KR20140022070A

KR20140022070A - 네마틱 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자

Info

Publication number: KR20140022070A
Application number: KR1020137032416A
Authority: KR
Inventors: 조우지 가와무라
Original assignee: 디아이씨 가부시끼가이샤
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2014-02-21
Also published as: TWI490314B; EP2703473B1; KR101455793B1; CN103687930A; CN103687930B; US8980384B2; WO2014006767A1; US20140231712A1; TW201402787A; EP2703473A4; EP2703473A1

Abstract

본 발명은 액정 표시 재료로서 유용한 유전율 이방성(Δε)이 양의 값을 나타내는 네마틱 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자에 관한 것이다.
본 발명의 액정 조성물은, 넓은 온도 범위의 액정상을 갖고, 점성이 작고, 저온에서의 용해성이 양호하며, 비저항이나 전압 유지율이 높고, 열이나 광에 대하여 안정이므로, 이를 사용함으로써 표시 품위가 우수하고, 소부(燒付)나 적하흔 등의 표시 불량이 발생하기 어려운 액정 표시 소자를 수율 좋게 제공할 수 있다.
본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자는 고속 응답과 표시 불량의 억제를 양립시킨 유용한 것이며, 특히, 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자에 유용하며, VA 모드, PSVA 모드, 또는 TN 모드용 액정 표시 소자에 적용할 수 있다.

Description

네마틱 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자{NEMATIC LIQUID CRYSTAL COMPOSITION AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY UTILIZING THE SAME}

본 발명은 액정 표시 재료로서 유용한 유전율 이방성(Δε)이 양의 값을 나타내는 네마틱 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자에 관한 것이다.

액정 표시 소자는, 시계, 전자 계산기를 비롯하여, 각종 측정 기기, 자동차용 패널, 워드 프로세서, 전자 수첩, 프린터, 컴퓨터, 텔레비전, 시계, 광고 표시판 등에 사용되도록 되어 있다. 액정 표시 방식으로서는, 그 대표적인 것에 TN(트위스티드·네마틱)형, STN(수퍼·트위스티드·네마틱)형, TFT(박막 트랜지스터)를 사용한 수직 배향형이나 IPS(인·플레인·스위칭)형 등이 있다. 이들 액정 표시 소자에 사용되는 액정 조성물은 수분, 공기, 열, 광 등의 외적 자극에 대하여 안정인 것, 또한, 실온을 중심으로 하여 가능한 한 넓은 온도 범위에서 액정상을 나타내고, 저(低)점성이며, 또한 구동 전압이 낮은 것이 요구된다. 또한 액정 조성물은 개개의 표시 소자에 있어서 유전율 이방성(Δε) 또는 및 굴절률 이방성(Δn) 등을 최적의 값으로 하기 위해서, 몇 종류로부터 몇십 종류의 화합물로 구성되어 있다.

수직 배향(VA)형 디스플레이에서는 Δε이 음의 액정 조성물이 사용되고 있고, TN형, STN형 또는 IPS(인·플레인·스위칭)형 등의 수평 배향형 디스플레이에서는 Δε이 양의 액정 조성물이 사용되고 있다. 또한, Δε이 양의 액정 조성물을 전압 무인가시에 수직으로 배향시키고, 횡전계를 인가함으로써 표시하는 구동 방식도 보고되어 있어, Δε이 양의 액정 조성물의 필요성은 더 높아지고 있다. 한편, 모든 구동 방식에 있어서 저전압 구동, 고속 응답, 넓은 동작 온도 범위가 요구되어 있다. 즉, Δε이 양이고 절대값이 크고, 점도(η)가 작고, 높은 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)가 요구되어 있다. 또한, Δn과 셀갭(d)과의 곱인 Δn×d의 설정으로부터, 액정 조성물의 Δn을 셀갭에 맞춰 적당한 범위로 조절할 필요가 있다. 이에 더하여 액정 표시 소자를 텔레비전 등에 응용할 경우에 있어서는 고속 응답성이 중시되기 때문에, 회전 점성(γ1)이 작은 액정 조성물이 요구된다.

고속 응답성을 지향한 액정 조성물의 구성으로서, 예를 들면, Δε이 양의 액정 화합물인 식(A-1)이나 (A-2)으로 표시되는 화합물, 및 Δε이 중성의 액정 화합물인 (B)를 조합하여 사용한 액정 조성물의 개시가 이루어지고 있다. 이들 액정 조성물의 특징은, Δε이 양의 액정 화합물이 -CF₂O- 구조를 갖는 것이나 Δε이 중성의 액정 화합물이 알케닐기를 갖는 것은, 이 액정 조성물의 분야에서는 널리 알려져 있다(특허문헌 1 내지 4).

한편으로, 액정 표시 소자의 용도가 확대함에 이르러, 그 사용 방법, 제조 방법에도 큰 변화가 보인다. 이들 변화에 대응하기 위해서는, 종래 알려져 있는 기본적인 물성치 이외의 특성을 최적화하는 것이 요구되어졌다. 즉, 액정 조성물을 사용하는 액정 표시 소자는 VA형이나 IPS형 등이 널리 사용됨에 이르렀고, 그 크기도 50형 이상의 초대형 사이즈의 표시 소자가 실용화됨에 이르러 사용되게 되었다. 기판 사이즈의 대형화에 수반하여, 액정 조성물의 기판에의 주입 방법도 종래의 진공 주입법으로부터 적하 주입(ODF: One Drop Fill)법이 주입 방법의 주류가 되었지만, 액정 조성물을 기판에 적하했을 때의 적하흔이 표시 품위의 저하를 초래하는 문제가 표면화함에 이르렀다. 또한, ODF법에 의한 액정 표시 소자 제조 공정에서는, 액정 표시 소자의 사이즈에 따라 최적의 액정 주입량을 적하할 필요가 있다. 주입량의 어긋남이 최적치로부터 커지면, 미리 설계된 액정 표시 소자의 굴절률이나 구동 전계의 밸런스가 무너져, 얼룩 발생이나 콘트라스트 불량 등의 표시 불량이 생긴다. 특히, 최근 유행하고 있는 스마트폰에 다용(多用)되는 소형 액정 표시 소자는, 최적의 액정 주입량이 적기 때문에 최적치로부터의 어긋남을 일정 범위 내로 제어하는 것 자체가 어렵다. 따라서, 액정 표시 소자의 수율을 높게 유지하기 위해, 예를 들면, 액정 적하시에 생기는 적하 장치 내의 급격한 압력 변화나 충격에 대한 영향이 적고, 장시간에 걸쳐 안정적으로 액정을 계속해서 적하하는 것이 가능한 성능도 필요하다.

이와 같이, TFT 소자 등으로 구동하는 액티브 매트릭스 구동 액정 표시 소자에 사용되는 액정 조성물에 있어서는, 고속 응답 성능 등의 액정 표시 소자로서 요구되고 있는 특성이나 성능을 유지하면서, 종래부터 중시되어 온 높은 비저항치 혹은 높은 전압 유지율을 갖는 것이나 광이나 열 등의 외부 자극에 대하여 안정이라는 특성에 더하여, 액정 표시 소자의 제조 방법을 고려한 개발이 요구되어지고 있다.

일본국 특개2008-037918호 일본국 특개2008-038018호 일본국 특개2010-275390호 일본국 특개2011-052120호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, Δε이 양의 액정 조성물로서, 넓은 온도 범위의 액정상을 갖고, 점성이 작고, 저온에서의 용해성이 양호하며, 비저항이나 전압 유지율이 높고, 열이나 광에 대하여 안정한 액정 조성물을 제공하고, 또한 이를 사용함으로써 표시 품위가 우수하고, 소부(燒付)나 적하흔 등의 표시 불량이 발생하기 어려운 TN형 등의 액정 표시 소자를 수율 좋게 제공하는 것에 있다.

본 발명자는, 각종의 액정 화합물 및 각종의 화학 물질을 검토하고, 특정의 액정 화합물을 조합함으로써 상기 과제를 해결할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물로서,

(식-1)으로 표시되는 유전적으로 양의 화합물을 함유하는 유전적으로 양의 성분인 성분(A),

및 (식-2)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 유전적으로 중성의 화합물을 함유하는, 유전율 이방성이 -2보다 크고 또한 +2보다 작은 유전적으로 중성의 성분(B)을 함유하는 액정 조성물을 제공하고, 또한, 당해 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자를 제공한다.

본 발명의 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물은, 큰 폭으로 낮은 점성을 얻을 수 있고, 저온에서의 용해성이 양호하며, 비저항이나 전압 유지율이 열이나 광에 의해 받는 변화가 극히 작기 때문에, 제품의 실용성이 높고, 이를 사용한 TN형 등의 액정 표시 소자는 고속 응답을 달성할 수 있다. 또한 액정 표시 소자 제조 공정에서 안정적으로 성능을 발휘할 수 있기 때문에, 공정 기인의 표시 불량이 억제되어 수율 높게 제조할 수 있으므로, 매우 유용하다.

