JP2011118247A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マルチプレックス駆動される垂直配向型の液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a multiplex-driven vertical alignment type liquid crystal display device.
液晶表示装置は、例えば民生用や車載用の各種電子機器における情報表示部として広く利用されている。一般的な液晶表示装置は、数μｍ程度の間隙を設けて対向配置させた２枚の基板間に液晶材料からなる液晶層を配置して構成されている。このような液晶表示装置の１つとして垂直配向型の液晶表示装置が知られている。垂直配向型の液晶表示装置は、２枚の基板間に配置される液晶層の内部における液晶分子を各基板の表面に対してほぼ垂直に配向させたＶＡモードの液晶セルと、この液晶セルの外側にそれぞれ設けられる偏光板と、を主たる構成として備える。各偏光板はクロスニコル配置とされることが多い。このようにすると、液晶表示装置の電圧無印加時における透過率が非常に低くなるので、高いコントラストを比較的簡単に実現することが可能となる。 Liquid crystal display devices are widely used as information display units in, for example, various consumer and in-vehicle electronic devices. A general liquid crystal display device is configured by disposing a liquid crystal layer made of a liquid crystal material between two substrates arranged to face each other with a gap of about several μm. A vertical alignment type liquid crystal display device is known as one of such liquid crystal display devices. A vertical alignment type liquid crystal display device includes a VA mode liquid crystal cell in which liquid crystal molecules in a liquid crystal layer disposed between two substrates are aligned substantially perpendicularly to the surface of each substrate, and the liquid crystal cell A polarizing plate provided outside is provided as a main configuration. Each polarizing plate is often in a crossed Nicol arrangement. In this way, since the transmittance of the liquid crystal display device when no voltage is applied becomes very low, a high contrast can be realized relatively easily.
ＶＡモードの液晶セルを実現するためには、基板表面へ所定の配向処理を施すことにより液晶層の液晶分子の配向を制御することが重要である。配向処理としては、例えば、ＳｉＯｘなどの金属酸化物を基板法線より傾いた方向から蒸着することにより、鋸形状の表面を有する薄膜を基板表面に形成する処理（いわゆる斜方蒸着法）や、ポリイミド等の有機配向膜材料を基板表面に成膜した後に、これに紫外線を特定方位から照射する処理（いわゆる光配向処理法）、あるいは特定の表面自由エネルギーを有する垂直配向膜を基板表面に形成し、これにラビング処理を施す配向処理等が主に知られている。これらの配向処理によれば、電圧無印加時における液晶層内の液晶分子が１つの方位に揃った配向（いわゆるモノドメイン配向）が得られる。 In order to realize a VA mode liquid crystal cell, it is important to control the alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer by applying a predetermined alignment treatment to the substrate surface. As the alignment treatment, for example, a metal oxide such as SiOx is vapor-deposited from a direction inclined with respect to the substrate normal, thereby forming a thin film having a saw-shaped surface on the substrate surface (so-called oblique vapor deposition method), After the organic alignment film material such as polyimide is formed on the substrate surface, a process of irradiating ultraviolet light from a specific direction (so-called photo-alignment processing method) or a vertical alignment film having specific surface free energy is formed on the substrate surface In addition, an alignment process or the like in which a rubbing process is performed is mainly known. According to these alignment treatments, an alignment in which liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are aligned in one direction when no voltage is applied (so-called monodomain alignment) can be obtained.
上述したようなモノドメイン配向の垂直配向型液晶表示装置においては、液晶層内におけるプレティルト角の設定が表示特性に大きな影響を与える。具体的には、電気光学特性における急峻性について考えると、電圧無印加時において液晶分子が基板法線方向に配向する場合、すなわちプレティルト角が９０°の場合が最も良好となる。特に、液晶表示装置をマルチプレックス駆動法によって駆動する場合において、表示容量を増加させる（すなわちデューティを大きくする）ためには、プレティルト角を大きく設定することは有効な手段である。しかし、プレティルト角を９０°に設定すると電圧印加時における液晶分子の配向の均一性が得られないため、実用上は上記した配向処理を施す必要が生じる。 In the vertical alignment type liquid crystal display device of the monodomain alignment as described above, the setting of the pretilt angle in the liquid crystal layer greatly affects the display characteristics. Specifically, considering the steepness in the electro-optical characteristics, the best results are obtained when the liquid crystal molecules are aligned in the normal direction of the substrate when no voltage is applied, that is, when the pretilt angle is 90 °. In particular, when the liquid crystal display device is driven by a multiplex driving method, it is an effective means to increase the pretilt angle in order to increase the display capacity (that is, increase the duty). However, if the pretilt angle is set to 90 °, the alignment uniformity of the liquid crystal molecules at the time of applying a voltage cannot be obtained.
特開２００５−２３４２５４号公報（特許文献１）には、垂直配向型液晶表示装置において、プレティルト角を８９．５°より大きくした場合（特に８９．７°より大きくした場合）に、プレティルト角の大きさに追随して最大透過率が低下する傾向が見られる旨の指摘がなされている。また、これについて特開２００８−２８１７５２号公報（特許文献２）には、フレーム周波数が比較的に低い駆動条件において表示部の一部に暗領域が現れ、表示に不均一が発生することが原因の１つであると指摘されている。このような表示不均一性を改善する方法として、上記の特許文献２には、種々のマルチプレックス駆動波形を用いた場合のそれぞれについて、垂直配向型液晶表示装置のプレティルト角の設定とそれに応じたフレーム周波数の設定方法が開示されている。具体的には、特許文献２においては、プレティルト角が９０°に近づくほどにフレーム周波数を高くするか、あるいは高周波成分を多く含む１／２ライン反転駆動波形を用いることにより、表示の均一性を実現可能であることが示されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-234254 (Patent Document 1) discloses that in a vertical alignment type liquid crystal display device, when the pretilt angle is larger than 89.5 ° (particularly when larger than 89.7 °), It has been pointed out that the maximum transmittance tends to decrease following the size. In addition, regarding this, Japanese Patent Laid-Open No. 2008-281752 (Patent Document 2) causes a dark region to appear in a part of the display portion under a driving condition with a relatively low frame frequency, resulting in non-uniform display. It is pointed out that it is one of these. As a method for improving such display non-uniformity, the above-mentioned Patent Document 2 describes the setting of the pretilt angle of the vertical alignment type liquid crystal display device and the corresponding method for each of various multiplex drive waveforms. A frame frequency setting method is disclosed. Specifically, in Patent Document 2, display uniformity is improved by increasing the frame frequency as the pretilt angle approaches 90 °, or by using a 1/2 line inversion drive waveform containing a lot of high frequency components. It has been shown to be feasible.
ところで、走査線の本数が比較的多い（すなわちデューティが大きい）垂直配向型液晶表示装置をマルチプレックス駆動する場合において上記した特許文献２に開示された技術を適用すると、液晶表示装置の内部インピーダンスが低下することから駆動電流の増加を招く。必要となる駆動電流が液晶表示装置を駆動するドライバー（駆動装置）の電流駆動能力を超えた場合には、走査線等となる透明電極の途上で電圧降下が生じることにより各画素への印加電圧が不均一となり、表示ムラが顕著に現れる。例えば、短冊状の透明電極を交差させ、それらの間に液晶層が設けられたドットマトリクス型の液晶表示装置においては、一方の透明電極の延在方向に沿った筋状の表示ムラが生じたり、他方の透明電極の延在方向に沿って明るさやコントラストのばらつきが生じたりする。このような表示ムラを解消するには、ドライバーの電流駆動能力を高めること、フレーム周波数を低下させること、又は高周波成分を多く含まない駆動波形（フレーム反転波形）を用いることが有効である。しかし、ドライバーの電流駆動能力を高めることはコスト上昇を招くために好ましい解決法とはいえない。 By the way, when the technique disclosed in Patent Document 2 described above is applied to a vertically aligned liquid crystal display device having a relatively large number of scanning lines (that is, having a large duty), the internal impedance of the liquid crystal display device is reduced. The drive current increases due to the decrease. When the required drive current exceeds the current drive capability of the driver (drive device) that drives the liquid crystal display device, a voltage drop occurs in the middle of the transparent electrode that becomes a scanning line or the like, thereby applying a voltage to each pixel. Becomes non-uniform and display unevenness appears remarkably. For example, in a dot matrix type liquid crystal display device in which strip-shaped transparent electrodes are crossed and a liquid crystal layer is provided between them, streaky display unevenness along the extending direction of one transparent electrode may occur. , Variation in brightness and contrast may occur along the extending direction of the other transparent electrode. In order to eliminate such display unevenness, it is effective to increase the current drive capability of the driver, to reduce the frame frequency, or to use a drive waveform (frame inversion waveform) that does not contain a lot of high frequency components. However, increasing the current driving capability of the driver is not a preferable solution because it increases costs.
本発明に係る具体的態様は、プレティルト角を９０°に近い条件とした垂直配向型の液晶表示装置をマルチプレックス駆動する場合において、表示均一性を保ちつつフレーム周波数を低下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。 A specific aspect according to the present invention is a technique capable of reducing the frame frequency while maintaining display uniformity when a vertically aligned liquid crystal display device having a pretilt angle close to 90 ° is driven in multiplex. Is one of the purposes.
