JP2007277544A - 液晶組成物及びこれを含む液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置の残像を改善する。
【解決手段】本発明は、第１基板と、第１基板と対向して配置される第２基板と、第１基板及び第２基板のうちの少なくとも一つの上に形成される１対の電界生成電極と、第１基板と第２基板との間に挟持された液晶層とを含み、液晶層は、少なくとも一つのフッ素原子を含む第１部類及び中性化合物を含む第２部類を含む液晶組成物からなり、第２部類は、末端基が炭素１〜５個のアルキル基及びアルコキシ基から選択される少なくとも一つを含む第１成分と、末端基のうちの少なくとも一つが炭素１〜５個のアルケニル基を含む第２成分とを含み、第２成分は、液晶組成物の総容量に対して７重量％以下で含まれる液晶表示装置。
【選択図】 図６

Description

本発明は、液晶組成物及びこれを含む液晶表示装置に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ）は現在最も広く使用されているフラットディスプレイ装置のうちの一つである。液晶表示装置は電界生成電極が形成されている二枚の表示板とその間に挟持された液晶層とを含み、電界場生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成することによって液晶層の液晶分子の方向を決定し、液晶層を通過する光の透過率を調節する。

液晶表示装置の液晶は、光の透過率を調節し、所望の画像を得るために非常に重要である。特に、液晶表示装置の用途の多様化に伴い、低電圧駆動、高い電圧保持率（ＶＨＲ）、広い視野角特性、広い動作温度範囲及び高速応答性など様々な特性が要求される。液晶層は、このような様々な特性を満足するために種々の液晶成分を混合した液晶組成物を含む。

しかし、液晶層には液晶組成物以外に多量のイオン不純物（ｉｏｎ ｉｍｐｕｒｉｔｙ）を含有する。このようなイオン不純物は、液晶層に生成された電界に沿って水平移動（ｌａｔｅｒａｌ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）して電極を生成する領域の境界のような特定部分に集中することがある。この場合、イオン不純物が集中している部分は、外部からは残像（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｉｍａｇｅ）として視認される。

そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、液晶表示装置の残像を改善することである。

上記目的を達成するためになされた本発明の一実施形態に係る液晶組成物は、少なくとも一つのフッ素原子を有する液晶化合物を含む第１（Ａ Ｆｉｒｓｔ Ｃｌａｓｓ）部類と、化学式（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）で表される液晶化合物のうちの少なくとも一つを含む第２（Ａ Ｓｅｃｏｎｄ Ｃｌａｓｓ）部類：

とを含み、前記化学式（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）で表される液晶化合物は、炭素数１〜５個のアルキル基、アルコキシ基及びアルケニル基の一つを含むＲ_１〜Ｒ_６を末端基として有し、第２部類中、末端基にアルケニル基を含まない液晶化合物を第１サブ部類と称し、アルケニル基を含む液晶化合物を第２サブ部類と称するとき、第２サブ部類は、第１部類及び第２部類の総含量に対して７重量％以下で含まれる。

また、第１部類は、液晶組成物の総容量に対して４０〜８０重量％含まれても、第２部類は、液晶組成物の総容量に対して２０〜６０重量％含まれてもよい。

また、第１部類は下記化学式（ＩＶ）〜（Ｘ）で表される液晶化合物：

のうちの少なくとも一つを含み、Ｒ_７〜Ｒ_１２は、各々炭素数１〜５個のアルキル基及びアルコキシ基から選択されてもよい。

また、本発明の一実施形態に係る液晶組成物は、少なくとも一つのフッ素原子を有する液晶化合物を含む第１部類と、化学式（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）で表される液晶化合物のうちの少なくとも一つを含む第２部類と：

を含み、化学式（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）で表される液晶化合物は、炭素数１〜５個のアルキル基またはアルコキシ基を含むＲ_１〜Ｒ_６を末端基として有し、第２部類は、末端基にアルケニル基を有する液晶化合物を含まない。

また、第１部類は液晶組成物の総容量に対して４０〜８０重量％含まれてもよく、第２部類は液晶組成物の総容量に対して２０〜６０重量％含まれてもよい。

また、第１部類は、下記化学式（ＩＶ）〜（Ｘ）で表される液晶化合物：

のうちの少なくとも一つを含み、Ｒ_７〜Ｒ_１６は、各々炭素１〜５個のアルキル基及びアルコキシ基から選択されてもよい。

また、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、基板と、第１基板と対応して配置されている第２基板と、第１基板及び第２基板のうちの少なくとも一つの上に形成される１対の電界生成電極と、第１基板と第２基板との間に挟持された液晶層とを含み、液晶層は、少なくとも一つのフッ素原子を有する液晶化合物を含む第１部類と、化学式（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）で表される液晶化合物のうちの少なくとも一つを含む第２部類と：