본 발명의 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물은, 유전적으로 양의 성분인 성분(A)을 함유한다. 또한, 성분(A)은 (식-1)

으로 표시되는 화합물을 함유한다. 본 발명의 액정 조성물에 있어서, 성분(A)을 구성하는 (식-1)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 2질량％ 이상인 것이 바람직하고, 5질량％가 보다 바람직하고, 11질량％ 이상이 더 바람직하고, 19질량％ 이상이 또한 더 바람직하고, 26질량％ 이상이 특히 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 양의 성분(A) 중에, (식-5.1) 내지 (식-5.4)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 함유할 수 있다. 성분(A)은 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 이상 함유하고 있어도 되지만, 요구되는 성능에 따라 적의(適宜) 조합하는 것이 바람직하다. 점성이 작은 것이 요구되면 (식-5.3)이나 (식-5.4)으로 표시되는 화합물을 함유하는 조합을 선택하면 되고, 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)가 높은 것이 요구되면, (식-5.1)이나 (식-5.2)으로 표시되는 화합물을 함유하는 조합을 선택하면 된다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼3종 함유하는 것이 바람직하고, 1종∼2종 함유하는 것이 더 바람직하다. 그 함유량은 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 3질량％ 이상인 것이 바람직하고, 6질량％인 것이 보다 바람직하고, 12질량％인 것이 더 바람직하고 16질량％인 것이 더 바람직하고, 22질량％인 것이 더 바람직하고, 26질량％인 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 양의 성분(A) 중에, (식-6.1) 내지 (식-6.7)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 더 함유할 수도 있다. 성분(A)은 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 이상 함유하고 있어도 되지만, 요구되는 성능에 따라 적의 조합하는 것이 바람직하다. 복굴절률이 작은 것이나 점성이 작은 것이 요구되면, (식-6.1) 내지 (식-6.3)으로 표시되는 화합물을 함유하는 조합을 선택하면 되고, Tni가 높은 것이 요구되면, (식-6.4) 내지 (식-6.7)으로 표시되는 화합물을 함유하는 조합을 선택하면 된다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼5종 함유하는 것이 바람직하고, 1종∼4종 함유하는 것이 더 바람직하고, 1종∼3종 함유하는 것이 특히 바람직하다. 그 함유량은 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 5질량％ 이상인 것이 바람직하고, 6질량％ 이상인 것이 더 바람직하고, 9질량％ 이상인 것이 더 바람직하고 20질량％ 이상인 것이 더 바람직하고, 13질량％ 이상인 것이 더 바람직하고, 17질량％ 이상인 것이 더 바람직하고, 21질량％ 이상인 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 양의 성분(A) 중에, (식-9.1) 내지 (식-9.3)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 더 함유할 수도 있다. 이들 화합물은 말단의 알킬기 구조에 의해 분자량이 다를 뿐이지만, 분자량에 의해 점도나 Tni가 변화하기 때문에 적의 함유량의 조정을 행한다. 예를 들면, (식-9.2)으로 표시되는 화합물은 분자량이 크기 때문에 Tni를 높이는 목적에 유효하지만, 큰 분자량 때문에 점도도 커져버린다. 그 때문에, 양의 성분(A)이, (식-9.2)으로 표시되는 화합물을 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 0.5질량％ 이상 또한 11질량％ 미만 함유하는 것이 바람직하고, 0.5질량％ 이상 또한 8질량％ 미만 함유하는 것이 더 바람직하고, 0.5질량％ 이상 또한 5질량％ 미만 함유하는 것이 더 바람직하다. 또한, 양의 성분(A)은, (식-9.1)으로 표시되는 화합물을 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 4질량％ 이상 함유하는 것이 바람직하고, 7질량％ 이상 함유하는 것이 더 바람직하고, 13질량％ 이상 함유하는 것이 더 바람직하고, 19질량％ 이상 함유하는 것이 더 바람직하고, 25질량％ 이상 함유하는 것이 더 바람직하다. (식-9.3)으로 표시되는 화합물에 대해서도, (식-9.1)으로 표시되는 화합물과 같이 최적 함유량이 있다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼3종 함유하는 것이 바람직하고, 1종∼2종 함유하는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 양의 성분(A) 중에, (식-10.1) 내지 (식-10.4)

으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 더 함유할 수도 있다. 이들 화합물은 큰 유전율 이방성(Δε)이며 또한 저점성의 액정 조성물을 얻기 위해 유용하기 때문에, 요구되는 Tni를 고려하여 적의 조합하여 사용하는 것이 좋다. 성분(A)이, (식-10.1)으로 표시되는 화합물을 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 9질량％ 이상 함유하면 큰 Δε이 얻어져 바람직하고, 본원 액정 조성물의 총량에 대하여 13질량％ 이상 함유하면 더 바람직하고, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 16질량％ 이상 함유하면 더 바람직하다. 또한, 양의 성분(A)이 (식-10.2) 내지 (식-10.4)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 4질량％ 이상 함유하면 큰 Δε에 더하여 높은 Tni가 얻어져 바람직하고, 7질량％ 이상 함유하면 보다 바람직하고, 10질량％ 이상 함유하면 더 바람직하고, 14질량％ 이상 함유하면 특히 바람직하다. 또한, 성분(A)이, (식-10.2) 내지 (식-10.4)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물 중 적어도 2종류의 화합물을 함유하면 용해성이 개량되어 바람직하고, 그 합계 함유량은 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 14질량％ 이상인 것이 바람직하고, 21질량％ 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 성분(A)이, (식-10.2) 내지 (식-10.4)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물 중 적어도 3종류의 화합물을 함유하면 용해성이 한층 더 개량되어 바람직하고, 그 합계의 함유량이 16질량％ 이상인 것이 바람직하고, 24질량％ 이상인 것이 더 바람직하다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼4종 함유하는 것이 바람직하고, 1종∼3종 함유하는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 양의 성분(A) 중에, (식-12.1) 내지 (식-12.5)

으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 더 함유할 수도 있다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼4종 함유하는 것이 바람직하고, 1종∼3종 함유하는 것이 더 바람직하다. 또한, 이들 구조를 갖는 화합물은 용해도에 주의하여 함유량을 조정해야 하고, 예를 들면, 성분(A)이, (식-12.2) 또는 (식-12.3)으로 표시되는 화합물을 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 0.5질량％ 이상 또한 5질량％ 미만 함유하는 것이 바람직하고, (식-12.1)으로 표시되는 화합물이면 11질량％ 이상 함유하는 것이 바람직하고, (식-12.2) 또는 (식-12.3)으로 표시되는 화합물의 경우에는 0.5질량％ 이상 또한 3질량％ 미만 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 양의 성분(A) 중에, (식-13.1) 내지 (식-13.3)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 더 함유할 수도 있다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 복굴절률이나 Tni를 고려하여, 이들 화합물 중에서 1종∼3종 함유하는 것이 바람직하다. 성분(A)이, (식-13.1) 내지 (식-13.3)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 7질량％ 이상 함유하는 것이 바람직하고, 9질량％ 이상 함유하는 것이 더 바람직하고, 17질량％ 이상 함유하는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 양의 성분(A) 중에, (식-17.1) 내지 (식-17.4)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 더 함유할 수도 있다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼4종 함유하는 것이 바람직하고, 1종∼3종 함유하는 것이 더 바람직하다. 또한, 성분(A)이, 이들 화합물을 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 6질량％ 이상 함유하는 것이 바람직하고, 10질량％ 이상 함유하는 것이 더 바람직하고, 17질량％ 이상 함유하는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 양의 성분(A) 중에, (식-18.1) 내지 (식-18.4)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 더 함유할 수도 있다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼4종 함유하는 것이 바람직하고, 1종∼3종 함유하는 것이 더 바람직하다. 또한, 성분(A)은 이들 화합물을 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 15질량％ 이상 또한 27질량％ 미만 함유하는 것이 바람직하고, 15질량％ 이상 또한 22질량％ 미만 함유하는 것이 더 바람직하고, 17질량％ 이상 또한 21질량％ 미만 함유하는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 양의 성분(A) 중에, (식-19.1) 내지 (식-19.4)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 더 함유할 수도 있다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼4종 함유하는 것이 바람직하고, 1종∼3종 함유하는 것이 더 바람직하다. 또한, 성분(A)이, (식-19.2) 내지 (식-19.4)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 6질량％ 이상 함유하는 것이 바람직하고, 8질량％ 이상 함유하는 것이 더 바람직하다. 또한, 성분(A)이, (식-19.1)으로 표시되는 화합물을 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 0.5질량％ 이상 또한 4질량％ 미만 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성의 성분인 성분(B)을 함유한다. 또한, 성분(B)은 (식-2)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 함유한다. 본 발명의 액정 조성물에 있어서, 성분(B)을 구성하는 (식-2)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 4질량％인 것이 바람직하고, 7질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 11질량％ 이상인 것이 더 바람직하고, 14질량％ 이상인 것이 더 바람직하고, 19질량％ 이상인 것이 더 바람직하고, 24질량％ 이상인 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성의 성분(B) 중에, (식-3.1) 또는/및 (식-3.2)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.

