液晶驱动方法和液晶显示装置制造方法

液晶驱动方法和液晶显示装置制造方法
【专利摘要】本发明提供使闪烁和DC影像残留充分地减少的液晶驱动方法、和使用液晶驱动方法驱动的液晶显示装置。本发明的液晶驱动方法是使设置在上下基板中的一个基板上的一对电极产生电位差来驱动液晶的方法，上述一对电极各自的施加电压的极性被反转，在该上下基板中的一个基板和/或另一个基板上设置有面状电极，上述液晶驱动方法执行以下的驱动操作：在将对该一对电极中的一个电极施加的正极性的电压与负极性的电压的平均值减去对该面状电极施加的电压而得到的差设为第一偏置电压，将对该一对电极中的另一个电极施加的正极性的电压与负极性的电压的平均值减去对该面状电极施加的电压而得到的差设为第二偏置电压时，使该第一偏置电压的值与该第二偏置的值相互调换。
【专利说明】液晶驱动方法和液晶显示装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及液晶驱动方法和液晶显示装置。更详细而言，涉及使用一对电极施加 电场进行显示的液晶驱动方法和液晶显示装置。

【背景技术】
[0002] 液晶驱动方法是在电极间产生电场来使被夹持在一对基板间的液晶层中的液晶 分子运动的方法，由此，能够使液晶层的光学特性变化，使光透过或不透过液晶显示装置， 从而产生开状态/关状态。
[0003] 通过该样的液晶驱动，各种方式的液晶显示装置发挥薄型、轻量并且低消耗电力 的优点，被用于各种用途。例如，在个人计算机、电视机、汽车导航仪等车载用的设备、智能 手机和平板终端等便携式信息终端的显示器等中，设计了多种驱动方法，并已实用化。
[0004] 可是，作为液晶显示装置，根据液晶的特性、电极配置、基板设计等开发了多种显 示方式（显示模式）。作为近年来广泛使用的显示模式，大致可W列举使具有负的介电常 数各向异性的液晶分子相对于基板面垂直取向的垂直取向（VA ;Vertical Alignment)模 式、使具有正或负的介电常数各向异性的液晶分子相对于基板面平行取向W对液晶层施加 横向电场的面内开关（IPS ;In-Plane Switching)模式和条纹状电场开关（FFS ;化inge Field Switching(边缘场开关））模式等。在该些显示模式中，提出了一些液晶驱动方法和 其中使用的电极结构。
[0005] 例如，作为IPS方式的液晶显示装置，公开了一种液晶显示装置，其在由在第一方 向延伸且在第二方向排列的扫描线与在第二方向延伸且在第一方向排列的视频信号线包 围的区域形成有像素，上述像素具有；整面地形成的第一电极；在第一电极上形成的层间 绝缘膜；和在上述层间绝缘膜上形成的第二电极，上述第二电极具有第一区域和第二区域， 上述第一区域具有第一数量的梳齿电极，上述第二区域具有第二数量的梳齿电极，上述第 一数量与上述第二数量不同（例如参照专利文献1)。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 ;日本特开2010-2596号公报


【发明内容】

[0009] 发明要解决的技术问题
[0010] 例如，在IPS驱动方式中，由于挽曲极化（fIexoelec化icity)，每次极性反转时， 亮部的位置在线上和间隙上调换。为了消除由该现象引起的亮度变化，例如，通过使线与间 隙的数量相同来应对。
[0011] 但是，TBA模式和导通-导通开关模式（on-on switching mode)等中，亮部并不 在线上和间隙上调换，因此，不能应用上述方法。另外，像素结构受到限制，因此，根据像素 的大小的不同，不能完全地消除闪烁。
[0012] 本发明鉴于上述现状而做出，其目的是提供在使设置在上下基板中的一个基板上 的一对电极产生电位差来驱动液晶的液晶驱动方法中，使闪烁和DC影像残留充分地减少 的液晶驱动方法，和使用液晶驱动方法驱动的液晶显示装置。
[0013] 用于解决技术问题的手段
[0014] 本发明人发现，在利用包括横向成分的电场决定液晶的取向的液晶显示装置（例 如，TBA[Transverse Bend Alignment ;横向弯曲取向]模式、导通-导通开关模式等）中， 在利用上层梳齿电极等一对梳齿电极产生包括横向成分的电场（例如，与基板主面平行的 方向的电场）时，具有液晶成为弯曲取向或展曲取向的区域。因此，由于挽曲极化效应，产 生挽曲极化，在对一对电极中的一个电极施加的电压为正极性的情况和负极性的情况之间 产生透射率差（W下，也将此称为"正极性与负极性之间的透射率的差"）。目P，发现在W正 极性和负极性对电极施加相同大小的电压的情况下，在极性反转中产生闪烁的技术问题。
[0015] 本发明人对其原因进行了研究，发现在利用包括横向成分的电场决定液晶的取向 的模式中，液晶倾斜地取向，因此，会产生展曲取向和弯曲取向，当产生该样的取向时，液晶 的分子排列的对称性遭到破坏，因此，会产生宏观的极化（挽曲极化）。另外，发现该样的挽 曲极化与分子的形态无关，是在所有的向列型液晶中可看到的现象。由于该挽曲极化的产 生，在正极性与负极性时产生取向的差异，因此，透射率出现差异。
[0016] 可是，本发明人在垂直取向型的具有3层电极结构的液晶显示装置中，着眼于通 过使下侧基板的上层电极为梳齿驱动，在上升沿，利用梳齿间的电位差产生横向电场，在 下降沿，利用基板间的电位差产生纵向电场，在上升沿和下降沿均利用电场使液晶分子 旋转W实现高速响应，并且利用梳齿驱动的横向电场也实现高透射率的导通-导通开关 模式的液晶显示装置，对其进行了各种研究（例如日本特愿2011-142346号、日本特愿 2011-142351 号等）。
