JP3713208B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【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。さらに、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１２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６５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１３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図である。説明を分かり易くするため入力画像信号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１３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回路を現行の液晶表示装置に適用すると、立ち上がり（液晶層への印加電圧の上昇に伴う表示状態に変化）の応答特性を改善できるものの、立ち下がり（液晶層への印加電圧の低下に伴う表示状態に変化）の応答特性を改善する効果が比較的少ない。液晶表示装置における立ち下がりは、ある第１電圧が印加されたときの配向状態から、第１電圧よりも低い第２電圧が印加されたときの配向状態へ、液晶分子の配向状態が復元しようとする緩和現象であり、第２電圧に対応する配向状態に到達するのに要する時間（立ち下がり応答時間）は、液晶分子間に働く復元力に主に依存する。従って、液晶層への印加電圧が第１電圧から第２電圧へ低下する場合の液晶層の立ち下がりの応答速度（または応答時間）は、一般的に、第２電圧の大きさ（ある第１電圧との差）にあまり依存しないので、入力画像信号Ｓ（ｔ）を強調しても立ち下がりの応答を高速化する効果が少ないという問題があった。
【００１１】
特に、上記特開平４−２８８５８９号公報の図２０に記載されているような電圧−透過率（Ｖ−Ｔ）特性（本願の図５Ａのリタデーションが２６０ｎｍのＶ−Ｔ曲線に相当）を有する液晶表示装置において、最低の階調電圧（階調電圧の最低値）を透過率が最大となる電圧に設定すると、オーバーシュート電圧（最低の階調電圧よりも低い電圧）を印加しても、立ち下がりの応答を速くすることはできない。なぜならば、最高透過率を示す電圧の領域（Ｖ−Ｔ曲線の平坦な領域）においては液晶分子の配向状態は実質的に等しいので、この領域内のどの電圧を印加しても液晶分子間に働く復元力は実質的に等しいからである。
【００１２】
本願明細書における、「立ち上がり」および「立ち下がり」は、上述したように、それぞれ、液晶層に対する印加電圧の「上昇」および「低下」に伴う表示状態（または液晶層の配向状態）の変化に対応づけられる。「立ち上がり」は、印加電圧の上昇に伴う変化であり、ノーマリホワイトモード（以下「ＮＷモード」と称する。）においては「輝度の低下」に対応し、ノーマリブラックモード（以下「ＮＢモード」と称する。）においては「輝度の上昇」に対応する。「立ち下がり」は、印加電圧の低下に伴う変化であり、ＮＷモードにおいては「輝度の上昇」に対応し、ＮＢモードにおいては「輝度の低下」に対応する。すなわち、「立ち下がり」は液晶層（液晶分子）の配向の緩和現象に関係する。
【００１３】
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、立ち下がり応答特性を改善した液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、液晶層と前記液晶層に電圧を印加する電極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備え、前記液晶パネルは、電圧−透過率特性において、最低の階調電圧以下の電圧において透過率の極値を示し、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し、そのことによって上記目的が達成される。
【００１５】
前記液晶パネルの電圧無印加状態と最高の階調電圧印加状態とのリタデーションの差は、３００ｎｍ以上であることが好ましい。
【００１６】
前記液晶パネルは、透過型液晶パネルであって、前記極値は、透過率の最大値を与える構成とすることが好ましい。
【００１７】
前記入力画像信号の１垂直期間を１フレームとし、前記入力画像信号の１フレームに対して、前記駆動電圧の少なくとも２フィールドが対応し、前記駆動回路は、前記駆動電圧の少なくとも最初のフィールドにおいて、現フィールド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。
【００１８】
前記液晶層はホモジニアス配向型液晶層であることが好ましい。
【００１９】
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構成としてもよい。
【００２０】
以下、本発明の作用を説明する。
【００２１】
本発明の液晶表示装置が備える液晶パネルは、電圧−透過率特性において、最低の階調電圧以下の電圧において透過率の極値を示し、この液晶パネルにオーバーシュートされた階調電圧が印加される。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、液晶層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。
【００２２】
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液晶層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、０階調の表示を行うための階調電圧ＶｇをＶ０、６３階調の表示を行うための階調電圧ＶｇをＶ６３で示す。実施形態で例示するＮＷモードの液晶表示装置の場合、Ｖ０が最高の階調電圧であり、Ｖ６３が最低の階調電圧となる。これに対し、ＮＢモードの液晶表示装置においては、逆に、Ｖ０が最低の階調電圧であり、Ｖ６３が最高の階調電圧となる。
【００２３】
以下では、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、それぞれ階調電圧（Ｖ０〜Ｖ６３）に一対一で対応する。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。勿論、階調電圧Ｖ０〜Ｖ６３の値は液晶表示装置によって異なり得る。
【００２４】
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Ｓに対応する階調電圧Ｖｇ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Ｓに対応する階調電圧Ｖｇ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。
【００２５】
