KR20140146579A - 액정 표시 소자 - Google Patents

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Abstract

유전율 이방성, 점도, 네마틱상 상한 온도, 저온에서의 네마틱상 안정성, γ1 등의 액정 표시 소자로서의 여러 특성 및 표시 소자의 소부 특성을 악화시키지 않고, FFS 모드의 액정 표시 소자에 사용하는 것에 의해 뛰어난 표시 특성을 실현 가능한, 유전율 이방성이 음의 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자로서, 하기 일반식(I)
Figure pct00050

으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물, 및, 하기 일반식(Ⅱ)
Figure pct00051

으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물, 및, 하기 일반식(Ⅲ)
Figure pct00052

으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물을 함유하는 액정 조성물을 사용한 FFS형의 액정 표시 소자를 제공한다.

Description

액정 표시 소자{LIQUID CRYSTAL DISPLAY ELEMENT}
본원 발명은, 유전율 이방성이 음인 네마틱 액정 조성물을 사용하고, 고투과율, 고개구율에 특징을 갖는 FFS 모드의 액정 표시 장치에 관한 것이다.
표시 품질이 뛰어나므로, 액티브 매트릭스 방식 액정 표시 소자가, 휴대 단말, 액정 텔레비전, 프로젝터, 컴퓨터 등의 시장에 나와 있다. 액티브 매트릭스 방식은, 화소마다 TFT(박막 트랜지스터) 혹은 MIM(메탈-인슐레이터-메탈) 등이 사용되고 있으며, 이 방식에 사용되는 액정 화합물 혹은 액정 조성물은, 고전압 유지율인 것이 중요시되고 있다. 또한, 더 넓은 시각 특성을 얻기 위해서 VA(Vertical Alignment : 수직 배향) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, OCB(Optically Compensated Bend, Optically Compensated Birefringence) 모드와 조합한 액정 표시 소자나, 보다 밝은 표시를 얻기 위해서 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드의 반사형의 액정 표시 소자가 제안되어 있다. 이러한 액정 표시 소자에 대응하기 위해서, 현재도 새로운 액정 화합물 혹은 액정 조성물의 제안이 이루어지고 있다.
현재 스마트폰용의 액정 디스플레이로서는, 고품위이며, 시각 특성이 뛰어난 IPS 모드의 액정 표시 소자의 1종인 프린지 필드 스위칭 모드 액정 표시 장치(Fringe Field Switching mode Liquid Crystal Display; FFS 모드 액정 표시 장치)가 널리 사용되고 있다(특허문헌 1, 특허문헌 2 참조). FFS 모드는, IPS 모드의 낮은 개구율 및 투과율을 개선하기 위해서 도입된 방식이며, 사용되고 있는 액정 조성물로서는, 저전압화가 하기 쉬우므로 유전율 이방성이 양인 p형 액정 조성물을 사용한 재료가 널리 사용되고 있다. 또한, FFS 모드의 용도의 대부분이 휴대 단말이기 때문에, 새로운 전력 절약화의 요구는 강하여 액정 소자 메이커는 IGZO를 사용한 어레이의 채용 등 활발한 개발이 계속되고 있다.
한편, 현재 p형 재료를 사용하고 있는 액정 재료를, 유전율 이방성이 음인 n형 재료로 하는 것에 의해서도, 투과율을 개선하는 것이 가능해진다(특허문헌 3 참조). 이것은, FFS 모드가 IPS 모드와는 달리 완전한 평행 전계를 발생하는 것은 아니며, p형 재료를 사용한 경우에는 화소 전극에 가까운 액정 분자는 프린지의 전계에 따라 액정 분자의 장축이 기울어지므로 투과율이 악화한다. 이에 반해 n형 액정 조성물을 사용했을 경우에는, n형 조성물의 분극 방향이 분자 단축 방향에 있으므로, 프린지 전계의 영향은, 액정 분자를 장축에 따라 회전시킬 뿐이며 분자 장축은 평행 배열이 유지되기 때문에, 투과율의 저하는 발생하지 않는다.
그러나, n형 액정 조성물은 VA용 액정 조성물로서는 일반적이지만, VA 모드와 FFS 모드에서는, 배향의 방향, 전계의 방향, 필요해지는 광학 특성의 어느 쪽의 점을 취해도 다르다. 또한, FFS 모드의 액정 표시 소자는, 후술하는 바와 같이 전극의 구조에 특징을 갖고, VA 모드에서는 두 개의 기판의 쌍방에 전극을 갖는 것에 대해서, FFS 모드에서는 어레이 기판에만 전극을 갖고 있다. 그 때문에, 소부(燒付)나 적하흔과 같은, 종래의 기술로부터 효과를 예측하기 어려운 과제에 대해서는, 전혀 지견이 없는 상태이다. 따라서, 단순히 VA용에 사용되는 액정 조성물을 전용(轉用)해도, 현재 요구되는 고성능의 액정 표시 소자를 구성하는 것은 곤란하며, FFS 모드에 최적화한 n형 액정 조성물의 제공이 요구되고 있다.
일본국 특개평11-202356호 공보 일본국 특개2003-233083호 공보 일본국 특개2002-31812호 공보
본 발명의 과제는, 유전율 이방성(Δε), 점도(η), 네마틱상-등방성 액체의 전이 온도(TNI), 저온에서의 네마틱상 안정성, 회전 점도(γ1) 등의 액정 표시 소자로서의 여러 특성이 뛰어나며, FFS 모드의 액정 표시 소자에 사용하는 것에 의해 뛰어난 표시 특성을 실현 가능한 n형 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자를 제공하는 것에 있다.
본원 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토하고, FFS 모드의 액정 표시 소자에 최적인 각종의 액정 조성물의 구성을 검토한 결과, 세 개의 특징적 구조를 갖는 액정 화합물을 함유하는 액정 조성물의 유용성을 알아내어 본원 발명의 완성에 이르렀다.
본원 발명은, 대향으로 배치된 제1 투명 절연 기판과, 제2 투명 절연 기판과, 상기 제1 기판과 제2 기판 간에 액정 조성물을 함유하는 액정층을 협지하고,
상기 제1 기판 상에, 투명 도전성 재료로 이루어지는 공통 전극과, 매트릭스상으로 배치되는 복수개의 게이트 버스 라인 및 데이터 버스 라인과,
상기 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인의 교차부에, 박막 트랜지스터와, 당해 트랜지스터에 의해 구동되며 투명 도전성 재료로 이루어지는 화소 전극을 각 화소마다 갖고,
상기 액정층과, 상기 제1 기판과 제2 기판의 각각의 사이에 호모지니어스 배향을 유기하는 배향막층을 갖고, 각 배향막의 배향 방향은 평행하며,
상기 화소 전극과 공통 전극은 이들의 전극 간에 프린지 전계를 형성하기 위해, 상기 화소 전극과 공통 전극 사이의 전극 간 거리 : R이 상기 제1 기판과 제2 기판과의 거리 : G보다 작고,
상기 공통 전극은, 상기 제1 기판의 거의 전면에, 상기 화소 전극보다 제1 기판에 가까운 위치에 배치되고,
당해 액정 조성물이, 음의 유전율 이방성을 갖고, 네마틱상-등방성 액체의 전이 온도가 60℃ 이상이며, 유전율 이방성의 절대치가 2 이상이며, 일반식(I)
Figure pct00001
(식 중, R1 및 R2는 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, A는 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내고, k는 1 또는 2를 나타내지만, k가 2인 경우 두 개의 A는 동일해도 달라도 된다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물, 하기 일반식(Ⅱ)
Figure pct00002
(식 중, R3은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, R4는 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 4∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 3∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, B는 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내고, m은 0, 1 또는 2를 나타내지만, m이 2인 경우 두 개의 B는 동일해도 달라도 된다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물, 및 하기 일반식(Ⅲ)
Figure pct00003
(식 중, R5는 탄소 원자수 1∼5의 알킬기를 나타내고, R6은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 또는 탄소 원자수 1∼4의 알콕시기를 나타내고, n은 0 또는 1을 나타낸다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자를 제공한다.
본 발명의 FFS 모드의 액정 표시 소자는 고속 응답성이 뛰어나며, 표시 불량의 발생이 적은 특징을 갖고, 뛰어난 표시 특성을 갖는다. 본 발명의 액정 표시 소자는, 액정 TV, 모니터 등의 표시 소자에 유용하다.
도 1은 본 발명의 액정 표시 소자의 구성의 일례를 모식적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 있어서의 기판(2) 상에 형성된 전극층(3)의 Ⅱ선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도.
도 3은 도 2에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 도 1에 나타낸 액정 표시 소자를 절단한 단면도.
도 4는 배향막(4)에 의해 유기된 액정의 배향 방향을 모식적으로 나타낸 도면.
도 5는 도 1에 있어서의 기판(2) 상에 형성된 전극층(3)의 Ⅱ선으로 둘러싸인 영역의 다른 예를 확대한 평면도.
도 6은 도 2에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 도 1에 나타낸 액정 표시 소자를 절단한 다른 예의 단면도.
