(57)【要約】      （修正有）【課題】応答速度が向上して視認性が改善された液晶表示装置およびこれに使用する液晶分子が提供される。【解決手段】画素電極を含む第１表示板と、対向する第２表示板との間に介在し、下記式で表される液晶分子を含有する液晶層３００を含む液晶３１０表示装置。2009132868.tif 000028例えば、具体例としては下記構造式で表される化合物が例示される。2009132868.tif 000029式中、Ｇ、Ｇ’Ｈ、Ｈ’等は−ＣＦ２Ｏ−等で表される連結基であり、Ｘはハロゲン、Ｉ、Ｉ’はアルコキシ基等を示す。【選択図】図２
2009132868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極を含む第１表示板と、
前記第１表示板と離隔されて対向する第２表示板と、
前記第１表示板および第２表示板の間に介在し、下記の化学式１で表される液晶分子を含有する液晶層と、
を含む液晶表示装置：
【化１】
2009132868.tif 000018
化学式１において、
Ａは置換基を有していてもよいフェニレン基、置換基を有していてもよいビフェニレン基、置換基を有していてもよいテルフェニレン基または置換基を有していてもよいナフチレン基であり、
ＢおよびＢ’は各々独立に単結合、置換基を有していてもよいフェニレン基、置換基を有していてもよいフェニル−シクロヘキシル基、および置換基を有していてもよいシクロヘキシル−フェニル基からなる群より選択されるいずれか一つであり、
ＣおよびＣ’は各々独立に−ＣＯＯ−、−ＯＯＣ−、−ＣＦ２Ｏ−、および−ＯＦ２Ｃ−からなる群より選択されるいずれか一つであり、
ＤおよびＤ’は各々独立に下記の化学式２で表される化合物または下記の化学式３で表される化合物である、
【化２】
2009132868.tif 000019
化学式２または化学式３において、
Ｄ１およびＤ３は各々独立に−Ｈ、−Ｆおよび−Ｃｌからなる群より選択されるいずれか一つであり、
Ｄ２は−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＯＣＦ３、炭素数が１〜５であるアルキル基、炭素数が１〜５であるアルコキシ基、および炭素数が２〜５であるアルケニル基からなる群より選択されるいずれか一つであり、
Ｘは−Ｈ、−Ｆおよび−Ｃｌからなる群より選択されるいずれか一つである。
【請求項２】
前記Ａは
【化３】
2009132868.tif 000020
からなる群より選択されるいずれか一つであり、
Ａ１、Ａ２、Ａ３、およびＡ４は各々独立に−Ｈ、−Ｆおよび−Ｃｌからなる群より選択されるいずれか一つである、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記Ｃおよび前記Ｃ’は各々独立に−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＦ２Ｃ−である、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
画素電極を含む第１表示板と、
前記第１表示板と離隔されて対向する第２表示板と、
前記第１および第２表示板の間に介在し、下記の化学式４で表される液晶分子を含有する液晶層と、を含む液晶表示装置：
【化４】
2009132868.tif 000021
化学式４において、
ＥおよびＥ’は各々独立に−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＦ２Ｃ−であり、
ＦおよびＦ’は各々独立に、炭素数が１〜５であるアルキル基、炭素数が１〜５であるアルコキシ基、および炭素数が２〜５であるアルケニル基からなる群より選択されるいずれか一つである。
【請求項５】
画素電極を含む第１表示板と、
前記第１表示板と離隔されて対向する第２表示板と、
前記第１および第２表示板の間に介在し、下記の化学式５で表される液晶分子を含有する液晶層と、を含む液晶表示装置：
【化５】
2009132868.tif 000022
化学式５において、
Ｇ、Ｇ’、Ｈ、およびＨ’は各々独立に−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＦ２Ｃ−であり、
Ｘは各々独立にＨ、Ｆ、Ｃｌ、炭素数が１〜５であるアルキル基、および炭素数が１〜５であるアルコキシ基からなる群より選択されるいずれか一つであり、
ＩおよびＩ’は各々独立に、炭素数が１〜５であるアルキル基、炭素数が１〜５であるアルコキシ基、および炭素数が２〜５であるアルケニル基からなる群より選択されるいずれか一つである。
【請求項６】
前記Ｘは、−ＣＨ３、−ＯＣＨ３、および−ＯＣ２Ｈ５からなる群より選択されるいずれか一つである、請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
画素電極を含む第１表示板と、
前記第１表示板と離隔されて対向する第２表示板と、
前記第１および第２表示板の間に介在し、下記の化学式６で表される液晶分子を含有する液晶層を含む液晶表示装置：
【化６】
2009132868.tif 000023
化学式６において、
Ｊ、Ｊ’、Ｋ、およびＫ’は各々独立に−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＦ２Ｃ−であり、
Ａｒは芳香族環基であり、
