JP2009080197A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液晶表示装置に関し、特に広視野角特性を有する液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic.
従来から、液晶ディスプレイに、同一のパターンを長い時間表示し続けると、そのパターンが焼き付くという現象が生じることが問題になっていた。 Conventionally, when the same pattern is continuously displayed on the liquid crystal display for a long time, a phenomenon that the pattern is burned occurs.
焼き付きが最も顕著に見えるのは、例えば、黒色のバックに白色のウィンドウパターンを表示させた状態でエイジング試験を行ったときである。エイジングを行った後、パネル全体に均一な中間調(灰色)を表示させると、例えばノーマリブラックモード(電圧無印加時に黒表示)では電圧が印加されていた白色が表示されていた部分(白ウィンドウ部)のほうが、黒色が表示されていた部分(黒バック部)よりも明るく見える。この原因は、主に、液晶層中に存在する不純物イオンが、電圧が印加されている白ウィンドウ部に引き寄せられて配向膜表面に蓄積され、白ウィンドウ部にDC成分が発生することと考えられている。そのため、白ウィンドウ部と背景の黒表示部とで最適対向電圧が異なることとなる。このことは、焼き付きが見えている状態から対向電極の電位を変えていくと、一旦、焼き付きが見えにくくなった後、再び顕著に見えてくるという現象から確認できる。この焼き付きを、「DC焼き付き」と呼ぶ。従来から、DC焼き付きを防止するために、液晶層中の不純物イオン量を減らすことや、不純物イオンが吸着しにくい配向膜材料を用いること、または、そのような液晶材料と配向膜材料の組合せを見つけること等の対策がなされてきた。
本発明者は、液晶層に誘電率異方性が負の液晶材料を用い、90°未満のプレチルト角を有する液晶表示装置について、DC焼き付きとは別の原因で焼き付きが生じることを見出した。この焼き付きは、残留DCに起因しないことから、「AC焼き付き」と呼ぶこととする。AC焼き付きは、液晶層に電圧を印加し続けると、時間の経過と共に、配向膜によって規制されている(アンカリングされている)液晶分子のプレチルト角が変化することが原因であると考えられる。 The present inventor has found that a liquid crystal display device having a pretilt angle of less than 90 ° using a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy for the liquid crystal layer causes burn-in due to a cause other than DC burn-in. Since this burn-in does not result from residual DC, it is referred to as “AC burn-in”. The AC image sticking is considered to be caused by a change in the pretilt angle of liquid crystal molecules that are regulated (anchored) by the alignment film over time when a voltage is continuously applied to the liquid crystal layer.
AC焼き付きの原因は、液晶分子のプレチルト角(以下では、プレチルト角を基板面からの立ち上がり角度で定義する)が電圧印加により小さくなり、VTカーブが閾値付近でより急峻に立ち上がることにあると本発明者らは推察した。例えば、図16(a)に示すように、黒色のバックに白色のウィンドウパターンを表示させた状態でエージング試験を行うと、白ウィンドウ部には電圧が印加されているので、時間経過とともに液晶分子のチルト角が小さくなる。しかし、黒バック部には電圧が印加されていないので液晶分子のチルト角は変化しない。その後、図16(b)に示すように、パネル全体に均一な中間調を表示させると、白ウィンドウ部(輝度L1)のほうが黒バック部(輝度L2)よりも明るく見えてしまう。対向電極の電位を変えていっても焼き付きの見え方に変化はなく、この焼き付きはDC焼付きではないことが分かる。この現象は、垂直配向型の液晶表示装置を利用し、ノーマリブラックモードで表示する場合に顕著であるが、他のモードでも生じると考えられる。 The cause of AC image sticking is that the pretilt angle of liquid crystal molecules (hereinafter, the pretilt angle is defined by the rising angle from the substrate surface) is reduced by voltage application, and the VT curve rises more steeply near the threshold value. The inventors speculated. For example, as shown in FIG. 16A, when an aging test is performed in a state in which a white window pattern is displayed on a black background, a voltage is applied to the white window portion, so that the liquid crystal molecules The tilt angle becomes smaller. However, since no voltage is applied to the black back portion, the tilt angle of the liquid crystal molecules does not change. Thereafter, as shown in FIG. 16B, when a uniform halftone is displayed on the entire panel, the white window portion (luminance L1) appears brighter than the black back portion (luminance L2). Even when the potential of the counter electrode is changed, the appearance of image sticking does not change, and it can be seen that this image sticking is not DC image sticking. This phenomenon is conspicuous when a vertically aligned liquid crystal display device is used to display a normally black mode, but it is considered that this phenomenon also occurs in other modes.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、液晶分子のチルト角に起因する焼き付きが改善された液晶表示装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device in which burn-in caused by the tilt angle of liquid crystal molecules is improved.
本発明の液晶表示装置は、互いに対向する第1基板および第2基板と、複数の画素とを備え、前記複数の画素のそれぞれは、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層と、前記第1基板の前記液晶層側に設けられた第1電極および前記第2基板の前記液晶層側に設けられた第2電極を有し、前記液晶層は85°以上90°未満のプレチルト角を示し、前記第1電極および前記第2電極のうちの少なくともいずれか一方は少なくとも1つのスリットを有する。 The liquid crystal display device of the present invention includes a first substrate and a second substrate facing each other, and a plurality of pixels, and each of the plurality of pixels is provided between the first substrate and the second substrate. A vertically aligned liquid crystal layer, a first electrode provided on the liquid crystal layer side of the first substrate, and a second electrode provided on the liquid crystal layer side of the second substrate. A pretilt angle of 85 ° or more and less than 90 ° is exhibited, and at least one of the first electrode and the second electrode has at least one slit.
ある実施形態において、前記少なくとも1つのスリットの幅は、5μm以上20μm以下の範囲内である。 In one embodiment, the width of the at least one slit is in the range of 5 μm to 20 μm.
ある実施形態において、前記少なくとも1つのスリットは複数のスリットであって、前記スリットの幅(S)に対する、前記スリットの幅方向に前記スリットが隣接する間隔(L)の比の値L/Sが、1以上6以下である。 In one embodiment, the at least one slit is a plurality of slits, and a ratio L / S of a ratio of an interval (L) adjacent to the slit in the width direction with respect to the slit width (S) is L / S. 1 or more and 6 or less.
ある実施形態において、前記スリットで開口される部分の面積A1と、前記複数の画素のうち前記スリットが形成された画素の表示部の面積A2との比A1/A2が、0.05以上0.5以下である。 In one embodiment, the ratio A1 / A2 between the area A1 of the portion opened by the slit and the area A2 of the display portion of the pixel in which the slit is formed among the plurality of pixels is 0.05 or more and 0.00. 5 or less.
ある実施形態において、前記第1電極は画素電極であって、前記第2電極は共通電極であって、前記画素電極は、第1副画素電極および第2副画素電極を有し、少なくともある中間調を表示するとき、前記第1副画素電極と前記共通電極との間に印加される実効電圧は、前記第2副画素電極と前記共通電極との間に印加される実効電圧よりも高く、前記少なくとも1つのスリットは、前記第1副画素電極のみに形成されている。 In one embodiment, the first electrode is a pixel electrode, the second electrode is a common electrode, and the pixel electrode includes a first subpixel electrode and a second subpixel electrode, and at least some intermediate When displaying a tone, an effective voltage applied between the first subpixel electrode and the common electrode is higher than an effective voltage applied between the second subpixel electrode and the common electrode, The at least one slit is formed only in the first subpixel electrode.