オーバーシュートされた電圧とは、前垂直期間（直前の垂直期間）と現垂直期間との入力画像信号Ｓを比較し、現垂直期間の入力画像信号Ｓに対応する階調電圧が前垂直期間の入力画像信号Ｓに対応する階調電圧Ｖｇよりも低い場合には、現垂直期間の入力画像信号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、現垂直期間の入力画像信号Ｓに対応する階調電圧が前垂直期間の入力画像信号に対応する階調電圧Ｖｇよりも高い場合には、現垂直期間の入力画像信号Ｓに対応する階調電圧Ｖｇよりもさらに高い電圧を指す。
【００２６】
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垂直期間の入力画像信号Ｓと現垂直期間の入力画像信号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。
【００２７】
オーバーシュートされた階調電圧Ｖｇと所定の階調電圧（現垂直期間の入力画像信号Ｓに対応する階調電圧）Ｖｇ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。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。少なくとも、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）を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る。
【００２８】
本発明の液晶表示装置の液晶パネルは、そのＶ−Ｔ特性において、最低の階調電圧以下の電圧で透過率の極値を有する。
【００２９】
最低の階調電圧で透過率の極値をとる場合、最低の階調電圧がオーバーシュートされた電圧（低電圧側オーバーシュート駆動専用電圧）が印加されると、最低の階調電圧に対応する透過率（ＮＷモードの場合は表示に利用される透過率の内の最大値であり透過率の極値である。ＮＢモードの場合は表示に利用される透過率の内の最小値であり透過率の極値である。）を経てから、オーバーシュート電圧に対応する透過率（ＮＷモードの場合にはより小さい透過率であり、ＮＢモードの場合はより大きい透過率である。）に到達する。
【００３０】
最低の階調電圧が透過率の極値をとる電圧よりも高く設定されている場合、最低の階調電圧がオーバーシュートされた電圧（低電圧側オーバーシュート駆動専用電圧）を透過率の極値をとる電圧よりも低く設定し、これを印加すると、最低の階調電圧に対応する透過率（ＮＷモードの場合は表示に利用される透過率の内の最大値であり、ＮＢモードの場合は表示に利用される透過率の内の最小値である。）を経てから、透過率の極値を経て、オーバーシュート電圧に対応する透過率（ＮＷモードの場合にはより小さい透過率であり、ＮＢモードの場合はより大きい透過率である。）に到達する。
【００３１】
最低の階調電圧が透過率の極値をとる電圧よりも高く設定されている場合、最低の階調電圧がオーバーシュートされた電圧（低電圧側オーバーシュート駆動専用電圧）を透過率の極値をとる電圧以上に設定し、これを印加すると、最低の階調電圧に対応する透過率（ＮＷモードの場合は表示に利用される透過率の内の最大値であり、ＮＢモードの場合は表示に利用される透過率の内の最小値である。）を経てから、オーバーシュート電圧に対応する透過率（ＮＷモードの場合にはより大きい透過率であり、ＮＢモードの場合はより小さい透過率である。）に到達する。
【００３２】
立ち下がりに要する（定常状態までの）応答時間は、最低の階調電圧を印加した場合も、オーバーシュート電圧を印加した場合もほとんど同じなので、オバーシュート電圧を印加することによって、最低の階調電圧に対応する透過率に到達する時間を短くすることができる。すなわち、最低の階調電圧以下の電圧で透過率の極値を示す液晶パネルにおいては、最低の階調電圧を印加したときの液晶層の液晶分子は、電圧無印加時の液晶層の液晶分子と実質的に異なる配向状態をとっており、さらに緩和できる状態にあるので、最低の階調電圧以下の電圧範囲に亘って一定の透過率を示す（すなわち極値を有しない）Ｖ−Ｔ特性を有する液晶パネルをオーバーシュート駆動した場合よりも、透過率の時間変化が急峻になる（図５Ａおよび５Ｂ参照）。
【００３３】
従って、本発明によると液晶表示装置の立ち下がりの応答特性を従来のオーバーシュート駆動よりも改善することができる。なお、低電圧側で透過率の極値を呈しない液晶パネルを用いた場合においても、最低の階調電圧を透過率が最高（ＮＷモード）または最低（ＮＢモード）になる電圧よりも高めに設定することによって、立ち下がり応答特性を改善することができるが、最低の階調電圧を高めに設定している分だけ表示に利用できる透過率の範囲が狭くなるという問題を生じる。それに対し、本発明の液晶表示装置においては、透過率が極値（極大（ＮＷモード）または極小（ＮＢモード））を示す電圧以上に最低の階調電圧が設定されているので、透過率のロスを抑制または防止した状態で、立ち下がりの応答速度を改善することができる。
【００３４】
特に、最低の階調電圧を透過率が極値を示す電圧に設定した場合には、透過率のロスはない。なお、応答速度の改善効果を高めるためには、最低の階調電圧を透過率が極値を示す電圧よりも高く設定することが好ましい。たとえこのように最低の階調電圧を設定しても、透過率のロスは低電圧側で極値を呈しない液晶パネルを用いた場合よりも少なくできる。なぜならば、本発明の液晶表示装置においては、透過率が極値をとる電圧が印加された液晶層の配向状態は電圧無印加時の液晶層の配向状態とは実質的に異なっており、さらに緩和できる状態にあるので、透過率の極値から電圧無印加状態の透過率に至る過程の緩和現象を立ち下がりの応答に利用することができるからである。
【００３５】
勿論、液晶層の立ち上がりの応答速度は、印加電圧値が高いほど速くなるので、オーバーシュート電圧を印加することによって、立ち上がりの応答特性も改善される。
【００３６】
なお、Ｖ−Ｔ特性において、最低の階調電圧以下の電圧で透過率の極値を示す液晶パネルは、例えば、そのリタデーションを調整することによって実現される。
【００３７】
本願明細書において、「液晶パネルのリタデーション」とは、ＮＷモードの場合には、電圧無印加時の液晶層のリタデーションと位相差補償素子のリタデーションとの和を意味し、液晶パネルの表示面（液晶層の層面に平行）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、位相差補償素子を設けていない構成においては、液晶パネルのリタデーションは、電圧無印加時の液晶層のリタデーションである。また、ＮＢモードにおける「液晶パネルのリタデーション」とは、表示に利用し得る最大の電圧を印加したときの液晶層のリタデーションと位相差補償素子のリタデーションとの和を意味し、液晶パネルの表示面に垂直に入射する光に対するリタデーションを指す。位相差補償素子を設けていない構成においては、液晶パネルのリタデーションは、表示に利用し得る最大の電圧を印加したときの液晶層のリタデーションである。なお、液晶層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。
【００３８】
一般に、透過型液晶パネルのリタデーションは、階調電圧の印加によって、リタデーションが約２６０ｎｍ変化するように設定されている。すなわち、最低階調表示状態と最高階調表示状態における液晶パネルのリタデーションの差が約２６０ｎｍとなるように設定されている。これは、視感度が最も高い緑の光（波長約５５０ｎｍ）に対するコントラスト比を高くし、且つ、他の色の光に対する表示特性（視野角依存性）を考慮して決められる。液晶表示装置の仕様に応じて、約２５０ｎｍ〜約２７０ｎｍの範囲内に設定される。以下の説明においては、「約２６０ｎｍ」を設定リタデーション値を代表する値として用いる。
