KR20170008274A - 화상 표시 장치 및 그것에 사용하는 배향 재료 - Google Patents

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요시유키 오노
구니히코 고타니
가즈노리 마루야마
히로시 하세베
마사나오 다카시마
시로우 다니구치
후미아키 고데라
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디아이씨 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명자 등은, 배향막의 배향 규제력의 향상에 대하여 예의 검토를 거듭한 결과, 당해 배향 규제력은 배향막의 황색도(YI)를 일정 이상으로 제어함에 의해 용이하게 해소할 수 있는 것을 알아내, 이하의 본원 발명에 의해 당해 과제를 해결하는 것을 알아냈다. 투과하는 광의 위상 또는 빠르기를 제어하는 액정성 화합물을 포함하는 액정층 및 상기 액정층과 맞닿아서 상기 액정성 화합물에 포함되는 액정 분자의 배향을 제어하는 광배향층을 구비하는 화상 표시부를 갖고, 상기 광배향층의 황색도(YI)가, 0.001<YI<100인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.

Description

화상 표시 장치 및 그것에 사용하는 배향 재료{IMAGE DISPLAY DEVICE AND ORIENTED MATERIAL USED IN SAME}
본 발명은, 화상 표시 장치 및 그것에 사용하는 배향 재료에 관한 것이다.
2차원 영상이나 3차원 영상을 표시하는 화상 표시 장치로서는, 액정 표시 소자나 무기 또는 유기 EL(일렉트로루미네선스) 등 각종 디바이스가 존재한다. 예를 들면 액정 표시 소자나 EL 같은 화상 표시 장치에 사용되는 위상차막이나 액정 표시 소자에 사용되는 액정 재료 등의 광학 재료의 분자를 배향시키는 배향 처리는, 일반적으로 크게 나눠서, 유리 등의 기판 표면에 폴리이미드 등의 고분자의 막을 기판 표면에 형성하고, 이것을 일방향으로 포(布) 등으로 마찰하는 러빙법과, 기판 상에 마련된 도막에 이방성을 갖는 광을 조사해서 액정 배향능을 발생시키는 광배향법으로 분류된다. 전자의 러빙법에서는, 제조 공정에 있어서 배향막 표면에 생긴 흠집이나 먼지가 원인으로 배향 결함이 발생하는 문제나 기판의 사이즈가 대형화하는데 수반하여, 기판 전면에 걸쳐서, 또한 장기간 균일한 배향을 얻기 위한 러빙 장치의 설계 및 관리가 곤란해진다는 문제가 있다.
한편, 후자의 광배향법에서는, 광(예를 들면 편광 자외선)을 배향막 상에 조사해서, 편광 방향으로 분자를 선택적으로 반응시키고, 이에 따라 이방성이 발생함으로써 분자에 대한 배향능을 발휘하는 방법이기 때문에, 흠집이나 먼지가 원인인 배향 결함이나 기판 전면에 걸쳐서 장기간 균일한 배향을 얻는 러빙법의 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있어, 현재 적극적으로 개발이 진행되고 있다.
그러나, 현재 많은 광배향막이나 러빙 배향막에 사용되고 있는 폴리이미드계의 배향막은, 일반적으로 방향족계 모노머로 구성되어 있으며, 내열성, 배향 특성 등은 양호하다. 그러나, 예를 들면 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 폴리이미드가 갖는 황갈색∼갈색이라는 특유의 착색의 성질에 의해, 액정 디스플레이 자체에 황색의 착색을 부여하는 문제가 있다. 그 때문에, 상기 배향막을 위상차막이나 렌티큘러 렌즈 등을 구성하는 분자의 배향에 이용하는 경우도 착색의 문제가 여전히 남는다.
또한, 2차원 영상뿐만 아니라 3차원 영상을 표시하는 액정 표시 장치에서는, 일반적으로, 고정세(高精細)인 화상이 요망되고 있지만, 3차원 영상을 표시하는 입체 표시 장치에 있어서는 좌안(左眼) 영상과 우안(右眼) 영상을 표시할 필요성 때문에 정세도(精細度)는 반감해 저하하게 된다. 그 때문에 정세도를 향상시키기 위해서는 2차원의 표시 장치 이상으로 화소의 사이즈를 작게 하지 않으면 안 된다. 예를 들면, 특허문헌 2에는, 액정 표시 장치의 고정세 화상을 실현하기 위해 화소 전극 상에 배향 규제 구조물을 마련하는 제안이 이루어져 있다.
3차원 영상을 표시하는 화상 표시 장치로서는, 화상 표시 장치(예를 들면, 액정 표시 소자나 유기 EL)의 좌안 영상과 우안 영상에 대응한 위치에 다른 위상 상태를 부여하는 패턴 리타더를 설치하고, 좌안 영상과 우안 영상을 예를 들면 오른쪽 원편광과 왼쪽 원편광으로 분리해서 표시하고, 이것을 전용의 안경으로 봄에 의해 입체 화상을 인식하는, 소위 전용의 안경을 사용하는 방식과, 예를 들면, 렌티큘러 렌즈 방식이나, 시차 배리어(패럴랙스 배리어) 방식 등으로 대표되는 전용의 안경이 불요한 방식으로 대별된다. 이들 방식에서는, 서로 시차가 있는 복수의 영상(시점 영상)을 동시에 표시하고, 표시 장치와 관찰자의 시점과의 상대적인 위치 관계(각도)에 따라서 보이는 영상이 다르도록 되어 있다.
예를 들면 전자의 패턴 리타더에 관한 기술로서는, 특허문헌 3을 들 수 있다. 상기 특허문헌 3에 따르면, 패턴 리타더가 가열이나 가습 등에 의해 치수가 변화해, 패턴 리타더의 좌우안(左右眼) 패턴과 액정 표시 소자의 패턴이 대응하지 않게 되어, 좌우의 화상의 각각이 다른 쪽의 화상에 혼입하는 크로스 토크가 발생하는 문제에 대해, 특정의 보호층 및 접착층을 마련함에 의해 패턴 리타더의 치수 변화를 억제하는 것이 제안되어 있다.
또한, 예를 들면 후자의 나안용(裸眼用)의 렌티큘러 렌즈에 관한 기술로서는, 특허문헌 4를 들 수 있다. 상기 특허문헌 4에 따르면, 굴절률이 온도 변화함에 의해 집광 각도가 변화해 최적 동작 상태로부터 괴리하는 문제가 있으며, 이것을 방지하기 위해 렌티큘러 렌즈를 액정 고분자로 제작하는 제안이 이루어져 있다.
일본국 특개2010-101999호 공보 국제공개2011-129177호 일본국 특개2012-123040호 일본국 특표2004-538529호
상기 특허문헌 1로 대표되는 바와 같이, 종래는 옐로 인덱스가 작은 배향막 재료를 사용해서 광투과성을 크게, 색도 변화를 작게 하는 것이 제안되어 왔지만, 배향 규제력이 낮아, 분자를 특정 방향으로 배열할 수 없는 과제가 여전히 남는다. 또한, 액정 표시 소자에 있어서의 배향막뿐만 아니라, 액정층이 백라이트나 외부로부터의 광을 항상 받아, 자외선 등에 의해 경시적(經時的)으로 열화하고, 그에 따라 액정 분자를 배향하는 배향 규제력이나 액정 특성이 저하한다는 새로운 문제가 생긴다. 또한, 상기 특허문헌 2에 나타내는 바와 같이 화소의 사이즈를 작게 하면, 1화소의 크기보다 러빙법에서 사용하는 포의 섬유폭이 커 적절히 러빙할 수 없다는 문제가 생긴다.
또한, 위상차막이나 렌티큘러 렌즈 등 중합성 액정 화합물을 배향시켜서 사용하는 소자의 특성은 배향도나 배향의 균일성에 직접 의존하기 때문에, 장치의 특성, 예를 들면 3차원 영상의 번짐, 해상도, 착색 등에도 크게 영향준다. 이 점은 액정 표시 장치에서도 EL 표시 장치에서도 표시 장치의 종류를 불문하고 마찬가지이다.
또한, 3차원 영상을 표시하는 화상(액정, EL) 표시 장치에 있어서는, 관찰자에 따라서 전용의 안경은 번거롭게 느껴지는 것이어서, 전용의 안경이 불요한 것이 요망되고 있다. 그러나, 전용의 안경의 필요 여부에 상관없이, 상기 특허문헌 3 및 4에 기재된 발명은, 광학 소자의 패턴 리타더를 조합한 장치 또는 액정 표시 소자와 광학 소자의 렌티큘러 렌즈를 조합한 장치이며, 양 소자의 정세도를 늘림에 의해서 입체 화상의 품질을 향상시킬 수 있다는 기재가 있다. 그러나, 지금까지 정세도를 개선하는 제안은 몇 가지 이루어져 있지만 충분하다고는 할 수 없다. 즉, 3차원 영상 표시는, 서로 시차가 있는(시점이 다른) 좌안 영상과 우안 영상을 표시하는 것이며, 관찰자가 좌우의 눈으로 각각을 봄에 의해 깊이감(stereoscopic depth)이 있는 입체적인 영상으로서 인식할 수 있다. 또한, 서로 시차가 있는 3개 이상의 영상을 표시함에 의해, 관찰자에 대해서 보다 자연스러운 입체 영상을 제공하는 것이 가능한 표시 장치도 개발되어 있다. 그때, 자연스러운 입체 영상을 제공하는데 액정 표시 소자에 있어서의 액정의 배향 흐트러짐이 큰 장해로 되는 것은 물론, 패턴 리타더에 있어서는 배향 방향이 다른 좌안용과 우안용의 원편광의 편광도의 저하, 및 서로 인접하는 리타더의 경계 영역에서의 액정의 배향 흐트러짐에 의한 크로스 토크, 등의 문제가 생기고 있으며, 렌티큘러 렌즈에 있어서도 렌즈 내의 배향층 근방의 배향도 및 배향층으로부터 먼 영역의 액정의 배향 흐트러짐이, 렌즈를 투과한 광의 집광 방향으로 어긋남을 일으켜, 자연스러운 입체 영상의 화질 및 영상의 정세도를 저하시키는 문제가 생기고 있었다.
시야각 보상에 사용되는 보상막이나 패턴 리타더 등의 위상차막은 통상 0.1∼몇 ㎛ 정도의 막두께를 갖는 것이 많지만, 렌티큘러 렌즈의 평면으로부터 두정부(頭頂部)까지의 두께는, 사용되는 액정 표시 소자의 정세도에 따라서 1∼수백 ㎛, 현상황은 10∼100㎛의 것이 많다. 렌티큘러 렌즈를 액정성 재료에 의해서 제작할 경우, (광)배향층 또는 그것 대신에 형틀 등의 물리적인 형상에 의해서 배향 방향을 규제한다. 비교적 두꺼운 렌티큘러 렌즈의 막두께가 영향을 줘, 배향층 등 배향 방향을 규제하는 면에서의 흐트러짐이 막두께에 의해서 확대한다. 배향 방향의 흐트러짐은 렌티큘러 렌즈의 굴절률의 흐트러짐을 일으켜, 렌즈를 투과한 굴절광의 방향을 흐트러뜨리기 때문에 입체시(立體視) 효과를 저감하게 된다. 따라서 배향 상태가 고도로 균질한 나안(裸眼) 입체시용 렌티큘러 렌즈를 얻기 위해서는, 배향층에서의 액정 분자의 배향 방향을 정도(精度) 높게 규제할 필요가 있고, 그를 위해서는 배향층의 배향 규제력을 높이는 것이 중요하다.
보상막 중의 배향 결함, 패턴 리타더의 경계 영역에 있어서 배향 흐트러짐이 생기는 폭의 영향, 또는 렌티큘러 렌즈의 두께에 의한 배향 흐트러짐의 영향 등은, 최근의 액정 표시 장치에 요구되는 고기능화·고정세화에 수반해서 현재화(顯在化)해 온 문제이다.
액정 표시 장치의 정세도는 화소 사이즈를 작게 함에 의해서도 얻어지지만, 화소 사이즈에 연동해서 패턴 리타더 및 렌티큘러 렌즈 등의 정세도가 충분히 높지 않으면 콘트라스트가 충분히 얻어지지 않아 설계한 정세도를 발휘할 수 없다. 콘트라스트는 배향 흐트러짐, 또는 결함에 의한 광누설 등에 따라서 영향받는다. 배향 규제력이 충분히 큰 배향층을 사용했을 경우에는 콘트라스트를 크게 할 수 있어, 정세도를 올릴 수 있다.
패턴 리타더의 콘트라스트는 우안용 리타더 부분과 좌안용 리타더 부분의 배향 흐트러짐에 의거한 광누설은 물론, 양 부분의 경계 영역 근방에 생기는 배향이 흐트러진 영역으로부터의 광누설 등에 따라서 영향받으며, 배향 규제력이 충분히 큰 배향층을 사용했을 경우에는 콘트라스트가 커지고, 즉 정세도를 올려서 사용할 수 있다.
렌티큘러 렌즈의 경우도 패턴 리타더와 마찬가지로 배향 흐트러짐이 렌즈의 집광 각도의 어긋남을 일으켜 콘트라스트에 영향을 준다. 배향 규제력이 충분히 큰 배향층을 사용했을 경우에는 집광 각도의 분포를 저감하는 결과 콘트라스트가 커지며, 즉 정세도를 올려서 사용할 수 있다.
여기에서 패턴 리타더란, 지상축(遲相軸)이 다른 방향인 위상차층의 영역이 면 내에서 일정한 규칙성으로 배치된 위상차막을 의미하며, 통상은 액정 또는 EL 등의 표시 소자의 화소에 대응해서 교호(交互)로 배치된 스트라이프상이다. 예를 들면 다른 방향으로 지상축을 갖는 2개의 영역이, 각각, 액정 표시 소자의 화소의 홀수번째 라인과 짝수번째 라인에 대응하며, 화소를 투과한 광이 통과하는 위치에 대응해서 놓여져 있다. 홀수번째 라인과 짝수번째 라인의 위상차층은 광축이 다르게 되어 있으며, 각각 입사광의 위상을 1/4 파장, -1/4 파장만큼 지연시킨 것으로 한다. 이 경우, 각각의 위상차층을 투과한 광은 편광층을 투과한 후, 서로 방향이 다른 원편광으로 변형되고, 홀수번째 라인에 표시되는 영상의 광은 왼쪽 원편광으로 변환되고, 짝수번째 라인에 표시되는 영상의 광은 오른쪽 원편광으로 변환된다. 이 영상을 왼쪽 원편광과 오른쪽 원편광만을 투과하는 2개의 필터로 이루어지는 안경으로 봄에 의해 3차원 영상 표시로서 시인(視認)할 수 있다.
그래서, 본 발명은, 상기 문제점을 감안해서 이루어진 것이며, 높은 배향 규제력, 내광성, 배향 결함의 저감, 입체 표시의 품질을 높이기 위하여 필요한 고정세인 화상 표시부를 구비한 화상 표시 장치를 제공하는 것이 목적이다.
예를 들면, 본 발명의 일 형태에서는, 높은 배향 규제력, 내광성, 배향 결함의 저감, 입체 표시의 품질을 높이기 위하여 필요한 고정세인 액정 표시 소자를 제공한다.
본 발명의 다른 일 형태에서는, 광학 적층체인 위상차막, 패턴 리타더, 렌티큘러 렌즈에 있어서, 광학 적층체에 있어서의 광배향층과 광학 이방층과의 경계 영역 근방의 액정 배향의 흐트러짐을 저감한 패턴 리타더 등의 위상차막, 또는 배향 상태가 고도로 균질한 나안 입체시용 렌티큘러 렌즈 등의 굴절성 소자를 제공하고, 3차원 영상 표시 장치로 대표되는 고정세 표시 장치를 실현하는 것을 목적으로 하는 것이다. 또한, 시야각 보상 등에 사용되는 광학 보상막용의 위상차막에 있어서 배향 흐트러짐을 저감함에 의해 고정세인 화상 표시 장치를 얻는 것도 목적의 하나이다.
더 다른 관점에서, 이들에 필요해지는 배향 규제력이 향상한 광응답성 배향제의 제공을 목적으로 하는 것이다.
본 발명자 등은, 상기 실정을 감안해, 화상 표시 장치의 일례인 액정 표시 소자의 구동용 액정의 액정 분자의 배향에 사용하는 배향층의 배향 규제력의 향상에 대하여 예의 검토를 거듭한 결과, 상기 배향 규제력은 배향막의 황색도(YI)를 일정 이상으로 제어함에 의해 용이하게 해소할 수 있는 것을 알아내, 이하의 본원 발명에 의해 상기 과제를 해결하는 것을 알아냈다.
본 발명자 등은 상기 실정을 감안해서, 배향층을 시야각 보상 등에 사용되는 보상막이나 패턴 리타더 등의 위상차막, 및 렌티큘러 렌즈 등의 굴절성 소자에 사용되는 경우, 3차원 영상 표시에 있어서의 정세도 향상에 장해로 되고 있는 것은, 액정 표시 소자, 패턴 리타더 등의 위상차막, 또는 렌티큘러 렌즈 등의 굴절성 소자 등에 사용되는 배향층의 배향 규제력이 충분히 크지 않은 것이 원인인 것을 알아냈다.
즉, 투과하는 광의 위상 또는 빠르기를 제어하는 액정성 화합물을 포함하는 액정층 및 상기 액정층과 맞닿아서 상기 액정성 화합물에 포함되는 액정 분자의 배향을 제어하는 광배향층을 구비하는 화상 표시부를 갖고, 상기 배향층의 황색도(YI)가, 0.001<YI<100인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치에 있어서는, 상기 배향층에 사용하는 광응답성 배향제(광배향 성분을 용매에 용해한 상태)의 황색도(YIS)가 0.001<YIS<500인 광응답성 배향제를 제공한다.
본 발명의 화상 표시 장치에 따르면, 광학 적층체인, 위상차막, 패턴 리타더 등의 위상차막 또는 나안 입체시용 렌티큘러 렌즈 등의 굴절성 소자의 배향층의 배향 규제력이 증대했음에 의해, 위상차막에 있어서의 다른 배향 흐트러짐, 특히 패턴 리타더의 패턴의 경계 영역 근방의 액정 배향의 흐트러짐을 저감하고, 후자에 있어서의 배향층으로부터 떨어진 위치에 있어서의 액정의 배향 흐트러짐을 저감할 수 있다.
본 발명의 화상 표시 장치에 따르면, 고정세인 액정 표시 소자, 또는 배향 방향이 다른 경계 영역 근방의 액정 배향의 흐트러짐을 저감할 수 있다.
본 발명의 화상 표시 장치에 따르면, 경시적인 광에 의한 열화를 억제·방지할 수 있다.
본 발명의 화상 표시 장치에 따르면, 외장에 의해 구동하는 액정 분자의 배향 결함, 배향 흐트러짐 또는 광누설을 저감할 수 있다.
도 1은, 화상 표시 장치의 일례인 유기 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면.
도 2는, 화상 표시 장치의 일례인 유기 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면.
도 3은, 화상 표시 장치의 일례인 유기 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면.
도 4는, 화상 표시 장치의 일례인 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면.
도 5는, 도 4에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층의 Ⅱ의 영역을 확대한 평면도.
도 6은, 도 5에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 도 4에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도.
도 7은, 도 4에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층의 Ⅱ의 영역을 확대한 다른 실시형태의 평면도.
도 8은, 도 7에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 액정 표시 소자를 절단한 다른 실시형태의 단면도.
도 9는, 화상 표시 장치의 일례인 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면.
도 10은, 도 9에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층의 Ⅱ의 영역을 확대한 평면도.
도 11은, 도 10에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 도 9에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도.
도 12는, 화상 표시 장치의 일례인 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면.
도 13은, 도 12에 나타내는 액정 표시 소자를 도 5와 마찬가지로 절단한 단면도.
도 14는, 화상 표시 장치의 일례인 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면.
도 15는, 도 14에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층의 Ⅱ의 영역을 확대한 평면도.
도 16은, 도 15에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 도 14에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도.
도 17은, 도 14에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층의 Ⅱ의 영역을 확대한 다른 실시형태의 평면도.
도 18은, 도 17에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 액정 표시 소자를 절단한 다른 실시형태의 단면도이다.
도 19는, 본 발명에 따른 다른 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면.
도 20은, 도 19에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층의 Ⅱ의 영역을 확대한 평면도.
도 21은, 도 20에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 도 19에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도.
이하, 본 발명에 따른 화상 표시 장치 및 그것에 사용하는 액정 배향제에 대하여 상세히 설명한다.
또, 본 출원은, 2014년 5월 23일에 출원된 일본국 특허출원 제2014-107095호 및 2015년 2월 2일에 출원된 일본국 특허출원 제2015-018483호에 의거하고 있으며, 그 개시 내용은, 참조에 의해 전체적으로 인용되어 있다.
본 발명의 제1은, 투과하는 광의 위상 또는 빠르기를 제어하는 액정성 화합물을 포함하는 액정층 및 상기 액정층과 맞닿아서 상기 액정성 화합물에 포함되는 액정 분자의 배향을 제어하는 광배향층을 구비하는 화상 표시부를 갖고, 상기 배향층의 황색도(YI)가, 0.001<YI<100인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치이다.
본 발명에 있어서, 광배향층의 배향 규제력이 증대했음에 의해, 액정성 화합물에 있어서의 액정 분자의 배향 흐트러짐, 특히 배향층과의 경계 영역 근방의 액정 배향의 흐트러짐을 저감하며, 배향층으로부터 떨어진 위치에 있어서의 액정 분자의 배향 흐트러짐을 저감할 수 있다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에 사용하는 화상 표시부는, 화소 표시 부분의 간극에 광이 투과하는 광투과부가 형성되어 있는 것이며, 인가전압 등에 의해 휘도가 변화하는 전기 광학 소자가 화소 표시 소자로서 사용되어 있는 것이고, 액정 표시 소자 또는 유기 EL 소자를 들 수 있다. 또한, 화상 표시부는, 화상 정보가 표시되는 영역이며, 두께 방향은 불문이다.
또한, 본 발명에 따른 화상 표시 장치는, 전자기기의 일례이며, PC를 구성하는 모니터 장치, 노트형 PC의 모니터 장치, 스마트폰 등의 휴대전화, 휴대정보단말 또는 게임기기의 모니터 장치, 텔레비전 수상기로서 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치의 호적(好適)한 실시태양은, 화상 표시부에 마련된 투광성의 광학 적층체를 갖는 화상 표시 장치로서, 상기 광학 적층체는, 상기 적층체를 투과하는 광의 위상 또는 빠르기를 제어하는 상기 광학 이방성 분자 또는 상기 고분자 액정의 적어도 어느 하나를 포함하는 광학 이방층과, 상기 광학 이방층과 맞닿고, 상기 광학 이방성 분자를 배향시키는 상기 광배향층을 구비하고, 상기 광학 이방층 및 상기 배향층의 황색도(YI)가, 0.001<YI<100인 것을 특징으로 한다.
상기 광학 적층체가 위상차막 또는 패턴 리타더, 또한 렌티큘러 렌즈 등의 굴절성 소자로서 작용함에 의해, 광학 이방층과 광배향층과의 경계 영역 근방에 있어서의 광학 이방층의 배향의 흐트러짐을 저감한 화상 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, (광)배향층의 배향 규제력이 높아졌음에 의해 광학 이방층(예를 들면, 중합성 액정)의 배향 불량점을 감소시키고, 광누설을 감소하여 콘트라스트가 향상해 있다. 또한, 본원 발명에 따른 광배향층은 특정 범위의 황색도를 구비하고 있기 때문에, 비교적 에너지가 높은 청자(靑紫)나 청자색을 흡수하고, 비교적 에너지가 낮은 황색 또는 적 및 녹의 혼색을 투과하기 때문에, 내광성이 우수한 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치에 있어서는, 광배향층에 사용하는 광응답성 배향제(광배향 성분을 용매에 용해한 상태)의 황색도(YIS)를 0.001<YIS<500로 함에 의해서, 배향층의 배향 규제력을 높이는 것이 가능하고, 위상차막 및 패턴 리타더, 또는 렌티큘러 렌즈 등의 굴절성 소자의 배향층으로서 형성한 후의, 기판에 배향층이 형성된 상태에 있어서의 황색도(기판과 배향층과의 황색도(YIL)로부터 후술하는 방법에 의해 구한 황색도(YI))를 0.001<YI<100으로 함에 의해서, 소자로서의 총합적인 특성 향상을 도모할 수 있다.
본 명세서에 있어서의 「배향 규제력」이란, 광배향층과 액정층과의 계면에 있어서, 부여한 방향에 대하여 배향층이 액정 분자를 배열시키는 힘을 가리킨다. 배향 규제력이 클수록, 액정 분자를 나열하는 힘이 강해, 액정 분자의 열진동이나 외력에 의한 배향 흐트러짐을 억제하는 효과가 크다. 배향 규제력의 포텐셜 에너지는 앵커링 에너지라 불리며, 배향 규제력의 평가값으로서 직접적으로는 앵커링 에너지를 사용한다. 앵커링 에너지는 또한 「방위각 앵커링 에너지」와 「극각 앵커링 에너지」로 나눌 수 있다. 「방위각 앵커링 에너지」는, 액정을 기판면 내에서 비틀려고 하는 힘에 대해서 어느 정도 대항할 수 있는 힘을 갖고 있는지, 「극각 앵커링 에너지」는, 액정을 기판면으로부터 세우려고 하는 힘에 대해서 어느 정도 대항할 수 있는 힘을 갖고 있는지를 나타내는 파라미터로 된다.
예를 들면, 액정층이 광학 이방층의 경우의 「배향 규제력」이란, 배향층과 광학 이방층과의 계면에 있어서, 부여한 방향에 대하여 배향층이 광학 이방성 분자를 배열시키는 힘을 가리킨다. 배향 규제력이 클수록, 광학 이방성 분자를 나열하는 힘이 강해, 광학 이방성 분자의 열진동이나 외력에 의한 배향 흐트러짐을 억제하는 효과가 크다. 방위각 앵커링 에너지」는, 광학 이방성 분자를 기판면 내에서 비틀려고 하는 힘에 대해서 어느 정도 대항할 수 있는 힘을 갖고 있는지, 「극각 앵커링 에너지」는, 광학 이방성 분자를 기판면으로부터 세우려고 하는 힘에 대해서 어느 정도 대항할 수 있는 힘을 갖고 있는지를 나타내는 파라미터로 된다.
이하, 본 발명에 따른 화상 표시 장치의 바람직한 실시형태에 대하여 이하 설명한다.
본 발명의 화상 표시 장치의 호적한 실시형태는, 상기 화상 표시 장치에 있어서의 화상 표시부에 광학 적층체가 직접 또는 간접적으로 적층되어 있으며, 필요에 따라 편광판을 더 구비한다. 상기 편광판과 상기 화상 표시부와의 사이에 상기 광학 적층체가 마련되어도 되고, 상기 편광판은, 광학 적층체보다 화상 표시부측에 마련되어도 된다.
본 발명의 일 실시형태의 화상 표시 장치로서 유기 EL 표시 소자를 사용했을 경우의 태양에 대하여 도 1∼3을 참조해서 설명한다. 도 1은, 유기 EL 표시 소자의 일례를 나타내는 개략 단면도이다. 도 1에 예시하는 바와 같이, 유기 EL 표시 소자(100)는, 기판(121) 및 상기 기판(121) 상에 형성되고, 백색 발광층을 포함하는 유기 EL 소자(125)를 갖는 유기 EL 소자측 기판(120)과, 투명 기판(101), 상기 투명 기판(101) 상에 형성된 개구부를 구비하는 차광부(102), 그리고 상기 개구부에 형성된 적색 착색층(103R), 녹색 착색층(103G), 및 청색 착색층(103B)을 포함하는 착색층(103)을 갖는 유기 EL 표시 장치용 컬러 필터(110)와, 상기 컬러 필터(110) 및 상기 유기 EL 소자측 기판(120)의 주연부(周緣部)에 형성되며, 상기 유기 EL 소자(125)를 봉지(封止)하는 씰제(127)를 갖는 것이다. 여기에서, 상기 유기 EL 소자(125)가, 배면 전극층(122), 백색 발광층을 포함하는 유기 EL층(123), 및 투명 전극층(124)을 포함하는 것이고, 상기 유기 EL 소자측 기판(120)이, 상기 배면 전극층(122)의 개구부에 형성된 절연층(126)을 갖는 것이다. 또한, 제조 공정에 있어서의 결함을 감소시키기 위하여, 상기 착색층을 덮도록, 수지로 이루어지는 오버 코트층(104)을 형성해도 된다. 또한, 본 발명의 광학 적층체(112) 및 편광판(111)은 화상 표시부의 표면인 투명 기판(101)측에 마련되어 있다. 보다 상세하게는, 화상 표시부의 표면인 투명 기판(101) 상에 직접 또는 간접적으로 광학 적층체(112)를 형성한다. 상기 광학 적층체(112)는 배향층(도시하지 않음)과 상기 배향층과 직접 맞닿은 광학 이방층(도시하지 않음)을 포함하며, 도 1에서는, 투명 기판(101)의 기판(121)측 표면에, 편광판(111), 광학 이방층(112)의 순으로 적층되어 있다. 본 발명에 따른 광학 적층체는, 광학 이방층과, 광배향층을 필수로서 포함하는 것이고, 필요에 따라 기판을 구비해도 되며, 또한 상기 기판을 화상 표시부에 고정 또는 접착하기 위하여 공지의 점착제층이나 접착제층을 포함해도 된다. 또한, 광학 적층체(112)에 있어서의 광배향층과 광학 이방층과의 적층의 순서는 불문이기 때문에, 광배향층을 기판(121)측에 마련해도 되고 기판(101)측에 형성되어 있어도 된다.
도 2는, 유기 EL 표시 소자의 다른 일례를 나타내는 개략 단면도이며, 도 2에서는, 도 1과 같이 광학 적층체(112) 및 편광판(111)은 화상 표시부의 표면인 투명 기판(101)측에 마련되어 있는 대신에, 투명 기판(101) 상에 직접 광학 적층체(112)를 형성하고 있는 형태이다. 그 밖의 구성은, 도 1과 마찬가지이므로 여기에서는 생략한다. 도 2에 있어서, 투명 기판(101)과 광학 적층체(112)의 광배향층이 접하도록 형성해도 되며, 또한 광학 적층체(112)의 광학 이방층이 투명 기판(101)과 맞닿도록 형성해도 된다. 또한, 도 1 이외의 간접적으로 투명 기판(101) 상에 광학 적층체(112)를 형성하는 형태로서는, 본 발명의 광학 적층체를 미리 기판 상에 형성해두고, 상기 광학 적층체를 형성한 기판과 투명 기판(101)을 접착층이나 점착층을 개재해서 기판끼리 접착해도 된다. 보다 상세하게는 투명 기판(101)과는 다른 기판 상에 광배향층을 형성한 후, 상기 광배향층상에 광학 이방층을 형성하고, 투명 기판(101)에 광학 이방층측이 직접 접촉하도록 전사 형성할 경우(직접 형성), 또한, 상기 광학 적층체(112)((별도의 다른 기판)-배향층-광학 이방층)을 형성한 투명 기판(101)과는 다른 별도의 기판과, 투명 기판(101)이 직접 접촉해서 형성해도 된다(별도의 다른 기판을 남기는 간접 형성). 또한, 광학 적층체(112)와 투명 기판(101)과의 맞닿음 또는 투명 기판과 다른 기판과의 맞닿음을 위해, 필요에 따라 접착층이나 점착층을 개재시켜도 된다.
