CN103087725A - 液晶组合物、高分子/液晶复合体、液晶元件以及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个方式提供一种液晶组合物,该液晶组合物能够降低呈现高分子稳定化蓝相的高分子/液晶复合体中的取向缺陷的产生。本发明的一个方式是一种至少包含呈现蓝相的液晶材料及液晶性单体的液晶组合物。在该液晶性单体中,由下述通式(G1)中的Y表示的氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为n(n为2以上且11以下),并且,该液晶性单体具有比氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为(n-1)的液晶性单体及氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为(n+1)的液晶性单体低的向列相-各向同性相转变温度(TNI)。
Figure DDA00002337055900011
另外,在通式(G1)中,X表示介晶骨架。另外,在通式(G1)中,Y表示氧化烯基(含有碳及氧)并具有氢或氟。另外,在通式(G1)中,Z1及Z2分别独立表示丙烯酰基或甲基丙烯酰基。

Description

液晶组合物、高分子/液晶复合体、液晶元件以及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种实现高分子稳定化蓝相的液晶组合物、通过使液晶组合物高分子稳定化来得到的高分子/液晶复合体、液晶元件以及液晶显示装置。
背景技术
近年来,随着平板显示器(flat panel display)的实用化,平板显示器取代现有的使用显像管的显示器。平板显示器包括具有液晶显示元件的液晶显示装置、具有电致发光元件(EL元件)的EL显示装置及等离子体显示器等,这些显示装置在市场上相互竞争。目前利用各种技术克服缺点并抑制生产成本的液晶显示装置在市场上占优势。
上述液晶显示装置与其他平板显示器相比处于劣势之处之一是元件的响应速度(显示切换速度)。至今为止已有各种用于克服响应速度的缺点的提案。现有的利用所谓的TN(Twisted Nematic,扭曲向列)模式的液晶驱动方式的液晶元件的响应速度为10ms左右,但是通过利用OCB(OpticalCompensated Bend,光学补偿弯曲)模式或FLC(Ferroelectric Liquid Crystal,铁电性液晶)模式等的方式实现了将响应速度提高到1ms左右。
作为与这种液晶的驱动方式同样地引人注目的技术,可以举出将被称为蓝相的状态用于液晶显示元件的技术(例如,参照专利文献1)。蓝相是例如出现在胆甾相与各向同性相之间的液晶相,其具有响应速度极高的特征。通过利用该蓝相可以将液晶显示装置的响应速度提高到1ms以下。
虽然蓝相仅在几℃左右的很窄的温度范围内能维持取向状态,但是通过使用使包含呈现蓝相的液晶材料及聚合性单体的液晶组合物聚合得到的高分子/液晶复合体,可以改善蓝相的呈现温度范围(例如,参照专利文献2)。
[专利文献1]WO2005/090520号公报
[专利文献2]日本专利申请公开2003-327966号公报
另一方面,当为了得到高分子/液晶复合体通过高分子稳定化处理使包含呈现蓝相的液晶材料及聚合性单体的液晶组合物聚合时,有时不能维持蓝相的取向状态。这些取向缺陷的产生导致利用由高分子/液晶复合体得到的高分子稳定化蓝相的液晶元件或使用该液晶元件的液晶面板等显示面板的缺陷,因此可能会导致成品率的降低等。
发明内容
鉴于上述问题,所公开的本发明的一个方式提供一种液晶组合物,该液晶组合物能够降低呈现高分子稳定化蓝相的高分子/液晶复合体中的取向缺陷的产生。另外,本发明的一个方式提供一种液晶元件,该液晶元件具有通过使上述液晶组合物聚合来得到的呈现高分子稳定化蓝相的高分子/液晶复合体。另外,本发明的一个方式提供一种液晶显示装置,该液晶显示装置具有通过使上述液晶组合物聚合来得到的呈现高分子稳定化蓝相的高分子/液晶复合体。
本发明的一个方式是一种至少包含呈现蓝相的液晶材料及液晶性单体的液晶组合物,其中,液晶性单体的由下述通式(G1)中的Y表示的氧化烯基(oxyalkylene group)的链长(碳原子和氧原子的总和)为n(n为2以上且11以下),并且,该液晶性单体具有比氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为(n-1)的液晶性单体及氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为(n+1)的液晶性单体低的向列相-各向同性相转变温度(TNI)。另外,液晶组合物还可以包含非液晶性单体及聚合引发剂。
Figure BDA00002337055700021
另外,在通式(G1)中,X表示介晶骨架(mesogenic skeleton)。另外,在通式(G1)中,Y表示氧化烯基(含有碳及氧)。Y的链长(碳原子和氧原子的总和)n为能够维持液晶性且不发生液晶性单体与呈现蓝相的液晶材料的相容性的降低的程度的长度,即2以上且11以下。另外,Y具有氢或氟。另外,在通式(G1)中,Z1及Z2分别独立表示丙烯酰基或甲基丙烯酰基。
另外,本发明的另一个方式是一种至少包含呈现蓝相的液晶材料及液晶性单体的液晶组合物,其中,液晶性单体的下述通式(G1-1)中的氧化烯基((-O-(CH2)m-),m为整数)的链长(碳原子和氧原子的总和)为n(n=m+1且n为2以上且11以下),并且,该液晶性单体具有比氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为(n-1)的液晶性单体及氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为(n+1)的液晶性单体低的向列相-各向同性相转变温度(TNI)。另外,液晶组合物还可以包含非液晶性单体及聚合引发剂。
Figure BDA00002337055700031
另外,在通式(G1-1)中,X表示介晶骨架。另外,在通式(G1-1)中,m为能够维持液晶性且不发生液晶性单体与呈现蓝相的液晶材料的相容性的降低的程度的长度,即1以上且10以下。另外,在通式(G1-1)中,R1及R2分别独立表示氢或甲基。
另外,在上述结构中,通式(G1)及通式(G1-1)中的X由下述结构式(s11)至(s18)中的任一个表示。
Figure BDA00002337055700041
另外,结构式(s11)中的R3至R6、结构式(s12)中的R7至R10、结构式(s13)中的11至R14、结构式(s15)中的R15至R18分别独立表示氢、甲基和氟中的任一个。
另外,在上述各结构中,由通式(G1)及通式(G1-1)表示的液晶性单体具有由下述结构式(104)表示的结构。
Figure BDA00002337055700051
另外,在上述各结构中,由通式(G1)及通式(G1-1)表示的液晶性单体具有由下述结构式(102)表示的结构。
Figure BDA00002337055700052
另外,在本发明的一个方式中,作为包含在液晶组合物中的液晶性单体使用由上述通式(G1)及上述通式(G1-1)表示的液晶性单体进行高分子稳定化处理(聚合处理),在该液晶性单体中,氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为n(n为2以上且11以下),并且,该液晶性单体具有比氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为(n-1)的液晶性单体及氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为(n+1)的液晶性单体低的向列相-各向同性相转变温度(TNI)。
另外,作为由上述通式(G1)及上述通式(G1-1)表示的液晶性单体,更优选使用氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为n(n为2以上且11以下)且为奇数的液晶性单体进行高分子稳定化处理(聚合处理)。这是因为如下缘故:氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为奇数的液晶性单体的向列相-各向同性相转变温度(TNI)低于氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为偶数的液晶性单体的向列相-各向同性相转变温度(TNI)。
在本说明书中,呈现蓝相的液晶组合物是指一种具有光学调制作用的组合物,就是说,当不施加电压时具有光学各向同性,而当施加电压时则其取向序列发生变化而具有光学各向异性的组合物。
另外,在上述结构中,作为包含在液晶组合物中的呈现蓝相的液晶材料,可以举出向列液晶化合物及近晶液晶化合物,优选使用向列液晶化合物。另外,对向列液晶化合物没有特别的限制,可以使用联苯类化合物(biphenyl-based compound)、三苯类化合物(terphenyl-based compound)、苯基环己基类化合物(phenylcyclohexyl-based compound)、联苯环己基类化合物(biphenylcyclohexyl-based compound)、苯基二环己基类化合物(phenylbicyclohexyl-based compound)、苯甲酸苯基类化合物(benzoic acid phenyl-based compound)、环己基苯甲酸苯基类化合物(cyclohexyl benzoic acid phenyl-based compound)、苯基苯甲酸苯基类化合物(phenyl benzoic acid phenyl-based compound)、二环己基羧酸苯基类化合物(bicyclohexyl carboxylic acidphenyl-based compound)、偶氮甲碱类化合物(azomethine-basedcompound)、偶氮基及氧化偶氮类化合物(azo and azoxy basedcompound)、二苯乙烯类化合物(stilbene-based compound)、二环己基类化合物(bicyclohexyl-based compound)、苯基嘧啶类化合物(phenylpyrimidine-based compound)、联苯嘧啶类化合物(biphenylpyrimidine-based compound)、嘧啶类化合物(pyrimidine-based compound)以及联苯乙炔类化合物(biphenylethyne-based compound)等。
另外,在上述结构中,作为包含在液晶组合物中的非液晶性单体,可以举出在分子结构中包含丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基、环氧基、富马酸基(fumarate group)、肉桂酰基等可聚合基(polymerizablegroup)的单体等。