[0017] 本发明人发现，在该模式中，必然会产生挽曲极化，因此，会产生由挽曲极化引起 的与正负极性反转相伴的透射率差、即上述的闪烁。可W说，该样的产生闪烁的技术问题， 在未施加电压时液晶分子与基板主面垂直地取向、在显示时液晶分子与基板主面平行地取 向的液晶显示装置中特别显著。
[001引此外，利用横向电场驱动的模式（TBAJPS等）容易产生挽曲极化，因此，在正极性 和负极性时亮度会变化，容易产生闪烁，显示品质降低。为了解决该问题，W前着眼于施加 偏置电压（offset voltage) W使正极性和负极性的亮度相同，但是因为总是在一定方向施 加直流电压，所W会发生影像残留。
[0019] 本发明人为了消除利用该样的包括横向成分的电场驱动液晶的驱动方法中的闪 烁而进行了详细的研究。为了抑制闪烁，只要通过对电极施加电偏置（偏置电压）来对正 负的透射率差进行调整即可，但是，在该情况下，由DC值irect化rrent ;直流）偏置引起的 DC影像残留成为问题。
[0020] 例如，图15表示通常的、偏置为0. 2V的情况下的横向电场模式的液晶显示装置的 截面示意图。横向电场的模式会产生挽曲极化，因此会产生闪烁。为了消除该闪烁，在利用 TFT按每个像素驱动的电极（TFT驱动的电极417)与共用电极（多个像素共用的电极）419 之间施加偏置电压。总是对TFT驱动的电极417施加偏置电压，因此，总是从共用电极419 向TFT驱动的电极417的方向施加0. 2V的直流电压，产生DC影像残留。此外，在图15中， 从作为基准的电极向被施加偏置电压的电极（偏置电压可W为ov)延伸箭头符号，表示被 施加偏置电压的电极相对于该作为基准的电极的偏置电压的值（从被施加偏置电压的电 极的电压减去作为基准的电极的电压而得到的值）。在其他的图中也是同样。
[0021] 本发明人对在该样的状况下能够充分地抑制闪烁和DC影像残留的液晶驱动方法 进行了研究，结果想到了 W下的新的技术思想；因为在一定方向施加直流电压所W产生影 像残留，因此，W消除直流电压的形式施加电压。
[0022] 具体而言，每1个像素准备2个W上的TFT。例如，使一对梳齿电极的双方的电极 为TFT驱动（图1等）。2个TFT中，一个TFT为基准电位，对另一个TFT提供用于决定灰 度等级的电位（灰度等级电位）。发现；通过在一定的时刻调换基准电位和灰度等级电位， 向相反方向施加偏置电压，因此，影像残留减轻。本发明人发现该样的液晶驱动方法不仅能 够特别适合应用于垂直取向型的具有3层电极结构的液晶显示装置，而且能够适合应用于 其他的利用包括横向成分的电场决定液晶的取向的液晶显示装置，想到能够很好地解决上 述技术问题，实现了本发明。
[002引此外，与上述的现有技术文献的不同点是，与像素结构无关，改变了电压的施加方 法。
[0024]目P，本发明是一种液晶驱动方法，其为使设置在上下基板中的一个基板上的一对 电极产生电位差来驱动液晶的方法，上述一对电极各自的施加电压的极性被反转，在该上 下基板中的一个基板和/或另一个基板上设置有面状电极，上述液晶驱动方法执行W下的 驱动操作：在将对该一对电极中的一个电极施加的正极性的电压与负极性的电压的平均值 减去对该面状电极施加的电压而得到的差设为第一偏置电压，将对该一对电极中的另一个 电极施加的正极性的电压与负极性的电压的平均值减去对该面状电极施加的电压而得到 的差设为第二偏置电压时，使该第一偏置电压的值与该第二偏置电压的值相互调换。换言 之，也可W说在一对梳齿电极间，偏置电压的施加方向反转。另外，上述液晶通常被夹持在 上下基板间。
[00巧]使第一偏置电压的值与第二偏置的值相互调换是指，例如第一偏置电压为+0. 2V， 该第二偏置电压为0,调换为第一偏置电压为0,该第二偏置电压为+0. 2V。
[0026] 偏置电压是表示相对于某个基准（在本说明书中，例如为对置电极的对置电压）， 极性反转时的正电压与负电压的平均值偏移多大程度的值。
[0027] 本发明的液晶驱动方法的"作为将对该一对电极中的一个电极施加的正极性的电 压与负极性的电压的平均值减去对该面状电极施加的电压而得到的差的第一偏置电压"， 是指W下两个电压的平均值：在对该一对电极中的一个电极施加正极性的电压时，相对于 对作为基准的该面状电极施加的电压，对该一对电极中的一个电极施加的电压；在对该一 对电极中的一个电极施加负极性的电压时，相对于对作为基准的该面状电极施加的电压， 对该一对电极中的一个电极施加的电压。本发明的"作为将对该一对电极中的另一个电极 施加的正极性的电压与负极性的电压的平均值减去对该面状电极施加的电压而得到的差 的第二偏置电压"也是同样，是指W下两个电压的平均值：在对该一对电极中的另一个电极 施加正极性的电压时，相对于对作为基准的该面状电极施加的电压，对该一对电极中的另 一个电极施加的电压；在对该一对电极中的另一个电极施加负极性的电压时，相对于对作 为基准的该面状电极施加的电压，对该一对电极中的另一个电极施加的电压。上述正极性 的电压与负极性的电压的平均值，也可W说是将正极性的电压与负极性的电压相加后除W 2而得到的值。
