JPH10161128A

JPH10161128A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH10161128A
Application number: JP9240084A
Authority: JP
Inventors: Bunichi Shimoshikiriyou; 文一下敷領; Shuichi Kanzaki; 修一神崎; Teruyoshi Hara; 照佳原; Koichi Miyaji; 弘一宮地
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1997-09-04
Publication date: 1998-06-19
Anticipated expiration: 2017-09-04
Also published as: JP3460527B2; US6195145B1

Abstract

(57)【要約】【課題】現状の画素サイズ及び駆動電圧の範囲で、高
透過率かつ高速応答性を有する、横電界型の液晶表示装
置を提供する。【解決手段】自発分極を発生する液晶を用いると共
に、その自発分極をさせるための配向手段を用いること
により、その液晶を自発分極させる。その自発分極した
液晶に対して電極にて横電界を付与することにより、基
板表面に平行な液晶分子を回転するように駆動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばバナナ形
分子や円錐形（またはくさび形）分子からなる液晶など
の自発分極を発生するネマティック液晶を用い、横電界
を液晶の自発分極に作用させることにより駆動させる新
規な液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述した横電界にて駆動される液晶表示
装置として、従来、一対の基板の間に、基板面に対して
水平に配向したｎ型ネマティック液晶を設け、横電界を
その液晶の誘電率異方性に作用させることによって駆動
するものが知られている（特開平６−１６０８７８
号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の液晶表
示装置においては、開口率が低いことと、応答速度が遅
いことが問題であった。以下に、従来技術の構成につい
て説明し、次いでこれらの問題点について説明する。

【０００４】従来の液晶表示装置では、図１０（ａ）お
よび（ｃ）に示すように、液晶分子２０５は上・下基板
２０３、２０３間にツイストすることなく、かつ基板２
０３の表面に概ね平行に配向させておく。さらに、上・
下基板２０３、２０３のいずれかに貼り付けた偏光板２
０６の吸収軸２０９を液晶分子２０５の分子軸の方向２
０８に一致させ、他方の基板２０３に貼り付ける偏光板
２０６の吸収軸２０９を分子軸の方向２０８と垂直にす
る。従って、下基板に貼り付けた偏光板を透過した直線
偏光の光軸と液晶分子の光軸とが一致するため、液晶層
による複屈折は生じず、液晶パネルの下方からの直線偏
光は楕円偏光となることなく、また、その光軸を変化さ
せることなく、上基板に貼り付けた偏光板に到達し遮断
される。なお、液晶パネルは、偏光板の無い状態のもの
である。

【０００５】一方、図１０（ｂ）および（ｄ）に示すよ
うに、液晶分子２０５の分子軸の方向２０８と一定の角
度をなし、かつ基板表面に概ね平行な方向２０７に電界
Ｅを印加した場合、液晶分子２０５の誘電率異方性のた
めに、液晶分子２０５の短軸が電気力線に垂直になるよ
うに基板表面と平行な面内で回転する。その結果、下基
板に貼り付けた偏光板を通過した直線偏光の光軸と液晶
分子の分子軸の方向とがずれるため、液晶パネルの下方
からの光を透過する。なお、図１０中の２０１、２０２
は電極、２０４は配向制御膜である。

【０００６】このように構成された従来の液晶表示装置
において開口率が低いのは、液晶分子の運動が誘電率異
方性に起因しているからである。この液晶表示装置で
は、透過率を最大にするためには、液晶分子を４５度回
転させなければならない。そのために必要な電界強度は
液晶分子の誘電率異方性、弾性定数の大きさ等の関数で
あるが、一般的な液晶材料では１Ｖ／μｍ程度である。
これを現状の画素サイズに適用する場合、画素の短辺の
長さが８０μｍ程度であるから８０Ｖ程度の駆動電圧が
必要となる。しかしながら、通常のマトリックス駆動系
に於いて８０Ｖ程度の駆動電圧は実用的でなはい。それ
故、従来の液晶表示装置では、前記電極２０１と２０２
とで挟まれた画素内に新たな電極（図示せず）を設ける
ことで、電極間隔を狭め、駆動電圧を低減している。同
時に、新たに設けた電極部分が遮光部分となるため開口
率が低下するからである。

