(57)【要約】【課題】低周波駆動、間欠駆動を適用したときに発生するフリッカを抑制し、表示品位を良好とする液晶表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】液晶表示装置であって、第１の電極と、第１の電極との間で電界を形成する第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に配される絶縁膜と、電界によって配向方向が制御される液晶とを有し、絶縁膜の材料は、ジルコン、マグネシウム、ストロンチウム、チタン、アルミニウム、イットリウム、ハフニウムから選択される元素を含む酸化物又は窒化物であり、周波数１Ｈｚにおける絶縁膜の容量をＣａ、周波数１０００Ｈｚにおける絶縁膜の容量をＣｂとした場合に、以下の式（１）を満たす、液晶表示装置。    ３．０×１０−３≦｜（Ｃａ−Ｃｂ）／Ｃａ｜≦１．５×１０−２      ・・・（１）【選択図】図９
2017075981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置であって、
第１の電極と、
前記第１の電極との間で電界を形成する第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配される絶縁膜と、
前記電界によって配向方向が制御される液晶とを有し、
前記絶縁膜の材料は、ジルコン、マグネシウム、ストロンチウム、チタン、アルミニウム、イットリウム、ハフニウムから選択される元素を含む酸化物又は窒化物であり、
周波数１Ｈｚにおける前記絶縁膜の容量をＣａ、周波数１０００Ｈｚにおける前記絶縁膜の容量をＣｂとした場合に、以下の式（１）を満たす、液晶表示装置。
３．０×１０−３≦｜（Ｃａ−Ｃｂ）／Ｃａ｜≦１．５×１０−２      ・・・（１）
【請求項２】
前記液晶のフレクソ係数が１．１（ｐＣ／ｍ）以上である、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記絶縁膜の材料は、ジルコン、マグネシウム、ストロンチウム、チタン、アルミニウム、イットリウム、ハフニウムから選択される元素を含む窒化物である、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記絶縁膜の材料の比誘電率εが８以上６５以下である、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記絶縁膜と前記液晶との間に設けられて、前記液晶を配向させる配向膜を備え、
前記配向膜の比抵抗をＲ１とし、前記絶縁膜の比抵抗をＲ２とした場合に、以下の式（２）、式（３）を満たす、
請求項１に記載の液晶表示装置。
ｌｏｇ１０Ｒ２  ≦  １３．５    ・・・（２）
ｌｏｇ１０Ｒ２−０．２≦  ｌｏｇ１０Ｒ１≦  ｌｏｇ１０Ｒ２＋０．７    ・・（３）
【請求項６】
前記液晶への映像信号の書込み周波数が４０Ｈｚ以下である、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、テレビ受像機、カーナビゲーション装置等の車載用ディスプレイ、ノートパソコン、タブレット型ＰＣ、携帯電話、スマートフォンなどモバイル用端末等、様々な機器に搭載されている。この液晶表示装置には、用途に応じて種々のモードの液晶が採用されている。
【０００３】
例えばＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）モードなどの縦電界方式の液晶表示装置では、上側基板に備えられた対向電極と、下側基板に設けられた画素電極との間に発生する電界により、両基板間に挟持された液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を制御する。
【０００４】
また、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ−Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなどの横電界方式の液晶表示装置においては、対向電極（この場合はＣＯＭ電極と呼ばれる）、画素電極ともに一方の基板に備えられ、両電極間に発生する電界（フリンジ電界）により、液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を制御する。ＦＦＳモードの液晶表示装置は、大きな開口率を確保できるので輝度が高く、かつ視野角特性に優れている。
【０００５】
ところでスマートフォンなどのモバイル用端末用途の液晶表示装置においては回路消費電力の低減が必須である。その消費電力低減手段の一つとして、低周波駆動や間欠駆動などが提案されている。低周波駆動とは液晶表示装置の駆動周波数を標準条件に対して例えば１／２、１／４などに低減して回路電力を低減する方式である。また、間欠駆動とは液晶表示装置に対して１表示期間の書き込みを行った後に数表示期間の回路停止期間を設けることで回路電力を低減する方式である。いずれの場合も液晶表示部の映像信号を書き換える周期が長くなるため動画表示時にぼけが発生する等の副作用が発生じるが、動画視認性が重要視されない静止画表示等の場合においては、有効な回路電力低減策となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２７８５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、液晶表示装置において低周波駆動、間欠駆動を実施する場合には、フリッカを低減することが必要である。  
例えば、フレーム周波数が通常の液晶表示装置で採用されている６０Ｈｚの場合には特にフリッカは視認されなかったが、フレーム周波数を１／３の２０Ｈｚにした場合にはフリッカが視認された。そして、フレーム周波数をさらに下げた場合にはフリッカはより顕著に視認された。
【０００８】
本発明においては、低周波駆動、間欠駆動を適用したときに発生するフリッカを抑制し、表示品位を良好とする液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態に係る液晶表示装置は、液晶表示装置であって、第１の電極と、前記第１の電極との間で電界を形成する第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配される絶縁膜と、前記電界によって配向方向が制御される液晶とを有し、前記絶縁膜の材料は、ジルコン、マグネシウム、ストロンチウム、チタン、アルミニウム、イットリウム、ハフニウムから選択される元素を含む酸化物又は窒化物であり、周波数１Ｈｚにおける前記絶縁膜の容量をＣａ、周波数１０００Ｈｚにおける前記絶縁膜の容量をＣｂとした場合に、以下の式（１）を満たす、液晶表示装置。  
