CN101278224B - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置，像素具有基于第一取向膜的液晶分子的第一预倾方向与基于第二取向膜的液晶分子的第二预倾方向大致正交，并且施加用于最高灰度的显示的信号电压时的液晶层的层面内和厚度方向的中央附近的液晶分子的倾斜方向，为将第一预倾方向与第二预倾方向大致二等分的第一方向的第一液晶畴。在每一个垂直扫描期间均向像素的液晶层供给信号电压的驱动电路，至少在显示灰度从最低灰度向最高灰度转变时，在将要供给用于进行最高灰度显示的信号电压之前的垂直扫描期间，供给液晶层的阈值电压Vth的0.96倍以上的电压。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，特别涉及具有广视角特性的液晶显示装置。
背景技术
随着液晶显示装置的显示特性被不断改善，其越来越应用于电视机等中。虽然液晶显示装置的视角特性已经提高但还希望被更好的改善。特别是，对于使用垂直取向型的液晶层的液晶显示装置(也被称为VA模式液晶显示装置)的视角特性的改善的要求比较强烈。
现在，在应用于电视机等的大型显示装置的VA模式液晶显示装置中，为了改善视角特性，采用在一个像素中形成多个液晶畴(domain)的取向分割结构(也称作“像素分割结构”)。作为形成取向分割结构的方法，MVA模式是主流。MVA模式通过在挟着垂直取向型液晶层并相对的一对基板的液晶层侧设置取向限制结构，形成取向方向(倾斜方向)不同的多个畴(典型的取向方向有4种)。作为取向限制结构，使用设置在电极上的槽(开口部)或者棱(突起结构)，从液晶层的两侧发挥取向限制力。
但是，当使用槽或者棱时，与通过现有的TN模式中使用的取向膜规定预倾方向的情况不同，由于槽或者棱为线装，对液晶分子的取向限制力在像素内变得不均匀，所以，例如会出现在响应速度上产生分布的问题。并且，由于设置有槽或者棱的区域的光的透过率降低，所以也存在显示亮度降低的问题。
为了避免这样的问题，关于VA模式液晶显示装置，优选通过取向膜规定预倾方向从而形成取向分割结构。另外作为规定预倾方向的方法，已知有摩擦法、光取向法。当使用摩擦法形成取向分割结构时，通过利用抗蚀剂的抗蚀图形成来分离摩擦区域和非摩擦区域。另外，当使用光取向法时，通过隔着光掩膜进行多次曝光而进行取向分割。
作为一个通过取向膜控制预倾方向的VA模式的液晶显示装置，提案有通过使用在基板上预倾方向相互正交的垂直取向膜，液晶分子成为扭曲结构的VA模式(以下，称为RTN(Reverse Twisted Nematic)或者VATN(Vertical Alignment Twisted Nematic))(例如，参照专利文献1～4)。在RTN模式中，由各垂直取向膜规定的液晶分子的预倾方向，与隔着液晶层正交尼科耳(crossed Nicols)配置的一对偏振光片的吸收轴平行或者正交。在RTN模式中，当对液晶层施加足够的电压(至少是用于最高灰度的显示的信号电压)时，液晶层的层面内以及厚度方向的中央附近的液晶分子的预倾方向，成为将由一对取向膜规定的两个预倾方向大致二等分的方向。在将该液晶层的中央附近的液晶分子的倾斜方向相互相异的4个液晶畴设置在各像素内的情况下(称为4分割结构)，当采用RTN模式时，具有能够使对两个取向膜的取向处理(摩擦或者光照射)的次数合计最低为4次的优点。
专利文献1：日本特开平11-352486号公报
专利文献2：日本特开2002-277877号公报
专利文献3：日本特开平11-133429号公报
专利文献4：日本特开平10-123576号公报
发明内容
但是，本发明者在研究探讨RTN模式的液晶显示装置的显示性能的过程中，发现在响应特性上RTN模式具有特有的问题。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的是改善RTN模式的液晶显示装置的响应特性。
