(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電異方性が負の液晶材料を含む垂直配向型の液晶層と、前記液晶層を介して互いに対向する第１基板および第２基板と、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極および前記第２基板の前記液晶層側に設けられた第２電極と、前記第１電極の前記液晶層側に設けられた第１配向膜および前記第２電極の前記液晶層側に設けられた第２配向膜とを備え、画素は、前記第１配向膜による液晶分子の第１プレチルト方向と前記第２配向膜による液晶分子の第２プレチルト方向とが略直交し、且つ、最高階調の表示のための信号電圧が印加されたときの前記液晶層の層面内および厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向が、前記第１プレチルト方向と前記第２プレチルト方向とを略２等分する第１方向である第１液晶ドメインを有する液晶パネルと、
前記画素の前記液晶層に１垂直走査期間ごとに信号電圧を供給する駆動回路であって、最低階調の表示を行うための信号電圧としてしきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍未満の電圧を供給するとともに、少なくとも最低階調から最高階調へ表示階調が遷移する際に、最高階調の表示を行うための信号電圧を供給する直前の垂直走査期間において、前記最低階調の表示を行うための前記信号電圧に代えて、前記液晶層の前記しきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍以上の電圧を供給する駆動回路と
を備える、液晶表示装置。
【請求項２】
前記駆動回路は、最低階調の表示を行うための信号電圧としてしきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍未満の電圧を供給するとともに、最低階調から前記しきい値電圧Ｖｔｈの２．２倍以上の信号電圧を供給する階調へ表示階調が遷移する際に、当該信号電圧を供給する直前の垂直走査期間において、前記最低階調の表示を行うための前記信号電圧に代えて、前記液晶層の前記しきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍以上の電圧を供給する、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記駆動回路は、最低階調の表示を行うための信号電圧としてしきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍未満の電圧を供給するとともに、最低階調から他の階調へ遷移する全ての場合に、当該信号電圧を供給する直前の垂直走査期間において、前記最低階調の表示を行うための前記信号電圧に代えて、前記液晶層の前記しきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍以上の電圧を供給する、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記駆動回路は前記信号電圧としてオーバーシュート電圧を供給することができる、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記画素は、最高階調の表示のための信号電圧が印加されたときの前記液晶層の層面内および厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向が、第２方向である第２液晶ドメインと、第３方向である第３液晶ドメインと、第４方向である第４液晶ドメインとを更に有し、前記第１方向、第２方向、第３方向および第４方向は、任意の２つの方向の差が９０°の整数倍に略等しい４つの方向である、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記画素は、互いに異なる信号電圧が前記液晶層に印加される複数の副画素を有し、
前記駆動回路は、前記複数の副画素の少なくとも１つの副画素の前記液晶層に、最低階調の表示を行うための信号電圧としてしきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍未満の電圧を供給するとともに、少なくとも最低階調から最高階調へ表示階調が遷移する際に、最高階調の表示を行うための信号電圧を供給する直前の垂直走査期間において、前記最低階調の表示を行うための前記信号電圧に代えて、前記液晶層の前記しきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍以上の電圧を供給する、請求項１から５のいずれか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し、特に広視野角特性を有する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の表示特性が改善され、テレビジョン受像機などへの利用が進んでいる。液晶表示装置の視野角特性は向上したものの更なる改善が望まれている。特に、垂直配向型の液晶層を用いた液晶表示装置（ＶＡモード液晶表示装置と呼ばれることもある。）の視野角特性の改善に対する要求は強い。【０００３】
