KR20140093717A - 네마틱 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자 - Google Patents

네마틱 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명의 액정 조성물은, 고속 응답이며 소부(燒付)나 적하흔 등의 표시 불량이 발생하기 어려운 IPS형이나 TN형 등의 액정 표시 소자 등에 사용되는 것이다. 당해 액정 조성물은, 유전적으로 양인 화합물을 함유하는 유전적으로 양의 성분인 성분과 유전율 이방성이 -2보다도 크고 또한 +2보다도 작은 유전적으로 중성인 성분을 함유하는 것으로, 넓은 온도 범위의 액정상을 갖고, 점성이 작으며, 저온에서의 용해성이 양호하고, 비저항이나 전압 유지율이 높으며, 열이나 광에 대하여 안정하다는 우수한 특징을 갖는다.

Description

네마틱 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자{NEMATIC LIQUID CRYSTAL COMPOSITION AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY ELEMENT USING 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, 전자계산기를 비롯해서, 각종 측정 기기, 자동차용 패널, 워드프로세서, 전자수첩, 프린터, 컴퓨터, 텔레비전, 시계, 광고표시판 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 안정한 것, 또한, 실온을 중심으로 해서 가능한 한 넓은 온도 범위에서 액정상을 나타내고, 저점성이며, 또한 구동 전압이 낮은 것이 요구된다. 또한 액정 조성물은 개개의 표시 소자에 있어서 유전율 이방성(Δε) 또는 및 굴절률 이방성(Δn) 등을 최적인 값으로 하기 위하여, 몇 종류 내지 수 십 종류의 화합물로 구성되어 있다.
수직 배향(VA)형 디스플레이에서는 Δε가 음인 액정 조성물이 사용되고 있고, TN형, STN형 또는 IPS(인 플레인 스위칭)형 등의 수평 배향형 디스플레이에서는 Δε가 양인 액정 조성물이 사용되고 있다. 또한, Δε가 양인 액정 조성물을 전압 무인가 시에 수직으로 배향시키고, 횡전계를 인가함으로써 표시하는 구동 방식도 보고되어 있으며, Δε가 양인 액정 조성물의 필요성은 더 높아지고 있다. 한편, 모든 구동 방식에 있어서 저전압 구동, 고속 응답, 넓은 동작 온도 범위가 요구되고 있다. 즉, Δε가 양이며 절대값이 크고, 점도(η)가 작으며, 높은 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)가 요구되고 있다. 또한, Δn과 셀 갭(d)과의 곱인 Δn×d의 설정에서, 액정 조성물의 Δn를 셀 갭에 맞춰서 적당한 범위로 조절할 필요가 있다. 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, Δε가 양의 액정 화합물인 식(A-1)이나 (A-2)으로 표시되는 화합물, 및 Δε가 중성의 액정 화합물인 (B)를 조합시켜서 사용한 액정 조성물의 개시가 되어 있다. 이들 액정 조성물의 특징은, Δε가 양인 액정 화합물이 -CF2O- 구조를 갖는 것이나 Δε가 중성인 액정 화합물이 알케닐기를 갖는 것은, 이 액정 조성물의 분야에서는 널리 알려져 있다.(특허문헌 1 내지 4)
Figure pct00001
한편, 액정 표시 소자의 용도가 확대하기에 이르러, 그 사용 방법, 제조 방법에도 큰 변화가 보인다. 이들 변화에 대응하기 위해서는, 종래 알려져 있는 바와 같은 기본적인 물성값 이외의 특성을 최적화하는 것이 요구되게 되었다. 즉, 액정 조성물을 사용하는 액정 표시 소자는 VA형이나 IPS형 등이 널리 사용되기에 이르고, 그 크기도 50형 이상의 초대형 사이즈의 표시 소자가 실용화되기에 이르러 사용되게 되었다. 기판 사이즈의 대형화에 따라, 액정 조성물의 기판에의 주입 방법도 종래의 진공 주입법에서 적하 주입(ODF : One Drop Fill)법이 주입 방법의 주류로 되었지만, 액정 조성물을 기판에 적하했을 때의 적하흔(滴下痕)이 표시 품위의 저하를 초래하는 문제가 표면화하기에 이르렀다. 또한, ODF법에 의한 액정 표시 소자 제조 공정에 있어서는, 액정 표시 소자의 사이즈에 따라서 최적인 액정 주입량을 적하할 필요가 있다. 주입량의 벗어남이 최적값으로부터 커지면, 미리 설계된 액정 표시 소자의 굴절률이나 구동 전계의 밸런스가 무너져, 불균일 발생이나 콘트라스트 불량 등의 표시 불량이 생긴다. 특히, 최근 유행하고 있는 스마트폰에 다용되는 소형 액정 표시 소자는, 최적인 액정 주입량이 적기 때문에 최적값으로부터의 벗어남을 일정 범위 내로 제어하는 것 자체가 어렵다. 따라서, 액정 표시 소자의 수율을 높게 유지하기 위하여, 예를 들면, 액정 적하 시에 생기는 적하 장치 내의 급격한 압력 변화나 충격에 대한 영향이 적고, 장시간에 걸쳐서 안정적으로 액정을 계속 적하하는 것이 가능한 성능도 필요하다.
이렇게, 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 비저항값 또는 높은 전압 유지율을 갖는 것이나 광이나 열 등의 외부 자극에 대하여 안정하다는 특성에 더하여, 액정 표시 소자의 제조 방법을 고려한 개발이 요구되어 오고 있다.
일본국 특개2008-037918호 일본국 특개2008-038018호 일본국 특개2010-275390호 일본국 특개2011-052120호
본 발명이 해결하려고 하는 과제는, Δε가 양인 액정 조성물로서, 넓은 온도 범위의 액정상을 갖고, 점성이 작으며, 저온에서의 용해성이 양호하고, 비저항이나 전압 유지율이 높으며, 열이나 광에 대하여 안정한 액정 조성물을 제공하고, 또한 이를 사용함으로써 표시 품위가 우수하며, 소부(燒付)나 적하흔 등의 표시 불량이 발생하기 어려운 IPS형이나 TN형 등의 액정 표시 소자를 수율 좋게 제공하는 것에 있다.
본 발명자는, 다양한 액정 화합물 및 다양한 화학 물질을 검토하여, 특정의 액정 화합물을 조합시킴에 의해 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물로서, 식(1.1)
Figure pct00002
으로 표시되는 유전적으로 양의 화합물을 함유하는 유전적으로 양인 성분(A), 및 식(2.1)
Figure pct00003
으로 표시되는 화합물을 함유하는 유전적으로 중성인 성분(B)을 함유하는 액정 조성물을 제공하고, 또한, 당해 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자를 제공한다.
본 발명의 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물은, 대폭적으로 낮은 점성을 얻을 수 있으며, 저온에서의 용해성이 양호하고, 비저항이나 전압 유지율이 열이나 광에 의하여 받는 변화가 극히 작기 때문에, 제품의 실용성이 높아, 이를 사용한 IPS형이나 FFS형 등의 액정 표시 소자는 고속 응답을 달성할 수 있다. 또한 액정 표시 소자 제조 공정에 있어서 안정적으로 성능을 발휘할 수 있기 때문에, 공정 기인의 표시 불량이 억제되어 수율 높게 제조할 수 있기 때문에, 매우 유용하다.
도 1은 본 발명의 액정 표시 소자의 단면도. 100∼105를 구비한 기판을 「백플레인」, 200∼205를 구비한 기판을 「프론트플레인」이라 함.
도 2는 포토 마스크 패턴으로서 블랙 매트릭스 위에 형성하는 주상 스페이서 작성용 패턴을 사용한 노광 처리 공정의 도면.
본 발명의 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물은, 유전적으로 양의 성분인 성분(A)을 함유한다. 성분(A)은 식(1.1)
Figure pct00004
으로 표시되는 화합물을 더 함유한다. 본 발명의 액정 조성물에 있어서, 성분(A)을 구성하는 식(1.1)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 2질량% 이상인 것이 바람직하며, 3질량%가 보다 바람직하고, 4질량% 이상이 더 바람직하고, 5질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 6질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 7질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 8질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 10질량% 이상이 특히 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 30질량%가 바람직하고, 25질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 양인 성분(A) 중에, 일반식(I)
Figure pct00005
(식 중, R11은 탄소 원자수 2 내지 5의 알킬기를 나타내고, X11 내지 X14는 각각 독립하여 불소 원자 또는 수소 원자를 나타내고, Y11는 불소 원자 또는 -OCF3를 나타내고, A11는 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기,
Figure pct00006
또는
Figure pct00007
를 나타내고, A12는 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기를 나타내고, Q11는 단결합 또는 -CF2O-를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종류 이상 함유하는 것이 바람직하다.
이들 화합물은, 온도 범위의 액정상을 넓히는 효과와 점성을 낮게 억제하는 효과를 양립하고, 또한 표시 품위를 향상시키는 효과도 겸비하고 있기 때문에 특히 호적(好適)하다. 성분(A)은 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 이상 함유하고 있어도 되지만, 요구되는 성능에 따라서 적의(適宜) 조합시키는 것이 바람직하다. 조합시킬 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼3종 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼4종 함유하는 것이 더 바람직하고, 1종∼5종 함유하는 것이 더 바람직하고, 1종∼6종 함유하는 것이 더 바람직하고, 1종∼7종 함유하는 것이 더 바람직하다.
일반식(I)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 식(5.1) 및 식(12.1) 내지 식(12.4)
Figure pct00008
Figure pct00009
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물인 것이 바람직하다. 성분(A)은 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 이상 함유하고 있어도 되지만, 유전율 이방성, 복굴절률, Tni 등, 요구되는 성능에 따라서 적의 조합시키는 것이 바람직하다. 조합시킬 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼3종류 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼4종류 함유하는 것이 보다 바람직하고, 1종∼5종류 함유하는 것이 더 바람직하다. 특히 식(12.3) 또는 식(12.4)으로 표시되는 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.
식(5.1)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 2질량% 이상인 것이 바람직하며, 3질량%가 보다 바람직하고, 4질량% 이상이 더 바람직하고, 5질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 6질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 7질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 8질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 11질량% 이상이 특히 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 30질량%가 바람직하며, 25질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하다.
식(12.2)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 2질량% 이상인 것이 바람직하며, 3질량%가 보다 바람직하고, 4질량% 이상이 더 바람직하고, 5질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 6질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 7질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 8질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 11질량% 이상이 특히 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 25질량%가 바람직하고, 20질량%가 보다 바람직하고, 15질량%가 더 바람직하다.
식(12.3)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 2질량% 이상인 것이 바람직하며, 3질량%가 보다 바람직하고, 4질량% 이상이 더 바람직하고, 5질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 6질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 7질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 8질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 11질량% 이상이 특히 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 25질량%가 바람직하며, 20질량%가 보다 바람직하고, 15질량%가 더 바람직하다.
식(12.4)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 1질량% 이상인 것이 바람직하며, 2질량%가 보다 바람직하고, 3질량% 이상이 더 바람직하고, 5질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 6질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 7질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 8질량% 이상이 더욱더 바람직하고, 11질량% 이상이 특히 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 25질량%가 바람직하며, 20질량%가 보다 바람직하고, 15질량%가 더 바람직하다.
또한, 일반식(I)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 식(6.1) 또는 (6.2)
Figure pct00013
Figure pct00014
