(57)【要約】【課題】透過率を向上させた液晶表示素子液晶表示素子を提供する。【解決手段】本発明の液晶表示素子は、第１の基板と；前記第１の基板に対向する第２の基板と；前記第１の基板と前記第２の基板の間に封止された、液晶組成物を含有する液晶層と；前記第２の基板の対向面と前記液晶層の間に、複数層に積層された第２の電極と；を備え、前記液晶組成物が負の誘電率異方性を有する。本発明の液晶表示素子は、第２の電極を複数層備えることにより、電場を増強させ、液晶化合物の配向を均一にすることができる。【選択図】図１
2018077452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と；
前記第１の基板に対向する第２の基板と；
前記第１の基板と前記第２の基板の間に封止された、液晶組成物を含有する液晶層と；
前記第２の基板の対向面と前記液晶層の間に、複数層に積層された第２の電極と；を備え、
前記液晶組成物が負の誘電率異方性を有する、
液晶表示素子。
【請求項２】
動作モードが、ＶＡモード、ＵＶ２Ａモード、ＦＦＳモード、またはＦＰＡモードであり、
駆動方式がアクティブマトリックス方式である、
請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
絶縁層：を備え、
前記第２の電極が、前記絶縁層を介して複数層に積層された、
請求項１または請求項２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記第１の基板と；
前記第１の基板の対向面側に形成されたカラーフィルタと；
前記カラーフィルタに形成された第１の電極と；
前記第２の基板と；
前記第２の基板の対向面側に形成された前記第２の電極のうちの一の電極である、第２の電極ｂと；
前記第２の電極ｂに形成された前記絶縁層と；
前記絶縁層に形成された、前記第２の電極のうちの一の電極である、画素電極としての第２の電極ａと；を備える、
請求項３に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記第２の電極ｂがスリットを有する、
請求項４に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記液晶組成物が、添加物として重合性化合物を含有し、
前記重合性化合物が重合されている、高分子支持配向型である、
請求項４に記載の液晶表示素子。
【請求項７】
前記第２の電極の少なくとも２層が、一体として積層された、
請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項８】
前記第１の基板と；
前記第１の基板の対向面側に形成されたカラーフィルタと；
前記カラーフィルタに形成された第１の電極と；
前記第２の基板と；
前記第２の基板の対向面側に形成された、前記第２の電極の少なくとも２層のうちの一の電極である、第２の電極ｂと；
前記第２の電極ｂに形成された、前記第２の電極の少なくとも２層のうちの一の電極である、画素電極としての第２の電極ａと；を備え、
前記液晶組成物が、添加物として重合性化合物を含有し、
前記重合性化合物が重合されている、高分子支持配向型である、
請求項７に記載の液晶表示素子。
【請求項９】
前記液晶組成物が、前記添加物として式（３）で表される重合性化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、
請求項６または請求項８に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000051
式（３）において、環Ｆおよび環Ｉは独立して、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、テトラヒドロピラン−２−イル、１，３−ジオキサン−２−イル、ピリミジン−２−イル、またはピリジン−２−イルであり、これらの環において、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキルで置き換えられてもよく；環Ｇは、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、ナフタレン−１，２−ジイル、ナフタレン−１，３−ジイル、ナフタレン−１，４−ジイル、ナフタレン−１，５−ジイル、ナフタレン−１，６−ジイル、ナフタレン−１，７−ジイル、ナフタレン−１，８−ジイル、ナフタレン−２，３−ジイル、ナフタレン−２，６−ジイル、ナフタレン−２，７−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、またはピリジン−２，５−ジイルであり、これらの環において、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキルで置き換えられてもよく；Ｚ４およびＺ５は独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−ＣＨ２ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ（ＣＨ３）＝ＣＨ−、−ＣＨ＝Ｃ（ＣＨ３）−、または−Ｃ（ＣＨ３）＝Ｃ（ＣＨ３）−で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく；Ｓｐ１、Ｓｐ２、およびＳｐ３は独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、そして少なくとも１つの−ＣＨ２ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく；ｄは０、１、または２であり；ｅ、ｆ、およびｇは独立して、０、１、２、３、または４であり、そしてｅ、ｆ、およびｇの和は、１以上である。
【請求項１０】
式（３）において、Ｐ１、Ｐ２、およびＰ３が独立して式（Ｐ−１）から式（Ｐ−５）で表される重合性基の群から選択された基である、
請求項９に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000052
式（Ｐ−１）から式（Ｐ−５）において、Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３は独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から５のアルキルである。
【請求項１１】
前記添加物が、式（３−１）から式（３−２７）で表される重合性化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である、
請求項９または請求項１０に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000053
2018077452.tif 000054
2018077452.tif 000055
式（３−１）から式（３−２７）において、Ｐ４、Ｐ５、およびＰ６は独立して、式（Ｐ−１）から式（Ｐ−３）で表される重合性基の群から選択された基であり、
2018077452.tif 000056
ここで、Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３は独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から５のアルキルであり；Ｓｐ１、Ｓｐ２、およびＳｐ３は独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−ＣＨ２ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。
【請求項１２】
前記添加物の割合が０．０３重量％から１０重量％の範囲である、
請求項６、請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項１３】
前記液晶組成物が、第一成分として式（１）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000057
式（１）において、Ｒ１およびＲ２は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または炭素数２から１２のアルケニルオキシであり；環Ａおよび環Ｃは独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた１，４−フェニレン、またはテトラヒドロピラン−２，５−ジイルであり；環Ｂは、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−５−メチル−１，４−フェニレン、３，４，５−トリフルオロナフタレン−２，６−ジイル、または７，８−ジフルオロクロマン−２，６−ジイルであり；Ｚ１およびＺ２は独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシであり；ａは、１、２、または３であり、ｂは０または１であり、そしてａとｂとの和は３以下である。
【請求項１４】
前記液晶組成物が、前記第一成分として式（１−１）から式（１−２２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、
請求項１３に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000058
2018077452.tif 000059
式（１−１）から式（１−２２）において、Ｒ１およびＲ２は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または炭素数２から１２のアルケニルオキシである。
【請求項１５】
前記第一成分の割合が１０重量％から９０重量％の範囲である、
請求項１３または請求項１４に記載の液晶表示素子。
【請求項１６】
前記液晶組成物が、第二成分として式（２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000060
式（２）において、Ｒ３およびＲ４は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルであり；環Ｄおよび環Ｅは独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、または２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ３は、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシであり；ｃは、１、２、または３である。
【請求項１７】
前記液晶組成物が、前記第二成分として式（２−１）から式（２−１３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、
請求項１６に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000061
式（２−１）から式（２−１３）において、Ｒ３およびＲ４は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルである。
【請求項１８】
前記第二成分の割合が１０重量％から９０重量％の範囲である、
請求項１６または請求項１７に記載の液晶表示素子。
【請求項１９】
前記第１の基板および前記第２の基板がいずれも透明である、
請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項２０】
請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の液晶表示素子と；
バックライトと；を備える、
表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子に関する。特に、誘電率異方性が負の液晶組成物を含有し、ＩＰＳ、ＶＡ、ＦＦＳ、ＦＰＡなどのモードを有する液晶表示素子に関する。高分子支持配向型の液晶表示素子にも関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子において、液晶分子の動作モードに基づいた分類には、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）、ＵＶ２Ａ（ultra-violet induced multidomain vertical alignment）などのモードである。素子の駆動方式に基づいた分類は、ＰＭ（passive matrix）とＡＭ（active matrix）である。ＰＭは、スタティック（static）、マルチプレックス（multiplex）などに分類され、ＡＭは、ＴＦＴ（thin film transistor）、ＭＩＭ（metal insulator metal）などに分類される。ＴＦＴの分類は非晶質シリコン（amorphous silicon）および多結晶シリコン（polycrystal silicon）である。後者は製造工程によって高温型と低温型とに分類される。光源に基づいた分類は、自然光を利用する反射型、バックライトを利用する透過型、そして自然光とバックライトの両方を利用する半透過型である。
【０００３】
液晶表示素子はネマチック相を有する液晶組成物を含有する。この組成物は適切な特性を有する。この組成物の特性を向上させることによって、良好な特性を有するＡＭ素子を得ることができる。２つの特性における関連を下記の表１にまとめる。組成物の特性を市販されているＡＭ素子に基づいてさらに説明する。ネマチック相の温度範囲は、素子の使用できる温度範囲に関連する。ネマチック相の好ましい上限温度は約７０℃以上であり、そしてネマチック相の好ましい下限温度は約−１０℃以下である。組成物の粘度は素子の応答時間に関連する。素子で動画を表示するためには短い応答時間が好ましい。１ミリ秒でもより短い応答時間が望ましい。したがって、組成物における小さな粘度が好ましい。低い温度における小さな粘度はさらに好ましい。
【０００４】
2018077452.tif 000003
【０００５】
組成物の光学異方性は、素子のコントラスト比に関連する。素子のモードに応じて、大きな光学異方性または小さな光学異方性、すなわち適切な光学異方性が必要である。組成物の光学異方性（Δｎ）と素子のセルギャップ（ｄ）との積（Δｎ×ｄ）は、コントラスト比を最大にするように設計される。適切な積の値は動作モードの種類に依存する。この値は、ＶＡモードの素子では約０．３０μｍから約０．４０μｍの範囲であり、ＩＰＳモードまたはＦＦＳモードの素子では約０．２０μｍから約０．３０μｍの範囲である。これらの場合、小さなセルギャップの素子には大きな光学異方性を有する組成物が好ましい。組成物における大きな誘電率異方性は、素子における低いしきい値電圧、小さな消費電力と大きなコントラスト比に寄与する。したがって、大きな誘電率異方性が好ましい。組成物における大きな比抵抗は、素子における大きな電圧保持率と大きなコントラスト比とに寄与する。したがって、初期段階において室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有する組成物が好ましい。長時間使用したあと、室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有する組成物が好ましい。紫外線および熱に対する組成物の安定性は、素子の寿命に関連する。この安定性が高いとき、素子の寿命は長い。このような特性は、液晶プロジェクター、液晶テレビなどに用いるＡＭ素子に好ましい。
【０００６】
高分子支持配向（ＰＳＡ；polymer sustained alignment）型の液晶表示素子では、重合体を含有する液晶組成物が用いられる。まず、少量の重合性化合物を添加した組成物を素子に注入する。次に、この素子の基板のあいだに電圧を印加しながら、組成物に紫外線を照射する。重合性化合物は重合して、組成物中に重合体の網目構造を生成する。この組成物では、重合体によって液晶分子の配向を制御することが可能になるので、素子の応答時間が短縮され、画像の焼き付きが改善される。重合体のこのような効果は、ＴＮ、ＥＣＢ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＶＡ、ＦＦＳ、ＦＰＡのようなモードを有する素子に期待できる。
【０００７】
ＴＮモードを有するＡＭ素子においては正の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。ＶＡモードを有するＡＭ素子においては負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。ＩＰＳモードまたはＦＦＳモードを有するＡＭ素子においては正または負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。高分子支持配向型のＡＭ素子においては正または負の誘電率異方性を有する組成物が用いられる。
【０００８】
このように液晶表示素子の技術の発展は、含有する液晶組成物の改良や液晶表示素子の駆動方式の改良等により行われてきた。液晶表示素子の技術のうち、液晶の美しさ・性能は透過率に寄与するところが大きい。特許文献１には、液晶表示素子に用いた場合に優れた耐衝撃性を示し、液晶分子のチルト角を大きくして透過率を向上させることができる強誘電性液晶組成物が開示されている（特許文献１、要約）。特許文献２には、透過率が高く、配向性の高い液晶配向剤が開示されている（特許文献２、要約）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１４−２３４４７７号公報
【特許文献２】特開２０１４−２０５６５９号公報
【００１０】
液晶表示素子の技術の発展は、含有する液晶組成物の改良や液晶表示素子の駆動方式の改良のみならず、液晶表示素子の構造によっても達成されることが望ましい。特に、透過率を液晶組成物や液晶表示素子の駆動方式だけでなく素子の構造においても向上させることができれば、液晶組成物や液晶表示素子の駆動方式がもたらす効果と相まって、液晶の美しさ・性能を大きく発展させることができる。
また、近年の高解像度（４Ｋ、８Ｋ）液晶表示パネルでは、データラインとゲートラインの増加によるバックライト透過率の大幅な低減が問題となっており、透過率の向上が望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の１つの目的は、透過率を向上させた液晶表示素子である。他の目的は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、負に大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性などの特性において、少なくとも１つの特性を充足する液晶組成物を含有する液晶表示素子である。別の目的は、少なくとも２つの特性のあいだで適切なバランスを有する液晶組成物を含有する液晶表示素子である。別の目的は、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、長い寿命などの特性を有するＡＭ素子である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するため、液晶表示素子の構造について検討した結果、電極間のスリット領域を他の電極等で補うように電極を構成すると、透過率を著しく向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
本発明は、第１の基板と、前記第１の基板に対向する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に封止された、液晶組成物を含有する液晶層と、前記第２の基板の対向面と前記液晶層の間に、複数層に積層された第２の電極とを備え、前記液晶組成物が負の誘電率異方性を有する、液晶表示素子である。
前記第２の電極の層間には他層（絶縁層または非絶縁層）があってもよく、または、なくてもよい。例えば、前記第２の電極は、絶縁層を介して複数層に積層されてもよい。または、前記第２の電極は、少なくとも２層が一体として積層されてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の長所は、透過率の優れた液晶表示素子である。透過率の向上により、輝度を向上させることができる、または、低電圧化が可能となる。低電圧化により、セルギャップを薄くでき、素子の応答速度を速くすることができる。さらに、本発明の長所は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性、大きな弾性定数などの特性において、少なくとも１つの特性を充足する液晶組成物を含有する液晶表示素子である。別の長所は、少なくとも２つの特性のあいだで適切なバランスを有する液晶組成物を含有する液晶表示素子である。別の長所は、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、長い寿命などの特性を有するＡＭ素子である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示素子１の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示素子２の構成を示す概略図である。
【図３】従来の液晶表示素子４の構成を示す概略図である。
【図４】（ａ）は、第２の電極ａのピクセルＩＴＯパターンを例示する俯瞰図である。（ｂ）は、第２の電極ｂのＩＴＯ（パターンなし）を例示する俯瞰図である。
【図５】（ａ）は、図１の液晶表示素子を用いた場合の液晶性化合物の配向を示すイメージ図である。（ｂ）は、図３の液晶表示素子を用いた場合の液晶性化合物の配向を示すイメージ図である。
【図６】（ａ）は、第２の電極（最上位層の電極）の測定位置、すなわち電極が存在する領域（ＩＴＯ）とスリット領域（Ｓｌｉｔ）の各６箇所を示す図である。（ｂ）は、図３の液晶表示素子における、０Ｖｐｐでの、第２の電極２２のＩＴＯ領域とスリット領域とのプレチルト角（Pre Tilt Angle）の差を示すグラフである。（ｃ）は、図１の液晶表示素子における、０Ｖｐｐでの、第２の電極２２ａのＩＴＯ領域とスリット領域とのプレチルト角の差を示すグラフである。
【図７】（ａ）は、第２の電極（最上位層の電極）の測定位置を示す図である。（ｂ）は、図３の液晶表示素子における、１５Ｖｐｐでの、第２の電極２２のチルト角（Tilt Angle）を示すグラフである。（ｃ）は、図１の液晶表示素子における、１５Ｖｐｐでの、第２の電極２２ａのチルト角を示すグラフである。
【図８】画素電極層の俯瞰図（top-view）である。
【図９】図８のＡ−Ａ’エリアの断面図（cross-section view）である。
【図１０】図８のＡ−Ａ’エリアの断面図（cross-section view）である。
【図１１】ボトムゲートＴＦＴであってＴｏｐ−ＩＴＯ設計の素子の概略図である。（ａ）は図１に示す素子であり、（ｂ）は図２に示す素子であり、（ｃ）は図３に示す素子である。
【図１２】第２の電極ａの厚み（ＩＴＯの溝の深さ）と第２の電極ｂの厚み（下部ＩＴＯの厚み）を変えたときの輝度のシミュレーション結果を表す等高線図である。
