液晶組成物およびこれを利用した液晶表示装置
【課題】ＴＮモード液晶表示装置が提供される。
【解決手段】液晶表示装置は互いに対向して配置され、陽の誘電率異方性を有する液晶分子が第１表示板および第２表示板の間に介在された液晶層であって、電気場が生成されない場合、各液晶の長軸が第１表示板から第２表示板方向に螺旋形に配置される構造を有する液晶層を含み、液晶分子の誘電率異方性は４．５以上、５．７以下であり、液晶分子のスプレー弾性係数を表すＫ１１は１４以下であり、液晶分子のベンド弾性係数を表すＫ３３は１２以上である。
【解決手段】液晶表示装置は互いに対向して配置され、陽の誘電率異方性を有する液晶分子が第１表示板および第２表示板の間に介在された液晶層であって、電気場が生成されない場合、各液晶の長軸が第１表示板から第２表示板方向に螺旋形に配置される構造を有する液晶層を含み、液晶分子の誘電率異方性は４．５以上、５．７以下であり、液晶分子のスプレー弾性係数を表すＫ１１は１４以下であり、液晶分子のベンド弾性係数を表すＫ３３は１２以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶組成物およびこれを利用した液晶表示装置に関し、より詳細にはＴＮモード液晶組成物およびこれを利用した液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）はフラットパネル表示装置（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）の一種で、電極が形成されている２枚の基板とその間に挿入されている液晶層とで形成されており、電極に電圧を印加し、液晶層の液晶分子を再配列させることによって透過される光の量を調節するようになっている。
【０００３】
液晶表示装置は液晶層の液晶分子が配列された形態によって、ＴＮモード（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ ｍｏｄｅ）、ＩＰＳモード（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｍｏｄｅ）およびＶＡモード（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ ｍｏｄｅ）など多様な形態で分類することができる。
【０００４】
液晶表示装置が大型化されることによって、視野角、ＣＲ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ ｒａｔｉｏ）、応答速度が向上された液晶表示装置に対する要求が台頭され、特に動画像と関連して向上された応答速度を有する液晶表示装置に対する要求がある。
【０００５】
しかし、応答速度を向上させるために液晶分子の回転粘度、弾性係数などの物性を調節する場合、視野角、ＣＲなどが低下される問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国特許出願公開第１０−２００６−０８３６４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は視野角、ＣＲおよび応答速度が向上されたＴＮモード液晶表示装置を提供するものである。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は視野角、ＣＲおよび応答速度が向上されたＴＮモード液晶組成物を提供するものである。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は以上で言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は次の記載から当業者に明確に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を達成するための本発明の実施形態による液晶表示装置は、互いに配向して配置され、陽の誘電率異方性を有する液晶分子が第１表示板および第２表示板の間に介在された液晶層であって、前記第１表示板と前記第２表示板の間に電気場が生成されない場合は、各液晶の長軸が第１表示板から第２表示板の方向に螺旋形に配置される構造を有する液晶層を含み、液晶分子の誘電率異方性は４．５以上、５．７以下であり、Ｋ１１は１４以下であり、Ｋ３３は１２以上である。
【００１１】
前記課題を達成するための本発明の実施形態による液晶組成物は、下記化学式２で表示される第１極性化合物を全体組成物に対して含み、液晶分子の誘電率異方性は４．５以上５．７以下であり、Ｋ１１は１４以下であり、Ｋ３３は１２以上である。
［化学式２］
ここで、Ｘは
あるいは
であり、Ｙはアルカン、シクロアルカンあるいは水素である。
【００１２】
具体的な事項は詳細な説明および図に含まれている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、ＴＮモード液晶組成物および液晶表示装置は視野角、ＣＲ、応答速度が向上される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による液晶表示装置の配置図である。
【図２】図１のII−II’に沿って切断された断面図である。
【図３】本発明の実施形態による液晶表示装置で画素構造の動作状態を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態による液晶表示装置で画素構造の動作状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は添付される図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば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されるものであり、単に本実施形態は本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。本発明は特許請求の範囲等によって定義される。明細書全体において同一の参照符号は同一の構成要素を示すものである。
【００１６】
以下、図１および図２を参考にし、本発明の実施形態による液晶表示装置について説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施形態による液晶表示装置の配置図である。図２は図１のII−II’に沿って切断された断面図である。
【００１８】
図１および図２を参考にすれば、本発明の実施形態による液晶表示装置は、第１表示板１３３、第１表示板１３３に対向して配置された第２表示板１３４および第１表示板１３３と第２表示板１３４の間に介在した液晶層３を含む。また液晶表示装置は、第１表示板１３３および第２表示板１３４の外側に各々積層配置された補償フィルム２１０および偏光フィルム２１２を含む。
【００１９】
第１表示板１３３は第１基板１０、第１基板１０の上に形成された薄膜トランジスタ３００、薄膜トランジスタ３００の上に形成された保護膜７０および薄膜トランジスタ３００と電気的に連結された画素電極８２を含む。ここで第１基板１０は、例えば、ガラスなどの透明な絶縁物質である。
【００２０】
薄膜トランジスタ３００は行方向に配置されたゲート線２２と列方向に配置されたデータ線６２が交差する部分に配置され、ゲート線２２に印加されるゲート信号によって、データ線６２から提供されるデータ信号を画素電極８２に印加する。薄膜トランジスタ３００はゲート電極３２６、ゲート絶縁膜３０、半導体層３４０、抵抗性接触層３５５、３５６、ソース電極３６５およびドレーン電極３６６を含む。
【００２１】
