JPWO2015022866A1 - 複合液晶組成物、表示素子及び電界検出器 - Google Patents
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Abstract
Description
また、このような高分子分散型液晶表示素子で低電圧駆動が可能であれば、ここで用いている液晶デバイスは、高感度の電界検出器におけるデバイスの構成要素としても好適である。
前記液晶化合物として、二環又は三環型のビフェニール骨格を有する化合物と、該ビフェニール骨格を有する化合物以外の下記一般式(I−a)
C1は1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、ピラン−1,4−ジイル基又はインダン−2,5−ジイル基を表し、該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、塩素原子、メチル基、メトキシ基、エチル基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を有していてもよく、
C2及びC3はそれぞれ独立して、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、デカヒドロナフタレン−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、2,6−ナフチレン基又はインダン−2,5−ジイル基を表し、該1,4−フェニレン基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基及びインダン−2,5−ジイル基は、非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、塩素原子、メチル基、メトキシ基、エチル基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を有していてもよく、
Z1及びZ2はそれぞれ独立して、単結合、−CH2CH2−、−C≡C−、−CF2O−、−COO−、又は−OCO−を表し、C2及びC3が1,4−フェニレン基である場合のZ2は−CH2CH2−、−C≡C−、−CF2O−、−COO−、又は−OCO−であり、
X1は炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数2〜10のアルケニル基(該アルキル基又はアルケニル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、酸素原子で置換されていてもよい。)、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメチル基又はイソシアネート基を表し、
n1は、0、1又は2を表し、ただし、n1が2の場合、複数個存在するC1及びZ1はそれぞれ同じあっても、異なっていてもよい。)で表される2種以上の化合物と、を含有し、
前記ビフェニール骨格を有する化合物の含有量が、前記液晶化合物の総含有量に対して20質量%以下であり、前記一般式(I−a)で表される化合物のうち、C1が1,4−シクロヘキシレン基でありかつn1が0ではない化合物の含有量が、前記液晶化合物の総含有量に対して、45質量%以上であり、
前記重合性化合物として、下記一般式(II−a1)及び(II−a2)
B2は単結合又は炭素原子数1〜3のアルキレン基を表し、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立して酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていてもよく、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、それぞれ独立してフッ素原子で置換されていてもよく、
B3及びB4はそれぞれ独立して炭素原子数3〜11のアルキル基を表し、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立して酸素原子、−CO−、 −COO−又は−OCO−で置換されていてもよく、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子で置換されていてもよい。)で表される化合物と、を含有し、
前記一般式(II−a1)及び(II−a2)で表される化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物:前記一般式(II−b)で表される化合物の含有量(質量)の比が70:30〜30:70であり、
前記液晶化合物の総含有量が65〜85質量%であり、前記重合性化合物の総含有量が15〜35質量%であることを特徴とする複合液晶組成物を提供する。
また、本発明は、透明基板、透明電極、高分子・液晶複合膜及び透明基板がこの順に設けられ、前記透明電極が接地可能とされ、前記高分子・液晶複合膜が、前記複合液晶組成物を用いて形成されたものである電界検出部を備えたことを特徴とする電界検出器を提供する。
本発明に係る複合液晶組成物は、液晶化合物及び重合性化合物を含有し、
前記液晶化合物として、二環又は三環型のビフェニール骨格を有する化合物(以下、単に「ビフェニール骨格を有する化合物」と略記することがある)と、該ビフェニール骨格を有する化合物以外の下記一般式(I−a)
C1は1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、ピラン−1,4−ジイル基又はインダン−2,5−ジイル基を表し、該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、塩素原子、メチル基、メトキシ基、エチル基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を有していてもよく、
