JP5706147B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
こうした静電気帯電の問題を解消する方法としては、セル外側に静電場解消用の透明電極のアース電極を設ける方法が知られている。しかし、製品製造のコストを上昇させるという問題がある。
液晶層は電圧無印加時に電極面にほぼ垂直に配向され、マルチプレックス駆動による電圧の印加によって、画素内の液晶層が基板と平行になるよう配向変化する液晶表示装置であって、
液晶層の比抵抗は、1×1010Ωcm〜2×1011Ωcmの範囲にあり、
前記電極に設けられた画素分割手段により、1つの画素が複数のサブ画素に分割され、前記画素分割手段を挟んで隣接する前記サブ画素間では、電圧印加時の前記液晶層の配向変化の方向が異なるよう構成されるとともに、
前記サブ画素の形成ピッチが50μm〜100μmの範囲内にあることを特徴とする液晶表示装置に関する。
スリットおよび突起は、画素内で直線状に伸びる形状を有し、
偏光板のいずれかの偏光軸と、スリットおよび突起の伸びる方向との間の角度が40度〜50度の範囲内にあることが好ましい。
マルチプレックス駆動時において、配向膜により付与されたプレチルト角の形成方向と異なる方向に液晶流動が生じた場合に、液晶がプレチルト角の形成方向と異なる方向に傾き、表示ムラは発生する。
すなわち、流動によって液晶の再配列が生じ、チルト方向とは異なる方向に液晶が傾くことにより表示のムラとして視認されるものであった。尚、以下、この液晶の再配列現象を流動再配列と称することにする。
駆動条件に関しては、液晶表示装置における駆動走査線数が多いほど、また駆動周波数が低いほど、液晶の流動を生じやすく、流動再配列が生じやすい。そして、液晶の粘性が低いほど流動再配列は生じやすい。
高速の応答動作が可能な液晶は一般に粘性が低く、表示のムラは発生しやすくなる。
液晶中のイオンは2つの影響を与えている。一つは電圧印加により流れる電流に依存する配向変形で、動的散乱モードと呼ばれ、電界によるイオンの動き(電極間での移動)が液晶配向を乱す。ただし、動的散乱モードは導電率の高い液晶でかつ高電圧印加で発生する状態である。したがって、本実施形態のように液晶中のイオン濃度が低く、導電率が低い場合には、次に説明する要因が支配的となり、無視することができると解される。
液晶表示装置の駆動により液晶の流動が生じると、上述した液晶自体の流動に加え、液晶中のイオン性不純物が移動する。液晶とイオン性不純物の流動によって相乗効果が生じ、液晶層の配向の乱れはより大きくなると解される。実際に、イオン濃度を増大した液晶では流動再配列による表示ムラが発生しやすくなることが確認されている。
具体的には、電圧印加されて液晶流動の発生している画素10、15の周囲を、非点灯状態で液晶流動が発生していない画素(図示されない)が取り囲む場合がある。その場合、画素10、15内の、周囲の画素との境目部分で、流動再配列が発生し、表示ムラが発生しやすくなる。図2では、画素10の上端部や画素15の下端部、および画素10、15の側部で表示ムラは発生しやすくなる。
本実施形態の液晶表示装置の第2の電極形態では、画素を構成する電極に、直線状の平行スリットを設け、液晶の流動をスリットの両側に生じる対称なものとする。その結果、液晶の流動が生じた場合でも、元々の液晶のチルト方向と一致させるようにし、液晶流動の影響を低減する。
こうして、本実施形態の液晶表示装置の第2の電極形態では、流動再配列を低減することができる。
そして、図10に示すように、1つの画素90内で、前面電極91と背面電極92とに複数の平行スリット93a、93b、94a、94bが形成される。複数の平行スリットのうち、例えば、平行スリット93a、93bは、Y方向から時計回りに45度傾けて等間隔に配列され、平行スリット94a、94bは、Y方向から反時計まわりに45度傾けて等間隔に配列される。その結果、1つの画素90内で、平行スリット93a、93bと平行スリット94a、94bは、それぞれY方向に列をなすよう配置されている。そして、こうした列が、1つの画素90内で複数配置される。
