JP2019204096A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記の1〜n回の光照射工程のうちk回目の光照射工程(Sk)の光照射条件下で前記重合性化合物を0.3質量%含有する液晶組成物に対して5分間光を照射した後の前記重合性化合物の濃度(Ck)と、0.3質量%との濃度差の単位分あたりの濃度変化量Vkが、以下の式(1)で工程毎に表される場合、以下の式(2)で表される全光照射工程(ΣSk)における前記重合性化合物の平均反応速度Vaveを0.030〜0.048(質量%/分)に制御することを特徴とする、液晶表示素子の製造方法である。
これにより、本発明の液晶表示素子の製造方法を用いた液晶表示素子は、VHRの低下を抑制・低減し、プレチルト角の変化による表示不良が無いか、あるいは極めて少なくすることができる。
また、必要に応じて長波長カットフィルタ、短波長カットフィルタ、バンドパスフィルタのような分光フィルターを通して照射光を調整してもよく、必要に応じて、紫外線をカットして使用してもよい。
1回目の光照射工程(S1)の光照射条件下で前記重合性化合物を0.3質量%含有する液晶組成物に対して5分間光を照射した後の前記重合性化合物の濃度(C1)と、0.3質量%との濃度差の単位分あたりの濃度変化量V1が、以下の式(1−1)で表される場合、
以下の式(2−1)で表される前記1回目の光照射工程(S1)における前記重合性化合物の平均反応速度Vaveを0.030〜0.048(質量%/分)に制御することである。
上記式(2−1)中、V1は、上記式(1−1)で表され、t1は1回目の光照射工程(S1)における重合性化合物に光を照射する光照射時間(分)を表す。)
光照射工程を1回行う場合、1回の照射工程で所望のプレチルト角を形成することができて工程数を省略することができ、また使用する光の照射装置が1つで済むというメリットがある。
上記式(2−2)中、V1およびV2は、上記式(1−1)および式(1−2)で表される単位分あたりの濃度変化量を表し、t1、t2は各工程における重合性化合物に光を照射する光照射時間(分)を表す。)
光照射工程を2回の工程に分けると、1度に処理できる液晶パネルが増えるため、液晶表示素子を大量生産できる観点で好ましい。また、1回目の光照射でプレチルト付与を形成する工程と、2回目の光照射で残存する重合性化合物の濃度を低減する工程とに分けられるので、重合性化合物の残存量の低減や所望のプレチルトの形成の操作を調整しやすい。
S21は、単結合又は炭素数1〜15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の−CH2−は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−OCO−又は−COO−で置換されてよく、
n21は、0、1又は2を表し、
A21は、
(a) 1,4−シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又はデカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン、シアノ基、ニトロ基又はP21−S21−で置換されていても良く、
上記一般式(I)の1分子内に少なくとも1以上のP21−S21−を有し、
L21は単結合、−OCH2−、−CH2O−、−C2H4−、−OC2H4O−、−COO−、−OCO−、−CH=CRa−COO−、−CH=CRa−OCO−、−COO−CRa=CH−、−OCO−CRa=CH−、−(CH2)z−COO−、−(CH2)z−OCO−、−OCO−(CH2)z−、−COO−(CH2)z−、−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−又は−C≡C−(式中、Raはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜3のアルキル基を表し、前記式中、zはそれぞれ独立して1〜4の整数を表す。)を表すが、
P21、S21、及びA21が複数存在する場合は、それぞれ同一であっても異なっていても良い。)で表される化合物を1種又は2種以上であることが好ましい。
nL1は0、1、2又は3を表し、
AL1、AL2及びAL3はそれぞれ独立して
(a) 1,4−シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又はデカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
ZL1及びZL2はそれぞれ独立して単結合、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−OCF2−、−CF2O−、−CH=N−N=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−又は−C≡C−を表し、
nL1が2又は3であってAL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nL1が2又は3であってZL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良い。)
本発明に係る液晶組成物は、第二の成分として、誘電的に正の化合物(Δεが2より大きい。)の一般式(J)で表される化合物および/または誘電的に負の化合物(Δεの符号が負で、その絶対値が2より大きい。)を1種類又は2種類以上含有することが好ましい。
nJ1は、0、1、2、3又は4を表し、
AJ1、AJ2及びAJ3は、それぞれ独立して、
