KR101717465B1

KR101717465B1 - 액정 표시 소자

Info

Publication number: KR101717465B1
Application number: KR1020167009097A
Authority: KR
Inventors: 신지 오가와; 요시노리 이와시타
Original assignee: 디아이씨 가부시끼가이샤
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2014-11-04
Publication date: 2017-03-17
Also published as: TWI596198B; EP3070520A4; KR20160045903A; EP3070520A1; JPWO2015072368A1; EP3070520B1; WO2015072368A1; TW201531555A; US20160289560A1; US10047289B2; JP5850286B2; CN105745572A

Abstract

대향하게 배치된 제1 기판과, 제2 기판과, 제1 기판과 제2 기판과의 사이에 액정 조성물을 함유하는 액정층을 협지(挾持)하고, 제1 기판 상에 매트릭스상으로 배치되는 복수 개의 게이트 배선 및 데이터 배선과, 게이트 배선과 데이터 배선과의 교차부에 마련되는 박막 트랜지스터와, 트랜지스터에 의해 구동되며 투명 도전성 재료로 이루어지는 화소 전극을 갖고, 박막 트랜지스터가, 게이트 전극과, 게이트 전극과 절연층을 개재(介在)해서 마련되는 산화물 반도체층과, 산화물 반도체층과 도통(導通)해서 마련되는 소스 전극 및 드레인 전극을 갖고, 액정 조성물이 일반식(LC1) 및 일반식(LC2)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하고, 일반식(Ⅱ-a) 내지 일반식(Ⅱ-f)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 표시 소자를 제공한다.

Description

액정 표시 소자{LIQUID-CRYSTAL DISPLAY ELEMENT}

본 발명은, 액정 표시 소자에 관한 것이다.

액정 표시 소자는, 시계, 전자계산기를 비롯해서, 가정용 각종 전기기기, 측정기기, 자동차용 패널, 워드프로세서, 전자수첩, 프린터, 컴퓨터, 텔레비전 등에 사용되도록 되어 있다. 액정 표시 방식으로서는, 그 대표적인 것으로 TN(트위스티드 네마틱)형, STN(수퍼 트위스티드 네마틱)형, DS(동적 광산란)형, GH(게스트·호스트)형, IPS(인플레인 스위칭)형, FFS(프린지 필드 스위칭)형, OCB(광학 보상 복굴절)형, ECB(전압 제어 복굴절)형, VA(수직 배향)형, CSH(컬러 수퍼 호메오트로픽)형, 또는 FLC(강유전성 액정) 등을 들 수 있다. 또한 구동 방식으로서도 종래의 스태틱 구동으로부터 멀티 플렉스 구동이 일반적으로 되고, 단순 매트릭스 방식, 최근에는 TFT(박막 트랜지스터)나 TFD(박막 다이오드) 등에 의해 구동되는 액티브 매트릭스(AM) 방식이 주류로 되어 있다.

액티브 매트릭스 방식의 박막 트랜지스터에 적용 가능한 반도체로서 실리콘계 재료가 알려져 있다. 또한, 최근, 산화아연, In-Ga-Zn-O계 등의 산화물 반도체를 사용한 박막 트랜지스터를 제작하고, 액정 표시 소자에 적용하는 기술이 주목받고 있다(특허문헌 1 참조). 산화물 반도체를 사용한 박막 트랜지스터는, 실리콘계 재료를 사용한 박막 트랜지스터와 비교하면, 높은 전계 효과 이동도를 갖기 때문에, 표시 소자의 성능을 향상시킬 수 있으며, 또한, 전력 절약화가 가능하다. 그 때문에, 액정 소자 메이커에 있어서 산화물 반도체를 사용한 박막 트랜지스터를 사용한 어레이의 채용 등 활발한 개발이 이어지고 있다.

그러나, 산화물 반도체를 사용한 박막 트랜지스터는, 전기 특성이 변동하기 쉬워 신뢰성이 낮다는 문제가 있다. 전기 특성의 변동의 한 요인으로서, 산화물 반도체막으로부터 산소가 탈리해서, 산소 결함으로 대표되는 바와 같은 격자 결함이 생기는 것을 들 수 있다. 이와 같은 문제에 대해서, 산화물 반도체의 성막 시의 산소 분위기의 조건을 제어함으로써 전자 캐리어 농도를 작게 해, 산소 결함을 일으키기 어렵게 하는 방법이 검토되고 있다(특허문헌 2 참조).

한편, 액정 표시 소자의 액정층을 구성하는 액정 조성물은, 조성물 중에 불순물이 존재하면 표시 소자의 전기적 특성에 큰 영향을 미치므로 불순물에 대한 고도한 관리가 이루어져 왔다. 또한, 배향막을 형성하는 재료에 관해서도 배향막은 액정층이 직접 접촉해, 배향막 중에 잔존한 불순물이 액정층으로 이동함에 의해, 액정층의 전기적 특성에 영향을 미치는 것은 이미 알려져 있어, 배향막 재료 중의 불순물에 기인하는 액정 표시 소자의 특성에 대한 검토가 이루어지고 있다.

그러나, 특허문헌 2에 기재된 바와 같이, 산소 결함으로 대표되는 바와 같은 격자 결함의 문제에 대한 검토가 행해지고 있지만, 산화물 반도체막으로부터의 산소 탈리를 충분히 방지할 수 있는 것은 아니었다. 산화물 반도체막으로부터 산소가 탈리하면, 산화물 반도체막을 덮는 절연막으로 확산해, 당해 절연막을 변질시킨다. 액정 표시 소자에 있어서, 박막 트랜지스터의 산화물 반도체막과 액정층과의 사이에는, 얇은 절연막, 또는 얇은 절연막과 얇은 배향막 등 밖에 액정 조성물을 격리하는 부재가 없으므로, 산화물 반도체막으로부터 탈리한 산소의 확산, 그것에 수반하는 절연막의 변질이 생기면, 산화물 반도체막과 액정층이 충분히 차단되지 않게 되어, 산화물 반도체막으로부터 탈리하는 산소에 의한, 액정층에의 영향이 상정된다. 산화물 반도체막으로부터 탈리한 산소 등에 의한 불순물이 액정층으로 확산하면, 액정층의 전압 유지율(VHR)의 저하, 이온 밀도(ID)의 증가에 의한 흰빠짐, 배향 불균일, 소부(燒付) 등의 표시 불량을 발현할 가능성이 있다.

그러나, 종래는, 특허문헌 2에 개시되는 바와 같이, 산화물 반도체로부터 산소가 탈리하는 것을 억제하는 것이 발명의 본질로 되어 있으며, 산화물 반도체를 사용한 박막 트랜지스터와, 액정 조성과의 직접적인 관계에 대해서는 검토가 행해져 있지 않았다.

일본국 특개2007-96055호 공보 일본국 특개2006-165528호 공보

그래서, 본 발명은, 산화물 반도체를 사용한 액정 표시 소자에 있어서, 액정층의 전압 유지율(VHR)의 저하, 이온 밀도(ID)의 증가를 방지해, 흰빠짐, 배향 불균일, 소부 등의 표시 불량의 문제를 해결하는 것이 가능한 액정 표시 소자를 제공하는 것에 있다.

본원 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 산화물 반도체를 사용한 박막 트랜지스터를 갖는 액정 표시 소자에 최적인 각종 액정 조성물의 구성을 예의 검토한 결과, 특정의 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자가, 액정층의 전압 유지율(VHR)의 저하, 이온 밀도(ID)의 증가를 방지해, 흰빠짐, 배향 불균일, 소부 등의 표시 불량의 문제를 해결하며, 또한, 전력 절약화가 가능한 것을 알아내 본원 발명의 완성에 이르렀다.

즉, 본 발명은,

대향하게 배치된 제1 기판과, 제2 기판과, 상기 제1 기판과 제2 기판과의 사이에 액정 조성물을 함유하는 액정층을 협지(挾持)하고,

상기 제1 기판 상에 매트릭스상으로 배치되는 복수 개의 게이트 배선 및 데이터 배선과,

상기 게이트 배선과 데이터 배선과의 교차부에 마련되는 박막 트랜지스터와, 당해 트랜지스터에 의해 구동되며 투명 도전성 재료로 이루어지는 화소 전극을 갖고,

상기 박막 트랜지스터가, 게이트 전극과, 당해 게이트 전극과 절연층을 개재(介在)해서 마련되는 산화물 반도체층과, 당해 산화물 반도체층과 도통(導通)해서 마련되는 소스 전극 및 드레인 전극을 갖고,

상기 액정 조성물이 일반식(LC1) 및 일반식(LC2)

(식 중, R^LC11 및 R^LC21은 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타내며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO- 또는 -C≡C-로 치환되어도 되며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자에 의해서 치환되어 있어도 되고, A^LC11, 및 A^LC21는 각각 독립하여 하기의 어느 하나의 구조

(당해 구조 중, 시클로헥실렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는 산소 원자로 치환되어 있어도 되고, 1,4-페닐렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 -CH=는 질소 원자로 치환되어 있어도 되며, 또한, 당해 구조 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 불소 원자, 염소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃로 치환되어 있어도 된다)를 나타내고, X^LC11, X^LC12, X^LC21∼X^LC23는 각각 독립하여 수소 원자, 염소 원자, 불소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃를 나타내고, Y^LC11 및 Y^LC21는 각각 독립하여 수소 원자, 염소 원자, 불소 원자, 시아노기, -CF₃, -OCH₂F, -OCHF₂ 또는 -OCF₃를 나타내고, Z^LC11 및 Z^LC21는 각각 독립하여 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -COO- 또는 -OCO-를 나타내고, m^LC11 및 m^LC21은 각각 독립하여 1∼4의 정수를 나타내고, A^LC11, A^LC21, Z^LC11 및 Z^LC21가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되며 달라도 된다)

으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하고, 일반식(Ⅱ-a) 내지 일반식(Ⅱ-f)

(식 중, R¹⁹∼R³⁰은 서로 독립하여 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 10의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐기를 나타내고, X²¹는 수소 원자 또는 불소 원자를 나타낸다)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 표시 소자이다.

본 발명의 액정 표시 소자는, 산화물 반도체를 사용한 TFT와, 특정의 액정 조성물을 사용함으로써, 액정층의 전압 유지율(VHR)의 저하, 이온 밀도(ID)의 증가를 방지할 수 있고, 흰빠짐, 배향 불균일, 소부 등의 표시 불량의 발생을 방지할 수 있으며, 또한, 전력 절약화가 가능하다.

도 1은 액정 표시 소자의 일 태양의 구조를 모식적으로 나타내는 분해 사시도.
도 2는 도 1에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(103)의 Ⅱ선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도.
도 3은 도 2에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 박막 트랜지스터층(103)을 절단한 단면도의 일례.
도 4는 액정 표시 소자의 일 태양의 구조를 모식적으로 나타내는 분해 사시도.
도 5는 도 4에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)의 Ⅱ의 영역을 확대한 평면도의 일례.
도 6은 도 5에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 액정 표시 소자를 절단한 단면도의 일례.
도 7은 도 4에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)의 Ⅱ의 영역을 확대한 평면도의 다른 예.
도 8은 도 5에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 액정 표시 소자를 절단한 단면도의 다른 예.
도 9는 액정 표시 소자의 전극 구성을 확대한 평면도. 컬러 온 필터를 나타내는 액정 표시 소자의 단면도.
도 10은 컬러 필터 온 어레이를 나타내는 액정 표시 소자의 단면도.
도 11은 컬러 필터 온 어레이를 나타내는 다른 형태의 액정 표시 소자의 단면도.

<제1 실시형태>

본 발명에 따른 액정 표시 소자의 제1 바람직한 실시형태는, 산화물 반도체를 사용한 박막 트랜지스터와 특정의 액정 조성물을 갖고, 액정 표시 소자의 제1 기판과 제2 기판간에 대략 수직 방향의 전계가 생기는 액정 표시 소자이다. 제1 바람직한 실시형태는, 제1 기판과 제2 기판의 각각에 전극을 갖는 액정 표시 소자이며, 예를 들면, TN(Twisted Nematic : 트위스티드 네마틱)형을 채용한 투과형의 액정 표시 소자이다.

본 발명에 따른 액정 표시 소자의 제1 바람직한 실시형태는, 대향하게 배치된 제1 기판과, 제2 기판과, 상기 제1 기판과 제2 기판과의 사이에 액정 조성물을 함유하는 액정층을 협지하고, 상기 제1 기판 상에 매트릭스상으로 배치되는 복수 개의 게이트 버스 라인 및 데이터 버스 라인과, 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인과의 교차부에 마련되는 박막 트랜지스터와, 당해 트랜지스터에 의해 구동되며 투명 도전성 재료로 이루어지는 화소 전극을 갖고, 상기 박막 트랜지스터가, 게이트 전극과, 당해 게이트 전극과 절연층을 개재해서 마련되는 산화물 반도체층과, 당해 산화물 반도체층과 도통해서 마련되는 소스 전극 및 드레인 전극을 갖고, 제2 기판 상에, 투명 도전성 재료로 이루어지는 공통 전극을 갖고, 액정층은 전압 무인가 시에 호모지니어스 배향을 나타내며, 배향 방향은 상기 제1 기판 및 제2 기판간에서 비틀려 있는 것이 바람직하다.

제1 실시형태의 액정 표시 소자의 일례를 도 1∼도 3에 나타낸다. 도 1은, 액정 표시 소자의 일 태양의 구조를 모식적으로 나타내는 분해 사시도이다. 또한, 도 1에서는, 설명을 위하여 편의상 각 구성 요소를 이간해서 기재하고 있다. 도 2는, 당해 도 1에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(103)(또는 박막 트랜지스터층(103)이라고도 한다)의 Ⅱ선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도이다. 도 3은, 도 2에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 도 2에 나타내는 박막 트랜지스터층(103)을 절단한 단면도이다. 이하, 도 1∼3을 참조해서, 본 발명에 따른 액정 표시 소자를 설명한다.

본 발명에 따른 액정 표시 소자(100)의 구성은, 도 1에 기재하는 바와 같이 투명 도전성 재료로 이루어지는 투명 전극(층)(106)(또는 공통 전극(106)이라고도 한다)을 구비한 제2 기판(108)과, 투명 도전성 재료로 이루어지는 화소 전극 및 각 화소에 구비한 상기 화소 전극을 제어하는 박막 트랜지스터를 형성한 박막 트랜지스터층(103)을 구비한 제1 기판(102)과, 상기 제1 기판(102)과 제2 기판(108)과의 사이에 협지된 액정 조성물(또는 액정층(105))을 갖고, 당해 액정 조성물 중의 액정 분자의 전압 무인가 시의 배향이 상기 기판(102, 108)에 대해서 대략 평행인 액정 표시 소자로서, 산화물 반도체를 사용한 TFT를 사용하고, 액정 조성물로서 이하에 설명하는 바와 같은 특정의 액정 조성물을 사용한 것에 특징을 갖는 것이다. 또, 액정 조성물 중의 액정 분자의 전압 무인가 시의 배향이 상기 기판(102, 108)에 대해서 대략 평행이란, 전압 무인가 시에 액정 조성물이 호모지니어스 배향을 나타내는 것을 말한다.