【００３９】
液晶層のリタデーションは、液晶分子が電圧に応答して配向状態を変化するので、電圧によって変化する。しかしながら、液晶層には電圧印加（通常の表示で使われる電圧範囲）では配向状態が変化しない、基板表面にアンカリングされた液晶層（以下、「アンカリング層」と称する。）が存在する。このアンカリング層のリタデーションは約４０ｎｍ〜約８０ｎｍ程度である。従って、一般的に、液晶層全体のリタデーションは、上記の設定値（約２６０ｎｍ）にアンカリング層のリタデーションを加えた値（約３００ｎｍ〜約３４０ｎｍ）となる。
【００４０】
また、アンカリング層によるリタデーションを補償するための位相差補償素子（例えば、位相差板または位相差フィルム）が設けられることがある。すなわち、液晶層と位相差補償素子とのリタデーションの合計が、上記の設定値（約２６０ｎｍ）となるような位相差補償素子が設けられる。
【００４１】
本発明の液晶表示装置の液晶パネルの電圧無印加状態と最高の階調電圧印加状態とのリタデーションの差（単純に「液晶パネルのリタデーション差」ということもある。）は、３００ｎｍ以上であることが好ましい。液晶パネルのリタデーションが、最高の階調電圧までの電圧範囲内で、３００ｎｍ以上変化するように設定することによって、表示に利用されるリタデーションの範囲として約２６０ｎｍを確保し、且つ、最低の階調電圧以下の電圧で透過率の極値を与えるＶ−Ｔ特性を実現することができる。勿論、応答速度を重視する構成においては、表示に利用するリタデーションの範囲を狭くしてもよい。
【００４２】
本発明による立ち下がりの応答特性の改善効果は、ＮＷモードの液晶パネルにおいて顕著に観察されるので、本発明をＮＷモードの液晶表示装置に適用することが好ましい。水平配向型液晶層を備え、位相差補償素子が用いられたＮＢモードの液晶パネルに本発明を適用した場合には、透過率の極値（極小値）は黒表示側に現れることになり、観察され難い。また、黒表示側の極値付近では階調電圧が少し違うだけでリタデーション値が大きく異なるので、良好な黒を表示するように位相差を補償することが難しい。垂直配向型液晶層を備えたＮＢモードの液晶パネルに本発明を適用した場合には、黒表示側で透過率の極値は観察されないので、応答時間を短縮する効果がない。
【００４３】
また、平行配向（ホモジニアス配向）型液晶層は、ツイスト配向型液晶層や垂直配向型液晶層よりも応答速度が速い（例えば、応答時間が約１７ｍｓｅｃ）ので、本発明を適用することによって、さらに応答速度を改善することができ、動画表示特性が特に優れた液晶表示装置（例えば、応答時間が約１０ｍｓｅｃ以下）を実現することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下に、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を説明する。以下では、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するが、これに限定されない。
【００４５】
（リタデーション）
本実施形態の液晶表示装置が備えるＮＷモードの液晶パネルは、Ｖ−Ｔ特性において、最低の階調電圧以下の電圧において透過率の極大値（且つ最大値）を示すように、リタデーションが調整されている。典型的には、液晶パネルは、電圧印加によってリタデーションが３００ｎｍ以上変化するように設定されている。
【００４６】
図１、図２Ａおよび図２Ｂを参照しながらこの理由を説明する。
【００４７】
正の屈折異方性（Δｎ＝ｎ//−ｎ⊥＞０）を有する液晶材料を含む平行配向型液晶層を備えた液晶パネルのＶ−Ｔ曲線を図１に示す。図１は、リタデーションが異なる液晶パネルのＶ−Ｔ曲線を合わせて示している。図２Ａは、リタデーションが２６０ｎｍの液晶パネルの電圧−リタデーション曲線を示し、図２Ｂは、リタデーションが３００ｎｍの液晶パネルの電圧−リタデーション曲線を示す。印加電圧によって変化する透過率またはリタデーションを示す曲線を表すグラフの縦軸は、それぞれ、透過率またはリタデーションの最低値を零とする相対値（任意単位）で示す。従って、これらのグラフに示される透過率またはリタデーションは、印加電圧の変化に伴って変化する分を示していることになる。
【００４８】
図１に示した種々のリタデーションを有する液晶パネルは、Δｎが異なる液晶材料や液晶層の厚さｄを変えることによって得ることができる。また、位相差補償素子を用いることによって、リタデーションの値を調整することもできる。
【００４９】
まず、アンカリング層を除いた液晶層について、液晶分子の配向状態とリタデーションとの関係について説明する。平行配向型液晶層に電圧を印加すると、液晶分子が液晶層の層面に対して立ち上がる（傾斜する）と、液晶層に垂直に入射する光に対する最大屈折率はｎ//よりも小さくなる（最小屈折率はｎ⊥のまま変化しない）ので、図２Ａおよび図２Ｂに示したように、電圧印加時のリタデーションは小さくなる。さらに、印加電圧を大きくする（飽和電圧以上の電圧を印加する）と、液晶分子は液晶層の層面に対して垂直に配向するので、液晶層の最大屈折率および最小屈折率はともにｎ⊥となり、リタデーションは零になる。但し、実際の液晶層にはアンカリング層が存在するのでリタデーションは零にならない。図２Ａおよび図２Ｂは、アンカリング層によるリタデーションを補償するための位相差補償素子を設けた液晶パネルの電圧−リタデーション曲線である。ここでは、５Ｖ印加時の液晶層のリタデーションが相殺されている。
【００５０】
一般的に、液晶パネルのリタデーションが約２６０ｎｍ（２５０〜２７０ｎｍ）のときに、液晶パネルの透過率が最も高くなるように設定される。従って、電圧無印加時のリタデーションが約２６０ｎｍ以下（図１中の２２０ｎｍおよび２６０ｎｍの曲線参照）の場合、電圧無印加状態から電圧を上昇させると、透過率は徐々に単調に低下する。それに対し、電圧無印加時のリタデーションが約２６０ｎｍを越える（図１中の３００ｎｍ、３２０ｎｍ、３４０ｎｍ、３８０ｎｍの曲線参照）場合、電圧の上昇により、透過率は、一旦（リタデーションが約２６０ｎｍに到達するまで）徐々に上昇し、その後低下する。
【００５１】
液晶パネルのリタデーション（電圧で変化する幅）を３００ｎｍ以上としているので、液晶層に印加する電圧が０Ｖよりも高い電圧において、透過率が最高値（極大値）を示し、この電圧以上の範囲に階調電圧Ｖｇの最低電圧（例えば、Ｖ６３）が設定され、且つ、オーバーシュートされた電圧としてこの電圧よりも低い電圧を印加することで、低電圧側のオーバーシュートを有効に行うことができる。
【００５２】
（オーバーシュート駆動専用電圧と階調電圧）
ＮＷモードの場合、本発明による液晶表示装置の階調電圧Ｖｇの最低値は、定常的な透過率が最も高くなる電圧以上に設定される。また、階調電圧Ｖｇの最高値は、定常的な透過率が最も低くなる電圧以下に設定される。なお、ＮＢモードの場合、階調電圧Ｖｇの最低値は、定常的な透過率が最も低くなる電圧以上に設定され、階調電圧Ｖｇの最高値は定常的な透過率が最も高くなる電圧以下に設定される。
