JP2011099909A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチプレックス駆動によって動作する垂直配向型液晶表示装置において、表示均一性を保ちつつフレーム周波数を低下させることが可能な技術を提供する。
【解決手段】液晶分子へ付与されたプレティルト角が８９．８°以上９０°未満であり、かつ配向状態がモノドメイン配向である液晶層を備えた垂直配向型の液晶表示装置であって、デューティ比が１／１６以上に設定され、バイアス値が最適バイアス値より小さく設定された駆動条件によってマルチプレックス駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、マルチプレックス駆動される垂直配向型の液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、例えば民生用や車載用の各種電子機器における情報表示部として広く利用されている。一般的な液晶表示装置は、数μｍ程度の間隙を設けて対向配置させた２枚の基板間に液晶材料からなる液晶層を配置して構成されている。このような液晶表示装置の１つとして垂直配向型の液晶表示装置が知られている。垂直配向型の液晶表示装置は、２枚の基板間に配置される液晶層の内部における液晶分子を各基板の表面に対してほぼ垂直に配向させたＶＡモードの液晶セルと、この液晶セルの外側にそれぞれ設けられる偏光板と、を主たる構成として備える。各偏光板はクロスニコル配置とされることが多い。このようにすると、液晶表示装置の電圧無印加時における透過率が非常に低くなるので、高いコントラストを比較的簡単に実現することが可能となる。

ＶＡモードの液晶セルを実現するためには、基板表面へ所定の配向処理を施すことにより液晶層の液晶分子の配向を制御することが重要である。配向処理としては、例えば、ＳｉＯｘなどの金属酸化物を基板法線より傾いた方向から蒸着することにより、鋸形状の表面を有する薄膜を基板表面に形成する処理（いわゆる斜方蒸着法）や、ポリイミド等の有機配向膜材料を基板表面に成膜した後に、これに紫外線を特定方位から照射する処理（いわゆる光配向処理法）、あるいは特定の表面自由エネルギーを有する垂直配向膜を基板表面に形成し、これにラビング処理を施す配向処理（例えば特許文献１参照）、等が主に知られている。これらの配向処理によれば、電圧無印加時における液晶層内の液晶分子が１つの方位に揃った配向（いわゆるモノドメイン配向）が得られる。

上述したようなモノドメイン配向の垂直配向型液晶表示装置においては、液晶層内におけるプレティルト角の設定が表示特性に大きな影響を与える。具体的には、電気光学特性における急峻性について考えると、電圧無印加時において液晶分子が基板法線方向に配向する場合、すなわちプレティルト角が９０°の場合が最も良好となる。特に、液晶表示装置をマルチプレックス駆動法によって駆動する場合において、表示容量を増加させる（すなわちデューティを大きくする）ためには、プレティルト角を大きく設定することは有効な手段である。しかし、プレティルト角を９０°に設定すると電圧印加時における液晶分子の配向の均一性が得られないため、実用上は上記した配向処理を施す必要が生じる。

上述した特許文献１には、垂直配向型液晶表示装置において、プレティルト角を８９．５°より大きくした場合（特に８９．７°より大きくした場合）に、プレティルト角の大きさに追随して最大透過率が低下する傾向が見られる旨の指摘がなされている。これについて、特開２００８−２８１７５２号公報（特許文献２）には、フレーム周波数が比較的に低い駆動条件において表示部の一部に暗領域が現れ、表示に不均一が発生することが原因の１つであると指摘されている。この表示不均一性を改善する方法として、上記の特許文献２には、種々のマルチプレックス駆動波形を用いた場合のそれぞれについて、垂直配向型液晶表示装置のプレティルト角の設定とそれに応じたフレーム周波数の設定方法が開示されている。具体的には、特許文献２においては、プレティルト角が９０°に近づくほどにフレーム周波数を高くするか、あるいは高周波成分を多く含む１／２ライン反転駆動波形を用いることにより、表示の均一性を実現可能であることが示されている。

