TW201835317A - 液晶元件及其製造方法、以及顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

液晶元件包括:對向配置的一對基材;電極,配置於一對基材中彼此對向的面上;液晶層,配置於一對基材間,且是使包含液晶及聚合性化合物的液晶組成物硬化而形成;以及液晶配向膜,形成於電極配置面上。聚合性化合物含有單官能(甲基)丙烯酸酯化合物、多官能(甲基)丙烯酸酯化合物等。液晶配向膜是使用含有聚合物成分的液晶配向劑而形成。關於液晶配向劑,源自具有特定的側鏈結構的單體的結構單元的含有比例相對於聚合物成分的所有結構單元的合計量為10莫耳%以下,且含有選自由矽烷化合物及聚矽氧烷所組成的群組中的至少一種化合物。

Description

液晶元件及其製造方法、以及顯示裝置
本揭示是有關於一種液晶元件及其製造方法、以及顯示裝置。
作為液晶元件,近年來已知有一種高分子分散型液晶元件,所述高分子分散型液晶元件於在表面形成有透明電極的一對膜基材間配置有包含液晶與高分子的複合材料的液晶層,且提出了將所述高分子分散型液晶元件用作調光元件(例如,參照專利文獻1或專利文獻2)。專利文獻1及專利文獻2的調光元件藉由透明電極的電壓施加/未施加電壓的切換而透明性發生變化從而顯現出調光功能。另外,進行了如下研究:利用所述調光功能,於櫥窗或智慧型手機、電視、監視器、建築物、家具等中賦予新的功能。作為高分子分散型液晶,例如已知有聚合物分散型液晶(Polymer Dispersed Liquid Cristal,PDLC)或聚合物網路液晶(Polymer Network Liquid Cristal,PNLC)等。
專利文獻3中提出了一種於包含有機電致發光(electroluminescence,EL)元件的透明顯示器的背面配置液晶顯示面板的顯示裝置。提出了所述顯示裝置中藉由控制施加至液晶顯示面板的電壓來控制光透過性,藉此提高透明顯示器的顯示的視認性。另外,專利文獻4中揭示了一種反向型液晶元件,所述反向型液晶元件在未向一對電極間施加電壓時光透過而成為透明的狀態,於施加電壓時光散射而成為非透明的狀態。專利文獻4中記載的反向型液晶元件中,具有聚醯亞胺膜作為使液晶垂直配向的配向膜,藉由所述聚醯亞胺膜來控制液晶層中的液晶分子的配向狀態。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2013-3319號公報 [專利文獻2]日本專利特開2013-148744號公報 [專利文獻3]日本專利特開2008-083510號公報 [專利文獻4]國際公開第2015/022980號
[發明所欲解決之課題] 設想調光元件應用於屋外的使用用途中,因此要求耐候性優異。另外,對於調光元件,設想伴隨著其使用用途的擴大而於各種環境中使用,因此要求耐高溫高濕性優異。然而,具有使液晶垂直配向的配向膜的先前的反向型液晶元件的耐候性並不充分,另外若暴露於高溫高濕環境下,則配向膜容易自基板剝離,耐高溫高濕性並不充分。因此,要求開發一種光透過特性及光散射特性良好且耐高濕高溫性及耐候性良好的液晶元件。
本揭示是鑒於所述課題而成,且主要目的在於提供一種耐高溫高濕性高、對基材的密接性優異、並且耐候性優異且光透過特性及光散射特性優異的液晶元件。 [解決課題之手段]
本揭示為了解決所述課題而採用以下手段。
[1] 一種液晶元件,其包括:對向配置的一對基材;電極,分別配置於所述一對基材中彼此對向的面上;液晶層,配置於所述一對基材間,且是使包含液晶及聚合性化合物的液晶組成物硬化而形成;以及液晶配向膜,形成於所述一對基板中的至少一者的電極配置面上;所述聚合性化合物含有選自由單官能(甲基)丙烯酸酯化合物、多官能(甲基)丙烯酸酯化合物、多官能硫醇化合物及苯乙烯系化合物所組成的群組中的至少一種;所述液晶配向膜是使用含有聚合物成分的液晶配向劑而形成,關於所述液晶配向劑,所述聚合物成分中的源自具有選自由下述(a)~(e)所組成的群組中的至少一種結構的單體的結構單元的含有比例相對於所述聚合物成分的所有結構單元的合計量為10莫耳%以下,且含有選自由矽烷化合物及聚矽氧烷所組成的群組中的至少一種化合物, (a)碳數8~22的烷基或烷氧基, (b)碳數6~18的氟烷基或氟烷氧基, (c)苯環、環己烷環及雜環中的任一種環、與碳數1~20的烷基、烷氧基、氟烷基或氟烷氧基鍵結而成的一價基, (d)合計具有兩個以上選自由苯環、環己烷環及雜環所組成的群組中的至少一種環,且該些多個環直接或經由二價連結基鍵結而成的一價基, (e)具有類固醇骨架的碳數17~51的一價基。 [2] 一種顯示裝置,其包括:如所述[1]所述的液晶元件;以及於非顯示狀態下為透明的透明顯示器。 [3] 一種液晶配向劑,其用以形成液晶元件的液晶配向膜,所述液晶元件於以各基材面上所設置的電極對向的方式配置的一對基材間具備使包含液晶及聚合性化合物的液晶組成物硬化而形成的液晶層,且於聚合物成分中,源自具有選自由所述(a)~(e)所組成的群組中的至少一種結構的單體的結構單元的含有比例相對於所述聚合物成分的所有結構單元的合計量為10莫耳%以下,且含有選自由矽烷化合物及聚矽氧烷所組成的群組中的至少一種化合物。 [4] 一種液晶元件的製造方法,其為製造如下液晶元件的方法,所述液晶元件於以各基材面上所設置的電極對向的方式配置的一對基材間具備使包含液晶及聚合性化合物的液晶組成物硬化而形成的液晶層,且所述液晶元件的製造方法包括:於所述一對基材中的至少一者的電極配置面上塗佈液晶配向劑而形成液晶配向膜的步驟;於形成所述液晶配向膜後,將所述一對基材經由包含所述液晶組成物的層以所述電極對向的方式進行配置來構建液晶單元的步驟;以及於構建所述液晶單元後使所述聚合性化合物硬化的步驟;所述聚合性化合物含有選自由單官能(甲基)丙烯酸酯化合物、多官能(甲基)丙烯酸酯化合物、多官能硫醇化合物及苯乙烯系化合物所組成的群組中的至少一種,關於所述液晶配向劑,於聚合物成分中,源自具有選自由所述(a)~(e)所組成的群組中的至少一種結構的單體的結構單元的含有比例相對於所述聚合物成分的所有結構單元的合計量為10莫耳%以下,且含有選自由矽烷化合物及聚矽氧烷所組成的群組中的至少一種化合物。 [發明的效果]
根據所述構成,可獲得耐高溫高濕性高、對基材的密接性優異、且耐候性優異的液晶元件。另外,可獲得光透過特性及光散射特性優異的液晶元件。
以下,參照圖式來對實施形態進行說明。 <液晶元件> 本實施形態的液晶元件10如圖1所示包括包含第1基材11及第2基材12的一對基材、以及配置於第1基材11與第2基材12之間的液晶層13。液晶層13是作為具有高分子矩陣與液晶的高分子/液晶複合材料層的高分子分散型液晶層,在本實施形態中是於層中形成有聚合物網路的聚合物分散型液晶(PDLC)。液晶元件10是如下調光元件,即藉由利用電場來控制聚合物網路中存在的液晶分子的配向而切換透過光的透過狀態、與使光散射的不透過狀態。
第1基材11及第2基材12為包含高分子材料的透明基材。作為構成基材的高分子材料,例如可列舉:矽、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚醚碸、聚碳酸酯、聚丙烯、聚氯乙烯、芳香族聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚醯亞胺、三乙醯基纖維素(Triacetyl Cellulose,TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯等材料。再者,亦可將第1基材11及第2基材12設為玻璃基板,為了實現液晶元件的薄型化及輕量化,尤佳為塑膠基板。
在第1基材及第2基材12中,於彼此對向的面分別配置有透明電極16、透明電極17,由該些透明電極16、透明電極17而構建電極對。本實施形態中,透明電極16、透明電極17為透明導電膜,例如為包含氧化錫(SnO2 )的奈塞(NESA)膜(美國PPG公司註冊商標)、包含氧化銦-氧化錫(In2 O3 -SnO2 )的氧化銦錫(Indium Tin Oxid,ITO)膜、或包含碳材料的膜。再者,透明電極16、透明電極17例如亦可具有帶狀、梳齒狀等的規定的圖案。
於第1基材11及第2基材12的各自的電極配置面上形成有液晶配向膜14、液晶配向膜15。液晶配向膜14、液晶配向膜15是規定液晶層13中的液晶分子的配向方位的有機薄膜,是使用包含聚合物與溶劑的聚合物組成物而形成。再者,液晶配向膜14、液晶配向膜15只要設置於一對基板中的至少一者上即可,但就配向穩定性的觀點而言,較佳為設置於兩個基板上。液晶層13是藉由在由一對基材與密封劑(圖示略)包圍的空間配置液晶組成物後對液晶組成物進行硬化而形成,所述密封劑在一對基材間以包圍電極配置面的外緣部的方式進行配置。
再者,液晶元件10於第1基材11及第2基材12的外側表面不具備偏光板。因此,就光的吸收損失少、光的利用效率高的方面而言優異。