본 발명의 화상 표시 장치에 있어서, 편광판(111)을 더 마련해도 되고, 구체적으로는 광학 적층체의 일부로서 마련해도 되고, 별도 마련해도 된다. 예를 들면, 도 2와 같이, 편광판을 화상 표시부로부터 가장 외측에 마련할 경우, 환언하면, 상기 편광판(111)과 상기 화상 표시부와의 사이에 상기 광학 적층체가 마련될 경우, 광학 적층체는 위상차막으로서의 역할을 맡는다.
또한, 광학 적층체(112)가 렌티큘러 렌즈 또는 패턴 리타더일 경우에는, 편광판(111)(또는 편광층이라고도 한다)을 광학 적층체(112)보다 화상 표시부측에 마련하는, 환언하면, 편광판을 광학 적층체와 화상 표시부와의 사이에 마련한다. 또, 이 경우, 광학 이방층은 화상 표시부로부터 가장 외측에 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 도 2에 있어서는, 투명 기판(101) 상에 편광판(111)을 형성하고, 그 위에 광학 적층체(112)를 형성하는 형태가 바람직하다.
도 3은, 유기 EL 표시 소자의 다른 일례를 나타내는 개략 단면도이고, 도 3에서는, 도 1과 같이 광학 적층체(112) 및 편광판(111)은 화상 표시부의 표면인 투명 기판(101)측에 마련되어 있는 대신에, 투명 전극층(124) 상에 광학 적층체(112) 및 편광판(111)의 순으로 적층되어 있는 형태이다. 그 밖의 구성은, 도 1과 마찬가지이므로 여기에서는 생략한다.
본 발명에 따른 기재(101, 121)는, 광출사측에 사용할 경우에는, 광투과성이 높은 투명 기재를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 유리, 석영, 또는 각종 수지 등의 광투과성이 높은 재료로 이루어지는 투명 기재를 들 수 있다. 또한, 통상, 기재의 두께는, 0.01∼10.0㎜이다. 차광부는, 기재 상에 형성된 개구부를 구비하는 것이다. 차광부로서는, 예를 들면, 동일한 형상을 갖는 개구부가 등간격으로 패턴상으로 형성된 것이 사용된다. 차광부의 패턴 형상은 특히 한정되지 않으며, 예를 들면, 스트라이프상이나 매트릭스 형상 등을 들 수 있다. 차광부의 형성 방법으로서는, 차광부를 패터닝할 수 있는 방법이면 특히 한정되지 않으며, 공지의 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 흑색의 착색 재료를 포함하는 흑색 분산액과 경화성 수지 조성물을 사용한 포토리소그래피법에 의해 형성하는 것이 좋다.
상기 착색층은, 상기한 차광부 중의 개구부에 형성되는 것이다. 착색층은, 각색의 착색층을 포함해서 이루어지며, 예를 들면, 청색 착색층, 녹색 착색층, 및 적색 착색층을 포함해서 이루어진다. 본 발명에 있어서는, 청색 착색층, 녹색 착색층, 및 적색 착색층의 적어도 어느 하나가, 염료 및/또는 유기 안료를 포함해서 이루어지며, 바람직하게는 청색 착색층이, 염료 및/또는 유기 안료를 포함해서 이루어진다. 착색층이 염료 및/또는 유기 안료를 포함한다. 또한, 착색층은, 공지의 각색의 염료 및/또는 유기 안료를 포함하는 착색층용 수지 조성물에 의해 형성할 수 있다. 또, 염료 및/또는 유기 안료의 함유량(합계량)은, 착색층용 수지 조성물의 전량에 대해서, 0.1∼20질량%인 것이 바람직하다.
또한, 상기 착색층에는, 트리아릴메탄계 염료, 메틴계 염료, 안트라퀴논계 염료, 아조계 염료, 함금속 아조계 염료, 및 프탈로시아닌계 염료로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 염료를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 안료로서는, 프탈로시아닌계, 불용성 아조계, 아조 레이크계, 안트라퀴논계, 퀴나크리돈계, 디옥사진계, 디케토피롤로피롤계, 안트라피리미딘계, 안탄트론계, 인단트론계, 플라반트론계, 페리논계, 페릴렌계, 티오인디고계, 트리아릴메탄계, 이소인돌리논계, 이소인돌린계, 금속 착체계, 퀴노프탈론계, 염부(染付) 레이크계 등을 들 수 있다.
또한, 상기 착색층에는, 트리아릴메탄계 염료, 메틴계 염료, 안트라퀴논계 염료, 아조계 염료, 함금속 아조계 염료, 및 프탈로시아닌계 염료로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 염료를 레이크화한 안료를 사용하는 것이 바람직하다. 투과하고 싶은 파장에 맞춰서, 안료 종류는 적의 선택하면 된다.
또한, 착색층 상에 무기 보호막을 필요에 따라 형성해도 되고, 표시 장치의 제조 공정에 있어서, 착색층으로부터 발생하는 휘발 가스 성분(수증기 등)을 외부로 누출시키지 않기 위하여 마련되는 것이다. 그 때문에, 무기 보호막에는 가스배리어성이 요구된다. 무기 보호막은, 30g/(㎥·day) 이하, 바람직하게는 0∼25g/(㎥·day), 보다 바람직하게는 0∼20g/(㎥·day)의 수증기 투과도를 갖는 것이다.
유기 EL 발광체의 제조 방법은 특히 한정되지 않지만, 이하에 나타나는 바람직한 태양에 따라 행할 수 있다. 즉, 기판 상에, 반사형 양극과, 정공(正孔) 주입층과, 정공 수송층과, 발광층과, 전자 수송층과, 전자 주입층을 이 순번으로 패터닝해서 청색 발광층을 제막하고, 또한, 반투명한 음극과, 보호층을 이 순번으로 솔리드 제막해서 적층해, 청색 발광하는 유기 EL 발광체를 제조할 수 있다.
상기한 기판으로서는, 스위칭 소자로서의 TFT를 갖는 무알칼리 유리 기판을 사용할 수 있으며, 무알칼리 유리 기판의 두께는, 바람직하게는 0.5∼1.1㎜이다. 상기한 반사형 양극으로서는, ITO/Ag/ITO의 적층 구조로 이루어지는 반사형 양극을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 적층 구조의 각 층의 두께가 각각 10∼150㎚이고, 바람직하게는 반사형 전극의 두께는 50∼300㎚이다. 상기한 정공 주입층으로서는, 비스(N-(1-나프틸-N-페닐)벤지딘)(α-NPD)와 MoO3의 공증착 박막(MoO3의 체적 농도 : 20%)으로 이루어지는 정공 주입층을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 정공 주입층의 두께는 10∼400㎚이다. 상기한 정공 수송층으로서는, α-NPD으로 이루어지는 정공 수송층을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 정공 수송층의 두께는 5∼200㎚이다. 상기한 발광층으로서는, 호스트 재료로서 9,10-디-2-나프틸안트라센(DNA), 게스트 재료로서 1-tert-부틸―페릴렌(TBP)을 사용해서 이루어지는 발광층을 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 발광층의 두께는 20∼60㎚이고, 또한 호스트 재료와 게스트 재료와의 배합 비율이 10:1∼100:1로 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 상기한 전자 수송층으로서는, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄 착체(Alq3)로 이루어지는 전자 수송층을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 전자 수송층의 두께는 5∼200㎚이다. 상기한 전자 주입층으로서는, LiF로 이루어지는 전자 주입층을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 전자 주입층의 두께는 0.1∼1㎚이다. 상기한 반투명한 음극으로서는, MgAg로 이루어지는 반투명한 음극을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 반투명한 음극의 두께는 1∼100㎚이다. 상기한 보호층으로서는, SiON으로 이루어지는 보호층을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 보호층의 두께는 50∼400㎚이다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치는, 2D용 위상차막 장치로서 사용할 경우, 배향층의 자외선 흡수성에 의해 표시 소자의 내자외선성이 향상한다. 또한, 3D용의 장치로서 사용하는 경우는, 집광 각도 어긋남 또는 패턴 리타더의 경계 영역의 배향 흐트러짐을 억제하는 것 등에 의한 높은 3D 효과를 나타낸다.
본 발명의 다른 실시형태로서, 화상 표시 장치를 액정 표시 소자에 사용했을 경우의 형태에 대하여 도 4∼21을 참조해서 설명한다. 그 중, 도 4∼13은, 투과하는 광의 위상 또는 빠르기를 제어하는 액정성 화합물을 포함하는 액정층으로서, 투과하는 광의 위상 또는 빠르기를 제어하는 상기 광학 이방성 분자 또는 상기 고분자 액정의 적어도 어느 하나를 포함하는 광학 이방층을 액정층으로서 사용한 액정 표시 소자의 일례를 나타내는 개략도이다. 도 14∼도 21은, 투과하는 광의 위상 또는 빠르기를 제어하는 액정성 화합물을 포함하는 액정층으로서, 외장에 의해 상기 배향 제어 가능한 액정 매체를 사용한 액정 표시 소자의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 5∼7에 있어서, 본 발명의 액정 표시 소자(10)는, 제1 배향막(4a)이 표면에 형성된 제1 기판(2)과, 상기 제1 기판으로부터 이간해서 마련되며, 또한 제2 배향막(4b)이 표면에 형성된 제2 기판(7)과, 상기 제1 기판(2) 및 제2 기판(7) 간에 충전되며, 또한 상기 제1 배향막(4a) 및 제2 배향막(4b)과 맞닿는 (구동용) 액정층(5)을 구비하고, 배향막(4)(4a,4b)과 상기 제1 기판(2)과의 사이에 액티브 소자로서 박막 트랜지스터, 공통 전극(22) 및 화소 전극(21)을 구비한 전극층(3)을 갖고 있다. 또한 본 발명의 액정 표시 소자(10)에 있어서, 상기 제2 기판(7)은, 한쪽의 면에는 컬러 필터(6)를 개재해서 제2 배향막(4b)이 형성되어 있고, 다른 쪽의 면에는 광학 적층체(도 4에서는, 일례로서 배향층(33)과, 광학 이방층(32) 또는 보상막으로서의 위상차막(31))이 형성되어 있다. 또한, 상기 광학 이방층(32) 또는 보상막으로서의 위상차막(31) 상에 편광층(또는 편광판)(8)이 더 형성되어 있다. 도 4에서는, 상기 제2 기판(7)의 다른 쪽의 면에 배향층(33), 광학 이방층(32)(또는 보상막으로서의 위상차막(31))의 순서로 형성되어 있지만, 광학 이방층(32)(또는 보상막으로서의 위상차막(31)), 배향층(33) 및 편광층(8)의 순서로 형성해도 된다. 또한, 배향층(33)과 기판(7)과의 사이에 다른 투명 기판을 마련해도 되고, 마찬가지로 편광층(8)과, 광학 이방층(32)(또는 보상막으로서의 위상차막(31))과의 사이에 다른 투명 기판을 마련해도 된다. 도 4∼도 8에서는, 광학 이방층(32) 또는 광학 적층체(35)를 편광층(8)과 (구동용) 액정층(5)과의 사이에 형성한 형태이지만, 도 12에 나타내는 바와 같은, 광학 이방층(32)을, 패턴 리타더 또는 렌티큘러 렌즈로서 사용할 경우, 1, 8은 직선 편광판이고, 관찰자에 가까운 어느 하나의 편광판과 관찰자와의 사이에 패턴 리타더 또는 렌티큘러 렌즈를 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우의 구성은, 상기 제2 기판(7)은, 한쪽의 면이 컬러 필터(6)를 개재해서 제2 배향막(4b)이 형성되어 있고, 다른 쪽의 면에 편광층(8)이 형성되어 있고, 상기 편광층(8) 상에 배향층(33)과, 상기 배향층(33) 상에 패턴 리타더 또는 렌티큘러 렌즈로서의 광학 이방층(32)을 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 편광층(8)과 배향층(33)과의 사이에 별도 기판을 마련해도 되고, 배향층(33)과, 광학 이방층(32)과의 순서를 반대로 해도 된다.
상기 도 4는, 설명을 위하여 편의상 각 구성 요소를 이간해서 기재하고 있다. 본 발명에 따른 액정 표시 소자(10)의 구성은, 도 4에 기재하는 바와 같이, 대향하여 배치된 제1 투명 절연 기판(2)과, 제2 투명 절연 기판(7)과의 사이에 협지(挾持)된 액정 조성물(또는 (구동용) 액정층(5))을 갖는 횡전계 방식(도면에서는 일례로서 IPS의 일 형태인 FFS 모드)의 액정 표시 소자이다. 제1 투명 절연 기판(2)은, (구동용) 액정층(5)측의 면에 전극층(3)이 형성되어 있다. 또한, (구동용) 액정층(5)과, 제1 투명 절연 기판(2) 및 제2 투명 절연 기판(7)의 각각의 사이에, (구동용) 액정층(5)을 구성하는 액정 조성물과 직접 맞닿아서 호모지니어스 배향을 유기(誘起)하는 한 쌍의 배향막(4)(4a,4b)을 갖고, 당해 액정 조성물 중의 액정 분자는, 전압무인가 시에 상기 기판(2, 7)에 대해서 대략 평행이 되도록 배향되어 있다. 또한, 도 4 및 도 12에 나타내는 바와 같이, 상기 제2 기판(7) 및 상기 제1 기판(2)은, 한 쌍의 편광판(1, 8)에 의해 협지되어도 된다. 관찰자에 가까운 어느 하나의 편광판(8 또는 1, 도 4, 12에서는 8)과 관찰자와의 사이에 패턴 리타더 또는 렌티큘러 렌즈로서 광학 이방층(32)을 구비해도 되며, 또한 보상막으로서의 위상차막(31)을 편광판(8)과 (구동용) 액정층(5)과의 사이에 마련해도 된다. 또한, 도 4에서는, 상기 제2 기판(7)과 배향막(4)과의 사이에 컬러 필터(6)가 마련되어 있다. 또, 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 형태로서는, 소위 컬러필터 온 어레이(COA)여도 되고, 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층과 액정층과의 사이에 컬러 필터를 마련해도 되고, 또는 상기 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층과 제2 기판과의 사이에 컬러 필터를 마련해도 된다.
즉, 본 발명에 따른 액정 표시 소자(10)는, 제1 편광판(1)과, 제1 기판(2)과, 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)과, 배향막(4)과, 액정 조성물을 포함하는 (구동용) 액정층(5)과, 배향막(4)과, 컬러 필터(6)와, 제2 기판(7)과, 제2 편광판(8)과, 관찰자에 가까운 어느 하나의 편광판(1 또는 8, 도면에서는 8)과 관찰자와의 사이에 패턴 리타더 또는 렌티큘러 렌즈로서의 광학 이방층이 순차 적층된 구성이다. 상기 구성에 대한 실시형태를 도 12 및 도 13에 나타낸다.
다른 형태는, 도 4 등에서 나타내는 바와 같이, 제1 편광판(1)과, 제1 기판(2)과, 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)과, 배향막(4)과, 액정 조성물을 포함하는 (구동용) 액정층(5)과, 배향막(4)과, 컬러 필터(6)와, 제2 기판(7)과, 배향층(33)과, 광학 이방층(32) 또는 보상층으로서의 위상차막(31)과, 제2 편광판(8)이 순차 적층된 구성이다.
제1 기판(2)과 제2 기판(7)은 유리 또는 플라스틱과 같은 유연성을 갖는 투명한 재료를 사용할 수 있으며, 한쪽은 실리콘 등의 불투명한 재료여도 된다. 2매의 기판(2, 7)은, 주변 영역에 배치된 에폭시계 열경화성 조성물 등의 씰재 및 봉지재에 의해서 첩합되어 있고, 그 사이에는 기판 간 거리를 유지하기 위하여, 예를 들면, 유리 입자, 플라스틱 입자, 알루미나 입자 등의 입상 스페이서 또는 포토리소그래피법에 의해 형성된 수지로 이루어지는 스페이서주(柱)가 배치되어 있어도 된다. 또한, 본 발명에 따른 화상 표시 장치(특히 액정 표시 소자)에 있어서 사용되는 배향막은, 공지의 러빙 배향막이나 하기의 본 발명에 따른 광배향층과 마찬가지의 것을 사용할 수 있다. 이하 마찬가지이다.
도 5는, 도 4에 있어서의 기판(2) 상에 형성된 전극층(3)의 Ⅱ선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도이다. 도 6은, 도 5에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 도 4에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 제1 기판(2)의 표면에 형성되어 있는 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)은, 주사 신호를 공급하기 위한 복수의 게이트 배선(26)과 표시 신호를 공급하기 위한 복수의 데이터 배선(25)이, 서로 교차해서 매트릭스상으로 배치되어 있다. 또, 도 5에는, 한 쌍의 게이트 배선(26) 및 한 쌍의 데이터 배선(25)만이 나타나 있다.
복수의 게이트 배선(26)과 복수의 데이터 배선(25)에 의해 둘러싸인 영역에 의해, 액정 표시 장치의 단위 화소가 형성되고, 당해 단위 화소 내에는, 화소 전극(21) 및 공통 전극(22)이 형성되어 있다. 게이트 배선(26)과 데이터 배선(25)이 서로 교차해 있는 교차부 근방에는, 소스 전극(27), 드레인 전극(24) 및 게이트 전극(28)을 포함하는 박막 트랜지스터가 마련되어 있다. 이 박막 트랜지스터는, 화소 전극(21)에 표시 신호를 공급하는 스위치 소자로서, 화소 전극(21)과 연결하고 있다. 또한, 게이트 배선(26)과 병행해서, 공통 라인(29)이 마련된다. 이 공통 라인은, 공통 전극(22)에 공통 신호를 공급하기 위하여, 공통 전극(22)과 연결하고 있다.
박막 트랜지스터 구조의 호적한 일 태양은, 예를 들면, 도 6에서 나타내는 바와 같이, 기판(2) 표면에 형성된 게이트 전극(11)과, 상기 게이트 전극(11)을 덮으며, 또한 상기 기판(2)의 대략 전면을 덮도록 마련된 게이트 절연층(12)과, 상기 게이트 전극(11)과 대향하도록 상기 게이트 절연층(12)의 표면에 형성된 반도체층(13)과, 상기 반도체층(13)의 표면의 일부를 덮도록 마련된 보호막(14)과, 상기 보호층(14) 및 상기 반도체층(13)의 한쪽의 측단부를 덮으며, 또한 상기 기판(2) 표면에 형성된 상기 게이트 절연층(12)과 접촉하도록 마련된 드레인 전극(16)과, 상기 보호막(14) 및 상기 반도체층(13)의 다른 쪽의 측단부를 덮으며, 또한 상기 기판(2) 표면에 형성된 상기 게이트 절연층(12)과 접촉하도록 마련된 소스 전극(17)과, 상기 드레인 전극(16) 및 상기 소스 전극(17)을 덮도록 마련된 절연 보호층(18)을 갖고 있다. 게이트 전극(11)의 표면에 게이트 전극과의 단차를 없애는 등의 이유에 의해 양극 산화 피막(도시하지 않음)을 형성해도 된다.
상기 반도체층(13)에는, 아모퍼스 실리콘, 다결정 폴리 실리콘 등을 사용할 수 있지만, ZnO, IGZO(In-Ga-Zn-O), ITO 등의 투명 반도체막을 사용하면, 광흡수에 기인하는 광캐리어의 폐해를 억제할 수 있으며, 소자의 개구율을 증대하는 관점에서도 바람직하다.
또한, 쇼트키 장벽의 폭이나 높이를 저감할 목적으로 반도체층(13)과 드레인 전극(16) 또는 소스 전극(17)과의 사이에 오믹 접촉층(15)을 마련해도 된다. 오믹 접촉층에는, n형 아모퍼스 실리콘이나 n형 다결정 폴리 실리콘 등의 인 등의 불순물을 고농도로 첨가한 재료를 사용할 수 있다.
게이트 배선(26)이나 데이터 배선(25), 공통 라인(29)은 금속막인 것이 바람직하며, Al, Cu, Au, Ag, Cr, Ta, Ti, Mo, W, Ni 또는 그 합금이 보다 바람직하고, Al 또는 그 합금의 배선을 사용하는 경우가 특히 바람직하다. 또한, 절연 보호층(18)은, 절연 기능을 갖는 층이며, 질화규소, 이산화규소, 규소산질화막 등으로 형성된다.
도 5 및 도 6에 나타내는 실시형태에서는, 공통 전극(22)은 게이트 절연층(12) 상의 거의 전면에 형성된 평판상의 전극이고, 한편, 화소 전극(21)은 공통 전극(22)을 덮는 절연 보호층(18) 상에 형성된 빗살형의 전극이다. 즉, 공통 전극(22)은 화소 전극(21)보다도 제1 기판(2)에 가까운 위치에 배치되고, 이들 전극은 절연 보호층(18)을 개재해서 서로 중첩하여 배치된다. 화소 전극(21)과 공통 전극(22)은, 예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide) 등의 투명 도전성 재료에 의해 형성된다. 화소 전극(21)과 공통 전극(22)이 투명 도전성 재료에 의해 형성되기 때문에, 단위 화소 면적으로 개구되는 면적이 커져, 개구율 및 투과율이 증가한다.
또한, 도 6과 같은 액정 표시 소자에 있어서, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)은, 이들 전극 간에 프린지 전계를 형성하기 위하여, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)과의 사이의 전극 간 거리(최소 이간 거리라고도 한다):R이, 제1 기판(2)과 제2 기판(7)과의 거리:G보다 작아지도록 형성된다. 여기에서, 전극 간 거리:R은 각 전극 간의 기판에 수평 방향의 거리를 나타낸다. 도 6에서는, 평판상의 공통 전극(22)과 빗살형의 화소 전극(21)이 중첩되어 있기 때문에, 전극 간 거리:R=0으로 되는 예가 나타나 있고, 최소 이간 거리:R이 제1 기판(2)과 제2 기판(7)과의 거리(즉, 셀갭):G보다도 작아지기 때문에, 프린지의 전계E가 형성된다. 따라서, FFS형의 액정 표시 소자는, 화소 전극(21)의 빗살형을 형성하는 라인에 대해서 수직인 방향으로 형성되는 수평 방향의 전계와, 포물선상의 전계를 이용할 수 있다. 화소 전극(21)의 빗살상 부분의 전극 폭:l, 및, 화소 전극(21)의 빗살상 부분의 간극의 폭:m은, 발생하는 전계에 의해 (구동용) 액정층(5) 내의 액정 분자가 모두 구동될 수 있을 정도의 폭으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 화소 전극과 공통 전극과의 최소 이간 거리R은, 게이트 절연막(12)의 (평균) 막두께로서 조정할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 액정 표시 소자는, 도 6의 구성과는 달리, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)과의 사이의 전극 간 거리(최소 이간 거리라고도 한다):R이, 제1 기판(2)과 제2 기판(7)과의 거리:G보다 커지도록 형성되어도 된다(IPS 방식). 이 경우, 예를 들면, 빗살상의 화소 전극 및 빗살상의 공통 전극이 대략 동일면 내에 교호로 되도록 마련되는 구성 등을 들 수 있다. 본 발명의 화상 표시 장치에 있어서, 광학 적층체(35)는, 배향층(33)과, 광학 이방층(32)과, 필요에 따라 기판을 포함하는 구성이며, 또한 광학 적층체(35)에 있어서, 배향층(33)과, 광학 이방층(32)과 적층 순서는 불문이기 때문에, 도 6에서는, 배향층(33)과, 광학 이방층(32)과, 필요에 따라 기판을 포함하는 구성인 광학 적층체(35)로서 도시하고 있다. 이 점은, 도 8, 9, 11에 있어서도 마찬가지이다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치가 도 12에서 나타나는 순서로 적층될 경우의 단면도(도 5와 전극 구조가 동일함)는, 도 13에서 나타내는 바와 같이, 광학 적층체(35)(배향층(33), 광학 이방층(32))가 편광층(8)보다 외측에 형성되어 있다.
본 발명에 따른 컬러 필터(6)는, 광의 누설을 방지하는 관점에서, 박막 트랜지스터 및 스토리지 커패시터(23)에 대응하는 부분에 블랙 매트릭스(도시하지 않음)를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 컬러 필터(6)는, 통상 R(적)G(록)B(청)의 3개 필터 화소로부터 영상이나 화상의 1도트로 이루어지며, 예를 들면, 이들 3개의 필터는 게이트 배선이 연장되는 방향으로 나열해 있다. 상기 컬러 필터(6)는, 예를 들면, 안료 분산법, 인쇄법, 전착법 또는, 염색법 등에 의해서 제작할 수 있다. 안료 분산법에 의한 컬러 필터의 작성 방법을 일례로 설명하면, 컬러 필터용의 경화성 착색 조성물을, 당해 투명 기판 상에 도포해, 패터닝 처리를 실시하고, 그리고 가열 또는 광 조사에 의해 경화시킨다. 이 공정을, 적, 녹, 청의 3색에 대하여 각각 행함으로써, 컬러 필터용의 화소부를 제작할 수 있다. 그 외, 당해 기판 상에, TFT, 박막 다이오드 등의 능동 소자를 마련한 화소 전극을 설치한 소위 컬러필터 온 어레이여도 된다.
전극층(3) 및 컬러 필터(6) 상에는, (구동용) 액정층(5)을 구성하는 액정 조성물과 직접 맞닿아서 호모지니어스 배향을 유기하는 한 쌍의 배향막(4)이 마련되어 있다.
또한, 편광판(1) 및 편광판(8)은, 각 편광판의 편광축을 조정해서 시야각이나 콘트라스트가 양호해지도록 조정할 수 있으며, 그들의 투과축이 노멀리 블랙 모드에서 작동하도록, 서로 직교하는 투과축을 갖는 것이 바람직하다. 특히, 편광판(1) 및 편광판(8) 중 어느 하나는, 액정 분자의 배향 방향과 평행인 투과축을 갖도록 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 콘트라스트가 최대로 되도록 액정의 굴절률 이방성Δn과 셀두께와의 곱을 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 편광판(1) 및 편광판(8)의 사이에 시야각을 넓히기 위한 위상차막(31), 광학 적층체(35)(예를 들면, 보상층)도 사용할 수 있다. 본 위상차막을 제작하기 위한 배향층으로서 본 발명의 배향층을 사용함에 의해, 보다 배향 흐트러짐이 적은 위상차막으로 하는 것이 가능하다.
또한, 다른 액정 표시 소자의 실시형태로서, IPS 방식의 경우는, 근접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리R이 액정 배향막 간의 최단 이간 거리G보다 긴 조건이고, 예를 들면, 공통 전극과 화소 전극이 동일 기판 상에 형성되며, 또한 상기 공통 전극과 상기 화소 전극이 교호로 배치되어 있는 구조 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 제조 방법에 있어서, 전극층을 갖는 기판 및/또는 기판 표면에 피막을 형성한 후, 상기 피막이 내측으로 되도록 한 쌍의 기판을 이간해서 대향시킨 후, 액정 조성물을 기판 간에 충전하는 것이 바람직하다. 그때, 스페이서를 개재해서, 기판의 간격을 조정하는 것이 바람직하다.
상기 기판 간의 거리(얻어지는 액정층의 평균 두께이며, 배향층 간의 이간 거리라고도 한다)는, 1∼100㎛로 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 상기 피막 간의 평균 이간 거리는, 1.5∼10㎛가 더 바람직하다.
본 발명에 있어서, 기판 간의 거리를 조정하기 위하여 사용하는 스페이서로서는, 예를 들면, 유리 입자, 플라스틱 입자, 알루미나 입자, 포토레지스트 재료 등으로 이루어지는 주상 스페이서 등을 들 수 있다.
도 4∼도 6을 사용해서 설명한 FFS형의 액정 표시 소자는 일례로서, 본 발명의 기술적 사상으로부터 일탈하지 않는 한에 있어서, 다른 다양한 형태로 실시하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 액정 표시 소자의 다른 실시형태를 도 7 및 도 8을 사용해서 이하 설명한다.
예를 들면, 도 7은, 도 4에 있어서의 기판(2) 상에 형성된 전극층(3)의 Ⅱ선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도의 다른 실시형태이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 화소 전극(21)이 슬릿을 갖는 구성으로 해도 된다. 또한, 슬릿의 패턴을, 게이트 배선(26) 또는 데이터 배선(25)에 대해서 경사각을 갖도록 해서 형성해도 된다.
상기 도 7에 나타내는 화소 전극(21)은, 대략 장방형의 평판체의 전극을 대략 직사각형 액자상의 노치부로 도려내진 형상이다. 또한, 상기 화소 전극(21)의 배면에는 절연층(18)(도시하지 않음)을 개재해서 빗살상의 공통 전극(22)이 일면에 형성되어 있다. 그리고, 인접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리R은 배향층끼리의 최단 이간 거리G보다 짧은 경우는 FFS 방식으로 되고, 긴 경우는 IPS 방식으로 된다. 또한, 상기 화소 전극의 표면에는 보호 절연막 및 배향막에 의해서 피복되어 있는 것이 바람직하다. 또, 상기와 마찬가지로, 상기 복수의 게이트 배선(26)과 복수의 데이터 배선(25)으로 둘러싸인 영역에는 스토리지 커패시터(23)를 마련해도 된다. 또, 노치부의 형상은 특히 제한되는 것은 아니며, 도 7에서 나타내는 대략 직사각형뿐만 아니라, 타원, 원형, 장방형상, 마름모형, 삼각형, 또는 평행사변형 등 공지의 형상의 노치부를 사용할 수 있다. 또한, 인접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리R이 배향층끼리의 최단 이간 거리G보다 긴 경우는 IPS 방식의 표시 소자로 된다.
도 8은, 도 6과는 다른 실시형태이며(공통 전극 및 화소 전극의 형상이 다르다), 도 7에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 도 4에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도의 다른 예이다. 배향층(4) 및 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)이 표면에 형성된 제1 기판(2)과, 배향층(4)이 표면에 형성된 제2 기판(8)이 소정의 간격G로 배향층끼리 서로 마주하도록 이간해 있고, 이 공간에 액정 조성물을 포함하는 (구동용) 액정층(5)이 충전되어 있다. 제1 기판(2)의 표면의 일부에 게이트 절연막(12), 공통 전극(22), 절연막(18), 화소 전극(21) 및 배향층(4)이 도면의 순으로 적층되어 있다. 또한, 도 7에도 나타내는 바와 같이, 화소 전극(21)은, 평판체의 중앙부 및 양단부가 삼각 형상의 노치부로 도려내지고, 추가로 남는 영역을 장방형상의 노치부로 도려낸 형상이며, 또한 공통 전극(22)은 상기 화소 전극(21)의 대략 직사각형 형상의 노치부와 대략 평행하게 빗살상의 공통 전극이 상기 화소 전극보다 제1 기판측에 배치되어 이루어지는 구조이다. 관찰자에 가까운 어느 하나의 편광판(8 또는 1)과 관찰자와의 사이에 패턴 리타더 또는 렌티큘러 렌즈로서의 광학 이방층(32) 및 배향층(33)을 구비해도 된다. 또한 보상막으로서의 광학 적층체(35)를 도면에 나타내는 바와 같이 편광판(1)과 편광판(8)의 (구동용) 액정층(5)측에 마련해도 된다.