【００５３】
本発明の液晶表示装置は、例えば、３００ｎｍ以上のリタデーション差を有しているので、図１に示したように、ＮＷモードの表示装置のＶ−Ｔ曲線における透過率が最大となる電圧は極値を与える電圧なので、階調電圧Ｖｇがこの極値を与える電圧よりも低い電圧を含む範囲に設定されると、透過率の逆転が生じ、その結果、階調の反転が観察されることになる。この階調反転を防止するために、最低の階調電圧は極値を与える電圧以上の電圧に設定される。また、当然ではあるが、階調電圧Ｖｇの最高値は駆動回路（ドライバ、典型的にはドライバＩＣ）の耐圧を越えないように設定される。
【００５４】
本発明の液晶表示装置においては、階調電圧Ｖｇ（Ｖ０〜Ｖ６３）のほかに、オーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓが予め設定される。オーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓは、階調電圧Ｖｇよりも低電圧側のＶｏｓ（Ｌ）と、高電圧側のＶｏｓ（Ｈ）を含み、それぞれ、複数の異なる電圧値を用意してもよい。高電圧側のオーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓ（Ｈ）（複数の場合にはその最高値）は、駆動回路の耐圧を越えないように設定される。さらに、オーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓと階調電圧Ｖｇ（Ｖ０〜６３）をあわせて駆動回路のビット数を越えないように設定される。
【００５５】
次に、図３を参照しながら、オーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓと階調電圧Ｖｇの設定について具体的に説明する。図３にＶ−Ｔ曲線とオーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓ、階調電圧Ｖｇの関係を示す。階調電圧Ｖｇ（Ｖ０（黒）〜Ｖ６３）は透過率が最高値を示す電圧以上から透過率が最低値を示す電圧以下の範囲で設定される。低電圧側のオーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓ（Ｌ）（例えば、３２階調のＶｏｓ（Ｌ）１からＶｏｓ（Ｌ）３２）は、０Ｖ以上でＶ６３（階調電圧Ｖｇの最低値）未満の範囲で設定される。高電圧側のオーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓ（Ｈ）（例えば、３２階調のＶｏｓ（Ｈ）１からＶｏｓ（Ｈ）３２）は、Ｖ０（階調電圧Ｖｇの最高値）より高い電圧から駆動回路の耐圧を超えない範囲で設定される。なお、これら階調電圧Ｖｇの階調数およびオーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓの階調数は、駆動回路のビット数を超えない範囲で任意に設定できる。低電圧側のオーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓ（Ｌ）の階調数と、高電圧側のオーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓ（Ｈ）の階調数を異ならしてもよい。
【００５６】
オーバーシュート駆動を行うときに印加される電圧は、入力画像信号Ｓの変化に対応して予め決められており、階調電圧Ｖｇおよびオーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓのいずれかが使用される。
【００５７】
例えば、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、階調電圧Ｖｇおよび低電圧側のオーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓ（Ｌ）のなかから選択される、現フィールドの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧Ｖｇよりさらに低電圧側の電圧が液晶パネルに入力される。オーバーシュート駆動に使用される電圧は、現フィールドの電圧を印加してから、予め決められた所定の時間（例えば、１６．７ｍｓｅｃ）内で、現フィールドの入力画像信号Ｓに対応した定常状態の透過率に到達するように、予め決められる。あるいは、目視により違和感を感じないような透過率となるように、予め決められる。
【００５８】
オーバーシュート駆動に使用する電圧は、前フィールドの入力画像信号Ｓ（例えば６４階調）と現フィールドの入力画像信号Ｓ（６４階調）との組合せ（但し、階調の変化の無い組合せに対しては不必要）に対して決められる。液晶パネルの応答速度によっては、オーバーシュート駆動を必要としない階調の組合せがあり得る。また、オーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓの階調数も適宜変化し得る。
【００５９】
（オーバーシュート駆動を行う回路）
図４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。
【００６０】
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１３と、極性反転回路１４とを有する。
【００６１】
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Ｖｏｓのなかから検出する。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。
【００６２】
それぞれの回路の入力・出力信号について、立ち下がりの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よりも低電圧側の階調電圧Ｖｇに予め設定されている場合について説明する。
【００６３】
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。
【００６４】
次に、組合せ検出回路１２は、各絵素ごとに現在の入力画像信号Ｓと画像用記憶回路１１に保持された１フィールド前の入力画像信号Ｓとの組合せを検出する。例えば、ある絵素について、１フィールド前の入力画像信号Ｓ２０と、現フィールドの入力画像信号Ｓ４０との組合せ（Ｓ２０，Ｓ４０）を検出する。
【００６５】
オー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合せ（Ｓ２０，Ｓ４０）に対して予め決められていた階調電圧Ｖ６０（入力画像信号Ｓ６０に対応する）を検出し、階調電圧Ｖ６０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がＳ４０からＳ６０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（Ｓ２０，Ｓ４０）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Ｖ６０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。
【００６６】
