JP2013137386A

JP2013137386A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2013137386A
Application number: JP2011287802A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Tsuda; 紘樹津田; Kazuhiro Joten; 一浩上天
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Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: US20130169899A1; JP5588961B2

Abstract

【課題】表示品位を改善することが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】複数の画素に亘って配置された共通電極と、前記共通電極の上に配置された絶縁膜と、前記絶縁膜の上において各画素に配置され前記共通電極と向かい合うスリットが形成された画素電極と、前記画素電極を覆うとともに前記スリットの長軸に対して交差する方向に配向処理された第１配向膜と、を備えた第１基板と、前記第１配向膜と対向するとともに前記第１配向膜の配向処理方向と平行かつ逆向きに配向処理された第２配向膜を備えた第２基板と、前記第１基板の前記第１配向膜と前記第２基板の前記第２配向膜との間に保持された液晶分子を含む液晶層と、を備え、前記液晶層は、温度６０℃での期間５００ｍｓｅｃの電圧保持率が９０％より大きく、しかも、２５℃での回転粘性が９０ｍＰａ・ｓより小さい液晶材料によって構成されたことを特徴とする液晶表示装置。
【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器やテレビなどの表示装置として各種分野で利用されている。近年では、液晶表示装置は、携帯電話などの携帯端末機器や、カーナビゲーション装置、ゲーム機などの表示装置としても利用されている。

近年では、ＦｒｉｎｇｅＦｉｅｌｄＳｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＦＦＳ）モードやＩｎ−ＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＩＰＳ）モードの液晶表示パネルが実用化されている。このようなＦＦＳモードやＩＰＳモードの液晶表示パネルは、画素電極及び共通電極を備えたアレイ基板と、対向基板との間に液晶層を保持した構成であり、液晶層の液晶分子を基板と平行な面内で回転させることでスイッチングを実現するものである。このような表示モードは、広視野角であるなどの利点を有している。

このようなＦＦＳモードやＩＰＳモードの構成に適用される液晶材料において、回転粘性率などの種々の物性が検討されている。

特開２０１０−２８６８３８号公報

本実施形態の目的は、表示品位を改善することが可能な液晶表示装置を提供することにある。

本実施形態によれば、
各画素に配置されたスイッチング素子と、複数の画素に亘って配置された共通電極と、前記共通電極の上に配置された絶縁膜と、前記スイッチング素子と電気的に接続されるとともに前記絶縁膜の上において各画素に配置され前記共通電極と向かい合うスリットが形成された画素電極と、前記画素電極を覆うとともに前記スリットの長軸に対して交差する方向に配向処理された第１配向膜と、を備えた第１基板と、前記第１配向膜と対向するとともに前記第１配向膜の配向処理方向と平行かつ逆向きに配向処理された第２配向膜を備えた第２基板と、前記第１基板の前記第１配向膜と前記第２基板の前記第２配向膜との間に保持された液晶分子を含む液晶層と、を備え、前記液晶層は、温度６０℃での期間５００ｍｓｅｃの電圧保持率が９０％より大きく、しかも、２５℃での回転粘性が９０ｍＰａ・ｓより小さい液晶材料によって構成されたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。

図１は、本実施形態の液晶表示装置の断面構造を概略的に示す図である。図２は、図１に示したアレイ基板における画素の構造を対向基板側から見た概略平面図である。図３は、液晶層に含まれる不純物イオンが局在化した状態及び局在化した状態の緩和を説明するための図である。図４は、液晶材料Ａ乃至Ｄのそれぞれについての電圧保持率を示す図である。図５は、液晶材料Ａ乃至Ｄのそれぞれについての回転粘性を示す図である。図６は、液晶材料Ａ乃至Ｄのそれぞれについての表面張力を示す図である。図７は、焼き付き現象を再現するための実験の測定結果を示す図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態の液晶表示装置の断面構造を概略的に示す図である。

すなわち、液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプの透過型の液晶表示パネルＬＰＮを備えている。液晶表示パネルＬＰＮは、第１基板であるアレイ基板ＡＲと、アレイ基板ＡＲに対向して配置された第２基板である対向基板ＣＴと、これらのアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に保持された液晶層ＬＱと、を備えている。このような液晶表示パネルＬＰＮは、画像を表示するアクティブエリアＡＣＴを備えている。このアクティブエリアＡＣＴは、複数の画素ＰＸによって構成されているが、図１では、一画素のみを図示している。