本发明的液晶显示装置，其特征在于，具有：液晶面板和驱动电路，其中，该液晶面板包括：包含介电各向异性为负的液晶材料的垂直取向型的液晶层；隔着上述液晶层相互相对的第一基板与第二基板；设置在上述第一基板的上述液晶层侧的第一电极与设置在上述第二基板的上述液晶层侧的第二电极；和设置在上述第一电极的上述液晶层侧的第一取向膜与设置在上述第二电极的上述液晶层侧的第二取向膜，且像素具有第一液晶畴，在该第一液晶畴中，基于上述第一取向膜的液晶分子的第一预倾(pretilt)方向与基于上述第二取向膜的液晶分子的第二预倾方向大致正交，并且施加用于最高灰度的显示的信号电压时的上述液晶层的层面内和厚度方向的中央附近的液晶分子的倾斜方向，为将上述第一预倾方向与上述第二预倾方向大致二等分的第一方向，上述驱动电路为在每一个垂直扫描期间将信号电压供向上述像素的上述液晶层的驱动电路，其至少在显示灰度从最低灰度向最高灰度转变时，在将要供给用于进行最高灰度的显示的信号电压之前的垂直扫描期间，供给上述液晶层的阈值电压Vth的0.96倍以上的电压。
在一个实施方式中，用于进行最低灰度的显示的信号电压不足上述阈值电压Vth的0.96倍。
在一个实施方式中，当显示灰度从最低灰度向供给上述阈值电压Vth的2.2倍以上的信号电压的灰度转变时，在将要供给该信号电压之前的垂直扫描期间，上述驱动电路供给上述液晶层的阈值电压Vth的0.96倍以上的电压。
在一个实施方式中，在从最低灰度向其他的灰度转变的所有情况下，在将要供给该信号电压之前的垂直扫描期间，供给上述液晶层的阈值电压Vth的0.96倍以上的电压。
在一个实施方式中，作为上述信号电压，上述驱动电路能够供给过冲电压。
在一个实施方式中，上述像素还具有，施加用于最高灰度的显示的信号电压时的上述液晶层的层面内和厚度方向的中央附近的液晶分子的倾斜方向为第二方向的第二液晶畴、为第三方向的第三液晶畴、和为第四方向的第四液晶畴，其中，上述第一方向、第二方向、第三方向和第四方向为任意两个方向的差大致等于90°的整数倍的4个方向。
在一个实施方式中，上述像素具有相互相异的信号电压被施加于上述液晶层的多个副像素，上述驱动电路，至少在显示灰度从最低灰度向最高灰度转变时，在将要供给用于进行最高灰度的显示的信号电压之前的垂直扫描期间，向上述多个副像素中的至少一个副像素的上述液晶层供给上述液晶层的阈值电压Vth的0.96倍以上的电压。
发明的效果
根据本发明，能够改善RTN模式的液晶显示装置的显示品质、特别是响应特性。此外，通过结合过冲驱动能够改善液晶显示装置的动画显示品质。并且，通过结合取向分割以及/或者像素分割技术，能够提高液晶显示装置的视角特性。
附图说明
图1为表示向没有施加电压的状态的液晶层施加阈值电压Vth的3倍的电压时的RTN模式的液晶显示装置的透过率的时间变化的图表。
图2(a)表示没有施加电压的状态(电压施加后0ms)，(b)、(c)、(d)和(e)分别表示施加阈值电压Vth的3倍的电压后经过2ms、10ms、25ms和50ms后的液晶分子的取向状态的模拟的CG图像。
图3表示将图2所示的液晶分子的倾斜方向作为厚度方向的位置的函数而绘制的结果的图表。
图4是表示施加电压为阈值电压Vth的1.75倍、2倍、2.25倍、2.5倍、2.75倍和3倍时的透过率的时间变化的图表，(a)表示使用液晶材料A的情况，(b)表示使用液晶材料B的情况。
图5是根据图4所示的响应特性(透过率的时间变化)，以到达电压为横轴、以上升时间Tr(0-90％)为纵轴的图表。
图6是表示RTN模式的响应特性(透过率的时间变化)的图表，(a)是表示调查预倾角的影响的结果的图表，(b)是表示调查单元厚度的影响的结果的图表，(c)是表示调查液晶材料的粘度(γ1)的影响的结果的图表。
图7是表示向施加有电压(开始电压)的液晶层施加阈值电压Vth的3倍的电压时的RTN模式的液晶显示装置的透过率的时间变化的图表。
图8(a)是根据图7所示的响应特性(透过率的时间变化)，以开始电压为轴横、以上升时间Tr(0-90％)为纵轴的图表，(b)～(d)分别表示预倾角为88°、87°和86°时的图表。
图9(a)～(c)是分别表示单元厚度、液晶材料的粘度、以及单元厚度和液晶材料的种类对上升时间Tr(0-90％)的开始电压依存性的影响的图表。
图10是表示VA模式的液晶显示装置的上升时间Tr(0-90％)的开始电压依存性的图表，(a)是调查预倾角的影响的图表，(b)是调查单元厚度的影响的图表。
图11是用于说明本发明的液晶显示装置的信号电压的波形的图。
