JP5250014B2 - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、情報機器等の表示部に用いられる液晶表示装置及びその駆動方法に関する。

近年、液晶表示装置は大型化、高階調化及び高コントラスト化が図られ、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）のモニタやテレビジョン受像機等に使用されるようになっている。これらの用途では、表示画面をあらゆる方向から見ることができるような優れた視角特性が要求される。

カラー液晶表示装置は、視角特性の点で未だＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）に及ばないため、広視野角化の実現が望まれている。液晶表示装置の広視野角化の手法として、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードがある。図２７は、ＭＶＡモードの液晶表示装置の概略の断面構成を示している。図２７（ａ）は液晶層に電圧が印加されていない状態を示し、図２７（ｂ）は液晶層に所定の電圧が印加された状態を示している。図２７（ａ）、（ｂ）に示すように、液晶表示装置は、対向して配置された基板３０２、３０４を有している。両基板３０２、３０４上には、透明電極（図示せず）が形成されている。また、一方の基板３０２上には線状の突起３０６が互いに平行に複数形成され、他方の基板３０４上には線状の突起３０８が互いに平行に複数形成されている。突起３０６、３０８は、基板面に垂直方向に見て、交互に配列するようになっている。

両基板３０２、３０４間には、負の誘電率異方性を有する液晶層１６０が封止されている。図２７（ａ）に示すように、液晶分子３１２は、両基板３０２、３０４の対向面に形成された垂直配向膜（図示せず）の配向規制力により基板面にほぼ垂直に配向している。突起３０６、３０８近傍の液晶分子３１２は、突起３０６、３０８により形成された斜面にほぼ垂直に配向する。すなわち、突起３０６、３０８近傍の液晶分子３１２は、基板面に対して傾いて配向している。

図２７（ｂ）に示すように、両基板３０２、３０４の透明電極間に所定の電圧が印加されると、突起３０６、３０８近傍の液晶分子３１２は、突起３０６、３０８の延伸方向に垂直な方向に傾斜する。その傾斜は突起３０６、３０８の間の各液晶分子３１２に伝播し、突起３０６、３０８間の領域の液晶分子３１２は同一方向に傾斜する。

このように、突起３０６、３０８等の配向規制用構造物を配置することにより、液晶分子３１２の傾斜方向を領域毎に規制することができる。配向規制用構造物を互いにほぼ垂直な２方向に形成すると、液晶分子３１２は１画素内で４方向に傾斜する。各領域の視角特性が混合される結果、白表示又は黒表示において広い視野角が得られる。ＭＶＡモードの液晶表示装置では、表示画面に垂直な方向から上下左右方向への角度８０°以上においても１０以上のコントラスト比が得られている。

ＭＶＡモードの液晶表示装置は、高コントラスト及び高速応答を実現する垂直配向技術と、広視野角を実現する配向分割技術とが組み合わされて用いられている。配向分割技術では、線状の突起３０６、３０８や電極の抜き部（スリット）等の配向規制用構造物が基板上に形成される。これらの配向規制用構造物により液晶分子３１２の配向方向が規制されるとともに、生産性低下の大きな原因となるラビング処理が不要になるため、高生産性が実現される。

また、表示品位のさらに高いＭＶＡモードの液晶表示装置を実現するため、液晶層１６０中に光硬化物を形成することによって、液晶分子３１２の配向規制力を高める技術がある。液晶表示パネル中に、光硬化性組成物（樹脂）を含む液晶を注入し、電圧を印加した状態で光硬化物を形成することにより、配向規制用構造物で分割されたそれぞれの配向領域全体に所定のプレチルト角を付与することができる。これにより、液晶分子３１２の配向異常領域が減少して高透過率化を実現できるとともに、液晶分子３１２の傾斜の伝播がほとんど不要になるため高速応答が実現できる。

配向規制用構造物には、突起３０６、３０８やスリット以外に微細電極パターンがある。図２８は、微細電極パターンが形成された１画素を示している。図２８に示すように、ＴＦＴ基板１０２上には、図中左右方向に延びる複数のゲートバスライン１０４（図２８では１本のみ示している）と、不図示の絶縁膜を介してゲートバスライン１０４に交差して図中上下方向に延びる複数のドレインバスライン１０６（図２８では２本示している）とが形成されている。ゲートバスライン１０４とドレインバスライン１０６との交差位置近傍には、ＴＦＴ１１０が形成されている。また、ゲートバスライン１０４及びドレインバスライン１０６で画定された長方形状の画素領域のほぼ中央を横切って、蓄積容量バスライン１０８が形成されている。

長方形状の画素領域内には、４つの同一形状の長方形に分割する十字形状の接続電極１２０、１２２が形成されている。接続電極１２２は画素領域中央でドレインバスライン１０６に平行に形成され、接続電極１２０は蓄積容量バスライン１０８上に形成されている。また、接続電極１２０、１２２から４５°の角度で延出して、微細電極パターンとなる複数のストライプ状電極１２４が形成されている。隣接するストライプ状電極１２４間には、電極を抜いた状態のスペース１２６が形成されている。接続電極１２０、１２２と複数のストライプ状電極１２４とスペース１２６とで画素電極が構成される。また、ストライプ状電極１２４とスペース１２６とで配向規制用構造物が構成されている。ストライプ状電極１２４は幅Ｌ１で形成され、スペース１２６は幅Ｓ１で形成されている。

図２９及び図３０は、図２８のＢ−Ｂ線で切断した液晶表示装置の断面を示している。図２９は液晶層１６０に電圧が印加されていない状態を示し、図３０は液晶層１６０に電圧が印加された状態を示している。図２９及び図３０に示すように、ＴＦＴ基板１０２は、ガラス基板１５０上にストライプ状電極１２４を有している。ＴＦＴ基板１０２に対向配置されている対向基板１０３は、ガラス基板１５１上に共通電極１５４を有している。ＴＦＴ基板１０２及び共通電極１０３の液晶層１６０に接する表面には、垂直配向膜１５２、１５３がそれぞれ形成されている。

液晶層１６０に電圧が印加されていない状態では、図２９に示すように、液晶分子３１２は基板面にほぼ垂直に配向する。液晶層１６０に電圧が印加された状態では、図３０に示すように、液晶分子３１２はストライプ状電極１２４の延伸方向の接続電極１２２、１２４側に倒れ、基板面にほぼ平行に配向する。

図２８に示す構成によっても、液晶分子３１２の配向方向を１画素内で４分割することにより、白表示や黒表示において広い視野角が得られている。ただし、微細電極パターンのみでは液晶分子３１２の配向規制力が小さいため、上記と同様に、液晶層１６０内に光硬化物を形成して配向規制力が高められている。光硬化物は、光により重合可能な光硬化性組成物（モノマー）を液晶層１６０に混合し、所定の電圧を印加した状態で紫外線（ＵＶ；ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ ｒａｙｓ）等の光を照射することにより形成される。

図３１は、ＭＶＡモードの液晶表示装置の透過率特性（Ｔ−Ｖ特性）を示すグラフである。横軸は液晶層１６０への印加電圧（Ｖ）を表し、縦軸は光の透過率（％）を表している。グラフ中に実線で示す曲線Ａは表示画面に垂直な方向（以下、「正面方向」という）でのＴ−Ｖ特性を示し、△印でプロットされた実線で示す曲線Ｂは表示画面に対して方位角９０°、極角６０°の方向（以下、「斜め方向」という）でのＴ−Ｖ特性を示している。ここで、方位角は、表示画面のほぼ中心から水平方向を基準として反時計回りに測った角度とする。また極角は、表示画面の中心に立てた垂線となす角とする。液晶表示装置の表示モードは、液晶層１６０への印加電圧を低下させて黒を表示させ、印加電圧を上昇させて白を表示させるノーマリブラックモードである。Ｔ−Ｖ特性は視野角によらず一定であることが望ましい。

しかしながら、図３１に示すように、正面方向でのＴ−Ｖ特性を示す曲線Ａと斜め方向でのＴ−Ｖ特性を示す曲線Ｂは、印加電圧約２．７Ｖ付近で交差している。斜め方向の透過率は、２．７Ｖ以下の印加電圧では正面方向の透過率より高く、２．７Ｖ以上の印加電圧では正面方向の透過率より低くなっている。このため、印加電圧が１．５Ｖから２．７Ｖの範囲では、斜め方向の透過率は正面方向より高くなっているために当該斜め方向から見ると表示画像が白っぽく見えてしまうという問題が生じる。また、斜め方向の透過率は、比較的高い印加電圧の範囲で正面方向の透過率よりも低下しているため、斜め方向から見たときには表示画面全体としてコントラストが低下する。