ある実施形態において、前記スリットで開口される部分の面積A1と、前記第1副画素電極の表示部の面積A2との比A1/A2が、0.05以上0.5以下である。 In one embodiment, a ratio A1 / A2 between the area A1 of the portion opened by the slit and the area A2 of the display portion of the first subpixel electrode is 0.05 or more and 0.5 or less.
ある実施形態では、前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記液晶層は、前記第1電極と前記第2電極との間に所定の電圧が印加されたときに、前記液晶層の厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向が互いに異なる複数のドメインを形成する。 In one embodiment, in each of the plurality of pixels, the liquid crystal layer has a center in the thickness direction of the liquid crystal layer when a predetermined voltage is applied between the first electrode and the second electrode. A plurality of domains having different tilt directions of neighboring liquid crystal molecules are formed.
ある実施形態において、前記複数のドメインは、前記液晶分子の前記チルト方向が互いに90°の整数倍だけ異なる、第1液晶ドメイン、第2液晶ドメイン、第3液晶ドメインおよび第4液晶ドメインである。 In one embodiment, the plurality of domains are a first liquid crystal domain, a second liquid crystal domain, a third liquid crystal domain, and a fourth liquid crystal domain in which the tilt directions of the liquid crystal molecules are different from each other by an integral multiple of 90 °.
ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれは、前記液晶層と前記第1電極との間、および前記液晶層と前記第2電極との間に形成された一対の配向膜をさらに有し、一方の配向膜が規定するプレチルト方向と、他方の配向膜が規定するプレチルト方向は、互いに略90°異なる。 In one embodiment, each of the plurality of pixels further includes a pair of alignment films formed between the liquid crystal layer and the first electrode and between the liquid crystal layer and the second electrode. The pretilt direction defined by one alignment film and the pretilt direction defined by the other alignment film differ from each other by approximately 90 °.
ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれは、前記液晶層と前記第1電極との間、および前記液晶層と前記第2電極との間に形成された一対の光配向膜をさらに有する。 In one embodiment, each of the plurality of pixels further includes a pair of photoalignment films formed between the liquid crystal layer and the first electrode and between the liquid crystal layer and the second electrode.
ある実施形態において、前記光配向膜は、偏光紫外線照射によって光二量化反応を起こし、前記液晶層の前記プレチルト角を発現させる光配向膜である。 In one embodiment, the photo-alignment film is a photo-alignment film that causes a photodimerization reaction by irradiation with polarized ultraviolet rays and exhibits the pretilt angle of the liquid crystal layer.
本発明の液晶表示装置では、液晶層に印加される電圧により、縦電界だけでなく、スリットに起因した斜め方向の電界(フリンジ電界)が生じる。このフリンジ電界の影響により、スリット付近の液晶分子はそれ以外の領域より先に倒れ始める。すなわち、画素内のスリット付近の透過率は他の領域よりも高くなり、画素全体でみると、VTカーブが立ち上がり始める電圧の値が小さくなる結果、VTカーブの立ち上がりがなだらかになり、AC焼き付きによる黒浮きが視認されにくくなる。 In the liquid crystal display device of the present invention, not only a vertical electric field but also an oblique electric field (fringe field) caused by the slit is generated by the voltage applied to the liquid crystal layer. Due to the influence of the fringe electric field, the liquid crystal molecules near the slit start to fall before other regions. That is, the transmittance in the vicinity of the slit in the pixel is higher than that in other regions, and the voltage value at which the VT curve starts to rise is reduced in the entire pixel. As a result, the rise of the VT curve becomes smooth and AC burn-in occurs. Black float is less visible.
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、図1(a)、(b)を参照して、本発明による液晶表示装置の実施形態について説明する。本実施形態の液晶表示装置は、図1(b)に示すように、互いに対向する第1基板1および第2基板2を有する。また、本実施形態の液晶表示装置には複数の画素10が配置し、複数の画素10のそれぞれは、第1基板1と第2基板2との間に設けられた垂直配向型の液晶層3を有する。また、複数の画素10のそれぞれは、第1基板1の液晶層3側に設けられた第1電極4と、第1電極4の液晶層3側に設けられた配向膜6とを有し、第2基板2の液晶層3側に設けられた第2電極5と、第2電極5の液晶層3側に設けられた配向膜7とを有する。配向膜6、7は、液晶層3における液晶分子3aの配向を規定し、配向膜6、7によって配向が規定される液晶分子3aは、85°以上90°未満のプレチルト角を示す。
First, an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1B, the liquid crystal display device of the present embodiment includes a
図1(a)に示すように、画素10は、複数のドメイン12〜15を有している。ドメイン12〜15は、画素10において、2行2列のマトリクス状に配置している。また、ドメイン12〜15は、第1電極4と第2電極5との間に所定の電圧が印加されたときに、液晶層3の厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向が互いに異なる性質を有する。画素10において、表示領域16の外側は、ブラックマトリクスとなり、光が遮光されている。
As illustrated in FIG. 1A, the
従来のMVA型液晶表示装置においては、電極スリットや電極上に形成された誘電体リブ(突起)などの配向制御手段によって、電圧を印加した時に液晶分子が倒れる方向を規定しており、電圧無印加時における垂直配向膜上の液晶分子のプレチルト角は90°であった。逆に言うと、電圧無印加時にプレチルト角が90°で垂直配向している液晶分子が電圧によって倒れる方向を規定するために、上記の配向規制手段を用いていた(特許第2947350号公報)。配向規制手段(スリットやリブ)は線状であることから、液晶分子に対する配向規制力が画素領域内で不均一となるため、例えば、応答速度に分布が生じるといった問題があった。また、スリットやリブを設けた領域の光の透過率が低下するので、表示輝度が低下するという問題もあった。 In a conventional MVA type liquid crystal display device, the direction in which liquid crystal molecules are tilted when a voltage is applied is defined by an orientation control means such as an electrode slit or a dielectric rib (protrusion) formed on the electrode. The pretilt angle of the liquid crystal molecules on the vertical alignment film during heating was 90 °. In other words, the above-mentioned alignment regulating means was used in order to define the direction in which the liquid crystal molecules vertically aligned with a pretilt angle of 90 ° when no voltage is applied (Japanese Patent No. 2947350). Since the alignment regulating means (slits and ribs) are linear, the alignment regulating force with respect to the liquid crystal molecules becomes non-uniform in the pixel region, and there is a problem that, for example, the response speed is distributed. In addition, since the light transmittance of the region where the slits and ribs are provided is lowered, there is also a problem that the display luminance is lowered.
これに対して、本発明による実施形態の液晶表示装置は、配向膜によって規定されるプレチルト角を90°未満とし、配向膜そのものでプレチルト方向を規定するものである。このように配向膜によってプレチルト方向を規定すると、従来のMVAモードの液晶表示装置における上記の問題が起こらない(WO2006/132369A1参照)。 On the other hand, in the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, the pretilt angle defined by the alignment film is less than 90 °, and the pretilt direction is defined by the alignment film itself. When the pretilt direction is defined by the alignment film as described above, the above-described problem in the conventional MVA mode liquid crystal display device does not occur (see WO2006 / 132369A1).
