CN107077024B - 液晶表示元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供未施加电压时的透明性和施加电压时的散射特性良好、进而液晶层与垂直液晶取向膜的密合性高、即使在严酷的环境中其寿命也高的液晶表示元件。一种液晶表示元件,其在具备电极的一对基板之间具有液晶层,且至少一个基板具备用于使液晶垂直取向的液晶取向膜,所述液晶层是通过在所述一对基板之间配置包含液晶和聚合性化合物的液晶组合物,并利用紫外线照射装置照射紫外线使其固化而成的,前述紫外线照射装置是能够控制所照射的紫外线的照射光强度、波长和前述一对基板的表面温度的紫外线照射装置,前述液晶组合物含有式[1]的化合物,前述液晶取向膜是由包含如下聚合物的液晶取向处理剂得到的液晶取向膜,所述聚合物具有式[2‑1]或式[2‑2]的侧链结构。式[1](X1为特定的侧链结构;X2、X3、X4、X6为单键等;X5、X7为苯环等;p为0~4的整数;X8为碳数1~18的烷基等)。式[2‑1](Y1、Y2、Y3为单键;Y4、Y5为苯环等;n为0~4;Y6为碳数1~18的烷基等)。式[2‑2](Y7为单键等;Y8为碳数8~22的烷基等)。
Description
技术领域
本发明涉及未施加电压时呈现透明状态且施加电压时呈现散射状态的透射散射型液晶表示元件。
背景技术
作为使用了液晶材料的液晶表示元件,TN模式已被实用化。该模式利用液晶的旋光特性来进行光的切换,用作液晶表示元件时需要使用偏振片。然而,由于使用偏振片而导致光的利用效率变低。
作为光的利用效率高且不使用偏振片的液晶表示元件,有在液晶的透射状态(也称为透明状态)与散射状态之间进行切换的液晶表示元件,一般来说,已知有使用高分子分散型液晶(PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal))、高分子网络型液晶(PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)的液晶表示元件。
使用了它们的液晶表示元件是在具备电极的一对基板之间配置包含通过紫外线而聚合的聚合性化合物的液晶组合物并通过照射紫外线来进行前述液晶组合物的固化,从而形成有液晶层、即液晶与聚合性化合物的固化物复合体(例如为聚合物网络)的液晶表示元件。该液晶表示元件通过施加电压来控制液晶的透射状态和散射状态。
以往的使用了PDLC、PNLC的液晶表示元件是液晶分子在未施加电压时朝向随机的方向而呈现白浊(散射)状态、液晶在施加电压时沿着电场方向排列来透射光从而呈现透射状态的液晶表示元件(标准(normal)型元件)。但是,标准型元件为了获得透射状态而需要一直施加电压,因此在以透明状态使用的情况较多的用途中、例如作为窗玻璃等使用时,耗电量变大。
另一方面,报告有使用了在未施加电压时呈现透射状态且在施加电压时呈现散射状态的PDLC的液晶表示元件(逆向型元件)(例如参照专利文献1、2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许2885116号公报
专利文献2:日本特许4132424号公报
发明内容
发明要解决的问题
对于PDLC、PNLC而言,在形成固化物复合体的紫外线照射工序中,可以使用以金属卤化物灯、高压汞灯作为光源的紫外线照射装置。但是,这些光源存在如下问题:难以控制紫外线的强度、波长和温度,无法控制均匀的固化物复合体即目标聚合物网络的尺寸和形状,无法获得良好的光学特性(也称为透射散射特性)等。因此,紫外线的照射工序中需要控制光源的强度、波长和温度。
液晶组合物中的聚合性化合物具有形成聚合物网络而得到目标光学特性的作用、作为提高液晶层与液晶取向膜(也称为垂直液晶取向膜)的密合性的固化剂的作用。为了提高其与液晶取向膜的密合性,需要使聚合物网络更致密,但使聚合物网络变得致密时,存在阻碍液晶的垂直取向性、使逆向型元件的光学特性、即未施加电压时的透明性和施加电压时的散射特性变差的问题。因此,关于逆向型元件中使用的液晶组合物,形成液晶层时的液晶垂直取向性需要变高。
并且,逆向型元件中使用的液晶取向膜为了使液晶垂直取向而为疏水性高的膜,因此存在液晶层与液晶取向膜的密合性变低的问题。因此,逆向型元件中使用的液晶组合物必须大量包含具有固化剂作用的聚合性化合物。但是,含有大量聚合性化合物时,存在液晶的垂直取向性受到阻碍、未施加电压时的透明性和施加电压时的散射特性大幅降低的问题。因此,逆向型元件中使用的液晶取向膜的液晶垂直取向性必须高。
进而,使用塑料基板、膜制作逆向型元件,并将其粘贴于汽车、建筑物的窗玻璃来使用时,逆向型元件有时长期在高温高湿的环境下、暴露于光照射的环境下使用。因此,在这种严酷的环境中,也需要使液晶的垂直取向性不会降低且液晶层与液晶取向膜的密合性高。
因而,本发明的目的在于,提供液晶的垂直取向性高、光学特性良好、即未施加电压时的透明性和施加电压时的散射特性良好、进而液晶层与液晶取向膜的密合性高、即使在长期暴露于高温高湿、光照射的环境中也能够维持这些特性的液晶表示元件。
用于解决问题的方案
本发明人为了实现上述目的而进行了深入研究,结果完成了具有下述主旨的本发明。
(1)一种液晶表示元件,其特征在于,在具备电极的一对基板之间具有液晶层,且至少一个基板具备用于使液晶垂直取向的液晶取向膜,所述液晶层是通过在一对基板之间配置包含液晶和聚合性化合物的液晶组合物,并利用紫外线照射装置照射紫外线使其固化而成的,前述紫外线照射装置是能够控制所照射的紫外线的照射光强度、波长和前述一对基板的表面温度的紫外线照射装置,前述液晶组合物含有下述式[1]所示的化合物,前述液晶取向膜是由包含如下聚合物的液晶取向处理剂得到的液晶取向膜,所述聚合物具有下述式[2-1]或式[2-2]所示的侧链结构。
(X1表示选自由下述式[1-a]~式[1-g]组成的组中的至少1种。X2表示选自由单键、-O-、-NH-、-N(CH3)-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-和-OCO-组成的组中的至少1种键合基团。X3表示单键或-(CH2)a-(a为1~15的整数)。X4表示选自由单键、-O-、-OCH2-、-COO-和-OCO-组成的组中的至少1种键合基团。X5表示苯环或环己烷环、或者具有类固醇骨架的碳数17~51的2价有机基团。X6表示选自由单键、-O-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-和-OCO-组成的组中的至少1种键合基团。X7表示苯环或环己烷环。前述X5和X7的环状基团上的任意氢原子任选被碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基、碳数1~3的含氟烷基、碳数1~3的含氟烷氧基或氟原子取代。p表示0~4的整数。p表示0~4的整数。X8表示选自由碳数1~18的烷基、碳数2~22的烯基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基和碳数1~18的含氟烷氧基组成的组中的至少1种。)
(XA表示氢原子或苯环。XB表示选自由苯环、环己烷环和杂环组成的组中的至少1种环状基团。XC表示选自由碳数1~18的烷基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基和碳数1~18的含氟烷氧基组成的组中的至少1种。)
(Y1表示选自由单键、-(CH2)a-(a为1~15的整数)、-O-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-和-OCO-组成的组中的至少1种键合基团。Y2表示单键或-(CH2)b-(b为1~15的整数)。Y3表示选自由单键、-(CH2)c-(c为1~15的整数)、-O-、-CH2O-、-COO-和-OCO-组成的组中的至少1种。Y4表示选自由苯环、环己烷环和杂环组成的组中的至少1种2价环状基团、或者具有类固醇骨架的碳数17~51的2价有机基团。Y5表示选自由苯环、环己烷环和杂环组成的组中的至少1种环状基团。前述Y4、Y5的环状基团上的任意氢原子任选被碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基、碳数1~3的含氟烷基、碳数1~3的含氟烷氧基或氟原子取代。n表示0~4的整数。Y6表示选自由碳数1~18的烷基、碳数2~18的烯基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基和碳数1~18的含氟烷氧基组成的组中的至少1种。)
-Y7-Y8 [2-2]
(Y7表示选自由单键、-O-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-和-OCO-组成的组中的至少1种键合基团。Y8表示碳数8~22的烷基或碳数6~18的含氟烷基。)
发明的效果
根据本发明,提供光学特性良好、即未施加电压时的透明性和施加电压时的散射特性良好、且液晶层与液晶取向膜的密合性高、进而即使在长期暴露于高温高湿、光照射的环境下也能够维持这些特性的逆向型液晶表示元件。通过本发明为何能够获得具有上述优异特性的液晶表示元件的机理尚不明确,大致推测如下。
本发明的液晶表示元件中的前述紫外线照射装置能够控制所照射的紫外线的照射光强度、波长和前述一对基板的表面温度。因此,使用特定紫外线照射装置时,会形成均匀的固化物复合体、即被控制成目标聚合物网络(固化性树脂)的大小或形状的液晶层,能够得到表现出良好光学特性的液晶表示元件。
本发明的液晶表示元件中的液晶组合物所含有的式[1]所示的特定化合物具有苯环、环己烷环之类的刚直结构的部位以及式[1]中的X1所示的通过紫外线而发生聚合反应的部位。因此,使液晶组合物中含有特定化合物时,特定化合物的刚直结构的部位提高液晶的垂直取向性,进而,会发生聚合反应的部位与聚合性化合物发生反应,从而能够提高液晶垂直取向性的稳定性。由此可以认为:即使在为了提高与液晶取向膜的密合性而使聚合物网络变得致密的情况下,也不会阻碍液晶的垂直取向性,能够得到表现出良好光学特性的逆向型元件。
此外,本发明中使用的液晶组合物优选包含多官能硫醇化合物、以及氨基甲酸酯丙烯酸酯或氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯。这些化合物通过紫外线的照射而形成聚合物网络,并且还与液晶取向膜发生化学反应。因此,能够提高液晶表示元件中的液晶层与液晶取向膜的密合性。
本发明的液晶表示元件的液晶取向膜能够由包含具有前述式[2-1]或式[2-2]所示侧链结构的聚合物的液晶取向处理剂得到,式[2-1]所示的特定侧链结构显示出刚直的结构,因此,使用了具有该侧链结构的液晶取向膜的液晶表示元件能够获得高且稳定的液晶垂直取向性。因此可以认为:尤其是使用了式[2-1]所示的特定侧链结构的情况下,能够得到表现出良好光学特性的逆向型元件。
此外,本发明的液晶表示元件中的液晶取向膜优选使用含有特定聚合物的液晶取向处理剂,所述特定聚合物在具有特定侧链结构(1)的同时,还具有前述式[3]所示的侧链结构(也称为特定侧链结构(2))。可以认为:该特定侧链结构(2)在制作液晶表示元件时的工序、即紫外线照射工序中与液晶组合物中的聚合性化合物的反应基团发生光反应,液晶层与液晶取向膜的密合性变得更牢固。尤其是,特定侧链结构(2)处于成为基体的聚合物中,因此,与液晶取向处理剂中包含具有这种会发生光反应的基团的化合物的情况相比,其效果变大。
附图说明
图1是本发明中的特定紫外线照射装置-1的结构概念图。
图2是本发明中的特定紫外线照射装置-2的结构概念图。
具体实施方式
<液晶表示元件>
本发明的液晶表示元件是在具备电极的一对基板之间具有液晶层、且至少一个基板具备用于使液晶垂直取向的液晶取向膜的液晶表示元件,所述液晶层是通过在一对基板之间配置包含液晶和聚合性化合物的液晶组合物,并利用紫外线照射装置照射紫外线使其固化而成的,所述液晶表示元件可适合地用作在未施加电压时呈现透射状态、在施加电压时呈现散射状态的逆向型元件。
本发明的液晶组合物含有液晶和通过紫外线进行聚合的聚合性化合物,该聚合性化合物承担形成聚合物网络(固化性树脂)的作用。此外,前述液晶层是液晶与聚合性化合物的固化物复合体,此处的固化物复合体如上所述,是指例如由聚合性化合物形成的聚合物网络中存在有液晶那样的状态。
<特定化合物>
本发明的液晶组合物是含有液晶、聚合性化合物和式[1]所示特定化合物的液晶组合物。
式[1]中,X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8和p如上述定义所述,其中,分别优选为下述。
从液晶表示元件的光学特性的观点出发,X1优选为前述式[1-a]、式[1-b]、式[1-c]或式[1-e]所示的结构。更优选为式[1-a]、式[1-b]或式[1-c]所示的结构。从原料获取性、合成容易度的观点出发,X2优选为单键、-O-、-CH2O-、-CONH-、-COO-或-OCO-。更优选为单键、-O-、-COO-或-OCO-。X3优选为单键或-(CH2)a-(a为1~10的整数)。更优选为-(CH2)a-(a为1~10的整数)。
从原料获取性、合成容易度的观点出发,X4优选为单键、-O-或-COO-。更优选为-O-。从液晶表示元件的光学特性的观点出发,X5优选为苯环或环己烷环、或者具有类固醇骨架的碳数17~51的2价有机基团。更优选为苯环或者具有类固醇骨架的碳数17~51的2价有机基团。从合成容易度的观点出发,X6优选为单键、-O-、-COO-或-OCO-。更优选为单键、-COO-或-OCO-。从液晶表示元件的光学特性的观点出发,X7优选为苯环或环己烷环。从液晶表示元件的光学特性的观点出发,X8优选为碳数1~18的烷基、碳数2~18的烯基或碳数1~18的烷氧基。更优选为碳数1~12的烷基或碳数2~12的烯基。从原料获取性、合成容易度的观点出发,p优选为0~2的整数。
式[1]中的X1~X8与p的优选组合如下述表1~表9所示。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
[表8]
[表9]
其中,从液晶表示元件的光学特性的观点出发,优选为(1-1a)~(1-12a)、(1-13a)、(1-14a)、(1-17a)、(1-18a)、(1-21a)、(1-22a)、(1-25a)~(1-38a)、(1-41a)、(1-42a)、(1-45a)、(1-46a)、(1-49a)~(1-96a)或(1-121a)~(1-130a)的组合。
更优选为(1-1a)~(1-4a)、(1-9a)~(1-12a)、(1-25a)~(1-28a)、(1-33a)~(1-36a)、(1-49a)~(1-52a)、(1-61a)~(1-64a)、(1-85a)~(1-88a)、(1-121a)、(1-122a)、(1-125a)或(1-126a)的组合。
特别优选为(1-3a)、(1-4a)、(1-9a)、(1-10a)、(1-27a)、(1-28a)、(1-33a)、(1-34a)、(1-49a)~(1-52a)、(1-61a)~(1-64a)、(1-85a)~(1-88a)、(1-121a)、(1-122a)、(1-125a)或(1-126a)的组合。
作为更具体的优选特定化合物,可列举出下述式[1a-1]~式[1a-6]所示的化合物。
式[1a-1]~式[1a-6]中,Xa~Xk、和p1~p9如上述定义所述,其中,分别优选为下述。
从液晶表示元件的光学特性的观点出发,Xa、Xb、Xd、Xf、Xh和Xk各自独立地优选为碳数1~12的烷基或碳数1~12的烷氧基。更优选为碳数1~8的烷基或碳数1~8的烷氧基。从原料获取性、合成容易度的观点出发,Xc和Xi各自独立地优选为-O-或-COO-。从原料获取性、合成容易度的观点出发,Xe、Xg和Xj各自独立地优选为-COO-或-OCO-。p1、p3、p5、p7、p8和p9各自独立地优选为1~10的整数。从液晶表示元件的光学特性的观点出发,更优选为1~8的整数。p2、p4和p6各自独立地优选为1或2的整数。
从液晶表示元件的光学特性的观点出发,液晶组合物中的特定化合物的使用(含有)比例相对于除了特定化合物之外的液晶组合物100质量份优选为0.1~20质量份。更优选为0.5~15质量份,特别优选为1~10质量份。
此外,这些特定化合物可根据液晶表示元件的光学特性、液晶层与液晶取向膜的密合性特性而使用1种或混合使用2种以上。
