실시 형태 1의 전극 반전 방법)

도 5 및 도 6은, 실시 형태 1에 따른 액정 표시 장치의 횡전계 발생 시의 일 형태를 나타내는 단면 모식도이다. 실시 형태 1에서는, 도 5에서 도시한 전압 인가 방법을 A 패턴이라 하고, 도 6에서 도시한 전압 인가 방법을 B 패턴이라 한다. A 패턴과 B 패턴은, 한 쌍의 빗살 전극이 역전하고 있으며, 종방향의 오프셋이 걸리는 방향이 역전하고 있다.

실시 형태 1에서는, A 패턴과 B 패턴을 전환한다. 다시 말하면, 전술한 바와 같이, 전극(17)과 전극(19)에 있어서 계조 전극과 기준 전극을 일정 시간 간격으로 전환한다(인가되는 전압을 일정 시간 간격으로 역전함).

실시 형태 1의 각 전극의 전압 설정은, 하기 표 1에 나타낸 바와 같다. 또한, 본 명세서 중, A 패턴의 전극(17), B 패턴의 전극(19)과 같이 인가 전압의 절댓값 자체가 바뀌는 것도, 인가 전압의 극성이 반전된다고 할 수 있다. 또한, A 패턴의 전극(19), B 패턴의 전극(17)과 같이 ±0V인 것도, 인가 전압의 극성이 반전된다고 할 수 있다. 이하의 실시 형태에 있어서도 마찬가지이다.

A 패턴과 B 패턴에서, 전극(17)과 전극(19)에 걸리는 전압을 바꾼다. 정극성은, 한 쌍의 전극이 정극성인 경우를 나타내고, 부극성은, 한 쌍의 전극이 부극성임을 나타낸다.

	A 패턴		B 패턴
	정극성	부극성	정극성	부극성
(ⅰ)	7.1	-7.5	0	0
(ⅱ)	0	0	7.1	-7.5
(ⅲ)	3.75	-3.75	3.75	-3.75

여기서, A 패턴에서는, 대향 전극(23)의 전압에 대한 전극(17)의 오프셋은, -0.2V이며, 대향 전극(23)의 전압에 대한 전극(19)의 오프셋은, 0V이다. B 패턴에서는, 대향 전극(23)의 전압에 대한 전극(17)의 오프셋은, 0V이며, 대향 전극(23)의 전압에 대한 전극(19)의 오프셋은, -0.2V이다.

상기 표 1에 나타낸 전압 설정은, 횡전계(전극(17)과 전극(19) 사이의 전계)의 오프셋의 방향이 역전하므로, 각 전극 간의 오프셋으로서 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 전체적으로 횡방향의 오프셋을 없앨 수 있다.

	A 패턴	B 패턴	평균
(ⅰ)-(ⅱ) 사이	-0.2	0.2	0

또한, 통상의 전압 인가 방법은, 이하와 같이 A 패턴(또는 B 패턴)의 정극성과 부극성의 반복이다.

A+→A-→A+→A-→A+→A-→

한편, 본 실시 형태의 전극을 바꿀 때의 전압 인가 방법은, 이하의 (1), (2)와 같다. (1)은, A, B 모두 1회씩 바꾸는 예이다. (2)와 같이 A의 정부의 반복을 2회 이상 행하고 나서, B의 정부의 반복을 동수 행하여도 되며, A+, A-, B+, B-의 수가 동수이면 된다. 또한, A+, A-, B+, B- 각각에 요하는 시간도 실질적으로 동일한 것이다.

(1) A+→A-→B+→B-→A+→A-→B+→B-→

(2) A+→A-→A+→A-→B+→B-→B+→B-→

또한, A+는, 도 5에서 도시한 A 패턴의 한 쌍의 빗살 전극이 정극성일 때를 나타낸다. A-는, 도 5에서 도시한 A 패턴의 한 쌍의 빗살 전극이 부극성일 때를 나타낸다. B+는, 도 5에서 도시한 B 패턴의 한 쌍의 빗살 전극이 정극성일 때를 나타낸다. B-는, 도 5에서 도시한 B 패턴의 한 쌍의 빗살 전극이 부극성일 때를 나타낸다. 화살표는, 전압 인가 상태가 시간의 경과를 따라 변화하는 순서를 나타낸다. 이하에 있어서도 마찬가지이다.

(전위 교체의 타이밍에 대하여)

전술한 바와 같이, 통상의 전압 인가 방법은, 이하와 같이 A 패턴(또는 B 패턴)의 정극성과 부극성의 반복이다.