상술한 바와 같이, 본원 발명은, FFS 모드의 액정 표시 소자에 최적인 n형 액정 조성물을 알아낸 것이다. 이하, 우선, 본 발명에 있어서의 액정 조성물의 실시 태양에 대해서 설명한다.
(액정층)
본 발명에 있어서의 액정 조성물은, 제1 성분으로서 일반식(I)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유한다.
Figure pct00004
(식 중, R1 및 R2는 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, A는 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내고, k는 1 또는 2를 나타내지만, k가 2인 경우 두 개의 A는 동일해도 달라도 된다)
일반식(I)으로 표시되는 화합물의 합계 함유량은, 조성물 전체의 함유량 중, 하한치로서는 10질량%가 바람직하고, 15질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하고, 25질량%가 특히 바람직하고, 27질량%가 가장 바람직하고, 상한치로서는 65질량%가 바람직하고, 55질량%가 보다 바람직하고, 50질량%가 더 바람직하고, 47질량%가 특히 바람직하고, 45질량%가 가장 바람직하다.
일반식(I)으로 표시되는 화합물로서는, 구체적으로는, 예를 들면 하기 일반식(I-a)∼일반식(I-e)으로 표시되는 화합물군에서 표시되는 화합물을 들 수 있다.
Figure pct00005
(식 중, R11∼R15 및 R21∼R25는, 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타낸다)
일반식(I-a)∼일반식(I-e)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물은, 1종∼10종 함유하는 것이 바람직하고, 1종∼8종 함유하는 것이 특히 바람직하고, 1종∼5종 함유하는 것이 특히 바람직하고, 2종 이상의 화합물을 함유하는 것도 바람직하다.
R11∼R15 및 R21∼R25는, 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알콕시기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알콕시기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 알케닐기를 나타내는 경우에는 다음에 기재하는 식(i)∼식(ⅳ)
Figure pct00006
(식 중, 환구조에는 우단에서 결합하는 것으로 한다)
으로 표시되는 구조가 바람직하다.
또한, R11 및 R21, R12 및 R22, R13 및 R23, R14 및 R24, R15 및 R25는 동일해도 달라도 되지만, 다른 치환기를 나타내는 것이 바람직하다.
이들 점으로부터, 예를 들면, 일반식(I)으로 표시되는 화합물로서, 하기 일반식(V)
Figure pct00007
(식 중, R9는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R10은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼4의 알콕시기를 나타낸다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.
일반식(V)으로 표시되는 화합물은, 보다 구체적으로는 다음에 기재하는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00008
Figure pct00009
일반식(V)으로 표시되는 화합물의 액정 조성물 중의 함유율로서, 하한치로서는 5질량%가 바람직하고, 15질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하고, 23질량%가 특히 바람직하고, 25질량%가 가장 바람직하고, 상한치로서는 55질량%가 바람직하고, 45질량%가 보다 바람직하고, 40질량%가 더 바람직하고, 35질량%가 특히 바람직하고, 33질량%가 가장 바람직하다. 보다 구체적으로는, 응답 속도를 중시하는 경우에는 하한치로서는 20질량%가 바람직하고, 23질량%가 보다 바람직하고, 25질량%가 더 바람직하고, 상한치로서는 55질량%가 바람직하고, 50질량%가 보다 바람직하고, 45질량%가 더 바람직하고, 보다 구동 전압을 중시하는 경우에는 하한치로서는 5질량%가 바람직하고, 10질량%가 보다 바람직하고, 15질량%가 더 바람직하고, 상한치로서는 40질량%가 바람직하고, 35질량%가 보다 바람직하고, 33질량%가 더 바람직하다. 일반식(V)으로 표시되는 화합물의 비율은, 액정 조성물에 있어서의 일반식(I)으로 표시되는 화합물의 합계 함유량 중, 일반식(V)으로 표시되는 화합물의 함유량이 하한치로서는 50질량%가 바람직하고, 55질량%가 보다 바람직하고, 60질량%가 더 바람직하고, 65질량%가 특히 바람직하고, 67질량%가 가장 바람직하고, 상한치로서는 80질량%가 바람직하고, 90질량%가 보다 바람직하고, 95질량%가 더 바람직하고, 97질량%가 특히 바람직하고, 100질량%가 바람직하다.
또한, 일반식(V)으로 표시되는 화합물 이외의 일반식(I-a)∼일반식(I-e)으로 표시되는 화합물로서는, 보다 구체적으로는 다음에 기재하는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
Figure pct00014
Figure pct00015
Figure pct00016
이들 중에서도, 식(V-a2), 식(V-b2), 식(I-a1)∼식(I-a6), 식(I-b2), 식(I-b6), 식(I-d1), 식(I-d2), 식(I-d3), 및 식(I-e2)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 액정 조성물은, 제2 성분으로서 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유한다.
Figure pct00017
(식 중, R3은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, R4는 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 4∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 3∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, B는 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내고, m은 0, 1 또는 2를 나타내지만, m이 2인 경우 두 개의 B는 동일해도 달라도 된다)
일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물에 있어서, R3은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기인 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기인 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 2∼5의 알킬기인 것이 더 바람직하고, R4는 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기인 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기인 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 2∼5의 알콕시기인 것이 더 바람직하다.
일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물로 나타내는 화합물의 액정 조성물 중의 함유율로서, 하한치로서는 25질량%가 바람직하고, 35질량%가 보다 바람직하고, 40질량%가 더 바람직하고, 43질량%가 특히 바람직하고, 45질량%가 가장 바람직하고, 상한치로서는 85질량%가 바람직하고, 75질량%가 보다 바람직하고, 70질량%가 더 바람직하고, 67질량%가 특히 바람직하고, 65질량%가 가장 바람직하다.
일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물은 다음에 기재하는 일반식(Ⅱa)∼일반식(Ⅱc)
Figure pct00018
(식 중, R31∼R33 및 R41∼R43은 일반식(Ⅱ)에 있어서의 R3 및 R4와 같은 의미를 나타낸다)으로 표시되는 화합물군 중에서 적어도 1종 이상 선택되는 것이 바람직하지만, 2종 이상 선택되는 것이 보다 바람직하다.
일반식(Ⅱa)으로 표시되는 화합물은 구체적으로는 다음에 기재하는 식(Ⅱa-1)∼식(Ⅱa-8)
Figure pct00019
으로 표시되는 화합물이 바람직하지만, 식(Ⅱa-1)∼식(Ⅱa-4)으로 표시되는 화합물이 보다 바람직하고, 식(Ⅱa-1) 및 식(Ⅱa-4)으로 표시되는 화합물이 더 바람직하다.
일반식(Ⅱa)으로 표시되는 화합물은, 하한치로서는 2질량%가 바람직하고, 3질량%가 보다 바람직하고, 4질량%가 더 바람직하고, 5질량%가 특히 바람직하고, 7질량%가 가장 바람직하고, 상한치로서는 45질량%가 바람직하고, 35질량%가 보다 바람직하고, 29질량%가 더 바람직하고, 26질량%가 특히 바람직하고, 24질량%가 가장 바람직하다.
일반식(Ⅱa)으로 표시되는 화합물을 4종 이상 사용하는 경우에는, 식(Ⅱa-1)∼식(Ⅱa-4)으로 표시되는 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하고, 식(Ⅱa-1)∼식(Ⅱa-4)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(Ⅱa)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하고, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 85질량% 이상인 것이 특히 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 가장 바람직하다.
일반식(Ⅱa)으로 표시되는 화합물을 3종 사용하는 경우에는, 식(Ⅱa-1), 식(Ⅱa-2) 및 식(Ⅱa-4)으로 표시되는 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하고, 식(Ⅱa-1), 식(Ⅱa-2) 및 식(Ⅱa-4)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(Ⅱa)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하고, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 85질량% 이상인 것이 특히 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 가장 바람직하다.
일반식(Ⅱa)으로 표시되는 화합물을 2종 사용하는 경우에는, 식(Ⅱa-1) 및 식(Ⅱa-4)으로 표시되는 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하고, 식(Ⅱa-1) 및 식(Ⅱa-4)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(Ⅱa)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하고, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 85질량% 이상인 것이 특히 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 가장 바람직하다.
일반식(Ⅱb)으로 표시되는 화합물은 구체적으로는 다음에 기재하는 식(Ⅱb-1)∼식(Ⅱb-6)
Figure pct00020
으로 표시되는 화합물이 바람직하지만, 식(Ⅱb-1)∼식(Ⅱb-4)으로 표시되는 화합물이 보다 바람직하고, 식(Ⅱb-1)∼식(Ⅱb-3)으로 표시되는 화합물이 더 바람직하고, 식(Ⅱb-1) 및 식(Ⅱb-3)으로 표시되는 화합물이 특히 바람직하다.
또한, 본원 발명의 액정 조성물이 높은 네마틱-등방상 전이 온도(Tni)를 요구하는 경우에는, 식(Ⅱb-5) 및 식(Ⅱb-6)으로 표시되는 화합물군 중에서 적어도 1종류가 선택되는 것이 바람직하다.
