(57)【要約】【課題】リバースチルトによるディスクリネーションの発生を抑制できる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、液晶層１０９を挟んで対向する第１基板３と第２基板４とを有する。液晶表示装置は、少なくとも単位画素の内の一部を、液晶層１０９を第１基板３と第２基板４との間の縦方向電界で駆動する。駆動手段１１０は、液晶を縦方向電界で駆動する部分について、液晶層１０９に画像信号に対応する電圧を印加する画像期間に先行して、液晶層１０９にしきい値電圧以上の補助電圧を印加する補助期間を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を挟んで対向する第１及び第２の基板を有し、単位画素内の少なくとも一部を、前記第１の基板と前記第２の基板との間の縦方向電界で駆動する液晶表示装置であって、
前記縦方向電界で駆動する部分について、液晶層に画像信号に対応する電圧を印加する画像期間に先行して、液晶層にて液晶分子の配向が変化し始めるしきい値電圧以上の補助電圧を印加する補助期間を設ける駆動手段を備える液晶表示装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、連続する２つの画像期間の間に、前記補助期間を挿入する、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
液晶層を挟んで対向する第１及び第２の基板を有し、単位画素内の少なくとも一部を、前記第１の基板と前記第２の基板との間の縦方向電界で駆動する液晶表示装置であって、
前記縦方向電界で駆動する部分について、液晶層に画像信号に対応する電圧を印加する画像期間で液晶層に印加する電圧を、液晶層にて液晶分子の配向が変化し始めるしきい値電圧以上の電圧に保つ駆動手段を備える液晶表示装置。
【請求項４】
前記駆動手段は、液晶層の液晶分子が初期配向状態から前記画像期間における状態に移行する際に、前記しきい値電圧以上の補助電圧を液晶層に印加する、請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
単位画素内の少なくとも一部に、凹凸形状を持つ反射板が形成された反射領域を有し、該反射領域を、前記縦方向電界で駆動する、請求項１乃至４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
単位画素内に、前記縦方向電界によって液晶層を駆動する領域に加えて、前記第１の基板及び前記第２の基板に平行な横方向電界によって液晶層を駆動する領域を有する、請求項１乃至５の何れか一に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
単位画素内に透過領域と反射領域とを有し、前記透過領域を横方向電界で駆動し、前記反射領域を縦方向電界で駆動する、請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
液晶層の液晶分子が、初期配向状態で、前記透過領域と前記反射領域との境界に沿って配向している、請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記反射領域に対応した反射共通電極と、前記透過領域に対応した透過共通電極とを有しており、前記反射共通電極と前記透過共通電極とが互いに異なる信号源に接続されている、請求項７又は８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
単位画素内に透過領域と反射領域とを有し、前記透過領域を横方向電界で、前記反射領域を縦方向電界で駆動し、前記反射領域に対応した反射共通電極と、前記透過領域に対応した透過共通電極とを有し、前記反射共通電極と前記透過共通電極とが互いに異なる信号源に接続されており、前記画像期間では、前記反射共通電極と前記透過共通電極とに互いに反転する信号が供給され、前記補助期間では、前記反射共通電極と前記透過共通電極とに同電位の信号が供給される、請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
単位画素内に透過領域と反射領域とを有し、前記透過領域を横方向電界で、前記反射領域を縦方向電界で駆動し、前記反射領域に対応した反射共通電極と、前記透過領域に対応した透過共通電極とを有し、前記反射共通電極と前記透過共通電極とが互いに異なる信号源に接続され、前記反射領域に対応する反射領域用走査線と、前記透過領域に対応する透過領域用走査線とを有しており、前記画像期間では、前記反射領域用走査線と前記透過領域用走査線とを走査し、前記補助期間では、前記反射領域用走査線を走査する、請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一に記載の液晶表示装置を備える端末装置。
【請求項１３】
液晶層を挟んで対向する第１及び第２の基板を有し、単位画素内の少なくとも一部を、前記第１の基板と前記第２の基板との間の縦方向電界で駆動する液晶表示装置の駆動方法であって、
前記縦方向電界で駆動する部分について、液晶層に画像信号に対応する電圧を印加する画像期間に先行して、液晶層にて液晶分子の配向が変化し始めるしきい値電圧以上の補助電圧を印加する補助期間を設ける液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１４】
液晶層を挟んで対向する第１及び第２の基板を有し、単位画素内の少なくとも一部を、前記第１の基板と前記第２の基板との間の縦方向電界で駆動する液晶表示装置の駆動方法であって、
前記縦方向電界で駆動する部分について、液晶層に画像信号に対応する電圧を印加する画像期間にて、液晶層への印加電圧を、液晶層にて液晶分子の配向が変化し始めるしきい値電圧以上の電圧に保つ液晶表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置及びその駆動方法に関し、更に詳しくは、単位画素の少なくとも一部を縦方向電界で駆動する液晶表示装置、及び、そのような液晶表示装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型液晶表示装置の機能と反射型液晶表示装置の機能とを併せ持つ液晶表示装置として、半透過型の液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。半透過型液晶表示装置は、画素内に、透過領域と反射領域とを有する。透過領域は、バックライト光源からの光を透過し、バックライト光源を表示光源とする。透過領域は、室内や暗室など比較的暗い環境下で良好な表示が得られる。反射領域は、反射板を有しており、反射板によって反射された外部からの光を表示光源とする。反射領域は、屋外など比較的明るい環境下で良好な表示が得られる。携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの液晶表示装置は、屋外から暗室まで様々な環境で利用されることから、半透過型が採用されることが多い。また、半透過型の液晶表示装置を用いることで、必要に応じてバックライト光源を消灯することができ、低消費電力化が可能である。
【０００３】
ところで、液晶表示装置の表示モードとして、ＩＰＳ（In Plane Switching）モード、ＦＦＳ（Field Fringe Switching）モードのような横方向電界モードがある。横方向電界モードの液晶表示装置は、同一基板上に形成された画素電極及び共通電極を有する。横方向電界モードの液晶表示装置は、画素電極と共通電極との間に電位差を与え、液晶層に横方向電界を印加し、液晶分子を基板平行方向に回転させて画像の表示を行う。横方向電界モードの液晶表示装置は、ＴＮ（Twisted Nematic）モードの液晶表示装置に比べ、広視野角を実現できる。
【０００４】
液晶表示装置において、横方向電界モードと半透過型とを組み合わせた液晶表示装置が報告されている（例えば、特許文献２参照）。横方向電界モードの半透過型液晶表示装置は、透過領域は横方向電界モードの広視野角特性が得られるものの、反射領域では、コントラスト比の低下が見られる。すなわち、半透過型液晶表示装置にて、反射領域をノーマリーホワイトのＩＰＳモードで駆動する場合、同一基板上に形成された画素電極及び共通電極の間は、液晶層に横方向電界が印加され黒表示となる。しかしながら、画素電極上及び共通電極上は、液晶層に横方向電界が印加されず、液晶分子の配向の乱れが生じ、その結果、光漏れが生じる。画素電極上及び共通電極上が黒表示時に光漏れ部となることで、黒表示時の輝度が上がり、コントラスト比が低下する。
【０００５】
