KR20140049088A

KR20140049088A - 액정 조성물

Info

Publication number: KR20140049088A
Application number: KR1020147008730A
Authority: KR
Inventors: 신지 오가와; 요시노리 이와시타
Original assignee: 디아이씨 가부시끼가이샤
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-04-24
Also published as: CN103890140B; EP2725084A4; JPWO2013125088A1; EP2725084B2; TW201335342A; US9062249B2; US20150002773A1; CN103890140A; TWI452122B; WO2013125088A1; EP2725084A1; KR101477210B1; EP2725084B1; JP5288224B1

Abstract

본 발명은 액정 표시 재료로서 유용한 유전율 이방성(Δε)이 음의 값을 나타내는 네마틱 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자에 관한 것이다. 본 발명은 유전율 이방성, 점도, 네마틱상 상한 온도, γ₁ 등의 액정 표시 소자로서의 제(諸)특성 및 표시 소자의 소부(燒付) 특성을 악화시키지 않고, 제조시의 적하흔(痕)이 발생하기 어려운 액정 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명의 액정 표시 소자는 고속 응답성이 우수하고, 소부의 발생이 적은 특징을 갖고, 그 제조에 기인하는 적하흔의 발생이 적은 특징을 갖기 때문에, 특히, 액티브 매트릭스 구동용의 VA 모드, PSVA 모드 액정 표시 소자에 유용하며, 액정 TV, 모니터 등의 액정 표시 소자에 적용할 수 있다.

Description

액정 조성물{LIQUID CRYSTAL COMPOSITION}

본원 발명은 액정 표시 장치 등의 구성 부재로서 유용한 액정 조성물 및 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(슈퍼 트위스티드 네마틱)형, TFT(박막 트랜지스터)를 사용한 VA(수직 배향)형이나 IPS(인 플레인 스위칭)형 등이 있다. 이들 액정 표시 소자에 사용되는 액정 조성물은 수분, 공기, 열, 광 등의 외적 요인에 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 대하여 맞춤 최적의 유전율 이방성(Δε) 또는 및 굴절률 이방성(Δn) 등을 최적의 값으로 하기 위해, 수 종류 내지 수십 종류의 화합물로 구성되어 있다.

수직 배향형 디스플레이에서는 Δε이 음의 액정 조성물이 사용되고 있고, 액정 TV 등에 널리 사용되고 있다. 한편, 모든 구동 방식에 있어서 저전압 구동, 고속 응답, 넓은 동작 온도 범위가 요구되고 있다. 즉, Δε이 양이고 절대치가 크고, 점도(η)가 작고, 높은 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(T_ni)가 요구되고 있다. 또한, Δn과 셀갭(d)의 곱인 Δn×d의 설정에서, 액정 조성물의 Δn을 셀갭에 맞춰 적당한 범위로 조절할 필요가 있다. 이에 더하여 액정 표시 소자를 텔레비전 등에 응용할 경우에 있어서는 고속 응답성이 중시되기 때문에, γ₁이 작은 액정 조성물이 요구된다.

한편, 실용적인 액정 조성물은 수 종류 내지 수십 종류의 액정 화합물에 의해 구성되고, 그 물성치는 화합물의 선택과 그 함유량에 의해 결정된다. 이미 수많은 액정 화합물이 연구되어, 이들의 액정성, 복굴절, 유전율 이방성 등의 기초적으로 물성치는 명확해지고, 액정 조성물로서의 기본적인 물성치도 상당한 부분이 명확해졌다. 그러나, 액정 표시 소자의 용도가 확대하기에 이르러, 그 사용 방법, 제조 방법에도 큰 변화가 보여 이들에 대응하기 위해서는, 종래 알려져 있는 기본적인 물성치 이외의 특성을 최적화하는 것이 요구되어졌다. 즉, 액정 조성물을 사용하는 액정 표시 소자는 VA(수직 배향)형이나 IPS(인 플레인 스위칭)형 등이 널리 사용되기에 이르고, 그 크기도 50형 이상의 초대형 사이즈의 표시 소자가 실용화되기에 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 되고(특허문헌 1 참조), 액정 조성물을 기판에 적하했을 때의 적하흔(滴下痕)이 표시 품위의 저하를 초래하는 문제가 표면화하기에 이르렀다. 또한, 액정 표시 소자 중의 액정 재료의 프리틸트각의 생성을 고속 응답성을 목적으로, PS 액정 표시 소자(polymer stabilized, 폴리머 안정화), PSA 액정 표시 소자(polymer sustained alignment, 폴리머 유지 배향)가 개발되어(특허문헌 2 참조) 이 문제는 보다 큰 문제가 되고 있다. 즉, 이들 표시 소자는 액정 조성물 중에 모노머를 첨가하고, 조성물 중의 모노머를 경화시키는 것에 특징을 갖는다. 액티브 매트릭스용 액정 조성물은, 높은 전압 유지율을 유지하는 필요성으로부터, 사용 가능한 화합물이 특정되고, 화합물 중에 에스테르 결합을 갖는 화합물은 사용이 제한되어 있다. PSA 액정 표시 소자에 사용하는 모노머는 아크릴레이트계가 주(主)이며, 화합물 중에 에스테르 결합을 갖는 것이 일반적이며, 이와 같은 화합물은 액티브 매트릭스용 액정 화합물로서는 통상 사용되지 않는 것이다(특허문헌 3 참조). 이와 같은 이물은, 적하흔의 발생을 유발하여, 표시 불량에 의한 액정 표시 소자의 수율의 악화가 문제가 되고 있다. 또한, 액정 조성물 중에 산화 방지제, 광흡수제 등의 첨가물을 첨가할 때에도 수율의 악화가 문제가 된다.