C2及びC3はそれぞれ独立して、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、デカヒドロナフタレン−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、2,6−ナフチレン基又はインダン−2,5−ジイル基を表し、該1,4−フェニレン基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基及びインダン−2,5−ジイル基は、非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、塩素原子、メチル基、メトキシ基、エチル基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を有していてもよく、
Z1及びZ2はそれぞれ独立して、単結合、−CH2CH2−、−C≡C−、−CF2O−、−COO−、又は−OCO−を表し、C2及びC3が1,4−フェニレン基である場合のZ2は−CH2CH2−、−C≡C−、−CF2O−、−COO−、又は−OCO−であり、
X1は炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数2〜10のアルケニル基(該アルキル基又はアルケニル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、酸素原子で置換されていてもよい。)、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメチル基又はイソシアネート基を表し、
n1は、0、1又は2を表し、ただし、n1が2の場合、複数個存在するC1及びZ1はそれぞれ同じあっても、異なっていてもよい。)で表される2種以上の化合物と、を含有し、
前記ビフェニール骨格を有する化合物の含有量が、前記液晶化合物の総含有量に対して20質量%以下であり、前記一般式(I−a)で表される化合物のうち、C1が1,4−シクロヘキシレン基でありかつn1が0ではない化合物の含有量が、前記液晶化合物の総含有量に対して、45質量%以上であり、
前記重合性化合物として、下記一般式(II−a1)及び(II−a2)
B2は単結合又は炭素原子数1〜3のアルキレン基を表し、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立して酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていてもよく、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、それぞれ独立してフッ素原子で置換されていてもよく、
B3及びB4はそれぞれ独立して炭素原子数3〜11のアルキル基を表し、該アルキ基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないもの
としてそれぞれ独立して酸素原子、−CO−、 −COO−又は−OCO−で置換されていてもよく、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子で置換されていてもよい。)で表される化合物と、を含有し、
前記一般式(II−a1)及び(II−a2)で表される化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物:前記一般式(II−b)で表される化合物の含有量(質量)の比が70:30〜30:70であり、
前記液晶化合物の総含有量が65〜85質量%であり、前記重合性化合物の総含有量が15〜35質量%であることを特徴とする。
本発明に係る複合液晶組成物は、上記のように、液晶化合物及び重合性化合物として、それぞれ特定の組み合わせのものを、特定範囲の量だけ含有することにより、Δn(複屈折率)が十分に高いものである。また、光安定性が十分に高く、低電圧駆動が可能な液晶デバイスの構成に特に適したものである。
C11は1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基を表し、該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、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を有していてもよく、
Z11は単結合又は−CH2CH2−を表し、
X11は、炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数2〜10のアルケニル基(該アルキル基又はアルケニル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、酸素原子で置換されていてもよい。)、フッ素原子、塩素原子、イソシアネート基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメチル基又は下記一般式(IV−b)
X18は、炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数2〜10のアルケニル基(該アルキル基又はアルケニル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、酸素原子で置換されていてもよい。)、フッ素原子、塩素原子、イソシアネート基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、又はジフルオロメチル基を表す。)を表し、
X12〜X17はそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、メチル基、メトキシ基又はエチル基を表し、
n11は0又は1を表す。)
さらに、一般式(IV−a)で表される化合物は、複屈折率が0.2〜0.33であることが好ましく、誘電異方性が正の場合には8〜14であることが好ましく、誘電異方性が負の場合には−4〜−7であることが好ましい。
Z11としては、単結合が好ましい。
X11としては、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜5のアルコキシ基又はフッ素原子が好ましい。
