KR20170039133A

KR20170039133A - 액정 표시 소자

Info

Publication number: KR20170039133A
Application number: KR1020177001668A
Authority: KR
Inventors: 신지 오가와; 요시노리 이와시타
Original assignee: 디아이씨 가부시끼가이샤
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2015-07-23
Publication date: 2017-04-10
Also published as: JP6164716B2; CN106662784A; US20170210985A1; JPWO2016017520A1; CN106662784B; US10035955B2; WO2016017520A1

Abstract

FFS 모드 등의 전극 간 거리에 기인하는 전위차 구배가 큰 액정 표시 소자에 있어서, 하기 일반식(I)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물, 및, 하기 일반식(II)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물을 함유하는 액정 표시 소자를 제공한다. 본 발명의 액정 표시 소자는, 유전율 이방성, 점도, 네마틱상 상한 온도, 저온에서의 네마틱상 안정성, γ1 등의 액정 표시 소자로서의 제반 특성 및 표시 소자의 소부 특성을 악화시키지 않고, FFS 모드 등의 전극 간 거리에 기인하는 전위차 구배가 큰 액정 표시 소자에 사용함에 의해 플리커 등의 우수한 표시 특성을 실현 가능한, 유전율 이방성이 음인 액정 조성물을 사용한 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 액정 표시 장치에 관한 것이다.

표시 품질이 우수하므로, 액티브 매트릭스 방식 액정 표시 소자가, 휴대 단말, 액정 텔레비전, 프로젝터, 컴퓨터 등의 시장에 나와있다. 액티브 매트릭스 방식은, 화소마다 TFT(박막 트랜지스터) 또는 MIM(메탈 인슐레이터 메탈) 등이 사용되고 있고, 이 방식에 사용되는 액정 화합물 또는 액정 조성물은, 고전압유지율인 것이 중요시되어 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. 이와 같은 액정 표시 소자에 대응하기 위하여, 현재도 새로운 액정 화합물 또는 액정 조성물의 제안이 이루어지고 있다.

현재 스마트폰용의 액정 디스플레이로서는, 고품위이며, 시각 특성이 우수한 IPS 모드의 액정 표시 소자의 일종인 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 위하여 도입된 방식이고, 사용되고 있는 액정 조성물로서는, 저전압화가 하기 쉬우므로 유전율 이방성이 양인 p형 액정 조성물을 사용한 재료가 널리 사용되고 있다. 또한, 휴대 단말용의 FFS 모드 표시 소자에 대해서는, 추가적인 절전화의 요구가 강하여, 액정 소자 메이커는 IGZO를 사용한 어레이의 채용 등 왕성한 개발이 계속되고 있다.

한편, 현재 p형 재료를 사용하고 있는 액정 재료를, 유전율 이방성이 음인 n형 재료로 함에 의해서도, 투과율을 개선하는 것이 가능하게 된다(특허문헌 3 참조). 이것은, FFS 모드가 IPS 모드와는 달리 완전한 평행 전계를 발생하는 것이 아니라, p형 재료를 사용한 경우는 화소 전극에 가까운 액정 분자는 프린지의 전계를 따라 액정 분자의 장축이 기울어지기 때문에 투과율이 악화하는 것에 의한다. 이것에 대하여 n형 액정 조성물을 사용한 경우에는, n형 조성물의 분극 방향이 분자 단축 방향에 있으므로, 프린지 전계의 영향은, 액정 분자를 장축에 따라 회전시키는 것만으로 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 점을 취해도 서로 다르다. 또한, FFS 모드로 대표되는 액정 표시 소자는, 후술하는 바와 같이 전극의 구조에 특징을 갖고, 화소 전극과 공통 전극과의 사이의 수평 방향의 전극 간 거리:Rh의 최소값은 0이고, 수직 성분의 전극 간 거리:RV를 더해도, 전극 간 거리는, 화소 전극과 공통 전극의 절연막의 막두께만으로 작다. 인가 전압:E는 표시 소자에 의해 큰 차는 없으므로, 전극 간 거리가 작은 것에 기인해서, 부분적인 전위차 구배가 매우 크다. 이것에 비해서, VA 모드에서는 공통 전극과 화소 전극은 2개의 기판의 쌍방에 전극을 갖기 때문에, 2개의 전극 간 거리는 액정셀의 셀갭보다 작아지는 경우는 없다. 따라서, VA 모드의 전위차 구배는, 전극 간 거리가 작은 FFS 모드 등의 표시 소자에 비교해서 커지는 점에서 서로 다르다. 전극 간 거리에 기인하는 전위차 구배의 크기는, 표시 소자의 설계에 대한 영향이 크고, 소부나 적하흔과 같은, 종래의 기술로부터 효과의 예측이 하기 어려운 과제에 대해서는, 전혀 지견이 없는 상태이다. 따라서, 단순히 VA용에 사용되는 액정 조성물을 전용(轉用)해도, 최근 요구되는 바와 같은 고성능인 액정 표시 소자를 구성하는 것은 곤란하고, FFS 모드 등의 전극 간 거리에 기인하는 전위차 구배가 큰, 표시 소자에 최적화한 n형 액정 조성물의 제공이 요구되고 있다.

일본 특개평11-202356호 공보 일본 특개2003-233083호 공보 일본 특개2002-31812호 공보

본 발명의 과제는, 유전율 이방성(Δε), 점도(η), 네마틱상-등방성 액체의 전이 온도(T_NI), 저온에서의 네마틱상 안정성, 회전 점도(γ1) 등의 액정 표시 소자로서의 제반 특성이 우수하고, FFS 모드 등의 전극 간 거리에 기인하는 전위차 구배가 큰 액정 표시 소자에 사용함에 의해 우수한 표시 특성을 실현 가능한 n형 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자를 제공하는 것에 있다.

본원 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토하고, FFS 모드 등의 전극 간 거리에 기인하는 전위차 구배가 큰 액정 표시 소자에 최적인 각종 액정 조성물의 구성을 검토한 결과, 2개의 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 기판과의 사이에 액정 조성물을 함유하는 액정층을 협지(挾持)하고,

상기 제1 기판 상에, 투명 도전성 재료로 이루어지는 공통 전극과, 매트릭스상으로 배치되는 복수 개의 게이트 버스 라인 및 데이터 버스 라인과,

상기 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인과의 교차부에 마련되는 박막 트랜지스터와, 당해 트랜지스터에 의해 구동되고 투명 도전성 재료로 이루어지는 화소 전극을 각 화소마다 갖고,

상기 액정층과, 상기 제1 기판과 제2 기판 각각의 사이에 호모지니어스 배향을 유기하는 배향막층을 갖고,

상기 화소 전극과 공통 전극과의 사이의 전극 간 거리:R(㎛)과 인가 전압:E(V)가 다음의 2개의 관계를 충족시키고,

E/R≥3(V/㎛)

E≤15(V)

상기 액정 조성물이, 음의 유전율 이방성을 갖고, 네마틱상-등방성 액체의 전이 온도가 60℃ 이상이고, 유전율 이방성의 절대값이 1.5 이상이고, 일반식(I)

(식 중, R¹ 및 R²은 각각 독립해서, 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 2일 경우 2개의 A는 동일해도 되며 달라도 된다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물, 및, 하기 일반식(II)

(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, R⁴은 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 2일 경우 2개의 B는 동일해도 되며 달라도 된다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물을 함유하는 액정 표시 소자를 제공한다.