여기에서, 적하흔이란, 흑 표시했을 경우에 액정 조성물을 적하한 흔이 하얗게 부상(浮上)하는 현상이라고 정의한다.

적하흔의 억제에는, 액정 조성물 중에 혼합한 중합성 화합물의 중합에 의해, 액정층 중에 폴리머층을 형성함으로써 배향 제어막과의 관계에서 발생하는 적하흔을 억제하는 방법이 개시되어 있다(특허문헌 3). 그러나, 이 방법에 있어서는 액정 중에 첨가한 중합성 화합물에 기인하는 표시의 소부(燒付)의 문제가 있고, 적하흔의 억제에 대해서도 그 효과는 불충분하여, 액정 표시 소자로서의 기본적인 특성을 유지하면서, 소부나 적하흔이 발생하기 어려운 액정 표시 소자의 개발이 요구되고 있었다.

일본국 특개평6-235925 일본국 특개2002-357830호 공보 일본국 특개2006-058755호 공보

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 유전율 이방성, 점도, 네마틱상 상한 온도, γ₁ 등의 액정 표시 소자로서의 제(諸)특성 및 표시 소자의 소부 특성을 악화시키지 않고, 제조시의 적하흔이 발생하기 어려운 액정 표시 소자를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해, 적하법에 의한 액정 표시 소자의 제작에 최적인 각종의 액정 조성물의 구성을 검토하고, 특정한 액정 화합물을 특정한 혼합 비율로 사용함으로써 액정 표시 소자에 있어서의 적하흔의 발생을 억제할 수 있음을 찾아내 본원 발명의 완성에 이르렀다.

본원 발명은, 일반식(I)

(식 중, R¹ 및 R²은 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, A는 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 30∼50％ 함유하고,

일반식(Ⅱ)

(식 중, R³은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, R⁴은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 4∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 3∼8의 알케닐옥시기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 5∼20％ 함유하고, 일반식(Ⅱ-2)

(식 중, R⁵은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, R⁶은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 4∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 3∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, B는 불소 치환되어 있어도 되는, 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 25∼45％ 함유하고, 당해 액정층을 구성하는 액정 조성물이 일반식(Ⅲ)

(식 중, R⁷ 및 R⁸은 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, D, E, F 및 G는 각각 독립하여, 불소 치환되어 있어도 되는, 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내고, Z²은 단결합, -OCH₂-, -OCO-, -CH₂O- 또는 -COO-를 나타내고, n은 0 또는 1을 나타냄, 단, n이 0을 나타낼 경우, Z²은 -OCH₂-, -OCO-, -CH₂O- 또는 -COO-를 나타내거나 또는, D, E 및 G는 불소 치환되어 있어도 되는 1,4-페닐렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 5∼20％ 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물 및 당해 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자를 제공한다.

본 발명의 액정 표시 소자는 고속 응답성이 우수하고, 소부의 발생이 적은 특징을 갖고, 그 제조에 기인하는 적하흔의 발생이 적은 특징을 갖기 때문에, 액정 TV, 모니터 등의 표시 소자에 유용하다.

도 1은 본 발명의 액정 표시 소자의 구조의 일례
도 2는 역(逆)스태거드형 박막 트랜지스터의 구성예

상술한 바와 같이, 적하흔의 발생의 프로세스는 현시점에서는 명확하지 않다. 그러나, 액정 화합물 중의 불순물과 배향막의 상호 작용, 크로마토 현상 등이 관계하고 있을 가능성이 높다. 액정 화합물 중의 불순물은 화합물의 제조 프로세스에 큰 영향을 받는 것이지만, 화합물의 제조 방법은, 가령 측쇄의 수가 다를 뿐이어도 동일하다고는 할 수 없다. 즉, 액정 화합물은 정밀한 제조 프로세스에 의해 제조되기 때문에, 그 비용은 화성품 중에서는 고(高)가격이어서, 제조 효율의 향상이 강하게 요구되고 있다. 그 때문에, 조금이라도 저렴한 원료를 사용하기 위해서는, 가령 측쇄의 수가 하나 다를 뿐이어도 완전히 별종의 원료로 제조를 행한 쪽이 효율이 좋을 경우도 있다. 따라서, 액정 원체의 제조 프로세스는, 각 원체마다 다를 경우가 있고, 가령 프로세스가 동일해도, 원료가 다른 것은 대부분이며, 그 결과, 각 원체마다 다른 불순물이 혼입해 있을 경우가 많다. 그러나, 적하흔은 매우 미량의 불순물에 의해서도 발생할 가능성이 있어, 원체의 정제만에 의해 적하흔의 발생을 억제하는 것에는 한계가 있다.

