(57)【要約】【課題】  液晶表示装置における液晶表示パネルの駆動電圧を低くする。【解決手段】  第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板に挟持された液晶層と、前記第２の基板と前記液晶層との間に配置された画素電極および共通電極とを有し、前記画素電極および前記共通電極のいずれかが櫛歯状の液晶表示装置であって、前記液晶層は、フレクソ係数ｅ１１，ｅ３３の両方の絶対値が５ｐＣ／ｍ以上である液晶表示装置。【選択図】  図１０
2011028067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板に挟持された液晶層と、
前記第２の基板と前記液晶層との間に配置された画素電極および共通電極とを有し、
前記画素電極および前記共通電極のいずれかが櫛歯状の液晶表示装置であって、
前記液晶層は、フレクソ係数ｅ１１，ｅ３３の両方の絶対値が５ｐＣ／ｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶層は、フレクソ係数ｅ１１，ｅ３３の両方の絶対値が７ｐＣ／ｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶層は、フレクソ係数ｅ１１，ｅ３３の両方の絶対値が５ｐＣ／ｍ以上７ｐＣ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記画素電極および前記共通電極は、絶縁層を介して積層されており、かつ、前記液晶層に近いほうの電極が櫛歯状であり、
前記液晶層に近いほうの電極の歯の幅をＬ、歯の間隙をＳ、前記幅Ｌと前記間隙Ｓの和をＰとしたときに、
0.10 ≧ (Ｌ/Ｐ)−0.072×loge(Ｐ)＋0.234 ≧ −0.10
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記液晶層に近いほうの電極は、前記幅Ｌ、前記間隙Ｓ、前記幅Ｌと前記間隙Ｓの和Ｐと間に、
0.05 ≧ (Ｌ/Ｐ)−0.072×loge(Ｐ)＋0.234 ≧ −0.05
の関係を有することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
第１の基板と、第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板に挟持された液晶層と、
前記第２の基板と前記液晶層との間に配置された画素電極および共通電極とを有し、
前記画素電極および前記共通電極の両方が櫛歯状の液晶表示装置であって、
前記液晶層は、フレクソ係数ｅ１１，ｅ３３の両方の絶対値が５ｐＣ／ｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶層は、フレクソ係数ｅ１１，ｅ３３の両方の絶対値が７ｐＣ／ｍ以上であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記液晶層は、フレクソ係数ｅ１１，ｅ３３の両方の絶対値が５ｐＣ／ｍ以上７ｐＣ／ｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記画素電極および前記共通電極は、絶縁層の同一面に配置され、かつ、前記画素電極の歯と前記共通電極の歯が交互に並んでおり、
前記画素電極の歯の幅をＬ、前記画素電極と前記共通電極の間隙をＳ、前記幅Ｌと前記間隙Ｓの和をＰとしたときに、
0.10 ≧ (Ｌ/Ｐ)−0.072×loge(2Ｐ)＋0.234 ≧ −0.10
を満たすことを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記画素電極および前記共通電極は、前記幅Ｌ、前記間隙Ｓ、および前記幅Ｌと前記間隙Ｓの和Ｐの間に、
0.05 ≧ (Ｌ/Ｐ)−0.072×loge(2Ｐ)＋0.234 ≧ −0.05
の関係を有することを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記画素電極および前記共通電極は、絶縁層の同一面に配置され、かつ、前記画素電極の歯と前記共通電極の歯が交互に並んでおり、
前記共通電極の歯の幅をＬ、前記画素電極と前記共通電極の間隙をＳ、前記幅Ｌと前記間隙Ｓの和をＰとしたときに、
0.10 ≧ (Ｌ/Ｐ)−0.072×loge(2Ｐ)＋0.234 ≧ −0.10
を満たすことを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記画素電極および前記共通電極は、前記幅Ｌ、前記間隙Ｓ、前記幅Ｌと前記間隙Ｓの和Ｐの間に、
0.05 ≧ (Ｌ/Ｐ)−0.072×loge(2Ｐ)＋0.234 ≧ −0.05
の関係を有することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記液晶層のフレクソ係数をＥ、前記画素電極に印加される電圧の周波数をＱとしたときに、当該周波数Ｑが、
Ｑ ＞ 61.5×loge（Ｅ）−91.5
を満たすことを特徴とする請求項１または請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記画素電極に印加される電圧の周波数Ｑが、
Ｑ ＞ 116.8×loge（Ｅ）−165.7
を満たすことを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記画素電極に印加される電圧の周波数が、60Ｈｚ以上150Ｈｚ未満であることを特徴とする請求項１または請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記液晶層は、誘電率異方性が正の値であることを特徴とする請求項1または請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記液晶層は、誘電率異方性が負の値であることを特徴とする請求項1または請求項６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ものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、CRT（Cathode Ray Tube）やPDP（Plasma Display Panel）などに代表される自発光型の表示装置と異なり、光源からの光の透過光量または外光の反射光量あるいはその両方を調節することで映像や画像を表示する非発光型の表示装置である。
【０００３】
また、液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力といった特長を有し、近年、液晶テレビ、パーソナルコンピュータ用の液晶ディスプレイ、携帯電話端末などの携帯型電子機器の液晶ディスプレイなどに広く用いられている。
【０００４】
液晶表示装置は、液晶表示パネルと、当該液晶表示パネルを駆動させる駆動回路とを有する。液晶表示パネルは、一対の基板の間に液晶材料が封入された表示パネルであり、多数の画素の集合で構成される表示領域を有する。このとき、それぞれの画素は、画素電極、共通電極、および液晶層を有し、画素電極と共通電極との電位差によって液晶層（液晶分子）の配向を変化させることで、透過光量または反射光量あるいはその両方が変化する。またこのとき、画素電極と共通電極との配置方法は、画素電極と共通電極とを異なる基板に配置する方法と、同じ基板に配置する方法とに大別される。