성분(B)은, (식-3.1)으로 표시되는 화합물을 함유하고 있어도, (식-3.2)으로 표시되는 화합물을 함유하고 있어도, (식-3.1)으로 표시되는 화합물과 (식-3.2)으로 표시되는 화합물의 양쪽을 함유하고 있어도 된다. 성분(B)을 구성하는 (식-3.1)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 6질량％인 것이 바람직하고, 9질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 14질량％ 이상인 것이 더 바람직하고, 18질량％ 이상인 것이 더 바람직하고, 21질량％ 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 성분(B)을 구성하는 (식-3.2)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 3질량％인 것이 바람직하고, 6질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 10질량％ 이상인 것이 더 바람직하고, 14질량％ 이상인 것이 더 바람직하고, 17질량％ 이상인 것이 특히 바람직하다. 성분(B)이 (식-3.1)으로 표시되는 화합물과 (식-3.2)으로 표시되는 화합물의 양쪽을 함유할 경우에는, 양쪽의 화합물의 합계가 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 15질량％ 이상인 것이 바람직하고, 19질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 26질량％ 이상인 것이 더 바람직하고, 30질량％ 이상인 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성의 성분(B) 중에, (식-4.1) 내지 (식-4.8)

(식 중, R₁, R₂은 각각 독립하여 탄소 원자수 1 내지 10의 직쇄 알킬기 또는 직쇄 알케닐기를 나타내고, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 더 함유할 수도 있다. 성분(B)은 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 이상 함유하고 있어도 되지만, 요구되는 성능에 따라 적의 조합하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 회전 점성이 낮은 것이 요구되면 (식-4.1), (식-4.8) 혹은 (식-4.7)으로 표시되는 화합물을 함유하는 조합을 선택하면 되고, 예를 들면 탄성 정수가 큰 것을 요구받으면, (식-4.2)이나 (식-4.3)으로 표시되는 화합물을 함유하는 조합을 선택하면 되고, Tni를 요구받으면, (식-4.5)이나 (식-4.6)으로 표시되는 화합물을 함유하는 조합을 선택하면 되고, 성분(A)에 녹기 쉬운 성질의 것이 필요로 되면, (식-4.4)으로 표시되는 화합물을 함유하는 조합을 선택하면 된다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼8종 함유하는 것이 바람직하고, 1종∼5종 함유하는 것이 더 바람직하고, 1종∼3종 함유하는 것이 특히 바람직하고, 그 함유량은 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 19질량％ 이상인 것이 바람직하고, 21질량％인 것이 보다 바람직하고, 25질량％인 것이 더 바람직하고, 34질량％인 것이 더 바람직하고, 57질량％인 것이 더 바람직하고, 61질량％인 것이 특히 바람직하다.

(식-4.1)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는 다음에 예시하는 화합물을 호적(好適)하게 사용할 수 있다.

본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성의 성분(B) 중에, (식-7.1) 내지 (식-7.9)

으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 더 함유할 수도 있다. 성분(B)은, 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 이상 함유하고 있어도 되지만, 요구되는 굴절률 이방성이나 실온 및 빙점 하에서의 용해성에 따라 적의 조합하는 것이 바람직하다. 용해성은, 화합물 양단의 알킬기의 구조에 영향을 받기 때문에 주의를 요한다. 예를 들면, 중성의 성분(B)이, (식-7.1) 또는 (식-7.2)으로 표시되는 화합물을 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 12질량％ 이상 함유하는 것이 바람직하고, 또는, 중성의 성분(B)이, (식-7.3) 또는 (식-7.4)으로 표시되는 화합물을 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 0.5질량％ 이상 또한 5질량％ 미만 함유하는 것이 바람직하고, 또는 중성의 성분(B)이, (식-7.5) 내지 (식-7.9)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 7질량％ 이상 또한 15질량％ 미만 함유하는 것이 바람직하고, 11질량％ 이상 또한 14질량％ 미만 함유하는 것이 더 바람직하다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼5종 함유하는 것이 바람직하고, 1종∼4종 함유하는 것이 더 바람직하고, 1종∼3종 함유하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 선택하는 화합물의 분자량 분포가 넓은 것도 용해성에 유효하기 때문에, 예를 들면, (식-7.1) 또는 (식-7.2)으로 표시되는 화합물로부터 1종류, (식-7.3) 또는 (식-7.4)으로 표시되는 화합물로부터 1종류, (식-7.5) 또는 (식-7.6)으로 표시되는 화합물로부터 1종류, (식-7.8) 또는 (식-7.9)으로 표시되는 화합물로부터 1종류의 화합물을 선택하고, 이들을 적의 조합하는 것이 바람직하다.

본원 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성의 성분(B) 중에, (식-8)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 더 함유할 수도 있다. 성분(B)은, 이 화합물을 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 6질량％ 이상 10질량％ 함유하는 것이 바람직하다.

본원 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성의 성분(B) 중에, (식-11.1) 내지 (식-11.3)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 더 함유할 수도 있다. 성분(B)이, (식-11.1) 내지 (식-11.3)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 4질량％ 이상 함유하는 것이 바람직하고, 7질량％ 이상 함유하는 것이 더 바람직하다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼3종 함유하는 것이 바람직하다.

본원 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성의 성분(B) 중에, (식-14.1) 내지 (식-14.3)

으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 더 함유할 수 있다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 굴절률 이방성이나 Tni를 고려하여, 이들 화합물 중에서 1종∼4종 함유하는 것이 바람직하고, 1종∼3종 함유하는 것이 더 바람직하다. 성분(B)이, (식-14.1) 내지 (식-14.3)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 7중량％ 이상 함유하는 것이 바람직하고, 11중량％ 이상 함유하는 것이 더 바람직하고, 17중량％ 이상 함유하는 것이 더 바람직하다.

(식-14.1)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는 다음에 예시하는 화합물을 호적하게 사용할 수 있다.

본원 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성의 성분(B) 중에, (식-15.1) 내지 (식-15.2)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 더 함유할 수도 있다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 1종류 또는 2종류 조합하는 것이 바람직하다. 또한, 요구되는 용해성 등을 고려하여, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 6질량％ 이상 함유하는 것이 바람직하다.

본원 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성의 성분(B) 중에, (식-16.1) 내지 (식-16.3)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 더 함유할 수도 있다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, Tni, 용해도, Δn을 고려하여 적의 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 1종 또는 2∼3종의 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 성분(A)을 73질량％ 이상 함유하는 것, 혹은, 성분(B)을 81질량％ 이상 함유할 경우도 호적하게 이용된다.

본 발명의 액정 조성물은, 25℃에서의 Δε이 +3.5 이상이지만, +3.5 내지 +20.0이 보다 바람직하고, +3.5 내지 +15.0이 더 바람직하다. 25℃에서의 Δn이 0.08 내지 0.14이지만, 0.09 내지 0.13이 보다 바람직하다. 더 상술하면, 얇은 셀갭에 대응할 경우에는 0.10 내지 0.13인 것이 바람직하고, 두꺼운 셀갭에 대응할 경우에는 0.08 내지 0.10인 것이 바람직하다. 20℃에서의 η이 10 내지 45mPa·s이지만, 10 내지 25mPa·s인 것이 보다 바람직하고, 10 내지 20mPa·s인 것이 특히 바람직하다. Tni가 60℃ 내지 120℃이지만, 70℃ 내지 110℃가 보다 바람직하고, 75℃ 내지 90℃가 특히 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 상술한 화합물 이외에, 통상의 네마틱 액정, 스멕틱 액정, 콜레스테릭 액정 등을 함유해도 된다.

본 발명의 액정 조성물에는, PS 모드 등의 액정 표시 소자를 제작하기 위해, 중합성 화합물을 함유할 수 있다. 사용할 수 있는 중합성 화합물로서, 광 등의 에너지선에 의해 중합이 진행되는 광중합성 모노머 등을 들 수 있고, 구조로서, 예를 들면, 비페닐 유도체, 터페닐 유도체 등의 6원환이 복수 연결된 액정 골격을 갖는 중합성 화합물 등을 들 수 있다. 더 구체적으로는, 일반식(Ⅴ)

(식 중, X⁵¹ 및 X⁵²은 각각 독립하여, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,

Sp¹ 및 Sp²은 각각 독립하여, 단결합, 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)s-(식 중, s는 2 내지 7의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 함)을 나타내고, Z⁵¹은 -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CH＝CH-COO-, -CH＝CH-OCO-, -COO-CH＝CH-, -OCO-CH＝CH-, -COO-CH₂CH₂-, -OCO-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-COO-, -CH₂CH₂-OCO-, -COO-CH₂-, -OCO-CH₂-, -CH₂-COO-, -CH₂-OCO-, -CY¹＝CY²-(식 중, Y¹ 및 Y²은 각각 독립하여, 불소 원자 또는 수소 원자를 나타냄), -C≡C- 또는 단결합을 나타내고,

M⁵¹은 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 단결합을 나타내고, 식 중의 모든 1,4-페닐렌기는, 임의의 수소 원자가 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 됨)으로 표시되는 2관능 모노머가 바람직하다.

