(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶層と、前記一対の基板の一方の基板に画素電極，共通電極及び薄膜トランジスタを配置してなり、前記画素電極と前記共通電極との間に電圧をかけることにより前記液晶層の液晶を制御して表示を行うアクティブ駆動型の液晶表示装置において、
該液晶層の液晶は、シアノ構造を分子内に有する液晶分子を含有して負の誘電異方性を有するものであり、
前記画素電極と前記共通電極は、画素の開口部で、少なくとも一部が絶縁膜を介して重畳され、付加容量を形成し、
前記画素電極と前記共通電極の少なくとも一方は、透明導電膜を用いて構成され、
前記画素電極と前記共通電極は、何れか一方がベタ形状の電極であり、該ベタ形状の電極が下層側となる液晶表示装置。
【請求項２】
前記透明導電膜は、インジウム−チン−オキサイド（ＩＴＯ）膜である請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記画素電極と共通電極との間に挟まれる絶縁膜は、窒化珪素，酸化チタン及び酸化珪素からなる群から選択された少なくとも一の材料である請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶は、ジシアノベンゼン構造を分子内に有して負の誘電異方性を有する液晶分子を含有して構成された請求項１〜請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記液晶層は、化学式１で表される２，３−ジシアノハイドロキノン誘導体である液晶分子を含有して構成された請求項１〜請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【化１３】
0003985399.tif 000026
［化学式中、ＸとＹとは互いに同一若しくは異なる構造の置換基を表す］
【請求項６】
前記ジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子は、化学式２，３及び４に示される液晶分子から選択された少なくとも一の液晶分子である請求項５記載の液晶表示装置。
【化１４】
0003985399.tif 000027
【化１５】
0003985399.tif 000028
【化１６】
0003985399.tif 000029
［化学式２〜４において、Ｒは直鎖若しくは分枝のアルキル又はアルキル置換されたシクロアルキルを表し、Ｒ′は直鎖若しくは分枝のアルキル又は直鎖若しくは分枝のアルコキシ又はアルキル置換されたシクロアルキルを表す］
【請求項７】
前記液晶層は、
１０.６〜１１.４の溶解度パラメータ値を有するジシアノベンゼン構造を分子内に有する単品成分の液晶分子と、
９.２〜１０.６の溶解度パラメータ値を有する単品成分の液晶分子と、
８.０〜９.２の溶解度パラメータ値を有する液晶分子とを含有して負の誘電異方性を有する請求項１〜請求項６の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記液晶層は、前記９.２〜１０.６の溶解度パラメータ値を有する液晶分子を１重量％以上７０重量％以下の濃度で含有する構成である請求項７記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記９.２〜１０.６の溶解度パラメータ値を有する液晶分子は、モノシアノベンゼン構造とモノシアノシクロヘキサン構造のうちの少なくとも一方の構造を分子内に有する液晶分子である請求項７または請求項８記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記９.２〜１０.６の溶解度パラメータ値を有する液晶分子は、化学式１２または１３で表される液晶分子である請求項７または請求項８記載の液晶表示装置。
【化１７】
0003985399.tif 000030
【化１８】
0003985399.tif 000031
［化学式１２及び化学式１３において、ＲとＲ′は直鎖又は分枝のアルキルを表す］
【請求項１１】
前記９.２〜１０.６の溶解度パラメータ値を有する液晶分子は、化学式１４〜１９で表される液晶分子から選択された一の液晶分子である請求項７または請求項８に記載の液晶表示装置。
【化１９】
0003985399.tif 000032
【化２０】
0003985399.tif 000033
【化２１】
0003985399.tif 000034
【化２２】
0003985399.tif 000035
【化２３】
0003985399.tif 000036
【化２４】
0003985399.tif 000037
［化学式１４〜化学式１９において、Ｒは直鎖若しくは分枝のアルキル又はアルキル置換されたシクロアルキルを表し、Ｒ′は直鎖若しくは分枝のアルキルを表す］
【請求項１２】
前記液晶層は、ジシアノベンゼン構造を分子内に有して負の誘電異方性を有する液晶分子を１０重量％以上３０重量％以下の濃度で含有して構成された請求項５〜請求項１１のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記一対の基板の前記液晶に接する面上に含フッ素ポリイミドからなる液晶配向膜を設けた請求項５〜請求項１２のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶を基板面とほぼ平行な面内で動作させるイン−プレーン・スイッチング方式のアクティブ駆動型液晶表示装置に関し、特に負の誘電異方性を有する液晶を使用したイン−プレーン・スイッチング方式のアクティブ駆動型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、一対の基板間に挟持された液晶に電界を印加して、液晶の配向方向を変化させることにより生じた液晶層の光学変化を利用して表示を行う。従来のアクティブ駆動型液晶表示装置は、液晶を挟持する上下基板それぞれに電極を設けて、液晶に印加される電界が基板面に対し垂直となるように電極を配置し、液晶層の旋光性を利用して表示を行うツイストネマティック（ＴＮ）表示方式に代表される。
【０００３】
このＴＮ方式アクティブ駆動型液晶表示装置においては、視野角が狭いことが最大の課題である。
【０００４】
また、高い表示品位（コントラスト比）を維持するために、液晶表示装置の高い電圧保持率が必要である。このような高電圧保持率を実現するためには、比抵抗の非常に高い液晶の使用が必須となる。
【０００５】
液晶表示装置に使用する液晶は通常、所望の誘電異方性を付与するための高極性の液晶分子と、他の液晶特性（例えば、粘性や液晶状態の温度範囲）を調整するための低極性の液晶分子とからなる多種の液晶分子の組成物によって構成されている。そして、このような高い比抵抗値を実現するためには、高抵抗化、すなわち精製の容易さの観点から使用する液晶分子を制限する必要がある。よって、高極性液晶分子成分としてシアノ基を分子内に持つ液晶分子を使用することは極力避けられる傾向にある。即ち、液晶分子成分の選択の範囲、特に高極性成分の選択範囲は通常著しく狭いものとなってしまう。
【０００６】
一方近年、櫛歯電極を用い、発生する電界が基板面に平行な成分を有するようにして液晶を動作させ、液晶の複屈折性を利用して表示を行うイン−プレーン・スイッチング方式（In-Plane Switching：ＩＰＳ）が、特開平6−22739号公報により開示されている。
【０００７】
ＩＰＳ方式は液晶分子の面内スイッチングに起因してＴＮ方式に比べて広視野角であり、また、低負荷容量等の利点もあり、ＴＮ方式に替わる新たなアクティブ駆動型液晶表示装置として近年急速に進歩している技術である。
【０００８】
このＩＰＳ方式においては、ジャーナル  オブ  アプライド  フィジクス、１９９７，Ｖol.８２，Ｎo.２，第５２８頁〜第５３５頁(M. Oh−e, M. Yoneya,and K. Kondo, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS，１９９７，Ｖol.８２，Ｎo.４，５２８−５３５）に明らかにされているように、液晶が負の誘電異方性を有する場合に、正の誘電異方性の液晶に比べ、より完全なイン−プレーン・スイッチングを実現することができる。かかる完全なイン−プレーン・スイッチングの実現は、中間調を含めた液晶表示装置の視野角拡大をより完全なものとする。
【０００９】
従って、ＩＰＳ方式において、使用する液晶について、上記観点からは負の誘電異方性を有する液晶が好ましい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このとき、ＩＰＳ方式においてもアクティブ駆動を行う限りにおいて高電圧保持率は必須の要件である。また、従来ＴＮ方式同様、液晶に対し非常に高比抵抗が要求されると考えられる。この場合、負の誘電異方性の液晶に関し、新たな問題が生じる可能性がある。