【０００７】従来の液晶表示装置において応答速度が遅
いのは、以下の理由である。応答速度は、印加電圧の増
加に伴う応答速度と、印加電圧減少に伴う応答速度に大
別される。従来の液晶表示装置で、とりわけ問題となっ
ているのは印加電圧減少に伴う応答速度の遅さである。
その主な原因の一つは、電界を誘電率異方性に作用させ
ることにある。つまり、印加電圧が増大するときには電
界が液晶の誘電率異方性に作用することで液晶分子の運
動に推進力を与えるのに対して、電界が減少する際には
電界による推進力が得られないことにあるからである。

【０００８】本発明では、このような従来技術の課題を
解決すべくなされたものであり、現状の画素サイズ及び
駆動電圧の範囲で、高透過率かつ高速応答性を有する、
横電界型の液晶表示装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、対向配設された一対の基板の間に自発分極を発生す
るネマティック液晶が設けられ、該一対の基板の少なく
とも一方の基板に基板表面に概ね平行な成分を有する横
電界を発生させるための電極が形成され、かつ、該一対
の基板の各々に、該ネマティック液晶が基板表面に概ね
平行な自発分極を発生するように、該ネマティック液晶
を配向させるための配向手段が施され、そのことにより
上記目的が達成される。

【００１０】本発明の液晶表示装置において、前記ネマ
ティック液晶に、バナナ形分子からなる液晶または円錐
形分子からなる液晶を用いることが好ましい。

【００１１】前記バナナ形分子または円錐形分子が、少
なくとも１つが液晶性を示す略棒状分子の２つ以上を結
合したものであってもよい。

【００１２】前記バナナ形分子または円錐形分子が、少
なくとも１つが液晶性を示す略棒状分子の２つ以上を、
環状化合物の置換基として、少なくとも２つの略棒状分
子の長軸方向が互いに交差するように結合したものであ
ってもよい。

【００１３】前記環状化合物が、双極子モーメントを有
する化合物であるのが好ましい。

【００１４】前記バナナ形分子または円錐形分子が、少
なくとも１つが液晶性を示す略棒状分子の２つ以上を、
非直線型化合物の置換基として、少なくとも２つの略棒
状分子の長軸方向が互いに交差するように結合したもの
であってもよい。

【００１５】前記非直線型化合物が、双極子モーメント
を有する化合物であるのが好ましい。

【００１６】次に、本発明の作用につき説明する。

【００１７】本発明にあっては、従来技術では液晶分子
を誘電率異方性に対する横電界の作用によって動作させ
ていたのを、液晶を自発分極させ、自発分極した液晶に
対して基板表面に概ね平行な成分を有する横電界を付与
することによって動作させることとしている。具体的に
は、自発分極を発生する液晶を用いると共に、その自発
分極をさせるための配向手段を用いることにより、その
液晶を自発分極させる。その自発分極した液晶に対して
電極にて横電界を付与することにより、基板表面に平行
な液晶分子を回転するように駆動させる。

【００１８】よって、最大透過率を与えるための駆動電
圧を低減でき、従来必要とした画素内の電極を排除する
ことが可能となり、その結果として開口率を向上させ得
る。また、上述したように自発分極した液晶に対して横
電界を付与することによって動作させるので、応答速度
の高速化を図ることが可能となる。

【００１９】本発明において、自発分極を発生する液晶
としては、例えばバナナ形分子や円錐形分子（またはく
さび形分子）からなる液晶を用いることができる。

【００２０】このようなバナナ形分子または円錐形分子
（またはくさび形分子）は、例えば、略棒状分子の２つ
以上を結合することにより合成可能であり、少なくとも
１つが液晶性を示す略棒状分子を用いれば、バナナ形液
晶分子または円錐形液晶分子を得ることができる。ま
た、少なくとも１つが液晶性を示す略棒状分子の２つ以
上を、環状化合物や非直線型化合物の置換基として、そ
のうちの少なくとも２つの略棒状分子の長軸方向が互い
に交差するように結合することによっても、バナナ形液
晶分子や円錐形液晶分子を得ることができる。特に、環
状化合物や非直線型化合物として双極子モーメントを有
するものを用いると、得られるバナナ形分子や円錐形分
子の永久双極子モーメントを大きくすることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】まず、本発明の液晶表示装置の動
作原理につき説明する。