液晶组合物中的液晶可以使用向列液晶、近晶液晶或胆甾相液晶。其中,优选具有负的介电各向异性。此外,从液晶表示元件的低电压驱动和散射特性的观点出发,优选为介电常数的各向异性大、折射率的各向异性大的液晶。具体而言,介电常数的各向异性(△ε:也称为介电常数各向异性)优选为-1~-10、更优选为-3~-6。此外,折射率的各向异性(△n:也称为折射率各向异性)优选为0.150~0.350、更优选为0.150~0.250。此外,液晶的相变温度优选为40~120℃、更优选为80~100℃。此外,液晶可根据前述相变温度、介电常数各向异性和折射率各向异性的各物性值而混合使用2种以上的液晶。
为了以TFT(薄膜晶体管,Thin Film Transistor)等能动元件来驱动液晶表示元件,要求液晶的电阻高、电压保持率(也称为VHR)高。因此,液晶优选使用电阻高、且VHR不因紫外线等活性能量射线而降低的氟系、氯系液晶。
进而,关于液晶表示元件,也可以使双色性染料溶解在液晶组合物中而制成宾主型元件。此时,能够得到未施加电压时为透明且施加电压时出现吸收(散射)的元件。另外,该液晶表示元件中,液晶的指向矢的方向(取向方向)因是否施加电压而出现90度变化。因此,与通过随机取向和垂直取向进行切换的现有宾主型元件相比,该液晶表示元件通过利用双色性染料的吸光特性差异而能够获得高对比度。另外,溶解有双色性染料的宾主型元件中,液晶沿着水平方向取向时变得有色,仅在散射状态下变得不透明。因此,也能够得到随着电压的施加而从未施加电压时的无色透明切换成有色不透明、有色透明状态的元件。
作为液晶组合物中的聚合性化合物,只要可通过紫外线发生聚合反应而形成液晶组合物的固化物复合体(例如聚合物网络那样的物质)、即液晶层即可。此时,可以使液晶组合物中含有聚合性化合物的单体,或者,也可以使液晶组合物中含有预先使该单体发生聚合反应得到的聚合物。其中,即使在制成聚合物的情况下,也需要具有通过紫外线而发生聚合反应的部位。从液晶组合物的处理、即液晶组合物的高粘度化的抑制、在液晶中的溶解性的观点出发,更优选为使液晶组合物中含有单体并通过制作液晶表示元件时的紫外线照射使其发生聚合反应从而形成固化物的方法。
聚合性化合物优选会溶解于液晶。其中,将聚合性化合物溶解于液晶时,需要存在使液晶组合物的一部分或整体显示液晶相的温度。即使在液晶组合物的一部分显示液晶相的情况下,用肉眼确认液晶表示元件,元件内整体也能够获得大致均匀的透明性和散射特性,故而优选。
聚合性化合物只要是通过紫外线而发生聚合反应的化合物即可,此时,以何种反应形式推进聚合来形成液晶组合物的固化物均可。作为具体的反应形式,可列举出自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合或加聚反应。
其中,聚合性化合物的反应形式优选为自由基聚合。此时,作为聚合性化合物,可以使用下述自由基型的聚合性化合物(单体)及其低聚物。此外,如上所述,也可以使用使这些单体发生聚合反应得到的聚合物。
作为单官能聚合性化合物,可列举出例如丙烯酸、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁基乙酯、丙烯酸丁氧基乙酯、丙烯酸2-氰基乙酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸羟基丙酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸N,N-二乙氨基乙酯、丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、丙烯酸二环戊酯、丙烯酸二环戊烯酯、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸月桂酯、吗啉丙烯酸酯(morpholine acrylate)、丙烯酸苯氧基乙酯、苯氧基二乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、丙烯酸2,2,3,3,3-五氟丙酯、丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯、丙烯酸2,2,3,4,4,4-六氟丁酯、或者它们的甲基丙烯酸酯。
其中,优选为丙烯酸、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁基乙酯、丙烯酸丁氧基乙酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸羟基丙酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸二环戊酯、丙烯酸二环戊烯酯、丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸异冰片酯、吗啉丙烯酸酯、丙烯酸苯氧基乙酯、苯氧基二乙二醇丙烯酸酯、或者它们的甲基丙烯酸酯。更优选为丙烯酸、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸羟基丙酯、丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸异冰片酯、吗啉丙烯酸酯、丙烯酸苯氧基乙酯、苯氧基二乙二醇丙烯酸酯、或者它们的甲基丙烯酸酯。
作为二官能聚合性化合物,可列举出例如4,4’-二丙烯酰氧基茋、4,4’-二丙烯酰氧基二甲基茋、4,4’-二丙烯酰氧基二乙基茋、4,4’-二丙烯酰氧基二丙基茋、4,4’-二丙烯酰氧基二丁基茋、4,4’-二丙烯酰氧基二戊基茋、4,4’-二丙烯酰氧基二己基茋、4,4’-二丙烯酰氧基二氟茋、2,2,3,3,4,4-六氟戊二醇-1,5-二丙烯酸酯、1,1,2,2,3,3-六氟丙基-1,3-二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、4,4’-联苯二丙烯酸酯、己烯雌酚二丙烯酸酯(diethylstilbestrol diacrylate)、1,4-双丙烯酰氧基苯、4,4’-双丙烯酰氧基二苯基醚、4,4’-双丙烯酰氧基二苯基甲烷、3,9-[1,1-二甲基-2-丙烯酰氧基乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷、α,α’-双[4-丙烯酰氧基苯基]-1,4-二异丙基苯、1,4-双丙烯酰氧基四氟苯、4,4’-双丙烯酰氧基八氟联苯、二丙烯酸二环戊酯、甘油二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、或者它们的二甲基丙烯酸酯。
其中,优选为二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、或者它们的二甲基丙烯酸酯。
作为多官能聚合性化合物,可列举出例如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇单羟基五丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、二季戊四醇单羟基五甲基丙烯酸酯或三芳基异氰酸酯。
其中,优选为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯或三芳基异氰酸酯。
本发明中,从液晶表示元件的液晶层与液晶取向膜的密合性的观点出发,聚合性化合物优选使用下述的多官能硫醇化合物。
可列举出例如1,11-十一烷二硫醇、4-乙基苯-1,3-二硫醇、1,2-乙二硫醇、1,8-辛二硫醇、1,18-十八烷二硫醇、2,5-二氯苯-1,3-二硫醇、1,3-(4-氯苯基)丙烷-2,2-二硫醇、1,1-环己二硫醇、1,2-环己二硫醇、1,4-环己二硫醇、1,1-环庚二硫醇、1,1-环戊二硫醇、4,8-二硫十一烷-1,11-二硫醇、二硫代季戊四醇、二硫代苏糖醇、1,3-二苯基丙烷-2,2-二硫醇、1,3-二羟基-2-丙基-2’,3’-二巯基丙醚、2,3-二羟基丙基-2’,3’-二巯基丙醚、2,6-二甲基辛烷-2,6-二硫醇、2,6-二甲基辛烷-3,7-二硫醇、2,4-二甲基苯-1,3-二硫醇、4,5-二甲基苯-1,3-二硫醇、3,3-二甲基丁烷-2,2-二硫醇、2,2-二甲基丙烷-1,3-二硫醇、1,3-二(4-甲氧基苯基)丙烷-2,2-二硫醇、3,4-二甲氧基丁烷-1,2-二硫醇、10,11-二巯基十一烷酸、6,8-二巯基辛烷酸、2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑、2,2’-二巯基-联苯、4,4’-二巯基联苯、4,4’-二巯基联苄、3,4-二巯基丁醇、3,4-二巯基乙酸丁酯、2,3-二巯基-1-丙醇、1,2-二巯基-1,3-丁二醇、2,3-二巯基丙酸、1,2-二巯基丙基甲醚、2.3-二巯基丙基-2’,3’-二甲氧基丙醚、3,4-噻吩二硫醇、1,10-癸烷二硫醇、1,12-十二烷二硫醇、3,5,5-三甲基己烷-1,1-二硫醇、2,5-甲苯二硫醇、3,4-甲苯二硫醇、1,4-萘二硫醇、1,5-萘二硫醇、2,6-萘二硫醇、1,9-壬二硫醇、降冰片烯-2,3-二硫醇、双(2-巯基异丙基)醚、双(11-巯基十一烷基)硫醚、双(2-巯基乙基)醚、双(2-巯基乙基)硫醚、双(18-巯基十八烷基)硫醚、双(8-巯基辛基)硫醚、双(12-巯基癸基)硫醚、双(9-巯基壬基)硫醚、双(4-巯基丁基)硫醚、双(3-巯基丙基)醚、双(3-巯基丙基)硫醚、双(6-巯基己基)硫醚、双(7-巯基庚基)硫醚、双(5-巯基戊基)硫醚、2,2’-双(巯基甲基)乙酸、1,1-双(巯基甲基)环己烷、苯基甲烷-1,1-二硫醇、1,2-丁二硫醇、1,4-丁二硫醇、2,3-丁二硫醇、2,2-丁二硫醇、1,2-丙二硫醇、1,3-丙二硫醇、2,2-丙二硫醇、1,2-己二硫醇、1,6-己二硫醇、2,5-己二硫醇、1,7-庚二硫醇、2,6-庚二硫醇、1,5-戊二硫醇、2,4-戊二硫醇、3,3-戊二硫醇、7,8-十七烷二硫醇、1,2-苯二硫醇、1,3-苯二硫醇、1,4-苯二硫醇、2-甲基环己烷-1,1-二硫醇、2-甲基丁烷-2,3-二硫醇、乙二醇双(3-巯基丙酸酯)、1,2,3-丙三硫醇、1,2,4-丁三硫醇、季戊四醇三(3-巯基丙酸酯)、1,3,5-苯三硫醇、2,4,6-均三甲基苯三硫醇、新戊烷四硫醇、2,4,6-甲苯三硫醇、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三-[(3-巯基丙酰氧基)乙基]异氰脲酸酯、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、四乙二醇双(3-巯基丙酸酯)、二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丁酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)、1,4-双(3-巯基丁酰氧基)丁烷、1,3,5-三(3-巯基丁酰氧基乙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H.3H.5H)-三酮、新戊烷四硫醇、2,2’-双(巯基甲基)-1,3-丙二硫醇、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、1,4-二噻烷-2,5-二(甲硫醇)等。
其中,优选为三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三-[(3-巯基丙酰氧基)乙基]异氰脲酸酯、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、四乙二醇双(3-巯基丙酸酯)、二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丁酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)、1,4-双(3-巯基丁酰氧基)丁烷、1,3,5-三(3-巯基丁酰氧基乙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H.3H.5H)-三酮、新戊烷四硫醇、2,2’-双(巯基甲基)-1,3-丙二硫醇、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)或1,4-二噻烷-2,5-二(甲硫醇)。
从液晶表示元件的液晶层与液晶取向膜的密合性的观点出发,更优选为三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丁酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)、1,4-双(3-巯基丁酰氧基)丁烷或1,4-二噻烷-2,5-二(甲硫醇)。
多官能硫醇化合物的使用(含有)比例相对于液晶组合物中的液晶100质量份优选为0.1~100质量份、更优选为1~50质量份、特别优选为5~40质量份。
进而,从液晶表示元件的光学特性的观点出发,聚合性化合物优选包含由二异氰酸酯成分与含羟基的丙烯酸酯化合物(或甲基丙烯酸酯)的反应得到的氨基甲酸酯丙烯酸酯化合物(或氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯)。它们可以是单体,也可以是低聚物,还可以是经聚合物化而得到的聚合物。二异氰酸酯成分特别优选为脂肪族的结构。
作为二异氰酸酯成分,具体而言,可列举出亚乙基二异氰酸酯、三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸酯、九亚甲基二异氰酸酯、2,2’-二甲基戊烷二异氰酸酯、2,2,4-三甲基己烷二异氰酸酯、十亚甲基二异氰酸酯、丁烯二异氰酸酯、1,3-丁二烯-1,4-二异氰酸酯、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1,6,11-十一烷三异氰酸酯、1,3,6-六亚甲基三异氰酸酯、1,8-二异氰酸酯-4-异氰酸根合甲基辛烷、2,5,7-三甲基-1,8-二异氰酸酯-5-异氰酸根合甲基辛烷、双(异氰酸根合乙基)碳酸酯、双(异氰酸根合乙基)醚、1,4-丁二醇二丙醚-ω,ω’-二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯甲酯、赖氨酸三异氰酸酯、2-异氰酸根合乙基-,2,6-二异氰酸根合己酸酯、2-异氰酸根合丙基-2,6-二异氰酸根合己酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、双(异氰酸根合乙基)苯、双(异氰酸根合丙基)苯、a,a,a’,a’-四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、双(异氰酸根合丁基)苯、双(异氰酸根合甲基)萘、双(异氰酸根合甲基)二苯醚、双(异氰酸根合乙基)苯二甲酸酯、均三甲基苯三异氰酸酯或2,6-二(异氰酸根合甲基)呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯、双(异氰酸根合甲基)环己烷、二环己基甲烷二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、二环己基二甲基甲烷二异氰酸酯、2,2’-二甲基二环己基甲烷二异氰酸酯、双(4-异氰酸根合正丁叉基)季戊四醇、二聚酸二异氰酸酯、2-异氰酸根合甲基-3-(3-异氰酸根合丙基)-5-异氰酸根合甲基双环-(2,2,1)-庚烷、2-异氰酸根合甲基-2-(3-异氰酸根合丙基)-6-异氰酸根合甲基双环-(2,2,1)-庚烷、2-异氰酸根合甲基-2-(3-异氰酸根合丙基)-5-异氰酸根合甲基双环-(2,2,1)-庚烷、2-异氰酸根合甲基-3-(3-异氰酸根合丙基)-6-异氰酸根合甲基-双环-(2,2,1)-庚烷、2-异氰酸根合甲基-3-(3-异氰酸根合丙基)-5-(2-异氰酸根合甲基)双环-(2,2,1)-庚烷、2-异氰酸根合甲基-3-(3-异氰酸根合丙基)-6-(2-异氰酸根合乙基)双环-(2,2,1)-庚烷、2-异氰酸根合甲基-2-(3-异氰酸根合丙基)-5-(2-异氰酸根合乙基)双环-(2,2,1)-庚烷、2-异氰酸根合甲基-2-(3-异氰酸根合丙基)-6-(2-异氰酸根合乙基)双环-(2,2,1)-庚烷等脂环式化合物。
此外,作为含羟基的丙烯酸酯(或甲基丙烯酸酯),可列举出丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸羟基丙酯、苯基缩水甘油醚丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或二季戊四醇五丙烯酸酯、或者它们的甲基丙烯酸酯。