上述した課題を解決するにあたって本願発明者は、プレティルト角を９０°に近い条件とした垂直配向型の液晶表示装置をマルチプレックス駆動する場合において発生する表示不均一性について鋭意検討した。図９に、プレティルト角を８９．６°とした垂直配向型の液晶表示装置をデューティ比１／８、バイアス比１／５、フレーム周波数を８０Ｈｚの条件でマルチプレックス駆動した場合における外観観察写真を示す。図示のようにセグメント型の表示部を有する液晶表示装置を用い、全セグメントをオン表示（明表示）とした。この液晶表示装置におけるラビング方向は１２時方向および６時方向（アンチパラレル）であり、液晶層の中央における液晶分子の配向方向は１２時方向（図中左側に矢印で示す方向）となっている。図示のように、各セグメントにおいて部分的に暗領域が現れ、表示均一性が損なわれている。これを詳細に観察すると、暗領域が現れる部分には特徴がある。すなわち、各セグメントにおいて暗領域の発生が多いのはラビング方向に対して略直交方向に長辺部を有する３つのセグメントのエッジ付近である。これらの暗領域はフレーム周波数をより高くすることで消失することができるが、フレーム周波数を低くしたいという要望とは相反する。以上の観察より、表示均一性を低下させる暗領域の発生には、電極のエッジ付近における斜め電界の発生状態と、ラビング方向、すなわち液晶層の中央における液晶分子の配向方向とが関連していると考察される。そこで、上記のような観察結果に基づいて本願発明者は以下の発明に至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the inventor of the present application diligently studied display nonuniformity that occurs when a vertically aligned liquid crystal display device having a pretilt angle close to 90 ° is driven in a multiplex manner. FIG. 9 is a photograph of external observation when a vertically aligned liquid crystal display device with a pretilt angle of 89.6 ° is multiplex driven under the conditions of a duty ratio of 1/8, a bias ratio of 1/5, and a frame frequency of 80 Hz. Show. As shown in the figure, a liquid crystal display device having a segment type display unit was used, and all the segments were turned on (bright display). The rubbing directions in this liquid crystal display device are the 12 o'clock direction and the 6 o'clock direction (anti-parallel), and the alignment direction of the liquid crystal molecules at the center of the liquid crystal layer is the 12 o'clock direction (the direction indicated by the arrow on the left side in the figure). . As shown in the figure, a dark region partially appears in each segment, and display uniformity is impaired. When this is observed in detail, there is a characteristic in the portion where the dark region appears. That is, a dark region is frequently generated in each segment near the edges of three segments having long sides in a direction substantially orthogonal to the rubbing direction. These dark regions can be eliminated by increasing the frame frequency, but this conflicts with the desire to lower the frame frequency. From the above observations, the generation of dark regions that degrade display uniformity is related to the state of oblique electric field generation near the edge of the electrode and the rubbing direction, that is, the alignment direction of the liquid crystal molecules in the center of the liquid crystal layer. It is considered. Therefore, the present inventor has reached the following invention based on the observation results as described above.
本発明に係る一態様の液晶表示装置は、マルチプレックス駆動によって動作する液晶表示装置であって、（ａ）一面側に第１電極を有する第１基板と、（ｂ）一面側に第２電極を有し、第１基板と対向配置された第２基板と、（ｃ）第１基板の第１電極と第２基板の第２電極との間に配置された液晶層と、を含み、（ｄ）第１電極は、一方向に延びた形状であって周期的に配置された複数の開口部を有し、（ｅ）液晶層は、８９．７°以上９０°未満に設定されたプレティルト角を有し、（ｆ）複数の開口部の各々の長手方向と、液晶層の中央における液晶分子の配向方向とのなす角度を０°以上９０°未満とした、液晶表示装置である。 A liquid crystal display device according to one aspect of the present invention is a liquid crystal display device that operates by multiplex driving, and (a) a first substrate having a first electrode on one surface side, and (b) a second electrode on one surface side. A second substrate disposed opposite to the first substrate, and (c) a liquid crystal layer disposed between the first electrode of the first substrate and the second electrode of the second substrate, d) The first electrode has a plurality of openings periodically arranged in a shape extending in one direction, and (e) the liquid crystal layer is a pretilt set at 89.7 ° or more and less than 90 °. (F) A liquid crystal display device having an angle and (f) an angle formed between the longitudinal direction of each of the plurality of openings and the alignment direction of the liquid crystal molecules in the center of the liquid crystal layer is 0 ° or more and less than 90 °.
上記構成によれば、プレティルト角を９０°に近い条件とした垂直配向型の液晶表示装置をマルチプレックス駆動する場合において、表示均一性を保ちつつフレーム周波数を低下させることが可能となる。 According to the above configuration, when a vertically aligned liquid crystal display device having a pretilt angle close to 90 ° is multiplex driven, the frame frequency can be lowered while maintaining display uniformity.
上記の液晶表示装置において、複数の開口部の各々の長手方向と、液晶層の中央における液晶分子の配向方向とのなす角度が０°に近いほど好ましく、例えば略４５°や略０°とすることが好ましい。 In the above liquid crystal display device, the angle formed between the longitudinal direction of each of the plurality of openings and the alignment direction of the liquid crystal molecules at the center of the liquid crystal layer is preferably closer to 0 °, for example, approximately 45 ° or approximately 0 °. It is preferable.
それにより、フレーム周波数を低下させる効果をより高めることが可能となる。また、角度を０°又は４５°とすることにより、第１基板及び第２基板の各々の外側に偏光板を設けられたときの吸収軸との位置関係の点でも都合がよい。 Thereby, the effect of lowering the frame frequency can be further enhanced. Further, by setting the angle to 0 ° or 45 °, it is also convenient in terms of the positional relationship with the absorption axis when a polarizing plate is provided outside each of the first substrate and the second substrate.
また、上記の液晶表示装置において、複数の開口部は、短手方向において隣り合う２つの開口部の相互間距離Ｐが０．０４ｍｍ以上０．２ｍｍ未満であることも好ましい。さらに、上記の液晶表示装置において、複数の開口部は、各々の短手方向における幅が０．００５ｍｍ以上０．０３ｍｍ以下であり、かつ、長手方向において隣り合う２つの開口部の相互間距離が０ｍｍ以上であり上記した第２方向における幅の２倍以下であることも好ましい。 In the above liquid crystal display device, it is also preferable that the plurality of openings have a distance P between two openings adjacent in the short direction of 0.04 mm or more and less than 0.2 mm. Further, in the above liquid crystal display device, each of the plurality of openings has a width in the short direction of 0.005 mm or more and 0.03 mm or less, and a distance between two openings adjacent to each other in the longitudinal direction. It is also preferably 0 mm or more and not more than twice the width in the second direction described above.
それによっても、フレーム周波数を低下させる効果を高めることが可能となる。 This also makes it possible to increase the effect of reducing the frame frequency.
本発明に係る他の態様の液晶表示装置は、マルチプレックス駆動によって動作する液晶表示装置であって、（ａ）一面側に第１電極を有する第１基板と、（ｂ）一面側に第２電極を有し、第１基板と対向配置された第２基板と、（ｃ）第１基板の第１電極と第２基板の第２電極との間に配置された液晶層と、を含み、（ｄ）第１電極は、第１方向に延びた第１部位と第２方向に延びた第２部位とを交差させてなる十字形状を有し、周期的に配置された複数の開口部を有し、（ｅ）液晶層は、８９．７°以上９０°未満に設定されたプレティルト角を有し、（ｆ）複数の開口部の第１部位と第２部位の各々の長手方向と、液晶層の中央における液晶分子の配向方向とのなす角度を０°以上９０°未満とした、液晶表示装置である。 A liquid crystal display device according to another aspect of the present invention is a liquid crystal display device that operates by multiplex driving, wherein (a) a first substrate having a first electrode on one surface side, and (b) a second substrate on one surface side. A second substrate having an electrode and disposed opposite to the first substrate, and (c) a liquid crystal layer disposed between the first electrode of the first substrate and the second electrode of the second substrate, (D) The first electrode has a cross shape formed by intersecting the first part extending in the first direction and the second part extending in the second direction, and has a plurality of periodically arranged openings. (E) the liquid crystal layer has a pretilt angle set to 89.7 ° or more and less than 90 °, and (f) the longitudinal direction of each of the first portion and the second portion of the plurality of openings, This is a liquid crystal display device in which the angle formed with the alignment direction of liquid crystal molecules at the center of the liquid crystal layer is 0 ° or more and less than 90 °.
上記構成によっても、プレティルト角を９０°に近い条件とした垂直配向型の液晶表示装置をマルチプレックス駆動する場合において、表示均一性を保ちつつフレーム周波数を低下させることが可能となる。 Also with the above configuration, in the case where a vertical alignment type liquid crystal display device having a pretilt angle close to 90 ° is driven in multiplex, the frame frequency can be lowered while maintaining display uniformity.
