JP3543351B2 - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、低コスト，広視角及びマウス対応，動画対応可能な高速応答を合わせもつアクティブマトリクス型液晶表示装置に関し、さらには車及び公的交通機関に搭載されたアクティブマトリクス型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液晶表示装置においては、液晶層を駆動する電極を２枚の基板表面上に形成し、相対向させた透明電極を用いていた。これは液晶に電界を基板に垂直な方向の電界を印加することで動作させる、ツイステッドネマチック表示方式に代表される表示方式を採用していることによる。一方、液晶に印加する電界の方向を基板に対してほぼ平行な方向にする方式として、１枚の基板上に設けた櫛歯電極を用いた方式が、特公昭63−21907号公報，USP4345249 により提案されている。この場合、電極は透明である必要はなく、導電性が高く不透明な金属電極が用いられる。しかしながら、これらの公知技術においては、液晶に印加する電界の方向を基板にほぼ平行な方向にする表示方式（以下、横電界方式と称する）をアクティブマトリクス駆動するために、あるいは、横電界方式において高速応答させるのに必要な液晶または配向膜の物性や詳しい素子構成に関する記載はない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
横電界方式においては開口率を確保するため、電極間ギャップを広げる必要があり、そのことによって駆動電圧が高くなるという問題がある。また、液晶表示装置をマウス使用可能とするには約１５０〜２００ｍｓ、動画表示可能とするには約５０ｍｓの応答時間が必要である。しかし、液晶の電場に対する応答は元来遅く、ネマチック液晶を使用する様々な表示方式において液晶の応答時間が遅いということがしばしば問題となっている。横電界方式においても例外ではない。加えて、横電界方式ではその独特の電極構造のため、電界が液晶に印加されにくく、更に液晶の応答が遅い。従って、駆動電圧を低減し、かつマウス対応化あるいは動画表示可能にするためには、何らかの手段を施す必要がある。
【０００４】
本発明の目的は、横電界方式においてマウス対応または動画対応可能な高速応答性を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、上記目的を達成するために本発明では以下の手段を用いる。
【０００６】
少なくとも一方が透明な一対の基板，該基板間に誘電異方性を有する液晶組成物層，ｎ×ｍ個のマトリクス状の画素を形成する電極群，界面上の液晶分子を所定の方向に配向制御する配向制御膜，基板間に一定のギャップを与えるスペーサーを挾持してなる液晶パネル，該液晶の分子配向状態に応じて光学特性を変える偏光手段，所定電圧波形を発生させる駆動ＬＳＩ及びそれぞれの画素内に備えたアクティブ素子からなる駆動手段とを備え、前記電極群（望ましくは金属性とする）の構造を前記配向制御層及び前記液晶組成物層に対して主として前記界面に平行な電界を印加し得る所定構造とした液晶表示装置において、
［手段１］対向する該基板間のギャップが６μｍ以下であって、応答時間が100 ｍｓ以下１ｍｓ以上である液晶表示装置。
【０００７】
［手段２］前記液晶組成物層の比誘電率（（ε_LC）_//：分子長軸方向の比誘電率，（ε_LC)_⊥：分子短軸方向の比誘電率）と前記配向制御層の比誘電率（ε_AF）の間に式（１）を満たす関係があり、
【０００８】
【数３】
(ε_LC）_// ＞２ε_AF
または …（１）
（ε_LC）_⊥ ＞２ε_AF
かつ、前記液晶組成物層の粘度（η）とツイストの弾性定数（Ｋ₂ ）の間に式 （２）を満たす関係が成り立つようにする液晶表示装置。
