JP2002161276A

JP2002161276A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2002161276A
Application number: JP2001066939A
Authority: JP
Inventors: Koichi Iketa; 幸一井桁; Masamitsu Furuya; 政光古家; Yasushi Iwakabe; 靖岩壁; Toshiki Asakura; 利樹朝倉; Shinji Hasegawa; 真二長谷川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2002-06-04

Abstract

(57)【要約】【課題】表示に残像が発生するのを大幅に抑制する。【解決手段】液晶中にエステル構造あるいは酸素原子
をもつヘテロ環構造を有する液晶化合物が１０％以上添
加されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に係
り、たとえば横電界方式と称される液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】横電界方式と称される液晶表示装置は、
液晶を介して対向配置される基板のうち一方の基板の液
晶側の各画素領域に画素電極と対向電極とが形成され、
これら各電極の間に発生する電界のうち基板にほぼ平行
な方向の成分によって、液晶の光透過率を制御するよう
になっている。そして、このような液晶表示装置のう
ち、画素電極と対向電極とを絶縁膜を介して異なる層に
形成し、一方の電極を画素領域のほぼ全域に形成された
透明電極として形成するとともに、他方の電極を該画素
領域のほぼ全域にわたって一方向に延在し該方向に並設
する方向に並設された複数のストライブ状の透明電極と
して形成したものが知られるに到っている。なお、この
ような技術としては、たとえば、S.H.Lee，S.L.Lee，H.
Y.Kim，T.Y.Eom，SID 99 DIGEST，202 (1999) に詳述さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成からなる液晶表示装置は、その駆動時に電極の近傍に
おいて、電界による電荷の蓄積が生じ易く、たとえ駆動
をオフにした状態でも該電荷の蓄積は完全には解消され
ずに残存し続けるということが指摘されるに到った。こ
のような電荷の蓄積があると、それが液晶分子に印加さ
れ、該液晶分子は初期配向からずれを生じて、残像が生
じてしまうという現象が発生する。本発明は、このよう
な事情に基づいてなされたもので、その目的は、残像を
大幅に抑制できる液晶表示装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。すなわち、本発明による液晶表示
装置は、液晶中に非共有電子対を有する液晶化合物を含
むことを特徴とするものである。このように構成された
液晶表示装置は、該液晶化合物の非共有電子対は他のイ
オンとイオン結合し易く、しかも該イオンはこの非共有
電子対から他の非共有電子対へ順次伝導（ホッピング伝
導）するようになり、この過程で電荷の緩和がなされる
ようになる。このようなイオンのホッピング伝導は、該
非共有電子対を含まない他の液晶におけるイオンの移動
が液晶分子と物理的な衝突を繰返しながら行われるのと
比較して、移動速度が極めて速いことが確かめられる。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による液晶表示装置
の実施例を図面を用いて説明をする。実施例１．《画素の構成》図２は本発明による液晶表示装置の画素
の一実施例を示す平面図である。また、同図のIII−III
線における断面図を図３に示している。図２は液晶を介
して互いに対向配置される透明基板のうち一方の透明基
板ＳＵＢ１の液晶側の面の一画素における構成図であ
り、各画素はマトリクス状に配置されている。このた
め、同図における画素に対して上下、あるいは左右に位
置づけられる他の画素も同様な構成となっている。

【０００６】まず、透明基板ＳＵＢ１の表面であって画
素領域の下側には図中ｘ方向に延在するゲート信号線Ｇ
Ｌが形成されている。このゲート信号線ＧＬは、該画素
領域の上側に位置づけられる画素領域の対応するゲート
信号線（図示せず）、後述するドレイン信号線ＤＬ、該
画素領域の右側に位置づけられる画素領域の対応するド
レイン信号線とともに、該画素領域を囲むようにして形
成されている。

【０００７】また、該画素領域の中央には図中ｘ方向に
延在する対向電圧信号線ＣＬが形成されている。この対
向電圧信号線ＣＬはたとえば前記ゲート信号線ＧＬと同
一の工程で形成されるようになっており、このようにし
た場合、該対向電圧信号線ＣＬの材料は該ゲート信号線
ＧＬのそれと同一になる。

【０００８】対向電圧信号線ＣＬは対向電極ＣＴを一体
として形成され、この対向電極ＣＴは該対向電圧信号線
ＣＬを間にしてその上下方向（図中ｙ方向）へ延在され
ｘ方向へ並設されて複数形成されている。また、各対向
電極ＣＴはその延在方向にジグザク状となるように形成
されているが、これに関しては後に画素電極ＰＸとの関
係で詳述する。

【０００９】このようにゲート信号線ＧＬおよび対向電
圧信号線ＣＬ（対向電極ＣＴ）が形成された透明基板Ｓ
ＵＢ１の表面には該ゲート信号線ＧＬおよび対向電圧信
号線ＣＬ（対向電極ＣＴ）をも被ってたとえばＳｉＮ等
からなる絶縁膜ＧＩが形成されている。

