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特許6709081液晶組成物及びこれを含む液晶表示装置

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6709081

(24)【登録日】2020年5月26日

(45)【発行日】2020年6月10日

(54)【発明の名称】液晶組成物及びこれを含む液晶表示装置

(51)【国際特許分類】

C09K 19/34 20060101AFI20200601BHJP

C09K 19/42 20060101ALI20200601BHJP

C09K 19/30 20060101ALI20200601BHJP

C09K 19/12 20060101ALI20200601BHJP

C09K 19/20 20060101ALI20200601BHJP

G02F 1/13 20060101ALI20200601BHJP

C09K 19/32 20060101ALI20200601BHJP

【ＦＩ】

C09K19/34

C09K19/42

C09K19/30

C09K19/12

C09K19/20

G02F1/13 500

C09K19/32

【請求項の数】14

【全頁数】52

(21)【出願番号】特願2016-41922(P2016-41922)

(22)【出願日】2016年3月4日

(65)【公開番号】特開2016-166357(P2016-166357A)

(43)【公開日】2016年9月15日

【審査請求日】2019年1月4日

(31)【優先権主張番号】10-2015-0031623

(32)【優先日】2015年3月6日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】512187343

【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社

【氏名又は名称原語表記】ＳａｍｓｕｎｇＤｉｓｐｌａｙＣｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯義文

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部達彦

(74)【代理人】

【識別番号】100154922

【弁理士】

【氏名又は名称】崔允辰

(72)【発明者】

【氏名】▲ベ▼ 智弘

(72)【発明者】

【氏名】呉根燦

【審査官】井上明子

(56)【参考文献】

【文献】特表２００６−５０７３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３３５１２７５（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｋ１９／００ − １９／６０

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下記一般式ＰＩ−１〜下記一般式ＰＩ−４で表わされる極性液晶化合物のうちの少なくとも一つを含む液晶組成物：

【化1】

前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、ｎ、ｎ１、ｎ２のそれぞれは、１〜３のうちのいずれか一つであり、
前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、Ａ、Ａ１及びＡ２は、それぞれ独立して、

【化2】

のうちのいずれか一つであり、
前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、Ｌ_１〜Ｌ_８は、それぞれ独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＯＣＦ_３、−ＣＦ_３、−ＣＨ_２Ｆ、及び−ＣＨＦ_２のうちのいずれか一つであり、
前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、Ｚ、Ｚ１、Ｚ２は、それぞれ独立して、単一結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２Ｏ、−ＯＣＨ_２−、−ＳＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｓ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｃ_２Ｆ_４−、−ＣＨ_２−ＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_Ｚ−（ｚは、１〜３の自然数である）、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−Ｃ＝Ｃ−、及び−ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２Ｏ−のうちのいずれか一つであり、
前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、Ｒは、互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ基、１〜１２個の炭素原子を有するアルキル基及び１〜１２個の炭素原子を有するアルコキシ基のうちのいずれか一つである。

【請求項2】

前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４で表わされる化合物は、全体の液晶組成物において、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の含量である、請求項１に記載の液晶組成物。

【請求項3】

前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４で表わされる極性液晶化合物の誘電率異方性（Δε）は、１０〜３０である、請求項１に記載の液晶組成物。

【請求項4】

下記一般式Ａ−１〜下記一般式Ａ−８で表わされるアルケニル系液晶化合物のうちの少なくとも一つを更に含む、請求項１に記載の液晶組成物：

【化3】

前記一般式Ａ−１〜前記一般式Ａ−８において、Ｘ、Ｙは、それぞれ独立して、１〜５個の炭素原子を有するアルキル基のうちのいずれか一つである。

【請求項5】

下記一般式Ｎ−１〜下記一般式Ｎ−５で表わされる中性化合物のうちの少なくとも一つを更に含む、請求項４に記載の液晶組成物：

【化4】

前記一般式Ｎ−１〜前記一般式Ｎ−５において、Ｘ、Ｙは、それぞれ独立して、１〜５個の炭素原子を有するアルキル基のうちのいずれか一つである。

【請求項6】

下記一般式Ｐ−１〜下記一般式Ｐ−１１で表わされる極性化合物のうちの少なくとも一つを更に含む、請求項５に記載の液晶組成物：

【化5】

前記一般式Ｐ−１〜前記一般式Ｐ−１１において、Ｘは、それぞれ独立して、１〜５個の炭素原子を有するアルキル基のうちのいずれか一つである。

【請求項7】

前記液晶組成物の誘電率異方性は、５〜２０である、請求項６に記載の液晶組成物。

【請求項8】

第１の基板と、
前記第１の基板と向かい合う第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配設される液晶層と、
を備え、
前記液晶層は、下記一般式ＰＩ−１〜下記一般式ＰＩ−４で表わされる極性液晶化合物のうちの少なくとも一つを含む液晶表示装置：