３．０×１０−３≦｜（Ｃａ−Ｃｂ）／Ｃａ｜≦１．５×１０−２      ・・・（１）
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施の形態に係る表示装置の構成を示す概略の平面図。
【図２】第１の実施の形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルの表示部の断面を示す図。
【図３】第１の実施の形態に係る液晶表示装置の間欠駆動における駆動方法を説明するための図。
【図４】第１の実施の形態に係る液晶表示装置の保持容量絶縁膜に用いるＨｉｇｈ−ｋ材料の規格化されたキャパシタンスの周波数依存を説明するための図。
【図５】第１の実施の形態に係る液晶表示装置と従来例の液晶表示装置を実際に駆動したときの輝度応答波形を示す図。
【図６】第１の実施の形態に係る液晶表示装置のＨｉｇｈ−ｋ材料を用いた容量絶縁膜の等価回路モデルを示す図。
【図７】第１の実施の形態に係る液晶表示装置の輝度応答波形が発生するメカニズムを説明するための図。
【図８】第１の実施の形態に係る液晶表示装置の輝度応答波形が発生するメカニズムを説明するための図。
【図９】第１の実施の形態に係る液晶表示装置のキャパシタンスの周波数依存カーブの傾きとフリッカとの関係を示す図。
【図１０】第２の実施の形態に係る液晶表示装置の検討に際して行った基礎実験の結果を示す図。
【図１１】フレクソエレクトリック効果について説明するための図。
【図１２】フレクソ係数と輝度振幅の関係を示す図。
【図１３】第２の実施の形態に係る液晶表示装置にフレクソ係数の大きい液晶材料を採用した場合の輝度応答波形を示す図。
【図１４】第２の実施の形態に係る液晶表示装置にフレクソ係数の異なるいくつかの液晶材料を適用し輝度振幅のピークｔｏピーク値を測定した結果を示す図。
【図１５】第３の実施の形態に係る液晶表示装置の検討に先立って検討した液晶表示装置のＨｉｇｈ−ｋ材料を用いた容量絶縁膜、配向膜及び液晶層の等価回路モデルを示す図。
【図１６】第３の実施の形態に係る液晶表示装置の検討に先立って検討した液晶表示装置の等価回路モデルによるリークの態様を説明するための図。
【図１７】第３の実施の形態に係る液晶表示装置の等価回路モデルによるリークの態様を説明するための図。
【図１８】第３の実施の形態に係る液晶表示装置の保持期間における液晶印加電圧変化率をパラメータとした容量絶縁膜比抵抗と配向膜比抵抗との関係を説明するための図。
【図１９】第３の実施の形態に係る液晶表示装置の配向膜比抵抗と容量絶縁膜比抵抗とに関するフリッカ抑制条件を示す図。
【図２０】第３の実施の形態に係る液晶表示装置の配向膜比抵抗と容量絶縁膜比抵抗とに関する他のフリッカ抑制条件を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に説明する、本発明の各実施の形態についての開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１２】
本発明の各実施の形態の液晶表示装置の検討に先立ち、フリッカを低減する方法について検討した内容について説明する。なお以下において、低周波駆動や間欠駆動に関して、画素の映像信号書き換えを行う時間間隔を「フレーム周期」あるいは「１フレーム」と呼び、その逆数を「フレーム周波数」と呼ぶ。
【００１３】
液晶材料は長時間ＤＣ電圧を印加しておくとチャージアップにより表示特性に経時変化が生じるため、１フレーム毎に正負極性を反転させてＤＣ平均がほぼ０になるようにして駆動するのが一般的である。しかし、正負での応答特性（輝度−電圧特性）にずれがあると正負フレームでーの輝度が異なり、１フレーム毎に明暗の差が生じてフリッカ（ちらつき）が発生する。信号の正負平均（ＤＣ平均値）に微小なオフセット電圧を加えたり、対向電極電位を調整したりすることでフリッカを極小化することは可能であるが、経時的な輝度−電圧特性のシフトや階調間の最適条件のずれなども完全に吸収してフリッカを皆無にすることは困難である。
【００１４】
このようなフリッカを低減するための手段として、例えばライン反転、カラム反転、ドット反転などの反転方式が知られている。例えばライン反転では、時間的な正負極性反転の位相を１行毎に逆にして分布させることにより、正負での輝度応答の差を巨視的に相殺して、フリッカが視認されないようにすることができる。カラム反転やドット反転も同様であり、前者は１列毎に、後者はチェッカーパターン状に正負極性反転の位相を逆にすることでフリッカが視認されないようにすることができる。
【００１５】
このうちライン反転とドット反転は画面走査時に１ライン毎に極性反転しながら画素への書き込みを行うため、１Ｈ期間（１水平周期）毎にパネル内の信号線の充放電を行う必要があり、回路消費電力が大きくなる。一方、カラム反転は行方向の極性反転が無いため回路消費電力低減という観点では有利である。モバイル用液晶表示装置においては製品仕様に応じて各種反転方式が採用されるが、電力低減という観点ではカラム反転方式が最も望ましい。
【００１６】
ところが、このようなカラム反転のような方式を採用しても、フレーム周波数が低減してＴＦＴ書き込み後の保持期間が長くなると、ＴＦＴのリーク電流により画素電位が変動し、フリッカが発生するという課題が生じる。この原因によるフリッカは、特にＬＴＰＳ（低温ポリシリコン）の場合に顕著である。そこでこの対策を種々検討した結果、ＦＦＳ構造の場合では画素ＩＴＯと対向電極ＣＯＭ間の絶縁膜に相当する、保持容量絶縁膜（以下、容量絶縁膜という。）に後述する比誘電率の大きい材料を用いて保持容量を大きくすることがＴＦＴのリーク電流の低減に有効であることがわかった。なお、比誘電率の大きい材料としては、ジルコン、マグネシウム、ストロンチウム、チタン、アルミニウム、イットリウム、ハフニウムから選択される元素を含む酸化物又は窒化物である（以下、Ｈｉｇｈ−ｋ材料とする）。従来、容量絶縁膜として最も一般に用いられている材料は窒化シリコン（ＳｉＮ）であり、その比誘電率は５〜７程度である。容量絶縁膜に、例えば比誘電率が２０程度のＨｉｇｈ−ｋ材料を用いれば、同じ膜厚で約３倍の保持容量を確保することができるため、フリッカ抑制に有効であると考えられる。
【００１７】
そこでＦＦＳモードの液晶表示装置において、比誘電率が２０程度のＨｉｇｈ−ｋ材料を用いてフレーム周波数が１Ｈｚ〜４０Ｈｚの低周波駆動、間欠駆動を実施した。その結果、ＴＦＴリークに起因する画素電位変動は抑制された。しかし別の課題として、輝度応答波形にて信号書き込み（極性反転）直後にピーク的な輝度変動が観測され、想定通りのフリッカ抑制ができなかった。
【００１８】
以下の各実施の形態では、Ｈｉｇｈ−ｋ材料を用いた液晶表示装置を１Ｈｚ〜４０Ｈｚで低周波駆動、間欠駆動する際において、フリッカを低減する方法を説明する。
【００１９】
[第１の実施の形態]  
