TWI596198B - Liquid crystal display element - Google Patents

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TWI596198B
TWI596198B TW103139154A TW103139154A TWI596198B TW I596198 B TWI596198 B TW I596198B TW 103139154 A TW103139154 A TW 103139154A TW 103139154 A TW103139154 A TW 103139154A TW I596198 B TWI596198 B TW I596198B
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atom
crystal display
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Shinji Ogawa
Yoshinori Iwashita
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Dainippon Ink & Chemicals
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液晶顯示元件
液晶顯示元件一直被使用於鐘錶、計算器等之家庭用各種電氣設備、測量設備、汽車用面板、文字處理機、電子記事本、印表機、電腦、電視等。作為液晶顯示方式，代表性者可列舉：TN(扭轉向列)型、STN(超扭轉向列)型、DS(動態光散射)型、GH(賓主)型、IPS(面內切換)型、FFS(邊界電場切換)型、OCB(光學補償雙折射)型、ECB(電壓控制雙折射)型、VA(垂直配向)型、CSH(彩色超垂直配向)型、或FLC(鐵電性液晶)等。又，作為驅動方式，係自先前之靜態驅動(static driving)普遍變成多工驅動(multiplex driving)，單純矩陣方式、最近利用TFT(薄膜電晶體)或TFD(薄膜二極體)等進行驅動之主動矩陣(AM)方式成為主流。
作為可應用於主動矩陣式薄膜電晶體的半導體，已知有矽系材料。又，近年來，製作使用氧化鋅、In-Ga-Zn-O系等氧化物半導體之薄膜電晶體，應用於液晶顯示元件的技術受到矚目(參照專利文獻1)。使用氧化物半導體之薄膜電晶體，相較於使用矽系材料之薄膜電晶體，由於具有高場效應遷移率，而可提升顯示元件之性能，且可節省電力。因此，液晶元件製造商一直不斷積極開發使用氧化物半導體之薄膜電晶體陣列的採用等。
然而，使用氧化物半導體之薄膜電晶體，卻有電特性容易變動，可靠性低的問題。電特性變動其中一個原因，可舉氧自氧化物半導體膜脫離， 而產生如氧缺陷所代表之晶格缺陷。對於此種問題，研究有下述方法：藉由控制氧化物半導體成膜時之氧環境的條件，使電子載體濃度變小，不易產生氧缺陷(參照專利文獻2)。
另一方面，關於構成液晶顯示元件之液晶層的液晶組成物，若在組成物中存在雜質，則由於會對顯示元件之電特性造成嚴重影響，因此一直對雜質進行高度的控管。又，關於形成配向膜之材料，亦已知由於配向膜與液晶層直接接觸，殘留在配向膜中之雜質會移動至液晶層，因而對液晶層之電特性造成影響，對於配向膜材料中之雜質所引起的液晶顯示元件特性持續被研究。
然而，雖然如專利文獻2之記載，對於如氧缺陷所代表之晶格缺陷的問題進行研究，但是並無法充分防止氧自氧化物半導體膜脫離。若氧自氧化物半導體膜脫離，則會擴散至覆蓋氧化物半導體膜之絕緣膜，而使該絕緣膜變質。於液晶顯示元件，在薄膜電晶體的氧化物半導體膜與液晶層之間，由於僅有薄的絕緣膜，或薄的絕緣膜與薄的配向膜等分隔液晶組成物之構件，因此若發生自氧化物半導體膜脫離之氧的擴散，及伴隨該擴散引起之絕緣膜的變質，則可設想氧化物半導體膜與液晶層無法被充分阻隔，自氧化物半導體膜脫離之氧對液晶層造成的影響。若自氧化物半導體膜脫離之氧等雜質擴散至液晶層，則可能會有因液晶層之電壓保持率(VHR)下降、離子密度(ID)增加所導致之反白、配向不均、殘影等顯示不良。
然而，以往如專利文獻2之揭示，抑制氧自氧化物半導體脫離，為發明的本質，對於使用氧化物半導體之薄膜電晶體與液晶組成的直接關係並無進行研究。
專利文獻1：日本特開2007-96055號公報
專利文獻2：日本特開2006-165528號公報
因此，本發明對於使用氧化物半導體之液晶顯示元件，提供一種可防止液晶層之電壓保持率(VHR)下降、離子密度(ID)增加，解決反白、配向不均、殘影等顯示不良之問題的液晶顯示元件。
本發明人等，為了解決上述課題，而對最適合於具有使用氧化物半導體之薄膜電晶體的液晶顯示元件之各種液晶組成物的構成經潛心研究後，結果發現使用特定液晶組成物之液晶顯示元件可防止液晶層之電壓保持率(VHR)下降、離子密度(ID)增加，解決反白、配向不均、殘影等顯示不良之問題，且可節省電力，而完成本發明。
亦即，本發明為一種液晶顯示元件，具有對向配置之第一基板與第二基板，在該第一基板與第二基板之間夾持有含有液晶組成物之液晶層，並具有在該第一基板上配置成矩陣狀之複數個閘極配線及資料配線、設置在該閘極配線與資料配線之交叉部的薄膜電晶體、及藉由該電晶體驅動且由透明導電性材料構成的像素電極，該薄膜電晶體具有閘極、與該閘極隔著絕緣層設置之氧化物半導體層、以及和該氧化物半導體層導通設置之源極及汲極，該液晶組成物含有一種或二種以上選自由通式(LC1)及通式(LC2)表示之化合物組成之群中的化合物，並含有一種或二種以上選自由通式(II-a)至通式(II-f)表示之化合物組成之群中的化合物，
(式中，RLC11及RLC21各自獨立地表示碳原子數1~15之烷基，該烷基中之1個或2個以上的-CH2-能以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，該烷基中之1個或2個以上的氫原子亦可任意地被鹵素原子取代，ALC11及ALC21各自獨立地表示下述任一構造， (該構造中，伸環己基中之1個或2個以上的-CH2-亦可被氧原子取代，1,4-伸苯基中之1個或2個以上的-CH=亦可被氮原子取代，又，該構造中之1個或2個以上的氫原子亦可被氟原子、氯原子、-CF3或-OCF3取代。)，XLC11、XLC12、XLC21~XLC23各自獨立地表示氫原子、氯原子、氟原子、-CF3或-OCF3，YLC11及YLC21各自獨立地表示氫原子、氯原子、氟原子、氰基、-CF3、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3，ZLC11及ZLC21各自獨立地表示單鍵、 -CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-，mLC11及mLC21各自獨立地表示1~4之整數，於ALC11、ALC21、ZLC11及ZLC21存在複數個之情形時，此等可相同或亦可不同。)
(式中，R19~R30彼此獨立地表示碳原子數1至10之烷基、碳原子數1至10之烷氧基或碳原子數2至10之烯基，X21表示氫原子或氟原子。)。
本發明之液晶顯示元件，藉由利用使用氧化物半導體之TFT與特定液晶組成物，可防止液晶層之電壓保持率(VHR)下降、離子密度(ID)增加，而可防止發生反白、配向不均、殘影等顯示不良，且可節省電力。
1,8,101,109‧‧‧偏光板
2,102‧‧‧第一基板
3,22,42,106‧‧‧透明電極(層)(或亦稱為共通電極)
4,104‧‧‧配向膜
5,105‧‧‧液晶層
6,107‧‧‧彩色濾光片
7,108‧‧‧第二基板
10,100‧‧‧液晶顯示元件
11,12,13,14,15,16,17‧‧‧薄膜電晶體
18‧‧‧絕緣膜
21,41,121‧‧‧像素電極
23,123‧‧‧儲存電容器
24,116,124‧‧‧汲極
25,125‧‧‧資料配線
26,126‧‧‧閘極配線
27,117,127‧‧‧源極
28,111,128‧‧‧閘極
29‧‧‧共通線
30‧‧‧緩衝層
103‧‧‧電極層
112‧‧‧閘極絕緣層
113‧‧‧半導體層
118‧‧‧絕緣保護層
E‧‧‧電場
G‧‧‧最短分隔距離
l‧‧‧電極寬度
m‧‧‧間隙寬度
圖1，係示意地顯示液晶顯示元件一態様之構造的分解立體圖。
圖2，係將圖1中含有形成在基板上之薄膜電晶體的電極層103以II線圍繞之區域放大的俯視圖。
圖3，係於圖2中之III-III線方向將薄膜電晶體層103切開之剖面圖一例。
圖4，係示意地顯示液晶顯示元件一態様之構造的分解立體圖。
圖5，係將圖4中含有形成在基板上之薄膜電晶體的電極層3之II區域放大的俯視圖一例。
圖6，係於圖5中之III-III線方向將液晶顯示元件切開之剖面圖一例。
圖7，係將圖4中含有形成在基板上之薄膜電晶體的電極層3之II區域放大的俯視圖其他例。
圖8，係於圖5中之III-III線方向將液晶顯示元件切開之剖面圖其他例。
圖9，係將液晶顯示元件之電極構成放大之俯視圖。
圖10，係顯示陣列上之彩色濾光片(color filter on array)之液晶顯示元件的剖面圖。
圖11，係顯示陣列上之彩色濾光片其他形態之液晶顯示元件的剖面圖。
<第一實施形態>
本發明之液晶顯示元件的第一較佳實施形態，係一種下述之液晶顯示元件：具有使用氧化物半導體之薄膜電晶體與特定液晶組成物，在液晶顯示元件之第一基板與第二基板間產生大致垂直方向之電場。第一較佳實施形態，為一種第一基板與第二基板各自具有電極之液晶顯示元件，例如，採用TN(Twisted Nematic：扭轉向列)型之透射型液晶顯示元件。
本發明之液晶顯示元件的第一較佳實施形態，具有對向配置之第一基 板與第二基板，在該第一基板與第二基板之間夾持有含有液晶組成物之液晶層，並具有在該第一基板上配置成矩陣狀之複數個閘極匯流線(gate bus line)及資料匯流線(data bus line)、設置在閘極匯流線與資料匯流線之交叉部的薄膜電晶體、及藉由該電晶體驅動且由透明導電性材料構成的像素電極，該薄膜電晶體具有閘極、與該閘極隔著絕緣層設置之氧化物半導體層、以及和該氧化物半導體層導通設置之源極及汲極，在第二基板上，具有由透明導電性材料構成之共通電極，液晶層於無施加電壓時呈水平配向(homogeneous alignment)，配向方向較佳於前述第一基板及第二基板間扭轉。
第一實施形態之液晶顯示元件的一例示於圖1~圖3。圖1係示意地顯示液晶顯示元件一態様之構造的分解立體圖。又，於圖1中，為了方便說明，係將各構成要素分隔開加以記載。圖2係將該圖1中含有形成在基板上之薄膜電晶體的電極層103(或亦稱為薄膜電晶體層103。)以II線圍繞之區域放大的俯視圖。圖3，係於圖2中之III-III線方向將圖2所示之薄膜電晶體層103切開之剖面圖。以下，參照圖1~3，說明本發明之液晶顯示元件。