ところで、走査線の本数が比較的多い垂直配向型液晶表示装置をマルチプレックス駆動する場合に上記した特許文献２に開示された技術を適用すると、液晶表示装置の内部インピーダンスが低下することから駆動電流の増加を招く。必要となる駆動電流が液晶表示装置を駆動するドライバー（駆動装置）の電流駆動能力を超えた場合には、走査線等となる透明電極の途上で電圧降下が生じることにより各画素への印加電圧が不均一となり、表示ムラが顕著に現れる。例えば、短冊状の透明電極を交差させ、それらの間に液晶層が設けられたドットマトリクス型の液晶表示装置においては、一方の透明電極の延在方向に沿った筋状の表示ムラが生じたり、他方の透明電極の延在方向に沿って明るさやコントラストのばらつきが生じたりする。このような表示ムラを解消するには、ドライバーの電流駆動能力を高めること、フレーム周波数を低下させること、又は高周波成分を多く含まない駆動波形（フレーム反転波形）を用いることが有効である。しかし、ドライバーの電流駆動能力を高めることはコスト上昇を招くために好ましい解決法とはいえない。

特開２００５−２３４２５４号公報 特開２００８−２８１７５２号公報

本発明に係る具体的態様は、マルチプレックス駆動によって動作する垂直配向型液晶表示装置において、表示均一性を保ちつつフレーム周波数を低下させることが可能な技術を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の液晶表示装置は、（ａ）第１基板と、（ｂ）第１方向に沿って延びる複数の短冊状電極を有し、第１基板の一面上に設けられた第１電極と、（ｃ）第１基板と対向配置された第２基板と、（ｄ）第１方向と交差する第２方向に沿って延びる複数の短冊状電極を有し、第２基板の一面上に設けられた第２電極と、（ｅ）第１基板の一面と第２基板の一面との間に設けられた液晶層と、（ｆ）第１電極及び第２電極と接続されており、マルチプレックス駆動法により液晶層を駆動する駆動手段と、を含み、（ｇ）液晶層は、液晶分子へ付与されたプレティルト角が８９．８°以上９０°未満であり、かつ配向状態がモノドメイン配向であり、（ｈ）駆動手段は、デューティ比が１／１６以上に設定され、バイアス値が最適バイアス値より小さく設定された駆動電圧を液晶層に供給する、ことを特徴とする。ここで、本明細書における「最適バイアス値」とは、第１電極を構成する複数の短冊状電極の本数をＮとしたときに、√Ｎに対して１を加えた値（√ｎ＋１）として与えられる数値をいう。

本願発明者の詳細な検討によれば、上記のような特定条件を満たす垂直配向型の液晶表示装置をマルチプレックス駆動する際に、そのバイアス値を最適バイアス駆動条件における最適バイアス値よりも小さく設定することにより、表示均一性を保ちつつフレーム周波数を低下させることができることが分かった。なお、検討結果の詳細については後述する。

上述したバイアス値は、最適バイアス値よりも２以上小さく設定されることが好ましい。

それにより、フレーム周波数を低下させる効果が高まる。

また、上記の液晶表示装置は、温度センサーを更に備えることが好ましい。この場合に、駆動手段は、温度センサーによって検出される温度の高さに応じて駆動電圧を増減することが好ましい。また、駆動手段は、温度センサーによって検出される温度の高さに応じて、バイアス値を増減するとともに駆動電圧を増減することも好ましい。さらに、駆動手段は、温度センサーによって検出される温度の高さに応じてフレーム周波数を増減することも好ましい。

温度の高さに応じて駆動電圧、バイアス値あるいはフレーム周波数を適宜に調整し得る構成を備えることにより、広い温度範囲において表示均一性を保ちつつフレーム周波数を低下させることが可能となる。

