KR20200098496A

KR20200098496A - 액정 표시 소자

Info

Publication number: KR20200098496A
Application number: KR1020207014405A
Authority: KR
Inventors: 유이치 이노우에; 준이치 마미야; 준코 야마모토; 마사오미 기무라
Original assignee: 디아이씨 가부시끼가이샤
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2020-08-20
Also published as: JPWO2019124155A1; CN111356952A; TW201930560A; TWI773854B; WO2019124155A1

Abstract

본 발명이 해결하려는 과제는, 절연층, 특히 유기 절연층에 대한 수직 배향성이 우수한 액정 표시 소자를 제공하는 것에 있다. 본 발명은, 제1 기판 및 상기 제1 기판과 대향하여 설치된 제2 기판과, 상기 제1 기판 상에 설치된 제1 절연층 및 제1 전극층과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 설치되어, 액정 분자에 배향을 부여하는 배향 부여 성분을 함유하는 액정층을 갖고, 상기 액정층은, 상기 제1 절연층과 상호작용을 발휘하는 흡착 부위를 2개 이상 구비하는 배향 부여 화합물을 함유하는 액정 조성물로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자이다.

Description

액정 표시 소자

본 발명은, 액정 표시 소자에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 패널이나 액정 디스플레이 등의 액정 표시 소자는, 액정 분자의 배열 상태를 전기장 등의 외부 자극에 의해 변화시키고, 이에 수반하는 광학 특성의 변화를 표시에 이용하고 있다. 이러한 액정 표시 소자는, 2매의 투명 기판의 간극에 액정 분자가 충전된 상태의 구성을 하고 있고, 당해 액정 분자와 맞닿는 기판의 표면에는 액정 분자를 미리 특정 방향으로 배열시키기 위한 배향막을 형성하고 있는 것이 일반적이다.

그러나, 액정 표시 소자의 제조 공정에 있어서 배향막 표면에 생긴 흠집이나 먼지가 원인으로 배향 결함이 발생하는 문제나 기판 사이즈의 대형화에 수반하여, 기판 전면에 걸쳐, 또한 장기간 균일한 배향을 얻기 위한 배향막의 설계 및 관리가 곤란해진다는 문제가 있다.

이에, 최근, 액정 분자의 배향을 제어하는 자발 배향재를 포함하는 액정 조성물을 액정층에 이용함으로써, 배향막을 필요로 하지 않는 액정 표시 소자의 개발이 요구되고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에서는, 액정 분자와의 상호작용이 비교적 약한 라우릴아크릴레이트 대신에, 옥틸기를 구비한 높은 직선성을 나타내는 단관능의 비페닐모노머와, 스테아릴기를 구비한 낮은 직선성을 나타내는 2관능의 비페닐모노머를 포함하는 액정 조성물에 의해, 전압 유지율의 저하를 억제하는 자발 배향재를 포함하는 액정 조성물이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 2에서는, 배향막 대신에 액정 분자의 배향을 제어하는 중합성 자기 배향 첨가제를 포함하는 액정 조성물에 대해 여러 가지 개시되어 있고, 네마틱 LC 매체와, 중합성 자기 배향 첨가제와, 필요에 따라 중합성 화합물을 포함하는 액정 조성물을 배향층 없는 시험 셀 중에 충전하면, 기판 표면에 관해 자발적인 호메오트로픽(수직) 배향을 갖는 것 및 이 수직 배향은, 투명점까지 계속 안정되어, 형성한 VA셀을, 전압 인가에 의해 가역적으로 전환할 수 있다고 기재하고 있다.

미국 특허 공개 2017-0123275호 공보 일본국 특허 공표 2015-168826호 공보

그러나, 상기 특허문헌 1에서 나타내는 알킬쇄가 길고 비페닐 골격을 구비한 소수성의 모노머를 2종 포함하는 조성물은, 한 쌍의 기판 사이에 충전된 액정층의 액정 분자와의 상호작용은 라우릴아크릴레이트보다 강해진다고 생각되지만, 기판에 대한 흡착력이 낮은 것에 기인하여, 중합성 자기 배향 첨가제 자체가 기판에 고정화되어 있지 않기 때문에 액정 분자의 배향 방향을 규제할 수 없다는 문제가 생긴다.

또, 특허문헌 2에서는, 수산기 등의 흡착기를 구비한 중합성 자기 배향 첨가제를 사용하고 있기 때문에, 기판에 대한 흡착력은 상기 특허문헌 1의 모노머보다 높다고 생각된다. 그러나, 중합성 자기 배향 첨가제의 기판에 대한 흡착력이 너무 높으면, 중합성 자기 배향 첨가제가 기판 상에 균일하게 전개되지 않기 때문에 배향 불균일이 발생한다는 문제가 생긴다.

또, 특허문헌 1 및 2에서는, 기판에 대해 직접 상호작용하는 중합성 자기 배향 첨가제가 기재되어 있는데, 기판 표면의 요철이나 기판 표면의 오버코트층과의 상호작용을 고려하고 있지 않기 때문에 오버코트층 상에서 배향 불균일이 발생한다는 문제가 생긴다.

따라서 본 발명이 해결하려는 과제는, 절연층, 특히 유기 절연층에 대한 수직 배향성이 우수한 액정 표시 소자를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들이 예의 검토한 결과, 제1 기판 및 상기 제1 기판과 대향하여 설치된 제2 기판과, 상기 제1 기판 상에 설치된 제1 절연층 및 제1 전극층과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 설치되며, 또한 상기 제1 절연층과 상호작용을 발휘하는 흡착 부위를 2개 이상 구비한 화합물을 포함하는 액정층을 구비한 액정 표시 소자에 의해, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본원 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명에 따른 액정 표시 소자는, 높은 상용성과 액정 분자에 대한 우수한 수직 배향성을 나타낸다.

본 발명에 따른 액정 표시 소자는, 기판에 대해 우수한 전개성(젖음 확산성)을 나타낸다.

본 발명에 따른 액정 표시 소자는, 배향 불균일이 없거나 또는 배향 불균일을 저감할 수 있다.

도 1은, 수직 전계형의 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 도 1에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)의 II선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도이다.
도 3은, 도 2의 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)의 변형예이다.
도 4는, 도 2에 있어서의 III-III선 방향으로 도 1에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도이다.
도 5는, 도 4에 있어서의 IV선으로 둘러싸인 영역을 확대한 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 6은, 도 4의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 바람직한 수직 전계형의 액정 표시 소자의 단면도를 나타낸다.
도 8은, 본 실시예의 실험 데이터를 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 실시예의 실험 결과를 나타내는 화상이다.

본 발명의 제1은, 제1 기판 및 상기 제1 기판과 대향하여 설치된 제2 기판과, 상기 제1 기판 상에 설치된 제1 절연층 및 제1 전극층과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 설치되며, 액정 분자에 배향을 부여하는 배향 부여 성분을 함유하는 액정층을 갖고, 상기 액정층은, 상기 제1 절연층과 상호작용을 발휘하는 흡착 부위를 2개 이상 구비하는 배향 부여 화합물을 함유하는 액정 조성물로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자이다.

액정층 중에 포함되는 배향 부여 성분은, 액정층을 구성하는 액정 분자의 배향을 제어할 수 있기 때문에, 종래, 액정 분자를 일정 방향으로 배열시키기 위해서 사용되고 있었던 배향막(러빙 배향막, 광 배향막) 등의 대신이나 배향막과 병용하여 사용함으로써, 전압 무인가 상태에 있어서의 액정 분자의 배향 방향을 일정 방향으로 규제하는 효과를 향상시킬 수 있다. 또, 상기 배향 부여 성분을 함유하는 액정층은, 예를 들면 SiNx나 오버코트층 등의 절연층과 상호작용을 발휘하는 흡착 부위를 2개 이상 구비하며, 또한 액정 분자를 일정 방향으로 배열시키는 배향 부여 화합물을 포함하는 액정 조성물로 형성되어 있기 때문에, 당해 배향 부여 성분이 절연층에 대해 다점에서 상호작용을 하는 것에 기인하여, 기판에 대한 고정력이 향상되기 때문에 액정 분자에 대한 배향 규제력이 보다 커진다.

이하, 도면에 의거하여 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 전체상을 설명한 후, 각 구성 요소에 대해 상세하게 설명한다. 도 1~도 6은 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 바람직한 일례로서, 수직 전계형 액정 표시 소자에 대해 설명하는데 이것에 한정되는 일은 없다.

도 1은, 수직 전계형의 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 또, 도 1에서는, 설명을 위해서 편의상 각 구성 요소를 이격하여 기재하고 있다. 도 2 및 도 3은, 당해 도 1에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)(또는 박막 트랜지스터층(3)이라고도 칭한다.)의 II선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도이다. 도 3은, 도 2의 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)의 변형예이다. 도 4는, 도 2에 있어서의 III-III선 방향으로 도 1에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도이다. 도 5는, 도 4의 IV의 영역인 박막 트랜지스터의 일양태를 나타내는 도면이다. 도 6은, 도 4에 기재된 액정 표시 소자의 단면도의 변형예를 나타내는 도면이며, 이른바 컬러 필터 온 어레이의 구조를 나타내는 도면이다.

이하, 도 1~도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 수직 전계형의 액정 표시 소자를 설명한다.

본 발명에 따른 액정 표시 소자(10)의 구성은, 한쪽의 면 상에 제1 편광층(1)을 구비하고, 다른 쪽의 면 상에 화소 전극 및 각 화소에 구비한 상기 화소 전극을 제어하는 박막 트랜지스터를 형성한 전극층(3)을 포함하는 제1 기판(2)과, 한쪽의 면 상에 제2 편광층(8)을 구비하고, 다른 쪽의 면 상에 (투명)전극층(3')(또는 공통 전극층(3')이라고도 칭한다.) 및 컬러 필터(6)를 구비한 제2 기판(7)과, 상기 제1 기판(2)과 제2 기판(7) 사이에 협지된 액정층(5)(액정 분자에 배향을 부여하는 배향 부여 화합물을 함유하는 액정 조성물로 형성된다)을 갖는다. 또, 도 1에 기재된 액정 표시 소자는, 액정층(5) 중의 액정 분자가 전압 무인가 시의 액정 분자의 장축 방향이 상기 기판(2, 7)에 대해 대략 수직으로 배향하고, 또한 전압 인가 시의 액정 분자의 장축 방향이 상기 기판(2, 7)에 대해 대략 평행하게 배향하는 형태이며, 전압에 응답하여 액정 분자의 장축 방향을 가역적으로 제어하는 액정 표시 소자이다. 또, 본 발명에 따른 배향 부여 화합물 및 상기 배향 부여 성분은, 상기 제1 기판(2) 및/또는 상기 제2 기판(7)에 대해, 대략 수직 방향의 배향을 상기 액정층 중의 액정 분자에 부여하는 역할을 갖는다. 즉, 액정층 중의 배향 부여 화합물 또는 상기 배향 부여 성분은, 흡착 부위를 구비하고 있기 때문에 액정층의 계면 근방에 안정되게 존재할 수 있고, 또, 전압 무인가 시에는 배향 부여 화합물 또는 상기 배향 부여 성분에 의해 액정 분자를 제1 기판(2) 및/또는 상기 제2 기판(7)에 대해, 대략 수직 방향으로 배향시킨다. 그 결과, 배향층이 불필요한 액정 표시 소자를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액정층(5)에 인접하며, 또한 당해 액정층(5)을 구성하는 액정 조성물과 직접 접하도록 배향층(도시하지 않음)을 전극(층)(3) 또는 공통 전극층(3')의 표면 중 적어도 한쪽에 필요에 따라 형성해도 된다. 즉, 상기 배향층(4)은, 액정층(5)과 전극층(3') 사이 또는 상기 배향층(4)은, 액정층(5)과 전극층(3) 사이 중 한쪽에 설치해도 된다.

배향막과 본 발명의 배향 부여 성분을 병용함으로써, 전압 무인가 상태에 있어서의 액정 분자의 배향 방향을 일정 방향으로 규제하는 효과를 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 액정 표시 소자(10)의 바람직한 형태 중 하나는, 제1 편광층(1), 제1 기판(2), 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3), 배향 부여 성분을 포함하는 액정층(5), 투명 전극(층)(3'), 컬러 필터(6), 제2 기판(7) 및 제2 편광층(8)이 순차적으로 적층되어 있다.