本發明之液晶顯示元件100的構成，如圖1之記載，具有第二基板108、第一基板102及夾持在前述第一基板102與第二基板108之間的液晶組成物(或液晶層105)，該第二基板108具備有由透明導電性材料構成之透明電極(層)106(或亦稱為共通電極106。)，該第一基板102具備有由透明導電性材料構成之像素電極及薄膜電晶體層103，該薄膜電晶體層103形成有控制各像素所具備之前述像素電極的薄膜電晶體，該液晶組成物中之液晶 分子於無施加電壓時的配向相對於前述基板102、108大致呈平行，本發明之液晶顯示元件具有下述特徵：使用利用氧化物半導體之TFT，並使用以下所說明之特定液晶組成物作為液晶組成物。另，所謂液晶組成物中之液晶分子於無施加電壓時的配向相對於前述基板102、108大致呈平行，係指於無施加電壓時液晶組成物呈水平配向。
又如圖1所示，前述第一基板102及前述第二基板108，亦可被一對偏光板101、109夾持。並且，於圖1中，在前述第二基板108與共通電極106之間設置有彩色濾光片107。而且，亦可將一對配向膜104形成在薄膜電晶體層103及透明電極(層)106表面，使該配向膜104與本發明之液晶層105鄰接，且與構成該液晶層105之液晶組成物直接抵接。
亦即，本發明之液晶顯示元件100的構成如下：依序積層有第一偏光板101、第一基板102、含有薄膜電晶體之電極層(或亦稱為薄膜電晶體層)103、配向膜104、含有液晶組成物之層105、配向膜104、共通電極106、彩色濾光片107、第二基板108及第一偏光板109。
又，如圖2所示，形成在第一基板102表面之含有薄膜電晶體的電極層103，用以供給掃描訊號之閘極配線126與用以供給顯示訊號之資料配線125相互交叉，且在被前述複數條閘極配線126與複數條資料配線125圍繞之區域，像素電極121形成為矩陣狀。作為對像素電極121供給顯示訊號之開關元件，在前述閘極配線126與前述資料配線125相互交叉之交叉部附近，含有源極127、汲極124及閘極128之薄膜電晶體，被設置與前述像素電極121連結。並且，在被前述複數條閘極配線126與複數條資料配線125圍繞之區域，設置有保存顯示訊號之儲存電容器123，該顯示訊號係透過資料配線125 供給。
(基板)
第一基板102與第二基板108可使用如玻璃或塑膠具有柔軟性之透明材料，其中一者亦可為矽等之不透明材料。2片基板102、108係藉由配置在周邊區域之環氧系熱硬化性組成物等密封材及封裝材貼合，為了保持基板間距離，其間亦可配置有例如玻璃粒子、塑膠粒子、氧化鋁粒子等粒狀間隔物或以光刻法(photolithography)形成之由樹脂構成的間隔柱。
(薄膜電晶體)
於本發明，可適用於薄膜電晶體為反向交錯式之液晶顯示元件。反向交錯式薄膜電晶體之構造較佳的一態様，例如，如圖3所示，具有形成在基板102上之閘極111、設置成覆蓋該閘極111且覆蓋前述基板102大致整面之閘極絕緣層112、形成在前述閘極絕緣層112表面而與前述閘極111相對向之半導體層113、設置成覆蓋前述半導體層113其中一側端部且與形成在前述基板102上之前述閘極絕緣層112接觸的汲極116、設置成覆蓋前述半導體層113另一側端部且與形成在前述基板102表面之前述閘極絕緣層112接觸的源極117、設置成覆蓋前述汲極116及前述源極117之絕緣保護層118。亦可為了消除與閘極之階差等，而在閘極111之表面形成陽極氧化被膜(未圖示)。
另，本說明書中之「基板上」，不只是與基板直接抵接的狀態，亦包含間接抵接即所謂之受到基板支持的狀態。
本發明之半導體層113，係使用氧化物半導體。作為氧化物半導體，較佳含有選自In、Ga、Zn及Sn中之至少一個元素。又，為了減少使用該氧 化物之電晶體電特性的變動，除了上述元素外，亦可具有鉿(Hf)、鋯(Zr)、鋁(Al)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鎦(Lu)中之任一種或複數種。
作為氧化物半導體，例如可列舉氧化銦、氧化錫、氧化鋅、氧化鎵等。又，作為含有複數金屬元素之氧化物，可使用In-Zn系、Sn-Zn系、Al-Zn系、Zn-Mg系、Sn-Mg系、In-Mg系、In-Ga系、In-Ga-Zn系、In-Al-Zn系、In-Sn-Zn系、Sn-Ga-Zn系、Al-Ga-Zn系、Sn-Al-Zn系、In-Hf-Zn系、In-Zr-Zn系、In-La-Zn系、In-Ce-Zn系、In-Pr-Zn系、In-Nd-Zn系、In-Sm-Zn系、In-Eu-Zn系、In-Gd-Zn系、In-Tb-Zn系、In-Dy-Zn系、In-Ho-Zn系、In-Er-Zn系、In-Tm-Zn系、In-Yb-Zn系、In-Lu-Zn系、In-Sn-Ga-Zn系、In-Hf-Ga-Zn系、In-Al-Ga-Zn系、In-Sn-Al-Zn系、In-Sn-Hf-Zn系、In-Hf-Al-Zn系等之氧化物。其中，從液晶元件之省電化、提升透射率等之液晶元件性能的觀點來看，較佳為含有In、Ga、及Zn之氧化物的In-Ga-Zn系氧化物(IGZO)。
另，例如，所謂In-Ga-Zn系氧化物，係意指具有In與Ga與Zn之氧化物，並不限In與Ga與Zn之比率。又，亦可加入In與Ga與Zn以外之金屬元素。
不限於此等，可根據所需之半導體特性(遷移率、閾值、變動等)使用適當之組成者。又，為了得到所需之半導體特性，較佳使載體密度或雜質濃度、缺陷密度、金屬元素與氧之原子數比、原子間距離、密度等為適 當。
氧化物半導體層113呈單晶、多晶、CAAC(C Axis Aligned Crystal)或非晶質等之狀態。氧化物半導體層113較佳為CAAC-OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)膜。構成氧化物半導體膜之氧的一部份亦可被氮取代。
使用氧化物半導體之薄膜電晶體，可降低關閉狀態之電流值(關電流(off current)值)，且可增長影像訊號等電訊號之保持時間，於電源開啟狀態下亦可將寫入間隔設定得較長。因此，可減少更新動作之頻率，故可達到抑制消耗電力之效果。又，使用氧化物半導體膜之電晶體，由於可得到高的場效應遷移率，因此可進行高速驅動。又，相較於以往，薄膜電晶體可小型化，因此可提高每1像素之透射量。因此，藉由將使用氧化物半導體之電晶體應用於液晶顯示元件之像素部，可提供高畫質之影像。並且，若使用透明半導體膜作為氧化物半導體，則由於可抑制光吸收所引起之光載體的弊害，故從增大元件之開口率的觀點來看，亦較佳。
並且，為了減小肖特基勢壘之寬度或高度，亦可在半導體層113與汲極116或源極117之間設置歐姆接觸層。歐姆接觸層，可使用n型非晶矽或n型多晶矽等添加有高濃度之磷等雜質的材料。
閘極匯流線126及資料匯流線125較佳為金屬膜，更佳為Al、Cu、Au、Ag、Cr、Ta、Ti、Mo、W、Ni或其合金，尤佳為使用Al或其合金之配線的情形。閘極匯流線126及資料匯流線125係透過閘極絕緣膜重疊。又，絕緣保護層118為具有絕緣功能之層，係以氮化矽、二氧化矽、氮氧化矽膜等形成。
(透明電極)
於本發明之液晶顯示元件中，作為使用於像素電極121、透明電極(層)106(或共通電極106)之透明電極的材料，可使用導電性之金屬氧化物，作為金屬氧化物，可使用氧化銦(In2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦錫(In2O3-SnO2)、氧化銦鋅(In2O3-ZnO)、添加有鈮之二氧化鈦(Ti1-xNbxO2)、摻氟氧化錫、石墨烯奈米帶或金屬奈米線等，以氧化鋅(ZnO)、氧化銦錫(In2O3-SnO2)或氧化銦鋅(In2O3-ZnO)為佳。此等透明導電膜之圖案化，可使用光刻法或利用遮罩之方法等。
(彩色濾光片)
彩色濾光片107係由黑矩陣及至少RGB三色像素部構成。又，該彩色濾光片107從防止漏光之觀點，較佳在對應於薄膜電晶體及儲存電容器123之部分形成黑矩陣(未圖示)。
(配向膜)
於本發明之液晶顯示元件中，為了將液晶組成物配向在第一基板與第二基板上與液晶組成物接觸之面，而需要配向膜，該配向膜可配置在彩色濾光片與液晶層間，但配向膜之膜厚由於最厚亦在100nm以下，故並無法完全防止自氧化物半導體層113脫離之氧擴散至液晶層5。
又，於未使用配向膜之液晶顯示元件中，氧化物半導體層與構成液晶層之液晶化合物的相互作用會更大。
作為配向膜材料，可使用聚醯亞胺、聚醯胺、BCB(苯并環丁烯聚合物)、聚乙烯醇等透明性有機材料，尤佳為將對苯二胺、4,4’-二胺二苯甲烷等脂肪族或脂環族二胺等之二胺及丁烷四羧酸酐或2,3,5-三羧基環戊基乙酸 酐等脂肪族或脂環式四羧酸酐、焦蜜石酸二酐等之芳香族四羧酸酐所合成的聚醯胺酸(polyamic acid)加以醯亞胺化而得的聚醯亞胺配向膜。此情形之配向賦予方法，一般使用摩擦，但使用於垂直配向膜等之情形時，亦可不賦予配向來使用。
作為配向膜材料，可使用查耳酮、桂皮酸酯(cinnamate)、化合物中含有桂皮醯基或偶氮基等之材料，亦可與聚醯亞胺、聚醯胺等之材料組合來使用，此情形時配向膜亦可使用摩擦，或亦可使用光配向技術。
配向膜，通常是藉由旋塗法等方法將前述配向膜材料塗布在基板上形成樹脂膜，但亦可使用單軸延伸法、朗謬-布洛傑法(Langmuir Blodgett Method)等。
(液晶層)
本發明之液晶顯示元件中的液晶層，含有一種或二種以上選自由通式(LC1)及通式(LC2)表示之化合物構成之群中的化合物，
(式中，RLC11及RLC21各自獨立地表示碳原子數1~15之烷基，該烷基中之1個或2個以上的-CH2-，能以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，該烷基中之1個或 2個以上的氫原子亦可任意地被鹵素原子取代，ALC11及ALC21各自獨立地表示下述任一構造： (該構造中，伸環己基中之1個或2個以上的-CH2-亦可被氧原子取代，1,4-伸苯基中之1個或2個以上的-CH-亦可被氮原子取代，又，該構造中之1個或2個以上的氫原子，亦可被氟原子、氯原子、-CF3或-OCF3取代。)，XLC11、XLC12、XLC21~XLC23各自獨立地表示氫原子、氯原子、氟原子、-CF3或-OCF3，YLC11及YLC21各自獨立地表示氫原子、氯原子、氟原子、氰基、-CF3、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3，ZLC11及ZLC21各自獨立地表示單鍵、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-CCO-或-OCO-，mLC11及mLC21各自獨立地表示1~4之整數，當ALC11、ALC21、ZLC11及ZLC21存在複數個之情形時，其等可相同或亦可不同。)。
