CN113495379A - 液晶显示元件的制造方法及液晶显示元件 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示元件的制造方法及液晶显示元件。
背景技术
液晶显示元件以时钟、桌上计算器为代表而用于各种测定机器、汽车用面板、电子记事本、打印机、计算机、电视、时钟、广告显示板等中。作为液晶显示方式,作为其代表性者,可列举:使用了扭曲向列(Twisted Nematic,TN)型、超扭曲向列(Super TwistedNematic,STN)型、薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)的垂直取向型(垂直对准;VA(Vertical Alignment))或面内切换(in-plane switching,IPS)型等。这些液晶显示元件中使用的液晶组合物要求对于水分、空气、热、光等外在因素稳定,另外在以室温为中心的尽可能宽的温度范围内显示液晶相,粘性低,并且驱动电压低。进而,为了相对于各个液晶显示元件而使介电常数各向异性(Δε)或折射率各向异性(Δn)等为最适宜的值,液晶组合物包含数种至数十种化合物。
在VA型显示器中,使用Δε为负的液晶组合物,且广泛用于液晶电视(television,TV)等。其中,聚合物稳定取向(Polymer Sustained Alignment,PSA)模式是使溶解于液晶中的聚合性化合物(单体)聚合而对垂直取向的液晶分子赋予所期望的预倾角的模式,由于可获得视角的扩大或高速响应以及高透过率,因此成为当前TV的主流。另外,近年来,对液晶显示元件的进一步高速响应化进行了研究,作为所述技术,进行了使用包含具有烯基等烯基部分结构的液晶化合物(烯基系液晶化合物)的液晶组合物形成液晶层的尝试(例如,参照专利文献1及专利文献2)。
另外,近年来,在液晶元件的制造中,以提高生产效率为目的,要求聚合速度适度快的PSA液晶组合物。在使液晶组合物中的聚合性化合物聚合的步骤中,聚合性化合物的聚合速度非常重要。当聚合速度快时,在紫外线等的短照射时间内聚合性化合物的残留量变少,因此不易产生由紫外线等所引起的液晶组合物的劣化等。另外,也具有可以较少能量制造且可缩短制造时间等生产率提高的优点。另一方面,当聚合性化合物的聚合速度慢时,为了减少聚合性化合物的未反应残留量,需要延长紫外线等的照射时间。而且,在聚合步骤中长时间照射强紫外线等的情况下,会导致制造装置的大型化、制造效率的降低,同时会产生由紫外线等所引起的液晶组合物的劣化等。但是,若缩短紫外线等的照射时间,则聚合性化合物的残留量变多,因残存的聚合性化合物而会产生被称为不均或烧痕的显示不良。综上所述,期望可实现充分的聚合速度的聚合性液晶组合物。
作为用于改善聚合性化合物的聚合速度的方法(approach),如专利文献3的实施例所示那样,提出了使用下述式(A)那样的化合物,将使用的液晶材料的吸收波长向长波长侧伸长来改善聚合性化合物的聚合速度的方法。
[化1]
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2014-112192号公报
[专利文献2]日本专利特开2010-285499号公报
[专利文献3]日本专利特表2013-503952号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
如上所述,包含烯基系液晶化合物的液晶组合物对于液晶显示元件的高速响应化而言有用,但此种液晶组合物容易因从背光源放射的光或在液晶显示元件的制造过程中照射的紫外线等活性能量线而劣化,存在由液晶组合物的光劣化而产生的杂质导致液晶面板的电压保持率(Voltage Holding Ratio,VHR)降低的问题。
本发明是鉴于所述情况而完成,其课题在于提供一种具有优异特性的液晶显示元件的制造方法。更具体而言,本发明的课题在于制造实现高速响应及高VHR的PSA型或PSVA型液晶显示元件。
[解决问题的技术手段]
本发明人们进行了锐意研究,结果发现在烯基系聚合性液晶显示元件的制造方法中,通过照射具有特定照度比的紫外线可解决所述课题,从而完成了本申请发明。
即本发明提供一种具有以下特征的液晶显示元件的制造方法。
一种液晶显示元件的制造方法,具有:至少一者中具有取向膜的一对基板以隔着含有聚合性化合物的液晶组合物相向的方式来进行配置的步骤;
对所述液晶组合物照射紫外线来使所述聚合性化合物聚合的步骤,其中
作为所述紫外线,使用满足下述式(P-1)的紫外线至少一次来进行照射,
I365/I313>20···(P-1)
(所述式中,I365表示波长365nm下的照度(mW·cm2),
I313表示波长313nm下的照度(mW·cm2)。),
所述液晶组合物含有下述通式(I)、或下述通式(II)所表示的液晶化合物的一种或两种以上以及下述通式(P)所表示的聚合性化合物的一种或两种以上,
[化2]
(式中,R11及R12分别独立地表示碳原子数1~8的烷基,所述烷基中的一个或非邻接的两个以上的-CH2-可分别独立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,R11及R12中的至少一者表示碳原子数2~8的烯基,所述烯基中的一个或两个以上的-CH2-只要氧原子不相邻,则也可进而被取代为氧原子,
n11及n12表示0、1、2或3,n11+n12表示1、2或3,
A11及A12分别独立地表示选自由
(a)1,4-亚环己基(此基中存在的一个-CH2-或未邻接的两个以上的-CH2-可被取代为-O-。)及
(b)1,4-亚苯基(此基中存在的一个-CH=或未邻接的两个以上的-CH=可被取代为-N=。)
所组成的群组中的基,所述基(a)及基(b)中的氢原子可分别独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
Z11及Z12分别独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,
在存在多个A11和/或A12的情况下,它们可相同也可不同,在存在多个Z11和/或Z12的情况下,它们可相同也可不同。),
[化3]
(式中,R21及R22分别独立地表示碳原子数1~8的烷基,所述烷基中的一个或非邻接的两个以上的-CH2-可分别独立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,R21及R22中的至少一者表示碳原子数2~8的烯基,所述烯基中的一个或两个以上的-CH2-只要氧原子不相邻,则也可进而被取代为氧原子,
A21、A22及A23分别独立地表示选自由
(a)1,4-亚环己基(此基中存在的一个-CH2-或未邻接的两个以上的-CH2-可被取代为-O-。)及
(b)1,4-亚苯基(此基中存在的一个-CH=或未邻接的两个以上的-CH=可被取代为-N=。)
所组成的群组中的基,所述基(a)及基(b)中的氢原子可分别独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
Z21及Z22分别独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,
n21表示0、1、2或3,
在A22、Z22分别存在多个的情况下,它们可相同也可不同,但所述式(I)所表示的化合物除外。)
[化4]
(所述式中,Pp1及Pp2分别独立地表示聚合性基,
Spp1及Spp2分别独立地表示间隔基或单键,
Zp1及Zp2分别独立地表示单键、-O-、-S-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-OCH2CH2O-、-CO-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-(C=O)-O-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或-C≡C-(式中,RZP1分别独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,在分子内存在多个RZP1的情况下,它们可相同也可不同。),
Ap1、Ap2及Ap3分别独立地表示选自由
(ap)1,4-亚环己基(所述基中存在的一个或两个以上的-CH2-只要氧原子不相邻,则可被-O-取代。)
(bp)1,4-亚苯基(所述基中存在的一个或两个以上的-CH=可被-N=取代。)及
(cp)萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基(所述基中存在的一个或两个以上的-CH=可被-N=取代。)
所组成的群组中的基,所述基(ap)、基(bp)及基(cp)中存在的一个或两个以上的氢原子可分别独立地被卤素原子、氰基、可被取代为氟原子的碳原子数1~18的烷基或-Spp2-Pp2取代,所述烷基中的一个或不邻接的两个以上的-CH2-可分别独立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代以免氧原子直接邻接,
另外,在mp1为0且Ap1为基(cp)所表示的基的情况下,Ap3可为单键,
mp1表示0、1、2或3,
在分子内存在多个Zp1、Ap2、Spp2和/或Pp2的情况下,它们可相同也可不同。)。
一种液晶显示元件,通过所述液晶显示元件的制造方法來制造。
[发明的效果]
根据本发明,在使用了具有特定组成的聚合性液晶组合物的液晶显示元件的制造中,以规定的照度比使用在波长313nm及波长365nm处具有峰值的紫外线,由此可以高生产性制造不均或烧痕等显示不良得到减少而显示良好的显示品质、并且达成了高速响应及高可靠性的液晶显示元件。
附图说明
图1是示意性地表示液晶显示元件的一实施方式的分解立体图
图2是将图1中的I线所包围的区域放大的平面图。
[符号的说明]
AM:有源矩阵基板(基板)
CF:彩色滤光片基板(基板)
1:液晶显示元件
2:第一基板
3:第二基板
4:液晶层
5:像素电极层(电极层)(电极)
6:共通电极层(电极层)(电极)
7:第一偏光板
8:第二偏光板
9:彩色滤光片
11:栅极总线
12:数据总线
13:像素电极
14:Cs电极
15:源极电极
16:漏极电极
17:接触孔
S:相隔距离
具体实施方式
以下,针对本发明的液晶显示元件的制造方法,基于适宜的实施方式进行详细说明。首先,针对通过本发明的液晶显示元件的制造方法而制造的液晶显示元件进行说明。
图1是示意性地表示液晶显示元件的一实施方式的分解立体图,图2是将图1中的I线所包围的区域扩大的平面图。
此外,在图1及图2中,为了方便,存在将各部分的尺寸及它们的比率进行夸张显示,而与实际不符的情况。另外,以下所示的材料、尺寸等为一例,本发明并不限定于这些,能够在不改变其主旨的范围内进行适当变更。
图1中所示的液晶显示元件1包括相向配置的有源矩阵基板AM与彩色滤光片基板CF、以及被夹持在有源矩阵基板AM与彩色滤光片基板CF之间的液晶层4。
有源矩阵基板AM具有第一基板2、设于第一基板2的液晶层4侧的面上的像素电极层5、及设于第一基板2的与液晶层4相反侧的面上的第一偏光板7。
另一方面,彩色滤光片基板CF具有第二基板3、设于第二基板3的液晶层4侧的共通电极层6、设于第二基板3的与液晶层4相反侧的面上的第二偏光板8、及设于第二基板3与共通电极层6之间的彩色滤光片9。
