KR20190136919A

KR20190136919A - 액정 표시 소자

Info

Publication number: KR20190136919A
Application number: KR1020190041934A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 사이토
Original assignee: 제이엔씨 주식회사; 제이엔씨 석유 화학 주식회사
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2019-12-10
Also published as: CN110554540B; JP7124462B2; TWI802688B; JP2019211542A; CN110554540A; TW202003805A

Abstract

본 발명은, 짧은 응답 시간, 큰 전압 유지율, 낮은 임계값 전압, 큰 콘트라스트비, 긴 수명과 같은 특성을 가지는 액정 표시 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 상기 과제를 해결하기 위하여. 본 발명의 액정 표시 소자(1)는, 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에 액정층(30)을 구비하고, 제1 기판(10) 상에 제1 전극부(40)를 구비하고, 제1 전극부(40)는, 적어도 1개의 기본 전극부(41)를 구비하고, 기본 전극부(41)는, 제1 기본 전극부(42)와 제2 기본 전극부(43)를 구비하고, 제1 기본 전극부(42)는, 기판면을 따른 제1 방향 X로 연장하고, 제1 방향 X에 직교하는 제2 방향 Y로 이격된 한 쌍의 제1 도전부(42A)를 구비하고, 제2 기본 전극부(43)는, 제1 기본 전극부(42)의 개구부 OP의 근방으로부터 제1 방향 X로 연장되는 제3 도전부(43A)를 구비하고, 액정층에 포함되는 액정 조성물은, 제1 성분으로서 하기 식(1)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유한다.

Description

액정 표시 소자{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정 표시 소자에 관한 것이다.

액정 표시 소자에 있어서, 액정 분자의 동작 모드에 기초한 분류는, PC(phase change), TN(twisted nematic), STN(super twisted nematic), ECB(electrically controlled birefringence), OCB(optically compensated bend), IPS(in-plane switching), VA(vertical alignment), FFS(fringe field switching), FPA(field-induced photo-reactive alignment) 등의 모드이다. 소자의 구동 방식에 기초한 분류는, PM(passive matrix)과 AM(active matrix)이다. PM은, 스태틱(static), 멀티플렉스(multiplex) 등으로 분류되고, AM은, TFT(thin film transistor), MIM(metal insulator metal) 등으로 분류된다. TFT의 분류는 비정질(非晶質) 실리콘(amorphous silicon) 및 다결정 실리콘(polycrystal silicon)이다. 후자는 제조 공정에 따라 고온형과 저온형으로 분류된다. 광원에 기초한 분류는, 자연광을 이용하는 반사형, 백라이트를 이용하는 투과형, 그리고 자연광과 백라이트의 양쪽을 이용하는 반투과형이다.

액정 표시 소자는 네마틱상(nematic phase)을 가지는 액정 조성물을 함유한다. 이 액정 조성물은 적절한 특성을 가진다. 이 액정 조성물의 특성을 향상시킴으로써, 양호한 특성을 가지는 AM 소자를 얻을 수 있다. 이 특성의 관련을 하기 표 1에 정리하여 나타내었다. 액정 조성물의 특성을 시판되고 있는 AM 소자에 기초하여 추가로 설명한다. 네마틱상의 온도 범위는, 소자를 사용할 수 있는 온도 범위와 관련이 있다. 네마틱상의 바람직한 상한 온도는 약 70℃ 이상이며, 그리고 네마틱상의 바람직한 하한 온도는 약 -10℃ 이하이다. 액정 조성물의 점도는 소자의 응답 시간과 관련이 있다. 소자로 동영상을 표시하기 위해서는 짧은 응답 시간이 바람직하다. 1밀리초라도 보다 짧은 응답 시간이 바람직하다. 따라서, 조성물에서의 작은 점도가 바람직하다. 낮은 온도에서의 작은 점도는 더욱 바람직하다.

[표 1] 조성물의 특성과 AM 소자의 특성

액정 조성물의 광학 이방성은, 소자의 콘트라스트비와 관련이 있다. 소자의 모드에 따라, 큰 광학 이방성 또는 작은 광학 이방성, 즉 적절한 광학 이방성이 필요하다. 액정 조성물의 광학 이방성(Δn)과 소자의 셀 갭(d)의 곱(Δn×d)은, 콘트라스트비를 최대로 하도록 설계된다. 곱의 적절한 값은 동작 모드의 종류에 의존한다. 이 값은, VA 모드의 소자에서는 약 0.30㎛∼약 0.40㎛의 범위이며, IPS 모드 또는 FFS 모드의 소자에서는 약 0.20㎛∼약 0.30㎛의 범위이다. 이러한 경우, 작은 셀 갭의 소자에는 큰 광학 이방성을 가지는 액정 조성물이 바람직하다. 액정 조성물에서의 큰 유전율 이방성은, 소자에서의 낮은 임계값 전압, 작은 소비 전력과 큰 콘트라스트비에 기여한다. 따라서, 큰 유전율 이방성이 바람직하다. 액정 조성물에서의 큰 비저항은, 소자에서의 큰 전압 유지율과 큰 콘트라스트비에 기여한다. 따라서, 초기 단계에 있어서 큰 비저항을 가지는 액정 조성물이 바람직하다. 장시간사용한 후, 큰 비저항을 가지는 액정 조성물이 바람직하다. 자외선이나 열에 대한 액정 조성물의 안정성은, 소자의 수명과 관련이 있다. 이 안정성이 높을 때, 소자의 수명은 길다. 이와 같은 특성은, 액정 모니터, 액정 TV 등에 사용하는 AM 소자에 바람직하다.

TN 모드를 가지는 AM 소자에 있어서는 양(+)의 유전율 이방성을 가지는 조성물이 사용된다. VA 모드를 가지는 AM 소자에 있어서는 음(-)의 유전율 이방성을 가지는 조성물이 사용된다. IPS 모드 또는 FFS 모드를 가지는 AM 소자에 있어서는 양 또는 음의 유전율 이방성을 가지는 조성물이 사용된다. 또한, 고분자 지지 배향(PSA; polymer sustained alignment)형 AM 소자에 있어서는 양 또는 음의 유전율 이방성을 가지는 조성물이 사용된다.

액정 표시 소자에 있어서, 횡전계형으로서는, IPS(In-Plane-Switching) 모드(IPS 방식이라고도 함)나 FFS(Fringe Field Switching) 모드(FFS 방식이라고도 함) 등이 있으며, 횡전계형은, 종전계형에 비해, 시야각의 넓이나 개구율(1화소 영역 중 표시에 유효한 영역의 면적율) 등의 점에서 유리하다.

IPS 방식 및 FFS 방식은, 어느 쪽도 횡전계형으로 분류되지만, IPS 방식에서는, 일반적으로 공통 전극과 화소 전극이 동일한 층에 형성되고 횡전계가 형성되는 데 비해, FFS 방식에서는, 공통 전극과 화소 전극이 절연막을 사이에 두고 상이한 층에 설치되고, 상층측이 되는 전극이 슬릿형이 되고, 정확하게는 횡전계와 종전계의 양쪽 성분을 포함하는 경사 전계(프린지(fringe) 전계)가 되어 있다.

그리고, FFS 방식의 액정 표시 소자에서는, 전극 구조가 복잡한 문제가 있으므로, 특허문헌 1에서는, 구성을 복잡하게 하지 않고 개구율이 높은, 밝은 표시를 실현하는 FFS 방식의 액정 표시 소자가 제안되어 있다.

일본공개특허 제2008-52161호 공보

그런데, 액정 표시 소자의 성능 개선은, 전극 구조뿐만 아니라, 전술한 바와 같이 액정층에 사용하는 액정 조성물을 포함하여, 개선의 여지가 있으며, 아직도, 짧은 응답 시간, 큰 전압 유지율, 낮은 임계값 전압, 큰 콘트라스트비, 긴 수명과 같은 특성을 가지는 액정 표시 소자가 요구되고 있다.

본 발명은, 전술한 사정으로 감안하여 이루어 것이며, 짧은 응답 시간, 큰 전압 유지율, 낮은 임계값 전압, 큰 콘트라스트비, 긴 수명과 같은 특성을 가지는 액정 표시 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 액정 표시 소자는,

대향하는 제1 기판과 제2 기판 사이에 액정층을 구비하고,

제1 기판 상에 제1 전극부를 구비하고,

제1 전극부는, 적어도 1개의 기본 전극부를 구비하고,

기본 전극부는, 제1 기본 전극부와 제2 기본 전극부를 구비하고,

제1 기본 전극부는, 기판면을 따른 제1 방향으로 연장되고, 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 이격된 한 쌍의 제1 도전부를 구비하고,

제2 기본 전극부는, 제1 기본 전극부의 개구부 근방으로부터 제1 방향으로 연장되는 제3 도전부를 구비하고,

액정층에 포함되는 액정 조성물은, 제1 성분으로서 하기 식(1)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유한다.

상기 식(1)에 있어서, R¹ 및 R²는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이며; 환 A 및 환 B는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌이며; Z¹은, 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; a는, 1, 2, 또는 3이다.

또한, 본 발명이 다른 액정 표시 소자는,

대향하는 제1 기판과 제2 기판 사이에 액정층과,

제1 기판 상에 설치되고, 적어도 1개의 제1 기본 전극부를 가지는 제1 전극부와,

제1 기판 상에 설치되고, 적어도 1개의 제2 기본 전극부를 가지는 제2 전극부를 구비하고,

본 발명에 의하면, 짧은 응답 시간, 큰 전압 유지율, 낮은 임계값 전압, 큰 콘트라스트비, 긴 수명과 같은 특성을 가지는 액정 표시 소자를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시형태의 액정 표시 소자 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시형태의 액정 표시 소자의 전극 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제1 실시형태의 제1 전극부를 나타내는 평면도이다.
도 4의 (a)는 본 발명에 따른 제1 실시형태의 제1 전극부의 접속 도전부의 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 4의 (b)는 본 발명에 따른 제1 실시형태의 제1 전극부의 접속 도전부의 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 3에 대응하는 제1 전극부의 평면도이며, 시뮬레이션 결과를 나타낸 도 7∼도 12의 그래프에 사용되고 있는 파라미터 등을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 7∼도 9의 응답 시간의 정의를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 제1 실시형태의 응답 시간에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸 제1 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 제1 실시형태의 응답 시간에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸 제2 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 제1 실시형태의 응답 시간에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸 제3 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 제1 실시형태의 투과율에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸 제1 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 제1 실시형태의 투과율에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸 제2 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 제1 실시형태의 투과율에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸 제3 그래프이다.
도 13은 비교용의 종래의 FFS 방식의 화소 전극의 일례를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 제1 실시형태의 변형예인 화소 전극의 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 제1 실시형태의 제1 전극부와 제2 전극부 사이에 전위차를 발생시켜, 프린지 전계를 발생시켰을 때의 액정 분자 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 제2 실시형태의 액정 표시 소자 일부 단면도이다.
도 17은 본 발명에 따른 제2 실시형태의 액정 표시 소자 전극 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 18은 본 발명에 따른 제2 실시형태의 제1 전극부를 복수의 화소 영역마다의 단위 또는 전체 화소 영역의 단위로 설치한 경우를 모식적으로 나타낸 평면도이다.
도 19는 본 발명에 따른 제3 실시형태의 액정 표시 소자 전극 구조를 설명하기 위한 평면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 그리고, 실시형태의 설명 전체를 통하여 동일한 요소에는 동일한 번호 또는 부호를 부여하고 있다.

(액정 조성물)

본 발명의 액정 표시 소자 액정층에 포함되는 액정 조성물에 대하여 설명한다.

그리고, 본 명세서에서의 용어의 사용법은 다음과 같다.

「액정 조성물」 및 「액정 표시 소자」의 용어를 각각 「조성물」 및 「소자」로 약칭하는 경우가 있다. 「액정 표시 소자」는 액정 표시 패널 및 액정 화면 모듈의 총칭이다. 「액정성 화합물」은, 네마틱상, 스멕틱상과 같은 액정상을 가지는 화합물 및 액정상을 가지고 있지 않지만, 네마틱상의 온도 범위, 점도, 유전율 이방성과 같은 특성을 조절할 목적으로 조성물에 혼합되는 화합물의 총칭이다. 이 화합물은, 예를 들면, 1,4-시클로헥실렌이나 1,4-페닐렌과 같은 6원환을 가지고, 그 분자(액정 분자)는 봉형(rod like)이다. 「중합성 화합물」은, 조성물 중에 중합체를 생성시킬 목적으로 첨가하는 화합물이다. 알케닐을 가지는 액정성 화합물은, 그러한 의미에서는 중합성 화합물로 분류되지 않는다.

액정 조성물은, 복수의 액정성 화합물을 혼합함으로써 조제된다. 이 액정 조성물에, 광학 활성 화합물이나 중합성 화합물과 같은 첨가물이 필요에 따라 첨가된다. 액정성 화합물의 비율은, 첨가물을 첨가한 경우라도, 첨가물을 포함하지 않는 액정 조성물의 질량을 기준으로 한 질량 백분율(질량%)로 표시된다. 첨가물의 비율은, 첨가물을 포함하지 않는 액정 조성물의 질량을 기준으로 한 질량 백분율(질량%)로 표시된다. 즉, 액정성 화합물이나 첨가물의 비율은, 액정성 화합물의 전체 질량을 기준으로 산출된다.

「네마틱상의 상한 온도」를 「상한 온도」로 약칭하는 경우가 있다. 「네마틱상의 하한 온도」를 「하한 온도」로 약칭하는 경우가 있다. 「유전율 이방성을 높인다」의 표현은, 유전율 이방성이 양인 조성물일 때는, 그 값이 양으로 증가하는 것을 의미하고, 유전율 이방성이 음인 조성물 일 때는, 그 값이 음으로 증가하는 것을 의미한다. 「전압 유지율이 크다」는, 소자가 초기 단계에 있어서 실온에서 뿐만 아니라 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 전압 유지율을 가지고, 그리고 장시간 사용한 후 실온에서 뿐만 아니라 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 전압 유지율을 가지는 것을 의미한다. 조성물이나 소자의 특성이 경시(經時)의 변화 시험에 의해 검토되는 경우가 있다.

상기한 화합물(1z)을 예로 들어 설명한다. 식(1z)에 있어서, 육각형으로 에워싼 α 및 β의 기호는 각각 환 α 및 환 β에 대응하고, 6원환, 축합환과 같은 환을 나타낸다. 첨자 'x'가 2일 때, 2개의 환 α가 존재한다. 2개의 환 α기 나타내는 2개의 기는, 동일할 수도 있고, 또는 상이할 수도 있다. 이 룰은, 첨자 'x'가 2보다 클 때, 임의의 2개의 환 α에 적용된다. 이 룰은, 결합기 Z와 같은, 다른 기호에도 적용된다. 환 β의 1변을 가로지르는 사선은, 환 β 상의 임의의 수소가 치환기(-Sp-P)로 치환될 수도 있는 것을 나타낸다. 첨자 'y'는 치환된 치환기의 수를 나타낸다. 첨자 'y'가 0일 때, 그러한 치환은 없다. 첨자 'y'\가 2 이상일 때, 환 β 상에는 복수의 치환기(-Sp-P)가 존재한다. 이 경우에도, 「동일할 수도 있고, 또는 상이할 수도 있다」의 룰이 적용된다. 그리고, 이 룰은, Ra의 기호를 복수의 화합물에 사용한 경우에도 적용된다.

식(1z)에 있어서, 예를 들면, 「Ra 및 Rb는, 알킬, 알콕시, 또는 알케닐이다」와 같은 표현은, Ra 및 Rb가 독립적으로, 알킬, 알콕시, 및 알케닐의 군으로부터 선택되는 것을 의미한다. 여기서, Ra에 의해 표시되는 기와 Rb에 의해 표시되는 기가 동일할 수도 있고, 또는 상이할 수도 있다. 이 룰은, Ra의 기호를 복수의 화합물에 사용한 경우에도 적용된다. 이 룰은, 복수의 Ra를 1개의 화합물에 사용한 경우에도 적용된다.

식(1z)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 「화합물(1z)」로 약칭하는 경우가 있다. 「화합물(1z)」은, 식(1z)으로 표시되는 1개의 화합물, 2개의 화합물의 혼합물, 또는 3개 이상의 화합물의 혼합물을 의미한다. 다른 식으로 표시되는 화합물에 대해서도 동일하다. 「식(1z) 및 식(2z)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물」의 표현은, 화합물(1z) 및 화합물(2z)의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 의미한다.

「적어도 1개의 'A'」의 표현은, 'A'의 수는 임의의 것을 의미한다. 「적어도 1개의 'A'는, 'B'로 치환될 수도 있다」의 표현은, 'A'의 수가 1일 때, 'A'의 위치는 임의이며, 'A'의 수가 2개 이상일 때도, 이들의 위치는 제한없이 선택할 수 있다. 「적어도 1개의 -CH₂-는 -O-로 치환될 수도 있다」의 표현이 사용되는 경우가 있다. 이 경우에, -CH₂-CH₂-CH₂-는, 인접하지 않는 -CH₂-가 -O-로 치환되는 것에 의해 -O-CH₂-O-로 변환되어도 된다. 그러나, 인접한 -CH₂-가 -O-로 치환되지는 않는다. 이 치환으로는 -O-O-CH₂-(퍼옥사이드)가 생성되기 때문이다.