另外,在上述结构中,作为包含在液晶组合物中的聚合引发剂,可以举出苯乙酮、二苯甲酮、苯偶姻、苯偶酰、米氏酮、苯偶姻烷基醚(benzoin alkyl ether)、苯偶酰二甲基缩酮(benzil dimethylketal)及噻吨酮等。
另外,本发明的另一个方式是一种使用包含呈现蓝相的液晶材料及上述液晶性单体的液晶组合物形成的高分子/液晶复合体。另外,液晶组合物还可以包含非液晶性单体及聚合引发剂。
另外,本发明的另一个方式是一种使用包含呈现蓝相的液晶材料及上述液晶性单体的液晶组合物形成的液晶元件。另外,液晶组合物还可以包含非液晶性单体及聚合引发剂。
另外,本发明的另一个方式是一种液晶元件,该液晶元件具有通过使包含呈现蓝相的液晶材料及上述液晶性单体的液晶组合物聚合来得到的高分子/液晶复合体。另外,液晶组合物还可以包含非液晶性单体及聚合引发剂。
另外,本发明的另一个方式是一种使用包含呈现蓝相的液晶材料及上述液晶性单体的液晶组合物形成的液晶显示装置。另外,液晶组合物还可以包含非液晶性单体及聚合引发剂。
另外,本发明的另一个方式是一种液晶显示装置,该液晶显示装置具有通过使包含呈现蓝相的液晶材料及上述液晶性单体的液晶组合物聚合来得到的高分子/液晶复合体。另外,液晶组合物还可以包含非液晶性单体及聚合引发剂。
根据本发明的一个方式可以提供一种液晶组合物,该液晶组合物能够降低呈现高分子稳定化蓝相的高分子/液晶复合体中的取向缺陷的产生。另外,可以提供一种液晶元件,该液晶元件具有通过使上述液晶组合物聚合来得到的呈现高分子稳定化蓝相的高分子/液晶复合体。另外,可以提供一种液晶显示装置,该液晶显示装置具有通过使上述液晶组合物聚合来得到的呈现高分子稳定化蓝相的高分子/液晶复合体。另外,通过使用本发明的一个方式的液晶组合物,可以降低液晶元件的驱动电压,由此可以降低液晶显示装置的驱动电压。
附图说明
图1A和图1B是说明液晶性单体的图;
图2是示出液晶元件的一个方式的图;
图3A和图3B是示出液晶显示装置的一个方式的图;
图4A1、图4A2和图4B是示出液晶显示装置的一个方式的图;
图5A和图5B是示出液晶显示装置的应用例子的图;
图6A至图6E是示出液晶显示装置的应用例子的图;
图7A至图7C是示出液晶显示装置的应用例子的图;
图8是示出液晶性单体的向列相-各向同性相转变温度(TNI)的测定结果的图;
图9A1、图9A2、图9B1、图9B2、图9C1、图9C2、图9D1、图9D2、图9E1和图9E2是示出高分子稳定化蓝相的织构的图;
图10A至图10C是液晶显示装置的外观照片。
具体实施方式
以下,参照附图详细地说明本发明的实施方式。但是,本发明不局限于以下说明,其方式和详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的条件下可以被变换为各种各样的形式。因此,本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
另外,本说明书中说明的液晶显示装置是指图像显示装置、显示装置或光源(包括照明装置)。另外,液晶显示装置还包括安装有连接器诸如FPC(Flexible Printed Circuit,柔性印刷电路)或TCP(TapeCarrier Package,载带封装)的模块;将印刷线路板设置于TCP端部的模块;通过COG(Chip On Glass,玻璃覆晶封装)方式将IC(集成电路)直接安装到显示元件上的模块。
实施方式1
在本实施方式中,说明呈现高分子稳定化蓝相的液晶组合物及通过对该液晶组合物进行高分子稳定化处理(聚合处理)来得到的高分子/液晶复合体。
本实施方式所示的液晶组合物包含呈现蓝相的液晶材料、液晶性单体、非液晶性单体及聚合引发剂。
呈现蓝相的液晶材料是指一种能够呈现实质上不散射光且处于光学各向同性的状态的所谓的蓝相的液晶材料。作为呈现蓝相的液晶材料,可以举出向列液晶化合物及近晶液晶化合物等,优选使用向列液晶化合物。另外,对向列液晶化合物没有特别的限制,可以使用联苯类化合物、三苯类化合物、苯基环己基类化合物、联苯环己基类化合物、苯基二环己基类化合物、苯甲酸苯基类化合物、环己基苯甲酸苯基类化合物、苯基苯甲酸苯基类化合物、二环己基羧酸苯基类化合物、偶氮甲碱类化合物、偶氮基及氧化偶氮类化合物、二苯乙烯类化合物、二环己基类化合物、苯基嘧啶类化合物、联苯嘧啶类化合物、嘧啶类化合物以及联苯乙炔类化合物等。
液晶性单体是呈现液晶性并例如通过光聚合或热聚合能够聚合的单体。具体而言,液晶性单体具有如图1A所示那样的包含介晶骨架101及其两侧的氧化烯基102的结构。另外,本说明书中的介晶骨架是指具有两个以上的芳香环等的环的具有高刚性的单元。另外,在图1A中,n表示氧化烯基102的链长。
通过使图1A所示的液晶性单体聚合来得到的聚合体例如具有图1B所示的结构。也可以说当使液晶性单体100a与液晶性单体100b聚合时,液晶性单体100a的介晶骨架101a与液晶性单体100b的介晶骨架101b之间的长度(r)由2n表示。
在本实施方式中,当进行液晶组合物的高分子稳定化处理(聚合处理)时,优选将包含在液晶组合物中的液晶性单体的聚合时的介晶骨架之间的长度(r)设定在一定范围内。换言之,优选将液晶性单体的侧链的氧化烯基102的链长设定在一定范围内。这是因为如下缘故:当液晶性单体的侧链的氧化烯基102的链长长时,液晶组合物的粘度下降而容易发生液晶组合物内的相分离,另外,在高分子稳定化处理(聚合处理)的聚合过程中,当介晶骨架之间的长度(r)过短时,由于因介晶骨架之间的分子间相互作用液晶性单体的聚合时的粘度增高而不容易发生相分离,因此难以实现高分子稳定化。另外,当聚合时的介晶骨架之间的长度(r)过长时,还产生液晶性单体与液晶材料的相容性的降低等的问题。再者,在本发明的一个方式的液晶性单体中,侧链的氧化烯基102的链长每增加一个,向列相-各向同性相转变温度(TNI)交替地增高及降低,并且在向列相-各向同性相转变温度(TNI)高的情况下也与上述同样地受到分子间相互作用的影响而难以实现高分子稳定化。
由此,为了将液晶性单体的聚合时的介晶骨架之间的长度(r)设定在一定范围内,将侧链的氧化烯基102的链长(n)设定在一定范围内,并且,使用包含向列相-各向同性相转变温度(TNI)低的液晶性单体的液晶组合物。由此,当进行高分子稳定化处理(聚合处理)时,抑制介晶骨架之间的分子间相互作用而容易进行液晶组合物内的相分离,可以降低呈现高分子稳定化蓝相的高分子/液晶复合体中的取向缺陷的产生。
另外,上述本发明的一个方式的液晶组合物是至少包含呈现蓝相的液晶材料及液晶性单体的液晶组合物,其中,液晶性单体的由下述通式(G1)中的Y表示的氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为n(n为2以上且11以下),并且,该液晶性单体具有比氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为(n-1)的液晶性单体及氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为(n+1)的液晶性单体低的向列相-各向同性相转变温度(TNI)。另外,液晶组合物还可以包含非液晶性单体及聚合引发剂。
Figure BDA00002337055700101
另外,在通式(G1)中,X表示介晶骨架。另外,在通式(G1)中,Y表示氧化烯基(含有碳及氧)。Y的链长(碳原子和氧原子的总和)n为能够维持液晶性且不发生液晶性单体与呈现蓝相的液晶材料的相容性的降低的程度的长度,即2以上且11以下。另外,Y具有氢或氟。另外,在通式(G1)中,Z1及Z2分别独立表示丙烯酰基或甲基丙烯酰基。
另外,通式(G1)中的由X表示的介晶骨架的结构的具体例子为下述结构式(s1)至(s8)等。
Figure BDA00002337055700111
另外,结构式(s1)至(s8)中的(Y)表示与通式(G1)中的Y结合的部位。另外,结构式(s1)中的R3至R6、结构式(s2)中的R7至R10、结构式(s3)中的R11至R14分别独立表示氢、甲基和氟中的任一个。
另外,通式(G1)中的由Y表示的氧化烯基的结构的具体例子为下述结构式(t1)至(t9)等。
Figure BDA00002337055700121
另外,结构式(t1)至(t9)中的(X)表示与通式(G1)中的X结合的部位。另外,结构式(t1)至(t9)中的(Z)表示与通式(G1)中的Z1或Z2结合的部位。另外,也可以采用如下结构:由结构式(t1)至(t9)表示的氧化烯基的(Z)结合到由(X)表示的部分,并且(X)结合到由(Z)表示的部分。
另外,通式(G1)中的由Z1及Z2表示的结构的具体例子为下述结构式(u1)和(u2)等。
Figure BDA00002337055700122
另外,上述本发明的一个方式的液晶组合物是至少包含呈现蓝相的液晶材料及液晶性单体的液晶组合物,其中,液晶性单体的下述通式(G1-1)中的氧化烯基((-O-(CH2)m-),m为整数)的链长(碳原子和氧原子的总和)为n(n=m+1且n为2以上且11以下),并且,该液晶性单体具有比氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为(n-1)的液晶性单体及氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为(n+1)的液晶性单体低的向列相-各向同性相转变温度(TNI)。另外,液晶组合物还可以包含非液晶性单体及聚合引发剂。
另外,在通式(G1-1)中,X表示介晶骨架。另外,在通式(G1-1)中,m为能够维持液晶性且不发生液晶性单体与呈现蓝相的液晶材料的相容性的降低的程度的长度,即1以上且10以下。另外,在通式(G1-1)中,R1及R2分别独立表示氢或甲基。
另外,通式(G1-1)中的由X表示的结构的具体例子为下述结构式(s11)至(s18)等。
另外,结构式(s11)中的R3至R6、结构式(s12)中的R7至R10、结构式(s13)中的R11至R14、结构式(s15)中的R15至R18分别独立表示氢、甲基和氟中的任一个。
由通式(G1)及通式(G1-1)表示的液晶性单体的具体例子为由结构式(100)至结构式(109)表示的液晶性单体。注意,本发明不局限于这些结构。
Figure BDA00002337055700151
Figure BDA00002337055700161
另外,结构式(100)是氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)n为3的液晶性单体,即1,4-双[4-(2-甲基丙烯酰氧基乙基-1-氧基)苯甲酰氧基]-2-甲苯(简称:MeRM-O2)。
结构式(101)是氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)n为4的液晶性单体,即1,4-双[4-(3-丙烯酰氧基丙基-1-氧基)苯甲酰氧基]-2-甲苯(简称:RM-O3)。
结构式(102)是氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)n为5的液晶性单体,即1,4-双[4-(4-丙烯酰氧基丁基-1-氧基)苯甲酰氧基]-2-甲苯(简称:RM-O4)。
