JPWO2019124155A1 - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

本発明が解決しようとする課題は、絶縁層、特に有機絶縁層に対する垂直配向性に優れた液晶表示素子を提供することにある。本発明は、第１の基板および前記第１の基板と対向して設けられた第２の基板と、前記第１の基板上に設けられた第１の絶縁層および第１の電極層と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、液晶分子に配向を付与する配向付与成分を含有する液晶層とを有し、前記液晶層は、前記第１の絶縁層と相互作用を奏する吸着部位を２つ以上備える配向付与化合物を含有する液晶組成物から形成されることを特徴とする液晶表示素子である。

Description

本発明は、液晶表示素子に関する。

一般に、液晶パネルや液晶ディスプレイなどの液晶表示素子は、液晶分子の配列の状態を電場等の外部刺激によって変化させて、これに伴う光学特性の変化を表示に利用している。このような液晶表示素子は、二枚の透明基板の間隙に液晶分子を充填された状態の構成をしており、当該液晶分子と当接する基板の表面には液晶分子を予め特定の方向に配列させるための配向膜を形成しているのが一般的である。

しかし、液晶表示素子の製造工程において配向膜表面に生じた傷やほこりが原因で配向欠陥が発生する問題や基板のサイズの大型化に伴い、基板全面に亘って、かつ長期間均一な配向を得るための配向膜の設計および管理が困難になるという問題がある。

そこで、近年、液晶分子の配向を制御する自発配向材を含む液晶組成物を液晶層に用いることで、配向膜を必要としない液晶表示素子の開発が求められている。

例えば、特許文献１では、液晶分子との相互作用が比較的弱いラウリルアクリレートの代わりに、オクチル基を備えた高い直線性を示す単官能のビフェニルモノマーと、ステアリル基を備えた低い直線を示す二官能のビフェニルモノマーとを含む液晶組成物により、電圧保持率の低下を抑制する自発配向材を含む液晶組成物が記載されている。また、特許文献２では、配向膜の代わりに液晶分子の配向を制御する重合性自己配向添加剤を含む液晶組成物について種々開示されており、ネマチックＬＣ媒体と、重合性自己配向添加剤と、必要により重合性化合物とを含む液晶組成物を配向層なしの試験セル中に充填すると、基板表面に関して自発的なホメオトロピック（垂直）配向を有することおよびこの垂直配向は、透明点までずっと安定であり、形成したＶＡセルを、電圧印加により可逆的に切り換えることができると記載している。

米国特許公開２０１７−０１２３２７５号公報 特表２０１５−１６８８２６号公報

しかしながら、上記の特許文献１で示すようなアルキル鎖が長くビフェニル骨格を備えた疎水性のモノマーを２種含む組成物は、一対の基板間に充填された液晶層の液晶分子との相互作用はラウリルアクリレートより強くなると考えられるが、基板に対する吸着力が低いことことに起因して、重合性自己配向添加剤自体が基板に固定化されていないため液晶分子の配向方向を規制できないという問題が生じる。

また、特許文献２では、水酸基などの吸着基を備えた重合性自己配向添加剤を使用しているため、基板に対する吸着力は上記特許文献１のモノマーより高いと考えられる。しかし、重合性自己配向添加剤の基板に対する吸着力が高すぎると、重合性自己配向添加剤が基板上に均一に展開しないため配向ムラが生じるという問題が生じる。

また、特許文献１および２では、基板に対して直接相互作用する重合性自己配向添加剤が記載されているが、基板表面の凹凸や基板表面のオーバーコート層との相互作用を考慮していないためオーバーコート層上で配向ムラが生じるという問題が生じる。

そこで本発明が解決しようとする課題は、絶縁層、特に有機絶縁層に対する垂直配向性に優れた液晶表示素子を提供することにある。

本発明者らが鋭意検討した結果、第１の基板および前記第１の基板と対向して設けられた第２の基板と、前記第１の基板上に設けられた第１の絶縁層および第１の電極層と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、かつ前記第１の絶縁層と相互作用を奏する吸着部位を２つ以上備えた化合物を含む液晶層と、を備えた液晶表示素子により、上記課題を解決できることを見出し、本願発明を完成するに至った。

本発明に係る液晶表示素子は、高い相溶性と液晶分子に対する優れた垂直配向性とを示す。

本発明に係る液晶表示素子は、基板に対して優れた展開性（濡れ広がり）を示す。

本発明に係る液晶表示素子は、配向ムラが無いまたは配向ムラを低減することができる。

図１は、垂直電界型の液晶表示素子の構成を模式的に示す図である。 図２は、図１における基板上に形成された薄膜トランジスタを含む電極層３のＩＩ線で囲まれた領域を拡大した平面図である。 図３は、図２の薄膜トランジスタを含む電極層３の変形例である。 図４は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線方向に図１に示す液晶表示素子を切断した断面図である。 図５は、図４におけるＩＶ線で囲まれた領域を拡大した薄膜トランジスタの断面図である。 図６は、図４の変形例を示す断面図である。 図７は、本発明の好ましい垂直電界型の液晶表示素子の断面図を示す。 図８は、本実施例の実験データを示す図である。 図９は、本実施例の実験結果を示す画像である。

本発明の第１は、第１の基板および前記第１の基板と対向して設けられた第２の基板と、前記第１の基板上に設けられた第１の絶縁層および第１の電極層と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、液晶分子に配向を付与する配向付与成分を含有する液晶層とを有し、前記液晶層は、前記第１の絶縁層と相互作用を奏する吸着部位を２つ以上備える配向付与化合物を含有する液晶組成物から形成されることを特徴とする液晶表示素子である。

液晶層中に含まれる配向付与成分は、液晶層を構成する液晶分子の配向を制御することができるため、従来、液晶分子を一定方向に配列させるために使用されていた配向膜（ラビング配向膜、光配向膜）などの代わりや配向膜と併用して使用することで、電圧無印加の状態における液晶分子の配向方向を一定方向に規制する効果を向上することができる。また、上記配向付与成分を含有する液晶層は、例えばＳｉＮｘやオーバーコート層などの絶縁層と相互作用を奏する吸着部位を２つ以上備え、かつ液晶分子を一定方向に配列させる配向付与化合物を含む液晶組成物から形成されているため、当該配向付与成分が絶縁層に対して多点で相互作用をすることに起因して、基板に対する固定力が向上するため液晶分子に対する配向規制力がより大きくなる。

以下、図面に基づいて本発明に係る液晶表示素子の全体像を説明した後、各構成要素について詳説する。図１〜６は本発明に係る液晶表示素子の好ましい一例として、垂直電界型液晶表示素子について説明するがこれに限定されることはない。

図１は、垂直電界型の液晶表示素子の構成を模式的に示す図である。また、図１では、説明のために便宜上各構成要素を離間して記載している。図２および図３は、当該図１における基板上に形成された薄膜トランジスタを含む電極層３（または薄膜トランジスタ層３とも称する。）のＩＩ線で囲まれた領域を拡大した平面図である。図３は、図２の薄膜トランジスタを含む電極層３の変形例である。図４は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線方向に図１に示す液晶表示素子を切断した断面図である。図５は、図４のＩＶの領域である薄膜トランジスタの一態様を示す図である。図６は、図４に記載の液晶表示素子の断面図の変形例を示す図であり、いわゆるカラーフィルタオンアレイの構造を示す図である。

以下、図１〜６を参照して、本発明に係る垂直電界型の液晶表示素子を説明する。

本発明に係る液晶表示素子１０の構成は、一方の面上に第１の偏光層１を備え、他方の面上に画素電極および各画素に具備した前記画素電極を制御する薄膜トランジスタを形成した電極層３を含む第１の基板２と、一方の面上に第２の偏光層８を備え、他方の面上に（透明）電極層３’（または共通電極層３’とも称する。）およびカラーフィルタ６を備えた第２の基板７と、前記第１の基板２と第２の基板７との間に挟持された液晶層５（液晶分子に配向を付与する配向付与化合物を含有する液晶組成物から形成される）を有する。また、図１に記載の液晶表示素子は、液晶層５中の液晶分子が電圧無印加時の液晶分子の長軸方向が前記基板２，７に対して略垂直に配向し、かつ電圧印加時の液晶分子の長軸方向が前記基板２，７に対して略平行に配向する形態であり、電圧に応答して液晶分子の長軸方向を可逆的に制御する液晶表示素子である。また、本発明に係る配向付与化合物及び前記配向付与成分は、前記第１の基板２及び／又は前記第２の基板７に対して、略垂直方向の配向を前記液晶層中の液晶分子に付与する役割を有する。即ち、液晶層中の配向付与化合物又は前記配向付与成分は、吸着部位を備えているため液晶層の界面近傍に安定して存在でき、また、電圧無印加時では配向付与化合物又は前記配向付与成分により液晶分子を第１の基板２及び／又は前記第２の基板７に対して、略垂直方向に配向させる。その結果、配向層が不要な液晶表示素子を提供することができる。

なお、本発明に係る液晶層５と隣接し、かつ当該液晶層５を構成する液晶組成物と直接接するよう配向層（図示せず）を電極（層）３または共通電極層３’の表面の少なくとも一方に必要により形成してもよい。すなわち、前記配向層４は、液晶層５と電極層３’との間または前記配向層４は、液晶層５と電極層３との間の一方に設けてもよい。

配向膜と本発明の配向付与成分を併用することで、電圧無印加の状態における液晶分子の配向方向を一定方向に規制する効果を向上することができる。

したがって、本発明に係る液晶表示素子１０の好ましい形態の一つは、第１の偏光層１、第１の基板２、薄膜トランジスタを含む電極層３、配向付与成分を含む液晶層５、透明電極（層）３’、カラーフィルタ６、第２の基板７および第２の偏光層８が順次積層されている。

また、後述の図６に示すように、カラーフィルタ６は、第１の基板上の薄膜トランジスタを含む電極層３に設けてもよい。

また、図１における矢印は液晶表示素子に取り付けられるバックライトからの光の方向を示す。矢印の先がいわゆる視覚側に相当する。

図２は、電極層３の一画素の電極、いわゆる画素電極２１の形状の一例として“」”型（逆Ｌ字型）を示した図であり、図１における基板２上に形成された電極層３のＩＩ線で囲まれた領域を拡大した平面図である。