图12(a)是表示现有的VA模式液晶显示装置的透过率的时间变化的图，(b)表示本发明的RTN模式的液晶显示装置的透过率的时间变化的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式的液晶显示装置的结构，但是本发明并不限定于以下的实施方式。
本发明的实施方式的液晶显示装置，为具有包含介电各向异性为负的液晶材料的垂直取向型的液晶层的RTN模式的液晶显示装置，其特征在于：具有在每一垂直扫描期间向像素的液晶层供给信号电压的驱动电路，其中，驱动电路至少在显示灰度从最低灰度向最高灰度转变时，在将要供给用于进行最高灰度的显示的信号电压之前的垂直扫描期间中，供给液晶层的阈值电压Vth的0.96倍以上的电压，由此，能够抑制本发明者发现的RTN模式的液晶显示装置中的特有的异常响应的发生。
在本说明书中，所谓“垂直取向型液晶层”，是相对于垂直取向膜的表面，液晶分子轴(也称为“轴方位”)以大约85°以上的角度取向的液晶层。液晶分子具有负的介电各向异性，与正交尼科耳配置的偏振光片组合，以常黑模式(Normally Black mode)进行显示。虽然从视角特性的观点出发优选采用如上所述的取向分割结构(特别是4分割结构)，但是由于本发明解决了RTN模式的液晶显示装置中的共同的问题，即在采用取向分割结构的情况下在各畴中引起的问题，所以在下文中对不具有取向分割结构的单纯的像素结构的RTN模式的液晶显示装置进行说明。
此外，在本说明书中所谓“像素”，是指在显示中表现特定的灰度的最小的单位，在彩色显示中，例如与表现R、G、和B的各自的灰度的单位对应，也称为点(dot)。R像素、G像素和B像素的组合构成一个彩色显示像素。“像素”是指与显示的“像素”对应的液晶显示装置的区域。“预倾方向”是由取向膜限制的液晶分子的取向方向，指显示面内的方位角方向(为了使说明简单，有时也表现为垂直取向膜的预倾方向)。并且，此时液晶分子与取向膜的表面所成的角称作预倾角。预倾方向通过对取向膜进行摩擦处理或者光取向处理而被规定。通过改变隔着液晶层相对的一对取向膜的预倾方向的组合从而能够形成4分割结构。被4分割后的像素具有4个液晶畴(有时也仅称为“畴”)。各个液晶畴，以对液晶层施加足够的电压时的液晶层的层面内和厚度方向的中央附近的液晶分子的倾斜方向(也称作“基准取向方向”)为特征，该倾斜方向(基准取向方向)对各畴的视角依存性具有决定性的影响。倾斜方向也是方位角方向。方位角方向的基准为显示的水平方向，以逆时针转为正(例如如果以钟表的表盘为显示面，则3点的方向为方位角0°，以逆时针转为正)。以使4个液晶畴的倾斜方向中的任意2个方向的差约等于90°的整数倍的方式设定4个方向(例如，12点方向、9点方向、6点方向、3点方向)，由此能够实现视角特性的均衡化、得到良好的显示。并且，从视角特性的均匀化的观点出发，优选四个液晶畴在像素内占有的面积相互相等。
在以下的实施方式中举例表示的垂直取向型液晶层包含介电各向异性为负的向列型(nematic)液晶材料，设置在液晶层的两侧的一对取向膜中的一个取向膜为规定的预倾方向，和另一个取向膜的规定的预倾方向相差大约90°，在这两个预倾方向的中间的方向上规定有倾斜角(基准取向方向)。当不添加手性材料(chiral material)，并对液晶层施加电压时，取向膜的附近的液晶分子根据取向膜的取向限制力而获得扭曲取向。根据需要也可以添加手性材料。如上所述，通过使用由一对取向膜规定的预倾方向(取向处理方向)相互正交的垂直取向膜，能够得到液晶分子为扭曲取向的RTN模式。
在RTN模式中，如本申请人在日本专利申请2005-141846号中记载的那样，优选使由一对取向膜各自规定的预倾角相互大约相等。通过使用预倾角大约相等的取向膜，获得能够提高显示亮度特性的优点。特别是，通过使由一对取向膜规定的预倾角的差在1°以内，能够稳定的控制液晶层的中央附近的液晶分子的预倾方向(基准取向方向)，能够提高显示亮度特性。认为这是因为：当上述的预倾角的差超过1°时，倾斜方向根据液晶层内的位置而有偏差，其结果是透过率(即形成透过率变得比所希望的透过率低的区域)出现偏差。