そして、図11に示すように、1つの画素100内でY方向に伸びる複数の平行スリット103a、103b、104a、104bが、前面電極101と背面電極102に形成されている。そして、複数の平行スリット103a、103b、104a、104bは、それぞれX方向とY方向に等間隔となるよう配置され、2方向にそれぞれに列をなすよう配置されている。
本実施の形態の液晶表示装置200において、偏光板207としては、株式会社ポラテクノ製の偏光板(商品名:SHC−13UL2SZ9)を用いることができ、偏光板208として、同社製の別の偏光(商品名:000R220N−SH38L2S)を用いることができる。この場合、観察者側から見たときの基準軸から偏光板207の吸収軸までの反時計回りの角度θ1が45°となるようにするとともに、上記基準軸から偏光板208の吸収軸までの反時計回りの角度θ2が135°となるように配置する。偏光板207と偏光板208との偏光軸は直交する。その後、偏光板207、208の上に、それぞれ保護用の樹脂フィルム(図示されない)を設ける。
本発明の実施例において使用する液晶を調製した。ベース液晶に、ネマチック液晶からなり、液晶温度域が−40℃〜+102℃で、25℃での誘電率異方性(Δε)が−4.5で、25℃での屈折率異方性が0.180である液晶組成物を使用した。
このベース液晶に、TDAを10ppmとなるよう添加し、液晶1を調製した。ベース液晶に、TDAを50ppmとなるよう添加し、液晶2を調製した。TDAを500ppmとなるよう添加し、液晶3を調製した。
後述する実施例1〜実施例8および比較例1〜4で得られた垂直配向型の液晶表示装置を用いて表示ムラの評価を行った。
○:広範な駆動電圧範囲で表示ムラの無い表示ができる。
△:駆動電圧範囲を限定することにより表示ムラの無い表示ができる。
×:駆動電圧条件を限定しても表示ムラの無い表示ができない。
上述した本実施の形態のマルチプレックス駆動の可能な垂直配向型の液晶表示装置に、前記の液晶2を適用し、実施例1である液晶表示装置を製造した。実施例1の液晶表示装置の画素の電極構造は、図10に示した、本実施の形態の垂直配向型の液晶表示装置に適用可能な第2の電極形態の第1の例と同様とした。その場合、一画素のサイズは0.39mm角とし、サブ画素の形成ピッチを80μm、直線状のスリットの幅をいずれも10μmとした。パネル比抵抗は、4.6×1010Ωcmであった。
実施例1の垂直配向型の液晶表示装置を用い、液晶層を表示する基板面に静電気を印加したところ、帯電が解消されるまでの時間は5秒間であり、非常に短い時間であることがわかった。
評価の結果、フレーム周波数25Hzの評価では評価結果は×であり、フレーム周波数50Hzの評価では評価結果は△であり、フレーム周波数100Hzと150Hzと200Hzの評価においては、評価結果はいずれも○であった。
上述した本実施の形態のマルチプレックス駆動の可能な垂直配向型の液晶表示装置に、前記の液晶2を適用し、実施例2である液晶表示装置を製造した。実施例2の液晶表示装置の画素の電極構造は、図6に示した、本実施の形態の垂直配向型の液晶表示装置に適用可能な第1の電極形態の第1の例と同様とした。その場合、一画素のサイズは0.39mm角とし、サブ画素の形成ピッチを80μm、屈曲するスリット直線状に伸びるスリット部分の幅をいずれも10μmとした。パネル比抵抗は、4.6×1010Ωcmであった。
実施例2の垂直配向型の液晶表示装置を用い、液晶層を表示する基板面に静電気を印加したところ、帯電が解消されるまでの時間は4秒間であり、非常に短い時間であることがわかった。
評価の結果、フレーム周波数25Hzの評価では評価結果は×であり、フレーム周波数50Hzの評価では評価結果は△であり、フレーム周波数100Hzと150Hzと200Hzの評価では評価結果はいずれも○であった。