【０００９】
【数４】
η／Ｋ₂＜４.５×１０¹⁰［ｓ・ｍ^-2] …（２）
さらに、手段１及び２の液晶表示装置において、
［手段３］前記液晶組成物層中の液晶化合物が末端基としてフルオロ基あるいはシアノ基あるいはフルオロ基とシアノ基の両者を有する、一般式（Ｉ）で表される液晶化合物である液晶表示装置。
【００１０】
【化３】

【００１１】
（一般式（Ｉ）において、Ｘ₁〜Ｘ₃はフルオロ基，シアノ基あるいは水素原子を表し、Ｒは置換されてもよい炭素数１から１０のアルキル基あるいはアルコキシ基を表し、環Ａはシクロヘキサン環，ベンゼン環，ジオキサン環，ピリミジン環または［２，２，２］−ビシクロオクタン環を表し、Ｚは単結合，エステル結合、エーテル結合またはメチレン，エチレンを表し、ｎは１あるいは２の整数である。）
［手段４］前記液晶組成物層中の液晶化合物が分子短軸方向にフルオロ基あるいはシアノ基あるいはフルオロ基とシアノ基の両者を有する、一般式（II）で表される液晶化合物である液晶表示装置。
【００１２】
【化４】

【００１３】
（一般式（ＩＩ）において、Ｘ₁及びＸ₂はフルオロ基，シアノ基あるいは水素原子を表し、Ｒは置換されてもよい炭素数１から１０のアルキル基あるいはアルコキシ基を表し、環Ａはシクロヘキサン環，ベンゼン環，ジオキサン環，ピリミジン環または［２，２，２］−ビシクロオクタン環を表し、Ｚは単結合，エステル結合，エーテル結合またはメチレン，エチレンを表し、ｎは１あるいは２の整数である。）
また、
［手段５］手段１から４において、液晶層のリターデーション（ｄ・Δｎ）が ０.２１μｍ以上０.３６μｍ以下であるようにする液晶表示装置。
【００１４】
【作用】
先ず初めに、電界方向に対する、偏光板の偏光透過軸のなす角φ_P ，界面近傍での液晶分子長軸（光学軸）方向のなす角φ_LC，一対の偏光板間に挿入した位相差板の進相軸のなす角φ_R の定義を示す（図４）。偏光板及び液晶界面はそれぞれ上下に一対あるので必要に応じてφ_P1，φ_P2，φ_LC1，φ_LC2と表記する。
【００１５】
図１（ａ)，(ｂ）は本発明の液晶パネル内での液晶の動作を示す側断面を、図１（ｃ)，(ｄ）はその正面図を表す。図１ではアクティブ素子を省略してある。また、本発明ではストライプ状の電極を構成して複数の画素を形成するが、ここでは一画素の部分を示した。電圧無印加時のセル側断面を図１（ａ）に、その時の正面図を図１（ｃ）に示す。透明な一対の基板の内側に線状の電極３，４が形成され、その上に配向制御膜６が塗布及び配向処理されている。間には液晶組成物が挟持されている。棒状の液晶分子５は、電界無印加時にはストライプ状のＹ電極の長手方向に対して若干の角度、即ち４５度≦｜φ_LC｜＜９０度、をもつように配向されている。上下界面上での液晶分子配向方向はここでは平行、即ち φ_LC1＝φ_LC2を例に説明する。また、液晶組成物の誘電異方性は正を想定している。次に、電界９を印加すると図１(ｂ)，(ｄ)に示したように電界方向に液晶分子がその向きを変える。偏光板２を所定角度８に配置することで電界印加によって光透過率を変えることが可能となる。このように、本発明によれば透明電極がなくともコントラストを与える表示が可能となる。液晶組成物の誘率異方性は正を想定したが、負であっても構わない。その場合には初期配向状態をストライプ状電極の長手方向に垂直な方向から若干の角度｜φ_LC｜（即ち、０度＜｜φ_LC｜≦４５度）を持つように配向させる。
【００１６】
ところで、横電界方式における液晶の応答時間は、液晶にかかる弾性的トルク，電磁気的トルク及び粘性的トルクの釣合いを表す式を解くことにより導かれるが、最終的に導かれる液晶の立上がりと立下がり時間は、次式で表される。
【００１７】