X⁵¹ 및 X⁵²은, 모두 수소 원자를 나타내는 디아크릴레이트 유도체, 모두 메틸기를 갖는 디메타크릴레이트 유도체 중 어느 것도 바람직하고, 한쪽이 수소 원자를 나타내고 다른 한쪽이 메틸기를 나타내는 화합물도 바람직하다. 이들 화합물의 중합 속도는, 디아크릴레이트 유도체가 가장 빠르고, 디메타크릴레이트 유도체가 느리고, 비대칭 화합물이 그 중간이며, 그 용도에 따라 바람직한 태양을 사용할 수 있다. PSA 표시 소자에 있어서는, 디메타크릴레이트 유도체가 특히 바람직하다.

Sp¹ 및 Sp²은 각각 독립하여, 단결합, 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)s-를 나타내지만, PSA 표시 소자에 있어서는 적어도 한쪽이 단결합인 것이 바람직하고, 모두 단결합을 나타내는 화합물 또는 한쪽이 단결합이고 다른 한쪽이 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)s-를 나타내는 태양이 바람직하다. 이 경우 1∼4의 알킬기가 바람직하고, s는 1∼4가 바람직하다.

Z⁵¹은, -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂- 또는 단결합이 바람직하고, -COO-, -OCO- 또는 단결합이 보다 바람직하고, 단결합이 특히 바람직하다.

M⁵¹은 임의의 수소 원자가 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 되는 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 단결합을 나타내지만, 1,4-페닐렌기 또는 단결합이 바람직하다. C가 단결합 이외의 환 구조를 나타낼 경우, Z⁵¹은 단결합 이외의 연결기도 바람직하고, M⁵¹이 단결합의 경우, Z⁵¹은 단결합이 바람직하다.

이들 점으로부터, 일반식(Ⅴ)에서, Sp¹ 및 Sp² 사이의 환 구조는, 구체적으로는 다음에 기재하는 구조가 바람직하다.

일반식(Ⅴ)에서, M⁵¹이 단결합을 나타내고, 환 구조가 두 개의 환으로 형성될 경우에 있어서, 다음 식(Ⅴa-1) 내지 식(Ⅴa-5)을 나타내는 것이 바람직하고, 식(Ⅴa-1) 내지 식(Ⅴa-3)을 나타내는 것이 보다 바람직하고, 식(Ⅴa-1)을 나타내는 것이 특히 바람직하다.

(식 중, 양단은 Sp¹ 또는 Sp²에 결합하는 것으로 함)

이들 골격을 포함하는 중합성 화합물은 중합 후의 배향 규제력이 PSA형 액정 표시 소자에 최적이며, 양호한 배향 상태가 얻어지므로, 표시 얼룩이 억제되거나, 또는, 전혀 발생하지 않는다.

이상의 점에서, 중합성 모노머로서는, 일반식(Ⅴ-1)∼일반식(Ⅴ-4)이 특히 바람직하고, 그 중에서도 일반식(Ⅴ-2)이 가장 바람직하다.

(식 중, Sp²은 탄소 원자수 2 내지 5의 알킬렌기를 나타냄)

본 발명의 액정 조성물에 모노머를 첨가할 경우에 있어서, 중합개시제가 존재하지 않을 경우에도 중합은 진행하지만, 중합을 촉진하기 위해 중합개시제를 함유하고 있어도 된다. 중합개시제로서는, 벤조인에테르류, 벤조페논류, 아세토페논류, 벤질케탈류, 아실포스핀옥사이드류 등을 들 수 있다.

본 발명의 중합성 화합물을 함유한 액정 조성물은, 이에 함유되는 중합성 화합물이 자외선 조사에 의해 중합함으로써 액정 배향능이 부여되고, 액정 조성물의 복굴절을 이용하여 광의 투과 광량을 제어하는 액정 표시 소자에 사용된다. 액정 표시 소자로서, AM-LCD(액티브 매트릭스 액정 표시 소자), TN(네마틱 액정 표시 소자), STN-LCD(수퍼트위스티드 네마틱 액정 표시 소자) 및 OCB-LCD에 유용하지만, AM-LCD에 특히 유용하며, 투과형 혹은 반사형의 액정 표시 소자에 사용할 수 있다.

액정 표시 소자에 사용되는 액정 셀의 2매의 기판은 유리 또는 플라스틱과 같은 유연성을 가지는 투명한 재료를 사용할 수 있고, 한쪽은 실리콘 등의 불투명한 재료여도 된다. 투명 전극층을 갖는 투명 기판은, 예를 들면, 유리판 등의 투명 기판 위에 인듐주석옥사이드(ITO)를 스퍼터링함으로써 얻을 수 있다.

컬러 필터는, 예를 들면, 안료 분산법, 인쇄법, 전착법 또는, 염색법 등에 의해 작성할 수 있다. 안료 분산법에 의한 컬러 필터의 작성 방법을 일례에 설명하면, 컬러 필터용의 경화성 착색 조성물을, 당해 투명 기판 위에 도포하고, 패터닝 처리를 실시하고, 그리고 가열 또는 광 조사에 의해 경화시킨다. 이 공정을, 적, 녹, 청 3색에 대해서 각각 행함으로써, 컬러 필터용의 화소부를 작성할 수 있다. 그 외, 당해 기판 위에, TFT, 박막 다이오드, 금속 절연체 금속 비저항 소자 등의 능동 소자를 마련한 화소 전극을 설치해도 된다.

상기 기판을, 투명 전극층이 내측이 되도록 대향시킨다. 그때, 스페이서를 개재하여, 기판의 간격을 조정해도 된다. 이때는, 얻어지는 조광층의 두께가 1∼100㎛가 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 1.5 내지 10㎛가 더 바람직하고, 편광판을 사용할 경우에는, 콘트라스트가 최대가 되도록 액정의 굴절률 이방성 Δn과 셀 두께 d와의 곱을 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 2장의 편광판이 있을 경우에는, 각 편광판의 편광축을 조정하여 시야각이나 콘트라스트가 양호해지도록 조정할 수도 있다. 또한, 시야각을 넓히기 위한 위상차 필름도 사용할 수도 있다. 스페이서로서는, 예를 들면, 유리 입자, 플라스틱 입자, 알루미나 입자, 포토레지스트 재료 등으로 이루어지는 주상(柱狀) 스페이서 등을 들 수 있다. 그 후, 에폭시계 열경화성 조성물 등의 씰제를, 액정 주입구를 마련한 형태로 당해 기판에 스크린 인쇄하고, 당해 기판끼리를 첩합(貼合)하고, 가열하여 씰제를 열경화시킨다.

2매의 기판간에 중합성 화합물 함유 액정 조성물을 협지(狹持)시키는 방법은, 통상의 진공 주입법 또는 ODF법 등을 사용할 수 있지만, 진공 주입법에 있어서는 적하흔이 발생하여 있지 않지만, 주입의 흔적이 남는다는 과제를 갖고 있는 것이지만, 본원 발명에 있어서는, ODF법을 사용하여 제조하는 표시 소자에 의해 호적하게 사용할 수 있다. ODF법의 액정 표시 소자 제조 공정에서는, 백 플레인 또는 프론트 플레인 중 어느 한쪽의 기판에 에폭시계 광열 병용(倂用) 경화성 등의 씰제를, 디스펜서를 사용하여 폐(閉)루프 제방 형상으로 묘화(描畵)하고, 그 중에 탈기 하에서 소정량의 액정 조성물을 적하 후, 프론트 플레인과 백 플레인을 접합함으로써 액정 표시 소자를 제조할 수 있다. 본 발명의 액정 조성물은, ODF 공정에서의 액정 조성물의 적하를 안정적으로 행할 수 있기 때문에, 호적하게 사용할 수 있다.

중합성 화합물을 중합하는 방법으로서는, 액정의 양호한 배향 성능을 얻기 위해서는, 적당한 중합 속도가 바람직하므로, 자외선 또는 전자선 등의 활성 에너지선을 단일 또는 병용 또는 순서대로 조사함으로써 중합하는 방법이 바람직하다. 자외선을 사용할 경우, 편광 광원을 사용해도 되고, 비편광 광원을 사용해도 된다. 또한, 중합성 화합물 함유 액정 조성물을 2매의 기판간에 협지시킨 상태에서 중합을 행할 경우에는, 적어도 조사면측의 기판은 활성 에너지선에 대하여 적당한 투명성이 주어져야 한다. 또한, 광조사시에 마스크를 사용하여 특정의 부분만을 중합한 후, 전장이나 자장 또는 온도 등의 조건을 변화시킴으로써, 미중합 부분의 배향 상태를 변화시키고, 또한 활성 에너지선을 조사하여 중합하는 수단을 사용해도 된다. 특히 자외선 노광시에는, 중합성 화합물 함유 액정 조성물에 교류 전계를 인가하면서 자외선 노광하는 것이 바람직하다. 인가하는 교류 전계는, 주파수 10Hz 내지 10kHz의 교류가 바람직하고, 주파수 60Hz 내지 10kHz이 보다 바람직하고, 전압은 액정 표시 소자의 원하는 프리틸트각에 의존하여 선택된다. 즉, 인가하는 전압에 의해 액정 표시 소자의 프리틸트각을 제어할 수 있다. 횡전계형 MVA 모드의 액정 표시 소자에 있어서는, 배향 안정성 및 콘트라스트의 관점에서 프리틸트각을 80도 내지 89.9도로 제어하는 것이 바람직하다.