圖2(a)、圖2(b)是用以說明液晶元件10的功能的圖,圖2(a)表示未向透明電極16、透明電極17間施加電壓的狀態,圖2(b)表示向透明電極16、透明電極17間施加電壓的狀態。液晶元件10是反向型PDLC,於未向透明電極16、透明電極17間施加電壓的狀態下,入射光自一對基板中的一者透過另一者而為透明的狀態,於向透明電極16、透明電極17間施加電壓的狀態下,藉由液晶的配向狀態發生變化,入射光散射而成為非透明的狀態。本實施形態中,關於液晶層13中的液晶,於未向電極間施加電壓的狀態下,成為長軸方向扭轉的狀態(例如,270度超扭轉向列(Super Twisted Nematic,STN)排列或90度扭轉向列(Twisted Nematic,TN)排列),藉由向電極間施加電壓,所述扭轉消失。藉由所述電壓的施加/未施加的切換,液晶的配向狀態變化,液晶元件10顯現出調光功能。液晶元件10例如為膜狀或板狀。液晶元件10亦可為根據施加電壓而使光透過率可變者。再者,未施加電壓時的液晶的配向狀態並不限定於扭轉配向,亦可為均勻(homogeneous)配向。
<液晶組成物> 其次,對液晶層13的形成中使用的液晶組成物進行說明。液晶組成物含有液晶與聚合性化合物。
作為液晶,可列舉向列液晶及碟狀液晶,其中較佳為向列液晶。另外,亦可於該些液晶中添加膽甾型液晶或掌性試劑、強電感應性液晶等而使用。
作為聚合性化合物,較佳為顯示出自由基聚合性的化合物,更佳為包含選自由單官能(甲基)丙烯酸酯化合物、多官能(甲基)丙烯酸酯化合物、多官能硫醇化合物及苯乙烯系化合物所組成的群組中的至少一種化合物(以下,亦稱為「特定聚合性化合物」),尤佳為多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。再者,本說明書中,「(甲基)丙烯酸酯」是指包含丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。
作為聚合性化合物,可較佳地使用顯示出光學各向異性的聚合性化合物(以下,亦稱為「聚合性液晶化合物」)。作為聚合性液晶化合物,例如可列舉:ULC-001、ULC-001-K1、ULC-008、ULC-011(以上,DIC(股)公司製造)、RM257、RM8(以上,默克(Merck)公司製造)等。關於液晶材料與聚合性液晶化合物的組合,作為液晶材料的MLC6080(默克(Merck)公司製造)與作為聚合性液晶化合物的ULC-001-K1的折射率大致相等,於未施加電壓時顯示出高的光透過狀態,因此較佳。
聚合性化合物的含有比例(於包含兩種以上的情況下為其合計量)較佳為相對於液晶組成物中的液晶與聚合性化合物的合計量而設為1質量%~95質量%,更佳為設為5質量%~90質量%,進而佳為設為10質量%~90質量%。 液晶組成物中的聚合性液晶化合物的含有比例較佳為相對於聚合性液晶化合物與液晶的合計量而設為1質量%~95質量%,更佳為設為3質量%~90質量%,進而佳為設為5質量%~90質量%。
液晶組成物亦可含有液晶及聚合性化合物以外的其他成分。例如,就進一步提高聚合性化合物的聚合性,促進液晶層13中的(較佳為在液晶層13的整體上)聚合物網路的形成的觀點而言,較佳為含有聚合起始劑作為其他成分。
液晶組成物中含有的聚合起始劑較佳為可藉由可見光線、紫外線、遠紫外線、電子束、X射線等放射線的照射而使聚合性化合物的聚合開始的化合物(光聚合起始劑)。作為光聚合起始劑,較佳為可藉由光照射而產生自由基的自由基聚合起始劑,具體而言例如可列舉:4,4'-雙(二乙基胺基)二苯甲酮、2-甲氧基-2-苯基苯乙酮、2苯乙酮苄基縮酮、1-羥基環己基苯基酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、蒽醌、三苯基胺、咔唑、3-甲基苯乙酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、2-羥基-1-[4-[4-(2-羥基-2-甲基丙醯基)苄基]苯基]-2-甲基丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1、2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基氧化膦、1,2-辛二酮,1-[4-(苯基硫代)-,2-(O-苯甲醯基肟)]、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙醯基肟)、4,4'-雙(二乙基胺基)二苯甲酮、2-羥基-2-苯基苯乙酮、2-苄基-2-(二甲基胺基)-1-[4-(嗎啉基)苯基]-1-丁酮等。
就快速地進行硬化反應且抑制過剩量的添加所引起的硬化性的下降的觀點而言,液晶組成物中的聚合起始劑的含有比例較佳為相對於液晶組成物中所含的溶媒以外的成分(固體成分)的合計質量而設為0.1質量%~10質量%,更佳為設為0.5質量%~8質量%,進而佳為設為1質量%~7質量%。再者,聚合起始劑可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
作為液晶組成物中調配的其他成分,亦可使用色素。藉由使用色素,可獲得於液晶層13中分散有色素的液晶元件10。另外,根據本揭示的液晶元件10,於使色素分散於液晶層13中的情況下,電壓的施加/未施加的切換所引起的光遮光性/光透過性的變化亦明瞭,另外反覆驅動時的耐久性亦良好,就該方面而言較佳。 作為色素,可較佳地使用二色性色素。所使用的二色性色素並無特別限定,可適宜使用公知的化合物,例如可列舉:多碘、偶氮化合物、蒽醌化合物、二噁嗪化合物等。該些中,就耐光性優異且二色比高的方面而言,較佳為選自由偶氮化合物及蒽醌化合物所組成的群組中的至少一種,尤佳為偶氮化合物。再者,色素可單獨使用一種,亦可組合兩種以上。
色素的調配比例(於調配兩種以上的情況下為其合計量)較佳為相對於液晶組成物中的固體成分的合計質量而設為0.05質量%~5質量%,更佳為設為0.1質量%~3質量%。
液晶組成物藉由將液晶及聚合性化合物、以及視需要添加的其他成分混合而製備。將該些成分混合的處理可於常溫下進行,亦可一面升溫一面進行。另外,亦可將各成分溶解於適當的有機溶媒中,其後例如藉由蒸餾操作而去除溶媒。
<液晶配向劑> 其次,對用於形成液晶配向膜14、液晶配向膜15的液晶配向劑進行說明。該液晶配向劑含有選自由矽烷化合物及聚矽氧烷所組成的群組中的至少一種化合物(以下,亦稱為「含矽化合物」)。該些中,就液晶元件10的耐候性的改善效果更高且可實現後烘烤溫度的進一步的低溫化的方面而言,尤佳為包含聚矽氧烷。另外,就可進一步提高對基材的密接性的方面而言,較佳為含有矽烷化合物。
(聚矽氧烷) 聚矽氧烷例如可藉由對水解性的矽烷化合物進行水解·縮合而獲得。作為水解性矽烷化合物,例如可列舉:四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷等四烷氧基矽烷化合物;甲基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷等含烷基或芳基的烷氧基矽烷化合物; 3-巰基丙基三乙氧基矽烷、巰基甲基三乙氧基矽烷等含硫的烷氧基矽烷化合物; 縮水甘油氧基甲基三甲氧基矽烷、縮水甘油氧基甲基三乙氧基矽烷、2-縮水甘油氧基乙基三甲氧基矽烷、2-縮水甘油氧基乙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三乙氧基矽烷等含環氧基的烷氧基矽烷化合物; 3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷等含不飽和鍵的烷氧基矽烷化合物; 3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、2-胺基丙基三甲氧基矽烷、2-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-脲基丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、N-甲基羰氧基乙基-N'-三甲氧基矽烷基丙基乙二胺、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷等含氮的烷氧基矽烷化合物; 三甲氧基矽烷基丙基丁二酸酐等含酸酐基的烷氧基矽烷化合物等。水解性矽烷化合物可單獨使用該些的一種或組合使用兩種以上。再者,「(甲基)丙烯醯」是指包含「丙烯醯」及「甲基丙烯醯」。
所述水解·縮合反應藉由使如上所述的水解性矽烷化合物的一種或兩種以上與水較佳為於適當的觸媒及有機溶媒的存在下反應而進行。於反應時,水的使用比例相對於水解性矽烷化合物(合計量)1莫耳而較佳為1莫耳~30莫耳。作為所使用的觸媒,例如可列舉:酸、鹼金屬化合物、有機鹼、鈦化合物、鋯化合物等。觸媒的使用量根據觸媒的種類、溫度等反應條件等不同,應適宜設定,例如相對於矽烷化合物的合計量,較佳為0.01倍莫耳~3倍莫耳。作為所使用的有機溶媒,例如可列舉烴、酮、酯、醚、醇等,該些中,較佳為使用非水溶性或難水溶性的有機溶媒。有機溶媒的使用比例相對於反應中使用的矽烷化合物的合計100質量份,較佳為10質量份~10,000質量份。
所述水解·縮合反應例如較佳為藉由油浴等進行加熱來實施。此時,加熱溫度較佳為設為130℃以下,加熱時間較佳為設為0.5小時~12小時。於反應結束後,在將自反應液分取的有機溶媒層視需要利用乾燥劑進行乾燥後去除溶媒,藉此可獲得作為目標的聚矽氧烷。再者,聚矽氧烷的合成方法並不限於所述水解·縮合反應,例如亦可利用於乙二酸及醇的存在下使水解性矽烷化合物反應的方法等而進行。