液晶层4为使用了负的介电常数各向异性的垂直取向型,在液晶层4中,在不对电极层5、电极层6间施加电压的状态下,液晶分子相对于基板AM、基板CF几乎垂直地取向。
即,本实施方式的液晶显示元件1具有依次层叠有第一偏光板7、第一基板2、像素电极层5、液晶层4、共通电极层6、彩色滤光片9、第二基板3、及第二偏光板8的结构。
第一基板2及第二基板3分别由例如玻璃材料、或如塑料材料那样具有柔软性(可挠性)的材料形成。
关于第一基板2及第二基板3,既可以是两者具有透光性,也可以是仅一者具有透光性。在为后者的情况下,另一基板可包含例如如金属材料、硅材料那样的不透明的材料。
像素电极层5如图2所示,具有用于供给扫描信号的多个栅极总线11、用于供给显示信号的多个数据总线12、及多个像素电极13。此外,图2中示出了一对栅极总线11、11及一对数据总线12、12。
多个栅极总线11与多个数据总线12相互交叉地呈矩阵状配置,由它们所包围的区域形成了液晶显示元件1的单位像素。各单位像素内形成有一个像素电极13。此外,各像素也可包含多个子像素。
像素电极13具有包括相互正交地呈十字形状的两个主干部、及从各主干部分支并且相对于各主干部以约45°的角度倾斜的多个分支部的结构(所谓鱼骨结构)。换言之,像素电极13也可理解为具有包括形成于分支部彼此之间的狭缝的结构的电极。
根据所述结构的像素电极13,液晶分子在分支部相对于主干部倾斜的4个方向上一致地倾斜取向。因此,在一个像素内形成一分为四的域(domain),从而可拓宽液晶显示元件1的视角。
各分支部的宽度优选为1μm~5μm左右,更优选为2μm~4μm左右。另外,相邻分支部的相隔距离S优选为1μm~5μm左右,更优选为2μm~4μm左右。通过此种结构,可使液晶分子更切实地沿规定的方向倾斜取向。
在一对栅极总线11、11之间,与栅极总线11几乎平行地设置有Cs电极14。另外,在栅极总线11与数据总线12相互交叉的交叉部附近设置有包含源极电极15及漏极电极16的薄膜晶体管。在漏极电极16设置有接触孔17。
栅极总线11及数据总线12分别优选为由例如Al、Cu、Au、Ag、Cr、Ta、Ti、Mo、W、Ni或含有它们的合金来形成,更优选为由Mo、Al或含有它们的合金来形成。
像素电极13例如为了提高光的透过率而包括透明电极。透明电极是通过对如ZnO、InGaZnO、SiGe、GaAs、氧化铟锌(Indium Zinc Oxide,IZO)、氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)、SnO、TiO、AZTO(AlZnSnO)那样的化合物进行溅射等来形成。
透明电极的平均厚度优选为10nm~200nm左右。另外,为了降低电阻,也可通过对非晶的ITO膜进行煅烧,制成多晶的ITO膜来形成透明电极。
另一方面,共通电极层6例如具有并设的多个条纹状的共通电极(透明电极)。此共通电极也可与像素电极13同样地形成。
彩色滤光片9例如可通过颜料分散法、印刷法、电沉积法或染色法等来制作。
在颜料分散法中,在将彩色滤光片用的硬化性着色组合物以成为规定的图案的方式供给至第二基板3上后,进行加热或光照射,由此使其硬化。通过针对红、绿、蓝这三种颜色进行所述操作,可获得彩色滤光片9。
此外,彩色滤光片9也可配置于第一基板2侧。
另外,就防止漏光的观点而言,液晶显示元件1也可设置黑色矩阵(未图示)。此黑色矩阵优选为形成于与薄膜晶体管对应的部分。
此外,黑色矩阵可与彩色滤光片9一起配置于第二基板3侧,可与彩色滤光片9一起配置于第一基板2侧,也可将黑色矩阵配置于第一基板2侧而将彩色滤光片9配置于第二基板3侧。另外,黑色矩阵也可包括使彩色滤光片9的各颜色重合,降低透过率的部分。
有源矩阵基板AM与彩色滤光片基板CF在它们的周缘区域,通过包含环氧系热硬化性组合物或丙烯酸系紫外线(ultraviolet,UV)硬化性组合物等的密封材(封止材)而互相贴合。
此外,也可在有源矩阵基板AM与彩色滤光片基板CF之间配置保持它们的相隔距离的间隔件。作为间隔件,例如可列举如玻璃粒子、塑料粒子、氧化铝粒子那样的粒状间隔件、通过光刻法形成的树脂制的间隔柱等。
有源矩阵基板AM与彩色滤光片基板CF的平均相隔距离(即,液晶层4的平均厚度)优选为1μm~100μm左右。
第一偏光板7及第二偏光板8可设计为通过调整它们的透过轴的位置关系,视角或对比度(contrast)变良好。具体而言,第一偏光板7及第二偏光板8优选为以相互正交的方式配置,以使它们的透过轴以常黑模式进行运行。特别是优选为第一偏光板7及第二偏光板8中的任一者以其透过轴与施加电压时的液晶分子的取向方向几乎成45°的方式配置。
另外,在使用第一偏光板7及第二偏光板8的情况下,优选为以使对比度成为最大的方式调整液晶层4的折射率各向异性(Δn)与液晶层4的平均厚度的积。进而,液晶显示元件1也可包括用于拓展视角的相位差膜。
此外,在液晶显示元件1中,在有源矩阵基板AM及彩色滤光片基板CF中的至少一基板的液晶层4侧,以接触液晶层4的方式设置聚酰亚胺取向膜等取向膜。在本发明中,可以是两基板具有取向膜,也可以是仅其中一基板具有取向膜。
(液晶显示元件的制造方法)
本发明的液晶显示元件的制造方法具有:至少一者中具有取向膜的一对基板以隔着含有聚合性化合物的液晶组合物相向的方式来进行配置的步骤;对所述液晶组合物照射紫外线来使所述聚合性化合物聚合的步骤。
接下来,针对此种液晶显示元件1的制造方法,基于优选的实施方式进行详细叙述。
本实施方式的液晶显示元件的制造方法具有:准备步骤[1],准备基板AM、基板CF及液晶组合物;组装步骤[2],组装各部分;液晶层形成步骤[3],在对液晶组合物施加有电压的状态下,通过紫外线的照射使聚合性单体聚合而形成液晶层4;以及单体消耗步骤[4],不对液晶层4施加电压而对液晶层4照射紫外线,由此使残存的聚合性单体聚合而消耗。
只要可充分获得作为液晶显示元件1的性能,则也可省略液晶层形成步骤[3]及单体消耗步骤[4]中的任一者、特别是单体消耗步骤[4]。
[1]准备步骤
首先,准备有源矩阵基板AM、彩色滤光片基板CF、及含有液晶分子及至少一种聚合性单体的液晶组合物。
[2]组装步骤
接下来,沿着有源矩阵基板AM及彩色滤光片基板CF中的至少一者的缘部,使用点胶机(dispenser)将密封材描绘成闭环堤坝状。
其后,将规定量的液晶组合物滴加至密封材的内侧后,以在减压下接触液晶组合物的方式,使有源矩阵基板AM与彩色滤光片基板CF相向配置。即,将一对基板AM、CF配置为:隔着液晶组合物,电极层5、电极层6(电极)彼此相向。
在此种滴加注入(One Drop Fill,ODF)法中,需要根据液晶显示元件1的尺寸滴加最适宜的注入量。后述液晶组合物例如对滴加时产生的滴加装置内的急剧的压力变化或冲击的影响少,能够长时间稳定地持续滴加。因此,可将液晶显示元件1的良率维持得高。
特别是,智能手机中多使用的小型的液晶显示元件中,液晶组合物的最适宜的注入量少,因此将其偏差量控制在一定范围内本身是困难的。然而,通过使用所述那样的液晶组合物,在小型的液晶显示元件中也可正确地滴加稳定且最适宜的注入量。
其后,通过紫外线(活性能量线)照射及加热,使密封材硬化。此外,根据密封材的种类,也可仅利用紫外线照射及加热中的任一者进行密封材的硬化。
[3]液晶层形成步骤(第一紫外线照射步骤)
接下来,对液晶组合物一面施加电压一面照射紫外线。由此,在液晶组合物与电极层5、电极层6的界面(在具有取向膜的基板的电极5、电极6中,与设于电极层5和/或电极层6的表面的取向膜的界面)处形成包含聚合性单体的聚合物的聚合物层。通过聚合物层的生成,液晶分子垂直取向,或者进而对液晶分子赋予预倾角。
电压既可施加至像素电极13与共通电极(相向电极)之间,也可施加至Cs电极14与共通电极之间。
本步骤[3]中施加至液晶组合物的电压优选为3V以上,更优选为5V~15V左右。若将此种值的电压施加至液晶组合物,则可对液晶分子赋予充分的预倾角。此外,即使将超过所述上限值的电压施加至液晶组合物,也无法期待效果的进一步增大。
在本步骤[3]中照射的紫外线、及在存在下一步骤[4]的情况下在下一步骤[4]中照射的紫外线中的至少任一者在波长313nm及波长365nm处具有峰值,且满足下述式(P-1)。
I365/I313>20···(P-1)
(所述式中,I365表示波长365nm下的照度(mW·cm2),
I313表示波长313nm下的照度(mW·cm2)。)
就提高液晶显示元件1的VHR的观点而言,优选为花费时间将相对长波长的365nm的波长的紫外线照射至液晶组合物,使聚合性单体以适度的聚合速度聚合。特别是在以高速响应化为目的而使用烯基系液晶组合物的情况下,强烈要求改善容易降低的VHR。因此,本发明人们反复进行积极研究,发现在波长313nm的峰值与波长365nm的峰值之间存在适当的强度比,从而完成了本发明。
就所述观点而言,在以聚合性化合物的聚合为主而进行的本步骤[3]中,优选为使用满足所述式(P-1)的紫外线。
在满足所述式(P-1)的紫外线中,若I365/I313为20以下,则313nm的波长的紫外线的量过多,在液晶分子中发生变质或劣化,液晶显示元件1的VHR降低。
I365/I313只要超过20即可,但优选为25以上,特别优选为30以上。通过使I365/I313为所述范围内的比率,可在防止液晶分子的变质或劣化的同时,高效率地制造具有高VHR、且显示不良得到减少的液晶显示元件。此外,I365/I313的上限值并无特别限定,可以是10000以上,也可以是无限大。
具体而言,峰值强度I365优选为2.5mW/cm2~105mW/cm2左右,更优选为3.5mW/cm2~95mW/cm2左右。为了减少残存的聚合性单体的量,制造具有高电压保持率的液晶显示元件1,I365优选为2.5mW/cm2~20mW/cm2。另外,为了良好地赋予预倾角,I365优选为3.5mW/cm2~95mW/cm2。
另一方面,峰值强度I313优选为不足10mW/cm2,优选为0mW/cm2~10mW/cm2左右,更优选为0mW/cm2~5mW/cm2左右。由此,可进一步提高所述效果。
此外,就更切实地防止液晶分子的变质或劣化的观点而言,优选为紫外线在不足313nm的区域的波长(特别是短波紫外线(UVC)区域的波长)中不具有峰值,或者即使有峰值,其强度也极小。
可根据与液晶层4的温度的关系来规定本步骤[3]中紫外线的照射时间。即,在本步骤[3]中,优选为进行紫外线的照射直至液晶层4的温度上升0.1℃~5℃,更优选为进行至上升0.5℃~5℃,进而优选为进行至上升1℃~5℃。所述范围内的液晶层4的温度上升表示聚合性单体充分地进行了聚合。
具体的照射时间也依存于使用的紫外线的种类,优选为10秒~7200秒左右,更优选为20秒~3600秒左右。为了减少残存的聚合性单体的量,制造具有高电压保持率的液晶显示元件1,优选为600秒~7200秒左右。另外,为了良好地赋予预倾角,优选为10秒~1200秒左右,更优选为30秒~600秒左右。此外,紫外线的照射时间可设定为与电压的施加时间一致,也可设定为比电压的施加时间短。
通过所述照射条件照射的313nm的波长的紫外线的照射量优选为0mJ/cm2~50J/cm2,更优选为0mJ/cm2~20J/cm2。为了良好地赋予预倾角,优选为0mJ/cm2~10J/cm2,更优选为0mJ/cm2~3J/cm2。为了减少残存的聚合性单体的量,制造具有高电压保持率的液晶显示元件1,优选为0mJ/cm2~10J/cm2。