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물인 것도 바람직하다. 성분(A)은 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 함유하고 있어도 되지만, 유전율 이방성, 복굴절률, Tni 등, 요구되는 성능에 따라서 적의 조합시키는 것이 바람직하다. 식(6.1)으로 표시되는 화합물인 것이 보다 바람직하다.
식(6.1) 또는 식(6.2)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 5질량% 이상인 것이 바람직하며, 7질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 9질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 25질량%가 바람직하며, 20질량%가 보다 바람직하고, 15질량%가 더 바람직하다.
또한, 일반식(I)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 식(19.1) 내지 식(19.7)
Figure pct00015
Figure pct00016
Figure pct00017
Figure pct00018
Figure pct00019
Figure pct00020
Figure pct00021
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물인 것도 바람직하다. 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 이상 함유하고 있어도 되지만, 유전율 이방성, 복굴절률, Tni 등, 요구되는 성능에 따라서 적의 조합시키는 것이 바람직하다. 이들 화합물 중에서 1종∼3종류 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼4종류 함유하는 것이 보다 바람직하고, 1종∼5종류 함유하는 것이 더 바람직하다. 식(19.6) 또는 식(19.7)으로 표시되는 화합물을 함유하는 것이 특히 바람직하다.
식(19.1)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 1질량% 이상인 것이 바람직하며, 3질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 5질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 20질량%가 바람직하며, 15질량%가 보다 바람직하고, 10질량%가 더 바람직하다.
식(19.2)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 1질량% 이상인 것이 바람직하며, 3질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 5질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 20질량%가 바람직하며, 15질량%가 보다 바람직하고, 10질량%가 더 바람직하다.
식(19.3) 또는 식(19.4)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 1질량% 이상인 것이 바람직하며, 5질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 7질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 20질량%가 바람직하며, 15질량%가 보다 바람직하고, 10질량%가 더 바람직하다.
식(19.5) 또는 식(19.6)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 1질량% 이상인 것이 바람직하며, 2질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 3질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 10질량%가 바람직하며, 6질량%가 보다 바람직하고, 4질량%가 더 바람직하다.
식(19.7)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 1질량% 이상인 것이 바람직하며, 5질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 7질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 20질량%가 바람직하며, 15질량%가 보다 바람직하고, 10질량%가 더 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 양인 성분(A) 중에, 일반식(Ⅲ)
Figure pct00022
(식 중, R31은 탄소 원자수 2 내지 5의 알킬기를 나타내고, X31 내지 X32는 각각 독립하여 불소 원자 또는 수소 원자를 나타내고, Y31는 불소 원자, 염소 원자 또는 -OCF3를 나타내고, Q31는 단결합 또는 -CF2O-를 나타내고, m은 0 또는 1임)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종류 이상 화합물을 더 함유하는 것이 바람직하다. 성분(A)은 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 이상 함유하고 있어도 되지만, 요구되는 성능에 따라서 적의 조합시키는 것이 바람직하다. 조합시킬 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼3종 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼4종 함유하는 것이 더 바람직하고, 1종∼5종 함유하는 것이 더 바람직하고, 1종∼6종 함유하는 것이 더 바람직하고, 1종∼7종 함유하는 것이 더 바람직하다.
일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 식(11.1) 내지 식(11.6)
Figure pct00023
Figure pct00024
Figure pct00025
Figure pct00026
Figure pct00027
Figure pct00028
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물인 것이 바람직하다. 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 이상 함유하고 있어도 되지만, 유전율 이방성, 복굴절률, Tni 등, 요구되는 성능에 따라서 적의 조합시키는 것이 바람직하다. 이들 화합물 중에서 1종∼3종류 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼4종류 함유하는 것이 보다 바람직하다. 식(11.2) 또는 식(11.3)으로 표시되는 화합물을 함유하는 것이 특히 바람직하다.
식(11.1) 내지 식(11.3)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 1질량% 이상인 것이 바람직하며, 4질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 6질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 8질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 10질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 30질량%가 바람직하며, 25질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하다.
식(11.4) 내지 식(11.6)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 2질량% 이상인 것이 바람직하며, 5질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 12질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 30질량%가 바람직하며, 25질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하다.
또한, 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물이, 구체적으로는, 식(18.1) 내지 식(18.4)
Figure pct00029
Figure pct00030
Figure pct00031
Figure pct00032
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물이어도 된다. 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 이상 함유하고 있어도 되지만, 유전율 이방성, 복굴절률, Tni 등, 요구되는 성능에 따라서 적의 조합시키는 것이 바람직하다. 이들 화합물 중에서 1종∼3종류 함유하는 것이 바람직하다.
식(18.1) 내지 식(18.4)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 4질량% 이상인 것이 바람직하며, 7질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 10질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 30질량%가 바람직하며, 25질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하다.
또한, 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물이, 구체적으로는, 식(20.1) 내지 식(20.8)
Figure pct00033
Figure pct00034
Figure pct00035
Figure pct00036
Figure pct00037
Figure pct00038
Figure pct00039
Figure pct00040
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물인 것이 바람직하다. 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 이상 함유하고 있어도 되지만, 유전율 이방성, 복굴절률, Tni 등, 요구되는 성능에 따라서 적의 조합시키는 것이 바람직하다. 이들 화합물 중에서 1종∼3종류 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼4종류 함유하는 것이 보다 바람직하다. 식(20.2), 식(20.7) 또는 식(20.8)으로 표시되는 화합물을 함유하는 것이 특히 바람직하다.
식(20.1) 내지 식(20.3) 및 식(20.8)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 2질량% 이상인 것이 바람직하며, 3질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 5질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 6질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 7질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 25질량%가 바람직하며, 20질량%가 보다 바람직하고, 15질량%가 더 바람직하다.
식(20.4) 내지 식(20.6)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 1질량% 이상인 것이 바람직하며, 2질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 5질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 25질량%가 바람직하며, 20질량%가 보다 바람직하고, 15질량%가 더 바람직하다.
식(20.7)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 5질량% 이상인 것이 바람직하며, 7질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 9질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 25질량%가 바람직하며, 20질량%가 보다 바람직하고, 15질량%가 더 바람직하다.
또한, 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물이, 구체적으로는, 식(7.1) 내지 식(7.4)
Figure pct00041
Figure pct00042
Figure pct00043
Figure pct00044
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물을 함유할 수도 있다. 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 이상 함유하고 있어도 된다. 이들 화합물은 말단의 알킬기 구조에 따라 분자량이 다를 뿐이지만, 분자량에 따라서 점도나 Tni가 변화하기 때문에 적의 함유량의 조정을 행한다. 조합시킬 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 유전율 이방성, 복굴절률, Tni 등의 요구되는 특성에 유의(留意)하면서, 이들 화합물 중에서 1종∼3종류 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼4종 함유하는 것이 더 바람직하다.
식(7.1) 내지 식(7.4)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 4질량% 이상인 것이 바람직하며, 8질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 11질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 30질량%가 바람직하며, 25질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 양인 성분(A) 중에 일반식(Ⅱ)
Figure pct00045
(식 중, R21은 탄소 원자수 2 내지 5의 알킬기를 나타내고, X21 내지 X25는 각각 독립하여 불소 원자 또는 수소 원자를 나타내고, Q21는 단결합 또는 -CF2O-를 나타내고, Y21는 불소 원자 또는 -OCF3를 나타내고, A21는 1,4-페닐렌기, 1.4-시클로헥실렌기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 더 함유하는 것이 바람직하다. 성분(A)은 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 이상 함유하고 있어도 되지만, 유전율 이방성, 복굴절률, Tni 등, 요구되는 성능에 따라서 적의 조합시키는 것이 바람직하다. 조합시킬 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼3종류 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼4종류 함유하는 것이 보다 바람직하고, 1∼5종류 함유하는 것이 더 바람직하고, 1∼6종류 함유하는 것이 특히 바람직하다.
일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 식(14.1) 내지 식(14.4)
Figure pct00046
Figure pct00047
Figure pct00048
Figure pct00049
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물이어도 된다. 조합시킬 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 복굴절률이나 Tni를 고려하여, 이들 화합물 중에서 1종∼3종 함유하는 것이 바람직하다.