【０００５】
画素電極と共通電極とを同じ基板に配置した液晶表示パネルは、一般に、IPS（In-Plane Switching）方式と呼ばれており、液晶分子を面内方向で回転させることで、実効的な光軸を面内で回転させ、透過光量または反射光量あるいはその両方を調節する。このIPS方式を適用した液晶表示パネルを有する液晶表示装置は、液晶層の配向方向が水平に近いので、視野角変化による液晶層のリタデーション変化が小さい。そのため、IPS方式の液晶表示装置は、広視野角を達成できることが知られている。
【０００６】
IPS方式の液晶表示パネルにおける画素電極と共通電極との配置方法は、絶縁層の同一面に対向させて配置する方法と、絶縁層を介して積層させて配置する方法とに大別される。画素電極と共通電極とを絶縁層の同一面に配置する方法では、画素電極および共通電極の平面形状を櫛歯状にし、たとえば、画素電極の歯の部分と共通電極の歯の部分とが交互に並ぶように配置する。また、画素電極と共通電極とを積層させて配置する方法では、たとえば、液晶層に近いほうの電極の平面形状を櫛歯状にし、他方の電極の平面形状を平板状にする。
【０００７】
IPS方式の液晶表示パネルにおける画素の具体的な構成については、種々の構成が知られている。また、IPS方式の液晶表示装置の駆動方法についても、種々の方法が知られている。そのため、本明細書では、従来のIPS方式の液晶表示装置の具体的な構成や駆動方法に関する先行技術文献の例示は省略する。また、本明細書の以下の説明で参照する先行技術文献は、下記の通りである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平11-183931号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】チャンドラセカール著、「液晶の物理学」、吉岡書店、1995年9月25日、ｐ．235
【非特許文献２】T. Takahashi, et.al. Jpn. J. Appl. Phys. Vol.37, 1998, p.1865.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、液晶表示パネルの駆動電圧を低くすることが可能な液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概略を説明すれば、以下の通りである。
【００１３】
（１）第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板に挟持された液晶層と、前記第２の基板と前記液晶層との間に配置された画素電極および共通電極とを有し、前記画素電極および前記共通電極のいずれかが櫛歯状の液晶表示装置であって、前記液晶層は、フレクソ係数ｅ１１，ｅ３３の両方の絶対値が５ｐＣ／ｍ以上である液晶表示装置。
【００１４】
（２）第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板に挟持された液晶層と、前記第２の基板と前記液晶層との間に配置された画素電極および共通電極とを有し、前記画素電極および前記共通電極の両方が櫛歯状の液晶表示装置であって、前記液晶層は、フレクソ係数ｅ１１，ｅ３３の両方の絶対値が５ｐＣ／ｍ以上である液晶表示装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の液晶表示装置によれば、輝度の低下を抑えつつ駆動電圧を低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に関わる液晶表示パネルにおける画素の平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図４】画素電極の平面形状に関する第１の変形例を示す模式平面図である。
【図５】画素電極の平面形状に関する第２の変形例を示す模式平面図である。
【図６】液晶層の配向とフレクソ分極との関係の一例を示す模式図である。
【図７】液晶表示パネルに生じる電界とフレクソ分極との関係の一例を示す模式断面図である。
【図８】フレクソ分極と液晶分子の配向との関係の一例を示す模式平面図である。
【図９】フレクソ分極を考慮した場合の液晶層の配向の計算に使用したモデルを示す模式断面図である。
【図１０】駆動電圧と透過率との関係のフレクソ係数依存性を示す模式図である。
【図１１】実施例１の液晶表示装置における透過率の時間変化の一例を示す模式図である。
【図１２】フレクソ係数とフリッカ強度との関係の一例を示す模式図である。
【図１３】画素電極の歯の幅Ｌおよび間隙の寸法Ｓとフリッカ強度との関係の一例を示す模式図である。
【図１４】液晶層のフレクソ係数と透過率の面内分布との関係の一例を示す模式図である。
【図１５】櫛歯ピッチと最適なＬ／（Ｌ＋Ｓ）との関係の一例を示す模式図である。
【図１６】実施例１の液晶表示パネルを駆動させたときの透過率の時間変化の一例を示す模式図である。
【図１７】交流電圧の周波数とフリッカ強度との関係のフレクソ係数依存性を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について、図面を参照して実施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００１８】
図１乃至図５は、本発明に関わる液晶表示パネルの概略構成の一例を説明するための模式図である。
図１は、本発明に関わる液晶表示パネルにおける画素の平面構成の一例を示す模式平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。図４は、画素電極の平面形状に関する第１の変形例を示す模式平面図である。図５は、画素電極の平面形状に関する第２の変形例を示す模式平面図である。
【００１９】
実施例１では、本発明に関わる液晶表示装置の一例として、IPS-Pro（IPS-Provectus）方式の液晶表示装置を挙げる。また、実施例１では、液晶表示装置の一例として、液晶表示パネルおよび駆動回路に加え、バックライトユニット（照明装置）を有する透過型の液晶表示装置を挙げる。なお、このような液晶表示装置の構成については、種々の構成が提案されている。そのため、実施例１では、このような液晶表示装置の全体の構成についての説明は省略し、本発明と関係がある液晶表示パネルの構成のみについて説明する。
【００２０】
液晶表示パネルは、第１の基板および第２の基板の一対の基板と、第１の基板と第２の基板に挟持された液晶層とを有する。また、液晶表示パネルは、多数の画素からなる表示領域を有する。このとき、それぞれの画素は、たとえば、TFT素子、画素電極、共通電極、および液晶層を有する。IPS-Pro方式の液晶表示パネルの場合、それぞれの画素は、たとえば、図１乃至図３に示すような構成になっている。
【００２１】
第１の基板１および第２の基板２は、それぞれ、たとえば、透明性と平坦性に優れ、かつ、イオン性不純物の含有が少ないホウケイサンガラスでなる。
【００２２】
このとき、第１の基板１は、液晶層３（第２の基板２）と対向する面に、ブラックマトリクス４、カラーフィルタ５、平坦化膜６、および第１の配向膜７などが形成されている。また、第１の基板１は、液晶層３と対向する面とは反対側の面に、たとえば、帯電防止用の裏面電極８が形成されており、当該裏面電極８の上に、第１の偏光板９が貼り付けられている。なお、本発明に関わる液晶表示パネルは、裏面電極８を設けていなくてもよい。