ゲート電極３２６は第１基板１０の上に形成され、ゲート線２２と電気的に連結する。ゲート電極３２６は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのアルミニウム系列の金属、銀（Ａｇ）や銀合金などの銀系列の金属、銅（Ｃｕ）や銅合金などの銅系列の金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などのモリブデン系列の金属、クロム（Ｃｒ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）などで形成され得る。
【００２２】
ゲート絶縁膜３０はゲート電極３２６あるいはゲート線２２の上に形成される。ゲート絶縁膜３０は、例えば、窒化ケイ素あるいは酸化ケイ素などの絶縁物質である。
【００２３】
半導体層３４０はゲート絶縁膜３０上に形成され、水素化非晶質ケイ素（ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）あるいは多結晶ケイ素などから形成される。図では半導体層３４０を島型で例示したが、これに限定するものではなく、線形など多様な形態としてよい。
【００２４】
抵抗性接触層３５５、３５６は、半導体層３４０の上に形成され、半導体層３４０、ソース電極３６５およびドレーン電極３６６の電気的抵抗を小さくする役割を担っている。抵抗性接触層３５５、３５６は、例えば、シリサイドあるいはｎ型ドウパントが高濃度でドーピングされているｎ＋水素化非晶質ケイ素などの物質で形成される。
【００２５】
ソース電極３６５およびドレーン電極３６６は抵抗性接触層３５５、３５６の上に形成され、各々データ線６２および画素電極８２と電気的に連結する。ここでソース電極３６５は半導体層３４０と少なくとも一部分が重畳されて形成され、ドレーン電極３６６はゲート電極３２６を中心にソース電極３６５と対向し、半導体層３４０と少なくとも一部分が重畳されて形成される。
【００２６】
保護膜７０は第１基板１０および薄膜トランジスタ３００の上に形成される。保護膜７０は、例えば、窒化ケイ素あるいは酸化ケイ素から成る無機物、平坦化特性が優れ感光性（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を有する有機物あるいはＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で形成されるａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆなどの低誘電率絶縁物質などで形成される。
【００２７】
画素電極８２は保護膜７０の上に形成され、ゲート信号によってデータ線６２から提供されたデータ信号を液晶層３に提供する役割をする。画素電極８２は保護膜７０内に形成されたコンタクトホールを介して、ドレーン電極３６６と電気的に連結する。ここで画素電極８２は、例えば特に好ましくはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）あるいはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電体あるいはアルミニウムなどの反射性導電体で形成される。
【００２８】
図面には図示していないが、画素電極８２の上には液晶層３を配向できる配向膜が形成され得る。
【００２９】
第２表示板１３４は第１表示板１３３と対向されて配置され、第２基板９６、ブラックマトリックス９４、色フィルタ９８および共通電極９０を含む。ここで第２基板９６は第１基板１０と類似にガラスなどの透明な絶縁物質で形成される。
【００３０】
ブラックマトリックス９４は第２基板９６の上に配置され、光が漏れるのを防止する役割を果たす。具体的には、ブラックマトリックス９４は第１表示板１３３のゲート線２２、データ線６２および薄膜トランジスタ３００の一部を覆うように形成される。
【００３１】
色フィルタ９８は各画素電極８２に対応して第２基板９６およびブラックマトリックス９４の一部の上に順次に配列される。色フィルタ９８は、例えば、赤色、緑色、青色フィルタである。
【００３２】
共通電極９０は色フィルタ９８およびブラックマトリックス９４の上に形成され、画素電極８２と共にデータ信号に対応される電圧を液晶層３に印加する。ここで共通電極９０は多数の画素に対して一体型で形成され得る。
【００３３】
図面には図示していないが、共通電極９０の上には液晶層３を配向する配向膜が形成され得る。
偏光フィルム２１２は第１表示板１３３および第２表示板１３４の外側に各々配置され、光を偏光させる役割を果たす。ここで各偏光フィルム２１２の偏光軸（あるいは透過軸）は互いに直交するよう配置され得る。また各偏光フィルム２１２の偏光軸は、配向膜のラビング方向と４５゜あるいは１３５゜を成すように配置され得る。
【００３４】
補償フィルム２１０は第１表示板１３３と偏光フィルム２１２あるいは第２表示板１３４と偏光フィルム２１２の間に配置され、液晶表示装置の視野角を向上させる役割を果たす。補償フィルム２１０は、例えば、ティスコティク（ｄｉｓｃｏｔｉｃ）液晶層をハイブリッド配向させた液晶ポリマー補償フィルムである。例えば、補償フィルム２１０として富士フイルム社製のＷＶフィルムを用いてもよい。
【００３５】
液晶層３は第１表示板１３３および第２表示板１３４の間に介在され、画素電極８２および共通電極９０の間に印加される電圧によって光透過率を変化させる役割を果たす。
【００３６】
本発明の実施形態による液晶層３は陽の誘電率異方性を有するツイストネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ；以下ＴＮという）液晶分子３１を含む。液晶層３の液晶組成物は非極性化合物および極性化合物を含む。
【００３７】
非極性化合物は液晶組成物に対して、下記化学式１で表記される化合物を２５ないし４０重量％含む。
［化学式１］
【００３８】
ここでＲ１、Ｒ２はアルカン、シクロアルカンあるいはアールケンである。
【００３９】
極性化合物は液晶組成物に対して、２０ないし６０重量％であり得る。
【００４０】
また極性化合物は下記化学式２および化学式３で各々表記される第１極性化合物および第２極性化合物を含む。ここで第１極性化合物は液晶組成物に対して例えば１５重量％以下であり、第２極性化合物は液晶組成物に対して例えば１５重量％以下である。
［化学式２］
ここでＸは
あるいは
である、Ｙはアルカン、シクロアルカンあるいは水素である。
［化学式３］
【００４１】
ここでＲ３はアルカン、シクロアルカンあるいはアールケンである。
【００４２】
図３および図４は本発明の実施形態による液晶表示装置における画素構造の動作状態を説明する図である。
【００４３】
図３を参考にすれば、画素電極８２と共通電極９０の間に電圧差がなく、液晶層３に電気場が印加されない場合、液晶層３の液晶分子３１はその長軸方向が第１表示板１３３および第２表示板１３４の表面に平行となるよう配列される。また各液晶分子３１の長軸は第１表示板１３３から第２表示板１３４の方向に螺旋形に配置される構造を有する。
【００４４】
偏光フィルム２１２の偏光軸が互いに垂直である場合、液晶層３を通過した光は第２表示板１３４の上に配置された偏光フィルム２１２をそのまま通過して明るい状態を具現し、液晶表示装置はノーマリーホワイトモード（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｗｈｉｔｅ ｍｏｄｅ）で駆動されることとなる。これとは異なり、偏光フィルム２１２の偏光軸が互いに平行である場合、液晶層３を通過した光は第２表示板１３４の上に配置された偏光フィルム２１２によって遮断されて暗い状態を具現し、液晶表示装置はノーマリーブラックモード（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｂｌａｃｋ ｍｏｄｅ）で駆動されることとなる。
