JP2005084237A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 配向分割垂直配向型ＬＣＤのコントラスト比の低下を抑制しつつ、応答特性を改善する。
【解決手段】 それぞれが、第１電極と、第１電極に対向する第２電極と、第１電極と第２電極の間に設けられた垂直配向型液晶層とを有する複数の画素を備え、液晶層の第１電極側および／または第２電極側に設けられたリブを有し、リブは液晶層に接する傾斜した側面を有し、液晶層法線方向から見たときの側面の画素内における長さの総和ＲＬとリブの高さＲＨとの積をＲＳ（＝ＲＬ・ＲＨ）とし、画素面積をＰＳとすると、ＲＬ／ＰＳ≧０．０５（μｍ^-1）、且つ、ＲＳ／ＰＳ≦０．０５の関係を満足する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に高コントラスト比の表示が可能で、広視野角特性を有する配向分割垂直配向型の液晶表示装置に関する。

近年、液晶表示装置（以下、「ＬＣＤ」と言う。）が広く利用されるようになっている。これまでの主流は、誘電異方性が正のネマチック液晶をツイスト配向させたＴＮ型ＬＣＤだった。このＴＮ型ＬＣＤには、液晶分子の配向に起因する視角依存性が大きいとい問題があった。

近年、液晶表示装置（以下、「ＬＣＤ」と言う。）が広く利用されるようになっている。これまでの主流は、誘電異方性が正のネマチック液晶をツイスト配向させたＴＮ型ＬＣＤだった。このＴＮ型ＬＣＤには、液晶分子の配向に起因する視角依存性が大きいという問題があった。

そこで視角依存性を改善するために配向分割垂直配向型ＬＣＤが開発され、その利用が広まりつつある。例えば特許文献１には、配向分割垂直配向型液晶表示装置の１つであるＭＶＡ型液晶表示装置が開示されている。このＭＶＡ型液晶表示装置は、一対の電極間に設けられた垂直配向型液晶層を用いてノーマリーブラック（ＮＢ）モードで表示を行うＬＣＤであり、ドメイン規制手段（例えばスリットまたは突起）を設け、それぞれの画素において電圧印加時に液晶分子が複数の異なる方向に倒れる（傾斜する）ように構成されている。

最近では、液晶テレビだけでなく、ＰＣ用モニタや携帯端末機器（携帯電話やＰＤＡなど）においても動画情報を表示するニーズが急速に高まっている。ＬＣＤで動画を高品位で表示するためには、液晶層の応答時間を短く（応答速度を速く）する必要があり、１垂直走査期間（典型的には１フレーム）内で所定の階調に到達することが要求される。

ＭＶＡ型ＬＣＤの応答特性を改善するひとつの方法として、例えば、画素内に設けるリブの全長を長くする、あるいはリブを高くすることが考えられる。すなわち、液晶層と接するリブの斜面の面積を大きくすることによって、液晶層に対する配向規制力を強めることによって応答特性を改善することができる（特許文献１）。

一方、特許文献１（例えば、図２８〜図３２参照）に記載されているようにリブの斜面近傍では黒表示状態における輝度（「黒輝度」ということがある。）が上昇するので、リブの斜面の面積を大きくすると、コントラスト比が低下する。特許文献１には、液晶層の両側にリブを設けた構成について、リブの高さが０．７μｍ〜２．０μｍのＬＣＤを評価した結果、コントラスト比の低下は実際の観察においては問題にならないレベルであった、と記載されている（００４３段落）。
特許第２９４７３５０号公報

しかしながら、本発明者の検討によると、リブの斜面の面積は黒輝度を本質的に決める大きな要因であり、一定以上（例えば７００：１以上）のコントラスト比を確保しながら、応答特性を改善することは容易ではない。

本発明は上記諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、配向分割垂直配向型ＬＣＤのコントラスト比の低下を抑制しつつ、応答特性を改善することにある。

本発明の液晶表示装置は、透過軸が互いに直交するように配置された一対の偏光板と、
前記一対の偏光板の間に設けられた複数の画素とを備え、前記複数の画素のそれぞれは、第１電極と、前記第１電極に対向する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に設けられた垂直配向型液晶層と、前記液晶層の前記第１電極側および／または前記第２電極側に設けられたリブとを有し、前記リブは前記一対の偏光板の一方の透過軸に対して略４５°方向に延設されており、前記液晶層に接する傾斜した側面を有し、前記液晶層法線方向から見たときの前記側面の画素内における長さの総和ＲＬと前記リブの高さＲＨとの積をＲＳ（＝ＲＬ・ＲＨ）とし、画素面積をＰＳとすると、ＲＬ／ＰＳ≧０．０５（μｍ^-1）、且つ、ＲＳ／ＰＳ≦０．０５の関係を満足する。

ある実施形態において、ＲＳ／ＰＳ≦０．０４である。

ある実施形態において、前記リブの高さＲＨが１μｍ以下であることが好ましい。

ある実施形態において、前記液晶層の厚さが３μｍ未満であることが好ましい。

ある実施形態において、前記リブは、前記液晶層の前記第１電極側に設けられた、第１の幅を有する帯状のリブであって、前記液晶層の前記第２電極に設けられ、第２の幅を有する帯状のスリットと、前記リブと前記スリットとの間に規定され、第３の幅を有する帯状の液晶領域とをさらに有する。

ある実施形態において、前記第３の幅が２μｍ以上１４μｍ以下であることが好ましい。

ある実施形態において、前記第３の幅が１２μｍ以下であることがさらに好ましい。

ある実施形態において、前記第１の幅が４μｍ以上２０μｍ以下であり、前記第２の幅が４μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。

ある実施形態において、前記第１電極が対向電極であり、前記第２電極が画素電極である。

ある実施形態において、前記第２の幅／前記液晶層の厚さは３以上である。

ある実施形態において、前記第３の幅／前記第２の幅は１．５以下である。

本発明の電子機器は、上記のいずれかの液晶表示装置を備えることを特徴とする。

ある実施形態において、テレビジョン放送を受信する回路をさらに備える。

本発明によるリブを有する配向分割垂直配向型液晶表示装置は、リブの配設条件（長さと斜面面積との画素面積に対する割合）を所定の範囲に設定されているので、コントラスト比が高く、且つ、改善された応答特性を有する。さらに、本発明によると、ＯＳ駆動方法を適用した場合に高品位の動画表示が可能な配向分割垂直配向型ＬＣＤが提供される。

本発明のＬＣＤは、例えば、テレビジョン放送を受信する回路を備える液晶テレビとして好適に用いられる。また、パーソナルコンピュータやＰＤＡなど動画を表示する用途に用いられる電子機器に好適に用いられる。

以下、図面を参照しながら本発明による実施形態のＬＣＤおよびその駆動方法を説明する。

まず、本発明による実施形態の配向分割垂直配向型ＬＣＤの構成を図１（ａ）を参照しながら説明する。

本発明による実施形態のＬＣＤ１０Ａは、第１電極１１と、第１電極１１に対向する第２電極１２と、第１電極１１と第２電極１２の間に設けられた垂直配向型液晶層１３とを有する複数の画素を備える。垂直配向型液晶層１３は、電圧無印加時に、誘電異方性が負の液晶分子を第１電極１１および第２電極１２の面に略垂直（例えば８７°以上９０°以下）に配向させたものである。典型的には、第１電極１１および第２電極１２のそれぞれの液晶層１３側の表面に垂直配向膜（不図示）を設けることによって得られる。なお、配向規制手段としてリブ（突起）などを設けた場合、液晶分子はリブなどの液晶層側の表面に対して略垂直に配向することになる。

液晶層１３の第１電極１１側にはリブ２１が設けられており、液晶層１１の第２電極１２側にはスリット２２が設けられている。リブ２１とスリット２２との間に規定される液晶領域においては、液晶分子１３ａは、リブ２１およびスリット２２からの配向規制力を受け、第１電極１１と第２電極１２との間に電圧が印加されると、図中に矢印で示した方向に倒れる（傾斜する）。すなわち、それぞれの液晶領域において液晶分子は一様な方向に倒れるので、それぞれの液晶領域はドメインとみなすことができる。

リブ２１およびスリット２２（これらを総称して「配向規制手段」と呼ぶことがある。配向規制手段は上記特許文献１に記載されているドメイン規制手段に対応する。）は各画素内で、それぞれ帯状に設けられており、図１（ａ）は、帯状の配向規制手段の延設方向に直交する方向における断面図である。各配向規制手段のそれぞれの両側に液晶分子１３ａが倒れる方向が互いに１８０°異なる液晶領域（ドメイン）が形成される。

