図面 (/)

技術 液晶表示装置

出願人 シャープ株式会社
発明者 石原將市神崎修一櫻井猛久村田充弘
出願日 2009年5月29日 (11年7ヶ月経過) 出願番号 2010-517833
公開日 2011年12月8日 (9年0ヶ月経過) 公開番号 WO2009-157271
状態 特許登録済
技術分野 液晶3(基板、絶縁膜及び配向部材) 液晶5(電極、アクティブマトリックス) 液晶3-1(基板及び絶縁膜) 液晶3-2(配向部材)
主要キーワード リブ領域 最大曲率 パネル正面 立ち下がり応答 シランカップリング材 電圧損失 同一画素領域 臨界電圧
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2011年12月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (17)

課題・解決手段

本発明は、優れた広視野角特性高速応答性とを同時に実現することができるとともに、初期ベンド転移操作が不要な表示方式により表示を行うことが可能である液晶表示装置を提供する。本発明は、少なくとも一方が透明な二枚の基板間に挟持されたp型ネマチック液晶を含み、上記p型ネマチック液晶は、電圧印加時に、上記二枚の基板面に対して垂直に配向し、上記二枚の基板の少なくとも一方は、櫛歯状電極を有する液晶表示装置であって、上記櫛歯状電極の電極幅L及び電極間隔Sが(S+1.7)/(S+L)≧0.7の関係を満たす形態、一つの画素領域内に、第一領域と、上記櫛歯状電極の電極幅L及び電極間隔Sの比S/Lが上記第一領域と異なる第二領域とを有する形態、又は、これらの形態が組み合わされた液晶表示装置である。

概要

背景

液晶表示装置薄型、軽量及び低消費電力を特徴とし、様々な分野で広く用いられている。そしてその表示性能は、年月の経過に伴い格段に進歩してきており、いまやCRT陰極線管)を凌ぐほどまでになってきている。

液晶表示装置の表示方式セル内で液晶をどのように配列させるかによって決定される。従来、液晶表示装置の表示方式としては、例えば、TN(Twisted Nematic)モード、MVA(Multi−domain Vertical Alignment)モード、IPS(In−plane Switching)モード、OCB(Optically self−Compensated Birefringence)モード等の各種表示方式が知られている。

そして、このような表示方式を用いた液晶表示装置は大量に生産されている。そのなかでも、例えば、TNモードの液晶表示装置は、広く一般的に用いられている。しかしながら、TNモードの液晶表示装置は、応答が遅い、視野角が狭い等の点で改善の余地がある。

これに対し、MVAモードは、アクティブマトリクス基板画素電極スリットを設けるとともに、対向基板対向電極液晶分子配向制御用突起リブ)を設け、これらによって形成されるフリンジフィールド(Fringe Field)によって液晶分子配向方向を複数方向に分散させるものである(例えば、非特許文献1及び2参照)。そして、MVAモードは、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向を複数に分割(Multi−domain)することによって、広視野角を実現している。また、MVAモードは、垂直配向モードであるため、TN、IPS及びOCBの各モードに比べ高コントラストが得られるという特徴を有している。しかしながら、製造工程が複雑になるうえ、TNモードと同様、応答が遅いという点で改善の余地がある。

このMVAモードのプロセス上の課題に対して、液晶材料としてp型ネマチック液晶を用い、垂直配向による高コントラスト性を保ちながら、横電界により駆動させることにより液晶分子の配向方位を規定する表示方式が提案されている(例えば、特許文献1〜6参照)。この方式は突起物による配向制御が不要なため、画素構成が単純であり、優れた視野角特性を有している反面、駆動電圧が高く、光透過率が低いという大きな課題を有している。また、低階調特性が悪化することがあった。

一方、IPSモードは、より簡単な構成で広視野角を実現する表示方式であり、液晶分子を面内でスイッチングさせることから、視野角が非常に広い(例えば、非特許文献3及び4参照)。しかしながら、IPSモードもまた、TNモード及びMVAモードと同様、応答が遅いという点で改善の余地がある。また、低温での高速性が要求される携帯機器車載機器には適していない。

上記した各種表示方式のなかでも、OCBモードは、平行に配向処理された2枚の基板間にネマチック液晶を挟持しただけの簡単な構成で高速応答が実現できる唯一の表示方式である(例えば、非特許文献5及び6参照)。このため、OCBモードは、低温の応答特性が問題となる車載用途等において特に注目されている。

しかしながら、OCBモードは、高速な応答性を示す一方で、電源投入時に、初期配向であるスプレイ配向から駆動時のベンド配向への転移操作が必要であり、通常の駆動回路の他に初期転移用駆動回路が必要となるため、コストアップ要因内在している。また、視野角特性が、MVAモードやIPSモードに比べて劣るといった点で更なる改善の余地があった。

概要

本発明は、優れた広視野角特性高速応答性とを同時に実現することができるとともに、初期ベンド転移操作が不要な表示方式により表示を行うことが可能である液晶表示装置を提供する。本発明は、少なくとも一方が透明な二枚の基板間に挟持されたp型ネマチック液晶を含み、上記p型ネマチック液晶は、電圧印加時に、上記二枚の基板面に対して垂直に配向し、上記二枚の基板の少なくとも一方は、櫛歯状電極を有する液晶表示装置であって、上記櫛歯状電極の電極幅L及び電極間隔Sが(S+1.7)/(S+L)≧0.7の関係を満たす形態、一つの画素領域内に、第一領域と、上記櫛歯状電極の電極幅L及び電極間隔Sの比S/Lが上記第一領域と異なる第二領域とを有する形態、又は、これらの形態が組み合わされた液晶表示装置である。

目的

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、優れた広視野角特性と高速応答性とを同時に実現することができるとともに、初期ベンド転移操作が不要な表示方式により表示を行うことが可能である液晶表示装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

少なくとも一方が透明な二枚の基板間に挟持されたp型ネマチック液晶を含む液晶表示装置であって、該p型ネマチック液晶は、電圧印加時に、該二枚の基板面に対して垂直に配向し、該二枚の基板の少なくとも一方は、櫛歯状電極を有し、該櫛歯状電極の電極幅L及び電極間隔Sは、(S+1.7)/(S+L)≧0.7の関係を満たすことを特徴とする液晶表示装置。

請求項2

前記液晶表示装置は、一つの画素領域内に、第一領域と、前記電極幅L及び前記電極間隔Sの比S/Lが該第一領域と異なる第二領域とを有することを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。

請求項3

前記第一領域又は前記第二領域の開口領域は、画素開口領域の50%以上を占めることを特徴とする請求項2記載の液晶表示装置。

請求項4

前記電極幅L及び前記電極間隔Sは、S/L≦3.75の関係を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項5

前記電極幅Lは、2μm以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項6

前記電極幅Lは、4μm以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項7

前記櫛歯状電極は、共通電極群及び画素電極群を含み、該共通電極群及び該画素電極群は、絶縁層を介して配置されることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項8