を含む液晶組成物からなり、化学式（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）で表される液晶化合物は、炭素数１〜５個のアルキル基、アルコキシ基及びアルケニル基のを含むＲ_１〜Ｒ６を末端基として有し、第２部類中、末端基にアルケニル基を含まない液晶化合物を第１サブ部類とし、末端基にアルケニル基を含む液晶化合物を第２サブ部類とするとき、第２サブ部類は、第１部類及び第２部類の総含量に対して７重量％以下で含まれる。

また、第１部類は液晶組成物の総容量に対して４０〜８０重量％含まれてもよく、第２部類は液晶組成物の総容量に対して２０〜６０重量％含まれてもよい。

また、第１部類は、下記化学式（ＩＶ）〜（Ｘ）で表される液晶化合物：

のうちの少なくとも一つを含み、Ｒ_７〜Ｒ_１６は、各々炭素１〜５個のアルキル基及びアルコキシ基から選択されてもよい。

また、第１基板上に互いに交差して配置される第１及び第２信号線、および、第１及び第２信号線に接続される薄膜トランジスタをさらに含んでもよい。また、液晶層の液晶化合物が傾く方向を決定する傾斜方向を決定する部材をさらに含んでもよい。また、傾斜方向を決定する部材は、電界生成電極に形成される切開部、または電界生成電極上に形成される突起を含んでもよい。

また、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、第１基板と、第１基板と対応して配置されている第２基板と、第１基板及び第２基板のうちの少なくとも一つの上に形成される１対の電界生成電極と、第１基板と第２基板との間に挟持された液晶層とを含み、液晶層は、少なくとも一つのフッ素原子を有する液晶化合物を含む第１部類と、下記化学式（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）で表される液晶化合物を含む第２部類と：

を含む液晶組成物からなり、化学式（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）で表される液晶化合物は、炭素数１〜５個のアルキル基またはアルコキシ基を含むＲ_１〜Ｒ６を末端基として有し、第２部類は、末端基にアルケニル基を有する液晶化合物を含まない。

また、第１部類は液晶組成物の総容量に対して４０〜８０重量％含まれてもよく、第２部類は液晶組成物の総容量に対して２０〜６０重量％含まれてもよい。

また、第１部類は、下記化学式（ＩＶ）〜（Ｘ）で表される液晶化合物：

のうちの少なくとも一つを含み、Ｒ_７〜Ｒ_１６は、各々炭素１〜５個のアルキル基及びアルコキシ基から選択されてもよい。

また、第１基板上に互いに交差して配置されている第１及び第２信号線、第１及び第２信号線に接続される薄膜トランジスタをさらに含んでもよい。また、液晶層の液晶化合物が傾く方向を決定する傾斜方向を決定する部材をさらに含んでもよい。また、傾斜方向を決定する部材は、電界生成電極に形成される切開部または電界生成電極上に形成される突起を含んでもよい。

液晶組成物において、末端基としてアルケニル基を有する中性化合物の含量を制限することによって、線残像を減らすとともに、液晶組成物の誘電率異方性、屈折率異方性及び回転粘度などの物理的特性を維持することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る液晶組成物について説明する。液晶組成物は、物理的特性が異なる様々な種類の液晶を含む。
液晶は、中心軸をなす中心部（ｃｏｒｅ ｇｒｏｕｐ）及びこれに連結された末端基（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｇｒｏｕｐ）または側鎖基（ｌａｔｅｒａｌｇｒｏｕｐ）を含む。中心部は、フェニル基（ｐｈｅｎｙｌ ｇｒｏｕｐ）、シクロヘキシル基（ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ ｇｒｏｕｐ）及びヘテロ環化合物（ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｅｓ）から選択された環化合物（ｃｙｃｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）を含んでもよい。末端基または側鎖基は、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基のような無極性基（ｎｏｎ−ｐｏｌａｒ ｇｒｏｕｐ）またはフッ素原子のような極性基（ｐｏｌａｒ ｇｒｏｕｐ）を含んでもよく、末端基または側鎖基によって物理的特性が変化する。

本発明の一実施形態に係る液晶組成物は、誘電率異方性を示さない中性化合物（ｎｅｕｔｒａｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）及び誘電率異方性を示すフッ素含有化合物（ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）を含む。中性化合物は、下記化学式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）から選択された一つ以上の液晶組成物を含んでもよい：

ここで、Ｒ_１〜Ｒ_６は互いに同一であるかもしくは異なってもよく、各々炭素１〜５個を有するアルキル基、アルコキシ基またはアルケニル基を含んでもよい。Ｒ_１〜Ｒ_６のうちの少なくとも一つにアルケニル基を含む場合、アルケニル基を含む化合物は、液晶組成物の総容量に対して７重量％以下で含まれることが好ましい。また、Ｒ_１〜Ｒ_６は、各々アルケニル基を含まないことが最も好ましい。

