WO2007141935A1

WO2007141935A1 - 残留ｄｃ電圧評価方法およびその評価装置

Info

Publication number: WO2007141935A1
Application number: PCT/JP2007/053288
Authority: WO
Inventors: Masanobu Mizusaki; Tatsuo Uchida
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha; Tohoku University
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2007-12-13

Description

残留 DC電圧評価方法およびその評価装置

技術分野

[0001] 本発明は、液晶表示素子中に不純物として含まれるイオンにより発生する残留 DC 電圧の評価方法、およびその評価装置に関する。

背景技術

[0002] 液晶表示装置は、薄型、軽量、および低消費電力であることから、近年、テレビ、パソコン、 PDA用の表示機器として広く使用されるようになってきている。しかしながら、今後さらに、高速応答の液晶材料の開発、および、高信頼性の配向膜材料の開発が強く望まれる。

[0003] これら液晶材料、配向膜材料の設計および開発を行うにあたり、合成方法が変化するため、この変化に伴って、合成段階において不純物が液晶材料、または、配向膜材料内に混入する可能性がある。

[0004] 特に、イオン性の不純物（以下、説明の便宜上、このイオン性の不純物を不純物ィオンと称する）が液晶セル内に、つまり液晶層に、混入した場合、液晶セル内で直流電圧成分が発生する可能性がある。この不純物イオンの存在により発生する直流電圧成分のことを、残留 DC電圧と呼ぶ。不純物イオンの存在により、残留 DC電圧が発生する理由について、具体的に説明する。

[0005] 現在製造されて!、る液晶表示装置は、ほぼ 100%、薄膜トランジスタ (TFT;Thin fil m transistor)を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置である。この駆動方式の液晶表示装置は、矩形波電圧により駆動されるが、 TFT自体の寄生容量のため、直流オフセット電圧が重畳される。この直流オフセット電圧成分 (直流電界）の影響により、図 7 (a)に示すように、液晶セル内にイオン (不純物イオン;フリーイオンともいう） 55が不純物として存在すると、図 7 (b)に示すように、このフリーイオン 55が液晶 53と配向膜 51 · 52との界面〖こドリフトする。つまり、電圧電源 56による、電流オフセット電圧成分の影響により、不純物イオンの分布に偏りが生じる。ドリフトしたイオンにより、同図に示すように、残留 DC電圧が発生する（矢印 Mで示す電界が発生する )ことになる。

[0006] 残留 DC電圧の存在は、焼き付きの発生と深く関わって!/ヽるため、残留 DC電圧を正確に評価することは、非常に重要である。つまり、液晶材料、および配向膜材料の開発を行う上で、残留 DC電圧を正確に評価することは、非常に重要である。一般に、この残留 DC電圧は、非特許文献 1に記載のフリツ力消去法や、非特許文献 2に記載の誘電吸収法により決定される。

非特許文献 1 :N. Fukuoka, M. Okamoto, Y. Yamamoto, M. Hasegawa, Y. Tanaka, H . Hatoh, K. Mukai.'DC Offset Voltage in Liquid Crystal Cells: Proc. of AM— LCD94, p. 216-219, 1994

非特許文献 2 :井上、真鍋、中野渡.,誘電吸引法による残留 DC電圧測定 (フリッカー消去法との相関）：液晶討論会予稿集、 p.216-217, 1997

発明の開示

発明が解決すべき課題

[0007] し力しながら、残留 DC電圧の決定に関して、これまで統一された評価もしくはパラメータの設定が行われておらず、残留 DC電圧の決定が各社、各グループ独自に行われて!/、るのが現状である。

[0008] 残留 DC電圧は、一方がフリツ力消去法により決定され、他方が誘電吸収法により決定された場合のように、測定条件が異なる場合、得られた値を比較することはできないという不都合が生じる。残留 DC電圧を測定するに当たって重要な測定条件は、次の (a)〜(d)である。

(a)印加する DCオフセット電圧

(b) DCオフセット電圧を印加する時間

(c)測定中の温度

(d) DCオフセット電圧を重畳した矩形波電圧を一定時間印力！]した後、残留 DC電圧を測定するまでの開放時間、或、は短絡時間

これら (a)〜( の 4つの測定条件の中で、特に DCオフセット電圧印加時間（直流ォフセット印加時間）が重要である。この DCオフセット電圧印加時間が測定方法で異なると、残留 DC電圧が飽和に達したときの値なの力、或いは未だ飽和に達していないときの値なのかが分力もず、正確な材料評価パラメータにはならな、。

[0009] この様子を図 8に示す。図 8は、 2種類の液晶セルを用いて評価した残留 DC電圧の実測と、それぞれの液晶セルの残留 DC電圧の時間変化の様子を示している。同図において、直流成分を 30分印加後の残留 DC電圧の実測は、（〇）の方が（X )よりも低ぐサンプル 1の方がサンプル 2より良い特性を示す力実際は残留 DC電圧の時間変化より、長時間後にはサンプル 1の方が、サンプル 2より残留 DC電圧は大きくなり、サンプル 1の方が悪い特性を示すことになる。なお、測定に多くの時間をかければかけるほど正確なデータが得られるが、 1サンプルの評価に多くの時間を要することは望ましくない、という問題もある。

[0010] このように、これまでの状況においては、正確な材料評価パラメータとして扱える測定を行っていないため、材料 (液晶材料および配向膜材料）間の比較が行えず、その結果適切な材料開発が行えなくなつているのが現状である。