図示した例の液晶表示パネルＬＰＮは、ＦＦＳモードあるいはＩＰＳモードに適用可能な構成であり、アレイ基板ＡＲが画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥを備えている。このような構成の液晶表示パネルＬＰＮでは、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥの間に形成される横電界（例えば、フリンジ電界のうちの基板の主面にほぼ平行な電界）を主に利用して液晶層ＬＱに含まれる液晶分子をスイッチングする。

アレイ基板ＡＲは、ガラス基板などの光透過性を有する第１絶縁基板１０を用いて形成されている。このアレイ基板ＡＲは、第１絶縁基板１０の内面（すなわち対向基板ＣＴに対向する側）１０Ａに、図示しないゲート配線やソース配線のほかに、各画素ＰＸに配置されたスイッチング素子ＳＷ及び画素電極ＰＥ、複数の画素に亘って配置された共通電極ＣＥ、第１配向膜ＡＬ１などを備えている。

ここに示したスイッチング素子ＳＷは、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であり、ゲート配線及びソース配線と電気的に接続されている。このスイッチング素子ＳＷは、ポリシリコンやアモルファスシリコンによって形成された半導体層を備えている。なお、スイッチング素子ＳＷは、トップゲート型あるいはボトムゲート型のいずれであっても良い。このようなスイッチング素子ＳＷは、第１絶縁膜１１によって覆われている。

共通電極ＣＥは、第１絶縁膜１１の上に配置されている。このような共通電極ＣＥは、透明な導電材料、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などによって形成されている。この共通電極ＣＥは、第２絶縁膜１２によって覆われている。また、この第２絶縁膜１２は、第１絶縁膜１１の上にも配置されている。

画素電極ＰＥは、第２絶縁膜１２の上に配置され、共通電極ＣＥと向かい合っている。この画素電極ＰＥは、第１絶縁膜１１及び第２絶縁膜１２を貫通するコンタクトホールを介してスイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。また、この画素電極ＰＥには、第２絶縁膜１２を介して共通電極ＣＥと向かい合うスリットＰＳＬが形成されている。このような画素電極ＰＥは、透明な導電材料、例えば、ＩＴＯやＩＺＯなどによって形成されている。この画素電極ＰＥは、第１配向膜ＡＬ１によって覆われている。また、この第１配向膜ＡＬ１は、第２絶縁膜１２の上にも配置されている。このような第１配向膜ＡＬ１は、水平配向性を示す材料（例えば、ポリイミド）によって形成され、アレイ基板ＡＲの液晶層ＬＱに接する面に配置されている。

一方、対向基板ＣＴは、ガラス基板などの光透過性を有する第２絶縁基板３０を用いて形成されている。この対向基板ＣＴは、第２絶縁基板３０の内面（すなわちアレイ基板ＡＲに対向する側）３０Ａに、ブラックマトリクス３１、カラーフィルタ３２、オーバーコート層３３、第２配向膜ＡＬ２などを備えている。

ブラックマトリクス３１は、第２絶縁基板３０の内面３０Ａにおいて、アレイ基板ＡＲに設けられたゲート配線やソース配線、さらにはスイッチング素子ＳＷなどの配線部に対向するように形成され、各画素ＰＸを区画している。

カラーフィルタ３２は、第２絶縁基板３０の内面３０Ａに形成され、ブラックマトリクス３１の上にも延在している。このカラーフィルタ３２は、互いに異なる複数の色、例えば赤色、青色、緑色といった３原色にそれぞれ着色された樹脂材料によって形成されている。異なる色のカラーフィルタ３２間の境界は、ブラックマトリクス３１上に位置している。

オーバーコート層３３は、カラーフィルタ３２を覆っている。このオーバーコート層３３は、ブラックマトリクス３１やカラーフィルタ３２の表面の凹凸を平坦化する。オーバーコート層３３は、透明な樹脂材料によって形成されている。このようなオーバーコート層３３は、第２配向膜ＡＬ２によって覆われている。この第２配向膜ＡＬ２は、水平配向性を示す材料（例えば、ポリイミド）によって形成され、対向基板ＣＴの液晶層ＬＱに接する面に配置されている。