【図１３】輝度を比較するシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１４】電圧−輝度曲線のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１５】応答時間のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１６】（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示素子３の構成（新規ＩＴＯパターン）を示す概略図である。（ｂ）は従来の液晶表示素子５の構成（従来ＩＴＯパターン）を示す概略図である。
【図１７】電圧−透過率曲線のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１８】図１６（ａ）（ｂ）に示す構造のＩＴＯマスクを示す図である。
【図１９】（ａ）は第２の電極のＩＴＯパターン、（ｂ）は各パターンの透過率のシミュレーション結果を示す図である。
【図２０】（ａ）は新規ＩＴＯパターンＰ４および従来ＩＴＯパターンの俯瞰図、（ｂ）はこれらの透過率のシミュレーション結果を示す図である。
【図２１】パターンの位置と、透過率のシミュレーション結果との関係を示す図である。
【図２２】「Ｓｄ−ＩＴＯ」「Ｒａｔｉｏ１」「Ｒａｔｉｏ２」「Ｒａｔｉｏ３」の定義を示す図である。
【図２３】（ａ）はＳｄ−ＩＴＯとＲａｔｉｏ１を変えたときの透過率のシミュレーション結果を示す等高線図である。（ｂ）はＳｄ−ＩＴＯとＲａｔｉｏ２を変えたときの透過率のシミュレーション結果を示す等高線図である。
【図２４】従来ＩＴＯパターンと新規ＩＴＯパターンについて応答時間のシミュレーション結果を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一または相当する部分には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。また、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
【００１７】
この明細書における用語の使い方は次のとおりである。「液晶組成物」および「液晶表示素子」の用語をそれぞれ「組成物」および「素子」と略すことがある。「液晶表示素子」は液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。「液晶性化合物」は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物、および液晶相を有しないがネマチック相の温度範囲、粘度、誘電率異方性のような特性を調節する目的で組成物に混合される化合物の総称である。この化合物は、例えば１，４−シクロヘキシレンや１，４−フェニレンのような六員環を有し、その分子構造は棒状（rod like）である。「重合性化合物」は、組成物中に重合体を生成させる目的で添加される化合物である。式（１）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を「化合物（１）」と略すことがある。「化合物（１）」は、式（１）で表される１つの化合物または２つ以上の化合物を意味する。他の式で表される化合物についても同様である。「置き換えられた」に関する「少なくとも１つの」は、位置だけでなく、その個数についても制限なく選択してよいことを意味する。
【００１８】
液晶組成物は、複数の液晶性化合物を混合することによって調製される。この組成物に、物性をさらに調整する目的で添加物が添加される。光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、極性化合物のような添加物が必要に応じて添加される。液晶性化合物や添加物は、このような手順で混合される。液晶性化合物の割合（含有量）は、添加物を添加した場合であっても、添加物を含まない液晶組成物の重量に基づいた重量百分率（重量％）で表される。添加物の割合（添加量）は、液晶性化合物の割合と同様に、添加物を含まない液晶組成物の重量に基づいた重量百分率（重量％）で表される。重量百万分率（ｐｐｍ）が用いられることもある。重合開始剤および重合禁止剤の割合は、例外的に重合性化合物の重量に基づいて表される。
【００１９】
「ネマチック相の上限温度」を「上限温度」と略すことがある。「ネマチック相の下限温度」を「下限温度」と略すことがある。「比抵抗が大きい」は、組成物が初期段階において室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有し、そして長時間使用したあと室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな比抵抗を有することを意味する。「電圧保持率が大きい」は、素子が初期段階において室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を有し、そして長時間使用したあと室温だけでなくネマチック相の上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を有することを意味する。「誘電率異方性を上げる」の表現は、誘電率異方性が正である組成物のときは、その値が正に増加することを意味し、誘電率異方性が負である組成物のときは、その値が負に増加することを意味する。
【００２０】
式（１）で表される化合物を「化合物（１）」と略すことがある。式（２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を「化合物（２）」と略すことがある。「化合物（１）」は、式（１）で表される１つの化合物、２つの化合物の混合物または３つ以上の化合物の混合物を意味する。他の式で表される化合物についても同様である。「少なくとも１つの‘Ａ’」の表現は、‘Ａ’の数は任意であることを意味する。「少なくとも１つの‘Ａ’は、‘Ｂ’で置き換えられてもよい」の表現は、‘Ａ’の数が１つのとき、‘Ａ’の位置は任意であり、‘Ａ’の数が２つ以上のときも、それらの位置は制限なく選択できる。このルールは、「少なくとも１つの‘Ａ’が、‘Ｂ’で置き換えられた」の表現にも適用される。
【００２１】
成分化合物の化学式において、末端基Ｒ１の記号を複数の化合物に用いた。これらの化合物において、任意の２つのＲ１が表す２つの基は同一であってもよく、または異なってもよい。例えば、化合物（１−１）のＲ１がエチルであり、化合物（１−２）のＲ１がエチルであるケースがある。化合物（１−１）のＲ１がエチルであり、化合物（１−２）のＲ１がプロピルであるケースもある。このルールは、他の末端基などの記号にも適用される。式（１）において、ａが２のとき、２つの環Ａが存在する。この化合物において、２つの環Ａが表す２つの環は、同一であってもよく、または異なってもよい。このルールは、ａが２より大きいとき、任意の２つの環Ａにも適用される。このルールは、Ｚ１、環Ｄなどの記号にも適用される。このルールは、化合物（３−２７）における２つの−Ｓｐ２−Ｐ５のような場合にも適用される。
【００２２】
六角形で囲んだＡ、Ｂ、Ｃなどの記号はそれぞれ環Ａ、環Ｂ、環Ｃなどの六員環または縮合環に対応する。この六角形を横切る斜線は、環上の任意の水素が−Ｓｐ１−Ｐ１などの基で置き換えられてもよいことを表す。ｅなどの添え字は、置き換えられた基の数を示す。添え字が０のとき、このような置き換えはない。ｅが２以上のとき、環Ｆ上には複数の−Ｓｐ１−Ｐ１が存在する。−Ｓｐ１−Ｐ１が表す複数の基は、同一であってもよいし、または異なってもよい。
【００２３】
２−フルオロ−１，４−フェニレンは、下記の２つの二価基を意味する。化学式において、フッ素は左向き（Ｌ）であってもよいし、右向き（Ｒ）であってもよい。このルールは、テトラヒドロピラン−２，５−ジイルのような、環から誘導される左右非対称な二価基にも適用される。このルールは、カルボニルオキシ（−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−）のような二価の結合基にも適用される。
2018077452.tif 000004
【００２４】
本発明は、下記の項などである。
【００２５】
項１．
第１の基板と；
前記第１の基板に対向する第２の基板と；
前記第１の基板と前記第２の基板の間に封止された、液晶組成物を含有する液晶層と；
前記第２の基板の対向面と前記液晶層の間に、複数層に積層された第２の電極と；を備え、
前記液晶組成物が負の誘電率異方性を有する、
液晶表示素子。
【００２６】
項２．
動作モードが、ＶＡモード、ＵＶ２Ａモード、ＦＦＳモード、またはＦＰＡモードであり、
駆動方式がアクティブマトリックス方式である、
項１に記載の液晶表示素子。
【００２７】
項３．
絶縁層：を備え、
前記第２の電極が、前記絶縁層を介して複数層に積層された、
項１または項２に記載の液晶表示素子。
【００２８】
項４．
前記第１の基板と；
前記第１の基板の対向面側に形成されたカラーフィルタと；
前記カラーフィルタに形成された第１の電極と；
前記第２の基板と；
前記第２の基板の対向面側に形成された前記第２の電極のうちの一の電極である、第２の電極ｂと；
前記第２の電極ｂに形成された前記絶縁層と；
前記絶縁層に形成された、前記第２の電極のうちの一の電極である、画素電極としての第２の電極ａと；を備える、
項３に記載の液晶表示素子。
【００２９】
項５．
前記第２の電極ｂがスリットを有する、
項４に記載の液晶表示素子。
【００３０】
項６．
前記液晶組成物が、添加物として重合性化合物を含有し、
前記重合性化合物が重合されている、高分子支持配向型である、
項４に記載の液晶表示素子。
【００３１】
項７．
前記第２の電極の少なくとも２層が、一体として積層された、
項１に記載の液晶表示素子。
【００３２】
項８．
前記第１の基板と；
前記第１の基板の対向面側に形成されたカラーフィルタと；
前記カラーフィルタに形成された第１の電極と；
前記第２の基板と；
前記第２の基板の対向面側に形成された、前記第２の電極の少なくとも２層のうちの一の電極である、第２の電極ｂと；
前記第２の電極ｂに形成された、前記第２の電極の少なくとも２層のうちの一の電極である、画素電極としての第２の電極ａと；を備え、
前記液晶組成物が、添加物として重合性化合物を含有し、
前記重合性化合物が重合されている、高分子支持配向型である、
項７に記載の液晶表示素子。
【００３３】
項９．
前記液晶組成物が、前記添加物として式（３）で表される重合性化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、
項６または項８に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000005
式（３）において、環Ｆおよび環Ｉは独立して、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、テトラヒドロピラン−２−イル、１，３−ジオキサン−２−イル、ピリミジン−２−イル、またはピリジン−２−イルであり、これらの環において、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキルで置き換えられてもよく；環Ｇは、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、ナフタレン−１，２−ジイル、ナフタレン−１，３−ジイル、ナフタレン−１，４−ジイル、ナフタレン−１，５−ジイル、ナフタレン−１，６−ジイル、ナフタレン−１，７−ジイル、ナフタレン−１，８−ジイル、ナフタレン−２，３−ジイル、ナフタレン−２，６−ジイル、ナフタレン−２，７−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、またはピリジン−２，５−ジイルであり、これらの環において、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキルで置き換えられてもよく；Ｚ４およびＺ５は独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−ＣＨ２ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ（ＣＨ３）＝ＣＨ−、−ＣＨ＝Ｃ（ＣＨ３）−、または−Ｃ（ＣＨ３）＝Ｃ（ＣＨ３）−で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく；Ｓｐ１、Ｓｐ２、およびＳｐ３は独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、そして少なくとも１つの−ＣＨ２ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく；ｄは０、１、または２であり；ｅ、ｆ、およびｇは独立して、０、１、２、３、または４であり、そしてｅ、ｆ、およびｇの和は、１以上である。
【００３４】
項１０．
式（３）において、Ｐ１、Ｐ２、およびＰ３が独立して式（Ｐ−１）から式（Ｐ−５）で表される重合性基の群から選択された基である、
項９に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000006
式（Ｐ−１）から式（Ｐ−５）において、Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３は独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から５のアルキルである。
【００３５】
項１１．
前記添加物が、式（３−１）から式（３−２７）で表される重合性化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である、
項９または項１０に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000007
2018077452.tif 000008
2018077452.tif 000009
式（３−１）から式（３−２７）において、Ｐ４、Ｐ５、およびＰ６は独立して、式（Ｐ−１）から式（Ｐ−３）で表される重合性基の群から選択された基であり、
2018077452.tif 000010
ここで、Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３は独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から５のアルキルであり；Ｓｐ１、Ｓｐ２、およびＳｐ３は独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−ＣＨ２ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。
【００３６】
項１２．
前記添加物の割合が０．０３重量％から１０重量％の範囲である、
項６、項８から項１１のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【００３７】
項１３．
前記液晶組成物が、第一成分として式（１）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、
項１から項１２のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000011
式（１）において、Ｒ１およびＲ２は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または炭素数２から１２のアルケニルオキシであり；環Ａおよび環Ｃは独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた１，４−フェニレン、またはテトラヒドロピラン−２，５−ジイルであり；環Ｂは、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−５−メチル−１，４−フェニレン、３，４，５−トリフルオロナフタレン−２，６−ジイル、または７，８−ジフルオロクロマン−２，６−ジイルであり；Ｚ１およびＺ２は独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシであり；ａは、１、２、または３であり、ｂは０または１であり、そしてａとｂとの和は３以下である。
【００３８】
項１４．
前記液晶組成物が、前記第一成分として式（１−１）から式（１−２２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、
項１３に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000012
2018077452.tif 000013
式（１−１）から式（１−２２）において、Ｒ１およびＲ２は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または炭素数２から１２のアルケニルオキシである。
【００３９】
項１５．
前記第一成分の割合が１０重量％から９０重量％の範囲である、
項１３または項１４に記載の液晶表示素子。
【００４０】
項１６．
前記液晶組成物が、第二成分として式（２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、
項１から項１５のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000014
式（２）において、Ｒ３およびＲ４は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルであり；環Ｄおよび環Ｅは独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、または２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ３は、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシであり；ｃは、１、２、または３である。
【００４１】
項１７．
前記液晶組成物が、前記第二成分として式（２−１）から式（２−１３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、
項１６に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000015
式（２−１）から式（２−１３）において、Ｒ３およびＲ４は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルである。
【００４２】
項１８．
前記第二成分の割合が１０重量％から９０重量％の範囲である、
項１６または項１７に記載の液晶表示素子。
【００４３】
項１９．
前記第１の基板および前記第２の基板がいずれも透明である、
項１から項１８のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【００４４】
項２０．
項１から項１９のいずれか１項に記載の液晶表示素子と；
バックライトと；を備える、
表示装置。
【００４５】
本発明の項１の態様に係る液晶表示素子は、第２の電極を複数層備えることにより、電場を増強させることができる。特に、図１に示すように、電極間にスリットを有する場合（２２ａ）、絶縁層（２３）を介してさらに電極（２２ｂ）を設けることにより、スリット領域の電場を補強することができる。このため、素子の透過率を向上させることができる。または、図２に示すように、電極間にスリットを有する場合（２２ａ）、その直下の平板状の電極（２２ｂ）と一体として形成することにより、スリット領域の電場を補強することができる。このため、素子の透過率を向上させることができる。
【００４６】
本発明の項２の態様に係る液晶表示素子は、各動作モードにおいて素子の透過率を向上させることができる。
【００４７】
本発明の項４および項８の態様に係る液晶表示素子は、縦電解法式の液晶表示素子となり得る。
【００４８】
本発明の項６および項８の態様に係る液晶表示素子は、液晶表示素子を用いた画像表示装置がカラー画像を表示させることができる。さらに、高分子支持配向（ＰＳＡ）型であり、駆動後、液晶の倒れ角度が増大し、配向の均一性を大幅に改善させることができる。
【００４９】
本発明の項１９の態様に係る液晶表示素子は、透明性の高い基板であると、画面が明るくなり、きめ細かな画像を表示できる。
【００５０】
本発明は、次の項も含む。（ａ）光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤などの添加物の少なくとも１つをさらに含有する上記の組成物を含有する素子。（ｂ）上記の組成物を含有するＡＭ素子。（ｃ）重合性化合物をさらに含有する上記の組成物を含有する高分子支持配向（ＰＳＡ）型のＡＭ素子。（ｄ）上記の組成物を含有し、この組成物中の重合性化合物が重合されている、高分子支持配向（ＰＳＡ）型のＡＭ素子。（ｅ）上記の組成物を含有し、そしてＰＣ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＥＣＢ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＶＡ、ＦＦＳ、またはＦＰＡのモードを有する素子。（ｆ）上記の組成物を含有する透過型の素子。（ｇ）上記の組成物を、ネマチック相を有する組成物として使用する素子。（ｈ）上記の組成物に光学活性化合物を添加することによって光学活性な組成物として使用する素子。
【００５１】
［液晶組成物］
本発明の素子に使用する組成物を次の順で説明する。第一に、組成物における成分化合物の構成を説明する。第二に、成分化合物の主要な特性、およびこの化合物が組成物に及ぼす主要な効果を説明する。第三に、組成物における成分の組み合わせ、成分の好ましい割合およびその根拠を説明する。第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。第五に、好ましい成分化合物を示す。第六に、組成物に添加してもよい添加物を説明する。第七に、成分化合物の合成法を説明する。最後に、組成物の用途を説明する。
【００５２】
第一に、組成物における成分化合物の構成を説明する。本発明の組成物は組成物Ａと組成物Ｂに分類される。組成物Ａは、化合物（１）および化合物（２）から選択された液晶性化合物の他に、その他の液晶性化合物、添加物などをさらに含有してもよい。「その他の液晶性化合物」は、化合物（１）および化合物（２）とは異なる液晶性化合物である。このような化合物は、特性をさらに調整する目的で組成物に混合される。添加物は、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤などである。
【００５３】
組成物Ｂは、実質的に化合物（１）および化合物（２）から選択された液晶性化合物のみからなる。「実質的に」は、組成物が添加物を含有してもよいが、その他の液晶性化合物を含有しないことを意味する。組成物Ｂは組成物Ａに比較して成分の数が少ない。コストを下げるという観点から、組成物Ｂは組成物Ａよりも好ましい。その他の液晶性化合物を混合することによって特性をさらに調整できるという観点から、組成物Ａは組成物Ｂよりも好ましい。