또, 후술하는 도 6에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터(6)는, 제1 기판 상의 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)에 설치해도 된다.

또, 도 1에 있어서의 화살표는 액정 표시 소자에 장착되는 백 라이트로부터의 광의 방향을 나타낸다. 화살표의 앞이 이른바 시각측에 상당한다.

도 2는, 전극층(3)의 한 화소의 전극, 이른바 화소 전극(21)의 형상의 일례로서 "」"형(역L자형)을 나타낸 도면이여, 도 1에 있어서의 기판(2) 상에 형성된 전극층(3)의 II선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도이다.

도 2에 있어서, 화소 전극(21)은 표시 화소마다 배치되고, 슬릿형상의 개구부가 형성되어 있다. 공통 전극과 화소 전극은, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide)에 의해 형성된 투명 전극이며, 전극층(3)은, 액정 표시 소자의 표시부에 있어서, 복수의 표시 화소가 배열하는 행을 따라 연장되는 게이트 버스 라인(26)(GBL1, GBL2…GBLm)과, 복수의 표시 화소가 배열하는 열을 따라 연장되는 소스 버스 라인(25)(SBL1, SBL2…SBLm)과, 게이트 버스 라인(26)과 소스 버스 라인(25)이 교차하는 위치 근방에 화소 스위치로서 박막 트랜지스터(도 4의 IV의 영역)를 구비하고 있다. 또, 당해 박막 트랜지스터의 게이트 전극(28)은 대응하는 게이트 버스 라인(26)과 전기적으로 접속되어 있고, 당해 박막 트랜지스터의 소스 전극(27)은 대응하는 소스 버스 라인(25)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 박막 트랜지스터의 드레인 전극(24)은, 대응하는 화소 전극과 전기적으로 접속되어 있다.

본 발명에 따른 액정 표시 소자의 박막 트랜지스터를 포함하는 전극 구조의 적합한 일양태는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 기판(2)의 표면에 형성되어 있는 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)에 있어서, 주사 신호를 공급하기 위한 게이트 버스 라인(26)과 표시 신호를 공급하기 위한 소스 버스 라인(25)이 서로 교차하고 있으며, 또한 상기 복수의 게이트 버스 라인(26)과 복수의 소스 버스 라인(25)에 둘러싸인 영역에는, 화소 전극(21)이 매트릭스형상으로 형성되어 있다. 화소 전극(21)에 표시 신호를 공급하는 스위치 소자로서, 상기 게이트 버스 라인(26)과 상기 소스 버스 라인(25)이 서로 교차하고 있는 교차부 근방에 있어서, 소스 전극(27), 드레인 전극(24) 및 게이트 전극(28)을 포함하는 박막 트랜지스터가, 상기 화소 전극(21)과 인접하여 설치되어 있다. 또한, 상기 복수의 게이트 버스 라인과 복수의 소스 버스 라인에 둘러싸인 영역에는 각 화소마다 기록된 전위를 보존하는 스토리지 커패시터가 설치되어 있어도 된다.

또 도 2에 나타내는 바와 같이, 드레인 전극(24)이 접속되어 있는 박막 트랜지스터 부분(도 4의 IV의 영역)이나 화소 전극(21)(전극층(3))이 피복되어 있지 않은 화소의 가장자리 영역은 절연층(30)이 노출되어 있다. 특히, 액정층(5)과 맞닿는 배향막을 사용하지 않는 형태, 이른바 자발성 배향제라는 배향막 대신에 액정 분자를 일정 방향으로 배열시키기 위한 화합물(배향 부여 화합물)을 액정층에 첨가하는 형태에서는, 절연층(30)이나 요철이 있는 박막 트랜지스터가 직접 액정층(5)과 접한다. 그러나, ITO 전극과, 절연층(30)의 재질이 상이하기 때문에, 절연층(30)과 액정층(5)이 접하는 영역이나 요철이 있는 박막 트랜지스터의 영역에서는, 현저하게 자발성 배향제와의 밀착력이 저하되기 때문에, 자발성 배향제 자체가 기판에 대해 고정화되지 않고, 결과적으로 당해 영역에서는 액정 분자를 일정 방향(예를 들면, 기판에 대해 수직 방향)으로 배열할 수 없는 것에 기인하는 배향 불균일이 발생한다. 한편, 본 발명에서는, 1분자 중에 절연층(30)과 다점에서 고정화할 수 있는 흡착 부위를 구비한 배향 부여 화합물을 이용하고, 또한 절연층(30)과 다점에서 고정화한 상태로 배향 부여 성분을 형성하고 있기 때문에, 후술하는 도 4에 나타내는 바와 같이, 배향 부여 성분(4)이 요철이 있는 박막 트랜지스터나 절연층(30) 등을 균일하게 피복하고 있다고 생각되며, 실시예에서 나타내는 바와 같이, 절연층(30)과 액정층(5)이 접하는 영역이나 요철이 있는 박막 트랜지스터의 영역에서의 배향 불균일이 억제되어 있다고 생각된다. 또, 다점에서 고정화할 수 있는 흡착 부위를 구비한 배향 부여 화합물 또는 상기 배향 부여 성분은, 상기 제1 기판(2) 또는 상기 제2 기판(7)에 대해 대략 수직 방향의 배향을 액정 분자에 부여하는 것이 바람직하다.

전극층(3)은, 복수의 표시 화소를 구동하는 구동 수단으로서, 게이트 드라이버와 소스 드라이버를 구비하고 있으며, 상기 게이트 드라이버 및 상기 소스 드라이버는, 액정 표시부의 주위에 배치되어 있다. 또, 복수의 게이트 버스 라인은 게이트 드라이버의 출력 단자와 전기적으로 접속되고, 복수의 소스 버스 라인은 소스 드라이버의 출력 단자와 전기적으로 접속되어 있다.

게이트 드라이버는 복수의 게이트 버스 라인에 온(on) 전압을 순차적으로 인가하고, 선택된 게이트 버스 라인에 전기적으로 접속된 박막 트랜지스터의 게이트 전극에 온 전압을 공급한다. 게이트 전극에 온 전압이 공급된 박막 트랜지스터의 소스-드레인 전극 사이가 도통한다. 소스 드라이버는, 복수의 소스 버스 라인의 각각에 대응하는 출력 신호를 공급한다. 소스 버스 라인에 공급된 신호는, 소스-드레인 전극 사이가 도통한 박막 트랜지스터를 통해 대응하는 화소 전극에 인가된다. 게이트 드라이버 및 소스 드라이버는, 액정 표시 소자의 외부에 배치된 표시 처리부(제어 회로라고도 칭한다)에 의해 동작이 제어된다.

도 2에서는, 게이트 버스 라인(26)과 소스 버스 라인(25)에 둘러싸인 영역의 대략 전면에 "」"형으로 형성되어 있는데, 화소 전극의 형상은 이것에 한정되는 것이 아니며, 도 3에 나타내는 피쉬본 구조의 화소 전극이어도 된다.

도 3은, 전극층(3)의 한 화소의 화소 전극의 형상의 다른 일례로서 "피쉬본"형을 나타낸 도면이며, 도 1에 있어서의 기판(2) 상에 형성된 전극층(3)의 II선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도이다.

여기서, 상기한 화소 전극(21)으로서 미세 슬릿 전극을 이용하는 경우, 도 3에 나타내는 소위 피쉬본형 전극인 것이 배향 방위의 안정성의 점으로부터 바람직하다. 상기 피쉬본형 전극을 도 3에 의거하여 상세하게 설명하면, 상기 전극은 ITO 등의 투명 전극으로 구성되고, 그 전극 재료(ITO)의 일부를 빼낸 슬릿부(512c)가 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 장방형의 셀의 각 대향변의 중점을 연결하는 십자형상의 배골(背骨)이 되는 화소 간부(幹部) 전극(512a)에 대해, 적절한 간격으로 화소 지부(枝部) 전극(512b)을 배치함으로써, 화소 지부 전극(512b) 간에 배향 규제용 구조물로서의 슬릿부(512c)가 형성된다. 도 3의 양태에서는 화소 간부 전극(512a)으로부터 기울기 45° 방향으로 화소 지부 전극(512b)이 연장되어 슬릿부(512c)가 복수 형성되어 있고, 이들이 경사 시의 방위각 방향의 흐트러짐을 억제하는 보조적인 배향 제어 인자로서 기능한다. 화소 간부 전극(512a)의 표시용 화소 전극의 폭(d)은, 예를 들면 3~10μm, 바람직하게는 5~9μm, 더욱 바람직하게는 7μm 정도이다. 예를 들면, 화소 지부 전극(512b)의 전극 폭을 5μm로 하고, 이 화소 지부 전극(512b)을 8μm 피치로 배치함으로써, 슬릿부(512c)의 폭은 3μm가 된다. 도 3에서는, 화소 간부 전극(512a)과 화소 지부 전극(512b)은 45°의 각도를 가지면서, 화소 중앙을 대칭 중심으로 하여 90°씩 상이한 4방향으로 지부 전극이 연장된 구조를 갖고 있다. 또, 도 3에서는 박막 트랜지스터(513)를 갖고 있다.

액정 분자는 전압 인가에 의해 경사 배향하는데, 경사 배향의 방위가 이들의 4방향과 일치하도록 경사 배향하므로, 4분할된 도메인을 하나의 화소 내에 형성시켜 표시의 시야각을 넓게 할 수 있다.

도 3에서 나타내는 피쉬본 구조의 화소 전극의 형태에서도 마찬가지로, 슬릿부(512c)는 절연층이 노출되어 있기 때문에, 도 2에서 나타내는 전극의 구조와 마찬가지로, 액정층에 맞닿게 하여 액정 분자를 일정 방향으로 배열시키는 역할을 갖춘 배향막을 사용하지 않는 형태, 이른바 자발성 배향제라는 배향막 대신에 액정 분자를 일정 방향으로 배열시키기 위한 화합물(배향 부여 화합물)을 액정층에 첨가하는 형태에서는, 박막 트랜지스터(513)의 요철이나 ITO 전극과 절연층(30)의 재질의 차이에 의해, 기판에 대한 자발성 배향제의 밀착력이 저하하기 때문에, 당해 영역에서는 액정 분자를 일정 방향으로 배열할 수 없는 것에 기인하는 배향 불균일이 발생한다. 그러나, 본 발명에서는, 1분자 중에 절연층(30)과 다점에서 고정화할 수 있는 흡착 부위를 구비한 배향 부여 화합물을 이용하고, 또한 절연층(30)과 다점에서 고정화한 상태로 배향 부여 성분을 형성하고 있기 때문에, 절연층과 액정층이 접하는 영역이나 요철이 있는 박막 트랜지스터(513)의 영역에서의 배향 불균일이 억제되어 있다고 생각된다. 또, 다점에서 절연층에 대해 고정화할 수 있는 흡착 부위를 구비한 배향 부여 화합물 또는 상기 배향 부여 성분은, 기판에 대해 대략 수직 방향의 배향을 액정 분자에 부여하는 것이 바람직하다.

수직 배향형의 액정 표시 소자의 액정 패널부는, 공통 전극인 전극(3')(도시하지 않음)이 화소 전극(21)과 대향 이격되어, TFT와 대향하는 기판 상에 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)은 다른 기판 상에 형성되어 있다.

도 4는, 도 2에 있어서의 III-III선 방향으로 도 1에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도이다. 즉, 본 발명에 따른 액정 표시 소자(10)는, 제1 편광층(1)과, 제1 기판(2)과, 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)(또는 박막 트랜지스터층이나 화소 전극이라고도 칭한다)과, 액정층(5)에 포함되는 배향 부여 성분(4)과, 액정 조성물을 포함하는 액정층(5)과, 배향 부여 성분(4)과, (투명)전극(3')(공통 전극(3))과, 컬러 필터(6)와, 제2 기판(7)과, 제2 편광층(8)이 순차적으로 적층된 구성이다.

배향 부여 성분(4)은, 흡착 부위를 2 이상 갖는 배향 부여 화합물을 포함하는 액정 조성물로 형성된다. 또, 배향 부여 성분(4)은, 액정층(5)과, 당해 액정층(5)과 맞닿는 기판 표면의 전극층(3, 3')이나 절연층(도시하지 않음)의 계면에 존재한다고 생각된다. 또, 배향 부여 성분(4)은, 제1 기판(2) 및 제2 기판(7)의 최표면을 피복하고 있다.