【００１１】
その問題とは、液晶分子のバリエーションに関するものである。すなわち、液晶分子の負の誘電異方性を実現するためには、液晶分子の長軸方向の誘電率に対し、それと直交する短軸方向の誘電率をより大きくする必要がある。しかし、このことを実現するために、液晶分子の短軸方向に共役系を徒に伸ばすこともできず、分子設計の観点からは大きな制約がある。また、従来アクティブ駆動型ＴＮ方式液晶表示装置は、正の誘電異方性の液晶を使用しており、特に負の誘電異方性の液晶開発が必要とはされていなかった。このため、負の誘電異方性の液晶の技術開発は進んでおらず、入手可能な液晶分子のバリエーションは非常に少ない。
【００１２】
従って、負の誘電異方性の液晶について液晶分子の選択の幅は非常に狭く、特に所望の誘電異方性を付与するために使用可能な高極性液晶分子の種類は非常に少ない。よって、負の誘電異方性を有する液晶を使用しようとする場合、液晶表示装置は所望の特性を実現できない可能性がある。特に誘電異方性を十分に大きくできないことに起因して、駆動電圧が非常に高くなってしまう懸念があった。しかしながら、最近、ＩＰＳ方式液晶表示装置に関して新たな知見が報告された。それは、ジャパン  ジャーナル  オブ  アプライド  フィジクス，１９９７，Ｖol.３６，Part２，Ｎo.８Ａ，第１０２５頁〜第１０２８頁（M. Oh−e, Y. Umeda, M. Ohta, S. Aratani and K. Kondo, Jpn. J. Appl. Phys.Ｖol.３６   （１９９７)，Part２，Ｎo.８Ａ，ｐｐ.Ｌ１０２５−Ｌ１０２８）に明らかにされたものであるが、ＩＰＳ方式は電界の基板に平行な成分の利用により、基板や基板と液晶との間の配向層を保持容量として利用できて、高い電圧保持率の維持を可能にする液晶表示装置であり、従来ＴＮ方式に比べ比抵抗が低い液晶を使用したとしても電圧保持率の低下の程度が小さい。
【００１３】
従って、ＩＰＳ方式は、使用可能な液晶分子の選択の範囲、特に高極性成分液晶の選択範囲が従来ＴＮに比べ広くなる可能性を有することがわかってきた。
【００１４】
そこで発明者らは、以上の観点からＩＰＳ方式に関して負の誘電異方性の液晶使用の検討を行い、以下に明らかにする発明を行うに至った。
【００１５】
従って、本発明は、横電界方式の液晶表示装置に使用可能な負の誘電異方性の液晶を用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本願の第１の発明の液晶表示装置は、
一対の基板と、この一対の基板間に挟持された液晶層と、一対の基板の少なくとも一方の基板に画素電極及び共通電極並びに能動素子を配置し、画素電極及び共通電極間に電圧をかけることにより前記液晶層の液晶を制御して表示を行う液晶表示装置において、この液晶層は、ジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子を含有して負の誘電異方性を有するというものである。
【００１７】
また、本願の第２の発明の液晶表示装置は、
一対の基板と、この一対の基板間に挟持された液晶層と、一対の基板の少なくとも一方の基板に画素電極，共通電極及び薄膜トランジスタを配置し、画素電極及び共通電極間に電圧をかけることにより液晶層の液晶を制御して表示を行う液晶表示装置において、液晶層の液晶は、シアノ構造を分子内に有する液晶分子を含有して負の誘電異方性を有するものであり、画素電極と共通電極の少なくとも一方は、透明導電膜を用いて構成されるというものである。
【００１８】
さらには、この液晶表示装置の画素電極と共通電極は、少なくとも一部が絶縁膜を介して重畳され、付加容量を形成しているというものである。
【００１９】
さらには、この液晶表示装置の透明導電膜は、インジウム−チン−オキサイド（ＩＴＯ）膜であるというものである。
【００２０】
さらには、この液晶表示装置の画素電極と共通電極との間に挟まれる絶縁膜は、窒化珪素，酸化チタン及び酸化珪素からなる群から選択された少なくとも一の材料であるというものである。
【００２１】
さらには、この液晶表示装置の液晶層の液晶は、ジシアノベンゼン構造を分子内に有して負の誘電異方性を有する液晶分子を含有して構成されているというものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明は、上記した新たな知見に基づき、ＩＰＳ方式液晶表示装置における負の誘電異方性の液晶使用の検討の中で生まれたものである。
【００２３】
すなわち、高い極性を有するために精製が困難であり、液晶の比抵抗を低下させてしまう液晶分子は、従来ＴＮ方式においては電圧保持率低下の懸念から使用は困難である。しかしながら、ＩＰＳ方式は電圧保持率の低下が起こりにくく、また液晶に対する電圧保持率の観点からの制限は比較的緩やかであるという特徴がある。従って、高比抵抗化を妨げる懸念のある高極性液晶分子の中にもＩＰＳ方式においては使用可能となるような液晶分子が含まれているはずである。
【００２４】
従って、負の誘電異方性の液晶は元来少ないバリエーションではあるものの、ＩＰＳ方式はそのバリエーションの中で従来ＴＮ方式に比べより多くの、より有用な液晶分子を利用できる可能性があり、それらを組み合わせて、より高性能の液晶を得ることができる。
【００２５】
以上の観点から、従来ＴＮ方式においては比抵抗値の懸念から使用が困難とされていたシアノ構造を分子内に有する液晶分子を含有した液晶について検討を行った。
【００２６】
図１は、本発明にかかる第一の実施形態である液晶表示装置の構成を説明する画素部分の横断面図である。また、図２は、本発明にかかる第一の実施形態である液晶表示装置の電極構造を示す平面図である。
【００２７】
図１及び図２に示すように、液晶表示装置５０は、一対の透明なガラス製の基板１，１４と、基板１，１４の間に挟持された液晶９と、電圧印加によって液晶側基板面に平行な成分を有する電界（図１中の符号２５で摸式的に示される）を発生させるよう、基板１に形成された共通電極２及び画素電極５並びに信号電極６及び能動素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１６と、基板１，１４間に挟持された液晶９に接触する面上に形成された液晶配向制御層（以下、配向膜と称する。）８と、液晶の配向状態に応じて光学特性を変える光学手段である偏光板１５により構成されている。
【００２８】
尚、能動素子としては、他に薄膜ダイオードも使用可能であるが、スイッチング素子としての動作特性に優れたＴＦＴの使用が好ましい。
【００２９】
さらに、液晶表示装置５０は、薄膜トランジスタ１６の作用により共通電極２と画素電極５との間に電界２５を発生させ、液晶９の液晶分子を電界２５と直交するように基板１とほぼ平行な面内でスイッチ動作させることによって画像表示を行うものである。
【００３０】
以上の本発明にかかる第一の実施形態である液晶表示装置を使用して、シアノ構造を分子内に有する液晶分子を含有して負の誘電異方性を示す液晶について検討を行った結果、液晶表示装置の表示品位をさほど低下させない許容される範囲内で電圧保持率が維持可能であることがわかった。
【００３１】
具体的には、シアノベンゼン構造，シアノシクロヘキサン構造及び
【００３２】
【化１５】
0003985399.tif 000002
【００３３】
［化学式中ＸとＹとは液晶分子の他の構造部分を形成している原子団を表す］
で表されるシアノジオキサン構造を分子内に有する液晶分子を含有した液晶が使用可能であることが分かった。
【００３４】
シアノ構造を分子内に有する液晶分子を使用できることが明確となったことで、より大きな負の誘電異方性を有する液晶の調合が容易となり、その結果、IPS方式液晶表示装置の駆動電圧の低下が容易となり、高性能化が実現できる。
【００３５】
さらに、非常に強い極性の分子であることから、より精製が困難で使用によって比抵抗低下の懸念が大きい、
【００３６】
【化１６】
0003985399.tif 000003
【００３７】
［化学式中、ＸとＹとは互いに同一若しくは異なる構造の置換基を表す］
に示すジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子についても、上記の本発明にかかる第一の実施形態である液晶表示装置を使用して検討した結果、同様に使用可能であることが分かった。
【００３８】
具体的には、次の化学式９，１０により表される液晶分子を含有する液晶が使用可能であった。