作为氨基甲酸酯丙烯酸酯(或甲基丙烯酸酯),从液晶表示元件的光学特性的观点出发,优选为苯基缩水甘油醚丙烯酸酯六亚甲基二异氰酸酯氨基甲酸酯预聚物、季戊四醇三丙烯酸酯六亚甲基二异氰酸酯氨基甲酸酯预聚物或二季戊四醇五丙烯酸酯六亚甲基二异氰酸酯、或者它们的甲基丙烯酸酯。
氨基甲酸酯丙烯酸酯(或甲基丙烯酸酯)的使用(含有)比例相对于液晶组合物中的液晶100质量份优选为1~200质量份、更优选为5~150质量份、特别优选为5~100质量份。
本发明中的聚合性化合物优选使用前述多官能硫醇化合物和氨基甲酸酯丙烯酸酯(或氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯)两者。
进而,聚合性化合物优选在使用前述多官能硫醇化合物和氨基甲酸酯丙烯酸酯(或氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯)的同时,组合使用上述单官能聚合性化合物、二官能聚合性化合物、多官能聚合性化合物等。
更优选使用多官能硫醇化合物、氨基甲酸酯丙烯酸酯(或氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯)、单官能丙烯酸酯、多官能丙烯酸酯、多官能丙烯酸酯、单官能甲基丙烯酸酯和/或多官能丙烯酸酯。更优选使用多官能硫醇化合物、氨基甲酸酯丙烯酸酯(或氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯)、单官能丙烯酸酯、单官能甲基丙烯酸酯和/或多官能甲基丙烯酸酯。
单官能丙烯酸酯的使用(含有)比例相对于液晶组合物中的液晶100质量份优选为10~300质量份、更优选为20~250质量份、特别优选为25~200质量份。
单官能甲基丙烯酸酯的使用(含有)比例相对于液晶组合物中的液晶100质量份优选为0.1~100质量份、更优选为1~50质量份、特别优选为1~25质量份。
多官能甲基丙烯酸酯的使用(含有)比例相对于液晶组合物中的液晶100质量份优选为0.1~200质量份、更优选为1~150质量份、特别优选为10~100质量份。
本发明中,为了加快聚合性化合物的自由基聚合而促进固化性树脂的形成,优选使液晶组合物中含有通过紫外线而产生自由基的自由基引发剂(也称为聚合引发剂)。
具体而言,可列举出例如过氧化异丁酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-双(苯甲酰基二氧基)己烷、1,4-双[α-(叔丁基二氧基)异丙氧基]苯、过氧化二叔丁基、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基二氧基)己烯过氧化氢、α-(异丙基苯基)异丙基过氧化氢、2,5-二甲基己烷、叔丁基过氧化氢、1,1-双(叔丁基二氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、丁基-4,4-双(叔丁基二氧基)戊酸酯、过氧化环己酮、2,2’,5,5’-四(叔丁基过氧化羰基)二苯甲酮、3,3’,4,4’-四(叔丁基过氧化羰基)二苯甲酮、3,3’,4,4’-四(叔戊基过氧化羰基)二苯甲酮、3,3’,4,4’-四(叔己基过氧化羰基)二苯甲酮、3,3’-双(叔丁基过氧化羰基)-4,4’-二羧基二苯甲酮、叔丁基过氧化苯甲酸、二过氧化间苯二甲酸二叔丁酯、1-甲基-1-苯基乙基过氧化物、枯烯过氧化氢等有机过氧化物;9,10-蒽醌、1-氯蒽醌、2-氯蒽醌、八甲基蒽醌、1,2-苯并蒽醌等醌类;苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、α-甲基苯偶姻、α-苯基苯偶姻等苯偶姻衍生物等。
自由基引发剂的使用比例相对于液晶整体100质量份优选为0.1~50质量份、更优选为0.1~35质量份、特别优选为0.1~10质量份。
此外,这些自由基引发剂可根据液晶表示元件的光学特性、液晶层与液晶取向膜的密合性特性而使用1种或者混合使用2种以上。
另外,本发明中,从液晶表示元件的液晶层与液晶取向膜的密合性的观点出发,液晶组合物中优选含有有机磷酸化合物。
具体而言,可列举出例如磷酸三苯酯、磷酸三壬酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、二苯基单(2-乙基己基)磷酸酯、磷酸二乙酯、磷酸二苯酯、四苯基二丙二醇二磷酸酯、双癸基季戊四醇二磷酸酯、磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦等。其中,优选为磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸二苯酯、四苯基二丙二醇二磷酸酯或二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。从能够进一步提高上述效果的观点出发,更优选为四苯基二丙二醇二磷酸酯或二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。
有机磷酸化合物的使用(含有)比例相对于液晶整体100质量份优选为0.1~50质量份、更优选为0.1~20质量份、特别优选为0.1~10质量份。
<特定侧链结构(1)>
本发明中的特定侧链结构(1)用下述式[2-1]或式[2-2]表示。
式[2-1]中,Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6和n如上述定义所述,其中,分别优选为下述。
从原料获取性、合成容易度的观点出发,Y1优选为单键、-(CH2)a-(a为1~15的整数)、-O-、-CH2O-或-COO-。更优选为单键、-(CH2)a-(a为1~10的整数)、-O-、-CH2O-或-COO-。Y2优选为单键或-(CH2)b-(b为1~10的整数)。从合成容易度的观点出发,Y3优选为单键、-(CH2)c-(c为1~15的整数)、-O-、-CH2O-或-COO-。更优选为单键、-(CH2)c-(c为1~10的整数)、-O-、-CH2O-或-COO-。从合成容易度的观点出发,Y4优选为苯环、环己烷环、或者具有类固醇骨架的碳数17~51的有机基团。Y5优选为苯环或环己烷环。
Y6优选为碳数1~18的烷基、碳数2~18的烯基、碳数1~10的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基或碳数1~10的含氟烷氧基。更优选为碳数1~12的烷基、碳数2~12的烯基或碳数1~12的烷氧基。特别优选为碳数1~9的烷基、碳数2~12的烯基或碳数1~9的烷氧基。从原料获取性、合成容易度的观点出发,n优选为0~3、更优选为0~2。
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6与n的优选组合可列举出与国际公开公报WO2011/132751号的13页~34页的表6~表47记载的(2-1)~(2-629)相同的组合。应予说明,该公报的各表中,将本发明的Y1~Y6示作Y1~Y6,但Y1~Y6可理解为Y1~Y6。此外,该公报的各表记载的(2-605)~(2-629)中,将本发明的具有类固醇骨架的碳数17~51的有机基团示作具有类固醇骨架的碳数12~25的有机基团,但具有类固醇骨架的碳数12~25的有机基团可理解为具有类固醇骨架的碳数17~51的有机基团。
其中,优选为(2-25)~(2-96)、(2-145)~(2-168)、(2-217)~(2-240)、(2-268)~(2-315)、(2-364)~(2-387)、(2-436)~(2-483)、(2-603)~(2-615)或(2-624)的组合。特别优选的组合是(2-49)~(2-96)、(2-145)~(2-168)、(2-217)~(2-240)、(2-603)~(2-606)、(2-607)~(2-609)、(2-611)、(2-612)或(2-624)。
-Y7-Y8 [2-2]
式[2-2]中,Y7和Y8如上述定义所述,其中,分别优选为下述。
Y7优选为单键、-O-、-CH2O-、-CONH-、-CON(CH3)-或-COO-。更优选为单键、-O-、-CONH-或-COO-。Y8优选为碳数8~18的烷基。
如上所述从能够得到高且稳定的液晶垂直取向性的观点出发,本发明的特定侧链结构(1)优选为式[2-1]。
<特定聚合物>
作为具有特定侧链结构(1)的特定聚合物,没有特别限定,优选为选自由丙烯酸类聚合物、甲基丙烯酸类聚合物、酚醛清漆树脂、聚羟基苯乙烯、聚酰亚胺前体、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、纤维素和聚硅氧烷组成的组中的至少1种聚合物。更优选为聚酰亚胺前体、聚酰亚胺或聚硅氧烷。特别优选为聚酰亚胺前体或聚酰亚胺。
特定聚合物使用聚酰亚胺前体或聚酰亚胺(也统称为聚酰亚胺系聚合物)时,它们优选为使二胺成分与四羧酸成分反应而得到的聚酰亚胺前体或聚酰亚胺。
聚酰亚胺前体具有下述式[A]所示的结构。
(R1表示4价有机基团。R2表示2价有机基团。A1和A2各自独立地表示氢原子或碳数1~8的烷基。A3和A4各自独立地表示氢原子、碳数1~5的烷基或乙酰基。n表示正整数。)
作为二胺成分,可列举出分子内具有2个伯氨基或仲氨基的二胺,作为四羧酸成分,可列举出四羧酸、四羧酸二酐、四羧酸二酰卤、四羧酸二烷基酯或四羧酸二烷基酯二酰卤。
聚酰亚胺系聚合物从通过以下述式[B]所示的四羧酸二酐和下述式[C]所示的二胺作为原料而比较简便地获得这一理由出发,优选为包含下述式[D]所示重复单元的结构式的聚酰胺酸或者使该聚酰胺酸进行酰亚胺化而成的聚酰亚胺。
(R1和R2与式[A]中定义的意义相同。)
(R1和R2与式[A]中定义的意义相同。)
另外,也可以利用通常的合成方法,向上述得到的式[D]的聚合物中导入式[A]所示的A1和A2的碳数1~8的烷基、以及式[A]所示的A3和A4的碳数1~5的烷基或乙酰基。
作为将前述特定侧链结构(1)导入至聚酰亚胺系聚合物的方法,优选将具有特定侧链结构的二胺用于原料的一部分。
具体而言,作为具有特定侧链结构(1)的二胺,优选为下述式[2a]所示的二胺(也称为特定侧链型二胺(1))。
式[2a]中,Y为前述式[2-1]或式[2-2]。
此外,式[2-1]中的Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6与n的定义和优选组合如上所述,式[2-2]中的Y7和Y8的定义和优选组合如上所述。m表示1~4的整数。其中,优选为1的整数。
作为具有式[2-1]所示特定侧链结构(1)的特定侧链型二胺(1),具体而言,可列举出国际公开公报WO2013/125595号的15页~19页记载的式[2-1]~式[2-6]、式[2-9]~式[2-31]的二胺化合物。应予说明,在该公报的记载中,式[2-1]~式[2-3]中的R2和式[2-4]~式[2-6]中的R4表示选自由碳数1~18的烷基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基和碳数1~18的含氟烷氧基组成的组中的至少1种。此外,式[2-13]中的A4表示碳数3~18的直链状或支链状烷基。另外,式[2-4]~式[2-6]中的R3表示选自由-O-、-CH2O-、-COO-和-OCO-组成的组中的至少1种。其中,优选的二胺是该公报记载的式[2-1]~式[2-6]、式[2-9]~式[2-13]或式[2-22]~式[2-31]的二胺化合物。
本发明中,从制成液晶取向膜时的液晶垂直取向性以及液晶表示元件的光学特性的观点出发,最优选为下述式[2a-32]~式[2a-36]所示的二胺。
(R1表示-CH2O-。R2表示碳数3~12的烷基。)
(R3表示碳数3~12的烷基,1,4-环亚己基的顺-反异构为反式异构体。)
作为具有前述式[2-2]所示特定侧链结构(1)的特定侧链型二胺(1),具体而言,可列举出国际公开公报WO2013/125595号的23页记载的式[DA1]~式[DA11]的二胺化合物。应予说明,在该公报的记载中,式[DA1]~式[DA5]中的A1表示碳数8~22的烷基或碳数6~18的含氟烷基。
从制成液晶取向膜时的液晶垂直取向性以及液晶表示元件的液晶层与液晶取向膜的密合性的观点出发,特定侧链型二胺(1)的使用比例相对于二胺成分整体优选为10~80摩尔%、更优选为20~70摩尔%。
此外,特定侧链型二胺(1)可根据聚酰亚胺系聚合物在溶剂中的溶解性、制成液晶取向膜时的液晶垂直取向性、进而液晶表示元件的光学特性等特性而使用1种或者混合使用2种以上。
本发明中,特定聚合物使用聚酰亚胺系聚合物时,优选以包含具有特定侧链结构(1)的二胺和具有下述式[3]所示特定侧链结构(2)的二胺的二胺成分的形式来使用。
-W1-W2-W3-W4 [3]
式[3]中,W1、W2、W3和W4如上述定义所述,其中,分别优选为下述。
从原料获取性、合成容易度的观点出发,W1优选为单键、-O-、-CH2O-、-CONH-、-CON(CH3)-或-COO-。更优选为-O-、-CH2O-或-COO-。W2优选为单键、碳数1~18的亚烷基、或者具有苯环或环己烷环的碳数6~12的有机基团。从液晶表示元件的光学特性的观点出发,更优选为碳数2~10的亚烷基。从原料获取性、合成容易度的观点出发,W3优选为单键、-O-、-CH2O-、-COO-或-OCO-。从液晶表示元件的光学特性的观点出发,W4优选为下述式[3-a]、式[3-b]、式[3-c]或式[3-e]。
式[3]中的W1~W4的优选组合如下述表10和表11所示。
[表10]
[表11]
其中,从液晶表示元件的光学特性的观点出发,优选为(3-1a)~(3-9a)、(3-13a)~(3-24a)或(3-28a)~(3-30a)的组合。更优选为(3-1a)~(3-9a)或(3-16a)~(3-24a)的组合。特别优选为(3-1a)~(3-9a)或(3-16a)~(3-18a)的组合。
作为具有特定侧链结构(2)的二胺,优选使用下述式[3a]所示的二胺(也称为特定侧链型二胺(2))。
式[3a]中,W表示前述式[3]所示的结构。式[3]中的W1、W2、W3和W4的定义和优选组合如上所述。m表示1~4的整数。其中,优选为1的整数。
作为特定侧链型二胺(2),具体而言,可列举出例如下述式[3a-1]~式[3a-27]所示的结构,优选使用它们。
(d1表示2~10的整数。)
(d2表示2~10的整数。)
(d3表示2~10的整数。)
从液晶表示元件的液晶层与液晶取向膜的密合性的观点出发,特定侧链型二胺(2)的使用比例相对于二胺成分整体优选为5~60摩尔%、更优选为10~50摩尔%。
此外,特定侧链型二胺(2)可根据聚酰亚胺系聚合物在溶剂中的溶解性、制成液晶取向膜时的液晶垂直取向性、进而液晶表示元件的光学特性等特性而使用1种或者混合使用2种以上。
特定聚合物使用聚酰亚胺系聚合物时,作为其二胺成分,优选在使用特定侧链型二胺(1)和特定侧链型二胺(2)的同时,还使用下述式[4a]所示的二胺(也称为第3种二胺)。
T表示选自由下述式[4-1]~式[4-4]组成的组中的至少1种取代基。r表示1~4的整数。其中,优选为1的整数。
式[4-1]中,a表示0~4的整数。其中,从原料获取性、合成容易度的观点出发,优选为0或1的整数。式[4-2]中,b表示0~4的整数。其中,从原料获取性、合成容易度的观点出发,优选为0或1的整数。式[4-3]中,T1和T2各自独立地表示碳数1~12的烃基。式[4-4]中,T3表示碳数1~5的烷基。
以下列举出第3种二胺的具体结构,但不限定于这些例子。可列举出例如2,4-二甲基间苯二胺、2,6-二氨基甲苯、2,4-二氨基苯酚、3,5-二氨基苯酚、3,5-二氨基苄醇、2,4-二氨基苄醇、4,6-二氨基间苯二酚、2,4-二氨基苯甲酸、2,5-二氨基苯甲酸或3,5-二氨基苯甲酸、以及下述式[4a-1]~[4a-6]所示结构的二胺。
其中,优选为2,4-二氨基苯酚、3,5-二氨基苯酚、3,5-二氨基苄醇、2,4-二氨基苄醇、4,6-二氨基间苯二酚、2,4-二氨基苯甲酸、2,5-二氨基苯甲酸、3,5-二氨基苯甲酸、式[4a-1]、式[4a-2]或式[4a-3]所示的二胺。从聚酰亚胺系聚合物在溶剂中的溶解性、液晶表示元件的光学特性的观点出发,特别优选为2,4-二氨基苯酚、3,5-二氨基苯酚、3,5-二氨基苄醇、3,5-二氨基苯甲酸、式[4a-1]或式[4a-2]所示的二胺。