본 발명의 액정 표시 소자는 고속 응답성이 우수하고, 플리커 등의 표시 불량의 발생이 적은 특징을 갖고, 우수한 표시 특성을 갖는다. 본 발명의 액정 표시 소자는, 액정TV, 모니터 등의 표시 소자에 유용하다.

도 1은 본 발명의 액정 표시 소자의 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 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 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도
도 4는 배향막(4)에 의해 유기된 액정의 배향 방향을 모식적으로 나타내는 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 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 다른 예의 단면도
도 7은 액정 표시 소자의 전극 구성을 확대한 평면도

상술한 바와 같이, 본원 발명은, FFS 모드 등의 전극 간 거리에 기인하는 전위차 구배가 큰 액정 표시 소자에 최적인 n형 액정 조성물을 알아낸 것이다.

(액정 표시 소자)

본 발명의 표시 소자는, FFS 모드 등의 전극 간 거리에 기인하는 전위차 구배가 큰 표시 소자에 관한 것이다. 이하, 도 1∼6을 참조로 해서, 전극 간 거리에 기인하는 전위차 구배가 큰 표시 소자로서 대표적인 FFS 모드의 액정 표시 소자의 예를 설명한다.

도 1은, 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 1에서는, 설명을 위하여 편의상 각 구성 요소를 이간해서 기재하고 있다. 본 발명에 따른 액정 표시 소자(10)의 구성은, 도 1에 기재하는 바와 같이, 대향으로 배치된 제1 투명 절연 기판(2)과, 제2 투명 절연 기판(7)과의 사이에 협지된 액정 조성물(또는 액정층(5))을 갖는 FFS 모드의 액정 표시 소자로서, 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) 각각의 사이에, 액정층(5)을 구성하는 액정 조성물과 직접 맞닿아서 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 평행으로 되도록 배향되어 있다. 도 1 및 도 3에 나타내는 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)과의 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 같이 유연성을 지니는 투명한 재료를 사용할 수 있고, 한쪽은 실리콘 등의 불투명한 재료여도 된다. 2매의 기판(2, 7)은, 주변 영역에 배치된 에폭시계 경화성 조성물 등의 씰재 및 봉지재(封止材)에 의해서 첩합(貼合)되어 있고, 그 사이에는 기판 간 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.

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 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도이다. 도 2에 나타내는 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 교차해서 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 의해, 액정 표시 장치의 단위 화소가 형성되고, 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 연결하고 있다. 또한, 게이트 버스 라인(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.

박막 트랜지스터의 구조의 호적한 일태양은, 예를 들면, 도 3에서 나타내는 바와 같이, 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(17)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. 게이트 전극(11)의 표면에 게이트 전극과의 단차를 없애는 것 등의 이유에 의해 양극 산화 피막(도시하지 않음)을 형성해도 된다.

상기 반도체층(13)에는, 아모퍼스 실리콘, 다결정 폴리 실리콘 등을 사용할 수 있지만, ZnO, IGZO(In-Ga-Zn-O), ITO 등의 투명 반도체막을 사용하면, 광흡수에 기인하는 광캐리어의 폐해를 억제할 수 있어, 소자의 개구율을 증대하는 관점에서도 바람직하다.

또한, 쇼트키 장벽의 폭이나 높이를 저감하는 목적에서 반도체층(13)과 드레인 전극(16) 또는 소스 전극(17)과의 사이에 오믹 접촉층(15)을 마련해도 된다. 오믹 접촉층에는, n형 아모퍼스 실리콘이나 n형 다결정 폴리 실리콘 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, 규소산질화막 등으로 형성된다.

도 2 및 도 3에 나타내는 실시형태에서는, 공통 전극(22)은 게이트 절연층(12) 상의 거의 전면에 형성된 평판상의 전극이고, 한편, 화소 전극(21)은 공통 전극(22)을 덮는 절연 보호층(18) 상에 형성된 빗살형의 전극이다. 즉, 공통 전극(22)은 화소 전극(21)보다도 제1 기판(2)에 가까운 위치에 배치되고, 이들 전극은 절연 보호층(18)을 개재해서 서로 겹쳐서 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.

FFS 모드의 표시 소자에 있어서는, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)과는, 이들 전극 간에 프린지 전계를 형성하기 위하여, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)과의 사이의 기판 방향으로 수평의 전극 간 거리:Rh가, 제1 기판(2)과 제2 기판(7)과의 거리:G보다 작게 되도록 형성되어 있다. 여기에서, 전극 간 거리:Rh는 각 전극 간의 기판에 수평 방향의 거리를 나타낸다. 도 3에는, 평판상의 공통 전극(22)과 빗살형의 화소 전극(21)이 서로 겹쳐져 있기 때문에, 전극 간 거리:Rh=0으로 되는 예가 나타나 있고, 전극 간 거리:Rh가 제1 기판(2)과 제2 기판(7)과의 거리(즉, 셀갭):G보다도 작게, 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 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.

본 발명의 액정 표시 소자는, 화소 전극과 공통 전극과의 사이의 전극 간 거리:R(㎛)과 인가 전압:E(V)가 다음의 2개의 관계를 충족시키는 것에 특징을 갖는다.

E/R≥3 (V/㎛)

E≤15 (V)

화소 전극에 인가되는 인가 전압:E(V)는, 상기 반도체의 재질, 구동되는 액정 재료의 유전율 등에 의해 결정되는 것이지만, 일반적으로는, 20V 이하이고, 소비 전력의 관계로부터 15V 이하가 바람직하며, 12V 이하가 바람직하고, 10V 이하가 더 바람직하고, 8V 이하가 특히 바람직하고, 구동 전압의 최저값은 낮은 쪽이 소비 전력의 관점에서는 바람직하지만, 상술의 관점에서, 최저여도 1.2V 정도가 필요하고, 3.3V 이상이 일반적이고, 5V 이상이 더 일반적이다.

본 발명에 있어서, 전극 간 거리:R(㎛)은, VA 모드 등에 비교해서 작은 것에 특징을 갖는 것이지만, 거리의 정의는 화소 전극과 공통 전극의 최소의 거리를 의미하고, 상기 기판에 수평의 전극 간 거리 Rh와는 다르다. 즉, FFS 모드에 있어서는, 수평의 전극 간 거리 Rh는 0으로 되는 경우가 있지만, R은 화소 전극과 공통 전극의 사이에는 절연층이 존재하므로, 유한의 값으로 된다.