ＬＣＤ１０Ａにおいて、リブ２１およびスリット２２はそれぞれ帯状（短冊状）に延設されている。リブ２１はその側面２１ａに略垂直に液晶分子１３ａを配向させることにより、液晶分子１３ａをリブ２１の延設方向に直交する方向に配向方向させるように作用する。スリット２２は、第１電極１１と第２電極１２との間に電位差が形成されたときに、スリット２２の端辺近傍の液晶層１３に斜め電界を生成し、スリット２２の延設方向に直交する方向に液晶分子１３ａを配向させるように作用する。リブ２１とスリット２２とは、一定の間隔をあけて互いに平行に配置されており、互いに隣接するリブ２１とスリット２２との間に液晶領域（ドメイン）が形成される。すなわち、画素領域の液晶層１３が配向分割される。

本発明では、以下に説明する理由から図１（ａ）に示した構成を採用するが、ＭＶＡ型ＬＣＤとして、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示す構成も知られている。

図１（ｂ）に示すＬＣＤ１０Ｂは、液晶層１３の両側に設けられる第１および第２配向規制手段として、リブ３１とリブ３２とを有している点において、図１（ａ）のＬＣＤ１０Ａと異なる。リブ２１とリブ３２とは、一定の間隔をあけて互いに平行に配置されており、リブ３１の側面３１ａおよびリブ３２の側面３２ａに液晶分子１３ａを略垂直に配向させるように作用することによって、これらの間に液晶領域（ドメイン）が形成される。

図１（ｃ）に示すＬＣＤ１０Ｃは、液晶層１３の両側に設けられる第１および第２配向規制手段として、それぞれスリット４１とスリット４２とを有している点において、図１（ａ）のＬＣＤ１０Ａと異なる。第１電極１１と第２電極１２との間に電位差が形成されたときに、スリット４１および４２の端辺近傍の液晶層１３に斜め電界を生成し、スリット４１および４２の延設方向に直交する方向に液晶分子１３ａを配向させるように作用する。スリット４１とスリット４２とは、一定の間隔をあけて互いに平行に配置されており、これらの間に液晶領域（ドメイン）が形成される。

本実施形態のＬＣＤ１０Ａは、液晶層の両側に設けられる配向規制手段として、リブ１２とスリット２２とを用いている。この構成を採用すると、液晶層１３の両側にリブ３１、３２を設けるＬＣＤ１０Ｂの構成に比べて、リブの斜面の配向規制力による黒輝度の増加を抑制できる。

また、図１（ａ）に示したＬＣＤ１０Ａの構成を採用すると、製造工程の増加を最小にできるという利点が得られる。画素電極にスリットを設けても付加的な工程は必要なく、一方、対向電極については、リブを設ける方がスリットを設けるよりも工程数の増加が少ない。なお、第１電極１１と第２電極１２は液晶層１３を介して互いに対向する電極であればよく、典型的には一方が対向電極であり、他方が画素電極である。以下では、第１電極１１が対向電極であり、第２電極１２が画素電極である場合を例に本発明の実施形態を説明する。

図１（ａ）に示した基本構成を有するＬＣＤを用いて、セルパラメータの異なるＬＣＤを試作し、黒輝度および応答特性との関係を検討した。

まず、図２および図３を参照しながら、本発明による実施形態のＬＣＤの基本構成を説明する。図２は本発明によるＬＣＤ１００の断面構造を模式的に示す部分断面図であり、図３はＬＣＤ１００の画素部１００ａの平面図である。ＬＣＤ１００は図１（ａ）のＬＣＤ１０Ａと同様の基本構成を有するので、共通する構成要素は共通の参照符号で示す。

ＬＣＤ１００は、第１基板（例えばガラス基板）１０ａと第２基板（例えばガラス基板）１０ｂとの間に垂直配向型液晶層１３を有している。第１基板１０ａの液晶層１３側の表面には対向電極１１が形成されており、その上にさらにリブ２１が形成されている。リブ２１上を含む対向電極１１の液晶層１３側表面のほぼ全面に垂直配向膜（不図示）が設けられている。リブ２１は図３に示すように、帯状に延設されており、隣接するリブ２１は互いに平行に配設されており、その間隔（ピッチ）Ｐは一定であり、リブ２１の幅（延設方向に直交する方向の幅）Ｗ１も一定である。

第２基板（例えばガラス基板）１０ｂの液晶層１３側の表面には、ゲートバスライン（走査線）およびソースバスライン（信号線）５１とＴＦＴ（不図示）が設けられており、これらを覆う層間絶縁膜（透明樹脂膜）５２が形成されている。ここでは、厚さが１．５μｍ以上３．５μｍ以下の透明樹脂膜を用いて平坦な表面を有する層間絶縁膜５２を設けており、このことによって、画素電極１２をゲートバスラインおよび／またはソースバスラインと部分的に重ねて配置することが可能となり、開口率を向上できるという利点が得られる。

画素電極１２には帯状のスリット２２が形成されており、スリット２２を含む画素電極１２上のほぼ全面に垂直配向膜（不図示）が形成されている。スリット２２は、図３に示すように、帯状に延設されており、隣接するスリット２２は互いに平行に配設されており、且つ、隣接するリブ２１の間隔を略二等分するように配置されている。スリット２２の幅（延設方向に直交する方向の幅）Ｗ２は一定である。上述のリブ２１やスリット２２の形状およびこれらの配置は、製造プロセスのばらつきや、基板を貼り合わせる際の位置合わせ誤差などの影響で、設計値からずれることがあり、上記の説明はこれらを排除するものではない。

互いに平行に延設された帯状のリブ２１とスリット２２との間に幅Ｗ３を有する帯状の液晶領域１３Ａが規定される。それぞれの液晶領域１３Ａは、その両側のリブ２１およびスリット２２によって配向方向が規制されており、リブ２１およびスリット２２のそれぞれの両側に液晶分子１３ａが倒れる方向が互いに１８０°異なる液晶領域（ドメイン）が形成されている。ＬＣＤ１００は、図３に示すように、リブ２１およびスリット２２は互いに９０°異なる２つの方向に沿って延設されており、画素部１００Ａは液晶分子１３ａの配向方向が９０°異なる４種類の液晶領域１３Ａを有している。リブ２１およびスリット２２の配置はこの例に限られないが、このように配置することによって、良好な視野角特性を得ることができる。

また、第１基板１０ａおよび第２基板１０ｂの両側に配置される一対の偏光板（不図示）は、透過軸が互いに略直交（クロスニコル状態）するように配置される。９０°ずつ配向方向が異なる４種類の液晶領域１３Ａの全てに対して、それぞれの配向方向と偏光板の透過軸とが４５°を成すように配置すれば、液晶領域１３Ａによるリタデーションの変化を最も効率的に利用することができる。すなわち、偏光板の透過軸がリブ２１およびスリット２２の延設方向と略４５°を成すように配置することが好ましい。また、テレビのように、観察方向を表示面に対して水平に移動することが多い表示装置においては、一対の偏光板の一方の透過軸を表示面に対して水平方向に配置することが、表示品位の視野角依存性を抑制するために好ましい。以下の検討では、液晶層のリタデーション（液晶材料の複屈折率Δｎと液晶層の厚さｄとの積Δｎ・ｄ）は厚さｄに拘わらず約３００ｎｍに調整し、リブおよびスリットの延設方向は偏光板の透過軸に対して約４５°とした。

上述した基本構成を有するＬＣＤについて、セルパラメータの異なる１３型ＶＧＡのＬＣＤを試作し（試作ＬＣＤ１から１８）、表示特性および応答特性を検討した。得られた結果の一部を下記の表１に示す。ここでは、表示特性として、黒輝度とコントラスト比を評価した結果を示す。なお、セルパラメータとして、上述した、液晶層厚さｄ、リブピッチＰ、リブ幅Ｗ１、スリット幅Ｗ２、液晶領域幅（ＩＴＯ幅）Ｗ３に加えて、リブ長さＲＬ、リブ高さＲＨ、リブ長さＲＬとリブ高さＲＨとの積をＲＳ、ＲＬおよびＲＳのそれぞれの画素面積ＰＳに対する比を表１に示している。なお、画素面積ＰＳは、１画素区画の面積（例えば、行方向ピッチ×列方向ピッチ＝１３８μｍ×１４４μｍ）から遮光部（バスラインおよびブラックマトリクスによって遮光される部分の面積＝２２０１５．７μｍ²）を差し引いて求められ、リブ２１やスリット２２が設けられている部分の面積を含む。また、液晶層厚さｄ、ピッチＰ、リブ幅Ｗ１、スリット幅Ｗ２、液晶領域幅（ＩＴＯ幅）Ｗ３およびリブ高さＲＨは、実測値である。リブピッチＰおよびリブ長さＲＬは設計値である。