从液晶表示元件的液晶层与液晶取向膜的密合性的观点出发,第3种二胺的使用比例相对于二胺成分整体优选为1~50摩尔%、更优选为1~40摩尔%、特别优选为5~40摩尔%。
此外,第3种二胺可根据聚酰亚胺系聚合物在溶剂中的溶解性、制成液晶取向膜时的液晶垂直取向性、进而液晶表示元件的光学特性等特性而使用1种或者混合使用2种以上。
作为用于制作聚酰亚胺系聚合物的二胺成分,在不损害本发明效果的范围内,也可以使用特定侧链型二胺(1)、特定侧链型二胺(2)和第3种二胺之外的其它二胺(也称为其它二胺)。
具体而言,可列举出国际公开公报WO2013/125595号的19页~23页记载的其它二胺、该公报的24页~25页记载的式[DA12]、式[DA15]~式[DA20]和式[DA22]~式[25]的二胺、以及该公报的25页~26页记载的式[DA27]和式[DA28]的二胺。
其它二胺可根据聚酰亚胺系聚合物在溶剂中的溶解性、制成液晶取向膜时的液晶垂直取向性、进而液晶表示元件的光学特性等特性而使用1种或者混合使用2种以上。
作为用于制作聚酰亚胺系聚合物的四羧酸成分,优选为属于下述式[5]所示的四羧酸二酐或其四羧酸衍生物的四羧酸、四羧酸二酰卤、四羧酸二烷基酯或四羧酸二烷基酯二酰卤(也全部统称为特定四羧酸成分)。
Z表示选自由下述[5a]~式[5k]组成的组中的至少1种结构。
从合成容易度、制造聚合物时的聚合反应性容易度出发,前述式[5]所示结构中的Z优选为前述式[5a]、式[5c]、式[5d]、式[5e]、式[5f]、式[5g]或式[5k]所示的结构。从液晶表示元件的光学特性的观点出发,更优选为式[5a]、式[5e]、式[5f]、式[5g]或式[5k]所示的结构。
特定四羧酸成分的使用比例相对于全部四羧酸成分优选为1摩尔%以上。更优选为5摩尔%以上、进一步优选为10摩尔%以上。其中,从液晶表示元件的光学特性的观点出发,特别优选为10~90摩尔%。
此外,使用前述式[5e]、式[5f]、式[5g]或式[5k]所示结构的特定四羧酸成分时,通过将其用量设为四羧酸成分整体的20摩尔%以上,能够得到期望的效果。更优选为30摩尔%以上。进而,四羧酸成分可以全部是式[5e]、式[5f]、式[5g]或式[5k]所示结构的四羧酸成分。
聚酰亚胺系聚合物可以在不损害本发明效果的范围内使用特定四羧酸成分之外的其它四羧酸成分。作为其它四羧酸成分,可列举出以下示出的四羧酸、四羧酸二酐、二羧酸二酰卤、二羧酸二烷基酯或二烷基酯二酰卤。具体而言,可列举出国际公开公报WO2013/125595号的27页~28页记载的其它四羧酸二酐。
特定四羧酸成分和其它四羧酸成分可根据聚酰亚胺系聚合物在溶剂中的溶解性、制成液晶取向膜时的液晶垂直取向性、进而液晶表示元件的光学特性等特性而使用1种或者混合使用2种以上。
聚酰亚胺系聚合物的合成方法没有特别限定。通常使二胺成分与四羧酸成分发生反应来获得。具体而言,可列举出国际公开公报WO2013/125595号的29页~33页所述的方法。
关于二胺成分与四羧酸成分的反应,通常在包含二胺成分和四羧酸成分的溶剂中进行。作为此时使用的溶剂,只要是溶解所生成的聚酰亚胺前体的溶剂,就没有特别限定。可列举出例如N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮或γ-丁内酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、1,3-二甲基咪唑烷酮等。此外,在聚酰亚胺前体的溶剂溶解性高的情况下,可以使用甲乙酮、环己酮、环戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮或下述式[D-1]~式[D-3]所示的溶剂。它们可以单独使用,也可以混合使用。
(D1、D2、D3各自独立地表示碳数1~4的烷基。)
聚酰亚胺是使聚酰亚胺前体闭环而得到的聚酰亚胺,该聚酰亚胺中,酰胺酸基的闭环率(也称为酰亚胺化率。)不一定需要是100%,可以根据用途、目的来任意制备。其中,从聚酰亚胺系聚合物在溶剂中的溶解性的观点出发,优选为30~80%。更优选为40~70%。
关于聚酰亚胺系聚合物的分子量,从由其得到的液晶取向膜的强度、形成膜时的作业性和涂膜性的观点出发,利用GPC(凝胶渗透色谱,Gel Permeation Chromatography)法测定的Mw优选设为5000~1000000、更优选为10000~150000。
特定聚合物使用聚硅氧烷时,优选为使下述式[A1]所示的烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷、或者使该式[A1]所示的烷氧基硅烷与下述式[A2]和/或式[A3]所示的烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷(也统称为聚硅氧烷系聚合物)。
式[A1]所示的烷氧基硅烷:
(A1)mSi(A2)n(OA3)p [A1]
式[A1]中,A1表示前述式[2-1]或式[2-2]所示的结构。此外,式[2-1]中的Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6与n的定义和优选组合如上所述,式[2-2]中的Y7和Y8的定义和优选组合如上所述。
本发明中,从制成液晶取向膜时的液晶垂直取向性以及液晶表示元件的光学特性的观点出发,A1优选为式[2-1]所示的特定侧链结构。
式[A1]中,A2、A3、m、n和p如上述定义所述,其中,分别优选为下述。A2优选为氢原子或碳数1~3的烷基。从缩聚反应性的观点出发,A3优选为碳数1~3的烷基。从合成的观点出发,m优选为1的整数。n表示0~2的整数。从缩聚反应性的观点出发,p优选为1~3的整数、更优选为2或3的整数。m+n+p为4的整数。
作为具有式[2-1]所示特定侧链结构的烷氧基硅烷的具体例,可列举出国际公开公报WO2014/061779号的41页~44页记载的式[A1-1]~式[A1-22]和式[A1-25]~式[A1-32]的烷氧基硅烷。应予说明,在该公报的记载中,式[A1-19]~式[A1-22]和式[A1-25]~式[A1-31]中的R2表示选自由-O-、-CH2O-、-COO-和-OCO-组成的组中的至少1种。其中,从制成液晶取向膜时的液晶垂直取向性以及液晶表示元件的光学特性的观点出发,烷氧基硅烷优选为该公报记载的式[A1-9]~式[A1-21]、式[A1-25]~式[A1-28]或式[A1-32]。
式[A1]所示的烷氧基硅烷可根据聚硅氧烷系聚合物在溶剂中的溶解性、制成液晶取向膜时的液晶垂直取向性、进而液晶表示元件的光学特性等特性而使用1种或者混合使用2种以上。
式[A2]所示的烷氧基硅烷:
(B1)mSi(B2)n(OB3)p [A2]
式[A2]中,B1、B2、B3、m、n和p如上述定义所述,其中,分别优选为下述。
从获取容易度出发,B1优选为具有乙烯基、环氧基、氨基、甲基丙烯酰基、丙烯酰基或脲基的有机基团。更优选为具有甲基丙烯酰基、丙烯酰基或脲基的有机基团。B2优选为氢原子或碳数1~3的烷基。从缩聚反应性的观点出发,B3优选为碳数1~3的烷基。从合成的观点出发,m优选为1的整数。n表示0~2的整数。从缩聚反应性的观点出发,p优选为1~3的整数,更优选为2或3的整数。m+n+p为4。
作为式[A2]所示的烷氧基硅烷的具体例,可列举出国际公开公报WO2014/061779号的45页~46页记载的式[A2]所示的化合物。
其中,优选为烯丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、二乙氧基甲基乙烯基硅烷、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、甲基丙烯酸3-(三乙氧基甲硅烷基)丙酯、丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯、甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯、3-环氧丙氧基丙基(二甲氧基)甲基硅烷、3-环氧丙氧基丙基(二乙氧基)甲基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷或2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷。
从液晶表示元件的液晶层与液晶取向膜的密合性的观点出发,特别优选为甲基丙烯酸3-(三乙氧基甲硅烷基)丙酯、丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯、甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯、3-环氧丙氧基丙基(二甲氧基)甲基硅烷、3-环氧丙氧基丙基(二乙氧基)甲基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷或2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷。
式[A2]所示的烷氧基硅烷可根据聚硅氧烷系聚合物在溶剂中的溶解性、制成液晶取向膜时的液晶垂直取向性、进而液晶表示元件的光学特性等特性而使用1种或者混合使用2种以上。
式[A3]所示的烷氧基硅烷:
(D1)nSi(OD2)4-n [A3]
式[A3]中,D1、D2和n如上述定义所述,其中,分别优选为下述。
D1优选为氢原子或碳数1~3的烷基。从缩聚反应性的观点出发,D2优选为碳数1~3的烷基。n表示0~3的整数。
作为式[A3]所示的烷氧基硅烷的具体例,可列举出国际公开公报WO2014/061779号的47页记载的式[A3]所示的烷氧基硅烷。
式[A3]中,作为n为0的烷氧基硅烷,可列举出四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷或四丁氧基硅烷,优选使用这些烷氧基硅烷。
式[A3]所示的烷氧基硅烷可根据聚硅氧烷系聚合物在溶剂中的溶解性、制成液晶取向膜时的液晶垂直取向性、进而液晶表示元件的光学特性等特性而使用1种或者混合使用2种以上。
聚硅氧烷系聚合物是使前述式[A1]所示的烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷、或者使该式[A1]所示的烷氧基硅烷与前述式[A2]和/或式[A3]所示的烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷。即,聚硅氧烷系聚合物可以是如下聚硅氧烷中的任一种:仅使式[A1]所示的烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷;使式[A1]与式[A2]所示的两种烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷;使式[A1]与式[A3]所示的两种烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷;以及使式[A1]、式[A2]和式[A3]所示的三种烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷。
其中,从缩聚反应性、聚硅氧烷系聚合物在溶剂中的溶解性的观点出发,优选为使多种烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷。即,优选使用如下聚硅氧烷中的任一种:使式[A1]与式[A2]所示的两种烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷;使式[A1]与式[A3]所示的两种烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷;以及,使式[A1]、式[A2]和式[A3]所示的三种烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷。
在制作聚硅氧烷系聚合物时使用多种烷氧基硅烷的情况下,式[A1]所示的烷氧基硅烷的使用比例在所有烷氧基硅烷中优选为1~40摩尔%、更优选为1~30摩尔%。另外,式[A2]所示的烷氧基硅烷的使用比例在所有烷氧基硅烷中优选为1~70摩尔%、更优选为1~60摩尔%。进而,式[A3]所示的烷氧基硅烷的使用比例在所有烷氧基硅烷中优选为1~99摩尔%、更优选为1~80摩尔%。
制作聚硅氧烷系聚合物的缩聚反应的方法没有特别限定。具体而言,可列举出国际公开公报WO2014/061779号的49页~52页记载的方法。
制作聚硅氧烷系聚合物的缩聚反应中,使用多种式[A1]、式[A2]或式[A3]所示的烷氧基硅烷时,可以使用将多种烷氧基硅烷预先混合而成的混合物进行反应,也可以一边依次添加多种烷氧基硅烷一边反应。
本发明中,可以将利用前述方法得到的聚硅氧烷系聚合物的溶液直接用作特定聚合物,根据需要也可以将利用上述方法得到的聚硅氧烷系聚合物的溶液浓缩、或者添加溶剂来稀释、或者置换成其它溶剂,从而用作特定聚合物。
稀释时使用的溶剂(也称为添加溶剂。)可以是缩聚反应中使用的溶剂、其它溶剂。该添加溶剂只要均匀地溶解聚硅氧烷系聚合物就没有特别限定,可以任意选择并使用1种或2种以上。作为这种添加溶剂,在前述缩聚反应中使用的溶剂的基础上,可列举出例如丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮等酮系溶剂;醋酸甲酯、醋酸乙酯、乳酸乙酯等酯系溶剂等。进而,特定聚合物使用聚硅氧烷系聚合物和除此之外的聚合物时,优选的是,向聚硅氧烷系聚合物中混合除此之外的聚合物之前,预先在常压或减压下蒸馏去除聚硅氧烷系聚合物的缩聚反应时产生的醇。
<液晶取向处理剂>
液晶取向处理剂是用于形成液晶取向膜的溶液,是包含具有前述式[2-1]或式[2-2]所示特定侧链结构的特定聚合物的溶液。作为具有特定侧链结构的特定聚合物,如上所述,没有特别限定,优选为选自由丙烯酸类聚合物、甲基丙烯酸类聚合物、酚醛清漆树脂、聚羟基苯乙烯、聚酰亚胺前体、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、纤维素和聚硅氧烷组成的组中的至少1种聚合物。更优选为聚酰亚胺前体、聚酰亚胺或聚硅氧烷。另外,特定聚合物可以使用这些聚合物中的1种或2种以上。
液晶取向处理剂中的所有聚合物成分可以全部是特定聚合物,也可以混合有除此之外的聚合物。此时,除此之外的聚合物的含量相对于特定聚合物100质量份为0.5~15质量份、优选为1~10质量份。作为除此之外的聚合物,可列举出不具有前述式[2-1]或式[2-2]所示特定侧链结构的前述聚合物。
液晶取向处理剂中的溶剂含量可以从液晶取向处理剂的涂布方法、获得目标膜厚的观点出发来适当选择。其中,从通过涂布而形成均匀的液晶取向膜的观点出发,液晶取向处理剂中的溶剂含量优选为50~99.9质量%、更优选为60~99质量%。特别优选为65~99质量%。
用于液晶取向处理剂的溶剂只要是溶解特定聚合物的溶剂就没有特别限定。其中,特定聚合物为聚酰亚胺前体、聚酰亚胺、聚酰胺或聚酯时,或者丙烯酸类聚合物、甲基丙烯酸类聚合物、酚醛清漆树脂、聚羟基苯乙烯、纤维素或聚硅氧烷在溶剂中的溶解性低时,优选使用下述所示的溶剂(也称为溶剂A类。)。
例如为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜、γ-丁内酯、1,3-二甲基-咪唑烷酮、甲乙酮、环己酮、环戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等。其中,优选使用N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮或γ-丁内酯。此外,它们可以单独使用,也可以混合使用。
特定聚合物为丙烯酸类聚合物、甲基丙烯酸类聚合物、酚醛清漆树脂、聚羟基苯乙烯、纤维素或聚硅氧烷时,进而,特定聚合物为聚酰亚胺前体、聚酰亚胺、聚酰胺或聚酯且这些特定聚合物在溶剂中的溶解性高时,可以使用下述所示的溶剂(也称为溶剂B类。)。
作为溶剂B类的具体例,可列举出国际公开公报WO2013/125595号的35页~37页记载的不良溶剂。
其中,优选使用1-己醇、环己醇、1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、丙二醇单丁醚、乙二醇单丁醚、二丙二醇二甲醚、环己酮、环戊酮或前述式[D1]~式[D3]所示的溶剂。