【００２３】
一方、第２の基板２は、液晶層３（第１の基板１）と対向する面に、走査信号線１０、第１の絶縁膜１１、映像信号線１２、TFT素子１３の半導体層、TFT素子１３のソース電極１３ｓ、第２の絶縁層１４、共通電極１５、第３の絶縁層１６、画素電極１７、および第２の配向膜１８などが形成されている。また、第２の基板２は、液晶層３と対向する面とは反対側の面に、第２の偏光板１９が貼り付けられている。
【００２４】
またこのとき、共通電極１５および画素電極１７のうちの、液晶層３から近い位置にある画素電極１７は、平面形状が櫛歯状になっており、コンタクトホールＣＨによりソース電極１３ｓと接続している。なお、図１に示した平面構成の一例では、１つの画素電極１７が、ｙ方向に延びる細長い部分（以下、歯という）を６本有し、当該６本の歯がｘ方向に並んだ櫛歯形状になっている。また、液晶層３から遠い位置にある共通電極１５は、複数の画素で共有される電極であり、平面形状が平板状または帯状になっている。
【００２５】
液晶層３は、たとえば、誘電率異方性が正の液晶材料でなり、画素電極１７と共通電極１５との電位差がゼロのときにホモジニアス配向になる。なお、実施例１では、誘電率異方性が正の液晶材料を用いたときの構成および作用効果のみを説明するが、誘電率異方性が負の液晶材料でも同様の効果が得られる。
【００２６】
また、画素電極１７の歯の部分の長手方向が、図１に示したように映像信号線１２の延びる方向（ｙ方向）と概略平行の場合、基板平面で見た液晶分子３Ｍの配向方向は、たとえば、走査信号線１０の延びる方向（ｘ方向）となす角αが約82.5度になるようにする。また、液晶分子３Ｍは、たとえば、図３に示したように、基板平面に対して数度傾いた状態で配向させる。このとき、液晶分子３Ｍの配向方向は、第１の配向膜７および第２の配向膜１８に施す配向処理（ラビング処理）によって制御する。
【００２７】
図１乃至図３に示したような構成の画素を有する液晶表示パネルの製造方法は、同様の構成の画素を有する従来のIPS-Pro方式の液晶表示パネルの製造方法のいずれかであればよい。そのため、本明細書では、液晶表示パネルの形成方法に関する説明は省略する。
【００２８】
なお、図１乃至図３に示した画素の構成は、IPS-Pro方式の場合の構成の一例であり、たとえば、TFT素子１３や画素電極１７の平面形状などが適宜変更可能であることはもちろんである。このとき、画素電極１７の平面形状は、図１に示したように複数の歯がｘ方向に並んでいる櫛歯形状に限らず、たとえば、図４または図５に示すように、複数の歯がｙ方向に並んでいる櫛歯形状であってもよい。
【００２９】
図４に示した画素電極１７は、平板状の電極の内部に、概略くの字型のスリットを複数形成ことにより、複数の歯を設けている。このとき、１つの画素電極１７は、ｘ方向に対する歯（スリット）の延伸方向が反時計回りに角度βだけ傾いている第１の領域と、時計回りに角度βだけ傾いている第２の領域とを有し、当該２つの領域が、ｘ方向に並んでいる。
【００３０】
一方、図５に示した画素電極１７は、平板状の電極の内部に、第１の方向に延びる歯が複数設けられている第１の領域と、第２の方向に延びる歯が複数設けられている第２の領域とを有し、当該２つの領域が、ｙ方向に並んでいる。
【００３１】
図４および図５に示したような平面形状の画素電極１７を設ける場合、電界無印加時の液晶分子３Ｍの配向方向は、たとえば、走査信号線１０の延びる方向（ｘ方向）と概略平行になるようにする。こうすると、電界を印加したときに、第１の領域の液晶分子と第２の領域の液晶分子とは、互いに逆の方向に回転する。すなわち、一方の領域の液晶分子が時計回りに回転する場合、他方の領域の液晶分子は反時計回りに回転する。このとき、１つの画素には、ある視角方向から見たときに黄色い着色を示す領域と、水色の着色を示す領域とが生じるが、両者が重なって観察されるので、視角方向での着色が低減される。そのため、このような画素電極１７を有する液晶表示装置は、視角方向において、より無着色の表示が得られ、かつ、より広い色再現範囲が確保される。
【００３２】
ところで、液晶表示パネルの駆動電圧は、主として、液晶層３の誘電率異方性、弾性定数、粘性係数、および界面でのアンカリングエネルギーによって決まり、特に重要なのが誘電率異方性の値である。液晶表示パネルの駆動電圧を低下させるためには、液晶層３の誘電率異方性を大きくする必要がある。しかしながら、液晶層３の誘電率異方性の大きさは、液晶層としての機能（振る舞い）を示す温度範囲や粘性係数、屈折率異方性などに影響を及ぼす。そのため、液晶層３の誘電率異方性を簡単に大きくすることができない。
【００３３】
本願発明者らは、上記のような点を鑑み、液晶表示パネルの駆動電圧を低下させる方法について検討している際に、IPS-Pro方式の液晶表示装置における電界印加時の液晶層３の配向がフレクソ分極の影響も受けていることを見いだした。また、本願発明者らは、検討を進めた結果、液晶層３のフレクソ分極を決定づけているフレクソ係数を最適化することで、従来よりも駆動電圧を低くできることを見出した。
【００３４】
図６乃至図８は、IPS-Pro方式の液晶表示装置で発生するフレクソ分極による液晶層の配向変化を説明するための模式図である。
図６は、液晶層の配向とフレクソ分極との関係の一例を示す模式図である。図７は、液晶表示パネルに生じる電界とフレクソ分極との関係の一例を示す模式断面図である。図８は、フレクソ分極と液晶分子の配向との関係の一例を示す模式平面図である。
【００３５】
液晶分子３Ｍは、構成原子の電気陰性度の違いにより、何らかの分極を有する。したがって、液晶層３のような液晶分子３Ｍの集合体においては、各液晶分子３Ｍの分極を相殺するように配向したほうがエネルギー的に安定する。また、ネマティック相では、配向方向に対する液晶分子３Ｍの前後の区別がないため、液晶層３の全体において分極が現れない。しかしながら、急激な配向変化が生じた場合には、各液晶分子３Ｍの分極が相殺されずに顕在化することがある。このような配向変化に起因する分極は、フレクソ分極と呼ばれており、その詳細については、たとえば、非特許文献１に記載されている。なお、非特許文献１では、配向変化に起因する分極（flexoelectricity）を撓電性と訳しているが、本明細書では今日においてより一般的なフレクソ分極という名称を用いる。
【００３６】
フレクソ分極が生じる例としては、液晶分子３Ｍの形状が楔形であり、楔形の先端を尾、その反対側を頭としたときに、分極方向が尾または頭の一方である場合が挙げられる。このような楔形の液晶分子３Ｍの集合体でなる液晶層３において、配向変形が生じていない場合は、たとえば、図６の（ａ）に示すように、分極方向が右方向の分子と、左方向の分子とが概ね同じ割合で存在している。そのため、個々の液晶分子３Ｍの分極は相殺され、巨視的な分極が現れない。
【００３７】
これに対して、配向変形が生じた場合には、個々の液晶分子３Ｍの形状の非対称性とその排除体積効果により、配向方向を向く頭と尾の割合が異なるようになる。すなわち、液晶層３に、たとえば、図６の（ｂ）に示すような、右側から左側に向けて扇形に広がる急峻なスプレイ変形が生じた場合は、分極方向が右方向の分子の割合が、左方向の分子の割合よりも高くなる。その結果、個々の液晶分子３Ｍの分極が相殺されずに顕在化し、スプレイ変形が生じている部分には、巨視的な分極（フレクソ分極ＦＰ）が現れる。