액정성 화합물의 알킬은, 직쇄형 또는 분지형이며, 환형 알킬을 포함하지 않는다. 직쇄형 알킬은, 분지형 알킬보다 바람직하다. 이는, 알콕시, 알케닐과 같은 단말기에 대해서도 동일하다. 1,4-시클로헥실렌에 관한 입체 배치는, 상한 온도를 높이기 위하여 시스보다 트랜스가 바람직하다. 2-플루오로-1,4-페닐렌은 좌우비대칭이므로, 좌향(L) 및 우향(R)이 존재한다.

테트라하이드로피란-2,5-디일과 같은 2가의 기에 있어서도 동일하다. 그리고, 바람직한 테트라하이드로피란-2,5-디일은, 상한 온도를 높이기 위하여 우향(R)이다. 카르보닐옥시와 같은 결합기(-COO- 또는 -OCO-)도 동일하다.

본 발명에서의 액정 조성물을 다음 순서로 설명한다. 첫째로, 조성물에서의 성분 화합물의 구성을 설명한다. 둘째로, 성분 화합물의 주요한 특성, 및 이 화합물이 조성물 및 소자에 미치는 주요한 효과를 설명한다. 셋째로, 조성물에서의 성분의 조합, 성분의 바람직한 비율 및 그 근거를 설명한다. 넷째로, 성분 화합물의 바람직한 형태를 설명한다. 다섯째로, 바람직한 성분 화합물을 나타낸다. 여섯째로, 조성물에 첨가할 수도 있는 첨가물을 설명한다. 일곱째로, 성분 화합물의 합성법을 설명한다. 마지막으로, 조성물의 용도를 설명한다.

첫째로, 조성물의 구성을 설명한다. 이 조성물은, 복수의 액정성 화합물을 함유한다. 이 조성물은, 첨가물을 함유할 수도 있다. 첨가물은, 광학 활성 화합물, 산화방지제, 자외선 흡수제, 소광제, 색소, 소포제(消泡劑), 중합성 화합물, 중합개시제, 중합 억제제, 극성 화합물 등이다. 이 조성물은, 액정성 화합물의 관점에서 조성물 A와 조성물 B로 분류된다. 조성물 A는, 화합물(1), 화합물(2) 및 화합물(3)로부터 선택된 액정성 화합물 이외에, 그 외의 액정성 화합물, 첨가물 등을 더욱 함유할 수도 있다. 「그 외의 액정성 화합물」은, 화합물(1), 화합물(2) 및 화합물(3)과는 상이한 액정성 화합물이다. 이와 같은 화합물은, 특성을 더욱 조정할 목적으로 조성물에 혼합된다.

조성물 B는, 실질적으로 화합물(1), 화합물(2) 및 화합물(3)로부터 선택된 액정성 화합물만으로 이루어진다. 「실질적으로」는, 조성물 B가 첨가물을 함유할 수도 있지만, 그 외의 액정성 화합물을 함유하지 않는 것을 의미한다. 조성물 B는 조성물 A와 비교하여 성분의 수가 적다. 비용을 낮추는 관점에서, 조성물 B는 조성물 A보다 바람직하다. 그 외의 액정성 화합물을 혼합함으로써 특성을 더욱 조정할 수 있는 관점에서, 조성물 A는 조성물 B보다 바람직하다.

-제1 성분-

먼저, 조성물의 제1 성분에 대하여 설명한다.

본 발명의 액정 표시 소자 액정층에 포함되는 액정 조성물은, 제1 성분으로서 식(1)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는 것이다.

식(1)에 있어서, R¹ 및 R²는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이며; 환 A 및 환 B는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌이며; Z¹은, 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; a는, 1, 2, 또는 3이다.

제1 성분으로서, 식(1-1)∼식(1-13)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.

식(1-1)∼식(1-13)에 있어서, R¹ 및 R²는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이다.

액정 조성물중의 제1 성분의 비율은, 10질량%∼90질량%의 범위인 것이 바람직하다.

-제2 성분-

다음으로, 제2 성분에 대하여 설명한다.

본 발명에서의 액정 조성물은, 제2 성분으로서 식(2)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유할 수도 있다.

식(2)에 있어서, R³는 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이며; 환 C는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌, 피리미딘-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 또는 테트라하이드로피란-2,5-디일이며; Z²는, 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 카르보닐옥시, 또는 디플루오로메틸렌옥시이며; X¹ 및 X²는 독립적으로, 수소 또는 불소이며; Y¹은, 불소, 염소, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐옥시이며; b는, 1, 2, 3, 또는 4이다.

제2 성분으로서 식(2-1)∼식(2-35)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.

식(2-1)∼식(2-35)에 있어서, R³는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이다.

액정 조성물 중의 제2 성분의 비율은, 10질량%∼85질량%의 범위인 것이 바람직하다.

-제3 성분-

다음으로, 제3 성분에 대하여 설명한다.

본 발명에서의 액정 조성물은, 제3 성분으로서 식(3)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유할 수도 있다.

식(3)에 있어서, R⁴ 및 R⁵는, 수소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐옥시이며; 환 D 및 환 F는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 크로만-2,6-디일, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 크로만-2,6-디일이며; 환 E는, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-5-메틸-1,4-페닐렌, 3,4,5-트리플루오로나프탈렌-2,6-디일, 7,8-디플루오로크로만-2,6-디일, 3,4,5,6-테트라플루오로플루오렌-2,7-디일, 4,6-디플루오로디벤조퓨란-3,7-디일, 4,6-디플루오로디벤조티오펜-3,7-디일, 또는 1,1,6,7-테트라플루오로인단-2,5-디일이며; Z³ 및 Z⁴는, 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; c는, 0, 1, 2, 또는 3이며, d는, 0 또는 1이며, 그리고, c 및 d의 합은, 3 이하이다.

제3 성분으로서 식(3-1)∼식(3-35)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.

식(3-1)∼식(3-35)에 있어서, R⁴ 및 R⁵는, 수소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐옥시이다.

제3 성분의 비율은 10질량%∼90질량%의 범위인 것이 바람직하다.

둘째로, 성분 화합물의 주요한 특성, 및 이 화합물이 조성물이나 소자에 미치는 주요한 효과를 설명한다. 성분 화합물의 주요한 특성을 본 발명의 효과에 기초하여 표 2에 정리하여 나타내었다. 표 2의 기호에 있어서, L은 크거나 또는 높은 것을, M은 중간 정도의 것을, S는 작거나 또는 낮은 것을 의미한다. 기호 L, M, S는, 성분 화합물의 사이의 정성적인 비교에 기초한 분류이며, 0(제로)은, S보다 작은 것을 의미한다.

[표 2] 액정성 화합물의 특성

성분 화합물의 주요한 효과는 다음과 같다. 화합물(1)은, 점도를 낮추거나, 또는 상한 온도를 높인다. 화합물(2)은 유전율 이방성을 높인다. 화합물(3)은 유전율 이방성을 높이고, 그리고 하한 온도를 낮춘다.

셋째로, 조성물에서의 성분의 조합, 성분 화합물의 바람직한 비율 및 근거를 설명한다. 조성물에서의 성분의 바람직한 조합은, 화합물(1)+화합물(2), 화합물(1)+화합물(3), 또는 화합물(1)+화합물(2)+화합물(3)이다. 더욱 바람직한 조합은, 화합물(1)+화합물(2)또는 화합물(1)+화합물(3)이다.

화합물(1)의 바람직한 비율은, 상한 온도를 높이기 위하여, 또는 점도를 낮추기 위하여 약 10질량% 이상이며, 유전율 이방성을 높이기 위하여 약 90질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 20질량%∼약 80질량%의 범위이다. 특히 바람직한 비율은 약 30질량%∼약 70질량%의 범위이다.

화합물(2)의 바람직한 비율은, 유전율 이방성을 높이기 위하여 약 10질량% 이상이며, 하한 온도를 낮추기 위하여 또는 점도를 낮추기 위하여 약 85질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 20질량%∼약 80질량%의 범위이다. 특히 바람직한 비율은 약 30질량%∼약 70질량%의 범위이다.

화합물(3)의 바람직한 비율은, 유전율 이방성을 높이기 위하여 약 10질량% 이상이며, 하한 온도를 낮추기 위하여 약 90질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 20질량%∼약 80질량%의 범위이다. 특히 바람직한 비율은 약 30질량%∼약 70질량%의 범위이다.

넷째로, 성분 화합물의 바람직한 형태를 설명한다.

식(1), 식(2), 및 식(3)에 있어서, R¹ 및 R²는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이다. 바람직한 R¹ 또는 R²는, 점도를 낮추기 위하여, 탄소수 2∼12의 알케닐이며, 안정성을 높이기 위하여 탄소수 1∼12의 알킬이다. R³는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이다. 바람직한 R³는, 안정성을 높이기 위하여 탄소수 1∼12의 알킬이다. R⁴ 및 R⁵는, 수소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐옥시이다. 바람직한 R⁴ 또는 R⁵는, 안정성을 높이기 위하여 탄소수 1∼12의 알킬이며, 유전율 이방성을 높이기 위하여 탄소수 1∼12의 알콕시이다.

바람직한 알킬은, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 또는 옥틸이다. 더욱 바람직한 알킬은, 점도를 낮추기 위하여 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 또는 펜틸이다.

바람직한 알콕시는, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 또는 헵틸옥시이다. 점도를 낮추기 위하여, 더욱 바람직한 알콕시는, 메톡시 또는 에톡시이다.

바람직한 알케닐은, 비닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 4-펜테닐, 1-헥세닐, 2-헥세닐, 3-헥세닐, 4-헥세닐, 또는 5-헥세닐이다. 더욱 바람직한 알케닐은, 점도를 낮추기 위하여 비닐, 1-프로페닐, 3-부테닐, 또는 3-펜테닐이다. 이 알케닐에서의 -CH=CH-의 바람직한 입체 배치는, 2중 결합의 위치에 의존한다. 점도를 낮추기 위한 등의 목적으로 1-프로페닐, 1-부테닐, 1-펜테닐, 1-헥세닐, 3-펜테닐, 3-헥세닐과 같은 알케닐에 있어서는 트랜스가 바람직하다. 2-부테닐, 2-펜테닐, 2-헥세닐과 같은 알케닐에 있어서는 시스가 바람직하다.

바람직한 알케닐옥시는, 비닐옥시, 알릴옥시, 3-부테닐옥시, 3-펜테닐옥시, 또는 4-펜테닐옥시이다. 점도를 낮추기 위하여, 더욱 바람직한 알케닐옥시는, 알릴옥시 또는 3-부테닐옥시이다.

적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 알킬의 바람직한 예는, 플루오로메틸, 2-플루오로에틸, 3-플루오로프로필, 4-플루오로부틸, 5-플루오로펜틸, 6-플루오로헥실, 7-플루오로헵틸, 또는 8-플루오로옥틸이다. 더욱 바람직한 예는, 유전율 이방성을 높이기 위하여 2-플루오로에틸, 3-플루오로프로필, 4-플루오로부틸, 또는 5-플루오로펜틸이다.

적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 알케닐의 바람직한 예는, 2,2-디플루오로비닐, 3,3-디플루오로-2-프로페닐, 4,4-디플루오로-3-부테닐, 5,5-디플루오로-4-펜테닐, 또는 6,6-디플루오로-5-헥세닐이다. 더욱 바람직한 예는, 점도를 낮추기 위하여 2,2-디플루오로비닐 또는 4,4-디플루오로-3-부테닐이다.

환 A 및 환 B는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌이다. 바람직한 환 A 또는 환 B는, 점도를 낮추기 위하여, 또는 상한 온도를 높이기 위하여, 1,4-시클로헥실렌이며, 하한 온도를 낮추기 위하여 1,4-페닐렌이다.

환 C는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌, 피리미딘-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 또는 테트라하이드로피란-2,5-디일이다. 바람직한 환 C는, 상한 온도를 높이기 위하여 1,4-시클로헥실렌이며, 광학 이방성을 높이기 위하여 1,4-페닐렌이며, 유전율 이방성을 높이기 위하여 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌이다. 테트라하이드로피란-2,5-디일은,

또는

이며, 바람직하게는

이다.

환 D 및 환 F는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 크로만-2,6-디일, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 크로만-2,6-디일이다. 테트라하이드로피란-2,5-디일은,

또는

이며, 바람직하게는

이다.

환 E는, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-5-메틸-1,4-페닐렌, 3,4,5-트리플루오로나프탈렌-2,6-디일, 7,8-디플루오로크로만-2,6-디일, 3,4,5,6-테트라플루오로플루오렌-2,7-디일(FLF4), 4,6-디플루오로디벤조퓨란-3,7-디일(DBFF2), 4,6-디플루오로디벤조티오펜-3,7-디일(DBTF2), 또는 1,1,6,7-테트라플루오로인단-2,5-디일(InF4)이다.

바람직한 환 E는, 점도를 낮추기 위하여 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌이며, 광학 이방성을 낮추기 위하여 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌이며, 유전율 이방성을 높이기 위하여 7,8-디플루오로크로만-2,6-디일이다.

Z¹은, 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이다. 바람직한 Z¹은, 점도를 낮추기 위하여 단결합이다. Z²는, 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 카르보닐옥시, 또는 디플루오로메틸렌옥시이다. 바람직한 Z²는, 점도를 낮추기 위하여 단결합이며, 유전율 이방성을 높이기 위하여, 디플루오로메틸렌옥시이다. Z³ 및 Z⁴는, 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이다. 바람직한 Z³ 또는 Z⁴는, 점도를 낮추기 위하여 단결합이며, 하한 온도를 낮추기 위하여 에틸렌이며, 유전율 이방성을 높이기 위하여 메틸렌옥시이다.

a는, 1, 2, 또는 3이다. 바람직한 a는 점도를 낮추기 위하여 1이며, 상한 온도를 높이기 위하여 2 또는 3이다. b는, 1, 2, 3, 또는 4이다. 바람직한 b는, 유전율 이방성을 높이기 위하여 2 또는 3이다. c는, 0, 1, 2, 또는 3이며, d는, 0 또는 1이며, 그리고 c와 d의 합은, 3 이하이다. 바람직한 c는 점도를 낮추기 위하여 1이며, 상한 온도를 높이기 위하여 2 또는 3이다. 바람직한 d는 점도를 낮추기 위하여 0이며, 하한 온도를 낮추기 위하여 1이다.

다섯째로, 바람직한 성분 화합물을 설명한다.

바람직한 화합물(1)은, 상기 화합물(1-1)∼화합물(1-13)이다. 이들 화합물에 있어서, 제1 성분 중 적어도 1개가, 화합물(1-1), 화합물(1-3), 화합물(1-5), 화합물(1-6), 또는 화합물(1-8)인 것이 바람직하다. 제1 성분 중 적어도 2개가, 화합물(1-1) 및 화합물(1-3), 화합물(1-1) 및 화합물(1-5), 또는 화합물(1-1) 및 화합물(1-6)의 조합인 것이 바람직하다.

바람직한 화합물(2)은, 상기 화합물(2-1)∼화합물(2-35)이다. 이들 화합물에 있어서, 제2 성분 중 적어도 1개가, 화합물(2-4), 화합물(2-12), 화합물(2-14), 화합물(2-15), 화합물(2-17), 화합물(2-18), 화합물(2-23), 화합물(2-24), 화합물(2-27), 화합물(2-29), 또는 화합물(2-30)인 것이 바람직하다. 제2 성분 중 적어도 2개가, 화합물(2-12) 및 화합물(2-15), 화합물(2-14) 및 화합물(2-27), 화합물(2-18) 및 화합물(2-24), 화합물(2-18) 및 화합물(2-29), 화합물(2-24) 및 화합물(2-29), 또는 화합물(2-29) 및 화합물(2-30)의 조합인 것이 바람직하다.

바람직한 화합물(3)은, 상기 화합물(3-1)∼화합물(3-35)이다. 이들 화합물에 있어서, 제3 성분 중 적어도 1개가, 화합물(3-1), 화합물(3-3), 화합물(3-6), 화합물(3-8), 화합물(3-10), 화합물(3-14), 또는 화합물(3-16)인 것이 바람직하다. 제3 성분 중 적어도 2개가, 화합물(3-1) 및 화합물(3-8), 화합물(3-1) 및 화합물(3-14), 화합물(3-3) 및 화합물(3-8), 화합물(3-3) 및 화합물(3-14), 화합물(3-3) 및 화합물(3-16), 화합물(3-6) 및 화합물(3-8), 화합물(3-6) 및 화합물(3-10), 화합물(3-6) 및 화합물(3-16), 화합물(3-10) 및 화합물(3-16)의 조합인 것이 바람직하다.

여섯째로, 조성물에 첨가할 수도 있는 첨가물을 설명한다. 이와 같은 첨가물은, 광학 활성 화합물, 산화방지제, 자외선 흡수제, 소광제, 색소, 소포제, 중합성 화합물, 중합개시제, 중합 억제제, 극성 화합물 등이다. 액정 분자의 나선 구조를 유도하여 비틀림각을 부여할 목적으로서, 광학 활성 화합물이 조성물에 첨가된다. 이와 같은 화합물의 예는, 화합물(4-1)∼화합물(4-5)이다. 광학 활성 화합물의 바람직한 비율은 약 5질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 0.01질량%∼약 2질량%의 범위이다.