最後に、極性反転回路１４は、階調電圧Ｖ６０を交流信号に変換し、液晶パネル１５に供給する。
【００６７】
以下に、本発明による実施形態の液晶表示装置で、オーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓを用いてオーバーシュート駆動を行う動作を説明する。
【００６８】
例えば、オーバーシュート電圧検出回路１３は、６４階調（６ビット）の入力画像信号Ｓに対応して、７ビット（６４の階調電圧Ｖｇ（Ｖ０〜Ｖ６３）と、６４のオーバーシュート電圧Ｖｏｓ（高電圧側：Ｖｏｓ（Ｈ）１〜Ｖｏｓ（Ｈ）３２、低電圧側：Ｖｏｓ（Ｌ）１〜Ｖｏｓ（Ｌ）３２）から所定のオーバーシュート駆動のための駆動電圧を検出することができる。
【００６９】
具体的に、例えば、立ち下がりを例にとり、入力画像信号がＳ４０から１フィールド後にＳ６３に切り換わるとする。入力画像信号Ｓ４０は、画像用記憶回路１１に保持される。組合せ検出回路１２は、（Ｓ４０、Ｓ６３）を検出する。そして、オーバーシュート電圧検出回路１３は、例えば１フィールド以内に入力画像信号Ｓ６３に対応する定常的な透過率に達するように予め決められたオーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓ（Ｌ）２０を検出し、これを駆動電圧として極性反転回路１４に供給する。この電圧Ｖｏｓ（Ｌ）２０が、極性反転回路１４によって交流化された後、液晶パネルに供給される。
【００７０】
上記の動作は、６ビットのデジタル入力画像信号Ｓが、オーバーシュート電圧検出回路１３によって、オーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓ（６４階調）を含む７ビットのデジタル入力画像信号Ｓに変換されることに相当する。
【００７１】
なお、入力画像信号Ｓに変化がないときには、駆動電圧はオーバーシュートされない。例えば、組合せ検出回路１２が（Ｓ４０、Ｓ４０）を検出すると、オーバーシュート電圧検出回路１３は、Ｓ４０に対応する階調電圧Ｖ４０を駆動電圧として、極性反転回路１４に出力する。
【００７２】
上述のオーバーシュート駆動の対象は、入力画像信号Ｓが切り替わった最初のフイールドに限定されない。最初のフィールドのみならず、次のフィールドやそのまた次のフィールドに対してオーバーシュート駆動を実行してもよい。このような駆動方法は、適当な回路を組み合わせれば実行できる。なお、１フレームを複数のフィールドに分割して駆動する場合、最初のフィールドまたは全てのフィールドに対して、オーバーシュート駆動を行うことが好ましい。また、１フレーム内の複数のフィールドに対してオーバーシュート駆動する場合、それぞれのフィールドで用いられるオーバーシュート量（言い換えると、所定の階調電圧Ｖｇからのシフト量）は互いに異なってもよい。例えば、第１フィールドに対するオーバーシュート駆動に用いるオーバーシュート量よりも少ないオーバーシュート量で第２フィールドに対するオーバーシュート駆動を行ってもよい。
【００７３】
（オーバーシュート駆動を行ったときの透過率変化）
図５Ａおよび図５Ｂを参照しながら、本発明による実施形態の液晶表示装置をオーバーシュート駆動したときの応答特性を説明する。
【００７４】
図５Ａは、本実施形態の液晶表示装置（リタデーション３２０ｎｍの液晶パネル）と比較例の液晶表示装置（リタデーション２６０ｎｍの液晶パネル）のＶ−Ｔ曲線を示している。本実施形態の液晶パネルはＶ−Ｔ曲線に極値を有するのに対して、比較例の液晶パネルはＶ−Ｔ曲線に極値を有しない。これら２つの液晶パネルにおいては、液晶層の厚さが同じであり、用いられている液晶材料の誘電率異方性（Δε）および粘度が同じで、△ｎが異なっており、位相差補償素子によりリタデーションが調整されている。これらの液晶パネルは、同じ電圧（Ｖｔｈ）からリタデーションが実質的に変化し始める。低電圧側から印加電圧を徐々に上昇すると、２６０ｎｍの液晶パネルの透過率はＶｔｈを超えると単調に減少し、３２０ｎｍの液晶パネルの透過率はＶｔｈを超えると一旦上昇し、極大値を経て、単調に減少する。最高の透過率は、いずれの液晶パネルでもＴ（ｃ）であり、印加電圧Ｖ（ａ）に対する定常的な透過率はＴ（ａ）である。
【００７５】
図５Ｂは、本実施形態の液晶表示装置の透過率の時間変化を模式的に示すグラフである。図５Ｂ中の破線で示した時間間隔は、１フィールドに相当し、黒表示（最低階調：Ｓ０に相当）の第１フィールドから、白表示（最高階調：Ｓ６３に相当）の第２フィールドへの変化を示している。図５Ｂ中では同じ時間ｔｓで定常状態に達する様子が示されている。これは、前述したように、液晶表示装置における立ち下がりは液晶分子の配向の緩和現象だからである。
【００７６】
図５Ｂ中の曲線Ｌ１は、リタデーションが３２０ｎｍの液晶パネルに対して、第２フィールドにおいて電圧Ｖ（ａ）、すなわち低電圧側のオーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓを印加した場合（本発明）を示す。これに対し、曲線Ｌ２は、リタデーションが３２０ｎｍの液晶パネルに対して、オーバーシュート駆動専用電圧Ｖ（ａ）を印加した場合と同じ定常状態透過率を示す最低の階調電圧Ｖ（ｂ）を印加した場合を示している。ここでは、比較の容易さのために、最低の階調電圧Ｖ（ｂ）の透過率と同じ透過率を示す電圧をオーバーシュート駆動専用電圧Ｖ（ａ）としているが、オーバーシュート駆動専用電圧Ｖ（ａ）の設定はこれに限られない。
【００７７】
曲線Ｌ１に示したように、低電圧側のオーバーシュート駆動専用電圧Ｖ（ａ）を印加すると、１フィールドが十分に長ければ、透過率は、第１フィールドの値から上昇し、その後低下して、オーバーシュート駆動専用電圧Ｖ（ａ）の定常状態透過率に近づく。
【００７８】
これは、本発明による実施形態の液晶パネルのリタデーション変化によるものである。オーバーシュート駆動専用電圧Ｖ（ａ）の印加により液晶分子は立ち下がり、定常状態に近づく。当然、液晶層のリタデーションは上昇し、印加したオーバーシュート駆動専用電圧Ｖ（ａ）に対応する定常状態に近づく。すなわち、リタデーションは上昇していき、２６０ｎｍを経てさらに上昇し、印加したオーバーシュート駆動専用電圧Ｖ（ａ）に対応する定常的なリタデーションに近づく。一般的に透過率が最大となるリタデーションは約２６０ｎｍであるので、透過率は、まず上昇し、その後低下して、上述のような透過率変化となるのである（図５Ａ参照）。
【００７９】
一方、曲線Ｌ２に示したように、Ｖ（ａ）に代えて、単純に最低の階調電圧Ｖ（ｂ）を印加すると（すなわち、オーバーシュート駆動を行わないと）、透過率は第１フィールドの値から上昇し、最低の階調電圧Ｖ（ｂ）に対応する定常状態の透過率に近づく。液晶分子は、階調電圧Ｖ（ｂ）の印加により立ち下がり、定常状態に近づく。当然、リタデーションは上昇し、印加したＶ（ｂ）の定常状態に近づく。この場合、リタデーションは約２６０ｎｍ（透過率の極値を与えるリタデーション）を超えることはないので、透過率の低下は起こらない。
【００８０】
なお、リタデーションが２６０ｎｍの液晶パネルにＶ（ａ）を印加した場合の応答特性は、曲線Ｌ２とほぼ同様に変化する。また、リタデーションが２６０ｎｍの液晶パネルにＶ（ａ）（最低の階調電圧とする。）よりも更に低い電圧（オーバーシュート電圧）を印加すると、その応答時間は更に短くなるが、その程度もわずかであり、曲線Ｌ１よりも急峻な応答曲線は得られない。