结构式(103)是氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)n为6的液晶性单体,即1,4-双[4-(5-丙烯酰氧基戊基-1-氧基)苯甲酰氧基]-2-甲苯(简称:RM-O5)。
结构式(104)是氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)n为7的液晶性单体,即1,4-双[4-(6-丙烯酰氧基己基-1-氧基)苯甲酰氧基]-2-甲苯(简称:RM-O6)。
结构式(105)是氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)n为8的液晶性单体,即1,4-双[4-(7-丙烯酰氧基庚基-1-氧基)苯甲酰氧基]-2-甲苯(简称:RM-O7)。
结构式(106)是氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)n为9的液晶性单体,即1,4-双[4-(8-丙烯酰氧基辛基-1-氧基)苯甲酰氧基]-2-甲苯(简称:RM-O8)。
结构式(107)是氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)n为10的液晶性单体,即1,4-双[4-(9-丙烯酰氧基壬基-1-氧基)苯甲酰氧基]-2-甲苯(简称:RM-O9)。
结构式(108)是氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)n为11的液晶性单体,即1,4-双[4-(10-丙烯酰氧基癸基-1-氧基)苯甲酰氧基]-2-甲苯(简称:RM-O10)。
结构式(109)是氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)n为7的液晶性单体,即4,4′-双(6-丙烯酰氧基己基-1-氧基)-1,1′-联苯(简称:Dac-PP-O6)。
非液晶性单体是不呈现液晶性,通过光聚合或热聚合等能够聚合,并且不具有棒状的分子结构(例如,烷基、氰基、氟等键合于联苯基或联苯环己基等的末端的分子结构)的单体。具体而言,可以举出在分子结构中包含丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基、环氧基、富马酸基、肉桂酰基等可聚合基的单体,但是不局限于此。
虽然作为聚合反应可以采用光聚合反应或热聚合反应,但是优选采用光聚合反应,更优选采用利用紫外线的光聚合反应。从而,作为聚合引发剂,例如可以适当地使用苯乙酮、二苯甲酮、苯偶姻、苯偶酰、米氏酮、苯偶姻烷基醚、苯偶酰二甲基缩酮或噻吨酮等。另外,聚合引发剂在高分子稳定化处理之后的高分子/液晶复合体中成为不有助于液晶显示装置的工作的杂质。因此,优选根据需要使用尽量少的聚合引发剂。从而,例如优选将液晶组合物中的聚合引发剂的含量设定为0.5wt%以下。
另外,上述液晶组合物除了上述呈现蓝相的液晶材料、液晶性单体、非液晶性单体及聚合引发剂之外还可以包含手性试剂。手性试剂是在液晶材料中产生扭曲(twist)结构的试剂。另外,手性试剂的添加量影响到呈现蓝相的液晶材料的衍射波长。从而,优选的是,通过调整手性试剂的添加量来使呈现蓝相的液晶材料的衍射波长处于可见区(380nm至750nm)之外。作为手性试剂,可以适当地使用S-811(默克公司(Merck Ltd.)制造)、S-1011(默克公司制造)或1,4:3,6-二脱水(dianhydro)-2,5-双[4-(n-己基-1-氧基)苯甲酸]山梨醇(简称:ISO-(6OBA)2)(日本绿化学株式会社(Midori Kagaku Co.,Ltd)制造)等。
本发明的一个方式的液晶组合物包含上述材料。通过对该液晶组合物进行高分子稳定化处理(聚合处理),可以得到呈现高分子稳定化蓝相的高分子/液晶复合体。
另外,在液晶组合物的高分子稳定化处理(聚合处理)中,利用光聚合反应时的处理温度优选为通过高分子稳定化处理(聚合处理)得到的高分子/液晶复合体呈现高分子稳定化蓝相的温度。更优选的是液晶组合物及高分子/液晶复合体能够维持各向同性相或蓝相的状态的温度。另外,采用即使液晶组合物处于各向同性相也高分子稳定化处理(聚合处理)之后的高分子/液晶复合体能够维持蓝相的状态的温度,即可。另外,也可以在高分子稳定化处理(聚合处理)中改变温度。在此情况下,采用在液晶组合物呈现各向同性相或蓝相的温度下开始聚合且高分子/液晶复合体呈现蓝相的程度的温度,即可。
通过在上述温度范围内照射紫外线等来进行光聚合反应。另外,聚合时间根据包含在液晶组合物中的材料适当地调节即可。
通过使用本发明的一个方式的液晶组合物,可以降低呈现高分子稳定化蓝相的高分子/液晶复合体中的取向缺陷的产生。
上述本实施方式所示的结构、方法等可以与其他实施方式所示的结构、方法等适当地组合而实施。
实施方式2
在本实施方式中,参照图2说明使用通过使实施方式1所说明的液晶组合物聚合来得到的高分子/液晶复合体的液晶元件的一个例子。图2是液晶元件的截面图。
在图2中,在第一衬底200与第二衬底201之间设置有液晶层202,并且液晶层202使用实施方式1所说明的高分子/液晶复合体。另外,在第一衬底200上以彼此邻近的方式设置有像素电极层203及公共电极层204。
在本实施方式中,采用通过产生大致平行于衬底(即水平方向)的电场并在平行于衬底(即水平方向)的面内移动液晶分子来控制灰度的方式。
另外,隔着液晶层202彼此相邻的像素电极层203与公共电极层204之间的距离a(在图2中图示)为当对像素电极层203及公共电极层204分别施加指定的电压时,包含在液晶层202中的液晶中的介在像素电极层203与公共电极层204之间的液晶响应的距离。另外,根据距离a的长度适当地控制所施加的电压。
作为第一衬底200及第二衬底201可以使用如硼硅酸钡玻璃或硼硅酸铝玻璃等的玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底等。
另外,像素电极层203及公共电极层204分别可以使用选自如下材料中的一种或多种形成:氧化铟锡(ITO)、将氧化锌(ZnO)混入到氧化铟中而成的导电材料(indium zinc oxide:氧化铟锌)、将氧化硅(SiO2)混入到氧化铟中而成的导电材料、有机铟、有机锡、包含氧化钨的氧化铟、包含氧化钨的氧化铟锌、包含氧化钛的氧化铟、包含氧化钛的氧化铟锡;诸如钨(W)、钼(Mo)、锆(Zr)、铪(Hf)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、钛(Ti)、铂(Pt)、铝(Al)、铜(Cu)或银(Ag)等金属;上述金属的合金;以及上述金属的氮化物。
另外,液晶层202可以通过如下步骤得到,即利用液晶滴落法(ODF,one drop fill)或液晶注入法等将实施方式1所示的液晶组合物设置在第一衬底200与第二衬底201之间,然后使其聚合形成高分子/液晶复合体。另外,所得到的液晶层202的厚度(膜厚度)优选为1μm以上且20μm以下。
另外,在上述液晶元件中,由于像素电极层203与公共电极层204之间形成水平方向的电场,所以可以在与第一衬底201水平的方向上控制液晶层202中的液晶分子。
本实施方式所示的液晶元件为能够呈现高分子稳定化蓝相的液晶元件,通过将高分子/液晶复合体用于液晶元件的液晶层202,能够进行高速响应并提供高对比度。
另外,本实施方式所示的液晶元件可以适当地组合使用偏振片、相位差板、防反射膜等光学薄膜等。例如,也可以使用利用偏振片及相位差板的圆偏振。此外,作为光源可以使用背光灯等。
另外,本实施方式所示的液晶元件可以应用于通过透过来自光源的光来进行显示的透过型液晶显示装置、通过反射入射光来进行显示的反射型液晶显示装置或组合有透过型和反射型的双方的半透过型液晶显示装置。
实施方式3
在本实施方式中,说明将本发明的一个方式的液晶组合物用于液晶层的液晶显示装置。另外,本实施方式所示的液晶显示装置作为显示元件包括实施方式2所说明的液晶元件(液晶显示元件)。另外,作为液晶显示装置可以使用被动矩阵型液晶显示装置和主动矩阵型液晶显示装置。在本实施方式中参照图3A和图3B对将上述液晶元件用于主动矩阵型液晶显示装置的情况进行说明。
图3A是液晶显示装置的平面图,其表示一个像素。另外,图3B示出沿着图3A的锁链线X1-X2切断的截面图。
在图3A中,多个源极布线层305(包括布线层305a)以彼此平行(在图3A中在上下方向上延伸)且彼此相隔的状态配置。多个栅极布线层301(包括栅电极层301a)以在与源极布线层305大致正交的方向(在图3A中在左右方向)上延伸且彼此相隔的状态配置。另外,多个公共布线层308配置在与多个栅极布线层301的每一个相邻的位置,并在平行于栅极布线层301的方向上,即在与源极布线层305大致正交的方向(在图3A中在左右方向)上延伸。另外,在由源极布线层305、公共布线层308及栅极布线层301围绕的空间中配置有液晶显示装置的像素电极层347及公共电极层346。另外,像素电极层347与晶体管320电连接,并且晶体管320配置在每一个像素中。
另外,在图3A的液晶显示装置中,电容器由像素电极层347及公共布线层308形成。虽然公共布线层308能在浮置状态(电绝缘状态)下工作,但也可以将公共布线层308的电位设定为固定电位,优选设定为公共电位(作为数据传输的图像信号的中间电位)附近的不产生闪烁的电平的电位。
图3A和图3B所示的液晶显示装置的电极具有在与衬底同一面内形成有像素电极层347及公共电极层346的结构,并且该电极结构可以应用于通过在与衬底水平的方向上产生电场并在平行于衬底的面内移动液晶分子来控制灰度的方式(所谓的IPS(In-Plane-Switching,面内切换)模式)。
接着,对图3B所示的液晶显示装置的截面结构进行说明。在图3B所示的液晶显示装置中,在具有晶体管320、像素电极层347及公共电极层346等的第一衬底341与第二衬底342之间夹有液晶层344。另外,以分别接触于第一衬底341和第二衬底342的方式设置有偏振片(343a、343b)。
另外,晶体管320是反交错型的薄膜晶体管,其形成在具有绝缘表面的衬底的第一衬底341上,并包括栅电极层301a、栅极绝缘层302、半导体层303、用作源电极层或漏电极层的布线层305a、305b。
对可以应用于本实施方式所示的液晶显示装置的晶体管的结构没有特别的限定,例如可以使用顶栅结构、底栅结构的交错型晶体管和平面型晶体管等。另外,晶体管可以具有形成有一个沟道形成区的单栅极结构、形成有两个沟道形成区的双栅极(double-gate)结构或形成有三个沟道形成区的三栅极(triple-gate)结构。此外,也可以具有隔着栅极绝缘层配置在沟道区上下的两个栅电极层的双栅(dual-gate)结构。
在图3B中,在第一衬底341上形成有栅电极层301a。栅电极层301a可以通过使用钼、钛、铬、钽、钨、铝、铜、钕、钪等金属材料或以这些金属材料为主要成分的合金材料的单层或叠层形成。当将具有遮光性的导电膜用作栅电极层301a时,可以防止来自背光灯的光(从第一衬底341入射的光)入射到半导体层303中。