また、上記の液晶表示装置において、駆動手段から供給される駆動電圧の波形はフレーム反転波形であることが好ましい。

一実施形態の液晶表示装置の構造を示す模式的な断面図である。 液晶表示装置のより詳細な構成例を示す図である。 比較例の液晶表示装置において、表示部を全面オン表示とした場合における外観写真を示す図である。 表示ムラが外観上ほぼ全体的に消失するフレーム周波数を観測した結果を示す図である。 実施例１の液晶表示装置の表示部を全面オン表示とした場合における外観写真を示す図である。 １／６４デューティのマルチプレックス駆動時における表示均一性が得られるフレーム周波数のバイアス値依存性を示す図である。 １／６４デューティ、バイアス比１／９のマルチプレックス駆動時における、表示均一性が得られるフレーム周波数とオン透過率との関係を示す図である。 立ち上がり応答速度および立ち下がり応答速度とオン透過率との関係を示す図である。 立ち上がり応答速度と、表示均一性が得られるフレーム周波数との関係を示す図である。 各バイアス比における表示均一性が得られるフレーム周波数の温度依存性を示す図である。 電気光学特性の温度依存性を測定し、温度変化に対するオン透過率の変化を調べた結果を示す図である。 プレティルト角を８９．９°に設定した液晶表示装置における立ち下がり応答速度の温度依存性を示す図である。 表示均一性が得られるフレーム周波数と立ち下がり応答速度との関係を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の液晶表示装置（液晶パネル）の構造を示す模式的な断面図である。図１に示す本実施形態の液晶表示装置は、対向配置された第１基板１と第２基板２と、両基板の間に配置された液晶層３と、を主に備える。第１基板１の外側には第１偏光板４が配置され、第２基板２の外側には第２偏光板５が配置されている。第１基板１と第１偏光板４の間には第１視角補償板６が配置され、第２基板２と第２偏光板５の間には第２視角補償板７が配置されている。液晶層３の周囲はシール材８によって封止されている。以下、さらに詳細に液晶表示装置の構造を説明する。

第１基板１および第２基板２は、それぞれ、例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。第１基板１と第２基板２との相互間には、スペーサー（粒状体）１０が分散して配置されている。これらのスペーサー１０により、第１基板１と第２基板２との間隙が所定距離（本実施形態では３．６〜３．８μｍ程度）に保たれる。

液晶層３は、第１基板１の第１電極１１と第２基板２の第２電極１２との相互間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが負（Δε＜０）の液晶材料（ネマティック液晶材料）を用いて液晶層３が構成されている。液晶層３に図示された太線は、電圧無印加時における液晶分子の配向方位を模式的に示したものである。図示のように、本実施形態の液晶表示装置１０１においては、液晶層３の液晶分子の配向状態がモノドメイン配向に規制されている。本実施形態における液晶層３のリタデーションは略８００〜８５０ｎｍである。

第１電極１１は、第１方向（本例では紙面に直交する方向）に沿って延びる複数の短冊状電極を有しており、第１基板１の一面上に設けられている。第１電極１１は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。

第２電極１２は、上記の第１方向と交差する第２方向（本例では紙面の左右方向）に沿って延びる複数の短冊状電極を有しており、第２基板２の一面上に設けられている。第２電極１２は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。本実施形態の液晶表示装置は、第１電極１１と第２電極１２とが交差する箇所のそれぞれが画素に対応するドットマトリクス型の液晶表示装置である。

配向膜１３は、第１基板１の一面側に、第１電極１１を覆うようにして設けられている。同様に、配向膜１４は、第２基板２の一面側に、第２電極１２を覆うようにして設けられている。本実施形態においては、配向膜１３および配向膜１４としては、液晶層３の初期状態（電圧無印加時）における配向状態を垂直配向状態に規制するもの（垂直配向膜）が用いられている。より詳細には、各配向膜１３、１４としては、液晶層３の液晶分子に対して９０°に極めて近い角度（８９．８°〜８９．９５°程度）のプレティルト角を付与し得るものが用いられる。プレティルト角の詳細についてはさらに後述する。

次に、液晶表示装置の製造方法の一例について詳細に説明する。

まず、一面上に透明電極を有する基板を用意する。基板としては、例えば片面が研磨され、その表面にＳｉＯ_２がコートされ、その上にＩＴＯからなる透明導電膜が成膜されたガラス基板を用いることができる。この基板に対して既知のフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を実行することにより、第１電極１１を有する第１基板１、第２電極１２を有する第２基板２がそれぞれ形成される。なお、必要に応じて第１電極１１または第２電極１２の一部表面上にさらにＳｉＯ_２などによる絶縁層を形成してもよい。

次いで、第１基板１の一面上に配向膜１３が形成され、第２基板２の一面上に配向膜１４が形成される。具体的には、各基板をアルカリ溶液等で洗浄した後、垂直配向膜の材料液をフレキソ印刷等の方法によって第１基板１の一面上および第２基板２の一面上にそれぞれ塗布し、これらをクリーンオーブン内にて焼成する（例えば、１８０℃、３０分間）。その後、各配向膜１３、１４に対してラビング処理を行う。このラビング処理の条件を適宜に設定することにより、プレティルト角を制御することができる。ここでいうプレティルト角とは、基板表面と液晶分子の平均的配向方向（ダイレクタ）とのなす角度をいう。