上述した本実施の形態のマルチプレックス駆動の可能な垂直配向型の液晶表示装置に、前記の液晶2を適用し、実施例3である液晶表示装置を製造した。実施例3の液晶表示装置の画素の電極構造は、図11に示した、本実施の形態の垂直配向型の液晶表示装置に適用可能な第2の電極形態の第2の例と同様とした。その場合、一画素のサイズは0.39mm角とし、サブ画素の形成ピッチを80μm、直線状のスリットの幅をいずれも10μmとした。パネル比抵抗は、4.6×1010Ωcmであった。
実施例3の垂直配向型の液晶表示装置を用い、液晶層を表示する基板面に静電気を印加したところ、帯電が解消されるまでの時間は5秒間であり、非常に短い時間であることがわかった。
評価の結果、フレーム周波数25Hzの評価では評価結果は×であり、フレーム周波数50Hzの評価では評価結果は△であり、フレーム周波数100Hzと150Hzと200Hzの評価においては、評価結果はいずれも○であった。
上述した本実施の形態のマルチプレックス駆動の可能な垂直配向型の液晶表示装置に、前記の液晶2を適用し、実施例4である液晶表示装置を製造した。実施例4の液晶表示装置の画素の電極構造は、図9に示した、本実施の形態の垂直配向型の液晶表示装置に適用可能な第1の電極形態の第4の例と同様とした。その場合、一画素のサイズは0.39mm角とし、サブ画素の形成ピッチを80μm、直線状のスリットの幅をいずれも10μmとした。パネル比抵抗は、4.6×1010Ωcmであった。
実施例4の垂直配向型の液晶表示装置を用い、液晶層を表示する基板面に静電気を印加したところ、帯電が解消されるまでの時間は3秒間であり、非常に短い時間であることがわかった。
評価の結果、フレーム周波数25Hzの評価では評価結果は×であり、フレーム周波数50Hzの評価では評価結果は△であり、フレーム周波数100Hzと150Hzと200Hzの評価においては、評価結果はいずれも○であった。
上述した本実施の形態のマルチプレックス駆動の可能な垂直配向型の液晶表示装置に、前記の液晶1を適用し、実施例5である液晶表示装置を製造した。実施例5の液晶表示装置の画素の電極構造は、図9に示した、本実施の形態の垂直配向型の液晶表示装置に適用可能な第1の電極形態の第4の例と同様とした。その場合、一画素のサイズは0.39mm角とし、サブ画素の形成ピッチを80μm、直線状のスリットの幅をいずれも10μmとした。パネル比抵抗は、1.0×1011Ωcmであった。
実施例5の垂直配向型の液晶表示装置を用い、液晶層を表示する基板面に静電気を印加したところ、帯電が解消されるまでの時間は15秒間であり、短い時間であることがわかった。
評価の結果、フレーム周波数25Hzの評価では評価結果は×であり、フレーム周波数50Hzの評価では評価結果は△であり、フレーム周波数100Hzと150Hzと200Hzの評価においては、評価結果はいずれも○であった。
上述した本実施の形態のマルチプレックス駆動の可能な垂直配向型の液晶表示装置に、前記の液晶3を適用し、実施例6である液晶表示装置を製造した。実施例6の液晶表示装置の画素の電極構造は、図9に示した、本実施の形態の垂直配向型の液晶表示装置に適用可能な第1の電極形態の第4の例と同様とした。その場合、一画素のサイズは0.39mm角とし、サブ画素の形成ピッチを100μm、直線状のスリットの幅をいずれも10μmとした。パネル比抵抗は、1.1×1010Ωcmであった。
実施例6の垂直配向型の液晶表示装置を用い、液晶層を表示する基板面に静電気を印加したところ、帯電が解消されるまでの時間は1秒間以下であり、非常に短い時間であることがわかった。
評価の結果、フレーム周波数25Hzの評価では評価結果は×であり、フレーム周波数50Hzの評価では評価結果は△であり、フレーム周波数100Hzと150Hzと200Hzの評価においては、評価結果はいずれも○であった。
上述した本実施の形態のマルチプレックス駆動の可能な垂直配向型の液晶表示装置に、前記の液晶2を適用し、実施例7である液晶表示装置を製造した。実施例7の液晶表示装置の画素の電極構造は、図8に示した、本実施の形態の垂直配向型の液晶表示装置に適用可能な第1の電極形態の第3の例と同様とした。その場合、一画素のサイズは0.39mm角とし、サブ画素の形成ピッチを80μm、直線状のスリットの幅をいずれも10μmとした。パネル比抵抗は、4.6×1010Ωcmであった。