另外,栅电极层301a也可以具有叠层结构。例如,当栅电极层301a为双层叠层结构时,优选采用:在铝层上层叠有钼层的双层结构;在铜层上层叠有钼层的双层结构;在铜层上层叠有氮化钛层或氮化钽层的双层结构;或者层叠有氮化钛层和钼层的双层结构。当采用三层叠层结构时,优选采用层叠有钨层或氮化钨层、铝和硅的合金层或铝和钛的合金层以及氮化钛层或钛层的叠层结构。
另外,也可以由绝缘膜形成的基底膜设置在第一衬底341与栅电极层301a之间。基底膜具有防止杂质元素从第一衬底341扩散的功能,而且该基底膜可以使用选自氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜和氧氮化硅膜中的一种或多种的单层结构或叠层结构形成。
栅极绝缘层302可以通过利用等离子体CVD法或溅射法等并使用氧化硅层、氮化硅层、氧氮化硅层或氮氧化硅层的单层或叠层形成。另外,作为栅极绝缘层302,还可以使用利用有机硅烷气体并通过CVD法形成的氧化硅层。作为有机硅烷气体,可以使用如硅酸乙酯(TEOS:化学式为Si(OC2H5)4)、四甲基硅烷(TMS:化学式为Si(CH3)4)、四甲基环四硅氧烷(TMCTS)、八甲基环四硅氧烷(OMCTS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、三乙氧基硅烷(SiH(OC2H5)3)、三(二甲基氨基)硅烷(SiH(N(CH3)2)3)等的含硅化合物。
对用于半导体层303的材料没有特别的限制,根据晶体管320所需的特性而适当地设定,即可。作为可用于半导体层303的材料,可以使用如下材料:利用以硅烷或锗烷为代表的半导体材料气体并通过化学气相淀积法或溅射法制造的非晶(amorphous)半导体;通过利用光能或热能使该非晶半导体结晶化而形成的多晶半导体;微晶半导体;或氧化物半导体等。
作为非晶半导体,可以典型地举出氢化非晶硅等。作为结晶半导体,可以典型地举出多晶硅等。多晶硅包括:使用通过800℃以上的工艺温度形成的多晶硅作为主要材料的高温多晶硅;使用通过600℃以下的工艺温度形成的多晶硅作为主要材料的低温多晶硅;以及使用促进结晶化的元素等使非晶硅结晶化而成的多晶硅等。当然,如上所述,也可以使用微晶半导体或在半导体层的一部分包含结晶相的半导体。
另外,作为氧化物半导体,可以使用四元金属氧化物的In-Sn-Ga-Zn类;三元金属氧化物的In-Ga-Zn类、In-Sn-Zn类、In-Al-Zn类、Sn-Ga-Zn类、Al-Ga-Zn类、Sn-Al-Zn类;二元金属氧化物的In-Zn类、Sn-Zn类、Al-Zn类、Zn-Mg类、Sn-Mg类、In-Mg类、In-Ga类;In类、Sn类、Zn类等。此外,也可以使上述氧化物半导体包含SiO2。在此,例如In-Ga-Zn类氧化物半导体是指至少包含In、Ga及Zn的氧化物,对其组成没有特别的限制。此外,也可以包含In、Ga及Zn以外的元素。
此外,氧化物半导体可以使用由化学式InMO3(ZnO)m(m>0)表示的薄膜。这里,M表示选自Ga、Al、Mn和Co中的一种或多种的金属元素。例如,M为:Ga;Ga及Al;Ga及Mn;Ga及Co;等。另外,作为氧化物半导体,可以使用既不是单晶结构又不是非晶结构的具有C轴取向的结晶氧化物半导体(C Axis Aligned Crystalline OxideSemiconductor,CAAC-OS)。
另外,半导体层303可以通过溅射法、LPCVD法或等离子体CVD法等形成。另外,作为用来将半导体层303加工为所希望的形状的蚀刻工序,可以使用干蚀刻或湿蚀刻。
另外,作为用于干蚀刻的蚀刻装置,可以使用如下装置:利用反应性离子蚀刻法(RIE法)的蚀刻装置;利用ECR(Electron CyclotronResonance,电子回旋加速器谐振)或ICP(Inductively CoupledPlasma,感应耦合等离子体)等高密度等离子体源的干蚀刻装置。此外,作为与ICP蚀刻装置相比可以在更宽广的区域上获得均匀的放电的干蚀刻装置,可以举出ECCP(Enhanced Capacitively CoupledPlasma,增强型电容耦合等离子体)模式的蚀刻装置,其中上部电极接地,并且下部电极连接到13.56MHz的高频电源,并且还连接到3.2MHz的低频电源。该ECCP模式蚀刻装置也可以应对例如使用尺寸超过3m的第十代衬底的情况。
作为用作晶体管320的源电极层或漏电极层的布线层305a、305b的材料,可以举出:选自铝(Al)、铬(Cr)、钽(Ta)、钛(Ti)、钼(Mo)、钨(W)、铜(Cu)、镁(Mg)中的元素;以上述元素为成分的合金;组合上述元素的合金膜等。另外,当进行热处理时,优选使导电膜具有承受该热处理的耐热性。例如,因为当单独使用铝(Al)时产生耐热性低、容易腐蚀等的问题,所以将Al与耐热导电材料组合而形成导电膜。作为与Al组合的耐热导电材料,使用:选自钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钕(Nd)和钪(Sc)中的元素;以上述元素为成分的合金;组合上述元素的合金膜;或以上述元素为成分的氮化物。
另外,也可以在不接触于大气的状态下连续地形成栅极绝缘层302、半导体层303、布线层305a、305b。通过在不接触于大气的状态下连续地进行成膜,可以以不被大气成分或悬浮在大气中的污染杂质元素污染的方式形成各叠层界面,因此,可以降低晶体管的特性的偏差。
绝缘膜307、绝缘膜309可以使用利用干式法或湿式法形成的无机绝缘膜或有机绝缘膜。例如,可以使用利用CVD法或溅射法等获得的氮化硅膜、氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化铝膜、氧化钽膜等。另外,可以使用如聚酰亚胺、丙烯酸树脂、苯并环丁烯、聚酰胺或环氧树脂等有机材料。另外,除了上述有机材料之外,还可以使用低介电常数材料(low-k材料)、硅氧烷类树脂、PSG(磷硅玻璃)、BPSG(硼磷硅玻璃)等。另外,作为绝缘膜307也可以使用氧化镓膜。
另外,硅氧烷类树脂相当于以硅氧烷类材料为起始材料形成的包含Si-O-Si键的树脂。硅氧烷类树脂作为取代基也可以具有有机基(例如烷基或芳基)或氟基。硅氧烷类树脂通过涂敷法进行成膜并通过焙烧而可以用作绝缘膜307、绝缘膜309。
另外,也可以通过层叠多个由上述材料形成的绝缘膜来形成绝缘膜307、绝缘膜309。例如,还可以采用在无机绝缘膜上层叠有机树脂膜的结构。
层间膜313可以使用与上述绝缘膜307、绝缘膜309同样的材料。对层间膜313的形成方法没有特别的限制,根据材料可以利用旋涂法、浸渍法、喷涂法、液滴喷射法(喷墨法等)、印刷法(丝网印刷法、胶版印刷法等)、辊涂法、幕涂法、刮刀涂布法等。
另外,作为像素电极层347及公共布线层308,可以使用具有透光性的导电材料诸如包含氧化钨的铟氧化物、包含氧化钨的铟锌氧化物、包含氧化钛的铟氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物、铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物、添加有氧化硅的铟锡氧化物等。此外,可以使用钨(W)、钼(Mo)、锆(Zr)、铪(Hf)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、钛(Ti)、铂(Pt)、铝(Al)、铜(Cu)或银(Ag)等金属、其合金或其金属氮化物中的一种或多种来形成。
此外,像素电极层347及公共布线层308还可以使用包含导电高分子(导电聚合物)的导电组合物形成。使用导电组合物形成的像素电极的薄层电阻优选为10000Ω/□以下,并且波长550nm的光的透光率优选为70%以上。另外,导电组合物所包含的导电高分子的电阻率优选为0.1Ω·cm以下。另外,作为导电高分子,可以使用所谓的π电子共轭类导电高分子。例如,可以举出:聚苯胺或其衍生物;聚吡咯或其衍生物;聚噻吩或其衍生物;含有苯胺、吡咯和噻吩中的两种以上的共聚物或其衍生物等。
液晶层344使用本发明的一个方式的液晶组合物。另外,液晶组合物包含呈现蓝相的液晶材料、液晶性单体、非液晶性单体及聚合引发剂。液晶层344使用通过对该液晶组合物进行高分子稳定化处理(聚合处理)来得到的高分子/液晶复合体。
另外,在此未图示,在由第一衬底341和对置衬底的第二衬底342夹持形成液晶层344的液晶组合物之后,利用密封剂固定。作为夹持液晶组合物的方法,可以使用液晶滴落法(ODF)或者将第一衬底341与第二衬底342贴合在一起并利用毛细现象等注入液晶组合物的液晶注入法。
另外,作为密封剂,优选典型地使用可见光固化性树脂、紫外线固化性树脂、热固化性树脂。典型的是,可以使用丙烯酸树脂、环氧树脂、胺树脂等。此外,密封剂还可以包含光(典型为紫外线)聚合引发剂、热固化剂、填料、耦合剂。
另外,在将液晶组合物充填于第一衬底341与第二衬底342之间之后,照射光进行高分子稳定化处理(聚合处理),由此形成液晶层344。将照射的光的波长设定为包含在液晶组合物中的液晶性单体、非液晶性单体及聚合引发剂发生反应的波长。通过利用该光照射的高分子稳定化处理(聚合处理),可以得到液晶层344。另外,在将光固化性树脂用作密封剂的情况下,可以在进行高分子稳定化处理的同时进行密封剂的固化。
另外,在本实施方式所示的液晶显示装置的电极结构中,包含在液晶层344中的液晶分子被水平方向的电场控制。另外,高分子/液晶复合体以呈现蓝相的方式进行取向,因此可以在平行于衬底的方向上控制高分子/液晶复合体,从而可以扩大视角。
在本实施方式中,在第一衬底341的外侧(与液晶层344相反一侧)设置偏振片343a,而在第二衬底342的外侧(与液晶层344相反一侧)设置偏振片343b。另外,除了偏振片之外,也可以使用相位差板、防反射膜等光学薄膜。例如,也可以使用利用偏振片及相位差板的圆偏振。
此外,在此未图示,作为本实施方式所示的液晶显示装置的光源可以使用背光灯或侧光灯等。另外,来自光源的光以从第一衬底341一侧向可见侧的第二衬底342透过的方式照射。
另外,当使用大型衬底制造多个液晶显示装置(即,将一个衬底分割成多个面板)时,可以在进行高分子稳定化处理之前或者在设置偏振片之前进行分割步骤。然而,考虑到分割步骤对液晶层造成的影响(由于进行分割步骤时的施力等而引起的取向混乱等),优选在进行第一衬底341和第二衬底342的贴合之后且在进行高分子稳定化处理之前进行分割步骤。
在本实施方式所示的液晶显示装置中,通过使用本发明的一个方式的液晶组合物,可以降低呈现高分子稳定化蓝相的高分子/液晶复合体中的取向缺陷的产生。由此,可以降低液晶显示装置中的面板的缺陷,所以可以提高液晶显示装置的成品率。另外,通过使用本发明的一个方式的液晶组合物,可以降低液晶元件的驱动电压,由此可以降低液晶显示装置的驱动电压。
另外,在本实施方式所示的液晶显示装置中,高分子/液晶复合体能够呈现高分子稳定化蓝相,所以能够提供高对比度,由此可以提供可见度良好的图像质量高的液晶显示装置。另外,使用蓝相的液晶元件能够进行高速响应,从而可以提高液晶显示装置的性能。
