CN101151575A - 液晶盒内置型偏振片用组合物、液晶盒内置型偏振片和液晶盒内置型层压偏振片以及应用了上述偏振片的液晶元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶盒内置型偏振片用组合物、液晶盒内置型偏振片和液晶盒内置型层压偏振片以及应用了上述偏振片的液晶元件。本发明的液晶盒内置型偏振片能够在主动驱动方式中获得驱动性能和显示性能优异的液晶元件。本发明所应用的液晶盒内置型偏振片用组合物含有色素和溶剂，该组合物的电导率为25mS/cm以下。

Description

液晶盒内置型偏振片用组合物、液晶盒内置型偏振片和液晶盒内置型层压偏振片以及应用了上述偏振片的液晶元件
技术领域
本发明涉及对于调光元件、液晶元件(LCD)以及应用了LCD的显示元件中所具有的偏振片有用的液晶盒内置型偏振片(In-Cell type polarizer)用组合物、液晶盒内置型偏振片和液晶盒内置型层压偏振片以及应用了上述偏振片的液晶元件。
背景技术
LCD中，使用直线偏光板或圆偏光板来控制显示中的旋光性和双折射性。至今，这些偏光板(偏振片)中主要使用以聚乙烯醇等拉伸膜为基础膜的层压膜作为偏振片。
但是，随着LCD使用环境的多样化，需要LCD在轻量化、薄型化和高耐久化等方面进行改良。
为此，例如如专利文献1、2和非专利文献1所述，人们研究了在LCD盒的内部涂布有机类的二色性物质而成的所谓液晶盒内置型偏振片(膜)。
专利文献1：特开昭50-98370号公报
专利文献2：特表平8-511109号公报
非专利文献1：“TN Mode TFT-LCD with In-Cell Polarizer”，TsuyoshiOhyama et al.，SID Digest，Vol.4，p.1106-1109
发明内容
近年来，随着LCD在OA用监视器或电视等显示信息量较大的显示器中的应用成为可能，LCD的驱动方式的主流由以往的被动方式转变为依赖薄膜晶体管(TFT)等能动元件的主动驱动方式。要求主动驱动方式的LCD材料、特别是施加驱动电荷的液晶材料或取向膜材料等夹在电极间的材料具有优异的驱动特性和显示性能。
但是，在非专利文献1等提出的液晶盒内置型偏振片和具有液晶盒内置型偏振片的主动驱动型LCD中，虽然能够确认到其驱动，但还没有关于面向高精细化或大型化的驱动性能和显示性能的改善的技术开发，因此需要克服这些问题。
因此，本发明的目的在于提供能够在主动驱动方式中获得驱动性能和显示性能优异的液晶元件的液晶盒内置型偏振片用组合物、液晶盒内置型偏振片和液晶盒内置型层压偏振片，同时提供应用了上述偏振片的液晶元件。
本发明人经过深入的研究，获得了如下见解：液晶盒内置型偏振片的电压保持率(电荷保持特性)的降低是导致液晶元件的显示性能等降低的原因。若电荷保持特性降低，则没有足够的驱动电荷施加在液晶层上，从而导致图像闪烁(flicker)或对比度降低这样显示性能的降低。这种现象在掌上型液晶电视等中虽不明显，但随着LCD图像尺寸的大型化和显示密度的提高(例如高清晰电视等的高清晰化)，该现象变得更加明显。
本发明人基于这种见解进一步反复进行了深入的研究，结果发现，在用于形成液晶盒内置型偏振片的含色素组合物(液晶盒内置型偏振片用组合物)中，可以通过将电导率或钠离子浓度的值抑制在一定值以下来获得具有适于主动驱动的高电压保持率(电荷保持特性)的液晶盒内置型偏振片，进而实现驱动性能和显示性能优异的液晶元件，本发明人基于这些发现完成了本发明。
即，本发明的宗旨在于一种液晶盒内置型偏振片用组合物，其是含有色素和溶剂的液晶盒内置型偏振片用组合物，该组合物的特征在于，其电导率(電気伝導度)为25mS/cm以下(权利要求1)。
并且，本发明的另一宗旨在于一种液晶盒内置型偏振片用组合物，其是含有色素和溶剂的液晶盒内置型偏振片用组合物，该组合物的特征在于，其钠离子浓度为2500ppm以下(权利要求2)。
并且，本发明的另一宗旨在于一种液晶盒内置型偏振片，其特征在于，该液晶盒内置型偏振片通过涂布上述的液晶盒内置型偏振片用组合物而成型得到(权利要求3)。
并且，本发明的另一宗旨在于一种液晶盒内置型偏振片，其特征在于，其电压保持率为50％以上(权利要求4)。
并且，本发明的另一宗旨在于一种液晶盒内置型偏振片，其特征在于，其相对电压保持率(比電压保持率)为90％以上(权利要求5)。
并且，本发明的另一宗旨在于一种液晶元件，其特征在于，该液晶元件应用了上述的液晶盒内置型偏振片(权利要求6)。
并且，本发明的另一宗旨在于一种液晶盒内置型层压偏振片，其是具有偏振片和钝化膜的液晶盒内置型层压偏振片，该层压偏振片的特征在于，其相对电压保持率为90％以上(权利要求7)。
并且，本发明的另一宗旨在于一种液晶元件，其特征在于，该液晶元件应用了权利要求7所述的液晶盒内置型层压偏振片(权利要求8)。
根据本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物，能够实现具有适于主动驱动的高电压保持率(电荷保持特性)的液晶盒内置型偏振片和液晶盒内置型层压偏振片。
并且，由于本发明的液晶盒内置型偏振片和液晶盒内置型层压偏振片具有高电压保持率(电荷保持特性)，所以可以期待通过将其应用于主动驱动方式的液晶元件来获得驱动性能和显示性能优异的液晶元件。
附图说明
图1是表示实施例1～3和比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的电导率(電気電導度)与实施例4～6及比较例2的液晶元件的电压保持率之间的关系的图。
图2是表示实施例1～3和比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的钠离子浓度与实施例4～6和比较例2的液晶元件的电压保持率之间的关系的图。