【００３９】
【化１７】
0003985399.tif 000004
【００４０】
【化１８】
0003985399.tif 000005
【００４１】
［Ｒ，Ｒ′は直鎖又は分枝のアルキル、芳香族環上の直鎖又は分枝のアルコキシであり、又Ｒ，Ｒ′は一方が化学式１０に示される置換基であって、その場合他方はＲ，Ｒ′は直鎖又は分枝のアルキル、芳香族環上の直鎖又は分枝のアルコキシであり；Ｘ，Ｙは単一の共有結合であり、又はＸ,Ｙは一方が−ＣＨ2−ＣＨ2−（エチレン）であって、その場合は他方が単一の共有結合であり；環構造Ａ，Ｂは１，４−フェニレンであるか、又はＸ，Ｙは一方が−ＣＨ2−ＣＨ2−（エチレン）である場合はトランス−１，４−シクロヘキシレンである］
また、化学式１に示す２，３−ジシアノハイドロキノン誘導体である液晶分子を含有して構成された液晶が使用可能であることが分かった。
【００４２】
【化１９】
0003985399.tif 000006
【００４３】
［化学式１中、ＸとＹとは互いに同一若しくは異なる構造の置換基を表す］
具体的には、化学式２、及び４に示す液晶分子を含有する液晶が使用可能であった。
【００４４】
【化２０】
0003985399.tif 000007
【００４５】
【化２１】
0003985399.tif 000008
【００４６】
【化２２】
0003985399.tif 000009
【００４７】
［化学式２〜４において、Ｒは直鎖若しくは分枝のアルキル又はアルキル置換されたシクロアルキルを表し、Ｒ′は直鎖若しくは分枝のアルキル又は直鎖若しくは分枝のアルコキシ又はアルキル置換されたシクロアルキルを表す］
ジシアノ構造を分子内に有する液晶分子は、非常に大きな負の誘電異方性を有することが知られている。例えば、化学式１１
【００４８】
【化２３】
0003985399.tif 000010
【００４９】
に示す液晶分子の誘電異方性は−２２である。このジシアノ構造を分子内に有する液晶分子を使用できることで、更に大きな負の誘電異方性を有する液晶の調合が可能となり、その結果、負の誘電異方性の液晶を使用したＩＰＳ方式液晶表示装置の駆動電圧の低下が非常に容易となり、高性能化を容易に実現できる。
【００５０】
また、上記本発明にかかる第一の実施形態においても明らかなように、ＩＰＳ方式液晶表示装置が、上記したように基板や配向層を保持容量として利用し、高電圧保持率を実現していることから、更に保持容量を大きくすることは、より高い電圧保持率を達成するために有効なはずである。その場合、従来から知られた一般的な画素内での保持容量形成では、画素の開口率の低下、ひいては液晶表示装置の輝度を損なう結果となる。
【００５１】
そこで本発明にかかる第二の実施形態として、電圧を印加されて液晶層中に電界を発生させる画素電極と共通電極の少なくとも一方、若しくは両方を透明導電膜で構成し、絶縁膜を挟んで絶縁性を確保しつつ、画素の開口部で少なくともそれぞれの一部同士を重畳させて付加容量を形成し、画素の開口部の面積を減少させることなく、その重畳部分の付加容量を保持容量として活用する構成のＩＰＳ方式液晶表示装置を検討した。
【００５２】
図３は、本発明にかかる第二の実施形態である液晶表示装置の構成を説明する画素部分の横断面図である。図４は、本発明にかかる第二の実施形態である液晶表示装置の電極構造を示す平面図である。
【００５３】
図３及び図４に示すように、本発明にかかる第二の実施形態である液晶表示装置１５０は、一対の透明なガラス製の基板１０１,１１４と、基板１０１,１１４の間に挟持された液晶１０９と、電圧印加によって液晶側基板面に平行な成分を有する電界（図３中の符号１２５で摸式的に示される。）を発生させるよう、基板１０１に形成された共通電極１０２及び画素電極１０５並びに信号電極１０６及びアクティブ素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１１６と、基板１０１，１１４上の液晶１０９に接触する面上に形成された液晶配向制御層（以下、配向膜と称する。）１０８と、液晶の配向状態に応じて光学特性を変える光学手段である偏光板１１５とからなる。
【００５４】
そして、本発明にかかる第二の実施形態である液晶表示装置１５０においては、画素電極１０５と共通電極１０２との少なくとも一方が透明導電膜を用いて構成され、該画素の開口部で一部が絶縁膜１０４を介して互いに重畳し、付加容量を形成する構造を有する。そして、薄膜トランジスタ１１６の作用により共通電極１０２と画素電極１０５との間に電界１２５を発生させ、液晶１０９の液晶分子を電界１２５と直交するように基板１０１とほぼ平行な面内でスイッチ動作させることによって画像表示を行う。
【００５５】
また、本発明にかかる第二の実施形態において、電圧を印加されて液晶層中に電界を発生させる画素電極と共通電極の少なくとも一方、若しくは両方を透明導電膜で構成し、絶縁膜を挟んで絶縁性を確保しつつ、画素の開口部で一方の電極を他方の電極に実質的に全部の面積で重畳させて付加容量を形成し、画素の開口部の面積を減少させることなく、その重畳部分の付加容量を保持容量として活用する構成のＩＰＳ方式液晶表示装置も可能である。このような構成の液晶表示装置においては、下層の共通電極１０２を櫛歯状にパターニングする必要がなく、製造工程を簡便化するとともに容量形成を行うことができる。かかる液晶表示装置を本発明にかかる第三の実施形態として検討した。
【００５６】
図５は、本発明にかかる第三の実施形態である液晶表示装置の構成を説明する画素部分の横断面図である。図６は、本発明にかかる第三の実施形態である液晶表示装置の電極構造を示す平面図である。
【００５７】
図５及び図６に示すように、本発明にかかる第三の実施形態である液晶表示装置２５０は、一対の透明なガラス製の基板２０１,２１４と、基板２０１,２１４の間に挟持された液晶２０９と、電圧印加によって液晶側基板面に平行な成分を有する電界（図５中の符号２２５で摸式的に示される。）を発生させるよう、基板２０１に形成された共通電極２０２及び画素電極２０５並びに信号電極２０６及びアクティブ素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２１６と、基板２０１，２１４上の液晶２０９に接触する面上に形成された液晶配向制御層（以下、配向膜と称する。）２０８と、液晶の配向状態に応じて光学特性を変える光学手段である偏光板２１５とからなる。
【００５８】
そして、本発明にかかる第三の実施形態である液晶表示装置２５０においては、画素電極２０５と共通電極２０２との少なくとも一方が透明導電膜を用いて構成され、該画素の開口部で絶縁膜２０４，２０７を介して互いに重畳し、付加容量２２６を形成する構造を有し、薄膜トランジスタ２１６の作用により共通電極２０２と画素電極２０５との間に電界２２５を発生させ、液晶２０９の液晶分子を電界２２５と直交するように基板２０１とほぼ平行な面内でスイッチ動作させることによって画像表示を行う。
【００５９】
本発明にかかる第二及び第三の実施形態において電極構造を以上のように構成することにより、開口率を低下させることなく画素部分に保持容量を形成し、高い電圧保持率を可能にして、より高表示品位の液晶表示装置の提供を可能とする。
【００６０】
このとき、画素電極と共通電極の少なくとも一方を構成する透明導電膜の材料としては、特に制限はないが、加工の容易さ、信頼性の高さ等を考慮してインジウム−チン−オキサイド（ＩＴＯ）が望ましい。
【００６１】
また、重畳部分に挟まれている絶縁膜については、特に制限はないが、高い信頼性を有する材料である窒化珪素，酸化チタン，酸化珪素、及びそれらの混合物が使用可能である。
【００６２】
液晶については、シアノ構造を分子内に有する液晶分子を含有して負の誘電異方性を示す液晶など、本発明にかかる第一の実施形態である液晶表示装置において使用可能であることが示された、シアノベンゼン構造，シアノシクロヘキサン構造及び化学式５で表されるシアノジオキサン構造を分子内に有する液晶分子を含有した液晶、化学式８に示すジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子、具体的には、化学式９と化学式１０により表される液晶分子を含有する液晶、更に、化学式１に示す２，３−ジシアノハイドロキノン誘導体である液晶分子を含有して構成された液晶、具体的には、化学式２，化学式３及び化学式４に示す液晶分子を含有する液晶が、同様に使用可能であって、本発明にかかる第二及び第三の実施形態である液晶表示装置において表示品位を低下させないないことがわかった。
【００６３】
しかしながら、ＩＰＳ方式液晶表示装置においてシアノ構造、特にジシアノ構造を分子内に有する液晶分子を含有した負の誘電異方性の液晶について検討を行った結果、同時に新たな課題も明らかとなった。
