TW202037708A - 液晶元件及其製造方法、液晶組成物及包含其的製造方法、及有機層形成用聚合物 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種液晶元件及其製造方法、液晶組成物及包含其的製造方法、及有機層形成用聚合物。液晶元件包括:基材(11、12)、以及與基材(11、12)鄰接配置的有機層即光學各向異性層(13)。有機層是使用含有以下的(A)成分以及(B)成分的液晶組成物而形成。(A)液晶。(B)聚合物,含有具有碳-碳不飽和鍵的聚合性基、以及選自由式(1)所表示的部分結構及光配向性基所組成的群組中的至少一種配向性基,並且所述聚合物在配向性基中及與配向性基不同的部分的至少一者中,具有選自由矽烷醇基、烷氧基矽烷基、醇性羥基、硫醇基、羧酸基、氨基、磺酸基以及磷酸基所組成的群組中的至少一種極性基。
*-L1
-R1
-R2
-R3
-R4
…(1)
Description
本發明是有關於一種液晶元件及其製造方法、以及液晶組成物。
通常,液晶元件包括液晶配向膜,所述液晶配向膜具有使液晶分子朝一定方向進行配向的功能。作為構成所述液晶配向膜的材料,已知有聚醯胺酸、聚醯亞胺、聚醯胺酸酯、聚醯胺、聚酯、聚有機矽氧烷等。特別是包含聚醯胺酸或聚醯亞胺的液晶配向膜由於耐熱性、機械強度、與液晶分子的親和性優異等,因此自以前起便被優選使用。
近年來,提出有:在聚合物穩定配向(Polymer Sustained Alignment,PSA)方式的液晶顯示裝置中,在一對基板的表面並不形成液晶配向膜,而是通過使聚合性單體進行聚合而形成的聚合物層來控制液晶層中的液晶分子的配向(例如,參照專利文獻1~專利文獻3)。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2015-99170號公報
[專利文獻2]國際公開第2013/133082號
[專利文獻3]日本專利第5667306號公報
[發明所要解決的問題]
在利用不使用液晶配向膜來控制液晶分子的配向的無配向膜技術製造的液晶元件中,由於不進行利用配向膜進行的液晶的初期配向的控制,因此難以決定液晶的初期配向,容易產生配向不良。
本發明是鑒於所述課題而成,其目的之一在於提供一種即便在不使用液晶配向膜的情況下也顯示出優異的液晶配向性的液晶元件。
[解決問題的技術手段]
本發明中,為了解決所述課題,發現著眼於使具有特定結構的聚合物含有於用於形成液晶層的液晶組成物中,可解決所述課題。具體而言,採用以下手段。
<1>一種液晶元件,其為包括基材、以及與所述基材鄰接配置的有機層的液晶元件,並且所述有機層是使用含有下述(A)成分以及(B)成分的液晶組成物而形成,
(A)液晶;
(B)聚合物,含有具有碳-碳不飽和鍵的聚合性基、以及選自由下述式(1)所表示的部分結構及光配向性基所組成的群組中的至少一種配向性基,並且所述聚合物在所述配向性基中及與所述配向性基不同的部分的至少一者中,具有選自由矽烷醇基、烷氧基矽烷基、醇性羥基、硫醇基、羧酸基、氨基、磺酸基以及磷酸基所組成的群組中的至少一種極性基;
*-L1
-R1
-R2
-R3
-R4
…(1)
(式(1)中,L1
為單鍵、-O-、-CO-、-COO-*1
、-OCO-*1
、-NR5
-、-NR5
-CO-*1
、-CO-NR5
-*1
、碳數1~6的烷二基、碳數2~6的烷二基所具有的氫原子經羥基取代而成的二價基、-O-R6
-*1
、或-R6
-O-*1
(其中,R5
為氫原子或碳數1~10的一價烴基,R6
為碳數1~3的烷二基;「*1
」表示與R1
的鍵結鍵);R1
及R3
分別獨立地為單鍵、經取代或未經取代的亞苯基、或經取代或未經取代的亞環烷基,R2
為單鍵、經取代或未經取代的亞苯基、經取代或未經取代的亞環烷基、或-R7
-B1
-R8
-(其中,R7
及R8
分別獨立地為經取代或未經取代的亞苯基或亞環烷基,B1
為單鍵、-O-、-COO-*2
、-OCO-*2
、-OCH2
-*2
、-CH2
O-*2
、或碳數1~3的烷二基;「*2
」表示與R8
的鍵結鍵);R4
為氫原子、氟原子、氰基、CH3
COO-*3
(「*3
」表示與R3
的鍵結鍵)、碳數1~18的烷基、碳數1~18的氟烷基、碳數1~18的烷氧基、碳數1~18的氟烷氧基、具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基、或碳數1~18的烷基或氟烷基所具有的氫原子經氰基取代而成的一價基;其中,在R1
、R2
及R3
的全部為單鍵、或R1
、R2
及R3
所具有的經取代或未經取代的亞苯基及亞環烷基的合計為1個的情況下,R4
為碳數4~18的烷基、碳數4~18的氟烷基、碳數4~18的烷氧基、碳數4~18的氟烷氧基、或具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基;「*」表示鍵結鍵)。
<2>一種液晶組成物,含有所述(A)成分以及(B)成分。
<3>一種液晶元件的製造方法,製造包括基材、以及與所述基材鄰接配置的有機層的液晶元件,所述製造方法包括:在所述基材上形成包含所述<2>的液晶組成物的層的步驟;以及對形成於所述基材上的包含所述液晶組成物的層進行光照射的步驟。
<4>一種有機層形成用聚合物,其用於形成包括與基材鄰接配置的有機層的液晶元件的所述有機層,所述有機層形成用聚合物含有具有碳-碳不飽和鍵的聚合性基、以及選自由所述式(1)所表示的部分結構及光配向性基所組成的群組中的至少一種配向性基,並且在所述配向性基中及與所述配向性基不同的部分的至少一者中,具有選自由矽烷醇基、烷氧基矽烷基、醇性羥基、硫醇基、羧酸基、氨基、磺酸基以及磷酸基所組成的群組中的至少一種極性基。
[發明的效果]
根據所述構成,通過使用含有(A)成分及(B)成分的液晶組成物,即便於在基板上並未形成液晶配向膜的情況下,也可獲得顯示出優異的液晶配向性的液晶元件。
以下,對與本發明的形態相關的事項進行詳細說明。
(第1實施形態)
《液晶組成物》
第1實施形態的液晶組成物用於製造液晶的配向受到控制的液晶元件。所述液晶組成物含有下述(A)成分及(B)成分。
(A)液晶。
(B)聚合物,含有具有碳-碳不飽和鍵的聚合性基、以及選自由下述式(1)所表示的部分結構及光配向性基所組成的群組中的至少一種配向性基(以下,也稱為「(B)聚合物」)。
*-L1
-R1
-R2
-R3
-R4
…(1)
(式(1)中,L1
為單鍵、-O-、-CO-、-COO-*1
、-OCO-*1
、-NR5
-、-NR5
-CO-*1
、-CO-NR5
-*1
、碳數1~6的烷二基、碳數2~6的烷二基所具有的氫原子經羥基取代而成的二價基、-O-R6
-*1
、或-R6
-O-*1
(其中,R5
為氫原子或碳數1~10的一價烴基,R6
為碳數1~3的烷二基;「*1
」表示與R1
的鍵結鍵);R1
及R3
分別獨立地為單鍵、經取代或未經取代的亞苯基、或經取代或未經取代的亞環烷基,R2
為單鍵、經取代或未經取代的亞苯基、經取代或未經取代的亞環烷基、或-R7
-B1
-R8
-(其中,R7
及R8
分別獨立地為經取代或未經取代的亞苯基或亞環烷基,B1
為單鍵、-O-、-COO-*2
、-OCO-*2
、-OCH2
-*2
、-CH2
O-*2
、或碳數1~3的烷二基;「*2
」表示與R8
的鍵結鍵);R4
為氫原子、氟原子、氰基、CH3
COO-*3
(「*3
」表示與R3
的鍵結鍵)、碳數1~18的烷基、碳數1~18的氟烷基、碳數1~18的烷氧基、碳數1~18的氟烷氧基、具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基、或碳數1~18的烷基或氟烷基所具有的氫原子經氰基取代而成的一價基;其中,在R1
、R2
及R3
的全部為單鍵、或R1
、R2
及R3
所具有的經取代或未經取代的亞苯基及亞環烷基的合計為1個的情況下,R4
為碳數4~18的烷基、碳數4~18的氟烷基、碳數4~18的烷氧基、碳數4~18的氟烷氧基、或具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基;「*」表示鍵結鍵)
