CN101957520A - 液晶显示装置、液晶显示装置的驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液晶显示装置、液晶显示装置的驱动方法。降低由间隔体彼此间的凝聚导致的不良显示。液晶显示装置具有：第1基板，其在一面侧具有第1电极；第2基板，其在一面侧具有第2电极，以该第2电极与第1基板的第1电极相对的方式与第1基板相对配置；垂直配向膜，其分别设置在第1基板与第2基板的相对的表面；液晶层，其设置在第1基板与第2基板之间，层厚度为d，扭曲间距为p；多个粒状体，其分散地配置在第1基板与第2基板之间；以及驱动电路，其与第1电极以及第2电极连接，进行占空比为1/N、偏置比为1/B的多路驱动。驱动电路满足d/p≥0.135+0.3/N、

的各条件，进行多路驱动。

Description

液晶显示装置、液晶显示装置的驱动方法

技术领域

本发明涉及液晶显示装置的驱动技术。

背景技术

液晶显示装置例如被广泛用作民用和车载用的各种电子设备中的信息显示部。通常的液晶显示装置的结构为在设置几μm左右的间隙而相对配置的2块基板之间配置由液晶材料构成的液晶层。在2块基板之间分散配置由二氧化硅或塑料等构成的球状粒子作为间隔体，以均匀地保持两者间的间隙。例如，如日本特开2002-148635号公报(专利文献1)所示，作为散布间隔体的方法，具有干式散布法和湿式散布法，近年来，广泛应用对基板上的配向膜损伤较少的干式散布法。

但是，本申请的发明人在以改善垂直配向液晶显示装置的响应速度为目的而进一步缩短2块基板间的距离时，发现存在容易产生间隔体周围的配向不良的倾向。上述情况具有这样的倾向：间隔体的粒径越小，为了使2个基板的间隔均匀而所需的每单位面积的粒子数越多，由此可认为会导致间隔体彼此间的凝聚增加。虽然大多在间隔体表面施加具有配向控制力的层以不扰乱液晶分子的配向，但即使在进行了这样的处理后，当产生间隔体彼此间的凝聚时，也容易在间隔体周围产生不良配向，且该不良配向在外观上也容易被识别为不良显示。

专利文献1：日本特开2002-148635号公报

发明内容

本发明的具体方式的目的之一在于，提供一种能够减少液晶显示装置中间隔体彼此间的凝聚所导致的不良显示的技术。

本发明的一个方式的液晶显示装置具有：(a)第1基板，其在一面侧具有第1电极；(b)第2基板，其在一面侧具有第2电极，以该第2电极与所述第1基板的所述第1电极相对的方式与所述第1基板相对配置；(c)垂直配向膜，其分别设置在所述第1基板与所述第2基板的相对的表面；(d)液晶层，其设置在所述第1基板与所述第2基板之间，层厚度为d，扭曲间距为p；(e)多个粒状体，其分散地配置在所述第1基板与所述第2基板之间；以及(f)驱动电路，其与所述第1电极和所述第2电极连接，进行占空比为1/N、偏置比为1/B的多路驱动，(g)所述驱动电路满足d/p≥0.135+0.3/N、

的各个条件，进行所述多路驱动。

根据所述液晶显示装置，通过利用与液晶层的层厚度d和扭曲间距p之比d/p之间的关系来适当设定进行多路驱动时的条件，由此能够降低由间隔体彼此间的凝聚导致的不良显示。

所述多路驱动中的B可以被设定为对的小数点以后部分进行四舍五入而得到的值。

优选的是，所述多个粒状体的粒径为3μm以下。

当间隔体的粒径为3μm以下时，由间隔体彼此间的凝聚导致的不良显示倾向于更加明显，不过可以通过使用所述多路驱动的条件来降低不良显示。

另外，优选的是，由所述垂直配向膜设定的液晶分子配向的预倾角大于等于89.5度小于90度。

本发明的一个方式的液晶显示装置的驱动方法，该液晶显示装置在相对配置的2个基板的相互之间设有垂直配向的液晶层，所述2个基板的间隙是由分散配置在该2个基板间的多个粒状体保持的，该驱动方法利用占空比为1/N、偏置比为1/B的多路驱动对液晶显示装置进行控制，其中，当设所述液晶层的层厚度为d、扭曲间距为p时，满足d/p≥0.135+0.3/N、