此外,使用这些溶剂B类时,为了改善液晶取向处理剂的涂布性,优选组合使用前述溶剂A类的N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮或γ-丁内酯。更优选组合使用γ-丁内酯。
这些溶剂B类可以使涂布液晶取向处理剂时的液晶取向膜的涂膜性、表面平滑性提高,因此,特定聚合物使用聚酰亚胺前体、聚酰亚胺、聚酰胺或聚酯时,优选与前述溶剂A类组合使用。此时,溶剂B类优选为液晶取向处理剂中包含的溶剂整体的1~99质量%。其中,优选为10~99质量%。更优选为20~95质量%。
本发明中,液晶取向处理剂优选导入选自由光自由基产生剂、光酸产生剂和光碱产生剂组成的组中的至少1种产生剂(也称为特定产生剂。)。
作为特定产生剂,具体而言,可列举出国际公开公报2014/171493号的54页~56页记载的物质。其中,从液晶层与液晶取向膜的密合性的观点出发,特定产生剂优选使用光自由基产生剂。
液晶取向处理剂中的特定产生剂的使用(含有)比例相对于全部聚合物成分100质量份优选为0.1~20质量份。从上述效果的观点出发,更优选为0.5~15质量份、特别优选为1~10质量份。
本发明的液晶取向处理剂中,从提高液晶表示元件的液晶层与液晶取向膜的密合性的目的出发,优选包含具有选自由下述式[b-1]~式[b-8]组成的组中的至少1种结构的化合物(也称为特定密合性化合物)。
式[b-4]中,Ba表示氢原子或苯环。其中,优选为氢原子。式[b-8]中,Bb表示选自由苯环、环己烷环和杂环组成的组中的至少1种环状基团。Bc表示选自由碳数1~18的烷基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基和碳数1~18的含氟烷氧基组成的组中的至少1种。其中,优选为碳数1~12的烷基或碳数1~12的烷氧基。
作为特定密合性化合物,具体而言,可列举出国际公开公报WO2015/012368号(2015.1.29公开)的43页~46页记载的式[6]的化合物。
其中,特定密合性化合物优选为选自由下述式[7a-1]和式[7a-5]组成的组中的至少1种化合物。
(n2表示1~10的整数。m2表示1~10的整数。)
进而,作为特定密合性化合物,也可以使用国际公开公报WO2014/171493号的61页~63页记载的化合物。
液晶取向处理剂中的特定密合性化合物的使用(含有)比例相对于全部聚合物成分100质量份优选为0.1~150质量份。为了推进交联反应而表现出目标效果,更优选为0.1~100质量份、特别优选为1~50质量份。
特定密合性化合物可根据制成液晶取向膜时的液晶垂直取向性、进而液晶表示元件的光学特性等特性而使用1种或者混合使用2种以上。
本发明的液晶取向处理剂优选包含:具有环氧基、异氰酸酯基、氧杂环丁烷基、环碳酸酯基的化合物;具有选自由羟基、羟基烷基和碳数1~3的烷氧基烷基组成的组中的至少1种基团的化合物(也统称为特定交联性化合物)。此时,这些基团需要在化合物中存在2个以上。
作为具有环氧基或异氰酸酯基的交联性化合物的例子,具体而言,可列举出国际公开公报WO2013/125595号的37页~38页记载的化合物。
作为具有氧杂环丁烷基的交联性化合物,具体而言,可列举出国际公开公报WO2011/132751号的58页~59页记载的式[4a]~式[4k]所示的化合物。
作为具有环碳酸酯基的交联性化合物,具体而言,可列举出国际公开公报WO2012/014898号的76页~82页记载的式[5-1]~式[5-42]所示的交联性化合物。
作为具有选自由羟基、羟基烷基和低级烷氧基烷基组成的组中的至少1种基团的交联性化合物,具体而言,可列举出国际公开公报2013/125595号的39页~40页记载的三聚氰胺衍生物或苯并胍胺衍生物、以及国际公开公报WO2011/132751号的62页~66页记载的式[6-1]~式[6-48]所示的交联性化合物。
液晶取向处理剂中的特定交联性化合物的使用(含有)比例相对于全部聚合物成分100质量份优选为0.1~100质量份。为了推进交联反应而表现出目标效果,更优选为0.1~50质量份、特别优选为1~30质量份。
液晶取向处理剂中,为了促进液晶取向膜中的电荷移动、促进元件的脱电荷,也可以添加国际公开公报WO2011/132751号的69页~73页记载的式[M1]~式[M156]所示的含氮杂环胺。该胺可以直接添加至液晶取向处理剂,优选用适当的溶剂以浓度为0.1~10质量%、优选为1~7质量%的溶液的形态添加。作为该溶剂,只要是溶解特定聚合物的有机溶剂就没有特别限定。
此外,液晶取向处理剂可以在不损害本发明效果的范围内使用使涂布液晶取向处理剂时的液晶取向膜的膜厚均匀性、表面平滑性提高的化合物。进而,也可以使用使液晶取向膜与基板的密合性提高的化合物等。
作为使液晶取向膜的膜厚均匀性、表面平滑性提高的化合物,可列举出氟系表面活性剂、有机硅系表面活性剂、非离子系表面活性剂等。具体而言,可列举出国际公开公报WO2013/125595号的42页~43页记载的化合物。
表面活性剂的使用(含有)量相对于液晶取向处理剂中含有的全部聚合物成分100质量份优选为0.01~2质量份、更优选为0.01~1质量份。
作为使液晶取向膜与基板的密合性提高的化合物的具体例,可列举出含官能性硅烷的化合物、含环氧基的化合物。具体而言,可列举出国际公开公报WO2013/125595号的43页~44页记载的化合物。
这些使液晶取向膜与基板的密合性提高的化合物的使用(含有)比例相对于全部聚合物成分100质量份优选为0.1~30质量份。更优选为1~20质量份,若低于0.1质量份,则无法期待提高密合性的效果,若多于30质量份,则液晶取向处理剂的保存稳定性有时会变差。
液晶取向处理剂中,作为上述之外的化合物,只要在不损害本发明效果的范围内,也可以添加用于变更液晶取向膜的介电常数、导电性等电特性的电介质、导电物质。
<液晶取向膜和液晶表示元件的制作方法、以及特定紫外线照射装置>
作为本发明的液晶表示元件中使用的基板,只要是透明性高的基板就没有特别限定,除了玻璃基板之外,还可以使用丙烯酸类基板、聚碳酸酯基板、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基板等塑料基板、以及它们的薄膜。将液晶表示元件制成逆向型元件并用于调光窗等时,优选为塑料基板、薄膜。另外,从简化工艺的观点出发,优选使用形成有用于驱动液晶的ITO(氧化铟锡,Indium Tin Oxide)电极、IZO(氧化铟锌,Indium Zinc Oxide)电极、IGZO(氧化铟镓锌,Indium Gallium Zinc Oxide)电极、有机导电膜等的基板。另外,制成反射型的逆向型元件时,若仅是单侧基板,则可以使用硅晶片、铝等金属、形成有电介质多层膜的基板。
本发明的液晶表示元件的至少一个基板具有使液晶分子垂直取向的液晶取向膜。该液晶取向膜可以将液晶取向处理剂涂布在基板上并烧成后,通过刷磨处理、光照射等进行取向处理而得到。其中,在本发明的液晶取向膜的情况下,不进行这些取向处理也能够用作液晶取向膜。
液晶取向处理剂的涂布方法没有特别限定,工业上有丝网印刷、胶版印刷、柔性印刷、喷墨法、浸渍法、辊涂法、狭缝涂布法、旋涂法、喷涂法等,可根据基板的种类、液晶取向膜的目标膜厚来适当选择。
将液晶取向处理剂涂布在基板上后,利用热板、热循环型烘箱、IR(红外线)型烘箱等的加热手段,根据基板的种类、液晶取向处理剂中使用的溶剂,以30~300℃、优选以30~250℃的温度使溶剂蒸发,从而能够制成液晶取向膜。尤其是,基板使用塑料基板时,优选以30~150℃的温度进行处理。
烧成后的液晶取向膜的厚度过厚时,在液晶表示元件的耗电方面是不利的,厚度过薄时,元件的可靠性有时会降低,因此优选为5~500nm。更优选为10~300nm,特别优选为10~250nm。
本发明的液晶表示元件中使用的液晶组合物如上所述,其中,也可以含有用于控制液晶表示元件的电极间隙(也称为间隙)的间隔物。
液晶组合物的注入方法没有特别限定,例如可列举出如下方法。即,基板使用玻璃基板时,可列举出如下方法:准备形成有液晶取向膜的一对基板,将单侧的基板的4边除了一部分之外均涂布密封剂,其后,以液晶取向膜的面朝向内侧的方式粘贴于另一侧的基板,由此制作空单元。然后,从未涂布密封剂的部位减压注入液晶组合物,从而得到注入有液晶组合物的单元。进而,基板使用塑料基板、薄膜时,可列举出如下方法:准备形成有液晶取向膜的一对基板,在单侧的基板上利用ODF(液晶滴下式注入,One Drop Filling)法、喷墨法等滴加液晶组合物,其后粘贴另一侧的基板,从而得到注入有液晶组合物的单元。本发明的液晶表示元件中,由于液晶层与液晶取向膜的密合性高,因此,基板的4边上也可以不涂布密封剂。
液晶表示元件的间隙可以用前述间隔物等控制。该方法可列举出:如上所述地使液晶组合物中含有目标大小的间隔物的方法、使用具有目标大小的柱间隔物的基板的方法等。此外,基板使用塑料、膜基板且通过层压进行基板的贴合时,可以不含有间隔物地控制间隙。
液晶表示元件的间隙尺寸优选为1~100μm、更优选为2~50μm。特别优选为5~20μm。若间隙过小,则液晶表示元件的对比度降低,若间隙过大,则元件的驱动电压变高。
本发明的液晶表示元件通过照射紫外线而进行液晶组合物的固化,形成液晶与聚合性化合物的固化物复合体的液晶层来获得。该液晶组合物的固化通过对液晶组合物照射紫外线来进行。关于紫外线的光源,从不使用波长选择过滤器也不会产生照射光强度的损失,能够照射特定波长的紫外线,进而能够抑制由光源产生的热源的方面出发,优选使用紫外线发光二极管(也称为特定紫外线照射装置)。此外,从能够促进液晶组合物的固化的方面出发,光源优选配置在装置的上下。
特定紫外线照射装置的优选具体例如图1和图2所示。
图1表示特定紫外线照射装置之一(特定紫外线照射装置-1)的构成图。图1中,“2”表示发光部,“3”表示供电部。发光部”2”具备多个紫外线发光二极管作为光源且如下构成:这些紫外线发光二极管接受由供电部“3”藉由软线”6”供给的电源电力而发光,从而能够照射目标强度的紫外线。紫外线发光二极管均发出单波长的紫外线,发出对于制作液晶表示元件而言所需波长的紫外线。
另外,发光部“2”安装于图1未标示出的操纵器的前端,按照既定的程序或者在操作者的控制下,能够向工作空间内的任意位置自由地移动、停止。进而,能够自由地变更发光部“2”或紫外线发光二极管的指向角度,能够使紫外线对目标方向进行照射。因此,该特定紫外线照射装置-1适用于如下情况:需要使处理对象物即前述注入有液晶组合物的单元的仅一部分在狭窄范围内局部曝光的情况;对具有复杂形状、立体结构的处理对象物进行紫外线照射的情况等。
进而,特定紫外线照射装置-1如下构成:不断监测对于处理对象物即前述注入有液晶组合物的单元的紫外线的照射光强度、亮度和温度,同时进行控制以使它们维持在一定的范围内。具体而言,在发光部“2”的附近配置有用于测定自紫外线发光二极管照射的紫外线强度以及处理对象物的表面亮度和表面温度的传感器“4”,由该传感器“4”得到的测量值藉由软线“7”而不断地输入至控制装置“5”。该控制装置“5”内置有计算电路,接受来自传感器“4”的测量值,通过计算电路算出为了使对于处理对象物的紫外线的照射光强度、亮度和温度维持在一定范围内所需的紫外线发光二极管的输出功率条件(也称为供电值。),采取其与现行输出功率条件的差值,算出输出功率条件的校正值。该输出功率条件的校正值由控制装置“5”藉由传输路径“8”而被传达至供电部“3”。然后,供电部“3”接受所传达的校正值而变更输出功率条件。其结果,能够将紫外线的照射光强度、亮度和温度维持在一定的范围内。
予以说明,控制对象项目可以根据处理对象物即前述注入有液晶组合物的单元的种类、性质等来任意选择,也可以控制紫外线的照射光强度、亮度和温度中的全部,进而,还可以仅控制这些之中的一个或两个。另外,针对各控制对象项目的上限值、下限值,可根据处理对象物的种类、性质等来任意地选择。
另外,紫外线发光二极管的前端也可以设置聚焦透镜。此时,能够使紫外线照射光的光圈缩小,能够进行微小范围、例如1μm以下的紫外线照射。进而,能够自由地控制聚焦透镜时,可以在其性能范围内自由地变更紫外线的照射范围。
图2表示与上述不同的特定紫外线照射装置之一(特定紫外线照射装置-2)的结构图。如图2所示那样,特定紫外线照射装置-2具有隔着规定的间隔平行地配置成上下二部分的两个发光部“2a”和“2b”。各发光部“2a”和“2b”中,作为光源,多个(n×m个)紫外线发光二极管分别沿着水平方向排列配置成格子状(n行×m列)。予以说明,特定紫外线照射装置-2的各发光部“2a”和“2b”中,紫外线发光二极管排列配置成n行×m列的格子状,但紫外线发光二极管也可以配置成锯齿状、放射状或蜂窝状。另外,紫外线发光二极管的排列方向不一定需要为水平方向,也可以沿着平面方向即一个平面或和缓的曲面进行排列。具体而言,例如可以为沿垂直方向排列而成的结构。
另外,紫外线发光二极管与特定紫外线照射装置-1同样地均发出单波长的紫外线,发出对于制作液晶表示元件而言所需波长的紫外线。
此外,上部的发光部“2a”的紫外线发光二极管均朝下配置,接受由供电部“3”藉由电缆“9a”供给的电源电力而发光,从而能够向下照射目标强度的紫外线。另一方面,下部的发光部“2b”的紫外线发光二极管均朝上配置,接受由供电部“3”藉由电缆“9b”供给的电源电力而发光,从而向上照射目标强度的紫外线。像这样,特定紫外线照射装置-2能够对处理对象物即前述注入有液晶组合物的单元进行紫外线的面照射,且能够同时对处理对象物的上面侧和下面侧进行紫外线照射。
进而,特定紫外线照射装置-2如下构成:不断监测对于处理对象物即前述注入有液晶组合物的单元的紫外线的照射光强度、亮度和温度,同时进行控制以使它们维持在一定的范围内。具体而言,在发光部“2a”和“2b”的附近分别配置有用于测定自紫外线发光二极管照射的紫外线强度以及处理对象物的表面亮度和表面温度的传感器“4a”和“4b”,由该传感器“4a”和“4b”得到的测量值藉由电缆“10a”和“10b”而不断地输入至控制装置“5”。该控制装置“5”内置有计算电路,接受来自传感器“4a”和“4b”的测量值,通过计算电路算出为了使对于处理对象物的紫外线的照射光强度、亮度和温度维持在一定范围内所需的紫外线发光二极管的输出功率条件,采取其与现行输出功率条件的差值,算出输出功率条件的校正值。该输出功率条件的校正值由控制装置“5”藉由传输路径“8”而被传达至供电部“3”。然后,供电部“3”接受所传达的校正值而变更输出功率条件。其结果,能够将紫外线的照射光强度、亮度和温度维持在一定的范围内。
予以说明,该特定紫外线照射装置-2中,可以分别单独地调整发光部“2a”和“2b”中配置的所有紫外线发光二极管的输出功率(也称为供电量。)。另外,传感器“4a”和“4b”分别对应于发光部“2a”和“2b”中配置的一个个紫外线发光二极管,因此,能够分别单独地控制所有紫外线发光二极管的紫外线的照射光强度、亮度和温度。因此,能够消除所照射的紫外线的照射光强度、亮度和处理对象物即前述注入有液晶组合物的单元的表面温度的偏差,能够在处理对象物表面的所有区域整体均匀地进行紫外线照射。另外,根据处理对象物的种类、其制作工序,通过预先制作各自的适合控制条件(也称为简档。),在进行紫外线照射时应用它们,从而能够制作与处理对象物的特性、目的等相符的最佳的紫外线照射环境。
作为简档的具体例,可列举出:(1)将所有紫外线发光二极管的照射光强度设为100%;(2)将一半的紫外线发光二极管的照射光强度设为100%,并将剩余一半的紫外线发光二极管的照射光强度设为50%;(3)将整体的三分之一的紫外线发光二极管的照射光强度设为50%,将剩余的紫外线发光二极管的照射光强度设为25%等。
为了制作本发明的液晶表示元件,从可以控制所照射的紫外线的波长、照射光强度、亮度和温度的方面出发,优选使用前述特定紫外线照射装置-1或特定紫外线照射装置-2。特别优选使用特定紫外线照射装置-2。
使用特定紫外线照射装置-1或特定紫外线照射装置-2时的紫外线发光二极管的紫外线波长优选为200~500nm、更优选为250~450nm、特别优选为300~400nm。
紫外线发光二极管的照射光强度优选为0.1~150mW/cm2、更优选为0.1~100mW/cm2、特别优选为1~40mW/cm2。从液晶表示元件的光学特性以及液晶层与液晶取向膜的密合性的观点出发,最优选为1~20mW/cm2。紫外线的照射时间优选为1~600秒、更优选为5~300秒,从液晶表示元件的光学特性以及液晶层与液晶取向膜的密合性的观点出发,特别优选为5~120秒。
进而,照射紫外线时的处理对象物、即前述注入有液晶组合物的单元的表面温度优选为0~100℃、更优选为10~50℃。特别优选为15~30℃。