대기 중에서의 가열에 의한 비저항의 저하를 방지하기 위하여, 또는 소자를 장시간 사용한 후, 실온에서 뿐만 아니라 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 전압 유지율을 유지하기 위하여, 화합물(5-1)∼화합물(5-3)과 같은 산화방지제를 조성물에 더욱 첨가해도 된다.

화합물(5-2)은, 휘발성이 작으므로, 소자를 장시간 사용한 후, 실온에서 뿐만 아니라 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 전압 유지율을 유지하는 데도 유효하다. 산화방지제의 바람직한 비율은, 그 효과를 얻기 위해 약 50ppm 이상이며, 상한 온도를 낮추지 않도록, 또는 하한 온도를 높이지 않도록 약 600ppm 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 약 100ppm∼약 300ppm의 범위이다.

자외선 흡수제의 바람직한 예는, 벤조페논유도체, 벤조에이트 유도체, 트리아졸 유도체 등이다. 입체 장애가 있는 아민과 같은 광안정제도 또한 바람직하다. 광안정제의 바람직한 예는, 화합물(6-1)∼화합물(6-16) 등이다. 이 흡수제나 안정제에서의 바람직한 비율은, 그 효과를 얻기 위해 약 50ppm 이상이며, 상한 온도를 낮추지 않도록, 또는 하한 온도를 높이지 않도록 약 10000ppm 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 100ppm∼약 10000ppm의 범위이다.

소광제는, 액정 화합물이 흡수한 광 에너지를 수용하여, 열 에너지로 변환함으로써, 액정 화합물의 분해를 방지하는 화합물이다. 소광제의 바람직한 예는, 화합물(7-1)∼화합물(7-7) 등이다. 이 소광제에서의 바람직한 비율은, 그 효과를 얻기 위해 약 50ppm 이상이며, 하한 온도를 높이지 않기 위하여 20000ppm 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 100ppm∼약 10000ppm의 범위이다.

GH(guest host) 모드의 소자에 적합시키기 위하여, 아조계 색소, 안트라퀴논계 색소 등과 같은 2색성 색소가 조성물에 첨가된다. 색소의 바람직한 비율은, 약 0.01질량%∼약 10질량%의 범위이다. 거품을 방지하기 위하여, 디메틸실리콘 오일, 메틸페닐실리콘 오일 등의 소포제가 조성물에 첨가된다. 소포제의 바람직한 비율은, 그 효과를 얻기 위해 약 1ppm 이상이며, 표시 불량을 방지하기 위해 약 1000ppm 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 약 1ppm∼약 500ppm의 범위이다.

고분자 지지 배향(PSA)형 소자에 적합시키기 위해 중합성 화합물이 사용된다. 이와 같은 중합성 화합물의 바람직한 예는, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 비닐 화합물, 비닐옥시 화합물, 프로페닐에테르, 에폭시 화합물(옥시란, 옥세탄), 비닐케톤 등의 화합물이다. 더욱 바람직한 예는, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트의 유도체이다. 바람직한 비율은, 중합성 화합물의 전체 질량을 기준으로 10질량% 이상이다. 더욱 바람직한 비율은, 50질량% 이상이다. 특히 바람직한 비율은, 80질량% 이상이다. 가장 바람직한 비율은, 100질량%이다.

중합성 화합물은 자외선 조사에 의해 중합한다. 광중합개시제 등의 적절한 개시제 존재 하에서 중첩시켜도 된다. 중합을 위한 적절한 조건, 개시제의 적절한 타입, 및 적절한 양은, 당업자에는 기지(旣知)이며, 문헌에 기재되어 있다. 예를 들면, 광개시제인 Irgacure651(등록상표, BASF 제조), Irgacure184(등록상표, BASF 제조), 또는 Darocur1173(등록상표, BASF 제조)이 라디칼 중합에 대하여 적절하다. 광중합개시제의 바람직한 비율은, 중합성 화합물의 전체 질량을 기준으로 약 0.1질량%∼약 5질량%의 범위이다. 더욱 바람직한 비율은 약 1질량%∼약 3질량%의 범위이다.

중합성 화합물을 보관할 때, 중합을 방지하기 위해 중합 억제제를 첨가해도 된다. 중합성 화합물은, 통상은 중합 억제제를 제거하지 않은 채 조성물에 첨가된다. 중합 억제제의 예는, 하이드로퀴논, 메틸하이드로퀴논과 같은 하이드로퀴논 유도체, 4-tert-부틸카테콜, 4-메톡시페놀, 페노티아진 등이다.

극성 화합물은, 극성을 가지는 유기 화합물이다. 여기서는, 이온 결합을 가지는 화합물은 포함되지 않는다. 산소, 유황, 및 질소와 같은 원자는, 보다 전기적으로 음성이며, 부분적인 음전하를 가지는 경향이 있다. 탄소 및 수소는 중성이거나, 또는 부분적인 양전하를 가지는 경향이 있다. 극성은, 화합물 중의 상이한 종류의 원자 사이에서 부분 전하가 균등하게 분포되지 않는 것에 의해 생긴다. 예를 들면, 극성 화합물은, -OH, -COOH, -SH, -NH₂, >NH, >N-과 같은 부분 구조 중 적어도 1개를 가진다.

일곱째로, 성분 화합물의 합성법을 설명한다. 이들 화합물은 기지의 방법에 의해 합성할 수 있다. 합성법을 예시한다. 화합물(1-1)은, 일본공개특허 소 59-176221호 공보에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물(2-4)은, 일본공개특허 평 10-204016에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물(3-1)은, 일본공개특허 제2000-053602호 공보에 기재된 방법으로 합성한다. 산화방지제는 시판되고 있다. 화합물(5-1)은, 알드리치(Sigma-Aldrich Corporation)로부터 입수할 수 있다. 화합물(5-2) 등은, 미국특허 3660505호 명세서에 기재된 방법에 의해 합성한다.

합성법을 기재하지 않은 화합물은, 오가닉·신세시스(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc.), 오가닉·리액션즈(Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc), 콤프리헨시브·오가닉·신세시스(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press), 신실험 화학강좌(마루젠(丸善)) 등의 서적에 기재된 방법에 의해 합성할 수 있다. 조성물은, 이와 같이 하여 얻은 화합물로부터 공지의 방법에 의해 조제된다. 예를 들면, 성분 화합물을 혼합하고, 그리고 가열에 의해 서로 용해시킨다.

마지막으로, 조성물의 용도를 설명한다. 이 조성물은 주로, 약 -10℃ 이하의 하한 온도, 약 70℃ 이상의 상한 온도, 그리고, 약 0.07∼약 0.20의 범위 광학 이방성을 가진다. 성분 화합물의 비율을 제어함으로써, 또는 그 외의 액정성 화합물을 혼합함으로써, 약 0.08∼약 0.25의 범위 광학 이방성을 가지는 조성물을 조제해도 된다. 시행 착오에 의해, 약 0.10∼약 0.30의 범위 광학 이방성을 가지는 조성물을 조제해도 된다. 이 조성물을 함유하는 소자는 큰 전압 유지율을 가진다. 이 조성물은 AM 소자에 적합하다. 이 조성물은 투과형 AM 소자에 특히 적합하다. 이 조성물은, 네마틱상을 가지는 조성물로서의 사용, 광학 활성 화합물을 첨가함으로써 광학 활성인 조성물로서의 사용이 가능하다.

이 조성물은 AM 소자로의 사용이 가능하다. 또한 PM 소자로의 사용도 가능하다. 이 조성물은, PC, TN, STN, ECB, OCB, IPS, FFS, VA, FPA 등의 모드를 가지는 AM 소자 및 PM 소자로의 사용이 가능하다. TN, OCB, IPS 모드 또는 FFS 모드를 가지는AM 소자로의 사용은 특히 바람직하다. IPS 모드 또는 FFS 모드를 가지는 AM 소자에 있어서, 전압이 무인가일 때, 액정 분자의 배열이 유리 기판에 대하여 평행이라도 되고, 또는 수직이라도 된다. 이 소자가 반사형, 투과형 또는 반투과형이라도 된다. 투과형 소자로의 사용은 바람직하다. 비결정 실리콘-TFT 소자 또는 다결정 실리콘-TFT 소자로의 사용도 가능하다. 이 조성물을 마이크로캡슐화하여 제작한NCAP(nematic curvilinear aligned phase)형 소자나, 조성물 중에 3차원의 그물눈형 고분자를 형성시킨 PD(polymer dispersed)형 소자에도 사용할 수 있다.

(조제예)

다음으로, 본 발명의 액정 조성물의 조제예에 대하여 설명한다. 그리고, 액정 조성물은, 이하의 조제예로 한정되는 것은 아니다. 합성한 화합물은, NMR 분석 등의 방법에 의해 확인했다. 화합물, 조성물, 및 소자의 특성은, 하기 방법에 의해 측정했다.

NMR 분석: 측정 시에는, 브루커바이오스핀사에서 제조한 DRX-500을 사용했다. ¹H-NMR의 측정에서는, 시료를 CDCl₃ 등의 중수소화 용매에 용해시키고, 측정은, 실온에서, 500MHz, 적산 횟수 16회의 조건으로 행하였다. 테트라메틸실란을 내부 표준으로서 사용했다. ¹⁹F-NMR의 측정에서는, CFCl₃를 내부 표준으로서 사용하고, 적산 횟수 24회로 행하였다. 핵자기 공명 스펙트럼의 설명에 있어서, s는 싱글렛(singlet), d는 더블릿(doublet), t는 트리플렛(triplet), q는 쿼텟(quartet), quin은 퀸테트(quintet), sex는 섹스텟(sextet), m은 멀티플렛, br은 브로드인 것을 의미한다.

가스 크로마토그래피 분석: 측정 시에는 시마즈제작소(島津製作所)에서 제조한 GC-14B형 가스 크로마토그래피를 사용했다. 캐리어 가스는 헬륨(2mL/분)이다. 시료기화실을 280℃로, 검출기(FID)를 300℃로 설정했다. 성분 화합물의 분리 시에는, Agilent Technologies Inc.에서 제조한 캐필러리 컬럼 DB-1(길이 30m, 내경(內徑) 0.32mm, 막 두께 0.25㎛; 고정 액상(液相)은 디메틸폴리실록산; 무극성)를 사용했다. 이 컬럼은, 200℃에서 2분간 유지한 후, 5℃/분의 속도로 280℃까지 승온(昇溫)하였다. 시료는 아세톤 용액(0.1질량%)으로 조제한 후, 그 1μL을 시료기화실에 주입했다. 기록계는 시마즈제작소에서 제조한 C-R5A형 Chromatopac, 또는 그와 동등품이다. 얻어진 가스크로마토그램은, 성분 화합물에 대응하는 피크의 유지 시간 및 피크의 면적을 나타낸다.

시료를 희석하기 위한 용매는, 클로로포름, 헥산 등을 사용할 수도 있다. 성분 화합물을 분리하기 위하여, 하기 캐필러리 컬럼을 사용할 수도 있다. Agilent Technologies Inc.에서 제조한 HP-1(길이 30m, 내경 0.32mm, 막 두께 0.25㎛), Restek Corporation에서 제조한 Rtx-1(길이 30m, 내경 0.32mm, 막 두께 0.25㎛), SGE International Pty. Ltd.에서 제조한 BP-1(길이 30m, 내경 0.32mm, 막 두께 0.25㎛). 화합물 피크의 중첩을 방지할 목적으로 시마즈제작소에서 제조한 캐필러리 컬럼 CBP1-M50-025(길이 50m, 내경 0.25mm, 막 두께 0.25㎛)를 사용할 수도 있다.

조성물에 함유되는 액정성 화합물의 비율은, 다음과 같은 방법으로 산출할 수도 있다. 액정성 화합물의 혼합물을 가스크로마토그램(FID)으로 분석한다. 가스크로마토그램에서의 피크의 면적비는 액정성 화합물의 비율에 상당한다. 상기한재한 캐필러리 컬럼을 사용했을 때는, 각각의 액정성 화합물의 보정계수를 1로 간주해도 된다. 따라서, 액정성 화합물의 비율(질량%)은, 피크의 면적비로부터 산출할 수 있다.

측정 시료: 조성물 또는 소자의 특성을 측정할 때는, 조성물을 그대로 시료로서 사용했다. 화합물의 특성을 측정할 때는, 이 화합물(15질량%)을 모액정(85질량%)에 혼합함으로써 측정용의 시료를 조제했다. 측정에 의해 얻어진 값부터 외삽법에 의해 화합물의 특성값을 산출했다. (외값)={(시료의 측정값)-0.85×(모액정의 측정값)}/0.15. 이 비율로 스멕틱상(또는 결정)이 25℃에서 석출(析出)할 때는, 화합물과 모액정의 비율을 10질량%:90질량%, 5질량%:95질량%, 1질량%:99질량%의 순으로 변경했다. 이 외삽법에 의해 화합물에 관한 상한 온도, 광학 이방성, 점도, 및 유전율 이방성의 값을 구했다.

하기 모액정을 사용했다. 성분 화합물의 비율은 질량%로 나타낸다.

측정 방법: 특성의 측정은 하기 방법으로 행하였다. 이들의 대부분은, 일반 사단 법인 전자정보 기술 산업 협회(Japan Electronics and Information Technology Industries Association; JEITA라고 함)에서 심의 제정되는 JEITA 규격(JEITA·ED-2521B)에 기재된 방법, 또는 이것을 변경한 방법이다. 측정에 사용한 TN 소자에는, 박막 트랜지스터(TFT)를 장착하지 않았다.

양의 유전율 이방성을 가지는 액정 조성물에 있어서는, 하기 (1)∼(15)의 측정 방법을 사용했다.

(1) 네마틱상의 상한 온도(NI; ℃): 편광 현미경을 구비한 융점 측정 장치의 핫 플레이트(hot plate)에 시료를 두고, 1℃/분의 속도로 가열했다. 시료의 일부가 네마틱상으로부터 등방성 액체로 변화되었을 때의 온도를 측정했다. 네마틱상의 상한 온도를 「상한 온도」로 약칭하는 경우가 있다.

(2) 네마틱상의 하한 온도(T_C; ℃): 네마틱상을 가지는 시료를 유리병에 넣고, 0℃, -10℃, -20℃, -30℃, 및 -40℃의 프리저(freezer) 중에 10일간 보관한 후, 액정상을 관찰했다. 예를 들면, 시료가 -20℃에서는 네마틱상인 채로이며, -30℃에서는 결정 또는 스멕틱상으로 변화되었을 때, T_C를<-20℃로 기재했다. 네마틱상의 하한 온도를 「하한 온도」로 약칭하는 경우가 있다.

(3) 점도(벌크 점도; η; 20℃에서 측정; mPa·s): 측정 시에는 도쿄계기(東京計器) 가부시키가이샤에서 제조한 E형 회전점도계를 사용했다.

(4) 점도(회전 점도; γ1; 25℃에서 측정; mPa·s): 측정은, M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol.259, 37(1995)에 기재된 방법을 따랐다. 트위스트각이 0도이며, 그리고 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 5㎛인 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 16V∼19.5V의 범위에서 0.5V마다 단계적으로 인가했다. 0.2초의 무인가의 후, 단 1개의 직사각형파(사각 펄스; 0.2초)와 무인가(2초)의 조건으로 인가를 반복하였다. 이 인가에 의해 발생한 과도 전류(transient current)의 피크 전류(peak current)와 피크 시간(peak time)을 측정했다. 이 측정값과 M. Imai 등의 논문 중의 40페이지에 기재된 계산식(10)에 의해 회전 점도의 값을 얻었다. 이 계산에 필요한 유전율 이방성의 값은, 이 회전 점도를 측정한 소자를 사용하여, 하기 방법으로 구하였다.

(5) 광학 이방성(굴절율 이방성; Δn; 25℃에서 측정): 측정은, 파장 589nm의 광을 사용하여, 접안경에 편광판을 장착한 압베(Abbe) 굴절계에 의해 행하였다. 주프리즘의 표면을 일방향으로 러빙한 후, 시료를 주프리즘에 적하했다. 굴절율(n∥)은 편광의 방향이 러빙의 방향과 평행일 때 측정했다. 굴절율(n⊥)은 편광의 방향이 러빙의 방향과 수직일 때 측정했다. 광학 이방성의 값은, Δn=n∥-n⊥의 식에 의해 계산했다.

(6) 유전율 이방성(Δε; 25℃에서 측정): 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 9㎛이며, 그리고 트위스트각이 80도인 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 사인파(10V, 1kHz)를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 장축 방향에서의 유전율(ε∥)을 측정했다. 이 소자에 사인파(0.5V, 1kHz)을 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 단축 방향에서의 유전율(ε⊥)을 측정했다. 유전율 이방성의 값은, Δε=ε∥-ε⊥의 식에 의해 계산했다.

(7) 임계값 전압(Vth; 25℃에서 측정; V): 측정 시에는 오쓰카(大塚) 전자 가부시키가이샤에서 제조한 LCD5100형 휘도계를 사용했다. 광원은 할로겐 램프였다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 0.45/Δn(㎛)이며, 트위스트각이 80도인 노멀리 화이트 모드(normally white mode)의 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 인가하는 전압(32Hz, 직사각형파)은 0V로부터 10V까지 0.02V씩 단계적으로 증가시켰다. 이 때, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정했다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이며, 이 광량이 최소일 때가 투과율 0%인 전압-투과율 곡선을 작성했다. 임계값 전압은 투과율이 90%가 되었을 때의 전압으로 나타낸다.

