(57)【要約】【課題】  OCBモードLCDの電源オンから正規の表示状態に達するまでの立上り時間が、TNモードLCDのそれに比肩しうる程度に短くなる液晶表示装置を提供する。【解決手段】  OCBモードの液晶表示装置において、次の（１）、（２）の何れか一方又は両方の手段を講じた。（１）休止中の液晶セル１にスプレイ‐ベンド転移の臨界電圧Vcr近傍の電圧を継続的に印加する配向保持電圧源11を設ける。（２）電極のない領域（無電極間領域21）に位置する液晶５を高プレティルトに配向させる。【選択図】          図１
2009003201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
OCBモードの液晶表示装置において、休止中の液晶セルにスプレイ‐ベンド転移の臨界電圧近傍の電圧を継続的に印加する配向保持電圧源を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
OCBモードの液晶表示装置において、電極のない領域に位置する液晶を高プレティルトに配向させたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
OCBモードの液晶表示装置において、休止中の液晶セルにスプレイ‐ベンド転移の臨界電圧近傍の電圧を継続的に印加する配向保持電圧源を設け、且つ、電極のない領域に位置する液晶を高プレティルトに配向させたことを特徴とする液晶表示装置。
【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、特にベンド配向液晶セルのリタデーションを位相差フィルム（複屈折フィルム）により光学的に補償するOCB（Optically Compensated Birefringence）モードの液晶表示装置において、起動から安定表示状態までの過渡期間を大幅に短縮した液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（LCD）は、電子工学の進歩に追随して開発がなされてきた。特にアクティブマトリクスLCDは、種々の観点から研究され、サイズ、解像度、中間調及び色表示性能を含む画質等が著しく改善されてきた。その結果、LCDの表示性能は正面視に限るとCRTを超えるものとなった。然しながら、斜角視では、通常アクティブマトリクスLCDに用いられているTN（Twisted Nematic）モードにおいて、コントラストの低下や中間調反転の問題がある。
【０００３】
視野角の改善方法として、近年、画素を異なる視野角依存性をもつ二領域に分ける方法が報告されている（非特許文献１〜３）。然し、それらの方法では、上記問題の完全な解決には至らず、又、製造方法が複雑になる不利もある。
一方、液晶配向の単純化と複屈折フィルム（位相差フィルム）の使用による、広視野角を有するOCBモードが提案されている（非特許文献４）。OCBモードでは、セル厚中心に関して対称な液晶配向構造を有する液晶セルが用いられる。かかる液晶配向構造としては、図３に示す（ａ）スプレイ、（ｂ）180°ツイスト、（ｃ）ベンドの３種類がある。臨界電圧Vcr（例えば1.8V）以下での安定性はスプレイ、180°ツイスト、ベンドの順に低下し、Vcr超ではベンド及び180°ツイストが同程度に安定で、これらよりもスプレイは不安定である。180°ツイストとベンドとの主な違いは、180°ツイストにはセル厚中心部に捻れがあるが、ベンドにはそれがないという点にある。然るに、Vcr超では、180°ツイストにあってベンドにはないドメインウォールが観測されないという実験事実から、180°ツイスト配向が一部混じるのは否めないにしても、液晶の大部分がベンド配向になっていると考えられている。
【０００４】
図４は、OCBセル（OCBモード液晶セルの意）の一例であり、セル厚中心に関して対称な液晶配向構造を有し、ベンド配向状態になりうる、液晶セル１の片側に位相差フィルム２を配置したものを、偏光子３、４で挟んだ構造を有する。尚、ここにいうベンド配向とは、純ベンド配向のみならず純ベンドの一部が180°ツイストになっているベンド状配向をも指す。ベンドとベンド状とでは光学特性は殆ど違わない。偏光子３、４の透過軸3T、4Tは互いに直交とされ、且つ基板６面内液晶配向方向に45°斜交とされる。位相差フィルム２は、ベンド配向液晶セル１のリタデーションを除去するために、弾性連続体理論計算によりパラメータ（X,Y,Z方向の屈折率nx,ny,nz及びフィルム厚D）を最適化したものを用いる。