[0028] 例如，在使对置电压为OV(该成为偏置的基准）时，在对某个电极（例如，一 对电极中的另一个电极）施加正极性巧.IV、负极性-7. 5V的情况下，（+7. 1V-7. 5V) /2 =-0. 2V成为偏置值。目P，当W明示偏置值的方式重新标记时，"巧.1V/-7. 5V"重新标记为 "± 7. 3V-0. 2V"，平均从 OV 偏移-0. 2V。
[0029] 此外，优选对该一对电极中的一个电极施加的正极性的电压/负极性的电压、对 该一对电极中的另一个电极施加的正极性的电压/负极性的电压、W及对该面状电极施加 的电压分别是一定的，但是，只要能够发挥本发明的效果，也可W是变化的。在变化的情况 下，各个电压能够采用其平均值。
[0030] 在本说明书中，施加电压的极性反转，也可W是施加电压的绝对值自身改变。另 夕F，本发明中的对该一对电极分别施加的电压，通常每隔一定期间极性反转。
[0031] 本发明的液晶驱动方法中，作为偏置电压的基准的面状电极可W为下侧基板（电 路基板）的电极（例如，下层电极），也可W为上侧基板（对置基板）的电极，但是，通常优 选W不取正极性和负极性双方的值的上侧基板（对置基板）的电极作为偏置电压的基准。 目P，在本发明的液晶驱动方法中，优选；在上下基板中的至少另一个基板上设置有面状电 极，将对该一对电极中的一个电极施加的正极性的电压与负极性的电压的平均值减去对设 置在该上下基板中的另一个基板上的面状电极施加的电压而得到的差设为第一偏置电压， 将对该一对电极中的另一个电极施加的正极性的电压与负极性的电压的平均值减去对设 置在该上下基板中的另一个基板上的面状电极施加的电压而得到的差设为第二偏置电压。
[0032] 对上述一对电极施加的电压通常为交流电压。上述交流电压是其大小随着时间周 期性地改变的电压。通常，电位W在中也电压的上下实质上为相同大小的振幅的方式变化， 但是，在本发明的液晶驱动方法中并不限于此。
[0033] 本发明的液晶驱动方法，优选上述一对电极包括；根据灰度等级设定电压，为了表 现灰度等级亮度而使施加电压变化的电极（灰度等级电极）；和基本上不论灰度等级如何 都将电压固定，相对于灰度等级电极成为基准的电极（基准电极），在上述第一偏置电压的 值与上述第二偏置电压的值相互调换的同时，上述一对电极中的灰度等级电极和基准电极 相互调换。
[0034] 在本发明的液晶驱动方法中，优选上述第一偏置电压和上述第二偏置电压的极性 相反，绝对值相同。偏置电压的极性是指偏置电压的正或负的区别。在本发明的液晶驱动 方法中，在第一偏置电压和第二偏置电压的极性相反的情况下，第一偏置电压为正且该第 二偏置电压为负的方式、与第一偏置电压为负且该第二偏置电压为正的方式交替地调换。 由此，纵向的偏置也被抵消，更难W产生DC影像残留。在此，所谓相同，只要能够充分地发 挥能够减少纵向的偏置的效果，只要在本发明的【技术领域】中可W说实质上为相同即可。另 夕F，例如，第一偏置电压的绝对值与上述第二偏置电压的绝对值之差可W为200mv W下，能 够充分地发挥能够减少纵向的偏置的效果。更优选第一偏置电压的绝对值与上述第二偏置 电压的绝对值之差为IOOmV W下。
[00巧]优选上述驱动操作中，使上述第一偏置电压的值与上述第二偏置电压的值按一定 时间间隔相互调换。所谓一定时间，只要能够发挥本发明的效果，只要实质上为一定即可。
[0036] 优选上述一对电极例如为一对梳齿电极，更优选在俯视基板主面时，2个梳齿电极 W相对的方式配置。能够利用该些梳齿电极在梳齿电极间适当地产生横向电场，因此，在液 晶层包含具有正的介电常数各向异性的液晶分子时，上升沿时的响应性能和透射率优异， 在液晶层包含具有负的介电常数各向异性的液晶分子时，在下降沿时，能够利用横向电场 使液晶分子旋转W实现高速响应。优选上述一对梳齿电极，在俯视基板主面时，梳齿部分分 别一致。尤其优选一对梳齿电极的梳齿部分分别大致平行，换言之，优选一对梳齿电极分别 具有多个大致平行的狭缝。通常，1个梳齿电极具有2个W上的梳齿部分。
[0037] -对梳齿电极可W设置在同一层，另外，只要能够发挥本发明的效果，也可W设置 在不同层，但是优选一对电极设置在同一层。一对电极设置在同一层，是指各个电极在其液 晶层侧和/或与液晶层侧相反的一侧与共同的部件（例如，绝缘膜、液晶层等）接触。
[0038] 上述"在上下基板中的一个基板和/或另一个基板上设置有面状电极"，可W是 (1)在上下基板双方上设置有面状电极，也可W是（2)仅在上下基板中的一个基板（配置有 一对电极的一个基板）上设置有面状电极，也可W是（3)仅在上下基板中的另一个基板上 设置有面状电极。W下，对（1)?（3)的方式分别进行详细说明。
[0039] 此外，在一对基板双方上设置有上述面状电极的情况下，可W相对于任一个面状 电极，将W正极性和负极性对一对电极中的一个电极施加的电压相加而得到的量的平均值 设为第一偏置电压，将W正极性和负极性对一对电极中的另一个电极施加的电压相加而得 到的量的平均值设为第二偏置电压。在该情况下，尤其优选如上所述，W上基板[对置基 板]侧的面状电极为基准，即，优选相对于上基板[对置基板]侧的面状电极，将W正极性 和负极性对一对电极中的一个电极施加的电压相加而得到的量的平均值设为第一偏置电 压，将W正极性和负极性对一对电极中的另一个电极施加的电压相加而得到的量的平均值 设为第二偏置电压。
