(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置された複数の絵素容量と、前記複数の絵素容量のそれぞれに電気的に接続された薄膜トランジスタとを有する液晶パネルと、前記液晶パネルに駆動電圧を供給する駆動回路とを有し、前記複数の絵素容量が入力画像信号に対応する充電状態となることによって、１垂直期間毎に表示を更新する液晶表示装置であって、
前記複数の絵素容量のそれぞれは、絵素電極と、対向電極と、前記絵素電極と前記対向電極との間に設けられた液晶層とから形成される液晶容量と、前記液晶容量に電気的に並列に接続された蓄積容量とを有し、前記蓄積容量の前記液晶容量に対する容量比が１以上であって、
前記絵素容量は、少なくとも最高の階調電圧が印加されたとき、１垂直期間に亘って充電電圧の９０％以上を保持し、
前記駆動回路は、１垂直期間前の入力画像信号と現垂直期間の入力画像信号の組合せに応じて、予め決められた、現垂直期間の入力画像信号に対応する階調電圧がオーバーシュートされた駆動電圧を、前記液晶パネルに供給する、液晶表示装置。
【請求項２】
前記駆動回路は、全ての階調の入力画像信号について、現垂直期間の入力画像信号に対応する階調電圧がオーバーシュートされた駆動電圧を前記液晶パネルに供給する、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶パネルが有する前記液晶層は、正の誘電異方性を有するネマティック液晶材料を有し、前記複数の絵素容量のそれぞれに含まれる前記液晶層は、配向方向が互いに異なる第１領域と第２領域とを有し、
前記液晶パネルは、前記液晶層を介して直交クロス状態に配置された一対の偏光子と、黒表示状態における前記液晶層の屈折率異方性を補償する位相差補償素子とをさらに有する請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶層はホモジニアス配向型液晶層である請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記液晶パネルは、位相差補償素子をさらに備え、
前記位相差補償素子は、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ、ｎｃがｎａ＝ｎｂ＞ｎｃの関係を有し、前記液晶層のリタデーションの少なくとも一部を相殺するように配置されている請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、動画表示に好適に用いられる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、例えばパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、アミューズメント機器、テレビ装置などに用いられている。液晶表示装置の応答特性を改善し、高画質の動画表示を得るための検討がなされている。
【０００３】
特開平４−２８８５８９号公報は、中間調表示での応答速度を高速化して残像を低減するため、高域成分を予め強調した入力画像信号を液晶表示部に供給することにより、応答の立ち上がりおよび立ち下がりを高速化した液晶表示装置を開示している。なお、液晶表示装置（液晶パネル）における「応答速度」は、液晶層の配向状態が印加された電圧に対応した配向状態に達するのに要する時間（応答時間）の逆数に相当する。図１４を参照しながら、この液晶表示装置の駆動回路の構成を説明する。
【０００４】
上記の液晶表示装置の駆動回路は、入力画像信号Ｓ（ｔ）の少なくとも一枚のフィールド画像を保持する画像用記憶回路６１と、この記憶回路６１に保持された画像信号と入力画像信号Ｓ（ｔ）とから各絵素の時間軸方向のレベル変動を検出して時間軸方向に高域強調フィルタをかける時間軸フィルタ回路６３とを備えている。入力画像信号Ｓ（ｔ）は、ビデオ信号をＲ、Ｇ、Ｂ信号に分解した後の信号であるが、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に対して同じ処理になるので、ここではそれらのうちの１チャンネルのみ示している。
【０００５】
入力画像信号Ｓ（ｔ）は、少なくとも１フィールド分の画像信号を記憶する画像用記憶回路６１に保持される。差分器６２は、入力画像信号Ｓ（ｔ）と画像用記憶回路６１とから、対応する各絵素信号の差をとるもので、１フィールドの間の信号レベルの変化を検出するレベル変化検出回路となっている。この差分器６２から得られる時間軸方向の差信号Ｓｄ（ｔ）は、入力画像信号Ｓ（ｔ）と共に時間軸フィルタ回路６３に入力される。
【０００６】
時間軸フィルタ回路６３は、差信号Ｓｄ（ｔ）に応答速度に応じた重み係数αをかける重み付け回路６６と、重み付けられた差信号と入力画像信号Ｓ（ｔ）とを加算する加算器６７とから構成されている。時間軸フィルタ回路６３は、レベル変動検出回路の出力と入力画像信号の各絵素の入力レベルとによりフィルタ特性が変化させられる適応型フィルタ回路である。この時間軸フィルタ回路６３によって入力画像信号Ｓ（ｔ）は時間軸方向の高域が強調される。
【０００７】
こうして得られた高域強調信号は、極性反転回路６４によって交流信号に変換され、液晶表示部６５に供給される。液晶表示部６５は、複数本のデータ信号配線とこれと交差する複数本の走査信号配線の各交差部に表示電極（絵素電極ともいう。）を持つ、アクティブマトリクス方式の液晶表示部である。
【０００８】
図１５は、この駆動回路により応答特性が改善される様子を示す信号波形である。説明を分かり易くするために、入力画像信号Ｓ（ｔ）が１フィールド周期で変化するものとし、図では２フィールドで信号レベルが急激に変化している場合を示している。この場合、時間軸方向における入力画像信号Ｓ（ｔ）の変化、すなわち差信号Ｓｄ（ｔ）は図に示すように、入力画像信号Ｓ（ｔ）が正に変化するときに１フィールド間に亘り正となり、負に変化するときに１フィールド間に亘り負となる。
【０００９】
基本的にはこの差信号Ｓｄ（ｔ）を入力画像信号Ｓ（ｔ）に加えることにより、高域強調ができる。実際には、入力画像信号Ｓ（ｔ）の変化の程度と透過率の変化の程度との関係は、液晶層の応答速度に依存するので、オーバーシュートが生じない範囲で補正するように重み係数αを決める。その結果、図１５に示したような高域強調された高域補正信号Ｓｃ（ｔ）が液晶表示部に入力されることにより、光学応答特性Ｉ（ｔ）は、破線で示す従来のものに対して、実線で示すように改善される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示されている駆動方法には、有効な高域強調ができる入力画像信号Ｓ（ｔ）に制限があるという問題があった。つまり、高域補正信号Ｓｃ（ｔ）は、高域限度信号（ここでは、液晶表示部に入力される入力画像信号Ｓ（ｔ）の中で最も電圧の高い信号と定義する。）を超えることはできないので、高域補正信号Ｓｃ（ｔ）≦高域限度信号の場合には、入力画像信号の高域強調は可能であるが、高域補正信号Ｓｃ（ｔ）＞高域限度信号の場合には、十分な透過率変化を起こすほどの補正信号を液晶表示部に入力することができない。従って、中間調レベルでは応答速度が高速化するが、高域になるほど（液晶表示部に印加する電圧が高くなるほど）光学応答特性を改善する効果が小さくなる。
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、少なくとも高域レベルの応答特性を改善した液晶表示装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の絵素容量と、前記複数の絵素容量のそれぞれに電気的に接続された薄膜トランジスタとを有する液晶パネルと、前記液晶パネルに駆動電圧を供給する駆動回路とを有し、前記複数の絵素容量が入力画像信号に対応する充電状態となることによって、１垂直期間毎に表示を更新する液晶表示装置であって、前記複数の絵素容量のそれぞれは、絵素電極と、対向電極と、前記絵素電極と前記対向電極との間に設けられた液晶層とから形成される液晶容量と、前記液晶容量に電気的に並列に接続された蓄積容量とを有し、前記蓄積容量の前記液晶容量に対する容量比が１以上であって、前記絵素容量は、少なくとも最高の階調電圧が印加されたとき、１垂直期間に亘って充電電圧の９０％以上を保持し、そのことによって、上記目的が達成される。