화소 전극 및 공통 전극을 모두 빗살형의 전극으로 한 경우에 있어서도, 전극 간 거리는 유한의 값을 나타내는 것이지만, 이 경우에 있어서도, 전극 간 거리는, 셀갭:G보다 작다. 전극 간 거리는 3㎛ 이하가 바람직하고, 2㎛ 이하가 보다 바람직하고, 1㎛ 이하가 더 바람직하고, 0.5㎛ 이하가 특히 바람직하다.

액정 표시 소자의 셀갭은 5 내지 1㎛가 일반적이고, 4 내지 2㎛가 바람직하고, 4 내지 2.5㎛가 보다 바람직하고, 4 내지 3㎛가 특히 바람직하다.

이상으로부터, 본 발명의 액정 표시 소자에 있어서, E/R의 값은 3 이상에 특징을 갖는 것이지만, 5 이상이 바람직하고, 10 이상이 보다 바람직하고, 15 이상이 더 바람직하고, 20 이상이 특히 바람직하다.

상기와 같이, 본 발명의 액정 표시 소자는 전극 간 거리에 기인하는 전위차 구배가 크므로, 전위차 구배가 작은 소자와는 서로 다른 표시 특성을 나타낸다. 예를 들면, 플리커라 불리는, 표시 소자의 휘도가 주기적으로 변동함에 의해, 표시가 짧은 간격으로 점멸하는 현상은, 시각적 인식할 수 있는 경우는 특히, 인식할 수 없는 경우여도, 장시간 계속 봄으로써 눈의 피로, 권태감 등을 유발하여 건강에 악영향을 끼치는 것이 알려져 있다.

본 발명자들은, 본 발명과 같이 전극 간 거리에 기인하는 전위차 구배가 큰 표시 소자에 있어서는, 표시 소자 중에 전위차 구배가 큰 부분과 작은 부분이 생기기 쉬우므로, 특히 상기 플리커의 영향이 발생하기 쉬운 것을 알아냈다. 그리고, 플리커가 발생하기 어려운 표시 소자와 유전율 이방성이 음인 특정의 액정 재료와의 조합을 검토하여 본 발명의 완성에 이른 것이다.

컬러 필터(6)는, 광의 누설을 방지하는 관점에서, 박막 트랜지스터 및 스토리지 커패시터(23)에 대응하는 부분에 블랙 매트릭스(도시하지 않음)를 형성하는 것이 바람직하다.

전극층(3), 및, 컬러 필터(6) 상에는, 액정층(5)을 구성하는 액정 조성물과 직접 맞닿아서 호모지니어스 배향을 유기하는 한 쌍의 배향막(4)이 마련되어 있다. 배향막(4)은, 예를 들면, 러빙 처리된 폴리이미드막이고, 각 배향막의 배향 방향은 평행이다. 여기에서, 도 4를 사용하여, 본 실시형태에 있어서의 배향막(4)의 러빙 방향(액정 조성물의 배향 방향)에 대하여 설명한다. 도 4는, 배향막(4)에 의해 유기된 액정의 배향 방향을 모식적으로 나타내는 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 x축으로 했을 때에, 당해 x축과 액정 분자(30)의 장축 방향과의 이루는 각 θ가, 대략 0∼45°로 되도록 배향되는 것이 바람직하다. 도 3에 나타내는 예에서는, x축과 액정 분자(30)의 장축 방향과의 이루는 각 θ가, 대략 0°인 예가 나타나 있다. 이와 같이 액정의 배향 방향을 유기하는 것은, 액정 표시 장치의 최대 투과율을 높이기 위해서다.

또한, 편광판(1) 및 편광판(8)은, 각 편광판의 편광축을 조정해서 시야각이나 콘트라스트가 양호하게 되도록 조정할 수 있고, 그들의 투과축이 노멀리 블랙 모드에서 작동하도록, 서로 직행하는 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 최대로 되도록 액정의 굴절률 이방성 Δn과 셀두께 d와의 곱을 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 시야각을 넓히기 위한 위상차 필름도 사용할 수도 있다.

상기와 같은 구성의 FFS형의 액정 표시 장치(10)는, 박막 TFT를 개재해서 화소 전극(21)에 화상 신호(전압)를 공급함으로써, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)과의 사이에 프린지 전계를 발생시키고, 이 전계에 의해서 액정을 구동한다. 즉, 전압을 인가하지 않는 상태에서는, 액정 분자(30)는, 그 장축 방향이, 배향막(4)의 배향 방향과 평행으로 되도록 배치하고 있다. 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 분자(30)는, 형성된 전계를 따라 액정층(5) 내를 회전한다. 본 발명에서는, 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자(30)를 사용하기 위하여, 액정 분자(30)의 장축 방향이, 발생한 전계 방향으로 직행하도록 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 직행하는 방향으로 회전하지 않고, 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 비해서, 우수한 투과율 특성을 얻을 수 있다.

도 1∼도 4를 사용하여 설명한 FFS형의 액정 표시 소자는 일례로서, 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 나타내는 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 갖도록 해서 형성해도 된다.

또한, 도 6은, 도 2에 있어서의 III-III선 방향으로 도 1에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도의 다른 예이다. 도 6에 나타내는 예에서는, 빗살형 또는 슬릿을 갖는 공통 전극(22)을 사용하고 있고, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)과의 기판 방향으로 수평의 전극 간 거리는 R=α로 된다. 또한, 도 3에서는 공통 전극(22)이 게이트 절연막(12) 상에 형성되어 있는 예가 나타나 있지만, 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 공통 전극(22)을 제1 기판(2) 상에 형성하여, 게이트 절연막(12)을 개재해서 화소 전극(21)을 마련하도록 해도 된다. 화소 전극(21)의 전극 폭:l, 공통 전극(22)의 전극 폭:n, 및, 전극 간 거리:Rh는, 발생하는 전계에 의해 액정층(5) 내의 액정 분자가 모두 구동될 수 있을 정도의 폭으로 적의(適宜) 조정하는 것이 바람직하다.

또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 화소 전극(41) 및 공통 전극(42)이 동일면 상에 이간해서 맞물린 상태로 마련되어 있어도 된다. 도 7에 나타내는 구조의 FFS형 표시 소자에 있어서도, 기판 방향으로 수평의 전극 간 거리 R이, 제1 기판(2)과 제2 기판(7)과의 거리:G보다 작게 되도록 형성된다.

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)과의 사이에 액정층(5)을 주입할 때, 예를 들면, 진공주입법 또는 적하주입(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, 검게 표시했을 경우에 액정 조성물을 적하한 흔적이 하얗게 떠오르는 현상이라 정의한다.