【０００５】
かかるOCBセルによれば、比較的単純な製造プロセスで、広視野角特性に優れるのみならず、中間調間の切替応答が速い（TNセルでの100ms程度に対しOCBセルでは10ms程度と格段に速い）ことから動画表示性能にも優れるLCDが得られる。
【非特許文献１】K.H.Yang：IDRC '91 Digest p.68(1991)
【非特許文献２】Y.Koide et al.：SID '92 Digest p.798(1992)
【非特許文献３】Y.Kakatori et al.：Japan Display '92 p.518(1992)
【非特許文献４】T.Miyashita,P.Vetter,M.Suzuki,Y.Yamaguchi,T.Uchida：Conf.Proc of 13th Int.Display Reseach Conf.,p.149-152(1993)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
OCBモードLCDで正規の表示状態を得るためには、駆動時の液晶配向がベンド（ベンド状を含む。以下同じ）配向でなければならない。然し、製造ままの電圧未印加段階では、液晶がスプレイ配向状態になっている。そこで、臨界電圧Vcrを超える電圧を印加し、スプレイ-ベンド転移を起させて、セル内液晶を十分なベンド配向状態とする必要があるが、電圧印加からスプレイ‐ベンド転移がほぼ完了するまでにはかなりの時間（例えば２０秒程度）を要する。
【０００７】
セル内液晶が一様にベンド配向状態になっていさえすれば、電源オフ後にベンドからスプレイへの再転移は起こらない。ところが、実際にはセル内液晶を完全にベンド配向状態とするのは困難であり、僅かながらもベンド‐スプレイ転移核になりうる配向乱れ部分が不可避的に残留する。そのため電源オフにより、前記残留した配向乱れ部分を核としてベンドからスプレイへの転移が進み、数時間後には液晶セル内の大部分がスプレイ配向状態に逆戻りしてしまう。従って、次回の電源オン時に、再度スプレイからベンドへ移行する時間が必要となり、正規の表示状態に達するまでの立上り時間が長くなってしまう問題がある。この問題は、OCBモードLCDの普及に対する最大の阻害要因である。
【０００８】
本発明の課題は、上記の問題を解決し、OCBモードLCDの電源オンから正規の表示状態に達するまでの立上り時間が、TNモードLCDのそれに比肩しうる程度に短くなる液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、OCBセルの電源投入から正規の表示状態到達までの時間を短縮する手段を考究し、その結果、次の知見を得た。
（１）稼動（駆動電圧を印加されている状態）中はベンド配向状態にあった液晶セルに対し、休止（非稼動状態）中に、Vcr近傍の電圧を継続的に印加すると、ベンドからスプレイへの転移が起らない。
【００１０】
（２）液晶セルに、プレティルト角が45°未満である領域（低プレティルト領域という）と、プレティルト角が45°以上である領域（高プレティルト領域という）が混在する場合、初期（電圧未印加時）では、何れの領域もスプレイ配向であるが、高プレティルト領域に電圧がかからないようにしてVcr超の電圧を印加すると、電圧のかかった低プレティルト領域は緩やかにベンド配向に変わり、一方、電圧のかからない高プレティルト領域は、低プレティルト域のベンド配向への転移の影響を受けて180°ツイスト配向に変わる。次いで電圧を無印加にすると、低プレティルト領域は徐々にスプレイ配向に戻るが、高プレティルト領域は180°ツイスト配向のままである。
【００１１】
この状態の液晶セルに再びVcr超の電圧を印加すると、電圧のかかった低プレティルト領域がスプレイからベンドへの転移を開始し、その影響により、電圧のかからない高プレティルト領域が瞬時に180°ツイストからベンドへ転移し、これが核となって低プレティルト領域のスプレイ-ベンド転移が大きく加速され、低プレティルト領域が短時間のうちにスプレイ配向からベンド配向に転移する。次に電圧を無印加にすると、低プレティルト領域は徐々にスプレイ配向に戻るが、高プレティルト領域は180°ツイスト配向に戻る。
【００１２】
本発明は上記知見に基いてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