A+→A-→A+→A-→A+→A-→A+→A-→

예를 들어, 240㎐로 구동하는 디스플레이에 있어서, 240㎐로 A와 B를 교환하면, A+→B-→A+→B-→A+→B-→A+→B-→

반드시, A 패턴은 +(정극성), B 패턴은 -(부극성)으로 되어, 전계가 치우치기 때문에, 최적은 아니다.

그러므로, A와 B의 교환은, 120㎐ 이하(패널 주파수의 절반 이하)의 시간 간격으로 행해지는 것이 바람직하다.

상한값이 120㎐이면, 이하의 전압 인가 방법으로 할 수 있다.

A+→A-→B+→B-→A+→A-→B+→B-→

또한, 하한값에 대해서는, 예를 들어 0.5㎐가 바람직하다. 보다 바람직하게는, 1㎐ 이상이며, 더 바람직하게는, 30㎐ 이상이다. 30㎐ 이상으로 하면, 플리커를 잘 보이지 않게 하는 효과를 특히 현저하게 발휘할 수 있다.

예를 들어 240㎐로 구동하는 디스플레이 등의 경우, 1㎐ 내지 120㎐로 구동하는 것이 보다 바람직하고, 30㎐ 내지 120㎐로 구동하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 전술한 전위 교체의 타이밍을, 화상 전환 타이밍과 맞춤으로써, 플리커를 더 알아차리기 어렵게 할 수 있다.

또한, 일반적으로는, 실시 형태 1, 및 후술하는 실시 형태에서도 사용하는 통상 교류(AC) 구동(극성 반전)에 의해, DC(Direct Current) 성분을 최대한 저감하여 번 인을 경감시키지만, 오프셋 전압을 걸면, 그것은 액정에 걸리는 DC 성분으로 되기 때문에, DC(Direct Current) 번 인의 원인으로 된다.

DC 성분에 기인하는 절연막(15: 유전체층)의 분극에 의해, DC 번 인이 발생하기 때문에, 번 인 경감이라는 의미에서는 가능한 한 오프셋이 없는 것이 바람직하다. 특히, 상층 전극-하층 전극 간의 오프셋을 최대한 없애는 것이 중요하다. 그러나, 실시 형태 1에 있어서의 온-온 스위칭 모드 등, 횡전계를 적극적으로 사용하여 구동하는 모드에서는, 플렉소 분극에 의한 극성 반전에 수반되는 플리커가 발생하기 때문에, 플리커를 억제하기 위한 오프셋 전압을 인가하게 된다.

실시 형태 1, 및 후술하는 실시 형태는, 플렉소 분극에 의한 플리커를 가능한 한 억제하면서, 번 인의 시인 레벨도 악화시키지 않는 오프셋 전압의 인가 방식을 정하는 방법을 제안한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 또한 기준 전극측에 오프셋이 강하게 걸리도록 하는 형태를 채용하여도 된다.

실시 형태 1의 액정 구동 방법에 따른 액정 표시 장치는, 그 제조가 용이하고, 고투과율화가 달성 가능하다. 또한, 플리커의 원인으로서 우려되는 플렉소 분극을 억제하면서, 번 인을 경감할 수 있다. 후술하는 실시 형태에 있어서도 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다. 특히, 온-온 스위칭 모드에 따른 실시 형태 1, 후술하는 실시 형태 2에서는, 필드 시퀀셜 방식을 실시 가능한 응답 속도를 실현할 수 있는 모드에 있어서, 이와 같은 효과를 발휘할 수 있어, 특히 바람직하다.

도 1 내지 도 6에는 도시되어 있지 않지만, 편광판이, 양 기판의 액정층과는 반대측에 배치되어 있다. 편광판으로서는, 원 편광판 또는 직선 편광판 중 어느 것이나 사용하는 것이 가능하다. 또한, 양 기판의 액정층측에는 각각 배향막이 배치되고, 이들 배향막은, 막면에 대하여 액정 분자를 수직으로 일어서게 하는 것이다. 또한, 유기 배향막 또는 무기 배향막 중 어느 것이어도 된다.

