JP2000282038A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ノーマリーブラック方式の液晶表示装置におい
て、光源や回路からの発熱による表示むらが少なく、か
つ、高コントラストを両立できる高画質な液晶表示装置
を提供する。 【解決手段】一対の基板と、それらの間に挟まれたスペ
ーサーと、一対の基板の間に液晶材料を充填することに
より形成した液晶層とを有する。前記液晶材料は、温度
が１０℃変化した場合の駆動電圧閾値の変化ΔＶthが、
２５ｍＶより小さい特性を有し、さらには、温度が１０
℃変化した場合の誘電率異方性の変化量Δ（Δε）が、
Δ（Δε）≧１.４５−（Ｔni／１００） （ただし、Ｔ
niは液晶材料が液晶相から等方相になる温度である）を
満たし、かつ、前記液晶材料は３５重量％以下の含有率
でシアノ基を有する液晶化合物を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低電圧で黒表示，
高電圧で白表示を行う、いわゆるノーマリーブラック方
式の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、基板間に挟まれた液晶
層の液晶分子に電界を加えて配向方向を変化させ、液晶
層を透過する光量を変化させることにより、所望の表示
を行う構成である。加える電界は、駆動回路より制御さ
れる。液晶表示装置の光源は、透過型液晶表示装置の場
合にはバックライトと呼ばれ、液晶表示素子の背面もし
くは側面に設置される。また、反射型液晶表示装置の場
合には、太陽光や室内照明等の外光を用いるものと、フ
ロントライトと呼ばれる液晶表示装置の前面に設置した
光源を用いるものとがある。また、液晶表示装置の液晶
層の厚さ、すなわち基板間隔はスペーサーによって一定
に保たれている。このスペーサーには、通常、球状の樹
脂やシリカが用いられる。

【０００３】バックライトもしくはフロントライト等の
光源を用いる場合、これらの光源から熱が発生する。ま
た駆動回路からも熱が発生する。これらの熱によって液
晶表示装置の表示部の面内に温度分布が発生し、これに
よって表示むらが発生する。この表示むらは、熱による
液晶の温度変化によって、液晶のしきい電圧が変化する
ことが原因である。

【０００４】そのメカニズムを簡単に説明する。液晶の
しきい電圧Ｖthは、下記数式１のように、液晶材料の弾
性定数（Ｋ）と、誘電率異方性（Δε）に依存する。

【０００５】

【数１】 ここで、弾性定数Ｋの温度変化は、通常、誘電率異方性
Δεの温度変化より大きい。そのため、結果的に、温度
変化によって、Ｋ／Δεが変化し、しきい電圧Ｖthが変
化してしまう。

【０００６】この問題を解決する方法として、 （１）ネマティック相→等方相への転移温度（Ｔni）が
高い液晶材料を用いることにより、Ｋ及びΔεの温度依
存性を小さくする方法。 （２）室温での誘電率異方性Δεが大きい液晶材料を用
いることにより、室温付近での誘電率異方性Δεの温度
依存性を大きくし、温度変化によるＫ／Δεの変化を小
さくする方法（竹内ほか４名，第２３回液晶討論会講演
予稿集２３０頁−２３１頁，１９９７年，竹下ほか５
名，第２３回液晶討論会講演予稿集３６８頁−３６９
頁，１９９７年）。等が提案されている。

【０００７】しかしながら（１）の方法では、熱による
表示むらは低減できるが、相転移温度（Ｔni）が高くな
ることにより、室温付近での液晶材料の粘度が上昇し、
液晶の応答が著しく遅くなるという問題がある。また
（２）の公知例の方法では、熱による表示むらを低減す
るために、誘電率異方性Δεの温度依存性をどの程度に
すれば良いか、また、そのためにはどうすればよいかに
ついては、具体的に示されていない。

【０００８】一方、熱による表示むらとは別の課題とし
て、ノーマリーブラック方式の液晶表示装置のコントラ
ストを向上させたいとの課題がある。

【０００９】液晶表示装置のコントラストは、黒表示時
の輝度と白表示時の輝度との比で表わされる。液晶のツ
イスト角が２４０度以上である、スーパーツイスティッ
ドネマティック（ＳＴＮ）方式の液晶表示装置では、低
電圧で黒表示し、高電圧で白表示する、いわゆるノーマ
リーブラック（もしくはノーマリークローズ）という表
示方式が用いられる。また基板面内に電界を引加し液晶
を駆動させる、いわゆる横電界方式液晶表示装置（例え
ば特公昭６３−２１９０７号）でも、一般的にノーマリ
ーブラック方式が用いられている。このようなノーマリ
ーブラック方式の液晶表示装置では、黒表示時に、スペ
ーサーの周辺で白抜け、すなわち光漏れが発生する。そ
のため黒輝度が十分に下がらず、コントラストが低下す
るという問題がある。

【００１０】光漏れの一つの原因は、黒表示時にスペー
サー自体を光が透過し、これが光漏れとなることにあ
る。これを低減するため、スペーサー本体を着色し、透
過率を低下させる方法が提案されている（例えば特開平
９−２５３０９号公報，特開平９−２０８６０７号公
報，特開平９−２２１５０７号公報，特開平９−３２５
３４２号公報，特開平１０−１０４６３４号公報）。

【００１１】また、光漏れのもう一つの原因は、スペー
サーの周辺で液晶の配向が、スペーサーのない部分の配
向と異なり、このため黒表示時でもスペーサー周辺で光
が透過してしまうことにある。このスペーサー周辺の光
漏れを低減するために、表面に長鎖アルキル基等を付加
したスペーサーを用い、液晶分子をスペーサーの表面に
対して垂直に配向させる方法が提案されている（例えば
特開平８−262453号公報，特開平８−３２８０１８号公
報，特開平９−１９４８４２号公報，特開平９−２４４
０３４号公報，特開平１０−９０６９１号公報）。

【００１２】液晶表示装置に用いられている液晶材料に
は様々なものがあるが、代表的な化合物としては、シア
ノ基を有する化合物，フッ素系化合物，トラン系化合
物、及びニュートラルと呼ばれる誘電率異方性がほとん
ど０である化合物等がある。特にＳＴＮ方式の液晶表示
装置では、低駆動電圧化のためにシアノ基を有する化合
物が主に用いられている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】発明者らは、液晶表示
装置のコントラストを向上させ、しかも、温度による表
示むらを低減するために、実際に、長鎖アルキル基等が
表面に付加されたスペーサーを用い、かつ、誘電率異方
性Δεの大きな液晶材料を用いて、液晶表示装置を作製
する実験を行った。しかしながら、熱による表示むらを
低減することは達成できたが、上述のスペーサーを用い
ているにも関わらず、コントラストは低下するという問
題が発生した。詳細に検討した結果、誘電率異方性Δε
の増大に伴い、黒表示時におけるスペーサー周辺での光
漏れ量が増大し、コントラストが低下していることが判
明した。すなわち、誘電率異方性Δεの大きな液晶材料
は、表示の熱むら低減の効果を得られるが、このような
材料では表面処理したスペーサーを用いてもスペーサー
周辺の配向を制御できず、光漏れ量を低減できない。