일반식(Ⅱb)으로 표시되는 화합물을 4종 이상 사용하는 경우에는, 식(Ⅱb-1)∼식(Ⅱb-4)으로 표시되는 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하고, 식(Ⅱb-1)∼식(Ⅱb-4)으로 표시되는 화합물의 함유량이, (Ⅱb)로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하고, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 85질량% 이상인 것이 특히 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 가장 바람직하다.
일반식(Ⅱb)으로 표시되는 화합물을 3종 사용하는 경우에는, 식(Ⅱb-1)∼식(Ⅱb-3)으로 표시되는 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하고, 식(Ⅱb-1)∼식(Ⅱb-3)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(Ⅱb)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하고, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 85질량% 이상인 것이 특히 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 가장 바람직하다.
일반식(Ⅱb)으로 표시되는 화합물을 2종 사용하는 경우에는, 식(Ⅱb-1) 및 식(Ⅱb-3)으로 표시되는 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하고, 식(Ⅱb-1) 및 식(Ⅱb-3)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(Ⅱb)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하고, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 85질량% 이상인 것이 특히 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 가장 바람직하다.
일반식(Ⅱc)으로 표시되는 화합물은 구체적으로는 다음에 기재하는 식(Ⅱc-1)∼(Ⅱc-4)
Figure pct00021
으로 표시되는 화합물이 바람직하지만, 식(Ⅱc-1) 또는 식(Ⅱc-2)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
일반식(Ⅱc)으로 표시되는 화합물을 2종 이상 사용하는 경우에는, 식(Ⅱc-1) 및 식(Ⅱc-2)으로 표시되는 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하고, 식(Ⅱc-1) 및 식(Ⅱc-2)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(Ⅱc)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하고, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 85질량% 이상인 것이 특히 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 있어서의 액정 조성물은, 제3 성분으로서 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유한다.
Figure pct00022
(식 중, R5는 탄소 원자수 1∼5의 알킬기를 나타내고, R6은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 또는 탄소 원자수 1∼4의 알콕시기를 나타내고, n은 0, 1, 또는 2를 나타낸다. Y1∼Y4는 각각 독립하여 수소 원자, 또는 불소 원자를 나타내지만, Y1∼Y4의 적어도 1개는 불소 원자를 나타내고, n=0의 경우, Y1 또는 Y2의 적어도 1개는 불소 원자를 나타낸다)
본원 발명의 액정 조성물에 있어서, 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물군의 총 함유율은, 하한치로서는 2질량%가 바람직하고, 3질량%가 보다 바람직하고, 4질량%가 더 바람직하고, 5질량%가 특히 바람직하고, 상한치로서는 35질량%가 바람직하고, 28질량%가 보다 바람직하고, 23질량%가 더 바람직하고, 19질량%가 특히 바람직하고, 17질량%가 가장 바람직하다.
일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물로서, n=0인 것은, 다음에 기재하는 식(Ⅲa-1)∼식(Ⅲa-8)
Figure pct00023
으로 표시되는 화합물군 중에서 선택되는 것이 바람직하고, 식(Ⅲa-1)∼식(Ⅲa-4)으로 표시되는 화합물이 보다 바람직하고, 식(Ⅲa-1) 및 식(Ⅲa-3)으로 표시되는 화합물이 더 바람직하고, 식(Ⅲa-1)으로 표시되는 화합물이 특히 바람직하다.
일반식(Ⅲa)으로 표시되는 화합물을 4종 이상 사용하는 경우에는, 식(Ⅲa-1)∼식(Ⅲa-4)으로 표시되는 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하고, 식(Ⅲa-1)∼식(Ⅲa-4)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하고, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 특히 바람직하다.
일반식(Ⅲa)으로 표시되는 화합물을 3종 사용하는 경우에는, 식(Ⅲa-1)∼식(Ⅲa-3)으로 표시되는 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하고, 식(Ⅲa-1)∼식(Ⅲa-3)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(Ⅲa)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하고, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 특히 바람직하다.
일반식(Ⅲa)으로 표시되는 화합물을 2종 사용하는 경우에는, 식(Ⅲa-1) 및 식(Ⅲa-3)으로 표시되는 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하고, 식(Ⅲa-1) 및 식(Ⅲa-3)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(Ⅲa)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하고, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 특히 바람직하다.
일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물로서, n=1, 또는 2인 것은, 다음에 기재하는 일반식(Ⅲb-1)∼일반식(Ⅲb-11)
Figure pct00024
(식 중, R5 및 R6은 일반식(Ⅲ)에 있어서의 R5 및 R6과 같은 의미를 나타낸다)으로 표시되는 화합물군 중에서 선택되는 것이 바람직하고, 식(Ⅲb-1), 식(Ⅲb-3)∼식(Ⅲb-11)이 보다 바람직하고, 식(Ⅲb-1), 식(Ⅲb-3), 식(Ⅲb-5), 식(Ⅲb-6), 및 식(Ⅲb-12)이 더 바람직하고, 식(Ⅲb-1), 식(Ⅲb-5), 식(Ⅲb-6)이 특히 바람직하고, 식(Ⅲb-5)이 가장 바람직하다.
일반식(Ⅲb-1)∼일반식(Ⅲb-11)으로 표시되는 화합물을 사용하는 경우에는, 식(Ⅲb-5)으로 표시되는 화합물을 사용하는 것이 바람직하지만, 식(Ⅲb-5)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(Ⅲb)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하고, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 특히 바람직하다.
일반식(Ⅲb-1)∼일반식(Ⅲb-11)에 있어서의 R5는 탄소 원자수 1∼5의 알킬기를 나타내고, R6은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 또는 탄소 원자수 1∼4의 알콕시기를 나타내지만, 탄소 원자수 2∼5의 알킬기를 나타내는 것이 바람직하고, R5 및 R6이 모두 알킬기인 경우에는, 각각의 탄소 원자수는 다른 편이 바람직하다.
더 상술하면, R5가 프로필기를 나타내고 R6이 에틸기를 나타내는 화합물 또는 R5가 부틸기를 나타내고 R6이 에틸기를 나타내는 화합물이 바람직하다.
본원 발명의 액정 조성물은, 이하에 나타낸 일반식(Ⅳ)으로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종을 더 함유할 수 있다. 단, 일반식(Ⅳ)으로 표시되는 화합물은, 일반식(Ⅱ), 및 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물을 제외하는 것으로 한다.
Figure pct00025
(식 중 R7 및 R8은 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, 당해 알킬기, 알케닐기, 알콕시기 또는 알케닐옥시기 중의 1개 이상의 수소 원자는 불소 원자로 치환되어 있어도 되며, 당해 알킬기, 알케닐기, 알콕시기 또는 알케닐옥시기 중의 메틸렌기는 산소 원자가 연속하여 결합하지 않는 한 산소 원자로 치환되어 있어도 되며, 카르보닐기가 연속하여 결합하지 않는 한 카르보닐기로 치환되어 있어도 되며,
A1 및 A2는 각각 독립하여, 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기 또는 테트라히드로피란-2,5-디일기를 나타내지만, A1 또는/및 A2가 1,4-페닐렌기를 나타내는 경우, 당해 1,4-페닐렌기 중의 1개 이상의 수소 원자는 불소 원자로 치환되어 있어도 되며,
Z1 및 Z2는 각각 독립하여 단결합, -OCH2-, -OCF2-, -CH2O-, 또는 -CF2O-를 나타내고,
n1 및 n2는 각각 독립하여, 0, 1, 2 또는 3을 나타내지만, n1+n2는 1∼3이며, A1, A2, Z1 및/또는 Z2가 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 달라도 되지만, 상기 일반식(Ⅱ), 및 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물을 제외한다)
일반식(Ⅳ)으로 표시되는 화합물은 구체적으로는 다음에 기재하는 일반식(Ⅳ-1)∼(Ⅳ-5)
Figure pct00026
(식 중, R7 및 R8은 일반식(Ⅳ)에 있어서의 R7 및 R8과 같은 의미를 나타낸다)으로 표시되는 화합물이 바람직하지만, 일반식(Ⅳ-1), 및 식(Ⅳ-4)이 더 바람직하다.
일반식(Ⅳ)에 있어서의 R7 및 R8은 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내지만, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 2∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 2∼5의 알킬기를 나타내는 것이 더 바람직하고, 직쇄인 것이 바람직하고, R7 및 R8이 모두 알킬기인 경우에는, 각각의 탄소 원자수는 다른 편이 바람직하다.
더 상술하면, R7이 프로필기를 나타내고 R8이 에틸기를 나타내는 화합물 또는 R7이 부틸기를 나타내고 R8이 에틸기를 나타내는 화합물이 바람직하다.
본원 발명의 액정 조성물은, 또한, 일반식(Ⅵ)
Figure pct00027
(식 중, R11∼R12는 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼10의 알킬기, 탄소 원자수 1∼10의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼10의 알케닐기를 나타내지만, 일반식(Ⅵ)으로 표시되는 화합물에 있어서, R11이 탄소 원자수 1∼3의 알킬기를 나타내고, R12가 탄소 원자수 1∼5의 1-알켄 또는 수소 원자를 나타내는 화합물은 제외된다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 함유할 수 있다.