【００１０】この絶縁膜ＧＩは、前記ゲート信号線ＧＬ
および対向電圧信号線ＣＬに対しては後述のドレイン信
号線ＤＬとの層間絶縁膜としての機能を、後述の薄膜ト
ランジスタＴＦＴに対してはそのゲート絶縁膜としての
機能を、後述の容量素子Ｃｓｔｇに対してはその誘電体
膜としての機能を有するようになっている。そして、前
記絶縁膜ＧＩの上面であってゲート信号線と重畳する部
分にたとえばアモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ）からなる半
導体層ＡＳが形成されている。

【００１１】この半導体層ＡＳは薄膜トランジスタＴＦ
Ｔの半導体層となり、この上面にドレイン電極ＳＤ２お
よびソース電極ＳＤ１を形成することによって、ゲート
信号線ＧＬの一部をゲート電極とする逆スタガ構造のＭ
ＩＳ型トランジスタが形成されるようになっている。こ
こで、前記ドレイン電極ＳＤ２およびソース電極ＳＤ１
はたとえばドレイン信号線ＤＬと同時に形成されるよう
になっている。

【００１２】すなわち、図中ｙ方向に延在するドレイン
信号線ＤＬが形成され、この際に、その一部が前記半導
体層ＡＳの上面まで延在させることによってドイレン電
極ＳＤ２が形成され、このドレイン電極ＳＤ２に薄膜ト
ラジスタＴＦＴのチャネル長に相当する距離だけ離間さ
れた部分にソース電極ＳＤ１が形成されるようになって
いる。

【００１３】ここで、ソース電極ＳＤ１は、後述の保護
膜ＰＳＶを介して画素電極ＰＸと接続されるようになっ
ているため、画素領域の中央側へ若干延在されるように
してコンタクト部ＣＮが形成されるようになっている。

【００１４】このように薄膜トランジスタＴＦＴが形成
された透明基板ＳＵＢ１の表面には該薄膜トランジスタ
ＴＦＴをも被ってたとえば樹脂膜（あるいはＳｉＮ膜、
ＳｉＮと樹脂膜の順次積層体）等からなる保護膜ＰＳＶ
が形成されている。この保護膜ＰＳＶは主として薄膜ト
ランジスタＴＦＴの液晶との直接の接触を回避させるた
めに形成されている。

【００１５】そして、この保護膜ＰＳＶの上面には図中
ｙ方向に延在しｘ方向に並設される複数の画素電極ＰＸ
が形成され、この画素電極ＰＸは前述した各対向電極Ｃ
Ｔと隙間を有して交互に配置されるようにして形成され
ている。

【００１６】これら各画素電極ＰＸは、前記対向電圧信
号線ＣＬと重畳する領域にて互いに接続されるパターン
とすることにより電気的に接続された構成となっている
とともに、前記保護膜ＰＳＶに形成されたコンタクトホ
ールＴＨ１を介して薄膜トランジスタＴＦＴのソース電
極ＳＤ１に接続されている。

【００１７】これにより、ドレイン信号線ＤＬからの映
像信号は、ゲート信号線ＧＬからの走査信号の供給によ
って駆動される薄膜トランジスタＴＦＴを介して、画素
電極ＰＸに供給されるようになっている。また、この画
素電極ＰＸは基準となる信号が供給される対向電極ＣＴ
との間に電界を発生せしめるようになっている。

【００１８】なお、各画素電極ＰＸの互いの接続部は前
記対向電圧信号線ＣＬとの間に容量素子Ｃｓｔｇを形成
するようになっており、薄膜トランジスタＴＦＴがオフ
した際に映像信号を画素電極ＰＸに比較的長く蓄積させ
る等の機能を有するようになっている。

【００１９】ここで、図中ｙ方向に延在する各画素電極
ＰＸはその一端から他端にかけてθ方向（図中ｙ方向に
対して）に屈曲された後、−θ方向（図中ｙ方向に対し
て）に屈曲され、さらにθ方向（図中ｙ方向に対して）
に屈曲されるというようにジグザク状に形成されてい
る。

【００２０】対向電極ＣＴにおいても画素電極ＰＸと同
様に屈曲され、それらは一方の電極が図中ｘ方向にシフ
トすることによって他方の電極に重なるというようなパ
ターンで形成されている。

【００２１】画素電極ＰＸおよび対向電極ＣＴをこのよ
うなパターンとしたのは、該画素電極ＰＸと対向電極Ｃ
Ｔとの間に生じる電界においてその方向が異なるような
領域を形成することによって、表示面に対して異なる方
向から観察した場合の色調の変化を相殺するいわゆるマ
ルチドメイン方式を採用しているからである。