【００３８】
IPS-Pro方式の液晶表示装置において、画素電極１７と共通電極１５との間に電位差が生じると、たとえば、図７に示すように、液晶層３を通るアーチ状の電気力線ＥＦが生じる。このとき、液晶層３が正の誘電率異方性を有すると、電気力線ＥＦが生じる部分の液晶分子の配向方向は、基板平面内で回転するとともに、電気力線ＥＦの方向に近づくように変化しようとする。
【００３９】
またこのとき、液晶層３の、第２の配向膜１８との界面では、第２の配向膜１８の配向規制力により液晶分子の配向方向を配向処理方向に固定するような力が働く。
【００４０】
このように、液晶層３の、第２の配向膜１８との界面およびその近傍（図７の領域ＢＬ１）では、相反する２つの効果が競合するため、第２の配向膜１８の界面から電界の存在する部分に向けて急激な配向変化（スプレイ変形）が生じる。またこのとき、画素電極１７の２本の隣接する歯の間には、図７に示したように、それぞれ逆向きのスプレイ変形が生じる。したがって、液晶層３には、図７に白抜きの矢印で示したような方向のフレクソ分極ＦＰが生じる。
【００４１】
なお、図７から明らかなように、液晶層３では、厚さ方向の中央付近から第１の配向膜７との界面にかけての領域ＢＬ２にもスプレイ変形が生じる。しかし、この領域ＢＬ２のスプレイ変形は、領域ＢＬ１に比べて配向変形が比較的緩やかであり、なおかつ電界が集中している第２の基板２（第２の配向膜１８）からより離れている。そのため、領域ＢＬ２のスプレイ変形は、領域ＢＬ１のスプレイ変形に比較して重要ではないので、以下の説明では、領域ＢＬ２のスプレイ変形を考慮しないことにする。
【００４２】
液晶層３にフレクソ分極ＦＰが生じた場合は、フレクソ分極自体が電界（電気力線ＥＦ）に応答して配向変化を引き起こし、誘電率異方性による配向変形に重畳する。画素電極１７の電位を共通電極１５の電位よりも高くしたとき電界（電気力線ＥＦ）の方向とフレクソ分極ＦＰの方向との関係は、たとえば、図８の（ａ）に示すような関係になる。なお、図８の（ａ）では、誘電率異方性による配向変形と、フレクソ分極ＦＰによる配向変形とを分離することにより、後者の効果を明らかにすることを試みている。そのため、図８の（ａ）におけるフレクソ分極ＦＰは、誘電率異方性による配向変形のみを考慮した配向状態におけるフレクソ分極としており、フレクソ分極自身の電界応答を考慮していない状態のものである。
【００４３】
電圧印加時における液晶層３の配向方向の変化は、フレクソ分極ＦＰを考慮しない場合には、図８の（ａ）における時計回りの回転で表される。
【００４４】
これに対してフレクソ分極ＦＰによる配向変化は、フレクソ分極が電界方向に対して平行となる状態に近づくような回転で表される。したがって、図８の（ａ）に示すように、時計回りの回転が生じる部分と、反時計回りの回転が生じる部分が交互に現れる。図８の（ａ）では、画素電極１７の隣接する２本の歯の間隙部分（スリット上）において反時計回りの回転が生じている。この場合、画素電極１７のスリット上にある液晶分子の配向は、電圧無印加時の状態に戻る方向の変化になり、透過率が変化する。このとき、画素電極１７上では時計回りの回転が生じるために、同様に透過率が変化する。
【００４５】
また、画素電極１７の電位を共通電極１５の電位よりも低くしたときには、図８の（ｂ）に示したように、画素電極１７の歯の間隙部分（スリット上）で時計回りの回転が生じ、画素電極上で反時計回りの回転が生じる。この場合にもフレクソ分極ＦＰの電界応答により、前述と同様にして透過率が変化する。
【００４６】
すなわち、画素の極性、すなわち画素電極１７の電位と共通電極１５の電位との高低の関係を、あらかじめ定められたフレーム期間毎に反転させながら液晶表示パネルを駆動させる場合、そのいずれのフレーム期間（極性）においても透過率の変動が観測されることになり、光利用効率はそれぞれのフレーム期間における透過率の和によって決定されることがわかった。
【００４７】
以上をまとめると、IPS-Pro方式の液晶表示パネルでは、電圧印加にともない急峻なスプレイ変形が発生するので、たとえば、分子形状が楔形でその頭または尾の方向に分極を示す液晶分子を液晶層３に含む場合などには、フレクソ分極ＦＰが発生する。また、フレクソ分極ＦＰが発生すると、フレクソ分極自体が電界に応答して、電圧無印加時の状態に半ば戻るような配向変化を引き起こし、その結果として透過率が印加される電圧の極性によって変化する。
【００４８】
そこで、本願発明者らは、上記のフレクソ分極ＦＰによる透過率の変化がどの程度影響するかについて調べた。液晶層３の配向は、下記数式１で表されるフランクの弾性自由エネルギーから求めることができることがよく知られている。
【００４９】
【数１】
2011028067.tif 000003
【００５０】
なお、数式１において、ｎは配向ベクトルであり、Ｋ１１、Ｋ２２、およびＫ３３は、それぞれスプレイ変形、ツイスト変形、およびベンド変形に対応した弾性定数である。
【００５１】
液晶層３の配向を求めるときにフレクソ分極ＦＰを考慮する場合は、フレクソ分極ＦＰによって誘起される電気分極Ｐを組み込めばよい。電気分極Ｐと配向ベクトルｎの歪みの間には、下記数式２で表される関係がある。
【００５２】
【数２】
2011028067.tif 000004
【００５３】
なお、数式２において、ｅ１１およびｅ３３は、それぞれスプレイ変形およびベンド変形に対するフレクソ係数である。
【００５４】
フレクソ係数は、液晶材料によって異なり、たとえば、非特許文献２に記載された方法を使用することで測定することができる。したがって、数式２から得られる電気分極Ｐを数式１に組み込むことにより、フレクソ分極（フレクソエレクトリック効果）を導入した液晶層３の配向を計算することができる。また、非特許文献２にも記載されているように、フレクソ係数ｅ１１，ｅ３３を測定する場合は、一般的に、ｅ１１とｅ３３の和もしくは差の形で測定される。そのため、以下の説明では、フレクソ係数をＥ（＝ｅ１１＝ｅ３３）とする。また、フレクソ係数ｅ１１，ｅ３３は、正負のいずれの値もとりうるので、以下の説明では、特別な断りがない場合でも、フレクソ係数Ｅの値を絶対値とする。
【００５５】
図９は、フレクソ分極を考慮した場合の液晶層の配向の計算に使用したモデルを示す模式断面図である。
【００５６】
数式１および数式２により液晶層３の配向を計算するにあたり、本願発明者らは、図９に示すような、平板状の共通電極１５、第３の絶縁膜１６、および櫛歯状の画素電極１７が積層された第２の基板２と、第１の基板１との間に液晶層３を配置したモデルを使用した。このとき、画素電極１７の歯の幅Ｌ（電極幅）は4μｍとし、歯の間隙Ｓは5μｍとした。また、第３の絶縁膜１６の厚さＤ１は400μｍとし、液晶層３の厚さＤ２は3.5μｍとした。また、液晶層３は、誘電率異方性Δεが6.5、リタデーションΔｎ・ｄが380μｍの液晶材料でなるとし、プレチルト角を2度にした。
【００５７】
また、液晶層３の配向の計算には、２次元シミュレーションが可能であり、かつ、数式２で表される電気分極Ｐを組み込むことが可能なシミュレーターの１つであるLCD-Master（Shintech製）を使用した。
【００５８】