식(14.1) 내지 식(14.4)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 2질량% 이상인 것이 바람직하며, 5질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 7질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 20질량%가 바람직하며, 15질량%가 보다 바람직하고, 10질량%가 더 바람직하다.
또한, 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 식(8.1) 내지 식(8.3)
Figure pct00050
Figure pct00051
Figure pct00052
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물이어도 된다.
식(8.1) 내지 식(8.3)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 1질량% 이상인 것이 바람직하며, 2질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 7질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 20질량%가 바람직하며, 15질량%가 보다 바람직하고, 10질량%가 더 바람직하다.
또한, 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 식(9.1) 내지 식(9.3)
Figure pct00053
Figure pct00054
Figure pct00055
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물이어도 된다. 조합시킬 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 복굴절률이나 Tni를 고려하여, 이들 화합물 중에서 1종∼3종 함유하는 것이 바람직하다.
식(9.1) 내지 식(9.3)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 3질량% 이상인 것이 바람직하며, 6질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 10질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 30질량%가 바람직하며, 25질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하다.
또한, 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 식(10.1) 내지 식(10.3)
Figure pct00056
Figure pct00057
Figure pct00058
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물이어도 된다. 조합시킬 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 복굴절률이나 Tni를 고려하여, 이들 화합물 중에서 1종∼3종 함유하는 것이 바람직하다.
식(10.1) 내지 식(10.3)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 3질량% 이상인 것이 바람직하며, 5질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 8질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 9질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 11질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 13질량% 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 35질량%가 바람직하며, 30질량%가 보다 바람직하고, 25질량%가 더 바람직하다.
또한, 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 식(22.1) 내지 식(22.3)
Figure pct00059
Figure pct00060
Figure pct00061
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물이어도 된다.
식(22.1) 내지 식(22.3)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 3질량% 이상인 것이 바람직하며, 6질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 10질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 25질량%가 바람직하며, 20질량%가 보다 바람직하고, 16질량%가 더 바람직하다.
일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 식(23.1) 또는 식(23.2)
Figure pct00062
Figure pct00063
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물이어도 된다.
식(23.1) 또는 식(23.2)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여, 1질량% 이상인 것이 바람직하며, 2질량% 이상인 것이 바람직하고, 3질량% 이상인 것이 바람직하고, 7질량% 이상인 것이 바람직하고, 9질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 12질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 13질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 15질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 30질량%가 바람직하며, 25질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성인 성분인 성분(B)을 함유한다. 성분(B)은, 유전율 이방성이 -2보다도 대(大) 또한 +2보다도 소(小)이다.
성분(B)은 식(2.1)
Figure pct00064
으로 표시되는 화합물을 더 함유한다. 본 발명의 액정 조성물에 있어서, 식(2.1)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 4질량%인 것이 바람직하며, 6질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 8질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 14질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 16질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 20질량% 이상인 것이 특히 바람직하다.
또한, 본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성인 성분(B) 중에, 일반식(Ⅵ)
Figure pct00065
(식 중, R61 및 R62은 각각 독립하여 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기 또는 알콕시기 및 탄소 원자수 3 내지 5의 알케닐기를 나타내고, m은 0 또는 1임)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종류 이상 함유하는 것이 바람직하다. 성분(B)은, 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 이상 함유하고 있어도 되지만, 요구되는 굴절률 이방성이나 실온 및 빙점 하에 있어서의 용해성에 따라서 적의 조합시키는 것이 바람직하다. 용해성은, 화합물 양단의 알킬기의 구조에 영향을 받기 때문에 주의를 요한다. 조합시킬 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼5종 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼4종 함유하는 것이 더 바람직하고, 1종∼3종 함유하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 선택하는 화합물의 분자량 분포가 넓은 것도 용해성에 유효하다.
일반식(Ⅵ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로, 식(2.1) 내지 식(2.4)
Figure pct00066
Figure pct00067
Figure pct00068
Figure pct00069
으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물에 있어서, 식(2.1) 내지 식(2.4)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 2질량%인 것이 바람직하며, 6질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 10질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 15질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 22질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 45질량%가 바람직하며, 40질량%가 보다 바람직하고, 35질량%가 더 바람직하다. 식(2.1) 또는 식(2.2)으로 표시되는 화합물을 함유하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 일반식(Ⅵ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로, 식(21.1) 내지 식(21.3)
Figure pct00070
Figure pct00071
Figure pct00072
으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물에 있어서, 식(21.1) 내지 식(21.3)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 3질량%인 것이 바람직하며, 4질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 8질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 15질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 22질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 40질량%가 바람직하며, 35질량%가 보다 바람직하고, 30질량%가 더 바람직하다. 식(21.2)으로 표시되는 화합물을 함유하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 일반식(Ⅵ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로, 식(4.1) 내지 식(4.3)
Figure pct00073
Figure pct00074
Figure pct00075
으로 표시되는 화합물이어도 된다.
본 발명의 액정 조성물에 있어서, 식(4.1) 내지 식(4.3)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 7질량%인 것이 바람직하며, 8질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 9질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 11질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 15질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 17질량% 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 35질량%가 바람직하며, 25질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하다.
또한, 일반식(Ⅵ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로, 식(3.3)
Figure pct00076
으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물에 있어서, 식(3.3)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 5질량%인 것이 바람직하며, 8질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 10질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 12질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 14질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 16질량% 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 35질량%가 바람직하며, 25질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하다.
또한, 일반식(Ⅵ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로, 식(16.4) 내지 식(16.6)
Figure pct00077
Figure pct00078
Figure pct00079
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물이어도 된다.
본 발명의 액정 조성물에 있어서, 식(16.4) 내지 식(16.6)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 4질량%인 것이 바람직하며, 7질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 10질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 15질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 35질량%가 바람직하며, 25질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성인 성분(B) 중에, 일반식(Ⅶ)
Figure pct00080
(식 중, R71 및 R72은 각각 독립하여 탄소 원자수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기를 나타내고, X71 또는 X72는 각각 독립하여 불소 원자 또는 수소 원자를 나타내고, A71는 1,4-시클로헥실렌기를 나타내고, m 및 n은 각각 독립하여 0 또는 1임)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종류 이상 더 함유할 수 있다. 일반식(Ⅶ)으로 표시되는 화합물 중에서, 조합시킬 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 복굴절률이나 Tni를 고려하여, 이들 화합물 중에서 1종∼3종류 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼4종류 함유하는 것이 보다 바람직하고, 1종∼5종류 함유하는 것이 더 바람직하고, 1종∼6종류 함유하는 것이 특히 바람직하다.