本実施形態の液晶表示装置は、具体的には、互いの基板でプレチルト方向が直交する垂直配向膜を用いることにより、液晶分子がツイスト構造となるVAモード(以下、VATN(Vertical Alignment Twisted Nematic)モードまたはRTN(Reverse Twisted Nematic)モードという)である。VATNモードでは、各垂直配向膜によって規定される液晶分子のプレチルト方向は、液晶層を介してクロスニコル配置される一対の偏光板の吸収軸と平行または直交する。VATNモードでは、液晶層に十分な電圧(少なくとも最高階調の表示のための信号電圧)が印加されたとき液晶層の厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向は、一対の配向膜によって規定される2つのプレチルト方向を略2等分する方向になる。図1(a)に示すような2行2列に配列するドメインを設ける場合、VATNモードを採用すると、両方の配向膜に対する配向処理(ラビングまたは光照射)の回数を合計で最低4回とすることが出来るという利点がある。 Specifically, the liquid crystal display device of the present embodiment uses a vertical alignment film in which the pretilt directions are orthogonal to each other on each substrate, whereby the liquid crystal molecules have a twisted structure (hereinafter referred to as VATN (Vertical Alignment Twisted Nematic)). Mode or RTN (Reverse Twisted Nematic) mode). In the VATN mode, the pretilt direction of the liquid crystal molecules defined by each vertical alignment film is parallel or orthogonal to the absorption axes of a pair of polarizing plates arranged in a crossed Nicol manner via the liquid crystal layer. In the VATN mode, when a sufficient voltage (signal voltage for display of at least the highest gradation) is applied to the liquid crystal layer, the tilt direction of the liquid crystal molecules near the center in the thickness direction of the liquid crystal layer is determined by a pair of alignment films. The two pretilt directions defined are substantially divided in two. When providing domains arranged in 2 rows and 2 columns as shown in FIG. 1A, if the VATN mode is adopted, the total number of alignment treatments (rubbing or light irradiation) for both alignment films is at least 4 times. There is an advantage that you can.
配向膜によってプレチルト方向を規定する液晶表示装置では、焼き付きの発生が問題となっていた。本発明者は、液晶ディスプレイに、同一のパターンを長時間表示し続けるとそのパターンが焼き付く原因として、AC焼き付きという現象を見出した。このAC焼き付きは、液晶層に電圧を印加し続けると、時間の経過と共に、配向膜によって規制されている液晶分子のプレチルト角が小さくなり(寝る方向に変化し)、VTカーブ(電圧−透過率曲線)の立ち上がりが閾値付近で急峻に立ち上がることにより生じると考えられる。なお、VTカーブの立ち上がりについては、後に、図3等を参照しながら詳細に説明する。 In the liquid crystal display device in which the pretilt direction is defined by the alignment film, the occurrence of image sticking has been a problem. The present inventor has found a phenomenon of AC image sticking as a cause of image burn-in when the same pattern is continuously displayed on the liquid crystal display for a long time. In this AC image sticking, when a voltage is continuously applied to the liquid crystal layer, the pretilt angle of the liquid crystal molecules regulated by the alignment film decreases (changes in the sleeping direction) with time, and a VT curve (voltage-transmittance). It is considered that the rise of the (curve) is caused by a sharp rise near the threshold. The rise of the VT curve will be described later in detail with reference to FIG.
このAC焼き付きへの対策として、本実施形態の液晶表示装置では、第1電極4および第2電極5のうちの少なくともいずれか一方が、少なくとも1つのスリット11a〜11dを有する。このスリット11a〜11dの付近では、液晶層3に印加される電圧により生じる縦電界だけでなく、スリット11a〜11dに起因した斜め方向の電界(フリンジ電界)が生じる。このフリンジ電界の影響により、スリット11a〜11dを形成しない場合と比較して、スリット11a〜11d付近における液晶分子3aはそれ以外の領域より先に倒れ始める。その結果、スリット11a〜11d付近の透過率は他の領域よりも高くなり、画素全体でみると、VTカーブが立ち上がり始める電圧の値が小さくなる。これにより、VTカーブの立ち上がりがなだらかになり、AC焼き付きによる黒浮きが視認されにくくなる。
As a countermeasure against this AC burn-in, in the liquid crystal display device of this embodiment, at least one of the
なお、スリット11a〜11dは、共通電極および画素電極のうちのいずれか一方のみに形成されていてもよいし、両方に形成されていてもよい。共通電極および画素電極のうちのいずれか一方のみにスリット11a〜11dが形成される場合には、他方の電極における液晶層側の表面は、スリットやリブを有しておらず平坦である。
Note that the
(スリットの向きについて)
本願発明者は、スリットをどの方向に向けて形成すれば、より効果的にVTカーブをなだらかにすることができるかをシミュレーションした。図2(a)〜(c)は、液晶層に電圧が印加されたときに液晶分子が傾斜する方向と、スリットの伸びる方向との関係を模式的に示す図である。図2(a)は、液晶分子(液晶層の中層部に位置する液晶分子)が傾斜する方向に平行な方向に伸びるスリットAを、図2(b)は、液晶分子が傾斜する方向に垂直な方向に伸びるスリットBを、図2(c)は、液晶分子が傾斜する方向から45°傾いた方向に伸びるスリットCを示す。図2(a)〜(c)に示すスリットは、1画素内の1ドメインごとに形成した。
(Slit direction)
The inventor of the present application simulated which direction the slit is formed in order to more effectively smooth the VT curve. 2A to 2C are diagrams schematically showing the relationship between the direction in which the liquid crystal molecules tilt when a voltage is applied to the liquid crystal layer and the direction in which the slit extends. 2A shows a slit A extending in a direction parallel to the direction in which the liquid crystal molecules (liquid crystal molecules located in the middle layer of the liquid crystal layer) tilt, and FIG. 2B shows a direction perpendicular to the direction in which the liquid crystal molecules tilt. FIG. 2C shows a slit B extending in a direction inclined by 45 ° from the direction in which the liquid crystal molecules are inclined. The slits shown in FIGS. 2A to 2C were formed for each domain in one pixel.
スリットA〜Cにおける遮光部Lおよび開口部Sの値は、スリットA、CについてはL/S=32.5μm/2.5μm、30μm/5μm、25μm/10μmとし、スリットBについては、L/S=32.5μm/2.5μm、30μm/5μm、25μm/10μm、20μm/15μmとした。 The values of the light shielding part L and the opening S in the slits A to C are L / S = 32.5 μm / 2.5 μm, 30 μm / 5 μm, 25 μm / 10 μm for the slits A and C, and L / S for the slit B S = 32.5 μm / 2.5 μm, 30 μm / 5 μm, 25 μm / 10 μm, 20 μm / 15 μm.
図2(a)〜(c)において、実線の矢印は、上側基板に形成された配向膜によって配向規制された液晶分子のプレチルト方向を示し、破線の矢印は、下側基板に形成された配向膜によって配向規制された液晶分子のプレチルト方向を示す。それぞれ、基板面を基準にしたプレチルト方向を示している。この場合、上側基板側の液晶分子のチルト方向と下側基板側の液晶分子のチルト方向は直交するので、電圧印加時に液晶分子はツイスト配向を呈し、液晶層の層面内および厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向は、上側基板側および下側基板側のチルト方向を、ちょうど2等分する方向に配向する。 2A to 2C, solid arrows indicate the pretilt direction of the liquid crystal molecules whose alignment is regulated by the alignment film formed on the upper substrate, and broken arrows indicate the alignment formed on the lower substrate. The pretilt direction of the liquid crystal molecules whose alignment is regulated by the film is shown. Each shows a pretilt direction with respect to the substrate surface. In this case, since the tilt direction of the liquid crystal molecules on the upper substrate side and the tilt direction of the liquid crystal molecules on the lower substrate side are orthogonal to each other, the liquid crystal molecules exhibit twist alignment when a voltage is applied, and the center of the liquid crystal layer in the layer plane and in the thickness direction The tilt directions of the liquid crystal molecules in the vicinity are aligned in a direction that exactly bisects the tilt directions on the upper substrate side and the lower substrate side.
