(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の化学式１で表される化合物を１種以上含み、
前記化学式１を構成する水素原子の一つ以上がフッ素原子に置換されたフッ素含有化合物を含むことを特徴とする液晶組成物。
【化１】
0006697325.tif 000032
（ここで、化学式１の
【化３】
0006697325.tif 000033
は、それぞれシクロヘキサン環またはテトラヒドロピラン環であり、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して水素、炭素数１〜８のアルキル、炭素数２〜８のアルケニル、または炭素数１〜８のアルコキシである。）
【請求項２】
前記フッ素含有化合物は、下記の化学式１−５、化学式１−６、化学式１−７、化学式１−９からなる群より選ばれる一つ以上であることを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【化５】
0006697325.tif 000034
【請求項３】
前記フッ素含有化合物の含有量が、液晶組成物全体に対して１重量％〜４０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項４】
下記の化学式２−１〜化学式２−８の化合物、と前記化学式２−１〜化学式２−８それぞれの式中Ｒ３及びＲ４に含まれる水素原子のいずれか一つ以上がフッ素原子に置換された化合物と、からなる群より選ばれる一つ以上の化合物を、液晶組成物全体に対して２重量％〜４０重量％でさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
（ここで、化学式２−１〜化学式２−８の、Ｒ３及びＲ４は、独立して水素、炭素数１〜８のアルキル、炭素数２〜８のアルケニル、または炭素数１〜８のアルコキシである。）
【化６】
0006697325.tif 000035
【請求項５】
下記の化学式３−１〜化学式３−１２の化合物と、前記化学式３−１〜化学式３−１２それぞれの式中Ｒ５及びＲ６に含まれる水素原子のいずれか一つ以上がフッ素原子に置換された化合物と、からなる群より選ばれる一つ以上の化合物を、液晶組成物全体に対して２重量％〜３０重量％でさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
（ここで、化学式３−１〜化学式３−１２の、Ｒ５及びＲ６は、独立して水素、炭素数１〜８のアルキル、炭素数２〜８のアルケニル、または炭素数１〜８のアルコキシである。）
【化７】
0006697325.tif 000036
0006697325.tif 000037
【請求項６】
画素電極が形成された第１絶縁基板と、
前記第１絶縁基板と対向し、共通電極が形成された第２絶縁基板と、
前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に、請求項１記載のフッ素含有化合物を１種以上含む液晶層と、を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
前記フッ素含有化合物は、下記の化学式１−５、化学式１−６、化学式１−７、化学式１−９からなる群より選ばれることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【化１２】
0006697325.tif 000038
【請求項８】
前記フッ素含有化合物の含有量は、液晶層全体に対して１重量％〜４０重量％であることを特徴とする請求項６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（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）は、現在、最も広く使用されている平板表示装置（ｆｌａｔ  ｐａｎｅｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）の一つである。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、液晶層の液晶分子の方向を決定し、液晶層を通過する光の透過率を調節する。
【０００３】
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ために非常に重要である。特に、液晶表示装置の用途が多様化されるにつれて、低電圧駆動、高い電圧保持比（ｖｏｌｔａｇｅ  ｈｏｌｄｉｎｇ  ｒａｔｉｏ、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多様な特性が求められる。
【０００４】
液晶表示装置の高速応答特性などを有するために、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進められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が目的とする技術的課題は、高速応答特性及び低温安定性を実現するための液晶組成物及びこれを含む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】
【０００６】
このような課題を解決するために、本発明の実施例に係る液晶組成物は、下記の化学式１で表される化合物を１種以上含み、前記化学式１を構成する水素原子の一つ以上がフッ素原子に置換されたフッ素含有化合物を含むことを特徴とする。
【化１】
0006697325.tif 000002
（ここで、化学式１の
【化３】
0006697325.tif 000003