【化6】

前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、ｎ、ｎ１、ｎ２は、１〜３であり、Ｚ、Ｚ１、Ｚ２は、それぞれ独立して、単一結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２Ｏ、−ＯＣＨ_２−、−ＳＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｓ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｃ_２Ｆ_４−、−ＣＨ_２−ＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_Ｚ−（ｚは、１〜３の自然数である）、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−Ｃ＝Ｃ−、及び−ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２Ｏ−のうちのいずれか一つであり、Ｌ_１〜Ｌ_８は、それぞれ独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＯＣＦ_３、−ＣＦ_３、−ＣＨ_２Ｆ、及び−ＣＨＦ_２のうちのいずれか一つであり、
前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、Ａ、Ａ１及びＡ２は、それぞれ独立して、

【化7】

のうちのいずれか一つであり、
前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、Ｒは、互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ基、１〜１２個の炭素原子を有するアルキル基及び１〜１２個の炭素原子を有するアルコキシのうちのいずれか一つである。

【請求項9】

前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４で表わされる化合物は、全体の液晶組成物において、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の含量である、請求項８に記載の液晶表示装置。

【請求項10】

前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４で表わされる極性液晶化合物の誘電率異方性（Δε）は、１０〜３０である、請求項８に記載の液晶表示装置。

【請求項11】

前記液晶層は、下記一般式Ａ−１〜下記一般式Ａ−８で表わされるアルケニル系液晶化合物のうちの少なくとも一つを更に含む、請求項１０に記載の液晶表示装置：

【化8】

【請求項12】

前記液晶層は、下記一般式Ｎ−１〜下記一般式Ｎ−５で表わされる中性化合物のうちの少なくとも一つを更に含む、請求項１１に記載の液晶表示装置：

【化9】

【請求項13】

前記液晶層は、下記一般式Ｐ−１〜下記一般式Ｐ−１１で表わされる極性化合物のうちの少なくとも一つを更に含む、請求項１２に記載の液晶表示装置：

【化10】

【請求項14】

前記液晶層に含まれている液晶組成物の誘電率異方性は、５〜２０である、請求項１３に記載の液晶表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶組成物及びこれを含む液晶表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶表示装置は、現在最も広く用いられているフラットパネル表示装置の一つであり、向かい合う２枚の表示板と、これらの間に挟持されている液晶層と、２枚の表示板のうちの少なくとも一方に配設される画素電極と共通電極などの電場生成電極などからなる。

【0003】

液晶表示装置は、電場生成電極に電圧を印加して液晶層に電場を生成することにより、液晶層に位置する液晶分子の配向を決定し、液晶層を通過する光の透過率を調節する。

【0004】

液晶表示装置において、液晶組成物は、光の透過率を調節して所望の画像を得る上で非常に重要である。特に、液晶表示装置の用途の多様化が進むことに伴い、低い電圧駆動、高い電圧保全率（ｖｏｌｔａｇｅｈｏｌｄｉｎｇｒａｔｉｏ；ＶＨＲ）、広い視野角特性、広い動作温度範囲及び高速応答性などの様々な特性が求められる。

【0005】

液晶表示装置に高速応答特性などを持たせるために、液晶組成物が有する回転粘度、屈折率、及び弾性係数などの物性を改善する研究が行われている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、高い誘電率を有しながらも信頼性が改善された液晶組成物及びこれを含む液晶表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一実施形態による液晶組成物は、下記一般式ＰＩ−１〜下記一般式ＰＩ−４で表わされる極性液晶化合物のうちの少なくとも一つを含む。

【0008】

【化1】

【0009】

好ましくは、前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、ｎ、ｎ１、ｎ２のそれぞれは、１〜３のうちのいずれか一つである。

【0010】

また、好ましくは、前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、Ａ、Ａ１及びＡ２は、それぞれ独立して、

【0011】

【化2】

【0012】

のうちのいずれか一つである。

【0013】

更に、好ましくは、前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、Ｌ_１〜Ｌ_８は、それぞれ独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＯＣＦ_３、−ＣＦ_３、−ＣＨ_２Ｆ、及び−ＣＨＦ_２のうちのいずれか一つである。

【0014】

更にまた、好ましくは、前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、Ｚ、Ｚ１、Ｚ２は、それぞれ独立して、単一結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＳＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｓ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｃ_２Ｆ_４−、−ＣＨ_２−ＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_Ｚ−（ｚは、１〜３の自然数である）、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−Ｃ＝Ｃ−、及び−ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２Ｏ−のうちのいずれか一つである。