透過率は、液晶層１６０のリタデーション（Δｎ・ｄ）に依存して変動する。斜め方向から見ると、当該斜め方向に傾く液晶分子３１２により液晶層１６０の実質的なリタデーションが小さくなるために上記の問題が生じる。また、色度についても、正面方向から見たときと斜め方向から見たときとで各画素からの透過率の比重が変化するため色度が変化するという問題が生じている。

図３２は、ＭＶＡモードの液晶表示装置の表示画面を複数の視野角から観察したＴ−Ｖ特性を示すグラフである。横軸は液晶層１６０への印加電圧（Ｖ）を表し、縦軸は光の透過率（％）を表している。グラフ中の曲線Ａは正面方向でのＴ−Ｖ特性を示している。曲線Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは方位角９０°で極角がそれぞれ２０°、４０°、６０°、８０°の方向でのＴ−Ｖ特性を示している。図３２に示すように、領域Ｆで曲線Ｅにうねりが生じており、印加電圧を高くしても透過率が低下してしまう範囲が存在する。このため、正面方向と極角８０°の方向とで、表示画像が反転してしまうという問題が生じる。

本発明の目的は、良好な視角特性の得られる液晶表示装置及びその駆動方法を提供することにある。

上記目的は、１フレーム期間内の所定時間だけ画素の液晶に駆動電圧を印加し、前記駆動電圧の印加時間を変化させて前記画素に所定の階調を表示させることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法によって達成される。

本発明によれば、良好な視角特性の得られる液晶表示装置を実現できる。

本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示す図である。 液晶分子の配向状態による液晶表示装置の視角特性を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の透過率の時間変化を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態の実施例１−１による液晶表示装置のデューティ比の変化に対する透過率の変化を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態の実施例１−１による液晶表示装置の効果を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態の実施例１−２による液晶表示装置の駆動方法を示す概念図である。 本発明の第１の実施の形態の実施例１−２による液晶表示装置の等価回路を示す図である。 本発明の第１の実施の形態の実施例１−２による液晶表示装置の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態の実施例１−２による液晶表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態の実施例１−２による液晶表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態の実施例１−２による液晶表示装置の駆動波形を示す図である。 本発明の第１の実施の形態の実施例１−２による液晶表示装置の構成の変形例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態の実施例１−２による液晶表示装置の構成の変形例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態の実施例１−２による液晶表示装置の構成の変形例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態の実施例１−２による液晶表示装置の構成の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置の構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置のＴ−Ｖ特性を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置の効果を示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置の原理を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置の構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置の効果を示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置の構成の変形例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置の構成の他の変形例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置の構成のさらに他の変形例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置の効果を示すグラフである。 従来のＭＶＡモードの液晶表示装置の構成を示す断面図である。 従来のＭＶＡモードの液晶表示装置の構成を示す図である。 従来のＭＶＡモードの液晶表示装置の構成を示す断面図である。 従来のＭＶＡモードの液晶表示装置の構成を示す断面図である。 従来のＭＶＡモードの液晶表示装置のＴ−Ｖ特性を示すグラフである。 従来のＭＶＡモードの液晶表示装置のＴ−Ｖ特性を示すグラフである。

〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置及びその駆動方法について図１乃至図１５を用いて説明する。図１は、本実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示している。液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔ
ｏｒ）等が形成されたＴＦＴ基板２とカラーフィルタ（ＣＦ；Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ）等が形成された対向基板４とを対向させて貼り合わせ、両基板２、４間に液晶を封止した構造を有している。

ＴＦＴ基板２には、複数のバスラインを駆動するドライバＩＣがそれぞれ実装されたゲートバスライン駆動回路５及びデータバスライン駆動回路６が設けられている。これらの駆動回路５、６は、制御回路７から出力された所定の信号に基づいて、走査信号やデータ信号を所定のゲートバスラインあるいはドレインバスラインに出力するようになっている。ＴＦＴ基板２の素子形成面と反対側の基板面には偏光板８が配置され、偏光板８のＴＦＴ基板２と反対側の面にはバックライトユニット３が取り付けられている。一方、対向基板４のＣＦ形成面と反対側の面には、偏光板８とクロスニコルに配置された偏光板９が貼り付けられている。

本実施の形態では、負の誘電率異方性を備え電圧無印加時に垂直配向する液晶を封止したノーマリブラックモードの液晶表示装置を用いている。図２を用いて液晶分子の配向状態による視角特性の変化について説明する。図２（ａ）は黒を表示しているときの液晶分子の配向状態を示し、図２（ｂ）は白を表示しているときの液晶分子の配向状態を示している。また、図２（ｃ）は中間調を表示しているときの液晶分子の配向状態を示している。図２（ａ）に示すように、ガラス基板５８上に形成された画素電極６０と、ガラス基板５９上に形成された共通電極６２との間に電圧が印加されていない状態では、液晶分子５６は基板面にほぼ垂直に配向している。この状態では、正面方向から見ると液晶層５７で生じるリタデーションはほぼ０になるため黒が表示される。また、斜め方向から見た場合も図３１に示すように、正面方向とほとんど同じ透過率の黒表示が得られる。

図２（ｂ）に示すように、画素電極６０と共通電極６２との間に所定の電圧が印加され、液晶分子５６が基板面に平行に配向している状態では、正面方向から見ると液晶層５７で生じるリタデーションはほぼλ／２になるため白が表示される。また、斜め方向から見た場合には正面方向より透過率がやや低下してグレー表示となる（図３１参照）。

また、図２（ｃ）に示すように、液晶分子５６が基板面に対して所定の角度で傾いて配向している状態では、液晶層５７のリタデーションは０からλ／２の範囲で変化して、中間調が表示される。ところがこの中間調表示は、正面方向から見た場合に適正となるが、斜め方向から見た場合には視野角に依存して液晶層５７のリタデーションが変化してしまうため所望の階調が得られない。例えば、図２（ｃ）に示す斜め方向から見ると、本来グレーを表示させるはずがより白っぽい表示になってしまう。

図３１に示すＴ−Ｖ特性では、既に説明したように、印加電圧が１．５Ｖから２．７Ｖの範囲の中間調表示では、斜め方向では透過率が正面方向より高くなっているために表示画像が白っぽく見えてしまう。例えば図３１において、２Ｖの電圧を印加して正面方向から見て１％の透過率を得る場合には、斜め方向では概ねその５倍の透過率となってしまっている。このように印加電圧が１．５Ｖから２．７Ｖの範囲の中間調表示では、液晶層５７のリタデーションが視野角に依存して大きく変化してしまう結果、表示される中間調が視野角に応じて大きく変化してしまう。

それに対して白表示をさせた場合、すなわち図３１に示すように最大階調電圧の５Ｖを液晶層５７に印加して正面方向から見て３０％の透過率を得る場合には、斜め方向では概ねその２／３倍程度の透過率が得られる。この場合にはコントラストが幾分低下するだけで白っぽさは生じない。さらに図３１に示すように、黒表示をさせた場合は視野角による透過率の変動はより少なくなる。本実施の形態は、この点に着目して図３に示すような駆動方法を採用している。

図３は、本実施の形態によるノーマリブラックモードの液晶表示装置の液晶層５７への印加電圧及び透過率の時間変化を示すグラフである。図３の上方のグラフ（ａ）はある画素における液晶層５７への印加電圧の時間変化を示し、下方のグラフ（ｂ）は当該画素の透過率の時間変化を示している。両グラフ（ａ）、（ｂ）は共通の横軸（時間軸：ｍｓｅｃ）で表されている。上方のグラフ（ａ）の縦軸は印加電圧（Ｖ）を表し、下方のグラフ（ｂ）の縦軸は光の透過率（％）を表している。グラフ（ａ）に示すように、フレームｆ_nの周期は１６．７ｍｓｅｃ（１／６０ｓｅｃ）であり、液晶層はフレームｆ_n毎に階調電圧の極性が反転するフレーム反転駆動方式で駆動されるようになっている。画素に印加される階調電圧Ｐは、正極性フレームｆ_nの例えば最初の５０％の期間（１／１２０ｓｅｃ
）中連続して＋５．０Ｖのオンレベルに維持される。次いで階調電圧Ｐはオフレベルになり、残りの５０％の期間（１／１２０ｓｅｃ）でコモン電位（例えば、０Ｖ）に維持される。