作为使取向膜规定液晶分子的预倾方向的方法，已知有进行摩擦处理的方法、进行光取向处理的方法、在取向膜的基底预先形成精细的结构并使取向膜的表面反映该精细结构的方法、或者通过倾斜蒸镀SiO等无机物质而形成在表面具有精细的结构的取向膜的方法，但是从批量生产的观点出发，优选摩擦处理或者光取向处理。特别是，因为光取向处理由于不接触就能够进行处理，所以不会像摩擦处理那样由于摩擦而产生静电，能够提高成品率。并且，如上述日本专利申请2005-141846号中记载的那样，通过使用含有能够形成结合结构的感光性基的光取向膜，能够将预倾角的差量控制在1°以下。特别优选包含从由4-查尔酮(chalcone)基、4’-查尔酮基、香豆素(coumarin)基、和肉桂酰(cinnamoyl)基构成的组中选择的至少一种感光性基。
首先，说明本发明者发现的RTN模式中的特有的问题。下面，根据模拟(シンテツク公司制造的LCD MASTER)结果进行说明。其中，关于模拟结果的一部分通过实验对其正确性进行确认。
表1表示用于模拟的液晶单元的参数。在使用液晶材料A和B中的任意一个的情况下，令液晶层的延迟(retardation)为320nm。使用液晶材料A时的液晶层的厚度为3.9μm，使用液晶层B时的液晶层的厚度为3.4μm。
[表1]
  液晶材料   液晶材料A   液晶材料B
  Δε   -4.1   -3.1
  K11(pN)   15.9   14.2
  K33(pN)   18.4   15.2
  r1(mPa·s)   163   127
  Vth(V)   2.24   2.34
阈值电压Vth＝π×{K33/(ε0×|Δε|)}1/2
这里ε0为真空的介电常数，Δε为介电各向异性(例如at1kHz)。
在此使用的RTN模式的液晶显示装置的阈值电压Vth，如表1的框外所示，是由液晶材料的物性值(介电常数和弹性常数)决定的电压，不是所谓的V-T特性中的阈值电压，不依存与光学的配置。在本说明书中，只要没有特别的表示，所谓液晶层的阈值电压是指基于上述定义的阈值电压。并且，在RTN模式的液晶显示装置的电压-透过率特性中，施加于液晶层的电压的大小使用以阈值电压标准化后的值。
(RTN模式的液晶显示装置的响应特性的问题点)
首先，参照图1～图3说明RTN模式的液晶显示装置的响应特性的问题点。
图1是表示对没有施加电压状态下的液晶层施加阈值电压Vth的3倍的电压(与最高灰度施加电压几乎相等)时的RTN模式的液晶显示装置的透过率的时间变化的图表，为了比较，对预倾角和电压条件等相同而仅将模式改变为VA模式时的表示透过率的时间变化的图表一起进行表示。纵轴表示以到达透过率(透过率不随时间变化时的透过率)标准化后的值。
如图1所示，在RTN模式的液晶显示装置中，并不是像VA模式的液晶显示装置那样一直上升至与施加电压相应的透过率，而是上升至A点之后，先降低至B点，之后再上升至与施加电压相应的透光率。并且，到达与施加电压对应的透过率(目标透过率，即应该显示的灰度)所需的时间较长。VA模式的液晶显示装置经过大约10ms就几乎达到目标透过率，与此相对，在RTN模式的液晶显示装置中大约需要40ms左右。在典型的液晶显示装置中由于一个垂直扫描期间是16.7ms(与NTSC的交错扫描(interlace)信号的1/2帧对应)，所以可知RTN模式的液晶显示装置的响应速度不充分。此外，在此只要没有特别的表示，所谓“一个垂直扫描期间”并不是由输入影像信号规定的期间，而是由液晶显示装置规定的期间，是从开始对某像素供给信号电压到再次供给信号电压为止的期间。例如，虽然NTSC信号的1帧为33.3ms，而在一般的液晶显示装置中，在NTSC信号的1/2帧＝1场(16.7ms)的期间内对全部的像素进行信号电压的施加，16.7ms为液晶显示装置的一个垂直扫描期间。并且，为了改善响应特性的目的等而进行倍速驱动的情况下，液晶显示装置的一个垂直扫描期间甚至为一半的8.4ms。此外，向各像素供给的“信号电压”并不仅限于与应该显示的灰度对应的电压(灰度电压)，还包括用于改善响应特性的过冲电压(overshoot)、用于疑似脉冲驱动(黑色插入驱动)的黑色显示电压等供向像素的所有的电压。
参照图2(a)～(e)和图3说明图1所示的RTN模式的液晶显示装置的液晶层中的液晶分子的取向变化。