上述したようなアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２が向かい合うように配置されている。このとき、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴの間には、一方の基板に形成された柱状スペーサにより、所定のセルギャップが形成される。アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、セルギャップが形成された状態でシール材によって貼り合わせられている。液晶層ＬＱは、これらのアレイ基板ＡＲの第１配向膜ＡＬ１と対向基板ＣＴの第２配向膜ＡＬ２との間に形成されたセルギャップに封入された液晶分子を含む液晶材料によって構成されている。このような液晶層ＬＱは、例えば、誘電率異方性が正（ポジ型）の液晶材料によって構成されている。

このような構成の液晶表示パネルＬＰＮに対して、その背面側には、バックライトＢＬが配置されている。バックライトＢＬとしては、種々の形態が適用可能であり、また、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用したものや冷陰極管（ＣＣＦＬ）を利用したものなどのいずれでも適用可能であり、詳細な構造については説明を省略する。

アレイ基板ＡＲの外面、すなわち第１絶縁基板１０の外面１０Ｂには、第１吸収軸を有する第１偏光板ＰＬ１が配置されている。また、対向基板ＣＴの外面、すなわち第２絶縁基板３０の外面３０Ｂには、第１吸収軸とクロスニコルの位置関係にある第２吸収軸を有する第２偏光板ＰＬ２が配置されている。なお、第１絶縁基板１０と第１偏光板ＰＬ１との間や、第２絶縁基板３０と第２偏光板ＰＬ２との間には、位相差板など他の光学素子が配置されても良い。

図２は、図１に示したアレイ基板ＡＲにおける画素ＰＸの構造を対向基板ＣＴの側から見た概略平面図である。なお、ここでは、説明に必要な主要部のみを図示している。

ゲート配線Ｇは、第１方向Ｘに沿ってそれぞれ延出している。このようなゲート配線Ｇは、第２方向Ｙに沿って第１ピッチで配置されている。ソース配線Ｓは、第２方向Ｙに沿ってそれぞれ延出している。このようなソース配線Ｓは、第１方向Ｘに沿って第１ピッチよりも小さい第２ピッチで配置されている。ゲート配線Ｇとソース配線Ｓとで規定された画素ＰＸは、第１方向Ｘに沿った長さが第２方向Ｙに沿った長さよりも短い縦長の長方形状である。つまり、画素ＰＸの第２方向Ｙに沿った長さはゲート配線間の第１ピッチに相当し、画素ＰＸの第１方向Ｘに沿った長さはソース配線間の第２ピッチに相当する。なお、ゲート配線Ｇとソース配線Ｓとの交差部にはスイッチング素子が配置されているが図示を省略している。

共通電極ＣＥは、第１方向Ｘに沿って延在している。すなわち、共通電極ＣＥは、各画素ＰＸに配置されるとともにソース配線Ｓの上方を跨いで、第１方向Ｘに隣接する複数の画素ＰＸに亘って共通に形成されている。また、図示しないが、共通電極ＣＥは、第２方向Ｙに隣接する複数の画素ＰＸに亘って共通に形成されていても良い。

各画素ＰＸに配置された画素電極ＰＥは、それぞれ共通電極ＣＥの上方に位置している。各画素電極ＰＥは、各画素ＰＸにおいて長方形状の画素形状に対応した島状に形成されている。図示した例では、画素電極ＰＥは、第１方向Ｘに沿った長さが第２方向Ｙに沿った長さよりも短い概略長方形状に形成されている。このような各画素電極ＰＥには、共通電極ＣＥと向かい合う複数のスリットＰＳＬが形成されている。図示した例では、スリットＰＳＬのそれぞれは、第２方向Ｙに沿って延出しており、第２方向Ｙと平行な長軸を有している。

