KR20180039123A

KR20180039123A - 액정 표시 소자

Info

Publication number: KR20180039123A
Application number: KR1020187006668A
Authority: KR
Inventors: 도루 후지사와
Original assignee: 디아이씨 가부시끼가이샤
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2018-04-17
Also published as: CN107924089B; TW201726897A; TWI709640B; US10690952B2; WO2017026272A1; US20180307070A1; JPWO2017026272A1; JP6260747B2; CN107924089A

Abstract

본 발명은, 고속응답성이 우수한 액정 표시 소자를 제공한다. 본 발명은, 적어도 한쪽에 전극을 갖는 2매의 투명 기판 간에 협지(挾持)한 1종 또는 2종 이상의 액정 화합물을 함유하는 액정 조성물 중에 2종 이상의 중합성 화합물을 함유하는 중합성 조성물의 경화물인 공중합체를 함유하고, 상기 중합성 화합물로서 1종 또는 2종 이상의 중합성 광배향 기능성 화합물(Vn)을 사용하여, 당해 중합성 조성물과 당해 액정 조성물의 전중량 중의 당해 중합성 조성물의 함유량이 1질량% 이상 40질량% 미만인 액정 표시 소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 액정 표시 소자는, TN, STN, ECB, VA, VA-TN, IPS, FFS, π셀, OCB, 콜레스테릭 액정 등의 다양한 동작 모드에 적용할 수 있다.

Description

액정 표시 소자

본 발명은 액정 표시 소자에 관한 것이다.

컬러 필터가 불필요한 필드 시퀀셜 컬러 표시 방식은, 「적→녹→청」으로 순차 점등하는 백라이트를 사용하는 것에 특징이 있다. 통상의 CRT나 액정 디스플레이에서는, 프레임 시간이 16.7ms이지만, 필드 시퀀셜 컬러 표시 방식에서는, 프레임 시간이 5.6ms로, 고속응답성이 요구된다.

고속응답성을 나타내는 지표로서, τd와 τr의 합을 들 수 있다. τd는 액정의 하강 응답 시간이고, τr은 액정의 상승 응답 시간이다. 필드 시퀀셜 컬러 표시 방식에 있어서의 고속응답성을 충족시키기 위해서는, τd와 τr의 합이 1.5ms 미만인 것이 요구되고 있다.

현재, 시장에서는 네마틱 액정으로 불리는 액정 재료는, 텔레비전, 모니터, 휴대전화, 스마트폰, 태블릿 단말 등의 플랫패널 디스플레이에 있어서 일반적으로 이용되고 있다. 그러나, 네마틱 액정은, 응답 속도가 약 십수 밀리초 내지 수 밀리초로 느리기 때문에, 개선이 요구되고 있다. 응답 속도는 액정의 회전 점성 γ1, 및 탄성 상수에 크게 영향되기 때문에, 신규 화합물의 개발이나 조성의 최적화에 의해 개량이 검토되고 있지만, 개선의 진전이 늦어지고 있다. 이것에 대하여 스멕틱 액정을 사용한 강유전성 액정(FLC)은, 수백 마이크로초의 고속 응답이 가능하다. 그러나, 명과 암의 두 상태뿐이기 때문에 풀컬러 표시에 필요한 중간 계조 표시에는 용이하지 않아, 면적 계조 등의 방법을 사용하고 있다.

FLC 중, FLC와 모노머의 혼합물로 이루어지는 Polymer Stabilized V shaped-FLC(PSV-FLC) 소자는, 강유전성 액정 내에 미세한 폴리머 네트워크를 형성한 것이고, FLC의 특장인 고속응답성 외에 중간 계조 표시가 가능하고, 또한 내충격성도 종래의 FLC와 비교해서 향상하여 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

또한, 네마틱 액정과 고분자와의 복합 재료에 있어서는, 70질량% 이상의 중합성 화합물을 네마틱 액정 매체에 첨가하면 수십 마이크로초의 고속 응답이 얻어지고 있지만, 구동 전압이 약 80V를 초과하여 실용에 적합하지 않으며, 또한 실효의 복굴절률이 사용하고 있는 액정 복굴절률보다도 1자릿수 이상 낮아져 버리기 때문에, 소자의 투과율을 저하시켜 버린다. 한편, 0.3질량% 이상 1질량% 미만의 1종류 이상의 중합성 화합물을 액정 매체에 첨가하고, 전압을 인가하거나 인가하지 않고, UV 광중합에 의해, 유리 기판 계면 상에 중합 혹은 가교해서 얻어지는 미세한 돌기 구조물을 형성시켜서 프리틸트를 주로 유기시키는 PS(polymer-stabilised : 고분자 안정화) 또는 PSA(polymer-sustained alignment : 고분자 유지 배향) 디스플레이가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2∼6 참조). 그러나, 이들 소자에 있어서도 고속응답성의 관점에 있어서는 개량의 여지가 있었다. 특히, 액정 표시 장치의 상승 속도의 고속응답화에 관해서는, 액정 조성물의 저점성화, 고유전율화, 저탄성 상수화나, 프리틸트각의 부여, 혹은 오버 드라이브법 등의 구동 방법의 개선 등 다양한 방법이 실용화되어 있지만, 하강 속도에 관해서는, 액정 조성물의 저점성화 이외에 유효한 방법이 알려져 있지 않은 것이 현상황이며, 개선이 요구되고 있었다.

일본 특개2002-31821호 공보 일본 특표2013-536271호 공보 일본 특표2013-538249호 공보 일본 특표2012-527495호 공보 일본 특표2012-513482호 공보 일본 특개2012-219270호 공보

본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 구동 전압의 상승을 억제하고, 복굴절률의 저감을 억제하여 투과율을 개선시키면서, 액정의 하강 시간을 개선함으로써, 고투과율이며 또한 고속응답성이 우수한 액정 표시 소자를 제공하는 것이다.

본 발명자는, 액정 조성물, 및 중합성 화합물을 함유하는 중합성 조성물에 있어서, 굴절률이방성을 갖고 배향 기능을 갖는 배향 질서도가 높은 폴리머 네트워크를 액정 셀 전체에 형성시켜서 고속 응답과 투과율 향상을 도모하는 것을 목적으로 해서 중합성 광배향 기능성 화합물을 사용하는 것에 착목하여, 본 발명을 완성하는데 이르렀다.

[1] 적어도 한쪽에 전극을 갖는 2매의 투명 기판 간에 협지(挾持)한 1종 또는 2종 이상의 액정 화합물을 함유하는 액정 조성물 중에 2종 이상의 중합성 화합물을 함유하는 중합성 조성물의 경화물인 공중합체를 함유하고, 상기 중합성 화합물로서 1종 또는 2종 이상의 중합성 광배향 기능성 화합물(Vn)을 사용하여, 당해 중합성 조성물과 당해 액정 조성물의 전중량 중의 당해 중합성 조성물의 함유량이 1질량% 이상 40질량% 미만인 액정 표시 소자.

[2] 액정 조성물 중의 당해 공중합체가 폴리머 네트워크를 형성하고, 투명 기판 상에 액정 조성물을 배향시키기 위한 배향층을 갖는 상기 [1]의 액정 표시 소자.

[3] 당해 폴리머 네트워크가 일축성의 굴절률이방성을 갖고, 당해 폴리머 네트워크의 광축 방향 또는 배향 용이축 방향과 당해 액정 조성물의 배향 용이축 방향이 동일 방향인 상기 [2]의 액정 표시 소자.

[4] 투명 기판의 법선 방향에 대해서 당해 액정 조성물이 0∼90°의 프리틸트각을 이루고 있는 상기 [1]∼[3] 중 어느 한 항의 액정 표시 소자.

[5] 셀 단면 방향에 대해서 적어도 셀두께의 0.5% 이상의 두께의 폴리머 네트워크층이 형성되어 있는 상기 [2]∼[4] 중 어느 하나의 액정 표시 소자.

[6] 투명 기판의 법선 방향 또는 수평 방향에 대해서 당해 폴리머 네트워크의 광축 방향 또는 배향 용이축 방향이 0.1∼30.0°의 프리틸트각을 이루고 있는 상기 [2]∼[5] 중 어느 한 항의 액정 표시 소자.

[7] 중합성 광배향 기능성 화합물(Vn)로서, 하기 일반식(Vn-1)으로 표시되는 중합성 광배향 기능성 화합물에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용하는, 상기 [1]∼[6] 중 어느 한 항의 액정 표시 소자.

(식 중, X¹¹는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,

Sp¹¹는, 단결합, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s1-(식 중, s1은 1∼11의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내고,

n은 1∼3의 정수를 나타내고,

Z¹¹는, -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH₂CH₂-, -OCO-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-COO-, -CH₂CH₂-OCO-, -COO-CH₂-, -OCO-CH₂-, -CH₂-COO-, -CH₂-OCO-, -C≡C-, 단결합, -CY¹=CY²-(Y¹ 및 Y²는 각각 독립해서 수소 원자 또는 불소 원자를 나타낸다), -CH=N-, -N=CH- 또는 -N=N-을 나타내고, Z¹¹가 복수 존재할 경우 그들은 동일해도 되며 달라도 되지만, 적어도 하나의 Z¹¹는 -CH=CH-, -CH=N-, -N=CH- 또는 -N=N-을 나타내고,

R¹¹은 수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자, 펜타플루오로설퓨라닐기, 시아노기, 니트로기, 이소시아노기, 티오이소시아노기, 혹은, 1개의 -CH₂- 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-가 각각 독립해서 -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 되는 탄소 원자수 1 내지 12의 직쇄 또는 분기 알킬기를 나타내고, 혹은, 식(Vn-1-1)으로 표시되는 기를 나타내고,

(식(Vn-1-1) 중, X²¹는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Sp²¹는, 단결합, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s2-(식 중, s2는 1∼11의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타낸다)

식 중에 존재하는 모든 1,4-페닐렌기는, 임의의 수소 원자가 불소 원자, 불소화메틸기, 불소화메톡시기, 탄소 원자수 1∼2의 알킬기, 또는 식(Vn-1-1)으로 표시되는 기에 의해 치환되어 있어도 되고,

X²¹ 및 Sp²¹가 복수 존재할 경우 그들은, 각각 동일해도 되며 달라도 된다)

[8] 상기 일반식(Vn-1)으로 표시되는 중합성 광배향 기능성 화합물을 사용하는 중합성 화합물, 중합성 광배향 기능성 화합물 및, 액정 조성물의 합계량에 대하여, 0.005질량% 이상∼1.0질량% 미만 사용하는 상기 [7]의 액정 표시 소자.

[9] 중합성 화합물로서, 하기 일반식(P)으로 표시되는 화합물에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물을 함유하는 상기 [1]∼[8] 중 어느 한 항의 액정 표시 소자.

(식 중, Z^p1는, 불소 원자, 시아노기, 수소 원자, 수소 원자가 할로겐 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1∼15의 알킬기, 수소 원자가 할로겐 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1∼15의 알콕시기, 수소 원자가 할로겐 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1∼15의 알케닐기, 수소 원자가 할로겐 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1∼15의 알케닐옥시기 또는 -Sp^p2-R^p2을 나타내고,

R^p1 및 R^p2은 각각 독립해서 이하의 식(R-I) 내지 식(R-IX) :

중 어느 하나를 나타내고, 상기 식(R-I)∼(R-IX) 중, R²∼R⁶은 서로 독립해서, 수소 원자, 탄소 원자수 1∼5개의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼5개의 할로겐화알킬기이고, W는 단결합, -O- 또는 메틸렌기이고, T는 단결합 또는 -COO-이고, p, t 및 q는 각각 독립해서, 0, 1 또는 2를 나타내고,

Sp^p1 및 Sp^p2는 스페이서기를 나타내고, Sp^p1 및 Sp^p2는 각각 독립해서, 단결합, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s-(식 중, s는 1∼11의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내고

L^p1 및 L^p2은 각각 독립해서, 단결합, -O-, -S-, -CH₂-, -OCH₂-, -CH₂O-, -CO-, -C₂H₄-, -COO-, -OCO-, -OCOOCH₂-, -CH₂OCOO-, -OCH₂CH₂O-, -CO-NR^a-, -NR^a-CO-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CH=CR^a-COO-, -CH=CR^a-OCO-, -COO-CR^a=CH-, -OCO-CR^a=CH-, -COO-CR^a=CH-COO-, -COO-CR^a=CH-OCO-, -OCO-CR^a=CH-COO-, -OCO-CR^a=CH-OCO-, -(CH₂)_z-C(=O)-O-, -(CH₂)_z-O-(C=O)-, -O-(C=O)-(CH₂)_z-, -(C=O)-O-(CH₂)_z-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂- 또는 -C≡C-(식 중, R^a은 각각 독립해서 수소 원자 또는 탄소 원자수 1∼4의 알킬기를 나타내고, 상기 식 중, z는 1∼4의 정수를 나타낸다)를 나타내고,

M^p2은, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 안트라센-2,6-디일기, 페난트렌-2,7-디일기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 인단-2,5-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,3-디옥산-2,5-디일기를 나타내지만, M^p2은 무치환이거나 또는 탄소 원자수 1∼12의 알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알콕시기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 -R^p1로 치환되어 있어도 되고,

M^p1은 이하의 식(i-11)∼(ix-11) :

(식 중, ★에서 Sp^p1와 결합하고, ★★에서 L^p1 혹은 L^p2과 결합한다) 중 어느 하나를 나타내고,

M^p3은 이하의 식(i-13)∼(ix-13) :

(식 중, ★에서 Z^p1와 결합하고, ★★에서 L^p2과 결합한다) 중 어느 하나를 나타내고,

m^p2∼m^p4은 각각 독립해서, 0, 1, 2 또는 3을 나타내고, m^p1 및 m^p5은 각각 독립해서 1, 2 또는 3을 나타내지만, Z^p1가 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, R^p1이 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, R^p2이 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, Sp^p1가 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, Sp^p2가 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, L^p1이 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, M^p2이 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 된다)

[10] 액정 조성물로서, 하기 일반식(LC)으로 표시되는 액정 화합물을 함유하는 상기 [1]∼[9] 중 어느 한 항의 액정 표시 소자.

(일반식(LC) 중, R^LC은, 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타낸다. 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 CH₂기는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO- 또는 -C≡C-로 치환되어도 되고, 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자로 치환되어 있어도 된다. A^LC1 및 A^LC2는, 각각 독립해서, 하기의 기(a), 기(b) 및 기(c)로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 나타낸다.

(a) 트랜스-1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 CH₂기 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 CH₂기는 산소 원자 또는 황 원자로 치환되어 있어도 된다),

(b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 CH기 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 CH기는 질소 원자로 치환되어 있어도 된다),

(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.

상기한 기(a), 기(b) 또는 기(c)에 포함되는 하나 또는 둘 이상의 수소 원자는 각각, 불소 원자, 염소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃로 치환되어 있어도 된다.

Z^LC는 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -COO- 또는 -OCO-를 나타낸다.

Y^LC는, 수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 및 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타낸다. 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 CH₂기는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO-, -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-로 치환되어도 되고, 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자에 의해서 치환되어 있어도 된다.

a는 1∼4의 정수를 나타낸다. a가 2, 3 또는 4를 나타내고, 일반식(LC) 중에 A^LC1가 복수 존재할 경우, 복수 존재하는 A^LC1는, 동일해도 되며 달라도 되고, Z^LC가 복수 존재할 경우, 복수 존재하는 Z^LC는, 동일해도 되며 달라도 된다)

[11] 셀 구조가 VA 모드, IPS 모드, FFS 모드, VA-TN 모드, TN 모드, ECB 모드인 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[10] 중 어느 한 항의 액정 표시 소자.

[12] 적어도 한쪽에 전극을 갖는 2매의 투명 기판 간에 협지한 1종 또는 2종 이상의 액정 화합물을 함유하는 액정 조성물 중에 2종 이상의 중합성 화합물을 함유하는 중합성 조성물의 경화물인 공중합체를 함유하고, 상기 중합성 화합물로서 1종 또는 2종 이상의 중합성 광배향 기능성 화합물(Vn)을 사용하여, 당해 중합성 조성물과 당해 액정 조성물의 전중량 중의 당해 중합성 조성물의 함유량이 1질량% 이상 40질량% 미만인 조성물 중의 중합성 화합물을 에너지선을 조사함에 의해 중합해서 이루어지는 액정 표시 소자.

[13] 당해 조성물 중의 중합성 화합물을, -50℃∼30℃의 온도에서 에너지선을 조사함에 의해 중합해서 이루어지는 상기 [12]의 액정 표시 소자.

[14] 당해 조성물 중의 중합성 화합물을, 에너지선 조사 전의 투명 기판의 법선 방향 또는 수평 방향에 대한 프리틸트각이 0.1∼30°로 되는 전압을 인가하면서 에너지선을 조사함에 의해 중합해서 이루어지는 상기 [12] 또는 [13]의 액정 표시 소자.

본 발명에 따르면, 구동 전압의 상승을 억제하고, 복굴절률의 저감을 억제하여 투과율을 개선시키면서, 액정의 하강 시간을 개선함으로써, 고투과율이며 또한 고속응답성이 우수한 액정 표시 소자를 제공할 수 있다.

도 1은 액정 표시 소자의 모식도.
도 2는 도 1의 부분 확대도.
도 3은 액정 표시 소자의 단면도.
도 4는 도 1의 부분 확대도.
도 5는 액정 표시 소자의 단면도.
도 6은 액정 표시 소자의 모식도.
도 7은 도 6의 부분 확대도.
도 8은 액정 표시 소자의 단면도.
도 9는 배향 중합 상분리 구조를 편광 현미경으로 관찰한 사진 및 그 설명도.
도 10은 VA형 액정 표시 장치의 액정 분자 배열 및 폴리머 네트워크 구조를 나타내는 모식도.
도 11은 사선 전계 방식 액정 표시 장치의 전극 구조 및 액정 분자 배열을 나타내는 모식도.
도 12는 8분할 사선 전계 방식 액정 표시 장치의 전극 구조를 나타내는 모식도.
도 13은 VA-TN 액정 셀의 액정 분자의 분자 배열의 모식도.
도 14는 피시본형 VA 액정 셀의 전극 구조의 모식도.
도 15는 사선 전계 테스트 셀 전극 구조의 평면도와 액정 분자 운동의 모식도.
도 16은 배향 분할된 IPS 모드용 테스트 셀의 전극 구조의 평면도와 액정 분자의 거동을 나타내는 모식도.
도 17은 배향 분할된 FFS 모드 테스트 셀의 전극 구조의 평면도.

<액정 조성물>

[액정 화합물]

본 발명에 사용되는 액정 조성물로서는, 일반식(LC)으로 표시되는 액정 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.

일반식(LC) 중, R^LC은, 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타낸다. 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 CH₂기는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO- 또는 -C≡C-로 치환되어도 되고, 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자로 치환되어 있어도 된다. R^LC의 알킬기는, 각각 분기쇄상의 기여도 되고, 직쇄상의 기여도 되지만, 직쇄상의 기인 것이 바람직하다.

일반식(LC) 중, A^LC1 및 A^LC2는, 각각 독립해서, 하기의 기(a), 기(b) 및 기(c)로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 나타낸다.

일반식(LC) 중, Z^LC는 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -COO- 또는 -OCO-를 나타낸다.

일반식(LC) 중, Y^LC는, 수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 및 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타낸다. 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 CH₂기는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO-, -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-로 치환되어도 되고, 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자에 의해서 치환되어 있어도 된다.

일반식(LC) 중, a는 1∼4의 정수를 나타낸다. a가 2, 3 또는 4를 나타내고, 일반식(LC) 중에 A^LC1가 복수 존재할 경우, 복수 존재하는 A^LC1는, 동일해도 되며 달라도 되고, Z^LC가 복수 존재할 경우, 복수 존재하는 Z^LC는, 동일해도 되며 달라도 된다.

상기 일반식(LC)으로 표시되는 화합물은, 하기 일반식(LC1) 및 일반식(LC2)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 바람직하다.

일반식(LC1) 또는 (LC2) 중, R^LC11 및 R^LC21은, 각각 독립해서 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타내고, 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 CH₂기는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO- 또는 -C≡C-로 치환되어도 되고, 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자에 의해서 치환되어 있어도 된다. 일반식(LC1) 또는 (LC2)으로 표시되는 화합물로서는, R^LC11 및 R^LC21은, 각각 독립해서 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하고, 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.

(식 중, 환 구조에는 우단에서 결합하는 것으로 한다)

일반식(LC1) 또는 (LC2) 중, A^LC11 및 A^LC21는 각각 독립해서 하기 중 어느 하나의 구조를 나타낸다. 당해 구조 중, 시클로헥실렌기 중의 하나 또는 둘 이상의 CH₂기는 산소 원자로 치환되어 있어도 되고, 1,4-페닐렌기 중의 하나 또는 둘 이상의 CH기는 질소 원자로 치환되어 있어도 되고, 또한, 당해 구조 중의 하나 또는 둘 이상의 수소 원자는 불소 원자, 염소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃로 치환되어 있어도 된다.

일반식(LC1) 또는 (LC2)으로 표시되는 화합물로서는, A^LC11 및 A^LC21는 각각 독립해서 하기 중 어느 하나의 구조가 바람직하다.

일반식(LC1) 또는 (LC2) 중, X^LC11, X^LC12, X^LC21∼X^LC23는, 각각 독립해서 수소 원자, 염소 원자, 불소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃를 나타내고, Y^LC11 및 Y^LC21는 각각 독립해서 수소 원자, 염소 원자, 불소 원자, 시아노기, -CF₃, -OCH₂F, -OCHF₂ 또는 -OCF₃를 나타낸다. 일반식(LC1) 또는 (LC2)으로 표시되는 화합물로서는, Y^LC11 및 Y^LC21는, 각각 독립해서 불소 원자, 시아노기, -CF₃ 또는 -OCF₃가 바람직하고, 불소 원자 또는 -OCF₃가 보다 바람직하고, 불소 원자가 특히 바람직하다.

일반식(LC1) 또는 (LC2) 중, Z^LC11 및 Z^LC21는, 각각 독립해서 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -COO- 또는 -OCO-를 나타낸다. 일반식(LC1) 또는 (LC2)으로 표시되는 화합물로서는, Z^LC11 및 Z^LC21는, 각각 독립해서 단결합, -CH₂CH₂-, -COO-, -OCO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-가 바람직하고, 단결합, -CH₂CH₂-, -OCH₂-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-가 보다 바람직하고, 단결합, -OCH₂- 또는 -CF₂O-가 더 바람직하다.

일반식(LC1) 또는 (LC2) 중, m^LC11 및 m^LC21은, 각각 독립해서 1∼4의 정수를 나타낸다. 일반식(LC1) 또는 (LC2)으로 표시되는 화합물로서는, m^LC11 및 m^LC21은, 각각 독립해서 1, 2 또는 3이 바람직하고, 저온에서의 보존안정성, 응답 속도를 중시하는 경우에는 1 또는 2가 보다 바람직하고, 네마틱상 상한 온도의 상한값을 개선하는 경우에는 2 또는 3이 보다 바람직하다. 일반식(LC1) 또는 (LC2) 중에, A^LC11, A^LC21, Z^LC11 및 Z^LC21가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되며 달라도 된다.

일반식(LC1)으로 표시되는 화합물로서는, 하기 일반식(LC1-a) 내지 일반식(LC1-c)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 바람직하다.

일반식(LC1-a)∼(LC1-c) 중, R^LC11, Y^LC11, X^LC11 및 X^LC12는 각각 독립해서 상기 일반식(LC1)에 있어서의 R^LC11, Y^LC11, X^LC11 및 X^LC12와 같은 의미를 나타낸다. 일반식(LC1-a) 내지 일반식(LC1-c)으로 표시되는 화합물로서는, R^LC11은 각각 독립해서 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하고, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기가 보다 바람직하다. 또한, X^LC11 및 X^LC12는 각각 독립해서 수소 원자 또는 불소 원자가 바람직하고, Y^LC11는 각각 독립해서 불소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃가 바람직하다.

일반식(LC1-a)∼(LC1-c) 중, A^LC1a1, A^LC1a2 및 A^LC1b1는, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 테트라히드로피란-2,5-디일기, 1,3-디옥산-2,5-디일기를 나타낸다. 또한, 일반식(LC1-a)∼(LC1-c) 중, X^LC1b1, X^LC1b2, X^LC1c1∼X^LC1c4는 각각 독립해서 수소 원자, 염소 원자, 불소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃를 나타낸다. 일반식(LC1-a) 내지 일반식(LC1-c)으로 표시되는 화합물로서는, X^LC1b1, X^LC1b2, X^LC1c1∼X^LC1c4는 각각 독립해서 수소 원자 또는 불소 원자가 바람직하다.

또한, 일반식(LC1)은, 하기 일반식(LC1-d) 내지 일반식(LC1-p)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것도 바람직하다.