다른 한편, 범용되어 있는 액정 원체의 제조 방법은 제조 프로세스 확립 후에는, 각 원체마다 일정하게 정해지는 경향이 있다. 분석 기술이 발전한 현재에 있어서도, 어떠한 불순물이 혼입해 있는지를 완전히 밝히는 것은 용이하지 않지만, 각 원체마다 정해진 불순물이 혼입해 있는 전제에서 조성물의 설계를 행하는 것이 필요하다. 본원 발명자들은, 액정 원체의 불순물과 적하흔의 관계에 대해서 검토를 행한 결과, 조성물 중에 함유되어 있어도 적하흔이 발생하기 어려운 불순물과, 발생하기 쉬운 불순물이 있는 것을 경험적으로 밝혔다. 따라서, 적하흔의 발생을 억제하기 위해서는, 특정한 화합물을 특정한 혼합 비율로 사용하는 것이 중요하며, 특히 적하흔이 발생하기 어려운 조성물의 존재를 밝힌 것이다. 이하에 기재하는 바람직한 실시의 태양은, 상기한 관점에서 찾아낸 것이다.

본 발명에 있어서의 액정 조성물에 있어서, 제1 성분으로서, 일반식(I)으로 표시되는 화합물을 30∼50％ 함유하지만, 35∼45％ 함유하는 것이 바람직하고, 38∼42％ 함유하는 것이 보다 바람직하다.

일반식(I)에 있어서, R¹ 및 R²은 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내지만,

탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐옥시기를 나타내는 것이 바람직하고,

탄소 원자수 2∼5의 알킬기, 탄소 원자수 2∼4의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼4의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼4의 알케닐옥시기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 2 또는 3의 알킬기, 탄소 원자수 2 또는 3의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼3의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2 또는 3의 알케닐옥시기를 나타내는 것이 더 바람직하다.

R¹이 알킬기를 나타내는 것이 바람직하지만, 이 경우 탄소 원자수 1, 3 또는 5의 알킬기가 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알킬기가 특히 바람직하다.

R¹ 및 R²은 동일해도 달라도 되지만, 다른 것이 바람직하고, R¹ 및 R²이 모두 알킬기의 경우, 상호 달랐던 원자수의 탄소 원자수 1, 3 또는 5의 알킬기가 특히 바람직하다.

R¹ 및 R² 중 적어도 한쪽의 치환기가 탄소 원자수 3∼5의 알킬기인 일반식(I)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(I)으로 표시되는 화합물 중의 50％ 이상인 것이 바람직하고, 70％ 이상이 보다 바람직하고, 80％ 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, R¹ 및 R² 중 적어도 한쪽의 치환기가 탄소 원자수 3의 알킬기인 일반식(I)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(I)으로 표시되는 화합물 중의 50％ 이상인 것이 바람직하고, 70％ 이상이 보다 바람직하고, 80％ 이상인 것이 더 바람직하고, 100％인 것이 가장 바람직하다.

A는 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내지만, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내는 것이 바람직하다. 또한, A가 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내는 일반식(I)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(I)으로 표시되는 화합물 중의 50％ 이상인 것이 바람직하고, 70％ 이상이 보다 바람직하고, 80％ 이상인 것이 더 바람직하다. B가 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내는 일반식(I)으로 표시되는 화합물이 함유할 경우에는, 10％ 이상 함유하는 것이 바람직하고, 12％ 이상 함유하는 것이 보다 바람직하고, 15％ 이상 함유하는 것이 더 바람직하다.

또한, 일반식(I)에 있어서, A가 1,4-페닐렌기로 나타나는 화합물 및 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내는 화합물을 각각 적어도 1종 이상 함유하는 것이 바람직하다.

일반식(I)으로 표시되는 화합물은 구체적으로는 다음에 기재하는 일반식(Ia)∼일반식(Ik)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

(식 중, R¹ 및 R²은 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기를 나타내지만, 일반식(I)에 있어서의 R¹ 및 R²과 같은 실시 태양이 바람직함)

일반식(Ia)∼일반식(Ik)에 있어서, 일반식(Ia), 일반식(Ib) 및 일반식(Ig)이 바람직하고, 일반식(Ia) 및 일반식(Ig)이 보다 바람직하고, 일반식(Ia)이 특히 바람직하지만, 응답 속도를 중시할 경우에는 일반식(Ib)도 바람직하고, 보다 응답 속도를 중시할 경우에는, 일반식(Ib), 일반식(Ie), 일반식(If) 및 일반식(Ih)이 바람직하고, 일반식(Ie) 및 일반식(If)의 디알케닐 화합물은 특히 응답 속도를 중시할 경우에 바람직하다.

이들 점으로부터, 일반식(Ia) 및 일반식(Ig)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(I)으로 표시되는 화합물 중의 50％ 이상인 것이 바람직하고, 70％ 이상이 보다 바람직하고, 80％ 이상인 것이 더 바람직하고, 100％인 것이 가장 바람직하다. 또한, 일반식(Ia)으로 표시되는 화합물의 함유량이, 일반식(I)으로 표시되는 화합물 중의 50％ 이상인 것이 바람직하고, 70％ 이상이 보다 바람직하고, 80％ 이상인 것이 더 바람직하다. 제2 성분으로서, 일반식(Ⅱ-1)으로 표시되는 화합물을 5∼20％ 함유하지만, 10∼15％ 함유하는 것이 바람직하고, 12∼14％ 함유하는 것이 보다 바람직하다.