[0011] 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、液晶材料および配向膜材料に特有のパラメータを得ることにより、材料間の比較を行うことができる、残留 DC電圧の評価方法、およびその評価装置を提供することである。

[0012] 本発明の残留 DC電圧評価方法は、上記課題を解決するために、液晶が配向膜にて挟持されて成る液晶セルに発生する残留 DC電圧の評価方法であって、外部から液晶セルに対して電圧を印加して、電圧印加時間 tと、該電圧印加時間 tの間、電圧を印加することにより発生する残留 DC電圧 V と、の組み合わせを複数組測定し、 rDC

該測定結果を、

[0013] [数 1] v_!OC(t) N [l— exp { (^_a"_f + _d ) }]

[0014] を用いてカーブフィッティングすることを特徴として、る。

[0015] k；液晶層中のイオンが配向膜界面に吸着する速度定数、 k；配向膜界面に吸着 a d

しているイオンの離脱速度、 Ν ;配向膜界面の吸着サイト濃度、 n；液晶層中のイオン f

濃度、 q ;素電荷、 C ；液晶層の容量

LC

ここで、カーブフィッティングとは、〔数 1〕により実測データに対して所望の数値 (標準偏差が最小となる数値）になるように近似曲線を描き、パラメータを決定することをいう。

[0016] 液晶および配向膜を用いて液晶セルを作成する場合、液晶層中に、不純物イオンが含まれる。この不純物イオンは、液晶セルの両端に電圧を印加した場合、該液晶セルの一方側に偏るため、残留 DC電圧が発生する。この残留 DC電圧は、焼き付きの発生と深く関わっているため、正確に評価することが重要である。

[0017] 上記構成によれば、残留 DC電圧 V と電圧印加時間 tとの組み合わせを複数組

rDC

測定し、上記の〔数 1〕を用いて、カーブフィッティングを行っている。そのため、残留 DC電圧が飽和に達するまで電圧を印加し続けなくても、いくつかの残留 DC電圧 V と電圧印加時間 tとの組み合わせを求めるだけで、残留 DC電圧が飽和に達した時

DC

の飽和残留 DC電圧を求めることができる。この飽和残留 DC電圧は、液晶材料および配向膜材料に固有のパラメータである。従って、飽和残留 DC電圧を求めることにより、液晶材料および配向膜材料間の比較を行うことができ、残留 DC電圧と焼き付きとの間に相関関係を持たせることができる。

[0018] 本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]本発明の実施形態を示すものであり、残留 DC電圧と直流電圧印加電圧との関係を、くつかプロットして、所定のカーブフィッティングを行った結果を示す図である。

[図 2(a)]短絡状態の液晶セルを示す模式図である。

[図 2(b)]直流成分を印加している液晶セルを示す模式図である。

[図 3]本発明の実施形態の残留 DC電圧評価装置の概略構成を示す図である。

[図 4(a)]直流オフセット成分を OV、矩形波電圧を 3. 4V' 30Hzとした場合の透過光の波形を示す図である。

[図 4(b)]直流オフセット成分を 0 · 92Vとした場合の透過光の波形を示す図である。

[図 5]本発明の実施形態を示すものであり、液晶セルを開放状態とし、残留 DC電圧と開放時間との関係をいくつかプロットして、所定のカーブフィッティングを行った結果を示す図である。

[図 6]本発明の実施形態を示すものであり、液晶セルを短絡状態とし、残留 DC電圧と短絡時間との関係をいくつかプロットして、所定のカーブフィッティングを行った結果を示す図である。

[図 7(a)]短絡状態の液晶セルを示す模式図である。

[図 7(b)]直流成分を印加している液晶セルを示す模式図である。

[図 8]従来技術を示すものであり、残留 DC電圧が飽和に達したときの値なの力、或いは未だ飽和に達して、な、ときの値なのかが分力もず、正確な材料評価パラメータにはならない様子を示す図である。

符号の説明

[0020] 1 配向膜

2 配向膜

3 液晶層（液晶）

5 液晶層中のイオン

10 液晶セル

21 残留 DC電圧決定部 (残留 DC電圧測定手段）

22 カーブフィッティング部（カーブフィッティング手段）

23 切替部

発明を実施するための最良の形態

[0021] 〔残留 DC電圧について〕

本発明の一実施の形態を説明する前に、まず、本実施の形態にて測定 (評価)する残留 DC電圧について、図 2 (a) (b)を用いて簡単に説明する。図 2 (a)は、短絡状態の液晶セルを示す模式図であり、図 2 (b)は、直流成分を印加している液晶セルを示す模式図である。

[0022] 液晶セル 10は、図 2 (a)に示すように、互いに対向して配された配向膜 1 · 2と、これらの配向膜 1 · 2に挟持された液晶層（液晶） 3と、力成っている。さらに、配向膜 1 · 2 は、対向面とは反対側に設けられた配線 4にて互いに接続されている。

[0023] また、液晶層 3には、イオン性の不純物（以下、単に「イオン」という） 5が含まれている。このイオン 5は、配向膜 1 · 2や液晶層 3の材料開発の際に発生する。なお、ここでは、一例として、プラスの電荷を持つイオン 5を示している。