도 8에 나타내는 예에서는, 빗살형 또는 슬릿을 갖는 공통 전극(22)을 사용하고 있으며, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)과의 전극 간 거리는 R=α로 된다(또, 도 8에서는 편의상 전극 간 거리의 수평 성분을 R로서 기재하고 있다). 또한, 도 6에서는 공통 전극(22)이 게이트 절연막(12) 상에 형성되어 있는 예가 나타나 있었지만, 도 8에 나타나는 바와 같이, 공통 전극(22)을 제1 기판(2) 상에 형성해서, 게이트 절연막(12)을 개재하여 화소 전극(21)을 마련하도록 해도 된다. 화소 전극(21)의 전극 폭:l, 공통 전극(22)의 전극 폭:n, 및, 전극 간 거리:R은, 발생하는 전계에 의해 (구동용) 액정층(5) 내의 액정 분자가 모두 구동될 수 있을 정도의 폭으로 적의(適宜) 조정하는 것이 바람직하다. 인접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리R은 배향층끼리의 최단 이간 거리G보다 짧은 경우는 FFS 방식으로 되고, 긴 경우는 IPS 방식으로 된다. 또한, 도 8에서는 화소 전극(21)과 공통 전극(22)의 두께 방향의 위치가 다르지만, 양 전극의 두께 방향에 있어서의 위치를 동일하게 해도 되고 또는 공통 전극을 (구동용) 액정층(5)측에 마련해도 된다.
본 발명의 바람직한 다른 실시형태는, 액정 조성물을 사용한 수직 전계형의 액정 표시 소자이다. 즉, 도 4∼8에서는, 수평 전계형의 액정 표시 소자의 구성에 대하여 설명했지만, 도 9∼11에서는, 수직 전계형의 액정 표시 소자의 구성에 대하여 설명한다. 도 9는, 수직 전계형의 액정 표시 소자의 구성이며, 설명을 위하여 편의상 각 구성 요소를 이간해서 기재하고 있다. 도 10은, 상기 도 9에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(30)(또는 박막 트랜지스터층(30)이라고도 한다)의 Ⅱ선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도이다. 도 11은, 도 10에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 도 9에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도이다. 이하, 도 9∼11을 참조해서, 본 발명에 따른 수직 전계형의 액정 표시 소자를 설명한다.
본 발명에 따른 액정 표시 소자(10)의 구성은, 도 9에 기재하는 바와 같이 투명 도전성 재료로 이루어지는 투명 전극(층)(60)(또는 공통 전극(60)이라고도 한다)을 구비한 제2 기판(80)과, 투명 도전성 재료로 이루어지는 화소 전극 및 각 화소에 구비한 상기 화소 전극을 제어하는 박막 트랜지스터를 형성한 박막 트랜지스터층(30)을 포함하는 제1 기판(20)과, 상기 제1 기판(20)과 제2 기판(80)과의 사이에 협지된 액정 조성물(또는 (구동용) 액정층(50))을 갖고, 당해 액정 조성물 중의 액정 분자의 전압무인가 시의 배향이 상기 기판(20, 80)에 대해서 대략 수직인 액정 표시 소자로서, 당해 액정 조성물로서 상기 본 발명의 액정 조성물을 사용한 것에 특징을 갖는 것이다. 도 9 및 도 11에 나타내는 바와 같이, 상기 제2 기판(80) 및 상기 제1 기판(20)은, 한 쌍의 편광판(10, 90)에 의해 협지되어도 된다. 보상막으로서의 광학 적층체(35)(위상차막)를 편광판(10, 90)의 (구동용) 액정층(50)측에 마련해도 된다. 관찰자에 가까운 어느 하나의 편광판과 관찰자와의 사이에 패턴 리타더 또는 렌티큘러 렌즈로서의 광학 적층체(35)를 구비해도 된다(도시하지 않음). 또한, 도 9에서는, 상기 제1 기판(80)과 공통 전극(60)과의 사이에 컬러 필터(70)가 마련되어 있다. 또한 추가로, 본 발명에 따른 (구동용) 액정층(50)과 인접하며, 또한 상기 (구동용) 액정층(50)을 구성하는 액정 조성물과 직접 맞닿도록 한 쌍의 배향막(40)이 투명 전극(층)(60), 전극층(30) 표면에 형성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 액정 표시 소자(10)는, 제1 편광판(10)과, 제1 기판(20)과, 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(또는 박막 트랜지스터층이라고도 한다)(30)과, 배향막(40)과, 액정 조성물을 포함하는 층(50)과, 배향막(40)과, 공통 전극(60)과, 컬러 필터(70)와, 제2 기판(80)과, 광학 적층체(35)와, 제2 편광판(90)이 순차 적층된 구성이다.
또한 도 10에서 나타나는 제1 기판(20)의 표면에 형성되어 있는 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(30)의 구성(스토리지 커패시터(23), 드레인 전극(24), 데이터 배선(25), 게이트 배선(26), 소스 전극(27) 및 게이트 전극(28))은, 도 5나 도 7과 동일한 역할이므로 여기에서는 생략한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 화상 표시 장치로서 다른 실시형태에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치의 다른 실시형태는, 제1 광배향층이 표면에 형성된 제1 기판과, 상기 제1 광배향층과 대향하도록 이간해서 마련된 제2 광배향층이 표면에 형성된 제2 기판과, 상기 제1 광배향층 및 상기 제2 광배향층과 맞닿도록 상기 제1 기판 및 제2 기판 간에 충전되며, 또한 외장에 의해 상기 배향 제어 가능한 액정 매체를 포함하는 액정층과, 상기 제1 광배향층과 상기 제1 기판과의 사이에 액티브 소자 및 화소 전극을 포함하는 전극층을 상기 화상 표시부에 갖고, 상기 제1 광배향층 또는 제2 광배향층의 황색도(YI)가, 0.001<YI<100인 것을 특징으로 한다.
그 때문에, 상기 다른 실시형태에 있어서의 화상 표시 장치는, 액정 표시 소자인 것이 바람직하다. 이에 따라, 고정세인 액정 표시 소자, 또는 위상차막, 패턴 리타더, 렌티큘러 렌즈 등의 경계 영역 근방의 액정 배향의 흐트러짐을 저감한 액정 표시 소자를 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 액정 표시 소자는, 자외선에 의한 열화를 저감하는 배향층을 구비하고 있으며, 또한 높은 액정 배향 성능을 나타내고, 배향 규제력이 높아졌음에 의해 액정의 배향 불량점을 감소시키고, 광누설을 감소해 콘트라스트가 향상하고 있다. 또한, 본원 발명에 따른 광배향층은 특정 범위의 황색도를 구비하고 있기 때문에, 비교적 에너지가 높은 청자나 청자색을 흡수하고, 비교적 에너지가 낮은 황색 또는 적 및 녹의 혼색을 투과하기 때문에, 내광성이 우수한 액정 표시 소자를 제공할 수 있다. 특히, 본원의 액정 표시 소자의 제조에 있어서의 광경화형 봉지재로 봉구(封口)하는 공정 또는 광열 병용 경화 씰재를 사용해서 ODF 공정에서 봉지하는 공정 등, 소자 자체를 노출시켜서 UV 조사하는 공정에서 유효할 것으로 생각된다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에 있어서, 도 1∼13에서는, 투과하는 광의 위상 또는 빠르기를 제어하는 액정성 화합물을 포함하는 액정층으로서, 투과하는 광의 위상 또는 빠르기를 제어하는 상기 광학 이방성 분자 또는 상기 고분자 액정의 적어도 어느 하나를 포함하는 광학 이방층을 사용했을 경우의 화상 표시 장치에 대하여 설명했다. 도 14∼21에서는, 도 1∼13과는 다른 화상 표시 장치(액정 표시 소자)에 대하여 이하 설명한다. 보다 상세하게는, 투과하는 광의 위상 또는 빠르기를 제어하는 액정성 화합물을 포함하는 액정층으로서, 외장에 의해 배향 제어 가능한 액정 매체를 사용했을 경우의 액정 표시 소자에 대하여 설명한다. 이 경우, 본 발명에 따른 화상 표시 장치는 액정 표시 소자인 것이 바람직하다.
도 14는 본 발명의 액정 표시 소자의 일례를 나타내는 개략 단면도이다. 본 발명의 액정 표시 소자(10)는, 제1 광배향층(4')이 표면에 형성된 제1 기판(2)과, 상기 제1 기판으로부터 이간해서 마련되며, 또한 제2 광배향층(4')이 표면에 형성된 제2 기판(7)과, 상기 제1 기판(2) 및 제2 기판(7) 간에 충전되며, 또한 상기 제1 광배향층(4') 및 제2 광배향층(4')과 맞닿는 (구동용) 액정층(5)을 구비하고, 광배향층(4')과 상기 제1 기판(2)과의 사이에 액티브 소자로서 박막 트랜지스터, 공통 전극(22) 및 화소 전극을 구비한 전극층(3)을 갖고 있다.
도 14∼16과 도 4∼6과의 관계는, 도 14∼16에서 나타나는 액정 표시 소자는, 배향막으로서 광배향층(4')을 사용하고 있다. 도 14∼16에서 나타나는 액정 표시 소자는, 광배향층(33)과, 광학 이방층(32) 또는 위상차막(31)으로 이루어지는 광학 적층체(35)를 구비하고 있지 않은 점에서 상이하지만, 그 밖의 구성에 대해서는 동일하기 때문에 이하 간단히 설명한다. 도 14는, 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 본 발명에 따른 액정 표시 소자(10)는, 대향하여 배치된 제1 투명 절연 기판(2)과, 제2 투명 절연 기판(7)과의 사이에 협지된 액정 조성물(또는 액정층(5))을 갖는 횡전계 방식(도면에서는 일례로서 IPS의 일례인 FFS 모드)의 액정 표시 소자로서, 액정층으로서 외장에 의해 배향 제어 가능한 액정 매체(후술)를 사용한 것에 특징을 갖는 것이다. 제1 투명 절연 기판(2)은, (구동용) 액정층(5)측의 면에 전극층(3)이 형성되어 있다. 또한, (구동용) 액정층(5)과, 제1 투명 절연 기판(2) 및 제2 투명 절연 기판(7)의 각각의 사이에, (구동용) 액정층(5)을 구성하는 액정 조성물과 직접 맞닿아서 호모지니어스 배향을 유기하는 한 쌍의 광배향층(4')을 갖고, 당해 액정 조성물 중의 액정 분자는, 전압무인가 시에 상기 기판(2, 7)에 대해서 대략 평행이 되도록 배향되어 있다. 도 14 및 도 16에 나타내는 바와 같이, 상기 제2 기판(7) 및 상기 제1 기판(2)은, 한 쌍의 편광판(1, 8)에 의해 협지되어도 된다. 또한, 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 형태로서, 소위 컬러필터 온 어레이(COA)여도 된다.
즉, 본 발명에 따른 액정 표시 소자(10)는, 제1 편광판(1)과, 제1 기판(2)과, 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)과, 제1 광배향층(4')과, 외장에 의해 배향 제어 가능한 액정 매체를 포함하는 액정층(5)과, 제2 광배향층(4')과, 컬러 필터(6)와, 제2 기판(7)과, 제2 편광판(8)이 순차 적층된 구성이다. 제1 기판(2)과 제2 기판(7)의 재질 등은, 도 4의 설명과 마찬가지이기 때문에 여기에서는 생략한다.
도 15는, 도 14에 있어서의 기판(2) 상에 형성된 전극층(3)의 Ⅱ선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도이다. 도 16은, 도 15에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 도 1에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도이다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 제1 기판(2)의 표면에 형성되어 있는 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)은, 주사 신호를 공급하기 위한 복수의 게이트 배선(26)과 표시 신호를 공급하기 위한 복수의 데이터 배선(25)이, 서로 교차해서 매트릭스상으로 배치되어 있다. 상기 도 16에 있어서의, 화소 전극(21), 공통 전극(22), 스토리지 커패시터(23), 드레인 전극(24), 데이터 배선(25), 게이트 배선(26), 소스 전극(27) 및 게이트 전극(28)의 구성 등은 도 5와 마찬가지의 기재이기 때문에 여기에서는 생략한다. 또한, 박막 트랜지스터의 구조, 상기 반도체층(13), 게이트 배선(26), 데이터 배선(25) 및 공통 라인(29)의 호적한 태양은, 예를 들면, 도 5와 마찬가지이기 때문에 여기에서는 생략한다.
도 14∼도 16에 나타내는 액정 표시 소자의 호적한 실시형태에서는, 공통 전극(22)은 게이트 절연층(12) 상의 거의 전면에 형성된 평판상의 전극이며, 한편, 화소 전극(21)은 공통 전극(22)을 덮는 절연 보호층(18) 상에 형성된 빗살형의 전극이다. 즉, 공통 전극(22)은 화소 전극(21)보다도 제1 기판(2)에 가까운 위치에 배치되며, 이들 전극은 절연 보호층(18)을 개재해서 서로 중첩하여 배치된다. 화소 전극(21)과 공통 전극(22)은, 예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide) 등의 투명 도전성 재료에 의해 형성된다. 화소 전극(21)과 공통 전극(22)이 투명 도전성 재료에 의해 형성되기 때문에, 단위 화소 면적으로 개구되는 면적이 커져, 개구율 및 투과율이 증가한다.
또한, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)은, 이들 전극 간에 프린지 전계를 형성하기 위하여, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)과의 사이의 전극 간 거리(최소 이간 거리라고도 한다):R이, 제1 기판(2)과 제2 기판(7)과의 거리:G보다 작아지도록 형성된다. 여기에서, 전극 간 거리:R은 각 전극 간의 기판에 수평 방향의 거리를 나타낸다. 도 16에서는, 평판상의 공통 전극(22)과 빗살형의 화소 전극(21)이 중첩되어 있기 때문에, 전극 간 거리:R=0로 되는 예가 나타나 있고, 최소 이간 거리:R이 제1 기판(2)과 제2 기판(7)과의 거리(즉, 셀갭):G보다도 작아지기 때문에, 프린지의 전계E가 형성된다. 따라서, FFS형의 액정 표시 소자는, 화소 전극(21)의 빗살형을 형성하는 라인에 대해서 수직인 방향으로 형성되는 수평 방향의 전계와, 포물선상의 전계를 이용할 수 있다. 화소 전극(21)의 빗살상 부분의 전극 폭:l, 및, 화소 전극(21)의 빗살상 부분의 간극의 폭:m은, 발생하는 전계에 의해 (구동용) 액정층(5) 내의 액정 분자가 모두 구동될 수 있을 정도의 폭으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 화소 전극과 공통 전극과의 최소 이간 거리R은, 게이트 절연막(12)의 (평균) 막두께로서 조정할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 액정 표시 소자는, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)과의 사이의 전극 간 거리(최소 이간 거리라고도 한다):R이, 제1 기판(2)과 제2 기판(7)과의 거리:G보다 커지도록 형성되어도 된다(IPS 방식). 이 경우, 예를 들면, 빗살상의 화소 전극 및 빗살상의 공통 전극이 대략 동일면 내에 교호로 되도록 마련되는 구성 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에 있어서, 제1 광배향층과 상기 제1 기판과의 사이에 액티브 소자, 화소 전극, 공통 전극을 가지며, 또한 액정층은 호모지니어스 배향하는 액정 표시 소자가 바람직하다.
본 발명에 따른 화소 전극은 빗살상이며, 상기 제1 기판 상에, 공통 전극, 절연층 및 화소 전극의 순으로 적층되어 있는 화상 표시 장치가 바람직하다.
본 발명에 따른 공통 전극은 빗살상이며, 상기 제1 기판 상에, 화소 전극, 절연층 및 공통 전극의 순으로 적층되어 있는 화상 표시 장치가 바람직하다.
본 발명에 따른 액정 표시 소자의 바람직한 일 형태는, 프린지 전계를 이용하는 FFS 방식의 액정 표시 소자인 것이 바람직하고, 공통 전극(22)과 화소 전극(21)과의 인접하는 최단 이간 거리R이, 광배향층(4')끼리(기판 간 거리)의 최단 이간 거리G보다 짧으면, 공통 전극과 화소 전극과의 사이에 프린지 전계가 형성되어, 액정 분자의 수평 방향 및 수직 방향의 배향을 효율적으로 이용할 수 있다. 본 발명의 FFS 방식 액정 표시 소자의 경우, 장축 방향이, 배향층의 배향 방향과 평행해지도록 배치하고 있는 액정 분자에 전압을 인가하면, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)과의 사이에 포물선형의 전계의 등전위선이 화소 전극(21)과 공통 전극(22)의 상부에까지 형성되고, (구동용) 액정층(5) 내의 액정 분자의 장축이 형성된 전계를 따라 배열한다. 따라서, 낮은 유전이방성이어도 액정 분자를 구동할 수 있다.
본 발명에 따른 컬러 필터(6)는, 광의 누설을 방지하는 관점에서, 박막 트랜지스터 및 스토리지 커패시터(23)에 대응하는 부분에 블랙 매트릭스(도시하지 않음)를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 컬러 필터(6)는, 통상 R(적)G(록)B(청)의 3개 필터 화소로부터 영상이나 화상의 1도트로 이루어지며, 예를 들면, 이들 3개의 필터는 게이트 배선이 연장되는 방향으로 나열해 있다. 상기 컬러 필터(6)는, 예를 들면, 안료 분산법, 인쇄법, 전착법 또는, 염색법 등에 의해서 제작할 수 있다. 안료 분산법에 의한 컬러 필터의 작성 방법을 일례로 설명하면, 컬러 필터용의 경화성 착색 조성물을, 당해 투명 기판 상에 도포해, 패터닝 처리를 실시하고, 그리고 가열 또는 광 조사에 의해 경화시킨다. 이 공정을, 적, 녹, 청의 3색에 대하여 각각 행함으로써, 컬러 필터용의 화소부를 제작할 수 있다. 그 외, 당해 기판 상에, TFT, 박막 다이오드 등의 능동 소자를 마련한 화소 전극을 설치한 소위 컬러필터 온 어레이여도 된다.
전극층(3) 및 컬러 필터(6) 상에는, (구동용) 액정층(5)을 구성하는 액정 조성물과 직접 맞닿아서 호모지니어스 배향을 유기하는 한 쌍의 광배향층(4')이 마련되어 있다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에 있어서, 상기 화소 전극과 상기 제1 기판과의 사이 또는 상기 제2 광배향층과 상기 제2 기판과의 사이에 컬러 필터를 더 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 화소 전극과 상기 제1 기판과의 사이에 컬러 필터를 가질 경우, 상기 제2 배향층의 황색도(YI)가 0.001<YI<100인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
상기 제2 광배향층과 상기 제2 기판과의 사이에 컬러 필터를 가질 경우, 상기 제1 배향층의 황색도(YI)가 0.001<YI<100인 것이 바람직하다.
또한, 편광판(1) 및 편광판(8)은, 각 편광판의 편광축을 조정해서 시야각이나 콘트라스트가 양호해지도록 조정할 수 있고, 그들의 투과축이 노멀리 블랙 모드에서 작동하도록, 서로 직행하는 투과축을 갖는 것이 바람직하다. 특히, 편광판(1) 및 편광판(8) 중 어느 하나는, 액정 분자의 배향 방향과 평행인 투과축을 갖도록 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 콘트라스트가 최대로 되도록 액정의 굴절률 이방성Δn과 셀두께와의 곱을 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 시야각을 넓히기 위한 위상차 필름도 사용할 수도 있다.
또한, 다른 액정 표시 소자의 실시형태로서, IPS 방식의 경우는, 근접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리R이 액정 광배향층 간의 최단 이간 거리G보다 긴 조건이고, 예를 들면, 공통 전극과 화소 전극이 동일 기판 상에 형성되며, 또한 상기 공통 전극과 상기 화소 전극이 교호로 배치되어 있는 구조 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 제조 방법에 있어서, 전극층을 갖는 기판 및/또는 기판 표면에 피막을 형성한 후, 상기 피막이 내측으로 되도록 한 쌍의 기판을 이간해서 대향시킨 후, 액정 조성물을 기판 간에 충전하는 것이 바람직하다. 그때, 스페이서를 개재해서, 기판의 간격을 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에 있어서, 광배향층의 평균 두께는, 0.01∼1㎛인 것이 바람직하다. 또한, 상기 기판 간의 거리(얻어지는 액정층의 평균 두께이고, 피막 간의 이간 거리라고도 한다)는, 1∼100㎛로 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 상기 피막 간의 평균 이간 거리는, 1.5∼10㎛가 더 바람직하다.
본 발명에 있어서, 기판 간의 거리를 조정하기 위하여 사용하는 스페이서는 상기와 마찬가지이므로 여기에서 생략한다.
도 14∼도 16을 사용해서 설명한 FFS형의 액정 표시 소자는 일례로서, 본 발명의 기술적 사상으로부터 일탈하지 않는 한에 있어서, 다른 다양한 형태로 실시하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 액정 표시 소자에 있어서, 액정층으로서 외장에 의해 배향 제어 가능한 액정 매체(후술)를 사용한 다른 실시형태를 도 17 및 도 18을 사용해서 이하 설명한다. 예를 들면, 도 17은, 도 14에 있어서의 기판(2) 상에 형성된 전극층(3)의 Ⅱ선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도의 다른 실시형태이다. 도 18에 나타내는 바와 같이, 화소 전극(21)이 슬릿을 갖는 구성으로 해도 된다. 또한, 슬릿의 패턴을, 게이트 배선(26) 또는 데이터 배선(25)에 대해서 경사각을 갖도록 해서 형성해도 된다.
상기 도 17에 나타내는 화소 전극(21)은, 대략 장방형의 평판체의 전극을 대략 직사각형 액자상의 노치부로 도려낸 형상이다. 또한, 상기 화소 전극(21)의 배면에는 절연층(18)(도시하지 않음)을 개재해서 빗살상의 공통 전극(22)이 일면에 형성되어 있다. 그리고, 인접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리R은 배향층끼리의 최단 이간 거리G보다 짧은 경우는 FFS 방식으로 되고, 긴 경우는 IPS 방식으로 된다. 또한, 상기 화소 전극의 표면에는 보호 절연막 및 광배향층에 의해서 피복되어 있는 것이 바람직하다. 또, 상기와 마찬가지로, 상기 복수의 게이트 배선(26)과 복수의 데이터 배선(25)에 둘러싸인 영역에는 스토리지 커패시터(23)를 마련해도 된다. 또, 노치부의 형상은 특히 제한되는 것은 아니며, 도 7과 마찬가지이다.
도 18은, 도 16과는 다른 실시형태이며, 도 15에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 도 14에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도의 다른 예이다. 광배향층(4') 및 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)이 표면에 형성된 제1 기판(2)과, 광배향층(4')이 표면에 형성된 제2 기판(8)이 소정의 간격G로 배향층끼리 서로 마주하도록 이간해 있고, 이 공간에 액정 조성물을 포함하는 (구동용) 액정층(5)이 충전되어 있다. 제1 기판(2)의 표면의 일부에 게이트 절연막(12), 공통 전극(22), 절연막(18), 화소 전극(21) 및 배향층(4)의 순으로 적층되어 있다.
도 18에 나타내는 예에서는, 빗살형 또는 슬릿을 갖는 공통 전극(22)을 사용하고 있고, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)과의 전극 간 거리는 R=α로 된다(또, 도 18에서는 편의상 전극 간 거리의 수평 성분을 R로서 기재하고 있다). 또한, 도 16에서는 공통 전극(22)이 게이트 절연막(12) 상에 형성되어 있는 예가 나타나 있었지만, 도 18에 나타나는 바와 같이, 공통 전극(22)을 제1 기판(2) 상에 형성해서, 게이트 절연막(12)을 개재하여 화소 전극(21)을 마련하도록 해도 된다. 화소 전극(21)의 전극 폭:l, 공통 전극(22)의 전극 폭:n, 및, 전극 간 거리:R은, 발생하는 전계에 의해 (구동용) 액정층(5) 내의 액정 분자가 모두 구동될 수 있을 정도의 폭으로 적의 조정하는 것이 바람직하다. 인접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리R은 배향층끼리의 최단 이간 거리G보다 짧은 경우는 FFS 방식으로 되고, 긴 경우는 IPS 방식으로 된다. 또한, 도 18에서는 화소 전극(21)과 공통 전극(22)을 잇는 방향(두께 방향)의 위치가 다르지만, 양 전극의 두께 방향에 있어서의 위치를 동일하게 해도 되고 또는 공통 전극을 (구동용) 액정층(5)측에 마련해도 된다.
본 발명의 바람직한 다른 실시형태는, 액정 조성물을 사용한 수직 전계형의 액정 표시 소자이다. 도 19는, 수직 전계형의 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 19에서는, 설명을 위하여 편의상 각 구성 요소를 이간해서 기재하고 있다. 도 20은, 상기 도 20에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(30)(또는 박막 트랜지스터층(30)이라고도 한다)의 Ⅱ선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도이다. 도 21은, 도 20에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 방향으로 도 19에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도이다. 이하, 도 19∼21을 참조해서, 본 발명에 따른 수직 전계형의 액정 표시 소자를 설명한다.
본 발명에 따른 액정 표시 소자(10)의 구성은, 도 19에 기재하는 바와 같이 투명 도전성 재료로 이루어지는 투명 전극(층)(60)(또는 공통 전극(60)이라고도 한다)을 구비한 제2 기판(80)과, 투명 도전성 재료로 이루어지는 화소 전극 및 각 화소에 구비한 상기 화소 전극을 제어하는 박막 트랜지스터를 형성한 박막 트랜지스터층(30)을 포함하는 제1 기판(20)과, 상기 제1 기판(20)과 제2 기판(80)과의 사이에 협지된 액정 조성물(또는 액정층(50))을 갖고, 당해 액정 조성물 중의 액정 분자의 전압무인가 시의 배향이 상기 기판(20, 80)에 대해서 대략 수직인 액정 표시 소자로서, 당해 액정층으로서 상기 본 발명의 액정 매체를 사용한 것에 특징을 갖는 것이다. 또한 도 19 및 도 21에 나타내는 바와 같이, 상기 제2 기판(80) 및 상기 제1 기판(20)은, 한 쌍의 편광판(10, 90)에 의해 협지되어도 된다. 또한, 도 19에서는, 상기 제1 기판(80)과 공통 전극(60)과의 사이에 컬러 필터(70)가 마련되어 있다. 또한, 본 발명에 따른 액정층(50)과 인접하며, 또한 상기 액정층(50)을 구성하는 액정 조성물과 직접 맞닿도록 한 쌍의 광배향층(40)이 투명 전극(층)(60), 전극층(30)(특히 140) 표면에 더 형성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 액정 표시 소자(10)는, 제2 편광판(10)과, 제2 기판(20)과, 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(또는 박막 트랜지스터층이라고도 한다)(30)과, 광배향층(40)과, 액정 조성물을 포함하는 층(50)과, 광배향층(40)과, 공통 전극(60)과, 컬러 필터(70)와, 제1 기판(80)과, 제1 편광판(90)이 순차 적층된 구성이다.
따라서, 본 발명에 따른 화상 표시 장치는, 제2 기판과 제2 광배향층과의 사이에 공통 전극을 갖는 것이 바람직하다.
또한 도 20에서 나타나는 제1 기판(20)의 표면에 형성되어 있는 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(30)의 구성(스토리지 커패시터(23), 드레인 전극(24), 데이터 배선(25), 게이트 배선(26), 소스 전극(27) 및 게이트 전극(28))은, 상술과 동일하므로 여기에서는 생략한다.
본 발명에 따른 액정 표시 소자의 제조 방법에 있어서, 2매의 기판 간에 액정 조성물(필요에 따라 중합성 화합물을 함유한다)을 도입시키는 방법은, 통상의 진공 주입법 또는 ODF법 등을 사용할 수 있다. 그러나 진공 주입법에 있어서는 적하흔이 발생하지 않는 대신에, 주입의 흔적이 남는다는 과제가 있다. 본원 발명에 있어서는, ODF법을 사용해서 제조하는 표시 소자에, 보다 호적하게 사용할 수 있다. ODF법의 액정 표시 소자 제조 공정에 있어서는, 백 플레인 또는 프론트 플레인의 어느 한쪽의 기판에 에폭시계 광열 병용 경화성 등의 씰제를, 디스펜서를 사용해서 폐루프 제방 형상으로 묘화하고, 그 중에 탈기 하에서 소정량의 액정 조성물을 적하 후, 프론트 플레인과 백 플레인을 접합함에 의해서 액정 표시 소자를 제조할 수 있다. 본 발명의 액정 조성물은, ODF 공정에 있어서의 액정 조성물의 적하를 안정적으로 행할 수 있기 때문에, 호적하게 사용할 수 있다. 또한, 진공 주입법의 경우는, 상기 기판을 (투명) 전극층이 내측으로 되도록(액정 배향막끼리가 서로 마주하도록) 대향시킨 후, 예를 들면, 에폭시계 열경화성 조성물 등의 씰제를, 액정 주입구를 마련한 형태로 당해 기판에 스크린 인쇄하고, 당해 기판끼리를 액정 배향막이 서로 마주하도록 첩합하고, 가열해 씰제를 열경화시키는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 액정 표시 소자를 제조하는 과정에 있어서, 적하흔의 발생은, 주입되는 액정 재료에 큰 영향을 받는 것이지만, 액정 표시 소자의 구성에 따라서도 그 영향은 피할 수 없는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 얇은 배향막(40)이나 투명 전극(60, 140) 등만이 액정 조성물과 직접 맞닿는 부재이기 때문에, 예를 들면 배향막(40)에 사용되는 고분자의 화학 구조와 특정의 화학 구조를 갖는 액정 화합물과의 조합에 따라 적하흔의 발생에 영향이 생긴다.
본 발명에 따른 액정 표시 소자에 있어서, 광배향층이 형성된 제1 기판 또는 제2 기판의 황색도(YIL)가, 0.001<YIL<100이기 때문에, 경도(輕度)인 적하흔이 눈에 띄지 않게 될 뿐만 아니라, 백라이트나 자외선에 의한 경시적인 열화를 억제·방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 화상 표시 장치의 구성 요소인 액정층, 광배향층 및 광학 적층체에 대하여 상세히 설명한다.
「액정층」
본 발명에 따른 액정성 화합물을 포함하는 액정층은, 외장에 의해 배향 제어 가능한 액정 매체, 중합 가능한 액정 화합물을 경화해서 이루어지는 광학 이방성 분자 또는 상변화 가능한 고분자 액정 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 각각 3개의 요소에 대하여 각각 이하 상세히 설명한다.
(액정 매체)
본 발명에 따른 액정 매체는, 외장에 의해 액정 분자의 배향 제어 가능한 조성물이 바람직하며, 네마틱 조성물이 보다 바람직하다. 네마틱 조성물이면, 목적으로 하는 동작 모드에 따라서 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물(p형 액정) 또는 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물(n형 액정)을 사용할 수 있다. 상기 액정 조성물의 물성값은, 목적으로 하는 액정 표시 소자의 특성값에 따라서 적의 조정할 수 있다. 액정 조성물의 투명점은 어느 정도 높은 것이 바람직하고, 구체적으로는 60∼120℃의 범위인 것이 바람직하며, 70∼100℃의 범위인 것이 보다 바람직하다. 또한, 액정층의 평균 굴절률이 지나치게 높을 경우, 유리 기판과 액정층의 굴절률차에 의해 변화하는 입사광 파장이, 상하의 감광성 폴리머막에 다른 반응율을 부여해 버리기 때문에, 액정의 복굴절률(Δn)은 어느 정도 낮은 것이 바람직하고, 구체적으로는 0.06∼0.25의 범위가 바람직하며, 0.07∼0.20의 범위가 보다 바람직하고, 0.08∼0.15의 범위가 특히 바람직하다.