図１０は、駆動電圧と透過率との関係のフレクソ係数依存性を示す模式図である。
なお、図１０の（ａ）は、横軸が画素電極１７に印加する交流電圧の振幅Ｖｐｘ（単位はボルト）、縦軸が透過率ＴＰ（単位は任意）のグラフである。また、図１０の（ａ）には、フレクソ係数Ｅ（＝ｅ１１＝ｅ３３）を0ｐＣ／ｍにした場合、5ｐＣ／ｍにした場合、10ｐＣ／ｍにした場合、および20ｐＣ／ｍにした場合の交流電圧の振幅Ｖｐｘと透過率ＴＰとの関係を示している。また、図１０の（ｂ）は、横軸がフレクソ係数Ｅ（単位はｐＣ／ｍ）、縦軸が印加する交流電圧の電圧比ＲｏＶ（単位は％）のグラフである。また、図１０の（ｂ）のグラフにおける電圧比ＲｏＶは、フレクソ係数を0ｐＣ／ｍにしたときに透過率ＴＰが最大になる振幅Ｖｐｘと、それぞれのフレクソ係数において透過率ＴＰが最大になる振幅Ｖｐｘとの比である。
【００５９】
本願発明者らが、上記のシミュレーターを用いた計算で得られた液晶層３の配向に基づき、画素電極１７に所定の交流電圧を印加したときの透過率を算出したところ、図１０の(ａ)に示すような結果が得られた。なお、図１０の(ａ)に示した結果は、周波数が30Ｈｚの交流電圧を、振幅Ｖｐｘを変えながら画素電極１７に加えたときの、振幅Ｖｐｘの大きさと透過率ＴＰとの関係である。
【００６０】
図１０の(ａ)を見ると、フレクソ係数Ｅが大きくなるにつれて、透過率Ｔｐが最大になる交流電圧の振幅Ｖｐｘが低くなることがわかる。液晶表示パネルの駆動電圧は、通常、0ボルトと透過率Ｔｐが最大になる振幅Ｖｐｘとの間であり、かつ、透過率Ｔｐが最大になる振幅Ｖｐｘよりも若干低い値に設定される。そのため、液晶層３のフレクソ係数Ｅを大きくすれば、液晶表示パネルの駆動電圧を低くすることができる。
【００６１】
また、図１０の（ａ）に示したような結果に基づいて、フレクソ係数Ｅと、透過率ＴＰが最大になる振幅Ｖｐｘとの関係を調べると、たとえば、図１０の（ｂ）に示すような結果が得られた。
【００６２】
図１０の(ｂ)を見ると、フレクソ係数Ｅに大きくするにつれて液晶表示パネルの駆動電圧を低くできることがより詳細にわかる。このとき、フレクソ係数Ｅと電圧比ＲｏＶの関係は、7ｐＣ／ｍに変極点があり、フレクソ係数Ｅが7ｐＣ／ｍより大きくなると、電圧比ＲｏＶが急激に低減する。すなわち、液晶層３のフレクソ係数Ｅ（＝ｅ１１＝ｅ３３）を7ｐＣ／ｍよりも大きくすると、液晶表示パネルの駆動電圧を大幅に低くすることができる。
【００６３】
一方、非特許文献２からもわかるように、一般的なフレクソ係数Ｅ（＝ｅ１１＝ｅ３３）は、絶対値がおよそ0から3ｐＣ／ｍ程度であるとされる。したがって、一般的な液晶材料を使用している従来の液晶表示パネルでは、この効果を得ることができない。
【００６４】
また、図１０の（ｂ）を見ると、フレクソ係数Ｅと電圧比ＲｏＶの関係は、フレクソ係数Ｅが5ｐＣ／ｍの付近にも変曲点があり、フレクソ係数Ｅが5ｐＣ／ｍから7ｐＣ／ｍの範囲では、電圧比ＲｏＶの変化（減少）が少ない。また、フレクソ係数Ｅが5ｐＣ／ｍのときの電圧比ＲｏＶは約98％であり、フレクソ係数Ｅが0から3ｐＣ／ｍの区間の電圧比ＲｏＶ（100%から約99.5％）との間に有意な差がある。したがって、液晶層３のフレクソ係数Ｅの絶対値を5ｐＣ／ｍよりも大きくすれば、液晶表示パネルの駆動電圧を従来よりも低くすることができると言える。
【００６５】
またさらに、液晶層３のフレクソ係数Ｅを大きくした場合、電圧比ＲｏＶ（駆動電圧）を低くできる反面、図１０の（ａ）からわかるように、透過率ＴＰの最大値が徐々に低くなる。そのため、画素の輝度の低下を抑えつつ駆動電圧を低くするには、液晶層３のフレクソ係数Ｅの絶対値を5ｐＣ／ｍ乃至7ｐＣ／ｍにすればよいと言える。
【００６６】
また、結果は示していないが、上記のような効果はフレクソ係数Ｅ（＝ｅ１１＝ｅ３３）の絶対値によって影響に違いが生じるものの、フレクソ係数Ｅが負であって同様な効果が得られる。
【００６７】
以上説明したように、実施例１の液晶表示パネルによれば、液晶層３のフレクソ係数の絶対値を5ｐＣ／ｍ以上にすることで、駆動電圧を低減することができる。また、実施例１の液晶表示パネルは、液晶層３のフレクソ係数の絶対値を7ｐＣ／ｍ以上にすることで、さらに大幅に駆動電圧を低減することができる。
【００６８】
また、実施例１の液晶表示パネルは、液晶層３のフレクソ係数の絶対値を5ｐＣ／ｍ乃至7ｐＣ／ｍにすることで、輝度の低下を抑えつつ、駆動電圧を低くすることができる。
【００６９】
また、実施例１では、本発明を適用する液晶表示パネルの一例として、IPS-Pro方式の液晶表示パネルを挙げたが、実施例１の構成は、これに限らず、AS-IPS（Advanced Super-IPS）方式のように、画素電極１７と共通電極１５とが絶縁層の同一面に配置されている液晶表示パネルにも適用できる。AS-IPS方式の液晶表示パネルの場合、一般に、画素電極１７および共通電極１５がともに櫛歯形状であり、画素電極１７の歯と共通電極１５の歯が交互に並んでいる。そのため、AS-IPS方式の液晶表示パネルを駆動する場合にも、図７に示したようなアーチ状の電気力線ＥＦが生じ、液晶層３にフレクソ分極ＦＰが生じる。したがって、AS-IPS方式の液晶表示パネルの液晶層３のフレクソ係数の絶対値を5ｐＣ／ｍ以上にすることで、輝度の低下を抑えつつ、駆動電圧を低くすることができる。
【実施例２】
【００７０】
実施例１では、液晶層３のフレクソ係数Ｅ（＝ｅ１１＝ｅ３３）の絶対値を大きくすることで、液晶表示パネルの駆動電圧を低くしている。しかしながら、液晶層３のフレクソ係数Ｅを大きくした場合、フレクソ分極ＦＰが大きくなる。特許文献１によると、IPS方式の液晶表示装置では、フレクソ分極によって残像が発生する可能性が示唆されている。そのため、実施例１の液晶表示装置のように、液晶層３のフレクソ係数Ｅの絶対値を大きくした場合、フリッカや残像が発生する可能性がある。
【００７１】
図１１は、実施例１の液晶表示装置における透過率の時間変化の一例を示す模式図である。
なお、図１１は、横軸が駆動開始時刻からの経過時間Time（単位は秒）、縦軸が透過率ＴＰ（単位は任意）のグラフである。
【００７２】
実施例１の液晶表示装置においてフリッカが観測される要因としては、次のようなことが考えられる。本願発明者らが、実施例１で挙げたシミュレーター（LCD-Master）を用いた計算で得られた液晶層３の配向に基づき、画素電極１７に所定の交流電圧を印加したときの透過率ＴＰの時間変化を算出したところ、図１１に示すような結果が得られた。なお、図１１において、実線はフレクソ係数Ｅ（＝ｅ１１＝ｅ３３）を10ｐＣ／ｍにしたときの透過率ＴＰの時間変化であり、点線はフレクソ係数Ｅを0ｐＣ／ｍにしたときの透過率ＴＰの時間変化である。また、図１１において、破線の矩形波は、画素電極１７に印加する交流電圧であり、±5ボルトの交流電圧を30Ｈｚで印加していることを示している。すなわち、図１１に示した透過率ＴＰの時間変化は、駆動周波数が60Ｈｚであり、極性（画素電極１７の電位と共通電極１５の電位との高低の関係）を1フレーム期間毎に反転させる液晶表示装置における時間変化に相当する。
【００７３】
図１１からわかるように、フレクソ分極を考慮せずに計算した場合の透過率ＴＰには、画素電極１７に印加する電圧の極性の変化に応じた透過率ＴＰの変動が観測されない。これに対し、フレクソ分極を考慮した場合の透過率ＴＰには、画素電極１７に印加する電圧の極性の変化に応じた透過率ＴＰの変動が観測される。つまり、フレクソ分極がある場合は、透過率ＴＰに時間変動があり、この時間変動がフリッカとして観測される。