反射領域のコントラスト比の低下を防ぐために、反射領域をホモジニアス型のＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モードにした半透過型液晶表示装置が報告されている（例えば、非特許文献１参照）。そのような半透過型液晶表示装置の液晶パネルの断面を、図２２、図２３に示す。第１基板３側の反射領域２に対応する部分に、反射共通電極８と内蔵位相差層１０とが形成されている。第２基板４側には、透過画素電極５と反射画素電極７とが形成されている。また、第２基板４には、透過領域１に対応する部分に、透過共通電極６が形成されている。
【０００６】
反射領域２では、第１基板３側に形成された反射共通電極８と、第２基板４側に形成された反射画素電極７との間に発生する縦方向電界によって、液晶分子の配向が縦方向に変化する。一方、透過領域１では、共に第２基板４側に形成されている透過共通電極６と透過画素電極５との間に発生する横方向電界によって、液晶分子が基板面に平行な方向に回転する。
【０００７】
図２２は、反射領域２に縦方向の電界が印加されない状態を示している。縦方向電界が印加されない状態では、液晶分子１１は、横方向に配向する。第１基板３側から入射した入射光は、第１基板３側に配置された偏光板を通過して直線偏光となり、その後、内蔵位相差層１０を通過して円偏光になる。円偏光状態の入射光は、液晶層を通過する際に、液晶層の複屈折異方性により直線偏光となって反射板９に到達する。反射板９で反射した反射光は、液晶層を通過して円偏光になり、内蔵位相差層１０を通過して直線偏光になる。この直線偏光の偏光方向は、偏光板の光透過軸と平行であるため、反射光は偏光板を通過し、明状態、つまり、白表示となる。
【０００８】
図２３は、反射領域２に縦方向電界が印加されている状態を示している。縦方向電界が印加された状態では、液晶分子１１は、縦方向に配列する。液晶分子１１が縦方向に配列した状態では、液晶層には複屈折異方性はほとんど発生せず、内蔵位相差層１０を通過した入射光は、円偏光状態のまま反射板９に到達する。反射板９で反射した反射光は、円偏光の回転方向が入射光とは逆向きとなり、内蔵位相差層１０を通過して、偏光板の光透過軸と垂直な方向の直線偏光になる。従って、反射光は、偏光板を通過できず、暗状態、つまり、黒表示となる。図２２、図２３に示す構成の液晶表示装置では、反射領域２が縦方向電界モードであるため、横方向電界モードのときに見られた共通電極上及び画素電極上の液晶分子の配向乱れによる光漏れの抑制が可能である。
【特許文献１】特開２００３−３４４８３７号公報
【特許文献２】特開２００７−４１５７２号公報
【特許文献３】特開平８−１４６３８６号公報
【非特許文献１】SID INTERNATIONAL SYMPOSIUM DIGEST OF TECHNICAL PAPERS、 SOCITY FOR INFORMATION DISPLAY発行、2007; VOL 38; NUMB 2 pp1270〜1273
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の半透過型液晶表示装置（図２２、図２３）では、透過領域は横方向電界モードで駆動される。横方向電界モードで広視野角特性を得るためには、液晶分子のプレチルト角は小さい方がよい。これは、プレチルト角が大きくなると、斜め方向から液晶表示装置を見たとき、見る角度によって黒表示の輝度にばらつきが生じ、視野角が狭くなるからである。通常、横方向電界モードの透過型液晶表示装置のプレチルト角は、０．５°以下に設定される。
【００１０】
一方、ＴＮやＥＣＢモードのような縦方向電界モードでは、液晶分子のプレチルト角は大きい方がよい。これは、プレチルト角が小さくなると、画素電極周辺でディスクリネーションが発生しやすくなるからである。画素電極周辺では、縦方向電界の他に、隣接する画素電極との間の横方向電界が発生する。また、第１基板３に形成された反射共通電極８と、第２基板４に形成された透過画素電極５及び透過共通電極６との間に、斜め方向の電界が発生する。これら横方向電界や斜め方向電界によって、液晶分子のチルトの方向が逆転すると、リバースチルトが発生する。リバースチルトが発生すると、本来、縦方向電界によって立ち上がらなければならない液晶分子が、寝た状態を維持することになる。
【００１１】
ノーマリーホワイトモードでは、リバースチルトの発生部分は、黒表示時に輝線となる。このため、その輝線を遮光するために第１基板３側にブラックマトリクスが設けられる。しかし、輝線の発生位置は一意的ではないので、輝線を完全に遮光するためには、ブラックマトリクスの領域を広げなければならない。このことにより、開口率が減少し、表示が暗くなる。リバースチルトの発生を抑えるために、プレチルト角は通常３°以上に設定される。
【００１２】
また、反射領域２に縦方向電界モードを適用する際は、高プレチルト角がより厳しく要求される場合がある。図２４に、第２基板４側の単位画素の反射領域２の断面の詳細を示す。反射板９は、入射光を拡散反射させるため、その表面は凹凸形状となっている。反射板９の凹凸形状の指標である平均傾斜角は、６°〜９°である。平均傾斜角が大きいほど凹凸の傾斜が急となり、小さいほど平坦に近くなる。通常、反射板９の上層には平坦化も兼ねた絶縁層１２が形成される。反射画素電極７は、その絶縁層１２の上に形成される。実際に、液晶分子の配向に影響を与える絶縁層１２表面の平均傾斜角は２°程度である。絶縁層１２表面の傾斜は、様々な方向を向いており、また、その深さにもばらつきがあるため、絶縁層１２付近の液晶分子の配向が不安定になる。従って、絶縁層１２付近の液晶分子のプレチルト角が小さくなる可能性があり、そのような領域では、低プレチルト角に起因するリバースチルトが発生する。
【００１３】
以上より、透過領域のプレチルト角を小さくし、反射領域のプレチルト角を大きくすることが望ましい。しかし、通常のラビング処理で、透過領域と反射領域とでプレチルト角の大きさを変えることは困難である。通常、半透過型液晶表示装置は、バックライトを点灯させて使用される頻度が高いため、透過領域が反射領域よりも優先される。そのため、透過領域の広視野角特性に適した低プレチルト角となるようにラビング処理が行われ、反射領域のリバースチルトの発生による表示品質の悪化は見過ごされる結果となっていた。
【００１４】
縦方向電界モードにおけるリバースチルトの発生を避けるため、共通電極、画素電極とは異なる第３の電極を設け、その第３の電極に共通電極や画素電極とは異なる電圧を印加する駆動方式もある（例えば、特許文献３参照）。特許文献３では、隣接する画素電極の間に第３の電極を設け、第３の電極と、液晶層を挟んで対向する側に設けられた共通電極との間に、常に電位差が生じるようにしている。隣接する画素電極間付近にある液晶分子は、第３の電極と共通電極との間の電界により、常に立ち上がった状態となり、これらの液晶分子は、画素電極周辺の液晶分子の動きに影響を与える。共通電極と画素電極との間の縦方向電界の発生時、画素電極周辺の液晶分子がリバースチルトによって寝た状態となることが防止され、結果としてディスクリネーションによる輝線の発生が抑制できる。
【００１５】
上記特許文献３に記載の構成を、上述した半透過型液晶表示装置に適用することで、反射領域のプレチルト角が小さいときでも、画素電極周辺のリバースチルトを抑えることが可能である。しかし、第３の電極を用いる構成では、第３の電極からの反射光を遮るためのブラックマトリクスが必要となり、開口率の減少を抑えることはできない。また、第３の電極には、共通電極、画素電極とは異なる信号が入力されるため、第３の電極と共通電極、データ線との寄生容量により、時定数が増加する。これに起因して、表示むらが発生する。同時に消費電力が増加するという問題も起こる。更に、第３の電極は画素電極の周辺にのみ設けることができるので、反射板の凹凸形状によるリバースチルトの発生を防ぐ効果はない。
【００１６】
本発明は、少なくとも単位画素の一部を縦方向電界で駆動する液晶表示装置にて、縦方向電界で駆動する部分のリバースチルトを抑制できる液晶表示装置、及び、そのような液晶表示装置の駆動方法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】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、液晶層を挟んで対向する第１及び第２の基板を有し、単位画素内の少なくとも一部を、前記第１の基板と前記第２の基板との間の縦方向電界で駆動する液晶表示装置であって、前記縦方向電界で駆動する部分について、液晶層に画像信号に対応する電圧を印加する画像期間に先行して、液晶層にて液晶分子の配向が変化し始めるしきい値電圧以上の補助電圧を印加する補助期間を設ける駆動手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の液晶表示装置は、液晶層を挟んで対向する第１及び第２の基板を有し、単位画素内の少なくとも一部を、前記第１の基板と前記第２の基板との間の縦方向電界で駆動する液晶表示装置であって、前記縦方向電界で駆動する部分について、液晶層に画像信号に対応する電圧を印加する画像期間で液晶層に印加する電圧を、液晶層にて液晶分子の配向が変化し始めるしきい値電圧以上の電圧に保つ駆動手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の端末装置は、本発明の液晶表示装置を備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、液晶層を挟んで対向する第１及び第２の基板を有し、単位画素内の少なくとも一部を、前記第１の基板と前記第２の基板との間の縦方向電界で駆動する液晶表示装置の駆動方法であって、前記縦方向電界で駆動する部分について、液晶層に画像信号に対応する電圧を印加する画像期間に先行して、液晶層にて液晶分子の配向が変化し始めるしきい値電圧以上の補助電圧を印加する補助期間を設けることを特徴とする。