第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、基板主面（あるいは、Ｘ−Ｙ平面）と平行な面内において、互いに平行な方位に配向処理（例えば、ラビング処理や光配向処理）されている。第１配向膜ＡＬ１は、スリットＰＳＬの長軸（図２に示した例では第２方向Ｙ）に対して４５°以下の鋭角に交差する方向に沿って配向処理されている。第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向Ｒ１は、例えば、第２方向Ｙに対して５°〜１５°の角度をもって交差する方向である。また、第２配向膜ＡＬ２は、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向Ｒ１と平行な方向に沿って配向処理されている。第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向Ｒ１と第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向Ｒ２とは互いに逆向きである。

以下に、上記構成の液晶表示装置における動作について説明する。

液晶層ＬＱに電圧が印加されていない状態、つまり、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成されていない状態（ＯＦＦ時）では、液晶層ＬＱに含まれる液晶分子ＬＭは、図２に実線で示したように、Ｘ−Ｙ平面内において初期配向する（液晶分子ＬＭが初期配向する方向を初期配向方向と称する）。なお、第１偏光板ＰＬ１の第１吸収軸Ａ１または第２偏光板ＰＬ２の第２吸収軸Ａ２は、液晶分子ＬＭの初期配向方向と略平行である。図２に示した例では、第１吸収軸Ａ１は初期配向方向と略平行であり、第２吸収軸Ａ２は初期配向方向と略直交している。

ＯＦＦ時には、バックライトＢＬからのバックライト光の一部は、第１偏光板ＰＬ１を透過し、液晶表示パネルＬＰＮに入射する。液晶表示パネルＬＰＮに入射した光は、第１偏光板ＰＬ１の第１吸収軸と直交する直線偏光である。このような直線偏光の偏光状態は、ＯＦＦ時の液晶表示パネルＬＰＮを通過した際にほとんど変化しない。このため、液晶表示パネルＬＰＮを透過した直線偏光のほとんどは、第１偏光板ＰＬ１に対してクロスニコルの位置関係にある第２偏光板ＰＬ２によって吸収される（黒表示）。

一方、液晶層ＬＱに電圧が印加された状態、つまり、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間にフリンジ電界が形成された状態（ＯＮ時）では、液晶分子ＬＭは、図２に破線で示したように、Ｘ−Ｙ平面内において、初期配向方向とは異なる方位に配向する。ポジ型の液晶材料においては、液晶分子ＬＭは、その長軸がＸ−Ｙ平面内において電界と略平行な方向を向くように配向する。

このようなＯＮ時には、第１偏光板ＰＬ１の第１吸収軸と直交する直線偏光は、液晶表示パネルＬＰＮに入射し、その偏光状態は、液晶層ＬＱを通過する際に液晶分子ＬＭの配向状態に応じて変化する。このため、ＯＮ時においては、液晶層ＬＱを通過した少なくとも一部の光は、第２偏光板ＰＬ２を透過する（白表示）。

次に、本実施形態における液晶層ＬＱの物性と駆動方法との関係について検討する。

上記のＦＦＳモードやＩＰＳモードは、アレイ基板ＡＲが画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥを備えた構成である。このため、液晶層ＬＱに含まれる不純物イオン（あるいは電荷）がアレイ基板ＡＲの表面に引き付けられ、第１配向膜ＡＬ１に吸着し、局在化し、その状態が緩和されにくい。このような不純物が局在化した状態では、画素電極−共通電極間に電圧が印加されていない状態であっても、局所的に液晶層ＬＱにＤＣが印加された状態となり、いわゆる焼き付きといった表示品位の低下を招くおそれがある。

本実施形態は、このような課題に対して、液晶層ＬＱの不純物イオンを完全に除去することは困難であるため、できる限り不純物イオンの含有量を低減し且つ不純物イオンが局在化した状態をより早く緩和するように構成されている。

図３は、液晶層ＬＱに含まれる不純物イオンが局在化した状態及び局在化した状態の緩和を説明するための図である。

すなわち、図中の（ａ）に示したように、第１配向膜ＡＬ１と第２配向膜ＡＬ２との間に位置する液晶層ＬＱには、不純物イオン（図中に＋または−で表記）が少なからず存在している。画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電圧が印加されていない状態では、不純物イオンは液晶層ＬＱ中に分散している。