【0015】

更にまた、好ましくは、前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、Ｒは、互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ基、１〜１２個の炭素原子を有するアルキル基、及び１〜１２個の炭素原子を有するアルコキシ基のうちのいずれか一つである。

【0016】

更にまた、好ましくは、前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４で表わされる化合物は、全体の液晶組成物において、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の含量を有する。

【0017】

更にまた、好ましくは、前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４で表わされる極性液晶化合物の誘電率異方性（Δε）は、１０〜３０である。

【0018】

更にまた、好ましくは、前記液晶組成物は、下記一般式Ａ−１〜下記一般式Ａ−８で表わされるアルケニル系液晶化合物のうちの少なくとも一つを更に含む。

【0019】

【化3】

【0020】

更にまた、好ましくは、前記一般式Ａ−１〜前記一般式Ａ−８において、Ｘ、Ｙは、それぞれ独立して、１〜５個の炭素原子を有するアルキル基のうちのいずれか一つである。

【0021】

更にまた、好ましくは、前記液晶組成物は、下記一般式Ｎ−１〜下記一般式Ｎ−５で表わされる中性化合物のうちの少なくとも一つを更に含む。

【0022】

【化4】

【0023】

更にまた、好ましくは、前記一般式Ｎ−１〜前記一般式Ｎ−５において、Ｘ、Ｙは、それぞれ独立して、１〜５個の炭素原子を有するアルキル基のうちのいずれか一つである。

【0024】

更にまた、好ましくは、前記液晶組成物は、下記一般式Ｐ−１〜下記一般式Ｐ−１１で表わされる極性化合物のうちの少なくとも一つを更に含む。

【0025】

【化5】

【0026】

更にまた、好ましくは、前記一般式Ｐ−１〜前記一般式Ｐ−１１において、Ｘは、それぞれ独立して、１〜５個の炭素原子を有するアルキル基のうちのいずれか一つである。

【0027】

更にまた、好ましくは、前記液晶組成物の誘電率異方性は、５〜２０である。

【0028】

本発明の一実施形態による液晶表示装置は、第１の基板と、前記第１の基板と向かい合う第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配設される液晶層と、を備え、前記液晶層は、下記一般式ＰＩ−１〜下記一般式ＰＩ−４で表わされる極性液晶化合物のうちの少なくとも一つを含む。

【0029】

【化6】

【0030】

好ましくは、前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、ｎ、ｎ１、ｎ２のそれぞれは、１〜３のうちのいずれか一つである。

【0031】

また、好ましくは、前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、Ａ、Ａ１及びＡ２は、それぞれ独立して、

【0032】

【化7】

【0033】

のうちのいずれか一つである。

【0034】

【0035】

【0036】

【0037】

【0038】

更にまた、好ましくは、前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４で表わされる極性液晶化合物の誘電率異方性（Δε）は、１０〜３０である。

【0039】

更にまた、好ましくは、前記液晶層は、下記一般式Ａ−１〜下記一般式Ａ−８で表わされるアルケニル系液晶化合物のうちの少なくとも一つを更に含む。

【0040】

【化8】

【0041】

【0042】

更にまた、好ましくは、前記液晶層は、下記一般式Ｎ−１〜下記一般式Ｎ−５で表わされる中性化合物のうちの少なくとも一つを更に含む。

【0043】

【化9】

【0044】

【0045】

更にまた、好ましくは、前記液晶層は、下記一般式Ｐ−１〜下記一般式Ｐ−１１で表わされる極性化合物のうちの少なくとも一つを更に含む。

【0046】

【化10】

【0047】

【0048】

更にまた、好ましくは、前記液晶層に含まれている液晶組成物の誘電率異方性は、５〜２０である。

【発明の効果】

【0049】

本発明の一実施形態によれば、新規な正の極性を有する液晶組成物を用いて液晶表示装置を形成することにより、低電圧特性及び信頼性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0050】

【図1】本発明の一実施形態による液晶表示装置を示す平面図である。

【図2】図１の切取線ＩＩ−ＩＩに沿って切り取った断面図である。

【図3】本発明の一実施形態による液晶組成物を用いた液晶表示装置の電圧保全率による信頼性の改善効果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0051】

以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、本発明は、ここで説明する実施形態に限定されるものではなく、他の形態に具現化可能である。むしろ、ここで紹介される実施形態は、開示された内容を徹底且つ完全たるものにし、且つ、当業者に本発明の思想を十分に伝えるために提供されるものである。

【0052】

図中、様々な層及び領域の厚さは、明確性を図るために誇張されている。明細書全体に亘って同じ構成部分に対しては同じ図面符号を付する。また、層、膜、領域、板などの構成部分が他の構成部分の「上」にあるとした場合、それは、他の構成部分の「真上」にある場合だけではなく、これらの間に更に他の構成部分がある場合も含む。明細書全体に亘って同一又は類似の構成要素に対しては同じ図面符号を付する。