【００２１】
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、液晶層を挟んで対向する第１及び第２の基板を有し、単位画素内の少なくとも一部を、前記第１の基板と前記第２の基板との間の縦方向電界で駆動する液晶表示装置の駆動方法であって、前記縦方向電界で駆動する部分について、液晶層に画像信号に対応する電圧を印加する画像期間にて、液晶層への印加電圧を、液晶層にて液晶分子の配向が変化し始めるしきい値電圧以上の電圧に保つことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の液晶表示装置及びその駆動方法は、縦方向電界で駆動する部分のリバースチルトを抑えることができ、表示品質の向上が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施の形態に先立って、本発明の概要について説明する。図１に、本発明の液晶表示装置を示す。液晶表示装置は、液晶層１０９と、液晶層１０９を挟んで対向する第１基板３及び第２基板４とを有する。また、液晶表示装置は、第１基板３及び第２基板４に各種信号を送り、液晶層１０９を駆動するための駆動手段１１０を有する。液晶層１０９は、少なくとも単位画素内の一部において、第１基板３と第２基板４との間の縦方向電界によって駆動される。
【００２４】
まず、本発明の第１の構成について説明する。本発明の第１の構成では、駆動手段１１０は、液晶を縦方向電界で駆動する部分について、表示画像に応じた電圧の印加を行う画像期間に先行して、液晶層１０９にしきい値電圧以上の補助電圧を印加する補助期間を設ける。ここで、しきい値電圧とは、液晶層１０９に電圧を印加した際に、液晶分子の配向が変化し始めるときの電圧である。駆動手段１１０は、補助期間で液晶層１０９に補助電圧を印加した後に、画像期間で、液晶層１０９に表示画像に応じた電圧を印加する。
【００２５】
図２に、本発明の第１の構成における液晶層への電圧印加を示す。１画像を表示する期間を単位期間とする。この単位期間は、全ラインを走査する期間に相当する。各画像期間（・・・、Ｄｎ、Ｄｎ＋１、・・・）及び補助期間Ａは、単位期間分の長さを有する。駆動手段１１０は、画像期間（・・・、Ｄｎ、Ｄｎ＋１、・・・）では、画像信号を信号線に出力し、表示画像に対応する電圧（・・・、Ｖｄｎ、Ｖｄｎ＋１、・・・）を液晶層１０９に印加する。また、駆動手段１１０は、補助期間Ａでは、しきい値電圧以上の補助電圧Ｖａを液晶層１０９に印加する。
【００２６】
補助期間は、連続する２つの画像期間の間に挿入される。或いは、先頭の画像期間に先行して補助期間を設けてもよい。図２では、駆動手段１１０は、あるフレームにおける画像期間Ｄｎと、その次のフレームにおける画像期間Ｄｎ＋１との間に、補助期間Ａを挿入している。駆動手段１１０は、画像期間Ｄｎで、表示画像に応じた電圧Ｖｄｎを液晶層１０９に印加した後、補助期間Ａで液晶層１０９に補助電圧Ｖａを印加する。その後、画像期間Ｄｎ＋１で、表示画像に応じた電圧Ｖｄｎ＋１を液晶層１０９に印加する。画像期間で印加する電圧Ｖｄｎ、Ｖｄｎ＋１は、しきい値電圧より低い電圧で構わない。
【００２７】
次いで、本発明の第２の構成について説明する。本発明の第２の構成では、駆動手段１１０は、画像表示に際し、液晶を縦方向電界で駆動する部分について、液晶層１０９に印加する電圧を、しきい値電圧以上の電圧に保つ。図３に、本発明の第２の構成における液晶層への電圧印加を示す。各画像期間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、・・・は、単位期間分の長さを有する。駆動手段１１０は、画像期間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、・・・では、表示すべき画像に対応した電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２、Ｖｄ３、・・・を液晶層１０９に印加する。駆動手段１１０は、表示画像に対応した電圧Ｖｄを、しきい値電圧以上の電圧とする。
【００２８】
例えば、ノーマリーホワイトモードの場合、一般に、液晶層１０９に印加する電圧を無電圧とすることで、白表示となる。本発明の第２の構成では、液晶を縦方向電界で駆動する部分について、液晶層１０９に上記しきい値電圧以上の電圧が印加された状態を白表示状態とする。また、ノーマリーブラックモードの場合、一般に、液晶層１０９に印加する電圧を無電圧とすることで、黒表示となる。本発明の第２の構成では、液晶層１０９に上記しきい値以上の電圧が印加された状態を黒表示状態とする。
【００２９】
本発明の第２の構成では、先頭の画像期間Ｄ１に先行して、本発明の第１の構成における補助期間と同等の期間を設け、電圧Ｖｄ１の印加に先行してしきい値電圧以上の電圧を印加することが好ましい。先頭の画像期間に先行する補助期間は、１単位期間の長さに限らず、複数期間とすることもできる。
【００３０】
上記各構成の液晶表示装置による効果を、ＥＣＢモードとＶＡモードの代表的な２つの縦方向電界モードについて説明する。まず、ＥＣＢモードについて説明する。ＥＣＢモードの液晶パネルでは、第２基板４は、主に、複数の単位画素、或いは、複数の画素電極を有する。第１基板３は、共通電極を有する。液晶層１０９は、液晶分子の誘電率異方性が正の液晶層である。第１基板３及び第２基板４の液晶層１０９側の面にはそれぞれ配向膜があり、配向膜により、液晶分子を基板に平行にホモジニアス配向させる。配向膜の配向処理方向は、第１基板３と第２基板４とで平行で、その向きは逆とする。
【００３１】
画素電極と共通電極との間に電位差が発生すると、第１基板３と第２基板４との間に縦方向電界が発生し、液晶層１０９の液晶分子は、その電界に追従して、立ち上がるように縦方向に配向変化する。図４に、縦方向電界印加時の液晶分子の配向方向を示す。通常は、液晶分子１１は、第１基板３側と第２基板４側とでチルトの方向が配向処理により反対方向になるため、第１基板３側からの液晶分子１１の傾きと、第２基板４側からの液晶分子１１の傾きとは一致し、液晶分子１１は液晶層全体にわたって、問題なく立ち上がる。表示モードをノーマリーホワイトとすれば、縦方向電界発生時が黒表示となる。
【００３２】
しかし、液晶層１０９に、縦方向電界以外の横方向電界や斜め電界が印加されると、画素電極周辺の液晶分子はその影響を受け、配向処理による適切なチルトとは反対のチルトが発生する。これをリバースチルトと呼ぶ。図５に、リバースチルト発生時の液晶分子の配向方向を示す。図５に示すように、リバースチルトが発生すると、リバースチルトが発生した液晶の領域で、縦方向電界が発生しているにもかかわらず、液晶分子が寝た状態となる箇所が発生する。
【００３３】
図６（ａ）に、前記しきい値電圧印加時の液晶分子の配向方向を示し、図６（ｂ）に、黒表示の電圧を印加したときの液晶分子の配向方向を示す。まず、本発明の第１の構成について、白を表示する画像期間と黒を表示する画像期間との間に補助期間が挿入されている場合を考える。白表示の画像期間では、液晶分子は、基板に平行な状態である。補助期間で、液晶に補助電圧を印加すると、白表示時に基板に平行な状態であった液晶分子は、図６（ａ）に示すように、基板付近を除いて、配向処理に従った方向にわずかに立ち上がる。補助期間から黒表示の画像期間に移行し、表示を黒に変化させるために大きな電圧を液晶層に印加すると、液晶分子の大部分は補助期間で既に適切な方向へわずかに立ち上がっているため、画素電極周辺に発生する横方向電界の影響を受けにくくなり、液晶層全体の液晶分子が、配向処理方向に従った適切な方向へ立ち上がる（図６（ｂ））。従って、リバースチルトの発生を抑えることができる。リバースチルトを抑えることで、ディスクリネーションによる黒表示時の輝線の発生を抑えることができ、良好な表示が得られる。
【００３４】