일반식(Ⅱ-1)에 있어서, R³은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내지만, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 2∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼4의 알케닐기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2의 알케닐기를 나타내는 것이 더 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알킬기를 나타내는 것이 특히 바람직하다.

R⁴은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 4∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 3∼8의 알케닐옥시기를 나타내지만, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1∼3의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼3의 알콕시기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알킬기 또는 탄소 원자수 2의 알콕시기를 나타내는 것이 더 바람직하고, 탄소 원자수 2의 알콕시기를 나타내는 것이 특히 바람직하다.

일반식(Ⅱ-1)으로 표시되는 화합물은 구체적으로는 다음에 기재하는 일반식(Ⅱ-1a) 및 일반식(Ⅱ-1b)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

(식 중, R³은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기를 나타내고, R^4a은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기를 나타냄)

일반식(Ⅱ-1a)에 있어서 R³은, 일반식(Ⅱ-1)에 있어서의 같은 실시 태양이 바람직하다. R^4a은 탄소 원자수 1∼3의 알킬기가 바람직하고, 탄소 원자수 1 또는 2의 알킬기가 보다 바람직하고, 탄소 원자수 2의 알킬기가 특히 바람직하다.

일반식(Ⅱ-1b)에 있어서 R³은, 일반식(Ⅱ-1)에 있어서의 같은 실시 태양이 바람직하다. R^4a은 탄소 원자수 1∼3의 알킬기가 바람직하고, 탄소 원자수 1 또는 3의 알킬기가 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알킬기가 특히 바람직하다.

일반식(Ⅱ-1a) 및 일반식(Ⅱ-1b) 중에서도, 유전율 이방성의 절대치를 증대하기 위해서는, 일반식(Ⅱ-1a)이 바람직하다.

제3 성분으로서, 일반식(Ⅱ-2)으로 표시되는 화합물을 25∼45％ 함유하지만, 30∼40％ 함유하는 것이 바람직하고, 31∼36％ 함유하는 것이 보다 바람직하다.

일반식(Ⅱ-2)에 있어서, R⁵은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내지만, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 2∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼4의 알케닐기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2의 알케닐기를 나타내는 것이 더 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알킬기를 나타내는 것이 특히 바람직하다.

R⁶은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 4∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 3∼8의 알케닐옥시기를 나타내지만, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1∼3의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼3의 알콕시기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알킬기 또는 탄소 원자수 2의 알콕시기를 나타내는 것이 더 바람직하고, 탄소 원자수 2의 알콕시기를 나타내는 것이 특히 바람직하다.

B는 불소 치환되어 있어도 되는, 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내지만, 무치환의 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기가 바람직하고, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기가 보다 바람직하다.

일반식(Ⅱ-2)으로 표시되는 화합물은 구체적으로는 다음에 기재하는 일반식(Ⅱ-2a)∼일반식(Ⅱ-2d)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

(식 중, R⁵은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기를 나타내고, R^6a은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기를 나타냄)이, 일반식(Ⅱ-2)에 있어서의 R⁵ 및 R⁶과 같은 실시 태양이 바람직함)

일반식(Ⅱ-2a) 및 일반식(Ⅱ-2b)에 있어서 R⁵은, 일반식(Ⅱ-2)에 있어서의 같은 실시 태양이 바람직하다. R^6a은 탄소 원자수 1∼3의 알킬기가 바람직하고, 탄소 원자수 1 또는 2의 알킬기가 보다 바람직하고, 탄소 원자수 2의 알킬기가 특히 바람직하다.

일반식(Ⅱ-2c) 및 일반식(Ⅱ-2d)에 있어서 R⁵은, 일반식(Ⅱ-2)에 있어서의 같은 실시 태양이 바람직하다. R^6a은 탄소 원자수 1∼3의 알킬기가 바람직하고, 탄소 원자수 1 또는 3의 알킬기가 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알킬기가 특히 바람직하다.

또한, 일반식(Ⅱ-2)에 있어서, B가 1,4-페닐렌기를 나타내는 화합물 및 B가 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내는 화합물을 각각 적어도 1종 이상 함유하는 것이 바람직하다.

제4 성분으로서, 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물을 5∼20％ 함유하지만, 8∼15％ 함유하는 것이 바람직하고, 10∼13％ 함유하는 것이 보다 바람직하다.

일반식(Ⅲ)에 있어서, R⁷은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내지만,

D가 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타낼 경우, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 2∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼4의 알케닐기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2의 알케닐기를 나타내는 것이 더 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알킬기를 나타내는 것이 특히 바람직하고,

D가 불소 치환되어 있어도 되는, 1,4-페닐렌기를 나타낼 경우, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 4 또는 5의 알케닐기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 2∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 4의 알케닐기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 2∼4의 알킬기를 나타내는 것이 더 바람직하다.

R⁸은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 4∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 3∼8의 알케닐옥시기를 나타내지만,

G가 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타낼 경우, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 2∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼4의 알케닐기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2의 알케닐기를 나타내는 것이 더 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알킬기를 나타내는 것이 특히 바람직하고,

G가 불소 치환되어 있어도 되는, 1,4-페닐렌기를 나타낼 경우, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 4 또는 5의 알케닐기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 2∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 4의 알케닐기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 2∼4의 알킬기를 나타내는 것이 더 바람직하다.