<(A)成分>
作為液晶,可列舉液晶元件(例如,液晶顯示裝置或相位差膜、高分子分散型液晶元件等)中所使用的向列液晶或碟狀液晶等具有液晶相的低分子化合物。作為使用的液晶,優選為低分子液晶,這些中,優選為向列型液晶。再者,在本說明書中,所謂「低分子液晶」,是指不具有分子量分布且分子量為2000以下的液晶性化合物。低分子液晶優選為具有合計為2個~10個如下環結構的液晶性化合物:經取代或未經取代的苯環及環己烷環中的至少任一種環結構。所述環結構更優選為2個~8個,進而優選為2個~5個。
作為液晶的具體例,具有正的介電各向異性的液晶性化合物例如可列舉:聯苯系液晶、苯基環己烷系液晶、酯系液晶、三聯苯系液晶、聯苯基環己烷系液晶、嘧啶系液晶、二噁烷系液晶、雙環辛烷系液晶、立方烷(cubane)系液晶等;具有負的介電各向異性的液晶性化合物例如可列舉:二氰基苯系液晶、噠嗪系液晶、席夫鹼(Schiff base)系液晶、氧化偶氮(azoxy)系液晶、聯苯系液晶、苯基環己烷系液晶等。另外,在向列液晶中,作為液晶,也可添加氯化膽固醇(cholesteryl chloride)、膽固醇壬酸酯(cholesteryl nonanoate)、膽固醇碳酸酯等膽甾相液晶;對癸氧基苯亞甲基-對氨基-2-甲基丁基肉桂酸酯(p-decyloxybenzylidene-p-amino-2-methylbutylcinnamate)等鐵電性液晶來使用。
(聚合性液晶化合物)
作為(A)成分的液晶,也可使用具有1個或2個以上的聚合性基的液晶性化合物(以下,也稱為「聚合性液晶化合物」)。通過使用聚合性液晶化合物作為液晶的至少一部分,可進一步提高所獲得的液晶元件的液晶配向性,就此方面而言優選。聚合性基優選為自由基聚合性基,這些中,就基於光的自由基聚合性高的方面而言,優選為選自由(甲基)丙烯醯基、乙烯基、乙烯基苯基(-C6
H5
-CH=CH2
)以及烯丙基所組成的群組中的至少一種,特別優選為(甲基)丙烯醯基。再者,在本說明書中,「(甲基)丙烯醯基」為包含丙烯醯基及甲基丙烯醯基的含義。
使用的聚合性液晶化合物優選為具有合計為2個以上的如下環的化合物:經取代或未經取代的芳香環以及脂肪族環的至少任一種。所述情況下,芳香環包含芳香族烴環及芳香族雜環。優選為芳香族烴環,可列舉苯環、萘環、蒽環等。這些中,特別優選為苯環。作為脂肪族環,可列舉環己烷環、十二烷基環己烷環等,優選為環己烷環。芳香環或脂肪族環可具有的取代基優選為氟原子、氰基、羥基或碳數1~4的烷基、烷氧基、氟烷基或含有氰基的烷基。
作為聚合性液晶化合物,這些中,優選為具有1個或多個(甲基)丙烯醯基且分子量為1000以下的化合物,特別優選為具有2個以上的芳香環的(甲基)丙烯酸化合物(以下,也稱為「(C-1)化合物」)。
(C-1)化合物為具有1個以上的(甲基)丙烯醯基且具有2個以上的二價芳香環基的分子量為1000以下的液晶性化合物。在並未使用液晶配向膜的液晶元件中,為了進一步提高其液晶配向性,(C-1)化合物所具有的(甲基)丙烯醯基的數量優選為2個~6個,更優選為2個~4個。(C-1)化合物所具有的芳香環基為自經取代或未經取代的芳香環的環部分除去2個氫原子而成的基,特別優選為經取代或未經取代的1,4-亞苯基。就良好的液晶配向性以及與(B)聚合物的親和性的觀點而言,(C-1)化合物所具有的芳香環的數量優選為2個~6個,更優選為2個~4個,特別優選為2個或3個。多個芳香環優選為經由單鍵或二價連結基而鍵結。為了利用剛直的結構提高液晶配向性,二價連結基優選為-COO-。
作為(C-1)化合物的具體例,例如可列舉下述式(c1-1)~式(c1-4)分別所表示的化合物、LC242(巴斯夫(BASF)公司製造)、RM257(默克(Merck)公司製造)等。其中,(C-1)化合物並不限定於這些化合物。
[化1]
於在液晶組成物中調配聚合性液晶化合物的情況下,其調配比例優選為根據應用的液晶元件的種類來適宜選擇。例如,在應用於液晶顯示裝置(液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD))的情況下,優選為相對於液晶組成物的所有構成成分的合計量而將聚合性液晶化合物的調配比例設為0.5質量%以上,更優選為設為1質量%以上。另外,在應用於液晶顯示裝置(LCD)的情況下,優選為相對於液晶組成物的所有構成成分的合計量而將聚合性液晶化合物的調配比例設為15質量%以下,更優選為設為5質量%以下。
在應用於相位差膜的情況下,優選為設為包含溶媒的液晶組成物。在應用於相位差膜的情況下,優選為相對於液晶組成物的所有構成成分的合計量而將聚合性液晶化合物的調配比例設為5質量%以上,更優選為設為15質量%以上。另外,在應用於相位差膜的情況下,優選為相對於液晶組成物的所有構成成分的合計量而將聚合性液晶化合物的調配比例設為50質量%以下,更優選為設為35質量%以下。
在應用於高分子型液晶元件(聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal,PDLC))的情況下,優選為相對於液晶組成物的所有構成成分的合計量而將聚合性液晶化合物的調配比例設為2質量%以上,更優選為設為5質量%以上。另外,在應用於高分子型液晶元件的情況下,優選為相對於液晶組成物的所有構成成分的合計量而將聚合性液晶化合物的調配比例設為50質量%以下,更優選為設為40質量%以下。再者,作為聚合性液晶化合物,可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
(烯基系液晶)
就可進一步加快液晶元件(特別是液晶顯示裝置)中的液晶分子的響應速度的方面而言,液晶優選為包含具有烯基結構的液晶化合物(以下,稱為「烯基系液晶」)。作為烯基系液晶,可使用以往公知的液晶,其中,優選為使用具有1個如下基的單官能性烯基系液晶:烯基及氟烯基中的任一者。作為烯基系液晶,例如可列舉下述式(L1-1)~式(L1-10)分別所表示的化合物等,但並不限定於這些。
[化2]
於在液晶中含有烯基系液晶的情況下,其調配比例相對於液晶組成物的所有構成成分的合計量而優選為0.5質量%以上,更優選為1質量%以上。另外,烯基系液晶的調配比例相對於液晶組成物的所有構成成分的合計量而優選為20質量%以下,更優選為15質量%以下。再者,作為烯基系液晶,可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
<(B)成分>
(B)聚合物為在側鏈含有具有碳-碳不飽和鍵的聚合性基、以及選自由所述式(1)所表示的部分結構及光配向性基所組成的群組中的至少一種配向性基的聚合物。
(聚合性基)
(B)聚合物所具有的聚合性基優選為可利用光進行聚合的基(光聚合性基)。再者,在本說明書中,「聚合性基」為不含光配向性基的含義。聚合性基特別優選為下述式(2-1)~式(2-8)分別所表示的基。
[化3]
(式(2-1)~式(2-8)中,R40
為氫原子或甲基;「*」表示鍵結鍵;「*1」表示與芳香環的鍵結鍵)
為了進一步提高所獲得的液晶元件的液晶配向性,相對於(B)聚合物所具有的所有單體單元,(B)聚合物中的聚合性基的含有比例優選為設為1莫耳%以上,更優選為設為2莫耳%以上,進而優選為設為5莫耳%以上。另外,相對於(B)聚合物所具有的所有單體單元,聚合性基的含有比例優選為設為50莫耳%以下,更優選為設為40莫耳%以下,進而優選為設為30莫耳%以下。再者,(B)聚合物可具有僅一種聚合性基,也可具有兩種以上。
聚合性基優選為相對於(B)聚合物的主鏈而經由二價連結基進行鍵結。作為二價連結基,例如可列舉:二價烴基、在二價烴基的碳-碳鍵間具有-O-、-COO-、-CONR-的基(其中,R為氫原子、碳數1~3的烷基、保護基等)等。在應用於PDLC元件用途的情況下,這些中,特別是就可使液晶配向性或透明性、光散射性、耐熱性、重複驅動耐性更優異的方面而言,(B)聚合物優選為具有包含下述式(7)所表示的結構與聚合性基進行鍵結而成的結構(以下,也稱為「特定結構」)的側鏈。
*4
-L3
-L4
-(R21
)m1
-L5
-(R22
)m2
-*5
…(7)
(式(7)中,L3