亦可使液晶配向劑中含有在側鏈具有光配向性基或預傾角賦予基等功能性基的聚矽氧烷作為聚矽氧烷。所述具有功能性基的聚矽氧烷例如可藉由如下方式獲得,即,例如對於原料的至少一部分藉由使用含環氧基的水解性矽烷化合物的聚合,合成側鏈具有環氧基的聚矽氧烷,繼而使具有環氧基的聚矽氧烷與具有功能性基的羧酸反應。或者,亦可採用將具有功能性基的水解性矽烷化合物用於單體中的聚合的方法。
含環氧基的聚矽氧烷與羧酸的反應較佳為於觸媒及有機溶媒的存在下進行。羧酸的使用比例相對於含環氧基的聚矽氧烷所具有的環氧基而較佳為5莫耳%以上,更較為10莫耳%~80莫耳%。作為所述觸媒,例如可使用作為有機鹼、促進環氧化合物的反應的所謂的硬化促進劑而公知的化合物等。觸媒的使用比例相對於含環氧基的聚矽氧烷100質量份而較佳為100質量份以下。
作為所使用的有機溶媒的較佳的具體例,可列舉:2-丁酮、2-己酮、甲基異丁基酮、環戊酮、環己酮及乙酸丁酯等。有機溶媒較佳為以固體成分濃度成為5質量%~50質量%的比例使用。所述反應中的反應溫度較佳為0℃~200℃,反應時間較佳為0.1小時~50小時。於反應結束後,將自反應液分取的有機溶媒層視需要利用乾燥劑進行乾燥後,去除溶媒,藉此可獲得具有功能性基的聚矽氧烷。
關於聚矽氧烷,利用膠體滲透層析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)進行測定而得的聚苯乙烯換算的重量平均分子量較佳為500~1,000,000,更佳為1,000~100,000,進而佳為1,000~50,000。再者,聚矽氧烷可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
(矽烷化合物) 液晶配向劑中所含的矽烷化合物是具有碳-矽鍵的有機矽化合物,作為其具體例,可列舉作為聚矽氧烷的合成中使用的矽烷化合物而例示的水解性矽烷化合物等。該矽烷化合物較佳為具有烷氧基矽烷基(-Si(OR)r R3-r )(R為烷基,r為1~3的整數。多個R可彼此相同亦可不同)),更佳為具有選自由環氧基、胺基及硫醇基所組成的群組中的至少一種官能基的烷氧基矽烷化合物,尤佳為含環氧基的烷氧基矽烷化合物。再者,矽烷化合物可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。另外,作為含矽化合物,亦可將聚矽氧烷與矽烷化合物併用。
液晶配向劑中的含矽化合物可根據所使用的化合物適宜選擇。例如,於含有聚矽氧烷作為含矽化合物的情況下,就充分提高所得的液晶元件10的耐候性的觀點而言,液晶配向劑中的聚矽氧烷的含有比例較佳為相對於液晶配向劑中的聚合物成分的合計量而設為1質量%以上,更佳為設為2質量%以上,進而佳為設為5質量%以上。另外,聚矽氧烷的含有比例的上限值較佳為設為97質量%以下,更佳為設為90質量%以下。 另外,於在液晶配向劑中調配矽烷化合物作為含矽化合物的情況下,就充分獲得對基材的密接性及液晶元件10的耐候性的改善效果的觀點而言,矽烷化合物的調配比例較佳為相對於液晶配向劑中的聚合物成分的合計100質量份而設為0.5質量份以上,更佳為設為1質量份~30質量份。
關於本實施形態的液晶配向劑,於該液晶配向劑中所含的聚合物成分中,源自具有選自由以下的(a)~(e)所組成的群組中的至少一種的側鏈結構(以下,亦稱為「特定基」)的單體的結構單元的含有比例相對於聚合物成分的所有結構單元的合計量而為10莫耳%以下。 (a)碳數8~22的烷基或烷氧基。 (b)碳數6~18的氟烷基或氟烷氧基。 (c)苯環、環己烷環及雜環中的任一種環、與碳數1~20的烷基、烷氧基、氟烷基或氟烷氧基鍵結而成的一價基。 (d)合計具有兩個以上選自由苯環、環己烷環及雜環所組成的群組中的至少一種環,且該些多個環直接或經由二價連結基鍵結而成的一價基。 (e)具有類固醇骨架的碳數17~51的一價基。
此處,本說明書中,所謂「具有側鏈結構的單體」中的「側鏈結構」是指於將單體的結構式中被導入至聚合物的主鏈的部分作為主骨架的情況下直接或經由連結基而鍵結於所述主骨架上的部分結構。即,關於單體所具有的「側鏈結構」,於使用所述單體進行聚合的情況下被導入至藉由該聚合而獲得的聚合物的側鏈。再者,所謂聚合物的「主鏈」是指聚合物中包含最長的原子鏈的「幹」的部分。允許所述「幹」的部分包含環結構。所謂聚合物的「側鏈」是指由聚合物的「幹」分支的部分。因此,例如於聚醯胺酸或聚醯亞胺的合成中使用的二胺的情況下,將包含兩個一級胺基的骨架設為主骨架,直接或經由連結基而鍵結於所述主骨架上的部分結構相當於「側鏈結構」。再者,關於具有氰基的側鏈結構,藉由所述側鏈結構而液晶分子水平配向。於使液晶層13中的液晶分子垂直配向的情況下,特定基較佳為不含氰基。
所謂「源自具有特定基的單體的結構單元的含有比例相對於聚合物成分的所有結構單元的合計量為10莫耳%以下」是指於液晶配向劑含有兩種以上的聚合物的情況下,各聚合物所具有的、源自具有特定基的單體的結構單元的莫耳數與所述聚合物的質量混合比率相乘而得的莫耳份數的合計。因此,例如於液晶配向劑以質量比60:40含有聚合物1及聚合物2兩種聚合物的情況下,若聚合物1中的源自具有特定基的單體的結構單元數為0莫耳%且聚合物2中的源自具有特定基的單體的結構單元數為20莫耳%,則所述液晶配向劑的「源自具有特定基的單體的結構單元的含有比例」成為60質量份×0莫耳%+40質量份×20莫耳%=8莫耳%。因此,於該情況下,滿足「源自具有特定基的單體的結構單元的含有比例相對於聚合物成分的所有結構單元的合計量為10莫耳%以下」的必要條件。再者,於聚合物成分不含特定基的情況下亦滿足所述必要條件。
另一方面,關於包含所述聚合物1及聚合物2的聚合物成分,於聚合物1與聚合物2的調配比例為質量比20:80的情況下,所述液晶配向劑的「源自具有特定基的單體的結構單元的含有比例」成為20質量份×0莫耳%+80質量份×20莫耳%=16莫耳%。因此,於該情況下,不滿足「源自具有特定基的單體的結構單元的含有比例相對於聚合物成分的所有結構單元的合計量為10莫耳%以下」的必要條件。
作為所述特定基的具體例,(a)的烷基及烷氧基例如可列舉:正辛基、正壬基、正癸基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十七烷基、正十八烷基等直鏈狀烷基及該些直鏈狀烷基與氧原子鍵結而成的直鏈狀烷氧基;(b)的氟烷基及氟烷氧基例如可列舉利用氟原子對所述(a)的烷基及烷氧基的至少一個氫原子進行取代的直鏈狀的氟烷基及氟烷氧基;(c)的基及(d)的基例如可列舉下述式(5)所表示的基等;(e)的基例如可列舉:膽甾烷基、膽固醇基、羊毛甾烷基等。 [化1](式(5)中,A1 ~A3 分別獨立地為伸苯基或伸環己基,亦可於環部分具有取代基。R21 為氫原子、碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、碳數1~20的氟烷基、碳數1~20的氟烷氧基、碳數1~20的含氰基的烷基、碳數1~20的含氰基的烷氧基、氟原子或氰基,R22 及R23 分別獨立地為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-或碳數1~3的烷二基。k、m及n為滿足1≦k+m+n≦4的0以上的整數。於R21 為氫原子、碳數1~3的烷基、碳數1~20的含氰基的烷基、碳數1~20的含氰基的烷氧基、氟原子或氰基的情況下,滿足k+m+n≧2。「*」表示鍵結鍵)
作為所述式(5)所表示的基的具體例,例如可列舉下述式所表示的基等,但並不限定於該些。作為A1 ~A3 於環部分可具有的取代基,例如可列舉:氟原子、碳數1~3的烷基、碳數1~3的烷氧基。k+m+n較佳為2~4。R21 較佳為碳數3以上,更佳為4以上,進而佳為7以上。 [化2](式中,「*」表示鍵結鍵)
於液晶配向劑中含有的聚合物成分中,就獲得耐候性及耐高溫高濕性更高的液晶元件的觀點而言,源自具有特定基的單體的結構單元的含有比例較佳為相對於聚合物成分的所有結構單元的合計量為8莫耳%以下,更佳為5莫耳以下,進而佳為2莫耳以下。再者,本說明書中,於所述(a)~(e)的部分結構的至少一部分構成以下所示的光配向性基的一部分的情況下、或者所述(a)~(e)的部分結構與光配向性基鍵結的情況下,關於所述(a)~(e),亦相當於特定基。
(聚合物成分) 液晶配向劑中含有的聚合物成分可僅為所述聚矽氧烷,亦可為與聚矽氧烷不同的聚合物(以下,亦稱為「其他聚合物」),亦可為聚矽氧烷與其他聚合物的混合物。於僅含有矽烷化合物作為含矽化合物的情況下,液晶配向劑含有以下所示的其他聚合物作為聚合物成分。
其他聚合物的主骨架並無特別限定,例如可列舉:聚醯胺酸、聚醯亞胺、聚醯胺酸酯、聚酯、聚醯胺、纖維素衍生物、聚縮醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基馬來醯亞胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等主骨架。該些中,就耐熱性或機械強度、與液晶的親和性等的觀點而言,較佳為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺及聚(甲基)丙烯酸酯所組成的群組中的至少一種聚合物。再者,其他聚合物可僅為一種,亦可為兩種以上。(甲基)丙烯酸酯是指包含丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。