ＬおよびＬ’は各々独立に、炭素数が１〜１０であるアルキル基、炭素数が１〜１０であるアルコキシ基、炭素数が２〜１０であるアルケニル基からなる群より選択されるいずれか一つである。
【請求項８】
前記Ｌおよび前記Ｌ’は各々独立に、炭素数が１〜５であるアルキル基、炭素数が１〜５であるアルコキシ基または炭素数が２〜５であるアルケニル基である、請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記Ａｒは
【化７】
2009132868.tif 000024
からなる群より選択されるいずれか一つである、請求項７または８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
下記の化学式１で表される液晶分子：
【化８】
2009132868.tif 000025
化学式１において、
Ａは置換基を有していてもよいフェニレン基、置換基を有していてもよいビフェニレン基、置換基を有していてもよいテルフェニレン基または置換基を有していてもよいナフチレン基であり、
ＢおよびＢ’は各々独立に単結合、置換基を有していてもよいフェニレン基、置換基を有していてもよいフェニル−シクロヘキシル基、および置換基を有していてもよいシクロヘキシル−フェニル基からなる群より選択されるいずれか一つであり、
ＣまたはＣ’は各々独立に−ＣＯＯ−、−ＯＯＣ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＦ２Ｃ−からなる群より選択されるいずれか一つであり、
ＤまたはＤ’は各々独立に下記の化学式２で表される化合物または下記の化学式３で表される化合物である；
【化９】
2009132868.tif 000026
化学式２または化学式３において、
Ｄ１およびＤ３は各々独立に−Ｈ、−Ｆおよび−Ｃｌからなる群より選択されるいずれか一つであり、
Ｄ２は−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＯＣＦ３、炭素数が１〜５であるアルキル基、炭素数が１〜５であるアルコキシ基、および炭素数が２〜５であるアルケニル基からなる群より選択されるいずれか一つであり、
Ｘは−Ｈ、−Ｆおよび−Ｃｌからなる群より選択されるいずれか一つである。
【請求項１１】
前記化学式１のうち
前記Ａは
【化１０】
2009132868.tif 000027
からなる群より選択されるいずれか一つであり、
Ａ１、Ａ２、Ａ３、およびＡ４は各々独立に−Ｈ、−Ｆおよび−Ｃｌからなる群より選択されるいずれか一つである、請求項１０に記載の液晶分子。
【請求項１２】
前記Ｃおよび前記Ｃ’は各々独立に−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＦ２Ｃ−である請求項１０または１１に記載の液晶分子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置およびこれに使用する液晶分子に関する。さらに詳細には応答速度が向上し、視認性が改善された液晶表示装置およびこれに使用する液晶分子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は現在最も広く使用されているフラットパネル表示装置の一つであり、画素電極と、共通電極などの電界生成電極が形成されている２枚の基板と、２枚の基板の間に挿入されている液晶層と、から形成されている。液晶表示装置は、電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、これにより液晶層の液晶分子の配向を決定して入射光の偏光を制御することによって映像を表示する。
【０００３】
近年、動画像のための高速応答特性および広視野角特性が要求されている。このため、３以上の屈折率を有する二軸性液晶（ｂｉａｘｉａｌ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）が研究されている。
【０００４】
一方、液晶層に含まれる液晶の構造はネマチック相（ｎｅｍａｔｉｃ  ｐｈａｓｅ）、スメクチック相（ｓｍｅｃｔｉｃ  ｐｈａｓｅ）、およびコレステリック相（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ  ｐｈａｓｅ）等に分類しうる。これらの中でも、応答速度向上および視野角を改善させる液晶として、液晶の配向および歩留まりなどに優れるネマチック液晶が研究されている。
【０００５】
しかし、これまでに研究された二軸性液晶は高温でネマチック相を示すものの、常温ではネマチック相を示さない。このような二軸性液晶を含む液晶表示装置は瞬間残像を発生させうる。
【０００６】
したがって、常温でネマチック相を示す二軸性液晶を含み、瞬間残像を発生させることなく、応答速度の向上および視野角の改善が実現される液晶表示装置が要求されている。
【特許文献１】米国特許第６７３７１２５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、応答速度が向上され、広視野角を有する液晶表示装置を提供することである。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、常温でネマチック相を有する液晶分子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、画素電極を含む第１表示板と、前記第１表示板と離隔されて対向する第２表示板と、前記第１および第２表示板の間に介在し、下記の化学式１で表される液晶分子を含有する液晶層と、を含む液晶表示装置である。