[0040] (1)在本发明的液晶驱动方法中，优选上述液晶驱动方法在上述驱动操作之后，进 一步执行使由设置在上下基板双方上的面状电极构成的一对电极产生电位差来驱动液晶 的驱动操作。上述面状电极只要在俯视基板主面时，与像素对应（重叠）地为面状即可。在 该情况下，本发明的液晶驱动方法成为使设置在上下基板上的二对电极产生电位差来驱动 液晶的方法，响应速度特别优异。对于在上下基板双方上设置有面状电极的结构，在求取偏 置电压时，可W W任一个面状电极为基准，例如，能够如上所述W设置在上下基板中的另一 个基板（对置基板）上的面状电极为基准。
[0041] 换言之，优选上述液晶驱动方法进一步执行使一对面状电极间产生电位差来驱动 液晶的驱动操作。上述一对面状电极通常能够对基板间赋予电位差。由此，在液晶层包含 具有正的介电常数各向异性的液晶分子时的下降沿时、W及在液晶层包含具有负的介电常 数各向异性的液晶分子时的上升沿时，能够利用基板间的电位差产生纵向电场，利用电场 使液晶分子旋转W实现高速响应。例如在下降沿时，能够利用在上下基板间产生的电场，使 得液晶层中的液晶分子W相对于基板主面成为垂直方向的方式旋转W实现高速响应。
[0042] 在本说明书中，所谓面状电极，包括在多个像素内电连接的方式，例如，作为合适 的方式可W列举在所有的像素内电连接的方式、在同一像素列内电连接的方式等。所谓面 状，只要在本发明的【技术领域】中可W说是面形状即可，可W在其一部分区域具有肋或狭缝 等取向限制结构体，或在俯视基板主面时在像素的中也部分具有该取向限制结构体，但是 优选实质上不具有取向限制结构体。优选设置在上述一对基板中的一个基板上的面状电极 中，至少在俯视基板主面时与像素重叠的部位为面状。优选设置在上述一对基板中的另一 个基板（对置基板）上的面状电极不具有开口部。上述的电极的结构的优选方式，也同样 适合应用于W下的（2)的方式和（3)的方式。
[0043] (2)在本发明的液晶驱动方法中，优选仅在上述上下基板中的一个基板上设置有 面状电极。在本发明的液晶驱动方法中，优选设置在上述上下基板中的一个基板上的一对 电极隔着绝缘膜设置在该面状电极上。
[0044] (3)在本发明的液晶驱动方法中，优选仅在上述上下基板中的另一个基板上配置 有面状电极。
[0045] 另外，在本发明的液晶驱动方法中，优选在上述上下基板中的至少一个基板上设 置有电介质层。例如，优选在上述上下基板中的另一个基板上设置有电介质层。
[0046] 另外，在本发明的液晶驱动方法中，优选上述上下基板中的一个基板具备薄膜晶 体管元件，上述薄膜晶体管元件包含氧化物半导体。
[0047] 上述液晶驱动方法是通过有源矩阵驱动方式进行驱动的方法，上述有源矩阵驱动 方式优选通过使用薄膜晶体管的多个总线进行驱动，使对第N个总线的电极与第（化1)个 总线的电极施加的电位变化反转来执行驱动操作。使对第N个总线的电极与第（化1)个总 线的电极施加的电位变化反转，是指对某个电位，进行正的电位变化和负的电位变化。作为 上述总线，可W列举栅极总线、源极总线。
[0048] 在本发明的液晶驱动方法中，优选上述液晶包含在未施加电压时在与基板主面垂 直的方向取向的液晶分子。此外，所谓在与基板主面垂直的方向取向，只要在本发明的技术 领域中，可W说是在与基板主面垂直的方向取向即可，包括实质上在与基板主面垂直的方 向取向的方式。优选上述液晶实质上由在未施加电压时在与基板主面垂直的方向取向的液 晶分子构成。上述"未施加电压时"，只要在本发明的【技术领域】中可W说实质上没有施加电 压即可。该样的垂直取向型的液晶是有利于得到广视野角、高对比度的特性等的方式，其应 用用途正在扩大。
[0049] 在上述（1)的方式和上述（3)的方式中，上述驱动操作为使一对梳齿电极间产生 电位差来驱动液晶的驱动操作。
[0050] 上述一对梳齿电极通常在阔值电压W上时能够产生不同的电位。阔值电压例如是 指在将亮状态的透射率设定为100%时，提供5%的透射率的电压值。所谓在阔值电压W 上时能够产生不同的电位，只要能够实现在阔值电压W上时产生不同的电位的驱动操作即 可，由此，能够适当地控制对液晶层施加的电场。不同的电位的优选上限值例如为20V。作 为能够产生不同的电位的结构，例如，能够利用一个TFT驱动一对电极中的一个电极，并且 利用另一个TFT驱动一对电极中的另一个电极，或者使该另一个电极与该另一个电极的下 层电极导通，由此使一对梳齿电极分别为不同的电位。在上述一对梳齿电极为一对梳齿电 极的情况下，一对梳齿电极的梳齿部分的宽度例如优选为2um W上。另外，梳齿部分与梳 齿部分之间的宽度（本说明书中，也称为间隙）例如优选为2ym?7ym。
[0051] 优选上述液晶包括通过一对梳齿电极的电位差成为阔值电压W上而在与基板主 面平行的方向取向的成分。所谓在与基板主面平行的方向取向，只要在本发明的【技术领域】 中可W说在与基板主面平行的方向取向即可。由此，能够实现高速响应，并且在液晶包含具 有正的介电常数各向异性的液晶分子（正型液晶分子）的情况下，能够提高透射率。优选 上述液晶实质上由在阔值电压W上时在与基板主面平行的方向取向的液晶分子构成。
[0052] 优选上述液晶包含具有正的介电常数各向异性的液晶分子（正型液晶分子）。具 有正的介电常数各向异性的液晶分子，在施加电场的情况下在一定方向取向，容易进行取 向控制，能够实现更高速响应。另外，也优选上述液晶层包含具有负的介电常数各向异性的 液晶分子（负型液晶分子）。由此，能够进一步提高透射率。目P，可W说从高速响应化的观 点出发，优选上述液晶分子实质上由具有正的介电常数各向异性的液晶分子构成，从透射 率的观点出发，优选上述液晶分子实质上由具有负的介电常数各向异性的液晶分子构成。