於通式(LC1)及通式(LC2)中，式中之RLC11及RLC21較佳各自獨立地為碳原子數1~7之烷基、碳原子數1~7之烷氧基、碳原子數2~7之烯基，更佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數1~5之烷氧基、碳原子數2~5之烯基，再更佳為直鏈狀，作為烯基，最佳為下述構造。
(式中，係以右端鍵結於環構造。)
ALC11及ALC21較佳各自獨立地為下述構造。
YLC11及YLC21較佳各自獨立地為氟原子、氰基、-CF3或-OCF3，以氟原子或-OCF3為佳，尤佳為F。
ZLC11及ZLC21較佳為單鍵、-CH2CH2-、-COO-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，以單鍵、-CH2CH2-、-OCH2-、-OCF2-或-CF2O-為佳，以單鍵、-OCH2-或-CF2O-為更佳。
mLC11及mLC21較佳為1、2或3，於重視低溫之保存穩定性、應答速度之情形時，較佳為1或2，要改善向列相上限溫度之上限值，較佳為2或3。
通式(LC1)較佳為選自由下述通式(LC1-a)至通式(LC1-c)表示之化合物構成之群中1種或2種以上的化合物，
(式中，RLC11、YLC11、XLC11及XLC12各自獨立地表示與前述通式(LC1)中之RLC11、 YLC11、XLC11及XLC12相同的意義，ALC1a1、ALC1a2及ALC1b1表示反式-1,4-伸環己基、四氫哌喃-2,5-二基、1,3-二烷-2,5-二基，XLC1b1、XLC1b2、XLC1c1~XLC1c4各自獨立地表示氫原子、氯原子、氟原子、-CF3或-OCF3。)。
XLC11~XLC1c4較佳各自獨立地為氫原子或氟原子。
YLC11較佳各自獨立地為氟原子、-CF3或-OCF3。
又，通式(LC1)較佳為選自由下述通式(LC1-d)至通式(LC1-m)表示之化合物構成之群中1種或2種以上的化合物，
(式中，RLC11、YLC11、XLC11及XLC12各自獨立地表示與前述通式(LC1)中之RLC11、YLC11、XLC11及XLC12相同的意義，ALC1d1、ALC1f1、ALC1g1、ALC1j1、ALC1k1、ALC1k2、ALC1m1~ALC1m3表示1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基、四氫哌喃-2,5-二 基、1,3-二烷-2,5-二基，XLC1d1、XLC1d2、XLC1f1、XLC1f2、XLC1g1、XLC1g2、XLC1h1、XLC1h2、XLC1i1、XLC1i2、XLC1j1~XLC1j4、XLC1k1、XLC1k2、XLC1m1及XLC1m2各自獨立地表示氫原子、氯原子、氟原子、-CF3或-OCF3，ZLC1d1、ZLC1e1、ZLC1j1、ZLC1k1、ZLC1m1各自獨立地表示單鍵、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-。)。
XLC11~XLC1m2較佳各自獨立地為氫原子或氟原子。
YLC11較佳各自獨立地為氟原子、-CF3或-OCF3。
ZLC1d1~ZLC1m1較佳各自獨立地為-CF2O-、-OCH2-。
通式(LC2)較佳為選自由下述通式(LC2-a)至通式(LC2-g)表示之化合物構成之群中1種或2種以上的化合物，
(式中，RLC21、YLC21、XLC21~XLC23各自獨立地表示與前述通式(LC2)中之RLC21、YLC21、XLC21~XLC23相同的意義，XLC2d1~XLC2d4、XLC2e1~XLC2e4、XLC2f1~XLC2f4及XLC2g1~XLC2g4各自獨立地表示氫原子、氯原子、氟原子、-CF3或-OCF3，ZLC2a1、ZLC2b1、ZLC2c1、ZLC2d1、ZLC2e1、ZLC2f1及ZLC2g1各自獨立地表示單鍵、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-。)。
XLC21~XLC2g4較佳各自獨立地為氫原子或氟原子， YLC21較佳各自獨立地為氟原子、-CF3或-OCF3。
ZLC2a1~ZLC2g4較佳各自獨立地為-CF2O-、-OCH2-。
又，較佳含有至少1種選自以通式(LC-I)表示之化合物群中的化合物，作為通式(LC1)及通式(LC2)表示之化合物， (式中，R31表示碳原子數1~10之烷基、碳原子數1~10之烷氧基、碳原子數2~10之烯基或碳原子數2~10之烯氧基，M31~M33彼此獨立地表示反式-1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、或萘-2,6-二烯基(dienyl)，該反式-1,4-伸環己基中之1個-CH2-或未鄰接之2個以上的-CH2-，亦能以氧原子不直接鄰接之方式被-O-取代，該伸苯基中之1個-CH=或未鄰接之2個以上的-CH=，亦可被-N=取代，存在於此基中之氫原子亦可被氟原子取代，存在於該萘-2,6-二烯基中之氫原子亦可被氟原子取代，M34之結構式如下： (式中，X31、X32、X41、X42及X43彼此獨立地表示氫原子或氟原子，Y31及Y32表示氟原子、氯原子、氰基、-CF3、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3。)，n31及n32彼此獨立地表示0、1或2，n31+n32表示0、1或2，當M31及M33存在複數個之情形時，可相同或亦可不同，n33表示0或1。)。
於通式(LC-I)中，當R31鍵結之環構造為苯基(芳香族)的情形時， R31較佳為直鏈狀之碳原子數1~5的烷基、直鏈狀之碳原子數1~4(或4以上)的烷氧基及碳原子數4~5的烯基，而當R31鍵結之環構造為環己烷、哌喃及二烷等飽和之環構造的情形時，R31較佳為直鏈狀之碳原子數1~5的烷基、直鏈狀之碳原子數1~4(或4以上)的烷氧基及直鏈狀之碳原子數2~5的烯基。
若是重視對熱或光之化學穩定性為良好，則R31較佳為烷基。又，若是重視製作黏度小且應答速度快之液晶顯示元件，則R31較佳為烯基。並且，若是為了使黏度小且向列-均向相轉變溫度(Tni)高，應答速度更加縮短，則較佳使用末端非為不飽和鍵之烯基，尤佳為甲基作為末端位在烯基旁。又，若是重視低溫之溶解度為良好，則作為一解決方法，較佳係使R31為烷氧基。又，作為其他解決方法，則較佳係併用多種R31。例如，作為R31，較佳併用具有碳原子數2、3及4之烷基或烯基的化合物，較佳併用碳原子數3及5的化合物，較佳併用碳原子數3、4及5的化合物。
M31~M33較佳為：
M31較佳為：
M31更佳為：
M32較佳為：
M32更佳為：
M32再更佳為：
M33較佳為：
M33更佳為：
M33再更佳為：
為了降低黏度，M34較佳為： ，為了增大△ε，M34則較佳為：
為了降低黏度，X31、X32、X33、X34及X35較佳各自獨立地為氫原子，為了增大△ε，則X31、X32、X33、X34及X35較佳各自獨立地為氟原子。因此，為了增大△ε，X31及X32較佳至少其中任一者為氟原子，更佳為兩者皆為氟原子。又，於X41~X43各自獨立地為氟原子或氫原子之情形，當重視黏性及與其他液晶成分之混和性的情形時，較佳為X41表示氟原子且X42及X43為氫原子，當要增大△ε的情形時，則較佳為X41及X42表示氟原子且X43表示氟原子或氫原子。
Z31及Z32較佳為氟原子或三氟甲氧基。
作為X31、X32及Z31之組合，於一實施形態中，X31=F，X32=F及Z31=F。於另一實施形態中，X31=F，X32=H及Z31=F。又，於再另一實施形態中，X31=F，X32=H及Z31=OCF3。又，於再另一實施形態中，X31=F，X32=F及Z31=OCF3。又，於再另一實施形態中，X31=H，X32=H及Z31=OCF3。
n31較佳為1或2，n32較佳為0或1，更佳為0，n31+n32較佳為1或2，更佳為2。
n33較佳為1。
通式(LC-I)表示之化合物，更具體而言，較佳為下述通式(I-a)至通式(I-f)表示之化合物。
(式中，R31表示碳原子數1~10之烷基、碳原子數1~10之烷氧基、碳原子數2~10之烯基或碳原子數2~10之烯氧基，X31~X38彼此獨立地表示氫原子或氟原子，Z31表示氟原子、三氟甲氧基或三氟甲基。)
於通式(Ia)~通式(If)中，當R32鍵結之環構造為苯基(芳香族)的情形時，R32較佳為直鏈狀之碳原子數1~5的烷基、直鏈狀之碳原子數1~4(或4以上)的烷氧基及碳原子數4~5的烯基，當R32鍵結之環構造為環己烷、哌喃及二烷等飽和之環構造的情形時，R32較佳為直鏈狀之碳原子數1~5的烷基、直鏈狀之碳原子數1~4(或4以上)的烷氧基及直鏈狀之碳原子數2~5的烯基。
若是重視對熱或光之化學穩定性為良好，則R32較佳為烷基。又，若是重視製作黏度小且應答速度快之液晶顯示元件，則R32較佳為烯基。並且，若是為了使黏度小且向列-均向相轉變溫度(Tni)高，應答速度更加縮短，則較佳使用末端非為不飽和鍵之烯基，尤佳為甲基作為末端位在烯基旁。又，若是重視低溫之溶解度為良好，則作為一解決方法，較佳係使R32為烷氧基。又，作為其他解決方法，則較佳係併用多種R32。例如，較佳併用具有碳原子數2、3及4之烷基或烯基作為R32的化合物，較佳併用碳原子數3及5的化合物，較佳併用碳原子數3、4及5的化合物。
X35及X36較佳至少其中任一者為氟原子，於要增大△ε之情形時，兩者皆為氟原子，具有效果，但從Tni、低溫之溶解性或製成液晶顯示元件時之化學穩定性的觀點，並不佳。
X37及X38較佳至少其中任一者為氫原子，較佳兩者皆為氫原子。於X37及X38中至少任一者為氟原子之情形，從Tni、低溫之溶解性或製成液晶顯示元件時之化學穩定性的觀點，並不佳。
通式(LC-I)表示之化合物群較佳含有1種~8種，尤佳含有1種~5種，其含量較佳為3~50質量%，更佳為5~40質量%。
本發明之液晶顯示元件中的液晶層，含有一種或二種以上選自由通式(II-a)至通式(II-f)表示之化合物構成之群中的化合物，
(式中，R19~R30彼此獨立地表示碳原子數1~10之烷基、碳原子數1~10之烷氧基或碳原子數2~10之烯基，X21表示氫原子或氟原子。)。
於通式(IIa)~通式(IIf)中，當R19~R30鍵結之環構造為苯基(芳香族)的情形時，R19~R30較佳為直鏈狀之碳原子數1~5的烷基、直鏈狀之碳原子數1~4(或4以上)的烷氧基及碳原子數4~5的烯基，當R19~R30鍵結之環構造為環己烷、哌喃及二烷等飽和之環構造的情形時，R19~R30較佳為直鏈狀之碳原子數1~5的烷基，直鏈狀之碳原子數1~4(或4以上)的烷氧基及直鏈狀之碳原子數2~5的烯基。