R⁷ 및 R⁸이 알케닐기를 나타내고, 결합하는 D 또는 G가 불소 치환되어 있어도 되는, 1,4-페닐렌기를 나타낼 경우, 탄소 원자수 4 또는 5의 알케닐기로서는 이하의 구조가 바람직하다.

(식 중, 환(環) 구조에는 우단에서 결합하는 것으로 함) 이 경우에도, 탄소 원자수 4의 알케닐기가 더 바람직하다.

D, E, F 및 G는 각각 독립하여, 불소 치환되어 있어도 되는, 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내지만, 2-플루오로-1,4-페닐렌기, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌기, 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내는 것이 바람직하고, 2-플루오로-1,4-페닐렌기 또는 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌기, 1,4-페닐렌기가 보다 바람직하고, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌기 또는 1,4-페닐렌기가 특히 바람직하다.

Z²은 단결합, -OCH₂-, -OCO-, -CH₂O- 또는 -COO-를 나타내지만, 단결합, -CH₂O- 또는 -COO-를 나타내는 것이 바람직하고, 단결합이 보다 바람직하다.

n은 0 또는 1을 나타내지만, Z²이 단결합 이외의 치환기를 나타낼 경우, 0을 나타내는 것이 바람직하다.

일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물은, n이 0을 나타낼 경우, 구체적으로는 다음에 기재하는 일반식(Ⅲ-1a)∼일반식(Ⅲ-1h)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

(식 중, R⁷ 및 R⁸은 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기를 나타내지만, 일반식(Ⅲ)에 있어서의 R⁷ 및 R⁸과 같은 실시 태양이 바람직함)

일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물은, n이 1을 나타낼 경우, 구체적으로는 다음에 기재하는 일반식(Ⅲ-2a)∼일반식(Ⅲ-2l)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

본원 발명의 액정 조성물은, 일반식(I)∼일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물의 조합으로 구성되는 것이지만, 이들 조합으로서는 다음과 같은 함유량이 바람직하다.

일반식(Ⅱ-1) 및 일반식(Ⅱ-2)으로 표시되는 화합물은 모두, 유전율 이방성이 음으로서 그 절대치가 비교적 큰 화합물이지만, 이들 화합물의 합계 함유량은, 30∼65％가 바람직하고, 40∼55％가 보다 바람직하고, 43∼50％가 특히 바람직하다.

일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물은 유전율 이방성에 대해서는 양의 화합물도 음의 화합물도 포함하고 있지만, 유전율 이방성이 음으로서, 그 절대치가 0.3 이상의 화합물을 사용할 경우, 일반식(Ⅱ-1), 일반식(Ⅱ-2) 및 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물의 합계 함유량은 35∼70％가 바람직하고, 45∼65％가 보다 바람직하고, 50∼60％가 특히 바람직하다.

일반식(I)으로 표시되는 화합물을 30∼50％ 함유하고, 일반식(Ⅱ-1), 일반식(Ⅱ-2) 및 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물을 35∼70％ 함유하는 것이 바람직하고, 각각 35∼45％, 45∼65％ 함유하는 것이 보다 바람직하고, 각각 38∼42％, 50∼60％ 함유하는 것이 특히 바람직하다.

일반식(I), 일반식(Ⅱ-1), 일반식(Ⅱ-2) 및 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물의 합계 함유량은, 조성물 전체에 대하여, 80∼100％가 바람직하고, 90∼100％가 보다 바람직하고, 95∼100％가 특히 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(T_ni)를 폭넓은 범위에서 사용할 수 있는 것이지만, 60 내지 120℃인 것이 바람직하고, 70 내지 100℃가 보다 바람직하고, 70 내지 85℃가 특히 바람직하다.

유전율 이방성은, 25℃에서, -2.0 내지 -6.0인 것이 바람직하고, -2.5 내지 -5.0인 것이 보다 바람직하고, -2.5 내지 -3.5인 것이 특히 바람직하다.

굴절률 이방성은, 25℃에서, 0.08 내지 0.13인 것이 바람직하지만, 0.09 내지 0.12인 것이 보다 바람직하다. 더 상술하면, 얇은 셀갭에 대응할 경우에는 0.10 내지 0.12인 것이 바람직하고, 두꺼운 셀갭에 대응할 경우에는 0.08 내지 0.10인 것이 바람직하다.

회전 점도(γ1)는 150 이하가 바람직하고, 130 이하가 보다 바람직하고, 120 이하가 특히 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물에 있어서는, 회전 점도와 굴절률 이방성의 함수인 Z가 특정한 값을 나타내는 것이 바람직하다.

(식 중, γ1은 회전 점도를 나타내고, Δn은 굴절률 이방성을 나타냄)

Z는, 13000 이하가 바람직하고, 12000 이하가 보다 바람직하고, 11000 이하가 특히 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 액티브 매트릭스 표시 소자에 사용할 경우에 있어서는, 10¹²(Ω·m) 이상의 비저항(比抵抗)을 갖는 것이 필요하며, 10¹³(Ω·m)이 바람직하고, 10¹⁴(Ω·m) 이상이 보다 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 상술한 화합물 이외에, 용도에 따라, 통상의 네마틱 액정, 스멕틱 액정, 콜레스테릭 액정, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 중합성 모노머 등을 함유해도 된다.