次いで、本発明の第２の構成について、白表示の画像期間に液晶層にしきい値電圧を印加し、後続する画像期間で黒表示とする場合を考える。白表示の画像期間にて、液晶層にしきい値電圧を印加すると、液晶分子は、図６（ａ）に示すように、配向処理に従った方向へわずかに立ち上がる。白表示の画像期間における印加電圧が、画像期間における印加電圧の最小電圧となるので、画像期間中、液晶分子は、基板と平行にはならず、適切な方向に立ち上がった状態を維持することになる。白表示の画像期間から黒表示の画像期間に移行し、表示を黒に変化させるために大きな電圧を液晶層に印加すると、液晶分子の大部分は白表示の画像期間で適切な方向へわずかに立ち上がっているため、液晶層全体の液晶分子が配向処理方向に従った適切な方向へ立ち上がる（図６（ｂ））。従って、リバースチルトの発生を抑えることができる。リバースチルトを抑えることで、ディスクリネーションによる黒表示時の輝線の発生を抑えることができ、良好な表示が得られる。
【００３５】
また、補助期間又は白表示の画像期間で液晶分子がわずかに立ち上がる領域は、基板平面に垂直な方向から見て、画素電極周辺のみでなく、画素電極全体に及ぶ。従って、凹凸形状を持つ反射板を有する反射領域をＥＣＢモードで駆動する場合でも、反射領域の凹凸によるリバースチルトの発生も抑制することができる。
【００３６】
ここで、第２の構成について、先頭の画像期間（図３のＤ１に相当）に先行して補助期間を設ける場合を考える。画像信号の入力前は、液晶層には電圧が印加されてないため、液晶分子は、基板に平行な状態である。この状態で液晶に補助電圧を印加すると、第１の構成における補助期間と同様に、液晶分子は、配向処理に従った適切な方向へわずかに立ち上がる。この状態を経て画像期間に移行することで、画像期間で、液晶層に表示画像に応じた電圧を印加したとき、液晶分子は、配向処理に従った適切な方向に立ち上がる。従って、リバースチルトの発生を抑えることができ、ディスクリネーションの発生を抑えることができる。
【００３７】
なお、画像期間中に液晶に印加する電圧をしきい値電圧以上に保つ構成（第２の構成）では、上述したように、画像期間中、液晶分子は、適切な方向に立ち上がる状態に維持される。このため、画像期間中の印加電圧をしきい値以上に保つ場合は、先頭の画像期間に先行して補助期間を設ければ、その後、画像期間中に補助期間を挿入する必要はない。つまり、補助期間は、先頭の画像期間に先行して１度だけ設ければよい。図３の画像期間Ｄ１に先行して補助期間を設け、その後の画像期間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、・・・で液晶にしきい値以上の電圧を印加することで、画像表示中、液晶分子は基板に平行な状態にならず、適切な方向に立ち上がる状態を保つ。このため、リバースチルトの発生を抑えることができる。
【００３８】
次いで、ＶＡモードについて説明する。ＶＡモードの液晶パネルでは、第２基板４は、主に、複数の単位画素、或いは、複数の画素電極を有する。第１基板３は、共通電極を有する。液晶層１０９は、液晶分子の誘電率異方性が負の液晶層である。第１基板３及び第２基板４の液晶層１０９側の面にはそれぞれ配向膜があり、配向膜により、液晶分子を基板に垂直に配向させる。
【００３９】
画素電極と共通電極との間に電位差が発生すると、液晶層１０９に縦方向電界が発生し、液晶分子は、その電界に追従して、基板に平行になるように倒れる。図７に、縦方向電界印加時の液晶分子の配向方向を示す。第１基板３及び第２基板４には、突起１３や電極のスリット１４が設けられている。縦方向電界が印加されると、液晶分子１１は、通常、複数のドメインを形成しながら、一様な方向に倒れる。この縦方向電界を印加した状態が、白表示状態となる。
【００４０】
しかし、ＥＣＢモードと同様に、液晶層に縦方向電界以外の横方向電界や斜め電界が印加されると、画素電極周辺の液晶分子は、その影響を受けて、倒れる方向が他の領域の液晶分子の倒れる方向と一致しなくなる。これにより、リバースチルトが発生し、縦方向電界が印加されているにもかかわらず、液晶分子が立ち上がった状態となる。
【００４１】
図８（ａ）に、しきい値電圧印加時の液晶分子の配向方向を示し、図８（ｂ）に、白表示の電圧を印加したときの液晶分子の配向方向を示す。まず、本発明の第１の構成について、黒を表示する画像期間と白を表示する画像期間の間に補助期間が挿入されている場合を考える。黒表示の画像期間では、液晶分子は、基板に垂直な状態である。補助期間で、液晶に補助電圧を印加すると、黒表示時に基板に垂直な状態であった液晶分子は、補助電圧印加により、図８（ａ）に示すように、基板付近を除いて、突起１３やスリット１４により決まる電界方向に従った適切な方向へわずかに倒れる。補助期間から白表示画像期間に移行し、表示を白にするために大きな電圧を液晶層に印加すると、液晶分子の大部分は補助期間で既に適切な方向へわずかに倒れているため、画素電極周辺に発生する横方向電界の影響を受けにくくなり、わずかに倒れた状態から基板に平行な方向へ倒れる（図８（ｂ））。これにより、リバースチルトの発生を抑えることができる。リバースチルトが発生しないことで、ディスクリネーションによる白表示時の暗線が発生せず、良好な表示が得られる。
【００４２】
次いで、本発明の第２の構成について、黒表示の画像期間で液晶層にしきい値電圧を印加し、後続する画像期間で白表示とする場合を考える。黒表示の画像期間にて、液晶層にしきい値電圧を印加すると、液晶分子は、図８（ａ）に示すように、突起１３やスリット１４により決まる電界方向に従った適切な方向へわずかに倒れる。黒表示の画像期間における印加電圧が、画像期間における印加電圧の最小電圧となるため、画像期間中、液晶分子は、基板に垂直とは成らず、適切な方向へ倒れた状態を維持することになる。黒表示の画像期間から白表示の画像期間に移行し、表示を白に変化させるために大きな電圧を液晶層に印加すると、液晶分子の大部分は、既に適切な方向に一様にわずかに倒れているため、液晶層全体の液晶分子が適切な方向へ倒れる（図８（ｂ））。従って、画像表示中のリバースチルトの発生を抑えることができる。
【００４３】
また、補助期間又は黒表示の画像期間でしきい値電圧の印加によって液晶分子がわずかに倒れる領域は、基板平面に垂直な方向から見て、画素電極周辺のみではなく、画素電極全体に及ぶ。従って、凹凸形状を持つ反射板を有する反射領域をＶＡモードで駆動する場合でも、反射板の凹凸によるリバースチルトの発生も抑制することができる。
【００４４】
ここで、第２の構成について、先頭の画像期間（図３のＤ１に相当）に先行して補助期間を設ける場合を考える。画像信号の入力前は、液晶層には電圧が印加されてないため、液晶分子は、基板に垂直な状態である。この状態で液晶に補助電圧を印加すると、上記と同様に、液晶分子は、突起１３やスリット１４により決まる電界方向に従った適切な方向へわずかに倒れる。この状態を経て画像期間に移行することで、画像期間で、液晶層に表示画像に応じた電圧を印加したとき、液晶分子は、適切な方向に倒れる。従って、リバースチルトの発生を抑えることができ、ディスクリネーションの発生を抑えることができる。画像期間中に液晶に印加する電圧をしきい値以上に設定する構成で、先頭の画像期間に先行して補助期間を設けた場合の効果は、ＥＣＢモードの場合と同様である。
【００４５】
本発明では、液晶表示装置を、反射領域と透過領域とを有する半透過型液晶表示装置とすることができる。反射領域には、凹凸形状を持つ反射板が形成されている。反射領域は、縦方向電界で駆動し、透過領域は、横方向電界で駆動するものとする。図９に、半透過型液晶表示装置のパネル断面を示す。透過領域１は、第２基板４側に、透過画素電極５と透過共通電極６とを有する。反射領域２は、第２基板４側に反射板９と反射画素電極７とを有する。また、第１基板３側に、反射共通電極８と内蔵位相差層１０とを有する。
【００４６】
反射画素電極７の周辺部では、隣接する反射共通電極８との間に横方向電界が生じて、リバースチルト発生の要因となる。この隣接する画素間の横方向電界以外にも、透過領域１と反射領域２との境界付近で、反射共通電極８と透過画素電極５、反射共通電極８と透過共通電極６との間に、それぞれ斜め電界が発生する。これら斜め電界は、液晶層１０９を挟んで対向する電極によって発生するので、斜め電界が液晶層１０９に及ぼす影響は、横方向電界よりも大きくなり、リバースチルトはより発生しやすくなる。
【００４７】
上記構成の半透過型液晶表示装置にて、画像期間に先行して、補助電圧を印加する期間を設ける（第１の構成）。または、白又は黒表示の画像期間にて、印加電圧を無電圧にせず、液晶層にしきい値電圧以上の電圧を印加する（第２の構成）。第１の構成又は第２の構成を採用することで、画像期間にて、液晶分子を、適切な方向にわずかに配向させた状態から配向変化させることができ、大きな電圧を印加して液晶分子の配向方向を大きく変化させる際にも、液晶分子を適切な方向に駆動することができる。