ここで、リブ長さＲＬは画素内に存在する液晶層に配向規制力を発揮しているリブ２１の斜面の長さの総和である。リブ２１は、２つの斜面を有しているが、２つの斜面の両方が画素内に存在する液晶分子に対して配向規制力を発揮しているとは限らないことに注意されたい。リブ高さＲＨ×リブ長さＲＬで与えられるＲＳは、ここで用いた試作ＬＣＤのリブ２１の斜面の傾斜角θは図４（ａ）に模式的に示すように概ね４５°であるので、リブ２１の斜面の基板面への射影面積（単に「リブ斜面面積」ということもある。）に相当する。なお、リブ２１の斜面の傾斜角θは約４５°に限られないし、さらに言うと、リブ２１の断面形状は台形に限られない。リブの形成に用いる感光性高分子の種類や厚さ（現像の程度）によってリブ２１の断面形状は変化すが、後に示す実験結果からも理解されるように、リブ高さＲＨ×リブ長さＲＬで与えられるＲＳは、黒輝度と強い相関関係を有する。その理由を以下に説明する。

図４（ｂ）に示すように、リブ２１の傾斜角θが４５°よりも小さい場合、リブ傾面面積は傾斜角θが４５°の場合に比べて大きくなるが、その反面、リブ斜面によって配向規制されている液晶分子１３ａは垂直配向に近づく。従って、リブ斜面面積が増大することによる黒輝度を上昇させる効果と、液晶分子１３ａが垂直配向に近づくことによる黒輝度を低下させる効果とが相殺し、結果として、リブ２１の傾斜角θが４５°の場合と同等の黒輝度となる。

逆に、図４（ｃ）に示すように、リブ２１の傾斜角θが４５°よりも大きい場合、リブ傾面面積は傾斜角θが４５°の場合に比べて小さくなるが、その反面、リブ斜面によって配向規制されている液晶分子１３ａは垂直配向からより大きく傾く。従って、リブ斜面面積が減少することによる黒輝度を低下させる効果と、液晶分子１３ａが垂直配向からより傾くことによる黒輝度を上昇させる効果とが相殺し、結果として、リブ２１の傾斜角θが４５°の場合と同等の黒輝度となる。

このように、リブ２１の斜面による黒輝度を上昇させる効果は、リブ２１の傾斜角θの値に拘わらず、傾斜角θが４５°の場合と同程度であり、以下に説明するＲＳと黒輝度との関係はリブ２１の傾斜角θの値に拘わらず良い近似で成立する。

表１に示した試作ＬＣＤ１〜１８のうち、試作ＬＣＤ８は、現在液晶テレビとして市販されている典型的なＭＶＡ型ＬＣＤのセルパラメータを有している。この試作ＬＣＤ８の応答特性を改善するひとつの方法として、特許文献１に記載されているように、リブ２１の斜面面積ＲＳを大きくすることが考えられるが、黒表示透過率（黒輝度）の上昇およびコントラスト比の低下が懸念される。

試作ＬＣＤ１〜１８について、リブ斜面面積ＲＳ／画素面積ＰＳと黒表示透過率（絶対値）との関係を図５に示し、リブ斜面面積ＲＳ／画素面積ＰＳとコントラスト比との関係を図６に示す。

図５から明らかなように、リブ斜面面積ＲＳ／画素面積ＰＳは黒表示透過率と明確な比例（１次）が認められる。従って、応答速度を改善するために、リブ斜面面積ＲＳを単純に増大させると、黒表示透過率の上昇およびコントラスト比の低下が起こるので好ましくないことが分かる。また、コントラスト比の低下は、液晶テレビなどの用途においては無視できないものであり、例えば例示した試作ＬＣＤ８のようにコントラスト比７００：１を維持することが好ましい。

ここで、リブ２１による応答特性の改善効果について考える。リブ２１は、その斜面が液晶分子に対して配向規制力を発揮するのであるから、リブを高くするあるいは長くすることによって、斜面の面積を増大させれば応答特性を改善することができる。斜面の面積に着目すると、リブを高くするのも長くするのも同じであるが、特許文献１に記載されているようにリブを高くするよりも、リブを長くする方が有利である。理由を以下に説明する。

配向分割垂直配向型ＬＣＤにおいては、線状（１次元的）に設けられた配向規制手段（リブ２１およびスリット２２）によって配向分割を行っており、リブ２１が長くなるということは、画素が細かく分割されることに対応するのに対し、リブ２１を高くするということは、リブ２１の斜面の配向規制力を高めることに対応する。リブ２１を高くすると配向規制力を受ける液晶分子は液晶層の厚さ方向において増えるので、画素の面内でみると、リブ２１から配向規制力を受けた液晶分子の密度が上昇したことになる。これを表示の応答特性と関連付けて説明すると、リブ２１を長くするということは、リブ２１の配向規制力を受けて速く応答する領域が増加するのに対し、リブ２１を高くすることは、リブ２１の配向規制力を受ける領域の応答速度をさらに速くすることに対応する。

このことから分かるように、実際に観察される表示の応答特性を改善するためには、応答速度が速い領域を増加させることが有効であり、リブ２１の長くすることが好ましい。従って、試作ＬＣＤ８よりも応答特性を改善するためには、リブ２１の長さを試作ＬＣＤ８よりも長くし、且つ、試作ＬＣＤ８のコントラスト比を維持するためには、リブ２１の斜面の面積を試作ＬＣＤ８よりも小さくすることが必要であることがわかる。もちろん、リブ２１の長さおよび斜面の面積は、画素の面積で規格化して考える必要がある。

ここで、表１を参照すると、試作ＬＣＤ８よりもＲＬ／ＰＳが大きく、且つ、ＲＳ／ＰＳが小さい試作ＬＣＤをみると、試作ＬＣＤ１２〜１６がこの条件を満足していることがわかる。これらの試作ＬＣＤは、ＲＬ／ＰＳ≧０．０５、且つ、ＲＳ／ＰＳ≦０．０５の関係を満足し、８００以上コントラスト比を有している。さらに、試作ＬＣＤ１３から１６は、ＲＳ／ＰＳ≦０．０４を満足し、９００以上のコントラスト比が得られている。

また、上述したように、ＲＬ／ＰＳ≧０．０５、且つ、ＲＳ／ＰＳ≦０．０５の関係を満足すためには、リブ２１の高さＲＨを低くすることが有効であり、ＲＨは１μｍ以下であることが好ましい。

上記の説明では、リブとスリットとを有するＭＶＡ型のＬＣＤを例に本発明を説明したが、リブを設けることによって黒輝度が上昇するという問題は、例示したＭＶＡ型ＬＣＤに限らず、リブの斜面によって配向規制された液晶分子が光漏れを生じさせるＬＣＤに共通の問題である。すなわち、クロスニコルに配置された一対の偏光板の透過軸に対して略４５°方向に延びる帯状のリブを有する配向分割垂直配向型ＬＣＤに対して、上記構成を適用することによって、上述の効果を得ることができる。例えば、液晶層の両側にリブを設けたＬＣＤについては、各画素内の全てのリブがＲＬ／ＰＳ≧０．０５、且つ、ＲＳ／ＰＳ≦０．０５の関係を満足するように構成すればよい。なお、厳密には、液晶分子の傾斜による光漏れの程度は、液晶層のリタデーションに依存するので、ここで例示した程度のコントラスト比を得るためには、ここで用いた液晶層のリタデーション（約３００ｎｍ）と同程度のリタデーション（約２７０ｎｍ以上約３３０ｎｍ以下）の液晶層を用いることが好ましい。

さらに、試作ＬＣＤ８のセルパラメータを有するＭＶＡ型ＬＣＤ１００は、ＯＳ駆動を行うと図２０（ｂ）に示す現象が発生することがある。以下では、試作ＬＣＤ８のセルパラメータを有するＬＣＤを従来のＬＣＤと称することがある。

図２０（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、黒い（例えば０階調）背景９０の中を中間調（例えば３２／２５５階調）の四角形９２を移動させた場合の表示の様子を模式的に示す図である。図２０（ａ）は従来のＭＶＡ型ＬＣＤを通常の駆動方法で駆動した場合を示し、図２０（ｂ）は従来のＭＶＡ型ＬＣＤをＯＳ駆動した場合を示している。なお、「３２／２５５階調」とは、階調表示をγ^2.2に設定した場合において、黒表示時（Ｖ０を印加時）の輝度を０、白表示時（Ｖ２５５を印加時）の輝度を１としたときに輝度が（３２／２５５）^2.2となる階調であり、そのときの階調電圧をＶ３２と表記する。