(8) 전압 유지율(VHR-1; 25℃에서 측정; %): 측정에 사용한 TN 소자는 폴리이미드 배향막을 가지고, 그리고 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)은 5㎛였다. 이 소자는 시료를 넣은 후 자외선으로 경화하는 접착제로 밀폐했다. 이 TN 소자에 펄스 전압(1V로 60마이크로초)을 인가하여 충전했다. 감쇠하는 전압을 고속전압계로 166.7밀리초 동안 측정하고, 단위 주기에서의 전압 곡선과 가로축 사이의 면적 A를 구했다. 면적 B는 감쇠하지 않을 때의 면적이다. 전압 유지율은 면적 B에 대한 면적 A의 백분율로 나타낸다.

(9) 전압 유지율(VHR-2; 60℃에서 측정; %): 25℃ 대신, 60℃에서 측정한 점 이외에는, 상기 (8)과 동일한 수순으로 전압 유지율을 측정했다. 얻어진 값을 VHR-2로 나타낸다.

(10) 전압 유지율(VHR-3; 60℃에서 측정; %): 자외선을 조사한 후, 전압 유지율을 측정하고, 자외선에 대한 안정성을 평가했다. 측정에 사용한 TN 소자는 폴리이미드 배향막을 가지고, 그리고 셀 갭은 5㎛였다. 이 소자에 시료를 주입하고, 5mW/cm²의 자외선을 167분간 조사했다. 광원은 아이그래픽스 가부시키가이샤에서 제조한 블랙리아트, F40T10/BL(피크 파장369nm)이며, 소자와 광원의 간격은 5mm였다. VHR-3의 측정에서는, 166.7밀리초 동안, 감쇠하는 전압을 측정했다. 큰 VHR-3을 가지는 조성물은 자외선에 대하여 큰 안정성을 가진다.

(11) 전압 유지율(VHR-4; 60℃에서 측정; %): 시료를 주입한 TN 소자를 120℃의 항온조 내에서 20시간 가열한 후, 전압 유지율을 측정하고, 열에 대한 안정성을 평가했다. VHR-4의 측정에서는, 166.7밀리초 동안 감쇠하는 전압을 측정했다. 큰 VHR-4를 가지는 조성물은 열에 대하여 큰 안정성을 가진다.

(12) 응답 시간(τ; 25℃에서 측정; ms): 측정 시에는 오쓰카(大塚) 전자 가부시키가이샤에서 제조한 LCD5100형 휘도계를 사용했다. 광원은 할로겐 램프였다. 로패스필터(Low-pass filter)는 5kHz로 설정했다. 본 발명의 소자에 시료를 넣었다. 전압(32Hz, 직사각형파)을 0V로부터 10V까지 0.02V씩 단계적으로 증가시키면서, 이 소자에 인가했다. 이 때, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정했다. 이 광량이 최대가 되었을 때의 투과율을 100%로 했을 때, 투과율이 90%가 되었을 때의 전압을 V90으로 했다. 이 소자에 직사각형파(60Hz, V90V, 0.5초)를 인가했다. 이 때, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정했다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이며, 이 광량이 최소일 때가 투과율 0%인 것으로 간주했다. 상승 시간(τr: rise time; 밀리초)은, 투과율이 10%로부터 90%로 변화되는 데 요한 시간이다. 하강 시간(τf: fall time; 밀리초)은, 투과율이 90%로부터 10%로 변화되는 데 요한 시간이다. 응답 시간은, 이와 같이 하여 구한 상승 시간과 하강 시간의 합으로 나타낸다.

(13) 탄성 상수(K; 25℃에서 측정; pN): 측정 시에는 요코가와(橫河)·휴렛 팩커드 가부시키가이샤에서 제조한 HP4284A형 LCR미터를 사용했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 20㎛인 수평 배향 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 0볼트로부터 20볼트 전하를 인가하고, 정전 용량 및 인가 전압을 측정했다. 측정한 정전 용량(C)과 인가 전압(V)의 값을 「액정 디바이스 핸드북」(닛칸공업신문사), 75페이지에 있는 식(2.98), 식(2.101)을 사용하여 피팅하고, 식(2.99)으로부터 K11 및 K33의 값을 얻었다. 다음으로, 동(同) 171페이지에 있는 식(3.18)에, 방금 구한 K11 및 K33의 값을 사용하여 K22를 산출했다. 탄성 상수는, 이와 같이 하여 구한 K11, K22, 및 K33의 평균값으로 나타낸다.

(14) 비저항(ρ; 25℃에서 측정; Ωcm): 전극을 구비한 용기에 시료 1.0mL를 주입했다. 이 용기에 직류 전압(10V)을 인가하고, 10초 후의 직류 전류를 측정했다. 비저항은 하기 식으로부터 산출했다. (비저항)={(전압)×(용기의 전기용량)}/{(직류전류)×(진공의 유전율)}.

(15) 단축 방향에서의 유전율(ε⊥; -25℃에서 측정): 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 9㎛이며, 그리고 트위스트각이 80도인 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 사인파(0.5V, 1kHz)를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 단축 방향에서의 유전율(ε⊥)을 측정했다.

음의 유전율 이방성을 가지는 액정 조성물에 있어서는, 하기 (16)∼(28)의 측정 방법을 사용했다.

(16) 네마틱상의 상한 온도(NI; ℃): 편광 현미경을 구비한 융점 측정 장치의 핫 플레이트에 시료를 두고, 1℃/분의 속도로 가열했다. 시료의 일부가 네마틱상으로부터 등방성 액체로 변화되었을 때의 온도를 측정했다. 네마틱상의 상한 온도를 「상한 온도」로 약칭하는 경우가 있다.

(17) 네마틱상의 하한 온도(T_C; ℃): 네마틱상을 가지는 시료를 유리병에 넣고, 0℃, -10℃, -20℃, -30℃, 및 -40℃의 프리저 중에 10일간 보관한 후, 액정상을 관찰했다. 예를 들면, 시료가 -20℃에서는 네마틱상인 채로이며, -30℃에서는 결정 또는 스멕틱상으로 변화되었을 때, T_C를<-20℃로 기재했다. 네마틱상의 하한 온도를 「하한 온도」로 약칭하는 경우가 있다.

(18) 점도(벌크 점도; η; 20℃에서 측정; mPa·s): 측정 시에는 도쿄계기 가부시키가이샤에서 제조한 E형 회전점도계를 사용했다.

(19) 점도(회전 점도; γ1; 25℃에서 측정; mPa·s): 측정 시에는, 가부시키가이샤 도요테크니카의 회전 점성율 측정 시스템 LCM-2형을 사용했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 10㎛인 VA 소자에 시료를 주입했다. 이 소자에 직사각형파(55V, 1ms)를 인가했다. 이 인가에 의해 발생한 과도 전류(transient current)의 피크 전류(peak current)와 피크 시간(peak time)을 측정했다. 이 측정값 및 유전율 이방성을 사용하여, 회전 점도의 값을 얻었다. 유전율 이방성은, 측정(6)에 기재된 방법으로 측정했다.

(20) 광학 이방성(굴절율 이방성; Δn; 25℃에서 측정): 측정은, 파장 589nm의 광을 사용하고, 접안경에 편광판을 장착한 압베 굴절계에 의해 행하였다. 주프리즘의 표면을 일방향으로 러빙한 후, 시료를 주프리즘에 적하했다. 굴절율(n∥)은 편광의 방향이 러빙의 방향과 평행일 때 측정했다. 굴절율(n⊥)은 편광의 방향이 러빙의 방향과 수직일 때 측정했다. 광학 이방성의 값은, Δn=n∥-n⊥의 식에 의해 계산했다.

(21) 유전율 이방성(Δε; 25℃에서 측정): 유전율 이방성의 값은, Δε=ε∥-ε⊥의 식에 의해 계산했다. 유전율(ε∥ 및 ε⊥)은 하기와 같이 측정했다.

1) 유전율(ε∥)의 측정: 양호하게 세정한 유리 기판에 옥타데실트리에톡시실란(0.16mL)의 에탄올(20mL) 용액을 도포했다. 유리 기판을 스피너(spinner)로 회전시킨 후, 150℃에서 1시간 가열했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 4㎛인 VA 소자에 시료를 넣고, 이 소자를 자외선으로 경화하는 접착제로 밀폐했다. 이 소자에 사인파(0.5V, 1kHz)를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 장축 방향에서의 유전율(ε∥)을 측정했다.

2) 유전율(ε⊥)의 측정: 양호하게 세정한 유리 기판에 폴리이미드 용액을 도포했다. 이 유리 기판을 소성한 후, 얻어진 배향막에 러빙 처리를 행하였다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 9㎛이며, 트위스트각이 80도인 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 사인파(0.5V, 1kHz)를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 단축 방향에서의 유전율(ε⊥)을 측정했다.

(22) 임계값 전압(Vth; 25℃에서 측정; V): 측정 시에는 오쓰카 전자 가부시키가이샤에서 제조한 LCD5100형 휘도계를 사용했다. 광원은 할로겐 램프였다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 4㎛이며, 러빙 방향이 안티 패럴렐인 노멀리 블랙 모드(normally black mode)의 VA 소자에 시료를 넣고, 이 소자를 자외선으로 경화하는 접착제를 사용하여 밀폐했다. 이 소자에 인가하는 전압(60Hz, 직사각형파)은 0V로부터 20V까지 0.02V씩 단계적으로 증가시켰다. 이 때, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정했다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이며, 이 광량이 최소일 때가 투과율 0%인 전압-투과율 곡선을 작성했다. 임계값 전압은 투과율이 10%가 되었을 때의 전압으로 나타낸다.

(23) 전압 유지율(VHR-9; 25℃에서 측정; %): 측정에 사용한 TN 소자는 폴리이미드 배향막을 가지고, 그리고 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)은 5㎛였다. 이 소자는 시료를 넣은 후 자외선으로 경화하는 접착제로 밀폐했다. 이 TN 소자에 펄스 전압(1V로 60마이크로초)을 인가하여 충전했다. 감쇠하는 전압을 고속전압계로 166.7밀리초 동안 측정하고, 단위 주기에서의 전압 곡선과 가로축 사이의 면적 A를 구했다. 면적 B는 감쇠하지 않았을 때의 면적이었다. 전압 유지율은 면적 B에 대한 면적 A의 백분율로 나타낸다.

(24) 전압 유지율(VHR-10; 60℃에서 측정; %): 25℃ 대신, 60℃에서 측정한 점 이외에는, 상기 (23)과 동일한 수순으로 전압 유지율을 측정했다. 얻어진 값을 VHR-10으로 나타낸다.

(25) 전압 유지율(VHR-11; 60℃에서 측정; %): 자외선을 조사한 후, 전압 유지율을 측정하고, 자외선에 대한 안정성을 평가했다. 측정에 사용한 TN 소자는 폴리이미드 배향막을 가지고, 그리고 셀 갭은 5㎛였다. 이 소자에 시료를 주입하고, 5mW/cm²의 자외선을 167분간 조사했다. 광원은 아이그래픽스 가부시키가이샤 제조의 블랙라이트, F40T10/BL(피크 파장 369nm)이며, 소자와 광원의 간격은 5mm였다. VHR-11의 측정에서는, 166.7밀리초 동안, 감쇠하는 전압을 측정했다. 큰 VHR-11을 가지는 조성물은 자외선에 대하여 큰 안정성을 가진다.

(26) 전압 유지율(VHR-12; 60℃에서 측정; %): 시료를 주입한 TN 소자를 120℃의 항온조 내에서 20시간 가열한 후, 전압 유지율을 측정하고, 열에 대한 안정성을 평가했다. VHR-12의 측정에서는, 166.7밀리초 동안 감쇠하는 전압을 측정했다. 큰 VHR-12를 가지는 조성물은 열에 대하여 큰 안정성을 가진다.

(27) 응답 시간(τ; 25℃에서 측정; ms): 측정 시에는 오쓰카 전자 가부시키가이샤에서 제조한 LCD5100형 휘도계를 사용했다. 광원은 할로겐 램프였다. 로패스필터(Low-pass filter)는 5kHz로 설정했다. 본 발명의 소자에 시료를 넣었다. 전압(32Hz, 직사각형파)을 0V로부터 10V까지 0.02V씩 단계적으로 증가시키면서, 이 소자에 인가했다. 이 때, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정했다. 이 광량이 최대가 되었을 때의 투과율을 100%로 했을 때, 투과율이 90%가 되었을 때의 전압을 V90으로 했다. 이 소자에 직사각형파(60Hz, V90V, 0.5초)를 인가했다. 이 때, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정했다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이며, 이 광량이 최소일 때가 투과율 0%인 것으로 간주했다. 상승 시간(τr: rise time; 밀리초)은, 투과율이 10%로부터 90%로 변화되는 데 요한 시간이다. 하강 시간(τf: fall time; 밀리초)은, 투과율이 90%로부터 10%로 변화되는 데 요한 시간이다. 응답 시간은, 이와 같이 하여 구한 상승 시간과 하강 시간의 합으로 나타낸다.

(28) 비저항(ρ; 25℃에서 측정; Ωcm): 전극을 구비한 용기에 시료 1.0mL를 주입했다. 이 용기에 직류 전압(10V)을 인가하고, 10초 후의 직류 전류를 측정했다. 비저항은 하기 식으로부터 산출했다. (비저항)={(전압)×(용기의 전기용량)}/{(직류전류)× (진공의 유전율)}.

조성물에서의 액정성 화합물은, 하기 표 3의 정의에 기초하여 기호에 의해 나타낸다. 표 3에 있어서, 1,4-시클로헥실렌에 관한 입체 배치는 트랜스이다. 기호의 뒤에 있는 괄호 내의 번호는 화합물의 번호에 대응한다. (-)의 기호는 그 외의 액정성 화합물을 의미한다. 액정성 화합물의 비율(백분율)은, 액정 조성물의 질량을 기준을 한 질량 백분율(질량%)이다. 마지막으로, 조성물의 특성값을 정리하여 나타내었다.

[표 3]

이하에, 조성물의 조제예를 나타낸다.

[조성물 M1]

NI=77.2℃; Tc<-20℃; Δn=0.101; Δε=5.8; Vth=1.88V; η=13.7mPa·s; γ1=61.3mPa·s.

[조성물 M2]

NI=78.5℃; Tc<-20℃; Δn=0.095; Δε=3.4; Vth=1.50V; η=8.4mPa·s; γ1=54.2mPa·s.

[조성물 M3]

NI=90.3℃; Tc<-20℃; Δn=0.088; Δε=5.4; Vth=1.69V; η=13.7mPa·s; γ1=60.6mPa·s.

[조성물 M4]

NI=78.3℃; Tc<-20℃; Δn=0.094; Δε=5.9; Vth=1.25V; η=12.8mPa·s; γ1=61.9mPa·s.

[조성물 M5]

NI=76.6℃; Tc<-20℃; Δn=0.088; Δε=5.5; Vth=1.81V; η=12.1mPa·s; γ1=60.2mPa·s.

[조성물 M6]

NI=82.7℃; Tc<-20℃; Δn=0.085; Δε=5.1; Vth=1.70V; η=8.0mPa·s; γ1=53.9mPa·s.

[조성물 M7]

NI=81.9℃; Tc<-20℃; Δn=0.109; Δε=4.8; Vth=1.75V; η=13.3mPa·s; γ1=57.4mPa·s.

[조성물 M8]

NI=78.1℃; Tc<-20℃; Δn=0.100; Δε=6.6; Vth=1.50V; η=16.2mPa·s; γ1=61.8mPa·s.

[조성물 M9]

NI=74.3℃; Tc≤-20℃; Δn=0.111; Δε=3.0; Vth=2.39V; η=11.0mPa·s; γ1 =44.5mPa·s.

[조성물 M10]

NI=87.6℃; Tc<-20℃; Δn=0.126; Δε=-4.5; η=25.3mPa·s.

[조성물 M11]

NI=81.2℃; Tc<-20℃; Δn=0.107; Δε=-3.2; η=15.5mPa·s.

[조성물 M12]

NI=88.2℃; Tc<-20℃; Δn=0.115; Δε=-2.1; η=18.3mPa·s.

[조성물 M13]

NI=89.9℃; Tc<-20℃; Δn=0.122; Δε=-4.2; η=23.4mPa·s.

[조성물 M14]

NI=77.1℃; Tc<-20℃; Δn=0.101; Δε=-3.0; η=13.9mPa·s.

[조성물 M15]

NI=93.0℃; Tc<-20℃; Δn=0.124; Δε=-4.5; η=25.0mPa·s.

[조성물 M16]

NI=87.5℃; Tc<-20℃; Δn=0.100; Δε=-3.4; η=18.9mPa·s.

[조성물 M17]

NI=76.4℃; Tc<-20℃; Δn=0.104; Δε=-3.2; η=15.6mPa·s.

[조성물 M18]

NI=78.3℃; Tc<-20℃; Δn=0.103; Δε=-3.2; η=17.7mPa·s.

[조성물 M19]

NI=75.9℃; Tc<-20℃; Δn=0.114; Δε=-3.9; η=24.7mPa·s.

[조성물 M20]

NI=72.6℃; Tc<-20℃; Δn=0.105; Δε=-2.5; η=15.7mPa·s.

[조성물 M21]

NI=82.8℃; Tc<-20℃; Δn=0.118; Δε=-4.4; η=22.5mPa·s.