［請求項１］  OCBモードの液晶表示装置において、休止中の液晶セルにスプレイ‐ベンド転移の臨界電圧近傍の電圧を継続的に印加する配向保持電圧源を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
［請求項２］  OCBモードの液晶表示装置において、電極のない領域に位置する液晶を高プレティルトに配向させたことを特徴とする液晶表示装置。
【００１３】
［請求項３］  OCBモードの液晶表示装置において、休止中の液晶セルにスプレイ‐ベンド転移の臨界電圧近傍の電圧を継続的に印加する配向保持電圧源を設け、且つ、電極のない領域に位置する液晶を高プレティルトに配向させたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の本発明によれば、OCBモードLCDの休止中に、液晶がベンド配向状態に保持される。請求項２記載の本発明によれば、OCBモードLCDの休止中に、スプレイからベンドに転移した液晶部分があっても、その部分は次回の電源オンの時、素早くベンドに転移する。よって、請求項１又は２に記載の本発明によれば、電源オンから正規の表示状態に達するまでの立上りが十分に速い（即ち高速立上り性を有する）OCBモードLCDが実現する。
【００１５】
又、請求項３記載の本発明によれば、請求項１の要件と請求項２の要件とを併せ持つので、何れか一方の要件に不具合が生じたとしても他方の要件で補完することができ、OCBモードLCDの高速立上り性をより安定して確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の１例を示す模式図である。基板６は透明基板７上に電極８を配置し、その上に配向膜９を配置してなる（６〜９に「’」を付したものも同様）。配向膜９、９’間の液晶５は、ベンド配向状態にある。位相差フィルム２及び偏光子３、４は、図４と同様に配置されている。
電極８、８’には切替器12を介して駆動電圧源10及び配向保持電圧源11が並列に接続されている。切替器12は電極８’への接続元を、電源オン時（稼動開始時）には駆動電圧源10側に、電源オフ時（休止開始時）には配向保持電圧源11側に切替える。稼働中は、駆動電圧源10が、例えば2〜6Vの制御範囲内の電圧を電極８、８’間に印加し、液晶５のティルトを変化させることにより、ベンド配向液晶セル１の透過率を高速に制御する。
【００１７】
休止中は、配向保持電圧源11が、スプレイ-ベンド転移の臨界電圧Vcr近傍の電圧、好ましくはVcr±25％程度の範囲内の電圧、例えばVcrが約2Vの場合、好ましくは約1.5〜2.5Vの範囲内の電圧を、電極８、８’間に継続的に印加し、これによりベンドからスプレイへの転移が阻止される。この電圧は、交番（交流）電圧が望ましいが、定常（直流）電圧であってもよい。
【００１８】
図２は、本発明のもう１つの例を示す模式図である。図示のように電極８、８’で挟まれた領域（電極間領域20）では、該領域内に位置する液晶５をプレティルト角45°未満（即ち低プレティルト）に配向させ（この点は従来のOCBモード液晶と同じである）、一方、電極８、８’で挟まれていない領域（無電極間領域21）では、該領域内に位置する液晶５をプレティルト角45°以上（即ち高プレティルト）に配向させている。図４では、電圧は未だ印加されていず、液晶５は電極間領域20、無電極間領域21の何れにおいてもスプレイ配向状態にある。尚、位相差フィルム及び偏光子は、図２では図示を省略したが、図４と同様に配置されている。
【００１９】
これにより、電極間領域20は低プレティルト領域20になり、一方、無電極間領域21は高プレティルト領域21になり、この高プレティルト領域21には電圧はかからない。そこで、この状態の液晶セル１に対し、（ステップ１：）初めて駆動電圧源10をオンにしてVcr超の電圧を印加する。すると、電圧のかかった低プレティルト領域20は緩やかにベンド配向に変わり、一方、電圧のかからない高プレティルト領域21は、低プレティルト域のベンド配向への転移の影響を受けて180°ツイスト配向に変わる。次いで、（ステップ２：）駆動電圧源10をオフに、即ち電圧を無印加にする。すると、低プレティルト領域20は徐々にスプレイ配向に戻るが、高プレティルト領域21は180°ツイスト配向を保持する。
【００２０】