次いで、一方の基板上（例えば、第１基板１の一面上）にシール材８を形成する。シール材８は、例えば数μｍの粒径のロッド状ガラススペーサーが混入されたものをスクリーン印刷等の方法によって塗布することによって形成される。また、他方の基板上（例えば、第２基板２の一面上）に数μｍの粒径のスペーサー１０が散布される。スペーサー１０の散布は、例えば乾式散布法によって行われる。

次いで、第１基板１と第２基板２を、これらの一面同士が対向し、各配向膜１３、１４に対するラビング方位がアンチパラレルとなるようにして貼り合わせ、一定の加圧状態にて焼成することにより両者を固定する。その後、真空注入法等の方法によって、第１基板１と第２基板２の間隙に液晶材料（誘電率異方性Δε＜０のもの）を注入し、当該注入に用いた注入口を封止した後に、焼成する（例えば１２０℃、６０分間）。これにより液晶層３が形成される。

その後、第１基板１の外側に第１偏光板４および視角補償板６を貼り合わせ、かつ第２基板２の外側に第２偏光板５および視角補償板７を貼り合わせる。また、リードフレーム等を適宜に取り付ける。以上により、図１に示した液晶表示装置が完成する。

図２は、液晶表示装置のより詳細な構成例を示す図である。図２に示す液晶表示装置は、液晶パネル１０１と、バックライトユニット１０２と、液晶パネル用駆動回路１０３と、バックライトユニット用駆動回路１０４と、制御装置１０５と、温度センサー１０６と、を含んで構成されている。液晶パネル１０１は、上記した図１に示した液晶表示装置と同一の構成を備える。バックライトユニット１０２は、白色ＬＥＤ等の光源を備えており、液晶パネル１０１の背面に配置される。液晶パネル用駆動回路１０３は、液晶パネル１０１と接続されており、当該液晶パネル１０１に対して駆動電圧（駆動電力）を供給する。バックライトユニット用駆動回路１０４は、バックライトユニット１０２の動作制御、具体的には点灯／消灯や輝度調整などを行う。制御装置１０５は、液晶パネル用駆動回路１０３およびバックライトユニット用駆動回路１０４のそれぞれと接続されており、これらの動作制御を行う。温度センサー１０６は、液晶パネル１０１、バックライトユニット１０２等のいずれかの内部又は表面に設定されており、温度に応じた電気信号を出力する。温度センサー１０６は複数設けられていてもよい。なお、液晶パネル用駆動回路１０３および制御装置１０５が「駆動手段」に相当する。

次に、本実施形態に係る液晶表示装置のいくつかの実施例および比較例を説明する。以下に説明する実施例等の液晶表示装置は、特に断りがない限りは、１画素が一辺を略０．４２ｍｍとした正方形であり、第１電極１１の短冊状電極（走査線又はコモン電極）の本数が３２本、第２電極１２の短冊状電極（セグメント電極）の本数が１２８本のドットマトリクス電極構造を有し、第１電極１１が液晶表示装置の左右方向に延在し、第２電極１２が液晶表示装置の上下方向に延在し、各短冊状電極が０．０３ｍｍ間隔で配置され、ラビング方位は液晶層３のセル厚方向の中央における液晶分子の配向方位が１２時方位となるようにアンチパラレル配向処理が施されているものとする。また、液晶層３は液晶パネル用駆動回路１０３によってマルチプレックス駆動され、その駆動波形としてはフレーム反転波形が用いられているものとする。また、特に断りがない場合には、種々の計測は室温環境下にて行われた。

（比較例）
始めに、比較例としてプレティルト角８９．９２°、１／６４デューティ、１／９バイアスの最適バイアス条件によるマルチプレックス駆動とし、フレーム周波数１２０Ｈｚとした液晶表示装置について説明する。この比較例の液晶表示装置において、表示部を全面オン表示とした場合における外観写真を図３に示す。ラビング方位（液晶層中央分子配向方位）に沿って周期的な明暗の表示ムラが観察され、表示品位が著しく損なわれていることが分かる。このような表示ムラは、プレティルト角をより小さくするか、フレーム周波数を上げることにより改善される。確認のため、プレティルト角の設定を変えた液晶表示装置を用意し、図３に示したような表示ムラが外観上ほぼ全体的に消失するフレーム周波数を観測した。この観測結果を図４に示す。図４の横軸は液晶表示装置のプレティルト角、縦軸は外観上で表示に均一性が得られるフレーム周波数とした。図４からは、プレティルト角が増加するに従って表示に均一性が得られるフレーム周波数が線形的に上昇する傾向が見られる。この傾向は上述した特許文献２（特開２００８−２８１７５２号公報）における開示内容と一致する。