若是重視對熱或光之化學穩定性為良好，則R19~R30較佳為烷基。又，若是重視製作黏度小且應答速度快之液晶顯示元件，則R19~R30較佳為烯基。並且，若是為了使黏度小且向列-均向相轉變溫度(Tni)高，應答速 度更加縮短，則較佳使用末端非為不飽和鍵之烯基，尤佳為甲基作為末端位在烯基旁。又，若是重視低溫之溶解度為良好，則作為一解決方法，較佳係使R19~R30為烷氧基。又，作為其他解決方法，則較佳係併用多種R19~R30。例如，較佳併用具有碳原子數2、3及4之烷基或烯基作為R19~R30的化合物，較佳併用碳原子數3及5之化合物，較佳併用碳原子數3、4及5之化合物。
R19~R20較佳為烷基或烷氧基，較佳至少一者為烷氧基。更佳為，R19為烷基，R20為烷氧基。再更佳為，R19為碳原子數3~5之烷基，R20為碳原子數1~2之烷氧基。
R21~R22較佳為烷基或烯基，較佳至少一者為烯基。於兩者皆為烯基時，雖適用於加快應答速度之情形，但不利於想要使液晶顯示元件之化學穩定性良好的情形。
R23~R24之至少一者，較佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數1~5之烷氧基或碳原子數4~5之烯基。若想要兼顧應答速度與Tni，則R23~R24之至少一者較佳為烯基，若想要兼顧應答速度與低溫之溶解性，則R23~R24之至少一者較佳為烷氧基。
R25~R26之至少一者，較佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數1~5之烷氧基或碳原子數2~5之烯基。若想要兼顧應答速度與Tni，則R25~R26之至少一者較佳為烯基，若想要兼顧應答速度與低溫之溶解性，則R25~R26之至少一者較佳為烷氧基。更佳為，R25為烯基，R26為烷基。又，亦較佳為，R25為烷基，R26為烷氧基。
R27~R28之至少一者，較佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數1~5之烷氧基或碳原子數2~5之烯基。若想要兼顧應答速度與Tni，則R27~R28之 至少一者較佳為烯基，若想要兼顧應答速度與低溫之溶解性，則R27~R28之至少一者較佳為烷氧基。更佳為，R27為烷基或烯基，R28為烷基。又，亦較佳為，R27為烷基，R28為烷氧基。並且，尤佳為，R27為烷基，R28為烷基。
X21較佳為氟原子。
R29~R30之至少一者，較佳為碳原子數1~5之烷基或碳原子數4~5之烯基。若想要兼顧應答速度與Tni，則R29~R30之至少一者較佳為烯基，若想要可靠性良好，則R29~R30之至少一者較佳為烷基。更佳為，R29為烷基或烯基，R30為烷基或烯基。又，亦較佳為，R29為烷基，R30為烯基。並且，亦較佳為，R29為烷基，R30為烷基。
通式(II-a)至通式(II-f)表示之化合物群，較佳含有1種~10種，尤佳含有1種~8種，其含量較佳為5~80質量%，更佳為10~70質量%，尤佳為20~60質量%。
本發明之液晶顯示元件中的液晶層，較佳進一步含有通式(LC)表示之化合物。
(通式(LC)中，RLC表示碳原子數1~15之烷基，該烷基中之1個或2個以上的-CH2-，能以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，該烷基中之1個或2個以上的氫原子，亦可任意地被鹵素原子取代， ALC1及ALC2各自獨立地表示選自由(a)、(b)、(c)構成之群中的基： (a)反式-1,4-伸環己基(存在此基中之1個-CH2-或未鄰接之2個以上-CH2-，亦可被氧原子或硫原子取代。)，(b)1,4-伸苯基(存在此基中之1個-CH-或未鄰接之2個以上-CH-，亦可被氮原子取代。)，及(c)1,4-雙環(2.2.2)伸辛基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或唍-2,6-二基，上述之基(a)、基(b)或基(c)所含之1個或2個以上的氫原子各自亦可被氟原子、氯原子、-CF3或-OCF3取代，ZLC表示單鍵、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-，YLC表示氫原子、氟原子、氯原子、氰基及碳原子數1~15之烷基，該烷基中之1個或2個以上的-CH2-，能以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-取代，該烷基中之1個或2個以上的氫原子，亦可任意被鹵素原子取代，a表示1~4之整數，當a表示2、3或4而存在複數個ALC1之情形時，複數個ALC1可相同或亦可不同，當存在複數個ZLC之情形時，複數個ZLC可相同或亦可不同。惟，不包括通式(LC1)、通式(LC2)及通式(II-a)至(II-f)表示之化合物。)
選自通式(LC)表示之化合物群中的化合物，較佳含有1種~10種，更佳含有1種~8種，其含量較佳為5~50質量%，更佳為10~40質量%。
又，從加快應答速度之觀點，通式(LC)表示之化合物，較佳為含有1種或2種以上由下述通式(LC6)表示之化合物的液晶組成物， (式中，RLC61及RLC62各自獨立地表示碳原子數1~15之烷基，該烷基中之1個或2個以上的-CH2-，能以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，該烷基中之1個或2個以上的氫原子，亦可任意地被鹵素取代，ALC61~ALC63各自獨立地表示下述之任一者： (該構造中，伸環己基中之1個或2個以上的-CH2-亦可被-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-取代，1,4-伸苯基中之1個或2個以上的CH基亦可被氮原子取代。)，ZLC61及ZLC62各自獨立地表示單鍵、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-COO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，miii1表示0~3。惟，不包括通式(I)表示之化合物。)。
RLC61及RLC62較佳各自獨立地為碳原子數1~7之烷基、碳原子數1~7之烷氧基、碳原子數2~7之烯基，作為烯基，最佳表示下述構造， (式中，係以右端鍵結於環構造。)
ALC61~ALC63較佳各自獨立地為下述構造，
ZLC61及ZLC62較佳各自獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-COO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-。
通式(LC6)更佳為選自由通式(LC6-a)至通式(LC6-g)表示之化合物構成之群中1種或2種以上的化合物，
(式中，RLC61及RLC62各自獨立地表示碳原子數1~7之烷基、碳原子數1~7之烷氧基、碳原子數2~7之烯基或碳原子數2~7之烯氧基。)。
本發明之液晶顯示裝置中的液晶組成物層之液晶組成物，較佳為25℃之△ε在+1.5以上。想要高速應答之情形，則較佳在+1.5~+4.0，更佳在+1.5~+3.0。想要低電壓驅動之情形，則較佳在+8.0~+18.0，更佳在+10.0~+15.0。又，25℃之△n較佳為0.08~0.14，更佳為0.09~0.13。更詳而 言之，對應於薄的單元間隙之情形，較佳為0.10~0.13，對應於厚的單元間隙之情形，則較佳為0.08~0.10。20℃之η較佳為5~45mPa‧s，更佳為5~25mPa‧s，尤佳為10~20mPa‧s。又，Tni較佳為60℃~120℃，更佳為70℃~100℃，尤佳為70℃~85℃。
本發明之液晶組成物，除了上述化合物以外，亦可含有通常之向列型液晶、層列型液晶、膽固醇型液晶等。
為了製作PS模式、横電場型PSA模式或横電場型PSVA模式等之液晶顯示元件，本發明之液晶組成物可含有一種或二種以上之聚合性單體。
含有具有一個反應性基之單官能性聚合性化合物，及二官能或三官能等具有二個以上之反應性基的多官能性聚合性化合物之任一者，作為聚合性單體。具有反應性基之聚合性化合物，可含有液晶原性部位，亦可不含有液晶原性部位。
具有反應性基之聚合性化合物，反應性基較佳為具有利用光之聚合性的取代基。尤其是在藉由熱聚合形成垂直配向膜時，當垂直配向膜材料之熱聚合時，可抑制具有反應性基之聚合性化合物的反應，故反應性基尤佳為具有利用光之聚合性的取代基。
具有反應性基之聚合性化合物中，作為單官能性具有反應基之聚合性化合物具體而言，較佳為下述通式(VI)表示之聚合性化合物， (式中，X3表示氫原子或甲基，Sp3表示單鍵、碳原子數1~8之伸烷基( alkylene group)或-O-(CH2)t-(式中，t表示2~7之整數，氧原子鍵結於芳香環。)，V表示碳原子數2~20之直鏈或支鏈多價伸烷基或碳原子數5~30之多價環狀取代基，多價伸烷基中之伸烷基亦可在氧原子不鄰接之範圍被氧原子取代，亦可被碳原子數5~20之烷基(基中之伸烷基亦可在氧原子不鄰接之範圍被氧原子取代。)或環狀取代基取代，W表示氫原子、鹵素原子或碳原子數1~8之伸烷基。)。
於上述通式(VI)中，X3表示氫原子或甲基，於重視反應速度之情形時，較佳為氫原子，於重視降低反應殘留量之情形時，則較佳為甲基。
於上述通式(VI)中，Sp3表示單鍵、碳原子數1~8之伸烷基或-O-(CH2)t-(式中，t表示2~7之整數，氧原子鍵結於芳香環。)，碳鏈以不太長為佳，較佳為單鍵或碳原子數1~5之伸烷基，更佳為單鍵或碳原子數1~3之伸烷基。又，於Sp3表示-O-(CH2)t-之情形時，亦較佳為t為1~5，更佳為1~3。
於上述通式(VI)中，V表示碳原子數2~20之直鏈或支鏈多價伸烷基或碳原子數5~30之多價環狀取代基，多價伸烷基中之伸烷基亦可在氧原子不鄰接之範圍被氧原子取代，亦可被碳原子數5~20之烷基(基中之伸烷基亦可在氧原子不鄰接之範圍被氧原子取代。)或環狀取代基取代，較佳被2個以上之環狀取代基取代。