【００８１】
以上のことから、曲線Ｌ１に示したように、リタデーションが３００ｎｍ以上の液晶パネルを用いて、オーバーシュート駆動専用電圧Ｖ（ａ）を印加した場合、第２フィールドにおける透過率の上昇の急峻性が高いことがわかる。本発明の実施形態によると、このようにして起こる急峻な透過率の変化を利用することによって、立ち下がりの応答特性を改善し、動画表示に好適に用いられる液晶表示装置が提供される。
【００８２】
次に、図５Ｃに示したように、実施形態の液晶表示装置（リタデーションが３２０ｎｍの液晶パネル）に対して、最高の透過率（Ｔ（ｃ））を示す電圧（Ｖ（ｃ））に最低の階調電圧を設定し、オーバーシュート駆動（電圧Ｖ（ｄ）を印加）した場合の応答特性を説明する。比較のためにＶ−Ｔ曲線に極値を有しない液晶パネル（リタデーションが２６０ｎｍの液晶パネル）に対して、最高の透過率（Ｔ（ｃ））を示す電圧（Ｖ（ｄ））に最低の階調電圧を設定し、オーバーシュート駆動（電圧Ｖ（ｄ’）を印加）した場合の応答特性を説明する。
【００８３】
図５Ｄは、リタデーションが３２０ｎｍの液晶パネルに対して、最高の透過率（Ｔ（ｃ））を示す電圧（Ｖ（ｃ））に最低の階調電圧を設定し、オーバーシュート駆動（電圧Ｖ（ｄ）を印加）した場合の応答曲線Ｌ３と、オーバーシュート駆動を行わず最低の階調電圧Ｖ（ｃ）を印加した場合の応答曲線Ｌ４とを示している。
【００８４】
図５Ｄの曲線Ｌ３と曲線Ｌ４との比較から明らかなように、リタデーションが３２０ｎｍの液晶パネルにおいて、透過率が最高となる電圧Ｖ（ｃ）に最低の階調電圧を設定した場合においても、図５Ｂを参照しながら上述した場合と同様に、オーバーシュート電圧Ｖ（ｄ）を印加することによって、立ち下がりの応答特性を改善することができる。これは、３２０ｎｍの液晶パネルのＶ−Ｔ曲線において、最高透過率を与える点は極大値であり、Ｖ（ｃ）よりも低い電圧範囲において、さらにリタデーションが変化する、すなわち、液晶分子の配向が緩和する余地が残っているからである。但し、透過率が最高値から低下しないようにオーバーシュート電圧Ｖ（ｄ）を印加する期間を調整する必要がある。
【００８５】
なお、上述のように、透過率が最高となる電圧Ｖ（ｃ）に最低の階調電圧を設定することによって、透過率を犠牲にすることなく、応答特性を改善することができるという利点が得られるが、応答特性の改善効果については、図５Ｂに示したように、透過率が極値を示す電圧より高い電圧に最低の階調電圧をした場合の方が高い。従って、液晶表示装置の用途などに応じて、透過率が極大値を示す電圧以上の電圧に最低の階調電圧を設定すればよい。
【００８６】
一方、図５Ｃに示したように、リタデーションが２６０ｎｍの液晶パネルにおいて、透過率の最大値を与える電圧を最低の階調電圧に設定すると、最低の階調電圧未満のオーバーシュート駆動専用電圧Ｖ（ｄ’）を印加しても、応答特性を改善することができない。すなわち、最低の階調電圧Ｖ（ｄ）を印加したときも、オーバーシュート電圧Ｖ（ｄ’）を印加しときも、その応答曲線は、図５Ｄの曲線Ｌ４とほぼ同じになる。これは、前述したように、２６０ｎｍの曲線の平坦部における液晶分子の配向状態は実質的は同じなので、復元力も同じであるからである。従って、リタデーションが２６０ｎｍの液晶パネルの立ち下がり応答特性を改善するためには、透過率が最高になる電圧よりも高い電圧（例えばＶ（ｃ））を最低の階調電圧に設定し、透過率を犠牲にすることによって、初めてオーバーシュート駆動（例えばＶ（ｄ）を印加）による高速応答化が可能となる。
【００８７】
上述したように、本実施形態によると、立ち下がりの応答特性を改善し、動画表示に好適に用いられる液晶表示装置が提供される。
【００８８】
上記の例では、１フィールド内で印加電圧に対応する定常状態透過率が得られる、液晶層の応答速度が比較的速い場合を説明したが、印加された電圧に対応する定常状態透過率に到達するために比較的長い時間（例えば、２フィールド）を要する液晶パネルにおいては、曲線Ｌ２で示した応答特性では、所定の表示状態（透過率）を実現できないことになる。それに対し、曲線Ｌ１の応答特性を有すると、図５Ｂの時間軸の単位を２分の１にした図６に示したように、１フィールドで所定の表示状態を実現することができる。従って、前フィールドの画像と現フィールドの画像が重なることによる動画表示のボヤケが生じることが防止される。
【００８９】
あるいは、図５Ｂに示した比較的応答速度が速い液晶層を有する液晶パネルに対してオーバーシュート駆動を行う場合、図５Ｂの１フィールドをさらに２分割して、前半のフィールドに対してオーバーシュート駆動電圧Ｖ（ａ）を印加し、後半のフィールドでは所定の階調電圧Ｖｇに対応するＶ（ｂ）を印加することによって、図６に示した応答特性を得ることもできる。すなわち、液晶パネルに駆動電圧を供給する周波数を２倍にすることによって、図５Ｂの曲線Ｌ１で見られた、一旦所定の透過率以上に上昇した後に透過率が低下することを防止し、図６に示したように、急峻性の高い透過率の変化を実現できる。このように、オーバーシュート駆動を行わなくても１フィールド内で印加電圧に対応する定常状態透過率が得られる液晶パネルの応答特性をさらに向上すると、液晶パネルが所定の表示状態にある時間（透過率の時間積分値）が長くなるので、表示品位（輝度やコントラスト比など）を改善することができる。
【００９０】
このように、本発明によると、動画表示に適した高速応答の液晶表示装置を得ることができる。
【００９１】
（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。但し、上述したように、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、より高速で、動画表示特性の優れた液晶表示装置を得ることができる。
【００９２】
図７に、応答速度が速い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ＮＷモードの透過型液晶パネル２０を模式的に示す。
【００９３】
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２０ａ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。
【００９４】
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。
【００９５】
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（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どうし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。アンカリング層の屈折率楕円体は、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。
【００９６】
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を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どうしが平行でなくなる。