【００４５】
図４を参考にすれば、画素電極８２と共通電極９０の間にデータ信号に対応する電圧差が形成されて液晶層３に電気場が印加され得る。この場合、液晶層３の液晶分子３１はその長軸方向が第１表示板１３３および第２表示板１３４の表面に垂直に配列され、第１表示板１３３下部に配置された偏光フィルム２１２を通過した光は偏光せずに液晶層３を通過することができる。これによって、ノーマリーホワイトモードの場合、液晶層３を通過した光が第２表示板１３４上部に配置された偏光フィルム２１２によって遮断されて暗い状態を具現することができる。これとは異なり、ノーマリーブラックモードである場合、第１表示板１３３下部に配置された偏光フィルム２１２を通過した光が第２表示板１３４上部に配置された偏光フィルム２１２をそのまま通過して明るい状態を具現することができる。
【００４６】
このような、ＴＮモード液晶分子３１は、前述したように、データ信号に対応する電圧によって第１表示板１３３と第２表示板１３４の間に形成された電気場の有無に応じ、電気場生成方向に配列されたり、再び本来の配列状態に戻たりすることが可能となる。この時液晶分子３１が電気場生成方向に配列されるのに要する時間、すなわち上昇時間（ｒｉｓｉｎｇ ｔｉｍｅ；τｒ）および再び元の配列状態に戻るのに要する時間、すなわち下降時間（ｆａｌｌｉｎｇ ｔｉｍｅ；τｆ）は液晶分子３１の応答速度（τｔ）と密接な関係がある。すなわち、液晶分子３１の上昇時間（τｒ）および下降時間（τｆ）が短ければ液晶の応答速度（τｔ）が速くなり得る。
【００４７】
液晶分子３１の上昇時間（τｒ）および下降時間（τｆ）は下記式１および式２によって表現される。
式１
式２
【００４８】
ここで、ｄは液晶層３の厚さ、すなわちセルギャップを表し、γ１は液晶分子３１の回転粘度を表し、ε０は自由空間の遺伝率を表し、△εは誘電率異方性を表し、Ｋは弾性係数を表し、Ｖは駆動電圧、すなわち第１表示板１３３と第２表示板１３４の間に印加される電圧を表し、Ｖｔｈはしきい電圧を表す。
【００４９】
式１および式２に示したように、液晶分子３１の上昇時間（τｒ）、下降時間（τｆ）および応答速度（τｔ）は液晶分子３１の回転粘度（γ１）、誘電率異方性（△ε）、弾性係数（Ｋ）などの液晶の物性、駆動電圧（Ｖ）、セルギャップ（ｄ）などによって決定され得る。例えば、回転粘度（γ１）を低くしたり、弾性係数（Ｋ）を増加させることで液晶分子３１の応答速度（τｔ）が向上し得る。
【００５０】
しかし、液晶分子３１の弾性係数（Ｋ）が増加する場合、誘電率異方性（△ε）、しきい電圧（Ｖｔｈ）など他の物性が変化して液晶表示装置の視野角およびＣＲなどが劣化され得る。例えば、下記式３を参考にすれば、弾性係数（Ｋ）を増加させる場合、しきい電圧（Ｖｔｈ）が上昇し、ブラックとホワイトの中間グレー領域で液晶表示装置の視野角およびＣＲなどが低下し得る。
式３
【００５１】
ここでＫ２２は液晶分子３１のツイスト（ｔｗｉｓｔ）弾性係数を表す。
【００５２】
本発明の実施形態による液晶表示装置は視野角、ＣＲの劣化を防止しつつ、応答速度を向上させるために、液晶層３に含まれる液晶分子３１の誘電率異方性（△ε）が約４．５以上５．７以下となってもよい。誘電率異方性（△ε）が約４．５未満あるいは約５．７を超過する場合、視野角およびＣＲが劣化し得る。
【００５３】
具体的には、第１表示板１３３と第２表示板１３４の両端に５．８Ｖ以上の電圧、好ましくは５．８Ｖ以上１０．０Ｖ以下の電圧が印加されてブラックあるいはホワイトで液晶表示装置が駆動される場合、誘電率異方性（△ε）は４．５以上５．３以下となり得る。また第１表示板１３３と第２表示板１３４の両端に５．８Ｖ未満の電圧、好ましくは４．０Ｖ以上で５．８Ｖ未満の電圧が印加されてブラックあるいはホワイトで液晶表示装置が駆動される場合、誘電率異方性（△ε）は５．０以上、５．７以下となり得る。
【００５４】
本発明の実施形態による液晶表示装置は視野角、ＣＲの劣化を防止しつつ、応答速度（τｔ）を向上させるために、液晶分子３１のスプレー（ｓｐｒａｙ）弾性係数（以下Ｋ１１ということ）が相対的に小さく、好ましくは約１４ｐＮ以下であり、さらに好ましくは約１０ｐＮ以上約１４ｐＮ以下であってもよい。またベンド（ｂｅｎｄ）弾性係数（以下Ｋ３３という）は相対的に大きく、好ましくは約１２ｐＮ以上であり、さらに好ましくは約１２ｐＮ以上約１５ｐＮ以下であってもよい。すなわち、本発明の実施形態では、Ｋ１１は相対的に小さくなるほど上昇時間（τｒ）が減少して応答速度（τｔ）が向上し、Ｋ３３は相対的に大きくなるほど下降時間（τｆ）が減少して、応答速度（τｔ）が向上する。これについては後述する実験例を参考にしつつ詳細に説明する。
【００５５】
ここでＫ１１が１４ｐＮを超過する場合、液晶分子３１の応答速度（τｔ）が劣化する一方、１０ｐＮ未満である場合、誘電率異方性（△ε）など他の物性と関連して望む視野角、ＣＲおよび応答速度（τｔ）が発生しないこともあり得る。またＫ３３が１２ｐＮ未満の場合、液晶分子３１の応答速度（τｔ）が低下する一方、１５ｐＮ超過の場合、誘電率異方性（△ε）など他の物性と関連して望む視野角、ＣＲおよび応答速度（τｔ）が発生しないこともあり得る。
【００５６】
また液晶層３のセルギャップは約２．５μｍ以上約４．０μｍ以下であり、複屈折率異方性（Δｎ）は約０．１以上約０．１５以下であってもよい。液晶分子３１のセルギャップが４．０μｍを超過する場合、応答速度（τｔ）が低下し、２．５μｍ未満である場合、視野角およびＣＲが低下し得る。また複屈折率異方性（Δｎ）が０．１未満あるいは０．１５超過の場合、望む視野角、ＣＲおよび応答速度（τｔ）が発生しないこともあり得る。
【００５７】
液晶分子３の回転粘度（γ１）は４０ｍＰａ・ｓ以上６０ｍＰａ・ｓ以下としてもよい。回転粘度（γ１）が４０ｍＰａ・ｓ未満の場合、応答速度（τｔ）が劣化し、６０ｍＰａ・ｓ超過の場合、視野角およびＣＲなどが劣化し得る。
【００５８】
本発明に関するより詳細な説明は次の具体的な実験例を参照しつつ説明する。なおここに記載されていない内容については当業者ならば十分に推認できるものであるため説明を省略する。下記の実験例は本発明を例示するためのものであって本発明が実験例によって限定されるものではない。
実験例１−応答速度
【００５９】
セルギャップは３．０μｍとし、第１表示板と第２表示板の間に６Ｖの電圧を印加し、下記表１に表示された物性を有する液晶分子を使用し、上昇時間（τｒ）、下降時間（τｆ）および応答速度（τｔ）を測定した。比較例１ないし比較例３で使用された液晶組成物とは異なり、実施形態１ないし実施形態５で使用された液晶組成物は下記化学式２で表示される極性化合物を含む液晶組成物を使用した。ここで液晶組成物に対して化学式２で表記される極性化合物は１５重量％以下であった。
［化学式２］
ここでＸは
あるいは
であり、Ｙはアルカン、シクロアルカンあるいは水素である。
【００６０】
また実施形態１ないし５で液晶組成物は化学式３で表示される極性化合物、他の極性化合物および非極性化合物の重量％を調節して実験した。
【００６１】
実施形態および比較例に対する結果は下記表２に示した。
【表１】
【表２】
【００６２】
表１および表２を参照すれば、Ｋ１１が小さいほど上昇時間（τｒ）が減少され、Ｋ３３（τｆ）が大きいほど下降時間（τｆ）が減少することが分かる。
【００６３】