일반식(Ⅶ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로 식(9.1) 내지 식(9.3)
Figure pct00081
Figure pct00082
Figure pct00083
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물이어도 된다.
본 발명의 액정 조성물에 있어서, 식(9.1) 내지 식(9.3)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 2질량%인 것이 바람직하며, 3질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 5질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 10질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 30질량%가 바람직하며, 20질량%가 보다 바람직하고, 16질량%가 더 바람직하다.
또한, 일반식(Ⅶ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로 식(10.1) 내지 식(10.8)
Figure pct00084
Figure pct00085
Figure pct00086
Figure pct00087
Figure pct00088
Figure pct00089
Figure pct00090
Figure pct00091
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물인 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물에 있어서, 식(10.1) 내지 식(10.6)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 2질량%인 것이 바람직하며, 3질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 5질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 10질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 30질량%가 바람직하며, 20질량%가 보다 바람직하고, 16질량%가 더 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물에 있어서, 식(10.7) 내지 식(10.8)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 1질량%인 것이 바람직하며, 2질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 4질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 8질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 30질량%가 바람직하며, 20질량%가 보다 바람직하고, 16질량%가 더 바람직하다. 식(10.7) 또는 식(10.8)으로 표시되는 화합물을 함유하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 일반식(Ⅶ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로 식(13.1) 내지 식(13.8)
Figure pct00092
Figure pct00093
Figure pct00094
Figure pct00095
Figure pct00096
Figure pct00097
Figure pct00098
Figure pct00099
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물인 것이 바람직하다.
성분(B)은, 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 이상 함유하고 있어도 되지만, 요구되는 굴절률 이방성이나 실온 및 빙점 하에 있어서의 용해성에 따라서 적의 조합시키는 것이 바람직하다. 용해성은, 화합물 양단의 알킬기의 구조에 영향을 받기 때문에 주의를 요한다. 조합시킬 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼5종 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼4종 함유하는 것이 더 바람직하고, 1종∼3종 함유하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 선택하는 화합물의 분자량 분포가 넓은 것도 용해성에 유효하다.
본 발명의 액정 조성물에 있어서, 식(13.1) 내지 식(13.4)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 1질량%인 것이 바람직하며, 2질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 4질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 8질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 30질량%가 바람직하며, 20질량%가 보다 바람직하고, 16질량%가 더 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물에 있어서, 식(13.5) 내지 식(13.8)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 3질량%인 것이 바람직하며, 4질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 6질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 8질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 9질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 10질량% 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 30질량%가 바람직하며, 20질량%가 보다 바람직하고, 16질량%가 더 바람직하다. 식(13.5) 또는 식(13.6) 중에서 1종류, 식(13.7) 또는 식(13.8) 중에서 각각 1종류씩 함유하는 것이 바람직하다.
일반식(Ⅶ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로, 식(15.1) 내지 식(15.3)
Figure pct00100
Figure pct00101
Figure pct00102
으로 표시되는 화합물이 호적하게 사용된다. 본 발명의 액정 조성물에 있어서, 식(15.1) 내지 식(15.3)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 4질량%인 것이 바람직하며, 6질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 10질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 15질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 18질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 35질량%가 바람직하며, 25질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하다. 식(15.2)으로 표시되는 화합물을 함유하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성인 성분(B) 중에, 일반식(X)
Figure pct00103
(식 중, R51 및 R52은 각각 독립하여 탄소 원자수 2 내지 5의 알킬기 또는 알콕시기를 나타내고, X51는 불소 원자 또는 수소 원자를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종류 이상 함유하는 것이 바람직하다. 조합시킬 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 복굴절률이나 Tni를 고려하여, 이들 화합물 중에서 1종∼3종류 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼4종류 함유하는 것이 보다 바람직하고, 1종∼5종류 함유하는 것이 더 바람직하고, 1종∼6종류 함유하는 것이 특히 바람직하다.
일반식(X)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로, 식(16.1) 내지 식(16.3)
Figure pct00104
Figure pct00105
Figure pct00106
으로 표시되는 화합물이 호적하게 사용된다. 본 발명의 액정 조성물에 있어서, 식(16.1) 내지 식(16.3)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 4질량%인 것이 바람직하며, 7질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 10질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 15질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 35질량%가 바람직하며, 25질량%가 보다 바람직하고, 20질량%가 더 바람직하다.
일반식(X)으로 표시되는 화합물은, 식(16.1)으로 표시되는 화합물인 것이 특히 바람직하다.
본원 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성인 성분(B) 중에 일반식(Ⅳ)
Figure pct00107
(식 중, R41 및 R41은 각각 독립하여 탄소 원자수 2 내지 5의 알킬기를 나타내고, Q41는 단결합, -COO- 또는 -CH2CH2-를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 더 함유하는 것이 바람직하다. 조합시킬 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 복굴절률이나 Tni를 고려하여, 이들 화합물 중에서 1종∼3종류 함유하는 것이 바람직하다. 일반식(Ⅳ)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 1질량%인 것이 바람직하며, 2질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 3질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 5질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 7질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 9질량% 이상인 것이 특히 바람직하다. 함유량의 상한값으로서는, 25질량%가 바람직하며, 20질량%가 보다 바람직하고, 15질량%가 더 바람직하다.
일반식(Ⅳ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 식(17.1) 내지 식(17.3)
Figure pct00108
Figure pct00109
Figure pct00110
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물인 것이 바람직하다. 조합시킬 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, Tni, 용해도, Δn을 고려하여 적의 조합시켜서 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 1종 또는 2∼3종의 화합물을 조합시켜서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물에 있어서, 성분(B)을 구성하는 식(17.1) 내지 식(17.3)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 본 발명의 액정 조성물의 총량에 대하여 1질량%인 것이 바람직하며, 2질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 3질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 5질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 7질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 9질량% 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 함유량의 상한값으로서는, 25질량%가 바람직하며, 20질량%가 보다 바람직하고, 15질량%가 더 바람직하다. 일반식(Ⅳ)으로 표시되는 화합물은, 식(17.1)으로 표시되는 화합물인 것이 특히 바람직하다.
본원 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성인 성분(B) 중에, 식(3.1)
Figure pct00111
으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물을 더 함유할 수 있다. 또한, 본원 발명의 액정 조성물은 식(2.5)
Figure pct00112
으로 표시되는 화합물을 함유할 수도 있다.
본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성인 성분(B) 중에 일반식(Ⅷ)
Figure pct00113
(식 중, R1, R2은 각각 독립하여 탄소 원자수 1 내지 10의 직쇄 알킬기 또는 직쇄 알케닐기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 더 함유할 수도 있다. 성분(B)은 이들 화합물 중 1종류만을 함유하고 있어도 2종류 이상 함유하고 있어도 되지만, 요구되는 성능에 따라서 적의 조합시키는 것이 바람직하다. 조합시킬 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 이들 화합물 중에서 1종∼3종 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼5종 함유하는 것이 더 바람직하고, 1종∼8종 함유하는 것이 특히 바람직하다.
일반식(Ⅷ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는 다음에 드는 화합물을 호적하게 사용할 수 있다.
Figure pct00114
Figure pct00115
Figure pct00116
Figure pct00117
본원 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 중성인 성분(B) 중에, 일반식(Ⅸ)
Figure pct00118
(식 중, R1, R2은 각각 독립하여 탄소 원자수 1 내지 10의 직쇄 알킬기 또는 직쇄 알케닐기를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 더 함유할 수 있다. 조합시킬 수 있는 화합물의 종류에 특히 제한은 없지만, 굴절률 이방성이나 Tni를 고려하여, 이들 화합물 중에서 1종∼4종 함유하는 것이 바람직하며, 1종∼3종 함유하는 것이 더 바람직하다. 일반식(Ⅸ)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는 다음에 드는 화합물을 호적하게 사용할 수 있다.
Figure pct00119
본 발명의 액정 조성물은, 성분(A)을 73질량% 이상 함유하는 것, 또는, 성분(B)을 81질량% 이상 함유하는 경우도 호적하게 이용된다.