【数５】
τ_rise＝γ₁／（ε₀ΔεＥ²−π²Ｋ₂／ｄ²） …（３）
【００１８】
【数６】
τ_fall＝γ₁ｄ²／π²Ｋ₂＝γ₁／ε₀ΔεＥ_c ² …（４）
ここで、τ_rise及びτ_fallは立上がり及び立下がり時間、γ₁は粘性係数、Ｋ₂はツイストの弾性定数、ｄはセルギャップ、Δεは誘電異方性、ε₀ は真空の誘電率、Ｅは電界強度、Ｅ_c はしきい値電界を表す。横電界方式において、上式は対向する基板間のセルギャップｄを小さくすることで応答時間を短縮できるを示している。立下がり時間はセルギャップｄを小さくするとその２乗に比例して速くなる。一方、立上がり時間の分母の第２項は第１項に比べ小さいので、セルギャップを小さくすることによって立上り時間を損なうことはない。
【００１９】
従って、上記手段１の如く対向する基板間のギャップを６μｍ以下にすることは、１００ｍｓ以下の応答時間を達成するための手段となり得る。望ましくは５μｍ以下であれば更に良い。ここで、応答時間は図５に示すように、透過率最小及び最大になる電圧間のスイッチングにおいて、９０％の透過率変化に要する時間として定義している。
【００２０】
また、上記手段２のように液晶組成物層の比誘電率（（ε_LC）_//：分子長軸方向の比誘電率、（ε_LC）_⊥：分子短軸方向の比誘電率）と配向制御層の比誘電率（ε_AF）の間に（ε_LC）_//＞２ε_AF、または（ε_LC)_⊥＞２ε_AF の関係を満たし、かつ、液晶組成物層の粘度（η）とツイストの弾性定数（Ｋ₂）の間にη／Ｋ₂＜４５［Ｇｓ／（ｍ・ｍ）］の関係を満たすようにすることで高速応答の電界液晶表示装置を得ることができる。通常の横電界方式では電極の厚みが液晶組成物層より小さいので、液晶層に液晶と配向膜の界面に完全に平行な電界を与えることはできない。この不完全な横電界が液晶を面内でスイッチングする効率を低下させてしまう。そこで、２層の誘電体層間において電界の屈折が図６に示すように達成されることから、液晶の誘電率ε_LCが配向膜の誘電率ε_AFより大きくすることによって、望ましくは２倍のε_AFより大きくすることによって、液晶と配向膜の界面に対して、より平行な横電界を液晶に与えることができる。従って、液晶が面内でスイッチングするために必要な横電界が効率良く液晶に与えられる。そして、液晶の粘度ηを小さくする、あるいはツイストの弾性定数Ｋ₂ を大きくして、鋭意検討した結果、両者の比が４５［Ｇｓ／（ｍ・ｍ）］であるときに、マウス対応または動画表示可能な高速応答を得られることが分かった。
【００２１】
更に、上記手段３に示した液晶は手段１から２の条件に適合し、マウス対応あるいは動画表示可能な高速応答を実現することが分かった。フルオロ基を末端に有するトリフルオロ系液晶は約７程と大きな誘電異方性Δεを示しながら粘度ηが２０〜３０ｃｐと小さいため、他の液晶組成物に添加することにより駆動電圧を下げ、応答時間を短くすることが可能である。具体的には、トランス−４−ヘプチル−（３，４，５−トリフルオロフェニル）シクロヘキサン、１，２，６−トリフルオロ−４−［トランス−４−(トランス−４−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル］ベンゼン、トランス−４−プロピル−（３，４，５−トリフルオロビフェニル−４′−イル）シクロヘキサン、２−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−１−［トランス−４−(３，４，５−トリフルオロフェニル)シクロヘキシル］エタン、３，４，５−トリフルオロフェニル−トランス−４−ペンチルシクロヘキシルカルボキシレート、トランス−４−ヘプチル−（３，４−ジフルオロフェニル）シクロヘキサン、１，２−ジフルオロ−４−