前記電極幅L及び前記電極間隔Sは、(S+1.7)/(S+L)≧0.8の関係を満たすことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項9

前記電極幅L及び前記電極間隔Sは、(S+1.7)/(S+L)≧0.9の関係を満たすことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項10

少なくとも一方が透明な二枚の基板間に挟持されたp型ネマチック液晶を含む液晶表示装置であって、該p型ネマチック液晶は、電圧無印加時に、該二枚の基板面に対して垂直に配向し、該二枚の基板の少なくとも一方は、櫛歯状電極を有し、該液晶表示装置は、一つの画素領域内に、第一領域と、該櫛歯状電極の電極幅L及び電極間隔Sの比S/Lが該第一領域と異なる第二領域とを有することを特徴とする液晶表示装置。

請求項11

前記第一領域又は前記第二領域の開口領域は、画素開口領域の50%以上を占めることを特徴とする請求項10記載の液晶表示装置。

請求項12

前記電極幅L及び前記電極間隔Sは、(S+1.7)/(S+L)≧0.7の関係を満たすことを特徴とする請求項10又は11記載の液晶表示装置。

請求項13

前記電極幅L及び前記電極間隔Sは、S/L≦3.75の関係を満たすことを特徴とする請求項10〜12のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項14

前記電極幅Lは、2μm以上であることを特徴とする請求項10〜13のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項15

前記電極幅Lは、4μm以下であることを特徴とする請求項10〜14のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項16

前記櫛歯状電極は、共通電極群及び画素電極群を含み、該共通電極群及び該画素電極群は、絶縁層を介して配置されることを特徴とする請求項10〜15のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項17

前記電極幅L及び前記電極間隔Sは、(S+1.7)/(S+L)≧0.8の関係を満たすことを特徴とする請求項10〜16のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項18

前記電極幅L及び前記電極間隔Sは、(S+1.7)/(S+L)≧0.9の関係を満たすことを特徴とする請求項10〜17のいずれかに記載の液晶表示装置。

技術分野

0001

本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、電圧印加により液晶層ベンド変形させることにより光の透過を制御する表示方式に好適な液晶表示装置に関するものである。

背景技術

0002

液晶表示装置は薄型、軽量及び低消費電力を特徴とし、様々な分野で広く用いられている。そしてその表示性能は、年月の経過に伴い格段に進歩してきており、いまやCRT陰極線管)を凌ぐほどまでになってきている。

0003

液晶表示装置の表示方式はセル内で液晶をどのように配列させるかによって決定される。従来、液晶表示装置の表示方式としては、例えば、TN(Twisted Nematic)モード、MVA(Multi−domain Vertical Alignment)モード、IPS(In−plane Switching)モード、OCB(Optically self−Compensated Birefringence)モード等の各種表示方式が知られている。

0004

そして、このような表示方式を用いた液晶表示装置は大量に生産されている。そのなかでも、例えば、TNモードの液晶表示装置は、広く一般的に用いられている。しかしながら、TNモードの液晶表示装置は、応答が遅い、視野角が狭い等の点で改善の余地がある。

0005

これに対し、MVAモードは、アクティブマトリクス基板画素電極スリットを設けるとともに、対向基板対向電極液晶分子配向制御用突起リブ)を設け、これらによって形成されるフリンジフィールド(Fringe Field)によって液晶分子配向方向を複数方向に分散させるものである(例えば、非特許文献1及び2参照)。そして、MVAモードは、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向を複数に分割(Multi−domain)することによって、広視野角を実現している。また、MVAモードは、垂直配向モードであるため、TN、IPS及びOCBの各モードに比べ高コントラストが得られるという特徴を有している。しかしながら、製造工程が複雑になるうえ、TNモードと同様、応答が遅いという点で改善の余地がある。

0006

このMVAモードのプロセス上の課題に対して、液晶材料としてp型ネマチック液晶を用い、垂直配向による高コントラスト性を保ちながら、横電界により駆動させることにより液晶分子の配向方位を規定する表示方式が提案されている(例えば、特許文献1〜6参照)。この方式は突起物による配向制御が不要なため、画素構成が単純であり、優れた視野角特性を有している反面、駆動電圧が高く、光透過率が低いという大きな課題を有している。また、低階調特性が悪化することがあった。

0007

一方、IPSモードは、より簡単な構成で広視野角を実現する表示方式であり、液晶分子を面内でスイッチングさせることから、視野角が非常に広い(例えば、非特許文献3及び4参照)。しかしながら、IPSモードもまた、TNモード及びMVAモードと同様、応答が遅いという点で改善の余地がある。また、低温での高速性が要求される携帯機器車載機器には適していない。

0008

上記した各種表示方式のなかでも、OCBモードは、平行に配向処理された2枚の基板間にネマチック液晶を挟持しただけの簡単な構成で高速応答が実現できる唯一の表示方式である(例えば、非特許文献5及び6参照)。このため、OCBモードは、低温の応答特性が問題となる車載用途等において特に注目されている。

0009

しかしながら、OCBモードは、高速な応答性を示す一方で、電源投入時に、初期配向であるスプレイ配向から駆動時のベンド配向への転移操作が必要であり、通常の駆動回路の他に初期転移用駆動回路が必要となるため、コストアップ要因内在している。また、視野角特性が、MVAモードやIPSモードに比べて劣るといった点で更なる改善の余地があった。

0010

特開昭57−618号公報
特開平10−186351号公報
特開平10−333171号公報
特開平11−24068号公報
特開2000−275682号公報
特開2002−55357号公報

先行技術

0011

K. Ohmuro, S. Kataoka, T. Sasaki, and Y. Koike, “Development of Super-High-Image-Quality Vertical-Alignment-ModeLCD”, SID 1997 Digest, 1997, No.33.3, p.845-848
H.Yoshida, T.Kamada, K.Ueda, R.Tanaka, T.Koike, K.Okamoto, P.L.Chen and J.Lin, “Multi-domain Vertically Aligned LCDs with Super-wide Viewing Range for Gray-scale Images”, Asia Display/IMID’04 Digest, 2004, No.12.2, p.198-201
R. A. Soref, “Field Effects in Nematic Liquid Crystals Obtained with Interdigital Electrodes”, J. Appl. Phys., 1974, Vol. 45, No.12, p.5466-5468
K. Kiefer, B. Weber, F. Windschield, and G. Baur, “In-Plane Switching of Nematic Liquid Crystals”, Proc. The 12th Int’l Disp. Res. Conf. (Japan Display’92), 1992, No.P2-30, p.547-550
P. L. Bos and J. A. Rahman, “An Optically “Self-Compensating” Electro-Optical Effect with Wide Angle of View”, 1993, Technical Digest of SID Symp., p.273-276
Y. Yamaguchi, T. Miyashita, and T. Uchida, “Wide-Viewing-Angle Display Mode for the Active-Matrix LCD Using Bend-Alignment Liquid-Crystal Cell”, Technical Digest of SID Symp., 1993, p.277-280