图3是表示实施例2、3和比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的电导率与实施例7、8和比较例3的液晶元件的电压保持率之间的关系的图。
图4是表示实施例2、3和比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的钠离子浓度与实施例7、8和比较例3的液晶元件的电压保持率之间的关系的图。
图5是示意表示作为本发明的液晶元件的一个例子的透射型扭曲向列(TN)型液晶元件的结构的截面图。
符号说明
1  AR(AG)膜
2  光学补偿膜
3  带有滤色器的基板
4  ITO电极
5  液晶盒内置型偏振片
6  隔离物
7  液晶层
8  TFT、ITO电极
9  基板
10 亮度提高膜
11 棱镜片
12 漫射板
13 导光板
14 光源
15 背光单元
具体实施方式
下面详细地说明本发明，但本发明不受下述实施方式的限定，只要在其要点的范围内，可以进行各种变更。
<I.液晶盒内置型偏振片用组合物>
本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物含有色素和溶剂，其具有如下(i)、(ii)中的至少任意一种特征，优选以这两者为特征。
(i)电导率为25mS/cm以下。
(ii)钠离子浓度为2500ppm以下。
[色素]
作为色素，只要不超越本发明的宗旨，则对其种类没有特别的限制，但通常使用具有可溶性基团的各向异性色素。各向异性色素通常显示出二色性。作为优选的示例，可以举出具有氨基、锍基、吡咯基、3-吡咯啉基、吡咯烷基、吡唑基、2-吡唑啉基、吡唑烷基、咪唑基、1，2，3-三唑基、1，2，4-三唑基、哌啶基、哌嗪基等碱性基团；磺基、羧基、磷酸基等酸性基团的可溶性的各向异性色素。
对色素的骨架没有特别的限制，但可以举出偶氮类色素、二萘嵌苯类色素、多烯类色素、蒽醌等醌类色素等。特别是在直接染料的骨架中多见的联苯胺类、二苯乙烯类、多偶氮类是优选的，更优选举出具有至少1个以上的磺基、在水性溶剂中具有溶解性、能够形成溶致液晶性等缔合状态的色素。特别优选偶氮类色素。
具体地说，特别优选以如下式(1)表示的色素。
Figure A20068001040100071
上述式(1)中，D1表示带有或不带有取代基的亚苯基或表示带有或不带有取代基的亚萘基。作为亚苯基，优选1，4-亚苯基；作为亚萘基，由于能够显示出疏水性相互作用而优选1，4-亚萘基。
作为亚苯基的取代基，考虑到在形成溶致液晶方面利用疏水性相互作用提高缔合性，优选带有或不带有取代基的碳原子数为1～4的烷基(例如，甲基、乙基、正丙基、正丁基等)、带有或不带有取代基的碳原子数为1～4的烷氧基(例如，甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基等)、带有或不带有取代基的碳原子数为2～7的酰氨基(例如乙酰氨基、苯甲酰氨基等)等极性小的基团。
作为亚萘基的取代基，考虑到在形成溶致液晶方面利用疏水性相互作用提高缔合性，优选带有或不带有取代基的碳原子数为1～4的烷氧基(例如，甲氧基、乙氧基等)等极性小的基团。作为上述烷基、烷氧基、酰氨基可具有的取代基，可以举出羟基、烷基、烷氧基等。
上述式(1)中，G1表示羧基、磺基、磷酸基或氰基。由于这些基团是赋予强大引力的取代基，所以优选。其中，考虑到可以在广泛的pH范围内赋予引力，特别优选磺基和氰基。
上述式(1)中，Q1表示卤原子、羟基、硝基、带有或不带有取代基的氨基(优选乙酰氨基、苯甲酰氨基等酰氨基)、带有或不带有取代基的碳原子数为1～4的烷基(例如，甲基、乙基等)、带有或不带有取代基的碳原子数为1～3的烷氧基、羧基或磺基。其中，特别优选举出氢原子、羟基、羧基和磺基。作为上述烷基和烷氧基可具有的取代基，可以举出羟基、烷基和烷氧基等。
上述式(1)中，Q2和Q3各自独立地表示氢原子、带有或不带有取代基的碳原子数为1～4的烷基(例如，甲基、乙基等)、或是带有或不带有取代基的苯基。其中，特别优选举出Q2和Q3中的至少一方为氢原子。作为上述烷基和苯基可具有的取代基，可以举出羟基、羧基和磺基。
上述式(1)中，n表示1或2，p表示0或1，t表示1或2。此外，n为2的情况中，一个分子中所含有的两个D1既可以相同，也可以不同。
作为以上述式(1)表示的色素的具体例，可以举出特愿2005-110535号说明书和特愿2005-123029号说明书中所述的色素。
另外，色素既可以单独使用任意一种，也可以以任意的组合和比例合用两种以上。
色素既可以以游离酸型的状态使用，也可以以酸基的一部分成盐的状态使用。并且，成盐状态的色素与游离酸型的色素也可以混合存在。作为盐的形式的交换方法，可以举出例如后述的[电导率]一项中记载的(1)～(4)等方法。
本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物中色素的浓度虽然也取决于色素的溶解性和溶致液晶状态等缔合状态的形成浓度，但优选为0.1重量％以上，更优选为0.5重量％以上，进一步优选为1重量％以上，并且，优选为50重量％以下，更优选为30重量％以下，进一步优选为20重量％以下。
本发明中，色素通常使用可溶性的染料类色素。由于染料类色素可溶于水，如下面将要详细描述的那样，控制钠离子等水溶性离子是困难的操作，但在本发明中为了避免显示性能的降低显然要控制钠离子浓度。
[溶剂]
作为溶剂，只要能够适当地溶解或分散上述色素并且不超越本发明的宗旨，则对其种类没有特别的限制，作为示例，可以举出水、与水有混和性的有机溶剂、或是它们的混合物等。
作为水，可以使用经离子交换处理的离子交换水或蒸馏水、经反渗透膜等各种过滤器处理的纯水、超纯水。其中，优选具有1MΩcm以上的比电阻值，更优选具有10MΩcm以上的比电阻值。
作为有机溶剂的具体例，可以举出甲醇、乙醇、异丙醇等醇类；乙二醇、二乙二醇等二醇类；甲基溶纤剂、乙基溶纤剂等溶纤剂类等。这些溶剂既可以单独使用任意一种，也可以以任意的组合和比例合用两种以上。