주사 신호선에서 선택된 타이밍에, 영상 신호선으로부터 공급된 전압을 박막 트랜지스터 소자(TFT)를 통하여, 액정을 구동하는 계조 전극(19)에 인가한다. 또한, 본 실시 형태에서는 기준 전극(17)과 계조 전극(19)은 동일층에 형성되어 있으며, 동일층에 형성되는 형태가 적합하지만, 본 발명의 효과를 발휘할 수 있는 한, 별도의 층에 형성되는 것이어도 된다. 계조 전극(19)은, 콘택트 홀을 통해 TFT로부터 연장되어 있는 드레인 전극과 접속되어 있다. 또한, 실시 형태 1에서는, 하층 전극(13), 대향 전극(23)이 면 형상이며, 하층 전극(13)은, 예를 들어 게이트 버스 라인의 짝수 라인·홀수 라인마다 공통 접속되어 있는 것으로 할 수 있다. 이와 같은 전극도 본 명세서에서는 면 형상 전극이라 한다. 또한, 대향 전극(23)은 개구부가 없으며, 모든 화소에 대응하여 공통 접속되어 있다.

박막 트랜지스터 소자에 있어서는, 후술하지만, 투과율 개선 효과의 관점에서 산화물 반도체 TFT(IGZO 등)를 사용하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에서는, 빗살 전극의 전극 폭 L은, 예를 들어 2㎛ 이상이 바람직하다. 빗살 전극의 전극 간격 S는, 예를 들어 2㎛ 이상이 바람직하다. 또한, 바람직한 상한값은, 예를 들어 7㎛이다. 또한, 전극 간격 S와 전극 폭 L의 비(L/S)로서는, 예를 들어 0.4 내지 3인 것이 바람직하다. 더 바람직한 하한값은 0.5이며, 더 바람직한 상한값은 1.5이다.

셀 갭 d는, 2㎛ 내지 7㎛이면 되며, 그 범위 내인 것이 적합하다. 셀 갭 d(액정층의 두께)는, 본 명세서 중, 액정 표시 패널에 있어서의 액정층의 두께의 전부를 평균하여 산출되는 것이면 바람직하다.

또한, 실시 형태 1의 액정 구동 방법은, 통상의 액정 구동 방법이 실행하는 구동 조작을 적절히 실행할 수 있다. 또한, 실시 형태 1의 액정 표시 장치는, 통상의 액정 표시 장치가 구비하는 부재(예를 들어, 광원 등)를 적절히 구비할 수 있다. 후술하는 실시 형태에 있어서도 마찬가지이다.

실시 형태 2(실시 형태 1의 전극 반전 방법으로부터 다시 전극(17)과 전극(19)에 동등한 오프셋을 거는 경우)

도 7 및 도 8은, 실시 형태 2에 따른 액정 표시 장치의 횡전계 발생 시의 일 형태를 나타내는 단면 모식도이다. 실시 형태 2에서는, 도 7에서 도시한 전압 인가 방법을 A 패턴이라 하고, 도 8에서 도시한 전압 인가 방법을 B 패턴이라 한다. 실시 형태 2에서는, A 패턴과 B 패턴에서 전극(117)과 전극(119)에 걸리는 전압을 바꾼다.

실시 형태 1에서는 플리커 해소를 위한 오프셋 전압을 전극(17) 또는 전극(19) 중 어느 한쪽에 걸고 있었지만(+200㎷), 실시 형태 2에서는 전극(117)과 전극(119)에 동등하게 배분한다(양쪽에 +100㎷씩). 이와 같이 함으로써, 종방향의 오프셋 전압도 캔슬되므로, 더 번 인되기 어려워진다.

실시 형태 2의 각 전극의 전압 설정은, 하기 표 3에 나타낸 바와 같다.

A 패턴과 B 패턴에서, 전극(117)과 전극(119)에 걸리는 전압을 바꾼다. 정극성은, 한 쌍의 전극이 정극성인 경우를 나타내고, 부극성은, 한 쌍의 전극이 부극성인 것을 나타낸다.

	A 패턴		B 패턴
	정극성	부극성	정극성	부극성
(ⅰ)	7.3	-7.5	0.2	0
(ⅱ)	0.2	0	7.3	-7.5
(ⅲ)	3.75	-3.75	3.75	-3.75

이하에 비교를 위해, 실시 형태 1에 있어서의 각 전극 간의 오프셋을 하기 표 4에 나타내고, 실시 형태 2에 있어서의 각 전극 간의 오프셋을 하기 표 5에 나타낸다.