본 발명의 액정 조성물은, 25℃에 있어서의 Δε가 +3.5 이상이지만, +3.5 내지 +20.0이 보다 바람직하며, +3.5 내지 +15.0이 더 바람직하다. 25℃에 있어서의 Δn이 0.08 내지 0.14이지만, 0.09 내지 0.13이 보다 바람직하다. 더 상세히 기술하면, 얇은 셀 갭에 대응할 경우에는 0.10 내지 0.13인 것이 바람직하고, 두꺼운 셀 갭에 대응할 경우에는 0.08 내지 0.10인 것이 바람직하다. 20℃에 있어서의 η이 10 내지 45mPa·s이지만, 10 내지 25mPa·s인 것이 보다 바람직하며, 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, 횡전계형 PSA 모드 또는 횡전계형 PSVA 모드 등의 액정 표시 소자를 제작하기 위하여, 중합성 화합물을 함유할 수 있다. 사용할 수 있는 중합성 화합물로서, 광 등의 에너지선에 의해 중합이 진행하는 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)
Figure pct00120
(식 중, X51 및 X52는 각각 독립하여, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, SP1 및 SP2는 각각 독립하여, 단결합, 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기 또는 -0-(CH2)s-(식 중, s는 2 내지 7의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 함)를 나타내고,
Z51는 -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 y2는 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 이관능(二官能) 모노머가 바람직하다.
X51 및 X52는, 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 SP2는 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.
Z51는, -OCH2-, -CH2O-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CF2CF2- 또는 단결합이 바람직하며, -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, Z51는 단결합 이외의 연결기도 바람직하고, M51이 단결합인 경우, Z51는 단결합이 바람직하다.
이러한 점에서, 일반식(Ⅴ)에 있어서, SP1 및 SP2의 사이의 환 구조는, 구체적으로는 다음에 기재하는 구조가 바람직하다.
일반식(Ⅴ)에 있어서, M51이 단결합을 나타내고, 환 구조가 2개인 환으로 형성되는 경우에 있어서, 다음의 식(Ⅴa-1) 내지 식(Ⅴa-5)을 나타내는 것이 바람직하며, 식(Ⅴa-1) 내지 식(Ⅴa-3)을 나타내는 것이 보다 바람직하고, 식(Ⅴa-1)을 나타내는 것이 특히 바람직하다.
Figure pct00121
(식 중, 양단은 SP1 또는 SP2에 결합하는 것으로 함)
이들 골격을 함유하는 중합성 화합물은 중합 후의 배향 규제력이 PSA형 액정 표시 소자에 최적이며, 양호한 배향 상태가 얻어지므로, 표시 불균일이 억제되거나, 또는, 전혀 발생하지 않는다.
이상의 점에서, 중합성 모노머로서는, 일반식(Ⅴ-1)∼일반식(Ⅴ-4)이 특히 바람직하며, 그 중에서도 일반식(Ⅴ-2)이 가장 바람직하다.
Figure pct00122
(식 중, SP2는 탄소 원자수 2 내지 5의 알킬렌기를 나타냄)
본 발명의 액정 조성물에 모노머를 첨가하는 경우에 있어서, 중합 개시제가 존재하지 않는 경우이어도 중합은 진행하지만, 중합을 촉진하기 위하여 중합 개시제를 함유하고 있어도 된다. 중합 개시제로서는, 벤조인에테르류, 벤조페논류, 아세토페논류, 벤질케탈류, 아실포스핀옥사이드류 등을 들 수 있다.
본 발명의 중합성 화합물을 함유한 액정 조성물은, 이것에 함유되는 중합성 화합물이 자외선 조사에 의해 중합함으로써 액정 배향능이 부여되어, 액정 조성물의 복굴절을 이용해서 광의 투과 광량을 제어하는 액정 표시 소자에 사용된다. 액정 표시 소자로서, AM-LCD(액티브 매트릭스 액정 표시 소자), TN-LCD(트위스티드 네마틱 액정 표시 소자), STN-LCD(수퍼 트위스티드 네마틱 액정 표시 소자), OCB-LCD 및 IPS-LCD(인 플레인 스위칭 액정 표시 소자)에 유용하지만, AM-LCD에 특히 유용하며, 투과형 또는 반사형의 액정 표시 소자에 사용할 수 있다.
액정 표시 소자에 사용되는 액정 셀의 2매의 기판은 유리 또는 플라스틱과 같이 유연성을 갖는 투명한 재료를 사용할 수 있으며, 한쪽은 실리콘 등의 불투명한 재료이어도 된다. 투명 전극층을 갖는 투명 기판은, 예를 들면, 유리판 등의 투명 기판 위에 인듐주석옥사이드(ITO)를 스퍼터링함에 의해 얻을 수 있다.
컬러 필터는, 예를 들면, 안료 분산법, 인쇄법, 전착법 또는, 염색법 등에 의하여 작성할 수 있다. 안료 분산법에 의한 컬러 필터의 작성 방법을 일례로 설명하면, 컬러 필터용의 경화성 착색 조성물을, 당해 투명 기판 위에 도포하여, 패터닝 처리를 실시하고, 그리고 가열 또는 광 조사에 의해 경화시킨다. 이 공정을, 적, 녹, 청의 3색에 대하여 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 내측으로 되도록 대향시킨다. 그때, 스페이서를 통하여, 기판의 간격을 조정해도 된다. 이때에는, 얻어진 조광층의 두께가 1∼100㎛로 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 1.5 내지 10㎛가 더 바람직하고, 편광판을 사용할 경우에는, 콘트라스트가 최대가 되도록 액정의 굴절률 이방성 Δn과 셀두께 d와의 곱을 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 2매의 편광판이 있을 경우에는, 각 편광판의 편광축을 조정해서 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)시키고, 가열하여 씰제를 열경화시킨다.
2매의 기판 사이에 중합성 화합물 함유 액정 조성물을 협지(狹持)시키는 방법은, 통상의 진공 주입법 또는 ODF법 등을 사용할 수 있는데, 진공 주입법에 있어서는 적하흔이 발생하지 않으나, 주입의 흔적이 남는 과제를 갖고 있는 것이지만, 본원 발명에 있어서는, ODF법을 사용해서 제조하는 표시 소자에 보다 호적하게 사용할 수 있다. ODF법의 액정 표시 소자 제조 공정에 있어서는, 백플레인 또는 프론트플레인 중 어느 한쪽의 기판에 에폭시계 광열 병용 경화성 등의 씰제를, 디스펜서를 사용해서 폐루프 제방 형상으로 묘화하고, 그 중에 탈기 하에서 소정량의 액정 조성물을 적하 후, 프론트플레인과 백플레인을 접합함에 의하여 액정 표시 소자를 제조할 수 있다. 본 발명의 액정 조성물은, ODF 공정에 있어서의 액정 조성물의 적하가 안정적으로 행해지기 때문에, 호적하게 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 또는 순번으로 조사함에 의하여 중합시키는 방법이 바람직하다. 자외선을 사용할 경우, 편광 광원을 사용해도 되고, 비편광 광원을 사용해도 된다. 또한, 중합성 화합물 함유 액정 조성물을 2매의 기판 사이에 협지시킨 상태에서 중합을 행할 경우에는, 적어도 조사면측의 기판은 활성 에너지선에 대하여 적당한 투명성이 부여되어 있지 않으면 안 된다. 또한, 광 조사 시에 마스크를 사용해서 특정의 부분만을 중합시킨 후, 전장(電場)이나 자장 또는 온도 등의 조건을 변화시킴에 의해, 미중합 부분의 배향 상태를 변화시키고, 활성 에너지선을 조사하여 더 중합시킨다는 수단을 사용해도 된다. 특히 자외선 노광할 때에는, 중합성 화합물 함유 액정 조성물에 교류 전계를 인가하면서 자외선 노광하는 것이 바람직하다. 인가하는 교류 전계는, 주파수 10㎐ 내지 10㎑의 교류가 바람직하며, 주파수 60㎐ 내지 10㎑가 보다 바람직하고, 전압은 액정 표시 소자의 원하는 프리틸트각에 의존해서 선택된다. 즉, 인가하는 전압에 따라 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.
조사 시의 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 파장역이 아닌 파장 영역의 자외선을 조사하는 것이 바람직하고, 필요에 따라서, 자외선을 커트해서 사용하는 것이 바람직하다. 조사하는 자외선의 강도는, 0.1㎽/㎠∼100W/㎠가 바람직하며, 2㎽/㎠∼50W/㎠가 보다 바람직하다. 조사하는 자외선의 에너지량은, 적의 조정할 수 있지만, 10mJ/㎠ 내지 500J/㎠가 바람직하며, 100mJ/㎠ 내지 200J/㎠가 보다 바람직하다. 자외선을 조사할 때에, 강도를 변화시켜도 된다. 자외선을 조사하는 시간은 조사하는 자외선 강도에 따라 적의 선택되지만, 10초 내지 3600초가 바람직하며, 10초 내지 600초가 보다 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자는 고속 응답과 표시 불량의 억제를 양립시킨 유용한 것이고, 특히, 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자에 유용하며, VA 모드, PSVA 모드, PSA 모드, IPS 모드 또는 ECB 모드용 액정 표시 소자에 적용할 수 있다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 호적한 실시의 형태에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은, 서로 대향하는 2개의 기판과, 상기 기판 사이에 마련된 씰재와, 상기 씰재에 둘러싸인 봉지(封止) 영역에 봉입(封入)된 액정을 구비하고 있는 액정 표시 소자를 나타내는 단면도이다.
구체적으로는, 기판a(100) 위에, TFT층(102), 화소 전극(103)을 마련하고, 그 위로부터 패시베이션막(104) 및 배향막a(105)을 마련한 백플레인과, 기판b(200) 위에, 블랙 매트릭스(202), 컬러 필터(203), 평탄화막(오버 코팅층)(201), 투명 전극(204)을 마련하고, 그 위로부터 배향막b(205)를 마련하고, 상기 백플레인과 대향시킨 프론트플레인과, 상기 기판 사이에 마련된 씰재(301)와, 상기 씰재에 둘러싸인 봉지 영역에 봉입된 액정층(303)을 구비하고, 상기 씰재(301)가 접하는 기판면에는 돌기(304)가 마련되어 있는 액정 표시 소자의 구체적 태양을 나타내고 있다.
상기 기판a 또는 상기 기판b는, 실질적으로 투명하면 재질에 특히 한정은 없으며, 유리, 세라믹스, 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 플라스틱 기판으로서는 셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스 유도체, 폴리시클로올레핀 유도체, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리이미드아미드, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에테르설폰, 폴리아릴레이트, 또한 유리 섬유-에폭시 수지, 유리 섬유-아크릴 수지 등의 무기-유기 복합 재료 등을 사용할 수 있다.
또 플라스틱 기판을 사용할 때에는, 배리어막을 마련하는 것이 바람직하다. 배리어막의 기능은, 플라스틱 기판이 갖는 투습성을 저하시켜, 액정 표시 소자의 전기 특성의 신뢰성을 향상시키는 것에 있다. 배리어막으로서는, 각각, 투명성이 높고 수증기 투과성이 작은 것이면 특히 한정되지 않으며, 일반적으로는 산화규소 등의 무기 재료를 사용해서 증착이나 스퍼터링, 케미컬 베이퍼 디포지션법(CVD법)에 의하여 형성한 박막을 사용한다.
본 발명에 있어서는, 상기 기판a 또는 상기 기판b로서 같은 소재를 사용해도 다른 소재를 사용해도 되며 특히 한정은 없다. 유리 기판을 사용하면 내열성이나 치수 안정성이 우수한 액정 표시 소자를 제작할 수 있어 바람직하다. 또한 플라스틱 기판이면, 롤-투-롤법에 의한 제조 방법에 적합하고 경량화 또는 플렉서블화에 적합해 있어 바람직하다. 또한, 평탄성 및 내열성 부여를 목적으로 하면, 플라스틱 기판과 유리 기판을 조합시키면 좋은 결과를 얻을 수 있다.
또 후술하는 실시예에 있어서는, 기판a(100) 또는 기판b(200)의 재질로서 기판을 사용하고 있다.
백플레인에는, 기판a(100) 위에, TFT층(102) 및 화소 전극(103)을 마련하고 있다. 이들은 통상의 어레이 공정에서 제조된다. 이 위에 패시베이션막(104) 및 배향막a(105)을 마련해서 백플레인이 얻어진다.
패시베이션막(104)(무기 보호막이라고도 함)은 TFT층을 보호하기 위한 막이며, 통상은 질화막(SiNx), 산화막(SiOx) 등을 화학적 기상 성장(CVD) 기술 등에 의해 형성한다.
또한, 배향막a(105)은, 액정을 배향시키는 기능을 갖는 막이며, 통상 폴리이미드와 같은 고분자 재료가 사용되는 경우가 많다. 도포액에는, 고분자 재료와 용제로 이루어지는 배향제 용액이 사용된다. 배향막은 씰재와의 접착력을 저해할 가능성이 있기 때문에, 봉지 영역 내에 패턴 도포한다. 도포에는 플랙소 인쇄법과 같은 인쇄법, 잉크젯과 같은 액적 토출법이 사용된다. 도포된 배향제 용액은 가건조에 의해 용제가 증발한 후, 베이킹에 의해 가교 경화된다. 이 후, 배향 기능을 내기 위하여, 배향 처리를 행한다.
배향 처리는 통상 러빙법으로 행해진다. 상술과 같이 형성된 고분자막 위를, 레이온과 같은 섬유로 이루어지는 러빙포를 사용해서 한쪽 방향으로 문지름에 의해 액정 배향능이 생긴다.
또한, 광배향법을 사용하는 경우도 있다. 광배향법은, 광감수성을 갖는 유기 재료를 함유하는 배향막 위에 편광을 조사함에 의해 배향능을 발생시키는 방법이며, 러빙법에 의한 기판의 흠집이나 먼지의 발생이 생기지 않는다. 광배향법에 있어서의 유기 재료의 예로서는 이색성(二色性) 염료를 함유하는 재료가 있다. 이색성 염료로서는, 광이색성에 기인하는 바이게르트 효과에 의한 분자의 배향 유기 또는 이성화(異性化) 반응(예 : 아조벤젠기), 이량화(二量化) 반응(예 : 신나모일기), 광가교 반응(예 : 벤조페논기), 또는 광분해 반응(예 : 폴리이미드기)과 같은, 액정 배향능의 기원으로 되는 광반응을 일으키는 기(이하, 광배향성기로 약기함)를 갖는 것을 사용할 수 있다. 도포된 배향제 용액은 가건조에 의해 용제가 증발한 후, 임의의 편향을 갖는 광(편광)을 조사함으로써, 임의의 방향으로 배향능을 갖는 배향막을 얻을 수 있다.
한쪽의 프론트플레인은, 기판b(200) 위에, 블랙 매트릭스(202), 컬러 필터(203), 평탄화막(201), 투명 전극(204), 배향막b(205)를 마련하고 있다.
블랙 매트릭스(202)는, 예를 들면, 안료 분산법으로 제작한다. 구체적으로는 배리어막(201)을 마련한 기판b(200) 위에, 블랙 매트릭스 형성용으로 흑색의 착색제를 균일 분산시킨 컬러 레진액을 도포하여, 착색층을 형성한다. 이어서, 착색층을 베이킹하여 경화한다. 이 위에 포토레지스트를 도포하고, 이것을 프리베이킹한다. 포토레지스트에 마스크 패턴을 통하여 노광한 후에, 현상을 행하여 착색층을 패터닝한다. 이 후, 포토레지스트층을 박리하고, 착색층을 베이킹하여 블랙 매트릭스(202)가 완성된다.
또는, 포토레지스트형의 안료 분산액을 사용해도 된다. 이 경우에는, 포토레지스트형의 안료 분산액을 도포하고, 프리베이킹한 후, 마스크 패턴을 통하여 노광한 후에, 현상을 행하여 착색층을 패터닝한다. 이 후, 포토레지스트층을 박리하고, 착색층을 베이킹해서 블랙 매트릭스(202)가 완성된다.