ＯＳ駆動を行わない場合、配向分割垂直配向型ＬＣＤの応答速度が遅いために、図２０（ａ）に模式的に示すように、四角形９２の移動方向側のエッジ（端辺）９２ａが明瞭に観察されないことがある。一方、ＯＳ駆動方法を行うと、図２０（ｂ）に模式的に示すように、応答速度が改善され移動方向のエッジ９２ａは明瞭に観察されるものの、エッジ９２ａから少し遅れる部分に暗い帯９２ｂが観察されるという現象が起こることがあった。

本発明者がこの原因を種々検討した結果、この現象は従来のＴＮ型ＬＣＤにＯＳ駆動方法を適用した場合には見られない新たな問題であり、配向分割垂直配向型ＬＣＤにおいて画素内に線状（帯状）に配置した配向規制手段（ドメイン規制手段）によって配向分割を行っていることに起因していることがわかった。

図７および図８を参照しながら、この現象を詳細に説明する。

図７は、ＯＳ駆動したときのＬＣＤ１００の画素における輝度分布の変化を、高速カメラを用いて測定した結果を示す図である。なお、わかりやすさのために５℃で測定した結果を示す。横軸はリブ２１およびスリット２２の延設方向に直交する方向であり、隣接するスリット２２の内の一方の幅方向の中央を原点とした位置を示している。輝度分布は、０ｍｓｅｃ（Ｖ０印加状態：この時点でＯＳＶ３２を印加）、ＯＳＶ３２を印加した後１６ｍｓｅｃ後、１８ｍｓｅｃ後、５００ｍｓｅｃ後の測定結果を示している。なお、ＯＳＶ３２を印加した垂直走査期間（ここでは１フレーム＝１６．７ｍｓｅｃ）の次の垂直走査期間後以降は、ＯＳＶ３２を印加後５００ｍｓｅｃ経過するまでＶ３２を印加し続けた。また、縦軸は、遮光領域の輝度を０とし、後述する第３液晶領域Ｒ３の５００ｍｓｅｃ後の到達輝度を０．１として、相対輝度で示している。

ここで用いたＬＣＤ１００の具体的なセルパラメータは、液晶層の厚さｄ＝３．９μｍ、リブ間ピッチＰ＝５３μｍ、リブ２１の幅Ｗ１は１６μｍ（側面部の幅４μｍ×２を含む。）、スリット２２の幅Ｗ２は１０μｍ、液晶領域１３Ａの幅Ｗ３は１３．５μｍであり、黒電圧（Ｖ０）＝１．２Ｖ、白電圧（Ｖ２５５）＝７．１Ｖ、γ値を２．２としたときの３２階調（透過率１．０４％）の電圧（Ｖ３２）＝２．４４Ｖ、ＯＳ電圧（ＯＳＶ３２）＝２．６７Ｖである。ＯＳ電圧（ＯＳＶ３２）は、黒状態（Ｖ０を印加した状態）から１６ｍｓｅｃ後に画素全体の輝度（透過率）が３２階調の輝度になるよう設定した。

図７から分かるように、液晶領域１３Ａの内、リブ２１の側面２１ａ付近の領域（「第１液晶領域Ｒ１」という。）の輝度が高く、且つ、１８ｍｓｅｃで最高輝度に到達した後、輝度は低下する。これに対し、第１液晶領域Ｒ１以外の領域では、時間の経過ともに輝度が単調に上昇し、一旦高くなった輝度が低下することは無い。なお、図７に示した液晶領域１３Ａの内、スリット２２付近の領域（「第２液晶領域Ｒ２」という。）は、スリット２２の近傍に発生する斜め電界の影響を受けるので、液晶領域１３Ａの中央付近の領域（リブ２１とスリット２２との中央付近の領域、「第３液晶領域Ｒ３」という。）よりも応答速度が速い。このように帯状のリブ２１とスリット２２との間に規定される帯状の液晶領域１３Ａには、３つの異なる応答速度で特徴付けられる３つの液晶領域（Ｒ１、Ｒ２およびＲ３）が形成されている。

次に、図８（ａ）および（ｂ）を参照しながら、画素部分１００Ａの全体の透過率の時間変化を説明する。縦軸は０階調の透過率を０％、３２階調の透過率を１００％としている。また、図８（ａ）は測定温度が２５℃、図８（ｂ）は測定温度が５℃の結果をそれぞれ示している。

図８（ａ）中の曲線５Ａ−１および曲線５Ａ−２は、液晶層の厚さｄが３．９μｍの場合で、曲線５Ａ−１がＯＳ駆動なし、曲線５Ａ−２がＯＳ駆動ありの結果を示している。一方、曲線５Ａ−３および曲線５Ａ−４はセルギャップが２．８μｍの場合であり、曲線５Ａ−３がＯＳ駆動なし、曲線５Ａ−４はＯＳ駆動ありの結果を示している。図８（ｂ）は同様に、曲線５Ｂ−１および曲線５Ｂ−２は液晶層の厚さｄが３．９μｍの場合で、曲線５Ｂ−１がＯＳ駆動なし、曲線５Ｂ−２がＯＳ駆動ありの結果を示している。曲線５Ｂ−３および曲線５Ｂ−４は液晶層の厚さｄが２．８μｍの場合であり、曲線５Ｂ−３がＯＳ駆動なし、曲線５Ｂ−４はＯＳ駆動ありの結果を示している。なお、いずれの液晶層についても、液晶材料は、回転粘度γ１が約１４０ｍＰａ・ｓ、フロー粘度νが約２０ｍｍ²／ｓであり、且つ、それぞれの液晶層のリタデーション（厚さｄ×複屈折率Δｎ）が約３００ｎｍとなるように液晶材料を選んだ。

図８（ａ）および（ｂ）から明らかなように、２５℃および５℃のいずれの温度においてもＯＳ駆動を行うと、ＯＳ電圧を印加した垂直走査期間内で所定の透過率（１００％）に到達した後、一旦透過率が低下し、再び透過率が徐々に上昇し、再び所定の透過率に到達するという現象が見られる。このように、透過率の時間変化に極小値が現れる現象を「角（つの）応答」と呼ぶことがある。

また、図８（ａ）と図８（ｂ）との比較から、液晶分子の応答速度が遅い５℃の方がこの現象が顕著であり、透過率の時間変化における極小値の値が小さく、且つ、所定の透過率に到達するのに要する時間が長い。さらに、図８（ａ）および図８（ｂ）において、液晶層の厚さｄの違いを比較すると、いずれの温度においても、液晶層の厚さが大きい方が応答速度が遅く、透過率が低下している時間が長いことが分かる。これらの傾向は、図２０（ｂ）に示した現象の目視による観察結果と対応した。

このように、透過率の時間変化に極小値が現れるために図２０（ｂ）に示した暗い帯９２ｂが観察されることが分かった。また、透過率の時間変化に極小値が現れる原因は、図７を参照しながら説明した第１液晶領域Ｒ１、第２液晶領域Ｒ２および第３液晶領域Ｒ３の間で応答速度の違いが大きいためであることも分かった。再び図７を参照しながら、この現象を説明する。

リブ２１の近傍に位置する第１液晶領域Ｒ１の液晶分子は、リブ２１の側面２１ａの影響を受けて、電圧が印加される前から傾斜しており、それゆえに応答速度が速い。画素全体の透過率が１フレーム期間内に０階調から３２階調となるように設定したＯＳ電圧（ＯＳＶ３２）を印加すると、第１液晶領域Ｒ１の液晶分子の応答速度が速いので、第１液晶領域Ｒ１の透過率は、少なくともＶ３２が定常的に印加されたときの透過率（図７中のｔ＝５００ｓｅｃの曲線で示される透過率）を超え、場合によってはＯＳ電圧（ＯＳＶ３２）に対応する透過率またはそれに近い透過率にまで到達する。これに対し、第１液晶領域Ｒ１以外の領域（第２液晶領域Ｒ２および第３液晶領域Ｒ３）の応答速度は遅く、ＯＳＶ３２を印加しても１フレーム期間内にＶ３２に対応する透過率に到達できない。

Ｖ３２を印加する次のフレーム期間以降（ｔ＞１６．７ｍｓｅｃ）では、第１液晶領域Ｒ１の透過率は、Ｖ３２に対応する透過率まで単調に減少する。これに対し、第２液晶領域Ｒ２および第３液晶領域Ｒ３の透過率はＶ３２に対応する透過率まで単調に増大する。

ＯＳＶ３２を印加したフレーム期間内に画素全体の透過率がＶ３２に対応する透過率に到達しても、そのときの透過率には応答速度が速過ぎる成分（Ｖ３２に対応する透過率を超えた透過率成分）を含んでいるため、ＯＳＶ３２の印加を止めて所定の階調電圧Ｖ３２を印加すると、応答速度が速過ぎる成分が応答速度の遅い成分（第２液晶領域および第３液晶領域Ｒ３の透過率成分）が増大する速度よりも速い速度で所定の透過率まで減少するので、画素全体の透過率は一時的に減少する。その後、応答速度の遅い成分の増大とともに画素全体の透過率が増大する。これが図８（ａ）および（ｂ）に示した画素部分の透過率の時間変化の詳細である。