【００７４】
また、透過率ＴＰは１フレーム期間内の平均値として算出することができ、正極性印加時と負極性印加時の比を取ることでフリッカ強度を算出することもできる。
【００７５】
図１２は、フレクソ係数とフリッカ強度との関係の一例を示す模式図である。
なお、図１２は、横軸がフレクソ係数Ｅ（単位はｐＣ／ｍ）、縦軸がフリッカ強度ＩＦＬ（単位は％）のグラフである。
【００７６】
本願発明者らが、図９に示したモデルの画素を±5ボルトの交流電圧で駆動させたときのフレクソ係数Ｅとフリッカ強度ＩＦＬとの関係をシミュレーションしたところ、たとえば、図１２に示すような結果が得られた。液晶表示装置におけるフリッカ強度ＩＦＬは、3％以内が許容範囲であり、1％以内が望ましい。したがって、図１２によると、フリッカ強度ＩＦＬを許容範囲内に納めるには、液晶層３のフレクソ係数Ｅ（＝ｅ１１＝ｅ３３）の絶対値を7ｐＣ／ｍ以下にする必要がある。またさらに、フリッカ強度ＩＦＬを１％以内に納めるには、液晶層３のフレクソ係数の絶対値を5ｐＣ／ｍ以下にする必要がある。
【００７７】
これに対し、実施例１の液晶表示装置では、フレクソ係数の絶対値を5ｐＣ／ｍ以上にして駆動電圧を低くしている。すなわち、実施例１の液晶表示装置において、液晶層３のフレクソ係数の絶対値を5ｐＣ／ｍ以上7ｐＣ／ｍにした場合は、フリッカ強度ＩＦＬを許容範囲内（3％以内）に抑えることができるが、その強度は1％以上である。また、実施例１の液晶表示装置において、液晶層３のフレクソ係数の絶対値を7ｐＣ／ｍにした場合は、フリッカ強度ＩＦＬが許容範囲よりも大きくなる。したがって、実施例１の液晶表示装置においてフリッカ強度を小さくするには、別の対策が必要になる。
【００７８】
そこで、実施例２では、液晶層３のフレクソ係数Ｅの絶対値を大きくしてもフリッカが観測されないようにする方法の一例を説明する。具体的には、たとえば、図９に示した画素電極１７の歯の幅Ｌと、間隙の寸法Ｓとの関係を最適化することによって、上記の透過率ＴＰの時間変動をフリッカとして観測できなくなる程度、つまりフリッカ強度ＩＦＬが1％以内になるまで小さくする。
【００７９】
図１３は、画素電極の歯の幅Ｌおよび間隙の寸法Ｓとフリッカ強度との関係の一例を示す模式図である。
なお、図１３は、横軸がＬ／（Ｌ＋Ｓ）、縦軸がフリッカ強度ＩＦＬ（単位は任意）のグラフである。
【００８０】
本願発明者らが、図９に示したモデルにおいて画素電極１７の歯の幅Ｌと間隙の寸法Ｓとの比(実施例２ではＬ／（Ｌ＋Ｓ）とする)を変えたときに、フリッカ強度ＩＦＬがどのように変化するかを調べたところ、たとえば、図１３に示すような結果が得られた。なお、図１３は、液晶層３のフレクソ係数を10ｐＣ／ｍとし、印加電圧を±5ボルトの交流電圧としている。また、図１３には、画素電極１７の櫛歯ピッチ（Ｌ＋Ｓ）を5μｍにした場合のフリッカ強度の変化（実線）と、10μｍにした場合のフリッカ強度の変化（点線）を示している。
【００８１】
図１３を見ると、櫛歯ピッチが5μｍのときはＬ／（Ｌ＋Ｓ）を約0.35、櫛歯ピッチが10μmのときはＬ／（Ｌ＋Ｓ）を約0.40にすると、フリッカ強度ＩＦＬが最小値になっていることがわかる。
【００８２】
また、フレクソ分極が液晶層３の配向に影響を及ぼす場合、液晶層３に印加される電圧の極性によって透過率ＴＰが変動する。そこで、本願発明者らは、この透過率ＴＰの変動を観測するために、透過率の面内分布を算出した。
【００８３】
図１４は、液晶層のフレクソ係数と透過率の面内分布との関係の一例を示す模式図である。
なお、図１４の（ａ）および（ｂ）は、横軸が図９に示したｘｐ＝０からｘｐ＝Ｘの区間におけるｘ方向の位置、縦軸が透過率ＴＰ（単位は任意）のグラフである。
【００８４】
本願発明者らが、実施例１で挙げたシミュレーター（LCD-Master）を用いて、図９に示したxp=0からxp=Xの区間における透過率ＴＰの面内分布を計算しところ、図１４に示すような結果が得られた。なお、図１４の（ａ）は、画素電極１７に正電圧（5ボルト）を印加したときの透過率ＴＰの面内分布を示しており、実線がフレクソ係数を10ｐＣ／ｍにしたときの面内分布である。また、図１４の（ｂ）は、画素電極１７に負電圧（-5ボルト）を印加したときの透過率ＴＰの面内分布を示しており、実線がフレクソ係数を10ｐＣ／ｍにしたときの面内分布である。また、図１４の（ａ）および（ｂ）に示した点線の分布は、それぞれ、フレクソ係数を0ｐＣ／ｍにしたときの透過率ＴＰの面内分布である。
【００８５】
図１４の（ａ）および（ｂ）からわかるように、フレクソ係数を0ｐＣ／ｍにした場合、すなわちフレクソエレクトリック効果を無視した場合の透過率ＴＰの面内分布は、画素電極１７に印加する電圧の極性によらず、概ね同じ分布になる。
【００８６】
これに対し、フレクソ係数を10ｐＣ／ｍにした場合は、画素電極１７に印加される電圧の極性に応じて面内での透過率ＴＰの変動が観測された。正電圧を印加したときには、図１４の（ａ）に示したように、画素電極１７の歯の上における透過率ＴＰが低くなり、歯の間隙の上における透過率ＴＰが高くなる。また、負電圧を印加したときには、図１４の（ｂ）に示したように、画素電極１７の歯の上における透過率ＴＰが高くなり、歯の間隙の上における透過率ＴＰが低くなる。
【００８７】
以上の結果から、実施例２の液晶表示装置における最適なＬ／（Ｌ＋Ｓ）は、画素電極１７に印加される電圧の極性が変化したときの、画素電極１７の歯の上における透過率と歯の間隙の上における透過率とが概ね等しくなるような値であることがわかる。
【００８８】
図１５は、櫛歯ピッチと最適なＬ／（Ｌ＋Ｓ）との関係の一例を示す模式図である。
なお、図１５は、横軸が櫛歯ピッチＰ＝Ｌ＋Ｓ（単位はμｍ）、縦軸がＬ／（Ｌ＋Ｓ）の最適値（Ｌ／Ｐ）OPのグラフである。
【００８９】
本願発明者らが、櫛歯ピッチＰが5μｍの場合、10μｍの場合、および12μｍの場合のそれぞれにおいて、フリッカ強度ＩＦＬが最小になるＬ／Ｐ、すなわちＬ／（Ｌ＋Ｓ）の最適値（Ｌ／Ｐ）OPを算出したところ、図１５に示すような結果が得られた。なお、図１５において、四角の点はシミュレーションにより算出された結果であり、曲線Ｆ（Ｐ）はシミュレーションの結果から求めた回帰曲線である。このとき、曲線Ｆ（Ｐ）は、下記数式３で表される。
【００９０】
Ｆ（Ｐ）＝0.072×loge（Ｐ）＋0.234  ・・・（数式３）
【００９１】
すなわち、画素を設計する際に、画素電極１７の歯の幅ＬとピッチＰ（＝Ｌ＋Ｓ）との関係が数式３を満たすように設定して実施例１の液晶表示パネルを製造すれば、液晶層３のフレクソ係数Ｅが大きくても、フリッカ強度を小さくすることができる。
【００９２】
なお、図１３のフリッカ強度ＩＦＬは、画素電極１７の歯が無限に続く場合を仮定して算出した結果である。実際の液晶表示装置では、図１３のフリッカ強度ＩＦＬが0.2以下であることが望ましく、0.3以下が許容範囲である。したがって、その範囲におけるＬ／（Ｌ＋Ｓ）は、およそ最適値から±0.05が望ましく、±0.10が許容範囲であると言える。
【００９３】