（実施例１）
次に、実施例１について説明する。実施例１の液晶表示装置は、上記した比較例と同様にプレティルト角８９．９２°、１／６４デューティによるマルチプレックス駆動とし、フレーム周波数１２０Ｈｚとし、バイアス比を１／１１、１／９、１／７、１／６としたものである。なお、バイアス値の変更に応じて、表示部を全面オン表示とする際の透過率が外観上同じとなるように駆動電圧が適宜調整して液晶表示装置を駆動した。このような実施例１の液晶表示装置の表示部を全面オン表示とした場合における外観写真を図５に示す。バイアス比が１／１１、１／９の各条件においては、液晶層中央分子配向方位に沿って明暗の表示ムラが観察されていることが分かる（図５（ａ）、図５（ｂ））。表示ムラの程度については両者間で顕著な違いは見られない。一方、バイアス比が１／７、１／６の各条件においては、液晶層中央分子配向方位に沿った明暗の表示ムラは消失している。なお、図５には示していないが、バイアス比が１／８の条件においては、バイアス比が１／９と１／７との中間的な状態となることが確認された。すなわち、バイアス比が１／９の場合に比較すれば表示ムラは軽減したが、バイアス比が１／７の場合に比較すると無視できない程度には表示ムラが発生していた。

次に、バイアス比を変化させた場合における外観上の表示均一性が得られるフレーム周波数を観測した。液晶表示装置としてはプレティルト角が８９．９°に設定されたものを用いた。１／６４デューティのマルチプレックス駆動時における表示均一性が得られるフレーム周波数のバイアス値依存性を図６に示す。バイアス値の上昇に伴って表示均一性が得られるフレーム周波数がほぼ線形に上昇する傾向が観察された。

以上の結果から、マルチプレックス駆動時において最適バイアス駆動条件に比べて、バイアス値を２以上小さくすることによって、表示均一性を得られるフレーム周波数をより低くできることが分かった。一般的には、最適バイアス駆動条件に比べてバイアス比を変更すると表示性能が低下すると考えられていた。これについて本願発明者が詳細に検討したところ、１／６４デューティの駆動条件において最大コントラストが得られるオン電圧時透過率は、最適バイアス値である９から±２の範囲では相対的な透過率の低下が１０％以内であり、著しい変化は観察されないことが分かった。また、ほかにデューティ比の場合についても同様に検討したところ、概ね、１／１６デューティ以上であればバイアス値を低下させることによってフレーム周波数を低下させる効果が確認された。特に、最適バイアス駆動条件の場合と大きく変わらない表示特性が得られるのはデューティ値が３２以上であることが分かった。

（実施例２）
上記においてはオン電圧印加時における透過率はいずれの検討においても略７％に設定していたが、外観観察を行うと、液晶パネル用駆動回路１０３から出力する駆動電圧によっても表示均一性を実現可能なフレーム周波数が異なる現象が観察された。そこで、駆動電圧を変化させることによりオン透過率を変化させて、このときの表示均一性が得られるフレーム周波数を観測した。液晶表示装置としてはプレティルト角が８９．８７°のサンプルを用いた。１／６４デューティ、バイアス比１／９のマルチプレックス駆動時における、表示均一性が得られるフレーム周波数とオン透過率との関係を図７に示す。図７に示すように、オン透過率が上昇するに伴って表示均一性が得られるフレーム周波数がほぼ線形に上昇する傾向が観察された。すなわち、高い駆動電圧を印加することによりオン表示時における表示均一性が劣化し、これを解消するためにはフレーム周波数をより高く設定する必要があることが示されている。