図２において、画素電極２１は表示画素毎に配置され、スリット状の開口部が形成されている。共通電極と画素電極とは、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）によって形成された透明電極であり、電極層３は、液晶表示素子の表示部において、複数の表示画素が配列する行に沿って延びるゲートバスライン２６（ＧＢＬ１、ＧＢＬ２・・・ＧＢＬｍ）と、複数の表示画素が配列する列に沿って延びるソースバスライン２５（ＳＢＬ１、ＳＢＬ２・・・ＳＢＬｍ）と、ゲートバスライン２６とソースバスライン２５とが交差する位置近傍に画素スイッチとして薄膜トランジスタ（図４のＩＶの領域）を備えている。また、当該薄膜トランジスタのゲート電極２８は対応するゲートバスライン２６と電気的に接続されており、当該薄膜トランジスタのソース電極２７は対応するソースバスライン２５と電気的に接続されている。さらに、薄膜トランジスタのドレイン電極２４は、対応する画素電極と電気的に接続されている。

本発明に係る液晶表示素子の薄膜トランジスタを含む電極構造の好適な一態様は、図２に示すように、第１の基板２の表面に形成されている薄膜トランジスタを含む電極層３において、走査信号を供給するためのゲートバスライン２６と表示信号を供給するためのソースバスライン２５とが互いに交差しており、かつ前記複数のゲートバスライン２６と複数のソースバスライン２５とに囲まれた領域には、画素電極２１がマトリックス状に形成されている。画素電極２１に表示信号を供給するスイッチ素子として、前記ゲートバスライン２６と前記ソースバスライン２５とが互いに交差している交差部近傍において、ソース電極２７、ドレイン電極２４およびゲート電極２８を含む薄膜トランジスタが、前記画素電極２１と隣接して設けられている。さらに、前記複数のゲートバスラインと複数のソースバスラインとに囲まれた領域には各画素毎に書き込まれた電位を保存するストレイジキャパシタが設けられていてもよい。

また図２に示すように、ドレイン電極２４が接続されている薄膜トランジスタ部分（図４のＩＶの領域）や画素電極２１（電極層３）を被覆されていない画素の縁領域は絶縁層３０が露出されている。特に、液晶層５と当接する配向膜を使用しない形態、いわゆる自発性配向剤といった配向膜の代わりに液晶分子を一定方向に配列させるための化合物（配向付与化合物）を液晶層に添加する形態では、絶縁層３０や凹凸のある薄膜トランジスタが直接液晶層５と接する。しかしながら、ＩＴＯ電極と、絶縁層３０の材質が異なるため、絶縁層３０と液晶層５とが接する領域や凹凸のある薄膜トランジスタの領域では、著しく自発性配向剤との密着力が低下するため、自発性配向剤自体が基板に対して固定化されず、結果として当該領域では液晶分子を一定方向（例えば、基板に対して垂直方向）に配列できないことに起因する配向ムラが生じる。一方、本発明では、一分子中に絶縁層３０と多点で固定化しうる吸着部位を備えた配向付与化合物を用い、かつ絶縁層３０と多点で固定化した状態で配向付与成分を形成しているため、後述の図４に示すように、配向付与成分４が凹凸のある薄膜トランジスタや絶縁層３０などを一様に被覆できていると考えられ、実施例で示す通り、絶縁層３０と液晶層５とが接する領域や凹凸のある薄膜トランジスタの領域での配向ムラが抑制できていると考えられる。また、多点で固定化しうる吸着部位を備えた配向付与化合物又は前記配向付与成分は、前記第１の基板２又は前記第２の基板７に対して略垂直方向の配向を液晶分子に付与することが好ましい。

電極層３は、複数の表示画素を駆動する駆動手段として、ゲートドライバとソースドライバとを備えており、前記ゲートドライバおよび前記ソースドライバは、液晶表示部の周囲に配置されている。また、複数のゲートバスラインはゲートドライバの出力端子と電気的に接続され、複数のソースバスラインはソースドライバの出力端子と電気的に接続されている。

ゲートドライバは複数のゲートバスラインにオン電圧を順次印加して、選択されたゲートバスラインに電気的に接続された薄膜トランジスタのゲート電極にオン電圧を供給する。ゲート電極にオン電圧が供給された薄膜トランジスタのソース−ドレイン電極間が導通する。ソースドライバは、複数のソースバスラインのそれぞれに対応する出力信号を供給する。ソースバスラインに供給された信号は、ソース−ドレイン電極間が導通した薄膜トランジスタを介して対応する画素電極に印加される。ゲートドライバおよびソースドライバは、液晶表示素子の外部に配置された表示処理部（制御回路とも称する）により動作を制御される。

図２では、ゲートバスライン２６とソースバスライン２５とに囲まれた領域の略全面に“」”型に形成されているが、画素電極の形状はこれに限定されるものではなく、図３で示すフィッシュボーン構造の画素電極でもよい。

図３は、電極層３の一画素の画素電極の形状の他の一例として“フィッシュボーン”型を示した図であり、図１における基板２上に形成された電極層３のＩＩ線で囲まれた領域を拡大した平面図である。

ここで、前記した画素電極２１として微細スリット電極を用いる場合、図３に示す様な所謂フィッシュボーン型電極であることが配向方位の安定性の点から好ましい。該フィッシュボーン型電極を図３に基づいて詳述すれば、該電極はＩＴＯなどの透明電極から構成され、その電極材料（ＩＴＯ）の一部を抜いたスリット部５１２ｃが設けられている。より具体的には、長方形のセルの各対向辺の中点を結ぶ十字状の背骨となる画素幹部電極５１２ａに対して、適切な間隔で画素枝部電極５１２ｂを配置することにより、画素枝部電極５１２ｂ間に配向規制用構造物としてのスリット部５１２ｃが形成される。図３の態様では画素幹部電極５１２ａから斜め４５°方向に画素枝部電極５１２ｂが延びてスリット部５１２ｃが複数形成されており、これらが傾斜時の方位角方向の乱れを抑える補助的な配向制御因子として機能する。画素幹部電極５１２ａの表示用画素電極の幅ｄは、例えば３〜１０μｍ、好ましくは５〜９μｍ、さらに好ましくは７μｍ程度である。例えば、画素枝部電極５１２ｂの電極幅を５μｍとし、この画素枝部電極５１２ｂを８μｍピッチで配置することにより、スリット部５１２ｃの幅は３μｍとなる。図３では、画素幹部電極５１２ａと画素枝部電極５１２ｂは４５度の角度を有しながら、画素中央を対称中心として９０度ずつ異なる４方向に枝部電極が延在された構造を有している。また、図３では薄膜トランジスタ５１３を有している。
液晶分子は電圧印加により傾斜配向するが、傾斜配向の方位がこれらの４方向と一致しするように傾斜配向するので、４分割されたドメインを一つの画素内に形成させて表示の視野角を広くすることができる。

図３で示すようなフィッシュボーン構造の画素電極の形態でも同様に、スリット部５１２ｃは絶縁層が露出されているため、図２で示す電極の構造と同様に、液晶層に当接させて液晶分子を一定方向に配列させる役割を備えた配向膜を使用しない形態、いわゆる自発性配向剤といった配向膜の代わりに液晶分子を一定方向に配列させるための化合物（配向付与化合物）を液晶層に添加する形態では、薄膜トランジスタ５１３の凹凸やＩＴＯ電極と絶縁層３０との材質の違いにより、基板に対する自発性配向剤の密着力が低下するため、当該領域では液晶分子を一定方向に配列できないことに起因する配向ムラが生じる。しかしながら、本発明では、一分子中に絶縁層３０と多点で固定化しうる吸着部位を備えた配向付与化合物を用い、かつ絶縁層３０と多点で固定化した状態で配向付与成分を形成しているため、絶縁層と液晶層とが接する領域や凹凸のある薄膜トランジスタ５１３の領域での配向ムラが抑制できていると考えられる。また、多点で絶縁層に対して固定化しうる吸着部位を備えた配向付与化合物又は前記配向付与成分は、基板に対して略垂直方向の配向を液晶分子に付与することが好ましい。

垂直配向型の液晶表示素子の液晶パネル部は、共通電極である電極３’（図示せず）が画素電極２１と対向離間して、ＴＦＴと対向する基板上に形成されている。換言すると、画素電極２１と、共通電極２２とは別の基板上に形成されている。

図４は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線方向に図１に示す液晶表示素子を切断した断面図である。すなわち、本発明に係る液晶表示素子１０は、第１の偏光層１と、第１の基板２と、薄膜トランジスタを含む電極層３（又は薄膜トランジスタ層や画素電極とも称する）３と、液晶層５に含まれる配向付与成分４と、液晶組成物を含む液晶層５と、配向付与成分４と、（透明）電極３’（共通電極３）と、カラーフィルタ６と、第２の基板７と、第２の偏光層８と、が順次積層された構成である。

配向付与成分４は、吸着部位を２以上有する配向付与化合物を含む液晶組成物から形成される。また、配向付与成分４は、液晶層５と、当該液晶層５と当接する基板表面の電極層３、３’や絶縁層（図示せず）との界面に存在すると考えられる。また、配向付与成分４は、第１の基板２および第２の基板７の最表面を被覆している。

本発明においては、図４に記載するように薄膜トランジスタが逆スタガード型である液晶表示素子に好適に使用でき、ゲートバスラインやソースバスラインなどは金属膜であることが好ましく、アルミニウム配線を用いる場合が特に好ましい。さらに、ゲートバスラインおよびデータバスラインはゲート絶縁膜を介して重なっている。

本発明においては、薄膜トランジスタが逆スタガード型である液晶表示素子に好適に使用できる。逆スタガード型の薄膜トランジスタの構造の好適な一態様は、例えば、図５で示すように、基板１０２上に形成されたゲート電極１１１と、当該ゲート電極１１１を覆い、且つ前記基板１０２の略全面を覆うように設けられたゲート絶縁層１１２と、前記ゲート電極１１１と対向するよう前記ゲート絶縁層１２の表面に形成された半導体層１１３と、前記半導体層１１３の一方の側端部を覆い、かつ前記基板１０２上に形成された前記ゲート絶縁層１１２と接触するように設けられたドレイン電極１１６と、前記半導体層１１３の他方の側端部を覆い、かつ前記基板１０２表面に形成された前記ゲート絶縁層１１２と接触するように設けられたソース電極１１７と、前記ドレイン電極１１６および前記ソース電極１１７を覆うように設けられた絶縁保護層１１８と、を有している。ゲート電極１１１の表面にゲート電極との段差を無くす等の理由により陽極酸化被膜（図示せず）を形成してもよい。なお、本明細書における「基板上」とは、基板と直接当接するだけでなく間接的に当接する、いわゆる基板に支持されている状態も含む。

前記半導体層１１３には、アモルファスシリコン、多結晶ポリシリコンなどを用いることができるが、ＺｎＯ、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）、ＩＴＯ等の透明半導体膜を用いると、光吸収に起因する光キャリアの弊害を抑制でき、素子の開口率を増大する観点からも好ましい。