【００６４】
一つは、ジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子の溶解性に関する課題であり、もう一つは所謂液晶表示装置における残像不良の問題である。
【００６５】
ジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子の溶解性に関する課題については、該液晶分子を添加された液晶で、低温側の安定性が予想されたものより遥かに激しく低下し、低温時に液晶状態が安定に保たれるはずの各液晶成分の比率であっても、ジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子成分が結晶として析出してしまって、望みの液晶調合ができなくなるという問題として現れた。
【００６６】
このような液晶調合における液晶分子間の相溶性の問題は、アイ  ディー  ダブリュウ '９７  プロスィーディングス  第４１頁〜第４４頁（Y. Tanaka and S. Naemura IDW '９７ Proceedings ｐ.４１〜ｐ４４）に示されているように、理想溶液の溶解の問題として取り扱うことが通常なされている。そして液晶の調合においては、母体化合物に添加物を加え、共融化合物が形成されるとし、下式Ｉ
Ｔ＝ΔＨ0／{(ΔＨ0／Ｔ0)−Ｒ・ｌｎＸ｝                          式Ｉ
〔式中、Ｔは共融化合物の融点；ΔＨ0 は母体化合物の融解エンタルピー；Ｔ0 は母体化合物の融点；Ｒは気体定数；Ｘは母体化合物のモル分率を表す〕
に従って液晶（上式の共融混合物に該当）の融点を予想し、低温側での液晶成分の析出を抑制することを考慮しながら望みの特性の液晶を調合しようとする検討がなされている。
【００６７】
しかしながら、上記問題を解決するため本発明に関する検討を進めることにより、以下の知見を得るに至った。
【００６８】
すなわち、上記従来の取り扱いにおいては分子間相互作用を十分に考慮しておらず、実際の系の溶解と析出の現象を十分に再現できていないこと、そして分子間相互作用を考慮すれば、高極性の液晶分子成分、特にジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子は、従来の取り扱いの中で認識されていたよりも他の低極性の液晶に対して溶解性が悪くなるはずであること、そして、かかる認識のほうが実際の系での現象により良く合致していることである。
【００６９】
従って、ジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子は、実際の液晶系での他の低極性液晶成分との混合において、同一温度では理想溶液の溶解の問題として見積もられるより少量しか溶けない。従来の融点予測に従って、液晶調合を行うと低温安定性が予想以上に悪く、液晶成分の析出などが予想より高い温度で生じ、目標とした低温安定性を実現することができない。
【００７０】
本発明にかかる検討の中で見出された新たな液晶成分間の相溶性の取り扱いでは、上記従来の取り扱いでは考慮されなかった液晶成分間の相互作用を十分に考慮する。すなわち、液晶成分間の溶解度パラメータの差を液晶成分間の相互作用を考慮するために利用し、従来の取り扱いにかかる相溶性、つまり液晶の融点を補正する。
【００７１】
具体的には、ポリマー  エンジニアリング  サイエンス，１９７４，第１４巻，第１４７頁(R. F. Fedors, Polym. Eng. Sci.，１９７４，Ｖol.１４,１４７)に示された溶解度パラメータ値の算出方法を利用して、独自に液晶分子の溶解度パラメータ値を求め、液晶成分間の溶解度パラメータ値の差の二乗を補正項αとして用いることによって、従来の方法により見積もられる液晶の融点を上昇させる方向に補正を行い、現実の液晶系により合致させることを可能とする。
【００７２】
すなわち、以下に示す式IIに従い液晶の融点Ｔ′を導出する。
【００７３】
Ｔ′＝{ΔＨ0＋α(１−Ｘ)2}／{(ΔＨ0／Ｔ0)−Ｒ・ｌｎＸ｝        式II
［式中、Ｔ′は液晶の融点；αは比例定数；ΔＨ0 は母体である液晶化合物の融解エンタルピー；Ｔ0 は母体である液晶化合物の融点；Ｒは気体定数；Ｘは母体化合物のモル分率を表す］
以上のように、溶解度パラメータの差として表される分子間相互作用を考慮することにより、実際の液晶系の相溶性、特に低温安定性の見積もりの精度が向上でき、実際の液晶系で生じる現象の再現が容易となったわけであるが、更に非常に有用な知見を得ることができた。
【００７４】
すなわち、液晶の相溶性における分子間相互作用の影響が見出されたことで、溶解度パラメータの差として表される分子間相互作用を考慮することにより液晶の低温安定性の向上を達成するという新たな液晶調合の指針を得ることができた。
【００７５】
従って、ジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子との分子間相互作用を小さくする（溶解度パラメータの差を小さくする）液晶分子成分を更に母体となる液晶に含有することにより、ジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子の相溶性を改善することが可能となることが分かった。
【００７６】
高極性の単品成分のジシアノベンゼンと、低極性の母体液晶を溶解させる場合に、この高極性単品成分と低極性母体液晶の間の中極性単品成分をさらに含有させることにより、低温でより多くの量を溶解させることができる。
【００７７】
具体的には、例えば化学式１１の液晶が１０.８５ の溶解度パラメータ値を有しているように、１０.６〜１１.４程度の溶解度パラメータ値を有するジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子を８.０〜９.２程度の溶解度パラメータ値を有する母体の低極性液晶に溶解しようとする場合、９.２以上１０.６以下の溶解度パラメータ値を有する液晶分子をさらに含有させることにより、含有しない場合に比べジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子をより低温でより多くの量を溶解させることができる。
【００７８】
その結果、液晶はより大きな負の誘電異方性を有することになり、この液晶を使用した液晶表示装置は低電圧駆動が可能となり、より高い性能の液晶表示装置を提供できる。
【００７９】
この時、液晶に含有させる９.２以上１０.６以下の溶解度パラメータ値を有する液晶分子の量は、１重量％以上７０重量％以下が好ましく、それより少ない含有量では、ジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子をより多く溶解させる効果が十分とはならず、またそれより多い含有量では、他の液晶成分の含有量が少なくなり、得られる液晶の特性を設計する際の液晶選択の幅が狭くなりすぎて高性能の液晶が調合できず、液晶表示装置の性能が向上できなくなる可能性がある。
【００８０】
また、９.２以上１０.６以下の溶解度パラメータ値を有する液晶分子は、負の誘電異方性を有する液晶分子であることが好ましい。その結果、液晶は、より大きな負の誘電異方性を有することになり、この液晶を使用した液晶表示装置は低電圧駆動が可能となり、より高性能の液晶表示装置を提供できる。
【００８１】
そして、９.２以上１０.６以下の溶解度パラメータ値を有する液晶分子として具体的には、モノシアノベンゼン構造又はモノシアノヘキサン構造を有する液晶分子が使用可能である。
【００８２】
また、化学式５
【００８３】
【化２４】
0003985399.tif 000011
【００８４】
［化学式中、ＸとＹとは液晶分子の他の構造部分を形成している原子団を表す］
で表される、モノシアノジオキサン構造を有する液晶分子の使用が可能であり、具体的には以下の化学式１２，１３に示される液晶分子が使用可能である。
【００８５】
【化２５】
0003985399.tif 000012
【００８６】
【化２６】
0003985399.tif 000013
【００８７】
［化学式１２及び１３中、ＲとＲ′は直鎖又は分枝のアルキルを表す］
以上の液晶分子はジオキサン構造を有することからシアノ基を具備する液晶分子の中では比較的低い粘度を示す。従って、液晶に含有されても液晶の粘度を上昇させる程度が低い。ＩＰＳ方式液晶表示方式においては、液晶の応答速度は液晶の粘度が小さくなるほど速くなるため、使用する液晶の粘度の上昇を抑えることが望ましい。よって、モノシアノジオキサン構造を有する液晶分子の使用により応答速度特性の低下を抑え、且つ低電圧駆動の可能な液晶表示装置の提供が可能となる。