為單鍵或碳數1~15的烷二基,L4
為單鍵、-O-、-CO-、-COO-*1
、-OCO-*1
或碳數1~15的烷二基,L5
為單鍵、-O-、-CO-、-COO-*2
、-OCO-*2
、-OCH2
-*2
、-CH2
O-*2
或碳數1~3的烷二基;R21
及R22
分別獨立地為經取代或未經取代的亞苯基、經取代或未經取代的亞環烷基、或經取代或未經取代的二價雜環基;m1及m2分別獨立地為1以上的整數;「*1
」表示與R21
的鍵結鍵,「*2
」表示與R22
的鍵結鍵;「*4
」及「*5
」表示鍵結鍵)
所述式(7)中,在R21
及R22
的亞苯基、亞環烷基或雜環基具有取代基的情況下,取代基優選為氟原子、氰基、CH3
COO-、甲基或甲氧基。就顯現出良好的配向性的觀點而言,R21
及R22
所具有的亞苯基、亞環烷基或雜環基優選為未經取代。
聚合性基相對於所述式(7)所表示的結構可在任一位置進行鍵結。例如,聚合性基可相對於所述式(7)所表示的結構中的L3
進行鍵結,也可相對於R22
進行鍵結。或者,聚合性基也可相對於所述式(7)所表示的結構中的R21
或R22
進行鍵結。在聚合性基相對於R21
或R22
進行鍵結的情況下,聚合性基優選為與R21
、R22
所具有的苯環或環己烷環鍵結。
m1及m2分別優選為3以下,更優選為m1+m2為2以上且4以下。再者,在(B)聚合物具有包含所述式(7)所表示的結構與聚合性基進行鍵結而成的結構的側鏈的情況下,(B)聚合物進而具有獨立於所述側鏈的配向性基。
作為特定結構的具體例,例如可列舉下述式(7-1)~式(7-11)分別所表示的結構等。
[化4]
[化5]
(式(7-1)~式(7-11)中,Y1
為所述式(2-1)~式(2-7)的任一者所表示的基;n為1~20的整數;「*」表示鍵結鍵)
在(B)聚合物具有特定結構的情況下,相對於(B)聚合物所具有的所有單體單元,特定結構的含有比例優選為設為1莫耳%以上,更優選為設為2莫耳%以上,進而優選為設為5莫耳%以上。另外,相對於(B)聚合物所具有的所有單體單元,特定結構的含有比例優選為設為50莫耳%以下,更優選為設為40莫耳%以下,進而優選為設為30莫耳%以下,特別優選為設為20莫耳%以下。再者,(B)聚合物可具有僅一種特定結構,也可具有兩種以上。
(配向性基)
在(B)聚合物具有光配向性基的情況下,作為所述光配向性基,可使用可通過基於光照射的光異構化反應、光二聚化反應、光致弗里斯重排(photo fries rearrangement)反應或光分解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有偶氮苯的基、包含肉桂酸或其衍生物(肉桂酸結構)作為基本骨架的含有肉桂酸結構的基、包含查耳酮或其衍生物作為基本骨架的含有查耳酮的基、包含二苯甲酮或其衍生物作為基本骨架的含有二苯甲酮的基、包含苯甲酸苯基酯或其衍生物作為基本骨架的含有苯甲酸苯基酯的基、包含香豆素或其衍生物作為基本骨架的含有香豆素的基、包含環丁烷或其衍生物作為基本骨架的含有環丁烷的結構等。就對於光的感度高的方面、或容易導入至聚合物側鏈的方面而言,光配向性基優選為這些中的含有肉桂酸結構的基或含有苯甲酸苯基酯的基,特別優選為含有肉桂酸結構的基。含有肉桂酸結構的基優選為包含下述式(3)所表示的肉桂酸結構作為基本骨架的基。
[化6]
(式(3)中,X1
及X2
分別獨立地為氫原子、鹵素原子、氰基、碳數1~5的烷基、或碳數1~5的氟烷基,R10
為可具有氟原子或氰基的碳數1~10的烷基、可具有氟原子或氰基的碳數1~10的烷氧基、氟原子、或氰基;a為0~4的整數;在a為2以上的情況下,多個R10
可相同也可不同;「*」表示鍵結鍵)
所述式(3)中,X1
及X2
優選為氫原子、氟原子、氰基或碳數1~3的烷基。a優選為0或1,特別優選為0。
所述式(1)所表示的基(以下,也稱為「配向性基D」)為具有使液晶分子垂直配向或水平配向的功能的功能性基。所述式(1)中,L1
的碳數1~6的烷二基、碳數2~6的烷二基優選為直鏈狀。作為R5
的碳數1~10的一價烴基,可列舉鏈狀烴基、脂環式烴基以及芳香族烴基,優選為碳數1~3的烷基。
關於R4
,碳數1~18的烷基、碳數1~18的氟烷基、碳數1~18的烷氧基、碳數1~18的氟烷氧基、或碳數1~18的烷基或氟烷基所具有的氫原子經氰基取代而成的一價基優選為直鏈狀。在將液晶元件設為垂直配向系的情況下,這些基優選為碳數2~18,更優選為碳數3~18,進而優選為碳數4~18。作為R4
的具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基,例如可列舉膽甾烷基、膽甾醇基、羊毛甾烷基等。
就即便於在基材上並未形成液晶配向膜的情況下也獲得顯示出良好的液晶配向性的液晶元件的觀點而言,配向性基D優選為R1
、R2
及R3
具有合計為2個以上的經取代或未經取代的亞苯基及亞環烷基,更優選為具有2個~4個。
在將液晶元件設為水平配向系的情況下,(B)聚合物優選為在側鏈具有下述式(4)所表示的基作為配向性基。
*-L2
-R11
-R12
-R13
-R9
…(4)
(式(4)中,L2
為單鍵、-O-、-CO-、-COO-*3
、-OCO-*3
、-OCO-CH=CH-*3
、-NR15
-、-NR15
-CO-*3
、-CO-NR15
-*3
、碳數1~6的烷二基、碳數2~6的烷二基所具有的氫原子經羥基取代而成的二價基、-O-R16
-*3
、或-R16
-O-*3
(其中,R15
為氫原子或碳數1~10的一價烴基,R16
為碳數1~3的烷二基;「*3
」表示與R11
的鍵結鍵);R11
及R13
分別獨立地為單鍵、經取代或未經取代的亞苯基、或經取代或未經取代的亞環烷基,R12
為單鍵、經取代或未經取代的亞苯基、經取代或未經取代的亞環烷基、或-R17
-B2
-R18
-(其中,R17
及R18
分別獨立地為經取代或未經取代的亞苯基或亞環烷基,B2
為單鍵、-O-、-COO-*4
、-OCO-*4
、-OCH2
-*4
、-CH2
O-*4
、或碳數1~3的烷二基;「*4
」表示與R18
的鍵結鍵);R9
為氫原子、氟原子、氰基、CH3
COO-*5
(「*5
」表示與R13
的鍵結鍵)、甲基、甲氧基、或碳數1~18的烷基或烷氧基所具有的氫原子經氰基取代而成的一價基;其中,R11
、R12
及R13
所具有的經取代或未經取代的亞苯基及亞環烷基的合計為2個以上;「*」表示鍵結鍵)
所述式(4)中,就獲得液晶配向性更良好的液晶元件的方面而言,R11
、R12
及R13
所具有的經取代或未經取代的亞苯基及亞環烷基的合計數優選為2個以上,更優選為2個或3個。在R11
、R12
及R13
所具有的亞苯基或亞環烷基具有取代基的情況下,所述取代基優選為氟原子、氰基、CH3
COO-、甲基或甲氧基。就顯現出良好的水平配向性的觀點而言,R11
、R12
及R13
所具有的亞苯基或亞環烷基優選為未經取代。R9
優選為氫原子、氰基、或碳數1~18的烷基或烷氧基所具有的氫原子經氰基取代而成的一價基。
在(B)聚合物具有光配向性基的情況下,為了通過光照射而顯現出良好的液晶配向性,相對於(B)聚合物所具有的所有單體單元,光配向性基的含有比例優選為設為1莫耳%以上,更優選為設為2莫耳%以上,進而優選為設為5莫耳%以上。另外,相對於(B)聚合物所具有的所有單體單元,光配向性基的含有比例優選為設為50莫耳%以下,更優選為設為40莫耳%以下。
在(B)聚合物具有配向性基D的情況下,相對於(B)聚合物所具有的所有單體單元,配向性基D的含有比例優選為設為1莫耳%以上,更優選為設為2莫耳%以上,進而優選為設為5莫耳%以上。另外,相對於(B)聚合物所具有的所有單體單元,配向性基D的含有比例優選為設為70莫耳%以下,更優選為設為50莫耳%以下,進而優選為設為40莫耳%以下。再者,(B)聚合物可具有僅一種配向性基,也可具有兩種以上。
(B)聚合物也可進而具有與所述說明的聚合性基及配向性基不同的特性基。作為所述特性基,可列舉極性基及交聯性基的至少任一種。
(極性基)