中性化合物は、液晶組成物の総容量に対して約２０〜６０重量％含まれてもよい。フッ素含有化合物は、下記化学式（ＩＶ）〜（Ｘ）から選択された一つ以上であってもよい：

ここで、Ｒ_７〜Ｒ_１６は、互いに同一であるかもしくは異なってもよく、各々炭素１〜５個のアルキル基またはアルコキシ基から選択されてもよい。

フッ素含有化合物は、液晶組成物の総容量に対して４０〜８０重量％含まれていてもよい。

このように、本発明の一実施形態によれば、末端基にアルケニル基を有する中性化合物の含量が制限される。即ち、液晶組成物は、末端基にアルケニル基を有する中性化合物を含まないか、あるいはそれを含む場合、液晶組成物の総含量に対して７重量％以下としている。

中性化合物の末端基にアルケニル基が含まれている場合、アルケニル基の二重結合の位置は、イオン不純物の反応位置（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｓｉｔｅ）であってもよい。そのため、中性化合物の末端基にイオン不純物が結合され、液晶組成物の製造後にもそのまま残るようになる。このようなイオン不純物は、液晶表示装置の駆動時に液晶層に生成された電界に沿って水平移動し、電界生成電極の境界のような特定部分に位置して、イオン不純物が液晶分子に結合する場合、屈折率異方性が変化して線残像が発生する。

従って、本発明では、末端基にアルケニル基を有する中性化合物の含量を制限し、イオン不純物との反応を減らすことで、液晶組成物の屈折率異方性がイオン不純物によって変化するのを減らし、線残像を改善することができる。

線残像は、以下のような方法で評価する。

まず、電界生成電極が形成される二枚の基板と、その間に挟持された液晶層とを含む試験用表示板を用意する。試験用表示板には複数の画素が配置されている。複数の画素のうち、横及び縦に交互に配置された一部の画素にはブラック（ｂｌａｃｋ）を表示し、残りの画素にはホワイト（ｗｈｉｔｅ）を表示するようにし、格子状のブラック/ホワイトパターンを形成する。その後、所定の時間後に、ブラック/ホワイト表示を除去し、試験用表示板の全体をブラックからホワイトまで均一な階調に変え、各画素の境界において線状（ｌｉｎｅ）のムラが視認されるかを確認する。

このような線状のムラが視認されるまでの時間（以下、線残像発現時間）を測定する。線残像発現時間は、線残像が視認されることなく液晶表示装置を駆動できる時間を示すもので、線残像発現時間が長いほど、線残像特性に優れている。

図６は線残像の評価結果を示すグラフである。

グラフにおいて、ｘ軸（図面上、横軸）は液晶組成物の総容量に対して末端基にアルケニル基を有する中性化合物の割合であり、ｙ軸（図面上、縦軸）は線残像発現時間を示す。

前記グラフのように、末端基にアルケニル基を有する中性化合物が無い場合、つまり、ｘ軸が０であると残像発現時間は約３０００時間である。これに対し、末端基にアルケニル基を有する中性化合物の含量が増加するほど、線残像発現時間が著しく低くなる。特に、末端基にアルケニル基を有する中性化合物の含量が約７重量％を超えると、線残像発現時間が２０００時間未満に低下することが分かる。

このように本発明の一実施形態によれば、末端基にアルケニル基を有する中性化合物が液晶組成物の総含量に対して７重量％以下で含まれている場合、２０００時間以上の線残像発現時間を確保できる。特に好ましくは、４重量％以下であり、末端基にアルケニル基を有する中性化合物を含まないことが最も好ましい。

また、本発明の一実施形態に係る液晶組成物は、上述のように、長い線残像発現時間を有すると同時に、誘電率異方性、屈折率異方性及び回転粘度を全て満足することが確認された。

具体的に、正の誘電率異方性を有する液晶組成物は、＋３〜＋２０の誘電率異方性（△ε）、０．０６０〜０．１８０の屈折率異方性（△ｎ）、及び５０〜２５０ｍＰａ・ｓの回転粘度を有し、負の誘電率異方性を有する液晶組成物は、−２．７〜−５．８の誘電率異方性、０．０７５〜０．１０９の屈折率異方性、８７〜１６５ｍＰａ・ｓの回転粘度を有することが確認された。

以下、添付した図面を用いながら、本発明の実施形態を、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかしながら、本発明は、多様な形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。

図面は、各種層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については同一の参照符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が、他の部分の「上に」あるとするとき、これは他の部分の「すぐ上に」ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の「すぐ上に」あるとするとき、これは中間に他の部分がない場合を意味する。

図１は本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図２は本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用共通電極表示板の配置図であり、図３は図１に示す薄膜トランジスタ表示板と、図２に示す共通電極表示板を含む液晶表示装置の配置図であり、図４及び図５は各々図３に示す液晶表示装置のＩＶ-ＩＶ線及びＶ-Ｖ線に沿って切断した断面図である。

図１〜図５を参照すれば、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、互いに対向する薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００、及びこれら二つの表示板１００、２００の間に挟持された液晶層３を含む。まず、図１、図３、図４及び図５を参照して薄膜トランジスタ表示板１００について説明する。