次のフレームｆ_n+1では、画素に印加される階調電圧Ｐはオンレベルになって最初の５
０％の期間（１／１２０ｓｅｃ）中連続して−５．０Ｖの負極性の電圧レベルに維持される。次いで階調電圧Ｐは、残りの５０％の期間（１／１２０ｓｅｃ）はオフレベルになってコモン電位に維持される。この例では、１フレーム周期の５０％（デューティ比５０％）の期間だけ階調電圧Ｐがオンレベルになるようにしている。デューティ比を変化させることにより、複数の階調を表示できる。このように本実施の形態による液晶表示装置の駆動方法は、１フレーム期間内の所定時間だけ画素の液晶に駆動電圧を印加し、駆動電圧の印加時間を変化させて画素に所定の階調を表示させるようにしている。駆動電圧の印加時間だけでなく駆動電圧の電圧レベルも変化させるようにしてもよい。

図３下方のグラフ（ｂ）中の曲線Ｃは正面方向の透過率を示し、曲線Ｄは斜め方向の透過率を示している。グラフ（ｂ）に示すように、正面方向及び斜め方向の光の透過率は、階調電圧Ｐに応じて変化している。階調電圧Ｐがオンレベル（±５．０Ｖ）のときには、曲線Ｃと曲線Ｄに示すように正面方向の透過率は斜め方向の透過率より大きくなっている。階調電圧Ｐがオフレベル（０Ｖ）のときには、斜め方向の透過率は正面方向の透過率より大きくなっている部分が存在するが、１フレームｆ_nの全期間での平均透過率は、正面
方向の方が斜め方向より大きくなる。これにより、斜め方向の透過率が正面方向の透過率より大きくなると生じてしまう白っぽさを防止できる。したがって、各画素に印加する階調電圧Ｐの大きさを上記のように最大階調電圧（例えば±５Ｖ）にして、階調電圧Ｐを印加するデューティ比を変えることにより、白っぽさを抑えて各画素に階調表示することができるようになる。

また、階調電圧Ｐのオンレベルの大きさとデューティ比とをパラメータとして階調を設定することにより、図３１に示した任意の印加電圧における正面方向と斜め方向の透過率の比率を適用することができる。したがって、透過率特性や応答特性を考慮して、階調電圧Ｐのオンレベルの大きさとデューティ比とを最適化することにより、全ての階調にわたって良好な視角特性を得ることができる。例えば、液晶層５７に印加する電圧を、視角特性に優れる垂直配向状態及び平行配向状態となる電圧とし、それらの配向状態に対応する透過率特性に基づいて電圧の印加時間を変化させて階調表示を行うことにより、中間調表示においても優れた視角特性が得られる。

また、本実施の形態は、正面方向及び斜め方向から見たときの、階調による色度変化を抑える作用を有している。図３下方のグラフ（ｂ）に示す例では、上記の通り、５．０Ｖの電圧を印加したときの光学特性（リタデーション）が全ての階調表示に反映される。したがって、５．０Ｖの電圧を印加したときに液晶層５７に発生するリタデーションに対応する色度が全ての階調において支配的となるため、階調による色度変化が大幅に少なくな
り優れた表示特性が得られる。また、印加電圧の大きさとその電圧の印加時間とをパラメータとして各階調を設定することにより、任意のリタデーションに対応する色度を適用することができる。したがって、透過率特性や応答特性を考慮して電圧の大きさとその電圧の印加時間とを選択することにより、斜め方向から見ても階調による色度変化の少ない良好な視角特性が得られる。

液晶分子５６の傾斜角度が変化する過程での光学特性の寄与を少なくするには、印加電圧の変化に伴う透過率変化が急峻な液晶すなわち光学応答性に優れた液晶パネルを用いることが望ましい。したがって、高速応答性に優れた液晶表示パネルに本実施の形態を適用すると、より優れた階調視角特性を得ることができる。同様の理由で、液晶が高速に応答可能な電圧又は電圧範囲を駆動電圧範囲に用いる方が、より優れた階調視角特性を得ることができる。
以下、本実施の形態による液晶表示装置及びその駆動方法について実施例１−１及び１−２を用いてより具体的に説明する。

（実施例１−１）
本実施の形態の実施例１−１による液晶表示装置及びその駆動方法について図４及び図５を用いて説明する。まず、本実施例に用いる液晶表示装置について図１及び図２７を参照しつつ説明する。ＴＦＴ基板２には、高さ１．２μｍで幅１０μｍの絶縁性を有する線状の突起が７０μｍ周期で互いに平行に複数形成されている。対向基板４には、幅１０μｍのスリットが同じく７０μｍ周期で互いに平行に複数形成されている。両基板２、４には垂直配向膜（例えばＪＳＲ社製）が塗布され、直径３．０μｍの球状スペーサを散布して両基板２、４の配向規制用構造物が交互に配列するように貼り合わされている。両基板２、４間には負の誘電率異方性を有する液晶（例えばメルク社製）が封止されている。

次に、本実施例による液晶表示装置の駆動方法について説明する。上記の液晶表示装置に、フレーム反転の周波数が３０Ｈｚ（フレーム周期１／６０ｓｅｃ）で、デューティ比を画素毎に変化させることにより各画素の階調表示を行う。本実施例による液晶表示装置の液晶分子５６は、電圧無印加状態で基板面にほぼ垂直に配向し、±５．０Ｖの電圧を印加した状態で基板面にほぼ水平に配向する。

図４は、本実施例による液晶表示装置の駆動方法を用いた場合のデューティ比の変化に対する透過率の変化を示すグラフである。横軸は液晶層５７へ印加する階調電圧Ｐのデューティ比を表し、縦軸は光の透過率（％）を表している。グラフ中の実線で示す曲線Ｅは正面方向の透過率を示し、◇印でプロットされた実線で示す曲線Ｆは斜め方向の透過率を示している。図４に示すように、本実施例によれば、正面方向の透過率と斜め方向の透過率の差が、図３１に示す従来の液晶表示装置の駆動方法を用いたときと比較して極めて小さくなり、良好な階調視角特性が得られている。

図５は、本実施例による液晶表示装置の駆動方法を用いた場合の表示特性と従来のそれとを比較するグラフである。横軸は規格化透過率を表している。従来の駆動方法については、階調電圧が５．０Ｖのときの透過率で各透過率を規格化している。本実施例の駆動方法については、１フレーム全てに５．０Ｖの階調電圧を印加したときの透過率で各透過率を規格化している。縦軸は、正面方向の透過率に対する斜め方向の透過率の比率（透過率比）を対数で表している。グラフ中の△印でプロットされた実線で示す曲線Ｇは従来の液晶表示装置の駆動方法を用いた場合の透過率比を示し、◇印でプロットされた実線で示す曲線Ｈは本実施例による液晶表示装置の駆動方法を用いた場合の透過率比を示している。図５に示すグラフでは、規格化透過率によらず透過率比が一定、すなわちプロファイルが平坦である方が階調視角特性に優れている。また、透過率比が１．０に近い方がさらに階調視角特性に優れている。図５に示すように、本実施例によれば、従来透過率比が高かっ
た低透過率での透過率比が低下してプロファイルがより平坦になっており、さらに全体的に透過率比が１．０に近くなっている。したがって、従来と比較して優れた階調視角特性が得られることがわかる。

本実施例によれば、階調による色度変化についても大幅に改善される。例えば、白色の色度では、従来はｘ−ｙ色度図上で０．０４程度の色度シフトが生じるのに対し、本実施例では色度シフトを０．０１未満に抑えることができる。また、改善が困難である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）単色の色度変化についても、同様の効果が得られる。

本実施の形態では、ＭＶＡモードの液晶表示装置を例に挙げたが、他のモードの液晶表示装置においても同様に階調視角特性を改善できる。例えば、正の誘電率異方性を有する液晶を封止したホモジニアス配向の液晶表示装置においても、本実施の形態を適用することにより優れた階調視角特性が得られる。

