(57)【要約】      （修正有）【課題】負の誘電率異方性を有する液晶を使った垂直配向型液晶表示装置において、電圧保持率の残留直流電圧の問題を軽減する。【解決手段】第１の基板と、前記第１の基板に対して略平行に対向する第２の基板と、第１の基板の主面上に形成された第１の電極パターンと、第１の電極パターンを覆う第１の分子配向膜と、第２の基板の主面上に形成された第２の電極パターンと、第２の電極パターンを覆う第２の分子配向膜と、第１の分子配向膜と第２の分子配向膜との間に封入された負の誘電率異方性を有する液晶分子を少なくとも含む複数の種類の液晶組成物で構成される液晶混合物からなる液晶層とよりなる液晶パネルと、液晶パネルの第１の側に配設された第１の偏光要素と第２の側に配設された第２の偏光要素とよりなり、液晶混合物は、−３．８より大で約−３．０以下の誘電率異方性を有し、非駆動状態で第1の主面と液晶分子とのなす角が８８°以上である。【選択図】図１
2008293041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、前記第１の基板に対して略平行に対向する第２の基板と、前記第１の基板の、前記第２の基板に面する第１の主面上に形成された第１の電極パターンと、前記第１の主面上に、前記第１の電極パターンを覆うように形成された第１の分子配向膜と、前記第２の基板の、前記第１の基板に面する第２の主面上に形成された第２の電極パターンと、前記第２の主面上に、前記第２の電極パターンを覆うように形成された第２の分子配向膜と、前記第１の分子配向膜と前記第２の分子配向膜との間に封入された負の誘電率異方性を有する液晶分子を少なくとも含む複数の種類の液晶組成物で構成される液晶混合物からなる液晶層とよりなる液晶パネルと、
前記液晶パネルの第１の側に配設された第１の偏光要素と、
前記液晶パネルの第２の側に配設された第２の偏光要素とよりなる液晶表示装置において、
前記液晶混合物は、−３．８より大で約−３．０以下の範囲の誘電率異方性を有し、非駆動状態で前記第1の主面と前記液晶分子とのなす角が８８°以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
第１の基板と、前記第１の基板に対して略平行に対向する第２の基板と、前記第１の基板の、前記第２の基板に面する第１の主面上に形成された第１の電極パターンと、前記第１の主面上に、前記第１の電極パターンを覆うように形成された第１の分子配向膜と、前記第２の基板の、前記第１の基板に面する第２の主面上に形成された第２の電極パターンと、前記第２の主面上に、前記第２の電極パターンを覆うように形成された第２の分子配向膜と、前記第１の分子配向膜と前記第２の分子配向膜との間に封入された負の誘電率異方性を有する液晶分子を少なくとも含む複数の種類の液晶組成物で構成される液晶混合物からなる液晶層とよりなる液晶パネルと、
前記液晶パネルの第１の側に配設された第１の偏光要素と、
前記液晶パネルの第２の側に配設された第２の偏光要素とよりなる液晶表示装置において、
前記液晶混合物は、−３．８より大で約−３．０以下の範囲の誘電率異方性を有し、液晶相から液相に転移する転移点の温度が少なくとも７１℃以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
第１の基板と、前記第１の基板に対して略平行に対向する第２の基板と、前記第１の基板の、前記第２の基板に面する第１の主面上に形成された第１の電極パターンと、前記第１の主面上に、前記第１の電極パターンを覆うように形成された第１の分子配向膜と、前記第２の基板の、前記第１の基板に面する第２の主面上に形成された第２の電極パターンと、前記第２の主面上に、前記第２の電極パターンを覆うように形成された第２の分子配向膜と、前記第１の分子配向膜と前記第２の分子配向膜との間に封入された負の誘電率異方性を有する液晶分子を少なくとも含む複数の種類の液晶組成物で構成される液晶混合物からなる液晶層とよりなる液晶パネルと、
前記液晶パネルの第１の側に配設された第１の偏光要素と、
前記液晶パネルの第２の側に配設された第２の偏光要素とよりなる液晶表示装置において、
前記液晶混合物は、−３．８より大で約−３．０以下の範囲（ただし、−３．５を除く）の誘電率異方性を有することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に液晶表示装置に関し、特に負の誘電率異方性を有する液晶を、液晶表示装置のパネル面に対して略垂直方向に配向した、いわゆるＶＡモードで動作する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、コンピュータをはじめとする様々な情報処理装置の表示装置として広く使われている。液晶表示装置は小型で消費電力が低いため、特に携帯用途の情報処理装置に使われることが多いが、いわゆるデスクトップ型等、固定型の情報処理装置についても応用が検討されている。
【０００３】