的各个条件，进行所述多路驱动。

根据所述驱动方法，通过利用与液晶层的层厚度d和扭曲间距p之比d/p之间的关系来适当设定进行多路驱动时的条件，由此能降低由间隔体彼此间的凝聚导致的不良显示。

附图说明

图1是示出一个实施方式的液晶显示装置的结构的示意性剖视图。

图2是用于说明第1开口部和第2开口部的结构的示意性平面图。

图3是作为一个例子的液晶显示装置的偏振光显微镜观察图像。

图4是作为一个例子的液晶显示装置的偏振光显微镜观察图像。

图5是示出对观察外观时观察不到黑点不良显示的偏置比进行调查而得到的结果的图。

图6是示出得到最大对比度的驱动电压时的接通透射率d/p依赖性的图。

图7是对最佳偏置条件下不会产生黑点不良显示的d/p进行调查而得到的结果的图。

图8是对最佳偏置条件下不会产生黑点不良显示的d/p进行调查而得到的结果的图。

标号说明

11第1基板；12第1电极；13配向膜；14液晶层；15第2基板；16第2电极；17配向膜；18第1开口部；19第2开口部；21第1偏振光板；22第2偏振光板23驱动电路；24粒状体(间隔体)。

具体实施方式

下面，参照附图，说明本发明的实施方式。

图1是示出一个实施方式的液晶显示装置的结构的示意性剖视图。图1所示的本实施方式的液晶显示装置具有相对配置的第1基板11和第2基板15、以及配置在两基板之间的液晶层14。在第1基板11的外侧设有第1偏振光板21，在第2基板15的外侧设有第2偏振光板22。下面，更详细地说明液晶显示装置的结构。其中，关于对液晶层14的周围进行密封的密封材料等部件，省略图示以及说明。

第1基板11例如是玻璃基板、塑料基板等透明基板。第2基板15与第1基板11相同，例如是玻璃基板、塑料基板等透明基板。在第1基板11与第2基板15的相互之间分散地配置有多个间隔体(粒状体)24。通过这些间隔体24来保持第1基板11与第2基板之间的间隙。间隔体24例如具有球状的形状。另外，优选在间隔体24的表面形成具有使液晶分子配向的功能的树脂层(例如通过长链烷基等而被垂直配向的树脂层)，以使在间隔体表面液晶分子配向不发生扰乱。

第1电极12被设置在第1基板11的一面侧。同样，第2电极16被设置在第2基板15的一面侧。第1电极12以及第2电极16分别是对透明导电膜(例如铟锡氧化物(ITO)等)进行适当构图而构成的。第1电极12具有分别设置为矩形的多个第1开口部(狭缝)18。同样，第2电极16具有分别设置为矩形的多个第2开口部(狭缝)19。各第1开口部18是通过局部去除第1电极12而形成的。同样，各第2开口部19是通过局部去除第2电极16而形成的。

配向膜13以覆盖第1电极12的方式设置在第1基板11的一面侧。同样，配向膜17以覆盖第2电极16的方式设置在第2基板15的一面侧。在本实施方式中，作为配向膜13以及配向膜17，使用将液晶层14在初始状态(不施加电压时)下的配向状态规定为垂直配向状态的配向膜(垂直配向膜)。

液晶层14设置在第1基板11的第1电极12与第2基板15的第2电极16的相互之间。在本实施方式中，使用介电常数各向异性Δε为负(Δε＜0)的液晶材料(向列型液晶材料)来构成液晶层14。液晶层14中所示的粗线示意性示出在不施加电压时液晶分子的配向方位。如上所述，在不施加电压时液晶分子的配向方位与第1基板11以及第2基板15的各基板面大致垂直。并且，在施加电压时可根据电压的大小来控制液晶分子的配向方位。