[其他成分]
本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物除了含有上述色素和溶剂外，还可以进一步含有其他成分。例如，在后述的湿式成膜法等中，将本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物作为色素溶液涂布于基材上的情况中，为了改善对基材的润湿性和涂布性，可以根据需要添加表面活性剂等添加剂。
作为表面活性剂，可以使用阴离子性、阳离子性、非离子性中的任意一种。其用量以相对于全部组合物的浓度的值表示通常优选为0.05重量％～0.5重量％。
作为上述以外的添加剂，可以使用“Additives for Coating”(J.Bieleman编辑，Willey-VCH，2000年)中记载的公知添加剂。
[电导率]
本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物的特征之一是其电导率为25mS/cm以下。可以通过控制电导率在25mS/cm以下来获得电压保持率高的液晶盒内置型偏振片。其中，优选电导率为10mS/cm以下，进一步优选为1mS/cm以下。另外，电导率通常为0.2mS/cm以上。若电导率超过上限，则极性杂质的溶解性变高而不优选。
液晶盒内置型偏振片用组合物的电导率可以利用基于双电极法(盒)或四电极法(盒)的电导度计等来求出。具体地说，可以利用依照日本工业标准(JIS)的K0101：1998《工业用水试验方法》中规定的电导率的测定方法的各种方法来进行测定，考虑到基于保护电极的测定精度的改善，与双电极法(盒)相比更优选四电极法(盒)；考虑到排除在载体(离子等)的电极附近发生的预计由于施加电压(电极间产生的电位差)而不均匀分布的各种现象，与施加直流电(DC)相比更优选施加交流电(AC)来测定。
如上所述，本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物是由色素、溶剂和根据需要使用的表面活性剂等各种添加剂构成的混合物(溶液)。考虑到由构成该混合物的各成分的化学种类和各成分而来的杂质(特别是极性成分和离子性成分)会影响到组合物的电导率，认为可以通过降低这些杂质的含量来实现25mS/cm以下的电导率。
此处，作为降低该杂质的方法，可以举出如下的方法。
·通过提纯处理(蒸馏、色谱柱、再结晶等)，将用于色素、溶剂和各种添加剂等的合成原料的化学纯度进一步提高。
·将色素和各种添加剂由溶剂中结晶化并取出时，进行操作以使pH为中性。在溶剂中使用水的情况下，对所使用的水以离子交换法、蒸馏法、RO(反渗透)处理法等各种处理法来进行处理。
·通过混合/溶解操作来制备组合物时，为防止组合物由容器或器具中溶出，要进行洗涤剂清洗、超声波清洗、UV臭氧清洗等各种清洗，或避免使用担心会溶出的材料(例如含有较多碱性玻璃或增塑剂的合成树脂等)。
·在组合物的制备(溶解振荡)中或组合物的运输-保存中，进行密封以防止混入灰尘等。
特别是作为降低极性成分或离子性成分的方法，可以举出以下的方法。
·将色素和各种添加剂由溶剂中结晶化并取出时，进行操作以使pH为中性。
·在溶剂中使用水的情况下，通过离子交换法、蒸馏法、RO(反渗透)处理法等来进行纯水化处理。
·通过混合/溶解操作来制备组合物时，使用特富龙(注册商标)制、硼硅酸玻璃制、无碱玻璃制的器具/容器等。
对于对电导率有影响的极性成分和离子性成分的浓度，采用现在的化学分析方法进行分析时，该浓度处于检测极限以下，其具体的化学种类难以判定，但据认为它们是能够溶出至LCD的液晶层中的碱金属离子类、分子量较低的有机性阴离子成分。据认为，该极性成分和离子性成分除了在各向异性色素的合成过程中混入的杂质以外，还源自溶剂、表面活性剂等各种添加剂。
并且，如上所述，由于水溶性的各向异性色素具有氨基、取代氨基、锍基等碱性基团以及磺基、羧基、磷酸基等酸性基团，因此可以考虑这些反离子性成分带来的影响。
特别是具有酸性基团的色素，考虑到对溶剂的溶解性，酸性基团的一部分为盐的形式的色素使用较多，但作为盐的形式的交换方法使用以下的(1)～(4)等方法的情况中，由于过剩的酸或碱的残留会成为色素的杂质，因此认为需要注意。
(1)向以盐的形式得到的色素水溶液中添加盐酸等强酸，将色素以游离酸的形式析出后，用具有所期望的反离子的碱性溶液(例如氢氧化锂水溶液)中和色素酸性基团进行盐交换的方法。
(2)向以盐的形式得到的色素水溶液中添加具有所期望的反离子的超过量的中性盐(例如，氯化锂)，以盐析滤饼的形式进行盐交换的方法。
(3)用强酸性离子交换树脂对以盐的形式得到的色素水溶液进行处理，以游离酸的形式析出色素后，用具有所期望的反离子的碱性溶液(例如氢氧化锂水溶液)中和色素酸性基团进行盐交换的方法。
(4)预先用具有所期望的反离子的碱性溶液(例如氢氧化锂水溶液)处理强酸性离子交换树脂，使以盐的形式得到的色素水溶液作用于该强酸性离子交换树脂进行盐交换的方法。
[钠离子浓度]
本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物的另一特征是其钠离子浓度为2500ppm以下这一点。其中优选为1000ppm以下，进一步优选为100ppm以下。另外，其下限通常为10ppm以上。若超过上限，则组合物向液晶元件(液晶层)溶出，进而对电气特性产生不良影响，所以不优选。作为使钠离子浓度在本发明范围内的方法，例如，作为减少杂质的方法，可以使用上述举出的各种方法。
本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物的钠离子浓度可以通过合用电极电位根据组合物中存在的特定离子的浓度而发生变化的离子选择性电极和比较电极来求出。具体地说，可以利用依照日本工业标准(JIS)的K0101：1998《工业用水试验方法》中规定的钠(离子)的测定方法的火焰光度法、火焰原子吸光法、离子色谱法等各种方法来测定，由于浓度较高的钠离子量可以直接测定，所以优选依照日本工业标准(JIS)的K0122：1998《离子电极测定方法通则》中规定的测定方法的离子电极测定法。进而，由于能够抑制pH所致的解离状态的变化，因而优选使用不需要利用缓冲液来调整pH的利用离子选择性电极的离子计。