ところで、従来の液晶表示装置では、正の誘電率異方性を有する液晶（Ｐ型液晶）を、相互に対向する液晶表示装置の基板間に水平配向した、いわゆるＴＮ（ツイストネマチック）モードのものが主として使われてきた。ＴＮモードの液晶表示装置は、一方の基板に隣接する液晶分子の配向方向が、他方の基板に隣接する液晶分子の配向方向に対して９０°ツイストしていることを特徴とする。
【０００４】
かかるＴＮモードの液晶表示装置では、すでに様々な液晶が開発され、安価な製造技術が確立しているが、高いコントラストを実現することが困難で、その結果、一般にかかるＴＮモードの液晶表示装置では、液晶パネルを構成する液晶分子に電界が印加されない非駆動状態において白色を、また前記液晶分子に電界が印加される駆動状態において黒色表示を行う（ノーマリホワイトモード）ように構成されている。これは、従来のＴＮモード液晶表示装置の場合、非駆動状態において液晶分子が液晶パネルの面に平行に配向し、駆動状態において液晶分子の配向方向が液晶パネルに略垂直に変化するが、実際には、駆動状態においても液晶パネルに隣接する液晶分子は水平配向を維持し、かかる水平配向をした液晶分子が形成する複屈折により、光が駆動状態においても液晶パネルをある程度通過してしまうためである。仮にかかるＴＮモードの液晶表示装置において、背景を黒で表示（ノーマリブラックモード）しようとしても、基板近傍の液晶分子が生じる複屈折の結果、背景の黒が実際には完全な黒にならず、光が漏れたり着色したりしてしまうという問題が生じる。このような事情で、従来のＴＮモードの液晶表示装置では、白色を背景色としていた。
【０００５】
これに対し、負の誘電率異方性を有する液晶（Ｎ型液晶）を、液晶パネルを構成する一対の基板間に垂直配向あるいは垂直傾斜配向するように封入したＶＡモードの液晶表示装置では、非駆動状態において液晶分子が基板面に対して略垂直な配向を有するため、光は液晶層を、その偏光面をほとんど変化させることなく通過し、その結果基板の上下に偏光板を配設することにより、非駆動状態においてほぼ完全な黒色表示が可能である。換言すると、かかるＶＡモードの液晶表示装置は、ＴＮモードの液晶表示装置では不可能な、非常に高いコントラストを容易に実現することができる。
【０００６】
また、液晶分子に駆動電界（しきい値以上の電圧による電界）を印加した駆動状態では、液晶分子は液晶パネル中においてパネル面に平行に略配向し、入射する光ビームの偏光面を回転させる。ただし、ＶＡモード液晶表示装置の駆動状態においては、水平配向した液晶分子は、一方の基板と他方の基板の間において、９０°ツイストを示す。このようにすることで、液晶層を通過する光の偏光面が回転する。
【０００７】
図１６（Ａ），（Ｂ）は、かかる従来のＶＡモード液晶表示装置１０の非駆動状態（黒表示状態）および駆動状態（白表示状態）をそれぞれ示す。
【０００８】
図１６（Ａ），（Ｂ）を参照するに、液晶表示装置１０は、下側ガラス基板１１Ａと、前記下側ガラス基板１１Ａに対向するように配設された上側ガラス基板１１Ｂとよりなり、前記下側ガラス基板１１Ａの上面、すなわち前記上側ガラス基板１１Ｂに対面する側には電極１２Ａおよび分子配向膜１３Ａが順次形成されている。一方、前記上側ガラス基板１２Ｂの下面、すなわち前記下側ガラス基板１１Ａに対面する側には、透明電極１２Ｂおよび分子配向膜１３Ｂが順次形成されている。
【０００９】
さらに、前記基板１１Ａ上の分子配向膜１３Ａと前記基板１１Ｂ上の分子配向膜１３Ｂとの間の隙間には、負の誘電率異方性を有する液晶分子１４Ａよりなる液晶層１４が封入されている。また、図示は省略するが、前記基板１１Ａの下側および前記基板１１Ｂの上側には、それぞれ第１および第２の偏光板１５Ａおよび１５Ｂが、互いに直交ニコル状態で配設される。
【００１０】
図１７（Ａ）は、液晶表示装置１０の非駆動状態における液晶分子１４のプレチルト角θを説明する図である。
【００１１】
図１７（Ａ）を参照するに、前記液晶分子１４Ａは、非駆動状態において前記基板１１Ａあるいは１１Ｂの主面に対して正確に９０°の角度をなすのではなく、応答速度を向上させるため、９０°よりもやや小さいプレチルト角θをなすのが好ましい。
【００１２】
図１７（Ｂ）および（Ｃ）は、前記基板１１Ａ上の分子配向膜１３Ａおよび前記基板１１Ｂ上の分子配向膜１３Ｂを示す。
【００１３】
図１７（Ｂ）および（Ｃ）よりわかるように、分子配向膜１３Ｂは、第１の基準方向ｒｅｆ1に対して矢印で示すように、分子配向膜１３Ｂを上方から見て角度αだけ時計周り方向に回転した方向にラビングされており、一方、分子配向膜１３Ａは、前記第１の基準方向ｒｅｆ1に対向する第２の基準方向ｒｅｆ2に対して、同じく矢印で示すように、前記分子配向膜１３Ａを上方から見て角度αだけ反時計周りに回転した方向にラビングされている。その結果、液晶層１４中において、前記液晶分子は２αだけのツイスト角を形成する。
【００１４】