(B)聚合物在側鏈具有選自由矽烷醇基、烷氧基矽烷基、醇性羥基、硫醇基、羧酸基、氨基、磺酸基以及磷酸基所組成的群組中的至少一種極性基。在(B)聚合物具有此種極性基的情況下,可獲得初期配向不良進一步減少的液晶元件,就此方面而言優選。極性基在(B)聚合物中可存在於配向性基中,也可存在於與配向性基不同的部分(更具體而言,獨立於配向性基的側鏈中)。另外,也可在配向性基中、以及與配向性基不同的部分兩者中具有。這些中,(B)聚合物所具有的極性基優選為選自由烷氧基矽烷基、醇性羥基、羧酸基、氨基、磺酸基以及磷酸基所組成的群組中的至少一種,更優選為醇性羥基、烷氧基矽烷基、以及羧酸基的至少一者。另外,就獲得更難以產生初期配向不良的液晶元件的觀點而言,(B)聚合物優選為至少在配向性基中具有極性基。再者,所謂醇性羥基,是指鍵結於鏈狀烴基上的羥基,是指與鍵結於芳香族環上的羥基(酚性羥基)有所區別的羥基。
(B)聚合物中,相對於(B)聚合物所具有的所有單體單元,極性基的含有比例優選為1莫耳%以上,更優選為2莫耳%以上。另外,相對於(B)聚合物所具有的所有單體單元,極性基的含有比例優選為80莫耳%以下,更優選為70莫耳%以下,進而優選為60莫耳%以下。再者,(B)聚合物可具有僅一種極性基,也可具有兩種以上。
(交聯性基)
(B)聚合物也可在側鏈具有選自由環狀醚基、環狀硫醚基、含有噁嗪環的基、噁唑啉基、異氰酸酯基、嵌段異氰酸酯基、矽烷醇基、環狀碳酸酯基、醇性羥基以及烷氧基所組成的群組中的至少一種交聯性基。通過進而具有此種交聯性基,可獲得初期配向不良進一步減少的液晶元件,就此方面而言優選。這些中,(B)聚合物所具有的交聯性基優選為選自由環狀醚基、嵌段異氰酸酯基、矽烷醇基、環狀碳酸酯基、醇性羥基以及烷氧基所組成的群組中的至少一種,特別優選為環狀醚基。
(B)聚合物中,相對於(B)聚合物所具有的所有單體單元,交聯性基的含有比例優選為5莫耳%以上,更優選為10莫耳%以上,進而優選為20莫耳%以上。另外,相對於(B)聚合物所具有的所有單體單元,交聯性基的含有比例優選為90莫耳%以下,更優選為80莫耳%以下,進而優選為70莫耳%以下。再者,(B)聚合物可具有僅一種交聯性基,也可具有兩種以上。
((B)聚合物的合成)
本實施形態的液晶組成物中所含的(B)聚合物優選為選自由聚有機矽氧烷、含有馬來醯亞胺結構的聚合物、以及含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物所組成的群組中的至少一種。(B)聚合物如以下所例示般是依照有機化學的常規方法來合成。
·聚有機矽氧烷
在(B)聚合物為聚有機矽氧烷的情況下,關於所述聚有機矽氧烷(以下,也稱為「聚有機矽氧烷[B]」),例如可列舉如下方法等:(1)使具有特性基(聚合性基、配向性基等)的水解性矽烷化合物水解、縮合的方法;(2)使用具有環氧基的水解性矽烷化合物(含有環氧基的矽烷化合物)作為單體並進行水解、縮合反應,由此,獲得含有環氧基的聚有機矽氧烷,繼而,使所獲得的含有環氧基的聚有機矽氧烷、與具有特性基的羧酸進行反應,由此對聚有機矽氧烷的側鏈導入特性基的方法;(3)通過將所述(1)的方法與所述(2)的方法組合來進行而獲得目標(B)聚合物的方法。
作為聚有機矽氧烷[B]的合成中使用的矽烷化合物,例如可列舉:四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷等烷氧基矽烷化合物;3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基矽烷、巰基甲基三甲氧基矽烷、巰基甲基三乙氧基矽烷、3-脲基丙基三甲氧基矽烷、3-氨基丙基三甲氧基矽烷、3-氨基丙基三乙氧基矽烷、N-(3-環己基氨基)丙基三甲氧基矽烷等含有氮、硫的烷氧基矽烷化合物;
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-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷等含有環氧基的矽烷化合物;
3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、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、8-(甲基)丙烯醯氧基辛基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷等含有不飽和鍵的烷氧基矽烷化合物;三甲氧基矽烷基丙基琥珀酸酐等。水解性矽烷化合物可單獨使用這些中的一種、或者將兩種以上組合使用。再者,「(甲基)丙烯醯氧基」為包含「丙烯醯氧基」以及「甲基丙烯醯氧基」的含義。
所述水解、縮合反應可通過如下方式進行:使所述般的矽烷化合物的一種或兩種以上與水優選在適當的催化劑及有機溶媒的存在下進行反應。水解、縮合反應時,相對於矽烷化合物(合計量)1莫耳,水的使用比例優選為0.5莫耳~100莫耳,更優選為1莫耳~30莫耳。
作為水解、縮合反應時使用的催化劑,例如可列舉:酸、鹼金屬化合物、有機鹼、鈦化合物、鋯化合物等。催化劑的使用量根據催化劑的種類、溫度等反應條件等而不同,應該適宜設定,例如,相對於矽烷化合物的合計量,優選為0.01倍莫耳~3倍莫耳,更優選為0.05倍莫耳~1倍莫耳。
作為所述水解、縮合反應時使用的有機溶媒,例如可列舉:烴、酮、酯、醚、醇等。這些中,優選為使用非水溶性或難水溶性的有機溶媒。相對於反應中使用的矽烷化合物的合計100質量份,有機溶媒的使用比例優選為10質量份~10,000質量份,更優選為50質量份~1,000質量份。
所述水解、縮合反應優選為利用油浴等進行加熱來實施。水解、縮合反應時,優選為將加熱溫度設為130℃以下,更優選為設為40℃~100℃。加熱時間優選為設為0.5小時~12小時,更優選為設為1小時~8小時。加熱過程中,可對混合液進行攪拌,也可置於回流下。另外,反應結束後,優選為利用水對自反應液分取出的有機溶媒層進行清洗。所述清洗時,使用包含少量鹽的水(例如,0.2質量%左右的硝酸銨水溶液等)進行清洗,由此清洗操作變容易,就此方面而言優選。清洗進行至清洗後的水層變為中性為止,其後,視需要利用無水硫酸鈣、分子篩(molecular sieve)等乾燥劑對有機溶媒層進行乾燥,之後,去除溶媒,由此可獲得目標聚有機矽氧烷。再者,聚有機矽氧烷的合成方法並不限於所述水解、縮合反應,例如也可利用如下方法等進行:使水解性矽烷化合物在草酸及醇的存在下進行反應。
所述縮合反應時,通過在原料的至少一部分中使用含有環氧基的矽烷化合物,可獲得在側鏈具有環氧基的聚有機矽氧烷。另外,通過使所獲得的含有環氧基的聚有機矽氧烷與具有特性基的羧酸進行反應,可獲得在側鏈具有特性基的聚有機矽氧烷。
含有環氧基的聚有機矽氧烷與羧酸的反應優選為在有機溶媒中並視需要在催化劑的存在下進行。作為使用的有機溶媒,例如可列舉:醇、醚、酮、醯胺、酯、烴化合物等。作為催化劑,可使用三級有機胺或四級有機胺等有機鹼、四級銨鹽等。所述反應的反應溫度優選為設為30℃~120℃,反應時間優選為設為1小時~24小時。關於溶解目標聚合物而成的反應溶液,可使用公知的分離方法將反應溶液中所含的聚合物分離後供於液晶配向劑的製備。
關於聚有機矽氧烷[B],利用凝膠滲透色譜法(Gel Permeation Chromatography,GPC)測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)優選為處於100~50,000的範圍,更優選為處於200~10,000的範圍。若聚有機矽氧烷[B]的重量平均分子量處於所述範圍,則在製造液晶配向膜時容易進行處理,另外,所獲得的液晶配向膜具有充分的材料強度及特性。
·含有馬來醯亞胺結構的聚合物
在(B)聚合物為含有馬來醯亞胺結構的聚合物的情況下,關於所述含有馬來醯亞胺結構的聚合物(以下,也稱為「含有馬來醯亞胺結構的聚合物[B]」),例如,可列舉如下方法:使包含具有配向性基的馬來醯亞胺系單量體、以及具有反應性官能基的(甲基)丙烯酸系單量體的單體進行聚合,獲得在側鏈具有反應性官能基的前體聚合物後,繼而使所獲得的前體聚合物與具有聚合性基的反應性化合物進行反應的方法。作為具有配向性基的馬來醯亞胺系單量體的具體例,例如可列舉下述式(6-1)~式(6-5)分別所表示的單體等。