具体的には、比較例１ないし３および実施形態１で使用された液晶のＫ１１、Ｋ３３と上昇時間（τｒ）および下降時間（τｆ）との関係を回帰分析によって求めてみれば、各々下記式４および式５のようなる。ここで式４および式５で表現される回帰式の適合度値は各々約９９．４％および約７０．９％である。
式４
式５
【００６４】
前記式４および式５を参考すれば、上昇時間（τｒ）の場合、Ｋ１１の影響がＫ３３の影響より約４倍程度大きくなることが分かる。一方、下降時間（τｆ）の場合、Ｋ３３の影響がＫ１１の影響より約２．６倍程度大きくなることが分かる。
【００６５】
また実施形態１ないし５を参考すれば、例えば、Ｋ１１が約１４ｐＮ以下であり、Ｋ３３が約１２ｐＮ以上である場合、上昇時間（τｒ）および下降時間（τｆ）が減少して、全体的な応答速度（τｔ）が向上することが分かる。一方、実施形態１と比較例１を参考すれば、Ｋ３３が約１２ｐＮ以上であってもＫ１１が約１４ｐＮを超過した場合、応答速度（τｔ）が劣化することが分かる。また実施形態１と比較例３を参考すれば、Ｋ３３が約１２ｐＮ未満である場合、応答速度（τｔ）が劣化することが分かる。
実験例２−視野角およびＣＲ
【００６６】
セルギャップは３．０μｍとし、第１表示板と第２表示板の間に４．５ないし６．０の誘電率異方性を有する液晶分子を介在し、５．０ないし６．０Ｖの電圧を印加しつつ、ＣＲおよび視野角を測定した。視野角は第１および第２表示板の垂直方向に対してＣＲが１０：１となる地点の角度を第１および第２表示板の上、下、左、右方向から測定した。電圧および誘電率異方性の変化にともなう視野角およびＣＲ測定結果は下記表３に示した。
【表３】
【００６７】
前記表３を参考にすれば、第１表示板および第２表示板両端に５．８Ｖあるいは６．０Ｖの電圧が印加され、第１表示板および第２表示板の間に介在した液晶分子の誘電率異方性が４．５以上５．３以下である場合、上、下、左、右方向の視野角が約８０°で優れ、ＣＲは約１０００：１以上で優れていることが分かる。
【００６８】
第１表示板および第２表示板の両端に５．８Ｖ未満の電圧、例えば、５．０Ｖ、５．５Ｖなどの電圧が印加され、第１表示板および第２表示板の間に介在した液晶分子の誘電率異方性が５．０以上、５．７以下である場合、上、下、左、右方向の視野角が約８０°で優れ、ＣＲは約１０００：１以上で優れていることが分かる。
【００６９】
以上添付された図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、当業者は本発明の技術的思想や必須の特徴を変更しないで他の具体的な形態で実施され得ることを理解できるであろう。したがって以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定されないものとして理解しなければならない。
【符号の説明】
【００７０】
３ 液晶層
１０ 第１基板
３１ 液晶分子
８２ 画素電極
９０ 共通電極
１３３ 第１表示板
１３４ 第２表示板
３００ 薄膜トランジスタ
３２６ ゲート電極
３４０ 半導体層
３５５、３５６ 抵抗性接触層
３６５ ソース電極
３６６ ドレーン電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶組成物およびこれを利用した液晶表示装置に関し、より詳細にはＴＮモード液晶組成物およびこれを利用した液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）はフラットパネル表示装置（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）の一種で、電極が形成されている２枚の基板とその間に挿入されている液晶層とで形成されており、電極に電圧を印加し、液晶層の液晶分子を再配列させることによって透過される光の量を調節するようになっている。
【０００３】
液晶表示装置は液晶層の液晶分子が配列された形態によって、ＴＮモード（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ ｍｏｄｅ）、ＩＰＳモード（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｍｏｄｅ）およびＶＡモード（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ ｍｏｄｅ）など多様な形態で分類することができる。
【０００４】
液晶表示装置が大型化されることによって、視野角、ＣＲ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ ｒａｔｉｏ）、応答速度が向上された液晶表示装置に対する要求が台頭され、特に動画像と関連して向上された応答速度を有する液晶表示装置に対する要求がある。
【０００５】
しかし、応答速度を向上させるために液晶分子の回転粘度、弾性係数などの物性を調節する場合、視野角、ＣＲなどが低下される問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国特許出願公開第１０−２００６−０８３６４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は視野角、ＣＲおよび応答速度が向上されたＴＮモード液晶表示装置を提供するものである。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は視野角、ＣＲおよび応答速度が向上されたＴＮモード液晶組成物を提供するものである。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は以上で言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は次の記載から当業者に明確に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を達成するための本発明の実施形態による液晶表示装置は、互いに配向して配置され、陽の誘電率異方性を有する液晶分子が第１表示板および第２表示板の間に介在された液晶層であって、前記第１表示板と前記第２表示板の間に電気場が生成されない場合は、各液晶の長軸が第１表示板から第２表示板の方向に螺旋形に配置される構造を有する液晶層を含み、液晶分子の誘電率異方性は４．５以上、５．７以下であり、Ｋ１１は１４以下であり、Ｋ３３は１２以上である。
【００１１】
前記課題を達成するための本発明の実施形態による液晶組成物は、下記化学式２で表示される第１極性化合物を全体組成物に対して含み、液晶分子の誘電率異方性は４．５以上５．７以下であり、Ｋ１１は１４以下であり、Ｋ３３は１２以上である。
［化学式２］
ここで、Ｘは
あるいは
であり、Ｙはアルカン、シクロアルカンあるいは水素である。
【００１２】
具体的な事項は詳細な説明および図に含まれている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、ＴＮモード液晶組成物および液晶表示装置は視野角、ＣＲ、応答速度が向上される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による液晶表示装置の配置図である。
【図２】図１のII−II’に沿って切断された断面図である。