[조성물 M22]

NI=78.1℃; Tc<-20℃; Δn=0.107; Δε=-3.2; η=15.9mPa·s.

[조성물 M23]

NI=88.5℃; Tc<-20℃; Δn=0.108; Δε=-3.8; η=24.6mPa·s.

[조성물 M24]

NI=71.8℃; Tc<-20℃; Δn=0.103; Δε=-2.5; η=14.2mPa·s.

[조성물 M25]

NI=98.8℃; Tc<-20℃; Δn=0.111; Δε=-3.2; η=23.9mPa·s.

[조성물 M26]

NI=77.5℃; Tc<-20℃; Δn=0.084; Δε=-2.6; η=22.8mPa·s.

[조성물 M27]

NI=70.6℃; Tc<-20℃; Δn=0.129; Δε=-4.3; η=27.0mPa·s.

[조성물 M28]

NI=73.5℃; Tc<-20℃; Δn=0.106; Δε=-2.7; η=17.0mPa·s.

[조성물 M29]

NI=86.0℃; Tc<-20℃; Δn=0.110; Δε=-3.8; η=22.9mPa·s.

[조성물 M30]

NI=80.2℃; Tc<-20℃; Δn=0.100; Δε=6.8; η=10.8mPa·s.

[조성물 M31]

NI=74.4℃; Tc<-20℃; Δn=0.101; Δε=5.3; η=25.3mPa·s.

상기에서 설명한 액정 조성물을 액정 표시 소자의 액정층에 사용함으로써, 짧은 응답 시간, 큰 전압 유지율, 낮은 임계값 전압, 큰 콘트라스트비, 긴 수명과 같은 특성을 가지는 액정 표시 소자로 할 수 있다.

그런데, 액정 표시 소자의 전극 구조라도 투과 광량이나 응답 시간의 향상시킬 수 있으므로, 바람직한 전극 구조 등을 포함하여 액정 표시 소자의 구성에 대하여, 이하, 제1 실시형태∼제3 실시형태로서 상세하게 설명한다.

다만, 이하에 나타내는 실시형태는, 바람직한 액정 표시 소자의 일례에 대하여 설명하는 것이며, 상기에서 설명한 액정 조성물을 액정층에 사용한 액정 표시 소자가 이하에서 설명하는 제1 실시형태∼제3 실시형태의 액정 표시 소자에 한정되는 것은 아니다.

(제1 실시형태)

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시형태의 액정 표시 소자(1)의 일부 단면도圖이며, 도 2는 본 발명에 따른 제1 실시형태의 액정 표시 소자(1)의 전극 구조를 설명하기 위한 평면도이다.

그리고, 도 1 및 도 2는 액정 표시 소자(1)의 화소 RGB의 1개의 부분에 대응하는 서브 화소에 대응하는 도면으로 되어 있고, 도 1은 도 2의 A-A선에 대응하는 위치의 액정 표시 소자(1)의 단면도로 되어 있다.

또한, 도 2에서는, 프레임선으로 제2 전극부(12)의 범위를 나타내는 것에 그치고, 구성을 알 수 있도록, 제2 전극부(12)의 아래쪽에 위치하는 부분도 도시하도록 하고 있다.

그리고, 액정 표시 소자(1)는, 면 내에 도 1 및 도 2를 참조하여 후술하는 전극 구조가 종 방향 및 횡 방향으로 다수 설치되어 있고, 종 방향 또는 횡 방향으로 배열되어 형성되는 3개의 전극 구조가 1개의 화소에 대응하게 되어 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 액정 표시 소자(1)는, 액정 표시 장치에서 사용될 때, 백라이트 측에 위치하게 되는 제1 기판(10)과, 제1 기판(10)과 대향하여 배치되는 제2 기판(20)과, 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에 설치되는 액정층(30)을 구비하고 있다.

제1 기판(10) 및 제2 기판(20)은, 백라이트로부터의 광을 투과할 수 있는 재료로 형성되어 있고, 예를 들면, 제1 기판(10) 및 제2 기판(20)에는 유리 기판을 사용할 수 있다.

또한, 액정 표시 소자(1)는, 액정층(30)으로부터 이격된 측의 제1 기판(10) 상에 설치된 편광자가 되는 제1 편광판(11)과, 액정층(30)으로부터 이격된 측의 제2 기판(20) 상에 설치된 검광자가 되는 제2 편광판(21)을 구비하고 있다.

그리고, 제1 편광판(11)은, 투과축(이하, 제1 투과축이라고도 함)이 제1 기판(10) 및 제2 기판(20)의 평면을 따른 도 1 및 도 2에 나타낸 X축(이하, 제1 방향 X라고도 함)을 따라 배치되어 있다.

또한, 제2 편광판(21)은, 투과축(이하, 제2 투과축이라고도 함)이 X축에 직교하는 제1 기판(10) 및 제2 기판(20)의 평면을 따른 Y축(이하, 제2 방향 Y라고도 함)을 따라 배치되어 있다. 즉, 제1 편광판(11)과 제2 편광판(21)은 크로스니콜(cross nicol)로 배치되어 있다.

다만, 제1 편광판(11)과 제2 편광판(21)이 크로스니콜로 배치되어 있으면 되고, 제1 편광판(11)의 제1 투과축이 제2 방향 Y를 따라 설치되도록 제1 편광판(11)이 설치되고, 제2 편광판(21)의 제2 투과축이 제1 방향 X를 따라 설치되도록 제2 편광판(21)이 설치되어 있어도 된다.

또한, 액정 표시 소자(1)는, 액정층(30) 측의 제1 기판(10) 상에 설치된 액정층의 액정 분자의 배향 방향을 제어하기 위한 전극 구조 등(제1 전극부(40), 제2 전극부(12), 데이터선(13), 박막 트랜지스트(14)(도 2 참조), 게이트선(15)(도 2 참조) 및 공통 전극선(16)(도 2 참조) 등)을 구비하고 있다.

구체적으로는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 액정 표시 소자(1)는, 제1 기판(10) 상에 형성된 데이터선(13), 박막 트랜지스트(14)(도 2 참조), 게이트선(15)(도 2 참조) 및 공통 전극선(16)(도 2 참조) 등의 층과, 그 위에 형성된 보호층 및 평탄화층으로서 기능하는 절연층(17)과, 절연층(17) 상에 형성된 전면(全面) 전극의 제2 전극부(12)와, 제2 전극부(12)를 덮도록 형성된 절연층(18)과, 절연층(18) 상에 형성된 제1 전극부(40)를 구비하고 있다.

본 실시형태에서는, 제1 전극부(40)가 화소 전극이며, 절연층(18)을 통하여 제1 전극부(40)와 절연하도록, 제1 전극부(40)보다 제1 기판(10) 측에 설치된 제2 전극부(12)가 공통 전극인 경우로 되어 있다.

다만, 나중에 제2 실시형태로서 설명하는 바와 같이 제1 전극부(40)를 공통 전극으로 하고 제2 전극부(12)를 화소 전극으로 하는 것도 가능하다.

그리고, 본 실시형태에서는, 서브 화소에 대응하는 영역에 각각 전면 전극의 제2 전극부(12)를 설치한 경우에 대하여 나타내고 있지만, 제2 전극부(12)는 공통 전극이므로, 1화소 영역마다의 단위, 복수의 화소 영역마다의 단위 및 전체 화소 영역의 단위(이 경우에, 제2 전극부(12)는 1개의 전면 전극이 됨)와 같은 보다 넓은 범위에 형성된 전면 전극이라도 된다.

이 때문에, 도 2에 나타낸 바와 같이, 화소 전극이 되는 제1 전극부(40)는 비어홀(via hoke) VH를 통하여 박막 트랜지스트(14)의 드레인 전극에 전기적으로 접속되고, 게이트선(15)이 박막 트랜지스트(14)의 게이트 전극에 전기적으로 접속되고, 데이터선(13)이 박막 트랜지스트(14)의 소스 전극에 전기적으로 접속되어 있다.

한편, 공통 전극이 되는 제2 전극부(12)는 공통 전극선(16)에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 액정 표시 소자(1)가 액정 표시 장치에 사용될 때, 게이트선(15)은 액정 표시 장치의 게이트 드라이버에 접속되고, 데이터선(13)은 데이터 드라이버에 접속된다.

제1 전극부(40) 및 제2 전극부(12)는, 도전성(導電性)을 가지면서, 광을 투과하는 재료로 형성되어 있다.

예를 들면, 제1 전극부(40) 및 제2 전극부(12)를 형성하는 재료에는, ITO(산화 인듐 주석)이나 IZO(산화 인듐 아연) 등을 바람직하게 사용할 수 있다.

또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 액정 표시 소자(1)는, 절연층(18) 상에 제1 전극부(40)를 덮도록 설치된 제1 배향막(19)을 구비하고 있고, 이 제1 배향막(19)의 액정층(30) 측의 표면에는, 액정층(30)의 액정 배향 방향이 소정 방향을 향하도록 러빙 처리가 실시되어 있다.

그리고, 액정층(30)의 액정으로서는, 양의 유전율 이방성을 가지는 액정 조성물(이하, 간단히 포지티브형 액정이라고도 함)을 사용할 수도 있고, 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 조성물(이하, 간단히 네가티브형 액정이라고도 함)을 사용할 수도 있고, 앞서 설명한 액정 조성물이 사용된다. 그러나, 전압 유지율의 관점에서, 시아노기를 가지는 액정성 화합물을 함유하는 액정 조성물은 바람직하지 않다.

예를 들면, 액정층(30)의 액정이 포지티브형 액정인 경우, 제1 전극부(40)와 제2 전극부(12) 사이에 전위차가 발생하고 있지 않은 상태(프린지 전계가 발생하고 있지 않은 상태)일 때, 후술하는 제1 전극부(40)의 패턴에 맞추어 제1 방향 X를 따라 액정 분자가 배향하도록, 러빙 처리가 실시된다.

그리고, 본 실시형태에서는, 포지티브형 액정을 액정층(30)에 사용하고 있고, 도 1은 프린지 전계를 발생시키지 않고 있는 상태를 나타내고 있으므로, 액정 분자를 정면으로부터 본 원형상의 분자 형상으로 도시하고 있지만, 프린지 전계를 발생시키면, 액정 분자가 X축과 Y축으로 규정되는 평면 내에서 회전하고, Y축을 따른 봉형의 형상으로 보이게 된다.

반대로, 액정층(30)의 액정이 네가티브형 액정일 경우, 프린지 전계가 발생하고 있지 않은 상태일 때, 후술하는 제1 전극부(40)의 패턴에 맞추어 제2 방향 Y를 따라 액정 분자가 배향하도록, 러빙 처리가 실시된다.

한편, 액정 표시 소자(1)는, 액정층(30) 측의 제2 기판(20) 상에 직접 설치된 컬러층(22) 및 블랙 매트릭스(23)와, 컬러층(22) 및 블랙 매트릭스(23)를 덮도록 설치된 평탄화 막(24)과, 평탄화 막(24) 상에 설치된 제2 배향막(25)을 구비하고 있다.

컬러층(22)은, RGB에 대응한 컬러층이며, 예를 들면, 도 1 및 도 2에 나타낸 서브 화소에 대응하는 부분이 RGB의 R에 대응하는 경우에는 컬러층(22)은 적색이 되고, G에 대응하는 경우에는 컬러층(22)은 녹색이 되고, B에 대응하는 경우에는 청색이 된다.

그리고, 전술한 바와 같이, 액정 표시 소자(1)에는, 다수의 서브 화소에 대응하는 구성이 형성되어 있으므로, 컬러층(22)은, 각각의 서브 화소에 대응하도록 제2 기판(20) 상에 매트릭스형으로 설치되어 있다.

블랙 매트릭스(23)은, 서브 화소 사이의 크로스토크를 저감시키기 위하여, 각 서브 화소의 외주(外周)에 대응하여 설치되는 격자형 프레임이며, 차광성(遮光性) 재료로 형성되어 있다.

그리고, 제2 배향막(25)는, 제1 배향막(19)과 동일하게, 액정층(30) 측의 표면에 액정층(30)의 액정 배향 방향이 소정 방향을 향하도록 러빙 처리가 실시되어 있다.

이 제2 배향막(25)의 러빙 처리도 제1 배향막(19)의 러빙 처리와 동일하며, 액정층(30)의 액정이 포지티브형 액정인 경우, 프린지 전계가 발생하고 있지 않은 상태일 때, 후술하는 제1 전극부(40)의 패턴에 맞추어 제1 방향 X를 따라 액정 분자가 배향하도록, 러빙 처리가 실시된다.

반대로, 액정층(30)의 액정이 네가티브형 액정일 경우에는, 프린지 전계가 발생하고 있지 않은 상태일 때, 후술하는 제1 전극부(40)의 패턴에 맞추어 제2 방향 Y를 따라 액정 분자가 배향하도록, 러빙 처리가 실시된다.

다음으로, 제1 전극부(40)의 평면도인 도 3을 참조하면서, 제1 전극부(40)에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

그리고, 도 3에 나타낸 X축(제1 방향 X), Y축(제2 방향 Y) 및 Z축은, 도 1 및 도 2에 나타낸 것과 동일하다.

제1 전극부(40)는, 제1 기본 전극부(42)와 제2 기본 전극부(43)를 구비한 기본이 되는 전극 패턴인 기본 전극부(41)를 구비하고 있다.

제1 기본 전극부(42)는, 제1 기판(10)(도 1 참조)의 기판면을 따른 제1 방향 X로 연장되고, 제1 방향 X에 직교하는 제2 방향 Y로 이격된 한 쌍의 제1 도전부(42A)를 구비하고 있다.

또한, 제1 기본 전극부(42)는, 한 쌍의 제1 도전부(42A)의 각각의 일단(42AA)에 대하여 접속된 한 쌍의 타단(42BB)을 가지고, 제1 도전부(42A)의 연장 방향과는 반대 방향으로 "<"자형의 일단이 되는 굴곡부(42BA)를 가지는 "<"자형의 제2 도전부(42B)를 구비하고 있다.

한편, 제2 기본 전극부(43)는, 제1 기본 전극부(42)의 개방 측이 되는 개구부 OP의 근방으로부터 제1 방향 X로 연장되는 제3 도전부(43A)를 구비하고 있다.

그리고, 도 3에서는, 제3 도전부(43A)는, 제3 도전부(43A)의 일단(43AA)이 개구부 OP보다 제1 방향 X로, 약간, 이격되도록 설치되어 있지만, 제3 도전부(43A)는, 제3 도전부(43A)의 일단(43AA)이 개구부 OP보다, 약간, 개구부 OP 내(제1 기본 전극부(42)로 치우쳐 있음)에 위치하도록 설치되어 있어도 된다.

본 실시형태에서는, 제1 전극부(40)가, 제1 방향 X에 복수의 기본 전극부(41)를 구비하고, 또한 제2 방향 Y에도 복수의 기본 전극부(41)를 구비하도록 되어 있다.

구체적으로는, 제1 방향 X 및 제2 방향 Y에, 각각 2개의 기본 전극부(41)가 배열되도록 설치되어 있다.

그리고, 제1 방향 X의 임의의 인접하는 기본 전극부(41)들에 대하여 보면, 기본 전극부(41)는, 제2 도전부(42B)의 굴곡부(42BA)와 제3 도전부(43A)의 타단(43AB)에 의해 접속되어 있다(원형 점선으로 에워싼 부분 S 참조).

또한, 제2 방향 Y의 임의의 인접하는 기본 전극부(41)들에 대하여 보면, 기본 전극부(41)는, 한 쌍의 제1 도전부(42A) 중 기본 전극부(41)의 사이에 위치하게 되는 제1 도전부(42A)를 공유하고 있다(사선 해칭 부분 참조).

또한, 본 실시형태에서는, 말단에 배치된 제1 기본 전극부(42)(도면 좌측의 기본 전극부(41) 참조)가, 제2 도전부(42B)의 굴곡부(42BA)로부터 제1 방향 X와는 반대 방향으로 연장되는 제4 도전부(44)를 더 포함하고 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 말단에 배치된 제2 기본 전극부(43)(도면 우측의 기본 전극부(41) 참조)의 제1 방향 X에 설치되고, 제2 도전부(42B)의 굴곡부(42BA)가 말단에 배치된 제2 기본 전극부(43)(도면 우측의 기본 전극부(41) 참조)의 제3 도전부(43A)의 타단(43AB)에 접속된 제1 기본 전극부(42)(2점 쇄선으로 에워싼 부분 참조)을 더 포함하고 있다.

그리고, 제1 전극부(40)는, 외주를 형성하는 직사각형의 접속 도전부(45)를 구비하고, 그 접속 도전부(45)가 제1 도전부(42A), 제2 도전부(42B), 제3 도전부(43A) 및 제4 도전부(44)로 형성되는 도전 패턴을 전기적으로 접속하고 있다.

또한, 접속 도전부(45)는, 제1 방향 X와는 반대 측에 위치하는 일단 측이 되는 제1 변(45A)으로부터 제1 방향 X와는 반대 측으로 연장되는 접속부(45B)를 구비하고 있다.

그리고, 이 접속부(45B)가, 앞서 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 비어홀 VH를 통하여 박막 트랜지스트(14)의 드레인 전극에 전기적으로 접속된다.