【００２２】図１に、本発明の液晶表示素子の電圧無印
加時の概念図の一例を示す。なお、ここでは、液晶分子
の形としては、図１（ａ）に示すような円錐形（または
くさび形）の分子からなる液晶を例に挙げている。

【００２３】図１（ａ）に示すような液晶分子１０１を
有する液晶を、図１（ｂ）に示すように、スプレー配向
させるための配向処理が施された配向制御膜を共に有す
る一対の基板１０４、１０４の間に挟持させることによ
り液晶がスプレー配向する。この場合、スプレー変形に
よって個々の液晶分子１０１の配置に一定の規則性が生
じるため、即ち個々の液晶分子１０１の永久双極子モー
メント１０２の向きに一定の規則性が生じるため、矢印
１０３の基板表面に平行な方向に自発分極が発現する。
このときの各液晶分子１０１の永久双極子モーメント１
０２の方向は、各々基板表面に平行な成分を有するもの
となっている。

【００２４】本発明は、この自発分極した液晶に横電界
を作用させるものであり、液晶の誘電率異方性に横電界
を作用させる従来技術とは本質的に異なる。

【００２５】次に、このような機能を有する本発明の液
晶表示装置の動作原理を、詳細に説明する。

【００２６】図２の平面図に示すように、一方の基板に
所定間隔をあけて横電界発生用の電極２０１ａ、２０１
ｂを設け、上下基板の各々に貼り付ける偏光板を、液晶
１０１の屈折率異方性を考慮して、上偏光板の吸収軸を
２０６ａの方向にし、下偏光板の吸収軸を２０６ｂの方
向にして上下基板に貼り付けた。自発分極の方向は２０
４に示すようになした。

【００２７】図２（ａ）に示すように電圧無印加時で
は、下偏光板を透過した直線偏光は、その偏光軸を回転
することなく、かつ直線偏光を維持しつつ液晶層を通過
し、上偏光板によって完全に遮断される。

【００２８】一方、図２（ｂ）に示すように、電源２０
７にて電極２０１ａ、２０１ｂに電圧を印加すると、矢
印２０５のような横電界が生じ、これが自発分極した液
晶１０１に作用し、液晶１０１を回転させる。その結
果、液晶層に屈折率異方性が生じ、下偏光板を通過した
直線偏光を楕円偏光にする、またはその偏光軸を回転さ
せるため、その光の一部が上基板に貼り付けた偏光板を
通過することが出来る。したがって、本発明では、液晶
分子の運動の推進力が、自発分極した液晶層に対して基
板表面に概ね平行な成分を有する電界を付与することに
よるものであるので、高速応答性が得られる。この高速
応答性は電圧を増加させるときよりも、電圧を減少させ
るときに顕著に現れる。さらに、用いる種々の材料及び
配向制御手段の配向状態により自発分極を大きくするこ
とで駆動電圧が低減できるため、従来技術では駆動電圧
が高いが故に必要であった画素内の電極が不要となり、
その分開口率が増大する。

【００２９】以上の説明では、スプレー配向する円錐形
の液晶分子の場合を例に挙げているが、本発明はこれに
限らず、ベンド配向によって自発分極を発生するバナナ
形の液晶分子からなる液晶、たとえばＭＢＢＡを含め
る、自発分極を発生するすべてのネマティック液晶を使
用する場合にも同様に適用できる。

【００３０】上述したバナナ形の液晶分子からなる液晶
を使用する場合は、自発分極したときの分子配列が若干
異なるだけで、駆動の際の動作については円錐形の液晶
分子の場合と同様である。

【００３１】以下に、バナナ形の液晶分子からなる液晶
が自発分極するまでの状態を説明する。

【００３２】図３は、本発明の液晶表示装置において、
液晶材料の個々の液晶分子に注目した模式図である。図
中の４０３、４０４はベンド配向するように配向処理を
施した基板であり、４０２は永久双極子モーメントであ
る。

【００３３】図３に示すように、ベンド配向させれば、
永久双極子モーメント４０２に電界が作用して永久双極
子モーメント４０２の向きが揃い、圧電効果により巨視
的な領域で矢印４０５の方向に自発分極が発生する。こ
のときの各液晶分子３０５の方向は、基板表面に平行な
成分を有するものとなっている。