【図３】本発明の実施形態による液晶表示装置で画素構造の動作状態を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態による液晶表示装置で画素構造の動作状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は添付される図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば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されるものであり、単に本実施形態は本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。本発明は特許請求の範囲等によって定義される。明細書全体において同一の参照符号は同一の構成要素を示すものである。
【００１６】
以下、図１および図２を参考にし、本発明の実施形態による液晶表示装置について説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施形態による液晶表示装置の配置図である。図２は図１のII−II’に沿って切断された断面図である。
【００１８】
図１および図２を参考にすれば、本発明の実施形態による液晶表示装置は、第１表示板１３３、第１表示板１３３に対向して配置された第２表示板１３４および第１表示板１３３と第２表示板１３４の間に介在した液晶層３を含む。また液晶表示装置は、第１表示板１３３および第２表示板１３４の外側に各々積層配置された補償フィルム２１０および偏光フィルム２１２を含む。
【００１９】
第１表示板１３３は第１基板１０、第１基板１０の上に形成された薄膜トランジスタ３００、薄膜トランジスタ３００の上に形成された保護膜７０および薄膜トランジスタ３００と電気的に連結された画素電極８２を含む。ここで第１基板１０は、例えば、ガラスなどの透明な絶縁物質である。
【００２０】
薄膜トランジスタ３００は行方向に配置されたゲート線２２と列方向に配置されたデータ線６２が交差する部分に配置され、ゲート線２２に印加されるゲート信号によって、データ線６２から提供されるデータ信号を画素電極８２に印加する。薄膜トランジスタ３００はゲート電極３２６、ゲート絶縁膜３０、半導体層３４０、抵抗性接触層３５５、３５６、ソース電極３６５およびドレーン電極３６６を含む。
【００２１】
ゲート電極３２６は第１基板１０の上に形成され、ゲート線２２と電気的に連結する。ゲート電極３２６は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのアルミニウム系列の金属、銀（Ａｇ）や銀合金などの銀系列の金属、銅（Ｃｕ）や銅合金などの銅系列の金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などのモリブデン系列の金属、クロム（Ｃｒ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）などで形成され得る。
【００２２】
ゲート絶縁膜３０はゲート電極３２６あるいはゲート線２２の上に形成される。ゲート絶縁膜３０は、例えば、窒化ケイ素あるいは酸化ケイ素などの絶縁物質である。
【００２３】
半導体層３４０はゲート絶縁膜３０上に形成され、水素化非晶質ケイ素（ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）あるいは多結晶ケイ素などから形成される。図では半導体層３４０を島型で例示したが、これに限定するものではなく、線形など多様な形態としてよい。
【００２４】
抵抗性接触層３５５、３５６は、半導体層３４０の上に形成され、半導体層３４０、ソース電極３６５およびドレーン電極３６６の電気的抵抗を小さくする役割を担っている。抵抗性接触層３５５、３５６は、例えば、シリサイドあるいはｎ型ドウパントが高濃度でドーピングされているｎ＋水素化非晶質ケイ素などの物質で形成される。
【００２５】
ソース電極３６５およびドレーン電極３６６は抵抗性接触層３５５、３５６の上に形成され、各々データ線６２および画素電極８２と電気的に連結する。ここでソース電極３６５は半導体層３４０と少なくとも一部分が重畳されて形成され、ドレーン電極３６６はゲート電極３２６を中心にソース電極３６５と対向し、半導体層３４０と少なくとも一部分が重畳されて形成される。
【００２６】
保護膜７０は第１基板１０および薄膜トランジスタ３００の上に形成される。保護膜７０は、例えば、窒化ケイ素あるいは酸化ケイ素から成る無機物、平坦化特性が優れ感光性（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を有する有機物あるいはＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で形成されるａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆなどの低誘電率絶縁物質などで形成される。
【００２７】
画素電極８２は保護膜７０の上に形成され、ゲート信号によってデータ線６２から提供されたデータ信号を液晶層３に提供する役割をする。画素電極８２は保護膜７０内に形成されたコンタクトホールを介して、ドレーン電極３６６と電気的に連結する。ここで画素電極８２は、例えば特に好ましくはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）あるいはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電体あるいはアルミニウムなどの反射性導電体で形成される。
【００２８】
図面には図示していないが、画素電極８２の上には液晶層３を配向できる配向膜が形成され得る。
【００２９】
第２表示板１３４は第１表示板１３３と対向されて配置され、第２基板９６、ブラックマトリックス９４、色フィルタ９８および共通電極９０を含む。ここで第２基板９６は第１基板１０と類似にガラスなどの透明な絶縁物質で形成される。
【００３０】
ブラックマトリックス９４は第２基板９６の上に配置され、光が漏れるのを防止する役割を果たす。具体的には、ブラックマトリックス９４は第１表示板１３３のゲート線２２、データ線６２および薄膜トランジスタ３００の一部を覆うように形成される。
【００３１】
色フィルタ９８は各画素電極８２に対応して第２基板９６およびブラックマトリックス９４の一部の上に順次に配列される。色フィルタ９８は、例えば、赤色、緑色、青色フィルタである。
【００３２】
共通電極９０は色フィルタ９８およびブラックマトリックス９４の上に形成され、画素電極８２と共にデータ信号に対応される電圧を液晶層３に印加する。ここで共通電極９０は多数の画素に対して一体型で形成され得る。
【００３３】
図面には図示していないが、共通電極９０の上には液晶層３を配向する配向膜が形成され得る。
偏光フィルム２１２は第１表示板１３３および第２表示板１３４の外側に各々配置され、光を偏光させる役割を果たす。ここで各偏光フィルム２１２の偏光軸（あるいは透過軸）は互いに直交するよう配置され得る。また各偏光フィルム２１２の偏光軸は、配向膜のラビング方向と４５゜あるいは１３５゜を成すように配置され得る。
【００３４】
補償フィルム２１０は第１表示板１３３と偏光フィルム２１２あるいは第２表示板１３４と偏光フィルム２１２の間に配置され、液晶表示装置の視野角を向上させる役割を果たす。補償フィルム２１０は、例えば、ティスコティク（ｄｉｓｃｏｔｉｃ）液晶層をハイブリッド配向させた液晶ポリマー補償フィルムである。例えば、補償フィルム２１０として富士フイルム社製のＷＶフィルムを用いてもよい。
【００３５】
液晶層３は第１表示板１３３および第２表示板１３４の間に介在され、画素電極８２および共通電極９０の間に印加される電圧によって光透過率を変化させる役割を果たす。
【００３６】
本発明の実施形態による液晶層３は陽の誘電率異方性を有するツイストネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ；以下ＴＮという）液晶分子３１を含む。液晶層３の液晶組成物は非極性化合物および極性化合物を含む。