如上操作,通过使用特定紫外线照射装置进行制作且使用由下述液晶取向处理剂得到的液晶取向膜,能够得到光学特性良好、即未施加电压时的透明性与施加电压时的散射特性良好、进而液晶层与液晶取向膜的密合性高的液晶表示元件,所述液晶取向处理剂包含:含有液晶、聚合性化合物和特定化合物的液晶组合物;以及具有特定侧链结构的特定聚合物。
实施例
以下列举出实施例来更具体地说明本发明,但不限定于它们。以下使用的简称如下所示。
(特定化合物)
(液晶)
L1:MLC-6608(MERCK CORPORATION制)
(聚合性化合物)
(R4:苯基缩水甘油醚丙烯酸酯甲苯二异氰酸酯氨基甲酸酯预聚物)
(光引发剂)
(有机磷酸化合物)
X1:四苯基二丙二醇二磷酸酯
(特定侧链型二胺(1))
(特定侧链型二胺(2))
(第3种二胺)
(其它二胺)
(特定四羧酸成分)
<用于制作聚硅氧烷系聚合物的单体>
F1:下述F1所示的化合物
F2:十八烷基三乙氧基硅烷
F3:3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷
F4:3-脲丙基三乙氧基硅烷
F5:四乙氧基硅烷
<特定产生剂>
<特定密合性化合物>
<特定交联性化合物>
<溶剂>
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮
NEP:N-乙基-2-吡咯烷酮
γ-BL:γ-丁内酯
BCS:乙二醇单丁醚
PB:丙二醇单丁醚
PGME:丙二醇单甲醚
ECS:乙二醇单乙醚
EC:二乙二醇单乙醚
“聚酰亚胺系聚合物的分子量测定”
使用常温凝胶浸透色谱(GPC)装置(GPC-101)(昭和电工株式会社制)、柱(KD-803、KD-805)(Shodex公司制),如下操作来测定。
柱温:50℃
洗脱液:N,N’-二甲基甲酰胺(作为添加剂,溴化锂一水合物(LiBr·H2O)为30mmol/L(升)、磷酸·无水晶体(正磷酸)为30mmol/L、四氢呋喃(THF)为10ml/L)
流速:1.0ml/分钟
标准曲线制作用标准样品:TSK标准聚环氧乙烷(分子量:约为900000、150000、100000和30000)(东曹株式会社制)和聚乙二醇(分子量:约为12000、4000和1000)(PolymerLaboratories Ltd.制)。
“聚酰亚胺系聚合物的酰亚胺化率的测定”
将聚酰亚胺粉末20mg投入至NMR(核磁共振)样品管(NMR样品管规格、φ5(草野科学株式会社制)),添加氘代二甲基亚砜(DMSO-d6、0.05质量%TMS(四甲基硅烷)混合品)(0.53ml),施加超声波而使其完全溶解。将该溶液利用NMR测定机(JNW-ECA500)(JEOLDATUM公司制)测定500MHz的质子NMR。酰亚胺化率将源自酰亚胺化前后不发生变化的结构的质子作为基准质子来确定,使用该质子的峰积分值和9.5~10.0ppm附近出现的源自酰胺酸的NH基的质子峰积分值,利用下式来求出。
酰亚胺化率(%)=(1-α·x/y)×100
(x为源自酰胺酸的NH基的质子峰积分值、y为基准质子的峰积分值、α为聚酰胺酸(酰亚胺化率为0%)时的基准质子个数相对于酰胺酸的NH基的1个质子的比例。)
“聚酰亚胺系聚合物的合成”
<合成例1>
将E1(3.50g、17.8mmol)、A2(2.85g、7.22mmol)、B2(1.92g、5.42mmol)和C1(0.83g、5.46mmol)在PGME(27.3g)中混合,以40℃反应30小时,从而得到聚酰胺酸溶液(1)(树脂固体成分浓度(Rc:25质量%)。该聚酰胺酸的数均分子量(Mn)为11100、重均分子量(Mw)为46300。
<合成例2>
将E2(1.98g、7.91mmol)、A1(3.05g、8.01mmol)、B1(1.27g、4.81mmol)和C1(0.49g、3.22mmol)在NMP(16.7g)中混合,以50℃反应8小时后,添加E1(1.55g、7.90mmol)和NMP(8.33g),以40℃反应8小时,从而得到聚酰胺酸溶液(2)(Rc:25质量%)。该聚酰胺酸的Mn为21000、Mw为62700。
<合成例3>
向通过合成例2得到的聚酰胺酸溶液(2)(30.0g)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酰亚胺化催化剂而添加乙酸酐(3.90g)和吡啶(2.40g),以50℃反应4小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得到的沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,以60℃进行减压干燥,从而得到聚酰亚胺粉末(3)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为58%、Mn为18800、Mw为50100。
<合成例4>
将E2(1.02g、4.08mmol)、A2(2.28g、5.78mmol)、B2(1.76g、4.97mmol)和C2(1.18g、5.80mmol)在NMP(17.3g)中混合,以50℃反应8小时后,添加E1(2.40g、12.2mmol)和NMP(8.64g),以40℃反应8小时,从而得到聚酰胺酸溶液(Rc:25质量%)。
向所得聚酰胺酸溶液(30.0g)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酰亚胺化催化剂而添加乙酸酐(3.85g)和吡啶(2.45g),以50℃反应4小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得到的沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,以60℃进行减压干燥,从而得到聚酰亚胺粉末(4)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为60%、Mn为17200、Mw为48900。
<合成例5>
将E2(2.11g、8.43mmol)、A4(2.10g、4.26mmol)、B1(0.90g、3.41mmol)和C1(1.43g、9.40mmol)在NEP(16.4g)中混合,以50℃反应8小时后,添加E1(1.65g、8.41mmol)和NEP(8.18g),以40℃反应8小时,从而得到聚酰胺酸溶液(Rc:25质量%)。
向所得聚酰胺酸溶液(30.0g)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酰亚胺化催化剂而添加乙酸酐(3.85g)和吡啶(2.40g),以50℃反应2小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得到的沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,以60℃进行减压干燥,从而得到聚酰亚胺粉末(5)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为49%、Mn为16500、Mw为46300。
<合成例6>
将E3(3.55g、15.8mmol)、A2(2.85g、7.22mmol)、B1(0.85g、3.22mmol)、C2(0.82g、4.03mmol)和D1(0.17g、1.57mmol)在NMP(24.7g)中混合,以40℃反应12小时,从而得到聚酰胺酸溶液(Rc:25质量%)。
向所得聚酰胺酸溶液(30.0g)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酰亚胺化催化剂而添加乙酸酐(3.85g)和吡啶(2.40g),以50℃反应4.5小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得到的沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,以60℃进行减压干燥,从而得到聚酰亚胺粉末(6)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为64%、Mn为15600、Mw为46500。
<合成例7>
将E3(3.55g、15.8mmol)、A4(1.98g、4.02mmol)、B2(2.27g、6.40mmol)和C1(0.85g、5.59mmol)在NMP(26.0g)中混合,以40℃反应12小时,从而得到聚酰胺酸溶液(Rc:25质量%)。
向所得聚酰胺酸溶液(30.0g)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酰亚胺化催化剂而添加乙酸酐(3.90g)和吡啶(2.50g),以50℃反应2小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得到的沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,以60℃进行减压干燥,从而得到聚酰亚胺粉末(7)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为50%、Mn为18100、Mw为49900。
<合成例8>
将E4(2.22g、7.39mmol)、A3(2.27g、5.25mmol)、B1(0.40g、1.51mmol)、B2(1.06g、2.99mmol)和C1(0.80g、5.26mmol)在NMP(16.4g)中混合,以40℃反应12小时后,添加E1(1.45g、7.39mmol)和NMP(8.19g),以40℃反应8小时,从而得到聚酰胺酸溶液(Rc:25质量%)。
向所得聚酰胺酸溶液(30.0g)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酰亚胺化催化剂而添加乙酸酐(4.50g)和吡啶(3.10g),以50℃反应4小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得到的沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,以60℃进行减压干燥,从而得到聚酰亚胺粉末(8)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为71%、Mn为16500、Mw为44600。
<合成例9>
将E5(1.57g、7.40mmol)、A2(2.96g、7.50mmol)、B2(1.59g、4.49mmol)和C2(0.61g、3.00mmol)在PGME(16.4g)中混合,以50℃反应24小时后,添加E1(1.45g、7.39mmol)和PGME(8.18g),以40℃反应8小时,从而得到聚酰胺酸溶液(9)(Rc:25质量%)。该聚酰胺酸的Mn为10300、Mw为50100。
<合成例10>
将E2(1.98g、7.91mmol)、A5(3.02g、8.02mmol)、B1(1.27g、4.81mmol)和C1(0.49g、3.22mmol)在NMP(16.6g)中混合,以50℃反应8小时后,添加E1(1.55g、7.90mmol)和NMP(8.30g),以40℃反应8小时,从而得到聚酰胺酸溶液(Rc:25质量%)。
向所得聚酰胺酸溶液(30.0g)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酰亚胺化催化剂而添加乙酸酐(3.90g)和吡啶(2.40g),以50℃反应4小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得到的沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,以60℃进行减压干燥,从而得到聚酰亚胺粉末(10)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为59%、Mn为17200、Mw为49800。
<合成例11>
将E2(3.19g、12.7mmol)、C1(0.79g、5.19mmol)和D1(2.23g、20.6mmol)在NMP(17.4g)中混合,以50℃反应8小时后,添加E1(2.50g、12.7mmol)和NMP(8.71g),以40℃反应8小时,从而得到聚酰胺酸溶液(11)(Rc:25质量%)。该聚酰胺酸的Mn为24900、Mw为76600。
<合成例12>
向通过合成例11得到的聚酰胺酸溶液(11)(30.0g)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酰亚胺化催化剂而添加乙酸酐(3.90g)和吡啶(2.40g),以50℃反应4小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得到的沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,以60℃进行减压干燥,从而得到聚酰亚胺粉末(12)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为59%、Mn为22300、Mw为58600。
将通过合成例得到的聚酰亚胺系聚合物示于表12。
[表12]
*1:聚酰胺酸
“聚硅氧烷系聚合物的合成”
<合成例13>
在安装有温度计和回流管的200ml的四颈反应烧瓶中混合ECS(28.3g)、F1(4.10g)、F3(7.45g)和F5(32.5g),从而制备烷氧基硅烷单体的溶液。在25℃下耗费30分钟向该溶液中滴加预先混合ECS(14.2g)、水(10.8g)和作为催化剂的草酸(0.70g)而制备的溶液,进一步在25℃下搅拌30分钟。其后,使用油浴进行加热而回流30分钟后,添加预先制备的F4的含量为92质量%的甲醇溶液(1.20g)和ECS(0.90g)的混合溶液。进而回流30分钟后,自然冷却而得到聚硅氧烷溶液(1)(SiO2换算浓度(Sc):12质量%)。
<合成例14>
在安装有温度计和回流管的200ml的四颈反应烧瓶中混合EC(25.4g)、F1(8.20g)、F3(19.9g)和F5(20.0g),从而制备烷氧基硅烷单体的溶液。在25℃下耗费30分钟向该溶液中滴加预先混合EC(12.7g)、水(10.8g)和作为催化剂的草酸(1.10g)而制备的溶液,进而在25℃下搅拌30分钟。其后,使用油浴进行加热而回流30分钟后,添加预先制备的F4的含量为92质量%的甲醇溶液(1.20g)和EC(0.90g)的混合溶液。进而回流30分钟后,自然冷却而得到聚硅氧烷溶液(2)(Sc:12质量%)。
<合成例15>
在安装有温度计和回流管的200ml的四颈反应烧瓶中混合EC(29.2g)、F1(4.10g)和F5(38.8g),从而制备烷氧基硅烷单体的溶液。在25℃下耗费30分钟向该溶液中滴加预先混合EC(14.6g)、水(10.8g)和作为催化剂的草酸(0.50g)而制备的溶液,进而在25℃下搅拌30分钟。其后,使用油浴进行加热而回流30分钟后,添加预先制备的F4的含量为92质量%的甲醇溶液(1.20g)和EC(0.90g)的混合溶液。进而回流30分钟后,自然冷却而得到聚硅氧烷溶液(3)(Sc:12质量%)。
<合成例16>
在安装有温度计和回流管的200ml的四颈反应烧瓶中混合ECS(28.3g)、F2(4.07g)、F3(7.45g)和F5(32.5g),从而制备烷氧基硅烷单体的溶液。在25℃下耗费30分钟向该溶液中滴加预先混合ECS(14.2g)、水(10.8g)和作为催化剂的草酸(0.70g)而制备的溶液,进而在25℃下搅拌30分钟。其后,使用油浴进行加热而回流30分钟后,添加预先制备的F4的含量为92质量%的甲醇溶液(1.20g)和ECS(0.90g)的混合溶液。进而回流30分钟后,自然冷却而得到聚硅氧烷溶液(4)(Sc:12质量%)。
将通过各合成例得到的聚硅氧烷系聚合物示于表13。
[表13]
“液晶组合物的制备”
液晶组合物(1):将L1(2.40g)、R1(1.20g)、R2(1.20g)、S1(0.024g)和P1(0.012g)混合而得到。
液晶组合物(2):将L1(2.40g)、R1(1.20g)、R2(1.20g)、S1(0.168g)和P1(0.012g)混合而得到。
液晶组合物(3):将L1(2.40g)、R1(0.60g)、R2(0.60g)、R3(0.60g)、R4(0.60g)、S1(0.168g)和P1(0.012g)混合而得到。