上記の液晶表示装置において、複数の開口部の各々は、第１方向と第２方向とのなす角度が略９０°であり、当該第１方向及び第２方向の各々と、液晶層の中央における液晶分子の配向方向とのなす角度が略４５°であることも好ましい。 In the liquid crystal display device described above, each of the plurality of openings has an angle formed by the first direction and the second direction of approximately 90 °, and each of the first direction and the second direction and the center of the liquid crystal layer. It is also preferable that the angle formed with the alignment direction of the liquid crystal molecules is approximately 45 °.
それにより、フレーム周波数を低下させる効果をより高めることが可能となる。第１基板及び第２基板の各々の外側に偏光板を設けられたときの吸収軸との位置関係の点でも都合がよい。 Thereby, the effect of lowering the frame frequency can be further enhanced. It is also convenient in terms of the positional relationship with the absorption axis when a polarizing plate is provided outside each of the first substrate and the second substrate.
上記の液晶表示装置において、複数の開口部は、各々の第１部位と第２部位とが重なり合った中心点の相互間距離Ｐを０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下として配列されることが好ましい。 In the liquid crystal display device described above, the plurality of openings are preferably arranged such that the distance P between the center points where the first and second portions overlap each other is 0.1 mm or more and 0.3 mm or less.
それによっても、フレーム周波数を低下させる効果を高めることが可能となる。 This also makes it possible to increase the effect of reducing the frame frequency.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、一実施形態の液晶表示装置（液晶パネル）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８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。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a liquid crystal display device (liquid crystal panel) according to an embodiment. The liquid crystal display device according to the present embodiment shown in FIG. 1 mainly includes a first substrate 1 and a second substrate 2 that are disposed to face each other, and a liquid crystal layer 3 that is disposed between the two substrates. A first polarizing plate 4 is disposed outside the first substrate 1, and a second polarizing plate 5 is disposed outside the second substrate 2. A first viewing angle compensation plate 6 is disposed between the first substrate 1 and the first polarizing plate 4, and a second viewing angle compensation plate 7 is disposed between the second substrate 2 and the second polarizing plate 5. The periphery of the liquid crystal layer 3 is sealed with a sealing material 8. Hereinafter, the structure of the liquid crystal display device will be described in more detail.
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）１０が分散して配置されている。これらのスペーサー１０により、第１基板１と第２基板２との間隙が所定距離（本実施形態では３．６〜３．８μｍ程度）に保たれる。 The first substrate 1 and the second substrate 2 are transparent substrates such as a glass substrate and a plastic substrate, respectively. Spacers (granular bodies) 10 are dispersed and arranged between the first substrate 1 and the second substrate 2. With these spacers 10, the gap between the first substrate 1 and the second substrate 2 is maintained at a predetermined distance (in the present embodiment, about 3.6 to 3.8 μm).
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向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の液晶分子の配向状態がモノドメイン配向に規制されている。本実施形態における液晶層３のプレティルト角は概ね８９．７°〜８９．９°に設定されている。また、液晶層３のリタデーションは略８００〜８７０ｎｍである。 The liquid crystal layer 3 is provided between the first electrode 11 of the first substrate 1 and the second electrode 12 of the second substrate 2. In the present embodiment, the liquid crystal layer 3 is configured using a liquid crystal material (nematic liquid crystal material) having a negative dielectric anisotropy Δε (Δε <0). The bold line shown in the liquid crystal layer 3 schematically shows the alignment direction of the liquid crystal molecules when no voltage is applied. As shown in the figure, in the liquid crystal display device of the present embodiment, the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 3 is restricted to the monodomain alignment. The pretilt angle of the liquid crystal layer 3 in this embodiment is set to approximately 89.7 ° to 89.9 °. The retardation of the liquid crystal layer 3 is approximately 800 to 870 nm.
第１電極１１は、第１基板１の一面上に設けられている。本実施形態においては、複数の第１電極１１がそれぞれ第２電極１２と対向して配置されている。各第１電極１１の形状は、例えば矩形状（ドットマトリクス型の場合）であり、または任意の表示パターンに対応した形状（セグメント表示型の場合）である。各第１電極１１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。また、各第１電極１１には複数の開口部（スリット）１５が設けられている。各開口部１５の詳細については後述する。 The first electrode 11 is provided on one surface of the first substrate 1. In the present embodiment, the plurality of first electrodes 11 are arranged to face the second electrodes 12 respectively. The shape of each first electrode 11 is, for example, a rectangular shape (in the case of a dot matrix type), or a shape corresponding to an arbitrary display pattern (in the case of a segment display type). Each first electrode 11 is configured by appropriately patterning a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO), for example. Each first electrode 11 is provided with a plurality of openings (slits) 15. Details of each opening 15 will be described later.
第２電極１２は、第２基板２の一面上に設けられている。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とが平面視において重なる箇所のそれぞれが表示部となる。 The second electrode 12 is provided on one surface of the second substrate 2. The second electrode 12 is configured by appropriately patterning a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO), for example. In the liquid crystal display device of this embodiment, each of the portions where the first electrode 11 and the second electrode 12 overlap in a plan view is a display unit.
配向膜１３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１４は、第２基板２の一面側に、第２電極１２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１３および配向膜１４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）が用いられている。より詳細には、各配向膜１３、１４としては、液晶層３の液晶分子に対して９０°に極めて近い角度（８９．７°〜８９．９°程度）のプレティルト角を付与し得るものが用いられる。 The alignment film 13 is provided on one surface side of the first substrate 1 so as to cover the first electrode 11. Similarly, the alignment film 14 is provided on one surface side of the second substrate 2 so as to cover the second electrode 12. In the present embodiment, as the alignment film 13 and the alignment film 14, a film (vertical alignment film) that regulates the alignment state in the initial state (when no voltage is applied) of the liquid crystal layer 3 to the vertical alignment state is used. More specifically, each of the alignment films 13 and 14 can give a pretilt angle of an angle extremely close to 90 ° (about 89.7 ° to 89.9 °) with respect to the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 3. Used.
図２は、第１電極に設けられた各開口部の構造について説明するための模式平面図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）に示す各開口部１５は、一方向に延びた形（略矩形）を有する。また、図２（ｄ）に示す各開口部１５は、略矩形の２つの開口部を交差させた形状（十字状）を有する。各図において、Ｗは隣接する各開口部１５の短手方向の相互間距離（長辺エッジ間距離）を示し、Ｌは各開口部１５の長手方向の長さを示し、Ｌｓは隣接する各開口部１５の長手方向の相互間距離（短辺エッジ間距離）を示し、Ｓは各開口部１５の短手方向の長さ（幅）を示している。また、図２（ａ）〜図２（ｃ）において、Ｐは開口部１５の短手方向の相互間距離（配置ピッチ）を示している。図２（ｄ）においては、Ｐは、十字状の開口部１５における中心点の相互間距離を示している。 FIG. 2 is a schematic plan view for explaining the structure of each opening provided in the first electrode. Each of the openings 15 shown in FIGS. 2A to 2C has a shape (substantially rectangular) extending in one direction. Each opening 15 shown in FIG. 2D has a shape (cross shape) obtained by intersecting two substantially rectangular openings. In each figure, W indicates the distance between the adjacent openings 15 in the short direction (distance between long side edges), L indicates the length in the longitudinal direction of each opening 15, and Ls indicates each adjacent opening. The mutual distance (short-side edge distance) in the longitudinal direction of the openings 15 is indicated, and S indicates the length (width) in the short direction of each opening 15. Further, in FIGS. 2A to 2C, P indicates a distance (arrangement pitch) between the openings 15 in the short direction. In FIG. 2D, P indicates the distance between the center points in the cross-shaped opening 15.
図２（ａ）に示す各開口部１５は、それぞれの長手方向（長辺方向）が液晶層３の中央部における液晶分子の配向方向１６（図中に左上に矢印で示す）とほぼ平行になるように配置されている。すなわち、各開口部１５は、各々の長手方向と、液晶層の中央における液晶分子の配向方向とのなす角度が略０°となるように配置されている。このように配置された各開口部１５を以後「縦スリット」と称する場合もある。上述した各パラメータについては、例えば、Ｐ＝０．１ｍｍ、Ｓ＝０．０１ｍｍ、Ｗ＝０．０９ｍｍ、Ｌｓ＝０．０１ｍｍ、Ｌ＝０．０９ｍｍとすることができる。 Each opening 15 shown in FIG. 2A has a longitudinal direction (long side direction) substantially parallel to the alignment direction 16 (indicated by an arrow in the upper left in the figure) of the liquid crystal molecules in the central portion of the liquid crystal layer 3. It is arranged to be. That is, each opening 15 is arranged such that an angle formed between each longitudinal direction and the alignment direction of liquid crystal molecules in the center of the liquid crystal layer is approximately 0 °. The openings 15 arranged in this way may be hereinafter referred to as “vertical slits”. About each parameter mentioned above, it can be set as P = 0.1mm, S = 0.01mm, W = 0.09mm, Ls = 0.01mm, L = 0.09mm, for example.