일반식(LC1-d)∼(LC1-p) 중, R^LC11, Y^LC11, X^LC11 및 X^LC12는 각각 독립해서 상기 일반식(LC1)에 있어서의 R^LC11, Y^LC11, X^LC11 및 X^LC12와 같은 의미를 나타낸다. 일반식(LC1-d)∼(LC1-p)으로 표시되는 화합물로서는, R^LC11은 각각 독립해서 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하고, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기가 보다 바람직하다. 또한, X^LC11 및 X^LC12는 각각 독립해서 수소 원자 또는 불소 원자가 바람직하다. Y^LC11는 각각 독립해서 불소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃가 바람직하다.

일반식(LC1-d)∼(LC1-p) 중, A^LC1d1, A^LC1f1, A^LC1g1, A^LC1j1, A^LC1k1, A^LC1k2, A^LC1m1∼A^LC1m3는 각각 독립해서, 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 테트라히드로피란-2,5-디일기, 또는 1,3-디옥산-2,5-디일기를 나타낸다.

일반식(LC1-d)∼(LC1-p) 중, X^LC1d1, X^LC1d2, X^LC1f1, X^LC1f2, X^LC1g1, X^LC1g2, X^LC1h1, X^LC1h2, X^LC1i1, X^LC1i2, X^LC1j1∼X^LC1j4, X^LC1k1, X^LC1k2, X^LC1m1 및 X^LC1m2는 각각 독립해서 수소 원자, 염소 원자, 불소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃를 나타낸다. 일반식(LC1-d)∼(LC1-m)으로 표시되는 화합물로서는, X^LC1d1∼X^LC1m2는 각각 독립해서 수소 원자 또는 불소 원자가 바람직하다.

일반식(LC1-d)∼(LC1-p) 중, Z^LC1d1, Z^LC1e1, Z^LC1j1, Z^LC1k1, Z^LC1m1는 각각 독립해서 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -COO- 또는 -OCO-를 나타낸다. 일반식(LC1-d)∼(LC1-p)으로 표시되는 화합물로서는, Z^LC1d1∼Z^LC1m1는 각각 독립해서 단결합, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -CF₂O- 또는 -OCH₂-가 바람직하다.

일반식(LC1-d)∼(LC1-p)으로 표시되는 화합물로서는, 하기 일반식(LC1-1) 내지 일반식(LC1-45)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 바람직하다. 일반식(LC1-1) 내지 일반식(LC1-45) 중, R^LC11은 각각 독립해서 탄소 원자수 1∼7의 알킬기를 나타낸다.

일반식(LC2)은, 하기 일반식(LC2-a) 내지 일반식(LC2-g)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 바람직하다.

일반식(LC2-a)∼(LC2-g) 중, R^LC21, Y^LC21, X^LC21∼X^LC23는 각각 독립해서 상기 일반식(LC2)에 있어서의 R^LC21, Y^LC21, X^LC21∼X^LC23와 같은 의미를 나타낸다. 일반식(LC2-a)∼(LC2-g)으로 표시되는 화합물로서는, R^LC21은 각각 독립해서 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하고, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기, 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기가 보다 바람직하다. 또한, X^LC21∼X^LC23는 각각 독립해서 수소 원자 또는 불소 원자가 바람직하고, Y^LC21는 각각 독립해서 불소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃가 바람직하다.

일반식(LC2-a)∼(LC2-g) 중, X^LC2d1∼X^LC2d4, X^LC2e1∼X^LC2e4, X^LC2f1∼X^LC2f4 및 X^LC2g1∼X^LC2g4는 각각 독립해서 수소 원자, 염소 원자, 불소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃를 나타낸다. 일반식(LC2-a)∼(LC2-g)으로 표시되는 화합물로서는, X^LC2d1∼X^LC2g4는 각각 독립해서 수소 원자 또는 불소 원자가 바람직하다.

일반식(LC2-a)∼(LC2-g) 중, Z^LC2a1, Z^LC2b1, Z^LC2c1, Z^LC2d1, Z^LC2e1, Z^LC2f1 및 Z^LC2g1는 각각 독립해서 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -COO- 또는 -OCO-를 나타낸다. 일반식(LC2-a)∼(LC2-g)으로 표시되는 화합물로서는, Z^LC2a1∼Z^LC2g4는 각각 독립해서 -CF₂O- 또는 -OCH₂-가 바람직하다.

상기 일반식(LC)으로 표시되는 화합물은, 하기 일반식(LC3)∼일반식(LC5)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것도 바람직하다.

(식 중, R^LC31, R^LC32, R^LC41, R^LC42, R^LC51 및 R^LC52은 각각 독립해서 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타내고, 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 -CH₂-는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO- 또는 -C≡C-로 치환되어도 되고, 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자에 의해서 치환되어 있어도 되고, A^LC31, A^LC32, A^LC41, A^LC42, A^LC51 및 A^LC52는 각각 독립해서 하기 중 어느 하나의 구조

(당해 구조 중 시클로헥실렌기 중의 하나 또는 둘 이상의 -CH₂-는 산소 원자로 치환되어 있어도 되고, 1,4-페닐렌기 중의 하나 또는 둘 이상의 -CH-는 질소 원자로 치환되어 있어도 되고, 또한, 당해 구조 중의 하나 또는 둘 이상의 수소 원자는 불소 원자, 염소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃로 치환되어 있어도 된다) 중 어느 하나를 나타내고, Z^LC31, Z^LC32, Z^LC41, Z^LC42, Z^LC51 및 Z^LC51는 각각 독립해서 단결합, -CH=CH-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -COO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-를 나타내고, Z⁵는 -CH₂- 또는 산소 원자를 나타내고, X^LC41는 수소 원자 또는 불소 원자를 나타내고, m^LC31, m^LC32, m^LC41, m^LC42, m^LC51 및 m^LC52은 각각 독립해서 0∼3을 나타내고, m^LC31+m^LC32, m^LC41+m^LC42 및 m^LC51+m^LC52은 1, 2 또는 3이고, A^LC31∼A^LC52, Z^LC31∼Z^LC52가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되며 달라도 된다)

으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 포함하는 것이 바람직하다.

R^LC31∼R^LC52은, 각각 독립해서, 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하고, 알케닐기로서는 하기 구조를 나타내는 것이 가장 바람직하고,

(식 중, 환 구조에는 우단에서 결합하는 것으로 한다)

A^LC31∼A^LC52는 각각 독립해서 하기의 구조가 바람직하고,

Z^LC31∼Z^LC51는 각각 독립해서 단결합, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CH₂CH₂-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -OCH₂-가 바람직하다.

일반식(LC3), 일반식(LC4), 및 일반식(LC5)으로 표시되는 화합물로서, 일반식(LC3-1), 일반식(LC4-1), 및 일반식(LC5-1)

(식 중, R³¹∼R³³은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, R⁴¹∼R⁴³은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, Z³¹∼Z³³는 단결합, -CH=CH-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -COO-, -OCO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-를 나타내고, X⁴¹는 수소 원자 또는 불소 원자를 나타내고, Z³⁴는 -CH₂- 또는 산소 원자를 나타낸다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 적어도 1종 함유하는 것이 바람직하다.

일반식(LC3-1)∼일반식(LC5-1)에 있어서, R³¹∼R³³은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내지만, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 2∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼4의 알케닐기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2의 알케닐기를 나타내는 것이 더 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알킬기를 나타내는 것이 특히 바람직하다.

R⁴¹∼R⁴³은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내지만, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 혹은 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기, 또는 탄소 원자수 4∼8의 알케닐기 혹은 탄소 원자수 3∼8의 알케닐옥시기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1∼3의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼3의 알콕시기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알킬기 또는 탄소 원자수 2의 알콕시기를 나타내는 것이 더 바람직하고, 탄소 원자수 2의 알콕시기를 나타내는 것이 특히 바람직하다.

Z³¹∼Z³³는 단결합, -CH=CH-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -COO-, -OCO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-를 나타내지만, 단결합, -CH₂CH₂-, -COO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-를 나타내는 것이 바람직하고, 단결합 또는 -CH₂O-를 나타내는 것이 보다 바람직하다.

액정 조성물에 있어서, 일반식(LC3-1), 일반식(LC4-1), 및 일반식(LC5-1)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 5질량%∼50질량% 함유하는 것이 바람직하고, 5질량%∼40질량% 함유하는 것이 바람직하고, 5질량%∼30질량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 8질량%∼27질량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 10질량%∼25질량% 함유하는 것이 더 바람직하다.

일반식(LC3-1)으로 표시되는 화합물은 구체적으로는 다음으로 기재하는 일반식(LC3-11)∼일반식(LC3-15)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

(식 중, R³¹은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기를 나타내고, R^41a은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기를 나타낸다)

일반식(LC4-1)으로 표시되는 화합물은 구체적으로는 다음으로 기재하는 일반식(LC4-11)∼일반식(LC4-14)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

(식 중, R³²은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기를 나타내고, R^42a은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기를 나타내고, X⁴¹는 수소 원자 또는 불소 원자를 나타낸다)

일반식(LC5-1)으로 표시되는 화합물은 구체적으로는 다음으로 기재하는 일반식(LC5-11)∼일반식(LC5-14)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

(식 중, R³³은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기를 나타내고, R^43a은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기를 나타내고, Z³⁴는 -CH₂- 또는 산소 원자를 나타낸다)

일반식(LC3-11), 일반식(LC3-13), 일반식(LC4-11), 일반식(LC4-13), 일반식(LC5-11), 및 일반식(LC5-13)에 있어서, R³¹∼R³³은, 일반식(LC3-1)∼일반식(LC5-1)에 있어서의 마찬가지의 실시태양이 바람직하다. R^41a∼R^41c은 탄소 원자수 1∼3의 알킬기가 바람직하고, 탄소 원자수 1 또는 2의 알킬기가 보다 바람직하고, 탄소 원자수 2의 알킬기가 특히 바람직하다.

일반식(LC3-12), 일반식(LC3-14), 일반식(LC4-12), 일반식(LC4-14), 일반식(LC5-12), 및 일반식(LC5-14)에 있어서, R³¹∼R³³은, 일반식(LC3-1)∼일반식(LC5-1)에 있어서의 마찬가지의 실시태양이 바람직하다. R^41a∼R^41c은 탄소 원자수 1∼3의 알킬기가 바람직하고, 탄소 원자수 1 또는 3의 알킬기가 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알킬기가 특히 바람직하다.

일반식(LC3-11)∼일반식(LC5-14) 중에서도, 유전율이방성의 절대값을 증대하기 위해서는, 일반식(LC3-11), 일반식(LC4-11), 일반식(LC5-11), 일반식(LC3-13), 일반식(LC4-13) 및 일반식(LC5-13)이 바람직하고, 일반식(LC3-11), 일반식(LC4-11), 일반식(LC5-11)이 보다 바람직하다.

본 발명의 액정 표시 소자에 있어서의 액정층은, 일반식(LC3-11)∼일반식(LC5-14)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 것이 바람직하고, 1종 또는 2종 함유하는 것이 보다 바람직하고, 일반식(LC3-1)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 함유하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 일반식(LC3), 일반식(LC4), 및 일반식(LC5)으로 표시되는 화합물로서, 일반식(LC3-2), 일반식(LC4-2), 및 일반식(LC5-2)

(식 중, R⁵¹∼R⁵³은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, R⁶¹∼R⁶³은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내고, B¹∼B³는 불소 치환되어 있어도 되는, 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내고, Z⁴¹∼Z⁴³는 단결합, -CH=CH-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -COO-, -OCO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-를 나타내고, X⁴²는 수소 원자 또는 불소 원자를 나타내고, Z⁴⁴는 -CH₂- 또는 산소 원자를 나타낸다)

으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 적어도 1종 함유하는 것이 바람직하다.

일반식(LC3-2), 일반식(LC4-2), 및 일반식(LC5-2)에 있어서, R⁵¹∼R⁵³은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내지만, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 2∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼4의 알케닐기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2의 알케닐기를 나타내는 것이 더 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알킬기를 나타내는 것이 특히 바람직하다.

R⁶¹∼R⁶³은 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐옥시기를 나타내지만, 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 혹은 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기, 또는 탄소 원자수 4∼8의 알케닐기 혹은 탄소 원자수 3∼8의 알케닐옥시기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1∼3의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼3의 알콕시기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알킬기 또는 탄소 원자수 2의 알콕시기를 나타내는 것이 더 바람직하고, 탄소 원자수 2의 알콕시기를 나타내는 것이 특히 바람직하다.

B³¹∼B³³는 불소 치환되어 있어도 되는, 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내지만, 무치환의 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기가 바람직하고, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기가 보다 바람직하다.

Z⁴¹∼Z⁴³는 단결합, -CH=CH-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -COO-, -OCO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-를 나타내지만, 단결합, -CH₂CH₂-, -COO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-를 나타내는 것이 바람직하고, 단결합 또는 -CH₂O-를 나타내는 것이 보다 바람직하다.

일반식(LC3-2), 일반식(LC3-3), 일반식(LC4-2), 및 일반식(LC5-2)으로 표시되는 화합물은, 액정 조성물에 있어서 10∼60질량% 함유하는 것이 바람직하지만, 20∼50질량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 25∼45질량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 28∼42질량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 30∼40질량% 함유하는 것이 더 바람직하다.

일반식(LC3-2)으로 표시되는 화합물은 구체적으로는 다음으로 기재하는 일반식(LC3-21)∼일반식(LC3-29)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

또한, 일반식(LC3-3)으로 표시되는 화합물로서, 다음으로 기재하는 일반식(LC3-31)∼일반식(LC3-33)으로 표시되는 화합물도 바람직하다.

(식 중, R⁵¹은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기를 나타내고, R^61a은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기를 나타내지만, 일반식(LC3-2)에 있어서의 R⁵¹ 및 R⁶¹과 마찬가지의 실시태양이 바람직하다)

일반식(LC4-2)으로 표시되는 화합물은 구체적으로는 다음으로 기재하는 일반식(LC4-21)∼일반식(LC4-26)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

(식 중, R⁵²은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기를 나타내고, R^62a은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기를 나타내고, X⁴²는 수소 원자 또는 불소 원자를 나타내지만, 일반식(LC4-2)에 있어서의 R⁵² 및 R⁶²과 마찬가지의 실시태양이 바람직하다)

일반식(LC5-2)으로 표시되는 화합물은 구체적으로는 다음으로 기재하는 일반식(LC5-21)∼일반식(LC5-26)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

(식 중, R⁵³은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2∼5의 알케닐기를 나타내고, R^63a은 탄소 원자수 1∼5의 알킬기를 나타내고, W²는 -CH₂- 또는 산소 원자를 나타내지만, 일반식(LC5-2)에 있어서의 R⁵³ 및 R⁶³과 마찬가지의 실시태양이 바람직하다)

일반식(LC3-21), 일반식(LC3-22), 일반식(LC3-25), 일반식(LC4-21), 일반식(LC4-22), 일반식(LC4-25), 일반식(LC5-21), 일반식(LC5-22), 및 일반식(LC5-25)에 있어서, R⁵¹∼R⁵³은, 일반식(LC3-2), 일반식(LC4-2) 및 일반식(LC5-2)에 있어서의 마찬가지의 실시태양이 바람직하다. R^61a∼R^63a은 탄소 원자수 1∼3의 알킬기가 바람직하고, 탄소 원자수 1 또는 2의 알킬기가 보다 바람직하고, 탄소 원자수 2의 알킬기가 특히 바람직하다.

일반식(LC3-23), 일반식(LC3-24) 및 일반식(LC3-26), 일반식(LC4-23), 일반식(LC4-24) 및 일반식(LC4-26), 일반식(LC5-23), 일반식(LC5-24) 및 일반식(LC5-26)에 있어서 R⁵¹∼R⁵³은, 일반식(LC3-2), 일반식(LC4-2) 및 일반식(LC5-2)에 있어서의 마찬가지의 실시태양이 바람직하다. R^61a∼R^63a은 탄소 원자수 1∼3의 알킬기가 바람직하고, 탄소 원자수 1 또는 3의 알킬기가 보다 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알킬기가 특히 바람직하다.

일반식(LC3-21)∼일반식(LC5-26) 중에서도, 유전율이방성의 절대값을 증대하기 위해서는, 일반식(LC3-21), 일반식(Lc3-22) 및 일반식(LC3-25), 일반식(LC4-21), 일반식(LC4-22) 및 일반식(LC4-25), 일반식(LC5-21), 일반식(LC5-22) 및 일반식(LC5-25)이 바람직하다.

일반식(LC3-2), 일반식(Lc4-2) 및 일반식(LC5-2)으로 표시되는 화합물은 1종 또는 2종 이상 함유할 수 있지만, B¹∼B³가 1,4-페닐렌기를 나타내는 화합물, 및 B¹∼B³가 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내는 화합물을 각각 적어도 1종 이상 함유하는 것이 바람직하다.

또한, 일반식(LC3)으로 표시되는 화합물로서, 그 밖에는, 하기 일반식(LC3-a) 및 일반식(LC3-b)

(식 중, R^LC31, R^LC32, A^LC31 및 Z^LC31는 각각 독립해서 상기 일반식(LC3)에 있어서의 R^LC31, R^LC32, A^LC31 및 Z^LC31와 같은 의미를 나타내고, X^LC3b1∼X^LC3b6는 수소 원자 또는 불소 원자를 나타내지만, X^LC3b1 및 X^LC3b2 또는 X^LC3b3 및 X^LC3b4 중의 적어도 한쪽의 조합은 모두 불소 원자를 나타내고, m^LC3a1은 1, 2 또는 3이고, m^LC3b1은 0 또는 1을 나타내고, A^LC31 및 Z^LC31가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되며 달라도 된다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 바람직하다.

R^LC31 및 R^LC32은 각각 독립해서 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2∼7의 알케닐옥시기를 나타내는 것이 바람직하다.

A^LC31는, 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 테트라히드로피란-2,5-디일기, 1,3-디옥산-2,5-디일기를 나타내는 것이 바람직하고, 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내는 것이 보다 바람직하다.

Z^LC31는 단결합, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CH₂CH₂-를 나타내는 것이 바람직하고, 단결합을 나타내는 것이 보다 바람직하다.

일반식(LC3-a)으로서는, 하기 일반식(LC3-a1)을 나타내는 것이 바람직하다.

(식 중, R^LC31 및 R^LC32은 각각 독립해서 상기 일반식(LC3)에 있어서의 R^LC31 및 R^LC32과 같은 의미를 나타낸다)

R^LC31 및 R^LC32은 각각 독립해서, 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하고, R^LC31이 탄소 원자수 1∼7의 알킬기를 나타내고, R^LC32이 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기를 나타내는 것이 보다 바람직하다.

일반식(LC3-b)으로서는, 하기 일반식(LC3-b1)∼일반식(LC3-b12)을 나타내는 것이 바람직하고, 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.

R^LC31 및 R^LC32은 각각 독립해서, 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하고, R^LC31이 탄소 원자수 2 또는 3의 알킬기를 나타내고, R^LC32이 탄소 원자수 2의 알킬기를 나타내는 것이 보다 바람직하다.

또한, 일반식(LC4)으로 표시되는 화합물은, 하기 일반식(LC4-a) 내지 일반식(LC4-c)으로 표시되는 화합물이 바람직하고, 일반식(LC5)으로 표시되는 화합물은, 하기 일반식(LC5-a) 내지 일반식(LC5-c)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

(식 중, R^LC41, R^LC42 및 X^LC41는 각각 독립해서 상기 일반식(LC4)에 있어서의 R^LC41, R^LC42 및 X^LC41와 같은 의미를 나타내고, R^LC51 및 R^LC52은 각각 독립해서 상기 일반식(LC5)에 있어서의 R^LC51 및 R^LC52과 같은 의미를 나타내고, Z^LC4a1, Z^LC4b1, Z^LC4c1, Z^LC5a1, Z^LC5b1 및 Z^LC5c1는 각각 독립해서 단결합, -CH=CH-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -COO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-를 나타낸다)

R^LC41, R^LC42, R^LC51 및 R^LC52은 각각 독립해서 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2∼7의 알케닐옥시기를 나타내는 것이 바람직하다.

Z^LC4a1∼Z^LC5c1는 각각 독립해서 단결합, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CH₂CH₂-를 나타내는 것이 바람직하고, 단결합을 나타내는 것이 보다 바람직하다.

상기 일반식(LC)으로 표시되는 화합물은, 하기 일반식(LC6)으로 표시되는 화합물(단, 일반식(LC1)∼일반식(LC5)으로 표시되는 화합물을 제외한다)에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것도 바람직하다.

일반식(LC6) 중, R^LC61 및 R^LC62은, 각각 독립해서 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타낸다. 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 CH₂기는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO- 또는 -C≡C-로 치환되어도 되고, 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 치환되어 있어도 된다. 일반식(LC6)으로 표시되는 화합물로서는, R^LC61 및 R^LC62은, 각각 독립해서, 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기가 바람직하고, 알케닐기로서는 하기 중 어느 하나의 구조를 나타내는 것이 가장 바람직하다.

(식 중, 환 구조에는 우단에서 결합하는 것으로 한다)

일반식(LC6) 중, A^LC61∼A^LC63는 각각 독립해서 하기 중 어느 하나의 구조를 나타낸다. 당해 구조 중, 시클로헥실렌기 중의 하나 또는 둘 이상의 CH₂CH₂기는 -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-로 치환되어 있어도 되고, 1,4-페닐렌기 중 하나 또는 둘 이상의 CH기는 질소 원자로 치환되어 있어도 된다.

일반식(LC6)으로 표시되는 화합물로서는, A^LC61∼A^LC63는, 각각 독립해서 하기 중 어느 하나의 구조가 바람직하다.

일반식(LC6) 중, Z^LC61 및 Z^LC62는 각각 독립해서 단결합, -CH=CH-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -COO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-를 나타내고, m^LC61은 0∼3을 나타낸다. 일반식(LC6)으로 표시되는 화합물로서는, Z^LC61 및 Z^LC62는 각각 독립해서 단결합, -CH₂CH₂-, -COO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-가 바람직하다.

일반식(LC6)으로 표시되는 화합물로서는, 하기 일반식(LC6-a) 내지 일반식(LC6-v)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 것이 바람직하다. 일반식(LC6-a1)∼일반식(LC6-p1)의 식 중, R^LC61 및 R^LC62은 각각 독립해서 탄소 원자수 1∼7의 알킬기, 탄소 원자수 1∼7의 알콕시기, 탄소 원자수 2∼7의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2∼7의 알케닐옥시기를 나타낸다.

[중합성 화합물]

본 발명에 따른 중합성 화합물로서는, 하나의 반응성기를 갖는 단관능성의 중합성 화합물, 및 이관능 또는 삼관능 등의 둘 이상의 반응성기를 갖는 다관능성의 중합성 화합물을 들 수 있다. 반응성기를 갖는 중합성 화합물은 메소겐성 부위를 포함하고 있어도 되고, 포함하고 있지 않아도 된다.

반응성기를 갖는 중합성 화합물에 있어서, 반응성기는 광에 의한 중합성을 갖는 치환기가 바람직하다. 특히, 수직 배향막이 열중합에 의해 생성할 때에, 수직 배향막 재료의 열중합 시에, 반응성기를 갖는 중합성 화합물의 반응을 억제할 수 있으므로, 반응성기는 광에 의한 중합성을 갖는 치환기가 특히 바람직하다.