【００１４】このため、熱むらの少ない均一な表示と、
高コントラストとがトレードオフの関係にあり、両者を
両立できないという問題に直面した。

【００１５】また、熱による表示むらを低減させる場
合、上述の（１），（２）の従来技術では誘電率異方性
Δεや相転移温度Ｔniを具体的にどれくらいの値に設定
すればよいかは明らかになっていなかった。

【００１６】また、コントラストを向上させる場合、ス
ペーサーの表面処理のみならず、スペーサーと液晶材料
との相互作用を考慮する必要があるが、どのように相互
作用しているかについては不明である。

【００１７】本発明の第１の目的は、低電圧で黒表示
し、高電圧で白表示する、いわゆるノーマリーブラック
方式の液晶表示装置において、光源や回路からの発熱に
よる表示むらが少なく、かつ、高コントラストを両立で
きる高画質な液晶表示装置を提供することにある。

【００１８】本発明の第２の目的は、光源や回路からの
発熱による表示むらを抑制することのできる液晶材料の
設計方法を提供することにある。

【００１９】本発明の第３の目的は、いわゆるノーマリ
ーブラック方式の液晶表示装置において、スペーサー周
辺からの光漏れの少ない高コントラストの液晶表示装置
を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の実施態様
の液晶表示装置は、液晶材料が、温度が１０℃変化した
場合の駆動電圧閾値の変化ΔＶthが、２５ｍＶより小さ
い特性を有し、かつ、液晶材料が３５重量％以下の含有
率でシアノ基を有する液晶化合物を含有するものであ
る。

【００２１】さらには、本発明の液晶表示装置の液晶材
料が、温度が１０℃変化した場合の誘電率異方性の変化
量Δ（Δε）が、Δ（Δε）≧１.４５−（Ｔni／１０
０）満たすものである。

【００２２】さらに、この液晶材料のシアノ基を有する
液晶化合物が、

【００２３】

【化２】 （ただし、Ｘ１，Ｘ２は、ＨもしくはＦである）なる化
学構造を有する化合物であるというものである。

【００２４】また、本発明の第２の実施態様の液晶表示
装置は、ノーマリーブラックでスーパーツイスティッド
ネマティック方式の液晶表示装置の液晶材料の設計方法
であって、温度が１０℃変化した場合の誘電率異方性の
変化量Δ（Δε）が、Δ（Δε）≧１.４５−（Ｔni／
１００）（ただし、Ｔniは液晶材料が液晶相から等方相
になる温度である）を満たすように、液晶材料を構成す
る液晶化合物およびその組成を選択するというものであ
る。

【００２５】また、本発明の第３の実施態様の液晶表示
装置は、ノーマリーブラックでスーパーツイスティッド
ネマティック方式の液晶表示装置であって、一対の基板
と、一対の基板の間に挟まれたスペーサーと、一対の基
板の間に液晶材料を充填することにより形成した液晶層
とを有し、液晶材料は、３５重量％以下の含有率でシア
ノ基を有する液晶化合物を含有するというものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】発明の一実施の形態による液晶表
示装置について説明する。

【００２７】本実施の形態の液晶表示装置は、液晶材料
として、下記第１の条件、および、第２の条件を満たす
液晶材料を用いることにより、熱による表示むらの低減
と、高コントラストとを両立させる。

【００２８】第１の条件は、熱による表示むらを視認で
きない程度に抑制するための条件であり、具体的には、
液晶材料の温度が１０℃変化したときの誘電率異方性Δ
εの変化量が下記式を満たすような液晶材料を用いる。 （Δεの変化量）≧１.４５−（Ｔni／１００） ただし、上記式中のＴniは、液晶が液晶相から等方相に
相転移する温度（℃）を示す。

【００２９】また、第２の条件は、液晶材料に含まれる
シアノ基を有する化合物を液晶材料全体の３５重量％以
下の含有率にするというものである。これは次のような
理由による。第１の条件を満たす液晶材料の組成を設計
するには、液晶材料として誘電率異方性Δεが大きい液
晶材料を用いることが有効である。誘電率異方性Δε
は、温度が相転移温度Ｔni以上の等方相においてはその
値が０となるため、Ｔniが同じであれば室温付近でのΔ
εが大きければ大きいほど、温度上昇に伴うΔεの減少
量が大きくなるためである。しかしながら、発明者ら
は、誘電率異方性Δεが大きい材料を無条件に用いた場
合、後に詳しく説明するように液晶分子がスペーサーの
表面と平行（接線方向）に配向することがあり、これが
スペーサー周辺での光漏れの原因となることに気づい
た。これは、誘電率異方性Δεの大きい液晶分子は、双
極子モーメントが大きくなる傾向にあり、スペーサーの
表面と強く相互作用するためである。そこで、これを防
止するために上記第２の条件を定める。第１および第２
の条件を満たす液晶材料を用いることにより、熱による
表示むらの低減とコントラストの向上とを同時に実現す
ることが可能になる。本実施の形態の液晶表示装置の構
成は、上記第１および第２の条件を満たすように液晶材
料を選択する他は、通常のスーパーツイスティッドネマ
ティック（ＳＴＮ）方式の液晶表示装置と同様の構成で
あるので、ここでは簡単に説明する。

【００３０】本実施の形態の液晶表示装置の液晶素子
は、図８のように、ガラス基板４ａとガラス基板４ｂと
の間に液晶層６を挟んだ構成である。ガラス基板４ａの
液晶層６側の面には、ストライプ状にパターニングされ
たＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極５ａと、不図示のポ
リイミド配向膜とが備えられている。

【００３１】一方、ガラス基板４ｂの液晶層６側の面に
は、不図示のカラーフィルターとストライプ状にパター
ニングされたＩＴＯ電極５ｂと不図示のポリイミド配向
膜とが備えられている。電極５ａと電極５ｂの方向は、
直交するように形成されている。ガラス基板４ａとガラ
ス基板４ｂとの間隔は、これらの間に挟まれたスペーサ
ー７によって一定に保たれている。それぞれのポリイミ
ド配向膜には、ラビング方向の成す角が６０度（液晶の
ツイスト角度が２４０度）となるようにラビング処理さ
れている。なお、本実施の形態では、スペーサー７とし
て、表面に液晶分子を垂直に配向させるための処理が施
されたものを用いている。また、スペーサー７本体は着
色され、光を透過しない。

【００３２】液晶素子の背面側には、導光体８，偏光板
２ａ，位相差板３ａが配置されている。導光体８の側面
にはバックライト９が配置されている。また、液晶素子
の全面側には、位相差板３ｂ，偏光板２ｂが配置されて
いる。また、液晶素子の周囲には、上下の電極５ａ，５
ｂに接続された、液晶に電気信号を与える駆動回路（不
図示）が配置されている。偏光板２ａ，２ｂ，位相差板
３ａ，３ｂを取り付けるときには、一般的なＳＴＮ方式
の液晶表示装置と同様に、低電圧で黒表示，高電圧で白
表示となるように配置した。