通式(VI)表示之聚合性化合物更具體而言，可舉通式(X1a)表示之化合物， (式中，A1表示氫原子或甲基，A2表示單鍵或碳原子數1~8之伸烷基(該伸烷基中之1個或2個以上的亞甲基(methylene)，亦可在不使氧原子相互直接鍵結下各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該伸烷基中之1個或2個以上的氫原子亦可各自獨立地被氟原子、甲基或乙基取代。)，A3及A6各自獨立地表示氫原子、鹵素原子或碳原子數1~10之烷基(該烷基中之1個或2個以上的亞甲基，亦可在不使氧原子相互直接鍵結下各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該烷基中之1個或2個以上的氫原子亦可各自獨立地被鹵素原子或碳原子數1~17之烷基取代。)，A4及A7各自獨立地表示氫原子、鹵素原子或碳原子數1~10之烷基(該烷基中之1個或2個以上的亞甲基，亦可在不使氧原子相互直接鍵結下各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該烷基中之1個或2個以上的氫原子亦可各自獨立地被鹵素原子或碳原子數1~9之烷基取代。)，p表示1~10，B1、B2及B3各自獨立地表示氫原子、碳原子數1~10之直鏈狀或支鏈狀之烷基(該烷基中之1個或2個以上的亞甲基，亦可在不使氧原子相互直接鍵結下各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該 烷基中之1個或2個以上的氫原子亦可各自獨立地被鹵素原子或碳原子數3~6之三烷氧基矽基(trialkoxysilyl)取代。)。
又，通式(VI)表示之聚合性化合物具體而言，亦可舉通式(X1b)表示之化合物， (式中，A8表示氫原子或甲基，6員環T1、T2及T3各自獨立地表示下述之任一者(其中，q表示1~4之整數。)，
q表示0或1，Y1及Y2各自獨立地表示單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-、-(CH2)4-、-CH2CH2CH2O-、-OCH2CH2CH2-、-CH2=CHCH2CH2-或-CH2CH2CH=CH-，Y3表示單鍵、-COO-或-OCO-，B8表示碳原子數1~18之烴基。)。
並且，通式(VI)表示之聚合性化合物具體而言，亦可舉通式(X1c)表示之化合物， (式中，R70表示氫原子或甲基，R71表示具有縮合環之烴基。)。
具有反應性基之聚合性化合物中，多官能性之具有反應基的聚合性化合物較佳為下述通式(V)表示之聚合性化合物， (式中，X1及X2各自獨立地表示氫原子或甲基，Sp1及Sp2各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示2~7之整數，氧原子鍵結於芳香環。)，U表示碳原子數2~20之直鏈或支鏈多價伸烷基或碳原子數5~30之多價環狀取代基，多價伸烷基中之伸烷基亦可在氧原子不鄰接之範圍被氧原子取代，亦可被碳原子數5~20之烷基(基中之伸烷基亦可在氧原子不鄰接之範圍被氧原子取代。)或環狀取代基取代，k表示1~5之整數。)。
於上述通式(V)中，X1及X2各自獨立地表示氫原子或甲基，於重視反應速度之情形時，較佳為氫原子，於重視降低反應殘留量之情形時，則較佳為甲基。
於上述通式(V)中，Sp1及Sp2各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示2~7之整數，氧原子鍵結於芳香環。)，碳鏈以不太長為佳，較佳為單鍵或碳原子數1~5之伸烷基，更 佳為單鍵或碳原子數1~3之伸烷基。又，於Sp1及Sp2表示-O-(CH2)s-之情形，亦較佳為s為1~5，更佳為1~3，更佳為Sp1及Sp2之至少一者為單鍵，尤佳為皆為單鍵。
於上述通式(V)中，U表示碳原子數2~20之直鏈或支鏈多價伸烷基或碳原子數5~30之多價環狀取代基，多價伸烷基中之伸烷基亦可在氧原子不鄰接之範圍被氧原子取代，亦可被碳原子數5~20之烷基(基中之伸烷基亦可在氧原子不鄰接之範圍被氧原子取代。)或環狀取代基取代，較佳為被2個以上之環狀取代基取代。
於上述通式(V)中，U具體而言，較佳表示下述式(Va-1)至式(Va-5)，更佳表示式(Va-1)至式(Va-3)，尤佳表示式(Va-1)。
(式中，兩端係鍵結於Sp1或Sp2。)
於U具有環構造之情形，前述Sp1及Sp2較佳至少一者表示單鍵，亦較佳為兩者皆為單鍵。
於上述通式(V)中，k表示1~5之整數，較佳為k為1之二官能化合物，或k為2之三官能化合物，更佳為二官能化合物。
上述通式(V)表示之化合物，具體而言，較佳為下述通式(Vb)表示之化合物。
(式中，X1及X2各自獨立地表示氫原子或甲基，Sp1及Sp2各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示2~7之整數，氧原子鍵結於芳香環。)，Z1表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CY1=CY2-、-C≡C-或單鍵，C表示1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基或單鍵，式中之全部的1,4-伸苯基任意之氫原子亦可被氟原子取代。)
於上述通式(Vb)中，X1及X2各自獨立地表示氫原子或甲基，較佳為皆表示氫原子之二丙烯酸酯衍生物，或皆具有甲基之二甲基丙烯酸酯衍生物，亦較佳為一者表示氫原子，另一者表示甲基之化合物。此等化合物之聚合速度，二丙烯酸酯衍生物最快，二甲基丙烯酸酯衍生物較慢，非對稱化合物則為中間，可根據其用途使用較佳之態様。於PSA液晶顯示元件， 尤佳為二甲基丙烯酸酯衍生物。
於上述通式(Vb)中，Sp1及Sp2各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-，而於PSA液晶顯示元件，則較佳至少一者為單鍵，較佳為皆表示單鍵之化合物或者其中一者為單鍵而另一者表示碳原子數1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-的態様。此情形時，較佳為碳原子數1~4之伸烷基，s較佳為1~4。
於上述通式(Vb)中，Z1表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CY1=CY2-、-C≡C-或單鍵，較佳為-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或單鍵、更佳為-COO-、-OCO-或單鍵，尤佳為單鍵。
於上述通式(Vb)中，C表示任意氫原子亦可被氟原子取代之1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基或單鍵，較佳為1,4-伸苯基或單鍵。
於C表示單鍵以外之環構造的情形時，Z1亦較佳為單鍵以外之連結基團，於C為單鍵之情形時，Z1較佳為單鍵。
從上述，較佳為該通式(Vb)中，C表示單鍵，環構造由二個環形成的情形，作為具有環構造之聚合性化合物，具體而言，較佳為下述通式(V-1)至(V-6)表示之化合物，尤佳為通式(V-1)至(V-4)表示之化合物，最佳為通式(V-2)表示之化合物。
上述通式(V)表示之化合物，具體而言，亦較佳為下述通式(Vc)表示之化合物。
(式中，X1、X2及X3各自獨立地表示氫原子或甲基，Sp1、Sp2及Sp3各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示2~7之整數，氧原子鍵結於芳香環。)，Z11及Z12各自獨立地表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、 -OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CY1=CY2-、-C≡C-或單鍵，J表示1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基或單鍵，式中之全部的1,4-伸苯基任意之氫原子亦可被氟原子取代。)
於添加聚合性單體之情形，即使是不存在聚合起始劑之情形聚合亦會進行，但亦可為了促進聚合，而含有聚合起始劑。聚合起始劑可列舉：安息香醚類、二苯基酮(benzophenone)類、苯乙酮類、苄基縮酮(benzyl ketal)類、氧化醯基膦(acyl phosphine oxide)類等。又，亦可為了提升保存穩定性，而添加穩定劑。可使用之穩定劑，例如可列舉：氫醌類、氫醌單烷基醚類、三級丁基兒茶酚類、五倍子酚類、硫酚(thiophenol)類、硝基化合物類、β-萘胺類、β-萘酚類、亞硝基化合物等。
含有聚合性單體之液晶層，對於液晶顯示元件有用，尤其是對於主動矩陣驅動用液晶顯示元件有用，可使用於PSA模式、PSVA模式、VA模式、IPS模式或ECB模式用液晶顯示元件。
含有聚合性單體之液晶層，因藉由照射紫外線照射使其所含之聚合性單體進行聚合，而被賦予液晶配向能力，可使用於利用液晶組成物之雙折射來控制光之透光量的液晶顯示元件。
於如上述般具有使用氧化物半導體之薄膜電晶體的液晶顯示元件，因氧會自氧化物半導體膜113脫離，而無法避免擴散至覆蓋氧化物半導體膜113之絕緣膜118的問題。又，氧化物半導體膜113如圖3所示，與液晶組成物相隔之構件僅有絕緣膜118及配向膜4等，此等絕緣膜118及配向膜4 由於通常僅不過是0.1μm以下等薄的膜厚，故並無法充分防止自氧化物半導體膜脫離之氧對液晶層造成的影響。
然而，本發明含有液晶組成物之液晶顯示元件，由於使用特定之液晶組成物，故可減少氧化物半導體膜與液晶組成物之相互作用所造成的影響。本發明之液晶顯示元件，可防止液晶層之電壓保持率(VHR)下降，離子密度(ID)增加，可防止發生反白、配向不均、殘影等顯示不良，且可省電化。
<第二實施形態>
本發明之液晶顯示元件的第二實施形態，係一種下述之液晶顯示元件：具有使用氧化物半導體之薄膜電晶體與特定液晶組成物，產生相對於液晶顯示元件之基板面具有平行方向成分之電場。第二較佳之實施形態，為IPS型液晶顯示元件(In Plane Switching mode Liquid Crystal Display)，或為IPS型液晶顯示元件之一種的FFS型液晶顯示元件(邊界電場切換模式液晶顯示元件(Fringe Field Switching mode Liquid Crystal Display)。
為本發明之液晶顯示元件第二較佳實施形態的IPS型液晶顯示元件，具有對向配置之第一基板與第二基板，在該第一基板與第二基板之間夾持有含有液晶組成物之液晶層，並具有在該第一基板上配置成矩陣狀之複數個閘極配線及資料配線、設置在閘極配線與資料配線之交叉部的薄膜電晶體、及藉由該電晶體驅動且由透明導電性材料構成的像素電極，該薄膜電晶體具有閘極、與該閘極隔著絕緣層設置之氧化物半導體層、以及和該氧化物半導體層導通設置之源極及汲極，具有設置在閘極配線與前述資料配 線之各交叉部的薄膜電晶體、連接於前述薄膜電晶體的像素電極、與前述像素電極分開設置在前述第一基板或第二基板上的共通電極、及配向膜，該配向膜係接近液晶層被設置在第一透明絕緣基板與液晶層之間及第二透明絕緣基板與液晶層之間，使液晶組成物產生水平配向，前述像素電極及前述共通電極較佳被配置成自前述像素電極連結前述共通電極(接近前述像素電極)之最短路徑具備相對於第一或第二基板之平行方向成分。