본 발명에 있어서, 횡전계형 액정 표시 소자의 경우, 액정 분자의 구동 전압은 빗살형 패턴 전극의 전극 간격에 비례한다는 구조적인 한계가 있으므로, 낮은 동작 전압이 중시될 경우에는, 높은 유전율 이방성을 부여하기 쉬운 p형 액정 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 전극 간에 발생하는 전기력선을 따라 p형 액정 조성물을 구동할 경우, 미크로 영역에서의 배향 흐트러짐에 의한 광누설이 발생하고, 결과적으로 흑휘도 상승 또는 투과율 저하를 초래하는 경우가 있다. 이것을 피할 목적으로, 전기력선 분포에 의한 미크로 배향 흐트러짐이 생기지 않는 n형 액정 조성물을 호적하게 사용할 수 있다. 어떠한 조성물이어도, 그것을 구성하는 액정 화합물은, 비교적 높은 UV 안정성을 갖는 액정 화합물군에서 선택되는 것이 바람직하다. 당해 조성물 중에 있어서 양 또는 음의 유전율 이방성을 발현시키기 위하여 극성 화합물에 도입되는 전자 흡인성기로서는, 시아노기, 할로겐 등 각종의 것을 적용할 수 있지만, 시아노기가 바람직하며, 할로겐 또는 할로겐화알킬이 더 바람직하고, 그 중에서도 불소가 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 액정층에 사용되는 액정 매체로서는, 조성물이 바람직하며, 네마틱 조성물이 보다 바람직하다. 상기 액정층에 포함되는 액정성 화합물로서는, 하기 일반식(LC)으로 표시되는 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.
Figure pct00001
(일반식(LC) 중, RLC은 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타내며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 CH2기는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO- 또는 -C≡C-로 치환되어도 되고, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자로 치환되어 있어도 되고,
ALC1 및 ALC2는, 각각 독립하여,
(a)트랜스-1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 CH2기 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 CH2기는 산소 원자 또는 황 원자로 치환되어 있어도 된다),
(b)1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 CH기 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 CH기는 질소 원자로 치환되어 있어도 된다), 및
(c)1,4-비시클로(2.2.2)옥틸렌기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 또는 크로만-2,6-디일기
로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 나타내지만, 상기한 기(a), 기(b) 또는 기(c)에 포함되는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각, F, Cl, CF3 또는 OCF3로 치환되어 있어도 되고,
ZLC는 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2-, -CF2O-, -COO- 또는 -OCO-를 나타내고,
YLC는, 수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 및 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타내며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 CH2기는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO-, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-로 치환되어도 되고, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자에 의해서 치환되어 있어도 되고,
a는 1∼4의 정수를 나타내지만, a가 2, 3 또는 4를 나타내고, ALC1가 복수 존재할 경우, 복수 존재하는 ALC1는, 동일해도 되며 달라도 되고, ZLC가 복수 존재할 경우, 복수 존재하는 ZLC는, 동일해도 되며 달라도 된다)
상기 일반식(LC)으로 표시되는 화합물은, 하기 일반식(LC1) 및 일반식(LC2)
Figure pct00002
(상기 일반식(LC1) 및 일반식(LC2) 중, RLC11 및 RLC21은 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타내며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 CH2기는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO- 또는 -C≡C-로 치환되어도 되고, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자에 의해서 치환되어 있어도 되고, ALC11, 및 ALC21는 각각 독립하여 하기의 어느 하나의 구조
Figure pct00003
(당해 구조 중, 시클로헥실렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 CH2기는 산소 원자로 치환되어 있어도 되고, 1,4-페닐렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 CH기는 질소 원자로 치환되어 있어도 되며, 또한, 당해 구조 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 F, Cl, CF3 또는 OCF3로 치환되어 있어도 된다)를 나타내고, XLC11, XLC12, XLC21∼XLC23는 각각 독립하여 수소 원자, Cl, F, CF3 또는 OCF3를 나타내고, YLC11 및 YLC21는 각각 독립하여 수소 원자, Cl, F, CN, CF3, OCH2F, OCHF2 또는 OCF3를 나타내고, ZLC11 및 ZLC21는 각각 독립하여 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2-, -CF2O-, -COO- 또는 -OCO-를 나타내고, mLC11 및 mLC21은 각각 독립하여 1∼4의 정수를 나타내고, ALC11, ALC21, ZLC11 및 ZLC21가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되며 달라도 된다)
로 표시되는 화합물군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 바람직하다.
RLC11 및 RLC21은 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하며, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기가 보다 바람직하고, 직쇄상인 것이 더 바람직하고, 알케닐기로서는 하기 구조를 나타내는 것이 가장 바람직하다.
Figure pct00004
(식 중, 환 구조에는 우단에서 결합하는 것으로 한다)
ALC11 및 ALC21는 각각 독립하여 하기의 구조가 바람직하다.
Figure pct00005
YLC11 및 YLC21는 각각 독립하여 F, CN, CF3 또는 OCF3가 바람직하고, F 또는 OCF3가 바람직하고, F가 특히 바람직하다.
ZLC11 및 ZLC21는 단결합, -CH2CH2-, -COO-, -OCO-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2- 또는 -CF2O-가 바람직하며, 단결합, -CH2CH2-, -OCH2CH2-, -OCF2- 또는 -CF2O-가 바람직하고, 단결합, -OCH2- 또는 -CF2O-가 보다 바람직하다.
mLC11 및 mLC21은 1, 2 또는 3이 바람직하며, 저온에서의 보존안정성, 응답 속도를 중시할 경우에는 1 또는 2가 바람직하고, 네마틱상 상한 온도의 상한값을 개선하기 위해서는 2 또는 3이 바람직하다.
일반식(LC1)은, 하기 일반식(LC1-a) 내지 일반식(LC1-c)
Figure pct00006
(식 중, RLC11, YLC11, XLC11 및 XLC12는 각각 독립하여 상기 일반식(LC1)에 있어서의 RLC11, YLC11, XLC11 및 XLC12와 같은 의미를 나타내고, ALC1a1, ALC1a2 및 ALC1b1는, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 테트라히드로피란-2,5-디일기, 1,3-디옥산-2,5-디일기를 나타내고, XLC1b1, XLC1b2, XLC1c1∼XLC1c4는 각각 독립하여 수소 원자, Cl, F, CF3 또는 OCF3를 나타낸다)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 바람직하다.
RLC11은 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하며, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기가 보다 바람직하다.
XLC11∼XLC1c4는 각각 독립하여 수소 원자 또는 F가 바람직하다.
YLC11는 각각 독립하여 F, CF3 또는 OCF3가 바람직하다.
또한, 일반식(LC1)은, 하기 일반식(LC1-d) 내지 일반식(LC1-m)
Figure pct00007
(식 중, RLC11, YLC11, XLC11 및 XLC12는 각각 독립하여 상기 일반식(LC1)에 있어서의 RLC11, YLC11, XLC11 및 XLC12와 같은 의미를 나타내고, ALC1d1, ALC1f1, ALC1g1, ALC1j1, ALC1k1, ALC1k2, ALC1m1∼ALC1m3는, 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 테트라히드로피란-2,5-디일기, 1,3-디옥산-2,5-디일기를 나타내고, XLC1d1, XLC1d2, XLC1f1, XLC1f2, XLC1g1, XLC1g2, XLC1h1, XLC1h2, XLC1i1, XLC1i2, XLC1j1∼XLC1j4, XLC1k1, XLC1k2, XLC1m1 및 XLC1m2는 각각 독립하여 수소 원자, Cl, F, CF3 또는 OCF3를 나타내고, ZLC1d1, ZLC1e1, ZLC1j1, ZLC1k1, ZLC1m1는 각각 독립하여 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2-F2-, -CF2O-, -COO- 또는 -OCO-를 나타낸다)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 바람직하다.
RLC11은 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하며, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기가 보다 바람직하다.
XLC11∼XLC1m2는 각각 독립하여 수소 원자 또는 F가 바람직하다.
YLC11는 각각 독립하여 F, CF3 또는 OCF3가 바람직하다.
ZLC1d1∼ZLC1m1는 각각 독립하여 -CF2O-, -OCH2-가 바람직하다.
일반식(LC2)은, 하기 일반식(LC2-a) 내지 일반식(LC2-g)
Figure pct00008
(식 중, RLC21, YLC21, XLC21∼XLC23는 각각 독립하여 상기 일반식(LC2)에 있어서의 RLC21, YLC21, XLC21∼XLC23와 같은 의미를 나타내고, XLC2d1∼XLC2d4, XLC2e1∼XLC2e4, XLC2f1∼XLC2f4 및 XLC2g1∼XLC2g4는 각각 독립하여 수소 원자, Cl, F, CF3 또는 OCF3를 나타내고, ZLC2a1, ZLC2b1, ZLC2c1, ZLC2d1, ZLC2e1, ZLC2f1 및 ZLC2g1는 각각 독립하여 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2-, -CF2O-, -COO- 또는 -OCO-를 나타낸다)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 바람직하다.
RLC21은 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하며, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기가 보다 바람직하다.
XLC21∼XLC2g4는 각각 독립하여 수소 원자 또는 F가 바람직하고,
YLC21는 각각 독립하여 F, CF3 또는 OCF3가 바람직하다.
ZLC2a1∼ZLC2g4는 각각 독립하여 -CF2O-, -OCH2-가 바람직하다. 또한, 상기 일반식(LC)으로 표시되는 화합물은, 하기 일반식(LC3)∼일반식(LC5)
Figure pct00009
(식 중, RLC31, RLC32, RLC41, RLC42, RLC51 및 RLC52은 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타내며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 CH2기는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO- 또는 -C≡C-로 치환되어도 되고, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자에 의해서 치환되어 있어도 되고, ALC31, ALC32, ALC41, ALC42, ALC51 및 ALC52는 각각 독립하여 하기의 어느 하나의 구조
Figure pct00010
(당해 구조 중 시클로헥실렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 CH2기는 산소 원자로 치환되어 있어도 되고, 1,4-페닐렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 CH기는 질소 원자로 치환되어 있어도 되며, 또한, 당해 구조 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 Cl, CF3 또는 OCF3로 치환되어 있어도 된다) 중 어느 하나를 나타내고, ZLC31, ZLC32, ZLC41, ZLC42, ZLC51 및 ZLC51는 각각 독립하여 단결합, -CH=CH-, -C≡C-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -COO-, -OCH2-, -CH2CH2O-, -OCF2- 또는 -CF2O-를 나타내고, Z5는 CH2기 또는 산소 원자를 나타내고, XLC41는 수소 원자 또는 불소 원자를 나타내고, mLC31, mLC32, mLC41, mLC42, mLC51 및 mLC52은 각각 독립하여 0∼3을 나타내고, mLC31+mLC32, mLC41+mLC42 및 mLC51+mLC52은 1, 2 또는 3이고, ALC31∼ALC52, ZLC31∼ZLC52가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되며 달라도 된다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 바람직하다.
RLC31∼RLC52은, 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하며, 알케닐기로서는 하기 구조를 나타내는 것이 가장 바람직하고,
Figure pct00011
(식 중, 환 구조에는 우단에서 결합하는 것으로 한다)
ALC31∼ALC52는 각각 독립하여 하기의 구조가 바람직하고,
Figure pct00012
ZLC31∼ZLC51는 각각 독립하여 단결합, -CH2O-, -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -OCH2-가 바람직하다.
일반식(LC3)은, 하기 일반식(LC3-a) 및 일반식(LC3-b)
Figure pct00013
(식 중, RLC31, RLC32, ALC31 및 ZLC31는 각각 독립하여 상기 일반식(LC3)에 있어서의 RLC31, RLC32, ALC31 및 ZLC31와 같은 의미를 나타내고, XLC3b1∼XLC3b6는 수소 원자 또는 불소 원자를 나타내지만, XLC3b1 및 XLC3b2 또는 XLC3b3 및 XLC3b4 중의 적어도 한쪽의 조합은 함께 불소 원자를 나타내고, mLC3a1은 1, 2 또는 3이고, mLC3b1은 0 또는 1을 나타내고, ALC31 및 ZLC31가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되며 달라도 된다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 바람직하다.
RLC31 및 RLC32은 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2∼7의 알케닐옥시기를 나타내는 것이 바람직하다.
ALC31는, 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 테트라히드로피란-2,5-디일기, 1,3-디옥산-2,5-디일기를 나타내는 것이 바람직하며, 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내는 것이 보다 바람직하다.
ZLC31는 단결합, -CH2O-, -COO-, -OCO-, -CH2CH2-를 나타내는 것이 바람직하며, 단결합을 나타내는 것이 보다 바람직하다.
일반식(LC3-a)으로서는, 하기 일반식(LC3-a1)∼일반식(LC3-a4)을 나타내는 것이 바람직하다.
Figure pct00014
(식 중, RLC31 및 RLC32은 각각 독립하여 상기 일반식(LC3)에 있어서의 RLC31 및 RLC32과 같은 의미를 나타낸다)
RLC31 및 RLC32은 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하고, RLC31이 탄소 원자수 1∼7의 알킬기를 나타내고, RLC32이 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기를 나타내는 것이 보다 바람직하다.
일반식(LC3-b)으로서는, 하기 일반식(LC3-b1)∼일반식(LC3-b12)을 나타내는 것이 바람직하며, 일반식(LC3-b1), 일반식(LC3-b6), 일반식(LC3-b8), 일반식(LC3-b11)을 나타내는 것이 보다 바람직하고, 일반식(LC3-b1) 및 일반식(LC3-b6)을 나타내는 것이 더 바람직하고, 일반식(LC3-b1)을 나타내는 것이 가장 바람직하다.
Figure pct00015
(식 중, RLC31 및 RLC32은 각각 독립하여 상기 일반식(LC3)에 있어서의 RLC31 및 RLC32과 같은 의미를 나타낸다)
RLC31 및 RLC32은 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하고, RLC31이 탄소 원자수 2 또는 3의 알킬기를 나타내고, RLC32이 탄소 원자수 2의 알킬기를 나타내는 것이 보다 바람직하다.
일반식(LC4)은 하기 일반식(LC4-a) 내지 일반식(LC4-c), 일반식(LC5)은 하기 일반식(LC5-a) 내지 일반식(LC5-c)
Figure pct00016
(식 중, RLC41, RLC42 및 XLC41는 각각 독립하여 상기 일반식(LC4)에 있어서의 RLC41, RLC42 및 XLC41와 같은 의미를 나타내고, RLC51 및 RLC52은 각각 독립하여 상기 일반식(LC5)에 있어서의 RLC51 및 RLC52과 같은 의미를 나타내고, ZLC4a1, ZLC4b1, ZLC4c1, ZLC5a1, ZLC5b1 및 ZLC5c1는 각각 독립하여 단결합, -CH=CH-, -C≡C-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -COO-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2- 또는 -CF2O-를 나타낸다)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 보다 바람직하다.
RLC41, RLC42, RLC51 및 RLC52은 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2∼7의 알케닐옥시기를 나타내는 것이 바람직하다.
ZLC4a1∼ZLC5c1는 각각 독립하여 단결합, -CH2O-, -COO-, -OCO-, -CH2CH2-를 나타내는 것이 바람직하고, 단결합을 나타내는 것이 보다 바람직하다.
상기 일반식(LC)으로 표시되는 화합물은, 하기 일반식(LC6)
Figure pct00017
(식 중, RLC61 및 RLC62은 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타내며, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 CH2기는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO- 또는 -C≡C-로 치환되어도 되고, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 치환되어 있어도 되고, ALC61∼ALC63는 각각 독립하여 하기
Figure pct00018
(당해 구조 중 시클로헥실렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 CH2CH2기는 -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-로 치환되어 있어도 되고, 1,4-페닐렌기 중 1개 또는 2개 이상의 CH기는 질소 원자로 치환되어 있어도 된다) 중 어느 하나를 나타내고, ZLC61 및 ZLC62는 각각 독립하여 단결합, -CH=CH-, -C≡C-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -COO-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2- 또는 -CF2O-를 나타내고, miii1은 0∼3을 나타낸다. 단, 일반식(LC1)∼일반식(LC6)으로 표시되는 화합물을 제외한다)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물이 바람직하다.
RLC61 및 RLC62은, 각각 독립하여, 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하고, 알케닐기로서는 하기 구조를 나타내는 것이 가장 바람직하고,
Figure pct00019
(식 중, 환 구조에는 우단에서 결합하는 것으로 한다)
ALC61∼ALC63는 각각 독립하여 하기의 구조가 바람직하고,
Figure pct00020
ZLC61 및 ZLC62는 각각 독립하여 단결합, -CH2CH2-, -COO-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2- 또는 -CF2O-가 바람직하다.
일반식(LC6)은, 이하의 일반식(LC6-a) 내지 일반식(LC6-m)
Figure pct00021
(식 중, RLC61 및 RLC62은 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2∼7의 알케닐옥시기를 나타낸다)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 액정층에 사용되는 액정 매체는, 중합성 화합물을 첨가해서, 고분자 안정화 액정 조성물로 할 수도 있다. 고분자 안정화 액정 조성물은, 네마틱 액정 조성물에 폴리머 성분의 전구체인 모노머로서 첨가하는 것이 바람직하다. 모노머로서는, 하기 일반식(Ⅱ-a)
Figure pct00022
(식(Ⅱ-a) 중, R3 및 R4은 각각 독립하여 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,
C4 및 C5는 각각 독립하여 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 피리다진-3,6-디일기, 1,3-디옥산-2,5-디일기, 시클로헥센-1,4-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 2,6-나프틸렌기 또는 인단-2,5-디일기(이들 기 중 1,4-페닐렌기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 2,6-나프틸렌기 및 인단-2,5-디일기는, 비치환이거나 또는 치환기로서 불소 원자, 염소 원자, 메틸기, 트리플루오로메틸기 혹은 트리플루오로메톡시기를 1개 혹은 2개 이상 가질 수 있다)을 나타내고,
Z3 및 Z5는 각각 독립하여 단결합 또는 탄소 원자수 1 내지 15의 알킬렌기(당해 알킬렌기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자가 상호에 직접 결합하지 않는 것으로서, 각각 독립하여 산소 원자, -CO-, -COO- 또는 -OCO-로 치환되어 있어도 되고, 당해 알킬렌기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립하여 불소 원자, 메틸기 또는 에틸기로 치환되어 있어도 된다)을 나타내고,
Z4는, 단결합, -CH2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2CH2O-, -OCH2CH2-, -CH2CH2CH2O-, -OCH2CH2CH2-, -CH2CH2OCO-, -COOCH2CH2-, -CH2CH2COO-, -OCOCH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -COO- 또는 -OCO-를 나타내고,
n2은, 0, 1 또는 2를 나타낸다. 단, n2이 2를 나타낼 경우, 복수 있는 C4 및 Z4는 같아도 되고 달라도 된다),
일반식(Ⅱ-b)
Figure pct00023
(식(Ⅱ-b) 중, R5 및 R6은 각각 독립하여 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,
C6는 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 피리다진-3,6-디일기, 1,3-디옥산-2,5-디일기, 시클로헥센-1,4-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 2,6-나프틸렌기 또는 인단-2,5-디일기(이들 기 중 1,4-페닐렌기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 2,6-나프틸렌기 및 인단-2,5-디일기는, 비치환이거나 또는 치환기로서 불소 원자, 염소 원자, 메틸기, 트리플루오로메틸기 혹은 트리플루오로메톡시기를 1개 또는 2개 이상 가질 수 있다)을 나타내고,
C7는 벤젠-1,2,4-트리일기, 벤젠-1,3,4-트리일기, 벤젠-1,3,5-트리일기, 시클로헥산-1,2,4-트리일기, 시클로헥산-1,3,4-트리일기 또는 시클로헥산-1,3,5-트리일기를 나타내고,
Z6 및 Z8는 각각 독립하여 단결합 또는 탄소 원자수 1 내지 15의 알킬렌기(당해 알킬렌기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자가 상호에 직접 결합하지 않는 것으로서, 각각 독립하여 산소 원자, -CO-, -COO- 또는 -OCO-로 치환되어 있어도 되고, 당해 알킬렌기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립하여 불소 원자, 메틸기 또는 에틸기로 치환되어 있어도 된다)을 나타내고,
Z7는, 단결합, -CH2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2CH2O-, -OCH2CH2-, -CH2CH2CH2O-, -OCH2CH2CH2-, -CH2CH2OCO-, -COOCH2CH2-, -CH2CH2COO-, -OCOCH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -COO- 또는 -OCO-를 나타내고,
n3은, 0, 1 또는 2를 나타낸다. 단, n3이 2를 나타낼 경우, 복수 있는 C6 및 Z7는 같아도 되고 달라도 된다), 및 일반식(Ⅱ-c)
Figure pct00024
(식(Ⅱ-c) 중, R7은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, 6원환 T1, T2 및 T3는 각각 독립적으로,
Figure pct00025
중 어느 하나(단 m은 1 내지 4의 정수를 나타낸다)를 나타내고,
n4은 0 또는 1의 정수를 나타내고,
Y0, Y1 및 Y2는 각각 독립하여 단결합, -CH2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C≡C-, -CH=CH-, -CF=CF-, -(CH2)4-, -CH2CH2CH2O-, -OCH2CH2CH2-, -CH=CHCH2CH2- 또는 -CH2CH2CH=CH-를 나타내고,
Y3는 단결합, -O-, -COO-, 또는 -OCO-를 나타내고,
R8은 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 탄소 원자수 1 내지 20의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 20의 알케닐기, 탄소 원자수 1 내지 20의 알콕시기, 또는 탄소 원자수 1 내지 20의 탄화수소기를 나타낸다)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 중합성 화합물(Ⅱ)이다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매체 중에는, 광 조사에 의한 액정층에의 예기치 않은 악영향을 방지할 목적으로, HALS 등의 광안정제, 벤조트리아졸계나 벤조페논계의 광흡수제, 힌더드페놀계의 산화방지제 등 각종 첨가제를 사용해도 된다.
중합 가능한 액정 화합물을 경화해서 이루어지는 광학 이방성 분자 또는 상변화 가능한 고분자 액정)
(광학 이방성 분자)
본 발명에 따른 광학 이방성 분자는, 중합 가능한 액정 화합물을 경화해서 이루어지고, 광학 이방성을 나타내는 분자를 포함하는 것이 바람직하며, 광학 이방성을 나타내는 고분자를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는, 본 발명에 따른 광학 이방성 분자는, 광학 이방층을 구성하는 성분으로서, 중합성 액정 화합물(또는 중합 가능한 액정 화합물이라고도 한다)로부터 얻어진 고분자인 것이 바람직하고, 후술의 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물로부터 얻어진 고분자인 것이 보다 바람직하다. 또한, 광학 이방층은, 중합 가능한 액정 화합물을 갖는 중합성 액정 조성물로부터 얻어져도 된다.
본 발명에 있어서 사용되는, 중합 가능한 액정 화합물로서는, 단독 또는 다른 화합물과의 조성물에 있어서 액정성을 나타내고, 적어도 1개 이상의 중합성 관능기를 갖는 화합물이면, 특히 한정은 없으며, 공지 관용의 것을 사용할 수 있다.
예를 들면, Handbook of Liquid Crystals(D. Demus, J. W. Goodby, G. W. Gray, H. W. Spiess, V. Vill 편집, Wiley-VCH사 발행, 1998년), 계간화학총설 No.22, 액정의 화학(니혼가가쿠카이편,1994년), 또는, 일본국 특개평7-294735호 공보, 일본국 특개평8-3111호 공보, 일본국 특개평8-29618호 공보, 일본국 특개평11-80090호 공보, 일본국 특개평11-116538호 공보, 일본국 특개평11-148079호 공보, 등에 기재되어 있는 바와 같은, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기 등의 구조가 복수 이어진 메소겐이라 불리는 강직한 부위와, 비닐기, 아크릴기, (메타)아크릴기 같은 중합성 관능기를 갖는 봉상 중합성 액정 화합물, 또는 일본국 특개2004-2373호 공보, 일본국 특개2004-99446호 공보에 기재되어 있는 바와 같은 말레이미드기를 갖는 봉상 중합성 액정 화합물을 들 수 있다. 그 중에서도, 중합성기를 갖는 봉상 액정 화합물이, 액정 온도 범위로서 실온 전후의 저온을 포함하는 것을 만들기 쉬워 바람직하다.
본 발명에 따른 액정층에 포함되는 액정성 화합물인 중합성 액정 화합물은, 구체적으로는 이하의 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00026
식 중, P2는 중합성 관능기를 나타내고, S1는 탄소 원자수 1∼18의 알킬렌기를 나타내고(당해 알킬렌기 중의 수소 원자는, 1개 이상의 할로겐 원자, CN기, 또는 중합성 관능기를 갖는 탄소 원자수 1∼8의 알킬기에 의해 치환되어 있어도 되고, 이 기 중에 존재하는 1개의 CH2기 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 CH2기는 각각 상호에 독립하여, -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCO-O-에 의해 치환되어 있어도 된다), X1는 -O-, -S-, -OCH2-, -CH2O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -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-, -CH=CH-, -N=N-, -CH=N-N=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내고(단, P2-S1, 및 S1-X1는, -O-O-, -O-NH-, -S-S- 및 -O-S-기를 포함하지 않는다), q1은 0 또는 1을 나타내고, MG는 메소겐기를 나타내고, R2은, 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 또는 탄소 원자수 1 내지 12의 직쇄 또는 분기 알킬기를 나타내며, 당해 알킬기는 직쇄상이어도 되고 분기해 있어도 되고, 당해 알킬기는 1개의 -CH2- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립하여 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-에 의해서 치환되어도 되고, 혹은 R2은, 일반식(Ⅱ-a)
Figure pct00027
(식 중, P3는 중합성 관능기를 나타내고, S2는, S1에서 정의된 것과 동일한 것을 나타내고, X2는, X1에서 정의된 것과 동일한 것을 나타내고(단, P3-S2, 및 S2-X2는, -O-O-, -O-NH-, -S-S- 및 -O-S-기를 포함하지 않는다), q2는 0 또는 1을 나타낸다)을 나타내고,
상기 MG로 표시되는 메소겐기는, 일반식(Ⅱ-b)
Figure pct00028
(식 중, B1, B2 및 B3은 각각 독립적으로, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-시클로헥세닐기, 테트라히드로피란-2,5-디일기, 1,3-디옥산-2,5-디일기, 테트라히드로티오피란-2,5-디일기, 1,4-비시클로(2,2,2)옥틸렌기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 피라진-2,5-디일기, 티오펜-2,5-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 2,6-나프틸렌기, 페난트렌-2,7-디일기, 9,10-디히드로페난트렌-2,7-디일기, 1,2,3,4,4a,9,10a-옥타히드로페난트렌-2,7-디일기, 1,4-나프틸렌기, 벤조[1,2-b:4,5-b']디티오펜-2,6-디일기, 벤조[1,2-b:4,5-b']디셀레노펜-2,6-디일기, [1]벤조티에노[3,2-b]티오펜-2,7-디일기, [1]벤조셀레노페노[3,2-b]셀레노펜-2,7-디일기, 또는 플루오렌-2,7-디일기를 나타내고, 치환기로서 1개 이상의 F, Cl, CF3, OCF3, CN기, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼8의 알카노일기, 탄소 원자수 1∼8의 알카노일옥시기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시카르보닐기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기, 탄소 원자수 2∼8의 알케노일기, 탄소 원자수 2∼8의 알케노일옥시기, 및/또는 일반식(Ⅱ-c)
Figure pct00029
(식 중, P4는 중합성 관능기를 나타내고,
S3는, S1에서 정의된 것과 동일한 것을 나타내고, X3는, -O-, -COO-, -OCO-, -OCH2-, -CH2O-, -CH2CH2OCO-, -COOCH2CH2-, -OCOCH2CH2-, 또는 단결합을 나타내고, q3는 0 또는 1을 나타내고, q4는 0 또는 1을 나타낸다(단, P4-S3, 및 S3-X3는, -O-O-, -O-NH-, -S-S- 및 -O-S-기를 포함하지 않는다))을 갖고 있어도 되고, Z1 및 Z2는 각각 독립하여, -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CHCOO-, -OCOCH=CH-, -CH2CH2COO-, -CH2CH2OCO-, -COOCH2CH2-, -OCOCH2CH2-, -C=N-, -N=C-, -CONH-, -NHCO-, -C(CF3)2-, 할로겐 원자를 가져도 되는 탄소 원자수 2∼10의 알킬기 또는 단결합을 나타내고, r1은 0, 1, 2 또는 3을 나타내고, B1, 및 Z1이 복수 존재하는 경우는, 각각, 동일해도 되고, 달라도 된다)으로 표시된다.
P2, P3 및 P4는, 각각 독립하여, 하기의 식(P-2-1) 내지 식(P-2-20)으로 표시되는 중합성기에서 선택되는 치환기를 나타내는 것이 바람직하다.
Figure pct00030
이들 중합성 관능기 중, 중합성을 높이는 관점에서, 식(P-2-1), (P-2-2), (P-2-7), (P-2-12), (P-2-13)이 바람직하고, 식(P-2-1), (P-2-2)이 보다 바람직하다.
상기 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물 중, 분자 내에 1개의 중합성 관능기를 갖는 단관능 중합성 액정 화합물로서, 하기 일반식(Ⅱ-2-1)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00031
식 중, P2, S1, X1, q1 및, MG는, 각각, 상기 일반식(Ⅱ)의 정의와 같은 것을 나타내고, R21은, 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 1개의 -CH2- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립하여 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -NH-, -N(CH3)-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-에 의해서 치환되어도 되는, 탄소 원자수 1 내지 12의 직쇄 또는 분기 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 12의 직쇄 또는 분기 알케닐기를 나타내고, 당해 알킬기, 알케닐기가 갖는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 할로겐 원자, 시아노기에 의해서 치환되어도 되고, 복수 치환되어 있을 경우 각각 동일해도 되고, 달라도 된다. 일반식(Ⅱ-2-1)의 예로서, 하기 일반식(Ⅱ-2-1-1)∼(Ⅱ-2-1-4)으로 표시되는 화합물을 들 수 있지만, 하기의 일반식으로 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00032
식 중, P2, S1, X1, 및, q1은, 각각, 상기 일반식(Ⅱ)의 정의와 같은 것을 나타내고,
B11, B12, B13, B2, B3은, 상기 일반식(Ⅱ-b)의 B1∼B3의 정의와 같은 것을 나타내며, 각각, 동일해도 되고, 달라도 되며,
Z11, Z12, Z13, Z2는, 상기 일반식(Ⅱ-b)의 Z1∼Z3의 정의와 같은 것을 나타내며, 각각, 동일해도 되고, 달라도 되며,
R21은, 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 1개의 -CH2- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립하여 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -NH-, -N(CH3)-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-에 의해서 치환되어도 되는, 탄소 원자수 1 내지 12의 직쇄 또는 분기 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 12의 직쇄 또는 분기 알케닐기를 나타내고, 당해 알킬기, 알케닐기가 갖는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 할로겐 원자, 시아노기에 의해서 치환되어도 되고, 복수 치환되어 있을 경우 각각 동일해도 되고, 달라도 된다.