另外,365nm的波长的紫外线的照射量优选为10mJ/cm2~500J/cm2,更优选为100mJ/cm2~200J/cm2。所述照射量可根据目标特性适当调整。另外,在照射紫外线时,也可使强度变化。
此外,在如本实施方式那样,以接触液晶组合物的方式使两个基板相向的状态下进行聚合的情况下,至少位于照射面侧的基板需要对紫外线具有适当的透过性。
另外,施加的电压可为直流及交流中的任一者,优选为交流。若利用交流来施加电压,则容易获得液晶分子的取向状态良好的液晶层4。
施加的交流的频率优选为10Hz~10kHz左右,更优选为60Hz~10kHz左右。
照射紫外线时的温度优选为保持液晶组合物的液晶状态的温度范围内。具体的温度优选为10℃~50℃左右,更优选为15℃~45℃左右。若在所述温度范围内,则在液晶组合物中,聚合性单体一面适度地扩散一面进行聚合,因此聚合良好地进行且聚合后的预倾角形成变良好。
作为产生紫外线的灯,可使用金属卤化物灯、高压水银灯、超高压水银灯、荧光管等。
另外,照射的紫外线也可视需要截止(cut)规定的波长来使用。对于波长的截止可使用截止滤波器。例如,通过截止包含波长313nm的波长区域的紫外线,也可获得满足I365/I313>20的紫外线。通过几乎完全截止包含波长313nm的波长区域的紫外线,而成为I313=0,在所述情况下,I365/I313变为无限大。
此外,赋予至液晶分子的预倾角优选为85°~89.5°左右,更优选为87.5°~89°左右。通过将液晶分子的预倾角调整为所述范围,可在充分提高液晶显示元件1的响应速度的同时防止对比度的下降。
[4]单体消耗步骤(第二紫外线照射步骤)
接下来,不对液晶组合物施加电压,而对液晶层4照射紫外线。由此,使液晶层4中残存的聚合性单体聚合而进行消耗。
在本步骤[4]中照射的紫外线可与第一紫外线照射步骤相同也可不同。另外,本发明在所述步骤[3]中以本申请发明的强度比进行紫外线照射的情况下,并不妨碍在本步骤[4]中照射波长313nm的峰值强度、波长365nm的峰值强度及它们的强度比为本申请发明的范围外的紫外线。
其中,优选为即使在使用与第一紫外线照射步骤不同的紫外线的情况下,也与第一紫外线照射步骤同样地照射在波长313nm及波长365nm处具有峰值的紫外线。关于与第一紫外线照射步骤不同的紫外线,I365/I313优选为20以上,更优选为25以上,进而优选为30以上。通过设为所述范围,可防止液晶分子的变质或劣化。其结果,可防止或抑制液晶显示元件1的显示不良(烧痕)的发生。
具体而言,I365优选为0.05mW/cm2~50mW/cm2左右,更优选为0.05mW/cm2~30mW/cm2左右。为了减少残存的聚合性单体的量,制造具有高电压保持率的液晶显示元件1,I365优选为1mW/cm2~20mW/cm2。另一方面,I313优选为0mW/cm2~10mW/cm2左右,更优选为0mW/cm2~5mW/cm2左右。由此,可进一步提高所述效果。
此外,就更切实地防止液晶分子的变质或劣化的观点而言,优选为紫外线在不足313nm的区域的波长(特别是UVC区域的波长)中不具有峰值,或者即使有峰值,其强度也极小。
本步骤[4]中紫外线的照射时间也可根据与液晶层4的温度的关系来规定。即,在本步骤[4]中,优选为进行紫外线的照射直至液晶层4的温度上升1℃~20℃,更优选为进行至上升2℃~15℃,进而优选为进行至上升3℃~10℃。所述范围内的液晶层4的温度上升表示残存的聚合性单体被充分地进行了消耗。
紫外线的具体的照射时间也依存于使用的紫外线的种类,优选为1分钟~150分钟左右,更优选为30分钟~120分钟左右。
照射紫外线时的温度优选为保持液晶组合物的液晶状态的温度范围内。具体的温度优选为10℃~50℃左右,更优选为15℃~45℃左右。若在所述温度范围内,则在液晶组合物中,聚合性单体一面适度地扩散一面进行聚合,因此聚合良好地进行,从而可充分地消耗残存的聚合性单体。
作为产生紫外线的灯,可使用金属卤化物灯、高压水银灯、超高压水银灯、荧光管等。
另外,照射的紫外线也可视需要截止规定的波长来使用。对于波长的截止可使用截止滤波器。例如,通过截止包含波长313nm的波长区域的紫外线,也可获得满足I365/I313>20的紫外线。通过几乎完全截止包含波长313nm的波长区域的紫外线,而成为I313=0,在所述情况下,I365/I313变为无限大。
经过以上那样的步骤,可获得液晶显示元件1。
此外,在[2]组装步骤中,也可代替滴加注入(ODF)法,而使用真空注入法。例如,在真空注入法中,首先,沿着有源矩阵基板AM及彩色滤光片基板CF中的至少一者的缘部,以保留注入口的方式将密封材网版印刷。其后,将两个基板AM、CF贴合,通过加热及紫外线照射中的至少一者使密封材硬化。接下来,将液晶组合物在真空下经由注入口注入至由两个基板AM、CF之间的密封材划分出的空间内,之后将注入口封止。其后,转移至[3]液晶层形成步骤及[4]单体消耗步骤。
另外,在其他构成例中,也可将液晶层形成步骤中波长313nm的峰值与波长365nm的峰值的强度比设为所述单体消耗步骤中的关系,另一方面,将单体消耗步骤中波长313nm的峰值与波长365nm的峰值的强度比设为所述液晶层形成步骤中的关系。在所述情况下,以可对所获得的液晶显示元件1赋予目标电压保持率或预倾角的方式,设定各峰值的具体的强度的值或紫外线的照射时间。在所述结构中,也可获得与所述同样的作用/效果。
也可除了所述[3]及[4]的步骤以外,进而在追加的步骤中照射波长313nm的峰值强度、波长365nm的峰值强度及它们的强度比为本申请发明的范围外的紫外线。
[液晶组合物]
在本发明的制造方法中,液晶组合物含有聚合性化合物。更具体而言,本发明中使用的液晶组合物含有通式(I)或通式(II)所表示的化合物的一种或两种以上以及通式(P)所表示的聚合性化合物的一种或两种以上。
(式(I)所表示的液晶化合物)
通式(I)所表示的化合物如下所述,且相当于在介电上具有负的各向异性的化合物。“在介电上具有负的各向异性的化合物”是指Δε的符号为负且其绝对值表现出大于2的值的化合物。此外,化合物的Δε是根据向25℃下在介电上几乎为中性的组合物中添加所述化合物而成的组合物的介电常数各向异性的测定值外推出的值。
通式(I)所表示的化合物的特征在于末端具有至少一个烯基,通过使用所述化合物,可降低液晶组合物整体的粘度,结果可提高液晶显示元件的响应速度。
[化5]
(式中,R11及R12分别独立地表示碳原子数1~8的烷基,所述烷基中的一个或非邻接的两个以上的-CH2-可分别独立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,R11及R12中的至少一者表示碳原子数2~8的烯基,所述烯基中的一个或两个以上的-CH2-只要氧原子不相邻,则也可进而被取代为氧原子,
n11及n12表示0、1、2或3,n11+n12表示1、2或3,
A11及A12分别独立地表示选自由
(a)1,4-亚环己基(此基中存在的一个-CH2-或未邻接的两个以上的-CH2-可被取代为-O-。)及
(b)1,4-亚苯基(此基中存在的一个-CH=或未邻接的两个以上的-CH=可被取代为-N=。)
所组成的群组中的基,所述基(a)及基(b)中的氢原子可分别独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
Z11及Z12分别独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,
在存在多个A11和/或A12的情况下,它们可相同也可不同,在存在多个Z11和/或Z12的情况下,它们可相同也可不同。)
通式(I)中,优选为R11及R12中的至少一者为碳原子数2~8的烯基,另一者为碳原子数1~8的烷基、碳原子数1~8的烷氧基、碳原子数2~8的烯基或碳原子数2~8的烯氧基。更具体而言,优选为R11及R12中的至少一者为碳数2~5的烯基,且另一者为碳原子数1~5的烷基、碳原子数1~5的烷氧基、碳原子数2~5的烯基或碳原子数2~5的烯氧基;进而优选为至少一者为碳数2~5的烯基,且另一者为碳原子数1~5的烷基或者烷氧基、或碳原子数2~5的烯基;进而优选为至少一者为碳数2~5的烯基,且另一者为碳原子数1~5的烷基或者烷氧基;特别优选为至少一者为碳数2~3的烯基,且另一者为碳原子数1~3的烷基或烷氧基。
另外,在R11及R12中烯基以外的基键结的环结构为苯基(芳香族)的情况下,作为所述烯基以外的基,优选为直链状的碳原子数1~5的烷氧基,在其键结的环结构为环己烷结构的情况下,优选为直链状的碳原子数1~5的烷基。为了使向列相稳定化,碳原子及存在的情况下的氧原子的合计优选为5以下,优选为直链状。作为烯基,优选为选自下述式(R1)~式(R5)中的任一者所表示的基,其中特别优选为式(R1)或式(R2)所表示的基,最优选为R11为式(R1)或式(R2)所表示的基。
[化6]
(各式中的黑点表示环结构中的碳原子。)
在要求增大Δn的情况下,A11及A12优选为芳香族,为了改善响应速度,优选为脂肪族,优选为表示反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基、3,5-二氟-1,4-亚苯基或2,3-二氟-1,4-亚苯基,更优选为表示反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
Z11及Z12分别独立地优选为表示-CH2O-、-CF2O-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或单键,进而优选为表示-CH2O-、-CH2CH2-或单键,特别优选为表示-CH2O-或单键。
n11+n12优选为1或2,优选为n11为1且n12为0的组合、n11为2且n12为0的组合、n11为1且n12为1的组合、n11为2且n12为1的组合。
作为通式(I)所表示的化合物,优选为含有一种或两种以上选自通式(I-01)~通式(I-05)所表示的化合物群组中的化合物,更优选为含有一种或两种以上选自通式(I-01)~通式(I-04)所表示的化合物群组中的化合物。
[化7]
式中,R110及R120分别独立地与R11及R12相同,且R110及R120中的至少一者表示可被氧原子取代的碳原子数2~8的烯基。
作为R110,优选为碳原子数2~8的烯基,更优选为碳原子数2~5的烯基,特别优选为碳原子数2~3的烯基,特别优选为所述式(R1)或式(R2)所表示的基。
在R110为烯基的情况下,R120优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的烷氧基,特别优选为碳原子数1~5的烷氧基。
Z110及其优选的基与所述Z11及Z12相同。
m分别独立地表示1或2,当m为1时,Z1优选为单键。当m为2时,Z1优选为-CH2CH2-或-CH2O-。
通式(I-01)~通式(I-05)所表示的化合物的氟原子可被相同的卤素族的氯原子取代。其中,被氯原子取代的化合物的含量以尽可能少为佳,优选为不含。
通式(I-01)~通式(I-05)所表示的化合物的环上存在的氢原子可被氟原子或氯原子取代,但氯原子欠佳。