[0024] 液晶セルは、 V、わゆる TFT駆動方式の液晶表示装置に用いられる液晶セルである。そのため、 TFT自体の寄生容量のために、図 2 (b)に示すように、液晶セルの両端に直流電圧成分が印加される。つまり、同図に示すように、直流電圧成分を印加する電圧電源 6を設けた構成となる。

[0025] この電圧電源 6により、液晶セルの両端に電圧が印加されると、イオン 5は、一方の配向膜 2に偏る（ドリフトする）。このように、イオン 5がー方の配向膜 2に偏ることにより、配向膜 1 · 2間で電位差が生じ、図 2 (b)に矢印 Aで示すように、残留 DC電圧が発生する。そして、この残留 DC電圧は、焼き付きの発生と深く関わっているため、この残留 DC電圧を正確に評価することは、非常に重要となる。

[0026] 〔残留 DC電圧評価装置の説明〕

次に、残留 DC電圧を評価する、残留 DC電圧評価装置について説明する。

[0027] 残留 DC電圧評価装置は、図 3に示すように、光源 11と、偏光子 12· 13と、電圧発振器 14と、光検出器 15と、演算器 16とを備えている。

[0028] 本実施の形態では、ノーマリホワイトモードであるため、偏光子 12· 13の配置はクロスニコル配置となっており、液晶セル 10の両側に配されている。この偏光子 12· 13は、ある一定の方向の光の偏光を通過させる役割を有している。電圧発振器 14は、液晶セル 10に対して、矩形波電圧および直流オフセットを印加する役割を有している。光検出器 15は、光源 11から発射され、偏光子 11 · 12および液晶セルを透過した光（透過光)を検出する。

[0029] 演算部 16は、残留 DC電圧決定部 (残留 DC電圧測定手段） 21、カーブフイツティング部 (カーブフィッティング手段） 22、および切替部 23を有している。

[0030] 残留 DC電圧決定部 21は、透過光のフリツ力を観測して、電圧発振器 14に対してフリツ力が発生しないように、直流オフセットを調整する役割を有している。フリツ力が発生しない場合の直流オフセットが、残留 DC電圧となる。それゆえ、残留 DC電圧決定部 21は、残留 DC電圧を決定する役割も併せ持ってヽる。

[0031] カーブフィッティング部 22は、切替部 23からの指示に基づき、次の (0〜(： iii)のいずれかを求めるカーブフィッティングを行う。つまり、切替部 23は、カーブフィッティング部 22が、（0飽和残留 DC電圧および飽和残留 DC電圧に到達するまでの時間、 GO 開放状態における緩和時間（緩和速度の逆数）、または、 Gii)短絡状態における減衰時間（減衰速度の逆数)のいずれを求めるかを切り替えて、カーブフィッティング部 2 2に指示する。なお、指示を受けたカーブフィッティング部 22が行う動作、つまり、 (0 〜(iii)の詳細については、後述する。

[0032] 切替部 23は、上記の G)〜Gii)を切り替えて、カーブフィッティング部 22に対して指示する役割を有している。なお、本実施の形態では、測定対象である液晶セルとして、ホモジ-ァス配向、垂直配向、分割垂直配向、スプレイ配向、ベンド配向、ハイブリツド配向等の縦電界により駆動するタイプの全てを対象とする。また、図示しないが、残留 DC電圧評価装置は、液晶セル 10の状態について、開放状態、または、短絡状態を互いに切り替えることができる、部材を有して！/、る。

[0033] 〔残留 DC電圧評価装置の動作 I〕

次に、上記の残留 DC電圧評価装置の動作について説明する。

[0034] 光源 11が、液晶セル 10を挟持したクロス-コル配置の偏光子 12· 13に対して光を発射し、電圧発振器 14が、液晶セル 10に対して、矩形波電圧 ·直流オフセット電圧を印加する。そして、残留 DC電圧決定部 21が、光検出器 15が検出した透過光からフリツ力消去法を用いて、残留 DC電圧の決定をする。

[0035] ここで、フリツ力消去法にっ、て説明する。一定時間直流成分を含む矩形波電圧を液晶セルに印加した後、液晶セルを直流成分を含まな!/、矩形波電圧で駆動すると、フリツ力が発生する。フリツ力消去法とは、発生したフリツ力が観測されなくなるように、電圧発振器 14が印加する直流オフセット成分 (直流オフセット電圧)を調整する方法である。この直流オフセット電圧が残留 DC電圧となる。

[0036] この方法で、残留 DC電圧の直流電圧印加時間に対する依存を評価する、つまり、残留 DC電圧と直流電圧印加時間との関係 (組み合わせ)を測定して、図 1に参照符号 30で示すように、数ポイントプロットする。測定ポイント数として、 4ポイント (若しくはそれ以上）が望ましいが、 3ポイントでも良い。また、フリツ力が観測されなくなるように、印加する直流オフセット (成分)の調整を自動化することにより測定ポイント数を、さらに増やすことができる。測定ポイント数をさらに増やすことができれば、残留 DC電圧の直流印加時間依存の評価の精度をさらに高めることができる。

[0037] 次に、上記の (0残留 DC電圧および該残留 DC電圧に達するまでの時間を求めるという切替部 23からの指示に基づいてカーブフィッティング部 22にて、プロットした残留 DC電圧と直流電圧印加時間との関係を、次に示す〔数 2〕を用いて、カーブフイツティングを行う。つまり、液晶セル 10に対して、直流オフセット電圧を印加しながら、残留 DC電圧（直流オフセット電圧）の時間依存を、次に示す〔数 2〕を用いてカーブフィッティングを行う。