図中の（ｂ）で示したように、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電位差が形成された状態では、画素電極ＰＥから共通電極ＣＥに向かうフリンジ電界が形成される。このようなフリンジ電界及び液晶材料の双極子モーメントの影響により、液晶層ＬＱ中に分散していた不純物イオンがアレイ基板ＡＲの表面に引き寄せされ、第１配向膜ＡＬ１に吸着し、第１配向膜ＡＬ１上で不純物イオンが局在化する。

図中の（ｃ）で示したように、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電圧が印加されていない状態に復帰した場合、フリンジ電界及び液晶材料の双極子モーメントが除去されるため、不純物イオンはクーロン力によって引き合い、不純物イオンの局在化した状態が緩和される方向に作用する。このとき、不純物イオンは、液晶材料の粘性抵抗の影響を受ける。このため、液晶材料の粘性が高い場合には、不純物イオン同士のクーロン力よりも高い粘性抵抗を受け、不純物イオンの局在化した状態が緩和されにくくなり、上記のような焼き付き現象が発生する。

そこで、本実施形態では、まず、液晶材料の物性の一つとして電圧保持率（ＶＨＲ）に着目した。液晶表示装置において高コントラスト比の画像を表示させるためには画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間の漏れ電流を小さくし、一定期間に亘って電荷を保持する必要がある。電圧保持率（％）とは、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に印加したパルス電圧ＶＡに対する、一定期間（例えばフレーム期間）が経過した後に液晶層ＬＱに保持されている電圧ＶＢの割合（ＶＢ／ＶＡ）に相当するものであり、例えば、ＪＥＩＴＡ規格のＥＤ−２５２１Ｂ（液晶表示パネル及びその構成材料の測定方法）で規定された測定方法によって測定される値である。

電圧保持率の低下は、液晶材料に含まれる不純物イオンの量に依存している。すなわち、液晶材料に多くの不純物イオンが含まれている場合には、第１配向膜ＡＬ１の表面に多くの不純物イオンが吸着する。このように吸着する不純物イオンが多いほど、液晶層ＬＱに本来印加すべき電界と逆方向の反電界の影響が大きくなり、電圧保持率が低下する現象が確認されている。換言すると、電圧保持率が高い液晶材料は、不純物イオンの含有量が少ないことを意味する。本実施形態では、高温環境である温度６０℃で期間１６．６７ｍｓｅｃの電圧保持率は９９％より大きく、しかも、温度６０℃で期間５００ｍｓｅｃの電圧保持率は９０％より大きい液晶材料を適用している。

また、本実施形態では、液晶材料の物性の一つとして回転粘性（γ１）に着目した。図３を参照して説明したように、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電圧が印加されていない状態に復帰した場合に、第１配向膜ＡＬ１の表面に局在化した不純物イオンをすばやく液晶層ＬＱに分散させるためには、不純物イオン同士のクーロン力よりも液晶材料の粘性抵抗を十分に低減することが要求される。回転粘性とは、例えば、ＪＥＩＴＡ規格のＥＤ−２５２１Ｂ（液晶表示パネル及びその構成材料の測定方法）で規定された測定方法によって測定される値である。

回転粘性が小さい液晶材料は、粘性抵抗が小さく、不純物イオンの緩和を妨げ難い（あるいは、不純物イオンの拡散を促進する）ことを意味する。本実施形態では、温度２５℃での回転粘性が９０ｍＰａ・ｓより小さい液晶材料、より望ましくは、温度２５℃での回転粘性が８０ｍＰａ・ｓより小さい液晶材料を適用している。

但し、液晶材料の回転粘性は限りなく小さくできるものではなく、液晶材料の組成や分子構造の制約上、ある値の回転粘性で飽和するはずである。また、液晶材料に含まれる揮発性物質を多くすることで回転粘性を下げることは可能であるが、液晶表示パネルＬＰＮを製造する過程で揮発性物質が揮発して製造装置に不具合をもたらしたり、製造された液晶表示パネルＬＰＮの液晶層ＬＱに気泡が生じたりすることもあり得るため、液晶材料にむやみに多くの揮発性物質を含ませることは望ましくない。これらの観点から、本実施形態では、温度２５℃での回転粘性が７０ｍＰａ・ｓより大きい液晶材料を適用することが望ましい。