は、それぞれシクロヘキサン環またはテトラヒドロピラン環であり、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して水素、炭素数１〜８のアルキル、炭素数２〜８のアルケニル、または炭素数１〜８のアルコキシである。）
【００１０】
前記フッ素含有化合物は、下記の化学式１−５、化学式１−６、化学式１−７、化学式１−９からなる群より選ばれる一つ以上であることが好ましい。
【化５】
0006697325.tif 000004
【００１２】
前記フッ素含有化合物の含有量が、液晶組成物全体に対して１重量％〜４０重量％であることが好ましい。
【００１３】
下記の化学式２−１〜化学式２−８の化合物、と前記化学式２−１〜化学式２−８それぞれの式中Ｒ３及びＲ４に含まれる水素原子のいずれか一つ以上がフッ素原子に置換された化合物と、からなる群より選ばれる一つ以上の化合物を、液晶組成物全体に対して２重量％〜４０重量％でさらに含むことが好ましい。
（ここで、化学式２−１〜化学式２−８の、Ｒ３及びＲ４は、独立して水素、炭素数１〜８のアルキル、炭素数２〜８のアルケニル、または炭素数１〜８のアルコキシである。）
【化６】
0006697325.tif 000005
【００１５】
下記の化学式３−１〜化学式３−１２の化合物と、前記化学式３−１〜化学式３−１２それぞれの式中Ｒ５及びＲ６に含まれる水素原子のいずれか一つ以上がフッ素原子に置換された化合物と、からなる群より選ばれる一つ以上の化合物を、液晶組成物全体に対して２重量％〜３０重量％でさらに含むことが好ましい。
（ここで、化学式３−１〜化学式３−１２の、Ｒ５及びＲ６は、独立して水素、炭素数１〜８のアルキル、炭素数２〜８のアルケニル、または炭素数１〜８のアルコキシである。）
【化７】
0006697325.tif 000006
0006697325.tif 000007
【００１７】
上記課題を解決するためになされた本発明による液晶表示装置は、画素電極が形成された第１絶縁基板と、前記第１絶縁基板と対向し、共通電極が形成された第２絶縁基板と、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に、本発明のフッ素含有化合物を１種以上含む液晶層と、を有することを特徴とする。
【００２０】
前記フッ素含有化合物は、下記の化学式１−５、化学式１−６、化学式１−７、化学式１−９からなる群より選ばれることが好ましい。
【化１２】
0006697325.tif 000008
【００２１】
前記フッ素含有化合物の含有量が、液晶組成物全体に対して１重量％〜４０重量％であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明の一実施例は、シクロヘキサンが二重結合で連結された化合物を含む液晶組成物を提供し、これを適用して液晶表示装置を形成することにより、液晶表示装置の性能を改善した。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例に係る液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。
【図２】本発明の一実施例に係る液晶表示装置の配置図である。
【図３】図２の液晶表示装置をＩＶ−ＩＶ線に沿って示した断面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る下部表示板の画素電極の基本領域を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
添付の図面を参照し、本発明の実施例について本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態に具現されることができ、ここで説明する実施例に限らない。
【００２５】
図面で様々な層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似した部分については同一の図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるというと、これは、他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるというと、中間に他の部分がないことを意味する。
【００２６】
次に、本発明の実施例に係る液晶組成物及びこのような液晶組成物が適用された液晶表示装置について図面を参照して詳しく説明する。
【実施例】
【００２７】
本発明の一実施例に係る液晶組成物は、下記の化学式１で表される化合物を１種以上含む。
【化１３】
0006697325.tif 000009
化学式１において、
【化１４】
0006697325.tif 000010
は、それぞれシクロヘキサンまたはテトラヒドロピランである。
【００２８】
化学式１において、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、水素、炭素数１〜８のアルキル、炭素数２〜８のアルケニル、または炭素数１〜８のアルコキシである。
【００２９】
化学式１において、Ｒ１及びＲ２に含まれる水素は、Ｆに置換されることができ、Ｒ１及びＲ２に含まれる−ＣＨ２−は、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２−、−ＯＣＦ２−のいずれか一つに置換されることができ、Ｒ１及びＲ２に含まれる−ＣＨ３は、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３に置換されることができる。
【００３０】
また、化学式１の
【化１５】
0006697325.tif 000011