적하흔의 발생은, 주입되는 액정 재료에 큰 영향을 받는 것이지만, 또한, 표시 소자의 구성에 의해서도 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), 또는 얇은 배향막(4)과 얇은 절연 보호층(18) 등밖에 액정 조성물을 격리하는 부재가 없으므로, 이온성 물질을 차단할 수 없을 가능성이 높아, 전극을 구성하는 금속 재료와 액정 조성물의 상호 작용에 의한 적하흔의 발생을 피할 수 없었지만, FFS형의 액정 표시 소자에 있어서 본원 발명의 액정 조성물을 조합해서 사용함에 의해, 효과적으로 적하흔의 발생이 억제되었다.

또한, ODF법에 의한 액정 표시 소자의 제조 공정에 있어서는, 액정 표시 소자의 사이즈에 따라서 최적인 액정 주입량을 적하할 필요가 있지만, 본원 발명의 액정 조성물은, 예를 들면, 액정 적하 시에 발생하는 적하 장치 내의 급격한 압력 변화나 충격에 대한 영향이 적어, 장시간에 걸쳐서 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, 최적인 액정 주입량이 적기 때문에 최적값으로부터의 어긋남을 일정 범위 내에 제어하는 것 자체가 어렵지만, 본원 발명의 액정 조성물을 사용함에 의해, 소형 액정 표시 소자에 있어서도 안정한 액정 재료의 토출량을 실현할 수 있다.

(액정층)

본 발명에 있어서의 액정 조성물은, 제1 성분으로서 일반식(I)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유한다.

(식 중, R¹ 및 R²은 각각 독립해서, 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 2일 경우 2개의 A는 동일해도 되며 달라도 된다)

일반식(I)으로 표시되는 화합물의 합계 함유량은, 조성물 전체의 함유량 중, 하한값으로서는 5질량%가 바람직하며, 10질량%가 보다 바람직하고, 15질량%가 더 바람직하고, 20질량%가 특히 바람직하고, 25질량%가 가장 바람직하고, 상한값으로서는 65질량%가 바람직하며, 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) 내지 일반식(I-e)으로 표시되는 화합물군으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.

(식 중, R¹¹∼R¹⁵ 및 R²¹∼R²⁵은, 각각 독립해서 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∼R²⁵은, 각각 독립해서, 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 경우는 다음에 기재하는 식(i)∼식(iv)

(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 R²⁵은 동일해도 되며 달라도 되지만, 서로 다른 치환기를 나타내는 것이 바람직하다. 액정 소자의 특성에 있어서, 응답 속도를 중시하는 용도에 사용하는 경우에는, 이들의 한쪽이 상기 알케닐기인 것이 바람직하다. 한편, 액정 표시 소자에 있어서 신뢰성을 특히 중시하는 경우에는, 이들의 쌍방이 알킬기인 것이 바람직하다. 쌍방이 알킬기인 경우에 있어서도, 그 탄소 원자수는 서로 다른 것이 바람직하다.

이들의 점으로부터, 한쪽이 상기 알케닐기인 일반식(I)으로 표시되는 화합물로서, 하기 일반식(III)

(식 중, R⁵은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R⁶은 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(III)으로 표시되는 화합물은, 보다 구체적으로는 다음에 기재하는 화합물이 바람직하다.

일반식(III)으로 표시되는 화합물을 함유하는 경우는, 일반식(III)으로 표시되는 화합물의 액정 조성물 중의 함유율로서, 하한값으로서는 5질량%가 바람직하며, 15질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하고, 23질량%가 특히 바람직하고, 25질량%가 가장 바람직하고, 상한값으로서는 70질량%가 바람직하며, 60질량%가 보다 바람직하고, 55질량%가 더 바람직하고, 52질량%가 특히 바람직하고, 50질량%가 가장 바람직하다. 보다 구체적으로는, 응답 속도를 중시하는 경우에는 하한값으로서는 20질량%가 바람직하며, 30질량%가 보다 바람직하고, 35질량%가 더 바람직하고, 38질량%가 특히 바람직하고, 35질량%가 가장 바람직하고, 상한값으로서는 70질량%가 바람직하며, 60질량%가 보다 바람직하고, 55질량%가 더 바람직하고, 52질량%가 특히 바람직하고, 50질량%가 가장 바람직하고, 보다 구동 전압을 중시하는 경우에는 하한값으로서는 5질량%가 바람직하며, 15질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하고, 23질량%가 특히 바람직하고, 25질량%가 가장 바람직하고, 상한값으로서는 60질량%가 바람직하며, 50질량%가 보다 바람직하고, 45질량%가 더 바람직하고, 42질량%가 특히 바람직하고, 40질량%가 가장 바람직하다. 일반식(III)으로 표시되는 화합물의 비율은, 액정 조성물에 있어서의 일반식(I)으로 표시되는 화합물의 합계 함유량 중, 일반식(III)으로 표시되는 화합물의 함유량이 하한값으로서는 60질량%가 바람직하며, 70질량%가 보다 바람직하고, 75질량%가 더 바람직하고, 78질량%가 특히 바람직하고, 80질량%가 가장 바람직하고, 상한값으로서는 90질량%가 바람직하며, 95질량%가 보다 바람직하고, 97질량%가 더 바람직하고, 99질량%가 특히 바람직하고, 100질량%가 바람직하다.

또한, 일반식(III)으로 표시되는 화합물 이외의 일반식(I-a) 내지 일반식(I-e)으로 표시되는 화합물로서는, 보다 구체적으로는 다음에 기재하는 화합물이 바람직하다.

이들 중에서도, 식(III-a2), 식(III-b2), 식(I-a1)∼식(I-a6), 식(I-b2), 식(I-b6), 식(I-d1), 식(I-d2), 식(I-d), 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.

(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, R⁴은 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 2일 경우 2개의 B는 동일해도 되며 달라도 된다)

일반식(II)으로 표시되는 화합물의 액정 조성물 중의 함유율로서, 하한값으로서는 10질량%가 바람직하며, 20질량%가 보다 바람직하고, 25질량%가 더 바람직하고, 28질량%가 특히 바람직하고, 30질량%가 가장 바람직하고, 상한값으로서는 85질량%가 바람직하며, 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)

(식 중, R³¹∼R³³ 및 R⁴¹∼R⁴³은 일반식(II)에 있어서의 R³ 및 R⁴과 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)

으로 표시되는 화합물이 바람직하지만, 식(IIa-1)∼식(IIa-4)으로 표시되는 화합물이 보다 바람직하고, 식(IIa-1) 및 식(IIa-3)으로 표시되는 화합물이 더 바람직하다.

일반식(IIa)으로 표시되는 화합물은, 하한값으로서는 2질량%가 바람직하고, 3질량%가 보다 바람직하고, 상한값으로서는 45질량%가 바람직하며, 35질량%가 보다 바람직하고, 30질량%가 더 바람직하고, 27질량%가 특히 바람직하고, 25질량%가 가장 바람직하다.

일반식(IIa)으로 표시되는 화합물을 4종 이상 사용하는 경우에는, 식(IIa-1)∼식(IIa-4)으로 표시되는 화합물을 조합해서 사용하는 것이 바람직하고, 식(IIa-1)∼식(IIa-4)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(IIa1)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하고, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하다.