発明が解決しようとする課題

0012

以上のように、高速応答性広視野角特性と高コントラスト特性とのすべてを同時に実現することができる液晶パネル及び液晶表示装置は、これまで未だ発明されていない。また、初期ベンド転移操作が不要であり、実用的なベンド配向を実現することができる液晶パネル及び液晶表示装置も未だ発明されていない。

0013

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、優れた広視野角特性と高速応答性とを同時に実現することができるとともに、初期ベンド転移操作が不要な表示方式により表示を行うことが可能である液晶表示装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0014

本発明者らは、優れた広視野角特性と高速応答性とを同時に実現することができるとともに、初期ベンド転移操作が不要な表示方式により表示を行うことが可能である液晶表示装置について種々検討したところ、液晶材料としてp型ネマチック液晶を用い、垂直配向による高コントラスト性を保ちながら、横電界により駆動させることにより液晶分子の配向方位を規定する表示方式に着目した。そして、櫛歯状電極電極幅L及び電極間隔Sが(S+1.7)/(S+L)≧0.7の関係を満たしたり、一つの画素領域内に、第一領域と、櫛歯状電極の電極幅L及び電極間隔Sの比S/Lが第一領域と異なる第二領域とが設けられたりすることにより、MVAモードやIPSモードと同等の広視野角特性と、OCBモード並の、あるいはそれ以上の高速応答性とを同時に実現することができるとともに、初期ベンド転移操作が不要な新規な表示方式を実現できることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

0015

すなわち、本発明は、少なくとも一方が透明な二枚の基板間に挟持されたp型ネマチック液晶を含む液晶表示装置であって、上記p型ネマチック液晶は、電圧印加時に、上記二枚の基板面に対して垂直に配向し、上記二枚の基板の少なくとも一方は、櫛歯状電極を有し、上記櫛歯状電極の電極幅L及び電極間隔Sは、(S+1.7)/(S+L)≧0.7の関係を満たす液晶表示装置(以下、「本発明の第一の液晶表示装置」ともいう。)である。

0016

これにより、優れた広視野角特性と高速応答性とを同時に実現することができるとともに、初期ベンド転移操作が不要な表示方式により表示を行うことが可能となる。また、高透過率及び高コントラストを実現することができる。

0017

本発明の第一の液晶表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。

0018

本発明はまた、少なくとも一方が透明な二枚の基板間に挟持されたp型ネマチック液晶を含む液晶表示装置であって、上記p型ネマチック液晶は、電圧無印加時に、上記二枚の基板面に対して垂直に配向し、上記二枚の基板の少なくとも一方は、櫛歯状電極を有し、上記液晶表示装置は、一つの画素領域内に、第一領域と、上記櫛歯状電極の電極幅L及び電極間隔Sの比S/Lが上記第一領域と異なる第二領域とを有する液晶表示装置(以下、「本発明の第二の液晶表示装置」ともいう。)である。

0019

これにより、優れた広視野角特性と高速応答性とを同時に実現することができるとともに、初期ベンド転移操作が不要な表示方式により表示を行うことが可能となる。また、低階調特性を向上することができる。

0020

本発明の第二の液晶表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。

0021

なお、本発明の第一及び第二の液晶表示装置において、「垂直」とは、必ずしも厳密に垂直である必要はなく、本発明の効果に鑑みて実質的に垂直と同視できるものを含む。より具体的には、上記液晶表示装置におけるプレチルト角は、88°以上であることが好ましい。また、製造プロセス上発生しうる誤差を含んでもよい。

0022

また、本発明の第一及び第二の液晶表示装置は、白黒表示を行うものであってもよいし、カラー表示を行うものであってもよいが、カラー表示を行う場合、画素表示画像を構成する最小単位)は、通常、複数色(例えば3色)の絵素(単色の領域、サブ画素)から構成される。したがって、本発明の第一及び第二の液晶表示装置をカラー表示の液晶表示装置に適用する場合には、「画素」は、通常、「絵素」に読み替えることができる。

0023

本発明の第一及び第二の液晶表示装置における好ましい形態について以下に説明する。なお、以下に示す各形態は、適宜組み合わされてもよい。

0024

低階調特性を向上する観点からは、本発明の第一の液晶表示装置は、一つの画素領域内に、第一領域と、上記電極幅L及び上記電極間隔Sの比S/Lが上記第一領域と異なる第二領域とを有することが好ましい。

0025

なお、本発明の第一及び第二の液晶表示装置において、同一画素領域内に比S/Lの異なる領域を何種類並置するかについては特に限定されず、互いに比S/Lが異なる3つ以上の領域が形成されてもよい。このように、本発明の第一及び第二の液晶表示装置は、一つの画素領域内に、上記電極幅L及び上記電極間隔Sの比S/Lが互いに異なる複数の領域を有してもよい。

0026

高透過率及び高コントラストに実現する観点からは、本発明の第二の液晶表示装置において、上記電極幅L及び上記電極間隔Sは、(S+1.7)/(S+L)≧0.7(以下、式(1)とも言う。)の関係を満たすことが好ましい。

0027

このように、本発明の第一の液晶表示装置と、本発明の第二の液晶表示装置とが組み合わされてもよい。

0028

本発明の第一及び第二の液晶表示装置において、上記電極幅L及び上記電極間隔Sは、(S+1.7)/(S+L)≧0.8の関係を満たすことがより好ましい。これにより、バックライト輝度向上フィルム等の輝度を向上するための付加的な部材を用いることなく、現行のMVAモードと同等の輝度を実現することができる。

0029

また、本発明の第一及び第二の液晶表示装置において、上記電極幅L及び上記電極間隔Sは、(S+1.7)/(S+L)≧0.9(以下、式(2)とも言う。)の関係を満たすことが更に好ましい。これにより、上記付加的な部材の削減のみならず、光源自体の数を削減したり、光源自体の輝度を低下させたりしても、現行のMVAモードと同等の輝度を実現することができる。

0030

本発明の第一及び第二の液晶表示装置は、上記第一領域及び上記第二領域以外に、上記電極幅L及び上記電極間隔Sの少なくとも一方が上記第一領域及び上記第二領域と異なる一以上の領域を更に有してもよい。

0031

また、上記第一領域又は上記第二領域の開口領域は、画素開口領域の50%以上を占めることが好ましい。これにより、上記第一領域の開口領域と、上記第二領域の開口領域との大きさを異ならせることができるので、画素領域内にデッドスペースが発生するのを効果的に抑制することができる。

0032

このように、本発明の第一及び第二の液晶表示装置は、一つの画素領域内に、上記電極幅L及び上記電極間隔Sの比S/Lが互いに異なる複数の領域を有し、上記複数の領域のうちの一つの領域の開口領域は、画素開口領域の50%以上を占めてもよい。