現在、テレビ等の大型表示装置に用いられているＶＡモード液晶表示装置には、視野角特性を改善するために、１つの画素に複数の液晶ドメインを形成する配向分割構造（「画素分割構造」ともいう。）が採用されている。配向分割構造を形成する方法としては、ＭＶＡモードが主流である。ＭＶＡモードは、垂直配向型液晶層を挟んで対向する一対の基板の液晶層側に、配向規制構造を設けることによって、配向方向（チルト方向）が異なる複数のドメイン（典型的には配向方向は４種類）を形成している。配向規制構造としては、電極に設けたスリット（開口部）あるいはリブ（突起構造）が用いられ、液晶層の両側から配向規制力を発揮する。【０００４】
しかしながら、スリットやリブを用いると、従来のＴＮモードで用いられていた配向膜によってプレチルト方向を規定した場合と異なり、スリットやリブが線状であることから、液晶分子に対する配向規制力が画素内で不均一となるため、例えば、応答速度に分布が生じるという問題がある。また、スリットやリブを設けた領域の光の透過率が低下するので、表示輝度が低下するという問題もある。【０００５】
これらの問題を回避するためには、ＶＡモード液晶表示装置についても、配向膜によってプレチルト方向を規定することによって配向分割構造を形成することが好ましい。またプレチルト方向を規定する方法としては、ラビング法や光配向法が知られている。ラビング法を用いて配向分割構造を形成する場合、ラビング領域と非ラビング領域とをレジストによるパターニングで分離して行う。また、光配向法を用いる場合、フォトマスクを介した露光を複数回行うことにより配向分割を行う。【０００６】
配向膜によってプレチルト方向を制御するＶＡモードの液晶表示装置の１つとして、互いの基板でプレチルト方向が直交する垂直配向膜を用いることにより、液晶分子がツイスト構造となるＶＡモード（以下、ＲＴＮ（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードまたはＶＡＴＮ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードともいう）が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照。）。ＲＴＮモードでは、各垂直配向膜によって規定される液晶分子のプレチルト方向は、液晶層を介してクロスニコル配置される一対の偏光板の吸収軸と平行または直交する。ＲＴＮモードでは、液晶層に十分な電圧（少なくとも最高階調の表示のための信号電圧）が印加されたとき液晶層の層面内および厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向は、一対の配向膜によって規定される２つのプレチルト方向を略２等分する方向になる。この液晶層の中央付近の液晶分子のチルト方向が互いに異なる４つの液晶ドメインを各画素内に設ける場合（「４分割構造」という。）、ＲＴＮモードを採用すると、両方の配向膜に対する配向処理（ラビングまたは光照射）の回数を合計で最低４回とすることが出来るという利点がある。
【特許文献１】特開平１１−３５２４８６号公報
【特許文献２】特開２００２−２７７８７７号公報
【特許文献３】特開平１１−１３３４２９号公報
【特許文献４】特開平１０−１２３５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者がＲＴＮモードの液晶表示装置の表示性能を検討している過程で、応答特性にＲＴＮモードに特有の問題があることを見出した。【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ＲＴＮモードの液晶表示装置の応答特性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の液晶表示装置は、誘電異方性が負の液晶材料を含む垂直配向型の液晶層と、前記液晶層を介して互いに対向する第１基板および第２基板と、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極および前記第２基板の前記液晶層側に設けられた第２電極と、前記第１電極の前記液晶層側に設けられた第１配向膜および前記第２電極の前記液晶層側に設けられた第２配向膜とを備え、画素は、前記第１配向膜による液晶分子の第１プレチルト方向と前記第２配向膜による液晶分子の第２プレチルト方向とが略直交し、且つ、最高階調の表示のための信号電圧が印加されたときの前記液晶層の層面内および厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向が、前記第１プレチルト方向と前記第２プレチルト方向とを略２等分する第１方向である第１液晶ドメインを有する液晶パネルと、前記画素の前記液晶層に１垂直走査期間ごとに信号電圧を供給する駆動回路であって、少なくとも最低階調から最高階調へ表示階調が遷移する際に、最高階調の表示を行うための信号電圧を供給する直前の垂直走査期間において、前記液晶層のしきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍以上の電圧を供給する駆動回路とを備えることを特徴とする。【００１０】
ある実施形態において、最低階調の表示を行うための信号電圧は前記しきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍未満である。【００１１】