	A 패턴	B 패턴	평균
(ⅰ)-(ⅱ) 사이	-0.2	0.2	0
(ⅰ)-(ⅲ) 사이	-0.2	0	-0.1
(ⅱ)-(ⅲ) 사이	0	-0.2	-0.1
(ⅰ)-(ⅳ) 사이	-0.2	0	-0.1
(ⅱ)-(ⅳ) 사이	0	-0.2	-0.1
(ⅲ)-(ⅳ) 사이	0	0	0

	A 패턴	B 패턴	평균
(ⅰ)-(ⅱ) 사이	-0.2	0.2	0
(ⅰ)-(ⅲ) 사이	-0.1	0.1	0
(ⅱ)-(ⅲ) 사이	0.1	-0.1	0
(ⅰ)-(ⅳ) 사이	-0.1	0.1	0
(ⅱ)-(ⅳ) 사이	0.1	-0.1	0
(ⅲ)-(ⅳ) 사이	0	0	0

실시 형태 2에서는, 횡전계(전극(117)과 전극(119))의 오프셋의 방향이 역전하므로 전체적으로 횡방향의 오프셋이 없어진다. 또한, 전극(117)과 전극(119)의 대향 전극(123)을 기준으로 하는 오프셋의 방향이 역전하므로 종방향의 오프셋도 없어진다. 이에 의해, 보다 번 인을 저감할 수 있다.

또한, 전압 인가 방법은, 실시예 1에 있어서 나타낸 전극을 바꿀 때의 전압 인가 방법과 마찬가지이다. 그 밖의 실시 형태 2의 구성은, 전술한 실시 형태 1의 구성과 마찬가지이다.

실시 형태 3(TBA의 경우)

도 9 및 도 10은, 실시 형태 3에 따른 액정 표시 장치의 횡전계 발생 시의 일 형태를 나타내는 단면 모식도이다. 실시 형태 3의 전극 구조는, 하측 기판에 대향 전극이 없는 이외에는, 실시 형태 1, 2와 마찬가지이다. 실시 형태 3에서는, 도 9에서 도시한 전압 인가 방법을 A 패턴이라 하고, 도 10에서 도시한 전압 인가 방법을 B 패턴이라 한다.

실시 형태 3의 각 전극의 전압 설정은, 하기 표 6에 나타낸 바와 같다. 이것은, 실시 형태 1의 전압 설정을, TBA의 경우에 적용하였다고 할 수 있다.

A 패턴과 B 패턴에서, 전극(217)과 전극(219)에 걸리는 전압을 바꾼다. 정극성은, 한 쌍의 전극이 정극성인 경우를 나타내고, 부극성은, 한 쌍의 전극이 부극성인 것을 나타낸다.

	A 패턴		B 패턴
	정극성	부극성	정극성	부극성
(ⅰ)	7.1	-7.5	0	0
(ⅱ)	0	0	7.1	-7.5

실시 형태 3에 있어서의 각 전극 간의 오프셋을 하기 표 7에 나타낸다.

	A 패턴	B 패턴	평균
(ⅰ)-(ⅱ) 사이	-0.2	0.2	0
(ⅰ)-(ⅳ) 사이	-0.2	0	-0.1
(ⅱ)-(ⅳ) 사이	0	-0.2	-0.1

실시 형태 3에서는, 횡전계(전극(217)과 전극(219))의 오프셋의 방향이 역전하므로 횡방향의 오프셋이 없어진다. 이에 의해, 번 인을 저감할 수 있다.

또한, 전압 인가 방법은, 실시예 1에 있어서 나타낸 전극을 바꿀 때의 전압 인가 방법과 마찬가지이다. 그 밖의 실시 형태 3의 구성은, 전술한 실시 형태 1의 구성과 마찬가지이다.

실시 형태 3의 변형예(TBA의 경우)

실시 형태 3의 변형예의 전극 구조는, 실시 형태 3의 전극 구조와 마찬가지이다.

실시 형태 3의 변형예의 각 전극의 전압 설정은, 하기 표 8에 나타낸 바와 같다. 이것은, 실시 형태 2의 전압 설정을, TBA의 경우에 적용하였다고도 할 수 있다.

A 패턴과 B 패턴에서, 한 쌍의 전극의 각각에 걸리는 전압을 바꾼다. 정극성은, 한 쌍의 전극이 정극성인 경우를 나타내고, 부극성은, 한 쌍의 전극이 부극성인 것을 나타낸다.

	A 패턴		B 패턴
	정극성	부극성	정극성	부극성
(ⅰ)	7.3	-7.5	0.2	0
(ⅱ)	0.2	0	7.3	-7.5

실시 형태 3의 변형예에 있어서의 각 전극 간의 오프셋을 하기 표 9에 나타낸다.