본 발명에 따른 중합성 화합물로서는, 이하의 일반식(P)

(상기 일반식(P) 중, Z^p1는, 불소 원자, 시아노기, 수소 원자, 수소 원자가 할로겐 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1∼15의 알킬기, 수소 원자가 할로겐 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1∼15의 알콕시기, 수소 원자가 할로겐 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1∼15의 알케닐기, 수소 원자가 할로겐 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1∼15의 알케닐옥시기 또는 -Sp^p2-R^p2을 나타내고,

R^p1 및 R^p2은 각각 독립해서 이하의 식(R-I) 내지 식(R-IX) :

L^p1 및 L^p2은 각각 독립해서, 단결합, -O-, -S-, -CH₂-, -OCH₂-, -CH₂O-, -CO-, -C₂H₄-, -COO-, -OCO-, -OCOOCH₂-, -CH₂OCOO-, -OCH₂CH₂O-, -CO-NR^a-, -NR^a-CO-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CH=CR^a-COO-, -CH=CR^a-OCO-, -COO-CR^a=CH-, -OCO-CR^a=CH-, -COO-CR^a=CH-COO-, -COO-CR^a=CH-OCO-, -OCO-CR^a=CH-COO-, -OCO-CR^a=CH-OCO-, -(CH₂)_z-C(=O)-O-, -(CH₂)_z-O-(C=O)-, -O-(C=O)-(CH₂)_z-, -(C=O)-O-(CH₂)_z-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂- 또는 -C≡C-(식 중, R^a은 각각 독립해서 수소 원자 또는 탄소 원자수 1∼4의 알킬기를 나타내고, 상기 식 중, z는 1∼4의 정수를 나타낸다)를 나타내고,

M^p1은 이하의 식(i-11)∼(ix-11) :

M^p3은 이하의 식(i-13)∼(ix-13) :

m^p2∼m^p4은 각각 독립해서, 0, 1, 2 또는 3을 나타내고, m^p1 및 m^p5은 각각 독립해서 1, 2 또는 3을 나타내지만, Z^p1가 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, R^p1이 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, R^p2이 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, Sp^p1가 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, Sp^p2가 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, L^p1이 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, M^p2이 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 된다)으로 표시되는 화합물로 표시되는 것이 바람직하다. 또한, 당해 중합성 화합물은 1종 또는 2종 이상 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 일반식(P)에 있어서, Z^p1는 -Sp^p2-R^p2인 것이 바람직하고, R¹¹ 및 R¹²은 각각 독립해서 식(R-1) 내지 식(R-3) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 일반식(P)에 있어서, m^p1+m^p5이 2 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 일반식(P)에 있어서, L^p1은, 단결합, -OCH₂-, -CH₂O-, -CO-, -C₂H₄-, -COO-, -OCO-, -COOC₂H₄-, -OCOC₂H₄-, -C₂H₄OCO-, -C₂H₄COO-, -CF₂-, -CF₂O-, -(CH₂)_z-C(=O)-O-, -(CH₂)_z-O-(C=O)-, -O-(C=O)-(CH₂)_z-, -CH=CH-COO-, -COO-CH=CH-, -OCOCH=CH-, -(C=O)-O-(CH₂)_z-, -OCF₂- 또는 -C≡C-이고, L^p2은, -OCH₂CH₂O-, -COOC₂H₄-, -OCOC₂H₄-, -(CH₂)_z-C(=O)-O-, -(CH₂)_z-O-(C=O)-, -O-(C=O)-(CH₂)_z-, -(C=O)-O-(CH₂)_z-, -CH=CH-COO-, -COO-CH=CH-, -OCOCH=CH-, -C₂H₄OCO- 또는 -C₂H₄COO-이고, 상기 식 중의 z는, 1∼4의 정수인 것이 바람직하다.

또한, 상기 일반식(P)의 L^p1 및 L^p2의 적어도 어느 하나가, -(CH₂)_z-C(=O)-O-, -(CH₂)_z-O-(C=O)- 및 -O-(C=O)-(CH₂)_z-, -(C=O)-O-(CH₂)_z-로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.

또한, 상기 일반식(P)에 있어서, R^p1 및 R^p2은 각각 독립해서 이하의 식(R-1) 내지 식(R-15) :

중 어느 하나가 보다 바람직하다.

또한, 상기 일반식(P)의 m^p3은 0, 1, 2 또는 3을 나타내고, m^p2이 1일 경우 L^p1은 단결합이고, m^p2이 2 또는 3일 경우 복수 존재하는 L^p1의 적어도 하나는 단결합인 것이 바람직하다.

또한, 상기 일반식(P)의 m^p3은 0, 1, 2 또는 3을 나타내고, m^p3이 1일 경우 M^p2은 1,4-페닐렌기이고, m^p3이 2 또는 3일 경우 복수 존재하는 M^p2 중 적어도 L^p1을 개재해서 M^p1과 인접하는 M^p2은 1,4-페닐렌기인 것이 바람직하다.

또한, 상기 일반식(P)의 m^p3은 0, 1, 2 또는 3을 나타내고, M^p2의 적어도 하나가, 하나 또는 둘 이상의 불소로 치환되어 있는 1,4-페닐렌기인 것이 바람직하다.

또한, 상기 일반식(P)의 m^p4은 0, 1, 2 또는 3을 나타내고, M^p3의 적어도 하나가, 하나 또는 둘 이상의 불소로 치환되어 있는 1,4-페닐렌기인 것이 바람직하다.

또한, 상기 일반식(P)에 있어서의 스페이서기(Sp^p1, Sp^p2, Sp^p4)로서는, 단결합, -OCH₂-, -(CH₂)_zO-, -CO-, -C₂H₄-, -COO-, -OCO-, -COOC₂H₄-, -OCOC₂H₄-, -(CH₂)_z-, -C₂H₄OCO-, -C₂H₄COO-, -CF₂-, -CF₂O-, -(CH₂)_z-C(=O)-O-, -(CH₂)_z-O-(C=O)-, -O-(C=O)-(CH₂)_z-, -(C=O)-O-(CH₂)_z-, -O-(CH₂)_z-O-, -OCF₂-, -CH=CH-COO-, -COO-CH=CH-, -OCOCH=CH- 또는 -C≡C-인 것이 바람직하고, 당해 Z는 1 이상 10 이하의 정수인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 일반식(P)의 중합성 화합물은, 일반식(P-a), 일반식(P-b), 일반식(P-c) 및 일반식(P-d)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물인 것이 바람직하다.

상기 일반식(P-a)∼일반식(P-d) 중, R^p1 및 R^p2은 각각 독립해서 이하의 식(R-I) 내지 식(R-IX) :

환 A 및 환 B는 각각 독립해서, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 안트라센-2,6-디일기, 페난트렌-2,7-디일기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 인단-2,5-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,3-디옥산-2,5-디일기를 나타내지만, 무치환이거나 또는 탄소 원자수 1∼12의 알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알콕시기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 -R^p1로 치환되어 있는 것이 바람직하고,

환 C는 이하의 식(c-i)∼(c-ix) :

(식 중, ★에서 Sp^p1와 결합하고, ★★에서 L^p5 혹은 L^p6과 결합한다) 중 어느 하나를 나타내고,

Sp^p1 및 Sp^p4는 스페이서기를 나타내고, X^p1∼X^p4는, 각각 독립해서, 수소 원자 또는 할로겐 원자를 나타내는 것이 바람직하고,

L^p4, L^p5 및 L^p6은 각각 독립해서, 단결합, -OCH₂-, -CH₂O-, -CO-, -C₂H₄-, -COO-, -OCO-, -COOC₂H₄-, -OCOC₂H₄-, -C₂H₄OCO-, -C₂H₄COO-, -CF₂-, -CF₂O-, -(CH₂)_z-C(=O)-O-, -(CH₂)_z-O-(C=O)-, -O-(C=O)-(CH₂)_z-, -(C=O)-O-(CH₂)_z-, -O-(CH₂)_z-O-, -OCF₂-, -CH=CHCOO-, -COOCH=CH-, -OCOCH=CH- 또는 -C≡C-인 것이 바람직하고, 상기 식 중의 z는, 1∼4의 정수인 것이 바람직하다.

L^p3은, -CH=CHCOO-, -COOCH=CH- 또는 -OCOCH=CH-인 것이 바람직하다.

상기 일반식(P-a)으로 표시되는 화합물에 있어서, m^p6 및 m^p7은, 각각 독립해서, 0, 1, 2 또는 3을 나타내는 것이 바람직하다. 또한, m^p6+m^p7=2∼5인 것이 보다 바람직하다.

상기 일반식(P-d)으로 표시되는 화합물에 있어서, m^p12 및 m^p15은 각각 독립해서 1, 2 또는 3을 나타내고, m^p13은, 0, 1, 2 또는 3을 나타내는 것이 바람직하고, m^p14은, 0 또는 1을 나타내는 것이 바람직하다. 또한, m^p12+m^p15=2∼5인 것이 보다 바람직하다. R^p1이 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, R^p1이 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, R^p2이 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, Sp^p1가 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, Sp^p4가 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, L^p4 및 L^p5이 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, 환 A∼환 C가 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 된다.

이하에 본 발명에 따른 일반식(P-a)∼일반식(P-d)으로 표시되는 화합물의 바람직한 구조를 예시한다.

본 발명에 따른 일반식(P-a)으로 표시되는 화합물의 바람직한 예로서, 하기 식(P-a-1)∼식(P-a-31)으로 표시되는 중합성 화합물을 들 수 있다.

본 발명에 따른 일반식(P-b)으로 표시되는 화합물의 바람직한 예로서, 하기 식(P-b-1)∼식(P-b-34)으로 표시되는 중합성 화합물을 들 수 있다.

본 발명에 따른 일반식(P-c)으로 표시되는 화합물의 바람직한 예로서, 하기 식(P-c-1)∼식(P-c-52)으로 표시되는 중합성 화합물을 들 수 있다.

본 발명에 따른 일반식(P-d)으로 표시되는 화합물은, 이하의 일반식(P-d')으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

(상기 일반식(P-d')으로 표시되는 화합물에 있어서, m^p10은, 2 또는 3을 나타내는 것이 보다 바람직하다. 그 밖의 기호는 상기 일반식(p-d)과 동일하므로 생략한다)

본 발명에 따른 일반식(P-d)으로 표시되는 화합물의 바람직한 예로서, 하기 식(P-d-1)∼식(P-d-31)으로 표시되는 중합성 화합물을 들 수 있다.

본 발명에 따른 「탄소 원자수 1∼15개의 알킬기」는, 직쇄상 또는 분기상의 알킬기가 바람직하고, 직쇄상의 알킬기가 보다 바람직하다. 또한, 상기 일반식(1) 중, R¹ 및 R²은 각각 독립해서, 탄소 원자수 1∼15개의 알킬기이고, R¹ 및 R²은 각각 독립해서, 탄소 원자수 1∼8개의 알킬기가 바람직하고, 탄소 원자수 1∼6개의 알킬기가 보다 바람직하다.

본 발명에 따른 「탄소 원자수 1∼15개의 알킬기」의 예로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 이소프로필기, 이소부틸기, t-부틸기, 3-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 도데실기, 펜타데실기 등을 들 수 있다. 또, 본 명세서 중에 있어서, 알킬기의 예는 공통이고, 각각의 알킬기의 탄소 원자수의 수에 따라서 적의(適宜) 상기 예시에서 선택된다.

본 발명에 따른 「탄소 원자수 1∼15개의 알콕시기」의 예는, 당해 치환기 중의 적어도 1개의 산소 원자가 환 구조와 직접 결합하는 위치에 존재하는 것이 바람직하고, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기(n-프로폭시기, i-프로폭시기), 부톡시기, 펜틸옥시기, 옥틸옥시기, 데실옥시기가 보다 바람직하다. 또, 본 명세서 중에 있어서, 알콕시기의 예는 공통이고, 각각의 알콕시기의 탄소 원자수의 수에 따라서 적의 상기 예시에서 선택된다.

본 발명에 따른 「탄소 원자수 2∼15개의 알케닐기」의 예는, 비닐기, 알릴기, 1-프로페닐기, 이소프로페닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 1,3-부타디에닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 2-헥세닐기 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 보다 바람직한 알케닐기로서는 다음으로 기재하는 식(i)(비닐기), 식(ii)(1-프로페닐기), 식(iii)(3-부테닐기) 및 식(iv)(3-펜테닐기) :

(상기 식(i)∼(iv) 중, *는 환 구조에의 결합 부위를 나타낸다)

으로 표시되지만, 본원 발명의 액정 조성물이 중합성 모노머를 함유하는 경우는, 식(ii) 및 식(iv)으로 표시되는 구조가 바람직하고, 식(ii)으로 표시되는 구조가 보다 바람직하다. 또, 본 명세서 중에 있어서, 알케닐기의 예는 공통이고, 각각의 알케닐기의 탄소 원자수의 수에 따라서 적의 상기 예시에서 선택된다.

또한, 본 발명에 있어서의 중합성 화합물 중, 저분자 액정과의 용해성을 높이고 결정화를 억제하는데 바람직한 단관능성의 반응기를 갖는 중합성 화합물로서는, 하기 일반식(VI)

(식 중, X³는, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Sp³는, 단결합, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_t-(식 중, t는 2∼11의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내고, V는 탄소 원자수 2∼20의 직쇄 혹은 분기 다가 알킬렌기 또는 탄소 원자수 5∼30의 다가 환상 치환기를 나타내지만, 다가 알킬렌기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, 탄소 원자수 5∼20의 알킬기(기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다) 또는 환상 치환기에 의해 치환되어 있어도 되고, W는 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타낸다. 식 중의 모든 1,4-페닐렌기는, 임의의 수소 원자가 -CH₃, -OCH₃, 불소 원자, 또는 시아노기로 치환되어 있어도 된다)으로 표시되는 중합성 화합물이 바람직하다.

상기 일반식(VI)에 있어서, X³는, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내지만, 반응 속도를 중시하는 경우에는 수소 원자가 바람직하고, 반응 잔류량을 저감하는 것을 중시하는 경우에는 메틸기가 바람직하다.

상기 일반식(VI)에 있어서, Sp³는, 단결합, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_t-(식 중, t는 2∼11의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내지만, 탄소쇄의 길이가 Tg에 영향을 끼치므로, 중합성 화합물 함유량이 10중량% 미만일 경우에, 너무 길지 않은 것이 바람직하고, 단결합 또는 탄소 원자수 1∼5의 알킬렌기가 바람직하고, 중합성 화합물 함유량이 6중량% 미만인 경우는, 단결합 또는 탄소 원자수 1∼3의 알킬렌기가 보다 바람직하다. 중합성 화합물 함유량이 10중량% 이상인 경우는, 탄소수 5∼10의 알킬렌기가 바람직하다. 또한, Sp³가 -O-(CH₂)_t-를 나타내는 경우도, t는 1∼5가 바람직하고, 1∼3이 보다 바람직하다. 또한, 탄소 원자수가 프리틸트각에 영향을 끼치므로 필요에 따라서 원하는 프리틸트각이 얻어지도록 Sp³의 탄소 원자수가 서로 다른 중합성 화합물을 복수 혼합해서 사용하는 것이 바람직하다.

상기 일반식(VI)에 있어서, V는 탄소 원자수 2∼20의 직쇄 혹은 분기 다가 알킬렌기 또는 탄소 원자수 5∼30의 다가 환상 치환기를 나타내지만, 다가 알킬렌기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, 탄소 원자수 5∼20의 알킬기(기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다) 또는 환상 치환기에 의해 치환되어 있어도 되고, 둘 이상의 환상 치환기에 의해 치환되어 있는 것이 바람직하다.

일반식(VI)으로 표시되는 중합성 화합물은 더 구체적으로는, 일반식(X1a)

(식 중, A¹는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,

A²는 단결합 또는 탄소 원자수 1∼8의 알킬렌기(당해 알킬렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자가 상호 직접 결합하지 않는 것으로서, 각각 독립해서 산소 원자, -CO-, -COO- 또는 -OCO-로 치환되어 있어도 되고, 당해 알킬렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립해서 불소 원자, 메틸기 또는 에틸기로 치환되어 있어도 된다)를 나타내고,

A³ 및 A⁶는 각각 독립해서 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1∼10의 알킬기(당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자가 상호 직접 결합하지 않는 것으로서, 각각 독립해서 산소 원자, -CO-, -COO- 또는 -OCO-로 치환되어 있어도 되고, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 각각 독립해서 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1∼17의 알킬기로 치환되어 있어도 된다)를 나타내고,

A⁴ 및 A⁷는 각각 독립해서 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1∼10의 알킬기(당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자가 상호 직접 결합하지 않는 것으로서, 각각 독립해서 산소 원자, -CO-, -COO- 또는 -OCO-로 치환되어 있어도 되고, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 각각 독립해서 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1∼9의 알킬기로 치환되어 있어도 된다)를 나타내고,

p는 0∼10을 나타내고,

B¹, B² 및 B³는, 각각 독립해서 수소 원자, 탄소 원자수 1∼10의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬기(당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자가 상호 직접 결합하지 않는 것으로서, 각각 독립해서 산소 원자, -CO-, -COO- 또는 -OCO-로 치환되어 있어도 되고, 당해 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 각각 독립해서 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 3∼6의 트리알콕시실릴기로 치환되어 있어도 된다)를 나타내는 화합물을 들 수 있다.

상기 일반식(X1a)은, 일반식(II-b)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

일반식(II-b)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는 하기 식(II-q)∼(II-z), (II-aa)∼(II-al)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.

상기 일반식(VI), 일반식(XaI) 및 일반식(II-b)으로 표시되는 화합물은, 1종뿐이어도 되고, 2종 이상이어도 된다.

또한, 일반식(VI)으로 표시되는 중합성 화합물로서는, 일반식(X1b)

(식 중, A⁸는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, 6원환 T¹, T² 및 T³는 각각 독립해서

중 어느 하나(단 q는 1 내지 4의 정수를 나타낸다)를 나타내고,

q는 0 또는 1을 나타내고,

Y¹ 및 Y²는 각각 독립해서 단결합, -CH₂CH₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C≡C-, -CF=CF-, -(CH₂)₄-, -CH₂CH₂CH₂O-, -OCH₂CH₂CH₂-, -CH=CHCH₂CH₂- 또는 -CH₂CH₂CH=CH-를 나타내고,

Y³ 및 Y⁴는 각각 독립해서 단결합, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기(당해 알킬렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 메틸렌기는, 산소 원자가 상호 직접 결합하지 않는 것으로서, 각각 독립해서 산소 원자, -CO-, -COO- 또는 -OCO-로 치환되어 있어도 되고, 당해 알킬렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립해서 불소 원자, 메틸기 또는 에틸기로 치환되어 있어도 된다)를 나타내고,

B⁸는 수소 원자, 시아노기, 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 또는, 말단이 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 갖는 알킬렌기를 나타낸다)으로 표시하는 화합물도 들 수 있다.

예시 화합물로서는, 이하에 나타나지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.

또한, 일반식(VI)으로 표시되는 중합성 화합물은 구체적으로는, 일반식(X1c)

(식 중, R⁷⁰은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R⁷¹은 축합환을 갖는 탄화수소기를 나타낸다)으로 표시하는 화합물도 들 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 중합성 화합물 중, 저분자 액정과의 용해성을 높이고 결정화를 억제하는데 바람직한 다관능성의 반응기를 갖는 중합성 화합물로서는, 하기 일반식(V)

F

(식 중, X¹ 및 X²는 각각 독립해서, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Sp¹ 및 Sp²는 각각 독립해서, 단결합, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s-(식 중, s는 1∼11의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내고, U는 탄소 원자수 2∼20의 직쇄 혹은 분기 다가 알킬렌기 또는 탄소 원자수 5∼30의 다가 환상 치환기를 나타내지만, 다가 알킬렌기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, 탄소 원자수 5∼20의 알킬기(기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다) 또는 환상 치환기에 의해 치환되어 있어도 되고, k는 1∼5의 정수를 나타낸다. 식 중의 모든 1,4-페닐렌기는, 임의의 수소 원자가 -CH₃, -OCH₃, 불소 원자, 또는 시아노기로 치환되어 있어도 된다)으로 표시되는 중합성 화합물이 바람직하다.

상기 일반식(V)에 있어서, X¹ 및 X²는 각각 독립해서, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내지만, 반응 속도를 중시하는 경우에는 수소 원자가 바람직하고, 반응 잔류량을 저감하는 것을 중시하는 경우에는 메틸기가 바람직하다.

상기 일반식(V)에 있어서, Sp¹ 및 Sp²는 각각 독립해서, 단결합, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s-(식 중, s는 2∼11의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내지만, 본 발명의 액정 표시 소자에 있어서의 프리틸트각은 당해 탄소 원자수, 액정과의 함유량, 및 사용하는 배향막의 종류나 배향 처리 조건에 영향 받는다. 따라서 반드시 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 프리틸트각을 5도 정도로 하는 경우는, 탄소쇄가 너무 길지 않은 것이 바람직하고, 단결합 또는 탄소 원자수 1∼5의 알킬렌기가 보다 바람직하고, 단결합 또는 탄소 원자수 1∼3의 알킬렌기가 보다 바람직하다. 또한, 프리틸트각을 2도 정도 이내로 하기 위해서는, 탄소 원자수를 6∼12의 중합성 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 탄소 원자수가 8∼10이 보다 바람직하다. 또한, Sp¹ 및 Sp²가 -O-(CH₂)_s-를 나타내는 경우도, 프리틸트각에 영향을 끼치므로 적의 필요에 따라서 Sp¹ 및 Sp²의 길이를 조정해서 사용하는 것이 바람직하고, 프리틸트각을 증가시키는 목적으로는 s는 1∼5가 바람직하고, 1∼3이 보다 바람직하다. 프리틸트각을 작게 하는 목적에서는, s는 6∼10이 바람직하다. 또한, Sp¹ 및 Sp²의 적어도 한쪽이, 단결합임으로써 분자의 비대칭성이 발현하기 때문에 프리틸트를 유기하므로 바람직하다.

또한, 상기 일반식(V)에 있어서 Sp¹ 및 Sp²가 동일한 화합물도 바람직하고, Sp¹ 및 Sp²가 동일한 화합물을 2종 이상 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 서로 Sp¹ 및 Sp²가 다른 2종 이상을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

상기 일반식(V)에 있어서, U는 탄소 원자수 2∼20의 직쇄 혹은 분기 다가 알킬렌기 또는 탄소 원자수 5∼30의 다가 환상 치환기를 나타내지만, 다가 알킬렌기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, 탄소 원자수 5∼20의 알킬기(기 중의 알킬렌기는 산소 원자가 인접하지 않는 범위에서 산소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다), 환상 치환기에 의해 치환되어 있어도 되고, 둘 이상의 환상 치환기에 의해 치환되어 있는 것이 바람직하다.

상기 일반식(V)에 있어서, U는 구체적으로는, 이하의 식(Va-1) 내지 식(Va-13)을 나타내는 것이 바람직하다. 앵커링력을 높이기 위해서는 직선성이 높은 비페닐 등이 바람직하고, 식(Va-1) 내지 식(Va-6)을 나타내는 것이 바람직하다. 또한, 식(Va-6) 내지 식(Va-11)을 나타내는 구조는, 액정과의 용해성이 높은 점에서 바람직하고, 식(Va-1) 내지 식(Va-6)과 조합해서 사용하는 것이 바람직하다.

(식 중, 양단은 Sp¹ 또는 Sp²에 결합하는 것으로 한다. Z^p1 및 Z^p2는 각각 독립해서, -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH₂CH₂-, -OCO-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-COO-, -CH₂CH₂-OCO-, -COO-CH₂-, -OCO-CH₂-, -CH₂-COO-, -CH₂-OCO-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타낸다. 식 중의 모든 1,4-페닐렌기는, 임의의 수소 원자가, -CH₃, -OCH₃, 불소 원자, 또는 시아노기로 치환되어 있어도 된다. 또한, 시클로헥실렌기 중의 하나 또는 둘 이상의 CH₂CH₂기는 -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-로 치환되어 있어도 된다)

U가 환 구조를 가질 경우, 상기 Sp¹ 및 Sp²는 적어도 한쪽이 -O-(CH₂)_s-(식 중, s는 1∼7의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내는 것이 바람직하고, 양쪽 모두 -O-(CH₂)_s-인 것도 바람직하다.

상기 일반식(V)에 있어서, k는 1∼5의 정수를 나타내지만, k가 1인 이관능 화합물, 또는 k가 2인 삼관능 화합물인 것이 바람직하고, 이관능 화합물인 것이 보다 바람직하다.

상기 일반식(V)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 이하의 일반식(Vb)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

(식 중, X¹ 및 X²는 각각 독립해서, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Sp¹ 및 Sp²는 각각 독립해서, 단결합, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s-(식 중, s는 1∼7의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내고, Z¹는 -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH₂CH₂-, -OCO-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-COO-, -CH₂CH₂-OCO-, -COO-CH₂-, -OCO-CH₂-, -CH₂-COO-, -CH₂-OCO-, -CY¹=CY²-(Y¹ 및 Y²는 각각 불소 원자를 나타낸다), -C≡C- 또는 단결합을 나타내고, C는 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 단결합을 나타내고, 식 중의 모든 1,4-페닐렌기는, 임의의 수소 원자가 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다)

상기 일반식(Vb)에 있어서, X¹ 및 X²는 각각 독립해서, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내지만, 모두 수소 원자를 나타내는 디아크릴레이트 유도체, 또는 모두 메틸기를 갖는 디메타크릴레이트 유도체가 바람직하고, 한쪽이 수소 원자를 나타내고, 다른 한쪽이 메틸기를 나타내는 화합물도 바람직하다. 이들 화합물의 중합 속도는, 디아크릴레이트 유도체가 가장 빠르고, 디메타크릴레이트 유도체가 느리고, 비대칭 화합물이 그 중간이고, 그 용도에 따라 바람직한 태양을 사용할 수 있다.

상기 일반식(Vb)에 있어서, Sp¹ 및 Sp²는 각각 독립해서, 단결합, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s-를 나타내지만, 적어도 한쪽이 -O-(CH₂)_s-인 것이 바람직하고, 양쪽이 -O-(CH₂)_s-를 나타내는 태양이 보다 바람직하다. 이 경우, s는 1∼6이 바람직하다.