상기 일반식(Ⅱ-2-1-1)∼(Ⅱ-2-1-4)으로 표시되는 화합물로서는, 이하의 식(Ⅱ-2-1-1-1)∼식(Ⅱ-2-1-1-26)으로 표시되는 화합물이 예시되지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00033
Figure pct00034
Figure pct00035
Figure pct00036
식 중, Rc은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, m은 0∼18의 정수를 나타내고, n은 0 또는 1을 나타내고, R21은, 상기 일반식(Ⅱ-2-1-1)∼(Ⅱ-2-1-4)의 정의와 같은 것을 나타내지만, R21은, 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 1개의 -CH2-가 -O-, -CO-, -COO-, -OCO-에 의해서 치환되어도 되는, 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄 알킬기 또는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄 알케닐기를 나타내는 것이 바람직하고,
상기 환상기는, 치환기로서 1개 이상의 F, Cl, CF3, OCF3, CN기, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼8의 알카노일기, 탄소 원자수 1∼8의 알카노일옥시기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시카르보닐기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기, 탄소 원자수 2∼8의 알케노일기, 탄소 원자수 2∼8의 알케노일옥시기를 갖고 있어도 된다.
분자 내에 1개의 중합성 관능기를 갖는 단관능 중합성 액정 화합물의 합계 함유량은, 사용하는 중합성 액정 화합물의 합계량 중, 0∼90질량% 함유하는 것이 바람직하며, 5∼85질량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 10∼80질량% 함유하는 것이 특히 바람직하다. 광학 이방체의 배향성을 중시할 경우에는 하한값을 10질량% 이상으로 하는 것이 바람직하며, 20질량% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 강직성을 중시할 경우에는 상한값을 80질량% 이하로 하는 것이 바람직하며, 70질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
상기 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물 중, 분자 내에 2개의 중합성 관능기를 갖는 2관능 중합성 액정 화합물로서, 하기 일반식(Ⅱ-2-2)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00038
식 중, P2, S1, X1, q1, MG, X2, S2, q2, P3는, 각각, 상기 일반식(Ⅱ)의 정의와 같은 것을 나타낸다. 일반식(Ⅱ-2-2)의 예로서, 하기 일반식(Ⅱ-2-2-1)∼(Ⅱ-2-2-4)으로 표시되는 화합물을 들 수 있지만, 하기의 일반식으로 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00039
식 중, P2, S1, X1, q1, MG, X2, S2, q2, P3는, 각각, 상기 일반식(Ⅱ)의 정의와 같은 것을 나타내고,
B11, B12, B13, B2, B3은, 상기 일반식(Ⅱ-b)의 B1∼B3의 정의와 같은 것을 나타내며, 각각, 동일해도 되고, 달라도 되며,
Z11, Z12, Z13, Z2는, 상기 일반식(Ⅱ-b)의 Z1∼Z3의 정의와 같은 것을 나타내며, 각각, 동일해도 되고, 달라도 된다.
상기 일반식(Ⅱ-2-2-1)∼(Ⅱ-2-2-4)으로 표시되는 화합물 중, 일반식(Ⅱ-2-2-2)∼(Ⅱ-2-2-4)으로 표시되는, 화합물 중에 3개 이상의 환 구조를 갖는 화합물을 사용하면, 배향성이 우수하기 때문에 바람직하며, 화합물 중에 3개의 환 구조를 갖는 일반식(Ⅱ-2-2-2)으로 표시되는 화합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
상기 일반식(Ⅱ-2-2-1)∼(Ⅱ-2-2-4)으로 표시되는 화합물로서는, 이하의 식(Ⅱ-2-2-1-1)∼식(Ⅱ-2-2-1-21)으로 표시되는 화합물이 예시되지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00040
Figure pct00041
Figure pct00042
Figure pct00043
식 중, Rd 및 Re은, 각각 독립하여 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,
상기 환상기는, 치환기로서 1개 이상의 F, Cl, CF3, OCF3, CN기, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼8의 알카노일기, 탄소 원자수 1∼8의 알카노일옥시기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시카르보닐기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기, 탄소 원자수 2∼8의 알케노일기, 탄소 원자수 2∼8의 알케노일옥시기를 갖고 있어도 된다. m1, m2는 각각 독립하여 0∼18의 정수를 나타내고, n1, n2, n3, n4는 각각 독립하여 0 또는 1을 나타낸다.
2개의 중합성 관능기를 갖는 액정 화합물은, 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있지만, 1종∼5종이 바람직하며, 2종∼5종이 보다 바람직하다.
분자 내에 2개의 중합성 관능기를 갖는 2관능 중합성 액정 화합물의 합계 함유량은, 사용하는 중합성 액정 화합물의 합계량 중, 0∼90질량% 함유하는 것이 바람직하며, 10∼85질량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 15∼80질량% 함유하는 것이 특히 바람직하다. 강직성을 중시할 경우에는 하한값을 30질량% 이상으로 하는 것이 바람직하며, 50질량% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 광학 이방체의 배향성을 중시할 경우에는 상한값을 80질량% 이하로 하는 것이 바람직하며, 70질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
3개 이상의 중합성 관능기를 갖는 다관능 중합성 액정 화합물로서는, 3개의 중합성 관능기를 갖는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물 중, 분자 내에 3개의 중합성 관능기를 갖는 다관능 중합성 액정 화합물로서, 하기 일반식(Ⅱ-2-3)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00044
식 중, P2, S1, X1, q1, MG, X2, S2, q2, P3, X3, q4, S3, q3, P4는, 각각, 상기 일반식(Ⅱ)의 정의와 같은 것을 나타낸다. 일반식(Ⅱ-2-3)의 예로서, 하기 일반식(Ⅱ-2-3-1)∼(Ⅱ-2-3-8)으로 표시되는 화합물을 들 수 있지만, 하기의 일반식으로 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00045
Figure pct00046
식 중, P2, S1, X1, q1, MG, X2, S2, q2, P3, X3, q4, S3, q3, P4는, 각각, 상기 일반식(Ⅱ)의 정의와 같은 것을 나타내고,
B11, B12, B13, B2, B3은, 상기 일반식(Ⅱ-b)의 B1∼B3의 정의와 같은 것을 나타내며, 각각, 동일해도 되고, 달라도 되며,
Z11, Z12, Z13, Z2는, 상기 일반식(Ⅱ-b)의 Z1∼Z3의 정의와 같은 것을 나타내며, 각각, 동일해도 되고, 달라도 된다.
상기 일반식(Ⅱ-2-3-1)∼(Ⅱ-2-3-8)으로 표시되는 화합물로서는, 이하의 식(Ⅱ-2-3-1-1)∼식(Ⅱ-2-3-1-6)으로 표시되는 화합물이 예시되지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00047
Figure pct00048
식 중, Rf, Rg 및 Rh은, 각각 독립하여 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Ri, Rj 및 Rk은 각각 독립하여 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1∼6의 알킬기, 탄소수 1∼6의 알콕시기, 시아노기를 나타내고, 이들 기가 탄소수 1∼6의 알킬기, 혹은 탄소수 1∼6의 알콕시기일 경우, 전부가 미치환이거나, 또는 1개 또는 2개 이상의 할로겐 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, 상기 환상기는, 치환기로서 1개 이상의 F, Cl, CF3, OCF3, CN기, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼8의 알카노일기, 탄소 원자수 1∼8의 알카노일옥시기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시카르보닐기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기, 탄소 원자수 2∼8의 알케노일기, 탄소 원자수 2∼8의 알케노일옥시기를 갖고 있어도 된다.
m4∼m9는 각각 독립하여 0∼18의 정수를 나타내고, n4∼n9는 각각 독립하여 0 또는 1을 나타낸다.
3개 이상의 중합성 관능기를 갖는 다관능 중합성 액정 화합물은, 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
분자 내에 3개 이상의 중합성 관능기를 갖는 다관능 중합성 액정 화합물의 합계 함유량은, 사용하는 중합성 액정 화합물의 합계량 중, 0∼80질량% 함유하는 것이 바람직하며, 0∼60질량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 0∼40질량% 함유하는 것이 특히 바람직하다. 광학 이방체의 강직성을 중시할 경우에는, 하한값을 10질량% 이상으로 하는 것이 바람직하며, 20질량% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 30질량% 이상으로 하는 것이 특히 바람직하고, 한편, 저경화수축성을 중시할 경우에는 상한값을 60질량% 이하로 하는 것이 바람직하며, 50질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 40질량% 이하로 하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 중합성 액정 조성물에는, 상기 중합성 액정 화합물을 복수 종 혼합해서 사용하는 것이 바람직하다. 상기 적어도 1종 이상의 단관능 중합성 액정 화합물과, 적어도 1종 이상의 2관능 중합성 액정 화합물 및/또는 다관능 중합성 액정 화합물을 병용해서 사용하면, 경화수축이 억제되고 밀착성이 향상하기 때문에 바람직하다. 그 중에서도, 본 발명의 중합성 액정 조성물을 사용해서 광학 이방체로 했을 때에, 배향성을 향상시키고 싶을 경우, 단관능 중합성 액정 화합물로서, 화합물 중에 3개 이상의 환 구조를 갖는 상기(Ⅱ-2-1-2)∼(Ⅱ-2-1-4)에서 선택되는 화합물을 사용하고, 2관능 중합성 액정 화합물로서, 화합물 중에 3개 이상의 환 구조를 갖는 상기(Ⅱ-2-2-2)∼(Ⅱ-2-2-4)에서 선택되는 화합물을 사용해서 중합성 액정 화합물의 혼합물로 하는 것이 바람직하고, 화합물 중에 3개의 환 구조를 갖는 상기(Ⅱ-2-1-2)으로 표시되는 화합물과, 상기(Ⅱ-2-2-2)으로 표시되는 화합물을, 사용하는 중합성 액정 화합물의 합계량 중 70질량% 이상으로 되도록 병용한 혼합물로 하는 것이 보다 바람직하고, 상기(Ⅱ-2-1-2)으로 표시되는 화합물과, 상기(Ⅱ-2-2-2)으로 표시되는 화합물을, 사용하는 중합성 액정 화합물의 합계량 중 75질량% 이상으로 되도록 병용한 혼합물로 하는 것이 특히 바람직하다.
(고분자 액정)
본 발명에 따른 고분자 액정은, 공지의 고분자 액정을 사용할 수 있다. 고분자 액정은, 액정을 나타내는 기능을 부여하는 부분 구조(메소겐)을 갖고, 상기 액정을 나타내는 기능을 부여하는 부분 구조로서는, 어떠한 구조여도 된다. 메소겐은, 고분자 주쇄 중에 도입되어 있어도 되고, 고분자 측쇄에 도입되어 있어도 된다. 또한, 가교 부위에 도입되어 있어도 된다.
고분자 액정으로서는, 폴리불화비닐리덴 등의 강유전성 폴리머, 네마틱 액정성을 나타내는 측쇄형 액정 폴리머, 주쇄형 액정 폴리머 등이 바람직하다. 상기 측쇄형 액정 폴리머로서는, 어떠한 것이어도 되지만, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이소시아네이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리아크릴아미드, 폴리실록산 등의 유도체를 들 수 있다. 바람직하게는, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리실록산 등의 유도체이다. 예를 들면, 에키쇼벤란헨슈이인카이편, 액정 편람, 마루젠, 2000년 제3장, 제8절의 「고분자 액정」에 기재되어 있는 것을 들 수 있다.
「광배향층」
본 발명에 따른 광배향층은, 황색도(YI)가 0.001<YI<100이다. 황색도(YI)가 이러한 범위이면, 배향층의 배향 규제력이 증대했음에 의해, 액정성 화합물에 있어서의 액정 분자의 배향 흐트러짐, 특히 배향층의 경계 영역 근방의 액정 배향의 흐트러짐을 저감하고, 상기 배향층으로부터 떨어진 위치에 있어서의 액정 분자의 배향 흐트러짐을 저감할 수 있다.
본 발명에 따른 광배향층은, 광배향성 성분으로 구성되는 것이 보다 바람직하고, 또한 자외선 흡수제를 포함하는 것이 더 바람직하다. 또한, 상기 광배향 성분은, 광응답성 분자를 1종 이상 포함하는 것이면 된다. 상기 광응답성 분자는, 광에 응답해서 이량화(二量化)에 의해 가교 구조를 형성하는 광응답성 이량화형 분자, 광에 응답해서 이성화(異性化)해 편광축에 대해서 대략 수직 또는 평행으로 배향하는 광응답성 이성화형 분자, 및 광에 응답해서 고분자쇄가 절단하는 광응답성 분해형 고분자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이 바람직하고, 광응답성 이성화형 분자가 감도, 배향 규제력의 점에서 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 광응답성 이성화형 분자로서는 이색성(二色性) 색소가 바람직하고, 구체적인 구조는 일반식(아)로 표시되는 아조 화합물, 또는 이 중합체가 특히 바람직하다.
(일반식(아))
Figure pct00049
(일반식(아) 중, R1 및 R2은 각각 독립하여 히드록시기, 또는 (메타)아크릴로일기, (메타)아크릴로일옥시기, (메타)아크릴로일아미노기, 비닐기, 비닐옥시기 및 말레이미드기로 이루어지는 군에서 선택되는 중합성 관능기를 나타내고, 식 중, A1 및 A2는 각각 독립하여 단결합 또는 알콕시기에 의해서 치환되어 있어도 되는 2가의 탄화수소기를 나타내고, B1 및 B2는 각각 독립하여 단결합, -O-, -CO-O-, -O-CO-, -CO-NH-, -NH-CO-, -NH-CO-O- 또는 -O-CO-NH-를 나타내지만, R1 및 R2의 결합에 있어서, -O-O- 결합을 형성하지 않고, m 및 n은 각각 독립하여 0∼4의 정수를 나타내고(단, m 또는 n이 2 이상일 때, 복수 있는 A1, B1, A2 및 B2는 같아도 되고 달라도 되며, 2개의 B1 또는 B2의 사이에 끼워진 A1 또는 A2는 알콕시기에 의해서 치환되어 있어도 되는 2가의 탄화수소기를 나타낸다), R3∼R6은 각각 독립하여, 수소 원자, 할로겐 원자, 할로겐화알킬기, 알릴옥시기, 시아노기, 니트로기, 알킬기, 히드록시알킬기, 알콕시기, 카르복시기 또는 그 알칼리 금속염, 알콕시카르보닐기, 할로겐화메톡시기, 히드록시기, 설포기 혹은 그 알칼리 금속염, 아미노기, 카르바모일기, 설파모일기, -OR7(단 R7은, 탄소 원자수 1∼6의 저급알킬기, 탄소 원자수 3∼6의 시클로알킬기 또는 탄소 원자수 1∼6의 저급알콕시기로 치환된 탄소 원자수 1∼6의 저급알킬기를 나타낸다), 탄소 원자수 1∼4의 히드록시알킬기 또는 -CONR8R9(R8 및 R9은, 각각 독립하여 수소 원자 또는 탄소 원자수 1∼6의 저급알킬기를 나타낸다), 또는 (메타)아크릴로일기, (메타)아크릴로일옥시기, (메타)아크릴로일아미노기, 비닐기, 비닐옥시기 및 말레이미드기로 이루어지는 군에서 선택되는 중합성 관능기를 나타내고, X는, 단결합, -CH=CH-, -NR10-(단, R10은, 수소 원자 또는 탄소수 20 이하의 탄화수소기를 나타낸다), -NH-CO-NH-, -S-, 또는 -CH2-를 나타내고, G1 및 G2는 각각 독립하여 1,4-페닐렌기와 같은 페닐렌기; 2,6-나프탈렌디일기와 같은 아릴렌기를 나타내고, 페닐렌기 또는 아릴렌기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립하여 히드록시기, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 설포기, 설포기의 알칼리 금속염, 탄소 원자 1∼7개의 알킬기, 알콕시기, 알카노일기에 의해 치환되어도 된다.
일반식(아)에 있어서, R1 또는 R2의 적어도 하나가 중합성 관능기이면 광이나 열에 대한 안정성이 증대해 바람직하다. 중합성 관능기 중에서는, 특히 (메타)아크릴로일옥시기가 바람직하다. 또한, 말레이미드기는, 중합개시제가 불요해지므로 바람직하다. R1이 히드록시기일 경우, m은 0인 것이 바람직하고, R1이 중합성 관능기일 경우, m은 1∼3의 정수를 나타내는 것이 바람직하고, 1 또는 2가 보다 바람직하다. R2이 히드록시기일 경우, n은 0인 것이 바람직하고, R2이 중합성 관능기일 경우 n은 1∼3의 정수를 나타내는 것이 바람직하며, 1 또는 2가 보다 바람직하다.
A1 및 A2는 각각 독립하여 단결합, 또는 알콕시기에 의해서 치환되어 있어도 되는 2가의 탄화수소기를 나타내지만, 2가의 탄화수소기로서는, 메틸렌기, 에틸렌기, 트리메틸렌기, 테트라메틸렌기, 펜타메틸렌기, 헥사메틸렌기, 헵타메틸렌기, 옥타메틸렌기, 노나메틸렌기, 데카메틸렌기, 운데카메틸렌기, 도데카메틸렌기와 같은 탄소수 1∼18의 직쇄상 알킬렌기; 1-메틸에틸렌기, 1-메틸트리에틸렌기, 2-메틸트리에틸렌기, 1-메틸테트라에틸렌기, 2-메틸테트라에틸렌기, 1-메틸펜타메틸렌기, 2-메틸펜타메틸렌기, 3-메틸펜타메틸렌기와 같은 탄소수 1∼18의 분지상(分枝狀) 알킬렌기; p-페닐렌기와 같은 페닐렌기; 2,6-나프탈렌디일기와 같은 아릴렌기를 들 수 있으며, 알콕시기에 의해서 치환되어 있는 2가의 탄화수소기로서는, 상술한 탄소수 1∼18의 직쇄상 알킬렌기 또는 분지상 알킬렌기의 탄소 원자의 하나가 산소 원자로 치환한 치환기, 2-메톡시-1,4-페닐렌기, 3-메톡시-1,4-페닐렌기, 2-에톡시-1,4-페닐렌기, 3-에톡시-1,4-페닐렌기, 2,3,5-트리메톡시-1,4-페닐렌기와 같은 탄소수 1∼18의 직쇄상 또는 분지상 알콕시기를 갖는 페닐렌기가 바람직하다.
B1 및 B2는 각각 독립하여 단결합, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-가 바람직하다.
R3∼R6에 있어서 할로겐 원자로서는, 불소 원자나 염소 원자를 들 수 있다. 할로겐화알킬기로서는, 트리클로로메틸기나 트리플루오로메틸기를 들 수 있다. 할로겐화메톡시기로서는, 클로로메톡시기나 트리플루오로메톡시기 등을 들 수 있다. 알콕시기로서는, 알킬기 부분이, 탄소 원자수 1∼6의 저급알킬기, 탄소 원자수 3∼6의 시클로알킬기 또는 탄소 원자수 1∼6의 저급알콕시기로 치환된 탄소 원자수 1∼6의 저급알킬기를 들 수 있다. 또한, 탄소 원자수 1∼6의 저급알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 1-메틸에틸기 등을 들 수 있다. 탄소 원자수 1∼6의 저급알콕시기로 치환된 탄소 원자수 1∼6의 저급알킬기로서는, 메톡시메틸기, 1-에톡시에틸기, 테트라히드로피라닐기 등을 들 수 있다. 히드록시알킬기로서는, 탄소 원자수 1∼4의 히드록시알킬기를 들 수 있으며, 구체적으로는 히드록시메틸기, 1-히드록시에틸기, 2-히드록시에틸기, 1-히드록시프로필기, 2-히드록시프로필기, 3-히드록시프로필기, 1-히드록시부틸기 등을 들 수 있다. 카르바모일기로서는, 알킬기 부분이 탄소 원자수 1∼6인 것을 들 수 있으며, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 1-메틸에틸기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 할로겐 원자, 카르복시기, 할로겐화메틸기, 할로겐화메톡시기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 히드록시메틸기, 카르바모일기, 디메틸카르바모일기 또는 시아노기가 바람직하고, 카르복시기, 히드록시메틸기 또는 트리플루오로메틸기는 양호한 배향성이 얻어지는 점에서 특히 바람직하다.
또한, R3 및 R4은, 4,4'-비스(페닐아조)비페닐 골격의 양단의 페닐렌기의 메타 위치에 치환해 있으면, 우수한 광배향막이 얻어지고, R5 및 R6은, 4,4'-비스(페닐아조)비페닐 골격의 2,2' 위치에 치환해 있으면, 우수한 광배향성이 얻어져, 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 일반식(아)으로 표시되는 아조 화합물은, 그 중에서도, 이하의 일반식(이)이 바람직하다.
(일반식 이)
Figure pct00050
일반식(이)에 있어서, R3∼R6은 일반식(아)의 R3∼R6과 같은 의미를 나타낸다.
할로겐 원자로서는, 불소 원자나 염소 원자를 들 수 있다. 할로겐화메틸기로서는, 트리클로로메틸기나 트리플루오로메틸기를 들 수 있다. 할로겐화메톡시기로서는, 클로로메톡시기나 트리플루오로메톡시기 등을 들 수 있다.
R7의 탄소 원자수 1∼6의 저급알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 1-메틸에틸기 등을 들 수 있다. R7로 표시되는 탄소 원자수 1∼6의 저급알콕시기로 치환된 탄소 원자수 1∼6의 저급알킬기로서는, 메톡시메틸기, 1-에톡시에틸기, 테트라히드로피라닐기 등을 들 수 있다. 탄소 원자수 1∼4의 히드록시알킬기로서는, 히드록시메틸기, 1-히드록시에틸기, 2-히드록시에틸기, 1-히드록시프로필기, 2-히드록시프로필기, 3-히드록시프로필기, 1-히드록시부틸기 등을 들 수 있다.
R8 및 R9로 표시되는 탄소 원자수 1∼6의 알킬기로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 1-메틸에틸기 등을 들 수 있다.
이들 중에서도, 할로겐 원자, 카르복시기, 할로겐화메틸기, 할로겐화메톡시기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 히드록시메틸기, 카르바모일기, 디메틸카르바모일기, 시아노기가 바람직하고, 카르복시기, 히드록시메틸기 또는 트리플루오로메틸기는 양호한 배향성이 얻어지는 점에서 특히 바람직하다.
또한, R3 및 R4은, 4,4'-비스(페닐아조)비페닐 골격의 양단의 페닐렌기의, 아조기로부터 보았을 때 메타 위치에 치환해 있으면, 우수한 광배향성이 얻어져, 특히 바람직하다.
R5 및 R6은 각각 독립하여, 카르복시기, 설포기, 니트로기, 아미노기, 알콕시카르보닐기 또는 히드록시기를 나타낸다. 단, 카르복시기, 설포기는, 리튬, 나트륨, 칼륨 등의 알칼리 금속과 염을 형성하고 있어도 된다.
이들 R5 및 R6은, 4,4'-비스(페닐아조)비페닐 골격의 2,2' 위치에 치환해 있으면, 우수한 광배향성이 얻어져, 특히 바람직하다.
일반식(이)에 있어서의 R5 및 R6은, 광배향 성능이나 그 밖의 특성에 가장 영향을 주는 부위인 것으로 추정되며, R5 및 R6에 도입할 수 있는 치환기의 종류나 조합에 따라, 다양한 특성이 얻어진다. 상기 R5 및 R6이 카르복시기 또는 그 염, 설포기 또는 그 염이면, 유리나 ITO 등의 투명 전극에 대해서 친화성이 높으며, 기판 표면에 균일하게 광배향막을 형성할 수 있기 때문에 바람직하다. 상기 일반식(이)으로 표시되는 화합물은, 단체(單體)여도 되고, 일반식(이)으로 표시되는 화합물의 범위 내의 R3∼R6이 각각 다른 화합물을 복수 혼합해서 사용해도 된다.
상기 일반식(아)나 (이)으로 표시되는 화합물의 예로서는, 예를 들면 하기 구조의 화합물을 들 수 있다. 이 중 중합체의 중량 평균 분자량은, 도공하기 쉬운 용액의 점도로 하고, 도공 후의 건조 피막의 내열성을 유지하며, 배향 규제력을 크게 하는 관점에서, 5000∼1000000이 바람직하며, 10000∼500000이 특히 바람직하다.
Figure pct00051
Figure pct00052
Figure pct00053
Figure pct00054
Figure pct00055
Figure pct00056
Figure pct00057
본 발명에 따른 일반식(아)으로 표시되는 아조 화합물은, 그 중에서도, 이하의 일반식(로-1)이 바람직하다.
(일반식 로-1)
Figure pct00058
일반식(로-1) 중, R11 및 R12은 각각 독립하여, 히드록시, 또는 (메타)아크릴로일기, (메타)아크릴로일옥시기, (메타)아크릴아미드기, 비닐기, 비닐옥시기 및 말레이미드기로 이루어지는 군에서 선택되는 중합성 관능기를 나타낸다. X11는, R11이 히드록시기일 경우, 단결합을 나타내고, R11이 중합성 관능기일 경우, -(A1-B1)m-으로 표시되는 연결기를 나타내고, X12는, R12이 히드록시기일 경우, 단결합을 나타내고, R12이 중합성 관능기일 경우, -(A2-B2)n-으로 표시되는 연결기를 나타낸다. 여기에서, A1는 R11에 결합하는 것으로 하고, A2는 R12에 결합하는 것으로 한다. A1 및 A2는 각각 독립하여 단결합 또는 2가의 탄화수소기를 나타내고, B1 및 B2는 각각 독립하여 단결합, -O-, -CO-O-, -O-CO-, -CO-NH-, -NH-CO-, -NH-CO-O- 또는 -O-CO-NH-를 나타낸다. m 및 n은 각각 독립하여 0∼4의 정수를 나타낸다. 단, m 또는 n이 2 이상일 때, 복수 있는 A1, B1, A2 및 B2는 같아도 되고 달라도 된다. 단, 2개의 B1 또는 B2의 사이에 끼워진 A1 또는 A2는, 단결합이 아닌 것으로 한다.
R13 및 R14은 각각 독립하여, 수소 원자, 할로겐 원자, 카르복시기, 할로겐화메틸기, 할로겐화메톡시기, 시아노기, 니트로기, -OR17(단 R17은, 탄소 원자수 1∼6의 저급알킬기, 탄소 원자수 3∼6의 시클로알킬기 또는 탄소 원자수 1∼6의 저급알콕시기로 치환된 탄소 원자수 1∼6의 저급알킬기를 나타낸다), 탄소 원자수 1∼4의 히드록시알킬기 또는 -CONR18R19(R18 및 R19은, 각각 독립하여 수소 원자 또는 탄소 원자수 1∼6의 저급알킬기를 나타낸다) 또는 메톡시카르보닐기를 나타낸다. 단, 카르복시기는 알칼리 금속과 염을 형성하고 있어도 된다. R15 및 R16은 각각 독립하여, 카르바모일기 또는 설파모일기를 나타낸다.
일반식(로-1)의 화합물 중, R11 및 R12이 히드록시기이고, R13 및 R14이 탄소 원자수 1∼4의 히드록시알킬기인 화합물이 바람직하고, R11 및 R12이 히드록시기이고, R13 및 R14이 히드록시메틸기인 화합물이 특히 바람직하다.
Figure pct00059
Figure pct00060
Figure pct00061
Figure pct00062
Figure pct00063
Figure pct00064
Figure pct00065
Figure pct00066
본 발명에 따른 일반식(아)으로 표시되는 아조 화합물은, 그 중에서도, 이하의 일반식(로-2)이 보다 바람직하다.
(일반식 로-2)
Figure pct00067
일반식(2-2) 중, R21 및 R22은 각각 독립하여, 수소 원자, 탄소 원자수 1∼6의 알킬기 혹은 탄소 원자수 1∼6의 알콕시기를 나타내고, A11 및 A12는 각각 독립하여, 치환기로서 아미노기 및 설포기를 갖는 나프탈렌환, 또는 치환기로서 아미노기 및 설포기를 갖는 벤젠환을 나타낸다. 단 설포기는 알칼리 금속과 염을 형성하고 있어도 된다. 일반식(로-2)으로 표시되는 화합물로서는, R21 및 R22이 각각 독립하여, 수소 원자, 메틸기, 또는 메톡시기인 것이 바람직하다.
Figure pct00068
Figure pct00069
Figure pct00070
Figure pct00071
Figure pct00072
Figure pct00073
Figure pct00074
Figure pct00075
일반식(아)으로 표시되는 화합물은, 물 또는 극성 유기 용매에 높은 용해성을 나타내며, 또한 유리 등에 대해서 양호한 친화성을 나타낸다. 당해 화합물을 물 또는 극성 유기 용매에 용해해서 이루어지는 용액을, 기재에 도포한 후, 물 또는 극성 유기 용매를 제거하는 것 만으로, 기재 상에 균일하며, 또한 안정한 도막을 형성할 수 있다.
또한, 일반식(아)으로 표시되는 화합물은, 단독으로 사용할 수도 있고, 2종류 이상의 화합물을 혼합해서 사용할 수도 있다.
상기 일반식(이)으로 표시되는 화합물과, 일반식(로-1)으로 표시되는 화합물, 일반식(로-2)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1개의 화합물(로)과 병용해서 사용함으로써, 감도를 유지하면서, 내열성이 우수한 광배향막을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 광응답성 분자의 구체적인 구조는, 이하의 일반식(1A), (1B) 및 이하의 일반식(2)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종으로 표시되는 광응답성 이량화형 고분자가 바람직하다. 또한, 상기 광응답성 분자는, 일반식(4) 및/또는 일반식(5)으로 표시되는 화합물을 중합해서 이루어지는 광응답성 이량화형 고분자인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광응답성 분자는, 하기의 일반식(1A) 또는 (1B) :
Figure pct00076
(상기 일반식(1) 중, Sp는, 단결합, -(CH2)u-(식 중, u는 1∼20을 나타낸다), -OCH2-, -CH2O-, ―COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2CF2- 및 -C≡C-으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 2가의 연결기이고, 이들의 치환기에 있어서 비인접의 CH2기의 1개 이상은 독립하여, -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -Si(CH3)2-O-Si(CH3)2―, -NR-, -NR-CO-, -CO-NR-, -NR-CO-O-, -O-CO-NR-, -NR-CO-NR-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 -O-CO-O-(식 중, R은 독립하여 수소 또는 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기를 나타낸다)로 치환할 수 있고,
A1, A2는 각각 독립하여,
(a) 트랜스-1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 메틸렌기 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 메틸렌기는 -O-, -NH- 또는 -S-로 치환되어도 된다),
(b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 -CH=는 -N=로 치환되어도 된다), 및
(c) 1,4-시클로헥세닐렌기, 2,5-티오페닐렌기, 2,5-퓨라닐렌기, 1,4-비시클로(2.2.2)옥틸렌기, 나프탈렌-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 및 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기
로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 나타내고, 상기한 기(a), 기(b) 또는 기(c)는 각각 무치환이거나 또는 1개 이상의 수소 원자가 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 메틸기 또는 메톡시기에 의해서 치환되어 있어도 되고,
Z1, Z2 및 Z3는, 각각 독립하여, 단결합, -O-, -(CH2)u-(식 중, u는 1∼20을 나타낸다), -OCH2-, -CH2O-, ―COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2CF2- 또는 -C≡C-를 나타내지만, 이들 치환기에 있어서 비인접의 CH2기의 1개 이상은 독립하여, -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -Si(CH3)2-O-Si(CH3)2―, -NR-, -NR-CO-, -CO-NR-, -NR-CO-O-, -O-CO-NR-, -NR-CO-NR-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 -O-CO-O-(식 중, R은 독립하여 수소 또는 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기를 나타낸다)로 치환할 수 있고,
X는, -O-, 단결합, -NR- 또는 페닐렌기이고,
Rb은, 중합성기, 알콕시기, 시아노기 또는 탄소 원자수 1∼12개의 불화알킬기이고,
m은, 0, 1, 또는 2이고,
Mb 및 Md은 각각 독립하여 동일해도 되며 달라도 되고, 이하의 일반식(U-1)∼(U-13)의 어느 1종의 모노머 단위를 나타내고,
Figure pct00077
(상기 일반식(U-1)∼(U-10) 중, 파선은 Sp에의 결합을 나타내고, Ra은 독립하여 수소 원자, 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기, 페닐기, 할로겐 원자를 나타내고, 각각의 구조 중의 임의의 수소 원자는 불소 원자, 염소 원자, 메틸기, 페닐기, 메톡시기에 의해서 치환되어 있어도 되고,
상기 일반식(U-11)∼(U-13) 중, 파선은 Sp에의 결합을 나타내고, R1은 4가의 환 구조, R2은 3가의 유기기, R3은 수소 원자, 수산기, 탄소 원자수 1∼15개의 알킬기, 탄소 원자수 1∼15개의 알콕시기를 나타낸다)
y 및 w는, 코폴리머의 몰분율을 나타내고, 0<y≤1 또한, 0≤w<1이고, n은 4∼100,000을 나타내고, Mb 및 Md의 모노머 단위는 각각 독립하여 1종류여도 되고 2종류 이상의 다른 단위로 되어 있어도 된다)
으로 표시되는 광응답성 이량화형 고분자, 그 가수분해물 또는 가수분해물의 축합물인 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명에 따른 일반식(1)으로 표시되는 광응답성 분자의 바람직한 형태로서, Z2가 단결합인 광응답성 이량화형 고분자가 바람직하다. 또, 상기 3가의 유기기는, 벤젠, 비페닐, 디페닐에테르, 디페닐에탄, 디페닐메탄, 디페닐아민에서 선택되는 골격이 바람직하다.