［トランス−４−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル］ベンゼン、トランス−４−プロピル−（３，４−ジフルオロビフェニル−４′−イル）シクロヘキサン、２−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−１−［トランス−４−（３，４−ジフルオロフェニル）シクロヘキシル］エタン、３，４−ジフルオロフェニル−トランス−４−ペンチルシクロヘキシルカルボキシレート、トランス−４−ヘプチル−（４−シアノフェニル）シクロヘキサン、１，２−ジシアノ−４−［トランス−４−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル］ベンゼン、トランス−４−プロピル−（３，４−ジシアノビフェニル−４′−イル）シクロヘキサン、２−(トランス−４−プロピルシクロヘキシル)−１−［トランス−４−（３，４−ジシアノフェニル）シクロヘキシル］エタン、３，４−ジシアノフェニル−トランス−４−ペンチルシクロヘキシルカルボキシレート、４−シアノ−３−フルオロフェニル−トランス−４−プロピルシクロヘキシルカルボキシレートなどがある。ただし、これらの化合物に限定されるものではない。４−シアノ−３−フルオロフェニル−トランス−４−プロピルシクロヘキシルカルボキシレートに代表されるシアノ末端のオルト位にフルオロ基を有する液晶化合物は、双極子モーメントを相殺するようなダイマーを形成しにくいことが知られており、このような液晶は誘電率も大きく、粘度も小さいので横電界方式の高速化には有効となる。
【００２２】
また、上記手段４に示した液晶も手段１から２の条件に適合し、マウス対応あるいは動画表示可能な高速応答を実現することが分かった。具体的には、トランス−４−ヘプチル−（２，３−ジフルオロフェニル）シクロヘキサン、２，３−ジフルオロ−４−［トランス−４−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル］ベンゼン、トランス−４−プロピル−（２，３−ジフルオロビフェニル−４′−イル）シクロヘキサン、２−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−１−［トランス−４−（２，３−ジフルオロフェニル）シクロヘキシル］エタン、２，３−ジフルオロフェニル−トランス−４−ペンチルシクロヘキシルカルボキシレート、トランス−４−ヘプチル−（２−シアノ−３−フルオロフェニル）シクロヘキサン、２−シアノ−３−フルオロ−４−［トランス−４−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル］ベンゼン、トランス−４−プロピル−（２−シアノ−３−フルオロビフェニル−４′−イル）シクロヘキサン、２−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−１−［トランス−４−（２−シアノ−３−フルオロフェニル）シクロヘキシル］エタン、２−シアノ−３−フルオロフェニル−トランス−４−ペンチルシクロヘキシルカルボキシレートなどがある。ただし、これらの化合物に限定されるものではない。
【００２３】
上記に述べた高速応答化の手段において、ディスプレイとしては応答時間のみならず、明るさやコントラスト比などの他の特性も満足するトータル設計が望まれるという立場から、液晶のリターデーションｄ・Δｎを例えば以下のように設定する。先述のように複屈折モードで表示する場合、一組の偏光板をクロスニコルに配置したときには透過光の強度を表す式は次式となる。
【００２４】
【数７】
Ｉ／Ｉ₀＝sin²（２α）・sin²（πｄ・Δｎ／λ） …（５）