	A 패턴	B 패턴	평균
(ⅰ)-(ⅱ) 사이	-0.2	0.2	0
(ⅰ)-(ⅳ) 사이	-0.1	0.1	0
(ⅱ)-(ⅳ) 사이	0.1	-0.1	0

실시 형태 3의 변형예에 있어서도, 횡전계(한 쌍의 빗살 전극)의 오프셋의 방향이 역전하므로 전체적으로 횡방향의 오프셋이 없어진다. 또한, 한 쌍의 빗살 전극의 대향 전극을 기준으로 하는 오프셋의 방향이 역전하므로 종방향의 오프셋도 없어진다.

또한, 전압 인가 방법은 실시예 1에 있어서 나타낸 전극을 바꿀 때의 전압 인가 방법과 마찬가지이다. 그 밖의 실시 형태 3의 변형예의 구성은, 전술한 실시 형태 1의 구성과 마찬가지이다.

TBA 모드에 있어서도, 플렉소 분극의 영향에 의해, 정부극성 간의 투과율 차가 생겨 플리커가 발생해버리기 때문에, 플리커를 없애기 위한 오프셋을 걸면, 상기의 설정으로 함으로써, 번 인 저감 효과를 얻는다.

(오프셋 전압의 효과 검증에 대하여)

도 14는, 평가 화상예를 나타내는 도면이다.

본 발명의 효과를 검증하는 방법의 하나로서, 번 인 레벨의 판정 방법(오프셋 전압을 거는 방법에 대하여)을 설명한다.

우선, 임의의 번 인 평가 화상을 표시한다. 임의의 번 인 평가 화상이란, 예를 들어 번 인의 가장 적은 0계조(흑색 화면) 중에 특정한 계조(예를 들어 255계조: 백색)의 윈도우가 표시되어 있는 화상이다(도 14 참조).

오프셋 전압을 거는 방법이 서로 다른 설정을 복수 준비하고, 그들을 윈도우 내에 배열하여 표시한다(도 14 참조).

상기의 평가 화상을 표시한 상태에서, 예를 들어 100시간(H)이나 500시간(H), 1000시간(H) 등 기준을 정하여 장시간 방치한다.

번 인 평가의 기준 시간 경과 후, 전체 화면을 번 인이 잘 보이는 중간조 솔리드 화면 표시(예를 들어, 0계조, 24계조, 32계조 등)로 하여, ND 필터라 불리는 필터를 사용하여 번 인 레벨을 육안으로 판별할 수 있다.

ND 필터는, 색채에 영향을 주지 않고 광량을 저하시키는 필터이며, 몇％의 ND 필터에서 번 인이 보이지 않게 되는가 등의 형태로, 번 인 레벨을 정량화하고, 각각의 번 인 레벨을 비교한다.

현행의 오프셋 설정과, 그 오프셋 설정은 서로 다른 오프셋 설정이며, 번 인 레벨을 비교하여, 현행 설정에 있어서의 번 인 레벨에 대한 오프셋 설정의 효과를 검증할 수 있다.

〔전극 간의 오프셋을 바꾸었을 때의 평가 결과〕

<어떤 조건에 있어서의 번 인 평가 결과>

하기 표 10은, 빗살 전극 간에 오프셋을 건 경우(표 중, 「전극 간 오프셋 있음」이라 나타냄)와 오프셋을 일정 간격으로 바꾸고, 전극 간에 오프셋이 걸리지 않은 경우(표 중, 「전극 간 오프셋 없음」으로 나타냄)의 16시간 방치 후의 번 인 평가 결과의 일례이다. 이 전극 간에 오프셋이 걸리지 않은 경우(「전극 간 오프셋 없음」의 경우)의 구성은, 전술한 실시 형태 1의 구성에 상당한다.

여기에서는, 번 인 레벨은 수치가 높을수록, 번 인 정도가 작은 것으로 하고 있다. 이와 같이, 오프셋을 일정 간격으로 바꾸고, 전극 간에 오프셋이 걸리지 않은 경우가, 번 인 정도를 현저하게 작은 것으로 할 수 있어, 표시 품위가 우수한 것이다.

	0계조	8계조	16계조	24계조	32계조	48계조	64계조
전극 간 오프셋 있음	6	5	3	2	1	1	2
전극 간 오프셋 없음	6	6	6	6	6	6	5

또한, 구동 전압을 검증하거나, TFT 기판 및 대향 기판에 있어서, SEM(Scanning Electron Microscope: 주사형 전자 현미경) 등의 현미경 관찰을 행하거나 함으로써, 본 발명의 액정 구동 방법 및 액정 표시 장치에 관한 전극 구조 등을 확인할 수 있다.