【００８８】
また、化学式６及び７
【００８９】
【化２７】
0003985399.tif 000014
【００９０】
【化２８】
0003985399.tif 000015
【００９１】
［化学式６，７中、Ｘは液晶分子の他の構造部分を形成している原子団を表し、Ｒは直鎖若しくは分枝のアルキル又はアルキル置換されたシクロアルキルを表す］
で表される２，３−ジフルオロ−４−アルキルフェニル構造（化学式６）または２，３−ジフルオロ−４−アルコキシフェニル構造（化学式７）を有する液晶分子の使用が可能である。
【００９２】
これらの液晶分子はフッ素原子を分子内に有することから低い粘度を示す。従って、液晶に含有されても液晶の粘度を上昇させる程度が低い。よって、これらの液晶分子の使用により応答速度特性の低下を抑え、且つ低電圧駆動の可能な液晶表示装置の提供が可能となる。
【００９３】
２，３−ジフルオロ−４−アルキルフェニル構造（化学式６）または２，３−ジフルオロ−４−アルコキシフェニル構造（化学式７）を有する液晶分子の具体的な例としては、以下の式に示す液晶分子が使用可能である。
【００９４】
【化２９】
0003985399.tif 000016
【００９５】
【化３０】
0003985399.tif 000017
【００９６】
【化３１】
0003985399.tif 000018
【００９７】
【化３２】
0003985399.tif 000019
【００９８】
【化３３】
0003985399.tif 000020
【００９９】
【化３４】
0003985399.tif 000021
【０１００】
［化学式１４〜１９中、Ｒは直鎖若しくは分枝のアルキル又はアルキル置換されたシクロアルキルを表し、Ｒ′は直鎖若しくは分枝のアルキルを表す］
そして、９.２以上１０.６以下の溶解度パラメータ値を有する液晶分子を含有させた液晶では、ジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子の含有量を１重量％以上３０重量％以下とすることが好ましい。
【０１０１】
これより低い含有量では、ジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子が液晶に与える誘電異方性上昇効果が十分とはならず、また、９.２以上１０.６以下の溶解度パラメータ値を有する液晶分子を添加することによるジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子の溶解度を上昇させる効果も十分発揮されない。
【０１０２】
また、これより多い含有量では、たとえ９.２以上１０.６以下の溶解度パラメータ値を有する液晶分子を含有させたとしても、得られる液晶の液晶状態を示す温度が融点の上昇により狭くなりすぎてしまい、広い温度範囲で使用可能な、高性能の液晶表示装置を提供することができない。
【０１０３】
以上、ジシアノベンゼン構造を分子内に有する液晶分子の溶解性に関する課題については、該液晶分子との分子間相互作用を小さくする液晶分子成分を液晶が更に含有することにより改善できた。
【０１０４】
次に、所謂液晶表示装置における残像不良の問題については、以下のようにして改善がなされた。
【０１０５】
液晶表示装置の残像不良とは、直流電圧が重畳された液晶駆動電圧波形が液晶に印加された場合に生じる表示の不良であり、例えば、文字や図形を長時間表示した場合、表示を消去した後でも、先に表示した文字等がしばらくの間表示されてしまう現象として現れる。そして残像不良現象は、発現後時間の経過とともに徐々に強度は弱くなって最終的には消失するものの、人の目に見えなくなるまでに３０分間以上も時間がかかる場合もあり、表示の均一性を損なう現象として問題となる。
【０１０６】
このとき、液晶駆動波形における直流電圧の重畳は、アクティブ駆動型の液晶表示装置において階調駆動を行う場合など、完全に防止することは困難であり、ＩＰＳ方式液晶表示装置でも残像不良は発生する可能性がある。
【０１０７】
そして、上記本発明にかかる実施形態である液晶表示装置において、モノシアノ構造及びジシアノ構造を分子内に有する液晶分子を含有した液晶を使用することにより、短時間の軽微なものではあるが残像の発生する場合があった。
【０１０８】
この残像不良についてはその発生メカニズムについて明らかにされてはおらず、解決手段も今までに明確にされてはいないが、直流電圧が重畳された液晶駆動波形が液晶に印加された場合に、その直流電圧除去後も液晶層に残留する直流電圧（直流オフセット電圧）が残像不良現象の引き金になっていることが推定されている。
【０１０９】
直流電圧が印加された場合に液晶層に直流のオフセット電圧が残留する機構については、信学技報ＥＩＤ９６−８９，（１９９７−０１）の第２９頁〜第３４頁により、従来ＴＮ方式を例にとって、液晶層中のイオンの挙動によって説明するモデルが提案されている。このモデルによれば、液晶層中に残留する直流電圧の原因として配向膜に充電された直流電圧と、イオンの液晶配向用配向膜への吸着を考える。そして、数分程度の直流電圧の残留は配向膜の充電と緩和に起因し、それ以上の非常に長い直流電圧の残留はイオンの配向膜への吸着が原因であると結論している。
【０１１０】
そして、残留する直流電圧は吸着イオンの総電気量で決まることが示されており、液晶層中のイオン量が多いほど残留直流電圧は大きくなることが示唆された。
【０１１１】
尚、上記残留直流電圧のモデルでイオンが吸着するとされる配向膜については、通常のアクティブマトリクス型液晶表示装置ではポリイミドが用いられている。
【０１１２】
従って、数分程度の直流電圧の残留、及びそれ以上の非常に長い直流電圧の残留は液晶層中のイオン量を少なくして、配向膜の充電及び配向膜へのイオンの吸着を抑制することが有効であり、このような対策をすることで残像不良の引き金となる直流オフセット電圧を低減し、ひいては残像不良を低減できるはずである。
【０１１３】
従って、残像低減においてはイオンの少ない、高抵抗の液晶を液晶表示装置に使用することが望ましい。
【０１１４】
しかしながら、本発明にかかる実施形態である液晶表示装置は、高極性のシアノ構造、特にジシアノ構造を分子内に有する液晶分子を含有した液晶を使用しており、液晶中のイオンをなくすような非常に高いレベルの高抵抗化は、既に説明したように困難である。
【０１１５】
そこで、本発明を行うにあたり、上記したイオンの挙動により液晶層中に直流電圧が残留するモデルの新たな考察に基づいて以下の検討がなされた。
【０１１６】
すなわち、上記モデルに従えば、ＩＰＳ方式を含むアクティブマトリクス型液晶表示装置で問題となっている残像原因の直流オフセット電圧は、配向膜の充電及びイオンの配向膜への吸着に起因する。直流オフセット電圧が配向膜の充電及びイオンの吸着に起因し、直流オフセット電圧を発生させないことを目標とするならば、充電や吸着に関与しうるイオンの総量を減らすことが最も望ましい。
【０１１７】
しかし、問題とされているのは直流オフセット電圧により発生する残像不良であり、直流オフセット電圧を抑えなくとも残像不良は抑制できるはずである。
【０１１８】
すなわち、配向膜充電後の緩和を素早くすること、そしてイオンの吸着をし難くすること、若しくは配向膜にイオンが吸着しても素早く解離するようにすることによって、直流オフセット電圧及びそれに起因する残像不良を目にみえない程度まで素早く消失させて、結果的に低減若しくは抑制ができるはずである。
【０１１９】
従って、以上の新たな考察に従い、配向膜における充電緩和を早めること、液晶中のイオンを配向膜に吸着し難くすること、若しくは配向膜に吸着しても素早く解離するようにして残像を低減することを目的として種々の検討を試みた。
【０１２０】
そして、先ず始めにイオンの吸着先であるポリイミド配向膜の改善検討を行った。具体的には、配向膜にイオンの吸着し難いポリイミド配向膜、すなわちイオンに対するフッ素原子の特性を利用した含フッ素型のポリイミド配向膜を上記本発明にかかる第一〜第三の実施形態にかかる液晶表示装置の配向膜に使用したところ、残像不良が低減する、若しくは発生を抑えることが分かった。
【０１２１】
このとき、含フッ素型のポリイミドについては、ポリイミドの主鎖及び側鎖を構成する炭素原子に置換基としてフッ素原子を結合させた配向膜であればいずれの含フッ素ポリイミドでも使用可能である。そして、液晶表示装置の製造時にさらされる温度環境に耐えられる、具体的には３００℃程度の耐熱性のあるポリイミドであることが望ましい。
【０１２２】
また、ポリイミドへのフッ素導入の効果が確認されたため、フッ素原子を含有しないポリイミドに対し、含フッ素シランカップリング剤で表面処理を行うことによりフッ素原子を導入して配向膜とし、上記本発明にかかる第一〜第三の実施形態にかかる液晶表示装置の配向膜に使用したところ、同様に、残像不良が低減する、若しくは発生を抑えることが分かった。