【００５４】
第二に、成分化合物の主要な特性、およびこの化合物が組成物の特性に及ぼす主要な効果を説明する。成分化合物の主要な特性を本発明の効果に基づいて表２にまとめる。表２の記号において、Ｌは大きいまたは高い、Ｍは中程度の、Ｓは小さいまたは低い、を意味する。記号Ｌ、Ｍ、Ｓは、成分化合物のあいだの定性的な比較に基づいた分類であり、０（ゼロ）は、値がゼロであるか、または値がゼロに近いことを意味する。
【００５５】
2018077452.tif 000016
【００５６】
成分化合物を組成物に混合したとき、成分化合物が組成物の特性に及ぼす主要な効果は次のとおりである。化合物（１）は、誘電率異方性を上げ、そして下限温度を下げる。化合物（２）は、上限温度を上げる、または粘度を下げる。化合物（３）は、重合によって重合体を与え、この重合体は、素子の応答時間を短縮し、そして画像の焼き付きを改善する。
【００５７】
第三に、組成物における成分の組み合わせ、成分の好ましい割合およびその根拠を説明する。組成物における成分の好ましい組み合わせは、化合物（１）＋化合物（２）、化合物（１）＋化合物（３）、化合物（１）＋化合物（２）＋化合物（３）である。さらに好ましい組み合わせは、化合物（１）＋化合物（２）＋化合物（３）である。
【００５８】
化合物（１）の好ましい割合は、誘電率異方性を上げるために約１０重量％以上であり、下限温度を下げるために約９０重量％以下である。さらに好ましい割合は、約２０重量％から約８５重量％の範囲である。特に好ましい割合は、約３０重量％から約８５重量％の範囲である。
【００５９】
化合物（２）の好ましい割合は、粘度を下げるために約１０重量％以上であり、誘電率異方性を上げるために約９０重量％以下である。さらに好ましい割合は、約１５重量％から約６５重量％の範囲である。特に好ましい割合は、約２０重量％から約６０重量％の範囲である。
【００６０】
化合物（３）は、高分子支持配向型の素子に適合させる目的で、組成物に添加される。この添加物の好ましい割合は、液晶分子を配向させるために約０．０３重量％以上であり、素子の表示不良を防ぐために約１０重量％以下である。さらに好ましい割合は、約０．１重量％から約２重量％の範囲である。特に好ましい割合は、約０．２重量％から約１．０重量％の範囲である。
【００６１】
第四に、成分化合物の好ましい形態を説明する。式（１）および式（２）において、Ｒ１およびＲ２は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または炭素数２から１２のアルケニルオキシである。好ましいＲ１またはＲ２は、紫外線や熱に対する安定性を上げるために炭素数１から１２のアルキルであり、誘電率異方性を上げるために炭素数１から１２のアルコキシである。Ｒ３およびＲ４は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルである。好ましいＲ３またはＲ４は、粘度を下げるために、炭素数２から１２のアルケニルであり、紫外線や熱に対する安定性を上げるために炭素数１から１２のアルキルである。アルキルは、直鎖状または分岐状であり、環状アルキルを含まない。直鎖状アルキルは、分岐状アルキルよりも好ましい。これらのことは、アルコキシ、アルケニルなどの末端基についても同様である。
【００６２】
好ましいアルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、またはオクチルである。さらに好ましいアルキルは、粘度を下げるためにメチル、エチル、プロピル、ブチル、またはペンチルである。
【００６３】
好ましいアルコキシは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、またはヘプチルオキシである。さらに好ましいアルコキシは、粘度を下げるためにメトキシまたはエトキシである。
【００６４】
好ましいアルケニルは、ビニル、１−プロペニル、２−プロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、３−ブテニル、１−ペンテニル、２−ペンテニル、３−ペンテニル、４−ペンテニル、１−ヘキセニル、２−ヘキセニル、３−ヘキセニル、４−ヘキセニル、または５−ヘキセニルである。さらに好ましいアルケニルは、粘度を下げるために、ビニル、１−プロペニル、３−ブテニル、または３−ペンテニルである。これらのアルケニルにおける−ＣＨ＝ＣＨ−の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存する。粘度を下げるためなどから１−プロペニル、１−ブテニル、１−ペンテニル、１−ヘキセニル、３−ペンテニル、３−ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはトランスが好ましい。２−ブテニル、２−ペンテニル、２−ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはシスが好ましい。
【００６５】
少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルキルの好ましい例は、フルオロメチル、２−フルオロエチル、３−フルオロプロピル、４−フルオロブチル、５−フルオロペンチル、６−フルオロヘキシル、７−フルオロヘプチル、または８−フルオロオクチルである。さらに好ましい例は、誘電率異方性を上げるために２−フルオロエチル、３−フルオロプロピル、４−フルオロブチル、または５−フルオロペンチルである。
【００６６】
少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルケニルの好ましい例は、２，２−ジフルオロビニル、３，３−ジフルオロ−２−プロペニル、４，４−ジフルオロ−３−ブテニル、５，５−ジフルオロ−４−ペンテニル、または６，６−ジフルオロ−５−ヘキセニルである。さらに好ましい例は、粘度を下げるために２，２−ジフルオロビニルまたは４，４−ジフルオロ−３−ブテニルである。
【００６７】
環Ａおよび環Ｃは独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた１，４−フェニレン、またはテトラヒドロピラン−２，５−ジイルである。好ましい環Ａまたは環Ｃは、粘度を下げるために１，４−シクロヘキシレンであり、誘電率異方性を上げるためにテトラヒドロピラン−２，５−ジイルであり、光学異方性を上げるために１，４−フェニレンである。テトラヒドロピラン−２，５−ジイルは、
2018077452.tif 000017
または
2018077452.tif 000018
であり、好ましくは
2018077452.tif 000019
である。
【００６８】
環Ｂは、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−５−メチル−１，４−フェニレン、３，４，５−トリフルオロナフタレン−２，６−ジイル、または７，８−ジフルオロクロマン−２，６−ジイルである。好ましい環Ｂは、粘度を下げるために２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり、光学異方性を下げるために２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレンであり、誘電率異方性を上げるために７，８−ジフルオロクロマン−２，６−ジイルである。
【００６９】
環Ｄおよび環Ｅは独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、または２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレンである。好ましい環Ｄまたは環Ｅは、粘度を下げるために、または上限温度を上げるために、１，４−シクロヘキシレンであり、下限温度を下げるために１，４−フェニレンである。１，４−シクロヘキシレンに関する立体配置は、上限温度を上げるためにシスよりもトランスが好ましい。
【００７０】
Ｚ１およびＺ２は独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシである。好ましいＺ１またはＺ２は、粘度を下げるために単結合であり、下限温度を下げるためにエチレンであり、誘電率異方性を上げるためにメチレンオキシである。Ｚ３は、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシである。好ましいＺ３は、粘度を下げるために単結合であり、下限温度を下げるためにエチレンであり、上限温度を上げるためにカルボニルオキシである。
【００７１】
ａは、１、２、または３であり、ｂは０または１であり、そしてａとｂとの和は３以下である。好ましいａは粘度を下げるために１であり、上限温度を上げるために２または３である。好ましいｂは粘度を下げるために０であり、下限温度を下げるために１である。ｃは、１、２、または３である。好ましいｃは粘度を下げるために１であり、上限温度を上げるために２または３である。
【００７２】
式（３）において、Ｐ１、Ｐ２、およびＰ３は独立して、重合性基である。好ましいＰ１、Ｐ２、またはＰ３は、式（Ｐ−１）から式（Ｐ−５）で表される基の群から選択された重合性基である。さらに好ましいＰ１、Ｐ２、またはＰ３は、式（Ｐ−１）、式（Ｐ−２）、または式（Ｐ−３）で表される基である。特に好ましいＰ１、Ｐ２、またはＰ３は、式（Ｐ−１）または式（Ｐ−２）で表される基である。最も好ましいＰ１、Ｐ２、またはＰ３は、式（Ｐ−１）で表される基である。式（Ｐ−１）で表される好ましい基は、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ２または−ＯＣＯ−Ｃ（ＣＨ３）＝ＣＨ２である。式（Ｐ−１）から式（Ｐ−５）の波線は、結合する部位を示す。
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【００７３】
式（Ｐ−１）から式（Ｐ−５）において、Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３は独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から５のアルキルである。好ましいＭ１、Ｍ２、またはＭ３は、反応性を上げるために水素またはメチルである。さらに好ましいＭ１は水素またはメチルであり、さらに好ましいＭ２またはＭ３は水素である。
【００７４】
Ｓｐ１、Ｓｐ２、およびＳｐ３は独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。好ましいＳｐ１、Ｓｐ２、またはＳｐ３は、単結合、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、または−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−である。さらに好ましいＳｐ１、Ｓｐ２、またはＳｐ３は、単結合である。
【００７５】
環Ｆおよび環Ｉは独立して、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、テトラヒドロピラン−２−イル、１，３−ジオキサン−２−イル、ピリミジン−２−イル、またはピリジン−２−イルであり、これらの環において、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキルで置き換えられてもよい。好ましい環Ｆまたは環Ｉは、フェニルである。環Ｇは、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、ナフタレン−１，２−ジイル、ナフタレン−１，３−ジイル、ナフタレン−１，４−ジイル、ナフタレン−１，５−ジイル、ナフタレン−１，６−ジイル、ナフタレン−１，７−ジイル、ナフタレン−１，８−ジイル、ナフタレン−２，３−ジイル、ナフタレン−２，６−ジイル、ナフタレン−２，７−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、またはピリジン−２，５−ジイルであり、これらの環において、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキルで置き換えられてもよい。好ましい環Ｇは、１，４−フェニレンまたは２−フルオロ−１，４−フェニレンである。
【００７６】
Ｚ４およびＺ５は独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ（ＣＨ３）＝ＣＨ−、−ＣＨ＝Ｃ（ＣＨ３）−、または−Ｃ（ＣＨ３）＝Ｃ（ＣＨ３）−で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。好ましいＺ４またはＺ５は、単結合、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−である。さらに好ましいＺ４またはＺ５は、単結合である。
【００７７】
ｄは、０、１、または２である。好ましいｄは、０または１である。ｅ、ｆ、およびｇは独立して、０、１、２、３、または４であり、ｅ、ｆ、およびｇの和は、１以上である。好ましいｅ、ｆ、またはｇは、１または２である。
【００７８】
第五に、好ましい成分化合物を示す。好ましい化合物（１）は項１４に記載の化合物（１−１）から化合物（１−２２）である。これらの化合物において、第一成分の少なくとも１つが、化合物（１−１）、化合物（１−３）、化合物（１−４）、化合物（１−６）、化合物（１−８）、または化合物（１−１０）であることが好ましい。第一成分の少なくとも２つが、化合物（１−１）および化合物（１−６）、化合物（１−１）および化合物（１−１０）、化合物（１−３）および化合物（１−６）、化合物（１−３）および化合物（１−１０）、化合物（１−４）および化合物（１−６）、または化合物（１−４）および化合物（１−８）の組み合わせであることが好ましい。
【００７９】
好ましい化合物（２）は、項１７に記載の（２−１）から化合物（２−１３）である。これらの化合物において、第二成分の少なくとも１つが、化合物（２−１）、化合物（２−３）、化合物（２−５）、化合物（２−６）、化合物（２−８）、または化合物（２−９）であることが好ましい。第二成分の少なくとも２つが化合物（２−１）および化合物（２−３）、化合物（２−１）および化合物（２−５）、または化合物（２−１）および化合物（２−６）の組み合わせであることが好ましい。
【００８０】
好ましい化合物（３）は、項１１に記載の化合物（３−１）から化合物（３−２７）である。これらの化合物において、添加物成分の少なくとも１つが、化合物（３−１）、化合物（３−２）、化合物（３−３）、化合物（３−１８）、化合物（３−２４）、または化合物（３−２５）であることが好ましい。添加物成分の少なくとも２つが、化合物（３−１）および化合物（３−２）、化合物（３−１）および化合物（３−１８）、化合物（３−１）および化合物（３−２５）、化合物（３−２）および化合物（３−２５）、化合物（３−２）および化合物（３−２６）、化合物（３−１８）および化合物（３−２４）、または化合物（３−２５）および化合物（３−２６）の組み合わせであることが好ましい。
【００８１】
第六に、組成物に添加してもよい添加物を説明する。このような添加物は、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤などである。液晶分子のらせん構造を誘起してねじれ角を与える目的で光学活性化合物が組成物に添加される。このような化合物の例は、化合物（４−１）から化合物（４−５）である。光学活性化合物の好ましい割合は約５重量％以下である。さらに好ましい割合は約０．０１重量％から約２重量％の範囲である。
【００８２】
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【００８３】
大気中での加熱による比抵抗の低下を防止するために、または素子を長時間使用したあと、室温だけではなく上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を維持するために、酸化防止剤が組成物に添加される。酸化防止剤の好ましい例は、ｎが１から９の整数である化合物（５）などである。
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【００８４】
化合物（５）において、好ましいｎは、１、３、５、７、または９である。さらに好ましいｎは７である。ｎが７である化合物（５）は、揮発性が小さいので、素子を長時間使用したあと、室温だけではなく上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を維持するのに有効である。酸化防止剤の好ましい割合は、その効果を得るために約５０ｐｐｍ以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないように約６００ｐｐｍ以下である。さらに好ましい割合は、約１００ｐｐｍから約３００ｐｐｍの範囲である。
【００８５】
紫外線吸収剤の好ましい例は、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾエート誘導体、トリアゾール誘導体などである。立体障害のあるアミンのような光安定剤もまた好ましい。これらの吸収剤や安定剤における好ましい割合は、その効果を得るために約５０ｐｐｍ以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないために約１００００ｐｐｍ以下である。さらに好ましい割合は約１００ｐｐｍから約１００００ｐｐｍの範囲である。
【００８６】
ＧＨ（guest host）モードの素子に適合させるために、アゾ系色素、アントラキノン系色素などのような二色性色素（dichroic dye）が組成物に添加される。色素の好ましい割合は、約０．０１重量％から約１０重量％の範囲である。泡立ちを防ぐために、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどの消泡剤が組成物に添加される。消泡剤の好ましい割合は、その効果を得るために約１ｐｐｍ以上であり、表示不良を防ぐために約１０００ｐｐｍ以下である。さらに好ましい割合は、約１ｐｐｍから約５００ｐｐｍの範囲である。
【００８７】
高分子支持配向（ＰＳＡ）型の素子に適合させるために重合性化合物が用いられる。化合物（３）はこの目的に適している。化合物（３）と共に化合物（３）とは異なる重合性化合物を組成物に添加してもよい。化合物（３）の代わりに、化合物（３）とは異なる重合性化合物を組成物に添加してもよい。このような重合性化合物の好ましい例は、アクリレート、メタクリレート、ビニル化合物、ビニルオキシ化合物、プロペニルエーテル、エポキシ化合物（オキシラン、オキセタン）、ビニルケトンなどの化合物である。さらに好ましい例は、アクリレートまたはメタクリレートの誘導体である。化合物（３）の好ましい割合は、重合性化合物の全重量に基づいて約１０重量％以上である。さらに好ましい割合は、約５０重量％以上である。特に好ましい割合は、約８０重量％以上である。特に好ましい割合は、１００重量％でもある。化合物（３）の種類を変えることによって、または化合物（３）にその他の重合性化合物を適切な比で組み合せることによって、重合性化合物の反応性や液晶分子のプレチルト角を調整することができる。プレチルト角を最適化することによって、素子の短い応答時間を達成することができる。液晶分子の配向が安定化されるので、大きなコントラスト比や長い寿命を達成することができる。
【００８８】
化合物（３）のような重合性化合物は紫外線照射により重合する。光重合開始剤などの適切な開始剤存在下で重合させてもよい。重合のための適切な条件、開始剤の適切なタイプ、および適切な量は、当業者には既知であり、文献に記載されている。例えば光開始剤であるＩｒｇａｃｕｒｅ６５１（登録商標；ＢＡＳＦ）、Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（登録商標；ＢＡＳＦ）、またはＤａｒｏｃｕｒ１１７３（登録商標；ＢＡＳＦ）がラジカル重合に対して適切である。光重合開始剤の好ましい割合は、重合性化合物の総量に基づいて約０．１重量％から約５重量％の範囲である。さらに好ましい割合は約１重量％から約３重量％の範囲である。
【００８９】
化合物（３）のような重合性化合物を保管するとき、重合を防止するために重合禁止剤を添加してもよい。重合性化合物は、通常は重合禁止剤を除去しないまま組成物に添加される。重合禁止剤の例は、ヒドロキノン、メチルヒドロキノンのようなヒドロキノン誘導体、４-tert-ブチルカテコール、４-メトキシフェノール、フェノチアジンなどである。
【００９０】
第七に、成分化合物の合成法を説明する。これらの化合物は既知の方法によって合成できる。合成法を例示する。化合物（１−１）は、特表平２−５０３４４１号公報に記載された方法で合成する。化合物（２−５）は、特開昭５７−１６５３２８号公報に記載された方法で合成する。化合物（３−１８）は特開平７−１０１９００号公報に記載された方法で合成する。酸化防止剤は市販されている。式（５）のｎが１である化合物は、アルドリッチ（Sigma-Aldrich Corporation）から入手できる。ｎが７である化合物（５）などは、米国特許３６６０５０５号明細書に記載された方法によって合成する。
【００９１】
合成法を記載しなかった化合物は、オーガニック・シンセシス（Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc.）、オーガニック・リアクションズ（Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc.）、コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス（Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press）、新実験化学講座（丸善）などの成書に記載された方法によって合成できる。組成物は、このようにして得た化合物から公知の方法によって調製される。例えば、成分化合物を混合し、そして加熱によって互いに溶解させる。
【００９２】
最後に、組成物の用途を説明する。大部分の組成物は、約−１０℃以下の下限温度、約７０℃以上の上限温度、そして約０．０７から約０．２０の範囲の光学異方性を有する。成分化合物の割合を制御することによって、またはその他の液晶性化合物を混合することによって、約０．０８から約０．２５の範囲の光学異方性を有する組成物を調製してもよい。さらには、この方法によって約０．１０から約０．３０の範囲の光学異方性を有する組成物を調製してもよい。この組成物を含有する素子は大きな電圧保持率を有する。この組成物はＡＭ素子に適する。この組成物は透過型のＡＭ素子に特に適する。この組成物は、ネマチック相を有する組成物としての使用、光学活性化合物を添加することによって光学活性な組成物としての使用が可能である。
【００９３】