일반식(Ⅵ)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 함유하는 경우, 2종 이상의 화합물을 함유하는 것이 바람직하고, 1종의 화합물을 함유하는 것도 바람직하지만, 이 경우의 함유율은, 하한치로서는 1질량%가 바람직하고, 2질량%가 보다 바람직하고, 2.5질량%가 더 바람직하고, 상한치로서는 25질량%가 바람직하고, 20질량%가 보다 바람직하고, 10질량%가 더 바람직하다.
R11, R12는 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼10의 알킬기, 탄소 원자수 2∼10의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2∼10의 알콕시기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알콕시기를 나타내는 것이 보다 바람직하다. 또한, R11 및 R12는 동일해도 달라도 되지만, 다른 치환기를 나타내는 것이 바람직하다.
이들 점으로부터, 식(Ⅵ)으로 표시되는 화합물은, 보다 구체적으로는 다음에 기재하는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00028
이들 중에서도, 식(VI-2), 식(VI-4) 및 식(VI-5)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
본원에 있어서의 1,4-시클로헥실기는 트랜스-1,4-시클로헥실기인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 액정 조성물은, 일반식(I), 일반식(Ⅱ) 및 식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물을 필수 성분으로 하는 것이지만, 또한 일반식(Ⅳ) 및/또는 일반식(Ⅵ)으로 표시되는 화합물을 함유할 수 있다. 액정 조성물 중에 함유하는 일반식(I), 일반식(Ⅱ), 일반식(Ⅲ), 일반식(Ⅳ) 및 일반식(Ⅵ)으로 표시되는 화합물의 합계 함유량은, 80∼100질량%가 바람직하고, 85∼100질량%가 보다 바람직하고, 90∼100질량%가 더 바람직하고, 95∼100질량%가 특히 바람직하고, 97∼100질량%가 가장 바람직하다.
보다 구체적으로는, 액정 조성물 중에 함유하는 일반식(I), 일반식(Ⅱ), 및 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물의 합계 함유량은, 35∼55질량%인 것이 바람직하고, 40∼50질량%인 것이 보다 바람직하고, 42∼48질량%인 것이 더 바람직하다.
일반식(I), 일반식(Ⅱ), 일반식(Ⅲ), 일반식(Ⅳ) 및 일반식(Ⅵ)으로 표시되는 화합물의 합계 함유량은, 하한치로서는 55질량%가 바람직하고, 65질량%가 보다 바람직하고, 70질량%가 더 바람직하고, 73질량%가 특히 바람직하고, 75질량%가 가장 바람직하고, 상한치로서는 85질량%가 바람직하고, 90질량%가 보다 바람직하고, 92질량%가 더 바람직하고, 94질량%가 특히 바람직하고, 95질량%가 가장 바람직하다.
본원 발명의 액정 조성물은, 분자 내에 과산(-CO-OO-) 구조 등의 산소 원자끼리가 결합한 구조를 가지는 화합물을 함유하지 않는 것이 바람직하다.
액정 조성물의 신뢰성 및 장기 안정성을 중시하는 경우에는 카르보닐기를 갖는 화합물의 함유량을 상기 조성물의 총질량에 대해서 5질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 3질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 1질량% 이하로 하는 것이 더 바람직하고, 실질적으로 함유하지 않는 것이 가장 바람직하다.
분자 내의 환구조가 전부 6원환인 화합물의 함유량을 많게 하는 것이 바람직하고, 분자 내의 환구조가 전부 6원환인 화합물의 함유량을 상기 조성물의 총질량에 대해서 80질량% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 90질량% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 95질량% 이상으로 하는 것이 더 바람직하고, 실질적으로 분자 내의 환구조가 전부 6원환인 화합물만으로 액정 조성물을 구성하는 것이 가장 바람직하다.
액정 조성물의 산화에 의한 열화를 억제하기 위해서는, 환구조로서 시클로헥세닐렌기를 갖는 화합물의 함유량을 적게 하는 것이 바람직하고, 시클로헥세닐렌기를 갖는 화합물의 함유량을 상기 조성물의 총질량에 대해서 10질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 5질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 실질적으로 함유하지 않는 것이 더 바람직하다.
액정 조성물의 산화에 의한 열화를 억제하기 위해서는, 연결기로서 -CH=CH-를 갖는 화합물의 함유량을 적게 하는 것이 바람직하고, 당해 화합물의 함유량을 상기 조성물의 총질량에 대해서 10질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 5질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 실질적으로 함유하지 않는 것이 더 바람직하다.
점도의 개선 및 Tni의 개선을 중시하는 경우에는, 수소 원자가 할로겐으로 치환되어 있어도 되는 2-메틸벤젠-1,4-디일기를 분자 내에 가지는 화합물의 함유량을 적게 하는 것이 바람직하고, 상기 2-메틸벤젠-1,4-디일기를 분자 내에 가지는 화합물의 함유량을 상기 조성물의 총질량에 대해서 10질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 5질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 실질적으로 함유하지 않는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 제1 실시형태의 조성물에 함유되는 화합물이, 측쇄로서 알케닐기를 갖는 경우, 상기 알케닐기가 시클로헥산에 결합하고 있는 경우에는 당해 알케닐기의 탄소 원자수는 2∼5인 것이 바람직하고, 상기 알케닐기가 벤젠에 결합하고 있는 경우에는 당해 알케닐기의 탄소 원자수는 4∼5인 것이 바람직하고, 상기 알케닐기의 불포화 결합과 벤젠은 직접 결합하고 있지 않은 것이 바람직하다. 또한, 액정 조성물의 안정성을 중시하는 경우에는, 측쇄로서 알케닐기를 갖고 또한 2,3-디플루오로벤젠-1,4-디일기를 갖는 화합물의 함유량을 적게 하는 것이 바람직하고, 당해 화합물의 함유량을 상기 조성물의 총질량에 대해서 10질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 5질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 실질적으로 함유하지 않는 것이 더 바람직하다.
본원 발명에 있어서의 액정 조성물의 유전율 이방성 Δε의 값은 음의 유전율 이방성을 갖고, 유전율 이방성의 절대치는 2 이상이다. 유전율 이방성 Δε의 값은, 25℃에 있어서, -2.0∼-6.0인 것이 바람직하고, -2.5∼-5.0인 것이 보다 바람직하고, -2.5∼-4.0인 것이 특히 바람직하지만, 더 상술하면, 응답 속도를 중시하는 경우에는 -2.5∼-3.4인 것이 바람직하고, 구동 전압을 중시하는 경우에는 -3.4∼-4.0인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 액정 조성물의 굴절률 이방성 Δn의 값은, 25℃에 있어서, 0.08∼0.13인 것이 바람직하지만, 0.09∼0.12인 것이 보다 바람직하다. 더 상술하면, 얇은 셀갭에 대응하는 경우에는 0.10∼0.12인 것이 바람직하고, 두꺼운 셀갭에 대응하는 경우에는 0.08∼0.10인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 액정 조성물의 회전 점도(γ1)는 150 이하가 바람직하고, 130 이하가 보다 바람직하고, 120 이하가 특히 바람직하다.
본 발명에 있어서의 액정 조성물에서는, 회전 점도와 굴절률 이방성의 함수인 Z가 특정의 값을 나타내는 것이 바람직하다.
Figure pct00029
(식 중, γ1은 회전 점도를 나타내고, Δn은 굴절률 이방성을 나타낸다)
Z는, 13000 이하가 바람직하고, 12000 이하가 보다 바람직하고, 11000 이하가 특히 바람직하다.
본 발명에 있어서의 액정 조성물의 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)는, 60℃ 이상이며, 바람직하게는 75℃ 이상이며, 보다 바람직하게는 80℃ 이상이며, 더 바람직하게는 90℃ 이상이다.
본 발명의 액정 조성물은, 액티브 매트릭스 표시 소자에 사용하는 경우에 있어서는, 1012(Ω·m) 이상의 비저항을 갖는 것이 필요하며, 1013(Ω·m)이 바람직하고, 1014(Ω·m) 이상이 보다 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 상술의 화합물 이외에, 용도에 따라, 통상의 네마틱 액정, 스멕틱 액정, 콜레스테릭 액정, 산화 방지제, 자외선 흡수제 등을 함유해도 되지만, 액정 조성물의 화학적인 안정성이 요구되는 경우에는 염소 원자를 그 분자 내에 갖지 않는 것이 바람직하고, 액정 조성물의 자외선 등의 광에 대한 안정성이 요구되는 경우에는 나프탈렌환 등으로 대표되는 공역길이가 길고 자외 영역에 흡수 피크가 존재하는 축합환 등을 그 분자 내에 갖지 않는 것이 바람직하다.
(액정 표시 소자)
상기와 같은 본 발명의 액정 조성물은, FFS 모드의 액정 표시 소자에 적용된다. 이하, 도 1∼6을 참조로 하여, 본 발명에 따른 FFS 모드의 액정 표시 소자의 예를 설명한다.