(비교예 1)

도 15는, 비교예 1에 따른 횡전계 모드의 액정 표시 장치의 단면 모식도이다.

이 모드는, 실시 형태 1과 동일한 모드이며, 반드시 플렉소 분극이 발생해버린다. 따라서, 플렉소 분극에 의한 정부극성 반전에 수반되는 투과율 차, 즉 플리커가 발생해버린다. 이것을 억제하기 위해서는, 도 15에 도시한 바와 같이 전극에 전기적인 오프셋을 거는 것으로 정부의 투과율 차를 조정하면 된다. 그러나, 한 쌍의 빗살 전극 중 한쪽에 오프셋 전압을 건 경우에는, DC 오프셋에 의한 DC 번 인이 문제로 된다.

(그 밖의 바람직한 실시 형태)

본 발명의 각 실시 형태에 있어서는, 산화물 반도체 TFT(IGZO 등)가 적합하게 사용된다. 이 산화물 반도체 TFT에 대하여, 이하에 상세히 설명한다.

상기 상하 기판 중 적어도 한쪽은, 통상은 박막 트랜지스터 소자를 구비한다. 상기 박막 트랜지스터 소자는, 산화물 반도체를 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 박막 트랜지스터 소자에 있어서는, 실리콘 반도체막 대신에 산화아연 등의 산화물 반도체막을 사용하여 액티브 구동 소자(TFT)의 활성층을 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 TFT를 「산화물 반도체 TFT」라 한다. 산화물 반도체는, 아몰퍼스 실리콘보다도 높은 캐리어 이동도를 나타내고, 특성 변동도 작다는 특징을 갖고 있다. 이로 인해, 산화물 반도체 TFT는, 아몰퍼스 실리콘 TFT보다도 고속으로 동작할 수 있어, 구동 주파수가 높고, 보다 고정밀인 차세대 표시 장치의 구동에 적합하다. 또한, 산화물 반도체막은, 다결정 실리콘막보다도 간편한 프로세스로 형성되기 때문에, 대면적이 필요해지는 장치에도 적용할 수 있다는 이점을 발휘한다.

본 실시 형태의 액정 구동 방법을, 특히 FSD(필드 시퀀셜 표시 장치)에서 사용하는 경우에, 이하의 특징이 현저해진다.

(1) 화소 용량이 통상의 VA(수직 배향) 모드보다도 크다(도 11은, 본 실시 형태의 액정 구동 방법에 사용되는 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 단면 모식도인 바, 도 11 중, 화살표로 나타내는 부분에 있어서, 상층 전극과 하층 전극 사이에 큰 용량이 발생하기 때문에, 화소 용량이 통상의 수직 배향〔VA: Vertical Alig㎚ent〕모드의 액정 표시 장치보다 큼). (2) RGB의 3 화소가 1 화소로 되기 때문에, 1 화소의 용량이 3배이다. (3) 또한, 240㎐ 이상의 구동이 필요하기 때문에 게이트 온 시간이 매우 짧다.

또한, 산화물 반도체 TFT(IGZO 등)를 적용한 경우의 장점은, 이하와 같다.

상기 (1)과 (2)의 이유에 의해, 52형이며 화소 용량이 UV2A인 240㎐ 구동의 기종의 약 20배이다.

그러므로, 종래의 a-Si로 트랜지스터를 제작하면 트랜지스터가 약 20배 이상 커져서, 개구율이 충분히 얻어지지 않는다는 과제가 있었다.

IGZO의 이동도는 a-Si의 약 10배이기 때문에, 트랜지스터의 크기가 약 1/10로 된다.

컬러 필터 RGB를 사용하는 액정 표시 장치에 있던 3개의 트랜지스터가 1개로 되어 있으므로, a-Si와 거의 동등하거나 작은 정도로 제작 가능하다.

상기와 같이 트랜지스터가 작아지면, Cgd의 용량도 작아지므로, 그만큼 소스 버스 라인에 대한 부담도 작아진다.

〔구체예〕

산화물 반도체 TFT의 구성도(예시)를 도 12, 도 13에 나타내었다. 도 12는, 본 실시 형태에 사용되는 액티브 구동 소자 주변의 평면 모식도이다. 도 13은, 본 실시 형태에 사용되는 액티브 구동 소자 주변의 단면 모식도이다. 또한, 부호 T는, 게이트·소스 단자를 나타낸다. 부호 Cs는, 보조 용량을 나타낸다.