図２（ｂ）に示す各開口部１５は、それぞれの長手方向が液晶層３の中央部における液晶分子の配向方向１６（図中に左上に矢印で示す）とほぼ直交するように配置されている。すなわち、各開口部１５は、各々の長手方向と、液晶層の中央における液晶分子の配向方向とのなす角度が略９０°となるように配置されている。このように配置された各開口部１５を以後「横スリット」と称する場合もある。上述した各パラメータについては、例えば、Ｐ＝０．１ｍｍ、Ｓ＝０．０１ｍｍ、Ｗ＝０．０９ｍｍ、Ｌｓ＝０．０１ｍｍ、Ｌ＝０．０９ｍｍとすることができる。 Each opening 15 shown in FIG. 2B is arranged so that the longitudinal direction thereof is substantially orthogonal to the alignment direction 16 (indicated by an arrow in the upper left in the drawing) of the liquid crystal molecules in the central portion of the liquid crystal layer 3. Yes. That is, each opening 15 is arranged such that an angle formed between each longitudinal direction and the alignment direction of the liquid crystal molecules at the center of the liquid crystal layer is approximately 90 °. The openings 15 arranged in this way may be referred to as “lateral slits” hereinafter. About each parameter mentioned above, it can be set as P = 0.1mm, S = 0.01mm, W = 0.09mm, Ls = 0.01mm, L = 0.09mm, for example.
図２（ｃ）に示す各開口部１５は、それぞれの長手方向が液晶層３の中央部における液晶分子の配向方向１６（図中に左上に矢印で示す）に対して０°以上９０°未満の所定角度をもって交差するように配置されている。本例では、各開口部１５の長手方向と液晶分子の配向方向とが４５°の角度をもつ場合が示されている。このように配置された各開口部１５を以後「斜めスリット」と称する場合もある。上述した各パラメータについては、例えば、Ｐ＝０．１ｍｍ、Ｓ＝０．０１ｍｍ、Ｗ＝０．０９ｍｍ、Ｌｓ＝０．０１ｍｍ、Ｌ＝０．０９ｍｍとすることができる。 Each opening 15 shown in FIG. 2C has a longitudinal direction of 0 ° or more and less than 90 ° with respect to the alignment direction 16 (indicated by an arrow in the upper left in the drawing) of the liquid crystal molecules in the central portion of the liquid crystal layer 3. Are arranged so as to intersect at a predetermined angle. In this example, the case where the longitudinal direction of each opening 15 and the alignment direction of the liquid crystal molecules have an angle of 45 ° is shown. Each opening 15 arranged in this way may be hereinafter referred to as an “oblique slit”. About each parameter mentioned above, it can be set as P = 0.1mm, S = 0.01mm, W = 0.09mm, Ls = 0.01mm, L = 0.09mm, for example.
図２（ｄ）に示す各開口部１５は、２つの矩形状の部位（第１部位および第２部位）を交差させてなる十字状の形状を有している。そして、各開口部１５は、一方の矩形の長手方向（第１方向）と他方の矩形の長手方向（第２方向）とのなす角度が略９０°に設定されている。また、各開口部１５は、第１方向と第２方向のいずれもが液晶層３の中央部における液晶分子の配向方向（図中に左上に矢印で示す）に対してある角度（本例ではそれぞれ４５°）をもって交差するように配置されている。このように配置された各開口部１５を以後「クロススリット」と称する場合もある。上述した各パラメータについては、例えば、Ｓ＝０．０１ｍｍ、Ｌｓ＝０．０１１４ｍｍ、Ｌ＝０．０６２８ｍｍとすることができる。 Each opening 15 shown in FIG. 2D has a cross shape formed by intersecting two rectangular parts (first part and second part). In each opening 15, an angle formed by the longitudinal direction (first direction) of one rectangle and the longitudinal direction (second direction) of the other rectangle is set to approximately 90 °. Each opening 15 has an angle (in this example, the first direction and the second direction) with respect to the alignment direction of liquid crystal molecules in the center of the liquid crystal layer 3 (indicated by an arrow in the upper left in the figure). They are arranged so as to intersect each other at 45 °. The openings 15 arranged in this way may be hereinafter referred to as “cross slits”. About each parameter mentioned above, it can be set as S = 0.01mm, Ls = 0.014mm, L = 0.0628mm, for example.
なお、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すいずれの開口部１５においても４つの角付近は丸まっている。これは第１電極１１をパターニングする際の形成条件（エッチング条件）に依存するものであり、エッチング液や液温を変更する等によってエッチングレートを遅くすることにより、４つの角をよりシャープに形成することも可能である。本願発明者によれば、各開口部１５の４つの角の形状の違いによる影響は見られないことが確認されている。 In any opening 15 shown in FIGS. 2A to 2D, the four corners are rounded. This depends on the formation conditions (etching conditions) when patterning the first electrode 11, and the four corners are sharpened by slowing the etching rate by changing the etching solution and temperature. It is also possible to do. According to the inventor of the present application, it has been confirmed that there is no influence due to the difference in the shape of the four corners of each opening 15.
次に、液晶表示装置の製造方法の一例について詳細に説明する。 Next, an example of a manufacturing method of the liquid crystal display device will be described in detail.
まず、一面上に透明電極を有する基板を用意する。基板としては、例えば片面が研磨され、その表面にＳｉＯ２がコートされ、その上にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明導電膜が形成されたガラス基板を用いることができる。この基板に対して既知のフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を実行することにより、第１電極１１を有する第１基板１、第２電極１２を有する第２基板２がそれぞれ形成される。なお、必要に応じて第１電極１１または第２電極１２の一部表面上にさらにＳｉＯ２などによる絶縁層を形成してもよい。 First, a substrate having a transparent electrode on one surface is prepared. As the substrate, for example, a glass substrate in which one surface is polished, SiO 2 is coated on the surface, and a transparent conductive film made of ITO (indium tin oxide) is formed thereon can be used. By performing a known photolithography process and etching process on this substrate, the first substrate 1 having the first electrode 11 and the second substrate 2 having the second electrode 12 are formed. If necessary, an insulating layer made of SiO 2 or the like may be further formed on a part of the surface of the first electrode 11 or the second electrode 12.
次いで、第１基板１の一面上に配向膜１３が形成され、第２基板２の一面上に配向膜１４が形成される。具体的には、各基板をアルカリ溶液等で洗浄した後、垂直配向膜の材料液をフレキソ印刷等の方法によって第１基板１の一面上および第２基板２の一面上にそれぞれ塗布し、これらをクリーンオーブン内にて焼成する（例えば、１８０℃、３０分間）。その後、各配向膜１３、１４に対してラビング処理を行う。 Next, an alignment film 13 is formed on one surface of the first substrate 1, and an alignment film 14 is formed on one surface of the second substrate 2. Specifically, after each substrate is washed with an alkali solution or the like, the material liquid of the vertical alignment film is applied onto one surface of the first substrate 1 and one surface of the second substrate 2 by a method such as flexographic printing. Is baked in a clean oven (for example, 180 ° C. for 30 minutes). Thereafter, the alignment films 13 and 14 are rubbed.
本工程におけるラビング処理の条件を適宜に設定することにより、液晶層３のプレティルト角を制御することができる。ここでいうプレティルト角とは、基板表面と液晶分子の平均的配向方向（ダイレクタ）とのなす角度をいう。また、第１基板１に対してラビング処理を行う際のラビング方向（ラビング布を回転させながら進行させた方向）を適宜設定することにより、液晶層３の中央における液晶分子の配向方向と各開口部１５の長手方向との位置関係（上記した図２参照）を規定することができる。 The pretilt angle of the liquid crystal layer 3 can be controlled by appropriately setting the conditions for the rubbing treatment in this step. Here, the pretilt angle refers to an angle formed between the substrate surface and the average alignment direction (director) of liquid crystal molecules. In addition, by appropriately setting the rubbing direction (direction in which the rubbing cloth is rotated) when the rubbing process is performed on the first substrate 1, the alignment direction of the liquid crystal molecules and each opening in the center of the liquid crystal layer 3 are set. The positional relationship with the longitudinal direction of the portion 15 (see FIG. 2 described above) can be defined.
次いで、一方の基板上（例えば、第１基板１の一面上）にシール材８を形成する。シール材８は、例えば４μｍ程度の粒径のロッド状ガラススペーサーが混入されたものをスクリーン印刷等の方法によって塗布することによって形成される。また、他方の基板上（例えば、第２基板２の一面上）には、例えば４μｍ程度の粒径のスペーサー１０が散布される。スペーサー１０の散布は、例えば乾式散布法によって行われる。 Next, the sealing material 8 is formed on one substrate (for example, on one surface of the first substrate 1). The sealing material 8 is formed, for example, by applying a mixture of rod-shaped glass spacers having a particle diameter of about 4 μm by a method such as screen printing. On the other substrate (for example, on one surface of the second substrate 2), for example, spacers 10 having a particle diameter of about 4 μm are dispersed. The spacer 10 is sprayed by, for example, a dry spray method.