또한 도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 제1 기판(102) 및 상기 제2 기판(108)은, 한 쌍의 편광판(101, 109)에 의해 협지되어도 된다. 추가로, 도 1에서는, 상기 제2 기판(109)과 공통 전극(106)과의 사이에 컬러 필터(107)가 마련되어 있다. 또한 추가로, 본 발명에 따른 액정층(105)과 인접하며, 또한 당해 액정층(105)을 구성하는 액정 조성물과 직접 맞닿도록 한 쌍의 배향막(104)을 박막 트랜지스터층(103) 및 투명 전극(층)(106) 표면에 형성해도 된다.

즉, 본 발명에 따른 액정 표시 소자(100)는, 제1 편광판(101)과, 제1 기판(102)과, 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(또는 박막 트랜지스터층이라고도 한다)(103)과, 배향막(104)과, 액정 조성물을 포함하는 층(105)과, 배향막(104)과, 공통 전극(106)과, 컬러 필터(107)와, 제2 기판(108)과, 제1 편광판(109)이 순차 적층된 구성이다.

또한 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 기판(102)의 표면에 형성되어 있는 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(103)은, 주사 신호를 공급하기 위한 게이트 배선(126)과 표시 신호를 공급하기 위한 데이터 배선(125)이 서로 교차해 있으며, 또한 상기 복수의 게이트 배선(126)과 복수의 데이터 배선(125)에 둘러싸인 영역에는, 화소 전극(121)이 매트릭스상으로 형성되어 있다. 화소 전극(121)에 표시 신호를 공급하는 스위치 소자로서, 상기 게이트 배선(126)과 상기 데이터 배선(125)이 서로 교차해 있는 교차부 근방에 있어서, 소스 전극(127), 드레인 전극(124) 및 게이트 전극(128)을 포함하는 박막 트랜지스터가, 상기 화소 전극(121)과 연결해서 마련되어 있다. 또한, 상기 복수의 게이트 배선(126)과 복수의 데이터 배선(125)에 둘러싸인 영역에는 데이터 배선(125)을 개재해서 공급되는 표시 신호를 보존하는 스토리지 커패시터(123)가 마련되어 있다.

(기판)

제1 기판(102)과 제2 기판(108)은 유리 또는 플라스틱과 같이 유연성을 갖는 투명한 재료를 사용할 수 있고, 한쪽은 실리콘 등의 불투명한 재료여도 된다. 2매의 기판(1102, 108)은, 주변 영역에 배치된 에폭시계 열경화성 조성물 등의 씰재 및 봉지재에 의해서 첩합되어 있고, 그 사이에는 기판간 거리를 유지하기 위하여, 예를 들면, 유리 입자, 플라스틱 입자, 알루미나 입자 등의 입상 스페이서 또는 포토리소그래피법에 의해 형성된 수지로 이루어지는 스페이서 기둥이 배치되어 있어도 된다.

(박막 트랜지스터)

본 발명에 있어서는, 박막 트랜지스터가 역스태거드형인 액정 표시 소자에 호적(好適)하게 사용할 수 있다. 역스태거드형의 박막 트랜지스터의 구조의 호적한 일 태양은, 예를 들면, 도 3에서 나타내는 바와 같이, 기판(102) 상에 형성된 게이트 전극(111)과, 당해 게이트 전극(111)을 덮으며, 또한 상기 기판(102)의 대략 전면을 덮도록 마련된 게이트 절연층(112)과, 상기 게이트 전극(111)과 대향하도록 상기 게이트 절연층(12)의 표면에 형성된 반도체층(113)과, 상기 반도체층(113)의 한쪽의 측단부를 덮으며, 또한 상기 기판(102) 상에 형성된 상기 게이트 절연층(112)과 접촉하도록 마련된 드레인 전극(116)과, 상기 반도체층(113)의 다른 쪽의 측단부를 덮으며, 또한 상기 기판(102) 표면에 형성된 상기 게이트 절연층(112)과 접촉하도록 마련된 소스 전극(117)과, 상기 드레인 전극(116) 및 상기 소스 전극(117)을 덮도록 마련된 절연 보호층(118)을 갖고 있다. 게이트 전극(111)의 표면에 게이트 전극과의 단차를 없애는 등의 이유에 의해 양극 산화 피막(도시하지 않음)을 형성해도 된다.

또, 본 명세서에 있어서의 「기판 상」이란, 기판과 직접 맞닿을 뿐만 아니라 간접적으로 맞닿는, 소위 기판에 지지되어 있는 상태도 포함한다.

본 발명의 반도체층(113)에는, 산화물 반도체를 사용한다. 산화물 반도체로서는, In, Ga, Zn, 및 Sn에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 당해 산화물을 사용한 트랜지스터의 전기 특성의 편차를 줄이기 위하여, 그들에 더해서 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu) 중 어느 1종 또는 복수 종을 가져도 된다.

산화물 반도체로서, 예를 들면, 산화인듐, 산화주석, 산화아연, 산화갈륨 등을 들 수 있다. 또한, 복수 금속 원소를 포함하는 산화물로서, In-Zn계, Sn-Zn계, Al-Zn계, Zn-Mg계, Sn-Mg계, In-Mg계, In-Ga계, In-Ga-Zn계, In-Al-Zn계, In-Sn-Zn계, Sn-Ga-Zn계, Al-Ga-Zn계, Sn-Al-Zn계, In-Hf-Zn계, In-Zr-Zn계, In-La-Zn계, In-Ce-Zn계, In-Pr-Zn계, In-Nd-Zn계, In-Sm-Zn계, In-Eu-Zn계, In-Gd-Zn계, In-Tb-Zn계, In-Dy-Zn계, In-Ho-Zn계, In-Er-Zn계, In-Tm-Zn계, In-Yb-Zn계, In-Lu-Zn계, In-Sn-Ga-Zn계, In-Hf-Ga-Zn계, In-Al-Ga-Zn계, In-Sn-Al-Zn계, In-Sn-Hf-Zn계, In-Hf-Al-Zn계 등의 산화물을 사용할 수 있다. 그 중에서도, In, Ga, 및 Zn을 포함하는 산화물인 In-Ga-Zn계 산화물(IGZO)이, 액정 소자의 전력 절약화, 투과율 등의 액정 소자의 성능을 향상시키는 관점에서 바람직하다.

또, 예를 들면, In-Ga-Zn계 산화물은, In과 Ga과 Zn을 갖는 산화물이라는 의미이고, In과 Ga과 Zn의 비율은 불문이다. 또한, In과 Ga과 Zn 이외의 금속 원소가 들어 있어도 된다.

이들에 한하지 않고, 필요로 하는 반도체 특성(이동도, 문턱값, 편차 등)에 따라서 적절한 조성의 것을 사용하면 된다. 또한, 필요로 하는 반도체 특성을 얻기 위하여, 캐리어 밀도나 불순물 농도, 결함 밀도, 금속 원소와 산소의 원자수비(原子數比), 원자간 거리, 밀도 등을 적절한 것으로 하는 것이 바람직하다.

산화물 반도체층(113)은, 단결정, 다결정, CAAC(C Axis Aligned Crystal) 또는 비정질 등의 상태를 취한다. 산화물 반도체층(113)은, CAAC-OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)막으로 하는 것이 바람직하다. 산화물 반도체막을 구성하는 산소의 일부는 질소로 치환되어도 된다.

산화물 반도체를 사용한 박막 트랜지스터는, 오프 상태에 있어서의 전류값(오프 전류값)을 낮게 할 수 있는, 화상 신호 등의 전기 신호의 유지 시간을 길게 할 수 있고, 전원 온 상태에서는 기입 간격도 길게 설정할 수 있다. 따라서, 리프레시 동작의 빈도를 적게 할 수 있기 때문에, 소비 전력을 억제하는 효과를 나타낸다. 또한, 산화물 반도체막을 사용한 트랜지스터는, 높은 전계 효과 이동도가 얻어지기 때문에, 고속 구동이 가능하다. 또한, 종래보다도 박막 트랜지스터의 소형화가 가능해지기 때문에, 1화소당의 투과량을 높일 수 있다. 따라서, 액정 표시 소자의 화소부에 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터를 사용함으로써, 고화질인 화상을 제공할 수 있다. 또한, 산화물 반도체로서 투명 반도체막을 사용하면, 광흡수에 기인하는 광캐리어의 폐해를 억제할 수 있기 때문에, 소자의 개구율을 증대하는 관점에서도 바람직하다.

추가로, 쇼트키 장벽의 폭이나 높이를 저감할 목적으로 반도체층(113)과 드레인 전극(116) 또는 소스 전극(117)과의 사이에 오믹 접촉층을 마련해도 된다. 오믹 접촉층에는, n형 아모퍼스 실리콘이나 n형 다결정 폴리 실리콘 등의 인 등의 불순물을 고농도로 첨가한 재료를 사용할 수 있다.

게이트 버스 라인(126)이나 데이터 버스 라인(125)은 금속막인 것이 바람직하고, Al, Cu, Au, Ag, Cr, Ta, Ti, Mo, W, Ni 또는 그 합금이 보다 바람직하며, Al 또는 그 합금의 배선을 사용하는 경우가 특히 바람직하다. 게이트 버스 라인(126) 및 데이터 버스 라인(125)은 게이트 절연막을 개재해서 겹쳐져 있다. 또한, 절연 보호층(118)은, 절연 기능을 갖는 층이며, 질화규소, 이산화규소, 규소산질화막 등으로 형성된다.

(투명 전극)

본 발명의 액정 표시 소자에 있어서, 화소 전극(121), 투명 전극(층)(106)(또는 공통 전극(106))에 사용되는 투명 전극의 재료로서는, 도전성의 금속 산화물을 사용할 수 있으며, 금속 산화물로서는 산화인듐(In₂O₃), 산화주석(SnO₂), 산화아연(ZnO), 산화인듐주석(In₂O₃-SnO₂), 산화인듐아연(In₂O₃-ZnO), 니오븀 첨가 이산화티타늄(Ti_1-xNb_xO₂), 불소 도프 산화주석, 그라펜 나노 리본 또는 금속 나노 와이어 등을 사용할 수 있지만, 산화아연(ZnO), 산화인듐주석(In₂O₃-SnO₂) 또는 산화인듐아연(In₂O₃-ZnO)이 바람직하다. 이들 투명 도전막의 패터닝에는, 포토 에칭법이나 마스크를 사용하는 방법 등을 사용할 수 있다.

(컬러 필터)

컬러 필터(107)는, 블랙 매트릭스 및 적어도 RGB 삼색 화소부로 구성된다. 또한, 당해 컬러 필터(107)는, 광의 누설을 방지하는 관점에서, 박막 트랜지스터 및 스토리지 커패시터(123)에 대응하는 부분에 블랙 매트릭스(도시하지 않음)를 형성하는 것이 바람직하다.

(배향막)

본 발명의 액정 표시 소자에 있어서, 제1 기판과, 제2 기판 상의 액정 조성물과 접하는 면에는 액정 조성물을 배향시키기 위해, 배향막을 필요로 하는 액정 표시 소자에 있어서는 컬러 필터와 액정층간에 배치할 수 있지만, 배향막의 막두께가 두꺼운 것이어도 100㎚ 이하로 얇기 때문에, 산화물 반도체층(113)으로부터 탈리한 산소가 액정층(5)에 확산해버리는 것을 완전하게 방지할 수 있는 것은 아니다.

또한, 배향막을 사용하지 않은 액정 표시 소자에 있어서는, 산화물 반도체층과 액정층을 구성하는 액정 화합물과의 상호 작용은 보다 커진다.

배향막 재료로서는, 폴리이미드, 폴리아미드, BCB(벤조시클로부텐 폴리머), 폴리비닐알코올 등의 투명성 유기 재료를 사용할 수 있으며, 특히, p-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐메탄 등의 지방족 또는 지환족 디아민 등의 디아민 및 부탄테트라카르복시산 무수물이나 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산 무수물 등의 지방족 또는 지환식 테트라카르복시산 무수물, 피로멜리트산 이무수물 등의 방향족 테트라카르복시산 무수물로부터 합성되는 폴리아믹산을 이미드화한, 폴리이미드 배향막이 바람직하다. 이 경우의 배향 부여 방법은, 러빙을 사용하는 것이 일반적이지만, 수직 배향막 등에 사용하는 경우는 배향을 부여하지 않고 사용할 수도 있다.

배향막 재료로서는, 칼콘, 신나메이트, 신나모일 또는 아조기 등을 화합물 중에 포함하는, 재료를 사용할 수 있고, 폴리이미드, 폴리아미드 등의 재료와 조합해서 사용해도 되며, 이 경우 배향막은 러빙을 사용해도 되고 광배향 기술을 사용해도 된다.

배향막은, 기판 상에 상기 배향막 재료를 스핀 코팅법 등의 방법에 의해 도포해서 수지막을 형성하는 것이 일반적이지만, 일축 연신법, 랭뮤어-블로드젯(Langmuir-Blodgett)법 등을 사용할 수도 있다.

(액정층)

본 발명의 액정 표시 소자에 있어서의 액정층은, 일반식(LC1) 및 일반식(LC2)

(당해 구조 중, 시클로헥실렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는 산소 원자로 치환되어 있어도 되고, 1,4-페닐렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 -CH-는 질소 원자로 치환되어 있어도 되며, 또한, 당해 구조 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 불소 원자, 염소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃로 치환되어 있어도 된다)를 나타내고, X^LC11, X^LC12, X^LC21∼X^LC23는 각각 독립하여 수소 원자, 염소 원자, 불소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃를 나타내고, Y^LC11 및 Y^LC21는 각각 독립하여 수소 원자, 염소 원자, 불소 원자, 시아노기, -CF₃, -OCH₂F, -OCHF₂ 또는 -OCF₃를 나타내고, Z^LC11 및 Z^LC21는 각각 독립하여 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -COO- 또는 -OCO-를 나타내고, m^LC11 및 m^LC21은 각각 독립하여 1∼4의 정수를 나타내고, A^LC11, A^LC21, Z^LC11 및 Z^LC21가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되며 달라도 된다)

으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유한다.