본 발명에 있어서는, 도 4에 기재하는 바와 같이 박막 트랜지스터가 역스태거드형인 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있고, 게이트 버스 라인이나 소스 버스 라인 등은 금속막인 것이 바람직하고, 알루미늄 배선을 이용하는 경우가 특히 바람직하다. 또한, 게이트 버스 라인 및 데이터 버스 라인은 게이트 절연막을 개재하여 겹쳐져 있다.

본 발명에 있어서는, 박막 트랜지스터가 역스태거드형인 액정 표시 소자에 적합하게 사용할 수 있다. 역스태거드형의 박막 트랜지스터의 구조의 적합한 일양태는, 예를 들면, 도 5에서 나타내는 바와 같이, 기판(102) 상에 형성된 게이트 전극(111)과, 당해 게이트 전극(111)을 덮으며, 또한 상기 기판(102)의 대략 전면을 덮도록 설치된 게이트 절연층(112)과, 상기 게이트 전극(111)과 대향하도록 상기 게이트 절연층(112)의 표면에 형성된 반도체층(113)과, 상기 반도체층(113)의 한쪽의 측단부를 덮으며, 또한 상기 기판(102) 상에 형성된 상기 게이트 절연층(112)과 접촉하도록 설치된 드레인 전극(116)과, 상기 반도체층(113)의 다른 쪽의 측단부를 덮으며, 또한 상기 기판(102) 표면에 형성된 상기 게이트 절연층(112)과 접촉하도록 설치된 소스 전극(117)과, 상기 드레인 전극(116) 및 상기 소스 전극(117)을 덮도록 설치된 절연 보호층(118)을 갖고 있다. 게이트 전극(111)의 표면에 게이트 전극과의 단차를 없애는 등의 이유에 의해 양극 산화 피막(도시하지 않음)을 형성해도 된다. 또한, 본 명세서에 있어서의 「기판 상」이란, 기판과 직접 맞닿을 뿐만 아니라 간접적으로 맞닿는, 이른바 기판에 지지되어 있는 상태도 포함한다.

상기 반도체층(113)에는, 어모퍼스 실리콘, 다결정 폴리실리콘 등을 이용할 수 있는데, ZnO, IGZO(In-Ga-Zn-O), ITO 등의 투명 반도체막을 이용하면, 광 흡수에 기인하는 광 캐리어의 폐해를 억제할 수 있고, 소자의 개구율을 증대하는 관점으로부터도 바람직하다.

또한, 쇼트키 장벽의 폭이나 높이를 저감하는 목적으로 반도체층(113)과 드레인 전극(116) 또는 소스 전극(117) 사이에 오믹 접촉층을 설치해도 된다. 오믹 접촉층에는, n형 어모퍼스 실리콘이나 n형 다결정 폴리실리콘 등의 인 등의 불순물을 고농도로 첨가한 재료를 이용할 수 있다.

게이트 버스 라인(26)이나 소스 버스 라인(25), 공통 라인은 금속막인 것이 바람직하고, Al, Cu, Au, Ag, Cr, Ta, Ti, Mo, W, Ni 또는 그 합금이 보다 바람직하고, Al 또는 그 합금의 배선을 이용하는 경우가 특히 바람직하다. 또, 절연 보호층(118)은, 절연 기능을 갖는 층이며, 질화규소, 이산화규소, 규소산질화막 등으로 형성된다.

본 발명에 따른 액정 표시 소자의 바람직한 양태의 일례는, 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)이 형성되어 있는 기판과 동일한 기판측에 컬러 필터(6)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 당해 형태는, 일반적으로 컬러 필터 온 어레이(COA) 등으로 불리고 있다. 구체적인 구조에 대해 도 6을 이용하여 이하 설명한다. 도 6은, 도 2의 III-III선 방향으로 액정 표시 소자를 절단한 도 4의 단면도의 변형예이다. 당해 액정 표시 소자의 구성은, 배향 부여 성분(4), 박막 트랜지스터(20(111, 113, 116, 117)), 컬러 필터(6) 및 화소 전극(21)이 표면에 형성된 제1 기판(2)과, 배향 부여 성분(4) 및 공통 전극(22)이 표면에 형성된 제2 기판(7)이 상기 배향층끼리 마주 보도록 이격되어 있고, 이 공간에 액정 조성물을 포함하는 액정층(5)이 충전되어 있다. 또, 상기 제1 기판(2)의 표면의 일부에 박막 트랜지스터(20)나 게이트 절연막(112)이 형성되어 있고, 또한 당해 박막 트랜지스터(20)를 피복하도록 평탄막이기도 한 절연층(30)이 형성되어 있고, 당해 절연층(30) 상에 컬러 필터(6), 화소 전극(21) 및 배향 부여 성분(4) 순으로 적층되어 있다. 그 때문에, 도 5 등과는 달리, 제2 기판(7) 상에는 컬러 필터(6)가 존재하지 않는다.

또 액정 표시 소자는, 중앙부에 위치한 직사각형상의 표시 영역 R1과, 표시 영역 주연부를 따라 위치한 틀형상의 비표시 영역 R2를 갖고 있으며, 표시 영역 R1에 있어서, 적색, 녹색 또는 청색의 컬러 필터를 형성하고 있다. 보다 상세하게는 컬러 필터의 주연부가 신호선(데이터 배선이나 게이트 배선 등)에 겹쳐 배치되어 있다.

컬러 필터(6) 상에는, ITO(인듐·틴·옥사이드) 등의 투명한 도전막에 의해 형성된 복수의 화소 전극(21)이 설치되어 있다. 각 화소 전극(21)은 절연막(30) 및 각 컬러 필터에 형성된 스루홀(도시하지 않음)을 통해 대응하는 박막 트랜지스터에 접속되어 있다. 보다 상세하게는, 화소 전극(21)은, 상기한 컨택트 전극을 통해 박막 트랜지스터에 접속되어 있다. 화소 전극(21) 내 혹은 화소 전극(21) 외에는 기둥형상 스페이서(도시하지 않음) 등이 복수 개 배치되어 있어도 된다.

또, 당해 컬러 필터(6)는, 광의 누설을 방지하는 관점에서, 박막 트랜지스터 및 스토리지 커패시터에 대응하는 부분에 블랙 매트릭스(도시하지 않음)를 형성하는 것이 바람직하다.

도 6에서 나타내는 COA 구조의 형태에서도 마찬가지로, 사용하는 전극이 피쉬본 전극인 경우는, 슬릿부(512c)는 절연층(30)이나 컬러 필터(6)가 액정층(5)과 맞닿는 영역이며, 또 도 2에서 나타내는 전극의 구조의 경우에도 절연층(30)이나 컬러 필터(6)가 액정층(5)과 맞닿는다. 그 때문에, 액정 분자를 일정 방향으로 배열시키는 역할을 갖춘 배향막을 사용하지 않는 형태, 이른바 자발성 배향제라는 배향막 대신에 액정 분자를 일정 방향으로 배열시키기 위한 화합물(배향 부여 화합물)을 액정층에 첨가하는 형태에서는, 컬러 필터(6) 또는 절연층(30)과, ITO 전극의 재질의 차이나 컬러 필터 사이 또는 절연층(30)의 요철에 의해, 기판에 대한 자발성 배향제의 밀착력이 저하하기 때문에, 당해 영역에서는 액정 분자를 일정 방향으로 배열할 수 없는 것에 기인하는 배향 불균일이 발생한다. 그러나, 본 발명에서는, 1분자 중에 절연층(30)과 다점에서 고정화할 수 있는 흡착 부위를 구비한 배향 부여 화합물을 이용하고, 또한 절연층(30)과 다점에서 고정화한 상태로 배향 부여 성분을 형성하고 있기 때문에, 절연층과 액정층이 접하는 영역이나 요철이 있는 박막 트랜지스터의 영역에서의 배향 불균일이 억제되어 있다고 생각된다.

본 발명에 따른 COA 구조의 다른 실시형태를 도 7(a)~도 7(d)에 나타낸다. 이들 4개의 실시형태는, 특히 색변환시키는 이른바 컬러 필터(76)와 박막 트랜지스터를 포함하는 층(73)이 동일 기판 상에 형성되어 있는 형태를 나타낸다. 도 7(a)에 나타내는 형태는, 유리 기판(71) 상에 소정의 박막 트랜지스터 배선(74)(게이트 버스 라인이나 소스 버스 라인)을 제작하고, 그 후 컬러 필터(76)를 각 화소에 상당하도록 제작하고, 또한 그 위에 화소 전극(73)으로서의 ITO(72)를 형성한다. 그 때문에, 도 7(a)에 나타내는 형태는, 액정층(75)과 컬러 필터(76)가 직접 맞닿는 형태이다. 또한, 당해 화소 전극(73)에 있어서, 화소 전극의 ITO(72)와 박막 트랜지스터의 드레인 전극의 도통을 취하기 위한 컨택트홀도 형성하고 있는데, 본 도면에서는 기재를 생략하고 있다. 또한 액정층(75)의 두께를 유지하는 포토 스페이서도 화소 사이나 박막 트랜지스터 상에 배치하는 것이 바람직한데, 본 도면에서는 기재를 생략하고 있다. 또한, 대향 기판측에는, 화소 사이로부터의 광 누설을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(BM)층(78)을 설치하고 있다.

도 7(b)에 나타내는 형태는, 박막 트랜지스터 배선(74) 상에 형성된 컬러 필터(76)의 표면에 무기 절연막(77)인 SiNx를 형성하고, 컬러 필터(76)로부터 액정층(75)으로의 오염을 방지하는 형태를 나타내고 있다. 다른 점에서는 도 7(a)와 마찬가지이다.

도 7(c)에 나타내는 형태는, 컬러 필터(76) 상에 투명한 유기 절연막(77')을 형성하고, 도 7(b)와 마찬가지로 컬러 필터(76)로부터 액정층(75)으로의 오염을 방지하는 효과가 있다. 다른 점에서는 도 7(a)와 마찬가지이다.

도 7(d)에 나타내는 형태는, 박막 트랜지스터 배선(74) 상에 형성된 컬러 필터(76)와 함께 BM층을 형성한 실시형태를 나타내고 있다. 액정층(75)과 컬러 필터(76)가 직접 맞닿는 형태이다.

이들 예나 도 3에서 나타내는 바와 같이, 화소 전극 사이 및 피쉬본 전극의 슬릿부는 ITO로 덮이지 않기 때문에, 하지의 절연막이 최표면에 나타나고, 주입한 액정은 ITO면과 함께, 이들 절연막과도 직접 접촉한다. 그 때문에, 본 발명의 배향 부여 화합물은, 1분자 중에 절연층과 다점에서 고정화할 수 있는 흡착 부위를 복수 구비하고 있고, 또한 흡착 부위에는 중합성이 포함되어 있기 때문에, 배향 부여 화합물이 절연층과 다점에서 고정화한 상태로 층(또는 도메인)을 형성함으로써, 이들 절연막과의 흡착 정도가 높아져, 액정의 배향 정도를 향상시킬 필요가 있다. 이 형태에서는, 다점에서 절연층에 대해 고정화할 수 있는 흡착 부위를 구비한 배향 부여 화합물 또는 상기 배향 부여 성분은, 기판에 대해 대략 수직 방향의 배향을 액정 분자에 부여하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 절연층은, 제1 기판 상에 형성되어 있고, 필요에 따라 제2 기판 상에 제2 절연층을 형성해도 된다. 제1 기판 상에 형성되는 절연층을 제1 절연층, 제2 기판 상에 형성되는 절연층을 제2 절연층이라고 칭한다. 또, 당해 제1 절연층과 제2 절연층은 동일해도 되고 상이해도 된다.

본 발명에 따른 제1 절연층으로서는, 유기 절연층 또는 무기 절연층이 바람직하다. 또, 본 발명에 따른 제2 절연막도 마찬가지이다. 또한, 본 명세서에 있어서 절연층은, 제1 절연층과 제2 절연층의 총칭을 말하고, 편의상, 제1 기판에 형성되어 있는 절연층을 제1 절연층, 제2 기판 상에 형성되어 있는 절연층을 제2 절연층이라고 칭하고 있다.