【００２２】また、画素領域の両脇（左右方向）に位置
づけられる対向電極ＣＴ（ＣＴ２）は、他の対向電極Ｃ
Ｔ（ＣＴ１）とパターンが異なっており、隣接するドレ
イン信号線ＤＬ側の辺が該ドレイン信号線ＤＬと平行と
なっているとともに、その幅も比較的大きくなってい
る。この対向電極ＣＴ２は、ドレイン信号線ＤＬとの隙
間を小さくして光漏れを防ぐとともに、ドレイン信号線
ＤＬからの電界が画素電極ＰＸに終端してしまうのを回
避するシールド機能をもたせているからである。

【００２３】このように画素電極ＰＸが形成された透明
基板ＳＵＢ１の表面には該画素電極ＰＸをも被って配向
膜ＯＲＩ１が形成されている。この配向膜ＯＲＩ１は液
晶ＬＣと直接に接触して該液晶ＬＣの分子の初期配向方
向を規制する膜で、そのラビング方向は液晶がｐ型の場
合ドレイン信号線ＤＬの延在方向となっており、液晶が
ｎ型の場合ゲート信号線ＧＬの延在方向となっている。

【００２４】また、このように構成された透明基板ＳＵ
Ｂ１と液晶ＬＣを介して対向配置される透明基板ＳＵＢ
２の液晶側の面には、隣接する画素を画するようにして
ブラックマトリクスＢＭが形成され、このブラックマト
リクスＢＭの開口部（実質的な画素領域として機能す
る）には対応する色のカラーフィルタＦＩＬが形成され
ている。そして、これらブラックマトリクスＢＭおよび
カラーフィルタＦＩＬをも被って配向膜ＯＲＩ２が形成
され、この配向膜ＯＲＩ２のラビング方向は透明基板Ｓ
ＵＢ１側の配向膜のそれと同じになっている。

【００２５】なお、上述した構成で、前記画素電極ＰＸ
および対向電極ＣＴはそのいずれもたとえばＣｒ（ある
いはその合金）等からなる不透明の金属で形成したもの
であってもよいが、少なくとも一方がたとえばＩＴＯ
（Indium-Tin-Oxide）等からなる透明な金属であっても
よい。また、画素電極ＰＸおよび対向電極ＣＴを透明な
金属で形成した場合、いわゆる画素の開口率が大幅に向
上する。

【００２６】《液晶の材料》対向配置される各透明基板
ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の間に介在される液晶ＬＣの材料
は、エステル構造を含む液晶化合物を含有する液晶、あ
るいは酸素原子をもつヘテロ環構造を含む液晶化合物を
含有する液晶が用いられている。そして、このような液
晶は、光透過率の向上を図るために、ｎ型のものが用い
られている。

【００２７】エステル構造を含む液晶化合物の代表的な
例としては、図４の（１）ないし（７）のそれぞれに示
している。ここで、図４のたとえば−Ｒ₁は、図５に示
すように、−Ｃ_mＨ_2m+1、あるいは−ＯＣ_mＨ_2m+1を示
し、また、ｍ＝１、２、３、４、…、を示し、他の記号
も図５に示したものに基づく。

【００２８】また、酸素原子をもつヘテロ環構造を含む
液晶化合物の代表的な例としては、図６の（１）ないし
（２６）のそれぞれに示しており、その他の非共有電子
対を有する液晶化合物の代表的な例として、図７の
（１）ないし（２８）のそれぞれに示している。この場
合においても、−Ｒ₁は、図５に示すように、−Ｃ_mＨ
_2m+1、あるいは−ＯＣ_mＨ_2m+1を示し、また、ｍ＝１、
２、３、４、…、を示し、他の記号も図５に示したもの
に基づく。

【００２９】このような液晶ＬＣは、エステル構造を形
成する酸素原子（Ｏ）に含まれる非共有電子対におい
て、あるいはヘテロ環構造を形成する酸素原子などのヘ
テロ原子に含まれる非共有電子対において負の電荷を帯
びているため、液晶中に存在するイオンを引き寄せる働
きがある。非共有電子対に起因する電荷は弱いものであ
るため、引き寄せられたイオンと非共有電子対との間に
は強い結合は生じない。そのためイオンは隣り合った非
共有電子対に順次移動することが可能となる。このよう
なイオンの移動形態により液晶中におけるイオンの移動
が促進され、電極近傍に蓄積された電荷をすばやく緩和
させることができるようになる。

【００３０】図８は、たとえば酸素原子をもつヘテロ環
構造を含む液晶化合物において、イオンの移動（イオン
のホッピング伝導）により電極近傍に蓄積された電荷を
緩和する様子を示した模式図である。酸素原子をもつヘ
テロ環構造を含む液晶分子には非共有電子対を有する酸
素原子（Ｏ）が含まれている。そのような酸素原子上に
存在する非共有電子対においては負の電荷を帯びている
ため、液晶中に存在するイオンはこの非共有電子対から
隣り合った非共有電子対へ順次移動し、この過程で電極
近傍に蓄積された電荷が緩和されるようになっている。