実施例7の垂直配向型の液晶表示装置を用い、液晶層を表示する基板面に静電気を印加したところ、帯電が解消されるまでの時間は3秒間であり、非常に短い時間であることがわかった。
評価の結果、フレーム周波数25Hzの評価では評価結果は×であり、フレーム周波数50Hzの評価では評価結果は△であり、フレーム周波数100Hzと150Hzと200Hzの評価においては、評価結果はいずれも○であった。
上述した本実施の形態のマルチプレックス駆動の可能な垂直配向型の液晶表示装置に、前記の液晶2を適用し、実施例8である液晶表示装置を製造した。実施例8の液晶表示装置の画素の電極構造は、図9に示した、本実施の形態の垂直配向型の液晶表示装置に適用可能な第1の電極形態の第4の例と同様とした。その場合、一画素のサイズは0.39mm角とし、サブ画素の形成ピッチを50μm、直線状のスリットの幅をいずれも10μmとした。パネル比抵抗は、4.6×1010Ωcmであった。
実施例8の垂直配向型の液晶表示装置を用い、液晶層を表示する基板面に静電気を印加したところ、帯電が解消されるまでの時間は4秒間であり、非常に短い時間であることがわかった。
評価の結果、フレーム周波数25Hzの評価では評価結果は×であり、フレーム周波数50Hzの評価では評価結果は△であり、フレーム周波数100Hzと150Hzと200Hzの評価においては、評価結果はいずれも○であった。
電極構造が異なること、および配向膜表面をラビングすることで垂直方向にわずかにプレチルトさせた配向を与えたこと以外、上述した本実施の形態の液晶表示装置と同様の構造の、従来の垂直配向型液晶表示装置に、前記の液晶1を適用して比較例1である液晶表示装置を製造した。比較例1の液晶表示装置の画素電極は、画素のサイズが0.7mm角のドットマトリクス構造を有する。画素内にスリットは設けられておらず、本実施の形態の液晶表示装置のようなサブ画素の形成は無い。パネル比抵抗は、1.0×1011Ωcmであった。
比較例1の垂直配向型の液晶表示装置を用い、液晶層を表示する基板面に静電気を印加したところ、帯電が解消されるまでの時間は15秒間であった。
評価の結果、フレーム周波数25Hzの評価では評価結果は×であり、フレーム周波数50Hzの評価では評価結果は×であった。フレーム周波数100Hzの評価では評価結果は△であり、フレーム周波数150Hzと200Hzの評価においては、評価結果はいずれも○であった。
電極構造が異なること、および配向膜表面をラビングすることで垂直方向にわずかにプレチルトさせた配向を与えたこと以外、上述した本実施の形態の液晶表示装置と同様の構造の、従来の垂直配向型液晶表示装置に、前記の液晶2を適用して比較例2である液晶表示装置を製造した。比較例2の液晶表示装置の画素電極は、比較例1と同様、画素のサイズが0.7mm角のドットマトリクス構造を有する。画素内にスリットは設けられておらず、本実施の形態の液晶表示装置のようなサブ画素の形成は無い。パネル比抵抗は、4.6×1010Ωcmであった。
比較例2の垂直配向型の液晶表示装置を用い、液晶層を表示する基板面に静電気を印加したところ、帯電が解消されるまでの時間は5秒間であった。
評価の結果、フレーム周波数25Hz、50Hz、100Hz、および150Hzの評価では評価結果は×であった。フレーム周波数200Hzの評価では評価結果は△であった。
電極構造が異なること、および配向膜表面をラビングすることで垂直方向にわずかにプレチルトさせた配向を与えたこと以外、上述した本実施の形態の液晶表示装置と同様の構造の、従来の垂直配向型液晶表示装置に、前記の液晶3を適用して比較例3である液晶表示装置を製造した。比較例2の液晶表示装置の画素電極は、比較例1と同様、画素のサイズが0.7mm角のドットマトリクス構造を有する。画素内にスリットは設けられておらず、本実施の形態の液晶表示装置のようなサブ画素の形成は無い。パネル比抵抗は、1.1×1010Ωcmであった。