상기 유기 절연층으로서는, 오버코트층 또는 컬러 필터층이 바람직하다. 본 명세서에 있어서의 오버코트층은, 절연 기능 외에 평탄화 기능 또는 하층의 보호 기능 중 어느 하나를 구비하고 있는 것이 바람직하고, 본 명세서에서는 유기 재료의 층을 오버코트층이라고 칭한다. 상기 오버코트층으로서는, 광학 이방성이 작고, 원하는 절연성과 높은 투명성을 구비하고 있으면 되고, 일반적으로 액정 표시 소자의 컬러 필터 등에 사용되는 오버코트층을 들 수 있다. 당해 오버코트층의 재료는, 광경화성 수지 또는 열경화성 수지를 들 수 있고, 구체적으로는, 아크릴계 수지, 페놀계 수지, 에폭시계 수지, 카르도계 수지, 비닐계 수지, 이미드계 수지, 노볼락계 수지 등의 단일층 또는 이들 층의 복수의 조합에 의한 적층 구조로 해도 된다.

본 발명에 따른 오버코트층의 평균 막두께는, 0.4μm~2.5μm의 범위 내인 것이 바람직하다.

상기 컬러 필터층은, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 광을 투과시키는 3개의 컬러 패턴과, 광 누설을 방지하며, 또한 인접하는 컬러 패턴끼리의 혼색을 방지하는 블랙 매트릭스를 포함하는 것이 바람직하다. 또, 상기 3색 컬러 패턴은 주기적으로 배열되어 있으며, 컬러 화상 표시의 단위인 1화소는, 복수의 부화소(서브 픽셀)로 구성되어 있다. 바람직한 1화소의 형태는, 적색 표시의 부화소(R)와, 청색 표시의 부화소(B)와, 녹색 표시의 부화소(G)의 3개의 부화소를 포함한다.

상기 컬러 필터층을 구성하는 화소를 형성하는 컬러 필터는, 적어도 3원색의 색채를 포함한다. 즉, 가색법에 의해 컬러 표시를 행하는 경우는, 적(R), 녹(G), 청(B)의 3원색이 선택되고, 감색법에 의해 컬러 표시를 행하는 경우는, 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y)의 3원색이 선택된다. 일반적으로는, 이들 3원색을 포함한 요소를 1단위로 하여 컬러 표시의 화소로 할 수 있다. 컬러 필터에는, 착색제에 의해 착색된 수지가 이용된다.

상기 컬러 필터층에 이용되는 착색제로서는, 유기 안료, 무기 안료, 염료 등을 적합하게 이용할 수 있고, 또한, 자외선 흡수제, 분산제, 레벨링제 등의 다양한 첨가제를 첨가해도 된다. 유기 안료로서는, 프탈로시아닌계, 아조레이크계, 축합 아조계, 퀴나크리돈계, 안트라퀴논계, 페릴렌계, 페리논계가 적합하게 이용된다.

상기 컬러 필터층에 이용되는 수지로서는, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, 젤라틴 등의 감광성 또는 비감광성의 재료가 바람직하게 이용되고, 착색제를 이들 수지 중에 분산 혹은 용해시켜 착색하는 것이 바람직하다. 감광성의 수지로서는, 광분해형 수지, 광가교형 수지, 광중합형 수지 등의 타입이 있고, 특히, 에틸렌 불포화 결합을 갖는 모노머, 올리고머 또는 폴리머와 자외선에 의해 라디칼을 발생시키는 개시제를 포함하는 감광성 조성물, 감광성 폴리아믹산 조성물 등이 적합하게 이용된다. 비감광성의 수지로서는, 상기의 각종 폴리머 등으로 현상 처리가 가능한 것이 바람직하게 이용되는데, 투명 도전막의 성막 공정이나 액정 표시 장치의 제조 공정에서 가해지는 열에 견딜 수 있는 내열성을 갖는 수지가 바람직하고, 또, 액정 표시 장치의 제조 공정에서 사용되는 유기 용제로의 내성을 갖는 수지가 바람직한 점에서, 폴리이미드계 수지가 특히 바람직하게 이용된다.

상기 컬러 필터층을 형성하는 방법으로서는, 예를 들면, 착색 페이스트를 기판 상에 도포·건조한 후에, 패터닝을 행하는 방법 등이 있다. 착색제를 분산 또는 용해시켜 착색 페이스트를 얻는 방법으로서는, 용매 중에 수지와 착색제를 혼합시킨 후, 쓰리(3)롤, 샌드 그라인더, 볼 밀 등의 분산기 중에서 분산시키는 방법 등이 있는데, 이 방법에 특별히 한정되지 않는다.

상기 착색 페이스트를 도포하는 방법으로서는, 흑색 페이스트의 경우와 마찬가지로, 디핑법, 롤코터법, 스피너법, 다이코팅법, 와이어 바에 의한 방법 등이 적합하게 이용되고, 이 후, 오븐이나 핫 플레이트를 이용하여 가열 건조(세미 큐어)를 행한다. 세미 큐어 조건은, 사용하는 수지, 용매, 페이스트 도포량에 따라 상이한데, 통상 60~200℃에서 1~60분 가열하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 하여 얻어지는 착색 페이스트 피막은, 수지가 비감광성의 수지인 경우는, 그 위에 포토레지스트의 피막을 형성한 후에, 또, 수지가 감광성의 수지인 경우는, 그대로 혹은 폴리비닐알코올 등의 산소 차단막을 형성한 후에, 노광·현상을 행한다. 필요에 따라, 포토레지스트 또는 산소 차단막을 제거하고, 또, 가열 건조(본 큐어)한다. 본 큐어 조건은, 수지에 따라 상이한데, 전구체로부터 폴리이미드계 수지를 얻는 경우에는, 통상 200~300℃에서 1~60분 가열하는 것이 일반적이다. 이상의 프로세스에 의해, 기판 상에 패터닝된 컬러 필터가 형성된다.

화면 안이나 토대 상에 형성되는 기둥 재료로서는, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, 젤라틴, 노볼락 수지와 나프토퀴논디아지드술폰산에스테르의 혼합물 등의 감광성 또는 비감광성의 수지 재료가 바람직하게 이용된다. 이들 수지 중에서도, 적층의 용이함으로부터 아크릴계 수지나 폴리이미드계 수지가 특히 바람직하게 이용된다. 감광성의 수지는, 네거티브형과 포지티브형의 2종류가 있는데, 본 발명에 있어서는 어느 것이어도 상관없다. 단, 기둥의 1개당 사이즈가 작은 경우(100μm² 이하)에는 패턴 형성의 용이함으로부터, 포지티브형인 편이 바람직하다. 한편 기둥 형성의 생산성의 점으로부터는 네거티브형인 편이 바람직하다. 네거티브형 재료로 스페이서를 포토리소그래피 가공할 때에 이용하는 포토마스크의 개구 영역은, 포지티브형에 비해 압도적으로 적어진다. 따라서 생산 시 포토마스크에 오염이 생겼을 때에도, 네거티브형용의 포토마스크의 경우에는 개구 영역에 오염이 생길 확률이 적어진다. 이와 같은 점으로부터, 기둥 형성의 생산성의 점으로부터 네거티브형이 바람직하다. 네거티브형 재료로서는 그 중에서도 아크릴계 재료가 바람직하다.

상기 오버코트층으로서는, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트와 디펜타에리스리톨펜타아크릴레이트의 혼합물(예를 들면, 「ARONIX(등록상표) M-403」, Toagosei Co., Ltd. 제조), 아크릴계 수지(예를 들면, 「OPTMER SS」, JSR Corporation 제조) 등을 들 수 있다.

상기 무기 절연층으로서는, 광학 이방성이 작아, 원하는 절연성을 구비하고 있으면 되고, 예를 들면, 산화실리콘층, 산화질화실리콘층, 질화실리콘층 등의 단일층 또는 이들 층의 복수의 조합에 의한 적층 구조로 해도 된다.

본 발명에 따른 배향 부여 성분을 포함하는 액정층은, 절연층과 상호작용을 발휘하는 흡착 부위를 2개 이상 구비하는 배향 부여 화합물을 함유하는 액정 조성물로 형성된다. 구체적으로는, 배향 부여 화합물과 1종 이상의 액정 화합물을 포함하는 조성물에 대해 UV 조사 등으로 배향 부여 화합물을 경화시킴으로써 배향 부여 성분을 형성한다. 또, 배향 부여 화합물은 절연층과 상호작용을 발휘하는 흡착 부위를 2개 이상 구비하기 때문에, 절연층, 전극층 등의 기판 표면의 부재와 다점에서 흡착한다. 상기 배향 부여 화합물과 1종 이상의 액정 화합물을 포함하는 조성물을 상기 액정 표시 소자의 전극 사이에 충전하면, 상기 배향 부여 화합물이 액정층과 절연층, 전극층 등의 기판 표면의 계면에 편재하고, 이 상태로 배향 부여 화합물을 UV 조사 등으로 경화시킴으로써 기판 표면이 배향 부여 성분으로 피복된다고 생각된다. 그 때문에, 본 발명에 따른 배향 부여 성분은, 층형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 당해 배향 부여 성분은, 기판 상의 전면을 피복하는 형태여도 되고 기판의 일부를 피복하는 형태여도 된다. 또, 다점에서 절연층에 대해 고정화할 수 있는 흡착 부위를 구비한 배향 부여 화합물 또는 상기 배향 부여 성분은, 기판에 대해 대략 수직 방향의 배향을 액정 분자에 부여하는 것이 바람직하다. 상기 오버코트층이나 컬러 필터와 배향 부여 화합물 또는 배향 부여 성분의 조합에 관해서는, 양쪽 소재의 중합성 기가 같고, 예를 들면 아크릴레이트계 수지의 오버코트층이나 컬러 필터와의 흡착력이 높다고 생각된다.

이하, 본 발명에 따른 배향 부여 화합물과 액정 화합물에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 2개 이상의 흡착 부위를 구비한 배향 부여 화합물은, 메소겐기와, 2개 이상의 흡착 부위를 갖는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 메소겐기와, 상기 메소겐기로부터 연신된 1 이상의 측쇄를 갖고, 상기 메소겐기 측으로부터 연신된 1 이상의 측쇄의 가지를 2개 이상 가지며, 또한 상기 측쇄 중에 2개 이상의 흡착 부위를 갖는 구조인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 배향 부여 화합물은, 액정 분자와 유사한 메소겐기와, 상기 메소겐기로부터 연신된 1 이상의 직선상 또는 분기상의 측쇄를 갖고, 당해 측쇄 중에, 2 이상의 흡착 부위와, 필요에 따라 액정 분자의 배향을 야기하는 굴곡기를 갖는 것이 바람직하다.

또 본 발명에 따른 흡착 부위는 절연층과 상호작용을 발휘하는 부위이며, 당해 흡착 부위는, 직접 흡착매와 흡착 가능한 흡착기와 중합하기 위한 중합성 기를 포함하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따른 2개 이상의 흡착 부위를 구비한 배향 부여 화합물의 특히 바람직한 형태는, 메소겐기와, 흡착기와, 중합성 기와, 굴곡기를 갖고, 흡착기와 중합성 기의 합계 수가 1분자당 2 이상이다.

본 발명에 따른 메소겐기는, 강직한 부분을 구비한 기, 예를 들면 환식 기를 1개 이상 구비한 것을 말하며, 환식 기를 2~4개 갖고 있는 것이 바람직하고, 필요에 따라 환식 기는 연결기로 연결되어 있어도 된다. 메소겐기는 액정층에 사용되는 액정 화합물과 유사한 골격인 것이 바람직하다.

또한, 본 명세서에 있어서 「환식 기」는, 구성하는 원자가 환상으로 결합한 원자단을 말하고, 탄소환, 복소환, 포화 또는 불포화 환식 구조, 단환, 2환식 구조, 다환식 구조, 방향족, 비방향족 등을 포함한다. 또, 환식 기는, 적어도 1개의 헤테로 원자를 포함해도 되고, 또한, 적어도 1개의 치환기(할로겐 원자, 반응성 관능기, 유기기(알킬, 아릴 등)에 의해 치환되어도 된다. 환식 기가 단환인 경우에는, 메소겐기는 2 이상의 단환을 포함하고 있는 것이 바람직하다.