於液晶配向劑含有聚矽氧烷的情況下,其他聚合物的調配比例較佳為相對於液晶配向劑中的聚合物成分的合計量而設為1質量%~95質量%,更佳為設為5質量%~95質量%,進而佳為設為10質量%~90質量%。再者,其他聚合物可單獨使用一種或併用兩種以上。
(具有光配向性基的聚合物) 液晶配向膜14、液晶配向膜15的形成中使用的液晶配向劑較佳為含有具有光配向性基的聚合物。此處,所謂「光配向性基」是指藉由光照射所引起的光異構化反應或光二聚化反應、光分解反應、光弗里斯重排反應而對膜賦予各向異性的官能基。作為光配向性基的具體例,例如可列舉:包含偶氮苯或其衍生物作為基本骨架的含偶氮苯的基、包含肉桂酸或其衍生物作為基本骨架的含肉桂酸結構的基、包含查爾酮或其衍生物作為基本骨架的含查爾酮的基、包含二苯甲酮或其衍生物作為基本骨架的含二苯甲酮的基、包含香豆素或其衍生物作為基本骨架的含香豆素的基、包含環丁烷或其衍生物作為基本骨架的含環丁烷的結構等。該些中,就對於光的感度高的方面而言,較佳為含有肉桂酸結構的基,例如可列舉具有下述式(1)所表示的部分結構的基等。 [化3](式(1)中,R為碳數1~10的烷基、碳數1~10的烷氧基、至少一個氫原子經氟原子取代的碳數1~10的氟烷基、至少一個氫原子經氟原子取代的碳數1~10的氟烷氧基或氟原子。a為0~4的整數。於a為2以上的情況下,多個R可相同亦可不同。「*」表示鍵結鍵)
於所述式(1)所表示的部分結構中,兩個鍵結鍵「*」中的一者較佳為鍵結於下述式(4)所表示的基。該情況下,可提高所得的液晶元件的光透過性及光散射性而較佳。 [化4](式(4)中,R11 為伸苯基、伸聯苯基、伸聯三苯基、伸環己基或雙伸環己基,亦可於環部分具有碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、至少一個氫原子經氟原子或氰基取代的碳數1~20的取代烷基、至少一個氫原子經氟原子或氰基取代的碳數1~20的取代烷氧基、氟原子或氰基。R12 於鍵結於式(1)中的苯環的情況下為單鍵、碳數1~3的烷二基、氧原子、硫原子、-CH=CH-、-NH-、-COO-或-OCO-,於鍵結於式(1)中的羰基的情況下為單鍵、碳數1~3的烷二基、氧原子、硫原子或-NH-。「*」表示鍵結鍵)
關於光配向性基,可由聚矽氧烷具有,亦可由與聚矽氧烷不同的聚合物具有。就確保液晶元件10的可靠性及耐候性的觀點而言,作為具有光配向性基的聚合物,可較佳地使用具有光配向性基的聚矽氧烷。
合成具有光配向性基的聚合物的方法並無特別限制,只要根據聚合物的主骨架適宜選擇即可。作為具體例,可列舉(1)使用具有光配向性基的單體來進行聚合的方法、(2)合成在側鏈具有第1官能基(例如環氧基等)的聚合物,繼而使具有可與第1官能基反應的第2官能基(例如羧基等)及光配向性基的反應性化合物、和具有第1官能基的聚合物反應的方法等。於具有光配向性基的聚合物為聚矽氧烷的情況下,就對側鏈的導入效率高的方面而言,較佳為利用(2)的方法。
於液晶配向劑含有具有光配向性基的聚合物及不含光配向性基的聚合物的情況下,就藉由放射線照射對使用液晶配向劑而形成的塗膜賦予充分的配向能力的觀點而言,具有光配向性基的聚合物的含有比例較佳為相對於液晶配向劑中的聚合物成分的合計量而設為1質量%以上,更佳為設為5質量%~99質量%。
(交聯劑) 液晶配向劑較佳為含有具有交聯性基的化合物(以下,亦稱為交聯劑)作為其他成分。交聯性基是可藉由光或熱而於同一或不同分子間形成共價鍵的基,例如可列舉:(甲基)丙烯醯基、具有乙烯基的基(烯基、乙烯基苯基等)、乙炔基、環氧基(環氧乙烷基、氧雜環丁基)、羧基、(保護)異氰酸酯基等。該些中,就反應性高的方面而言,尤佳為(甲基)丙烯醯基。交聯劑所具有的交聯性基的數量可為一個,亦可為多個。就充分提高液晶元件的可靠性的方面而言,較佳為兩個以上,更佳為2個~6個。
作為交聯劑的具體例,例如可列舉:鄰苯二甲酸二烯丙酯等含烯丙基的化合物; 乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、乙二醇三(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、2-甲基-1,8-辛二醇二(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸系化合物; 馬來酸、衣康酸、1,2,4-苯三甲酸、四羧酸、順-1,2,3,4-四氫鄰苯二甲酸、乙二醇雙1,2,4-苯三甲酸、丙二醇雙1,2,4-苯三甲酸、4,4'-氧基二鄰苯二甲酸、1,2,4-苯三甲酸酐等羧酸; 乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、三丙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、甘油二縮水甘油醚、2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、N,N,N',N'-四縮水甘油基-間苯二甲基二胺、1,3-雙(N,N-二縮水甘油基胺基甲基)環己烷、N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二胺基二苯基甲烷、N,N-二縮水甘油基-苄基胺、N,N-二縮水甘油基-胺基甲基環己烷、N,N-二縮水甘油基-環己基胺等環氧化合物; 將甲伸苯基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、二苯基亞甲基二異氰酸酯等多價異氰酸酯經保護基保護的(保護)異氰酸酯化合物等。作為交聯劑,該些中,較佳為多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
就充分獲得液晶配向性及電特性的改善效果的觀點而言,交聯劑的調配比例相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合物成分100質量份而較佳為0.5質量份以上,更佳為1質量份~40質量份,進而佳為5質量份~30質量份。再者,交聯劑可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
(抗氧化劑) 液晶配向劑較佳為含有抗氧化劑(亦稱為聚合禁止劑)作為其他成分。抗氧化劑具有如下功能:使以由紫外線或熱等的能量引起而產生的自由基或過氧化物無效化而使聚合延遲或禁止。藉由使配向膜中含有所述抗氧化劑,可改善液晶元件的未施加電壓時的透明性,就該方面而言較佳。再者,推測所述效果是由如下所引起:藉由抗氧化劑的存在,配向膜表面附近存在的液晶組成物中的聚合性化合物的聚合反應得到抑制,液晶的配向性的下降得到抑制。 作為抗氧化劑的具體例,例如可列舉:具有胺結構(較佳為受阻胺結構)的化合物、具有酚結構(較佳為受阻酚結構)的化合物、具有烷基磷酸酯結構的化合物(磷系抗氧化劑)、具有硫醚結構的化合物(硫系抗氧化劑)及該些的混合物(混合系抗氧化劑)等。
作為抗氧化劑的較佳例子,具有胺結構的化合物例如可列舉:艾迪科斯塔普(Adk stab)LA-52、LA-57、LA-63、LA-68、LA-72、LA-77、LA-81、LA-81、LA-82、LA-87、LA-402、LA-502(以上為艾迪科(ADEKA)製造)、智瑪索布(CHIMASSORB)119、智瑪索布(CHIMASSORB)2020、智瑪索布(CHIMASSORB)944、帝奴彬(TINUVIN)622、帝奴彬(TINUVIN)123、帝奴彬(TINUVIN)144、帝奴彬(TINUVIN)765、帝奴彬(TINUVIN)770、帝奴彬(TINUVIN)111、帝奴彬(TINUVIN)783、帝奴彬(TINUVIN)791(以上為日本巴斯夫(Japan BASF)製造)等; 具有酚結構的化合物例如可列舉:艾迪科斯塔普(Adk stab)AO-20、艾迪科斯塔普(Adk stab)AO-30、艾迪科斯塔普(Adk stab)AO-40、艾迪科斯塔普(Adk stab)AO-50、艾迪科斯塔普(Adk stab)AO-60、艾迪科斯塔普(Adk stab)AO-80、艾迪科斯塔普(Adk stab)AO-330(以上為艾迪科(ADEKA)製造)、易璐諾斯(IRGANOX)1010、易璐諾斯(IRGANOX)1035、易璐諾斯(IRGANOX)1076、易璐諾斯(IRGANOX)1098、易璐諾斯(IRGANOX)1135、易璐諾斯(IRGANOX)1330、易璐諾斯(IRGANOX)1726、易璐諾斯(IRGANOX)1425、易璐諾斯(IRGANOX)1520、易璐諾斯(IRGANOX)245、易璐諾斯(IRGANOX)259、易璐諾斯(IRGANOX)3114、易璐諾斯(IRGANOX)3790、易璐諾斯(IRGANOX)5057、易璐諾斯(IRGANOX)565、易璐諾斯(IRGANOX)295(以上為日本巴斯夫(Japan BASF)製造)等;
