JP6277054B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、垂直配向型の液晶表示装置に関する。

特開２０１３−５７８３３号公報（特許文献１）には、垂直配向モードを採用する液晶表示装置において、配線取り出しの方向が互いに異なる複数の第１コモン電極と第２コモン電極とを１つずつ交互に配置し、駆動ＩＣからの走査信号が複数の第１コモン電極のそれぞれに出力された後、複数の第２コモン電極のそれぞれに出力されるように構成した液晶表示装置が開示されている。この特許文献１に開示される先行技術によれば、１つのコモン電極の選択によって液晶の流れが誘起されても、それに続くコモン電極の選択が隣接したコモン電極で行われずコモン電極１つを挟んで隔離された場所で行われるため、液晶の流れを助長させることがなく、マルチプレックス駆動したときに誘発される液晶の流れを低減することができ、その結果、表示ムラを低減することができる、とされている。

また、特開２０１０−１４５５９４号公報（特許文献２）には、複数のセグメント電極と複数のコモン電極を交差配置した単純マトリクス垂直配向型液晶表示装置において、コモン電極の少なくとも１ラインをオフ信号ラインとすることにより、液晶層の配向が動的に不安定となる状態の伝播を阻止し、表示品位を向上させる技術が開示されている。

ところで、昨今の液晶表示装置における駆動手段としては、装置を小型化するために駆動装置と制御装置を一体化した１チップドライバーＩＣや、液晶表示装置を総合的に制御可能な１チップマイコンが用いられる場合が多い。そして、マルチプレックス駆動を行う場合、１フレームで表示するための１画素毎の画素情報を記憶装置に保存しておく必要があるため、上記の駆動手段にはフレームメモリが内蔵される。さらに走査線数（コモン電極数）が４本より多い場合には、アルファベット等の文字フォントを不揮発メモリに予め記憶させておくことにより、駆動手段やそこで実行される制御プログラムの簡素化を図る工夫が施されている。このような駆動手段を前提とした場合に、上記した特許文献１に開示される液晶表示装置においては、内蔵される文字フォントをそのままでは使用できないため、画像表示のためのデータや制御プログラムの作成に要する工数が増加する不都合や、フレームメモリの容量が大きくなる不都合が生じる。

また、上記した特許文献２に開示される液晶表示装置の駆動方法は、走査線本数が比較的多く（例えば３２本以上）、１つの走査線の選択時間が短い場合を想定しているものと考えられるが、走査線数が少なく（例えば１６本以下）、１つの走査線の選択時間が長い場合には、オフ動作としたコモン線が外観上、例えば横筋として観察される場合がある。この不都合はフレーム周波数を上昇させることで解決し得るが、クロストーク軽減や低消費電力化の観点では不利になる。

特開２０１３−５７８３３号公報 特開２０１０−１４５５９４号公報

本発明に係る具体的態様は、一般的な制御手段を用いた画像表示が可能であり、フレーム周波数を上昇させることなく表示品位を向上させることが可能な技術を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の液晶表示装置は、（ａ）対向配置される第１基板及び第２基板と、（ｂ）前記第１基板の一面側に設けられ、第１方向に沿って帯状に延在する複数の第１電極と、（ｃ）前記第２基板の一面側に設けられ、前記第１方向と交差する第２方向に沿って帯状に延在する複数の第２電極と、（ｄ）平面視において前記複数の第２電極の各々の相互間に配置されて前記第２方向に沿って延在しており、各々の幅が前記複数の第２電極の各々の幅よりも小さい複数の補助電極と、（ｅ）前記第１基板と前記第２基板の各一面の間に配置され、プレティルト角が９０°未満の垂直配向したモノドメイン配向の液晶層と、（ｆ）前記複数の第１電極、前記複数の第２電極及び前記複数の補助電極へ駆動電圧を供給する駆動手段を含み、（ｇ）前記複数の補助電極は、相互に接続されており、（ｈ）前記駆動手段は、前記複数の第２電極に対する順次走査の合間に、前記複数の補助電極に対する走査を行う、液晶表示装置である。

上記構成によれば、一般的な制御手段を用いた画像表示が可能であり、フレーム周波数を上昇させることなく表示品位を向上させることが可能となる。

上記の液晶表示装置において、前記駆動手段は、前記複数の第２電極に対する順次走査の開始前又は終了後に、相互に接続された前記複数の補助電極に対する走査を行う、ことが好ましい。

上記の液晶表示装置において、前記駆動手段は、相互に接続された前記複数の補助電極に対する走査時に、前記複数の第１電極の各々に対してオフ電圧を供給する、ことも好ましい。