【0053】

本発明の一実施形態による液晶組成物は、下記一般式ＰＩ−１〜下記一般式ＰＩ−４で表わされる極性液晶化合物のうちの少なくとも一つを含む。

【0054】

【化11】

【0055】

前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、ｎ、ｎ１、ｎ２のそれぞれは、１〜３のうちのいずれか一つである。

【0056】

前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、Ａ、Ａ１及びＡ２は、それぞれ独立して、

【0057】

【化12】

【0058】

のうちのいずれか一つである。

【0059】

前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、Ｌ_１〜Ｌ_８は、それぞれ独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＯＣＦ_３、−ＣＦ_３、−ＣＨ_２Ｆ、及び−ＣＨＦ_２のうちのいずれか一つである。

【0060】

前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、Ｚ、Ｚ１、Ｚ２は、それぞれ独立して、単一結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＳＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｓ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｃ_２Ｆ_４−、−ＣＨ_２−ＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_Ｚ−（ｚは、１〜３の自然数である）、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−Ｃ＝Ｃ−、及び−ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２Ｏ−のうちのいずれか一つである。

【0061】

前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４において、Ｒは、互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ基、１〜１２個の炭素原子を有するアルキル基及び１〜１２個の炭素原子を有するアルコキシ基のうちのいずれか一つである。

【0062】

本発明の実施形態において、前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４で表わされる極性液晶化合物の誘電率異方性（Δε）は、１０〜３０であることが好ましい。

【0063】

具体的に、前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４で表わされる化合物は、下記一般式１〜下記一般式６で表わされる化合物のうちの少なくとも一つを含む。

【0064】

【化13】

【0065】

前記一般式１の屈折率（Δｎ）は、約０．０８であり、誘電率異方性（Δε）は、約１５．４である。前記一般式２の屈折率（Δｎ）は、約０．０９であり、誘電率異方性（Δε）は、約１６．０である。前記一般式３の屈折率（Δｎ）は、約０．１３であり、誘電率異方性（Δε）は、約１６である。前記一般式４の屈折率（Δｎ）は、約０．１６であり、誘電率異方性（Δε）は、約１６．８である。前記一般式５の屈折率（Δｎ）は、約０．１５であり、誘電率異方性（Δε）は、約１４．４である。前記一般式６の屈折率（Δｎ）は、約０．１７であり、誘電率異方性（Δε）は、約１５．５である。

【0066】

前記一般式１〜前記一般式６は、それぞれ下記合成例１〜６に従い形成される。しかしながら、このような実施形態に何ら限定されるものではなく、前記一般式１〜前記一般式６は、様々な合成例により形成可能であるということはいうまでもない。

【0067】

【化14】

【0068】

前記合成例１−６に示すＤＡＳＴは、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ硫黄トリフルオリドである。本発明の実施形態において、ＤＡＳＴは、カルボニルから脱酸素的にフッ素置換を行うための試薬として使用可能である。本発明は、これに限定されるものではなく、ＤＡＳＴの代わりに、カルボニルをフッ素置換するために、ＤＡＳＴＤｅｏｘｏＦｌｕｏｒ、ＴＦＥＤＭＡ（Ｎ，Ｎ−ジメチル−１，１，２，２−テトラフルオロエチルアミン）、固体においてより安定的なＸｔａｌＦｌｕｏｒ−Ｅ及びＸｔａｌＦｌｕｏｒ−Ｍ、ＦｌｕｏＬｅａｄなどが使用可能である。

【0069】

前記一般式ＰＩ−１〜前記一般式ＰＩ−４で表わされる化合物は、全体の液晶組成物の総含量に対して約１〜１０ｗｔ％含まれる。

【0070】

本発明の実施形態による液晶組成物は、下記一般式Ａ−１〜下記一般式Ａ−８で表わされるアルケニル系液晶化合物のうちの少なくとも一つを更に含む。

【0071】

【化15】

【0072】

前記一般式Ａ−１〜前記一般式Ａ−８において、Ｘ、Ｙは、それぞれ独立して、１〜５個の炭素原子を有するアルキル基のうちのいずれか一つである。このとき、全体の液晶組成物において、一般式Ａ−１の化合物は１０〜４５ｗｔ％の含量を、一般式Ａ−２の化合物は３〜１５ｗｔ％の含量を、一般式Ａ−３の化合物は２〜１５ｗｔ％の含量を、一般式Ａ−４の化合物は５〜１０ｗｔ％の含量を、一般式Ａ−５の化合物は２〜８ｗｔ％の含量を、一般式Ａ−６の化合物は５〜２２ｗｔ％の含量を、一般式Ａ−７の化合物は２〜１０ｗｔ％の含量を、一般式Ａ−８の化合物は２〜１５ｗｔ％の含量を有する。