<II.液晶盒内置型偏振片>
本发明的液晶盒内置型偏振片具有如下(i)～(iii)中的至少任意一种特征，优选具有两种以上的特征。
(i)通过涂布本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物而成型得到。
(ii)电压保持率为50％以上。
(iii)相对电压保持率为90％以上。
[各向异性]
本发明的液晶盒内置型偏振片是在色素膜的厚度方向和面内垂直相交的任意两个方向的立体坐标系的合计三个方向中的任选两个方向在电磁学性质上具有各向异性的色素膜。电磁学性质中，尤其具有吸收的各向异性。除了吸收外，有时还具有折射等光学性质以及电阻、电容等电气性质等的吸收、折射等光学各向异性。具体地说，有直线偏光膜、圆偏光膜、位相差板、导电各向异性膜等。另外，色素膜具有吸收等各向异性这一点可以通过例如在放有碘类等偏光膜的灯箱上进行旋转等的方法来进行确认。
[液晶盒内置型偏振片用组合物的涂布]
本发明的液晶盒内置型偏振片的特征之一在于，其是通过涂布本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物进行成型来得到的。涂布通常以某种基板材料(基材)为对象来进行。并且，成型的形状不特别限制，优选为膜状/层状。
·基材：
只要不脱离本发明的宗旨，则对涂布对象的基材不特别限制。作为示例，可以举出玻璃、合成树脂等透明基板、硅基板等。可以直接将本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物涂布在该基板材料上，也可以在基材上单独使用或层压导电性或绝缘性薄膜后，涂布本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物。作为导电性的薄膜可以举出ITO(氧化铟锡)等透明电极或铝、金等金属电极，作为绝缘性的薄膜可以举出聚酰亚胺树脂、聚硅氧烷等聚合物、氧化硅等。并且，也可以利用《液晶便览》(丸善株式会社，平成12年10月30日发行)226页～239页等中记载的公知方法向该基材的表面施加取向处理层以控制偏振片所含有的色素的取向方向。
另外，通常该基材将形成为后述的液晶元件的基板，因此优选根据液晶元件的目的物来适当调整基材的形状和厚度等。一般的基材的厚度通常为10μm以上，优选为100μm以上，并且，通常为10mm以下，优选为1mm以下。
·涂布的方法：
作为涂布本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物的方法，可以举出湿式成膜法。对于湿式制膜法可以举出如下方法等公知的方法：将本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物制备为涂布液后，将其涂布在上述基板材料(基材)上，进行干燥，使色素定向，再进行层压。作为湿式成膜法，可以举出原崎勇次著的《涂层工学》(株式会社朝仓书店，1971年3月20日发行)的253页～277页、市村国宏主编的《分子协调材料的创制和应用》(株式会社CMC出版，1998年3月3日发行)的118页～149页等中记载的公知的方法，和例如在预先实施了取向处理的基材上利用旋涂法、喷涂法、棒涂法、辊涂法、刮刀涂布法等进行涂布的方法。
这种情况下，若本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物中的色素浓度过低，则无法获得充分的二色性，若色素浓度过高，则成膜变得困难，因此色素浓度优选在上述范围内。
涂布时的温度优选为0℃～80℃，湿度优选为10％RH～80％RH。并且，涂膜干燥时的温度优选为0℃～120℃，湿度优选为10％RH～80％RH。
以湿式成膜法在基材上形成本发明的液晶盒内置型偏振片的情况中，本发明的液晶盒内置型偏振片的膜厚通常以干燥后的膜厚表示优选为50nm以上，更优选为100nm以上，优选为50μm以下，更优选为20μm以下，进一步优选为1μm以下。
[电压保持率]
本发明的液晶盒内置型偏振片的另一特征在于其电压保持率为50％以上。通过控制电压保持率在50％以上，可以不降低液晶显示元件的驱动特性和显示特性，或者可以提高所述驱动特性和显示特性。其中，优选电压保持率为70％以上，进一步优选为85％以上。若低于下限，则液晶元件整体的电压保持率下降，从而导致图像闪烁(flicker)或对比度降低，因此不优选。
另外，电荷保持特性可以作为电压保持率来测定，作为具体的方法，可以利用社团法人电子信息技术产业协会(JEITA)的标准书ED-2521A《液晶显示面板及其构成材料的测定方法》中记载的《电压保持率测定方法》来进行测定。
电压保持率为50％以上的液晶盒内置型偏振片可以利用例如通过使用如上记载的本发明的组合物进行涂布来制造的方法、热蒸镀法等干法、LB膜及干膜抗蚀层等转印法等的方法来得到。其中优选上述的通过涂布进行制造的方法。
[相对电压保持率]
并且，本发明的液晶盒内置型偏振片的又一其他特征在于其相对电压保持率为90％以上。通过控制相对电压保持率在90％以上，可以不降低液晶显示元件的驱动特性和显示特性，或者可以提高所述驱动特性和显示特性。
本说明书中，“相对电压保持率值”以百分率表示，其中设与具有液晶盒内置型偏振片的液晶元件为同一规格的、未设置偏振片的液晶元件的电压保持率为100％。另外，电压保持率以上述方法来测定。
Figure A20068001040100151
本发明的液晶盒内置型偏振片的相对电压保持率的值虽也取决于液晶元件的清晰度(像素)和画面尺寸，但通常为90％以上，优选为95％以上。若低于下限，则液晶元件整体的电压保持率下降，从而导致图像闪烁(flicker)或对比度降低，因此不优选。