컬러 필터(203)는, 안료 분산법, 전착법, 인쇄법 또는 염색법 등으로 작성한다. 안료 분산법을 예로 들면, (예를 들면 적색의) 안료를 균일 분산시킨 컬러 레진액을 기판b(200) 위에 도포하고, 베이킹 경화 후, 그 위에 포토레지스트를 도포하고 프리베이킹한다. 포토레지스트에 마스크 패턴을 통하여 노광한 후에 현상을 행하여, 패터닝한다. 이 후 포토레지스트층을 박리하고, 다시 베이킹함으로써, (적색의) 컬러 필터(203)가 완성된다. 작성하는 색 순서에 특히 한정은 없다. 마찬가지로 해서, 녹색 컬러 필터(203), 청색 컬러 필터(203)를 형성한다.
투명 전극(204)은, 상기 컬러 필터(203) 위에 (필요에 따라서 상기 컬러 필터(203) 위에 표면 평탄화를 위하여 오버 코팅층(201)을 마련) 마련한다. 투명 전극(204)은 투과율이 높은 편이 바람직하며, 전기 저항이 작은 편이 바람직하다. 투명 전극(204)은 ITO 등의 산화막을 스퍼터링법 등에 의하여 형성한다.
또한, 상기 투명 전극(204)을 보호할 목적으로, 투명 전극(204) 위에 패시베이션막을 마련하는 경우도 있다.
배향막b(205)은, 상술한 배향막a(105)과 같은 것이다.
이상 본 발명에서 사용하는 상기 백플레인 및 상기 프론트플레인에 대한 구체적 태양을 기술했지만, 본원에 있어서는 당해 구체적 태양으로 한정되는 것은 아니며, 소망되는 액정 표시 소자에 따른 태양의 변경은 자유이다.
상기 주상 스페이서의 형상은 특히 한정되지 않으며, 그 수평 단면을 원형, 사각형 등의 다각형 등 다양한 형상으로 할 수 있지만, 공정 시의 미스얼라인 마진을 고려하여, 수평 단면을 원형 또는 정다각형으로 하는 것이 특히 바람직하다. 또한 당해 돌기 형상은, 원추대(圓錐臺) 또는 각추대(角錐臺)인 것이 바람직하다.
상기 주상 스페이서의 재질은, 씰재 또는 씰재에 사용하는 유기 용제, 또는 액정에 용해하지 않는 재질이면 특히 한정되지 않지만, 가공 및 경량화의 면에서 합성 수지(경화성 수지)인 것이 바람직하다. 한편, 상기 돌기는, 포토리소그래피에 의한 방법이나 액적 토출법에 의해, 제1 기판 위의 씰재가 접하는 면에 마련하는 것이 가능하다. 이러한 이유에서, 포토리소그래피에 의한 방법이나 액적 토출법에 적합한, 광경화성 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
예로서, 전면(前面) 주상 스페이서를 포토리소그래피법에 의하여 얻는 경우에 대하여 설명한다.
상기 프론트플레인의 투명 전극(204) 위에, 주상 스페이서 형성용의 (착색제를 함유하지 않는) 레진액을 도포한다. 이어서, 이 레진층을 베이킹하여 경화한다. 이 위에 포토레지스트를 도포하고, 이것을 프리베이킹한다. 포토레지스트에 마스크 패턴을 통하여 노광한 후에, 현상을 행하여 레진층을 패터닝한다. 이 후, 포토레지스트층을 박리하고, 레진층을 베이킹하여 주상 스페이서가 완성된다.
주상 스페이서의 형성 위치는 마스크 패턴에 의하여 원하는 위치에 결정할 수 있다. 따라서, 액정 표시 소자의 봉지 영역 내와 봉지 영역 외(씰재 도포 부분)와의 양쪽을 동시에 작성할 수 있다. 또한 주상 스페이서는 봉지 영역의 품질이 저하하지 않도록, 블랙 매트릭스 위에 위치하도록 형성시키는 것이 바람직하다. 이렇게 포토리소그래피법에 의하여 제작된 주상 스페이서를, 칼럼스페이서 또는 포토스페이서라 하는 경우가 있다.
상기 스페이서의 재질은, PVA-스틸바조, 감광성 수지 등의 네가티브형 수용성 수지나 다관능 아크릴계 모노머, 아크릴산 공중합체, 트리아졸계 개시제 등의 혼합물이 사용된다. 또는 폴리이미드 수지에 착색제를 분산시킨 컬러 레진을 사용하는 방법도 있다. 본 발명에 있어서는 특히 한정은 없으며, 사용하는 액정이나 씰재와의 상성에 따라 공지의 재질로 스페이서를 얻을 수 있다.
이렇게 해서, 프론트플레인 위의 봉지 영역으로 되는 면에 주상 스페이서를 마련한 후, 당해 백플레인의 씰재가 접하는 면에 씰재(도 1에 있어서의 301)를 도포한다.
씰재의 재질은 특히 한정은 없으며, 에폭시계나 아크릴계의 광경화성, 열경화성, 광열 병용 경화성의 수지에 중합 개시제를 첨가한 경화성 수지 조성물이 사용된다. 또한, 투습성이나 탄성률, 점도 등을 제어하기 위하여, 무기물이나 유기물로 이루어지는 필러류를 첨가하는 경우가 있다. 이들 필러류의 형상은 특히 한정되지 않으며, 구형, 섬유상, 무정형 등이 있다. 또한, 셀 갭을 양호하게 제어하기 위하여 단분산경(單分散徑)을 갖는 구형이나 섬유상의 갭재를 혼합하거나, 기판과의 접착력을 보다 강화하기 위하여, 기판 위 돌기와 얽히기 쉬운 섬유상 물질을 혼합해도 된다. 이때 사용하는 섬유상 물질의 직경은 셀 갭의 1/5∼1/10 이하 정도가 바람직하며, 섬유상 물질의 길이는 씰 도포 폭보다도 짧은 것이 바람직하다.
또한, 섬유상 물질의 재질은 소정의 형상이 얻어지는 것이면 특히 한정되지 않으며, 셀룰로오스, 폴리아미드, 폴리에스테르 등의 합성 섬유나 유리, 탄소 등의 무기 재료를 적의 선택하는 것이 가능하다.
씰재를 도포하는 방법으로서는, 인쇄법이나 디스펜스법이 있지만, 씰재의 사용량이 적은 디스펜스법이 바람직하다. 씰재의 도포 위치는 봉지 영역에 악영향을 미치지 않도록 통상 블랙 매트릭스 위로 한다. 다음 공정의 액정 적하 영역을 형성하기 위하여(액정이 누설하지 않도록), 씰재 도포 형상은 폐루프 형상으로 한다.
상기 씰재를 도포한 프론트플레인의 폐루프 형상(봉지 영역)으로 액정을 적하한다. 통상은 디스펜서를 사용한다. 적하하는 액정량은 액정 셀 용적과 일치시키기 위해, 주상 스페이서의 높이와 씰 도포 면적을 곱한 체적과 동량을 기본으로 한다. 그러나, 셀 첩합 공정에 있어서의 액정 누설이나 표시 특성의 최적화를 위하여, 적하하는 액정량을 적의 조정하는 경우도 있고, 액정 적하 위치를 분산시키는 경우도 있다.
다음으로, 상기 씰재를 도포하고 액정을 적하한 프론트플레인에, 백플레인을 첩합시킨다. 구체적으로는, 정전척과 같은 기판을 흡착시키는 기구를 갖는 스테이지에 상기 프론트플레인과 상기 백플레인을 흡착시켜, 프론트플레인의 배향막b과 백플레인의 배향막a이 마주보며, 씰재와 다른 한쪽의 기판이 접하지 않는 위치(거리)에 배치한다. 이 상태에서 계 내를 감압한다. 감압 종료 후, 프론트플레인과 백플레인과의 첩합 위치를 확인하면서 양 기판 위치를 조정한다(얼라인먼트 조작). 첩합 위치의 조정이 종료되면, 프론트플레인 위의 씰재와 백플레인이 접하는 위치까지 기판을 접근시킨다. 이 상태에서 계 내에 불활성 가스를 충전시키고, 서서히 감압을 개방하면서 상압(常壓)으로 되돌린다. 이때, 대기압에 의해 프론트플레인과 백플레인이 첩합되어, 주상 스페이서의 높이 위치에서 셀 갭이 형성된다. 이 상태에서 씰재에 자외선을 조사해서 씰재를 경화함에 의하여 액정 셀을 형성한다. 이 후, 경우에 따라서 가열 공정을 더하여, 씰재 경화를 촉진한다. 씰재의 접착력 강화나 전기 특성 신뢰성의 향상을 위하여, 가열 공정을 더하는 경우가 많다.
[실시예]
이하에 실시예를 들어서 본 발명을 더 상세히 기술하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 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 : 300K에 있어서의 굴절률 이방성
Δε : 300K에 있어서의 유전율 이방성
η : 295K에 있어서의 점도(mPa.s)
γ1 : 300K에 있어서의 회전 점성(mPa.s)
VHR : 주파수 60㎐, 인가 전압 4V의 조건 하에서 325K에 있어서의 전압 유지율(%)
소부 :
액정 표시 소자의 소부 평가는, 표시 에어리어 내에 소정의 고정 패턴을 1200시간 표시시킨 후에, 전화면(全畵面) 균일한 표시를 행했을 때의 고정 패턴의 잔상의 레벨을 목시(目視)로 이하의 4단계 평가로 행했다.
◎ 잔상 없음
○ 잔상 극히 약간 있지만 허용할 수 있는 레벨
△ 잔상 있고 허용할 수 없는 레벨
× 잔상 있고 상당히 열악
적하흔 :
액정 표시 장치의 적하흔의 평가는, 전면 흑표시(黑表示)했을 경우에 있어서의 희게 떠오르는 적하흔을 목시로 이하의 4단계 평가로 행했다.
◎ 잔상 없음
○ 잔상 극히 약간 있지만 허용할 수 있는 레벨
△ 잔상 있고 허용할 수 없는 레벨
× 잔상 있고 상당히 열악
프로세스 적합성 :
프로세스 적합성은, ODF 프로세스에 있어서, 정적(定績) 계량 펌프를 사용해서 1회에 80pL씩 액정을 적하하는 것을 100000회 행하고, 다음의 「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 약간 있지만 허용할 수 있는 레벨
△ 변화가 있고 허용할 수 없는 레벨(불균일 발생에 의해 수율이 악화)
× 변화가 있고 상당히 열악(액정 누설이나 진공 기포가 발생)
저온에서의 용해성 :
저온에서의 용해성 평가는, 액정 조성물을 조제 후, 3㎖의 샘플병에 액정 조성물을 1g 칭량하고, 이것에 온도 제어식 시험조(試驗槽) 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 해서 온도 변화를 계속 주고, 목시로 액정 조성물로부터의 석출물의 발생을 관찰하여, 이하의 4단계 평가를 행했다.
◎ 500시간 이상 석출물이 관찰되지 않았음
○ 250시간 이상 석출물이 관찰되지 않았음
△ 100시간 이내에 석출물이 관찰되었음
× 50시간 이내에 석출물이 관찰되었음
또, 실시예에 있어서 화합물의 기재에 대하여 이하의 약호(略號)를 사용한다.
(환 구조)
Figure pct00123
(측쇄 구조 및 연결 구조)
[표 1]
Figure pct00124
(실시예 1, 비교예 1)
식(1.1)으로 표시되는 화합물 및 식(2.1)으로 표시되는 화합물의 양쪽을 함유하는 실시예 1의 액정 조성물을 조제했다. 또한, 식(1.1)으로 표시되는 화합물을 함유하지 않고, 식(2.1)으로 표시되는 화합물을 함유하는 비교예 1의 액정 조성물을 조제했다.
[표 2]
Figure pct00125
실시예 1은 비교예 1에 비하여 적하흔 평가, 프로세스 적합성 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 우수한 성능을 나타냈다.
(실시예 2, 비교예 2)
식(1.1)으로 표시되는 화합물 및 식(2.1)으로 표시되는 화합물의 양쪽을 함유하는 실시예 2의 액정 조성물을 조제했다. 또한, 식(2.1)으로 표시되는 화합물을 함유하지 않고, 식(1.1)으로 표시되는 화합물을 함유하는 비교예 2의 액정 조성물을 조제했다.
[표 3]
Figure pct00126
실시예 2는 비교예 2에 비하여 프로세스 적합성 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 우수한 성능을 나타냈다. 특히, 프로세스 적합성 평가에 있어서, 극히 우수한 성능을 나타냈다.
(실시예 3, 비교예 3)
식(1.1)으로 표시되는 화합물 및 식(2.1)으로 표시되는 화합물의 양쪽을 함유하는 실시예 3의 액정 조성물을 조제했다. 또한, 식(1.1)으로 표시되는 화합물을 함유하지 않고, 식(2.1)으로 표시되는 화합물을 함유하는 비교예 3의 액정 조성물을 조제했다.
[표 4]
Figure pct00127
실시예 3은 비교예 3에 비하여 소부 평가, 적하흔 평가, 프로세스 적합성 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 우수한 성능을 나타냈다.
(실시예 4∼6)
식(1.1)으로 표시되는 화합물 및 식(2.1)으로 표시되는 화합물의 양쪽을 함유하는 실시예 4∼6의 액정 조성물을 조제했다.
[표 5]
Figure pct00128
실시예 4는 소부 평가, 프로세스 적합성 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 5는 소부 평가, 적하흔 평가 및 프로세스 적합성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 6은 소부 평가, 적하흔 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다.
(실시예 7∼10)
식(1.1)으로 표시되는 화합물 및 식(2.1)으로 표시되는 화합물의 양쪽을 함유하는 실시예 7∼10의 액정 조성물을 조제했다.
[표 6]
Figure pct00129
실시예 7은 소부 평가, 적하흔 평가, 프로세스 적합성 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 8은 소부 평가, 프로세스 적합성 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 9는 소부 평가, 프로세스 적합성 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 10은 적하흔 평가, 프로세스 적합성 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다.
(실시예 11∼14)
식(1.1)으로 표시되는 화합물 및 식(2.1)으로 표시되는 화합물의 양쪽을 함유하는 실시예 11∼14의 액정 조성물을 조제했다.
[표 7]
Figure pct00130
실시예 11은 소부 평가, 적하흔 평가, 프로세스 적합성 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 12는 소부 평가, 적하흔 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 13은 소부 평가, 적하흔 평가 및 프로세스 적합성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 14는 소부 평가, 적하흔 평가 및 프로세스 적합성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다.
(실시예 15∼18)
식(1.1)으로 표시되는 화합물 및 식(2.1)으로 표시되는 화합물의 양쪽을 함유하는 실시예 15∼18의 액정 조성물을 조제했다.
[표 8]
Figure pct00131
실시예 15는 소부 평가, 적하흔 평가, 프로세스 적합성 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 16은 프로세스 적합성 평가, 적하흔 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 17은 소부 평가, 저온에서의 용해성 평가 및 프로세스 적합성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 18은 소부 평가 및 적하흔 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다.
(실시예 9∼22)
식(1.1)으로 표시되는 화합물 및 식(2.1)으로 표시되는 화합물의 양쪽을 함유하는 실시예 19∼22의 액정 조성물을 조제했다.
[표 9]
Figure pct00132
실시예 19는 소부 평가, 적하흔 평가, 프로세스 적합성 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 20은 프로세스 적합성 평가, 적하흔 평가 및, 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 21은 소부 평가, 저온에서의 용해성 평가 및 적하흔 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 22는 소부 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다.
(실시예 23∼26)