[0038] [数 2]

N [i— _exp {— ( "_f + ]

[0039] これにより、飽和残留 DC電圧を、次に示す〔数 3〕にて求めることができる。

[0040] [数 3]

[0041] さらに、残留 DC電圧発生速度は、 k n +kであるため、飽和残留 DC電圧に達す a f d

るまでの時間（飽和到達時間）を、次の〔数 4〕にて求めることができる。

[0042] 画 r_DC / ( +た _d)

[0043] それゆえ、飽和残留 DC電圧および飽和残留 DC電圧に達するまでの時間（飽和到達時間）を決定することができる。上記の〔数 2〕では、最小二乗法によりフィッティングし、標準偏差が最小値をとるようにしている。

[0044] 次に、上記の〔数 2〕の導出について、説明する。液晶層中には、図 2 (a)に示すように、残留 DC電圧の発生に関わっていないイオン (フリーイオン） 5が存在している。このイオン 5が存在している状態で、液晶層 3に直流電界が存在しているときに、液晶層 3中のイオン 5が界面 (配向膜 1 · 2の界面）に吸着する速度定数を kとし、吸着したイオン（吸着イオン） 5が、界面から離脱する速度 kとし、界面吸着サイトの濃度を Nと d

すると、吸着イオン 5の生成速度（つまり、吸着イオン濃度) n (t)は、次の〔数 5〕で示

a

すことができる。

[0045] [数 5]

[0046] また、吸着イオン濃度 n (t)と残留 DC電圧との間には、次の〔数 6〕の関係が成り立

a

つ。

[0047] [数 6]

Q ^n_a (t) q =C _C V_rDC(t)

[0048] ここで、 qは素電荷であり、 C は液晶層の容量であり、 V (t)は時刻 tでの残留 D

LC rDC

C電圧である。これら〔数 5〕〔数 6〕から、上記の〔数 2〕を導出することができる。

[0049] 上記構成および動作によれば、次に示す作用 ·効果を得ることができる。つまり、上記のように、残留 DC電圧の時間依存を上記の〔数 2〕を用いてカーブフィッティングすることにより、飽和残留 DC電圧、および飽和到達時間が得られる。さらに換言すれば、残留 DC電圧をある一定時間だけ測定し、その測定結果を、上記のカーブフイツティングすることにより、飽和残留 DC電圧、および飽和到達時間が得ることができる。従って、長時間かけて、残留 DC電圧が飽和に達するまでの時間を測定する必要がないという効果を奏する。

[0050] また、飽和残留 DC電圧および飽和到達時間は、液晶層の材料と配向膜の材料の組み合わせにより決定されるパラメータなので、材料評価として用いることができる、材料固有のパラメータである。このように、材料間の比較を行うことができる、これらのノメータを用いて、残留 DC電圧の評価を行っているため、適切な材料開発を行うことができる。

[0051] 〔残留 DC電圧評価装置の動作 II〕

この動作 IIでは、上記の動作 Iと同様に、フリツ力消去法にて、残留 DC電圧を求めている。但し、この動作 IIでは、動作 Iとは異なり、液晶セル 10を開放状態にした状態で、残留 DC電圧を求めている。つまり、図 5に参照符号 31にて示すように、残留 DC電圧と開放時間との関係を測定して、数ポイントプロットする。液晶セル 10を開放したときに、界面に吸着するイオンの緩和は、次の〔数 7〕にて表すことができる。

[0052] [数 7]

[0053] ここで、 τ · τ は、 2種類の緩和時間である。また、 R1及び R2は 2種類の緩和成

Rl R2

分である。 η (0)は、緩和直後の吸着イオン濃度であり、 Αは緩和 R1成分の成分比 a

であり、 1一 Aは R2成分の成分比である。このように、緩和時間 τ · τ を、求めるこ

Rl R2

とができる。緩和時間が 2成分になる要因として、複数の不純物の存在や、配向膜界面の吸着サイトが複数存在することが挙げられる。従って、残留 DC電圧の緩和は、〔数 7〕と〔数 6〕とから、次の〔数 8〕のように示すことができる。それゆえ、数ポイントプロットした残留 DC電圧と開放時間との関係に対して、次の〔数 8〕を用いて、カーブフィッティングすることにより緩和時間を求めることができる。つまり、開放状態における残留 DC電圧をある一定時間だけ測定し、この測定結果を〔数 8〕を用いてカーブフイツティングすることにより、緩和時間を求めることができる。

[0054] [数 8] q

k(⁰) A exp I exp

[0055] 従って、長時間かけて、残留 DC電圧の緩和時間を測定する必要がない。また、緩和時間は、液晶層の材料と配向膜の材料の組み合わせにより決定されるパラメータなので、材料評価として用いることができる、材料固有のパラメータである。このように、材料間の比較を行うことができる、これらのパラメータを用いて、残留 DC電圧の評価を行って、るため、適切な材料開発を行うことができる。

[0056] 〔残留 DC電圧評価装置の動作 III〕

動作 IIIでは、上記の動作 Ι · IIと同様に、フリツ力消去法にて、残留 DC電圧を求めている。但し、動作 IIIでは、動作 Ι ·Πとは異なり、液晶セル 10を短絡状態にした状態で、残留 DC電圧を求めている。つまり、残留 DC電圧と短絡時間との関係を測定して、数ポイントプロットする。液晶セル 10を短絡したときに、界面に吸着するイオンの減衰は、次の〔数 9〕にて表すことができる。