液晶组合物(4):将L1(2.40g)、R1(0.60g)、R2(0.60g)、R3(0.60g)、R4(0.60g)、S2(0.048g)和P1(0.012g)混合而得到。
液晶组合物(5):将L1(2.40g)、R1(0.60g)、R2(0.60g)、R3(0.60g)、R4(0.60g)、S1(0.168g)、P1(0.012g)和X1(0.012g)混合而得到。
液晶组合物(6):将L1(2.40g)、R1(1.20g)、R2(1.20g)和P1(0.012g)混合而得到。
“液晶表示元件的制作(玻璃基板)”
将通过实施例4、12、13、18、19、22和比较例1、2、5、6、9、10得到的液晶取向处理剂用孔径为1μm的膜滤器进行加压过滤。将所得溶液旋涂在经用纯水和IPA(异丙醇)清洗的带ITO电极的玻璃基板(纵:100mm、横:100mm、厚度:0.7mm)的ITO面上,在加热板上以100℃加热处理5分钟,用热循环型清洁烘箱以210℃加热处理30分钟,从而得到带膜厚为100nm的液晶取向膜的ITO基板。准备2块该ITO基板,在其中一块基板的液晶取向膜面上涂布间隔物(粒径为6μm、触媒化成株式会社制)。其后,在该基板的涂布有间隔物的液晶取向膜面上,利用ODF(液晶滴下式注入)法滴加前述液晶组合物,接着,以朝向另一块基板的液晶取向膜面的方式进行贴合,从而得到处理前的液晶表示元件。
针对该处理前的液晶表示元件,使用图2所示的具备紫外线发光二极管作为光源的特定紫外线照射装置(也称为特定紫外线照射装置),照射紫外线。具体而言,紫外线发光二极管的光源波长为365nm,紫外线的强度为10mW/cm2,照射时间为60秒,进而将基板表面的温度控制为20℃。
此外,比较例5、9中,使用具备金属卤化物灯作为光源的紫外线照射装置,对处理前的液晶表示元件进行紫外线的照射。具体而言,以30mW/cm2的紫外线的强度、隔着能截去350nm以下波长的滤波器照射紫外线,将照射时间设为30秒。此时,未控制基板表面的温度,确认温度大约上升至50℃为止。
由此得到液晶表示元件(逆向型元件)(玻璃基板)。使用该液晶表示元件,进行液晶取向性的评价。关于液晶取向性,利用偏振光显微镜(ECLIPSE E600WPOL、尼康公司制)观察该元件,确认液晶是否垂直取向。实施例的液晶表示元件中,液晶垂直取向。另一方面,比较例1和2的液晶表示元件中,液晶未垂直取向。
“液晶表示元件的制作(塑料基板)”
将通过实施例1~3、5~11、14~17、20、21和比较例3、4、7、8得到的液晶取向处理剂用孔径为1μm的膜滤器进行加压过滤。将所得溶液用棒涂机涂布在经用纯水清洗的带ITO电极的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基板(纵:150mm、横:150mm、厚度:0.2mm)的ITO面上,在加热板上以100℃加热处理5分钟,用热循环型清洁烘箱以120℃加热处理2分钟,从而得到带膜厚为100nm的液晶取向膜的ITO基板。准备2块该ITO基板,在其中一块基板的液晶取向膜面上涂布间隔物(粒径为6μm、触媒化成株式会社制)。其后,在该基板的涂布有间隔物的液晶取向膜面上,利用ODF法滴加液晶组合物,接着,以朝向另一块基板的液晶取向膜面的方式进行贴合,从而得到处理前的液晶表示元件。
针对该处理前的液晶表示元件,使用图2所示的具备紫外线发光二极管作为光源的特定紫外线照射装置,照射紫外线。具体而言,紫外线发光二极管的光源波长为365nm,紫外线的强度为10mW/cm2,照射时间为60秒,进而将基板表面的温度控制为20℃。
此外,比较例7中,使用具备金属卤化物灯作为光源的紫外线照射装置,对上述处理前的液晶表示元件进行紫外线的照射。具体而言,以30mW/cm2的紫外线的强度、隔着能截去350nm以下波长的滤波器照射紫外线,将照射时间设为30秒。此时,未控制基板表面的温度,确认温度大约上升至50℃为止。
由此得到液晶表示元件(逆向型元件)(塑料基板)。
使用该液晶表示元件,进行液晶取向性的评价。关于液晶取向性,利用偏振光显微镜(ECLIPSE E600WPOL)(尼康公司制)观察该元件,确认液晶是否垂直取向。实施例的液晶表示元件中,液晶垂直取向。另一方面,比较例3、4的液晶表示元件中,液晶未垂直取向。
“光学特性(透明性和散射特性)的评价”
使用通过前述方法得到的液晶表示元件(玻璃基板、塑料基板),进行光学特性(透明性和散射特性)的评价。
未施加电压时的透明性评价通过在未施加电压的状态下测定液晶表示元件(玻璃基板和塑料基板)的透射率来进行。具体而言,测定装置为UV-3600(岛津制作所制),在温度为25℃、扫描波长为300~800nm的条件下进行测定。此时,在液晶表示元件(玻璃基板)的情况下,参照使用上述带ITO电极的玻璃基板,在液晶表示元件(塑料基板)的情况下,使用上述带ITO电极的PET基板。关于评价,以450nm波长的透射率作为基准,透射率越高,则视作透明性越优异。
此外,还进行了在温度为80℃、湿度为90%RH的恒温恒湿槽内保管36小时后的透射率评价。相对于刚刚制作液晶表示元件后的透射率(初始值),在恒温恒湿槽内保管后的透射率的降低比例越低,则视作该评价越优异。
进而,使用台式UV固化装置(HCT3B28HEX-1、SENTLIGHT公司制),照射以365nm换算为5J/cm2的紫外线后,进行透射率的评价。
进而,在实施例1~3、5~8、14~19和22中,除了上述标准试验之外,作为强调试验,还进行了在温度为80℃、湿度为90%RH的恒温恒湿槽内保管72小时后的透射率评价。应予说明,评价方法为与上述相同的条件。
施加电压时的散射特性的评价通过对液晶表示元件(玻璃基板)以交流驱动施加30V,目视观察液晶的取向状态来进行。液晶表示元件发生白浊、即能够得到散射特性时,视作该评价优异(表中的良好表示)。
此外,还进行了在温度为80℃、湿度为90%RH的恒温恒湿槽内保管36小时后的液晶取向状态的确认。
进而,使用台式UV固化装置(HCT3B28HEX-1、SENTLIGHT公司制),照射以365nm换算为5J/cm2的紫外线后,确认液晶的取向状态。
将刚刚制作液晶表示元件后(初始)、恒温恒湿槽内保管后(恒温恒湿)和紫外线照射后(紫外线)的透射率(%)、以及散射特性的结果示于表18~表20。
“液晶层与液晶取向膜的密合性的评价”
使用通过前述方法得到的液晶表示元件(玻璃基板、塑料基板),进行液晶层与液晶取向膜的密合性评价。
将液晶表示元件(玻璃基板、塑料基板)在温度为80℃、湿度为90%RH的恒温恒湿槽内保管36小时,确认液晶表示元件内有无气泡和元件的剥离。具体而言,元件内未观察到气泡且元件未发生剥离(液晶层与液晶取向膜发生剥离的状态)时,记作该评价优异(表中的良好表示)。
此外,对于液晶表示元件(玻璃基板、塑料基板),使用台式UV固化装置(HCT3B28HEX-1)(SENTLIGHT公司制),照射以365nm换算为5J/cm2的紫外线后,确认液晶表示元件内有无气泡和元件的剥离。
进而,在实施例1~3、5~8、14~19、22中,除了上述标准试验之外,作为强调试验,在温度为80℃、湿度为90%RH的恒温恒湿槽内保管72小时后,也进行了密合性评价。应予说明,评价方法是与上述相同的条件。
将在恒温恒湿槽内保管后(恒温恒湿)和紫外线照射后(紫外线)的液晶层与液晶取向膜的密合性的结果(密合性)示于表21~表23。
<实施例1>
向通过合成例1得到的聚酰胺酸溶液(1)(5.50g)中添加PGME(20.7g)和γ-BL(4.38g),以25℃搅拌4小时,从而得到液晶取向处理剂(1)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(1)和液晶组合物(2)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例2>
向通过合成例1得到的聚酰胺酸溶液(1)(5.50g)中添加N1(0.069g)、M1(0.207g)、K1(0.097g)、PGME(20.7g)和γ-BL(4.38g),在25℃下搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(2)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(2)和液晶组合物(2)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例3>
使用实施例2的液晶取向处理剂(2)和液晶组合物(3)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例4>
向通过合成例2得到的聚酰胺酸溶液(2)(5.50g)中添加NMP(11.9g)和BCS(13.1g),以25℃搅拌4小时,从而得到液晶取向处理剂(3)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(3)和液晶组合物(1)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例5>
向通过合成例3得到的聚酰亚胺粉末(3)(1.50g)中添加γ-BL(3.18g)和PGME(28.7g),以60℃搅拌24小时,从而得到液晶取向处理剂(4)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(4)和液晶组合物(1)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例6>
向通过合成例4得到的聚酰亚胺粉末(4)(1.50g)中添加γ-BL(6.37g)和PGME(25.5g),以60℃搅拌24小时,从而得到液晶取向处理剂(5)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(5)和液晶组合物(1)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例7>
使用实施例6的液晶取向处理剂(5)和液晶组合物(2)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例8>
使用实施例6的液晶取向处理剂(5)和液晶组合物(3)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例9>
向通过合成例4得到的聚酰亚胺粉末(4)(1.50g)中添加γ-BL(6.37g)和PGME(25.5g),以60℃搅拌24小时。其后,添加N1(0.105g)、M1(0.45g)和K1(0.075g),以25℃搅拌4小时,从而得到液晶取向处理剂(6)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(6)和液晶组合物(5)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例10>
向通过合成例5得到的聚酰亚胺粉末(5)(1.55g)中添加γ-BL(8.22g)和PGME(24.7g),以60℃搅拌24小时。其后,添加N1(0.047g)、M1(0.155g)和K1(0.078g),以25℃搅拌4小时,从而得到液晶取向处理剂(7)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(7)和液晶组合物(4)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例11>
向通过合成例6得到的聚酰亚胺粉末(6)(1.50g)中添加γ-BL(3.18g)和PGME(28.7g),以60℃搅拌24小时。其后,添加N1(0.075g)和K1(0.105g),以25℃搅拌4小时,从而得到液晶取向处理剂(8)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(8)和液晶组合物(3)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例12>
向通过合成例7得到的聚酰亚胺粉末(7)(1.50g)中添加γ-BL(12.7g)、BCS(9.55g)和PB(9.55g),以60℃搅拌24小时。其后,添加N1(0.105g)、M2(0.075g)和K1(0.075g),以25℃搅拌4小时,从而得到液晶取向处理剂(9)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(9)和液晶组合物(5)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例13>
向通过合成例8得到的聚酰亚胺粉末(8)(1.50g)中添加NEP(15.9g)、BCS(6.37g)和PB(9.55g),以60℃搅拌24小时。其后,添加N1(0.075g)和K1(0.045g),以25℃搅拌4小时,从而得到液晶取向处理剂(10)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(10)和液晶组合物(4)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例14>
向通过合成例9得到的聚酰胺酸溶液(9)(5.50g)中添加PGME(22.1g)和γ-BL(2.92g),以25℃搅拌4小时,从而得到液晶取向处理剂(11)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(11)和液晶组合物(2)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例15>
使用实施例14的液晶取向处理剂(11)和液晶组合物(3)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例16>
使用实施例14的液晶取向处理剂(11)和液晶组合物(5)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例17>
向通过合成例10得到的聚酰亚胺粉末(10)(1.50g)中添加γ-BL(3.18g)和γ-BL(28.7g),以60℃搅拌24小时,从而得到液晶取向处理剂(12)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(12)和液晶组合物(1)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例18>
向通过合成例13得到的聚硅氧烷溶液(1)(12.5g)中添加ECS(1.73g)、BCS(9.55g)和PB(9.55g),以25℃搅拌4小时,从而得到液晶取向处理剂(13)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(13)和液晶组合物(2)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例19>
使用实施例18的液晶取向处理剂(13)和液晶组合物(3)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例20>
向通过合成例14得到的聚硅氧烷溶液(2)(12.0g)中添加N1(0.072g)、M1(0.288g)、EC(0.14g)、PB(10.7g)和PGME(9.17g),以25℃搅拌4小时,从而得到液晶取向处理剂(14)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(14)和液晶组合物(5)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例21>
向通过合成例15得到的聚硅氧烷溶液(3)(12.0g)中添加EC(0.14g)、PB(10.7g)和PGME(9.17g),以25℃搅拌4小时,从而得到液晶取向处理剂(15)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(15)和液晶组合物(4)制作液晶表示元件并进行评价。
<实施例22>
向通过合成例16得到的聚硅氧烷溶液(4)(12.0g)中添加ECS(1.66g)、BCS(9.17g)和PB(9.17g),以25℃搅拌4小时,从而得到液晶取向处理剂(16)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(16)和液晶组合物(2)制作液晶表示元件并进行评价。
<比较例1>