【００４８】
ここで、半透過型液晶表示装置において、液晶分子の初期配向は、透過領域と反射領域の境界線に沿った方向とすることが好ましい。図１０に、透過領域１と反射領域２との境界付近を平面図で示す。透過領域１と反射領域２の境界で発生する斜め電界３０の方向は、境界線３１に垂直な方向となる。液晶分子の初期配向を境界線３１に平行にすると、斜め電界３０による液晶分子の配向変化は、広がり変形と曲がり変形によるものである。一方、反射共通電極と反射画素電極との間の縦方向電界による液晶分子の配向の変化は、ねじれ変形によるものである。従って、液晶分子１１は、縦方向電界による配向変化が起こりやすくなると同時に、斜め電界による配向変化が減少し、リバースチルトの発生が抑制される。
【００４９】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１１は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置を構成する液晶パネルに形成された単位画素を平面図で示している。液晶表示装置は、半透過型の液晶表示装置であり、各単位画素は、透過領域１と反射領域２とを有する。本実施形態では、透過領域１を横方向電界モードであるＩＰＳモードで駆動し、反射領域２を縦方向電界モードであるＥＣＢモードで駆動するものとして説明する。
【００５０】
単位画素は、液晶パネル全体にマトリクス状に設けられたデータ線１２０と走査線１２１とによって、区画されている。データ線１２０は、画像信号が入力される信号線である。走査線１２１は、走査用信号が入力される信号線である。走査線１２１とデータ線１２０との交点付近には、各単位画素に対応して、スイッチング素子が形成される。スイッチング素子は、ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極１２２、及び、アモルファスシリコン層を備える。スイッチング素子のゲート電極は、走査線１２１に接続され、ドレイン電極は、データ線１２０に接続される。
【００５１】
透過領域１は、透過画素電極１１１と、透過共通電極１１２とを有する。透過画素電極１１１は、スイッチング素子のソース電極１２２に接続される。透過共通電極１１２は、各画素の透過領域１に共通の、基準電位が入力される透過共通配線１２３に接続される。透過領域１では、透過画素電極１１１と透過共通電極１１２との間の電界により、液晶が駆動される。
【００５２】
反射領域２は、反射画素電極１２９を有する。また、図１１では図示を省略するが、反射領域２は、反射画素電極１２９と液晶層を挟んで対向する反射共通電極と、反射板とを有する。反射画素電極１２９は、スイッチング素子のソース電極１２２に接続される。反射共通電極は、各画素の反射領域２に共通の、基準電位が入力される反射共通配線に接続される。反射領域２では、反射画素電極１２９と反射共通電極との間の電界により、液晶が駆動される。
【００５３】
図１２は、図１１のＡ−Ａ’断面を示している。液晶パネルは、液晶層１０９を挟んで対向する第１基板３と第２基板４とを有する。まず、第２基板４について説明する。第２基板４には、主に表示部材駆動用の各種機能を備えたものが形成される。より詳細には、第２基板４上には、走査線１２１、データ線１２０（図１１）、透過画素電極１１１、透過共通電極１１２、反射画素電極１２９、及び、スイッチング素子などが形成される。図１２では、図示を省略するが、第２基板４は、液晶層１０９側に、配向膜を有する。
【００５４】
ガラス基板１１４上には、走査線１２１及び透過共通配線１２３（図１１）が形成され、その上に、絶縁膜１２４が成膜されている。絶縁膜１２４上には、データ線１２０、スイッチング素子のドレイン電極、ソース電極、アモルファスシリコン層が形成され、その上に絶縁膜１２５が成膜される。絶縁膜１２５上には、反射領域２に対応する部分に、表面に凹凸形状を有する凹凸膜１２６が形成され、その上に、反射板９が形成される。反射板９は、凹凸形状を有する凹凸膜１２６上に形成されるので、その表面は凹凸形状となる。反射板９は、表面の凹凸により、液晶パネルに入射した光を拡散反射する。
【００５５】
反射板９の上には、平坦化膜１２７が形成される。平坦化膜１２７は、透過領域１を含めて形成してもよい。凹凸膜１２６と平坦化膜１２７とは、透過領域１と反射領域２における液晶層１０９の厚さを変更する液晶層厚調整の機能も有する。凹凸膜１２６及び平坦化膜１２７は、透過領域１と反射領域２とのそれぞれで、液晶層１０９の厚さが所望の値となるように、膜厚が調整される。
【００５６】
反射領域２では、平坦化膜１２７上に、反射画素電極１２９が形成される。透過領域１では、平坦化膜１２７上に、透過画素電極１１１と透過共通電極１１２とが形成される。反射画素電極１２９、透過画素電極１１１、及び、透過共通電極１１２は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明性導電材料で形成される。透過画素電極１１１と透過共通電極１１２とは、図１１に示すように、互いに平行に、対向して形成される。透過領域１では、透過画素電極１１１と透過共通電極１１２との間の電界によって、液晶層１０９の液晶分子を横方向電界モードであるＩＰＳモードとして駆動する。
【００５７】
次いで、第１基板３の構成について説明する。第１基板３には、主に表示部材駆動用の各種機能を備えたものが形成される。第１基板３は、ガラス基板１１３側から液晶層１０９側に向けて、遮光層としてのブラックマトリクス層と、ブラックマトリクス層に部分的に重なり合っている色層と、透明な平坦化膜１１６と、内蔵位相差層１１５と、反射共通電極１１７と、配向膜とを順次に有する。なお、図１２では、内蔵位相差層１１５、平坦化膜１１６、及び、反射共通電極１１７のみを図示している。
【００５８】
内蔵位相差層１１５及び反射共通電極１１７は、単位画素内の反射領域２に対応して形成されている。反射領域２では、液晶層１０９の液晶分子は、反射共通電極１１７と、液晶層１０９を挟んで対向する反射画素電極１２９との間の電界によって、縦方向電界モードであるＥＣＢモードとして駆動される。
【００５９】
第１基板３の液晶層１０９側の表面に形成された配向膜と、第２基板４の液晶層１０９側の表面に形成された配向膜には、ラビング処理が施される。双方の配向膜に施すラビング処理の方向は平行方向とし、向きは逆である。ラビング処理の方向は、反射領域２と透過領域１の境界に沿った方向とすることが好ましい。
【００６０】
液晶層１０９は、第１基板３と第２基板４とによって狭持される。液晶層１０９のリタデーションは、反射領域２はほぼ４分の１波長に設定され、透過領域１はほぼ２分の１波長に設定される。反射領域２のリタデーションは、ほぼ４分の１波長より大きい値でもよい。
【００６１】
液晶表示装置を黒表示とするときの動作原理について説明する。なお、説明簡略化のため、以下の動作原理の説明においては、黒又は白表示時に液晶層に印加する電圧を０Ｖとして説明する。透過共通電極１１２と反射共通電極１１７とは、異なる信号源に接続されており、互いに反転した信号が供給される。透過画素電極１１１と反射画素電極１２９とは、スイッチング素子を介して同じデータ線１２０に接続されており、同一の信号が供給される。例えば、透過画素電極１１１及び反射画素電極１２９には、０Ｖから例えば５Ｖの間の表示画像に応じた任意の信号が供給される。
【００６２】
反射画素電極１２９に０Ｖの信号が供給され、反射共通電極１１７に５Ｖの信号が供給されているとき、反射画素電極１２９と反射共通電極１１７との間の電位差は５Ｖとなり、反射領域２の液晶層１０９は、この５Ｖの電位差による縦方向電界で駆動される。このとき、透過共通電極１１２には、反射共通電極１１７に供給される信号を反転した信号、すなわち、０Ｖの信号が供給される。透過画素電極１１１に供給される信号は、反射画素電極１２９に供給される信号と同じ０Ｖであるため、透過領域１の液晶層１０９には電界が発生せず、液晶分子は配向膜による配向方向を保つ。
【００６３】
図１３に、反射領域２における各層での偏光状態の変化の様子を示す。反射領域２内の内蔵位相差層１１５には、第１基板３の入射光側に配置されている偏光板１３０によって９０°の直線偏光に変換された光が入射する。内蔵位相差層１１５の光軸は４５°、リタデーションはほぼ４分の１波長に設定されており、内蔵位相差層１１５を通過した光は、右回りの円偏光となって液晶層１０９に入射する。
【００６４】
反射領域２の液晶層１０９の液晶分子は、上記した縦方向電界によって立ち上がっているため、液晶層１０９で、屈折率異方性は出現しない。このため、液晶層１０９を通過した光は、右回りの円偏光のまま反射板９に到達する。反射板９への入射光は、反射板９で反射して左回りの円偏光となり、液晶層１０９を通過して、内蔵位相差層１１５に入射する。液晶層１０９を通過した左回りの円偏光は、内蔵位相差層１１５を通過して、０°の直線偏光となる。この直線偏光の偏光方向（０°）と、偏光板１３０の光透過軸（９０°）とは直交するため、反射板９で反射した光は偏光板１３０を通過することができず、反射領域２は黒表示となる。