（実施例１−２）
次に、本実施の形態の実施例１−２による液晶表示装置及びその駆動方法について図６乃至図１５を用いて説明する。図６は、本実施例による液晶表示装置の駆動方法を示す概念図である。図６（ａ）は黒に近いグレーを表示する場合の駆動状態を示し、図６（ｂ）は白に近いグレーを表示する場合の駆動状態を示している。図６（ａ）、（ｂ）では、横方向が１フレームの時間を表している。図６（ａ）に示すように、黒に近いグレーを表示する場合には、１フレーム期間のうち例えば４分の１の期間は白を表示させ（デューティ比２５％）、残りの期間は黒を表示させる。また。図６（ｂ）に示すように、白に近いグレーを表示する場合には、１フレーム期間のうち例えば６分の５の期間は白を表示させ（デューティ比８３％）、残りの期間は黒を表示させる。このように、本実施例では黒表示と白表示のみを用いており、白を表示させる時間を１フレーム期間内で変化させ時間分割（デューティ比）で中間調表示を実現している。

例えばＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）では、輝度の相対比の異なる複数のサブフィールド（例えば１、２、４、８、１６、３２）を組み合わせて６４階調を実現している。しかし液晶表示装置では、液晶の応答特性やＴＦＴの応答特性を考えるとＰＤＰで用いられる方法の採用は極めて困難である。それに対し本実施例のようにすれば、通常の液晶とＴＦＴとを用いて時間分割による多階調表示を容易に実現できる。

次に、本実施例による液晶表示装置の駆動方法について説明する。図７は、本実施例による液晶表示装置の１画素分の等価回路を示している。図７に示すように、図中上下方向には、データバスライン７４と駆動電圧バスライン７６とが互いにほぼ平行にそれぞれ複数本形成されている（図７ではそれぞれ１本のみ示している）。不図示の絶縁膜を介してデータバスライン７４及び駆動電圧バスライン７６にほぼ直交して複数のゲートバスライン１２が形成されている（図７では１本のみ示している）。各データバスライン７４及び各駆動電圧バスライン７６はデータバスライン駆動回路６により駆動され、各ゲートバスライン１２はゲートバスライン駆動回路５により駆動される。

１画素には２つのＴＦＴ７０、７２が形成されている。第１のＴＦＴ７０のゲート電極Ｇ１は、ゲートバスライン１２に接続されている。ＴＦＴ７０のドレイン電極Ｄ１はデータバスライン７４に接続されている。ＴＦＴ７０のソース電極Ｓ１は、並列接続された容量（第１の容量）Ｃ１と抵抗（第１の抵抗）Ｒ１の一端に接続されるとともに、第２のＴＦＴ７２のゲート電極Ｇ２に接続されている。容量Ｃ１と抵抗Ｒ１の他端は不図示の電源回路に接続されている。ＴＦＴ７２のドレイン電極Ｄ２は駆動電圧バスライン７６に接続され、ソース電極Ｓ２は画素電極６０に接続されている。画素電極６０とコモン電極およびそれらに挟まれた液晶とで液晶容量（第２の容量）Ｃｌｃが形成される。また、液晶層
で抵抗（第２の抵抗）Ｒ２が形成されている。これにより、ＴＦＴ７２のソース電極Ｓ２は、並列接続された液晶容量Ｃｌｃと抵抗Ｒ２の一端に接続されている。液晶容量Ｃｌｃと抵抗Ｒ２の他端はコモン電位に維持されている。

ゲートバスライン１２を介してゲート電極Ｇ１に所定のゲート電圧が印加されると、ＴＦＴ７０はオン状態になる。ＴＦＴ７０がオン状態になると、データバスライン７４に印加されているデータ電圧がＴＦＴ７２のゲート電極Ｇ２に印加されるとともに容量Ｃ１に所定の電荷が充電される。ＴＦＴ７２のゲート電極Ｇ２に閾値電圧を超えるデータ電圧が印加されるとＴＦＴ７２がオン状態になり、画素電極６０に駆動電圧バスライン７６からの駆動電圧が印加される。

ＴＦＴ７０がオフ状態になると、ゲート電極Ｇ２のゲート電圧Ｖｇ２は容量Ｃ１と抵抗Ｒ１により決定される時定数により時間の経過と共に低下する。ゲート電圧Ｖｇ２が閾値電圧以下になるとＴＦＴ７２がオフ状態になる。ＴＦＴ７２がオフ状態になると、画素電極６０に印加された駆動電圧は液晶容量Ｃｌｃと抵抗Ｒ２により決定される時定数により時間の経過と共に低下する。

データバスライン７４から相対的に高レベルのデータ電圧がＴＦＴ７０を介して容量Ｃ１と抵抗Ｒ１およびＴＦＴ７２のゲート電極Ｇ２に印加されると、ＴＦＴ７２は、比較的長時間オン状態を維持するので、液晶層５７に駆動電圧が長時間印加されて白表示が実現される。

データバスライン７４から相対的に低レベル（ＴＦＴ７２の閾値電圧以下）のデータ電圧がＴＦＴ７０を介して容量Ｃ１と抵抗Ｒ１およびＴＦＴ７２のゲート電極Ｇ２に印加されると、ＴＦＴ７２はオフ状態を維持するので、液晶層５７に駆動電圧が印加されず黒表示が実現される。

データバスライン７４から上記高レベルおよび低レベルの中間のデータ電圧がＴＦＴ７０を介して容量Ｃ１と抵抗Ｒ１およびＴＦＴ７２のゲート電極Ｇ２に印加されると、ＴＦＴ７２は、ＴＦＴ７０がオフになった後、容量Ｃ１と抵抗Ｒ１により定まる時定数で決まる時間だけオン状態を維持する。当該オン時間だけ液晶層５７には駆動電圧が印加される。これにより、１フレーム期間中のＴＦＴ７２のオン時間の割合に応じて、中間調表示が実現される。

図８は、本実施例による液晶表示装置の１画素の構成を示している。図９は図８のＣ−Ｃ線で切断した断面図であり、図１０は図８のＤ−Ｄ線で切断した断面図である。図８乃至図１０に示すように、ＴＦＴ基板２上には、図８で左右方向に延びるゲートバスライン１２とゲートバスライン１２にほぼ平行に延びるコモンバスライン７８とが、所定の間隙を介して隣接して同一の形成材料で形成されている。ゲートバスライン１２及びコモンバスライン７８に絶縁膜を介してほぼ直交して、データバスライン７４と駆動電圧バスライン７６とが画素領域を挟んで両側に形成されている。データバスライン７４と駆動電圧バスライン７６とは、同一の形成材料で形成されている。

ゲートバスライン１２とデータバスライン７４との交差位置近傍にはＴＦＴ７０が形成されている。ＴＦＴ７０のドレイン電極Ｄ１は、データバスライン７４に接続されている。またソース電極Ｓ１は、コモンバスライン７８にほぼ平行に形成された接続配線８４にコンタクトホール８２を介して接続されている。ソース電極Ｓ１からは、コモンバスライン７８にほぼ平行なソース配線８６が延出している。ソース配線８６は、コンタクトホール８０上に形成された比較的抵抗値の小さい誘電体９０を介してコモンバスライン７８に接続されている。誘電体９０の形成材料には、レジストや紫外線硬化樹脂などが用いられ
る。接続配線８４は、ＴＦＴ７２のゲート電極Ｇ２に接続されている。ＴＦＴ７２のドレイン電極Ｄ２は駆動電圧バスライン７６に接続され、ソース電極Ｓ２はコンタクトホール２２２を介して画素電極６０に接続されている。本実施例では、誘電体９０が抵抗Ｒ１及び容量Ｃ１の誘電体として機能する。また、液晶層５７は抵抗Ｒ２として機能する。

次に、本実施例による液晶表示装置の駆動方法を具体例に基づいて説明する。図１１は、本実施例による液晶表示装置の２フレーム分の駆動波形等を示している。図１１（ａ）はあるデータバスライン７４に印加されるデータ電圧Ｖｄの波形を示し、図１１（ｂ）はＴＦＴ７０のゲート電極Ｇ１に印加されるゲート電圧Ｖｇ１の波形を示している。図１１（ｃ）はＴＦＴ７２のゲート電極Ｇ２に印加されるゲート電圧Ｖｇ２の波形を示し、図１１（ｄ）は駆動電圧バスライン７６に印加される液晶駆動電圧Ｖｄｄとコモン電圧Ｖｃｏｍの波形を示している。また、図１１（ｅ）は画素電極６０に印加される階調電圧Ｖｐの波形を示し、図１１（ｆ）は画素の例えば正面方向の表示輝度Ｔｐの波形を示している。図中横方向は時間を表している。図１１（ａ）〜（ｅ）の縦方向は電圧レベルを表し、図１１（ｆ）の縦方向は輝度レベルを表している。