【０１２３】
尚、含フッ素ポリイミドに対し、含フッ素シランカップリング剤で表面処理を行うことにより更に多量のフッ素原子を導入して配向膜とし、上記本発明にかかる第一〜第三の実施形態にかかる液晶表示装置の配向膜に使用したところ、更に残像不良が低減できることが分かった。
【０１２４】
次に、液晶に対する改善検討を行った。
【０１２５】
すなわち、上記考察に従い、配向膜における充電緩和を早めることを目的として、液晶の比抵抗をより低いレベルにコントロールし、充電の緩和を早める検討を行った。
【０１２６】
具体的には、上記本発明にかかる第一の実施形態にかかる液晶表示装置において、比抵抗のコントロールされた、高極性のシアノ構造、特にジシアノ構造を分子内に有する液晶分子を含有した液晶を使用し残像不良を調べたところ、１.０×１０10Ωcm以上９.９×１０11Ωcm 以下に液晶比抵抗を制御することで残像不良が低減できることが分かった。
【０１２７】
このとき、９.９×１０11Ωcm より高い比抵抗の液晶では、残像低減の効果が顕著には見られず、また、１.０×１０10Ωcm より低い比抵抗の液晶では高い表示品位を保持ができなかった。
【０１２８】
また、上記本発明にかかる第二及び第三の実施形態にかかる液晶表示装置において、比抵抗のコントロールされた、高極性のシアノ構造、特にジシアノ構造を分子内に有する液晶分子を含有した液晶を使用し残像不良を調べたところ、1.0×１０9Ωcm以上９.９×１０11Ωcm以下に液晶比抵抗を制御することで残像不良が低減できることが分かった。
【０１２９】
そして、特に１.０×１０9Ωcm以上９.９×１０10Ωcm 以下に液晶比抵抗を制御することで残像不良の低減効果がより顕著であることが分かった。
【０１３０】
このとき、９.９×１０11Ωcm より高い比抵抗の液晶では、残像低減の効果が見られず、また、１.０×１０9Ωcmより低い比抵抗の液晶では高い表示品位を保持ができなかった。
【０１３１】
そして、上記範囲に高極性のシアノ構造、特にジシアノ構造を分子内に有する液晶分子を含有した液晶の比抵抗をコントロールする方法であるが、液晶に紫外線を照射して行う方法が簡便であって好ましい。
【０１３２】
更に、液晶表示装置の製造において、一対の基板に高極性のシアノ構造、特にジシアノ構造を分子内に有する液晶分子を含有した液晶を挟持した後、基板上に光学手段である偏光板を装着する前に、基板を通して液晶に紫外線を照射し、液晶の比抵抗を制御することが、本発明にかかる第一乃至第三の実施形態である液晶表示装置の製造上も容易であり、好ましい。
【０１３３】
尚、上記一対の基板がガラス基板であって、それが石英基板ではない通常の液晶表示装置用基板である場合、紫外線照射に低圧水銀灯を使用することは紫外線が液晶に到達しにくいため、好ましくなく、より広範な発光スペクトル特性を有する光源の使用が好ましい。特に、使用の容易な高圧水銀灯の使用が好ましい。そして、液晶表示装置がカラーフィルターを備えている場合は、上記液晶比抵抗の範囲になる紫外線の照射量で、カラーフィルターを退色させない程度の照射量を選択して紫外線照射を行うことが好ましい。
【０１３４】
次に、本発明にかかる実施例である液晶表示装置について示す。
【０１３５】
〔実施例〕
（実施例１）
以下、本発明の第一の実施形態である液晶表示装置の具体的構成である、本発明にかかる第一の実施例について図１及び図２、更に後に説明する図７及び図８を用いて説明する。
【０１３６】
本発明の第一の実施例である液晶表示装置５０の製造において、基板１としては、厚みが０.７ mmで表面を研磨したガラス基板を用いる。基板１上には電極２，５，６，１７の短絡を防止するための絶縁膜４，薄膜トランジスタ１６，薄膜トランジスタ１６及び電極５，６を保護する保護絶縁膜７を形成してＴＦＴ基板５１とする。
【０１３７】
図２は、薄膜トランジスタ１６及び電極２，５，６の構造を示し、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）はＡ−Ａ′線に沿った断面図、図２（ｃ）はＢ−Ｂ′線に沿った断面図である。尚、図１は図２（ａ）のＣ−Ｃ′線に沿った断面図である。
【０１３８】
薄膜トランジスタ１６は画素電極５，信号電極６，走査電極１７及びアモルファスシリコン１８から構成される。共通電極２と走査電極１７はアルミニウム膜、そして信号電極６と画素電極５はクロム膜をパターニングして形成する。
【０１３９】
尚、共通電極２と画素電極５については低抵抗でパターニングの容易なクロム膜を使用したが、ＩＴＯ膜を使用し、透明電極を構成して、より高い輝度特性の達成することも可能である。
【０１４０】
絶縁膜４と保護絶縁膜７は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０.２μｍと0.8μｍとした。容量素子１９は２本の画素電極５の間に結合する領域において画素電極５と共通電極２で絶縁膜４を挟む構造として形成する。画素電極５は図２  （ａ）において、３本の共通電極２の間に配置されている。画素数は１０２４×３（Ｒ，Ｇ，Ｂに対応）本の信号電極６と７６８本の走査電極１７とから構成される１０２４×３×７６８個とする。
【０１４１】
次に、ＴＦＴ基板５１の上には含フッ素型ではない従来のポリイミド配向膜８を８０ｎｍの膜厚で形成し、その表面には液晶を配向させるためのラビング処理を施す。
【０１４２】
基板１４上にはブラックマトリクス付きカラーフィルター１２を形成し、対向カラーフィルタ基板５２とする。図７は、本発明にかかる第一の実施例である液晶表示装置を構成するカラーフィルター基板の構造を説明する図である。図７(ａ)は、カラーフィルター基板の平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ′線に沿った横断面図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ′線に沿った横断面図である。格子状のブラックマトリクス１３、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色からなるカラーフィルター１２，カラーフィルター保護膜１１が形成されている。カラーフィルター保護膜１１の上にはＴＦＴ基板１０１と同様の配向膜１０を８０ｎｍの膜厚で形成し、ラビング処理を施す。
【０１４３】
ＴＦＴ基板５１及びカラーフィルター基板５２における配向膜８，１０のラビング方向は互いにほぼ平行とし、かつ印加電界２５の方向とのなす角度を１５度とした。これらの基板間に平均粒径が３μｍの高分子ビーズをスペーサとして分散し、ＴＦＴ基板５１とカラーフィルター基板５２との間に液晶９を挟み込んだ。
【０１４４】
液晶９は、化学式１１に示すシアノ構造を分子内に有する液晶分子を９重量％含有した液晶であり、誘電異方性は−２.２、Δｎは０.１である。
【０１４５】
ＴＦＴ基板５１とカラーフィルター基板５２とを挟む２枚の偏光板１５はクロスニコルに配置した。そして、本発明にかかる第一の実施例である液晶表示装置５０においては、低電圧で暗状態，高電圧で明状態をとるノーマリークローズ特性を採用した。
【０１４６】
図８は、本発明にかかる第一の実施例である液晶表示装置を駆動するシステムの構成を説明するシステム図である。液晶表示装置５０は、図８に示すように駆動ＬＳＩが接続され、ＴＦＴ基板５１の上に走査電極駆動用回路２０，信号電極駆動用回路２１，共通電極駆動用回路２２を接続し、電源回路及びコントロール回路２３から走査信号電圧，映像信号電圧，タイミング信号を供給し、アクティブマトリクス駆動を行った。尚、図８においては、薄膜トランジスタ１６の負荷として液晶（ＣLC）と容量素子(ＣS）が接続される様子を各画素毎に示している。
【０１４７】
次に、本発明にかかる第一実施例である液晶表示装置の表示品位を評価したところ、高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角が確認された。尚、弱いが残像不良も併せて観測された。
【０１４８】
（実施例２）
本発明にかかる液晶表示装置の第二実施例は、使用した液晶が異なる以外は第一の実施例と同じ構成である。従って、構成の詳細は省略する。
【０１４９】
第二実施例である液晶表示装置を構成する液晶は、化学式２０〜２２
【０１５０】
【化３５】
0003985399.tif 000022
【０１５１】
【化３６】
0003985399.tif 000023
【０１５２】
【化３７】
0003985399.tif 000024
【０１５３】