比較例2の垂直配向型の液晶表示装置を用い、液晶層を表示する基板面に静電気を印加したところ、帯電が解消されるまでの時間は1秒間以下であった。
評価の結果、フレーム周波数25Hz、50Hz、100Hz、および150Hzの評価では評価結果は×であった。フレーム周波数200Hzの評価では評価結果は△であった。
電極構造が異なること、および配向膜表面をラビングすることで垂直方向にわずかにプレチルトさせた配向を与えたこと以外、上述した本実施の形態の液晶表示装置と同様構造の従来の垂直配向型液晶表示装置に、上記液晶1〜液晶3のベース液晶である液晶組成物を適用して比較例4である液晶表示装置を製造した。上述のように、このベース液晶は、ネマチック液晶からなり、液晶温度域が−40℃〜+102℃で、25℃での誘電率異方性(Δε)が−4.5で、25℃での屈折率異方性が0.180である液晶組成物である。TDAは添加されていない。
比較例4の垂直配向型の液晶表示装置を用い、液晶層を表示する基板面に静電気を印加したところ、帯電が解消されるまでの時間は200秒間であり、非常に解消時間が長かった。
評価の結果、フレーム周波数25Hzの評価では評価結果は×であり、フレーム周波数50Hzの評価では評価結果は×であった。フレーム周波数100Hzの評価では評価結果は△であり、フレーム周波数150Hzと200Hzの評価においては、評価結果はいずれも○であった。
2、206 液晶層
3、34、44 液晶
4、5、36、37、201、202 基板
6、12、13、25、26、27、28、56、86、96、106、116 流動方向
10、15、20、50、60、70、80、90、100、110 画素
11 チルト方向
21、22、23、24、55、65、75、85、95、105、115 サブ画素
31、35、41、203、204 電極
32、54、54a、54b、54c、64、67、73、73a、73b、74、74a、74b、77、83a、83b、84a、84b、205 スリット
33 斜め電界
42 突起
51、61、71、81、91、101、111 前面電極
52、62、72、82、92、102、112 背面電極
93a、93b、94a、94b、103a、103b、104a、104b、113a、113b 平行スリット
207、208 偏光板
Claims (3)
- 表面に電極の形成された一対の基板により液晶層を挟持するとともに、
前記液晶層は電圧無印加時に電極面にほぼ垂直に配向され、マルチプレックス駆動による電圧の印加によって、画素内の前記液晶層が前記基板と平行になるよう配向変化する液晶表示装置であって、
前記液晶層の比抵抗は、1×1010Ωcm〜2×1011Ωcmの範囲にあり、
前記電極に設けられた画素分割手段により、1つの前記画素が複数のサブ画素に分割され、前記画素分割手段を挟んで隣接する前記サブ画素間では、電圧印加時の前記液晶層の配向変化の方向が異なるよう構成されるとともに、
前記サブ画素の形成ピッチが50μm〜100μmの範囲内にあり、
前記サブ画素が複数の画素分割手段によって囲まれて区切られており、
前記画素分割手段がくの字状に直角に屈曲した形状であって、1つの前記サブ画素が3つの画素分割手段で区切られていることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記サブ画素の中央に円形の画素分割手段が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記画素分割手段は、前記電極に設けられたスリットおよび前記電極上に設けられた突起のうちのいずれかであることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。
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