일반식(LC1) 및 일반식(LC2)에 있어서, 식 중의 R^LC11 및 R^LC21은 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하며, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기가 보다 바람직하고, 직쇄상인 것이 더 바람직하고, 알케닐기로서는 하기 구조를 나타내는 것이 가장 바람직하다.

(식 중, 환 구조에는 우단에서 결합하는 것으로 한다)

A^LC11 및 A^LC21는 각각 독립하여 하기의 구조가 바람직하다.

Y^LC11 및 Y^LC21는 각각 독립하여 불소 원자, 시아노기, -CF₃ 또는 -OCF₃가 바람직하며, 불소 원자 또는 -OCF₃가 바람직하고, F가 특히 바람직하다.

Z^LC11 및 Z^LC21는 단결합, -CH₂CH₂-, -COO-, -OCO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-가 바람직하며, 단결합, -CH₂CH₂-, -OCH₂-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-가 바람직하고, 단결합, -OCH₂- 또는 -CF₂O-가 보다 바람직하다.

m^LC11 및 m^LC21은 1, 2 또는 3이 바람직하며, 저온에서의 보존 안정성, 응답 속도를 중시할 경우에는 1 또는 2가 바람직하고, 네마틱상 상한 온도의 상한값을 개선하기 위해서는 2 또는 3이 바람직하다.

일반식(LC1)은, 하기 일반식(LC1-a) 내지 일반식(LC1-c)

(식 중, R^LC11, Y^LC11, X^LC11 및 X^LC12는 각각 독립하여 상기 일반식(LC1)에 있어서의 R^LC11, Y^LC11, X^LC11 및 X^LC12와 같은 의미를 나타내고, A^LC1a1, A^LC1a2 및 A^LC1b1는, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 테트라히드로피란-2,5-디일기, 1,3-디옥산-2,5-디일기를 나타내고, X^LC1b1, X^LC1b2, X^LC1c1∼X^LC1c4는 각각 독립하여 수소 원자, 염소 원자, 불소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃를 나타낸다)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 바람직하다.

X^LC11∼X^LC1c4는 각각 독립하여 수소 원자 또는 불소 원자가 바람직하다.

Y^LC11는 각각 독립하여 불소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃가 바람직하다.

또한, 일반식(LC1)은, 하기 일반식(LC1-d) 내지 일반식(LC1-m)

(식 중, R^LC11, Y^LC11, X^LC11 및 X^LC12는 각각 독립하여 상기 일반식(LC1)에 있어서의 R^LC11, Y^LC11, X^LC11 및 X^LC12와 같은 의미를 나타내고, A^LC1d1, A^LC1f1, A^LC1g1, A^LC1j1, A^LC1k1, A^LC1k2, A^LC1m1∼A^LC1m3는, 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 테트라히드로피란-2,5-디일기, 1,3-디옥산-2,5-디일기를 나타내고, X^LC1d1, X^LC1d2, X^LC1f1, X^LC1f2, X^LC1g1, X^LC1g2, X^LC1h1, X^LC1h2, X^LC1i1, X^LC1i2, X^LC1j1∼X^LC1j4, X^LC1k1, X^LC1k2, X^LC1m1 및 X^LC1m2는 각각 독립하여 수소 원자, 염소 원자, 불소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃를 나타내고, Z^LC1d1, Z^LC1e1, Z^LC1j1, Z^LC1k1, Z^LC1m1는 각각 독립하여 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -COO- 또는 -OCO-를 나타낸다)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 바람직하다.

X^LC11∼X^LC1m2는 각각 독립하여 수소 원자 또는 불소 원자가 바람직하다.

Z^LC1d1∼Z^LC1m1는 각각 독립하여 -CF₂O-, -OCH₂-가 바람직하다.

일반식(LC2)은, 하기 일반식(LC2-a) 내지 일반식(LC2-g)

(식 중, R^LC21, Y^LC21, X^LC21∼X^LC23는 각각 독립하여 상기 일반식(LC2)에 있어서의 R^LC21, Y^LC21, X^LC21∼X^LC23와 같은 의미를 나타내고, X^LC2d1∼X^LC2d4, X^LC2e1∼X^LC2e4, X^LC2f1∼X^LC2f4 및 X^LC2g1∼X^LC2g4는 각각 독립하여 수소 원자, 염소 원자, 불소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃를 나타내고, Z^LC2a1, Z^LC2b1, Z^LC2c1, Z^LC2d1, Z^LC2e1, Z^LC2f1 및 Z^LC2g1는 각각 독립하여 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -COO- 또는 -OCO-를 나타낸다)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 바람직하다.

X^LC21∼X^LC2g4는 각각 독립하여 수소 원자 또는 불소 원자가 바람직하고,

Y^LC21는 각각 독립하여 불소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃가 바람직하다.

Z^LC2a1∼Z^LC2g4는 각각 독립하여 -CF₂O-, -OCH₂-가 바람직하다.

또한, 일반식(LC1) 및 일반식(LC2)으로 표시되는 화합물로서, 일반식(LC-I)

(식 중, R³¹은 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐옥시기를 나타내고,

M³¹∼M³³은 서로 독립하여 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 또는 나프탈렌-2,6-디에닐기를 나타내며, 당해 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 중의 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-는 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-로 치환되어 있어도 되며, 당해 페닐렌기 중의 1개의 -CH= 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH=는 -N=로 치환되어도 되고, 이 기 중에 존재하는 수소 원자는 불소 원자로 치환되어 있어도 되며, 당해 나프탈렌-2,6-디에닐기 중에 존재하는 수소 원자는 불소 원자로 치환되어 있어도 되고,

M³⁴은

(식 중, X³¹, X³², X⁴¹, X⁴² 및 X⁴³는 서로 독립하여 수소 원자 또는 불소 원자를 나타내고, Y³¹ 및 Y³²는 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, -CF₃, -OCH₂F, -OCHF₂ 또는 -OCF₃를 나타낸다)을 나타내고,

n³¹ 및 n³²은 서로 독립하여 0, 1 또는 2를 나타내고, n³¹+n³²은 0, 1 또는 2를 나타내고, M³¹ 및 M³³이 복수 존재할 경우에는 동일해도 되며 달라도 되고, n³³은 0 또는 1을 나타낸다)

으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 적어도 1종 함유하는 것이 바람직하다.

일반식(LC-I)에 있어서, R³¹은 그것이 결합하는 환 구조가 페닐기(방향족)일 경우에는, 직쇄상의 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 직쇄상의 탄소 원자수 1∼4(또는 그 이상)의 알콕시기 및 탄소 원자수 4∼5의 알케닐기가 바람직하고, 그것이 결합하는 환 구조가 시클로헥산, 피란 및 디옥산 등의 포화한 환 구조일 경우에는, 직쇄상의 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 직쇄상의 탄소 원자수 1∼4(또는 그 이상)의 알콕시기 및 직쇄상의 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기가 바람직하다.

열이나 광에 대한 화학적 안정성이 좋은 것을 중시하면, R³¹은 알킬기가 바람직하다. 또한, 점도가 작고 응답 속도가 빠른 액정 표시 소자를 만드는 것이 중시되면, R³¹은 알케닐기가 바람직하다. 또한, 점도가 작고 네마틱-등방상 전이 온도(Tni)가 높으며, 응답 속도의 추가적인 단축을 목적으로 하면, 말단이 불포화 결합이 아닌 알케닐기를 사용하는 것이 바람직하고, 알케닐기의 옆에 메틸기가 말단으로서 있는 것이 특히 바람직하다. 또한, 저온에서의 용해도가 좋은 것을 중시하면, 하나의 해결책으로서는, R³¹은 알콕시기로 하는 것이 바람직하다. 또한, 다른 해결책으로서는, 다종류의 R³¹을 병용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, R³¹로서, 탄소 원자수 2, 3 및 4의 알킬기 또는 알케닐기를 갖는 화합물을 병용하는 것이 바람직하며, 탄소 원자수 3 및 5의 화합물을 병용하는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 3, 4 및 5의 화합물을 병용하는 것이 바람직하다.

M³¹∼M³³은,

인 것이 바람직하다.

M³¹은,

인 것이 바람직하고,

인 것이 더 바람직하다.

M³²은,

인 것이 바람직하고,

인 것이 보다 바람직하고,

인 것이 더 바람직하다.

M³³은,

인 것이 바람직하고,

인 것이 보다 바람직하고,

인 것이 더 바람직하다.

M³⁴은, 점도를 저하시키기 위해서는

인 것이 바람직하고, Δε를 크게 하기 위해서는,

인 것이 바람직하다.

X³¹, X³², X³³, X³⁴ 및 X³⁵는 각각 독립하여, 점도를 저하시키기 위해서는 수소 원자인 것이 바람직하고, Δε를 크게 하기 위해서는 불소 원자인 것이 바람직하다. 따라서, Δε를 크게 하기 위해서는 X³¹ 및 X³²는, 적어도 어느 하나는 불소 원자가 바람직하고, 2개 모두 불소 원자인 것이 더 바람직하다. 또한, X⁴¹∼X⁴³가 각각 독립하여 불소 원자 또는 수소 원자일 경우, 점성 및 다른 액정 성분과의 혼화성을 중시할 경우에는, X⁴¹가 불소 원자를 나타내고 X⁴² 및 X⁴³가 수소 원자인 것이 바람직하고, Δε를 크게 할 경우에는 X⁴¹ 및 X⁴²가 불소 원자를 나타내고 x⁴³는 불소 원자 또는 수소 원자를 나타내는 것이 바람직하다.

Z³¹ 및 Z³²는, 불소 원자 또는 트리플루오로메톡시기인 것이 바람직하다.

X³¹, X³² 및 Z³¹의 조합으로서는, 하나의 실시형태에서는 X³¹=F, X³²=F 및 Z³¹=F이다. 더 다른 실시형태에서는, X³¹=F, X³²=H 및 Z³¹=F이다. 또한 더 다른 실시형태에서는, X³¹=F, X³²=H 및 Z³¹=OCF₃이다. 또한 더 다른 실시형태에서는, X³¹=F, X³²=F 및 Z³¹=OCF₃이다. 또한 더 다른 실시형태에서는, X³¹=H, X³²=H 및 Z³¹=OCF₃이다.

n³¹은 1 또는 2가 바람직하고, n³²은 0 또는 1이 바람직하며, 0이 더 바람직하고, n³¹+n³²은 1 또는 2가 바람직하며, 2가 더 바람직하다.

n³³은 1이 바람직하다.

일반식(LC-I)으로 표시되는 화합물은, 보다 구체적으로는, 하기의 일반식(I-a) 내지 일반식(I-f)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

(식 중, R³¹은 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐옥시기를 나타내고, X³¹∼X³⁸는 서로 독립하여 수소 원자 또는 불소 원자를 나타내고, Z³¹는 불소 원자, 트리플루오로메톡시기 또는 트리플루오로메틸기를 나타낸다)

일반식(Ia)∼일반식(If)에 있어서, R³²은 그것이 결합하는 환 구조가 페닐기(방향족)일 경우에는, 직쇄상의 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 직쇄상의 탄소 원자수 1∼4(또는 그 이상)의 알콕시기 및 탄소 원자수 4∼5의 알케닐기가 바람직하고, 그것이 결합하는 환 구조가 시클로헥산, 피란 및 디옥산 등의 포화한 환 구조일 경우에는, 직쇄상의 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 직쇄상의 탄소 원자수 1∼4(또는 그 이상)의 알콕시기 및 직쇄상의 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기가 바람직하다.

X³⁵ 및 X³⁶는, 적어도 어느 하나는 불소 원자가 바람직하고, 2개 모두 불소 원자인 것은 Δε를 크게 하는 경우는 효과가 있지만, Tni, 저온에서의 용해성이나 액정 표시 소자로 했을 때의 화학적 안정성의 관점에서 바람직하지 않다.

X³⁷ 및 X³⁸는, 적어도 어느 하나는 수소 원자가 바람직하며, 2개 모두 수소 원자인 것이 바람직하다. X³⁷ 및 X³⁸ 중 적어도 어느 하나가 불소 원자일 경우, Tni, 저온에서의 용해성이나 액정 표시 소자로 했을 때의 화학적 안정성의 관점에서 바람직하지 않다.

일반식(LC-I)으로 표시되는 화합물군은 1종∼8종 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼5종 함유하는 것이 특히 바람직하고, 그 함유량은 3∼50질량%인 것이 바람직하며, 5∼40질량%인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 액정 표시 소자에 있어서의 액정층은, 일반식(Ⅱ-a) 내지 일반식(Ⅱ-f)

(식 중, R¹⁹∼R³⁰은 서로 독립하여 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 10의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐기를 나타내고, X²¹는 수소 원자 또는 불소 원자를 나타낸다)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유한다.

일반식(Ⅱa)∼일반식(Ⅱf)에 있어서, R¹⁹∼R³⁰은 그것이 결합하는 환 구조가 페닐기(방향족)일 경우에는, 직쇄상의 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 직쇄상의 탄소 원자수 1∼4(또는 그 이상)의 알콕시기 및 탄소 원자수 4∼5의 알케닐기가 바람직하고, 그것이 결합하는 환 구조가 시클로헥산, 피란 및 디옥산 등의 포화한 환 구조일 경우에는, 직쇄상의 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 직쇄상의 탄소 원자수 1∼4(또는 그 이상)의 알콕시기 및 직쇄상의 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기가 바람직하다.

열이나 광에 대한 화학적 안정성이 좋은 것을 중시하면, R¹⁹∼R³⁰은 알킬기가 바람직하다. 또한, 점도가 작고 응답 속도가 빠른 액정 표시 소자를 만드는 것이 중시되면, R¹⁹∼R³⁰은 알케닐기가 바람직하다. 또한, 점도가 작고 네마틱-등방상 전이 온도(Tni)가 높으며, 응답 속도의 추가적인 단축을 목적으로 하면, 말단이 불포화 결합이 아닌 알케닐기를 사용하는 것이 바람직하고, 알케닐기의 옆에 메틸기가 말단으로서 있는 것이 특히 바람직하다. 또한, 저온에서의 용해도가 좋은 것을 중시하면, 하나의 해결책으로서는, R¹⁹∼R³⁰은 알콕시기로 하는 것이 바람직하다. 또한, 다른 해결책으로서는, 다종류의 R¹⁹∼R³⁰을 병용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, R¹⁹∼R³⁰로서, 탄소 원자수 2, 3 및 4의 알킬기 또는 알케닐기를 갖는 화합물을 병용하는 것이 바람직하며, 탄소 원자수 3 및 5의 화합물을 병용하는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 3, 4 및 5의 화합물을 병용하는 것이 바람직하다.