ここで、αは液晶層の実効的な光軸と偏光透過軸のなす角、ｄはセルギャップ、Δｎは液晶の屈折率異方性、λは光の波長を表す。低電圧印加時に暗，高電圧印加時に明状態となるノーマリクローズ特性を得るには偏光板の配置として、一方の偏光板の透過軸を液晶分子配向方向（ラビング軸）にほぼ平行、すなわち φ_P1＝φ_LC1＝φ_LC2とし、他方の偏光板の透過軸をそれに垂直、すなわち、φ_P2＝φ_P1＋９０度とすればよい。電界無印加時には、（５）式におけるαが０であるので光透過率Ｉ／Ｉ₀ も０となる。一方、電圧印加時にはその強度に応じてαが増大し、４５度のとき光透過率は最大となる。この時、光の波長を０．５５５μｍと想定すると無彩色でかつ透過率を最大とするには実効的なｄ_eff・Δｎ を２分の１波長である０.２８μｍ にすればよい。実際のセル中では界面近傍で液晶分子が固定されているため、ｄ_eff はセルギャップｄよりも薄い。従って、複屈折モードのノーマリクローズ型で明状態の白色性及び高透過率を実現するには、ｄ・Δｎを２分の１波長よりやや高めの０.３０μｍ 程度に設定すればよい。現実には裕度があるため、０.２１から０.３６μｍの間に設定するとよい。
【００２５】
このような観点から、用いる液晶の屈折率異方性Δｎを比較的大きくし、コントラストを高めるために上記手段５のようにリターデーションｄ・Δｎを０.２１から０.３６μｍ に設定することにより、対向する基板間のギャップを小さくすることが必然となり、応答速度を速める手段となり得る。
【００２６】
勿論、（３）及び（４）式に示すように、液晶の粘度を小さくした方が応答時間には有利である。また、液晶の誘電異方性の絶対値｜Δε｜をできるだけ大きくすることによって応答速度を速くすることもできる。これは電界と液晶との相互作用のエネルギーが大きくなるためである。
【００２７】
【実施例】
本発明を実施例により具体的に説明する。
【００２８】
〔実施例１〕
図２は本発明の第１の実施例の単位画素の平面図である。図３は図２の断面図を示す。研磨したガラス基板１上にＡl よりなる走査信号電極１０を形成し、前記走査信号電極の表面はＡl の陽極酸化膜であるアルミナ膜１９で被覆した。走査信号電極１０を覆うようにゲート窒化Ｓｉ(ゲートＳiＮ）膜１６と非晶質 Ｓｉ（ａ−Ｓｉ）膜１７を形成し、このａ−Ｓｉ膜１７上にｎ型ａ−Ｓｉ膜１８，ソース電極３及び映像信号電極１１を形成した。さらに、前記ソース電極３及び映像信号電極１１と同層にコモン電極４を付設した。ソース電極３及び映像信号電極１１の構造としては図１に示すように、いずれもストライプ状のコモン電極４と平行で、走査信号電極１０と交差するような構造とし、一方の基板上に薄膜トランジスタ（図２，図３）及び金属電極群が形成された。これらによって、一方の基板上のソース電極３，コモン電極４間で電界がかかり、かつその方向９が基板界面にほぼ平行となるようにした。基板上の電極はいずれもアルミニウムからなるが、電気抵抗の低い金属性のものであれば特に材料の制約はなく、クロム，銅等でもよい。画素数は４０（×３）×３０（即ち、ｎ＝１２０，ｍ＝３０である。）で、画素ピッチは横方向（即ちコモン電極間）は８０μｍ，縦方向 （即ちゲート電極間）は２４０μｍである。コモン電極の幅は１２μｍで隣接するコモン電極の間隙の６８μｍよりも狭くし、高い開口率を確保した。また薄膜トランジスタを有する基板に相対向する基板上にストライプ状のＲ，Ｇ，Ｂ３色のカラーフィルタ２０を備えた。カラーフィルタ２０の上には表面を平坦化する透明樹脂１３を積層した。透明樹脂の材料としてはエポキシ樹脂を用いた。パネルには駆動ＬＳＩが接続されている。
【００２９】