0033

優れた表示特性、なかでも高速応答性及び高透過率をより確実に実現する観点からは、上記電極幅L及び上記電極間隔Sは、S/L≦3.75(以下、式(3)とも言う。)の関係を満たすことが好ましい。

0034

優れた表示特性、なかでも高透過率をより確実に実現する観点からは、上記電極間隔Sは、3μm(より好適には3.5μm)以上であることが好ましい。

0035

優れた表示特性、なかでも高速応答性をより確実に実現する観点からは、上記電極間隔Sは、10μm(より好適には8.5μm)以下であることが好ましい。

0036

また、電極間隔Sの上限を10μm程度と仮定すると、(S+1.7)/(S+L)≧0.7を満たすためには、(10+1.7)/(10+L)≧0.7よりL≦6.7となる。したがって、上記電極幅Lは、概ね7μm以下であることが好ましい。

0037

同様に、電極間隔Sの上限を10μm程度と仮定すると、(S+1.7)/(S+L)≧0.8を満たすためには、(10+1.7)/(10+L)≧0.8よりL≦4.6となる。したがって、上記電極幅Lは、概ね5μm以下であることがより好ましい。

0038

他方、優れた表示特性、なかでも高速応答性及び高透過率をより確実に実現する観点からは、上記電極幅Lは、4μm(より好適には3.5μm)以下であることが好ましい。すなわち、上記電極幅Lは、L≦4μm(以下、式(4)とも言う。)の関係を満たすことが好ましい。

0039

断線の発生を抑制する観点からは、すなわちプロセス上の制約満足させる観点からは、上記電極幅Lは、2μm(より好適には2.5μm)以上であることが好ましい。すなわち、上記電極幅Lは、L≧2μm(以下、式(5)とも言う。)の関係を満たすことが好ましい。

0040

ここで、上記式(1)〜(5)の関係は、図14に示すとおりである。

0041

ショートの発生を抑制する観点からは、上記櫛歯状電極は、共通電極群及び画素電極群を含み、上記共通電極群及び上記画素電極群は、絶縁層を介して配置されてもよい。

0042

低電圧化、すなわち低電圧駆動を実現する観点からは、上記p型ネマチック液晶の誘電率異方性Δεは、10以上(より好適には15以上)であることが好ましい。

発明の効果

0043

本発明の液晶表示装置によれば、優れた広視野角特性と高速応答性とを同時に実現することができるとともに、初期ベンド転移操作が不要な表示方式により表示を行うことが可能となる。より詳細には、櫛歯状電極の電極幅L及び電極間隔Sが(S+1.7)/(S+L)≧0.7の関係を満たすことにより、MVAモードやIPSモードと同等の広視野角特性と、OCBモード並の、あるいはそれ以上の高速応答性と、高透過率及び高コントラストとを同時に実現することができる。また、一つの画素領域内に、電極幅L及び電極間隔Sの比S/Lが互いに異なる少なくとも二つの領域(第一領域及び第二領域)を設けることにより、MVAモードやIPSモードと同等の広視野角特性と、OCBモード並の、あるいはそれ以上の高速応答性と、低階調特性の向上とを同時に実現することができる。

図面の簡単な説明

0044

実施形態1の液晶表示装置の基本構成を示す斜視模式図である。
実施形態1の液晶表示装置に電圧を印加した時のセル内の電位分布の一例を示す断面図である。
実施形態1の液晶表示装置に電圧を印加した時の液晶配向分布の一例を示す断面図である。
実施例1の液晶表示素子の基本構成を示す断面模式図である。
実施例1の液晶表示装置における透過軸方位及び電界印加方向を説明するための平面図である。
実施例1の液晶表示装置における電極幅及び電極間隔と最大透過率との関係を示すグラフである。
実施例1の液晶表示装置の応答特性の温度依存性を示すグラフである。
実施形態1の液晶表示装置の高速応答性を説明するための断面模式図である。
実施例3の液晶表示装置の基本構成を示す断面模式図である。
実施例4の液晶表示装置の電圧−透過率特性を示すグラフである。
比較例2のMVAモードの液晶表示素子の基本構成を示す断面模式図である。
比較例2の液晶表示装置における透過軸方位及び電界印加方向を説明するための平面図である。
電界印加時における比較例2のMVAモードの液晶表示素子の液晶配向を説明するための断面模式図である。
本発明における電極幅L及び電極間隔Sの好適な範囲を示すグラフである。
実施例7の液晶表示素子の基本構成を示す断面模式図である。
実施例7の液晶表示装置の電圧−透過率特性を示すグラフである。

実施例

0045

以下に実施形態を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

0046

(実施形態1)
本実施形態の液晶表示装置は、電界印加によりセル内に電界強度の分布を形成し、液晶のベンド配列を実現するものである。また、本実施形態の液晶表示装置は、垂直配向されたp型ネマチック液晶(正の誘電異方性を有するネマチック液晶)に対して、基板面に対して横方向に電界を印加する液晶表示装置であり、電界印加によりベンド状の配列が形成されることを特徴としている。図1は、実施形態1の液晶表示装置の基本構成を示す斜視模式図である。2枚の透明な基板11、12上には垂直配向膜13、14が配設されており、電圧無印加の時にはp型ネマチック液晶(液晶分子15)はホメオトロピック配向を示している。より具体的には、垂直配向膜13、14近傍の液晶分子15は、長軸が電圧無印加時に、基板11、12それぞれに対して略垂直に向くように配向している。このように、液晶分子15のプレチルト角は、略垂直であれば特に厳密に制御される必要はないが、高コントラスト比を得る観点からは、88°以上であることが好ましい。また、基板11、12は、一般的な液晶表示装置に利用されるガラスプラスチックからなる透明な基板と同様の基板でよいが、より具体的には、光透過率が75%以上(より好適には90%以上)であることが好ましく、ヘイズが5%以下(より好適には3%以下)であることが好ましい。光透過率を75%以上にすることにより、本実施形態を安価なタッチパネルに利用することができる。また、光透過率を90%以上にすることにより、本実施形態を通常のTFT−LCDの液晶表示パネルに利用することができる。

0047

また、一方の基板12上には、櫛歯形状の共通電極群と、櫛歯形状の画素電極群とが互いに噛み合うように対向配置されている櫛歯状電極16が形成されている。なお、共通電極群は、互いに平行な複数の共通電極を含み、各共通電極は、画素(又は絵素)の周辺領域で互いに繋がっている。共通電極群には、各画素(又は絵素)に共通の信号(コモン信号)が供給される。また、画素電極群も、互いに平行な複数の画素電極を含み、各画素電極は、画素(又は絵素)の周辺領域で互いに繋がっている。画素電極群は、各画素(又は絵素)に対応して設けられ、画素電極群には、画素(又は絵素)毎に画像信号が所定のタイミングで供給される。更に、2枚の基板11、12の外主面上には偏光板17、18が配設されている。

0048

このようなセル構成は特許文献1で開示されており、電界印加によりベンド状の電界が形成され、お互いにダイレクタ方位が180°異なる2つのドメインが形成されることや、それに伴い広い視野角特性が得られることは特許文献3及び4で開示されている。