【００１３】
前記駆動回路は、１垂直期間前の入力画像信号と現垂直期間の入力画像信号の組合せに応じて、予め決められた、現垂直期間の入力画像信号に対応する階調電圧がオーバーシュートされた駆動電圧を、前記液晶パネルに供給する構成であることが好ましい。
【００１４】
前記駆動回路は、全ての階調の入力画像信号について、現垂直期間の入力画像信号に対応する階調電圧がオーバーシュートされた駆動電圧を前記液晶パネルに供給する構成としてもよい。
【００１５】
前記液晶パネルが有する前記液晶層は、正の誘電異方性を有するネマティック液晶材料を有し、前記複数の絵素容量のそれぞれに含まれる前記液晶層は、配向方向が互いに異なる第１領域と第２領域とを有し、前記液晶パネルは、前記液晶層を介して直交クロス状態に配置された一対の偏光子と、黒表示状態における前記液晶層の屈折率異方性を補償する位相差補償素子とをさらに有する構成としてもよい。
【００１６】
あるいは、前記液晶層はホモジニアス配向型液晶層であってもよい。
【００１７】
前記液晶パネルは、位相差補償素子をさらに備え、前記位相差補償素子は、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ、ｎｃがｎａ＝ｎｂ＞ｎｃの関係を有し、前記液晶層のリタデーションの少なくとも一部を相殺するように配置されていることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
図１に本発明による実施形態の液晶表示装置の構成を模式的に示す。なお、液晶表示装置は、例えばインターレース駆動され、１枚の画像に対応する１フレームを２つのフィールドに分割し、各フィールド毎に入力画像信号に対応する階調電圧が表示部に印加される。勿論、１フレームが３以上のフィールドに分割されることもあり得るし、ノンインターレース駆動されてもよい。ノンインターレース駆動においては、各フレーム毎に入力画像信号に対応する階調電圧が表示部に印加される。インターレス駆動における１フィールドまたはノンインターレース駆動における１フレームをここでは１垂直期間と称する。以下の実施形態においては、１フィールドが１垂直期間に相当するインターレース駆動方式の液晶表示装置を例に説明する。
【００２０】
この液晶表示装置は、液晶パネル１５と駆動回路１０とを有する。液晶パネル１５は、マトリクス状に配置された複数の絵素容量Ｃｐｉｘと、絵素容量Ｃｐｉｘのそれぞれに電気的に接続された薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と称する。）１とを有する。ＴＦＴ１のゲート電極１Ｇが走査線２に接続され、ソース電極１Ｓが信号線３に接続されており、駆動回路１０から、それぞれ走査電圧および駆動電圧が印加される。ＴＦＴ１のドレイン電極１Ｄが絵素容量Ｃｐｉｘに接続されている。
【００２１】
絵素容量Ｃｐｉｘのそれぞれは、絵素電極と、対向電極と、絵素電極と対向電極との間に設けられた液晶層とから形成される液晶容量Ｃｌｃと、前記液晶容量に電気的に並列に接続された蓄積容量Ｃｓとを有している。ＴＦＴ１を介して、駆動回路１０から供給される駆動電圧によって絵素容量Ｃｐｉｘが充電され、入力画像信号に対応する充電状態となることによって、１フィールド毎に表示状態が更新される。ここで、蓄積容量Ｃｓの液晶容量Ｃｌｃに対する容量比（表記の簡単さのために「Ｃｓ／Ｃｌｃ」と表すことにする。）が１以上（Ｃｓ／Ｃｌｃ≧１）に設定されており、且つ、絵素容量Ｃｐｉｘは、少なくとも最高の階調電圧が印加されたとき、１フィールド間に亘って充電電圧の９０％以上を保持する。すなわち、蓄積容量Ｃｓの液晶容量Ｃｌｃに対する容量比をＣｓ／Ｃｌｃ≧１とすることによって、絵素容量の充電特性の応答速度（ステップ応答特性）が改善され、絵素容量Ｃｐｉｘが、少なくとも最高の階調電圧が印加されたとき、１フィールド間に亘って充電電圧の９０％以上を保持する。
【００２２】
まず、蓄積容量Ｃｓについて説明する。蓄積容量Ｃｓは、ＴＦＴ型液晶表示装置に、従来から一般的に設けられている。蓄積容量Ｃｓは、液晶層の漏れ電流によって液晶容量Ｃｌｃに保持される電荷（電圧）が低下することを抑制するために、液晶容量Ｃｌｃに並列に接続される。蓄積容量Ｃｓは、いわゆる平行電極コンデンサ（キャパシタ）で、走査線（ゲートバスライン）もしくは走査線と同じ導電層から形成されるＣｓバスラインを片方の電極とし、絵素電極を形成する導電層（典型的にはＩＴＯ層）を他方の電極として形成される。これらの電極間の誘電体は、ＴＦＴのゲート絶縁膜と同様に、例えば、ＴａＯｘ層とその上に形成されたＳｉＮｘ層とから形成される。蓄積容量Ｃｓの容量（キャパシタンス）は、蓄積容量Ｃｓの静電容量を指し、表記の簡単さのために、「Ｃｓ」は、キャパシタとしての蓄積容量およびその静電容量の両方を指すことにする。
【００２３】
また、液晶容量Ｃｌｃの容量（キャパシタンス）は、液晶容量Ｃｌｃの静電容量を指し、表記の簡単さのために、「Ｃｌｃ」は、キャパシタとしての液晶容量およびその静電容量の両方を指すことにする。なお、液晶容量Ｃｌｃは、液晶層を誘電体層とするキャパシタであり、液晶層の誘電率は印加電圧によって液晶層の配向状態が変化するのに伴って変化する。従って、蓄積容量Ｃｓと液晶容量Ｃｌｃとの容量比は、印加電圧によって変化する。そこで、上述の蓄積容量Ｃｓの液晶容量Ｃｌｃに対する容量比の関係：Ｃｓ／Ｃｌｃ≧１は、絵素容量Ｃｐｉｘに対して最高の階調電圧（例えば、７Ｖ）が印加されたときの液晶容量Ｃｌｃの静電容量（実際の表示における最大の静電容量）を基準とすることとする。
【００２４】
本願明細書において、液晶表示装置において表示を行うために絵素容量Ｃｐｉｘに印加される電圧を階調電圧Ｖｇと呼び、例えば、０階調（黒）〜６３階調（白）の全６４階調表示を行う場合、電圧が最も低い階調電圧をＶ０、電圧が最も高い階調電圧をＶ６３で示す。ノーマリホワイトモード（以下、「ＮＷモード」と称する。）の液晶表示装置の場合、Ｖ０が最高階調を表示するための電圧であり、Ｖ６３が最低階調を表示するための電圧となる。これに対し、ノーマリブラックモード（以下、「ＮＢモード」と称する。）の液晶表示装置においては、逆に、Ｖ０が最低階調を表示するための階調電圧であり、Ｖ６３が最高階調を表示するための階調電圧となる。
【００２５】
以下においては、液晶表示装置で表示すべき画像情報を与える信号を入力画像信号Ｓと呼び、それぞれの入力画像信号Ｓに応じて絵素容量Ｃｐｉｘに印加される電圧を階調電圧Ｖｇと呼ぶ。６４階調の入力画像信号（Ｓ０〜Ｓ６３）は、階調電圧Ｖ０〜Ｖ６３に一対一で対応する。但し、入力画像信号Ｓ（階調データ）と階調電圧Ｖｇとの対応関係は、ＮＷモードとＮＢモードでは逆になる。また、階調電圧Ｖ０〜Ｖ６３の値は液晶表示装置によって異なり得る。階調電圧Ｖｇは、それぞれの階調電圧Ｖｇが印加された液晶層が定常状態に到達したときに、それぞれの入力画像信号Ｓに対応する透過率（表示状態）となるように設定される。このときの透過率を定常状態透過率と称する。
【００２６】
ＴＦＴ型液晶表示装置は、その応答特性がステップ応答特性を示すことが知られている。図２に、ＴＦＴ型液晶表示装置の光学特性（透過率）のステップ応答特性を模式的に示す。図２では、縦軸を透過率として示したが、絵素容量Ｃｐｉｘの充電電圧と置き換えることができる。図２を参照しながら、透過率（または充電電圧）のステップ応答特性の原理を説明する。