[化8]
(式(6-1)~式(6-5)中,R45
為碳數1~20的直鏈狀的烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、含有氰基的烷基、或含有氰基的烷氧基)
相對於含有馬來醯亞胺結構的聚合物[B]的製造中使用的單體的總量,馬來醯亞胺系單量體的使用比例優選為設為2莫耳%~90莫耳%。若設為小於2莫耳%,則關於所獲得的聚合物,對於溶劑的溶解性以及對於基板的塗布性容易降低,難以獲得顯示出良好的液晶配向性的液晶元件。另外,若馬來醯亞胺系單量體的比例超過90莫耳%,則存在液晶配向性以及電壓保持特性降低的傾向。相對於含有馬來醯亞胺結構的聚合物[B]的製造中使用的單體的總量,馬來醯亞胺系單量體的使用比例更優選為5莫耳%~85莫耳%,進而優選為10莫耳%~80莫耳%。
所述聚合反應優選為在聚合起始劑的存在下且在有機溶媒中進行。作為使用的聚合起始劑,優選為2,2'-偶氮雙(異丁腈)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)等偶氮化合物。相對於反應中使用的所有單體100質量份,聚合起始劑的使用比例優選為設為0.01質量份~30質量份。作為使用的有機溶媒,可列舉:醇、醚、酮、醯胺、酯、烴化合物等。反應溫度優選為設為30℃~120℃,反應時間優選為設為1小時~36小時。有機溶媒的使用量(a)優選為設為相對於反應溶液的總量(a+b),反應中使用的單體的合計量(b)成為0.1質量%~60質量%般的量。
繼而,使通過所述聚合反應而獲得的前體聚合物、與反應性化合物進行反應。作為前體聚合物所具有的反應性官能基,例如可列舉:羧基、環氧基、羥基、氨基等。例如,在前體聚合物所具有的反應性官能基為羧基的情況下,作為反應性化合物,可列舉含有異氰酸酯基的化合物或胺化合物等。在前體聚合物所具有的反應性官能基為環氧基的情況下,作為反應性化合物,可列舉含有羧基的化合物等。前體聚合物與反應性化合物的反應優選為在有機溶媒中且視需要在催化劑的存在下進行。
所述反應時,作為使用的有機溶媒,例如可列舉:醇、醚、酮、醯胺、酯、烴化合物等。所述反應的反應溫度優選為設為30℃~120℃,反應時間優選為設為1小時~24小時。關於溶解目標聚合物而成的反應溶液,可使用公知的分離方法將反應溶液中所含的聚合物分離後用於液晶配向劑的製備。
含有馬來醯亞胺結構的聚合物[B]的利用凝膠滲透色譜法(GPC)測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)優選為1,000~300,000,更優選為2,000~100,000。Mw與利用GPC測定的聚苯乙烯換算的數量平均分子量(Mn)的比所表示的分子量分布(Mw/Mn)優選為10以下,更優選為8以下。
·含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物
在(B)聚合物為含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物的情況下,關於所述含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物(以下,也稱為「含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物[B]」),例如可列舉如下方法:使包含具有配向性基的單量體、具有烷氧基矽烷基的單量體、以及具有反應性官能基的單量體的單體進行聚合,獲得在側鏈具有反應性官能基的前體聚合物後,繼而使所獲得的前體聚合物、與具有聚合性基的反應性化合物進行反應,由此對側鏈導入聚合性基的方法。
含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物[B]優選為相對於含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物[B]的所有結構單元而具有30莫耳%以上的源自(甲基)丙烯酸系單量體的結構單元,更優選為具有40莫耳%以上,進而優選為具有50莫耳%以上。另外,含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物[B]也可進而具有源自與(甲基)丙烯酸系單量體不同的單量體(以下,也稱為「其他單量體」)的結構單元。其他單量體只要可與(甲基)丙烯酸系單量體共聚,則並無特別限定,例如可列舉:苯乙烯系單量體、馬來醯亞胺系單量體、共軛二烯化合物等。
作為具有配向性基的單量體的具體例,例如可列舉具有所述式(1)所表示的基的(甲基)丙烯酸系單量體、具有光配向性基的(甲基)丙烯酸系單量體、所述式(6-1)~式(6-5)分別所表示的單量體等。再者,作為具有配向性基的單量體,可使用一種或兩種以上。具有配向性基的單量體的使用比例優選為以光配向性基及配向性基D的含有比例成為所述優選範圍的方式適宜設定。
具有烷氧基矽烷基的單量體優選為(甲基)丙烯酸系單量體,作為其具體例,可列舉:3-(甲基)丙烯醯基氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯基氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯基氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯基氧基丙基三乙氧基矽烷等。作為具有烷氧基矽烷基的單量體,可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
相對於含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物[B]的製造中使用的單體的總量,具有烷氧基矽烷基的單量體的使用比例優選為設為1莫耳%以上,更優選為設為2莫耳%以上,進而優選為設為5莫耳%以上。另外,相對於含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物[B]的製造中使用的單體的總量,具有烷氧基矽烷基的單量體的使用比例優選為設為80莫耳%以下,更優選為設為70莫耳%以下,進而優選為設為50莫耳%以下。若將具有烷氧基矽烷基的單量體的使用比例設為1莫耳%以上,則關於所獲得的聚合物,可提高對於溶劑的溶解性以及對於基板的塗布性,容易獲得顯示出良好的液晶配向性的液晶元件。另外,若具有烷氧基矽烷基的單量體的使用比例為80莫耳%以下,則存在可充分提高液晶配向性及電壓保持特性的傾向。
與用於獲得含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物[B]的聚合相關的說明可應用含有馬來醯亞胺結構的聚合物[B]的所述說明。含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物[B]的利用GPC測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)優選為1,000~300,000,更優選為2,000~100,000。分子量分布(Mw/Mn)優選為10以下,更優選為8以下。
再者,含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物[B]的製造方法並不限定於所述方法。例如,也可利用如下方法獲得含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物[B],所述方法中,使包含具有配向性基的單量體、以及具有反應性官能基(例如,羧基或羥基、氨基等)的單量體的單體進行聚合,獲得在側鏈具有反應性官能基的前體聚合物後,繼而使所獲得的前體聚合物、與具有烷氧基矽烷基的反應性化合物及具有聚合性基的反應性化合物進行反應。作為具有烷氧基矽烷基的反應性化合物,例如可列舉:N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基矽烷、3-氨基丙基三甲氧基矽烷、3-氨基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽烷基-N-(1,3-二甲基亞丁基)丙基胺、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基矽烷、N-(乙烯基苄基)-2-氨基乙基-3-氨基丙基三甲氧基矽烷鹽酸鹽、3-脲基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、雙(三乙氧基矽烷基丙基)四硫醚、3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷等。再者,作為具有烷氧基矽烷基的反應性化合物,可單獨使用這些的一種,也可將兩種以上組合使用。