일반식(IIa)으로 표시되는 화합물을 3종 사용하는 경우에는, 식(IIa-1), 식(IIa-2) 및 식(IIa-3)으로 표시되는 화합물을 조합해서 사용하는 것이 바람직하고, 식(IIa-1), 식(IIa-2) 및 식(IIa-3)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(IIa)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하며, 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-3)으로 표시되는 화합물을 조합해서 사용하는 것이 바람직하고, 식(IIa-1) 및 식(IIa-3)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(IIa)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하며, 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-8)

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.

일반식(IIb)으로 표시되는 화합물을 4종 이상 사용하는 경우에는, 식(IIb-1)∼식(IIb-4)으로 표시되는 화합물을 조합해서 사용하는 것이 바람직하고, 식(IIb-1)∼식(IIb-4)으로 표시되는 화합물의 함유량이, (IIb)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하며, 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, (IIb-1)∼식(IIb-3)으로 표시되는 화합물을 조합해서 사용하는 것이 바람직하고, 식(IIb-1)∼식(IIb-3)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(IIb)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하며, 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 조합해서 사용하는 것이 바람직하고, 식(IIb-1) 및 식(IIb-3)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(IIa2)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하며, 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)

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 조합해서 사용하는 것이 바람직하고, 식(IIc-1) 및 식(IIc-2)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(IIc)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하며, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 85질량% 이상인 것이 특히 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 조성물은, 일반식(IV)으로 표시되는 화합물을 더 함유하는 것이 바람직하다. 단, 일반식(IV)으로 표시되는 화합물은, 일반식(II)으로 표시되는 화합물을 제외하는 것으로 한다.

(식 중 R⁷ 및 R⁸은 각각 독립해서, 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 되고, 당해 알킬기, 알케닐기, 알콕시기 또는 알케닐옥시기 중의 메틸렌기는 산소 원자가 연속해서 결합하지 않는 한 산소 원자로 치환되어 있어도 되고, 카르보닐기가 연속해서 결합하지 않는 한 카르보닐기로 치환되어 있어도 되고,

A¹ 및 A²는 각각 독립해서, 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기 또는 테트라히드로피란-2,5-디일기를 나타내지만, A¹ 또는/및 A²가 1,4-페닐렌기를 나타낼 경우, 당해 1,4-페닐렌기 중의 1개 이상의 수소 원자는 불소 원자로 치환되어 있어도 되고,

Z¹ 및 Z²는 각각 독립해서 단결합, -OCH₂-, -OCF₂-, -CH₂O-, 또는 CF₂O-를 나타내고, n¹ 및 n²은 각각 독립해서, 0, 1, 2 또는 3을 나타내지만, n¹+n²은 1∼3이고, A¹, A², Z¹ 및/또는 Z²가 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되지만, n¹이 1 또는 2이고 n²이 0이고 A¹의 적어도 1개가 1,4-시클로헥실렌기이며 모든 Z¹가 단결합인 화합물을 제외한다)

일반식(IV)으로 표시되는 화합물의 액정 조성물 중의 함유율로서, 하한값으로서는 2질량%가 바람직하며, 3질량%가 보다 바람직하고, 4질량%가 더 바람직하고, 5질량%가 특히 바람직하고, 상한값으로서는 45질량%가 바람직하며, 35질량%가 보다 바람직하고, 30질량%가 더 바람직하고, 27질량%가 특히 바람직하고, 25질량%가 가장 바람직하다.

일반식(IV)에 있어서, R⁷ 및 R⁸은, 결합하는 환구조가 시클로헥산 또는 테트라히드로피란일 때는 알킬기 또는 알케닐기인 것이 바람직하고, 벤젠일 때는 알킬기, 알콕시기 또는 알케닐기인 것이 바람직하다. 시클로헥산 또는 테트라히드로피란일 때는, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3∼5의 알킬기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3 또는 5의 알킬기를 나타내는 것이 더 바람직하고, 직쇄인 것이 바람직하다. 또한, 일반식(IV)에 있어서, R⁷ 및 R⁸은, 결합하는 환구조가 벤젠일 때는, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 3∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼4의 알콕시기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3 또는 5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 또는 4의 알콕시기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 2 또는 4의 알콕시기를 나타내는 것이 더 바람직하고, 직쇄인 것이 바람직하다.

표시 소자의 응답 속도의 개선을 중시하는 경우는 알케닐기가 바람직하고, 전압유지율 등의 신뢰성을 중시하는 경우에는 알킬기가 바람직하다. 알케닐기로서는 다음에 기재하는 식(i) ∼식(iv)

(식 중, 환구조에는 우단에서 결합하는 것으로 한다)

으로 표시되는 구조가 바람직하다.

A¹ 및 A²는 각각 독립해서, 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기 또는 테트라히드로피란-2,5-디일기가 바람직하다.

Z¹ 및 Z²는 각각 독립해서 점도의 저감을 중시하는 경우에는 단결합이 바람직하고, Δε의 절대값을 크게 하는 것을 중시하는 경우에는 -OCH₂-, -OCF₂-, -CH₂O-, 또는 -CF₂O-가 바람직하고, 산소 원자가 2,3-디플루오로벤젠-1,4-디일기에 연결하도록 배치되는 것이 바람직하다.

n¹+n²은 2 이하가 바람직하고, 점도의 저감을 중시하는 경우에는 1이 바람직하고, T_ni를 중시하는 경우나 Δn의 증대를 중시하는 경우에는 2가 바람직하다.

일반식(IV)으로 표시되는 화합물은 다음에 기재하는 일반식(IVa1) 및 (IVa2)

(식 중, R^7a1 및 R^7a2, R^8a1 및 R^8a2은 각각 독립해서, 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 되고, 당해 알킬기, 알케닐기, 알콕시기 또는 알케닐옥시기 중의 메틸렌기는 산소 원자가 연속해서 결합하지 않는 한 산소 원자로 치환되어 있어도 되고, 카르보닐기가 연속해서 결합하지 않는 한 카르보닐기로 치환되어 있어도 되고,

n^a2은 0 또는 1을 나타내고, A^1a2는 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기 또는 테트라히드로피란-2,5-디일기를 나타내고, 일반식(IVa1) 및 일반식(IVa2) 중의 1,4-페닐렌기 중의 1개 이상의 수소 원자는 불소 원자로 치환되어 있어도 된다)

으로 표시되는 화합물군 중에서 선택되는 것이 바람직하다.

일반식(IVa1)으로 표시되는 화합물은 구체적으로는 다음에 기재하는 식(IVa1-1)∼식(IVa1-9)

으로 표시되는 화합물이 바람직하지만, 식(IVa1-1)∼식(IVa1-4), 식(IVa1-9), 식(IVa1-10)으로 표시되는 화합물이 바람직하고, 식(IVa1-1), 식(IVa1-3), 식(IVa1-9), 및 식(IVa1-10)으로 표시되는 화합물이 보다 바람직하고, 식(IVa1-1) 및 식(IVa1-9)으로 표시되는 화합물이 더 바람직하고, 식(IVa1-1)으로 표시되는 화합물이 특히 바람직하다.