【００２７】
ＴＦＴ型液晶表示装置では、１つの絵素容量Ｃｐｉｘに蓄積される電荷（Ｑ）は、ＴＦＴがＯＮ状態の間（走査電圧がゲート電極に印加されている期間：水平走査期間と呼ばれることもある。）に、絵素容量Ｃｐｉｘに印加される電圧（Ｖ：絵素電極と対向電極との電位差に相当）と、そのときの絵素容量Ｃｐｉｘの静電容量（Ｃ＝Ｃｌｃ＋Ｃｓ）によってきまる。この関係は、Ｑ＝ＣＶで示される。つまり、一旦、ＴＦＴがＯＮ状態になると、絵素容量ＣｐｉｘにＱ＝ＣＶで決まる電荷（Ｑ）が蓄積されるまで絵素容量Ｃｐｉｘは充電され、絵素容量Ｃｐｉｘの電圧保持率が１００％であれば（漏れ電流がなければ）、次のフィールド（またはフレーム、以下では１フィールドとする。）において、再び、ＴＦＴがＯＮ状態とされるまで、この電荷（Ｑ）が保持される。
【００２８】
絵素容量Ｃｐｉｘが充電された電荷を保持している期間（１フィールドに相当）に、絵素容量Ｃｐｉｘの電圧（Ｖ）は徐々に下がっていく。なぜならば、対向する一対の電極の電極面に平行に配向した△ε＞０の液晶分子は、印加された電圧に応じて電極面の法線方向に立ち上がる（電界に平行に配向する）。この液晶分子の配向の変化に伴い、液晶層の誘電率が上昇するので、液晶容量Ｃｌｃの静電容量が大きくなる。すなわち、絵素容量Ｃｐｉｘの静電容量が大きくなる。絵素容量Ｃｐｉｘの静電容量（Ｃ）が大きくなると、Ｑ＝ＣＶの関係に従って、絵素容量Ｃｐｉｘにかかる電圧（Ｖ）は低下する。このように、１フィールドの間に絵素容量Ｃｐｉｘが保持する電圧が低下するので、図２に示したように、透過率（または充電電圧）が１フィールド毎にステップ状に変化（ステップ応答）するのである。
【００２９】
なお、このステップ応答は、絵素容量Ｃｐｉｘに１フィールドに亘って電圧を印加し続ける、いわゆるスタティック駆動では起こらない。このように、液晶パネルがステップ応答するＴＦＴ型液晶表示装置では、液晶層に電圧が印加し続けるスタティック駆動による液晶表示装置に比べ、応答速度が遅くなり、残像の程度が大きくなるので、動画表示の品位が劣る。
【００３０】
本発明では、蓄積容量Ｃｓの液晶容量Ｃｌｃに対する容量比がＣｓ／Ｃｌｃ≧１の関係を満足するので、液晶分子の配向変化によって液晶容量Ｃｌｃの静電容量が増大しても、絵素容量Ｃｐｉｘの静電容量の変化が抑制されるので、上記の透過率（または充電電圧）のステップ応答が抑制される。また、蓄積容量Ｃｓの液晶容量Ｃｌｃに対する容量比がＣｓ／Ｃｌｃ≧１の関係を満足すれば、絵素容量Ｃｐｉｘは、入力画像信号Ｓに対応する充電電圧の９０％以上を１フィールド間に亘って保持することが可能で、その結果、液晶パネルは、１フィールド内に入力画像信号Ｓに対応する所定の透過率の９０％以上に達することができる。蓄積容量Ｃｓの静電容量を大きくするには、蓄積容量Ｃｓの面積を大きくする、あるいは、誘電体層の厚さを薄くする、あるいは、より誘電率の大きい材料を用いて誘電体層を形成すればよい。
【００３１】
図３を参照しながら、ＮＷモードの液晶表示装置において、入力画像信号Ｓ（６０Ｈｚ）が、最低の階調電圧（Ｖ０）から最高の階調電圧（例えば、Ｖ６３）に変わったときの透過率の時間変化を説明する。図３の横軸には、入力画像信号Ｓが切り替った時点を基準に、１フィールド１６．７ｍｓｅｃ毎の目盛りを示している。３つの曲線は、蓄積容量Ｃｓと液晶容量Ｃｌｃとの静電容量の比（Ｃｓ／Ｃｌｃ）および液晶材料の粘度が異なる液晶パネルについての透過率の時間変化を示している。図３において、１フィールド後の目的の透過率への変化が曲線Ｌ１では約９５％であり、曲線Ｌ２では約９０％であり、曲線Ｌ３では約６０％であることが示されている。
【００３２】
図３に示した様に、１フィールド後（時間１６．７ｍｓｅｃ）の透過率と透過率変化が終了するフィールド数の関係を見ると、曲線Ｌ１およびＬ２で示したように、１フィールド後の透過率変化がほぼ９０％以上ある場合、透過率変化は２フィールド以内（３３．４ｍｓｅｃまで）で完了していることがわかる。これに対し、１フィールド後の透過率変化が９０％未満の場合（従来の液晶表示装置の場合）、図３中の曲線Ｌ３で示したように、透過率変化が終了するまで２フィールドよりも多くの時間を要している。
【００３３】
このように、透過率変化が完了するまで２フィールドよりも多くの時間を要する液晶表示装置と、２フィールド以内で完了する液晶表示装置との動画表示特性を比較すると、後者の液晶表示装置の方が明らかに残像が低減されていた。
【００３４】
図４は、種々のＣｓ／Ｃｌｃ値を有するＮＷモードの液晶表示装置において、前フィールドと現フィールドの入力画像信号Ｓ（階調電圧Ｖｇ）が異なる場合の透過率変化の様子を示している。縦軸の透過率比は、現フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧Ｖｇの定常状態透過率に対する１フィールド後の透過率の比を示している。すなわち、１フィールド以内に現フィールドの所定の透過率に到達した場合、縦軸の透過率比は１となる。また、凡例の左側の数字が前フィールドの階調電圧（例えば、４８は、階調電圧Ｖ４８）を、右側の数字が現フィールドの階調電圧を示している。６４階調の場合、Ｖ０が最低の階調電圧、Ｖ６３が最高の階調電圧（最高限度信号に相当する。）である。図４から、Ｃｓ／Ｃｌｃの値を１以上とすることによって、最高の階調電圧Ｖ６３を入力したときの１フィールド後の透過率変化が９０％以上（透過率比０．９以上）となることがわかる。すなわち、Ｃｓ／Ｃｌｃの値を１以上とすることによって、絵素容量Ｃｐｉｘは、最高の階調電圧Ｖ６３が印加されたとき、１フィールド間に亘って充電電圧の９０％以上を保持していることがわかる。
【００３５】
（オーバーシュート駆動）
上述したように、Ｃｓ／Ｃｌｃの値を１以上とすることによって、最高の階調電圧Ｖ６３を印加したときに、１フィールド後の透過率変化を９０％以上とできるが、最高の階調電圧Ｖ６３よりも低い階調電圧（中間階調電圧）を各階調について印加したとき、応答速度は改善されるものの遅く、Ｃｓ／Ｃｌｃの値を１以上に設定しても、１フィールド後の透過率比は０．９に到達していない。
【００３６】
このような、中間階調表示状態における応答速度は、オーバーシュート駆動を行うことによって改善することができる。すなわち、１フィールド前の入力画像信号Ｓと現フィールドの入力画像信号Ｓとの組合せに応じて、現フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧Ｖｇがオーバーシュートされた予め決められた駆動電圧を液晶パネルに供給することによって改善できる。なお、一般に液晶表示装置は、交流駆動を行っているが、電圧−透過率特性では、対向電極の電位を基準として、液晶に印加される電圧の絶対値と透過率との関係を表している。
【００３７】
オーバーシュートされた電圧とは、前フィールド（直前のフィールド）と現フィールドとの入力画像信号Ｓを比較し、現フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧Ｖｇが前フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧Ｖｇよりも低い場合には、現フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧Ｖｇよりもさらに低い電圧であり、逆に、現フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧Ｖｇが前フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧Ｖｇよりも高い場合には、現フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧Ｖｇよりもさらに高い電圧を指す。
【００３８】