図１は、第１の実施の形態に係る表示装置の構成を示す概略の平面図である。本実施形態に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルＰＮＬとバックライトＢＬＴとを備えている。液晶表示パネルＰＮＬは、ｍ行×ｎ列（ｍ、ｎは正の整数とする）のマトリクス状に配置された表示画素ＰＸを含む表示部を含む。バックライトＢＬＴは、液晶表示パネルＰＮＬを背面側から照明する照明手段である。
【００２０】
図２は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルＰＮＬの表示部の断面を示す図である。液晶表示パネルＰＮＬは、アレイ基板１００、対向基板２００と、この一対の基板１００、２００間に挟持された液晶層ＬＱとを備えている。
【００２１】
対向基板２００には、透明絶縁性基板ＳＢ２、カラーフィルタ層ＣＦ、オーバコート層Ｌ２、及び配向膜ＡＬ２が設けられている。カラーフィルタ層ＣＦは、透明絶縁性基板ＳＢ２上に配置された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色の着色層を含んでいる。オーバコート層Ｌ２は、カラーフィルタ層ＣＦを覆って設けられ、カラーフィルタ層ＣＦに含まれる物質が液晶層ＬＱへ流出することを防止する。配向膜ＡＬ２は、液晶層ＬＱに接して設けられ、液晶分子の配向を制御する。
【００２２】
アレイ基板１００は、透明絶縁性基板ＳＢ１、対向電極（第１電極）ＣＯＭ、複数の画素電極（第２電極）ＰＥ及び配向膜ＡＬ１を備えている。画素電極ＰＥは、窒化シリコン（ＳｉＮ）等の絶縁膜Ｌ１を介して対向電極ＣＯＭの上方に配置されている。画素電極ＰＥは表示画素ＰＸ毎に配置され、スリット状の開口部ＳＬＴが形成されている。対向電極ＣＯＭと画素電極ＰＥとは、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）によって形成された透明電極である。配向膜ＡＬ１は、液晶層ＬＱに接して設けられ、液晶分子の配向を制御する。
【００２３】
ここで、絶縁膜Ｌ１の材料は、ジルコン、マグネシウム、ストロンチウム、チタン、アルミニウム、イットリウム、ハフニウムから選択される元素を含む酸化物又は窒化物が好ましい。より好ましくは、これらの元素を含む酸化物と窒化物を共に含む。これらの元素を含む酸化物は、例えば、ＺｒＳｉＯ４、ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＨｆＯ２からなる群から選択されるものが挙げられる。これらの元素を含む窒化物は、例えば、ＺｒＮ、ＴｉＮ、Ｓｒ３Ｎ２、Ｍｇ３Ｎ２、ＡｌＮ、ＹＮ、ＨｆＮからなる群から選択されるものが挙げられる。
【００２４】
図１に示すように、アレイ基板１００は、表示部において、走査線ＧＬ（ＧＬ１、ＧＬ２、…、ＧＬｍ）、信号線ＳＬ（ＳＬ１、ＳＬ２、…、ＳＬｎ）及び画素スイッチＳＷを備えている。走査線ＧＬは、複数の表示画素ＰＸが配列する行に沿って延びる。信号線ＳＬは、複数の表示画素ＰＸが配列する列に沿って延びる。画素スイッチＳＷは、走査線ＧＬと信号線ＳＬとが交差する位置近傍に配置されている。
【００２５】
画素スイッチＳＷは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を備えている。画素スイッチＳＷのゲート電極は対応する走査線ＧＬと電気的に接続されている。画素スイッチＳＷのソース電極は対応する信号線ＳＬと電気的に接続されている。画素スイッチＳＷのドレイン電極は対応する画素電極ＰＥと電気的に接続されている。画素電極ＰＥは絶縁膜Ｌ１を介して対向電極ＣＯＭと対向し、対向電極ＣＯＭとの間に保持容量Ｃｓを形成している。
【００２６】
アレイ基板１００は、複数の表示画素ＰＸを駆動する駆動手段として、ゲートドライバＧＤ（左側ＧＤ−Ｌおよび右側ＧＤ−Ｒ）とソースドライバＳＤとを備えている。複数の走査線ＧＬはゲートドライバＧＤの出力端子と電気的に接続されている。複数の信号線ＳＬはソースドライバＳＤの出力端子と電気的に接続されている。
【００２７】
ゲートドライバＧＤとソースドライバＳＤとは、表示部の周囲の領域に配置されている。ゲートドライバＧＤは複数の走査線ＧＬにオン電圧を順次印加して、選択された走査線ＧＬに電気的に接続された画素スイッチＳＷのゲート電極にオン電圧を供給する。ゲート電極にオン電圧が供給された画素スイッチＳＷの、ソース電極−ドレイン電極間が導通する。ソースドライバＳＤは、複数の信号線ＳＬのそれぞれに対応する映像信号ＶＳを供給する。信号線ＳＬに供給された映像信号ＶＳは、ソース電極−ドレイン電極間が導通した画素スイッチＳＷを介して対応する画素電極ＰＥに印加される。
【００２８】
ゲートドライバＧＤとソースドライバＳＤとは、液晶表示パネルＰＮＬの外部に配置された制御回路ＣＴＲにより動作を制御される。また制御回路ＣＴＲは、対向電極ＣＯＭに対向電圧Ｖｃｏｍを供給している。さらに制御回路ＣＴＲは、バックライトＢＬＴの動作を制御する。
【００２９】
制御回路ＣＴＲは、駆動電力低減のために間欠駆動の機能を持っている。いま、一例として液晶表示装置の標準のフレーム周波数が６０Ｈｚ（すなわち（１／６０）ｓｅｃごとに画素への映像信号ＶＳの書き換えが行われる）であるとする。動画表示の場合には標準の６０Ｈｚでの動作とするが、動画視認性がそれほど重視されない静止画像などを表示する場合には、制御回路ＣＴＲは、間欠駆動を実行する。
【００３０】
制御回路ＣＴＲは、（１／６０）ｓｅｃをかけて書き込み（画面の上から下までの走査）を行った後に、例えば（１／６０）ｓｅｃ、（３／６０）ｓｅｃ、（７／６０）ｓｅｃ、あるいは（５９／６０）ｓｅｃの休止期間を設ける。休止期間制御に回路ＣＴＲの動作を停止すればその間の回路消費電力は実質０になり、書き込み時も含めた時間平均としての回路消費電力はそれぞれ、１／２、１／４、１／８、あるいは１／６０に低減される。
【００３１】
上述のような駆動では各画素への書き込み後に長時間の保持を行う必要があることから、ＴＦＴとしてオフリーク電流の小さいものを用いることが望ましい。例えばＩＧＺＯ（Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｚｎ（亜鉛）から構成される酸化物）を用いたＴＦＴは一般にオフリーク電流が小さく、上述の低周波駆動、間欠駆動に適したＴＦＴであるといわれている。
【００３２】
一方、ポリシリコンＴＦＴはＩＧＺＯほど低リークではなく、一般的には間欠駆動には適さないと言われている。しかしながら、ポリシリコンＴＦＴは高移動度という特長を有するため比較的小さなＴＦＴサイズで大きな充電能力を得ることができ、画素の開口率を大きくできる（すなわちバックライト光利用効率を高くできる）というメリットがあり、ポリシリコンＴＦＴで間欠駆動を実施したいという要望は強い。そこで、絶縁膜Ｌ１の厚みを薄くしたり誘電率を大きくしたりすることで容量Ｃｓを増大させ、ＴＦＴリークが発生しても画素電位が変動しにくい（すなわち保持能力が高くフリッカが発生しにくい）構造にすることで、ポリシリコンで間欠駆動を実現する。なお本願では、絶縁膜Ｌ１として比誘電率が２０程度のＨｉｇｈ−ｋ材料を採用している。