(a) 1,4−シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又はデカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基で置換されていても良く、
ZJ1及びZJ2は、それぞれ独立して、単結合、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−、−CF2O−、−COO−、−OCO−又は−C≡C−を表し、
nJ1が2、3又は4であってAJ2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nJ1が2、3又は4であってZJ1が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、
XJ1は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基又は2,2,2−トリフルオロエチル基を表す。)
前記一般式(N−1)〜(N−3)で表される化合物からなる群から選択される1種または2種以上は、以下の通りである。
AN11、AN12、AN21、AN22、AN31及びAN32は、それぞれ独立して、
(a) 1,4−シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又はデカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)及び
(d) 1,4−シクロヘキセニレン基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d)はそれぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及びZN32は、それぞれ独立して、単結合、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−OCF2−、−CF2O−、−CH=N−N=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−又は−C≡C−を表し、
XN21は水素原子又はフッ素原子を表し、
TN31は−CH2−又は酸素原子を表し、
nN11、nN12、nN21、nN22、nN31及びnN32はそれぞれ独立して0〜3の整数を表すが、nN11+nN12、nN21+nN22及びnN31+nN32はそれぞれ独立して1、2又は3であり、AN11〜AN32、ZN11〜ZN32が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良い。)
上記一般式(L)で表される化合物は、以下の式(L−1)〜(L−13)で表される化合物であることが好ましい。
上記一般式(J)で表される化合物は、以下の式(M−1)〜(M−18)で表される化合物であることが好ましい。
AM81及びAM82はそれぞれ独立して、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基又は
上記一般式(J)で表される化合物は、以下の式(K−1)〜(K−6)で表される化合物であることが好ましい。
本発明に係る一般式(N−1)で表される化合物として、下記の一般式(N−1a)〜(N−1g)で表される化合物群を挙げることができる。
本発明に係る一般式(N−2)で表される化合物は、以下の一般式(N−2−1)〜(N−2−3)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
一般式(N−3)で表される化合物は一般式(N−3−2)で表される化合物群から選ばれる化合物であることが好ましい。
本発明に係る重合性化合物を含有する液晶組成物全体が正の誘電率異方性を示す場合、一般式(I)で表される重合性化合物と、一般式(J)で表される化合物から選ばれる化合物を1種類又は2種類以上と、一般式(L)で表される化合物と、を含むことが好ましい。
まず、重合性化合物を含有する液晶組成物をセルギャップ3.5μmで垂直配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布した後、前記ポリイミド配向膜をラビング処理したITO付き基板を含む液晶セルに真空注入法で注入し、液晶表示素子を作製した。
重合性化合物を含有する液晶組成物を含む液晶セルについて、25℃の大気下、後述するA〜Dの光照射条件で光を5分照射した後の液晶表示素子中の重合性化合物の残留量[質量%]を測定し、式(1)及び式(2)に従い、重合性化合物のVk及びVave[質量%/分]を算出した。その際の重合性化合物の残留量(Ck)の測定方法を説明する。まず液晶表示素子を分解し、液晶組成物、重合物、未反応の重合性化合物を含む溶出成分のアセトニトリル溶液を得た。これを高速液体クロマトグラフで分析し、各成分のピーク面積を測定した。指標とする液晶化合物のピーク面積と未反応の重合性化合物のピーク面積比から、残存する重合性化合物の量を決定した。この値と当初添加した重合性化合物の量から重合性化合物の残留量を決定した。本測定の検出下限は100ppmであった。Vkの測定の際の光照射条件および温度は、対応する各光照射工程(Sk)と同じ条件で行っている。
25℃の大気下、上記の光照射条件A−Dで、下記表に記載の時間光照射し、プレチルト角の変化による表示不良(焼き付き)評価を行った。光照射時間は重合性化合物の残留量が検出下限以下となるまでとした。まず、液晶表示素子のプレチルト角を測定し、プレチルト角(初期)とした。この液晶表示素子に周波数100Hzで電圧を30V印加しながらバックライトを24時間照射した。その後、プレチルト角を測定し、プレチルト角(試験後)とした。測定したプレチルト角(初期)からプレチルト角(試験後)を引いた値をプレチルト角変化量(=プレチルト角変化の絶対値)[°]とした。プレチルト角は、シンテック製OPTIPROを用いて測定した。