조사시의 온도는, 본 발명의 액정 조성물의 액정 상태가 유지되는 온도 범위 내인 것이 바람직하다. 실온에 가까운 온도, 즉, 전형적으로는 15∼35℃에서의 온도에서 중합하는 것이 바람직하다. 자외선을 발생시키는 램프로서는, 메탈할라이드 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프 등을 사용할 수 있다. 또한, 조사하는 자외선의 파장으로서는, 액정 조성물의 흡수 파장역이 아닌 파장 영역의 자외선을 조사하는 것이 바람직하고, 필요에 따라, 자외선을 커트하여 사용하는 것이 바람직하다. 조사하는 자외선의 강도는, 0.1mW/㎠∼100W/㎠가 바람직하고, 2mW/㎠∼50W/㎠가 보다 바람직하다. 조사하는 자외선의 에너지량은, 적의 조정할 수 있지만, 10mJ/㎠ 내지 500J/㎠가 바람직하고, 100mJ/㎠ 내지 200J/㎠가 보다 바람직하다. 자외선을 조사할 때에, 강도를 변화시켜도 된다. 자외선을 조사하는 시간은 조사하는 자외선 강도에 따라 적의 선택되지만, 10초 내지 3600초가 바람직하고, 10초 내지 600초가 보다 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자는 고속 응답과 표시 불량의 억제를 양립시킨 유용한 것이며, 특히, 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자에 유용하며, VA 모드, PSVA 모드, 또는 TN 모드용 액정 표시 소자에 적용할 수 있다.

[실시예]

이하에 실시예를 들어 본 발명을 더 상술하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예의 조성물에 있어서의 「％」는 『질량％』를 의미한다.

실시예 중, 측정한 특성은 이하와 같다.

Tni: 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(℃)

Δn: 25℃에서의 굴절률 이방성

Δε: 25℃에서의 유전율 이방성

η: 20℃에서의 점도(mPa·s)

γ1: 25℃에서의 회전 점성(mPa·s)

VHR: 주파수 60Hz, 인가 전압 1V의 조건 하에서 60℃에서의 전압 유지율(％)

소부:

액정 표시 소자의 소부 평가는, 표시 에어리어 내에 소정의 고정 패턴을 1000시간 표시시킨 후에, 전(全)화면 균일한 표시를 행했을 때의 고정 패턴의 잔상의 레벨을 목시(目視)로 이하의 4단계 평가로 행했다.

◎ 잔상 없음

○ 잔상 극히 근소하게 있으나 허용할 수 있는 레벨

△ 잔상 있고 허용할 수 없는 레벨

× 잔상 있고 상당히 열악

적하흔:

액정 표시 장치의 적하흔의 평가는, 전면 흑표시했을 경우에 있어서의 희게 부상(浮上)하는 적하흔을 목시로 이하의 4단계 평가로 행했다.

◎ 잔상 없음

○ 잔상 극히 근소하게 있으나 허용할 수 있는 레벨

△ 잔상 있고 허용할 수 없는 레벨

× 잔상 있고 상당히 열악

프로세스 적합성:

프로세스 적합성은, ODF 프로세스에 있어서, 정적(定積) 계량 펌프를 사용하여 1회에 50pL씩 액정을 적하하는 것을 100000회 행하고, 다음 「0∼100회, 101∼200회, 201∼300회, … 99901∼100000회」의 각 100회씩 적하된 액정량의 변화를 이하의 4단계로 평가했다.

◎ 변화가 극히 작음(안정적으로 액정 표시 소자를 제조할 수 있음)

○ 변화가 근소하게 있으나 허용할 수 있는 레벨

△ 변화가 있고 허용할 수 없는 레벨(얼룩 발생에 의해 수율이 악화)

× 변화가 있고 상당히 열악(액정 누설이나 진공 기포가 발생)

저온에서의 용해성:

저온에서의 용해성 평가는, 액정 조성물을 조제 후, 2mL의 샘플 병에 액정 조성물을 1g 칭량하고, 이에 온도 제어식 시험조 중에서, 다음을 1사이클 「-20℃(1시간 유지)→승온(0.1℃/매분)→0℃(1시간 유지)→승온(0.1℃/매분)→20℃(1시간 유지)→강온(-0.1℃/매분)→0℃(1시간 유지)→강온(-0.1℃/매분)→-20℃」로 하여 온도 변화를 계속해서 주고, 목시로 액정 조성물로부터의 석출물의 발생을 관찰하고, 이하의 4단계 평가를 행했다.

◎ 600시간 이상 석출물이 관찰되지 않았음.

○ 300시간 이상 석출물이 관찰되지 않았음.

△ 150시간 이내에 석출물이 관찰되었음.

× 75시간 이내에 석출물이 관찰되었음.

또, 실시예에 있어서 화합물의 기재에 대해서 이하의 약호를 사용한다.

(환 구조)

[표 1]

(실시예 1)

이하에 나타내는 액정 조성물 LC-1을 조제했다.

LC-1의 물성치는 이하와 같았다.

[표 2]

액정 조성물 LC-1의 초기의 VHR은 99.2％였던 것에 대하여, 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 98.8％였다. 저온에서의 용해성을 평가한 바, 이하의 표에 나타내는 바와 같이 우수한 성능을 나타냈다. 또한, 액정 조성물 LC-1을 사용하여 ODF 프로세스에 의해 TN 액정 표시 소자를 제작하고, 상술한 방법을 사용하여 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성을 검토한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 3]

(비교예 1)

(식-2)으로 표시되는 화합물을 함유하지 않는, 이하에 나타나는 액정 조성물 LC-2를 조제했다.

LC-2의 물성치는 이하와 같았다.

[표 4]

(식-2)으로 표시되는 화합물을 함유하지 않는 액정 조성물 LC-2는, (식-2)으로 표시되는 화합물을 함유하는 액정 조성물 LC-1과 비교하여, 점도 η 및 회전 점성 γ1이 상승하는 것이 나타났다. 액정 조성물 LC-2의 초기의 VHR은 99.0％였던 것에 대하여, 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 94.7％였다. 저온에서의 용해성을 평가한 바, 이하의 표에 나타내는 바와 같이 LC-1과 비교하여 조기에 석출이 관찰되었다.

또한, 액정 조성물 LC-2를 사용하여 TN 액정 표시 소자를 제작하고, 상술한 방법을 사용하여 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 측정을 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 실시예 1에 비해 떨어지는 결과를 나타냈다.

[표 5]

(실시예 2)

이하에 나타내는 액정 조성물 LC-3을 조제했다.

LC-3의 물성치는 이하와 같았다.

[표 6]

액정 조성물 LC-3의 초기의 VHR은 99.5％였던 것에 대하여, 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 98.5％였다. 저온에서의 용해성을 평가한 바, 이하의 표에 나타내는 바와 같이 우수한 성능을 나타냈다. 또한, 액정 조성물 LC-3을 사용하여 ODF 프로세스에 의해 TN 액정 표시 소자를 제작하고, 상술한 방법을 사용하여 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성을 검토한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 7]

(비교예 2)

(식-1)으로 표시되는 화합물을 함유하지 않는, 이하에 나타나는 액정 조성물 LC-4를 조제했다.

LC-4의 물성치는 이하와 같았다.

[표 8]

(식-1)으로 표시되는 화합물을 함유하지 않는 액정 조성물 LC-4는, (식-1)으로 표시되는 화합물을 함유하는 액정 조성물 LC-3과 비교하여, 회전 점성 γ1이 상승하는 것이 나타났다. 액정 조성물 LC-4의 초기의 VHR은 99.5％였던 것에 대하여, 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 96.0％였다. 저온에서의 용해성을 평가한 바, 이하의 표에 나타내는 바와 같이 LC-3과 비교하여 조기에 석출이 관찰되었다.

또한, 액정 조성물 LC-4를 사용하여 TN 액정 표시 소자를 제작하고, 상술한 방법을 사용하여 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 측정을 한 바, 이하 에 나타내는 바와 같이 실시예 2에 비해 떨어지는 결과를 나타냈다.