상기 일반식(Vb)에 있어서, Z¹는, -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH₂CH₂-, -OCO-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-COO-, -CH₂CH₂-OCO-, -COO-CH₂-, -OCO-CH₂-, -CH₂-COO-, -CH₂-OCO-, -CY¹=CY²-(Y¹ 및 Y²는 각각 불소 원자를 나타낸다), -C≡C- 또는 단결합을 나타내지만, -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂- 또는 단결합이 바람직하고, -COO-, -OCO- 또는 단결합이 보다 바람직하고, 단결합이 특히 바람직하다. 상기 일반식(Vb)에 있어서, C는 임의의 수소 원자가 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 되는 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 단결합을 나타내지만, 1,4-페닐렌기 또는 단결합이 바람직하다. C가 단결합 이외의 환 구조를 나타낼 경우, Z¹는 단결합 이외의 연결기도 바람직하고, C가 단결합일 경우, Z¹는 단결합이 바람직하다.

이상으로부터, 상기 일반식(Vb)에 있어서, C가 단결합을 나타내고, 환 구조가 두 환으로 형성되는 경우가 바람직하고, 환 구조를 갖는 중합성 화합물로서는, 구체적으로는 이하의 일반식(V-1) 내지 (V-6)으로 표시되는 화합물이 바람직하고, 일반식(V-1) 내지 (V-4)으로 표시되는 화합물이 특히 바람직하고, 일반식(V-2)으로 표시되는 화합물이 가장 바람직하다.

또한, 상기 일반식(Vb)에 있어서, 이하의 일반식(V1-1) 내지 (V1-5)으로 표시되는 화합물이 액정 조성물과의 용해성을 높이는데 바람직하고, 일반식(V1-1)으로 표시되는 화합물이 특히 바람직하다.

또한, 상기 일반식(Vb)이 세 환 구조로 형성되는 경우도 바람직하게 사용되고, 일반식(V1-6) 내지 (V1-13)으로 표시되는 화합물이 액정 조성물과의 용해성을 높이는데 바람직하다. 또한, 액정과의 앵커링력이 강한 일반식(V-1) 내지 (V-6)으로 표시되는 화합물은, 앵커링력이 약하고 액정 조성물과의 상용성이 양호한 일반식(V1-1) 내지 (V1-5)으로 표시되는 화합물과 혼합해서 사용하는 것도 바람직하다.

(식 중, q1 및 q2는, 각각 독립해서 1∼12의 정수를 나타내고, R³은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다)

상기 일반식(V)으로 표시되는 화합물로서는, 구체적으로는, 이하의 일반식(Vc)으로 표시되는 화합물이, 반응 속도를 높이는 점에서 바람직하고, 또한, 프리틸트각을 열적으로 안정화시키므로 바람직하다. 또한, 필요에 따라서 Sp¹, Sp² 및 Sp³의 탄소 원자수를 조정해서 원하는 프리틸트각을 얻을 수도 있다. 프리틸트와 당해 탄소 원자수의 관계는, 관능기가 2개인 경우와 마찬가지의 경향을 나타낸다.

(식 중, X¹, X² 및 X³는 각각 독립해서, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Sp¹, Sp² 및 Sp³는 각각 독립해서, 단결합, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s-(식 중, s는 2∼7의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내고, Z¹¹는, -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH₂CH₂-, -OCO-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-COO-, -CH₂CH₂-OCO-, -COO-CH₂-, -OCO-CH₂-, -CH₂-COO-, -CH₂-OCO-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내고, J는 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 단결합을 나타내고, 식 중의 모든 1,4-페닐렌기는, 임의의 수소 원자가 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 된다)

[중합성 광배향 기능성 화합물]

액정의 배향은, 액정 셀 기판면에 있는 배향막의 표면 물성에 크게 영향 받으므로, 자외선 중합하기 전의 액정, 및 중합성 화합물은 배향막으로부터의 배향 규제력에 의해 균일하게 배향하여 있다. 이것에 자외선을 노광하면, 중합 상분리가 일어나 폴리머 네트워크가 형성되지만, 형성 과정에 있어서 중합성 화합물이 갖는 메소겐기의 배향 질서도가 가교 등에 의해 흐트러지는 경향이 있기 때문에, 중합성 화합물 함유량의 증가에 수반하여 가교점 밀도가 증가해서 배향 질서도를 저하시키는 경향이 있다. 또한, 기판면으로부터 폴리머 네트워크가 형성하는 과정에 있어서는, 배향막 근방에서는 폴리머 네트워크를 구성하는 메소겐기는 배향 질서도가 높지만, 폴리머 네트워크층의 두께가 증가하면 배향막으로부터의 영향이 약해져 폴리머 네트워크의 배향 질서도가 저하한다. 폴리머 네트워크를 형성하는 메소겐기의 배향 질서도를 높이기 위해서는, 중합 상분리할 때의 중합성 화합물의 메소겐기의 방향성을 가지런하게 되도록 하면 되고, 광배향 기능을 갖는 화합물을 사용함으로써 배향막의 영향이 약한 개소여도 액정, 및 중합성 화합물을 배향시키는 것이 가능하게 되어 액정 전체에서 폴리머 네트워크의 배향 질서도가 높아져 바람직하다. 광배향 기능 화합물은, 광분해형, 트랜스-시스 광이성화형, 광환상 부가형, 광프리스 전이형을 들 수 있다. 이들은, 목적으로 하는 배향 상태가 얻어지도록 적의 구별할 수 있다. 또한, 자외선 중합시키지만 노광하는 자외선은, 평행광의 무편광 자외선, 직선 편광 자외선, 원편광 자외선 등 필요에 따라서 사용한다. 평행광의 무편광 자외선 노광은, 수직 배향에 사용하는 것이 바람직하고, 셀 기판 법선 방향에 대해서 경사 노광하면 프리틸트각을 부여할 수 있어 특히 바람직하다. 직선 편광 자외선 노광은, 호모지니어스 배향을 얻는데 유용하여, IPS 모드나 FFS 모드에 사용하는 것이 바람직하다. 원편광 자외선 노광은, TN 모드 등의 트위스티드 배향의 표시 모드에 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 액정 표시 소자에는, 폴리머 네트워크의 배향성을 향상하기 위하여, 중합성 화합물로서, 광배향 기능을 갖는 중합성 광배향 기능성 화합물(Vn)을 1종 또는 2종 이상 사용한다. 그 중에서도, 광이성화를 나타내는 중합성 광배향 기능성 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용하는 중합성 광배향 기능성 화합물은, 중합성 관능기와 메소겐기, 및 메소겐기와 중합성 관능기와의 사이에 알킬렌기 등의 스페이서기로 이루어지고, 당해 메소겐기는 이색성을 갖고, 광의 진행 방향에 대해서 이색성의 흡수가 적어지도록 재배향하는 성질이 있는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 스페이서기는, 탄소수 3∼10의 범위가 바람직하고, 앵커링력을 강하게 하기 위해서는 탄소수 3∼8의 범위가 바람직하다. 메소겐기는, 2환의 경우는, 융점이 낮으므로 함유량을 증가시켜도 석출이 일어나지 않으므로 바람직하다. 3환의 경우는, 공역계를 메소겐기 장축 방향으로 연장함에 의해 이색성비가 높아져 배향 질서도가 향상하므로 바람직하다. 평행광의 자외선을 노광하면, 이 성질에 의해, 광배향 기능성 화합물의 메소겐기 장축 방향이 광의 진행 방향에 평행하게 되도록 배향하고, 2매의 투명성 기판에 끼워진 저분자 액정, 및 상술의 중합성 화합물 중의 중합성 액정 화합물은, 중합성 액정 화합물, 및 저분자 액정이 갖는 메소겐기의 장축 방향이 광배향 기능성 화합물의 메소겐기 장축 방향으로 가지런하게 되도록 재배향하면서 중합 상분리가 일어나 액정 중에 폴리머 네트워크를 형성시킨다. 이때 형성된 폴리머 네트워크 중의 메소겐기의 장축은, 배향 질서도가 중합성 광배향 기능성 화합물(Vn)을 사용하지 않은 경우에 비해 향상하고, 노광된 평행 자외선의 진행 방향으로 한층 더 가지런해지는 방향성을 나타내어 광학이방성의 광학축과 액정의 배향 용이축이 대략 일치하게 된다. 평행광 자외선을 셀 법선 방향으로부터 노광하면 폴리머 네트워크의 광학축의 평균 방향이 대략 셀 기판에 대해서 법선 방향으로 가지런해진다. 경사져서 평행광 자외선을 노광하면, 당해 트랜스체의 분자 장축이 경사 방향으로 향하고 액정을 자외선의 경사 방향으로 배향시키게 되고, 중합 상분리에 의해 폴리머 네트워크가 형성되면 폴리머 네트워크의 광학축 방향이 대략 셀 기판면 법선 방향에 대해서 경사하게 되어 프리틸트각을 유기한다. 이것에 의해 ON 상태의 투과율이 더 향상하여, 응답도 개선된다. 또한, 투과율이 개선된 셀의 액정의 배향 상태는, 전압 등을 인가해서 호모지니어스 배향으로 하면 일축 배향 상태가 편광 현미경으로 관찰하면 암시야로서 관찰된다. 배향이 흐트러져 있는 경우는, 완전한 암시야가 얻어지지 않아 백점으로서 점상의 광누락하는 부분이 편광 현미경으로 관찰되게 된다. 중합성 화합물과 액정만을 사용한 경우는, 투과율에 반비례해서 점상의 광누락이 많이 보이지만 중합성 광배향 기능 화합물을 사용하면 폴리머 네트워크를 형성하는 메소겐기의 배향 질서도가 향상해서 점상의 광누락이 감소, 또는 소멸해서 투과율이 대폭으로 향상하므로 바람직하다. 가역성의 광이성화를 나타내는 경우는, 시스체, 및 트랜스체가 존재하지만, 중합성 광배향 기능성 화합물은, 자외선을 흡수해서 트랜스체로 되는 광이성 화합물인 것이 바람직하고, 트랜스체에 있어서 저분자 액정과 마찬가지의 봉상의 형태로 되어 트랜스 상태의 메소겐기 장축 방향이 저분자 액정의 장축 방향과 대략 같은 방향으로 가지런해지는 배향 상태가 얻어진다. 또한, 중합성 화합물의 가교보다 중합성 광배향 기능성 화합물의 가교가 느려짐으로써 중합성 광배향 기능성 화합물의 메소겐기의 가교 전의 배향 상태를 유지한 상태에서 중합성 화합물이 먼저 가교하므로 중합성 화합물의 메소겐기의 배향 질서도를 높일 수 있으므로, 중합성 광배향 기능성 화합물의 반응 속도가 중합성 화합물의 반응 속도보다 느린 것이 바람직하다. 중합성 화합물의 관능기가 아크릴로일기인 경우는, 중합성 광배향 기능성 화합물의 관능기를 메타크릴로일기로 하면 중합성 광배향 기능성 화합물의 가교가 지연되므로 바람직하다. 가교하면 중합성 광배향 기능성 화합물은, 트랜스체의 상태에서 중합성 화합물과의 공중합체로 되어 폴리머 네트워크 광축 방향 또는 배향 용이축 방향과 액정 배향 용이축이 일치하도록 형성한다. 폴리머 네트워크 형성 후, 주위 환경의 영향에 의해 트랜스체로부터 시스체로 천이해서 폴리머 네트워크를 변형시키려고 하지만, 중합성 화합물과 중합성 광배향 기능성 화합물의 총량에 대해서 중합성 광배향 기능성 화합물이 1% 이하 정도이면 중합성 화합물이 다수량 존재하므로 폴리머 네트워크의 변형이 나타나지 않아 바람직하다. 또한, 중합성 광배향 기능성 화합물의 분자가 중합성 화합물과 가교하고 있고, 트랜스체로부터 시스체로 변형 불가능한 정도의 공간에 갇히면 열 등으로 시스체로 천이하려고 해도 입체적인 시스체에의 변형이 어려워져 트랜스체에 가까운 분자의 입체 배치가 유지되어 바람직하다. 이 상태는 가교 간 밀도에 영향 받으므로 중합성 화합물의 종류를 적의 선택함으로써 장기 보존에 안정한 특성이 얻어지게 되어 바람직하다.

본 발명에 사용되는 중합성 광배향 기능성 화합물의 함유량은, 함유량이 0.001질량% 이하에서는 재배향력이 약하고 투과율을 향상시키는 효과가 거의 보이지 않는다. 또한, 1질량% 이상으로 하면 이색성비의 영향으로 착색의 가능성이 높아진다. 따라서, 1질량% 이하인 것이 바람직하고, 하한이 0.005질량% 이상이고 상한이 1질량% 이하인 것이 바람직하다. 본 발명의 액정 표시 소자를 제조할 때에 사용되는, 중합성 화합물 및 중합성 광배향 기능성 화합물로 이루어지는 중합성 조성물과 1종 또는 2종 이상의 액정 화합물을 함유하는 액정 조성물의 전중량에 대하여, 0.005질량% 이상 1질량% 이하의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하고, 0.005질량% 이상 0.5질량% 이하의 범위에서 첨가하는 것이 재배향력과 비착색성에서 보다 바람직하고, 0.01질량% 이상 0.3질량% 이하의 범위에서 첨가하는 것이 이색성의 자외선 흡수가 중합에 영향을 끼치지 않으므로 특히 바람직하다. 중합성 광배향 기능성 화합물을 상기 범위에서 첨가함에 의해, 중합성 조성물 중에 함유하는 중합성 액정 화합물, 및 저분자 액정이 재배향하면서 중합 상분리가 일어나기 때문에, 배향성이 높은 폴리머 네트워크를 형성시킬 수 있다.

중합성 광배향 기능성 화합물로서는, 하기 일반식(Vn-1)으로 표시되는 중합성 광배향 화합물에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.

(식 중, X¹¹는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,

n은 1∼3의 정수를 나타내고,

R¹¹은 수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자, 펜타플루오로설퓨라닐기, 시아노기, 니트로기, 이소시아노기, 티오이소시아노기, 혹은, 1개의 -CH₂- 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-가 각각 독립해서 -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 되는 탄소 원자수 1 내지 12의 직쇄 또는 분기 알킬기를 나타내고, 혹은, 식(I-1-1)으로 표시되는 기를 나타내고,

일반식(Vn-1) 중, R¹¹은 식(Vn-1-1)으로 표시되는 기를 나타내는, 일반식(Vn-2)으로 표시되는 중합성 광배향 화합물에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

(식 중, n, X¹¹, X²¹, Sp¹¹, Sp²¹ 및 Z¹¹는, 각각, 일반식(Vn-1)으로 정의한 것과 동일한 기를 나타낸다)

일반식(Vn-2) 중, n=1의 메소겐기가 2환의 일반식(Vn-2-1)으로 표시되는 중합성 광배향 기능성 화합물은, 배향성을 높이는데 바람직하다.

(식 중, X¹¹, X²¹, Sp¹¹, 및 Sp²¹는, 각각, 일반식(Vn-1)으로 정의한 것과 동일한 기를 나타내고, Z¹¹¹는 -CH=CH-, -CH=N-, -N=CH- 또는 -N=N-을 나타낸다)

일반식(Vn-2-1) 중, Z¹¹¹는 -CH=CH- 또는 -N=N-을 나타내는 것이 보다 바람직하고, Z¹¹¹는 -N=N-을 나타내는 것이 특히 바람직하다.

일반식(Vn-2-1) 중, Sp¹¹ 및 Sp²¹는, 각각 독립해서, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s2-(식 중, s2는 1∼11의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내는 것이 보다 바람직하고, -O-(CH₂)_s2-(식 중, s2는 1∼11의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내는 것이 특히 바람직하다.

일반식(Vn-2-1)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 다음으로 기재하는 일반식(Vn-2-1-1)∼일반식(Vn-2-1-8)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

일반식(Vn-2) 중, n=2의 메소겐기가 3환의 일반식(Vn-2-2)으로 표시되는 중합성 광배향 기능성 화합물은, 이색비를 증가시켜서 고감도화에 기여하므로 바람직하고, 이색비를 높게 함에 의해 배향 질서도를 높일 수 있으므로 바람직하다.

(식 중, X¹¹, X²¹, Sp¹¹ 및 Sp²¹는, 각각, 일반식(Vn-1)으로 정의한 것과 동일한 기를 나타내고, Z¹²¹는 -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH₂CH₂-, -OCO-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-COO-, -CH₂CH₂-OCO-, -COO-CH₂-, -OCO-CH₂-, -CH₂-COO-, -CH₂-OCO-, -C≡C-, 단결합, -CY¹=CY²-(Y¹ 및 Y²는 각각 독립해서 수소 원자 또는 불소 원자를 나타낸다), -CH=N-, -N=CH- 또는 -N=N-을 나타내고, Z¹²²는 -CH=CH-, -CH=N-, -N=CH- 또는 -N=N-을 나타낸다)

일반식(Vn-2-2) 중, Z¹²¹는, -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, 단결합, -CH=CH- 또는 -N=N-을 나타내는 것이 보다 바람직하고, Z¹²¹는 -COO-, -OCO-, 단결합, -CH=CH- 또는 -N=N-을 나타내는 것이 특히 바람직하다.

일반식(Vn-2-2) 중, Z¹²²는 -CH=CH- 또는 -N=N-을 나타내는 것이 보다 바람직하고, Z¹²²는 -N=N-을 나타내는 것이 특히 바람직하다.

일반식(Vn-2-2) 중, Sp¹¹ 및 Sp²¹는, 각각 독립해서, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s2-(식 중, s2는 1∼11의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내는 것이 보다 바람직하고, -O-(CH₂)_s2-(식 중, s2는 1∼11의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내는 것이 특히 바람직하다.

일반식(Vn-2-2)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 다음으로 기재하는 일반식(Vn-2-2-1)∼일반식(Vn-2-2-11)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

일반식(Vn-2) 중, n=3의 메소겐기가 3환의 일반식(Vn-2-3)으로 표시되는 중합성 광배향 기능성 화합물은, 관능기 간의 거리를 길게 할 수 있으므로 중합했을 때의 가교 간 밀도를 감소시키는 것이 가능한 점과, 이색비가 높아져 광감도가 향상하고, 3환 메소겐기에 의한 액정성, 및 배향 질서도를 높게 할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 앵커링력이 높아지므로 하강 시간 개선에 유용하게 되므로 바람직하다. 4환 메소겐기는, 3환 메소겐기에 비해 가교 간 밀도 저감, 이색비 향상, 앵커링력 증가, 액정성 및 배향 질서도의 증강이 도모되므로 바람직하다.

(식 중, X¹¹, X²¹, Sp¹¹ 및 Sp²¹는, 각각, 일반식(Vn-1)으로 정의한 것과 동일한 기를 나타내고, Z¹³¹ 및 Z¹³²는, 각각 독립해서 -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH₂CH₂-, -OCO-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-COO-, -CH₂CH₂-OCO-, -COO-CH₂-, -OCO-CH₂-, -CH₂-COO-, -CH₂-OCO-, -C≡C-, 단결합, -CY¹=CY²-(Y¹ 및 Y²는 각각 독립해서 수소 원자 또는 불소 원자를 나타낸다), -CH=N-, -N=CH- 또는 -N=N-을 나타내고, Z¹³³는 -CH=CH-, -CH=N-, -N=CH- 또는 -N=N-을 나타낸다)

일반식(Vn-2-3) 중, Z¹³¹ 및 Z¹³²는, 각각 독립해서 -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, 단결합, -CH=CH- 또는 -N=N-을 나타내는 것이 보다 바람직하고, Z¹³¹ 및 Z¹³²는, 각각 독립해서 -COO-, -OCO-, 단결합, -CH=CH- 또는 -N=N-을 나타내는 것이 더 바람직하고, Z¹³¹는 -CH=CH- 또는 -N=N-을 나타내는 것이 특히 바람직하다.

일반식(Vn-2-3) 중, Z¹³³는 -CH=CH- 또는 -N=N-을 나타내는 것이 보다 바람직하고, Z¹³³는 -N=N-을 나타내는 것이 특히 바람직하다.

일반식(Vn-2-3) 중, Sp¹¹ 및 Sp²¹는, 각각 독립해서, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s2-(식 중, s2는 1∼11의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내는 것이 보다 바람직하고, -O-(CH₂)_s2-(식 중, s2는 1∼11의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내는 것이 특히 바람직하다.

일반식(Vn-2-3)으로 표시되는 화합물은, 구체적으로는, 다음으로 기재하는 일반식(Vn-2-3-1)∼일반식(Vn-2-3-10)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

상기 일반식(Vn-2-1)∼일반식(Vn-2-3)으로 표시되는 중합성 광배향 화합물에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용하는 것이 보다 바람직하고, 3환 화합물은 결정성이 높기 때문에 석출이 우려되기 때문에 2환 화합물과 3환 화합물을 병용함으로써 용해성이 개선되어 바람직하다. 일반식(Vn-2-1)∼일반식(Vn-2-2)으로 표시되는 중합성 광배향 화합물에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용하는 것이 특히 바람직하다.

[중합개시제]

본 발명에 사용하는 중합성 화합물의 중합 방법으로서는, 라디칼 중합, 음이온 중합, 양이온 중합 등을 사용하는 것이 가능하지만, 라디칼 중합에 의해 중합하는 것이 바람직하고, 광프리스 전위에 의한 라디칼 중합, 광중합개시제에 의한 라디칼 중합이 보다 바람직하다.

라디칼 중합개시제로서는, 열중합개시제, 광중합개시제를 사용할 수 있지만, 광중합개시제가 바람직하다. 구체적으로는 이하의 화합물이 바람직하다.

디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)페닐-(2-히드록시-2-프로필)케톤, 1-히드록시시클로헥실-페닐케톤, 2-메틸-2-모르폴리노(4-티오메틸페닐)프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄온, 4'-페녹시아세토페논, 4'-에톡시아세토페논 등의 아세토페논계;

벤조인, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르 등의 벤조인계;

2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드 등의 아실포스핀옥사이드계;

벤질, 메틸페닐글리옥시에스테르계;

벤조페논, o-벤조일벤조산메틸, 4-페닐벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 히드록시벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸-디페닐설파이드, 아크릴화벤조페논, 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 3,3'-디메틸-4-메톡시벤조페논, 2,5-디메틸벤조페논, 3,4-디메틸벤조페논 등의 벤조페논계;

2-이소프로필티오잔톤, 2,4-디메틸티오잔톤, 2,4-디에틸티오잔톤, 2,4-디클로로티오잔톤 등의 티오잔톤계;

미힐러케톤, 4,4'-디에틸아미노벤조페논 등의 아미노벤조페논계;

10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포르퀴논 등이 바람직하다. 이 중에서도, 벤질디메틸케탈이 가장 바람직하다.

또한, 라디칼의 수명이나 반응성을 고려해서 복수의 중합개시제를 사용하는 것도 바람직하다.

또한, 상술의 중합개시제를 사용하지 않고, 광프리스 전위에 의한 라디칼 중합으로서 자외선을 흡수하는 공역계의 구조를 갖는 중합성 액정 화합물을 함유시켜서 중합시킬 수도 있다. 예를 들면, 일반식(X1c-1) 내지 (X1c-4)으로 표시되는 공역계 구조를 갖는 중합성 액정 화합물을 중합개시제 대신에 사용함으로써 액정 소자의 전압 유지율을 저하시키지 않으므로 바람직하다. 또한, 중합 촉진을 목적으로 이들과 중합개시제와 병용하는 것도 바람직하다.

[중합성 조성물]

본 발명에 사용되는 중합성 조성물은, 상기에 예시되는 2종 이상의 중합성 화합물을 함유하는 중합성 조성물과 액정 조성물과의 전중량 중의 1질량% 이상 10질량% 미만 중합성 조성물을 함유하는 것이 바람직하고, 1질량% 이상 8질량% 미만 중합성 조성물을 함유하는 것이 보다 바람직하고, 중합성 조성물의 함유량의 하한값은 2질량% 이상이 바람직하고, 상한값은 9질량% 미만이 바람직하고, 7질량% 미만이 보다 바람직하고, 5질량% 미만이 보다 바람직하고, 4질량% 미만이 보다 바람직하다. 또, 본 발명의 중합성 조성물은 1종 또는 2종 이상의 중합성 화합물 및 1종 또는 2종 이상의 중합성 광배향 기능성 화합물로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 사용되는 중합성 조성물은, 상기에 예시되는 2종 이상의 중합성 화합물을 함유하는 중합성 조성물과 액정 조성물과의 전중량 중의 10질량% 이상 40질량% 미만 중합성 조성물을 함유하는 것도 바람직하지만, 이 경우의 중합성 조성물의 함유량의 하한값은 9질량% 이상이 바람직하고, 10질량% 이상이 보다 바람직하고, 상한값은 30%질량 미만이 바람직하고, 25%질량 미만이 보다 바람직하고, 20%질량 미만이 보다 바람직하고, 15%질량 미만이 보다 바람직하다. 또한, 본 발명에 사용되는 중합성 조성물은, 상기에 예시되는 2종 이상의 중합성 화합물을 함유하는 중합성 조성물과 액정 조성물과의 전중량 중의 5질량% 이상 15질량% 미만의 중합성 조성물을 함유하는 것이 바람직하고, 7질량% 이상 12% 미만의 중합성 조성물을 함유하는 것이 보다 바람직하다. 본 발명에 사용되는 중합성 조성물은, 1질량% 이상 40질량% 미만의 중합성 화합물을 함유함으로써, 일축성의 광학이방성, 또는 일축성의 굴절률이방성 또는 배향 용이축 방향을 갖는 폴리머 네트워크를 형성하는 것임이 바람직하고, 당해 폴리머 네트워크의 광학축 또는 배향 용이축과 저분자 액정의 배향 용이축이 대략 일치하도록 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다.