【００３３】
本実施形態に係る液晶表示装置は、対向電極ＣＯＭと画素電極ＰＥとに印加される電圧の電位差により、液晶層ＬＱに電界を生じさせ、液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を制御するＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ−Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードの液晶表示装置である。液晶分子の配向方向により、バックライトＢＬＴから出射される光の透過光量が制御される。
【００３４】
図３は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置の間欠駆動における駆動方法を説明するための図である。なお、図３は簡略図であり、誘電応答遅延起因の画素電位変動は描かれていない。
【００３５】
先に説明した通り、間欠駆動においては、１フレーム期間は走査期間とそれに引き続く休止期間によって構成される。走査期間においては、走査線ＧＬ１、ＧＬ２、‥‥、ＧＬｍが順次選択され、対応する行の画素スイッチＳＷが順次導通状態となる。なお、ｍは液晶表示装置のライン数である。そして、各行の画素スイッチＳＷが導通状態になるタイミングに合わせてソースドライバから信号線ＳＬに出力される映像信号ＶＳが各行の画素電極ＰＥに書き込まれて保持される。なお、信号線ＳＬは表示領域内にｎ本あるが、簡単のため１本の信号線のみに注目し、これに対応した映像信号をＶＳとして説明する。
【００３６】
休止期間においてはどの走査線ＧＬも選択されず、各画素電極ＰＥに保持された映像信号ＶＳはそのまま保持が継続される。次のフレーム期間においても同様の動作が行われるが、映像信号ＶＳの極性は１フレーム毎に反転するため、画素電極ＰＥに保持される映像信号ＶＳも１フレーム毎に反転したものとなる。その結果、画素電極ＰＥに印加される電位はＶ（Ｄ１）、Ｖ（Ｄ２）、‥‥、Ｖ（Ｄｍ）に示すようなフレーム毎に反転する矩形波状となる。
【００３７】
図４は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置の保持容量絶縁膜に用いるＨｉｇｈ−ｋ材料の規格化されたキャパシタンスの周波数依存を説明するための図である。図４には、本願発明で用いたＨｉｇｈ−ｋ材料と、従来例のＨｉｇｈ−ｋ材料とについて規格化されたキャパシタンスの周波数依存を示している。なお図４に示すキャパシタンスとは、インピーダンスアナライザで周波数ｆ（角周波数ω＝２πｆ）の正弦波電圧を印加することによって測定したアドミッタンスＹ（一般に複素数であり、インピーダンスＺの逆数に相当）をＹ＝Ｇ＋ｊωＣとしたときのＣに相当する（ｊは虚数単位）。すなわち、アドミッタンスの虚数部（これはサセプタンスと呼ばれる）をωで割った値である。
【００３８】
図４（１）は、第１の実施の形態のキャパシタンスと従来例のキャパシタンスとを、ｆ＝１Ｈｚでの値が１になるように規格化して描いた図である。そして、図４（２）は、低周波駆動に関連する領域に着目してこの部分の縦軸を拡大して描いた図である。なお、低周波駆動においてフリッカ現象が生ずるのは、後述するようにフレーム開始から数ｍｓ〜１００ｍｓの現象である。即ち、周波数領域では概ね０．１〜１ｋＨｚの範囲に存在する現象である。
【００３９】
図４（２）を参照して第１の実施の形態の特性と従来例の特性とを比較すると、低周波領域（概ね０．１〜１ｋＨｚの範囲）における特性曲線の傾きが大きく異なっている。グラフから傾き（周波数が対数目盛で３増加、すなわち１０００倍になったときのキャパシタンスの相対変化量）を読み取ると、第１の実施の形態が−０．３９％に対し、従来例は−２．０１％である。
【００４０】
なお、グラフでは約１０ｋＨｚ以上の高周波領域でキャパシタンスが急激に減少しているが、これはＩＴＯの抵抗などのために絶縁膜への充電ができなくなることによるものである。第１の実施の形態の原理説明においては、特に重要な意味は持たないことに留意されたい。
表示装置を実際に駆動したときの輝度応答波形を示す図である。なお、それぞれの波形においては、ピークの最大値が１になるように規格化して描いてある。従来例では信号書き込み直後にピーク状の輝度変動が顕著に出現しているが（ピークｔｏピーク値で約３．５％）、第１の実施の形態ではこのピーク的な輝度変動がピークｔｏピーク値で１．６％程度にまで低減していることがわかる。実際に、液晶表示装置を目視したときに従来例ではフリッカが視認されたが、第１の実施の形態では視認されなかった。この結果から、低周波領域（０．１Ｈｚ〜１ｋＨｚ）でのキャパシタンスの周波数依存の小さいＨｉｇｈ−ｋ材料を用いることで、極性反転直後のピーク状の輝度変動が抑制され、フリッカが低減することがわかる。
【００４１】
以下、本願発明の特徴であるキャパシタンスの周波数依存カーブの傾きの絶対値を小さくすることでフリッカが改善される理由について説明する。
【００４２】
誘電体材料は一般に、電圧印加に対して瞬時に誘電応答する成分（電子分極、イオン分極など）と、電圧印加に対して遅延して誘電応答する成分（空間電荷分極など）を有する。電圧印加に対して瞬時に誘電応答する成分は単なる容量で表すことができるが、電圧印加に対して遅延して誘電応答する成分は単なる容量で表すことができず、等価回路的に容量と抵抗因子の直列接続として表される。
【００４３】
図６は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置のＨｉｇｈ−ｋ材料を用いた容量絶縁膜の等価回路モデルを示す図である。
【００４４】
容量Ｃ０は電圧印加に対して瞬時に誘電応答する成分の電子分極、イオン分極などに対応する成分であり、メイン容量と呼ぶ。また、容量Ｃｉおよび抵抗因子Ｒｉ（ｉ＝１，２，‥‥，１６）の直列接続は電圧印加に対して遅延して誘電応答する成分に対応し、遅延容量、および遅延抵抗因子と呼ぶ。ここで抵抗因子Ｒｉは遅延の時定数（電圧印加してから誘電応答するまでの時間遅れに相当する量）τｉを用いてＲｉ＝τｉ／Ｃｉと表される。なお、一般には遅延容量はメイン容量に比べて小さな値である。また、一般に誘電体材料の遅延容量は時定数の異なる複数の成分を持っており、ここでは一例として１６個（ｉ＝１，２，‥‥，１６）の成分の重畳として表現している。
【００４５】
次に、図６の等価回路のキャパシタンスの周波数依存について説明する。簡単のため、Ｃｉ（ｉ＝１，２，‥‥，１６）はｉによらず一定値（＝Ｃ１）であるとする。また、τｉ（ｉ＝１，２，‥‥，１６）はｉに関して昇順に等比数列をなしているものとし、公比（＝τｉ＋１／τｉ）をｒとする（ｒ＞１）。