次いで、第１基板１と第２基板２を、これらの一面同士が対向し、各配向膜１３、１４に対するラビング方向がアンチパラレルとなるようにして貼り合わせ、一定の加圧状態にて焼成する。それによりシール材８が硬化し、第１基板１と第２基板２が固定される（空セルが完成する）。 Next, the first substrate 1 and the second substrate 2 are bonded together so that their one surfaces face each other and the rubbing directions with respect to the alignment films 13 and 14 are antiparallel, and are fired in a constant pressure state. . Thereby, the sealing material 8 is cured, and the first substrate 1 and the second substrate 2 are fixed (an empty cell is completed).
次いで、真空注入法等の方法によって、第１基板１と第２基板２の間隙に液晶材料（誘電率異方性Δε＜０のもの）を注入し、当該注入に用いた注入口を封止した後に、焼成する（例えば１２０℃、６０分間）。これにより液晶層３が形成される。 Next, a liquid crystal material (with a dielectric anisotropy Δε <0) is injected into the gap between the first substrate 1 and the second substrate 2 by a method such as vacuum injection, and the injection port used for the injection is sealed. Then, firing is performed (for example, 120 ° C. for 60 minutes). Thereby, the liquid crystal layer 3 is formed.
その後、第１基板１の外側に第１偏光板４および視角補償板６を貼り合わせ、かつ第２基板２の外側に第２偏光板５および視角補償板７を貼り合わせる。第１偏光板４と第２偏光板２のそれぞれは、例えば、液晶層３の中央における液晶分子の配向方向に対して略４５°の角度を有し、かつお互いがクロスニコルとなるように配置される。また、各視角補償板６、７は必要に応じて設けられるものであり、省略されてもよい。最後に、リードフレーム等を適宜に取り付けることにより、図１に示した液晶表示装置が完成する。 Thereafter, the first polarizing plate 4 and the viewing angle compensation plate 6 are bonded to the outside of the first substrate 1, and the second polarizing plate 5 and the viewing angle compensation plate 7 are bonded to the outside of the second substrate 2. For example, each of the first polarizing plate 4 and the second polarizing plate 2 has an angle of about 45 ° with respect to the alignment direction of the liquid crystal molecules in the center of the liquid crystal layer 3 and is disposed so that they are crossed Nicols. Is done. The viewing angle compensation plates 6 and 7 are provided as necessary, and may be omitted. Finally, the liquid crystal display device shown in FIG. 1 is completed by appropriately attaching a lead frame or the like.
次に、各開口部１５を設けることによる作用についていくつかの実施例に基づいて説明する。 Next, the effect | action by providing each opening part 15 is demonstrated based on some Examples.
（実施例１）
上記した図１、図２に示した構造を有する液晶表示装置において、各第１電極１１を略０．４２ｍｍ角の画素電極、相互間隔（画素間隔）を０．０３ｍｍとしたドットマトリクス型の液晶表示装置を作製した。各第１電極１１には、図２に示した４パターンの何れかで開口部１５を設けた。すなわち、各配向膜１３、１４に対してラビング処理を行い、そのラビング方向がアンチパラレルとなるように第１基板１と第２基板２とを貼り合わせた。液晶層３の中央における液晶分子の配向方向については、図２に示したように紙面上における上方向（１２時方向）とした。各開口部１５は、各第１電極１１に対して複数設けられた。また、比較のために、複数の開口部１５を設けた第１電極１１に隣接して、開口部１５を設けていない電極も形成した。液晶層３のプレティルト角は８９．９°とした。このようにして作製された液晶表示装置に対して、１／６４デューティ、１／９バイアス、フレーム周波数１３０Ｈｚの条件のマルチプレックス駆動により、第１電極１１と第２電極１２の間に電圧を印加した。マルチプレックス波形はフレーム反転波形とした。
Example 1
In the liquid crystal display device having the structure shown in FIGS. 1 and 2, the dot matrix type liquid crystal in which each first electrode 11 is a pixel electrode of approximately 0.42 mm square and the mutual interval (pixel interval) is 0.03 mm. A display device was produced. Each first electrode 11 is provided with openings 15 in any of the four patterns shown in FIG. That is, the alignment films 13 and 14 were rubbed, and the first substrate 1 and the second substrate 2 were bonded so that the rubbing direction was antiparallel. The orientation direction of the liquid crystal molecules at the center of the liquid crystal layer 3 was set to the upward direction (12 o'clock direction) on the paper surface as shown in FIG. A plurality of openings 15 are provided for each first electrode 11. For comparison, an electrode not provided with the openings 15 was also formed adjacent to the first electrode 11 provided with the plurality of openings 15. The pretilt angle of the liquid crystal layer 3 was 89.9 °. A voltage is applied between the first electrode 11 and the second electrode 12 by multiplex driving under the conditions of 1/64 duty, 1/9 bias, and frame frequency of 130 Hz for the liquid crystal display device thus manufactured. did. The multiplex waveform was a frame inversion waveform.
上記の実施例１に係る液晶表示装置の画素部の顕微鏡観察像を図３に示す。図３（ａ）〜図３（ｄ）の何れにおいても、開口部１５を有しない電極によって構成された画素（それぞれ図中上側に示す）では、暗領域が画素中心部でもランダムに観察される。このようなランダムな暗領域は外観観察上における表示均一性を低下させる。これに対して、図３（ａ）に示すように開口部１５が「縦スリット」である場合と、図３（ｄ）に示すように開口部１５が「クロススリット」である場合には、暗領域は、ランダムに発生することなく、各開口部１５の配置に対応して規則的に発生していることが観察される。このため、外観観察においても表示均一性が非常に良好であった。 FIG. 3 shows a microscope observation image of the pixel portion of the liquid crystal display device according to Example 1 described above. In any of FIGS. 3A to 3D, in a pixel formed by an electrode having no opening 15 (shown on the upper side in the drawing), a dark region is randomly observed even in the center of the pixel. . Such random dark areas reduce display uniformity in appearance observation. On the other hand, when the opening 15 is a “vertical slit” as shown in FIG. 3A and when the opening 15 is a “cross slit” as shown in FIG. It is observed that the dark regions are regularly generated corresponding to the arrangement of the openings 15 without being randomly generated. For this reason, display uniformity was very good also in appearance observation.
また、図３（ｃ）に示すように開口部１５が「斜めスリット」である場合には、暗領域は、各開口部１５の配置に相関してある程度の規則性をもって発生していることが観察される。また、開口部１５を設けていない場合に比べれば暗領域の面積も小さくなっている。したがって、表示均一性の観点では、「縦スリット」および「クロススリット」の場合には及ばないが一定の効果は得られるといえる。一方、図３（ｂ）に示すように開口部１５が「横スリット」である場合には、暗領域は、規則性が不十分でありランダムに近い状態で発生している。このため、外観観察においても表示均一性が不十分であった。 When the opening 15 is an “oblique slit” as shown in FIG. 3C, the dark region is generated with a certain degree of regularity in correlation with the arrangement of the openings 15. Observed. Further, the area of the dark region is also smaller than when no opening 15 is provided. Therefore, from the viewpoint of display uniformity, it can be said that a certain effect can be obtained although it does not reach the case of “vertical slit” and “cross slit”. On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the opening 15 is a “lateral slit”, the dark region is generated in a state where the regularity is insufficient and it is almost random. For this reason, even in appearance observation, display uniformity was insufficient.
次に、開口部１５が「縦スリット」、「横スリット」、「斜めスリット」、「クロススリット」のそれぞれの場合において、外観観察により表示均一性が得られるフレーム周波数のプレティルト角依存性およびマルチプレックス駆動条件におけるバイアス比依存性を観察した結果を図４に基づいて説明する。液晶表示装置のプレティルト角は８９．７°および８９．９°の何れかとした。駆動条件として、駆動波形はフレーム反転波形、デューティ比は１／６４とした。駆動電圧については、何れの条件においても最大コントラストが得られる条件とした。測定温度は約４０℃である。 Next, in the case where each of the openings 15 is “vertical slit”, “lateral slit”, “oblique slit”, and “cross slit”, the pretilt angle dependency of the frame frequency and the multi The result of observing the bias ratio dependency in the plex driving condition will be described with reference to FIG. The pretilt angle of the liquid crystal display device was either 89.7 ° or 89.9 °. As drive conditions, the drive waveform was a frame inversion waveform and the duty ratio was 1/64. The driving voltage was set such that the maximum contrast was obtained under any conditions. The measurement temperature is about 40 ° C.