図１６（Ａ）の非駆動モードでは、電極１２Ａ，１２Ｂ間に電界は印加されることがなく、負の誘電率異方性を有する液晶分子１４Ａは、前記分子配向膜１３Ａ，１３Ｂとの相互作用の結果、前記基板１１Ａあるいは１１Ｂの主面に略垂直に配向し、その結果、前記基板１１Ａに下側から前記第１の偏光板１５Ａを通って入射する光ビームは、液晶層１４中を、偏光面を実質的に回転させることなく通過し、前記基板１１Ｂ上に配設された前記第２の偏光板１５Ｂにより、遮断される。
【００１５】
一方、図１６（Ｂ）の駆動モードでは、前記電極１２Ａ，１２Ｂ間に駆動電界が印加され、その結果前記負の誘電率異方性を有する液晶分子１４Ａは、前記基板１１Ａあるいは１１Ｂの主面に略平行に配列する。その結果、前記偏光板１５Ａおよび基板１１Ａを通って液晶層に入射する光ビームは、前記液晶層１４を通過する際に偏光面を回転させ、前記上側偏光板１５Ｂにより遮断されることなく出射する。
【００１６】
ＶＡモードの液晶表示装置では、従来のＣＲＴに匹敵するコントラストが得られるため、特にデスクトップ型の表示装置への応用が考えられるが、このようなデスクトップ型の液晶表示装置は、大面積を有し応答が高速であることの他に、特に広い視野角が得られることが要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の発明者は、先に、図１６（Ａ），（Ｂ）に示すＶＡモードの液晶表示装置１０において、視角特性は、図１８に示すように、液晶層１４のリタデーションΔｎ・ｄが増大すると共に低下すること、および白表示モード（駆動モード）における透過率、すなわち液晶表示装置の輝度は、液晶層１４のリタデーションΔｎ・ｄと共に増大することを発見した。図１８の関係から、液晶層１４のリタデーションΔｎ・ｄの好ましい範囲は約０．２μｍから約０．４μｍの間と考えられる（０．２μｍ＜Δｎ・ｄ＜０．４μｍ）。ただし、図１８中、右側縦軸は透過率を表すが、左側縦軸はコントラスト比が１０以上になる視角の範囲を示している。
【００１８】
一方、前記液晶表示装置１０では、図１９に実線で示すように負の誘電率異方性を有する液晶層１４の電圧保持率が時間と共に低下してしまう問題点が発見された。これに対し、通常の正の誘電率異方性を有するＴＮ型液晶表示装置では、図１９に破線で示すように、このような問題は生じない。前記電圧保持率の低下の問題は、液晶層の誘電率異方性Δεの絶対値が大きくなるにつれて顕著になる。電圧保持率が低下した場合、液晶層を通じたリーク電流が大きくなり、特にアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置では表示むら等の深刻な問題が生じる。
【００１９】
また、前記液晶表示装置１０では、負の誘電率異方性を有する液晶層１４の使用に関連して、液晶層に直流電圧が残留しやすい問題点が発見された。液晶層に直流電圧が残留すると、表示画像中に残像が生じてしまう。
【００２０】
前記電圧保持率の低下の問題および前記残留直流電圧の問題は、前記液晶分子の負の誘電率異方性Δεの絶対値を減少させれば回避されるが、液晶分子の誘電率異方性を減少させると、所定の駆動電圧では液晶分子が動作しにくくなり液晶層のリタデーションΔｎ・ｄも減少してしまい、図１８で説明した視角特性と透過率に関する条件を満足できなくなる。また、前記液晶分子の誘電率異方性Δεの絶対値を減少させると、後で説明するように、液晶表示装置をオン・オフする駆動電圧が上昇してしまい、既存の駆動回路が使えなくなってしまう。
【００２１】
そこで、本発明は上記の課題を解決した、新規で有用な垂直配向モード液晶表示装置を提供することを概括的課題とする。
【００２２】
本発明のより具体的な課題は、負の誘電率異方性を有する液晶層を使い、広い視角特性と大きなコントラスト比を有する液晶表示装置において、電圧保持率を増加させ、残留直流電圧を減少させ、さらに応答特性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、上記の課題を、
請求項１に記載したように、
第１の基板と、前記第１の基板に対して略平行に対向する第２の基板と、前記第１の基板の、前記第２の基板に面する第１の主面上に形成された第１の電極パターンと、前記第１の主面上に、前記第１の電極パターンを覆うように形成された第１の分子配向膜と、前記第２の基板の、前記第１の基板に面する第２の主面上に形成された第２の電極パターンと、前記第２の主面上に、前記第２の電極パターンを覆うように形成された第２の分子配向膜と、前記第１の分子配向膜と前記第２の分子配向膜との間に封入され、前記第１および第２の電極パターンの間に駆動電圧が印加されていない非駆動状態で前記第１の主面に略垂直に配向する、負の誘電率異方性を有する液晶分子を少なくとも含む複数の種類の液晶組成物で構成される液晶混合物からなる液晶層とよりなる液晶パネルと、
前記液晶パネルの第１の側に配設された第１の偏光要素と、
前記液晶パネルの第２の側に配設された第２の偏光要素とよりなる液晶表示装置において、
前記液晶分子は、−３．８より大で約−２．０以下の範囲の誘電率異方性を有することを特徴とする液晶表示装置により、または