【００４６】
図６の等価回路に例えば周波数ｆ（角周波数ω＝２πｆ）の正弦波電圧を印加する場合を想定すると、メイン容量Ｃ０は誘電応答するが、遅延容量は時定数の小さいものしか応答しない。具体的には、τｉが１／ωより小さい成分のみが誘電応答すると考えられる。１６個の遅延容量Ｃｉのうちτｉが１／ωより小さい成分がｉ＝１，２，‥‥，ｎのｎ個であるとすると、このときのキャパシタンスは誘電応答する成分の容量の総和としてＣ０＋ｎ・Ｃ１で表すことができる。
【００４７】
次に、周波数をｒ倍した正弦波電圧（角周波数はｒ・ω）を印加する場合を考える。この場合、遅延容量のうち誘電応答するのはτｉが１／（ｒ・ω）＝（１／ｒ）・（１／ω）より小さい成分のみということになるが、τｉは公比ｒの等比数列であることから、誘電応答する成分は１個減ってｉ＝１，２，‥‥，（ｎ−１）の（ｎ−１）個になると考えられる。従って、キャパシタンスはＣ０＋（ｎ−１）・Ｃ１になる。
【００４８】
以上を一般化すると、正弦波の周波数がｒ倍になる毎にキャパシタンスはＣ１ずつ低減するものと理解できる。すなわち、縦軸にキャパシタンス、横軸に周波数をとって、縦軸はリニアスケールで、横軸は対数目盛でキャパシタンスの周波数依存のグラフを描くと右下がりの直線となる。
【００４９】
以上の考察により、図６の等価回路モデルは、図４のキャパシタンスの周波数依存をよく表現していると考えられる。そうすると、Ｃ１の総容量に対する比（Ｃ０がＣ１に比べて十分大きいとすると、近似的にＣ１／Ｃ０で表される）が図４の（規格化された）キャパシタンスの周波数依存の傾きの絶対値に対応していることも理解される。つまり、第１の実施の形態のＨｉｇｈ−ｋ材料はＣ１／Ｃ０が小さい値で表現され、従来例はＣ１／Ｃ０が大きい値で表現されることになる。
【００５０】
図７は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置の輝度応答波形が発生するメカニズムを説明するための図である。図７（１）は、ＴＦＴがＯＮ期間での等価回路の動作を示し、図７（２）は、ＴＦＴがＯＦＦ期間での等価回路の動作を示している。
【００５１】
図７（１）に示すように、ＴＦＴがＯＮになる期間（書き込み期間；一般に数μｓｅｃ〜数十μｓｅｃ）においては、信号線側から供給される映像信号電圧Ｖ（Ｓ）が画素ＩＴＯ電極に伝達される。このとき、メイン容量Ｃ０は電圧印加に対して瞬時に誘電応答し充電（電荷の充填）が完了するが、遅延容量成分Ｃｉ（ｉ＝１，２，‥‥，１６）は時定数τｉがＯＮ期間幅より大きいためほとんど充電されない。その後図７（２）に示すようにＴＦＴがＯＦＦ（保持期間）になってから遅延容量成分が誘電応答し充電が行われるが、既にＴＦＴはＯＦＦになっているため信号線側からの電荷供給は行われず、Ｃ０に保持された電荷が充電に充当される。この電荷再配分のために画素電位Ｖｐｉｘが低下する。
【００５２】
図８は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置の輝度応答波形が発生するメカニズムを説明するための図である。図８（１）は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置の画素電位Ｖｐｉｘの挙動を示す図である。図８（２）は、従来の液晶表示装置の画素電位Ｖｐｉｘの挙動を示す図である。
【００５３】
第１の実施の形態、従来例いずれの場合も、書き込み期間において、映像信号電位＋Ｖｓ１（正フレームの場合）または−Ｖｓ１（負フレームの場合）が画素ＩＴＯに伝達されＶｐｉｘはこれらの電位に到達する。そして、その後の保持期間で上述の電荷再配分によりＶｐｉｘの絶対値が低下する。このときの電荷再配分による画素電位低下はＣ１／Ｃ０が小さいほど軽微である。従って、第１の実施の形態のほうが従来例より軽微となる。輝度応答は画素ＩＴＯと対向電極ＣＯＭ間に印加される電圧の絶対値に概略対応するが、図８では、対向電極ＣＯＭの電位を０Ｖに設定しているので、輝度応答は｜Ｖｐｉｘ｜に対応すると理解することができる。
【００５４】
図８に示される｜Ｖｐｉｘ｜を参照すると、信号書き込みの直後にピーク状の波形が発生することがわかる。また、Ｃ１／Ｃ０の大小に関連して第１の実施の形態のほうが従来例よりピーク状の輝度変動のレンジが小さくなること、即ちフリッカが小さいことが理解できる。図８では、輝度変動のレンジは第１の実施の形態が図中のＡ、従来例がＢであり、Ａ＜Ｂとなっている。この結果は、上述のメカニズムによって図５に示すピーク状の輝度変動が発生する状況を良く説明できることを示している。
【００５５】
以上の図６、図７、図８の説明により、キャパシタンスの周波数依存の傾きの絶対値を小さくすることでフリッカが改善されることが理解できる。
【００５６】
図９は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置のキャパシタンスの周波数依存カーブの傾きとフリッカとの関係を示す図である。図９には、キャパシタンスの周波数依存の傾きの異なる各種のＨｉｇｈ−ｋ材料を保持容量絶縁膜に適用して液晶表示装置を作製し、フリッカ（輝度変動のピークｔｏピーク値）を測定した結果を表形式で示している。この結果に併せて、図９には、それぞれの条件におけるフリッカの発生の有無を目視により判定した結果を示している。
【００５７】
図９に示す結果によれば、上記の原理説明に対応してキャパシタンスの周波数依存の傾きの絶対値が小さいほどフリッカのピークｔｏピーク値が小さくなっていることがわかる。そして、キャパシタンスの周波数が１０００倍になった際における、キャパシタンスの周波数依存の傾きの絶対値（％／１０００倍）が、１．５％（１．５×１０−２）以下であると目視でフリッカが視認されないこともわかった。なお、図９に示す結果より、キャパシタンスの周波数依存の傾きの絶対値を０．３％（３．０×１０−３）以上とすることが好ましい。  
つまり、上記結果を数式とすると以下の式のようになる。なお、周波数１Ｈｚにおける前記絶縁膜の容量をＣａ、周波数１０００Ｈｚにおける前記絶縁膜の容量をＣｂとしている。  
３．０×１０−３≦｜（Ｃａ−Ｃｂ）／Ｃａ｜≦１．５×１０−２      ・・・（式）
【００５８】
［第２の実施の形態］  
以下、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。液晶表示装置の基本的な構成は第１の実施形態と同じであるが、液晶層ＬＱとしてフレクソエレクトリック効果の大きい液晶材料を用いることを特徴とする。第１の実施の形態と同一又は同様の機能を奏する部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
【００５９】