【００３４】上述したバナナ形の分子や円錐形（または
くさび形）の分子は、略棒状分子の２つ以上を結合する
ことにより合成可能であり、そのうちの少なくとも１つ
として下記表１に示すような液晶性を示すものを用いれ
ば、バナナ形や円錐形の液晶分子を得ることができる。
例えば、液晶性を示す略棒状分子として、下記構造式１
に示すようなカルボキシル基を有するシッフ系化合物を
用い、下記構造式２に示すようなアルコール基を有する
化合物とエステル縮合反応させることにより、下記構造
式３に示すようなバナナ形の液晶分子を得ることが可能
である。また、同様にして、下記構造式１０に示すよう
な円錐形分子を得ることができる。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【化１】

【００３７】

【化２】

【００３８】また、これらのバナナ形や円錐形（または
くさび形）の分子は、略棒状分子の２つ以上を下記表２
〜４に示すような環状化合物や下記表５に示すような非
直線型化合物の置換基Ｒ₁、Ｒ₂として結合させることに
よっても合成可能である。ここで、略棒状分子は、少な
くとも２つの略棒状分子の長軸方向が互いに交差するよ
うな置換位置に結合させる。この場合にも、略棒状分子
のうちの少なくとも１つとして上記表１に示したような
液晶性を示すものを用いれば、バナナ形や円錐形の液晶
分子を得ることができる。例えば、液晶性を示す略棒状
分子として、上記構造式１に示したカルボキシル基を有
するシッフ系化合物を用い、下記構造式５に示すような
アルコール基を有する環状化合物とエステル縮合反応さ
せることにより、下記構造式６に示すようなバナナ形の
液晶分子を得ることが可能であり、また、上記構造式１
に類似の略棒状分子をエチレンの置換基として結合する
ことにより、下記構造式８に示すようなバナナ形の液晶
分子を得ることが可能である。また、同様にして、構造
式１１や構造式１２に示すような円錐形分子を得ること
ができる。

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】

【表４】

【００４２】

【表５】

【００４３】

【化３】

【００４４】

【化４】

【００４５】特に、上記表３に示したような置換基を有
する環状化合物や、上記表４に示したようなヘテロ環化
合物のように双極子モーメントを有する環状化合物を用
いたり、上記表５のケトンのように双極子モーメントを
有する非直線型化合物を用いると、得られるバナナ形分
子や円錐形分子の永久双極子モーメントを大きくするこ
とができる。例えば下記構造式７や下記構造式９に示す
ようなバナナ形分子や、下記構造式１３ａや１３ｂに示
すような円錐形分子が挙げられる。

【００４６】

【化５】

【００４７】

【化６】

【００４８】なお、バナナ形分子や円錐形分子におい
て、液晶性を示す略棒状分子は、その２つまたは３つ以
上が液晶性を示さない略棒状分子や環状化合物または非
直線形化合物と結合されていてもよい。また、略棒状分
子は少なくとも１つが液晶性を示すものであればよく、
他のものは液晶性を示さないものであってもよい。

【００４９】本発明に用いることが可能な液晶として
は、上述したベンド配向するバナナ形の分子からなる液
晶や、スプレー配向する円錐形の分子からなる液晶に限
らず、自発分極を発生する総てのネマティック液晶が該
当し、ｎ型、ｐ型に限定されない。

【００５０】また、本発明において、上述した自発分極
を発生する液晶を自発分極するように配向させる配向手
段としては、配向制御膜にラビング処理などの配向処理
を行うことが該当する。また、配向制御膜に用いる材料
を選定することにより、チルト角を調整できる。本発明
は、このような配向手段を一対の基板のそれぞれに形成
することにより、自発分極を発生する液晶を所定の配向
状態にすることができるのである。

【００５１】

【実施例】

（実施例１）図４は、本発明に係る液晶表示装置を示す
概略図（平面図）であり、図５はその１画素部分を示す
平面図、図６は図５のＡ−Ａ′線による断面図である。

【００５２】この液晶表示装置は、一対の基板５０１と
５０２との間にネマティック液晶５１０が封入されてお
り、液晶５１０には、この例ではスプレー配向する円錐
形の液晶分子からなる液晶材料が用いられている。

【００５３】下側の基板５０２の液晶５１０側には、ゲ
ート電極５０３ａを分岐して有する走査線５０３が配線
され、その上に絶縁膜５１１が形成されている。この絶
縁膜５１１のゲート電極５０３ａ上には半導体層５１２
が形成され、半導体層５１２の上で分離されてソース電
極５１４およびドレイン電極５１５が形成されている。
以上により薄膜トランジスタ素子６０１が構成されてい
る。