通式(I-01)~通式(I-05)所表示的化合物优选为Δε为负且其绝对值大于3的化合物。具体而言,R120优选为表示碳原子数1~8的烷氧基或碳原子数2至8的烯氧基,特别优选为碳原子数1~5的烷氧基。
作为通式(I-01)~通式(I-05)所表示的化合物,优选为含有选自通式(I-01-1)~通式(I-01-4)、通式(I-02-1)~通式(I-02-3)、通式(I-03-1)、通式(I-04-1)及通式(I-05-1)所表示的化合物的一种或两种以上。
[化8]
[化9]
[化10]
(所述式中,R110与所述相同,R121分别独立地表示碳原子数1~5的烷氧基。)
其中,作为式(I)所表示的化合物,优选为式(I-01-1)~式(I-01-4)、式(I-02-1)及式(I-03-1)所表示的化合物,更优选为式(I-01-3)~式(I-01-4)所表示的化合物,最优选为式(I-01-4)所表示的化合物。
相对于液晶组合物的总量,通式(I)所表示的化合物的优选含量的下限值为1%、为3%、为5%、为7%、为10%、为12%、为15%、为18%、为20%、为30%、为40%、为50%、为55%、为60%。优选含量的上限值为40%、为35%、为25%、为20%、为18%、为15%、为12%、为9%、为5%。此外,在本说明书中,只要无特别的定义或记载,则“%”是指『质量%』。
(式(II)所表示的液晶化合物)
通式(II)所表示的化合物如下所述,相当于在介电上几乎为中性的化合物。“在介电上几乎为中性的化合物”是指Δε的值为-2~2的化合物。
通式(II)所表示的化合物的特征在于与通式(I)所表示的化合物同样地在末端具有至少一个烯基,通过使用所述化合物,而降低液晶组合物整体的粘度,结果可提高液晶显示元件的响应速度。
[化11]
(式中,R21及R22分别独立地表示碳原子数1~8的烷基,所述烷基中的一个或非邻接的两个以上的-CH2-可分别独立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,R21及R22中的至少一者表示碳原子数2~8的烯基,所述烯基中的一个或两个以上的-CH2-只要氧原子不相邻,则也可进而被取代为氧原子,
A21、A22及A23分别独立地表示选自由
(a)1,4-亚环己基(此基中存在的一个-CH2-或未邻接的两个以上的-CH2-可被取代为-O-。)及
(b)1,4-亚苯基(此基中存在的一个-CH=或未邻接的两个以上的-CH=可被取代为-N=。)
所组成的群组中的基,所述基(a)及基(b)中的氢原子可分别独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
Z21及Z22分别独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,
n21表示0、1、2或3,
在A22、Z22分别存在多个的情况下,它们可相同也可不同,所述式(I)所表示的化合物除外。)
通式(II)中,优选为R21及R22中的至少一者为碳原子数2~8的烯基,另一者为碳原子数1~8的烷基、碳原子数1~8的烷氧基、碳原子数2~8的烯基或碳原子数2~8的烯氧基。更具体而言,优选为R21及R22中的至少一者为碳数2~5的烯基,且另一者为碳原子数1~5的烷基、碳原子数1~5的烷氧基、碳原子数2~5的烯基或碳原子数2~5的烯氧基;进而优选为至少一者为碳数2~5的烯基,且另一者为碳原子数1~5的烷基或者烷氧基、或碳原子数2~5的烯基;进而优选为至少一者为碳数2~5的烯基,且另一者为碳原子数1~5的烷基或者烷氧基;特别优选为至少一者为碳数2~3的烯基,且另一者为碳原子数1~3的烷基或者烷氧基。
为了使向列相稳定化,碳原子及存在的情况下的氧原子的合计优选为8以下,更优选为5以下,另外,优选为直链状。作为烯基,优选为选自所述式(R1)~式(R5)中的任一者所表示的基,其中特别优选为式(R1)或式(R2)所表示的基,最优选为R21为式(R1)或式(R2)所表示的基。
A21、A22及A23优选为表示反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基,更优选为表示反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
Z21及Z22分别独立地优选为表示-CH2O-、-CF2O-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或单键,进而优选为表示-CH2O-、-CH2CH2-或单键,特别优选为表示单键。
n21优选为0或1,最优选为0。
作为通式(II)所表示的化合物,优选为含有一种或两种以上选自通式(II-01)~通式(II-06)所表示的化合物群组中的化合物,更优选为含有一种或两种以上选自通式(II-01)~通式(II-05)所表示的化合物群组中的化合物。
[化12]
式中,R210及R220分别独立地与R21及R22相同,且R210及R220中的至少一者表示可被氧原子取代的碳原子数2~8的烯基。
作为R210,优选为碳原子数2~8的烯基,更优选为碳原子数2~5的烯基,进而优选为碳原子数2~3的烯基,特别优选为所述式(R1)或式(R2)所表示的基。
在R210为烯基的情况下,R220优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的烷氧基。
作为通式(II-01)~通式(II-06)所表示的化合物,优选为含有一种或两种以上选自通式(II-01-1)~通式(II-01-5)所表示的化合物。
[化13]
式中,R211分别独立地表示氢原子、或碳数1~5的烷基,优选为氢原子或碳数1~3的烷基,特别优选为氢原子或碳数1的烷基。
n22分别独立地表示0~5的整数,R211为烷基时的碳原子数与n22的数值的合计不会超过6。n22优选为0或1,特别优选为0。
R221表示碳原子数1~5的烷基、碳原子数1~5的烷氧基或碳原子数2~5的烯基,优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的烷氧基。
其中,作为式(II)所表示的化合物,优选为式(II-01-1)所表示的化合物,更优选为在式(II-01-1)中,R211为氢原子或甲基、n22为0或1的化合物,进而优选为R211为氢原子或甲基、n22为0的化合物,特别优选为R211为氢原子、n22为0的化合物。此时,R221优选为丙基。
相对于液晶组合物的总量,通式(II)所表示的化合物的优选含量的下限值为1%、为3%、为5%、为7%、为10%、为12%、为15%、为18%、为20%、为22%、为25%、为27%、为30%、为40%、为50%、为55%、为60%、为65%、为70%、为75%、为80%。优选含量的上限值为65%、为55%、为45%、为35%、为30%、为27%、为25%、为20%、为18%、为15%、为12%、为9%、为5%。
(式(P)所表示的聚合性化合物)
通式(P)所表示的化合物是通过紫外线等能量线的照射而进行聚合的聚合性化合物。更具体而言,式(P)所表示的聚合性化合物在所述液晶层形成步骤[3]或单体消耗步骤[4]中进行聚合。
[化14]
(所述式中,Pp1及Pp2分别独立地表示聚合性基,
Spp1及Spp2分别独立地表示间隔基或单键,
Zp1及Zp2分别独立地表示单键、-O-、-S-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-OCH2CH2O-、-CO-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-(C=O)-O-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或-C≡C-(式中,RZP1分别独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,在分子内存在多个RZP1的情况下,它们可相同也可不同。),
Ap1、Ap2及Ap3分别独立地表示选自由
(ap)1,4-亚环己基(所述基中存在的一个或两个以上的-CH2-只要氧原子不相邻,则可被-O-取代。)
(bp)1,4-亚苯基(所述基中存在的一个或两个以上的-CH=可被-N=取代。)及
(cp)萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基(所述基中存在的一个或两个以上的-CH=可被-N=取代。)
所组成的群组中的基,所述基(ap)、基(bp)及基(cp)中存在的一个或两个以上的氢原子可分别独立地被卤素原子、氰基、可被取代为氟原子的碳原子数1~18的烷基或-Spp2-Pp2取代,所述烷基中的一个或不邻接的两个以上的-CH2-可分别独立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,以免氧原子直接邻接,
另外,在mp1为0且Ap1为基(cp)所表示的基的情况下,Ap3可为单键,
mp1表示0、1、2或3,
在分子内存在多个Zp1、Ap2、Spp2和/或Pp2的情况下,它们可相同也可不同。)
Ap1、Ap2及Ap3分别独立地表示选自由
(ap)1,4-亚环己基(此基中存在的一个-CH2-或未邻接的两个以上的-CH2-可被取代为-O-。)
(bp)1,4-亚苯基(此基中存在的一个-CH=或未邻接的两个以上的-CH=可被取代为-N=。)及
(cp)萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基(所述基中存在的一个-CH=或未邻接的两个以上的-CH=可被取代为-N=。)
所组成的群组中的基,所述基(ap)、基(bp)及基(cp)中存在的一个或两个以上的氢原子可分别独立地被卤素原子、氰基、碳原子数1~8的烷基或-Spp2-Pp2取代,所述烷基中的一个或非邻接的两个以上的-CH2-可分别独立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,
mp1表示0、1、2或3,在分子内存在多个Zp1、Ap2、Spp2和/或Pp2的情况下,它们可相同也可不同,在mp1为0,且Ap1为菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基的情况下,Ap3表示单键。)
Pp1及Pp2分别独立地为聚合性基,且优选为下述通式(Pp1-1)~通式(Pp1-9)中的任一者所表示的基。
[化15]
式中,Rp11及Rp12分别独立地表示氢原子、碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的卤化烷基,分别独立地优选为氢原子或甲基。
Wp11表示单键、-O-、-COO-或碳数1~3的亚烷基,优选为单键、亚甲基或亚乙基。
tp11表示0、1或2,优选为0或1。
在分子内存在多个Rp11、Rp12、Wp11和/或tp11的情况下,它们可相同也可不同。
其中,Pp1及Pp2分别独立地优选为式(Pp1-1)~式(Pp1-3)中的任一者,更优选为式(Pp1-1),进而优选为分子内存在的全部的Pp1及Pp2为式(Pp1-1)。另外,优选为分子内具有合计两个由Pp1及Pp2所表示的聚合性基,所述两个Pp1及Pp2均优选为(Pp1-1),所述两个(Pp1-1)中的Rp11优选为均为甲基、或者氢原子与甲基的组合。