ところで、液晶材料には屈折率異方性Δｎが０.０７２、誘電異方性Δεは3.7（ε_//：７.４，ε_⊥：３.７）、粘度ηが２０ｃｐ(２０℃)、ツイストの弾性定数Ｋ₂が９.２６×１０μdynの液晶組成物を用いた。従って、η／Ｋ₂ ＝２３.９［Ｇｓ／（ｍ・ｍ）］であった。また、配向膜材料にはＰＩＱを用いており、比誘電率ε_AFは２.８ であった。従って、（ε_LC）_//＞２ε_AFが成り立っている。一方、一組の基板のラビング方向は互いにほぼ平行で、かつ印加電界方向とのなす角度を１０５度（φ_LC1＝φ_LC2＝１０５度）とした（図４）。基板間のギャップｄは球形のポリマビーズを基板間に分散して挾持し、液晶封入状態で３.８ μｍとした。
【００３０】
パネルは２枚の偏光板〔日東電工社製Ｇ１２２０ＤＵ〕で挾み、一方の偏光板の偏光透過軸をラビング方向にほぼ平行、即ちφ_P1＝１０５度とし、他方をそれに直交、即ちφ_P2＝１５度とした。これにより、ノーマリクローズ特性を得た。
こうして得られた液晶表示装置の液晶の応答時間を測定したところ、立上がり時間：３０ｍｓ,立下がり時間：３５ｍｓとなった。
【００３１】
なお、応答時間は図５に示すように、透過率最小及び最大になる電圧間のスイッチングにおいて、９０％の透過率変化に要する時間とした。
【００３２】
〔実施例２〕
本実施例の構成は下記の要件を除けば、実施例１と同一である。
【００３３】
液晶には２，３−ジフルオロベンゼン誘導体を成分とするＭＬＣ−２０１１ （メルク社製）を用いた。このときη／Ｋ₂＝２７.８［Ｇｓ／（ｍ・ｍ）］であった。本実施例の液晶の誘電異方性Δεは−３.３(ε_//：３.８，ε_⊥：７.１）であった。従って、（ε_LC）_⊥＞２ε_AF が成り立っている。なお、基板間のギャップｄは４.７μｍに設定して、リターデーションｄ・Δｎを約０.３５μｍとした。
【００３４】
一組の基板のラビング方向は互いにほぼ平行で、かつ印加電界方向とのなす角度を１５度（φ_LC1＝φ_LC2＝１５度）とした（図４）。パネルは２枚の偏光板 〔日東電工社製Ｇ１２２０ＤＵ〕で挾み、一方の偏光板の偏光透過軸をラビング方向にほぼ平行、即ちφ_P1＝１５度とし、他方をそれに直交、即ちφ_P2＝−７５度とした。これにより、ノーマリクローズ特性を得た。
【００３５】
こうして得られた液晶表示装置の液晶の応答時間を測定したところ、立上がり時間：３８ｍｓ,立下がり時間：４４ｍｓとなった。
【００３６】
〔実施例３〕
本実施例の構成は下記の要件を除けば、実施例１と同一である。
【００３７】
液晶には２,３−ジフルオロベンゼン誘導体を成分とするＭＬＣ−２００９ （メルク社製）を用いた。このときη／Ｋ₂＝４４.０［Ｇｓ／（ｍ・ｍ）］であった。本実施例の液晶の誘電異方性Δεは−３.４（ε_//：３.９,ε_⊥：７.３）であった。従って、（ε_LC）_⊥＞２ε_AFが成り立っている。なお、基板間のギャップｄは２.０μｍに設定して、リターデーションｄ・Δｎを約０.３０μｍとした。
【００３８】
一組の基板のラビング方向は互いにほぼ平行で、かつ印加電界方向とのなす角度を１５度（φ_LC1＝φ_LC2＝１５度）とした（図４）。パネルは２枚の偏光板 〔日東電工社製Ｇ１２２０ＤＵ〕で挾み、一方の偏光板の偏光透過軸をラビング方向にほぼ平行、即ちφ_P1＝１５度とし、他方をそれに直交、即ちφ_P2＝−７５度とした。これにより、ノーマリクローズ特性を得た。
【００３９】
こうして得られた液晶表示装置の液晶の応答時間を測定したところ、立上がり時間：４０ｍｓ，立下がり時間：２０ｍｓとなった。
【００４０】
〔実施例４〕
本実施例の構成は下記の要件を除けば、実施例１と同一である。
【００４１】