本実施例では、図１１（ｄ）に示すように、コモン電圧Ｖｃｏｍ＝＋５Ｖとしている。そして、駆動電圧バスライン７６には正極性駆動電圧Ｖｄｄｐ＝＋１０Ｖと逆極性駆動電圧Ｖｄｄｎ＝０Ｖとがフレームｆ毎に交互に出力されるようになっている。これにより、液晶層５７が±５Ｖの駆動電圧でフレーム反転駆動される。以下、駆動電圧バスライン７６に正極性駆動電圧Ｖｄｄｐが印加されているフレーム期間を正極性フレーム期間と呼び、駆動電圧バスライン７６に逆極性駆動電圧Ｖｄｄｎが印加されているフレーム期間を逆極性フレーム期間と呼ぶことにする。

正極性フレーム期間での駆動電圧バスライン７６には、正極性駆動電圧Ｖｄｄｐ＝＋１０Ｖが印加される。この正極性フレーム期間でＴＦＴ７２を確実にオフ状態にするには、ＴＦＴ７２のゲート電圧Ｖｇ２は、ドレイン電圧の最小値（すなわち正極性駆動電圧Ｖｄｄｐ＝＋１０Ｖ）より５Ｖ程度低くさせておく必要がある。また、正極性フレーム期間でＴＦＴ７２を確実にオン状態にするには、ＴＦＴ７２のゲート電圧Ｖｇ２はドレイン電圧の最大値（すなわち正極性駆動電圧Ｖｄｄｐ＝＋１０Ｖ）より高くさせる必要がある。そこで、図１１（ａ）に示すように、正極性フレーム期間にはデータバスライン７４に印加するデータ電圧Ｖｄｐは＋５Ｖから＋１５Ｖまで（電圧幅１０Ｖ）の間の電圧を印加するようにしている。

逆極性フレーム期間での駆動電圧バスライン７６には、逆極性駆動電圧Ｖｄｄｎ＝０Ｖが印加される。この逆極性フレーム期間でＴＦＴ７２を確実にオフ状態にするには、ＴＦＴ７２のゲート電圧Ｖｇ２は、ドレイン電圧の最小値（すなわち逆極性駆動電圧Ｖｄｄｎ＝０Ｖ）より５Ｖ程度低くさせておく必要がある。また、逆極性フレーム期間でＴＦＴ７２を確実にオン状態にするには、ＴＦＴ７２のゲート電圧Ｖｇ２はドレイン電圧の最大値（すなわち逆極性駆動電圧Ｖｄｄｎ＝０Ｖ）より高くさせる必要がある。そこで、図１１（ａ）に示すように、逆極性フレーム期間にはデータバスライン７４に印加するデータ電圧Ｖｄｎは−５Ｖから＋５Ｖまで（電圧幅１０Ｖ）の間の電圧を印加するようにしている。

従って、図１１（ａ）に示すように、データ電圧Ｖｄは−５Ｖから＋１５Ｖまでの電圧幅２０Ｖで変動する。このため、ＴＦＴ７０をスイッチング素子として確実に動作させるために、図１１（ｂ）に示すように、ゲートバスライン１２に印加するゲート電圧Ｖｇ１は、ＴＦＴ７０のオフ時電圧Ｖｇ１（ｏｆｆ）＝−１０Ｖ、オン時電圧Ｖｇ１（ｏｎ）＝＋２０Ｖとしている。

次に、順を追って駆動動作について説明する。
（１）正極性フレーム期間の場合：
例えば、階調電圧Ｖｄｐ＝＋１２Ｖがデータバスライン７４に出力されているものとする（図１１（ａ）参照）。次に、ゲートバスライン１２にゲートパルスＶｇ１（ｏｎ）が出力されてＴＦＴ７０がオン状態になる。ＴＦＴ７０がオン状態の間、データ電圧ＶｄｐがＴＦＴ７２のゲート電極Ｇ２に印加されるとともに容量Ｃ１が充電される。ＴＦＴ７２のゲート電極Ｇ２には、図１１（ｃ）に示すようにゲート電圧Ｖｇ２（ｏｎｐ）（＝＋１２Ｖ）が印加されてＴＦＴ７２がオン状態になる。

次に、ゲート電圧がＶｇ１（ｏｆｆ）になってＴＦＴ７０がオフ状態になると、所定の時定数で容量Ｃ１の電荷が放電され、図１１（ｃ）に示すように、ＴＦＴ７２のゲート電極Ｇ２に印加される電圧レベルが徐々に減少する。この電圧レベルは、次第にＴＦＴ７２の閾値電圧Ｖｔｈに近づいて遂にはそれより小さくなり、最終的にはＶｇ２（ｏｆｆｐ）（＝Ｖｃｏｍ＝＋５Ｖ）になる。

このように、ＴＦＴ７２のオン時間は、ゲート電極Ｇ２に供給されるデータ電圧Ｖｄｐの大きさと容量Ｃ１および抵抗Ｒ１による減衰の時定数で定まる。ＴＦＴ７２がオン状態において、図１１（ｄ）に示す正極性駆動電圧Ｖｄｄｐ＝＋１０Ｖが階調電圧Ｖｐとして画素電極６０に書込まれ、ＴＦＴ７２のオン時間中当該電圧レベルが維持される（図１１（ｅ）参照）。この期間中、図１１（ｆ）に示すように液晶層には所定の透過率Ｔｐが得られる。

ＴＦＴ７２のゲート電圧Ｖｇ２が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以下になるとＴＦＴ７２はオフ状態になり、液晶容量Ｃｌｃと液晶抵抗Ｒ２とに基づく時定数で階調電圧Ｖｐはコモン電圧Ｖｃｏｍにまで減少する（図１１（ｅ）参照）。これにより、図１１（ｆ）に示すように液晶層の透過率Ｔｐは減少する。

（２）逆極性フレーム期間の場合：
上述の正極性フレームに続いて同一階調を表示させる場合を例にとって説明する。まず、不図示の回路により容量Ｃ１及び抵抗Ｒ１を介してＴＦＴ７２のゲート電極Ｇ２のゲート電圧Ｖｇ２（ｏｆｆｎ）を−５Ｖに維持しておく。
次いで、逆極性の階調電圧Ｖｄｎ＝＋２Ｖがデータバスライン７４に出力される（図１１（ａ）参照）。次に、ゲートバスライン１２にゲートパルスＶｇ１（ｏｎ）が出力されてＴＦＴ７０がオン状態になる。ＴＦＴ７０がオン状態の間、データ電圧ＶｄｎがＴＦＴ７２のゲート電極Ｇ２に印加されるとともに容量Ｃ１が充電される。ＴＦＴ７２のゲート電極Ｇ２には、図１１（ｃ）に示すようにゲート電圧Ｖｇ２（ｏｎｎ）（＝＋２Ｖ）が印加されてＴＦＴ７２がオン状態になる。

次に、ゲート電圧がＶｇ１（ｏｆｆ）になってＴＦＴ７０がオフ状態になると、所定の時定数で容量Ｃ１の電荷が放電され、図１１（ｃ）に示すように、ＴＦＴ７２のゲート電極Ｇ２に印加される電圧レベルが徐々に減少する。この電圧レベルは、次第にＴＦＴ７２の閾値電圧Ｖｔｈに近づいて遂にはそれより小さくなり、最終的にはＶｇ２（ｏｆｆｎ）（＝−５Ｖ）になる。

このように、ＴＦＴ７２のオン時間は、ゲート電極Ｇ２に供給されるデータ電圧Ｖｄｎの大きさと容量Ｃ１および抵抗Ｒ１による減衰の時定数で定まる。ＴＦＴ７２がオン状態において、図１１（ｄ）に示す逆極性駆動電圧Ｖｄｄｎ＝０Ｖが階調電圧Ｖｐとして画素電極６０に書込まれ、ＴＦＴ７２のオン時間中当該電圧レベルが維持される（図１１（ｅ）参照）。この期間中、図１１（ｆ）に示すように液晶層には所定の透過率Ｔｐが得られる。