mp1优选为0、1或2,特别优选为0或1。
Zp1及Zp2分别独立地优选为单键、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF2-、-CF2O-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-COO-(CH2)2-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-OCF2-或-C≡C-;分别独立地更优选为单键、-OCH2-、-CH2O-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-COO-(CH2)2-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-或-C≡C-。进而,特别优选为分子内存在的仅一个为-OCH2-、-CH2O-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-COO-(CH2)2-、-OCO-(CH2)2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-或-C≡C-,其他全部为单键,或者全部为单键。
在Spp1、Spp2为间隔基的情况下,作为间隔基,优选为碳原子数1~30的亚烷基,所述亚烷基中的-CH2-只要氧原子彼此不直接连结,则也可被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代,所述亚烷基中的氢原子也可被卤素原子取代。作为Spp1、Spp2,优选为直链的碳原子数1~10的亚烷基或单键。
Ap1、Ap2及Ap3分别独立地优选为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基或萘-1,4-二基,进而优选为1,4-亚苯基或萘-1,4-二基。特别优选为分子中具有一个以上的1,4-亚苯基。为了改善与液晶化合物的相容性,这些环优选为被一个氟原子、一个甲基或一个甲氧基取代。
以下,示出式(P)所表示的聚合性化合物的适宜的例子。
[化16]
[化17]
[化18]
[化19]
[化20]
[化21]
(式中,Pp11、Pp12、Spp11及Spp12表示与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1及Spp2相同的意思。)
[化22]
[化23]
[化24]
[化25]
[化26]
(式中,Pp21、Pp22、Spp21及Spp22表示与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1及Spp2相同的意思。)
[化27]
[化28]
(式中,Pp31、Pp32、Spp31及Spp32表示与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1及Spp2相同的意思。)
[化29]
[化30]
[化31]
[化32]
(式中,Pp41、Pp42、Spp41及Spp42表示与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1及Spp2相同的意思,多个Pp42、Spp42分别可相同也可不同。)
[化33]
[化34]
[化35]
(式中,Pp51、Pp52、Spp51及Spp52表示与通式(P)中的Pp1、Pp2、Spp1及Spp2相同的意思,多个Pp52、Spp52分别可相同也可不同。Me表示甲基。)
在本发明中,通过使用烯基系液晶化合物而实现液晶显示元件的高速响应化,但通过使用烯基系液晶化合物,有时聚合性化合物的聚合速度会稍微变慢。因此,通过使用高反应性化合物作为聚合性化合物,可防止聚合速度的降低。而且,通过获得充分的聚合速度,提高液晶显示元件制造时的生产性,并且所获得的液晶显示元件的不均或烧痕等显示不良得到减少,而可成为良好的显示品质。作为高反应性聚合性化合物,优选为所述式(P-1-21)~式(P-1-46)及式(P-5-1)~式(P-5-19)中列举的化合物。
式(P)所表示的化合物可单独使用一种,也可并用两种以上。其中,通过组合使用聚合反应速度不同的两种或三种以上的聚合性单体,能够适当控制聚合反应速度,可减少残存单体量,并且可赋予适当的预倾角,因此优选。另外,就保存稳定性与聚合反应速度平衡的观点而言,也优选为并用两种以上的聚合性单体。
式(P)所表示的化合物的合计含量相对于包含这些化合物的组合物而优选为包含0.05%~10%,优选为包含0.1%~8%,优选为包含0.1%~5%,优选为包含0.1%~3%,优选为包含0.2%~2%,优选为包含0.2%~1.3%,优选为包含0.2%~1%,优选为包含0.2%~0.56%。
式(P)所表示的化合物的合计含量的优选下限值相对于包含这些化合物的组合物而为0.01%、为0.03%、为0.05%、为0.08%、为0.1%、为0.15%、为0.2%、为0.25%、为0.3%。
式(P)所表示的化合物的合计含量的优选上限值相对于包含这些化合物的组合物而为10%、为8%、为5%、为3%、为1.5%、为1.2%、为1%、为0.8%、为0.5%。
若含量少,则难以表现出加入式(P)所表示的化合物的效果,产生液晶组合物的取向限制力弱或随时间而变弱等问题,若含量过多,则产生硬化后残存的量增多、硬化耗费时间、液晶的可靠性降低等问题。因此,考虑这些的平衡来设定含量。
(其他液晶化合物)
本发明中使用的液晶组合物除了含有所述式(I)或式(II)所表示的化合物的一种或两种以上、以及所述式(P)所表示的聚合性化合物的一种或两种以上以外,也可进而含有其他液晶化合物。
作为其他液晶化合物,可列举所述式(I)中R11及R12两者均不为碳原子数2~8的烯基的化合物(以下,称为“化合物(I')”。)、所述式(II)中R21及R22两者均不为碳原子数2~8的烯基的化合物(以下,称为“化合物(II')”。)作为优选的化合物。
·化合物(I')
作为化合物(I'),可列举下述式(I')所表示的化合物。
[化36]
式(I')中,R11'及R12'分别独立地表示碳原子数1~8的烷基,所述烷基中的一个或非邻接的两个以上的-CH2-可分别独立地由-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,优选为碳数1~5的烷基或碳数1~5的烷氧基。在R11'及R12'键结的环结构为苯基的情况下,优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的烷氧基,在键结的环结构为亚环己基的情况下,优选为碳原子数1~5的烷基。
在式(I')中,A11、A12、Z11、Z12、n11、n12分别与式(I)中的A11、A12、Z11、Z12、n11、n12相同。
作为化合物(I'),优选为含有一种或两种以上选自通式(I'-01)~通式(I'-05)所表示的化合物群组中的化合物,更优选为含有一种或两种以上选自通式(I'-01)~通式(I'-04)所表示的化合物群组中的化合物。
[化37]
式中,R110'分别独立地与R11'相同,优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的烷氧基,更优选为碳原子数1~3的烷基。
R120、Z110、m分别与所述式(I-01)~式(I-05)中的R120、Z110、m相同。
所述化合物的氟原子可被相同的卤素族的氯原子取代。其中,被氯原子取代的化合物的含量以尽可能少为佳,优选不含。另外,化合物的环上存在的氢原子可被氟原子或氯原子取代,但氯原子欠佳。所述化合物优选为Δε为负且其绝对值大于3的化合物。
相对于液晶组合物的总量,通式(I')所表示的化合物的优选含量的下限值为0%,为1%,为5%,为10%,为20%,为30%,为40%,为50%,为55%,为60%,为65%,为70%,为75%,为80%。优选含量的上限值为95%,为85%,为75%,为65%,为55%,为45%,为35%,为25%,为20%,为15%,为10%。
·化合物(II')
作为化合物(II'),可列举下述式(II')所表示的化合物。
[化38]
式(II')中,R21'及R22'分别独立地表示碳原子数1~8的烷基,所述烷基中的一个或非邻接的两个以上的-CH2-可分别独立地由-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,优选为碳数1~5的烷基或碳数1~5的烷氧基。在R21'及R22'键结的环结构为苯基的情况下,优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的烷氧基,在键结的环结构为亚环己基的情况下,优选为碳原子数1~5的烷基。
在式(II')中,A21、A22、A23、Z21、Z22、n21分别与式(II)中的A21、A22、A23、Z21、Z22、n21相同。
作为化合物(II'),优选为含有一种或两种以上选自通式(II'-01)~(II'-06)所表示的化合物群组中的化合物。
[化39]
式中,R210'分别独立地与R21'相同,优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的烷氧基。
R220与所述式(II'-01)~式(II'-06)中的R220相同。
相对于本发明中使用的液晶组合物的总量,通式(II')所表示的化合物的优选含量的下限值为0%、为1%、为5%、为10%、为20%、为30%、为40%、为50%、为55%、为60%、为65%、为70%、为75%、为80%。优选含量的上限值为95%、为85%、为75%、为65%、为55%、为45%、为35%、为25%、为20%、为15%、为10%。
(增感剂)
本发明中使用的液晶组合物中也可添加增感剂。此处,增感剂是指具有促进聚合性化合物的聚合反应的作用的化合物,在本发明中是指促进所述式(P)所表示的聚合性化合物的聚合。
在本发明中,通过使用烯基系液晶化合物而实现液晶显示元件的高速响应化,但通过使用烯基系液晶化合物,有时聚合性化合物的聚合速度会稍微变慢。在本发明中使用的组合物的聚合速度并不充分的情况下,通过并用所述聚合性化合物与增感剂,可提高聚合速度。而且,通过改善聚合速度,可提高液晶显示元件制造时的生产性,并且所获得的液晶显示元件的不均或烧痕等显示不良得到减少,而可成为良好的显示品质。
作为增感剂,优选为下述通式(S)所表示的化合物。
[化40]
式中,Rs1及Rs2分别独立地表示碳原子数1~10烷基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数2~10的烯基或碳原子数2~10的烯氧基,这些基中存在的一个或两个以上的氢原子可由氟原子取代。
就提高VHR等可靠性的效果高而言,Rs1及Rs2分别独立地优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~5的烷氧基,特别优选为碳原子数1~3的烷基或碳原子数1~3的烷氧基。
Rs1及Rs2的基中存在的一个或两个以上的氢原子可由氟原子取代,也可不被取代,但Rs1及Rs2优选为不被取代为氟原子。
环As1及环Bs1分别独立地表示选自由