산화물 반도체 TFT의 제작 공정의 일례(해당부)를 이하에 설명한다.

산화물 반도체막을 사용한 액티브 구동 소자(TFT)의 활성층 산화물 반도체층(305a, 305b)은, 이하와 같이 하여 형성할 수 있다.

우선, 스퍼터링법을 이용하여, 예를 들어 두께가 30㎚ 이상, 300㎚ 이하의 In-Ga-Zn-O계 반도체(IGZO)막을 절연막(313i)의 위에 형성한다. 이 후, 포토리소그래피에 의해, IGZO막의 소정의 영역을 덮는 레지스트 마스크를 형성한다. 계속해서, IGZO막 중 레지스트 마스크로 덮이지 않은 부분을 웨트 에칭에 의해 제거한다. 이 후, 레지스트 마스크를 박리한다. 이와 같이 하여, 섬 형상의 산화물 반도체층(305a, 305b)을 얻는다. 또한, IGZO막 대신에, 다른 산화물 반도체막을 사용하여 산화물 반도체층(305a, 305b)을 형성하여도 된다.

계속해서, 기판(311g)의 표면 전체에 절연막(307)을 퇴적시킨 후, 절연막(307)을 패터닝한다.

구체적으로는, 우선, 절연막(313i) 및 산화물 반도체층(305a, 305b)의 위에, 절연막(307)으로서 예를 들어 SiO₂막(두께: 예를 들어 약 150㎚)을 CVD법에 의해 형성한다.

절연막(307)은, SiOy 등의 산화물막을 포함하는 것이 바람직하다.

산화물막을 사용하면, 산화물 반도체층(305a, 305b)에 산소 결손이 발생한 경우에, 산화물막에 포함되는 산소에 의해 산소 결손을 회복하는 것이 가능해지므로, 산화물 반도체층(305a, 305b)의 산화 결손을 더 효과적으로 저감할 수 있다. 여기에서는, 절연막(307)으로서 SiO₂막을 포함하는 단층을 사용하고 있지만, 절연막(307)은 SiO₂막을 하층으로 하고, SiNx막을 상층으로 하는 적층 구조를 가져도 된다.

절연막(307)의 두께(적층 구조를 갖는 경우에는 각 층의 합계 두께)는, 50㎚ 이상, 200㎚ 이하인 것이 바람직하다. 50㎚ 이상이면, 소스·드레인 전극의 패터닝 공정 등에 있어서, 산화물 반도체층(305a, 305b)의 표면을 보다 확실하게 보호할 수 있다. 한편, 200㎚를 초과하면, 소스 전극이나 드레인 전극에 의해 큰 단차가 발생하므로, 단선 등을 일으킬 우려가 있다.

또한 본 실시 형태에 있어서의 산화물 반도체층(305a, 305b)은, 예를 들어 Zn-O계 반도체(ZnO), In-Ga-Zn-O계 반도체(IGZO), In-Zn-O계 반도체(IZO), 또는, Zn-Ti-O계 반도체(ZTO) 등을 포함하는 층인 것이 바람직하다. 그 중에서도, In-Ga-Zn-O계 반도체(IGZO)가 보다 바람직하다.

또한, 본 모드는 상기의 산화물 반도체 TFT와의 조합으로 일정한 작용 효과를 발휘하지만, 아몰퍼스 SiTFT나 다결정 SiTFT 등 공지된 TFT 소자를 사용하여 구동시키는 것도 가능하다.

전술한 각 실시 형태에서는, 대향 기판에 오버코트층이 없는 형태를 나타내었지만, 오버코트층을 형성하여도 된다.

또한 전극 재료로서는, ITO(Indium Tin Oxide; 산화인듐주석)를 사용할 수 있지만, 그 대신에, IZO(Indium Zinc Oxide; 산화인듐아연) 등의 공지된 재료를 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 액정 구동 방법 및 액정 표시 장치는, 전압 무인가 시에 액정 분자가 수직 방향으로 배향하지 않는 그 밖의 횡전계 방식의 액정 표시 장치에 대해서도 적용할 수 있다. 예를 들어, IPS 모드의 액정 표시 장치에 있어서도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명의 액정 구동 방법은, 한 쌍의 전극에 전위차를 발생시켜서 액정을 구동함과 함께, 한 쌍의 전극과 면 형상 전극 사이에서 프린지 전계를 인가하는 구동 조작을 실행하는 것이어도 된다.