图2(a)表示没有施加电压的状态(也可以表示为施加电压后0ms)，图2(b)、(c)、(d)和(e)分别是表示施加阈值电压Vth的3倍的电压后经过2ms、10ms、25ms和50ms后的液晶分子的取向状态的模拟的CG图像。图2中的底面的十字的方向是一对偏振光片的吸收轴(或者透过轴)方向。
图3是表示将图2所示的液晶分子的倾斜方向(方位角：phi)作为厚度方向的位置的函数而绘制的结果的图表，对应于图2(a)～(e)，表示没有施加电压的状态(0ms)、以及经过2ms、10ms、25ms、和50ms后的液晶分子的倾斜角的分布。厚度方向的位置(z坐标)表示为以液晶层的厚度d标准化后的值(z/d)。z/d＝0表示下侧取向膜上的位置，z/d＝1表示上侧取向模上的位置，z/d＝0.5表示厚度方向的中央的位置。
从图3可知，在没有施加电压时(0ms)，z/d＝0的下侧取向膜上的液晶分子的倾斜方向(即预倾方向)为方位角0°(钟表的表盘的3点方向)，z/d＝1的上侧的取向膜上的液晶分子的倾斜方向(即预倾方向)为方位角90°(钟表的表盘的12点方向)，位于z/d＝0.5的厚度方向的中央的液晶分子的倾斜方向是将由上下的取向膜规定的液晶分子的预倾方向二等分的方向，为方位角45°。并且倾斜方向沿厚度方向以几乎一定的比例发生变化(图3中的表示0ms的线几乎是直线)。
另一方面，从施加电压起经过50ms之后的液晶分子的倾斜方向，除了被上下的取向膜限制的液晶分子以外，几乎所有的液晶分子都朝向方位角45°方向。
如果观察0ms与50ms之间的时间上的液晶分子的倾斜方向，则可知：不直接从0ms时的倾斜方向向50ms时的倾斜方向变化，而是先向相反的方向改变方向(参照图3的箭头)。如上所述，因为液晶分子在电压施加后其倾斜方向先向相反的方向变化，之后，向稳定的倾斜方向取向变化，所以如图1所示，在透过率的时间变化中出现两个拐点(峰和谷)。
接着，参照图4(a)和(b)说明RTN模式中特有的异常的响应的电压依存性。图4是表示施加电压为阈值电压Vth的1.75倍、2倍、2.25倍、2.5倍、2.75倍和3倍时的透过率的时间变化的图表，(a)是表示使用液晶材料A的情况，(b)是表示使用液晶材料B的情况。
从图4可知，当施加电压变得比阈值电压Vth的大约2倍大时，出现RTN中特有的异常的响应。并且，出现该异常的响应的施加电压的大小不依赖于液晶材料的种类。
根据图4所示的响应特性(透过率的时间变化)，在图5中表示以到达电压为横轴、以上升时间Tr(0-90％)为纵轴的图表。在此，所谓到达电压是指向没有施加电压的液晶层施加的电压，Tr(0-90％)表示以与各个施加电压对应的到达透过率为100％，透过率到达90％时的时间。
从图5可知，当到达电压变大时Tr(0-90％)先下降，当变得比阈值电压Vth的2.2倍还大时，Tr(0-90％)变大。由于可知该趋向在液晶材料A和B中共通，因此不依赖于液晶材料。当到达电压变得比阈值电压Vth的2.2倍大时Tr(0-90％)增大的理由是由于出现了上述的异常的响应。
接着，参照图6(a)～(c)，说明对单元参数对于RTN模式中的特有的异常的响应的影响进行研究探讨的结果。这里，使用液晶材料A。图6(a)是表示对预倾角的影响进行调查的结果的图表，图6(b)是表示对单元厚度(液晶层的厚度)的影响进行调查的结果的图表，图6(c)是表示对液晶材料的粘度(γ1)的影响进行调查的结果的图表。
从图6(a)可知，基于垂直取向膜的预倾角越小，例如为89°、88°、87°、86°，透过率的时间变化中的拐点的位置越向低电压侧移动，但是拐点(峰和谷)不消失。当预倾角变得比85°小时，由于黑色显示品质降低，所以不适合。
此外，从图6(b)可知，即使液晶层的厚度减小，透过率的时间变化中的拐点的位置仅仅向低电压侧移动，但是拐点(峰和谷)并不消失。
并且，从图6(c)可知，即使液晶材料的粘度γ1减小为163mPa·s、130mPa·s、100mPa·s，与上述内容同样，透过率的时间变化中的拐点的位置仅仅向低电压侧移动，但是拐点(峰和谷)并不消失。
从上述内容可知，即使令预倾角、液晶单元的厚度、和液晶材料的粘性为最佳化，也不能防止RTN模式特有的异常的响应的发生。