磷系抗氧化劑例如可列舉:艾迪科斯塔普(Adk stab)PEP-4C、艾迪科斯塔普(Adk stab)PEP-8、艾迪科斯塔普(Adk stab)PEP-36、HP-10、2112(以上為艾迪科(ADEKA)製造)、易璐佛斯(IRGAFOS)168、GSY-P101(以上為堺化學工業製造)、易璐佛斯(IRGAFOS)168、易璐佛斯(IRGAFOS)12、易璐佛斯(IRGAFOS)126、易璐佛斯(IRGAFOS)38、易璐佛斯(IRGAFOS)P-EPQ(以上為日本巴斯夫(Japan BASF)製造)等; 硫系抗氧化劑例如可列舉:艾迪科斯塔普(Adk stab)AO-412、艾迪科斯塔普(Adk stab)AO-503(以上為艾迪科(ADEKA)製造)、易璐諾斯(IRGANOX)PS 800、易璐諾斯(IRGANOX)PS 802(以上為日本巴斯夫(Japan BASF)製造)等; 混合系抗氧化劑例如可列舉:艾迪科斯塔普(Adk stab)A-611、艾迪科斯塔普(Adk stab)A-612、艾迪科斯塔普(Adk stab)A-613、艾迪科斯塔普(Adk stab)AO-37、艾迪科斯塔普(Adk stab)AO-15、艾迪科斯塔普(Adk stab)AO-18、328(以上為艾迪科(ADEKA)製造)、帝奴彬(TINUVIN)111、帝奴彬(TINUVIN)783、帝奴彬(TINUVIN)791(以上為日本巴斯夫(Japan BASF)製造)等。抗氧化劑可單獨使用該些中的一種或組合使用兩種以上。
液晶配向劑中的抗氧化劑的含有比例相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合物成分100質量份而較佳為0.01質量份~15質量份,更佳為0.01質量份~10質量份,尤佳為0.1質量份~10質量份。
作為液晶配向劑中所含的其他成分,例如可列舉:金屬螯合物化合物、硬化促進劑、界面活性劑、填充劑、分散劑、光增感劑等。該些其他成分的調配比例可於不損及本揭示的效果的範圍內,根據各化合物而適宜選擇。
(溶劑) 液晶配向劑以聚合物成分及視需要使用的成分溶解於適當的溶劑中而成的液狀組成物的形式進行製備。 作為所使用的有機溶媒,例如可列舉:N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙基-2-吡咯啶酮、1,2-二甲基-2-咪唑啶酮、γ-丁內酯、γ-丁內醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇單甲醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基丙酸酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇-正丙醚、乙二醇-異丙醚、乙二醇-正丁醚(丁基溶纖劑)、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、二異丁基酮、異戊基丙酸酯、異戊基異丁酸酯、二異戊醚、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯等。該些可單獨使用或混合使用兩種以上。
關於液晶配向劑的製備中使用的有機溶媒,為了獲得於使後烘烤溫度低的情況下(例如設為150℃以下的情況下)亦顯示出良好的元件特性的液晶配向膜,該些中,相對於溶劑的合計量而較佳為包含40質量%以上的1氣壓下的沸點為150℃以下的化合物,更佳為包含50質量%以上,進而佳為包含70質量%以上。
液晶配向劑中的固體成分濃度(液晶配向劑的溶媒以外的成分的合計質量佔液晶配向劑的總質量的比例)考慮黏性、揮發性等而適宜選擇,較佳為1質量%~10質量%的範圍。於固體成分濃度未滿1質量%的情況下,塗膜的膜厚變得過小而難以獲得良好的液晶配向膜。另一方面,於固體成分濃度超過10質量%的情況下,存在塗膜的膜厚變得過大而難以獲得良好的液晶配向膜,另外液晶配向劑的黏性增大而塗佈性下降的傾向。
<液晶元件的製造方法> 其次,對液晶元件10的製造方法進行說明。液晶元件10可藉由如下方法製造,所述方法包括:於第1基材11及第2基材12的各自的電極配置面上塗佈液晶配向劑而形成液晶配向膜14、液晶配向膜15的步驟A;將具有液晶配向膜14、液晶配向膜15的一對基材經由液晶組成物的層以彼此的電極配置面對向的方式進行配置而構建液晶單元的步驟B;以及於液晶單元的構建後使聚合性化合物硬化的步驟C。
(步驟A) 液晶配向劑的塗佈是於第1基材11及第2基材12的各自的電極配置面上例如藉由平板印刷法、旋塗法、輥塗機法、噴墨印刷法、棒塗機法等公知的塗佈方法來進行。於塗佈液晶配向劑後,以防止所塗佈的液晶配向劑的滴液等為目的,較佳為實施預加熱(預烘烤)。預烘烤溫度根據基材的種類設定,較佳為設為140℃以下,更佳為設為120℃以下,進而佳為設為100℃以下。預烘烤溫度的下限較佳為設為30℃以上,更佳為設為40℃以上。預烘烤時間較佳為0.25分鐘~10分鐘。
其後,較佳為以完全去除溶劑且視需要促進交聯反應為目的來實施煅燒(後烘烤)步驟。於使用包含高分子材料的基材的情況下,此時的煅燒溫度(後烘烤溫度)較佳為設為160℃以下,更佳為設為150℃以下,尤佳為設為110℃以下。後烘烤時間較佳為5分鐘~200分鐘,更佳為10分鐘~120分鐘。
對使用液晶配向劑而形成的塗膜實施賦予液晶配向能力的處理(配向處理)。作為配向處理,例如可列舉利用捲繞有包含尼龍、人造絲、棉紗等纖維的布的輥沿一定方向對塗膜進行摩擦的摩擦處理、對塗膜照射偏光或非偏光的放射線的光配向處理等。
(步驟B) 步驟B中,準備兩片具有液晶配向膜的基材,於以液晶配向膜相對的方式對向配置的兩片基材間配置含有液晶及聚合性化合物的液晶組成物的層而製造液晶單元。具體而言,可列舉:藉由密封劑將第1基材11及第2基材12的周邊部貼合且於由基材表面及密封劑劃分的單元間隙內注入填充液晶組成物後,將注入孔密封的方法;於其中一個基材的液晶配向膜側的周邊部塗佈密封劑,進而於液晶配向膜面上的規定的數個部位滴加液晶組成物後,以液晶配向膜對向的方式貼合另一個基材且將液晶於基材的整個面上展開,其後將密封劑硬化的方法(滴下式注入(One Drop Filling,ODF)方式)等。作為密封劑,例如可使用含有硬化劑及作為間隔物的氧化鋁球的環氧樹脂等。
(步驟C) 步驟C中,進行藉由實施選自加熱及光照射中的一種以上的處理而使液晶組成物硬化的處理。硬化反應時的加熱溫度可根據所使用的聚合性化合物及液晶的種類而適宜選擇,例如於40℃~80℃的範圍的溫度下加熱。加熱時間較佳為0.5分鐘~5分鐘。於藉由光照射進行硬化的情況下,作為照射光,可較佳地使用具有200 nm~500 nm的範圍的波長的非偏光的紫外線。作為光的照射量,較佳為設為50 mJ/cm2 ~10,000 mJ/cm2 ,更佳為設為100 mJ/cm2 ~5,000 mJ/cm2
液晶元件10可應用於各種用途中,例如可有效地用作建築物的窗子、室內外的隔牆(間壁)、櫥窗、車輛(汽車、飛機、船舶、鐵路等)的窗子、室內外的各種廣告、導向標誌、家電機器、行動電話、智慧型手機、各種監視器、鐘錶、可攜式遊戲機、電腦、眼鏡、太陽鏡、醫療機器、家具等的各種調光元件。液晶元件10根據元件的厚度或硬度、形狀、用途等可直接使用,亦可貼合於玻璃或透明樹脂等而使用。
(液晶裝置) 本揭示的顯示裝置包括:所述液晶元件;以及於非顯示狀態下為透明的透明顯示器。具體而言,如圖3所示,顯示裝置20是於透明顯示器30的背面配置有液晶元件10的結構,藉由液晶元件10作為調光元件發揮功能,透明顯示器30的顯示的視認性變化。
透明顯示器30例如為有機電致發光元件(有機EL元件),且包括:一對玻璃基板;由透明電極材料形成的陽極電極及陰極電極;以及於陽極電極與陰極電極間形成的電洞傳輸層及發光層。透明顯示器30於未施加電壓的非顯示狀態下整個面為透明,藉由施加電壓,電壓了施加的畫素發光,而顯示文字或圖像等。
於圖3的顯示裝置20中,液晶元件10及透明顯示器30於未施加電壓的狀態下,顯示裝置20的整個面為透明。因此,例如於顯示裝置20作為櫥窗的前面玻璃或後面玻璃而應用的情況下,可自屋外視認到陳列於櫃檯的商品或店內的樣子。另外,於使液晶元件10為未施加電壓的狀態下,向透明顯示器30施加電壓,藉此顯示於透明顯示器30的文字或圖像等以浮現在玻璃的狀態下顯示。
另一方面,於向液晶元件10施加電壓的狀態下,透明顯示器30的背面受到遮光。該情況下,可使顯示裝置20上顯示的文字或圖像等與顯示裝置20的背後的物體不重疊,容易觀察到透明顯示器30的顯示。另外,亦可提高裝飾性。或者,亦可設為如下構成,即根據顯示裝置20的前面或背面的亮度來控制液晶元件10的施加電壓,藉此使自顯示裝置20的前面向背面的光的透過的程度可變。
再者,於圖3的顯示裝置20中,亦可設為僅於透明顯示器30的一部分區域配置調光元件10的構成。或者,亦可設為如下構成,即藉由將透明顯示器30的顯示區域分割為多個,且按照顯示區域配置調光元件,可按照顯示區域變更透過率。 [實施例]
以下,藉由實施例來對本發明進一步進行具體說明,但本發明並不限制於該些實施例。
以下的例子中,藉由以下方法測定聚合物的重量平均分子量Mw、數量平均分子量Mn及環氧當量、聚醯亞胺的醯亞胺化率以及聚合物溶液的溶液黏度。以下的實施例中使用的原料化合物及聚合物的必要量藉由視需要重覆進行下述的合成例中所示的合成規模下的合成而確保。