【００６５】
図１４に、透過領域１における各層での偏光状態の変化の様子を示す。偏光板１３１は、第２基板４の液晶層１０９とは反対側に配置されたバックライトと、第２基板４との間に配置される。バックライトからの光は、偏光板１３１で０°の直線偏光に変換され、液晶層１０９に入射する。液晶層１０９の液晶分子は、配向膜によって、偏光板１３１の光透過軸に平行又は直交するように配向されている。透過画素電極１１１と透過共通電極１１２との間に電位差がない状態では、偏光板１３１を通過した光は、偏光状態を変化させずに液晶層１０９を通過する。第１基板３側の偏光板１３０の光透過軸は９０°であるので、０°の直線偏光は偏光板１３０を通過することはできず、透過領域１は黒表示となる。
【００６６】
続いて、液晶表示装置を白表示とするときの動作原理について説明する。反射画素電極１２９及び反射共通電極１１７に０Ｖの信号が供給されているとき、反射画素電極１２９と反射共通電極１１７との間に電位差は発生せず、液晶層１０９の液晶分子は配向膜による配向方向を保つ。このとき、透過共通電極１１２には、反射共通電極１１７に供給される信号を反転した信号、すなわち、５Ｖの信号が供給される。透過画素電極１１１には、反射画素電極１２９に供給される信号と同電位の０Ｖの信号が供給されるため、透過領域１では、基板に平行な方向の電界が発生し、液晶層１０９の液晶分子は、基板に平行な方向に回転する。
【００６７】
図１３を参照して、反射領域２の白表示について説明する。第１基板３の入射光側に配置された偏光板１３０を通過した９０°の直線偏光は、内蔵位相差層１１５に入射する。この９０°の直線偏光は、内蔵位相差層１１５を通過して右回りの円偏光になり、液晶層１０９に入射する。ここまでは、黒表示と同様である。反射領域２の液晶層１０９のリタデーションはほぼ４分の１波長に設定されており、液晶層１０９の屈折率異方性により、液晶層１０９を通過した光は、直線偏光となって反射板９に到達する。
【００６８】
反射板９に入射した直線偏光は、反射板９で反射し、液晶層１０９を通過して、右回りの円偏光となって、内蔵位相差層１１５に入射する。内蔵位相差層１１５に入射した右回りの円偏光は、内蔵位相差層１１５を通過して９０°の直線偏光となる。この９０°の直線偏光の光軸は、偏光板１３０の光透過軸と平行なため偏光板１３０を通過し、反射領域２は白表示となる。
【００６９】
図１４を参照して、透過領域１の白表示の原理について説明する。バックライトからの光は、第２基板４とバックライトとの間にある偏光板１３１によって０°の直線偏光に変換される。透過画素電極１１１と透過共通電極１１２との間に電位差がある状態では、液晶分子は横方向電界よって回転し、その光軸は４５°となる。透過領域１の液晶層１０９のリタデーションはほぼ２分の１波長に設定されているので、偏光板１３１を通過した０°の直線偏光は、液晶層１０９の屈折率異方性により、液晶層１０９で９０°の直線偏光に変換される。第１基板３側の偏光板１３０の光透過軸は９０°であるので、液晶層１０９を通過した光は偏光板１３０と通過し、透過領域１は白表示となる。
【００７０】
なお、以上では、白表示と黒表示とについて説明したが、同様な原理で、中間調表示が可能である。すなわち、透過画素電極１１１及び反射画素電極１２９に供給する信号の電圧を、表示画像（表示階調）に応じて、０Ｖよりも大きく、５Ｖよりも小さくすることで、中間調の表示が可能である。
【００７１】
本実施形態における駆動方法について説明する。図１５に、反射領域における各部の電位変化の様子を示す。本実施形態における駆動方法は、第１ステップ１５と、第２ステップ１６との２つのステップを有する。第１ステップ１５は、図２における補助期間Ａに相当する。第２ステップ１６は、図３における画像期間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、・・・に相当する。なお、図１５に示す電位変化は、簡略化したものであり、特に、走査線選択期間以外におけるデータ線電位は、実際のものを表しているとは限らない。これは、以下で用いる電位変化を示す他の図においても同様である。
【００７２】
第１ステップ１５では、走査線電位１７がパルス状に立ち上がり、走査線が選択される。駆動手段１１０（図１）は、データ線１２０に補助電圧に相当する電圧を供給し、データ線電位１８を、補助電圧相当とする。この補助電圧は、走査線が選択されることで反射画素電極１２９に書き込まれ、反射画素電極電位２０は、０Ｖよりも高くなる。このとき、反射共通電極電位１９は０Ｖである。第１ステップ１５では、液晶層１０９に、反射画素電極電位２０と反射共通電極電位１９との電位差に相当する電圧、つまり、補助電圧２１を印加する。
【００７３】
第２ステップ１６では、走査線電位１７がパルス状に立ち上がり、走査線が選択される。駆動手段１１０は、データ線１２０に、表示画像に応じた電圧（画像信号）を供給する。データ線１２０に供給された画像信号は、走査線が選択されることで、反射画素電極１２９に書き込まれる。このとき、反射共通電極電位１９の電位は、５Ｖである。液晶層１０９には、反射画素電極電位２０と反射共通電極電位１９との電位差に相当する電圧が印加される。
【００７４】
駆動手段１１０は、第２ステップ１６では、液晶層１０９への印加電圧をしきい値電圧以上の電圧に保つ。例えば、しきい値電圧が１Ｖの場合は、白表示時に液晶層１０９に印加される電圧が１Ｖとなるように、走査線の選択期間における画像信号と反射共通電極の電位差を調整する。この調整は、反射共通電極に入力される信号に、オフセットを掛けることで実現可能である。
【００７５】
図１６に、反射領域における液晶層への印加電圧と液晶層の中央付近の液晶分子のチルト角（立ち上がり角）との関係を示す。また、図１６には、印加電圧と反射領域における反射率との関係も示す。反射領域における液晶層のリタデーションは、４分の１波長に相当する１３７ｎｍとしている。図１６を参照すると、液晶層に印加される電圧がおよそ１Ｖに達すると、チルト角が増大し始め、液晶分子の大部分が、配向処理に従った適切な方向へわずかに立ち上がる。つまり、しきい値電圧は１Ｖである。この場合、第１ステップ１５（図１５）で液晶層へ印加する補助電圧は、しきい値電圧である１Ｖとする。また、第２ステップ１６で液晶層へ印加する電圧は、１Ｖ以上の電圧とする。
【００７６】
なお、補助電圧の大きさは、しきい値電圧に一致している必要はなく、しきい値電圧（１Ｖ）よりも大きな値でよい。また、第２ステップ１６で液晶層へ印加する電圧の最低値も、しきい値電圧に一致している必要はなく、しきい値電圧よりも高くてもよい。ただし、補助電圧又は第２ステップ１６で印加する電圧が高すぎると、リバースチルトが発生することになるので、補助電圧及び第２ステップ１６での印加電圧は、リバースチルトが発生しない電圧範囲とする。このリバースチルトが発生しない電圧範囲の上限は、セル構造に依存するため、一意には決定しないが、ノーマリーホワイトの場合、少なくとも黒表示時の電圧よりは低い電圧である。
【００７７】
また、図１６に示すように、反射率は、印加電圧がしきい値電圧よりも大きくなると大きく低下する。第２ステップ１６では、印加電圧が最小のときの表示が白表示に対応するため、第２ステップ１６における印加電圧の最小値を大きくしすぎると、白表示が暗くなる。従って、第２ステップ１６で液晶層へ印加する電圧の最小値は、しきい値電圧に一致していることが好ましい。第２ステップ１６で液晶層へ印加する電圧の最小値をしきい値電圧よりも高い電圧とする場合は、得たい白表示時の反射率から、印加電圧の最小値を決定すればよい。
【００７８】
図１７に、反射領域における液晶層への印加電圧と液晶層の中央付近の液晶分子のチルト角との関係、及び、印加電圧と反射率との関係の別例を示す。この例では、反射領域における液晶のリタデーションを、４分の１波長に相当する１３７ｎｍから３４ｎｍ大きくしている。図１７を参照すると、液晶層への印加電圧が１Ｖのとき、チルト角が増加し始める。また、このとき、反射率は最も高くなる。
【００７９】
液晶層のリタデーションを４分の１波長にしたときは、白表示時の電圧をチルト角が増加し始めるしきい値電圧に一致させると、反射率は、図１６に示すように、無電圧とする場合に比して低下する。これに対し、液晶層のリタデーションを４分の１波長よりも大きくする場合は、チルト角が増加し始めるしきい値電圧で、反射率が最大となる。従って、白表示時の印加電圧をしきい値電圧に一致させることで、明るい表示が得られる。このようになる理由は、液晶層のリタデーションを４分の１波長よりも大きく設定することで、液晶分子をわずかに立ち上げたときに、液晶分子の複屈折が立ち上がりに伴って小さくなり、液晶層のリタデーションが減少して４分の１波長となることで、白表示に好適なリタデーションとなるからである。