第２の実施形態に係る液晶表示装置の詳細について説明する前に、液晶のフレクソエレクトリック効果に関して行った基礎実験について説明する。この基礎実験では、図２に示す基本構造を備え、ＴＦＴを有していない素子（以下、テストセルと呼ぶ。）を用いて、画素電極ＰＥと対向電極ＣＯＭの間に直接に矩形波電圧を印加した場合の挙動を観測した。
【００６０】
すなわち、ＴＦＴを用いた保持駆動ではなく、両電極間に常に矩形波電圧（振幅をＶｐとするとき、＋Ｖｐまたは−Ｖｐの電圧）が印加される状況での挙動について検討した。このような条件下での観測では、先に述べたＨｉｇｈ−ｋ材料の遅延誘電応答に起因する画素電位の変動を排除することができるため、液晶材料自体に起因する挙動のみに注目した解析が可能となる。
【００６１】
図１０は、第２の実施の形態に係る液晶表示装置の検討に際して行った基礎実験の結果を示す図である。
【００６２】
図１０（１）には、テストセルに振幅Ｖｐの矩形波を印加した場合の輝度応答波形を示している。この輝度応答波形では、正フレーム（＋Ｖｐ印加）から負フレーム（−Ｖｐ印加）に切り替わった直後数ｍｓｅｃ間に輝度が一瞬落ち込んでいることが確認された。これはＦＦＳモード特有の現象であり、液晶のフレクソエレクトリック効果に起因して液晶分子が自発分極を持ち、電界の反転に即座に応答して液晶分子の配向方向が変化するため、このような輝度応答波形が得られたと考えられる。
【００６３】
図１１は、フレクソエレクトリック効果について説明するための図である。
【００６４】
液晶分子は一般に図１１（１）に示すように楔（くさび）形の形状をしており、かつ矢印（→）で示す自発分極を有している。液晶層に応力がかかっていない状態では液晶分子はランダムな方向を向いており、巨視的な分極は０である。しかし、液晶に電圧が印加されると、ＦＦＳモードにおける画素電極エッジ近傍の強電界領域では、図１１（２）に示すように液晶に応力が加わり歪みが発生する。すると、この歪みに対応して生じた弾性エネルギーを極小化するように楔形の向きが変化する。この結果、特定の方向を向く液晶分子の比率が増加するため、巨視的に見たときの分極が有限の値となる。この状態で液晶に印加する電圧の極性を反転させると、分極が瞬時（数＋μｓｅｃ〜数ｍｓｅｃ）に応答する。この結果、ピーク的な輝度変化が起こるものと考えられる。
【００６５】
図１０（２）には、図１０（１）の正負フレームの波形を平均化した波形（２つの波形を足し合わせて２で割った波形）を示す。図１０（２）に示す波形は、液晶表示装置をライン反転、カラム反転、ドット反転などで駆動する場合に、巨視的に（正負各極性の画素をほぼ同数ずつ含む十分な広さの領域に注目したときに）観測される輝度応答波形に相当する。
【００６６】
正負フレームの波形を平均化することにより正負フレームでの輝度差の影響は相殺されるが、極性反転直後（フレームの先頭）において一瞬輝度が低下する現象が見られる。従って、結果的に１００ｍｓｅｃ周期での明暗の輝度変動が視認されることになる。このフレーム先頭での輝度低下は、上述したフレクソエレクトリック効果による輝度変動が、正負フレームの波形を平均化することによっても相殺されずに残ったためであると考えられる。
【００６７】
ところで、液晶材料のフレクソエレクトリック効果の程度を示すパラメータとしてフレクソ係数（ｅ１１、あるいはｅ３３で表される）が知られている。フレクソ係数は、液晶に図１１（２）に示すような歪みが加わったときに発生する分極の程度を表す指標であり、その単位にはｐＣ／ｍが用いられる。
【００６８】
図１２は、フレクソ係数と輝度振幅の関係を示す図である。  
フレクソ係数の異なるいくつかの液晶材料を用いてテストセルを作製し、図１０（２）に示す輝度応答波形を測定した。図１２には、フレクソ係数と測定した輝度変動の振幅（ピークｔｏピーク値）との関係をプロットした結果を示している。フレクソ係数が大きいほど、輝度振幅のピークｔｏピーク値が大きくなることがわかる。
【００６９】
なお、測定はフレクソ係数を０．４ｐＣ／ｍ〜３．７ｐＣ／ｍの範囲で変化させて実施した。その範囲における輝度振幅値の変化は、０．７％〜４．９％であった。測定結果では、フレクソ係数が０．８ｐＣ／ｍのときの輝度振幅値は１．１％であり、フレクソ係数が３．７ｐＣ／ｍのときの輝度振幅値は４．９％であった。
【００７０】
図１３は、第２の実施の形態に係る液晶表示装置にフレクソ係数の大きい液晶材料を採用した場合の輝度応答波形を示す図である。
【００７１】
ここで、従来例はフレクソ係数の小さい材料（０．４ｐＣ／ｍと推定）を用いた場合、第２の実施の形態はフレクソ係数の大きい材料（１．６ｐＣ／ｍ）を用いた場合である。図１３に示す測定結果によると、第２の実施の形態の液晶表示装置においては従来例よりも輝度振幅のピークｔｏピーク値が低減しており、フリッカが低減していることがわかる。実際に、液晶表示装置を目視した結果、従来例ではフリッカが視認されたが、第２の実施の形態ではフリッカは視認されなかった。
【００７２】
この結果は以下のように解釈できる。従来例においてＴＦＴを介して液晶表示装置を駆動した場合には、上述したように遅延誘電応答により上に凸なピーク的輝度変動が発生する。ところが第２の実施の形態のようにフレクソ係数の大きい液晶材料を用いるとフレクソ効果に起因して、図１０（２）に示すような下に凸なピーク的輝度変動が重畳される。このため、Ｈｉｇｈ−ｋ材料の遅延誘電応答に起因する上に凸な輝度変動のピークと、フレクソ係数に起因する下に凸な輝度変動のピークとが互いに相殺して、トータルとしての輝度振幅が低減するものと考えられる。
【００７３】
図１４は、第２の実施の形態に係る液晶表示装置にフレクソ係数の異なるいくつかの液晶材料を適用し、輝度振幅のピークｔｏピーク値を測定した結果を示す図である。
【００７４】
上述の解釈の通り、用いた液晶材料のフレクソ係数が大きいほど遅延誘電応答に起因する上に凸なピークを相殺する効果が高くなり、トータルとして輝度振幅が低減している。実際に液晶表示装置においてフリッカの有無を目視で確認した結果、フレクソ係数が０．８ｐＣ／ｍ以下ではフリッカが視認されたが、フレクソ係数が１．１ｐＣ／ｍ以上ではフリッカが視認されなかった。よって、液晶のフレクソ係数は１．１ｐＣ／ｍ以上にすることが望ましい。図１２の結果と併せると、液晶のフレクソ係数を１．１ｐＣ／ｍ以上、３．７ｐＣ／ｍ以下とすることが考えられる。
【００７５】
なお、以上に述べた本発明の第１および第２の実施形態における液晶表示装置は、図２のＦＦＳやＩＰＳのような横電界型の液晶表示装置だけでなく、ＴＮあるいはＶＡ等の縦電界型のセル構造を有する液晶表示装置であっても適用可能である。即ち、本発明の第１の実施形態で述べたように保持容量絶縁膜のキャパシタンスの周波数依存の傾きの絶対値を小さくしたり、あるいは本発明の第２の実施形態で述べたように更に液晶のフレクソ係数を大きくすることで、フリッカを抑制することが可能である。
【００７６】
[第３の実施の形態]  