この組成物はＡＭ素子への使用が可能である。さらにＰＭ素子への使用も可能である。この組成物は、ＰＣ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＥＣＢ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＦＦＳ、ＶＡ、ＦＰＡなどのモードを有するＡＭ素子およびＰＭ素子への使用が可能である。ＶＡ、ＯＣＢ、ＩＰＳモードまたはＦＦＳモードを有するＡＭ素子への使用は特に好ましい。ＩＰＳモードまたはＦＦＳモードを有するＡＭ素子において、電圧が無印加のとき、液晶分子の配列がガラス基板に対して並行であってもよく、または垂直であってもよい。これらの素子が反射型、透過型または半透過型であってもよい。透過型の素子への使用は好ましい。非結晶シリコン−ＴＦＴ素子または多結晶シリコン−ＴＦＴ素子への使用も可能である。この組成物をマイクロカプセル化して作製したＮＣＡＰ（nematic curvilinear aligned phase）型の素子や、組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたＰＤ（polymer dispersed）型の素子にも使用できる。
【００９４】
［液晶表示素子］
本発明は、下記の構造を有する液晶表示素子である。
【００９５】
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示素子の構造を説明する。液晶表示素子１は、第１の基板１１と；第１の基板１１に対向する第２の基板２１と；第１の基板１１と第２の基板２１の間に封止された、液晶組成物を含有する液晶層３１と；第１の基板１１の対向面と液晶層３１の間に配置された第１の電極１２と；第２の基板２１の対向面と液晶層３１の間に、絶縁層２３を介して複数層に積層された第２の電極２２ａ、２２ｂと；を備える。このように、本発明の液晶表示素子は、第２の電極２２を複数層備える。例えば、図１に示すように、第２の電極ａ（２２ａ）、第２の電極ｂ（２２ｂ）の２層であってもよく、第２の電極ａ、第２の電極ｂ、第３の電極ｃの３層であってもよく、４層以上であってもよい。このように、絶縁層と第２の電極を繰り返し積層させることにより、液晶表示素子の透過率を向上させる。なお、液晶表示素子の他の構成要素、例えば液晶組成物中の液晶分子を所定の方向に配向させる配向膜、カラーフィルタ、偏光板等（不図示）は、素子の駆動モードや駆動方式等に応じて適宜備える。
【００９６】
図２を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示素子の構造を説明する。液晶表示素子２は、第１の基板１１と；第１の基板１１に対向する第２の基板２１と；第１の基板１１と第２の基板２１の間に封止された、液晶組成物を含有する液晶層３１と；第１の基板１１の対向面と液晶層３１の間に配置された第１の電極１２と；第２の基板２１の対向面と液晶層３１の間に、複数層に積層された第２の電極２２ａ、２２ｂと；を備える。このように、本発明の液晶表示素子は、第２の電極２２を複数層備える。ただし、本実施の形態では、図２に示すとおり、形状の異なる第２の電極２２ａ（スリットあり）と２２ｂ（スリットなし）の２層は一体として形成される。第２の電極を複数積層させることにより、液晶表示素子の透過率を向上させる。なお、本明細書において、第２の電極を総称する場合は第２の電極と表し、第２の電極の各層を指すときは、一体か否かに関わらず、第２の電極ａ、第２の電極ｂ・・・と表す。
【００９７】
第２の電極のうち最上位に位置する、画素電極としての第２の電極ａ（２２ａ）は、通常パターニングされ、電極間にスリットを有する。第２の電極は、スリット等の電極間の隙間をより下層の電極で補うように複数層で構成することが好ましい。図４（ａ）は、第２の電極ａ（２２ａ）のピクセルＩＴＯパターンを例示する俯瞰図である。下層に配置される第２の電極ｂ（２２ｂ）は、図４（ｂ）に示すような連続した電極であってもよい。または、連続でなく、第２の電極ａのスリット間を補うように配置した電極であってもよい。すなわち、本発明の液晶表示素子において、第２の電極ａと第２の電極ｂは、それぞれが不連続部分と連続部分を有し、一方の透明電極の不連続部分が他方の透明電極の連続部分と重なるように形成されてもよい。
【００９８】
図１、図２に示すように、第１の電極１２と、第２の電極２２との間に電位差を与えることで液晶層３１の厚さ方向に電界を生じさせる。第２の電極２２が複数層で構成されていることにより、下記の実施例に示すように液晶表示素子の透過率を著しく向上させることができる。これは、第２の電極ａ（２２ａ）のスリット領域の電場が、下層にある第２の電極ｂ（２２ｂ）により増加し、液晶性化合物の立ち上がり（液晶性化合物の配向）をより均一にするためと考えられる。図５（ａ）に、図１に示す本発明の構成の液晶表示素子において、スリット領域の液晶性化合物が、他の領域と同様に均一に配向している場合のイメージ図を示す。一方で図５（ｂ）に、図３に示す従来の構成の液晶表示素子において、スリット領域の液晶性化合物が、他の領域と比べ最良の角度に配向していない場合のイメージ図を示す。
【００９９】
一例として下記にＴｏｐ−ＩＴＯタイプのＴＦＴ−ＬＣＤ素子の製造方法を説明する。なお、下記の製造方法は本発明を説明するためのものであり、本発明の製造方法は下記に限定されない。当業者は本発明の概念に基づく製造方法の修正や置換が可能であるが、本発明の概念から離脱するものではない。また、本発明は画素(Pixel)電極に対する改良であり、ＴＦＴ素子の設計と作製は従来技術を用いる。
【０１００】
［図１の構造を有する液晶表示素子］
ＴＦＴ基板製作：
１．マイクロリソグラフィ（microlithography）プロセスにより、透明基板にゲートライン電極（Gate line electrode）を作製する。
２．マイクロリソグラフィプロセスにより、ゲートライン電極を絶縁層で覆う。例えば、ＳｉＮｘ（silicon nitride）を用いる。
３．マイクロリソグラフィプロセスにより、ゲートライン絶縁層の適切な位置に半導体層を作製する。
４．マイクロリソグラフィプロセスにより、ゲートライン絶縁層と半導体層の適切な位置にデータライン電極（Data line electrode）、ソース電極（Source electrode）およびドレイン電極（Drain electrode）を作製する。
５．マイクロリソグラフィプロセスにより、第一の保護層（passivation layer）を作製する。例えば、ＳｉＯｘ（silicon oxide）を用いる。その後、ソース電極やドレイン電極の保護層を除去し、適切な大きさのコンタクトホール（Contact hole）を作製する。
６．マイクロリソグラフィプロセスにより、画素開口部とコンタクトホールを作製し、透明電極で覆う。この透明電極の例は、ＩＴＯやＩＺＯ電極であり、本発明ではＤｏｗｎＩＴＯ電極（図１では２２ｂ）に相当する。
７．マイクロリソグラフィプロセスにより、ＤｏｗｎＩＴＯ電極のコンタクトホールの無いエリアを第二の保護層で覆う。
８．マイクロリソグラフィプロセスにより、ＤｏｗｎＩＴＯ保護層に画素電極（pixel electrode）を作製する。この電極は液晶の配向モードによってパターン設計が違うように作製する。例えば、ＰＳＡ（polymer-stabilized alignment）モードパターンやＰＶＡモードパターンでは、画素電極は液晶の倒れる方向を規定する電極であり、本発明のパターンピクセルＩＴＯ（図１では２２ａ）に相当する。
Ｃｅｌｌ製作：
１．ＴＦＴ基板と、ＣＦ基板やカウンター電極（Counter electrode）のある基板等とを用いてＣｅｌｌを製作する。Ｃｅｌｌは従来の方法を用いて製作することができる。
【０１０１】
［図２の構造を有する液晶表示素子］
図２の構造を有する素子では、所望の厚みの画素電極に、スリットとなる所望の深さの溝を形成することにより、形状の異なる２層を一体として形成する。
ＴＦＴ基板作製：
１．〜５．上記同様。
６．マイクロリソグラフィプロセスにより、コンタクトホールを含める第一の保護層の上に、透明画素電極層（pixel electrode layer）を作製する。電極パターンは液晶の配向モードによりパターン設計が異なるように作製する。
例えば、ＰＳＡ（polymer-stabilized alignment）モードパターンやＰＶＡモードパターンでは、画素電極は液晶分子の傾き方向を規定する電極であり、本発明のパターンピクセルＩＴＯに相当する。
７．ＩＴＯのスリットとなる溝は、ハーフトーンマスクやグレイトーンマスクを用いて作製する。下記は既知のハーフトーンマスクを用いた製造プロセスである。ただし、この限りではない。
７．１  前記６．にて画素電極層を作製する。ここではＩＴＯを例として説明する。基板の上にフォトレジスト（photoresist）を塗布する。素子の俯瞰図（top-view）を図８に示す。長方形のＢエリアで、ＣのパターンＩＴＯを除いたエリアでのＩＴＯ電極がより薄くなっている。
Ａ−Ａ’エリアの断面図（cross-section view）を図９、図１０に示す。パターンを設ける、ハーフトーンマスクを用いた露光／現像／ベーク（Baking）プロセスを行い、１つの基板の上に硬化レジスト層が３つの厚みで作られる（図９（ｂ））。Ａ１エリアでは、ＵＶ露光がマスクを完全に透過できる為、露光／現像プロセス後、レジスト層が完全に剥離される。Ａ２エリアはマスク遮光部の為、ＵＶ光がマスクに遮られ、レジスト層が比較的厚い。Ａ３エリアの一部はマスクに遮られない為、レジスト層の一部が剥離し、より薄くなる。
なお、余分の寄生容量を減らす為に、画素開口部以外のエリアのＩＴＯ層を除去する必要がある。その為、画素開口部以外のエリアをＡ１エリアとして定義し、露光／現像／エッチングプロセスによりＩＴＯ電極を除去する（図１０（ｆ））。ＩＴＯ電極の厚みを維持したままのエリアは、Ａ２エリアとして定義される。ＩＴＯ電極をより薄くするエリアは、Ａ３エリアとして定義される。
７．２  前記基板のＩＴＯ層を既知のドライエッチングプロセスやウェトエッチングプロセスによりエッチングを行う。ドライエッチングが好ましい。図９（ｃ）のように、ＩＴＯ層を一部除去する（薄くする）。
７．３  前記基板を既知のプラズマアッシングプロセスにより、Ａ３エリアのＩＴＯ表面が露出できるように硬化レジストを剥離させ、Ａ２エリアのレジスト層を薄くする（図１０（ｄ））。
７．４  前記基板のＩＴＯ層を既知のドライエッチングプロセスやウェトエッチングプロセスにより再度エッチングを行う。ドライエッチングが好ましい。Ａ１エリアのＩＴＯ層を全て除去し、Ａ３エリアのＩＴＯ層を一部除去して薄くする。図１０（ｅ）に示すように、ＩＴＯに溝（groove）を作る。
７．５  前記基板から既知のレジスト剥離（strip）プロセスにより、残りの硬化レジストを全て除去し、図１０（ｆ）に示すように、特定の位置によりＩＴＯ画素電極の厚みが異なるようにする。
Ｃｅｌｌ製作：
１．上記同様。
【０１０２】
例として、図１１にボトムゲートＴＦＴであってＴｏｐ−ＩＴＯ設計の素子を示す。
図１１（ａ）は、図１に示す素子であり、パターンピクセルＩＴＯ５３とＤｏｗｎＩＴＯ５４を隔てる第二の保護層（図１では絶縁層２３）を作製する。ただし、パターンピクセルＩＴＯ５３とＤｏｗｎＩＴＯ５４に電圧を印加するため、第二の保護層はコンタクトホールを遮らない。
図１１（ｂ）は、図２に示す素子であり、パターンピクセルＩＴＯとＤｏｗｎＩＴＯを第二の保護層で隔てず一体として作製する。スリット領域５２となる溝の下部にもＩＴＯが存在し、第一の保護層の露出が不要である。マスクの必要枚数が図１１（ａ）の素子より少なく、従来の素子（図１１（ｃ））と同数量で作製できるため、製造コストの増加を回避できる。
図１１（ｃ）は、図３に示す従来の素子（ＰＳＡ／ＰＶＡのサブ画素）であり、電圧をソース／ドレイン電極からコンタクトホール経由でＩＴＯに供給する。下部の保護層を露出させるようにスリット領域５２のＩＴＯをエッチングする。
【０１０３】
基板には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極等の電極やカラーフィルタ等が設けられていてもよいガラス製の基板が挙げられる。液晶層は、一対の基板の一方の基板における配向膜が形成されている面が他方の基板に向かうように対向する一対の基板間の隙間に密封される、既述の液晶組成物によって形成される。電極には、ガラス製の基板に形成されるＩＴＯ電極を用いることができる。絶縁層には、絶縁性の材料であれば特に限定されない。例えば、有機絶縁膜やＳｉＯ２、ＳｉＮｘ等の無機絶縁膜を用いることができる。配向膜は、液晶層中の液晶組成物を特定の方向に配向させるための層であり、配向剤により調製される。現在、主として用いられている配向剤は、ポリアミック酸または可溶性のポリイミドを有機溶媒に溶解させた溶液である。配向膜は、このような溶液を基板に塗布した後、加熱等の手段により成膜することにより形成される。他の構成要素の材料には、公知の材料を用いることができる。
【０１０４】
本発明の液晶表示素子は、一対の基板に配向膜を形成し、得られた一対の基板を、配向膜を内向きにスペーサーを介して対向させ、基板間に形成された隙間に液晶組成物を封入して液晶層を形成することによって製造される。本発明の液晶表示素子における製造には、必要に応じて基板に偏光フィルムを貼り付ける等のさらなる工程が含まれていてもよい。第１の電極、第２の電極、絶縁層は公知の方法で積層できる。蒸着であっても塗布であってもよい。なお、第１の電極の厚み、第２の電極の各層の厚みは、２０から１２０ｎｍであり、好ましくは４０から１００ｎｍ、特に好ましくは５０から８０ｎｍである。第２の電極の各層の厚みは同一であっても異なってもよい。絶縁層の厚みは、３００から４５０ｎｍであり、好ましくは３００から４２０ｎｍ、特に好ましくは３００から３９０ｎｍである。絶縁層の厚みは、セルギャップが同じであれば薄ければ薄いほど電場の強度を増加させることができるため、より薄いことが好ましい。
【０１０５】
液晶組成物が含有する重合性化合物を重合させる際には、通常、紫外線または可視光線が用いられる。光照射に用いられる光の波長は、１５０から５００ｎｍ、好ましくは２５０から４５０ｎｍ、より好ましくは３００から４００ｎｍの範囲である。光照射の光源としては、例えば、低圧水銀ランプ（殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト）、高圧放電ランプ（高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ）およびショートアーク放電ランプ（超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ）などが挙げられる。これらの中では、メタルハライドランプ、キセノンランプおよび高圧水銀ランプが好ましい。
【０１０６】
上記光源からの光は、フィルターなどを設置して特定の波長領域のみを通すことにより、照射光源の波長領域を選択してもよい。光源から照射する光量は、１，０００から１００，０００ｍＪ／ｃｍ２、好ましくは２，０００から５０，０００ｍＪ／ｃｍ２、より好ましくは５，０００から３０，０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲である。
【０１０７】
本発明の液晶表示素子は、種々の電界方式用の素子を形成することができる。このような電界方式用の液晶表示素子には、図１および図２に示すように、基板の表面に対して垂直方向に電極が液晶層に電圧を印加する縦電界方式用の液晶表示素子や、基板の表面に対して水平方向に電極が液晶層に電圧を印加する横電界方式用の液晶表示素子が挙げられる。横電界（液晶層の厚さ方向と直交する方向の電界）は、例えば第２の電極ａと絶縁層より下層の電極である第２の電極ｂ間に交流電圧を印加することで発生させる。
【０１０８】
本発明の液晶表示素子はＡＭ素子であってもよく、さらにＰＭ素子であってもよい。これらの素子が、ＰＣ、ＴＮ、ＥＣＢ、ＦＦＳ、ＦＰＡ、ＶＡ、ＵＶ２Ａなどのモードを有するＡＭ素子およびＰＭ素子であってもよい。これらの素子が反射型、透過型または半透過型であってもよい。透過型の素子が好ましい。非結晶シリコン−ＴＦＴ素子または多結晶シリコン−ＴＦＴ素子であってもよい。
【０１０９】
本発明の液晶表示素子は、液晶層が区画されて複数の画素に形成されたＶＡ型表示素子において好適であり、スリット型電極を用いたＶＡ素子用およびＰＳＡ素子用に特に好ましい。本発明の適切で好ましい素子の構造は、例えば先行技術に挙げた素子構造に適用されることはもちろんであるが、本発明はこれらの構造によって制限されず、様々なＶＡ型表示素子に適用可能である。
【０１１０】
本発明の液晶表示素子は、ポリイミドのような配向膜を有しない素子にも適用可能である。
【実施例】
【０１１１】
実施例により本発明をさらに詳しく説明する。本発明はこれらの実施例によっては制限されない。
【０１１２】
まず、本発明の素子に用いる液晶組成物について説明する。本発明は、実施例１の組成物と実施例２の組成物との混合物を含む。本発明は、実施例の組成物の少なくとも２つを混合した混合物をも含む。合成した化合物は、ＮＭＲ分析などの方法により同定した。化合物、組成物および素子の特性は、下記に記載した方法により測定した。
【０１１３】
ＮＭＲ分析：測定には、ブルカーバイオスピン社製のＤＲＸ−５００を用いた。１Ｈ−ＮＭＲの測定では、試料をＣＤＣｌ３などの重水素化溶媒に溶解させ、測定は、室温で、５００ＭＨｚ、積算回数１６回の条件で行った。テトラメチルシランを内部標準として用いた。１９Ｆ−ＮＭＲの測定では、ＣＦＣｌ３を内部標準として用い、積算回数２４回で行った。核磁気共鳴スペクトルの説明において、ｓはシングレット、ｄはダブレット、ｔはトリプレット、ｑはカルテット、ｑｕｉｎはクインテット、ｓｅｘはセクステット、ｍはマルチプレット、ｂｒはブロードであることを意味する。
【０１１４】
ガスクロマト分析：測定には島津製作所製のＧＣ−１４Ｂ型ガスクロマトグラフを用いた。キャリアーガスはヘリウム（２ｍＬ／分）である。試料気化室を２８０℃に、検出器（ＦＩＤ）を３００℃に設定した。成分化合物の分離には、Agilent Technologies Inc.製のキャピラリカラムＤＢ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ；固定液相はジメチルポリシロキサン；無極性）を用いた。このカラムは、２００℃で２分間保持したあと、５℃／分の割合で２８０℃まで昇温した。試料はアセトン溶液（０．１重量％）に調製したあと、その１μＬを試料気化室に注入した。記録計は島津製作所製のＣ−Ｒ５Ａ型Chromatopac、またはその同等品である。得られたガスクロマトグラムは、成分化合物に対応するピークの保持時間およびピークの面積を示した。
【０１１５】
試料を希釈するための溶媒は、クロロホルム、ヘキサンなどを用いてもよい。成分化合物を分離するために、次のキャピラリカラムを用いてもよい。Agilent Technologies Inc.製のＨＰ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、Restek Corporation製のＲｔｘ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、SGE International Pty. Ltd製のＢＰ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）。化合物ピークの重なりを防ぐ目的で島津製作所製のキャピラリカラムＣＢＰ１−Ｍ５０−０２５（長さ５０ｍ、内径０．２５ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）を用いてもよい。
【０１１６】
組成物に含有される液晶性化合物の割合は、次のような方法で算出してよい。液晶性化合物の混合物をガスクロマトグラフ（ＦＩＤ）で検出する。ガスクロマトグラムにおけるピークの面積比は液晶性化合物の割合（重量比）に相当する。上に記載したキャピラリカラムを用いたときは、各々の液晶性化合物の補正係数を１とみなしてよい。したがって、液晶性化合物の割合（重量％）は、ピークの面積比から算出することができる。
【０１１７】
測定試料：組成物および素子の特性を測定するときは、組成物をそのまま試料として用いた。化合物の特性を測定するときは、この化合物（１５重量％）を母液晶（８５重量％）に混合することによって測定用の試料を調製した。測定によって得られた値から外挿法によって化合物の特性値を算出した。（外挿値）＝｛（試料の測定値）−０．８５×（母液晶の測定値）｝／０．１５。この割合でスメクチック相（または結晶）が２５℃で析出するときは、化合物と母液晶の割合を１０重量％：９０重量％、５重量％：９５重量％、１重量％：９９重量％の順に変更した。この外挿法によって化合物に関する上限温度、光学異方性、粘度、および誘電率異方性の値を求めた。
【０１１８】
下記の母液晶を用いた。成分化合物の割合は重量％で示した。
2018077452.tif 000023
【０１１９】
測定方法：特性の測定は下記の方法で行った。これらの多くは、社団法人電子情報技術産業協会（Japan Electronics and Information Technology Industries Association；以下ＪＥＩＴＡという）で審議制定されるＪＥＩＴＡ規格（ＪＥＩＴＡ・ＥＤ−２５２１Ｂ）に記載された方法、またはこれを修飾した方法であった。測定に用いたＴＮ素子には、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）を取り付けなかった。
【０１２０】
（１）ネマチック相の上限温度（ＮＩ；℃）：偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、１℃／分の速度で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測定した。ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。
【０１２１】
（２）ネマチック相の下限温度（ＴＣ；℃）：ネマチック相を有する試料をガラス瓶に入れ、０℃、−１０℃、−２０℃、−３０℃、および−４０℃のフリーザー中に１０日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が−２０℃ではネマチック相のままであり、−３０℃では結晶またはスメクチック相に変化したとき、ＴＣを＜−２０℃と記載した。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
【０１２２】
（３）粘度（バルク粘度；η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）：測定には東京計器株式会社製のＥ型回転粘度計を用いた。
【０１２３】