또한, 4가의 환 구조로서는 예를 들면 이하의 식(1.1)∼(1.26)을 들 수 있다.
Figure pct00078
Figure pct00079
본 발명에 따른 광응답성 분자는, 하기의 일반식(2) :
Figure pct00080
(상기 일반식(2) 중, M1 및 M2은 각각 서로 독립하여, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 2-클로로아크릴레이트, 2-페닐아크릴레이트, 저급알킬기로 N-치환되어 있어도 되는 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 2-클로로아크릴아미드, 2-페닐아크릴아미드, 비닐에테르, 비닐에스테르, 스티렌 유도체 및 실록산류로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 반복 단위이고,
M3은, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 2-클로로아크릴레이트, 2-페닐아크릴레이트, 저급알킬기로 N-치환되어 있어도 되는 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 2-클로로아크릴아미드, 2-페닐아크릴아미드, 비닐에테르, 비닐에스테르, 아크릴산 또는 메타크릴산의 직쇄상 혹은 분기상 알킬에스테르, 아크릴산 또는 메타크릴산의 알릴에스테르, 알킬비닐에테르 또는 에스테르, 페녹시알킬아크릴레이트 혹은 페녹시알킬메타크릴레이트 또는 히드록시알킬아크릴레이트 혹은 히드록시알킬메타크릴레이트, 페닐알킬아크릴레이트 또는 페닐알킬메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 스티렌, 4-메틸스티렌 및 실록산류로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 반복 단위이고,
A1, B1, C1, A2, B2 및 C2는 각각 서로 독립하여,
(a) 트랜스-1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 메틸렌기 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 메틸렌기는 -O-, -NH- 또는 -S-로 치환되어도 된다),
(b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 -CH=는 -N=로 치환되어도 된다), 및
(c) 1,4-시클로헥세닐렌기, 2,5-티오페닐렌기, 2,5-퓨라닐렌기, 1,4-비시클로(2.2.2)옥틸렌기, 나프탈렌-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 및 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기
로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 나타내고, 상기한 기(a), 기(b) 또는 기(c)는 각각 무치환이거나 또는 1개 이상의 수소 원자가 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 메틸기 또는 메톡시기에 의해서 치환되어 있어도 되고,
S1 및 S2는 각각 서로 독립하여, 불소 원자, 염소 원자 또는 시아노기로 1 이상 치환된 직쇄상 혹은 분기상 알킬렌기(-(CH2)r-) 또는 -(CH2)r-L-(CH2)s-(식 중, L은, 단결합 또는 -O-, -COO-, -OOC-, -NR1-, -NR1-CO-, -CO-NR1-, -NR1-COO-, -OCO-NR1-, -NR1-CO-NR1-, -CH=CH- 또는 -C≡C-를 의미하며, 그때에 R1은 수소 원자 또는 저급알킬기를 의미하고, r 및 s는, r+s≤24라는 조건 하에서 1∼20의 정수이고,)이고,
D1, D2는 각각 서로 독립하여, -O-, -NR2-, 또는 하기의 식(d)∼(f) :
(d) 트랜스-1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 메틸렌기 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 메틸렌기는 -O-, -NH- 또는 -S-로 치환되어도 된다),
(e) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 -CH=는 -N=로 치환되어도 된다), 및
(f) 1,4-시클로헥세닐렌기, 2,5-티오페닐렌기, 2,5-퓨라닐렌기, 1,4-비시클로(2.2.2)옥틸렌기, 나프탈렌-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 및 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기
로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 포함하고, 상기한 기(d), 기(e) 또는 기(f)는 각각 무치환이거나 또는 1개 이상의 수소 원자가 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 메틸기 또는 메톡시기에 의해서 치환되어 있어도 됨을 의미하며, 그때에 R2은 수소 원자 또는 저급알킬기이고,
X1, X2, Y1 및 Y2는 각각 서로 독립하여, 수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 경우에 따라서는 불소 원자로 치환되고 그리고 CH2기 또는 복수의 비인접 CH2기가 경우에 따라서는 -O-, -COO-, -OOC- 및/또는 -CH=CH-로 교환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1∼12의 알킬기를 의미하고,
Z1a, Z1b, Z2a 및 Z2b는 각각 서로 독립하여, 단결합, -(CH2)t-, -O-, -CO-, -CO-O-, -O-OC-, -NR4-, -CO-NR4-, -NR4-CO-, -(CH2)u-O-, -O-(CH2)u-, -(CH2)u-NR4- 또는 -NR4-(CH2)u-이고, 그때에 R4은 수소 원자 또는 저급알킬기를 의미하고; t는 1∼4의 정수를 의미하고; u는 1∼3의 정수이고,
p1, p2, q1 및 q2는 각각 서로 독립하여, 0 또는 1이고,
R1a 및 R2a은 각각 서로 독립하여, 수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 또는 탄소 원자수 1∼20의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬기, 알콕시기, 알킬-COO-, 알킬-CO-NR3 또는 알킬-OCO기를 의미하며, 그때에 R3은 수소 원자 또는 저급알킬기를 의미하며, 상기 알킬기 또는 상기 알콕시기의 1 이상의 수소 원자는, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기 또는 니트로기로 치환되어도 되고, 상기 알킬기 또는 상기 알콕시기의 CH2기 또는 복수의 비인접 CH2기가 -O-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환되어도 되고,
n1, n2 및 n3은 0<n1≤1, 0≤n2<1 및 0≤n3≤0.5의 코모노머의 몰분율이다)
으로 표시되는 광응답성 이량화형 고분자인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 일반식(1)으로 표시되는 광응답성 분자는, 이하의 일반식(3) :
Figure pct00081
(상기 일반식(2) 중, X는 6∼12이고, Y는 0∼2이고, R1∼R4은 각각 독립하여, 수소 원자 또는 탄소 원자수 1∼5개의 알콕시기이고, R30은, 식(2-a) 또는 식(2-b) :
Figure pct00082
이고, 식(2-a) 중의 R31은 중합성기, 탄소 원자수 1∼10개의 알콕시기, 시아노기 또는 탄소 원자수 1∼12개의 불화알킬기이고, j는 0 이상 6 이하의 정수이다)으로 표시되는 광응답성 이량화형 고분자인 것이 보다 바람직하다.
또, 본 발명에 따른 알킬기 및 알콕시기는 모두 직쇄상, 환상 또는 분기상이 바람직하고, 모두 직쇄상 또는 분기상이 보다 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 「알킬기」의 예로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 이소프로필기, 이소부틸기, t-부틸기, 3-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기 등을 들 수 있다. 또, 본 명세서 중에 있어서, 알킬기의 예는 공통이며, 각각의 알킬기의 탄소 원자수의 수에 따라서 적의 상기 예시에서 선택된다.
본 발명에 따른 「알콕시기」의 예는, 상기 알킬기에 산소 원자가 직접 결합한 기인 것이 바람직하며, 예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기(n-프로폭시기, i-프로폭시기), 부톡시기, 펜틸옥시기, 옥틸옥시기가 보다 바람직하다. 또, 본 명세서 중에 있어서, 알콕시기의 예는 공통이며, 각각의 알콕시기의 탄소 원자수의 수에 따라서 적의 상기 예시에서 선택된다.
본 발명에 따른 광응답성 분자는, 이하의 일반식(4) 및/또는 일반식(5)으로 표시되는 화합물을 중합해서 이루어지는 광응답성 이량화형 고분자인 것이 바람직하다.
Figure pct00083
(식 중, R201 및 R202은 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼30의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기, 수소 원자 또는 불소 원자를 포함하는 중합성 관능기를 나타내고, 당해 알킬기의 1개 또는 2개 이상의 -CH2-기는 산소 원자 또는 황 원자가 상호에 직접 결합하지 않는 것으로서 -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -O-SO2-, -SO2-O-, -CH=CH-, -C≡C-, 시클로프로필렌기 또는 -Si(CH3)2-로 치환되어도 되고, 또한 알킬기의 1개 또는 그 이상의 수소 원자가 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 혹은 CN기로 치환되어 있어도 되고, 중합성기를 갖고 있어도 되고, 상기 알킬기가 축합 또는 스피로환식계를 포함하는 것이어도 되고, 상기 알킬기가 1개 또는 2개 이상의 헤테로 원자를 포함할 수 있는 1개 또는 2개 이상의 방향족 또는 지방족의 환을 포함하는 것이어도 되며, 또한 이들 환은 알킬기, 알콕시기, 할로겐으로 임의로 치환되어 있어도 되고,
Z201 및 Z202는 각각 독립하여 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CO-N(Ra)-, -N(Ra)-CO-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=CH-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH- 또는 단결합을 나타내고, -CO-N(Ra)- 또는 -N(Ra)-CO-에 있어서의 Ra은 수소 원자 또는 탄소 원자수 1∼4의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기를 나타내고,
A201 및 A202는 각각 독립하여 페닐렌기, 시클로헥실렌기, 디옥솔란디일기, 시클로헥세닐렌기, 비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 피페리딘디일기, 나프탈렌디일기, 데카히드로나프탈렌디일기, 테트라히드로나프탈렌디일기, 또는 인단디일기에서 선택되는 환식기를 나타내고, 상기 페닐렌기, 나프탈렌디일기, 테트라히드로나프탈렌디일기, 또는 인단디일기는 환 내의 1개 또는 2개 이상의 -CH=기가 질소 원자로 치환되어도 되고, 상기 시클로헥실렌기, 디옥솔란디일기, 시클로헥세닐렌기, 비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 피페리딘디일기, 데카히드로나프탈렌디일기, 테트라히드로나프탈렌디일기, 또는 인단디일기는 환 내의 1개 또는 2개의 인접해 있지 않은 -CH2-기가, -O- 및/또는 -S-로 치환되어도 되고, 상기 환식기의 1개 또는 그 이상의 수소 원자가, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, CN기, NO2기, 혹은, 1개 또는 2개 이상의 수소 원자가 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어도 되는, 탄소 원자수 1∼7의 갖는 알킬기, 알콕시기, 알킬카르보닐기 또는 알콕시카르보닐기로 치환되어 있어도 되고,
n201 및 n202은 각각 독립하여 1∼3의 정수를 나타내고,
P201 및 P202는 각각 독립하여, 신나모일, 쿠마린, 벤질리덴프탈디이미드, 칼콘, 아조벤젠, 스틸벤 등의 광배향성기를 나타내고, P201는 1가기, P202는 2가기이다.
또한, 본 발명에 있어서, 일반식(4) 또는 일반식(5)으로 표시되는 화합물에 있어서, 적어도 한쪽의 단부가 중합성 관능기를 구비하는 것이 바람직하며, 즉, 일반식(5)에 있어서는 R201 또는 R202의 적어도 어느 한쪽이 중합성 관능기인 것이 바람직하다.
보다 바람직한 화합물로서, 신나모일기를 갖는 일반식(6), 쿠마린기를 갖는 일반식(7), 벤질리덴프탈디이미드기를 갖는 일반식(8)의 화합물을 들 수 있다.
Figure pct00084
일반식(6), (7), 및 (8) 중, R201, R202, A201, A202, Z201, Z202, n201 및 n202의 정의는 식(4) 및 (5)에 있어서의 것과 같고,
R203, R204, R205, R206 및 R207은 각각 독립하여 할로겐 원자(F, Cl, Br, I), 메틸기, 메톡시기, -CF3, -OCF3, 카르복시기, 설포기, 니트로기, 아미노기, 또는 히드록시기를 나타내고,
n203은 0∼4의 정수를 나타내고, n204은 0∼3의 정수를 나타내고, n205은 0∼1의 정수를 나타내고, n206은 0∼4의 정수를 나타내고, n207은 0∼5의 정수를 나타낸다.
본 발명에 있어서, 광에 응답해서 고분자쇄가 절단하는 광응답성 분해형 고분자로서는, 테트라카르복시산이무수물과 디아민 화합물과의 축합에 의해 제조하는 것이 바람직하다.
상기 테트라카르복시산이무수물로서는, 이하의 식(A-1)∼식(A-43) :
Figure pct00085
Figure pct00086
Figure pct00087
Figure pct00088
Figure pct00089
Figure pct00090
Figure pct00091
을 들 수 있다. 이상과 같은 화합물 중에서도, 식(A-14), 식(A-15), 식(A-16), 식(A-17), 식(A-20), 식(A-21), 식(A-28), 식(A-29), 식(A-30), 또는 식(A-31)이 바람직하며, 식(A-14), 식(A-21)이 특히 바람직하다.
상기 디아민 화합물로서는, 이하의 식(Ⅲ-1)∼(Ⅷ-17)을 들 수 있다.
Figure pct00092
Figure pct00093
Figure pct00094
Figure pct00095
Figure pct00096
Figure pct00097
Figure pct00098
Figure pct00099
(상기 식(Ⅷ-12) 중, R1∼R10 중 2개는 일급아미노기, 나머지는 수소 원자 또는 일급아미노기 이외의 1가의 유기기이고, 각각 동일해도 달라도 된다)
Figure pct00100
으로 들 수 있는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 식(1)∼(5)의 신남산 골격을 구비한 디아민 화합물에 관해서는, 광에 응답해서 이량화하는 것도 가능하기 때문에, 광응답성 이량화형 고분자로서도 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 광응답성 분해형 고분자의 중량 평균 분자량은, 3000∼300000인 것이 바람직하며, 5000∼100000인 것이 보다 바람직하고, 10000∼50000인 것이 더 바람직하고, 10000∼30000인 것이 특히 바람직하다.
상기 광응답성 분해형 고분자에 있어서, 분자쇄를 절단할 때에 사용되는 광은, 200∼400㎚인 것이 바람직하며, 200∼280㎚인 것이 보다 바람직하고, 240∼280㎚인 것이 더 바람직하다.
그 밖의 광응답성 이성화형 분자로서는, 테트라카르복시산이무수물과 디아민 화합물과의 합성에 의해 제조되는 것으로서, 또한 상기 테트라카르복시산이무수화합물과 디아민과의 적어도 한쪽에 디아조 결합을 구비하고 있는 고분자가 바람직하다.
디아조 결합을 구비하고 있는 테트라카르복시산이무수물로서는, 이하의 식(1-8)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
Figure pct00101
또한, 디아조 결합을 구비하고 있는 디아민 화합물로서는, 이하의 식(I-1)∼(I-7) :
Figure pct00102
으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 광응답성 이성화형 고분자의 바람직한 형태로서는, 디아조 결합을 구비하고 있는 디아민 화합물로서 식(I-1)∼(I-7)을 선택하는 경우는, 테트라카르복시산이무수물로서 식(1-8) 및 식(A-1)∼(A-43)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에 따른 광응답성 이성화형 고분자의 바람직한 형태로서는, 디아조 결합을 구비하고 있는 테트라카르복시산이무수물로서 식(1-8)을 선택하는 경우는, 디아민 화합물로서 식(I-1)∼(I-7) 및 식(Ⅲ-1)∼(Ⅷ-11), (I) 및 (1)∼(5)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
상기 광응답성 이성화형 고분자에 있어서, 광에 응답해서 이성화해 편광축에 대하여 대략 수직으로 배향할 때에 사용되는 광은, 200∼500㎚인 것이 바람직하며, 300∼500㎚인 것이 보다 바람직하고, 300∼400㎚인 것이 더 바람직하다.
본 발명에 따른 광응답성 이성화형 고분자의 중량 평균 분자량은, 10000∼800000인 것이 바람직하며, 10000∼400000인 것이 보다 바람직하고, 50000∼400000인 것이 더 바람직하고, 50000∼300000인 것이 특히 바람직하다.
상기 중량 평균 분자량(Mw)은, GPC(겔침투 크로마토그래피, Gel Permeation Chromatography) 측정의 결과 얻어진 것이다.
본 발명에 따른 광배향층은, 광응답성 배향제로부터 형성되는 것이 바람직하다. 상기 광응답성 배향제는, 용매 성분 및 광배향성 성분을 포함하고, 황색도(YIS)가 0.001<YIS<500인 것이 바람직하며, 0.005<YIS<300인 것이 보다 바람직하고, 0.008<YIS<150인 것이 더 바람직하다. 그 때문에, 본 발명에 따른 광응답성 배향제는 용액인 것이 바람직하다. 또한, 상기 광배향성 성분으로서는, 상술한 광응답성 분자가 바람직하다.
이에 따라, 액정층에 대한 광배향층의 배향 규제력을 큰 상태로 할 수 있어, 액정 표시 소자의 정세도를 높여, 액정층과 광배향층과의 경계 영역 근방의 액정 배향의 흐트러짐을 저감하고, 또는 액정 분자의 배향 상태를 고도로 균질하게 해, 표시의 품질을 높일 수 있기 때문이다. 또한, 액정층의 배향 흐트러짐을 저감해, 보상막 중의 배향 결함, 패턴 리타더의 경계 영역에 있어서의 배향 흐트러짐, 또는 렌티큘러 렌즈의 두께에 의한 배향 흐트러짐을 억제해, 화상 표시 장치의 표시 품질을 높일 수 있기 때문이다.
또한 광학 이방층의 분자를 배향시키는 광배향층의 경우, 광응답성 배향제의 황색도(YIS)를 0.001<YIS<500으로 하는 것, 또는 화상 표시 장치로서, 광배향층의 황색도(YI)를 특정 범위(예를 들면, 광배향층이 형성된 기판의 황색도를 0.001<YI<100)로 하는 것은, 광응답성 배향제에 포함되는 광에 응답해서 광학 이방층을 구성하는 분자에 대한 배향 규제력을 유기하는 광배향성 분자의 π전자의 공역장(共役長)을 길게 하는 것을 의미하며, 분자 전체의 강직성 또는 액정 분자가 갖는 메소겐 구조와 유사한 구조로 되기 때문에, 광배향성 분자 즉 광응답성 배향제와 광학 이방성을 나타내는 분자와의 친화성을 늘려, 상기 분자에 대한 배향 규제력을 크게 할 수 있다. 이에 따라, 화상 표시 장치에 있어서는, 보상막 중의 배향 결함, 패턴 리타더의 경계 영역에 있어서의 배향 흐트러짐, 또는 렌티큘러 렌즈의 두께에 의한 배향 흐트러짐을 저감해 배향의 균질성을 높일 수 있다. 어느 것도 배향 규제력을 크게 함에 의해서 광학 이방층의 분자의 배향 흐트러짐을 저감해 고정세인 화상 표시 장치로 할 수 있다.
또한, 액정 매체의 액정 분자를 배향시키는 광배향층의 경우, 광응답성 액정 배향제의 황색도(YIS)를 0.001<YIS<500으로 하는 것, 또는 액정 표시 소자로서, 광배향층의 황색도(YI)를 특정 범위(예를 들면, 광배향층이 형성된 기판의 황색도를 0.001<YI<100)로 하는 것은, 광응답성 액정 배향제에 포함되는 광에 응답해서 액정에 대한 배향 규제력을 유기하는 광배향성 분자의 π전자의 공역장을 길게 하는 것을 의미하며, 분자 전체의 강직성 또는 액정 분자가 갖는 메소겐 구조와 유사한 구조로 되기 때문에, 광배향성 분자 즉 광응답성 액정 배향제와 액정 분자와의 친화성을 늘려, 액정 분자에 대한 배향 규제력을 크게 할 수 있다. 이에 따라, 액정 표시 소자에 있어서는 액정의 배향 결함을 감소시켜, 액정성 화합물의 두께 방향의 배향의 균질성을 높일 수 있다. 어느 것도 배향 규제력을 크게 함에 의해서 액정의 배향 흐트러짐을 저감해 고정세인 액정 표시 소자로 할 수 있다.
본 발명에 따른 용매 성분은, 광응답성 분자를 용해시키는 것이면 특히 제한되는 것은 아니고, 사용하는 광응답성 분자의 성질에 따라서 적의 선택할 수 있는 것이며, 예를 들면, 광응답성 분자를 용해시키는 용매로서는, 물, γ-부티로락톤 등의 락톤계; 시클로펜탄온, 시클로헥산온, MEK, MIBK 등의 케톤계; 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등의 에스테르계, NMP(N-메틸-2-피롤리돈)를 들 수 있다. 또한, 기판에의 도포성을 높일 목적인 용매로서, 2-메톡시에탄올, 2-부톡시에탄올(부틸셀로솔브), 카르비톨(디에틸렌글리콜모노에틸에테르) 등의 알코올에테르계; 톨루엔 등의 톨루엔계를 필요에 따라 용매에 더해도 된다.
본 발명에 따른 광응답성 배향제에 있어서의 광응답성 분자의 농도는, 0.1∼10질량%인 것이 바람직하며, 0.2∼10질량%인 것이 보다 바람직하고, 0.5∼10질량%가 더 바람직하고, 0.5∼7질량%가 보다 더 바람직하다.
광응답성 분자가 0.1∼10질량%의 범위이면, 용해의 용이함, 용액의 여과의 용이함, 용액의 안정성, 건조 두께의 도막의 표면 균질성의 관점에서 바람직하다.
본 발명에 따른 광응답성 배향제를 스크린 인쇄에 의해 기판에 도포하는 경우는, 상기 광응답성 액정제의 점도가 20∼50m㎩·s로 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 잉크젯법에 의해 기판에 성막하는 경우는, 양호한 액적을 형성해 노즐 헤드의 눈막힘을 더 방지할 목적으로, 용액의 점도가 3∼15m㎩·s로 되도록 조정하는 것이 바람직하며, 표면 장력은 20∼50N/m로 되도록 조정하는 것이 바람직하고, 용매의 비점은 150∼220℃의 범위인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 광응답성 배향제는, 필요에 따라 추가로 320㎚ 이하, 바람직하게는 280㎚ 이하, 더 바람직하게는 250㎚ 이하의 자외선을 흡수하는 자외선 흡수제를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광응답성 배향제에 자외선 흡수제를 포함하면, 옐로 인덱스가 높은 재료인 광응답성 분자는 배향을 위한 광흡수대(光吸收帶)가 가시광 영역에 치우쳐 있기 때문에, 배향 처리에 사용하는 자외선 처리 공정에 영향을 미치지 않고 액정 소자를 자외선으로부터 보호할 수 있다.
본 발명에 따른 자외선 흡수제로서는, 유기계 자외선 흡수제여도 되고 무기계 자외선 흡수제여도 특히 제한되는 경우는 없지만, 배향층이나 배향막의 막두께나 투명성의 관점에서 유기계 자외선 흡수제가 바람직하다. 상기 자외선 흡수제로서는, 벤조에이트계, 벤조트리아졸계, 벤조페논계, 환상 이미노에스테르계, 힌더드아민계 및 그들의 조합을 들 수 있다.
본 발명에 있어서 규정하는 흡광도가 보다 단파장인 자외선을 흡수하는 것이면 특히 한정되지 않는다. 이들 중에서도 벤조에이트계가 보다 바람직하다.
상기 벤조에이트계, 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 아크릴로니트릴계 자외선 흡수제로서는 예를 들면 3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤조산2,4-디-tert-부틸페닐, 2-[2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시메틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시에틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시프로필)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2,2'-디히드록시-4,4'-디메톡시벤조페논, 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논, 2,4-디-tert-부틸-6-(5-클로로벤조트리아졸-2-일)페놀, 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(5-클로로(2H)-벤조트리아졸-2-일)-4-메틸-6-(tert-부틸)페놀, 2,2'-메틸렌비스(4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-(2H-벤조트리아졸-2-일)페놀 등을 들 수 있다. 환상 이미노에스테르계 자외선 흡수제로서는 예를 들면 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사지논-4-온), 2-메틸-3,1-벤조옥사진-4-온, 2-부틸-3,1-벤조옥사진-4-온, 2-페닐-3,1-벤조옥사진-4-온 등을 들 수 있다. 그러나 특히 이들로 한정되는 것은 아니다.
이들 자외선 흡수제는, 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상의 자외선 흡수제를 병용해서 사용해도 된다. 복수 종류 조합하면, 개별의 파장의 자외선을 동시에 흡수시킬 수 있으므로, 보다 자외선 흡수 효과를 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 자외선 흡수제는, 광응답성 배향제 중, 0∼5.0질량% 포함되어 있는 것이 바람직하며, 0.01∼1.0질량% 포함되어 있는 것이 보다 바람직하고, 0.1∼1.0질량% 포함되어 있는 것이 더 바람직하다.
자외선 흡수제가 광응답성 배향제 중, 0.01∼5.0질량% 포함되어 있으면, 광배향층으로 했을 경우, 자외선으로부터 효율적으로 액정 표시 소자를 보호할 수 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 소자의 제조 방법은, 기판 상에 본 발명에 따른 광응답성 배향제를 도포한 후, 상기 도포면을 가열함에 의해 기판 상에 도막을 형성하는 것이 바람직하다(공정(1)).
본 발명에 따른 광응답성 배향제는, 상술한 광응답성 분자를 포함하는 용액인 것이 바람직하다. 상기 광응답성 분자는, 광이성화형으로서 아조계 유도체, 광분해형으로서 폴리이미드계 유도체 및 2량화형으로서 신남산 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 중합체 및 상기 유기 용매를 함유하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 광응답성 배향제를, 바람직하게는 오프셋 인쇄법, 스핀 코트법, 롤코터법 또는 잉크젯 인쇄법에 의해 각각 도포한다. 여기에, 기판으로서는, 예를 들면 플로트 유리, 소다 유리 등의 유리; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리(지환식 올레핀) 등의 플라스틱으로 이루어지는 투명 기판을 사용할 수 있다. (제1) 기판의 일면에 마련되는 투명 도전막으로서는, 산화주석(SNO2)으로 이루어지는 NESA막, 산화인듐-산화주석(In2O3-SNO2)으로 이루어지는 ITO막 등을 사용해도 된다. 또한, 패터닝된 투명 도전막을 얻기 위해서는, 예를 들면 패턴 없는 투명 도전막을 형성한 후 포토·에칭에 의해 패턴을 형성하는 방법이나, 투명 도전막을 형성할 때에 원하는 패턴을 갖는 마스크를 사용하는 방법 등에 채용할 수 있다. 상기 광응답성 배향제의 도포에 있어서는, 기판 표면 및 투명 도전막과 도막과의 접착성을 더 양호하게 하기 위하여, 기판 표면을 관능성 실란 화합물, 관능성 티타늄 화합물 등의 공지의 방법으로 미리 표면 처리를 해도 된다.
상기 광응답성 배향제를 도포한 후, 필요에 따라 프리베이크를 행해도 되고, 그 경우의 프리베이크 온도는, 바람직하게는 30∼200℃이다. 또한, 상기 프리베이크 시간은, 바람직하게는 0.25∼10분이다. 그 후, 용제를 완전히 제거하고, 필요에 따라서 미반응 성분 등을 제거하는 것을 목적으로 해서 소성 공정을 행하는 것이 바람직하다. 이때의 소성 온도는, 바람직하게는 80∼300℃이다. 소성 시간은, 바람직하게는 5∼200분이다. 이렇게 해서, 형성되는 막의 막두께는, 바람직하게는 0.001∼1㎛이다.
또한, 본 발명의 광응답성 배향제에 함유되는 중합체가, 폴리아믹산 또는 이미드환 구조와 아믹산 구조를 갖는 이미드화 중합체일 경우에는, 도막 형성 후에 추가로 가열함에 의해서 탈수 폐환 반응을 진행시켜, 보다 이미드화된 도막으로 해도 된다.
본 발명에 따른 액정 표시 소자의 제조 방법은, 상기 기판 상에 형성된 광응답성 분자(필요에 따라 자외선 흡수제)를 포함하는 도막에 광 조사하는 것이 바람직하다(공정(2)). 상기 도막에 대해서 조사하는 광으로서는, 150∼800㎚의 파장의 광을 포함하는 자외선 또는 가시광선을 사용할 수 있으며, 200∼400㎚의 파장의 광을 포함하는 자외선이 바람직하다. 또한, 사용하는 광응답성 분자의 종류에 따라 적의 상기 파장을 조정한다. 구체적으로는, 분해형 광배향층용 광응답성 분자의 경우는 254㎚, 이량화형 광배향층용 광응답성 분자의 경우는 313㎚, 이성화형 광배향층용 광응답성 분자의 경우는 365㎚를 사용한다.
상기 조사광의 광원으로서는, 저압 수은 램프, 고압 수은 램프, 중수소 램프, 메탈할라이드 램프, 아르곤 공명 램프, 제논 램프, 엑시머 레이저 등을 사용할 수 있다. 또, 상기 바람직한 파장 영역의 자외선은, 광원을, 예를 들면 필터, 회절 격자 등과 병용하는 수단 등에 의해 얻을 수 있다. 광의 조사량으로서는, 바람직하게는 100J/㎡ 이상 100,000J/㎡ 이하이다.
그 후, 상기 도막 상에 중합성 액정을 도포하고, 필요에 따라 용매를 제거하고 배향시킨 후 자외선 또는 가열 등에 의해 중합성 액정을 경화한다. 또한 장치의 구조에 따라서, 보상막이나 패턴 리타더 및 렌티큘러 렌즈 등은 액정 표시 소자의 기판의 액정측의 면에 형성하는 것도 가능하며, 그때, 패턴 리타더 및 렌티큘러 렌즈 등은 편광판과 관찰자의 사이에 배치할 필요가 있다.
본 발명에 따른 광배향층은 맞닿는 액정층의 종류로 나눠서 이하 상세히 설명한다.