【００３７】
非極性化合物は液晶組成物に対して、下記化学式１で表記される化合物を２５ないし４０重量％含む。
［化学式１］
【００３８】
ここでＲ１、Ｒ２はアルカン、シクロアルカンあるいはアールケンである。
【００３９】
極性化合物は液晶組成物に対して、２０ないし６０重量％であり得る。
【００４０】
また極性化合物は下記化学式２および化学式３で各々表記される第１極性化合物および第２極性化合物を含む。ここで第１極性化合物は液晶組成物に対して例えば１５重量％以下であり、第２極性化合物は液晶組成物に対して例えば１５重量％以下である。
［化学式２］
ここでＸは
あるいは
である、Ｙはアルカン、シクロアルカンあるいは水素である。
［化学式３］
【００４１】
ここでＲ３はアルカン、シクロアルカンあるいはアールケンである。
【００４２】
図３および図４は本発明の実施形態による液晶表示装置における画素構造の動作状態を説明する図である。
【００４３】
図３を参考にすれば、画素電極８２と共通電極９０の間に電圧差がなく、液晶層３に電気場が印加されない場合、液晶層３の液晶分子３１はその長軸方向が第１表示板１３３および第２表示板１３４の表面に平行となるよう配列される。また各液晶分子３１の長軸は第１表示板１３３から第２表示板１３４の方向に螺旋形に配置される構造を有する。
【００４４】
偏光フィルム２１２の偏光軸が互いに垂直である場合、液晶層３を通過した光は第２表示板１３４の上に配置された偏光フィルム２１２をそのまま通過して明るい状態を具現し、液晶表示装置はノーマリーホワイトモード（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｗｈｉｔｅ ｍｏｄｅ）で駆動されることとなる。これとは異なり、偏光フィルム２１２の偏光軸が互いに平行である場合、液晶層３を通過した光は第２表示板１３４の上に配置された偏光フィルム２１２によって遮断されて暗い状態を具現し、液晶表示装置はノーマリーブラックモード（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｂｌａｃｋ ｍｏｄｅ）で駆動されることとなる。
【００４５】
図４を参考にすれば、画素電極８２と共通電極９０の間にデータ信号に対応する電圧差が形成されて液晶層３に電気場が印加され得る。この場合、液晶層３の液晶分子３１はその長軸方向が第１表示板１３３および第２表示板１３４の表面に垂直に配列され、第１表示板１３３下部に配置された偏光フィルム２１２を通過した光は偏光せずに液晶層３を通過することができる。これによって、ノーマリーホワイトモードの場合、液晶層３を通過した光が第２表示板１３４上部に配置された偏光フィルム２１２によって遮断されて暗い状態を具現することができる。これとは異なり、ノーマリーブラックモードである場合、第１表示板１３３下部に配置された偏光フィルム２１２を通過した光が第２表示板１３４上部に配置された偏光フィルム２１２をそのまま通過して明るい状態を具現することができる。
【００４６】
このような、ＴＮモード液晶分子３１は、前述したように、データ信号に対応する電圧によって第１表示板１３３と第２表示板１３４の間に形成された電気場の有無に応じ、電気場生成方向に配列されたり、再び本来の配列状態に戻たりすることが可能となる。この時液晶分子３１が電気場生成方向に配列されるのに要する時間、すなわち上昇時間（ｒｉｓｉｎｇ ｔｉｍｅ；τｒ）および再び元の配列状態に戻るのに要する時間、すなわち下降時間（ｆａｌｌｉｎｇ ｔｉｍｅ；τｆ）は液晶分子３１の応答速度（τｔ）と密接な関係がある。すなわち、液晶分子３１の上昇時間（τｒ）および下降時間（τｆ）が短ければ液晶の応答速度（τｔ）が速くなり得る。
【００４７】
液晶分子３１の上昇時間（τｒ）および下降時間（τｆ）は下記式１および式２によって表現される。
式１
式２
【００４８】
ここで、ｄは液晶層３の厚さ、すなわちセルギャップを表し、γ１は液晶分子３１の回転粘度を表し、ε０は自由空間の遺伝率を表し、△εは誘電率異方性を表し、Ｋは弾性係数を表し、Ｖは駆動電圧、すなわち第１表示板１３３と第２表示板１３４の間に印加される電圧を表し、Ｖｔｈはしきい電圧を表す。
【００４９】
式１および式２に示したように、液晶分子３１の上昇時間（τｒ）、下降時間（τｆ）および応答速度（τｔ）は液晶分子３１の回転粘度（γ１）、誘電率異方性（△ε）、弾性係数（Ｋ）などの液晶の物性、駆動電圧（Ｖ）、セルギャップ（ｄ）などによって決定され得る。例えば、回転粘度（γ１）を低くしたり、弾性係数（Ｋ）を増加させることで液晶分子３１の応答速度（τｔ）が向上し得る。
【００５０】
しかし、液晶分子３１の弾性係数（Ｋ）が増加する場合、誘電率異方性（△ε）、しきい電圧（Ｖｔｈ）など他の物性が変化して液晶表示装置の視野角およびＣＲなどが劣化され得る。例えば、下記式３を参考にすれば、弾性係数（Ｋ）を増加させる場合、しきい電圧（Ｖｔｈ）が上昇し、ブラックとホワイトの中間グレー領域で液晶表示装置の視野角およびＣＲなどが低下し得る。
式３
【００５１】
ここでＫ２２は液晶分子３１のツイスト（ｔｗｉｓｔ）弾性係数を表す。
【００５２】
本発明の実施形態による液晶表示装置は視野角、ＣＲの劣化を防止しつつ、応答速度を向上させるために、液晶層３に含まれる液晶分子３１の誘電率異方性（△ε）が約４．５以上５．７以下となってもよい。誘電率異方性（△ε）が約４．５未満あるいは約５．７を超過する場合、視野角およびＣＲが劣化し得る。
【００５３】
具体的には、第１表示板１３３と第２表示板１３４の両端に５．８Ｖ以上の電圧、好ましくは５．８Ｖ以上１０．０Ｖ以下の電圧が印加されてブラックあるいはホワイトで液晶表示装置が駆動される場合、誘電率異方性（△ε）は４．５以上５．３以下となり得る。また第１表示板１３３と第２表示板１３４の両端に５．８Ｖ未満の電圧、好ましくは４．０Ｖ以上で５．８Ｖ未満の電圧が印加されてブラックあるいはホワイトで液晶表示装置が駆動される場合、誘電率異方性（△ε）は５．０以上、５．７以下となり得る。
【００５４】
本発明の実施形態による液晶表示装置は視野角、ＣＲの劣化を防止しつつ、応答速度（τｔ）を向上させるために、液晶分子３１のスプレー（ｓｐｒａｙ）弾性係数（以下Ｋ１１ということ）が相対的に小さく、好ましくは約１４ｐＮ以下であり、さらに好ましくは約１０ｐＮ以上約１４ｐＮ以下であってもよい。またベンド（ｂｅｎｄ）弾性係数（以下Ｋ３３という）は相対的に大きく、好ましくは約１２ｐＮ以上であり、さらに好ましくは約１２ｐＮ以上約１５ｐＮ以下であってもよい。すなわち、本発明の実施形態では、Ｋ１１は相対的に小さくなるほど上昇時間（τｒ）が減少して応答速度（τｔ）が向上し、Ｋ３３は相対的に大きくなるほど下降時間（τｆ）が減少して、応答速度（τｔ）が向上する。これについては後述する実験例を参考にしつつ詳細に説明する。
【００５５】
ここでＫ１１が１４ｐＮを超過する場合、液晶分子３１の応答速度（τｔ）が劣化する一方、１０ｐＮ未満である場合、誘電率異方性（△ε）など他の物性と関連して望む視野角、ＣＲおよび応答速度（τｔ）が発生しないこともあり得る。またＫ３３が１２ｐＮ未満の場合、液晶分子３１の応答速度（τｔ）が低下する一方、１５ｐＮ超過の場合、誘電率異方性（△ε）など他の物性と関連して望む視野角、ＣＲおよび応答速度（τｔ）が発生しないこともあり得る。
【００５６】
また液晶層３のセルギャップは約２．５μｍ以上約４．０μｍ以下であり、複屈折率異方性（Δｎ）は約０．１以上約０．１５以下であってもよい。液晶分子３１のセルギャップが４．０μｍを超過する場合、応答速度（τｔ）が低下し、２．５μｍ未満である場合、視野角およびＣＲが低下し得る。また複屈折率異方性（Δｎ）が０．１未満あるいは０．１５超過の場合、望む視野角、ＣＲおよび応答速度（τｔ）が発生しないこともあり得る。