オーバーシュート電圧を検出するための入力画像信号Ｓの比較は、全ての絵素のそれぞれに対する前フィールドの入力画像信号Ｓと現フィールドの入力画像信号Ｓとの間で行われる。１フレームの画像情報が複数のフィールドに分割されるインターレース駆動の場合でも、１フレーム前のその絵素に対する入力画像信号Ｓや上下のラインの入力画像信号Ｓが補完信号として使用され、１垂直期間中に全ての絵素に相当する信号が与えられる。そして、前フィールドと現フィールドのこれらの入力画像信号Ｓが比較される。
【００３９】
オーバーシュートされた階調電圧Ｖｇと所定の階調電圧Ｖｇ（現フィールドの入力画像信号に対応する階調電圧）との差をオーバーシュート量ということもある。また、オーバーシュートされた階調電圧Ｖｇをオーバーシュート電圧と呼ぶこともある。
【００４０】
オーバーシュート電圧は、所定の階調電圧Ｖｇに対して所定のオーバーシュート量を有する他の階調電圧Ｖｇであってもよいし、オーバーシュート駆動のために予め準備されたオーバーシュート駆動専用電圧であってもよい。最高の階調電圧（階調電圧のなかで最も電圧値の高い階調電圧）および最低の階調電圧（階調電圧のなかで最も電圧値の低い階調電圧）に対してオーバーシュートする電圧として、高電圧側オーバーシュート駆動専用電圧および低電圧側オーバーシュート駆動専用電圧がそれぞれ用意され得る。中間階調表示状態の応答速度を改善するためには、階調電圧Ｖｇから設定されたオーバーシュート駆動電圧を用いる。さらに改善の効果を得たいときは、オーバーシュート駆動専用電圧を用いてもよい。
【００４１】
（オーバーシュート駆動を行う回路）
図５を参照しながら、本発明の実施形態の液晶表示装置における駆動回路１０の構成を説明する。
【００４２】
駆動回路１０は、外部から入力画像信号Ｓを受け取り、それに応じた駆動電圧を液晶パネル１５に供給する。駆動回路１０は、画像用記憶回路１１と、組合せ検出回路１２と、オーバーシュート電圧検出回路１３と、極性反転回路１４とを有する。
【００４３】
画像用記憶回路１１は、入力画像信号Ｓの少なくとも１枚のフィールド画像を保持する。もちろん、１フレームが複数のフィールドに分割されない場合、画像用記憶回路１１は、少なくとも１枚のフレーム画像を保存する。組合せ検出回路１２は、現フィールドの入力画像信号Ｓと、画像用記憶回路１１に保持された前フィールドの入力画像信号Ｓとを比較し、その組合せを示す信号をオーバーシュート電圧検出回路１３に出力する。オーバーシュート電圧検出回路１３は、組合せ検出回路１２で検出された組合せに対応する駆動電圧を、階調電圧Ｖｇおよびオーバーシュート駆動専用電圧の中から検出する。極性反転回路１４は、オーバーシュート電圧検出回路１３で検出された駆動電圧を交流信号に変換し、液晶パネル（表示部）１５に供給する。
【００４４】
それぞれの回路の入力・出力信号について、オーバーシュート駆動に使用する電圧が入力画像信号Ｓに対応する階調電圧Ｖｇよりも高電圧側の階調電圧Ｖｇに予め設定されている場合について説明する。
【００４５】
まず、画像用記憶回路１１は、現フィールドの入力画像信号Ｓより１フィールド前の入力画像信号Ｓを保持する。組合せ検出回路１２は、各絵素ごとに、現フィールドの入力画像信号Ｓと画像用記憶回路１１に保持された前フィールドの入力画像信号Ｓとの組合せを検出する。ここでは、説明の容易さのために、組合せ検出回路１２が検出した入力画像信号Ｓ（階調データ）の組合せをそれぞれに対応する階調電圧の組合せで示す。例えば、ＮＷモードの場合、１フィールド前の入力画像信号Ｓ６３と現フィールドの入力画像信号Ｓ３５との組合せは、それぞれに対応する階調電圧の組合せ（Ｖ０，Ｖ２８）で示される。
【００４６】
オ一バーシュート電圧検出回路１３は、組合せ検出回路１２によって検出された組み合わせ（Ｖ０，Ｖ２８）に対して予め決められていた階調電圧Ｖ４４を検出し、階調電圧Ｖ４４を駆動電圧として極性反転回路１４に供給する。この動作は、現フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧がＶ２８からＶ４４に変換されたことに相当する。組合せ検出回路１２によって検出された組合せ（Ｖ０，Ｖ２８）に対して、これに対応する予め決められたオーバーシュート電圧として、階調電圧Ｖ４４を検出する過程は、例えば、ルックアップテーブル法を用いて行ってもよいし、予め決められた演算を実行することによって行ってもよい。
【００４７】
最後に、極性反転回路１４は、階調電圧Ｖ４４を交流信号に変換し、液晶パネル１５に供給する。
【００４８】
現フィールドの入力画像信号Ｓに対して、オーバーシュートされた階調電圧Ｖｇ（駆動電圧）を設定する具体的な方法を説明する。前フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧がＶ０で、現フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧がＶ２８のときに、オーバーシュートされた階調電圧Ｖ４４（Ｖ２８に対してオーバーシュートされている）を駆動電圧として用いる場合を例に説明する。
【００４９】
図６に、階調電圧（入力画像信号）の変化による透過率の経時変化を示す。実線は、前フィールドの階調電圧Ｖ０の定常状態透過率で安定した状態から、現フィールドの階調電圧Ｖ２８が供給され、それ以降のフィールドにおいて続けて階調電圧Ｖ２８が供給された場合の透過率変化を示す。１フィールドは１６．７ｍｓｅｃである。図６中の破線は、前フィールドの階調電圧Ｖ０の定常状態透過率で安定した状態から、現フィールドの階調電圧Ｖ４４が供給され、それ以降のフィールドにおいて続けて階調電圧Ｖ４４が供給された場合の透過率変化を示す。
【００５０】
図６から、階調電圧Ｖ２８が印加されてから透過率が安定するまで、約３フィールドを要していることがわかる。つまり、階調電圧Ｖ２８で定常状態透過率に達するまで、約３フィールドを要している。一方、階調電圧Ｖ４４を印加した場合は、約１フィールドで、階調電圧Ｖ２８の定常状態透過率に達した後、階調電圧Ｖ４４の定常状態透過率に近づいている。
【００５１】
このことから分かるように、液晶パネルの透過率をＶ０の定常状態透過率からＶ２８の定常状態透過率に、１フィールド以内に変化（更新）させるには、Ｖ２８に換えてＶ４４を供給すればよい。このようにして、全ての入力画像信号Ｓの組合せ（前フィールドと現フィールドの組合せ）に対して、透過率が１フィールドで、現フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧Ｖｇの定常状態透過率（所望の透過率）に達するように、オーバーシュート電圧を予め決める。
【００５２】
全ての階調電圧に対して、オーバーシュート駆動を行う方法を説明する。特に、階調電圧が最高の階調電圧（Ｖ６３）および最低の階調電圧（Ｖ０）に対するオーバーシュート電圧の設定方法を、最高の階調電圧の場合を例に説明する。
【００５３】
まず、予め６４階調の階調電圧（Ｖ０〜Ｖ６３）に対し、１２８階調（Ｖ’０〜Ｖ’１２７）の電圧を用意する。例えば、Ｖ０〜Ｖ６３（６４階調）の電圧にＶ’３２〜Ｖ’９５（６４階調）の電圧を割り当て、Ｖ’０〜Ｖ’３１を低電圧側オーバーシュート駆動専用電圧とし、Ｖ’９６〜Ｖ’１２７を高電圧側オーバーシュート駆動専用電圧とする。
【００５４】
例えば、入力画像信号Ｓに対応する階調電圧がＶ４４から１フィールド後にＶ６３に切り換わるとする。これらの階調電圧Ｖ４４、Ｖ６３は、１２８階調の階調電圧を割り当てる回路（６ビットのデジタル信号を７ビットのデジタル信号に変換する回路）により、それぞれ、Ｖ’７６およびＶ’９５に対応するデジタル信号として、画像用記憶回路１１（図５参照）に入力される。組合せ検出回路１２では組合せ（Ｖ’７６，Ｖ’９５）が検出される。そして、オーバーシュート電圧検出回路１３は、１フィールド以内にＶ’９５の定常状態透過率に達するように予め決められたＶ’１００を検出し、これを駆動電圧として極性反転回路１４に出力する。その後、この駆動電圧Ｖ’１００が、極性反転回路１４で交流信号に変換された後、液晶パネル１５に供給される。同様にして、最低の階調電圧（Ｖ０）の場合についても、最低の階調電圧（Ｖ０）よりも低い駆動電圧を液晶パネル１５に供給することができる。