X12〜X17は、水素原子、フッ素原子又はメチル基が好ましく、X12〜X17の中で1個以上、3個以下がフッ素原子又はメチル基であることがより好ましい。
X61〜X69及びX70はそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はメチル基を表し、
X71〜X76及びX71’〜X76 ’はそれぞれ独立して、水素原子、又はフッ素原子を表す。)
で表される化合物が好ましく、これらの中でも、X61〜X66及びX70がすべて水素原子であるか、あるいはX61〜X66及びX70の少なくとも1個以上、3個以下がフッ素原子又はメチル基であるもの、及びX71〜X76及びX71’〜X76 ’の少なくとも1個以上、3個以下がフッ素原子であるものがより好ましい。
X81、X84、X85及びX86はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表し、X82及びX83はそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子又はメチル基を表すが、式(IV−n)及び(IV−o)中のX82〜X86の少なくとも1個以上、3個以下はフッ素原子又はメチル基であり、
X87及びX88はそれぞれ独立して、水素原子又はフッ素原子を表す。)
一般式(IV−a)で表される化合物の含有量を抑えた場合、複合液晶組成物の複屈折率を高くするためには、一般式(IV−a)で表される化合物以外に、複屈折率が高く誘電異方性が高い化合物を併用することが必要になる。
C21及びC31はそれぞれ独立して、1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基を表し、該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、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を有していてもよく、
Y21フェニル基又はシクロヘキシル基を表し、
Y31は1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基を表し、
X21及びX31はそれぞれ独立して、フッ素原子、塩素原子、イソシアネート基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又はジフルオロメチル基を表し、
X22〜X26及びX32〜X36はそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を表し、
Z21及びZ31はそれぞれ独立して、単結合又は−CH2CH2−を表し、
Z22及びZ32はそれぞれ独立して、単結合、−CH2CH2−又は−CF2O−を表し、
n21及びn31は0又は1を表す。)
Z21及びZ31としては、単結合が好ましい。
X21及びX31としては、フッ素原子又はトリフルオロメトキシ基が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
C41及びC51はそれぞれ独立して、1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基を表し、該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、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を有していてもよく、
Y41はフェニル基又はシクロヘキシル基を表し、
Y51は1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基を表し、
X41及びX51はそれぞれ独立して、フッ素原子、塩素原子、イソシアネート基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又はジフルオロメチル基を表し、
X42〜X45及びX52〜X55はそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を表し、
Z41及びZ51はそれぞれ独立して、単結合又は−CH2CH2−を表し、
Z42及びZ52はそれぞれ独立して、単結合、−CH2CH2−又は−CF2O−を表し、
n41及びn51は0又は1を表す。)
Z41及びZ51としては、単結合が好ましい。
X41及びX51としては、フッ素原子又はトリフルオロメトキシ基が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
C61、C62及びC63はそれぞれ独立して1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基を表し、該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、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を有していてもよく、
Z61及びZ62はそれぞれ独立して、単結合又は−CH2CH2−を表し、
n61は、0、1又は2を表す。ただし、n61が2の場合、複数個存在するC61及びZ61はそれぞれ同じあっても、異なっていてもよい。)
また、特に液晶温度範囲を拡大したい場合には、n61が0又は1であり、C61及びC62が1,4−シクロへキシレン基であり、C63が1,4−フェニレン基(該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、メチル基を有していてもよい。)であり、Z61が単結合又は−CH2CH2−であり、Z62が単結合であることが好ましい。
また、特に高屈折率を得たい場合には、n61が1であり、C61が1,4−シクロへキシレン基、又は1,4−フェニレン基(該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、メチル基を有していてもよい。)であり、C62及びC63が1,4−フェニレン基(該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子又はメチル基を有していてもよい。)であることが好ましい。