更に、（ステップ３：）再度駆動電圧源10をオンにしてVcr超の電圧を印加する。すると、電圧のかかった低プレティルト領域20がスプレイからベンドへの転移を開始し、その影響により、電圧のかからない高プレティルト領域21が瞬時に180°ツイストからベンドへ転移し、これが核となって低プレティルト領域20のスプレイ-ベンド転移が大きく加速され、低プレティルト領域20が短時間のうちにスプレイ配向からベンド配向に転移する。次いで、（ステップ４：）再度駆動電圧源10をオフに、即ち電圧を無印加にする。すると、低プレティルト領域20は徐々にスプレイ配向に戻るが、高プレティルト領域21は180°ツイスト配向に戻る。
【００２１】
従って、上記ステップ２までをメーカ側で終えておくことで、ユーザ側での電源オン、オフ操作が上記ステップ３、４に対応することになり、電源オン時には常に、電極間領域20内、即ちユーザの観察画面に対応する領域内の液晶が、速やかにスプレイ-ベンド転移するので、OCBモードLCDの電源オンから正規の表示状態に達するまでの立上り時間が大幅に短縮される。
【実施例】
【００２２】
［比較例］
図１に示したOCBモードLCDにおいて、配向保持電圧源11を取除いた形態としたLCDを以下の仕様Aで作製した。
仕様A：
液晶材料＝ＴＤ−６００４ＸＸ（チッソ社製）
配向膜＝ＲＮ−７４９２（日産化学社製）
プレティルト角＝５°（配向処理面全域）
セル厚＝７μm
画面サイズ＝縦１０mm×横１５mm
位相差フィルム＝ベンド配向液晶セルのリタデーションを除去するようにパラメータを最適化した２軸性位相差フィルム
液晶のスプレイ-ベンド転移の臨界電圧Vcr＝1.8V
駆動電圧＝低側2.0V、高側6Vの交流電圧
このLCDについて、１回目の電源オン（駆動電圧の高側を印加した時点）から正規の表示状態に達するまでの時間（これを立上り時間と称する）を計り、次いで24時間の休止（駆動電圧無印加）期間をとった後、２回目の立上り時間を計った。その結果、１回目の立上り時間は20秒、２回目の立上り時間は19秒であった。
［本発明例１］
図１に示したOCBモードLCDと同じ形態のLCDを以下の仕様Bで作製した。
【００２３】
仕様B：仕様Aに次の項目を追加
配向保持電圧＝2.0V
このLCDについて、１回目の立上り時間を計り、比較例と同じ休止期間をとり、この休止期間中は配向保持電圧を印加し続けた後、２回目の立上り時間を計った。その結果、１回目の立上り時間は19秒、２回目は、配向保持電圧が印加され続けていたので立上り時間は0秒であった。
［本発明例２］
図２に示したOCBモードLCDと同じ形態のLCDを以下の仕様Cで作製した。
【００２４】
仕様C：仕様Aにおいて、プレティルト角を次のように変更
プレティルト角＝電極間領域20では5°、無電極間領域21では85°（但し、この例での無電極間領域21は、電極間領域20の周縁に接する幅1mmの領域とした。）
このLCDについて、１回目の立上り時間を計り、比較例と同じ休止期間をとった後、２回目の立上り時間を計った。その結果、１回目の立上り時間は19秒、２回目の立上り時間は2秒であった。
【００２５】
以上の例から明らかなように、本発明によれば、OCBモードLCDに一旦スプレイ-ベンド転移を起させると、それ以降は、休止後の立上りが十分に速いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の１例を示す模式図である。
【図２】本発明のもう１つの例を示す模式図である。
【図３】セル厚中心に関して対称な液晶配向構造を示す模式図であり、（ａ）はスプレイ配向、（ｂ）は180°ツイスト配向、（ｃ）はベンド配向である。
【図４】OCBセルの概要を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  液晶セル（セル厚中心に関して対称な液晶配向構造を有する液晶セル）
２  位相差フィルム
３、４  偏光子
3T、4T  透過軸
５  液晶
６、６’  基板
７、７’  透明基板
８、８’  電極
９、９’  配向膜
10  駆動電圧源
11  配向保持電圧源
12  切替器
20  電極間領域（低プレティルト領域）
21  無電極間領域（高プレティルト領域）
【図１】
2009003201.tif 000003
【図２】
2009003201.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009003201.tif 000006