JP4632118B2 - フリンジフィールド駆動モード液晶表示装置における偏光軸及びラビング軸を配列する方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、より詳細には、フリンジフィールド駆動モード（Ｆｒｉｎｇｅ＿Ｆｉｅｌｄ＿Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ；以下、ＦＦＳと記す）液晶表示装置において、低階調及び暗状態でパネルに印加される電界によるラビングムラ及び残像を改善するために、偏光軸及びラビング軸を非対称に配列する方法に関する。

周知のように、従来の液晶表示装置は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ＿Ｎｅｍａｔｉｃ）モードが最も多く応用されているが、これは視野角が狭いという欠点のため、視野角の向上を目的として、フリンジ・フィールド・スイッチング・モード液晶表示装置が開発された（例えば、特許文献１参照）。

図１は、従来のＦＦＳ液晶表示装置を示す図面である。図２は、図１に示すＦＦＳ液晶表示装置における偏光軸を示す図面である。
従来のＵｌｔｒａ−ＦＦＳ（出願人が開発した技術名称）では図１に示すように、第１のＩＴＯ電極１０２と重なる第２のＩＴＯ電極１０４の形状を櫛型に製作し、液晶を０度にて配向させることにより、電界によって液晶の上側と下側とで互いに逆方向になるように液晶が捩じれる。それにより、液晶の誘電率異方性により青みがかった、または、黄味を帯びる色彩が変化することを補償する。

このような方法によるＦＦＳは、電極間の重畳領域が非常に広いので、長時間の電気的動作による絶縁膜等の劣化により、質の良くない残像が生ずるという短所がある。このような短所の改善のために、多様な電極形状と構造変更等が研究されて来た。

従来のＦＦＳのノーマリブラックモードでは、電圧が印加されていない状態でＬ０（暗、ブラック）状態が維持され、かつ、印加される電界によって、電界方向（＋ＬＣ）、または、垂直方向（−ＬＣ）に配列される液晶によりＬ２５５階調（ホワイト）を具現することになる。
このような動作原理により長時間印加された電界により劣化された液晶−配向膜、電極間絶縁膜、液晶内不純物等の因子により低階調状態で画品に品質に残像またはムラ等の問題が生じる。
米国特許第６４４９０２６号明細書

本発明は上記の従来技術の諸問題を解決するために案出されたもので、上下板ラビング軸と偏光板の光軸とをツイストして、低階調及び暗状態でパネルに印加される電界によるラビングムラ及び残像を除去するＦＦＳ液晶表示装置における偏光軸及びラビング軸を配列する方法を提供することをその目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るフリンジフィールド駆動モード液晶表示装置における偏光軸及びラビング軸を配列する方法は、偏光光が入射される下板の偏光軸とラビング軸とが第１所定角度（α）を有するように配列する段階と、前記偏光光が液晶を通過して出てくる上板の偏光軸とラビング軸とが第２所定角度（９０°−β）を有するように配列する段階と、を有し、
前記下板のラビング軸と前記上板のラビング軸を平行にとり、前記第１所定角度（α）と前記第２所定角度（９０°−β）をいずれも、０°より大きく且つ９０°より小さくとり、前記偏光軸とラビング軸が平行又は垂直の関係に無いように配列し、前記上板の偏光軸と下板の偏光軸のなす角度（δ）が９０°±｜α―β｜になり、前記第１所定角度（α）と、前記第２所定角度（９０°−β）における角度（β）とが等しくなく、電圧無印加状態における漏洩電流による下板部に隣接する液晶の捩れ角（γ）は前記第１所定角度（α）と等しい、ことを特徴とする。

本発明は、従来のＦＦＳノーマリブラックモードにおいて、長時間電圧印加、即ち、ホワイト、グレー等の画面の表示後、問題となる低階調（＜Ｌ１００）におけるムラ及び残像の視認性を改善することができる。本発明は従来の対称性セル設計概念を変えて非対称性ＦＦＳセル設計を行って、低階調で視認性が高いラビング歪みによる線ムラを改善し、製品の品位を向上させることができる。
現在生産している対称のセルと異なる液晶の動作を考えて、ラビング軸と偏光軸とを非対称に位置させることにより、ラビング線ムラを改善し、低階調で視認性が長く残った残像を改善し、暗状態のラビング部の光漏洩改善による対比率を向上させ、高品位ブラック及びホワイト等の医療用モニタとＴＶ等に適用することができる高画質の低階調映像を提供し、偏光子取付け工程から生じる光軸誤マッチングの工程マージン向上等の効果が得られる。