(액정 매체의 액정 분자를 배향시키는 광배향층)
본 발명에 따른 액정 표시 소자에 있어서, 제1 광배향층 또는 제2 광배향층의 황색도(YI)가 0.001<YI<100이며, 0.001<YI<50인 것이 바람직하고, 0.001<YI<10인 것이 보다 바람직하고, 0.005<YI<10인 것이 더 바람직하고, 0.01<YI<10인 것이 특히 바람직하다. 상기 광배향층의 황색도는, 제1 광배향층을 형성한 제1 기판 또는 제2 광배향층을 형성한 제2 기판의 황색도(YIL)로부터 후술하는 방법에 의해 구할 수 있다.
본 발명에 따른 화상 표시 소자(특히 액정 표시 소자)에 있어서, 큰 배향 규제력이나 짧은 배향 처리 시간을 중시하는 경우는, 제1 광배향층 또는 제2 광배향층의 황색도(YI)가 0.01<YI<100이 바람직하며, 0.1<YI<100이 보다 바람직하고, 0.5<YI<50이 더 바람직하고, 2<YI<10이 보다 더 바람직하다. 이 범위의 YI에서는 배향 처리에 사용되는 자외선의 흡수 효율이 높아 처리 시간을 짧게 할 수 있으며, 또한 배향막 중에 형성되는 배향 분자의 밀도가 많아져 액정 분자의 배향을 보다 촉진할 수 있기 때문인 것으로 생각된다. 한편, 본 발명에 따른 액정 표시 소자에 있어서, 장기 신뢰성을 중시하는 경우는, 제1 광배향층 또는 제2 광배향층의 황색도(YI)가 0.001<YI<50이 바람직하며, 0.001<YI<10이 보다 바람직하고, 0.001<YI<7이 더 바람직하고, 0.002<YI<2가 보다 더 바람직하다. 이 범위의 YI에서는 배향 규제력을 가진 채로 셀화 공정이나 패널의 자외선 폭로 등에 의한 배향막의 변화를 억제할 수 있기 때문에, 장기 신뢰성을 실현할 수 있을 것으로 생각된다.
광배향막이 형성된 기판의 황색도가 0.001∼100의 범위이면, 배향성을 극도로 높일 수 있다. 이에 따라, 액정 표시 소자에 있어서는 액정의 배향 결함을 감소시켜, 액정성 화합물의 두께 방향의 배향의 균질성을 높일 수 있다. 어느 것도 배향 규제력을 크게 함에 의해서 액정의 배향 흐트러짐을 저감해 고정세인 액정 표시 소자로 할 수 있다. 또한, 옐로 인덱스가 높은 재료는 공역장이 길어져 분자의 메소겐으로서의 효과가 높아졌기 때문에 배향성이 향상했을 것으로 생각된다. 옐로 인덱스가 높은 재료는 배향을 위한 광흡수대가 가시광 영역에 치우쳐 있기 때문에, 액정 소자를 자외선으로부터 보호하기 위해 배향층에 자외선 흡수제를 함유시킬 수 있다. 높은 액정 배향 성능을 나타내고, 배향 규제력이 높아졌음에 의해 액정의 배향 불량점을 감소시키고, 광누설을 감소해 콘트라스트를 올린다.
본 발명에 따른 황색도는, JIS 7373 2006년도(구JIS K7105 : 측정 파장은 380∼780㎚이며, C광원 램프를 사용해서 5㎚마다 투과율을 측정)에 따라서 황색도를 산출하고 있다. 구체적으로는, 후술의 실시예에 기재하고 있는 바와 같이, 측정 대상물을 광로장 1㎜, 또는 10㎜의 투명셀에 넣고, 분광 광도계(JASCO사제 V-560)를 사용해서 측정하고 있다. 기판에 도포한 배향막의 경우는 이것을 직접 분광 광도계에 장착해서 측정한다.
또한, 본 명세서에서는, 후술의 실시예에서도 측정 방법을 기재하고 있는 바와 같이, 광배향층 자체의 황색도를 YI, 컬러 필터와 대향하는(공통 및/또는 화소 전극) 기판과 광배향층과의 황색도를 YIL, 광배향제(광배향성 성분과 용매를 포함한다)의 황색도를 YIS로서 규정하고 있다.
광배향층 자체의 황색도(YI)를 규정할 경우, 실제의 패널의 측정값으로부터 컬러 필터의 영향을 정확하게 제거하는 것이 곤란하다는 이유에서 측정이 어렵기 때문에, 하기의 실시예에서 나타내는 바와 같이 황색도를 측정하고 있다. 즉, 패널을 구성하는 2매의 기판 중 컬러 필터를 형성하고 있지 않은 측의 기판의 황색도(YIL)를, 배향막의 형성 전후에서 측정해, 배향막의 형성 전후의 차로부터 배향막의 황색도YI를 얻고 있다. 이 방법을 사용하면, 기판 상에 형성한 실제의 배향막의 상태를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 일단 패널을 구성한 것이어도, 패널로부터 개개의 기판을 취출하고, 컬러 필터를 형성하고 있지 않은 측의 기판으로부터 부착한 액정을 제거하고, 황색도를 측정한 후, 추가로 배향막을 제거해서 황색도를 측정하고, 그 차로부터 배향막의 황색도YI를 추정할 수 있다.
그 때문에, 본 발명에 따른 액정 표시 소자에 있어서, 상기 화소 전극과 상기 제1 기판과의 사이에 컬러 필터를 가질 경우, 상기 제2 배향층이 형성된 제2 기판의 황색도(YIL)로부터 구한 황색도(YI)가 0.001<YI<100인 것이 바람직하다. 한편, 상기 제2 광배향층과 상기 제2 기판과의 사이에 컬러 필터를 가질 경우, 상기 제1 배향층이 형성된 제1 기판의 황색도(YIL)로부터 구한 황색도(YI)가 0.001<YI<100인 것이 바람직하다. 또한, 제1 배향층 및 제2 배향층의 황색도(YI)가 0.001<YI<100인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 광배향층은, 광배향막으로 구성되고, 상기 광배향층의 평균 두께는, 10∼1000㎚인 것이 바람직하며, 20∼500㎚인 것이 보다 바람직하고, 50∼300㎚인 것이 더 바람직하다.
(광학 이방층의 분자를 배향시키는 광배향층)
시야각 보상 등에 사용되는 보상막이나 패턴 리타더 등의 위상차막, 및 렌티큘러 렌즈 등의 굴절성 소자에 사용되는 배향층의 황색도(YI)가 0.001<YI<100이며, 0.001<YI<50인 것이 바람직하고, 0.001<YI<10인 것이 보다 바람직하고, 0.005<YI<10인 것이 더 바람직하고, 0.01<YI<10인 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 상기한 위상차막이나 굴절성 소자의 바람직한 YI의 범위에 있어서, 큰 배향 규제력이나 짧은 배향 처리 시간을 중시하는 경우는, 광배향층의 황색도(YI)가 0.01<YI<100이 바람직하며, 0.1<YI<100이 보다 바람직하고, 0.5<YI<50이 더 바람직하고, 2<YI<10이 보다 더 바람직하다. 이 범위의 YI에서는 배향 처리에 사용되는 자외선의 흡수 효율이 높아 처리 시간을 짧게 할 수 있으며, 또한 배향막 중에 형성되는 배향 분자의 밀도가 많아져 액정 분자의 배향을 보다 촉진할 수 있어, 높은 배향도나 배향의 균일성을 얻을 수 있기 때문인 것으로 생각된다. 한편, 본 발명에 따른 화상 표시 장치에 있어서, 루미넌스를 중시하는 경우는, 배향층의 황색도(YI)가 0.001<YI<50이 바람직하며, 0.001<YI<10이 보다 바람직하고, 0.001<YI<7이 더 바람직하고, 0.002<YI<2가 보다 더 바람직하다. 이 범위의 YI에서는 배향 규제력을 가진 채로 배향층의 착색을 억제할 수 있기 때문에, 높은 루미넌스를 실현할 수 있을 것으로 생각된다.
배향층이 형성된 기판의 황색도가 0.001∼100의 범위이면, 배향성을 극도로 높일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 상기한 위상차막이나 굴절성 소자에 있어서는 중합성 액정층(광학 이방층이라고도 한다)의 배향 결함을 감소시켜, 액정성 화합물의 두께 방향의 배향의 균질성을 높일 수 있다. 어느 것도 배향 규제력을 크게 함에 의해서 액정의 배향 흐트러짐을 저감해, 보상막 중의 배향 결함, 배향 흐트러짐, 패턴 리타더의 경계 영역에 있어서의 배향 흐트러짐, 또는 렌티큘러 렌즈의 두께에 의한 배향 흐트러짐을 억제해, 고정세인 액정 표시 장치로 할 수 있다. 또한, 옐로 인덱스가 높은 재료는 공역장이 길어져 분자의 메소겐으로서의 효과가 높아졌기 때문에 배향 규제력이 높아져 배향막 상에 적층한 중합성 액정층의 배향성이 향상했을 것으로 생각된다. 옐로 인덱스가 높은 재료는 배향을 위한 광흡수대가 가시광 영역에 치우쳐 있기 때문에, 비교적 파장이 긴 자외선의 흡수 효율이 높으며, 이러한 재료를 배향층으로서 사용한 광학 적층체를 화상 표시 소자에 사용하면 화상 표시 소자를 비교적 파장이 긴 자외선으로부터 보호하는 것이 가능하다. 또한 화상 표시 소자를 단파장의 자외선을 포함하여 모든 파장역에서 보호하는 것이 필요한 경우에는 배향층에 자외선 흡수제를 함유시켜도 된다. 높은 액정 배향 성능을 나타내고, 배향 규제력이 높아졌음에 의해 보상막, 패턴 리타더, 렌티큘러 렌즈의 배향 불량점을 감소시키고, 광누설을 감소해 콘트라스트를 올릴 수 있다.
본 발명에 따른 황색도는, JIS 7373 2006년도(구JIS K7105 : 측정 파장은 380∼780㎚이며, C광원 램프를 사용해서 5㎚마다 투과율을 측정)에 따라서 황색도를 산출하고 있다. 구체적으로는, 후술의 실시예에 기재하고 있는 바와 같이, 측정 대상물을 광로장(光路長) 1㎜, 또는 10㎜의 투명셀에 넣고, 분광 광도계(JASCO사제 V-560)를 사용해서 측정하고 있다. 기판에 도포한 배향층의 경우는 이것을 직접 분광 광도계에 장착해서 측정한다.
또한, 본 명세서에서는, 후술의 실시예에서도 측정 방법을 기재하고 있는 바와 같이, 광배향층 자체의 황색도를 YI, 광배향제(광배향성 성분과 용매를 포함한다)의 황색도를 YIS로서 규정하고 있다.
광배향층 자체의 황색도(YI)를 규정할 경우, 황색도를, 배향막의 형성 전후에서 측정해, 배향막의 형성 전후의 차로부터 배향막의 황색도YI를 얻고 있다.
본 발명에 따른 광배향층은, 광배향막으로 구성되고, 상기 광배향층의 평균 두께는, 10∼1000㎚인 것이 바람직하며, 20∼500㎚인 것이 보다 바람직하고, 50∼300㎚인 것이 더 바람직하다.
또, 상기한 「액정 매체의 액정 분자를 배향시키는 광배향층」에 있어서, 또한 「광학 이방층의 분자를 배향시키는 광배향층」에 있어서도, YI가 100을 초과하는 화상 표시 소자, 또는 YIS가 500을 초과하는 범위의 광응답성 배향제는 등색(橙色)으로 착색하며 또한 콘트라스트가 저하해 실용상 문제가 있다. 또한 YI가 0.001에 미달하는 화상 표시 소자, 또는 YIS가 0.001에 미달하는 광응답성 배향제는 액정의 배향 규제력이 불충분해져, 배향 흐트러짐이나 배향 결함을 일으키는 문제가 있다.
「광학 적층체」
본 발명에 따른 광학 적층체는, 광학 이방층과, 광배향층을 필수로서 포함하는 것이고, 필요에 따라 기판을 구비해도 되며, 또한 상기 기판을 화상 표시부에 고정 또는 접착하기 위하여 공지의 점착제층이나 접착제층을 개재해도 된다.
또한, 본 발명에 따른 광학 적층체에 있어서의 광배향층과 광학 이방층과의 적층의 순서는 불문이다. 환언하면, 본 발명에 따른 액정층이, 투과하는 광의 위상 또는 빠르기를 제어하는 상기 광학 이방성 분자 또는 상기 고분자 액정의 적어도 어느 하나를 포함하는 광학 이방층일 경우, 광배향층과, 상기 광학 이방층을 포함하는 적층 구조체를 광학 적층체로 규정하고 있다. 또한, 상기 기판은, 액정 표시 소자나 유기 EL 표시 소자에서 사용한 재료와 마찬가지의 재료를 사용할 수 있는 외, 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 들 수 있다. 이하, 광학 적층체의 구성 요소인 광학 이방층과, 배향층을 상세히 설명한다.
(광학 이방층)
본 발명의 광학 이방층은, 광학 이방성을 나타내는 분자를 포함하는 것이 바람직하며, 광학 이방성을 나타내는 고분자를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는, 광학 이방층을 구성하는 성분으로서, 상술한 중합성 액정 화합물로부터 얻어진 고분자인 것이 바람직하다. 또한, 광학 이방층은, 중합성 액정 화합물을 갖는 중합성 액정 조성물로부터 얻어져도 된다.
본 발명의 광학 이방층의 평균 두께는, 목적에 따라서 필요한 위상차가 다르기 때문에, 일률적으로 말할 수 없지만, 대략 0.1∼10㎛가 바람직하며, 0.5∼5㎛가 보다 바람직하고, 0.8∼3㎛가 보다 더 바람직하다.
(광배향층)
본 발명에 따른 광학 적층체에 포함되는 광배향층은 상기한 바와 같기 때문에 여기에서는 생략한다.
「기판」
본 발명에 따른 액정 표시 소자에 있어서 사용되는 기판(제1 기판 및/또는 제2 기판)은, 투명 기판인 것이 바람직하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 같은 것을 사용해도 되고 다른 것을 사용해도 된다. 본 명세서에서는 제1 또는 제2를 편의상 기재하고 있다(다른 부재에서도 마찬가지이다).
상기 기판으로서는, 예를 들면 유리 또는 플라스틱과 같은 유연성을 갖는 투명한 재료를 들 수 있지만, 실리콘 등의 불투명한 재료여도 된다. 투명 전극층을 갖는 투명 기판은, 예를 들면, 유리판 등의 투명 기판 상에 인듐주석옥사이드(ITO)를 스퍼터링함에 의해 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 제1 기판 또는 제2 기판은, 실질적으로 투명하면 재질에 특히 한정은 없으며, 상기 광응답성 분자 용액에 사용되는 용매와의 관계로부터, 상기 용매에 용해하지 않는 재료이면 특히 제한되는 것은 아니며, 당해 기판의 재료로서는, 상기「광학 이방층」의 란의 기판과 동일한 것을 사용할 수 있기 때문에 여기에서는 생략한다.
또 상기 제1 기판 또는 제2 기판으로서 플라스틱 기판을 사용할 때에는, 상기 기판 표면에 배리어막을 마련하는 것이 바람직하다. 배리어막의 기능은, 플라스틱 기판이 갖는 투습성을 저하시켜, 액정 표시 소자의 전기 특성의 신뢰성을 향상하는 것에 있다. 배리어막으로서는, 각각, 투명성이 높고 수증기 투과성이 작은 것이면 특히 한정되지 않으며, 일반적으로는 산화규소 등의 무기 재료를 사용해서 증착이나 스퍼터링, 케미컬 베이퍼디포지션법(CVD법)에 의해서 형성한 박막을 사용한다.
본 발명에 있어서는, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판으로서 같은 소재를 사용해도 되고 다른 소재를 사용해도 되며, 특히 한정은 없다. 유리 기판을 사용하면 내열성이나 치수 안정성이 우수한 액정 표시 소자를 제작할 수 있으므로 바람직하다. 또한 플라스틱 기판이면, 롤-투-롤법에 의한 제조 방법에 적합하며 또한 경량화 또는 플렉서블화에 적합해 바람직하다. 또한, 평탄성 및 내열성 부여를 목적으로 하면, 플라스틱 기판과 유리 기판을 조합하면 좋은 결과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 기판은, 한쪽의 면에 액정층과 맞닿는 (광)배향층을 형성하고, 다른 쪽의 면에는 위상차층을 형성해도 된다. 「위상차층」이란, 광의 위상차(리타데이션) 변화에 대해서 광학 보상할 수 있는 위상차 제어 기능을 갖는 층을 의미하며, 구체적으로는, 위상차 기판과, 상기 위상차 기판의 한쪽의 표면에 형성된 (광)배향층과, 상기 (광)배향층의 표면에 형성된 액정성 화합물층을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기 위상차층은, 상기 필요에 따라, 상기 위상차 기판의 다른 쪽의 면에 접착층 및/또는 보호 필름을 형성해도 되고, 또한 상기 액정성 화합물층의 표면에 접착층을 형성해도 된다. 또한, 상기 위상차층과 제1 기판이나 제2 기판은, 위상차 기판을 개재하지 않고 상기 접착층을 개재해서 마련되는 것이 바람직하다. 그 때문에 본 발명에 따른 화상 표시 장치, 특히 액정 표시 소자는, 액정층이, 액정 매체 및 광학 이방층의 양쪽의 형태여도 된다. 이 경우, (구동용) 액정층과 맞닿아서 광배향층을 가지며, 또한 화상 표시부의 표면에 광학 적층체를 구비하는 액정 표시 소자가 바람직하다.
[실시예]
이하, 실시예를 사용해서, 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위는 이것으로 한정되는 것은 아니다.
「측정 방법」
(1) 「광응답성 배향 재료 용액의 황색도(YIS)의 측정 방법」
광응답성 배향 재료를 0.2 또는 3.5중량% 용액으로 되도록 용매에 용해한다. 상기 용액은, NMP/2-부톡시에탄올=1/1을 사용한다. 광응답성 배향 재료의 용해성이 나빠 균일한 용액이 얻기 어려운 경우는 최소량의 용해성이 높은 용매를 더해도 된다. 당해 용액을 광로장 1㎜, 또는 10㎜의 투명셀에 넣고, 분광 광도계(JASCO사제 V-560)를 사용해, JIS 7373(구 JIS K7105)에 따라서 황색도를 산출했다. 얻어진 측정값이 농도 및 광로장에 비례하는 것으로 하고, 광응답성 배향 재료 용액 농도가 0.2중량%, 광로장이 1㎜인 셀을 사용해서 측정했을 경우로 환산해서 황색도YIS로 했다.
(2) 「광배향층의 황색도(YI)의 측정 방법」
광학 적층체를 제작하는 기판 자체의 황색도를 컨트롤로서 측정한다. 다음으로 이 기판 상에, 실제의 위상차막 또는 굴절성 소자를 제작하는 것과 같은 조건에서 배향층을 형성한다. 즉, 광응답성 배향 재료 용액을 도포, 건조 후, 자외선을 조사한다. 그 형성 조건은 목적으로 하는 화상 표시 장치 및 광응답성 배향 재료에 따라서 다르지만, 예를 들면, 기판 상에 스핀 코터를 사용해서 광응답성 배향 재료 용액을 도포, 100℃에서 3분간 건조해 막두께 약 90㎚의 도막층을 얻은 후, 초고압 수은 램프와 파장컷 필터, 밴드패스 필터, 및, 편광 필터를 구비한 편광 조사 장치를 사용해서, 자외광(광응답성 배향 재료에 따라서, 파장 254㎚, 313㎚, 365㎚를 중심 파장으로 하는 파장 범위를 갖는다)의 직선 편광(조도 : 20㎽/㎠)을, 도막층이 형성된 기판에 대하여 연직 방향으로부터 10초 조사해서, 200mJ/㎠의 에너지를 조사한다. YI의 평가에 있어서는, 도포 방법, 건조 조건, 자외광 조사 장치, 자외광의 파장 범위 및 조사 에너지(조사 강도, 조사 시간)은 실제로 액정 표시 소자를 제작한 조건이다. 상기 배향층을 형성한 기판의 황색도, 및 배향층을 형성하기 전의 기판의 황색도를, 분광 광도계(JASCO사제 V-560)를 사용해, JIS 7373(구 JIS K7105)에 따라서 산출했다. 배향층을 형성한 기판의 황색도와 기판 자체의 황색도와의 차를 광배향층의 황색도(YI)로 했다.
(3) 「기판과 광배향층과의 황색도(YIL)의 측정 방법」
셀을 구성하는 2매의 기판 중, 컬러 필터를 형성한 기판과 대향하는 기판, 예를 들면 표면에 형성된 공통 전극 및/또는 화소 전극 상에 상기와 마찬가지의 방법을 사용하고, 셀의 특성을 고려한 조건에서 배향층을 형성한 후(상기(2) 「광배향층의 황색도(YI)의 측정 방법」에 기재), 당해 기판을, 분광 광도계(JASCO사제 V-560)를 사용해, JIS 7373(구 JIS K7105)에 따라서 황색도를 산출했다.
(4) 배향 규제력(앵커링 에너지)의 평가 방법
스핀 코터를 사용해서 광응답성 배향 재료 용액을 유리 기판 상에 도포해, 막두께 약 90㎚의 배향층을 얻었다. 다음으로, 초고압 수은 램프와 파장컷 필터, 밴드패스 필터, 및, 편광 필터를 구비한 편광 조사 장치를 사용해서, 자외광(광응답성 배향 재료에 따라서, 파장 254㎚, 313㎚, 365㎚)의 직선 편광(조도 : 20㎽/㎠)을, 배향층이 형성된 유리 기판에 대하여 연직 방향으로부터 10초 조사해서, 200mJ/㎠의 에너지를 조사했다.
이렇게 해서 형성한 광응답성 배향층 부착 유리 기판을 2매 준비하고, 당해 배향층이 대향하도록 셀갭 10㎛의 간격을 갖고 첩합해서 액정셀을 제작했다. 이때, 2매의 광배향층 부착 유리 기판은, 조사한 편광 자외선의 진동 방향이 서로 평행이 되도록 배치시켰다.
이 액정셀을 사용해서 토크 밸런스법이라 불리는 방법(일본 액정학회 토론회 강연 예고집(2001년)의 251 내지 252페이지에 보고된 방법)에 의해서, 광배향층의 방위각 앵커링 에너지를 측정했다.
액정셀에, 하기의 액정 조성물(1)을 주입하고, 92℃에서 2분간 가열 후, 실온까지 냉각했다. 백색 광원, 편광자(입사측 편광판), 검광자(출사측 편광판), 검출기를 구비한 광학 측정 장치(OMS-DI4RD, 추오세이키가부시키가이샤제)의, 편광자-검광자 간에, 이 액정셀을 배치하고, 편광자와 검광자를 회전시키면서, 검출기로 투과광의 광량을 검출해, 검출한 광량이 가장 작아지는, 편광자와 검광자의 회전각을 구하고, 이 각도를 트위스트각φ1로 했다.
다음으로 이 액정셀로부터 액정 조성물(1)을 뽑아내고, 대신에 하기의 액정 조성물(2)을 주입하고, 2℃에서 2분간 가열 후, 실온까지 냉각했다. 이 액정셀을 사용해서, 상기와 마찬가지로 해서 편광자와 검광자의 회전각을 구하여, 이 각도를 트위스트각φ2로 했다.
방위각 앵커링 에너지A를, 수식(1)에 의해 구했다. 단, K22는 액정의 트위스트 탄성 계수, d는 셀갭, p는 키랄 투입 액정의 나선 피치이다.
Figure pct00103
(5) 콘트라스트의 평가 방법
백색 광원, 편광자(입사측 편광판), 검광자(출사측 편광판), 검출기를 구비한 광학 측정 장치(OMS-DI4RD, 추오세이키가부시키가이샤제)의, 편광자-검광자 간에, 피측정 소자(이하의 실시예에 기재된, 렌티큘러 렌즈 부착 입체 화상 표시용 장치, 패턴 리타더 부착 입체 화상 표시용 장치, 위상차막 부착 액정 표시용 장치, 액정 표시 장치 등)를 배치하고, 편광자와 검광자를 회전시키면서, 검출기로 투과광의 광량을 검출하고, 콘트라스트는, (콘트라스트)=(패럴렐니콜 휘도)/(크로스니콜 휘도)로 정의되고, 액정층에는 전압을 인가하지 않는 상태에서 측정을 행했다.
(광응답성 배향 재료 용액의 조제예 1)
광응답성 배향 재료 도포액((塗布液)으로서 3,3'-[(2,2'-디설포-1,1'-비페닐-4,4'-디일)비스(아조)]비스[6-히드록시벤조산]사나트륨(관용명 C.I. 모던트 옐로26)을 1중량부와, 2-부톡시에탄올 42중량부, 카르비톨(디에틸렌글리콜모노에틸에테르) 42중량부, 물 15중량부와의 혼합물을 실온에서 10분간 교반한 균일 용액(광응답성 배향 재료 용액1)을 조제했다. 또, 황색도(YIS)는, 110이었다. 또한 방위각 앵커링 에너지를 측정한 바, 230μJ/㎡였다.
(광응답성 배향 재료 용액의 조제예 2)
광응답성 배향 재료 도액(塗液)으로서 하기 구조의 신남산계 광배향성 폴리머를 3.5중량부와, NMP 48.3중량부, 2-부톡시에탄올 48.2중량부와의 혼합물을 실온에서 10분간 교반한 균일 용액(광응답성 배향 재료 용액2)을 조정했다. 또, 황색도(YIS)는 0.01이었다. 또한 방위각 앵커링 에너지를 측정한 바, 100μJ/㎡였다.
Figure pct00104
(광응답성 배향 재료 용액의 조제예 3)
광응답성 배향 재료 도액으로서 3,3'-[(2,2'-디설포-1,1'-비페닐-4,4'-디일)비스(아조)]비스[6-히드록시벤조산]사나트륨(관용명 C.I. 모던트 옐로26)을 1×10- 4중량부와, 2-부톡시에탄올 42.5중량부, 카르비톨 42.5중량부, 물 15중량부와의 혼합물을 실온에서 10분간 교반한 균일 용액(광응답성 배향 재료 용액3)을 조제했다. 또, 방위각 앵커링 에너지를 측정한 바, 34μJ/㎡였다.
(광응답성 배향 재료 용액의 조제예 4)
광응답성 배향 재료 도액으로서 광응답성 배향 재료 용액의 조제예 2에서 사용한 것과 같은 신남산계 광배향성 폴리머를 0.04중량부와, NMP49.8중량부, 2-부톡시에탄올 49.8중량부와의 혼합물을 실온에서 10분간 교반한 균일 용액(광응답성 배향 재료 용액 4)을 조정했다. 또, 방위각 앵커링 에너지를 측정한 바, 23μJ/㎡였다.
(광응답성 배향 재료 용액의 조제예 5)
광응답성 배향 재료 도액으로서 하기 구조의 신남산계 광배향성 폴리머를 3.5중량부와, NMP 48.3중량부, 2-부톡시에탄올 48.2중량부와의 혼합물을 실온에서 10분간 교반한 균일 용액(광응답성 배향 재료 용액5)을 조정했다. 또, 황색도(YIS)는 0.03이었다. 또한 방위각 앵커링 에너지를 측정한 바, 181μJ/㎡였다.
Figure pct00105
(광응답성 배향 재료 용액의 조제예 6)
광응답성 배향 재료 도액으로서, 하기 구조의 폴리아믹산(폴리이미드계 광배향성 폴리머)을 2.0중량부와, NMP 98.0중량부와의 혼합물을 실온에서 10분간 교반한 균일 용액(광응답성 배향 재료 용액6)을 조정했다. 또, 황색도(YIS)는 92였다. 또한 방위각 앵커링 에너지를 측정한 바, 205μJ/㎡였다.
Figure pct00106
(광응답성 배향 재료 용액의 조제예 7)
광응답성 배향 재료 도액으로서 C.I. 모던트 옐로26을 1중량부와, 3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤조산2,4-디-tert-부틸페닐(자외선 흡수제)을 2×10- 3중량부, 2-부톡시에탄올 42중량부, 카르비톨(디에틸렌글리콜모노에틸에테르) 42중량부, 물 15중량부와의 혼합물을 실온에서 10분간 교반한 균일 용액(광응답성 배향 재료 용액7)을 조제했다. 또, 황색도(YIS)는, 130이었다. 또한 방위각 앵커링 에너지를 측정한 바, 210μJ/㎡였다.
(실시예 1) 렌티큘러 렌즈 부착 입체 화상 표시용 장치
제1 유리 기판에 투명 전극을 형성하고, 제2 유리 기판에 블랙 매트릭스(BM)를 형성한 후, 컬러 필터로서 적색 착색 조성물을 스핀 코트에 의해 막두께 2㎛로 되도록 도포했다. 70℃에서 20분간 건조 후, 초고압 수은 램프를 구비한 노광기로 자외선을, 포토 마스크를 개재해서 스트라이프상의 패턴 노광을 했다. 알칼리 현상액으로 90초간 스프레이 현상, 이온 교환수로 세정하고, 풍건했다. 또한, 클린 오븐 중에서, 230℃에서 30분간 포스트베이크를 행해, 스트라이프상의 착색층인 적색 화소를 투명 기판 상에 형성했다. 마찬가지로, 녹색 착색 조성물도 마찬가지로 스핀 코트로 막두께가 2㎛로 되도록 도포, 건조 후, 노광기로 스트라이프상의 착색층을 상술한 적색 화소로부터 벗어난 장소에 노광해 현상함으로써, 상술 적색 화소와 인접한 녹색 화소를 형성했다. 또한, 청색 착색 조성물에 대해서도 마찬가지로 스핀 코트로 막두께 2㎛로 적색 화소, 녹색 화소와 인접한 청색 화소를 형성했다. 이것으로, 투명 기판 상에 적, 녹, 청의 3색의 스트라이프상의 화소를 갖는 컬러 필터가 얻어졌다.
다음으로, 광응답성 배향 재료 용액1을 공경(孔徑) 0.2미크론의 멤브레인 필터로 여과한 후, 스핀 코터를 사용해서 회전수 1800rpm으로 양 기판 상에 도포하고, 100℃에서 3분간 건조함으로써, 기판 상에 막두께 90㎚의 도막을 형성했다. 형성된 도막을 목시(目視)로 관찰한 바, 평활한 막이 형성되어 있는 것이 확인되었다. 다음으로, 초고압 수은 램프, 파장컷 필터, 밴드패스 필터, 및, 편광 필터를 구비한 편광 조사 장치를 사용해서, 자외광(파장 365㎚)의 직선 편광(조도 : 20㎽/㎠)을, 형성된 막에 대하여, 연직 방향으로부터 10초 조사해서, 200mJ/㎠의 에너지를 조사한 광배향층을 얻었다.
씰제를 디스펜스용의 시린지에 충전하고, 탈포 처리를 행하고 나서, 디스펜서로, 각각 씰제를 장방형의 테두리를 그리도록, 제1 기판의 배향층측에 도포했다. 씰제가 미경화의 상태에서 이하의 액정 조성물1의 미소적(微少滴)을 제1 기판의 테두리 내 전면에 적하 도포하고, 즉시 진공 맞붙임 장치를 사용해, 제2 기판을 5㎩의 진공 하에서 맞붙였다. 진공 해제 후, 눌려찌그러진 씰제의 선폭이 약 1.2㎜이고, 그 중의 0.3㎜가 BM와 겹치도록 묘화 조건 및 기판 간의 갭을 조정했다. 즉시, 120℃에서 1시간 열처리하여 씰제를 열경화시켜, IPS 방식의 액정 표시 소자(1)를 제작했다(dgap=4.0㎛). 액정 조성물(1)의 조성 및 물성값을 이하에 나타낸다.