【００５７】
液晶分子３の回転粘度（γ１）は４０ｍＰａ・ｓ以上６０ｍＰａ・ｓ以下としてもよい。回転粘度（γ１）が４０ｍＰａ・ｓ未満の場合、応答速度（τｔ）が劣化し、６０ｍＰａ・ｓ超過の場合、視野角およびＣＲなどが劣化し得る。
【００５８】
本発明に関するより詳細な説明は次の具体的な実験例を参照しつつ説明する。なおここに記載されていない内容については当業者ならば十分に推認できるものであるため説明を省略する。下記の実験例は本発明を例示するためのものであって本発明が実験例によって限定されるものではない。
実験例１−応答速度
【００５９】
セルギャップは３．０μｍとし、第１表示板と第２表示板の間に６Ｖの電圧を印加し、下記表１に表示された物性を有する液晶分子を使用し、上昇時間（τｒ）、下降時間（τｆ）および応答速度（τｔ）を測定した。比較例１ないし比較例３で使用された液晶組成物とは異なり、実施形態１ないし実施形態５で使用された液晶組成物は下記化学式２で表示される極性化合物を含む液晶組成物を使用した。ここで液晶組成物に対して化学式２で表記される極性化合物は１５重量％以下であった。
［化学式２］
ここでＸは
あるいは
であり、Ｙはアルカン、シクロアルカンあるいは水素である。
【００６０】
また実施形態１ないし５で液晶組成物は化学式３で表示される極性化合物、他の極性化合物および非極性化合物の重量％を調節して実験した。
【００６１】
実施形態および比較例に対する結果は下記表２に示した。
【表１】
【表２】
【００６２】
表１および表２を参照すれば、Ｋ１１が小さいほど上昇時間（τｒ）が減少され、Ｋ３３（τｆ）が大きいほど下降時間（τｆ）が減少することが分かる。
【００６３】
具体的には、比較例１ないし３および実施形態１で使用された液晶のＫ１１、Ｋ３３と上昇時間（τｒ）および下降時間（τｆ）との関係を回帰分析によって求めてみれば、各々下記式４および式５のようなる。ここで式４および式５で表現される回帰式の適合度値は各々約９９．４％および約７０．９％である。
式４
式５
【００６４】
前記式４および式５を参考すれば、上昇時間（τｒ）の場合、Ｋ１１の影響がＫ３３の影響より約４倍程度大きくなることが分かる。一方、下降時間（τｆ）の場合、Ｋ３３の影響がＫ１１の影響より約２．６倍程度大きくなることが分かる。
【００６５】
また実施形態１ないし５を参考すれば、例えば、Ｋ１１が約１４ｐＮ以下であり、Ｋ３３が約１２ｐＮ以上である場合、上昇時間（τｒ）および下降時間（τｆ）が減少して、全体的な応答速度（τｔ）が向上することが分かる。一方、実施形態１と比較例１を参考すれば、Ｋ３３が約１２ｐＮ以上であってもＫ１１が約１４ｐＮを超過した場合、応答速度（τｔ）が劣化することが分かる。また実施形態１と比較例３を参考すれば、Ｋ３３が約１２ｐＮ未満である場合、応答速度（τｔ）が劣化することが分かる。
実験例２−視野角およびＣＲ
【００６６】
セルギャップは３．０μｍとし、第１表示板と第２表示板の間に４．５ないし６．０の誘電率異方性を有する液晶分子を介在し、５．０ないし６．０Ｖの電圧を印加しつつ、ＣＲおよび視野角を測定した。視野角は第１および第２表示板の垂直方向に対してＣＲが１０：１となる地点の角度を第１および第２表示板の上、下、左、右方向から測定した。電圧および誘電率異方性の変化にともなう視野角およびＣＲ測定結果は下記表３に示した。
【表３】
【００６７】
前記表３を参考にすれば、第１表示板および第２表示板両端に５．８Ｖあるいは６．０Ｖの電圧が印加され、第１表示板および第２表示板の間に介在した液晶分子の誘電率異方性が４．５以上５．３以下である場合、上、下、左、右方向の視野角が約８０°で優れ、ＣＲは約１０００：１以上で優れていることが分かる。
【００６８】
第１表示板および第２表示板の両端に５．８Ｖ未満の電圧、例えば、５．０Ｖ、５．５Ｖなどの電圧が印加され、第１表示板および第２表示板の間に介在した液晶分子の誘電率異方性が５．０以上、５．７以下である場合、上、下、左、右方向の視野角が約８０°で優れ、ＣＲは約１０００：１以上で優れていることが分かる。
【００６９】
以上添付された図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、当業者は本発明の技術的思想や必須の特徴を変更しないで他の具体的な形態で実施され得ることを理解できるであろう。したがって以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定されないものとして理解しなければならない。
【符号の説明】
【００７０】
３ 液晶層
１０ 第１基板
３１ 液晶分子
８２ 画素電極
９０ 共通電極
１３３ 第１表示板
１３４ 第２表示板
３００ 薄膜トランジスタ
３２６ ゲート電極
３４０ 半導体層
３５５、３５６ 抵抗性接触層
３６５ ソース電極
３６６ ドレーン電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置され、陽の誘電率異方性を有する液晶分子が第１表示板および第２表示板の間に介在された液晶層であって、
前記第１表示板と前記第２表示板の間に電気場が生成されない場合、各液晶の長軸が前記第１表示板から前記第２表示板の方向に螺旋形に配置される構造を有する液晶層を含み、
前記液晶分子の誘電率異方性は４．５以上で５．７以下であり、Ｋ１１は１４ｐＮ以下であり、Ｋ３３は１２ｐＮ以上である液晶表示装置。ここでＫ１１は液晶分子のスプレー弾性係数を表し、Ｋ３３は液晶分子のベンド弾性係数を表す。
【請求項２】
前記液晶分子のＫ１１は１０ｐＮ以上、１４ｐＮ以下である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶分子のＫ３３は１２ｐＮ以上、１５ｐＮ以下である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶分子のＫ１１とＫ３３は同一である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１表示板および前記第２表示板の外面に形成された補償フィルムをさらに含み、
前記補償フィルムはティスコティク液晶がハイブリッド配向された液晶ポリマー補償フィルムである、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１表示板および前記第２表示板の両端に５．８Ｖ以上の電圧が印加され、前記誘電率異方性は４．５以上、５．３以下である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１表示板および前記第２表示板の両端に５．８Ｖ未満の電圧が印加され、前記誘電率異方性は５．０以上、５．７以下である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記液晶分子の回転粘度は４０ｍＰａ・ｓ以上、６０ｍＰａ・ｓ以下である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶分子の複屈折率異方性は０．１以上、０．１５以下であり、セルギャップは２．５μｍ以上、４．０μｍ以下である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記液晶層を構成する液晶組成物は下記化学式１で表記される２５ないし４０重量％の非極性化合物を含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