如上所述，可知：当对没有施加电压的状态的液晶层施加阈值电压的2.2倍以上的电压时，出现该异常响应。于是，不从没有施加电压的状态开始，而是对在施加一点电压的状态下，如果施加阈值电压的2.2倍以上的电压会变成什么状况进行研究探讨。
图7表示使用液晶材料A，预倾角为89°，改变向施加阈值电压Vth的3倍的电压之前的液晶层施加的电压(以下称作“开始电压”)的大小后，求得的透过率的时间变化的结果。图7相当于在与图1(开始电压为0V)相同的条件下，仅改变开始电压而求得的图表。
从图7明显可知，如果使开始电压从阈值电压Vth的0.76倍开始增大，则拐点向低电压侧移动，并且峰的高度和谷的深度变小，在阈值电压Vth的1.00倍处，几乎看不到峰和谷。
根据图7所示的响应特性(透过率的时间变化)，在图8(a)中表示以开始电压为横轴、以上升时间Tr(0-90％)为纵轴的图表。将预倾角为88°、87°、和86°的结果一起表示在图8(b)～(d)中。
根据图8(a)～(d)可知，上升时间Tr(0-90％)以阈值电压Vth的0.96倍为界沿两个不同斜率的直线延伸。当开始电压未达到阈值电压Vth的0.96倍时上升时间长并且电压依存性小(斜率的绝对值小)，与此相对，当开始电压为阈值电压Vth的0.96倍以上时上升时间短并且电压依存性大(斜率的绝对值大)。因为当阈值电压Vth未达到0.96倍时，在透过率的时间变化中表示出上述的异常的响应，所以上升时间变长。并且，上升时间的开始电压依存性(斜率)改变的点(阈值电压Vth的0.96倍)在预倾角86°～89°的范围内几乎一定。
另外，在图9(a)～(c)中分别表示对单元厚度(3.9μm和2.9μm)、液晶材料的粘度(γ1为163mPa·s和100mPa·s)、以及单元厚度与液晶材料的种类(液晶材料A·单元厚度3.9μm和液晶材料B·单元厚度3.4μm)的影响进行调查的结果。预倾角均为89°。从表示图9(a)～(c)中所示的上升时间Tr(0-90％)的开始电压依存性的图表可知，开始电压依存性(斜率)改变的点几乎为阈值电压Vth的0.96倍。
为了参考，在图10(a)和(b)中表示对于VA模式的液晶显示装置进行同样的模拟的结果。图10(a)表示预倾角为87°、88°、89°时的情况，图10(b)表示单元厚度为3.9μm、3.4μm时的情况(但是预倾角为89°)。从图10可知，在VA模式中上升时间Tr(0-90％)的开始电压依存性(斜率)几乎一定，没有看到不连续地变化的点。
根据上述的说明明显可知，RTN模式的特有的异常的响应在从黑色显示状态开始施加阈值电压Vth的2.2倍以上的电压时发生，施加电压(到达电压)变得越大就越大。因此，在每一个垂直扫描期间均由驱动电路向像素供给信号电压的液晶显示装置中，当显示灰度从最低灰度(黑色显示)转变到最高灰度(白色显示)时，上述的异常响应表现最显著。因此，为了防止这样的状况，至少在显示灰度从最低灰度向最高灰度转变时，在将要供给用于进行最高灰度的显示的信号电压之前的垂直扫描期间中，供给液晶层的阈值电压Vth的0.96倍以上的电压即可。
当然，虽然也可以令用于进行最低灰度的显示的信号电压为阈值电压Vth的0.96倍以上的电压，但是因为在阈值电压Vth附近液晶分子受到电场的影响开始倒塌，所以担心透过率会上升(黑色浮起)(现行品例如为阈值电压Vth的0.3倍左右)。因此，优选使用于进行最低灰度的显示的信号电压低于阈值电压Vth的0.96倍，仅在异常响应将要出现的灰度转变之前的垂直扫描期间，供给阈值电压Vth的0.96倍以上的电压。
在此，所谓出现异常响应的灰度转变，并不限于与转变后显示的灰度对应的电压(灰度电压)为阈值电压Vth的2.2倍以上的电压的情况。即使转变后的灰度电压为不足阈值电压Vth的2.2倍的电压，在为了改善响应速度而施加比该灰度电压高的过冲电压(OS电压：overshoot电压)的情况下，如果该OS电压为阈值电压Vth的2.2倍以上就会出现异常响应，因此在这样的情况下在紧接的之前的垂直扫描期间中，优选供给阈值电压Vth的0.96倍以上的电压。作为过冲驱动，例如，可以列举在日本特开2003-172915号公报中记载的方法，但并不限于此，还能够使用公知的过冲驱动。