ＴＦＴ７２のゲート電圧Ｖｇ２が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以下になるとＴＦＴ７２はオフ状態になり、液晶容量Ｃｌｃと液晶抵抗Ｒ２とに基づく時定数で階調電圧Ｖｐはコモン電圧Ｖｃｏｍにまで減少する（図１１（ｅ）参照）。これにより、図１１（ｆ）に示すように液晶層の透過率Ｔｐは減少する。

このように本実施例によれば、データバスライン７４に出力するデータ電圧Ｖｄの大きさに応じてＴＦＴ７２のオン時間を制御できる。ＴＦＴ７２がオン状態では液晶層５７には＋１０Ｖ又は０Ｖの駆動電圧Ｖｄｄが印加され、オフ状態ではコモン電圧Ｖｃｏｍ＝＋５Ｖに等しくなる。このため、データ電圧Ｖｄの大きさに応じて、１フレーム内で白を表示させる時間を制御することができる。

したがって、データ電圧Ｖｄを最大にすると、ほぼ１フレーム期間中ＴＦＴ７２をオン状態に維持して白表示を得ることができ、データ電圧Ｖｄを最小にすると、ほぼ１フレーム期間中ＴＦＴ７２をオフ状態に維持して黒表示を得ることができる。
データ電圧を最大と最小との間の任意の値に設定することにより、１フレーム期間中でＴＦＴ７２を任意の時間だけオン状態に維持してその後オフ状態にすることができる。これにより、中間調を表示させることができるようになる。本実施例によれば、一般の液晶材料およびＴＦＴ構造を用いて実施例１−１と同様の効果を得ることができる。

また、本実施例においては、液晶層５７に印加された電圧を保持するのではなく放電させる必要があるので、抵抗値の大きい液晶を使用する必要はない。このためシアノ系のような液晶を使用することができ、液晶表示装置の応答速度を高めることが可能である。さらに、屈折率異方性Δｎは大きいが抵抗値の小さい塩素系液晶を使うことが可能なため、セル厚ｄを薄くすることができる。このため、さらに高速な応答の液晶表示装置を実現できる。

次に、本実施例による液晶表示装置の変形例について説明する。図１２は、本変形例による液晶表示装置の構成を示している。図１３は、図１２のＥ−Ｅ線で切断した断面を示している。図１２及び図１３に示すように、本変形例による液晶表示装置では、図８に示す構成と異なりコモンバスライン７８が形成されていない。接続配線８４上には、絶縁膜８８が開口されたコンタクトホール２０２が形成されている。ＴＦＴ７０のソース電極Ｓ１は接続配線８４と、コンタクトホール２０２上に形成された抵抗体９１とを介して対向基板４の共通電極６２に接続されている。抵抗体９１は所定のセル厚を保持する柱状スペーサになっている。抵抗体９１の形成材料としては例えばレジストが好適である。本変形例では、抵抗体９１は、抵抗Ｒ１及び容量Ｃ１の誘電体として機能する。本変形例によっても上記実施例と同様の効果が得られる。

次に、本実施例による液晶表示装置の他の変形例について説明する。図１４は、本変形例による液晶表示装置の構成を示している。図１５は、図１４のＦ−Ｆ線で切断した断面を示している。本変形例による液晶表示装置では、図８に示す構成と同様にコモンバスライン７８が形成されている。接続配線８４は、ゲートバスライン１２とコモンバスライン７８との間に形成されている。ＴＦＴ７０のソース電極Ｓ１は、接続配線８４の一端にコンタクトホール２０６を介して接続されている。コンタクトホール２０６近傍の断面構成は、図１０に示すコンタクトホール８２近傍と同様である。接続配線８４は、データバスライン７４及び駆動電圧バスライン７６と同一の形成材料で形成された第２の接続配線８５の一端に、コンタクトホール２０８上に形成された抵抗体２１０を介して接続されている。コンタクトホール２０８近傍の断面構成は、図９に示すコンタクトホール８０近傍と同様である。第２の接続配線８５の他端は、コンタクトホール２２０を介してコモンバスライン７８に接続されている。画素電極６０は、コンタクトホール２０４上に形成された
抵抗体９２を介してコモンバスライン７８に接続されている。本変形例では、抵抗体２１０が抵抗Ｒ１及び容量Ｃ１の誘電体として機能し、抵抗体９２が抵抗Ｒ２として機能する。本変形例によっても上記実施例と同様の効果が得られる。

以上説明したように、本実施の形態によれば良好な視覚特性の得られる液晶表示装置を作製できる。

〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置について図１６乃至図１９を用いて説明する。なお、第１の実施の形態による液晶表示装置の構成要素と同一の機能作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図１６は、本実施の形態による液晶表示装置を表示画面側からみた２画素分の基本構成を示している。図１７は、図１６に示すＡ−Ａ線で切断した液晶表示装置の断面を示している。図１６に示すように、対向基板に形成された遮光膜（ＢＭ）５０により図示縦長の長方形形状の２つの画素領域が画定され、さらに各画素内が横方向に２分されている。また、図１６および図１７に示すように、各画素領域の対向基板側には、画素領域端部に対して斜めに延びる線状の突起５２が形成されている。各画素領域のＴＦＴ基板側には、画素領域端部に対して斜めに延びるスリット５４が突起５２と交互に配列するように形成されている。画素領域は、突起５２とスリット５４により、液晶分子５６の配向方向の異なる４つの領域（配向領域）に分割されている。

図１７に示すように、各画素は突起５２又はスリット５４の配向規制用構造物が形成された領域近傍の領域Ａと、２つの領域Ａの間の領域Ｂとを有している。領域Ａと領域Ｂとでは、液晶分子のプレチルト角（基板面からの角度）が異なっている。このため、局所的に見れば２つの異なるＴ−Ｖ特性の領域Ａ、Ｂが１画素内に存在している。しかしながら全体として観察される実際の表示ではそれぞれのＴ−Ｖ特性を平均したＴ−Ｖ特性が得られる。

複数に分割された領域Ａ、Ｂのうちの１つは、高コントラストを維持するためにプレチルト角がほぼ９０°（配向方向が基板面にほぼ垂直）である必要がある。本例では領域Ｂのプレチルト角はほぼ９０°になっている。さらに、同じく高コントラストを維持するために、領域Ａ、Ｂのプレチルト角は全て８０°以上であることが望ましい。本例では、領域Ａでは液晶分子５６のプレチルト角は８０°以上である。また、各領域Ａ、ＢのＴ−Ｖ特性が均等に混合されて平均化されると全体としてよりなだらかなＴ−Ｖ曲線を得ることができる。全体としてなだらかなＴ−Ｖ曲線が得られると、正面方向と斜め方向との透過率差を小さくすることができる。したがって、領域Ａ、Ｂは、ほぼ均等に分割されるのが望ましい。

次に、本実施例による液晶表示装置の製造方法について説明する。幅１０μｍのスリット５４が互いに平行に７０μｍ間隔で複数形成されたＴＦＴ基板２と、高さ１．２μｍ、幅１０μｍの線状で絶縁性の突起５２が互いに平行に７０μｍ間隔で複数形成された対向基板４との対向面に、垂直配向膜（例えばＪＳＲ社製）を塗布する。次に、例えば直径４．０μｍの球状スペーサ（例えば積水ファインケミカル社製）を散布する。次に、スリット５４と突起５２とが交互に配列するようにＴＦＴ基板２と対向基板４とを貼り合わせ、光硬化性組成物（例えばメルク社製）を０．３ｗｔ％添加したｎ型液晶（例えばメルク社製）を封止する。図１６に示すように、スリット５４と突起５２は、１画素内で右上方４５°と右下方４５°に延びて形成されている。スリット５４と突起５２によって４方向に配向分割される配向領域の液晶傾斜方向は、表示画面の上下方向又は左右方向から４５°傾いた方向となる。各配向領域の面積は、１画素内でほぼ均等になっている。

ＴＦＴ基板と対向基板とで液晶を封止した後、各配向規制用構造物を中心として幅１７．５μｍを有する領域Ａのみに光が照射されるようにパターニングされたフォトマスクを液晶表示パネルに重ねた状態で、画素電極６０と共通電極６２との間に２０Ｖの直流電圧を印加しながら液晶層に４０００ｍＪの照射エネルギーでＵＶ光を照射する。これにより、領域Ａの光硬化性組成物を選択的に硬化させる。続いて、電圧無印加状態で、液晶表示パネル全面に４０００ｍＪの照射エネルギーでＵＶ光を照射して、幅１７．５μｍを有する領域Ｂの光硬化性組成物を硬化させる。この工程により、領域Ａでは液晶分子５６のプレチルト角は約８０°になり、領域Ｂでは液晶分子５６のプレチルト角は約９０°になる。