ある実施形態において、前記駆動回路は、最低階調から前記しきい値電圧Ｖｔｈの２．２倍以上の信号電圧を供給する階調へ表示階調が遷移する際に、当該信号電圧を供給する直前の垂直走査期間において、前記液晶層のしきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍以上の電圧を供給する。【００１２】
ある実施形態において、最低階調から他の階調へ遷移する全ての場合に、当該信号電圧を供給する直前の垂直走査期間において、前記液晶層のしきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍以上の電圧を供給する。【００１３】
ある実施形態において、前記駆動回路は前記信号電圧としてオーバーシュート電圧を供給することができる。【００１４】
ある実施形態において、前記画素は、最高階調の表示のための信号電圧が印加されたときの前記液晶層の層面内および厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向が、第２方向である第２液晶ドメインと、第３方向である第３液晶ドメインと、第４方向である第４液晶ドメインとを更に有し、前記第１方向、第２方向、第３方向および第４方向は、任意の２つの方向の差が９０°の整数倍に略等しい４つの方向である。【００１５】
ある実施形態において、前記画素は、互いに異なる信号電圧が前記液晶層に印加される複数の副画素を有し、前記駆動回路は、前記複数の副画素の少なくとも１つの副画素の前記液晶層に、少なくとも最低階調から最高階調へ表示階調が遷移する際に、最高階調の表示を行うための信号電圧を供給する直前の垂直走査期間において、前記液晶層のしきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍以上の電圧を供給する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によるとＲＴＮモードの液晶表示装置の表示品位、特に応答特性を改善することが出来る。また、オーバーシュート駆動と組み合わせることによって液晶表示装置の動画表示品位を改善することができる。さらに、配向分割および／または画素分割技術と組み合わせることにより、液晶表示装置の視野角特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】電圧無印加状態の液晶層にしきい値電圧Ｖｔｈの３倍の電圧を印加した時のＲＴＮモードの液晶表示装置の透過率の時間変化を示すグラフである。
【図２】（ａ）は電圧無印加状態（電圧印加後０ｍｓ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）はそれぞれしきい値電圧Ｖｔｈの３倍の電圧を印加後、２ｍｓ、１０ｍｓ、２５ｍｓおよび５０ｍｓ経過後の液晶分子の配向状態を示すシミュレーションによるＣＧ画像である。
【図３】図２に示した液晶分子のチルト方向を厚さ方向における位置の関数としてプロットした結果を示すグラフである。
【図４】印加電圧がしきい値電圧Ｖｔｈの１．７５倍、２倍、２．２５倍、２．５倍、２．７５倍および３倍の時の透過率の時間変化を示すグラフであり、（ａ）は液晶材料Ａを用いた場合、（ｂ）は液晶材料Ｂを用いた場合をそれぞれ示している。
【図５】図４に示した応答特性（透過率の時間変化）から、横軸に到達電圧をとり、縦軸に立ち上がり時間Ｔｒ（０−９０％）をとったグラフである。
【図６】ＲＴＮモードの応答特性（透過率の時間変化）を示すグラフであり、（ａ）はプレチルト角の影響を調べた結果を示すグラフであり、（ｂ）はセル厚の影響を調べた結果を示すグラフであり、（ｃ）は液晶材料の粘度（γ１）の影響を調べた結果を示すグラフである。
【図７】電圧（スタート電圧）が印加されている液晶層にしきい値電圧Ｖｔｈの３倍の電圧を印加した時のＲＴＮモードの液晶表示装置の透過率の時間変化を示すグラフである。
【図８】（ａ）は、図７に示した応答特性（透過率の時間変化）から、横軸にスタート電圧をとり、縦軸に立ち上がり時間Ｔｒ（０−９０％）をとったグラフであり、（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれプレチルト角が８８°、８７°および８６°の場合のグラフである。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、セル厚、液晶材料の粘度、およびセル厚と液晶材料の種類が、立ち上がり時間Ｔｒ（０−９０％）のスタート電圧依存性に与える影響を示すグラフである。
【図１０】ＶＡモードの液晶表示装置の立ち上がり時間Ｔｒ（０−９０％）のスタート電圧依存性を示すグラフであり、（ａ）はプレチルト角の影響を調べたものであり、（ｂ）はセル厚の影響を調べたものである。
【図１１】本発明による液晶表示装置における信号電圧の波形を説明するための図である。
【図１２】（ａ）従来のＶＡモードの液晶表示装置の透過率の時間変化を示す図であり、（ｂ）は本発明のＲＴＮモードの液晶表示装置の透過率の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態の液晶表示装置の構成を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。【００１９】