(a)1,4-亚环己基(此基中存在的一个-CH2-或未邻接的两个以上-CH2-可被取代为-O-。)
(b)1,4-亚苯基(此基中存在的一个-CH=或未邻接的两个以上-CH=可被取代为-N=。)
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或十氢萘-2,6-二基(萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基中存在的一个-CH=或未相邻的两个以上-CH=可被取代为-N=。)及
(d)1,4-亚环己烯基
所组成的群组中的基,所述基(a)、基(b)、基(c)及基(d)可分别独立地被可被取代为氟原子的碳原子数1~8的烷基、可被取代为氟原子的碳原子数1~8的烷氧基、氰基或氟原子取代。
其中,作为环As1及环Bs1,更优选为1,4-亚环己基、未经取代的1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基或2,3-二氟-1,4-亚苯基。
若更详细地叙述,则就可进一步加快聚合性化合物的聚合速度的理由而言,环As1及环Bs1分别独立地优选为未经取代的1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基或2,3-二氟-1,4-亚苯基,特别优选为未经取代的1,4-亚苯基。与被氟原子等其他原子取代的亚苯基相比,未经取代的亚苯基的UV的吸收波段位于长波长侧。由此,与含有具有取代基的通式(S)所表示的化合物的情况相比,包含具有未经取代的亚苯基的通式(S)所表示的化合物的本发明的含有聚合性化合物的液晶组合物可进一步加快聚合性化合物的反应速度,另外可充分抑制VHR的降低。
另一方面,就与其他液晶成分的混合性进一步提高的理由而言,环As1及环Bs1分别独立地优选为2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基或2,3-二氟-1,4-亚苯基。
在环As1及环Bs1分别存在多个的情况下,多个环As1及多个环Bs1分别可相同也可不同。
Zs1及Zs2分别独立地表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-C≡C-或单键,优选为-OCH2-、-CH2O-、-CH2CH2-或单键,为了加快聚合性化合物的聚合速度,特别优选为单键。
ns1及ns2分别独立地表示0、1或2,就与其他液晶分子的混合性变得更良好而言,优选为ns1或ns2的其中一者表示1或2且另一者表示0。另外,ns1+ns2表示1~4的整数,但就与其他液晶分子的混合性的观点而言,优选为1或2,就与其他液晶分子的混合性及倾斜稳定性变得更良好而言,更优选为1。
Xs1~Xs6分别独立地表示可被取代为氟原子的碳原子数1~8的烷基、可被取代为氟原子的碳原子数1~8的烷氧基、氟原子或氢原子,优选为碳原子数1~5的烷基、碳原子数1~5的烷氧基、氟原子或氢原子,更优选为氟原子或氢原子,特别优选为氢原子。
Xs1~Xs6中作为氢原子的基的数量优选为至少3。具体而言,Xs1~Xs6中作为氢原子的基的数量优选为3、4、5或6,优选为4、5或6,优选为5或6,更优选为6。
通式(S)所表示的化合物优选为以下通式(S-1)~通式(S-5)所表示的各化合物,更优选为通式(S-1)、通式(S-2)或通式(S-4)所表示的化合物,特别优选为通式(S-1)所表示的化合物。
[化41]
所述式中,Rs1及Rs2分别与所述通式(S)中的Rs1及Rs2相同,与式中的环键结的氢原子可被氟原子、碳原子数1~3的烷基(优选为甲基)或碳原子数1~3的烷氧基(优选为甲氧基)取代。
通式(S)的化合物可通过其增感作用促进聚合性化合物的聚合反应,另一方面,若通式(S)的化合物的含量过多,则存在难以通过短时间的反应形成足够大小的倾斜的情况、或VHR降低的情况等。相对于此,本发明的含有聚合性化合物的液晶组合物通过将通式(S)的化合物的含量调整为规定的范围,能够以较快的速度使聚合性化合物充分聚合,能够在短时间内形成足够大的倾斜,可抑制UV照射所引起的VHR的降低,可平衡性良好地满足各种特性。
通式(S)的化合物的含量在液晶组合物的总量中只要不足2.0%即可,所述含量的上限值优选为1.9%、1.8%、1.7%、1.6%、1.5%、1.4%、1.3%、1.2%、1.0%、0.9%、0.8%、0.7%、0.6%、0.5%。另外,通式(S)的化合物的含量在液晶组合物的总量中只要超过0%即可,所述含量的下限值优选为0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%。
(其他添加剂)
·式(A)所表示的化合物
在本发明中使用的液晶组合物中,可添加下述通式(A)所表示的化合物。
通式(A)所表示的化合物在其结构内具有包含极性要素的一价极性基ZAT1,由此所述极性基吸附捕集杂质。结果认为,杂质不会扩散至整个液晶层内,而可抑制杂质所引起的比电阻的降低或VHR的降低。
[化42]
式中,RAK1表示碳原子数1~20的直链或分支的烷基,优选为碳原子数1~20的直链或分支的烷基,更优选为碳原子数1~20的直链烷基,进而优选为碳原子数1~8的直链烷基。所述烷基中的一个或不邻接的两个以上的-CH2-可分别独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,以免氧原子直接邻接。另外,所述烷基中的一个或两个以上的氢原子可分别独立地被卤素原子取代。作为卤素原子,优选为氟原子或氯原子,更优选为氟原子。
AAL1及AAL2分别独立地表示二价的环式基。作为二价的环式基,优选为选自由1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、1,4-环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、四氢硫代吡喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、1,4-双环(2.2.2)亚辛基、十氢萘-2,6-二基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡嗪-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、2,6-亚萘基、菲-2,7-二基、9,10-二氢菲-2,7-二基、1,2,3,4,4a,9,10a-八氢菲-2,7-二基、1,4-亚萘基、苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基、苯并[1,2-b:4,5-b']二硒吩-2,6-二基、[1]苯并噻吩[3,2-b]噻吩-2,7-二基、[1]苯并硒吩[3,2-b]硒吩-2,7-二基及芴-2,7-二基所组成的群组中的一种。其中,AAL1及AAL2分别独立地更优选为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、2,6-亚萘基或菲-2,7-二基,进而优选为1,4-亚苯基或1,4-亚环己基。
二价的环式基可为非取代,环式基中的一个或两个以上的氢原子可被取代基取代。作为取代基,可列举卤素基、极性基、PAP1-SpAP1-或一价有机基,在一价有机基为烷基的情况下,所述烷基可被氟原子或羟基取代。作为卤素基,可列举氟基、氯基等,优选为氟基。
此处,“一价有机基”是因有机化合物成为一价基的形态,而构成有化学结构的基,且是指从有机化合物中除去一个氢原子而得的原子团。作为所述一价有机基,例如可列举:碳原子数1~15的烷基、碳原子数2~15的烯基、碳原子数1~14的烷氧基、碳原子数2~15的烯氧基等。所述烷基、所述烯基、所述烷氧基及所述烯氧基中的一个或两个以上的-CH2-可分别被-O-、-COO-或-OCO-取代,以免氧原子直接邻接。
其中,所述一价有机基优选为碳原子数1~15的烷基或碳原子数1~14的烷氧基,更优选为碳原子数1~8的烷基或碳原子数1~8的烷氧基,进而优选为碳原子数1~5的烷基或碳原子数1~4的烷氧基,特别优选为碳原子数1~3的烷基或碳原子数1~2的烷氧基,最优选为碳原子数1或2的烷基或碳原子数1的烷氧基。所述烷基、所述烯基、所述烷氧基及所述烯氧基中的一个或两个以上的-CH2-可分别被-O-、-COO-或-OCO-取代,以免氧原子直接邻接。
ZAL1表示单键、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2-CH2COO-、-OCOCH2-CH2-、-CH=C(CH3)COO-、-OCOC(CH3)=CH-、-CH2-CH(CH3)COO-、-OCOCH(CH3)-CH2-、-OCH2CH2O-或碳原子数1~20的亚烷基,所述亚烷基中的一个或不邻接的两个以上的-CH2-可被环式基、-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,以免氧原子直接键结。其中,优选为单键或碳原子数2~20的亚烷基,更优选为单键或碳原子数2~10的亚烷基,进而优选为单键、-(CH2)2-或-(CH2)4-。所述亚烷基中的一个或两个以上的-CH2-可被-O-、-COO-或-OCO-取代,以免氧原子直接邻接。
在提高式(A)所表示的化合物的直线性的情况下,ZAL1优选为单键或将环与环直接连结的原子的数量为偶数个的碳原子数2~20的亚烷基。所述亚烷基中的一个或不邻接的两个以上的-CH2-可被-O-、-COO-或-OCO-取代,以免氧原子直接邻接。将环与环直接连结的原子的数量例如若在-CH2-CH2COO-的情况下则为4个。
mAL1表示1~5的整数,优选为1~4的整数,更优选为1~3的整数,进而优选为2或3。
SpAT1表示单键或者碳原子数1~25的直链或分支的亚烷基,所述亚烷基中的一个或两个以上的氢原子可被-OH、-CN、-WAT1-ZAT1或PAP1-SpAP1-取代,所述亚烷基中的一个或不邻接的两个以上的-CH2-可被环式基、-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,以免氧原子直接键结。其中,优选为表示单键或者碳原子数1~20的直链或分支的亚烷基,更优选为表示单键或碳原子数1~20的直链亚烷基,进而优选为表示单键或碳原子数2~10的直链亚烷基。
WAT1表示单键或下述通式(WAT1)或(WAT2):
[化43]
(式中,SpWAT1及SpWAT2分别独立地表示单键或者碳原子数1~25的直链或分支的亚烷基,所述亚烷基中的一个或两个以上的氢原子可被-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代,所述亚烷基中一个或不邻接的两个以上的-CH2-可被环式基、-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,以免氧原子直接邻接。式中的*表示键结键。),
ZAT1表示包含极性要素的一价极性基,ZAT1中的一个或两个以上的氢原子可被-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代。
优选为下述通式(ZAT1-1)或通式(ZAT1-2)所表示的基。
[化44]