도 1은, 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 1에서는, 설명을 위해 편의상 각 구성 요소를 이간하여 기재하고 있다. 본 발명에 따른 액정 표시 소자(10)의 구성은, 도 1에 기재한 바와 같이, 대향으로 배치된 제1 투명 절연 기판(2)과, 제2 투명 절연 기판(7) 사이에 협지된 액정 조성물(또는 액정층(5))을 갖는 FFS 모드의 액정 표시 소자이며, 당해 액정 조성물로서 상기 본 발명의 액정 조성물을 사용한 것에 특징을 갖는 것이다. 제1 투명 절연 기판(2)은, 액정층(5) 측의 면에 전극층(3)이 형성되어 있다. 또한, 액정층(5)과, 제1 투명 절연 기판(2) 및 제2 투명 절연 기판(8)의 각각의 사이에, 액정층(5)을 구성하는 액정 조성물과 직접 당접하여 호모지니어스 배향을 유기하는 한 쌍의 배향막(4)을 갖고, 당해 액정 조성물 중의 액정 분자는, 전압 무인가 시에 상기 기판(2, 7)에 대해서 대략 평행해지도록 배향되어 있다. 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 제2 기판(2) 및 상기 제1 기판(8)은, 한 쌍의 편광판(1, 8)에 의해 협지되어도 된다. 또한, 도 1에서는, 상기 제2 기판(7)과 배향막(4) 사이에 컬러 필터(6)가 마련되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 액정 표시 소자(10)는, 제1 편광판(1)과, 제1 기판(2)과, 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(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 구성이다. 제1 기판(2)과 제2 기판(7)은 유리 또는 플라스틱과 같은 유연성을 가지는 투명한 재료를 사용할 수 있고, 한쪽은 실리콘 등의 불투명한 재료여도 된다. 2매의 기판(2, 7)은, 주변 영역에 배치된 에폭시계 열경화성 조성물 등의 씰재 및 봉지재에 의해 첩합되어 있고, 그 사이에는 기판 간 거리를 유지하기 위해서, 예를 들면, 유리 입자, 플라스틱 입자, 알루미나 입자 등의 입상 스페이서 또는 포토리소그래피법이 의해 형성된 수지로 이루어지는 스페이서주(柱)가 배치되어 있어도 된다.
도 2는, 도 1에 있어서의 기판(2) 상에 형성된 전극층(3)의 Ⅱ선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도이다. 도 3은, 도 2에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 도 1에 나타낸 액정 표시 소자를 절단한 단면도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 기판(2)의 표면에 형성되어 있는 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)은, 주사 신호를 공급하기 위한 복수의 게이트 버스 라인(26)과 표시 신호를 공급하기 위한 복수의 데이터 버스 라인(25)이, 서로 교차하여 매트릭스상으로 배치되어 있다. 또, 도 2에는, 한 쌍의 게이트 버스 라인(25) 및 한 쌍의 데이터 버스 라인(24)만이 나타나 있다.
복수의 게이트 버스 라인(26)과 복수의 데이터 버스 라인(25)에 의해 둘러싸인 영역에 따라, 액정 표시 장치의 단위 화소가 형성되며, 당해 단위 화소 내에는, 화소 전극(21) 및 공통 전극(22)이 형성되어 있다. 게이트 버스 라인(26)과 데이터 버스 라인(25)이 서로 교차하고 있는 교차부 근방에는, 소스 전극(27), 드레인 전극(24) 및 게이트 전극(28)을 포함하는 박막 트랜지스터가 마련되어 있다. 이 박막 트랜지스터는, 화소 전극(21)에 표시 신호를 공급하는 스위치 소자로서, 화소 전극(21)과 연결되어 있다. 또한, 게이트 버스 라인(26)과 병행하여, 공통 라인(29)이 마련된다. 이 공통 라인(29)은, 공통 전극(22)에 공통 신호를 공급하기 위해서, 공통 전극(22)과 연결되어 있다.
박막 트랜지스터의 구조의 호적한 일 태양은, 예를 들면, 도 3에서 나타낸 바와 같이, 기판(2) 표면에 형성된 게이트 전극(11)과, 당해 게이트 전극(11)을 덮고, 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(17)의 표면의 일부를 덮도록 마련된 보호막(14)과, 상기 보호층(14) 및 상기 반도체층(13)의 한쪽의 측단부를 덮고, 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 덮고, 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. 게이트 전극(11)의 표면에 게이트 전극과의 단차를 없애는 등의 이유에 의해 양극 산화 피막(도시 생략)을 형성해도 된다.
상기 반도체층(13)에는, 아모퍼스 실리콘, 다결정 폴리실리콘 등을 사용할 수 있지만, ZnO, IGZO(In-Ga-Zn-O), ITO 등의 투명 반도체 막을 사용하면, 광흡수에 기인하는 광캐리어의 폐해를 억제할 수 있고, 소자의 개구율을 증대하는 관점으로부터도 바람직하다.
또한, 쇼트키 장벽의 폭이나 높이를 저감할 목적으로 반도체층(13)과 드레인 전극(16) 또는 소스 전극(17) 사이에 오믹 접촉층(15)을 마련해도 된다. 오믹 접촉층에는, n형 아모퍼스 실리콘이나 n형 다결정 폴리실리콘 등의 인 등의 불순물을 고농도로 첨가한 재료를 사용할 수 있다.
게이트 버스 라인(26)이나 데이터 버스 라인(25), 공통 라인(29)은 금속막인 것이 바람직하고, Al, Cu, Au, Ag, Cr, Ta, Ti, Mo, W, Ni 또는 그 합금이 보다 바람직하고, Al 또는 그 합금의 배선을 사용하는 경우가 특히 바람직하다. 또한, 절연 보호층(18)은, 절연 기능을 갖는 층이며, 질화규소, 이산화규소, 규산질화막 등으로 형성된다.
도 2 및 도 3에 나타낸 실시예에서는, 공통 전극(22)은 게이트 절연층(12) 상의 거의 전면에 형성된 평판상의 전극이며, 한편, 화소 전극(21)은 공통 전극(22)을 덮는 절연 보호층(18) 상에 형성된 빗살형 전극이다. 즉, 공통 전극(22)은 화소 전극(21)보다도 제1 기판(2)에 가까운 위치에 배치되고, 이들의 전극은 절연 보호층(18)을 통하여 서로 중첩하여 배치된다. 화소 전극(21)과 공통 전극(22)은, 예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide) 등의 투명 도전성 재료에 의해 형성된다. 화소 전극(21)과 공통 전극(22)이 투명 도전성 재료에 의해 형성되기 때문에, 단위 화소 면적에서 개구되는 면적이 커져, 개구율 및 투과율이 증가한다.
화소 전극(21)과 공통 전극(22)은, 이들의 전극 간에 프린지 전계를 형성하기 위해, 화소 전극(21)과 공통 전극(22) 사이의 전극 간 거리 : R이, 제1 기판(1)과 제2 기판(7)의 거리 : G보다 작아지도록 형성되어 있다. 여기에서, 전극 간 거리 : R은 각 전극 간의 기판에 수평 방향의 거리를 나타낸다. 도 3에는, 평판상의 공통 전극(22)과 빗살형의 화소 전극(21)이 중첩하고 있기 때문에, 전극 간 거리 : R=0이 되는 예가 나타나 있고, 전극 간 거리 : R이 제1 기판(2)과 제2 기판(7)의 거리(즉, 셀갭) : G보다도 작아지기 때문에, 프린지의 전계 E가 형성된다. 따라서, FFS형의 액정 표시 소자는, 화소 전극(21)의 빗살형을 형성하는 라인에 대해서 수직인 방향으로 형성되는 수평 방향의 전계와, 포물선상의 전계를 이용할 수 있다. 화소 전극(21)의 빗살형상 부분의 전극폭 : l, 및, 화소 전극(21)의 빗살형상 부분의 극간의 폭 : m은, 발생하는 전계에 의해 액정층(5) 내의 액정 분자가 모두 구동될 수 있는 정도의 폭으로 형성하는 것이 바람직하다.
컬러 필터(6)는, 광의 누설을 방지하는 관점에서, 박막 트랜지스터 및 스토리지 캐패시터(23)에 대응하는 부분에 블랙 매트릭스(도시 생략)를 형성하는 것이 바람직하다.
전극층(3), 및, 컬러 필터(6) 상에는, 액정층(5)을 구성하는 액정 조성물과 직접 당접하여 호모지니어스 배향을 유기하는 한 쌍의 배향막(4)이 마련되어 있다. 배향막(4)은, 예를 들면, 러빙 처리된 폴리이미드 막이며, 각 배향막의 배향 방향은 평행하다. 여기에서, 도 4를 사용하여, 본 실시형태에 있어서의 배향막(4)의 러빙 방향(액정 조성물의 배향 방향)에 대해서 설명한다. 도 4는, 배향막(4)에 의해 유기된 액정의 배향 방향을 모식적으로 나타낸 도면이다. 본 발명에 있어서는, 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물이 사용된다. 따라서, 화소 전극(21)의 빗살형을 형성하는 라인에 대해서 수직인 방향(수평 전계가 형성되는 방향)을 x축이라고 했을 때에, 당해 x축과 액정 분자(30)의 장축 방향이 이루는 각(θ)이, 대략 0∼45°가 되도록 배향되는 것이 바람직하다. 도 3에 나타낸 예에서는, x축과 액정 분자(30)의 장축 방향이 이루는 각(θ)이, 대략 0°인 예가 나타나 있다. 이와 같이 액정의 배향 방향을 유기하는 것은, 액정 표시 장치의 최대 투과율을 높이기 위함이다.