그리고, 제1 전극부(40)는, 적어도 1개의 기본 전극부(41)를 가지고 있으면 되고, 기본 전극부(41)를 제1 방향 X 및 제2 방향 Y에 몇개 설치하는 것인가는, 서브 화소에 요구되는 면적에 따라 정하면 된다.

또한, 도 3에서는, 접속 도전부(45)가 직사각형의 프레임을 형성하고 있는 경우에 대하여 나타내고 있지만, 접속 도전부(45)는, 제1 도전부(42A), 제2 도전부(42B), 제3 도전부(43A) 및 제4 도전부(44)로 형성되는 도전 패턴을 전기적으로 접속할 수 있으면 되므로, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 나타낸 변형예와 같이, 프레임의 형상이 되어 있지 않아도 된다.

또한, 접속 도전부(45)의 접속부(45B)는, 박막 트랜지스트(14)의 드레인 전극 위치와의 관계로 설치되는 것이므로, 반드시, 일단 측이 되는 제1 변(45A)으로부터 제1 방향 X와는 반대 측으로 연장하도록 설치되는 것은 아니며, 박막 트랜지스트(14)의 드레인 전극 위치에 따라 설치되어 있으면 된다(도 4의 (b) 참조).

다음으로, 상기한 바와 같은 제1 전극부(40)에 대하여 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도 7∼도 12 등을 설명하면서 제1 전극부(40)의 각 부의 치수 등에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

먼저, 도 7∼도 12에 기재된 L1, L2, L3, θ, 응답 시간 및 투과율에 대하여, 간단하게 설명한 후, 제1 전극부(40)의 각 부의 치수 등에 대하여 설명한다.

도 5는 도 3에 대응하는 제1 전극부(40)의 평면도이며, 시뮬레이션 결과를 나타낸 도 7∼도 12의 그래프에 사용되고 있는 파라미터 등을 설명하기 위한 도면이다.

도 7∼도 12의 그래프에 기재된 L1은, 도 5에 나타낸 제3 도전부(43A) 및 제4 도전부(44)의 제1 방향 X를 따른 길이를 의미하고, 도 7∼도 12의 그래프에 기재된 L2는, 제1 도전부(42A)의 제1 방향 X를 따른 길이를 의미한다.

또한, 도 7∼도 12의 그래프에 기재된 L3는, 도 5에 나타낸 제2 도전부(42B)의 일단 측이 되는 굴곡부(42BA)로부터 제1 방향 X측에 위치하는 타단(42BB)까지의 길이, 즉 "<"자형의 제2 도전부(42B)의 쌍을 이루는 한쪽의 변 및 다른 쪽의 변의 길이를 의미한다.

그리고, 제1 도전부(42A), 제2 도전부(42B)의 쌍을 이루는 한쪽의 변 및 다른 쪽의 변, 제3 도전부(43A) 및 제4 도전부(44)의 폭은, 모두 2.50㎛로 하고 있다.

다만, 제1 도전부(42A), 제2 도전부(42B)의 쌍을 이루는 한쪽의 변 및 다른 쪽의 변, 제3 도전부(43A) 및 제4 도전부(44)의 폭이 굵어지면, 제1 전극부(40)의 도전 패턴이 설치되어 있지 않은 부분의 비율이 적어지고, 투과율이 저하될 우려가 있으므로, 폭은 1.00㎛∼4.00㎛ 정도가 바람직하다.

또한, 도 7∼도 12의 그래프에 기재된 θ는, 제2 도전부(42B)의 "<"자형의 개방 각도의 절반의 각도를 의미하고 있다.

즉, θ=30도인 경우, "<"자형의 개방 각도가 60도가 되어 있는 것을 의미하고 있다.

도 6은, 도 7∼도 9의 응답 시간의 정의를 설명하기 위한 도면이며, 세로축은 액정 표시 소자(1)를 투과하는 광량(정규화 광량)을 나타내고, 가로축은 경과 시간을 나타내고 있다.

그리고, 정규화 광량이란, 액정 표시 소자(1)를 투과하는 광의 광량이 안정된 상태(정상시 광량 QL의 라인 참조)를 100%로 하여 정규화한 광량이다.

도 6에 나타낸 액정 표시 소자(1)를 투과하는 광량의 변화는, 프린지 전계 인가를 시작하고, 액정 표시 소자(1)를 투과하는 광량이 안정된 상태(정상시 광량 QL의 라인 참조)에 도달한 후, 프린지 전계 인가를 정지하고, 투과하는 광량이 없어질 때까지의 상태를 나타낸 것이다.

그리고, 일반적으로 응답 시간은, 액정 표시 소자(1)를 투과하는 광량이 안정된 상태(정상시 광량 QL)를 기준으로 정상시 광량 QL의 10%∼90%의 사이의 변화에 요하는 시간으로서 평가되는 경우가 많으므로, 도 7∼도 9의 응답 시간도 그것을 따르고 있다.

구체적으로는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 전계 인가 시의 응답 시간 T1은, 프린지 전계 인가를 시작하고, 액정 표시 소자(1)를 투과하는 광량이 정상시 광량 QL의 10%(정상시 광량 QL의 10% 라인 참조)에 도달했을 때를 동작 개시점으로 하고, 정상시 광량 QL의 90%(정상시 광량 QL의 90% 라인 참조)에 도달했을 때를 동작종료점으로 하여, 동작 개시점으로부터 동작 종료점까지의 경과 시간으로 하고 있다.

또한, 전계 정지시의 응답 시간 T2는, 프린지 전계 인가를 정지하여, 액정 표시 소자(1)를 투과하는 광량이 정상시 광량 QL의 90%(정상시 광량 QL의 90% 라인 참조)에 도달했을 때를 동작 개시점으로 하고, 정상시 광량 QL의 10% (정상시 광량 QL의 10% 라인 참조)에 도달했을 때를 동작 종료으로 하여, 동작 개시점으로부터 동작 종료점까지의 경과 시간으로 하고 있다.

그리고, 도 6에 나타낸 바와 같이, 전계 인가 시의 응답 시간 T1과 전계 정지시의 응답 시간 T2는 상이하므로, 도 7∼도 9에 기재된 응답 시간은, 이 응답 시간 T1과 응답 시간 T2를 합친 응답 시간(=응답 시간 T1+응답 시간 T2)으로 하고 있다.

한편, 도 10∼도 12의 투과율은, 액정 표시 소자(1)로부터 출사하는 광의 출사광강도가 액정 표시 소자(1)에 입사하는 광의 입사광 강도에 대하여 몇%인지를 나타내고 있다.

다음으로, 시뮬레이션 결과를 나타낸 도 7∼도 9를 참조하면서, 응답 시간과 제1 전극부(40)의 각 부의 치수 등의 관계에 대하여 설명한다.

도 7은 응답 시간에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸 제1 그래프이며, L1 및 L3를 8.00㎛로 고정하고, 세로축을 L2/L1비로 하고, 가로축을 θ로 하여 응답 시간을 나타내고 있다.

그리고, L1=8.00㎛이므로 세로축은 L2가 변화되는 것에 의한 L2/L1비를 나타내고 있고, 세로축의 가장 아래는 0.75이며, 가장 위는 1.25이다.

도 7에 나타낸 바와 같이, L2/L1비의 변화에 관계없이, 어느 L2/L1비의 위치에서도, θ가 작아지면 응답 시간이 짧아지는 경향이 있는 것을 알 수 있다.

예를 들면, 도 13에 비교용의 종래의 FFS 방식의 화소 전극의 일례를 나타내고 있지만, 이 화소 전극에 있어서, "<"자형의 각 도전부(100)의 폭 W1을 2.50㎛로 하고 또한 도전부(100) 사이의 이격 거리 D1을 4.00㎛로 한 경우, 응답 시간은 26.00ms 이상이다.

그리고, 도 7에 나타낸 바와 같이, L2/L1비가 0.75∼1.25의 범위에서, θ가 60도 이하일 때는, 응답 시간이 대략 20.50ms 이내로 되어 있으므로, 비교용의 종래의 FFS 방식의 화소 전극의 경우와 비교하여, 20% 이상 응답 시간이 개선되어 있는 것을 알 수 있다.

도 8은 응답 시간에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸 제2 그래프이며, L2/L1비를 1.00으로 고정하고, 세로축을 L1 및 L3의 길이로 하고, 가로축을 θ로 하여 응답 시간을 나타내고 있다.

그리고, L2/L1비가 1.00이므로, 세로축은 L1, L2 및 L3의 길이를 나타내고 있다.

도 8에 나타낸 바와 같이, L1, L2 및 L3의 길이의 변화에 관계없이, 어느 L1, L2 및 L3의 길이의 위치에서도, θ가 작아지면 응답 시간이 짧아지는 경향이 있는 것을 알 수 있다.

또한, θ에 관계없이, 어느 θ의 위치에서도, L1, L2 및 L3의 길이가 작아지면, 응답 시간이 짧아지는 경향이 있는 것을 알 수 있다.

그리고, L1, L2 및 L3의 길이가 10.00㎛ 이하인 범위에서, θ가 60도 이하일 때는, 응답 시간이 대략 20.00ms 이내로 되어 있으므로, 비교용의 종래의 FFS 방식의 화소 전극의 경우와 비교하여, 20% 이상 응답 시간이 개선되어 있는 것을 알 수 있다.

도 9는 응답 시간에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸 제3 그래프이며, θ를 45도로 고정하고, 세로축을 L2/L1비로 하고, 가로축을 L1 및 L3의 길이로 하여 응답 시간을 나타내고 있다.

그리고, 세로축의 가장 아래는 0.75이며, 가장 위는 1.25이다.

도 9에 나타낸 바와 같이, θ가 45도일 경우, L2/L1비가 0.75∼1.25의 범위에서, L1 및 L3의 길이가 6.00㎛∼10.00㎛의 범위의 때는, 응답 시간이 대략 19.75ms 이내로 되어 있으므로, 비교용의 종래의 FFS 방식의 화소 전극의 경우와 비교하여, 24% 이상 응답 시간이 개선되어 있는 것을 알 수 있다.

그리고, θ가 작아지면 응답 시간이 짧아지는 경향이 있고, 또한, L1, L2 및 L3의 길이가 작아지면, 응답 시간이 짧아지는 경향이 있는 것을 알 수 있는 것은, 앞서 언급한 바와 같다.

따라서, L2/L1비가 1.25 이하, L1 및 L3의 길이가 10.00㎛ 이하 및 θ가 45도 이하라면, 비교용의 종래의 FFS 방식의 화소 전극의 경우와 비교하여, 24% 이상의 응답 시간의 개선이 얻어지는 것을 알 수 있다.

이러한 사실로부터, 응답 시간의 면에서 보면, L1, L2 및 L3는 각각 10.00㎛ 이하가 바람직하고, 9.50㎛ 이하가 보다 바람직하고, 9.00㎛ 이하가 더욱 바람직하다.

또한, 응답 시간의 면에서 보면, L2/L1비는, 1.25 이하가 바람직하고, 1.20 이하가 보다 바람직하고, 1.10 이하가 더욱 바람직하다.

또한, 응답 시간의 면에서 보면, θ은, 60도 이하가 바람직하고, 45도 이하가 보다 바람직하고, 35도 이하가 더욱 바람직하다.

다음으로, 시뮬레이션 결과를 나타낸 도 10∼도 12를 참조하면서, 투과율과 제1 전극부(40)의 각 부의 치수 등의 관계에 대하여 설명한다.

도 10은 투과율에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸 제1 그래프이며, L1 및 L3를 8.00㎛로 고정하고, 세로축을 L2/L1비로 하고, 가로축을 θ로 하여 투과율을 나타내고 있다.

도 10에 나타낸 바와 같이, L2/L1비의 변화에 관계없이, 어느 L2/L1비의 위치에서도, θ가 작아지면 투과율이 높아지는 경향이 있는 것을 알 수 있다.

한편, 본 실시형태의 변형예인 화소 전극의 예를 도 14에 나타낸다.

도 14를 보면 알 수 있는 바와 같이, 이 변형예의 화소 전극에 있어서도, 앞서 설명한 제1 실시형태의 제1 기본 전극부(42)가 구비하는, 제1 기판(10)(도 1 참조)의 기판면을 따른 제1 방향 X로 연장되고, 제1 방향 X에 직교하는 제2 방향 Y로 이격된 한 쌍의 제1 도전부(42A)에 대응하는 부분과, 제1 실시형태의 제2 기본 전극부(43)가 구비하는, 제1 기본 전극부(42)의 개방 측이 되는 개구부 OP의 근방으로부터 제1 방향 X로 연장되는 제3 도전부(43A)에 대응하는 부분을 구비하고 있는 점이 동일하다.

예를 들면, 구체적인 디멘젼의 일례로서, 각 도전부(110)의 폭 W2(도 14 참조)를 2.50㎛로 하고 도전부(110) 사이의 이격 거리 D2(도 14 참조)를 4.00㎛로 하면, 이 도면 14에 나타낸 변형예의 화소 전극에 있어서도, 응답 시간의 면에서는, 도 13에 나타낸 비교용의 종래의 FFS 방식의 화소 전극보다 짧은 응답 시간이 얻어진다.

다만, 도 14에 나타낸 바와 같이, 제1 실시형태의 제2 도전부(42B)에 대응하는 부분이 직선형이 되어 있는 경우에는, 투과율이 20% 이하로 되지만, 제1 실시형태와 같이, "<"자형의 제2 도전부(42B)를 구비하고 있는 경우에는, 더욱 높은 투과율이 얻어지므로, 투과율의 관점으로 보면, 제1 실시형태와 같이, "<"자형의 제2 도전부(42B)를 구비하고 있는 것이 보다 바람직하다.

이하, 구체적으로 제1 실시형태의 "<"자형의 제2 도전부(42B)를 구비하고 있는 경우에, 어느 정도의 투과율을 얻는 수 있을지 등에 대하여 설명한다.

도 10에 나타낸 바와 같이, L2/L1비가 0.75∼1.25의 범위에서, θ가 60도 이하일 때는, 투과율이 대략 40% 이상으로 되어 있고, 높은 투과율이 얻어지는 것을 알 수 있다.

또한, 도 11은 투과율에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸 제2 그래프이며, L2/L1비를 1.00으로 고정하고, 세로축을 L1 및 L3의 길이로 하고, 가로축을 θ로 하여 투과율을 나타내고 있다.

도 11에 나타낸 바와 같이, L1, L2 및 L3의 길이가 길고, θ가 작은 것이, 투과율은 높아지는 경향이 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 11에 나타낸 L1, L2 및 L3의 길이가 6.00㎛∼10.00㎛이며, θ가 30도∼60도의 범위에서는, 역시, 투과율이 대략 40% 이상으로 되어 있고, 높은 투과율이 얻어지는 것을 알 수 있다.

또한, 도 12는 투과율에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸 제3 그래프이며, θ를 45도로 고정하고, 세로축을 L2/L1비로 하고, 가로축을 L1 및 L3의 길이로 하여 투과율을 나타내고 있다.

그리고, 세로축의 가장 아래는 0.75이며, 가장 위는 1.25이다.

도 12를 보면, θ가 45도인 경우, L1 및 L3의 길이가 8.00㎛∼9.50㎛의 범위에서, L2/L1비가 1.00∼1.20의 범위에서 투과율이 높아지는 범위가 있는 것을 알 수 있다.

다만, 도 11에 나타내는 투과율의 경향과 함께 생각하면, θ가 작아지면, 이 투과율의 높아지는 범위가 L1, L2 및 L3의 길이가 길어지는 방향으로 시프트하는 것으로 여겨진다.

또한, 도 12를 보면, L1 및 L3이 6.00㎛로 짧고, 또한, L2/L1비가 0.75로 작고, L2가 4.50㎛(= 6.00㎛×0.75)까지 짧아져도, 여전히, 투과율이 40%를 초과하고 있는 것을 이해할 수 있고, 높은 투과율이 얻어지는 것을 알 수 있다.

이러한 사실로부터, 투과율의 면에서 보면, L1, L2 및 L3는 각각 6.00㎛ 이상이 바람직하고, 7.00㎛ 이상이 보다 바람직하고, 8.00㎛ 이상이 더욱 바람직하다.

다만, 도 12의 경향을 고려하면, L1 및 L3가 15.00㎛ 정도로 되면, L1 및 L3가 6.00㎛인 경우와 동일한 상태로 되는 것이 예상되므로, L1 및 L3는 15.00㎛ 이하로 하는 것이 바람직한 것으로 여겨진다.

또한, 도 12의 경향을 고려하면, L2/L1비가 1.40을 초과하면, L2/L1비가 0.75 이하인 경우와 동일한 상태로 되는 것이 예상되므로, L2/L1비는 1.40 이하로 하는 것이 바람직한 것으로 여겨진다.

그리고, 도 12의 L2/L1비는, L1의 길이를 기준으로 L2의 길이를 변화시킨 경우의 비이며, 앞서 도 12의 경향에서 설명한 바와 같이, L2/L1비의 범위가 0.75∼1.40이면 양호한 결과가 얻어지는 것으로 여겨진다.

그리고, L2/L1비가 0.75인 경우, L2는 L1 및 L3의 길이보다 짧고, L2/L1비가 1.40인 경우, L2는 L1 및 L3의 길이보다 길어지지만, 이 경우라도 양호한 결과가 얻어지는 것을 생각하면, L2는, 적어도 L1 및 L3에서 양호한 길이와 동일한 범위로 해 두면, 문제없다고 할 수 있다.