請求項２に記載したように、
前記液晶混合物は、−３．８より大で約−３．０以下の範囲の誘電率異方性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により、または
請求項３に記載したように、
前記液晶混合物は、−３．８より大で約−３．５以下の範囲の誘電率異方性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により、または
請求項４に記載したように、
前記液晶混合物は、長軸方向の誘電率が、約３．０と約４．２の間にあることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置により、または
請求項５に記載したように、
前記液晶層は、前記非駆動状態における誘電率が約３．０と約４．２の間にあり、前記第１および第２の電極パターンの間に駆動電圧を印加した駆動状態における誘電率が約４．０と約７．０との間にあることを特徴とする請求項１から４のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置により、または
請求項６に記載したように、
前記液晶層は、液晶相から液相に転移する転移点の温度が少なくとも７１°Ｃ以上であり、−２０°Ｃから７０°Ｃの温度範囲において、液晶がネマチック相を示すことを特徴とする請求項１〜５のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置により、または
請求項７に記載したように、
前記液晶層は、約０．２μｍと約０．４μｍの間のリタデーションを有することを特徴とする請求項１〜６のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置により、または
請求項８に記載したように、
第１の基板と、前記第１の基板に対して略平行に対向する第２の基板と、前記第１の基板の、前記第２の基板に面する第１の主面上に形成された第１の電極パターンと、前記第１の主面上に、前記第１の電極パターンを覆うように形成された第１の分子配向膜と、前記第２の基板の、前記第１の基板に面する第２の主面上に形成された第２の電極パターンと、前記第２の主面上に、前記第２の電極パターンを覆うように形成された第２の分子配向膜と、前記第１の分子配向膜と前記第２の分子配向膜との間に封入された、負の誘電率異方性を有する液晶分子を少なくとも含む複数の種類の液晶組成物で構成される液晶混合物からなる液晶層とよりなる液晶パネルと、
前記液晶パネルの第１の側に配設された第１の偏光要素と、
前記液晶パネルの第２の側に配設された第２の偏光要素とよりなる液晶表示装置において、
前記液晶分子は、−３．８より大で約−２．０以下の範囲の誘電率異方性を有することを特徴とする液晶表示装置により、または
請求項９に記載したように、
前記液晶混合物は、−３．８より大で約−３．０以下の範囲の誘電率異方性を有することを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置により、または
請求項１１に記載したように、
前記液晶分子は、−３．８より大で約−３．５以下の範囲の誘電率異方性を有することを特徴とする請求項９または１０記載の液晶表示装置により、解決する。
【００２４】
［作用］
図１（Ａ），（Ｂ）は、図１６（Ａ），（Ｂ）の構成のＶＡモード液晶表示装置１０において、前記液晶層１４の誘電率異方性Δεの値を変化させた場合の電圧保持率および残留直流電圧をそれぞれ示す。ただし、図１（Ａ）では測定温度は７０°Ｃであり、また図１（Ｂ）の残留直流電圧は、５０°Ｃにおいてフリッカ消去法により測定したものである。
【００２５】
図１（Ａ）を参照するに、液晶層１４の電圧保持率は、前記Δεの絶対値が４．５を超えると急激に低下し、液晶層１４中の放電が促進され、正常表示ができなくなることがわかる。先にも説明したように、この問題は特にアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置において、非常に深刻な問題となる。一方、前記Δεの絶対値が４．５以下であれば、９５％を超える電圧保持率が確保される。一方、図１（Ｂ）よりわかるように、液晶層１４の残留直流電圧は、前記Δεの絶対値が４を超えると急激に増大し、その結果液晶層１４中の残留電荷により、表示画像中に残像あるいは焼き付きが目立つようになる。
【００２６】
これに対し、前記液晶層１４の誘電率異方性Δεの絶対値を４以下に設定すれば、前記電圧保持率の低下の問題および前記残留直流電圧の増大の問題は解消する。一方、図２に示したように、液晶表示装置の駆動電圧は、前記Δεの絶対値が減少すると増大する傾向にあり、このため、あまりΔεの値をゼロに近づけると、既存の駆動回路により液晶表示装置を駆動できなるなるおそれがある。仮に駆動できたとしても、十分な明るさが得られず、表示品質が低下してしまう。ただし、図２中、Ｖ10およびＶ90は、それぞれ液晶表示装置１０の透過率が１０％および９０％に対応した駆動電圧の値をあらわす。また、Δεの絶対値が小さくなりすぎると液晶層の相対的な駆動電圧が高くなり、その結果実効的な液晶層１４の複屈折Δｎの値が見かけ上、相対的に小さくなる。このため、実効的なリタデーションΔｎ・ｄの値が小さくなり、リタデーションの値が先に図１８で説明した最適な視角特性を与える範囲から外れてしまう。液晶層１４の厚さｄは、製造上およびその他の理由から、あまり変化させないのが好ましい。