［化学式中、ＲはＣ4 又はＣ5 の直鎖アルキル、Ｒ′はＣ1 又はＣ2 の直鎖アルキルを表す］
に示す低極性の液晶分子を含有して構成され、溶解度パラメータ値＝９.１５ の液晶に、化学式１１の液晶分子を溶解させて構成された液晶である。そして、化学式１１の液晶の含有量については、上記した従来の理想溶液の溶解の問題として扱う方法では２０℃で２０重量％溶解すると見積られたが、実際に調合すると化学式１１の液晶分子は析出してしまう。結局溶解度パラメータ値＝９.１５ の液晶に単に溶解させようとすると９重量％しか溶けなかった。そこで、化学式
１１の液晶分子と分子間相互作用が小さく、１０.０ の溶解度パラメータ値を有して負の誘電異方性を有する次の化学式２３
【０１５４】
【化３８】
0003985399.tif 000025
【０１５５】
の液晶分子を１０％添加したところ、化学式１１の液晶分子は１１重量％溶解するようになった。
【０１５６】
従って、本液晶での化学式１１の液晶の含有量は１１重量％であり、液晶の誘電異方性は−３.２であった。
【０１５７】
よって、本発明にかかる第二実施例である液晶表示装置を駆動したところ、本発明にかかる第一実施例である液晶表示装置に比べ低電圧での駆動が可能となり、その表示品位を評価したところ、高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角が確認された。
【０１５８】
（実施例３）
本発明にかかる液晶表示装置の第三実施例は、使用した配向膜が含フッ素ポリイミド配向膜である点が異なる以外は第一の実施例と同じ構成である。従って、構成の詳細は省略する。
【０１５９】
よって、本発明にかかる第三実施例である液晶表示装置を駆動したところ、高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角が確認され、更に残像不良は素早く消失して第一実施例の液晶表示装置に比べ低減されたことが確認された。
【０１６０】
次に、液晶に２.０×１０11Ωcm及び９.０×１０10Ωcmにコントロールされた低比抵抗液晶をそれぞれ使用し、同様の評価を行ったところ、残像不良についてそれぞれ更に低減が確認され、いずれもほとんど発生が見られなかった。
【０１６１】
（実施例４）
以下、本発明の第二の実施形態である液晶表示装置の具体的構成である、第四実施例について図３及び図４を用いて説明する。
【０１６２】
本発明にかかる第四の実施例である液晶表示装置１５０の製造において、基板１０１としては、厚みが０.７mm で表面を研磨したガラス基板を用いる。基板１０１上には電極１０２，１０５，１０６，１１７の短絡を防止するための絶縁膜１０４，薄膜トランジスタ１１６，薄膜トランジスタ１１６及び電極１０５，１０６を保護する保護絶縁膜１０７を形成してＴＦＴ基板１５１とする。
【０１６３】
図４は、薄膜トランジスタ１１６及び電極１０２，１０５，１０６の構造を示し、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）はＡ−Ａ′線に沿った断面図、図４（ｃ）はＢ−Ｂ′線に沿った断面図である。尚、図１は図２（ａ）のＣ−Ｃ′線に沿った断面図である。
【０１６４】
薄膜トランジスタ１１６は画素電極１０５，信号電極１０６，走査電極１１７及びアモルファスシリコン１１８から構成される。走査電極１１７はアルミニウム膜をパターニングし、信号電極１０６はクロム膜をパターニングし、そして共通電極１０２と画素電極１０５とはＩＴＯをパターニングして形成する。
【０１６５】
絶縁膜１０４と保護絶縁膜１０７は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０.２μｍと０.８μｍ とした。容量素子１１９は２本の画素電極１０５の間に結合する領域及び開口部領域において画素電極１０５と共通電極１０２で絶縁膜１０４を挟む構造として形成する。画素電極１０５は図３（ａ）において、３本の共通電極１０２の間に配置されている。尚、本実施例においては共通電極を３本としているが、画素電極間の櫛歯状部分の間隔を狭めて櫛歯部分の本数を増やし、それに対応して共通電極の本数を増加させることも可能である。画素数は１０２４×３（Ｒ，Ｇ，Ｂに対応）本の信号電極１０６と７６８本の走査電極１１７とから構成される１０２４×３×７６８個とする。
【０１６６】
次に、ＴＦＴ基板５１の上には含フッ素型ではない通常のポリイミド配向膜１０８を８０ｎｍの膜厚で形成し、その表面には液晶を配向させるためのラビング処理を施す。
【０１６７】
基板１１４上には、本発明にかかる第一実施例である液晶表示装置５０と同様の構成のブラックマトリクス１１３付きカラーフィルター１１２を形成し、対向カラーフィルター基板１５２とした。カラーフィルター保護膜１１１の上にはＴＦＴ基板１０１と同様の配向膜１１０を８０ｎｍの膜厚で形成し、ラビング処理を施す。
【０１６８】
ＴＦＴ基板１５１及びカラーフィルター基板１５２における配向膜１０８，１１０のラビング方向は互いにほぼ平行とし、かつ印加電界１２５の方向とのなす角度を１５度とした。これらの基板間に平均粒径が３μｍの高分子ビーズをスペーサとして分散し、ＴＦＴ基板１５１とカラーフィルター基板１５２との間に液晶１０９を挟み込んだ。
【０１６９】
液晶９は、化学式１１に示すシアノ構造を分子内に有する液晶分子を９重量％含有した液晶であり、誘電異方性は−２.２、Δｎは０.１である。
【０１７０】
ＴＦＴ基板１５１とカラーフィルター基板１５２とを挟む２枚の偏光板１１５はクロスニコルに配置した。そして、第四の実施例である液晶表示装置１５０においては、低電圧で暗状態，高電圧で明状態をとるノーマリークローズ特性を採用した。
【０１７１】
そして、本発明にかかる第四の実施例である液晶表示装置を駆動するシステムの構成は第一実施例と同様であるので、構成の詳細は省略する。
【０１７２】
次に、本発明にかかる第四実施例である液晶表示装置の表示品位を評価したところ、高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角が確認された。尚、第一実施例と同様に弱いが残像不良も併せて観測された。
【０１７３】
（実施例５）
本発明にかかる液晶表示装置の第五の実施例は、使用した液晶が異なる以外は第四の実施例と同じ構成である。従って、構成の詳細は省略する。
【０１７４】
第五実施例である液晶表示装置を構成する液晶は、本発明にかかる第二実施例を構成する液晶と同一の液晶を使用した。
【０１７５】
そして、本発明にかかる第五実施例である液晶表示装置を駆動したところ、本発明にかかる第四実施例である液晶表示装置に比べ低電圧での駆動が可能となり、その表示品位を評価したところ、高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角が確認された。
【０１７６】
（実施例６）
本発明にかかる液晶表示装置の第六実施例は、使用した配向膜が含フッ素ポリイミド配向膜である点が異なる以外は第四の実施例と同じ構成である。従って、構成の詳細は省略する。
【０１７７】
そして、本発明にかかる第六実施例である液晶表示装置を駆動したところ、高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角が確認され、更に残像不良は素早く消失して第四実施例の液晶表示装置に比べ低減されたことが確認された。
【０１７８】
次に、第三実施例で使用した液晶と同一の２.０×１０11Ωcm及び９.０×1010Ωcmにコントロールされた低比抵抗液晶をそれぞれ使用し、同様の評価を行ったところ、残像不良についてそれぞれ更に低減が確認され、いずれもほとんど発生が見られなかった。
【０１７９】
（実施例７）
以下、本発明にかかる第三の実施形態である液晶表示装置の具体的構成である、本発明にかかる第七の実施例について図５及び図６を用いて説明する。
【０１８０】
本発明の第七の実施例である液晶表示装置２５０の製造において、基板２０１としては、厚みが０.７mm で表面を研磨したガラス基板を用いる。基板２０１上には電極２０２，２０５，２０６，２１７の短絡を防止するための絶縁膜２０４，薄膜トランジスタ２１６，薄膜トランジスタ２１６及び電極２０５，２０６を保護する保護絶縁膜２０７を形成してＴＦＴ基板２５１とする。
【０１８１】
図６は、薄膜トランジスタ２１６及び電極２０２，２０５，２０６の構造を示す。
【０１８２】
薄膜トランジスタ２１６は画素電極２０５，信号電極２０６，走査電極２１７及びアモルファスシリコン２１８から構成される。走査電極２１７はアルミニウム膜をパターニングし、信号電極２０６はクロム膜をパターニングし、そして共通電極２０２と画素電極２０５とはＩＴＯをパターニングして形成する。
【０１８３】