就即便在不具有液晶配向膜的情況下也獲得顯示出優異的液晶配向性的液晶元件的觀點而言,相對於液晶組成物的總量,液晶組成物中的(B)聚合物的含有比例優選為設為0.001質量%以上,更優選為設為0.01質量%以上,進而優選為設為0.05質量%以上。另外,相對於液晶組成物的總量,(B)聚合物的含有比例優選為設為10質量%以下,更優選為設為8質量%以下,進而優選為設為5質量%以下,進而更優選為設為3質量%以下,特別優選為設為2.5質量%以下。再者,作為(B)聚合物,可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
本實施形態的液晶組成物也可進而含有所述(A)成分以及(B)成分以外的其他成分。
<(C-2)化合物>
所述液晶組成物優選為進而含有具有1個或2個以上的聚合性基且不具有芳香環的低分子化合物(以下,稱為「(C-2)化合物」)作為與聚合性液晶化合物不同的化合物。通過使液晶組成物含有此種(C-2)化合物,(C-2)化合物作為增容劑發揮功能而抑制(B)成分的凝聚,可進一步改善所獲得的液晶元件的液晶配向性,就此方面而言優選。
(C-2)化合物所具有的聚合性基優選為自由基聚合性基,作為其具體例,可應用聚合性液晶化合物的說明。這些中,就基於光的聚合性高的方面而言,特別優選為(甲基)丙烯醯基。(C-2)化合物所具有的聚合性基的個數優選為1個~6個,更優選為1個~4個。(C-2)化合物的分子量優選為1000以下。
作為(C-2)化合物的具體例,可列舉具有鏈狀結構或脂環式結構、以及聚合性基的化合物。具體而言,例如可列舉下述式(5)所表示的化合物。
(R30
)-(Z1
)p …(5)
(式(5)中,Z1
為(甲基)丙烯醯基氧基,R30
為p價的鏈狀基或脂環式基;p為1~6的整數)
所述式(5)中,作為R30
的鏈狀基,可列舉:碳數2~20的直鏈狀或分支狀的鏈狀烴基、在所述鏈狀烴基的碳-碳鍵間具有-COO-的基等。所述鏈狀基的碳數優選為3以上,更優選為4以上。另外,作為脂環式基,可列舉碳數5~20的脂環式烴基、環員數5~10的雜環基等。
作為所述式(5)所表示的化合物的具體例,可列舉:1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,10-癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化異氰脲酸三(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯改性三-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸異戊基酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸異硬脂基酯、3-甲基-1,5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯等。
(C-2)化合物的調配比例優選為根據應用的液晶元件的種類來適宜選擇。例如,在應用於液晶顯示裝置(LCD)或相位差膜的情況下,相對於液晶組成物的總量,(C-2)化合物的調配比例優選為0.005質量%以上,更優選為0.01質量%以上。另外,相對於液晶組成物的總量,(C-2)化合物的調配比例優選為10質量%以下,更優選為5質量%以下。
在應用於高分子型液晶元件(PDLC)的情況下,相對於液晶組成物的總量,(C-2)化合物的調配比例優選為1質量%以上,更優選為2質量%以上。另外,相對於液晶組成物的總量,(C-2)化合物的調配比例優選為50質量%以下,更優選為40質量%以下。再者,作為(C-2)化合物,可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
相對於液晶組成物的總量,液晶組成物中所調配的含有聚合性基的化合物(聚合性液晶化合物與(C-2)化合物的合計量)的比例優選為設為0.6質量%~70質量%。具體而言,在應用於液晶顯示裝置(LCD)或相位差膜的情況下,就充分提高所獲得的液晶元件的液晶配向性的觀點而言,相對於液晶組成物的總量,含有聚合性基的化合物的調配比例優選為0.6質量%以上,更優選為1.1質量%以上。另外,相對於液晶組成物的總量,含有聚合性基的化合物的調配比例優選為25質量%以下,更優選為10質量%以下。
在應用於高分子型液晶元件(PDLC)的情況下,相對於液晶組成物的總量,含有聚合性基的化合物的調配比例優選為設為3質量%以上,更優選為設為7質量%以上。另外,相對於液晶組成物的總量,含有聚合性基的化合物的調配比例優選為70質量%以下,更優選為60質量%以下。
就進一步改善所獲得的液晶元件的液晶配向性的方面而言,液晶組成物優選為進而含有選自由聚合起始劑、光敏劑以及聚合抑制劑所組成的群組中的至少一種添加劑(以下,也稱為「特定添加劑」)。再者,作為特定添加劑,可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
<聚合起始劑>
作為聚合起始劑,可優選使用通過光來產生自由基的光自由基聚合起始劑。作為光自由基聚合起始劑,例如可列舉:O-醯基肟化合物、苯乙酮化合物、聯咪唑化合物等。
作為這些的具體例,O-醯基肟化合物例如可列舉:1,2-辛二酮1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲醯基肟)]、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-哢唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)、1-(9-乙基-6-苯甲醯基-9.H.-哢唑-3-基)-辛烷-1-酮肟-O-乙酸酯、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9.H.-哢唑-3-基]-乙烷-1-酮肟-O-苯甲酸酯、1-[9-正丁基-6-(2-乙基苯甲醯基)-9.H.-哢唑-3-基]-乙烷-1-酮肟-O-苯甲酸酯、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氫呋喃基苯甲醯基)-9.H.-哢唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氫吡喃基苯甲醯基)-9.H.-哢唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氫呋喃基苯甲醯基)-9.H.-哢唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-{2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧雜環戊基)甲氧基苯甲醯基}-9.H.-哢唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)等;