【００２７】
本発明では、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶層（液晶混合物）の誘電率異方性の値の範囲を前記−３．８より大で約−２．０以下の範囲、好ましくは−３．８よりも大で−３．０よりも小の範囲、より好ましくは−３．８よりも大で−３．５よりも小の範囲に設定することにより、最適な視角特性を維持しつつ、電圧保持率を向上させ、残留直流電圧を減少させる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の特徴によれば、負の誘電率異方性を有する液晶を使った液晶表示装置において、液晶分子の誘電率異方性の値の範囲を−３．８から約−２．０の範囲に設定することにより、最適な視角特性を維持しつつ、電圧保持率を向上させ、残留直流電圧を減少させることが可能になり、液晶表示装置の表示品質・寿命を向上させることができる。
【００２９】
特に本発明は、いわゆるＶＡモード液晶表示装置において特に効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
［第１実施例］
図３（Ａ）〜図５（Ｄ）は、本発明の第１実施例による液晶表示装置２０の製造工程を示す図である。ただし、図３（Ａ）〜図３（Ｄ）中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３１】
図３（Ａ）を参照するに、大きなマスターガラス基板１１上には前記電極パターン１２Ａおよび分子配向膜１３Ａを形成された基板領域１１Ａと、前記電極パターン１２Ｂおよび分子配向膜１３Ｂを形成された基板領域１１Ｂとが形成されており、図３（Ａ）の工程では、前記分子配向膜１３Ａおよび１３Ｂが、ガラス基板１１に対して規定された基準方向ｒｅｆに対してロール角αだけ傾斜したラビングローラ６０により、それぞれ点線矢印１１ａおよび実線矢印１１ｂの方向にラビングされる。図３（Ａ）中、前記電極パターン１２Ａの各々には、液晶層１４中に形成される画素に対応して画素電極１２Ｐが、また前記電極パターン１２Ｂの各々にも、前記画素に対応して画素電極１２Ｑが形成されている。また、図３（Ａ）中、"No.  ring(+)"  あるいは  "No.  ring(-)"とあるのは、基板１１Ａ，１１Ｂの上下左右を識別するための記号である。
【００３２】
次に、図４（Ｂ）の工程において、前記マスターガラス基板１１から前記ガラス基板１１Ａおよび１１Ｂが切り出され、基板１１Ｂが上下および左右に反転される。また、前記下側ガラス基板１１Ａ上には、シール１１ｃを、シ−ル１１ｃがガラス基板１１Ａ上の液晶パネル領域を囲むように形成する。
【００３３】
さらに、図５（Ｃ），（Ｄ）の工程において、前記下側ガラス基板１１Ａと上側ガラス基板１１Ｂとを、基板１１Ａ上の前記画素電極１２Ｐが基板１１Ｂ上の対応する画素電極１２Ｑと重なるように重ねあわせ、間に前記液晶層１４（図示せず）を封入することにより液晶パネルを形成する。ただし、図５（Ｃ）は、前記液晶パネルを上方、すなわち基板１１Ｂの方向から透視した図、また図５（Ｄ）は、前記液晶パネルを下方、すなわち基板１１Ａの方向から透視した図である。
【００３４】
さらに、前記液晶パネルの上方には、図５（Ｃ）に示す透過軸１５ｂを有する偏光板が、前記検光子１５Ｂとして配設され、また前記液晶パネルの下方には、図５（Ｄ）に示す透過軸１５ａを有する偏光板が、前記偏光子１５Ａとして配設される。図５（Ｃ），図５（Ｄ）は、それぞれ表裏反転した方向から見た図であるため、偏光子１５Ａの透過軸１５ａと検光子１５Ｂの透過軸１５ｂとは交差する。すなわち、偏光子１５Ａと検光子１５Ｂとはクロスニコル状態に設定される。また、ガラス基板１１Ａおよび１１Ｂより構成される液晶パネルにおいて、前記図３（Ａ）のラビング方向１１ａ，１１ｂは２αの角度で交差し、その結果、前記液晶層１４中の液晶分子には角度２αのツイスト角が形成される。
【００３５】
本発明の発明者は、このようにして形成した液晶表示装置２０において、以下の表１に示す液晶を使い、その動作特性を調べた。ただし、液晶表示装置２０において、液晶層１４の厚さｄは３．４μｍに設定している。
【００３６】
【表１】
2008293041.tif 000003