偏光子および検光子は、図2(d)に示すように、偏光子の吸収軸(P)と検光子の吸収軸(A)とが、それぞれ、上下(時計の文字盤の12時−6時)方向および左右(時計の文字盤の9時−3時)方向になるように設ける。 As shown in FIG. 2 (d), the polarizer and the analyzer are arranged so that the absorption axis (P) of the polarizer and the absorption axis (A) of the analyzer are respectively above and below (12: 00-6 of the clock face dial). Hour) and left and right (9 to 3 o'clock on the clock face).
配向膜として垂直配向膜を用い、液晶層に電圧が印加されないときには、液晶層の層面内および厚さ方向における中央付近の液晶分子は90°に近いチルト角を有している。電圧が印加されないときには、液晶パネルの表示は黒表示となる。液晶層に電圧が印加されると、液晶分子が傾斜し、光が漏れてくる。 When a vertical alignment film is used as the alignment film and no voltage is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules in the layer plane of the liquid crystal layer and near the center in the thickness direction have a tilt angle close to 90 °. When no voltage is applied, the display on the liquid crystal panel is black. When a voltage is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules tilt and light leaks.
AC焼き付きが起こる前のプレチルト角を87.5°とし、通電エージング等のストレスをかけた後、つまり焼き付きが起こったと想定した後のプレチルト角を87.4°とした。すなわち、通電エージングで0.1°だけチルト角が小さくなったと仮定して2次元のシミュレーションを行った。図3(a)〜(c)に2次元シミュレーション結果を示す。 The pretilt angle before AC image sticking occurred was 87.5 °, and after applying stress such as energization aging, that is, the pretilt angle after assuming that image sticking occurred was 87.4 °. That is, a two-dimensional simulation was performed assuming that the tilt angle was reduced by 0.1 ° by energization aging. 3A to 3C show the two-dimensional simulation results.
図3(a)〜(c)は、それぞれ、スリットA〜Cを有する系を用いたシミュレーション結果を示している。図3(a)〜(c)において、横軸は印加電圧を示し、縦軸は、プレチルト角に87.4°を与えて計算した透過率を、プレチルト角に87.5°を与えて計算した透過率で割った値ΔTを示している。つまり、ΔTは、焼き付いた領域の透過率を、焼き付いていない領域の透過率で割った値であり、焼き付きによる輝度(透過率)の増大の程度をダイレクトに表している。図3(a)〜(c)に示すように、ΔTの値は100%より大きく、プレチルト角に87.4°を与えた領域の方が87.5°を与えた領域よりも、透過率が高くなっていることがわかる。ΔTの値が100を超えて大きくなるほど、AC焼き付きによる影響が大きいことを示している。 FIGS. 3A to 3C show simulation results using a system having slits A to C, respectively. 3A to 3C, the horizontal axis represents the applied voltage, and the vertical axis represents the transmittance calculated by giving 87.4 ° to the pretilt angle, and calculated by giving 87.5 ° to the pretilt angle. A value ΔT divided by the measured transmittance is shown. That is, ΔT is a value obtained by dividing the transmittance of the burned area by the transmittance of the non-burned area, and directly represents the degree of increase in luminance (transmittance) due to burn-in. As shown in FIGS. 3A to 3C, the value of ΔT is larger than 100%, and the region where 87.4 ° is given to the pretilt angle is more transparent than the region where 87.5 ° is given. It can be seen that is higher. It shows that the larger the value of ΔT exceeds 100, the greater the influence of AC image sticking.
図3(a)〜(c)のいずれにおいても、スリットを有しない系(ref)のΔTは、2〜3Vの間でピークを示している。ΔTは、最大で120%を超える程度の値を示している。それに対し、スリットを有する系では、スリットの開口部幅(S)が5μm程度以上になれば、いずれのスリットA〜CでもΔTが小さくなることが分かる。つまり、スリットを有する系ではいずれも、スリットを形成しない系よりもAC焼き付きが改善されていることがわかった。また、例えばL/S=25μm/10μmのΔTを比較すると、スリットB、スリットA、スリットCの順にAC焼き付きがよくなっていることも分かった。 In any of FIGS. 3A to 3C, ΔT of the system (ref) having no slit shows a peak between 2 and 3V. ΔT shows a value exceeding 120% at the maximum. On the other hand, in a system having a slit, it can be seen that ΔT is small in any of the slits A to C if the opening width (S) of the slit is about 5 μm or more. That is, it was found that the AC image sticking was improved in all the systems having slits compared to the system not forming slits. For example, when ΔT of L / S = 25 μm / 10 μm was compared, it was also found that AC image sticking improved in the order of slit B, slit A, and slit C.
(AC焼き付きの生じやすい階調について)
次に、階調とAC焼き付きとの関係をシミュレーションにより調べた結果について説明する。図4は、スリットBを有する系において、階調とΔTとの関係を示すグラフ図である。ここでは256階調(0〜255)の場合について説明する。図4において、縦軸はΔTの値を示し、横軸は階調を示している。なお、図4のΔTも、プレチルト角に87.4°を与えて計算した透過率を、プレチルト角に87.5°を与えて計算した透過率で割った値を示している。図4に示すように、およそ6/255階調程度から30/255階調程度までの比較的低階調範囲において、ΔTの値が大きくなっており、この範囲で焼き付きが大きくなっていることがわかる。例えば50/255階調程度以上の階調になると焼き付きが小さくなることが予想されるが、この傾向は、シミュレーションだけでなく、実パネルを用いた試験でも同様であった。
(Regarding gradations that tend to cause AC burn-in)
Next, the result of examining the relationship between gradation and AC image sticking by simulation will be described. FIG. 4 is a graph showing the relationship between gradation and ΔT in a system having a slit B. Here, the case of 256 gradations (0 to 255) will be described. In FIG. 4, the vertical axis indicates the value of ΔT, and the horizontal axis indicates the gradation. Note that ΔT in FIG. 4 also shows a value obtained by dividing the transmittance calculated by giving 87.4 ° to the pretilt angle by the transmittance calculated by giving 87.5 ° to the pretilt angle. As shown in FIG. 4, the value of ΔT is large in a relatively low gradation range from about 6/255 gradation to about 30/255 gradation, and the burn-in is large in this range. I understand. For example, it is expected that the burn-in will be reduced when the gradation is about 50/255 gradation or more, but this tendency is the same not only in the simulation but also in the test using the actual panel.
L/S=25μm/10μmのスリットを有する系では、スリットを有しない系(ref)と比べて、30/255階調付近でのΔTの値がおよそ半分の値になる。これにより、AC焼き付き自体も半減していることがわかる。 In the system having a slit of L / S = 25 μm / 10 μm, the value of ΔT near the 30/255 gradation is about half that of the system (ref) having no slit. Thereby, it can be seen that AC image sticking itself is also halved.
(スリットのサイズについて)
図5は、スリットBを有する系を用い、正面方向のVTカーブを計算した結果を示すグラフ図である。なお、縦軸の透過率Trは、スリットを有しない系に7Vの電圧を印加したときの透過率で規格化した値である。図5に示すように、L/Sの値が小さくなると、スリットを有しない系と比較して、正面方向の透過率が低下することが分かる。この結果から、スリットの幅(S)に対する、スリットの幅方向にスリットが隣接する間隔(L)の比の値L/Sが、1以上6以下であることが好ましい。L/Sの値が6以下であることにより、AC焼き付きを効果的に改善することができると共に、L/Sの値が1以上であることにより、透過率の低下による悪影響(明るさのロスなど)を回避することができる。特にL/Sの値が25μm/10μmよりも小さくなると、スリットを有しない系と比較して、正面方向の透過率がおよそ30%以上低下するので、L/Sの値は、より好ましくは2.5以上6以下である。スリットの幅の具体的な値としては、5μm以上20μm以下の範囲内にあることが好ましい。
(About slit size)
FIG. 5 is a graph showing the result of calculating a VT curve in the front direction using a system having a slit B. FIG. Note that the transmittance Tr on the vertical axis is a value normalized by the transmittance when a voltage of 7 V is applied to a system having no slit. As shown in FIG. 5, it can be seen that when the value of L / S is reduced, the transmittance in the front direction is reduced as compared with a system having no slit. From this result, it is preferable that the value L / S of the ratio of the interval (L) where the slits are adjacent in the slit width direction to the slit width (S) is 1 or more and 6 or less. When the L / S value is 6 or less, AC image sticking can be effectively improved, and when the L / S value is 1 or more, adverse effects due to a decrease in transmittance (brightness loss). Etc.) can be avoided. In particular, when the value of L / S is smaller than 25 μm / 10 μm, the transmittance in the front direction is reduced by about 30% or more as compared with a system having no slit, so the value of L / S is more preferably 2 .5 or more and 6 or less. The specific value of the slit width is preferably in the range of 5 μm to 20 μm.