透明なガラスまたはプラスチックなどからなる絶縁基板１１０上に複数のゲート線１２１及び複数の蓄積電極線１３１が形成される。

ゲート線１２１は、ゲート信号を伝達し、主に横方向に延在している。各ゲート線１２１は、上方に突出した複数のゲート電極１２４と他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部１２９とを含む。ゲート信号を生成するゲート駆動回路（図示せず）は、基板１１０上に付着されるフレキシブル印刷回路フィルム（図示せず）上に装着するか、基板１１０上に直接装着するか、基板１１０に集積してもよい。ゲート駆動回路が基板１１０上に集積されている場合、ゲート線１２１が延びてこれと直接接続される。

蓄積電極線１３１は所定電圧の印加を受け、ゲート線１２１とほぼ平行に延在した幹線と、これから分岐された複数の第１、第２、第３及び第４蓄積電極１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄと、複数の接続部１３３ｅとを含む。蓄積電極線１３１の各々は隣接した二つのゲート線１２１の間に位置し、幹線は二つのゲート線１２１のうち上側に近い。

第１及び第２蓄積電極１３３ａ、１３３ｂは、縦方向に延在し、互いに対向している。第１蓄積電極１３３ａは、幹線に接続される固定端と、その反対側の自由端とを有し、自由端は突出部を含む。第３及び第４蓄積電極１３３ｃ、１３３ｄは、ほぼ第１蓄積電極１３３ａの中央から第２蓄積電極１３３ｂの下端及び上端まで斜めに延びている。接続部１３３ｅは、隣接した蓄積電極１３３ａ〜１３３ｄの間に接続されている。しかし、蓄積電極線１３１の形状及び配置は多様に変形してもよい。

ゲート線１２１及び蓄積電極線１３１は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）や銀合金などの銀系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金などの銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などのモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）及びチタニウム（Ｔｉ）などの低抵抗性導電体から形成してもよい。しかし、これらは物理的性質が異なる二つの導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有してもよい。

ゲート線１２１及び蓄積電極線１３１の側面は、基板１１０面に対して傾斜しており、その傾斜角は約３０゜〜約８０゜であることが好ましい。ゲート線１２１及び蓄積電極線１３１上には、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）または酸化シリコン（ＳｉＯｘ）などからなるゲート絶縁膜１４０が形成される。

ゲート絶縁膜１４０上には、水素化アモルファスシリコン（ｈｙｄｒｏｇｅｎ ａｔｅｄａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）（アモルファスシリコンはａ−Ｓｉと略称する）またはポリシリコン（ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ）などからなる複数の線状半導体１５１が形成される。線状半導体１５１は、主に縦方向に延在し、ゲート電極１２４に向かって延在している複数の突出部（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）１５４を含む。

半導体１５１上には、複数の線状及び島状オーミックコンタクト部材１６１、１６５が形成される。オーミック接触部材１６３、１６５は、リンなどのｎ型不純物が高濃度にドーピングされているｎ+水素化アモルファスシリコンなどの物質からなるか、シリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）から形成してもよい。線状オーミックコンタクト部材１６１は複数の突出部１６３を有し、この突出部１６３と島状オーミックコンタクト部材１６５は対をなして半導体１５１の突出部１５４上に配置されている。半導体１５１とオーミックコンタクト部材１６１、１６５の側面も基板１１０面に対して傾斜しており、傾斜角は３０゜〜８０゜程度である。

オーミックコンタクト部材１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、複数のデータ線１７１と複数のドレイン電極１７５及び複数の絶縁された金属片（ｉｓｏｌａｔｅｄ
ｍｅｔａｌ ｐｉｅｃｅ）１７８が形成される。

データ線１７１は、データ信号を伝達し、主に縦方向に延在してゲート線１２１、蓄積電極線１３１の幹線及び接続部１３３ｅと交差する。各データ線１７１は、ゲート電極１２４に向かって延在する複数のソース電極１７３と他の層または外部駆動回路との接続のために広い端部１７９とを含む。データ電圧を生成するデータ駆動回路（図示せず）は、基板１１０上に付着されるフレキシブル印刷回路フィルム（図示せず）上に装着するか、基板１１０上に直接装着するか、基板１１０に集積してもよい。データ駆動回路が基板１１０上に集積されている場合、データ線１７１が延びてこれと直接接続される。

ドレイン電極１７５は、データ線１７１と分離されており、ゲート電極１２４を中心としてソース電極１７３と対向している。各ドレイン電極１７５は、一方の広い端部と他方の棒状である端部とを有し、棒状の端部はソース電極１７３で一部囲まれている。

一つのゲート電極１２４、一つのソース電極１７３及び一つのドレイン電極１７５は、半導体１５１の突出部１５４と共に一つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成し、薄膜トランジスタのチャネルは、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の突出部１５４に形成される。