相对电压保持率为90％以上的液晶盒内置型偏振片可以利用例如通过使用如上记载的本发明的组合物进行涂布来制造的方法、热蒸镀法等干法、LB膜及干膜抗蚀层等转印法等的方法来得到。其中优选上述的通过涂布进行制造的方法。
[其他]
对于具有上述的(i)～(iii)中任一特征的本发明的液晶盒内置型偏振片，其膜厚通常为1nm以上，其中优选为10nm以上，并且通常为50μm以下，其中优选为5μm以下。
<III.液晶元件>
本发明的液晶元件通过应用上述本发明的液晶盒内置型偏振片而制成。一般来说，在以两层基板夹持液晶材料的液晶元件中，在至少一层基板的内侧(夹着液晶材料的一侧)形成本发明的液晶盒内置型偏振片。
本发明的液晶元件的基本结构与例如株式会社工业调查会《平板显示器大辞典》(内田龙男、内池平树主编，2001年12月25日发行)的45页的图1所示结构相同。即，本发明的液晶元件至少具有相对设置的一对基板、设置于各基板内侧的一对取向膜(使液晶材料取向的取向层)、安装于基板间(液晶盒)的液晶层(具有液晶材料的层)、向液晶层施加电场的电极(例如ITO电极等)，其利用电极向液晶层施加电场改变液晶的序列，由此来控制光的透过/屏蔽。此处，将本发明的液晶盒内置型偏振片插入到上述取向膜和偏光层之间、取向膜和电极之间来使用。
作为液晶元件的具体的显示方式，可以举出株式会社工业调查会《平板显示器大辞典》(内田龙男、内池平树主编，2001年12月25日发行)的54页～83页中记载的使用了TN模式、STN模式、DSM模式、ECB模式、VA模式、π盒、OCB模式、HAN模式、相转移-胆甾醇型液晶模式、ECE模式、铁电性液晶模式、反铁电性液晶模式、宾主液晶模式、IPS模式、高分子复合模式、高分子液晶模式、光致发光模式等各种液晶模式的液晶元件，本发明的液晶元件可以适用于这些中的任一种。
作为本发明的液晶元件的具体结构示例，可以举出图5所示的结构。图5是示意表示作为本发明的液晶元件的一种的TN模式的透射型彩色液晶元件的结构的图。图5所示的液晶元件是TN模式的透射型彩色液晶元件，其由AR(AG)膜1、光学补偿膜2、带有彩色滤色器的基板3、ITO电极4、取向膜(取向层和偏振片)5、隔离物6、液晶层7、TFT、ITO电极8、基板9构成，同时与由亮度提高膜10、棱镜片11、漫射板12、导光板13、光源14构成的背光单元15组合使用。本发明的液晶盒内置型偏振片作为上述取向膜(取向层和偏振片)5使用。另外，既可以只是一对取向膜5中的任意一个作为本发明的液晶盒内置型偏振片，也可以是两个取向膜5作为本发明的液晶盒内置型偏振片。并且，也可以通过使本发明的液晶盒内置型偏振片兼具取向层的功能而省略取向层。
不过，图5的液晶元件的结构只不过是一个例子，只要不影响其作为液晶元件的功能，可以根据其用途对各构成要件的配置/形状/层压顺序等进行变更，或省略部分构成要件，或将2个以上的构成要件构成为一体，或追加其他构成要件，等等，通过适当的变形来进行实施。
例如，可以作为不具有背光等辅助光源的反射型液晶元件、具有前光和/或侧光的透射型/半透射型液晶元件、不具有微型滤色器的黑白液晶元件、场序方式的液晶元件来构成本发明的液晶元件。
并且，对于本发明的液晶盒内置型偏振片的配置位置，只要是液晶盒内置型就不特别限制，既可以配置在电极和基板之间，也可以配置在电极和液晶层之间。并且，也可以将作为其他功能层的取向膜、λ/4板等位相差膜、反射膜、光扩散膜、光吸收膜单独或者组合两层以上来附加、配置在本发明的液晶盒内置型偏振片上。另外，在如IPS模式那样夹有液晶层等的两个基板(基材)中，对于仅在一个基材上形成电极的液晶元件来说，不具有电极的基材和形成于基材表面上的各种膜会影响到液晶元件的电气特性，因此，通过设置本发明的液晶盒内置型偏振片可以获得改善驱动特性和显示性能的效果。
其中，例如上述图5所示，在利用电场效果驱动液晶材料的电极的内侧进行配置的结构(即，电场也施加在本发明的液晶盒内置型偏振片上的结构)的液晶元件中应用本发明的液晶盒内置型偏振片的情况中，能够改善电荷保持特性(电压保持率)，因而是有用的。特别在扭曲向列(TN)模式、垂直取向(VA)模式等在基板间共集电极和地址电极这两电极相对配置的液晶元件中是有用的，在平面切换(IPS)模式那样在同一基板上配置两电极的情况下也是有用的。
并且，当电极形成于本发明的液晶盒内置型偏振片上时，由于能够减少使电荷保持特性(电压保持率)降低的杂质向液晶层的溶出，所以是有用的。
<IV.液晶盒内置型层压偏振片>
本发明的液晶盒内置型层压偏振片是将上述本发明的液晶盒内置型偏振片和钝化膜层压后形成的。此处的“钝化膜”是指用于向液晶盒内置型偏振片赋予机械强度、防止杂质等由液晶盒内置型偏振片向液晶层溶出的层。
只要不脱离本发明的宗旨，则对钝化膜的种类不特别限制，通常使用由透明的高分子材料构成的膜。此处的“透明”是指，至少对用于液晶元件目的物的光源显示透明性。作为这种高分子材料的示例，可以举出三乙酸酯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、三乙酰基纤维素树脂、聚氨酯树脂等。另外，钝化膜既可以仅由这些高分子材料中的一种构成，也可以以任意的组合和比例含有两种以上。