[聚合物的重量平均分子量Mw及數量平均分子量Mn] Mw及Mn是藉由以下的條件下的GPC測定而得的聚苯乙烯換算值。 管柱:東曹(股)製造、TSKgelGRCXLII 溶劑:四氫呋喃、或含溴化鋰及磷酸的N,N-二甲基甲醯胺溶液 溫度:40℃ 壓力:68 kgf/cm2 [環氧當量] 環氧單量是藉由日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)C2105中記載的鹽酸-甲基乙基酮法進行測定。 [聚醯亞胺的醯亞胺化率] 將聚醯亞胺的溶液投入至純水中,於將所得的沈澱於室溫下進行充分減壓乾燥後,溶解於氘化二甲基亞碸中,以四甲基矽烷為基準物質,於室溫下測定1 H-核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)。根據所得的1 H-NMR光譜,藉由下述數式(1)求出醯亞胺化率[%]。 醯亞胺化率[%]=(1-(A1 /(A2 ×α)))×100 ···(1) (數式(1)中,A1 為源自在化學位移10 ppm附近出現的NH基的質子的波峰面積,A2 為源自其他的質子的波峰面積,α為相對於聚合物的前驅物(聚醯胺酸)的1個NH基的質子而言的其他的質子的個數比例) [聚合物溶液的溶液黏度] 聚合物溶液的溶液黏度(mPa·s)使用E型旋轉黏度計於25℃下進行測定。
以下的例子中使用的化合物的略稱與結構式的關係如以下所述。再者,以下為了方便,有時將「式(X)所表示的化合物」簡單表示為「化合物(X)」。
(羧酸) [化5]
(添加劑) [化6]
(抗氧化劑) [化7]
(二色性色素) [化8]
<聚醯亞胺的合成> [合成例1] 將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐16.5 g(相對於合成中使用的二胺的整體量100莫耳份而為98莫耳份)、以及作為二胺化合物的對苯二胺8.0 g(相對於合成中使用的二胺的整體量100莫耳份而為99.5莫耳份)及膽甾烯基氧基-2,4-二胺基苯0.2 g(相對於合成中使用的二胺的整體量100莫耳份而為0.5莫耳份)溶解於N-甲基-2-吡咯啶酮(N-Methyl-2-pyrrolidone,NMP)225 g中,於60℃下進行1小時反應。其後,添加NMP 250 g、吡啶29.11 g及乙酸酐22.54 g,於110℃下進行5小時脫水閉環反應。 繼而,將反應混合物注入至大量過剩的甲醇中,使反應產物沈澱。於利用甲醇對所回收的沈澱物進行清洗後,於減壓下40℃下乾燥15小時,藉此獲得43 g醯亞胺化率約90%的聚醯亞胺(以下,設為聚合物(PI-1))。以將所得的聚合物(PI-1)在NMP中成為10質量%的方式進行製備,測定所述溶液的黏度,結果為410 mPa·s。另外,將所述聚合物溶液於20℃下靜置3日,結果不發生凝膠化而保存穩定性良好。關於聚合物(PI-1),相對於聚合物所具有的所有結構單元而言的、源自具有特定基的單體的結構單元的含有比例β(於聚醯亞胺及聚醯胺酸的情況下,相對於聚合中使用的單體的合計量Q1而言的、具有特定基的單體的使用量Q2)為0.25莫耳%。 含有比例β[莫耳%]=(Q2/Q1)×100
[合成例2] 將作為四羧酸二酐的2,4,6,8-四羧基雙環[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐3.19 g(12.8 mmol)、以及作為二胺化合物的1,3-二胺基-4-[4-(反-4-正戊基環己基)苯氧基甲基]苯4.59 g(11.6 mmol)及3,5-二胺基苯甲酸2.16 g(14.2 mmol)溶解於NMP 24.9 g中,於80℃下進行5小時反應後,加入作為四羧酸二酐的1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐2.50 g(12.8 mmol)及NMP 12.4 g,於40℃下進行8小時反應,而獲得聚合物濃度為25質量%的聚醯胺酸溶液。於在所得的聚醯胺酸溶液30.0g中加入NMP而稀釋為6質量%後,加入乙酸酐3.95 g及吡啶2.40 g,於50℃下反應2小時。繼而,將反應混合物注入至大量過剩的甲醇中,使反應產物沈澱。利用甲醇對所回收的沈澱物進行清洗後,於減壓下、100℃下進行乾燥,藉此獲得聚醯亞胺(以下設為聚合物(PI-2))。所得的聚醯亞胺的醯亞胺化率為55%,重量平均分子量為48,000。聚合物(PI-2)中,含有比例β為22.6莫耳%。
[合成例3] 將作為四羧酸二酐的1,2,4,5-苯四甲酸二酐32.39 g(相對於合成中使用的二胺的整體量100莫耳份而為98莫耳份)、以及作為二胺化合物的六亞甲基二胺17.60 g溶解於NMP 200 g中,於60℃下進行1小時反應。其後,添加NMP 250 g、吡啶23.5 g及乙酸酐30.4 g,於80℃下進行2小時脫水閉環反應。繼而,將反應混合物注入至大量過剩的甲醇中,使反應產物沈澱。於利用甲醇對所回收的沈澱物進行清洗後,於減壓下、40℃下乾燥15小時,藉此獲得聚醯亞胺(以下,設為聚合物(PI-3))。聚合物(PI-3)中,含有比例β為0莫耳%。
<聚醯胺酸的合成> [合成例4-1] 將作為四羧酸二酐的1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐136.7 g(相對於合成中使用的二胺100莫耳份而為90莫耳份)、以及作為二胺的2,2'-二甲基-4,4'-二胺基聯苯基163.3 g溶解於NMP 1700 g中,於40℃下進行3小時反應。繼而,將反應混合物注入至大量過剩的甲醇中,使反應產物沈澱。利用甲醇對所回收的沈澱物進行清洗後,於減壓下、40℃下進行15小時乾燥,藉此獲得290 g聚醯胺酸(以下,設為聚合物(PAA-1))。以將所得的聚合物(PAA-1)在NMP中成為10質量%的方式進行製備,測定所述溶液的黏度,結果為80 mPa·s。另外,將所述聚合物溶液於20℃下靜置3日,結果不發生凝膠化而保存穩定性良好。聚合物(PAA-1)中,含有比例β為0莫耳%。
[合成例4-2] 將作為四羧酸二酐的1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐25.0 g(相對於合成中使用的二胺100莫耳份而為45莫耳份)及1,2,4,5-苯四甲酸二酐27.8 g(相對於合成中使用的二胺100莫耳份而為45莫耳份)、作為二胺的4-{4-[2-(4'-戊基-1,1'-雙環己基)乙基]苯氧基}苯-1,3-二胺27.6 g、3,5-二胺基苯甲酸8.2 g、4-(4胺基苯氧基羰基)-1-(4-胺基苯基)哌啶17.7 g及雙[2-(4-胺基苯基)乙基]己烷二酸43.6 g溶解於NMP 850 g中,於40℃下進行6小時反應。繼而,將反應混合物注入至大量過剩的甲醇中,使反應產物沈澱。利用甲醇對所回收的沈澱物進行清洗後,於減壓下、40℃下進行15小時乾燥,藉此獲得140 g聚醯胺酸(以下,設為聚合物(PAA-2))。以將所得的聚合物(PAA-2)在NMP中成為10質量%的方式進行製備,測定所述溶液的黏度,結果為90 mPa·s。另外,將所述聚合物溶液於20℃下靜置3日,結果不發生凝膠化而保存穩定性良好。聚合物(PAA-2)中,含有比例β為11莫耳%。
<含環氧基的聚有機矽氧烷的合成> [合成例5] 於具備攪拌機、溫度計、滴加漏斗及回流冷卻管的反應容器中裝入2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷70.5 g、四乙氧基矽烷14.9 g、乙醇85.4 g及三乙基胺8.8 g,於室溫下混合。繼而,於自滴加漏斗花30分鐘滴加脫離子水70.5 g後,於回流下進行攪拌且於80℃下反應2小時。對反應溶液進行濃縮,利用乙酸丁酯進行稀釋,將該操作重覆兩次,藉此蒸餾去除三乙基胺及水,獲得包含具有環氧基的聚有機矽氧烷(SEp-1)的聚合物溶液。進行了1 H-NMR分析,結果確認了於反應過程中未引起環氧基的副反應。所述聚有機矽氧烷(SEp-1)的Mw為11,000,環氧當量為200 g/莫耳。
[合成例6] 於具備攪拌機、溫度計、滴加漏斗及回流冷卻管的反應容器中裝入2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷100.0 g、甲基異丁基酮500 g及三乙基胺10.0 g,於室溫下混合。繼而,於自滴加漏斗花30分鐘滴加脫離子水100 g後,於回流下進行混合且於80℃下反應6小時。於反應結束後,取出有機層,藉由0.2質量%硝酸銨水溶液進行清洗至清洗後的水成為中性為止後,於減壓下蒸餾去除溶媒及水,藉此獲得具有環氧基的聚有機矽氧烷(SEp-2)作為黏稠的透明液體。對所述聚有機矽氧烷(SEp-2)進行了1 H-NMR分析,結果確認了於反應過程中未引起環氧基的副反應。合成例6中所得的聚有機矽氧烷(SEp-2)的重量平均分子量(Mw)為2,200,環氧當量為186 g/莫耳。