上記の液晶表示装置において、前記複数の補助電極の各々の幅が前記複数の第２電極の各々の幅の１／２以下である、ことも好ましい。

図１は、一実施形態の液晶表示装置の構造を示す模式的な断面図である。 図２は、第１電極、第２電極および補助電極の詳細な構造を説明するための平面図である。 図３は、各電極の結線状態について示す図である。 図４は、駆動部によって供給される駆動電圧の一例を示す波形図である。 図５（Ａ）は、実施例の液晶表示装置の表示状態を示す図である。図５（Ｂ）は、比較例の液晶表示装置の表示状態を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の液晶表示装置の構造を示す模式的な断面図である。図１に示す本実施形態の液晶表示装置は、対向配置された第１基板１と第２基板２と、両基板の間に配置された液晶層３と、を主に備える。第１基板１の外側には第１偏光板４が配置され、第２基板２の外側には第２偏光板５が配置されている。第１基板１と第１偏光板４の間には第１視角補償板６が配置され、第２基板２と第２偏光板５の間には第２視角補償板７が配置されている。液晶層３の周囲はシール材によって封止されている。以下、さらに詳細に液晶表示装置の構造を説明する。

第１基板１および第２基板２は、それぞれ、例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。第１基板１と第２基板２との相互間には、スペーサー（粒状体）が分散して配置されている。これらのスペーサーにより、第１基板１と第２基板２との間隙が所定値（例えば５μｍ程度）に保たれる。

液晶層３は、第１基板１の第１電極１１と第２基板２の第２電極１２との相互間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが負（Δε＜０）の液晶材料（ネマティック液晶材料）を用いて液晶層３が構成されている。液晶層３に図示された太線は、電圧無印加時における液晶分子の配向方位を模式的に示したものである。図示のように、本実施形態の液晶表示装置においては、液晶層３の液晶分子が一方向に配向した状態（モノドメイン配向）となっている。

配向膜８は、第１基板１の一面側に、第１電極１１を覆うようにして設けられている。同様に、配向膜９は、第２基板２の一面側に、第２電極１２および補助電極１７を覆うようにして設けられている。本実施形態においては、配向膜８および配向膜９としては、液晶層３の初期状態（電圧無印加時）における配向状態を垂直配向状態に規制するもの（垂直配向膜）が用いられており、少なくとも一方の配向膜に配向処理（ラビング処理等）が施されている。それにより、液晶層３の液晶分子に対して９０°に極めて近い角度（８９．８°〜８９．９５°程度）のプレティルト角が付与されている。

複数の第１電極１１は、それぞれ第１方向（図１では紙面の左右方向）に沿って延びる短冊状電極であり、第１基板１の一面上に設けられている。複数の第２電極１２は、それぞれ第１方向と交差する第２方向（図１では紙面に直交する方向）に沿って延びる短冊状電極であり、第２基板２の一面上に設けられている。第１電極１１および第２電極１２は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。本実施形態の液晶表示装置は、第１電極１１と第２電極１２とが交差する箇所のそれぞれが画素領域となるドットマトリクス型の液晶表示装置である。

複数の補助電極１７は、それぞれ第２方向に沿って延びる短冊状電極であり、第２基板２の一面上に設けられている。各補助電極１７は、各第２電極１２の相互間にそれぞれ配置されている。各補助電極１７は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。

駆動部１５は、各第１電極１１、各第２電極１２および各補助電極１７と接続されており、これらに対して駆動電圧を供給する。この駆動部１５は、例えば駆動装置と制御装置を一体化した１チップドライバーＩＣであり、文字フォントが内蔵されている。

図２は、第１電極、第２電極および補助電極の詳細な構造を説明するための平面図である。この図２では、第２基板２側から平面視した場合における各電極の平面形状が示されている。各第１電極１１は、図中の上下方向に延在するストライプ状に形成されている。また、各第２電極１２は、図中の左右方向に延在するストライプ状に形成されている。各第１電極１１と各第２電極１２とが交差する領域のそれぞれが画素領域に相当する。液晶層３の層厚方向の略中央における液晶分子の配向方向１６は、各第２電極１２の延在方向（図中の左右方向）に対して略直交している。この配向方向１６は、各配向膜８、９に対する配向処理方向１３、１４によって規定される。また、各偏光板４、５の吸収軸は、例えば、両者が略直交し、かつそれぞれが第２電極１２の延在方向に対して略４５°の角度をなすように配置されている。

各補助電極１７は、図中の左右方向に延在するストライプ状に形成されている。これらの補助電極１７は、隣り合う２つの第２電極１２の間に１つずつ配置されている。図示の例では、各補助電極１７の幅は各第２電極１２の幅よりも小さく設定されており、各補助電極１７の長さは各第２電極１２の長さとほぼ等しく設定されている。なお、各補助電極１７の幅、長さについてはこの限りではないが、幅は各第２電極１２の幅以下であることが好ましく、長さは各第２電極１２の長さとほぼ等しいことが好ましい。各補助電極１７は、配線１８を介して相互に接続されている。図示の例では、配線１８は、第１方向に沿った部位と第２方向に沿った部位とを有する略Ｌ字状に形成されており、各補助電極１７の一端側と接続されている。

図３は、各電極の結線状態について示す図である。各第１電極１１は、図中の左側のものから順に、駆動部１５のSEG1、SEG2、・・・SEGnの端子に接続されている。各第２電極１２は、図中の上側から順に、駆動部１５のCOM1、COM2、・・・COM7の端子に接続されている。また、各補助電極１７は、配線１８を介して、駆動部１５のCOM8の端子に接続されている。