식(1.1)으로 표시되는 화합물 및 식(2.1)으로 표시되는 화합물의 양쪽을 함유하는 실시예 23∼26의 액정 조성물을 조제했다.
[표 10]
Figure pct00133
실시예 23은 소부 평가, 적하흔 평가, 프로세스 적합성 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 24는 프로세스 적합성 평가 및 적하흔 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 25는 소부 평가 및 적하흔 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 26은 소부 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다.
(실시예 27∼30)
식(1.1)으로 표시되는 화합물 및 식(2.1)으로 표시되는 화합물의 양쪽을 함유하는 실시예 27∼30의 액정 조성물을 조제했다.
[표 11]
Figure pct00134
실시예 27은 소부 평가, 적하흔 평가, 프로세스 적합성 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 28은 소부 평가, 적하흔 평가, 프로세스 적합성 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 29는 소부 평가, 적하흔 평가, 프로세스 적합성 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다. 실시예 30은 소부 평가, 적하흔 평가, 프로세스 적합성 평가 및 저온에서의 용해성 평가에 있어서 극히 우수한 성능을 나타냈다.
(실시예 31)
실시예 4에 나타내는 네마틱 액정 조성물 LC-7 99.7%에 대하여, 식(Ⅴ-2)
Figure pct00135
으로 표시되는 중합성 화합물을 0.3% 첨가하고 균일 용해함에 의해 중합성 액정 조성물 CLC-7을 조제했다. CLC-7의 물성은 실시예 4에 나타내는 네마틱 액정 조성물의 물성과 거의 차이는 없었다. CLC-7을 셀 갭 3.5㎛의 호모지니어스 배향을 유기하는 폴리이미드 배향막을 도포한 ITO 부착 셀에 진공 주입법으로 주입했다. 이 셀에 주파수 1㎑의 구형파를 인가하면서, 320㎚ 이하의 자외선을 커트하는 필터를 통하여, 고압 수은등에 의해 액정 셀에 자외선을 조사했다. 셀 표면의 조사 강도가 10㎽/㎠로 되도록 조정해서 600초간 조사하여, 중합성 액정 조성물 중의 중합성 화합물을 중합시킨 수평 배향성 액정 표시 소자를 얻었다. 중합성 화합물이 중합함에 의해, 액정 화합물에 대한 배향 규제력이 생겨 있는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 32) 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자의 제조
(프론트플레인의 작성)
(블랙 매트릭스의 형성)
액정 표시 소자용의 붕규산 유리 기판(니혼덴키가라스사제 OA-10)에, 하기 조성의 블랙 매트릭스 형성용 조성물을, 웨트 상태에서 두께가 10㎛로 되도록 다이 코터를 사용해서 도포하고, 건조 후, 온도가 90℃인 조건에서 2분간 프리베이킹하여 2㎛ 두께의 블랙 매트릭스층을 형성했다.
(블랙 매트릭스 형성용 도료 조성물)
·벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체(몰비=73/27) 300부
·디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 160부
·카본 블랙 분산액 300부
·광중합 개시제(2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄온-1) 5부
·프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 1200부
※ 부수(部數)는 모두 질량 기준
그 후, 상류측으로부터 하류측으로 기판을 반송하는 장치를 구비한 노광 장치에, 상기에서 얻어진 블랙 매트릭스층 부착 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 매트릭스층 부착 유리 기판을 노광대(露光臺) 위에 흡착 고정한 후, 유리 기판의 도막 표면과 포토 마스크 패턴과의 간격(갭)이 100㎛로 되도록 자동 조정했다. 또한 유리 기판의 노광 위치는, 유리 기판의 단면으로부터의 거리를 자동 검출해서, 유리 기판으로부터 포토 마스크 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 사용해서, 15㎽/㎠의 조도로 20초간 노광하여, 300mJ/㎠의 노광량으로 했다.
현상 처리는, 노광기의 하류측에 현상 장치를 설치해서 행했다. 노광 처리 후의 유리 기재를 400㎜/min의 일정 속도로 반송하여, 소정의 패턴의 블랙 매트릭스가 적층된 블랙 매트릭스층 부착 기판(1)을 얻었다.
블랙 매트릭스와 같은 소재로 형성된 얼라인먼트 마크를 치수 측정기(니콘제 NEXIV VMR-6555)로 온도; 23℃±0.1℃, 상대 습도; 60%±1%의 조건에서 반송 방향, 반송 방향에 수직인 방향으로의 치수 변화를 측정한 결과, 포토 마스크의 치수값 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, 베이킹 로(爐)에서 220℃, 30분의 포스트 베이킹을 행하여 블랙 매트릭스를 열경화했다. 얻어진 블랙 매트릭스를, 상기 동 조건(온도; 23℃±0.1℃, 상대 습도; 60%±1%)에서 측정한 바, 기판(1) 위에 형성된 패턴의 치수는, 반송 방향 : 99.998㎜, 수직 방향 : 100.001㎜였다.
(RGB 착색층의 형성)
상기 블랙 매트릭스층 부착 기판(1) 위에, 하기 조성의 착색 패턴 형성용 조성물을, 웨트 상태에서 두께; 10㎛로 되도록 다이 코터를 사용해서 도포하고, 건조 후, 온도가 90℃인 조건에서 2분간 프리베이킹하여 2㎛ 두께의 블랙 매트릭스층·착색 패턴 형성용 조성물 부착 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 함유하는 경우가 있다. 이러한 목적의 수지 조성물로서는, 1급, 2급 또는 3급아미노기를 갖는 메타크릴산과의 블록 공중합체가 사용되는 경우가 많으며, 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
·광중합 개시제(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 이외에는 적색 착색 패턴 형성용 조성물과 마찬가지로 해서 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 이외에는 적색 착색 패턴 형성용 조성물과 마찬가지로 해서 제조.
상류측으로부터 하류측으로 반송 장치를 구비한 노광 장치에, 상기에서 얻어진 블랙 매트릭스층·착색 패턴 형성용 조성물 부착 기판(1)을 도입하여 노광부까지 반송했다.
노광 장치의 본체의 온도는 23℃±0.1℃가 되도록, 또한, 상대 습도는 60%±1%가 되도록, 각각 조정했다.
블랙 매트릭스층·착색 패턴 형성용 조성물 부착 기판(1)을 노광대 위에 흡착 고정한 후, 블랙 매트릭스층·착색 패턴 형성용 조성물 부착 기판(1)의 도막 표면과 포토 마스크 패턴과의 간격(갭)이 100㎛로 되도록 자동 조정했다. 또한 블랙 매트릭스층·착색 패턴 형성용 조성물 부착 기판(1)의 노광 위치는, 블랙 매트릭스층·착색 패턴 형성용 조성물 부착 기판(1)의 단면(端面)으로부터의 거리를 자동 검출해서, 블랙 매트릭스층·착색 패턴 형성용 조성물 부착 기판(1)으로부터 포토 마스크 패턴 위치가 일정 거리가 되도록 자동 조정 후, 상기 블랙 매트릭스 형성 시에 동시 형성한 얼라인먼트 마크를 사용해서 RED용 포토 마스크와 얼라인먼트를 행한 후, 노광을 행했다. 광원으로서는, 고압 수은 램프를 사용하고, 노광 에어리어를 200㎜×200㎜로 하고, I선(파장 365㎚)을 사용하여, 15㎽/㎠의 조도로 20초간 노광하여, 100mJ/㎠의 노광량으로 했다. 현상은, 노광기의 하류측에 현상 장치를 설치해서 행했다. 노광 처리 후의 블랙 매트릭스층·착색 패턴 형성용 조성물 부착 기판(1)을 400㎜/min의 일정 속도로 반송하여, 유리 기재 위의 블랙 매트릭스의 개구부의 소정 위치에 RED 착색층이 적층된 기판(1)을 얻었다. 그 후, 베이킹 로에서 220℃, 30분의 포스트 베이킹을 행하여 RED 착색층을 열경화했다. 상기 RED와 마찬가지의 방법으로 반복하여 GREEN, BLUE의 착색층 형성을 행하여, 기판(1) 위에 블랙 매트릭스 및 RGB의 착색층이 형성된 컬러 필터가 얻어졌다. 또, BLUE 착색층의 포스트 베이킹 처리 후에, 블랙 매트릭스를, 상기와 같은 조건(온도; 23℃±0.1℃, 상대 습도; 60%±1%)에서 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 공정에 있어서 10ppm이며, 이에 따라 유리 기재 위에 4인치 사이즈이며 해상도가 200ppi(BM선 폭 7㎛, 피치 42㎛)에서, 화소 쉬프트를 발생시키지 않고 컬러 필터를 형성할 수 있었다.
(ITO 전극층의 형성)
이어서, 이 컬러 필터를 스퍼터링 장치에 도입하고, DC 스퍼터에 의해 산소를 반응 가스로 사용한 반응성 스퍼터로 ITO(indum tin oxide)를 타겟으로서 사용하여, 블랙 매트릭스 및 RGB의 착색층 위에 막두께 150㎚의 ITO의 성막을 행하고, 이것을 ITO 전극층으로 했다. 이렇게 해서 제작한 ITO 전극의 시트 저항값은 45Ω/□였다.
(주상 스페이서의 형성)
(드라이 필름의 준비)
주상 스페이서 형성용의 드라이 필름으로서, 두께가 25㎛인 PET 베이스 필름 위에, 네가티브형 감광성 수지로 이루어지는 주상 스페이서 형성용 조성물을, 웨트 상태에서 두께; 20㎛로 되도록 다이 코터를 사용해서 도포하고, 건조 후, 온도; 90℃의 조건에서 2분간 프리베이킹하여 4.5㎛의 두께로 했다. 그 후, 그 위에, 두께 25㎛의 PET 커버 필름을 라미네이트하여, 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 마주하도록 적층해서, 주상 스페이서 형성용 조성물층을, 롤러압; 5㎏/㎠, 롤러 표면 온도; 20℃, 및 속도; 800㎜/min의 조건에서, 연속적으로 전사했다. 이때, 베이스 필름은 박리하지 않고, 주상 스페이서 형성용 조성물 위에 붙인 상태에서 다음의 노광 공정으로 진행했다.
(노광 처리 공정)
상류측으로부터 하류측으로 반송 장치를 구비한 노광 장치에, 상기에서 얻어진 적층 기판을 도입하여 노광부까지 반송했다.
노광 장치의 본체의 온도는 23℃±0.1℃가 되도록, 또한, 상대 습도는 60%±1%가 되도록, 각각 조정했다.
적층 기판을 노광대 위에 흡착 고정한 후, 적층 기판의 베이스 필름과 포토 마스크 패턴과의 간격(갭)을 30㎛로 되도록 자동 조정했다. 이때 사용한 포토 마스크 패턴은, 블랙 매트릭스 위에 형성하는 스페이서 패턴이 되도록 설계했다.
또한 적층 기판의 패턴의 노광 위치는, 적층 기판의 단면으로부터의 거리를 자동 검출하고, 이 검출 결과에 따라서 적층 기판으로부터 포토 마스크 패턴 위치가 일정 거리가 되도록 자동 조정 후, 상기 블랙 매트릭스 형성 시에 동시 형성한 얼라인먼트 마크를 사용하여 주상 스페이서용 포토 마스크와 얼라인먼트를 행한 후, 노광을 행했다. 광원으로서는, 고압 수은 램프를 사용하고, 노광 에어리어를 200㎜×200㎜로 하여, I선(파장; 365㎚)을 사용해서, 15㎽/㎠의 조도로 20초간 노광하여, 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. 이렇게 해서, 상기 블랙 매트릭스, RGB 착색층, 및 ITO 전극층이 형성된 기판(1)의 블랙 매트릭스의 격자 패턴부의 소정 위치에 패턴 스페이서가 형성된 컬러 필터를 얻었다. 그 후, 베이킹 로에서 220℃, 30분의 포스트 베이킹 처리를 행하여, 주상 스페이서를 열경화했다. 이렇게 해서, 상기 스페이서 패턴을 사용한, 기판(1) 위에 블랙 매트릭스, RGB 착색층, ITO 전극층, 주상 스페이서가 형성된 프론트플레인을 얻었다.
(백플레인의 작성)
(TFT 전극층의 형성)
투명 기판으로서, 액정 표시 소자용의 유리판(니혼덴키가라스사제 OA-10)을 사용하여, 일본국 특개2004-140381호 공보에 기재된 방법에 따라, 투명 기판 위에 TFT 전극층을 형성했다.
즉, 유리 기판 위에 아모퍼스 Si층을 100㎚ 두께로 형성한 후, 산화Si층(SiOx)을 진공 성막법에 의해 형성했다. 그 후, 상기 산화Si층 위에, 포토리소그래피법 및 에칭법을 사용해서 TFT층 및 화소 전극을 형성하여 백플레인으로 되는 TFT 어레이 부착 유리 기판을 얻었다.
(액정 표시 소자의 제조)
(배향막 형성)
상기와 같이 제작된 프론트플레인 및 백플레인에 액정 배향막을 형성했다. 양 기판 모두 순수(純水)로 세정 후, 폴리이미드를 함유하는 액정 배향제를, 액정 배향막 도포용 인쇄기(플랙소 인쇄기)를 사용해서 도포하고, 180℃의 오븐 내에서 20분간 건조하여, 프론트플레인의 ITO를 형성한 면 및 백플레인의 TFT 전극층을 형성한 면 위에 건조 평균 막두께 600Å의 도막을 형성했다. 이 도막에 레이온제의 천을 권부한 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. 프론트플레인의 씰재 도포 부분에, 디스펜서를 사용해서 씰재의 폐루프를 그리도록 도포했다.
씰재로서, 비스페놀A형 메타크릴산 변성 에폭시 수지를 함유하는 광열 병용 경화형 수지 조성물을 사용하여, 씰재 중에 상술에서 형성한 주상 스페이서와 거의 같은 사이즈의 구상 스페이서를 수지 성분에 대하여 0.5질량% 혼합했다. 씰재의 도포량은, 액정 표시 소자의 씰폭(0.7㎜)으로 되도록 조제했다. 이어서, 씰재 폐루프 내의 소정의 위치에 정적 계량 펌프식의 디스펜서를 사용해서, 실시예 11에 나타낸 액정 조성물(LC-13)을, 1매의 프론트플레인에 대하여, 1회 24.7pL씩을 90회로 나눠서 적하했다(합계 2230pL).
액정 적하 후의 프론트플레인과 백플레인을 정전척에 흡착시켰다. 프론트플레인과 백플레인이 서로 마주하도록 배치하고, 백플레인을 천천히 강하시켜서 프론트플레인과의 거리가 300㎛로 되는 거리에서 정지시켰다. 이 상태에서 진공 챔버 내를 100Pa까지 감압했다. 미리 형성해 둔 얼라인먼트 마크를 사용해서, 프론트플레인과 백플레인과의 첩합 위치를 조정했다. 얼라인먼트 완료 후, 프론트플레인과 백플레인을 더 접근시켜, 씰재와 TFT 전극층이 접하는 높이에 양 기재를 유지시켰다. 이 상태에서 진공 챔버 내에 불활성 가스를 도입하고, 계 내를 대기압까지 되돌렸다. 대기압에 의해 프론트플레인과 백플레인이 압박되어, 주상 스페이서의 높이에서 셀 갭이 형성되었다. 이어서 씰재 도포 부분에 자외선을 조사하여(365㎚, 30kJ/㎡) 씰재를 경화시켜, 서로의 기판을 고정했다. 이 상태에서 액정 조성물이 들어간 기판을 가열 장치에 반송하여, 표면 온도가 120℃인 상태에서 1시간 유지하고, 가열 종료 후에 공냉함에 의하여 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자를 얻었다.
100 : 기판a
102 : TFT층
103 : 화소 전극
104 : 패시베이션막
105 : 배향막a
200 : 기판b
201 : 평탄화막(오버 코팅층)
202 : 블랙 매트릭스
203 : 컬러 필터
204 : 투명 전극
205 : 배향막b
301 : 씰재
302 : 주상 스페이서
303 : 액정층
304 : 돌기
401 : 주상 스페이서 패턴 포토 마스크
402 : 주상 스페이서 형성용 조성물