또한, 편광판(1) 및 편광판(8)은, 각 편광판의 편광축을 조정하여 시야각이나 콘트라스트가 양호해지도록 조정할 수 있고, 그들의 투과축이 노멀 블랙 모드에서 작동하도록, 서로 직교하는 투과축을 갖는 것이 바람직하다. 특히, 편광판(1) 및 편광판(8) 중 어느 하나는, 액정 분자(30)의 배향 방향과 평행한 투과축을 갖도록 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 콘트라스트가 최대가 되도록 액정의 굴절률 이방성 Δn과 셀두께 d의 곱을 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 시야각을 넓히기 위한 위상차 필름도 사용할 수도 있다.
상기와 같은 구성의 FFS형의 액정 표시 장치(10)는, 박막 TFT를 통하여 화소 전극(21)에 화상 신호(전압)를 공급함으로써, 화소 전극(21)과 공통 전극(22) 사이에 프린지 전계를 발생시키고, 이 전계에 의해 액정을 구동한다. 즉, 전압을 인가하지 않는 상태에서는, 액정 분자(30)는, 그 장축 방향이, 배향막(4)의 배향 방향과 평행해지도록 배치하고 있다. 전압을 인가하면, 화소 전극(21)과 공통 전극(22) 사이에 포물선형의 전계의 등전위선이 화소 전극(21)과 공통 전극(22)의 상부에까지 형성되며, 액정층(5) 내의 액정 분자(30)는, 형성된 전계에 따라 액정층(5) 내를 회전한다. 본 발명에서는, 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자(30)를 사용하기 때문에, 액정 분자(30)의 장축 방향이, 발생한 전계 방향에 직교하도록 회전한다. 화소 전극(21)의 가까이에 위치하는 액정 분자(30)는 프린지 전계의 영향을 받기 쉽지만, 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자(30)는 분극 방향이 분자의 단축에 있으므로, 그 장축 방향이 배향막(4)에 대해서 직교하는 방향으로 회전하지는 않아, 액정층(5) 내의 모든 액정 분자(30)의 장축 방향은, 배향막(4)에 대해서 평행 방향을 유지할 수 있다. 따라서, 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자(30)를 사용한 FFS형의 액정 표시 소자에 비하여, 뛰어난 투과율 특성을 얻을 수 있다.
도 1∼도 4를 사용하여 설명한 FFS형의 액정 표시 소자는 일례이며, 본 발명의 기술적 사상으로부터 일탈하지 않는 한에 있어서, 다른 다양한 형태로 실시하는 것이 가능하다. 예를 들면, 도 5는, 도 1에 있어서의 기판(2) 상에 형성된 전극층(3)의 Ⅱ선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도의 다른 예이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 화소 전극(21)이 슬릿을 갖는 구성으로 해도 된다. 또한, 슬릿의 패턴을, 게이트 버스 라인(26) 또는 데이터 버스 라인(25)에 대해서 경사각을 가지도록 하여 형성해도 된다.
또한, 도 6은, 도 2에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 도 1에 나타낸 액정 표시 소자를 절단한 단면도의 다른 예이다. 도 6에 나타낸 예에서는, 빗살형 혹은 슬릿을 갖는 공통 전극(22)을 사용하고 있으며, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)의 전극 간 거리는 R=α가 된다. 또한, 도 3에서는 공통 전극(22)이 게이트 절연막(12) 상에 형성되어 있는 예가 나타나 있었지만, 도 6에 나타낸 바와 같이, 공통 전극(22)을 제1 기판(2) 상에 형성하고, 게이트 절연막(12)을 통하여 화소 전극(21)을 마련하도록 해도 된다. 화소 전극(21)의 전극폭 : l, 공통 전극(22)의 전극폭 : n, 및, 전극 간 거리 : R은, 발생하는 전계에 의해 액정층(5) 내의 액정 분자가 모두 구동될 수 있는 정도의 폭으로 적의 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 FFS 모드의 액정 표시 소자는, 특정의 액정 조성물을 사용하고 있기 때문에, 고속 응답과 표시 불량의 억제를 양립시킬 수 있다.
또한, FFS 모드의 액정 표시 소자는, 제1 기판(2)과 제2 기판(7) 사이에 액정층(5)을 주입할 때, 예를 들면, 진공 주입법 또는 적하 주입(ODF : One Drop Fill)법 등의 방법이 행해지지만, 본원 발명에 있어서는, ODF법에 있어서, 액정 조성물을 기판에 적하했을 때의 적하흔의 발생을 억제할 수 있다. 또, 적하흔이란, 흑표시했을 경우에 액정 조성물을 적하한 흔적이 하얗게 부상하는 현상으로 정의한다.
적하흔의 발생은, 주입되는 액정 재료에 큰 영향을 받는 것이지만, 또한, 표시 소자의 구성에 따라서도 그 영향은 피할 수 없다. FFS 모드의 액정 표시 소자에 있어서는, 표시 소자 중에 형성되는 박막 트랜지스터, 및, 빗살형이나 슬릿을 갖는 화소 전극(21) 등은, 얇은 배향막(4), 혹은 얇은 배향막(4)과 얇은 절연 보호층(18)들밖에 액정 조성물의 간격을 벌리는 부재가 없으므로, 이온성 물질을 전부 차단할 수 없을 가능성이 높고, 전극을 구성하는 금속 재료와 액정 조성물의 상호 작용에 의한 적하흔의 발생을 피할 수 없었지만, FFS형의 액정 표시 소자에 있어서 본원 발명의 액정 조성물을 조합하여 사용하는 것에 의해, 효과적으로 적하흔의 발생이 억제된다.
또한, ODF법에 의한 액정 표시 소자의 제조 공정에 있어서는, 액정 표시 소자의 사이즈에 따라 최적의 액정 주입량을 적하할 필요가 있지만, 본원 발명의 액정 조성물은, 예를 들면, 액정 적하 시에 발생하는 적하 장치 내의 급격한 압력 변화나 충격에 대한 영향이 적고, 장시간에 걸쳐 안정적으로 액정을 계속 적하하는 것이 가능하기 때문에, 액정 표시 소자의 수율을 높게 유지할 수도 있다. 특히, 최근 유행하고 있는 스마트폰에 다용되는 소형 액정 표시 소자는, 최적의 액정 주입량이 적기 때문에 최적치로부터의 어긋남을 일정 범위 내로 제어하는 것 자체가 어렵지만, 본원 발명의 액정 조성물을 사용하는 것에 의해, 소형 액정 표시 소자에 있어서도 안정한 액정 재료의 토출량을 실현할 수 있다.
[실시예]
이하에 실시예를 들어서 본 발명을 더 상술하지만, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예의 조성물에 있어서의 「%」는 『질량%』를 의미한다.
실시예 중, 측정한 특성은 이하와 같다.
Tni : 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 점도(mPa·s)
VHR : 주파수 60㎐, 인가 전압 1V의 조건하에서 60℃에 있어서의 전압 유지율(%)
소부 :
액정 표시 소자의 소부 평가는, 표시 에어리어 내에 소정의 고정 패턴을 1000시간 표시시킨 후에, 전 화면 균일한 표시를 행했을 때의 고정 패턴의 잔상의 레벨을 목시로 이하의 4단계 평가로 행했다.
◎ 잔상 없음
○ 잔상 매우 약간 있으나 허용할 수 있는 레벨
△ 잔상 있으며 허용할 수 없는 레벨
× 잔상 있으며 상당히 열악
적하흔 :
액정 표시 장치의 적하흔의 평가는, 전면 흑표시했을 경우에 있어서의 하얗게 부상하는 적하흔을 목시로 이하의 4단계 평가로 행했다.
◎ 잔상 없음
○ 잔상 매우 약간 있으나 허용할 수 있는 레벨
△ 잔상 있으며 허용할 수 없는 레벨
× 잔상 있으며 상당히 열악
프로세스 적합성 :
프로세스 적합성은, ODF 프로세스에 있어서, 정적 계량 펌프를 사용하여 1회에 50pL씩 액정을 적하하는 것을 100000회 행하고, 다음 「0∼100회, 101∼200회, 201∼300회, …99901∼100000회」의 각 100회씩 적하된 액정량의 변화를 이하의 4단계로 평가했다.