本实施方式可以与其他实施方式所记载的结构适当地组合而实施。
实施方式4
在本实施方式中,说明将本发明的一个方式的液晶组合物用于液晶层的液晶显示装置。另外,本实施方式所示的液晶显示装置作为显示元件包括如实施方式2所说明的液晶元件(液晶显示元件)。
参照图4A1、图4A2和图4B说明液晶显示装置的一个方式的液晶显示面板的外观及截面。图4A1和图4A2是一种面板的俯视图,其中使用密封剂4005将形成在第一衬底4001上的晶体管4010、晶体管4011及液晶元件4013密封在第一衬底4001与第二衬底4006之间。图4B是沿着图4A1和图4A2的M-N切断的截面图。
以围绕设置在第一衬底4001上的像素部4002及扫描线驱动电路4004的方式设置有密封剂4005。此外,在像素部4002及扫描线驱动电路4004上设置有第二衬底4006。从而,像素部4002及扫描线驱动电路4004与液晶层4008一起由第一衬底4001、密封剂4005及第二衬底4006密封。
此外,在图4A1中,在第一衬底4001上的与由密封剂4005围绕的区域不同的区域中安装有使用单晶半导体膜或多晶半导体膜形成在另外准备的衬底上的信号线驱动电路4003。另外,图4A2是由设置在第一衬底4001上的晶体管形成信号线驱动电路的一部分的例子,在第一衬底4001上形成信号线驱动电路4003b,并且在另外准备的衬底上安装有使用单晶半导体膜或多晶半导体膜形成的信号线驱动电路4003a。
另外,对另外形成的驱动电路的连接方法没有特别的限制,可以采用COG方法、引线键合方法或TAB方法等。图4A1是通过COG方法安装信号线驱动电路4003的例子,图4A2是通过TAB方法安装信号线驱动电路4003a、4003b的例子。
此外,设置在第一衬底4001上的像素部4002及扫描线驱动电路4004具有多个晶体管。在图4B中例示出像素部4002所包含的晶体管4010及扫描线驱动电路4004所包含的晶体管4011。在晶体管4010及晶体管4011上设置有绝缘层4020及层间膜4021。
作为晶体管4010及晶体管4011可以使用已知的晶体管。
此外,可以在层间膜4021或绝缘层4020上以与用于驱动电路的晶体管4011的半导体层的沟道形成区重叠的方式设置导电层。导电层可以具有与晶体管4011的栅电极层相同的电位或者不同的电位,并且可以用作第二栅电极层。此外,导电层的电位也可以为GND、0V,或者导电层也可以处于浮动状态。
此外,在层间膜4021上形成有像素电极层4030及公共电极层4031,并且像素电极层4030与晶体管4010电连接。液晶元件4013包括像素电极层4030、公共电极层4031以及液晶层4008。另外,在第一衬底4001及第二衬底4006的外侧分别设置有偏振片4032a、4032b。
液晶层4008使用实施方式1所示的液晶组合物。
另外,通过在像素电极层4030与公共电极层4031之间形成电场,控制液晶层4008的液晶分子。由于在液晶层4008中形成水平方向的电场,因此液晶分子被该电场控制。实施方式1所示的液晶组合物通过高分子稳定化处理(聚合处理)成为高分子/液晶复合体,并且包含在高分子/液晶复合体中的液晶以呈现蓝相的方式进行取向,因此可以在平行于衬底的方向上控制液晶,从而可以扩大视角。
另外,作为第一衬底4001、第二衬底4006,可以使用具有透光性的玻璃、塑料等。作为塑料,可以使用FRP(Fiberglass-ReinforcedPlastics,纤维增强塑料)板、PVF(聚氟乙烯)薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸树脂薄膜。此外,还可以使用具有将铝箔夹在PVF薄膜或聚酯薄膜之间的结构的薄片。
此外,通过对绝缘层选择性地进行蚀刻,可以形成柱状间隔物4035。该柱状间隔物4035为了控制液晶层4008的厚度(单元间隙)而设置。此外,也可以使用球状间隔物。在液晶显示装置中,作为液晶层4008的厚度的单元间隙优选为1μm以上且20μm以下。另外,在本说明书中,单元间隙是指液晶层4008的厚度(膜厚度)的最大值。
图4A1、图4A2和图4B所示的液晶显示装置为透过型液晶显示装置,但本发明中的液晶显示装置也可以是半透过型液晶显示装置或反射型液晶显示装置。
另外,在图4A1、图4A2和图4B的液晶显示装置中,虽然示出在衬底的外侧(可见侧)设置偏振片的例子,但也可以将偏振片设置在衬底的内侧。根据偏振片的材料或制造工序的条件适当地进行设定即可。另外,还可以设置用作黑矩阵的遮光层。
另外,也可以作为层间膜4021的一部分形成滤色层或遮光层。在图4A1、图4A2和图4B中,以覆盖晶体管4010及晶体管4011的方式在第二衬底4006一侧设置有遮光层4034。另外,通过设置遮光层4034,可以实现对比度的改善及晶体管的稳定化。
也可以设置绝缘层4020并将其用作晶体管的保护膜,但是也可以不设置绝缘层4020。此时的保护膜是用来防止悬浮在大气中的有机物、金属物、水蒸气等的污染杂质的侵入的膜,所以优选采用致密的膜。作为保护膜,可以通过溅射法以单层或叠层形成氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜、氮化铝膜、氧氮化铝膜或氮氧化铝膜。
另外,当还形成具有透光性的绝缘层作为平坦化绝缘膜时,可以使用如聚酰亚胺、丙烯酸树脂、苯并环丁烯、聚酰胺或环氧树脂等具有耐热性的有机材料。另外,除了上述有机材料之外,还可以使用低介电常数材料(low-k材料)、硅氧烷类树脂、PSG(磷硅玻璃)、BPSG(硼磷硅玻璃)等。另外,也可以通过层叠多个由这些材料形成的绝缘膜来形成绝缘层。
另外,对所叠层的绝缘层的形成方法没有特别的限制,根据材料可以利用溅射法、旋涂法、浸渍法、喷涂法、液滴喷射法(喷墨法等)、印刷法(丝网印刷法、胶版印刷法等)、辊涂法、幕涂法、刮刀涂布法等。
另外,作为像素电极层4030及公共电极层4031,可以使用具有透光性的导电材料诸如包含氧化钨的铟氧化物、包含氧化钨的铟锌氧化物、包含氧化钛的铟氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物、铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物、添加有氧化硅的铟锡氧化物等。此外,像素电极层4030及公共电极层4031可以使用钨(W)、钼(Mo)、锆(Zr)、铪(Hf)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、钛(Ti)、铂(Pt)、铝(Al)、铜(Cu)或银(Ag)等金属、其合金或其金属氮化物中的一种或多种来形成。
此外,像素电极层4030及公共电极层4031还可以使用包含导电高分子(导电聚合物)的导电组合物形成。
此外,供应给另外形成的信号线驱动电路4003、扫描线驱动电路4004或像素部4002的各种信号及电位是从FPC4018供给的。
此外,因为晶体管容易因静电等而损坏,所以优选将用来保护驱动电路的保护电路设置在与栅极线或源极线同一衬底上。保护电路优选使用非线性元件形成。
在图4A1、图4A2和图4B中,连接端子电极4015由与像素电极层4030相同的导电膜形成,并且端子电极4016由与晶体管4010及晶体管4011的源电极层及漏电极层相同的导电膜形成。另外,连接端子电极4015通过各向异性导电膜4019与FPC4018所具有的端子电连接。
此外,虽然在图4A1、图4A2和图4B中示出了另外形成信号线驱动电路4003并将它安装在第一衬底4001上的例子,但是不局限于该结构。既可以另外形成扫描线驱动电路而安装,又可以另外仅形成信号线驱动电路的一部分或扫描线驱动电路的一部分而安装。
在本实施方式所示的液晶显示装置中,通过使用本发明的一个方式的液晶组合物,可以降低呈现高分子稳定化蓝相的高分子/液晶复合体中的取向缺陷的产生。由此,可以降低液晶显示装置中的面板的缺陷,所以可以提高液晶显示装置的成品率。另外,通过使用本发明的一个方式的液晶组合物,可以降低液晶元件的驱动电压,由此可以降低液晶显示装置的驱动电压。
另外,在本实施方式所示的液晶显示装置中,高分子/液晶复合体能够呈现高分子稳定化蓝相,所以能够提供高对比度,由此可以提供可见度良好的图像质量高的液晶显示装置。另外,使用蓝相的液晶元件能够进行高速响应,从而可以提高液晶显示装置的性能。
本实施方式可以与其他实施方式所记载的结构适当地组合而实施。
实施方式5
本说明书所公开的液晶显示装置可以应用于各种电子设备(包括游戏机)。作为电子设备,例如可以举出电视装置(也称为电视或电视接收机)、用于计算机等的监视器、数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机(也称为移动电话、移动电话装置)、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置、弹子机等大型游戏机等。
图5A示出电子书阅读器(也称为E-book),可以具有框体5000、显示部5001、操作键5002、太阳能电池5003以及充放电控制电路5004。图5A所示的电子书阅读器可以具有如下功能:显示各种各样的信息(静态图像、动态图像、文字图像等);将日历、日期或时刻等显示在显示部上;对显示在显示部上的信息进行操作或编辑;通过各种各样的软件(程序)控制处理等。另外,在图5A中,作为充放电控制电路5004的一例,示出具有电池5005和DCDC转换器(以下简称为转换器)5006的结构。通过将实施方式3或实施方式4所示的液晶显示装置应用于显示部5001,可以提供具有高对比度及良好的可见度并能够实现高速响应、高性能及低电压驱动的电子书阅读器。
通过采用图5A所示的结构,在将半透过型液晶显示装置或反射型液晶显示装置用于显示部5001的情况下,可以预料电子书阅读器在较明亮的环境下也被使用,所以可以高效地进行利用太阳能电池5003的发电以及利用电池5005的充电,所以是优选的。注意,通过将太阳能电池5003适当地设置在框体5000的空余空间(表面或背面),可以高效地对电池5005进行充电,所以是优选的。另外,当作为电池5005使用锂离子电池时,可以得到实现小型化等的优点。
此外,参照图5B所示的方框图说明图5A所示的充放电控制电路5004的结构及工作。图5B示出太阳能电池5003、电池5005、转换器5006、转换器5007、开关SW1至SW3、显示部5001,并且,电池5005、转换器5006、转换器5007及开关SW1至SW3是相当于充放电控制电路5004的部分。
在此,说明利用外光由太阳能电池5003进行发电时的工作的例子。利用转换器5006对太阳能电池5003所发的电力的电压进行升压或降压以使其成为用来对电池5005进行充电的电压。并且,当利用太阳能电池5003所发的电力使显示部5001工作时,使开关SW1导通并利用转换器5007将该电力的电压升压或降压到显示部5001所需要的电压。此外,当不进行显示部5001上的显示时,可以使SW1截止并使SW2导通来对电池5005进行充电,即可。