Claims (14)

  1. 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물로서, 식(1.1)
    Figure pct00136

    으로 표시되는 유전적으로 양의 화합물을 함유하는 유전적으로 양인 성분(A), 및 식(2.1)
    Figure pct00137

    으로 표시되는 화합물을 함유하는 유전적으로 중성인 성분(B)을 함유하는 액정 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    성분(A)이 일반식(I)
    Figure pct00138

    (식 중, R11은 탄소 원자수 2 내지 5의 알킬기를 나타내고, X11 내지 X14는 각각 독립하여 불소 원자 또는 수소 원자를 나타내고, Y11는 불소 원자 또는 -OCF3를 나타내고, A11는 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기,
    Figure pct00139

    또는
    Figure pct00140

    를 나타내고, A12는 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기를 나타내고, Q11는 단결합 또는 -CF2O-를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종류 이상 함유하는 액정 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    성분(A)이 일반식(Ⅲ)
    Figure pct00141

    (식 중, R31은 탄소 원자수 2 내지 5의 알킬기를 나타내고, X31 내지 X32는 각각 독립하여 불소 원자 또는 수소 원자를 나타내고, Y31는 불소 원자, 염소 원자 또는 -OCF3를 나타내고, Q31는 단결합 또는 -CF2O-를 나타내고, m은 0 또는 1임)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종류 이상 함유하는 액정 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분(B)이 일반식(Ⅵ)
    Figure pct00142

    (식 중, R61 및 R62은 각각 독립하여 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기 또는 알콕시기 또는 탄소 원자수 3 내지 5의 알케닐기를 나타내고, m은 0 또는 1임)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종류 이상 함유하는 액정 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분(B)이 일반식(Ⅶ)
    Figure pct00143

    (식 중, R71 및 R72은 각각 독립하여 탄소 원자수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기를 나타내고, X71 또는 X72는 각각 독립하여 불소 원자 또는 수소 원자를 나타내고, A71는 1,4-시클로헥실렌기를 나타내고, m 및 n은 각각 독립하여 0 또는 1임)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종류 이상 함유하는 액정 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분(B)이 일반식(X)
    Figure pct00144

    (식 중, R51 및 R52은 각각 독립하여 탄소 원자수 2 내지 5의 알킬기 또는 알콕시기를 나타내고, X51는 불소 원자 또는 수소 원자를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종류 이상 함유하는 액정 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분(B)이 일반식(Ⅳ)
    Figure pct00145

    (식 중, R41 및 R42은 각각 독립하여 탄소 원자수 2 내지 5의 알킬기를 나타내고, Q41는 단결합, -CH2CH2- 또는 -COO-를 나타냄)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종류 이상 함유하는 액정 조성물.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    일반식(I)으로 표시되는 화합물이, 식(19.6), 식(19.7), 식(6.1), 식(6.2), 식(12.3) 및 식(12.4)
    Figure pct00146

    Figure pct00147

    Figure pct00148

    Figure pct00149

    Figure pct00150

    Figure pct00151

    으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물인 액정 조성물.
  9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물이, 식(11.2), 식(11.3), 식(20.2), 식(20.7) 및 식(20.8)
    Figure pct00152

    Figure pct00153

    Figure pct00154

    Figure pct00155

    Figure pct00156

    으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물인 액정 조성물.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    일반식(Ⅵ)으로 표시되는 화합물이, 식(2.1), 식(2.2), 식(3.3) 및 식(21.2)
    Figure pct00157

    Figure pct00158

    Figure pct00159

    Figure pct00160

    으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물인 액정 조성물.
  11. 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    일반식(Ⅶ)으로 표시되는 화합물이, 식(15.2), 식(10.7), 식(10.8) 및 식(13.5) 내지 식(13.8)
    Figure pct00161

    Figure pct00162

    Figure pct00163

    Figure pct00164

    Figure pct00165

    Figure pct00166

    Figure pct00167

    으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 화합물인 액정 조성물.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    일반식(X)으로 표시되는 화합물이, 식(16.1)
    Figure pct00168

    으로 표시되는 화합물인 액정 조성물.
  13. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    일반식(Ⅳ)으로 표시되는 화합물이, 식(17.1)
    Figure pct00169

    으로 표시되는 화합물인 액정 조성물.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 사용한 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자.
KR1020147016457A 2012-11-28 2012-11-28 네마틱 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자 KR101530595B1 (ko)

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