【００１０】
【化１】
2009132868.tif 000003
【００１１】
上記化学式１において、Ａは置換基を有していてもよいフェニレン基、置換基を有していてもよいビフェニレン基、置換基を有していてもよいテルフェニレン基または置換基を有していてもよいナフチレン基であり；ＢおよびＢ’は各々独立に単結合、置換基を有していてもよいフェニレン基、置換基を有していてもよいフェニル−シクロヘキシル基、および置換基を有していてもよいシクロヘキシル−フェニル基からなる群より選択されるいずれか一つであり；ＣおよびＣ’は各々独立に−ＣＯＯ−、−ＯＯＣ−、−ＣＦ２Ｏ−、および−ＯＦ２Ｃ−からなる群より選択されるいずれか一つであり；ＤおよびＤ’は各々独立に下記の化学式２で表される化合物または下記の化学式３で表される化合物である。
【００１２】
【化２】
2009132868.tif 000004
【００１３】
上記化学式２または化学式３において、Ｄ１およびＤ３は各々独立にＨ、ＦおよびＣｌからなる群より選択されるいずれか一つであり、Ｄ２は−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＯＣＦ３、炭素数が１〜５であるアルキル基、炭素数が１〜５であるアルコキシ基および炭素数が２〜５であるアルケニル基からなる群より選択されるいずれか一つであり、Ｘは−Ｈ、−Ｆおよび−Ｃｌからなる群より選択されるいずれか一つである。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、画素電極を含む第１表示板と、前記第１表示板と離隔されて対向する第２表示板と、第１および第２表示板の間に介在し、下記の化学式４で表される液晶分子を含有する液晶層と、を含む液晶表示装置である。
【００１５】
【化３】
2009132868.tif 000005
【００１６】
上記化学式４において、ＥおよびＥ’は各々独立に−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＦ２Ｃ−であり、ＦおよびＦ’は各々独立に炭素数が１〜５であるアルキル基、炭素数が１〜５であるアルコキシ基、および炭素数が２〜５であるアルケニル基からなる群より選択されるいずれか一つである。
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は、画素電極を含む第１表示板と、前記第１表示板と離隔されて対向する第２表示板と、前記第１および第２表示板の間に介在し、下記の化学式５で表される液晶分子を含有する液晶層と、を含む液晶表示装置である。
【００１８】
【化４】
2009132868.tif 000006
【００１９】
上記化学式５のうち、Ｇ、Ｇ’、Ｈ、およびＨ’は各々独立に−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＦ２Ｃ−であり、Ｘは各々独立にＨ、Ｆ、Ｃｌ、炭素数が１〜５であるアルキル基、および炭素数が１〜５であるアルコキシ基からなる群より選択されるいずれか一つであり、ＩおよびＩ’は各々独立に炭素数が１〜５であるアルキル基、炭素数が１〜５であるアルコキシ基、炭素数が２〜５であるアルケニル基からなる群より選択されるいずれか一つである。
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明は、画素電極を含む第１表示板と、前記第１表示板と離隔されて対向する第２表示板と、前記第１および第２表示板の間に介在し、下記の化学式６で表される液晶分子を含有する液晶層とを、含む液晶表示装置である。
【００２１】
【化５】
2009132868.tif 000007
【００２２】
上記化学式６において、Ｊ、Ｊ’、Ｋ、およびＫ’は各々独立に−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＦ２Ｃ−であり、Ａｒは芳香族環基であり、ＬおよびＬ’は各々独立に炭素数が１〜１０であるアルキル基、炭素数が１〜１０であるアルコキシ基、炭素数が２〜１０であるアルケニル基からなる群より選択されるいずれか一つである。
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明は、下記の化学式１で表される液晶分子である。
【００２４】
【化６】
2009132868.tif 000008
【００２５】
上記化学式１において、Ａは置換基を有していてもよいフェニレン基、置換基を有していてもよいビフェニレン基、置換基を有していてもよいテルフェニレン基または置換基を有していてもよいナフチレン基であり；ＢおよびＢ’は各々独立に単結合、置換基を有していてもよいフェニレン基、置換基を有していてもよいフェニル−シクロヘキシル基、および置換基を有していてもよいシクロヘキシル−フェニル基からなる群より選択されるいずれか一つであり；ＣまたはＣ’は各々独立に−ＣＯＯ−、−ＯＯＣ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＦ２Ｃ−からなる群より選択されるいずれか一つであり；ＤまたはＤ’は各々独立に下記の化学式２で表される化合物または下記の化学式３で表される化合物である。