【００３１】このようなイオンのホッピング伝導は、エ
ステル構造あるいは酸素原子をもつヘテロ環構造を含ま
ない他の液晶における荷電粒子の移動が液晶分子と物理
的な衝突を繰返しながら行われるのと比較して、移動速
度が極めて速いことが確かめられている。

【００３２】図１（ａ）はたとえばエステル構造を含む
液晶化合物を用いた液晶表示装置において、エステル構
造を含む液晶成分の含有量によってイオンの移動を該イ
オンの密度との関係で示した実験グラフである。このグ
ラフでは、その横軸にエステル構造を含む液晶成分含有
量を、縦軸にイオン密度×イオン移動度をとっている。

【００３３】エステル構造を含む液晶成分含有量は０％
（図中ＬＣ−Ａで示す）、１０％（図中ＬＣ−Ｂで示
す）、２５％（図中ＬＣ−Ｃで示す）、３５％（図中Ｌ
Ｃ−Ｄで示す）、５５％（図中ＬＣ−Ｅで示す）として
図１（ａ）に示し、その際におけるイオン密度、イオン
移動度のそれぞれを図１（ｂ）に別表として記してい
る。

【００３４】また、イオン密度×イオン移動度という量
は液晶中をイオンが移動する能力を示しており、イオン
の密度が大きく、かつそのときのイオンの移動度が大き
い程より効率的にイオンの移動が行われることを示して
いる。すなわち、イオン密度×イオン移動度の値が大き
いほど電荷の緩和には有効に働くということになる。

【００３５】このグラフから、エステル構造を含む液晶
成分の含有量は１０％以上とすることにより、イオン密
度×イオン移動度が１．４１×１０^-12Ｃ／Ｖ・ｓ・ｃ
ｍ以上となり、エステル構造を含む液晶成分を全く含ん
でない場合（０．５１×１０ ^-12Ｃ／Ｖ・ｓ・ｃｍ）と
比べてはるかにイオンの移動が効率的に行われることが
判る。

【００３６】エステル構造を含む液晶成分の含有量が０
％から１０％の間においてはイオン密度×イオン移動度
の値は大きく変化しないのに対して、エステル構造を含
む液晶成分の含有量を１０％以上とすることによりイオ
ン密度×イオン移動度の値が急激に大きくなっている。
この現象は、エステル構造を含む液晶成分の含有量を１
０％以上とすることにより、イオンのホッピング伝導が
より効率的に作用した結果である。言い替えると、エス
テル構造を含む液晶成分の含有量が１０％未満の液晶に
おいては、非共有電子対に結合しているイオンが他の非
共有電子対へと移動する際に、エステル構造を含む液晶
成分の含有量が少ないために近くに非共有電子対を見つ
けられず、イオンのホッピング伝導が効率的に行われな
いことを示している。しかしながら、エステル構造を含
む液晶成分の含有量を１０％以上とすることにより、非
共有電子対に結合しているイオンは他の非共有電子対へ
効率的に移動することができるようになり、その結果イ
オン密度×イオン移動度の値が急激に大きくなったもの
である。

【００３７】この結果から、エステル構造を含む液晶成
分の含有量を１０％以上とすることによりイオンのホッ
ピング伝導が効率的に行われ、電極近傍に蓄積された電
荷をすばやく緩和させることができることが判る。

【００３８】なお、上述したグラフを得るための実験
は、まず、その装置としては、図９（ａ）に示すよう
に、ＭＴＲ−１型液晶セル・イオン密度測定装置（東陽
テクニカ製）を用い、コントローラの制御のもとにシー
ルドボックス内の液晶セルからのデータを得ることによ
って行った。測定に用いた液晶セルは、図９（ｂ）に示
すように、上述した液晶表示装置の画素部の構成と同じ
条件となるように作成し、これをサンプルとした。電極
面積は３．１４ｃｍ²、電極間隔は５．５μｍとした。

【００３９】測定原理は、図１０（ａ）に示す前記ＭＴ
Ｒ−１型液晶セル・イオン密度測定装置の回路図におい
て、液晶セルに低周波の三角波電圧を印加し、その際の
電流をＩ／Ｖ変換器によって電圧に変換して１６ビット
のＡ／Ｄコンバータによって測定した。また、液晶セル
に印加されている電圧も１６ビットのＡ／Ｄコンバータ
によって測定し、その電流値、電圧値をプロットするこ
とにより図１０（ｂ）に示す電流−電圧波形を得た。

【００４０】図１０（ｂ）はその横軸に三角波電圧の電
圧値を、縦軸にその電流値をとっている。三角波電圧印
加時のピークの面積は電極間を移動したイオンの総電荷
量になるので、イオンの価数を１価と仮定するとピーク
面積から液晶中に存在する可動イオンの総数を知ること
ができる。なお、ピーク面積は三角形でフィッティング
させて求めている。