また、スリットで開口される部分の面積をA1とし、そのスリットが形成される画素(分割駆動を行う場合は、スリットを形成する副画素)の表示部の面積をA2とすると、A1/A2の値は、0.05以上0.5以下であることが好ましい。例えば、図1(a)に示す画素において、面積A1はスリット11a〜11dが開口する面積であり、面積A2は、表示部16内(つまりブラックマトリクスよりも内側)の領域の面積である。A1/A2の値が0.05以上であることにより、AC焼き付きを効果的に改善することができると共に、A1/A2の値が0.5以下であることにより、透過率の低下による悪影響(明るさのロスなど)を回避することができる。なお、より好ましいA1/A2の値は、0.1以上0.3以下である。
Further, if the area of the portion opened by the slit is A1, and the area of the display portion of the pixel in which the slit is formed (the sub-pixel that forms the slit in the case of divided driving) is A2, then A1 / A2 The value is preferably 0.05 or more and 0.5 or less. For example, in the pixel shown in FIG. 1A, the area A1 is an area where the
(画素分割駆動について)
次に、AC焼き付きを低減しつつ、明るさの低下も抑制することのできるセル構成について検討した結果について説明する。
(About pixel division drive)
Next, a description will be given of a result of studying a cell configuration that can suppress a decrease in brightness while reducing AC image sticking.
視野角改善の一手法として、画素分割駆動(マルチ画素駆動ともいう)という方法が知られている(2004−62146号公報(米国特許第6958791号明細書))。図6に示すように、通常駆動では、1画素ごとに単一な電圧を印加して駆動を行う。それに対し、画素分割駆動では、1画素を、明るさの異なる複数(例えば2つ)の副画素に分割する。そして、副画素ごとに補助容量を設け、補助容量を構成する補助容量対向電極(CSバスラインに接続されている)を副画素ごとに電気的に独立とし、補助容量対向電極に供給する電圧を変化させる。これにより、複数の副画素の液晶層に印加される実効電圧を異なるものとする。この手法を用いると、γ特性の視角依存性が改善する。 As one method for improving the viewing angle, a method called pixel division driving (also referred to as multi-pixel driving) is known (2004-62146 (US Pat. No. 6,958,791)). As shown in FIG. 6, in normal driving, driving is performed by applying a single voltage for each pixel. In contrast, in pixel division driving, one pixel is divided into a plurality of (for example, two) sub-pixels having different brightness. A storage capacitor is provided for each subpixel, and the storage capacitor counter electrode (connected to the CS bus line) constituting the storage capacitor is electrically independent for each subpixel, and a voltage supplied to the storage capacitor counter electrode is Change. Thereby, the effective voltages applied to the liquid crystal layers of the plurality of sub-pixels are different. When this method is used, the viewing angle dependency of the γ characteristic is improved.
ここで、図7を参照しながら画素分割駆動を行った場合のVTカーブについて説明する。図7には、相対的に明るい副画素(明副画素)のVTカーブと、相対的に暗い副画素(暗副画素)のVTカーブが示されている。明副画素のVTカーブは、画素全体のVTカーブ(実線で示す)よりも低電圧寄りに現れているのに対し、暗副画素のVTカーブは、画素全体のVTカーブよりも高電圧寄りに現れている。図7に示す明副画素と暗副画素との面積比は1:1であるため、画素全体としてのVTカーブは、明副画素のVTカーブと暗副画素のVTカーブとの平均となる。なお、本明細書および図面において、例えば、明副画素と暗副画素との比が1:1である分割駆動のことを、「画素分割駆動1:1」と呼ぶ。 Here, a VT curve when pixel division driving is performed will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a VT curve of a relatively bright subpixel (bright subpixel) and a VT curve of a relatively dark subpixel (dark subpixel). The VT curve of the bright subpixel appears closer to the lower voltage than the VT curve of the entire pixel (shown by the solid line), whereas the VT curve of the dark subpixel is closer to the higher voltage than the VT curve of the entire pixel. Appears. Since the area ratio of the bright subpixel and the dark subpixel shown in FIG. 7 is 1: 1, the VT curve of the entire pixel is an average of the VT curve of the bright subpixel and the VT curve of the dark subpixel. In the present specification and drawings, for example, the division driving in which the ratio of the bright subpixel to the dark subpixel is 1: 1 is referred to as “pixel division driving 1: 1”.
図8に、通常駆動のVTカーブ、画素分割駆動1:1のVTカーブ、および画素分割駆動1:2のVTカーブを示す。図8から、通常駆動の場合と比較して、画素分割駆動の場合では、VTカーブの立ち上がりがなだらかになっていることがわかる。これは、明副画素のVTカーブが立ち上がる電圧を相対的に低くし、暗副画素のVTカーブが立ち上がる電圧を相対的に高くして、これらの電圧に差を設けたため、画素全体としてのVTカーブの立ち上がりをなだらかにできたことが原因と考えられる。さらに、画素分割駆動1:1の場合よりも画素分割駆動1:2の場合のほうが、VTカーブの立ち上がりがなだらかになっていることから、明副画素に対する暗副画素の割合を大きくすれば、VTカーブがなだらかになることが分かる。なお、暗副画素に対する明副画素の割合を大きくすると、VTカーブが急峻に立ち上がる傾向が強くなるため、好ましくない。 FIG. 8 shows a VT curve for normal driving, a VT curve for pixel division driving 1: 1, and a VT curve for pixel division driving 1: 2. From FIG. 8, it can be seen that the rise of the VT curve is smoother in the case of pixel division driving than in the case of normal driving. This is because the voltage at which the VT curve of the bright subpixel rises is relatively low, the voltage at which the VT curve of the dark subpixel rises is relatively high, and a difference is provided between these voltages. The reason is that the curve rises smoothly. Furthermore, since the rise of the VT curve is smoother in the case of the pixel division drive 1: 2 than in the case of the pixel division drive 1: 1, if the ratio of the dark subpixel to the bright subpixel is increased, It can be seen that the VT curve becomes gentle. It is not preferable to increase the ratio of the bright sub-pixel to the dark sub-pixel because the VT curve tends to rise sharply.
なお、暗副画素のVTカーブの透過率も、最終的に明副画素のVTカーブの透過率に追いつくため、液晶パネルにおいて明るさのロスが生じることはない。 Note that the transmittance of the VT curve of the dark sub-pixel finally catches up with the transmittance of the VT curve of the bright sub-pixel, so that no loss of brightness occurs in the liquid crystal panel.
この画素分割駆動に、AC焼き付きを低減するためのスリットを組み合わせて、VTカーブをなだらかにしつつ、明るさのロスを少なくできる形態を検討した。 By combining this pixel division drive with a slit for reducing AC image sticking, a form that can reduce the loss of brightness while smoothing the VT curve was studied.