さらに、ショットキー障壁の幅や高さを低減する目的で半導体層１１３とドレイン電極１１６またはソース電極１１７との間にオーミック接触層を設けても良い。オーミック接触層には、ｎ型アモルファスシリコンやｎ型多結晶ポリシリコン等のリン等の不純物を高濃度に添加した材料を用いることができる。

ゲートバスライン２６やソースバスライン２５、共通ラインは金属膜であることが好ましく、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ又はその合金がより好ましく、Ａｌ又はその合金の配線を用いる場合が特に好ましい。また、絶縁保護層１１８は、絶縁機能を有する層であり、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、ケイ素酸窒化膜等で形成される。

本発明に係る液晶表示素子の好ましい態様の一例は、薄膜トランジスタを含む電極層３が形成されている基板と同一の基板側にカラーフィルタ６が形成されていることが好ましい。当該形態は、一般的にカラーフィルタオンアレイ（ＣＯＡ）などと呼ばれている。具体的な構造について図６を用いて以下説明する。図６は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線方向に液晶表示素子を切断した図４の断面図の変形例である。当該液晶表示素子の構成は、配向付与成分４、薄膜トランジスタ２０（１１１，１１３，１１６，１１７）、カラーフィルタ６および画素電極２１が表面に形成された第１の基板２と、配向付与成分４および共通電極２２が表面に形成された第２の基板７とが前記配向層同士向かい合うよう離間しており、この空間に液晶組成物を含む液晶層５が充填されている。また、前記第１の基板２の表面の一部に薄膜トランジスタ２０やゲート絶縁膜１１２が形成されており、さらに当該薄膜トランジスタ２０を被覆するように平坦膜でもある絶縁層３０が形成されており、当該絶縁層３０上にカラーフィルタ６、画素電極２１および配向付与成分４の順で積層されている。そのため、図５などとは異なり、第２の基板７上にはカラーフィルタ６が存在しない。

また液晶表示素子は、中央部に位置した矩形状の表示領域Ｒ１と、表示領域周縁部に沿って位置した枠状の非表示領域Ｒ２とを有しており、表示領域Ｒ１において、赤色、緑色または青色のカラーフィルタを形成している。より詳細にはカラーフィルタの周縁部を信号線（データ配線やゲート配線等）に重ねて配設されている。

カラーフィルタ６上には、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明な導電膜により形成された複数の画素電極２１が設けられている。各画素電極２１は絶縁膜３０および各カラーフィルタに形成されたスルーホール（図示せず）を介して対応する薄膜トランジスタに接続されている。より詳しくは、画素電極２１は、上記したコンタクト電極を介して薄膜トランジスタに接続されている。画素電極２１内若しくは画素電極２１外には柱状スペーサー（図示せず）などが複数本配設されていてもよい。

また、当該カラーフィルタ６は、光の漏れを防止する観点で、薄膜トランジスタおよびストレイジキャパシタに対応する部分にブラックマトリックス（図示せず）を形成することが好ましい。

図６で示すようなＣＯＡ構造の形態でも同様に、使用する電極がフィッシュボーン電極の場合は、スリット部５１２ｃは絶縁層３０やカラーフィルタ６が液晶層５と当接する領域であり、また図２で示す電極の構造の場合でも絶縁層３０やカラーフィルタ６が液晶層５と当接する。そのため、液晶分子を一定方向に配列させる役割を備えた配向膜を使用しない形態、いわゆる自発性配向剤といった配向膜の代わりに液晶分子を一定方向に配列させるための化合物（配向付与化合物）を液晶層に添加する形態では、カラーフィルタ６又は絶縁層３０と、ＩＴＯ電極との材質の違いやカラーフィルタ間又は絶縁層３０の凹凸により、基板に対する自発性配向剤の密着力が低下するため、当該領域では液晶分子を一定方向に配列できないことに起因する配向ムラが生じる。しかしながら、本発明では、一分子中に絶縁層３０と多点で固定化しうる吸着部位を備えた配向付与化合物を用い、かつ絶縁層３０と多点で固定化した状態で配向付与成分を形成しているため、絶縁層と液晶層とが接する領域や凹凸のある薄膜トランジスタの領域での配向ムラが抑制できていると考えられる。

本発明に係るＣＯＡ構造の別の実施形態を図７（ａ）〜図７（ｄ）に示す。これらの４つの実施形態は、特に色変換させるいわゆるカラーフィルタ７６と薄膜トランジスタを含む層７３とが同一基板上に形成されている形態を示す。図７（ａ）に示す形態は、ガラス基板７１上に所定の薄膜トランジスタ配線７４（ゲートバスラインやソースバスライン）を作製し、その後カラーフィルタ７６を各画素に相当するように作製し、さらにその上に画素電極７３としてのＩＴＯ７２を形成する。そのため、図７（ａ）に示す形態は、液晶層７５とカラーフィルタ７６とが直接当接する形態である。なお、当該画素電極７３において、画素電極のＩＴＯ７２と薄膜トランジスタのドレイン電極との導通を取るためのコンタクトホールをも形成しているが、本図面では記載を省略している。さらに液晶層７５の厚みを保持するフォトスペーサも画素間や薄膜トランジスタ上に配置するのが望ましいが、本図面では記載を省略している。なお、対向基板側には、画素間からの光り抜けを防止するためのブラックマトリックス(ＢＭ)層７８を設けている。

図７（ｂ）に示す形態は、薄膜トランジスタ配線７４上に形成されたカラーフィルタ７６の表面に無機絶縁膜７７であるＳｉＮｘを形成し、カラーフィルタ７６から液晶層７５への汚染を防止する形態を示している。他の点では図７（ａ）と同様である。

図７（ｃ）に示す形態は、カラーフィルタ７６上に透明な有機絶縁膜７７’を形成し、図７（ｂ）と同様カラーフィルタ７６から液晶層７５への汚染を防止する効果がある。他の点では図７（ａ）と同様である。

図７（ｄ）に示す形態は、薄膜トランジスタ配線７４上に形成されたカラーフィルタ７６と共にＢＭ層を形成した実施形態を示している。液晶層７５とカラーフィルタ７６とが直接当接する形態である。

これら例や図３で示すとおり、画素電極間及びフィッシュボーン電極のスリット部はＩＴＯで覆われないため、下地の絶縁膜が最表面に現れ、注入した液晶はＩＴＯ面と共に、これら絶縁膜とも直接接触する。そのため、本発明の配向付与化合物は、一分子中に絶縁層と多点で固定化しうる吸着部位を複数備えており、かつ吸着部位には重合性が含まれているため、配向付与化合物が絶縁層と多点で固定化した状態で層（又はドメイン）を形成することで、これら絶縁膜との吸着度合いが高まり、液晶の配向度合いを向上させる必要がある。この形態では、多点で絶縁層に対して固定化しうる吸着部位を備えた配向付与化合物又は前記配向付与成分は、基板に対して略垂直方向の配向を液晶分子に付与することが好ましい。

本発明に係る絶縁層は、第１の基板上に形成されており、必要により第２の基板上に第２の絶縁層を形成してもよい。第１の基板上に形成される絶縁層を第１の絶縁層、第２の基板上に形成される絶縁層を第２の絶縁層と称する。また、当該第１の絶縁層と第２の絶縁層とは同じであっても異なっていてもよい。

本発明に係る第１の絶縁層としては、有機絶縁層または無機絶縁層が好ましい。また、本発明に係る第２の絶縁膜も同様である。なお、本明細書において絶縁層は、第１の絶縁層と第２の絶縁層との総称をいい、便宜上、第１の基板に形成されている絶縁層を第１の絶縁層、第２の基板上に形成されている絶縁層を第２の絶縁層と称している。

上記有機絶縁層としては、オーバーコート層またはカラーフィルタ層が好ましい。本明細書におけるオーバーコート層は、絶縁機能の他に平坦化機能または下層の保護機能のいずれかを備えていることが好ましく、本明細書では有機材料の層をオーバーコート層と称する。上記オーバーコート層としては、光学異方性が小さく、所望の絶縁性と高い透明性を備えていればよく、一般的に液晶表示素子のカラーフィルタなどに使用されるオーバーコート層が挙げられる。当該オーバーコート層の材料は、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂が挙げられ、具体的には、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂などの単一層またはこれら層の複数の組み合わせによる積層構造としてもよい。

本発明に係るオーバーコート層の平均膜厚は、０．４μｍ〜２．５μｍの範囲内であることが好ましい。

上記カラーフィルタ層は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の光を透過させる３つのカラーパターンと、光漏れを防止し、かつ隣接するカラーパターン同士の混色を防ぐブラックマトリクスと、を含むことが好ましい。また、前記３色のカラーパターンは周期的に配列されており、カラー画像表示の単位である１画素は、複数の副画素（サブピクセル）から構成されている。好ましい１画素の形態は、赤色表示の副画素（Ｒ）と、青色表示の副画素（Ｂ）と、緑色表示の副画素（Ｇ）との３つの副画素を含む。

上記カラーフィルタ層を構成する画素を形成するカラーフィルタは、少なくとも３原色の色彩を含む。すなわち、加色法によりカラー表示を行う場合は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色が選ばれ、減色法によりカラー表示を行う場合は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３原色が選ばれる。一般には、これらの３原色を含んだ要素を１単位としてカラー表示の絵素とすることができる。カラーフィルタには、着色剤により着色された樹脂が用いられる。

上記カラーフィルタ層に用いられる着色剤としては、有機顔料、無機顔料、染料などを好適に用いることができ、さらには、紫外線吸収剤、分散剤、レベリング剤などの
種々の添加剤を添加しても良い。有機顔料としては、フタロシアニン系、アジレーキ系、縮合アゾ系、キナクリドン系、アントラキノン系、ペリレン系、ペリノン系が好適に用いられる。

上記カラーフィルタ層に用いられる樹脂としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ゼラチンなどの感光性または非感光性の材料が好ましく用いられ、着色剤をこれらの樹脂中に分散あるいは溶解させて着色することが好ましい。感光性の樹脂としては、光分解型樹脂、光架橋型樹脂光重合型樹脂などのタイプがあり、特に、エチレン不飽和結合を有するモノマー、オリゴマまたはポリマと紫外線によりラジカルを発生する開始剤とを含む感光性組成物、感光性ポリアミック酸組成物などが好適に用いられる。非感光性の樹脂としては、上記の各種ポリマなどで現像処理が可能なものが好ましく用いられるが、透明導電膜の成膜工程や液晶表示装置の製造工程でかかる熱に耐えられるような耐熱性を有する樹脂が好ましく、また、液晶表示装置の製造工程で使用される有機溶剤への耐性を持つ樹脂が好ましいことから、ポリイミド系樹脂が特に好ましく用いられる。