R¹⁹∼R²⁰은 알킬기 또는 알콕시기가 바람직하고, 적어도 한쪽은 알콕시기인 것이 바람직하다. R¹⁹이 알킬기이고 R²⁰이 알콕시기인 것이 보다 바람직하다. R¹⁹이 탄소 원자수 3∼5의 알킬기이고 R²⁰이 탄소 원자수 1∼2의 알콕시기인 것이 더 바람직하다.

R²¹∼R²²은 알킬기 또는 알케닐기가 바람직하고, 적어도 한쪽은 알케닐기인 것이 바람직하다. 양쪽 모두 알케닐기인 경우는 응답 속도를 빠르게 할 경우에 호적하게 사용되지만, 액정 표시 소자의 화학적 안정성을 좋게 하고 싶은 경우는 바람직하지 않다.

R²³∼R²⁴의 적어도 한쪽은, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기 또는 탄소 원자수 4∼5의 알케닐기가 바람직하다. 응답 속도와 T_ni의 밸런스가 좋은 것을 요구하면, R²³∼R²⁴의 적어도 한쪽은 알케닐기인 것이 바람직하고, 응답 속도와 저온에서의 용해성의 밸런스가 좋은 것을 요구하면, R²³∼R²⁴의 적어도 한쪽은 알콕시기인 것이 바람직하다.

R²⁵∼R²⁶의 적어도 한쪽은, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기가 바람직하다. 응답 속도와 Tni의 밸런스가 좋은 것을 요구하면, R²⁵∼R²⁶의 적어도 한쪽은 알케닐기인 것이 바람직하고, 응답 속도와 저온에서의 용해성의 밸런스가 좋은 것을 요구하면, R²⁵∼R²⁶의 적어도 한쪽은 알콕시기인 것이 바람직하다. R²⁵은 알케닐기이고 R²⁶은 알킬기인 것이 보다 바람직하다. 또한, R²⁵은 알킬기이고 R²⁶은 알콕시기인 것도 바람직하다.

R²⁷∼R²⁸의 적어도 한쪽은, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기가 바람직하다. 응답 속도와 Tni의 밸런스가 좋은 것을 요구하면, R²⁷∼R²⁸의 적어도 한쪽은 알케닐기인 것이 바람직하고, 응답 속도와 저온에서의 용해성의 밸런스가 좋은 것을 요구하면, R²⁷∼R²⁸의 적어도 한쪽은 알콕시기인 것이 바람직하다. R²⁷은 알킬기 또는 알케닐기이고 R²⁸은 알킬기인 것이 보다 바람직하다. 또한, R²⁷은 알킬기이고 R²⁸은 알콕시기인 것도 바람직하다. 또한, R²⁷은 알킬기이고 R²⁸은 알킬기인 것이 특히 바람직하다.

X²¹는 불소 원자인 것이 바람직하다.

R²⁹∼R³⁰의 적어도 한쪽은, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 4∼5의 알케닐기가 바람직하다. 응답 속도와 T_ni의 밸런스가 좋은 것을 요구하면, R²⁹∼R³⁰의 적어도 한쪽은 알케닐기인 것이 바람직하고, 신뢰성이 좋은 것을 요구하면, R²⁹∼R³⁰의 적어도 한쪽은 알킬기인 것이 바람직하다. R²⁹은 알킬기 또는 알케닐기이고 R³⁰은 알킬기 또는 알케닐기인 것이 보다 바람직하다. 또한, R²⁹은 알킬기이고 R³⁰은 알케닐기인 것도 바람직하다. 또한, R²⁹은 알킬기이고 R³⁰은 알킬기인 것도 바람직하다.

일반식(Ⅱ-a) 내지 일반식(Ⅱ-f)으로 표시되는 화합물군은 1종∼10종 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼8종 함유하는 것이 특히 바람직하고, 그 함유량은 5∼80질량%인 것이 바람직하며, 10∼70질량%인 것이 보다 바람직하고, 20∼60질량%인 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 액정 표시 소자에 있어서의 액정층은, 일반식(LC)으로 표시되는 화합물을 더 함유하는 것이 바람직하다.

(일반식(LC) 중, R^LC은 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타내며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO- 또는 -C≡C-로 치환되어도 되며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자로 치환되어 있어도 되고,

A^LC1 및 A^LC2는, 각각 독립하여,

(a)트랜스-1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-는 산소 원자 또는 황 원자로 치환되어 있어도 된다),

(b)1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH-는 질소 원자로 치환되어 있어도 된다), 및

(c)1,4-비시클로(2.2.2)옥틸렌기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 또는 크로만-2,6-디일기로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 나타내지만, 상기한 기(a), 기(b) 또는 기(c)에 포함되는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각, 불소 원자, 염소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃로 치환되어 있어도 되고,

Z^LC는 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -COO- 또는 -OCO-를 나타내고,

Y^LC는, 수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 및 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타내며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO-, -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-로 치환되어도 되며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자에 의해서 치환되어 있어도 되고,

a는 1∼4의 정수를 나타내지만, a가 2, 3 또는 4를 나타내고, A^LC1가 복수 존재할 경우, 복수 존재하는 A^LC1는, 동일해도 되며 달라도 되고, Z^LC가 복수 존재할 경우, 복수 존재하는 Z^LC는, 동일해도 되며 달라도 된다. 단, 일반식(LC1), 일반식(LC2) 및 일반식(Ⅱ-a) 내지 (Ⅱ-f)으로 표시되는 화합물을 제외한다)

일반식(LC)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물은, 1종∼10종 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼8종 함유하는 것이 보다 바람직하고, 그 함유량은 5∼50질량%인 것이 바람직하며, 10∼40질량%인 것이 보다 바람직하다.

또한, 일반식(LC)으로 표시되는 화합물은, 응답 속도를 빠르게 하는 관점에서는, 하기 일반식(LC6)

(식 중, R^LC61 및 R^LC62은 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타내며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO- 또는 -C≡C-로 치환되어도 되며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 치환되어 있어도 되고, A^LC61∼A^LC63는 각각 독립하여 하기

(당해 구조 중 시클로헥실렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는 -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-로 치환되어 있어도 되고, 1,4-페닐렌기 중 1개 또는 2개 이상의 CH기는 질소 원자로 치환되어 있어도 된다) 중 어느 하나를 나타내고, Z^LC61 및 Z^LC62는 각각 독립하여 단결합, -CH=CH-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -COO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-를 나타내고, mⁱⁱⁱ¹은 0∼3을 나타낸다. 단, 일반식(I)으로 표시되는 화합물은 제외한다)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물이 바람직하다.

R^LC61 및 R^LC62은, 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하고, 알케닐기로서는 하기 구조를 나타내는 것이 가장 바람직하고,

(식 중, 환 구조에는 우단에서 결합하는 것으로 한다)

A^LC61∼A^LC63는 각각 독립하여 하기의 구조가 바람직하고,

Z^LC61 및 Z^LC62는 각각 독립하여 단결합, -CH₂CH₂-, -COO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-가 바람직하다.

일반식(LC6)은, 일반식(LC6-a) 내지 일반식(LC6-g)

(식 중, R^LC61 및 R^LC62은 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2∼7의 알케닐옥시기를 나타낸다)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 액정 표시 장치에 있어서의 액정 조성물층의 액정 조성물은, 25℃에 있어서의 Δε가 +1.5 이상인 것이 바람직하다. 고속 응답을 목적으로 하는 경우는, +1.5∼+4.0인 것이 바람직하며, +1.5∼+3.0이 보다 바람직하다. 저전압 구동을 목적으로 하는 경우는, +8.0∼+18.0이 바람직하며, +10.0∼+15.0이 보다 바람직하다. 또한, 25℃에 있어서의 Δn이 0.08∼0.14인 것이 바람직하고, 0.09∼0.13인 것이 보다 바람직하다. 더 상세히 기술하면, 얇은 셀갭에 대응하는 경우는 0.10∼0.13인 것이 바람직하며, 두꺼운 셀갭에 대응하는 경우는 0.08∼0.10인 것이 바람직하다. 20℃에 있어서의 η가 5∼45mPa·s인 것이 바람직하며, 5∼25mPa·s인 것이 보다 바람직하고, 10∼20mPa·s인 것이 특히 바람직하다. 또한, T_ni가 60℃∼120℃인 것이 바람직하며, 70℃∼100℃가 보다 바람직하고, 70℃∼85℃가 특히 바람직하다.

본 발명에 있어서의 액정 조성물은, 상술한 화합물 이외에, 통상의 네마틱 액정, 스멕틱 액정, 콜레스테릭 액정 등을 함유해도 된다.

본 발명에 있어서의 액정 조성물에는, PS 모드, 횡전계형 PSA 모드 또는 횡전계형 PSVA 모드 등의 액정 표시 소자를 제작하기 위하여, 중합성 모노머를 1종 또는 2종 이상 함유할 수 있다.

중합성 모노머로서는, 하나의 반응성기를 갖는 단관능성의 중합성 화합물, 및 이관능 또는 삼관능 등의 2개 이상의 반응성기를 갖는 다관능성의 중합성 화합물 중 어느 한쪽을 함유한다. 반응성기를 갖는 중합성 화합물은 메소겐성 부위를 포함하고 있어도 되고, 포함하고 있지 않아도 된다.

반응성기를 갖는 중합성 화합물에 있어서, 반응성기는 광에 의한 중합성을 갖는 치환기가 바람직하다. 특히, 수직 배향막이 열중합에 의해 생성할 때에, 수직 배향막 재료의 열중합 시에, 반응성기를 갖는 중합성 화합물의 반응을 억제할 수 있으므로, 반응성기는 광에 의한 중합성을 갖는 치환기가 특히 바람직하다.

반응성기를 갖는 중합성 화합물 중, 단관능성의 반응기를 갖는 중합성 화합물로서 구체적으로는, 하기 일반식(Ⅵ)

(식 중, X³는, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Sp³는, 단결합, 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_t-(식 중, t는 2∼7의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)을 나타내고, V는 탄소 원자수 2∼20의 직쇄 혹은 분기 다가 알킬렌기 또는 탄소 원자수 5∼30의 다가 환상 치환기를 나타내지만, 다가 알킬렌기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, 탄소 원자수 5∼20의 알킬기(기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다) 또는 환상 치환기에 의해 치환되어 있어도 되고, W는 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기를 나타낸다)으로 표시되는 중합성 화합물이 바람직하다.

상기 일반식(Ⅵ)에 있어서, X³는, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내지만, 반응 속도를 중시할 경우에는 수소 원자가 바람직하고, 반응 잔류량을 저감하는 것을 중시할 경우에는 메틸기가 바람직하다.

상기 일반식(Ⅵ)에 있어서, Sp³는, 단결합, 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_t-(식 중, t는 2∼7의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내지만, 탄소쇄가 그다지 길지 않은 것이 바람직하고, 단결합 또는 탄소 원자수 1∼5의 알킬렌기가 바람직하며, 단결합 또는 탄소 원자수 1∼3의 알킬렌기가 보다 바람직하다. 또한, Sp³가 -O-(CH₂)_t-를 나타내는 경우도, t는 1∼5가 바람직하며, 1∼3이 보다 바람직하다.

상기 일반식(Ⅵ)에 있어서, V는 탄소 원자수 2∼20의 직쇄 혹은 분기 다가 알킬렌기 또는 탄소 원자수 5∼30의 다가 환상 치환기를 나타내지만, 다가 알킬렌기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, 탄소 원자수 5∼20의 알킬기(기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다) 또는 환상 치환기에 의해 치환되어 있어도 되고, 2개 이상의 환상 치환기에 의해 치환되어 있는 것이 바람직하다.

일반식(Ⅵ)으로 표시되는 중합성 화합물은 더 구체적으로는, 일반식(X1a)

(식 중, A¹는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,

A²는 단결합 또는 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기(당해 알킬렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자가 서로 직접 결합하지 않는 것으로서, 각각 독립하여 산소 원자, -CO-, -COO- 또는 -OCO-로 치환되어 있어도 되며, 당해 알킬렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립하여 불소 원자, 메틸기 또는 에틸기로 치환되어 있어도 된다)를 나타내고,

A³ 및 A⁶는 각각 독립하여 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1∼10의 알킬기(당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자가 서로 직접 결합하지 않는 것으로서, 각각 독립하여 산소 원자, -CO-, -COO- 또는 -OCO-로 치환되어 있어도 되며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 각각 독립하여 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1∼17의 알킬기로 치환되어 있어도 된다)를 나타내고,

A⁴ 및 A⁷는 각각 독립하여 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1∼10의 알킬기(당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자가 서로 직접 결합하지 않는 것으로서, 각각 독립하여 산소 원자, -CO-, -COO- 또는 -OCO-로 치환되어 있어도 되며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 각각 독립하여 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1∼9의 알킬기로 치환되어 있어도 된다)를 나타내고,

p는 1∼10을 나타내고,

B¹, B² 및 B³는, 각각 독립하여 수소 원자, 탄소 원자수 1∼10의 직쇄상 또는 분기쇄상의 알킬기(당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자가 서로 직접 결합하지 않는 것으로서, 각각 독립하여 산소 원자, -CO-, -COO- 또는 -OCO-로 치환되어 있어도 되며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 각각 독립하여 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 3∼6의 트리알콕시실릴기로 치환되어 있어도 된다)를 나타내는 화합물을 들 수 있다.

또한, 일반식(Ⅵ)으로 표시되는 중합성 화합물은 구체적으로는, 일반식(X1b)

(식 중, A⁸는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,

6원환 T¹, T² 및 T³는 각각 독립하여

중 어느 하나(단 q는 1 내지 4의 정수를 나타낸다)를 나타내고,

q는 0 또는 1을 나타내고,

Y¹ 및 Y²는 각각 독립하여 단결합, -CH₂CH₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C≡C-, -CH=CH-, -CF=CF-, -(CH₂)₄-, -CH₂CH₂CH₂O-, -OCH₂CH₂CH₂-, -CH₂=CHCH₂CH₂- 또는 -CH₂CH₂CH=CH-를 나타내고,

Y³는 단결합, -COO- 또는 -OCO-를 나타내고,

B⁸는 탄소 원자수 1∼18의 탄화수소기를 나타낸다)으로 나타내는 화합물도 들 수 있다.

추가로, 일반식(Ⅵ)으로 표시되는 중합성 화합물은 구체적으로는, 일반식(X1c)

(식 중, R⁷⁰은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R⁷¹은 축합환을 갖는 탄화수소기를 나타낸다)으로 나타내는 화합물도 들 수 있다.