ネマチック液晶相−等方相転移点(TNI)は74℃、Δn(20℃)は0.11、Δε(20℃)は−3.2、γ1(20℃)は125mPa・sの負の誘電率異方性を示す液晶組成物を液晶組成物LC−001とした。LC−001は一般式(L−1)、(L−3)、(L−10)、(N−1c)及び(N−1d)からなる組成物である。
液晶組成物LC−001を99.7質量部に対して、重合性化合物RM−1を0.3重量%添加した重合性化合物含有液晶組成物を注入したセルに、周波数100Hzで電圧を10V印加しながら光照射条件Aで30分光照射し、実施例1とした。
25℃の大気下、電圧を印加しながら1回目の光照射をした後、電圧を印加せずに2回目の光照射をした。1回目及び2回目の光照射工程の光照射条件及び光照射時間は、下記表の通りである。光照射時間は重合性化合物の残留量が検出下限以下となるまでとした。次に、プレチルト角の変化による表示不良(焼き付き)評価を行った。まず、液晶表示素子のプレチルト角を測定し、プレチルト角(初期)とした。この液晶表示素子に周波数100Hzで電圧を30V印加しながらバックライトを24時間照射した。その後、プレチルト角を測定し、プレチルト角(試験後)とした。測定したプレチルト角(初期)からプレチルト角(試験後)を引いた値をプレチルト角変化量(=プレチルト角変化の絶対値)[°]とした。プレチルト角は、シンテック製OPTIPROを用いて測定した。
液晶組成物LC−001を99.7質量部に対して、重合性化合物RM−3を0.3重量%添加した重合性化合物含有液晶組成物を注入したセルに、周波数100Hzで電圧を10V印加しながら紫外線照射条件Bで紫外線を600秒照射し、その後光照射条件Cで5分光照射し、比較例6とした。
液晶組成物LC−001を99.7質量部に対して、重合性化合物RM−2を0.3重量%添加した重合性化合物含有液晶組成物を注入したセルに、周波数100Hzで電圧を10V印加しながら光照射条件Bで1.25分光照射し、その後光照射条件Cで60分光照射し、実施例7とした。
VHRと光照射時間の関係を確認するために、1回の光照射工程で液晶表示素子を評価した。以下評価方法を説明する。120℃1時間加熱した後に、25℃の大気下、下記表に記載の条件で光照射し、VHRを測定した。当該VHRの測定条件は、1V、0.6Hz、60℃である。
液晶組成物LC−001を99.7質量部に対して、重合性化合物RM−1を0.3重量%添加した重合性化合物含有液晶組成物を注入したセルに、周波数100Hzで電圧を10V印加しながら光照射条件Cで90分光照射し比較例7とした。
Claims (2)
- 基板上に添着された重合性化合物を含有する液晶組成物に蛍光UVランプを用いて300〜400nmにピークを有する光を照射する光照射工程を1回備えた液晶表示素子の製造方法であって、
1回目の光照射工程(S1)の光照射条件下で前記重合性化合物を0.3質量%含有する液晶組成物に対して5分間光を照射した後の前記重合性化合物の濃度(C1)と、0.3質量%との濃度差の単位分あたりの濃度変化量V1が、以下の式(1−1)で表される場合、
以下の式(2−1)で表される前記1回目の光照射工程(S1)における前記重合性化合物の平均反応速度Vaveを0.030〜0.048(質量%/分)に制御することを特徴とする、液晶表示素子の製造方法。
上記式(2−1)中、V1は、上記式(1−1)で表され、t1は1回目の光照射工程(S1)における重合性化合物に光を照射する光照射時間(分)を表す。) - 前記重合性化合物として以下の一般式(I)
S21は、単結合又は炭素数1〜15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の−CH2−は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−OCO−又は−COO−で置換されてよく、
n21は、0、1又は2を表し、
A21は、
(a) 1,4−シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基又はデカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン、シアノ基、ニトロ基又はP21−S21−で置換されていても良く、
上記一般式(I)の1分子内に少なくとも1以上のP21−S21−を有し、
L21は単結合、−OCH2−、−CH2O−、−C2H4−、−OC2H4O−、−COO−、−OCO−、−CH=CRa−COO−、−CH=CRa−OCO−、−COO−CRa=CH−、−OCO−CRa=CH−、−(CH2)z−COO−、−(CH2)z−OCO−、−OCO−(CH2)z−、−COO−(CH2)z−、−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−又は−C≡C−(式中、Raはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜3のアルキル基を表し、前記式中、zはそれぞれ独立して1〜4の整数を表す。)を表すが、
P21、S21、及びA21が複数存在する場合は、それぞれ同一であっても異なっていても良い。)で表される化合物を含む、請求項1に記載の液晶表示素子の製造方法。
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