[0057] [数 9] c ( exp

[0058] ここで、 τ · τ は、 2種類の減衰時間である。また、 D1及び D2は 2種類の減衰

Dl D2

成分である。 η (0)は、短絡直後の吸着イオン濃度であり、 Αは D1成分の成分比で a

あり、 1 Aは D2成分の成分比である。なお、減衰時間が 2成分になる要因としては、複数の不純物の存在や、配向膜界面の吸着サイトが複数存在することが挙げられる。それゆえ、数ポイントプロットした残留 DC電圧と短絡時間との関係に対して、〔数 9〕を用いて、カーブフィッティングすることにより減衰時間を求めることができる。つまり、開放状態における残留 DC電圧をある一定時間だけ測定し、この測定結果を〔数 9〕を用いてカーブフィッティングすることにより、減衰時間を求めることができる。

[0059] 従って、長時間かけて、残留 DC電圧の減衰時間を測定する必要がない。また、減衰時間は、液晶層の材料と配向膜の材料の組み合わせにより決定されるパラメータなので、材料評価として用いることができる、材料固有のパラメータである。このように、材料間の比較を行うことができる、これらのパラメータを用いて、残留 DC電圧の評価を行って、るため、適切な材料開発を行うことができる。

[0060] 次に、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

実施例 1

[0061] 液晶材料として ZLI— 1132 (メルク社製)を用い、配向膜材料として AL— 1051 Q SR社製）を用いてホモジ-ァス配向の液晶セル（セルギャップ： 5 m)を作成した。配向処理としてラビング処理を施した。

[0062] 上記した図 3に示す残留 DC電圧評価装置を用いて、フリツ力消去法により残留 DC 電圧を測定した。液晶セルに印加する印加電圧としては、 30Hz - 3. 4Vの矩形波電圧（図 4 (a) (b)中、破線にて示されている）に、 5Vの直流オフセットを重畳した。ここで、矩形波電圧の印加電圧 3. 4Vは、 V—T特性において、透過率が約 50%を示す電圧値である。測定時の温度は 25°Cとした。 [0063] この条件で 20分間液晶セルに電圧を印加した後、直流オフセット成分を OV、矩形波電圧を 3. 4V(30Hz)とした。このときの透過光の波形を図 4 (a)に示す。図 4 (a) に示す波形 (ァ）は、透過率（％)および直流オフセット (V)と時間との関係を示して！/、る。図 4 (a)の波形 (ァ）に示す通り、顕著なフリツ力が観測されている。

[0064] 次に、図 4 (b)の波形 (ィ）に示すように、フリツ力が観測されなくなるように、直流オフセットを調整したところ、 0. 92Vの直流成分印加が必要であった。このことより、この条件での残留 DC電圧は、 0. 92Vとなる。

[0065] この方法により、残留 DC電圧の評価を 2時間行った。この評価中、残留 DC電圧 ( V)と時間（直流電圧印加時間;分)との関係を実測して、図 1に参照符号 30で示すように、数ポイントプロットした。さらに、このプロットした結果に対して、上記の〔数 1〕を用いてカーブフィッティングした結果を図 1に実線 (ゥ）にて示す。図 1より、飽和残留 DC電圧は 1. 41V、残留 DC電圧の発生速度は 0. 035VZminとなる。従って、残留 DC電圧が飽和に到達のための時間（飽和到達時間）は約 20分であることが分かつた。この結果より、残留 DC電圧を評価する普遍パラメータとして、液晶材料および配向膜材料に依存する飽和残留 DC電圧、飽和到達時間を決定することができた。実施例 2

[0066] 本発明の別の一実施例を示す。液晶セルとして、実施例 1と同じ液晶セルを用いた。残留 DC電圧測定装置 (残留 DC電圧評価装置)の構成は、実施例 1と同じく図 3に示す構成とした。液晶セルに、 5Vの直流オフセット電圧を重畳した 3. 4V (30Hz)の矩形波電圧を 2時間印加した。

[0067] その後、液晶セルを開放状態とし、 5分間隔で、フリツ力消去法により残留 DC電圧を評価した。評価中、残留 DC電圧 (V)と開放時間 (分)との関係を実測して、図 5に参照符号 31で示すように、数ポイントプロットした。さらに、このプロットした結果に対して、上記の〔数 8〕を用いてカーブフィッティングした結果を図 5に実線 (ェ）にて示す

[0068] このカーブフィッティング結果より、 2種類の緩和時間はそれぞれ、 18分 · 944分となった。この結果より、残留 DC電圧を評価する普遍パラメータとして、液晶材料および配向膜材料に依存する開放時の緩和時間を得ることができた。実施例 3

[0069] 本発明のさらに別の一実施例を示す。液晶セルとして実施例 1 · 2と同じ液晶セルを用いた。残留 DC電圧評価装置の構成は、実施例 1 · 2と同じく図 3に示す構成とした。液晶セルに、 5Vの直流オフセット電圧を重畳した 30Ηζ、 3. 4Vの矩形波電圧を 2 時間印加した。