C71、C72及びC73はそれぞれ独立して1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基又はインダン−2,5−ジイル基を表し、該1,4−フェニレン基、インダン−2,5−ジイル基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、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を有していてもよく、
Z71及びZ72はそれぞれ独立して、単結合、−CH2CH2−又は−CF2O−を表し、
X71はフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメチル基又はイソシアネート基を表し、
n71は、0、1又は2を表す。ただし、n71が2の場合、複数個存在するC71及びZ71はそれぞれ同じあっても、異なっていてもよい。)
X71としては、フッ素原子又はトリフルオロメトキシ基が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
RLC11はそれぞれ独立して炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜5のアルコキシ基、炭素原子数2〜5のアルケニル基がより好ましい。
XLC11〜XLC1c4はそれぞれ独立して水素原子又はFが好ましい。
YLC11はそれぞれ独立してF、CF3又はOCF3が好ましい。
また、一般式(LC1)は、下記一般式(LC1−d)から一般式(LC1−m)
あるのが好ましい。 RLC11はそれぞれ独立して炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜5のアルコキシ基、炭素原子数2〜5のアルケニル基がより好ましい。
XLC11〜XLC1m2はそれぞれ独立して水素原子又はFが好ましい。
YLC11はそれぞれ独立してF、CF3又はOCF3が好ましい。
ZLC1d1〜ZLC1m1はそれぞれ独立して−CF2O−、−OCH2−が好ましい。
さらに、複合液晶組成物には、目的に応じてキラル化合物、二色性色素、染料等のドーパントを添加することもできる。
n11が1であり、C11が1,4−シクロへキシレン基であり、Z11が単結合であるもの、
X11が一般式(IV−b)で表される基であり、C12が1,4−フェニレン基(該1,4−フェニレン基は、置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、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を有していてもよい。)であるもの、がそれぞれ挙げられる。
一般式(II−b)において、B1は水素原子であることが好ましい。B1がメチル基である一般式(II−b)で表される化合物を用いても、本発明はその優れた効果を発現するが、水素原子である前記化合物の方が、重合速度がより速い点で有利である。
一般式(II−b)において、B3及びB4はそれぞれ独立して、炭素原子数3〜11のアルキル基であることが好ましい。
また、B3及びB4は、炭素原子数4〜10のアルキル基であることが好ましく、炭素原子数5〜9のアルキル基であることがより好ましい。
ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール(2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン)、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、2−メチル−2−モルホリノ(4−チオメチルフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン等のアセトフェノン系光重合開始剤;
ベンゾイン、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン系光重合開始剤;
2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤;
ベンジル、メチルフェニルグリオキシエステル系光重合開始剤;
ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、4,’−ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチル−ジフェニルサルファイド、アクリル化ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(tert−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系光重合開始剤;
2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン等のチオキサントン系光重合開始剤;
ミヒラーケトン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等のアミノベンゾフェノン系光重合開始剤;
10−ブチル−2−クロロアクリドン;2−エチルアンスラキノン;9,10−フェナンスレンキノン;カンファーキノン等が挙げられる。
これらの中でも、光重合開始剤としては、ベンジルジメチルケタールが最も好ましい。
前記その他の成分としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、非反応性オリゴマー、無機充填剤、有機充填剤、重合禁止剤、消泡剤、レベリング剤、可塑剤、シランカップリング剤等が挙げられる。
このようにして形成された光散乱型液晶表示素子の駆動電圧は、ネマチック液晶組成物の誘電異方性や弾性定数だけで決まるものではなく、複合液晶中に形成された高分子ネットワークの界面、又は複合液晶中に分散された高分子の界面と液晶分子との間で作用するアンカーリング力に大きく影響される。