【００９７】
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。
【００９８】
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補償素子２３および２４を傾斜型位相差補償素子と呼ぶ。
【００９９】
この位相差補償素子２３および２４は、液晶層２７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、配向膜（不図示）によってアンカリングされている液晶分子は液晶層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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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２０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。
【０１０２】
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２３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、図９に示すように、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Ｖ−Ｔ曲線を示す。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、Ｖ−Ｔ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。
【０１０３】
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３０ｍｓ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。
【０１０４】
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、極めて広い視角を有する液晶パネル２０を得ることができる。
【０１０５】
本発明による実施形態の液晶表示装置３０を模式的に図１０に示す。
【０１０６】
液晶表示装置３０は、図７に示した液晶パネル２０と、図４に示した駆動回路１０とを備えている。液晶表示装置３０は、ＮＷモードの透過型液晶表示装置である。
【０１０７】
液晶パネル２０は、ＴＦＴ基板２１とカラーフィルタ基板（以下、「ＣＦ基板」と称する。）２２とを備えている。これはいずれも公知の方法で作製される。本発明の液晶表示装置３０はＴＦＴ型液晶表示装置に限られないが、速い応答速度を実現するためには、ＴＦＴ型またはＭＩＭなどのアクティブマトリクス型液晶表示装置であることが好ましい。
【０１０８】
ＴＦＴ基板２１においては、ガラス基板３１上にＩＴＯからなる絵素電極３２とその液晶層２７側の表面に配向膜３３が形成されている。ＣＦ基板２２においては、ガラス基板３５上にＩＴＯからなる対向電極（共通電極）３６とその液晶層２７側の表面に配向膜３７が形成されている。配向膜３３および３７は、例えば、ポリビニルアルコールやポリイミドを用いて形成される。配向膜３３および３７の表面は、それぞれ一方向にラビングされている。ＴＦＴ基板２１とＣＦ基板２２とを、そのラビング方向が互いに反平行になるように貼り合わせたのち、誘電率異方性△εが正のネマティック液晶材料を注入し、平行配向型の液晶層２７を得る。液晶層２７のみのリタデーションを４００ｎｍとする。液晶層２７はシール材３８によって封止されている。
【０１０９】
ＴＦＴ基板２１およびＣＦ基板２２の外側に８０ｎｍの正面リタデーションを有する位相差補償素子２３および２４をそれぞれ、ラビング方向と位相差補償素子２３および２４の遅相軸が直交するように貼り付ける。位相差補償素子２３および２４のリタデーションを含む、液晶パネル２０全体のリタデーションは３２０ｎｍである。位相差補償素子２３および２４、および偏光子２５および２６の配置は、図７を参照しながら上述したとおりである。
【０１１０】
液晶表示装置３０は、図１の３２０ｎｍの曲線で示したＶ−Ｔ特性を有し、印加電圧が約２Ｖで最も高い透過率（極大値）を示し、さらに印加電圧を増加すると透過率が低下する。
【０１１１】
次に、駆動回路１０の具体的な構成を説明する。
【０１１２】
入力画像信号Ｓとして、６ビット（６４階調）で、１フレーム６０Ｈｚのプログレッシブ信号を用いる。この入力画像信号Ｓが、順次、画像用記憶回路１１に保持される。次に、組合せ検出回路１２は、各絵素ごとに、現在の入力画像信号Ｓと、画像用記憶回路に１１に保持された１フレーム前の入力画像信号Ｓとの組合せを１２０Ｈｚで検出する。ここで、１２０Ｈｚで検出するのは、後述する倍速書きこみを行うためである。入力画像信号Ｓは、１フレーム６０Ｈｚなので、駆動回路１０内の適当な場所で、倍速の１２０Ｈｚに変換する。ここでは、組合せ検出回路１２でその変換を行う。
【０１１３】
オーバーシュート電圧検出回路１３は、７ビット（低電圧側オーバーシュート駆動専用電圧：０Ｖ〜２Ｖの間に３２階調、階調電圧２．１Ｖ〜５Ｖの間に６４階調、高電圧側オーバーシュート駆動専用電圧：５．１Ｖ〜６．５Ｖの間に３２階調）の電圧のなかから、組合せ検出回路１２によって検出された組合せに対応する予め決められたオーバーシュート電圧を検出する。オーバーシュート電圧は、１２０Ｈｚの電圧とする。このオーバーシュート電圧は、極性反転回路１４に供給され、１２０Ｈｚの交流電圧に変換される。この１２０Ｈｚの交流電圧が液晶パネル２０に供給される。すなわち、この駆動回路１０への６０Ｈｚの入力画像信号Ｓは、１２０Ｈｚの画像信号として駆動回路１０から液晶パネル２０に出力される。従って、１フレーム・６０Ｈｚの入力画像信号Ｓが、１フィールド・１２０Ｈｚの出力画像信号２フィールド（「第１および第２サブフィールド」と呼ぶことにする。）に変換され、液晶パネル２０に倍速書き込みされることになる。
【０１１４】
ここで、駆動回路１０は、入力画像信号Ｓ（６０Ｈｚ）が変化したとき、１２０Ｈｚの第１サブフィールドでは、上述したオーバーシュート電圧を出力し、第２サブフィールドでは、現フレームの入力画像信号Ｓに対応する階調電圧Ｖｇ（オーバーシュートなし）を液晶パネル２０に出力するように設定する。
【０１１５】
図１１に、本実施形態の液晶表示装置３０の応答特性（実線）を示す。図１１には、比較例として、オーバーシュート駆動を行わない場合の応答特性（破線）を合わせて示している。また、図１１には、入力画像信号Ｓ、液晶パネル２０に倍速書き込みされる電圧と、比較例のオーバーシュート駆動を行わない場合（倍速駆動もなし）の液晶パネルに出力される電圧とを合わせて示している。
【０１１６】
図１１に示したように、入力画像信号（６０Ｈｚ）が第１フィールドから第２フィールドに、高階調側（低電圧側）に変化した場合、所定の階調電圧を印加するだけでは、破線で示したように、第２フィールド内で所定の透過率の到達しない。それに対し、オーバーシュート駆動を行うと、実線で示したように１／２フィールド（１サブフィールド）で所定の透過率に到達する。本発明による、応答特性を向上させる効果は、第２フィールドの入力画像信号Ｓが最高階調の信号であっても得られる。