高い駆動電圧を印加した際において表示の不均一が発現しやすくなる原因の１つとして、液晶表示装置の応答速度が考えられる。そこで、液晶表示装置の立ち上がり応答速度および立ち下がり応答速度とオン透過率との関係を検討した。ただし、液晶表示装置としてはプレティルト角が８９．９２°に設定されたサンプルを用いた。駆動条件は、１／６４デューティ、バイアス比１／９、フレーム周波数２５０Ｈｚとした。立ち上がり応答速度については、駆動電圧によって設定されるオン透過率を１００％、オフ透過率を０％とし、駆動電圧をオフからオンへ切り替えたときに透過率が０％から９０％へ変化するまでに要する時間を立ち上がり応答時間と定義し、駆動電圧をオンからオフへ切り替えたときに透過率が１００％から１０％へ変化するまでに要する時間を立ち下がり応答時間と定義した。立ち上がり応答速度および立ち下がり応答速度とオン透過率との関係を図８に示す。オン透過率が上昇するのに伴って立ち上がり応答速度が著しく高速化する傾向が観察された。一方、立ち下がり応答速度については大きな変化は観察されなかった。

図９は、立ち上がり応答速度と、表示均一性が得られるフレーム周波数との関係を示す図である。この図９については、上記の図７および図８の各データを抽出することによって作成された。図９に示すように、立ち上がり応答速度にほぼ比例して表示均一性が得られるフレーム周波数が変化していることが明確に現れている。立ち上がり応答速度が高速化することによりフレーム周波数が高くなることから、立ち上がり応答速度が低いほど表示均一性が得られやすいと考えられる。

（実施例３）
上述した実施例２において示したように、表示均一性と応答速度の間には相関性が認められる。実際に、液晶表示装置を高温下にて動作させると、室温時と比べてフレーム周波数を高く設定しても配向均一性が得られにくいケースが観察された。そこで、表示均一性が得られるフレーム周波数の温度依存性について観測を行った。液晶表示装置としてはプレティルト角が８９．９°のサンプルを用い、駆動条件については１／６４デューティ、バイアス比を１／７、１／８、１／９のいずれかとし、駆動電圧については室温時のオン透過率が略７％となる電圧で固定とした。図１０に、各バイアス比における表示均一性が得られるフレーム周波数の温度依存性を示す。室温（２５℃）から８０℃の間の全ての温度領域において、バイアス値が低い方がフレーム周波数を低く設定できることが明らかとなった。また、全ての条件において温度上昇に伴いフレーム周波数が上昇しており、いずれのバイアス比条件においても温度８０℃の条件ではフレーム周波数を３００Ｈｚ以上に設定する必要があることが分かった。

ところで、上記のように図１０における駆動条件は室温におけるオン透過率が７％になるように駆動電圧を固定していた。しかし、液晶表示装置の液晶層３は、温度変化に対して液晶材料の各物性値が変化するのは明らかであり、電気光学特性の温度依存性が観察されることから、駆動電圧を固定するとオン透過率が変化すると考えられる。そこで、電気光学特性の温度依存性を測定し、温度変化に対するオン透過率の変化を調べた。本検討では液晶表示装置としてプレティルト角が８９．９５°のサンプルを用いた。測定結果を図１１に示す。室温時にはオン透過率が略７％得られており、６０℃までは温度上昇に伴ってオン透過率が低下する傾向が観察された。しかし、６０℃より高い領域では逆にオン透過率が上昇する傾向が観察された。なお、この傾向はプレティルト角が略８９．９°のサンプルでも同様であった。そして、室温から８０℃までの温度範囲では電気光学特性における急峻性が著しく変化することがないことも確認された。すなわち、オン透過率の変化は液晶層３における閾値電圧のシフトによるものであると考えられる。

ところで、図１１によれば、室温から６０℃の温度範囲ではオン透過率が減少していることから表示均一性が得られるフレーム周波数が低下する方向に作用すると考えられる。一方、６０℃より高い温度領域においてはオン透過率が再び上昇に転じることからフレーム周波数が上昇に転じると考えられる。しかし、図１０からは温度上昇に伴い表示均一性が得られるフレーム周波数は上昇を続けるという結果が得られている。この原因は液晶材料の粘度が温度上昇に従って低下しているためと考えられる。この効果を確認するために、液晶表示装置の立ち下がり応答速度の温度依存性を測定した。