（４）粘度（回転粘度；γ１；２５℃で測定；ｍＰａ・ｓ）：測定は、M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995) に記載された方法に従った。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が２０μｍのＶＡ素子に試料を入れた。この素子に３９ボルトから５０ボルトの範囲で１ボルト毎に段階的に印加した。０．２秒の無印加のあと、ただ１つの矩形波（矩形パルス；０．２秒）と無印加（２秒）の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流（transient current）のピーク電流（peak current）とピーク時間（peak time）を測定した。これらの測定値とＭ． Ｉｍａｉらの論文、４０頁の計算式（８）とから回転粘度の値を得た。この計算に必要な誘電率異方性は、（６）項で測定した。
【０１２４】
（５）光学異方性（屈折率異方性；Δｎ；２５℃で測定）：測定は、波長５８９ｎｍの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行った。主プリズムの表面を一方向にラビングしたあと、試料を主プリズムに滴下した。屈折率ｎ‖は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率ｎ⊥は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。光学異方性の値は、Δｎ＝ｎ‖−ｎ⊥、の式から計算した。
【０１２５】
（６）誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）：誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥、の式から計算した。誘電率（ε‖およびε⊥）は次のように測定した。
１）誘電率（ε‖）の測定：よく洗浄したガラス基板にオクタデシルトリエトキシシラン（０．１６ｍＬ）のエタノール（２０ｍＬ）溶液を塗布した。ガラス基板をスピンナーで回転させたあと、１５０℃で１時間加熱した。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が４μｍであるＶＡ素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にサイン波（０．５Ｖ、１ｋＨｚ）を印加し、２秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率（ε‖）を測定した。
２）誘電率（ε⊥）の測定：よく洗浄したガラス基板にポリイミド溶液を塗布した。このガラス基板を焼成した後、得られた配向膜にラビング処理をした。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が９μｍであり、ツイスト角が８０度であるＴＮ素子に試料を入れた。この素子にサイン波（０．５Ｖ、１ｋＨｚ）を印加し、２秒後に液晶分子の短軸方向における誘電率（ε⊥）を測定した。
【０１２６】
（７）透過率（Ｔ；２５℃で測定；％）：測定にはＴＯＰＣＯＮ株式会社製のＢＭ−５ＡＳ輝度計を用いた。輝度を測定する前にまずバックライトモジュールの電源をオンにし、３０分間予熱した。ＢＭ−５ＡＳを用い、バックライトモジュールの輝度値を測定した。バックライトモジュールに偏光子、組成物を注入した素子、検光子、輝度計を取り付けた。電圧を印加しない状態で、最小光量となるように、偏光子と検光子の相対回転角度を調整し、偏光子と検光子の角度を固定させた。波形発生器を用い、０Ｖから１５Ｖ（peak to peak）まで、充電時間を０．１ｓｅｃ．で０．２Ｖ（peak to peak）ずつ増加させ、素子へ電圧印加を繰り返し行った。輝度計を用い、各電圧における素子を透過した光量を測定した。上記で得られた輝度値を用いて、次の式から各印加電圧での透過率を算出した。（透過率）＝｛（素子を透過した光量）／（バックライトモジュールの輝度値）｝×１００。
【０１２７】
（８）しきい値電圧（Ｖｔｈ；２５℃で測定；Ｖ）：上記（７）において、光量が最大になったときの透過率を１００％、光量が最小であったときの透過率を０％として、電圧−透過率曲線を作成した。しきい値電圧は、電圧−透過率曲線において、透過率が１０％であるときの電圧で表した。
【０１２８】
（９）電圧保持率（ＶＨＲ−１；２５℃で測定；％）：測定に用いたＴＮ素子はポリイミド配向膜を有し、そして２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）は５μｍであった。この素子は試料を入れたあと紫外線で硬化する接着剤で密閉した。このＴＮ素子にパルス電圧（５Ｖで６０マイクロ秒）を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で１６．７ミリ秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Ａを求めた。面積Ｂは減衰しなかったときの面積であった。電圧保持率は面積Ｂに対する面積Ａの百分率で表した。
【０１２９】
（１０）電圧保持率（ＶＨＲ−２；８０℃で測定；％）：２５℃の代わりに、８０℃で測定した以外は、上記と同じ手順で電圧保持率を測定した。得られた値をＶＨＲ−２で表した。
【０１３０】
（１１）電圧保持率（ＶＨＲ−３；２５℃で測定；％）：紫外線を照射したあと、電圧保持率を測定し、紫外線に対する安定性を評価した。測定に用いたＴＮ素子はポリイミド配向膜を有し、そしてセルギャップは５μｍであった。この素子に試料を注入し、光を２０分間照射した。光源は超高圧水銀ランプＵＳＨ−５００Ｄ（ウシオ電機製）であり、素子と光源の間隔は２０ｃｍであった。ＶＨＲ−３の測定では、１６．７ミリ秒のあいだ減衰する電圧を測定した。大きなＶＨＲ−３を有する組成物は紫外線に対して大きな安定性を有する。ＶＨＲ−３は９０％以上が好ましく、９５％以上がさらに好ましい。
【０１３１】
（１２）電圧保持率（ＶＨＲ−４；２５℃で測定；％）：試料を注入したＴＮ素子を８０℃の恒温槽内で５００時間加熱したあと、電圧保持率を測定し、熱に対する安定性を評価した。ＶＨＲ−４の測定では、１６．７ミリ秒のあいだ減衰する電圧を測定した。大きなＶＨＲ−４を有する組成物は熱に対して大きな安定性を有する。
【０１３２】
（１３）応答時間（τ；２５℃で測定；ｍｓ）：測定には大塚電子株式会社製のＬＣＤ５１００型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。ローパス・フィルター（Low-pass filter）は５ｋＨｚに設定した。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が４μｍであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード（normally black mode）のＶＡ素子に試料を入れた。この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子に矩形波（６０Ｈｚ、１０Ｖ、０．５秒）を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率１００％であり、この光量が最小であったときが透過率０％であるとみなした。応答時間は透過率９０％から１０％に変化するのに要した時間（立ち下がり時間；fall time；ミリ秒）で表した。
【０１３３】
（１４）比抵抗（ρ；２５℃で測定；Ωｃｍ）：電極を備えた容器に試料１．０ｍＬを注入した。この容器に直流電圧（１０Ｖ）を印加し、１０秒後の直流電流を測定した。比抵抗は次の式から算出した。（比抵抗）＝｛（電圧）×（容器の電気容量）｝／｛（直流電流）×（真空の誘電率）｝。
【０１３４】
実施例における化合物は、下記の表３の定義に基づいて記号により表した。表３において、１，４−シクロヘキシレンに関する立体配置はトランスである。記号の後にあるかっこ内の番号は化合物の番号に対応する。（−）の記号はその他の液晶性化合物を意味する。液晶性化合物の割合（百分率）は、液晶組成物の重量に基づいた重量百分率（重量％）である。最後に、組成物の特性値をまとめた。
【０１３５】
2018077452.tif 000024
【０１３６】
以下の実施例では、高分子支持配向（ＰＳＡ；polymer sustained alignment）型の素子を用いた。しかしながら、本発明の液晶表示素子は、ＰＳＡ型の素子に限定されない。実施例において記載する透過率（Ｔ）は、上記測定方法（７）に記載した方法で測定した、１５Ｖ（peak to peak）での透過率である。
【０１３７】
［比較例１］
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）        １０％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）          ５％
２−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                      （１−８）        １２％
３−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                      （１−８）        ２２％
３−ＨＤｈＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−１６）        ７％
２−ＨＨ−３                                            （２−１）        ２０％
３−ＨＨ−４                                            （２−１）          ３％
１−ＢＢ−３                                            （２−２）          ４％
１−ＢＢ−５                                            （２−２）          ８％
３−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ６％
３−ＨＢＢ−２                                          （２−６）          ３％
上記組成物に化合物（３−１−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000025
ＮＩ＝７５．７℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１０３；Δε＝−３．９；η＝１９．４ｍＰａ・ｓ．
上記液晶組成物を用いて図３に示す構造の液晶表示素子を作製し、しきい値電圧（Ｖｔｈ）および透過率（Ｔ）を測定した。
Ｖｔｈ＝２．７８Ｖ；Ｔ＝１５．６％．
【０１３８】
［実施例１］
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）        １０％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）          ５％
２−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                      （１−８）        １２％
３−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                      （１−８）        ２２％
３−ＨＤｈＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−１６）        ７％
２−ＨＨ−３                                            （２−１）        ２０％
３−ＨＨ−４                                            （２−１）          ３％
１−ＢＢ−３                                            （２−２）          ４％
１−ＢＢ−５                                            （２−２）          ８％
３−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ６％
３−ＨＢＢ−２                                          （２−６）          ３％
上記組成物に化合物（３−１−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000026
ＮＩ＝７５．７℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１０３；Δε＝−３．９；η＝１９．４ｍＰａ・ｓ．
上記液晶組成物を用いて図１に示す構造の液晶表示素子を作製し、しきい値電圧（Ｖｔｈ）および透過率（Ｔ）を測定した。
Ｖｔｈ＝２．６６Ｖ；Ｔ＝１９．３％．
【０１３９】
［比較例２］
２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）        １１％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）        １０％
２−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                      （１−８）        ２０％
３−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                      （１−８）        １３％
２−ＨＨ−３                                            （２−１）        ２０％
３−ＨＨ−４                                            （２−１）          ５％
３−ＨＨ−５                                            （２−１）          ４％
７−ＨＢ−１                                            （２−２）          ４％
３−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ８％
３−ＨＨＢ−３                                          （２−５）          ５％
上記組成物に化合物（３−２５−１）を０．３２重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000027
ＮＩ＝７４．８℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．０８９；Δε＝−３．６；η＝１８．２ｍＰａ・ｓ．
上記液晶組成物を用いて図３に示す構造の液晶表示素子を作製し、しきい値電圧（Ｖｔｈ）および透過率（Ｔ）を測定した。
Ｖｔｈ＝２．８２Ｖ；Ｔ＝１４．３％．
【０１４０】
［実施例２］
２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）        １１％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）        １０％
２−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                      （１−８）        ２０％
３−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                      （１−８）        １３％
２−ＨＨ−３                                            （２−１）        ２０％
３−ＨＨ−４                                            （２−１）          ５％
３−ＨＨ−５                                            （２−１）          ４％
７−ＨＢ−１                                            （２−２）          ４％
３−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ８％
３−ＨＨＢ−３                                          （２−５）          ５％
上記組成物に化合物（３−２５−１）を０．３２重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000028
ＮＩ＝７４．８℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．０８９；Δε＝−３．６；η＝１８．２ｍＰａ・ｓ．
上記液晶組成物を用いて図１に示す構造の液晶表示素子を作製し、しきい値電圧（Ｖｔｈ）および透過率（Ｔ）を測定した。
Ｖｔｈ＝２．６６Ｖ；Ｔ＝１８．９％．
【０１４１】
実施例１と比較例１では、実施例１は透過率が相対的に２４％向上した。さらに、実施例１は、比較例１と比べ低電圧化されていた。実施例２と比較例２では、実施例２は透過率が相対的に３２％向上した。さらに、実施例２は、比較例２と比べ低電圧化されていた。
【０１４２】
［実施例３］
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−１）        １０％
５−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−１）          ７％
２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）          ７％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）          ７％
３−Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２              （１−５）          ３％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ５％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）        １０％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ８％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）      １０％
２−ＨＨ−３                                            （２−１）        １４％
３−ＨＢ−Ｏ１                                          （２−２）          ５％
３−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ３％
３−ＨＨＢ−Ｏ１                                        （２−５）          ３％
３−ＨＨＢ−３                                          （２−５）          ４％
２−ＢＢ（Ｆ）Ｂ−３                                    （２−８）          ４％
上記組成物に化合物（３−２５−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000029
ＮＩ＝７３．２℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１１３；Δε＝−４．０；η＝２２．６ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．６５Ｖ；Ｔ＝１９．８％．
【０１４３】
［実施例４］
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４                            （１−１）          ６％
３−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−２）          ８％
３−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−３）          ４％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）          ７％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ７％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ７％
３−ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−７）          ７％
５−ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−７）          ４％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ５％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ５％
４−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ６％
２−ＨＨ−３                                            （２−１）        １２％
１−ＢＢ−５                                            （２−３）        １２％
３−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ４％
３−ＨＨＢ−Ｏ１                                        （２−５）          ３％
３−ＨＢＢ−２                                          （２−６）          ３％
上記組成物に化合物（３−２４−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000030
ＮＩ＝８２．８℃；Ｔｃ＜−３０℃；Δｎ＝０．１１８；Δε＝−４．４；η＝２２．５ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．６６Ｖ；Ｔ＝２０．３％．
【０１４４】
［実施例５］