【0073】

アルケニル系液晶化合物は、本発明の一実施形態による液晶組成物において低粘度中性液晶であり、他の液晶化合物に比べて低い粘度特性を有するため、高速応答特性を示す。

【0074】

本発明の実施形態による液晶組成物は、下記一般式Ｎ−１〜下記一般式Ｎ−５で表わされる中性化合物のうちの少なくとも一つを更に含む。

【0075】

【化16】

【0076】

前記一般式Ｎ−１〜前記一般式Ｎ−５において、Ｘ、Ｙは、それぞれ独立して、１〜５個の炭素原子を有するアルキル基のうちのいずれか一つである。このとき、全体の液晶組成物を基準として、一般式Ｎ−１の化合物は１〜５ｗｔ％の含量を、一般式Ｎ−２の化合物は５〜１５ｗｔ％の含量を、一般式Ｎ−３の化合物は５〜２０ｗｔ％の含量を、一般式Ｎ−４の化合物は０．５〜５ｗｔ％の含量を、一般式Ｎ−５の化合物は２〜７ｗｔ％の含量を有する。

【0077】

本発明の実施形態による液晶組成物は、下記一般式Ｐ−１〜下記一般式Ｐ−１１で表わされる極性化合物のうちの少なくとも一つを更に含む。

【0078】

【化17】

【0079】

前記一般式Ｐ−１〜前記一般式Ｐ−１１において、Ｘは、それぞれ独立して、１〜５個の炭素原子を有するアルキル基のうちのいずれか一つである。このとき、一般式Ｐ−１の化合物は５〜１０ｗｔ％の含量を、一般式Ｐ−２の化合物は５〜１５ｗｔ％の含量を、一般式Ｐ−３の化合物は１〜５ｗｔ％の含量を、一般式Ｐ−４の化合物は５〜１５ｗｔ％の含量を、一般式Ｐ−５の化合物は０．５〜５ｗｔ％の含量を、一般式Ｐ−６の化合物は２〜１５ｗｔ％の含量を、一般式Ｐ−７の化合物は２〜７ｗｔ％の含量を、一般式Ｐ−８の化合物は５〜２０ｗｔ％の含量を、一般式Ｐ−９の化合物は２〜１５ｗｔ％の含量を、一般式Ｐ−１０の化合物は５〜１０ｗｔ％の含量を、一般式Ｐ−１１の化合物は３〜１０ｗｔ％の含量を有する。

【0080】

本発明の実施形態による液晶組成物の誘電率異方性（Δε）は、５〜２０であることが好ましい。

【0081】

本発明の実施形態による液晶組成物は、酸化防止剤を更に含む。酸化防止剤は、後述する本発明の一実施形態による液晶表示装置の光特性を阻害しないつつも、液晶表示装置の製造工程中やそれ以降に発生するアルケニル系液晶化合物又はアルコキシ系化合物の酸化を防ぐ。すなわち、酸化防止剤は、光、熱、及び開始剤によるアルケニル系及びアルコキシ系液晶化合物の一次的な酸化を防ぐ。

【0082】

本発明の実施形態による酸化防止剤は、アルキル化モノフェノール、アルキルチオメチルフェノール、ヒドロキノン及びアルキル化ヒドロキノン、トコフェロール、ヒドロキシ化チオジフェニルエーテル、アルキリデンビスフェノール、Ｏ−、Ｎ−及びＳ−ベンジル化合物、ヒドロキシベンジル化マロネート、芳香族ヒドロキシベンジル化合物、リン酸ベンジル、アシルアミノフェノール、１価又は多価アルコール、１価又は多価アルコールとβ−（３，５−ジ−ターシャリーブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオン酸のエステル、１価又は多価アルコールとβ−（５−ターシャリーブチル−４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）−プロピオン酸のエステル、１価又は多価アルコールとβ−（３，５−ジシクロヘキシル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオン酸のエステル、１価又は多価アルコールと３，５−ジ−ターシャリーブチル−４−ヒドロキシフェニル酢酸のエステル、β−（３，５−ジ−ターシャリーブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸のアミド、アスコルビン酸、及びアミン酸化防止剤よりなる群から選ばれる少なくともいずれか一種である。

【0083】

以下、上述した液晶組成物を含む液晶表示装置について説明する。

【0084】

図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置を示す平面図である。図２は、図１の切取線ＩＩ−ＩＩに沿って切り取った断面図である。

【0085】

図１及び図２を参照すると、本発明の実施形態による液晶表示装置は、相対向する下部表示板１００及び上部表示板２００と、下部表示板１００と上部表示板２００の間に配設される液晶層３とを備える。
まず、下部表示板１００について説明する。