図１８は、本実施例による液晶表示装置のＴ−Ｖ特性を示している。横軸は液晶層５７への印加電圧（Ｖ）を表し、縦軸は光の透過率（％）を表している。グラフ中の実線で示す曲線Ａは正面方向でのＴ−Ｖ特性を示し、◇印でプロットされた実線で示す曲線Ｂは斜め方向でのＴ−Ｖ特性を示している。図１８に示すＴ−Ｖ特性は図３１に示す従来の液晶表示装置のＴ−Ｖ特性と比較すると、正面方向と斜め方向との透過率の差が小さくなっているので、正面方向と斜め方向との間における表示画像の色度ずれの少ない良好な階調視角特性が得られる。実際に液晶表示装置に画像を表示させ、表示画面を斜め方向から見たところ、本実施の形態の方が正面から見た表示画像との差が小さく、良好な階調視角特性が得られることが確認できた。なお、比較に用いた従来の液晶表示装置は、液晶中に光硬化性組成物が含まれないことと、ＵＶ光照射処理を行わないこと以外は、本実施の形態と同じ条件で製造されている。

本実施の形態では、液晶分子５６のプレチルト角が異なる２つの領域Ａ、Ｂを形成したが、液晶分子５６のプレチルト角が異なる領域を３つ以上形成しても同様の、あるいはより優れた表示特性を得ることができる。また、プレチルト角は小さい方がより優れた階調視角特性が得られるが、コントラストが低下してしまうというトレードオフの関係がある。よって、液晶表示装置の使用環境等に基づいてプレチルト角を選択する必要がある。

図１９は、本実施の形態による液晶表示装置の効果を示すグラフである。横軸は規格化透過率を表しており、階調電圧が６．０Ｖのときの透過率で各透過率を規格化している。縦軸は、正面方向の透過率に対する斜め方向の透過率の比率（透過率比）を対数で表している。グラフ中の△印でプロットされた実線で示す曲線Ｃは従来の液晶表示装置の透過率比を示し、◇印でプロットされた実線で示す曲線Ｄは本実施の形態による液晶表示装置の透過率比を示している。図１９に示すように、本実施の形態によれば、従来透過率比が高かった低透過率での透過率比が低下してプロファイルがより平坦になっており、さらに全体的に透過率比が１．０に近くなっている。したがって本実施の形態によれば、従来と比較して優れた階調視角特性が得られる。

〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置について図２０乃至図２６を用いて説明する。なお、第１及び第２の実施の形態による液晶表示装置の構成要素と同一の機能作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。まず、本実施の形態による液晶表示装置の原理について説明する。図２０は、本実施の形態による液晶表示装置の液晶分子の傾斜角度と視角方向との関係を示している。図２０（ａ）は従来の液晶表示装置について示し、図２０（ｂ）は本実施の形態による液晶表示装置について示している。図２０（ａ）に示すように、従来の液晶表示装置では、液晶分子５６の傾斜角度により斜め方向から見たときの液晶層５７のリタデーションが変動することがある。例えば、図中矢印の視角方向に分子の長軸が揃う液晶層は、当該視角方向のリタデーションは最小になる。これに対し、本実施の形態による液晶表示装置は、図２０（ｂ）に示す液晶分子５６、５６’のように傾斜角度が徐々に異なる複数領域を１画素内に設けるこ
とにより、斜め方向から見たときの実質的なリタデーションの変動を抑えるようにしている。

本実施の形態による液晶表示装置は、第２の実施の形態と同様に、１画素内で液晶分子５６、５６’のプレチルト角を異ならせることを特徴としている。図２１は、本実施の形態による液晶表示装置の構成を示している。図２１に示すように、ＴＦＴ基板２上には、図中左右方向に延びる複数のゲートバスライン１２と、ゲートバスライン１２に不図示の絶縁膜を介して交差して図中上下方向に延びる複数のドレインバスライン１４とが形成されている。ゲートバスライン１２とドレインバスライン１４との交差位置近傍には、ＴＦＴ１６が形成されている。また、ゲートバスライン１２及びドレインバスライン１４で画定された長方形状の画素領域のほぼ中央を横切って、蓄積容量バスライン２０が形成されている。

長方形状の画素領域内には、４つの同一形状の長方形に分割する十字形状の接続電極２６、２８が形成されている。接続電極２６は画素領域中央でドレインバスライン１４に平行に形成され、接続電極２８は蓄積容量バスライン２０上に形成されている。接続電極２６、２８から４５°の角度で延出して、微細電極パターンの複数のストライプ状電極２２、２２’が形成されている。ストライプ状電極２２は幅Ｌ１で形成され、ストライプ状電極２２’は幅Ｌ２（＞Ｌ１）で形成されている。隣接するストライプ状電極２２間には、電極を抜いた状態のスペース２４が形成されている。また、隣接するストライプ状電極２２’間には、スペース２４’が形成されている。スペース２４は幅Ｓ１で形成され、スペース２４’は幅Ｓ２（＞Ｓ１）で形成されている。接続電極２６、２８と複数のストライプ状電極２２、２２’とスペース２４、２４’とで画素電極が構成され、一部のストライプ状電極２２、２２’はＴＦＴ１６のソース電極に電気的に接続されている。ストライプ状電極２２、２２’とスペース２４、２４’とは配向規制用構造物を構成している。

図２２は、本実施の形態による液晶表示装置において、ストライプ状電極２２及びスペース２４の幅の変化に対する透過率の変化を示すグラフである。横軸はストライプ状電極２２の幅Ｌ（μｍ）を表し、縦軸はスペース２４の幅Ｓ（μｍ）を表している。透過率（％）は、液晶層５７に電圧３．４Ｖを印加した際の正面での透過率を示している。

図２２に示すように、ストライプ状電極２２、２２’の幅Ｌを広く、スペース２４、２４’の幅Ｓを狭く形成することにより、所定の電圧を印加した際の透過率が高くなる。図２２から明らかなように、透過率は、縦軸方向すなわちスペース２４、２４’の幅Ｓの変化に対して高感度で変化する。

このように、１画素内でストライプ状電極２２、２２’とスペース２４、２４’とを異なる幅で形成することにより、局所的に異なる複数のＴ−Ｖ特性を１画素内で得ることができる。したがって、全体的にはそれら複数のＴ−Ｖ特性を平均した１つのＴ−Ｖ特性として階調表示を得ることができるようになる。

図２３は、本実施の形態による液晶表示装置の変形例を示している。図２３に示すように、本変形例では、異なる３つの幅Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３でストライプ状電極２２、２２’、２２’’がそれぞれ形成され、異なる３つの幅Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３でスペース２４、２４’、２４’’がそれぞれ形成されている。

図２４は、本実施の形態による液晶表示装置の他の変形例を示している。図２４に示すように、本変形例では、ほぼ同じ幅Ｌ１でストライプ状電極２２が形成され、異なる２つの幅Ｓ１、Ｓ２でスペース２４、２４’がそれぞれ形成されている。

図２５は、本実施の形態による液晶表示装置のさらに他の変形例を示している。図２５に示すように、本変形例では、複数のストライプ状電極２３及び複数のスペース２５、２５’がドレインバスライン１４に平行に形成されている。ストライプ状電極２３はほぼ同じ幅Ｌ１で形成され、スペース２５、２５’はそれぞれ異なる幅Ｓ１、Ｓ２で形成されている。複数のストライプ状電極２３は、画素領域ほぼ中央でゲートバスライン１２に平行に形成された接続電極２９により互いに電気的に接続されている。ストライプ状電極２３の一部は、ＴＦＴ１６のソース電極に電気的に接続されている。

図２６は、本実施の形態による効果を示すグラフである。図２６（ａ）は、本実施の形態による液晶表示装置において、Ｔ−Ｖ特性の異なる３つの領域が１画素内に形成されている場合の各領域での局所的なＴ−Ｖ特性を示している。また、図２６（ｂ）は、Ｔ−Ｖ特性の異なる３つの領域を１画素内にほぼ均等に形成した場合の平均化されたＴ−Ｖ特性を示している。ともに横軸は印加電圧を表し、縦軸は透過率を表している。