[0070] その後、液晶セルを短絡状態とし、 5分間隔で、フリツ力消去法により残留 DC電圧を評価した。評価中、残留 DC電圧 (V)と短絡時間 (分)との関係を実測して、図 6〖こ参照符号 32で示すように、数ポイントプロットした。さらに、このプロットした結果に対して、上記の〔数 9〕を用いてカーブフィッティングした結果を図 6に実線 (ォ）にて示す。このカーブフィッティング結果より、 2種類の減衰時間はそれぞれ、 4分、 40分となつた。この結果より、残留 DC電圧を評価する普遍パラメータとして、液晶材料および配向膜材料に依存する短絡時の減衰時間を得ることができた。

[0071] なお、上記にぉ、て、緩和時間および減衰時間が 2種類ずつ存在する理由は、 2 種類のイオンが存在すること、吸着サイト (配向膜液晶界面）が 2種類存在すること、などが考えられる。

[0072] 本発明は、液晶に含まれる不純物イオン挙動の評価方法および装置ということもできる。また、本発明は、液晶表示素子中に不純物として含まれるイオンにより発生する残留 DC電圧の評価方法、及び残留 DC電圧の評価装置に関するものであるとヽうことちでさる。

[0073] 飽和に達したときの残留 DC電圧と飽和到達時間を評価する装置であり、液晶セルの残留 DC電圧を光学的にモニターする部分と、モニターした残留 DC電圧の時間依存結果を、〔数 2〕でフィッティングするソフトを組み込んだ装置も本発明に含まれる。

[0074] また、残留 DC電圧の 2種類の緩和速度を評価する装置であり、液晶セルの残留 D C電圧を光学的にモニターする部分と、モニターした残留 DC電圧の緩和の時間依存結果を、〔数 8〕を用いてフィッティングするソフトを組み込んだ装置も本発明に含まれる。

[0075] また、残留 DC電圧の 2種類の減衰速度を評価する装置であり、液晶セルの残留 D C電圧を光学的にモニターする部分と、モニターした残留 DC電圧のセル短絡による減衰の時間依存結果を、〔数 9〕を用いてフィッティングするソフトを組み込んだ装置も本発明に含まれる。

[0076] また、この場合、残留 DC電圧を光学的にモニターする部分として、クロスニコル配置の偏光子間に液晶セルを設定する箇所と、その液晶セルに外部力電圧を印加するユニットと、透過光強度を測定するためのライティング及び光検出ユニットとを備えており、更に残留 DC電圧を決定するための直流オフセット電圧調節ユニットを液晶セルに接続しており、フリツ力を自動的に直流オフセット電圧調節ユニットにより調節してちょい。

[0077] 本発明によれば、ある一定時間残留 DC電圧を実測した後、測定結果にフィットするように解析して飽和残留 DC電圧を決定するため、これまでのように、残留 DC電圧と焼き付きの程度に相関が無い、という問題が生じることなくなり、正確な材料評価パラメータとして用いることができる。

[0078] 本発明は上述した実施形態に限定されるものではなぐ請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

[0079] 最後に、残留 DC電圧評価装置の各ブロック、特に残留 DC電圧決定部 21およびカーブフィッティング部 22は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のように CPUを用いてソフトウェアによって実現してもよ!/、。

[0080] すなわち、残留 DC電圧評価装置は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行する CPU (central processing unit)、上記プログラムを格納した ROM (read only memory八上記プログラムを展開する RAM (random access memory八上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置 (記録媒体)などを備えて、る。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである残留 DC電圧評価装置の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記残留 DC電圧評価装置に供給し、そのコンピュータ (または CPUや MPU)が記録媒体に記録されて、るプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。 [0081] 上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク Zハードディスク等の磁気ディスクや CD— ROMZMOZ MD/DVD/CD—R等の光ディスクを含むディスク系、 ICカード (メモリカードを含む） Z光カード等のカード系、あるいはマスク ROMZEPROMZEEPROMZフラッシュ ROM等の半導体メモリ系などを用いることができる。

[0082] また、残留 DC電圧評価装置を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プロダラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、 LAN, ISDN 、 VAN, CATV通信網、仮想専用網（virtual private network)、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、 IEEE1394、 USB、電力線搬送、ケープル TV回線、電話線、 ADSL回線等の有線でも、 IrDAやリモコンのような赤外線、 B1 uetooth (登録商標）、 802. 11無線、 HDR、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

[0083] また、本発明の残留 DC電圧評価方法では、上記カーブフィッティングの際に、最小二乗法によりフィッティングを行、、標準偏差が最小値をとるようにすることが好ましい。

[0084] また、本発明の残留 DC電圧評価方法では、飽和に達した時の飽和残留 DC電圧 V を、

S-rDC

[0085] [数 10]

[0086] を用いて決定することが好ましい。

[0087] 上記構成によれば、〔数 10〕を用いて飽和残留 DC電圧を求めることができる。飽和残留 DC電圧は、液晶材料および配向膜材料に固有のパラメータであるので、液晶材料および配向膜材料をこれらの材料に固有のパラメータを用いて、これらの材料を評価することができる。それゆえ、上記のように残留 DC電圧を評価することにより、残留 DC電圧と焼き付きとの間に相関関係を持たせることができる。

[0088] また、本発明の残留 DC電圧評価方法では、残留 DC電圧が飽和に達するまでの飽和到達時間を、

[0089] [数 11]

1/ {k,n_f+k_d )