◎ 변화가 매우 작음(안정적으로 액정 표시 소자를 제조할 수 있음)
○ 변화가 약간 있으나 허용할 수 있는 레벨
△ 변화가 있으며 허용할 수 없는 레벨(불균일 발생에 의해 수율이 악화)
× 변화가 있으며 상당히 열악(액정 누설이나 진공 기포가 발생)
저온에서의 용해성 :
저온에서의 용해성 평가는, 액정 조성물을 조제 후, 2mL의 샘플병에 액정 조성물을 1g 칭량하고, 이것에 온도 제어식 시험조 중에서, 다음을 1사이클 「-20℃(1시간 유지)→승온(0.1℃/매분)→0℃(1시간 유지)→승온(0.1℃/매분)→20℃(1시간 유지)→강온(-0.1℃/매분)→0℃(1시간 유지)→강온(-0.1℃/매분)→-20℃」로 하여 온도 변화를 계속 주고, 목시로 액정 조성물로부터의 석출물의 발생을 관찰하여, 이하의 4단계 평가를 행했다.
◎ 600시간 이상 석출물이 관찰되지 않음
○ 300시간 이상 석출물이 관찰되지 않음
△ 150시간 이내에 석출물이 관찰됨
× 75시간 이내에 석출물이 관찰됨
또, 실시예에 있어서 화합물의 기재에 대해서 이하의 약호를 사용한다.
(측쇄)
-n -CnH2n +1 탄소 원자수n의 직쇄상 알킬기
-On -OCnH2n +1 탄소 원자수n의 직쇄상 알콕시기
-V -C=CH2 비닐기
-Vn -C=C-CnH2n +1 탄소 원자수(n+1)의 1-알켄
(환구조)
Figure pct00030
(실시예1(액정 조성물1))
다음에 나타낸 조성을 갖는 액정 조성물(액정 조성물1)을 조제하여, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.
액정 조성물1을 사용하여, TV용으로서 일반적인 셀두께 3.0㎛의 FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작했다. 액정 조성물의 주입은, 적하법으로 행하여, 소부, 적하흔, 프로세스 적합성 및 저온에서의 용해성의 평가를 행했다.
또, 함유량의 좌측의 기호는, 상기 화합물의 약호의 기재이다.
Figure pct00031
[표 1]
Figure pct00032
액정 조성물1은, TV용 액정 조성물로서 실용적인 85.3℃의 TNI를 갖고, 큰 Δε의 절대치를 갖고, 낮은 η 및 최적인 Δn을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 액정 조성물1을 사용하여, FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작하고 상술의 방법에 의해, 소부, 적하흔, 프로세스 적합성 및 저온에서의 용해성을 평가한 바, 매우 뛰어난 평가 결과를 나타냈다.
(실시예2(액정 조성물2))
액정 조성물1과 동등한 TNI, 동등한 Δn의 값 및 동등한 Δε의 값을 갖도록 설계한 다음에 나타내는 조성을 갖는 액정 조성물(액정 조성물2)을 조제하여, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.
액정 조성물2를 사용하여, 실시예1과 같이 FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작하고, 소부, 적하흔, 프로세스 적합성 및 저온에서의 용해성의 평가를 행한 결과를 같은 표에 나타낸다.
[표 2]
Figure pct00033
액정 조성물2는, TV용 액정 조성물로서 실용적인 액정상 온도 범위를 갖고, 큰 유전율 이방성의 절대치를 갖고, 낮은 점성 및 최적인 Δn을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 액정 조성물2를 사용하여, 실시예1과 같은 FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작하고 상술의 방법에 의해, 소부, 적하흔, 프로세스 적합성 및 저온에서의 용해성을 평가한 바, 뛰어난 평가 결과를 나타냈다.
(실시예3(액정 조성물3))
액정 조성물1, 2와 동등한 TNI, 동등한 Δn의 값 및 동등한 Δε의 값을 갖도록 설계한 다음에 나타내는 조성을 갖는 액정 조성물(액정 조성물3)을 조제하여, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.
액정 조성물3을 사용하여, 실시예1과 마찬가지로 FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작하고, 소부, 적하흔, 프로세스 적합성 및 저온에서의 용해성의 평가를 행한 결과를 같은 표에 나타낸다.
[표 3]
Figure pct00034
액정 조성물3은, TV용 액정 조성물로서 실용적인 TNI를 갖고, 큰 Δε의 절대치를 갖고, 낮은 η 및 최적인 Δn을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 액정 조성물3을 사용하여, 실시예1과 같은 FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작하고 상술의 방법에 의해, 소부, 적하흔, 프로세스 적합성 및 저온에서의 용해성을 평가한 바, 뛰어난 평가 결과를 나타냈다.
(비교예1∼3)
액정 조성물1∼3을 사용하여, TV용으로서 일반적인 셀두께 3.5㎛의 수직 배향 액정 표시 소자(VA 모드의 액정 표시 소자)를 제작했다.
실시예1∼3에 있어서 각각 제작한 FFS 모드의 액정 표시 소자와, 비교예1∼3에 있어서 각각 작성한 VA 모드의 액정 표시 소자에 대해서, 투과율, 콘트라스트비, 응답 속도의 비교를 행했다. 그 결과를 다음에 나타낸다. 또, 실시예1∼3 및 비교예1∼3의 액정 표시 소자에 있어서의 투과율은, 각각의 모드에 있어서의 액정 조성물 주입 전의 소자의 투과율을 100%로 했을 때의 값이다.
[표 4]
Figure pct00035
액정 조성물1∼3을 사용하여 제작된 FFS 모드의 표시 소자(실시예1∼3)는, 각각 같은 액정 조성물을 사용하여 작성된 VA 모드의 액정 표시 소자(비교예1∼3)에 비해, 최고투과율, 콘트라스트비 및 응답 속도 어느 것에 있어서도 뛰어난 특성을 나타냈다.
액정 분자가 기판에 대해서 평행하게 배향하고, 또한, 프린지의 전계가 발생하는 FFS 모드의 액정 표시 소자에 있어서는, 액정 분자가 기판에 대해서 수직으로 배향하고, 또한, 수직으로 전계가 발생하는 VA 모드의 액정 표시 소자와는 다른 액정의 기본 특성이 요구된다. 액정 조성물1∼3이 본원 필수 성분인 일반식(I), 일반식(Ⅱ), 및 일반식(Ⅲ)의 화합물을 함유하는 것에 의해, 액정 표시 소자로서의 기본적 특성을 소실하지 않고, FFS 모드의 큰 특징인 투과율의 향상을 달성한 것이다. 한편, FFS 모드의 이들의 차이에 의해, 소부나 적하흔과 같은 효과에 대해서는, 종래의 지견으로부터는 예측하기 어려운 것으로 되어 있다. 본 발명의 액정 표시 소자에 있어서는, 이들의 점에 대해서도 양호한 특성을 나타내고 있다.
(실시예4(액정 조성물4))
조성물1∼3과 동등한 TNI, 동등한 Δn의 값 및 동등한 Δε의 값을 갖도록 설계한 다음에 나타내는 조성을 갖는 액정 조성물(액정 조성물4)을 조제하여, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.
[표 5]
Figure pct00036
액정 조성물4는, TV용 액정 조성물로서 실용적인 TNI를 갖고, 큰 Δε의 절대치를 갖고, 낮은 η 및 최적인 Δn을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 액정 조성물4를 사용하여, FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작한 바, 실시예1∼3과 동등하게 뛰어난 표시 특성을 나타냈다.
(실시예5(액정 조성물5))
액정 조성물1∼4와 동등한 TNI, 동등한 Δn의 값 및 동등한 Δε의 값을 갖도록 설계한 다음에 나타내는 조성을 갖는 액정 조성물(액정 조성물5)을 조제하여, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.
[표 6]
Figure pct00037
액정 조성물5는, TV용 액정 조성물로서 실용적인 TNI를 갖고, 큰 Δε의 절대치를 갖고, 낮은 η 및 최적인 Δn을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 액정 조성물5를 사용하여, FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작한 바, 실시예1∼3과 동등하게 뛰어난 표시 특성을 나타냈다.
(실시예6(액정 조성물6))
액정 조성물1∼5와 동등한 TNI, 동등한 Δn의 값 및 동등한 Δε의 값을 갖도록 설계한 다음에 나타내는 조성을 갖는 액정 조성물(액정 조성물6)을 조제하여, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.
[표 7]
Figure pct00038
액정 조성물6은, TV용 액정 조성물로서 실용적인 TNI를 갖고, 큰 Δε의 절대치를 갖고, 낮은 η 및 최적인 Δn을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 액정 조성물6을 사용하여, FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작한 바, 실시예1∼3과 동등하게 뛰어난 표시 특성을 나타냈다.
(실시예7(액정 조성물7))
액정 조성물1∼6과 동등한 TNI, 동등한 Δn의 값 및 동등한 Δε의 값을 갖도록 설계한 다음에 나타내는 조성을 갖는 액정 조성물(액정 조성물7)을 조제하여, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.
[표 8]
Figure pct00039
액정 조성물7은, TV용 액정 조성물로서 실용적인 TNI를 갖고, 큰 Δε의 절대치를 갖고, 낮은 η 및 최적인 Δn을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 액정 조성물7을 사용하여, 실시예1과 같은 FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작하고 상술의 방법에 의해, 소부, 적하흔, 프로세스 적합성 및 저온에서의 용해성을 평가한 바, 뛰어난 평가 결과를 나타냈다.