驱动电路23与第1电极12以及第2电极16电连接，经由这些电极向液晶层14提供驱动信号。本实施方式的驱动电路23进行占空比为1/N、偏置比为1/B的多路驱动。

图2是用于说明第1开口部18和第2开口部19的结构的示意性平面图。在图2中，以平面方式分别示出从第1基板11侧观察时的第1开口部18以及第2开口部19。图中，用实线表示各第1开口部18，用虚线表示各第2开口部19。如图2所示，各第1开口部18形成为往一个方向(图示的X方向)延伸的长方形，并规则地排列在图示的X方向以及Y方向上。同样，各第2开口部19形成为往一个方向(图示的X方向)延伸的长方形，并规则地排列在图示的X方向以及Y方向上。即，各第1开口部18以及各第2开口部19以各自长度方位为大致相同方向(图示的X方向)的方式进行排列，更具体地说，配置成彼此的长边大致平行。另外，各第1开口部18以及各第2开口部19的狭缝长边方位相对于液晶显示装置的左右方位顺时针大致旋转45°而配置。

在图2中示出各第1开口部以及各第2开口部的尺寸的一例。在本实施方式中，关于各第1开口部18，长边的长度设为125μm、短边的长度设为7μm、在短边方位上相邻的第1开口部18的相互间距离(边缘间距离)设为87μm、在长边方位上相邻的第1开口部18的相互间距离(边缘间距离)设为5μm。这些第1开口部18在有效显示区域内相对于长边方位(X方向)和短边方位(Y方向)分别周期性地连续配置。另外，将各第2开口部19也设定为与各第1开口部18相同的形状、相同的尺寸，在有效显示部内相对于长边方位(X方向)和短边方位(Y方向)分别周期性地连续配置。

另外，如图2所示，在本实施方式中，各第1开口部18和各第2开口部19被配置成在平面视图中不重叠。相邻的第1开口部18和第2开口部19在短边方向(Y方向)上的相互间距离(边缘间距离)为40μm。通过采用这种电极结构，各第1开口部18和各第2开口部19发挥配向控制要素的作用，因此得到在以各开口部为边界而相邻的2个区域液晶层14的配向方位不同的状态(多畴配向)。另外，可确保开口率为80％以上。

本实施方式的液晶显示装置具有上述结构，接着，详细说明分散配置在第1基板11和第2基板15相互之间的间隔体24的粒径、与驱动电路23中的多路驱动的驱动条件之间的关系。并且，假设间隔体24的粒径例如是制造或销售间隔体24的商家(公司等)所标称的值。

本申请的发明人为了研究间隔体24的粒径与驱动电路23中的多路驱动的驱动条件之间的关系，制作了分别使用粒径不同的4种间隔体的液晶显示装置。详细而言，使用垂直配向膜作为配向膜13、17，使用粒径分别约为2.0μm、2.5μm、3.0μm、3.1μm的间隔体，作为间隔体24。对于粒径约为2.0μm、2.5μm的各间隔体，利用大约300个以上/mm²的条件，对于粒径约为3.0μm、3.1μm的各间隔体，利用大约300个以上/mm²的条件，通过干式散布机来散布到第1基板11上(或第2基板15上)。然后，为了使间隔体24固定在第1基板11(或第2基板15)上，在120℃下进行10分钟的加热处理。在第2基板15侧印刷密封材料，对第1基板11和第2基板15进行压接、焙烧，来制作空单元(填充液晶材料前的液晶显示装置)。在该空单元中分别真空注入在折射率各向异性Δn＞0、介电常数各向异性Δε＜0的液晶材料中添加有0～2％重量百分比的手性(chiral)材料而得到的产物，而形成液晶层14。在添加了1％重量百分比的各手性材料时的间距约为9μm或约为14μm。在注入液晶材料后，利用紫外线硬化树脂密封注入口，在120℃下进行60分钟的焙烧处理。然后，针对分别正交尼科尔配置在第1基板11和第2基板15外侧的偏振光板21、22，以各自的吸收轴与液晶显示装置的左右方位大致平行或大致垂直的状态进行贴合，安装电极端子(未图示)，由此完成液晶显示装置。

利用帧频率为120Hz的多路驱动波形对按照上述方式完成的各液晶显示装置进行驱动，用显微镜观察在各占空比(duty)、偏置(bias)条件下的配向状态，根据外观确认显示状态。另外，只要没有说明，多路驱动波形使用帧反转波形。