上記カラーフィルタ層を形成する方法としては、例えば、着色ペーストを基板上に塗布・乾燥した後に、パターニングを行う方法などがある。着色剤を分散または溶解させ着色ペーストを得る方法としては、溶媒中に樹脂と着色剤を混合させた後、三本ロール、サンドグラインダー、ボールミル等の分散機中で分散させる方法などがあるが、この方法に特に限定されない。

上記着色ペーストを塗布する方法としては、黒色ペーストの場合と同様、ディップ法、ロールコータ法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバーによる方法などが好適に用いられ、この後、オーブンやホットプレートを用いて加熱乾燥（セミキュア）を行う。セミキュア条件は、使用する樹脂、溶媒、ペースト塗布量により異なるが通常６０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好ましい。

上記このようにして得られた着色ペースト被膜は、樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上にフォトレジストの被膜を形成した後に、また、樹脂が感光性の樹脂である場合は、そのままかあるいはポリビニルアルコールなどの酸素遮断膜を形成した後に、露光・現像を行う。必要に応じて、フォトレジストまたは酸素遮断膜を除去し、また、加熱乾燥（本キュア）する。本キュア条件は、樹脂により異なるが、前駆体からポリイミド系樹脂を得る場合には、通常２００〜３００℃で１〜６０分加熱するのが一般的である。以上のプロセスにより、基板上にパターニングされたカラーフィルタが形成される。

画面内や土台の上に形成される柱材料としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ゼラチン、ノボラック樹脂とナフトキノンジアジスルホン酸エステルドとの混合物などの感光性または非感光性の樹脂材料が好ましく用いられる。これらの樹脂の中でも、積層のし易さからアクリル系樹脂やポリイミド系樹脂が特に好ましく用いられる。感光性の樹脂は、ネガ型とポジ型の２種類があるが、本発明においてはどちらでも構わない。ただし、柱の１個当たりのサイズが小さい場合（１００μｍ^２以下）にはパターン形成の容易さから、ポジ型の方が好ましい。一方で柱形成の生産性の点からはネガ型の方が好ましい。ネガ型材料でスペーサーをフォトリソ加工する際に用いるフォトマスクの開口領域は、ポジ型に比べて圧倒的に少なくなる。従って生産時フォトマスクに汚れが生じた際にも、ネガ型用のフォトマスクの場合には開口領域に汚れが生じる確率が少なくなる。この様な点から、柱形成の生産性の点からネガ型が好ましい。ネガ型材料としては中でもアクリル系材料が好ましい。

上記オーバーコート層としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物（例えば、「アロニックス（登録商標）Ｍ−４０３」、東亞合成社製）、アクリル系樹脂（例えば、「オプトマーＳＳ」、ＪＳＲ社製）などが挙げられる。

上記無機絶縁層としては、光学異方性が小さく、所望の絶縁性を備えていればよく、例えば、酸化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化シリコン層などの単一層またはこれら層の複数の組み合わせによる積層構造としてもよい。

本発明に係る配向付与成分を含む液晶層は、絶縁層と相互作用を奏する吸着部位を２つ以上備える配向付与化合物を含有する液晶組成物から形成される。具体的には、配向付与化合物と１種以上の液晶化合物とを含む組成物に対してＵＶ照射などで配向付与化合物を硬化させることで配向付与成分を形成する。また、配向付与化合物は絶縁層と相互作用を奏する吸着部位を２つ以上備えるため、絶縁層、電極層などの基板表面の部材と多点で吸着する。前記配向付与化合物と１種以上の液晶化合物とを含む組成物を上記液晶表示素子の電極間に充填すると、前記配向付与化合物が液晶層と絶縁層、電極層などの基板表面との界面に偏在し、この状態で配向付与化合物をＵＶ照射などで硬化させることで基板表面が配向付与成分で被覆されると考えられる。そのため、本発明に係る配向付与成分は、層状に形成していることが好ましい。当該配向付与成分は、基板上の全面を被覆する形であっても基板の一部を被覆する形であってもよい。また、多点で絶縁層に対して固定化しうる吸着部位を備えた配向付与化合物又は前記配向付与成分は、基板に対して略垂直方向の配向を液晶分子に付与することが好ましい。上記オーバーコート層やカラーフィルタと配向付与化合物又は配向付与成分との組合せに関しては、両素材の重合性基が同じ、例えばアクリレート系樹脂のオーバーコート層やカラーフィルタとの吸着力が高いと考えられる。

以下、本発明に係る配向付与化合物と液晶化合物とについて説明する。

本発明に係る２つ以上の吸着部位を備えた配向付与化合物は、メソゲン基と、２つ以上の吸着部位とを有することが好ましい。より具体的には、メソゲン基と、前記メソゲン基から延伸された１以上の側鎖とを有し、前記メソゲン基側から延伸された１以上の側鎖の枝を２つ以上有し、かつ前記側鎖中に２つ以上の吸着部位を有する構造であることが好ましい。より好ましくは、配向付与化合物は、液晶分子と類似するメソゲン基と、前記メソゲン基から延伸された１以上の直線状または分岐状の側鎖とを有し、当該側鎖中に、２以上の吸着部位と、必要により液晶分子の配向を誘起する屈曲基を有することが好ましい。

また本発明に係る吸着部位は絶縁層と相互作用を奏する部位であり、当該吸着部位は、直接吸着媒と吸着可能な吸着基と重合するための重合性基とを含むことが好ましい。

したがって、本発明に係る２つ以上の吸着部位を備えた配向付与化合物の特に好ましい形態は、メソゲン基と、吸着基と、重合性基と、屈曲基を有し、吸着基と重合性基との合計数が１分子あたり２以上である。

本発明に係るメソゲン基は、剛直な部分を備えた基、例えば環式基を１つ以上備えたものをいい、環式基を２〜４個を有していることが好ましく、必要に応じ環式基は連結基で連結されていても良い。メソゲン基は液晶層に使用される液晶化合物と類似の骨格であることが好ましい。

なお、本明細書において「環式基」は、構成する原子が環状に結合した原子団をいい、炭素環、複素環、飽和又は不飽和環式構造、単環、２環式構造、多環式構造、芳香族、非芳香族などを含む。また、環式基は、少なくとも１つのヘテロ原子を含んでもよく、さらに、少なくとも１つの置換基（ハロゲン原子、反応性官能基、有機基（アルキル、アリール等）によって置換されてもよい。環式基が単環である場合には、メソゲン基は２以上の単環を含んでいることが好ましい。

本明細書で言う「吸着部位の数」とは、絶縁層と相互作用を奏する部位の数をいい、具体的には、メソゲン基と結合する側鎖中の原子から前記側鎖中のある１つの末端原子まで辿る間に、ヘテロ原子と結合した１つの炭素原子の合計数が２つ目になるまで辿った分子鎖の枝数、メソゲン基から側鎖中の１つの先端のヘテロ原子までの側鎖の枝数、又はメソゲン基からヘテロ原子と結合する１つの先端の原子までの側鎖の枝数のいずれかのうち最も小さい数をいう。

本明細書で言う「重合性基の数」は、側鎖に含まれる下記式（Ｐ−１）〜式（Ｐ−７）で表されるいずれかの基の数をいい、これらの重合性基も吸着性を示す。本明細書で言う「吸着基の数」は、前記吸着部位の数から前記重合性基の数を引いた数をいう。また、「吸着部位」を簡略にいうと、重合性基の数と吸着基の数の合計である。「吸着基の数」を簡略にいうと、メソゲン基と結合する側鎖中に含まれる後述の一般式（Ｔ）で表される基の数をいい、より詳細にはメソゲン基と結合する側鎖中に含まれる後述の一般式（Ｔ−１−１）〜（Ｔ−７−１）からなる群から選択される少なくとも１つで表される基の数をいい、より具体的には、側鎖の末端の−ＯＨ基、側鎖の末端の−ＮＨ_２、側鎖の末端の−ＣＮ基、側鎖の末端のシクロカーボネート基又は側鎖中に含まれる−Ｃ（＝Ｏ）−（ＣＨ_２）ｚ−Ｃ（＝Ｏ）−基（ｚは０〜３の整数である。）の数の合計を言う。

例えば、以下の化合物の吸着部位の数は４であり、下記式（Ｐ−１）を含む２つの重合性基と２つの吸着基を有する。なお、別の吸着部位の定義では、下記の左下の側鎖部の化学式に示す通り、メソゲン基と結合する炭素原子から末端原子の一つのメチル基の水素原子まで辿る間に、ヘテロ原子と結合した１つの炭素原子の合計数が２つ目になるまで辿った分子鎖の枝数は黒い太線の１つである（別の末端原子の一つの＝ＣＨ_２の水素原子と同じ枝になる）。また下記の左下の側鎖部が２つあるので配向付与化合物の吸着部位は２つ以上存在し、さらに、下記の右下の側鎖部の化学式に示す通り、メソゲン基と結合する酸素原子からある１つの末端原子である水素原子まで辿る間に、ヘテロ原子と結合した１つの炭素原子の合計数が２つ目になるまで辿った分子鎖の枝数は黒い太線と、白い枠線の２つになるため、この２つの吸着部位を加えると、合計４つになる。

また、例えば以下のような側鎖の場合は、吸着部位２つである。

本発明に係る重合性基としては、以下の式（Ｐ−１）から式（Ｐ−７）からなる群から選択される少なくとも１種が好ましい。

（式中、Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４及びＲ^１５はそれぞれ独立して、メチル基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表し、ｍ^ｒ５およびｍ^ｒ６はそれぞれ独立して、１又は２を表す。）
本発明に係る吸着部位の数の下限は、２以上であり、３以上が好ましく、４以上がより好ましい。本発明に係る吸着部位の数の上限は、１０以下であることが好ましく、８以下であることがより好ましい。吸着部位が多すぎると液晶組成物中における配向付与化合物の相溶性が悪化し析出する。一方、吸着部位が少なすぎると基板や絶縁層に対する固定力が低減するため、表示ムラが生じる。

本発明に係る吸着基の数の下限は、１以上であり、２以上が好ましく、３以上がより好ましい。本発明に係る吸着部位の数の上限は、８以下であることが好ましく、７以下であることがより好ましい。吸着基が多すぎると液晶組成物中における配向付与化合物の相溶性が悪化し析出する。一方、吸着基が少なすぎると基板や絶縁層に対する固定力が低減するため、表示ムラが生じる。

本発明に係る重合性基の数の下限は、１以上であり、２以上が好ましく、３以上がより好ましい。本発明に係る重合性基の数の上限は、８以下であることが好ましく、６以下であることがより好ましい。重合性基が多すぎると液晶組成物中における配向付与化合物の相溶性が悪化し析出する。一方、重合性基が少なすぎると基板や絶縁層に対する固定力が低減するため、表示ムラが生じる。