表１を参照するに、液晶Ａは従来よりＶＡモード液晶表示装置に使われている、誘電率異方性Δεが−４．６、複屈折Δｎが０．０８１３、液晶相−液相転移温度ＮＩが７９°Ｃの市販のＮ型液晶（メルクジャパン社製ＭＪ９５７８５）であるのに対し、液晶Ｂは、誘電率異方性Δεが−３．８、複屈折Δｎが０．０８２２、液晶相−液相転移温度ＮＩが７１°Ｃの液晶（メルクジャパン社製ＭＪ９６１２１３）、また液晶Ｃは、誘電率異方性Δεが−２．１、複屈折Δｎが０．０８３６、液晶相−液相転移温度ＮＩが７１°Ｃの市販のＮ型液晶（メルクジャパン社製ＭＪ９６１３２０）である。前記液晶Ａ〜Ｃは、いずれも複数の液晶組成物からなるＦ（フッ素）系の液晶混合物である。
【００３７】
図６は、液晶表示装置２０において、液晶Ａおよび液晶Ｂを使った場合の電圧保持率を、７０°Ｃにおける放置時間の関数として測定した結果を、正の誘電率異方性を有する従来のＴＮ型液晶を使った場合と比較して示す図である。ただし、▲は液晶Ａを使った場合を、●は液晶Ｂを使った場合を、また■はＴＮモード液晶を使った場合を示す。ただし、図６の電圧保持率の測定は、液晶表示装置２０を７０°Ｃで様々な時間放置して行った。
【００３８】
図６を参照するに、誘電率異方性Δεが−４．６の液晶Ａを使った場合には、電圧保持率は図１９に示したのと同様に、時間と共に低下していくが、誘電率異方性Δεが−３．８の液晶Ｂを使った場合には、電圧保持率は時間的にほとんど変化せず、従来のＴＮモード液晶と同等の値を維持することがわかる。
【００３９】
また、本発明の発明者は、液晶表示装置２０において、液晶層１４の誘電率異方性と共に、液晶分子のプレチルト角θ（図１７（Ａ）参照）が変化することを見出した。
【００４０】
図７は、液晶表示装置２０における、液晶分子１４Ａのプレチルト角θと液晶層１４の誘電率異方性Δεとの関係を示す。
【００４１】
図７を参照するに、プレチルト角θは誘電率異方性Δεの絶対値が減少すると共に、やや減少する傾向があるのがわかる。先にも説明したように、プレチルト角θは液晶表示装置の応答速度に関係している。
【００４２】
図８は、前記液晶表示装置２０の応答時間と誘電率異方性Δεとの関係を示す。ただし、図８中、●は液晶表示装置２０の透過率が、非駆動状態（透過率０％）から始めて９０％に達するのに要する時間Ｔonを、また▲は同じ液晶表示装置２０の透過率を、駆動状態（透過率１００％）から始めて１０％に達するのに要する時間ＴOFFを示す。
【００４３】
図８を参照するに、ＴOFFはΔεには余り依存しないが、Ｔonの方はΔεの絶対値が４を超えると急激に大きくなり、液晶表示装置の応答特性が低下してしまうのがわかる。
【００４４】
ところで、液晶表示装置２０は、前記液晶層１４を基板１１Ａと基板１１Ｂとの間の隙間に封入した後、アニール処理を施されるが、本発明者の実験では、前記プレチルト角θは、かかるアニール処理の前後で、図９に示すように変化することが見出された。図９の結果は、誘電率異方性Δεが−２から−４の範囲に、好ましくは−２から−３．８の範囲、より好ましくは−３．０から−３．８の範囲、さらに好ましくは−３．５から−３．８の範囲に入っている場合には、プレチルト角θの変化はわずかであるが、この範囲の外では、アニールによるプレチルト角の変化が実質的になることを示している。ただし、図９の結果は、２５°Ｃにおいてクリスタルローテーション法によって求めたものである。
【００４５】
図１０は、液晶表示装置２０におけるプレチルト角の安定性を示す。ただし、図１０はの結果は、７０°Ｃで放置した液晶表示装置のプレチルト角を、２５°Ｃで測定したものである。
【００４６】
図１０を参照するに、初期プレチルト角が８８°以上の場合、プレチルト角は時間的にほとんど変化しないが、初期プレチルト角が８６°よりも小さくなると、プレチルト角は時間と共に減少する。プレチルト角が小さくなりすぎると、非駆動状態において入射光ビームの偏光面が回転してしまい、コントラストが低下する。
【００４７】
以上のことから、また図２の駆動電圧とΔεの関係から、またさらに視角特性の関係から、ＶＡモード液晶表示装置２０において、液晶層１４の誘電率異方性Δεの値を、約−３．８から約−２．０の範囲に収めるのが好ましいことが結論される。
【００４８】
図１１（Ａ），（Ｂ）は、液晶表示装置２０における液晶層１４の誘電率の電極１２Ａ，１２Ｂの間に印加される駆動電圧に対する変化を示す図である。ただし、図１１（Ａ）は、液晶層１４として、誘電率異方性Δεが−４．６で複屈折Δｎが０．０８１３の前記液晶Ａおよび誘電率異方性Δεが−３．８で複屈折Δｎが０．０８２２の前記液晶Ｂを使った場合を、また図１１（Ｂ）は、誘電率異方性Δεが−５．５で複屈折Δｎが０．０９４５の液晶（信越化学製ＳＬＸ−２０３０）,  誘電率異方性が−５．１で複屈折Δｎが０．０７９３の液晶（メルクジャパン社製ＭＪ９６７２３），誘電率異方性が−４．６で複屈折Δｎが０．０８１３の液晶（前記液晶Ａ）、および誘電率異方性Δεが−２．１で複屈折Δｎが０．０８３６の液晶（前記液晶Ｃ）を使った場合を示す。このうち、前記液晶ＳＬＸ−２０３０以外は全てＦ系の液晶であり、一方前記液晶ＳＬＸ−２０３０はＦ系を基本とするケイ素化合物（−Ｓｉ−）である。
【００４９】