【００４１】イオン密度は次の式（１）によって求める
ことができる。

【数１】イオン密度＝Ｐ／（Ｓ・ｄ） ……（１）また、イオン移動度は次の式（２）によって求めること
ができる。

【数２】イオン移動度μ＝ｄ²／（１／２）ｔＥ
…………（２）ここで、Ｐはピーク面積（電極間を移動したイオンの総
電荷量）（Ｃ）、Ｓは電極面積（ｃｍ²）、ｄは電極間
隔（ｃｍ）、ｔはイオンピーク発生時間（ｓｅｃ）、Ｅ
はイオンピーク発生電圧（Ｖ）である。なお、測定周波
数は０．１Ｈｚ、測定電圧は−１０〜１０Ｖ、測定温度
は２５℃の下で、上記測定を行った。

【００４２】図１１は、エステル構造を含む液晶化合物
を用いた液晶表示装置の時間経過にともなう残像強度の
変化を示したグラフである。エステル構造を含む液晶成
分を３０％添加した場合と５０％添加した場合とを、従
来（エステル構造を含む液晶成分を含まない）の場合と
比較して示している。同図から明らかなように、エステ
ル構造を含む液晶成分が充分添加されている場合には、
残像強度は速やかに減衰してある一定の値に落ち着き、
しかもこの値は従来と比較して小さな値となっているこ
とが判る。

【００４３】先に説明した通り、エステル構造を含む液
晶成分が１０％以上添加されている場合には、エステル
構造を形成する酸素原子（Ｏ）に含まれる非共有電子対
において、液晶中に存在するイオンは隣り合った非共有
電子対に順次移動することが可能となるためイオンの移
動が速やかに行われる。その結果、電極近傍に蓄積され
た電荷をすばやく緩和することができ、残像強度が速や
かに減衰することが可能となるのである。

【００４４】また、図１２は、図１１と対応する図で、
酸素原子をもつヘテロ環構造を含む液晶化合物を用いた
液晶表示装置の時間経過にともなう残像強度の変化を示
したグラフである。酸素原子をもつヘテロ環構造を含む
液晶成分を１０％添加した場合と、従来（酸素原子をも
つヘテロ環構造を含む液晶成分を含まない）の場合と比
較して示している。この図からも明らかとなるように、
酸素原子をもつヘテロ環構造を含む液晶成分が添加され
ている場合は、残像強度は速やかに減衰することが判
る。

【００４５】この現象も先に示した通り、酸素原子をも
つヘテロ環構造を含む液晶成分が添加されている場合に
は、ヘテロ環構造を形成する酸素原子（Ｏ）に含まれる
非共有電子対において、液晶中に存在するイオンは隣り
合った非共有電子対に順次移動することが可能となるた
めイオンの移動が速やかに行われる。その結果、電極近
傍に蓄積された電荷をすばやく緩和することができ、残
像強度が速やかに減衰することが可能となるのである。

【００４６】ここで、エステル構造を含む液晶成分ある
いは酸素原子をもつヘテロ環構造を含む液晶成分の含有
量が多くなるとイオン密度×イオン移動度の値が大きく
なる傾向があるが、逆にイオン性不純物を原因とする残
像が生じ易い傾向にあることが確かめられた。この原因
としては、エステル構造を含む液晶化合物あるいは酸素
元子をもつヘテロ環構造を含む液晶化合物に含まれる酸
素原子（Ｏ）は、そこに存在する非共有電子対の働きに
より若干ながら負の電荷を帯びているため、液晶中に存
在するイオンを引き寄せる働きがある。これらの液晶成
分の含有量が多くなると周辺部材等から過剰のイオン性
不純物を取り込んでしまうため、イオン性不純物を原因
とする残像が発生し易くなり、液晶表示装置の表示不良
が生じてしまうものと推測されている。

【００４７】図１３は、エステル構造を含む液晶成分の
含有率の相違（０％、１０％、２５％、３５％、５５
％）によって、イオン性不純物を原因とする残像強度の
変動を示したグラフで、横軸にエステル構造を含む液晶
成分の含有量を、縦軸にイオン性不純物を原因とする残
像強度をとっている。同図から明らかなように、エステ
ル構造を含む液晶成分の含有量は３０％を境にして残像
強度の大小が明確に分かれるようになる。

【００４８】エステル構造を含む液晶成分の含有量が３
０％を超えると、周辺部材等から過剰のイオン性不純物
を取り込んでしまい、それが残像の原因となっているも
のと推測されている。このことからエステル構造を含む
液晶成分の含有量は、イオン性不純物を原因とする残像
を抑制するという観点から、３０％以下にすることが好
ましいことが明らかとなる。このような現象は酸素原子
をもつヘテロ環構造を含む液晶成分の場合においても同
様であった。