【００２６】
【化７】
2009132868.tif 000009
【００２７】
上記化学式２または前記化学式３において、Ｄ１およびＤ３は各々独立に−Ｈ、−Ｆおよび−Ｃｌからなる群より選択されるいずれか一つであり、Ｄ２は−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＯＣＦ３、炭素数が１〜５であるアルキル基、炭素数が１〜５であるアルコキシ基および炭素数が２〜５であるアルケニル基からなる群より選択されるいずれか一つであり、Ｘは−Ｈ、−Ｆおよび−Ｃｌからなる群より選択されるいずれか一つである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の液晶表示装置およびこれに使用する液晶分子は、以下の効果を有する。
【００２９】
まず、二軸性液晶を含むことによって、応答速度が向上した液晶表示装置を製造することが可能となる。
【００３０】
次に、二軸性液晶を含むことによって、広視野角を有する液晶表示装置を製造することが可能となる。
【００３１】
さらに、常温でネマチック相を示す液晶分子を含むことによって、信頼性が向上した液晶表示装置を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の利点および特徴、ならびにこれらを達成する方法は、後述する実施の形態および添付した図面を参照することにより明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施の形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現化することができる。本実施形態は単に本発明の開示を完全なものとし、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に示すために提供されるものである。明細書の全体において、同一の参照符号は同一の構成要素を示す。
【００３３】
ある層が、他の層または基材（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）の「上に」あると記載する場合、これは他の層または基材の「直上に」ある場合に限らず、その中間にさらに他の層がある場合も含む。一方、ある部分が他の部分の「直上に」あるとする場合、これは中間に他の部分がない場合を意味する。本明細書において「および／または」という用語は１以上の関連する列挙項目の取りうるすべての組み合わせを意味する。
【００３４】
空間的に相対的な用語である「下方（ｂｅｌｏｗ）」、「下部（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」等は図面に図示されるように、一つの素子または構成要素と異なる素子または構成要素との相関関係を簡便に記述するために使用される。空間的に相対的な用語は図面に図示される方向に加えて使用時または動作時素子の互いに異なる方向を含む用語として理解されるであろう。
【００３５】
以下、図１〜図３を参照して、本発明の望ましい実施形態による液晶表示装置について詳細に説明する。
【００３６】
図１は本発明の実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。
【００３７】
図１に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置は、互いに対向するように配置された第１表示板１００および第２表示板２００、ならびにこれら二つの基板の間に介在した液晶層３００を含む。
【００３８】
各表示板は、多数の画素に区画されており、第１表示板の画素ごとに備えられた画素電極と第２表示板に備えられた共通電極との間に生成される電界により画素ごとの液晶の透過率が制御される。
【００３９】
本実施形態に係る液晶表示装置に用いられる第１表示板１００は、第１絶縁基板１０上に形成された画素電極８２等の多数の素子を含む。
【００４０】
第１絶縁基板１０上には、例えば、ゲート線（図示せず）、ゲート電極２６およびストレージ配線（図示せず）を含むゲート配線（図示せず）が横方向に形成される。ゲート配線上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）または酸化ケイ素（ＳｉＯ）などからなるゲート絶縁膜３０が設けられる。
【００４１】
ゲート絶縁膜３０上には、水素化非晶質シリコン（ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ  ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  ｓｉｌｉｃｏｎ）または多結晶シリコン（ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ）などからなる半導体層４０が形成される。半導体層４０上には、シリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）またはｎ型不純物が高濃度でドーピングされたｎ＋水素化非晶質シリコンなどの物質から形成されるオーム接触層（Ｏｈｍｉｃ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｌａｙｅｒ）５５、５６が設けられる。オーム接触層５５、５６およびゲート絶縁膜３０の上には、例えば縦方向で形成されたデータ線、ソース電極６５およびドレイン電極６６を含むデータ配線が形成される。