【００５４】上記ソース電極５１４は、信号線５０４か
ら分岐した部分である。ドレイン電極５１５は、一対の
電極６０３、６０４のうちの一方の電極６０３が接続さ
れている。他方の電極６０４は、前記絶縁膜５１１の上
に形成され、両電極６０３と６０４とが対向する部分
で、前記液晶５１０に横電界を付与して液晶５１０を駆
動する画素表示部６０５が構成されている。他方の電極
６０４は、絶縁膜５１１の上に形成されたコモン線５０
５に接続されており、また、前記信号線５０４も、絶縁
膜５１１の上に形成されている。この状態の基板の上に
は、絶縁膜５１６が形成され、その絶縁膜５１６の上に
は配向制御膜５１７が形成されている。更に、基板５０
２の液晶５１０とは反対側には、偏光板５１８が設けら
れている。

【００５５】このように構成されたアクティブマトリッ
クス基板とは液晶５１０を挟んで反対側の基板５０１に
は、液晶５１０とは反対側に偏光板５２１が設けられて
おり、液晶５１０側には前記画素表示部６０５と対向し
てカラーフィルター６０７が形成され、カラーフィルタ
ー６０７の上には平坦化膜５２２が形成されている。こ
の平坦化膜５２２の上には配向制御膜５２３が形成さ
れ、この配向制御膜５２３と前記配向制御膜５１７とは
液晶５１０の液晶分子をスプレー配向させる配向処理が
施されている。

【００５６】両基板の間は、前記画素表示部６０５を構
成する一対の電極６０３と６０４の対向部分は突起状態
に形成され、その突起部分６０３ａ、６０４ａが基板５
２０に設けた配向制御膜５２３と接触し、固着してい
る。この突起部分はセルギャップを調整するためのスペ
ーサーとしての機能を有する。また、両基板に達するよ
うに電極６０３、６０４の突起部分６０３ａ、６０４ａ
を設けた場合は、それより低い場合や突起部分が無い電
極の場合よりも、駆動できる液晶厚み部分を増大させ得
る。但し、低い場合や突起部分が無い電極を用いてもよ
い。この場合は作製コストの低廉化が図れる。

【００５７】このように構成された液晶表示装置の信号
線５０４には信号駆動回路５０７から映像信号が与えら
れ、走査線５０３には走査駆動回路５０８から走査信号
が与えられる。また、コモン線５０５にはコモン電圧発
生回路５０９からコモン電圧が与えられる。

【００５８】なお、本実施例の液晶表示装置は、従来の
典型的な作製法により作製してあり、薄膜トランジスタ
素子６０１によるマトリックス駆動が可能なものであ
る。また、カラーフィルター６０７を有する画素表示部
６０５の対角線が１２インチで、画素表示部６０５は６
４０×４００×３個の画素で構成され、セルギャップは
５μｍである。

【００５９】図７は、液晶５１０に、円錐形の分子から
なる典型的なネマチック液晶材料である５ＣＢを用いた
場合において、液晶表示装置の全ての画素表示部に同一
の電圧を印加して電圧透過率特性を測定した結果を示す
図である。

【００６０】この図７より、最大透過率を得るのに必要
な横電界の強度は０．０７Ｖ／μｍ程度である。従っ
て、短辺の長さが８０μｍの画素に一対の横電界用電極
のみを設けた場合でも、駆動電圧は５．６Ｖである。故
に、従来技術で必要としていた画素内への電極の導入が
不用となり、開口率が増加することが明らかになった。
また、透過率５％と９５％の間で応答速度を測定したと
ころ電圧増加時と減少時の応答時間の和が１２ｍｓｅｃ
であった。これは概ね従来技術よりも５倍程度高速であ
る。

【００６１】（実施例２）液晶性を有する略棒状分子と
して下記構造式１に示すカルボキシル基を有するシッフ
系化合物を用い、下記構造式２に示すアルコール基を有
する化合物とエステル縮合反応により結合させた。構造
式２中のｎ＝３の場合には安定構造が下記構造式３に示
すようなバナナ形であり、ｎ＝２の場合には安定構造が
下記構造式４に示すような略直線形であった。