液晶には３，４−ジフルオロベンゼン誘導体を成分とするLIXON−5023（チッソ社製）を用いた。このときη／Ｋ₂＝４２.０［Ｇｓ／（ｍ・ｍ）］であった。本実施例の液晶の誘電異方性Δεは４.５（ε_//：８.２，ε_⊥：３.７ ）であった。従って、（ε_LC）_//＞２ε_AFが成り立っている。なお、基板間のギャップｄは３.５μｍに設定して、リターデーションｄ・Δｎを約０.２８μｍとした。
【００４２】
こうして得られた液晶表示装置の液晶の応答時間を測定したところ、立上がり時間：２５ｍｓ,立下がり時間：３０ｍｓとなった。
【００４３】
〔実施例５〕
本実施例の構成は下記の要件を除けば、実施例１と同一である。
【００４４】
液晶には特開平2−233626 号公報記載の３，４，５−トリフルオロベンゼン誘導体を成分とする液晶（チッソ社製）を用いた。このときη／Ｋ₂ ＝２３.６ ［Ｇｓ／(ｍ・ｍ）］であった。本実施例の液晶の誘電異方性Δεは７.３（ε_//：１１.０，ε_⊥：３.７ ）であった。従って、（ε_LC）_//＞２ε_AF が成り立っている。なお、基板間のギャップｄは４.７μｍ に設定して、リターデーションｄ・Δｎを約０.３４μｍ とした。
【００４５】
こうして得られた液晶表示装置の液晶の応答時間を測定したところ、立上がり時間：２８ｍｓ,立下がり時間：５３ｍｓとなった。
【００４６】
〔比較例１〕
本比較例１の構成は下記の要件を除けば、実施例１と同一である。
【００４７】
液晶材料にはトランス、トランス−４，４−ジペンチルートランス−１，１′−ジシクロヘキサン−４−カルボニトリルを成分としたＺＬＩ−２８０６を用いた。このとき、η／Ｋ₂＝４６.２［Ｇｓ／（ｍ・ｍ）］であった。本比較例の液晶の誘電異方性Δεは−４.８（ε_//：３.３，ε_⊥：８.１）であった。従って、(ε_LC）_⊥＞２ε_AFが成り立っている。なお、基板間のギャップｄは６.２μｍに設定して、リターデーションｄ・Δｎを約０.２７μｍ とした。
【００４８】
一組の基板のラビング方向は互いにほぼ平行で、かつ印加電界方向とのなす角度を１５度（φ_LC1＝φ_LC2＝１５度）とした（図４）。パネルは２枚の偏光板 〔日東電工社製Ｇ１２２０ＤＵ〕で挾み、一方の偏光板の偏光透過軸をラビング方向にほぼ平行、即ちφ_P1＝１５度とし、他方をそれに直交、即ちφ_P2＝−７５度とした。これにより、ノーマリクローズ特性を得た。
【００４９】
こうして得られた液晶表示装置の液晶の応答時間を測定したところ、立上がり時間：１５０ｍｓ,立下がり時間：１８０ｍｓとなった。
【００５０】
〔比較例２〕
本比較例２の構成は下記の要件を除けば、比較例１と同一である。
【００５１】
液晶材料には屈折率異方性Δｎが０.０７４３ ，粘度ηが２０ｃｐ（２０℃），ツイストの弾性定数Ｋ₂が４.１７μｄｙｎの液晶組成物を用いた。従って、η／Ｋ₂＝４８.０［Ｇｓ／（ｍ・ｍ）］であった。本比較例の液晶の誘電異方性 Δεは−１.５（ε_//：３.２，ε_⊥：４.７ ）であった。従って、（ε_LC）_//＞２ε_AFまたは（ε_LC）_⊥＞２ε_AF が成り立たない。基板間のギャップｄを３.８μｍに設定して、リターデーションｄ・Δｎを約０.２８μｍとした。
【００５２】
こうして得られた液晶表示装置の液晶の応答時間を測定したところ、立上がり時間：１００ｍｓ，立下がり時間：１２０ｍｓとなった。
【００５３】
なお、本発明の実施例及び比較例の応答速度と用いた液晶の粘度とツイストの弾性定数の比の関係を表す図を図７に示す。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、対向する基板間のギャップを６μｍ以下にすることで高速横電界方式を達成できる。また、液晶及び配向膜の物性を式（１）及び式（２）を満たすように設定することによって、横電界方式における液晶の応答時間が短縮される。その結果、マウス対応あるいは動画表示可能なアクティブマトリクス型横電界液晶表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１から５及び比較例１から２の液晶表示装置において液晶の動作を示す図。