对于使用了粒径3.1μm的间隔体24的液晶显示装置，无论在哪个驱动条件下都未观察到外观上的不均匀性。对于使用了粒径3.0μm的间隔体24的液晶显示装置，在液晶层14的层厚度d与扭曲间距p之比d/p为0、占空比为1/2duty、偏置比为1/2bias的驱动条件下，在亮显示部中观察到若干黑点不良显示，但在其它条件下没有什么问题。但是，对于使用了粒径2.5μm、粒径2.0μm的间隔体24的液晶显示装置，根据手性材料添加量和驱动条件，在亮显示部中观察到了黑点不良显示。

黑点不良显示的原因在于，如图3所示，在间隔体24的一部分周边形成暗区域。并且，图3所示的偏振光显微镜观察图像是在液晶层的层厚度(单元厚度)d为2.5μm、手性材料(添加1％重量百分比时的间距为9μm左右的材料；以下称为“手性材料1”。)的添加量为1％重量百分比、驱动条件为1/2duty、1/2bias的情况下进行亮显示时的图像。

另一方面，图4示出对于相同的液晶显示装置将驱动条件变更为1/2duty、1/5bias时的偏振光显微镜观察图像。如图4所示，可知间隔体24周围的暗区域减少。在该驱动条件下进行外观观察时，未观察到黑点不良显示。该现象是仅在添加了手性材料的情况下观察到的现象，在使用手性材料(添加1％重量百分比时的间距为14μm左右的材料；以下称为“手性材料2”。)的情况下，也观察到相同的现象。

并且，在利用1/2duty的驱动条件来驱动使用粒径2.0μm、2.5μm的各间隔体作为间隔体24并使用上述手性材料1的液晶显示装置的情况下，调查在外观观察时观察不到黑点不良显示的偏置比。图5示出其结果。图5是横轴取偏置比、纵轴取d/p并示出不发生黑点不良显示的区域以及发生黑点不良显示的区域的图。在偏置比小的区域中，如果不设定较大的d/p，则不能消除不良显示，可通过增大偏置比来降低d/p。

如上所述，可通过增大d/p来改善黑点不良显示，但观察到亮显示中的透射率减少。图6示出在利用1/4duty、1/3bias的驱动条件来驱动使用粒径2.5μm的间隔体作为间隔体24并使用上述手性材料1的液晶显示装置的情况下，得到最大对比度的驱动电压时接通透射率的d/p依赖性。可观察到随着d/p增加透射率大致线性降低的现象。因此，为了维持亮显示时的高透射率，尽量减少d/p是很重要的。

此处，在进行1/N duty、1/B bias驱动的情况下，将得到最大对比度的驱动条件称为最佳偏置驱动。此时的N与B之间的关系可表示为

但实际驱动液晶显示装置时，对于根据该数式得到的值，对小数点以后的部分进行四舍五入。例如，当N＝2时，B＝2.414，但在实际的驱动中设定为B＝2。在对N和B的各值进行各种变更利用多路驱动波形来驱动使用粒径2.0μm、2.5μm的各个间隔体作为间隔体24并使用上述手性材料1的液晶显示装置的情况下，分别调查在利用各个N进行驱动时的最佳偏置条件下不会发生黑点不良显示的d/p。图7示出该调查结果。黑圆圈曲线表示观察结果。对该曲线进行曲线拟合来确定有/无不良显示的边界线，结果可近似为d/p＝0.15255+0.52433/N。即，导出d/p与N成反比的近似式。由图7可知，当期望在无不良显示的状态下进行最佳偏置驱动时，设为d/p≥0.15255+0.52433/N即可。可知在d/p＜0.15255+0.52433/N的条件下，如果将B设定为大于最佳偏置，则可防止不良显示。