［化学式１］
ここで、Ｒ１、Ｒ２はアルカン、シクロアルカンあるいはアールケンである。
【請求項１１】
前記液晶層を構成する液晶組成物は２０ないし６０重量％の極性化合物を含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記液晶組成物の極性化合物は下記化学式２で表記される第１極性化合物を含む、請求項１１に記載の液晶表示装置。
［化学式２］
ここで、Ｘは
あるいは
であり、Ｙはアルカン、シクロアルカンあるいは水素である。
【請求項１３】
前記液晶組成物は１５重量％以下の前記第１極性化合物および１５重量％以下の第２極性化合物を含み、
前記第２極性化合物は下記構造式３で表記される化合物を含む、請求項１２に記載の液晶表示装置。
［化学式３］
ここで、Ｒ３はアルカン、シクロアルカンあるいはアールケンである。
【請求項１４】
下記化学式２で表記される第１極性化合物を全体組成物に対して含み、
液晶分子の誘電率異方性は４．５以上、５．７以下であり、Ｋ１１は１４ｐＮ以下であり、Ｋ３３は１２ｐＮ以上の液晶組成物。
［化学式２］
ここで、Ｘは
あるいは
であり、Ｙはアルカン、シクロアルカンあるいは水素である。
【請求項１５】
前記液晶分子のＫ１１は１０ｐＮ以上、１４ｐＮ以下である、請求項１４に記載の液晶組成物。
【請求項１６】
前記液晶分子のＫ３３は１２ｐＮ以上、１５ｐＮ以下である、請求項１４に記載の液晶組成物。
【請求項１７】
下記化学式３で表記される第２極性組成物をさらに含み、
前記第１極性化合物は全体組成物に対して１５重量％以下であり、前記第２極性化合物は全体組成物に対して１５重量％以下である、請求項１４に記載の液晶組成物。
［化学式３］
ここで、Ｒ３はアルカン、シクロアルカンあるいはアールケンである。
【請求項１８】
ツイストネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード型である、請求項１４に記載の液晶組成物。
【請求項１】
互いに対向して配置され、陽の誘電率異方性を有する液晶分子が第１表示板および第２表示板の間に介在された液晶層であって、
前記第１表示板と前記第２表示板の間に電気場が生成されない場合、各液晶の長軸が前記第１表示板から前記第２表示板の方向に螺旋形に配置される構造を有する液晶層を含み、
前記液晶分子の誘電率異方性は４．５以上で５．７以下であり、Ｋ１１は１４ｐＮ以下であり、Ｋ３３は１２ｐＮ以上である液晶表示装置。ここでＫ１１は液晶分子のスプレー弾性係数を表し、Ｋ３３は液晶分子のベンド弾性係数を表す。
【請求項２】
前記液晶分子のＫ１１は１０ｐＮ以上、１４ｐＮ以下である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶分子のＫ３３は１２ｐＮ以上、１５ｐＮ以下である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶分子のＫ１１とＫ３３は同一である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１表示板および前記第２表示板の外面に形成された補償フィルムをさらに含み、
前記補償フィルムはティスコティク液晶がハイブリッド配向された液晶ポリマー補償フィルムである、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１表示板および前記第２表示板の両端に５．８Ｖ以上の電圧が印加され、前記誘電率異方性は４．５以上、５．３以下である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１表示板および前記第２表示板の両端に５．８Ｖ未満の電圧が印加され、前記誘電率異方性は５．０以上、５．７以下である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記液晶分子の回転粘度は４０ｍＰａ・ｓ以上、６０ｍＰａ・ｓ以下である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶分子の複屈折率異方性は０．１以上、０．１５以下であり、セルギャップは２．５μｍ以上、４．０μｍ以下である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記液晶層を構成する液晶組成物は下記化学式１で表記される２５ないし４０重量％の非極性化合物を含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
［化学式１］
ここで、Ｒ１、Ｒ２はアルカン、シクロアルカンあるいはアールケンである。
【請求項１１】
前記液晶層を構成する液晶組成物は２０ないし６０重量％の極性化合物を含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記液晶組成物の極性化合物は下記化学式２で表記される第１極性化合物を含む、請求項１１に記載の液晶表示装置。
［化学式２］
ここで、Ｘは
あるいは
であり、Ｙはアルカン、シクロアルカンあるいは水素である。
【請求項１３】
前記液晶組成物は１５重量％以下の前記第１極性化合物および１５重量％以下の第２極性化合物を含み、
前記第２極性化合物は下記構造式３で表記される化合物を含む、請求項１２に記載の液晶表示装置。
［化学式３］
ここで、Ｒ３はアルカン、シクロアルカンあるいはアールケンである。
【請求項１４】
下記化学式２で表記される第１極性化合物を全体組成物に対して含み、
液晶分子の誘電率異方性は４．５以上、５．７以下であり、Ｋ１１は１４ｐＮ以下であり、Ｋ３３は１２ｐＮ以上の液晶組成物。
［化学式２］
ここで、Ｘは
あるいは
であり、Ｙはアルカン、シクロアルカンあるいは水素である。
【請求項１５】
前記液晶分子のＫ１１は１０ｐＮ以上、１４ｐＮ以下である、請求項１４に記載の液晶組成物。
【請求項１６】
前記液晶分子のＫ３３は１２ｐＮ以上、１５ｐＮ以下である、請求項１４に記載の液晶組成物。
【請求項１７】
下記化学式３で表記される第２極性組成物をさらに含み、
前記第１極性化合物は全体組成物に対して１５重量％以下であり、前記第２極性化合物は全体組成物に対して１５重量％以下である、請求項１４に記載の液晶組成物。
［化学式３］
ここで、Ｒ３はアルカン、シクロアルカンあるいはアールケンである。
【請求項１８】
ツイストネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード型である、請求項１４に記載の液晶組成物。
【図２】
【図１】
【図３】
【図４】
【図１】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２１１０７４（Ｐ２００９−２１１０７４Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４９６４１（Ｐ２００９−４９６４１）
【出願日】平成２１年３月３日（２００９．３．３）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４２−７４２（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３日（２００９．３．３）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４２−７４２（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
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