따라서, L2도 15.00㎛ 이하로 해 두면, 충분할 것으로 여겨진다.

한편, θ에 관해서는, 응답 시간일 때와 동일한 경향이 되어 있으므로, 투과율의 면에서 볼 때도, θ는, 60도 이하가 바람직하고, 45도 이하가 보다 바람직하고, 35도 이하가 더욱 바람직하다.

이상과 같은 제1 전극부(40)의 각 부의 치수 등과 응답 시간 및 투과율의 관계를 고려하면, L1, L2 및 L3의 각 길이의 상한은, 응답 시간의 관점에서, 10.00㎛ 이하가 바람직하고, 9.50㎛ 이하가 보다 바람직하고, 9.00㎛ 이하가 더욱 바람직한 것으로 여겨진다.

한편, L1, L2 및 L3의 각 길이의 하한은, 투과율의 관점에서, 6.00㎛ 이상이 바람직하고, 7.00㎛ 이상이 보다 바람직하고, 8.00㎛ 이상이 더욱 바람직한 것으로 여겨진다.

또한, θ에 관해서는, 응답 시간 및 투과율의 관점 양쪽에서 동일한 경향이 되고, 60도 이하가 바람직하고, 45도 이하가 보다 바람직하고, 35도 이하가 더욱 바람직한 것으로 여겨진다.

다만, θ가 지나치게 작게 되면, 한 쌍의 제1 도전부(42A) 사이의 이격 거리가 없어지는 것을 생각하면, 하한으로서는, 20도 이상으로해 두는 것이 바람직한 것으로 여겨진다.

다음으로, 프린지 전계를 인가했을 때, 액정층(30)의 액정 분자가 어떻게 회전하는 지 등을 바탕으로 하여 응답 시간과 투과율에 대하여 설명한다.

도 15는, 제1 전극부(40)와 제2 전극부(12) 사이에 전위차를 발생시켜, 프린지 전계를 발생시켰을 때의 액정 분자 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 15에서는, 프린지 전계를 발생시켰을 때의 전계 상태를 가는 화살표 f1 및 f2로 나타내고, 프린지 전계를 발생시킨 때 액정층(30)의 액정 분자가 X축 및 Y축으로 규정되는 평면을 따라 회전하는 방향을 굵은 화살표 R로 나타내고 있다.

그리고, 화살표 f1, f2 및 화살표 R은 일부에만 도시하고 있지만 다른 부분도 동일하게 된다.

도 15에 나타낸 바와 같이, 제2 방향 Y의 한 쌍의 제1 도전부(42A)와 이들 한 쌍의 제1 도전부(42A)에 이어지는 "<"자형의 제2 도전부(42B)로 에워싸여지는 영역에서는, 제2 도전부(42B)의 굴곡부(42BA)를 지나는 제1 방향 X를 따른 직선(점선 Lx 참조)을 기준으로, 제2 방향 Y측의 영역과 제2 방향 Y와는 반대측 영역의 액정 분자는, 굵은 화살표 R로 나타낸 바와 같이, 어느 쪽도 제2 도전부(42B)의 굴곡부(42BA)를 지나는 제1 방향 X를 따른 직선(점선 Lx 참조) 측으로 회전하도록 움직인다.

이 때문에, 상대 유동 방향이 동일한 방향이 되므로, 액정 분자 사이에서의 마찰 저항이 작아지고 있다.

또한, 제2 방향 Y의 한 쌍의 제3 도전부(43A) 측에 대하여 보면, 제2 방향 Y의 한 쌍의 제3 도전부(43A)와, 제3 도전부(43A)의 제1 방향 X측에 위치하고, 제2 방향 Y에 인접하는 제2 도전부(42B)의 한쪽의 변(42B1)과 제2 도전부(42B)의 다른 쪽의 변(42B2)에 의해, 에워싸여지는 영역에서는, 제2 방향 Y측(아래쪽)의 영역과, 제2 방향 Y와는 반대측(위쪽)의 영역에서 액정 분자는, 역시, 굵은 화살표 R로 나타낸 바와 같이, 상대 유동 방향이 동일한 방향이 되므로, 액정 분자 사이에서의 마찰 저항이 작아지고 있다.

이와 같이, 본 실시형태에서는, 주로 액정 분자가 회전하는 부분마다 보면, 액정 분자 사이에서의 마찰 저항이 작아지고 있으므로, 액정 분자가 원활하게 회전할 수 있어, 응답 시간이 짧아진다.

한편, 화살표 f2로 나타내는 전계는, 제2 방향 Y의 한 쌍의 제1 도전부(42A)에서 발생하는 전계와 이들 한 쌍의 제1 도전부(42A)에 이어지는 "<"자형의 제2 도전부(42B)에서 발생하는 전계의 합성에 의해 방향이 정해지고 있으며, 도 15에 나타낸 바와 같이, 보다 크게 액정 분자를 회전시키는 방향으로 향하고 있다.

이 때문에, 액정 분자를 크게 회전시킬 수 있으므로, 투과율을 높게 하는 것이 가능하게 된다.

그리고, 이와 같이 "<"자형의 제2 도전부(42B)의 작용에 의해, 액정 분자의 지향성(指向性)의 일치도(一致度)도 양호하게 할 수 있어, 투과율을 더 한층 높게 할 수 있다.

또한, 제2 방향 Y의 한 쌍의 제3 도전부(43A) 측의 화살표 f2로 나타내는 전계도, 제2 방향 Y의 한 쌍의 제3 도전부(43A)에서 발생하는 전계와, 이들에 이어지고 있는 제3 도전부(43A)의 제1 방향 X측에 위치하고, 제2 방향 Y에 인접하는 제2 도전부(42B)의 한쪽의 변(42B1)과 제2 도전부(42B)의 다른 쪽의 변(42B2)에서 발생하는 전계의 합성에 의해 방향이 정해지고 있으며, 도 15에 나타낸 바와 같이, 보다 크게 액정 분자를 회전시키는 방향으로 향하고 있다.

또한, 제2 방향 Y에 인접하는 제2 도전부(42B)의 한쪽의 변(42B1)과 제2 도전부(42B)의 다른 쪽의 변(42B2)은, 제2 방향 Y의 한 쌍의 제3 도전부(43A)를 잇는 제2 도전부(42B)와 방향이 역방향인 역(逆)"<"자형의 도전부를 구성하게 되어 있고, 이와 같은 역"<"자형의 도전부 작용에 의해, 액정 분자의 지향성 일치도도 양호하게 할 수 있어, 투과율을 더 한층 높게 할 수 있다.

예를 들면, 제2 방향 Y의 한 쌍의 제1 도전부(42A)의 각각의 일단(42AA)을 "<"자형의 제2 도전부(42B)가 아닌, 제2 방향 Y를 따른 직선으로 잇는 경우, 화살표 f2로 나타내는 전계의 방향은, 제1 도전부(42A)에 대한 각도 δ가 45도 정도가 된다.

그러나, 본 실시형태와 같이, 제2 방향 Y의 한 쌍의 제1 도전부(42A)의 각각의 일단(42AA)을 "<"자형의 제2 도전부(42B)로 이어지도록 하면, 화살표 f2로 나타내는 전계의 방향이 45도보다 큰 각도 δ를 가지도록 할 수 있으므로, 액정 분자를 크게 회전시킬 수 있어, 높은 투과율을 얻을 수 있게 된다.

그리고, 이는, 제2 방향 Y의 한 쌍의 제3 도전부(43A)에서의 화살표 f2로 나타내는 전계에 있어서도 동일하다.

그리고, 이 각도 δ는, "<"자형의 제2 도전부(42B)의 개방 각도가 작을수록 크게 할 수 있으므로, 앞서 본 시뮬레이션과 같이 θ가 작을수록 투과율을 높게 할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 실시형태의 제1 전극부(40)라면, 종래의 FFS 방식의 화소 전극보다 짧은 응답 시간을 얻을 수 있고, 또한 높은 투과율을 얻을 수 있다.

[실시예]

다음으로, 앞서 설명한 조성물 M30과 조성물 M31을 실제로 액정층(30)에 적용하여 응답 시간을 실측한 결과를, 이하, 제1 실시예 및 제2 실시예로서 기재한다.

그리고, 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 전계 인가 시의 응답 시간을 응답 시간 T1으로 하고, 전계 정지 시의 응답 시간을 응답 시간 T2로 하고, 이들을 합친 것을, 간단히 응답 시간(=응답 시간 T1+응답 시간 T2)으로 하고 있다.

[제1 실시예]

액정층(30)에 조성물 M30을 사용하고, 제1 전극부(40)(도 1∼도 3 참조)를 화소 전극으로 한 본 실시형태의 액정 표시 소자(1)의 경우, 전계 인가 시의 응답 시간 T1이 4.25ms이며, 전계 정지 시의 응답 시간 T2가 3.46ms이며, 이들을 합친 응답 시간(=응답 시간 T1+응답 시간 T2)이 7.71ms였다.

한편, 비교를 위하여, 화소 전극을 도 13에 나타낸 종래의 FFS 방식의 화소 전극으로 변경한 점 이외에는 동일한 액정 표시 소자의 경우, 전계 인가 시의 응답 시간 T1이 10.84ms이며, 전계 정지 시의 응답 시간 T2가 9.53ms이며, 이들을 합친 응답 시간(=응답 시간 T1+응답 시간 T2)이 20.37ms였다.

[제2 실시예]

액정층(30)에 조성물M31을 사용하고, 제1 전극부(40)(도 1로부터 도 3 참조)을 화소 전극으로 한 본 실시형태의 액정 표시 소자(1)의 경우, 전계 인가 시의 응답 시간 T1이 2.69ms이며, 전계 정지 시의 응답 시간 T2가 3.47ms이며, 이들을 합친 응답 시간(=응답 시간 T1+응답 시간 T2)이 6.16ms였다.

한편, 비교를 위하여, 화소 전극을 도 13에 나타낸 종래의 FFS 방식의 화소 전극으로 변경한 점 이외에는 같은 액정 표시 소자의 경우, 전계 인가 시의 응답 시간 T1이 31.78ms이며, 전계 정지 시의 응답 시간 T2가 24.81ms이며, 이들을 합친 응답 시간(=응답 시간 T1+응답 시간 T2)이 56.59ms였다.

그리고, 제1 실시예 및 제2 실시예의 결과로부터도 알 수 있는 바와 같이, 실제의 실측값에 있어서도, 본 실시형태의 액정 표시 소자(1)의 전극 구조라면, 종래의 FFS 방식의 전극 구조의 경우와 비교하여 응답 시간(전계 인가 시의 응답 시간 T1, 전계 정지 시의 응답 시간 T2 및 이들을 합친 응답 시간)이 큰 폭으로 짧아져, 성능이 향상되어 있는 것을 알 수 있다.

(제2 실시형태)

제1 실시형태에서는, 제1 전극부(40)가 화소 전극이며, 제2 전극부(12)가 공통 전극인 경우에 대하여 설명하였으나, 제2 실시형태에서는, 제1 전극부(40)가 공통 전극이며, 제2 전극부(12)가 화소 전극인 경우에 대하여 설명한다.

제2 실시형태에 있어서도 기본적인 구성은 제1 실시형태와 동일하므로, 제1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략하고, 다른 부분에 대하여 주로 설명한다.

도 16은 본 발명에 따른 제2 실시형태의 액정 표시 소자(1)의 일부 단면도이며, 도 1에 대응하는 도면이다.

도 17은 본 발명에 따른 제2 실시형태의 액정 표시 소자(1)의 전극 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 2에 대응하는 도면이다.

그리고, 도 1 및 도 2과 마찬가지로, 도 16 및 도 17은 액정 표시 소자(1)의 화소 RGB의 1개의 부분에 대응하는 서브 화소에 대응하는 도면으로 되어 있고, 도 16은 도 17의 A-A선에 대응하는 위치의 액정 표시 소자(1)의 단면도가 되어 있다.

제2 실시형태에서는, 도 16에 나타낸 바와 같이, 제1 기판(10)에 가까운 쪽에 위치하는 제2 전극부(12)가 화소 전극이 되어 있으므로, 도 17에 나타낸 바와 같이, 제2 전극부(12)가 박막 트랜지스트(14)의 드레인 전극에 전기적으로 접속되어 있다.

그리고, 이 경우에, 비어홀 VH(도 2 참조)을 형성하지 않아도, 제2 전극부(12)가 박막 트랜지스트(14)의 드레인 전극에 전기적으로 접속하는 것이 가능하므로, 비어홀 VH가 생략되어 있다.

한편, 제2 실시형태에서는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 제1 전극부(40)가 공통 전극으로 되어 있어, 공통 전극선(16)에 전기적으로 접속되지만, 이 경우도 비어홀 VH를 설치하지 않고, 전기적인 접속이 행해지는 위치에 공통 전극선(16)을 설치하면 되므로, 비어홀 VH가 불필요하다.

그리고, 제2 실시형태와 같이, 제1 전극부(40)를 공통 전극으로 하고, 제2 전극부(12)를 화소 전극으로 한 경우라도, 발생하는 프린지 전계의 상태는 제1 실시형태와 동일하므로, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그런데, 제1 실시형태에서도 설명한 바와 같이, 공통 전극은 서브 화소마다 설치할 필요는 없다.

따라서, 제1 전극부(40)를 1화소 영역마다의 단위나, 도 18에 나타낸 바와 같이, 복수의 화소 영역마다의 단위 또는 전체 화소 영역의 단위(이 경우에, 제1 전극부(40)는 1개가 됨)로 설치하도록 해도 된다.

이상과 같이, 제1 전극부(40)와 제2 전극부(12)가 제1 기판(10)로부터 액정층(30) 측을 향하는 Z축 방향, 즉 액정 표시 소자(1)의 두께 방향(이하, 두께 방향Z 라고도 함)으로 이격되어 적층되어 있는 구성에 있어서는, 제1 전극부(40) 및 제2 전극부 중 한쪽이 화소 전극이며, 다른 한쪽이 공통 전극이면 된다.

(제3 실시형태)

상기 제1 실시형태 및 제2 실시형태에서는, 두께 방향 Z로 제1 전극부(40)와 제2 전극부(12)가 이격하고 있는 경우에 대하여 설명했다.

그러나, 제1 전극부(40)와 제2 전극부(12)는 두께 방향 Z로 이격시키는 것으로 한정될 필요는 없으며, 제1 방향 X로 이격시키도록 해도 된다.

따라서, 제3 실시형태에서는, 제1 전극부(40)와 제2 전극부(12)를 제1 방향 X로 이격시키도록 한 경우에 대하여 설명한다.

그리고, 제3 실시형태에서도, 전체적인 구성은, 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일하므로, 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일한 점에 대해서는 설명을 생략하고, 상이한 점에 대해서만 주로 설명한다.

제1 실시형태 및 제2 실시형태에서는, 도 1 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 절연층(17) 상에 제2 전극부(12)가 설치되고, 그 제2 전극부(12)를 덮도록 절연층(18)이 설치되고, 그 절연층(18) 상에 제1 전극부(40)가 설치되고, 또한 제1 전극부(40)를 덮도록 제1 배향막(19)이 설치되어 있었다.

그러나, 제3 실시형태에서는, 전술한 바와 같이, 제1 전극부(40) 및 제2 전극부(12)를 제1 방향 X로 이격시켜 배치하므로, 두께 방향 Z로 이격시켜 제1 전극부(40)와 제2 전극부(12)를 배치할 필요는 없다.

따라서, 제3 실시형태에서는, 도 1 및 도 16에 나타낸 절연층(17) 상에 제1 전극부(40) 및 제2 전극부(12)가 설치되고, 또한 이들 제1 전극부(40) 및 제2 전극부(12)를 덮도록 제1 배향막(19)이 설치되고, 절연층(18)이 생략된 구성이 되는 점이, 두께 방향 Z에서 보았을 때의 상이점이 된다.

그리고, 제1 전극부(40) 및 제2 전극부(12)를 제1 방향 X로 배열되도록 배치하면, FFS 방식의 횡전계(프린지 전계)가 아닌, IPS 방식의 횡전계가 된다.

그러나, 제2 전극부(12)를 전면 전극으로 하는 것이 아니고, 제1 전극부(40)와 제2 전극부(12)로, 적어도 제1 실시형태 및 제2 실시형태의 기본 전극부(41)와 유사한 도전 패턴을 형성하도록 하면, 액정층(30)의 액정 분자에 인가되는 전계의 상태를 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 유사하게 할 수 있기 위으므로, 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이하, 구체적으로 제1 전극부(40) 및 제2 전극부(12)에 대하여 설명한다.

도 19는, 본 발명에 따른 제3 실시형태의 액정 표시 소자(1)의 전극 구조를 설명하기 위한 평면도이다.

도 19에 나타낸 바와 같이, 제1 전극부(40)는, 적어도 1개의 제1 기본 전극부(42)를 가지고 있고, 제2 전극부(12)는, 적어도 1개의 제2 기본 전극부(43)를 가지고 있다.

그리고, 제1 기본 전극부(42)는, 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일하게, 제1 기판(10)(도 1 및 도 16 참조)의 기판면을 따른 제1 방향 X로 연장하고, 제1 방향 X에 직교하는 제2 방향 Y로 이격된 한 쌍의 제1 도전부(42A)를 구비하고 있다.