以下、添付の図面に基づいて本発明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。
図３は、本発明の実施の形態に係るＦＦＳ液晶表示装置を示す平面図である。図４は、図３に示すＦＦＳ液晶表示装置の偏光軸を示す図面である。図５は、本発明の実施の形態に係る暗状態において下板液晶配列形状を示す図面である。

現状のＦＦＳセルを設計する際には、上下板のラビング及び偏光板の軸が一致するように設計して、ブラック及びホワイトを具現する。しかし、本発明では、一般に暗状態では画素電極３０４に少量のミスマッチングフィールドが印加されることを考えて、偏光軸とラビング軸とを図３に示すように非対称に配置して、暗状態はより暗くし、グレー状態でのムラ及び残像視認性を格段に低減させることができる。

本発明は、光がＬＣＤを”下板の偏光軸→ラビングライン→液晶→ラビングライン→上板の偏光軸”の経路で通過することを考えて、偏光板の偏光軸とラビング軸を互いに非対称に位置させるのである。図３において、参照番号３０２は、共通電極を示す。
図３に示すように、下板のラビング軸と上板のラビング軸は共に図において水平方向に対して０°、即ち、平行である。
偏光光が入射される下板の偏光軸とラビング軸とをαの角度（第１所定角度）を有するように配列し、前記偏光光が液晶を通過して出る上板の偏光軸とラビング軸とは（９０°−β）の角度（第２所定角度）を有するように配列し、前記下板の偏光軸と前記上板の偏光軸とが成す角δが（９０°±｜α−β｜）となるように、フリンジフィールド駆動モード液晶表示装置における偏光軸及びラビング軸を非対称に配列する。即ち、偏光光が入射される下板の偏光軸とラビング軸とがαだけ、また、偏光光が液晶を通じて出る上板の偏光軸とラビング軸とは（９０°−β）だけ捩じれて、ラビングラインの上部から生じる液晶のバラツキを抑制し、ラビングムラの視認性を減らすことができる。前記α及びβは共に９０°より小さく、且つ０°より大きいことが望ましい。

図５に示すように、暗状態（Ｖｄ〜０Ｖ）において、下板（アレイ電極上）液晶配列形状暗状態において、電界はゼロに近いが、実際は、微細な漏洩電流／電圧により下板部の隣接する液晶はｙ°だけ捩じれる。上板の偏光軸と下板の偏光軸とが成す角度δは従来の９０°から９０°±｜α−β｜である。

以上、本発明の望ましい実施の形態を説明したが、本発明は前記の実施の形態に限るのではなく、特許請求範囲に記載された技術的思想に基いて多様に変形可能であることはいうまでもない。

従来のＦＦＳ液晶表示装置を示す図面である。 図１に示すＦＦＳ液晶表示装置における偏光軸を示す図面である。 本発明の実施の形態に係るＦＦＳ液晶表示装置を示す平面図である。 図３に示すＦＦＳ液晶表示装置の偏光軸を示す図面である。 本発明の実施の形態に係る暗状態における下板液晶配列形状を示す図面である。

３０２共通電極
３０４画素電極

Claims (1)

1. 偏光光が入射される下板の偏光軸とラビング軸とが第１所定角度（α）を有するように配列する段階と、
   前記偏光光が液晶を通過して出てくる上板の偏光軸とラビング軸とが第２所定角度（９０°−β）を有するように配列する段階と、を有するフリンジフィールド駆動モード液晶表示装置における偏光軸及びラビング軸を配列する方法において、
   前記下板のラビング軸と前記上板のラビング軸を平行にとり、
   前記第１所定角度（α）と前記第２所定角度（９０°−β）をいずれも、０°より大きく且つ９０°より小さくとり、
   前記偏光軸とラビング軸が平行又は垂直の関係に無いように配列し、
   前記上板の偏光軸と下板の偏光軸のなす角度（δ）が９０°±｜α―β｜になり、
   前記第１所定角度（α）と、前記第２所定角度（９０°−β）における角度（β）とが等しくなく、
   電圧無印加状態における漏洩電流による下板部に隣接する液晶の捩れ角（ｙ）は前記第１所定角度（α）と等しい、
   ことを特徴とするフリンジフィールド駆動モード液晶表示装置における偏光軸及びラビング軸を配列する方法。
   

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