【００４９】実施例２．図１４は、本発明による液晶表
示装置の画素の構成の他の実施例を示す平面図である。
実施例１に示した液晶表示装置の各画素に形成される帯
状の画素電極ＰＸと対向電極ＣＴは、それらが離間され
て交互に配置されたものとなっている。しかし、対向電
極ＰＸおよび画素電極ＣＴのうちの一方の電極が画素領
域の全域に形成された構成のものであっても適用でき
る。図１４は、図２と対応する図であり、対向電極ＣＴ
が画素領域の全域に形成された構成となっており、その
他は図２とほぼ同様の構成となっている。この場合、対
向電極はたとえばＩＴＯのような透明電極で形成する必
要があり、画素電極は透明電極あるいは不透明の電極で
あってもよい。

【００５０】実施例３．図１５は、本発明による液晶表
示装置の画素の構成の他の実施例を示す平面図である。
同図は、図１４と対応する図であり、画素領域の全域に
形成された対向電極ＣＴにおいて、たとえば一つおき
（二つおきあるいは三つおきであってもよい）に形成さ
れた画素電極ＰＸの形成領域に相当する領域に該画素電
極ＰＸの幅よりも大きな幅を有する孔ＳＬが形成された
ものである。この構成は実施例１の構成と実施例３の構
成を組み合わせた構成となっており、このような構成の
液晶表示装置にも適用できる。なお、この場合において
も、対向電極はたとえばＩＴＯのような透明電極で形成
する必要があり、画素電極は透明電極あるいは不透明の
電極であってもよい。

【００５１】実施例４．図１６は、本発明による液晶表
示装置の画素の構成の他の実施例を示す平面図である。
同図は、画素電極ＰＸがドレイン信号線ＤＬとほぼ直交
する方向に延在されて複数形成され、これらの各画素電
極ＰＸはその一端側にて互いに接続されている。この場
合の各画素電極ＰＸはその延在方向のほぼ中央にて屈曲
されて形成され、該画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間
に発生する電界の方向を異ならしめる領域を形成してい
わゆるマルチドメイン方式を採用した構成となってい
る。対向電極ＣＴは画素領域の全域に形成され、たとえ
ばＩＴＯ等の透明電極から構成されている。

【００５２】実施例５．図１７は、本発明による液晶表
示装置の画素の構成の他の実施例を示す平面図である。
同図は、図１６と対応する図であり、画素領域の全域に
形成された対向電極ＣＴにおいて、たとえば一つおき
（二つおきあるいは三つおきであってもよい）の画素電
極ＰＸの形成領域に相当する領域に該画素電極ＰＸの幅
よりも大きな幅を有する孔が形成されたものである。

【００５３】実施例６．この実施例は、上述した各液晶
表示装置の構成等を前提とするものであり、それと異な
る部分は、該液晶をたとえば負の誘電率異方性のものと
し、かつ、その分子短軸方向にフッ素基を有する液晶分
子を含有したものである。このように構成した液晶表示
装置において、その残像特性は図１８に示すようになる
ことが確認された。図１８において横軸は液晶の種類、
縦軸はイオン性不純物を原因とする残像強度をとってい
る。なお、同図において、本実施例で用いられた液晶を
フッ素系液晶と称し、比較のために分子短軸方向にシア
ノ基を有する液晶分子を含有した液晶（以下、シアノ系
液晶と称する）の場合も挙げている。この図から明らか
となるように、本実施例で用いられたフッ素系液晶は、
シアノ系液晶の場合と異なり、イオン性不純物を原因と
する残像強度を小さくすることができる。このような特
性は、フッ素系液晶においてはその極性が小さく、液晶
セルの周辺部材等からのイオン性不純物を取り込み難く
し、電極近傍に過剰なイオンが集中するのを回避するこ
とになり、該イオンによる表示不良を防止することがで
きるようになる。ちなみに、シアノ系液晶などの極性の
大きな液晶を用いた場合には、液晶セルの周辺部材等か
らイオン性不純物を取り込み易くなるため、過剰なイオ
ンが電極近傍に集中し、それが表示不良を引き起こす原
因となっている。

【００５４】実施例７．この実施例では、実施例６で用
いられた液晶において、液晶中にエステル構造を有する
液晶化合物が含有する割合（以下、エステル成分含有量
と称する）を３５％未満、望ましくは２５％以下とした
ことにある。ここで、エステル結合を有する液晶化合物
は、たとえば図２３に示すように−ＣＯ−Ｏ−を有する
ものとして表せる。このうように構成された液晶表示装
置において、その残像特性は図１９に示すようになるこ
とが確認された。図１９において横軸はエステル成分含
有量、縦軸はイオン性不純物を原因とする残像強度をと
っている。同図においてエステル成分含有量がそれぞれ
０％、１０％、２５％、３５％の場合を示し、比較のた
めにエステル成分含有量が５５％のものも示している。
この図から明らかとなるように、エステル成分含有量が
３５％未満、望ましくは２５％以下とすることにより、
イオン性不純物を原因とする残像の発生を大幅に抑制す
ることができる。なお、図１９に示したグラフは、温度
が２５℃の場合の特性を示したものである。この場合、
特に問題となることはないが、一般に温度が上昇する
と、液晶に対するイオンの溶解度が増大し、イオンを過
剰に取り込み易くなる。図２０はエステル成分含有量が
それぞれ０％、１０％、３５％の場合の５０℃における
イオン性不純物を原因とする残像強度を示したグラフで
ある。この図から明らかとなるように、液晶中のエステ
ル成分含有量を少なくする程、換言すれば、０％に近付
ける程、イオン性不純物を原因とする残像強度を小さく
することができる。