明副画素にL/S=25μm/10μmのスリットBを形成して、正面方向のVTカーブを計算した。なお、画素分割駆動の明副画素と暗副画素の面積比は1:1と1:2の2通りにした。図9に、スリットを有する2種類の画素分割駆動のVTカーブと、スリットを有し、画素を分割しない通常の駆動のVTカーブとを示す。スリットとしては、L/S=25μm/10μmのスリットBを形成した。図9からわかるように、画素分割を行わない通常駆動の場合には、明るさ(7V印加時の透過率)が、スリットを有さず画素分割駆動を行わない比較例(ref)よりも30%以上低下しているが、画素分割駆動1:1、1:2の場合には、明るさのロスを改善することができている。例えば、画素分割駆動1:2の系では、比較例に対する明るさのロスを12%程度にまで少なくすることができた。 A slit B with L / S = 25 μm / 10 μm was formed in the bright subpixel, and the VT curve in the front direction was calculated. Note that the area ratio of the bright subpixel and the dark subpixel in pixel division driving was set to two types of 1: 1 and 1: 2. FIG. 9 shows a VT curve of two types of pixel division driving having a slit and a normal driving VT curve having a slit and not dividing a pixel. As a slit, a slit B with L / S = 25 μm / 10 μm was formed. As can be seen from FIG. 9, in the case of normal driving without pixel division, the brightness (transmittance when 7V is applied) is 30 as compared with the comparative example (ref) that has no slit and does not perform pixel division driving. %, But in the case of pixel division drive 1: 1 and 1: 2, the brightness loss can be improved. For example, in the pixel division drive 1: 2 system, the brightness loss with respect to the comparative example can be reduced to about 12%.
図10、11は、スリットを有し、画素分割駆動を行う系における、階調と透過率(ΔT)との関係を示すグラフ図である。なお、スリットとしては、L/S=25μm/10μmのスリットBを形成した。図10、11に示す結果では、図4に示す通常駆動(画素分割駆動なし、L/S=25μm/10μmのスリットB)の場合と比較して、さらにAC焼き付き(ΔT)が低減されていることが分かる。同じ階調、例えば30/255階調で見ると、通常駆動の場合にはΔTが約105%以上であったのに対し、画素分割駆動1:2の場合にはΔTが約103%程度にまで小さくなっている。 10 and 11 are graphs showing the relationship between gradation and transmittance (ΔT) in a system having slits and performing pixel division driving. In addition, as a slit, slit B of L / S = 25 μm / 10 μm was formed. In the results shown in FIGS. 10 and 11, the AC image sticking (ΔT) is further reduced as compared with the case of the normal drive shown in FIG. 4 (no pixel division drive, L / S = 25 μm / 10 μm slit B). I understand that. Looking at the same gradation, for example, 30/255 gradation, ΔT was about 105% or more in the case of normal driving, whereas ΔT was about 103% in the case of pixel division driving 1: 2. Is getting smaller.
以上のように、画素分割駆動を行う液晶パネルにおいて、先に立ち上がる明副画素にスリットを設けることで、AC焼き付きを低減できると共に、明るさのロスも抑えることが可能となる。 As described above, in a liquid crystal panel that performs pixel division driving, by providing a slit in a bright subpixel that rises first, AC burn-in can be reduced and brightness loss can be suppressed.
なお、暗副画素にスリットを設けてしまうと、充分高い電圧(例えば7V程度)を印加しても暗副画素のVTカーブが明副画素のVTカーブに追いつかず、明るさをロスしてしまうため、好ましくない。すなわち、スリットは明副画素のみに設けることが好ましい。 If a slit is provided in the dark subpixel, even if a sufficiently high voltage (for example, about 7 V) is applied, the VT curve of the dark subpixel cannot catch up with the VT curve of the bright subpixel, and the brightness is lost. Therefore, it is not preferable. That is, the slit is preferably provided only in the bright subpixel.
例えば図7に示すように、明副画素のVTカーブは、実効電圧が2V程度のときに立ち上がり始めるのに対し、暗副画素のVTカーブは、実効電圧が2.5ボルトを超えないと立ち上がり始めない。1画素としてのVTカーブはこれら2つの副画素のVTカーブの平均であり、そのVTカーブの立ち上がりは、通常駆動時のVTカーブの立ち上がりよりもなだらかになる。 For example, as shown in FIG. 7, the VT curve of the bright subpixel starts to rise when the effective voltage is about 2V, whereas the VT curve of the dark subpixel rises unless the effective voltage exceeds 2.5 volts. I don't start. The VT curve as one pixel is an average of the VT curves of these two sub-pixels, and the rise of the VT curve becomes gentler than the rise of the VT curve during normal driving.
また、液晶層には、縦電界だけでなく、スリットに起因した斜め方向の電界(フリンジ電界)が生じる。このフリンジ電界の影響により、スリットを形成しない場合と比較して、スリット付近の液晶分子がそれ以外の領域よりも先に倒れ始める。すなわち、画素内のスリット付近の透過率は他の領域よりも高くなり、画素全体でみると、VTカーブが立ち上がり始めるときの電圧の値が小さくなる結果、VTカーブの立ち上がりがなだらかになる。 In addition, not only a vertical electric field but also an oblique electric field (fringe field) caused by the slit is generated in the liquid crystal layer. Due to the influence of the fringe electric field, the liquid crystal molecules near the slit start to fall before the other regions as compared with the case where the slit is not formed. That is, the transmittance in the vicinity of the slit in the pixel is higher than in other regions, and as a whole, the rise of the VT curve becomes smooth as a result of a decrease in the voltage value when the VT curve starts to rise.
(3次元シミュレーション)
次に、スリットを設けることによるAC焼き付きの低減を検証するため、3次元液晶配向シミュレーションを行った結果について説明する。
(3D simulation)
Next, the results of a three-dimensional liquid crystal alignment simulation will be described in order to verify the reduction in AC image sticking caused by providing slits.
図12および図13は、3次元液晶配向シミュレーションを行ったモデルの1画素の一例を示す図である。図12および図13(a)〜(d)に示すように、シミュレーションには、4ドメインのVATNモードの液晶表示装置を用いた。図12には、TFT基板上の画素電極である透明電極(ITO電極)17と、実際に光が透過する表示領域16とが示されている。表示領域16の外周部は、CF(カラーフィルタ)基板側のBM(ブラックマトリクス)により光が遮光される。また、1画素として2行2列のマトリクス状に4つのドメイン12〜15が配置し、それぞれのドメイン12〜15には、スリット11a〜11dが2本ずつ形成されている。スリット11a〜11dとしては、図2(b)に示すスリットBを形成し、L/S=24/8μmのものを用いた。図13(a)は、液晶パネルをパネル上面(上側基板(CF基板))側からみた図であり、図13(b)は、CF基板をCF面を上にしてみた図である。
12 and 13 are diagrams illustrating an example of one pixel of a model in which a three-dimensional liquid crystal alignment simulation is performed. As shown in FIGS. 12 and 13A to 13D, a 4-domain VATN mode liquid crystal display device was used for the simulation. FIG. 12 shows a transparent electrode (ITO electrode) 17 that is a pixel electrode on the TFT substrate and a
配向膜としては、紫外線照射によって液晶分子のチルト角が発現する、所謂、光配向膜を用いた。光配向膜の配向処理は、基本的にストライプ状のマスクを用い、斜め方向から偏光紫外線を照射して行う。図13(a)、(b)において、実線の矢印はCF基板側の光配向膜の紫外線照射方向を示し、破線の矢印はTFT基板側の光配向膜の紫外線照射方向を示している。このように、紫外線照射方向が互いに90°異なる2枚の光配向膜を上下基板に貼り合わせる。 As the alignment film, a so-called photo-alignment film in which a tilt angle of liquid crystal molecules is expressed by ultraviolet irradiation is used. The alignment treatment of the photo-alignment film is basically performed by irradiating polarized ultraviolet rays from an oblique direction using a striped mask. 13A and 13B, solid arrows indicate the ultraviolet irradiation direction of the photo-alignment film on the CF substrate side, and broken-line arrows indicate the ultraviolet irradiation direction of the photo-alignment film on the TFT substrate side. In this way, two photo-alignment films whose UV irradiation directions are 90 ° different from each other are bonded to the upper and lower substrates.