苯乙酮化合物例如可列舉:2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁烷-1-酮、2-二甲基氨基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-嗎啉-4-基-苯基)-丁烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉基丙烷-1-酮等α-氨基酮化合物;1-苯基-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、4-(2-羥基乙氧基)苯基-(2-羥基-2-丙基)酮、1-羥基環己基苯基酮等α-羥基酮化合物等;
聯咪唑化合物例如可列舉:2,2'-雙(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑、2,2'-雙(2,4-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑、2,2'-雙(2,4,6-三氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑等。
所述中,O-醯基肟化合物優選為1,2-辛二酮1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲醯基肟)]、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-哢唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氫呋喃基甲氧基苯甲醯基)-9.H.-哢唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)或乙酮-1-[9-乙基-6-{2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧雜環戊基)甲氧基苯甲醯基}-9.H.-哢唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)。
苯乙酮化合物優選為α-氨基酮化合物,特別優選為2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁烷-1-酮、2-二甲基氨基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-嗎啉-4-基-苯基)-丁烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉基丙烷-1-酮。
聯咪唑化合物優選為2,2'-雙(2,4-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑。
相對於液晶組成物的總量,液晶組成物中的聚合起始劑的調配比例優選為0.001質量%以上,更優選為0.005質量%以上。另外,相對於液晶組成物的總量,聚合起始劑的調配比例優選為7.0質量%以下,更優選為5.0質量%以下。通過將聚合起始劑的調配比例設定為所述範圍,在對液晶元件進行光照射時,即便減少曝光量也可促進聚合性化合物的聚合,可進一步提高液晶分子的配向控制性,就此方面而言優選。再者,作為聚合起始劑,可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
<光敏劑>
光敏劑是具有通過光照射而顯示出敏化作用的光敏化功能的化合物。此處,所謂「光敏化功能」,是指通過光的照射而成為單重激發態後,迅速產生系間跨越並躍遷為三重激發態的功能。在所述三重態下,若與其他分子碰撞,則將對方變為激發態,自己返回到基態。
此種光敏劑例如可列舉:苯乙酮、苯乙酮苄基縮酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、3-甲基苯乙酮、二苯甲酮、4-二乙基氨基-2-羥基二苯甲酮、2-羥基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、3,4-二甲基二苯甲酮、3-(4-苯甲醯基-苯氧基)丙基二苯甲酮、4-氯二苯甲酮、4,4'-二甲氧基二苯甲酮、4,4'-二氨基二苯甲酮、4,4'-雙(二甲基氨基)二苯甲酮、苯偶醯(benzil)、熒蒽、3,5-二硝基苯、4-甲基-3,5-二硝基苯、蒽醌、芴酮(fluorenone)、苯甲醛、芴、三苯胺、哢唑、苯偶姻丙醚、2-乙醯萘、1-乙醯萘、苯偶姻乙醚、噻噸酮、二乙基噻噸酮、2-異丙基噻噸酮、2-氯噻噸酮等。
相對於液晶組成物的總量,光敏劑的調配比例優選為0.001質量%以上,更優選為0.005質量%以上。另外,相對於液晶組成物的總量,光敏劑的調配比例優選為7.0質量%以下,更優選為5.0質量%以下。再者,光敏劑可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
<聚合抑制劑>
聚合抑制劑例如能夠用於調節液晶組成物對於光的感度。作為使用的聚合抑制劑,例如可列舉:苯酚、對苯二酚、對甲氧基苯酚、苯醌、甲氧基苯醌、1,2-萘醌、甲酚、對叔丁基鄰苯二酚等鄰苯二酚類、烷基酚類、烷基雙酚類、吩噻嗪、2,5-二-叔丁基對苯二酚、2,6-二-叔丁基苯酚、十八基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、N,N'-六亞甲基雙(3,5-二-叔丁基-4-羥基-氫化肉桂醯胺)、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4'-亞甲基雙(2,6-二-叔丁基苯酚)、4,4'-亞丁基雙(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,6-雙(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苄基)4-甲基苯酚、1,1,3-三(2'-甲基-5'-叔丁基-4'-羥基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3'-5'-二-叔丁基-4'-羥基苄基)苯、三乙二醇雙[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羥基苯基)丙酸酯]、季戊四醇四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、2-叔丁基-6-(3-叔丁基-2-羥基-5-甲基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚、及2-叔丁基-4-甲氧基苯酚等酚類、6-叔丁基間甲酚、2,6-二-叔丁基對甲酚、2-叔丁基對苯二酚、亞甲藍、二甲基二硫代氨基甲酸銅鹽、二乙基二硫代氨基甲酸銅鹽、二丙基二硫代氨基甲酸銅鹽、二丁基二硫代氨基甲酸銅鹽、二丁基二硫代氨基甲酸銅、水楊酸銅、硫代二丙酸酯類、巰基苯并咪唑、及亞磷酸鹽(phosphite)類中的至少一種。另外,也可並用空氣等含氧氣體。
聚合抑制劑的使用比例並無特別限制,例如,相對於液晶組成物的總量,為0.001質量%以上且7.0質量%以下,優選為設為0.005質量%以上。另外,聚合抑制劑的使用比例優選為設為5.0質量%以下。聚合起始劑可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
<溶劑>
在設為相位差膜形成用的液晶組成物的情況下,液晶組成物可進而含有溶劑。溶劑並無特別限定,例如可列舉:醚系溶媒、酮系溶媒、烴系溶媒、鹵化烴系溶媒、醇系溶媒、酯系溶媒等。作為溶劑,可單獨使用這些中的一種或將兩種以上組合使用。
作為液晶組成物中含有的其他成分,除了所述成分以外,還可列舉手性劑(例如,商品名「C-15」、「CB-15」(默克(Merck)公司製造)等)、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑等。關於其他成分的調配比例,可在無損本發明的效果的範圍內適宜選擇。
所述液晶組成物可通過如下方式來製備:將(A)成分及(B)成分、以及視需要添加的其他成分混合。將這些成分混合的處理可在常溫下進行,也可一邊升溫一邊進行。另外,也可將各成分溶解於有機溶媒(例如,丙酮、氯仿、甲醇等)中,其後,通過例如蒸餾操作將溶媒去除。