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−１）          ７％
５−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−１）          ７％
３−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−３）          ５％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）          ８％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ５％
５−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ４％
３−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                      （１−８）          ４％
２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−３                            （１−９）          ５％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ３％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ８％
４−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ５％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ８％
３−ＨＨ−Ｖ                                            （２−１）        ２２％
３−ＨＨ−Ｖ１                                          （２−１）          ６％
Ｖ−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ３％
上記組成物に化合物（３−２４−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000031
ＮＩ＝７６．７℃；Ｔｃ＜−３０℃；Δｎ＝０．１０９；Δε＝−３．７；η＝１８．３ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．７３Ｖ；Ｔ＝１８．４％．
【０１４５】
［実施例６］
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−１）        １０％
５−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−１）        １０％
３−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−２）          ８％
５−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−２）          ８％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ６％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ８％
４−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ７％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ７％
３−ＨＤｈＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−１６）        ５％
３−ＨＨ−４                                            （２−１）        １４％
Ｖ−ＨＨＢ−１                                          （２−５）        １０％
３−ＨＢＢ−２                                          （２−６）          ７％
上記組成物に化合物（３−２５−１）を０．２重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000032
ＮＩ＝８８．５℃；Ｔｃ＜−３０℃；Δｎ＝０．１０８；Δε＝−３．８；η＝２４．６ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．７５Ｖ；Ｔ＝１８．７％．
【０１４６】
［実施例７］
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−１）          ７％
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４                            （１−１）          ８％
３−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−２）          ８％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）        １０％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ４％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ７％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１                            （１−６）          ６％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ６％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ６％
４−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ５％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ４％
３−ＨＥＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２          （１−１１）        ３％
３−Ｈ１ＯＣｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）−５                      （１−１４）        ３％
３−ＨＤｈＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−１６）        ５％
３−ＨＨ−Ｏ１                                          （２−１）          ５％
１−ＢＢ−５                                            （２−３）          ４％
Ｖ−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ４％
５−ＨＢ（Ｆ）ＢＨ−３                                  （２−１２）        ５％
上記組成物に化合物（３−３−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000033
ＮＩ＝８１．１℃；Ｔｃ＜−３０℃；Δｎ＝０．１１９；Δε＝−４．５；η＝３１．４ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．６３Ｖ；Ｔ＝２０．８％．
【０１４７】
［実施例８］
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４                            （１−１）        １５％
３−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−３）          ５％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ８％
４−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ５％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ７％
３−ｄｈＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−１７）        ５％
３−ｃｈＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１８）        ７％
２−ＨｃｈＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−１９）        ８％
５−ＨＨ−Ｖ                                            （２−１）        １８％
７−ＨＢ−１                                            （２−２）          ５％
Ｖ−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ７％
Ｖ２−ＨＨＢ−１                                        （２−５）          ７％
３−ＨＢＢ（Ｆ）Ｂ−３                                  （２−１３）        ３％
上記組成物に化合物（３−２−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000034
ＮＩ＝８６．７℃；Ｔｃ＜−３０℃；Δｎ＝０．１０２；Δε＝−３．６；η＝２２．６ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．７５Ｖ；Ｔ＝１８．９％．
【０１４８】
［実施例９］
３−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−２）        １８％
５−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−２）        １７％
３−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−３）          ８％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｃｌ）−Ｏ２                        （１−１２）        ５％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｃｌ）−Ｏ２                        （１−１３）        ８％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｃｌ）−Ｏ２                        （１−１３）        ７％
３−ＨＤｈＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−１６）        ５％
３−ＨＨ−Ｖ                                            （２−１）        １１％
３−ＨＨ−ＶＦＦ                                        （２−１）          ４％
Ｆ３−ＨＨ−Ｖ                                          （２−１）          ５％
３−ＨＨＥＨ−３                                        （２−４）          ４％
３−ＨＢ（Ｆ）ＨＨ−２                                  （２−１０）        ４％
３−ＨＨＥＢＨ−３                                      （２−１１）        ４％
上記組成物に化合物（３−１８−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000035
ＮＩ＝７４．６℃；Ｔｃ＜−３０℃；Δｎ＝０．０８７；Δε＝−３．３；η＝２６．４ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．７５Ｖ；Ｔ＝１８．６％．
【０１４９】
［実施例１０］
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−１）          ８％
３−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−２）        １０％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）        １０％
２Ｏ−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−４）          ３％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ４％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ７％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−１                            （１−６）          ５％
２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−３                            （１−９）          ６％
２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−４                            （１−９）          ６％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ４％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ７％
３−ＨＨ１ＯＣｒｏ（７Ｆ，８Ｆ）−５                    （１−１５）        ４％
３−ＨＤｈＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−１６）        ６％
３−ｄｈＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−１７）        ４％
３−ＨＨ−Ｖ                                            （２−１）        １１％
１−ＢＢ−５                                            （２−３）          ５％
上記組成物に化合物（３−２４−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000036
ＮＩ＝７０．６℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１２９；Δε＝−４．３；η＝２７．０ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．６２Ｖ；Ｔ＝２０．５％．
【０１５０】
［実施例１１］
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４                            （１−１）        １４％
３−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−３）          ３％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）        １０％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ７％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ７％
３−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                      （１−８）          ６％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ４％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ６％
４−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ４％
３−ＨＨ−Ｖ                                            （２−１）        １４％
１−ＢＢ−３                                            （２−３）          ３％
３−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ４％
３−ＨＨＢ−Ｏ１                                        （２−５）          ４％
Ｖ−ＨＢＢ−２                                          （２−６）          ４％
１−ＢＢ（Ｆ）Ｂ−２Ｖ                                  （２−８）          ６％
５−ＨＢＢＨ−１Ｏ１                                    （−）              ４％
上記組成物に化合物（３−１−１）を０．５重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000037
ＮＩ＝９３．０℃；Ｔｃ＜−３０℃；Δｎ＝０．１２３；Δε＝−４．０；η＝２９．６ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．７５Ｖ；Ｔ＝１８．６％．
【０１５１】
［実施例１２］
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４                            （１−１）          ６％
３−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−２）          ８％
３−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−３）          ５％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）        １０％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ７％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ７％
５−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ７％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ４％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ７％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ６％
３−ＨＨ−Ｖ                                            （２−１）        １１％
１−ＢＢ−３                                            （２−３）          ６％
３−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ４％
３−ＨＨＢ−Ｏ１                                        （２−５）          ４％
３−ＨＢＢ−２                                          （２−６）          ４％
３−Ｂ（Ｆ）ＢＢ−２                                    （２−７）          ４％
上記組成物に化合物（３−１８−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000038
ＮＩ＝８７．６℃；Ｔｃ＜−３０℃；Δｎ＝０．１２６；Δε＝−４．５；η＝２５．３ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．６１Ｖ；Ｔ＝２０．９％．
【０１５２】
［実施例１３］
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４                            （１−１）          ６％
３−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−２）          ８％
３−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−３）          ４％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）          ７％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ６％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）        １０％
５−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ８％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ５％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ７％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ５％