【００８０】
本実施形態では、液晶層を縦方向電界で駆動する部分について、画像期間で液晶層に印加する電圧を、液晶層にて液晶分子の配向が変化し始めるしきい値電圧以上の電圧に保つ。画像期間にて、液晶層を表示画像の階調に対応した電圧で駆動する際に、液晶層への印加電圧をしきい値電圧以上に保つことで、画像表示中、最も印加電圧が小さいときでも、液晶分子は、わずかに立ち上がった状態となり、完全に寝た状態とはならない。縦方向電界で駆動する部分について、画像期間中に液晶分子を完全に寝た状態とせず、液晶分子を適切な方向に立ち上げることが可能な状態を保つことで、リバースチルトによるディスクリネーションの発生を抑えることができる。
【００８１】
単位画素に、縦方向電界で駆動する反射領域と、横方向電界で駆動する透過領域とが存在する液晶表示装置では、透過領域で広視野角特性を得るために、液晶分子が低プレチルトで配向されることがある。このような液晶表示装置においても、上記駆動を採用することで、反射領域でディスクリネーションの発生を抑えることができ、透過領域及び反射領域の双方で表示品質が優れた半透過型の液晶表示装置を得ることができる。
【００８２】
また、本実施形態では、液晶層を縦方向電界で駆動する部分について、画像期間に先立って、液晶層にしきい値電圧以上の補助電圧を印加する。補助電圧を印加することで、液晶分子は、配向処理に従った適切な方向にわずかに立ち上がる。画像期間に先立って補助電圧を印加することで、画像期間の初期で、液晶層へ大きな電圧を印加し、液晶分子を大きく立ち上がらせるときでも、液晶分子を、適切な方向へ立ち上げることができる。このため、補助期間に後続する画像期間にて、画像期間の開始時点から、リバースチルトの発生を抑えることができ、リバースチルトによるディスクリネーションの発生を抑えることができる。
【００８３】
特許文献３に記載の構成を半透過型液晶表示装置に適用した構成（第３の電極を用いる構成）では、第３の電極からの反射光を遮るためのブラックマトリクスが必要であり、開口率の減少を抑えることはできなかった。本実施形態では、第３の電極に相当する電極は必要ないため、その反射光を遮るブラックマトリクスも不要であり、開口率の減少を抑えつつ、リバースチルトを抑制できる。また、特許文献３の構成で第３の電極を配置できるのは画素電極周辺のみであるため、特許文献３の構成でリバースチルトの発生を抑制できるのは、画素電極の周辺のみであった。本実施形態では、画素電極全体で、リバースチルトを抑制することができ、反射板の凹凸形状に起因するリバースチルトの発生も抑制することができる。
【００８４】
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態における液晶表示装置の構成は、第１実施形態における液晶表示装置と同様である。第２実施形態は、縦方向電界で駆動する部分の駆動の仕方が、第１実施形態と相違する。本実施形態では、液晶層に表示画像に対応した電圧を印加する画像期間中に、液晶層にて液晶分子の配向が変化し始めるしきい値電圧以上の補助電圧を印加する補助期間を挿入する。
【００８５】
駆動手段１１０（図１）は、例えば１フレームを２つの単位期間で構成し、一方を画像期間、他方を補助期間とする。フレームの切り替わりに際して、フレームの前後で、補助期間を経てから画像期間に移行することで、第１実施形態で画像期間に先行して補助期間を設けた場合と同様な効果を得ることができる。すなわち、補助期間で、液晶分子を適切な方向へわずかに立ち上げることで、後続する画像期間で液晶分子を完全に立ち上がらせた場合でもリバースチルトの発生を抑えることができ、ディスクリネーションの発生を抑えることができる。
【００８６】
図１８に、反射領域における各部の電位変化の様子を示す。この例では、各フレーム期間は、画像期間と補助期間とを、この順に有する。１フレーム目の表示画像は「白」とし、２フレーム目の表示画像は「黒」とする。反射共通電極電位１９については、１フレーム目は０Ｖ、２フレーム目は５Ｖとする。
【００８７】
１フレーム目で走査線電位１７がパルス状に立ち上がり、走査線が選択される。駆動手段１１０は、データ線１２０（図１１）に表示画像「白」に対応した電圧（画像信号）を供給し、データ線電位１８を０Ｖとする。この電圧は、走査線が選択されることで反射画素電極１２９に書き込まれ、反射画素電極電位２０は０Ｖとなる。１フレーム目の画像期間では、液晶層１０９には、反射画素電極電位２０と反射共通電極電位１９との差である０Ｖが印加され、反射領域は白表示となる。
【００８８】
次いで、走査線電位１７が再びパルス状に立ち上がり、走査線が再び選択される。駆動手段１１０は、２回目の走査線選択時には、補助電圧印加のための信号をデータ線１２０に出力し、データ線電位１８を、補助電圧に応じた電圧にする。補助電圧を１Ｖとすると、反射共通電極電位１９は０Ｖであるので、駆動手段１１０は、反射画素電極電位２０を１Ｖとするための信号を、データ線１２０に出力する。データ線電位１８は、走査線が選択されることで反射画素電極１２９に書き込まれ、反射画素電極電位２０は１Ｖとなる。１フレーム目の補助期間では、液晶層１０９には、反射画素電極電位２０と反射共通電極電位１９との差である補助電圧２１（１Ｖ）が印加され、液晶分子は、配向処理に従って適切な方向へわずかに立ち上がった状態となる。
【００８９】
続いて、２フレームへ移行し、走査線電位１７がパルス状に立ち上がり、走査線が選択される。駆動手段１１０は、データ線１２０に表示画像「黒」に対応した電圧を供給し、データ線電位１８を、黒表示に応じた電圧とする。２フレーム目は、反射共通電極電位１９は５Ｖであるので、駆動手段１１０は、反射画素電極電位２０を０Ｖとするための信号を、データ線１２０に出力する。データ線電位１８は、走査線が選択されることで反射画素電極１２９に書き込まれる。２フレーム目の画像期間では、液晶層１０９には、反射画素電極電位２０と反射共通電極電位１９との差である５Ｖが印加され、反射領域は黒表示となる。
【００９０】
次いで、走査線電位１７が再びパルス状に立ち上がり、走査線が再び選択される。駆動手段１１０は、２回目の走査線選択時には、補助電圧印加のための信号をデータ線１２０に出力し、データ線電位１８を、補助電圧印加のための電圧にする。補助電圧を１Ｖとすると、２フレーム目の反射共通電極電位１９は５Ｖであるので、駆動手段１１０は、反射画素電極電位２０を４Ｖとするための信号を、データ線１２０に出力する。データ線電位１８は、走査線が選択されることで、反射画素電極１２９に書き込まれる。２フレーム目の補助期間では、液晶層１０９には、反射画素電極電位２０と反射共通電極電位１９との差である補助電圧２１（１Ｖ）が印加され、液晶分子は、配向処理に従った適切な方向へわずかに立ち上がった状態となる。
【００９１】
図１８では、１フレーム目の画像期間で白表示の画像の表示した後、補助期間で補助電圧を印加し、液晶分子をわずかに立ち上がった状態としてから２フレーム目に移行し、黒表示の画像を表示する。このように、白表示の画像と黒表示との画像との間に、補助期間を挟むことによって、液晶分子は、補助期間でわずかに立ち上がった状態を経てから、完全に立ち上がった状態となる。従って、２フレーム目で黒を表示する際に、リバースチルトによるディスクリネーションの発生を抑えることができる。
【００９２】
なお、図１８では、各フレーム期間において、画像期間に後続して補助期間を設けたが、画像期間と補助期間の順序は逆でもよい。つまり、各フレームにて、１回目の走査線選択期間で反射画素電極１２９に補助電圧に対応した信号を書き込み、２回目の走査線選択期間で反射画素電極１２９に表示画像に対応した信号を書き込んでもよい。この場合でも、１フレーム目で白を表示する画像期間から、２フレーム目の補助期間を経て、２フレーム目で黒を表示する画像期間へと至るので、上記と同様な効果が得られる。
【００９３】
図１９に、透過領域における各部の電位変化の様子を示す。走査線電位１７、データ線電位１８の電位変化は、図１８と同様である。また、透過画素電極電位２３の電位変化は、反射画素電極電位２０の電位変化と同じである。透過領域と反射領域とでは、互いに反転した共通電極信号を入力することから、透過共通電極電位２２は、反射共通電極電位１９を反転した形になる。つまり、透過共通電極電位２２は、１フレーム目は５Ｖで、２フレーム目は０Ｖとなる。
【００９４】
反射領域では、補助期間では、液晶分子がわずかに立ち上がった状態となるので、表示は、ほぼ白表示となる。透過領域については、補助期間では、液晶層に印加される電圧は補助電圧分だけ低下した電圧２６となり、ほぼ白表示となる。つまり、表示は、反射領域、透過領域とも、白（画像期間）→ほぼ白（補助期間）→黒（画像期間）→ほぼ白（補助期間）と変化する。このように、画像期間にほぼ白表示となる補助期間が挿入されると、コントラストが低下することになる。特に、透過領域は、黒輝度と白輝度との差が大きいため、コントラスト低下の程度も大きくなる。