接着,说明当不进行利用外光由太阳能电池5003进行发电时的工作的例子。通过使SW3导通并且利用转换器5007对电池5005所蓄的电力的电压进行升压或降压。并且,当使显示部5001工作时,利用来自电池5005的电力。
注意,虽然作为充电单元的一例而示出太阳能电池5003,但是也可以利用其他单元对电池5005进行充电。此外,也可以组合使用太阳能电池5003与其他充电单元进行充电。
图6A示出笔记本个人计算机,其包括主体6101、框体6102、显示部6103以及键盘6104等。通过将实施方式3或实施方式4所示的液晶显示装置应用于显示部6103,可以提供具有高对比度及良好的可见度并能够实现高速响应、高性能及低电压驱动的笔记本个人计算机。
图6B示出便携式信息终端(PDA),在主体6201中设置有显示部6202、外部接口6203以及操作按钮6204等。此外,还具备操作便携式信息终端的触屏笔6205。通过将实施方式3或实施方式4所示的液晶显示装置应用于显示部6202,可以提供具有高对比度及良好的可见度并能够实现高速响应、高性能及低电压驱动的便携式信息终端(PDA)。
图6C示出移动电话,其包括框体6301及框体6302的两个框体。框体6301具备显示面板6303、扬声器6304、麦克风6305、定位装置6306、影像拍摄用透镜6307、外部连接端子6308等。此外,框体6302具备对移动电话进行充电的太阳能电池单元6309、外部储存槽6310等。此外,在框体6301内组装有天线。通过将实施方式3或实施方式4所示的液晶显示装置应用于显示面板6303,可以提供具有高对比度及良好的可见度并能够实现高速响应、高性能及低电压驱动的移动电话。
此外,显示面板6303具备触摸屏,图6C使用虚线示出作为映像而被显示出来的多个操作键6311。另外,还安装有用来将由太阳能电池单元6309输出的电压升压到各电路所需的电压的升压电路。
显示面板6303根据使用方式适当地改变显示的方向。此外,由于在与显示面板6303同一面上设置有影像拍摄用透镜6307,所以可以实现可视电话。扬声器6304及麦克风6305不局限于音频通话,还可以进行可视通话、录音、再生等。再者,滑动框体6301和框体6302而可以从如图6C所示那样的展开状态变成重叠状态,所以可以实现适于携带的小型化。
外部连接端子6308可以与AC适配器及各种电缆如USB电缆等连接,并且可以进行充电及与个人计算机等的数据通讯。此外,通过将记录媒体插入外部储存槽6310中,可以对应于更大量数据的保存及移动。
此外,移动电话也可以除了上述功能以外还具有红外线通信功能、电视接收功能等。
图6D示出数码摄像机,其包括主体6401、显示部A6402、取景器6403、操作开关6404、显示部B6405以及电池6406等。通过将实施方式3或实施方式4所示的液晶显示装置应用于显示部A6402、显示部B6405,可以提供具有高对比度及良好的可见度并能够实现高速响应、高性能及低电压驱动的数码摄像机。
图6E示出电视装置的一例。在电视装置6501中,框体6502组装有显示部6503。利用显示部6503可以显示映像。此外,在此示出利用支架6504支撑框体6502的结构。通过将实施方式3或实施方式4所示的液晶显示装置应用于显示部6503,可以提供具有高对比度及良好的可见度并能够实现高速响应、高性能及低电压驱动的电视装置6501。
可以通过利用框体6502所具备的操作开关或另行提供的遥控操作机进行电视装置6501的操作。或者,也可以采用在遥控操作机中设置显示部的结构,该显示部显示从该遥控操作机输出的信息。
另外,电视装置6501采用具备接收机、调制解调器等的结构。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。再者,通过调制解调器连接到有线或无线方式的通信网络,从而也可以进行单向(从发送者到接收者)或双向(在发送者和接收者之间或在接收者之间等)的信息通信。
图7A和图7B是能够进行折叠的平板终端。图7A是打开的状态,并且平板终端具有框体7000、显示部7001a、显示部7001b、显示模式切换开关7004、电源开关7005、省电模式切换开关7006、卡子7003以及操作开关7008。此外,将发光装置用于显示部7001a和显示部7001b中的一方或双方来制造该平板终端。
在显示部7001a中,可以将其一部分用作触摸屏的区域7002a,并且可以通过接触所显示的操作键7007来输入数据。此外,作为一个例子,显示部7001a的一半只具有显示的功能,并且另一半具有触摸屏的功能,但是不局限于该结构。也可以采用显示部7001a的整个区域具有触摸屏的功能的结构。例如,可以使显示部7001a的全面显示键盘按钮来将其用作触摸屏,并且将显示部7001b用作显示画面。
此外,在显示部7001b中与显示部7001a同样,也可以将其一部分用作触摸屏的区域7002b。此外,通过使用手指或触屏笔等接触触摸屏上的键盘显示切换按钮7009的位置上,可以在显示部7001b上显示键盘按钮。
此外,也可以对触摸屏的区域7002a和触摸屏的区域7002b同时进行触摸输入。
另外,显示模式切换开关7004能够切换竖屏显示和横屏显示等显示的方向并选择黑白显示或彩色显示的切换等。根据通过平板终端所内置的光传感器所检测的使用时的外光的光量,省电模式切换开关7006可以将显示的亮度设定为最适合的亮度。平板终端除了光传感器以外还可以内置陀螺仪和加速度传感器等检测倾斜度的传感器等的其他检测装置。
此外,图7A示出显示部7001b的显示面积与显示部7001a的显示面积相同的例子,但是不局限于此,既可以一方的尺寸和另一方的尺寸不同又可以它们的显示质量有差异。例如显示部7001a和7001b中的一方可以与另一方相比进行高精细的显示。
图7B是合上的状态,并且平板终端具有框体7000、太阳能电池7103、充放电控制电路7104、电池7105以及DCDC转换器7106。此外,在图7B中,作为充放电控制电路7104的一个例子示出具有电池7105和DCDC转换器7106的结构。
此外,平板终端能够进行折叠,因此不使用时可以合上框体7000。因此,可以保护显示部7001a和显示部7001b,而可以提供一种具有良好的耐久性且从长期使用的观点来看具有良好的可靠性的平板终端。
此外,图7A和图7B所示的平板终端还可以具有如下功能:显示各种各样的信息(静态图像、动态图像、文字图像等);将日历、日期或时刻等显示在显示部上;通过触摸输入对显示在显示部上的信息进行操作或编辑的触摸输入;通过各种各样的软件(程序)控制处理等。
通过利用安装在平板终端的表面的太阳能电池7103,可以将电力供应到触摸屏、显示部或图像信号处理部等。此外,可以将太阳能电池7103设置在框体7000的一个面或两面,由此可以高效地对电池7105进行充电。另外,当作为电池7105使用锂离子电池时,可以得到实现小型化等的优点。
另外,参照图7C所示的方框图而对图7B所示的充放电控制电路7104的结构和工作进行说明。图7C示出太阳能电池7103、电池7105、DCDC转换器7106、转换器7107、开关SW1至SW3以及显示部7001,电池7105、DCDC转换器7106、转换器7107、开关SW1至SW3是相当于图7B所示的充放电控制电路7104的部分。
首先,说明在利用外光由太阳能电池进行发电时的工作的例子。利用DCDC转换器7106对太阳能电池7103所发的电力的电压进行升压或降压以使其成为用来对电池7105进行充电的电压。并且,当利用太阳能电池7103所发的电力使显示部7001(7001a、7001b)工作时,使开关SW1导通并利用转换器7107将该电力的电压升压或降压到显示部7001所需要的电压。另外,当不进行显示部7001上的显示时,可以使SW1截止并使SW2导通来对电池7105进行充电。
注意,作为发电单元的一个例子示出太阳能电池7103,但是不局限于此,也可以使用压电元件(piezoelectric element)或热电转换元件(珀耳帖元件(Peltier element))等其他发电单元进行电池7105的充电。例如,也可以使用以无线(不接触)的方式能够收发电力来进行充电的无线电力传输模块或组合其他充电手段进行充电。
另外,如果具备上述实施方式所说明的显示部,则当然不局限于图7A至图7C所示的电子设备。
本实施方式可以与其它实施方式所记载的结构适当地组合而实施。
实施例1
本实施例示出在本说明书中对通式(G1)或通式(G1-1)所示的五种液晶性单体进行评价和测定的结果以及对分别使用上述五种液晶性单体制造的本发明的一个方式的五种液晶组合物进行评价和测定的结果。
以下示出在本实施例中使用的五种液晶性单体的结构式。
Figure BDA00002337055700381
首先,测定上述五种液晶性单体的向列相-各向同性相转变温度(TNI)(也称为澄清点或NI点)。
另外,利用差示扫描量热仪(DSC,Differential ScanningCalorimeter;Perkin Elmer Co.,Ltd.制造;Pyris 1DSC)测定向列相-各向同性相转变温度(TNI)。在测定中,对上述五种液晶性单体分别添加聚合抑制剂的氢醌0.5wt%并从-10℃以10℃/min进行升温,将从向列相转变到各向同性相的吸热峰的上升的温度看作向列相-各向同性相转变温度(TNI)。另外,图8示出向列相-各向同性相转变温度(TNI)的测定结果。
由图8的测定结果可知,液晶性单体示出如下特性:通式(G1)及通式(G1-1)中的氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)每增加一个,向列相-各向同性相转变温度(TNI)交替地增高及降低的特性,即对氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)的奇偶性。
接着,制造分别含有上述五种液晶性单体中的一种的五种液晶组合物。以下示出这些液晶组合物的高分子稳定化时的情况。
在本实施例中制造的五种液晶组合物中,作为呈现蓝相的液晶材料使用E-8(简称)(LCC公司制造)、4-(反式-4丙基环己基)-3′,4′-二氟-1,1′-联苯(简称:CPP-3FF)、4-正戊基苯甲酸-4-氰-3-氟苯(简称:PEP-5CNF)。作为非液晶性单体使用甲基丙烯酸十二烷基酯(简称:DMeAc)(日本东京化成工业株式会社(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd)制造),作为聚合引发剂使用DMPAP(简称)(日本东京化成工业株式会社制造),作为手性试剂使用1,4:3,6-二脱水(dianhydro)-2,5-双[4-(n-己基-1-氧基)苯甲酸]山梨醇(简称:ISO-(6OBA)2)(日本绿化学株式会社(Midori Kagaku Co.,Ltd)制造)等。并且,作为液晶性单体分别使用上述结构式示出的五种材料中的任一种。另外,以下示出液晶性单体以外的上述物质的结构式。
Figure BDA00002337055700401
另外,在本实施例中,以表1示出的混合比制造五种液晶组合物并进行高分子稳定化处理。混合比都以重量比(wt%)表示。
[表1]
Figure BDA00002337055700411