２−ＨＨ−３                                            （２−１）        １２％
１−ＢＢ−３                                            （２−３）          ６％
３−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ３％
３−ＨＨＢ−Ｏ１                                        （２−５）          ４％
３−ＨＢＢ−２                                          （２−６）          ６％
３−Ｂ（Ｆ）ＢＢ−２                                    （２−７）          ３％
上記組成物に化合物（３−２−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000039
ＮＩ＝９３．０℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１２４；Δε＝−４．５；η＝２５．０ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．６５Ｖ；Ｔ＝２０．８％．
【０１５３】
［実施例１４］
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−１）          ９％
５−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−１）          ９％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）          ８％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ４％
５−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ５％
３−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                      （１−８）          ５％
２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−３                            （１−９）          ４％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ３％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ８％
４−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ５％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ８％
３−ＨＨ−Ｖ                                            （２−１）        ２９％
Ｖ−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ３％
上記組成物に化合物（３−２５−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000040
ＮＩ＝７５．４℃；Ｔｃ＜−３０℃；Δｎ＝０．１０５；Δε＝−３．５；η＝１７．５ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．７５Ｖ；Ｔ＝１８．９％．
【０１５４】
［実施例１５］
２−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−３）          ６％
３−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−３）          ７％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）          ３％
２−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                      （１−８）        １４％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ７％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）      １１％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ９％
２−ＨＨ−３                                            （２−１）          ５％
３−ＨＨ−ＶＦＦ                                        （２−１）        ２７％
１−ＢＢ−３                                            （２−３）          ５％
３−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ３％
３−ＨＢＢ−２                                          （２−６）          ３％
上記組成物に化合物（３−１−１）を０．２重量％、化合物（３−２５−１）を０．２重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000041
2018077452.tif 000042
ＮＩ＝７７．３℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１０４；Δε＝−３．５；η＝１９．３ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．７５Ｖ；Ｔ＝１８．５％．
【０１５５】
［実施例１６］
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−１）          ８％
５−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−１）          ７％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）          ８％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ５％
５−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ４％
３−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                      （１−８）          ５％
２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−３                            （１−９）          ４％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ３％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ９％
４−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ４％
５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ８％
３−ＨＨ−Ｖ                                            （２−１）        ２４％
３−ＨＨ−Ｖ１                                          （２−１）          ６％
Ｖ−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ５％
上記組成物に化合物（３−２４−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000043
ＮＩ＝８０．２℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１０８；Δε＝−３．４；η＝１６．９ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．７４Ｖ；Ｔ＝１８．６％．
【０１５６】
［実施例１７］
３−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−２）        １５％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ４％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ８％
３−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                      （１−８）        １５％
２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−３                            （１−９）          ７％
２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−４                            （１−９）          ７％
３−ＨＤｈＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−１６）        ３％
５−ＨＤｈＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−１６）        ４％
２−ＨｃｈＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−１９）        ８％
４−ＨＨ−Ｖ                                            （２−１）        １０％
１−ＨＨ−２Ｖ１                                        （２−１）          ６％
３−ＨＨ−２Ｖ１                                        （２−１）          ４％
Ｖ２−ＢＢ−１                                          （２−３）          ４％
１Ｖ２−ＢＢ−１                                        （２−３）          ５％
上記組成物に化合物（３−２５−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000044
ＮＩ＝８３．９℃；Ｔｃ＜−３０℃；Δｎ＝０．１１７；Δε＝−３．５；η＝２３．８ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．７３Ｖ；Ｔ＝１８．４％．
【０１５７】
［実施例１８］
Ｖ２−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−２）          ８％
Ｖ２−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４                      （１−３）          ４％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−４）          ７％
２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ７％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ７％
３−ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−７）          ７％
５−ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−７）          ４％
Ｖ−ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−７）          ６％
Ｖ２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−１０）        ５％
Ｖ−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ５％
Ｖ−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４                          （１−１０）        ６％
２−ＨＨ−３                                            （２−１）        １２％
１−ＢＢ−５                                            （２−３）        １２％
３−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ４％
３−ＨＨＢ−Ｏ１                                        （２−５）          ３％
３−ＨＢＢ−２                                          （２−６）          ３％
上記組成物に化合物（３−２５−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000045
ＮＩ＝８９．９℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１２２；Δε＝−４．２；η＝２３．４ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．６９Ｖ；Ｔ＝２０．０％．
【０１５８】
［実施例１９］
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−１）          ３％
Ｖ−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−１）          ３％
Ｖ２−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１）          ５％
５−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−２）          ５％
３−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−３）          ７％
Ｖ２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−４）          ３％
１Ｖ２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−４）          ３％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ６％
Ｖ−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−６）          ６％
Ｖ−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４                          （１−６）          ５％
Ｖ２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−６）          ４％
Ｖ２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）Ｂ−１                          （１−９）          ４％
Ｖ２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−１０）        ５％
Ｖ−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ４％
Ｖ−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４                          （１−１０）        ５％
Ｖ−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｃｌ）−Ｏ２                        （１−１２）        ３％
３−ＨＨ−Ｖ                                            （２−１）        ２０％
３−ＨＨ−Ｖ１                                          （２−１）          ６％
Ｖ−ＨＨＢ−１                                          （２−５）          ３％
上記組成物に化合物（３−１−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000046
ＮＩ＝７５．１℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１０４；Δε＝−３．６；η＝１７．３ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．７２Ｖ；Ｔ＝１９．２％．
【０１５９】
［実施例２０］
Ｖ−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （１−１）        １０％
Ｖ２−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１）        １０％
２−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−３）          ３％
３−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−３）          ３％
２Ｏ−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−４）          ３％
Ｖ２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−４）          ８％
Ｖ２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１−６）          ５％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ３％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ３％
Ｖ−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１−１０）        ６％
Ｖ−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４                          （１−１０）        ８％
Ｖ−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｃｌ）−Ｏ２                        （１−１２）        ７％
３−ＨＨ−４                                            （２−１）        １４％
Ｖ−ＨＨＢ−１                                          （２−５）        １０％
３−ＨＢＢ−２                                          （２−６）          ７％
上記組成物に化合物（３−２４−１）を０．３重量％の割合で添加した。
2018077452.tif 000047
ＮＩ＝７５．９℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１１４；Δε＝−３．９；η＝２４．７ｍＰａ・ｓ；Ｖｔｈ＝２．６６Ｖ；Ｔ＝１８．９％．
【０１６０】
比較例１の素子のしきい値電圧（Ｖｔｈ）および透過率（Ｔ）は、それぞれ２．７８Ｖ、１５．６％であった。また比較例２の素子のしきい値電圧（Ｖｔｈ）および透過率（Ｔ）は、それぞれ２．８２Ｖ、１４．３％であった。一方、実施例１から２０の素子のしきい値電圧（Ｖｔｈ）および透過率（Ｔ）は、それぞれ２．６１Ｖから２．７５Ｖ、１８．２％から２０．９％であった。以上のとおり、本発明の液晶表示素子により透過率の向上およびしきい値電圧の低下を達成することができる。透過率の向上により輝度が向上する。または透過率の向上により、駆動電圧の低電圧化が可能となる。低電圧化が可能となると、セルギャップを薄くすることができる。セルギャップを薄くできると、応答速度を速くすることができる。また、透過率の向上により、バックライトの消費電力を削減することができる。
【０１６１】
さらに、図１、図３に示す構造の液晶表示素子について、図６は、新規ＰＳＡセルと従来ＰＳＡセルの電極設計におけるプレチルト角の均一性の検証結果を示す図である。スリットを形成した第２の電極（最上位電極、図１では２２ａ）について、電極の存在する領域（ＩＴＯ）と電極の存在しない領域（スリット、Ｓｌｉｔ）とのプレチルト角（ＰＴＡ）の差を示す。測定は、駆動電圧０Ｖで、図６（ａ）に示ように、同一ピクセル中の６箇所（ピンホールサイズ：３μｍ）についてそれぞれ行った。図６（ｂ）は図３に示す構造の液晶表示素子の測定結果であり、図６（ｃ）は図１に示す構造の液晶表示素子の測定結果である。図６（ｂ）は、ＩＴＯとスリットのＰＴＡ差が大きい（約０．３度）のに対し、図６（ｃ）は、ＩＴＯとスリットのＰＴＡ差が小さい（約０．１度）。このことから本発明の新規ＰＳＡセルでは、電極設計の適用が、ピクセル内において、プレチルト角および輝度の均一性の向上に寄与しているのがわかる。
【０１６２】