【００６２】

【化７】

【００６３】上記構造式３のバナナ形分子を用いて実施
例１と同様の液晶表示装置を作製したところ、最大透過
率を与えるための駆動電圧を低減して開口率を高くする
と共に応答速度を高速化することができた。これに対し
て、上記構造式４の略直線形の化合物を用いた場合には
このような効果が得られなかった。

【００６４】（実施例３）液晶性を有する略棒状分子と
して下記構造式１に示すカルボキシル基を有するシッフ
系化合物を用い、下記構造式５に示すベンゼン環に２つ
のアルコール基を有する化合物であるジヒドロキシベン
ゼンとエステル縮合反応により結合させることにより、
下記構造式６に示すようなバナナ形の分子を得た。

【００６５】

【化８】

【００６６】上記構造式６のバナナ形分子を用いて実施
例１と同様の液晶表示装置を作製したところ、最大透過
率を与えるための駆動電圧を低減して開口率を高くする
と共に応答速度を高速化することができた。また、上記
構造式５に示したジヒドロキシベンゼンの代わりに、上
記表２に示したような環状化合物を用いても同様な効果
が得られた。

【００６７】（実施例４）上記構造式５に示したジヒド
ロキシベンゼンの代わりにフッ素置換されたベンゼン環
を用いることにより、下記構造式７に示すようなバナナ
形の分子を得た。

【００６８】

【化９】

【００６９】上記構造式７の分子においては、上記構造
式６の分子に比べて大きな永久双極子モーメントを有し
ていた。その理由について、図８および図９を用いて以
下に説明する。

【００７０】図８（ａ）は上記構造式６の分子形状の概
略および各棒状分子の双極子モーメントを示す図であ
り、図８（ｂ）はその双極子モーメントの総和、即ち、
構造式６の液晶分子が有する永久双極子モーメントを示
す図である。また、図９（ａ）は上記構造式７の分子形
状の概略および各棒状分子の双極子モーメントを示す図
であり、図９（ｂ）は構造式７の液晶分子が有する永久
双極子モーメントを示す図である。

【００７１】構造式７の液晶分子は構造式６の液晶分子
のベンゼン環にフッ素置換基を導入したものであり、図
８と図９との違いはバナナ形分子の中央部にフッ素置換
基に由来する双極子モーメントがあるかないかというも
のである。図８および図９から明らかなように、構造式
６および構造式７の液晶分子が有する双極子モーメント
の総和、すなわち液晶分子の永久双極子モーメントは、
構造式７の方が大きくなる。

【００７２】このように上記構造式６に比べて永久双極
子モーメントが大きい上記構造式７のバナナ形分子を用
いて実施例１と同様の液晶表示装置を作製したところ、
上記構造式６のバナナ型分子を用いた場合よりもさらに
最大透過率を与えるための駆動電圧を低減して開口率を
高くすると共に応答速度を高速化することができた。こ
れにより、駆動回路の設計がしやすくなり、消費電力を
小さくすることができた。

【００７３】また、フッ素置換されたベンゼンの代わり
に、上記表３に示したような置換基を有する環状化合物
や上記表４に示したような環状化合物を用いても同様に
永久双極子モーメントを増大させる効果が得られ、液晶
表示装置の高開口率化や応答速度の高速化を図ることが
できた。

【００７４】（実施例５）液晶性を有する略棒状分子と
して上記構造式１と類似の略棒状分子を用い、エチレン
基を介して結合させた。エチレン基に対して２つの棒状
分子がシス構造になるように合成した場合には下記構造
式８に示すようなバナナ形の分子が得られ、エチレン基
に対して２つの棒状分子がトランス構造になるように合
成した場合には略直線形の分子が得られた。

【００７５】

【化１０】

【００７６】上記構造式８のバナナ形分子を用いて実施
例１と同様の液晶表示装置を作製したところ、最大透過
率を与えるための駆動電圧を低減して開口率を高くする
と共に応答速度を高速化することができたが、略直線形
の化合物を用いた場合にはこのような効果が得られなか
った。