또한, 제1 기본 전극부(42)는, 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일하게, 한 쌍의 제1 도전부(42A)의 각각의 일단(42AA)에 대하여 접속된 한 쌍의 타단(42BB)을 가지고, 제1 도전부(42A)의 연장 방향과는 반대 방향에 "<"자형의 일단이 되는 굴곡부(42BA)를 가지는 "<"자형의 제2 도전부(42B)를 구비하고 있다.

그리고, 제1 실시형태에서 설명한 바와 마찬가지로 제2 도전부(42B)는, "<"자형이 바람직하지만 이것으로 한정되는 것은 아니다.

한편, 제2 기본 전극부(43)는, 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일하게, 제1 기본 전극부(42)의 개방 측이 되는 개구부 OP의 근방으로부터 제1 방향 X로 연장되는 제3 도전부(43A)를 구비하고 있다.

그리고, 도 19에서는, 제3 도전부(43A)는, 제3 도전부(43A)의 일단(43AA)이 개구부 OP보다, 약간, 개구부 OP 내(제1 기본 전극부(42)로 치우쳐 있음)에 위치하도록 설치되어 있지만, 이 점에 관해서는, 제1 실시형태에서 설명한 바와 같이, 제3 도전부(43A)는, 제3 도전부(43A)의 일단(43AA)이 개구부 OP보다 제1 방향 X로, 약간, 이격되도록 설치되어 있어도 된다.

또한, 본 실시형태에서는, 제1 전극부(40)는, 제2 방향 Y로 복수의 제1 기본 전극부(42)(구체적으로는 3개의 제1 기본 전극부(42))를 구비하고 있고, 제2 방향 Y의 임의의 인접하는 제1 기본 전극부(42)는, 한 쌍의 제1 도전부(42A) 중 제1 기본 전극부(42)의 사이에 위치하게 되는 제1 도전부(42A)를 공유하고 있으며(경사 해칭 부분 참조), 이 점도 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일하다.

한편, 제2 전극부(12)에 대하여 보아도, 본 실시형태에서는, 제2 전극부(12)는, 제2 방향 Y로 제1 기본 전극부(42)에 대응하는 복수의 제2 기본 전극부(43)(구체적으로는 3개의 제2 기본 전극부(43)의 제3 도전부(43A))를 구비하고 있고, 제1 실시형태 및 제2 실시형태의 제2 기본 전극부(43)의 제3 도전부(43A)와 동일한 구성으로 되어 있다.

또한, 제2 기본 전극부(43)는, 제1 기본 전극부(42)와 동일한 구성의 부가 전극부(43AD)를 구비하고 있다.

구체적으로는, 부가 전극부(43AD)는, 제3 도전부(43A)의 제1 방향 X측에 설치된 제1 기본 전극부(42)의 제1 도전부(42A)와 동일하게 제2 방향 Y로 이격된 한 쌍의 제4 도전부(43B)와, 한 쌍의 제4 도전부(43B)의 각각의 일단(43BA)에 대하여 접속된 한 쌍의 타단(43CB)를 가지고, 제1 방향 X와는 반대 방향으로 제3 도전부(43A)의 타단(43AB)이 접속되는 "<"자형의 일단이 되는 굴곡부(43CA)를 가지는 제1 기본 전극부(42)의 제2 도전부(42B)와 동일하게 "<"자형의 제5 도전부(43C)를 구비하고 있다.

그리고, 제5 도전부(43C)도, "<"자형이 바람직하지만 이것으로 한정되는 것은 아니다.

그리고, 부가 전극부(43AD)가, 제2 방향 Y로 복수 있는 경우(도 19는 3개 있는 경우임), 제1 기본 전극부(42)와 동일하게, 제2 방향 Y의 임의의 인접하는 부가 전극부(43AD)는, 한 쌍의 제4 도전부(43B) 중 부가 전극부(43AD)의 사이에 위치하게 되는 제4 도전부(43B)를 공유하고 있다(크로스 해칭부 참조).

한편, 제1 전극부(40)에 대하여 보면, 본 실시형태에서는, 제1 기본 전극부(42)가 제2 도전부(42B)의 굴곡부(42BA)로부터 제1 방향 X와는 반대 방향으로 연장되는 제1 실시형태 및 제2 실시형태의 제4 도전부(44)와 동일하게 제6 도전부(42C)를 구비하고 있다.

그리고, 본 실시형태에서는, 제2 기본 전극부(43)가 사이에 위치하도록 제1 기본 전극부(42)가 제1 방향 X로 반복 설치되어 있다.

그리고, 도 19에서는, 제1 기본 전극부(42)가 1회 반복되고 있는 경우를 나타내고 있지만, 이 반복수는, 서브 화소에 요구되는 면적에 따라 정하면 된다.

또한, 제1 전극부(40)는, 한 쌍의 제1 도전부(42A)와 1개의 제2 도전부(42B)를 가지는 적어도 1개의 제1 기본 전극부(42)를 가지고 있으면 되고, 제2 전극부(12)는 제1 기본 전극부(42)에 대응한 제2 기본 전극부(43)의 제3 도전부(43A)를 가지고 있으면 되고, 제2 방향 Y로 몇 개 설치할 것인가는, 서브 화소에 요구되는 면적에 따라 정하면 된다.

다만, 제2 기본 전극부(43)의 제3 도전부(43A)가 제2 방향 Y로 복수 있는 경우에는, 이들 제3 도전부(43A)를 전기적으로 접속하기 위하여, 제5 도전부(43C)를 설치하도록 하면 된다.

그리고, 제1 전극부(40)는, L자형장의 접속 도전부(45)를 구비하고, 그 접속 도전부(45)가 제1 도전부(42A), 제2 도전부(42B) 및 제6 도전부(42C)로 형성되는 도전 패턴을 전기적으로 접속하고 있다.

또한, 접속 도전부(45)는 일단측이 되는 제1 변(45A)으로부터 제1 방향 X와는 반대측으로 연장되는 접속부(45B)를 구비하고, 이 접속부(45B)가 박막 트랜지스트(14)의 드레인 전극에 전기적으로 접속됨으로써, 제1 전극부(40)가 화소 전극으로 되어 있다.

한편, 제2 전극부(12)가 공통 전극선(16)에 전기적으로 접속됨으로써, 제2 전극부(12)가 공통 전극으로 되어 있다.

상기와 같은 구성의 경우, 제1 전극부(40)와 제2 전극부(12) 사이의 전위차에 의해 발생하는 횡전계는, 도 15를 참조하여 설명한 제1 실시형태의 전계와 유사한 상태로 되고, 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 실시형태에서는, 제1 전극부(40)가 화소 전극이며 제2 전극부(12)가 공통 전극인 경우에 대하여 나타내고 있지만, 제1 전극부(40)를 공통 전극으로 하고, 제2 전극부(12)를 화소 전극으로 해도, 발생하는 횡전계의 상태는 본 실시형태와 동일하므로, 제1 전극부(40)가 화소 전극이며 제2 전극부(12)가 공통 전극인 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

따라서, 제1 전극부(40) 또는 제2 전극부(12)의 한쪽이 화소 전극이며, 제1 전극부(40) 또는 제2 전극부(12)의 다른 쪽이 공통 전극으로 되어 있으면 된다.

이상, 구체적인 실시형태에 기초하여, 본 발명의 액정 표시 소자(1)에 대하여 설명했으나, 본 발명은, 구체적인 실시형태로 한정되지 않으며, 적절하게 변형이나 개량을 한 것도 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이며, 이러한 점은, 당업자에 있어서 특허청구의 범위의 기재로부터 명확하다.

1…액정 표시 소자, 10…제1 기판, 11…제1 편광판, 12…제2 전극부, 13…데이터선, 14…박막 트랜지스트, 15…게이트선, 16…공통 전극선, 17…절연층, 18…절연층, 19…제1 배향막, 20…제2 기판, 21…제2 편광판, 22…컬러층, 23…블랙 매트릭스, 24…평탄화 막, 25…제2 배향막, 30…액정층, 40…제1 전극부, 41…기본 전극부, 42…제1 기본 전극부, 42A…제1 도전부, 42AA…일단, 42B…제2 도전부, 42B1, 42B2…변, 42BA…굴곡부, 42BB…타단, 42C…제6 도전부, 43…제2 기본 전극부, 43A… 제3 도전부, 43AA…일단, 43AB…타단, 43AD…부가 전극부, 43B… 제4 도전부, 43C… 제5 도전부, 43BA…일단, 43CA…굴곡부, 43CB…타단, 44… 제4 도전부, 45…접속 도전부, 45A… 제1 변, 45B…접속부, 100…도전부, 110…도전부, OP…개구부, D1, D2…거리, L1, L2, L3…길이, T1, T2…응답 시간, VH…비어홀, θ, δ…각도

Claims

대향하는 제1 기판과 제2 기판 사이에 액정층을 구비하고,
상기 제1 기판 상에 제1 전극부를 구비하고,
상기 제1 전극부는 적어도 1개의 기본 전극부를 구비하고,
상기 기본 전극부는 제1 기본 전극부와 제2 기본 전극부를 구비하고,
상기 제1 기본 전극부는, 기판면을 따른 제1 방향으로 연장되고, 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 이격된 한 쌍의 제1 도전부를 구비하고,
상기 제2 기본 전극부는 상기 제1 기본 전극부의 개구부 근방으로부터 제1 방향으로 연장되는 제3 도전부를 구비하고,
상기 액정층에 포함되는 액정 조성물은, 제1 성분으로서 하기 식(1)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는 액정 표시 소자:

상기 식(1)에 있어서, R¹ 및 R²는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이며; 환 A 및 환 B는 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌이며; Z¹은 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시 또는 카르보닐옥시이며; a는 1, 2 또는 3임.
제1항에 있어서,
상기 제1 기본 전극부는, 상기 한 쌍의 제1 도전부의 각각의 일단에 대하여 접속된 한 쌍의 타단을 가지고, 상기 제1 도전부의 연장 방향과는 반대 방향으로 굴곡부를 가지는 "<"자형의 제2 도전부를 구비하고 있는, 액정 표시 소자.
제2항에 있어서,
상기 제1 전극부는 제1 방향으로 복수의 상기 기본 전극부를 구비하고,
제1 방향의 임의의 인접하는 상기 기본 전극부는, 상기 제2 도전부의 상기 굴곡부와 상기 제3 도전부의 타단에서 접속되어 있는, 액정 표시 소자.
제2항에 있어서,
상기 제1 전극부는 제2 방향으로 복수의 상기 기본 전극부를 구비하고,
제2 방향의 임의의 인접하는 상기 기본 전극부는, 상기 한 쌍의 제1 도전부 중 상기 기본 전극부의 사이에 위치하게 되는 상기 제1 도전부를 공유하고 있는, 액정 표시 소자.
제2항에 있어서,
말단에 배치된 상기 제1 기본 전극부가, 상기 제2 도전부의 상기 굴곡부로부터 제1 방향과는 반대 방향으로 연장되는 제4 도전부를 더 포함하고 있는, 액정 표시 소자.
제2항에 있어서,
말단에 배치된 상기 제2 기본 전극부의 제1 방향으로 설치되고, 상기 제2 도전부의 상기 굴곡부가, 말단에 배치된 상기 제2 기본 전극부의 상기 제3 도전부의 타단에 접속된 상기 제1 기본 전극부를 더 포함하고 있는, 액정 표시 소자.
제2항에 있어서,
절연층을 통하여 상기 제1 전극부보다 제1 기판측에 설치된 전면(全面) 전극의 제2 전극부를 구비하고,
상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 중 한쪽이 화소 전극이며, 다른 한쪽이 공통 전극인, 액정 표시 소자.
대향하는 제1 기판과 제2 기판 사이에 액정층,
상기 제1 기판 상에 설치되고, 적어도 1개의 제1 기본 전극부를 가지는 제1 전극부 및
상기 제1 기판 상에 설치되고, 적어도 1개의 제2 기본 전극부를 가지는 제2 전극부를 구비하고,
상기 제1 기본 전극부는, 기판면을 따른 제1 방향으로 연장되고, 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 이격된 한 쌍의 제1 도전부를 구비하고,
상기 제2 기본 전극부는 상기 제1 기본 전극부의 개구부 근방으로부터 제1 방향으로 연장되는 제3 도전부를 구비하고,
상기 액정층에 포함되는 액정 조성물은 제1 성분으로서 하기 식(1)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 표시 소자:

상기 식(1)에 있어서, R¹ 및 R²는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이며; 환 A 및 환 B는 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌이며; Z¹은 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시 또는 카르보닐옥시이며; a는 1, 2 또는 3임.
제8항에 있어서,
상기 제1 기본 전극부는, 상기 한 쌍의 제1 도전부의 각각의 일단에 대하여 접속된 한 쌍의 타단을 가지고, 제1 방향과는 반대 방향으로 굴곡부를 가지는 "<"자형의 제2 도전부를 구비하고 있는, 액정 표시 소자.
제9항에 있어서,
상기 제1 전극부는 제2 방향으로 복수의 상기 제1 기본 전극부를 구비하고,
상기 제2 전극부는 제2 방향으로 상기 제1 기본 전극부에 대응하는 복수의 상기 제2 기본 전극부를 구비하고,
제2 방향의 임의의 인접하는 상기 제1 기본 전극부는, 상기 한 쌍의 제1 도전부 중 상기 제1 기본 전극부 사이에 위치하게 되는 상기 제1 도전부를 공유하고 있는, 액정 표시 소자.
제9항에 있어서,
상기 제2 기본 전극부는 부가 전극부를 구비하고,
상기 부가 전극부는,
상기 제3 도전부의 제1 방향측에 설치되고, 제2 방향으로 이격된 한 쌍의 제4 도전부 및
상기 한 쌍의 제4 도전부의 각각의 일단에 대하여 접속된 한 쌍의 타단을 가지고, 제1 방향과는 반대 방향으로 상기 제3 도전부의 타단이 접속되는 굴곡부를 가지는 "<"자형의 제5 도전부를 구비하고,
상기 부가 전극부가 제2 방향으로 복수 있는 경우, 제2 방향의 임의의 인접하는 상기 부가 전극부는, 상기 한 쌍의 제4 도전부 중 상기 부가 전극부 사이에 위치하게 되는 상기 제4 도전부를 공유하고 있는, 액정 표시 소자.
제11항에 있어서,
상기 제1 기본 전극부는, 상기 제2 도전부의 상기 굴곡부로부터 제1 방향과는 반대 방향으로 연장되는 제6 도전부를 구비하고 있는, 액정 표시 소자.
제12항에 있어서,
상기 제2 기본 전극부가 사이에 위치하도록 상기 제1 기본 전극부가 제1 방향으로 반복적으로 설치되어 있는, 액정 표시 소자.
제10항에 있어서,
상기 제1 전극부 또는 상기 제2 전극부 중 한쪽이 화소 전극이며,
상기 제1 전극부 또는 상기 제2 전극부 중 남은 다른 쪽이 공통 전극인, 액정 표시 소자.
제1항에 있어서,
제1 성분으로서 하기 식(1-1)∼식(1-13)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 표시 소자:

상기 식(1-1)∼식(1-13)에 있어서, R¹ 및 R²는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐임.
제1항에 있어서,
제1 성분의 비율이 10질량%∼90질량%의 범위인, 액정 표시 소자.
제1항에 있어서,
제2 성분으로서 하기 식(2)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 표시 소자:

상기 식(2)에 있어서, R³는 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이며; 환 C는 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌, 피리미딘-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일 또는 테트라하이드로피란-2,5-디일이며; Z²는 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 카르보닐옥시 또는 디플루오로메틸렌옥시이며; X¹ 및 X²는 독립적으로 수소 또는 불소이며; Y¹은, 불소, 염소, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐옥시이며; b는 1, 2, 3 또는 4임.
제1항에 있어서,
제2 성분으로서 하기 식(2-1)∼식(2-35)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 표시 소자:

상기 식(2-1)∼식(2-35)에 있어서, R³는 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시 또는 탄소수 2∼12의 알케닐임.
제17항에 있어서,
제2 성분의 비율이 10질량%∼85질량%의 범위인, 액정 표시 소자.
제1항에 있어서,
제3 성분으로서 하기 식(3)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 표시 소자.

상기 식(3)에 있어서, R⁴ 및 R⁵는 수소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐 또는 탄소수 2∼12의 알케닐옥시이며; 환 D 및 환 F는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 크로만-2,6-디일, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 크로만-2,6-디일이며; 환 E는 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-5-메틸-1,4-페닐렌, 3,4,5-트리플루오로나프탈렌-2,6-디일, 7,8-디플루오로크로만-2,6-디일, 3,4,5,6-테트라플루오로플루오렌-2,7-디일, 4,6-디플루오로디벤조퓨란-3,7-디일, 4,6-디플루오로디벤조티오펜-3,7-디일, 또는 1,1,6,7-테트라플루오로인단-2,5-디일이며; Z³ 및 Z⁴는 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시 또는 카르보닐옥시이며; c는 0, 1, 2 또는 3이며, d는 0 또는 1이며, 그리고 c와 d의 합은 3 이하임.
제1항에 있어서,
제3 성분으로서 하기 식(3-1)∼식(3-35)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 표시 소자:

상기 식(3-1)∼식(3-35)에 있어서, R⁴ 및 R⁵는 수소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐 또는 탄소수 2∼12의 알케닐옥시임.
제20항에 있어서,
제3 성분의 비율이 10질량%∼90질량%의 범위인, 액정 표시 소자.