図１１（Ａ），（Ｂ）を参照するに、液晶層１４では、液晶分子が配向しない駆動電圧（しきい値以下の電圧）が印加されている非駆動状態と液晶分子が配向する駆動電圧（しきい値以上の電圧）が印加されている駆動状態とで液晶分子の配向方向が変化するため誘電率自体も変化し、非駆動状態では液晶分子１４Ａの長軸方向に対応する誘電率が、また駆動状態では液晶分子１４Ａの短軸方向に対応する誘電率が観測される。
【００５０】
液晶層１４の誘電率異方性Δεを、先に説明した好ましい範囲、すなわち約−３．８と約−２．０の間に設定した場合、前記電極パターン１２Ａ，１２Ｂ間に５．５Ｖの駆動電圧が印加される駆動状態（白表示モード）における液晶層１４の誘電率は大略４．０と７．０の間になり、また非駆動状態（黒表示モード）における液晶層１４の誘電率は大略３．０と４．２の間になる。
【００５１】
図１２は、前記液晶表示装置２０において、液晶層１４として前記液晶Ａ，Ｂ，Ｃを使った場合の駆動電圧−透過率特性を示す。ただし、図１２中、透過率は輝度相対比で表示してある。
【００５２】
図１２を参照するに、誘電率異方性Δｎが−３．８の液晶Ｂを使った場合、従来の誘電率異方性Δｎが−４．６の液晶Ａを使った場合と実質的に同等の透過率特性を得ることができる。一方、誘電率異方性Δｎが−２．１の液晶Ｃを使った場合には、透過率が多少下がり、このため駆動電圧が多少増加する傾向が見られる。
【００５３】
図１３（Ａ）は、前記液晶Ｂを使った場合の、液晶表示装置２０の視角特性を示す。ただし、図１３（Ａ）中、円周に沿って方位角が、また十字線に沿って極角が示されている。また、図１３（Ａ）中、各方位角および極角について、１０から１１０までのコントラスト比が、等高線の形で表されている。また、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）中で特定の方位角について、極角の値を−７０°から＋７０°まで変化させた場合のコントラストプロファイルである。
【００５４】
図１３（Ａ），（Ｂ）を参照するに、液晶表示装置２０は、液晶層１４のリタデーションΔｎ・ｄの値を、先に説明したように０．２μｍから０．４μｍの間に設定することにより、誘電率異方性が−３．８から−２．０の間に設定されていても、優れたコントラスト比と視角特性を与えることを示している。また、液晶Ａ，Ｃについても、Δｎ・ｄの値が液晶ＢのΔｎ・ｄの値と同様であり、同様な結果が得られる。図１３（Ａ）の結果は、ガラス基板１１Ａ，１１Ｂの外側に位相差補償フィルムを配設していない場合についてのものであり、かかる位相差補償フィルムを配設することにより、視角特性はさらに改善される。
【００５５】
［第２実施例］
図１４は、先に説明した液晶表示装置２０を変形して、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置３０を形成した例を示す。ただし、図１４中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５６】
図１４を参照するに、液晶表示装置３０においては、基板１１Ａ上に行方向に延在するアドレスライン１２ａと列方向に延在するデータライン１２ｂが形成され、一方前記基板１１Ｂ上の透明電極１２Ｂ（図示せず）は基板１１Ｂの全面を覆って一様に形成されている。さらに、前記基板１１Ａ上の前記アドレスライン１２ａとデータライン１２ｂとの交点に対応する部分には薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、これに協働する透明画素電極１２Ｃが形成される。また、前記基板１１Ｂ上には、前記透明画素電極１２Ｃに対応してカラーフィルタ（図示せず）が形成される。
【００５７】
図１４の液晶表示装置３０において、液晶層１４として、前記液晶Ａ（Δε＝−４．６，Δｎ＝０．０８１３），前記液晶Ｂ（Δε＝−３．８，Δｎ＝０．０８２２）、および図１１（Ｂ）の実験で使われた液晶Ｄ（Δε＝−５．１，Δｎ＝０．０７９３）を使って、残留直流電圧、すなわち残留電荷により引き起こされる表示の焼き付き（残像）について試験を行った。ただし、試験は液晶表示装置３０を最適な駆動電圧で駆動した後、いったん駆動電圧を遮断し、再び前記最適な駆動電圧を印加した場合の透過率の減少率を、焼き付き率として求めることにより行った。
【００５８】
その結果、液晶Ｂを使った場合、焼き付き率が３％であるのに対し、液晶Ａを使った場合には、焼き付き率が５％まで増大し、さらに液晶Ｄを使った場合には焼き付き率が９％にまで達することが見出された。このことからも、Ｎ型液晶１４の誘電率異方性Δεを約−３．８から約−２．０の範囲に収めるのが好ましいことが結論される。
【００５９】
［第３実施例］
図１５（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第３実施例による液晶表示装置４０の一部を、それぞれ非駆動状態および駆動状態において示す。液晶表示装置４０は、図１４の液晶表示装置３０の一変形例であり、従って、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６０】