【００５５】
このように、６４階調の階調電圧に対して、予め１２８階調の電圧（６４階調のオーバーシュート駆動専用電圧を含む）を用意することによって、最高の階調電圧（６４階調のＶ６３）よりも高い電圧や、最低の階調電圧（Ｖ０）よりも低い電圧をオーバーシュートすることが可能になる。ただし、ドライバーの耐圧向上やコントローラの拡張が必要となる。
【００５６】
上述したように、蓄積容量Ｃｓと液晶容量Ｃｌｃとの静電容量の比（Ｃｓ／Ｃｌｃ）を１以上に設定し、かつ、オーバーシュート駆動を行うことによって、全ての階調における応答速度の高速化を実現する。また、ドライバー（駆動回路、典型的にはドライバＩＣ）の耐圧やコントローラの拡張の問題によって、Ｖ０より低い電圧やＶ６３より高い電圧を液晶パネルに印加できないときでも、Ｖ０からＶ６３の範囲内の階調電圧を用いたオーバーシュート駆動は有効である。
【００５７】
これまでは、低い階調電圧から高い階調電圧へ変化したとき（応答の立ち上がり）の光学的な応答特性（充電特性に対応）について説明したが、本発明は、高い階調電圧から低い階調電圧へ変化したとき（応答の立ち下がり）の光学的な応答特性（放電特性に対応）の改善にも有効である。オーバーシュート駆動の効果は、放電時の液晶応答が充電時の液晶応答に対して比較的遅いので、むしろ、立ち下がり応答特性の改善として観察されやすい。
【００５８】
具体的なオーバーシュート電圧の設定方法の例を表１に示す。表１は、蓄積容量Ｃｓと液晶容量Ｃｌｃとの静電容量の比が１以上の場合であり、比較のために、蓄積容量Ｃｓと液晶容量Ｃｌｃとの静電容量の比が１未満の場合を表２に示す。
【００５９】
それぞれの表において、右横の列に示した数値は、前フィールド（表示すべきフィールドの直前のフィールド）の入力画像信号Ｓに対応する階調電圧についての階調データ（例えば、階調電圧Ｖ２５５の場合の２５５）であり、最下行に示した数値は、現フィールド（表示すべきフィールド）の入力画像信号Ｓに対応する階調電圧についての階調データを示している。また、表中の各欄中の数値は、現フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧の定常状態透過率に１フィールド以内に到達するために必要なオーバーシュート量を階調レベルの差で示している。例えば、表１の第９行、第３列の数値「−３９」は、前フィールドにおいてＶ２５５に対応する表示を行った後、現フィールドでＶ６４に対応する表示を行うためには、Ｖ２５（６４−３９＝２５）の階調電圧を駆動電圧として供給する必要があることを示している。この表から明らかなように、現フィールドの階調データが同じでも、前フィールドの階調データに応じて、オーバーシュート量を調整することが好ましい。また、表１と表２との比較から、蓄積容量Ｃｓと液晶容量Ｃｌｃとの静電容量の比が１未満の場合（表２）、現フィールドの階調データが大きい程、必要とされるオーバーシュート量が大きいことが分かる。すなわち、上述したように、蓄積容量Ｃｓと液晶容量Ｃｌｃとの静電容量の比を１以上とすることによって、高域（階調電圧が高い領域）の応答特性を改善できることが分かる。
【００６０】
また、表中の※印を付した数値は、その数値で示されるオーバーシュート量では、現フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧の定常状態透過率に１フィールド以内に到達しないことを示している。すなわち、オーバーシュート駆動専用電圧を別途用意する必要がある。
【００６１】
【表１】
0003660886.tif 000002
【００６２】
【表２】
0003660886.tif 000003
【００６３】
（液晶材料）
本発明の液晶表示装置において用いられる液晶材料としては、ε//が大きく、且つ、△εは応答性能を下げない程度に小さいものが好ましい。理由を以下に説明する。
【００６４】
液晶分子の配向変化に伴う絵素容量Ｃｐｉｘの静電容量の増加（電圧降下）に起因するステップ応答を低減するためには、液晶分子が垂直に配向したときの静電容量と、平行に配向したときの静電容量との差が小さいことが好ましい。すなわち、誘電率異方性が正（△ε＞０）の液晶材料であれば、（Ｃｓ＋Ｃｌｃ⊥）／（Ｃｓ＋Ｃｌｃ//）＝１−△ε（Ｓ／ｄ）／（Ｃｓ＋Ｃｌｃ//）が大きいことが好ましい。Ｃｌｃ⊥およびＣｌｃ//は、それぞれ、液晶分子が垂直に配向したときの液晶容量Ｃｌｃの静電容量および液晶分子が平行に配向したときの液晶容量Ｃｌｃの静電容量を示す。また、△ε＝ε//−ε⊥、Ｃｌｃ⊥＝ε0 ・ε⊥（Ｓ／ｄ）、Ｃｌｃ//＝ε0 ・ε//（Ｓ／ｄ）である。Ｓは、液晶容量Ｃｌｃの絵素（典型的には絵素電極）の面積、ｄは液晶層の厚さである。
【００６５】
これらのことより、△εは小さいことが好ましいが、△εが小さいと、液晶分子の電界に対する応答性能が低下してしまう。したがって、△εはなるべく下げず、ε//は大きいことが好ましい。但し、ε//が大きくなると、一般的には、液晶材料の粘度が高くなり、電界に対する液晶分子の応答性能が劣化するので、なるべく粘度の低いものが好ましい。
【００６６】
これまでは、ＮＷモードの液晶表示装置を例に本発明の実施形態を説明したが、本発明はＮＢモードの液晶表示装置にも適用できる。
【００６７】
（表示モード）
本発明は、種々の液晶表示装置に適用することができる。液晶パネルの応答特性は、液晶層の応答速度（液晶材料や配向形態など）に依存する。従って、応答速度の速い液晶層を用いることによって、高速応答特性を有し、かつ視野角特性に優れた液晶表示装置を得ることができる。さらにこのような液晶表示装置に本発明を適用することによって、より有効に残像が低減され、視野角特性に優れた高画質な液晶表示装置を得ることができる。
【００６８】
図７に、応答速度が速く、視野角特性に優れたＮＷモードの液晶モードとして知られている、平行配向（ホモジニアス配向）型液晶層を用いたＥＣＢ（電界制御複屈折）モードの透過型液晶パネル２０を模式的に示す。
【００６９】
液晶パネル２０は、液晶セル２０ａと、液晶セル２０ａを挟持するように設けられた一対の偏光子２５および２６と、偏光子２５および２６と液晶セル２０ａとの間にそれぞれ配置された位相差補償素子２３および２４を備えている。
【００７０】
液晶セル２０ａは、一対の基板２１と２２との間に設けられた液晶層２７を有している。基板２１および２２は、透明基板（例えばガラス基板）と、その液晶層２７側の表面に設けられた、液晶層２７に電圧を印加するための透明電極（不図示）および液晶層２７の液晶分子２７ａの配向方向を規定するための配向膜（不図示）を有している。もちろん、必要に応じてカラーフィルタ層（不図示）などをさらに有してもよい。透明電極は、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を用いて形成される。
【００７１】
液晶層２７の液晶材料は、屈折率異方性（Δｎ）が０．０６であり、液晶層２７の厚さは４．５μｍに調整されている。液晶層２７は平行配向型液晶層であり、液晶層２７中の液晶分子２７ａは、電圧無印加時には、液晶層２７の層面（基板表面に平行）に実質的に平行（但し、プレチルト角分だけ僅かに平行からずれる）でかつ、液晶分子２７ａ同士も実質的に互いに平行（プレチルト角の影響を受けない。）である。配向膜（不図示）によってアンカリングされている、液晶層２７中の液晶分子（「アンカリング層」と呼ぶ。）の屈折率楕円体は、液晶層２７の層面（すなわち表示面）をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において、Ｘ軸を中心軸として、時計方向にプレチルト角分だけ僅かに傾斜している。