0049

しかしながら、特許文献1〜4に記載の公知のセル構成では、優れた視野角特性を有しながらも、駆動電圧が高いことや、セル透過率が低い等の課題があり、実用化されていない。

0050

このような状況のもと、我々は上記課題を鋭意検討した結果、上記ベンド配向の程度を電極幅及び電極間距離(電極間隔)を適正な条件にすることにより制御できることを見いだした。これにより、実用的な駆動電圧で初めて高い光透過率を得ることができた。

0051

また、本発明では、従来に比べ、ベンド配向の程度を任意に制御することができるため、OCBモードと同じようにフロー効果を利用して高速な応答特性を達成することができる等、その実用的価値は極めて高い。

0052

OCBモードでは、臨界電圧より少し高い電圧においてスプレイ配向からベンド配向に転移する。この時のベンド配向が最大の曲率を示し、高電圧印加時の緩やかなベンド配向との間で階調表示が行われる。これに対して本実施形態の液晶表示装置では、高電圧印加時の曲率の大きなベンド配向と、電圧無印加時の垂直配向との間で階調表示が行われる。この時の最大曲率は、印加電圧に依存し、電界強度が大きければ大きいほど大きくなる。すなわち、高電圧印加時の最大曲率を電極幅や電極間距離により任意に制御可能であり、高電圧印加時の最大曲率をOCBモード以上にすることができ、OCBモード以上の高速応答を達成することができる。なお、ここでの曲率とは「曲げの程度」を意味しており、物理的に定義されたものではない。

0053

一方、「曲げの程度」が必要以上に大きい場合には、一本の棒を折り曲げる時のように、ベンド配向が破壊されてしまう。それに対して、本発明は、配向膜の表面アンカリングエネルギを小さくすることにより、より安定したベンド配向状態を達成することが可能である。

0054

図2は7Vの電圧が印加された時のセル内の等電位曲線を示している。この時、液晶分子はこの電界強度分布及び界面からの束縛力に応じて配列する。この時の様子を図3に示す。電圧印加により液晶分子はホメオトロピック配向からベンド状配列へと連続的に変化する。すなわち、通常の駆動においては、液晶層は常にベンド状配列を呈し、異なる階調間の応答で高速応答が可能となる。また、図3より、電極(櫛歯状電極16)上よりも電極の存在しない領域のほうがベンド変形の程度が大きく光変調率が大きいことが分かる。

0055

本発明は、このベンド状配列の程度を、パネル構成を最適化することにより制御することができることを見出したことに基づいている。本発明により、ベンドの程度を大きくすることができ、高い光透過率を得ることができる。また、本実施形態の液晶表示装置では、OCBモードと同じように、液晶分子が動こうとする時、液晶分子の流れ(フロー)がそれをアシストする方向に働くため、高速な応答が可能となる。
以下に実施例を示し、図面を参照しながら本発明について更に詳細に説明する。

0056

(実施例1)
実施例1の液晶表示素子の基本構成を示す断面模式図を図4に示す。種々の電極幅L及び電極間隔Sに設定された複数の液晶表示素子を作製した。まず、電極幅L及び電極間隔Sに設定されたITO製の櫛歯状電極(櫛歯電極)41を有するガラス基板42上にJSR社製配向膜塗料ALS−204(5wt.%、γ−ブチロラクトン溶液)をスピンコート法にて塗布した後、200℃にて2時間焼成し、配向膜44を形成した。このときの配向膜44の膜厚は、60nmであった。同様にして、配向膜44と同一の配向膜塗料を用いてガラス基板43上に膜厚60nmの配向膜45を製膜した。その後、基板42上に積水化学工業社製の直径4μmの樹脂ビーズ46(ミクロパールSP)を分散し、基板43上に三井東圧化学工業社製シール樹脂47(ストラクトボンドXN−21−S)を印刷し、これらの基板を貼り合わせ250℃、3時間焼成することにより、液晶セルを作製した。その後、チッソ社製液晶材料48:SD−5654(Δε=16.2、Δn=0.099)を真空注入法にて封入するとともに偏光板49、50を貼合し、実施例1の液晶表示素子を複数作製した。この時の電界印加の方向と偏光板49、50の軸方位との関係を図5に示す。このように、偏光板49、50は、クロスニコルに配置されるとともに、偏光板49、50の透過軸方位のなす角を二等分する方向に電界は印加される。

0057

図6はそれぞれの液晶表示素子に0V〜20Vの30Hz矩形波を印加した時の、室温(25℃)での、最大透過率を示している。横軸はセル内において透過率に寄与する領域の割合を表している。数式中1.7の値は実験値であり、電極端から1.7μmの領域が透過率向上に寄与していることを表している。また、図中の数字は電極幅L/電極間隔Sを表している。なお、電極幅Lは、共通電極と画素電極とが対向配置されている部分における幅(短手方向の長さ)であり、電極間隔Sは、共通電極と画素電極とが対向配置された部分における隣接する共通電極及び画素電極間の間隔である。

0058

図6より(S+1.7)/(S+L)の値が大きければ大きいほど、最大透過率が高くなることが分かる。現行のMVAモードはモード透過率が80%程度であるが、リブ領域による光量の損失等で液晶層の透過率は50%か、それ以下になってしまう。実際の液晶パネル(MVAモード)では画素開口率カラーフィルタ透過率、偏光板透過率の積になるため、4%〜5%のパネル透過率にしかならない。

0059

したがって、液晶層での光透過率(モード透過率)をいかに上げるかが重要である。本発明の表示方式ではリブが不要であるため、液晶層での光透過率が50〜55%以上であれば、実用的な表示方式となりうる。このように、モード透過率が50%程度以上であれば、現行表示モード(例えばMVAモード)と同程度のパネル透過率となり、より明るい(より低消費電力な)液晶表示装置が実現できるが、モード透過率が50%未満であってもパネル構造が簡単であるため、製造コストが低く、その実用的価値は非常に大きい。

0060

単に透過率向上のためであれば、電極間隔Sを広げれば良いが、電極間隔Sを広くすると応答時間が大きくなってしまう。図6は、電極間隔Sを広げなくとも(S+1.7)/(S+L)の値を大きくすることにより透過率を上げることができることを示しており、本発明により初めて明らかになった。

0061

また、図7は電極幅Lが4μm、電極間隔Sが4μmの場合の応答特性の温度依存性を示している。同図より明らかなように、本発明は低温時においても高速な応答を示し、その実用的価値は極めて大きい。本発明の液晶表示装置に含まれる液晶表示素子が高速応答を示す理由は、電圧印加により液晶分子が回転とベンド変形とを行うためである。電圧印加時、図8に示すように、液晶層中にフロー(図8中、矢印で示す向きの流れ)が発生するが、隣接する共通電極及び画素電極間の略中央に発生するディスクリネーションライン暗い線)を対称として、逆回りの回転がおこり、ディスクリネーションライン付近では同一方向のトルクが作用する。したがって、TNモードやMVAモードのように、液晶層中のフローがお互いの動き阻害するようなことが起こらないため、OCBモードと同様に高速応答を示すことができる。