に含まれる水素は、Ｆに置換されることができ、−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＦ２−のいずれか一つに置換されることができる。
【００３１】
化学式１の化合物は、下記の化学式１−１〜化学式１−９からなる群より選択される一つであることができる。
【化１６】
0006697325.tif 000012
0006697325.tif 000013
【００３２】
化学式１で表される化合物の製造工程を図式化すると、下記の通りである。
【化１７】
0006697325.tif 000014
【００３３】
しかし、前記製造工程は例示的なものであり、化学式１の化合物は、他の製造工程を通じて製造されることができることは自明である。
【００３４】
本発明の一実施例に係る液晶組成物は、化学式１で表される化合物を１重量％〜４０重量％含むことができる。
【００３５】
本発明の一実施例に係る液晶組成物は、下記の化学式２−１〜化学式２−８からなる群より選択される一つ以上の化合物をさらに含むことができる。
【化１８】
0006697325.tif 000015
【００３６】
化学式２−１〜化学式２−８において、Ｒ３及びＲ４は、水素、炭素数１〜８のアルキル、炭素数２〜８のアルケニル、または炭素数１〜８のアルコキシである。
【００３７】
化学式２−１〜化学式２−８において、Ｒ３及びＲ４に含まれる水素は、Ｆに置換されることができ、Ｒ３及びＲ４に含まれる−ＣＨ２−は、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２−、−ＯＣＦ２−のいずれか一つに置換されることができ、Ｒ３及びＲ４に含まれる−ＣＨ３は、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３に置換されることができる。
【００３８】
また、本発明の液晶組成物において、化学式２−１〜化学式２−８の化合物の含有量は、液晶組成物全体に対してそれぞれ２重量％〜４０重量％であることができる。
【００３９】
本発明の液晶組成物は、下記の化学式３−１〜化学式３−１２からなる群より選択される一つ以上の化合物をさらに含むことができる。
【化１９】
0006697325.tif 000016
0006697325.tif 000017
【００４０】
化学式３−１〜化学式３−１２において、Ｒ５及びＲ６は、独立して水素、炭素数１〜８のアルキル、炭素数２〜８のアルケニル、または炭素数１〜８のアルコキシである。
【００４１】
また、Ｒ５及びＲ６に含まれる水素のうち、一部がフッ素に置換されることができる。
【００４２】
本発明の液晶組成物において、化学式３−１〜３−化学式１２の化合物の含有量は、２重量％〜３０重量％であることができる。
【００４３】
以上のように、本発明の一実施例に係る液晶組成物は、下記の化学式１で表される化合物を含む。
【化２０】
0006697325.tif 000018
【００４４】
化学式１で表される化合物は、二重結合で連結された２個のシクロヘキサン環と、両側末端基からなる。この時、２個のシクロヘキサン環の間に位置する二重結合は、周辺の水素原子によって覆われているため、反応性が高くなく、比較的安定した状態を維持することができる。
【００４５】
本発明の比較例に係る液晶組成物の場合、２個のシクロヘキサン環が単結合している化合物を含む。しかし、本発明の一実施例に係る液晶組成物においては、２個のシクロヘキサン環が二重結合している化合物（化学式１で表される化合物）を含むことにより、既存の液晶組成物に比べて低温安定性が改善され、低粘度を実現し、応答速度が改善された。
【００４６】
表１は、２個のシクロヘキサン環が二重結合で連結された本発明の化合物及び２個のシクロヘキサン環が単結合で連結された本発明の比較例の化合物の物性を比較したものである。化合物の物性としては、分子量（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｗｅｉｇｈｔ）、Ｄｉｐｏｌｅ  ｍｏｍｅｎｔ（Ｄ）、屈折率異方性（Δｎ）、回転粘度（γ１）、低温安定性を測定した。
【表１】
0006697325.tif 000019
【００４７】
上記表１を参照すると、本発明の液晶組成物に含まれる二重結合のシクロヘキサンコアを有する化合物は、単結合のシクロヘキサンコアを有する既存の構造の化合物に比べて、同等水準の信頼性を維持しつつも、低温安定性が改善されることを確認することができた。即ち、物性に優れ、低温安定性の改善により液晶組成物内の含有量を高めることができる。
【００４８】
また、表１を参照すると、本発明の新規の液晶組成物の場合、回転粘度が比較例の場合に比べて減少することを確認することができた。このような回転粘度の減少は液晶の応答速度に寄与する構成であり、本発明の新規の液晶組成物を含む場合、回転粘度を減少させて液晶の応答速度を向上させることができる。
【００４９】
以下では、本発明の比較例に係る液晶組成物と本発明の一実施例に係る液晶組成物の物性を比較する。
【００５０】
表２は、本発明の一実施例に係る液晶組成物の化合物の組成及び含有量を表したものである。
【表２】
0006697325.tif 000020
【００５１】
表３は、本発明の一比較例に係る液晶組成物の化合物の組成及び含有量を表したものである。
【表３】
0006697325.tif 000021
【００５２】
表４は、表２の組成を有する本発明の一実施例に係る液晶組成物（実施例１）及び表３の組成を有する本発明の比較例に係る液晶組成物（比較例１）の物性を比較した結果である。
【００５３】
この時、比較する物性としては、等方相転移温度（Ｔｎｉ）、屈折率異方性（Δｎ）、誘電率異方性（Δε）、回転粘度（γ１）、低温安定性（ＬＴＳ）、電圧保持比（ＶＨＲ）を測定した。
【表４】
0006697325.tif 000022