本発明による実施形態の液晶表示装置は、誘電異方性が負の液晶材料を含む垂直配向型の液晶層を備えるＲＴＮモードの液晶表示装置であって、１垂直走査期間ごとに信号電圧を画素の液晶層に供給する駆動回路を有し、駆動回路は、少なくとも最低階調から最高階調へ表示階調が遷移する際に、最高階調の表示を行うための信号電圧を供給する直前の垂直走査期間において、液晶層のしきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍以上の電圧を供給することを特徴としており、そのことによって、本発明者が見つけたＲＴＮモードの液晶表示装置に特有の異常な応答の発生を抑制する。【００２０】
本明細書において、「垂直配向型液晶層」とは、垂直配向膜の表面に対して、液晶分子軸（「軸方位」ともいう。）が約８５°以上の角度で配向した液晶層をいう。液晶分子は負の誘電異方性を有し、クロスニコル配置された偏光板と組み合わせて、ノーマリーブラックモードで表示を行う。視野角特性の観点から上述したように配向分割構造（特に４分割構造）を採用することが好ましいが、本発明はＲＴＮモードの液晶表示装置に共通の問題、すなわち配向分割構造を採用した場合には各ドメインで起こる問題を解決するので、以下では配向分割構造を有しない単純な画素構造のＲＴＮモードの液晶表示装置について説明する。【００２１】
なお、本明細書において「画素」とは、表示において特定の階調を表現する最小の単位を指し、カラー表示においては、例えば、Ｒ、ＧおよびＢのそれぞれの階調を表現する単位に対応し、ドットとも呼ばれる。Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素の組み合わせが、１つのカラー表示画素を構成する。「画素」は、表示の「画素」に対応する液晶表示装置の領域を指す。「プレチルト方向」は、配向膜によって規制される液晶分子の配向方向であって、表示面内の方位角方向を指す（簡単のために、垂直配向膜のプレチルト方向と表現することもある）。また、このとき液晶分子が配向膜の表面となす角をプレチルト角と呼ぶ。プレチルト方向は、配向膜に、ラビング処理または光配向処理を行うことによって規定される。液晶層を介して対向する一対の配向膜のプレチルト方向の組み合わせを変えることによって４分割構造を形成することができる。４分割された画素は、４つの液晶ドメイン（単に「ドメイン」ということもある。）を有する。それぞれの液晶ドメインは、液晶層に十分な電圧が印加されたときの液晶層の層面内および厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向（「基準配向方向」ということもある。）で特徴付けられ、このチルト方向（基準配向方向）が各ドメインの視角依存性に支配的な影響を与える。チルト方向も方位角方向である。方位角方向の基準は、表示の水平方向とし、左回りに正をとる（表示面を時計の文字盤に例えると３時方向を方位角０°として、反時計回りを正とする）。４つの液晶ドメインのチルト方向が、任意の２つの方向の差が９０°の整数倍に略等しい４つの方向（例えば、１２時方向、９時方向、６時方向、３時方向）となるように設定することによって、視野角特性が平均化され、良好な表示を得ることができる。また、視野角特性の均一さの観点からは、４つの液晶ドメインの画素内に占める面積は互いに等しくすることが好ましい。【００２２】
以下の実施形態で例示する垂直配向型液晶層は、誘電異方性が負のネマチック液晶材料を含み、液晶層の両側に設けられた一対の配向膜の一方の配向膜が規定するプレチルト方向と、他方の配向膜が規定するプレチルト方向は互いに略９０°異なっており、これら２つのプレチルト方向の中間の方向にチルト角（基準配向方向）が規定されている。カイラル剤は添加しておらず、液晶層に電圧を印加したときには、配向膜の近傍の液晶分子は配向膜の配向規制力に従ってツイスト配向をとる。必要に応じてカイラル剤を添加しても良い。このように、一対の配向膜によって規定されるプレチルト方向（配向処理方向）が互いに直交する垂直配向膜を用いることにより、液晶分子がツイスト配向となるＲＴＮモードが得られる。【００２３】
ＲＴＮモードにおいては、本出願人が特願２００５−１４１８４６号に記載しているように、一対の配向膜のそれぞれによって規定されるプレチルト角は互いに略等しいことが好ましい。プレチルト角が略等しい配向膜を用いることによって、表示輝度特性を向上させることができるという利点が得られる。特に、一対の配向膜によって規定されるプレチルト角の差が１°以内にすることによって、液晶層の中央付近の液晶分子のチルト方向（基準配向方向）を安定に制御することが可能となり、表示輝度特性を向上させることができる。これは、上記プレチルト角の差が１°超になると、チルト方向が液晶層内の位置によってばらつき、その結果、透過率がばらつく（すなわち所望の透過率よりも低い透過率となる領域が形成される）ためと考えられる。【００２４】
液晶分子のプレチルト方向を配向膜に規定させる方法としては、ラビング処理を行う方法、光配向処理を行う方法、配向膜の下地に微細な構造を予め形成しておきその微細構造を配向膜の表面に反映させる方法、あるいは、ＳｉＯなどの無機物質を斜め蒸着することによって表面に微細な構造を有する配向膜を形成する方法などが知られているが、量産性の観点からは、ラビング処理または光配向処理が好ましい。特に、光配向処理は、非接触で処理できるので、ラビング処理のように摩擦による静電気の発生が無く、歩留まりを向上させることが出来る。さらに、上記特願２００５−１４１８４６号に記載されているように、結合構造を形成し得る感光性基を含む光配向膜を用いることによって、プレチルト角のばらつきを１°以下に制御することができる。特に、４−カルコン基、４’−カルコン基、クマリン基、及び、シンナモイル基からなる群より選ばれる少なくとも一つの感光性基を含むことが好ましい。【００２５】