図１２に、プレティルト角を８９．９°に設定した液晶表示装置における立ち下がり応答速度の温度依存性を示す。なお、駆動条件は１／６４デューティ、バイアス比１／９のマルチプレックス駆動、フレーム周波数は５００Ｈｚ、駆動電圧は室温（２５℃）時におけるオン透過率が７％となる電圧とし、他の温度においても電圧を固定とした。いずれの温度条件においても表示均一性が損なわれないことを確認した。図１２に示すように、立ち下がり応答速度は温度上昇とともに高速化する傾向が観察された。６０℃においては室温２５℃の略１／４の応答速度、８０℃では略１／６の応答速度が得られている。立ち下がり応答速度Ｔoffは液晶材料の回転粘度γおよび液晶材料の弾性定数Ｋに比例する。垂直配向型の液晶表示装置の場合には、弾性定数Ｋはベンド弾性定数Ｋ３３と等価である。一方、回転粘度γは液晶材料の粘度ηに相関がある物性値である。ベンド弾性定数Ｋ３３も温度の上昇に伴って減少する傾向にあると考えられるが、数値上は粘度変化のほうが大きいと考えられるので、立ち下がり応答速度の温度上昇による高速化は液晶材料の粘度低下によるところが大きいと考えられる。

図１３に、表示均一性が得られるフレーム周波数と立ち下がり応答速度との関係を示す。各プロットには測定された温度のキャプションが示されている。この図１３より、立ち下がり応答速度が低下する（すなわち液晶材料の粘度が低下する）ことに伴って表示均一性が得られるフレーム周波数が上昇している傾向が見られる。そして、測定温度が６０℃以上の条件においては当該フレーム周波数が急激に上昇している傾向が観察された。この原因は、上記した図１１で示されているように室温から６０℃まではオン透過率が低下するために、実施例２で示したように表示均一性が得られるフレーム周波数を抑制する効果が発現し、一方、６０℃以上においてはオン透過率が上昇に転じ、フレーム周波数を上昇させる効果が生じたためと考えられる。したがって、７０℃、８０℃において立ち下がり応答速度にほぼ違いがない（すなわち液晶材料の粘度の差は小さい）と考えられるにも関わらず急激にフレーム周波数が上昇したと考えられる。

（実施例４）
上記の実施例１〜３により、モノドメイン垂直配向型の液晶表示装置において表示均一性が得られるフレーム周波数を低く抑制するには以下のことが有効であると考えられる。
(1)マルチプレックス駆動におけるバイアス値を最適バイアス値よりも低く設定する。より好ましくは、最適バイアス値よりも２以上低い値に設定する。
(2)オン透過率を低く設定することにより立ち上がり応答速度を低速化する。
(3)液晶材料の粘度を高くすることにより立ち下がり応答速度を低速化する。

一般に、マルチプレックス駆動によって液晶表示装置を動作させるにあたり、フレーム周波数は３００Ｈｚ以下、より好ましくは２００Ｈｚ以下に抑制したい。しかし、上記した実施例３で示した通り液晶材料の粘度は温度上昇に伴って低下するので、フレーム周波数をより高く設定しないと高温時における表示状態に不具合が生じると考えられる。

そこで、上記した図２に示した構成の液晶表示装置において、温度センサー１０６によって検出される温度に応じて、液晶パネル用駆動回路１０３におけるバイアス比、駆動電圧、フレーム周波数といった駆動条件を制御装置１０５によって逐次変更することが望ましい。またこれと併せて、制御装置１０５からバックライトユニット用駆動回路１０４に対して制御信号を供給することにより、バックライトユニット１０２の輝度を温度変化に応じて調整することが望ましい。例えば、各温度に対応したバイアス比、駆動電圧、フレーム周波数等の設定値を示したテーブルを制御装置１０５に内蔵されたメモリ（図示省略）に格納しておき、温度センサー１０６によって検出された温度に応じて、制御装置１０５がメモリに格納された設定値を読み出し、液晶パネル用駆動回路１０３およびバックライトユニット用駆動回路１０４へ制御信号を供給すればよい。バックライトユニット１０２の輝度調整は、例えばパルス幅変調（デューティ駆動におけるデューティ比調整）や供給する電流の調整により実行できる。

以下に、制御態様の具体例を説明する。いずれの場合についても液晶表示装置としては、プレティルト角が８９．９°に設定されたものを用い、１／６４デューティのマルチプレックス駆動によって動作させた。