【００７２】
平行配向型液晶層は、液晶層２７の両側に設けられる配向膜を反平行にラビング処理することによって得られる（図７中のラビング方向を示す矢印参照）。なお、液晶層の両側に設けられる配向膜に対して平行にラビング処理を施すと、一方の配向膜上の液晶分子と他方の配向膜上の液晶分子とが、プレチルト角の２倍の角度をなすので、液晶分子２７ａ同士が平行でなくなる。
【００７３】
一対の偏光子（例えば、偏光板や偏光フィルム）２５および２６は、その吸収軸（図７中の矢印）が互いに直交し、かつ前述のラビング方向（液晶分子の層面内の配向方向）とそれぞれ４５度の角度をなすように配置されている。
【００７４】
位相差補償素子（例えば、位相差板や位相差フィルム）２３および２４は、図７に示したように、その屈折率楕円体（主軸ａ、ｂおよびｃを有する）は、液晶層２７の層面（すなわち表示面）をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において、Ｘ軸と平行に配置されたａ軸を中心軸として、僅かに回転している。ここでは、Ｙ軸はラビング方向と平行（または反平行）に設定されており、屈折率楕円体のｂ軸は、このＹ軸から傾斜するように配置されている。すなわち、屈折率楕円体の長軸（ｂ軸）はＹＺ平面内でＸ軸に対して反時計方向に傾斜している。このように配置された位相差補償素子２３および２４を傾斜型位相差補償素子と呼ぶ。
【００７５】
この位相差補償素子２３および２４は、液晶層２７中のアンカリング層のリタデーションを補償する機能を有する。液晶層２７に、例えば、７Ｖの電圧を印加しても、アンカリング層中の液晶分子は液晶層２７の層面に平行な配向を維持するので、液晶層２７のリタデーションは零にならない。このリタデーションを位相差補償素子２３および２４が補償（相殺）する。なお、液晶層２７のリタデーションは、液晶材料の最大の屈折率と最小の屈折率との差（Δｎ）に液晶層の厚さ（ｄ）を乗じた値である。
【００７６】
典型的な例として、各主軸方向の主屈折率ｎａ、ｎｂおよびｎｃがｎａ＝ｎｂ＞ｎｃとする。図８に模式的に示すように、位相差補償素子２３および２４の屈折率楕円体の傾斜角（ｂ軸がＹ軸に対して成す角）が０度であれば、位相差補償素子２３および２４の正面リタデーション（表示面法線方向（図中のＺ軸に平行）から入射する光に対するリタデーション）は零であるが、傾斜角が大きくなるにつれて、リタデーションが発生し大きくなっていく。つまり、図８に示したように、表示面法線方向から見たとき、傾斜角０度の屈折率楕円体は完全な円に見えるのに対し、傾斜角が大きくなるにつれて楕円に見えることから理解できる。
【００７７】
従って、上述のように傾斜した屈折率楕円体を有する位相差補償素子２３および２４を、傾斜方向（ｂ軸方向）とラビング方向とを互いに平行または反平行に配置すれば、アンカリング層のリタデーションを位相差補償素子２３および２４の正面リタデーションで相殺することができる。従って、前述の例でいうと、７Ｖ印加時の液晶層２７のリタデーションを相殺（７Ｖ印加時の液晶パネルとしてのリタデーションを零にする）し、透過率を０％、すなわち黒表示を実現することができる。なお、「液晶パネルとしてのリタデーション」とは、ＮＷモードの場合には、電圧無印加時の液晶層２７のリタデーションと位相差補償素子２３および２４のリタデーションとの和を意味し、液晶パネル２０の表示面（液晶層２７の層面に平行）に垂直に入射する光に対するリタデーションを指す。勿論、位相差補償素子２３および２４を設けていない構成においては、液晶パネル２０としてのリタデーションは、電圧無印加時の液晶層２７のリタデーションである。また、ＮＢモードにおける「液晶パネルとしてのリタデーション」とは、表示に利用し得る最大の電圧を印加したときの液晶層２７のリタデーションと位相差補償素子２３および２４のリタデーションとの和を意味し、液晶パネル２０の表示面に垂直に入射する光に対するリタデーションを指す。位相差補償素子２３および２４を設けていない構成においては、液晶パネル２０としてのリタデーションは、表示に利用し得る最大の電圧を印加したときの液晶層２７のリタデーションである。
【００７８】
位相差補償素子２３および２４の正面リタデーションは、その屈折率楕円体の主屈折率、傾斜角、厚さによって調整することができる。位相差補償素子２３および２４の正面リタデーションの大きさを変化させることによって、相殺される液晶セル２０ａのリタデーションの大きさを変えられる。従って、液晶層２７のアンカリング層によるリタデーションだけでなく、ある電圧を印加したときの液晶層２７のリタデーションを相殺することによって、階調電圧Ｖｇの範囲を任意に調整することができる。例えば、屈折率楕円体の主屈折率および傾斜角を一定にし、位相差補償素子２３および２４の厚さｄ（表示面法線方向の厚さ）のみを変化させた場合の、液晶パネル２０の電圧−透過率曲線を図９に示す。なお、透過率は、表示面法線方向における透過率である。このように、位相差補償素子２３および２４の光学特性の制御により、電圧−透過率曲線を制御できることがわかる。もちろん、屈折率楕円体の傾斜角、主屈折率を制御しても同様の効果が得られることは上記説明から明らかである。
【００７９】
液晶パネル２０の応答時間（オーバーシュート駆動を用いない従来の駆動方法による）は、従来のＴＮモードの液晶パネルの典型例な応答時間である３０ｍｓｅｃの約半分である。ＴＮモードの液晶パネルの液晶層が捻じれ配向構造を有しているのに対し、ホモジニアス配向では捻じれ配向構造がないので、配向構造の単純性から応答時間が短いと解釈できる。
【００８０】
また、平行配向型液晶層を有する液晶パネル２０は、位相差補償素子２３および２４を除外した液晶層２７のみのリタデーションｄ・△ｎが約２７０ｎｍ〜約３４０ｎｍであることが好ましく、液晶層２７の厚さを４．５μｍとすると、△ｎ＝０．０６〜０．０７５となり、ＴＮモードの液晶材料の典型的な屈折率異方性△ｎ＝０．０８程度よりも、△ｎの小さな液晶材料を用いることができる。一般に、△ｎを小さくすると液晶材料の粘性が下がるため、このことも液晶の応答時間の短縮化に効果がある。逆に、ＴＮモードの液晶パネルと同様に△ｎ＝０．０８程度の液晶材料を用いる場合、液晶層２７の厚みをより薄くできる。液晶層２７の厚さを薄くすると、厚さの減少分の２乗にほぼ比例して、応答時間は短縮される。従って、ホモジニアス配向型液晶層を用いることで、視野角特性だけではなく、動画表示の品位の向上に大きな効果を得ることができる。
【００８１】
さらに、この液晶パネル２０に、表示面法線方向およびそれに近い方向の透過光（表示光）を、観察者の視線に対して上下方向に拡散する、すなわち一次元方向にのみレンズの効果を有する光学素子（例えば、住友３Ｍ株式会社製のＢＥＦフィルム）を表示面に配置することによって、あらゆる角度から見ても、ほとんどその表示品位が変化しない、極めて広い視野角を有する液晶パネルを得ることができる。
【００８２】
図１０に、応答速度が速く、視野角特性に優れたＮＢモードの液晶モードとして知られている、平行配向（ホモジニアス配向）型液晶層を用いたＥＣＢ（電界制御複屈折）モードの液晶パネル１００を模式的に示す。
【００８３】
液晶パネル１００は、液晶層１０１と、液晶１０１に電圧を印加する一対の電極１００ａおよび１００ｂと、液晶層１０１の両側に配置された一対の位相差板（勿論、位相差補償フィルムを用いてもよい）１０２および１０３と、さらに、位相差板１０２および１０３のそれぞれの外側に設けられた位相差板１０４および１０５と位相差板１１０および１１１と、これらを挟持し、直交ニコル状態に配置された一対の偏光板１０８および１０９とを有している。なお、位相差板１０４および１０５と位相差板１１０および１１１は省略してもよいし、１枚または任意の組合せで複数枚設けても良い。
【００８４】