【００５５】実施例８．また、上述のように、液晶中の
エステル成分含有量を減少させることは、イオン性不純
物を原因とする残像強度を小さくし、安定した液晶表示
を達成し得るが、エステル成分を含有させることによる
上述した効果が稀薄になってしまうことは免れ得ない。
このことから、本実施例では液晶中に解離性の置換基
（たとえば−ＯＨ）を有する化合物（以下、添加剤と称
する）が添加されている。図２１は該添加剤の添加量に
よる残像の時間変化を示したグラフである。この図か
ら、添加剤の添加量が２００ｐｐｍ以上とすることによ
り、残像強度が減少することが明らかになる。また、図
２２は添加剤の添加量に対する残像強度の緩和時定数を
示すグラフを示し、これから、添加剤の添加量を４００
ｐｐｍ以上とすることにより、該時定数が安定して小さ
くなり、残像が消え易くなることが判る。そして、この
添加剤の添加量は、それを多くすることによって液晶の
比抵抗が低くなってしまうことから、１５００ｐｐｍ以
下にすることが適当となる。

【００５６】上述した実施例６ないし８のそれぞれに示
した液晶中にフッ素系液晶が含有されているか、あるい
はエステル構造を有する液晶化合物の割合がどのくらい
かは、たとえばガスクロマトグラフ質量分析による液晶
組成物の分析によって調べることができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による液晶表示装置によれば、その表示に残像が
発生するのを大幅に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の効果を示すグラフ
および表である。

【図２】本発明による液晶表示装置の画素の一実施例を
示す平面図である。

【図３】図２のIII−III線における断面図である。

【図４】本発明による液晶表示装置の液晶中のエステル
構造を含む液晶化合物を示した化学式である。

【図５】図４（および図６、図７）に示す記号の意味を
示す化学式等である。

【図６】本発明による液晶表示装置の液晶中の酸素原子
をもつヘテロ環構造を含む液晶化合物を示した化学式で
ある。

【図７】本発明による液晶表示装置の液晶中の酸素原子
をもつヘテロ環構造を含む液晶化合物を示した化学式で
ある。

【図８】非共有電子対によるイオンのホッピング伝導を
示す説明図である。

【図９】本発明の効果を示す実験データを得るための装
置およびサンプルを示した図である。

【図１０】本発明の効果を示す実験データを得るための
測定原理および測定結果を示した図である。

【図１１】本発明による液晶表示装置の効果を示すグラ
フである。

【図１２】本発明による液晶表示装置の効果を示すグラ
フである。

【図１３】本発明による液晶表示装置の効果を示すグラ
フである。

【図１４】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施
例を示す平面図である。

【図１５】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施
例を示す平面図である。

【図１６】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施
例を示す平面図である。

【図１７】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施
例を示す平面図である。

【図１８】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示
す説明図で、残像特性の液晶材料依存性を示すグラフで
ある。

【図１９】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示
す説明図で、残像特性のエステル成分含有量依存性を示
すグラフである。

【図２０】５０℃における残像特性のエステル成分量依
存性を示すグラフである。

【図２１】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示
す説明図で、残像特性の添加剤の添加量依存性を示すグ
ラフである。