액정 조성물(1) :
Figure pct00107
상기 액정 조성물(1)의 네마틱-등방성 액체상 전이 온도는 85.6℃, ne(파장 589㎚에 있어서의 이상광 굴절률)는 1.596, no(파장 589㎚에 있어서의 이상광 굴절률)는, 1.491이었다. 또한 유전율 이방성은 +7.0, K22는 7.4pN이었다.
하기 식으로 표시되는 화합물을, 상기 액정 조성물(1)에 대해 0.25질량% 첨가해서 액정 조성물(2)을 조제했다. 피치를 측정한 바 40.40㎛였다.
Figure pct00108
광응답성 배향 재료 용액1을 두께 0.7㎜의 유리 기재에 스핀 코트법을 사용해서 도포하고, 100℃에서 3분 건조해서 기판 상에 막두께 90㎚의 도막을 형성했다. 형성된 도막을 목시로 관찰한 바, 평활한 막이 형성되어 있는 것이 확인되었다. 다음으로, 초고압 수은 램프, 파장컷 필터, 밴드패스 필터, 및, 편광 필터를 구비한 편광 조사 장치를 사용해서, 자외광(파장 365㎚)의 직선 편광(조도 : 20㎽/㎠)을, 형성된 막에 대하여, 연직 방향으로부터 10초 조사해서, 200mJ/㎠의 에너지를 조사한 광배향층으로 했다. 마찬가지로 렌티큘러 렌즈용의 투명 수지 금형에도 광배향층을 형성했다.
상기와 같이 해서 얻어진 광배향층이 형성된 유리 기재 상에 하기의 복굴절 재료(1)를 55℃로 데운 상태인 채로 스핀 코트법으로 도포했다. 얻어진 도포막 위에 배향 처리가 실시된 투명 수지 금형을 압착하고, 실온까지 냉각했다. 그때, 배향 처리한 기재의 배향 방향과 금형의 배향 방향이 평행이 되도록 배치했다. 그 후, 고압 수은 램프를 사용해서, 40㎽/㎠의 강도로 25초간 자외선 광조사해, 렌티큘러 렌즈(1)를 얻었다. 렌티큘러 렌즈(1)는, 결함이 없고 배향성도 양호했다. 렌티큘러 렌즈(1)를 IPS 방식의 액정 표시 소자(1)에 적층해서 입체 화상 표시용 장치를 얻었다.
본 입체 화상 표시용 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 135였다. 또한, 유리 기판에 형성되어 있던 배향층의 황색도(YI)는 6.1이었다. 그 결과, 상기 입체 화상 표시용 장치는, 비교예(1), (2)의 입체 화상 표시용 장치에 비해서 콘트라스트가 크며, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적고, 고정세인 액정 표시 장치로 되었다.
복굴절 재료(1) :
Figure pct00109
Figure pct00110
다로큐어TPO(C-1)
p-메톡시페놀(D-1)
아크릴산부틸(E-1)(도아고세이가부시키가이샤제)
IRGANOX1076(E-2)(BASF사제)
상기 각 화합물의 조성비(질량비%)를 다음 표에 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00111
또, 본 발명의 복굴절 재료(1)의 고체상으로부터 액정상에의 전이 온도는, -27℃, 액정상으로부터 액체상에의 전이 온도는 70℃였다.
(비교예 1) 렌티큘러 렌즈 부착 입체 화상 표시용 장치
광응답성 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 배향 재료 용액3을 사용한 이외, 실시예 1과 마찬가지로 IPS 방식의 입체 화상 표시용 장치를 제작했다.
또한, 입체 화상 표시용 장치에 적층한 렌티큘러 렌즈의 유리 기판에 형성되어 있던 배향층의 황색도(YI)는, 6.7×10- 4이었다. 본 표시용 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 76이었다.
(실시예 2) 렌티큘러 렌즈 부착 입체 화상 표시용 장치
실시예 1과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자(1)를 사용해, 렌티큘러 렌즈의 제작에 있어서, 유리 기판 상에 형성하는 배향층 재료로서 광응답성 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 배향 재료 용액2를 사용한 이외, 실시예 1과 마찬가지로 IPS 방식의 입체 화상 표시용 장치를 제작했다. 상기 유리 기판 상의 배향층의 막두께는 290㎚였다.
본 입체 화상 표시용 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 110이었다. 또한, 본 렌티큘러 렌즈의 유리 기판에 형성되어 있던 광배향층의 황색도(YI)는 2.0×10-3이었다. 그 결과, 상기 입체 화상 표시용 장치는, 비교예(1), (2)의 입체 화상 표시용 장치에 비해서 콘트라스트가 크며, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적고, 고정세인 액정 표시 장치로 되었다.
(비교예 2) 렌티큘러 렌즈 부착 입체 화상 표시용 장치
실시예 1과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자(1)를 사용해, 렌티큘러 렌즈의 제작에 있어서, 유리 기판 상에 형성하는 광배향층 재료로서 광응답성 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 배향 재료 용액4를 사용한 이외, 실시예 1과 마찬가지로 IPS 방식의 입체 화상 표시용 장치를 제작했다. 본 표시용 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 64였다. 또한, 액정 표시 소자의 투명 전극 부착 유리 기판에 형성되어 있던 광배향층의 황색도(YI)는, 4×10-5이었다.
(실시예 3) 렌티큘러 렌즈 부착 입체 화상 표시용 장치
실시예 1과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자(1)를 사용해, 렌티큘러 렌즈의 제작에 있어서, 유리 기판 상에 형성하는 광배향층 재료로서 광응답성 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 배향 재료 용액5를 사용한 이외, 실시예 1과 마찬가지로 IPS 방식의 입체 화상 표시용 장치를 제작했다. 상기 유리 기판 상의 배향층의 막두께는 290㎚였다.
본 입체 화상 표시용 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 127이었다. 또한, 본 렌티큘러 렌즈의 유리 기판에 형성되어 있던 광배향층의 황색도(YI)는, 5×10- 3이었다. 그 결과, 상기 입체 화상 표시용 장치는, 비교예의 입체 화상 표시용 장치에 비해서 콘트라스트가 크며, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적고, 고정세인 액정 표시 장치로 되었다.
(실시예 4) 렌티큘러 렌즈 부착 입체 화상 표시용 장치
실시예 1과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자(1)를 사용해, 렌티큘러 렌즈의 제작에 있어서, 유리 기판 상에 형성하는 광배향층 재료로서 광응답성 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 배향 재료 용액6을 사용해, 스핀 코터에 의한 도막 형성 후, 80℃에서 5분, 250℃에서 1시간 가열 처리하며, 또한 도막에 대한 자외광의 조사 조건을 파장 254㎚의 편광 자외선을 2000mJ/㎠ 조사하는 이외, 실시예 1과 마찬가지로 IPS 방식의 입체 화상 표시용 장치를 제작했다. 상기 유리 기판 상의 배향층의 막두께는 160㎚였다.
본 입체 화상 표시용 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 130이었다. 또한, 본 렌티큘러 렌즈의 유리 기판에 형성되어 있던 광배향층의 황색도(YI)는, 4.3이었다.
그 결과, 상기 입체 화상 표시용 장치는, 비교예의 입체 화상 표시용 장치에 비해서 콘트라스트가 크며, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적고, 고정세인 액정 표시 장치로 되었다.
(실시예 5) 렌티큘러 렌즈 부착 입체 화상 표시용 장치
실시예 1과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자(1)를 사용해, 렌티큘러 렌즈의 제작에 있어서, 유리 기판 상에 형성하는 광배향층 재료로서 광응답성 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 배향 재료 용액7을 사용한 이외, 실시예 1과 마찬가지로 IPS 방식의 입체 화상 표시용 장치를 제작했다. 상기 유리 기판 상의 배향층의 막두께는 90㎚였다. 본 입체 화상 표시용 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 133이었다.
또한, 본 렌티큘러 렌즈의 유리 기판에 형성되어 있던 광배향층의 황색도(YI)는, 6.9였다.
그 결과, 상기 입체 화상 표시용 장치는, 비교예(1), (2)의 입체 화상 표시용 장치에 비해서 콘트라스트가 크며, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적고, 고정세인 액정 표시 장치로 되었다. 또한, 소자를 제작하는 공정에 있어서의 자외선 및 가열에 의한 씰제의 경화 전후의 콘트라스트 변화도 보이지 않아, 광에 의한 열화를 억제·방지할 수 있었다.
(실시예 6) 패턴 리타더 부착 입체 화상 표시용 장치
광응답성 배향 재료 용액1을 두께 0.7㎜의 유리 기재에 스핀 코트법을 사용해서 도포하고, 100℃에서 3분 건조해서 기판 상에 막두께 90㎚의 도막을 형성했다. 형성된 도막을 목시로 관찰한 바, 평활한 막이 형성되어 있는 것이 확인되었다. 다음으로, 초고압 수은 램프, 파장컷 필터, 밴드패스 필터, 및, 편광 필터를 구비한 편광 조사 장치를 사용해서, 자외광(파장 365㎚)의 직선 편광(조도 : 20㎽/㎠)을, 형성된 막에 대하여, 연직 방향으로부터 10초 조사해서, 200mJ/㎠의 에너지를 조사한 광배향층으로 했다. 이때, 편광의 방향이 90° 다른 자외광이 스트라이프상으로, 또한 서로 인접하도록 포토 마스크를 사용해서 조사해, 합계 2회 조사했다.
상기와 같이 해서 얻어진 광배향층이 형성된 유리 기재 상에, 상기한 복굴절 재료(1)를 55℃로 데운 상태인 채로 스핀 코트법으로 도포하고, 실온까지 냉각했다. 그 후, 고압 수은 램프를 사용해서, 40㎽/㎠의 강도로 25초간 자외선 광조사해, 배향 방향이 90° 다른 스트라이프상이며, 1/4 파장판으로서 기능하는 위상차를 갖는 패턴 리타더를 얻었다. 당해 패턴 리타더는, 결함이 없고 배향성도 양호했다. 당해 패턴 리타더를 실시예 1에 기재된 IPS 방식의 액정 표시 소자(1)에 적층해서 입체 화상 표시용 장치를 얻었다.
본 입체 화상 표시용 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 148이었다. 또한, 유리 기판에 형성되어 있던 광배향층의 황색도(YI)는 6.1이었다. 그 결과, 상기 입체 화상 표시용 장치는, 비교예(3), (4)의 입체 화상 표시용 장치에 비해서 콘트라스트가 크며, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적고, 특히 배향 방향이 다른 패턴 간의 경계 영역의 배향 흐트러짐이 적어, 고정세인 액정 표시 장치로 되었다.
(실시예 7) 패턴 리타더 부착 입체 화상 표시용 장치
실시예 6과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자(1)를 사용해, 패턴 리타더의 제작에 있어서, 광응답성 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 배향 재료 용액2를 사용한 이외, 실시예 6과 마찬가지로 IPS 방식의 입체 화상 표시용 장치를 제작했다. 패턴 리타더에 사용한 유리 기판 상의 배향층의 막두께는 290㎚였다.
본 입체 화상 표시용 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 123이었다. 또한, 본 패턴 리타더의 유리 기판에 형성되어 있던 광배향층의 황색도(YI)는 2×10- 3이었다. 그 결과, 상기 입체 화상 표시용 장치는, 비교예(3), (4)의 입체 화상 표시용 장치에 비해서 콘트라스트가 크며, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적고, 특히 배향 방향이 다른 패턴 간의 경계 영역의 배향 흐트러짐이 적어, 고정세인 액정 표시 장치로 되었다.
(비교예 3) 패턴 리타더 부착 입체 화상 표시용 장치
실시예 6과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자(1)를 사용해, 패턴 리타더의 제작에 있어서, 광응답성 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 배향 재료 용액3을 사용한 이외, 실시예 6과 마찬가지로 IPS 방식의 입체 화상 표시용 장치를 제작했다. 본 표시 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 79였다. 또한, 본 패턴 리타더의 유리 기판에 형성되어 있던 배향층의 황색도(YI)는, 6.7×10-4이었다.
(비교예 4) 패턴 리타더 부착 입체 화상 표시용 장치
실시예 6과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자(1)를 사용해, 패턴 리타더의 제작에 있어서, 광응답성 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 배향 재료 용액4를 사용한 이외, 실시예 6과 마찬가지로 IPS 방식의 입체 화상 표시용 장치를 제작했다. 본 표시 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 68이었다. 또한, 본 패턴 리타더의 유리 기판에 형성되어 있던 배향층의 황색도(YI)는, 4×10-5이었다.
(실시예 8) 패턴 리타더 부착 입체 화상 표시용 장치
실시예 6과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자(1)를 사용해, 패턴 리타더의 제작에 있어서, 광응답성 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 배향 재료 용액5를 사용한 이외, 실시예 6과 마찬가지로 IPS 방식의 입체 화상 표시용 장치를 제작했다. 패턴 리타더에 사용한 유리 기판 상의 배향층의 막두께는 290㎚였다.
본 입체 화상 표시용 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 140이었다. 또한, 본 패턴 리타더의 유리 기판에 형성되어 있던 광배향층의 황색도(YI)는, 5×10- 3이었다.
그 결과, 상기 입체 화상 표시용 장치는, 비교예(3), (4)의 입체 화상 표시용 장치에 비해서 콘트라스트가 크며, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적고, 특히 배향 방향이 다른 패턴 간의 경계 영역의 배향 흐트러짐이 적어, 고정세인 액정 표시 장치로 되었다.
(실시예 9) 패턴 리타더 부착 입체 화상 표시용 장치
실시예 6과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자(1)를 사용해, 패턴 리타더의 제작에 있어서, 광응답성 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 배향 재료 용액6을 사용해, 스핀 코터에 의한 도막 형성 후, 80℃에서 5분, 250℃에서 1시간 가열 처리하며, 또한 도막에 대한 자외광의 조사 조건을 파장 254㎚의 편광 자외선을 2000mJ/㎠ 조사하는 이외, 실시예 6과 마찬가지로 IPS 방식의 입체 화상 표시용 장치를 제작했다. 패턴 리타더에 사용한 유리 기판 상의 배향층의 막두께는 160㎚였다.
본 입체 화상 표시용 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 145였다. 또한, 본 패턴 리타더의 유리 기판에 형성되어 있던 광배향층의 황색도(YI)는, 4.3이었다.
그 결과, 상기 입체 화상 표시용 장치는, 비교예(3), (4)의 입체 화상 표시용 장치에 비해서 콘트라스트가 크며, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적고, 특히 배향 방향이 다른 패턴 간의 경계 영역의 배향 흐트러짐이 적어, 고정세인 액정 표시 장치로 되었다.
(실시예 10) 패턴 리타더 부착 입체 화상 표시용 장치
실시예 6과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자(1)를 사용해, 패턴 리타더의 제작에 있어서, 광응답성 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 배향 재료 용액7을 사용한 이외, 실시예 1과 마찬가지로 IPS 방식의 입체 화상 표시용 장치를 제작했다. 패턴 리타더에 사용한 유리 기판 상의 배향층의 막두께는 90㎚였다. 본 입체 화상 표시용 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 147이었다.
또한, 본 패턴 리타더의 유리 기판에 형성되어 있던 광배향층의 황색도(YI)는, 6.9였다. 그 결과, 상기 입체 화상 표시용 장치는, 비교예(3), (4)의 입체 화상 표시용 장치에 비해서 콘트라스트가 크며, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적고, 특히 배향 방향이 다른 패턴 간의 경계 영역의 배향 흐트러짐이 적어, 고정세인 액정 표시 장치로 되었다.
또한, 소자를 제작하는 공정에 있어서의 자외선 및 가열에 의한 씰제의 경화 전후의 콘트라스트 변화도 보이지 않아, 광에 의한 열화를 억제·방지할 수 있었다.
(실시예 11) 위상차막 부착 액정 표시용 장치
광응답성 배향 재료 용액1을 두께 80㎛의 TAC(트리아세틸셀룰로오스) 기재에 스핀 코트법을 사용해서 도포하고, 80℃에서 5분 건조해서 기판 상에 막두께 90㎚의 도막을 형성했다. 형성된 도막을 목시로 관찰한 바, 평활한 막이 형성되어 있는 것이 확인되었다. 다음으로, 초고압 수은 램프, 파장컷 필터, 밴드패스 필터, 및, 편광 필터를 구비한 편광 조사 장치를 사용해서, 자외광(파장 365㎚)의 직선 편광(조도 : 20㎽/㎠)을, 형성된 막에 대하여, 연직 방향으로부터 10초 조사해서, 200mJ/㎠의 에너지를 조사한 광배향층으로 했다.
상기와 같이 해서 얻어진 광배향층이 형성된 TAC 기재 상에, 상기한 복굴절 재료(1)를 55℃로 데운 상태인 채로 스핀 코트법으로 도포하고, 실온까지 냉각했다. 그 후, 고압 수은 램프를 사용해서, 40㎽/㎠의 강도로 25초간 자외선 광조사해 위상차막을 얻었다. 당해 위상차막은, 결함이 없고 배향성도 양호했다. 당해 위상차막을 실시예 1에 기재된 IPS 방식의 액정 표시 소자(1)에 적층해서 액정 표시용 장치를 얻었다.
본 액정 표시용 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 152였다. 또한, TAC 기판에 형성되어 있던 광배향층의 황색도(YI)는 6.1이었다. 그 결과, 상기 액정 표시용 장치는, 비교예(5)의 입체 화상 표시용 장치에 비해서 콘트라스트가 크며, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적고, 고정세인 액정 표시 장치로 되었다.
또한 당해 액정 표시 소자에 고압 수은 램프를 사용해서 무편광의 자외선을 40㎽/㎠의 강도로 125초간 조사했다. 조사 후의 액정 표시 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 146이었다. 비교예 5와 같은 콘트라스트의 격감은 보이지 않았다.
(비교예 5) 위상차막 부착 액정 표시용 장치
광응답성 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 배향 재료 용액3을 사용한 이외, 실시예 11과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 장치를 얻었다.
또한, 당해 위상차막의 TAC 기판에 형성되어 있던 배향층의 황색도(YI)는, 6.7×10-4이었다. 본 표시용 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 81이었다.
또한 당해 액정 표시 소자에 고압 수은 램프를 사용해서 무편광의 자외선을 40㎽/㎠의 강도로 125초간 조사했다. 조사 후의 액정 표시 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 38로 격감했다.
(실시예 12) 위상차막 부착 액정 표시용 장치
광응답성 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 배향 재료 용액7을 사용한 이외, 실시예 11과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 장치를 얻었다. 본 액정 표시 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 149였다.
또한, 당해 위상차막의 TAC 기판에 형성되어 있던 광배향층의 황색도(YI)는, 6.9였다.
또한 당해 액정 표시 소자에 고압 수은 램프를 사용해서 무편광의 자외선을 40㎽/㎠의 강도로 125초간 조사했다. 조사 후의 액정 표시 장치의 콘트라스트를 측정한 바, 145였다. 비교예 5와 같은 콘트라스트의 격감은 보이지 않았다.
그 결과, 상기 입체 화상 표시용 장치는, 비교예의 입체 화상 표시용 장치에 비해서 콘트라스트가 크며, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적고, 고정세인 액정 표시 장치로 되었다. 또한, 소자를 제작하는 공정에 있어서의 자외선 및 가열에 의한 씰제의 경화 전후의 콘트라스트 변화도 보이지 않고, 의도적으로 소자에 조사한 자외선에 콘트라스트 변화도 근소해, 광에 의한 열화를 억제·방지할 수 있었다.
(실시예 13) 액정 표시 소자
제1 유리 기판에 투명 전극을 형성하고, 제2 유리 기판에 블랙 매트릭스(BM)를 형성한 후, 컬러 필터로서 적색 착색 조성물을 스핀 코트에 의해 막두께 2㎛로 되도록 도포했다. 70℃에서 20분간 건조 후, 초고압 수은 램프를 구비한 노광기로 자외선을, 포토 마스크를 개재해서 스트라이프상의 패턴 노광을 했다. 알칼리 현상액으로 90초간 스프레이 현상, 이온 교환수로 세정하고, 풍건했다. 또한, 클린 오븐 중에서, 230℃에서 30분간 포스트베이크를 행해, 스트라이프상의 착색층인 적색 화소를 투명 기판 상에 형성했다. 마찬가지로, 녹색 착색 조성물도 마찬가지로 스핀 코트로 막두께가 2㎛로 되도록 도포, 건조 후, 노광기로 스트라이프상의 착색층을 상술한 적색 화소로부터 벗어난 장소에 노광해 현상함으로써, 상술 적색 화소와 인접한 녹색 화소를 형성했다. 또한, 청색 착색 조성물에 대해서도 마찬가지로 스핀 코트로 막두께 2㎛로 적색 화소, 녹색 화소와 인접한 청색 화소를 형성했다. 이것으로, 투명 기판 상에 적, 녹, 청의 3색의 스트라이프상의 화소를 갖는 컬러 필터가 얻어졌다.
다음으로, 광응답성 액정 배향 재료 용액1을 공경 0.2미크론의 멤브레인 필터로 여과한 후, 스핀 코터를 사용해서 회전수 1800rpm으로 양 기판 상에 도포하고, 100℃에서 3분간 건조함으로써, 기판 상에 막두께 90㎚의 도막을 형성했다. 형성된 도막을 목시로 관찰한 바, 평활한 막이 형성되어 있는 것이 확인되었다. 다음으로, 초고압 수은 램프, 파장컷 필터, 밴드패스 필터, 및, 편광 필터를 구비한 편광 조사 장치를 사용해서, 자외광(파장 365㎚)의 직선 편광(조도 : 20㎽/㎠)을, 형성된 막에 대하여, 연직 방향으로부터 10초 조사해서, 200mJ/㎠의 에너지를 조사한 광배향층을 얻었다.
씰제를 디스펜스용의 시린지에 충전하고, 탈포 처리를 행하고 나서, 디스펜서로, 각각 씰제를 장방형의 테두리를 그리도록, 제1 기판의 배향층측에 도포했다. 씰제가 미경화의 상태에서 이하의 액정 조성물1의 미소적을 제1 기판의 테두리 내 전면에 적하 도포하고, 즉시 진공 맞붙임 장치를 사용해, 제2 기판을 5㎩의 진공 하에서 맞붙였다. 진공 해제 후, 눌려찌그러진 씰제의 선폭이 약 1.2㎜이고, 그 중의 0.3㎜가 BM와 겹치도록 묘화 조건 및 기판 간의 갭을 조정했다. 즉시, 120℃에서 1시간 열처리하여 씰제를 열경화시켜, IPS 방식의 액정 표시 소자를 제작했다(dgap=4.0㎛). 액정 조성물1의 조성 및 물성값을 이하에 나타낸다.
액정 조성물1:
Figure pct00112
상기 액정 조성물(1)의 네마틱-등방성 액체상 전이 온도는 85.6℃, ne(파장 589㎚에 있어서의 이상광 굴절률)는 1.596, no(파장 589㎚에 있어서의 이상광 굴절률)는, 1.491이었다. 또한 유전율 이방성은 +7.0, K22는 7.4pN이었다.
본 액정 표시 소자의 콘트라스트를 측정한 바, 156이었다. 또한, 본 액정 표시 소자의 투명 전극 부착 유리 기판에 형성되어 있던 배향층의 황색도(YI)는 6.1이었다. 그 결과, 상기 액정 표시 소자에 있어서, 비교예의 소자에 비하여 콘트라스트가 크고, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적으며, 또한 씰 시의 배향 흐트러짐도 작아, 고정세인 액정 표시 소자로 되었다.
(비교예 6) 액정 표시 소자
광응답성 액정 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 액정 배향 재료 용액3을 사용한 이외, 실시예 13과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자를 제작했다.
또한, 액정 표시 소자의 투명 전극 부착 유리 기판에 형성되어 있던 배향층의 황색도(YI)는, 6.7×10- 4이었다. 본 표시 소자의 콘트라스트를 측정한 바, 87이었다.
(실시예 14) 액정 표시 소자
광응답성 액정 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 액정 배향 재료 용액2를 사용한 이외, 실시예 13과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자를 제작했다. 배향층의 막두께는 290㎚였다. 본 표시 소자의 콘트라스트를 측정한 바, 131이었다.
또한, 본 액정 표시 소자의 투명 전극 부착 유리 기판에 형성되어 있던 배향층의 황색도(YI)는 2×10-3이었다.
그 결과, 상기 액정 표시 소자에 있어서, 비교예의 소자에 비하여 콘트라스트가 크고, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적으며, 또한 씰 시의 배향 흐트러짐도 작아, 고정세인 액정 표시 소자로 되었다.
(비교예 7) 액정 표시 소자
광응답성 액정 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 액정 배향 재료 용액4를 사용한 이외, 실시예 13과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자를 제작했다. 본 표시 소자의 콘트라스트를 측정한 바, 76이었다. 또한, 액정 표시 소자의 투명 전극 부착 유리 기판에 형성되어 있던 광배향층의 황색도(YI)는, 4×10-5이었다.
(실시예 15) 액정 표시 소자
광응답성 액정 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 액정 배향 재료 용액5를 사용한 이외, 실시예 13과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자를 제작했다. 배향층의 막두께는 290㎚였다.
본 표시 소자의 콘트라스트를 측정한 바, 148이었다.
또한, 본 액정 표시 소자의 투명 전극 부착 유리 기판에 형성되어 있던 광배향층의 황색도(YI)는, 5×10- 3이었다. 그 결과, 상기 액정 표시 소자에 있어서, 비교예의 소자에 비하여 콘트라스트가 크고, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적으며, 또한 씰 시의 배향 흐트러짐도 작아, 고정세인 액정 표시 소자로 되었다.
(실시예 16) 액정 표시 소자
광응답성 액정 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 액정 배향 재료 용액6을 사용해, 스핀 코터에 의한 도막 형성 후, 80℃에서 5분, 250℃에서 1시간 가열 처리하며, 또한 도막에 대한 자외광의 조사 조건을 파장 254㎚의 편광 자외선을 2000mJ/㎠ 조사하는 이외, 실시예 13과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자를 제작했다. 배향층의 막두께는 160㎚였다.
본 표시 소자의 콘트라스트를 측정한 바, 153이었다.
또한, 본 액정 표시 소자의 투명 전극 부착 유리 기판에 형성되어 있던 광배향층의 황색도(YI)는, 4.3이었다.
그 결과, 상기 액정 표시 소자에 있어서, 비교예의 소자에 비하여 콘트라스트가 크고, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적으며, 또한 씰 시의 배향 흐트러짐도 작아, 고정세인 액정 표시 소자로 되었다.
(실시예 17) 액정 표시 소자
광응답성 액정 배향 재료 용액1 대신에 광응답성 액정 배향 재료 용액7을 사용한 이외, 실시예 13과 마찬가지로 IPS 방식의 액정 표시 소자를 제작했다. 배향층의 막두께는 90㎚였다. 본 표시 소자의 콘트라스트를 측정한 바, 155였다.
또한, 본 액정 표시 소자의 투명 전극 부착 유리 기판에 형성되어 있던 광배향층의 황색도(YI)는, 7.1이었다. 그 결과, 상기 액정 표시 소자에 있어서, 비교예의 소자에 비하여 콘트라스트가 크고, 결함이나 배향 흐트러짐 및 광누설이 적으며, 또한 씰 시의 배향 흐트러짐도 작아, 고정세인 액정 표시 소자로 되었다. 또한, 소자를 제작하는 공정에 있어서의 자외선 및 가열에 의한 씰제의 경화 전후의 콘트라스트 변화도 보이지 않아, 광에 의한 열화를 억제·방지할 수 있었다.

Claims (17)

  1. 투과하는 광의 위상 또는 빠르기를 제어하는 액정성 화합물을 포함하는 액정층 및 상기 액정층과 맞닿아서 상기 액정성 화합물에 포함되는 액정 분자의 배향을 제어하는 광배향층을 구비하는 화상 표시부를 갖고,
    상기 광배향층의 황색도(YI)가, 0.001<YI<100인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액정성 화합물을 포함하는 액정층은, 외장(外場)에 의해 배향 제어 가능한 액정 매체, 중합 가능한 액정 화합물을 경화해서 이루어지는 광학 이방성 분자 및 상변화 가능한 고분자 액정으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 화상 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 화상 표시부에 마련된 투광성의 광학 적층체를 갖는 화상 표시 장치로서,
    상기 광학 적층체는, 상기 적층체를 투과하는 광의 위상 또는 빠르기를 제어하는 상기 광학 이방성 분자 또는 상기 고분자 액정의 적어도 어느 하나를 포함하는 광학 이방층과,
    상기 광학 이방층과 맞닿고, 상기 광학 이방성 분자를 배향시키는 상기 광배향층을 구비하고,
    상기 광학 이방층 및 상기 배향층의 황색도(YI)가, 0.001<YI<100인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광학 적층체는 편광판을 더 구비하는 화상 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 편광판과 상기 화상 표시부와의 사이에 상기 광학 적층체가 마련되는 화상 표시 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 편광판은, 광학 적층체보다 화상 표시부측에 마련되는 화상 표시 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    제1 광배향층이 표면에 형성된 제1 기판과,
    상기 제1 광배향층과 대향하도록 이간해서 마련된 제2 광배향층이 표면에 형성된 제2 기판과,
    상기 제1 광배향층 및 상기 제2 광배향층과 맞닿도록 상기 제1 기판 및 제2 기판 간에 충전되며, 또한 외장에 의해 상기 배향 제어 가능한 액정 매체를 포함하는 액정층과,
    상기 제1 광배향층과 상기 제1 기판과의 사이에 액티브 소자 및 화소 전극을 포함하는 전극층을 상기 화상 표시부에 갖고,
    상기 제1 광배향층 또는 제2 광배향층의 황색도(YI)가, 0.001<YI<100인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 화소 전극과 상기 제1 기판과의 사이 또는 상기 제2 광배향층과 상기 제2 기판과의 사이에 컬러 필터를 더 갖는 화상 표시 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 광배향층의 평균 두께는, 0.01∼1㎛인 화상 표시 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광배향층과 상기 제1 기판과의 사이에 액티브 소자, 화소 전극, 공통 전극을 가지며, 또한 액정층은 호모지니어스 배향하는 화상 표시 장치.
  11. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 기판과 제2 광배향층과의 사이에 공통 전극을 갖는 화상 표시 장치.
  12. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 빗살상이며, 상기 제1 기판 상에, 공통 전극, 절연층 및 화소 전극의 순으로 적층되어 있는 화상 표시 장치.
  13. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 빗살상이며, 상기 제1 기판 상에, 화소 전극, 절연층 및 공통 전극의 순으로 적층되어 있는 화상 표시 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 화소 전극과 상기 제1 기판과의 사이에 컬러 필터를 가질 경우, 상기 제2 배향층의 황색도(YI)가 0.001<YI<100인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 제2 광배향층과 상기 제2 기판과의 사이에 컬러 필터를 가질 경우, 상기 제1 배향층의 황색도(YI)가 0.001<YI<100인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  16. 용매 성분 및 광에 응답해서 이성화해 편광축에 대하여 대략 수직 또는 대략 평행으로 배향하는 광배향성 성분을 포함하며, 황색도(YIS)가 0.001<YIS<500인 광응답성 액정 배향제.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 광배향성 성분을 0.1∼10.0질량% 함유하는 광응답성 액정 배향제.
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