일반식(IVa1)으로 표시되는 화합물을 4종 이상 사용하는 경우에는, 식(IVa1-1)∼식(IVa1-4), 식(IVa1-9), 식(IVa1-10)으로 표시되는 화합물을 조합해서 사용하는 것이 바람직하고, 식(IVa1-1)∼식(IVa1-4), 식(IVa1-9), 식(IVa1-10)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(IVa1)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하며, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 85질량% 이상인 것이 특히 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 가장 바람직하다.

일반식(IVa1)으로 표시되는 화합물을 3종 사용하는 경우에는, 식(IVa1-1), 식(IVa1-3) 또는 식(IVa1-9)으로 표시되는 화합물을 조합해서 사용하는 것이 바람직하고, 식(IVa1-1), 식(IVa1-3) 및 식(IVa1-9)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(IVa1)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하며, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 85질량% 이상인 것이 특히 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 가장 바람직하다.

일반식(IVa1)으로 표시되는 화합물을 2종 사용하는 경우에는, 식(IVa1-1) 및 식(IVa1-3)으로 표시되는 화합물을 조합, 또는 식(IVa1-1) 및 식(IVa1-9)으로 표시되는 화합물을 조합해서 사용하는 것이 바람직하고, 이 경우식(IVa1-1) 및 식(IVa1-3)으로 표시되는 화합물을 조합이 보다 바람직하고, 식(IVa1-1), 식(IVa1-3) 및 식(IVa1-9)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(IVa1)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하며, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 85질량% 이상인 것이 특히 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 가장 바람직하다.

일반식(IVa2)으로 표시되는 화합물은 구체적으로는 다음에 기재하는 일반식(IVa2-1)∼일반식(IVa2-9)

(식 중, R⁷은 일반식(IV)에 있어서의 R⁷과 같은 의미를 나타내고, R⁸은 일반식(IV)에 있어서의 R⁸과 같은 의미를 나타낸다)

으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

일반식(IVa2)으로 표시되는 화합물을 사용하는 경우에는, 식(IVa2-1)으로 표시되는 화합물을 사용하는 것이 바람직하지만, 식(IVa2-1)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(IVa2)으로 표시되는 화합물 중의 50질량% 이상인 것이 바람직하며, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 85질량% 이상인 것이 특히 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 가장 바람직하다.

일반식(IVa2)에 있어서의 R⁷ 및 R⁸은 각각 독립해서, 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 서로 다른 편이 바람직하다.

더 상술하면, R⁷이 프로필기를 나타내고 R⁸이 에틸기를 나타내는 화합물 또는 R⁷이 부틸기를 나타내고 R⁸이 에틸기를 나타내는 화합물이 바람직하다.

본원 발명에 있어서의 1,4-시클로헥실기는 트랜스-1,4-시클로헥실기인 것이 바람직하다.

본 발명의 조성물은, 일반식(V)으로 표시되는 1개의 환구조만을 갖는 화합물을 더 함유할 수도 있다.

(R⁹ 및 R¹⁰은 각각 독립해서, 탄소 원자수 1∼10의 알킬기, 탄소 원자수 2∼10의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼10의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼10의 알케닐옥시기를 나타내고, X¹ 및 X²는 각각 독립해서, 탄소 원자수 1∼3의 알킬기, 불소 원자, 수소 원자 또는 염소 원자를 나타낸다)

R⁹ 및 R¹⁰은 각각 독립해서, 탄소 원자수 1∼10의 알킬기가 바람직하고, R⁹ 및 R¹⁰이 서로 다른 것이 보다 바람직하고, 2개의 알킬기의 탄소 원자수의 합계가 5 이상 10 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 한쪽의 알킬기의 탄소 원자가 5 내지 10이고, 다른 한쪽이 1 내지 5인 것이 바람직하다.

X¹ 및 X²는 각각 독립해서, 탄소 원자수 1∼3의 알킬기, 불소 원자 또는 수소 원자가 바람직하고, 불소 원자 또는 수소 원자가 보다 바람직하다.

일반식(V)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는 하기의 화합물이 보다 바람직하다.

(R⁹, R¹⁰, X¹ 및 X²는 각각 독립해서 일반식(V)과 같은 의미를 나타낸다)

이 중에서도, 일반식(Va1) 또는 (Va3)이 바람직하고, 일반식(Va1)이 특히 바람직하다.

일반식(V)으로 표시되는 화합물을 함유할 경우, 그 함유량은, 1 내지 10%가 바람직하고, 1 내지 8%가 보다 바람직하고, 2 내지 5%가 특히 바람직하다.

보다 구체적으로는, 이하의 화합물이 바람직하다.

본 발명에 있어서의 액정 조성물은, 일반식(I) 및 일반식(II)으로 표시되는 화합물을 필수의 성분으로 하는 것이지만, 일반식(IV)으로 표시되는 화합물(단, 일반식(II)으로 표시되는 화합물을 제외한다)을 더 함유할 수 있다. 액정 조성물 중에 함유하는 식(I), 식(II), 및 일반식(IV)으로 표시되는 화합물의 합계 함유량은, 80∼100질량%가 바람직하며, 85∼100질량%가 보다 바람직하고, 90∼100질량%가 더 바람직하고, 95∼100질량%가 특히 바람직하고, 97∼100질량%가 가장 바람직하다.

본원 액정 조성물 중에 함유하는 일반식(I) 및 일반식(II)으로 표시되는 화합물의 합계 함유량은 하한값으로서는 55질량%가 바람직하며, 65질량%가 보다 바람직하고, 70질량%가 더 바람직하고, 73질량%가 특히 바람직하고, 75질량%가 가장 바람직하고, 상한값으로서는 85질량%가 바람직하며, 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 갖는 화합물을 함유하지 않는 것이 바람직하다.

액정 조성물의 신뢰성 및 장기안정성을 중시하는 경우에는 카르보닐기를 갖는 화합물의 함유량을 상기 조성물의 총질량에 대해서 5질량% 이하로 하는 것이 바람직하며, 3질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 1질량% 이하로 하는 것이 더 바람직하고, 실질적으로 함유하지 않는 것이 가장 바람직하다.

분자 내의 환구조가 모두 6원환인 화합물의 함유량을 많게 하는 것이 바람직하고, 분자 내의 환구조가 모두 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 모두 6원환인 화합물만으로 액정 조성물을 구성하는 것이 가장 바람직하다.