【００５４】
上記表４を参照すると、本発明の一実施例に係る液晶組成物は、Ｔｎｉを除いた全ての物性が比較例に係る液晶組成物に比べて同等またはそれ以上であることを確認することができた。特に、本発明の一実施例に係る液晶組成物は、本発明の比較例に係る液晶組成物に比べて低温安定性が顕著に改善されることを確認することができた。
【００５５】
これは、本発明におけるシクロヘキサンが結合された化合物（前記表２の番号１、２の化合物）は、二重結合で結合されているが、比較例のシクロヘキサンが結合された化合物（前記表３の番号６、７の化合物）は、単結合で結合されていることによる。
【００５６】
即ち、比較例に係る既存の液晶組成物は、シクロヘキサンが単結合で結合している（表３の番号６、７の化合物）。このような化合物は低温安定性が低い。従って、このような液晶組成物を過剰に含む場合には、低温安定性が低くなり、結果として十分な量を液晶組成物に含むことができなかった。
【００５７】
しかし、本発明の一実施例に係る液晶組成物は、シクロヘキサンが二重結合で結合している（表２の番号１、２の化合物）。このような化合物は、低温安定性に優れている。従って、表２〜４から分かるように、このような化合物を含む本発明の一実施例に係る液晶組成物は、比較例に係る液晶組成物に比べて過剰に含有されているにもかかわらず、より優れた低温安定性を示した。。
【００５８】
このように改善された低温安定性は、液晶組成物の保管及び流通を容易にするため、経済性を改善することができる。
【００５９】
また、表２の化学式１及び化学式２の化合物並びに表３の化学式５及び化学式６の化合物は、液晶組成物の粘度を低くし、応答速度に寄与する化合物である。
【００６０】
液晶の応答速度と液晶の回転粘度は、下記のような関係がある。即ち、液晶のセルギャップ（ｄ）が増大すれば液晶の応答時間が増大し、回転粘度（γ１）が増大すれば液晶の応答時間が増大する。
【数１】
0006697325.tif 000023
【００６１】
従って、同一のセルギャップの液晶表示装置で液晶の応答速度を速くするためには、回転粘度を低くすることが重要である。
【００６２】
この時、上記表１で確認したように、本発明の一実施例に係る化合物は、回転粘度が本発明の比較例に係る化合物より低い。従って、液晶の応答時間を減少させることができる。
【００６３】
また、上記で説明したように、本発明の一実施例に係る液晶組成物は、応答速度に寄与する化合物をさらに広範囲で含むことができる。これは、前述したように、本発明の化学式１の化合物は、シクロヘキサンが二重結合で連結されており、低温安定性に優れるため、過剰に含まれる場合でも液晶組成物の低温安定性を維持することができるからである。
【００６４】
即ち、本発明の一実施例に係る液晶組成物は、シクロヘキサンが二重結合で連結された化合物を含むことにより、比較例に係る既存の液晶組成物に比べて低温安定性に優れ、応答速度も改善することができる。
【００６５】
以下では、本発明の一実施例に係る液晶組成物が適用された液晶表示装置について説明する。
【００６６】
但し、下記で説明する液晶表示装置の構造は例示的なものであり、本発明の一実施例に係る液晶表示装置は、垂直配向モードの液晶表示装置の場合、制限なく使用できることは自明である。
【００６７】
先ず、図１を参照して、本発明の液晶表示装置の信号線及び画素の配置とその駆動方法について説明する。図１は、本発明の実施例に係る液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。
【００６８】
図１を参照すると、本発明の実施例に係る液晶表示装置の一画素（ＰＸ）は、ゲート信号を伝達するゲート線（ＧＬ）及びデータ信号を伝達するデータ線（ＤＬ）、分圧基準電圧を伝達する分圧基準電圧線（ＲＬ）を含む複数の信号線、そして、複数の信号線に連結されている第１、第２及び第３スイッチング素子（Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ）、第１及び第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ、Ｃｌｃｂ）を含む。
【００６９】
第１及び第２スイッチング素子（Ｑａ、Ｑｂ）は、それぞれゲート線（ＧＬ）及びデータ線（ＤＬ）に連結されており、第３スイッチング素子（Ｑｃ）は、第２スイッチング素子（Ｑｂ）の出力端子及び分圧基準電圧線（ＲＬ）に連結されている。
【００７０】
第１スイッチング素子（Ｑａ）及び第２スイッチング素子（Ｑｂ）は、薄膜トランジスターなどの三端子素子であり、その制御端子はゲート線（ＧＬ）と連結されており、入力端子はデータ線（ＤＬ）と連結されており、第１スイッチング素子（Ｑａ）の出力端子は第１液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ）に連結されており、第２スイッチング素子（Ｑｂ）の出力端子は第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）及び第３スイッチング素子（Ｑｃ）の入力端子に連結されている。
【００７１】
第３スイッチング素子（Ｑｃ）も薄膜トランジスターなどの三端子素子であり、制御端子はゲート線（ＧＬ）と連結されており、入力端子は第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）と連結されており、出力端子は分圧基準電圧線（ＲＬ）に連結されている。
【００７２】