또, 당해 폴리머 네트워크에는, 복수의 폴리머 네트워크가 집합함에 의해 고분자 박막을 형성한 폴리머 바인더도 포함된다. 폴리머 바인더는, 일축 배향성을 나타내는 굴절률이방성을 갖고 있고, 당해 박막에 저분자 액정이 분산되고, 당해 박막의 일축성의 광학축과 저분자 액정의 광학축이 대략 동일 방향으로 가지런하게 되어 있는 것이 특징이다. 따라서, 이것에 의해, 광산란형 액정인 고분자 분산형 액정 또는 폴리머 네트워크형 액정과는 달리 광산란이 일어나지 않고 편광을 사용한 액정 소자에 있어서 고콘트라스트의 표시가 얻어지는 점과, 하강 시간을 짧게 해서 액정 소자의 응답성을 향상시키는 것이 특징이다. 또한, 본 발명에 사용되는 중합성 액정 조성물은, 폴리머 네트워크층을 액정 소자 전체에 형성시키는 것이고, 액정 소자 기판 상에 폴리머의 박막층을 형성시켜서 프리틸트를 유기시키는 PSA(Polymer Sustained Alignment)형 액정 조성물과는 다르다.

어떠한 농도에 있어서도 Tg가 서로 다른 중합성 화합물을 적어도 2종류 이상 함유시켜서 필요에 따라서 Tg를 조정하는 것이 바람직하다. Tg가 높은 폴리머의 전구체인 중합성 화합물은, 가교 밀도가 높아지는 분자 구조를 갖는 중합성 화합물로서, 관능기수가 2 이상인 것이 바람직하다. 또한, Tg가 낮은 폴리머의 전구체는, 관능기수가 1이거나, 또는 2 이상이고, 관능기 간에 스페이서기로서 알킬렌기 등을 갖고 분자장을 길게 한 구조인 것이 바람직하다. 폴리머 네트워크의 열적안정성이나 내충격성 향상에 대응하는 것을 목적으로 폴리머 네트워크의 Tg를 조정할 경우, 다관능 모노머와 단관능 모노머의 비율을 적의 조정하는 것이 바람직하다. 또한, Tg는 폴리머 네트워크의 주쇄, 및 측쇄에 있어서의 분자 레벨의 열적인 운동성과도 관련하여 있고, 전기 광학 특성에도 영향을 끼치고 있다. 예를 들면, 가교 밀도를 높게 하면 주쇄의 분자 운동성이 낮아지고 저분자 액정과의 앵커링력이 높아지고 구동 전압이 높아짐과 함께 하강 시간이 짧아진다. 한편, Tg가 낮아지도록 가교 밀도를 낮추면 폴리머 주쇄의 열운동성이 높아짐에 의해, 저분자 액정과의 앵커링력이 낮아지고 구동 전압이 낮아져 하강 시간이 길어지는 경향을 나타낸다. 폴리머 네트워크 계면에 있어서의 앵커링력은, 상술의 Tg 외에 폴리머 측쇄의 분자 운동성에도 영향 받고, 다가 분기 알킬렌기, 및 다가 알킬기를 갖는 중합성 화합물을 사용함으로써 폴리머 계면의 앵커링력을 낮출 수 있다. 또한, 다가 분기 알킬렌기, 및 다가 알킬기를 갖는 중합성 화합물은, 프리틸트각을 유기시키는데 유효하고 극각 방향의 앵커링력을 낮추는 방향으로 작용한다.

중합성 액정 조성물이 액정상을 나타낸 상태에서, 중합성 액정 조성물 중의 중합성 화합물을 중합시킴에 의해, 중합성 화합물의 분자량이 증가해서 액정 조성물과 중합성 화합물을 상분리시킨다. 2상으로 분리하는 형태는, 함유하는 액정 화합물의 종류나 중합성 화합물의 종류에 크게 의존해서 서로 다르다. 액정상 중에 중합성 화합물상이 무수히 도상(島狀)의 핵으로서 발생해서 성장하는 바이노달 분해로 상분리 구조를 형성해도 되고, 액정상과 중합성 화합물상과의 농도의 요동으로부터 상분리하는 스피노달 분해에 의해 상분리 구조를 형성해도 된다. 바이노달 분해에 의한 폴리머 네트워크를 형성시키기 위해서는, 적어도 저분자 액정의 함유량을 85질량% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 중합성 화합물의 반응 속도가 빠른 화합물을 사용함에 의해 가시광의 파장보다 작은 크기의 중합성 화합물의 핵을 무수히 발생시켜서 나노 오더의 상분리 구조가 형성되므로 바람직하다. 결과로서 중합성 화합물상에 있어서의 중합이 진행하면 상분리 구조에 의존해서 가시광의 파장보다 짧은 공극 간격의 폴리머 네트워크가 형성되고, 한편, 폴리머 네트워크의 공극은 저분자 액정상의 상분리에 의한 것이고, 이 공극의 크기가 가시광의 파장보다 작으면, 광산란성이 없고 고콘트라스트이며, 또한 폴리머 네트워크로부터의 앵커링력의 영향이 강해져 하강 시간이 짧아져서 고속 응답의 액정 표시 소자가 얻어지게 되어 특히 바람직하다. 바이노달 분해에 있어서의 중합성 화합물상의 핵 생성은, 화합물의 종류나 조합에 의한 상용성의 변화나, 반응 속도, 온도 등의 파라미터에 영향 받아 적의 필요에 따라서 조정하는 것이 바람직하다. 반응 속도는, 자외선 중합의 경우는, 중합성 화합물의 관능기나 광개시제의 종류 및 함유량, 자외선 노광 강도에 의한 것이며 반응성을 촉진하도록 자외선 노광 조건을 적의 조정하면 되고, 적어도 20mW/㎠ 이상의 자외선 노광 강도가 바람직하다. 저분자 액정이 85질량% 이상에서는, 스피노달 분해에 의한 상분리 구조로 폴리머 네트워크를 형성시키는 것이 바람직한, 스피노달 분해에서는 주기성이 있는 2상의 농도의 요동에 의한 상분리 미세 구조가 얻어지므로 가시광 파장보다 작은 균일한 공극 간격을 용이하게 형성하므로 바람직하다. 폴리머 네트워크로 형성시키는 것이 바람직하다. 중합성 화합물의 비율이 15질량% 미만에서는 바이노달 분해에 의한 상분리 구조를 형성시키는 것이 바람직하고, 15질량% 이상에서는 스피노달 분해에 의한 상분리 구조를 형성시키는 것이 바람직하다. 중합성 화합물 함유량이 증가하면, 온도의 영향으로 저분자 액정상과 중합성 화합물상과의 2상 분리하는 상전이 온도가 존재한다. 2상 분리 전이 온도보다 높은 온도에서는 등방상을 나타내지만, 낮으면 분리가 일어나 균일한 상분리 구조가 얻어지지 않아 바람직하지 않다. 온도에 의해 2상 분리하는 경우는, 2상 분리 온도보다 높은 온도에 있어서 상분리 구조를 형성시키는 것이 바람직하다. 상술한 어떠한 경우도, 저분자 액정의 배향 상태와 마찬가지의 배향 상태를 유지하면서 폴리머 네트워크가 형성된다. 형성된 폴리머 네트워크는, 저분자 액정의 배향을 따르는 바와 같이 광학이방성을 나타낸다. 폴리머 네트워크 중의 액정층의 형태로서는, 폴리머의 3차원 네트워크 구조 중에 액정 조성물이 연속층을 이루는 구조, 액정 조성물의 드롭렛이 폴리머 중에 분산하여 있는 구조, 또는 양자가 혼재하는 구조, 또한, 양 기판면을 기점으로 폴리머 네트워크층이 존재하고, 대면 기판과의 중심 부근에서는 액정층뿐인 구조를 들 수 있다. 어느 구조도 폴리머 네트워크의 작용에 의해 액정 조성물이 0∼90°의 프리틸트각이 액정 소자 기판의 법선 방향에 대해서 유기되어 있는 것이 바람직하다. 형성하는 폴리머 네트워크는, 공존하는 저분자 액정을 액정 셀의 배향막이 나타내는 배향 방향으로 배향시키는 기능을 갖는 것이 바람직하고, 또한, 폴리머 계면 방향에 대해서 저분자 액정을 프리틸트시키는 기능을 갖고 있는 것도 바람직하다. 폴리머 계면에 대해서 저분자 액정을 프리틸트시키는 중합성 화합물을 도입하면 액정 소자의 구동 전압을 낮게 하는데 유용하여 바람직하다. 또한, 굴절률이방성을 가져도 되고, 배향 방향으로 액정을 배향시키는 기능은, 메소겐기를 갖는 중합성 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

VA 모드 등의 수직 배향 셀에 대해서는 수직 배향을 유기하는 메소겐기를 갖지 않는 다가 알킬기, 또는 다가 분기 알킬렌기를 갖는 중합성 화합물을 사용해도 되고, 메소겐기를 갖는 중합성 화합물과의 병용이어도 바람직하다. 상술의 중합성 액정 조성물을 사용해서 상분리 중합에 의해 수직 배향 셀 내에 폴리머 네트워크가 형성된 경우는, 섬유상, 또는 주상(柱狀)의 폴리머 네트워크가 액정 셀 기판에 대해서 저분자 액정의 수직 방향과 대략 동일한 방향으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 셀 기판 표면에 있는 수직 배향막에 액정이 경사 배향을 유기하도록 러빙 처리 등을 실시해서 프리틸트각을 유기하도록 한 수직 배향막이 사용된 경우는, 프리틸트해서 배향하여 있는 저분자 액정과 동방향으로 섬유상, 또는 주상의 폴리머 네트워크가 경사져서 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 전압을 인가하면서 프리틸트각을 유기하는 방법에서는, 중합성 액정 조성물의 문턱값 전압보다도 0.9V 정도 낮은 전압으로부터 2V 정도 높은 전압의 범위에서 전압을 인가하면서 중합시키면 섬유상, 또는 주상의 폴리머 네트워크가 원하는 프리틸트각, 바람직하게는, VA형 등의 수직 배향의 경우는 에너지선 조사 전의 투명 기판의 법선 방향에 대해서, 폴리머 네트워크의 광축 방향 또는 배향 용이축 방향이 바람직하게는 0.1∼30.0°, 보다 바람직하게는 0.1∼10.0°, 더 바람직하게는 0.1∼5.0°, 특히 바람직하게는 0.1∼3.0°의 프리틸트각으로 유기하도록, 또한, TN형 등의 수평 배향의 경우는 에너지선 조사 전의 투명 기판의 평행 방향에 대해서, 폴리머 네트워크의 광축 방향 또는 배향 용이축 방향이 0.1∼30°, 바람직하게는 0.1∼10.0°, 보다 바람직하게는 0.1∼5.0°, 더 바람직하게는 0.1∼3.0°, 특히 바람직하게는 0.1∼2.0°의 프리틸트각으로 유기하도록 경사져서 형성되므로 보다 바람직하게 된다. 어떠한 방법으로 형성된 섬유상, 또는 주상의 폴리머 네트워크는, 2매의 셀 기판 간을 연결하고 있는 것이 특징이다. 이것에 의해, 프리틸트각의 열적안정성이 향상해서 액정 표시 소자의 신뢰성을 높일 수 있다.

그 외에, 섬유상, 또는 주상의 폴리머 네트워크를 경사 배향시켜서 형성함에 의해 저분자 액정의 프리틸트각을 유기시키는 방법으로서, 관능기와 메소겐기의 사이에 있는 알킬렌기의 탄소 원자수가 6 이상인 프리틸트각의 유기 각도가 작은 이관능 아크릴레이트와 관능기와, 메소겐기의 사이에 있는 알킬렌기의 탄소 원자수가 5 이상인 프리틸트각의 유기 각도가 큰 이관능 아크릴레이트를 조합 사용하는 방법을 들 수 있다. 이들 화합물의 배합비를 조정함에 의해 원하는 프리틸트각을 유기시킬 수 있다.

VA 모드에서 중요한 프리틸트각의 유기는, 전압 인가하면서 중합 상분리시키는 방법, 유기하는 프리틸트각이 서로 다른 중합성 화합물을 복수 첨가해서 중합 상분리시키는 방법, 가역성의 광배향 기능을 갖는 중합성 화합물이 나타내는 광배향 기능을 사용해서 자외선이 진행하는 방향으로 저분자 액정 및 중합성 액정 화합물을 배향시키고 중합 상분리하는 방법을 필요에 따라서 사용하여 본 발명의 액정 소자를 제작할 수 있다.

또한, IPS나 FFS 모드 등의 평행 배향 셀에 있어서는, 중합성 액정 조성물을 사용해서 상분리 중합에 의해 섬유상, 또는 주상의 폴리머 네트워크가 액정 셀 기판면에 있는 배향막의 배향 방향에 대해서 저분자 액정은 평행 배향하지만, 형성된 섬유상, 또는 주상의 폴리머 네트워크의 굴절률이방성 또는 배향 용이축 방향과 저분자 액정의 배향 방향과 대략 동일한 방향으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 섬유상, 또는 주상의 폴리머 네트워크는, 저분자 액정이 분산하여 있는 공극을 제외하고 대략 셀 전체에 존재하여 있는 것이 보다 바람직하다. 폴리머 계면 방향에 대해서 당해 프리틸트각을 유기시키는 것을 목적으로, 메소겐기를 갖지 않는 다가 알킬기, 또는 다가 알킬렌기를 갖는 중합성 화합물과 메소겐기를 갖는 중합성 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 전기 광학 특성은, 폴리머 네트워크 계면의 표면적, 및 폴리머 네트워크의 공극 간격에 영향 받지만, 광산란을 일으키지 않는 것이 중요하고, 평균 공극 간격을 가시광의 파장보다 작게 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 당해 계면의 표면적을 넓혀서 당해 공극 간격을 작게 하기 위해서는 모노머 조성물 함유량을 증가시키는 방법이 있다. 이것에 의해, 중합 상분리 구조가 변화해서 당해 공극 간격이 미세하게 됨에 의해 당해 계면의 표면적이 증가하도록 폴리머 네트워크가 형성되어 구동 전압, 및 하강 시간이 짧아진다. 중합 상분리 구조는, 중합 온도에도 영향 받는다.

본 발명에 있어서는, 상분리 속도를 빠르게 해서 중합시킴으로써 미세한 공극을 갖는 상분리 구조가 얻어지도록 하는 것이 바람직하다. 상분리 속도는, 저분자 액정과 중합성 화합물과의 상용성이나 중합 속도에 크게 영향 받는다. 화합물의 분자 구조나 함유량에 크게 의존하므로 적의 조성을 조정해서 사용하는 것이 바람직하다. 당해 상용성이 높은 경우는, 당해 중합 속도가 높은 중합성 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 자외선 중합의 경우는, 자외선 강도를 높이는 것이 바람직하다. 또한, 중합성 액정 조성물 중의 중합성 화합물의 함유량을 늘리는 것도 바람직하다. 상용성이 낮은 경우는, 상분리 속도는 충분히 빨라지므로 본 발명의 액정 소자를 제작하는데 바람직하다. 상용성을 낮게 하는 방법으로서, 저온에서 중합시키는 방법을 들 수 있다. 저온으로 하면 액정의 배향 질서도가 높아지고, 액정과 모노머의 상용성이 낮아지기 때문에, 중합 상분리 속도를 빠르게 할 수 있다. 또 다른 방법으로서, 중합성 액정 조성물을 과냉각 상태의 온도로 해서 중합시키는 방법도 들 수 있다. 이 경우, 중합성 액정 조성물의 융점보다도 약간 낮게 하면 되므로, 온도를 몇도 낮게 하는 것만으로 상분리를 빠르게 하는 것도 가능하게 되어 바람직하다. 이들에 의해, 모노머 조성물 함유량 수십%를 액정에 첨가한 경우에 상당하는 중합 상분리 구조, 즉, 하강 시간이 짧아지도록 작용하는 구조인 폴리머 네트워크 계면의 표면적이 많아 당해 공극 간격이 미세한 폴리머 네트워크 구조가 형성된다. 따라서, 본 발명의 중합성 액정 조성물은, 하강 시간이 짧아지도록 배향 기능, 가교 밀도, 앵커링력, 공극 간격을 고려해서 중합성 액정 조성을 적의 조정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 중합성 액정 조성물을 사용한 액정 소자에 있어서, 높은 콘트라스트의 표시를 얻기 위해서는 광산란이 일어나지 않도록 할 필요가 있지만, 상술한 방법을 고려해서 목적의 전압-투과율 특성, 및 스위칭 특성을 얻어지도록 상분리 구조를 제어해서 적절한 폴리머 네트워크층 구조를 형성시키는 것이 중요하다. 폴리머 네트워크층 구조를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

<폴리머 네트워크층 연속 구조>

액정상 중에 액정 표시 소자 전면(全面)에 폴리머 네트워크층이 형성되고 액정상이 연속하고 있는 구조로서, 폴리머 네트워크의 배향 용이축이나 일축의 광학축이 저분자 액정의 배향 용이축과 대략 동일 방향인 것이 바람직하고, 저분자 액정의 프리틸트각을 유기하도록 폴리머 네트워크를 형성시키는 것이 바람직하고, 폴리머 네트워크의 평균 공극 간격을 가시광의 파장보다 작은 크기로 적어도 450㎚보다 작게 함에 의해 광산란은 일어나지 않게 되므로 바람직하다. 또한, 응답의 하강 시간을 폴리머 네트워크와 저분자 액정과의 상호 작용 효과(앵커링력)에 의해 저분자 액정 단체의 응답 시간보다 짧게 하기 위해서는, 50㎚∼450㎚의 범위로 하는 것이 바람직하다. 하강 시간이 액정의 셀두께의 영향이 작아져 셀두께가 두꺼워도 얇은 두께 정도의 하강 시간을 나타내는 바와 같이 하기 위해서는, 적어도 평균 공극 간격이 하한은 200㎚ 부근이며 또한 상한은 450㎚ 부근의 범위에 들어가도록 하는 것이 바람직하다. 평균 공극 간격을 감소시키면 구동 전압의 증가가 과제로 되지만, 구동 전압의 증가를 25V 이하로 억제해서 하강 응답 시간을 짧게 하기 위해서는 250㎚ 근방 내지 450㎚의 범위에 들어가도록 하면 되고, 하강 응답 시간이 약 5msec 내지 약 1msec의 범위로 개선할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 구동 전압이 5V 정도 이내의 증가로 억제하기 위해서는, 평균 공극 간격이 300㎚ 부근 내지 450㎚의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 폴리머 네트워크의 평균 공극 간격을 제어해서 하강 응답 시간을 1msec 이하의 고속 응답으로 하는 것도 가능하다. 구동 전압이 30V 이상으로 증가하는 경우가 있지만, 평균 공극 간격을 50㎚ 부근 내지 250㎚ 부근의 사이로 하면 되고, 0.5msec 이하로 하기 위해서는 50㎚ 근방 내지 200㎚ 부근으로 하는 것이 바람직하다. 폴리머 네트워크의 평균 직경은, 평균 공극 간격과 상반하여, 20㎚ 내지 700㎚의 범위에 있는 것이 바람직하다. 중합성 화합물의 함유량이 증가하면 평균 직경은 증가하는 경향이 있다. 반응성을 높게 해서 중합 상분리 속도를 높이면 폴리머 네트워크의 밀도가 증가해서 폴리머 네트워크의 평균 직경이 감소하므로 필요에 따라서 상분리 조건을 조정하면 된다. 중합성 화합물 함유량이 10% 이하인 경우는, 평균 직경이 20㎚ 내지 160㎚에 있는 것이 바람직하고, 평균 공극 간격이 200㎚ 내지 450㎚ 범위에 있어서는, 평균 직경이 40㎚ 내지 160㎚의 범위인 것이 바람직하다. 중합성 화합물 함유량이 10%보다 커지면 50㎚ 내지 700㎚의 범위가 바람직하고, 50㎚ 내지 400㎚의 범위가 보다 바람직하다.

<폴리머 네트워크층 불연속 구조>

셀두께(d)와 액정의 실효 복굴절률(Δn)의 곱(리타데이션)이 0.275∼0.33 정도로 되도록 2매의 대향하는 기판 간의 거리 d를 결정하지만, 충분한 중합성 화합물 함유량이 있는 경우는, 액정 표시 소자 전면에 폴리머 네트워크층이 형성되고 액정상이 연속하고 있는 구조에 대해서, 중합성 화합물 함유량이 낮아져 셀 전체에 폴리머 네트워크층을 덮는데 필요한 양이 부족하면 폴리머 네트워크층이 불연속으로 형성된다. 폴리이미드 배향막 등의 기판 표면의 극성이 높으면 중합성 화합물이 액정 셀 기판 계면 부근에 모이기 쉽고, 기판 표면으로부터 폴리머 네트워크가 성장해서 기판 계면에 부착하도록 폴리머 네트워크층이 형성되고, 셀 기판 표면으로부터 폴리머 네트워크층, 액정층, 폴리머 네트워크층, 대향 기판의 순으로 적층되도록 형성된다. 또한, 폴리머 네트워크층/액정층/폴리머 네트워크층의 적층 구조를 나타내며, 또한 셀 단면 방향에 대해서 적어도 셀두께의 0.5% 이상, 바람직하게는 1% 이상, 보다 바람직하게는 5% 이상의 두께의 폴리머 네트워크층이 형성되어 있으면 폴리머 네트워크와 저분자 액정과의 앵커링력의 작용에 의해 하강 시간이 짧아지는 효과가 발현해서 바람직한 경향을 나타낸다. 단, 셀두께의 영향이 커지므로 셀두께를 늘리면 하강 시간이 길어지는 경우는, 폴리머 네트워크층의 두께를 필요에 따라서 증가시키면 된다. 폴리머 네트워크층에 있어서의 폴리머 네트워크의 구조는, 저분자 액정과 배향 용이축이나 일축의 광학축이 대략 동일한 방향으로 가지런하게 되어 있으면 되고, 저분자 액정이 프리틸트각을 유기하도록 형성되어 있으면 된다. 평균 공극 간격은 90㎚ 내지 450㎚의 범위가 바람직하다.

2종 이상의 중합성 화합물을 함유하는 중합성 조성물과 액정 조성물과의 전중량 중의 중합성 화합물 함유량이 1질량% 내지 6질량%로 하는 경우는, 앵커링력이 높은 메소겐기를 갖는 이관능 모노머를 사용하는 것이 바람직하고, 관능기 간의 거리가 짧은 구조이며 중합 속도가 빠른 이관능 모노머를 사용하는 것이 바람직하고, 0℃ 이하의 저온에서 중합 상분리 구조를 형성시키는 것이 바람직하다. 2종 이상의 중합성 화합물을 함유하는 중합성 조성물과 액정 조성물과의 전중량 중의 중합성 화합물 함유량을 6질량% 내지 10질량% 미만으로 하는 경우는, 당해 이관능 모노머와 앵커링력이 낮은 단관능 모노머와의 조합이 바람직하고, 필요에 따라서 25℃ 내지 -20℃의 범위에서 중합 상분리 구조를 형성시키는 것이 바람직하다. 또한, 당해 융점이 실온 이상이면 당해 융점보다 5℃ 정도 낮게 하면 저온 중합과 마찬가지의 효과가 얻어지므로 바람직하다. 2종 이상의 중합성 화합물을 함유하는 중합성 조성물과 액정 조성물과의 전중량 중의 중합성 화합물 함유량을 10질량% 내지 40질량%로 하는 경우는, 폴리머 바인더, 또는 폴리머 네트워크의 영향이 저분자 액정의 배향이나 구동 전압에 크게 영향을 끼쳐 구동 전압을 증대시키므로, 저분자 액정의 배향 기능을 가지며, 또한 앵커링력이 비교적 약한 메소겐기를 갖는 중합성 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 앵커링력이 약하고 메소겐기를 갖는 중합성 화합물은, 관능기와 메소겐기의 사이에 있는 알킬렌기의 탄소수를 늘리는 것이 유효하고 탄소수가 5∼10이 바람직하다. 또한, 중합성 화합물이 30질량%를 초과하면 폴리머 바인더 중에 액정적이 분산한 상태로 되는 경우도 있고, 이 경우에도 굴절률이방성을 갖고 있는 폴리머 바인더이며 기판면의 배향막이 나타내는 배향 방향과 폴리머 바인더의 광축 방향이 가지런하게 되는 것이 바람직하다.