10, 110, 310, 310, 410: 어레이 기판(하측 기판)
11, 21, 111, 121, 211, 221, 311, 321, 411, 421: 유리 기판
13, 113, 313, 413: 하층 전극(면 형상 전극)
15, 115, 215, 315, 415: 절연막
16: 한 쌍의 빗살 전극
17, 19, 117, 119, 217, 219, 317, 319, 417, 419: 전극
20, 120, 220, 320, 420: 대향 기판(상측 기판)
23, 123, 223, 323, 423: 대향 전극
30, 130, 230, 330, 430: 액정층
31: 액정(액정 분자)
301a: 게이트 배선
301b: 보조 용량 배선
301c: 접속부
311g: 기판
313i: 절연막(게이트 절연막)
305a, 305b: 산화물 반도체층(활성층)
307: 절연막(에칭 스토퍼, 보호막)
309as, 309ad, 309b, 315b: 개구부
311as: 소스 배선
311ad: 드레인 배선
311c, 317c: 접속부
313p: 보호막
317pix: 화소 전극
301: 화소부
302: 단자 배치 영역
Cs: 보조 용량
T: 게이트·소스 단자

Claims

상하 기판 중 한쪽에 설치된 한 쌍의 전극에 전위차를 발생시켜서 액정을 구동하는 방법으로서,
상기 한 쌍의 전극은, 각각 인가 전압의 극성이 반전되는 것이며,
상기 상하 기판 중 한쪽 및/또는 다른 쪽에 면 형상 전극이 설치되어 있으며,
상기 액정 구동 방법은, 상기 한 쌍의 전극 중 한쪽에 인가되는 정극성의 전압과 부극성의 전압의 평균값으로부터, 상기 면 형상 전극에 인가되는 전압을 뺀 차를 제1 오프셋 전압, 상기 한 쌍의 전극 중 다른 쪽에 인가되는 정극성의 전압과 부극성의 전압의 평균값으로부터, 상기 면 형상 전극에 인가되는 전압을 뺀 차를 제2 오프셋 전압이라 하면, 상기 제1 오프셋 전압과, 상기 제2 오프셋 전압은, 그 값이 서로 바뀌는 구동 조작을 실행하는 것을 특징으로 하는 액정 구동 방법.
제1항에 있어서,
상기 상하 기판 중 적어도 다른 쪽에 면 형상 전극이 설치되어 있으며,
상기 액정 구동 방법은, 상기 한 쌍의 전극 중 한쪽에 인가되는 정극성의 전압과 부극성의 전압의 평균값으로부터, 상기 상하 기판 중 다른 쪽에 설치되는 면 형상 전극에 인가되는 전압을 뺀 차를 제1 오프셋 전압, 상기 한 쌍의 전극 중 다른 쪽에 인가되는 정극성의 전압과 부극성의 전압의 평균값으로부터, 상기 상하 기판 중 다른 쪽에 설치되는 면 형상 전극에 인가되는 전압을 뺀 차를 제2 오프셋 전압으로 하는 것을 특징으로 하는 액정 구동 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 오프셋 전압과 상기 제2 오프셋 전압은, 그 극성이 반대이며, 그 절댓값이 동일한 것을 특징으로 하는 액정 구동 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동 조작은, 상기 제1 오프셋 전압과, 상기 제2 오프셋 전압은, 그 값이 일정 시간 간격으로 서로 바뀌는 것을 특징으로 하는 액정 구동 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 한 쌍의 전극은 한 쌍의 빗살 전극인 것을 특징으로 하는 액정 구동 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상하 기판의 양쪽은, 면 형상 전극이 설치되고,
상기 액정 구동 방법은, 상기 구동 조작의 후에, 다시, 상하 기판의 양쪽에 설치된 면 형상 전극으로 구성되는 한 쌍의 전극에 전위차를 발생시켜서 액정을 구동하는 구동 조작을 실행하는 것을 특징으로 하는 액정 구동 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상하 기판 중 다른 쪽에만 면 형상 전극이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 구동 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정은, 전압 무인가 시에 기판 주면에 대하여 수직 방향으로 배향하는 액정 분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 구동 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상하 기판 중 적어도 한쪽에는, 유전체층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 구동 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상하 기판 중 한쪽은 박막 트랜지스터 소자를 구비하고,
상기 박막 트랜지스터 소자는 산화물 반도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 구동 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 액정 구동 방법을 이용하여 구동되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.