本発明に係る吸着基は、上記重合性基とは異なる基であり、絶縁層と相互作用を奏する基をいう。具体的には、本発明に係る吸着基は、基板、膜、電極などの吸着媒と吸着する役割を備えた基である。吸着は、一般的に、化学結合（共有結合、イオン結合又は金属結合）をつくって吸着媒と吸着質との間で吸着する化学吸着、又は当該化学吸着以外の物理吸着に分別され、本明細書の吸着は化学吸着又は物理吸着のいずれでもよいが、物理吸着により吸着媒と吸着することが好ましい。そのため、本発明に係る吸着基は、吸着媒と物理吸着可能な基であることが好ましく、当該吸着基は分子間力により吸着媒と結合することがより好ましい。当該分子間力により吸着媒と結合する形態としては、永久双極子、永久四重極子、分散力、電荷移動力又は水素結合などの相互作用により吸着媒と結合していることが挙げられる。本発明に係る吸着基の好ましい形態としては、水素結合により吸着媒と結合可能な形態が挙げられる。この場合、本発明に係る吸着基が水素結合を介在するプロトンのドナー若しくはアクセプターになってもよく、また両方であってもよい。

本発明に係る吸着基は、炭素原子とヘテロ原子とが連結した原子団を有する極性要素を含む基であることが好ましい。本明細書でいう極性要素とは、炭素原子とヘテロ原子とが直接連結した原子団をいう。上記ヘテロ原子としては、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、Ｂ及びＳｉからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。

本発明に係る吸着部位２つ以上有する化合物において、吸着基は、一分子中に１〜８個有することが好ましく、１〜４個有することがより好ましく、１〜３個有することがさらに好ましい。

本発明に係る極性要素の種類は、具体的には、酸素原子を含む極性要素（以下、含酸素極性要素）、窒素原子を含む極性要素（以下、含窒素極性要素）、リン原子を含む極性要素（以下、含リン極性要素）、ホウ素原子を含む極性要素（以下、含ホウ素極性要素）、ケイ素原子を含む極性要素（以下、含ケイ素極性要素）又は硫黄原子を含む極性要素（以下、含硫黄極性要素）で表される部分構造であることが好ましく、吸着能の観点から、含窒素極性要素、含窒素極性要素又は含酸素極性要素がより好ましく、含酸素極性要素がさらに好ましい。

上記含酸素極性要素としては、水酸基（−ＯＨ）、アルキロール基（−Ｒ^ｔ−ＯＨ；Ｒ^ｔはアルキレン基）、アルコキシ基（−ＯＲ；但し、Ｒはアルキル基）、ホルミル基（−ＣＨＯ）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、エーテル基（−Ｒ^ｔＯＲ^ｔ’−；但し、Ｒ^ｔ、Ｒ^ｔ’はアルキレン基又はアルケニレン基）、カルボニル基（−Ｃ（＝Ｏ）−）、カルボニルオキシ基（−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−）、カーボネート基（−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−）及びエステル基（−ＣＯＯＲ^ｔ’−；但しＲ^ｔ’はアルキレン基又はアルケニレン基）からなる群から選択される少なくとも１種の基又は当該基が炭素原子に連結している基であることが好ましい。

上記含窒素極性要素としては、シアノ基（−ＣＮ）、１級アミノ基（−ＮＨ_２）、２級アミノ基（−ＮＨ−）、３級アミノ基（−ＮＲＲ’；但し、Ｒ，Ｒ’はアルキル基）、ピリジル基、カルバモイル基（−ＣＯＮＨ_２）及びウレイド基（−ＮＨＣＯＮＨ_２）からなる群から選択される少なくとも１種の基又は当該基が炭素原子に連結している基であることが好ましい。

上記含リン極性要素としては、ホスフィニル基（−ＣＸ_２−Ｐ（＝Ｏ）Ｈ_２）及びリン酸基（−ＣＸ_２−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＨ）_２）からなる群から選択される少なくとも１種の基又は当該基が炭素原子に連結している基であることが好ましい。

上記含ホウ素極性要素としては、ホウ酸基（−Ｂ（ＯＨ）_２）が炭素原子に連結している基であることが好ましい。

上記含ケイ素極性要素としては、−Ｓｉ（ＯＨ）_３基又は−Ｓｉ（ＯＲ）（ＯＲ’）（ＯＲ’’）；但し、Ｒ，Ｒ’，Ｒ’’はアルキル基）基が炭素原子に連結している基であることが好ましい。

上記含硫黄極性要素としては、メルカプト基（−ＳＨ）、スルフィド基（−Ｓ−）、スルフィニル基（−Ｓ（＝Ｏ）−）、スルホニル基（−ＳＯ_２−）、スルホンアミド基（−ＳＯ_２ＮＨ_２）、スルホ酸基（−ＳＯ_３Ｈ）及びスルフィノ基（−Ｓ（＝Ｏ）ＯＨ）からなる群から選択される少なくとも１種の基又は当該基が炭素原子に連結している基であることが好ましい。

そのため、本発明に係る吸着基は、環式基が含酸素極性要素を備えた基（以下、含酸素環式基）、環式基が窒素原子極性要素を備えた基（以下、含窒素環式基）、環式基が含リン極性要素を備えた基（以下、含リン環式基）、環式基が含ホウ素極性要素を備えた基（以下、含ホウ素環式基）、環式基が含ケイ素極性要素を備えた基（以下、含ケイ素環式基）、環式基が含硫黄極性要素を備えた基（以下、含硫黄環式基）、鎖式基が含酸素極性要素を備えた基（以下、含酸素鎖式基）、鎖式基が窒素原子極性要素を備えた基（以下、含窒素鎖式基）、鎖式基が含リン極性要素を備えた基（以下、含リン鎖式基）、鎖式基が含ホウ素極性要素を備えた基（以下、含ホウ素鎖式基）、鎖式基が含ケイ素極性要素を備えた基（以下、含ケイ素鎖式基）及び鎖式基が含硫黄極性要素を備えた基（以下、含硫黄鎖式基）からなる群から選択される１種又は２種以上の基を含むことが好ましく、吸着能の観点から含酸素環式基、含硫黄環式基、含酸素鎖式基及び含窒素鎖式基からなる群から選択される１種又は２種以上の基を含むことがより好ましい。

本発明に係る吸着基としては、以下の一般式（Ｔ）で表される基が好ましい。

（上記一般式（Ｔ）中、Ｘ^ｔ１は、炭素原子数１〜１８個の直鎖状又は分岐状のアルキル基、−ＮＨ_２又は−Ｚ^ｔ２−Ｏ−Ｒ^ｔ１基を表し、当該アルキル基中の水素原子はシアノ基又はＰ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−に置換されてもよく、
上記Ｒ^ｔ１は、水素原子、炭素原子数１〜５個のアルキル基又はＺ^ｔ１と結合してもよい炭素原子数１〜８個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又はＺ^ｔ１と結合してもよい炭素原子数２〜８個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、上記Ｚ^ｔ２は、単結合、炭素原子数１〜１８個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は炭素原子数２〜１８個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、当該アルキレン基又は当該アルケニレン基の−ＣＨ_２−は酸素原子が直接隣接しないように、−ＣＯＯ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＯＯＣ−に置換されてもよく、
Ｚ^ｔ１は、単結合、炭素原子数１〜１８個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は炭素原子数２〜１８個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、当該アルキレン基の−ＣＨ_２−は酸素原子が直接隣接しないように−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＯＣＯ−に置換されてもよく、またＸ^ｔ１が−Ｚ^ｔ２−Ｏ−Ｒ^ａｔ基であり、かつＲ^ａｔがアルキレン基又はアルケニレン基の場合、Ｚ^ｔ１の水素原子を置換してＲ^ｔ１と結合してもよく
−Ｗ^ｔ２−Ａｎｙは、単結合又は２価〜４価の有機基を表し、
−Ｗ^ｔ１−は、単結合又は直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表し、当該アルキレン基の−ＣＨ_２−は酸素原子が直接隣接しないように−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＯＣＯ−に置換されてもよく、
ｎ^ｔ１は０以上４以下の整数を表し、
ｍ^ｔ１は１以上３以下の整数を表し、分子内の水素原子はＰ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−に置換されてもよく、＊は結合手を表し、メソゲン基、Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−、屈曲基又はスペーサー基と結合する。）
上記一般式（Ｔ）において、Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−は重合性基を含む基であり、
Ｐ^ａｌは、上記式（Ｐ−１）から式（Ｐ−７）からなる群から選択される少なくとも１種を表し、Ｓｐ^ａｌはスペーサー基を表す。スペーサー基は、炭素原子数１〜１８個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は単結合を表し、当該アルキレン基の−ＣＨ_２−は酸素原子が直接隣接しないように−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＯＣＯ−、−Ｃ＝Ｃ−に置換されてもよい。

上記一般式（Ｔ）において、Ｘ^ｔ１はＺ^ｔ１と結合しない形態（鎖式基）と、Ｘ^ｔ１はＺ^ｔ１と結合して環を形成する形態（環式基）とを含んでいる。

上記一般式（Ｔ）は、以下の一般式（Ｔ−１−１）〜（Ｔ−７−１）からなる群から選択される少なくとも１つであることが好ましく、以下の一般式（Ｔ−１−１）、（Ｔ−２−１）、（Ｔ−５−１）、（Ｔ−６−１）および（Ｔ−７−１）からなる群から選択される少なくとも１つであることがより好ましく、以下の一般式（Ｔ−１−１）、（Ｔ−２−１）、（Ｔ−５−１）および（Ｔ−６−１）からなる群から選択される少なくとも１つであることがより好ましい。

（上記一般式一般式（Ｔ−１−１）〜（Ｔ−７−１）中、Ｘ^ａ及びＸ^ｂはそれぞれ独立して、−Ｏ−、−Ｓ−又はＣＨ_２−を表し、
Ｒ^ｔ５は、炭素原子数１〜８個の直鎖状又は分岐状のアルキル基、シアノ化アルキル基又は炭素原子数１〜８個の直鎖状又は分岐状のアルコキシ基を表し、これらのアルキル基中の少なくとも２個以上の−ＣＨ_２−は酸素原子が直接隣接しないように−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｏ−又は−ＮＨ−に置換されてもよく、
Ｚ^ｔ３は、単結合、炭素原子数１〜１８個の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は炭素原子数２〜１８個の直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基を表し、当該アルキレン基又は当該アルケニレン基の−ＣＨ_２−は酸素原子が直接隣接しないように−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＯＣＯ−に置換されてもよく、
−Ｗ^ｔ２−Ａｎｙは、単結合又は１価〜４価の有機基を表し、
−Ｗ^ｔ１−は、単結合又は直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表し、
ｎｔ１は０以上４以下の整数を表し、
ｍｔ１は１以上３以下の整数を表し、分子内の水素原子は上記重合性基Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−に置換されてもよく、＊は結合手を表し、メソゲン基、Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−、屈曲基又はスペーサー基と結合する。）
上記一般式（Ｔ−１−１）〜（Ｔ−４−１）において、Ｘ^ａ又はＸ^ｂのいずれかが−Ｏ−であることが好ましく、Ｘ^ａ及びＸ^ｂが−Ｏ−であることがより好ましい。