[0090] を用いて決定することが好ま、。

[0091] 上記構成によれば、〔数 11〕を用いて飽和残留 DC電圧を求めることができる。飽和到達時間は、液晶材料および配向膜材料に固有のパラメータであるので、液晶材料および配向膜材料をこれらの材料に固有のパラメータを用いて、これらの材料を評価することができる。それゆえ、上記のように残留 DC電圧を評価することにより、残留 D C電圧と焼き付きとの間に相関関係を持たせることができる。

[0092] また、本発明の残留 DC電圧評価方法は、上記課題を解決するために、液晶が配向膜にて挟持されて成る液晶セルに発生する残留 DC電圧の評価方法であって、外部から液晶セルに対して電圧を印加した後に、液晶セルを開放状態として緩和させながら、残留 DC電圧を測定し、測定した残留 DC電圧を、

[0093] [数 12] = «a (0) A exp + (1 - ^4) exp

[0094] を用いて、カーブフィッティングを行い、緩和速度を決定することを特徴としている。

[0095] t;液晶セルを開放している時間、 q;素電荷、 C ；液晶層の容量、 τ ；緩和時間、

LC R1

て；緩和時間、 R1及び R2 ; 2種類の緩和成分、 A;緩和成分 R1の成分比率

R2

ここで、カーブフィッティングとは、〔数 12〕により実測データに対して所望の数値（標準偏差が最小となる数値）になるように近似曲線を描き、ノラメータを決定することをいう。

[0096] 上記構成によれば、外部力液晶セルに対して電圧を印加した後に、液晶セルを開放状態として緩和させながら、残留 DC電圧を測定し、測定した残留 DC電圧を、〔数 12〕を用いて、カーブフィッティングを行い、緩和速度 (緩和時間の逆数） 1Z て

R1 l/ τ を決定している。この緩和速度 1Z τ · ΐ/ τ は、液晶材料および配向膜

R2 Rl R2

材料に固有のパラメータである。

[0097] より詳細には、緩和時間が短い方が残留 DC電圧の低下は早ぐ結果として、焼き付き（または残像）が見に《なる。従って、緩和速度 1Z て Ί/ τ を求めることに

Rl R2

より、残留 DC電圧と焼き付きとの間に相関関係を持たせることができる。

[0098] また、本発明の残留 DC電圧評価方法は、上記課題を解決するために、液晶が配向膜にて挟持されて成る液晶セルに発生する残留 DC電圧の評価方法であって、外部から液晶セルに対して電圧を印加した後に、液晶セルを短絡状態として減衰させながら、残留 DC電圧を測定し、測定した残留 DC電圧を、

[0099] [数 13]

[0100] を用いて、カーブフィッティングを行い、減衰速度を決定することを特徴としている。

[0101] t ;液晶セルを短絡している時間、 q ;素電荷、 C ；液晶層の容量、 τ ；減衰時間、

LC D1

τ ；減衰時間、 D1及び D2 ; 2種類の減衰成分、 A;減衰成分 D1の成分比率

D2

ここで、カーブフィッティングとは、〔数 13〕により実測データに対して所望の数値（標準偏差が最小となる数値）になるように近似曲線を描き、パラメータを決定することをいう。

[0102] 上記構成によれば、外部力液晶セルに対して電圧を印加した後に、液晶セルを短絡状態として減衰させながら、残留 DC電圧を測定し、測定した残留 DC電圧を、〔数 13〕を用いて、カーブフィッティングを行い、減衰速度 (減衰時間の逆数） 1/ τ ·

D1 l/ τ を決定している。この減衰速度 1Ζ τ · ΐ/ τ は、液晶材料および配向膜

D2 Dl D2

材料に固有のパラメータである。より詳細には、減衰時間が短い方が残留 DC電圧の低下は早ぐ結果として、焼き付き (または残像)が見に《なる。従って、減衰速度 1 / τ · ΐΖ τ を求めることにより、残留 DC電圧と焼き付きとの間に相関関係を持

Dl D2

たせることができる。

[0103] また、本発明の残留 DC電圧評価方法では、上記残留 DC電圧の測定を、フリツ力消去法を用いて行うことを特徴としている。ここで、フリツ力消去法とは、発生したフリツ力が観測されなくなるように、直流オフセット成分 (直流オフセット電圧)を調整する方法であり、フリツ力が発生しなくなったときの直流オフセット電圧が残留 DC電圧となる。上記構成によれば、簡単に、残留 DC電圧を測定することができる。

[0104] また、本発明の残留 DC電圧評価装置では、上記いずれかに記載の残留 DC電圧評価を用いて行うことが好まし、。

[0105] また、本発明の残留 DC電圧評価装置では、残留 DC電圧を測定する残留 DC電圧測定手段と、カーブフィッティングを行う、カーブフィッティング手段とを有することが好ましい。

[0106] 本発明の残留 DC電圧評価方法は、液晶が配向膜にて挟持されて成る液晶セルに発生する残留 DC電圧の評価方法であって、外部から液晶セルに対して電圧を印加して、電圧印加時間 tと、該電圧印加時間 tの間、電圧を印加することにより発生する残留 DC電圧 V と、の組み合わせを複数組測定し、該測定結果を、

rDC

[0107] [数 14] ) - exp {-( :_an_f +/t_d ) r }]