絶縁された金属片１７８は、第１蓄積電極１３３ａ近傍のゲート線１２１上に位置する。データ線１７１、ドレイン電極１７５及び絶縁された金属片１７８は、ゲート線１２１と同様に低抵抗性導電体から形成されてもよい。データ線１７１、ドレイン電極１７５及び絶縁された金属片１７８も同様に、その側面が基板１１０面に対して３０゜〜８０゜程度の角度で傾斜していることが好ましい。

オーミックコンタクト部材１６３、１６５は、その下の半導体１５１と、その上のデータ線１７１及びドレイン電極１７５の間にのみ存在し、それらの間のコンタクト抵抗を低くする。

データ線１７１、ドレイン電極１７５、絶縁された金属片１７８及び露出する半導体１５１部分の上には保護膜１８０が形成される。保護膜１８０は、無機絶縁物または有機絶縁物などからなり、表面を平坦化してもよい。無機絶縁物の例としては、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）と酸化シリコン（ＳｉＯｘ）がある。有機絶縁物は、感光性を有してもよく、その誘電定数（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）は約４．０以下であることが好ましい。しかし、保護膜１８０は、有機膜の優れた絶縁特性を生かすとともに、露出する半導体１５４部分に害を及ぼさないように、下部無機膜と上部無機膜の二重膜構造を有してもよい。

保護膜１８０上には、複数の画素電極１９１、複数の接続ブリッジ（ｏｖｅｒｐａｓｓ）８３及び複数のコンタクト補助部材（ｃｏｎｔａｃｔ ａｓｓｉｓｔａｎｔ）８１、８２が形成される。これらはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質やアルミニウム、銀、クロム、またはその合金などの反射性金属から形成してもよい。

画素電極１９１は、コンタクトホール１８５を介してドレイン電極１７５と物理的、電気的に接続され、ドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。データ電圧が印加された画素電極１９１は、共通電圧の印加を受ける他の表示板２００の共通電極２７０と共に電界を生成することによって、二つの電極１９１、２７０の間の液晶層３の液晶分子の配向を決定する。このように決定された液晶分子の配向によって、液晶層３を通過する光の偏光が変わる。画素電極１９１と共通電極２７０は、キャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）（以下、液晶キャパシタ）を構成し、薄膜トランジスタがターンオフされた後でも印加された電圧を維持する。

画素電極１９１は、蓄積電極１３３ａ〜１３３ｄをはじめとする蓄積電極線１３１と重畳（オーバーラップ）する。画素電極１９１及びこれと電気的に接続されたドレイン電極１７５が、蓄積電極線１３１と重畳して構成するキャパシタをストレージキャパシタといい、ストレージキャパシタは、液晶キャパシタの電圧維持能力を強化する。

各画素電極１９１は、ゲート線１２１またはデータ線１７１とほぼ平行な４つの主辺を有し、４つの角が面取りされている（ｃｈａｍｆｅｒｅｄ）ほぼ四角形状となっている。画素電極１９１の面取りされた斜辺は、ゲート線１２１に対して約４５度の角度を有する。画素電極１９１には、中央切開部９１、下部切開部９２ａ及び上部切開部９２ｂが形成されており、画素電極１９１は、これらの切開部９１〜９２ｂによって複数の領域に分割される。切開部９１〜９２ｂは、画素電極１９１を二等分する仮想の横中心線に対してほぼ反転対称をなす。

下部及び上部切開部９２ａ、９２ｂは、ほぼ画素電極１９１の右側辺から左側辺に斜めに延在しており、第３及び第４蓄積電極１３３ｃ、１３３ｄと各々重畳する。下部及び上部切開部９２ａ、９２ｂは、画素電極１９１の横中心線に対して下半部と上半部に各々設けられている。下部及び上部切開部９２ａ、９２ｂは、ゲート線１２１に対して約４５度の角度をなし、互いに垂直に配置されている。

中央切開部９１は、画素電極１９１の横中心線に沿って延在し、右側辺の方に入口を有する。中央切開部９１の入口は、下部切開部９２ａと上部切開部９２ｂに各々ほぼ平行な一対の斜辺を有する。中央切開部９１は、横部及びこれに接続された一対の斜線部を含む。横部は、画素電極１９１の横中心線に沿って短く配置されており、一対の斜線部は、横部から画素電極１９１の右側辺に向かって下部切開部９２ａ及び上部切開部９２ｂと各々ほぼ平行に配置される。

従って、画素電極１９１の下半部は下部切開部９２ａによって二つの領域に分割され、上半部も同様に上部切開部９２ｂによって二つの領域に分割される。このとき、領域の数または切開部の数は、画素電極１９１の大きさ、画素電極１９１の横辺と縦辺との長さ比、液晶層３の種類や特性など、設計要素によって変わる。

接続ブリッジ８３はゲート線１２１を横切り、ゲート線１２１を介在して反対側に位置するコンタクトホール１８３ａ、１８３ｂを介し、蓄積電極線１３１が露出する部分と、第１蓄積電極１３３ａの自由端が露出する端部に接続される。蓄積電極１３３ａ、１３３ｂをはじめとする蓄積電極線１３１は、接続ブリッジ８３と共にゲート線１２１やデータ線１７１、または薄膜トランジスタの欠陥修理に用いてもよい。