【0086】

透明ガラス製又はプラスチック製の第１の基板１１０の上にゲート線１２１を有するゲート導電体が形成されている。

【0087】

ゲート線１２１は、ゲート電極１２４及び他の層又は外部駆動回路との接続のための広い先端部（図示せず）を備える。ゲート線１２１は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）や銀合金など銀系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金など銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）及びチタン（Ｔｉ）などにより製作される。しかしながら、ゲート線１２１は、物理的な性質が異なる少なくとも２つの導電膜を有する多重膜構造であってもよい。

【0088】

ゲート線１２１の上には、ケイ素窒化物（ＳｉＮｘ）又はケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）などからなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。ゲート絶縁膜１４０は、物理的な性質が異なる少なくとも２つの絶縁層を有する多層膜構造であってもよい。

【0089】

ゲート絶縁膜１４０の上には、非晶質ケイ素又は多結晶ケイ素により形成される半導体層１５４が配設される。半導体層１５４は、酸化物半導体により形成される。

【0090】

半導体層１５４の上には、オーミックコンタクト部材１６３、１６５が形成されている。オーミックコンタクト部材１６３、１６５は、リンなどのｎ型不純物が高濃度でドープされているｎ^＋水素化非晶質ケイ素などの物質により形成されるか、あるいは、シリサイドにより形成される。オーミックコンタクト部材１６３、１６５は、対をなして半導体層１５４の上に配置される。半導体層１５４が酸化物半導体である場合、オーミックコンタクト部材１６３、１６５は省略可能である。

【0091】

オーミックコンタクト部材１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０の上には、ソース電極１７３付きデータ線１７１及びドレイン電極１７５付きデータ導電体が形成されている。

【0092】

データ線１７１は、他の層又は外部駆動回路との接続のための広い先端部（図示せず）を備える。データ線１７１はデータ信号を送信し、主として縦方向に伸びてゲート線１２１と交差する。

【0093】

このとき、データ線１７１は、液晶表示装置の高い透過率を得るために折れ曲がった折曲部を有し、折曲部は、画素領域の中間領域において遭遇してＶ字状を呈する。

【0094】

ソース電極１７３はデータ線１７１の一部であり、データ線１７１と同じ線の上に配置される。ドレイン電極１７５は、ソース電極１７３と平行に伸びるように形成されている。このため、ドレイン電極１７５は、データ線１７１の一部と平行である。

【0095】

ゲート電極１２４と、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５は、半導体層１５４とともに一つの薄膜トランジスター（ｔｈｉｎｆｉｌｍｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）をなし、薄膜トランジスターのチャンネルは、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の半導体層１５４の部分に形成される。

【0096】

本発明の実施形態による液晶表示装置は、データ線１７１と同じ線の上に配設されるソース電極１７３と、データ線１７１と平行に伸びるドレイン電極１７５と、を備えることにより、データ導電体が占める面積を広げなくても薄膜トランジスターの幅を広げることができ、これにより、液晶表示装置の開口率が高くなる。

【0097】

データ線１７１及びドレイン電極１７５は、モリブデン、クロム、タンタル及びチタンなどの耐火性金属又はこれらの合金により形成されることが好ましく、耐火性金属膜（図示せず）及び低抵抗導電膜（図示せず）を有する多重膜構造である。多重膜構造の例としては、クロム又はモリブデン（合金）下部膜及びアルミニウム（合金）上部膜の二重膜、モリブデン（合金）下部膜と、アルミニウム（合金）中間膜及びモリブデン（合金）上部膜の三重膜が挙げられる。

【0098】

データ導電体１７１、１７３、１７５と、ゲート絶縁膜１４０及び半導体１５４の露出された部分の上には、第１の保護膜１８０ａが配置されている。第１の保護膜１８０ａは、有機絶縁物質又は無機絶縁物質などにより形成される。

【0099】

第１の保護膜１８０ａの上には、第２の保護膜１８０ｂが形成されている。第２の保護膜１８０ｂは、有機絶縁物により形成される。

【0100】

第２の保護膜１８０ｂは、カラーフィルターである。第２の保護膜１８０ｂがカラーフィルターである場合、第２の保護膜１８０ｂは基本色のうちのいずれか一つを固有に表示し、基本色の例としては、赤色、緑色、青色などの三原色又は黄色、青緑色、紫紅色などが挙げられる。図示はしないが、カラーフィルターは、基本色に加えて、基本色の混合色又は白色を表示するカラーフィルターを更に備える。第２の保護膜１８０ｂがカラーフィルターである場合には、後述する上部表示板２００におけるカラーフィルター２３０は省略可能である。本発明の実施形態の変形例によれば、第２の保護膜１８０ｂは有機絶縁物質により形成され、第１の保護膜１８０ａと第２の保護膜１８０ｂとの間にカラーフィルター（図示せず）を形成する。