반응성기를 갖는 중합성 화합물 중, 다관능성의 반응기를 갖는 중합성 화합물이, 하기 일반식(Ⅴ)

(식 중, X¹ 및 X²는 각각 독립하여, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Sp¹ 및 Sp²는 각각 독립하여, 단결합, 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s-(식 중, s는 2∼7의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)을 나타내고, U는 탄소 원자수 2∼20의 직쇄 혹은 분기 다가 알킬렌기 또는 탄소 원자수 5∼30의 다가 환상 치환기를 나타내지만, 다가 알킬렌기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, 탄소 원자수 5∼20의 알킬기(기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다) 또는 환상 치환기에 의해 치환되어 있어도 되고, k는 1∼5의 정수를 나타낸다)으로 표시되는 중합성 화합물이 바람직하다.

상기 일반식(Ⅴ)에 있어서, X¹ 및 X²는 각각 독립하여, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내지만, 반응 속도를 중시할 경우에는 수소 원자가 바람직하고, 반응 잔류량을 저감하는 것을 중시할 경우에는 메틸기가 바람직하다.

상기 일반식(Ⅴ)에 있어서, Sp¹ 및 Sp²는 각각 독립하여, 단결합, 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s-(식 중, s는 2∼7의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내지만, 탄소쇄가 그다지 길지 않은 것이 바람직하고, 단결합 또는 탄소 원자수 1∼5의 알킬렌기가 바람직하며, 단결합 또는 탄소 원자수 1∼3의 알킬렌기가 보다 바람직하다. 또한, Sp¹ 및 Sp²가 -O-(CH₂)_s-를 나타내는 경우도, s는 1∼5가 바람직하며, 1∼3이 보다 바람직하고, Sp¹ 및 Sp²의 적어도 한쪽이, 단결합인 것이 보다 바람직하며, 모두 단결합인 것이 특히 바람직하다.

상기 일반식(Ⅴ)에 있어서, U는 탄소 원자수 2∼20의 직쇄 혹은 분기 다가 알킬렌기 또는 탄소 원자수 5∼30의 다가 환상 치환기를 나타내지만, 다가 알킬렌기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, 탄소 원자수 5∼20의 알킬기(기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다), 환상 치환기에 의해 치환되어 있어도 되고, 2개 이상의 환상 치환기에 의해 치환되어 있는 것이 바람직하다.

상기 일반식(Ⅴ)에 있어서, U는 구체적으로는, 이하의 식(Ⅴa-1) 내지 식(Ⅴa-5)을 나타내는 것이 바람직하며, 식(Ⅴa-1) 내지 식(Ⅴa-3)을 나타내는 것이 보다 바람직하고, 식(Ⅴa-1)을 나타내는 것이 특히 바람직하다.

(식 중, 양단은 Sp¹ 또는 Sp²에 결합하는 것으로 한다)

U가 환 구조를 가질 경우, 상기 Sp¹ 및 Sp²는 적어도 한쪽이 단결합을 나타내는 것이 바람직하며, 양쪽 모두 단결합인 것도 바람직하다.

상기 일반식(Ⅴ)에 있어서, k는 1∼5의 정수를 나타내지만, k가 1인 이관능 화합물, 또는 k가 2인 삼관능 화합물인 것이 바람직하며, 이관능 화합물인 것이 보다 바람직하다.

상기 일반식(Ⅴ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 이하의 일반식(Ⅴb)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

(식 중, X¹ 및 X²는 각각 독립하여, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Sp¹ 및 Sp²는 각각 독립하여, 단결합, 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s-(식 중, s는 2∼7의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)을 나타내고, Z¹는 -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH₂CH₂-, -OCO-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-COO-, -CH₂CH₂-OCO-, -COO-CH₂-, -OCO-CH₂-, -CH₂-COO-, -CH₂-OCO-, -CY¹=CY²-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내고, C는 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 단결합을 나타내고, 식 중의 모든 1,4-페닐렌기는, 임의의 수소 원자가 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다)

상기 일반식(Ⅴb)에 있어서, X¹ 및 X²는, 각각 독립하여, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내지만, 모두 수소 원자를 나타내는 디아크릴레이트 유도체, 또는 모두 메틸기를 갖는 디메타크릴레이트 유도체가 바람직하고, 한쪽이 수소 원자를 나타내고, 다른 한쪽이 메틸기를 나타내는 화합물도 바람직하다. 이들 화합물의 중합 속도는, 디아크릴레이트 유도체가 가장 빠르고, 디메타크릴레이트 유도체가 느리고, 비대칭 화합물이 그 중간이며, 그 용도에 따라 바람직한 태양을 사용할 수 있다. PSA 액정 표시 소자에 있어서는, 디메타크릴레이트 유도체가 특히 바람직하다.

상기 일반식(Ⅴb)에 있어서, Sp¹ 및 Sp²는 각각 독립하여, 단결합, 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s-를 나타내지만, PSA 액정 표시 소자에 있어서는 적어도 한쪽이 단결합인 것이 바람직하며, 모두 단결합을 나타내는 화합물 또는 한쪽이 단결합이고 다른 한쪽이 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s-를 나타내는 태양이 바람직하다. 이 경우, 탄소 원자수 1∼4의 알킬렌기가 바람직하고, s는 1∼4가 바람직하다.

상기 일반식(Ⅴb)에 있어서, Z¹는, -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH₂CH₂-, -OCO-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-COO-, -CH₂CH₂-OCO-, -COO-CH₂-, -OCO-CH₂-, -CH₂-COO-, -CH₂-OCO-, -CY¹=CY²-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내지만, -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂- 또는 단결합이 바람직하며, -COO-, -OCO- 또는 단결합이 보다 바람직하고, 단결합이 특히 바람직하다.

상기 일반식(Ⅴb)에 있어서, C는 임의의 수소 원자가 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 되는 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 단결합을 나타내지만, 1,4-페닐렌기 또는 단결합이 바람직하다.

C가 단결합 이외의 환 구조를 나타낼 경우, Z¹는 단결합 이외의 연결기도 바람직하고, C가 단결합일 경우, Z¹는 단결합이 바람직하다.

이상으로부터, 상기 일반식(Ⅴb)에 있어서, C가 단결합을 나타내고, 환 구조가 2개의 환으로 형성되는 경우가 바람직하고, 환 구조를 갖는 중합성 화합물로서는, 구체적으로는 이하의 일반식(Ⅴ-1) 내지 (V-6)으로 표시되는 화합물이 바람직하며, 일반식(Ⅴ-1) 내지 (V-4)으로 표시되는 화합물이 특히 바람직하고, 일반식(Ⅴ-2)으로 표시되는 화합물이 가장 바람직하다.

상기 일반식(Ⅴ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 이하의 일반식(Ⅴc)으로 표시되는 화합물도 바람직하다.

(식 중, X¹, X² 및 X³는 각각 독립하여, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Sp¹, Sp² 및 Sp³는 각각 독립하여, 단결합, 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s-(식 중, s는 2∼7의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)을 나타내고, Z¹¹ 및 Z¹²는 각각 독립하여, -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH₂CH₂-, -OCO-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-COO-, -CH₂CH₂-OCO-, -COO-CH₂-, -OCO-CH₂-, -CH₂-COO-, -CH₂-OCO-, -CY¹=CY²-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내고, J는 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 단결합을 나타내고, 식 중의 모든 1,4-페닐렌기는, 임의의 수소 원자가 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다)

중합성 모노머를 첨가할 경우에 있어서, 중합개시제가 존재하지 않는 경우여도 중합은 진행하지만, 중합을 촉진하기 위하여 중합개시제를 함유하고 있어도 된다. 중합개시제로서는, 벤조인에테르류, 벤조페논류, 아세토페논류, 벤질케탈류, 아실포스핀옥사이드류 등을 들 수 있다. 또한, 보존 안정성을 향상시키기 위하여, 안정제를 첨가해도 된다. 사용할 수 있는 안정제로서는, 예를 들면, 히드로퀴논류, 히드로퀴논모노알킬에테르류, 제삼부틸카테콜류, 피로갈롤류, 티오페놀류, 니트로 화합물류, β-나프틸아민류, β-나프톨류, 니트로소 화합물 등을 들 수 있다.

중합성 모노머를 함유하는 액정층은, 액정 표시 소자에 유용하며, 특히 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자에 유용해, PSA 모드, PSVA 모드, VA 모드, IPS 모드 또는 ECB 모드용 액정 표시 소자에 사용할 수 있다.

중합성 모노머를 함유하는 액정층은, 이것에 포함되는 중합성 모노머가 자외선 조사에 의해 중합함으로써 액정 배향능이 부여되고, 액정 조성물의 복굴절을 이용해서 광의 투과 광량을 제어하는 액정 표시 소자에 사용된다.

상술한 바와 같이 산화물 반도체를 사용하는 박막 트랜지스터를 갖는 액정 표시 소자에 있어서, 산화물 반도체막(113)으로부터 산소 탈리에 의해, 산화물 반도체막(113)을 덮는 절연막(118)에 확산해버리는 문제는 피할 수 없다. 또한, 산화물 반도체막(113)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 절연막(118)이나 배향막(4) 등만이 액정 조성물과 격리하는 부재이고, 이들 절연막(118)이나 배향막(4)은 통상 0.1㎛ 이하 등의 얇은 막두께에 지나지 않기 때문에, 산화물 반도체막으로부터 탈리하는 산소에 의한 액정층에의 영향을 충분히 방지할 수 없다.

그러나, 본 발명에 따른 액정 조성물을 포함하는 액정 표시 소자에서는, 특정의 액정 조성물을 사용하고 있기 때문에, 산화물 반도체막과 액정 조성물의 상호 작용에 의한 영향을 감소할 수 있다. 본 발명의 액정 표시 소자는, 액정층의 전압 유지율(VHR)의 저하, 이온 밀도(ID)의 증가를 방지할 수 있고, 흰빠짐, 배향 불균일, 소부 등의 표시 불량의 발생을 방지할 수 있으며, 또한, 전력 절약화가 가능하다.

<제2 실시형태>

본 발명에 따른 액정 표시 소자의 제2 실시형태는, 산화물 반도체를 사용한 박막 트랜지스터와 특정의 액정 조성물을 갖고, 액정 표시 소자의 기판면에 대해서 평행 방향 성분을 갖는 전계가 생기는 액정 표시 소자이다. 제2 바람직한 실시형태는, IPS형 액정 표시 소자(In Plane Switching mode Liquid Crystal Display), 또는, IPS형의 액정 표시 소자의 일종인 FFS형 액정 표시 소자(프린지 필드 스위칭 모드 액정 표시 소자(Fringe Field Switching mode Liquid Crystal Display))이다.

본 발명에 따른 액정 표시 소자의 제2 바람직한 실시형태인, IPS형 액정 표시 소자는, 대향하게 배치된 제1 기판과, 제2 기판과, 상기 제1 기판과 제2 기판과의 사이에 액정 조성물을 함유하는 액정층을 협지하고, 상기 제1 기판 상에 매트릭스상으로 배치되는 복수 개의 게이트 배선 및 데이터 배선과, 게이트 배선과 데이터 배선과의 교차부에 마련되는 박막 트랜지스터와, 당해 트랜지스터에 의해 구동되며 투명 도전성 재료로 이루어지는 화소 전극을 갖고, 상기 박막 트랜지스터가, 게이트 전극과, 당해 게이트 전극과 절연층을 개재해서 마련되는 산화물 반도체층과, 당해 산화물 반도체층과 도통해서 마련되는 소스 전극 및 드레인 전극을 갖고, 게이트 배선과 상기 데이터 배선과의 각 교차부에 마련되는 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극과, 상기 제1 기판 또는 제2 기판 상에 상기 화소 전극과 이간해서 마련되는 공통 전극과, 제1 투명 절연 기판 및 제2 투명 절연 기판의 각각과 액정층과의 사이에 액정층에 근접해서 마련되며, 액정 조성물에 대해서 호모지니어스 배향을 유기하는 배향막을 갖고, 상기 화소 전극으로부터 상기 화소 전극에 근접하는 상기 공통 전극을 잇는 최단 경로가, 제1 또는 제2 기판에 대해서 평행 방향 성분을 구비하도록 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극을 배치하고 있는 것이 바람직하다.

상기 화소 전극으로부터 상기 화소 전극에 근접하는 상기 공통 전극을 잇는 최단 경로가, 제1 또는 제2 기판에 대해서 평행 방향 성분을 구비함이란, 화소 전극으로부터 상기 화소 전극에 가장 가까운 거리에 배치되어 있는 공통 전극을 잇는 최단 경로를 나타내는 방향 벡터가, 제1 또는 제2 기판에 대해서 평행 방향 성분을 갖는 것이다. 예를 들면, 화소 전극과 대향 전극이, 제1 또는 제2 기판에 대해서 수직 방향으로 중첩하는 부분이 있을 경우, 화소 전극으로부터 상기 화소 전극에 근접하는 상기 공통 전극을 잇는 최단 경로는, 제1 또는 제2 기판에 대해서 수직 방향으로 되기 때문에, 제1 또는 제2 기판에 대해서 평행 방향 성분을 구비하는 것에는 해당하지 않는다. 즉, 화소 전극과 대향 전극이, 제1 또는 제2 기판에 대해서 수직 방향으로 중첩하지 않도록 배치되어 있는 것을 말한다. 대향 전극은, 제1 기판에 마련되어 있어도 제2 기판에 마련되어 있어도 된다.

공통 전극과 화소 전극을 제1 또는 제2 기판에 대해서 수직 방향으로 중첩하지 않도록 이간해서 마련함으로써, 상기 공통 전극과 상기 화소 전극과의 사이에 생기는 전계(E)가 평면 방향 성분을 가질 수 있다. 그 때문에, 예를 들면 액정 조성물에 대해서 호모지니어스 배향을 유기하는 배향막을 상기 배향층에 사용하면, 공통 전극과 화소 전극과의 사이에 전압을 걸기 전에는 배향막의 배향 방향인 면 방향으로 배열해 있는 액정 분자가 광을 차단하고, 전압을 걸면 평면 방향으로 걸리는 전계(E)에 의해 액정 분자가 기판에 대해서 수평으로 회전해서, 당해 전계 방향을 따라 배열함으로써 광을 투과하는 소자를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 액정 표시 소자의 제2 바람직한 실시형태인, FFS형 액정 표시 소자는, 대향하게 배치된 제1 기판과, 제2 기판과, 상기 제1 기판과 제2 기판과의 사이에 액정 조성물을 함유하는 액정층을 협지하고, 상기 제1 기판 상에 매트릭스상으로 배치되는 복수 개의 게이트 배선 및 데이터 배선과, 게이트 배선과 데이터 배선과의 교차부에 마련되는 박막 트랜지스터와, 당해 트랜지스터에 의해 구동되며 투명 도전성 재료로 이루어지는 화소 전극을 갖고, 상기 박막 트랜지스터가, 게이트 전극과, 당해 게이트 전극과 절연층을 개재해서 마련되는 산화물 반도체층과, 당해 산화물 반도체층과 도통해서 마련되는 소스 전극 및 드레인 전극을 갖고, 제1 투명 절연 기판 상에, 화소 전극과 이간해서 마련되는 공통 전극을 갖고, 제1 투명 절연 기판 및 제2 투명 절연 기판의 각각과 액정층과의 사이에 액정층에 근접해서 마련되며, 액정 조성물에 대해서 호모지니어스 배향을 유기하는 배향막을 갖고, 근접하는 상기 공통 전극과 상기 화소 전극과의 최단 이간 거리d가 상기 배향막끼리의 최단 이간 거리G보다 짧은 것이 바람직하다.