まず、本発明者が見出したＲＴＮモードに特有の問題を説明する。以下では、シミュレーション（シンテック社製ＬＣＤ  ＭＡＳＴＥＲ）結果に基づいて説明する。なお、シミュレーション結果の一部については実験的にその確かさを確認している。【００２６】
シミュレーションに用いた液晶セルのパラメータを表１に示す。液晶材料ＡおよびＢのいずれを用いた場合も、液晶層のリタデーションは３２０ｎｍとした。液晶材料Ａを用いた場合の液晶層の厚さは３．９μｍであり、液晶材料Ｂを用いた場合の液晶層の厚さは３．４μｍである。【００２７】
【表１】
0005161577.tif 000002
【００２８】
ここで用いるＲＴＮモードの液晶表示装置のしきい値電圧Ｖｔｈは、表１の欄外に示したように、液晶材料の物性値（誘電率および弾性定数）によって決まる電圧であり、いわゆるＶ−Ｔ特性におけるしきい値電圧ではなく、光学的な配置に依存しない。本明細書において、特に示さない限り、液晶層のしきい値電圧とは上記の定義によるしきい値電圧をいうものとする。また、ＲＴＮモードの液晶表示装置の電圧−透過率特性において液晶層に印加する電圧の大きさは、しきい値電圧で規格化した値を用いることにする。【００２９】
（ＲＴＮモードの液晶表示装置の応答特性の問題点）
まず、ＲＴＮモードの液晶表示装置の応答特性の問題点を図１から図３を参照して説明する。【００３０】
図１は、電圧無印加状態の液晶層にしきい値電圧Ｖｔｈの３倍の電圧（最高階調印加電圧とほぼ等しい）を印加した時のＲＴＮモードの液晶表示装置の透過率の時間変化を示すグラフであり、比較のためにプレチルト角や電圧条件等は同じでモードだけをＶＡモードに変更したときの透過率の時間変化を示すグラフを合わせて示している。縦軸は、到達透過率（透過率が時間変化しなくなったときの透過率）で規格化した値で示している。【００３１】
図１に示すように、ＲＴＮモードの液晶表示装置では、ＶＡモードの液晶表示装置のように印加電圧に応じた透過率まで単調に上昇するのではなく、Ａ点まで上昇した後、Ｂ点まで一旦低下し、その後印加電圧に応じた透過率まで上昇する。また、印加電圧に対応する透過率（目標透過率、すなわち表示すべき階調）に到達するまでの時間が長い。ＶＡモードの液晶表示装置が約１０ｍｓでほぼ目標透過率に到達しているのに対し、ＲＴＮモードの液晶表示装置では４０ｍｓ程度要している。典型的な液晶表示装置では一垂直走査期間は１６．７ｍｓ（ＮＴＳＣのインターレース信号の１／２フレームに対応する）であるので、ＲＴＮモードの液晶表示装置の応答速度が十分でないことがわかる。なお、ここでは特に示さない限り、「一垂直走査期間」とは、入力映像信号で規定される期間ではなく、液晶表示装置について規定される期間であり、ある画素に信号電圧が供給されてから、再び信号電圧が供給されるまでの期間である。例えば、ＮＴＳＣ信号の１フレームは３３．３ｍｓであるが、一般に液晶表示装置ではＮＴＳＣ信号の１／２フレーム＝１フィールド（１６．７ｍｓ）の期間内に全ての画素に信号電圧の書き込みを行っており、１６．７ｍｓが液晶表示装置の一垂直走査期間である。さらに、応答特性を改善する目的などのために倍速駆動を行う場合、液晶表示装置の一垂直走査期間は、さらに半分の８．４ｍｓとなる。また、各画素に供給される「信号電圧」とは、表示すべき階調に対応する電圧（階調電圧）に限られず、応答特性を改善するためのオーバーシュート電圧や、擬似インパルス駆動（黒挿入駆動）のための黒表示電圧など、画素に供給される全ての電圧を含む。【００３２】
図１に示したＲＴＮモードの液晶表示装置の液晶層における液晶分子の配向変化を図２（ａ）〜（ｅ）および図３を参照して説明する。【００３３】
図２（ａ）は電圧無印加状態（電圧印加後０ｍｓと表現することもある）、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）はそれぞれしきい値電圧Ｖｔｈの３倍の電圧を印加後、２ｍｓ、１０ｍｓ、２５ｍｓおよび５０ｍｓ経過後の液晶分子の配向状態を示すシミュレーションによるＣＧ画像である。図２中の底面の十字の方向が一対の偏光板の吸収軸（または透過軸）方向である。【００３４】
図３は、図２に示した液晶分子のチルト方向（方位角：ｐｈｉ）を厚さ方向における位置の関数としてプロットした結果を示すグラフであり、図２（ａ）から（ｅ）に対応して、電圧無印加状態（０ｍｓ）、２ｍｓ、１０ｍｓ、２５ｍｓおよび５０ｍｓ経過後の液晶分子のチルト角の分布を示している。厚さ方向の位置（ｚ座標）は液晶層の厚さｄで規格化した値（ｚ／ｄ）として示している。ｚ／ｄ＝０が下側配向膜上の位置を示し、ｚ／ｄ＝１が上側配向膜上の位置を示し、ｚ／ｄ＝０．５が厚さ方向の中央の位置を示している。【００３５】
図３からわかるように、電圧無印加時（０ｍｓ）には、ｚ／ｄ＝０の下側配向膜上の液晶分子のチルト方向（すなわちプレチルト方向）は方位角０°（時計の文字盤の３時方向）であり、ｚ／ｄ＝１の上側配向膜上の液晶分子のチルト方向（すなわちプレチルト方向）は方位角９０°（時計の文字盤の１２時方向）、ｚ／ｄ＝０．５の厚さ方向の中央に位置する液晶分子のチルト方向は上下の配向膜によって規定される液晶分子のプレチルト方向を２等分する方向であり方位角４５°である。またチルト方向は厚さ方向に沿ってほぼ一定の割合で変化している（図３中の０ｍｓを示す線はほぼ直線である）。【００３６】