중합성 모노머로서는, 일반식(Ⅴ)

(식 중, X¹ 및 X²은 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,

Z¹은 -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,

C는 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 이관능 모노머가 바람직하다.

X¹ 및 X²은, 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 의해 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.

Z¹은, -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂- 또는 단결합이 바람직하고, -COO-, -OCO- 또는 단결합이 보다 바람직하고, 단결합이 특히 바람직하다.

C는 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, Z¹은 단결합 이외의 연결기도 바람직하고, C가 단결합일 경우, Z¹은 단결합이 바람직하다.

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

일반식(Ⅴ)에 있어서, C가 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)

이들의 골격을 함유하는 중합성 화합물은 중합 후의 배향 규제력이 PSA형 액정 표시 소자에 최적이며, 양호한 배향 상태가 얻어지기 때문에, 표시 불균일이 억제되거나, 또는, 전혀 발생하지 않는다.

이상의 점으로부터, 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 진행되지만, 중합을 촉진하기 위해 중합개시제를 함유하고 있어도 된다. 중합개시제로서는, 벤조인에테르류, 벤조페논류, 아세토페논류, 벤질케탈류, 아실포스핀옥사이드류 등을 들 수 있다. 또한, 보존 안정성을 향상시키기 위해, 안정제를 첨가해도 된다. 사용할 수 있는 안정제로서는, 예를 들면, 히드로퀴논류, 히드로퀴논모노알킬에테르류, 제3 부틸카테콜류, 피로갈롤류, 티오페놀류, 니트로 화합물류, β-나프틸아민류, β-나프톨류, 니트로소 화합물 등을 들 수 있다.

본 발명의 중합성 화합물 함유 액정 조성물은, 액정 표시 소자에 유용하며, 특히 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자에 유용하며, PSA 모드, PSVA 모드, VA 모드, IPS 모드 또는 ECB 모드용 액정 표시 소자에 사용할 수 있다.

본 발명의 중합성 화합물 함유 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(슈퍼 트위스트 네마틱 액정 표시 소자), OCB-LCD 및 IPS-LCD(인플레인 스위칭 액정 표시 소자)에 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 일례로 설명하면, 컬러 필터용의 경화성 착색 조성물을, 당해 투명 기판 위에 도포하고, 패터닝 처리를 실시하고, 그리고 가열 또는 광조사에 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 d의 곱을 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 2매의 편광판이 있을 경우에는, 각 편광판의 편광축을 조정하여 시야각이나 콘트라스트가 양호해지도록 조정할 수도 있다. 또한, 시야각를 넓히기 위한 위상차 필름도 사용할 수도 있다. 스페이서로서는, 예를 들면, 유리 입자, 플라스틱 입자, 알루미나 입자, 포토 레지스트 재료 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 협지시키는 방법은, 통상의 진공 주입법 또는 ODF법 등을 사용할 수 있지만, 진공 주입법에 있어서는 적하흔은 발생하지 않지만, 주입 흔적이 남는 과제를 갖고 있는 것이지만, 본원 발명에 있어서는, ODF법을 이용하여 제조하는 표시 소자에 보다 호적(好適)하게 사용할 수 있다.

중합성 화합물을 중합시키는 방법으로서는, 액정의 양호한 배향 성능을 얻기 위해서는, 적당한 중합 속도가 바람직하므로, 자외선 또는 전자선 등의 활성 에너지선을 단일 또는 병용(倂用) 또는 순서대로 조사함으로써 중합시키는 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 특정한 부분만을 중합시킨 후, 전장이나 자장 또는 온도 등의 조건을 변화시킴으로써, 미중합 부분의 배향 상태를 변화시키고, 활성 에너지선을 조사하여 더 중합시키는 수단을 이용해도 된다. 특히 자외선 노광시에는, 중합성 화합물 함유 액정 조성물에 교류 전계를 인가하면서 자외선 노광하는 것이 바람직하다. 인가하는 교류 전계는, 주파수 10㎐ 내지 10㎑의 교류가 바람직하고, 주파수 60㎐ 내지 10㎑가 보다 바람직하고, 전압은 액정 표시 소자의 원하는 프리틸트각에 의존하여 선택된다. 즉, 인가하는 전압에 의해 액정 표시 소자의 프리틸트각을 제어할 수 있다. 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 중합시키는 것이 바람직하다. 자외선을 발생시키는 램프로서는, 메탈할라이드 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프 등을 사용할 수 있다. 또한, 조사하는 자외선의 파장으로서는, 액정 조성물의 흡수 파장 영역이 아닌 파장영역의 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(適宜) 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 표시 소자의 구성은, 도 1에 기재하는 바와 같이 투명 도전성 재료로 이루어지는 공통 전극을 구비한 제1 기판과, 투명 도전성 재료로 이루어지는 화소 전극과 각 화소에 구비한 화소 전극을 제어하는 박막 트랜지스터를 구비한 제2 기판과, 상기 제1 기판과 제2 기판간에 협지된 액정 조성물을 갖고, 당해 액정 조성물 중의 액정 분자의 전압 무인가시의 배향이 상기 기판에 대하여 거의 수직인 액정 표시 소자로서, 당해 액정 조성물로서 상기 본 발명의 액정 조성물을 사용한 것에 특징을 갖는 것이다.