以下、本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。液晶表示装置の基本的な構成は第１の実施形態と同じであるが、更に配向膜として低抵抗材料の配向膜を用いることを特徴とする。第１の実施の形態と同一又は同様の機能を奏する部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
【００７７】
図１５は、第３の実施の形態に係る液晶表示装置の検討に先立って検討した液晶表示装置のＨｉｇｈ−ｋ材料を用いた容量絶縁膜、配向膜及び液晶層の等価回路モデルを示す図である。
【００７８】
図１５に示す液晶表示パネルＰＮＬの等価回路のモデルでは、画素電極ＰＥと対向電極ＣＯＭとが対向する部分に存在する保持容量Ｃｓ、液晶層ＬＱ内に回り込む電界の経路にそって存在する容量絶縁膜Ｌ１の容量Ｃ０、配向膜ＡＬ１の容量Ｃ１、液晶層ＬＱの容量Ｃ２及び配向膜ＡＬ１の容量Ｃ３で構成されている。そして、保持容量Ｃｓ、容量Ｃ０、容量Ｃ１、容量Ｃ２及び容量Ｃ３に並列にそれぞれ抵抗Ｒｓ、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３が存在している。また、保持容量Ｃｓ、容量Ｃ０、容量Ｃ１、容量Ｃ２及び容量Ｃ３の両端の電圧をそれぞれＶｄ、Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２及びＶ３とする。なお、図１５からわかるように、各電圧の間にはＶ１＋Ｖ２＋Ｖ３＝Ｖｄ−Ｖ０の関係がある。
【００７９】
図１６は、第３の実施の形態に係る液晶表示装置の検討に先立って検討した液晶表示装置の等価回路モデルによるリークの態様を説明するための図である。ここで、先立って検討した液晶表示パネルＰＮＬの等価回路のモデルでは、Ｒｓ、Ｒ０は相対的に低抵抗（≒１０１２Ω・ｃｍ）であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は相対的に高抵抗（≒１０１４Ω・ｃｍ）である。
【００８０】
容量絶縁膜Ｌ１の抵抗Ｒｓ、Ｒ０が低抵抗であることから、保持容量Ｃｓ、容量Ｃ０の両端の電圧Ｖｄ及びＶ０は、主にＲｓ及びＲ０からのリークによって低下する。但し、Ｖｄの方がＶ０より電圧が大きいことから、電圧の低下はＶｄの方が顕著である。この電圧低下の影響を受けて、配向膜ＡＬ１及び液晶層ＬＱに配分される電圧（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）も減衰する。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が十分に高抵抗の場合、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３はそれぞれ容量の逆数（１／Ｃ１、１／Ｃ２、１／Ｃ３）の比に分割されて減衰する。この結果、液晶層ＬＱに印加される電圧Ｖ２も減衰する。これによってフリッカが発生する。
【００８１】
第３の実施の形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルＰＮＬの等価回路モデルは図１５と同じ構成であるが、その等価回路のモデルでは、Ｒｓ、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ３が相対的に低抵抗であり、Ｒ２は相対的に高抵抗である点が異なっている。
【００８２】
図１７は、第３の実施の形態に係る液晶表示装置の等価回路モデルによるリークの態様を説明するための図である。
【００８３】
容量絶縁膜Ｌ１の抵抗Ｒｓ、Ｒ０が低抵抗であることから、保持容量Ｃｓ、容量Ｃ０の両端の電圧Ｖｄ及びＶ０は、主にＲｓ及びＲ０からのリークによって低下する。但し、Ｖｄの方がＶ０より電圧が大きいことから、電圧の低下はＶｄの方が顕著である。この電圧低下の影響を受けて、配向膜ＡＬ１及び液晶層ＬＱに配分される電圧（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）も減衰する。このときＲ１、Ｒ３が低抵抗の場合、電圧（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）の内、電圧Ｖ１、Ｖ３が特に顕著に減衰するため、電圧Ｖ２の減衰が相殺される。即ち、電圧Ｖ１、Ｖ３の減衰分の一部が電圧Ｖ２に付与されることとなる。従って、液晶層ＬＱに印加される電圧Ｖ２の減衰が抑制されるため、これによってフリッカを低減することができる。
【００８４】
続いて、容量絶縁膜Ｌ１、配向膜ＡＬ１の比抵抗を種々の水準に設定して液晶に印加される電圧をシミュレーションした。このシミュレーションに用いた液晶表示パネルＰＮＬの主たる諸元は次のとおりである。  
容量絶縁膜厚：１５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下、配向膜厚：１００ｎｍ、液晶層セル厚：３．３μｍ、容量絶縁膜比誘電率：６０、液晶層比抵抗：１０１４Ω・ｃｍ、保持期間（≒１フレーム周期）：１／３０秒〜１秒。
【００８５】
図１８は、第３の実施の形態に係る液晶表示装置の保持期間における液晶印加電圧変化率をパラメータとした容量絶縁膜比抵抗と配向膜比抵抗との関係を説明するための図である。ここで、図１８において示すように、画素電圧書込み開始時の画素電極ＰＥの電圧をＶｉとし、次回画素電圧書込み開始直前の画素電極ＰＥの電圧をＶｆとしたとき、液晶印加電圧変化率は、（Ｖｆ−Ｖｉ）／Ｖｉとして表される値である。
【００８６】
図１８では、座標の横軸は配向膜比抵抗の常用対数値を表し、縦軸は容量絶縁膜比抵抗の常用対数値を表している。なお、以下に言及する対数は全て１０を底とする常用対数である。図１８には、液晶印加電圧変化率が＋０．０１となる曲線、及び液晶印加電圧変化率が−０．０１となる曲線を示している。ここで、液晶印加電圧変化率が±０．０１となる曲線は、目視によってフリッカが抑制される境界線を表している。即ち、この２つの曲線によって挟まれる領域に位置するように、配向膜比抵抗値と容量絶縁膜比抵抗値とを設定することによってフリッカを抑制することができる。但し、フリッカ抑制の境界線は厳密に規定できるものではない。事実、この境界線の近傍においてもフリッカを抑制することができる。
【００８７】
図１９は、第３の実施の形態に係る液晶表示装置の配向膜比抵抗と容量絶縁膜比抵抗とに関するフリッカ抑制条件を示す図である。ここで、配向膜比抵抗をＲ１（Ω・ｃｍ）と表し、容量絶縁膜比抵抗をＲ２（Ω・ｃｍ）と表している。
【００８８】
図１９の、矩形で表される領域１は、容量絶縁膜Ｌ１が高抵抗の場合にフリッカを抑制できる領域を表している。領域１は、式（１）、式（２）で表される。  
１３．４７≦Ｌｏｇ（Ｒ１）  ・・・式（１）  
１３．４６≦Ｌｏｇ（Ｒ２）  ・・・式（２）
【００８９】