ゲート線（ＧＬ）にゲートオン信号が印加されれば、これに連結された第１スイッチング素子（Ｑａ）、第２スイッチング素子（Ｑｂ）、そして第３スイッチング素子（Ｑｃ）がオンになる。これにより、データ線（ＤＬ）に印加されたデータ電圧は、オンになった第１スイッチング素子（Ｑａ）及び第２スイッチング素子（Ｑｂ）を通じて、第１副画素電極（ＰＥａ）及び第２副画素電極（ＰＥｂ）に印加される。この時、第１副画素電極（ＰＥａ）及び第２副画素電極（ＰＥｂ）に印加されたデータ電圧は、互いに同一であり、第１液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ）及び第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）は、共通電圧とデータ電圧の差として同一の値で充電される。これと同時に、第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）に充電された電圧は、オンになった第３スイッチング素子（Ｑｃ）を通じて分圧される。これにより、第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）に充電された電圧値は、共通電圧と分圧基準電圧の差により低くなる。即ち、第１液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ）に充電された電圧は、第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）に充電された電圧よりさらに高くなる。
【００７３】
このように、第１液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ）に充電された電圧と第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）に充電された電圧は、互いに異なる。第１液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ）の電圧と第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）の電圧が互いに異なるので、第１副画素と第２副画素で液晶分子が傾いた角度が異なり、これにより、二つの副画素の輝度が変わる。従って、第１液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ）の電圧と第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）の電圧を適切に調節すれば、側面から見る映像が正面から見る映像に最大限近くなるようにすることができ、このようにすることで側面視認性を向上することができる。
【００７４】
図１に示した実施例では、第１液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ）に充電された電圧と第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）に充電された電圧が異なるようにするために、第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）と分圧基準電圧線（ＲＬ）に連結された第３スイッチング素子（Ｑｃ）を含んだが、本発明の他の一実施例に係る液晶表示装置の場合、第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）を減圧（ｓｔｅｐ−ｄｏｗｎ）キャパシタに連結してもよい。具体的には、減圧ゲート線に連結された第１端子、第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）に連結された第２端子、そして減圧キャパシタに連結された第３端子を含む第３スイッチング素子を含み、第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）に充電された電荷量の一部を減圧キャパシタに充電されるようにして、第１液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）と第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）との間の充電電圧が異なるよう設定してもよい。また、本発明の他の一実施例に係る液晶表示装置の場合、第１液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）と第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）がそれぞれ互いに異なるデータ線に連結され、互いに異なるデータ電圧の印加を受けるようにすることで、第１液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）と第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）との間の充電電圧が異なるよう設定してもよい。それ以外に、他の多様な方法により、第１液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）と第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）との間の充電電圧が異なるよう設定してもよい。
【００７５】
以下、図２〜図４を参照して、本発明の液晶表示装置の第１基板及び第２基板の配置について説明する。
【００７６】
図２は、本発明の一実施例に係る液晶表示装置の配置図であり、図３は、図２の液晶表示装置をＩＶ−ＩＶ線に沿って示した断面図である。図４は、本発明の一実施例に係る下部表示板の画素電極の基本領域を示した平面図である。
【００７７】
先ず、下部表示板１００について説明する。
【００７８】