【００４２】
データ線、ドレイン電極６６および露出した半導体層４０の上には、保護膜７０が形成される。保護膜は絶縁膜からなることが好ましい。保護膜７０にはドレイン電極６６を露出するコンタクトホール７６が形成されている。
【００４３】
画素電極８２は、保護膜７０の上に形成され、画素ごとにコンタクトホール７６を経由してドレイン電極６６と電気的に接続される。すなわち、画素電極８２はコンタクトホール７６を経由してドレイン電極６６と物理的・電気的に接続し、ドレイン電極６６からデータ電圧の印加を受ける。画素電極８２はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電体またはアルミニウムなどの反射性導電体から形成される。
【００４４】
第２表示板２００は、第２絶縁基板１１０上に形成され、第１表示板１００と対向するように配置される。
【００４５】
第２絶縁基板１１０の上には、光漏れを防止して画素領域を定義するブラックマトリックス１２０が形成されうる。そして、ブラックマトリックス１２０の間の画素領域には赤色、緑色、青色のカラーフィルタ１３０が順次に配列されうる。このようなカラーフィルタ１３０の上にはこれらの段差を平坦化するためのオーバーコート層１３５が形成されうる。オーバーコート層１３５の上にはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質からなる共通電極１４０が設けられる。
【００４６】
上記では説明の便宜上、カラーフィルタ１３０および共通電極１４０が第２絶縁基板１１０上に形成された液晶表示装置を例にあげて説明したが、本実施形態に係る液晶表示装置は第１絶縁基板１０上にカラーフィルタ１３０が形成され、その上にゲート配線などの薄膜トランジスタアレイが形成されたＡＯＣ（Ａｒｒａｙ  Ｏｎ  Ｃｏｌｏｒ  ｆｉｌｔｅｒ）構造や、薄膜トランジスタアレイ上にカラーフィルタ１３０が形成されたＣＯＡ（Ｃｏｌｏｒ  ｆｉｌｔｅｒ  Ｏｎ  Ａｒｒａｙ）構造であってもよい。また、共通電極１４０を第１絶縁基板１０側に形成してもよく、多様な変形が可能である。
【００４７】
本実施形態に係る液晶表示装置はＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、およびＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードなど多様な駆動方式の液晶表示装置でありうる。
【００４８】
互いに対向する第１表示板と第２表示板の間には液晶３１０を含む液晶層３００が介在する。
【００４９】
以下、図２および図３を参照して本実施形態に係る液晶について詳細に説明する。
【００５０】
本実施形態の液晶層に含まれる液晶分子はネマチック液晶である。
【００５１】
図２は本発明の実施形態に用いられるネマチック液晶を示す概略図である。図２に示すように、液晶層３００はネマチック液晶３１０から構成され、液晶分子が一方向に配向し、液晶分子の重心は無秩序に位置する。かようなネマチック液晶は、コレステリック液晶やスメクチック液晶に比べて、液晶分子の配向が容易であるため、液晶分子の歩留まりが良好であるという利点がある。
【００５２】
本実施形態において、液晶分子は二軸性（ｂｉａｘｉａｌ）液晶である。したがって、本実施形態の液晶分子は二軸性ネマチック液晶（ＢＮＬＣ：Ｂｉａｘｉａｌ  Ｎｅｍａｔｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）である。
【００５３】
図３は本発明の実施形態による二軸性液晶を示す概略図である。図３に示すように、二軸性液晶３１０は２つの軸を有し、ｎ、ｍおよびｌの３方向の屈折率が互いに異なる。
【００５４】
一般に、一軸性液晶は棒型（ｒｏｄ−ｌｉｋｅ  ｓｈａｐｅ）またはディスク型（ｄｉｓｃ  ｓｈａｐｅ）である。棒型の場合、棒の長さ方向の一つの軸を有し、ディスク型はディスクの面方向の一つの軸を有する。
【００５５】
これに対して、本実施形態に用いられる二軸性液晶は、例えばベントコア（ｂｅｎｔ−ｃｏｒｅ）または十字（ｃｒｏｓｓ）構造でありうる。
【００５６】
ベントコア構造を有する液晶は、中心を基準に両側に曲がったブーメラン形状（ｂｏｏｍｅｒａｎｇ−ｓｈａｐｅ）を有する。すなわち、ブーメランの長さ方向（ｎ軸）と面方向（ｍ軸）との２つの軸を有する。
【００５７】
一方、十字構造を有する液晶は、中心を基準に実質的に垂直な４方向に広がった形状を有する。
【００５８】
二軸性液晶においてはｎ、ｍおよびｌの３方向の屈折率が互いに異なるため、二軸性液晶を含む液晶表示装置は見る方向によって視野角の差異が小さく、広視野角を実現することができる。
【００５９】