また、本実施形態では、液晶材料の物性の一つとして表面張力に着目した。ここでの液晶材料の表面張力とは、配向膜に対する濡れ性に相当するものである。画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成された際に、第１配向膜ＡＬ１の表面に不純物イオンを吸着しにくくする、あるいは、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電圧が印加されていない状態に復帰した際に、第１配向膜ＡＬ１に吸着した不純物イオンをすばやく液晶層ＬＱに分散させるためには、液晶層ＬＱと第１配向膜ＡＬ１との界面のエネルギーが高くする、つまり、液晶材料の配向膜に対する濡れ性を高くすることが要求される。配向膜に対する表面張力が小さい液晶材料は、配向膜に対する濡れ性が高いことを意味する。本実施形態では、表面張力が３０ｄｙｎ／ｃｍより小さい液晶材料を適用している。

次に、４つの液晶材料（液晶材料Ａ乃至Ｄ）を用意し、簡易構成の液晶セルを作成して、焼き付き現象の有無について確認した。

まずは、用意した液晶材料Ａ乃至Ｄについてそれぞれの物性について説明する。

図４は、液晶材料Ａ乃至Ｄのそれぞれについての電圧保持率を示す図である。ここでは、それぞれの液晶材料について、温度６０℃で期間１６．６７ｍｓｅｃの電圧保持率と、温度６０℃で期間５００ｍｓｅｃの電圧保持率とを示している。

温度６０℃で期間１６．６７ｍｓｅｃの電圧保持率について、液晶材料Ａは９９．３％であり、液晶材料Ｂは９８．８％であり、液晶材料Ｃは９８．４％であり、液晶材料Ｄは９７．５％であり、ほとんどの液晶材料が９８％以上であったが、液晶材料Ａのみが９９％を超えていた。

温度６０℃で期間５００ｍｓｅｃの電圧保持率について、液晶材料Ａは９０．４％であり、液晶材料Ｂは８２．１％であり、液晶材料Ｃは７４．６％であり、液晶材料Ｄは７８．８％であり、液晶材料によって大きな差があったが、液晶材料Ａのみが９０％を超えていた。

図５は、液晶材料Ａ乃至Ｄのそれぞれについての回転粘性を示す図である。ここでは、温度２５℃での回転粘性を示している。液晶材料Ａは７４ｍＰａ・ｓであり、液晶材料Ｂは１０６ｍＰａ・ｓであり、液晶材料Ｃは９１ｍＰａ・ｓであり、液晶材料Ｄは１１５ｍＰａ・ｓであり、液晶材料によって大きな差があったが、液晶材料Ａのみが８０ｍＰａ・ｓを下回っていた。

図６は、液晶材料Ａ乃至Ｄのそれぞれについての表面張力を示す図である。液晶材料Ａは２９．７ｄｙｎ／ｃｍであり、液晶材料Ｂは３１ｄｙｎ／ｃｍであり、液晶材料Ｃは３１．２ｄｙｎ／ｃｍであり、液晶材料Ｄは３０．６ｄｙｎ／ｃｍであり、液晶材料Ａのみが３０ｄｙｎ／ｃｍを下回っていた。

このような物性の液晶材料Ａ乃至Ｄを用いて焼き付き現象を再現するための実験を行った。

まず、簡易構成の液晶セルに対して中間調（階調値Ｌ１２７）を表示するような電圧を印加し、３０分間保持する。このような状態で、１０分毎に輝度計により定点での中間調の輝度を測定する。

その後の６０分間は、液晶セルに対して黒（階調値Ｌ０）を表示するような電圧を印加する。この間も、１０分毎に中間調の電圧を印加した状態に戻して定点での中間調の輝度を測定する。

その後の３０分間は、液晶セルに中間調を表示するような電圧を印加し、この状態を保持する。そして、この間も、１０分毎に定点での中間調の輝度を測定する。以上の工程を経て測定された輝度は黒焼き込み輝度と称する。

一方では、まず、簡易構成の液晶セルに対して中間調（階調値Ｌ１２７）を表示するような電圧を印加し、３０分間保持する。このような状態で、１０分毎に輝度計により定点での中間調の輝度を測定する。