(실시예8(액정 조성물8))
액정 조성물1∼7과 동등한 TNI, 동등한 Δn의 값 및 동등한 Δε의 값을 갖도록 설계한 다음에 나타내는 조성을 갖는 액정 조성물(액정 조성물8)을 조제하여, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.
[표 9]
Figure pct00040
액정 조성물8은, TV용 액정 조성물로서 실용적인 TNI를 갖고, 큰 Δε의 절대치를 갖고, 낮은 η 및 최적인 Δn을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 액정 조성물8을 사용하여, 실시예1과 같은 FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작하고 상술의 방법에 의해, 소부, 적하흔, 프로세스 적합성 및 저온에서의 용해성을 평가한 바, 뛰어난 평가 결과를 나타냈다.
(실시예9(액정 조성물9))
액정 조성물1∼8과 동등한 TNI, 동등한 Δn의 값 및 동등한 Δε의 값을 갖도록 설계한 다음에 나타내는 조성을 갖는 액정 조성물(액정 조성물9)을 조제하여, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.
[표 10]
Figure pct00041
액정 조성물9는, TV용 액정 조성물로서 실용적인 TNI를 갖고, 큰 Δε의 절대치를 갖고, 낮은 η 및 최적인 Δn을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 액정 조성물9를 사용하여, 실시예1과 같은 FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작하고 상술의 방법에 의해, 소부, 적하흔, 프로세스 적합성 및 저온에서의 용해성을 평가한 바, 뛰어난 평가 결과를 나타냈다.
(비교예4∼6)
액정 조성물7∼9를 사용하여, 비교예1∼3과 같은 VA 모드의 액정 표시 소자를 제작했다.
실시예7∼9에 있어서 각각 제작한 FFS 모드의 액정 표시 소자와, 비교예4∼6에 있어서 각각 작성한 VA 모드의 액정 표시 소자에 대해서, 투과율, 콘트라스트비, 응답 속도의 비교를 행했다. 그 결과를 다음에 나타낸다.
[표 11]
Figure pct00042
액정 조성물7∼9를 사용하여 제작된 FFS 모드의 표시 소자(실시예7∼9)는, 각각 같은 액정 조성물을 사용하여 작성된 VA 모드의 액정 표시 소자(비교예4∼6)에 비해, 최고투과율, 콘트라스트비 및 응답 속도 어느 것에 있어서도 뛰어난 특성을 나타냈다.
(실시예10(액정 조성물10))
액정 조성물7∼9와 동등한 TNI, 동등한 Δn의 값 및 동등한 Δε의 값을 갖도록 설계한 다음에 나타내는 조성을 갖는 액정 조성물(액정 조성물10)을 조제하여, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.
[표 12]
Figure pct00043
액정 조성물10은, TV용 액정 조성물로서 실용적인 TNI를 갖고, 큰 Δε의 절대치를 갖고, 낮은 η 및 최적인 Δn을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 액정 조성물10을 사용하여, FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작하고 상술의 방법에 의해, 소부, 적하흔, 프로세스 적합성 및 저온에서의 용해성을 평가한 바, 뛰어난 평가 결과를 나타냈다.
(실시예11(액정 조성물11))
액정 조성물1∼10과 동등한 TNI, 동등한 Δn의 값 및 동등한 Δε의 값을 갖도록 설계한 다음에 나타내는 조성을 갖는 액정 조성물을 조제하여, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.
[표 13]
Figure pct00044
액정 조성물11은, TV용 액정 조성물로서 실용적인 TNI를 갖고, 큰 Δε의 절대치를 갖고, 낮은 η 및 최적인 Δn을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 액정 조성물11을 사용하여, FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작하고 상술의 방법에 의해, 소부, 적하흔, 프로세스 적합성 및 저온에서의 용해성을 평가한 바, 뛰어난 평가 결과를 나타냈다.
(실시예12(액정 조성물12))
액정 조성물7∼11과 동등한 TNI, 동등한 Δn의 값 및 동등한 Δε의 값을 갖도록 설계한 다음에 나타내는 조성을 갖는 액정 조성물(액정 조성물12)을 조제하여, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.
[표 14]
Figure pct00045
액정 조성물12는, TV용 액정 조성물로서 실용적인 TNI를 갖고, 큰 Δε의 절대치를 갖고, 낮은 η 및 최적인 Δn을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 액정 조성물12를 사용하여, FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작하고 상술의 방법에 의해, 소부, 적하흔, 프로세스 적합성 및 저온에서의 용해성을 평가한 바, 뛰어난 평가 결과를 나타냈다.
1, 8…편광판, 2…제1 기판, 3…전극층, 4…배향막, 5…액정층, 6…컬러 필터, 7…제2 기판, 11…게이트 전극, 12…게이트 절연막, 13…반도체층, 14…절연층, 15…오믹 접촉층, 16…드레인 전극, 17…소스 전극, 18…절연 보호층, 21…화소 전극, 22…공통 전극, 23…스토리지 캐패시터, 25…데이터 버스 라인, 27…소스 버스 라인, 29…공통 라인

Claims (4)

  1. 대향으로 배치된 제1 투명 절연 기판과, 제2 투명 절연 기판과, 상기 제1 기판과 제2 기판 간에 액정 조성물을 함유하는 액정층을 협지하고,
    상기 제1 기판 상에, 투명 도전성 재료로 이루어지는 공통 전극과, 매트릭스상으로 배치되는 복수개의 게이트 버스 라인 및 데이터 버스 라인과,
    상기 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인의 교차부에, 박막 트랜지스터와, 당해 트랜지스터에 의해 구동되며 투명 도전성 재료로 이루어지는 화소 전극을 각 화소마다 갖고,
    상기 액정층과, 상기 제1 기판과 제2 기판의 각각의 사이에 호모지니어스 배향을 유기하는 배향막층을 갖고, 각 배향막의 배향 방향은 평행하며,
    상기 화소 전극과 공통 전극은 이들의 전극 간에 프린지 전계를 형성하기 위해, 상기 화소 전극과 공통 전극 사이의 전극 간 거리 : R이 상기 제1 기판과 제2 기판의 거리 : G보다 작고,
    상기 공통 전극은, 상기 제1 기판의 거의 전면에, 상기 화소 전극보다 제1 기판에 가까운 위치에 배치되고,
    당해 액정 조성물이, 음의 유전율 이방성을 갖고, 네마틱상-등방성 액체의 전이 온도가 60℃ 이상이며, 유전율 이방성의 절대치가 2 이상이며, 일반식(I)
    Figure pct00046

    (식 중, R1 및 R2는 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, A는 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내고, k는 1 또는 2를 나타내지만, k가 2인 경우 두 개의 A는 동일해도 달라도 된다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물, 하기 일반식(Ⅱ)
    Figure pct00047

    (식 중, R3은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, R4는 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 4∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 3∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, B는 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내고, m은 0, 1 또는 2를 나타내지만, m이 2인 경우 두 개의 B는 동일해도 달라도 된다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물, 및 하기 일반식(Ⅲ)
    Figure pct00048

    (식 중, R5는 탄소 원자수 1∼5의 알킬기를 나타내고, R6은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 또는 탄소 원자수 1∼4의 알콕시기를 나타내고, n은 0 또는 1을 나타낸다. Y1 및 Y2는 각각 독립하여 수소 원자, 또는 불소 원자를 나타내지만, Y1 및 Y2의 적어도 1개는 불소 원자를 나타낸다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  2. 제2항에 있어서,
    하기 일반식(Ⅳ)
    Figure pct00049

    (식 중 R7 및 R8은 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, 당해 알킬기, 알케닐기, 알콕시기 또는 알케닐옥시기 중의 1개 이상의 수소 원자는 불소 원자로 치환되어 있어도 되며, 당해 알킬기, 알케닐기, 알콕시기 또는 알케닐옥시기 중의 메틸렌기는 산소 원자가 연속하여 결합하지 않는 한 산소 원자로 치환되어 있어도 되며, 카르보닐기가 연속하여 결합하지 않는 한 카르보닐기로 치환되어 있어도 되며,
    A1 및 A2는 각각 독립하여, 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기 또는 테트라히드로피란-2,5-디일기를 나타내지만, A1 또는/및 A2가 1,4-페닐렌기를 나타내는 경우, 당해 1,4-페닐렌기 중의 1개 이상의 수소 원자는 불소 원자로 치환되어 있어도 되며,
    Z1 및 Z2는 각각 독립하여 단결합, -OCH2-, -OCF2-, -CH2O-, 또는 -CF2O-를 나타내고,
    n1 및 n2는 각각 독립하여, 0, 1, 2 또는 3을 나타내지만, n1+n2는 1∼3이며, A1, A2, Z1 및/또는 Z2가 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 달라도 되지만, 상기 일반식(Ⅱ), 및 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물을 제외한다)으로 표시되는 화합물을 1종 이상 함유하는 액정 표시 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    당해 화소 전극이 빗살형이거나 또는, 슬릿을 갖는 액정 표시 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    전극 간 거리(R)가 0인 액정 표시 소자.
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