すなわち、実施例１の液晶表示装置においてフリッカが観測されないようにするには、0.05≧Ｆ（Ｐ）−0.072×loge(Ｐ)＋0.234≧−0.05を満たす画素構成にすることが望ましい。また、フリッカ強度が許容範囲内におさまる画素構成は、0.10≧Ｆ（Ｐ）−0.072×loge(Ｐ)＋0.234≧−0.10となる。つまり、実施例２の液晶表示装置は、画素電極１７の歯の幅Ｌと間隙Ｓとの関係がこのような条件を満たす画素構成にすることで、駆動電圧を低くするとともに、フリッカ強度を低減させる。
【００９４】
以上説明したように、実施例２の液晶表示装置によれば、IPS-Pro方式の液晶表示パネルにおける液晶層３のフレクソ係数Ｅ（＝ｅ１１＝ｅ３３）の絶対値が5ｐＣ／ｍ以上であっても、フリッカ強度を低減させることができる。また、実施例２の液晶表示装置は、フリッカが軽減することで透過率向上の効果も得られる。
【００９５】
また、実施例２では、実施例１と同様にIPS-Pro方式の液晶表示パネルを例に挙げているが、実施例２の構成は、IPS-Pro方式に限らず、AS-IPS方式の液晶表示パネルにも適用できることはもちろんである。AS-IPS方式の液晶表示パネルの場合は、画素電極１７および共通電極１５がともに櫛歯形状であり、画素電極１７の歯と共通電極１５の歯とが交互に並ぶ。そのため、AS-IPS方式の液晶表示パネルでは、櫛歯のピッチに対して発生する電界の数がIPS-Pro方式の場合の半分になる。したがって、AS-IPS方式の液晶表示パネルの場合、数式３は、下記数式４に書き換えられる。
【００９６】
Ｆ（Ｐ）＝0.072×loge（2Ｐ）＋0.234  ・・・（数式４）
【００９７】
なお、数式４の櫛歯ピッチＰ（＝Ｌ＋Ｓ）において、間隙Ｓは画素電極１７の歯と共通電極１５の歯との間隙である。また、幅Ｌについては、画素電極１７の歯の幅、共通電極の歯の幅のどちらでもよい。
【００９８】
また、AS-IPS方式の液晶表示パネルの場合も、フリッカ強度の許容範囲についてはIPS-Pro方式とおなじことが言える。そのため、AS-IPS方式の場合は、0.05≧Ｆ（Ｐ）−0.072×loge(2Ｐ)＋0.234≧−0.05を満たす画素構成にすることが望ましい。また、フリッカ強度が許容範囲内におさまる画素構成は0.10≧Ｆ（Ｐ）−0.072×loge(2Ｐ)＋0.234≧−0.10となる。
【実施例３】
【００９９】
実施例３では、液晶層３のフレクソ係数Ｅの絶対値を大きくしてもフリッカが観測されないようにする方法の別の一例を説明する。具体的には、液晶表示パネルの駆動周波数を高くすることで透過率ＴＰの時間変動を抑制し、フリッカ強度が3％以下（望ましくは1％以下）になるようにする。
【０１００】
フレクソ分極が発生した液晶表示パネルの場合、液晶層３の応答速度は、フレクソ分極分極が生じている分、高速化する。これは従来の液晶層３の応答は誘電応答のみであったのに対して、フレクソ分極の効果が重畳するためである。この現象について図１６を用いて説明する。
【０１０１】
図１６は、実施例１の液晶表示パネルを駆動させたときの透過率の時間変化の一例を示す模式図である。
なお、図１６は、図１１の一部分を拡大した図であり、横軸が駆動開始時からの経過時間Time（単位は秒）、縦軸が透過率ＴＰ（単位は任意）のグラフである。
【０１０２】
実施例１の液晶表示パネルを、たとえば、一般的な駆動周波数（60Hz）で駆動させた場合、透過率ＴＰの時間変化は、図１６に示したようになる。すなわち、電圧の極性が変わった直後に透過率ＴＰが急激に上昇して極大値をとった後、徐々に透過率ＴＰが低下する。このとき、電圧の極性が変わった直後の透過率ＴＰが上昇する区間Ｔａは、フレクソ分極による光学応答が起こる区間であり、その後の透過率ＴＰが低下する区間Ｔｂは、誘電応答および弾性的な緩和過程による光学応答が起こる区間である。
【０１０３】
このように、実施例１の液晶表示パネルの画素電極１７周波数が30Ｈｚの交流電圧を印加した場合、透過率ＴＰの変動幅が大きくなるので、フリッカとして観測されやすい。すなわち、実施例１の液晶表示パネルは、たとえば、駆動周波数を60Ｈｚとし、極性（画素電極１７の電位と共通電極１５の電位との高低の関係）を1フレーム期間毎に反転させながら駆動すると、フリッカが観測されやすい。
【０１０４】
ところで、実施例１の液晶表示パネルに交流電圧を印加する場合、正電圧を印加したときの透過率の極大値と、負電圧を印加したときの透過率の極大値との差ΔＴＰは、交流電圧の周波数によらず概ね一定の値になる。したがって、印加する交流電圧の周波数を高くして区間Ｔｂを短くすれば、透過率の変動幅が小さくなる。
【０１０５】
実施例１の液晶表示パネルにおける区間Ｔａは、およそ3ミリ秒である。したがって、液晶表示パネルに印加する交流電圧の周波数を約166.7（＝1000/3×2）Ｈｚにすると、区間Ｔｂがほぼ0になり、透過率ＴＰの変動幅を最小にすることができる。なお、図１６からわかるように、区間Ｔｂを完全に0にしなくても、区間Ｔｂにおける透過率の変動量（減少量）が、上記の差ΔＴＰよりも小さくなれば、透過率の変動幅が最小になる。そのため、液晶表示パネルに印加する交流電圧の周波数を約150Ｈｚにすれば、透過率の変動幅を最小にすることができる。
【０１０６】
液晶表示装置におけるフリッカ強度は、前述のように3％以内が許容範囲であり、1％以内が望ましい。そのため、図１６からフリッカ強度が1％になる透過率ＴＰの変動幅を決定し、そこから交流電圧の周波数を算出したところ、約100Ｈｚとなった。また、同様にフリッカ強度が3％になる透過率の変動幅を決定し、そこから交流電圧の周波数を算出したところ、約60Ｈｚとなった。すなわち、実施例１の液晶表示パネルにおいて液晶層３のフレクソ係数Ｅ（＝ｅ１１＝ｅ３３）を10ｐＣ／ｍにした場合、たとえば、駆動周波数を120Ｈｚ以上にし、極性を1フレーム期間毎に反転させながら駆動すると、フリッカ強度が3％以下になり、フリッカが観測されにくくなる。また、駆動周波数を200Ｈｚ以上にし、極性を1フレーム期間毎に反転させながら駆動すると、フリッカ強度が１％以下になり、フリッカをさらに低減することができる。
【０１０７】
図１７は、交流電圧の周波数とフリッカ強度との関係のフレクソ係数依存性を示す模式図である。
なお、図１７の（ａ）は、横軸が交流電圧の周波数Ｑ（単位はＨｚ）、縦軸がフリッカ強度ＩＦＬ（単位は％）のグラフである。また、図１７の（ｂ）は、横軸がフレクソ係数Ｅ（単位はｐＣ／ｍ）、縦軸が交流電圧の周波数Ｑ（単位はＨｚ）のグラフである。
【０１０８】
本願発明者らが、液晶層３のフレクソ係数Ｅの値を変えて、交流電圧の周波数Ｑとフリッカ強度ＩＦＬとの関係を調べたところ、たとえば、図１７の（ａ）に示すような結果が得られた。なお、図１７の（ａ）には、フレクソ係数Ｅを5ｐＣ／ｍにした場合、10ｐＣ／ｍにした場合、および20ｐＣ／ｍにした場合の交流電圧の周波数Ｑとフリッカ強度ＩＦＬとの関係を示している。なお、図１７の（ａ）の曲線における周波数Ｑとフリッカ強度ＩＦＬは、図１６に示したような応答波形のピーク差によって求めている。たとえば、フリッカ強度１％を示す周波数Ｑは、輝度ピーク（透過率ＴＰの最大値）から輝度が１％変化する時間を求め、その逆数（１／Ｑ）としている。
【０１０９】
図１７（ａ）からわかるように、液晶層３のフレクソ係数Ｅを大きくするにつれて、フリッカ強度が許容範囲（3％以内）になる交流電圧の周波数Ｑが高くなる。
【０１１０】