二軸性液晶はポジティブタイプ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｔｙｐｅ）およびネガティブタイプ（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｔｙｐｅ）の２つの液晶が組み合わされたものである。電界中では、ポジティブタイプの液晶は長軸（ｌｏｎｇ  ａｘｉｓ）方向に分極して配向しやすく、ネガティブタイプの液晶は単軸（ｍｉｎｏｒ  ａｘｉｓ）方向に分極して配向しやすい。このため、これらの配向特性を組み合わせた二軸性液晶では高速応答が可能となる。したがって、液晶表示装置に印加された電圧に高速応答することができ、応答速度の向上が達成される。さらに、二軸性液晶自体の形状にともなうマルチドメイン効果によって視認性が改善される効果もある。
【００６０】
以下、本発明の液晶表示装置に用いられる液晶分子の構造について詳細に説明する。
【００６１】
本実施形態の液晶分子は下記の化学式１で表され、常温で二軸性ネマチック相を示す。
【００６２】
【化８】
2009132868.tif 000010
【００６３】
上記化学式１において、
Ａは置換基を有していてもよいフェニレン基、置換基を有していてもよいビフェニレン基、置換基を有していてもよいテルフェニレン基または置換基を有していてもよいナフチレン基である。上記フェニレン基、ビフェニレン基、テルフェニレン基またはナフチレン基に場合によっては存在する置換基としては、例えば、−Ｆおよび−Ｃｌなどのハロゲン原子が例示できるが、これらに限定されるものではない。
【００６４】
かようなＡとしては、例えば、
【００６５】
【化９】
2009132868.tif 000011
【００６６】
からなる群より選択されるいずれか一つでありうる。また、上記化合物において、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４は各々独立に−Ｈ、−Ｆおよび−Ｃｌからなる群より選択されるいずれか一つでありうる。
【００６７】
化学式１の化合物はＡを含む骨格を有するため、ベントコア構造または十字構造でありうる。
【００６８】
上記のように化学式１の化合物はベントコア構造または十字構造を有するため、広視野角、応答速度の向上、および視認性の改善を達成することができる。
【００６９】
ＢおよびＢ’は各々独立に単結合、置換基を有していてもよいフェニレン基、置換基を有していてもよいフェニル−シクロヘキシル基、および置換基を有していてもよいシクロヘキシル−フェニル基からなる群より選択されるいずれか一つでありうる。
【００７０】
ここで、Ｂおよび／またはＢ’が単結合である場合には、ＡとＣおよび／またはＣ’とが直接結合している。例えば、ＢおよびＢ’が単結合である場合には、化学式１の化合物は下記式に示すような構造を有する。
【００７１】
【化１０】
2009132868.tif 000012
【００７２】
なお、ＢおよびＢ’の両方が単結合であっても、ＢまたはＢ’の一方のみが単結合であってもよい。
【００７３】
ＣおよびＣ’は各々独立に−ＣＯＯ−、−ＯＯＣ−、−ＣＦ２Ｏ−、および−ＯＦ２Ｃ−からなる群より選択されるいずれか一つでありうる。これらの中でも、液晶表示装置の残像発生を低減できるという観点から、ＣおよびＣ’は各々独立に−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＦ２Ｃ−であることが好ましい。
【００７４】
ＤおよびＤ’は各々独立に下記の化学式２で表される化合物または下記の化学式３で表される化合物である。
【００７５】
【化１１】
2009132868.tif 000013
【００７６】
上記の化学式２または化学式３において、Ｄ１およびＤ３は各々独立に−Ｈ、−Ｆおよび−Ｃｌからなる群より選択されるいずれか一つである。
【００７７】
Ｄ２は−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＯＣＦ３、炭素数１〜５のアルキル基、炭素数１〜５のアルコキシ基および炭素数２〜５のアルケニル基からなる群より選択されるいずれか一つであり、好ましくは炭素数１〜５のアルキル基、炭素数１〜５のアルコキシ基および炭素数２〜５のアルケニル基からなる群より選択されるいずれか一つである。かように炭素数が小さい場合には、ネマチック相が低温で表れうるため好ましい。
【００７８】
Ｘは−Ｈ、−Ｆおよび−Ｃｌからなる群より選択されるいずれか一つである。
【００７９】
上記フェニル基、フェニル−シクロヘキシル基、およびシクロヘキシル−フェニル基に場合によっては存在する置換基としては、例えば、−Ｆおよび−Ｃｌなどのハロゲン原子が例示できるが、これらに限定されるものではない。
【００８０】
ここで、炭素数１〜５のアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、２−メチルブチル基、等が挙げられる。
【００８１】
炭素数１〜５のアルコキシ基としては、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ｎ−ペントキシ、イソペントキシ、ネオペントキシ、ｔ−ペントキシ、２−メチルブトキシ基等が挙げられる。
【００８２】
炭素数２〜５のアルケニル基としては、具体的には、ビニル基、２−プロペニル基、２−ブテニル基、３−ブテニル基、１−メチル−２−プロペニル基、２−メチル−２−プロペニル基、２−ペンテニル基、３−ペンテニル基、４−ペンテニル基、１−メチル−２−ブテニル基、２−メチル−２−ブテニル基、３−メチル−２−ブテニル基、１−メチル−３−ブテニル基、２−メチル−３−ブテニル基、３−メチル−３−ブテニル基、１，１−ジメチル−２−プロペニル基、１，２−ジメチル−２−プロペニル基、１−エチル−２−プロペニル基等が挙げられる。