【００３３】この液晶表示装置を製造する方法として
は、よく知られた一般的な方法を用いる。まず、ストラ
イプ状にパターニングされたＩＴＯ電極５ａが形成され
たガラス基板４ａを用意し、ポリイミド前駆体ワニスを
塗布，焼成することにより、ポリイミド配向膜を形成す
る。また、カラーフィルターとストライプ状にパターニ
ングされたＩＴＯ電極とが形成されたガラス基板４ｂを
用意し、同様にポリイミド配向膜を形成する。これらの
配向膜にラビング処理を行い、上下基板のＩＴＯ電極５
ａ，５ｂの方向が直交し、上下基板４ａ，４ｂのラビン
グ角度が６０度（液晶のツイスト角度が２４０度）とな
るように基板４ａ，４ｂを向かい合わせ、スペーサー７
によって基板間隔を一定に保持し、基板４ａ，４ｂの周
囲を熱硬化性のシール剤により貼り合わせる。貼り合わ
せた基板４ａ，４ｂの隙間に、予め選択しておいた組成
の液晶材料を封入し液晶層６を形成する。この液晶素子
の周辺に、駆動回路を取り付け、背面にバックライト
９，導光体８，偏光板２ａ等を設置し、前面に偏光板２
ｂ等を設置し、液晶表示装置として完成する。

【００３４】つぎに、本液晶表示装置において、上述し
た熱による表示むらを視認できない程度に抑制するため
の第１の条件を、発明者らがどのように導き出したかを
説明する。

【００３５】発明者らは、まず、図８の液晶表示装置
を、従来の液晶材料で液晶層６を形成したものを実際に
作製し、画像を表示させた。その結果、時間が経過する
につれ熱による表示むらが発生した。そこで、表示部の
表面温度を測定したところ、低いところで３０℃、高い
ところで４０℃であった。したがって、この表示むら
は、温度によって液晶のしきい値電圧（Ｖth）が変化し
たためであると考えられた。この表示むらは、３０℃で
のしきい電圧Ｖth(３０℃)と４０℃でのしきい電圧Ｖth
(４０℃)の差、ΔＶth＝Ｖth(３０℃)−Ｖth(４０℃)を
低減することによりこの表示むらを低減することができ
ると考えられる。なお。ここでは液晶のしきい電圧Ｖth
を、相対透過率４０％（すなわち相対輝度Ｂ４０）が得
られるときの電圧（Ｖ４０）と定義する。

【００３６】ここで人間の視感度を考えると、どの程度
の輝度差を人間が認識できるかの値として良く知られた
ものとしてウェーバー比がある。それによると、１０％
以上の輝度差を人間は認識することができるとされてい
る。すなわち、表示面内に温度分布が生じ、それによっ
て液晶の相対輝度Ｂ４０の変化がもたらされても、それ
が１０％以内であれば表示むらを人間は認識できない。
ここで図１のように駆動電圧Ｖthを温度３０℃でＢ４０
が得られる電圧Ｖ４０に設定すると、温度が４０℃まで
上昇している部分の相対輝度は、Ｂ４０よりもΔＢだけ
大きくなる。したがって、このΔＢが、当初のＢ４０に
対して１０％以内、すなわちΔＢ／Ｂ４０≦０.１であ
れば、人間は認識できない。

【００３７】そこで液晶表示装置を恒温槽に入れ、液晶
表示装置の温度を種々の温度に変化させて、そのつど相
対輝度を測定し、温度３０℃の時の相対輝度との差を求
めて温度変化ごとの相対輝度の変化ΔＢを測定した。ま
た、その温度で相対輝度Ｂ40が得られる駆動電圧Ｖ４０
を測定し、温度３０℃の時の駆動電圧Ｖ４０(＝Ｖth)と
の差ΔＶ４０とを求めた。そして、ΔＢとΔＶ４０との
関係を図２に示した。図２からわかるように、温度変化
による駆動電圧Ｖ４０の変化ΔＶ４０が２５ｍＶ以下で
あれば、相対輝度の変化ΔＢが、温度３０℃のときの相
対輝度Ｂ４０の１０％以内に納まることが判った。従っ
て、熱による表示むらを低減するためには、ΔＶ４０≦
２５ｍＶとしなければならないことが判明した。

【００３８】そこで、ΔＶ４０≦２５ｍＶとするため
に、前述した数式１

【００３９】

【数２】 に従って、液晶の誘電率異方性Δεの温度依存性を大き
くし、弾性定数Ｋの温度依存性を補償し、見かけ上ΔＶ
４０を小さくすることを試みた。そのために相転移温度
Ｔniがほぼ同じで、誘電率異方性Δεの温度依存性の異
なる液晶材料を用意し、それらの液晶材料のΔＶ４０を
測定した。また、その液晶材料ごとの誘電率異方性Δε
の温度依存性を求めるため、３０℃におけるΔεと４０
℃におけるΔεの差Δ(Δε)を求めた。図３にその結果
を示す。図３では、横軸にΔ(Δε)をとり、縦軸にΔＶ
４０をとった。図３から判るように、ΔＶ４０≦２５ｍ
Ｖとするためには、Δ（Δε）≧０.７ にする必要があ
ることが判る。従って、液晶材料として、３０℃におけ
るΔεと４０℃におけるΔεとの差Δ（Δε）が、を
０.７ 以上の液晶材料を用いることにより、駆動電圧の
温度変化を人間が輝度差として認識できる程度以下にす
ることが可能となることが判明した。

【００４０】但し、ここでは、液晶材料として、相転移
温度Ｔniがほぼ７５℃のものを用いている。熱むらを低
減するために、どの程度のΔ（Δε）が必要かは、液晶
材料の相転移温度Ｔniに依存する。これは前述したとお
り、相転移温度Ｔniが高くなれば、弾性定数Ｋの温度依
存性が小さくなるため、その温度依存性を補償するため
のΔ（Δε）が小さくてもすむためである。そこで、相
転移温度Ｔniが異なる液晶材料を用意し、上述と同様
に、ΔＶ４０≦２５ｍＶとするためのΔ（Δε）を測定
した。そして、求めたΔ（Δε）と相転移温度Ｔniとの
関係を求めた。その結果を図７に示す。図７より、ΔＶ
４０≦２５ｍＶとするためには、Δ(Δε)とＴniとの関
係が、 Δ（Δε）≧１.４５−（Ｔni／１００） を満たす必要があることを導くことができた。したがっ
て、液晶材料として、Δ（Δε）とＴni との関係が上
記関係を満たす材料を用いることにより、駆動電圧の温
度変化を人間が輝度差として認識できる程度以下にする
ことができることがわかった。