向通过合成例11得到的聚酰胺酸溶液(11)(5.50g)中添加NMP(11.9g)和BCS(13.1g),以25℃搅拌4小时,从而得到液晶取向处理剂(17)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(17)和液晶组合物(1)制作液晶表示元件并进行评价。
<比较例2>
使用比较例1的液晶取向处理剂(17)和液晶组合物(6)制作液晶表示元件并进行评价。
<比较例3>
向通过合成例12得到的聚酰亚胺粉末(12)(1.50g)中添加γ-BL(3.18g)和PGME(28.7g),以60℃搅拌24小时,从而得到液晶取向处理剂(18)。该液晶取向处理剂观察不到浑浊、析出等异常,确认其是均匀的溶液。使用该液晶取向处理剂(18)和液晶组合物(1)制作液晶表示元件并进行评价。
<比较例4>
使用比较例3的液晶取向处理剂(18)和液晶组合物(6)制作液晶表示元件并进行评价。
<比较例5>
使用实施例4的液晶取向处理剂(3)和液晶组合物(1)制作液晶表示元件并进行评价。其中,紫外线照射装置使用了前述金属卤化物灯型紫外线照射装置。
<比较例6>
使用实施例4的液晶取向处理剂(3)和液晶组合物(6)制作液晶表示元件并进行评价。
<比较例7>
使用实施例5的液晶取向处理剂(4)和液晶组合物(1)制作液晶表示元件并进行评价。其中,紫外线照射装置使用了前述金属卤化物灯型紫外线照射装置。
<比较例8>
使用实施例5的液晶取向处理剂(4)和液晶组合物(6)制作液晶表示元件并进行评价。
<比较例9>
使用实施例18的液晶取向处理剂(13)和液晶组合物(2)制作液晶表示元件并进行评价。其中,紫外线照射装置使用了前述金属卤化物灯型紫外线照射装置。
<比较例10>
使用实施例18的液晶取向处理剂(13)和液晶组合物(6)制作液晶表示元件并进行评价。
[表14]
[表15]
[表16]
[表17]
*1:表示特定产生剂相对于全部聚合物100质量份的含量(质量份)。
*2:表示特定密合性化合物相对于全部聚合物100质量份的含量(质量份)。
*3:表示特定交联性化合物相对于全部聚合物100质量份的含量(质量份)。
[表18]
[表19]
[表20]
*1:液晶未垂直取向。*2:元件内的极少一部分部位观察到液晶取向性的紊乱。*3:元件内的数个部位观察到液晶取向性的紊乱(比*2中的部位多)。*4:元件内观察到液晶取向性的紊乱(比*3中的部位多)。
[表21]
[表22]
[表23]
*1:液晶未垂直取向,因此无法评价。*2:元件内观察到极少量的气泡。*3:元件内观察到少量的气泡(比*2多)。*4:元件内观察到大量气泡(比*3多)。
如上所述可知:与比较例相比,实施例的液晶表示元件的光学特性良好,即在初始、恒温恒湿槽内保管后以及紫外线照射后的未施加电压时的透明性良好,液晶层与液晶取向膜的密合性也高。液晶表示元件的基板使用塑料基板时,这些特性也良好。
尤其是,与使用了金属卤化物灯型紫外线照射装置的比较例相比,使用了特定紫外线照射装置的实施例中,液晶表示元件的未施加电压时的透明性高,在恒温恒湿槽内保管后和紫外线照射后的散射特性优异。具体而言,相同条件下的对比是实施例4与比较例5、实施例5与比较例7、以及实施例18与比较例9的对比。
液晶组合物中包含特定化合物的实施例与不含特定化合物的比较例相比,尤其呈现液晶表示元件的未施加电压时的透明性高的结果。具体而言,相同条件下的对比是实施例4与比较例6、实施例5与比较例8、以及实施例18与比较例10的对比。
使用了包含不含特定侧链结构(1)的聚合物的液晶取向处理剂而得到的比较例中,液晶未垂直取向。具体而言,是比较例1~4。
在液晶组合物中的特定化合物量多的情况下,与量少的情况相比,液晶表示元件的未施加电压时的透明性更高。具体而言,相同条件下的对比是实施例6与7的对比。
此外,液晶组合物中含有多官能硫醇化合物和氨基甲酸酯丙烯酸酯时,与不含多官能硫醇化合物和氨基甲酸酯丙烯酸酯的情况相比,呈现液晶表示元件中的液晶层与液晶取向膜的密合性进一步改善的结果。具体而言,是实施例7与实施例8、实施例14与实施例15、以及实施例18与实施例19的对比。
特定侧链结构之中,使用了具有式[2-1]结构的二胺时,与使用了具有式[2-2]结构的二胺的情况相比,液晶表示元件的未施加电压时的透明性变高,即使在强调试验中进行的长期在恒温恒湿槽内保管后,未施加电压时的透明性也变高。进而,在液晶层与液晶取向膜的密合性的评价中,使用了具有式[2-1]结构的二胺时,即使在强调试验中进行的长期在恒温恒湿槽内保管后,也呈现它们的密合性高的结果。具体而言,相同条件下的对比是实施例5与实施例17、以及实施例18与比较例22的对比。
进而,若使液晶取向处理剂中含有特定产生剂、特定密合性化合物和特定交联性化合物,与不含它们的情况相比,呈现液晶表示元件中的液晶层与液晶取向膜的密合性进一步改善的结果。具体而言,相同条件下的对比是实施例1与实施例2的对比。
产业上的可利用性
本发明的液晶表示元件(该元件)可适合地用于以表示作为目的的液晶显示器、以及用于控制透光和遮光的调光窗、光闸元件等。
该元件可适合地用于汽车、铁道和航空器等运输机器、运输机械中使用的液晶表示元件,具体而言,适合用于控制透光和遮光的调光窗、后视镜中使用的光闸元件等。尤其是,该元件在未施加电压时的透明性和施加电压时的散射特性良好,将该元件用于交通工具的玻璃窗时,夜间时的光获取效率高,还具有防止源自外部光的炫目的效果,进一步改善驾驶时的安全性、乘车时的舒适性。此外,用薄膜制作该元件并将其粘贴至交通工具的玻璃窗来使用时,与现有的逆向型元件相比,不会发生由液晶层与液晶取向膜的低密合性导致的不良、劣化,元件的可靠性变高。
进而,该元件也可以用于LCD、OLED等显示器装置的导光板、使用了这些显示器的透明显示器的背板。具体而言,用于透明显示器的背板时,例如将透明显示器与该元件一并在透明显示器上进行画面表示时,可利用该元件抑制光从其背面进入。该元件在透明显示器上进行画面表示时,呈现施加电压而得到的散射状态,能够使画面表示变得清晰,在结束画面表示后,呈现未施加电压的透明状态。
应予说明,将2014年11月7日申请的日本专利申请2014-227294号的说明书、权利要求书、附图和摘要的全部内容援引至此,作为本发明说明书的公开内容并入。
附图标记说明
1、2:特定紫外线照射装置 2:发光部 3:供电部 4:传感器 5:控制装置 6、7:软线8:传输路径 2a、2b:发光部 3:供电部 4a、4b:传感器 5:控制装置 8:传输路径 9a、9b:电缆 10a、10b:电缆
Claims (23)
1.一种液晶表示元件,其特征在于,在具备电极的一对基板之间具有液晶层,且至少一个基板具备用于使液晶垂直取向的液晶取向膜,所述液晶层是通过在一对基板之间配置包含液晶和聚合性化合物的液晶组合物,并利用紫外线照射装置以基板的表面温度为0~30℃的方式照射紫外线使其固化而成的,
紫外线照射装置是能够控制所照射的紫外线的照射光强度、波长和所述一对基板的表面温度的紫外线照射装置,
所述液晶组合物含有下述式[1]所示的化合物,所述液晶取向膜是由包含如下聚合物的液晶取向处理剂得到的液晶取向膜,所述聚合物具有下述式[2-1]或式[2-2]所示的侧链结构,
X1表示选自由下述式[1-a]~式[1-g]组成的组中的至少1种;X2表示选自由单键、-O-、-NH-、-N(CH3)-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-和-OCO-组成的组中的至少1种键合基团;X3表示单键或-(CH2)a-,其中,a为1~15的整数;X4表示选自由单键、-O-、-OCH2-、-COO-和-OCO-组成的组中的至少1种键合基团;X5表示苯环或环己烷环、或者具有类固醇骨架的碳数17~51的2价有机基团;X6表示选自由单键、-O-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-和-OCO-组成的组中的至少1种键合基团;X7表示苯环或环己烷环;所述X5、X7的环状基团上的任意氢原子任选被碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基、碳数1~3的含氟烷基、碳数1~3的含氟烷氧基或氟原子取代;p表示0~4的整数;X8表示选自由碳数1~18的烷基、碳数2~18的烯基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基和碳数1~18的含氟烷氧基组成的组中的至少1种,
XA表示氢原子或苯环;XB表示选自由苯环、环己烷环和杂环组成的组中的至少1种环状基团;XC表示选自由碳数1~18的烷基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基和碳数1~18的含氟烷氧基组成的组中的至少1种,
Y1表示选自由单键、-(CH2)a-、-O-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-和-OCO-组成的组中的至少1种键合基团,其中,a为1~15的整数;Y2表示单键或-(CH2)b-,其中,b为1~15的整数;Y3表示选自由单键、-(CH2)c-、-O-、-CH2O-、-COO-和-OCO-组成的组中的至少1种,其中,c为1~15的整数;Y4表示选自由苯环、环己烷环和杂环组成的组中的至少1种2价环状基团、或者具有类固醇骨架的碳数17~51的2价有机基团;Y5表示选自由苯环、环己烷环和杂环组成的组中的至少1种环状基团;所述Y4、Y5的环状基团上的任意氢原子任选被碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基、碳数1~3的含氟烷基、碳数1~3的含氟烷氧基或氟原子取代;n表示0~4的整数;Y6表示选自由碳数1~18的烷基、碳数2~18的烯基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基和碳数1~18的含氟烷氧基组成的组中的至少1种,
-Y7-Y8 [2-2]
Y7表示选自由单键、-O-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-和-OCO-组成的组中的至少1种键合基团;Y8表示碳数8~22的烷基或碳数6~18的含氟烷基。
2.根据权利要求1所述的液晶表示元件,其中,所述紫外线照射装置在发光部具备多个紫外线发光二极管,所述发光部以能够移动至工作空间内的任意位置的方式来构成,同时以能够自由地变更照射光的指向角度的方式来构成,用于测定自所述紫外线发光二极管照射的紫外线的照射光强度、处理对象物的表面亮度和处理对象物的表面温度的传感器配置于所述发光部的附近且如下构成:由该传感器的测量值算出为了使紫外线对处理对象物的照射强度、亮度和温度维持在一定范围内所需的紫外线发光二极管的输出功率条件,并向供电部输出;或者
所述紫外线照射装置具有一个或多个由多个紫外线发光二极管沿着平面方向排列配置而成的发光部,以能够对处理对象物进行面曝光的方式构成,用于测定自所述紫外线发光二极管照射的紫外线强度、处理对象物的表面亮度和处理对象物的表面温度的传感器配置于所述发光部的附近且如下构成:由该传感器的测量值算出为了使紫外线对处理对象物的照射强度、亮度和温度维持在一定范围内所需的紫外线发光二极管的输出功率条件,并向供电部输出。
3.根据权利要求2所述的液晶表示元件,其中,所述紫外线照射装置的照射光强度为1~40mW/cm2。
4.根据权利要求2或3所述的液晶表示元件,其中,使用所述紫外线照射装置照射紫外线时的处理对象物的表面温度为15~30℃。
5.根据权利要求2或3所述的液晶表示元件,其中,使用所述紫外线照射装置照射紫外线时的紫外线照射时间为5~120秒。
7.根据权利要求1或2所述的液晶表示元件,其中,所述液晶的相变温度为40~120℃、折射率各向异性(△n)为0.150~0.350、介电常数各向异性(△ε)为-1~-10。
8.根据权利要求1或2所述的液晶表示元件,其中,所述液晶组合物中包含的聚合性化合物包含:
多官能硫醇化合物;以及
氨基甲酸酯丙烯酸酯或氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯。
9.根据权利要求1或2所述的液晶表示元件,其中,所述液晶组合物包含有机磷酸化合物。
10.根据权利要求1或2所述的液晶表示元件,其中,所述液晶取向处理剂包含选自由丙烯酸类聚合物、甲基丙烯酸类聚合物、酚醛清漆树脂、聚羟基苯乙烯、聚酰亚胺前体、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、纤维素和聚硅氧烷组成的组中的至少1种聚合物。
11.根据权利要求1或2所述的液晶表示元件,其中,所述液晶取向处理剂包含通过含有如下二胺的二胺成分与四羧酸成分的反应而得到的聚酰亚胺前体或者将该聚酰亚胺前体进行酰亚胺化而成的聚酰亚胺,所述二胺具有前述式[2-1]或式[2-2]所示的侧链结构。
13.根据权利要求11所述的液晶表示元件,其中,所述二胺成分包含具有下述式[3]所示的侧链结构的二胺,
-W1-W2-W3-W4 [3]
W1表示选自由单键、-O-、-NH-、-N(CH3)-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-和-OCO-组成的组中的至少1种键合基团;W2表示单键、碳数1~18的亚烷基、或者具有选自由苯环、环己烷环和杂环组成的组中的至少1种环状基团的碳数6~24的有机基团,这些环状基团上的任意氢原子任选被碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基、碳数1~3的含氟烷基或碳数1~3的含氟烷氧基取代;W3表示选自由单键、-O-、-NH-、-N(CH3)-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-和-OCO-组成的组中的至少1种;W4表示选自由下述式[3-a]~式[3-g]所示的结构组成的组中的至少1种,
WA表示氢原子或苯环;WB表示选自由苯环、环己烷环和杂环组成的组中的至少1种环状基团;WC表示选自由碳数1~18的烷基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基和碳数1~18的含氟烷氧基组成的组中的至少1种。
16.根据权利要求1或2所述的液晶表示元件,其中,所述液晶取向处理剂包含使下述式[A1]所示的烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷、或者使该式[A1]所示的烷氧基硅烷与下述式[A2]和/或式[A3]所示的烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷,
(A1)mSi(A2)n(OA3)p [A1]
A1表示前述式[2-1]或式[2-2]所示的侧链结构;A2表示氢原子或碳数1~5的烷基;A3表示碳数1~5的烷基;m表示1或2的整数;n表示0~2的整数;p表示0~3的整数;其中,m+n+p为4,
(B1)mSi(B2)n(OB3)p [A2]
B1表示具有选自由乙烯基、环氧基、氨基、巯基、异氰酸酯基、甲基丙烯酰基、丙烯酰基、脲基和肉桂酰基组成的组中的至少1种且碳数为2~12的有机基团;B2表示氢原子或碳数1~5的烷基;B3表示碳数1~5的烷基;m表示1或2的整数;n表示0~2的整数;p表示0~3的整数;其中,m+n+p为4,
(D1)nSi(OD2)4-n [A3]
D1表示氢原子或碳数1~5的烷基;D2表示碳数1~5的烷基;n表示0~3的整数。
17.根据权利要求1或2所述的液晶表示元件,其中,所述液晶取向处理剂包含选自由光自由基产生剂、光酸产生剂和光碱产生剂组成的组中的至少1种产生剂。
19.根据权利要求1或2所述的液晶表示元件,其中,所述液晶取向处理剂包含具有选自由环氧基、异氰酸酯基、氧杂环丁烷基、环碳酸酯基、羟基、羟基烷基和碳数1~3的烷氧基烷基组成的组中的至少1种取代基的化合物。
21.根据权利要求1或2所述的液晶表示元件,其中,所述液晶取向处理剂含有选自由N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮和γ-丁内酯组成的组中的至少1种溶剂。
22.根据权利要求1或2所述的液晶表示元件,其中,液晶层的厚度为5~20μm。
23.根据权利要求1或2所述的液晶表示元件,其中,所述液晶表示元件的基板为玻璃基板或塑料基板。
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