上記一般式（Ｔ−１−１）〜（Ｔ−４−１）の具体例としては、以下の基が挙げられる。

（上記式中、Ｒ^ｃは、水素原子、炭素原子数１〜７個のアルキル基又は重合性基Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−で表され、分子内の水素原子は上記Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−に置換されてもよく、＊は結合手を表し、メソゲン基、Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−、屈曲基又はスペーサー基と結合する。）
上記一般式（Ｔ−５−１）は、一般式（Ｔ−５−２）を表すことが好ましい。

（上記一般式（Ｔ−５−２）中、Ｗ^ｔ１は上記一般式（Ｔ−５）中のＷ^ｔ１と同じ意味を表し、Ｒ^ｔ５１及びＲ^ｔ５２はそれぞれ独立して、炭素原子数１〜８個の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はシアノ化アルキル基を表し、これらのアルキル基中の少なくとも２個以上の−ＣＨ_２−は酸素原子が直接隣接しないように、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｏ−、又は−ＮＨ−で置換されてもよく、Ｒ^ｃは、水素原子、炭素原子数１〜７個のアルキル基又は重合性基Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−で表され、ｎ^ｔ１、ｎ^ｔ２及びｎ^ｔ３はそれぞれ独立して０又は１を表し、分子内の水素原子はＰ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−に置換されてもよい。）
上記一般式（Ｔ−５−１）の具体例としては、以下の基が挙げられる。

（上記式中、Ｒ^ｃは、水素原子、炭素原子数１〜７個のアルキル基又は重合性基Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−で表され、分子内の水素原子は上記重合性基Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−に置換されてもよい。）（＊は結合手を表し、メソゲン基、重合性基Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−、屈曲基又はスペーサー基と結合する。）
上記一般式（Ｔ−６−１）の具体例としては、以下の例が挙げられる。

（上記式中、Ｒ^ｃは、水素原子、炭素原子数１〜７個のアルキル基又は重合性基Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−で表され、分子内の水素原子は上記Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−に置換されてもよく、＊は結合手を表し、メソゲン基、Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−、屈曲基又はスペーサー基と結合する。）
上記一般式（Ｔ−７−１）の具体例としては、以下の例が挙げられる。

（上記式中、Ｒ^ｃは、水素原子、炭素原子数１〜７個のアルキル基又は重合性基Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−で表され、分子内の水素原子は上記Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−に置換されてもよい。）（＊は結合手を表し、メソゲン基、Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−、屈曲基又はスペーサー基と結合する。）
本発明に係る配向付与化合物において、吸着基に含まれる極性要素や重合性基に含まれる極性部分を局在化させる形態が好ましい。吸着基は液晶組成物を垂直配向させるために重要な構造であり、吸着基と重合性基とが隣接していることで、より良好な配向性が得られ、また液晶組成物への良好な溶解性を示す。具体的には、メソゲン基の同一環上に重合性基及び吸着基を有する形態が好ましい。この場合、１以上の重合性基及び１以上の吸着基が直接又はスペーサー基を介してそれぞれ同一環上に結合している形態と、１以上の重合性基の少なくとも一つ又は１以上の吸着基の少なくとも一つのうち、一方が他方に結合して、同一環上に重合性基及び吸着基を有する形態とを含む。

また、本発明に係る配向付与化合物において、Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−の１以上の水素原子は、吸着基に置換されてもよい。この場合の好ましい形態としては、Ｐ^ａｌ又は必要により当該重合性基に連結されるＳｐ^ａｌの１以上の水素原子が吸着基に置換されている形態が挙げられ、より好ましい形態としては、Ｐ^ａ１−Ｓｐ^ａ１−中の１以上の水素原子が上記一般式（Ｔ）で表される吸着基に置換されている形態が挙げられる。

例えば、吸着基と重合性基とが連結した好適な形態としては、以下の式（Ｔ−１−１．１）、（Ｔ−６−１．１）又は（Ｔ−５−１．１）が挙げられる。

（上記式中、Ｒ^ｔ１１ａ、Ｒ^ｔ１６ａ及びＲ^{ｔ１５１ａ}はそれぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数１〜３のアルキル基を表し、Ｒ^{ｔ１５１ｂ}及びＲ^{ｔ１５１ｃ}はそれぞれ独立して、炭素原子数１〜３のアルキル基、炭素原子数１〜３のシアノ化アルキル基を表し、
Ｘ^ａ及びＸ^ｂは、−Ｏ−、−Ｓ−または−ＣＨ_２−を表し、
Ｌ^{ｔ１５１ａ}及びＬ^{ｔ１５１ａ}はそれぞれ独立して、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ビニリデン基、ビニレン基、イソプロペニレン基またはエチリデン基を表し、
ｎ^ｔ１１ｃ、ｎ^{ｔ１５１ｃ}、ｎ^ｔ１６ｃ、ｎ^{ｔ１５１ｄ}、ｎ^{ｔ１５１ｅ}、ｎ^{ｔ１５１ｆ}及びｎ^{ｔ１５１ｇ}はそれぞれ独立して、０又は１を表し、ｎ^ｔ１１ａ、ｎ^ｔ１１ｂ、ｎ^ｔ１６ａ、ｎ^ｔ１６ｂ、ｎ^{ｔ１５１ａ}及びｎ^{ｔ１５１ｂ}はそれぞれ独立して、１〜１１の整数を表し、＊はメソゲン基への結合手を表す。）
上記式（Ｔ−１−１．１）において、Ｘ^ａまたはＸ^ｂのいずれか一方が−Ｏ−であることが好ましく、Ｘ^ａ及びＸ^ｂが−Ｏ−であることがより好ましい。

上記式（Ｔ−５−１．１）において、Ｌ^{ｔ１５１ａ}及びＬ^{ｔ１５１ａ}はそれぞれ独立して、メチレン基、エチレン基、ビニリデン基、ビニレン基、イソプロペニレン基またはエチリデン基が好ましい。

上記式（Ｔ−１−１．１）、（Ｔ−６−１．１）及び（Ｔ−５−１．１）において、
ｎ^ｔ１１ａ、ｎ^ｔ１１ｂ、ｎ^ｔ１６ａ、ｎ^ｔ１６ｂ、ｎ^{ｔ１５１ａ}及びｎ^{ｔ１５１ｂ}はそれぞれ独立して、１〜８の整数であることが好ましく、１〜５の整数であることがより好ましい。

「屈曲基」
本発明に係る屈曲基は、液晶分子の配向を誘導する機能を有しており、直鎖状若しくは分岐状の炭素原子数１〜２０のアルキレン基を表すことが好ましく、直鎖状の炭素原子数１〜２０のアルキレン基を表すことがより好ましく、直鎖状の炭素原子数２〜１５のアルキレン基を表すことがより好ましい。また、当該アルキレン基中の１個又は隣接していない２個以上の−ＣＨ_２−は、それぞれ独立して、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−によって置換されていてもよい。

配向付与化合物が液晶層に対していわゆる両親媒性を備えている観点から上記屈曲基は、メソゲン基に結合していることが好ましい。

本発明に係る配向付与化合物において、上記屈曲基は、１〜６つ有することが好ましく、１〜４つ有することがより好ましく、１〜３つ有することがさらに好ましい。

上記配向付与化合物において、液晶層となじみにくい吸着基や重合性基などの極性部と、液晶層となじみやすいメソゲン基や屈曲基などの非極性部とは、分子内で偏在していることが好ましく、いわゆる液晶層に対して両親媒性を示すことが好ましい。そのため、本発明に係る配向付与化合物は、メソゲン基の一方の端部に液晶分子を配向させる屈曲基を有し、メソゲン基の他方の端部に重合性基及び吸着基を有する構造が好ましい。液晶層と基板との界面近傍では界面自由エネルギーが高くなるため、液晶層に対して親和性がある非極性部と、液晶層に対して親和性が低い極性部とを一分子内に有する物質が界面上に並ぶことにより、界面自由エネルギーを低下させると考えられる。

本発明の液晶組成物における配向付与化合物の含有量の下限は、０．０２質量％が好ましく、０．０３質量％が好ましく、０．０４質量％が好ましく、０．０５質量％が好ましく、０．０６質量％が好ましく、０．０７質量％が好ましく、０．０８質量％が好ましく、０．０９質量％が好ましく、０．１質量％が好ましく、０．１２質量％が好ましく、０．１５質量％が好ましく、０．１７質量％が好ましく、０．２質量％が好ましく、０．２２質量％が好ましく、０．２５質量％が好ましく、０．２７質量％が好ましく、０．３質量％が好ましく、０．３２質量％が好ましく、０．３５質量％が好ましく、０．３７質量％が好ましく、０．４質量％が好ましく、０．４２質量％が好ましく、０．４５質量％が好ましく、０．５質量％が好ましく、０．５５質量％が好ましい。本発明の液晶組成物における一般式（Ｉ）で表される重合性化合物の含有量の上限は、２．５質量％が好ましく、２．３質量％が好ましく、２．１質量％が好ましく、２質量％が好ましく、１．８質量％が好ましく、１．６質量％が好ましく、１．５質量％が好ましく、１質量％が好ましく、０．９５質量％が好ましく、０．９質量％が好ましく、０．８５質量％が好ましく、０．８質量％が好ましく、０．７５質量％が好ましく、０．７質量％が好ましく、０．６５質量％が好ましく、０．６質量％が好ましく、０．５５質量％が好ましく、０．５質量％が好ましく、０．４５質量％が好ましく、０．４質量％が好ましい。