중합성 액정 조성물 중의 중합성 화합물의 농도가 높을수록, 액정 조성물과 폴리머 계면과의 앵커링력은 커지고, τd는 고속화한다. 한편, 액정 조성물과 폴리머 계면과의 앵커링력은 커지면, τr은 저속화한다. τd와 τr의 합을 1.5ms 미만으로 하기 위해서는, 2종 이상의 중합성 화합물을 함유하는 중합성 조성물과 액정 조성물과의 전중량 중의 중합성 조성물의 농도는, 1질량% 이상 40질량% 미만이고, 2질량% 이상 15질량% 이하가 바람직하고, 3질량% 이상 8질량% 이하가 보다 바람직하다.

TFT 구동 액정 표시 소자에 사용하는 경우는, 플리커의 억제, 소부에 의한 잔상 등의 신뢰성을 향상시킬 필요가 있어 전압 유지율이 중요한 특성으로 된다. 전압 유지율을 저하시키는 원인은, 중합성 액정 조성물 내에 함유하고 있는 이온성 불순물에 있다고 생각할 수 있다. 특히, 가동 이온이 전압 유지율에 강하게 영향을 끼친다. 그 때문에, 적어도 비저항을 10¹⁴Ω·㎝ 이상이 얻어지도록 정제 처리 등을 실시하여 가동 이온을 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 라디칼 중합으로 폴리머 네트워크를 형성시키면 광중합개시제 등으로부터 발생하는 이온성 불순물에 의해 전압 유지율이 저하하는 경우가 있지만, 유기산이나 저분자의 부생성물 발생량이 적은 중합개시제를 선정하는 것이 바람직하다.

[액정 표시 소자]

본 발명의 액정 표시 소자는, 액정 조성물 중에 공중합체를 함유하고, 공중합체의 함유량이 액정 조성물 및 공중합체의 합계의 질량의 1질량% 이상 40질량% 미만인 이외는, 종래 기술에 의한 액정 표시 소자와 같은 구조를 갖는다. 즉, 본 발명에 따른 액정 표시 소자는, 적어도 한쪽에 전극을 갖는 2매의 투명 기판 간에 액정층이 협지된 구조를 갖고 있다. 그리고, 본 발명의 액정 표시 소자는, 적어도 한쪽의 투명 기판 상에 액정 조성물을 배향시키기 위한 배향층을 갖는 것이 바람직하다. 기판에 마련된 이 배향층과 기판에 마련된 전극에 전압을 인가해서, 액정 분자의 배향이 제어된다. 폴리머 네트워크 또는 폴리머 바인더가 일축성의 굴절률이방성 또는 배향 용이축 방향을 갖고, 폴리머 네트워크 또는 폴리머 바인더의 광축 방향 또는 배향 용이축 방향과 저분자 액정의 배향 용이축 방향이 동일 방향인 것이 바람직하다. 이 점에서, 일축성의 굴절률이방성 또는 배향 용이축 방향을 갖지 않는 광산란형의 폴리머 네트워크 액정이나 고분자 분산형 액정과는 다르다. 또한, 배향층의 배향 용이축 방향과 폴리머 네트워크 또는 폴리머 바인더의 배향 용이축 방향이 동일한 것이 바람직하다. 상기 액정층은, 중합성 화합물을 함유한 액정 조성물에 대하여, -50℃ 내지 30℃의 온도 범위에서 교류 전계를 인가함과 함께, 자외선 혹은 전자선을 조사함으로써, 굴절률이방성을 갖는 폴리머 네트워크의 광축 방향이 기판면에 대해서 프리틸트각을 이루도록 액정 중에 형성된다. 편광판, 위상차 필름 등을 구비시킴에 의해, 이 배향 상태를 이용해서 표시시킨다. 액정 표시 소자로서는, TN, STN, ECB, VA, VA-TN, IPS, FFS, π셀, OCB, 콜레스테릭 액정 등의 동작 모드에 적용할 수 있다. 그 중에서도, VA, IPS, FFS, VA-TN, TN, ECB가 특히 바람직하다. 또, 본 발명의 액정 표시 소자는, 액정 조성물 중에 중합체 또는 공중합체를 함유하는 점에서, 배향막 상에 중합체 또는 공중합체를 갖는 PSA(Polymer Sustained Alignment)형 액정 표시 소자와는 다르다.

본 발명의 액정 표시 소자의 기판 간의 거리(d)는, 2∼5㎛의 범위가 바람직하고, 3.5㎛ 이하가 더 바람직하다. 일반적으로, 액정 조성물의 복굴절률과 셀두께의 곱이 0.275 근방으로 되도록 복굴절률을 조정하지만, 본 발명의 중합성 액정 조성물에서는 중합 상분리 후에 폴리머 네트워크가 형성되기 때문에, 폴리머 네트워크의 앵커링력 작용과 폴리머 네트워크의 광학적인 성질에 의해 전계 인가 시의 액정 표시 소자의 복굴절률이 낮아지므로 액정 조성물, 및 중합 조성물, 또는 중합성 액정 조성물에 포함되는 액정 조성물의 복굴절률(Δn)과 기판 간의 거리(d)의 곱은, 구동 전압이 폴리머 네트워크 형성에 의해 5V 정도 이내의 증가에서는 0.3∼0.4㎛의 범위가 특히 바람직하고, 3V 정도 이내의 증가에서는 0.30∼0.35㎛의 범위가 더 바람직하고, 구동 전압이 1V 이내의 증가에서는 0.29∼0.33㎛의 범위가 특히 바람직하다. 액정 표시 소자의 기판 간의 거리(d) 및 액정 조성물의 복굴절(Δn)과 기판 간의 거리(d)의 곱을 각각 상기 범위 내로 함에 의해, 투과율은, 저분자 액정만에 필적하도록 높고, 고속 응답이며 색재현성이 바람직한 표시를 얻을 수 있다. 중합성 액정 조성물에 사용하는 액정 조성물의 복굴절률을, 셀두께(d)와 복굴절률(Δn)의 곱이 0.275에 대해서 1 내지 1.9배로 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 셀두께(d)와 액정의 실효 복굴절률(Δn)의 곱(리타데이션)이 0.275∼0.35 정도로 되도록 2매의 대향하는 기판 간의 거리 d를 결정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 액정 표시 소자의 구동 전압은, 액정 조성물의 유전이방성이나 탄성 상수만으로 결정되는 것은 아니고, 액정 조성물과 폴리머 계면과의 사이에서 작용하는 앵커링력에 크게 영향 받는다.

예를 들면 고분자 분산형 액정 표시 소자의 구동 전압에 관한 기술로서, 일본 특개평6-222320호 공보에 있어서 다음 식의 관계가 나타나 있다.

(Vth는 문턱값 전압을 나타내고, ¹Kii 및 ²Kii는 탄성 상수를 나타내고, I는 1, 2 또는 3을 나타내고, Δε은 유전율이방성을 나타내고, <r>은 투명성 고분자 물질 계면의 평균 공극 간격을 나타내고, A는 액정 조성물에 대한 투명성 고분자 물질의 앵커링력을 나타내고, d는 투명성 전극을 갖는 기판 간의 거리를 나타낸다)

이것에 의하면, 광산란형 액정 표시 소자의 구동 전압은, 투명성 고분자 물질 계면의 평균 공극 간격, 기판 간의 거리, 액정 조성물의 탄성 상수·유전율이방성, 및 액정 조성물과 투명성 고분자 물질 간의 앵커링 에너지에 의해서 결정된다.

이 중 본 발명의 액정 표시 소자에서 제어할 수 있는 파라미터는, 액정 물성과 폴리머 간의 앵커링력이다. 앵커링력은, 당해 폴리머의 분자 구조, 및 저분자 액정의 분자 구조에 크게 의존하기 때문에, 앵커링력이 강한 중합성 화합물을 선정하면 응답 시간을 1.5ms 이하로 빠르게 하는 것이 가능하지만 동시에, 구동 전압이 30V 이상으로 증가하므로, 구동 전압이 30V 이하에서 응답 속도가 1.5ms 이하로 되도록 적의 액정 화합물, 및 중합성 화합물의 선정을 행하여 조성을 조정하는 것이 바람직하다. 앵커링력이 강한 폴리머 전구체와 앵커링력이 약한 폴리머 전구체를 적의 배합해서 구동 전압과 응답 속도의 밸런스가 맞춰지도록 조성을 조정하는 것이 바람직하다. 한편, 구동 전압을 낮게 하는데 요구되는 액정 조성물의 물성으로서는, P형 액정에서는 유전이방성이 6 이상이고, N형 액정에서는 유전이방성이 -3 이하로 하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 복굴절률을 0.09 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 액정 조성물의 복굴절률과 섬유상, 또는 주상 폴리머 네트워크의 굴절률을 가능한 한 가깝게 하여 광산란을 없애면 보다 바람직하게 된다. 단, 폴리머 전구체의 농도로 액정 소자의 리타데이션이 영향 받으므로, 적의, 필요한 리타데이션이 얻어지도록 액정 조성물의 복굴절률을 증감시켜서 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 액정 표시 소자는, 상술한 액정 조성물을 -50℃ 내지 30℃로 하면서 에너지선을 조사해서, 중합성 화합물을 중합해서 액정 조성물 중에 굴절률이방성 또는 배향 용이축 방향을 갖는 폴리머 네트워크 형성해서 얻어진 것임이 바람직하다. 중합 온도의 상한은, 30℃이고, 20℃∼-10℃가 바람직하다. 실시예에 있어서 후술하는 바와 같이, 본 발명자는, 중합성 화합물 조성에 의존해서 저온 중합, 및 상온 중합에 의해, τd가 더 고속화하는 것을 알아냈다. 이 이유는, 1) 저온에 의해 액정 분자의 배향도가 상승한 상태에서 중합하는 것, 2) 저온 중합에 의해 중합한 폴리머와 액정 조성물과의 상용성이 낮아짐으로써 상분리가 용이하게 되어, 중합 상분리 속도가 빨라지고 폴리머 네트워크의 공극 간격이 미세하게 되는 것, 3) 비교적 앵커링력이 낮은 중합성 화합물을 사용해도 공극 간격이 미세하기 때문에, 앵커링력의 영향력이 강해지는 굴절률이방성 폴리머 네트워크의 형성 등에 의한 것으로 생각할 수 있다.

또한, 본 발명의 액정 표시 소자는, 일축성의 굴절률이방성 또는 배향 용이축 방향을 갖는 폴리머 네트워크 또는 폴리머 바인더의 광축 방향 또는 배향 용이축 방향이 투명 기판에 대해서 프리틸트각을 이루도록 형성된 것임이 바람직하고, 전계의 강도를 조정해서 저분자 액정의 배향 제어 행하여, 기판면에 대해서 경사시킴에 의해, 상술한 액정층에 전압을 인가하면서 에너지선을 조사함으로써, 중합성 화합물을 고분자화시켜, 액정 조성물 중의 굴절률이방성 또는 배향 용이축 방향을 갖는 중합체를 얻어 이루어지는 구성인 것이 바람직하다. 예를 들면 수직 배향의 VA―TN형에 있어서는, 수직 배향의 VA 모드에 있어서는, 기판 법선 방향에 대해서 프리틸트각이 20도 이내로 되도록 전압을 인가해서 중합시킴에 의해, 현행의 VA 모드 셀이 사용되고 있는 펄트루젼 등이나 PSA 액정의 미세한 폴리머 돌기에 상당하는 효과가 있을 뿐만 아니라, PSA에서는 실현할 수 없는 고속 응답을 나타내는데 특히 바람직하다. 또한, 전계 방향을 복수의 방향으로부터 인가해서 고분자화시킴에 의해 멀티 도메인을 형성시킬 수 있고, 시야각 향상이 가능하여 보다 바람직하게 된다. 또한, 기판 계면 수직 배향막 계면에 있어서 저분자 액정이 프리틸트각을 유기하도록 광배향 처리나 러빙 배향 처리 등을 당해 배향막에 실시함으로써 저분자 액정 배향의 기우는 방향이 규정되고 스위칭 시의 배향 결함 발생이 억제되어 바람직하고, 복수의 방향으로 기울도록 당해 배향 처리를 실시하는 것도 바람직하다. 상기 액정층은, 중합성 화합물을 함유한 액정 조성물에 대하여, 적의 -50℃ 내지 30℃의 온도 범위에서 교류 전계를 인가함과 함께, 자외선 혹은 전자선을 조사함으로써, 굴절률이방성을 갖는 폴리머 네트워크의 광축 방향이 기판면에 대해서 프리틸트각을 이루도록 액정 중에 형성된다. 이 프리틸트각은 저분자 액정의 유전이방성에 의해 전계를 인가함에 의해 유기된 배향 상태에서 중합 상분리시키면, 중합 후의 폴리머 네트워크의 광축을 기판면에 대해서 경사시킨 액정 소자를 얻을 수 있고, 상기 중합성 화합물을 고분자화시킨 구성인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 액정 표시 소자에 사용되는 2매의 기판은 유리 또는 플라스틱과 같은 유연성을 갖는 투명한 재료를 사용할 수 있다. 투명 전극층을 갖는 투명 기판은, 예를 들면, 유리판 등의 투명 기판 상에 인듐주석옥사이드(ITO)를 스퍼터링함에 의해 얻을 수 있다.

컬러 필터는, 예를 들면, 안료 분산법, 인쇄법, 전착법 또는, 염색법 등에 의해서 작성할 수 있다. 안료 분산법에 의한 컬러 필터의 작성 방법을 일례로 설명하면, 컬러 필터용의 경화성 착색 조성물을, 당해 투명 기판 상에 도포하고, 패터닝 처리를 실시하고, 그리고 가열 또는 광조사에 의해 경화시킨다. 이 공정을, 적, 녹, 청의 3색에 대하여 각각 행함으로써, 컬러 필터용의 화소부를 작성할 수 있다. 그 외에, 당해 기판 상에, TFT, 박막 다이오드 등의 능동 소자를 마련한 화소 전극을 설치해도 된다.

상기 기판을, 투명 전극층이 내측으로 되도록 대향시킨다. 그때, 스페이서를 개재해서, 기판의 간격을 조정해도 된다. 이때는, 얻어지는 조광층의 두께가 1∼100㎛로 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 1.5 내지 10㎛가 더 바람직하고, 편광판을 사용하는 경우는, 콘트라스트가 최대로 되도록 액정의 굴절률이방성 Δn과 셀두께 d와의 곱을 조정해서 표시 모드에 의해 550㎚의 1/2, 또는 1/4로 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 2매의 편광판이 있는 경우는, 각 편광판의 편광축을 조정해서 시야각이나 콘트라스트가 양호하게 되도록 조정할 수도 있다. 또한, 시야각을 넓히기 위한 위상차 필름도 사용할 수도 있다. 스페이서로서는, 예를 들면, 유리 입자, 플라스틱 입자, 알루미나 입자, 포토레지스트 재료 등으로 이루어지는 주상 스페이서 등을 들 수 있다. 그 후, 에폭시계 열경화성 조성물 등의 씰제를, 액정 주입구를 마련한 형태로 당해 기판에 스크린 인쇄하고, 당해 기판끼리를 첩합하고, 가열하여 씰제를 열경화시킨다.

2매의 기판 간에 중합성 액정 조성물을 협지시키는 방법은, 통상의 진공 주입법 또는 ODF법 등을 사용할 수 있다. ODF법의 액정 표시 소자 제조 공정에 있어서는, 백플레인 또는 프론트플레인의 어느 한쪽의 기판에 에폭시계 광열 병용 경화성 등의 씰제를, 디스펜서를 사용해서 폐루프 둑 형상으로 묘화하고, 그 중에 탈기 하에서 소정량의 중합성 액정 조성물을 적하 후, 프론트플레인과 백플레인을 접합함에 의해서 액정 표시 소자를 제조할 수 있다. 본 발명에 사용되는 중합성 액정 조성물은, ODF 공정에 있어서의 액정· 모노머 복합 재료의 적하가 안정적으로 행해지기 때문에, 호적하게 사용할 수 있다.

중합성 화합물을 중합시키는 방법으로서는, 액정의 양호한 배향 성능을 얻기 위해서는, 적당한 중합 속도가 바람직하므로, 활성 에너지선인 자외선 또는 전자선을 단일 또는 병용 또는 순번대로 조사함에 의해서 중합시키는 방법이 바람직하다. 자외선을 사용할 경우, 편광 광원을 사용해도 되고, 비편광 광원을 사용해도 된다. 또한, 중합성 액정 조성물을 2매의 기판 간에 협지시킨 상태에서 중합을 행하는 경우에는, 적어도 조사면측의 기판은 활성 에너지선에 대해서 적당한 투명성이 부여되어 있어야만 한다. 또한, 중합성 화합물을 함유한 액정 조성물에 대하여, 중합성 액정 조성물을 -50℃ 내지 20℃의 온도 범위에서 교류 전계를 인가함과 함께, 자외선 혹은 전자선을 조사하는 것이 바람직하다. 인가하는 교류 전계는, 주파수 10Hz 내지 10kHz의 교류가 바람직하고, 주파수 100Hz 내지 5kHz가 보다 바람직하고, 전압은 액정 표시 소자의 원하는 프리틸트각에 의존해서 선택된다. 즉, 인가하는 전압에 의해 액정 표시 소자의 프리틸트각을 제어할 수 있다. 횡전계형 MVA 모드의 액정 표시 소자에 있어서는, 배향안정성 및 콘트라스트의 관점에서 프리틸트각을 80도 내지 89.9도로 제어하는 것이 바람직하다.

조사 시의 온도는, 중합성 액정 조성물이 -50℃ 내지 30℃의 온도 범위인 것이 바람직하다. 자외선을 발생시키는 램프로서는, 메탈할라이드 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프 등을 사용할 수 있다. 또한, 조사하는 자외선의 파장으로서는, 액정 조성물의 흡수 파장역이 아닌 파장 영역의 자외선을 조사하는 것이 바람직하고, 필요에 따라서, 365㎚ 미만의 자외선을 컷해서 사용하는 것이 바람직하다. 조사하는 자외선의 강도는, 0.1mW/㎠∼100W/㎠가 바람직하고, 2mW/㎠∼50W/㎠가 보다 바람직하다. 조사하는 자외선의 에너지량은, 적의 조정할 수 있지만, 10mJ/㎠ 내지 500J/㎠가 바람직하고, 100mJ/㎠ 내지 200J/㎠가 보다 바람직하다. 자외선을 조사할 때에, 강도를 변화시켜도 된다. 자외선을 조사하는 시간은 조사하는 자외선 강도에 따라 적의 선택되지만, 10초 내지 3600초가 바람직하고, 10초 내지 600초가 보다 바람직하다.

(횡전계형)

우선, 본 발명의 일 실시형태의 액정 표시 소자에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 액정 표시 소자의 일례를 나타내는 개략 단면도이다. 본 발명의 일 실시형태의 액정 표시 소자(10)는, 배향층(4)이 표면에 형성된 제1 기판(2)과, 상기 제1 기판으로부터 이간해서 마련되며, 또한 광배향층이 표면에 형성된 제2 기판(7)과, 상기 제1 기판(2) 및 제2 기판(7) 간에 충전되며, 또한 상기 한 쌍의 배향층과 맞닿는 액정층(5)을 구비하고, 상기 배향층(4)(4a,4b)과 상기 제1 기판(2)과의 사이에 액티브 소자로서 박막 트랜지스터, 공통 전극(22) 및 화소 전극을 구비한 전극층(3)을 갖고 있다.

도 1은, 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 1에서는, 설명을 위하여 편의상 각 구성 요소를 이간해서 기재하고 있다. 본 발명의 일 실시형태의 액정 표시 소자(10)의 구성은, 도 1에 기재하는 바와 같이, 대향으로 배치된 제1 투명 절연 기판(2)과, 제2 투명 절연 기판(7)과의 사이에 협지된 중합성 액정 조성물(또는 액정층(5))을 갖는 횡전계 방식(도면에서는 일례로서 IPS의 일 형태로서의 FFS 모드)의 액정 표시 소자이다. 제1 투명 절연 기판(2)은, 액정층(5)측의 면에 전극층(3)이 형성되어 있다. 또한, 액정층(5)과, 제1 투명 절연 기판(2) 및 제2 투명 절연 기판(7)의 각각의 사이에, 액정층(5)을 구성하는 중합성 액정 조성물과 직접 맞닿아서 호모지니어스 배향을 유기하는 한 쌍의 배향막(4)(4a, 4b)을 갖고, 당해 중합성 액정 조성물 중의 액정 분자는, 전압 무인가 시에 상기 기판(2, 7)에 대해서 대략 평행하게 되도록 배향되어 있다. 도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 상기 제2 기판(7) 및 상기 제1 기판(2)은, 한 쌍의 편광판(1, 8)에 의해 협지되어도 된다. 또한, 도 1에서는, 상기 제2 기판(7)과 배향막(4)과의 사이에 컬러 필터(6)가 마련되어 있다. 또, 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 형태로서는, 소위 컬러 필터 온 어레이(COA)여도 되고, 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층과 액정층과의 사이에 컬러 필터를 마련해도 되고, 또는 당해 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층과 제2 기판과의 사이에 컬러 필터를 마련해도 된다.

즉, 본 발명의 일 실시형태의 액정 표시 소자(10)는, 제1 편광판(1)과, 제1 기판(2)과, 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)과, 배향막(4)과, 중합성 액정 조성물을 포함하는 액정층(5)과, 배향막(4)과, 컬러 필터(6)와, 제2 기판(7)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 있고, 한쪽은 실리콘 등의 불투명한 재료여도 된다. 2매의 기판(2, 7)은, 주변 영역에 배치된 에폭시계 열경화성 조성물 등의 씰재 및 봉지재(封止材)에 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 스페이서 기둥이 배치되어 있어도 된다.

도 2는, 도 1에 있어서의 기판(2) 상에 형성된 전극층(3)의 II선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도이다. 도 3은, 도 2에 있어서의 III-III선 방향으로 도 1에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 기판(2)의 표면에 형성되어 있는 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)은, 주사 신호를 공급하기 위한 복수의 게이트 배선(24)과 표시 신호를 공급하기 위한 복수의 데이터 배선(25)이, 서로 교차해서 매트릭스상으로 배치되어 있다. 또, 도 2에는, 한 쌍의 게이트 배선(24) 및 한 쌍의 데이터 배선(25)만이 나타나 있다.

복수의 게이트 배선(24)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(24)과 데이터 배선(25)이 서로 교차하고 있는 교차부 근방에는, 소스 전극(27), 드레인 전극(26) 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(24)과 병행해서, 공통 라인(도시하지 않음)이 마련된다. 이 공통 라인은, 공통 전극(22)에 공통 신호를 공급하기 위하여, 공통 전극(22)과 연결하고 있다.

박막 트랜지스터의 구조의 호적한 일 태양은, 예를 들면, 도 3에서 나타내는 바와 같이, 기판(2) 표면에 형성된 게이트 전극(11)과, 당해 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 보호층(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 보호층(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, 아모퍼스실리콘, 다결정 폴리실리콘 등을 사용할 수 있지만, ZnO, IGZO(In-Ga-Zn-O), ITO 등의 투명 반도체막을 사용하면, 광흡수에 기인하는 광캐리어의 폐해를 억제할 수 있고, 소자의 개구율을 증대하는 관점에서도 바람직하다.

또한, 쇼트키 장벽의 폭이나 높이를 저감하는 목적으로 반도체층(13)과 드레인 전극(16) 또는 소스 전극(17)과의 사이에 오믹 접촉층(15)을 마련해도 된다. 오믹 접촉층에는, n형 아모퍼스실리콘이나 n형 다결정 폴리실리콘 등의 인 등의 불순물을 고농도로 첨가한 재료를 사용할 수 있다.

게이트 배선(26)이나 데이터 배선(25), 공통 라인(29)은 금속막인 것이 바람직하고, 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 층이고, 질화규소, 이산화규소, 규소산질화막 등으로 형성된다.

도 2 및 도 3에 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 겹쳐져서 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 면적에서 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 작게 되도록 형성된다. 여기에서, 전극 간 거리 : R은 각 전극 간의 기판에 수평 방향의 거리를 나타낸다. 도 3에서는, 평판상의 공통 전극(22)과 빗살형의 화소 전극(21)이 겹쳐져 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 작게 되기 때문에, 프린지의 전계 E가 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 빗살 형상 부분의 전극폭 : l, 및, 화소 전극(21)의 빗살 형상 부분의 간극의 폭 : m은, 발생하는 전계에 의해 액정층(5) 내의 액정 분자가 모두 구동될 수 있을 정도의 폭으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 화소 전극과 공통 전극과의 최소 이간 거리 R은, 게이트 절연층(12)의 (평균)막두께로서 조정할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 액정 표시 소자는, 도 3과는 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 크게 되도록 형성되어도 된다(IPS 방식). 이 경우, 예를 들면, 빗살 형상의 화소 전극 및 빗살 형상의 공통 전극이 대략 동일면 내에 교호로 되도록 마련되는 구성 등을 들 수 있다.