[표 9]

(실시예 3, 실시예 4)

다음에 나타내는 액정 조성물 LC-5∼LC-6을 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 10]

액정 조성물 LC-5∼LC-6의 저온 용해성은 양호하며, 초기의 VHR 및 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 거의 변화가 없었다. 또한, 액정 조성물 LC-5∼LC-6을 사용하여 제작한 TN 액정 표시 소자의 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 검토를 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 11]

(실시예 5, 실시예 6)

다음에 나타내는 액정 조성물 LC-7∼LC-8을 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 12]

액정 조성물 LC-7∼LC-8의 저온 용해성은 양호하며, 초기의 VHR 및 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 거의 변화가 없었다. 또한, 액정 조성물 LC-7∼LC-8을 사용하여 제작한 TN 액정 표시 소자의 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 검토를 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 13]

(실시예 7, 실시예 8)

다음에 나타내는 액정 조성물 LC-9∼LC-10을 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 14]

액정 조성물 LC-9∼LC-10의 저온 용해성은 양호하며, 초기의 VHR 및 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 거의 변화가 없었다. 또한, 액정 조성물 LC-9∼LC-10을 사용하여 제작한 TN 액정 표시 소자의 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 검토를 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 15]

(실시예 9, 실시예 10)

다음에 나타내는 액정 조성물 LC-11∼LC-12를 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 16]

액정 조성물 LC-11∼LC-12의 저온 용해성은 양호하며, 초기의 VHR 및 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 거의 변화가 없었다. 또한, 액정 조성물 LC-11∼LC-12를 사용하여 제작한 TN 액정 표시 소자의 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 측정을 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 17]

(실시예 11, 실시예 12)

다음에 나타내는 액정 조성물 LC-13∼LC-14를 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 18]

액정 조성물 LC-13∼LC-14의 저온 용해성은 양호하며, 초기의 VHR 및 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 거의 변화가 없었다. 또한, 액정 조성물 LC-13∼LC-14를 사용하여 제작한 TN 액정 표시 소자의 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 검토를 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 19]

(실시예 14, 실시예 15)

다음에 나타내는 액정 조성물 LC-15∼LC-16을 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 20]

액정 조성물 LC-15∼LC-16의 저온 용해성은 양호하며, 초기의 VHR 및 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 거의 변화가 없었다. 또한, 액정 조성물 LC-15∼LC-16을 사용하여 제작한 TN 액정 표시 소자의 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 검토를 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 21]

(실시예 16, 실시예 17)

다음에 나타내는 액정 조성물 LC-17∼LC-18을 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 22]

액정 조성물 LC-17∼LC-18의 저온 용해성은 양호하며, 초기의 VHR 및 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 거의 변화가 없었다. 또한, 액정 조성물 LC-17∼LC-18을 사용하여 제작한 TN 액정 표시 소자의 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 검토를 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 23]

(실시예 18, 실시예 19)

다음에 나타내는 액정 조성물 LC-19∼LC-20을 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 24]

액정 조성물 LC-19∼LC-20의 저온 용해성은 양호하며, 초기의 VHR 및 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 거의 변화가 없었다. 또한, 액정 조성물 LC-19∼LC-20을 사용하여 제작한 TN 액정 표시 소자의 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 검토를 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 25]

(실시예 20, 실시예 21)

다음에 나타내는 액정 조성물 LC-21∼LC-22를 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 26]

액정 조성물 LC-21∼LC-22의 저온 용해성은 양호하며, 초기의 VHR과 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR 사이에는 다소의 변화가 보였지만, 허용되는 변화이다. 또한, 액정 조성물 LC-21∼LC-22를 사용하여 제작한 TN 액정 표시 소자의 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 검토를 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 27]

(실시예 22, 실시예 23)

다음에 나타내는 액정 조성물 LC-23∼LC-24를 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 28]

액정 조성물 LC-23∼LC-24의 저온 용해성은 양호하며, 초기의 VHR 및 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 거의 변화가 없었다. 또한, 액정 조성물 LC-23∼LC-24를 사용하여 제작한 TN 액정 표시 소자의 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 검토를 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 29]

(실시예 24, 실시예 25)

다음에 나타내는 액정 조성물 LC-25∼LC-26을 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 30]

액정 조성물 LC-25∼LC-26의 저온 용해성은 양호하며, 초기의 VHR 및 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 거의 변화가 없었다. 또한, 액정 조성물 LC-25∼LC-26을 사용하여 제작한 TN 액정 표시 소자의 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 검토를 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 31]

(실시예 26, 실시예 27)

다음에 나타내는 액정 조성물 LC-27∼LC-28을 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 32]

액정 조성물 LC-27∼LC-28의 저온 용해성은 양호하며, 초기의 VHR 및 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 거의 변화가 없었다. 또한, 액정 조성물 LC-27∼LC-28을 사용하여 제작한 TN 액정 표시 소자의 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 검토를 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 33]

(실시예 28, 실시예 29)

다음에 나타내는 액정 조성물 LC-29∼LC-30을 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 34]

액정 조성물 LC-29∼LC-30의 저온 용해성은 양호하며, 초기의 VHR 및 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 거의 변화가 없었다. 또한, 액정 조성물 LC-29∼LC-30을 사용하여 제작한 TN 액정 표시 소자의 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 검토를 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 35]

(실시예 30, 실시예 31)

다음에 나타내는 액정 조성물 LC-31∼LC-32를 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 36]

액정 조성물 LC-31∼LC-32의 저온 용해성은 양호하며, 초기의 VHR 및 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR은 거의 변화가 없었다. 또한, 액정 조성물 LC-31∼LC-32를 사용하여 제작한 TN 액정 표시 소자의 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 검토를 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 37]

(실시예 32, 실시예 33)

다음에 나타내는 액정 조성물 LC-33∼LC-34를 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 38]

액정 조성물 LC-33∼LC-34의 저온 용해성은 양호하며, 초기의 VH와 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR과의 차는 다소 보이지만, 허용 범위 내의 변화이다. 또한, 액정 조성물 LC-33∼LC-34를 사용하여 제작한 TN 액정 표시 소자의 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 검토를 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 39]

(실시예 34)

다음에 나타내는 액정 조성물 LC-35를 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 40]

액정 조성물 LC-35의 저온 용해성은 양호하며, 초기의 VH와 150℃에서 1시간의 고온 방치 후의 VHR과의 차는 다소 보이지만, 허용 범위 내의 변화이다. 또한, 액정 조성물 LC-35를 사용하여 제작한 TN 액정 표시 소자의 소부, 적하흔 및 프로세스 적합성의 검토를 한 바, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 결과를 나타냈다.

[표 41]

(실시예 35)

실시예 1에 나타내는 네마틱 액정 조성물 LC-1 99.7％에 대하여, 식(Ⅴ-2)

으로 표시되는 중합성 화합물을 0.3％ 첨가하여 균일 용해함으로써 중합성 액정 조성물 CLC-1을 조제했다. CLC-1의 물성은 실시예 1에 나타내는 네마틱 액정 조성물의 물성과 거의 차이는 없었다. CLC-1을 셀갭 3.5㎛의 호모지니어스 배향을 유기하는 폴리이미드 배향막을 도포한 ITO 부착 셀에 진공 주입법으로 주입했다. 이 셀에 주파수 1kHz의 직사각형파를 인가하면서, 320㎚ 이하의 자외선을 커트하는 필터를 개재하여, 고압 수은등에 의해 액정 셀에 자외선을 조사했다. 셀 표면의 조사 강도가 10mW/㎠가 되도록 조정하고 600초간 조사하여, 중합성 액정 조성물 중의 중합성 화합물을 중합한 수평 배향성 액정 표시 소자를 얻었다. 중합성 화합물이 중합함으로써, 액정 화합물에 대한 배향 규제력이 생겨 있음을 확인할 수 있었다.

(실시예 36) 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자의 제조

(프론트 플레인의 작성)

(블랙 매트릭스의 형성)

액정 표시 소자용의 붕규산 유리 기판(니혼덴키가라스사제 OA-10)에, 하기의 조성의 블랙 매트릭스 형성용 조성물을, 웨트 상태에서 두께가 10㎛가 되도록 다이 코터를 사용하여 도포하고, 건조 후, 온도가 90℃의 조건으로 2분간 프리 베이킹하여 2㎛의 두께의 블랙 매트릭스층을 형성했다.

(블랙 매트릭스 형성용 도료 조성물)

·벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체(몰비＝73/27) 300부

·디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 160부

·카본 블랙 분산액 300부

·광중합개시제(2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄온-1) 5부

·프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 1200부

※부수는 모두 질량 기준

그 후, 상류측으로부터 하류측에 기판을 반송(搬送)하는 장치를 구비한 노광 장치에, 상기에서 얻어진 블랙 매트릭스층이 부착된 유리 기판을 도입하여 노광부까지 반송했다.

노광 장치의 본체의 온도는 23℃±0.1℃가 되도록, 또한, 상대 습도는 60％±1％가 되도록 각각 조정했다.