図２６（ｂ）に示すように、Ｔ−Ｖ特性の異なる３つの領域を１画素内にほぼ均等に形成することにより、図２６（ａ）に示す３つのＴ−Ｖ特性が均等に混在する結果、全体としてなだらかでうねりの生じない１本のＴ−Ｖ曲線が得られる。したがって、図３２に示したような階調反転の生じる視野角をなくすことができるようになり、液晶表示装置の表示特性を大幅に改善できる。

次に、本実施の形態による液晶表示装置の製造方法について説明する。ＴＦＴ１６が形成されたガラス基板上に例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を成膜してパターニングし、図２１に示す微細電極パターンを有する画素電極を形成する。次に、ＴＦＴ基板２及び対向基板４にポリイミド等からなる垂直配向膜を形成する。次に、ＴＦＴ基板２と対向基板４とを所定の位置に貼り合わせる。次に、負の誘電率異方性を有する液晶と、ＵＶ光による重合が可能なモノマーとを混合した液晶組成物を両基板２、４間に封止する。

次に、液晶が封止された液晶表示パネルにゲート電圧（例えばＤＣ３０Ｖ）と階調電圧（例えばＤＣ５Ｖ）を印加する。このとき、対向基板４の共通電極はグランド電位に維持される。液晶層５７に電圧が印加されることにより、液晶分子５６は徐々に安定状態に配向する。この状態でＵＶ光を照射して、液晶層５７内に光硬化物を形成する。液晶表示パネルに、所定の光学軸を有する偏光板を所定の配置で貼り付けることにより液晶表示装置が完成する。

本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、ＭＶＡモードの液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、ＴＮモード等の他の液晶表示装置にも適用できる。

また、上記実施の形態では、ノーマリブラックモードの液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、ノーマリホワイトモードの液晶表示装置にも適用できる。

さらに、上記実施の形態では、透過型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、反射型や半透過型等の他の液晶表示装置にも適用できる。

以上説明した上記実施の形態による液晶表示装置及びその駆動方法は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
１フレーム期間内の所定時間だけ画素の液晶に駆動電圧を印加し、
前記駆動電圧の印加時間を変化させて前記画素に所定の階調を表示させること
を特徴とする液晶表示装置の駆動方法。

（付記２）
付記１記載の液晶表示装置の駆動方法において、
前記駆動電圧の電圧レベルを変化させること
を特徴とする液晶表示装置の駆動方法。

（付記３）
付記１又は２に記載の液晶表示装置の駆動方法において、
前記駆動電圧は、前記液晶が高速応答可能な電圧又は電圧範囲に設定されていること
を特徴とする液晶表示装置の駆動方法。

（付記４）
付記１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置の駆動方法において、
前記液晶は、前記駆動電圧の印加時及び無印加時に、基板面に対してほぼ垂直又はほぼ平行に配向すること
を特徴とする液晶表示装置の駆動方法。

（付記５）
対向配置された一対の基板と、
前記一対の基板間に封止された液晶と、
一方の前記基板上に形成されたゲートバスラインと、
前記ゲートバスラインに絶縁膜を介して交差して形成され、所定の階調電圧が印加されるデータバスラインと、
前記ゲートバスライン及び前記データバスラインの交差位置近傍に形成された第１の薄膜トランジスタと、
前記第１の薄膜トランジスタのソース電極にゲート電極が接続された第２の薄膜トランジスタと、
前記第２の薄膜トランジスタのソース電極に接続された画素電極と、
前記第２の薄膜トランジスタのドレイン電極に接続され、前記液晶を駆動する駆動電圧が印加される駆動電圧バスラインと
を有することを特徴とする液晶表示装置。

（付記６）
付記５記載の液晶表示装置において、
前記第１の薄膜トランジスタのソース電極側に並列接続された第１の容量及び抵抗をさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置。

（付記７）
付記５又は６に記載の液晶表示装置において、
前記第２の薄膜トランジスタのソース電極側に並列接続された第２の容量及び抵抗をさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置。

（付記８）
付記７記載の液晶表示装置において、
前記第２の容量は液晶容量であること
を特徴とする液晶表示装置。

（付記９）
対向配置された一対の基板と、
前記一対の基板間に封止された液晶と、
マトリクス状に複数配置され、前記液晶のプレチルト角が異なる複数の領域を有する複数の配向領域を備えた画素領域と
を有することを特徴とする液晶表示装置。

（付記１０）
付記９記載の液晶表示装置において、
前記液晶は、光硬化性組成物を硬化させた光硬化物を有し、
少なくとも１つ以上の領域のプレチルト角は、前記光硬化物により規定されていること
を特徴とする液晶表示装置。

（付記１１）
付記９又は１０に記載の液晶表示装置において、
前記プレチルト角は、ほぼ９０°を含むこと
を特徴とする液晶表示装置。

（付記１２）
付記９乃至１１のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記プレチルト角は、８０°以上であること
を特徴とする液晶表示装置。

（付記１３）
付記９乃至１２のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記複数の領域は、ほぼ均等に分割されていること
を特徴とする液晶表示装置。

（付記１４）
対向配置された一対の基板と、
前記一対の基板間に封止された液晶と、
マトリクス状に配置された複数の画素領域と、
前記画素領域に形成され、複数のストライプ状電極と前記ストライプ状電極間のスペースとを備え、前記ストライプ状電極及び／又は前記スペースが異なる幅で形成された画素電極と
を有することを特徴とする液晶表示装置。

（付記１５）
付記１４記載の液晶表示装置において、
前記液晶は、光硬化性組成物を硬化させた光硬化物を有し、
前記プレチルト角は、前記光硬化物により規定されていること
を特徴とする液晶表示装置。

（付記１６）
付記５乃至１５のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記一対の基板は対向面にそれぞれ垂直配向膜を有し、
前記液晶は負の誘電率異方性を有すること
を特徴とする液晶表示装置。

２ ＴＦＴ基板
３ バックライトユニット
４ 対向基板
５ ゲートバスライン駆動回路
６ データバスライン駆動回路
７ 制御回路
８、９ 偏光板
１２ ゲートバスライン
１４ ドレインバスライン
１６、７０、７２ ＴＦＴ
２０ 蓄積容量バスライン
２２、２３ ストライプ状電極
２４、２５ スペース
２６、２８、２９ 接続電極
５０ ＢＭ
５２ 突起
５４ スリット
５６ 液晶分子
５８、５９ ガラス基板
６０ 画素電極
６２ 共通電極
７４ データバスライン
７６ 駆動電圧バスライン
７８ コモンバスライン
８０、８２、２０２、２０４、２０６、２０８、２２０、２２２ コンタクトホール
８４、８５ 接続配線
８６ ソース配線
８８ 絶縁膜
９０ 誘電体
９１、９２ 抵抗体

Claims (8)

1. 対向配置された一対の基板と、
   前記一対の基板間に封止され、負の誘電率異方性を有する液晶と、
   マトリクス状に配置された複数の画素領域とを有し、
   前記複数の画素領域のそれぞれは、前記液晶の配向方向が互いに異なる複数の配向領域を備え、
   前記複数の配向領域のそれぞれは、複数のストライプ状電極及び／又は前記ストライプ状電極間のスペースが異なる幅で形成された画素電極と、基板面内で分割されて前記液晶のプレチルト角が互いに異なる複数の領域とを有すること
   を特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１記載の液晶表示装置において、
   前記液晶は、光硬化性組成物を硬化させた光硬化物を有し、
   少なくとも１つ以上の領域のプレチルト角は、前記光硬化物により規定されていること
   を特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１又は２に記載の液晶表示装置において、
   前記プレチルト角は、ほぼ９０°を含むこと
   を特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
   前記プレチルト角は、８０°以上であること
   を特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
   前記複数の領域は、ほぼ均等に分割されていること
   を特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
   前記一対の基板は対向面にそれぞれ垂直配向膜を有すること
   を特徴とする液晶表示装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
   前記複数の領域は、配向規制用構造物が形成された領域近傍の第１領域と、２つの前記第１領域の間の第２領域とを含み、
   前記第２領域での前記液晶のプレチルト角は、前記第１領域での前記液晶のプレチルト角よりも大きいこと
   を特徴とする液晶表示装置。
8. 請求項７記載の液晶表示装置において、
   前記第２領域での前記液晶のプレチルト角はほぼ９０°であること
   を特徴とする液晶表示装置。

Images