まず、温度に応じてバイアス比を可変に設定する制御態様について説明する。例えば、温度が６０℃以下の場合にはバイアス比を１／９に固定し、６０℃より高い温度領域においては、６０〜７０℃の場合にバイアス比を１／８、７０〜８０℃の場合にバイアス比を１／６、８０℃〜８５℃の場合にバイアス比を１／５に設定した。また、駆動電圧についてもバイアス比の低下に伴って低下させた。駆動電圧については、オン透過率が６０℃時におけるオン透過率を保持するように設定した。この結果、全温度領域においてフレーム周波数を３００Ｈｚ以下で外観上の表示不具合は観察されなかった。したがって、フレーム周波数は３００Ｈｚに固定した。

次に、温度に応じて駆動電圧を可変に設定する制御態様について説明する。室温時におけるフレーム周波数を１５０Ｈｚに設定可能とするために、室温時におけるバイアス比を１／７とした。温度上昇に伴って駆動電圧を調整することによりオン透過率を低下させ、８０℃では室温時の１／２の透過率となるようにした。併せて、フレーム周波数についても、８０℃の場合に３００Ｈｚとなるように、温度に比例して設定した。この結果、高温領域においても表示の不均一は発生せず、室温においても高周波駆動による表示の不均一が発生しなかった。

次に、フレーム周波数を１５０Ｈｚに固定しつつ、温度に応じてバイアス比を可変に設定する制御態様について説明する。具体的には、６０℃以下でのバイアス比は１／７、６０〜７０℃でのバイアス比は１／６、７０〜８０℃でのバイアス比は１／５、８０〜８５℃でのバイアス比は１／４に設定した。また、温度変化およびバイアス比の変化に伴い駆動電圧を調整した。具体的には、８０℃時の透過率が室温時の１／４となるように、温度に比例して駆動電圧を設定した。また、透過率の低下を補完すべく、バックライトユニット１０２の輝度を最大で４倍までの範囲で温度に応じて可変するように設定した。この結果、表示均一性が得られるとともに表示輝度を維持することができた。

以上は一例であり、温度変化に対してバイアス比、駆動電圧、フレーム周波数、バックライト輝度のいずれか１つ以上を可変するように設定することにより、広い温度範囲において表示均一性を実現することができる。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。

１…第１基板、２…第２基板、３…液晶層、４…第１偏光板、５…第２偏光板、６…第１視角補償板、７…第２視角補償板、８…シール材、１０…スペーサー、１１…第１電極、１２…第２電極、１３、１４…配向膜、１０１…液晶パネル、１０２…バックライトユニット、１０３…液晶パネル用駆動回路、１０４…バックライトユニット用駆動回路、１０５…制御装置、１０６…温度センサー

Claims (6)

1. 第１基板と、
   第１方向に沿って延びる複数の短冊状電極を有し、前記第１基板の一面上に設けられた第１電極と、
   前記第１基板と対向配置された第２基板と、
   前記第１方向と交差する第２方向に沿って延びる複数の短冊状電極を有し、前記第２基板の一面上に設けられた第２電極と、
   前記第１基板の一面と前記第２基板の一面との間に設けられた液晶層と、
   前記第１電極及び前記第２電極と接続されており、マルチプレックス駆動法により前記液晶層を駆動する駆動手段と、
   を含み、
   前記液晶層は、液晶分子へ付与されたプレティルト角が８９．８°以上９０°未満であり、かつ配向状態がモノドメイン配向であり、
   前記駆動手段は、デューティ比が１／１６以上に設定され、バイアス値が最適バイアス値より小さく設定された駆動電圧を前記液晶層に供給する、
   液晶表示装置。
2. 前記バイアス値が前記最適バイアス値よりも２以上小さく設定された、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 温度センサーを更に備え、
   前記駆動手段は、前記温度センサーによって検出される温度の高さに応じて前記駆動電圧を増減する、
   請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 温度センサーを更に備え、
   前記駆動手段は、前記温度センサーによって検出される温度の高さに応じて、前記バイアス値を増減するとともに前記駆動電圧を増減する、
   請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
5. 温度センサーを更に備え、
   前記駆動手段は、前記温度センサーによって検出される温度の高さに応じてフレーム周波数を増減する、
   請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
6. 前記駆動手段から供給される前記駆動電圧の波形がフレーム反転波形である、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の液晶表示装置。

Images