상기 블랙 매트릭스층이 부착된 유리 기판을 노광대 위에 흡착 고정한 후, 유리 기판의 도막 표면과 포토마스크 패턴과의 간격(갭)이 100㎛가 되도록 자동 조정했다. 또한 유리 기판의 노광 위치는, 유리 기판의 단면(端面)으로부터의 거리를 자동 검출하여, 유리 기판으로부터 포토마스크 패턴 위치까지가 일정 거리가 되도록 자동 조정 후에 노광을 행했다. 광원으로서 고압 수은 램프를 사용하고, 노광 에어리어를 200㎜×200㎜로 하여, I선(파장; 365㎚)을 사용해, 15mW/㎠의 조도로 20초간 노광하며, 300mJ/㎠의 노광량으로 했다.

현상 처리는, 노광기의 하류측에 현상 장치를 설치하여 행했다. 노광 처리 후의 유리 기재를 400㎜/min의 일정 속도로 반송하고, 소정의 패턴의 블랙 매트릭스가 적층된 블랙 매트릭스층이 부착된 기판(1)을 얻었다.

블랙 매트릭스과 같은 소재로 형성된 얼라인먼트 마크를 치수 측정기(니콘제 NEXIV VMR-6555)로 온도; 23℃±0.1℃, 상대 습도; 60％±1％의 조건으로 반송 방향, 반송 방향에 수직인 방향에서의 치수 변화를 측정한 결과, 포토마스크의 치수치 반송 방향: 100.000㎜, 수직 방향: 100.000㎜에 대하여, 실제로 유리 기재 위에 형성된 패턴의 치수는, 반송 방향: 99.998㎜, 수직 방향: 100.001㎜였다.

그 후, 베이킹로에서 220℃, 30분의 포스트 베이킹을 행하여 블랙 매트릭스를 열경화했다. 얻어진 블랙 매트릭스를, 상기 같은 조건(온도; 23℃± 0.1℃, 상대 습도; 60％±1％)으로 측정한 바, 기판(1) 위에 형성된 패턴의 치수는, 반송 방향: 99.998㎜, 수직 방향: 100.001㎜였다.

(RGB 착색층의 형성)

상기 블랙 매트릭스층이 부착된 기판(1) 위에, 하기의 조성의 착색 패턴 형성용 조성물을, 웨트 상태에서 두께; 10㎛가 되도록 다이 코터를 사용하여 도포하고, 건조 후, 온도가 90℃의 조건으로 2분간 프리 베이킹하여 2㎛의 두께의 블랙 매트릭스층·착색 패턴 형성용 조성물이 부착된 기판(1)을 얻었다.

이하에, 적색의 착색 패턴 형성용 조성물의 조성을 나타내지만, 적색 안료를 임의의 녹색 안료로 하면 GREEN의 착색 패턴 형성용 조성물이 얻어지고, 청색 안료로 하면 BLUE의 착색 패턴 형성용 조성물이 얻어진다. 적색, 녹색, 청색의 각각의 착색 안료는, 발색이나 휘도 향상을 목적으로 한 수지 조성물을 함유할 경우가 있다. 이와 같은 원하는 수지 조성물로서는, 1급, 2급 또는 3급 아미노기를 갖는 메타크릴산과의 블록 공중합체가 사용될 경우가 많고, 구체적으로는, 예를 들면 BYK사의 「BYK6919」 등을 들 수 있다.

(적색 착색 패턴 형성용 조성물)

·벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체(몰비＝73/27) 50부

·트리메틸올프로판트리아크릴레이트 40부

·적색 안료(C.I. Pigment Red 254) 90부

·광중합개시제(2-메틸-1-〔4-(메틸티오)페닐〕-2-모르폴리노프로판온-1) 1.5부

·프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 600부

※부수는 모두 질량 기준

(녹색 착색 패턴의 경우)

적색 착색 패턴 형성용 조성물에 있어서, 적색 안료 대신에 녹색 안료(예를 들면, C.I. Pigment Green 58)를 사용하는 것 이외는 적색 착색 패턴 형성용 조성물과 같이 하여 제조.

(청색 착색 패턴의 경우)

적색 착색 패턴 형성용 조성물에 있어서, 적색 안료 대신에 청색 안료(예를 들면, C.I. Pigment Blue 15.6)를 사용하는 것 이외는 적색 착색 패턴 형성용 조성물과 같이 하여 제조.

상류측으로부터 하류측에 반송 장치를 구비한 노광 장치에, 상기에서 얻어진 블랙 매트릭스층·착색 패턴 형성용 조성물이 부착된 기판(1)을 도입하여 노광부까지 반송했다.

블랙 매트릭스층·착색 패턴 형성용 조성물이 부착된 기판(1)을 노광대 위에 흡착 고정한 후, 블랙 매트릭스층·착색 패턴 형성용 조성물이 부착된 기판(1)의 도막 표면과 포토마스크 패턴과의 간격(갭)이 100㎛가 되도록 자동 조정했다. 또한 블랙 매트릭스층·착색 패턴 형성용 조성물이 부착된 기판(1)의 노광 위치는, 블랙 매트릭스층·착색 패턴 형성용 조성물이 부착된 기판(1)의 단면으로부터의 거리를 자동 검출하여, 블랙 매트릭스층·착색 패턴 형성용 조성물이 부착된 기판(1)으로부터 포토마스크 패턴 위치가 일정 거리가 되도록 자동 조정 후, 상기 블랙 매트릭스 형성시에 동시 형성한 얼라인먼트 마크를 사용하여 RED용 포토마스크와 얼라인먼트를 행한 후, 노광을 행했다. 광원으로서는, 고압 수은 램프를 사용하여, 노광 에어리어를 200㎜×200㎜로 하여, I선(파장; 365㎚)을 사용해, 15mW/㎠의 조도로 20초간 노광하며, 100mJ/㎠의 노광량으로 했다. 현상은, 노광기의 하류측에 현상 장치를 설치하여 행했다. 노광 처리 후의 블랙 매트릭스층·착색 패턴 형성용 조성물이 부착된 기판(1)을 400㎜/min의 일정 속도로 반송하고, 유리 기재 위의 블랙 매트릭스의 개구부의 소정 위치에 RED 착색층이 적층된 기판(1)을 얻었다. 그 후, 베이킹로에서 220℃, 30분의 포스트 베이킹을 행하여 RED 착색층을 열경화했다. 상기 RED와 같은 방법으로 반복하여 GREEN, BLUE의 착색층 형성을 행하고, 기판(1) 위에 블랙 매트릭스 및 RGB의 착색층이 형성된 컬러 필터가 얻어졌다. 또, BLUE 착색층의 포스트 베이킹 처리 후에, 블랙 매트릭스를, 상기와 동일한 조건(온도; 23℃±0.1℃, 상대 습도; 60％±1％)으로 측정한 바, 유리 기판 위에 형성된 패턴의 치수는, 반송 방향: 99.999㎜, 수직 방향: 100.002㎜였다. 블랙 매트릭스의 치수 변화는 1층째(블랙 매트릭스층)의 현상 후로부터 4층째(BLUE층)의 포스트 베이킹 후까지의 제조 공정에서 10ppm이며, 이에 따라 유리 기재 위에 4인치 사이즈로 해상도가 200ppi(BM선폭 7㎛, 피치 42㎛)로, 화소 엇갈림을 생기게 하지 않고 컬러 필터를 형성할 수 있었다(ITO 전극층의 형성).

계속해서, 이 컬러 필터를 스퍼터링 장치에 도입하고, DC 스퍼터에 의해 산소를 반응 가스로 사용한 반응성 스퍼터로 ITO(indium tin oxide)를 타깃으로서 사용하고, 블랙 매트릭스 및 RGB의 착색층 위에 막두께 150㎚의 ITO의 성막을 행하고, 이를 ITO 전극층으로 했다. 이와 같이 하여 제작한 ITO 전극의 시트 저항치는 45Ω/□였다.

(주상 스페이서의 형성)

(드라이 필름의 준비)

주상 스페이서 형성용의 드라이 필름으로서, 두께가 25㎛의 PET 베이스 필름 위에, 네가티브형 감광성 수지로 이루어지는 주상 스페이서 형성용 조성물을, 웨트 상태에서 두께; 20㎛가 되도록 다이 코터를 사용하여 도포하고, 건조 후, 온도; 90℃의 조건으로 2분간 프리 베이킹하여 4.5㎛의 두께로 했다. 그 후, 그 위에, 두께 25㎛의 PET 커버 필름을 라미네이트하고, 주상 스페이서 형성용 드라이 필름으로 했다(적층 기판의 작성).

상기에서 얻어진 블랙 매트릭스, RGB 착색층, 및 ITO 전극층이 형성된 기판(1) 위에, 커버 필름을 미리 박리한 패턴 스페이서 형성용 드라이 필름을 주상 스페이서 형성용 조성물이 ITO 전극층과 마주보도록 적층하여, 주상 스페이서 형성용 조성물층을, 롤러압; 5㎏/㎠, 롤러 표면 온도; 120℃, 및 속도; 800㎜/min의 조건으로, 연속적으로 전사(轉寫)했다. 이때, 베이스 필름은 박리하지 않고, 주상 스페이서 형성용 조성물 위에 부착된 상태에서 다음 노광 공정으로 진행시켰다.