본 명세서에서 말하는 「흡착 부위의 수」란, 절연층과 상호작용을 발휘하는 부위의 수를 말하며, 구체적으로는, 메소겐기와 결합하는 측쇄 중의 원자로부터 상기 측쇄 중의 어느 1개의 말단 원자까지 다다르는 동안에, 헤테로 원자와 결합한 1개의 탄소 원자의 합계 수가 2개째가 될 때까지 다다른 분자쇄의 가지 수, 메소겐기로부터 측쇄 중의 1개의 선단의 헤테로 원자까지의 측쇄의 가지 수, 또는 메소겐기로부터 헤테로 원자와 결합하는 1개의 선단의 원자까지의 측쇄의 가지 수의 어느 하나 중 가장 작은 수를 말한다.

본 명세서에서 말하는 「중합성 기의 수」는, 측쇄에 포함되는 하기 식 (P-1)~식 (P-7)로 표시되는 어느 하나의 기를 말하고, 이들 중합성 기도 흡착성을 나타낸다. 본 명세서에서 말하는 「흡착기의 수」는, 상기 흡착 부위의 수에서 상기 중합성 기의 수를 뺀 수를 말한다. 또, 「흡착 부위」를 간략하게 말하면, 중합성 기의 수와 흡착기의 수의 합계이다. 「흡착기의 수」를 간략하게 말하면, 메소겐기와 결합하는 측쇄 중에 포함되는 후술하는 일반식 (T)로 표시되는 기의 수를 말하고, 보다 상세하게는 메소겐기와 결합하는 측쇄 중에 포함되는 후술하는 일반식 (T-1-1)~(T-7-1)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개로 나타내어지는 기의 수를 말하고, 보다 구체적으로는, 측쇄의 말단의 -OH기, 측쇄의 말단의 -NH₂, 측쇄의 말단의 -CN기, 측쇄의 말단의 시클로카보네이트기 또는 측쇄 중에 포함되는 -C(=O)-(CH₂)z-C(=O)-기(z는 0~3의 정수이다.)의 수의 합계를 말한다.

예를 들면, 이하의 화합물의 흡착 부위의 수는 4이며, 하기 식 (P-1)을 포함하는 2개의 중합성 기와 2개의 흡착기를 갖는다. 또한, 다른 흡착 부위의 정의에서는, 하기의 좌측 아래의 측쇄부의 화학식에 나타내는 바와 같이, 메소겐기와 결합하는 탄소 원자로부터 말단 원자의 1개의 메틸기의 수소 원자까지 다다르는 동안에, 헤테로 원자와 결합한 1개의 탄소 원자의 합계 수가 2개째가 될 때까지 다다른 분자쇄의 가지 수는 검은 굵은선 중 1개이다(다른 말단 원자의 1개의 =CH₂의 수소 원자와 같은 가지가 된다). 또 하기의 좌측 아래의 측쇄부가 2개 있으므로 배향 부여 화합물의 흡착 부위는 2개 이상 존재하고, 또한, 하기의 우측 아래의 측쇄부의 화학식에 나타내는 바와 같이, 메소겐기와 결합하는 산소 원자로부터 어느 1개의 말단 원자인 수소 원자까지 다다르는 동안에, 헤테로 원자와 결합한 1개의 탄소 원자의 합계 수가 2개째가 될 때까지 다다른 분자쇄의 가지 수는 검은 굵은선과 흰 테두리선의 2개가 되기 때문에, 이 2개의 흡착 부위를 더하면, 합계 4개가 된다.

또, 예를 들면 이하와 같은 측쇄의 경우는, 흡착 부위 2개이다.

본 발명에 따른 중합성 기로서는, 이하의 식 (P-1) 내지 식 (P-7)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.

(식 중, R¹¹, R¹², R¹³, R¹⁴ 및 R¹⁵는 각각 독립적으로, 메틸기, 불소 원자 또는 수소 원자 중 어느 하나를 나타내고, m^r5 및 m^r6은 각각 독립적으로, 1 또는 2를 나타낸다.)

본 발명에 따른 흡착 부위의 수의 하한은, 2 이상이며, 3 이상이 바람직하고, 4 이상이 보다 바람직하다. 본 발명에 따른 흡착 부위의 수의 상한은, 10 이하인 것이 바람직하고, 8 이하인 것이 보다 바람직하다. 흡착 부위가 너무 많으면 액정 조성물 중에 있어서의 배향 부여 화합물의 상용성이 악화되어 석출된다. 한편, 흡착 부위가 너무 적으면 기판이나 절연층에 대한 고정력이 저감하기 때문에, 표시 불균일이 발생한다.

본 발명에 따른 흡착기의 수의 하한은, 1 이상이며, 2 이상이 바람직하고, 3 이상이 보다 바람직하다. 본 발명에 따른 흡착 부위의 수의 상한은, 8 이하인 것이 바람직하고, 7 이하인 것이 보다 바람직하다. 흡착기가 너무 많으면 액정 조성물 중에 있어서의 배향 부여 화합물의 상용성이 악화되어 석출된다. 한편, 흡착기가 너무 적으면 기판이나 절연층에 대한 고정력이 저감하기 때문에, 표시 불균일이 발생한다.

본 발명에 따른 중합성 기의 수의 하한은, 1 이상이며, 2 이상이 바람직하고, 3 이상이 보다 바람직하다. 본 발명에 따른 중합성 기의 수의 상한은, 8 이하인 것이 바람직하고, 6 이하인 것이 보다 바람직하다. 중합성 기가 너무 많으면 액정 조성물 중에 있어서의 배향 부여 화합물의 상용성이 악화되어 석출된다. 한편, 중합성 기가 너무 적으면 기판이나 절연층에 대한 고정력이 저감하기 때문에, 표시 불균일이 발생한다.

본 발명에 따른 흡착기는, 상기 중합성 기와는 상이한 기이며, 절연층과 상호작용을 발휘하는 기를 말한다. 구체적으로는, 본 발명에 따른 흡착기는, 기판, 막, 전극 등의 흡착매와 흡착하는 역할을 갖춘 기이다. 흡착은, 일반적으로, 화학 결합(공유 결합, 이온 결합 또는 금속 결합)을 만들어 흡착매와 흡착질 사이에서 흡착하는 화학 흡착, 또는 당해 화학 흡착 이외의 물리 흡착으로 분별되며, 본 명세서의 흡착은 화학 흡착 또는 물리 흡착 중 어느 것이어도 되는데, 물리 흡착에 의해 흡착매와 흡착하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 본 발명에 따른 흡착기는, 흡착매와 물리 흡착 가능한 기인 것이 바람직하고, 당해 흡착기는 분자간력에 의해 흡착매와 결합하는 것이 보다 바람직하다. 당해 분자간력에 의해 흡착매와 결합하는 형태로서는, 영구 쌍극자, 영구 사중극자, 분산력, 전하 이동력 또는 수소 결합 등의 상호작용에 의해 흡착매와 결합하고 있는 것을 들 수 있다. 본 발명에 따른 흡착기의 바람직한 형태로서는, 수소 결합에 의해 흡착매와 결합 가능한 형태를 들 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 흡착기가 수소 결합을 개재하는 플로톤의 도너 혹은 억셉터가 되어도 되고, 또 양쪽 모두여도 된다.

본 발명에 따른 흡착기는, 탄소 원자와 헤테로 원자가 연결된 원자단을 갖는 극성 요소를 포함하는 기인 것이 바람직하다. 본 명세서에서 말하는 극성 요소란, 탄소 원자와 헤테로 원자가 직접 연결된 원자단을 말한다. 상기 헤테로 원자로서는, N, O, S, P, B 및 Si로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 흡착 부위 2개 이상 갖는 화합물에 있어서, 흡착기는, 1분자 중에 1~8개 갖는 것이 바람직하고, 1~4개 갖는 것이 보다 바람직하고, 1~3개 갖는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 극성 요소의 종류는, 구체적으로는, 산소 원자를 포함하는 극성 요소(이하, 함산소 극성 요소), 질소 원자를 포함하는 극성 요소(이하, 함질소 극성 요소), 인 원자를 포함하는 극성 요소(이하, 함인 극성 요소), 붕소 원자를 포함하는 극성 요소(이하, 함붕소 극성 요소), 규소 원자를 포함하는 극성 요소(이하, 함규소 극성 요소) 또는 황 원자를 포함하는 극성 요소(이하, 함황 극성 요소)로 나타내어지는 부분 구조인 것이 바람직하고, 흡착능의 관점으로부터, 함질소 극성 요소, 함질소 극성 요소 또는 함산소 극성 요소가 보다 바람직하고, 함산소 극성 요소가 더욱 바람직하다.

상기 함산소 극성 요소로서는, 수산기(-OH), 알킬올기(-R^t-OH; R^t는 알킬렌기), 알콕시기(-OR; 단, R은 알킬기), 포르밀기(-CHO), 카르복실기(-COOH), 에테르기(-R^tOR^t'-; 단, R^t, R^t'는 알킬렌기 또는 알케닐렌기), 카르보닐기(-C(=O)-), 카르보닐옥시기(-C(=O)-O-), 카보네이트기(-O-C(=O)-O-) 및 에스테르기(-COOR^t'-; 단 R^t'는 알킬렌기 또는 알케닐렌기)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 기 또는 당해 기가 탄소 원자에 연결되어 있는 기인 것이 바람직하다.

상기 함질소 극성 요소로서는, 시아노기(-CN), 1급 아미노기(-NH₂), 2급 아미노기(-NH-), 3급 아미노기(-NRR'; 단, R, R'는 알킬기), 피리딜기, 카르바모일기(-CONH₂) 및 우레이도기(-NHCONH₂)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 기 또는 당해 기가 탄소 원자에 연결되어 있는 기인 것이 바람직하다.

상기 함인 극성 요소로서는, 포스피닐기(-CX₂-P(=O)H₂) 및 인산기(-CX₂-OP(=O)(OH)₂)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 기 또는 당해 기가 탄소 원자에 연결되어 있는 기인 것이 바람직하다.

상기 함붕소 극성 요소로서는, 붕산기(-B(OH)₂)가 탄소 원자에 연결되어 있는 기인 것이 바람직하다.

상기 함규소 극성 요소로서는, -Si(OH)₃기 또는 -Si(OR)(OR')(OR'')(단, R, R', R''는 알킬기)기가 탄소 원자에 연결되어 있는 기인 것이 바람직하다.

상기 함황 극성 요소로서는, 메르캅토기(-SH), 술피드기(-S-), 술피닐기(-S(=O)-), 술포닐기(-SO₂-), 술폰아미드기(-SO₂NH₂), 술포산기(-SO₃H) 및 술피노기(-S(=O)OH)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 기 또는 당해 기가 탄소 원자에 연결되어 있는 기인 것이 바람직하다.

그 때문에, 본 발명에 따른 흡착기는, 환식 기가 함산소 극성 요소를 구비한 기(이하, 함산소 환식 기), 환식 기가 질소 원자 극성 요소를 구비한 기(이하, 함질소 환식 기), 환식 기가 함인 극성 요소를 구비한 기(이하, 함인 환식 기), 환식 기가 함붕소 극성 요소를 구비한 기(이하, 함붕소 환식 기), 환식 기가 함규소 극성 요소를 구비한 기(이하, 함규소 환식 기), 환식 기가 함황 극성 요소를 구비한 기(이하, 함황 환식 기), 쇄식기가 함산소 극성 요소를 구비한 기(이하, 함산소 쇄식기), 쇄식기가 질소 원자 극성 요소를 구비한 기(이하, 함질소 쇄식기), 쇄식기가 함인 극성 요소를 구비한 기(이하, 함인 쇄식기), 쇄식기가 함붕소 극성 요소를 구비한 기(이하, 함붕소 쇄식기), 쇄식기가 함규소 극성 요소를 구비한 기(이하, 함규소 쇄식기) 및 쇄식기가 함황 극성 요소를 구비한 기(이하, 함황 쇄식기)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 기를 포함하는 것이 바람직하고, 흡착능의 관점으로부터 함산소 환식 기, 함황 환식 기, 함산소 쇄식기 및 함질소 쇄식기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 기를 포함하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 따른 흡착기로서는, 이하의 일반식 (T)로 표시되는 기가 바람직하다.