図13(c)において、実線の矢印はCF基板側のチルト方向を示し、破線の矢印はTFT基板側のチルト方向を示す。本実施形態で用いた光配向膜は紫外線照射方向とチルト方向とが互いに逆方向となる。 In FIG. 13C, solid arrows indicate the tilt direction on the CF substrate side, and broken arrows indicate the tilt direction on the TFT substrate side. In the photo-alignment film used in this embodiment, the ultraviolet irradiation direction and the tilt direction are opposite to each other.
図13(c)に示すように、閾値以上の電圧を印加すると、液晶層の厚さ方向における中央付近の液晶分子20が、上下基板の配向処理方向をちょうど2等分する方位に倒れる。また、図13(c)に示すように、隣接するドメインの境界には、暗い輝度の線21(暗線と称する)が発生する。図13(d)は、閾値電圧以上の電圧印加時における配向状態を顕微鏡で観察した画像を示す図であり、暗線21が現れた状態を示す。
As shown in FIG. 13C, when a voltage equal to or higher than the threshold is applied, the
このシミュレーションでは、画素分割駆動は考慮せず、通常駆動を想定した。また、計算を簡単化するべく、1画素の1つのドメインのみを取り出してモデルを立てて、計算を行った。実際に3次元シミュレーションを実施したのは、図14(a)に示す56μm×67.2μmの領域である。比較例(ref)は、同サイズの領域でスリットを有しないものとした。また、計算に時間がかかることと、およびAC焼き付きが顕著なのは閾値付近とそれを少し超えた階調領域であることに鑑み、0Vから3.5Vの電圧範囲でシミュレーションを実施した。ただし、スリットを形成することによる透過率のロスの程度を評価するために、7Vの電圧を印加した時の透過率のみ別に計算した。また、初期のチルト角(プレチルト角)を89.0°、焼き付いた時のチルト角を88.9°として計算を行った。 In this simulation, pixel division driving is not considered and normal driving is assumed. Further, in order to simplify the calculation, only one domain of one pixel was taken out and a model was established to perform the calculation. The actual three-dimensional simulation was performed in the area of 56 μm × 67.2 μm shown in FIG. The comparative example (ref) was assumed to have no slit in the same size region. In view of the fact that the calculation takes time and that the AC image sticking is noticeable in the vicinity of the threshold value and the gradation region slightly exceeding the threshold value, the simulation was performed in the voltage range from 0V to 3.5V. However, in order to evaluate the degree of loss of transmittance due to the formation of the slit, only the transmittance when a voltage of 7 V was applied was separately calculated. Further, the calculation was performed with the initial tilt angle (pretilt angle) being 89.0 ° and the tilt angle when burned in being 88.9 °.
表1は、図14(a)に示す領域に7Vの電圧を印加した時の透過率比および透過率を計算した結果を示す。なお、透過率比は、比較例(ref)を100とした場合の相対的な値であり、透過率は空気を100とした場合の透過率である。表1には、スリットBを有する領域(サンプルBと呼ぶ)の計算結果だけでなく、比較のため、スリットA、Cを有する領域(それぞれサンプルA、Cと呼ぶ)の計算結果も示す。サンプルB(L/S=24μm/8μm)では、スリットなしの場合(ref)と比べて透過率を30%程度ロスする。これは、先に計算した2次元計算結果(図9に示す)の値と同等である。 Table 1 shows the results of calculating the transmittance ratio and transmittance when a voltage of 7 V is applied to the region shown in FIG. The transmittance ratio is a relative value when the comparative example (ref) is 100, and the transmittance is the transmittance when air is 100. Table 1 shows not only the calculation result of the region having the slit B (referred to as sample B) but also the calculation result of the region having the slits A and C (referred to as samples A and C, respectively) for comparison. In the sample B (L / S = 24 μm / 8 μm), the transmittance is lost by about 30% compared to the case without the slit (ref). This is equivalent to the value of the two-dimensional calculation result (shown in FIG. 9) calculated previously.
図14(b)に、AC焼き付きが生じていないとき(プレチルト角89.0°)の、比較例(ref)およびサンプルBのVTカーブの計算結果を示す。図14(b)における縦軸は、比較例(ref)に7Vの電圧を印加した場合の透過率を100とした場合の数値を示している。図14(b)に示す計算結果を対数にしたものを図14(c)に示す。図14(c)から明らかなように、スリットを設けることにより、VTカーブの立ち上がりがなだらかになっていることが計算でも確認された。 FIG. 14B shows the calculation results of the VT curves of the comparative example (ref) and sample B when AC image sticking does not occur (pretilt angle 89.0 °). The vertical axis | shaft in FIG.14 (b) has shown the numerical value when the transmittance | permeability at the time of applying the voltage of 7V to a comparative example (ref) is set to 100. FIG. FIG. 14C shows the logarithm of the calculation result shown in FIG. As is clear from FIG. 14C, it was also confirmed by calculation that the rise of the VT curve was smooth by providing the slit.
図14(d)における縦軸のΔTは、AC焼き付きが生じていない場合(プレチルト角89.0°)の透過率を、AC焼き付きが生じている場合(チルト角88.9度)の透過率で割った値の百分率を示す。図14(d)に示す結果から、より実際の液晶パネルに近い状態の3次元計算でも、サンプルBのAC焼き付きは比較例(ref)の焼き付きと比べて約1/3以下に抑えられることが分かった。 In FIG. 14D, ΔT on the vertical axis represents the transmittance when AC image sticking does not occur (pretilt angle 89.0 °), and the transmittance when AC image sticking occurs (tilt angle 88.9 degrees). Shows the percentage of the value divided by. From the result shown in FIG. 14D, the AC image sticking of the sample B can be suppressed to about 1/3 or less compared with the image sticking of the comparative example (ref) even in the three-dimensional calculation in a state closer to an actual liquid crystal panel. I understood.
さらに、1ドメイン内における3次元の輝度マップについて図15を参照しながら説明する。図15に、比較例(ref)およびサンプルBに1.5Vから3.0Vの電圧を印加した時の輝度マップを示す。 Further, a three-dimensional luminance map in one domain will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows luminance maps when a voltage of 1.5 V to 3.0 V is applied to the comparative example (ref) and Sample B.
なお、電圧無印加時の輝度マップも計算し、スリットを設けても光漏れが生じないことを確認した。これにより、コントラストは低下しないことが確認できた。 Note that a luminance map when no voltage was applied was also calculated, and it was confirmed that no light leakage occurred even when a slit was provided. This confirmed that the contrast did not decrease.