【0101】

第２の保護膜１８０ｂの上には共通電極２７０が配設される。共通電極２７０は面状であり、基板１１０の全面の上に単一板状に形成されており、ドレイン電極１７５の周りに対応する領域に配置されている開口部１３８を有する。すなわち、共通電極２７０は平面板状を呈する。

【0102】

隣の画素に配設される共通電極２７０は互いに連結されて、前記共通電極２７０には表示領域の外部から供給される所定の大きさの共通電圧が印加される。

【0103】

共通電極２７０の上には絶縁膜１８０ｃが配設される。絶縁膜１８０ｃは、有機絶縁物質又は無機絶縁物質などにより形成される。

【0104】

絶縁膜１８０ｃの上には画素電極１９１が配設される。画素電極１９１は、データ線１７１の折曲部と略平行な曲線縁を有する。画素電極１９１は複数の切欠部９１を有し、隣の切欠部９１の間に配設される複数の枝電極１９２を備える。

【0105】

画素電極１９１は第１の電場生成電極又は第１の電極であり、共通電極２７０は第２の電場生成電極又は第２の電極である。画素電極１９１及び共通電極２７０は、フリンジフィールドなどを形成する。

【0106】

第１の保護膜１８０ａと、第２の保護膜１８０ｂ及び絶縁膜１８０ｃには、ドレイン電極１７５を露出させる第１のコンタクト孔１８５が形成されている。画素電極１９１はコンタクト孔１８５を介してドレイン電極１７５と電気的に接続されて該画素電極１９１にドレイン電極１７５から電圧が印加される。

【0107】

画素電極１９１及び絶縁層１８０ｃの上には、第１の配向膜１１が形成されている。第１の配向膜１１は水平配向膜であり、所定の方向にラビングされている。第１の配向膜１１は光配向膜である。

【0108】

上部表示板２００について説明する。

【0109】

上部表示板２００には、透明ガラス製又はプラスチック製の第２の基板２１０と、遮光部材２２０と、複数のカラーフィルター２３０及びオーバーコート膜２５０が形成されている。カラーフィルター２３０の間に遮光部材２００が配設され、第２の基板２１０とオーバーコート膜２５０との間にカラーフィルター２３０及び遮光部材２００が配設される。

【0110】

遮光部材２２０はブラックマトリックスとも呼ばれ、光漏れを防ぐ。

【0111】

下部表示板１００の第２の保護膜１８０ｂがカラーフィルターである場合、又は下部表示板１００にカラーフィルターを形成した場合に、上部表示板２００のカラーフィルター２３０は省略可能である。なお、上部表示板２００の遮光部材２２０もまた下部表示板１００に形成される。

【0112】

オーバーコート膜２５０は有機絶縁物により形成され、カラーフィルター２３０が露出されることを防いで平坦面を提供する。オーバーコート膜２５０は省略可能である。

【0113】

オーバーコート膜２５０と液晶層３との間に第２の配向膜２１が形成されている。第２の配向膜２１は、上述した第１の配向膜１１と同じ物質により形成される。

【0114】

下部表示板１００と上部表示板２００との間には、液晶層３が介在されている。本発明の実施形態において、液晶層３は、正の誘電率異方性を有する液晶物質を含み、具体的に、上述した液晶組成物に関する内容が適用される。

【0115】

液晶層３の液晶物質は、その長軸方向が表示板１００、２００に平行に配列される。

【0116】

画素電極１９１にはドレイン電極１７５からデータ電圧が印加され、共通電極２７０には表示領域の外部に配置されている共通電圧印加部から所定の大きさの共通電圧が印加される。

【0117】

電場生成電極である画素電極１９１及び共通電極２７０は、電場を生成することにより、両電場生成電極１９１、２７０の上に配設される液晶層３の液晶は電場の方向に対して垂直又は平行な方向に回転する。このようにして決定された液晶分子の回転方向に応じて液晶層を通過する光の偏光が異なってくる。

【0118】

このように、一枚の表示板１００の上に２つの電場生成電極１９１、２７０を形成することにより、液晶表示装置の透過率が上がり、広視野角が得られる。

【0119】

図示の実施形態による液晶表示装置によれば、共通電極２７０が面状の平面状を有し、画素電極１９１が複数の枝電極を有するが、本発明の他の実施形態による液晶表示装置によれば、画素電極１９１が面状の平面状を有し、共通電極２７０が複数の枝電極を有してもよい。

【0120】

本発明は、２つの電場生成電極が第１の基板１１０の上に絶縁層を間に挟んで重なり合い、絶縁層の下に形成されている第１の電場生成電極が面状の平面状を有し、絶縁層の上に形成されている第２の電場生成電極が複数の枝電極を有するあらゆる他の場合に適用可能である。