(노광 처리 공정)

상류측으로부터 하류측에 반송 장치를 구비한 노광 장치에, 상기에서 얻어진 적층 기판을 도입하여 노광부까지 반송했다.

적층 기판을 노광대 위에 흡착 고정한 후, 적층 기판의 베이스 필름과 포토마스크 패턴과의 간격(갭)을 30㎛가 되도록 자동 조정했다. 이때 사용한 포토마스크 패턴은, 블랙 매트릭스 위에 형성하는 스페이서 패턴이 되도록 설계했다.

또한 적층 기판의 패턴의 노광 위치는, 적층 기판의 단면으로부터의 거리를 자동 검출하여, 이 검출 결과에 따라서 적층 기판으로부터 포토마스크 패턴 위치가 일정 거리가 되도록 자동 조정 후, 상기 블랙 매트릭스 형성시에 동시 형성한 얼라인먼트 마크를 사용하여 주상 스페이서용 포토마스크와 얼라인먼트를 행한 후, 노광을 행했다. 광원으로서는, 고압 수은 램프를 사용하여, 노광 에어리어를 200㎜×200㎜로 하여, I선(파장; 365㎚)을 사용해, 15mW/㎠의 조도로 20초간 노광하며, 300mJ/㎠의 노광량으로 했다(현상 처리·포스트 베이킹 처리 공정).

현상 처리는, 노광기의 하류측에 현상 장치를 설치하고, 이 현상 장치 내에서 노광 후의 적층 기판으로부터 베이스 필름을 박리하면서, 400㎜/min의 일정 속도로 반송하면서 행했다. 이와 같이 하여, 상기 블랙 매트릭스, RGB 착색층, 및 ITO 전극층이 형성된 기판(1)의 블랙 매트릭스의 격자(格子) 패턴부의 소정 위치에 패턴 스페이서가 형성된 컬러 필터를 얻었다. 그 후, 베이킹로에서 220℃, 30분의 포스트 베이킹 처리를 행하여, 주상 스페이서를 열경화했다. 이와 같이 하여, 상기 스페이서 패턴을 사용한, 기판(1) 위에 블랙 매트릭스, RGB 착색층, ITO 전극층, 주상 스페이서가 형성된 프론트 플레인을 얻었다.

(백 플레인의 작성)

(TFT 전극층의 형성)

투명 기판으로서, 액정 표시 소자용의 유리판(니혼덴키가라스사제 OA-10)을 사용하여, 일본국 특개2004-140381호 공보에 기재된 방법에 따라서, 투명 기판 위에 TFT 전극층을 형성했다.

즉, 유리 기판 위에 아모퍼스 Si층을 100㎚ 두께로 형성한 후, 산화 Si층(SiOx)을 진공 성막법에 의해 형성했다. 그 후, 상기 산화 Si층 위에, 포토리소그래피법 및 에칭법을 사용하여 TFT층 및 화소 전극을 형성하여 백 플레인이 되는 TFT 어레이 부착 유리 기판을 얻었다.

(액정 표시 소자의 제조)

(배향막 형성)

상기한 바와 같이 제작된 프론트 플레인 및 백 플레인에 액정 배향막을 형성했다. 양(兩)기판 모두 순수(純水)로 세정 후, 폴리이미드를 함유하는 액정 배향제를, 액정 배향막 도포용 인쇄기(플렉소 인쇄기)를 사용하여 도포하고, 180℃의 오븐 내에서 20분간 건조하고, 프론트 플레인의 ITO를 형성한 면 및 백 플레인의 TFT 전극층을 형성한 면 위에 건조 평균 막두께 600Å의 도막을 형성했다. 이 도막에 레이온제의 천을 권부(券付)한 롤을 갖는 러빙 장치에 의해, 롤의 회전수 400rpm, 스테이지의 이동 속도 30㎜/초, 모족(毛足) 압입 길이 0.4㎜로 러빙 처리를 행하고, 수세를 행한 후, 120℃의 오븐 위에서 10분간 건조했다. 프론트 플레인의 씰재 도포 부분에, 디스펜서를 사용하여 씰재의 폐루프를 그리도록 도포했다.

씰재로서, 비스페놀A형 메타크릴산 변성 에폭시 수지를 함유하는 광열 병용 경화형 수지 조성물을 사용하고, 씰재 중에 상술에서 형성한 주상 스페이서와 거의 같은 사이즈의 구상(球狀) 스페이서를 수지 성분에 대하여 0.5질량％ 혼합했다. 씰재의 도포량은, 액정 표시 소자의 시일 폭(0.7㎜)이 되도록 조제했다. 계속해서, 씰재 폐루프 내의 소정의 위치에 정적 계량 펌프식의 디스펜서를 사용하여, 실시예 11에 나타낸 액정 조성물(LC-13)을, 1매의 프론트 플레인에 대해, 1회 24.7pL씩을 90회에 나누어 적하했다(합계 2230pL).

액정 적하 후의 프론트 플레인과 백 플레인을 정전척(electrostatic chuck)에 흡착시켰다. 프론트 플레인과 백 플레인이 서로 마주보도록 배치하고, 백 플레인을 천천히 강하시켜 프론트 플레인과의 거리가 300㎛가 되는 거리에서 정지시켰다. 이 상태에서 진공 쳄버 내를 100Pa까지 감압했다. 미리 형성해 둔 얼라인먼트 마크를 사용하여, 프론트 플레인과 백 플레인과의 첩합 위치를 조정했다. 얼라인먼트 완료 후, 프론트 플레인과 백 플레인을 더 접근시켜, 씰재와 TFT 전극층이 접하는 높이에 양기재를 유지했다. 이 상태에서 진공 쳄버 내에 불활성 가스를 도입하고, 계(系) 내를 대기압까지 되돌렸다. 대기압에 의해 프론트 플레인과 백 플레인이 압박되어, 주상 스페이서의 높이에서 셀갭이 형성되었다. 계속해서 씰재 도포 부분에 자외선을 조사하여(365㎚, 30kJ/㎡) 씰재를 경화시켜, 서로의 기판을 고정했다. 이 상태에서 액정 조성물이 들어간 기판을 가열 장치에 반송하고, 표면 온도가 120℃의 상태에서 1시간 유지하고, 가열 종료 후에 공랭(空冷)함으로써 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자를 얻었다.

Claims

양의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물로서,

(식-1)으로 표시되는 유전적으로 양의 화합물을 함유하는 유전적으로 양의 성분인 성분(A),
및 (식-2)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 유전적으로 중성의 화합물을 함유하는, 유전율 이방성이 -2보다 크며 또한 +2보다 작은 유전적으로 중성의 성분(B)을 함유하는 액정 조성물.
제1항에 있어서,
유전적으로 중성의 성분(B)이, (식-3.1) 또는 (식-3.2)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서,
유전적으로 중성의 성분(B)이, (식-4.1) 내지 (식-4.8)

(식 중, R₁, R₂은 각각 독립하여 탄소 원자수 1 내지 10의 직쇄 알킬기 또는 직쇄 알케닐기를 나타내고, (식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물을 함유하는 액정 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
유전적으로 양의 성분(A)이, (식-5.1) 내지 (식-5.4)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
유전적으로 양의 성분(A)이, (식-6.1) 내지 (식-6.7)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
유전적으로 중성의 성분(B)이, (식-7.1) 내지 (식-7.9)

으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
유전적으로 중성의 성분(B)이, (식-8)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 함유하는 액정 조성물.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
유전적으로 양의 성분(A)이, (식-9.1) 내지 (식-9.3)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
유전적으로 양의 성분(A)이, (식-10.1) 내지 (식-10.4)

으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
유전적으로 중성의 성분(B)이, (식-11.1) 내지 (식-11.3)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을, 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
유전적으로 양의 성분(A)이, (식-12.1) 내지 (식-12.5)

으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을, 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
유전적으로 양의 성분(A)이, (식-13.1) 내지 (식-13.3)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
유전적으로 중성의 성분(B)이, (식-14.1) 내지 (식-14.3)

(식 중, R₁, R₂은 각각 독립하여 탄소 원자수 1 내지 10의 직쇄 알킬기 또는 직쇄 알케닐기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을, 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
유전적으로 중성의 성분(B)이, (식-15.1) 또는 (식-15.2)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
유전적으로 중성의 성분(B)이, (식-16.1) 내지 (식-16.3)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종류 이상 함유하는 액정 조성물.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
유전적으로 양의 성분(A)이, (식-17.1) 내지 (식-17.4)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
유전적으로 양의 성분(A)이, (식-18.1) 내지 (식-18.4)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
유전적으로 양의 성분(A)이, (식-19.1) 내지 (식-19.4)

(식 중, 환

은 1,4-트랜스시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 사용한 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 사용한 IPS 모드, FFS 모드 또는 VA-IPS 모드용 액정 표시 소자.