ＯＳ駆動方法はＴＮ型ＬＣＤにも適応されているが、ＴＮ型ＬＣＤでは上述の角応答は見られない。ＴＮ型ＬＣＤにおける配向分割は、異なる方向にラビング処理された配向膜によって各液晶領域（ドメイン）における液晶分子の配向方向を規制することによって達成されており、分割された領域全体に配向膜から面状に（２次元的に）配向規制力を与えている。従って、それぞれの液晶領域には応答速度の分布が発生しない。これに対し、配向分割垂直配向型ＬＣＤにおいては、線状（１次元的）に設けられた配向規制手段によって配向分割を行っているために、配向規制手段の配向規制力の違いだけで無く、配向規制手段からの距離によって応答速度の異なる領域が形成される。

次に、この角応答特性、すなわちＯＳ電圧印加後に透過率が極小値をとる現象の発生を抑制するために、セルパラメータ（液晶層厚さｄ、リブピッチＰ、リブ幅Ｗ１、スリット幅Ｗ２、液晶領域幅Ｗ３およびリブ高さなど）を変えて、図２および図３に示した基本構成を有するＭＶＡ型ＬＣＤを作製し、その応答特性を評価した。

その結果、液晶層厚さｄを小さくすることによって、図８（ａ）および（ｂ）を参照しながら上述したように、応答速度が速くなることが確認された。また、リブ幅Ｗ１およびスリット幅Ｗ２を大きくすることによって応答速度が若干速くなる傾向が認められた。リブを高くすることによっても応答速度が若干速くなったが、上述したようにリブを高くするとコントラスト比が低下するので好ましくない。リブ幅Ｗ１、スリット幅Ｗ２およびリブ高さを調整することによって得られる応答速度の改善効果はいずれも小さかった。これに対し、リブを長くすることによって応答速度を大きく改善できる。画素内に設けるリブの長さを長くするということは、画素内に設けられるリブの密度が上昇することを意味するので、応答速度を改善する効果が大きい。リブの延設方向は固定（ここでは偏光板の透過軸に対して略４５°となる２方向に固定）されるので、リブを長くすると、液晶領域幅Ｗ３が狭くなる。種々検討した結果、液晶領域幅Ｗ３は応答特性に大きく影響し、液晶領域幅Ｗ３を狭くすると応答特性を大きく改善できることが分かった。その結果の一部を図９に示す。

図９は、液晶層厚さｄ、リブ高さが異なる６種類のセル構成について、液晶領域幅Ｗ３を変えたＬＣＤについて、図８に示した透過率の時間変化を測定した結果得られた、ＯＳ電圧印加後の透過率の極小値を示している。それぞれ３２階調の透過率を１００％としている。また、透過率の極小値（「極小透過率」ということもある。）は、液晶層厚さｄに関わらずほぼ一定の値であった。ここで用いたＬＣＤにおけるリブ幅Ｗ１およびスリット幅Ｗ２はいずれも約５μｍ以上約２０μｍ以下の範囲内にあり、リブピッチＰは約２５μｍ以上約５８μｍ以下の範囲内にある。図９に示した結果は２５℃における測定結果である。

まず、図９から分かることは、６種類（リブ幅Ｗ１およびスリット幅Ｗ２の違いを含めるとさらに多種類となる）のセル構成に関らず、液晶領域幅Ｗ３と極小透過率との間に強い相関関係があることである。次に、液晶領域幅Ｗ３を小さくすることによって、極小透過率がほぼ単調に増加する、すなわち応答特性が改善されることが分かる。

図９の結果から、液晶領域幅Ｗ３を約１４μｍ以下にすることによって、極小透過率は８５％以上となり、約１２μｍ以下にすることによって極小透過率を９０％以上にできることが分かる。極小透過率が８５％以上であると図２０（ｂ）に示した暗い帯９２ｂはかなり観察され難くなる。もちろん、極小透過率が９０％以上であると暗い帯９２ｂはさらに観察され難くなる。

実際に１３型ＶＧＡのＬＣＤを試作し、この応答特性の改善効果を２５人で主観評価した結果を図１０（ａ）および（ｂ）に示す。ここで用いた１３型ＶＧＡタイプのＬＣＤ（本発明および従来のＬＣＤ）は、後に説明する図１７に示した結果が得られたＬＣＤと同じであり、ＯＳ駆動条件も後述する条件と同じである。ここでは、極小透過率を８５％以上または９０％以上に設定することによって得られる効果を説明する。

図１０（ａ）および（ｂ）に示したグラフの横軸は、ＬＣＤの表示面の温度（「動作温度」とする。）であり、縦軸はＯＳ駆動を行ったときの極小透過率である。ＬＣＤの動作温度が変わると、液晶材料の粘度などの物性が変化する結果、ＬＣＤの応答特性が変化することになる。動作温度が低いほど応答特性は低下し、高いほど応答特性は改善される。ここでは、動作温度を５℃、１５℃、２５℃および４０℃とした。また、表示階調の変化が小さいほど、ＯＳ駆動による角応答が発生しやすくなる。表示階調を０階調から３２階調に切替えた場合（３２階調の背景中を０階調の四角を移動させた場合）の結果を図１０（ａ）に示し、０階調から６４階調に切替えた場合（６４階調の背景中を０階調の四角を移動させた場合）の結果を図１０（ｂ）に示す。図１０（ａ）および（ｂ）中の各点に重ねて示した記号（○、△、×）が主観評価の結果を示している。この場合にも角応答の影響によって図２０（ｂ）に示し暗い帯９２ｂと同様に暗い帯が観察される。○は暗い帯がほとんど全ての人にほとんど視認されないことを示し、△は一部の観察者には暗い帯が視認されるもののほとんど気にならない程度であることを示し、×はほとんど全ての人に暗い帯が視認されることを示している。

図１０（ａ）および（ｂ）からわかるように、極小透過率が８５％以上であると主観評価の結果は△又は○となり、極小透過率が９０％以上であると主観評価の結果は○となる。従来のＬＣＤの場合は、０階調から３２階調に切替えると（図１０（ａ））、動作温度が４０℃のときだけ極小透過率が８５％以上となり、一般的な使用温度（室温）である２５℃では極小透過率は８０％程度に過ぎず、主観評価は×となっている。これに対し、本発明によるＬＣＤは、０階調から３２階調に切替えた場合（図１０（ａ））、動作温度が５℃であっても極小透過率は８５％以上あり、２５℃以上の動作温度では９０％以上の極小透過率が得られる。さらに、０階調から６４階調に切替えた場合（図１０（ｂ））、動作温度が５℃でも９０％以上の極小透過率が得られる。

このように、液晶領域幅Ｗ３を約１４μｍ以下にすることによって極小透過率を８５％以上とし、あるいは、液晶領域幅Ｗ３を約１２μｍ以下にすることによって極小透過率を９０％以上とすると、ＯＳ駆動を行っても暗い帯が視認され難い、あるいはほとんど視認されない、動画表示特性が優れたＭＶＡ型ＬＣＤが得られる。

現在市販されている１２機種（３社、パネルサイズ：１５インチから３７インチ）のＭＶＡ型ＬＣＤ（図１（ｃ）に示したＰＶＡ型ＬＣＤを含む。）の液晶領域幅Ｗ３は約１５μｍ以上約２７μｍ以下の範囲（リブの幅Ｗ１は約７μｍ以上約１５μｍ以下、第２配向規制手段の幅Ｗ２は約７μｍ以上約１０μｍ以下）にあり、上記の結果（例えば図９）に基づくと、本実施形態と同様のＯＳ駆動を行うと暗い帯が観察されることになる。

次に、液晶領域幅Ｗ３を小さくすることによって応答特性が改善される理由を図１１および図７を参照しながら説明する。

図１１は液晶領域幅Ｗ３と第３液晶領域Ｒ３の幅との関係を示すグラフである。第３液晶領域Ｒ３は、図７を参照しながら上述したように、液晶領域１３Ａの内リブ２１およびスリット２２から離れた位置にあり、応答速度が最も遅い領域である。

ここで、第３液晶領域Ｒ３の幅を定量的にあらわすために、次のように定義する。０階調を表示している状態（黒表示状態）から３２階調に到達させるＯＳ電圧（ＯＳＶ３２）を印加して１フレーム後の透過率が、黒表示状態の透過率の２倍以下の領域を第３液晶領域Ｒ３とする。液晶領域幅Ｗ３が異なるＬＣＤについて、図７と同様の透過率分布の時間変化を測定し、上記の定義に従って求めた第３液晶領域Ｒ３の幅を求めた結果をプロットしグラフを図１１に示している。図１１には２５℃および５℃での測定結果を示している。