【図２】実施例１から５及び比較例１から２における単位画素の平面図。
【図３】実施例１から５及び比較例１から２における単位画素の断面図。
【図４】実施例１から５及び比較例１から２における電界方向に対する、界面上の分子長軸配向方向，偏光板偏光軸，位相板進相軸のなす角を示す図。
【図５】応答時間の定義を示す図。
【図６】誘電体層界面における電界の屈折の様子を表す図。
【図７】本発明の実施例及び比較例の応答速度と用いた液晶の粘度とツイストの弾性定数の比の関係を表す図。
【符号の説明】
１…基板、２…偏光板、３…ソース電極、４…コモン電極、５…液晶分子、６…配向膜兼保護膜、７…界面上の分子長軸配向方向、８…偏光板透過軸、９…電界方向、１０…走査信号電極、１１…映像信号電極、１２…付加容量、１３…平坦化膜、１４…配向膜、１５…保護膜、１６…走査電極保護膜、１７…ａ−Ｓｉ膜、１８…ｎ型ａ−Ｓｉ膜、１９…陽極酸化膜、２０…カラーフィルタ、２１…遮光板、２２…位相板進相軸、２３…偏光板透過軸。

Claims (4)

1. 少なくとも一方が透明な一対の基板，該基板間に誘電異方性を有する液晶組成物層，液晶を配向させるための配向制御層，該基板上の電極，偏光手段，駆動電圧波形を発生させる駆動ＬＳＩ及びそれぞれの画素内に備えたアクティブ素子からなる駆動手段とを備え、前記電極が前記配向制御層及び前記液晶組成物層に対して主として前記界面に平行な電界を印加する構造を有した液晶表示装置において、
   該液晶組成物層の比誘電率((ε_LC）_//：分子長軸方向の比誘電率，（ε_LC)_⊥：分子短軸方向の比誘電率）と配向制御層の比誘電率（ε_AF）の間に式（１）を満たす関係があり、
   

   

   かつ、該液晶組成物層の粘度（η）とツイストの弾性定数（Ｋ₂）の間に式(２）を満たす関係があることを特徴とする液晶表示装置。
   

   
2. 請求項１に記載の液晶表示装置において、前記液晶組成物層中の液晶化合物が末端基としてフルオロ基あるいはシアノ基あるいはフルオロ基とシアノ基の両者を有する、一般式（Ｉ）で表される液晶化合物であることを特徴とする液晶表示装置。
   

   

   （一般式（Ｉ）において、Ｘ₁〜Ｘ₃はフルオロ基、シアノ基あるいは水素原子を表し、Ｒは置換されてもよい炭素数１から１０のアルキル基あるいはアルコキシ基を表し、環Ａはシクロヘキサン環，ベンゼン環，ジオキサン環，ピリミジン環または［２，２，２］−ビシクロオクタン環を表し、Ｚは単結合，エステル結合，エーテル結合またはメチレン，エチレンを表し、ｎは１あるいは２の整数である。）
3. 請求項１に記載の液晶表示装置において、前記液晶組成物層中の液晶化合物が分子短軸方向にフルオロ基あるいはシアノ基あるいはフルオロ基とシアノ基の両者を有する、一般式（II）で表される液晶化合物であることを特徴とする液晶表示装置。
   

   

   （一般式（II）において、Ｘ₁及びＸ₂はフルオロ基，シアノ基あるいは水素原子を表し、Ｒは置換されてもよい炭素数１から１０のアルキル基あるいはアルコキシ基を表し、環Ａはシクロヘキサン環，ベンゼン環，ジオキサン環，ピリミジン環または［２，２，２］−ビシクロオクタン環を表し、Ｚは単結合，エステル結合，エーテル結合またはメチレン，エチレンを表し、ｎは１あるいは２の整数である。）
4. 前記液晶組成物層のリターデーション（ｄ・Δｎ）が０.２１μｍ以上０.３６μｍ以下であることを特徴とする請求項１から３に記載の液晶表示装置。

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