在本实施例中,制造设置有表1示出的液晶组合物的液晶盒并进行高分子稳定化处理。另外,液晶盒通过如下方法形成:在一对玻璃衬底之间以具有间隔(4μm)的方式涂敷紫外线及热固化性密封剂,对其照射紫外线(辐射照度100mW/cm2)90秒,然后以120℃加热1小时进行贴合,然后将以表1示出的比率混合的液晶组合物注入到衬底之间。
表2示出用于各个液晶盒(液晶盒1至液晶盒5)的液晶性单体。
[表2]
液晶性单体 氧化烯基的链长(C+O)
液晶盒1 RM-03 4
液晶盒2 RM-04 5
液晶盒3 RM-05 6
液晶盒4 RM-06 7
液晶盒5 RM-07 8
接着,对各液晶盒中的液晶组合物进行高分子稳定化处理。在本实施例中,通过对各个液晶盒进行加热直到温度变为各个液晶盒中的液晶组合物示出各向同性相的温度为止并在各向同性相的状态下及在蓝相的状态下分别照射紫外线(波长为365nm,辐射照度为8mW/cm2)6分钟来进行高分子稳定化处理。另外,关于各个液晶盒中的液晶组合物,表3示出各向同性相-蓝相转变温度、在各向同性相的状态下进行高分子稳定化处理时的处理温度(在表3中记载为“各向同性相状态下的稳定化处理温度”)以及在蓝相的状态下进行高分子稳定化处理时的处理温度(在表3中记载为“蓝相状态下的稳定化处理温度”)。
[表3]
Figure BDA00002337055700421
接着,对各个液晶盒的高分子稳定化处理之后的织构(也称为光学组织、利用显微镜进行观察时观察到的纹理)进行观察。织构的观察使用偏光显微镜(MX-50,奥林巴斯公司(Olympus Corporation)制造)。
使用偏光显微镜进行观察时的测定条件如下:测定模式为透射;偏振器采用正交尼科耳(crossed nicols);倍率为500倍;在室温下进行测定。
图9A1、图9A2、图9B1、图9B2、图9C1、图9C2、图9D1、图9D2、图9E1和图9E2示出在各个液晶盒(液晶盒1至液晶盒5)中分别进行高分子稳定化处理并使其呈现高分子稳定化蓝相时的织构。另外,表4示出各个液晶盒(液晶盒1至液晶盒5)、包含在其中的液晶性单体的氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)以及图9A1、图9A2、图9B1、图9B2、图9C1、图9C2、图9D1、图9D2、图9E1和图9E2所示的织构。
[表4]
Figure BDA00002337055700431
由图9A1、图9A2、图9B1、图9B2、图9C1、图9C2、图9D1、图9D2、图9E1和图9E2所示的结果可知:当氧化烯基的链长为偶数(具体而言,链长为4、6、8)且在各向同性相的状态下进行高分子稳定化处理时,如图9A1、图9C1及图9E1所示,在蓝相中观察到较多的缺陷;当氧化烯基的链长为偶数(具体而言,链长为4、6、8)且在蓝相的状态下进行高分子稳定化处理时,如图9A2、图9C2及图9E2所示,在蓝相中观察到具有边界的血小板状(platelet)织构(小板状织构)。
另一方面,当氧化烯基的链长为奇数(具体而言,链长为5、7)时,在各向同性相的状态下进行高分子稳定化处理的情况(图9B1及图9D1)下及在蓝相的状态下进行高分子稳定化处理的情况(图9B2及图9D2)下都观察到不示出明确的血小板状态的织构。
如此,当使用包含其氧化烯基的链长为偶数(具体而言,链长为4、6、8)的液晶性单体的液晶组合物时,通过进行蓝相的状态下的高分子稳定化处理得来到取向缺陷的产生被降低的高分子稳定化蓝相。另外,当使用包含其氧化烯基的链长为奇数(具体而言,链长为5、7)的液晶性单体的液晶组合物时,进行蓝相的状态下的高分子稳定化处理或进行各向同性相的状态下的高分子稳定化处理都得到取向缺陷的产生被降低的高分子稳定化蓝相。
实施例2
在本实施例中,制造如下面板:使用用于实施例1中的液晶盒4的包含其氧化烯基的链长为奇数(具体而言,链长为7)的液晶性单体(RM-O6)的液晶组合物且在各向同性相的状态下进行高分子稳定化处理而得到的液晶面板;使用上述液晶组合物且在蓝相的状态下进行高分子稳定化处理而得到的液晶面板;以及使用用于实施例1中的液晶盒1的包含其氧化烯基的链长为偶数(具体而言,链长为4)的液晶性单体(RM-O3)的液晶组合物且在蓝相的状态下进行高分子稳定化处理而得到的液晶面板。
首先,说明使用包含其氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为7的液晶性单体(RM-O6)的液晶组合物且在各向同性相的状态下进行高分子稳定化处理来制造液晶面板的方法。
在用作第一衬底的5英寸玻璃衬底上形成高度为4μm的由树脂构成的间隙间隔物及光热并用固化型密封剂(SD-25,日本积水化学工业株式会社(Sekisui Chemical Co.,Ltd.)制造)。此外,在用作第二衬底的5英寸玻璃衬底上形成晶体管等的电路,该晶体管包括用来驱动液晶层的电极层。
接着,通过对形成有密封剂的第一衬底照射紫外线(辐射照度为11mW/cm2),使密封剂预固化。
接着,将用于实施例1中的液晶盒4的液晶组合物(包含其氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为7的液晶性单体(RM-O6))滴落到第一衬底上的密封剂的内侧。此时,液晶组合物的温度为呈现各向同性相的70℃,将14mg左右的该液晶组合物滴落到密封剂的内侧。
接着,贴合第一衬底与第二衬底。在此,利用静电吸盘以形成有包括电极层的晶体管等的电路的面朝下的方式将第二衬底固定在处理室内的上侧并以设置有液晶组合物的面朝上的方式将第一衬底设置在处理室内的下侧,然后将处理室内减压到100Pa并贴合第一衬底与第二衬底。然后,将处理室暴露于大气。
接着,通过将贴合第一衬底与第二衬底而成的衬底设置在具有热源的载物台上并将由液晶组合物(包含其氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为7的液晶性单体(RM-O6))构成的液晶层加热到70℃,来使其呈现各向同性相。
接着,在以-5℃/min将呈现各向同性相的液晶层迅速冷却到38℃之后,将温度保持为各向同性相遍及全面的38℃,并且利用吸收350nm以下的波长的短波长吸收滤光片照射以365nm为主波长的紫外线(11mW/cm2)6分钟,来进行高分子稳定化处理。由此,呈现各向同性相的液晶层转变到蓝相,从而得到呈现高分子稳定化蓝相的液晶层。
在此状态下对衬底进行热处理(120℃,1小时)来使密封剂后固化。通过上述步骤得到使用包含其氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为7的液晶性单体(RM-O6)的液晶组合物且在各向同性相的状态下进行高分子稳定化处理的液晶面板。图10A示出在此得到的液晶面板的外观照片。
另外,与上述同样地将在第一衬底、第二衬底及密封剂(预固化)之间具有如下液晶层的衬底设置在具有热源的载物台上。该液晶层由用于实施例1中的液晶盒4的液晶组合物(包含其氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为7的液晶性单体(RM-O6))构成。并且将该液晶层加热到70℃来使其呈现各向同性相。然后从70℃以-1℃/min进行降温来使呈现各向同性相的液晶层转变到蓝相,将温度保持为蓝相遍及全面的温度(在此为34℃)。并且利用吸收350nm以下的波长的短波长吸收滤光片照射以365nm为主波长的紫外线(8mW/cm2)6分钟,来进行高分子稳定化处理。
接着,对衬底进行热处理(120℃,1小时)来使密封剂后固化。通过上述步骤得到使用包含其氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为7的液晶性单体(RM-O6)的液晶组合物且在蓝相的状态下进行高分子稳定化处理的液晶面板。图10B示出在此得到的液晶面板的外观照片。
此外,对在第一衬底、第二衬底及密封剂(预固化)之间具有如下液晶层的衬底也在蓝相的状态下进行高分子稳定化处理。该液晶层由用于实施例1中的液晶盒1的液晶组合物(包含其氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为4的液晶性单体(RM-O3))构成。图10C示出在此得到的液晶面板的外观照片。
由上述结果可知,在图10C所示的使用包含其氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为4(即偶数)的液晶性单体(RM-O3)的液晶组合物且在蓝相的状态下进行高分子稳定化处理而得到的液晶面板中,在其显示区的整个面内产生起因于向胆甾相的相转变的漏光。
另一方面,在图10A所示的使用包含其氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为7(即奇数)的液晶性单体(RM-O6)的液晶组合物且在各向同性相的状态下进行高分子稳定化处理而得到的液晶面板中,在液晶面板的显示区中几乎观察不到取向缺陷,由此可知取向缺陷的产生被抑制。另外,在图10B所示的使用包含其氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为7(即奇数)的液晶性单体(RM-O6)的液晶组合物且在蓝相的状态下进行高分子稳定化处理而得到的液晶面板中,虽然出现面板周围的液晶层收缩的倾向,但是在液晶面板的显示区中取向缺陷减小。
从而,通过使用包含如下液晶性单体的液晶组合物,可以在进行高分子稳定化时抑制取向缺陷的产生。在该液晶性单体中,由通式(G1)中的Y表示的氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为n(n为2以上且11以下),并且,该液晶性单体具有比氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为(n-1)的液晶性单体及氧化烯基的链长(碳原子和氧原子的总和)为(n+1)的液晶性单体低的向列相-各向同性相转变温度(TNI),即在此氧化烯基的链长为奇数。
参考例子
在本参考例子中,对包含在本发明的一个方式的液晶组合物中的液晶性单体即由实施方式1中的结构式(105)表示的1,4-双[4-(7-丙烯酰氧基庚基-1-氧基)苯甲酰氧基]-2-甲苯(简称:RM-O7)的合成方法进行具体的说明。
Figure BDA00002337055700471
[步骤1:4-(7-羟基庚基(hydroxyheptyl)-1-氧基)苯甲酸乙酯的合成]
将3.5g(21mmol)4-羟基苯甲酸乙酯、4.9g(25mmol)7-溴-1-庚醇、1.0g(25mmol)氢氧化钠、3.2g(21mmol)碘化钠及120mL 2-丁酮放入200mL茄形烧瓶中,在氮气流下以60℃搅拌该混合物11小时。然后,利用TLC(Thin-Layer Chromatography,薄层色谱法)确认反应结束,对所得到的混合物进行自然过滤,将滤渣溶解于水,使用甲苯进行三次萃取,混合萃取液和滤液利用硫酸镁进行干燥。对该混合物进行自然过滤,浓缩得到的滤液来得到白色固体。
利用硅胶柱色谱法(使用1000mL展开溶剂,乙酸乙酯∶己烷=1∶2)纯化所得到的固体。浓缩包含所得到的目的物的馏分来以85%的收率得到无色油状物质5.0g。