(式中,SpZAT11表示单键或者碳原子数1~25的直链或分支的亚烷基,所述亚烷基中的一个或两个以上的氢原子可被-OH、-CN或-ZZAT11-RZAT11或PAP1-SpAP1-取代,所述亚烷基中的一个或不邻接的两个以上的-CH2-可被环式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、或-CH=CH-取代,以免氧原子直接邻接。
SpZAT12表示单键或者碳原子数1~25的直链或分支的亚烷基,所述亚烷基中的一个或两个以上的氢原子可被-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代,亚烷基中的一个或不邻接的两个以上的-CH2-可被环式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-或-ZZAT11-取代,以免氧原子直接邻接。
ZZAT11表示包含极性要素的基。
包含ZZAT12的环所表示的结构表示五元环~七元环。
ZZAT11及ZZAT12中的一个或两个以上的氢原子可被-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代。
RZAT11及RZAT12分别独立地表示氢原子、碳原子数1~8的直链或分支的烷基,所述烷基中的一个或两个以上的氢原子可被-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代,所述烷基中的一个或不邻接的两个以上的-CH2-可被环式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-或-ZZAT11-取代,以免氧原子直接键结。
PAP1表示聚合性基,
SpAP1表示间隔基。
式中的*表示键结键。)
通式(ZAT1-1)所表示的基优选为下述通式(ZAT1-1-1)至通式(ZAT1-1-30)所表示的基。
[化45]
[化46]
(式中,SpZAT11及RZAT11分别为与上文所述相同的意思,键结于碳原子的氢原子可被-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代。式中的*表示键结键。)
另外,作为通式(ZAT1-1)所表示的基,可优选地列举下述的基。
[化47]
[化48]
[化49]
[化50]
[化51]
(式中,Rtc表示氢原子、碳原子数1~20的直链或分支的烷基或PAP1-SpAP1-,所述烷基中的一个或两个以上的氢原子可被-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代,所述烷基中的一个或不邻接的两个以上的-CH2-可被环式基、-O-、-COO-、-C(=O)-、-OCO-、-CH=CH-或-ZZAT11-取代,以免氧原子直接邻接。
分子内的氢原子可被PAP1-SpAP1-取代。
式中的*表示键结键。)
通式(ZAT1-2)所表示的基优选为下述通式(ZAT1-2-1)~通式(ZAT1-2-9)所表示的基。
[化52]
(式中,SpZAT12为与上文所述相同的意思,键结于碳原子的一个或两个以上的氢原子可被卤素原子、-OH、-CN或PAP1-SpAP1-取代。
式中的*表示键结键。)
PAP1表示聚合性基,优选为所述式(Pp1-1)~式(Pp1-9)的任一者所表示的基,更优选为所述式(Pp1-1)~式(Pp1-7)的任一者所表示的基,进而优选为所述式(Pp1-1)~式(Pp1-2)的任一者所表示的基,最优选为所述式(Pp1-1)所表示的基。
SpAP1表示间隔基,优选为表示单键或者直链或分支的碳原子数1~20的亚烷基,更优选为表示单键或碳原子数1~20的直链亚烷基,进而优选为表示单键或碳原子数2~10的直链亚烷基。另外,在SpAP1中,所述亚烷基中的一个或不邻接的两个以上的-CH2-可被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,以免氧原子直接邻接。此外,“被聚合性基取代”可为仅被聚合性基PAP1取代的形态,也为被包含间隔基SpAP1的PAP1-SpAP1-取代的形态。对于其他的聚合性基也相同。
在式(A)所表示的化合物中,PAP1-SpAP1-的数量优选为1以上且5以下,更优选为1以上且4以下,进而优选为2以上且4以下,特别优选为2或3,最优选为2。
PAP1-SpAP1-中的氢原子可被聚合性基或极性基取代。
式中在存在多个AAL1、ZAL1、ZAT1、WAT1、PAP1、SpAP1、SpWAT1、SpWAT2的情况下,分别可相同也可不同。
以下示出通式(A)所表示的化合物的优选的例子。
[化53]
[化54]
[化55]
[化56]
[化57]
[化58]
[化59]
[化60]
[化61]
[化62]
[化63]
相对于液晶组合物的总量,式(A)所表示的化合物的含量的下限值优选为0.01%,其中就提高比电阻及VHR的观点而言,进而优选为0.05%,更优选为0.1%。另一方面,相对于本发明中的液晶组合物的总量,第一聚合性化合物及其聚合物的含量的上限值优选为50%,为10%、7%、5%、4%、3%、2%、1%。
·聚合引发剂
本发明中使用的液晶组合物如上所述含有聚合性化合物。即使在聚合引发剂不存在的情况下聚合也进行,但为了促进聚合,也可含有聚合引发剂。作为聚合引发剂,可列举:安息香醚类、二苯甲酮类、苯乙酮类、苄基缩酮类、酰基氧化膦类等。
·抗氧化剂
本发明中的组合物进而可含有通式(Q1)~通式(Q2)所表示的化合物作为抗氧化剂。
[化64]
(式中,RQ表示碳原子数1~22的直链烷基或支链烷基,所述烷基中的一个或两个以上的CH2基可被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-取代,以免氧原子直接邻接,RQ中的氢原子可被4-羟基-3,5-二叔丁基苯基取代,MQ表示反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基或单键,反式-1,4-亚环己基中的一个或非邻接的两个-CH2-可被-O-取代。
式中,Xy表示碳原子数1~15的亚烷基(所述亚烷基中的一个或两个以上的-CH2-可被取代为-O-、-CO-、-COO-、-OCO-,以免氧原子直接邻接。)、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-C≡C-、1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基或单键,关于1,4-亚苯基,任意氢原子可由氟原子取代,
My表示一价连结基,
l表示2~6的整数。)
RQ表示碳原子数1~22的直链烷基或支链烷基,所述烷基中的一个或两个以上的CH2基可被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-取代,以免氧原子直接邻接,优选为碳原子数1~10的直链烷基、直链烷氧基、一个CH2基被取代为-OCO-或-COO-的直链烷基、支链烷基、支链烷氧基、一个CH2基被取代为-OCO-或-COO-的支链烷基,进而优选为碳原子数1~20的直链烷基、一个CH2基被取代为-OCO-或-COO-的直链烷基、支链烷基、支链烷氧基、一个CH2基被取代为-OCO-或-COO-的支链烷基。MQ表示反式-1,4-亚环己基、1,4-亚苯基或单键,但优选为反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
My优选为碳原子数1~25的烃基,所述烃基中的一个或两个以上的-CH2-可被取代为-O-、-CO-、-COO-、-OCO-,以免氧原子直接邻接。
l优选为2或3,更优选为2。在l为2的情况下,My优选为碳原子数1~14的亚烷基。若考虑挥发性,则碳原子数优选为大的数值,若考虑粘度,则碳原子数优选不过于大,因此优选为碳原子数2~12,更优选为碳原子数3~10,进而优选为碳原子数4~10,特别优选为碳原子数5~10,最优选为碳原子数6~10。
Xy优选为单键。
更具体而言,通式(Q1)所表示的化合物优选为下述通式(Q1-a)~通式(Q1-d)所表示的化合物。
[化65]
式中,RQ1优选为碳原子数1~10的直链烷基或支链烷基,RQ2优选为碳原子数1~20的直链烷基或支链烷基,RQ3优选为碳原子数1~8的直链烷基、支链烷基、直链烷氧基或支链烷氧基,LQ优选为碳原子数1~8的直链亚烷基或支链亚烷基。通式(Q1-a)~通式(Q1-d)所表示的化合物中,进而优选为通式(Q1-c)及通式(Q1-d)所表示的化合物。
更具体而言,通式(Q2)所表示的化合物优选为下述通式(Q2-a)~通式(Q2-c)所表示的化合物。
[化66]
本申请发明的组合物中,优选为含有一种或两种通式(Q1)~通式(Q2)所表示的化合物,进而优选为含有一种~五种,其含量优选为0.001%~1%,进而优选为0.001%~0.1%,特别优选为0.001%~0.05%。
另外,作为本发明中可使用的抗氧化剂或光稳定剂,更具体而言,优选为以下(III-1)~(III-41)所表示的化合物。
[化67]
[化68]
[化69]
[化70]
[化71]
[化72]
[化73]
[化74]
[化75]
(式中,n表示0~20的整数。)
优选为含有一种或两种以上通式(Q1)~通式(Q2)所表示的化合物或选自通式(III-1)~通式(III-41)的化合物,进而优选为含有一种~五种,其含量优选为0.001%~1%,进而优选为0.001%~0.1%,特别优选为0.001%~0.05%。
利用本发明的制造方法制造的液晶显示元件为同时实现高速响应、高可靠性及显示不良的抑制的有用者,特别是有效用作有源矩阵驱动用液晶显示元件,可应用于VA模式、聚合物稳定垂直取向(polymer stabilized vertical alignment,PSVA)模式、PSA模式、IPS模式或电控双折射(Electrically Controlled Birefringence,ECB)模式用液晶显示元件。特别是适宜于VA模式、PSVA模式及PSA模式。
[实施例]
以下列举实施例对本发明进行更详细叙述,但本发明并不限定于这些实施例。另外,以下的实施例及比较例的组合物中的“%”是指『质量%』。
实施例中,所测定的特定如下所述。
Tni:向列相-各向同性液体相转变温度(℃)
Δn:293K下的折射率各向异性
Δε:293K下的介电常数各向异性
γ1:293K下的旋转粘度(mPa·s)
另外,实施例中对化合物的记载使用以下的略号。
<环结构>
[化76]
[表1]
<侧链结构>
略号 | 化学结构 |
-n | -C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub> |
n- | C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub>- |
-On | -OC<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub> |
nO- | C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub>O- |
-V | -CH=CH<sub>2</sub> |
V- | CH<sub>2</sub>=CH- |