钝化膜通常在本发明的液晶盒内置型层压偏振片上层压形成，对其层压顺序和层压方法没有限定。具体地说，可以举出利用丝网印刷法等公知的涂层法在液晶盒内置型层压偏振片上涂布树脂溶液的方法；通过转印膜等的贴合进行层压来形成、层压的方法等。钝化膜既可以形成于整个的液晶盒内置型层压偏振片上，也可以对应于液晶元件的像素形成图案来层压。在图案的形成中，可以举出：在形成钝化膜后，通过利用抗蚀剂等的光刻法来进行图案化的方法；层压具有感光性的钝化膜后，利用掩模曝光形成图案的方法。进而，层压钝化膜时，也可以对液晶盒内置型层压偏振片的表面进行稳定化处理以提高工程耐性。作为稳定化的方法，可以举出根据小西谦三、黑木宣彦合著的《合成染料的化学》(槇书店，1974年3月15日发行)388页～404页等中记载的染料的色淀法的利用多价金属盐的不溶化方法。对钝化膜的膜厚不特别限制，可以根据液晶元件的目的物进行适当调整，但通常为1nm以上，优选为10nm以上，并且通常为100μm以下，优选为10μm以下。并且，钝化膜既可以为单层，也可以为双层以上。由于通常要求将液晶元件的驱动电压抑制为较低值，因而优选在不影响上述目的的范围内降低钝化膜的厚度，并且，由各膜界面处产生的折射率差导致的反射会降低作为液晶元件的光利用效率，所以优选钝化膜为单层。
本发明的液晶盒内置型层压偏振片与本发明的液晶盒内置型偏振片同样地可以用作上述液晶元件(本发明的液晶元件)的偏振片。这种情况下，将液晶盒内置型偏振片配置在与基板相接的一侧，将钝化膜配置在与液晶层相接的一侧。另外，液晶元件的一对偏振片中，既可以只是任意一个为本发明的液晶盒内置型层压偏振片，也可以是两个偏振片均为本发明的液晶盒内置型层压偏振片。
【实施例】
下面利用实施例更详细地说明本发明，但只要不超出其要点，本发明不受以下实施例的限定。
<I.液晶盒内置型偏振片用组合物>
[实施例1]
向8.5g比电阻值为18MΩcm的超纯水中添加1.5g具有下式(2)所示结构的盐形式的色素，该色素如下得到：向由合成工序中得到的色素水溶液中添加盐酸，以游离酸的形式析出色素后，用氢氧化钠水溶液将色素酸性基团中和为pH7，进行盐交换，由此得到上述色素。搅拌使其溶解后进行过滤，由此得到液晶盒内置型偏振片用组合物。将其作为实施例1的液晶盒内置型偏振片用组合物。
依照JIS K0101，利用基于交流双电极法的电导度计(堀场制作所制造)对实施例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的电导率进行测定，结果为13.5mS/cm。
进而，依照JIS K0101，利用基于钠离子电极法的离子计(堀场制作所制造)对实施例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的钠离子浓度进行测定，结果为1000ppm。
并且，根据丝网印刷法利用间隙(ギヤツプ)为10μm的涂布器(井元制作所制造)将实施例1的液晶盒内置型偏振片用组合物涂布在表面形成有聚酰亚胺(日立化成制造)的取向膜的、带有ITO电极的玻璃制基板(电极面积为8mm×8mm，预先以尼龙布对聚酰亚胺膜厚约80nm的聚酰亚胺取向膜进行了摩擦处理)上后，进行自然干燥，得到色素膜。进而，在放置有碘类偏光膜的灯箱上旋转该带有色素膜的基板，观察到吸收各向异性的存在，其作为偏振片的功能得到确认。
为了测定该色素膜(偏振片)的电荷保持特性，在偏振片上涂布银糊(藤仓化成制，商品名：Dotite)作为对向电极材料，于180℃加热30分钟使其干燥。进而冷却至室温，依照JEITA的ED-2521A标准书，使用东阳テクニカ制造的液晶物理性能评价系统6254型，对电压保持率进行了测定。测定时的条件为：施加电压5V、脉冲宽60μsec、频率60Hz、温度25℃。该偏振片本身的电压保持率为56.6％。
[比较例1]
使用以离子交换树脂得到的离子交换水代替实施例1中使用的超纯水，并且，使用以pH约为8的弱碱性条件进行盐交换得到的色素代替以pH7中和进行盐交换得到的色素，除此以外，用与实施例1同样的方法制备液晶盒内置型偏振片用组合物。将其作为比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物。
对于比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物，用与实施例1同样的方法测定电导率和钠离子浓度，结果电导率为27.0mS/cm，钠离子浓度为2900ppm。
进而，使用比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物，用与实施例1同样的方法制作偏振片，对其电压保持率进行测定，结果该偏振片本身的电压保持率为34.4％。
[实施例2]
使用以pH约为8的弱碱性条件进行盐交换得到的色素代替实施例1中使用的以pH7中和进行盐交换得到的色素，除此以外，用与实施例1同样的方法得到液晶盒内置型偏振片用组合物。将其作为实施例2的液晶盒内置型偏振片用组合物。
对于实施例2的液晶盒内置型偏振片用组合物，用与实施例1同样的方法测定电导率和钠离子浓度，结果电导率为15.3mS/cm，钠离子浓度为2200ppm。
[实施例3]
代替实施例1中使用的以pH7中和进行盐交换得到的色素，使用以离子交换树脂得到的离子交换水代替实施例1中使用的超纯水，除此以外，以与实施例1同样的方法制备液晶盒内置型偏振片用组合物。将其作为实施例3的液晶盒内置型偏振片用组合物。
对于实施例3的液晶盒内置型偏振片用组合物，以与实施例1同样的方法测定电导率和钠离子浓度，结果电导率为22.0mS/cm，钠离子浓度为2200ppm。
<II.液晶元件1>
使用间隙为2μm的涂布器(井元制作所制造)将上述实施例1～3和比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物分别涂布在带有ITO电极的玻璃制基板(电极面积8mm×8mm)上，室温下使其自然干燥，由此得到色素膜(液晶盒内置型偏振片)。进而将所得到的色素膜在180℃下加热30分钟，使其充分干燥，由此得到带有液晶盒内置型偏振片的基板(以下称为“LCD用基板”)。
所得到的LCD用基板中，取两个涂布有同种液晶盒内置型偏振片用组合物的LCD基板，将粒径为5μm的二氧化硅珠粒隔离物(积水精细化工制造，商品名：ミクロパ一ル)和环氧树脂(三井化学制造，商品名：ストラクトボンド)混合成密封剂兼隔离剂，涂布在基板的边缘，压合基板以使偏振片在内侧对向配置，并进行贴合，由此制作液晶元件用盒。进而，分别注入氟类液晶材料(默克公司制造，商品名：ZLI-4792)，由此制作液晶元件。将使用实施例1～3和比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物而得到的液晶元件分别作为实施例4～6和比较例2的液晶元件。