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 거리 d가, 배향막(4)끼리(기판 간 거리)의 최단 이간 거리 D보다 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 평행하게 되도록 배치하여 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 상부까지 형성되고, 액정층(5) 내의 액정 분자의 장축이 형성된 전계를 따라 배열한다. 따라서, 낮은 유전이방성이어도 액정 분자가 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 세 필터 화소로부터 영상이나 화상의 1도트로 이루어지고, 예를 들면, 이들 세 필터는 게이트 배선이 연장하는 방향으로 나열해 있다. 당해 컬러 필터(6)는, 예를 들면, 안료 분산법, 인쇄법, 전착법 또는, 염색법 등에 의해서 제작할 수 있다. 안료 분산법에 의한 컬러 필터의 제작 방법을 일례로 설명하면, 컬러 필터용의 경화성 착색 조성물을, 당해 투명 기판 상에 도포하고, 패터닝 처리를 실시하고, 그리고 가열 또는 광조사에 의해 경화시킨다. 이 공정을, 적, 녹, 청의 3색에 대하여 각각 행함으로써, 컬러 필터용의 화소부를 제작할 수 있다. 그 외에, 당해 기판 상에, TFT, 박막 다이오드 등의 능동 소자를 마련한 화소 전극을 설치한 소위 컬러 필터 온 어레이여도 된다.

전극층(3) 및 컬러 필터(6) 상에는, 액정층(5)을 구성하는 중합성 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 양호하게 되도록 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 평행한 투과축을 갖도록 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 콘트라스트가 최대로 되도록 액정의 굴절률이방성 Δn과 셀두께 d와의 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 거리 d가 액정 배향막 간의 최단 이간 거리 G보다 긴 조건이고, 예를 들면, 공통 전극과 화소 전극이 동일 기판 상에 형성되며, 또한 당해 공통 전극과 당해 화소 전극이 교호로 배치되어 있는 경우로서, 근접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리 d가 액정 배향막 간의 최단 이간 거리 G보다 긴 구조 등을 들 수 있다.

본 발명에 따른 액정 표시 소자의 제조 방법에 있어서, 전극층을 갖는 기판 및/또는 기판 표면에 피막을 형성한 후, 당해 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 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 스페이서로서는, 예를 들면, 유리 입자, 플라스틱 입자, 알루미나 입자, 포토레지스트 재료 등으로 이루어지는 주상 스페이서 등을 들 수 있다.

도 1∼도 3을 사용해서 설명한 FFS형의 액정 표시 소자는 일례이며, 본 발명의 기술적 사상으로부터 일탈하지 않는 한, 다른 다양한 형태로 실시하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 액정 표시 소자의 다른 실시형태를 도 4 및 도 5를 사용해서 이하 설명한다.

예를 들면, 도 4는, 도 1에 있어서의 기판(2) 상에 형성된 전극층(3)의 II선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도의 다른 실시형태이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 화소 전극(21)이 슬릿을 갖는 구성으로 해도 된다. 또한, 슬릿의 패턴을, 게이트 배선(24) 또는 데이터 배선(25)에 대해서 경사각을 갖도록 해서 형성해도 된다.

당해 도 4에 나타내는 화소 전극(21)은, 대략 장방형의 평판체의 전극을 대략 직사각형 틀상의 노치부로 잘라낸 형상이다. 또한, 당해 화소 전극(21)의 배면에는 절연 보호층(18)(도시하지 않음)을 개재해서 빗살 형상의 공통 전극(22)이 일면에 형성되어 있다. 그리고, 인접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리 R은 배향층끼리의 최단 이간 거리 G보다 짧은 경우는 FFS 방식으로 되고, 긴 경우는 IPS 방식으로 된다. 또한, 상기 화소 전극의 표면에는 보호 절연막 및 배향막층에 의해서 피복되어 있는 것이 바람직하다. 또, 상기와 마찬가지로, 상기 복수의 게이트 배선(24)과 복수의 데이터 배선(25)으로 둘러싸인 영역에는 데이터 배선(25)을 개재해서 공급되는 표시 신호를 보존하는 스토리지 커패시터(23)를 마련해도 된다. 또, 노치부의 형상은 특히 제한되는 것은 아니며, 도 4에서 나타내는 대략 직사각형뿐만 아니라, 타원, 원형, 장방형상, 마름모형, 삼각형, 또는 평행 사변형 등 공지의 형상의 노치부를 사용할 수 있다. 또한, 인접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리 R이 배향층끼리의 최단 이간 거리 G보다 긴 경우는 IPS 방식의 표시 소자로 된다.

도 5는, 도 3과는 별개의 실시형태이고, 도 2에 있어서의 III-III선 방향으로 도 1에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도의 다른 예이다. 배향층(4) 및 박막 트랜지스터(20)를 포함하는 전극층(3)이 표면에 형성된 제1 기판(2)과, 배향층(4)이 표면에 형성된 제2 기판(8)이 소정의 간격 D로 배향층끼리 마주보도록 이간해 있고, 이 공간에 액정 조성물을 포함하는 액정층(5)이 충전되어 있다. 제1 기판(2)의 표면의 일부에 게이트 절연층(12), 공통 전극(22), 절연 보호층(18), 화소 전극(21) 및 배향층(4)의 순으로 적층되어 있다. 또한, 도 4에도 나타내는 바와 같이, 화소 전극(21)은, 평판체의 중앙부 및 양 단부가 삼각형상의 노치부로 잘라내고, 또한 나머지 영역을 장방형상의 노치부로 잘라낸 형상이며, 또한 공통 전극(22)은 상기 화소 전극(21)의 대략 타원형상의 노치부와 대략 평행하게 빗살 형상의 공통 전극이 상기 화소 전극보다 제1 기판측에 배치되어 이루어지는 구조이다.

도 5에 나타내는 예에서는, 빗살형 혹은 슬릿을 갖는 공통 전극(22)을 사용하고 있고, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)과의 전극 간 거리는 R=α로 된다(또, 도 5에서는 편의상 전극 간 거리의 수평 성분을 R로서 기재하고 있음). 또한, 도 3에서는 공통 전극(22)이 게이트 절연층(12) 상에 형성되어 있는 예가 나타나 있지만, 도 5에 나타나는 바와 같이, 공통 전극(22)을 제1 기판(2) 상에 형성해서, 게이트 절연층(12)를 개재해서 화소 전극(21)을 마련하도록 해도 된다. 화소 전극(21)의 전극폭 : l, 공통 전극(22)의 전극폭 : n, 및, 전극 간 거리 : R은, 발생하는 전계에 의해 액정층(5) 내의 액정 분자가 모두 구동될 수 있을 정도의 폭으로 적의 조정하는 것이 바람직하다. 인접하는 공통 전극과 화소 전극과의 최단 이간 거리 R은 배향층끼리의 최단 이간 거리 G보다 짧은 경우는 FFS 방식으로 되고, 긴 경우는 IPS 방식으로 된다. 또한, 도 5에서는 화소 전극(21)과 공통 전극(22)의 두께 방향의 위치가 서로 다르지만, 양 전극의 두께 방향에 있어서의 위치를 동일하게 해도 되고 또는 공통 전극을 액정층(5)측에 마련해도 된다.

(수직 전계형)

본 발명의 바람직한 다른 실시형태는, 액정 조성물을 사용한 수직 전계형의 액정 표시 소자이다. 도 6은, 수직 전계형의 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 7에서는, 설명을 위하여 편의상 각 구성 요소를 이간해서 기재하고 있다. 도 7은, 당해 도 6에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(300)(또는 박막 트랜지스터층(300)이라고도 한다)의 VII선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도이다. 도 8은, 도 7에 있어서의 VIII-VIII선 방향으로 도 6에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도이다. 이하, 도 6∼9를 참조해서, 본 발명에 따른 수직 전계형의 액정 표시 소자를 설명한다.

본 발명에 따른 액정 표시 소자(1000)의 구성은, 도 6에 기재하는 바와 같이 투명 도전성 재료로 이루어지는 투명 전극(층)(600)(또는 공통 전극(600)이라고도 한다)을 구비한 제2 기판(800)과, 투명 도전성 재료로 이루어지는 화소 전극 및 각 화소에 구비한 상기 화소 전극을 제어하는 박막 트랜지스터를 형성한 박막 트랜지스터층(300)을 포함하는 제1 기판(200)과, 상기 제1 기판(200)과 제2 기판(800)과의 사이에 협지된 중합성 액정 조성물(또는 액정층(500))을 갖고, 당해 중합성 액정 조성물에 따른 중의 액정 분자의 전압 무인가 시의 배향이 상기 기판(200, 800)에 대해서 대략 수직인 액정 표시 소자이다. 또한 도 6 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 상기 제2 기판(800) 및 상기 제1 기판(200)은, 한 쌍의 편광판(100, 900)에 의해 협지되어도 된다. 또한, 도 6에서는, 상기 제1 기판(200)과 공통 전극(600)과의 사이에 컬러 필터(700)가 마련되어 있다. 추가로 또한, 본 발명에 따른 액정층(500)과 인접하며, 또한 당해 액정층(500)을 구성하는 중합성 액정 조성물과 직접 접하도록 한 쌍의 배향막(400)이 투명 전극(층)(600, 1400) 표면에 형성되어 있다.

즉, 본 발명에 따른 액정 표시 소자(1000)는, 제1 편광판(100)과, 제1 기판(200)과, 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(또는 박막 트랜지스터층이라고도 한다)(300)과, 광배향막(400)과, 액정 조성물을 포함하는 층(500)과, 배향막(400)과, 공통 전극(600)과, 컬러 필터(700)와, 제2 기판(800)과, 제2 편광판(900)이 순차 적층된 구성이다. 또, 배향막(400)은 광배향막인 것이 바람직하다.

도 10은, 본 발명에 있어서의 VA 모드 액정 표시 장치의 일 태양을 나타내는 단면 모식도이고, 배향막을 배향 처리(마스크 러빙 혹은 광배향)를 사용해서 제조된 액정 셀의, 액정층 내에 형성된 폴리머 네트워크 구조 및 액정 분자 배열 구조를 나타내고 있다. 액정 셀의 투명 전극의 내측(액정층측)에는, 유리 기판의 법선 방향으로부터 약간 경사진(0.1∼5.0°) 수직 배향막이 형성되어 있고, 수직 배향막 및 액정 분자는, 상하 기판 간에 대략 90°의 비틀림 구조를 갖고 있다.

수직 배향막의 배향 규제력을 받아 중합성 모노머가 수직 방향으로 배열하고, UV 광조사에 의해서 중합성 모노머를 중합·고정화시켜서 폴리머 네트워크를 형성한다. 이와 같이 해서 형성된 폴리머 네트워크는, (V1) 상하 기판에 걸쳐서 폴리머 네트워크를 형성, (V2) 상(하)기판으로부터 액정 방향을 향해서 폴리머 네트워크를 형성하지만 도중까지인 것, (V3) 배향막의 표면 근방에만 폴리머 네트워크를 형성(주로 단관능 모노머의 경우), (V4) 액정층 내에서 폴리머 네트워크끼리가 결합(Floating은 하고 있지 않음)의, 약 4종류의 구조를 갖는 것으로 추정된다.

이와 같이 해서 형성된 이방성을 갖는 폴리머 네트워크는, 액정층과는 거의 완전하게 분리하여 있고, 이들 고분자 네트워크의 사이에 액정 분자는 배향 배열하여 있는 것으로 생각할 수 있다. 액정 분자와 고분자 네트워크가 혼재하고, 전압 무인가 시에 광산란을 일으키는 소위 폴리머 네트워크형 액정의 분자 배열 구조와는 명백히 다르고, 또한 PSA 등에서 사용되는 배향막 근방에 편재하는 배향 유지층의 그것과도 전혀 다른 구조를 갖는 것이다.

예시로서, 배향막을 사용한 방법에 의한 폴리머 네트워크와 액정 분자 배열 구조를 나타냈지만, 리브나 슬릿 등의 구조물을 갖는 소위 MVA 방식에 있어서도, 기판 계면 근방의 폴리머 네트워크나 액정 분자의 프리틸트가, 구조물이나 슬릿을 개재해서 인가되는 사선 전계 강도 등에 의해서 약간 다를 뿐이고, 본질적으로는, 상기 도면과 같은 구조를 갖는 것으로 추정된다.

이와 같은 폴리머 네트워크와 액정 분자에 의한 액정 분자 배열을 갖는 VA형 액정 표시 장치에서는, 전압 무인가 시의 액정 분자에 대한 앵커링력이, 액정 배향막과 폴리머 네트워크가 갖는 앵커링력의 상승 작용에 의해, 보다 강하게 작용하게 되어, 결과적으로 전압 OFF 시의 응답 속도를 빠르게 하는 것이 가능하게 된다.

(횡·사선 전계형)

배향막에 대해서 마스크 러빙이나 마스크 노광 등의 번잡한 공정을 행하지 않고, 전극 구조를 연구하는 것만의 간편한 방법으로 액정 표시 영역을 배향 분할할 수 있는 새로운 표시 기술로서, 사선 전계와 횡전계를 액정층에 작용시키는 방법이 제안되어 있다.

도 11은, 상기 기술을 사용한 TFT 액정 표시 소자의 1화소(PX)에 있어서의 최소의 단위 구성체를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 이하에, 횡·사선 전계 모드 액정 표시 장치의 구조 및 동작에 대하여, 간단히 설명한다.

화소 전극(PE)은, 주화소 전극(PA) 및 부화소 전극(PB)을 갖고 있다. 이들 주화소 전극(PA) 및 부화소 전극(PB)은, 서로 전기적으로 접속되어 있고, 이들 주화소 전극(PA) 및 부화소 전극(PB)이 모두 어레이 기판(AR)에 구비되어 있다. 주화소 전극(PA)은, 제2 방향 Y를 따라 연장 돌출하여 있고, 부화소 전극(PB)은, 제2 방향 Y와는 다른 제1 방향 X를 따라 연장 돌출하여 있다. 도시한 예에서는, 화소 전극(PE)은, 대략 십자상으로 형성되어 있다. 부화소 전극(PB)은, 주화소 전극(PA)의 대략 중앙부에 결합하고, 주화소 전극(PA)으로부터 그 양측, 즉 화소(PX)의 좌측 및 우측을 향해서 연장 돌출하고 있다. 이들 주화소 전극(PA) 및 부화소 전극(PB)은, 서로 대략 직교하고 있다. 화소 전극(PE)은, 화소 전극(PB)에 있어서 도시를 생략한 스위칭 소자와 전기적으로 접속되어 있다.

공통 전극(CE)은, 주공통 전극(CA) 및 부공통 전극(CB)을 갖고 있고, 이들 주공통 전극(CA) 및 부공통 전극(CB)은, 서로 전기적으로 접속되어 있다. 공통 전극(CE)은, 화소 전극(PE)과는 전기적으로 절연되어 있다. 공통 전극(CE)에 있어서, 주공통 전극(CA) 및 부공통 전극(CB)의 적어도 일부는, 대향 기판(CT)에 구비되어 있다. 주공통 전극(CA)은, 제2 방향 Y를 따라 연장 돌출하여 있다. 이 주공통 전극(CA)은, 주화소 전극(PA)을 사이에 둔 양측에 배치되어 있다. 이때, X-Y 평면 내에 있어서, 주공통 전극(CA)의 어느 것도 주화소 전극(PA)과는 겹치지 않고, 주공통 전극(CA)의 각각과 주화소 전극(PA)과의 사이에는 대략 동등한 간격이 형성되어 있다. 즉, 주화소 전극(PA)은, 인접하는 주공통 전극(CA)의 대략 중간에 위치해 있다. 부공통 전극(CB)은, 제1 방향 X를 따라 연장 돌출하여 있다. 부공통 전극(CB)은, 부화소 전극(PB)을 사이에 둔 양측에 배치되어 있다. 이때, X-Y 평면 내에 있어서, 부공통 전극(CB)의 어느 것도 부화소 전극(PB)과는 겹치지 않고, 부공통 전극(CB)의 각각과 부화소 전극(PB)과의 사이에는 대략 동등한 간격이 형성되어 있다. 즉, 부화소 전극(PB)은, 인접하는 부공통 전극(CB)의 대략 중간에 위치해 있다.

도시한 예에서는, 주공통 전극(CA)은, 제2 방향 Y를 따라 직선적으로 연장 돌출한 대상(帶狀)으로 형성되어 있다. 부공통 전극(CB)은, 제1 방향 X를 따라 직선적으로 연장 돌출한 대상으로 형성되어 있다. 또, 주공통 전극(CA)은 제1 방향 X를 따라 간격을 두고 2개 평행하게 나열해 있고, 이하에서는, 이들을 구별하기 위하여, 도면 중의 좌측의 주공통 전극을 CAL로 하고, 도면 중의 우측의 주공통 전극을 CAR로 한다. 또한, 부공통 전극(CB)은 제2 방향 Y를 따라 간격을 두고 2개 평행하게 나열해 있고, 이하에서는, 이들을 구별하기 위하여, 도면 중의 상측의 주공통 전극을 CBU로 하고, 도면 중의 하측의 주공통 전극을 CBB로 한다. 주공통 전극(CAL) 및 주공통 전극(CAR)은, 부공통 전극(CBU) 및 부공통 전극(CBB)과 동전위이다. 도시한 예에서는, 주공통 전극(CAL) 및 주공통 전극(CAR)은, 부공통 전극(CBU) 및 부공통 전극(CBB)과 각각 이어져 있다.

주공통 전극(CAL) 및 주공통 전극(CAR)은, 각각 당해 화소(PX)와 좌우로 인접하는 화소 간에 배치되어 있다. 즉, 주공통 전극(CAL)은 도시한 당해 화소(PX)와 그 좌측의 화소(도시하지 않음)와의 경계에 걸쳐서 배치되고, 주공통 전극(CAR)은 도시한 당해 화소(PX)와 그 우측의 화소(도시하지 않음)와의 경계에 걸쳐서 배치되어 있다. 부공통 전극(CBU) 및 주공통 전극(CBB)은, 각각 당해 화소(PX)와 상하로 인접하는 화소 간에 배치되어 있다. 즉, 부공통 전극(CBU)은 도시한 당해 화소(PX)와 그 상측의 화소(도시하지 않음)와의 경계에 걸쳐서 배치되고, 부공통 전극(CBB)은 도시한 당해 화소(PX)와 그 하측의 화소(도시하지 않음)와의 경계에 걸쳐서 배치되어 있다.

도시한 예에서는, 1화소(PX)에 있어서, 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE)으로 구획된 네 영역이 주로 표시에 기여하는 개구부 혹은 투과부로서 형성된다. 이 예에서는, 액정 분자(LM)의 초기 배향 방향은, 제2 방향 Y와 대략 평행한 방향이다. 제1 배향막(AL1)은, 어레이 기판(AR)의 대향 기판(CT)과 대향하는 면에 배치되고, 액티브 에어리어(ACT)의 대략 전체에 걸쳐서 연재(延在)하여 있다. 이 제1 배향막(AL1)은, 화소 전극(PE)을 덮고 있고, 제2 층간 절연막(13)의 위에도 배치되어 있다. 이와 같은 제1 배향막(AL1)은, 수평 배향성을 나타내는 재료에 의해서 형성되어 있다. 또, 어레이 기판(AR)은, 또한, 공통 전극의 일부로서 제1 주공통 전극 및 제1 부공통 전극을 구비하고 있는 경우도 있다.

도 12는, 8분할 사선 전계 모드 액정 셀의 전극 구조의 모식도이다. 이와 같이 1화소를 여덟으로 분할함으로써 추가적인 광시야각화를 실현할 수 있다.

다음으로, 상기 구성의 액정 표시 패널의 동작에 대하여 설명한다. 액정층에 전압이 인가되어 있지 않은 상태, 즉 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE)과의 사이에 전계가 형성되어 있지 않은 무전계 시(OFF 시)에는, 도 11에 있어서 파선으로 나타낸 바와 같이 액정층(LQ)의 액정 분자(LM)는, 그 장축이 제1 배향막(AL1)의 제1 배향 처리 방향(PD1) 및 제2 배향막(AL2)의 제2 배향 처리 방향(PD2)을 향하도록 배향하여 있다. 이와 같은 OFF 시가 초기 배향 상태에 상당하고, OFF 시의 액정 분자(LM)의 배향 방향이 초기 배향 방향에 상당한다. 엄밀하게는, 액정 분자(LM)는, X-Y 평면에 평행하게 배향하여 있다고 한정할 수는 없고, 프리틸트하고 있는 경우가 많다. 이 때문에, 액정 분자(LM)의 엄밀한 초기 배향 방향이란, OFF 시의 액정 분자(LM)의 배향 방향을 X-Y 평면에 정사영한 방향이다.

제1 배향 처리 방향(PD1) 및 제2 배향 처리 방향(PD2)은, 모두 제2 방향 Y와 대략 평행한 방향이다. OFF 시에 있어서는, 액정 분자(LM)는, 도 11에 파선으로 나타낸 바와 같이, 그 장축이 제2 방향 Y와 대략 평행한 방향을 향하도록 초기 배향한다. 즉, 액정 분자(LM)의 초기 배향 방향은, 제2 방향 Y와 평행(혹은, 제2 방향 Y에 대해서 0°)이다.

도시한 예와 같이, 제1 배향 처리 방향(PD1) 및 제2 배향 처리 방향(PD2)이 평행이며 또한 같은 방향일 경우, 액정층(LQ)의 단면에 있어서 액정 분자(LM)는, 액정층(LQ)의 중간부 부근에서 대략 수평(프리틸트각이 대략 제로)으로 배향하고, 이것을 경계로 해서 제1 배향막(AL1)의 근방 및 제2 배향막(AL2)의 근방에 있어서 대칭으로 되는 프리틸트각을 갖고 배향한다(스프레이 배향). 이와 같이 액정 분자(LM)가 스프레이 배향하여 있는 상태에서는, 기판의 법선 방향으로부터 경사진 방향에 있어서도 제1 배향막(AL1)의 근방의 액정 분자(LM)와 제2 배향막(AL2)의 근방의 액정 분자(LM)에 의해 광학적으로 보상된다. 따라서, 제1 배향 처리 방향(PD1) 및 제2 배향 처리 방향(PD2)이 서로 평행하며, 또한, 같은 방향인 경우에는, 흑표시의 경우에 광누락이 적고, 고콘트라스트비를 실현할 수 있어, 표시 품위를 향상하는 것이 가능하게 된다. 또, 제1 배향 처리 방향(PD1) 및 제2 배향 처리 방향(PD2)이 서로 평행하며 또한 역방향일 경우, 액정층(LQ)의 단면에 있어서, 액정 분자(LM)는, 제1 배향막(AL1)의 근방, 제2 배향막(AL2)의 근방, 및, 액정층(LQ)의 중간부에 있어서 대략 균일한 프리틸트각을 갖고 배향한다(호모지니어스 배향). 백라이트(4)로부터의 백라이트광의 일부는, 제1 편광판(PL1)을 투과하여, 액정 표시 패널(LPN)에 입사한다. 액정 표시 패널(LPN)에 입사한 광은, 제1 편광판(PL1)의 제1 편광축(AX1)과 직교하는 직선 편광이다. 이와 같은 직선 편광의 편광 상태는, OFF 시의 액정 표시 패널(LPN)을 통과했을 때에 거의 변화하지 않는다. 이 때문에, 액정 표시 패널(LPN)을 투과한 직선 편광은, 제1 편광판(PL1)에 대해서 크로스니콜의 위치 관계에 있는 제2 편광판(PL2)에 의해서 흡수된다(흑표시).

한편, 액정층(LQ)에 전압이 인가된 상태, 즉, 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE)과의 사이에 전위차가 형성된 상태(ON 시)에서는, 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE)과의 사이에 기판과 대략 평행한 횡전계(혹은 사선 전계)가 형성된다. 액정 분자(LM)는, 전계의 영향을 받아, 그 장축이 도면 중의 실선으로 나타낸 바와 같이 X-Y 평면과 대략 평행한 평면 내에서 회전한다.