絶縁膜２０４と保護絶縁膜２０７は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０.２μｍと０.８μｍ とした。容量素子２２６は画素電極２０５と共通電極２０２で絶縁膜２０４，２０７を挟む構造として形成する。
【０１８４】
画素電極２０５は、ベタ形状の共通電極２０２の上層に重畳する形で配置されている。画素数は１０２４×３(Ｒ，Ｇ，Ｂに対応)本の信号電極２０６と７６８本の走査電極２１７とから構成される１０２４×３×７６８個とする。
【０１８５】
次に、ＴＦＴ基板２５１の上には含フッ素型ではない通常のポリイミド配向膜２０８を８０ｎｍの膜厚で形成し、その表面には液晶を配向させるためのラビング処理を施す。
【０１８６】
基板２１４上には、本発明にかかる第一実施例である液晶表示装置５０と同様の構成のブラックマトリクス２１３付きカラーフィルター２１２を形成し、対向カラーフィルター基板２５２とした。カラーフィルター保護膜２１１の上にはＴＦＴ基板２５１と同様の配向膜２１０を８０ｎｍの膜厚で形成し、ラビング処理を施す。
【０１８７】
ＴＦＴ基板２５１及びカラーフィルター基板２５２における配向膜２０８，２１０のラビング方向は互いにほぼ平行とし、かつ印加電界２２５の方向とのなす角度を１５度とした。これらの基板間に平均粒径が３μｍの高分子ビーズをスペーサとして分散し、ＴＦＴ基板２５１とカラーフィルター基板２５２との間に液晶２０９を挟み込んだ。
【０１８８】
液晶２０９は、化学式１１に示すシアノ構造を分子内に有する液晶分子を９重量％含有した液晶であり、誘電異方性は−２.２、Δｎは０.１である。
【０１８９】
ＴＦＴ基板２５１とカラーフィルター基板２５２とを挟む２枚の偏光板２１５はクロスニコルに配置した。そして、第七実施例である液晶表示装置２５０においては、低電圧で暗状態，高電圧で明状態をとるノーマリークローズ特性を採用した。
【０１９０】
そして、本発明にかかる第七の実施例である液晶表示装置を駆動するシステムの構成は第一実施例と同様であるので、構成の詳細は省略する。
【０１９１】
次に、本発明にかかる第七実施例である液晶表示装置の表示品位を評価したところ、高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角が確認された。尚、第一実施例と同様に弱いが残像不良も併せて観測された。
【０１９２】
（実施例８）
本発明にかかる液晶表示装置の第八の実施例は、使用した液晶が異なる以外は第七の実施例と同じ構成である。従って、構成の詳細は省略する。
【０１９３】
第八実施例である液晶表示装置を構成する液晶は、本発明にかかる第二実施例を構成する液晶と同一の液晶を使用した。
【０１９４】
そして、本発明にかかる第八実施例である液晶表示装置を駆動したところ、低電圧での駆動が可能となり、その表示品位を評価したところ、高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角が確認された。
【０１９５】
（実施例９）
本発明にかかる液晶表示装置の第九実施例は、使用した配向膜が含フッ素ポリイミド配向膜である点が異なる以外は第七の実施例と同じ構成である。従って、構成の詳細は省略する。
【０１９６】
そして、本発明にかかる第九実施例である液晶表示装置を駆動したところ、高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角が確認され、更に残像不良は素早く消失して第七実施例の液晶表示装置に比べ低減されたことが確認された。
【０１９７】
次に、第三実施例で使用した液晶と同一の２.０×１０11Ωcm及び９.０×1010Ωcmにコントロールされた低比抵抗液晶をそれぞれ使用し、同様の評価を行ったところ、残像不良についてそれぞれ更に低減が確認され、いずれもほとんど発生が見られなかった。
【０１９８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、中間調表示時における広視野角を可能としながら、低電圧駆動と高いコントラスト比の達成による高品位の表示とを両立する液晶表示装置の提供が可能となる。
【０１９９】
請求項２記載の発明によれば、動作特性の優れたスイッチング素子の使用が可能となり、中間調表示時における広視野角を可能としながら、低電圧駆動と高品位の表示とを両立する液晶表示装置の提供が可能となる。
【０２００】
請求項３及び請求項４記載の発明によれば、液晶表示装置は高透過率を示し、高輝度の液晶表示装置の提供が可能となる。
【０２０１】
請求項５及び請求項６記載の発明によれば、中間調表示時における広視野角を可能としながら、低電圧駆動と高いコントラスト比の達成による高品位の表示とを両立する液晶表示装置の提供が可能となる。
【０２０２】
請求項７〜請求項１３記載の発明によれば、中間調表示時における広視野角を可能としながら、非常に低い駆動電圧での駆動と高コントラスト比による高品位の表示とを両立する液晶表示装置の提供が可能となる。
【０２０３】
請求項１４〜請求項１６記載の発明によれば、中間調表示時における広視野角を可能としながら、低電圧駆動と高品位の表示とを両立し、更に残像不良の低減された液晶表示装置の提供が可能となる。
【０２０４】
請求項１７及び請求項１８記載の発明によれば、中間調表示時における広視野角を可能としながら、低電圧駆動と高いコントラスト比の達成による高品位の表示とを両立する液晶表示装置の提供が可能となる。
【０２０５】
請求項１９記載の発明によれば、液晶表示装置は高透過率を示し、高輝度の液晶表示装置の提供が可能となる。
【０２０６】
請求項２０記載の発明によれば、中間調表示時における広視野角を可能としながら、低電圧駆動と高いコントラスト比の達成による高品位の表示とを両立し、更に高い信頼性を示す液晶表示装置の提供が可能となる。
【０２０７】
請求項２１〜請求項２３記載の発明によれば、中間調表示時における広視野角を可能としながら、低い電圧での駆動と高いコントラスト比の達成による高品位の表示とを両立する液晶表示装置の提供が可能となる。
【０２０８】
請求項２４〜請求項３０記載の発明によれば、中間調表示時における広視野角を可能としながら、非常に低い電圧での駆動と非常に高いコントラスト比の達成による高品位の表示とを両立する液晶表示装置の提供が可能となる。
【０２０９】
請求項３１〜請求項３５記載の発明によれば、中間調表示時における広視野角を可能としながら、低電圧駆動と高品位の表示とを両立し、更に残像不良の低減された液晶表示装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる第一の実施形態である液晶表示装置の構成を説明する画素部分の横断面図である。
【図２】本発明にかかる第一の実施形態である液晶表示装置の電極構造を示す平面図である。
【図３】本発明にかかる第二の実施形態である液晶表示装置の構成を説明する画素部分の横断面図である。
【図４】本発明にかかる第二の実施形態である液晶表示装置の電極構造を示す平面図である。
【図５】本発明にかかる第三の実施形態である液晶表示装置の構成を説明する画素部分の横断面図である。
【図６】本発明にかかる第三の実施形態である液晶表示装置の電極構造を示す平面図である。
【図７】本発明にかかる第一の実施例である液晶表示装置を構成するカラーフィルター基板の構造を説明する図である。
【図８】本発明にかかる第一の実施例である液晶表示装置を駆動するシステムの構成を説明するシステム図である。
【符号の説明】
１，１４，１０１，１１４，２０１，２１４…基板、２，１０２，２０２…共通電極、４，１０４，２０４…絶縁膜、５，１０５，２０５…画素電極、６，１０６，２０６…信号電極、７，１０７…保護絶縁膜、８，１０,１０８,１１０，２０８，２１０…配向膜、９，１０９，２０９…液晶、１１，１１１，２１１…カラーフィルター保護膜、１２，１１２，２１２…カラーフィルター、１３，１１３，２１３…ブラックマトリクス、１５，１１５，２１５…偏光板、１６，１１６，２１６…薄膜トランジスタ、１７，１１７，２１７…走査電極、１８，１１８，２１８…アモルファスシリコン、１９，１１９，２２６…容量素子、２０…走査電極駆動用回路、２１…信号電極駆動用回路、２２…共通電極駆動用回路、２３…コントロール回路、２５…電界、５０，１５０，２５０…液晶表示装置、５１，１５１，２５１…ＴＦＴ基板、５２，１５２，２５２…カラーフィルター基板。
【図１】
0003985399.tif 000038
【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】
0003985399.tif 000044
【図８】
0003985399.tif 000045