透明なガラスまたはプラスチックなどで作られた絶縁基板１１０上にゲート線１２１と分圧基準電圧線１３１を含むゲート導電体が形成されている。
【００７９】
ゲート線１２１は、第１ゲート電極１２４ａ、第２ゲート電極１２４ｂ、第３ゲート電極１２４ｃ及び他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部分（図示せず）を含む。
【００８０】
分圧基準電圧線１３１は、第１維持電極１３５、１３６、そして基準電極１３７を含む。分圧基準電圧線１３１に連結されていないが、第２副画素電極１９１ｂと重畳する第２維持電極１３８、１３９が位置している。
【００８１】
ゲート線１２１及び分圧基準電圧線１３１上にはゲート絶縁膜１４０が形成されている。
【００８２】
ゲート絶縁膜１４０上には、第１半導体１５４ａ、第２半導体１５４ｂ及び第３半導体１５４ｃが形成されている。
【００８３】
半導体１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ上には、複数の抵抗性接触部材１６３ａ、１６５ａ、１６３ｂ、１６５ｂ、１６３ｃ、１６５ｃが形成されている。
【００８４】
抵抗性接触部材１６３ａ、１６５ａ、１６３ｂ、１６５ｂ、１６３ｃ、１６５ｃ及びゲート絶縁膜１４０上には、第１ソース電極１７３ａ及び第２ソース電極１７３ｂを含む複数のデータ線１７１、第１ドレイン電極１７５ａ、第２ドレイン電極１７５ｂ、第３ソース電極１７３ａ及び第３ドレイン電極１７５ｃを含むデータ導電体が形成されている。
【００８５】
データ導電体及びその下に位置している半導体及び抵抗性接触部材は、一つのマスクを利用して同時に形成されることができる。
【００８６】
データ線１７１は、他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部分（図示せず）を含む。
【００８７】
第１ゲート電極１２４ａ、第１ソース電極１７３ａ及び第１ドレイン電極１７５ａは、第１島型半導体１５４ａと共に一つの第１薄膜トランジスター（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）（Ｑａ）をなし、薄膜トランジスタのチャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）は、第１ソース電極１７３ａと第１ドレイン電極１７５ａとの間の半導体１５４ａに形成される。同様に、第２ゲート電極１２４ｂ、第２ソース電極１７３ｂ及び第２ドレイン電極１７５ｂは、第２島型半導体１５４ｂと共に一つの第２薄膜トランジスター（Ｑｂ）をなす。チャンネルは、第２ソース電極１７３ｂと第２ドレイン電極１７５ｂとの間の半導体１５４ｂに形成され、第３ゲート電極１２４ｃ、第３ソース電極１７３ｃ及び第３ドレイン電極１７５ｃは、第３島型半導体１５４ｃと共に一つの第３薄膜トランジスター（Ｑｃ）をなす。チャンネルは、第３ソース電極１７３ｃと第３ドレイン電極１７５ｃとの間の半導体１５４ｃに形成される。
【００８８】
第２ドレイン電極１７５ｂは、第３ソース電極１７３ｃと連結されており、広く拡張した拡張部１７７を含む。
【００８９】
データ導電体１７１、１７３ｃ、１７５ａ、１７５ｂ、１７５ｃ及び露出した半導体１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ部分上には、第１保護膜１８０ｐが形成されている。第１保護膜１８０ｐは、窒化ケイ素または酸化ケイ素などの無機絶縁膜を含むことができる。第１保護膜１８０ｐは、色フィルター２３０の顔料が露出した半導体１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ部分に流入することを防止することができる。
【００９０】
第１保護膜１８０ｐ上には、色フィルター２３０が形成されている。色フィルター２３０は、互いに隣接した二つのデータ線に沿って縦方向に伸びている。第１保護膜１８０ｐ、色フィルター２３０の周縁、そしてデータ線１７１上には、第１遮光部材２２０が位置している。
【００９１】
しかし、色フィルター２３０は、下部表示板１００に形成されず、上部表示板２００に形成されてもよい。
【００９２】
色フィルター２３０上には第２保護膜１８０ｑが形成されている。
【００９３】
第２保護膜１８０ｑは、窒化ケイ素または酸化ケイ素などの無機絶縁膜を含むことができる。第２保護膜１８０ｑは、色フィルター２３０が浮き立つことを防止し、色フィルター２３０から流入する溶剤（ｓｏｌｖｅｎｔ）のような有機物による液晶層３の汚染を抑制して、画面駆動時に発生し得る残像のような不良を防止する。
【００９４】
第１保護膜１８０ｐ及び第２保護膜１８０ｑには、第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂを露出する第１接触孔（ｃｏｎｔａｃｔ  ｈｏｌｅ）１８５ａ及び第２接触孔１８５ｂが形成されている。
【００９５】
第１保護膜１８０ｐ及び第２保護膜１８０ｑ、そしてゲート絶縁膜１４０には、基準電極１３７の一部と第３ドレイン電極１７５ｃの一部を露出する第３接触孔１８５ｃが形成されており、第３接触孔１８５ｃは、連結部材１９５が覆っている。連結部材１９５は、第３接触孔１８５ｃを通じて表われている基準電極１３７と第３ドレイン電極１７５ｃとを電気的に連結する。
【００９６】
第２保護膜１８０ｑ上には、複数の画素電極（ｐｉｘｅｌ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１９１が形成されている。各画素電極１９１は、ゲート線１２１を挟んで互いに分離され、ゲート線１２１を中心として列方向に隣接する第１副画素電極１９１ａと第２副画素電極１９１ｂとを含む。画素電極１９１は、ＩＴＯ及びＩＺＯなどの透明物質からなる。画素電極１９１は、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質やアルミニウム、銀、クロムまたはその合金などの反射性金属で作ることができる。