또 본 명세서에 있어서, 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리d가, 배향층끼리의 최단 이간 거리G보다 긴 조건의 액정 표시 소자를 IPS 방식의 액정 표시 소자라 하고, 근접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리d가, 배향층끼리의 최단 이간 거리G보다 짧은 조건의 소자를 FFS라 한다. 따라서, 근접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리d가, 배향층끼리의 최단 이간 거리G보다 짧은 것만이 FFS 방식의 조건이기 때문에, 당해 공통 전극의 표면과 화소 전극과의 표면과의 두께 방향의 위치 관계에 제한은 없다. 그 때문에, 본 발명에 따른 FSS 방식의 액정 표시 소자로서는, 도 4∼도 8과 같이 화소 전극이 공통 전극보다 액정층측에 마련되어도 되고, 도 9와 같이 화소 전극과 공통 전극이 동일면 상에 마련되어 있어도 된다.

본 발명에 따른 제2 실시형태로서 FFS형 액정 표시 소자의 일례를 도 4∼도 9를 사용해서 이하 설명한다. 도 4는, 액정 표시 소자의 일 태양의 구조를 모식적으로 나타내는 분해 사시도이고, 소위 FFS 방식의 액정 표시 소자이다. 본 발명에 따른 액정 표시 소자(10)는, 제1 편광판(1)과, 제1 기판(2)과, 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(또는 박막 트랜지스터층이라고도 한다)(3)과, 배향막(4)과, 액정 조성물을 포함하는 액정층(5)과, 배향막(4)과, 컬러 필터(6)와, 제2 기판(7)과, 제2 편광판(8)이 순차 적층된 구성인 것이 바람직하다. 또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 제1 기판(2) 및 상기 제2 기판(7)은, 한 쌍의 편광판(1, 8)에 의해 협지되어도 된다. 또한, 도 4에서는, 상기 제2 기판(7)과 배향막(4)과의 사이에 컬러 필터(6)가 마련되어 있다. 추가로, 본 발명에 따른 액정층(5)과 근접하며, 또한 당해 액정층(5)을 구성하는 액정 조성물과 직접 맞닿도록 한 쌍의 배향막(4)을 (투명)전극(층)(3)에 형성해도 된다.

FFS 방식의 액정 표시 소자는, 프린지 전계를 이용하는 것이며, 근접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리d가, 배향층끼리의 최단 이간 거리G보다 짧으면, 공통 전극과 화소 전극과의 사이에 프린지 전계가 형성되어, 액정 분자의 수평 방향 및 수직 방향의 배향을 효율적으로 이용할 수 있다. 즉, FFS 방식의 액정 표시 소자의 경우는, 화소 전극(21)의 빗살형을 형성하는 라인에 대해서 수직인 방향으로 형성되는 수평 방향의 전계와, 포물선상의 전계를 이용할 수 있다.

도 5는, 도 4에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)(또는 박막 트랜지스터층(3)이라고도 한다)의 Ⅱ의 영역을 확대한 평면도이다. 게이트 배선(26)과 데이터 배선(25)이 서로 교차해 있는 교차부 근방에 있어서, 소스 전극(27), 드레인 전극(24) 및 게이트 전극(28)을 포함하는 박막 트랜지스터가, 화소 전극(21)에 표시 신호를 공급하는 스위치 소자로서 상기 화소 전극(21)과 연결해서 마련되어 있다. 당해 도 4에서는 일례로서, 빗살상의 화소 전극(21)의 배면에 절연층(도시하지 않음)을 개재해서 평판체상의 공통 전극(22)이 일면에 형성되어 있는 구성을 나타낸다. 또한, 상기 화소 전극(21)의 표면에는 보호 절연막 및 배향막층에 의해서 피복되어 있어도 된다. 또, 상기 복수의 게이트 배선(26)과 복수의 데이터 배선(25)에 둘러싸인 영역에는 데이터 배선(25)을 개재해서 공급되는 표시 신호를 보존하는 스토리지 커패시터(23)를 마련해도 된다. 또한, 게이트 배선(26)과 병행해서, 공통 라인(29)이 마련된다. 이 공통 라인(29)은, 공통 전극(22)에 공통 신호를 공급하기 위하여, 공통 전극(22)과 연결하고 있다.

도 6은, 도 5에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 액정 표시 소자를 절단한 단면도의 일례이다. 배향층(4) 및 박막 트랜지스터(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)를 포함하는 전극층(3)이 표면에 형성된 제1 기판(2)과, 배향층(4)이 표면에 형성된 제2 기판(7)이 소정의 간격G로 배향층끼리 마주하도록 이간해 있고, 이 공간에 액정 조성물을 포함하는 액정층(5)이 충전되어 있다. 상기 제1 기판(2)의 표면의 일부에 게이트 절연막(12)이 형성되며, 또한 당해 게이트 절연막(12)의 표면의 일부에 공통 전극(22)이 형성되어 있고, 또한 상기 공통 전극(22) 및 박막 트랜지스터를 덮도록 절연막(18)이 형성되어 있다. 또한, 상기 절연막(18) 상에 화소 전극(21)이 마련되어 있고, 당해 화소 전극(21)은 배향층(4)을 개재해서 액정층(5)과 접해 있다. 그 때문에, 화소 전극과 공통 전극과의 최소 이간 거리d는, 게이트 절연막(12)의 (평균) 막두께로서 조정할 수 있다. 또한, 환언하면, 도 6의 실시형태에서는, 화소 전극과 공통 전극간의 기판에 수평 방향의 거리는 0으로 된다. 화소 전극(21)의 빗살상 부분의 전극 폭 : l, 및, 화소 전극(21)의 빗살상 부분의 간극의 폭 : m은, 발생하는 전계에 의해 액정층(5) 내의 액정 분자가 모두 구동될 수 있을 정도의 폭으로 형성하는 것이 바람직하다.

도 4∼8에서 나타내는 바와 같이, 근접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리d가 배향층끼리의 최단 이간 거리G보다 짧은 조건인 FFS 방식의 액정 표시 소자일 경우, 장축 방향이, 배향층의 배향 방향과 평행해지도록 배치하고 있는 액정 분자에 전압을 인가하면, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)과의 사이에 포물선형의 전계의 등전위선이 화소 전극(21)과 공통 전극(22)의 상부에까지 형성되고, 액정층(5) 내의 액정 분자는, 형성된 전계를 따라 액정층(5) 내를 회전해서 스위칭 소자로서의 작용을 나타낸다. 보다 상세하게는, 예를 들면 액정 조성물에 대해서 호모지니어스 배향을 유기하는 배향막을 상기 배향층에 사용하면, 공통 전극과 화소 전극과의 사이에 전압을 걸기 전에는 배향막의 배향 방향인 면 방향으로 배열해 있는 액정 분자가 광을 차단하고, 전압을 걸면 공통 전극과 화소 전극이 동일한 기판(또는 전극층) 상에 이간해서 마련되어 있는 것에 기인하는 평면 방향 성분의 전계와, 근접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리d가 배향층끼리의 최단 이간 거리G보다 짧은 것에 의해 발생하는 이들 전극의 가장자리 유래의 수직 방향 성분의 전계(프린지 전계)가 발생하기 때문에, 낮은 유전율 이방성을 갖는 액정 분자여도 구동할 수 있다. 그 때문에, 액정 조성물에 있어서, 유전율 이방성(Δε)이 큰 화합물의 양을 극력 저감할 수 있기 때문에, 액정 조성물 자체에 저점도의 화합물을 많이 함유시키는 것이 가능해진다.

또한, 제2 실시형태에 있어서의 배향막(4)의 러빙 방향은, 화소 전극(21)의 빗살형을 형성하는 라인을 x축으로 했을 때에, 당해 x축과 액정 분자의 장축 방향이 이루는 각θ가, 대략 0∼45°로 되도록 배향되는 것이 바람직하다. 제2 실시형태에 있어서, 액정 조성물은, 상기 제1 실시형태에 있어서 설명한 액정 조성물의 구성과 같은 것이 사용되므로, 즉, 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물이 사용된다. 전압을 인가하지 않은 상태에서는, 액정 분자는, 그 장축 방향이, 배향막(4)의 배향 방향과 평행해지도록 배치하고 있다. 전압을 인가하면, 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자는, 그 장축 방향이 발생한 전계 방향과 대략 평행하게 회전한다. 따라서, 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 사용한 FFS형의 액정 표시 소자는, 우수한 투과율 특성을 얻을 수 있다.

도 7은, 도 4에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)(또는 박막 트랜지스터층(3)이라고도 한다)의 Ⅱ의 영역을 확대한 평면도의 다른 형태이다. 게이트 배선(26)과 데이터 배선(25)이 서로 교차해 있는 교차부 근방에 있어서, 소스 전극(27), 드레인 전극(24) 및 게이트 전극(28)을 포함하는 박막 트랜지스터가, 화소 전극(21)에 표시 신호를 공급하는 스위치 소자로서 상기 화소 전극(21)과 연결해서 마련되어 있다. 또한, 화소 전극(21)은 적어도 하나의 노치부로 도려내진 구조여도 되며, 당해 도 7에 그 일례를 나타낸다. 상기 화소 전극(21)은, 사각형의 평판체의 중앙부 및 양단부가 삼각 형상의 노치부로 도려내지고, 추가로 남은 영역을 8개의 장방 형상의 노치부로 도려낸 형상이며, 또한 공통 전극(22)이 빗살체(도시하지 않음)이다. 또한, 상기 화소 전극의 표면에는 보호 절연막 및 배향막층에 의해서 피복되어 있어도 된다. 또, 상기 복수의 게이트 배선(25)과 복수의 데이터 배선(24)에 둘러싸인 영역에는 데이터 배선(24)을 개재해서 공급되는 표시 신호를 보존하는 스토리지 커패시터(23)를 마련해도 된다. 또, 상기 노치부의 형상이나 수 등은 특히 제한되는 것은 아니다.

도 8은, 도 7에 있어서, 도 6과 마찬가지의 Ⅲ-Ⅲ 방향의 위치에서 액정 표시 소자를 절단한 단면도의 다른 형태의 일례이다. 즉, 상기 도 6의 액정 표시 소자의 구조와의 상이점은, 도 5에 나타내는 액정 표시 소자는, 공통 전극이 평판체이며, 또한 화소 전극이 빗살체이다. 한편, 상기에서 설명한 바와 같이, 도 7에 나타내는 액정 표시 소자에 있어서는, 화소 전극(21)은, 사각형의 평판체의 중앙부 및 양단부가 삼각 형상의 노치부로 도려내지고, 추가로 남은 영역을 8개의 장방 형상의 노치부로 도려낸 형상이며, 또한 공통 전극이 빗살체의 구조이다. 그 때문에, 화소 전극과 공통 전극과의 최소 이간 거리d는, 게이트 절연막(12)의 (평균) 막두께 이상, 또한 배향층 이간 거리G 미만으로 된다. 또한, 도 8에서는 공통 전극이 빗살체의 구조이지만, 이 실시형태에서도 공통 전극을 평판체로 해도 된다. 또한, 어느 것에 있어서도, 본 발명에 따른 FFS 방식의 액정 표시 소자는, 근접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리d가 배향층끼리의 최단 이간 거리G보다 짧은 조건을 만족시키기만 하면 된다. 또한, 도 8에 나타내는 액정 표시 소자의 구성에서는, 화소 전극(21)이 보호막(18)으로 덮여 있지만, 도 5에 나타내는 액정 표시 소자의 구성에서는, 화소 전극(21)이 배향층(4)으로 피복되어 있다. 본 발명에 있어서는, 화소 전극은 보호막 또는 배향막의 어느 것으로도 피복되어도 된다.

또한, 도 8에 있어서, 제1 기판(2)의 한쪽의 표면에는 편광판이 형성되며, 또한 다른 쪽의 표면의 일부에 형성된 빗살상의 공통 전극(22)을 덮도록 게이트 절연막(12)이 형성되고, 당해 게이트 절연막(12)의 표면의 일부에 화소 전극(21)이 형성되어 있고, 또한 상기 화소 전극(21) 및 박막 트랜지스터(20)를 덮도록 절연막(18)이 형성되어 있다. 또한, 상기 절연막(18) 상에 배향층(4), 액정층(5), 배향층(4), 컬러 필터(6), 제2 기판(7) 및 편광판(8)이 적층해 있다. 그 때문에, 화소 전극과 공통 전극과의 최소 이간 거리d는, 양 전극 위치, 화소 전극(21)의 빗살상 부분의 전극 폭 : l, 또는 화소 전극(21)의 빗살상 부분의 간극의 폭 : m으로 조정할 수 있다.

도 8과 같이, 상기 화소 전극이 상기 공통 전극보다 제2 기판측으로 돌출하며, 또한 양자 모두 제1 기판 상에 병렬해서 마련되어 있으면, 상기 공통 전극과 상기 화소 전극과의 사이에서 평면 방향 성분의 전계를 형성하며, 또한 화소 전극의 표면과 공통 전극의 표면과의 두께 방향의 높이가 상이하기 때문에, 두께 방향 성분의 전계(E)도 동시에 걸 수 있다.

또, FFS 방식의 액정 표시 소자는, 프린지 전계를 이용하는 것이며, 근접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리d가, 배향층끼리의 최단 이간 거리G보다 짧은 조건이면 특히 제한되는 것은 아니기 때문에, 예를 들면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 화소 전극(41)과 공통 전극(42)이 제1 기판(2) 상인 동일면 상에 마련되어 있고, 빗살상의 화소 전극(41)의 복수의 치부(齒部) 및 빗살상의 공통 전극(42)의 복수의 치부가 이간해서 교합한 상태로 마련되어 있는 구성이어도 된다. 이 경우, 공통 전극(42)의 치부와 화소 전극(41)의 치부와의 이간 거리를 배향층끼리의 최단 이간 거리G보다 길게 하면 IPS형 액정 표시 소자로 되고, 공통 전극(42)의 치부와 화소 전극(41)의 치부와의 이간 거리를 배향층끼리의 최단 이간 거리G보다 짧게 하면 프린지 전계를 이용한 FFS형 액정 표시 소자로 할 수 있다.