図１０に示された各位相差板中の矢印は各位相差板の屈折率楕円体（全て正の一軸性の特性を有する）の最大の屈折率を有する軸（すなわち遅相軸）であり、偏光板１０８および１０９中の矢印は偏光板の偏光軸（偏光軸＝透過軸、偏光軸⊥吸収軸）である。
【００８５】
図１０は、電圧を印加していない状態の液晶層１０１における一つの表示絵素領域内の液晶分子（図１０中の楕円）の配向を示している。液晶材料としては、正の誘電異方性を有するネマティック液晶材料を用いる。液晶分子は、電圧無印加状態において、一対の基板（不図示）の表面に概平行に配向している。液晶層１０１を挟持するように一対の基板の液晶層１０１側に形成された電極１００ａおよび１００ｂに電圧を印加することによって、基板の表面に略垂直な方向の電界が液晶層１０１に生成される。液晶層１０１は、図１０に示したように、各表示絵素領域内で互いに異なる配向状態を有する第１ドメイン１０１ａおよび第２ドメイン１０１ｂを有している。図１０の例では、第１ドメイン１０１ａ内の液晶分子と第２ドメイン１０１ｂ内の液晶分子のダイレクターが互いに１８０°異なる方位角方向に配向している。
【００８６】
電極１００ａと１００ｂとの間に電圧を印加すると、第１ドメイン１０１ａ内の液晶分子は時計回りに立ちあがり、第２ドメイン１０１ｂ内の液晶分子１０１ｂは反時計回りに立ちあがるように、すなわち互いに反対方向に立ち上がるように、液晶分子の配向が制御されている。この様な液晶分子のダイレクターの配向は、配向膜を用いた公知の配向制御技術を用いて実現できる。ダイレクターの配向方向が１８０°異なる第１ドメインと第２ドメインを一つの表示絵素領域内に複数形成すると、より小さい単位で表示特性を平均化できるので、視野角特性を更に均一にすることができる。
【００８７】
位相差板１０２および１０３は、典型的にはともに正の一軸性の屈折率異方性を有し、その遅相軸（図１０中の矢印）は、電圧無印加時の液晶層１０１の遅相軸（不図示）と直交するように配置されている。従って、電圧無印加状態（黒表示状態）における液晶分子の屈折率異方性に起因する光漏れ（黒浮き）を抑制することができる。
【００８８】
位相差板１０４および１０５は、典型的にはともに正の一軸性の屈折率異方性を有し、その遅相軸（図１０中の矢印）は、基板表面に対して垂直（すなわち、液晶層１０１、位相差板１０２および１０３の各遅相軸と垂直）に配置されており、視角変化に伴う透過率変化を補償する。したがって、位相差板１０４および１０５を設けることにより、さらに視野角特性が優れた表示を提供することができる。両位相差板１０４および１０５を省略しても良いし、いずれか一方のみ用いても良い。
【００８９】
位相差板１１０および１１１は、典型的にはともに正の一軸性の屈折率異方性を有し、その遅相軸（図１０中の矢印）は、偏光板１０８および１０９の偏光軸に対して直交（すなわち、液晶層１０１、位相差板１０２および１０３の遅相軸と４５°をなす）に配置されており、楕円偏光の偏光軸の回転を調節する。したがって、位相差板１１０および１１１を設けることにより、さらに視野角特性が優れた表示を提供することができる。両位相差板１１０および１１１を省略しても良いし、いずれか一方のみ用いても良い。上記の位相差板１０２，１０３，１０４，１０５，１１０および１１１は、必ずしも一軸性の屈折率異方性を有する必要はなく、正の二軸性屈折率異方性を有しても良い。
【００９０】
（実施形態１）
実施形態１の液晶表示装置は、図１に示したＴＦＴ型液晶表示装置であって、図７に示した液晶パネル２０と図５に示した駆動回路１０とを有する、ＮＷモードの表示装置である。図１、図５および図７を参照しながら説明する。
【００９１】
ＴＦＴ型の液晶パネルを構成するＴＦＴ基板２１およびカラーフィルタ基板（以下「ＣＦ基板」と呼ぶ。）２２を公知の方法で作製する。このＴＦＴ基板２１の１つの蓄積容量Ｃｓの静電容量は、例えば０．２００ｐＦとする。これらの基板２１および２２の液晶層２７側の表面に配向膜（例えば、ポリイミドやポリビニルアルコールを用いて形成される。）を形成後、配向膜の表面を一方向にラビングする。
【００９２】
得られたＴＦＴ基板２１とＣＦ基板２２とを、互いにそのラビング方向が反平行になるように貼り合わせたのち、△ε＞０のネマティック液晶材料を注入することによって、液晶セル２０ａを得る。この液晶セル２０ａの１つの液晶容量Ｃｌｃの静電容量は、例えば０．１９１ｐＦ（最高階調電圧（７Ｖ）印加時）である。
【００９３】
ＴＦＴ基板２１とＣＦ基板２２の外側にそれぞれ位相差板２３および２４を貼り付ける。位相差板２３および２４の配置は、それぞれの屈折率楕円体の傾斜した方向（図７において反時計方向）と液晶分子のプレチルト方向（図７において時計方向）とが反対方向となるようにする。さらに、その外側に、一対の偏光子２５および２６を、その吸収軸が互いに直交するように、かつラビング方向とそれぞれ４５度の角度をなすように貼り付け、液晶パネル２０が得られる。
【００９４】
駆動回路１０は、図５を参照しながら説明したように、外部から入力画像信号Ｓを受け取り、それに応じた駆動電圧を液晶パネル１５に供給する。駆動回路１０は、画像用記憶回路１１と、組合せ検出回路１２と、オーバーシュート電圧検出回路１３と、極性反転回路１４とを有する。画像用記憶回路１１は、入力画像信号Ｓの少なくとも１枚のフィールド画像を保持する。組合せ検出回路１２は、現フィールドの入力画像信号Ｓと、画像用記憶回路１１に保持された前フィールドの入力画像信号Ｓとを比較し、その組合せを示す信号をオーバーシュート電圧検出回路１３に出力する。オーバーシュート電圧検出回路１３は、組合せ検出回路１２で検出された組合せに対応する駆動電圧を、階調電圧Ｖｇおよびオーバーシュート駆動専用電圧の中から検出する。極性反転回路１４は、オーバーシュート電圧検出回路１３で検出された駆動電圧を交流信号に変換し、液晶パネル（表示部）１５に供給する。ここでは、最高および最低階調電圧に対してもオーバーシュート駆動を行う。
【００９５】
図１１（ａ）は、本実施形態の液晶表示装置の応答特性と、従来の液晶表示装置の応答特性とを示している。入力画像信号Ｓは１フィールド６０Ｈｚであり、階調レベルは、第３フィールドにおいて第２フィールドの階調レベルから急激に変化している。本実施形態の駆動回路１０は、図１１（ｂ）に示したように、第３フィールドにおける階調レベルの変化に対応して、第３フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧（第４フィールド以降に印加されている）をオーバーシュート（図中のＯＳがオーバーシュート量）した電圧を駆動電圧として、第３フィールドにおいて液晶パネル１５に供給する。第３フィールド以降は、入力画像信号Ｓの階調レベルに変化はなく、駆動回路１０は、階調電圧をオーバーシュートせず、入力画像信号Ｓに対応する階調電圧を駆動電圧として液晶パネル１５に供給する。
【００９６】
このように、第３フィールドでオーバーシュートされた（高域が強調された）階調電圧が液晶パネル１５に供給されることにより、オーバーシュートされていない階調電圧が入力される従来の液晶表示装置（図中の破線）に対して、応答特性が大幅に改善されていることが分かる。
【００９７】
（実施形態２）
実施形態２の液晶表示装置は、図１に示したＴＦＴ型液晶表示装置であって、図１０に示した液晶パネル１００と図５に示した駆動回路１０とを有する、ＮＢモードの表示装置である。図１、図５および図１０を参照しながら説明する。
【００９８】
ＴＦＴ型の液晶パネル１００を構成するＴＦＴ基板１００ｂおよびＣＦ基板１００ａを公知の方法で作製する。ＴＦＴ基板１００ｂの１つの蓄積容量Ｃｓの静電容量は、例えば０．２００ｐＦとする。
【００９９】