액정 조성물의 산화에 의한 열화(劣化)를 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 T_NI의 개선을 중시하는 경우에는, 수소 원자가 할로겐으로 치환되어 있어도 되는 2-메틸벤젠-1,4-디일기를 분자 내에 갖는 화합물의 함유량을 적게 하는 것이 바람직하고, 상기 2-메틸벤젠-1,4-디일기를 분자 내에 갖는 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 조성물에 함유되는 화합물이, 측쇄로서 알케닐기를 가질 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 가지며 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.

본 발명에 있어서의 액정 조성물의 유전율 이방성 Δε의 값은 음의 유전율 이방성을 갖고, 유전율 이방성의 절대값은 2 이상이다. 유전율 이방성 Δε의 값은, 25℃에 있어서, -2.0 내지 -6.0인 것이 바람직하고, -2.5 내지 -5.0인 것이 보다 바람직하고, -2.5 내지 -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 내지 0.13인 것이 바람직하지만, 0.09 내지 0.12인 것이 보다 바람직하다. 더 상술하면, 얇은 셀갭에 대응하는 경우는 0.10 내지 0.12인 것이 바람직하고, 두꺼운 셀갭에 대응하는 경우는 0.08 내지 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.

(식 중, γ1는 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(T_ni)는, 60℃ 이상이고, 바람직하게는 75℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 80℃ 이상이고, 더 바람직하게는 90℃ 이상이다.

본 발명의 액정 조성물은, 10¹²(Ω·m) 이상의 비저항을 갖는 것이 필요하고, 10¹³(Ω·m)이 바람직하고, 10¹⁴(Ω·m) 이상이 보다 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 상술의 화합물 이외에, 용도에 따라서, 통상의 네마틱 액정, 스멕틱 액정, 콜레스테릭 액정, 산화방지제, 자외선흡수제 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 공액 길이가 길고 자외 영역에 흡수 피크가 존재하는 축합환 등을 그 분자 내에 갖지 않는 것이 바람직하다.

(실시예)

이하에 실시예를 들어서 본 발명을 더 상술하지만, 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 점도(mPa·s)

플리커 : 독(獨)autronic-MELCHERS제인 액정 디스플레이 전기 광학 특성 평가 장치 DMS 시리즈를 사용하고, 주파수 60Hz, 인가 전압 6V와 3V의 구형파(矩形波) 전계를 25℃에 있어서 인가했을 때의 플리커율(%)

◎ 플리커율 1% 이하(매우 양호)

○ 플리커율 1∼2%(허용할 수 있는 레벨)

△ 플리커율 2%∼5%(허용할 수 없는 레벨)

× 플리커율 5% 이상(상당히 열악)

VHR : 주파수 60Hz, 인가 전압 1V의 조건 하에서 60℃에 있어서의 전압유지율(%)

소부 :

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

◎ 잔상 없음

○ 잔상 아주 약간 있지만 허용할 수 있는 레벨

△ 잔상 있고 허용할 수 없는 레벨

× 잔상 있고 상당히 열악

적하흔 :

액정 표시 장치의 적하흔의 평가는, 전면 검게 표시했을 경우에 있어서의 하얗게 떠오르는 적하흔을 목시로 이하의 4단계 평가로 행했다.

◎ 잔상 없음

○ 잔상 아주 약간 있지만 허용할 수 있는 레벨

△ 잔상 있고 허용할 수 없는 레벨

× 잔상 있고 상당히 열악

프로세스 적합성 :

프로세스 적합성은, ODF 프로세스에 있어서, 정적(定積) 계량 펌프를 사용하고 1회에 50pL씩 액정을 적하하는 것을 100000회 행하고, 다음의 「0∼100회, 101∼200회, 201∼300회, ····99901∼100000회」의 각 100회씩 적하된 액정량의 변화를 이하의 4단계로 평가했다.

◎ 변화가 극히 작음(안정적으로 액정 표시 소자를 제조할 수 있음)

○ 변화가 약간 있지만 허용할 수 있는 레벨

△ 변화가 있고 허용할 수 없는 레벨(불균일 발생에 의해 수율이 악화)

× 변화가 있고 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 해서 온도 변화를 계속 부여하고, 목시로 액정 조성물로부터의 석출물의 발생을 관찰하고, 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 대하여 이하의 약호를 사용한다.

(측쇄)

-n -CnH2n+1 탄소 원자수 n의 직쇄상 알킬기

-On -OCnH2n+1 탄소 원자수 n의 직쇄상 알콕시기

-V -C=CH2 비닐기

-Vn -C=C-CnH2n+1 탄소 원자수 (n+1)의 1-알켄

(환구조)

(액정 표시 소자의 구성)

TV용으로서 일반적인 셀두께 3.0㎛의 FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작했다. 이 표시 소자의 전극 간 거리:R은 화소 전극과 공통 전극 간의 절연막의 막두께만인 0.5㎛, 인가 전압:E는 15V이고, E/R의 값은 30V/㎛이다. 액정 조성물의 주입은, 적하법으로 행하고, 플리커, 소부, 적하흔, 프로세스 적합성 및 저온에서의 용해성의 평가를 행했다.

절연막의 막두께 측정은 전자현미경으로 행했다.

(실시예 1(액정 조성물 1) 및 비교예 1)

다음에 나타내는 조성을 갖는 액정 조성물(액정 조성물 1)을 조제하고, 그 물성값을 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.

또한, 상기 액정 표시 소자에 조정한 액정 조성물 1을 주입하고, 각종 물성값 및 표시 특성의 평가를 행했다.

아울러서, 본 발명에 있어서 규정되는 액정 조성물과는 서로 다른 구성을 갖는 비교예 1의 액정 조성물을 조정하고, 마찬가지로 액정 표시 소자를 제작하여 평가를 행했다.

또, 함유량의 좌측의 기호는, 상기 화합물의 약호의 기재이다.

[표 1]

액정 조성물 1은, TV용 액정 조성물로서 실용적인 76.6℃의 T_NI를 갖고, 큰 Δε의 절대값을 갖고, 낮은 η 및 최적인 Δn을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 액정 조성물 1을 사용하고, FFS 모드의 액정 표시 소자를 제작하고 상술의 방법에 의해, 플리커를 평가한 바, 극히 우수한 평가 결과를 나타냈다.

한편, 비교예 1의 액정 표시 소자는, 투과율, 콘트라스트, 응답 속도의 점은 약간 뒤떨어지는 정도였지만, 플리커 특성에 있어서는 실시예 1의 표시 소자와 비교해서 뒤떨어져 있는 것을 알 수 있다.

(실시예 2(액정 조성물 2) 및 비교예 2)

다음에 나타내는 조성을 갖는 액정 조성물(액정 조성물 2) 및 비교예 1의 액정 조성물을 조제하고, 마찬가지로 FFS 모드의 액정 표시 소자를 조정하여 그 물성값을 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.

아울러서, 본 발명에 있어서 규정되는 액정 조성물과는 서로 다른 구성을 갖는 비교예 2의 액정 조성물을 조정하고, 마찬가지로 액정 표시 소자를 제작하여 평가를 행했다.