【００７７】また、エチレン基の代わりに、上記表５に
示したようなエーテル基を用いても液晶表示装置の高開
口率や応答速度の高速化を図ることができた。

【００７８】（実施例６）エチレン基の代わりに、上記
表５に示したようなケトン基を用いることにより、下記
構造式９に示すようなバナナ形の分子を得た。

【００７９】

【化１１】

【００８０】上記構造式９の分子においては、上記構造
式８の分子に比べて大きな永久双極子モーメントを有し
ており、このバナナ形分子を用いて実施例１と同様の液
晶表示装置を作製したところ、上記構造式８のバナナ型
分子を用いた場合よりもさらに最大透過率を与えるため
の駆動電圧を低減して開口率を高くすると共に応答速度
を高速化することができた。

【００８１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明による場合に
は、現状の画素サイズ及び駆動電圧の範囲で、高透過率
かつ高速応答性を有する、従来の液晶表示装置とは異な
った表示モードで動作する横電界型の液晶表示装置を提
供することが可能となった。

【００８２】また、本発明による場合には、少なくとも
１つが液晶性を示す略棒状分子の２つ以上を結合させ、
または、少なくとも１つが液晶性を示す略棒状分子の２
つ以上を環状化合物や非直線化合物の置換基として結合
させた、充分な永久双極子モーメントを有するバナナ形
液晶分子または円錐形液晶分子（くさび形液晶分子）を
用いることにより、高透過率性および高速応答性等の優
れた特性を充分に向上させることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる円錐形の液晶分子からなる液晶
を自発分極させるための一手段を説明する図である。

【図２】円錐形の液晶分子からなる液晶を用いた、本発
明の液晶表示装置の動作原理を説明する図である。

【図３】本発明の液晶表示装置に用いることができる他
の液晶材料であるバナナ形の液晶分子からなる液晶を自
発分極させる場合の説明図である。

【図４】本発明に係る液晶表示装置を示す概略図（平面
図）である。

【図５】図４の液晶表示装置の１画素部分を示す平面図
である。

【図６】図５のＡ−Ａ′線による断面図である。

【図７】本発明の液晶表示装置に於ける透過率の電圧依
存特性を示す図である。

【図８】構造式６のバナナ形分子について、双極子モー
メントを示す図である。

【図９】構造式７のバナナ形分子について、双極子モー
メントを示す図である。

【図１０】従来の液晶表示装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０１液晶分子１０２永久双極子モーメント１０３自発分極の方向を示す矢印１０４基板２０１ａ、２０１ｂ横電界発生用の電極２０４自発分極の方向を示す矢印２０５横電界の方向を示す矢印２０６ａ、２０６ｂ吸収軸の方向２０７電源３０５液晶分子４０２永久双極子モーメント４０３、４０４配向処理を施した基板５０１、５０２基板５０３ａゲート電極５０３走査線５０４信号線５０５コモン線５１０ｎ型ネマティック液晶５１１絶縁膜５１２半導体層５１４ソース電極５１５ドレイン電極５１６絶縁膜５１７配向制御膜５１８偏光板５２１偏光板５２２平坦化膜５２３配向制御膜６０１薄膜トランジスタ素子６０３、６０４電極６０３ａ、６０４ａ突起部分６０５画素表示部６０７カラーフィルター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮地弘一大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向配設された一対の基板の間に自発分
極を発生するネマティック液晶が設けられ、該一対の基
板の少なくとも一方の基板に基板表面に概ね平行な成分
を有する横電界を発生させるための電極が形成され、か
つ、該一対の基板の各々に、該ネマティック液晶が基板
表面に概ね平行な自発分極を発生するように、該ネマテ
ィック液晶を配向させるための配向手段が施されている
液晶表示装置。
【請求項２】前記ネマティック液晶に、バナナ形分子
からなる液晶または円錐形分子からなる液晶を用いてい
る請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記バナナ形分子または円錐形分子が、
少なくとも１つが液晶性を示す略棒状分子の２つ以上を
結合したものである請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記バナナ形分子または円錐形分子が、
少なくとも１つが液晶性を示す略棒状分子の２つ以上
を、環状化合物の置換基として、少なくとも２つの略棒
状分子の長軸方向が互いに交差するように結合したもの
である請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記環状化合物が、双極子モーメントを
有する化合物である請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記バナナ形分子または円錐形分子が、
少なくとも１つが液晶性を示す略棒状分子の２つ以上
を、非直線型化合物の置換基として、少なくとも２つの
略棒状分子の長軸方向が互いに交差するように結合した
ものである請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記非直線型化合物が、双極子モーメン
トを有する化合物である請求項６に記載の液晶表示装
置。