【００４１】なお、ここでは、液晶表示装置の温度分布
が低いところで３０℃、高いところで４０℃であったた
め、Δ（Δε）として、３０℃におけるΔεと４０℃に
おけるΔεとの差と定義しているが、室温の変化によ
り、この温度分布はかならず３０℃〜４０℃になるとは
限らない。しかし、温度分布の最高温度と最低温度との
差自体は、室温が若干変化したとしても大きく変化しな
いと考えられ、本実施の形態の液晶表示装置の場合、温
度差は１０℃前後になると考えられる。また、室温前後
のΔεの変化はほぼリニアであるため、Δ（Δε）とし
ては、液晶材料の温度が１０℃変化したときの誘電率異
方性Δεの変化量としても上記関係は成り立つと考えら
れる。これにより、本実施の形態の液晶表示装置の液晶
材料が満たすべき第１の条件として、液晶材料の温度が
１０℃変化したときの誘電率異方性Δεの変化量が下記
式を満たすような液晶材料、 （Δεの変化量）≧１.４５−（Ｔni／１００） （ただし、上記式中のＴniは、液晶が液晶相から等方相
に相転移する温度（℃）を示す。）を用いるという条件
を導くことができた。この第１の条件により、熱による
表示むらを視認できない程度に抑制することができる。

【００４２】なお、液晶材料の温度が１０℃変化したと
きの誘電率異方性Δεの変化量が液晶材料の組成によっ
て分布すること等を考慮すると、熱による表示むらを余
裕をもって視認できない程度に抑制するためには、 （Δεの変化量）≧１.５−（Ｔni／１００） を満たすように液晶材料を選択することが望ましい。

【００４３】つぎに、本実施の形態の液晶表示装置の液
晶材料が満たすべき第２の条件を、発明者らがどのよう
に導き出したかについて説明する。この第２の条件は、
高コントラストを実現するための条件であり、液晶材料
中のシアノ基を有する液晶化合物の液晶材料全体の３５
重量％以下とするというものである。これにより、液晶
材料の組成物全体の双極子モーメントが高くなりすぎる
のを抑制し、スペーサー７の周辺での光漏れを防止す
る。

【００４４】まず、発明者らは、従来の液晶表示装置で
の光漏れの原因を確認するため、種々の液晶材料を用い
て測定用液晶セルを作成した。この測定用液晶セルは、
上述したスペーサー７を挟んだガラス基板４ａ，４ｂの
間に液晶層６を挟んだものである。ガラス基板４ａ，４
ｂには、電極５ａ，５ｂは形成されていないが、ポリイ
ミド配向膜はそれぞれ形成されている。ガラス基板４ａ
のポリイミド配向膜のラビング方向は、ガラス基板４ｂ
のポリイミド膜のラビング方向と反平行にした。このセ
ルは、一般的に反平行配向セルとよばれるものである。

【００４５】このセル中に（１）ＰＣＨ３０２（１−
（４−エトキシフェニル）−４−プロピルシクロヘキサ
ン）とＰＣＨ３０４（１−（４−ブトキシフェニル）−
４−プロピルシクロヘキサン）の等量混合物、（２）メ
ルク社製ZLI-1083（シアノＰＣＨの３成分混合物（な
お、ＰＣＨはフェニルシクロヘキサンを意味する））、
（３）前記（１）と（２）の混合物の液晶をそれぞれ注
入し、偏光板のクロスニコル下で、セルのラビング方向
と一方の偏光板の偏光軸を一致させた状態で、そのスペ
ーサー周辺での液晶の配向を観察した。

【００４６】上記（２），（３）のようにシアノ基を有
する化合物を用いるのは、上記第１の条件を満たす液晶
材料の組成を設計するには、誘電率異方性Δεが大きい
シアノ基を有する化合物を用いることが有効だからであ
る。しかしながら、発明者らは、スペーサー７周辺の光
漏れにシアノ基を有する化合物が影響している可能性が
あると考えた。

【００４７】その結果、ＰＣＨ３０２とＰＣＨ３０４の
等量混合物を注入した場合は、図４のように、スペーサ
ー７の周囲に環状に明部４１が観察され、明部４１の外
側は暗部になっていた。また、明部４１には、偏光板の
偏光軸と一致する方向に十字に暗部線４２，４３が観察
された。偏光顕微鏡を用いた観察から、図９（ａ）のよ
うにスペーサー７の周りでは、液晶分子１３がスペーサ
ー７の表面に対して垂直（スペーサー７の周囲に放射
状）に配向していると推定される（図４）。図９（ａ）
では、スペーサー７の周囲の一分子だけを示している
が、実際には、明部４１の径方向の長さ分の複数の分子
が垂直に配向している。明部４１の外側の暗部では、液
晶分子がラビング方向に平行に配向している。このた
め、明部４１の外側では、直交している偏光板を光が通
過できないため暗部となる。また、スペーサー７自体
も、遮光処理がなされているため、暗部として観察され
る。スペーサー７の周囲の液晶分子１３が放射状に配向
している部分は、液晶分子１３の配向方向と、偏光板の
偏光軸とが一致している部分のみが暗部線４２，４３と
して観察される。液晶分子１３の配向方向が偏光板の偏
光軸に対して傾いている部分は、偏光板を透過する偏光
成分が生じるため明部４１として観察される。

【００４８】つぎに、ＰＣＨ３０２とＰＣＨ３０４の等
量混合物に、シアノＰＣＨの混合物である、ZLI-1083を
重量比２０％，３０％，３５％，４０％で添加した液晶
材料およびZLI-1083１００％を作成し、これを上述の平
行配向セル中に注入した。また、ZLI-1083１００％の液
晶材料を同様に平行配向セル中に注入した。そして、ス
ペーサー周辺での液晶の配向を観察した。その結果を図
５（ａ）〜（ｅ）に示す。なお、図５（ａ）〜（ｅ）で
は、ＰＣＨ３０２とＰＣＨ３０４の等量混合物をＰＣＨ
３０Ｒと記している。

【００４９】図５（ａ），（ｂ）のように、ZLI-1083の
含有量を３０重量％以下の場合、スペーサー７周辺の配
向は、ほぼ図４と同じであり、特に大きな変化は観察さ
れなかった。しかしながら、ZLI-1083の含有量が３５重
量％以上になると、図５(ｃ)〜（ｅ）のようにスペーサ
ー周辺配向が著しく変化した。偏光顕微鏡を用いた観察
から、図５（ｃ）のZLI-1083の含有量が３５重量％の場
合には、図９（ｂ）のように液晶分子の配向状態がスペ
ーサー７の表面に垂直に配向している液晶分子１３と平
行に配向している液晶分子１３とが混在していると考え
られる。さらには、ZLI-1083が１００重量％の場合に
は、ラビング方向を除き、液晶分子１３がスペーサー７
の表面にほぼ平行に配向していると推定される（図９
（ｃ））。

【００５０】ZLI-1083の含有量によって液晶分子１３の
スペーサー周辺の配向状態に差が生じるのは、液晶分子
１３個々のもつ双極子モーメントの大きさの違いにより
説明することができる。シアノ基を有する化合物および
ニュートラル系の化合物の双極子モーメントを分子軌道
計算ＭＯＰＡＣ９３（ＡＭ１）で計算した。誘電率異方
性の大きな化合物である、４−メチル−（４−シアノフ
ェニル）シクロヘキサン、４−メチル−（４−シアノ−
３，５−ジフッ素フェニル）シクロヘキサンの双極子モ
ーメントは、それぞれ３.９３デバイ、５.４３デバイで
あるのに対して、Δε≦１のビス（４−メチルシクロヘ
キサン）、ビス（４−メチルベンゼン）の双極子モーメ
ントはそれぞれ０.０３５デバイ，０.０２７デバイと非
常に小さかった。