【００９５】
コントラスト低下の度合いを低くするためには、透過領域にて補助期間に表示する画像を、白から黒に変更すればよい。これは、例えば、透過領域で液晶に印加する電圧を、補助期間だけ、反射領域で液晶に印加する電圧と同等にすることで、実現できる。透過共通電極に供給される信号と、反射共通電極に供給される信号とは、互いに反転した関係にある。従って、透過共通電極に供給する信号を、補助期間だけ画像期間に供給する信号から反転させ、反射共通電極に供給する信号と同電位とすることで、透過領域で液晶に印加する電圧を、補助期間だけ、反射領域で液晶に印加する電圧と同等にすることができる。
【００９６】
図２０に、補助期間で透過共通電極電位を反転する場合の各部の電位変化の様子を示す。反射領域における各部の電位変化は、図１８に示す電位変化と同様である。透過領域では、透過共通電極電位２２を、各フレームで画像期間から補助期間へ移行する際に反転する。すなわち、１フレーム目の補助期間（２回目の走査期間）では、透過共通電極電位２２を、画像期間における透過共通電極電位の５Ｖから０Ｖに変化させる。また、２フレーム目の補助期間では、透過共通電極電位２２を、画像期間における透過共通電極電位０Ｖから５Ｖに変化させる。
【００９７】
透過共通電極電位２２を上記のように制御することで、透過領域において、補助期間で液晶層に印加される電圧は、反射領域と同様の補助電圧２１相当の電圧となり、透過領域における補助期間の表示はほぼ黒となる。つまり、透過領域の画像表示は、白（画像期間）→ほぼ黒（補助期間）→黒（画像期間）→ほぼ黒（補助期間）と変化する。２フレーム目の表示の平均輝度は、図１９に示す透過共通電極電位を補助期間で反転しない場合（黒→ほぼ白）に比して低くなる。従って、図１９の場合に比して、白表示（１フレーム目）と黒表示（２フレーム目）とのコントラスト比を大きくとることができる。
【００９８】
また、透過領域には補助期間を設けないことによっても、透過領域におけるコントラスト比の低下を回避できる。図２１に、その場合の各部の電位変化の様子を示す。走査線は、透過領域用の走査線と、反射領域用の走査線とを、別個に用意しておく。各フレームにて、１回目の走査線選択は透過領域及び反射領域の双方で行う。２回目の走査線選択は反射領域のみ行い、透過領域では行わない。つまり、画像期間（１回目の走査線選択）では、反射領域用走査線電位２４及び透過領域用走査線電位２５を共にパルス状に立ち上げて画像信号の書き込みを行い、補助期間（２回目の走査線選択）では、反射領域用走査線電位２４のみをパルス状に立ち上げて、補助電圧の書き込みを反射領域のみで行う。このようにすることで、透過領域は補助電圧が印加されない通常の画像表示が可能になり、透過領域の品質悪化は生じない。
【００９９】
本実施形態では、液晶層を縦方向電界で駆動する部分について、しきい値電圧を印加する補助期間を経て、画像期間で、表示画像に応じた電圧を液晶に印加する。補助期間で、液晶分子をわずかに立ち上がった状態とすることで、その後の画像期間で、液晶分子を適切な方向に立ち上げることが可能である。従って、リバースチルトによるディスクリネーションの発生を抑えることができる。また、単位画素に、縦方向電界で駆動する反射領域と、横方向電界で駆動する透過領域とが存在する液晶表示装置では、透過領域で広視野角特性を得るために、液晶分子が低プレチルトで配向されることがある。このような液晶表示装置においても、上記駆動を採用することで、反射領域でディスクリネーションの発生を抑えることができ、透過領域及び反射領域の双方で表示品質が優れた半透過型の液晶表示装置を得ることができる。
【０１００】
なお、第２実施形態では、各フレームに補助期間を設ける例について説明したが、これには限定されない。全てのフレームが補助期間を有している必要はなく、数フレームおきに、補助期間を有するフレームが存在してもよい。つまり、補助期間を有するフレームと、補助期間を有しないフレームとが混在していてもよい。この場合でも、補助期間後の画像期間にて、リバースチルトを抑制できる効果が得られる。また、１フレーム内で画像期間と補助期間の両方を有している必要はなく、各フレームでの走査線選択を画像表示の際の１回にして、ある１画像と次の１画像との間に、補助電圧を印加するフレームを挿入してもよい。
【０１０１】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の液晶表示装置及びその駆動方法は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の液晶表示装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の構成における液晶への電圧印加の状況を示す図。
【図３】本発明の第２の構成における液晶への電圧印加の状況を示す図。
【図４】ＥＣＢモードにおける縦方向電界印加時の液晶分子の配向を示す断面図。
【図５】リバースチルト発生時の液晶分子の配向を示す断面図。
【図６】（ａ）は、しきい値電圧印加時の液晶分子の配向を示す断面図、（ｂ）は、黒表示電圧を印加したときの液晶分子の配向を示す断面図。
【図７】ＶＡモードにおける縦方向電界印加時の液晶分子の配向を示す断面図。
【図８】（ａ）は、しきい値電圧印加時の液晶分子の配向を示す断面図、（ｂ）は、白表示電圧を印加したときの液晶分子の配向を示す断面図。
【図９】半透過型液晶表示装置のパネル断面を示す断面図。
【図１０】反射領域と透過領域との境界付近を示す平面図。
【図１１】本発明の第１実施形態の液晶表示装置を構成する液晶パネルに形成された単位画素を示す平面図。
【図１２】図１１のＡ−Ａ’断面を示す断面図。
【図１３】反射領域における各層での偏光状態の変化の様子を示す図。
【図１４】透過領域における各層での偏光状態の変化の様子を示す図。
【図１５】反射領域における各部の電位変化の様子を示す図。
【図１６】液晶のチルト角及び反射領域の反射率と、印加電圧との関係を示すグラフ。
【図１７】液晶層のリタデーションを４分の１波長よりも大きくしたときの液晶のチルト角及び反射領域の反射率と、印加電圧との関係を示すグラフ。
【図１８】第２実施形態の反射領域における各部の電位変化の様子を示す図。
【図１９】透過領域における各部の電位変化の様子を示す図。
【図２０】補助期間で透過共通電極電位を反転する場合の各部の電位変化の様子を示す図。
【図２１】透過領域に補助期間を設けない場合の各部の電位変化の様子を示す図。
【図２２】半透過型液晶表示装置の電圧無印加時の断面を示す断面図。
【図２３】半透過型液晶表示装置の電圧印加時の断面を示す断面図。
【図２４】半透過型液晶表示における反射領域の断面を示す断面図。
【符号の説明】
【０１０３】
１：透過領域
２：反射領域
３：第１基板
４：第２基板
５：透過画素電極
６：透過共通電極
７：反射画素電極
８：反射共通電極
９：反射板
１０：内蔵位相差層
１１：液晶分子
１２：絶縁層
１３：突起
１４：スリット
１５：第１ステップ
１６：第２ステップ
１７：走査線電位
１８：データ線電位
１９：反射共通電極電位
２０：反射画素電極電位
２１：補助電圧
２２：透過共通電極電位
２３：透過画素電極電位
２４：反射領域用走査線電位
２５：透過領域用走査線電位
３０：斜め電界
３１：境界線
１０９：液晶層
１１０：駆動手段
１１１：透過画素電極
１１２：透過共通電極
１１３、１１４：ガラス基板
１１５：内蔵位相差層
１１６：平坦化膜
１１７：反射共通電極
１２０：データ線
１２１：走査線
１２２：ソース電極
１２３：透過共通配線
１２４、１２５：絶縁膜
１２６：凹凸膜
１２７：平坦化膜
１２９：反射画素電極
１３０、１３１：偏光板
【図１】
2010019998.tif 000003
【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】
2010019998.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2010019998.tif 000017
【図１６】
2010019998.tif 000018
【図１７】
2010019998.tif 000019
【図１８】
2010019998.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2010019998.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2010019998.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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