所謂自前述像素電極連結前述共通電極(接近前述像素電極)之最短路徑具備相對於第一或第二基板之平行方向成分，係指顯示最短路徑之方向向量相對於第一或第二基板具有平行方向成分，該最短路徑係自像素電極連結配置在最接近前述像素電極之距離的共通電極而成。例如，於像素電極與對向電極在垂直於第一或第二基板之方向具有互相重疊之部分的情形時，自像素電極連結接近前述像素電極之前述共通電極的最短路徑，由於成為垂直於第一或第二基板之方向，故並非是具備相對於第一或第二基板之平行方向成分者。亦即，係指像素電極與對向電極被配置成在垂直於第一或第二基板之方向不互相重疊。對向電極可設置在第一基板，亦可設置在第二基板。
藉由將共通電極與像素電極分開設置成在垂直於第一或第二基板之方向不互相重疊，可使產生在前述共通電極與前述像素電極之間的電場(E)具有平面方向成分。因此，例如若將配向膜(使液晶組成物產生水平配向)使用於前述配向層，則於在共通電極與像素電極之間施加電壓前，配置排列在配向膜之配向方向即面方向的液晶分子會遮擋光線，若施加電壓，則平面方向之電場(E)會使液晶分子相對於基板旋轉成水平，而沿著該電場 方向配置排列，藉此可提供透光之元件。
為本發明之液晶顯示元件第二較佳實施形態的FFS型液晶顯示元件，具有對向配置之第一基板與第二基板，在該第一基板與第二基板之間夾持有含有液晶組成物之液晶層，並具有在該第一基板上配置成矩陣狀之複數個閘極配線及資料配線、設置在閘極配線與資料配線之交叉部的薄膜電晶體、及藉由該電晶體驅動且由透明導電性材料構成的像素電極，該薄膜電晶體具有閘極、與該閘極隔著絕緣層設置之氧化物半導體層、以及和該氧化物半導體層導通設置之源極及汲極，在第一透明絕緣基板上，具有與像素電極分開設置之共通電極，並具有配向膜，該配向膜係接近液晶層被設置在第一透明絕緣基板與液晶層之間及第二透明絕緣基板與液晶層之間，使液晶組成物產生水平配向，接近之前述共通電極與前述像素電極的最短分隔距離d較佳小於前述配向膜彼此的最短分隔距離G。
另，於本說明書中，係將共通電極與像素電極之最短分隔距離d大於配向層彼此之最短分隔距離G的條件之液晶顯示元件稱為IPS方式之液晶顯示元件，接近之共通電極與像素電極之最短分隔距離d小於配向層彼此之最短分隔距離G的條件之元件則稱為FFS。因此，僅接近之共通電極與像素電極之最短分隔距離d小於配向層彼此之最短分隔距離G為FFS方式的條件，故該共通電極之表面與像素電極之表面在厚度方向的位置關係並無限制。因此，作為本發明之FSS方式之液晶顯示元件，可如圖4~圖8般像素電極較共通電極設置在液晶層側，亦可圖9般像素電極與共通電極設置在同一面上。
作為本發明之第二實施形態，以下使用圖4~圖9說明FFS型液晶顯示 元件之一例。圖4為示意地顯示液晶顯示元件一態様之構造的分解立體圖，係所謂之FFS方式之液晶顯示元件。本發明之液晶顯示元件10較佳為依序積層有第一偏光板1、第一基板2、含有薄膜電晶體之電極層(或亦稱為薄膜電晶體層)3、配向膜4、含有液晶組成物之液晶層5、配向膜4、彩色濾光片6、第二基板7、及第二偏光板8的構成。又，如圖4所示，前述第一基板2及前述第二基板7亦可被一對偏光板1、8夾持。並且，於圖4中，在前述第二基板7與配向膜4之間設置有彩色濾光片6。並且，亦可將一對配向膜4形成在(透明)電極(層)3而與本發明之液晶層5接近，且與構成該液晶層5之液晶組成物直接抵接。
FFS方式之液晶顯示元件，係利用邊緣電場(fringe electric field)者，若接近之共通電極與像素電極之最短分隔距離d小於配向層彼此之最短分隔距離G，則在共通電極與像素電極之間會形成邊緣電場，而可有效率地利用液晶分子之水平方向及垂直方向的配向。亦即，於FFS方式之液晶顯示元件的情形，可利用形成在垂直於形成像素電極21之梳齒狀之線之方向的水平方向電場與拋物線狀電場。
圖5係將圖4中含有形成在基板上之薄膜電晶體的電極層3(或亦稱為薄膜電晶體層3。)之II區域放大的俯視圖。於閘極配線26與資料配線25相互交叉之交叉部附近，含有源極27、汲極24及閘極28之薄膜電晶體係作為對像素電極21供給顯示訊號之開關元件，被設置與前述像素電極21連結。於該圖4，顯示下述構成作為一例，即在梳齒狀像素電極21之背面，平板體狀之共通電極22隔著絕緣層(未圖示)形成為一面。又，在前述像素電極21之表面亦可被保護絕緣膜及配向膜層被覆。另，在前述複數條閘 極配線26與複數條資料配線25所圍繞之區域，亦可設置保存透過資料配線25供給之顯示訊號的儲存電容器23。並且，與閘極配線26並列地設置共通線29。此共通線29，為了對共通電極22供給共通訊號，而與共通電極22連結。
圖6係於圖5中之III-III線方向將液晶顯示元件切開之剖面圖一例。表面形成有配向層4及含有薄膜電晶體(11、12、13、14、15、16、17)之電極層3的第一基板2與表面形成有配向層4的第二基板7，係以既定間隔G分隔成配向層彼此相對，在此空間填充有含有液晶組成物之液晶層5。在前述第一基板2之表面的一部份形成有閘極絕緣膜12，並且在該閘極絕緣膜12之表面的一部份形成有共通電極22，並且以覆蓋前述共通電極22及薄膜電晶體之方式形成有絕緣膜18。又，在前述絕緣膜18上設置有像素電極21，該像素電極21係隔著配向層4與液晶層5接觸。因此，像素電極與共通電極之最小分隔距離d，可藉由絕緣膜18之膜厚來加以調整。又，換言之，於圖6之實施形態，像素電極與共通電極間相對於基板之水平方向的距離為零。像素電極21之梳齒狀部分的電極寬度：l，及像素電極21之梳齒狀部分的間隙寬度：m，較佳形成為可藉由所產生之電場將液晶層5內之液晶分子全部驅動之程度的寬度。
如圖4~8所示，於接近之共通電極與像素電極之最短分隔距離d小於配向層彼此之最短分隔距離G的條件之FFS方式液晶顯示元件的情形，若將電壓施加於配置成長軸方向與配向層之配向方向平行的液晶分子，則在像素電極21與共通電極22之間，拋物線狀之電場等位線會形成至像素電極21與共通電極22之上部，液晶層5內之液晶分子會沿著所形成之電場於液 晶層5內旋轉而達成作為開關元件之作用。更詳而言之，例如若將配向膜(會使液晶組成物產生水平配向)使用於前述配向層，則於將電壓施加在共通電極與像素電極之間前，配置排列在配向膜配向方向即面方向之液晶分子會遮擋住光線，若施加電壓，則由於會產生起因於共通電極與像素電極分開設置在同一基板(或電極層)上之平面方向成分的電場，與因接近之共通電極與像素電極之最短分隔距離d小於配向層彼此之最短分隔距離G而產生之來自此等電極邊緣之垂直方向成分的電場(邊緣電場)，故即使是具有低介電各向導性之液晶分子，亦可加以驅動。因此，於液晶組成物中，由於可極力減少介電各向導性(△ε)大之化合物的量，故可使液晶組成物本身大量地含有低黏度化合物。
又，第二實施形態中之配向膜4的摩擦方向，較佳配向成當使形成像素電極21之梳齒狀之線為x軸時，該x軸與液晶分子之長軸方向所呈的角度θ大約為0~45°。於第二實施形態中，液晶組成物由於可使用與前述第一實施形態中所說明之液晶組成物的構成相同者，故亦即使用具有正介電各向導性之液晶組成物。若於不施加電壓之狀態下，液晶分子係配置成其長軸方向與配向膜4之配向方向平行。若施加電壓，則具有正介電各向導性之液晶分子會旋轉成其長軸方向與所產生之電場方向大致平行。因此，使用具有正介電各向導性之液晶分子的FFS型液晶顯示元件，可得到優異之透射率特性。
圖7係將圖4中含有形成在基板上之薄膜電晶體的電極層3(或亦稱為薄膜電晶體層3。)之II區域放大的俯視圖其他形態。在閘極配線26與資料配線25相互交叉之交叉部附近，含有源極27、汲極24及閘極28之薄膜 電晶體係作為將顯示訊號供給至像素電極21之開關元件而與前述像素電極21連結設置。又，像素電極21亦可為經以至少一個缺口部挖空之構造，該圖7顯示其一例。前述像素電極21之形狀為四角形平板體之中央部及兩端部以三角形缺口部挖空，並且以8個長方形缺口部將剩下之區域挖空，且共通電極22為梳齒體(未圖示)。又，前述像素電極之表面亦可被保護絕緣膜及配向膜層被覆。另，在前述複數條閘極配線25與複數條資料配線24所圍繞之區域，亦可設置保存透過資料配線24供給之顯示訊號的儲存電容器23。另，上述缺口部之形狀及數目等並無特別限制。
圖8係於圖7中在與圖6同樣之III-III方向的位置將液晶顯示元件切開之剖面圖的其他形態之一例。亦即，與前述圖6之液晶顯示元件構造的相異點在於圖5所示之液晶顯示元件其共通電極為平板體，且像素電極為梳齒體。另一方面，如上述之說明，圖7所示之液晶顯示元件，像素電極21之形狀為四角形平板體之中央部及兩端部以三角形缺口部挖空，並且以8個長方形缺口部將剩下之區域挖空，且共通電極為梳齒體之構造。因此，像素電極與共通電極之最小分隔距離d在閘極絕緣膜12之(平均)膜厚以上，且未達配向層分隔距離G。又，於圖8中，共通電極雖然為梳齒體之構造，但於此實施形態，亦可使共通電極為平板體。又，無論是何種形狀，只要本發明之FFS方式的液晶顯示元件滿足接近之共通電極與像素電極之最短分隔距離d小於配向層彼此之最短分隔距離G的條件即可。並且，於圖8所示之液晶顯示元件的構成，像素電極21係被保護膜18覆蓋，而於圖5所示之液晶顯示元件的構成，像素電極21則是被配向層4被覆。於本發明中，像素電極可被保護膜或配向膜之任一者被覆。
又，於圖8中，在第一基板2其中一表面形成有偏光板，且在另一表面之一部分形成有閘極絕緣膜12覆蓋所形成之梳齒狀共通電極22，在該閘極絕緣膜12之表面的一部分形成有像素電極21，並且形成有絕緣膜18覆蓋前述像素電極21及薄膜電晶體20。又，在前述絕緣膜18上積層有配向層4、液晶層5、配向層4、彩色濾光片6、第二基板7及偏光板8。因此，像素電極與共通電極之最小分隔距離d能以兩電極位置、像素電極21之梳齒狀部分的電極寬度：l或像素電極21之梳齒狀部分的間隙寬度：m來加以調整。
如圖8，若前述像素電極較前述共通電極突出於第二基板側，且兩者皆並列設置在第一基板上，則在前述共通電極與前述像素電極之間會形成平面方向成分之電場，且像素電極之表面與共通電極之表面在厚度方向的高度不同，故亦可同時施加厚度方向成分之電場(E)。
另，FFS方式之液晶顯示元件係利用邊緣電場者，若為接近之共通電極與像素電極之最短分隔距離d小於配向層彼此之最短分隔距離G的條件，則無特別限制，故例如亦可構成為如圖9所示，像素電極41與共通電極42被設置在第一基板2上之同一面上，以梳齒狀像素電極41之複數根齒部及梳齒狀共通電極42之複數根齒部分隔咬合之狀態設置。此情形，若使共通電極42之齒部與像素電極41之齒部的分隔距離大於配向層彼此的最短分隔距離G，則會成為IPS型液晶顯示元件，而若共通電極42之齒部與像素電極41之齒部的分隔距離小於配向層彼此的最短分隔距離G，則可形成為利用邊緣電場之FFS型液晶顯示元件。