0062

このような高速応答性は、ベンドの程度(曲率)に対応する。このベンドの程度は液晶材料の物性(なかでも誘電率異方性Δε及び弾性定数)に依存するが、櫛歯状電極の電極幅L、電極間隔S、液晶層厚セルギャップ)等によっても変化する。すなわち、本発明ではベンドの程度をセル内の電界強度の分布により任意に制御することができ、OCBモード以上の高速応答を達成することができる。

0063

これまで、液晶材料として、チッソ社製SD−5654(Δε=16.2、Δn=0.099)を用い、直径4μmのビーズを分散したテストセル(セルギャップ=4μm)での実験結果について説明したが、他の系での実験結果についても説明する。

0064

液晶材料として、メルク社製MJ08420X(Δε=18.9、Δn=0.10)を用い、直径3.4μmのビーズを分散したこと以外は、上記方法と同様にして作製したテストセル(セルギャップ=3.4μm)について、種々の電極幅L/電極間隔Sで電圧−透過率特性を測定した。印加電圧6Vでの透過率を下表に示す。

0065

0066

表より、この系についても、(S+1.7)/(S+L)≧0.7の範囲において、通常の駆動条件(数V程度)で50%以上の透過率が得られることが分かった。

0067

このように、電極間隔Sを大きくしていくと透過率は上昇するが、電極間隔Sが大きくなるにつれて、その効果は次第に飽和していく。具体的には、電極間隔Sが大きくなるにつれて駆動電圧が大きくなり、応答特性も低下するので、必要以上に電極間隔Sを大きくすることは得策ではない。

0068

液晶材料として、メルク社製MJ0844X(Δε=20.0、Δn=0.12)を用い、直径3.1μmのビーズを分散したこと以外は、上記方法と同様にして作製したテストセル(セルギャップ=3.1μm)について、種々の電極間隔S/電極幅Lで電圧−透過率特性及び応答時間を測定した結果を下表に示す。透過率は印加電圧6.5Vでの値である。

0069

0070

上表より電極間隔S/電極幅L比を3.75より大きくすると応答時間の増大と、透過率の低下とが起こってくるため、必要以上に電極間隔Sを大きくすると、かえって表示特性が低下することがわかった。なお、透過率の低下は電極間隔Sの増大に伴う電界強度の低下に起因するものである。

0071

また、電極幅Lが一定の場合、応答速度と透過率とはトレードオフの関係になる。更に、電極幅Lが狭ければ狭いほど、高速応答及び高透過率を実現できる。しかしながら、プロセス上の制約から、現状では電極幅Lの下限は、2〜2.5μmである。そのような状況の中では、電極幅L=2.5μm及び電極間隔S=7〜8μmが好適である。これにより、現在のプロセス上の制約内で、高速応答及び高透過率を最もバランスよく達成することができる。またこの場合、電極間隔S及び電極幅Lの比(S/L)は、2.8〜3.2となる。

0072

他方、電極幅L=2μm、電極間隔S=8μmとすると、S/L=4となる。S/L=4の場合、上記表2より、応答時間は、12.8msとなるが、この値は、実用的な応答時間である16msよりも小さい。すなわち、S/L=4の場合でも1フレーム内での応答が可能である。

0073

以上より、S/Lは、実用的な応答速度を確保する観点からは4以下が好ましく、応答時間を効果的に小さくする観点からは3.75以下が好ましく、現状のプロセスの制約下において上記好適な電極幅L及び電極間隔S(L=2.5μm、S=7〜8μm)を満足させる観点からは3.2以下が好ましい。

0074

(実施例2)
基本構成が図4と同一であり、電極幅Lが4μm、電極間隔Sが4μm、セルギャップが4μmの液晶セルを下記の方法で作製した。

0075

まず、ITO製の櫛歯状電極(櫛歯電極)41を有するガラス基板42を化学式CF3−(CF2)17−SiCl3で示されるシランカップリング材の0.01mol/lクロロホルム−NMP混合溶液(クロロホルム:NMPの混合比(体積比)=1:10)に5分浸積したのち、乾燥チッソ中120℃で1時間乾燥させ、配向膜44(表面アンカリングエネルギ:5×10−5J/m2)を形成した。

0076

同様にして、配向膜44と同一の配向膜材料を用いてガラス基板43上に配向膜45を製膜した。その後、基板42上に積水化学工業社製の直径4μmの樹脂ビーズ46(ミクロパールSP)を分散し、基板43上に三井東圧化学工業社製シール樹脂47(ストラクトボンドXN−21−S)を印刷し、これらの基板を貼り合わせ250℃、3時間焼成することにより、液晶セルを作製した。その後、メルク社製液晶材料48:ZLI−2293(Δε=10、Δn=0.136)を真空注入法にて封入するとともに偏光板49、50を貼合し、実施例2の液晶表示素子を作製した。この時の電界印加の方向と偏光板49、50の軸方位との関係は、図5に示した実施例1の場合と同様である。

0077

実施例2の液晶表示素子の最大透過率は53%であり、リブ構造を有するMVAモードの透過率(42%)よりも明るい表示が可能であり、その実用的価値は極めて高い。

0078

(比較例1)
Δε=15、Δn=0.1、k11=11.2pN、k22=5.2pN、k33=15.6pNの液晶材料を用い、L/S=10μm/14μm、セルギャップが7μmであること以外、実施例1と同様なセル構造を有する比較例1の液晶表示素子を作製した。その後、液晶表示素子に0V〜20Vの30Hz矩形波を印加した時の、室温(25℃)での最大透過率を測定したところ、34%であった。また、7Vの電圧を印加した時の立ち上がり応答時間、7V印加時より電圧を切った時の応答時間は、それぞれ20ms、25msであり、不充分な応答特性であった。なお、k11、k22及びk33はそれぞれ、スプレイツイスト及びベントの弾性定数である。

0079

(実施例3)
実施例1と同様の方法にて、電極幅L及び電極間隔Sがそれぞれ異なり、液晶層厚が4μmである実施例3の液晶表示素子A〜Eを作成した。実施例3の液晶表示素子の基本構成を示す断面模式図を図9に示す。共通電極群及び画素電極群を同一平面上に配置した場合、電極間隔Sが狭まるにつれ、共通電極及び画素電極間でショートが発生する確率が高くなるため、本実施例では、共通電極群と画素電極群との間に絶縁層としてSiNx膜(厚み0.2μm)を真空蒸着法により形成した。実験に用いた液晶材料はメルク社製液晶材料であり、誘電率異方性Δε=21、屈折率異方性Δn=0.11の物性値を有している。以下に液晶表示素子A〜Eの製造法を示す。