对于使用粒径2.0μm的各间隔体作为间隔体24并使用上述手性材料2的液晶显示装置，调查在与上述同样地设定各种N、B的值利用多路驱动波形进行驱动的情况下，在利用各个N进行驱动时的最佳偏置条件下不会发生黑点不良显示的d/p。图8示出调查结果。在该图8中还示出了上述图7中的关系。可知对于相同N的设定值，即使在使用手性材料2(间距相对较大的材料)的一方d/p更小的条件下，也能改善不良显示。通过对该曲线进行曲线拟合来确定有/无不良显示的边界线，结果可近似为d/p＝0.135+0.3/N。即，导出d/p与N成反比的近似式。由图8可知，当期望在无不良显示的状态下进行最佳偏置驱动时，在d/p≥0.135+0.3/N的条件下，将B设定为大于最佳偏置即可。

并且，如上述图2所示，在上述实施方式中，将彼此相邻的第1开口部18和第2开口部19在短边方位的间隔(边缘间距离)设为40μm，对于改变该边缘间距离的情况也进行了相同的观察。结果，得知当该边缘间距离为20μm以下时，可实现外观的显示均匀性而不受d/p的影响。但是，当这样地缩短边缘间距离时，电极开口率大幅降低，接通透射率降低，因此很难改善显示质量。从这种角度来看，有效的是使边缘间距离尽量大。根据本申请发明人的研究，该边缘间距离优选大于20μm小于60μm，更优选的是30μm以上50μm以下。另外，在上述实施方式中，第1开口部18和第2开口部19的短边长度分别设为7μm，对改变该短边长度时的影响进行了调查。结果，得知如果该短边长度最小为5μm、最大为20μm，则表现出相同的倾向。

根据以上本实施方式，通过根据液晶层14的层厚度d与扭曲间距p之比d/p之间的关系来适当设定进行多路驱动时的条件，由此可降低由间隔体24彼此间的凝聚导致的不良显示。

并且，本发明不限于上述实施方式的内容，在本发明的主旨范围内可进行各种变形来加以实施。

例如，在上述实施方式中，例示了具有用于实现多畴配向的第1开口部和第2开口部的液晶显示装置，但这些开口部不是必须的构成要件，可以省略。即，在对配向膜进行摩擦处理等而成的单畴配向的液晶显示装置中也能应用本发明。在这样的单畴配向的液晶装置中，当预倾角为89.5°以上时，容易发现黑点不良显示，当预倾角为在大于等于89.9°小于90°区间的89.95°以上时，特别容易发现黑点不良显示。因此当预倾角为89.5°以上、更优选为89.8°以上89.95°以下时，可以通过利用与上述实施方式相同的条件进行多路驱动，来降低由间隔体彼此间的凝聚导致的不良显示。

另外，在使用各第1开口部以及各第2开口部的情况下，其形状不限于长方形，也可以是正方形。另外，可以将第1开口部和第2开口部中的至少一方置换成突起体(突起物)。

Claims (5)

1.一种液晶显示装置，其具有：

第1基板，其在一面侧具有第1电极；

第2基板，其在一面侧具有第2电极，以该第2电极与所述第1基板的所述第1电极相对的方式与所述第1基板相对配置；

垂直配向膜，其分别设置在所述第1基板与所述第2基板的相对的表面；

液晶层，其设置在所述第1基板与所述第2基板之间，层厚度为d，扭曲间距为p；

多个粒状体，其分散地配置在所述第1基板与所述第2基板之间；以及

驱动电路，其与所述第1电极和所述第2电极连接，进行占空比为1/N、偏置比为1/B的多路驱动，

所述驱动电路满足

的各个条件，进行所述多路驱动。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，

所述多路驱动中的B被设定为对

的小数点以后部分进行四舍五入而得到的值。

3.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其中，

所述多个粒状体的粒径为3μm以下。

4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，

由所述垂直配向膜设定的液晶分子配向的预倾角大于等于89.5度小于90度。

5.一种液晶显示装置的驱动方法，该液晶显示装置在相对配置的2个基板的相互之间设有垂直配向的液晶层，所述2个基板的间隙是由分散配置在该2个基板间的多个粒状体保持的，该驱动方法利用占空比为1/N、偏置比为1/B的多路驱动来控制液晶显示装置，其中，

当设所述液晶层的层厚度为d、扭曲间距为p时，

满足d/p≥0.135+0.3/N、

的各个条件，进行所述多路驱动。

Images