図４において、横軸はスリットのパターンを示しており、「Ｘスリット」とは「クロススリット」を意味する。また、縦軸は外観上で表示均一性が得られるフレーム周波数を示している。プレティルト角θpが２種類、マルチプレックス駆動条件におけるバイアス比を最適バイアスである１／９バイアスとそれより小さい１／７バイアスとしたので、全体としては４条件となる。全体的に、フレーム周波数が高くなるθp＝８９．９°の条件でバイアス比を１／９とした場合には、「縦スリット」とした場合が最も低いフレーム周波数を示し、「クロススリット」、「斜めスリット」、「横スリット」の順でフレーム周波数が高くなる傾向が見られる。なお、「横スリット」については、開口部１５が設けられていない場合とほとんど差異がないことが確認された。すなわち、フレーム周波数を低下させる効果が得られないことが分かった。また、プレティルト角θpが小さくなると何れのスリットの場合にもフレーム周波数を低下させることが可能であり、特に「横スリット」以外の場合にその効果が顕著であることが分かった。また、バイアス比を１／７とした場合にも全体的にフレーム周波数を低下させることが可能であるが、「横スリット」ではその効果が低いことが分かった。以上のことから、「横スリット」以外のスリットについては、低いフレーム周波数で表示均一性を実現することが可能であり、特に「縦スリット」が効果的であることが分かった。 In FIG. 4, the horizontal axis indicates a slit pattern, and “X slit” means “cross slit”. The vertical axis indicates the frame frequency at which display uniformity can be obtained in appearance. Since there are two types of pretilt angles θp and the bias ratio in the multiplex drive condition is 1/9 bias which is the optimum bias and 1/7 bias which is smaller than that, there are 4 conditions as a whole. Overall, when the bias ratio is 1/9 under the condition of θp = 89.9 ° where the frame frequency becomes high, the case of “vertical slit” indicates the lowest frame frequency, “cross slit”, There is a tendency for the frame frequency to increase in the order of “oblique slit” and “lateral slit”. In addition, it was confirmed that there is almost no difference between the “lateral slit” and the case where the opening 15 is not provided. That is, it has been found that the effect of lowering the frame frequency cannot be obtained. Further, it has been found that when the pretilt angle θp is small, the frame frequency can be lowered in any slit, and the effect is particularly remarkable in cases other than the “lateral slit”. Even when the bias ratio is 1/7, it is possible to reduce the frame frequency as a whole, but it has been found that the effect of “lateral slit” is low. From the above, it was found that display uniformity can be realized at a low frame frequency for slits other than the “lateral slit”, and the “vertical slit” is particularly effective.
（実施例２）
次に、開口部１５を上記の「縦スリット」とした液晶表示装置において、各開口部１５の配置ピッチＰを変化させたサンプルを用いて外観上、表示均一性が得られるフレーム周波数を観測した結果を図５に基づいて説明する。各サンプルのプレティルト角は８９．９°とした。また、駆動条件は、デューティ比を１／６４、バイアス比を１／７または１／９としたマルチプレックス駆動とし、駆動波形としてはフレーム反転波形を用いた。
(Example 2)
Next, in the liquid crystal display device in which the openings 15 are the above-described “vertical slits”, a frame frequency at which display uniformity is obtained in appearance is observed using a sample in which the arrangement pitch P of each opening 15 is changed. A result is demonstrated based on FIG. The pretilt angle of each sample was 89.9 °. The driving conditions were multiplex driving with a duty ratio of 1/64 and a bias ratio of 1/7 or 1/9, and a frame inversion waveform was used as the driving waveform.
図５に示すように、バイアス比に関わらず配置ピッチＰが０．２ｍｍ以上で急激にフレーム周波数が上昇する傾向があり、開口部１５を設けることによる効果が低下していることが分かる。したがって、配置ピッチＰは０．２ｍｍ未満が好ましいといえる。また、配置ピッチを狭めていくと０．１５ｍｍ〜０．１ｍｍで最もフレーム周波数を低くできる領域が現れ、配置ピッチを０．０５ｍｍにすると再び上昇に転じる傾向が見られた。したがって、配置ピッチＰは、０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ未満とすることがより好ましいといえる。 As shown in FIG. 5, it can be seen that the frame frequency tends to rapidly increase when the arrangement pitch P is 0.2 mm or more regardless of the bias ratio, and the effect of providing the opening 15 is reduced. Therefore, it can be said that the arrangement pitch P is preferably less than 0.2 mm. Further, when the arrangement pitch was narrowed, a region where the frame frequency could be lowered most was observed from 0.15 mm to 0.1 mm, and when the arrangement pitch was set to 0.05 mm, a tendency to turn up again was observed. Therefore, it can be said that the arrangement pitch P is more preferably 0.1 mm or more and less than 0.2 mm.
なお、図示を省略するが開口部１５を上記の「クロススリット」とした場合についても検討したところ、「縦スリット」の場合に比べて配置ピッチＰを２倍に設定すると同等の効果が得られることが分かった。すなわち、配置ピッチＰの設定は、０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ未満が好適であり、０．２ｍｍ〜０．３ｍｍとすると更に好適である。 Although not shown, the case where the opening 15 is the above-described “cross slit” was also examined. As a result, the same effect can be obtained by setting the arrangement pitch P twice as compared with the case of the “vertical slit”. I understood that. That is, the setting of the arrangement pitch P is preferably 0.2 mm or more and less than 0.4 mm, and more preferably 0.2 mm to 0.3 mm.
（実施例３）
上記した図１、図２に示した構造を有する液晶表示装置において、各第１電極１１をセグメント型の画素電極とした液晶表示装置を作製した。各第１電極１１は、上記した図９に示したような７セグメントの画素電極である。各第１電極１１には図２に示した４パターンの何れかで複数の開口部１５を設けた。なお、セグメント型の液晶表示装置においてコモン電極に相当する第２電極１２に開口部１５を設けてもよい。配向処理については上記した実施例１、２と同様であり、液晶層３のプレティルト角は８９．７°または８９．９°とした。このようにして作製された液晶表示装置に対して、デューティ比を１／６４、バイアス比を１／７または１／９とし、フレーム周波数を適宜変更して設定したマルチプレックス駆動により、第１電極１１と第２電極１２の間に電圧を印加した。マルチプレックス波形はフレーム反転波形とした。駆動電圧は何れの条件においても最大コントラストが得られる条件とした。測定温度は約４０℃である。
(Example 3)
In the liquid crystal display device having the structure shown in FIGS. 1 and 2, a liquid crystal display device in which each first electrode 11 is a segment type pixel electrode was manufactured. Each first electrode 11 is a 7-segment pixel electrode as shown in FIG. Each first electrode 11 is provided with a plurality of openings 15 in any of the four patterns shown in FIG. Note that an opening 15 may be provided in the second electrode 12 corresponding to the common electrode in the segment type liquid crystal display device. The alignment treatment was the same as in Examples 1 and 2, and the pretilt angle of the liquid crystal layer 3 was 89.7 ° or 89.9 °. The liquid crystal display device thus manufactured has a duty ratio of 1/64, a bias ratio of 1/7 or 1/9, and a first electrode by multiplex driving that is set by appropriately changing the frame frequency. A voltage was applied between 11 and the second electrode 12. The multiplex waveform was a frame inversion waveform. The driving voltage was set such that the maximum contrast was obtained under any conditions. The measurement temperature is about 40 ° C.
測定結果を図６に示す。図６において、横軸はスリットのパターンを示しており、「Ｘスリット」とは「クロススリット」を意味する。また、縦軸は外観上で表示均一性が得られるフレーム周波数を示している。プレティルト角θpが２種類、マルチプレックス駆動条件におけるバイアス比を最適バイアスである１／９バイアスとそれより小さい１／７バイアスとしたので、全体としては４条件となる。図６に示すように、「縦スリット」の場合が最もフレーム周波数を低く設定可能であり、次いで「クロススリット」、「斜めスリット」、「横スリット」の順でフレーム周波数を低く設定できる傾向が見られる。本実施例においても、「横スリット」については、開口部１５が設けられていない場合とほとんど差異がないことが確認された。また、プレティルト角依存性はバイアス比依存性に関しても、上述した実施例１、２（ドットマトリクス型）の場合と同様であるが、表示均一性を得られるフレーム周波数が全体的に高いことがわかった。 The measurement results are shown in FIG. In FIG. 6, the horizontal axis indicates a slit pattern, and “X slit” means “cross slit”. The vertical axis indicates the frame frequency at which display uniformity can be obtained in appearance. Since there are two types of pretilt angles θp and the bias ratio in the multiplex drive condition is 1/9 bias which is the optimum bias and 1/7 bias which is smaller than that, there are 4 conditions as a whole. As shown in FIG. 6, in the case of “vertical slit”, the frame frequency can be set to the lowest, and then the frame frequency tends to be set lower in the order of “cross slit”, “oblique slit”, and “lateral slit”. It can be seen. Also in this example, it was confirmed that the “lateral slit” has almost no difference from the case where the opening 15 is not provided. Further, the pretilt angle dependency is the same as that in the first and second embodiments (dot matrix type) with respect to the bias ratio dependency, but it is understood that the frame frequency at which display uniformity can be obtained is high overall. It was.