【0121】

表示板１００、２００の外側面にはそれぞれ偏光子（図示せず）が設けられるが、前記偏光子の透過軸は直交し、これらのうちの一方の透過軸は、ゲート線１２１に対して平行であることが好ましい。反射型液晶表示装置の場合には２つの偏光子のうちのいずれか一方が省略可能である。

【0122】

以下、本発明の一実施形態による液晶組成物及びこの物性について説明する。下記表１は比較例１を示し、下記表２は実施例１を示し、下記表３は比較例２を示し、下記表４は実施例２を示し、下記表５は基準例を示す。

【0123】

【表1】

【0124】

上記表において、Ｘ、Ｙは、それぞれ独立して、１〜５個の炭素原子を有するアルキル基のうちのいずれか一つを含む。比較例１は、本発明の一実施形態による液晶化合物のうち、一般式ＰＩ−１〜一般式ＰＩ−４で表わされる化合物を含んでおらず、且つ、一般式Ａ−１、一般式Ａ−２、一般式Ａ−５、一般式Ｎ−３、一般式Ｐ−７、一般式Ｐ−８、一般式Ｐ−１１で表わされる化合物を含む。このような比較例１に対する物性の評価を行ったところ、屈折率（Δｎ）は約０．１２〜０．１４であり、誘電率異方性（Δε）は約４．９〜５．１であり、回転粘度（γ１）は約５５〜６５である。

【0125】

【表2】

【0126】

実施例１は、本発明の一実施形態による液晶組成物のうち、一般式２、一般式４及び一般式７で表わされる化合物を含む。

【0127】

これに対して物性の評価を行ったところ、屈折率（Δｎ）は約０．１２７であり、誘電率異方性（Δε）は約５．５であり、回転粘度（γ１）は約５９である。このような物性は、比較例１に含まれる、一般式Ｎ−３で表わされるテルフェニル系液晶化合物のうちの一部が省略されても、従来より用いられてきた液晶組成物に求められる物性を満たすことを示す。

【0128】

【表3】

【0129】

前記表において、Ｘ、Ｙは、互いに独立して、１〜５個の炭素原子を有するアルキル基のうちのいずれか一つを含む。比較例２は、本発明の一実施形態による液晶化合物のうち、一般式ＰＩ−１〜一般式ＰＩ−４で表わされる化合物を含んでおらず、且つ、一般式Ａ−１、一般式Ａ−６、一般式Ａ−８、一般式Ｐ−８、一般式Ｐ−９、一般式Ｐ−１０、一般式Ｐ−１１で表わされる化合物を含む。このような比較例２に対する物性の評価を行ったところ、屈折率（Δｎ）は約０．１３〜０．１５であり、誘電率異方性（Δε）は約１７．８〜１８．２であり、回転粘度（γ１）は約９０〜１００である。

【0130】

【表4】

【0131】

実施例２は、実施例１と同様に、本発明の一実施形態による液晶組成物のうち、一般式２、一般式４及び一般式６で表わされる化合物を含む。但し、ここに混合されるアルケニル系液晶化合物、中性化合物及び極性化合物に相違点がある。

【0132】

これに対して物性の評価を行ったところ、屈折率（Δｎ）は約０．１３８であり、誘電率異方性（Δε）は約１７．８であり、回転粘度（γ１）は約９０である。実施例２は、一般式Ｐ−８で表わされるテルフェニル系液晶化合物を含んでいない液晶組成物であり、このような液晶化合物を含む液晶組成物もまた、液晶表示装置に求められる物性を有することが確認された。

【0133】

図３は、本発明の一実施形態による液晶組成物を用いた液晶表示装置の電圧保全率による信頼性の改善効果を示すグラフである。図３において、基準例は、下記表１に示す従来の量産液晶組成物を用いて製造した液晶表示装置である。

【0134】

【表5】

【0135】

比較例１は、一般式Ｐ−８の化合物に該当する下記一般式Ｐ−８ａを従来の量産液晶組成物に１５ｗｔ％で追加したものであり、比較例２は、一般式Ｐ−８の化合物に該当する下記一般式Ｐ−８ｂを従来の量産液晶組成物に１５ｗｔ％で追加したものである。実施例１は、一般式２の化合物を従来の量産液晶組成物に１５ｗｔ％で追加したものであり、実施例２は、一般式４の化合物を従来の量産液晶組成物に１５ｗｔ％で追加したものであり、実施例３は、一般式６の化合物を従来の量産液晶組成物に１５ｗｔ％で追加したものである。換言すると、実施例１、２、３は、従来の量産液晶組成物に、テルフェニル系液晶化合物の代わりに、正の極性を有するポリフルオロ化インダン系の化合物を追加したものである。

【0136】

【化18】