【０１１７】
なお、比較例（破線）の応答特性が不連続な変化を示しているのは、液晶層２７が電荷を保持している期間に、液晶の配向変化に伴う液晶容量の増加が生じ、その結果、液晶層２７に印加されている電圧が低下することに起因している。
【０１１８】
尚、駆動回路１０の説明では、１フレームが１垂直期間に相当するノン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フィールドが１垂直期間に相当するインターレス駆動方式の液晶表示装置にも適用できる。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明によると、立ち下がり応答速度が改善された液晶表示装置が提供される。特に、本発明を平行配向型液晶層に適用することによって、応答時間を１０ｍｓｅｃ程度にまで短縮することが可能となる。
【０１２０】
本発明による液晶表示装置は、速い応答速度を有するので、動画表示における残像現象による画像のボヤケの発生が防止され、高品位の動画表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】正の屈折異方性（Δｎ＝ｎ//−ｎ⊥＞０）を有する液晶材料を含む平行配向型液晶層を備えた液晶パネルのＶ−Ｔ曲線を示すグラフである。
【図２Ａ】リタデーションが２６０ｎｍの液晶パネルの電圧−リタデーション曲線を示すグラフである。
【図２Ｂ】リタデーションが３００ｎｍの液晶パネルの電圧−リタデーション曲線を示すグラフである。
【図３】本発明による実施形態の液晶表示装置が備える液晶パネルのＶ−Ｔ曲線とオーバーシュート駆動専用電圧Ｖｏｓ、階調電圧Ｖｇの関係を示す模式図である。
【図４】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１０の構成を示す模式図である。
【図５Ａ】本発明による実施形態の液晶表示装置（リタデーション３２０ｎｍの液晶パネル）と比較例の液晶表示装置（リタデーション２６０ｎｍの液晶パネル）のＶ−Ｔ曲線および最低の階調電圧の設定条件を示すグラフである。
【図５Ｂ】本発明による実施形態の液晶表示装置の透過率の時間変化を模式的に示すグラフである。
【図５Ｃ】本発明による実施形態の液晶表示装置（リタデーション３２０ｎｍの液晶パネル）と比較例の液晶表示装置（リタデーション２６０ｎｍの液晶パネル）のＶ−Ｔ曲線および最低の階調電圧の設定条件を示すグラフである。
【図５Ｄ】本発明による実施形態の液晶表示装置の透過率の時間変化を模式的に示すグラフである。
【図６】本実施形態の他の液晶表示装置の透過率の時間変化を模式的に示すグラフである。
【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Ｖ−Ｔ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３０を模式的に示す図である。
【図１１】本実施形態の液晶表示装置３０の応答特性を説明するための図であり、入力画像信号Ｓ、透過率および液晶パネルに出力される電圧を比較例とともに示している。
【図１２】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１３】図１２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 液晶パネル
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
３０ 液晶表示装置
３１、３５ ガラス基板
３２ 絵素電極
３３、３７ 配向膜
３６ 対向電極（共通電極）
３８ シール材

Claims (11)

1. 液晶層と前記液晶層に電圧を印加する電極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備え、
   前記液晶パネルは、透過型液晶パネルであって、電圧−透過率特性において、最低の階調電圧よりも低い電圧において透過率の極値を示し、
   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液晶表示装置。
2. 前記液晶パネルの電圧無印加状態と最高の階調電圧印加状態とのリタデーションの差は、３００ｎｍ以上である請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記極値は、透過率の最大値を与える請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記入力画像信号の１垂直期間を１フレームとし、前記入力画像信号の１フレームに対して、前記駆動電圧の少なくとも２フィールドが対応し、前記駆動回路は、前記駆動電圧の少なくとも最初のフィールドにおいて、現フィールド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から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
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。
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。
7. 液晶パネルに駆動電圧を印加することにより、前記液晶パネルの透過率を制御し、表示を行う液晶表示装置であって、
   前記液晶パネルは、透過型液晶パネルであって、電圧−透過率特性において、最低の階調電圧よりも低い電圧において透過率の極大値または極小値を示し、
   前記液晶パネルに前記駆動電圧を印加する駆動回路は、１垂直期間前の入力画像信号と前記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、前記現垂直期間の入力画像信号に対応する前記駆動電圧として、少なくとも最低の階調電圧以上かつ最高の階調電圧以下の範囲内の階調電圧および前記最低の階調電圧よりも低いオーバーシュートされた階調電圧を前記液晶パネルに選択的に供給する液晶表示装置。
8. 前記液晶パネルはノーマリーホワイト方式である請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記駆動回路は、前記最低の階調電圧以上かつ前記最高の階調電圧以下の範囲内の前記階調電圧および前記最低の階調電圧よりも低いオーバーシュートされた前記階調電圧に加えて、前記最高の階調電圧よりも高いオーバーシュートされた階調電圧をさらに選択的に供給する請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記液晶パネルはノーマリーブラック方式である請求項７に記載の液晶表示装置。
11. 前記駆動回路は、前記最低の階調電圧以上かつ前記最高の階調電圧以下の範囲内の前記階調電圧および前記最低の階調電圧よりも低いオーバーシュートされた前記階調電圧に加えて、前記最高の階調電圧よりも高いオーバーシュートされた階調電圧をさらに選択的に供給する請求項１０に記載の液晶表示装置。

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