[0053] 上述上下基板在至少一个基板的液晶层侧通常具有取向膜。优选该取向膜为垂直 取向膜。另外，作为该取向膜，可W列举由有机材料或无机材料形成的取向膜、由光活性材 料形成的光取向膜、通过摩擦等实施了取向处理的取向膜等。此外，上述取向膜也可W为没 有通过摩擦处理等进行取向处理的取向膜。通过使用由有机材料或无机材料形成的取向 膜、光取向膜等不需要进行取向处理的取向膜，能够通过工艺的简化来削减成本，并且能够 提高可靠性和成品率。另外，在进行了摩擦处理的情况下，有可能发生由来自摩擦布等的杂 质混入引起的液晶污染、由异物引起的点缺陷不良、因为在液晶面板内摩擦不均匀而引起 的显示不均匀等，但是本发明也能够消除该些缺点。另外，优选上述上下基板在至少一个基 板的与液晶层侧相反的一侧具有偏光板。优选该偏光板为圆偏光板。通过该样的结构，能 够进一步发挥透射率改善效果。另外，也优选该偏光板为直线偏光板。通过该样的结构，能 够使视野角特性优异。
[0054] 本发明的液晶显示面板具备的上下基板，通常为用于夹持液晶的一对基板，例如， 通过W玻璃、树脂等的绝缘基板为母体，在绝缘基板上装入配线、电极、彩色滤光片等而形 成。另外，在本发明的液晶驱动方法中，优选在上述上下基板中的至少一个基板上设置有电 介质层。
[00巧]此外，优选上述一对梳齿电极中的至少一个梳齿电极为像素电极，上述一对基板 中的一个基板为有源矩阵基板。另外，本发明的液晶驱动方法能够应用于透射型、反射型、 半透射型的液晶显示装置。
[0056] 另外，本发明还是使用本发明的液晶驱动方法驱动的液晶显示装置。本发明的液 晶显示装置的液晶驱动方法的优选方式，与上述的本发明的液晶驱动方法的优选方式相 同。作为液晶显示装置，可W列举个人计算机、电视机、汽车导航仪等车载用的设备、智能手 机和平板终端等便携式信息终端的显示器等。特别是在垂直取向型的具有3层电极结构的 液晶显示装置中，在上升沿和下降沿分别能够利用电场使液晶分子旋转W实现高速响应的 模式的液晶显示装置中，其响应速度极其优异，因此，能够适合应用于存在在低温环境下等 使用的情况的汽车导航仪等车载用的液晶显示装置、场序方式的液晶显示装置、3D(立体） 显示装置等的用途。
[0057] 作为本发明的液晶驱动方法和液晶显示装置的构成，只要W该样的构成要素作为 必须构成要素形成即可，不由其他的构成要素特别限定，能够适当应用在液晶驱动方法和 液晶显示装置中通常使用的其他的构成。
[00则发明效果
[0059] 根据本发明，在使设置在上下基板中的一个基板上的一对电极产生电位差来驱动 液晶的液晶驱动方法中，能够使闪烁和DC影像残留充分地减少。

【专利附图】

【附图说明】
[0060] 图1是表示实施方式1的横向电场模式的液晶显示装置的产生横向电场时的一个 方式的截面示意图。
[0061] 图2是表示实施方式1的横向电场模式的液晶显示装置的产生横向电场时的一个 方式的截面示意图。
[0062] 图3是实施方式1的液晶显示装置的产生横向电场时的截面示意图。
[0063] 图4是实施方式1的液晶显示装置的产生纵向电场时的截面示意图。
[0064] 图5是表示实施方式1的液晶显示装置的产生横向电场时的一个方式的截面示意 图。
[0065] 图6是表示实施方式1的液晶显示装置的产生横向电场时的一个方式的截面示意 图。
[0066] 图7是表示实施方式2的液晶显示装置的产生横向电场时的一个方式的截面示意 图。
[0067] 图8是表示实施方式2的液晶显示装置的产生横向电场时的一个方式的截面示意 图。
[0068] 图9是表示实施方式3的液晶显示装置的产生横向电场时的一个方式的截面示意 图。
[0069] 图10是表示实施方式3的液晶显示装置的产生横向电场时的一个方式的截面示 意图。
[0070] 图11是表示本实施方式的液晶驱动方法中使用的液晶显示装置的一个例子的截 面示意图。
[0071] 图12是本实施方式中使用的有源驱动元件周边的平面示意图。
[0072] 图13是本实施方式中使用的有源驱动元件周边的截面示意图。
[0073] 图14是表示评价图像例的图。
[0074] 图15是比较例1的横向电场模式的液晶显示装置的截面示意图。

【具体实施方式】
[0075] W下，给出实施方式，参照附图对本发明进行更详细的说明，但是本发明并不仅限 定于该些实施方式。在本说明书中，所谓像素，只要没有特别明示，也可W为图像元素（子 像素）。另外，面状电极只要在本发明的【技术领域】中可W说是面状电极即可，例如可W形成 有点形状的肋和/或狭缝，但是优选实质上不具有取向限制结构体。
[0076] 将夹持液晶层的一对基板也称为上下基板，将它们中的显示面侧的基板也称为上 侧基板，将与显示面相反的一侧的基板也称为下侧基板。另外，将配置在基板上的电极中的 显示面侧的电极也称为上层电极，将与显示面相反的一侧的电极也称为下层电极。另外，本 实施方式的电路基板（下侧基板），因为具有薄膜晶体管元件（TFT)等，所W也称为TFT基 板或阵列基板。此外，在实施方式1、实施方式2、实施方式3的变形例中的导通-导通开关 模式的情况下，在上升沿（施加横向电场）和下降沿（施加纵向电场）两者，使TFT为导通 状态，对一对梳齿电极中的至少一个电极（像素电极）施加电压。