一方、電圧を印加して５０ｍｓが経過した後の液晶分子のチルト方向は、上下の配向膜に規制されている液晶分子を除いて、ほぼ全ての液晶分子が方位角４５°方向を向いている。【００３７】
０ｍｓと５０ｍｓとの間の時間における液晶分子のチルト方向を見ると、０ｍｓの時のチルト方向から５０ｍｓの時のチルト方向へと直接的に変化せず、一旦逆方向に向きを変えていることがわかる（図３中の矢印参照）。このように、液晶分子が、電圧印加後一旦逆方向にチルト方向が変化し、その後、安定なチルト方向へと配向変化するため、図１に示したように、透過率の時間変化に２つの変極点（山と谷）が現れるのである。【００３８】
次に、図４（ａ）および（ｂ）を参照しながら、ＲＴＮモードに特有の異常な応答の電圧依存性を説明する。図４は、印加電圧がしきい値電圧Ｖｔｈの１．７５倍、２倍、２．２５倍、２．５倍、２．７５倍および３倍の時の透過率の時間変化を示すグラフであり、（ａ）は液晶材料Ａを用いた場合、（ｂ）は液晶材料Ｂを用いた場合をそれぞれ示している。【００３９】
図４から分かるように、印加電圧がしきい値電圧Ｖｔｈのほぼ２倍より大きくなると、ＲＴＮに特有の異常な応答が現れる。また、この異常な応答が現れる印加電圧の大きさは、液晶材料の種類に依存していない。【００４０】
図４に示した応答特性（透過率の時間変化）から、横軸に到達電圧をとり、縦軸に立ち上がり時間Ｔｒ（０−９０％）をとったグラフを図５に示す。ここで到達電圧とは、電圧を印加していない液晶層に印加した電圧を指し、Ｔｒ（０−９０％）は、それぞれの印加電圧に対応する到達透過率を１００％として、透過率が９０％に到達するまでの時間を表す。【００４１】
図５から分かるように、到達電圧が大きくなるとＴｒ（０−９０％）は一旦低下し、しきい値電圧Ｖｔｈの２．２倍よりも大きくなると、Ｔｒ（０−９０％）は大きくなる。この傾向は液晶材料ＡおよびＢに共通してみられることから、液晶材料に依存しない。到達電圧がしきい値電圧Ｖｔｈの２．２倍よりも大きくなるとＴｒ（０−９０％）が増大する理由は、上述した異常な応答が現れるためである。【００４２】
次に、図６（ａ）〜（ｃ）を参照して、ＲＴＮモードに特有の異常な応答に対するセルパラメータの影響を検討した結果を説明する。ここでは、液晶材料Ａを用いた。図６（ａ）はプレチルト角の影響を調べた結果を示すグラフであり、図６（ｂ）はセル厚（液晶層の厚さ）の影響を調べた結果を示すグラフであり、図６（ｃ）は液晶材料の粘度（γ１）の影響を調べた結果を示すグラフである。【００４３】
図６（ａ）からわかるように、垂直配向膜によるプレチルト角が８９°、８８°、８７°、８６°と小さいほど、透過率の時間変化における変極点の位置が低電圧側にシフトするものの、変極点（山および谷）は消失しない。プレチルト角を８５°よりも小さくすると、黒表示品位が低下するので好ましくない。【００４４】
また、図６（ｂ）からわかるように、液晶層の厚さを小さくしても、透過率の時間変化における変極点の位置が低電圧側にシフトするだけで、変極点（山および谷）は消失しない。【００４５】
さらに、図６（ｃ）からわかるように、液晶材料の粘度γ１を１６３ｍＰａ・ｓ、１３０ｍＰａ・ｓ、１００ｍＰａ・ｓと小さくしても、上記と同様に、透過率の時間変化における変極点の位置が低電圧側にシフトするだけで、変極点（山および谷）は消失しない。【００４６】
上述したことから分かるように、プレチルト角、液晶セルの厚さ、および液晶材料の粘性を最適化してもＲＴＮモード特有の異常な応答の発生を防止することが出来ない。【００４７】
上述したように、この異常な応答は、電圧無印加状態の液晶層にしきい値電圧の２．２倍以上の電圧を印加したときに現れることが分かった。そこで、無印加状態からではなく、いくらかの電圧を印加した状態で、しきい値電圧の２．２倍以上の電圧を印加すればどうなるかを検討した。【００４８】
液晶材料Ａを用い、プレチルト角が８９°として、しきい値電圧Ｖｔｈの３倍の電圧を印加する前の液晶層に印加する電圧（以下「スタート電圧」という。）の大きさを変えて、透過率の時間変化を求めた結果を図７に示す。図７は、図１（スタート電圧が０Ｖ）と同じ条件で、スタート電圧だけを変更して求めたグラフに相当する。【００４９】
図７から明らかなように、スタート電圧をしきい値電圧Ｖｔｈの０．７６倍から増大させると変極点は低電圧側にシフトすると共に山の高さおよび谷の深さが小さくなり、しきい値電圧Ｖｔｈの１．００倍では、山および谷は殆ど見られない。【００５０】
図７に示した応答特性（透過率の時間変化）から、横軸にスタート電圧をとり、縦軸に立ち上がり時間Ｔｒ（０−９０％）をとったグラフを図８（ａ）に示す。プレチルト角が８８°、８７°および８６°の結果を合わせて、図８（ｂ）から（ｄ）に示す。【００５１】
図８（ａ）〜（ｄ）からわかるように、立ち上がり時間Ｔｒ（０−９０％）は、しきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍を境に２つの異なる傾きの直線にのる。スタート電圧がしきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍未満では立ち上がり時間が長くかつ電圧依存性が小さい（傾きの絶対値が小さい）のに対し、スタート電圧がしきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍以上では立ち上がり時間が短くかつ電圧依存性が大きい（傾きの絶対値が大きい）。しきい値電圧Ｖｔｈが０．９６倍未満までは、透過率の時間変化において上述した異常な応答を示すため、立ち上がり時間が長くなるのである。また、立ち上がり時間のスタート電圧依存性（傾き）が変わる点（しきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍）は、プレチルト角が８６°〜８９°の範囲でほぼ一定である。【００５２】