(상기 일반식 (T) 중, X^t1은, 탄소 원자수 1~18개의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, -NH₂ 또는 -Z^t2-O-R^t1기를 나타내고, 당해 알킬기 중의 수소 원자는 시아노기 또는 P^al-Sp^al-로 치환되어도 되고,

상기 R^t1은, 수소 원자, 탄소 원자수 1~5개의 알킬기 또는 Z^t1과 결합해도 되는 탄소 원자수 1~8개의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기 또는 Z^t1과 결합해도 되는 탄소 원자수 2~8개의 직쇄상 혹은 분기상의 알케닐렌기를 나타내고, 상기 Z^t2는, 단결합, 탄소 원자수 1~18개의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기 또는 탄소 원자수 2~18개의 직쇄상 혹은 분기상의 알케닐렌기를 나타내고, 당해 알킬렌기 또는 당해 알케닐렌기의 -CH₂-는 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -COO-, -C(=O)-, -OOC-로 치환되어도 되고,

Z^t1은, 단결합, 탄소 원자수 1~18개의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기 또는 탄소 원자수 2~18개의 직쇄상 혹은 분기상의 알케닐렌기를 나타내고, 당해 알킬렌기의 -CH₂-는 산소 원자가 직접 인접하지 않도록 -O-, -COO-, -C(=O)-, -OCO-로 치환되어도 되고, 또 X^t1이 -Z^t2-O-R^at기이며, 또한 R^at가 알킬렌기 또는 알케닐렌기인 경우, Z^t1의 수소 원자를 치환하여 R^t1과 결합해도 되고,

-W^t2-Any는, 단결합 또는 2가~4가의 유기기를 나타내고,

-W^t1-은, 단결합 또는 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기를 나타내고, 당해 알킬렌기의 -CH₂-는 산소 원자가 직접 인접하지 않도록 -O-, -COO-, -C(=O)-, -OCO-로 치환되어도 되고,

n^t1은 0 이상 4 이하의 정수를 나타내고,

m^t1은 1 이상 3 이하의 정수를 나타내고, 분자 내의 수소 원자는 P^al-Sp^al-로 치환되어도 되고, *는 결합손을 나타내고, 메소겐기, P^al-Sp^al-, 굴곡기 또는 스페이서기와 결합한다.)

상기 일반식 (T)에 있어서, P^al-Sp^al-은 중합성 기를 포함하는 기이며, P^al은, 상기 식 (P-1) 내지 식 (P-7)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 나타내고, Sp^al은 스페이서기를 나타낸다. 스페이서기는, 탄소 원자수 1~18개의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기 또는 단결합을 나타내고, 당해 알킬렌기의 -CH₂-는 산소 원자가 직접 인접하지 않도록 -O-, -COO-, -C(=O)-, -OCO-, -C=C-로 치환되어도 된다.

상기 일반식 (T)에 있어서, X^t1은 Z^t1과 결합하지 않는 형태(쇄식기)와, X^t1은 Z^t1과 결합하여 환을 형성하는 형태(환식 기)를 포함하고 있다.

상기 일반식 (T)는, 이하의 일반식 (T-1-1)~(T-7-1)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개인 것이 바람직하고, 이하의 일반식 (T-1-1), (T-2-1), (T-5-1), (T-6-1) 및 (T-7-1)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개인 것이 보다 바람직하고, 이하의 일반식 (T-1-1), (T-2-1), (T-5-1) 및 (T-6-1)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개인 것이 보다 바람직하다.

(상기 일반식 (T-1-1)~(T-7-1) 중, X^a 및 X^b는 각각 독립적으로, -O-, -S- 또는 CH₂-를 나타내고,

R^t5는, 탄소 원자수 1~8개의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 시아노화알킬기 또는 탄소 원자수 1~8개의 직쇄상 또는 분기상의 알콕시기를 나타내고, 이들 알킬기 중 적어도 2개 이상의 -CH₂-는 산소 원자가 직접 인접하지 않도록 -CH=CH-, -C≡C-, -O- 또는 -NH-로 치환되어도 되고,

Z^t3은, 단결합, 탄소 원자수 1~18개의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기 또는 탄소 원자수 2~18개의 직쇄상 혹은 분기상의 알케닐렌기를 나타내고, 당해 알킬렌기 또는 당해 알케닐렌기의 -CH₂-는 산소 원자가 직접 인접하지 않도록 -O-, -COO-, -C(=O)-, -OCO-로 치환되어도 되고,

-W^t2-Any는, 단결합 또는 1가~4가의 유기기를 나타내고,

-W^t1-은, 단결합 또는 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기를 나타내고,

nt1은 0 이상 4 이하의 정수를 나타내고,

mt1은 1 이상 3 이하의 정수를 나타내고, 분자 내의 수소 원자는 상기 중합성 기 P^al-Sp^al-로 치환되어도 되고, *는 결합손을 나타내고, 메소겐기, P^al-Sp^al-, 굴곡기 또는 스페이서기와 결합한다.)

상기 일반식 (T-1-1)~(T-4-1)에 있어서, X^a 또는 X^b 중 어느 하나가 -O-인 것이 바람직하고, X^a 및 X^b가 -O-인 것이 보다 바람직하다.

상기 일반식 (T-1-1)~(T-4-1)의 구체예로서는, 이하의 기를 들 수 있다.

(상기 식 중, R^c는, 수소 원자, 탄소 원자수 1~7개의 알킬기 또는 중합성 기 P^al-Sp^al-로 나타내어지고, 분자 내의 수소 원자는 상기 P^al-Sp^al-로 치환되어도 되고, *는 결합손을 나타내고, 메소겐기, P^al-Sp^al-, 굴곡기 또는 스페이서기와 결합한다.)

상기 일반식 (T-5-1)은, 일반식 (T-5-2)를 나타내는 것이 바람직하다.

(상기 일반식 (T-5-2) 중, W^t1은 상기 일반식 (T-5) 중의 W^t1과 같은 의미를 나타내고, R^t51 및 R^t52는 각각 독립적으로, 탄소 원자수 1~8개의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기 또는 시아노화알킬기를 나타내고, 이들 알킬기 중 적어도 2개 이상의 -CH₂-는 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -CH=CH-, -C≡C-, -O-, 또는 -NH-로 치환되어도 되고, R^c는, 수소 원자, 탄소 원자수 1~7개의 알킬기 또는 중합성 기 P^al-Sp^al-로 나타내어지고, n^t1, n^t2 및 n^t3은 각각 독립적으로 0 또는 1을 나타내고, 분자 내의 수소 원자는 P^al-Sp^al-로 치환되어도 된다.)

상기 일반식 (T-5-1)의 구체예로서는, 이하의 기를 들 수 있다.

(상기 식 중, R^c는, 수소 원자, 탄소 원자수 1~7개의 알킬기 또는 중합성 기 P^al-Sp^al-로 나타내어지고, 분자 내의 수소 원자는 상기 중합성 기 P^al-Sp^al-로 치환되어도 된다.)(*는 결합손을 나타내고, 메소겐기, 중합성 기 P^al-Sp^al-, 굴곡기 또는 스페이서기와 결합한다.)

상기 일반식 (T-6-1)의 구체예로서는, 이하의 예를 들 수 있다.

상기 일반식 (T-7-1)의 구체예로서는, 이하의 예를 들 수 있다.

(상기 식 중, R^c는, 수소 원자, 탄소 원자수 1~7개의 알킬기 또는 중합성 기 P^al-Sp^al-로 나타내어지고, 분자 내의 수소 원자는 상기 P^al-Sp^al-로 치환되어도 된다.)(*는 결합손을 나타내고, 메소겐기, P^al-Sp^al-, 굴곡기 또는 스페이서기와 결합한다.)

본 발명에 따른 배향 부여 화합물에 있어서, 흡착기에 포함되는 극성 요소나 중합성 기에 포함되는 극성 부분을 국재화시키는 형태가 바람직하다. 흡착기는 액정 조성물을 수직 배향시키기 위해서 중요한 구조이며, 흡착기와 중합성 기가 인접하고 있음으로써, 보다 양호한 배향성이 얻어지고, 또 액정 조성물로의 양호한 용해성을 나타낸다. 구체적으로는, 메소겐기의 동일 환 상에 중합성 기 및 흡착기를 갖는 형태가 바람직하다. 이 경우, 1 이상의 중합성 기 및 1 이상의 흡착기가 직접 또는 스페이서기를 통해 각각 동일 환 상에 결합하고 있는 형태와, 1 이상의 중합성 기 중 적어도 1개 또는 1 이상의 흡착기의 적어도 1개 중, 한쪽이 다른 쪽에 결합하고, 동일 환 상에 중합성 기 및 흡착기를 갖는 형태를 포함한다.

또, 본 발명에 따른 배향 부여 화합물에 있어서, P^al-Sp^al-의 1 이상의 수소 원자는, 흡착기에 치환되어도 된다. 이 경우의 바람직한 형태로서는, P^al 또는 필요에 따라 당해 중합성 기에 연결되는 Sp^al의 1 이상의 수소 원자가 흡착기로 치환되어 있는 형태를 들 수 있고, 보다 바람직한 형태로서는, P^al-Sp^al- 중의 1 이상의 수소 원자가 상기 일반식 (T)로 나타내어지는 흡착기로 치환되어 있는 형태를 들 수 있다.

예를 들면, 흡착기와 중합성 기가 연결된 적합한 형태로서는, 이하의 식 (T-1-1.1), (T-6-1.1) 또는 (T-5-1.1)을 들 수 있다.

(상기 식 중, R^t11a, R^t16a 및 R^t151a는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소 원자수 1~3의 알킬기를 나타내고, R^t151b 및 R^t151c는 각각 독립적으로, 탄소 원자수 1~3의 알킬기, 탄소 원자수 1~3의 시아노화알킬기를 나타내고,

X^a 및 X^b는, -O-, -S- 또는 -CH₂-를 나타내고,

L^t151a 및 L^t151b는 각각 독립적으로, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 비닐리덴기, 비닐렌기, 이소프로페닐렌기 또는 에틸리덴기를 나타내고,

n^t11c, n^t151c, n^t16c, n^t151d, n^t151e, n^t151f 및 n^t151g는 각각 독립적으로, 0 또는 1을 나타내고, n^t11a, n^t11b, n^t16a, n^t16b, n^t151a 및 n^t151b는 각각 독립적으로, 1~11의 정수를 나타내고, *는 메소겐기로의 결합손을 나타낸다.)

상기 식 (T-1-1.1)에 있어서, X^a 또는 X^b 중 어느 한쪽이 -O-인 것이 바람직하고, X^a 및 X^b가 -O-인 것이 보다 바람직하다.

상기 식 (T-5-1.1)에 있어서, L^t151a 및 L^t151b는 각각 독립적으로, 메틸렌기, 에틸렌기, 비닐리덴기, 비닐렌기, 이소프로페닐렌기 또는 에틸리덴기가 바람직하다.

상기 식 (T-1-1.1), (T-6-1.1) 및 (T-5-1.1)에 있어서,

n^t11a, n^t11b, n^t16a, n^t16b, n^t151a 및 n^t151b는 각각 독립적으로, 1~8의 정수인 것이 바람직하고, 1~5의 정수인 것이 보다 바람직하다.

「굴곡기」

본 발명에 따른 굴곡기는, 액정 분자의 배향을 유도하는 기능을 갖고 있고, 직쇄상 혹은 분기상의 탄소 원자수 1~20의 알킬렌기를 나타내는 것이 바람직하고, 직쇄상의 탄소 원자수 1~20의 알킬렌기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 직쇄상의 탄소 원자수 2~15의 알킬렌기를 나타내는 것이 보다 바람직하다. 또, 당해 알킬렌기 중의 1개 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-는, 각각 독립적으로, -CH=CH-, -C≡C-, -O-, -CO-, -COO- 또는 -OCO-에 의해 치환되어 있어도 된다.

배향 부여 화합물이 액정층에 대해 이른바 양친매성을 구비하고 있는 관점으로부터 상기 굴곡기는, 메소겐기에 결합하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 배향 부여 화합물에 있어서, 상기 굴곡기는, 1~6개 갖는 것이 바람직하고, 1~4개 갖는 것이 보다 바람직하고, 1~3개 갖는 것이 더욱 바람직하다.