【図２２】残像緩和時定数の添加剤の添加量依存性を示
すグラフである。

【図２３】エステル基を有する液晶化合物の一例を示す
図である。

【符号の説明】

ＳＵＢ…透明基板、ＧＬ…ゲート信号線、ＤＬ…ドレイ
ン信号線、ＣＬ…対向電圧信号線、ＴＦＴ…薄膜トラン
ジスタ、ＰＸ…画素電極、ＣＴ…対向電極、ＬＣ…液
晶。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/1343 Ｇ０２Ｆ 1/1343 1/1368 1/1368 (72)発明者岩壁靖千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所ディスプレイグループ内 (72)発明者朝倉利樹千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所ディスプレイグループ内 (72)発明者長谷川真二千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所ディスプレイグループ内Ｆターム(参考） 2H092 GA14 HA03 JA24 JB57 JB61 NA01 4H027 BD24 BE04 CL01 CL05 CP01 CS01 CS05 CU01 CU05 CW01 CW05 CX01 CX05 DB01 DB05 DC01 DC05 DH01 DH04 DH05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶中に非共有電子対を有する液晶化合
物を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】液晶中にエステル構造を有する液晶化合
物を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】液晶中に酸素原子をもつヘテロ環構造を
有する液晶化合物を含むことを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項４】液晶中にエステル構造あるいは酸素原子
をもつヘテロ環構造を有する液晶化合物が１０％以上添
加されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】液晶中にエステル構造あるいは酸素原子
をもつヘテロ環構造を有する液晶化合物が３０％以下に
添加されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶
表示装置。
【請求項６】液晶がそれにエステル構造あるいは酸素
原子をもつヘテロ環構造を有する液晶化合物が１０％以
上添加されてｎ型になっていることを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項７】液晶中にエステル構造あるいは酸素原子
をもつヘテロ環構造を有する液晶化合物が３０％以下に
添加されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶
表示装置。
【請求項８】液晶を介して対向配置される基板のうち
一方の基板の液晶側の画素領域に、絶縁膜を介して画素
電極と対向電極とが形成され、これら画素電極と対向電
極のうちの一方の電極は画素領域の全域に形成されてい
る透明電極で構成されているとともに、他方の電極は一
方向に延在されて該方向と直交する方向に並設されてい
ることを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれかに
記載の液晶表示装置。
【請求項９】液晶を介して対向配置される基板のうち
一方の基板の液晶側の画素領域に、絶縁膜を介して画素
電極と対向電極とが形成され、これら画素電極と対向電
極は、一方向に延在されて該方向と直交する方向に並設
された複数の電極からなるとともに、それらは交互に配
置されていることを特徴とする請求項１ないし７のうち
いずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】ゲート信号線からの走査信号の供給に
よって駆動されるスイッチング素子を備え、このスイッ
チング素子を介してドレイン信号線からの映像信号が画
素電極に供給されることを特徴とする請求項８、９のう
ちいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１１】液晶中に分子短軸方向にフッ素基を有
する液晶分子を含有することを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項１２】液晶中に、次式（１）、（２）で表せ
るそれぞれ２，３−ジフルオロ−４−アルキルフェニル
構造と２，３−ジフルオロ−４−アルコキシフェニル構
造のうち少なくとも一方の構造を分子内な有する液晶分
子を含有することを特徴とする液晶表示装置。【化１】【化２】ここで、上式（１）、（２）において、Ｘは液晶分子の
他の構造部分を構成する原子団を表し、Ｒは直鎖もしく
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
ルを示す。
【請求項１３】液晶は負の誘電体率異方性を有するこ
とを特徴とする請求項１１、１２のうちいずれかに記載
の液晶表示装置。
【請求項１４】液晶中に、次式（３）で示されるエス
テル構造を有する液晶分子の割合が３５％未満であるこ
とを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。【化３】ここで、上式（３）において、Ｘ、Ｙは液晶分子の他の
構造部分を構成する互いに同一若しくは異なる構造の原
子団を示す。
【請求項１５】液晶中に式（３）で表せるエステル構
造を有する液晶分子の割合が１０％未満であることを特
徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】液晶中に式（３）で表せるエステル構
造を有する液晶分子の割合が３％未満であることを特徴
とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】液晶中に解離性の置換基を有する化合
物を２００ｐｐｍ以上含有することを特徴とする請求項
１１ないし１４に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】液晶中に解離性の置換基を有する化合
物を４００ｐｐｍ以上１５００ｐｐｍ以下含有すること
を特徴とする請求項１５ないし１７に記載の液晶表示装
置。
【請求項１９】前記解離性の置換基を有する化合物
は、次式（４）、（５）、（６）、（７）で表せる化合
物のうち少なくともいずれか一の化合物であることを特
徴する請求項１７、１８のうちいずれかに記載の液晶表
示装置。【化４】Ｘ−ＯＨ …………（４）【化５】Ｘ−ＳＨ …………（５）【化６】Ｘ−ＮＨ₂ …………（６）【化７】Ｘ−ＣＯＯＨ …………（７）ここで、上式（４）、（５）、（６）、（７）におい
て、Ｘは化合物の他の構造部分を構成する原子団を示
す。
【請求項２０】液晶を介して対向配置される基板のう
ち一方の基板の液晶側の画素領域に、絶縁膜を介して画
素電極と対向電極とが形成され、これら画素電極と対向
電極のうちの一方の電極は画素領域の全域に形成されて
いる透明電極で構成されているとともに、他方の電極は
一方向に延在されて該方向と直交する方向に並設されて
いることを特徴とする請求項１１ないし１９のうちいず
れかに記載の液晶表示装置。
【請求項２１】液晶を介して対向配置される基板のう
ち一方の基板の液晶側の画素領域に、絶縁膜を介して画
素電極と対向電極とが形成され、これら画素電極と対向
電極は、一方向に延在されて該方向と直交する方向に並
設された複数の電極からなるとともに、それらは交互に
配置されていることを特徴とする請求項１１ないし１９
のうちいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項２２】ゲート信号線からの走査信号の供給に
よって駆動されるスイッチング素子を備え、このスイッ
チング素子を介してドレイン信号線からの映像信号が画
素電極に供給されることを特徴とする請求項２０、２１
のうちいずれかに記載の液晶表示装置。