コンタクト補助部材８１、８２は、各々コンタクトホール１８１、１８２を介してゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９に接続される。コンタクト補助部材８１、８２は、ゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９と外部装置との接着性を補完し、これらを保護する。

次に、図２〜図４を参照して、共通電極表示板２００について説明する。

透明なガラスまたはプラスチックなどからなる絶縁基板２１０上に遮光部材２２０が形成される。遮光部材２２０はブラックマトリクスともいい、画素電極１９１の間の光漏れを防止する。遮光部材２２０は、画素電極１９１と対向し、画素電極１９１とほぼ同一形状を有する複数の開口部２２５を有する。また、遮光部材２２０は、ゲート線１２１及びデータ線１７１に対応する部分と、薄膜トランジスタに対応する部分とからなってもよい。

また、基板２１０上には複数のカラーフィルタ２３０が形成される。カラーフィルタ２３０は、遮光部材２３０で覆われた領域内にほとんど存在し、画素電極１９１の列に沿って縦方向に長く延在していてもよい。各カラーフィルタ２３０は、赤色、緑色及び青色などの三原色のうちの一つを表示することができる。

カラーフィルタ２３０及び遮光部材２２０上には蓋膜（オーバーコート、ｏｖｅｒｃｏａｔ）２５０が形成される。蓋膜２５０は（有機）絶縁物から形成してもよく、カラーフィルタ２３０が露出するのを防止し、平坦面を提供する。蓋膜２５０は省略してもよい。

蓋膜２５０上には共通電極２７０が形成される。共通電極２７０はＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な導電体などからなり、共通電極２７０には複数の切開部７１、７２ａ、７２ｂが形成される。

一つの切開部７１〜７２ｂのグループは、一つの画素電極１９１と対応し、中央切開部７１、下部切開部７２ａ及び上部切開部７２ｂを含む。切開部７１〜７２ｂの各々は、画素電極１９１の隣接する切開部９１〜９２ｂの間、または切開部９２ａ、９２ｂと画素電極１９１の面取りされた斜辺の間に配置される。また、各切開部７１〜７２ｂは、画素電極１９１の下部切開部９２ａまたは上部切開部９２ｂとほぼ平行に延在する少なくとも一つの斜線部を含む。切開部７１〜７２ｂは、画素電極１９１の横中心線に対してほぼ反転対称をなす。

下部及び上部切開部７２ａ、７２ｂは、各々斜線部と横部及び縦部を含む。斜線部はほぼ画素電極１９１の上側または下側辺から左側辺に延在する。横部及び縦部は、斜線部の各端から画素電極１９１の辺に沿って辺と重畳しながら配置され、斜線部と鈍角をなす。

中央切開部７１は、中央横部、一対の斜線部及び一対の縦部を含む。中央横部は、ほぼ画素電極１９１の左側辺から画素電極１９１の横中心線に沿って右側に延在する。一対の斜線部は、中央横部の端から画素電極１９１の右側辺に向かって中央横部と鈍角をなしながら、各々下部及び上部切開部７２ａ、７２ｂとほぼ平行に配置される。縦部は、斜線部の端から画素電極１９１の右側辺に沿って右側辺と重畳しながら配置され、斜線部と鈍角をなす。

切開部７１〜７２ｂの数は、設計要素によって変わり、遮光部材２２０が切開部７１〜７２ｂと重畳して切開部７１〜７２ｂ近傍の光漏れを遮断してもよい。

共通電極２７０に共通電圧を印加し、画素電極１９１にデータ電圧を印加すると、表示板１００、２００の表面に対して、ほぼ垂直である電界が生成される。液晶分子は電界に応答し、その長軸が電界の方向に垂直をなすように方向を変えようとする。

電界生成電極１９１、２７０の切開部７１〜７２ｂ、９１〜９２ｂと画素電極１９１の辺は、電界を歪曲し液晶分子の傾斜方向を決定する水平成分を生成する。電界の水平成分は、切開部７１〜７２ｂおよび９１〜９２ｂの辺と画素電極１９１の辺に対してほぼ垂直である。

図３を参照すると、切開部７１〜７２ｂおよび９１〜９２ｂの一つのグループは、画素電極１９１を複数のサブ領域（ｓｕｂ−ａｒｅａ）に分け、各サブ領域は画素電極１９１の主辺（ｐｒｉｍａｒｙ ｅｄｇｅ）と斜角をなす二つの主辺を有する。各サブ領域の主辺は、偏光子１２および２２の偏光軸と約４５゜をなし、これは光効率を最大にするためである。

各サブ領域内の液晶分子３１０は、ほぼ主辺に対して垂直の方向に傾くので、傾く方向はおおよそ４つの方向がある。このように、液晶分子が傾く方向を多様にすることによって、液晶表示装置の基準視野角が大きくなる。