図１１に示すグラフはいずれも傾きが１の直線であり、このことは第１液晶領域Ｒ１および第２液晶領域Ｒ２の幅が液晶領域幅Ｗ３に依存せずに一定であることを示している。従って、Ｒ３幅＝液晶領域幅Ｗ３−第１液晶領域Ｒ１の幅−第２液晶領域Ｒ２の幅の関係が成立している。液晶領域１３Ａの応答特性が改善されると第３液晶領域Ｒ３が実質的に存在しないようになるが、図１１のグラフ（直線）から、負の値を有する第３液晶領域Ｒ３の幅を求めることができる。この第３液晶領域Ｒ３の幅は、液晶領域１３Ａの応答特性を表すパラメータとすることができる。

図１１から分かるように、２５℃においては、液晶領域幅Ｗ３が約１２μｍ以下となると第３液晶領域Ｒ３幅が零になる。即ち、上記定義で表される応答速度が遅い第３液晶領域Ｒ３が実質的に無くなる。これは図９において極小透過率が９０％以上に液晶領域幅Ｗ３に対応しており、良い相関が認められる。

一方、図１１に示した５℃の結果を見ると、液晶領域幅Ｗ３が約８μｍ以下となると第３液晶領域Ｒ３幅が零になる。従って、より優れた応答特性（動画表示特性）を得るためには液晶領域幅Ｗ３が約８μｍ以下であることが好ましいことが分かる。

図９に示したグラフを第３液晶領域Ｒ３の幅に対してプロットしなおしたものを図１２に示す。図１２から明らかなように、第３液晶領域Ｒ３幅を約２μｍ以下にすることによって極小透過率を８５％以上にすることができ、約０μｍ以下にすることによって極小透過率を９０％以上にすることができる。

上述したように、液晶領域幅Ｗ３を狭くすることによって応答特性を改善し、ＯＳ駆動を行った場合に発生する角応答（図８参照）における極小透過率を所定の透過率の８５％以上にすることができる。従って、角応答に起因する不具合は殆ど観察されず、良好な動画表示が可能なＬＣＤが提供される。

なお、液晶領域幅Ｗ３が２μｍを下回るとＬＣＤの製造が困難となるので、液晶領域幅Ｗ３は２μｍ以上であることが好ましく、同様の理由から、リブ幅Ｗ１およびスリット幅Ｗ２は４μｍ以上であることが好ましい。

本発明のＬＣＤに適用されるＯＳ駆動方法は特に限定されず、公知のＯＳ駆動方法を適宜採用することができる。また、例えば、上述したように３２階調ごと（例えばＶ０からＶ３２）に表示階調を切り替える際に１垂直走査期間で所定の透過率となるようにＯＳ電圧を設定し、３２階調未満の変化のときに印加するＯＳ電圧の大きさは、３２階調の変化に対応して決めたＯＳ電圧の大きさを補間して求めることができる。さらに、変化の前後の階調に応じてＯＳ電圧の大きさを変えても良いし、上記特許文献２に記載されているように、一部の階調間の変化にはＯＳ電圧を印加しないようにしてもよい。

ここでは、３２階調ごとに１フレーム期間後に所定の透過率となるＯＳ電圧の大きさを求め、これを補間することによって各階調変化に対応するＯＳ電圧の大きさを決めた。このようにして決めたＯＳ電圧を用いて、液晶領域幅Ｗ３を１４μｍ以下に設定した本実施形態のＭＶＡ型ＬＣＤを駆動したところ、良好な動画表示を実現することができた。

次に、本実施形態のＭＶＡ型ＬＣＤの開口率および透過率について説明する。図２および図３から分かるように、ＭＶＡ型ＬＣＤにおいて、液晶領域幅Ｗ３を小さくするということは、開口率：｛（画素面積−リブ面積−スリット面積）／画素面積｝を低下させることになるので、表示輝度が低下することになる。従って、応答特性を改善するために配向規制手段の間隔（すなわち、ここでいう液晶領域の幅Ｗ３）を一様に狭くすると開口率が低下するので、例えば、特許文献１（例えば図１０７参照）には、画素内の一部の領域では隣接する配向規制手段間の間隔を狭くし、画素内の他の領域では配向規制手段間の間隔を広くすることによって、開口率を低下させること無く、応答特性を改善できると記載されている。しかしながら、上述した理由から、特許文献１に記載されているように、配向規制手段間の間隔が狭い領域と広い領域とを作ると、応答速度が大きく異なる領域が形成されるので（特に、応答速度が遅い領域の面積が大きくなるので、）角応答の問題が顕著となる。

これに対し、図２および図３に示した本発明による実施形態のＬＣＤの基本構成では、リブ２１とスリット２２との間隔（帯状の液晶領域１３Ａの幅Ｗ３）が上記の範囲に設定されているので、角応答の問題の発生を抑制することができる。また、上述の例では、液晶領域１３Ａの幅が画素内で一定の場合について説明したが、製造プロセス上の要因（例えば基板の貼り合せ工程における位置合わせ誤差）によって、幅Ｗ３が異なる液晶領域１３Ａが１つの画素内に形成されても、それぞれの液晶領域１３Ａの幅Ｗ３が上記条件を満足すれば、角応答の問題の発生を抑制することができる。

さらに、今回の一連の検討で明らかになったのであるが、本実施形態のＭＶＡ型ＬＣＤは、液晶領域幅Ｗ３を従来よりも狭くしたにも関わらず、表示輝度が低下しなかった。これは、液晶領域幅Ｗ３を従来よりも狭くすることによって、画素の単位面積当たりの透過率（以下、「透過効率」という。）が向上するという予想外の効果によるものである。透過効率は、画素の透過率を実測し、この値を開口率で除することによって求められる。ここでは透過効率を０〜１までの数値で表す。

図９に関連して説明した種々のセルパラメータを有する本実施形態のＬＣＤについて求めた透過効率の結果を図１３（ａ）および（ｂ）に示す。図１３（ａ）は横軸に（液晶領域幅Ｗ３／スリット幅Ｗ２）をとったグラフであり、図１３（ｂ）は横軸に（スリット幅Ｗ２／液晶層厚さｄ）をとったグラフである。また、図１３（ｃ）にそれぞれのＬＣＤの開口率を示す。

図１３（ａ）から分かるように、（液晶領域幅Ｗ３／スリット幅Ｗ２）を１．５以下とすることによって、従来（約０．７）よりもむしろ透過効率が向上する。また、図１３（ｂ）から分かるように、（スリット幅Ｗ２／液晶層厚さｄ）が約３以上のときに透過効率は約０．７以上の高い値に安定する。

液晶領域幅Ｗ３を狭くすると、図１３（ａ）に示したように透過効率が向上する理由を図１４を参照しながら説明する。図１４は、スリット２２の近傍の液晶領域１３Ａにおける液晶分子１３ａの配向の様子を模式的に示している。液晶領域１３Ａ内の液晶分子１３ａのうち、帯状に延びる液晶領域１３Ａの端辺（長辺）１３Ｘの近傍の液晶分子１３ａは、斜め電界の影響を受けて、長辺１３Ｘに垂直な面内で傾く。これに対し、液晶領域１３Ａの長辺１３Ｘと交差する端辺（短辺）１３Ｙの近傍で斜め電界の影響を受ける液晶分子１３ａは、長辺１３Ｘの近傍の液晶分子１３ａとは異なる方向に傾く。すなわち、液晶領域１３Ａの短辺１３Ｙの近傍の液晶分子１３ａは、スリット２２による配向規制力によって規定される所定の配向方向と異なる方向に傾き、液晶領域１３Ａの液晶分子１３ａの配向を乱すように作用することになる。液晶領域１３Ａの幅Ｗ３が狭くなる（すなわち短辺の長さ／長辺の長さが小さくなる）と、液晶領域１３Ａ中の液晶分子１３ａの内、スリット２２の配向規制力の影響を受けて所定の方向に傾く液晶分子１３ａの割合が増加することになり、透過効率が上昇する。従って、液晶領域幅Ｗ３を狭くすることによって、液晶領域１３Ａ内の液晶分子１３ａの配向を安定化する効果が得られ、その結果、透過効率が向上する。

種々検討した結果、液晶領域幅Ｗ３を狭くすることによる配向安定化効果（透過効率向上効果）は、液晶層厚さｄが小さい、例えば３μｍ未満のときに顕著となることがわかった。液晶層厚さｄが小さくなると、スリット２２による斜め電界の作用が強くなる反面、画素電極１２の周辺に設けられるゲートバスラインやソースバスラインからの電界の影響や、あるいは隣接する画素電極からの電界の影響を受けるようになる。これらの電界は液晶領域１３Ａ内の液晶分子１３ａの配向を乱すように作用する。従って、液晶領域１３Ａ内の液晶分子１３ａの配向が乱れやすい、液晶層厚さｄが小さい場合に、上記配向安定化の効果が顕著になると考えられる。