(薄膜電晶體)
圖6及圖8所示之薄膜電晶體，具有閘極11(形成在基板2表面)、閘極絕緣層12(設置成覆蓋該閘極11，且覆蓋前述基板2之大致整面)、半導體層13(形成在前述閘極絕緣層12之表面，與前述閘極11相對向)、保護膜14(設置成覆蓋前述半導體層13之表面的一部分)、汲極16(設置成覆蓋前述保護層14及前述半導體層13之一側端部，且與形成在前述基板2表面之前述閘極絕緣層12接觸)、源極17(設置成覆蓋前述保護膜14及前述半導體層13之另一側端部，且與形成在前述基板2表面之前述閘極絕緣層12接觸)、絕緣保護層18(設置成覆蓋前述汲極16及前述源極17)。與第一實施形態使用圖3所說明之薄膜電晶體構造的相異點在於具有覆蓋半導體層13表面之一部分的保護膜14。保護膜14由於隔開使用氧化物半導體之半導體層13與液晶層5之間，故可減小自氧化物半導體膜脫離之氧對液晶層造成的影響。
並且，圖8所示之薄膜電晶體，形成有絕緣膜18覆蓋像素電極21及薄膜電晶體20。絕緣膜18由於亦隔開使用氧化物半導體之半導體層13與液晶層5之間，故可減小自氧化物半導體膜脫離之氧對液晶層造成的影響。
於圖4~圖8所示之FFS方式之液晶顯示元件，第一基板2、第二基板7、透明電極6、彩色濾光片6、配向膜4及液晶層5之構成，由於與上述第一實施形態所說明之第一基板102、第二基板109、透明電極107、彩色濾光片108、配向膜104,106及液晶層105相同，故省略說明。
於第二實施形態之液晶顯示元件，關於氧化物半導體膜13，如圖6、8所示，僅有絕緣膜18及配向膜4、保護膜14等為與液晶組成物分隔之構件，此等絕緣膜18、配向膜4、保護膜14通常很薄，故並無法充分防止自氧化 物半導體膜脫離之氧對液晶層造成的影響。
然而，本發明之含有液晶組成物之液晶顯示元件，由於使用特定之液晶組成物，故可減小氧化物半導體膜與液晶組成物之相互作用所造成的影響。本發明之液晶顯示元件可防止液晶層之電壓保持率(VHR)降低、離子密度(ID)增加，可防止發生反白、配向不均、殘影等顯示不良，且可省電化。
<第三實施形態>
本發明之第三實施形態之構成，係具有使用氧化物半導體之薄膜電晶體與特定液晶組成物的液晶顯示元件，較佳在與形成有含有薄膜電晶體之電極層3的第一基板相同之基板側，形成有彩色濾光片6。該形態一般被稱為陣列上之彩色濾光片(COA)等。以下使用圖10及圖11說明具體之構造。圖10係將液晶顯示元件切開之剖面圖的其他形態。該液晶組成物之構成如下：表面形成有配向層4、薄膜電晶體(11、13、15、16、17)、彩色濾光片6及像素電極21之第一基板2與表面形成有配向層4之第二基板7分隔成前述配向層彼此相對，在此空間填充有含有液晶組成物之液晶層5。又，在前述第一基板2之表面的一部分形成有薄膜電晶體、閘極絕緣膜12，並且形成有亦為平坦膜之緩衝層30被覆該薄膜電晶體，在該緩衝層30上依序積層有彩色濾光片6、像素電極21及配向層4。因此，與圖6等不同，在第二基板7上不存在彩色濾光片6。
又，液晶顯示元件具有位於中央部之矩形的顯示區域與位於顯示區域邊緣部之框狀的非顯示區域，於顯示區域中，形成有紅色、綠色或藍色彩色濾光片。更詳而言之，係將彩色濾光片之邊緣部重疊在訊號線(資料配 線或閘極配線等)而配設。
在彩色濾光片上，設置有由ITO等透明導電膜形成之複數個像素電極21。各像素電極21係連接在絕緣膜18及透過形成在各著色層之穿孔(through hole)(未圖示)對應的薄膜電晶體。更詳而言之，像素電極21係透過上述之接觸電極連接於薄膜電晶體。在像素電極21上亦可配置有複數根柱狀間隔物(未圖示)等。在彩色濾光片及像素電極21上，形成有配向膜4。
圖11係顯示與圖10不同形態的陣列上之彩色濾光片之圖，係將薄膜電晶體與基板2之部位放大所顯示之圖。於圖10中，雖然為彩色濾光片較薄膜電晶體存在於液晶層側之構成，但於圖11之形態中，係薄膜電晶體較彩色濾光片存在於液晶層側之構成，前述薄膜電晶體與彩色濾光片係透過緩衝層接合。
第三實施形態之氧化物半導膜、液晶層等構成由於與上述第一及第二實施形態之說明相同，故省略說明。
可組合本發明之液晶顯示元件與背光源，而於液晶電視、個人電腦之螢幕、行動電話、智慧型手機之顯示器或筆記型個人電腦、攜帶資訊末端機、數位標示等各種用途使用。作為背光源，具有冷陰極管型背光源、使用無機材料之發光二極體或使用有機EL元件之2波長波峰的擬白色背光源與3波長波峰的背光源等。
[實施例]
以下列舉實施例進一步說明本發明，但本發明並不限定於此等實施例。又，下述實施例及比較例之組成物中的「%」意指『質量%』。
實施例中，所測得之特性如下。
Tni：向列相-等向性液體相轉移溫度(℃)
△n：25℃之折射率異向性
△ε：25℃之介電各向導性
η：20℃之黏度(mPa‧s)
γ 1：25℃之旋轉黏性(mPa‧s)
VHR：70℃之電壓保持率(%)
(係將液晶組成物注入單元厚度3.5μm之單元，以%表示於施加5V、框時間(frame time)200ms、脈波寬度64μs之條件下測量時的測量電壓與初期施加電壓之比的值)
ID：70℃之離子密度(pC/cm2)
(係將液晶組成物注入單元厚度3.5μm之單元，以MTR-1(東陽特克尼卡股份有限公司製)施加20V，於頻率0.05Hz之條件下測量時的離子密度值)
殘影：
液晶顯示元件之殘影評價，係於使顯示區域內顯示1000小時之既定的固定圖形後，目視進行整個畫面均勻顯示時之固定圖形的殘像程度，以下述4階段評價進行。
◎無殘像
○僅有些許殘像，為可容許之程度
△有殘像，為不可容許之程度
×有殘像，相當差
透射率
液晶顯示元件之透射率，係使注入液晶組成物前之元件的透射率為100%，測量注入液晶組成物後之元件透射率時的值。
另，於實施例中，對於化合物之記載使用下述代號。
(環構造)
(側鏈構造及連結構造)
(實施例1)
在第一基板，以濺鍍法形成具有In-Ga-Zn氧化物膜之圖3所示之薄膜電晶體，藉此，設置薄膜電晶體層，製成電極構造，在各對向側形成水平配向性之配向膜後，進行弱摩擦處理，製成IPS單元，在第一基板與第二基板之間夾持以下所示之液晶組成物1，製作實施例1之液晶顯示裝置(dgap=4.0μm，配向膜AL-1051)。測量所得之液晶顯示元件的VHR及ID。又，進行所得之液晶顯示元件的殘影評價。其結果示於下表。
可知液晶組成物1具有作為TV用液晶組成物之實用的75.8℃的液晶層溫度範圍，具有大介電各向導性之絕對值，並具有低黏性及最佳之△n。
實施例1之液晶顯示裝置，可實現高VHR及小ID。又，於殘影評價中亦沒有殘像，或即使有，亦僅為些微，係可容許之程度。
(實施例2、3)
與實施例1同樣地，挾持下表所示之液晶組成物2~3，製成實施例2、3之液晶顯示裝置，並測量其VHR及ID。又，進行該液晶顯示裝置之殘影評價。並且，測量實施例2之透射率。其結果示於下表。
實施例2、3之液晶顯示裝置可實現高VHR及小ID。又，實施例2之液晶顯示元件可實現高透射率。並且，於殘影評價中亦沒有殘像，或即使 有，亦僅為些微，係可容許之程度。
(實施例4~6)
與實施例1同樣地挾持下表所示之液晶組成物4~6，製成實施例4~6之液晶顯示裝置，測量其VHR及ID。又，進行該液晶顯示裝置之殘影評價。並且，測量實施例4之透射率。其結果示於下表。
實施例4~6之液晶顯示裝置可實現高VHR及小ID。又，實施例4之液晶顯示元件可實現高透射率。並且，於殘影評價中亦沒有殘像，或即使 有，亦僅為些微，係可容許之程度。
(實施例7~9)
將電極構造製作在第一及第二基板，在各對向側形成水平配向性之配向膜後，進行弱摩擦處理，製成TN單元，在第一基板與第二基板之間夾持下表所示之液晶組成物7~9(dgap=3.5μm，配向膜SE-7492)。測量所得之液晶顯示裝置的VHR及ID。又，進行所得之液晶顯示裝置的殘影評價。其結果示於下表。
實施例7~9之液晶顯示裝置可實現高VHR及小ID。又，於殘影評價中亦沒有殘像，或即使有，亦僅為些微，係可容許之程度。
(實施例10，11)
將電極構造製作在第一及第二基板之至少一者，在各對向側形成水平配向性之配向膜後，進行弱摩擦處理，製成FFS單元，在第一基板與第二基板之間挾持下表所示之液晶組成物10、11(dgap=4.0μm，配向膜AL-1051)。測量所得之液晶顯示裝置的VHR及ID。又，進行所得之液晶顯示裝置的殘影評價。其結果示於下表。
實施例10、11之液晶顯示裝置可實現高VHR及小ID。又，於殘影評價中亦沒有殘像，或即使有，亦僅為些微，係可容許之程度。
(實施例12~14)
與實施例10同樣地挾持液晶組成物12~14，製成實施例12~14之液 晶顯示裝置，測量其VHR及ID。又，進行該液晶顯示裝置之殘影評價。其結果示於下表。
實施例12~14之液晶顯示裝置可實現高VHR及小ID。又，於殘影評價中亦沒有殘像，或即使有，亦僅為些微，係可容許之程度。
(實施例15)
於實施例10所使用之液晶組成物10混合0.3質量%之雙甲基丙烯酸聯苯-4,4’-二基，製成液晶組成物15。於TN單元夾持此液晶組成物15，於對電極間施加驅動電壓之狀態下，照射紫外線600秒(3.0J/cm2)，進行聚 合處理，製成實施例15之液晶顯示裝置，測量其VHR及ID。又，進行該液晶顯示裝置之殘影評價。其結果示於下表。
實施例15之液晶顯示裝置可實現高VHR及小ID。又，於殘影評價中亦沒有殘像，或即使有，亦僅為些微，係可容許之程度。
(實施例16)
於實施例8所使用之液晶組成物8混合0.3質量%之雙甲基丙烯酸聯苯-4,4’-二基，製成液晶組成物16。於IPS單元夾持此液晶組成物16，於對電極間施加驅動電壓之狀態下，照射紫外線600秒(3.0J/cm2)，進行聚合處理，製成實施例8之液晶顯示裝置，測量其VHR及ID。又，進行該液晶顯示裝置之殘影評價。其結果示於下表。
實施例16之液晶顯示裝置可實現高VHR及小ID。又，於殘影評價中亦沒有殘像，或即使有，亦僅為些微，係可容許之程度。
(實施例17)
於實施例6所使用之液晶組成物6混合0.3質量%之雙甲基丙烯酸3- 氟化聯苯-4,4’-二基，製成液晶組成物17。於FFS單元夾持此液晶組成物17，於對電極間施加驅動電壓之狀態下，照射紫外線600秒(3.0J/cm2)，進行聚合處理，製成實施例17之液晶顯示裝置，測量其VHR及ID。又，進行該液晶顯示裝置之殘影評價。其結果示於下表。
實施例17之液晶顯示裝置可實現高VHR及小ID。又，於殘影評價中亦沒有殘像，或即使有，亦僅為些微，係可容許之程度。
(實施例18，19)
與實施例1同樣地夾持下表所示之液晶組成物18、19，製作實施例18、19之液晶顯示裝置，測量其VHR及ID。又，進行該液晶顯示裝置之殘影評價。其結果示於下表。
[表17]
實施例18、19之液晶顯示裝置雖然ID稍微變大，但於殘影評價中，殘像僅為些許，係可容許之程度。