【００８３】
上述のように、本実施形態の液晶分子はベントコア構造または十字構造を有するため、応答速度が速い。また、本実施形態の液晶分子は液晶自体がドメインを形成するために視野角が広い。さらに、本実施形態の液晶分子は低温で二軸性ネマチック相を有しうるため、瞬間残像の発生が低減される。ここでドメインとは、画素電極（図１の８２を参照）と共通電極（図１の１４０を参照）との間に形成された電界により液晶分子が群れをなして傾斜した領域を意味する。
【００８４】
以下、本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置に用いられる液晶分子について詳細に説明する。以下の実施形態において、液晶分子を使用する液晶表示装置は本発明の上記実施形態に係る液晶表示装置と同一であるため、これについては説明を省略する。
【００８５】
本実施形態の液晶表示装置は第１および第２表示板の間に介在し、下記の化学式４で表される液晶分子を含有する液晶層を含むことが好ましい。
【００８６】
【化１２】
2009132868.tif 000014
【００８７】
化学式４において、
ＥおよびＥ’は各々独立に−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＦ２Ｃ−である。かような置換基を有する場合には、ＥおよびＥ’がエステル基である場合に比べて、液晶表示装置の残像発生を減少させることができる。
【００８８】
ＦおよびＦ’は各々独立に炭素数１〜５のアルキル基、炭素数１〜５のアルコキシ基、および炭素数２〜５のアルケニル基からなる群より選択されるいずれか一つである。好ましくは、ＦおよびＦ’は各々独立に、炭素数１〜５であるアルキル基、炭素数１〜５であるアルコキシ基、および炭素数２〜５であるアルケニル基からなる群より選択されるいずれか一つである。かようなアルキル基、アルコキシ基、およびアルケニル基としては、上記で例示した基と同様の置換基を例示することができる。
【００８９】
このように炭素数の少ない末端基を有する化学式４の液晶分子は常温で二軸性ネマチック相を示しうる。例えば、液晶分子の末端基が炭素数７のアルキル基の場合、すなわち、ＦおよびＦ’が炭素数７のアルキル基である場合には、化学式４の化合物は１７３〜２２２℃の温度でネマチック相を示し、これ以下の温度ではスメクチック相を示す。このように、炭素数が少ない末端基を含有する化学式４の化合物は、相転移温度を低くでき、常温でネマチック相を示しうる。
【００９０】
以下、本発明のさらに他の実施形態による液晶表示装置に含まれる液晶分子について詳細に説明する。
【００９１】
本実施形態の液晶表示装置は、第１および第２表示板の間に介在し、下記の化学式５で表される液晶分子を含有する液晶層を含む。
【００９２】
【化１３】
2009132868.tif 000015
【００９３】
上記化学式５において、
Ｇ、Ｇ’、Ｈ、およびＨ’は各々独立に−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＦ２Ｃ−である。かかる場合には、Ｇ、Ｇ’、Ｈ、およびＨ’がエステル基または−ＣＨ＝Ｎ−である場合に比べて、液晶表示装置に残像発生を低減でき、したがって信頼性を向上させることができる。
【００９４】
Ｘは各々独立にＨ、Ｆ、Ｃｌ、炭素数１〜５のアルキル基、および炭素数１〜５のアルコキシ基からなる群より選択されるいずれか一つであり得る。かようなアルキル基およびアルコキシ基としては、上記で例示した基と同様の置換基を例示することができる。特に前記Ｘのアルキル基またはアルコキシ基は−ＣＨ３、−ＯＣＨ３、および−ＯＣ２Ｈ５からなる群より選択されるいずれか一つであり得る。
【００９５】
前記Ｉおよび前記Ｉ’は各々独立に炭素数１〜５のアルキル基、炭素数１〜５のアルコキシ基、炭素数２〜５のアルケニル基からなる群より選択されるいずれか一つである。アルキル基、アルコキシ基またはアルケニル基の炭素数は１〜５であることが好ましい。かようなアルキル基、アルコキシ基、およびアルケニル基としては、上記で例示した基と同様の置換基を例示することができる。
【００９６】
これらの末端基の炭素数が６以上である場合には、本実施形態の液晶分子はすべての温度範囲にわたってスメクチック相を示さないおそれがあるが、液晶分子の末端基の炭素数を１〜５とすることによって液晶分子が常温で二軸性ネマチック相を示しうる。
【００９７】
以下、本発明のさらに他の実施形態による液晶表示装置に含まれる液晶分子に対して詳細に説明する。
【００９８】
本実施形態の液晶表示装置は、第１および第２表示板の間に介在し、下記の化学式６で表される液晶分子を含有する液晶層を含む。
【００９９】
【化１４】
2009132868.tif 000016
【０１００】
上記化学式６において、
Ｊ、Ｊ’、Ｋ、およびＫ’は各々独立に−ＣＦ２Ｏ−および−ＯＦ２Ｃ−からなる群より選択されるいずれか一つである。かかる場合には、Ｊ、Ｊ’、Ｋ、およびＫ’がエステル基である場合に液晶表示装置に発生する残像を回避することができ、したがって信頼性が向上した液晶表示装置を得ることができる。
【０１０１】
前記Ａｒは芳香族環基であり、具体的には、
【０１０２】