なお、本実施形態で例示したＬＣＤは、図２に示したように、ゲートバスラインやソースバスライン５１上を覆う比較的厚い層間絶縁膜５２上に画素電極１２が形成されている。図１５（ａ）および（ｂ）を参照しながら、層間絶縁膜５２による液晶分子１３ａの配向に対する影響を説明する。

図１５（ａ）に示すように、本実施形態のＬＣＤが有する層間絶縁膜５２は比較的厚く（例えば厚さ約１．５μｍ以上約３．５μｍ以下）形成されている。従って、画素電極１２とゲートバスラインやソースバスライン５１とが層間絶縁膜５２を介して部分的に重なってもこれらの間に形成される容量は小さく、表示品位に影響しない。また、隣接する画素電極１２間に存在する液晶分子１３ａの配向に影響する電界は、図中に電気力線で模式的に示したように、対向電極１１と画素電極１２との間に生成される斜め電界がほとんどであり、ソースバスライン５１の影響はほとんど受けない。

これに対し、図１５（ｂ）に模式的に示すように、比較的薄い層間絶縁膜（例えば、厚さ数百ｎｍのＳｉＯ₂膜）５２’が形成されている場合、例えばソースバスライン５１と画素電極１２が層間絶縁膜５２’を介して部分的に重なると比較的大きな容量が形成され、表示品位が低下するので、これを防止するために、画素電極１２とソースバスライン５１とが重ならないように設ける。この場合、隣接する画素電極１２間に存在する液晶分子１３ａは、図中に電気力線で示したように、画素電極１２とソースバスライン５１との間に生成される電界の影響を大きく受け、画素電極１２の端部の液晶分子１３ａの配向が乱れることになる。

図１５（ａ）および（ｂ）の比較から明らかなように、例示した実施形態のＬＣＤのように比較的厚い層間絶縁膜５２を設けると、液晶分子１３ａがゲートバスラインやソースバスラインによる電界の影響を受けず、配向規制手段によって液晶分子１３ａを所望の方向に良好に配向させることができるとい利点が得られる。また、このように比較的厚い層間絶縁膜５２を設けることによって、バスラインからの電界の影響が小さくなるので、液晶層の厚さを小さくすることによる配向安定化効果が顕著に発揮される。

また、スリット２２の配向規制力を強める目的で、スリット２２の下部（液晶層１３と反対側）に当該電極と異なる電位の電極（例えば、画素電極にスリットが形成されている場合は補助容量電極）を配置してもよい。

応答特性の観点からは、液晶層１３の厚さｄは小さい方が好ましく（例えば図８参照）、上記構成を備えるＬＣＤの液晶層１３の厚さｄを３μｍ未満とするとことによって、さらに高品位な動画表示が可能なＭＶＡ型ＬＣＤが得られる。

図１６（ａ）および（ｂ）を参照しながら、液晶層１３の厚さｄを小さくすることによって応答特性が改善されることを説明する。

図１６（ａ）に示すグラフの横軸は、液晶領域１３Ａの幅Ｗ３と液晶層１３の厚さｄとの積であり、縦軸は透過率の戻り時間である。ここで「透過率の戻り時間」の定義を図１６（ｂ）を参照しながら説明する。上述したように、ＯＳ駆動を行うと透過率は図１６（ｂ）に模式的に示すように時間変化する。すなわち、ＯＳ電圧を印加（０ｍｓ時点）することによって１フレーム後（１６．７ｍｓｅｃ時点）に透過率が所定の値に到達した後、透過率は低下し極小値を取る。この後、透過率は所定の階調電圧に対応する透過率に徐々に近づく。この透過率変化において、最初に所定の透過率に到達した時点（１６．７ｍｓ）から、極小値を経て所定の透過率の９９％まで透過率が到達する時点までの時間を「戻り時間」という。ここでは、表示階調を０階調から３２階調に切替えた場合の結果を示している。

図１６（ａ）からわかるように、ｄ×Ｗ３が小さいほど透過率戻り時間が短くなっており、応答特性が優れている。液晶領域幅Ｗ３は上述したように１４μｍ以下に設定することが好ましく、液晶層の厚さｄを３μｍ未満とすると透過率の戻り時間が約１００ｍｓ以下になることがわかる。

このように、液晶領域の幅Ｗ３を１４μｍ以下とし、更に液晶層の厚さｄを３μｍ未満とすることによって、角応答に起因する不具合の発生を抑制することが出来るとともに、さらに応答特性を改善することができる。

実際に１３型ＶＧＡのＬＣＤを試作し、動画表示性能を評価した結果を説明する。セルパラメータは、液晶層厚さｄを２．５μｍ、液晶領域幅Ｗ３を１０．７μｍとした以外は、図７に示したＬＣＤ１００について例示した値とほぼ同じ値である。また、比較のために液晶層厚さｄが３．４μｍ、液晶領域幅Ｗ３が１５．４μｍの従来品の特性を合せて評価した。

本発明による実施形態のＬＣＤと従来のＬＣＤについて、画素部分の全体の透過率の時間変化（角応答特性）を評価した結果を図１７（ａ）〜（ｃ）に示す。図１７（ａ）は０階調から３２階調へ、図１７（ｂ）は０階調から６４階調へ、図１７（ｃ）は０階調から９６階調に表示を切替えた場合の角応答特性を示している。本発明のＬＣＤおよび従来のＬＣＤのいずれもオーバーシュート駆動を行った場合の結果を示している。ここでは、動作温度が５℃の場合についての結果を示している。

図１７（ａ）〜（ｃ）から明らかなように、本発明による実施形態のＬＣＤは応答特性が改善されているため、極小透過率の値がいずれも従来のＬＣＤよりも高く、所定の階調に対応する透過率の８０％以上となっている。また、上述したように主観評価を行った結果、従来のＬＣＤをＯＳ駆動すると暗い帯が観察されたのに対し、本発明による実施形態のＬＣＤをＯＳ駆動しても暗い帯はほとんど確認できなかった。

以下、表２から表７を参照しながら、本発明のＬＣＤと従来のＬＣＤとについて、ＯＳ駆動の具体的な条件と、応答特性を説明する。表２から表７は、５℃における結果を示している。

表２から表７において、左端（ｓｔａｒｔ）に記載されている数値は、初期状態における表示階調を示し、上段（ｅｎｄ）に記載されている数値は、書き換え後の表示階調を示している。ここでは、初期状態の表示階調が０階調の場合を例示する。

ＯＳ電圧値（ここでは、対応する表示階調で示す。）は、本発明のＬＣＤについては表２に示したように設定し、従来のＬＣＤについては表５に示したように設定した。例えば、表２に示したように、０階調から３２階調に表示を切替える際には、ＯＳ電圧として９４階調に対応する電圧値を有する電圧を印加した。また、表２および４に示していない階調については、表２および４のように設定した関係に基づいて図１８に示すグラフを作成し、補完することによって対応するＯＳ階調を求めた。

また、本発明のＬＣＤの応答時間を表３および表４に示す。表３はＯＳ駆動無しの場合、表４はＯＳ駆動有りの場合の結果を示している。同様に、従来のＬＣＤの応答時間を表６および表７に示す。表６はＯＳ駆動無しの場合、表７はＯＳ駆動有りの場合の結果を示している。なお、応答時間は、それぞれの階調変化における所定の透過率の変化を０％〜１００％として、透過率が１０％から９０％まで変化するに要した時間（単位ｍｓｅｃ）を表している。

ＯＳ電圧値は、表２および表５に示したように、３２階調ごとに、それぞれの階調に１フレーム期間内に所定の階調に到達するようにＯＳ電圧を設定した。例えば、本発明のＬＣＤについては、表２に示したように０階調から３２階調に切り替える場合のＯＳ電圧（ＯＳＶ３２）をＶ９４（９４階調に対応する電圧）とした。すなわち、ＯＳ駆動では、通常の駆動ではＶ３２を印加するところＶ９４を印加した。一方、従来のＬＣＤについては、表５に示したように０階調から３２階調に切り替える場合のＯＳ電圧（ＯＳＶ３２）をＶ１５６（１５６階調に対応する電圧）とした。従来のＬＣＤの方がＯＳ電圧値が高いのは、表３と表６とを比較したら明らかなように、本発明のＬＣＤの方が応答特性に優れている（応答時間が短い）ためである。このことからも、上述した構成によって応答特性が改善されていることがわかる。