-V1 | -CH=CH-CH<sub>3</sub> |
1V- | CH<sub>3</sub>-CH=CH- |
-2V | -CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>-CH=CH<sub>2</sub> |
V2- | CH<sub>2</sub>=CH-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>- |
-2V1 | -CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>-CH=CH-CH<sub>3</sub> |
1V2- | CH<sub>3</sub>-CH=CH-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>- |
(其中,表中的n为自然数。)
[表2]
<连结结构>
略号 | 化学结构 |
-n- | -C<sub>n</sub>H<sub>2n</sub>- |
-nO- | -C<sub>n</sub>H<sub>2n</sub>O- |
-On- | -OC<sub>n</sub>H<sub>2n</sub>- |
-COO- | -C(=O)-O- |
-OCO- | -O-C(=O)- |
-V- | -CH=CH- |
-nV- | -C<sub>n</sub>H<sub>2n</sub>-CH=CH- |
-Vn- | -CH=CH-C<sub>n</sub>H<sub>2n</sub>- |
-T- | -C=C- |
-CF2O- | -CF<sub>2</sub>-O- |
-OCF2- | -O-CF<sub>2</sub>- |
(其中,表中的n为自然数。)
实施例中,所评价的特性如下所述。
可靠性(VHR):
准备照射UV光90分钟后的液晶显示元件,在1V、0.6Hz、60℃下进行测定时的电压保持率(%)
对于实施例用UV照射灯,使用东芝照明技术(Toshiba lighting&technology)公司制造的FL15UV34A,将365nm的照度调整为4mW/cm2。本灯为I365/I313>20(所述式中,I365表示波长365nm下的照度(mW·cm2),I313表示波长313nm下的照度(mW·cm2)。)。
对于比较例用UV照射灯,使用东芝照明技术(Toshiba lighting&technology)公司制造的FL15UV32A,将313nm的照度调整为4mW/cm2。本灯为I365/I313<20。
(液晶组合物的制备以及评价结果)
制备液晶组合物(LC-1)至液晶组合物(LC-6),测定其物性值。这些液晶组合物的成分比与其物性值如下表那样。
[表3]
可知包含烯基化合物的LC-1~LC-5的γ1小,响应速度快。可知不含烯基化合物的LC-6的γ1大,响应速度慢。将响应速度差的LC-6设为评价对象外,将其以外的LC-1~LC-5作为对象,进行以下评价。
对混合了LC-1~LC-5的液晶组合物、RM1至RM5所表示的聚合性化合物、以及AD1、AD2所表示的添加剂的液晶组合物利用实施例用UV照射灯照射UV来测定VHR的实施例(E-01)至实施例(E-25)、以及利用比较例用UV照射灯照射UV来测定VHR的比较例(C-01)至比较例(C-10)如表4那样。
[化77]
[化78]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
[表8]
可确认到实施例1(E-01)至实施例5(E-05)的VHR为足够高的值。此外,确认到这些实施例显示不良也得到了减少。与此相对,确认到比较例1(C-01)及比较例2(C-02)的VHR低,无法解决本发明的课题。
与实施例1(E-01)至实施例5(E-05)以及比较例1(C-01)及比较例2(C-02)相同的结果是实施例6(E-06)至实施例25(E-25)及比较例3(C-03)至比较例10(C-10)中也可分别获得。
Claims (5)
1.一种液晶显示元件的制造方法,具有:至少一者中具有取向膜的一对基板以隔着含有聚合性化合物的液晶组合物相向的方式来进行配置的步骤;
对所述液晶组合物照射紫外线来使所述聚合性化合物聚合的步骤,其中,
作为所述紫外线,使用满足下述式(P-1)的紫外线至少一次来进行照射,
I365/I313>20···(P-1)
所述式中,I365表示波长365nm下的照度(mW·cm2),
I313表示波长313nm下的照度(mW·cm2);
所述液晶组合物含有下述通式(I)、或下述通式(II)所表示的液晶化合物的一种或两种以上以及下述通式(P)所表示的聚合性化合物的一种或两种以上,
式中,R11及R12分别独立地表示碳原子数1~8的烷基,所述烷基中的一个或非邻接的两个以上的-CH2-可分别独立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,R11及R12中的至少一者表示碳原子数2~8的烯基,所述烯基中的一个或两个以上的-CH2-只要氧原子不相邻,则也可进而被取代为氧原子,
n11及n12表示0、1、2或3,n11+n12表示1、2或3,
A11及A12分别独立地表示选自由
(a)1,4-亚环己基,此基中存在的一个-CH2-或未邻接的两个以上的-CH2-可被取代为-O-,及
(b)1,4-亚苯基,此基中存在的一个-CH=或未邻接的两个以上的-CH=可被取代为-N=,
所组成的群组中的基,所述基(a)及基(b)中的氢原子可分别独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
Z11及Z12分别独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,
在存在多个A11和/或A12的情况下,它们可相同也可不同,在存在多个Z11和/或Z12的情况下,它们可相同也可不同,
式中,R21及R22分别独立地表示碳原子数1~8的烷基,所述烷基中的一个或非邻接的两个以上的-CH2-可分别独立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代,R21及R22中的至少一者表示碳原子数2~8的烯基,所述烯基中的一个或两个以上的-CH2-只要氧原子不相邻,则也可进而被取代为氧原子,
A21、A22及A23分别独立地表示选自由
(a)1,4-亚环己基,此基中存在的一个-CH2-或未邻接的两个以上的-CH2-可被取代为-O-,及
(b)1,4-亚苯基,此基中存在的一个-CH=或未邻接的两个以上的-CH=可被取代为-N=,
所组成的群组中的基,所述基(a)及基(b)中的氢原子可分别独立地被氰基、氟原子或氯原子取代,
Z21及Z22分别独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-,
n21表示0、1、2或3,
在A22、Z22分别存在多个的情况下,它们可相同也可不同,但所述式(I)所表示的化合物除外,
所述式中,
Pp1及Pp2分别独立地表示聚合性基,
Spp1及Spp2分别独立地表示间隔基或单键,
Zp1及Zp2分别独立地表示单键、-O-、-S-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-OCH2CH2O-、-CO-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH2)2-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-(C=O)-O-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或-C≡C-,式中,RZP1分别独立地表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,在分子内存在多个RZP1的情况下,它们可相同也可不同,
Ap1、Ap2及Ap3分别独立地表示选自由
(ap)1,4-亚环己基,所述基中存在的一个或两个以上的-CH2-只要氧原子不相邻,则可被-O-取代,
(bp)1,4-亚苯基,所述基中存在的一个或两个以上的-CH=可被-N=取代,及
(cp)萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、菲-2,7-二基或蒽-2,6-二基,所述基中存在的一个或两个以上的-CH=可被-N=取代,
组成的群组中的基,所述基(ap)、基(bp)及基(cp)中存在的一个或两个以上的氢原子可分别独立地被卤素原子、氰基、可被取代为氟原子的碳原子数1~18的烷基或-Spp2-Pp2取代,所述烷基中的一个或不邻接的两个以上的-CH2-可分别独立地由-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代以免氧原子直接邻接,
另外,在mp1为0且Ap1为基(cp)所表示的基的情况下,Ap3可为单键,
mp1表示0、1、2或3,
在分子内存在多个Zp1、Ap2、Spp2和/或Pp2的情况下,它们可相同也可不同。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶显示元件的制造方法,其中,所述液晶组合物进而含有下述通式(S)所表示的增感剂,
式中,Rs1及Rs2分别独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数2~10的烯基或碳原子数2~10的烯氧基,这些基中存在的一个或两个以上的氢原子可由氟原子取代,
As1及Bs1分别独立地表示选自由
(a)1,4-亚环己基,此基中存在的一个-CH2-或未邻接的两个以上的-CH2-可被取代为-O-,
(b)1,4-亚苯基,此基中存在的一个-CH=或未邻接的两个以上的-CH=可被取代为-N=,
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或十氢萘-2,6-二基,其中萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基中存在的一个-CH=或未邻接的两个以上的-CH=可被取代为-N=,及
(d)1,4-亚环己烯基
所组成的群组中的基,基(a)、基(b)、基(c)及基(d)可分别独立地被可被取代为氟原子的碳原子数1~8的烷基、可被取代为氟原子的碳原子数1~8的烷氧基、氰基或氟原子取代,在环As1及环Bs1分别存在多个的情况下,多个环As1及多个环Bs1分别可相同也可不同,
Zs1及Zs2分别独立地表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-C≡C-或单键,
ns1及ns2分别独立地表示0、1或2,ns1+ns2表示1~4整数,
Xs1~Xs6分别独立地表示可被取代为氟原子的碳原子数1~8的烷基、可被取代为氟原子的碳原子数1~8的烷氧基、氟原子或氢原子。
5.一种液晶显示元件,通过如权利要求1至4中任一项所述的液晶显示元件的制造方法来制造。
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