[0077] 此外，在各实施方式中，只要没有特别说明，对于发挥同样功能的部件和部分标注 相同的符号。另外，在图中，只要没有特别说明，（i)表示位于下侧基板的上层的梳齿电极 中的一个梳齿电极的电位，（ii)表示位于下侧基板的上层的梳齿电极中的另一个梳齿电极 的电位，（iii)表示下侧基板的下层的面状电极的电位或上侧基板的面状电极的电位，（iv) 表示上侧基板的面状电极的电位。
[0078] 另外，基准电极是指基本上不论灰度等级如何都将电压固定，相对于灰度等级电 极成为基准的电极。根据灰度等级的不同，也存在使电压变化的情况。另外，灰度等级电 极是指根据灰度等级设定电压，主要为了表现灰度等级亮度而使电压变化的电极。在导 通-导通开关模式、TBA模式中，灰度等级电极也称为下侧基板的一对梳齿电极中的一个梳 齿电极，基准电极也称为下侧基板的一对梳齿电极中的另一个梳齿电极。
[0079] 实施方式1 (在电极17和电极19使灰度等级电极和基准电极反转[使被施加的 电压反转])
[0080] 图1和图2是表示实施方式1的横向电场模式的液晶显示装置的产生横向电场时 的一个方式的截面示意图。图1和图2表示偏置电压（在此所说的偏置电压是W电极19 为基准时的、电极17的偏置电压）为0. 2V的情况。
[0081] 在实施方式1中，对电极17进行TFT驱动，并且对电极19也进行TFT驱动。通过 在电极17和电极19使灰度等级电极和基准电极按一定时间间隔切换（使被施加的电压按 一定时间间隔反转）来使施加偏置电压的电极反转。由此，在电极17与电极19之间施加 的直流电压反转，因此相互抵消，能够减少影像残留。
[0082] 接着，对导通-导通开关模式的概要进行说明。图3是实施方式1的液晶显示装 置的产生横向电场时的截面示意图。图4是实施方式1的液晶显示装置的产生纵向电场时 的截面示意图。在图3和图4中，虚线表示产生的电场的方向。实施方式1的液晶显示装 置具有使用作为正型液晶的液晶分子31的垂直取向型的3层电极结构（在此，位于第二层 的下侧基板的上层电极为梳齿电极）。在上升沿，如图3所示，利用由一对梳齿电极16 (例 女口，包括电位为OV的基准电极17和电位为14V的灰度等级电极19)间的电位差14V产生 的横向电场，使液晶分子旋转。此时，实质上没有产生基板间（电位为7V的对置电极13与 电位为7V的对置电极23之间）的电位差。此外，关于本实施方式的偏置，在图3中没有明 /Jn O
[008引另外，在下降沿，如图4所示，利用由基板间（例如，电位分别为14V的对置电极 13、基准电极17 W及灰度等级电极19与电位为OV的对置电极23之间）的电位差14V产 生的纵向电场，使液晶分子旋转。实质上没有产生一对梳齿电极16 (例如，包括电位为14V 的基准电极17和电位为14V的梳齿电极19)间的电位差。
[0084] 在上升沿和下降沿，均通过利用电场使液晶分子旋转来实现高速响应。目P，在上 升沿，利用一对梳齿电极间的横向电场形成为导通状态来实现高透射率，在下降沿，利用基 板间的纵向电场形成为导通状态来实现高速响应。另外，利用梳齿驱动的横向电场也能够 实现高透射率。此外，在实施方式1和其W后的实施方式中，作为液晶使用正型液晶，但是 也可W使用负型液晶代替正型液晶。在使用负型液晶的情况下，利用一对基板间的电位差， 液晶分子在水平方向取向，利用一对梳齿电极间的电位差，液晶分子在水平方向取向。另 夕F，透射率优异，并且能够在上升沿和下降沿两者利用电场使液晶分子旋转来实现高速响 应。在该情况下，优选依次执行使分别配置在上下基板上的对置电极间产生电位差的驱动 操作、和使该一对梳齿电极的电极间产生电位差的驱动操作。此外，在使用正型液晶的情况 下，优选依次执行使一对梳齿电极的电极间产生电位差的驱动操作、和使分别配置在上下 基板上的对置电极间产生电位差的驱动操作。另外，在实施方式1中，用（i)、（ii)表示一 对梳齿电极的电位，用（iii)表示下侧基板的面状电极的电位，用（iv)表示上侧基板的面 状电极的电位。
[0085] 实施方式1的液晶显示面板，如图3和图4所示，从液晶显示面板的背面侧向观察 面侧依次叠层有阵列基板10、液晶层30和对置基板20 (彩色滤光片基板）。实施方式1的 液晶显示面板，在一对梳齿电极16间的电压差低于阔值电压时（或未施加电压时），使液晶 分子垂直取向。另外，如图3所示，在梳齿电极间的电压差为阔值电压W上时，利用在形成 于玻璃基板11 (下侧基板）上的作为上层电极的基准电极17、灰度等级电极19 ( 一对梳齿 电极16)间产生的电场，使液晶分子在梳齿电极间向水平方向倾斜，由此控制透射光量。在 面状的下层电极（对置电极）13与基准电极17、灰度等级电极19 ( 一对梳齿电极16)之间 夹着绝缘膜15。绝缘膜15例如使用氧化膜Si化、氮化膜SiN、或丙帰酸类树脂等，或者，也 能够使用该些材料的组合。
[0086] (实施方式1的电极反转方法）
[0087] 图5和图6是表示实施方式1的液晶显示装置的产生横向电场时的一个方式的截 面示意图。在实施方式1中，将图5所示的电压施加方法称为A模式，将图6所示的电压施 加方法称为B模式。A模式和B模式中，一对梳齿电极反转，横向的偏置的施加方向反转。 [008引在实施方式1中，切换A模式与B模式。换言之，如上所述，在电极17和电极19使 灰度等级电极和基准电极按一定时间间隔切换（使被施加的电压按一定时间间隔反转）。 [008引实施方式1的各电极的电压设定如下述表1所示。此外，在本说明书中，如A模式 的电极17、B模式的电极19那样施加电压的绝对值自身改变也可W称为施加电压的极性被 反转。另外，如A模式的电极19、B模式的电极17那样为+OV也可W称为施加电压的极性 被反转。在W下的实施方式中也是同样。