도 11에 나타낸 예에서는, 화소 전극(PE)과 주공통 전극(CAL)과의 사이의 영역 중, 하측 절반의 영역 내의 액정 분자(LM)는, 제2 방향 Y에 대해서 시계 회전 방향으로 회전하여 도면 중의 왼쪽 하측를 향하도록 배향하고, 또한, 상측 절반의 영역 내의 액정 분자(LM)는, 제2 방향 Y에 대해서 반시계 회전 방향으로 회전하여 도면 중의 왼쪽 상측을 향하도록 배향한다. 화소 전극(PE)과 주공통 전극(CAR)과의 사이의 영역 중, 하측 절반의 영역 내의 액정 분자(LM)는, 제2 방향 Y에 대해서 반시계 회전 방향으로 회전하여 도면 중의 오른쪽 하측을 향하도록 배향하고, 상측 절반의 영역 내의 액정 분자(LM)는, 제2 방향 Y에 대해서 시계 회전 방향으로 회전하여 도면 중의 오른쪽 상측을 향하도록 배향한다. 이와 같이, 각 화소(PX)에 있어서, 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE)과의 사이에 전계가 형성된 상태에서는, 액정 분자(LM)의 배향 방향은, 화소 전극(PE)과 겹치는 위치를 경계로 해서 복수의 방향으로 나뉘고, 각각의 배향 방향에서 도메인을 형성한다. 즉, 1화소(PX)에는 복수 도메인이 형성된다.

이와 같은 ON 시에는, 제1 편광판(PL1)의 제1 편광축(AX1)과 직교하는 직선 편광은, 액정 표시 패널(LPN)에 입사하고, 그 편광 상태는, 액정층(LQ)을 통과할 때에 액정 분자(LM)의 배향 상태에 따라서 변화한다. 이와 같은 ON 시에 있어서는, 액정층(LQ)을 통과한 적어도 일부의 광은, 제2 편광판(PL2)을 투과한다(백표시). 이와 같은 구조에 의하면, 1화소 내에 네 도메인을 형성하는 것이 가능하게 되기 때문에, 4방향에서의 시야각을 광학적으로 보상할 수 있고, 광시야각화가 가능하게 된다. 따라서, 계조 반전이 없고, 높은 투과율의 표시를 실현할 수 있어, 표시 품위가 양호한 액정 표시 장치를 제공하는 것이 가능하게 된다. 또한, 1화소 내에 있어서, 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE)으로 구획되는 네 영역 각각에 대하여 개구부의 면적을 대략 동일하게 설정함에 의해, 각 영역의 투과율이 대략 동등하게 되고, 각각의 개구부를 투과한 광이 서로 광학적으로 보상하여, 넓은 시야각 범위에 걸쳐서 균일한 표시를 실현하는 것이 가능하게 된다.

(실시예)

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

[실시예 1∼21, 참고예 1∼4]

N형 액정 조성물로서 하기 (LCN-1)로 표시되는 액정 조성물(Δn 0.103, 점성 η 15.1, Δε -3.8), (LCN-2)로 표시되는 액정 조성물(Δn 0.12, 점성 η 19mPa·s, Δε -3.3), (LCN-3)으로 표시되는 액정 조성물(Δn 0.11, 점성 η 17mPa·s, Δε -3.2)을 조제했다.

중합성 액정 화합물로서 식(V1-1-1)∼식(V1-1-8)으로 표시되는 화합물을 사용했다.

중합성 광배향 기능성 화합물은, 식(Vn-2-1-1)∼식(Vn-2-1-6), 식(Vn-2-2-1)∼식(Vn-2-2-6)으로 표시되는 화합물을 사용하여, 중합성 액정 화합물과 중합성 광배향 기능성 화합물의 총량에 대해서 중합성 광배향 기능성 화합물의 배합량이 1질량% 이하로 되도록 소량 첨가했다.

중합광개시제 Irgacure651은, 중합성 액정 화합물과 중합성 광배향 기능성 화합물의 총량에 대해서 2% 함유하도록 조제했다. 표의 중합성 화합물과 중합성 광배향 기능성 화합물의 배합비는, 중합광개시제 2%를 함유한 수치를 나타낸다.

(실시예 1)

N형 액정 조성물로서 상기 LCN-2(Δn 0.102, 점성 η 16.8, Δε -3.8)로 표시되는 액정 조성물, 중합성 화합물로서 상기 식(V1-1-7)으로 표시되는 화합물, 중합성 광배향 기능성 화합물로서 식(Vn2-1-2)으로 표시되는 화합물을 하기 표의 비율로 사용했다. 또한, 및 중합광개시제 Irgacure651을 중합성 화합물(V1-1-7) 및 중합성 광배향 기능성 화합물(Vn2-1-2)의 총량에 대해서 2% 함유하는 중합성 액정 조성물을 조제했다.

액정 셀은, 액정의 수직 배향(호메오트로픽 배향)이 얻어지도록, 셀갭 3㎛의 폴리이미드 배향막을 도포한 후, 기판면 법선 방향에 대해서 프리틸트각이 5°로 되도록 러빙 배향 처리를 실시하고 ITO 부착 패럴렐 러빙 배향의 셀을 사용했다. 중합성 액정 조성물은, 고형의 중합성 액정 화합물을 60℃로 가열해서 네마틱 액정 조성물에 용해시킨 후, 실온에서 중합성 액정 화합물이 균일하게 용해해서 네마틱 액정상을 나타내고 있는 것을 편광 현미경으로 확인했다. 조정한 중합성 액정 조성물을, 진공 주입법에 의해 유리 셀 내에 주입했다.

주입 후 유리 셀을 취출하고, 주입구를 봉구제(封口劑) 3026E(쓰리본드사제)로 봉지했다. 자외선 컷 필터 L-37(호야칸디오옵트로닉스샤제)을 개재한 조사 강도가 15mW/㎠인 평행광 자외선을, 액정 셀 기판 법선 방향으로부터 80초간 조사했다. 이것에 의해 중합성 액정 조성물에 용해하여 있는 중합성 화합물을 중합시켜서, VA 모드의 액정 표시 소자를 얻었다. 직교하는 2매의 편광판의 사이에 제작한 셀을 두면 까맣게 되어 셀을 방위각 방향으로 회전해도 암시야가 변화하지 않고, 폴리머 네트워크의 광축 방향과 액정 배향 용이축 방향이 동일 방향인 것을 확인했다. 전압 10V를 인가한 상태를, 편광 현미경으로 관찰하면 일축 배향으로 되어 있는 것을 확인했다.

제작한 셀의 VA 모드에 60Hz의 직사각형 파를 인가해서, 전압-투과율 특성, 프리틸트각 및 응답 시간을 측정했다. 전압-투과율 특성에 있어서, V90은 구동 전압을 나타내고, 투과율 전변화량에 대해서 투과율이 전변화량 중 90% 변화시키는데 필요한 전압이다. To는 최소 투과율이며 표시의 흑색 레벨을 나타낸다. T100은, 최대 투과율이며 표시의 밟기를 나타낸다. 상승 시간은, OFF 상태로부터 ON 상태로 하는데 필요한 시간이고, 하강 시간은 ON 상태로부터 OFF 상태로 되돌아가는 시간을 나타내고, 각 응답 시간은, V90의 100Hz 직사각형 파의 버스트파 1초간 인가한 경우의 투과율 변화를 측정했다. 또한, 투과율 100%를 편광판이 패럴렐니콜로 한 경우로 하고, 0%가 편광판을 크로스니콜로 한 경우의 투과광 강도로 했다. 결과를 하기 표에 나타낸다.

프리틸트각은, 회전 검광자법에 의한 리타데이션의 각도의존성 측정으로부터 확인했다. 셀 제작에 사용한 중합성 액정 조성물을 20℃에서 1주간 방치해서 중합성 화합물에 의한 결정화가 없는 것을 확인했다. 셀 제작에 사용한 중합성 액정 조성물을 20℃에서 1주간 방치해서 중합성 화합물에 의한 결정화가 없는 것을 확인했다.

(실시예 2∼21, 참고예 1∼4)

하기 표에 기재된 N형 액정 조성물, 중합성 화합물, 중합성 광배향 기능성 화합물을 하기 표에 기재된 비율로 사용하여, 러빙 배향 처리를 하기 표에 기재된 프리틸트각으로 한 이외는, 실시예 1과 동일 조건으로, 실시예 2∼21, 참고예 1∼4의 VA 모드의 액정 표시 소자를 제작했다. 제작한 셀의 VA 모드에 60Hz의 직사각형 파를 인가해서, 전압-투과율 특성 및 응답 시간을 측정했다. 결과를 하기 표에 나타낸다.

[표 1]

[표 2]

폴리머 네트워크 광축 방향과 액정 배향 용이축을 일치시키도록 형성된 폴리머 네트워크의 앵커링력의 효과로 하강 시간이 짧아지는 것이 확인되었다. 투과율이 70% 이상인 셀에 전압 10V를 인가한 상태에서 편광 현미경의 회전 스테이지를 암시야가 얻어지도록 회전해서, 편광 현미경으로 관찰하면 일축 배향의 암시야로 되어 있는 것을 확인했다. 투과율이 70%보다 작아지면 일축 배향의 암시야 내에 크기가 1㎛ 정도인 백점상의 광누락 부분이 보이게 되어 액정의 배향이 형성된 폴리머 네트워크에서 흐트러져 있는 것이 확인되었다.

[실시예 22, 23]

N형 액정 조성물로서 상기 LCN-3(Δn 0.11, 점성 η 17mPa·s, Δε -3.2)으로 표시되는 액정 조성물, 중합성 화합물로서 상기 식(V1-1-7)으로 표시되는 화합물, 중합성 광배향 기능성 화합물로서 식(Vn2-1-2)으로 표시되는 화합물을 하기 표의 비율로 사용했다. 또한, 및 중합광개시제 Irgacure651을 중합성 화합물(V1-1-7) 및 중합성 광배향 기능성 화합물(Vn2-1-2)의 총량에 대해서 2% 함유하는 중합성 액정 조성물을 조제했다.

액정 셀은, 액정의 수직 배향(호메오트로픽 배향)이 얻어지도록, 셀갭 3㎛의 폴리이미드 배향막을 도포한 후, 기판면 법선 방향에 대해서 프리틸트각이 5°로 되도록 러빙 배향 처리를 실시하고 ITO 부착 패럴렐 러빙 배향의 셀을 사용했다. 중합성 액정 조성물은, 고형의 중합성 액정 화합물을 90℃로 가열해서 네마틱 액정 조성물에 용해시킨 후, 실온에서 중합성 액정 화합물이 균일하게 용해해서 네마틱 액정상을 나타내고 있는 것을 편광 현미경으로 확인했다. 조정한 중합성 액정 조성물을, 진공 주입법에 의해 유리 셀 내에 주입했다.

주입 후 유리 셀을 취출하고, 주입구를 봉구제 3026E(쓰리본드사제)로 봉지했다. 자외선 컷 필터 L-37(호야칸디오옵트로닉스샤제)을 개재한 조사 강도가 2mW/㎠인 평행광 자외선을, 액정 셀 기판 법선 방향으로부터 25도 경사시킨 방향으로부터 600초간 조사했다(실시예 22). 또한, 실시예 23에 있어서는, 자외선 컷 필터 L-37(호야칸디오옵트로닉스샤제)을 개재한 조사 강도가 2mW/㎠인 평행광 자외선을, 액정 셀 기판 법선 방향으로부터 600초간 조사했다. 이것에 의해 중합성 액정 조성물에 용해하여 있는 중합성 화합물을 중합시켜서, VA 모드의 액정 표시 소자를 얻었다. 직교하는 2매의 편광판의 사이에 제작한 셀을 두면 까맣게 되어 셀을 방위각 방향으로 회전해도 암시야가 변화하지 않고, 폴리머 네트워크의 광축 방향과 액정 배향 용이축 방향이 동일 방향인 것을 확인했다.

제작한 셀의 VA 모드에 60Hz의 직사각형 파를 인가해서, 전압-투과율 특성 및 응답 시간을 측정했다. 결과를 하기 표에 나타낸다.

[표 3]

상기 실시예의 결과, 폴리머 네트워크 광축 방향과 액정 배향 용이축을 일치시키도록 형성된 폴리머 네트워크의 앵커링력의 효과로 하강 시간이 짧아지는 것이 확인되었다. 편광 현미경으로 전압 10V를 인가한 상태를 관찰하면 일축 배향으로 되어 있는 것을 확인했다.

셀 법선 방향으로부터 UV 노광한 (실시예 23)에서는, 중합 후의 프리틸트각은 액정 셀에 배향 처리에 의해 유기된 프리틸트각 5°와 대략 일치하여 있었다. (실시예 22)는, 셀 기판 법선 방향에 대하여 25° 경사져서 UV 노광했으므로, 프리틸트각이 7.1°로 변화하고, 전계에서 액정 분자가 기우는 방향이 규정되었으므로 투과율 T100도 향상했다.

셀 제작에 사용한 중합성 액정 조성물을 20℃에서 1주간 방치해서 중합성 화합물에 의한 결정화가 없는 것을 확인했다.

1 : 편광판 2 : 제1 투명 절연 기판
3 : 전극층 4 : 배향막
4a : 배향 방향 5 : 액정층
5a : 전압 무인가 시의 액정 분자
5b : 전압 인가 시의 액정 분자
6 : 컬러 필터 7 : 제2 투명 절연 기판
8 : 편광판 9 : 연속 또는 불연속한 폴리머 네트워크
10 : 액정 표시 소자 11 : 게이트 전극
12 : 게이트 절연층 13 : 반도체층
14 : 보호층 15 : 오믹 접촉층
16 : 드레인 전극 17 : 소스 전극
18 : 절연 보호층 21 : 화소 전극
22 : 공통 전극 23 : 스토리지 커패시터
24 : 게이트 배선 25 : 데이터 배선
26 : 드레인 전극 27 : 소스 전극
28 : 게이트 전극 29 : 공통 라인
100 : 편광판 110 : 게이트 전극
120 : 게이트 절연층 130 : 반도체층
140 : 보호층 160 : 드레인 전극
190b : 유기 절연막 200 : 제1 기판
210 : 화소 전극 220 : 스토리지 커패시터
230 : 드레인 전극 240 : 데이터 배선
250 : 게이트 배선 260 : 소스 전극
270 : 게이트 전극 300 : 박막 트랜지스터층
400 : 배향막 500 : 액정층
510 : 액정 표시 장치 512 : 화소 전극
512a : 화소 간부(幹部) 전극 512b : 화소 지부(枝部) 전극
512c : 화소 슬릿 516 : 주사 배선
517 : 신호 배선 600 : 공통 전극
700 : 컬러 필터 800 : 제2 기판
900 : 편광판 1000 : 액정 표시 소자
1400 : 투명 전극(층) PX : 화소
PE : 화소 전극 PA : 주화소 전극
PB : 부화소 전극 CE : 공통 전극
CA : 주공통 전극 CAL : 좌측 주공통 전극
CAR : 우측 주공통 전극 CB : 부공통 전극
CBU : 상측 부공통 전극 CBB : 하측 부공통 전극

Claims

적어도 한쪽에 전극을 갖는 2매의 투명 기판 간에 협지(挾持)한 1종 또는 2종 이상의 액정 화합물을 함유하는 액정 조성물 중에 2종 이상의 중합성 화합물을 함유하는 중합성 조성물의 경화물인 공중합체를 함유하고, 상기 중합성 화합물로서 1종 또는 2종 이상의 중합성 광배향 기능성 화합물(Vn)을 사용하여, 당해 중합성 조성물과 당해 액정 조성물의 전중량 중의 당해 중합성 조성물의 함유량이 1질량% 이상 40질량% 미만인 액정 표시 소자.
제1항에 있어서,
액정 조성물 중의 당해 공중합체가 폴리머 네트워크를 형성하고, 투명 기판 상에 액정 조성물을 배향시키기 위한 배향층을 갖는 액정 표시 소자.
제2항에 있어서,
당해 폴리머 네트워크가 일축성의 굴절률이방성을 갖고, 당해 폴리머 네트워크의 광축 방향 또는 배향 용이축 방향과 당해 액정 조성물의 배향 용이축 방향이 동일 방향인 액정 표시 소자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
투명 기판의 법선 방향에 대해서 당해 액정 조성물이 0∼90°의 프리틸트각을 이루고 있는 액정 표시 소자.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
셀 단면 방향에 대해서 적어도 셀두께의 0.5% 이상의 두께의 폴리머 네트워크층이 형성되어 있는 액정 표시 소자.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
투명 기판의 법선 방향 또는 수평 방향에 대해서 당해 폴리머 네트워크의 광축 방향 또는 배향 용이축 방향이 0.1∼30.0°의 프리틸트각을 이루고 있는 액정 표시 소자.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
중합성 광배향 기능성 화합물(Vn)로서, 하기 일반식(Vn-1)으로 표시되는 중합성 광배향 기능성 화합물에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용하는, 액정 표시 소자.

(식 중, X¹¹는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,
Sp¹¹는, 단결합, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s1-(식 중, s1은 1∼11의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내고,
n은 1∼3의 정수를 나타내고,
Z¹¹는, -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH₂CH₂-, -OCO-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-COO-, -CH₂CH₂-OCO-, -COO-CH₂-, -OCO-CH₂-, -CH₂-COO-, -CH₂-OCO-, -C≡C-, 단결합, -CY¹=CY²-(Y¹ 및 Y²는 각각 독립해서 수소 원자 또는 불소 원자를 나타낸다), -CH=N-, -N=CH- 또는 -N=N-을 나타내고, Z¹¹가 복수 존재할 경우 그들은 동일해도 되며 달라도 되지만, 적어도 하나의 Z¹¹는 -CH=CH-, -CH=N-, -N=CH- 또는 -N=N-을 나타내고,
R¹¹은 수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자, 펜타플루오로설퓨라닐기, 시아노기, 니트로기, 이소시아노기, 티오이소시아노기, 혹은, 1개의 -CH₂- 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-가 각각 독립해서 -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 되는 탄소 원자수 1 내지 12의 직쇄 또는 분기 알킬기를 나타내고, 혹은, 식(Vn-1-1)으로 표시되는 기를 나타내고,

(식(Vn-1-1) 중, X²¹는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Sp²¹는, 단결합, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s2-(식 중, s2는 1∼11의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타낸다)
식 중에 존재하는 모든 1,4-페닐렌기는, 임의의 수소 원자가 불소 원자, 불소화메틸기, 불소화메톡시기, 탄소 원자수 1∼2의 알킬기, 또는 식(Vn-1-1)으로 표시되는 기에 의해 치환되어 있어도 되고,
X²¹ 및 Sp²¹가 복수 존재할 경우 그들은, 각각 동일해도 되며 달라도 된다)
제7항에 있어서,
상기 일반식(Vn-1)으로 표시되는 중합성 광배향 기능성 화합물을 사용하는 중합성 화합물, 중합성 광배향 기능성 화합물 및, 액정 조성물의 합계량에 대하여, 0.005질량% 이상∼1.0질량% 미만 사용하는 액정 표시 소자.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
중합성 화합물로서, 하기 일반식(P)으로 표시되는 화합물에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물을 함유하는 액정 표시 소자.

(식 중, Z^p1는, 불소 원자, 시아노기, 수소 원자, 수소 원자가 할로겐 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1∼15의 알킬기, 수소 원자가 할로겐 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1∼15의 알콕시기, 수소 원자가 할로겐 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1∼15의 알케닐기, 수소 원자가 할로겐 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1∼15의 알케닐옥시기 또는 -Sp^p2-R^p2을 나타내고,
R^p1 및 R^p2은 각각 독립해서 이하의 식(R-I) 내지 식(R-IX) :

중 어느 하나를 나타내고, 상기 식(R-I)∼(R-IX) 중, R²∼R⁶은 서로 독립해서, 수소 원자, 탄소 원자수 1∼5개의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼5개의 할로겐화알킬기이고, W는 단결합, -O- 또는 메틸렌기이고, T는 단결합 또는 -COO-이고, p, t 및 q는 각각 독립해서, 0, 1 또는 2를 나타내고,
Sp^p1 및 Sp^p2는 스페이서기를 나타내고, Sp^p1 및 Sp^p2는 각각 독립해서, 단결합, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기 또는 -O-(CH₂)_s-(식 중, s는 1∼11의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다)를 나타내고
L^p1 및 L^p2은 각각 독립해서, 단결합, -O-, -S-, -CH₂-, -OCH₂-, -CH₂O-, -CO-, -C₂H₄-, -COO-, -OCO-, -OCOOCH₂-, -CH₂OCOO-, -OCH₂CH₂O-, -CO-NR^a-, -NR^a-CO-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CH=CR^a-COO-, -CH=CR^a-OCO-, -COO-CR^a=CH-, -OCO-CR^a=CH-, -COO-CR^a=CH-COO-, -COO-CR^a=CH-OCO-, -OCO-CR^a=CH-COO-, -OCO-CR^a=CH-OCO-, -(CH₂)_z-C(=O)-O-, -(CH₂)_z-O-(C=O)-, -O-(C=O)-(CH₂)_z-, -(C=O)-O-(CH₂)_z-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂- 또는 -C≡C-(식 중, R^a은 각각 독립해서 수소 원자 또는 탄소 원자수 1∼4의 알킬기를 나타내고, 상기 식 중, z는 1∼4의 정수를 나타낸다)를 나타내고,
M^p2은, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 안트라센-2,6-디일기, 페난트렌-2,7-디일기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 인단-2,5-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,3-디옥산-2,5-디일기를 나타내지만, M^p2은 무치환이거나 또는 탄소 원자수 1∼12의 알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알콕시기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 -R^p1로 치환되어 있어도 되고,
M^p1은 이하의 식(i-11)∼(ix-11) :

(식 중, ★에서 Sp^p1와 결합하고, ★★에서 L^p1 혹은 L^p2과 결합한다) 중 어느 하나를 나타내고,
M^p3은 이하의 식(i-13)∼(ix-13) :

(식 중, ★에서 Z^p1와 결합하고, ★★에서 L^p2과 결합한다) 중 어느 하나를 나타내고,
m^p2∼m^p4은 각각 독립해서, 0, 1, 2 또는 3을 나타내고, m^p1 및 m^p5은 각각 독립해서 1, 2 또는 3을 나타내지만, Z^p1가 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, R^p1이 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, R^p2이 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, Sp^p1가 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, Sp^p2가 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, L^p1이 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, M^p2이 복수 존재하는 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 된다)
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
액정 조성물로서, 하기 일반식(LC)으로 표시되는 액정 화합물을 함유하는 액정 표시 소자.

(일반식(LC) 중, R^LC은, 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타낸다. 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 CH₂기는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO- 또는 -C≡C-로 치환되어도 되고, 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자로 치환되어 있어도 된다. A^LC1 및 A^LC2는, 각각 독립해서, 하기의 기(a), 기(b) 및 기(c)로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 나타낸다.
(a) 트랜스-1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 CH₂기 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 CH₂기는 산소 원자 또는 황 원자로 치환되어 있어도 된다),
(b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 CH기 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 CH기는 질소 원자로 치환되어 있어도 된다),
(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.
상기한 기(a), 기(b) 또는 기(c)에 포함되는 하나 또는 둘 이상의 수소 원자는 각각, 불소 원자, 염소 원자, -CF₃ 또는 -OCF₃로 치환되어 있어도 된다.
Z^LC는 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -COO- 또는 -OCO-를 나타낸다.
Y^LC는, 수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 및 탄소 원자수 1∼15의 알킬기를 나타낸다. 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 CH₂기는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO-, -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-로 치환되어도 되고, 당해 알킬기 중의 하나 또는 둘 이상의 수소 원자는 임의로 할로겐 원자에 의해서 치환되어 있어도 된다.
a는 1∼4의 정수를 나타낸다. a가 2, 3 또는 4를 나타내고, 일반식(LC) 중에 A^LC1가 복수 존재할 경우, 복수 존재하는 A^LC1는, 동일해도 되며 달라도 되고, Z^LC가 복수 존재할 경우, 복수 존재하는 Z^LC는, 동일해도 되며 달라도 된다)
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
셀 구조가 VA 모드, IPS 모드, FFS 모드, VA-TN 모드, TN 모드, ECB 모드인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
적어도 한쪽에 전극을 갖는 2매의 투명 기판 간에 협지한 1종 또는 2종 이상의 액정 화합물을 함유하는 액정 조성물 중에 2종 이상의 중합성 화합물을 함유하는 중합성 조성물의 경화물인 공중합체를 함유하고, 상기 중합성 화합물로서 1종 또는 2종 이상의 중합성 광배향 기능성 화합물(Vn)을 사용하여, 당해 중합성 조성물과 당해 액정 조성물의 전중량 중의 당해 중합성 조성물의 함유량이 1질량% 이상 40질량% 미만인 조성물 중의 중합성 화합물을 에너지선을 조사함에 의해 중합해서 이루어지는 액정 표시 소자.
제12항에 있어서,
당해 조성물 중의 중합성 화합물을, -50℃∼30℃의 온도에서 에너지선을 조사함에 의해 중합해서 이루어지는 액정 표시 소자.
제12항 또는 제13항에 있어서,
당해 조성물 중의 중합성 화합물을, 에너지선 조사 전의 투명 기판의 법선 방향 또는 수평 방향에 대한 프리틸트각이 0.1∼30°로 되는 전압을 인가하면서 에너지선을 조사함에 의해 중합해서 이루어지는 액정 표시 소자.