図４は、駆動部によって供給される駆動電圧の一例を示す波形図である。本例の駆動方法では、COM1〜COM7に対応する各第２電極１２は順次走査され、COM8で補助電極１７が走査される。COM1〜COM7の各選択時には、表示画像に応じた駆動電圧がSEG1〜SEGnに対応する各第１電極１１に対して印加される。これに対して、COM1〜COM7の間に挿入されているCOM8の選択時には、SEG1〜SEGnの全てに対応する各第１電極１１に対してオフ電圧が印加される。なお、各補助電極１７の幅が各第２電極１２の幅の１／２以上である場合には、COM8の選択時には、SEG1〜SEGn、COM1〜COM7ともに非表示動作としてもよい。

図５（Ａ）は、実施例の液晶表示装置の表示状態を示す図である。ここでは、１／８デューティ、１／４バイアスのマルチプレックス駆動、Ａ波形、フレーム周波数８０Ｈｚにて液晶表示装置を駆動したときのオフからオンへの表示切り替え時の表示状態が示されている。ここでいうＡ波形とは、１ライン選択中に極性反転を行う「フレーム内反転駆動（または、１ライン反転駆動）」の駆動波形である。比較例としての補助電極１７を設けない構造の液晶表示装置の表示状態（図５（Ｂ）参照）と比べると、各画素内の暗領域は消失し、均一な表示状態が得られており、外観観察状態も良好であった。

暗領域を消失させて均一な表示状態を得られる理由は上記した特許文献１，２に開示される液晶表示装置の場合と同様であると考えられる。図５（Ｂ）に示す比較例の液晶表示装置における暗領域は各第２電極１２（COM1〜COM7）の走査方向へ流動して発生するように観察されるため、隣接する第２電極１２を順次走査するのではなく、順番を変更することやオフ電圧を各第２電極間に挿入することにより走査方向の流動を分断することができることから、表示ムラを抑制できると考えられる。したがって、上記では各補助電極１７の走査順番は各第２電極１２を走査した後であったが、任意の順番でも同様な効果が得られると考えられる。しかし、駆動部１５に文字フォントなどが内蔵されている場合、各補助電極１７を各第２電極１２の走査の間に割り込みさせると、表示される文字の欠けを生じることから、文字フォントを用いて表示を行う場合には、各補助電極１７の走査は、各第２電極１２の走査が全て終わった後、あるいは各第２電極１２の走査が開始する前のいずれかのタイミングで行うことが好ましい。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態においては第２基板２の液晶層３と接する範囲内で各補助電極１７を配線１８によって結線する配線パターン例を示していたがこの限りではない。例えば、液晶層３を囲む枠状のシール部材と重なる範囲においてジャンプ配線（クロス配線）を設けることによって各補助電極１７の間を接続してもよいし、各電極と駆動装置を接続する基板（プリント基板、フレキシブル基板等）においてクロス配線を設けることによって各補助電極１７の間を接続してもよい。

また、走査線本数が多い場合（例えば３２本以上）には、各補助電極１７を全て１つの配線１８で接続して１つのCOM端子へ接続するのではなく、複数の連続したCOM端子、または不連続なCOM端子に接続して走査してもよい。

また、各補助電極１７の幅は全て均一としていなくてもよい。電極幅の最小値は３０μｍ程度が好ましい。

また、上記した実施形態では、液晶層はねじれ配向とされていない場合について例示していたが、ねじれ配向していてもよい。

１：第１基板
２：第２基板
３：液晶層
４：第１偏光板
５：第２偏光板
６：第１視角補償板
７：第２視角補償板
８、９：配向膜
１１：第１電極
１２：第２電極
１３、１４：配向処理方向
１５：駆動部
１６：液晶層の層厚方向の略中央における液晶分子の配向方向
１７：補助電極
１８：配線

Claims (4)

1. 対向配置される第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板の一面側に設けられ、第１方向に沿って帯状に延在する複数の第１電極と、
   前記第２基板の一面側に設けられ、前記第１方向と交差する第２方向に沿って帯状に延在する複数の第２電極と、
   平面視において前記複数の第２電極の各々の相互間に配置されて前記第２方向に沿って延在しており、各々の幅が前記複数の第２電極の各々の幅よりも小さい複数の補助電極と、
   前記第１基板と前記第２基板の各一面の間に配置され、プレティルト角が９０°未満の垂直配向したモノドメイン配向の液晶層と、
   前記複数の第１電極、前記複数の第２電極及び前記複数の補助電極へ駆動電圧を供給する駆動手段と、
   を含み、
   前記複数の補助電極は、相互に接続されており、
   前記駆動手段は、前記複数の第２電極に対する順次走査の合間に、相互に接続された前記複数の補助電極に対する走査を行う、
   液晶表示装置。
2. 前記駆動手段は、前記複数の第２電極に対する順次走査の開始前又は終了後に、相互に接続された前記複数の補助電極に対する走査を行う、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記駆動手段は、相互に接続された前記複数の補助電極に対する走査時に、前記複数の第１電極の各々に対してオフ電圧を供給する、
   請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記複数の補助電極の各々の幅が前記複数の第２電極の各々の幅の１／２以下である、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示装置。