[0090] 在A模式和B模式中，将对电极17和电极19的电压调换。正极性表示一对电极 为正极性的情况，负极性表示一对电极为负极性的情况。
[0091] [表 1]
[0092] 正极性I负极性正极性I负极性 (i) IA ^ 0 0~ (ii) 0 0 -7 5 (iii) 3^5 3^5 -3.75
[0093] 在此，在A模式中，电极17相对于对置电极23的电压的偏置为-0. 2V，电极19相 对于对置电极23的电压的偏置为0V。在B模式中，电极17相对于对置电极23的电压的偏 置为OV，电极19相对于对置电极23的电压的偏置为-0. 2V。
[0094] 上述表1所示的电压设定，横向电场（电极17与电极19间的电场）的偏置的方 向反转，因此，就各电极间的偏置而言，如下述表2所示，能够在总体上消除横向的偏置。
[0095] [表 2]
[0096] |A模式|B模式I平均 (i)-(ii)间~~0T2~02 0
[0097] 此外，通常的电压施加方法为如W下那样A模式（或B模式）的正极性和负极性 的反复。
[0098] A+ 一 A-^ A+ 一 A-^ A+ 一 A-^
[0099] 另一方面，将本实施方式的电极调换时的电压施加方法为W下的（1)、（2)那样。 (1)是A、B均逐次地调换的例子。也可W像（2)那样，进行2次W上的A的正负的反复之 后，进行相同次数的B的正负的反复，只要A+、A-、B+、B-的数量相同即可。此外，A+、A-、 B+、B-各自需要的时间也实质上相同。
[0100] (I)A+ 一 A- 一 B+ 一 B- 一 A+ 一 A- 一 B+ 一 B- 一
[0101] (2) A+ 一 A- 一 A+ 一 A- 一 B+ 一 B- 一 B+ 一 B- 一
[010引此外，A+表示图5中所示的A模式的一对梳齿电极为正极性时。A-表示图5中所 示的A模式的一对梳齿电极为负极性时。B+表示图5中所示的B模式的一对梳齿电极为正 极性时。B-表示图5中所示的B模式的一对梳齿电极为负极性时。箭头符号表示电压施加 状态随着时间的经过而变化的顺序。在W下也是同样。
[0103] (关于电位调换的时刻）
[0104] 如上所述，通常的电压施加方法为如W下那样A模式（或B模式）的正极性和负 极性的反复。
[0105] A+ 一 A-^ A+ 一 A-^ A+ 一 A-^ A+ 一 A-^
[0106] 例如，在W 240Hz驱动的显示器中，当W 240Hz交换A与B时， A+ 一 B- 一 A+ 一 B- 一 A+ 一 B- 一 A+ 一 B- 一
[0107] 一定是A模式为+(正极性），B模式为-(负极性），电场不均衡，因此不是最佳。 [010引因此，优选A与B的交换W 120化W下（面板频率的一半W下）的时间间隔进行。
[0109] 当上限值为120化时，能够采用W下的电压施加方法。
[0110] A+ 一 A- 一 B+ 一 B- 一 A+ 一 A- 一 B+ 一 B- 一
[0111] 另外，对于下限值，例如优选0.甜Z。更优选为mz W上，进一步优选为30化W上。 当为30化W上时，能够特别显著地发挥使闪烁难W看见的效果。
[0112] 例如在W 240化驱动的显示器等的情况下，更优选W mz?120化进行驱动，最优 选W 30化?120化进行驱动。
[0113] 另外，通过使上述的电位调换的时刻与图像切换时刻一致，能够使闪烁更加难W 看到。
[0114] 此外，一般利用在实施方式1和后述的实施方式中也使用的通常交流（AC)驱动 (极性反转），使DC值irect化rrent;直流）成分尽可能减少，从而使影像残留减轻，但是， 当施加偏置电压时，其成为对液晶施加的DC成分，因此成为DC值irect化rrent;直流）影 像残留的原因。
[0115] 由于由DC成分引起的绝缘膜（电介质层）15的极化，产生DC影像残留，因此，在 减轻影像残留的意义上期望尽可能没有偏置。尽可能消除上层电极-下层电极间的偏置是 特别重要的。但是，在实施方式1中的导通-导通开关模式等积极地使用横向电场进行驱 动的模式中，会产生由挽曲极化引起的与极性反转相伴的闪烁，因此，施加用于抑制闪烁的 偏置电压。
[0116] 实施方式1和后述的实施方式中，提出决定在尽可能抑制由挽曲极化引起的闪烁 的同时，也不使影像残留的视认水平恶化的偏置电压的施加方式的方法。
[0117] 另外，在本实施方式中，也可W采用进一步在基准电极侧强烈地施加偏置的方式。
[0118] 实施方式1的液晶驱动方法的液晶显示装置，容易制造，且能够实现高透射率。另 夕F，能够在抑制作为闪烁的原因被担也的挽曲极化的同时，减轻影像残留。在后述的实施方 式中也能够发挥同样的效果。特别是，在导通-导通开关模式的实施方式1、和后述的实施 方式2中，在能够实现能够实施场序方式的响应速度的模式中，能够发挥该样的效果，特别 优选。
[0119] 虽然在图1?图6中没有表示，但是在两基板的与液晶层相反的一侧配置有偏光 板。作为偏光板，能够使用圆偏光板或直线偏光板。另外，在两基板的液晶层侧分别配置有 取向膜，该些取向膜使液晶分子相对于膜面垂直地立起。另外，该些取向膜可W是有机取向 膜或无机取向膜。