図１５（Ａ），（Ｂ）を参照するに、前記分子配向膜１３Ａのうち、前記画素電極１２Ｃに対応する部分には、分子配向膜１３Ａとは異なった、別の分子配向膜１３Ａ’が形成されており、同様に前記分子配向膜１３Ｂのうち、前記が疎電極１２Ｃに対応する部分にも、分子配向膜１３Ｂとは異なった別の分子配向膜１３Ｂ’が、前記分子配向膜１３Ａに対面するように形成されている。その結果、前記分子配向膜１３Ａ’は、分子配向膜１３Ｂに対面する。
【００６１】
分子配向膜１３Ａと１３Ａ’とでは膜組成あるいはラビング方向が異なり、その結果、間に封入される液晶層１４中の液晶分子１４Ａのプレチルト角は、分子配向膜１３Ａに接する部分と分子配向膜１３Ａ’に接する部分、あるいは分子配向膜１３Ｂに接する部分と分子配向膜１３Ｂ’に接する部分とで異なる。換言すると、図１５（Ａ），（Ｂ）の液晶表示装置４０は、配向分割構成を有する。
【００６２】
図１５（Ｂ）に示すように、液晶表示装置４０は駆動状態では、略水平配向した液晶分子１４Ａの状態が、分子配向膜１３Ａ’が形成された領域と分子配向膜１３Ｂ’が形成された領域とで対称的になり、その結果、液晶表示装置４０は、異なった角度で入射する光ビーム１と光ビーム２とを、ほぼ同じ透過率で通過させる。
【００６３】
図１４の液晶表示装置３０において、図１５（Ａ），（Ｂ）の配向分割構成を組み合わせることにより、液晶表示装置の視角特性をさらに向上させることができる。
【００６４】
さらに、本発明は、ＶＡモード液晶表示装置に限定されるものではなく、Ｎ型液晶を使った液晶表示装置一般に適用可能である。
【００６５】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】（Ａ），（Ｂ）は本発明の原理を説明する図である。
【図２】本発明の原理を説明する別の図である。
【図３】（Ａ）は、本発明の第１実施例による液晶表示装置の製造工程を説明する図（その１）である。
【図４】（Ｂ）は、本発明の第１実施例による液晶表示装置の製造工程を説明する図（その２）である。
【図５】（Ｃ），（Ｄ）は、本発明の第１実施例による液晶表示装置の製造工程を説明する図（その３）である。
【図６】本発明の第１実施例による液晶表示装置の電圧保持率を示す図である。
【図７】本発明の第１実施例による液晶表示装置のプレチルト角を示す図である。
【図８】本発明の第１実施例による液晶表示装置のレスポンス特性を示す図である。
【図９】本発明の第１実施例による液晶表示装置のプレチルト角のアニール処理に対する安定性を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施例による液晶表示装置のプレチルト角の時間変化に対する安定性を示す図である。
【図１１】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１実施例による液晶表示装置における誘電率の変化を示す図である。
【図１２】本発明の第１実施例による液晶表示装置の透過率特性を示す図である。
【図１３】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１実施例による液晶表示装置の視角特性を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施例によるアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置の構成を示す図である。
【図１５】本発明の第３実施例による、配向分割構成を有する液晶表示装置の構成を示す図である。
【図１６】（Ａ），（Ｂ）は、従来のＶＡモード液晶表示装置の原理を説明する図である。
【図１７】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１６の液晶表示装置のプレチルト角を説明する図である。
【図１８】従来のＶＡモード液晶表示装置における視角特性と透過率の関係を説明する図である。
【図１９】従来のＶＡモード液晶表示装置における電圧保持率の低下の問題を説明する図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０  ＶＡモード液晶表示装置
１１  マスター基板
１１Ａ，１１Ｂ  ガラス基板
１１ａ，１１ｂ  ラビング方向
１１ｃ  シール
１２Ａ，１２Ｂ  電極パターン
１２Ｃ，１２Ｐ，１２Ｑ  画素電極
１２ａ  データライン
１２ｂ  アドレスライン
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ａ'  ，１３Ｂ’  分子配向膜
１４  液晶層
１４Ａ  液晶分子
１５Ａ，１５Ｂ  偏光板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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