切開部７１〜７２ｂ、９１〜９２ｂの形状及び配置は、多様に変形してもよい。

少なくとも一つの切開部７１〜７２ｂおよび９１〜９２ｂは、突起（ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）（図示せず）や陥没部（ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ）（図示せず）で代替してもよい。突起は有機物または無機物から形成されてもよく、電界生成電極１９１、２７０の上または下に配置されてもよい。

表示板１００、２００の内側面には配向膜（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｌａｙｅｒ）１１、２１が塗布されており、これらは垂直配向膜であってもよい。表示板１００、２００の外側の面には偏光子（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）１２、２２が配置されているが、二つの偏光子１２、２２の偏光軸（Ｘ、Ｙ）は互いに直交し、斜線切開部９２ａ、９２ｂ及び切開部７１〜７２ｂの斜線部とほぼ４５゜の角度をなすことが好ましい。反射型液晶表示装置の場合には、二つの偏光子１２、２２のうちの一つを省略してもよい。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、液晶層３の遅延を補償するための位相遅延フィルム（ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ ｆｉｌｍ）（図示せず）をさらに含んでもよい。また、液晶表示装置は、偏光子１２、２２、位相遅延フィルム、表示板１００、２００及び液晶層３に光を供給する照明部（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ）（図示せず）を含んでもよい。

液晶層３は負の誘電率異方性を有し、液晶層３の液晶分子は電界がない状態でその長軸が二つの表示板１００、２００の表面に対してほぼ垂直をなすように配向されている。このため、入射光は、直交偏光子１２、２２を通過せずに遮断される。

液晶層３は、上記のように、誘電率異方性を示さない中性化合物及び誘電率異方性を示すフッ素含有化合物を含む液晶組成物からなる。中性化合物は、下記化学式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）から選択された一つ以上であってもよく：

ここで、Ｒ_１〜Ｒ_６は、各々炭素１〜５個を有するアルキル基、アルコキシ基またはアルケニル基から選択されてもよいが、アルケニル基は含まないことが好ましく、アルケニル基を含む場合は、アルケニル基を含む化合物が液晶組成物の総容量に対して最大７重量％であることが好ましい。このようにアルケニル基を有する中性化合物の含量を制限することによって、線残像の発現時間を長くすることができる。

フッ素含有化合物は、下記化学式（ＩＶ）〜（Ｘ）から選択された一つ以上であってもよく：

ここで、Ｒ_７〜Ｒ_１６は、各々炭素１〜５個のアルキル基またはアルコキシ基から選択されてもよい。

中性化合物は、液晶組成物の総容量に対して２０〜６０重量％含まれてもよく、フッ素含有化合物は４０〜８０重量％含まれてもよい。

上記の実施形態では、垂直配向（ＶＡ）モードの液晶表示装置についてのみ説明したが、ねじれネマチック（ＴＮ）または水平電界（ＩＰＳ）のような水平配向モードの液晶表示装置にも適用可能である。

尚、本発明は、上述の実施例に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用共通電極表示板の配置図である。 図１に示す薄膜トランジスタ表示板と、図２に示す共通電極表示板を含む液晶表示装置の配置図である。 図３に示す液晶表示装置のＩＶ−ＩＶ線及びＶ−Ｖ線による断面図である。 図３に示す液晶表示装置のＩＶ−ＩＶ線及びＶ−Ｖ線による断面図である。 線残像の評価結果を示すグラフである。

符号の説明

１００ 薄膜トランジスタ表示板
２００ 共通電極表示板
３ 液晶層
１１０ 絶縁基板
１２１ ゲート線
１３１ 蓄積電極線
１２４ ゲート電極
１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄ 第１、第２、第３及び第４蓄積電極
１４０ ゲート絶縁膜
１５１ 半導体
１６１、１６５ オーミックコンタクト部材
１７３ ソース電極
１７５ ドレイン電極
１８０ 保護膜
１９１ 画素電極
８３ 接続ブリッジ
８１、８２ コンタクト補助部材
２７０ 共通電極
９１〜９２ｂ 切開部
１８３ａ、１８３ｂ コンタクトホール
１８１、１８２ コンタクトホール
２２０ 遮光部材
２３０ カラーフィルタ
２５０ 蓋膜
７１〜７２ｂ 切開部

Claims (18)

1. 少なくとも一つのフッ素原子を有する液晶化合物を含む第１部類と、
   化学式（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）で表される液晶化合物のうちの少なくとも一つを含む第２部類とを含み、
   

   

   前記化学式（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）で表される液晶化合物は、炭素数１〜５個のアルキル基、アルコキシ基及びアルケニル基の一つを含むＲ_１〜Ｒ_６を末端基として有し、
   前記第２部類の中で前記末端基にアルケニル基を含まない液晶化合物を第１サブ部類とし、アルケニル基を含む液晶化合物を第２サブ部類とするとき、前記第２サブ部類は、前記第１部類及び前記第２部類の総含量に対して７重量％以下で含まれることを特徴とする液晶組成物。
2. 前記第１部類は４０〜８０重量％含まれ、前記第２部類は２０〜６０重量％含まれることを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
3. 前記第１部類は、下記化学式（ＩＶ）〜（Ｘ）で表される液晶化合物のうちの少なくとも一つを含み、
   