【００５１】このようにシアノ基を有する液晶分子は、
双極子モーメントが大きいため、スペーサー７の表面と
の相互作用が強くなり、液晶分子１３がスペーサー７表
面に対して平行に配向する。スペーサー７周辺での配向
の変化と、液晶組成物全体の双極子モーメントとの関係
を見積もると、液晶組成物全体の双極子モーメントが
１.２〜１.４デバイ以上になるとスペーサー７周辺での
垂直配向性が失われてくる。このように垂直配向性が失
われると、スペーサー７周辺での光漏れ量が増大する。

【００５２】このような液晶材料を上述の本実施の形態
のＳＴＮ方式の液晶表示装置に用いると、ZLI-1083の含
有量が３０重量％以下の場合は、スペーサー７の周辺光
漏れは少なく、約５０：１以上と高いコントラストが得
られたが、周辺配向が変化したZLI-1083の含有量が４０
重量％以上の液晶材料を用いた場合は、スペーサー周辺
の光漏れが大きく、コントラストが約３０：１と低かっ
た。

【００５３】そこで、本実施の形態の上述のＳＴＮ方式
の液晶表示装置におけるスペーサー７周辺の光漏れ量を
以下の方法で定量的に測定した。先ず、スペーサーを含
まない微小表示領域の電圧―透過率特性を測定し、最小
透過率と、それを与える電圧（Ｖoff）を測定する。次
に、前記測定領域と同じ面積の領域内にスペーサーが１
個存在する場合の電圧―透過率特性を測定し、前記Ｖof
f印加時の透過率を測定する。該両透過率の差を求め、
この差を１mm²あたり存在するスペーサー（ビーズ）の
個数で除し、スペーサー１個あたりの光漏れ量とする。
この値は１mm²あたりスペーサーが１個存在するとき、
最小透過率をどれだけ増加させるかを示す値である。こ
の測定結果と、ZLI-1083の含有量の関係を図６に示す。
図６から明らかなように、シアノ基を有する化合物（こ
の場合シアノＰＣＨ）の含有量が３５重量％を越えるこ
とになると、スペーサー周辺配向の変化に伴いｎ急激に
光漏れ量が増大することが判る。これにより、高コント
ラストを得るためには、シアノ基を有する化合物の含有
量を３５重量％以下にし、スペーサー表面での液晶の垂
直配向を達成しなければならないという本実施の形態の
第２の条件が導き出された。

【００５４】このように、本実施の形態によれば、ＳＴ
Ｎ方式の液晶表示装置において、液晶材料が、第１の条
件として、液晶材料の温度が１０℃変化したときの誘電
率異方性Δεの変化量が、 （Δεの変化量）≧１.４５−（Ｔni／１００） を満たすようにし、第２の条件として、液晶材料に含ま
れるシアノ基を有する化合物を液晶材料全体の３５重量
％以下にすることにより、熱による表示むらの低減と、
高コントラストを両立させることができる。

【００５５】なお、上記第１の条件を満たす液晶材料の
組成を設計するには、すでに述べたように液晶材料とし
て誘電率異方性Δεが大きい液晶材料を用いることが有
効であるが、第２の条件としてシアノ基を有する化合物
を液晶材料全体の３５重量％以下にする必要があるた
め、単体のΔεが１２程度である、シアノＰＣＨのみで
はこれを達成することはできない。４−シアノ−３，５
−ジフッ素フェニル構造もしくは４−シアノ−３−フッ
素フェニル構造を有する液晶化合物は、単体のΔεが２
０以上であり、最も大きいものでΔεが約７５である。
従って、液晶組成物中のシアノ基を有する化合物を全
て、もしくは一部でもこれらの４−シアノ−３，５−ジ
フッ素フェニル構造もしくは４−シアノ−３−フッ素フ
ェニル構造を有する液晶化合物に置き換えることで、
（Δεの変化量）≧１.４５−（Ｔni／１００）、好ま
しくはΔεの変化量）≧１.５−(Ｔni／１００）であっ
て、かつ、シアノ基を有する液晶化合物の含有量を３５
重量％以下、好ましくは３０重量％以下の液晶材料を得
ることができる。これにより、熱による表示むら低減と
高コントラストが実現できる。この４−シアノ−３，５
−ジフッ素フェニル構造もしくは４−シアノ−３−フッ
素フェニル構造を有する液晶化合物としては、化１に示
す種々の化学構造の化合物が挙げられる（なお、化１
中，Ｒはアルキル基，アルコキシル基，アルケニル基を
表わす）。

【００５６】

【化３】 なお、上述の実施の形態では、発熱による表示むらの抑
制と、高コントラストとを両立させるために、上述の第
１の条件と第２の条件とを同時に満たす液晶表示装置に
ついて説明したが、いずれか一方の条件のみを満たす液
晶表示装置にすることもできる。例えば、第１の条件の
みを満たす場合は、発熱による表示むらの抑制という効
果を確実に得ることができる。この場合、上記第１の条
件は、（Δεの変化量）≧１.４５−（Ｔni／１００）
という式により、Δεの変化量の大きさをどれくらいに
設計すべきかが明確であるため、相転移温度Ｔniに応じ
て液晶材料を容易に設計できる。一方、第２の条件のみ
を満たす場合は、スペーサー周辺の光漏れを抑制すると
いう効果を確実に得ることができる。この場合も、上記
第２の条件は、液晶材料に含まれるシアノ基を有する化
合物を液晶材料全体の３５重量％以下にするという具体
的な数値の条件であるため、液晶組成を容易に設計する
ことができる。 （実施例１）実施例１として、前述の実施の形態の図８
のＳＴＮ方式の液晶表示装置を作製した。スペーサー７
としては、特開平８−３２８０１８号に記載のスペーサ
ー表面が長鎖アルキル基で修飾されているスペーサーを
用いた。液晶層６は、特開平４−３００８６１号に記載
の４−シアノ−３，５−ジフッ素フェニル構造を分子内
に有するトランスエチレン誘導体を１０重量％，シアノ
ＰＣＨを１５重量％，トラン化合物を３５重量％，ニュ
ートラル系化合物を４０重量％からなる液晶組成物とし
た。この液晶組成物中のシアノ基を有する液晶化合物の
含有量は２５重量％であり、上述の第２の条件であるシ
アノ基を有する液晶化合物の含有量は３５重量％以下と
いう条件を満たしている。

【００５７】また、この液晶組成物の２５℃でのΔεを
前述の方法で測定したところ９であった。次にこの液晶
組成物の３０℃と４０℃におけるΔεの差を測定したと
ころ、Δ（Δε）＝０.７２であった。さらに、この液
晶組成物の相転移温度Ｔniは８０℃であった。したがっ
て、１.４５−（Ｔni／１００）＝１.４５−（８０／１
００）＝０.６５であり、上述の第１の条件であるΔ(Δ
ε)≧１.４５−(Ｔni／１００）という条件を満たして
いる。