적하흔의 발생은 주입되는 액정 재료에 큰 영향을 받는 것이지만, 표시 소자의 구성에 의해서도 그 영향은 피할 수 없다. 특히, 액정 표시 소자 중에 형성되는 컬러 필터, 박막 트랜지스터 등은 얇은 배향막, 투명 전극 등밖에 액정 조성물을 이격하는 부재가 없기 때문에 조합에 의해 적하흔의 발생에 영향을 준다.

특히 당해 박막 트랜지스터가 역스태거드형일 경우에는, 드레인 전극이 게이트 전극을 덮도록 형성되기 때문에 그 면적이 증대하는 경향이 있다. 드레인 전극은, 구리, 알루미늄, 크롬, 티타늄, 몰리브덴, 탄탈륨 등의 금속 재료로 형성되고, 일반적으로는, 패시베이션 처리가 실시되는 것이 통상의 형태이다. 그러나, 보호막은 일반적으로 얇고, 배향막도 얇고, 이온성 물질을 차단하지 않을 가능성이 높기 때문에, 금속 재료와 액정 조성물의 상호 작용에 의한 적하흔의 발생을 피할 수 없었다.

본건 발명에 있어서는, 도 2에 기재하는 바와 같이 박막 트랜지스터가 역스태거드형인 액정 표시 소자에 호적하게 사용할 수 있고, 알루미늄 배선을 사용할 경우에 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, PSA 모드, IPS 모드 또는 ECB 모드용에 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.

T_ni: 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 점도(mPa·s)

소부:

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

◎ 잔상 없음

○ 잔상 매우 근소하게 있으나 허용할 수 있는 레벨

△ 잔상 있고 허용할 수 없는 레벨

× 잔상 있고 상당히 열악

적하흔:

액정 표시 장치의 적하흔의 평가는, 전면(全面) 흑 표시했을 경우에 있어서의 하얗게 부상하는 적하흔을 목시로 이하의 4단계 평가로 행했다.

◎ 잔상 없음

○ 잔상 매우 근소하게 있으나 허용할 수 있는 레벨

△ 잔상 있고 허용할 수 없는 레벨

× 잔상 있고 상당히 열악

또, 실시예에 있어서 화합물의 기재에 대해서 이하의 약호를 사용한다.

(측쇄)

-n -C_nH_2n ₊₁ 탄소 원자수 n의 직쇄상 알킬기

-On -OC_nH_2n ₊₁ 탄소 원자수 n의 직쇄상 알콕시기

(환 구조)

(실시예 1)

다음에 나타내는 조성을 갖는 액정 조성물을 조제하고, 그 물성치를 측정했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다.

실시예 1의 액정 조성물을 사용하여, 도 1에 나타내는 VA 액정 표시 소자를 제작했다. 이 액정 표시 소자는, 액티브 소자로서 역스태거드형의 박막 트랜지스터를 갖고 있다. 액정 조성물의 주입은, 적하법으로 행하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행했다.

또, 함유량의 우측의 기호는, 상기 화합물의 약호의 기재이다.

[표 1]

실시예 1의 액정 조성물은, TV용 액정 조성물로서 실용적인 81℃의 액정층 온도 범위를 갖고, 큰 유전율 이방성의 절대치를 갖고, 낮은 점성 및 최적의 Δn을 갖고 있음을 알 수 있다. 실시예 1에 기재된 액정 조성물을 사용하여, 도 1에 기재된 VA 액정 표시 소자를 제작하고 상술한 방법에 의해, 소부 및 적하흔을 측정한 바, 표 1에 나타내는 바와 같이 우수한 평가를 나타냈다.

(실시예 2 및 3)

실시예 2 및 3의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 우수한 평가를 나타냈다.

[표 2]

(실시예 4 내지 6)

실시예 4 내지 6의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 우수한 평가를 나타냈다.

[표 3]

(실시예 7 내지 9)

실시예 7 및 9의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 우수한 평가를 나타냈다.

[표 4]

(실시예 10 내지 12)

실시예 10 내지 12의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 우수한 평가를 나타냈다.

[표 5]

(실시예 13 내지 15)

실시예 13 내지 15의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 우수한 평가를 나타냈다.

[표 6]

(실시예 16 내지 18)

실시예 16 내지 18의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 우수한 평가를 나타냈다.

[표 7]

(실시예 19 내지 21)

실시예 19 및 21의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 우수한 평가를 나타냈다.

[표 8]

(실시예 22 내지 24)

실시예 22 내지 24의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 우수한 평가를 나타냈다.

[표 9]

(실시예 25 내지 27)

실시예 25 및 27의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 우수한 평가를 나타냈다.

[표 10]

(비교예 1)

또, 함유량의 좌우측의 기호는, 실시예 1과 같이, 상기 화합물 약호의 기재이다.

[표 11]

비교예 1의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고 상술한 방법에 의해, 소부 및 적하흔을 측정한 바, 실시예 1에 기재된 액정 조성물과 비교하여 뒤떨어진 결과를 나타냈다.

(비교예 2 및 3)

비교예 2 및 3의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 실시예에 기재된 액정 조성물과 비교하여 뒤떨어진 결과를 나타냈다.