此外，如后文所述，通过施加阈值电压Vth的0.96倍以上的电压而获得的响应特性的改善效果，并不限于与在从黑色显示状态开始的转变之后显示的灰度对应的灰度电压或者OS电压为阈值电压Vth的2.2倍以上的电压的情况。对于所有从最低灰度向其他的灰度转变的情况，也可以在供给阈值电压Vth的0.96倍以上的电压后再向该灰度转变。
以下列举具体的例子进行说明。这里使用的液晶单元的参数为上述的液晶材料A(阈值电压Vth＝2.24V)、单元厚度3.9μm、预倾角89°。以进行倍速驱动且进行过冲驱动的情况为例说明TFT型液晶显示装置。
图11表示源极电压(信号电压)和栅极电压(扫描电压)的波形。这里，影像信号的一帧为16.7ms。栅极电压在一帧(16.7ms)的二分之一的期间即8.4ms变为高电平，使TFT的状态为ON(倍速驱动)。当TFT变为ON状态时向像素供给源极电压。在此，以从黑色显示状态(相对透过率0％)向168灰度/255灰度(相对透过率40％)转变的情况为例。黑色显示状态的灰度电压的振幅d为0.5V，与168灰度对应的灰度电压的振幅c为2.8V。
在表2中将关于现有技术和本发明的图11所示的源极电压的波形的参数(振幅a、b和c)综合表示。
[表2]
Figure S2006800359925D00131
如表2所示，在现有技术的驱动下，当没有OS驱动时，从黑色显示状态(d＝b＝0.5V)向168灰度显示状态(2.8V)转移(a＝c＝2.8V)。当应用OS驱动时，使进行168灰度显示的帧的前半部的二分之一帧的源极电压的振幅a增大，施加比2.8V高的OS电压。从OS电压低的例开始依次为OS-A、OS-B、OS-C和OS-D。
图12(a)表示在RTN模式中施加表2所示的源极电压的情况下的透过率的时间依存性。
从图12(a)可知，在不进行OS的情况下，用于168灰度显示的灰度电压为2.8V，因为比阈值电压Vth(2.24V)的2.2倍小，所以不出现异常响应。另外OS-A的OS电压为4.8V，由于仅比阈值电压Vth(2.24V)的2.2倍小一点所以不出现异常响应。但是，在OS-A的条件下，即使在一帧(16.7ms)之后，也没有达到168灰度的规定的透过率，没有充分地得到OS驱动的效果。当使OS电压增大到阈值电压Vth(2.24V)的2.2倍以上时，如OS-B、OS-C、OS-D所示，出现异常响应。并且，透过率大幅超过168灰度的规定的透过率，在一帧(16.7ms)后也比规定的透过率高。
与此相对，如表2所示，如果采用本发明的驱动方法，则如图12(b)所示，能够在二分之一帧(8.4ms)之后能够达到168灰度的规定的透过率，并维持一定。
在此，在举例说明的本发明的驱动方法中，使将要切换到168灰度的显示之前的垂直扫描期间(这里是二分之一帧)的源极电压的振幅b为2.24V(＝Vth)。进行OS驱动时的OS电压的振幅a设定为与现有技术不同的值。
观察图12(b)的无OS的情况，可知与图12(a)的无OS的情况相比响应特性被改善。另外，观察令振幅a为3.6V的OS-B’，在二分之一帧(8.4ms)之后即到达168灰度的规定的透过率，并且维持该透过率不变。如上所述，可知以现有的驱动方法即使施加阈值电压Vth的2.2倍以上的OS电压也未能达成的响应特性能够以比现有技术低的OS电压达成，响应特性的改善效果很好。
此外，如这里所示，OS-B’的OS电压为3.6V，没有超过阈值电压Vth的2.2倍，因此没有出现上述的RTN模式特有的异常响应，能够得到使响应速度上升的效果。当然，从上述的说明中可知，在OS电压为阈值电压Vth的2.2倍以上的情况下，通过应用本发明，也能够防止异常响应的发生，并且能够使响应速度上升。
根据本发明，能够改善RTN模式的液晶显示装置的响应特性。RTN模式的液晶显示装置，在应用取向分割结构的情况下，响应速度的分布比现有的VA模式小，或者，由于显示亮度高因此具有优点，通过将本发明应用于取向分割结构中能够进行更高品质的显示。