0080

まず、ガラス基板92上に共通電極群91を製膜後、SiNx膜93を真空蒸着し、更にその上に画素電極群94を形成する。その後、このようにして作製したITO製の櫛歯状電極(櫛歯電極)を有するガラス基板92を化学式CF3−(CF2)17−SiCl3で示されるシランカップリング材の0.01mol/lクロロホルム−NMP混合溶液(クロロホルム:NMPの混合比(体積比)=1:10)に5分浸積したのち、乾燥チッソ中120℃で1時間乾燥させ、配向膜95を形成した。同様にして、配向膜95と同一の配向膜材料を用いてガラス基板96上に配向膜97を製膜した。その後、基板92上に積水化学工業社製の直径4μmの樹脂ビーズ98(ミクロパールSP)を分散し、基板96上に三井東圧化学工業社製シール樹脂99(ストラクトボンドXN−21−S)を印刷し、これらの基板を貼り合わせ250℃、3時間焼成することにより、液晶セルを作製した。その後、メルク社製液晶材料100(Δε=21、Δn=0.106)を真空注入法にて封入するとともに偏光板101、102を貼合し、実施例3の液晶表示素子を作製した。この時の電界印加の方向と偏光板101、102の軸方位との関係は、図5に示した実施例1の場合と同様である。

0081

下表は液晶表示素子A〜Eの電極パターンと最大透過率、及び印加電圧6Vを除去した時の立ち下がり応答時間を表している。

0082

0083

液晶表示素子Aは電極幅Lが狭く、断線が起こり液晶表示素子として使うことができなかった。また、液晶表示素子B〜Dは、何れも高い透過率特性を有し、応答時間も許容レベルであった。しかしながら、液晶表示素子Eは立ち下がり応答が遅くなり実用的な表示特性を得ることができなかった。

0084

本実施例で使用した配向膜はほんの一例であり、通常のポリイミド配向膜無機配向膜のようにその表面形状により液晶分子を配向させる配向膜でも適格であることは言うまでもない。

0085

それに対して、単分子吸着膜は溶液に浸すだけで均一な配向膜を得ることができ、極めて簡便な成膜プロセスとなる。従来の表示方式では一定のプレチルト角を付与する必要があり、単分子吸着膜でプレチルト角を制御することは容易ではなかった。しかしながら、本発明の表示方式では、液晶分子を略垂直配向させればよいため、単分子吸着膜は精密なプレチルト角制御が不要である本発明の表示方式によくマッチしている。また、単分子吸着膜は分子レベル超薄膜であり、配向膜による電圧損失も少ないため、本発明の表示方式に適している。

0086

(実施例4)
液晶材料として、メルク社製MJ08356(Δε=20、Δn=0.1)を用い、直径3.7μmのビーズを分散したこと以外は、実施例1と同様にして作製したテストセル(セルギャップ=3.7μm)について、種々の電極幅L/電極間隔Sで電圧−透過率特性を測定した。なお、液晶層の厚み方向におけるリタデーションRthは、260nmであった。図10は、実施例4の液晶表示装置の電圧−透過率(モード透過率)特性を示すグラフである。

0087

図10から分かるように、電極間隔S/電極幅Lの値(S/L)が大きくなるにつれて、最大透過率が高くなる傾向が認められたが、閾値電圧付近での立ち上がりが急峻になり、低輝度領域での階調性が悪くなっていった。このような課題に対しては、閾値電圧付近での電圧−透過率特性が緩やかな、すなわち、S/Lの値が相対的に小さな領域を画素領域中に形成させることが有効である。この領域では、S/Lの値の相対的に大きな領域に比べて、最大透過率は低下するが、低輝度での階調特性が格段に向上する。したがって、S/Lの値が異なる複数の領域を有する液晶表示装置の実用的価値は更に大きくなる。また、1種類のS/Lの値で設計すると、画素内に電極がぴったりと入らない場合がある。それに対して、2種類以上のS/Lの値の組合せを採用すると、画素領域内を有効に活用することができる。より具体的には、1組の電極を入れるスペースがなくなってしまうことによって発生するデッドスペースとなる部分をなくすことができる。なお、同一画素領域内に、S/Lの値の異なる領域を何種類並置するかについては特に限定されないが、視野角特性を見ながら決定されることが好ましい。

0088

(実施例5)
図4に示される断面模式図と同じ構成を有する実施例5の液晶表示素子を作製した。ここにおいて、電極幅L及び電極間隔Sは、それぞれ3.0μm、5.0μmとし、セルギャップを3.0μmとした。すなわち、(S+1.7)/(S+L)の値を略0.84に設定した。実施例1と同様の方法にて液晶表示素子を作製し、メルク社製液晶材料:MJ081029(Δε=22.5、Δn=0.100)を真空注入法にて封入するとともに偏光板49、50を貼合した。この時の電界印加の方向と偏光板49、50の軸方位との関係は、図5に示した実施例1の場合と同様である。

0089

このようにして得られた液晶表示素子に0V〜6Vの30Hz矩形波を印加した時の、室温(25℃)での、最大透過率を測定したところ、62%の透過率が得られた。また、本実施例の液晶表示素子を用いて一般的な液晶表示装置と同様に液晶表示装置を組み立てた場合、この値をもとに、その液晶表示装置の輝度は以下の如く見積もられる。

0090

偏光板の透過率を40%、カラーフィルタの透過率を35%、画素開口率を55%とし、バックライト輝度を5000cd/m2とすると、パネル正面輝度は239cd/m2となる。この値はノートパソコン等に適した輝度である。なお、テレビ等の高輝度が必要な場合は、更に高輝度なバックライトを適用すればよいことは言うまでもない。

0091

(比較例2)
実施例5の比較例として、図11の構成を有するMVAモード液晶表示素子を作製した。まず、3.0μm幅の開口部151aを有する透明電極151が形成されたガラス基板142上にJSR社製配向膜塗料JALS−204(5wt.%、γ−ブチロラクトン溶液)をスピンコート法にて塗布した後、200℃にて2時間焼成し、配向膜144を形成した。このときの配向膜144の膜厚は、60nmであった。一方、透明電極152を有するガラス基板143上に、フォトリソグラフィーの手法により図11紙面に垂直な方向に延伸された突起153を形成した。その後、ガラス基板143上にJSR社製配向膜塗料JALS−204(5wt.%、γ−ブチロラクトン溶液)をスピンコート法にて塗布した後、200℃にて2時間焼成し、配向膜145を形成した。このときの配向膜145の膜厚は、60nmであった。