【００９７】
第１副画素電極１９１ａと第２副画素電極１９１ｂは、それぞれ図５に示した基本電極またはその変形を一つ以上含んでいる。
【００９８】
第１副画素電極１９１ａ及び第２副画素電極１９１ｂは、第１接触孔１８５ａ及び第２接触孔１８５ｂを通じて、それぞれ第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂと物理的、電気的に連結されており、第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂからデータ電圧の印加を受ける。この時、第２ドレイン電極１７５ｂに印加されたデータ電圧の一部は、第３ソース電極１７３ｃを通じて分圧され、第１副画素電極１９１ａに印加される電圧の大きさは、第２副画素電極１９１ｂに印加される電圧の大きさより大きくなる。
【００９９】
データ電圧が印加された第１副画素電極１９１ａ及び第２副画素電極１９１ｂは、上部表示板２００の共通電極２７０と共に電場を生成することにより、二つの電極１９１、２７０間の液晶層３の液晶分子の方向を決定する。このように決められた液晶分子の方向によって液晶層３を通過する光の輝度が変わる。
【０１００】
液晶層３については、以後で詳しく説明する。
【０１０１】
画素電極１９１上には下部配向膜１１が塗布されている。
【０１０２】
そこで、図４を参照して下部表示板の基本電極１９９について説明する。
【０１０３】
図４に示すように、基本電極１９９の全体的な形状は四角形であり、横幹部１９３及びこれと直交する縦幹部１９２からなる十字型幹部を含む。また、基本電極１９９は、横幹部１９３と縦幹部１９２によって第１副領域（Ｄａ）、第２副領域（Ｄｂ）、第３副領域（Ｄｃ）、そして第４副領域（Ｄｄ）に分けられ、各副領域（Ｄａ−Ｄｄ）は、複数の第１微細枝部１９４ａ、複数の第２微細枝部１９４ｂ、複数の第３微細枝部１９４ｃ、そして複数の第４微細枝部１９４ｄを含む。
【０１０４】
第１微細枝部１９４ａは、横幹部１９３または縦幹部１９２から左側の上方向に斜めに伸びており、第２微細枝部１９４ｂは、横幹部１９３または縦幹部１９２から右側の上方向に斜めに伸びている。また、第３微細枝部１９４ｃは、横幹部１９３または縦幹部１９２から左側下方に伸びており、第４微細枝部１９４ｄは、横幹部１９３または縦幹部１９２から右側下方に斜めに伸びている。
【０１０５】
第１〜第４微細枝部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄは、ゲート線１２１ａ、１２１ｂまたは横幹部１９３と約４５度または１３５度の角をなす。また、隣接する二つの副領域（Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ）の微細枝部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄは、互いに直交することができる。
【０１０６】
微細枝部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄの幅は、２．５μｍ〜５．０μｍであってもよく、一副領域（Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ）内で隣接する微細枝部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄ間の間隔は、２．５μｍ〜５．０μｍであってもよい。
本発明の他の一実施例によると、微細枝部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄの幅は、横幹部１９３または縦幹部１９２に近いほど広くなることができ、一つの微細枝部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄで、幅が最も広い部分と最も狭い部分との差は、０．２μｍ〜１．５μｍであることができる。
【０１０７】
第１副画素電極１９１ａ及び第２副画素電極１９１ｂは、第１接触孔１８５ａ及び第２接触孔１８５ｂを通じてそれぞれ第１ドレイン電極１７５ａまたは第２ドレイン電極１７５ｂと連結されており、第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂからデータ電圧の印加を受ける。この時、第１〜第４微細枝部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄの辺は、電場を歪曲して液晶分子３１の傾斜方向を決定する水平成分を作り出す。電場の水平成分は、第１〜第４微細枝部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄの辺にほぼ水平である。従って、図４に示すように、液晶分子３１は、微細枝部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄの長さ方向に平行な方向に傾く。一画素電極１９１は、微細枝部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄの長さ方向が互いに異なる四つの副領域（Ｄａ−Ｄｄ）を含むので、液晶分子３１が傾く方向は、ほぼ４方向となり、液晶分子３１の配向方向が異なる四つのドメインが液晶層３に形成される。このように液晶分子が傾く方向を多様にすれば、液晶表示装置の基準視野角が大きくなる。
【０１０８】
次に、上部表示板２００について説明する。
【０１０９】