   

   前記Ｒ_７〜Ｒ_１６は、各々炭素数１〜５個のアルキル基及びアルコキシ基から選択されることを特徴とする請求項２に記載の液晶組成物。
4. 少なくとも一つのフッ素原子を有する液晶化合物を含む第１部類と、化学式（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）で表される液晶化合物のうちの少なくとも一つを含む第２部類とを含み、
   

   

   前記化学式（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）で表される液晶化合物は、炭素数１〜５個のアルキル基またはアルコキシ基を含むＲ_１〜Ｒ_６を末端基として有し、
   前記第２部類は、前記末端基にアルケニル基を有する液晶化合物を含まないことを特徴とする液晶組成物。
5. 前記第１部類は４０〜８０重量％含まれ、前記第２部類は２０〜６０重量％含まれることを特徴とする請求項４に記載の液晶組成物。
6. 前記第１部類は、下記化学式（ＩＶ）〜（Ｘ）で表される液晶化合物のうちの少なくとも一つを含み、
   

   

   前記Ｒ_７〜Ｒ_１６は、各々炭素１〜５個のアルキル基及びアルコキシ基から選択されることを特徴とする請求項４に記載の液晶組成物。
7. 第１基板と、
   前記第１基板と対向して配置される第２基板と、
   前記第１基板及び前記第２基板のうちの少なくとも一つの上に形成される１対の電界生成電極と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層とを含み、
   前記液晶層は、少なくとも一つのフッ素原子を有する液晶化合物を含む第１部類と、下記化学式（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）で表される液晶化合物のうちの少なくとも一つを含む第２部類とを含む液晶組成物からなり、
   

   

   前記化学式（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）で表される液晶化合物は、炭素数１〜５個のアルキル基、アルコキシ基及びアルケニル基の一つを含むＲ_１〜Ｒ_６を末端基として有し、
   前記第２部類の中で前記末端基にアルケニル基を含まない液晶化合物を第１サブ部類とし、前記末端基にアルケニル基を含む液晶化合物を第２サブ部類とするとき、前記第２サブ部類は、前記第１部類及び前記第２部類の総含量に対して７重量％以下で含まれることを特徴とする液晶表示装置。
8. 前記第１部類は、前記液晶組成物の総容量に対して４０〜８０重量％含まれ、前記第２部類は、前記液晶組成物の総容量に対して２０〜６０重量％含まれることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記第１部類は、下記化学式（ＩＶ）〜（Ｘ）で表される液晶化合物のうちの少なくとも一つを含み、
   

   

   前記Ｒ_７〜Ｒ_１６は、各々炭素１〜５個のアルキル基及びアルコキシ基から選択されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
10. 前記第１基板上に互いに交差される第１及び第２信号線と、前記第１及び第２信号線に接続される薄膜トランジスタとをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
11. 前記液晶層の液晶化合物が傾く方向を決定する傾斜方向決定部材をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記傾斜方向決定部材は、前記電界生成電極に形成される切開部または前記電界生成電極上に形成される突起を含むことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 第１基板と、
    前記第１基板に対向して配置される第２基板と、
    前記第１基板及び前記第２基板のうちの少なくとも一つの上に形成される１対の電界生成電極と、
    前記第１基板と前記第２基板の間に挟持された液晶層とを含み、
    前記液晶層は、少なくとも一つのフッ素原子を有する液晶化合物を含む第１部類と、下記化学式（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）で表される液晶化合物を含む第２部類とを含む液晶組成物からなり、
    

    

    前記化学式（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）で表される液晶化合物は、炭素数１〜５個のアルキル基またはアルコキシ基を含むＲ_１〜Ｒ_６を末端基として有し、
    前記第２部類は、前記末端基にアルケニル基を有する液晶化合物を含まないことを特徴とする液晶表示装置。
14. 前記第１部類は、前記液晶組成物の総容量に対して４０〜８０重量％含まれ、前記第２部類は、前記液晶組成物の総容量に対して２０〜６０重量％含まれることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
15. 前記第１部類は、下記化学式（ＩＶ）〜（Ｘ）で表される液晶化合物のうちの少なくとも一つを含み、
    

    

    前記Ｒ_７〜Ｒ_１６は、各々炭素１〜５個のアルキル基及びアルコキシ基から選択されることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
16. 前記第１基板上に互いに交差して配置される第１及び第２信号線と、前記第１及び第２信号線に接続される薄膜トランジスタとをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
17. 前記液晶層の液晶化合物が傾く方向を決定する傾斜方向決定部材をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置。
18. 前記傾斜方向決定部材は、前記電界生成電極に形成される切開部または前記電界生成電極上に形成される突起を含むことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置。

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