【００５８】また、実施の形態で用いた平行配向セルに
本実施例の液晶組成物を注入し、スペーサー７周辺の液
晶状態を観察したところ、スペーサー表面で垂直配向し
ていることが確認された。

【００５９】また、本実施例の液晶組成物およびスペー
サー７により図８の構造の液晶表示装置を製造し、表示
部の表面温度を測定したところ、高いところで３９℃，
低いところで３１℃であった。しかし、これほどの温度
差がありながら、目視による画質検査では、温度分布に
よる表示むらは一切観察されず、均一性の高い表示が得
られた。また、最も温度の低い部分と最も温度の高い部
分のＶ４０の差を測定すると、１８ｍＶであった。ま
た、この液晶表示装置のコントラストを測定したとこ
ろ、５９：１であり、表示の均一性と高コントラストと
を両立していた。 （実施例２）実施例２として、前述の実施の形態の図８
のＳＴＮ方式の液晶表示装置を作製した。なお、液晶層
６を構成する液晶組成物としては、実施例１に記載の４
−シアノ−３，５−ジフッ素フェニル構造を分子内に有
するトランスエチレン誘導体を５重量％、シアノＰＣＨ
を２５重量％、トラン化合物を３５重量％、ニュートラ
ル系化合物を３５重量％からなる液晶組成物を用いた。

【００６０】この液晶組成物中のシアノ基を有する液晶
化合物の含有量は３０重量％であり、上述の第２の条件
であるシアノ基を有する液晶化合物の含有量は３５重量
％以下という条件を満たしている。

【００６１】また、この液晶組成物の３０℃と４０℃に
おけるΔεの差を測定したところ、Δ（Δε）＝０.７
６であった。相転移温度Ｔni＝９０℃であった。従っ
て、１.４５−（Ｔni／１００）＝１.４５−（９０／１
００）＝０.５５であり、上記第１の条件であるΔ（Δ
ε）≧１.４５−（Ｔni／１００）のという条件を満た
している。

【００６２】この液晶組成物を用いて、図８の液晶表示
装置を製造したところ、温度分布による表示むら一切観
察されず、均一性の高い表示が得られた。また、最も温
度の低い部分と最も温度の高い部分のＶ４０の差を測定
すると、２３ｍＶであった。また、この液晶表示装置の
コントラストを測定したところ、５０：１であった。さ
らに黒表示における光漏れ量を測定したところ、０.７
０×１０^-4％・mm²／個であった。したがって、本実施
例の液晶表示装置は、表示の均一性と高コントラストと
を両立していた。 （実施例３）実施例３として、前述の実施の形態の図８
のＳＴＮ方式の液晶表示装置を作製した。なお、液晶層
６を構成する液晶組成物としては、実施例１に記載の４
−シアノ−３，５−ジフッ素フェニル構造を分子内に有
するトランスエチレン誘導体を５重量％、シアノＰＣＨ
を２０重量％、４−シアノ−３−フッ素フェニル構造を
分子内に有する液晶化合物を１０重量％、トラン化合物
を３０重量％、ニュートラル系化合物を３５重量％から
なる液晶組成物を用いた。

【００６３】この液晶組成物中のシアノ基を有する液晶
化合物の含有量は３５重量％であり、上記第２の条件で
あるシアノ基を有する液晶化合物の含有量は３５重量％
以下という条件を満たしている。

【００６４】また、この液晶組成物の３０℃と４０℃に
おけるΔεの差を測定したところ、Δ（Δε）＝０.７
２であった。相転移温度Ｔni＝９６℃であった。従っ
て、１.４５−（Ｔni／１００）＝１.４５−（９６／１
００）＝０.４９であり、上記第１の条件であるΔ（Δ
ε）≧１.４５−（Ｔni／１００）のという条件を満た
している。

【００６５】この液晶組成物を用いて、図８の液晶表示
装置を製造したところ、温度分布による表示むら一切観
察されず、均一性の高い表示が得られた。また、最も温
度の低い部分と最も温度の高い部分のＶ４０の差を測定
すると、１１ｍＶであった。また、この液晶表示装置の
コントラストを測定したところ、４２：１であった。さ
らに黒表示における光漏れ量を測定したところ、１.１
５×１０^-4％・mm²／個であった。したがって、本実施
例の液晶表示装置は、表示の均一性と高コントラストと
を両立していた。 （実施例４）実施例４として、４−シアノ−３，５−ジ
フッ素フェニル構造もしくは４−シアノ−３−フッ素フ
ェニル構造を有する化合物を添加した液晶組成物の、ス
ペーサー７周辺での配向状態を観察した。観察方法は、
前述の実施の形態でＰＣＨ３０２およびＰＣＨ３０４の
混合物にZLI-1083を添加し、そのスペーサー周辺配向を
観察したのと同様の方法を用いた。

【００６６】まずＰＣＨ３０２，ＰＣＨ３０４、及び特
公平３−７７１７５号公報に記載の４−プロピル−４′
−(３−ペンテニル)ビシクロヘキサンを混合し、母体液
晶混合物とした。この母体液晶のみを平行配向セル中に
入れた場合は、ＰＣＨ３０２とＰＣＨ３０４の混合物と
同様に（図４）、スペーサー７表面で垂直配向している
様子が観察された。

【００６７】次に実施例１で用いた４−シアノ−３，５
−ジフッ素フェニル構造を有する化合物を濃度を変えて
添加し、平行配向セルに注入した。そのスペーサー周辺
配向を観察したところ、ZLI-1083の場合と同様に、添加
量が３０重量％と４０重量％の間で、その配向状態が大
きく変化した。さらにその光漏れ量を測定したところ、
添加量が３０重量％のものでは０.６８×１０^-4％・mm²
／個であったが、４０重量％添加では１.５８×１０^-4
％・mm²／個であった。

【００６８】従って、４−シアノ−３，５−ジフッ素フ
ェニル構造もしくは４−シアノ−３−フッ素フェニル構
造を有する化合物の場合でも、シアノＰＣＨと同様に、
添加量が３０〜３５重量％を超えると、スペーサー周辺
配向が著しく変化し、コントラストの低下を招く。従っ
て、４−シアノ−３，５−ジフッ素フェニル構造もしく
は４−シアノ−３−フッ素フェニル構造を有する化合物
でも、高コントラストを実現するためには、その添加量
の上限は３５重量％、好ましくは３０重量％である。

【００６９】次に、前述のＰＣＨ３０２，ＰＣＨ３０
４、及び４−プロピル−４′−（３−ペンテニル）ビシ
クロヘキサンからなる母体液晶に、実施例１で用いた４
−シアノ−３，５−ジフッ素フェニル構造を有する化合
物及びシアノＰＣＨを、両者の添加量の合計が３０重量
％となるように添加し、この混合液晶のΔεを測定し
た。その結果、４−シアノ−３，５−ジフッ素フェニル
構造を有する化合物の添加量が５重量％以下の場合は、
液晶組成物の３０℃と４０℃におけるΔεの差Δ（Δ
ε）がΔ（Δε）＜１.４５−（Ｔni／１００）になっ
てしまうことが判明した。