0092

次に、基板142上に積水化学工業社製の直径4.0μmの樹脂ビーズ146(ミクロパールSP)を分散し、基板143上に三井東圧化学工業社製シール樹脂147(ストラクトボンドXN−21−S)を印刷し、これらの基板を貼り合わせ250℃、3時間焼成することにより、液晶セルを作製した。その後、メルク社製液晶材料148:MLC−6608(Δε=−4.2、Δn=0.083)を真空注入法にて封入するとともに偏光板149、150を貼合し、比較例2の液晶表示素子を作製した。この時の開口部151aの延伸方向(突起153の延伸方向と同じ)と偏光板149、150の軸方位との関係を図12に示す。その後、上下電極(透明電極151、152)間に6Vの電圧を印加したところ、この時の光透過率は45%であった。図13はこの時の液晶分子148の回転の様子を模式的に示したものである。

0093

現行のMVAモードでは、偏光板の透過率を40%、カラーフィルタの透過率を35%、画素開口率を55%とし、バックライト輝度を5000cd/m2とすると、パネル正面輝度は173cd/m2となってしまう。そのため、現行のMVAモードでは、通常、バックライトに輝度向上フィルムを1枚以上挿入し、250cd/cm2程度にまで輝度を上げて使用している。

0094

以上、実施例5及び比較例2の結果から、実施例5の液晶表示素子では高い光透過率を得ることができるため、コストアップ要因となる輝度向上フィルムを使う必要がなく、その実用的価値は極めて大きい。

0095

(実施例6)
図4に示される断面模式図と同じ構成を有する実施例6の液晶表示素子を作製した。ここにおいて、電極幅L及び電極間隔Sは、それぞれ2.5μm、8.0μmとし、セルギャップを3.3μmとした。すなわち、(S+1.7)/(S+L)の値を略0.92に設定した。実施例1と同様の方法にて液晶表示素子を作製し、メルク社製液晶材料:MJ072330(Δε=22.3、Δn=0.1220)を真空注入法にて封入するとともに偏光板49、50を貼合した。この時の電界印加の方向と偏光板49、50の軸方位との関係は、図5に示した実施例1の場合と同様である。

0096

このようにして得られた液晶表示素子に0V〜6Vの30Hz矩形波を印加した時の、室温(25℃)での、最大透過率を測定したところ、72%の透過率が得られた。また、本実施例の液晶表示素子を用いて一般的な液晶表示装置と同様に液晶表示装置を組み立てた場合、この値をもとに、その液晶表示装置の輝度は以下の如く見積もられる。

0097

偏光板の透過率を40%、カラーフィルタの透過率を35%、画素開口率を55%とし、バックライト輝度を5000cd/m2とすると、パネル正面輝度は277cd/m2となる。この値は実施例5で達成した輝度239cd/cm2の略16%アップとなっている。現在、40型クラスの液晶テレビで使われている冷陰極線管CCFLの本数は、略15本〜20本である。そのため、本実施例によりその本数を2本〜3本削減することができることが分かる。省資源及び低コストの観点から本実施例の実用的価値は極めて大きい。

0098

(実施例7)
実施例7の液晶表示素子の基本構成を示す断面模式図を図15に示す。電極幅Lが2.6μm、電極間隔Sが5.0μmに設定されたITO製の櫛歯状電極241(櫛歯電極)を有するガラス基板242(下側ガラス基板)上にJSR社製配向膜塗料JALS−204(5wt.%、γ−ブチロラクトン溶液)をスピンコート法にて塗布した後、200℃にて2時間焼成し、配向膜244(下側配向膜)を形成した。このときの配向膜244の膜厚は、60nmであった。一方、膜厚2.0μmの緑色のカラーフィルタ254が形成されたガラス基板243(上側ガラス基板)のカラーフィルタ254上に、紫外線硬化型アクリレート(ε=3.7)からなる平坦化層255(有機絶縁層)を300nmの厚みで形成した。次に、基板242側と同様にして、JALS−204を用いて、膜厚60nmの配向膜245(上側配向膜)を製膜した。その後、基板242上に積水化学工業社製の直径3.7μmの樹脂ビーズ246(ミクロパールSP)を分散し、基板243上に三井東圧化学工業社製シール樹脂247(ストラクトボンドXN−21−S)を印刷し、これらの基板を貼り合わせ250℃、3時間焼成することにより、液晶セルを作製した。その後、メルク社製液晶材料248:MJ08356(Δε=20、Δn=0.1)を真空注入法にて封入するとともに偏光板250(上側偏光板)及び偏光板249(下側偏光板)を貼合し、実施例7の液晶表示素子を作製した。この時の電界印加の方向と2枚の偏光板249、250の軸方位との関係は、図5に示した実施例1と同様である。すなわち、2枚の偏光板249、250は、クロスニコルに配置されるとともに、偏光板249、250の透過軸方位のなす角を二等分する方向に電界は印加される。

0099

図16は、実施例7の液晶表示素子の電圧−透過率特性を示すグラフである。図10における□印(L/S=2.6/5)の結果と比較することにより、本実施例によれば、更なる低電圧化が達成されたことが分かる。これは、基板243側に有機絶縁層(平坦化層255)が設けられたために電気力線が基板243側に入り込み、その結果、液晶分子が基板243側の配向膜245近くまで回転しやすくなるためであると考えられる。

0100

なお、本実施例では平坦化層255の材料として、紫外線硬化型アクリレートを用いたが、平坦化層255としては、アクリル酸メタクリル酸等の不飽和カルボン酸若しくはそのエステル、又は、アクリルアミドメタクリルアミド等のアミド若しくはその誘導体、を含む有機膜を用いてもよいことは言うまでもない。また、平坦化層255の材料としては、熱溶融型ポリイミド樹脂等の平坦樹脂オーバーコート材)も適格な材料である。

0101

本願は、2008年6月27日に出願された日本国特許出願2008−168593号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。

0102

11,12,42,43,92,96,142,143,242,243:基板
13,14,44,45,95,97,144,145,244,245:配向膜
15,48,100,248:液晶(p型ネマチック液晶)
16,41,91,94,241:電極(櫛歯状電極)
17,18,49,50,101,102,149,150,249,250:偏光板
46,98,146,246:球状スペーサ
47,99,147,247:シール
93:絶縁層
148:液晶(n型ネマチック液晶)
151,152:透明電極
151a:開口部
153:突起(リブ)
254:カラーフィルタ
255:平坦化層

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 日産化学株式会社の「 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題・解決手段】ラビング時に膜の剥がれや傷が発生しにくく、かつ電圧保持率が高く、高温高湿条件下のエージング耐性が良好なことに加えて、シール剤との密着性に優れた液晶配向膜、この液晶配向膜を得ることがで... 詳細

  • 凸版印刷株式会社の「 調光ユニット」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】調光シートと可撓性給電手段(FPC)の接合構造を改良することで、FPCに応力が掛かった場合であっても接続箇所の損傷を防止することができ、接合の信頼性を向上可能な調光ユニットの構成を提示する。【... 詳細

  • JNC株式会社の「 液晶組成物および液晶表示素子」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】 課題は、重合体の作用によって液晶分子の垂直配向が達成可能な液晶組成物、この組成物を含有する液晶表示素子を提供することである。【解決手段】 手段は、成分Aとして正に大きな誘電率異方性を有す... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