(박막 트랜지스터)

도 6 및 도 8에 나타내는 박막 트랜지스터는, 기판(2) 표면에 형성된 게이트 전극(11)과, 당해 게이트 전극(11)을 덮으며, 또한 상기 기판(2)의 대략 전면을 덮도록 마련된 게이트 절연층(12)과, 상기 게이트 전극(11)과 대향하도록 상기 게이트 절연층(12)의 표면에 형성된 반도체층(13)과, 상기 반도체층(13)의 표면의 일부를 덮도록 마련된 보호막(14)과, 상기 보호층(14) 및 상기 반도체층(13)의 한쪽의 측단부를 덮으며, 또한 상기 기판(2) 표면에 형성된 상기 게이트 절연층(12)과 접촉하도록 마련된 드레인 전극(16)과, 상기 보호막(14) 및 상기 반도체층(13)의 다른 쪽의 측단부를 덮으며, 또한 상기 기판(2) 표면에 형성된 상기 게이트 절연층(12)과 접촉하도록 마련된 소스 전극(17)과, 상기 드레인 전극(16) 및 상기 소스 전극(17)을 덮도록 마련된 절연 보호층(18)을 갖고 있다. 제1 실시형태에 있어서 도 3을 사용해 설명한 박막 트랜지스터의 구조와의 상이점은, 반도체층(13)의 표면의 일부를 덮는 보호막(14)을 갖는 것이다. 보호막(14)은, 산화물 반도체를 사용하는 반도체층(13)과 액정층(5)과의 사이를 격리하기 때문에, 산화물 반도체막으로부터 탈리하는 산소에 의한 액정층에의 영향을 감소할 수 있다.

또한, 도 8에 나타내는 박막 트랜지스터는, 화소 전극(21) 및 박막 트랜지스터(20)를 덮도록 절연막(18)이 형성되어 있다. 절연막(18)도 산화물 반도체를 사용하는 반도체층(13)과 액정층(5)과의 사이를 격리하기 때문에, 산화물 반도체막으로부터 탈리하는 산소에 의한 액정층에의 영향을 감소할 수 있다.

도 4∼도 8에 나타내는 FFS 방식의 액정 표시 소자에 있어서, 제1 기판(2), 제2 기판(7), 투명 전극(6), 컬러 필터(6), 배향막(4), 및 액정층(5)의 구성은, 상기 제1 실시형태에 있어서 설명한, 제1 기판(102), 제2 기판(109), 투명 전극(107), 컬러 필터(108), 배향막(104, 106), 및 액정층(105)과 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

제2 실시형태에 있어서의 액정 표시 소자에 있어서도, 산화물 반도체막(13)은, 도 6, 8에 나타내는 바와 같이, 절연막(18)이나 배향막(4), 보호막(14) 등만이 액정 조성물과 격리하는 부재이고, 이들 절연막(118), 배향막(4), 보호막(14)은 통상 얇은 것이기 때문에, 산화물 반도체막으로부터 탈리하는 산소에 의한 액정층에의 영향을 충분히 방지할 수 없다.

<제3 실시형태>

본 발명에 따른 제3 실시형태의 구성은, 산화물 반도체를 사용한 박막 트랜지스터와 특정의 액정 조성물을 갖는 액정 표시 소자이고, 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)이 형성되어 있는 제1 기판과 동일한 기판측에 컬러 필터(6)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 당해 형태는, 일반적으로 컬러 필터 온 어레이(COA) 등으로 불리고 있다. 구체적인 구조에 대하여 도 10 및 도 11을 사용해서 이하 설명한다. 도 10은, 액정 표시 소자를 절단한 단면도의 다른 형태이다. 당해 액정 조성물의 구성은, 배향층(4), 박막 트랜지스터(11, 13, 15, 16, 17), 컬러 필터(6) 및 화소 전극(21)이 표면에 형성된 제1 기판(2)과, 배향층(4)이 표면에 형성된 제2 기판(7)이 상기 배향층끼리 마주하도록 이간해 있고, 이 공간에 액정 조성물을 포함하는 액정층(5)이 충전되어 있다. 또한, 상기 제1 기판(2)의 표면의 일부에 박막 트랜지스터나 게이트 절연막(12)이 형성되어 있으며, 또한 당해 박막 트랜지스터를 피복하도록 평탄막이기도 한 버퍼층(30)이 형성되어 있고, 당해 버퍼층(30) 상에 컬러 필터(6), 화소 전극(21) 및 배향층(4)의 순으로 적층되어 있다. 그 때문에, 도 6 등과는 달리, 제2 기판(7) 상에는 컬러 필터(6)가 존재하지 않는다.

또한 액정 표시 소자는, 중앙부에 위치한 직사각형상의 표시 영역과, 표시 영역 주연부를 따라 위치한 액자상의 비표시 영역을 갖고 있고, 표시 영역에 있어서, 적색, 녹색 또는 청색의 컬러 필터를 형성하고 있다. 보다 상세하게는 컬러 필터의 주연부를 신호선(데이터 배선이나 게이트 배선 등)에 겹쳐서 배설(配設)되어 있다.

컬러 필터 상에는, ITO 등의 투명한 도전막에 의해 형성된 복수의 화소 전극(21)이 마련되어 있다. 각 화소 전극(21)은 절연막(18) 및 각 착색층에 형성된 스루홀(도시하지 않음)을 개재해서 대응하는 박막 트랜지스터에 접속되어 있다. 보다 상세하게는, 화소 전극(21)은, 상기한 콘택트 전극을 개재해서 박막 트랜지스터에 접속되어 있다. 화소 전극(21) 상에는 주상 스페이서(도시하지 않음) 등이 복수 개 배설되어 있어도 된다. 컬러 필터 및 화소 전극(21) 상에는, 배향막(4)이 형성되어 있다.

도 11은, 도 10과는 다른 형태의 컬러 필터 온 어레이를 나타내는 도면이며, 박막 트랜지스터와 기판(2)의 개소를 확대해서 나타내는 도면이다. 도 10에서는 컬러 필터가 박막 트랜지스터보다 액정층측에 존재한 구성으로 되어 있지만, 도 11의 형태에서는, 박막 트랜지스터가 컬러 필터보다 액정층측에 존재한 구성으로 되어 있고, 상기 박막 트랜지스터와 컬러 필터는 버퍼층을 개재해서 접합시키고 있다.

제3 실시형태에 있어서의 산화물 반도막, 액정층 등의 구성은, 상기 제1 및 제2 실시형태에 있어서 설명한 것과 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

본 발명의 액정 표시 소자와, 백라이트를 조합해서, 액정 텔레비전, PC의 모니터, 휴대전화, 스마트폰의 디스플레이나, 노트형 PC, 휴대정보단말, 디지털 사이니지 등의 다양한 용도로 사용된다. 백라이트로서는, 냉음극관 타입 백라이트, 무기 재료를 사용한 발광 다이오드나 유기 EL 소자를 사용한, 2파장 피크의 유사 백색 백라이트와 3파장 피크의 백라이트 등이 있다.

[실시예]

이하에 실시예를 들어서 본 발명을 더 상세히 기술하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예의 조성물에 있어서의 「%」는 『질량%』를 의미한다.

실시예 중, 측정한 특성은 이하와 같다.

T_ni : 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(℃)

Δn : 25℃에 있어서의 굴절률 이방성

Δε : 25℃에 있어서의 유전율 이방성

η : 20℃에 있어서의 점도(mPa·s)

γ1 : 25℃에 있어서의 회전 점성(mPa·s)

VHR : 70℃에 있어서의 전압 유지율(%)

(셀두께 3.5㎛의 셀에 액정 조성물을 주입하고, 5V 인가, 프레임 타임 200ms, 펄스폭 64㎲의 조건에서 측정했을 때의 측정 전압과 초기 인가 전압과의 비를 %로 나타낸 값)

ID : 70℃에 있어서의 이온 밀도(pC/㎠)

(셀두께 3.5㎛의 셀에 액정 조성물을 주입하고, MTR-1(가부시키가이샤도요테크니카제)로 20V 인가, 주파수 0.05㎐의 조건에서 측정했을 때의 이온 밀도값)

소부:

액정 표시 소자의 소부 평가는, 표시 에어리어 내에 소정의 고정 패턴을 1000 시간 표시시킨 후에, 전화면 균일한 표시를 행했을 때의 고정 패턴의 잔상의 레벨을 목시(目視)로 이하의 4단계 평가로 행했다.

◎ 잔상 없음

○ 잔상 극히 약간 있지만 허용할 수 있는 레벨

△ 잔상 있으며 허용할 수 없는 레벨

× 잔상 있으며 상당히 열악

투과율

액정 표시 소자에 있어서의 투과율은, 액정 조성물 주입 전의 소자의 투과율을 100%로 해서, 액정 조성물 주입 후의 소자의 투과율을 측정했을 때의 값이다.

또, 실시예에 있어서 화합물의 기재에 대하여 이하의 약호(略號)를 사용한다.

(환 구조)

(측쇄 구조 및 연결 구조)

[표 1]

(실시예 1)

제1 기판에, 스퍼터링법에 의해 In-Ga-Zn 산화물막을 갖는 도 3에 나타내는 박막 트랜지스터를 형성함에 의해 박막 트랜지스터층을 마련해서 전극 구조를 작성하고, 각각의 대향측에 수평 배향성의 배향막을 형성한 후 약(弱)러빙 처리를 행해, IPS셀을 작성하고, 제1 기판과 제2 기판의 사이에 이하에 나타내는 액정 조성물 1을 협지하고, 실시예 1의 액정 표시 장치를 제작했다(d_gap=4.0㎛, 배향막 AL-1051). 얻어진 액정 표시 소자의 VHR, 및 ID를 측정했다. 또한, 얻어진 액정 표시 소자의 소부 평가를 행했다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다.

[표 2]

[표 3]

액정 조성물 1은, TV용 액정 조성물로서 실용적인 75.8℃의 액정층 온도 범위를 갖고, 큰 유전율 이방성의 절대값을 가지며, 낮은 점성 및 최적인 Δn을 갖고 있는 것을 알 수 있다.

실시예 1의 액정 표시 장치는, 높은 VHR, 및 작은 ID를 실현할 수 있었다. 또한, 소부 평가에 있어서도 잔상이 없거나, 또는 있어도 극히 약간이어서 허용할 수 있는 레벨이었다.

(실시예 2, 3)

실시예 1과 마찬가지로 이하의 표에 나타내는 액정 조성물 2∼3을 협지해, 실시예 2, 3의 액정 표시 장치를 작성하고, 그 VHR, 및 ID를 측정했다. 또한, 그 액정 표시 장치의 소부 평가를 행했다. 추가로, 실시예 2의 투과율을 측정했다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다.

[표 4]

[표 5]

실시예 2, 3의 액정 표시 장치는, 높은 VHR, 및 작은 ID를 실현할 수 있었다. 또한, 실시예 2의 액정 표시 소자는, 높은 투과율을 실현할 수 있었다. 또한, 소부 평가에 있어서도 잔상이 없거나, 또는 있어도 극히 약간이어서 허용할 수 있는 레벨이었다.

(실시예 4∼6)

실시예 1과 마찬가지로 이하의 표에 나타내는 액정 조성물 4∼6을 협지해, 실시예 4∼6의 액정 표시 장치를 작성하고, 그 VHR 및 ID를 측정했다. 또한, 그 액정 표시 장치의 소부 평가를 행했다. 추가로, 실시예 4의 투과율을 측정했다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다.

[표 6]

[표 7]

실시예 4∼6의 액정 표시 장치는, 높은 VHR 및 작은 ID를 실현할 수 있었다. 또한, 실시예 4의 액정 표시 소자는, 높은 투과율을 실현할 수 있었다. 또한, 소부 평가에 있어서도 잔상이 없거나, 또는 있어도 극히 약간이어서 허용할 수 있는 레벨이었다.

(실시예 7∼9)

전극 구조를 제1 및 제2 기판에 작성하고, 각각의 대향측에 수평 배향성의 배향막을 형성한 후 약러빙 처리를 행해, TN셀을 작성하고, 제1 기판과 제2 기판의 사이에 이하의 표에 나타내는 액정 조성물 7∼9을 협지했다(d_gap=3.5㎛, 배향막 SE-7492). 얻어진 액정 표시 장치의 VHR 및 ID를 측정했다. 또한, 얻어진 액정 표시 장치의 소부 평가를 행했다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다.

[표 8]

[표 9]

실시예 7∼9의 액정 표시 장치는, 높은 VHR 및 작은 ID를 실현할 수 있었다. 또한, 소부 평가에 있어서도 잔상이 없거나, 또는 있어도 극히 약간이어서 허용할 수 있는 레벨이었다.

(실시예 10, 11)

전극 구조를 제1 및 제2 기판의 적어도 한쪽으로 작성하고, 각각의 대향측에 수평 배향성의 배향막을 형성한 후 약러빙 처리를 행해, FFS셀을 작성하고, 제1 기판과 제2 기판의 사이에 이하의 표에 나타내는 액정 조성물 10, 11을 협지했다(d_gap=4.0㎛, 배향막 AL-1051). 얻어진 액정 표시 장치의 VHR 및 ID를 측정했다. 또한, 얻어진 액정 표시 장치의 소부 평가를 행했다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다.

[표 10]

[표 11]

실시예 10, 11의 액정 표시 장치는, 높은 VHR 및 작은 ID를 실현할 수 있었다. 또한, 소부 평가에 있어서도 잔상이 없거나, 또는 있어도 극히 약간이어서 허용할 수 있는 레벨이었다.

(실시예 12∼14)

실시예 10과 마찬가지로 액정 조성물 12∼14를 협지해서 실시예 12∼14의 액정 표시 장치를 작성하고, 그 VHR 및 ID를 측정했다. 또한, 그 액정 표시 장치의 소부 평가를 행했다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다.

[표 12]

[표 13]

실시예 12∼14의 액정 표시 장치는, 높은 VHR 및 작은 ID를 실현할 수 있었다. 또한, 소부 평가에 있어서도 잔상이 없거나, 또는 있어도 극히 약간이어서 허용할 수 있는 레벨이었다.

(실시예 15)

실시예 10에서 사용한 액정 조성물 10에 비스메타크릴산비페닐-4,4'-디일을 0.3질량% 혼합해 액정 조성물 15로 했다. TN셀에 이 액정 조성물 15를 협지하고, 전극간에 구동 전압을 인가한 채로, 자외선을 600초간 조사(3.0J/㎠)해, 중합 처리를 행해, 실시예 15의 액정 표시 장치를 작성하고, 그 VHR 및 ID를 측정했다. 또한, 그 액정 표시 장치의 소부 평가를 행했다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다.