また、セル厚（３．９μｍと２．９μｍ）、液晶材料の粘度（γ１が１６３ｍＰａ・ｓと１００ｍＰａ・ｓ）、およびセル厚と液晶材料の種類（液晶材料Ａ・セル厚３．９μｍと液晶材料Ｂ・セル厚３．４μｍ）による影響を調べた結果をそれぞれ図９（ａ）〜（ｃ）に示す。プレチルト角はいずれも８９°である。図９（ａ）〜（ｃ）に示した立ち上がり時間Ｔｒ（０−９０％）のスタート電圧依存性を示すグラフからわかるように、スタート電圧依存性（傾き）が変わる点は、ほぼしきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍になっている。【００５３】
参考のために、ＶＡモードの液晶表示装置について同様のシミュレーションを行った結果を図１０（ａ）および（ｂ）に示す。図１０（ａ）はプレチルト角が８７°、８８°、８９°の場合、図１０（ｂ）はセル厚が３．９μｍ、３．４μｍの場合（但しプレチルト角は８９°）をそれぞれ示している。図１０からわかるように、ＶＡモードでは立ち上がり時間Ｔｒ（０−９０％）のスタート電圧依存性（傾き）はほぼ一定しており、不連続に変化する点は見られない。【００５４】
上記の説明から明らかなように、ＲＴＮモードに特有の異常な応答は、黒表示状態からしきい値電圧Ｖｔｈの２．２倍以上の電圧を印加する際に起こり、印加電圧（到達電圧）が大きくなるほど大きい。従って、１垂直走査期間毎に駆動回路から画素に信号電圧を供給する液晶表示装置において、最低階調（黒表示）から最高階調（白表示）に表示階調が遷移する際に、上記の異常応答が最も顕著に現れる。従って、これを防止するためには、少なくとも最低階調から最高階調へ表示階調が遷移する際に、最高階調の表示を行うための信号電圧を供給する直前の垂直走査期間において、液晶層のしきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍以上の電圧を供給すればよい。【００５５】
もちろん、最低階調の表示を行うための信号電圧をしきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍以上の電圧としてもよいが、しきい値電圧Ｖｔｈ付近では液晶分子が電界の影響を受けて倒れ始めるので、透過率が上昇する（黒が浮く）ことが懸念される（現行品は例えばしきい値電圧Ｖｔｈの０．３倍程度）。従って、最低階調の表示を行うための信号電圧はしきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍未満とし、異常応答が現れる階調遷移の直前の垂直走査期間においてのみ、しきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍以上の電圧を供給することが好ましい。【００５６】
ここで、異常応答が現れる階調遷移とは、遷移後に表示する階調に対応する電圧（階調電圧）がしきい値電圧Ｖｔｈの２．２倍以上の電圧の場合に限られない。遷移後の階調電圧がしきい値電圧Ｖｔｈの２．２倍未満の電圧であっても、応答速度を改善するために当該階調電圧よりも高いオーバーシュート電圧（ＯＳ電圧）を印加する場合、このＯＳ電圧がしきい値電圧Ｖｔｈの２．２倍以上であれば異常応答が現れるので、このような場合にも直前の垂直走査期間において、しきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍以上の電圧を供給することが好ましい。オーバーシュート駆動としては、例えば、特開２００３−１７２９１５号公報に記載されている方法を例示することが出来るが、これに限られず公知のオーバーシュート駆動を用いることが出来る。【００５７】
なお、後述するように、しきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍以上の電圧を印加することによる応答特性の改善効果は、黒表示状態からの遷移後に表示する階調に対応する階調電圧やＯＳ電圧がしきい値電圧Ｖｔｈの２．２倍以上の電圧の場合に限られない。最低階調から他の階調へ遷移する場合の全てについて、しきい値電圧Ｖｔｈの０．９６倍以上の電圧を供給した後当該階調へ遷移するようにしてもよい。【００５８】
以下に具体的な例を示して説明する。ここで用いた液晶セルのパラメータは上述した液晶材料Ａ（しきい値電圧Ｖｔｈ＝２．２４Ｖ）、セル厚３．９μｍ、プレチルト角８９°である。ＴＦＴ型液晶表示装置を倍速でかつオーバーシュート駆動を行う場合を例に説明する。【００５９】
図１１にソース電圧（信号電圧）とゲート電圧（走査電圧）の波形を示す。ここでは、映像信号の１フレームは１６．７ｍｓである。ゲート電圧は１フレーム（１６．７ｍｓ）の２分の１の期間、すなわち８．４ｍｓでハイレベルになりＴＦＴをＯＮ状態にする（倍速駆動）。ＴＦＴがＯＮ状態になったときにソース電圧が画素に供給される。ここでは、黒表示状態（相対透過率０％）から１６８階調／２５５階調（相対透過率４０％）へ遷移する場合を例にする。黒表示状態の階調電圧の振幅ｄは０．５Ｖであり、１６８階調に対応する階調電圧の振幅ｃは２．８Ｖである。【００６０】