【化１５】
2009132868.tif 000017
【０１０３】
から選択されるいずれか一つであることが好ましい
ＬおよびＬ’は各々独立にアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基からなる群より選択されるいずれか一つである。ここでアルキル基、アルコキシ基の炭素数は１〜１０であり、好ましくは１〜５であることが好ましい。また、アルケニル基の炭素数は２〜１０であり、好ましくは２〜５であることが好ましい。かようなアルキル基、アルコキシ基、およびアルケニル基としては、下記の置換基を例示することができる。
【０１０４】
炭素数１〜１０のアルキル基としては、上記で例示した基に加えて、例えば、ｎ−ヘキシル基、２−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、１，３−ジメチルブチル基、１，２−ジメチルブチル基、１−イソプロピルプロピル基、ｎ−ヘプチル基、１，４−ジメチルペンチル基、１−エチル−３−メチルブチル基、２−メチル１−イソプロピルプロピル基、ｎ−オクチル基、ｔｅｒｔ−オクチル基、１−メチルヘプチル基、２−エチルヘキシル基、３−メチル−１−イソプロピルブチル基、２−メチル−１−イソプロピルブチル基、１−ｔｅｒｔ−ブチル−２−メチルプロピル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基等が挙げられるが、これらに制限されるわけではない。
【０１０５】
炭素数１〜１０のアルコキシ基としては、上記で例示した基に加えて、例えば、ｎ−ヘキシルオキシ基、２−メチルペンチルオキシ基、１，３−ジメチルブトキシ基、１，２−ジメチルブトキシ基、１−イソプロピルプロポキシ基、ｎ−ヘプチルオキシ基、１，４−ジメチルペンチルオキシ基、１−エチル−３−メチルブトキシ基、２−メチル−１−イソプロピルプロポキシ基、ｎ−オクチルオキシ基、２−メチル−１−イソプロピルブトキシ基、３−メチル−１−イソプロピルブトキシ基、ｎ−ノニルオキシ基、２−エチルヘキシルオキシ基、ｎ−デシルオキシ基等が挙げられるが、これらに制限されるわけではない。
【０１０６】
炭素数２〜１０のアルケニル基としては、上記で例示した基に加えて、例えば、ヘキセニル基、１−メチル−２−ペンテニル基、２−メチル−２−ペンテニル基、３−メチル−２−ペンテニル基、４−メチル−２−ペンテニル基、３−メチル−３−ペンテニル基、４−メチル−３−ペンテニル基、１−メチル−４−ペンテニル基、２−メチル−４−ペンテニル基、３−メチル−４−ペンテニル基、４−メチル−４−ペンテニル基、１，１−ジメチル−２−ブテニル基、１，１−ジメチル−３−ブテニル基、１，２−ジメチル−２−ブテニル基、１，２−ジメチル−３−ブテニル基、１，３−ジメチル−２−ブテニル基、１，３−ジメチル−３−ブテニル基、２，２−ジメチル−３−ブテニル基、２，３−ジメチル−２−ブテニル基、２，３−ジメチル−３−ブテニル基、１エチル−２−ブテニル基、１−エチル−３−ブテニル基、２−エチル−２−ブテニル基、２−エチル−３−ブテニル基、１，１，２−トリメチル−２−プロペニル基、１−エチル−１−メチル−２−プロペニル基、１−エチル−２−メチル−２−プロペニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基等が挙げられるが、これらに制限されるわけではない。
【０１０７】
かように末端基の炭素数を減少させた液晶分子は常温で二軸性ネマチック相を示しうる。一方、これらの末端基の炭素数がこれより大きい場合、液晶分子は主にスメクチック相を示し、ネマチック相は２００℃以上の高温で出現するおそれがある。
【０１０８】
以上、添付した図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、当業者であれば、本発明の技術的思想および精神から逸脱せずに、他の具体的な形態によって実施できるであろう。したがって、以上で説明した実施形態は本発明を単に例示したものであって、本発明はこれに限定されない。
（産業上の利用の可能性）
本発明は、応答速度が向上され視認性が改善された液晶表示装置およびこれに使用する液晶分子に関する。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施形態による液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態によるネマチック液晶を説明するための概略図である。
【図３】本発明の実施形態による二軸性液晶を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０  第１絶縁基板
２６  ゲート電極
３０  ゲート絶縁膜
４０  半導体層
５５、５６  オーム接触層
６５  ソース電極
６６  ドレイン電極
７０  保護膜
７６  コンタクトホール
８２  画素電極
１００  第１表示板
１１０  第２絶縁基板
１２０  ブラックマトリックス
１３０  カラーフィルタ
１３５  オーバーコート層
１４０  共通電極
２００  第２表示板
３００  液晶層
３１０  液晶
【図１】
2009132868.tif 000030
【図２】
2009132868.tif 000031
【図３】
2009132868.tif 000032