[표 2]

액정 조성물 2는, TV용 액정 조성물로서 실용적인 액정상 온도 범위를 갖고, 큰 유전율 이방성의 절대값을 갖고, 낮은 점성 및 최적인 Δn을 갖고 있는 것을 알 수 있다.

비교예 2의 액정 표시 소자는, 투과율, 콘트라스트, 응답 속도의 점은 약간 뒤떨어지는 정도였지만, 플리커 특성에 있어서는 실시예 2의 표시 소자와 비교해서 뒤떨어져 있는 것을 알 수 있다.

(실시예 3 내지 8)

다음에 나타내는 조성을 갖는 실시예 3 내지 8의 액정 조성물을 조제하고, 마찬가지로 FFS 모드의 표시 소자를 제작하여 그 물성값을 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.

[표 3]

실시예 3 내지 8의 액정 표시 소자도 또한, 액정TV로서 실용적인 특성을 갖고, FFS 모드에 특징적인 플리커를 효과적으로 저감하고 있는 것을 알 수 있다.

(실시예 9 내지 16)

다음에 나타내는 조성을 갖는 실시예 9 내지 16의 액정 조성물을 조제하고, 마찬가지로 FFS 모드의 표시 소자를 제작하여 그 물성값을 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.

[표 4]

실시예 9 내지 16의 액정 표시 소자도 또한, 액정TV로서 실용적인 특성을 갖고, FFS 모드에 특징적인 플리커를 효과적으로 저감하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 이들 표시 소자는, 비교적 높은 신뢰성을 갖고 있는 것도 판명했다.

(실시예 9 내지 16)

다음에 나타내는 조성을 갖는 실시예 17 및 18의 액정 조성물을 조제하고, 마찬가지로 FFS 모드의 표시 소자를 제작하여 그 물성값을 측정했다. 이 결과를 다음의 표에 나타낸다.

[표 5]

실시예 17 및 18의 액정 표시 소자도 또한, 액정TV로서 실용적인 특성을 갖고, FFS 모드에 특징적인 플리커를 효과적으로 저감하고 있는 것을 알 수 있다.

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 커패시터
25 : 데이터 버스 라인 27 : 소스 버스 라인
29 : 공통 라인

Claims

대향으로 배치된 제1 투명 절연 기판과, 제2 투명 절연 기판과, 상기 제1 기판과 제2 기판과의 사이에 액정 조성물을 함유하는 액정층을 협지(挾持)하고,
상기 제1 기판 상에, 투명 도전성 재료로 이루어지는 공통 전극과, 매트릭스상으로 배치되는 복수 개의 게이트 버스 라인 및 데이터 버스 라인과,
상기 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인과의 교차부에 마련되는 박막 트랜지스터와, 당해 트랜지스터에 의해 구동되고 투명 도전성 재료로 이루어지는 화소 전극을 각 화소마다 갖고,
상기 액정층과, 상기 제1 기판과 제2 기판 각각의 사이에 호모지니어스 배향을 유기하는 배향막층을 갖고, 상기 화소 전극과 공통 전극과의 사이의 전극 간 거리:R(㎛)과 인가 전압:E(V)와의 다음의 2개의 관계를 충족시키고,
E/R≥3(V/㎛)
E≤15 (V)
상기 액정 조성물이, 음의 유전율 이방성을 갖고, 네마틱상-등방성 액체의 전이 온도가 60℃ 이상이고, 유전율 이방성의 절대값이 1.5 이상이고, 일반식(I)

(식 중, R¹ 및 R²은 각각 독립해서, 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 2일 경우 2개의 A는 동일해도 되며 달라도 된다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물, 및, 하기 일반식(II)

(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, R⁴은 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 2일 경우 2개의 B는 동일해도 되며 달라도 된다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물을 함유하는 액정 표시 소자.
제1항에 있어서,
다음의 2개의 관계를 충족시키는 액정 표시 소자.
E/R≥10 (V/㎛)
E≤10(V)
제1항에 있어서,
상기 화소 전극과 공통 전극과의 사이의, 기판 방향으로 수평의 전극 간 거리:Rh가 0인 액정 표시 소자.
제1항에 있어서,
상기 일반식(I)으로 표시되는 화합물로서, 하기 일반식(III)

(식 중, R⁵은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R⁶은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼4의 알콕시기를 나타낸다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물을 함유하는 액정 표시 소자.
제1항에 있어서,
하기 일반식(IV)

(식 중 R⁷ 및 R⁸은 각각 독립해서, 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 되고, 당해 알킬기, 알케닐기, 알콕시기 또는 알케닐옥시기 중의 메틸렌기는 산소 원자가 연속해서 결합하지 않는 한 산소 원자로 치환되어 있어도 되고, 카르보닐기가 연속해서 결합하지 않는 한 카르보닐기로 치환되어 있어도 되고,
A¹ 및 A²는 각각 독립해서, 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기 또는 테트라히드로피란-2,5-디일기를 나타내지만, A¹ 또는/및 A²가 1,4-페닐렌기를 나타낼 경우, 당해 1,4-페닐렌기 중의 1개 이상의 수소 원자는 불소 원자로 치환되어 있어도 되고,
Z¹ 및 Z²는 각각 독립해서 단결합, -OCH₂-, -OCF₂-, -CH₂O-, 또는 CF₂O-를 나타내고,
n¹ 및 n²은 각각 독립해서, 0, 1, 2 또는 3을 나타내지만, n¹+n²은 1∼3이고, A¹, A², Z¹ 및/또는 Z²가 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되지만, n¹이 1 또는 2이고 n²이 0이고 A¹의 적어도 1개가 1,4-시클로헥실렌기이며 모든 Z¹가 단결합인 화합물을 제외한다)으로 표시되는 화합물을 1종 이상 함유하는 액정 표시 소자.
제3항에 있어서,
일반식(IV)으로 표시되는 화합물로서 다음의 일반식(IVa1) 및 일반식(IVa2)

(식 중, R^7a1 및 R^7a2, R^8a1 및 R^8a2은 각각 독립해서, 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 되고, 당해 알킬기, 알케닐기, 알콕시기 또는 알케닐옥시기 중의 메틸렌기는 산소 원자가 연속해서 결합하지 않는 한 산소 원자로 치환되어 있어도 되고, 카르보닐기가 연속해서 결합하지 않는 한 카르보닐기로 치환되어 있어도 되고,
n^a2은 0 또는 1을 나타내고, A^1a2는 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기 또는 테트라히드로피란-2,5-디일기를 나타내고, 일반식(IVa1) 및 일반식(IVa2) 중의 1,4-페닐렌기 중의 1개 이상의 수소 원자는 불소 원자로 치환되어 있어도 된다)
으로 표시되는 화합물군 중에서 선택되는 적어도 1종류의 화합물을 함유하는 액정 조성물.
제1항에 있어서,
상기 화소 전극이 빗살형이거나 또는, 슬릿을 갖는 액정 표시 소자.