[0108] を用いてカーブフィッティングして、る。

[0109] k；液晶層中のイオンが配向膜界面に吸着する速度定数、 k；配向膜界面に吸着 a d

しているイオンの離脱速度、 N ;配向膜界面の吸着サイト濃度、 n；液晶層中のイオン

f

濃度、 q;素電荷、 C ；液晶層の容量

LC

また、本発明の残留 DC電圧評価方法は、液晶が配向膜にて挟持されて成る液晶セルに発生する残留 DC電圧の評価方法であって、外部力液晶セルに対して電圧を印加した後に、液晶セルを開放状態として緩和させながら、残留 DC電圧を測定し、測定した残留 DC電圧を、

[0110] [数 15] )

[0111] を用いて、カーブフィッティングを行い、緩和速度を決定している。

[0112] t;液晶セル外部から電圧を印加した時間、 q ;素電荷、 C ；液晶層の容量、 τ

R1 緩和時間、 τ ；緩和時間、 R1及び R2； 2種類の緩和成分、 Α;緩和成分 R1の成分

R2

比率

また、本発明の残留 DC電圧評価方法は、液晶が配向膜にて挟持されて成る液晶セルに発生する残留 DC電圧の評価方法であって、外部力液晶セルに対して電圧を印カロした後に、液晶セルを短絡状態として減衰させながら、残留 DC電圧を測定し、測定した残留 DC電圧を、

[0113] [数 16] c (り： ,(o) A exp •(l - ^) exp

c

[0114] を用いて、カーブフィッティングを行い、減衰速度を決定している。

[0115] t;液晶セル外部から電圧を印加した時間、 q ;素電荷、 C ；液晶層の容

LC D1 減衰時間、 τ ；減衰時間、 D1及び D2 ; 2種類の減衰成分、 Α;減衰成分 D1の成分

D2

比率

従って、飽和残留 DC電圧、緩和速度、または減衰速度などの液晶材料および配向膜材料に固有のパラメータを求めることができ、残留 DC電圧と焼き付きとの間に相関関係を持たせることができる、という効果を奏する。

[0116] 発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなぐ本発明の精神と次に記載する請求の範囲内で、、ろ、ろと変更して実施することができるものである。

産業上の利用可能性

[0117] 本発明は、 LCD用液晶材料、及び配向膜材料の評価、設計に係る産業に利用することがでさる。

Claims

請求の範囲

[1] 液晶が配向膜にて挟持されて成る液晶セルに発生する残留 DC電圧の評価方法であって、

外部から液晶セルに対して電圧を印加して、電圧印加時間 tと、該電圧印加時間 t の間、電圧を印加することにより発生する残留 DC電圧 V と、の組み合わせを複数 rDC

組測定し、該測定結果を、

[数 1] c (り [1 - exp{ < _aM_f +k_A

を用いてカーブフィッティングすることを特徴とする残留 DC電圧評価方法。

k；液晶層中のイオンが配向膜界面に吸着する速度定数、 k；配向膜界面に吸着 a d

しているイオンの離脱速度、 N ;配向膜界面の吸着サイト濃度、 n；液晶層中のイオン濃度、 q ;素電荷、 C ；液晶層の容量

LC

[2] 上記カーブフィッティングの際に、最小二乗法によりフィッティングを行い、標準偏差が最小値をとるようにすることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の残留 DC電圧評価方法。

[3] 飽和に達した時の飽和残留 DC電圧 V を、

S-rDC

[数 2]

V N

を用いて決定することを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項に記載の残留 DC 電圧評価方法。

[4] 残留 DC電圧が飽和に達するまでの飽和到達時間を、

[数 3]

1/ ( + _d) を用いて決定することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の残留 DC電圧評価方法。 [5] 液晶が配向膜にて挟持されて成る液晶セルに発生する残留 DC電圧の評価方法であって、

外部力液晶セルに対して電圧を印加した後に、液晶セルを開放状態として緩和させながら、残留 DC電圧を測定し、

測定した残留 DC電圧を、

[数 4] c (り "a (0) A exp + {\ - A) exp

C を用いて、カーブフィッティングを行い、緩和速度を決定することを特徴とする残留 D C電圧評価方法。

t ;液晶セルを開放している時間、 q ;素電荷、 C ；液晶層の容量、 τ ；緩和時間、

LC R1

て；緩和時間、 R1；緩和成分、 R2 ;緩和成分、 Α ;緩和成分 R1の成分比率

R2

[6] 液晶が配向膜にて挟持されて成る液晶セルに発生する残留 DC電圧の評価方法であって、

外部から液晶セルに対して電圧を印加した後に、液晶セルを短絡状態として減衰させながら、残留 DC電圧を測定し、

測定した残留 DC電圧を、

[数 5] c (り = (0) A exp exp

C を用いて、カーブフィッティングを行い、減衰速度を決定することを特徴とする残留 D C電圧評価方法。

t ;液晶セルを短絡している時間、 q ;素電荷、 C ；液晶層の容量、 τ ；減衰時間、

LC D1

て；減衰時間、 D 1 ;減衰成分、 D2 ;減衰成分、 Α ;減衰成分 D 1の成分比率

D2

[7] 上記残留 DC電圧の測定を、フリツ力消去法を用いて行うことを特徴とする請求の範囲第 1項力第 6項のいずれか 1項に記載の残留 DC電圧評価方法。

[8] 請求の範囲第 1項力第 7項のいずれか 1項に記載の残留 DC電圧評価を行うことを特徴とする残留 DC電圧評価装置。残留 DC電圧を測定する残留 DC電圧測定手段と、

カーブフィッティングを行う、カーブフィッティング手段と、を有することを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の残留 DC電圧評価装置。