JP2001343625A

JP2001343625A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2001343625A
Application number: JP2001032773A
Authority: JP
Inventors: Takako Adachi; 貴子足立; Makoto Shiomi; 誠塩見
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2001-12-14
Anticipated expiration: 2021-02-08
Also published as: JP3660886B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高域レベルの応答速度を改善した液晶表示装
置を提供する。【解決手段】ＴＦＴ駆動型の液晶パネルが有する複数
の絵素容量のそれぞれは、液晶容量と、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、蓄積容量の液
晶容量に対する容量比が１以上であって、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％以上を保持する。

Description

【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１
４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６
５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Ｃ
ｐｉｘ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。ＴＦ
Ｔ１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。Ｔ
ＦＴ１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、７
Ｖ）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Ｃ
ｐｉｘ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Ｃｐ
ｉｘ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Ｃｐ
ｉｘ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Ｃｌ
ｃ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、Ｖ６
３）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（３３．４
ｍｓｅｃ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Ｎ
Ｗ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１
３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（Ｖ
０，Ｖ２８）に対して予め決められていた階調電圧Ｖ４
４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Ｖ
４４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１６．７ｍｓ
ｅｃ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〜Ｖ
６３）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’９
５）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Ｉ
Ｃ）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Ｃ
ｌｃ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】

【００６２】

【表２】

【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Ｃｐｉ
ｘ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Ｃ
ｌｃ//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）、Ｃ
ｌｃ//＝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２
０ａ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４．５
μｍ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２
７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Ｘ
Ｙ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、特に説明のない場合は、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２
０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。

【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２
３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３０
ｍｓｅｃ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１
００ｂ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）１０
２および１０３と、さらに、位相差板１０２および１０
３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１０
１ｂを有している。図１０の例では、第１ドメイン１０
１ａ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１
０１ｂ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１
０５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１
０５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１
０２，１０３，１０４，１０５，１１０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０．２
００ｐＦ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２
５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１
０に示した液晶パネル１００と図５に示した駆動回路１
０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Ｔ
ＦＴ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。ＴＦ
Ｔ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２０
７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１８
０°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】

【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】

【０１０６】位相差板１０２〜１０５，１１０および１
１１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−ｎ
ｂ）、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】

【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Ｏ
Ｓ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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４１Ｇ０９Ｇ 3/36 3/36 Ｇ０２Ｆ 1/136 ５００Ｆターム(参考） 2H091 FA11X FA11Z GA13 LA30 2H092 JA24 JB61 NA05 2H093 NA16 NA31 NA41 NA51 NC34 ND06 ND32 5C006 AA01 AA16 AA22 AC21 BB16 FA11 5C080 AA10 BB05 CC03 DD01 DD08 EE29 JJ02 JJ04 JJ05 KK02 KK43

Claims

【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
持する、液晶表示装置。
【請求項２】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、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、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２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】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】前記液晶層はホモジニアス配向型液晶層
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５のいずれかに記載
の液晶表示装置。