例えば、高分子分散型液晶表示素子の駆動電圧に関する記述として、特開平6−222320号公報においては、次式の関係が開示されている。
例えば、前記複合液晶組成物は、光散乱型ディスプレイ用液晶材料として用いることができ、高分子・液晶複合膜を形成することで、光散乱型ディスプレイを構成することができる。このような高分子分散型液晶デバイスは、低電圧駆動が可能であり、バッテリー駆動とすることができる。
次に、液晶表示素子を例に挙げて、その製造方法について説明する。
高分子分散型液晶表示素子は、電極を有する2枚の基板であって、少なくとも一方が透明電極を有する透明基板である2枚の基板間に、アイソトロピック相である前記複合液晶組成物を狭持した後、加熱又は活性エネルギー線の照射によって、前記重合性化合物を重合させ、液晶組成物との相分離を誘発させることにより、液晶組成物及び高分子物質からなる層が形成されることによって得られる。
透明電極層を有する透明基板は、例えば、ガラス板等の透明基材上にインジウムチンオキシド(ITO)をスパッタリングすることにより作製できる。また、低波長分散の透明性基板を用いることにより、デバイスの光散乱能が高まり、反射率やコントラストが向上してより好ましいものとなる。低波長分散の透明性基板としては、例えば、ホウケイ酸硝子や、ポリエチレンテレフタレート又はポリカーボネート等のプラスチック透明フィルム、1/4λの光干渉条件を使用した誘電体多層膜をコートした透明性基板が挙げられる。
前記配向膜としては、例えば、ポリイミド配向膜、光配向膜等が挙げられる。配向膜の形成方法としては、例えば、ポリイミド配向膜の場合であれば、ポリイミド樹脂組成物を透明基材上に塗布し、180℃以上の温度で熱硬化させ、更に綿布やレーヨン布でラビング処理する方法が挙げられる。また、ラビング処理を施していないポリイミド膜等の高分子膜も用いることもできる。これらの膜は、基板の表面を改質させて複合液晶相中の高分子透明物質との接着性を高めたり、また、光散乱のムラ等の対策に有用である。
次いで、エポキシ系熱硬化性組成物等のシール剤を、液晶注入口を設けた形で前記基板にスクリーン印刷し、前記基板同士を貼り合わせ、加熱してシール剤を熱硬化させる。
紫外線を発生させるランプとしては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を用いることができる。また、照射する紫外線の波長は、複合液晶組成物に含有されている光重合開始剤の吸収波長領域であり、且つ含有されている液晶組成物の吸収波長域でない波長領域とすることが好ましく、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を用いて、好ましくは波長330nm以下、より好ましくは波長350nm以下の紫外線をカットして、紫外線を照射するとよい。
紫外線の照射時間は、紫外線の照射強度に応じて適宜設定すればよいが、通常は、10〜600秒であることが好ましい。紫外線露光装置は、シャッター機能を具備しており、露光開始時に、シャッターを開いて、作製する複合液晶素子全面に紫外線を均一に、且つ一斉に照射することが好ましく、シャッターが開いている間は、紫外線強度が一定になるように露光することが好ましい。
紫外線照射時の温度は、例えば、複合液晶組成物のアイソトロピック−ネマティック転移点よりわずかに高い温度であることが好ましく、転移点+0.1℃〜10℃であることが好ましく、転移点+0.1℃〜3℃であることがより好ましい。紫外線露光で複合液晶素子の温度が上昇する場合には、赤外線カットフィルターを通して露光し、更には、紫外線露光装置として温度制御可能なプレートを具備したものを用い、複合液晶素子の温度が上がらないようにすることが好ましい。
また、高分子分散型液晶表示素子は、シアン、マゼンタ、イエロー等の光吸収波長が異なる光吸収層を各色別に分割して形成した画素電極に位置合わせして配置することにより、カラー表示が可能となる。
さらに、高分子分散型液晶表示素子は、鏡面反射、拡散反射、再帰性反射、ホログラム反射等の機能を付加することもできる。
例えば、電圧無印加状態での透過率T0を測定し、この電圧無印加状態から60Hzの交流電圧を0.2V/3秒の速度で加えていき、印加電圧を高めてもそれ以上透過率が変化しなくなったときの透過率T100(%)を測定して、下記式で定義されるT99(%)を求め、このように電圧無印加状態から交流電圧を0.2V/3秒の速度で加えていったときに、透過率がT99の値となる印加電圧V99(V)を求めた場合、その値は、セル厚が8μmの場合、好ましくは5V以下となる。またこのとき、T0の値は好ましくは20%以下となる。かかる高分子分散型液晶表示素子は、バッテリー駆動に適しており、従来の高分子分散型液晶表示素子とは異なり、昇圧回路が不要である。
T99=T0+0.99×(T100−T0)
従来の高分子分散型液晶の表示素子及び電界検出器では、応答可能な電界強度が2V/μm程度であって、低感度であったが、前記複合液晶組成物を用いた高分子分散型液晶の電界検出器は、応答可能な電界強度が2V/μm未満、好ましくは1V/μm以下、例えば0.5V/μm程度とすることも可能であって、高感度である。
含有量(質量%)が表1に示す値の各液晶化合物(総量76質量部)と、含有量(質量%)が表2に示す値の各重合性化合物(総量23.52質量部)とを混合し、さらに重合開始剤としてイルガキュア651(ベンジルジメチルケタール、0.48質量部)を混合して、複合液晶組成物を調製した。
なお、表1中の各液晶化合物の含有量は、液晶化合物の総含有量(100質量%)に対する値である。また、表2中の各重合性化合物の含有量は、重合性化合物の総含有量(100質量%)に対する値である。
得られた複合液晶組成物について、等方相−ネマチック相転移点(℃)、融点(℃)、Δn(複屈折率)、TNモード閾値、Δε(誘電率異方性)を測定した。結果を表3に示す。
次いで、アイソトロピック−ネマティック転移点よりも1〜2℃高い温度で、10mW/cm2の強度で60秒間紫外線を照射し、前記重合性化合物を重合させて、前記複合液晶組成物から高分子・液晶複合膜を形成することで、高分子分散型液晶デバイスを作製した。