これらの基板１００ａおよび１００ｂの液晶層側の表面に配向膜を形成する。配向膜の表面を１つの絵素毎に２つの領域ＡおよびＢに分割して、ＵＶ光（紫外線）を照射する。領域ＡではＣＦ基板１００ａの配向膜に対してＵＶ光を照射し、領域ＢではＴＦＴ基板１００ｂの配向膜に対してＵＶ光を照射する。その後、それぞれの配向膜の表面を一方向にラビングする。ＴＦＴ基板１００ｂとＣＦ基板１００ａとを、互いにそのラビング方向が平行になるように貼り合わせたのち、△ε＞０のネマティック液晶材料を注入し、液晶セルを得る。得られた液晶セルの１つの液晶容量Ｃｌｃの静電容量は、例えば、０．１９１ｐＦ（最高階調電圧（７Ｖ）印加時）である。
【０１００】
この液晶セルにおける液晶分子の配向状態を図１２を参照しながら説明する。図１２（ａ）は１つの絵素２０１内の２つの領域ＡおよびＢのラビング方向２０２および２０３が互いに等しいことを示している。上述したＵＶ照射を行わないと、図１２（ｂ）に示したように、電圧無印加時には、液晶層のほぼ中間層の液晶分子２０６は基板表面とほぼ平行に配向しており、この液晶層に電圧を印加すれば中間層の液晶分子２０６は矢印２０７あるいは２０８の方向に同一の確率で立ち上がる。しかしながら、ここでは、領域Ａ内の配向膜２０５と領域Ｂ内の配向膜２０４がＵＶ照射されているので、それぞれＵＶ照射された配向膜上でのプレチルト角が小さくなっている。その結果、図１２（ｃ）に示したように、領域Ａの液晶層のほぼ中間層の液晶分子は矢印２０７の方向に回転し、領域Ｂの液晶層のほぼ中間層の液晶分子は矢印２０８の方向に回転する。すなわち、液晶層の中間層付近の液晶分子のプレチルト方向が互いに１８０°異なるように制御されている。このような、配向状態の液晶層は、２つの領域ＡとＢとが互いに視角依存性を補償するので、優れた視野角特性を有する。なお、上記に配向を有する液晶層が好ましいが、液晶分子の配向が互いに異なる領域を２つ以上有する液晶層を用いれば視野角特性を向上することができる。
【０１０１】
得られた液晶セルに、図１０に示したように、位相差板および偏光板を貼り付けることによって、液晶パネル１００が得られる。
【０１０２】
各領域の配向パラメーターは次の通りである。
【０１０３】
【表３】
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【０１０４】
偏光板１０８および１０９のパラメーターは以下の通りである。なお、偏光板１０８および１０９の透過軸の角度は、液晶分子の配向方向に対する角度である。
【０１０５】
【表４】
0003660886.tif 000005
【０１０６】
位相差板１０２〜１０５，１１０および１１１のパラメータは以下の通りである。位相差板の屈折率楕円体の３つの主屈折率をｎａ、ｎｂおよびｎｃとし、位相差板の厚さをｄとし、液晶パネル１００の表示面内に平行な面内のリタデーションをｄ・（ｎａ−ｎｂ）、厚さ方向のリタデーションをｄ・（ｎａ−ｎｃ）とする。ｎａ軸の角度は液晶分子の配向方向に対する角度である。
【０１０７】
【表５】
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【０１０８】
液晶パネル１００は、絵素ごとに、液晶分子の配向方向が互いに異なる領域Ａおよび領域Ｂを有し、さらに、位相差板によって、視野角特性が補償されているので、広い視野角特性を有する。
【０１０９】
駆動回路１０は、実施形態１と同様であり、ここでの説明を省略する。
【０１１０】
図１３は、本実施形態の液晶表示装置の応答特性を示している。実施形態１と同様、入力画像信号Ｓは１フィールド６０Ｈｚであり、階調レベルは、第３フィールドにおいて第２フィールドの階調レベルから急激に変化している。また、駆動回路１０は、実施形態１について図１１（ｂ）に示したように、第３フィールドにおける階調レベルの変化に対応して、第３フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧（第４フィールド以降に印加されている）をオーバーシュート（図中のＯＳがオーバーシュート量）した電圧を駆動電圧として、第３フィールドにおいて液晶パネル１５に供給する。第３フィールド以降は、入力画像信号Ｓの階調レベルに変化はなく、駆動回路１０は、階調電圧をオーバーシュートせず、入力画像信号Ｓに対応する階調電圧を駆動電圧として液晶パネル１５に供給する。
【０１１１】
このように、第３フィールドでオーバーシュートされた（高域が強調された）階調電圧が液晶パネル１５に供給されることにより、オーバーシュートされていない階調電圧が入力される従来の液晶表示装置（図中の破線）に対して、応答特性が大幅に改善されていることが分かる。
【０１１２】
なお、１フィールドが１垂直期間に相当するインターレース駆動方式の液晶表示装置を例に本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限られず、１フレームが１垂直期間に相当するノンインターレス駆動方式の液晶表示装置にも適用できる。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明によると、蓄積容量Ｃｓと液晶容量Ｃｌｃとの静電容量の比（Ｃｓ／Ｃｌｃ）を１以上とすることによって、絵素容量の充電特性の応答速度（ステップ応答特性）が改善され、絵素容量Ｃｐｉｘが、少なくとも最高の階調電圧が印加されたとき、１垂直期間に亘って充電電圧の９０％以上を保持するので、高域（階調電圧が高い領域）における応答特性が改善された液晶表示装置が提供される。さらに、応答速度が遅い中間階調では、オーバーシュート駆動することにより高速応答を実現する。
【０１１４】
本発明を広視野角特性を有し、応答速度が比較的速い液晶モードの表示装置に適用することによって、広視野角特性を有する動画表示特性に優れた液晶表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施形態のＴＦＴ型液晶表示装置の模式図である。
【図２】ＴＦＴ型液晶表示装置におけるステップ応答を説明するための模式図である。
【図３】入力画像信号の階調レベルが変わったときの透過率の時間変化を模式的に示す図である。
【図４】種々のＣｓ／Ｃｌｃ値を有するＮＷモードの液晶表示装置において、前フィールドと現フィールドの入力画像信号（階調電圧）が異なる場合の透過率変化の様子を示すグラフである。
【図５】本発明による実施形態の液晶表示装置が備える駆動回路を模式的に示す図である。
【図６】階調電圧（入力画像信号）の変化による透過率の経時変化を示す図である。
【図７】本発明による実施形態の液晶表示装置が備える、平行配向型液晶層を用いたＮＷモードの透過型液晶パネルを模式的に示す図である。
【図８】実施形態で用いられる位相差補償素子の機能を説明するための図である。
【図９】液晶パネルの電圧−透過率曲線に与える、位相差補償素子の厚さの影響を示すグラフである。
【図１０】本発明による実施形態の液晶表示装置が備える、配向分割型液晶層を用いたＮＢモードの透過型液晶パネルを模式的に示す図である。
【図１１】本発明による実施形態１の液晶表示装置の応答特性（ａ）および駆動電圧（ｂ）を示す図である。
【図１２】本発明による実施形態２の液晶表示装置の液晶層における液晶分子の配向を説明するための図である。
【図１３】本発明による実施形態２の液晶表示装置の応答特性を示す図である。
【図１４】従来の液晶表示装置の駆動回路の構成を示す模式図である。
【図１５】図１４に示した駆動回路によって応答特性が改善される様子を示す、信号波形図である。
【符号の説明】
１０  駆動回路
１１  画像用記憶回路
１２  組合せ検出回路
１３  オーバーシュート電圧検出回路
１４  極性反転回路
１５、２０  液晶パネル
２０ａ  液晶セル
２１、２２  基板
２３、２４  位相差補償素子
２５、２６  偏光子
２７  液晶層
２７ａ  液晶分子
【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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