상기 배향 부여 화합물에 있어서, 액정층과 친화되기 어려운 흡착기나 중합성 기 등의 극성부와, 액정층과 친화되기 쉬운 메소겐기나 굴곡기 등의 비극성부는, 분자 내에서 편재하고 있는 것이 바람직하고, 이른바 액정층에 대해 양친매성을 나타내는 것이 바람직하다. 그러기 위해서, 본 발명에 따른 배향 부여 화합물은, 메소겐기의 한쪽의 단부에 액정 분자를 배향시키는 굴곡기를 갖고, 메소겐기의 다른 쪽의 단부에 중합성 기 및 흡착기를 갖는 구조가 바람직하다. 액정층과 기판의 계면 근방에서는 계면 자유 에너지가 높아지기 때문에, 액정층에 대해 친화성이 있는 비극성부와, 액정층에 대해 친화성이 낮은 극성부를 1분자 내에 갖는 물질이 계면 상에 배열됨으로써, 계면 자유 에너지를 저하시킨다고 생각된다.

본 발명의 액정 조성물에 있어서의 배향 부여 화합물의 함유량의 하한은, 0.02질량%가 바람직하고, 0.03질량%가 바람직하고, 0.04질량%가 바람직하고, 0.05질량%가 바람직하고, 0.06질량%가 바람직하고, 0.07질량%가 바람직하고, 0.08질량%가 바람직하고, 0.09질량%가 바람직하고, 0.1질량%가 바람직하고, 0.12질량%가 바람직하고, 0.15질량%가 바람직하고, 0.17질량%가 바람직하고, 0.2질량%가 바람직하고, 0.22질량%가 바람직하고, 0.25질량%가 바람직하고, 0.27질량%가 바람직하고, 0.3질량%가 바람직하고, 0.32질량%가 바람직하고, 0.35질량%가 바람직하고, 0.37질량%가 바람직하고, 0.4질량%가 바람직하고, 0.42질량%가 바람직하고, 0.45질량%가 바람직하고, 0.5질량%가 바람직하고, 0.55질량%가 바람직하다. 본 발명의 액정 조성물에 있어서의 일반식 (I)로 표시되는 중합성 화합물의 함유량의 상한은, 2.5질량%가 바람직하고, 2.3질량%가 바람직하고, 2.1질량%가 바람직하고, 2질량%가 바람직하고, 1.8질량%가 바람직하고, 1.6질량%가 바람직하고, 1.5질량%가 바람직하고, 1질량%가 바람직하고, 0.95질량%가 바람직하고, 0.9질량%가 바람직하고, 0.85질량%가 바람직하고, 0.8질량%가 바람직하고, 0.75질량%가 바람직하고, 0.7질량%가 바람직하고, 0.65질량%가 바람직하고, 0.6질량%가 바람직하고, 0.55질량%가 바람직하고, 0.5질량%가 바람직하고, 0.45질량%가 바람직하고, 0.4질량%가 바람직하다.

본 발명에 따른 배향 부여 화합물의 특히 적합한 구체예는, 이하의 일반식 (al-1-1)로 표시되는 화합물이다.

(상기 일반식 (al-1-1) 중, R^al3은 탄소 원자수 1~12의 직쇄상의 알킬기를 나타내고, 당해 알킬기에 있어서, 1개 또는 인접하지 않는 2개 이상의 -CH₂-는, -O- 또는 -CH=CH-로 치환되어도 되고,

L^al5, L^al6, L^al7 및 L^al8은 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소 원자수 1~12개의 알킬기, 할로겐 원자 또는 상기 P^al-Sp^al-을 나타내고, 당해 알킬기에 있어서, 1개 또는 인접하지 않는 2개 이상의 -CH₂-는, -O- 또는 -CH=CH-로 치환되어도 되고,

환 A^al3은, 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌을 나타내고,

R^ala 또는 R^alb는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 상기 P^al-Sp^al-을 나타내고, R^ala 또는 R^alb 중 적어도 1개가 상기 P^al-Sp^al-을 나타내고,

Z^al3은, 단결합, -CH₂-CH₂-, -CH₂-O- 또는 O-CH₂-를 나타내고,

R^al4는, 상기 일반식 (T)로 표시되는 흡착기를 나타내고,

p^al3 및 p^al4는 각각 독립적으로, 0 또는 1을 나타낸다.)

상기 일반식 (al-1-1)에 있어서, L^al7 및 L^al8의 한쪽이, 탄소 원자수 1~5개의 알킬기를 나타내는 것이 바람직하다.

상기 일반식 (al-1-1)에 있어서, R^ala 및 R^alb는 P^al-Sp^al-을 나타내는 것이 바람직하다.

상기 일반식 (al-1-1)에 있어서, R^al4는, 상기 일반식 (T-1-1)~(T-7-1) 또는 식 (T-1-1.1), (T-6-1.1) 또는 (T-5-1.1)이 바람직하다.

본 발명에 따른 액정 조성물은 비중합성 액정 화합물을 포함하고, 당해 비중합성 액정 화합물은, 제1 성분으로서, 유전적으로 거의 중성인 화합물(Δε의 값이 -2~2)인 일반식 (L)로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 함유하는 것이 바람직하다.

상기 일반식 (L)로 표시되는 화합물은, 이하와 같다.

(식 중, R^L1 및 R^L2는 각각 독립적으로 탄소 원자수 1~8의 알킬기를 나타내고, 그 알킬기 중의 1개 또는 비인접하는 2개 이상의 -CH₂-는 각각 독립적으로 -CH=CH-, -C≡C-, -O-, -CO-, -COO- 또는 -OCO-에 의해 치환되어 있어도 되고,

n^L1은 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,

A^L1, A^L2 및 A^L3은 각각 독립적으로

(a) 1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 된다.)

(b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH=는 -N=으로 치환되어도 된다.) 및

(c) 나프탈렌-2,6-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기(나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH=는 -N=으로 치환되어도 된다.)

로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기를 나타내고, 상기의 기 (a), 기 (b) 및 기 (c)는 각각 독립적으로 시아노기, 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어 있어도 되고,

Z^L1 및 Z^L2는 각각 독립적으로 단결합, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -OCF₂-, -CF₂O-, -CH=N-N=CH-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-를 나타내고,

n^L1이 2 또는 3이며 A^L2가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되고 상이해도 되고, n^L1이 2 또는 3이며 Z^L2가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되고 상이해도 된다.)

상기 일반식 (L)로 표시되는 화합물은, 이하의 식 (L-1)~(L-13)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.

(식 중, R^L1 및 R^L2는 각각 독립적으로, 일반식 (L)과 같은 의미를 나타내고, A^L1 및 A^L7은 각각 독립적으로, 일반식 (L)과 같은 의미를 나타내는데, A^L1 및 A^L2 상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, Z^L1은 일반식 (L)에 있어서의 Z^L2와 같은 의미를 나타내고, X^L1 및 X^L2는 각각 독립적으로 불소 원자 또는 수소 원자를 나타낸다.)

본 발명에 따른 액정 조성물은 비중합성 액정 화합물을 포함하고, 당해 비중합성 액정 화합물은, 제2 성분으로서, 유전적으로 양인 화합물(Δε이 2보다 크다.)인 일반식 (J)로 표시되는 화합물 및/또는 유전적으로 음인 화합물(Δε의 부호가 음이며, 그 절대값이 2보다 크다.)인 일반식 (N-1)~(N~3)으로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 함유하는 것이 바람직하다.

상기 유전적으로 양인 화합물(Δε이 2보다 크다.)인 일반식 (J)로 표시되는 화합물은, 이하와 같다.

(식 중, R^J1은 탄소 원자수 1~8의 알킬기를 나타내고, 그 알킬기 중의 1개 또는 비인접하는 2개 이상의 -CH₂-는 각각 독립적으로 -CH=CH-, -C≡C-, -O-, -CO-, -COO- 또는 -OCO-에 의해 치환되어 있어도 되고,

n^J1은, 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,

A^J1, A^J2 및 A^J3은, 각각 독립적으로,

로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기를 나타내고, 상기의 기 (a), 기 (b) 및 기(c)는 각각 독립적으로 시아노기, 불소 원자, 염소 원자, 메틸기, 트리플루오로메틸기 또는 트리플루오로메톡시기로 치환되어 있어도 되고,

Z^J1 및 Z^J2는, 각각 독립적으로, 단결합, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -COO-, -OCO- 또는 -C≡C-를 나타내고,

n^J1이 2, 3 또는 4이며 A^J2가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되고 상이해도 되고, n^J1이 2, 3 또는 4이며 Z^J1이 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되고 상이해도 되고,

X^J1은, 수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 플루오로메톡시기, 디플루오로메톡시기, 트리플루오로메톡시기 또는 2,2,2-트리플루오로에틸기를 나타낸다.)

상기 유전적으로 음인 화합물(Δε의 부호가 음이며, 그 절대값이 2보다 크다.)인 일반식 (N-1)~(N-3)으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상은, 이하와 같다.

(상기 식 중, R^N11, R^N12, R^N21, R^N22, R^N31 및 R^N32는, 각각 독립적으로, 탄소 원자수 1~8의 알킬기를 나타내고, 그 알킬기 중의 1개 또는 비인접하는 2개 이상의 -CH₂-는 각각 독립적으로 -CH=CH-, -C≡C-, -O-, -CO-, -COO- 또는 -OCO-에 의해 치환되어 있어도 되고,

A^N11, A^N12, A^N21, A^N22, A^N31 및 A^N32는, 각각 독립적으로,

(b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH=는 -N=으로 치환되어도 된다.)

(c) 나프탈렌-2,6-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기(나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않은 2개 이상의 -CH=는 -N=으로 치환되어도 된다.) 및

(d) 1,4-시클로헥세닐렌기

로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기를 나타내고, 상기의 기 (a), 기 (b), 기 (c) 및 기(d)는 각각 독립적으로, 시아노기, 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어 있어도 되고,

Z^N11, Z^N12, Z^N21, Z^N22, Z^N31 및 Z^N32는, 각각 독립적으로, 단결합, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCO-, -OCF₂-, -CF₂O-, -CH=N-N=CH-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-를 나타내고,

X^N21은 수소 원자 또는 불소 원자를 나타내고,

T^N31은 -CH₂- 또는 산소 원자를 나타내고,

n^N11, n^N12, n^N21, n^N22, n^N31 및 n^N32는 각각 독립적으로 0~3의 정수를 나타내는데, n^N11＋n^N12, n^N21＋n^N22 및 n^N31＋n^N32는 각각 독립적으로 1, 2 또는 3이며, A^N11~A^N32, Z^N11~Z^N32가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되고 상이해도 된다.)

본 발명에 따른 액정 조성물은, 흡착 부위를 포함하는 화합물을 포함하고, 필요에 따라 추가로 중합성 화합물을 더욱 함유해도 된다. 당해 중합성 화합물로서는, 일반식 (II):

(식 중, R²⁰¹, R²⁰², R²⁰³, R²⁰⁴, R²⁰⁵, R²⁰⁶, R²⁰⁷, R²⁰⁸, R²⁰⁹ 및 R²¹⁰은, 각각 독립적으로, P²¹-S²¹-, 불소 원자로 치환되어도 되는 탄소 원자수 1~18의 알킬기, 불소 원자로 치환되어도 되는 탄소 원자수 1~18의 알콕시기, 불소 원자 또는 수소 원자 중 어느 하나를 나타내고, P²¹은 상기 중합성 기의 식 (P-1) 내지 식 (P-7) 중 어느 하나를 나타내고,

S²¹은, 단결합 또는 탄소수 1~15의 알킬렌기를 나타내고, 그 알킬렌기 중의 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -OCO- 또는 -COO-로 치환되어 되고,

n²¹은, 0, 1 또는 2를 나타내고,

A²¹은,

로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기를 나타내고, 상기의 기 (a), 기 (b) 및 기(c)는, 각각 독립적으로, 탄소 원자수 1~12의 알킬기, 탄소 원자수 1~12의 알콕시기, 할로겐, 시아노기, 니트로기 또는 P²¹-S²¹-로 치환되어 있어도 되고,

상기 일반식 (II)의 1분자 내에 적어도 1 이상의 P²¹-S²¹-을 갖고,

L²¹은 단결합, -OCH₂-, -CH₂O-, -C₂H₄-, -OC₂H₄O-, -COO-, -OCO-, -CH=CR^a-COO-, -CH=CR^a-OCO-, -COO-CR^a=CH-, -OCO-CR^a=CH-, -(CH₂)_z-COO-, -(CH₂)_z-OCO-, -OCO-(CH₂)_z-, -COO-(CH₂)_z-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -C≡C-(식 중, R^a는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소 원자수 1~3의 알킬기를 나타내고, 상기 식 중, z는 각각 독립적으로 1~4의 정수를 나타낸다.)를 나타낸다.