このような結果に基づき、フリッカ強度が3％になるフレクソ係数と交流電圧の周波数との関係を求めると、図１７の（ｂ）に示した曲線Ｆ３（Ｅ）のようになる。同様に、フリッカ強度が1％になるフレクソ係数と交流電圧の周波数との関係を求めると、図１７の（ｂ）に示した曲線Ｆ１（Ｅ）のようになる。このとき、曲線Ｆ１（Ｅ）および曲線Ｆ３（Ｅ）は、それぞれ、下記数式５および数式６で表される。
【０１１１】
Ｆ１（Ｅ）＝ 116.8×loge（Ｅ）−165.7  ・・・（数式５）
Ｆ３（Ｅ）＝ 61.5×loge（Ｅ）−91.5  ・・・（数式６）
【０１１２】
したがって、実施例１の液晶表示パネルを有する液晶表示装置において、フリッカ強度が1％以内になるようにするには、液晶表示パネルに印加する交流電圧の周波数Ｑを、下記数式７を満たすようにすればよい。また、フリッカ強度が3％以内になるようにするには、液晶表示パネルに印加する交流電圧の周波数Ｑを、下記数式８を満たすようにすればよい。
【０１１３】
Ｑ ＞ 116.8×loge（Ｅ）−165.7  ・・・（数式７）
Ｑ ＞ 61.5×loge（Ｅ）−91.5  ・・・（数式８）
【０１１４】
つまり、実施例３の液晶表示装置は、実施例１のような構成の液晶表示パネルを有する液晶表示装置を、数式７または数式８を満たす条件で駆動させることで、フリッカ強度を低減させる。
【０１１５】
以上説明したように、実施例３の液晶表示装置によれば、画素電極に加える交流電圧の周波数を30Ｈｚ以上にすることで、液晶層３のフレクソ係数が7ｐＣ／ｍ以上であってもフリッカ強度を3％以内または1％以内に抑えることができ、フリッカが観測されないようにすることができる。また、液晶表示パネルの駆動周波数を高くすることで、動画性能にも優れた液晶表示装置を提供することができる。
【０１１６】
また、実施例３の構成（駆動方法）は、IPS-Pro方式の液晶表示パネルに限らず、AS-IPS方式の液晶表示パネルにも適用できる。
【０１１７】
以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはもちろんである。
【０１１８】
たとえば、前記実施例１乃至実施例３では、透過型の液晶表示パネルを例に挙げているが、本発明は、これに限らず、半透過型、反射型の液晶表示パネルにも適用できることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１１９】
１  第１の基板
２  第２の基板
３  液晶層
３Ｍ  液晶分子
４  ブラックマトリクス
５  カラーフィルタ
６  平坦化膜
７  第１の配向膜
８  裏面電極
９  第１の偏光板
１０  走査信号線
１１  第１の絶縁層
１２  映像信号線
１３  ＴＦＴ素子
１３ｓ  ソース電極
１４  第２の絶縁層
１５  共通電極
１６  第３の絶縁層
１７  画素電極
１８  第２の配向膜
１９  第２の偏光板
ＥＦ  電気力線
ＦＰ  フレクソ分極
【図１】
2011028067.tif 000005
【図２】
2011028067.tif 000006
【図３】
2011028067.tif 000007
【図４】
2011028067.tif 000008
【図５】
2011028067.tif 000009
【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】
2011028067.tif 000014
【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】
2011028067.tif 000020
【図１７】
2011028067.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月28日(2010.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記画素電極および前記共通電極は、絶縁層を介して積層されており、かつ、前記液晶層に近いほうの電極が櫛歯状であり、
前記液晶層に近いほうの電極の歯の幅をＬ、歯の間隙をＳ、前記幅Ｌと前記間隙Ｓの和をＰとしたときに、
0.10 ≧ (Ｌ/Ｐ)−0.072×loge(Ｐ)−0.234 ≧ −0.10
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記液晶層に近いほうの電極は、前記幅Ｌ、前記間隙Ｓ、前記幅Ｌと前記間隙Ｓの和Ｐの間に、
0.05 ≧ (Ｌ/Ｐ)−0.072×loge(Ｐ)−0.234 ≧ −0.05
の関係を有することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
前記画素電極および前記共通電極は、絶縁層の同一面に配置され、かつ、前記画素電極の歯と前記共通電極の歯が交互に並んでおり、
前記画素電極の歯の幅をＬ、前記画素電極と前記共通電極の間隙をＳ、前記幅Ｌと前記間隙Ｓの和をＰとしたときに、
0.10 ≧ (Ｌ/Ｐ)−0.072×loge(2Ｐ)−0.234 ≧ −0.10
を満たすことを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
前記画素電極および前記共通電極は、前記幅Ｌ、前記間隙Ｓ、および前記幅Ｌと前記間隙Ｓの和Ｐの間に、
0.05 ≧ (Ｌ/Ｐ)−0.072×loge(2Ｐ)−0.234 ≧ −0.05
の関係を有することを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】
前記画素電極および前記共通電極は、絶縁層の同一面に配置され、かつ、前記画素電極の歯と前記共通電極の歯が交互に並んでおり、
前記共通電極の歯の幅をＬ、前記画素電極と前記共通電極の間隙をＳ、前記幅Ｌと前記間隙Ｓの和をＰとしたときに、
0.10 ≧ (Ｌ/Ｐ)−0.072×loge(2Ｐ)−0.234 ≧ −0.10
を満たすことを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
前記画素電極および前記共通電極は、前記幅Ｌ、前記間隙Ｓ、前記幅Ｌと前記間隙Ｓの和Ｐの間に、
0.05 ≧ (Ｌ/Ｐ)−0.072×loge(2Ｐ)−0.234 ≧ −0.05
の関係を有することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
すなわち、実施例１の液晶表示装置においてフリッカが観測されないようにするには、0.05≧(Ｌ/Ｐ)−0.072×loge(Ｐ)−0.234≧−0.05を満たす画素構成にすることが望ましい。また、フリッカ強度が許容範囲内におさまる画素構成は、0.10≧(Ｌ/Ｐ)−0.072×loge(Ｐ)−0.234≧−0.10となる。つまり、実施例２の液晶表示装置は、画素電極１７の歯の幅Ｌと間隙Ｓとの関係がこのような条件を満たす画素構成にすることで、駆動電圧を低くするとともに、フリッカ強度を低減させる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
また、AS-IPS方式の液晶表示パネルの場合も、フリッカ強度の許容範囲についてはIPS-Pro方式とおなじことが言える。そのため、AS-IPS方式の場合は、0.05≧(Ｌ/Ｐ)−0.072×loge(2Ｐ)−0.234≧−0.05を満たす画素構成にすることが望ましい。また、フリッカ強度が許容範囲内におさまる画素構成は0.10≧(Ｌ/Ｐ)−0.072×loge(2Ｐ)−0.234≧−0.10となる。