(實施例20~22)
與實施例1同樣地夾持下表所示之液晶組成物20~22，製作實施例20~22之液晶顯示裝置，測量其VHR及ID。又，進行該液晶顯示裝置之殘影評價。其結果示於下表。
實施例20~22之液晶顯示裝置雖然ID稍微變大，但於殘影評價中，殘像僅為些許，係可容許之程度。
(實施例23、24)
與實施例1同樣地挾持下表所示之液晶組成物23、24，製作實施例23、24之液晶顯示裝置，測量其VHR及ID。又，進行該液晶顯示裝置之殘影評價。其結果示於下表。
[表21]
(比較例1~4)
於實施例1所使用之IPS單元夾持以下所示之比較液晶組成物1，製作比較例1之液晶顯示裝置，測量其VHR、ID及透射率。又，進行該液晶顯示裝置之殘影評價。比較液晶組成物之物性值，液晶顯示裝置之VHR、ID及透射率的結果示於下表。
[表24]
比較例1之液晶顯示裝置相較於本發明之液晶顯示裝置，VHR低，ID亦大。又，於殘影評價中，亦確認發生有殘像，非為可容許之程度。
(比較例2、3)
與實施例1同樣地挾持下表所示之比較液晶組成物2及3，製作比較例2、3之液晶顯示裝置，測量其VHR及ID。又，進行該液晶顯示裝置之殘影評價。其結果示於下表。
比較例2、3之液晶顯示裝置相較於本發明之液晶顯示裝置，VHR低，ID亦大。又，於殘影評價中，亦確認發生有殘像，非為可容許之程度。
(比較例4~6)
與實施例1同樣地夾持下表所示之比較液晶組成物4~6，製作比較例4~6之液晶顯示裝置，測量其VHR及ID。又，進行該液晶顯示裝置之殘影評價。其結果示於下表。
比較例4~6之液晶顯示裝置相較於本發明之液晶顯示裝置，VHR低，ID亦大。又，於殘影評價中，亦確認發生有殘像，非為可容許之程度。
(比較例7~14)
除了於實施例2、4、5、7、10、12、16及17中，使用非晶矽膜代替In-Ga-Zn氧化物膜以外，其餘皆同樣地製作比較例7~12之液晶顯示裝置，測量其VHR及ID。又，進行該液晶顯示裝置之殘影評價。並且，測量比較例7及比較例8之透射率。其結果示於下表。
比較例7~14之液晶顯示裝置可實現與實施例相同程度之VHR及ID，又，於殘影評價中亦沒有殘像，或即使有，亦僅為些微，係可容許之程度， 但相較於在薄膜電晶體層使用In-Ga-Zn氧化物膜之實施例2及實施例4，透射率低。

Claims (9)

  1. 一種液晶顯示元件，具有對向配置之第一基板與第二基板，在該第一基板與第二基板之間夾持有含有液晶組成物之液晶層，並具有在該第一基板上配置成矩陣狀之複數個閘極配線及資料配線、設置在該閘極配線與資料配線之交叉部的薄膜電晶體、及藉由該電晶體驅動且由透明導電性材料構成的像素電極，該薄膜電晶體具有閘極、與該閘極隔著絕緣層設置之氧化物半導體層、以及和該氧化物半導體層導通設置之源極及汲極，該液晶組成物含有一種或二種以上由通式(LC-I)表示之化合物中n33表示1之化合物及一種或二種以上由通式(LC-I)表示之化合物中n33表示0之化合物，並含有一種或二種以上選自由通式(II-a)至通式(II-f)表示之化合物組成之群中的化合物，但含有一種或二種以上由通式(II-b)表示之化合物，通式(II-a)至通式(II-f)表示之化合物之合計含量相對於組成物全體，為5~80質量%， (式中，R31表示碳原子數1~10之烷基、碳原子數1~10之烷氧基、碳原子數2~10之烯基或碳原子數2~10之烯氧基，M31~M33彼此獨立地表示下述任一構造： M34表示下述構造： (式中，X31及X32彼此獨立地表示氫原子或氟原子，Y31表示氟原子、氯原子、氰基、-CF3、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3)，n31及n32彼此獨立地表示0、1或2，n31+n32表示0、1或2，當M31及M33存在複數個之情形時，可相同或亦可不同，n33表示0或1) (式中，R19~R30彼此獨立地表示碳原子數1~10之烷基、碳原子數1~10之烷氧基或碳原子數2~10之烯基，X21表示氫原子或氟原子)。
  2. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示元件，其中，該氧化物半導體層為含有選自In、Ga、Zn及Sn中之至少一種元素的氧化物。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示元件，其中，於通式(II-b)中，R21及R22之至少一者表示碳原子數2~10之烯基。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示元件，其中，於該液晶層進一步含有一種或二種以上選自由通式(LC1)及通式(LC2)表示之化合物組成之群中之化合物， (式中，RLC11及RLC21各自獨立地表示碳原子數1~15之烷基，該烷基中之1個或2個以上的-CH2-能以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-或-OCO-取代，該烷基中之1個或2個以上的氫原子亦可任意地被鹵素原子取代，ALC11及ALC21各自獨立地表示下述任一構造， (該構造中，伸環己基中之1個或2個以上的-CH2-亦可被氧原子取代，1,4-伸苯基中之1個或2個以上的-CH=亦可被氮原子取代，又，該構造中之1個或2個以上的氫原子亦可被氟原子、氯原子、-CF3或-OCF3取代),XLC11、XLC12、XLC21~XLC23各自獨立地表示氫原子、氯原子、氟原子、-CF3或-OCF3，YLC11及YLC21各自獨立地表示氫原子、氯原子、氟原子、氰基、-CF3、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3，ZLC11及ZLC21各自獨立地表示單鍵、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，mLC11及mLC21各自獨立地表示1~4之整數，於ALC11、ALC21、ZLC11及ZLC21存在複數個之情形時，此等可相同或亦可不同，惟，不包括通式(LC-1)表示之化合物)。
  5. 如申請專利範圍第4項之液晶顯示元件，其中，在該液晶層進一步含有以通式(LC)表示之化合物， (通式(LC)中，RLC表示碳原子數1~15之烷基，該烷基中之1個或2個以上的-CH2-，能以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-或-CO-取代，該烷基中之1個或2個以上的氫原子亦可任意地被鹵素原子取代，ALC1及ALC2各自獨立地表示選自由(a)、(b)、(c)構成之群中的基： (a)反式-1,4-伸環己基(存在於此基中之1個-CH2-或未鄰接之2個以上的-CH2-亦可被氧原子或硫原子取代)，(b)1,4-伸苯基(存在於此基中之1個-CH=或未鄰接之2個以上的-CH=亦可被氮原子取代)，及(c)1,4-雙環(2.2.2)伸辛基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或唍(chromane)-2,6-二基，上述之基(a)、基(b)或基(c)所含之1個或2個以上的氫原子各自亦可被氟原子、氯原子、-CF3或-OCF3取代，ZLC表示單鍵、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，YLC表示氫原子、氟原子、氯原子、氰基及碳原子數1~15之烷基，該烷基中之1個或2個以上的-CH2-，能以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-CF2O-或-OCF2-取代，該烷基中之1個或2個以上的氫原子亦可任意地被鹵素原子取代，a表示1~4之整數，當a表示2、3或4而存在複數個ALC1之情形時，複數個ALC1可相同或亦可不同，當存在複數個ZLC之情形時，複數個ZLC可相同或亦可不同，惟，不包括通式(LC1)、通式(LC2)及通式(II-a)至(II-f)表示之化合物)。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示元件，其中，該液晶層係由使液晶組成物聚合而成之聚合物構成，該液晶組成物含有一種或二種以上選自以通式(VI)表示之聚合性化合物及以下述通式(V)表示之聚合性化合物群中的聚合性化合物， (式中，X3表示氫原子或甲基，Sp3表示單鍵、碳原子數1~8之伸烷基(alkylene group)或-O-(CH2)t-(式中，t表示2~7之整數，氧原子鍵結於芳香環)，V表示碳原子數2~20之直鏈或支鏈多價伸烷基或碳原子數5~30之多價環狀取代基，多價伸烷基中之伸烷基亦可在氧原子不鄰接之範圍被氧原子取代，亦可被碳原子數5~20之烷基(基中之伸烷基亦可在氧原子不鄰接之範圍被氧原子取代)或環狀取代基取代，W表示氫原子、鹵素原子或碳原子數1~8之伸烷基， (式中，X1及X2各自獨立地表示氫原子或甲基，Sp1及Sp2各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示2~7之整數，氧原子鍵結於芳香環)，U表示碳原子數2~20之直鏈或支鏈多價伸烷基或碳原子數5~30之多價環狀取代基，多價伸烷基中之伸烷基亦可在氧原子不鄰接之範圍被氧原子取代，亦可被碳原子數5~20之烷基(基中之伸烷基亦可在氧原子不鄰接之範圍被氧原子取代)或環狀取代基取代，k表示1~5之整數)。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示元件，其中，在該第二基板上具有由透明導電性材料構成之共通電極，該液晶層於無施加電壓時呈水平配向(homogeneous alignment)。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示元件，其具有與該像素電極分開設置在該第一基板或第二基板上的共通電極、及配向膜，該配向膜係與液晶層接觸被設置在第一透明絕緣基板與液晶層之間及第二透明絕緣基板與液晶層之間，使液晶組成物產生水平配向，自該像素電極連結接近該像素電極之該共通電極的最短路徑，具備相對於第一或第二基板之平行方向成分。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示元件，其具有與該像素電極分開設置在該第一基板上的共通電極、及配向膜，該配向膜係與液晶層接觸被設置在第一基板與液晶層之間及第二基板與液晶層之間，使液晶組成物產生水平配向，接近之該共通電極與該像素電極的最短分隔距離d小於該配向膜彼此的最短分隔距離G。
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