その後の６０分間は、液晶セルに対して白（階調値Ｌ２５５）を表示するような電圧を印加する。この間も、１０分毎に中間調の電圧を印加した状態に戻して定点での中間調の輝度を測定する。

その後の３０分間は、液晶セルに中間調を表示するような電圧を印加し、この状態を保持する。そして、この間も、１０分毎に定点での中間調の輝度を測定する。以上の工程を経て測定された輝度は白焼き込み輝度と称する。

そして、上記の白焼き込み輝度と黒焼き込み輝度との差分、つまり輝度差を算出する。そして、中間調の電圧を印加し始めた初期の輝度（ゼロ分の輝度）に対して、算出した輝度差の割合を輝度変動率（％）と定義する。

図７は、焼き付き現象を再現するための実験の測定結果を示す図である。

図中の横軸は経過時間（ｍｉｎ）を示し、図中の縦軸は輝度変動率（％）を示している。

液晶材料Ａの輝度変動率の最大値は０．１％であり、液晶材料Ｂの輝度変動率の最大値は０．３％であり、液晶材料Ｃの輝度変動率の最大値は０．３２％であり、液晶材料Ｄの輝度変動率の最大値は０．４％であった。焼き付き現象が視認されないレベルとして、輝度変動率が０．２％以下、より望ましくは０．１％以下であることが要求されるが、液晶材料Ａのみがこのような条件をクリアできることが確認された。

以上説明したように、本実施形態では、高温環境である温度６０℃で期間５００ｍｓｅｃの電圧保持率が９０％より大きく、温度２５℃での回転粘性が８０ｍＰａ・ｓより小さく、表面張力が３０ｄｙｎ／ｃｍより小さい条件を満たす液晶材料Ａを適用したことにより、焼き付き現象の発生を抑制することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位を改善することが可能な液晶表示装置を提供することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上記の実施形態においては、画素電極ＰＥのスリットＰＳＬは第２方向Ｙに平行な長軸を有するように形成したが、第１方向Ｘに平行な長軸を有するように形成しても良いし、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに交差する方向に平行な長軸を有するように形成しても良いし、くの字形に屈曲した形状に形成しても良い。

ＬＰＮ…液晶表示パネルＡＲ…アレイ基板ＣＴ…対向基板
ＰＥ…画素電極ＰＳＬ…スリット
ＣＥ…共通電極
ＬＱ…液晶層ＬＭ…液晶分子
ＡＬ１…第１配向膜ＡＬ２…第２配向膜
ＰＬ１…第１偏光板Ａ１…第１吸収軸
ＰＬ２…第２偏光板Ａ２…第２吸収軸

Claims

各画素に配置されたスイッチング素子と、複数の画素に亘って配置された共通電極と、前記共通電極の上に配置された絶縁膜と、前記スイッチング素子と電気的に接続されるとともに前記絶縁膜の上において各画素に配置され前記共通電極と向かい合うスリットが形成された画素電極と、前記画素電極を覆うとともに前記スリットの長軸に対して交差する方向に配向処理された第１配向膜と、を備えた第１基板と、
前記第１配向膜と対向するとともに前記第１配向膜の配向処理方向と平行かつ逆向きに配向処理された第２配向膜を備えた第２基板と、
前記第１基板の前記第１配向膜と前記第２基板の前記第２配向膜との間に保持された液晶分子を含む液晶層と、を備え、
前記液晶層は、温度６０℃での期間５００ｍｓｅｃの電圧保持率が９０％より大きく、しかも、２５℃での回転粘性が９０ｍＰａ・ｓより小さい液晶材料によって構成されたことを特徴とする液晶表示装置。
前記液晶材料の回転粘性は、７０ｍＰａ・ｓより大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記液晶材料の表面張力は、３０ｄｙｎ／ｃｍより小さいことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
さらに、前記第１基板の外面に配置され、第１吸収軸を有する第１偏光板と、
前記第２基板の外面に配置され、前記第１吸収軸とクロスニコルの位置関係にある第２吸収軸を有する第２偏光板と、を備えたことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
前記第１吸収軸または前記第２吸収軸は、前記液晶分子の初期配向方向と略平行であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。