図２及び図３を参照すると、絶縁基板２１０上にブラックマトリックス２２０が形成されている。ブラックマトリックスは、下部表示板１００のデータ線が形成された領域及びトランジスターなどが形成された領域と対応して、上部表示板２００に形成されている。
【０１１０】
ブラックマトリックス上には蓋膜２５０が形成されている。蓋膜２５０は省略してもよい。
【０１１１】
蓋膜２５０上には共通電極２７０が形成されている。共通電極２７０上には上部配向膜２１が塗布されている。
【０１１２】
下部表示板１００と上部表示板２００との間には、液晶層３が形成されている。この時、液晶層３は前述したように、本発明の一実施例に係る液晶組成物を含む。
【０１１３】
即ち、前記液晶層３は、下記の化学式１で表される化合物を１種以上含む。
【化２１】
0006697325.tif 000024
化学式１において、
【化２２】
0006697325.tif 000025
は、それぞれシクロヘキサンまたはテトラヒドロピランである。
【０１１４】
化学式１において、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、水素、炭素数１〜８のアルキル、炭素数２〜８のアルケニル、または炭素数１〜８のアルコキシである。
【０１１５】
Ｒ１及びＲ２に含まれる水素は、Ｆに置換されることができ、Ｒ１及びＲ２に含まれる−ＣＨ２−は、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２−、−ＯＣＦ２−のいずれか一つに置換されることができ、Ｒ１及びＲ２に含まれる−ＣＨ３は、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３に置換されることができる。
【０１１６】
また、前記Ａ及びＢに含まれる水素は、Ｆに置換されることができ、−ＣＨ２−は、−Ｏ−、または−ＣＦ２−のいずれか一つに置換されることができる。
【０１１７】
化学式１の化合物は、下記の化学式１−１〜化学式１−９からなる群より選択される一つであることができる。
【化２３】
0006697325.tif 000026
0006697325.tif 000027
【０１１８】
また、本発明の一実施例に係る液晶表示装置の液晶層は、下記の化学式２−１〜化学式２−８からなる群より選択される一つ以上の化合物をさらに含むことができる。
【化２４】
0006697325.tif 000028
【０１１９】
化学式２−１〜化学式２−８において、Ｒ３及びＲ４は、独立して水素、炭素数１〜８のアルキル、炭素数２〜８のアルケニル、または炭素数１〜８のアルコキシである。
【０１２０】
Ｒ３及びＲ４に含まれる水素は、Ｆに置換されることができ、Ｒ３及びＲ４に含まれる−ＣＨ２−は、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２−、−ＯＣＦ２−のいずれか一つに置換されることができ、Ｒ３及びＲ４に含まれる−ＣＨ３は、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３に置換されることができる。
【０１２１】
また、本実施例に係る液晶表示装置の液晶層において、前記化学式２−１〜化学式２−８の化合物の含有量は、液晶組成物全体に対してそれぞれ２重量％〜４０重量％であることができる。
【０１２２】
本実施例に係る液晶表示装置の液晶層は、下記の化学式３−１〜化学式３−１２からなる群より選択される一つ以上の化合物をさらに含むことができる。
【化２５】
0006697325.tif 000029
0006697325.tif 000030
【０１２３】
化学式３−１〜化学式３−１２において、Ｒ５及びＲ６は、独立して水素、炭素数１〜８のアルキル、炭素数２〜８のアルケニル、または炭素数１〜８のアルコキシである。
【０１２４】
また、Ｒ５及びＲ６に含まれる水素のうち一部がフッ素に置換されることができる。
【０１２５】
本発明の一実施例に係る液晶表示装置の液晶層において、化学式３−１〜化学式３−１２の化合物の含有量は、液晶組成物全体に対して２重量％〜３０重量％であることができる。
【０１２６】
前記のように下記の化学式１で表される化合物を液晶層で含む液晶表示装置は、液晶層の回転粘度が既存の液晶組成物に比べて低いため、液晶表示装置の応答速度を改善することができる。
【化２６】
0006697325.tif 000031
【０１２７】
上記で説明した図１〜図４の構造による液晶表示装置は、一つの例示に過ぎず、本発明の一実施例に係る液晶組成物は、第１表示板に画素電極が位置し、第２表示板に共通電極が位置する垂直配向モードの液晶表示装置に制限なく適用することができることは自明である。
【０１２８】
以上で本発明の好ましい実施例について詳しく説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、以下の請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態も、本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【０１２９】
１００：下部表示板
１１、２１：配向膜
１１０：絶縁基板
１２１：ゲート線
１３１：分圧基準電圧線
１３５：維持電極
１３７：基準電極
１４０：ゲート絶縁膜
１５４：半導体
１７１：データ線
１９１：画素電極
２７０：共通電極
２２０：遮光部材
２５０：蓋膜
２７０：共通電極
３：液晶層
【図１】
0006697325.tif 000039
【図２】
0006697325.tif 000040
【図３】
0006697325.tif 000041
【図４】
0006697325.tif 000042