表３に示した応答時間からわかるように、本発明のＬＣＤはＯＳ駆動を行わないと、低階調を表示する際の応答時間が１フレーム期間（１６．７ｍｓｅｃ）を超える場合がある。これに対し、ＯＳ駆動を行うと、表４に示したように、全ての階調において応答時間を１フレーム期間よりも短くすることができる。これに加えて、上述したように角応答の問題も発生しない。従来のＬＣＤをＯＳ駆動すると、表７に示したように応答時間は大幅に改善されるものの、未だ１フレーム期間を超える場合があり、さらに、上述したように角応答の問題も発生する。

本発明による実施形態の液晶表示装置は、上述したようにＯＳ駆動することによって、優れた動画表示特性を発揮する。従って、例えば、テレビジョン放送を受信する回路をさらに設けることによって、高品位の動画表示が可能な液晶テレビとして好適に用いることができる。なお、ＯＳ駆動を実現するためには、公知の方法を広く適用するこが可能であり、所定の中間階調に対応する予め決められた階調電圧よりも高いＯＳ電圧（階調電圧を用いることも出来る）を印加することができる駆動回路を更に設けても良いし、あるいはソフト的にＯＳ駆動を実行することもできる。

上記の実施形態では、ＯＳ駆動を適用した場合について本発明を説明したが、ＯＳ駆動を用いない場合でも、同様の電圧の電圧が印加される場合（例えば、Ｖ０→Ｖ９４→Ｖ３２の順で表示信号電圧が印加される場合）があり、このような場合にも本発明の効果を得ることができる。

また、本発明は上述したＭＶＡ型ＬＣＤに限られず、例えば、図１９に示すＭＶＡ型ＬＣＤのように、櫛形の平面形状を有する配向規制手段を用いることもできる。図１９に示した画素３００ａを有するＭＶＡ型のＬＣＤは、画素電極７２と、画素電極７２に設けた開口部６２と、画素電極７２に垂直配向型液晶層を介して対向する対向電極（不図示）に設けられたリブ（突起）６１とによって、液晶層を配向分割している。リブ６１は先の実施形態のＭＶＡ型ＬＣＤと同様に一定の幅Ｗ１を有する帯状の形状を有しているが、開口部６２は、帯状の幹部６２ａと幹部６２の延設方向に直交する方向に延びる枝部６２ｂとを有している。帯状のリブ６１と帯状の幹部６２ａとは互いに平行に配置されており、この間に幅Ｗ３の液晶領域が規定されている。開口部６２の枝部６２ｂは液晶領域の幅方向に延びており、開口部６２は全体として櫛形の平面形状を有している。特開２００２−１０７７３０号公報に記載されているように、開口部６２を櫛形にすることによって、斜め電界を受ける液晶分子の割合が増えるので応答特性を改善することができる。しかしながら、液晶分子の応答速度の分布は、リブ６１と開口部６２の幹部６２ａとの距離によって第１義的に影響を受けるので、開口部６２に枝部６２ｂを設けても、上述した応答速度の遅い第３液晶領域がリブ６１と開口部６２の幹部６２ａとの間に形成される。

従って、画素３００ａを有するＭＶＡ型ＬＣＤにおいても、上述した実施形態のＬＣＤと同様に幅Ｗ１、Ｗ２およびＷ３を設定することによって、同様の効果を得ることができる。

本発明によると、配向分割垂直配向型ＬＣＤの応答特性が改善され、且つ、コントラスト比が高い動画表示が可能なＬＣＤが提供される。特に、配向分割垂直配向型ＬＣＤにＯＳ駆動を適用しても、角応答に起因する表示品位の低下が発生せず、高品位の動画表示が可能なＬＣＤが提供される。本発明によるＬＣＤは、テレビジョンを始め種々の用途に適用される。

（ａ）から（ｃ）は、本発明による実施形態のＭＶＡ型ＬＣＤの基本的な構成例を模式的に示す断面図である。 本発明によるＬＣＤ１００の断面構造を模式的に示す部分断面図である。 ＬＣＤ１００の画素部１００ａの模式的な平面図である。 リブ２１の延設方向に直交する方向における模式的な断面図であり、（ａ）は傾斜角θ≒４５°、（ｂ）傾斜角θ＜４５°、（ｃ）は傾斜角θ＞４５°の場合をそれぞれ示す。 試作したＬＣＤについて、リブ斜面面積ＲＳ／画素面積ＰＳと黒表示透過率との関係を示すグラフである。 試作ＬＣＤ１〜１８について、リブ斜面面積ＲＳ／画素面積ＰＳとコントラスト比との関係を示すグラフである。 ＯＳ駆動したときのＬＣＤ１００の画素における輝度分布の変化を、高速カメラを用いて測定した結果を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、従来のＭＶＡ型液晶表示装置をＯＳ駆動した場合の透過率の時間変化を示すグラフであり、（ａ）は２５℃、（ｂ）は５℃でそれぞれ測定した結果である。 液晶領域幅Ｗ３を変えた種々のＬＣＤについて、図８に示した透過率の時間変化を測定した結果得られた、ＯＳ電圧印加後の透過率の極小値を示すグラフである。 （ａ）および（ｂ）は、角応答に起因する不具合を主観評価した結果を示すグラフである。 実施形態のＬＣＤにおける液晶領域幅Ｗ３と第３液晶領域Ｒ３の幅との関係を示すグラフである。 図９に示したグラフを第３液晶領域Ｒ３の幅に対してプロットし直したグラフである。 （ａ）および（ｂ）は、種々のセルパラメータを有する実施形態のＬＣＤについて求めた透過効率の結果を示すグラフであり、（ｃ）はそれぞれのＬＣＤの開口率を示すグラフである。 スリット２２の近傍の液晶領域１３Ａにおける液晶分子１３ａの配向の様子を模式的に示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、ＬＣＤが有する層間絶縁膜による液晶分子の配向に対する影響を説明するための模式図である。 （ａ）は液晶領域幅Ｗ３と液晶層厚さｄとの積と、透過率の戻り時間との関係を示すグラフであり、（ｂ）は透過率の戻り時間の定義を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明による実施形態のＬＣＤと従来のＬＣＤをＯＳ駆動した場合の透過率の時間変化を示すグラフである。 図１４に示した透過率を変化を得るため用いたＯＳ電圧の設定値を説明するためのグラフである。 本発明による他の実施形態のＬＣＤにおける画素構成を模式的に示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、ＭＶＡ型ＬＣＤの動画表示における問題を説明するための模式図である。

符号の説明

１１ 第１電極
１２ 第２電極
１３ 液晶層
１３Ａ 液晶領域
１３ａ 液晶分子
２１ リブ
２２ スリット

Claims (13)

1. 透過軸が互いに直交するように配置された一対の偏光板と、
   前記一対の偏光板の間に設けられた複数の画素とを備え、
   前記複数の画素のそれぞれは、第１電極と、前記第１電極に対向する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に設けられた垂直配向型液晶層と、前記液晶層の前記第１電極側および／または前記第２電極側に設けられたリブとを有し、
   前記リブは前記一対の偏光板の一方の透過軸に対して略４５°方向に延設されており、前記液晶層に接する傾斜した側面を有し、前記液晶層法線方向から見たときの前記側面の画素内における長さの総和ＲＬと前記リブの高さＲＨとの積をＲＳ（＝ＲＬ・ＲＨ）とし、画素面積をＰＳとすると、ＲＬ／ＰＳ≧０．０５（μｍ^-1）、且つ、ＲＳ／ＰＳ≦０．０５の関係を満足する、液晶表示装置。
2. ＲＳ／ＰＳ≦０．０４である、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記リブの高さＲＨが１μｍ以下である、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶層の厚さが３μｍ未満である、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記リブは、前記液晶層の前記第１電極側に設けられた、第１の幅を有する帯状のリブであって、
   前記液晶層の前記第２電極に設けられ、第２の幅を有する帯状のスリットと、
   前記リブと前記スリットとの間に規定され、第３の幅を有する帯状の液晶領域と、
   をさらに有する、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 前記第３の幅が２μｍ以上１４μｍ以下である、請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記第３の幅が１２μｍ以下である、請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１の幅が４μｍ以上２０μｍ以下であり、前記第２の幅が４μｍ以上２０μｍ以下である、請求項５から７のいずれかに記載の液晶表示装置。
9. 前記第１電極が対向電極であり、前記第２電極が画素電極である、請求項５から８のいずれかに記載の液晶表示装置。
10. 前記第２の幅／前記液晶層の厚さは３以上である、請求項５から９のいずれかに記載の液晶表示装置。
11. 前記第３の幅／前記第２の幅は１．５以下である、請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載の液晶表示装置を備える電子機器。
13. テレビジョン放送を受信する回路をさらに備える、請求項１２に記載の電子機器。

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