此外，作为改善VA模式的γ特性(灰度显示特性)的视角依存性的技术，提案有所谓的像素分割技术。所谓像素分割，是指将以现有技术的单一的像素显示的亮度在空间上分割为两个以上的副像素而进行显示的方法。两个以上的副像素，至少具有显示比应该显示的亮度高的亮度的明副像素和显示比应该显示的亮度低的亮度的暗副像素。在将本发明应用于这样的像素分割技术中的情况下，只要按照上述方式驱动副像素中的至少一个即可。当然，为了最大限度地发挥本发明的效果，优选对所有副像素应用上述的驱动。此外，作为像素分割技术，例如，能够适当地应用在日本特开2004-62146号公报、日本特开2004-78157号公报、日本特开2005-189804号公报中记载的技术。
作为本申请的优先权的基础申请的日本专利申请2005-281743号、和上述日本专利申请2005-141846号、以及专利文献1～4、日本特开2004-62146号公报、日本特开2004-78157号公报和日本特开2005-189804号公报的全部公开内容如作为参考在本说明书中加以引用。
产业上的可利用性
本发明的液晶显示装置能够适当地应用于电视机等的谋求高品质显示的用途中。

Claims (7)

1. 一种液晶显示装置，其特征在于，具有：
液晶面板和驱动电路，其中
该液晶面板包括：包含介电各向异性为负的液晶材料的垂直取向型的液晶层；隔着所述液晶层相互相对的第一基板与第二基板；设置在所述第一基板的所述液晶层侧的第一电极与设置在所述第二基板的所述液晶层侧的第二电极；和设置在所述第一电极的所述液晶层侧的第一取向膜与设置在所述第二电极的所述液晶层侧的第二取向膜，且像素具有第一液晶畴，在该第一液晶畴中，基于所述第一取向膜的液晶分子的第一预倾方向与基于所述第二取向膜的液晶分子的第二预倾方向大致正交，并且施加用于最高灰度的显示的信号电压时的所述液晶层的层面内和厚度方向的中央附近的液晶分子的倾斜方向，为将所述第一预倾方向与所述第二预倾方向大致二等分的第一方向，
所述驱动电路为在每一个垂直扫描期间将信号电压供向所述像素的所述液晶层的驱动电路，其至少在显示灰度从最低灰度向最高灰度转变时，在将要供给用于进行最高灰度的显示的信号电压之前的垂直扫描期间，供给所述液晶层的阈值电压Vth的0.96倍以上的电压。
2. 如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
用于进行最低灰度的显示的信号电压不足所述阈值电压Vth的0.96倍。
3. 如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述驱动电路，当显示灰度从最低灰度向供给所述阈值电压Vth的2.2倍以上的信号电压的灰度转变时，在将要供给该信号电压之前的垂直扫描期间中，供给所述液晶层的阈值电压Vth的0.96倍以上的电压。
4. 如权利要求1～3中的任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
在从最低灰度向其他的灰度转变的所有的情况下，在将要供给该信号电压之前的垂直扫描期间中，供给所述液晶层的阈值电压Vth的0.96倍以上的电压。
5. 如权利要求1～3中的任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述驱动电路作为所述信号电压能够供给过冲电压。
6. 如权利要求1～4中的任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述像素还具有：施加用于最高灰度的显示的信号电压时的所述液晶层的层面内和厚度方向的中央附近的液晶分子的倾斜方向为第二方向的第二液晶畴、为第三方向的第三液晶畴、和为第四方向的第四液晶畴，其中，所述第一方向、第二方向、第三方向和第四方向为任意两个方向的差大致等于90°的整数倍的4个方向。
7. 如权利要求1～6中的任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述像素具有相互相异的信号电压被施加于所述液晶层的多个副像素，
所述驱动电路，至少在显示灰度从最低灰度向最高灰度转变时，在将要供给用于进行最高灰度的显示的信号电压之前的垂直扫描期间，向所述多个副像素中的至少一个副像素的所述液晶层供给所述液晶层的阈值电压Vth的0.96倍以上的电压。
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