<具有功能性基的聚有機矽氧烷的合成> [合成例7] 於100 mL的三口燒瓶中裝入合成例5中所得的聚有機矽氧烷(SEp-1)11.3 g、乙酸正丁酯13.3 g、所述式(CA-1)所表示的肉桂酸衍生物1.7 g(相對於聚有機矽氧烷(SEp-1)所具有的環氧基100莫耳份而為32莫耳份)、含丙烯醯基的羧酸(阿羅尼斯(Aronix)M-5300、東亞合成(股)製造)0.54 g(相對於聚有機矽氧烷(SEp-1)所具有的環氧基100莫耳份而為8莫耳份)、及四丁基溴化銨0.9 g,於80℃下攪拌12小時。於反應結束後,進而追加20 g乙酸正丁酯,對所述溶液進行三次水洗後,進而追加20 g乙酸正丁酯,以固體成分濃度成為10質量%的方式蒸餾去除溶媒。藉此,獲得含有作為光配向性聚有機矽氧烷的聚合物(S-1)的固體成分濃度10質量%的乙酸正丁酯溶液。聚合物(S-1)的重量平均分子量Mw為18,000。聚合物(S-1)中,含有比例β為32莫耳%。 [合成例8] 於100 mL的三口燒瓶中裝入合成例6中所得的聚有機矽氧烷(SEp-2)8 g、環戊酮27.5 g、所述式(CA-2)所表示的肉桂酸衍生物2.5 g(相對於聚有機矽氧烷(SEp-2)所具有的環氧基100莫耳份而為60莫耳份)、及四丁基溴化銨0.1 g,於100℃下攪拌12小時。於反應結束後,追加環己酮30 g,藉由6次分液清洗對所述溶液進行水洗後,進而追加100 g NMP,以固體成分濃度成為10質量%的方式蒸餾去除溶媒。藉此,獲得含有作為光配向性聚有機矽氧烷的聚合物(S-2)的固體成分濃度10質量%的NMP溶液。聚合物(S-2)的重量平均分子量Mw為12,000。聚合物(S-2)中,含有比例β為60莫耳%。
[合成例9] 將反應中使用的羧酸的種類及量如下述表1中記載般變更,除此以外進行與合成例8相同的操作,而獲得作為光配向性聚有機矽氧烷的聚合物(S-3)。再者,表中的數字表示相對於所使用的含環氧基的聚有機矽氧烷所具有的環氧基100莫耳份而言的、羧酸的使用比例(莫耳份)。表1中「M-5300」表示含丙烯醯基的羧酸(阿羅尼斯(Aronix)M-5300、東亞合成(股)製造)。聚合物(S-3)中,含有比例β為50莫耳%。
[表1]
<聚(甲基)丙烯酸酯的合成> [合成例10] 於具備冷卻管及攪拌機的燒瓶中裝入作為聚合起始劑的2,2'-偶氮雙(異丁腈)1質量份及作為溶媒的二乙二醇甲基乙醚180質量份。繼而,加入甲基丙烯酸3,4-環氧基環己基甲酯80質量份及甲基丙烯酸3-甲基-3-氧雜環丁基甲酯20質量份,進行氮氣置換後,緩慢地開始攪拌。於將溶液溫度上升為80℃,將該溫度保持5小時,而獲得包含作為含環氧基的聚甲基丙烯酸酯的聚合物(PAc-1)的聚合物溶液。再者,根據聚合物溶液的固體成分濃度的測定結果算出的反應結束後的單體消耗率(反應轉化(conversion))為99%。另外,所得的聚合物(PAc-1)的Mn為16,000。 [合成例11] 裝入合成例10中所得的含環氧基的聚甲基丙烯酸酯(PAc-1)100質量份、含丙烯醯基的羧酸(阿羅尼斯(Aronix)M-5300、東亞合成(股)製造)30質量份、作為觸媒的四丁基溴化銨10質量份、作為溶媒的丙二醇單甲醚乙酸酯150質量份,於氮氣環境下、90℃下攪拌12小時。於反應結束後,利用丙二醇單甲醚乙酸酯100質量份進行稀釋,並進行三次水洗。對該溶液進行濃縮,利用乙酸丁酯進行稀釋,將該操作重覆兩次,而獲得包含作為含丙烯醯基的聚甲基丙烯酸酯的聚合物(PAc-2)的聚合物溶液。所得的聚合物的Mn為20,000。聚合物(PAc-2)中,含有比例β為0莫耳%。
<液晶組成物的製備> 1.液晶組成物I的製備 將作為液晶材料的MLC6080(默克(Merck)公司製造)與作為聚合性液晶化合物的ULC-001-K1(DIC(股)公司製造)以質量比85:15混合,進而加入1質量%的作為光聚合起始劑的1-羥基環己基苯基酮,一面維持為80℃一面進行攪拌,將其設為液晶組成物I。 2.液晶組成物II的製備 將作為液晶材料的MLC6080(默克(Merck)公司製造)與作為聚合性液晶化合物的ULC-001-K1(DIC(股)公司製造)以質量比85:15混合,進而以下述所示的二色性色素成為3質量%、以及作為光聚合起始劑的1-羥基環己基苯基酮成為1質量%的方式進行添加,一面維持為80℃一面進行攪拌,將其設為液晶組成物II。 (二色性色素) 使用將化合物(m-1)6.0質量份、化合物(m-2)2.0質量份及化合物(m-3)2.0質量份混合而成者。
[實施例1] <液晶配向劑的製備> 將作為聚合物成分的合成例1中所得的含有聚合物(PI-1)的溶液以換算為聚合物(PI-1)而相當於100質量份的量、以及作為添加劑的化合物(Add-1)0.5質量份混合,向其中加入作為溶媒的γ-丁基內酯(GBL)及丁基溶纖劑(Butyl Cellosolve,BC),以固體成分濃度為4.5質量%、各溶媒的質量比成為GBL:BC=95:5的方式製備。繼而,利用孔徑0.2 μm的過濾器對所得的溶液進行過濾,藉此獲得液晶配向劑(A-1)。
<液晶元件的製作> 使用棒塗機將所述製備的液晶配向劑(A-1)塗佈於在基材表面具有ITO電極的聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)膜基材(PET-ITO基材)的電極配置面上,於利用80℃的加熱板進行1分鐘預烘烤後,利用對庫內進行了氮氣置換的120℃的烘箱進行30分鐘加熱(後烘烤),藉此形成平均膜厚0.1 μm的塗膜(液晶配向膜)。對於所述塗膜,藉由具有捲繞有人造絲布的輥的摩擦機,以輥轉速1000 rpm、平台移動速度25 cm/秒、毛壓入長度0.4 mm來進行摩擦處理。其後,於超純水中進行1分鐘超音波清洗,繼而,於100℃的潔淨烘箱中進行10分鐘乾燥,藉此獲得具有液晶配向膜的基材。重覆相同操作,製成一對(兩片)具有液晶配向膜的基材。 繼而,於其中一個基材的具有液晶配向膜的面塗佈6 μm的間隔物,其後於塗佈有間隔物的液晶配向膜面上滴加所述製備的液晶組成物I。繼而,以另一個基材的液晶配向膜面相向的方式將兩片基材藉由密封劑貼合,而獲得液晶單元。使用將紫外線發光二極體作為光源的紫外線照射裝置,在波長365 nm、紫外線強度15 mW/cm2 、照射時間15秒、基材表面溫度20℃的條件下對所述液晶單元照射紫外線而使液晶組成物I硬化,從而獲得液晶元件。
<評價> 1.光透過性的評價 藉由測定未施加電壓狀態下的液晶元件的霧度(HAZE)來評價未施加電壓時的透明性。測定是使用分光式霧度計(東京電色公司製造)來進行。霧度值越低表示透明性越良好。其結果,本實施例中,霧度值=10%,未施加電壓狀態下的透明性優異。 2.光散射性的評價 藉由測定電壓施加狀態下的液晶元件的(HAZE),而對電壓施加時的光散射性進行評價。測定是對所述製造的液晶元件以交流驅動施加20 V,與所述「1.光透過性的評價」同樣地使用分光式霧度計(東京電色公司製造)而進行。霧度值越高表示光散射性越良好。其結果,本實施例中,霧度值=92%,電壓施加狀態下的光散射性優異。
3.密接強度測定試驗 與所述同樣地製造30 mm×35 mm的大小的液晶元件,將所述液晶元件固定於推拉力計(依夢達(IMADA)公司製造、PSM-50N)的平台上,進行90°剝離試驗。再者,剝離強度(N/30 mm)的測定是在兩種剝落速度(0.2 mm/sec及5 mm/sec)下進行。其結果,在剝落速度0.2 mm/sec下顯示出4.8 N/30 mm的值,在剝落速度5 mm/sec下顯示出12.5 N/30 mm的值。 4.密接可靠性(耐高溫高濕性)試驗 將所述製造的液晶元件於85℃、85%RH的高溫高濕環境下放置500小時,其後進行與所述「3.密接強度測定試驗」相同的操作,評價密接可靠性。其結果,在剝落速度0.2 mm/sec下顯示出4.3 N/30 mm的值,在剝落速度5 mm/sec下顯示出12.3 N/30 mm的值。據此,所述實施例中,於暴露於高溫高濕條件前後剝離強度幾乎不發生變化,密接可靠性良好。
5.耐候性的評價 藉由耐光性試驗機(薩恩特斯特(SUNTEST)CPS+:東洋精機公司製造),對所述製造的液晶元件照射200小時的氙燈光(照度250 W/m2 (300 nm-800 nm))。關於光照射後的液晶元件,藉由與所述「2.光散射性的評價」相同的方法測定電壓施加狀態下的霧度值,基於霧度值評價耐候性。其結果,本實施例的液晶元件中,於光照射後霧度值亦為92%,光照射前後光散射性不發生變化。
[實施例2~實施例6以及比較例1~比較例3] 除了使用下述表2所示的種類及調配量的各成分以外,與液晶配向劑(A-1)的製備同樣地操作,而製備各液晶配向劑(A-2)~液晶配向劑(A-9)。另外,使用各液晶配向劑(A-2)~液晶配向劑(A-9),與實施例1同樣地進行液晶元件的評價。將其結果示於表3中。
[實施例7] 1.液晶元件的製造及評價 除了使用液晶組成物II來代替液晶組成物I以外,與實施例1同樣地製造液晶元件。另外,使用所得的液晶元件,進行與實施例1同樣的評價。將其結果示於下述表3中。
實施例7中,使用所述1.中製造的液晶元件,進而進行以下所示的評價(光透過性的評價、光遮斷性的評價及重覆驅動耐久試驗的評價)。 2.光透過性的評價 藉由測定未施加電壓狀態下的液晶元件的透過率來評價未施加電壓時的透明性。測定是使用分光光度計(日立製作所(股)製造的150-20型雙電子束),藉由波長400 nm下的光線透過率(%)評價光透過性。透過率值越高表示透明性越良好。其結果,本實施例中,透過率=85%,未施加電壓狀態下的透明性優異。 3.光遮斷性的評價 藉由測定電壓施加狀態下的液晶元件的透過率,而對電壓施加時的光遮斷性進行評價。測定是對所述1.中製造的液晶元件以交流驅動施加40 V,與所述2.同樣地使用分光光度計(日立製作所(股)製造的150-20型雙電子束)而進行。透過率值越低表示光遮斷性越良好。其結果,本實施例中,透過率=5%,電壓施加狀態下的光遮斷性優異。 4.重覆驅動耐久試驗的評價 對液晶元件施加1秒的40 V的電壓,其後設為1秒未施加的狀態。於將所述操作重覆1800次後,與所述2.及所述3.同樣地評價光透過性及光遮斷性,藉此進行重覆驅動耐久試驗的評價。其結果,本實施例中,未施加電壓時的透過率=85%,電壓施加時的透過率=6%,於驅動前後,在未施加電壓時未觀察到透過率的變化,在施加電壓時透過率的增加僅為1%。根據該結果,可以說本實施例的液晶元件的重覆驅動耐久性優異。