本発明に係る配向付与化合物の特に好適な具体例は、以下の一般式（ａｌ−１−１）で表される化合物である。

（上記一般式（ａｌ−１−１）中、Ｒ^ａｌ３は炭素原子数１〜１２の直鎖状のアルキル基を表し、当該アルキル基において、１個又は隣接しない２個以上の−ＣＨ_２−は、−Ｏ−又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されてもよく、
Ｌ^ａｌ５、Ｌ^ａｌ６、Ｌ^ａｌ７及びＬ^ａｌ８はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数１〜１２個のアルキル基、ハロゲン原子又は上記Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−を表し、当該アルキル基において、１個又は隣接しない２個以上の−ＣＨ_２−は、−Ｏ−又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されてもよく、
環Ａ^ａｌ３は、１，４−シクロへキシレン又は１，４−フェニレンを表し、
Ｒ^ａｌａ又はＲ^ａｌｂはそれぞれ独立して、水素原子又は上記Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−を表し、Ｒ^ａｌａ又はＲ^ａｌｂの少なくとも一つが上記Ｐ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−を表し、
Ｚ^ａｌ３は、単結合、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＨ_２−Ｏ−又はＯ−ＣＨ_２−を表し、
Ｒ^ａｌ４は、上記一般式（Ｔ）で表される吸着基を表し、
ｐ^ａｌ３及びｐ^ａｌ４はそれぞれ独立して、０又は１を表す。）
上記一般式（ａｌ−１−１）において、Ｌ^ａｌ７及びＬ^ａｌ８の一方が、炭素原子数１〜５個のアルキル基を表すことが好ましい。

上記一般式（ａｌ−１−１）において、Ｒ^ａｌａ及びＲ^ａｌｂはＰ^ａｌ−Ｓｐ^ａｌ−を表すことが好ましい。

上記一般式（ａｌ−１−１）において、Ｒ^ａｌ４は、上記一般式（Ｔ−１−１）〜（Ｔ−７−１）又は式（Ｔ−１−１．１）、（Ｔ−６−１．１）又は（Ｔ−５−１．１）が好ましい。

本発明に係る液晶組成物は非重合性液晶化合物を含み、当該非重合性液晶化合物は、第１の成分として、誘電的にほぼ中性の化合物（Δεの値が−２〜２）の一般式（Ｌ）で表される化合物を１種類又は２種類以上含有することが好ましい。

前記一般式（Ｌ）で表される化合物は、以下の通りである。

（式中、Ｒ^Ｌ１及びＲ^Ｌ２はそれぞれ独立して炭素原子数１〜８のアルキル基を表し、該アルキル基中の１個又は非隣接の２個以上の−ＣＨ_２−はそれぞれ独立して−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−によって置換されていてもよく、
ｎ^Ｌ１は０、１、２又は３を表し、
Ａ^Ｌ１、Ａ^Ｌ２及びＡ^Ｌ３はそれぞれ独立して
（ａ） １，４−シクロヘキシレン基（この基中に存在する１個の−ＣＨ_２−又は隣接していない２個以上の−ＣＨ_２−は−Ｏ−に置き換えられてもよい。）
（ｂ） １，４−フェニレン基（この基中に存在する１個の−ＣＨ＝又は隣接していない２個以上の−ＣＨ＝は−Ｎ＝に置き換えられてもよい。）及び
（ｃ） ナフタレン−２，６−ジイル基、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基又はデカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基（ナフタレン−２，６−ジイル基又は１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基中に存在する１個の−ＣＨ＝又は隣接していない２個以上の−ＣＨ＝は−Ｎ＝に置き換えられても良い。）
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基（ａ）、基（ｂ）及び基（ｃ）はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
Ｚ^Ｌ１及びＺ^Ｌ２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、
ｎ^Ｌ１が２又は３であってＡ^Ｌ２が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、ｎ^Ｌ１が２又は３であってＺ^Ｌ２が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良い。）
上記一般式（Ｌ）で表される化合物は、以下の式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１３）で表される化合物であることが好ましい。

（式中、Ｒ^Ｌ１及びＲ^Ｌ２はそれぞれ独立して、一般式（Ｌ）と同じ意味を表し、Ａ^Ｌ１及びＡ^Ｌ７はそれぞれ独立して、一般式（Ｌ）と同じ意味を表すが、Ａ^Ｌ１及びＡ^Ｌ２上の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子によって置換されていてもよく、Ｚ^Ｌ１は一般式（Ｌ）におけるＺ^Ｌ２と同じ意味を表し、Ｘ^Ｌ１及びＸ^Ｌ２はそれぞれ独立してフッ素原子又は水素原子を表す。）
本発明に係る液晶組成物は非重合性液晶化合物を含み、当該非重合性液晶化合物は、第２の成分として、誘電的に正の化合物（Δεが２より大きい。）の一般式（Ｊ）で表される化合物および／または誘電的に負の化合物（Δεの符号が負で、その絶対値が２より大きい。）の一般式（Ｎ−１）〜（Ｎ〜３）で表される化合物を１種類又は２種類以上含有することが好ましい。

前記誘電的に正の化合物（Δεが２より大きい。）の一般式（Ｊ）で表される化合物は、以下の通りである。

（式中、Ｒ^Ｊ１は炭素原子数１〜８のアルキル基を表し、該アルキル基中の１個又は非隣接の２個以上の−ＣＨ_２−はそれぞれ独立して−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−によって置換されていてもよく、
ｎ^Ｊ１は、０、１、２、３又は４を表し、
Ａ^Ｊ１、Ａ^Ｊ２及びＡ^Ｊ３は、それぞれ独立して、
（ａ） １，４−シクロヘキシレン基（この基中に存在する１個の−ＣＨ_２−又は隣接していない２個以上の−ＣＨ_２−は−Ｏ−に置き換えられてもよい。）
（ｂ） １，４−フェニレン基（この基中に存在する１個の−ＣＨ＝又は隣接していない２個以上の−ＣＨ＝は−Ｎ＝に置き換えられてもよい。）及び
（ｃ） ナフタレン−２，６−ジイル基、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基又はデカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基（ナフタレン−２，６−ジイル基又は１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基中に存在する１個の−ＣＨ＝又は隣接していない２個以上の−ＣＨ＝は−Ｎ＝に置き換えられても良い。）
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基（ａ）、基（ｂ）及び基（ｃ）はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基で置換されていても良く、
Ｚ^Ｊ１及びＺ^Ｊ２は、それぞれ独立して、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、
ｎ^Ｊ１が２、３又は４であってＡ^Ｊ２が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、ｎ^Ｊ１が２、３又は４であってＺ^Ｊ１が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、
Ｘ^Ｊ１は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基又は２，２，２−トリフルオロエチル基を表す。）
上記誘電的に負の化合物（Δεの符号が負で、その絶対値が２より大きい。）の一般式（Ｎ−１）〜（Ｎ−３）で表される化合物からなる群から選択される１種または２種以上は、以下の通りである。

（上記式中、Ｒ^Ｎ１１、Ｒ^Ｎ１２、Ｒ^Ｎ２１、Ｒ^Ｎ２２、Ｒ^Ｎ３１及びＲ^Ｎ３２は、それぞれ独立して、炭素原子数１〜８のアルキル基を表し、該アルキル基中の１個又は非隣接の２個以上の−ＣＨ_２−はそれぞれ独立して−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−によって置換されていてもよく、
Ａ^Ｎ１１、Ａ^Ｎ１２、Ａ^Ｎ２１、Ａ^Ｎ２２、Ａ^Ｎ３１及びＡ^Ｎ３２は、それぞれ独立して、
（ａ） １，４−シクロヘキシレン基（この基中に存在する１個の−ＣＨ_２−又は隣接していない２個以上の−ＣＨ_２−は−Ｏ−に置き換えられてもよい。）
（ｂ） １，４−フェニレン基（この基中に存在する１個の−ＣＨ＝又は隣接していない２個以上の−ＣＨ＝は−Ｎ＝に置き換えられてもよい。）
（ｃ） ナフタレン−２，６−ジイル基、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基又はデカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基（ナフタレン−２，６−ジイル基又は１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基中に存在する１個の−ＣＨ＝又は隣接していない２個以上の−ＣＨ＝は−Ｎ＝に置き換えられても良い。）及び
（ｄ） １，４−シクロヘキセニレン基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基（ａ）、基（ｂ）、基（ｃ）及び基（ｄ）はそれぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
Ｚ^Ｎ１１、Ｚ^Ｎ１２、Ｚ^Ｎ２１、Ｚ^Ｎ２２、Ｚ^Ｎ３１及びＺ^Ｎ３２は、それぞれ独立して、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、
Ｘ^Ｎ２１は水素原子又はフッ素原子を表し、
Ｔ^Ｎ３１は−ＣＨ_２−又は酸素原子を表し、
ｎ^Ｎ１１、ｎ^Ｎ１２、ｎ^Ｎ２１、ｎ^Ｎ２２、ｎ^Ｎ３１及びｎ^Ｎ３２はそれぞれ独立して０〜３の整数を表すが、ｎ^Ｎ１１＋ｎ^Ｎ１２、ｎ^Ｎ２１＋ｎ^Ｎ２２及びｎ^Ｎ３１＋ｎ^Ｎ３２はそれぞれ独立して１、２又は３であり、Ａ^Ｎ１１〜Ａ^Ｎ３２、Ｚ^Ｎ１１〜Ｚ^Ｎ３２が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良い。）
本発明に係る液晶組成物は、吸着部位を含む化合物を含み、必要によりさらに重合性化合物をさらに含有しても良い。当該重合性化合物としては、一般式（ＩＩ）：

（式中、Ｒ^２０１、Ｒ^２０２、Ｒ^２０３、Ｒ^２０４、Ｒ^２０５、Ｒ^２０６、Ｒ^２０７、Ｒ^２０８、Ｒ^２０９及びＲ^２１０は、それぞれ独立して、Ｐ^２１−Ｓ^２１−、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数１から１８のアルキル基、フッ素原子に置換されてもよい炭素原子数１から１８のアルコキシ基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表し、Ｐ^２１は上記重合性基の式（Ｐ−１）から式（Ｐ−７）のいずれかを表し、
Ｓ^２１は、単結合又は炭素数１〜１５のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＯＣＯ−又は−ＣＯＯ−で置換されてよく、
ｎ^２１は、０、１又は２を表し、
Ａ^２１は、
（ａ） １，４−シクロヘキシレン基（この基中に存在する１個の−ＣＨ_２−又は隣接していない２個以上の−ＣＨ_２−は−Ｏ−に置き換えられてもよい。）
（ｂ） １，４−フェニレン基（この基中に存在する１個の−ＣＨ＝又は隣接していない２個以上の−ＣＨ＝は−Ｎ＝に置き換えられてもよい。）及び
（ｃ） ナフタレン−２，６−ジイル基、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基又はデカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基（ナフタレン−２，６−ジイル基又は１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基中に存在する１個の−ＣＨ＝又は隣接していない２個以上の−ＣＨ＝は−Ｎ＝に置き換えられても良い。）
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基（ａ）、基（ｂ）及び基（ｃ）は、それぞれ独立して、炭素原子数１〜１２のアルキル基、炭素原子数１〜１２のアルコキシ基、ハロゲン、シアノ基、ニトロ基又はＰ^２１−Ｓ^２１−で置換されていても良く、
上記一般式（ＩＩ）の１分子内に少なくとも１以上のＰ^２１−Ｓ^２１−を有し、
Ｌ^２１は単結合、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−Ｃ_２Ｈ_４−、−ＯＣ_２Ｈ_４Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＲ^ａ−ＣＯＯ−、−ＣＨ＝ＣＲ^ａ−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−ＣＲ^ａ＝ＣＨ−、−ＯＣＯ−ＣＲ^ａ＝ＣＨ−、−（ＣＨ_２）_ｚ−ＣＯＯ−、−（ＣＨ_２）_ｚ−ＯＣＯ−、−ＯＣＯ−（ＣＨ_２）_ｚ−、−ＣＯＯ−（ＣＨ_２）_ｚ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−又は−Ｃ≡Ｃ−（式中、Ｒ^ａはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数１〜３のアルキル基を表し、前記式中、ｚはそれぞれ独立して１〜４の整数を表す。）を表す。