（実施例４）
次に、上記した実施例２と同様に、セグメント型の第１電極１１に対して上記の「縦スリット」の開口部１５を設けた液晶表示装置において、各開口部１５の配置ピッチＰを変化させたサンプルを用いて外観上、表示均一性が得られるフレーム周波数を観測した結果を説明する。各サンプルのプレティルト角は８９．７°または８９．９°とした。また、駆動条件は、デューティ比を１／６４、バイアス比を１／７または１／９としたマルチプレックス駆動とし、駆動波形としてはフレーム反転波形を用いた。
Example 4
Next, in the liquid crystal display device in which the above-described “vertical slit” openings 15 are provided in the segment-type first electrode 11 as in the second embodiment, the arrangement pitch P of each opening 15 is changed. The results of observing the frame frequency at which display uniformity can be obtained from the appearance using the prepared samples will be described. The pretilt angle of each sample was 89.7 ° or 89.9 °. The driving conditions were multiplex driving with a duty ratio of 1/64 and a bias ratio of 1/7 or 1/9, and a frame inversion waveform was used as the driving waveform.
図７に示すように、何れのプレティルト角、バイアス比においても配置ピッチＰが小さくなるとフレーム周波数が低下する傾向が見られた。また、バイアス比を低くした方が配置ピッチＰの変化によるフレーム周波数の変化が顕著に現れることがわかった。この結果から、セグメント型の第１電極１１において「縦スリット」の開口部１５を設ける場合には、配置ピッチＰは０．２ｍｍ未満が好ましいといえる。また、外観観察の結果、開口率の低下による透過率低下の観点からは、配置ピッチＰは４０μｍよりも大きいことが好ましい。 As shown in FIG. 7, in any pretilt angle and bias ratio, the frame frequency tended to decrease as the arrangement pitch P decreased. Further, it was found that the change in the frame frequency due to the change in the arrangement pitch P appears more markedly when the bias ratio is lowered. From this result, it can be said that when the opening 15 of the “vertical slit” is provided in the segment type first electrode 11, the arrangement pitch P is preferably less than 0.2 mm. As a result of appearance observation, the arrangement pitch P is preferably larger than 40 μm from the viewpoint of a decrease in transmittance due to a decrease in aperture ratio.
なお、図示を省略するが開口部１５を上記の「クロススリット」とした場合についても検討したところ、「縦スリット」の場合と同様に配置ピッチＰが小さくなるに従って表示均一性を得られるフレーム周波数が低下することが確認された。すなわち、配置ピッチＰの設定は、０．１ｍｍより大きく０．３ｍｍより小さいことが好適である。 Although not shown, the case where the opening 15 is the “cross slit” is also examined. As in the case of the “vertical slit”, the frame frequency at which display uniformity can be obtained as the arrangement pitch P decreases. Was confirmed to decrease. That is, the setting of the arrangement pitch P is preferably larger than 0.1 mm and smaller than 0.3 mm.
（実施例５）
液晶表示装置においては、ドットマトリクス型表示部とセグメント型表示部とが混在したものも存在する。この場合、ドットマトリクス型表示部とセグメント型表示部とを別々の駆動回路によって駆動することも可能であるが、コスト低減という点では共通の駆動回路によって駆動するほうが有利である。上述した実施例１〜４において説明したように、セグメント型表示部とした場合よりもドットマトリクス型表示部とした場合のほうがより低いフレーム周波数で表示均一性を得ることが分かっている。したがって、ドットマトリクス型表示部とセグメント型表示部とが混在した液晶表示装置において上記の開口部１５を導入する場合には、セグメント型表示部における表示均一性が得られるフレーム周波数を設定することが必要となる。
(Example 5)
In some liquid crystal display devices, a dot matrix type display unit and a segment type display unit are mixed. In this case, the dot matrix type display unit and the segment type display unit can be driven by separate driving circuits, but it is more advantageous to drive by a common driving circuit in terms of cost reduction. As described in the first to fourth embodiments, it is known that display uniformity can be obtained at a lower frame frequency when the dot matrix type display unit is used than when the segment type display unit is used. Therefore, when the opening 15 is introduced in a liquid crystal display device in which a dot matrix type display unit and a segment type display unit are mixed, it is possible to set a frame frequency at which display uniformity can be obtained in the segment type display unit. Necessary.
一方、ドットマトリクス型表示部は、画素間に隙間を設けているため実効開口率が元々低く、セグメント型表示部に比べて透過率が低くなる。上記した実施例１、２に示した条件、すなわち１画素を略０．４２ｍｍ角とし、画素間隔を０．０３ｍｍとした条件における開口率は略８５％である。 On the other hand, since the dot matrix type display portion has a gap between the pixels, the effective aperture ratio is originally low, and the transmittance is lower than that of the segment type display portion. The aperture ratio is approximately 85% under the conditions described in the first and second embodiments, that is, the condition where one pixel is approximately 0.42 mm square and the pixel interval is 0.03 mm.
また、ドットマトリクス型表示部とセグメント型表示部とが混在した液晶表示装置においては、セグメント表示部にのみ開口部１５を設けるという構成も採用し得る。あるいは、セグメント型表示部における開口部１５の配置ピッチをドットマトリクス型表示部における開口部１５の配置ピッチよりも相対的に小さく設定することにより、両表示部における表示均一性が得られるフレーム周波数を一致させるという構成も採用し得る。 Further, in the liquid crystal display device in which the dot matrix type display unit and the segment type display unit are mixed, a configuration in which the opening 15 is provided only in the segment display unit may be employed. Alternatively, by setting the arrangement pitch of the openings 15 in the segment type display unit to be relatively smaller than the arrangement pitch of the openings 15 in the dot matrix type display unit, the frame frequency at which the display uniformity in both display units can be obtained. A configuration of matching can also be adopted.
（開口部の形状の相違による効果について）
上記した実施形態および各実施例によれば、プレティルト角を９０°に近い条件とした垂直配向型液晶表示装置をマルチプレックス駆動する場合において、各開口部１５の長手方向と液晶層３の中央における液晶分子の配向方向とを直交（９０°）よりも小さい角度で交差させることにより、表示均一性を保ちつつフレーム周波数を低下させることが可能となることが示された。次に、開口部１５の形状の相違により、表示均一性を保ちつつフレーム周波数を低下させる効果に差が生じるかを理論的な面から説明する。
(About the effect of the difference in the shape of the opening)
According to the above-described embodiment and each example, in the case of multiplex driving of a vertical alignment type liquid crystal display device having a pretilt angle close to 90 °, in the longitudinal direction of each opening 15 and the center of the liquid crystal layer 3 It was shown that the frame frequency can be lowered while maintaining display uniformity by crossing the alignment direction of the liquid crystal molecules at an angle smaller than orthogonal (90 °). Next, a theoretical explanation will be given as to whether the difference in the shape of the opening 15 causes a difference in the effect of reducing the frame frequency while maintaining display uniformity.
上述した図９に示したように、電極中に、液晶層の中央における液晶分子の配向方向（ラビング方向に対応）と直交する方向の辺（エッジ）が長い場合に、その辺の近くで暗領域が現れ、表示均一性（表示品位）が低下している。このエッジ付近では、基板表面におけるラビング方向と、液晶層に電圧を印加したときに発生する斜め電界によって液晶分子が配向制御される方向とが１８０°異なっていることから、エッジ周辺で液晶分子のダイレクターが１８０°回転する。このときの回転の方向が規則的になっていない等の要因により液晶分子の配向が不均一となり、それにより暗領域が生じ、表示均一性を低下させるものと考えられる。また、電極の形状によってはより広い面積で暗領域が発生すると考えられる。 As shown in FIG. 9 described above, when a side (edge) in a direction orthogonal to the alignment direction (corresponding to the rubbing direction) of the liquid crystal molecules in the center of the liquid crystal layer is long in the electrode, darkening occurs near that side. A region appears and display uniformity (display quality) is degraded. In the vicinity of the edge, the rubbing direction on the substrate surface and the direction in which the liquid crystal molecules are controlled by an oblique electric field generated when a voltage is applied to the liquid crystal layer are 180 ° different from each other. The director rotates 180 °. It is considered that the orientation of the liquid crystal molecules becomes non-uniform due to factors such as the direction of rotation being not regular at this time, thereby producing a dark region and lowering the display uniformity. Further, it is considered that a dark region is generated in a wider area depending on the shape of the electrode.
したがって、このようなエッジが出来るだけ短くなるように電極の構造を工夫することが有効であると考えられる。この考え方に従うと、上記した図２（ａ）に示した開口部１５（縦スリット）または図２（ｃ）に示した開口部１５（斜めスリット）を電極に設けることが有効と考えられる。すなわち、ラビング方向に対して直交よりも小さい角度で配置されたエッジが多く存在するように、各電極に対して複数の開口部１５を規則的に設けることが有効である。 Therefore, it is considered effective to devise the electrode structure so that such an edge is as short as possible. According to this concept, it is considered effective to provide the electrode with the opening 15 (vertical slit) shown in FIG. 2A or the opening 15 (oblique slit) shown in FIG. That is, it is effective to regularly provide a plurality of openings 15 for each electrode so that there are many edges arranged at an angle smaller than orthogonal to the rubbing direction.