[0120] 在由扫描信号线选择的时刻，通过薄膜晶体管元件（TFT)对驱动液晶的灰度等级 电极19施加从视频信号线供给的电压。此外，在本实施方式中，基准电极17和灰度等级电 极19形成在同一层，优选形成在同一层的方式，但是只要能够发挥本发明的效果，也可W 形成在不同层。灰度等级电极19通过接触孔与从TFT延伸的漏极电极连接。此外，在实施 方式1中，下层电极13、对置电极23为面状形状，下层电极13例如能够按栅极总线的偶数 线和奇数线共用连接。该样的电极在本说明书中也称为面状电极。另外，对置电极23没有 开口部，与全部像素对应地共用连接。
[0121] 在薄膜晶体管元件中，从透射率改善效果的观点出发，优选使用氧化物半导体 TFT (IGZO等），将在后面说明。
[0122] 在本实施方式中，梳齿电极的电极宽度L例如优选为2iim W上。梳齿电极的电极 间隔S例如优选为2um W上。此外，优选的上限值例如为7um。另外，作为电极间隔S与 电极宽度L之比（L/S)，例如优选为0.4?3。更优选的下限值为0.5,更优选的上限值为 1. 5。
[012引单元间隙（cell gap)d只要为2um?7um即可，优选在该范围内。单元间隙d(液 晶层的厚度）在本说明书中优选为将液晶显示面板的液晶层的全部厚度进行平均而计算 出的值。
[0124] 此外，实施方式1的液晶驱动方法能够适当执行通常的液晶驱动方法所执行的驱 动操作。另外，实施方式1的液晶显示装置能够适当具备通常的液晶显示装置所具备的部 件（例如，光源等）。在后述的实施方式中也是同样。
[01巧]实施方式2 (相对于实施方式1的电极反转方法进一步对电极17和电极19施加 同等的偏置）
[0126] 图7和图8是表示实施方式2的液晶显示装置的产生横向电场时的一个方式的截 面示意图。在实施方式2中，将图7所示的电压施加方法称为A模式，将图8所示的电压施 加方法称为B模式。在实施方式2中，在A模式和B模式中，将对电极117和电极119施加 的电压调换。
[0127] 在实施方式1中，对电极17和电极19中的任一个电极施加了用于消除闪烁的偏 置电压（+200mV)，在实施方式2中同等地分配至电极17和电极19 (双方各+IOOmV)。通过 该样，纵向的偏置电压也被消除，因此，更加难W产生影像残留。
[012引实施方式2的各电极的电压设定如下述表3所示。
[0129] 在A模式和B模式中，将对电极117和电极119施加的电压调换。正极性表示一 对电极为正极性的情况，负极性表示一对电极为负极性的情况。
[0130] [表引
[0131]

【权利要求】
1. 一种液晶驱动方法，其为使设置在上下基板中的一个基板上的一对电极产生电位差 来驱动液晶的方法，其特征在于 ： 该一对电极各自的施加电压的极性被反转， 在该上下基板中的一个基板和/或另一个基板上设置有面状电极， 该液晶驱动方法执行以下的驱动操作：在将对该一对电极中的一个电极施加的正极性 的电压与负极性的电压的平均值减去对该面状电极施加的电压而得到的差设为第一偏置 电压，将对该一对电极中的另一个电极施加的正极性的电压与负极性的电压的平均值减去 对该面状电极施加的电压而得到的差设为第二偏置电压时，使该第一偏置电压的值与该第 二偏置电压的值相互调换。
2. 如权利要求1所述的液晶驱动方法，其特征在于： 在所述上下基板中的至少另一个基板上设置有面状电极， 所述液晶驱动方法中，将对该一对电极中的一个电极施加的正极性的电压与负极性的 电压的平均值减去对设置在该上下基板中的另一个基板上的面状电极施加的电压而得到 的差设为第一偏置电压，将对该一对电极中的另一个电极施加的正极性的电压与负极性的 电压的平均值减去对设置在该上下基板中的另一个基板上的面状电极施加的电压而得到 的差设为第二偏置电压。
3. 如权利要求1或2所述的液晶驱动方法，其特征在于： 所述第一偏置电压和所述第二偏置电压的极性相反，绝对值相同。
4. 如权利要求1?3中任一项所述的液晶驱动方法，其特征在于： 所述驱动操作中，使所述第一偏置电压的值与所述第二偏置电压的值按一定时间间隔 相互调换。
5. 如权利要求1?4中任一项所述的液晶驱动方法，其特征在于： 所述一对电极是一对梳齿电极。
6. 如权利要求1?5中任一项所述的液晶驱动方法，其特征在于： 所述上下基板双方设置有面状电极， 所述液晶驱动方法在所述驱动操作之后，进一步执行使由在上下基板双方上设置的面 状电极构成的一对电极产生电位差来驱动液晶的驱动操作。
7. 如权利要求1?5中任一项所述的液晶驱动方法，其特征在于： 仅在所述上下基板中的另一个基板上配置有面状电极。
8. 如权利要求1?7中任一项所述的液晶驱动方法，其特征在于： 所述液晶包含在未施加电压时在与基板主面垂直的方向取向的液晶分子。
9. 如权利要求1?8中任一项所述的液晶驱动方法，其特征在于： 在所述上下基板中的至少一个基板上设置有电介质层。
10. 如权利要求1?9中任一项所述的液晶驱动方法，其特征在于： 所述上下基板中的一个基板具备薄膜晶体管元件， 该薄膜晶体管元件包含氧化物半导体。
11. 一种液晶显示装置，其特征在于： 使用权利要求1?10中任一项所述的液晶驱动方法驱动。
【文档编号】G02F1/1343GK104321691SQ201380026726
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2013年4月22日 优先权日:2012年5月23日
【发明者】喜多裕一, 吉冈孝兼, 中谷喜纪 申请人:夏普株式会社