[표 12]

(비교예 4 내지 6)

비교예 4 내지 6의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 실시예에 기재된 액정 조성물과 비교하여 뒤떨어진 결과를 나타냈다.

[표 13]

(비교예 7 내지 9)

비교예 7 내지 9의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 실시예에 기재된 액정 조성물과 비교하여 뒤떨어진 결과를 나타냈다.

[표 14]

(비교예 10 내지 12)

비교예 10 내지 12의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 실시예에 기재된 액정 조성물과 비교하여 뒤떨어진 결과를 나타냈다.

[표 15]

(비교예 13 내지 15)

비교예 13 내지 15의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 실시예에 기재된 액정 조성물과 비교하여 뒤떨어진 결과를 나타냈다.

[표 16]

(비교예 16 내지 18)

비교예 16 내지 18의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 실시예에 기재된 액정 조성물과 비교하여 뒤떨어진 결과를 나타냈다.

[표 17]

(비교예 19 내지 21)

비교예 19 내지 21의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 실시예에 기재된 액정 조성물과 비교하여 뒤떨어진 결과를 나타냈다.

[표 18]

(비교예 22)

비교예 22의 액정 조성물을 사용하여, 실시예 1과 같이 VA 액정 표시 소자를 제작하고, 소부 및 적하흔의 평가를 행한 바, 다음 표에 나타내는 바와 같이 실시예에 기재된 액정 조성물과 비교하여 뒤떨어진 결과를 나타냈다.

[표 19]

이들 비교예의 결과로부터, 본원 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자는 소부 및 적하흔이 발생하기 어려운 것이 명확하다.

1: 편광판
2: 기판
3: 투명 전극 혹은 액티브 소자를 수반하는 투명 전극
4: 배향막
5: 액정
11: 게이트 전극
12: 양극 산화 피막
13: 게이트 절연층
14: 투명 전극
15: 드레인 전극
16: 오믹 접촉층
17: 반도체층
18: 보호막
19a: 소스 전극 1
19b: 소스 전극 2
100: 기판
101: 보호층

Claims

일반식(I)

(식 중, R¹ 및 R²은 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, A는 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 30∼50％ 함유하고,
일반식(Ⅱ-1)

(식 중, R³은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, R⁴은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 4∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 3∼8의 알케닐옥시기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 5∼20％ 함유하고, 일반식(Ⅱ-2)

(식 중, R⁵은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, R⁶은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 4∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 3∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, B는 불소 치환되어 있어도 되는, 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 25∼45％ 함유하고, 당해 액정층을 구성하는 액정 조성물이 일반식(Ⅲ)

(식 중, R⁷ 및 R⁸은 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, D, E, F 및 G는 각각 독립하여, 불소 치환되어 있어도 되는 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내고, Z²은 단결합, -OCH₂-, -OCO-, -CH₂O- 또는 -COO-를 나타내고, n은 0 또는 1을 나타냄, 단, n이 0을 나타낼 경우, Z²은 -OCH₂-, -OCO-, -CH₂O- 또는 -COO-를 나타내거나 또는, D, E 및 G는 불소 치환되어 있어도 되는 1,4-페닐렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 5∼20％ 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
제1항에 있어서,
일반식(I)에 있어서, A가 1,4-페닐렌기를 나타내는 화합물 및 A가 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내는 화합물을 각각 적어도 1종 이상 함유하는 액정 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서,
일반식(Ⅱ-2)에 있어서, B가 1,4-페닐렌기를 나타내는 화합물 및 B가 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내는 화합물을 각각 적어도 1종 이상 함유하는 액정 조성물.
제3항에 있어서,
일반식(Ⅱ-1), 일반식(Ⅱ-2) 및 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물을 35∼70％인 액정 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
이하의 식으로 표시되는 Z

(식 중, γ1은 회전 점도를 나타내고, Δn은 굴절률 이방성을 나타냄)가 13000 이하이며, γ1이 150 이하이며, Δn이 0.08∼0.13인 액정 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
네마틱 액정상 상한 온도가 60∼120℃이며, 네마틱 액정상 하한 온도가 -20℃ 이하이며, 네마틱 액정상 상한 온도와 하한 온도의 차가 100∼150인 액정 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
비저항(比抵抗)이 10¹²(Ω·m) 이상인 액정 조성물.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
일반식(Ⅴ)

(식 중, X¹ 및 X²은 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,
Z¹은 -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,
C는 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 중합성 화합물을 함유하는 액정 조성물.
제8항에 있어서,
일반식(Ⅴ)에 있어서, C가 단결합을 나타내고 Z¹이 단결합을 나타내는 액정 조성물.
투명 도전성 재료로 이루어지는 공통 전극을 구비한 제1 기판과, 투명 도전성 재료로 이루어지는 화소 전극과 각 화소에 구비한 화소 전극을 제어하는 박막 트랜지스터를 구비한 제2 기판과, 상기 제1 기판과 제2 기판간에 협지된 액정 조성물을 갖고, 당해 액정 조성물 중의 액정 분자의 전압 무인가시의 배향이 상기 기판에 대하여 거의 수직인 액정 표시 소자로서, 당해 액정 조성물로서 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자.
제10항에 있어서,
박막 트랜지스터가 역(逆)스태거드형인 액정 표시 소자.