一方、上述した図２（ｄ）に示した開口部１５（クロススリット）の場合には、電界無印加領域で囲い込まれた局所的な領域が電極内に多く形成されるようになるので、例え液晶分子の配向乱れが生じたとしてもそれを隣接する領域の液晶分子から隔離する効果が得られると考えられる。これについて図８に基づいて詳しく説明する。 On the other hand, in the case of the opening 15 (cross slit) shown in FIG. 2D described above, a lot of local regions surrounded by the electric field non-application region are formed in the electrode. Even if the alignment disorder of the liquid crystal molecules occurs, it is considered that the effect of isolating it from the liquid crystal molecules in the adjacent region can be obtained. This will be described in detail with reference to FIG.
図８（ａ）は、開口部１５を設けていない場合の電極と液晶層内の液晶分子とを模式的に示している。ここでは、上下の各電極１１１、１１２にそれぞれは垂直配向膜が形成され、これらをラビング処理することで、紙面左右方向においてアンチパラレルに配向処理がなされているとする。電極１１１、１１２の間に電圧を印加したときには、図氏のように液晶層３の中央付近を中心に液晶分子が均一に水平に再配向すると考えられる。しかし、電極のエッジ付近などで基板面に対して面内方向に不均一な配向が生じたとすると、水平配向に再配向されている領域にはその不均一な配向が伝播し、広い範囲で表示不良が発生する。 FIG. 8A schematically shows the electrode and the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer when the opening 15 is not provided. Here, it is assumed that a vertical alignment film is formed on each of the upper and lower electrodes 111 and 112, and the alignment process is performed in an anti-parallel manner in the horizontal direction of the drawing by rubbing them. When a voltage is applied between the electrodes 111 and 112, it is considered that liquid crystal molecules are uniformly reoriented horizontally around the center of the liquid crystal layer 3 as shown in the figure. However, if non-uniform orientation occurs in the in-plane direction with respect to the substrate surface, such as near the edge of the electrode, the non-uniform orientation propagates to the region that has been re-orientated in the horizontal orientation, and is displayed in a wide range. Defects occur.
図８（ｂ）は、開口部を設けた場合の電極と液晶層内の液晶分子とを模式的に示している。ここでは、第１電極１１、第２電極１２にそれぞれは垂直配向膜が形成され、これらをラビング処理することで、紙面左右方向においてアンチパラレルに配向処理がなされているとする。また、第１電極１１にのみ複数の開口部１５が規則的に設けられているとする。図示の構成を用いた場合には、開口部１５の配置に対応して液晶層３の液晶分子の配向が部分的に垂直配向状態を保持することが可能である。このような垂直配向状態を保持した領域によって液晶層３を局所的に囲むことで、例え不均一な配向が生じたとしても、その領域を周囲から遮断して外部には伝播させないようにすることができる。それにより、液晶層３の配向均一性を高め、表示均一性を確保することができると考えられる。ただし、クロススリットとした場合の開口部１５は、その長手方向がラビング方向に対して直交していないほうが配向均一性をより高められる。したがって、例えば図２（ｄ）に示したように、開口部１５の長手方向がラビング方向に対して４５°の角度をもつように配置することが有効であると考えられる。 FIG. 8B schematically shows the electrode and the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer when the opening is provided. Here, it is assumed that a vertical alignment film is formed on each of the first electrode 11 and the second electrode 12, and the alignment process is performed in an antiparallel manner in the left-right direction on the paper surface by rubbing them. Further, it is assumed that a plurality of openings 15 are regularly provided only in the first electrode 11. When the illustrated configuration is used, the alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 3 can partially maintain the vertical alignment state corresponding to the arrangement of the openings 15. By locally surrounding the liquid crystal layer 3 with a region that maintains such a vertical alignment state, even if non-uniform alignment occurs, the region is shielded from the surroundings so that it does not propagate outside. Can do. Thereby, it is considered that the alignment uniformity of the liquid crystal layer 3 can be improved and the display uniformity can be ensured. However, the opening 15 in the case of a cross slit has higher alignment uniformity when the longitudinal direction is not perpendicular to the rubbing direction. Therefore, for example, as shown in FIG. 2D, it is considered effective to arrange the opening 15 so that the longitudinal direction thereof has an angle of 45 ° with respect to the rubbing direction.
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、上述した実施形態並びに実施例においては、各開口部１５の短手方向の長さＳの好適な数値例を０．０１ｍｍとしていたが、Ｓの数値はこれに限定されない。長さＳの設定範囲としては、０．００５ｍｍ以上０．０３ｍｍ以下が好ましい。また、各開口部１５の長手方向の長さＬについては特に制限がないが、長さＬを長さＳの２倍以上とすることが好ましい。さらに、隣接する各開口部１５の長手方向の相互間距離（短辺エッジ間距離）Ｌｓについて、上記では長さＳと等しく設定していたが、Ｌｓの値はこれに限定されない。相互間距離Ｌｓは０ｍｍでもよい。すなわち、複数の開口部が長手方向に連なって１つの開口部となっていてもよい。また、相互間距離Ｌｓは長さＳの２倍以下とすることも好ましい。また、各開口部をクロススリットとした場合の一例として、第１部位および第２部位を略９０°に交差させてなる十字状のものを示していたが、第１部位と第２部位とのなす角度は９０°にのみ限定されない。 In addition, this invention is not limited to the content of embodiment mentioned above, In the range of the summary of this invention, it can change and implement variously. For example, in the above-described embodiments and examples, a suitable numerical value example of the length S in the short direction of each opening 15 is set to 0.01 mm. However, the numerical value of S is not limited to this. The setting range of the length S is preferably 0.005 mm or more and 0.03 mm or less. The length L of each opening 15 in the longitudinal direction is not particularly limited, but it is preferable that the length L is twice or more the length S. Further, although the distance between the adjacent openings 15 in the longitudinal direction (distance between the short edges) Ls is set equal to the length S in the above, the value of Ls is not limited to this. The mutual distance Ls may be 0 mm. That is, a plurality of openings may be continuous in the longitudinal direction to form one opening. It is also preferable that the inter-distance Ls is not more than twice the length S. In addition, as an example of the case where each opening is a cross slit, a cross-shaped object in which the first part and the second part intersect each other at approximately 90 ° has been shown, but the first part and the second part The formed angle is not limited to 90 °.
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…シール材、１０…スペーサー、１１…第１電極、１２…第２電極、１３、１４…配向膜、１５…開口部、１６…液晶層の中央における液晶分子の配向方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st board | substrate, 2 ... 2nd board | substrate, 3 ... Liquid crystal layer, 4 ... 1st polarizing plate, 5 ... 2nd polarizing plate, 6 ... 1st viewing angle compensation plate, 7 ... 2nd viewing angle compensation plate, 8 ... Seal Materials: 10 ... Spacer, 11 ... First electrode, 12 ... Second electrode, 13, 14 ... Alignment film, 15 ... Opening, 16 ... Orientation direction of liquid crystal molecules in the center of the liquid crystal layer
Claims (5)
一面側に第１電極を有する第１基板と、
一面側に第２電極を有し、前記第１基板と対向配置された第２基板と、
前記第１基板の前記第１電極と前記第２基板の前記第２電極との間に配置された液晶層と、
を含み、
前記第１電極は、第１方向に延びた形状であって周期的に配置された複数の開口部を有し、
前記液晶層は、８９．７°以上９０°未満に設定されたプレティルト角を有し、
前記複数の開口部の各々の長手方向と、前記液晶層の中央における液晶分子の配向方向とのなす角度を０°以上９０°未満とした、
液晶表示装置。 A liquid crystal display device that operates by multiplex driving,
A first substrate having a first electrode on one side;
A second substrate having a second electrode on one side and disposed opposite to the first substrate;
A liquid crystal layer disposed between the first electrode of the first substrate and the second electrode of the second substrate;
Including
The first electrode has a plurality of openings periodically extending in a shape extending in the first direction,
The liquid crystal layer has a pretilt angle set to 89.7 ° or more and less than 90 °,
The angle formed between the longitudinal direction of each of the plurality of openings and the alignment direction of liquid crystal molecules at the center of the liquid crystal layer was set to 0 ° or more and less than 90 °.
Liquid crystal display device.
請求項１に記載の液晶表示装置。 The angle formed between the longitudinal direction of each of the plurality of openings and the alignment direction of liquid crystal molecules in the center of the liquid crystal layer was set to approximately 0 °.
The liquid crystal display device according to claim 1.
請求項１に記載の液晶表示装置。 The angle formed between the longitudinal direction of each of the plurality of openings and the alignment direction of liquid crystal molecules at the center of the liquid crystal layer was set to approximately 45 °.
The liquid crystal display device according to claim 1.
請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示装置。 In the plurality of openings, a distance P between two openings adjacent in the second direction is 0.04 mm or more and less than 0.2 mm.
The liquid crystal display device according to claim 1.
請求項１〜４の何れか１項に記載の液晶表示装置。 Each of the plurality of openings has a width in the second direction of 0.005 mm or more and 0.03 mm or less, and a distance between two adjacent openings in the first direction is 0 mm or more. Less than twice the width in the second direction,
The liquid crystal display device according to claim 1.
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