并且，为了计算相对电压保持率值，除了不涂布液晶盒内置型偏振片用组合物以外，使用与上述实施例4～6和比较例2同样的材料及方法来制作液晶元件。将其作为参考例1的液晶元件。
对于所得到的实施例4～6、比较例2、参考例1的液晶元件，以实施例1所述的条件测定电压保持率，同时求出相对电压保持率。下述表-1中给出了所得到的各液晶元件的电压保持率值和相对电压保持率、以及用于各液晶元件的液晶盒内置型偏振片用组合物的电导率值和钠离子浓度值。
[表-1]
  液晶盒内置型偏振片用组合物   液晶元件
  电导率(mS/cm)   钠离子浓度(ppm)   电压保持率(％)   相对电压保持率(％)
  实施例1   13.5   1000   实施例4   97.0   97
  实施例2   15.3   2200   实施例5   93.5   94
  实施例3   22.0   2200   实施例6   95.9   96
  比较例1   27.0   2900   比较例2   86.0   86
  -   -   -   参考例1   99.7   -
表-1表明，与应用了比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的比较例2的液晶元件相比，应用了实施例1～3的液晶盒内置型偏振片用组合物的实施例4～6的液晶元件表现出优异的电荷保持特性(相对电压保持率)。
并且，显示实施例1～3和比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的电导率与实施例4～6和比较例2的液晶元件的电压保持率之间的关系的图、以及显示实施例1～3和比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的钠离子浓度与实施例4～6和比较例2的液晶元件的电压保持率之间的关系的图分别在图1和图2中示出。在图1和图2中，实心点表示各实施例的液晶盒内置型偏振片用组成物和相应的液晶元件，空心点表示比较例的液晶盒内置型偏振片用组成物和相应的液晶元件。
由图1和图2可以推断，对于使用电导率为25mS/cm以下、钠离子浓度为2500ppm以下的实施例1～3的液晶盒内置型偏振片用组合物的实施例4～6的液晶元件，其电压保持率优于使用电导率和钠离子浓度不满足上述条件的比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的比较例2的液晶元件，是驱动性能和显示性能优异的元件。
<III.液晶元件2>
使用旋涂器(押钟社制造，SC-200)在带有ITO电极的玻璃制基板(电极面积8mm×8mm)上以3000rpm×30秒的条件涂布聚酰亚胺(JSR社制造，オプトマ一)后，于180℃加热烧制30分钟，进一步于240℃加热烧制1小时，制作出带有聚酰亚胺树脂膜的ITO基板。以间隙为2μm的涂布器(井元制作所制造)在该聚酰亚胺树脂膜上涂布上述实施例2、3和比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物后，进行自然干燥，由此得到色素膜。在放置有碘类偏光膜的灯箱上旋转所得到的带有色素膜的基板，观察到吸收各向异性的存在，该色素膜作为偏振片的功能得到确认。将该带有液晶盒内置型偏振片的基板在180℃下加热30分钟，使其充分干燥，由此制成LCD用基板。
利用与上述实施例4～6和比较例1同样的方法，将所得到的LCD用基板中涂布有同种液晶盒内置型偏振片用组合物的LCD基板贴合在一起，制成液晶元件用盒。向这些液晶元件用盒中注入氟类液晶材料(默克公司制造，商品名：ZLI-4792)，由此制作液晶元件。将使用实施例2、3和比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物而得到的液晶元件分别作为实施例7、8和比较例3的液晶元件。
并且，为了计算相对电压保持率值，除了不涂布液晶盒内置型偏振片用组合物以外，使用与上述实施例7、8和比较例3同样的材料及方法来制作液晶元件。将此作为参考例2的液晶元件。
对于所得到的实施例7、8、比较例3、参考例2的液晶元件，以实施例1所述的条件测定电压保持率，同时求出相对电压保持率。下述表-2中给出了所得到的各液晶元件的电压保持率值和相对电压保持率、以及用于各液晶元件的液晶盒内置型偏振片用组合物的电导率值和钠离子浓度值。
[表-2]
  液晶盒内置型偏振片用组合物   液晶元件
  电导率(mS/cm)   钠离子浓度(ppm)   电压保持率(％)   相对电压保持率(％)
  实施例2   15.3   2200   实施例7   96.0   96
  实施例3   22.0   2200   实施例8   90.2   96
  比较例1   27.0   2900   比较例3   79.5   80
  -   -   -   参考例2   99.7   -
表-2表明，与应用了比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的比较例3的液晶元件相比，应用了实施例2、3的液晶盒内置型偏振片用组合物的实施例7、8的液晶元件表现出优异的电荷保持特性(相对电压保持率)。
并且，显示实施例2、3和比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的电导率与实施例7、8和比较例3的液晶元件的电压保持率之间的关系的图、以及显示实施例2、3和比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的钠离子浓度与实施例7、8和比较例3的液晶元件的电压保持率之间的关系的图分别在图3和图4中示出。在图3和图4中，实心点表示各实施例的液晶盒内置型偏振片用组成物和相应的液晶元件，空心点表示比较例的液晶盒内置型偏振片用组成物和相应的液晶元件。