【００７０】以上の結果から、４−シアノ−３，５−ジ
フッ素フェニル構造もしくは４−シアノ−３−フッ素フ
ェニル構造を有する化合物の添加量は、少なくても５重
量％，多くても３５重量％、好ましくは３０重量％以下
でなければならない。 （実施例５）つぎに、実施例５として図１０に示す反射
型液晶表示装置を作製した。

【００７１】ガラス基板４ａの上にアルミ蒸着により反
射板１０を形成した。その上に絶縁層１１を設けＩＴＯ
電極５ａを設けた。また、使用者が液晶表示を見る側、
すなわち装置の前面に導光体１０８を配置し、その側面
にフロントライト１２を配置した。用いた液晶材料及び
その他の構成は実施例１に記載の透過型液晶表示装置と
同じである。

【００７２】この図１０の反射型液晶表示装置画像を表
示させ、フロントライトを長時間点灯しておいた。表示
面の温度を測定すると、ライトに近い部分は、約３５
℃、表示部中央は２８℃であった。これほどの温度差が
あるにもかかわらず、目視検査では、熱むらは観察され
ず、均一性の高い表示が得られた。 （実施例６）実施例６として、実施例１の液晶表示装置
と同じ構成の装置に、シアノ基を有する化合物５０重量
％，ニュートラル系の化合物４５重量％，トラン系の化
合物５重量％からなる液晶組成物を注入した。

【００７３】この液晶の３０℃と４０℃の誘電率異方性
Δεの差Δ（Δε）は０.８１であった。また、この液
晶の相転移温度Ｔni＝８０℃であった。従って、本実施
例の液晶組成物は、１.４５−（Ｔni／１００）＝１.４
５−（８０／１００）＝０.６５であり、上述の第１の
条件のΔ（Δε）≧１.４５−（Ｔni／１００）を満た
している。

【００７４】しかしながら、この液晶組成物のシアノ基
を有する化合物の含有率は５０重量％であるため、上述
の第２の条件であるシアノ基を有する液晶化合物の含有
量は３５重量％以下という条件を満たしていない。

【００７５】また、この液晶について前述の平行配向セ
ルを用いたスペーサー周辺の液晶配向の観察を行った。
その結果、図５（ｄ）と（ｅ）の中間程度の配向状態で
あることが判った。また液晶表示装置で黒表示した時
の、スペーサー周辺の光漏れ量を測定したところ、１.
７×１０^-3％mm²／個であった。

【００７６】この液晶表示装置で画像を表示したとこ
ろ、表示面の温度分布は、実施例１とほぼ同じであっ
た。またこの温度分布による表示むらは観察されず、均
一性の高い表示が得られた。最も温度の高いところと低
いところのＶ４０の差は、６ｍＶ著しく小さかった。よ
って、温度分布による表示むらの抑制という効果を得る
ことができた。

【００７７】しかしながら、コントラストを測定したと
ころ、３５：１と、実施例１の液晶表示装置より低かっ
た。その理由は、この液晶表示装置は、上記第２の条件
を満たしていないため、黒表示時にスペーサー周辺での
光漏れが多く、黒表示の輝度が高くなるためである。

【００７８】また、実施例６で作製した液晶表示装置の
偏光板と位相差板の配置を変え、低電圧で白表示，高電
圧で黒表示の、いわゆるノーマリーホワイト（ノーマリ
ーオープン）の液晶表示装置を作製した。高電圧を印加
し、黒表示とした状態でスペーサー周辺の光漏れ量を測
定したところ、ほとんど光漏れが検出できなかった。こ
れは高電圧を印加した状態では、スペーサー周辺の液晶
分子も電界に応答し、立ち上がった状態になっており、
そのためスペーサー周辺の光漏れがほとんどないためで
ある。しかしながら、ノーマリーホワイト方式では、表
示色の色純度が悪い等、他の副作用が大きかった。 （実施例７）実施例７として、実施例１の液晶表示装置
と同じ構成の装置に、シアノ基を有する化合物２０重量
％，ニュートラル系の化合物６５重量％，トラン系の化
合物１５重量％からなる液晶組成物を注入した。

【００７９】よって、この液晶組成物のシアノ基を有す
る化合物の含有率は２０重量％であり、上述の実施の形
態の第２の条件であるシアノ基を有する液晶化合物の含
有量は３５重量％以下という条件を満たしている。

【００８０】この液晶の３０℃と４０℃の誘電率異方性
Δεの差Δ（Δε）は０.５７であった。また、この液
晶の相転移温度Ｔni＝８２℃であった。従って、この液
晶組成物は、１.５−(Ｔni／１００）＝１.５−(８２／
１００）＝０.６８，１.４５−（Ｔni／１００）＝１.
４５−（８２／１００）＝０.６３であり、上記第１の
条件であるΔ（Δε）≧１.５−(Ｔni／１００），Δ
(Δε）≧１.４５−（Ｔni／１００）のいずれも満たし
ていない。

【００８１】この液晶について前述の平行配向セルを用
いたスペーサー周辺の液晶配向の観察を行った。その結
果、スペーサー表面で液晶分子が垂直配向していること
がわかった。また液晶表示装置で黒表示した時の、スペ
ーサー周辺の光漏れ量を測定したところ、０.６５×１
０^-3％・mm²／個であった。この液晶表示装置で画像を
表示したところ、コントラストは６２：１と良好であっ
た。これは、本実施例の液晶組成物が上記第２の条件を
満たしているためである。

【００８２】しかしながら、本実施例の液晶組成物は、
上記第１の条件を満たしていないため、表示面の温度分
布が実施例１とほぼ同じであるにも関わらず、目視検査
の結果、温度分布による表示むらが観察され、表示の均
一性は低かった。また、最も温度の高いところと低いと
ころのＶ４０の差を測定したところ、５８ｍＶと著しく
大きく、この温度差による駆動電圧の変化が、目視で表
示むらとして観察されたことがわかった。

【００８３】上記、本発明による液晶表示装置は、計算
機システム，通信システム，移動体ナビゲーションシス
テム等の表示部に適用することで該システムにおける表
示の視認性が向上される。

【００８４】

【発明の効果】本発明によれば、低電圧で黒表示し、高
電圧で白表示する、いわゆるノーマリーブラック方式の
液晶表示装置において、光源や回路からの発熱による表
示むらが少なく、かつ、高コントラストを両立できる高
画質な液晶表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の液晶表示装置におい
て、液晶材料が温度変化した場合の相対輝度Ｂ４０の変
化ΔＢと、駆動電圧Ｖ４０の変化ΔＶ４０とを示すグラ
フ。

【図２】本発明の一実施の形態の液晶表示装置におい
て、液晶材料が温度変化した場合のΔＶ４０とΔＢとの
関係、ならびに、ΔＢがＢ４０の１０％以内である範囲
を示すグラフ。