[步骤2:4-(7-羟基庚基-1-氧基)苯甲酸的合成]
Figure BDA00002337055700481
将5.0g(18mmol)4-(7-羟基庚基-1-氧基)苯甲酸乙酯及150mL氢氧化钾水溶液(0.5mol/L)放入500mL茄形烧瓶中,在氮气流下以100℃搅拌该混合物10小时。然后,利用TLC确认反应结束。在所得到的溶液中加入二乙醚及稀盐酸,用二乙醚萃取三次水层。混合有机层和萃取液利用硫酸镁进行干燥。对该混合物进行自然过滤,浓缩滤液来以73%的粗产率得到目的物的淡黄色固体3.3g。
[步骤3:4-(7-丙烯酰氧基庚基-1-氧基)苯甲酸的合成]
Figure BDA00002337055700482
将3.3g(13mmol)4-(7-羟基庚基-1-氧基)苯甲酸及100mL 1,4-二氧六环、1.9g(16mmol)N,N-二甲基苯胺放入500mL茄形烧瓶中并搅拌。在该溶液中缓慢加入1.4g(15mmol)丙烯酰氯,然后在氮气流下以60℃搅拌该溶液4小时。然后,利用TLC确认反应结束。将所得到的溶液缓慢加入到800mL左右的水中,白色固体析出。通过抽滤收集白色固体并干燥滤渣来以88%的粗产率得到目的物的白色固体3.5g。
[步骤4:1,4-双[4-(7-丙烯酰氧基庚基-1-氧基)苯甲酰氧基]-2-甲苯(RM-O7)的合成]
Figure BDA00002337055700491
将3.5g(11mmol)4-(7-丙烯酰氧基庚基-1-氧基)苯甲酸、0.71g(5.7mmol)甲基氢醌、0.21g(1.7mmol)4-(N,N-二甲基)氨基吡啶(DMAP)、80mL的丙酮及40mL的二氯甲烷放在300mL茄形烧瓶中,并在大气下搅拌。在该混合物中加入2.2g(11mmol)1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC),于是所有的材料都溶化而成溶液。在大气下在室温下搅拌该溶液20小时。
然后,利用TLC确认反应结束。在该溶液中加入40mL左右的氯仿。将该溶液浓缩到60mL左右,在所得到的溶液中加入饱和碳酸氢钠水溶液及饱和食盐水。用氯仿萃取三次该混合物的水层。混合有机层和萃取液利用硫酸镁进行干燥。对该混合物进行自然过滤,浓缩滤液来得到油状物质。
通过利用硅胶柱色谱法(使用700mL展开溶剂,乙酸乙酯∶己烷=1∶1)纯化该油状物质。浓缩包含所得到的目的物的馏分来得到无色油状物质。利用HPLC(High Performance Liquid Chromatography,高效液相层析法,展开溶剂为氯仿)纯化所得到的无色油状物质,以14%的收率得到目的物的白色固体0.38g。
通过核磁共振(NMR),确认到上述化合物是1,4-双[4-(7-丙烯酰氧基庚基-1-氧基)苯甲酰氧基]-2-甲苯(RM-O7)。
以下示出所获得的化合物的1H NMR数据。
1H NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)=1.38-1.51(m,12H),1.68-1.86(m,8H),2.24(s,3H),4.05(t,J=5.4Hz,4H),4.17(t,J=6.6Hz,4H),5.82(dd,J1=10Hz,J2=1.5Hz,2H),6.13(dd,J1=10Hz,J2=17Hz,2H),6.41(dd,J1=1.5Hz,J2=17Hz,2H),6.95-7.00(m,4H),7.06-7.19(m,3H),8.12-8.18(m,4H)。
另外,关于实施方式1所示的1,4-双[4-(5-丙烯酰氧基戊基-1-氧基)苯甲酰氧基]-2-甲苯(简称:RM-O5)的合成,在本参考例子所示的RM-O7(简称)的合成中的由反应式(A-1)表示的步骤中,使用5-溴-1-戊醇代替7-溴-1-庚醇并进行相当于反应式(A-2)至(A-4)的反应,得到RM-O5。
另外,关于实施方式1所示的1,4-双[4-(2-甲基丙烯酰氧基乙基-1-氧基)苯甲酰氧基]-2-甲苯(简称:MeRM-O2)及1,4-双[4-(4-丙烯酰氧基丁基-1-氧基)苯甲酰氧基]-2-甲苯(简称:RM-O4)的合成,在本参考例子所示的RM-O7(简称)的合成中的由反应式(A-4)表示的步骤中,分别使用4-(2-甲基丙烯酰氧基-1-氧基)苯甲酸和4-(4-丙烯酰氧基丁基-1-氧基)苯甲酸代替4-(7-丙烯酰氧基庚基-1-氧基)苯甲酸,得到MeRM-O2和RM-O4。
符号说明
100  液晶性单体
100a、100b  液晶性单体
101  介晶骨架
101a、101b  介晶骨架
102  氧化烯基
102a、102b  氧化烯基
200  第一衬底
201  第二衬底
202  液晶层
203  像素电极层
204  公共电极层
301  栅极布线层
301a  栅电极层
302  栅极绝缘层
303  半导体层
305  源极布线层
305a、305b  布线层
307  绝缘膜
308  公共布线层
309  绝缘膜
313  层间膜
320  晶体管
341  第一衬底
342  第二衬底
343a、343b  偏振片
344  液晶层
346  公共电极层
347  像素电极层
4001  第一衬底
4002  像素部
4003  信号线驱动电路
4003a  信号线驱动电路
4003b  信号线驱动电路
4004  扫描线驱动电路
4005  密封剂
4006  第二衬底
4008  液晶层
4010  晶体管
4011  晶体管
4013  液晶元件
4015  连接端子电极
4016  端子电极
4018  FPC
4019  各向异性导电膜
4020  绝缘层
4021  层间膜
4030  像素电极层
4031  公共电极层
4032a、4032b  偏振片
4034  遮光层
4035  间隔物
5000  框体
5001  显示部
5002  操作键
5003  太阳能电池
5004  充放电控制电路
5005  电池
5006  转换器
5007  转换器
6101  主体
6102  框体
6103  显示部
6104  键盘
6201  主体
6202  显示部
6203  外部接口
6204  操作按钮
6205  触屏笔
6301  框体
6302  框体
6303  显示面板
6304  扬声器
6305  麦克风
6306  定位装置
6307  影像拍摄用透镜
6308  外部连接端子
6309  太阳能电池单元
6310  外部储存槽
6311  操作键
6401  主体
6402  显示部A
6403  取景器
6404  操作开关
6405  显示部B
6406  电池
6501  电视装置
6502  框体
6503  显示部
6504  支架
7000  框体
7001  显示部
7001a  显示部
7001b  显示部
7002a  区域
7002b  区域
7003  卡子
7004  开关
7005  电源开关
7006  开关
7007  操作键
7008  操作开关
7009  按钮
7103  太阳能电池
7104  充放电控制电路
7105  电池
7106  DCDC转换器
7107  转换器

Claims (20)

1.一种包含呈现蓝相的液晶材料及由通式(G1)表示的液晶性单体的液晶组合物,
Figure FDA00002337055600011
其中,在所述通式(G1)中:
X表示介晶骨架;
Y表示氧化烯基(含有碳及氧)并包含氢或氟;
Z1及Z2分别独立表示丙烯酰基或甲基丙烯酰基,
所述氧化烯基的碳原子和氧原子的总和为n,n为2以上且11以下,
并且,所述液晶性单体具有比所述氧化烯基的碳原子和氧原子的总和为(n-1)的液晶性单体及所述氧化烯基的碳原子和氧原子的总和为(n+1)的液晶性单体低的向列相-各向同性相转变温度。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物,
其中,所述通式(G1)中的X由下述结构式(s11)至(s18)中的任一个表示,
Figure FDA00002337055600021
并且,所述结构式(s11)中的R3至R6、所述结构式(s12)中的R7至R10、所述结构式(s13)中的R11至R14、所述结构式(s15)中的R15至R18分别独立表示氢、甲基和氟中的任一个。
3.根据权利要求1所述的液晶组合物,其中,由所述通式(G1)表示的所述液晶性单体具有由下述结构式(104)表示的结构,
Figure FDA00002337055600031
4.根据权利要求1所述的液晶组合物,其中,由所述通式(G1)表示的所述液晶性单体具有由下述结构式(102)表示的结构,
Figure FDA00002337055600032
5.根据权利要求1所述的液晶组合物,还包括非液晶性单体及聚合引发剂。
6.一种包括根据权利要求1所述的液晶组合物的高分子/液晶复合体。
7.一种包括根据权利要求1所述的液晶组合物的液晶元件。
8.一种包括根据权利要求6所述的高分子/液晶复合体的液晶元件。
9.一种包括根据权利要求7所述的液晶元件的液晶显示装置。
10.一种包括根据权利要求8所述的液晶元件的液晶显示装置。
11.一种包含呈现蓝相的液晶材料及由通式(G1-1)表示的液晶性单体的液晶组合物,
Figure FDA00002337055600033
其中,在所述通式(G1-1)中:
X表示介晶骨架;
R1及R2分别独立表示氢或甲基,
所述通式(G1-1)中的氧化烯基的碳原子和氧原子的总和为n,n=m+1,n为2以上且11以下,
并且,所述液晶性单体具有比所述氧化烯基的碳原子和氧原子的总和为(n-1)的液晶性单体及所述氧化烯基的碳原子和氧原子的总和为(n+1)的液晶性单体低的向列相-各向同性相转变温度。
12.根据权利要求11所述的液晶组合物,
其中,所述通式(G1-1)中的X由下述结构式(s11)至(s18)中的任一个表示,
并且,所述结构式(s11)中的R3至R6、所述结构式(s12)中的R7至R10、所述结构式(s13)中的R11至R14、所述结构式(s15)中的R15至R18分别独立表示氢、甲基和氟中的任一个。
13.根据权利要求11所述的液晶组合物,其中,由所述通式(G1-1)表示的所述液晶性单体具有由下述结构式(104)表示的结构,
Figure FDA00002337055600061
14.根据权利要求11所述的液晶组合物,其中,由所述通式(G1-1)表示的所述液晶性单体具有由下述结构式(102)表示的结构,
15.根据权利要求11所述的液晶组合物,还包括非液晶性单体及聚合引发剂。
16.一种包括根据权利要求11所述的液晶组合物的高分子/液晶复合体。
17.一种包括根据权利要求11所述的液晶组合物的液晶元件。
18.一种包括根据权利要求16所述的高分子/液晶复合体的液晶元件。
19.一种包括根据权利要求17所述的液晶元件的液晶显示装置。
20.一种包括根据权利要求18所述的液晶元件的液晶显示装置。
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