図１、図３に示す構造の液晶表示素子について、図７は、新規ＰＳＡセルと従来ＰＳＡセルの電極設計におけるチルト角の均一性の検証結果を示す図である。スリットを形成した第２の電極（最上位電極、図１では２２ａ）について、電極の存在する領域（ＩＴＯ）と電極の存在しない領域（スリット、Ｓｌｉｔ）でのチルト角（Tilt Angle）を示す。測定は、駆動電圧１５Ｖ（peak to peak）で、図７（ａ）に示ように、同一ピクセル中の３箇所（ピンホールサイズ：２０μｍ）について行った。図７（ｂ）は図３に示す構造の液晶表示素子の測定結果であり、図７（ｃ）は図１に示す構造の液晶表示素子の測定結果である。（ｂ）のグラフはチルト角が小さいのに対し、（ｃ）のグラフはチルト角が約４度大きい。このことから本発明の新規ＰＳＡセルでは、ピクセル内において、電場増強による効果が、液晶分子がより水平に倒れること（リタデーションの増加）に寄与しているのがわかる。
【０１６３】
さらに、図２に示す構造のＰＳＡ素子について、図１２は、ＩＴＯの溝の深さ（第２の電極ａの厚み）と下部ＩＴＯの厚み（第２の電極ｂの厚み）を変えたときの輝度のシミュレーション結果を等高線図で示したものである。条件範囲は、ＩＴＯの溝の深さを０．０７５μｍ以下とし、下部ＩＴＯの厚みを０．０３５μｍ以上とした。好ましくは、溝の深さは０．０５５μｍ以下であり、下部の厚みは０．０５５μｍ以上であった。特に好ましくは、溝の深さは０．０３５μｍ以下であり、下部の厚みは０．０７５μｍ以上であった。なお、シミュレーションでは、シンテック（株）製ソフトウェア「ＬＣＤＭａｓｔｅｒ  ３Ｄ  ｖｅｒ．８」を使用した（以下、同様）。
【０１６４】
図２に示す構造のＰＳＡ素子について、図１３は、図１に示す構造のＰＳＡ素子および図３に示す構造のＰＳＡ素子との輝度を比較するシミュレーション結果を示すグラフである。図２の素子について、数値（０．０３５−０．０７５等）は「溝の深さ−下部の厚み（μｍ）」を示す。図２の素子は、従来の図３に示す構造の素子に比べ、輝度が最大で４０％向上した。
【０１６５】
図２に示す構造のＰＳＡ素子について、図１４は、電圧−輝度曲線のシミュレーション結果を示すグラフである。図２の素子について、数値（０．０３５−０．０７５等）は「溝の深さ−下部の厚み（μｍ）」を示す。図１に示す構造のＰＳＡ素子および図３に示す構造のＰＳＡ素子に比べ、曲線のカーブがより左にシフトしている。すなわち、図２の素子は、液晶表示素子の操作電圧を下げることができる。
【０１６６】
図２に示す構造のＰＳＡ素子について、図１５は、応答時間のシミュレーション結果を示すグラフである。図２の素子について、数値（０．０２−００６等）は「溝の深さ−下部の厚み（μｍ）」を示す。図１および図２に示す構造のＰＳＡ素子は、図３に示す構造のＰＳＡ素子に比べ、曲線のカーブがより左にシフトしており、立ち上がり時間（Ｔｏｎ）の顕著な改善が見られる。下記表４．に立ち上がり時間（Ｔｏｎ）の改善幅を示す。
【０１６７】
2018077452.tif 000048
【０１６８】
図１６に示す構造のＰＶＡ素子について説明する。図１６（ａ）は本発明の新規ＩＴＯパターンを有する素子であり、図１６（ｂ）は従来のＩＴＯパターンを有する素子である。図１６（ａ）に示す構造のＰＶＡ素子は、絶縁層２３を介して複数層に積層された第２の電極（２２ａ、２２ｂ’）を備え、第２の電極ｂ’（２２ｂ’）はスリットを有する。
【０１６９】
図１７は、図１６（ａ）に示す構造のＰＶＡ素子と、図１６（ｂ）に示す構造のＰＶＡ素子の電圧−透過率曲線のシミュレーション結果を示すグラフである。従来のＩＴＯパターン（Ｔ％＝５９．６％）に比べ、新規ＩＴＯパターン（Ｔ％＝６４．８％）では、透過率が著しく向上し、かつ低電圧化する傾向にあった。
【０１７０】
図１８に、図１６（ａ）（ｂ）に示す構造のＰＶＡ素子のＩＴＯパターンを説明するための、ＩＴＯマスクを示す。図１８に示す第２の電極ｂ’のＩＴＯマスクは、ＩＴＯ電極部の中央に図の縦方向にスリット部を有している。
【０１７１】
図１９（ａ）に、第２の電極のＩＴＯパターンを示す。新規ＩＴＯパターン（Ｐ１〜Ｐ４）は、第２の電極ａのＩＴＯパターンと第２の電極ｂ’のＩＴＯパターンを重ねたものである。さらに図１９（ｂ）に、各パターンついて、透過率（Ｔ）と、従来ＩＴＯパターンを基準とした透過率の改善率のシミュレーション結果を示すグラフを示す。新規ＩＴＯパターン（Ｐ１〜Ｐ４）は、明らかに透過率が向上した。特にＰ４の透過率は、約９％向上している。
【０１７２】
図２０（ａ）に、新規ＩＴＯパターンＰ４および従来ＩＴＯパターンの俯瞰図を示す。図２０（ｂ）に、これらのパターン、および、新規ＩＴＯパターンＰ４と条件の異なる新規ＩＴＯパターンＰ４−１について、透過率（Ｔ）と、従来ＩＴＯパターンを基準とした透過率の改善率のシミュレーション結果を示すグラフを示す。Ｐ４とＰ４−１の条件は、下記表５．のとおりである。新規ＩＴＯパターンでは透過率が向上した。Ｐ４は改善率が約９％であり、Ｐ４−１は改善率がさらに向上し約１５％であった。
【０１７３】
2018077452.tif 000049
【０１７４】
図２１に、新規ＩＴＯパターンＰ４および従来ＩＴＯパターン（図２１（ｂ））について、パターンの位置と、透過率のシミュレーション結果との関係を示す。図２１（ａ）は、俯瞰図の縦方向の位置に対する透過率の変化を示す。新規ＩＴＯパターンでは、第２の電極ｂ’を有しているため、第２の電極ａの櫛型ＩＴＯおよびスリットエッジの明暗分布が比較的均一で、全体の透過率も高い傾向であった。図２１（ｃ）は、俯瞰図の横方向の位置に対する透過率の変化を示す。第２の電極ｂ’を有しているため、スリット部の電場が増加し、暗線エリアの透過率が向上したことにより、素子全体の透過率は高くなった。
【０１７５】
新規ＩＴＯパターンＰ４（図２２（ａ））について、ＤＯＥ法を用い、各影響因子の条件範囲を設定するため、図２２（ｂ）に「Ｓｄ−ＩＴＯ」「Ｒａｔｉｏ１」「Ｒａｔｉｏ２」「Ｒａｔｉｏ３」の定義を示す。
【０１７６】
図２３（ａ）はＳｄ−ＩＴＯとＲａｔｉｏ１を変えたときの透過率のシミュレーション結果を等高線図で示す。図２３（ａ）に示すように、Ｓｄ−ＩＴＯが小さければ小さいほど透過率は高くなる。図２３（ｂ）はＳｄ−ＩＴＯとＲａｔｉｏ２を変えたときの透過率のシミュレーション結果を等高線図で示す。図２３（ｂ）では、透過率がより高くなるのは、Ｓｄ＞６およびＳｄ＜４の範囲である。したがって、条件範囲は、下記のとおりとなる。
１．条件範囲
１．Ｓｄ−ＩＴＯ＜６μｍ
２．４．０≦Ｒａｔｉｏ１≦４．６
３．Ｒａｔｉｏ２≧０．９５
２．好ましい条件範囲
１．Ｓｄ−ＩＴＯ＜５μｍ
２．４．０≦Ｒａｔｉｏ１≦４．６
３．Ｒａｔｉｏ２≧１．０５
３．特に好ましい条件範囲
１．Ｓｄ−ＩＴＯ＜４μｍ
２．４．０≦Ｒａｔｉｏ１≦４．６
３．１．１０≦Ｒａｔｉｏ２≦１．３０
上記を踏まえ、最適条件は、Ｓｄ＜４．１、１．１０＜Ｒａｔｉｏ２＜１．３０の範囲とすべきである。
【０１７７】
図２４は、従来ＩＴＯパターンと新規ＩＴＯパターンＰ４について応答時間のシミュレーション結果を比較したグラフである。下記表６．に測定結果を示す。立ち上がり（Ｔｏｎ）は、従来ＩＴＯパターンよりも新規ＩＴＯパターンが速い。立ち下がり（Ｔｏｆｆ）は、従来ＩＴＯパターンと新規ＩＴＯパターンにおいて顕著な差はなかった。新規ＩＴＯパターンでは、電場密度が大きくなり、液晶が速く倒れるため、応答速度（ＲＴｏｎ）が向上した。
【０１７８】
2018077452.tif 000050
【０１７９】
以上のとおり、本発明は、高分子支持配向（ＰＳＡ）型のＴＦＴ基板側にＩＴＯ電極を増加し（絶縁層を隔てて追加またはＴｏｐＩＴＯと一体化させて追加）、液晶分子の電圧駆動による倒れ角度を増大させることで、液晶性化合物の配向の均一性を改善し、スリット領域の透過率を向上させ、パネル全体の透過率の向上を可能とした。
【産業上の利用可能性】
【０１８０】
本発明の液晶表示素子に用いる液晶組成物は、高い上限温度、低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、負に大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性、大きな弾性定数などの特性において、少なくとも１つの特性を充足する、または少なくとも２つの特性に関して適切なバランスを有する。この組成物を含有する液晶表示素子は、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、長い寿命などの特性を有するので、液晶プロジェクター、液晶テレビなどに用いることができる。さらに、本発明の液晶表示素子は、輝度の増加により、高解像度液晶表示装置においてもその輝度を大幅に向上させることができる。一方で、ＬＥＤチップとバックライトモジュールの光学膜の数を低減させ、最終モジュール化のコストダウンを可能にする。輝度の増加により、低電圧化の設計が可能になり、充電製品の使用期間を延ばすことができる。輝度の増加により、セルギャップの低減が可能であり、応答速度の向上に寄与できる。そのため、動的画面の流暢性を改善し、３Ｄ効果を向上させることができる。
【０１８１】
さらに、例えばＰＳＡモードやＰＶＡモードと上述した液晶組成物とを組み合わせ、透過率を向上させるには、電極幅／Ｓｌｉｔ幅の比（Ｌ／Ｓ比）を修正することが一般的なやり方であり、電界の強度を増加させ、暗線も低減させることにより、５％程度の改善が可能である。ただし、液晶分子を倒すため、電極のＬ／Ｓ比には一定の制限がかかり、電極パターンを完全に無くすことができない（電極パターンを完全に無くすと液晶分子の倒れる方向が乱れる）。
本発明は、もう一つの次元へ導き、異なる平面で電極を設計することにより、問題を克服可能にするものである。透過率の向上として電界を増強することは一般的に考えられるが、異なる平面に電極を追加するというやり方は、特にＰＳＡ／ＰＶＡモードにおいては今までなく、その効果も顕著なものである。
【符号の説明】
【０１８２】
１、２、３      本発明の液晶表示素子
４、５      従来の液晶表示素子
１１      第１の基板
１２、１２’    第１の電極
２１      第２の基板
２２      第２の電極
２２ａ    第２の電極ａ
２２ｂ    第２の電極ｂ
２２ｂ’  第２の電極ｂ’
２３      絶縁層
３１      液晶層
Ｒ        電場増加領域
Ａ−Ａ’  エリア
Ｂ        長方形のエリア
Ｃ        パターンＩＴＯを除いたエリア
４１      基板
４２      ゲート絶縁層
４３      保護層
４４      ピクセル電極
４５      フォトレジスト
Ａ１、Ａ２、Ａ３  エリア
５１      ＩＴＯ領域
５２      スリット領域
５３      パターンピクセルＩＴＯ
５４      ＤｏｗｎＩＴＯ
６１      ゲート
６２      ＳｉＮｘ
６３      ソース電極
６４      ｎ＋ａ-Ｓｉ
６５      ａ-Ｓｉ
６６      ドレイン電極
６７      コンタクトホール
６８      画素開口部
【図１】
2018077452.tif 000062
【図２】
2018077452.tif 000063
【図３】
2018077452.tif 000064
【図４】
2018077452.tif 000065
【図５】
2018077452.tif 000066
【図６】
2018077452.tif 000067
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月27日(2017.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と；
前記第１の基板に対向する第２の基板と；
前記第１の基板と前記第２の基板の間に封止された、液晶組成物を含有する液晶層と；
前記第１の基板の対向面と前記液晶層の間に、第１の電極と；
前記第２の基板の対向面と前記液晶層の間に、複数層に積層された第２の電極と；を備え、
前記液晶組成物が、負の誘電率異方性を有し、
前記複数層が、スリットを有する第２の電極ａと、第２の電極ｂを含み、
前記第２の電極ａと前記第２の電極ｂが、互いに直接接続されている、
液晶表示素子。
【請求項２】
動作モードが、ＶＡモード、ＵＶ２Ａモード、またはＦＰＡモードであり、
駆動方式がアクティブマトリックス方式である、
請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
絶縁層：を備え、
前記第２の電極ａと前記第２の電極ｂが、前記絶縁層を介して積層された、
請求項１または請求項２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記第１の基板と；
前記第１の基板の対向面側に形成されたカラーフィルタと；
前記カラーフィルタに形成された前記第１の電極と；
前記第２の基板と；
前記第２の基板の対向面側に形成された前記第２の電極のうちの一の電極である、前記第２の電極ｂと；
前記第２の電極ｂに形成された前記絶縁層と；
前記絶縁層に形成された、前記第２の電極のうちの一の電極である、画素電極としての前記第２の電極ａと；を備える、
請求項３に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記第２の電極ｂがスリットを有する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記液晶組成物が、添加物として重合性化合物を含有し、
前記重合性化合物が重合されている、高分子支持配向型である、
請求項４に記載の液晶表示素子。
【請求項７】
第１の基板と；
前記第１の基板に対向する第２の基板と；
前記第１の基板と前記第２の基板の間に封止された、液晶組成物を含有する液晶層と；
前記第２の基板の対向面と前記液晶層の間に、複数層に積層された第２の電極と；を備え、
前記液晶組成物が負の誘電率異方性を有し、
前記複数層の少なくとも２層が、一体として形成され、
前記２層が、スリットを有する第２の電極ａと、その直下の平板状の第２の電極ｂである、
液晶表示素子。
【請求項８】
前記第１の基板と；
前記第１の基板の対向面側に形成されたカラーフィルタと；
前記カラーフィルタに形成された第１の電極と；
前記第２の基板と；
前記第２の基板の対向面側に形成された、前記第２の電極ｂと；
前記第２の電極ｂに形成された、画素電極としての前記第２の電極ａと；を備え、
前記液晶組成物が、添加物として重合性化合物を含有し、
前記重合性化合物が重合されている、高分子支持配向型である、
請求項７に記載の液晶表示素子。
【請求項９】
前記液晶組成物が、前記添加物として式（３）で表される重合性化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、
請求項６または請求項８に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000086
式（３）において、環Ｆおよび環Ｉは独立して、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、テトラヒドロピラン−２−イル、１，３−ジオキサン−２−イル、ピリミジン−２−イル、またはピリジン−２−イルであり、これらの環において、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキルで置き換えられてもよく；環Ｇは、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、ナフタレン−１，２−ジイル、ナフタレン−１，３−ジイル、ナフタレン−１，４−ジイル、ナフタレン−１，５−ジイル、ナフタレン−１，６−ジイル、ナフタレン−１，７−ジイル、ナフタレン−１，８−ジイル、ナフタレン−２，３−ジイル、ナフタレン−２，６−ジイル、ナフタレン−２，７−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、またはピリジン−２，５−ジイルであり、これらの環において、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキルで置き換えられてもよく；Ｚ４およびＺ５は独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−ＣＨ２ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ（ＣＨ３）＝ＣＨ−、−ＣＨ＝Ｃ（ＣＨ３）−、または−Ｃ（ＣＨ３）＝Ｃ（ＣＨ３）−で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく；Ｓｐ１、Ｓｐ２、およびＳｐ３は独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、そして少なくとも１つの−ＣＨ２ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく；ｄは０、１、または２であり；ｅ、ｆ、およびｇは独立して、０、１、２、３、または４であり、そしてｅ、ｆ、およびｇの和は、１以上である。
【請求項１０】
式（３）において、Ｐ１、Ｐ２、およびＰ３が独立して式（Ｐ−１）から式（Ｐ−５）で表される重合性基の群から選択された基である、
請求項９に記載の液晶表示素子。
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式（Ｐ−１）から式（Ｐ−５）において、Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３は独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から５のアルキルである。
【請求項１１】
前記添加物が、式（３−１）から式（３−２７）で表される重合性化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物である、
請求項９または請求項１０に記載の液晶表示素子。
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式（３−１）から式（３−２７）において、Ｐ４、Ｐ５、およびＰ６は独立して、式（Ｐ−１）から式（Ｐ−３）で表される重合性基の群から選択された基であり、
2018077452.tif 000091
ここで、Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３は独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から５のアルキルであり；Ｓｐ１、Ｓｐ２、およびＳｐ３は独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−ＣＨ２ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。
【請求項１２】
前記添加物の割合が０．０３重量％から１０重量％の範囲である、
請求項６、請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項１３】
前記液晶組成物が、第一成分として式（１）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
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式（１）において、Ｒ１およびＲ２は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または炭素数２から１２のアルケニルオキシであり；環Ａおよび環Ｃは独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた１，４−フェニレン、またはテトラヒドロピラン−２，５−ジイルであり；環Ｂは、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−５−メチル−１，４−フェニレン、３，４，５−トリフルオロナフタレン−２，６−ジイル、または７，８−ジフルオロクロマン−２，６−ジイルであり；Ｚ１およびＺ２は独立して、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシであり；ａは、１、２、または３であり、ｂは０または１であり、そしてａとｂとの和は３以下であり、ａが２または３のとき、環ＡおよびＺ１はそれぞれ同一であってもよく、異なってもよい。
【請求項１４】
前記液晶組成物が、前記第一成分として式（１−１）から式（１−２２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、
請求項１３に記載の液晶表示素子。
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式（１−１）から式（１−２２）において、Ｒ１およびＲ２は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、または炭素数２から１２のアルケニルオキシである。
【請求項１５】
前記第一成分の割合が１０重量％から９０重量％の範囲である、
請求項１３または請求項１４に記載の液晶表示素子。
【請求項１６】
前記液晶組成物が、第二成分として式（２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000095
式（２）において、Ｒ３およびＲ４は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルであり；環Ｄおよび環Ｅは独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、または２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；Ｚ３は、単結合、エチレン、カルボニルオキシ、またはメチレンオキシであり；ｃは、１、２、または３であり、ｃが２または３のとき、環ＤおよびＺ３はそれぞれ同一であってもよく、異なってもよい。
【請求項１７】
前記液晶組成物が、前記第二成分として式（２−１）から式（２−１３）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有する、
請求項１６に記載の液晶表示素子。
2018077452.tif 000096
式（２−１）から式（２−１３）において、Ｒ３およびＲ４は独立して、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、炭素数２から１２のアルケニル、少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数２から１２のアルケニルである。
【請求項１８】
前記第二成分の割合が１０重量％から９０重量％の範囲である、
請求項１６または請求項１７に記載の液晶表示素子。
【請求項１９】
前記第１の基板および前記第２の基板がいずれも透明である、
請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項２０】
請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の液晶表示素子と；
バックライトと；を備える、
表示装置。