【図３】本発明の一実施の形態の液晶表示装置におい
て、液晶材料が３０℃から４０℃に温度変化した場合の
誘電率異方性Δεの変化Δ（Δε）と、ΔＶ４０との関
係、ならびに、ΔＶ４０を２５ｍＶ以下に抑制するため
のΔ（Δε）の範囲を示すグラフ。

【図４】本発明の一実施の形態において、ＰＣＨ３０２
とＰＣＨ３０４の混合物を充填した平行配向セルのスペ
ーサー７周辺を直交ニコル下で観察した場合の光の透過
状態を模式的に示す説明図。

【図５】本発明の一実施の形態において、（ａ）〜
（ｄ）ＰＣＨ３０２とＰＣＨ３０４の混合物にシアノ系
化合物の混合物ZLI-1083を２０〜６０％添加した液晶材
料を充填した平行配向セル、（ｅ）ZLI-1083のみを充填
した平行配向セルについてスペーサー７周辺を直交ニコ
ル下で観察した場合の光の透過状態を模式的に示す説明
図。

【図６】本発明の一実施の形態の液晶表示装置におい
て、液晶組成物中のシアノ系化合物の含有量と、黒表示
でのスペーサー７周辺の光漏れ量の関係を示すグラフ。

【図７】本発明の一実施の形態の液晶表示装置におい
て、液晶材料の誘電率異方性の変化Δ（Δε）が相転移
温度Ｔniとの関係え満たすべき範囲を示すグラフ。

【図８】本発明の一実施の形態のノーマリーブラック方
式の液晶表示装置の構成を示す説明図。

【図９】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ図４およ
び図５（ｃ），（ｅ）のスペーサー７周辺の液晶分子の
配向状態を示す説明図。

【図１０】本発明の実施例５に記載の反射型液晶表示装
置の構成を示す説明図。

【符号の説明】

２ａ，２ｂ…偏光板、３ａ，３ｂ…位相差板、４ａ，４
ｂ…ガラス基板、５ａ，５ｂ…電極、６…液晶層、７…
スペーサー、８，１０８…導光体、９…バックライト、
１０…反射板、１１…絶縁層、１２…フロントライト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小村 真一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 近藤 克己 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (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 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

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の基板と、前記一対の基板の間に挟ま
   れたスペーサーと、前記一対の基板の間に液晶材料を充
   填することにより形成した液晶層とを有し、 前記液晶材料は、温度が１０℃変化した場合の駆動電圧
   閾値の変化ΔＶthが、２５ｍＶより小さい特性を有し、
   かつ、前記液晶材料は３５重量％以下の含有率でシアノ
   基を有する液晶化合物を含有することを特徴とする液晶
   表示装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の液晶表示装置において、前
   記液晶材料は、温度が１０℃変化した場合の誘電率異方
   性の変化量Δ（Δε）が、 Δ（Δε）≧１.４５−（Ｔni／１００） （ただし、Ｔniは液晶材料が液晶相から等方相になる温
   度である）を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の液晶表示装置において、
   前記誘電率異方性の変化量Δ(Δε)が、Δ（Δε）≧
   １.５−（Ｔni／１００）を満たすことを特徴とする液
   晶表示装置。
4. 【請求項４】請求項１−３に記載の液晶表示装置におい
   て、前記液晶材料の前記シアノ基を有する液晶化合物の
   含有率は３０重量％以下であることを特徴とする液晶表
   示装置。
5. 【請求項５】請求項１−３に記載の液晶表示装置におい
   て、前記シアノ基を有する液晶化合物が、 【化１】 （ただし、Ｘ１，Ｘ２は、ＨもしくはＦである）なる化
   学構造を有する化合物であることを特徴とする液晶表示
   装置。
6. 【請求項６】請求項１−３に記載の液晶表示装置におい
   て、前記シアノ基を有する液晶化合物は、４−シアノ−
   ３，５−ジフッ素フェニル構造を分子中に有する液晶化
   合物および４−シアノ−３−フッ素フェニル構造を分子
   中に有する液晶化合物のうちの少なくとも一方を含むこ
   とを特徴とする液晶表示装置。
7. 【請求項７】請求項４に記載の液晶表示装置において、
   前記液晶材料は、前記４−シアノ−３，５−ジフッ素フ
   ェニル構造を分子中に有する液晶化合物および前記４−
   シアノ−３−フッ素フェニル構造を分子中に有する液晶
   化合物のうちの少なくとも一方を５重量％以上の含有率
   で含むことを特徴とする液晶表示装置。
8. 【請求項８】請求項１−３に記載の液晶表示装置におい
   て、前記スペーサーは、遮光性であることを特徴とする
   液晶表示装置。
9. 【請求項９】請求項１−３に記載の液晶表示装置におい
   て、前記スペーサーは、その表面を液晶が垂直に配向す
   るように処理されていることを特徴とする液晶表示装
   置。
10. 【請求項１０】請求項９に記載の液晶表示装置におい
    て、スペーサー表面が長鎖アルキル基で修飾されている
    ことを特徴とする液晶表示装置。
11. 【請求項１１】請求項１−３に記載の液晶表示装置にお
    いて、前記液晶層は、ツイスト角が２４０度以上の、い
    わゆるスーパーツイスティッドネマティック方式である
    ことを特徴とする液晶表示装置。
12. 【請求項１２】ノーマリーブラックでスーパーツイステ
    ィッドネマティック方式の液晶表示装置であって、 一対の基板と、前記一対の基板の間に挟まれたスペーサ
    ーと、前記一対の基板の間に液晶材料を充填することに
    より形成した液晶層とを有し、 前記液晶材料は、３５重量％以下の含有率でシアノ基を
    有する液晶化合物を含有することを特徴とする液晶表示
    装置。
13. 【請求項１３】請求項１２に記載の液晶表示装置におい
    て、前記シアノ基を有する液晶化合物は、４−シアノ−
    ３，５−ジフッ素フェニル構造を分子中に有する液晶化
    合物および４−シアノ−３−フッ素フェニル構造を分子
    中に有する液晶化合物のうちの少なくとも一方を含むこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
14. 【請求項１４】ノーマリーブラックでスーパーツイステ
    ィッドネマティック方式の液晶表示装置の液晶材料の設
    計方法であって、 温度が１０℃変化した場合の誘電率異方性の変化量Δ
    （Δε）が、 Δ（Δε）≧１.４５−（Ｔni／１００） （ただし、Ｔniは液晶材料が液晶相から等方相になる温
    度である）を満たすように、前記液晶材料を構成する液
    晶化合物およびその組成を選択することを特徴とする液
    晶表示装置の液晶材料の設計方法。
15. 【請求項１５】表示部を有す計算機システムであって、
    前記表示部が請求項１−３に記載の液晶表示装置からな
    ることを特徴とする計算機システム。
16. 【請求項１６】表示部を有す通信システムであって、前
    記表示部が請求項１−３に記載の液晶表示装置からなる
    ことを特徴とする通信システム。
17. 【請求項１７】表示部を有す移動体ナビゲーションシス
    テムであって、前記表示部が請求項１−３に記載の液晶
    表示装置からなることを特徴とする移動体ナビゲーショ
    ンシステム。