由图3和图4可以推断，对于使用电导率为25mS/cm以下、钠离子浓度为2500ppm以下的实施例2、3的液晶盒内置型偏振片用组合物的实施例7、8的液晶元件，其电压保持率优于使用电导率和钠离子浓度不满足上述条件的比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的比较例3的液晶元件，是驱动性能和显示性能优异的元件。
<IV.液晶元件3>
根据丝网印刷法利用间隙为2μm的涂布器(井元制作所制造)将上述实施例2、3和比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物分别涂布在表面形成有聚酰亚胺(日立化成制造)的取向膜的、带有ITO电极的玻璃制基板(电极面积为8mm×8mm，预先以尼龙布对聚酰亚胺膜厚约80nm的聚酰亚胺取向膜进行了摩擦处理)上后，制成带有色素膜(液晶盒内置型偏振片)的基板。进而，使用旋涂器(押钟社制造，SC-200)在该液晶盒内置型偏振片上以300rpm×30秒的条件涂布聚酰亚胺(JSR社制造，オプトマ一)后，于180℃加热烧制30分钟，进而于240℃加热烧制1小时，由此制作在液晶盒内置型偏振片上层压有聚酰亚胺树脂膜(钝化膜)的带有液晶盒内置型层压偏振片的ITO基板。
利用与上述实施例4～6和比较例1同样的方法，将所得到的LCD用基板中涂布有同种液晶盒内置型偏振片用组合物的LCD基板贴合在一起，制成液晶元件用盒。向这些液晶元件用盒中注入氟类液晶材料(默克公司制造，商品名：ZLI-4792)，由此制作液晶元件。将使用实施例2、3和比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物而得到的液晶元件分别作为实施例9、10和比较例4的液晶元件。
并且，为了计算相对电压保持率值，除了不涂布液晶盒内置型偏振片用组合物以外，使用与上述实施例9、10和比较例4同样的材料及方法来制作液晶元件。将其作为参考例3的液晶元件。
对于所得到的实施例9、10、比较例4、参考例3的液晶元件，以实施例1所述的条件测定电压保持率，同时求出相对电压保持率。下述表-3中给出了所得到的各液晶元件的电压保持率值和相对电压保持率、以及用于各液晶元件的液晶盒内置型偏振片用组合物的电导率值和钠离子浓度值。
[表3]
  液晶盒内置型偏振片用组合物   液晶元件
  电导率(mS/cm)   钠离子浓度(ppm)   电压保持率(％)   相对电压保持率(％)
  实施例2   15.3   2200   实施例9   95.0   95
  实施例3   22.0   2200   实施例10   94.6   95
  比较例1   27.0   2900   比较例4   89.4   90
  -   -   -   参考例3   99.6   -
表-3表明，与应用了比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的比较例4的液晶元件相比，应用了实施例2、3的液晶盒内置型偏振片用组合物的实施例9、10的液晶元件表现出优异的电荷保持特性(相对电压保持率)，推断其为驱动性能和显示性能优异的元件。
并且，与应用了比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的上述比较例2、3的液晶元件相比，应用了比较例1的液晶盒内置型偏振片用组合物的比较例4的液晶元件通过与色素膜相邻接地设置树脂层也改善了电荷保持特性。
以上通过特定的方式对本发明进行了详细的说明。但是对本领域的技术人员来说显而易见的是，只要不脱离本发明的意图和范围就可以进行各种变更。
另外，本申请基于2005年3月29日提出的特愿2005-94098号说明书和2006年3月24日提出的特愿2006-82689号说明书，以引用的方式将其全部内容援引至本文中。
【工业实用性】
本发明的液晶盒内置型偏振片用组合物适用于各种液晶元件的液晶盒内置型偏振片并适于作为液晶盒内置型层压偏振片的材料的用途。
并且，本发明的液晶盒内置型偏振片和液晶盒内置型层压偏振片适用于作为各种液晶元件的偏振片的用途。
并且，本发明的液晶元件适用于图像显示元件、文本显示元件、光阀等各种用途。其中作为基于薄膜晶体管(TFT)等能动元件的主动驱动方式的液晶元件适于用于电视、监视器、投影仪等各种用途。

Claims (8)

1.一种液晶盒内置型偏振片用组合物，其是含有色素和溶剂的液晶盒内置型偏振片用组合物，该组合物的特征在于，其电导率为25mS/cm以下。
2.一种液晶盒内置型偏振片用组合物，其是含有色素和溶剂的液晶盒内置型偏振片用组合物，该组合物的特征在于，其钠离子浓度为2500ppm以下。
3.一种液晶盒内置型偏振片，该液晶盒内置型偏振片的特征在于，其是通过涂布权利要求1或权利要求2所述的液晶盒内置型偏振片用组合物进行成型而得到的。
4.一种液晶盒内置型偏振片，该液晶盒内置型偏振片的特征在于，其电压保持率为50％以上。
5.一种液晶盒内置型偏振片，该液晶盒内置型偏振片的特征在于，其相对电压保持率为90％以上。
6.一种液晶元件，该液晶元件的特征在于，其应用了权利要求3～5任一项所述的液晶盒内置型偏振片。
7.一种液晶盒内置型层压偏振片，其是具有偏振片和钝化膜的液晶盒内置型层压偏振片，该层压偏振片的特征在于，其相对电压保持率为90％以上。
8.一种液晶元件，该液晶元件的特征在于，其应用了权利要求7所述的液晶盒内置型层压偏振片。
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