次に、1.5Vから3.0Vの電圧範囲における輝度変化であるが、比較例(ref)では、輝度マップが単調に明るくなっている。すなわち、1.5Vの電圧印加時には、全面黒表示のままであり、3.0Vの電圧を印加したときには、全面が一様に明るくなっている。これに対し、サンプルBでは、1.5V印加時に、すでにスリットエッジ付近が明るくなっている。これは、スリット付近の液晶分子が、スリットエッジの斜め電界(フリンジ電界)の影響を受けて倒れたことが原因と考えられる。印加電圧の値を大きくしていくと、スリットから離れた領域は比較例(ref)と同様に明るくなるが、スリットの内側および周囲の液晶分子(TFT基板またはCF基板側からみてスリットの内側および周囲に配置する液晶分子)の動きは制限され、スリットの内側および周囲は暗いままである。また、印加電圧を7Vまで大きくしても、スリットの内側および周囲は暗いままであり、白輝度が低下することがわかった。 Next, regarding the luminance change in the voltage range from 1.5 V to 3.0 V, in the comparative example (ref), the luminance map is monotonously bright. That is, when the voltage of 1.5 V is applied, the entire surface remains black, and when the voltage of 3.0 V is applied, the entire surface is uniformly brightened. In contrast, in sample B, the vicinity of the slit edge is already bright when 1.5 V is applied. This is presumably because the liquid crystal molecules in the vicinity of the slit collapsed under the influence of the oblique electric field (fringe field) at the slit edge. When the value of the applied voltage is increased, the area away from the slit becomes bright as in the comparative example (ref), but the inside of the slit and the surrounding liquid crystal molecules (inside the slit and the inside of the slit as viewed from the TFT substrate or CF substrate side) The movement of the liquid crystal molecules arranged around is limited and the inside and the periphery of the slit remain dark. Further, it was found that even when the applied voltage was increased to 7 V, the inside and the periphery of the slit remained dark and the white luminance was lowered.
以上で述べた結果から、サンプルBでは、比較例(ref)よりも先に透過率が上昇し始めるが、印加する電圧が大きくなると透過率の上昇度合いが少なくなる。この結果、VTカーブの閾値付近の立ち上がりがなだらかになることが計算上でも示された。そして、VTカーブの閾値付近の立ち上がりがなだらかになることにより、AC焼き付きが低減される。 From the results described above, in Sample B, the transmittance starts to rise before the comparative example (ref), but the degree of increase in the transmittance decreases as the applied voltage increases. As a result, it was also shown in the calculation that the rise near the threshold value of the VT curve becomes gentle. Then, since the rising of the vicinity of the threshold value of the VT curve becomes gentle, AC image sticking is reduced.
なお、従来のMVA型液晶表示装置においては、スリットおよびリブに起因する輝度の低下が問題となっていた。本実施形態では、スリットを形成するが、リブを形成する必要はなく、また、スリットは、画素電極および共通電極のうちのいずれか一方に形成すればよい。したがって、本実施形態における輝度の低下の度合いはMVA型液晶表示装置における輝度の低下の度合いよりも小さく、本実施形態における輝度の低下の影響は小さい。 In the conventional MVA type liquid crystal display device, a decrease in luminance due to slits and ribs has been a problem. In this embodiment, the slit is formed, but it is not necessary to form the rib, and the slit may be formed in any one of the pixel electrode and the common electrode. Therefore, the degree of luminance reduction in this embodiment is smaller than the degree of luminance reduction in the MVA type liquid crystal display device, and the influence of the luminance reduction in this embodiment is small.
なお、上述の説明では、4ドメインVATNモードを有する液晶表示装置を示したが、本発明は、VAモード以外のモードに適用してもよいし、4ドメインVATNモード以外のモードに適用してもよい。また、必ずしも光配向膜を有していなくてもよい。また、本発明の液晶表示装置は、かならずしもTFTを有していなくてもよい。 In the above description, the liquid crystal display device having the 4-domain VATN mode is shown. However, the present invention may be applied to a mode other than the VA mode, or applied to a mode other than the 4-domain VATN mode. Good. Moreover, it does not necessarily need to have a photo-alignment film. In addition, the liquid crystal display device of the present invention does not necessarily have a TFT.
例えば、本発明の液晶表示装置は、一般的なECB(Electrically Controlled Birefringence)モードやCPA(Continuous Pinwheel Alignment)モードなどにも適用することができる。なお、CPAモードとは、画素電極に非中実部(導電層が無い部分、開口部)を設け、電圧印加時に画素電極の非中実部のエッジ部に生成される斜め電界を用いて、放射状傾斜配向を形成するモードのことをいう(特開2002−202511号公報)。 For example, the liquid crystal display device of the present invention can also be applied to a general ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode, a CPA (Continuous Pinwheel Alignment) mode, and the like. Note that the CPA mode uses a diagonal electric field generated at the edge of the non-solid portion of the pixel electrode when a voltage is applied, by providing the pixel electrode with a non-solid portion (portion without the conductive layer, opening). This refers to a mode for forming a radial tilt alignment (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-202511).
本発明の液晶表示装置は、AC焼き付きが改善された良好な表示特性が得られる点で、産業上の利用可能性は高い。 The liquid crystal display device of the present invention has high industrial applicability in that good display characteristics with improved AC image sticking can be obtained.
1 第1基板
2 第2基板
3 液晶層
3a 液晶分子
4 第1電極
5 第2電極
10 画素
11 スリット
12〜15 ドメイン
16 表示領域
17 透明電極
DESCRIPTION OF
Claims (11)
複数の画素とを備え、
前記複数の画素のそれぞれは、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層と、
前記第1基板の前記液晶層側に設けられた第1電極および前記第2基板の前記液晶層側に設けられた第2電極を有し、
前記液晶層は85°以上90°未満のプレチルト角を示し、
前記第1電極および前記第2電極のうちの少なくともいずれか一方は少なくとも1つのスリットを有する、液晶表示装置。 A first substrate and a second substrate facing each other;
A plurality of pixels,
Each of the plurality of pixels is
A vertically aligned liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate;
A first electrode provided on the liquid crystal layer side of the first substrate and a second electrode provided on the liquid crystal layer side of the second substrate;
The liquid crystal layer exhibits a pretilt angle of 85 ° or more and less than 90 °;
The liquid crystal display device, wherein at least one of the first electrode and the second electrode has at least one slit.
前記スリットの幅(S)に対する、前記スリットの幅方向に前記スリットが隣接する間隔(L)の比の値L/Sが、1以上6以下である、請求項1に記載の液晶表示装置。 The at least one slit is a plurality of slits;
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a value L / S of a ratio of a distance (L) in which the slits are adjacent to each other in a width direction of the slits to a width (S) of the slits is 1 or more and 6 or less.
前記第2電極は共通電極であって、
前記画素電極は、第1副画素電極および第2副画素電極を有し、
少なくともある中間調を表示するとき、前記第1副画素電極と前記共通電極との間に印加される実効電圧は、前記第2副画素電極と前記共通電極との間に印加される実効電圧よりも高く、
前記少なくとも1つのスリットは、前記第1副画素電極のみに形成されている、請求項1から4のうちいずれか1項に記載の液晶表示装置。 The first electrode is a pixel electrode,
The second electrode is a common electrode;
The pixel electrode has a first subpixel electrode and a second subpixel electrode,
When displaying at least a certain halftone, the effective voltage applied between the first subpixel electrode and the common electrode is greater than the effective voltage applied between the second subpixel electrode and the common electrode. Higher
5. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the at least one slit is formed only in the first subpixel electrode. 6.
一方の配向膜が規定するプレチルト方向と、他方の配向膜が規定するプレチルト方向は、互いに略90°異なる、請求項1から8のうちいずれか1項に記載の液晶表示装置。 Each of the plurality of pixels further includes a pair of alignment films formed between the liquid crystal layer and the first electrode and between the liquid crystal layer and the second electrode,
9. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a pretilt direction defined by one alignment film and a pretilt direction defined by the other alignment film differ from each other by approximately 90 °.
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