図１１に示したソース電圧の波形のパラメータ（振幅ａ、ｂおよびｃ）を従来と本発明とについて表２にまとめて示す。【００６１】
【表２】
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【００６２】
表２に示したように、従来の駆動では、ＯＳ駆動無しの場合、黒表示状態（ｄ＝ｂ＝０．５Ｖ）から１６８階調表示状態（２．８Ｖ）へ移行する（ａ＝ｃ＝２．８Ｖ）。ＯＳ駆動を適用すると、１６８階調表示を行うフレームの前半の２分の１フレームにおけるソース電圧の振幅ａを大きくし、２．８Ｖよりも高いＯＳ電圧を印加する。ＯＳ電圧の低いものから順に、ＯＳ−Ａ、ＯＳ−Ｂ、ＯＳ−ＣおよびＯＳ−Ｄとする。【００６３】
ＲＴＮモードに表２に示したソース電圧を印加した場合の、透過率の時間依存性を図１２（ａ）に示す。【００６４】
図１２（ａ）から分かるように、ＯＳを行わない場合、１６８階調表示のための階調電圧は２．８Ｖであり、しきい値電圧Ｖｔｈ（２．２４Ｖ）の２．２倍よりも小さいので、異常応答は現れていない。またＯＳ−ＡのＯＳ電圧は４．８Ｖであり、しきい値電圧Ｖｔｈ（２．２４Ｖ）の２．２倍よりも僅かに小さいので異常応答は現れない。しかしながら、ＯＳ−Ａの条件では、１フレーム（１６．７ｍｓ）後でも、１６８階調の所定の透過率に到達しておらず、ＯＳ駆動の効果が十分に得られていない。ＯＳ電圧をしきい値電圧Ｖｔｈ（２．２４Ｖ）の２．２倍以上まで大きくすると、ＯＳ−Ｂ、ＯＳ−Ｃ、ＯＳ−Ｄで示したように、異常応答が現れる。また、透過率が１６８階調の所定の透過率を超えて大きくなり過ぎ、１フレーム（１６．７ｍｓ）後にも所定の透過率よりも高い。【００６５】
これに対し、表２に示すように、本発明による駆動方法を採用すると、図１２（ｂ）に示すように、２分の１フレーム（８．４ｍｓ）後に１６８階調の所定の透過率に到達し、一定するように出来る。【００６６】
ここで例示する本発明の駆動方法では、１６８階調の表示に切り替える直前の垂直走査期間（ここでは２分の１フレーム）のソース電圧の振幅ｂを２．２４Ｖ（＝Ｖｔｈ）とする。ＯＳ駆動を行う場合のＯＳ電圧の振幅ａは、従来と異なる値に設定する。【００６７】
図１２（ｂ）のＯＳ無しの場合をみると、図１２（ａ）のＯＳ無しの場合よりも、応答特性が改善されていることが分かる。また、振幅ａを３．６ＶとしたＯＳ−Ｂ’をみると、２分の１フレーム（８．４ｍｓ）後に１６８階調の所定の透過率に到達し、そのままの透過率を維持している。このように、従来の駆動方法ではしきい値電圧Ｖｔｈの２．２倍以上のＯＳ電圧を印加しても達成できなかった応答特性を従来よりも低いＯＳ電圧で達成でき、応答特性の改善効果が高いことが分かる。【００６８】
なお、ここで示したように、ＯＳ−Ｂ’のＯＳ電圧は３．６Ｖであり、しきい値電圧Ｖｔｈの２．２倍を超えないので、上述したＲＴＮモード特有の異常応答が現れないが、応答速度を向上させる効果が得られる。もちろん、上記の説明から分かるように、ＯＳ電圧がしきい値電圧Ｖｔｈの２．２倍以上の場合にも、本発明を適用することによって、異常応答の発生を防止できるとともに、応答速度を向上させることができる。【００６９】
本発明によるとＲＴＮモードの液晶表示装置の応答特性を改善することがきる。ＲＴＮモードの液晶表示装置は、配向分割構造を適用した場合に、従来のＶＡモードよりも応答速度の分布が小さい、あるいは、表示輝度が高いので利点を有しており、配向分割構造に本発明を適用することによってさらに高品位の表示を行うことができる。【００７０】
また、ＶＡモードのγ特性（階調表示特性）の視角依存性を改善する技術として、いわゆる画素分割という技術が提案されている。画素分割とは、従来単一の画素で表示していた輝度を、空間的に分割した２以上の副画素で表示する方法を指す。２以上の副画素は、少なくとも表示すべき輝度よりも高い輝度を表示する明副画素と表示すべき輝度よりも低い輝度を表示する暗副画素とを有する。このような画素分割技術に本発明を適用する場合、副画素の少なくとも１つを上述のように駆動すればよい。もちろん、本発明の効果を最大限に発揮させるためには全ての副画素に対して上述の駆動を適用することが好ましい。なお、画素分割技術として、例えば、特開２００４−６２１４６号公報、特開２００４−７８１５７号公報や特開２００５−１８９８０４号公報に記載されているものを好適に利用することができる。【００７１】
本願の優先権主張の基礎出願である特願２００５−２８１７４３号、および上記特願２００５−１４１８４６号、ならびに、特許文献１〜４、特開２００４−６２１４６号公報、特開２００４−７８１５７号公報および特開２００５−１８９８０４号公報の全ての開示内容を参考のために本明細書に援用する。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明による液晶表示装置は、テレビジョン受像機などの高品位の表示が求められる用途に好適に用いられる。
【図１】
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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２】
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