[表2]
表2中的聚合物及添加劑的調配量的數值表示各化合物相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合物成分的合計100質量份的調配比例(質量份)。溶劑的調配量的數值表示各化合物相對於液晶配向劑的製備中使用的溶劑的總體量100質量份的調配比例(質量份)。表2中,溶劑的略號如以下所述。 PGME:丙二醇單甲醚 PGMEA:丙二醇單甲醚乙酸酯 NMP:N-甲基-2-吡咯啶酮 BC:丁基溶纖劑 GBL:γ-丁內酯 BA:乙酸正丁酯 MEK:甲基乙基酮
[表3]
再者,實施例2、實施例3的液晶配向劑中含有的聚合物具有光配向性基,因此藉由利用公知的方法進行光配向處理,可分別獲得與所述實施例2、實施例3相同的結果。
根據表3可知,實施例1~實施例7中,光透過特性及光散射特性良好。另外,於暴露於高溫高濕環境下的情況下,剝離強度亦高,對基材的密接性亦優異。另外,光應力賦予前後的霧度值的變化小,耐候性亦優異。 另外,關於在液晶配向膜中包含抗氧化劑的實施例6,與在液晶配向膜中不含抗氧化劑的實施例3相比,未施加電壓時的霧度值低,透明性良好。 另外,於使色素(二色性色素)分散於液晶層中的實施例7中,密接性及液晶元件的耐候性亦良好。另外,進而,即便於對液晶元件重覆進行電壓施加/未施加後,光遮光性及光透過性均良好,驅動耐久性優異。認為所述狀態是由配向膜側的輔助所引起。 對此,於使用了在聚合物成分中不含源自具有特定基的單體的結構單元且不含含矽化合物的液晶配向劑的比較例2中,對基板的密接性及耐候性比實施例差。另外,於源自具有特定基的單體的結構單元的比例多於10莫耳%的比較例1、比較例3中,對基材的密接性相較於比較例2而言進一步下降。另外,比較例1、比較例3與實施例相比耐候性亦差。
<與透明顯示器組合時的顯示試驗> [實施例8] 製作於透明顯示器的一個外側表面重疊有實施例3中製造的液晶元件的顯示裝置,進行透明顯示器的顯示,結果判斷為液晶元件的透過性良好,透明顯示器的顯示的視認性「良好」。
[比較例4] 除了使用偏光板方式的液晶元件來代替實施例8的液晶元件以外,與實施例8同樣地進行顯示試驗。作為偏光板方式的液晶元件,使用如下者,即,於一對玻璃基板的對向的面上分別形成有透明電極及液晶配向膜,於一對基板間填充液晶,於在周邊配置有密封劑的液晶單元的玻璃基板的外側配置偏光板。其結果,比較例4中,液晶元件的光透過性差,判斷為透明顯示器的顯示的視認性「不良」。認為該情況是由特定基的含有比例為10莫耳%以下的PDLC元件的光透過性良好所引起。另一方面,偏光板方式的液晶元件中,由於存在偏光板中的光的吸收,因此理論上透過率不會成為50%以上,透明顯示器的視認性劣化。根據以上,可以說作為重疊於透明顯示器上的顯示元件,本發明的液晶元件尤其優異。
本揭示是依照實施形態進行記述,但可理解為本揭示並不限定於所述實施形態或結構。本揭示亦包含各種變形例或均等範圍內的變形。除此以外,將各種組合或形態、進一步在該些中包含僅一個要素、一個以上或一個以下的要素的其他組合或形態亦列入本揭示的範疇或思想範圍內。
10‧‧‧液晶元件
11‧‧‧第1基材
12‧‧‧第2基材
13‧‧‧液晶層
14、15‧‧‧液晶配向膜
16、17‧‧‧透明電極
20‧‧‧顯示裝置
30‧‧‧透明顯示器
圖1為表示液晶元件的概略構成的圖。 圖2(a)、(b)為說明液晶元件的功能的圖。 圖3為表示具備液晶元件與透明顯示器的顯示裝置的概略構成的圖。

Claims (11)

  1. 一種液晶元件,其包括:對向配置的一對基材; 電極,分別配置於所述一對基材中彼此對向的面上; 液晶層,配置於所述一對基材間,且是使包含液晶及聚合性化合物的液晶組成物硬化而形成;以及 液晶配向膜,形成於所述一對基板中的至少一者的電極配置面上; 所述聚合性化合物含有選自由單官能(甲基)丙烯酸酯化合物、多官能(甲基)丙烯酸酯化合物、多官能硫醇化合物及苯乙烯系化合物所組成的群組中的至少一種; 所述液晶配向膜是使用含有聚合物成分的液晶配向劑而形成, 關於所述液晶配向劑,所述聚合物成分中的源自具有選自由下述(a)~(e)所組成的群組中的至少一種結構的單體的結構單元的含有比例相對於所述聚合物成分的所有結構單元的合計量為10莫耳%以下,且含有選自由矽烷化合物及聚矽氧烷所組成的群組中的至少一種化合物, (a)碳數8~22的烷基或烷氧基, (b)碳數6~18的氟烷基或氟烷氧基, (c)苯環、環己烷環及雜環中的任一種環、與碳數1~20的烷基、烷氧基、氟烷基或氟烷氧基鍵結而成的一價基, (d)合計具有兩個以上選自由苯環、環己烷環及雜環所組成的群組中的至少一種環,且該些多個環直接或經由二價連結基鍵結而成的一價基, (e)具有類固醇骨架的碳數17~51的一價基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶元件,其中所述液晶配向劑含有具有交聯性基的化合物。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶元件,其中所述液晶配向劑含有具有光配向性基的聚合物。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶元件,其中所述聚合性化合物為顯示出光學各向異性的化合物。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的液晶元件,其中所述液晶組成物進而含有色素。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的液晶元件,其中所述色素為選自由偶氮化合物及蒽醌化合物所組成的群組中的至少一種。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的液晶元件,其中所述液晶組成物進而含有抗氧化劑。
  8. 一種顯示裝置,其包括:如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的液晶元件;以及於非顯示狀態下為透明的透明顯示器。
  9. 一種液晶配向劑,其用以形成液晶元件的液晶配向膜,所述液晶元件於以各基材面上所設置的電極對向的方式配置的一對基材間具備使包含液晶及聚合性化合物的液晶組成物硬化而形成的液晶層,且 於聚合物成分中,源自具有選自由下述(a)~(e)所組成的群組中的至少一種結構的單體的結構單元的含有比例相對於所述聚合物成分的所有結構單元的合計量為10莫耳%以下,且含有選自由矽烷化合物及聚矽氧烷所組成的群組中的至少一種化合物, (a)碳數8~22的烷基或烷氧基, (b)碳數6~18的氟烷基或氟烷氧基, (c)苯環、環己烷環及雜環中的任一種環、與碳數1~20的烷基、烷氧基、氟烷基或氟烷氧基鍵結而成的一價基, (d)合計具有兩個以上選自由苯環、環己烷環及雜環所組成的群組中的至少一種環,且該些多個環直接或經由二價連結基鍵結而成的一價基, (e)具有類固醇骨架的碳數17~51的一價基。
  10. 一種液晶元件的製造方法,其為製造如下液晶元件的方法,所述液晶元件於以各基材面上所設置的電極對向的方式配置的一對基材間具備使包含液晶及聚合性化合物的液晶組成物硬化而形成的液晶層,且所述液晶元件的製造方法包括: 於所述一對基材中的至少一者的電極配置面上塗佈液晶配向劑而形成液晶配向膜的步驟; 於形成所述液晶配向膜後,將所述一對基材經由包含所述液晶組成物的層以所述電極對向的方式進行配置來構建液晶單元的步驟;以及 於構建所述液晶單元後使所述聚合性化合物硬化的步驟; 所述聚合性化合物含有選自由單官能(甲基)丙烯酸酯化合物、多官能(甲基)丙烯酸酯化合物、多官能硫醇化合物及苯乙烯系化合物所組成的群組中的至少一種, 關於所述液晶配向劑,於聚合物成分中,源自具有選自由下述(a)~(e)所組成的群組中的至少一種結構的單體的結構單元的含有比例相對於所述聚合物成分的所有結構單元的合計量為10莫耳%以下,且含有選自由矽烷化合物及聚矽氧烷所組成的群組中的至少一種化合物, (a)碳數8~22的烷基或烷氧基, (b)碳數6~18的氟烷基或氟烷氧基, (c)苯環、環己烷環及雜環中的任一種環、與碳數1~20的烷基、烷氧基、氟烷基或氟烷氧基鍵結而成的一價基, (d)合計具有兩個以上選自由苯環、環己烷環及雜環所組成的群組中的至少一種環,且該些多個環直接或經由二價連結基鍵結而成的一價基, (e)具有類固醇骨架的碳數17~51的一價基。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的液晶元件的製造方法,其中於150℃以下對塗佈於所述電極配置面上的液晶配向劑進行加熱。
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