[표 14]

실시예 15의 액정 표시 장치는, 높은 VHR 및 작은 ID를 실현할 수 있었다. 또한, 소부 평가에 있어서도 잔상이 없거나, 또는 있어도 극히 약간이어서 허용할 수 있는 레벨이었다.

(실시예 16)

실시예 8에서 사용한 액정 조성물 8에 비스메타크릴산비페닐-4,4'-디일을 0.3질량% 혼합해 액정 조성물 16으로 했다. IPS셀에 이 액정 조성물 16을 협지하고, 전극간에 구동 전압을 인가한 채로, 자외선을 600초간 조사(3.0J/㎠)해, 중합 처리를 행해, 실시예 8의 액정 표시 장치를 작성하고, 그 VHR 및 ID를 측정했다. 또한, 그 액정 표시 장치의 소부 평가를 행했다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다.

[표 15]

실시예 16의 액정 표시 장치는, 높은 VHR 및 작은 ID를 실현할 수 있었다. 또한, 소부 평가에 있어서도 잔상이 없거나, 또는 있어도 극히 약간이어서 허용할 수 있는 레벨이었다.

(실시예 17)

실시예 6에서 사용한 액정 조성물 6에 비스메타크릴산3-플루오로비페닐-4,4'-디일을 0.3질량% 혼합해 액정 조성물 17로 했다. FFS셀에 이 액정 조성물 17을 협지하고, 전극간에 구동 전압을 인가한 채로, 자외선을 600초간 조사(3.0J/㎠)해, 중합 처리를 행해, 실시예 17의 액정 표시 장치를 작성하고, 그 VHR 및 ID를 측정했다. 또한, 그 액정 표시 장치의 소부 평가를 행했다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다.

[표 16]

실시예 17의 액정 표시 장치는, 높은 VHR 및 작은 ID를 실현할 수 있었다. 또한, 소부 평가에 있어서도 잔상이 없거나, 또는 있어도 극히 약간이어서 허용할 수 있는 레벨이었다.

(실시예 18, 19)

실시예 1과 마찬가지로 이하의 표에 나타내는 액정 조성물 18, 19을 협지해, 실시예 18, 19의 액정 표시 장치를 제작하고, 그 VHR 및 ID를 측정했다. 또한, 그 액정 표시 장치의 소부 평가를 행했다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다.

[표 17]

[표 18]

실시예 18, 19의 액정 표시 장치는, ID가 약간 커져버렸지만, 소부 평가에 있어서 잔상이 극히 약간이어서 허용할 수 있는 레벨이었다.

(실시예 20∼22)

실시예 1과 마찬가지로 이하의 표에 나타내는 액정 조성물 20∼22를 협지해, 실시예 20∼22의 액정 표시 장치를 제작하고, 그 VHR 및 ID를 측정했다. 또한, 그 액정 표시 장치의 소부 평가를 행했다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다.

[표 19]

[표 20]

실시예 20∼22의 액정 표시 장치는, ID가 약간 커져버렸지만, 소부 평가에 있어서 잔상이 극히 약간이어서 허용할 수 있는 레벨이었다.

(실시예 23, 24)

실시예 1과 마찬가지로 이하의 표에 나타내는 액정 조성물 23, 24을 협지해, 실시예 23, 24의 액정 표시 장치를 제작하고, 그 VHR 및 ID를 측정했다. 또한, 그 액정 표시 장치의 소부 평가를 행했다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다.

[표 21]

[표 22]

[표 23]

(비교예 1∼4)

실시예 1에서 사용한 IPS셀에 이하에 나타내는 비교 액정 조성물 1을 협지해서 비교예 1의 액정 표시 장치를 제작하고, 그 VHR, ID 및 투과율을 측정했다. 또한, 그 액정 표시 장치의 소부 평가를 행했다. 비교 액정 조성물의 물성값, 액정 표시 장치의 VHR, ID 및 투과율의 결과를 이하의 표에 나타낸다.

[표 24]

[표 25]

비교예 1의 액정 표시 장치는, 본원 발명의 액정 표시 장치와 비교해서, VHR은 낮고, ID도 커져버렸다. 또한, 소부 평가에 있어서도 잔상의 발생이 확인되어 허용할 수 있는 레벨은 아니었다.

(비교예 2, 3)

실시예 1과 마찬가지로 이하의 표에 나타내는 비교 액정 조성물 2 및 3을 협지해, 비교예 2, 3의 액정 표시 장치를 제작하고, 그 VHR 및 ID를 측정했다. 또한, 그 액정 표시 장치의 소부 평가를 행했다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다.

[표 26]

[표 27]

비교예 2, 3의 액정 표시 장치는, 본원 발명의 액정 표시 장치와 비교해서, VHR은 낮고, ID도 커져버렸다. 또한, 소부 평가에 있어서도 잔상의 발생이 확인되어 허용할 수 있는 레벨은 아니었다.

(비교예 4∼6)

실시예 1과 마찬가지로 이하의 표에 나타내는 비교 액정 조성물 4∼6을 협지해, 비교예 4∼6의 액정 표시 장치를 제작하고, 그 VHR 및 ID를 측정했다. 또한, 그 액정 표시 장치의 소부 평가를 행했다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다.

[표 28]

[표 29]

비교예 4∼6의 액정 표시 장치는, 본원 발명의 액정 표시 장치와 비교해서, VHR은 낮고, ID도 커져버렸다. 또한, 소부 평가에 있어서도 잔상의 발생이 확인되어 허용할 수 있는 레벨은 아니었다.

(비교예 7∼14)

실시예 2, 4, 5, 7, 10, 12, 16 및 17에 있어서, In-Ga-Zn 산화물막 대신에 아모퍼스 실리콘막을 사용한 이외는 마찬가지로 해서 비교예 7∼12의 액정 표시 장치를 제작하고, 그 VHR 및 ID를 측정했다. 또한, 그 액정 표시 장치의 소부 평가를 행했다. 추가로, 비교예 7 및 비교예 8의 투과율을 측정했다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다.

[표 30]

[표 31]

비교예 7∼14의 액정 표시 장치는, 실시예와 같은 정도의 VHR 및 ID를 실현할 수 있으며, 또한, 소부 평가에 있어서도 잔상이 없거나, 또는 있어도 극히 약간이어서 허용할 수 있는 레벨이었지만, 박막 트랜지스터층에 In-Ga-Zn 산화물막을 사용한 실시예 2 및 실시예 4에 비해서, 투과율이 낮아졌다.

Claims

대향하게 배치된 제1 기판과, 제2 기판과, 상기 제1 기판과 제2 기판과의 사이에 액정 조성물을 함유하는 액정층을 협지(挾持)하고,
상기 제1 기판 상에 매트릭스상으로 배치되는 복수 개의 게이트 배선 및 데이터 배선과,
상기 게이트 배선과 데이터 배선과의 교차부에 마련되는 박막 트랜지스터와, 당해 트랜지스터에 의해 구동되며 투명 도전성 재료로 이루어지는 화소 전극을 갖고,
상기 박막 트랜지스터가, 게이트 전극과, 당해 게이트 전극과 절연층을 개재(介在)해서 마련되는 산화물 반도체층과, 당해 산화물 반도체층과 도통(導通)해서 마련되는 소스 전극 및 드레인 전극을 갖고,
상기 액정 조성물이 일반식(LC-I)

(식 중, R³¹은 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐옥시기를 나타내고,
M³¹, M³³은 서로 독립하여 하기의 어느 하나의 구조

를 나타내고,
M³²은 하기의 어느 하나의 구조

를 나타내고,
M³⁴은

(식 중, X³¹ 및 X³²는 서로 독립하여 수소 원자 또는 불소 원자를 나타내고, Y³¹는 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, -CF₃, -OCH₂F, -OCHF₂ 또는 -OCF₃를 나타낸다)을 나타내고,
n³¹ 및 n³²은 서로 독립하여 0, 1 또는 2를 나타내며, n³¹+n³²은 0, 1 또는 2를 나타내고, M³¹ 및 M³³이 복수 존재할 경우에는 동일해도 되며 달라도 되고, n³³은 0 또는 1을 나타낸다)
으로 표시되는 화합물에 있어서 n³³이 1을 나타내는 화합물을 1종 또는 2종 이상과, n³³이 0을 나타내는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하고,
일반식(Ⅱ-a) 내지 일반식(Ⅱ-f)

(식 중, R¹⁹∼R³⁰은 서로 독립하여 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 10의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐기를 나타내고, X²¹는 수소 원자 또는 불소 원자를 나타낸다)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하지만, 일반식(Ⅱ-b)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하고,
일반식(Ⅱ-a) 내지 일반식(Ⅱ-f)으로 표시되는 화합물의 합계 함유량은, 조성물 전체에 대해서, 5∼80질량%인 액정 표시 소자.
제1항에 있어서,
상기 산화물 반도체층이, In, Ga, Zn, 및 Sn에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 산화물인 액정 표시 소자.
제1항 또는 제2항에 있어서,
일반식(Ⅱ-b)에 있어서 R²¹ 및 R²²의 적어도 한쪽이 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐기를 나타내는 액정 표시 소자.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 액정층에, 일반식(LC1) 및 일반식(LC2)

(식 중, R^LC11 및 R^LC21은 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타내며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH- 또는 -CO-로 치환되어도 되며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자에 의해서 치환되어 있어도 되고, A^LC11, 및 A^LC21는 각각 독립하여 하기의 어느 하나의 구조

(당해 구조 중, 시클로헥실렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는 산소 원자로 치환되어 있어도 되고, 1,4-페닐렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 -CH=는 질소 원자로 치환되어 있어도 되며, 또한, 당해 구조 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 불소 원자, 염소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃로 치환되어 있어도 된다)를 나타내고, X^LC11, X^LC12, X^LC21∼X^LC23는 각각 독립하여 수소 원자, 염소 원자, 불소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃를 나타내고, Y^LC11 및 Y^LC21는 각각 독립하여 수소 원자, 염소 원자, 불소 원자, 시아노기, -CF₃, -OCH₂F, -OCHF₂ 또는 -OCF₃를 나타내고, Z^LC11 및 Z^LC21는 각각 독립하여 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-를 나타내고, m^LC11 및 m^LC21은 각각 독립하여 1∼4의 정수를 나타내고, A^LC11, A^LC21, Z^LC11 및 Z^LC21가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되며 달라도 된다. 단, 일반식(LC-1)으로 표시되는 화합물을 제외한다)
으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 더 함유하는 액정 표시 소자.
제4항에 있어서,
상기 액정층에, 일반식(LC)

(일반식(LC) 중, R^LC은 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타내며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH- 또는 -CO-로 치환되어도 되며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자로 치환되어 있어도 되고,
A^LC1 및 A^LC2는, 각각 독립하여,
(a)트랜스-1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-는 산소 원자 또는 황 원자로 치환되어 있어도 된다),
(b)1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH=는 질소 원자로 치환되어 있어도 된다), 및
(c)1,4-비시클로(2.2.2)옥틸렌기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 또는 크로만-2,6-디일기로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 나타내지만, 상기한 기(a), 기(b) 또는 기(c)에 포함되는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각, 불소 원자, 염소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃로 치환되어 있어도 되고,
Z^LC는 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-를 나타내고,
Y^LC는, 수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 및 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타내며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -CF₂O- 또는 -OCF₂-로 치환되어도 되며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자에 의해서 치환되어 있어도 되고,
a는 1∼4의 정수를 나타내지만, a가 2, 3 또는 4를 나타내고, A^LC1가 복수 존재할 경우, 복수 존재하는 A^LC1는, 동일해도 되며 달라도 되고, Z^LC가 복수 존재할 경우, 복수 존재하는 Z^LC는, 동일해도 되며 달라도 된다. 단, 일반식(LC1), 일반식(LC2) 및 일반식(Ⅱ-a) 내지 (Ⅱ-f)으로 표시되는 화합물을 제외한다)으로 표시되는 화합물을 더 함유하는 액정 표시 소자.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 액정층이 일반식(Ⅵ)

(식 중, X³는, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Sp³는, 단결합, 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_t-(식 중, t는 2∼7의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)을 나타내고, V는 탄소 원자수 2∼20의 직쇄 혹은 분기 다가 알킬렌기 또는 탄소 원자수 5∼30의 다가 환상 치환기를 나타내지만, 다가 알킬렌기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, 탄소 원자수 5∼20의 알킬기(기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다) 또는 환상 치환기에 의해 치환되어 있어도 되고, W는 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기를 나타낸다)
으로 표시되는 중합성 화합물, 및, 하기 일반식(Ⅴ)

(식 중, X¹ 및 X²는 각각 독립하여, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Sp¹ 및 Sp²는 각각 독립하여, 단결합, 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s-(식 중, s는 2∼7의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)을 나타내고, U는 탄소 원자수 2∼20의 직쇄 혹은 분기 다가 알킬렌기 또는 탄소 원자수 5∼30의 다가 환상 치환기를 나타내지만, 다가 알킬렌기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, 탄소 원자수 5∼20의 알킬기(기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다) 또는 환상 치환기에 의해 치환되어 있어도 되고, k는 1∼5의 정수를 나타낸다)
으로 표시되는 중합성 화합물군에서 선택되는 중합성 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물을 중합해서 이루어지는 중합체에 의해 구성되는 액정 표시 소자.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 기판 상에, 투명 도전성 재료로 이루어지는 공통 전극을 갖고,
상기 액정층은 전압 무인가 시에 호모지니어스 배향을 나타내는 액정 표시 소자.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 기판 또는 제2 기판 상에 상기 화소 전극과 이간해서 마련되는 공통 전극과,
제1 투명 절연 기판 및 제2 투명 절연 기판의 각각과 액정층과의 사이에 액정층에 접해서 마련되며, 액정 조성물에 대해서 호모지니어스 배향을 유기하는 배향막을 갖고,
상기 화소 전극으로부터 상기 화소 전극에 근접하는 상기 공통 전극을 잇는 최단 경로가, 제1 또는 제2 기판에 대해서 평행 방향 성분을 구비하는 액정 표시 소자.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 기판 상에, 상기 화소 전극과 이간해서 마련되는 공통 전극과,
상기 제1 기판 및 제2 기판의 각각과 액정층과의 사이에 액정층에 접해서 마련되며, 액정 조성물에 대해서 호모지니어스 배향을 유기하는 배향막을 갖고,
근접하는 상기 공통 전극과 상기 화소 전극과의 최단 이간 거리d가 상기 배향막끼리의 최단 이간 거리G보다 짧은 액정 표시 소자.