図１９の、三角形で表される領域２は、容量絶縁膜Ｌ１が低抵抗の場合にフリッカを抑制できる領域を表している。領域２は、式（３）〜式（５）で表される。  
Ｌｏｇ（Ｒ２）≦１３．４６  ・・・式（３）
０．５２３８＊Ｌｏｇ（Ｒ２）＋６．２７５≦Ｌｏｇ（Ｒ１）・・・式（４）  
Ｌｏｇ（Ｒ１）≦１．６４１＊Ｌｏｇ（Ｒ２）−７．８５５・・・・式（５）
【００９０】
図２０は、第３の実施の形態に係る液晶表示装置の配向膜比抵抗と容量絶縁膜比抵抗とに関する他のフリッカ抑制条件を示す図である。図２０では、フリッカが抑制できる条件を図１９よりも緩和した領域を表している、上述のように、フリッカ抑制の境界線の近傍であってもフリッカが抑制されるとして扱うことができるため、取り扱いの簡便のために上述の数式を簡略化する。
【００９１】
図２０の、矩形で表される領域３は、容量絶縁膜Ｌ１が高抵抗の場合にフリッカを抑制できる領域を表している。領域３は、式（６）、式（７）で表される。  
１３．５≦Ｌｏｇ（Ｒ１）  ・・・式（６）  
１３．５≦Ｌｏｇ（Ｒ２）  ・・・式（７）
【００９２】
図２０の、多角形で表される領域４は、容量絶縁膜Ｌ１が低抵抗の場合にフリッカを抑制できる領域を表している。領域４は、式（８）〜式（９）で表される。  
Ｌｏｇ（Ｒ２）≦１３．５  ・・・式（８）  
Ｌｏｇ（Ｒ２）−０．２≦Ｌｏｇ（Ｒ１）≦Ｌｏｇ（Ｒ２）＋０．７・・・式（９）
【００９３】
式（８）、式（９）に記載された数式は、以下の式（１０）、式（１１）表現と等価である。  
容量絶縁膜比抵抗Ｒ２≦３．２×１０１３・・・式（１０）  
０．６３≦配向膜比抵抗Ｒ１／容量絶縁膜比抵抗Ｒ２≦５．０・・・式（１１）
【００９４】
なお、上述の結果をふまえて行った調査検討に基づいて把握した望ましい容量絶縁膜Ｌ１の諸元は次のとおりである。
【００９５】
容量絶縁膜Ｌ１の比抵抗ρは、１．０×１０９≦ρ≦１．０×１０１４（Ω・ｃｍ）であると好ましい。これにより、容量絶縁膜Ｌ１の絶縁性が大きくなり、電極間のリークによる表示異常が発生しにくくなる。具体的には、容量絶縁膜Ｌ１として、バンドギャップが３以上、好ましくは４以上の材料を用いることが好ましい。
【００９６】
容量絶縁膜Ｌ１の膜厚は、例えば、１５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であり、好ましくは１５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。
【００９７】
容量絶縁膜Ｌ１は、従来一般的に使われていた窒化ケイ素や酸化ケイ素よりも、比誘電率εの大きい材料で形成する。誘電率が大きい材料としては、ジルコン、マグネシウム、ストロンチウム、チタン、アルミニウム、イットリウム、ハフニウムから選択される元素を含む酸化物又は窒化物である。これらの材料で形成された容量絶縁膜Ｌ１の比誘電率εは、８より大きく６５よりも小さいことが好ましい。より好ましくは１５以上４０以下であり、さらに好ましくは１５以上３０以下である。なお、比誘電率εの測定は、ＨＥＷＬＥＴＴ  ＰＡＣＫＡＲＤ社製の測定装置（製品名：４２８４Ａ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＬＣＲ  ＭＥＴＥＲ）を用いて、測定周波数１ＭＨｚで測定する。測定環境は２５℃、５０％ＲＨとする。
【００９８】
以上説明した各実施の形態によれば、種々の効果を得ることができる。
上述の、第１の実施の形態では、低周波領域でのキャパシタンスの周波数依存の少ないＨｉｇｈ−ｋ材料を容量絶縁膜Ｌ１に使用する。低周波領域におけるキャパシタンスの周波数依存は、誘電応答の遅延の程度を表すパラメータであると考えられる。容量絶縁膜として誘電応答の遅延の少ない材料を用いることにより、保持期間中の画素電位変動を抑制することができ、ピーク的な輝度変動によるフリッカを低減することができる。
【００９９】
上述の第２の実施の形態では、液晶材料としてフレクソエレクトリック効果によるピーク輝度変動の大きい材料を用いる。容量絶縁膜の誘電応答遅延に起因するピーク的輝度変動は上に凸であるのに対し、フレクソエレクトリック効果によるピーク的な輝度変動は一般的に下に凸である。このため、第１の実施の形態の容量絶縁膜Ｌ１と組み合わせることによって、両者のピーク的な輝度変動が互いに相殺され、フリッカを低減することが可能となる。
【０１００】
上述の第３の実施の形態では、Ｈｉｇｈ−Ｋ膜のリーク電流に起因する画素電位低下を、配向膜の比抵抗を下げることで補償し、フリッカを抑制する。この結果、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）においてフリッカを抑制することができるため、ＬＴＰＳを用いて１Ｈｚ〜４０Ｈｚでの低周波駆動、間欠駆動が可能となる。
【０１０１】
なお、本発明は、実施の形態に記載のパネル構造に限定されない。  
実施の形態では、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ−Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなどの横電界方式の液晶を使用したパネルを例としたが、この形態に限定されずＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）モードなどの縦電界方式の液晶を使用したパネルについても適用することができる。
【０１０２】
本発明の実施の形態として上述した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１０３】
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、上述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【０１０４】
また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
【０１０５】
上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
ＰＮＬ…液晶表示パネル、ＣＯＭ…対向電極、ＰＸ…表示画素、ＬＱ…液晶層、ＣＦ…カラーフィルタ層、Ｌ１…容量絶縁膜、Ｌ２…オーバコート層、ＰＥ…画素電極、ＳＷ…画素スイッチ、Ｃｓ…保持容量、ＣＴＲ…制御回路、ＧＤ…ゲートドライバ、ＳＤ…ソースドライバ、Ｖｃｏｍ…対向電圧、Ｖｐｉｘ…画素電位、Ｒ１…配向膜比抵抗、Ｒ２…容量絶縁膜比抵抗、ＡＬ１…配向膜、ＡＬ２…配向膜、ＳＢ１…透明絶縁性基板、ＳＢ２…透明絶縁性基板、１００…アレイ基板、２００…対向基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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