본 발명에 따른 액정 표시 소자에 있어서, 배향 부여 화합물을 함유하는 액정 조성물로부터 배향 부여 성분을 포함하는 액정층을 형성하는 방법은, 필수 성분인 배향 부여 화합물과 필요에 따라 포함되는 중합성 화합물을 중합하는 것이 바람직하고, 당해 필수 성분인 배향 부여 화합물과 필요에 따라 포함되는 중합성 화합물을 중합시키는 방법으로서는, 액정의 양호한 배향 성능을 얻기 위해서는, 적당한 중합 속도가 바람직하므로, 자외선 또는 전자선 등의 활성 에너지선을 단일 또는 병용 또는 차례로 조사함으로써 중합시키는 방법이 바람직하다. 자외선을 사용하는 경우, 편광 광원을 이용해도 되고, 비편광 광원을 이용해도 된다. 또, 액정 조성물을 2매의 기판 사이에 협지시킨 상태로 중합을 행하는 경우에는, 적어도 조사면측의 기판은 활성 에너지선에 대해 적당한 투명성이 부여되지 않으면 안 된다. 또, 광조사 시에 마스크를 이용하여 특정 부분만을 중합시킨 후, 전기장이나 자기장 또는 온도 등의 조건을 변화시킴으로써, 미중합 부분의 배향 상태를 변화시키고, 또한 활성 에너지선을 조사하여 중합시킨다는 수단을 이용해도 된다. 특히 자외선 노광 시에는, 액정 조성물에 교류 전계를 인가하면서 자외선 노광하는 것이 바람직하다. 인가하는 교류 전계는, 주파수 10Hz~10kHz의 교류가 바람직하고, 주파수 60Hz~10kHz가 보다 바람직하고, 전압은 액정 표시 소자의 원하는 프리틸트각에 의존해서 선택된다. 즉, 인가하는 전압에 의해 액정 표시 소자의 프리틸트각을 제어할 수 있다. PSVA 모드의 액정 표시 소자에 있어서는, 배향 안정성 및 콘트라스트의 관점으로부터 프리틸트각을 80°~ 89.9°로 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물에 포함되는 배향 부여 화합물이나 중합성 화합물을 중합시킬 때에 사용하는 자외선 또는 전자선 등의 활성 에너지선의 조사 시의 온도는 특별히 제한되는 일은 없다. 예를 들면, 배향막을 갖는 기판을 구비한 액정 표시 소자에 본 발명의 액정 조성물을 적용하는 경우는, 상기 액정 조성물의 액정 상태가 유지되는 온도 범위 내인 것이 바람직하다. 실온에 가까운 온도, 즉, 전형적으로는 15~35℃에서 중합시키는 것이 바람직하다.

한편, 예를 들면, 배향막을 갖고 있지 않은 기판을 구비한 액정 표시 소자에 본 발명의 액정 조성물을 적용하는 경우는, 상기 배향막을 갖는 기판을 구비한 액정 표시 소자에 적용하는 조사 시의 온도 범위보다 넓은 온도 범위여도 된다.

자외선을 발생시키는 램프로서는, 메탈할라이드 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프 등을 이용할 수 있다. 또, 조사하는 자외선의 파장으로서는, 액정 조성물의 흡수 파장역이 아닌 파장 영역의 자외선을 조사하는 것이 바람직하고, 필요에 따라, 자외선을 컷하여 사용하는 것이 바람직하다. 조사하는 자외선의 강도는, 0.1mW/cm²~100W/cm²가 바람직하고, 2mW/cm²~50W/cm²가 더욱 바람직하다. 조사하는 자외선의 에너지량은, 적절히 조정할 수 있는데, 10mJ/cm²~500J/cm²가 바람직하고, 100mJ/cm²~200J/cm²가 더욱 바람직하다. 자외선을 조사할 때에, 강도를 변화시켜도 된다. 자외선을 조사하는 시간은 조사하는 자외선 강도에 따라 적절히 선택되는데, 10초~3600초가 바람직하고, 10초~600초가 더욱 바람직하다.

실시예

이하에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또, 이하의 실시예 및 비교예의 조성물에 있어서의 「%」는 「질량%」를 의미한다. 실시예에 있어서 화합물의 기재에 대해 이하의 약호를 이용한다.

도 8은, 1분자 중에 포함되는 흡착기 및 중합성 기의 합계 수인 흡착 부위의 수와, 배향도의 관계를 나타내는 그래프이다. 또, 도 8에 있어서의 배향도란, 배향 부여 화합물을 포함하는 액정 조성물 B~E를 소정량 ITO 전극 기판 상에 적하하고, 유기 절연막(OPTMER SS(아크릴 수지) JSR Corporation 제조)을 최표면에 코팅한 대향 기판과 진공하에서 맞붙여, 시일 경화(시일부에만 UV 조사하여 120℃에서 1시간 어닐링)한 후, 액정 배향을 크로스 니콜 조건하 편광판에 액정 셀을 사이에 두고, 액정 부분으로부터의 광의 투과 정도(휘도 불균일)를 확인한 결과에 대해, 이하의 3단계의 기준으로 우열 판정을 행한 실험 결과이다.

불충분: 셀면 내의 거의 전면이 검게 되어 있지 않다.

약간 부족: 액정을 적하한 부근만이 검게 되어 있다.

상당히 좋음: 셀면 내의 거의 전면에 걸쳐 검게 표시되어 있다.

상기 3단계의 기준을 구체적으로 나타내면, 도 8에 있어서의 배향도는 「상당히 좋음」은 도 9C 또는 도 9D에 상당하고, 액정 셀의 전면으로부터의 광의 투과가 확인되지 않는다. 도 8에 있어서의 배향도는 「약간 부족」은, 도 9B에 상당하고, 액정 셀의 가장자리부로부터 조금 광의 투과가 확인된다. 도 8에 있어서의 배향도는 「불충분」은, 도 9A에 상당하고, 액정은 수직 배향이 되지 않고, 수평 배향에 가까운 형태가 되기 때문에, 광 누설이 발생한다.

1분자 중에 포함되는 흡착기 및 중합성 기의 합계 수가 1~4개인 화합물 (b)~화합물 (e)를 준비하고, 각각에 대해 동일한 액정 조성물을 혼합한 경우, 도 8에 의하면, 1분자 중에 포함되는 흡착기 및 중합성 기의 합계 수가 1개이면 배향도가 불충분하지만, 1분자 중에 포함되는 흡착기 및 중합성 기의 합계 수가 3개 이상이면, 표시 불균일이 적어 배향도가 양호한 결과가 얻어졌다. 그 결과를 도 9에 나타낸다.

도 9는, 배향 부여 화합물을 포함하는 액정 조성물 B~E를 충전한 액정 셀의 배향도를 나타내는 사진이다. 도 9A~도 9D에 나타내는 바와 같이, 흡착 부위가 1개인 화합물 (b)를 이용한 액정 표시 소자에서는, 광 누설이 발생하고 있어 액정 분자가 수직으로 배향하고 있지 않은 것이 확인된다. 한편, 흡착 부위가 3개 이상인 화합물 (c), (d)를 이용한 액정 표시 소자에서는, 액정 셀의 전면으로부터의 광의 투과가 확인되지 않는다. 또, 흡착 부위가 4개인 경우, 약간이지만 전체적으로 광의 투과율이 낮은 결과가 되었다.

상기 결과로부터, 흡착 부위의 수가 1개이면, 액정 배향을 야기하는 배향 부여 화합물이 기판 계면으로의 흡착 정도가 약해, 충분한 수직 배향성이 얻어지지 않는다. 그러나, 흡착 부위의 수를 2, 3, 4개로 늘려 감으로써, 액정 배향을 야기하는 배향 부여 화합물의 기판 계면으로의 흡착 정도가 강해져, 충분한 수직 배향성이 얻어지게 된다고 생각되고 있다.

또한, 배향 부여 화합물을 포함하는 액정 조성물 B~E의 제작 방법은 이하와 같다.

음의 유전율 이방성을 나타내는 화합물과, 중성의 유전율 이방성을 나타내는 화합물을 혼합한 기준 액정 조성물 A를 조제했다. 20℃에서의 각 물성값은, 유전율 이방성(Δε): -3.0, 굴절률 이방성(Δn): 0.112, 네마틱상 상한 온도(Tni): 77℃, 회전 점도(γ1): 110mPa/s였다.

그 다음에, 기준 액정 조성물 A 100질량부에 대해, 이하의 식 (a)로 표시되는 중합성 화합물 0.3질량부를 첨가한 후, 1분자 중에 포함되는 흡착 부위의 수(흡착기 및 중합성 기의 합계 수)가 1~4인 화합물로서, 이하의 화합물 (b), 화합물 (c), 화합물 (d) 및 화합물 (e)를 각각 1.0질량부 첨가한 액정 조성물 B~액정 조성물 E를 조제하고, 각 조성물의 물성값을 측정했다. 화합물 (b), 화합물 (c), 화합물 (d) 및 화합물 (e)의 각각의 화학 구조와, 흡착 부위(흡착기 및 중합성 기의 합계) 및 그 수를 이하에 나타낸다.

또, 상기 제작한 배향 부여 화합물을 포함하는 액정 조성물 B~E를 충전한 액정 셀 각각에 대해, 주파수 100Hz에서 전압을 10V 인가한 상태로 고압 수은등을 이용하여, 325nm 이하의 자외선을 컷하는 필터를 통해 자외선을 조사했다. 이때, 중심 파장 365nm의 조건에서 측정한 조도가 100mW/cm²가 되도록 조정하고, 적산 광량 30J/cm²의 자외선을 조사했다. 이에 의해, 배향 부여 화합물 및 중합성 화합물을 경화함으로써 배향 부여 성분을 액정층 중에 형성한 액정 표시 소자를 제작했다. 그 결과, 당해 액정 표시 소자의 배향도는, 경화하기 전후에 변화가 없었던 것을 확인했다.

Claims

제1 기판 및 상기 제1 기판과 대향하여 설치된 제2 기판과,
상기 제1 기판 상에 설치된 제1 절연층 및 제1 전극층과,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 설치되어, 액정 분자에 배향을 부여하는 배향 부여 성분을 함유하는 액정층을 갖고,
상기 액정층은, 상기 제1 절연층과 상호작용을 발휘하는 흡착 부위를 2개 이상 구비하는 배향 부여 화합물을 함유하는 액정 조성물로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
청구항 1에 있어서,
상기 절연층은, 유기 절연층 또는 무기 절연층인, 액정 표시 소자.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제2 기판 상에 제2 유기층 및 제2 전극층을 갖는, 액정 표시 소자.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡착 부위로서 흡착기와 중합성 기를 갖고, 상기 흡착기의 수와 상기 중합성 기의 수의 합계가 2 이상인, 액정 표시 소자.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정층 중의 상기 배향 부여 성분은, 상기 제1 기판 표면을 피복하는, 액정 표시 소자.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 전극층은, 피쉬본형의 화소 전극을 갖는, 액정 표시 소자.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배향 부여 화합물은 2~5개의 환식 기가 연결된 메소겐기를 갖고, 상기 메소겐기의 장축 방향의 일단의 1개의 상기 환식 기에 대해 상기 흡착 부위가 연결되어 있는, 액정 표시 소자.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 절연층이 유기 절연층이며, 당해 유기 절연층과 상기 배향 부여 성분이 맞닿아 있는, 액정 표시 소자.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배향 부여 화합물 및 상기 배향 부여 성분은, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판에 대해 대략 수직 방향의 배향을 상기 액정층 중의 액정 분자에 부여하는, 액정 표시 소자.