これら液晶化合物のうち、前記ビフェニール骨格を有する化合物は、略号がLC3、LC6、LC13、LC14及びLC15の化合物である。
また、C1が1,4−シクロヘキシレン基である一般式(I−a)で表される化合物は、略号がLC4、LC5、及びLC7〜13の化合物である。
上記結果から明らかなように、実施例1〜5では、複合液晶組成物のΔnは0.16以上であり、十分に高かった。また、実施例1〜5では、比較例1〜4よりもT0及びV99がいずれも低く、光安定性が十分に高く、低電圧駆動が可能であった。
Claims (3)
- 液晶化合物及び重合性化合物を含有する複合液晶組成物であって、
前記液晶化合物として、二環又は三環型のビフェニール骨格を有する化合物と、該ビフェニール骨格を有する化合物以外の下記一般式(I−a)
C1は1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、ピラン−1,4−ジイル基又はインダン−2,5−ジイル基を表し、該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、塩素原子、メチル基、メトキシ基、エチル基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を有していてもよく、
C2及びC3はそれぞれ独立して、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、デカヒドロナフタレン−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、2,6−ナフチレン基又はインダン−2,5−ジイル基を表し、該1,4−フェニレン基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基及びインダン−2,5−ジイル基は、非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、塩素原子、メチル基、メトキシ基、エチル基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を有していてもよく、
Z1及びZ2はそれぞれ独立して、単結合、−CH2CH2−、−C≡C−、−CF2O−、−COO−、又は−OCO−を表し、C2及びC3が1,4−フェニレン基である場合のZ2は−CH2CH2−、−C≡C−、−CF2O−、−COO−、又は−OCO−であり、
X1は炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数2〜10のアルケニル基(該アルキル基又はアルケニル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、酸素原子で置換されていてもよい。)、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメチル基又はイソシアネート基を表し、
n1は、0、1又は2を表し、ただし、n1が2の場合、複数個存在するC1及びZ1はそれぞれ同じあっても、異なっていてもよい。)で表される2種以上の化合物と、を含有し、
前記ビフェニール骨格を有する化合物の含有量が、前記液晶化合物の総含有量に対して20質量%以下であり、前記一般式(I−a)で表される化合物のうち、C1が1,4−シクロヘキシレン基でありかつn1が0ではない化合物の含有量が、前記液晶化合物の総含有量に対して、45質量%以上であり、
前記重合性化合物として、下記一般式(II−a1)及び(II−a2)
B2は単結合又は炭素原子数1〜3のアルキレン基を表し、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立して酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていてもよく、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、それぞれ独立してフッ素原子で置換されていてもよく、
B3及びB4はそれぞれ独立して炭素原子数3〜11のアルキル基を表し、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立して酸素原子、−CO−、 −COO−又は−OCO−で置換されていてもよく、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子で置換されていてもよい。)で表される化合物と、を含有し、
前記一般式(II−a1)及び(II−a2)で表される化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物:前記一般式(II−b)で表される化合物の含有量(質量)の比が70:30〜30:70であり、
前記液晶化合物の総含有量が65〜85質量%であり、前記重合性化合物の総含有量が15〜35質量%であることを特徴とする複合液晶組成物。 - 透明基板、透明電極、高分子・液晶複合膜及び透明基板がこの順に設けられ、前記透明電極が接地可能とされ、前記高分子・液晶複合膜が、請求項1に記載の複合液晶組成物を用いて形成されたものであることを特徴とする表示素子。
- 透明基板、透明電極、高分子・液晶複合膜及び透明基板がこの順に設けられ、前記透明電極が接地可能とされ、前記高分子・液晶複合膜が、請求項1に記載の複合液晶組成物を用いて形成されたものである電界検出部を備えたことを特徴とする電界検出器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015514274A JP5875028B2 (ja) | 2013-08-13 | 2014-07-31 | 複合液晶組成物、表示素子及び電界検出器 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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