本発明に係る液晶表示素子において、配向付与化合物を含有する液晶組成物から配向付与成分を含む液晶層を形成する方法は、必須成分である配向付与化合物と必要により含まれる重合性化合物とを重合することが好ましく、当該必須成分である配向付与化合物と必要により含まれる重合性化合物とを重合させる方法としては、液晶の良好な配向性能を得るためには、適度な重合速度が望ましいので、紫外線又は電子線等の活性エネルギー線を単一又は併用又は順番に照射することによって重合させる方法が好ましい。紫外線を使用する場合、偏光光源を用いても良いし、非偏光光源を用いても良い。また、液晶組成物を２枚の基板間に挟持させた状態で重合を行う場合には、少なくとも照射面側の基板は活性エネルギー線に対して適当な透明性が与えられていなければならない。また、光照射時にマスクを用いて特定の部分のみを重合させた後、電場や磁場又は温度等の条件を変化させることにより、未重合部分の配向状態を変化させて、更に活性エネルギー線を照射して重合させるという手段を用いても良い。特に紫外線露光する際には、液晶組成物に交流電界を印加しながら紫外線露光することが好ましい。印加する交流電界は、周波数１０Ｈｚから１０ｋＨｚの交流が好ましく、周波数６０Ｈｚから１０ｋＨｚがより好ましく、電圧は液晶表示素子の所望のプレチルト角に依存して選ばれる。つまり、印加する電圧により液晶表示素子のプレチルト角を制御することができる。ＰＳＶＡモードの液晶表示素子においては、配向安定性及びコントラストの観点からプレチルト角を８０度から８９．９度に制御することが好ましい。

本発明の液晶組成物に含まれる配向付与化合物や重合性化合物を重合させる際に使用する紫外線又は電子線等の活性エネルギー線の照射時の温度は特に制限されることはない。例えば、配向膜を有する基板を備えた液晶表示素子に本発明の液晶組成物を適用する場合は、前記液晶組成物の液晶状態が保持される温度範囲内であることが好ましい。室温に近い温度、即ち、典型的には１５〜３５℃で重合させることが好ましい。

一方、例えば、配向膜を有していない基板を備えた液晶表示素子に本発明の液晶組成物を適用する場合は、上記の配向膜を有する基板を備えた液晶表示素子に適用する照射時の温度範囲より広い温度範囲でもよい。

紫外線を発生させるランプとしては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を用いることができる。また、照射する紫外線の波長としては、液晶組成物の吸収波長域でない波長領域の紫外線を照射することが好ましく、必要に応じて、紫外線をカットして使用することが好ましい。照射する紫外線の強度は、０．１ｍＷ／ｃｍ^２〜１００Ｗ／ｃｍ^２が好ましく、２ｍＷ／ｃｍ^２〜５０Ｗ／ｃｍ^２が更に好ましい。照射する紫外線のエネルギー量は、適宜調整することができるが、１０ｍＪ／ｃｍ^２から５００Ｊ／ｃｍ^２が好ましく、１００ｍＪ／ｃｍ^２から２００Ｊ／ｃｍ^２が更に好ましい。紫外線を照射する際に、強度を変化させても良い。紫外線を照射する時間は照射する紫外線強度により適宜選択されるが、１０秒から３６００秒が好ましく、１０秒から６００秒が更に好ましい。

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例及び比較例の組成物における「％」は「質量％」を意味する。実施例において化合物の記載について以下の略号を用いる。

図８は、一分子中に含まれる吸着基および重合性基の合計数である吸着部位の数と、配向度との関係を示すグラフである。また、図８における配向度とは、配向付与化合物を含む液晶組成物Ｂ〜Ｅを所定量ＩＴＯ電極基板上に滴下し、有機絶縁膜（オプトマーＳＳ（アクリル樹脂） ＪＳＲ社製）を最表面にコーティングした対向基板と真空下で貼り合せ、シール硬化（シール部のみにＵＶ照射し１２０度で１時間アニール）した後、液晶配向をクロスニコル条件下偏光板に液晶セルを挟み、液晶部分からの光の透過度合い（輝度ムラ）を確認した結果に対して、以下の３段階の基準で優劣判定を行った実験結果である。

不十分：セル面内のほぼ全面が黒くなっていない。

やや不足：液晶を滴下した付近のみが黒くなっている。

かなり良い：セル面内のほぼ全面に渡り黒く表示されている。

上記３段階の基準を具体的に示すと、図８における配向度は「かなり良い」は図９Ｃ又は図９Ｄに相当し、液晶セルの全面からの光の透過が確認されない。図８における配向度は「やや不足」は、図９Ｂに相当し、液晶セルの縁部からの少し光の透過が確認される。図８における配向度は「不十分」は、図９Ａに相当し、液晶は垂直配向とならず、水平配向に近い形となるため、光り抜けが発生する。

一分子中に含まれる吸着基および重合性基の合計数を１から４つの化合物（ｂ）〜化合物（ｅ）を用意し、それぞれに対して同一の液晶組成物を混合した場合、図８によれば、一分子中に含まれる吸着基および重合性基の合計数が１つだと配向度が不十分であるが、一分子中に含まれる吸着基および重合性基の合計数が３以上だと、表示ムラが少なく配向度が良好な結果が得られた。その結果を図９に示す。

図９は、配向付与化合物を含む液晶組成物Ｂ〜Ｅを充填した液晶セルの配向度を示す写真である。図９Ａ〜図９Ｄに示す通り、吸着部位が１つの化合物（ｂ）を用いた液晶表示素子では、光り抜けが発生しており液晶分子が垂直に配向していないことが確認される。一方、吸着部位が３つ以上の化合物（ｃ）、（ｄ）を用いた液晶表示素子では、液晶セルの全面からの光の透過が確認されない。また、吸着部位が４つの場合、若干であるが全体として光の透過率が低い結果となった。

上記結果から、吸着部位の数が１個だと、液晶配向を誘起する配向付与化合物が基板界面への吸着度合いが弱く、十分な垂直配向性が得られない。しかし、吸着部位の数が２、３，４個と増やしていく事で、液晶配向を誘起する配向付与化合物の基板界面への吸着度合いが強くなり、十分な垂直配向性が得られるようになると考えている。

尚、配向付与化合物を含む液晶組成物Ｂ〜Ｅの作製方法は以下の通りである。

負の誘電率異方性を示す化合物と、中性の誘電率異方性を示す化合物とを混合した基準液晶組成物Ａを調製した。２０℃での各物性値は、誘電率異方性（Δε）：−３．０、屈折率異方性（Δｎ）：０．１１２、ネマチック相上限温度（Ｔｎｉ）：７７℃、回転粘度（γ１）：１１０ ｍＰａ／ｓであった。

次いで、基準液晶組成物Ａ１００質量部に対して、以下の式（ａ）で表される重合性化合物０．３質量部を添加した後、一分子中に含まれる吸着部位の数（吸着基および重合性基の合計数）が１〜４の化合物として、以下の化合物（ｂ）、化合物（ｃ）、化合物（ｄ）および化合物（ｅ）をそれぞれ１．０質量部添加した液晶組成物Ｂ〜液晶組成物Ｅを調製し、各組成物の物性値を測定した。化合物（ｂ）、化合物（ｃ）、化合物（ｄ）および化合物（ｅ）のそれぞれの化学構造と、吸着部位（吸着基および重合性基の合計）およびその数を以下に示す。

また、上記作製した配向付与化合物を含む液晶組成物Ｂ〜Ｅを充填した液晶セルそれぞれに対して、周波数１００Ｈｚで電圧を１０Ｖ印加した状態で高圧水銀灯を用い、３２５ｎｍ以下の紫外線をカットするフィルターを介して紫外線を照射した。このとき、中心波長３６５ｎｍの条件で測定した照度が１００ｍＷ／ｃｍ^２になるように調整し、積算光量３０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射した。これにより、配向付与化合物および重合性化合物を硬化することで配向付与成分を液晶層中に形成した液晶表示素子を作製した。その結果、当該液晶表示素子の配向度は、硬化する前後で変化がなかったことを確認した。

Claims (9)

1. 第１の基板および前記第１の基板と対向して設けられた第２の基板と、
   前記第１の基板上に設けられた第１の絶縁層および第１の電極層と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、液晶分子に配向を付与する配向付与成分を含有する液晶層とを有し、
   前記液晶層は、前記第１の絶縁層と相互作用を奏する吸着部位を２つ以上備える配向付与化合物を含有する液晶組成物から形成されることを特徴とする液晶表示素子。
2. 前記絶縁層は、有機絶縁層または無機絶縁層である、請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 前記第２の基板上に第２の有機層および第２の電極層を有する請求項１または２に記載の液晶表示素子。
4. 前記吸着部位として吸着基と重合性基とを有し、前記吸着基の数と前記重合性基の数との合計が２以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
5. 前記液晶層中の前記配向付与成分は、前記第１の基板表面を被覆する請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
6. 前記第１の電極層は、フィッシュボーン型の画素電極を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
7. 前記配向付与化合物は２〜５個の環式基が連結したメソゲン基を有し、前記メソゲン基の長軸方向の一端の１つの前記環式基に対して前記吸着部位が連結されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
8. 前記第１の絶縁層が有機絶縁層であり、当該有機絶縁層と前記配向付与成分とが当接している、請求項１〜７のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
9. 前記配向付与化合物及び前記配向付与成分は、前記第１の基板又は前記第２の基板に対して略垂直方向の配向を前記液晶層中の液晶分子に付与する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の液晶表示素子。

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