《液晶元件及其製造方法》
其次,對使用本實施形態的液晶組成物來製造的液晶元件進行說明。本實施形態的液晶元件具有:基材、以及使用所述液晶組成物而形成於基材上的有機層。本實施形態中,並未在液晶元件中形成液晶配向膜,而是通過使用所述液晶組成物形成的有機層來控制液晶分子的配向,由此顯現出其功能。
以下,一邊適宜參照附圖一邊對具體化為液晶裝置的一實施形態即液晶顯示裝置的實施形態進行說明。
<液晶顯示裝置10的構成>
液晶顯示裝置10是驅動方式為PSA(Polymer Sustained Alignment)型的液晶顯示器。在液晶顯示裝置10所具有的顯示部,以矩陣狀配置有多個像素。如圖1所示,液晶顯示裝置10包括:包含第一基板11及第二基板12的一對基板、以及配置於所述一對基板間的有機層即光學各向異性層13。
第一基板11是TFT基板,且在玻璃基板上設置有掃描信號線或影像信號線等各種布線、或作為開關元件的薄膜電晶體(TFT:Thin Film Transistor)、包含透明導電體(例如,氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)等)的像素電極14。第二基板12為相向基板,且在玻璃基板上設置有彩色濾光片、或黑色矩陣、包含透明導電體的共通電極15。再者,也可使用透明塑料基板等透明基板來代替玻璃基板。本實施形態中,並未在第一基板11及第二基板12兩者的表面上形成液晶配向膜。
第一基板11及第二基板12是以第一基板11的電極形成面與第二基板12的電極形成面相向的方式隔開規定間隙(單元間隙)來配置。相向配置的一對基板的周緣部經由密封材料(省略圖示)而貼合。在由這些第一基板11、第二基板12及密封材料包圍的區域中設置有光學各向異性層13。光學各向異性層13是使用所述液晶組成物而形成。光學各向異性層13具有:含有液晶分子13a且為液狀部的液晶層、以及控制液晶分子13a的初期配向的液晶控制層16。
在第一基板11及第二基板12各自的外側配置有偏光板17。在第一基板11的外緣部設置有端子區域,在端子區域連接有用於驅動液晶的驅動器IC等,由此,液晶顯示裝置10被驅動。
<液晶顯示裝置的製造方法>
其次,對液晶顯示裝置10的製造方法進行說明。本製造方法包括以下的步驟(I)及步驟(II)。
步驟(I):將一對基板經由含有液晶分子與聚合性單體的液晶組成物的層相向配置而構築液晶單元的步驟。
步驟(II):在使液晶分子配向的狀態下對液晶單元進行光照射的步驟。
以下,對各步驟進行詳細說明。
·關於步驟(I)
在製造圖1所示的液晶顯示裝置10時,首先,準備具有導電膜且不具有液晶配向膜的一對基板(第一基板11及第二基板12)。沿著基板的周緣部,將密封材料塗布於所述一對基板中的任一者的電極配置面側的表面上。其後,在電極配置面中的由密封材料包圍的內部區域中,利用液晶滴注(One Drop Filling,ODF)法或噴墨塗布法等載置液晶組成物。其後,將具有密封材料及液晶組成物的層的基板與另外一個基板貼合。由此,獲得在一對基板之間配置有液晶組成物的層的液晶單元18。本實施形態中,在一對基板的各表面上,並未實施形成液晶配向膜的處理。
再者,構築液晶單元時,也可採用如下方法:以將基板上的周緣部中的與注入孔對應的部分除外的方式塗布密封材料,其後,在配置液晶組成物之前貼合一對基板,在由基板表面以及密封材料包圍的單元間隙內注入填充液晶組成物,之後將注入孔密封。
·關於步驟(II)
在步驟(II)中,對步驟(I)中獲得的液晶單元進行光照射。對液晶單元的光照射可進行僅一次,也可在相同的條件或不同的條件下進行多次。在步驟(II)中,優選以如下方式對液晶單元進行光照射:由通過光照射而形成的液晶控制層16存儲液晶分子13a的初期配向方向。具體而言,在液晶顯示裝置的驅動方式為PSA方式的情況下,優選為在對導電膜間施加有液晶組成物的層中的液晶進行驅動的電壓的狀態下,對液晶單元照射非偏光紫外線。在液晶顯示裝置的驅動方式為光垂直型或光水平型的情況下,優選為一邊加溫至所使用的液晶取得各向同性相的溫度一邊照射偏光紫外線(第1照射),其後,在液晶取得液晶相的溫度下照射非偏光紫外線(第2照射)。通過對液晶組成物的層進行光照射,液晶組成物中的含有聚合性基的化合物的聚合反應進行。此時,通過液晶組成物中的(B)聚合物與含有聚合性基的化合物進行聚合,在基材上形成(B)聚合物硬化而成的層。再者,認為在(B)聚合物進而具有極性基的情況下,可增大液晶控制層16與基材的相互作用,由此,進一步增大(B)聚合物帶來的作為配向輔助劑的效果。
光照射時,在通過施加電壓來使低分子液晶配向的情況下,施加的電壓例如可設為5 V~50 V的直流電壓或交流電壓。另外,在通過加溫來使低分子液晶配向的情況下,加熱溫度優選為設為60℃~180℃,進而優選為設為80℃~150℃。加熱時間優選為1分鐘~60分鐘,更優選為2分鐘~30分鐘。
作為對液晶單元進行照射的光,例如可使用包含150 nm~800 nm的波長的光的紫外線及可見光線,優選為包含300 nm~400 nm的波長的光的紫外線。關於光的照射方向,在使用的放射線為直線偏光或部分偏光的情況下,可自垂直的方向對基板面進行照射,也可自傾斜方向對基板面進行照射,或者也可將這些方向加以組合來進行照射。在照射非偏光的放射線的情況下,將照射方向設為傾斜方向。
作為照射光的光源,例如可使用:低壓水銀燈、高壓水銀燈、氘燈、金屬鹵化物燈、氬共振燈、氙燈、準分子雷射等。再者,所述優選的波長區域的紫外線可利用將光源與例如濾光片、衍射光柵等並用的手段等來獲得。作為光的照射量,優選為1,000 J/m2
~200,000 J/m2
,更優選為1,000 J/m2
~100,000 J/m2
。通過此種光照射處理,液晶組成物的層中的含有聚合性基的化合物(聚合性單體)進行聚合,在光學各向異性層13中的第一基板11側的界面及第二基板12側的界面分別形成液晶控制層16。
而且,在液晶單元的外側表面貼合偏光板17,由此獲得液晶顯示裝置10。作為偏光板17,可列舉利用乙酸纖維素保護膜夾持被稱為「H膜」的偏光膜而成的偏光板、或者包含H膜本身的偏光板等,所述「H膜」是一邊使聚乙烯醇延伸配向一邊使其吸收碘而成的膜。
再者,在所述第1實施形態中,對應用於PSA方式的液晶顯示裝置的情況進行了說明,但驅動方式並不限定於此,可應用於各種驅動方式的液晶顯示元件。具體而言,除了PSA型以外,還可應用於光邊緣場切換(Fringe Field Switching,FFS)型或光垂直型等的液晶顯示裝置。
以上說明的本實施形態的液晶顯示裝置10可有效地應用於各種用途。具體而言,例如可作為鐘錶、便攜式遊戲機、文字處理器(word processor)、筆記型個人計算機(note type personal computer)、汽車導航系統、攝錄機(camcorder)、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、數位照相機(digital camera)、手機、智能手機(smartphone)、各種監視器、液晶電視、資訊顯示器等的各種顯示裝置來使用。
(第2實施形態)
其次,對具體化為相位差膜的第2實施形態進行說明。
<相位差膜的構成及製造方法>
本實施形態中,如圖2所示,相位差膜20具有基材21以及光學各向異性層22,且是將這些積層而形成。再者,在相位差膜20的基材21上並未形成液晶配向膜。就可獲得液晶配向性更優異的相位差膜的方面而言,相位差膜20優選為利用包含以下的步驟(2-1)及步驟(2-2)的方法來製造。
[步驟(2-1):塗布步驟]
在製造相位差膜20時,首先,將所述第1實施形態的液晶組成物塗布於基材21上,在基材21上形成包含液晶組成物的層。作為基材21,例如可列舉:玻璃基材、或三乙醯基纖維素(Triacetyl Cellulose,TAC)、聚對苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯等樹脂基材。作為液晶組成物的塗布方法,可採用棒塗布機法、輥塗布機法、旋轉器法、印刷法、噴墨法等適宜的塗布方法。
[步驟(2-2):配向及硬化步驟]
繼而,對塗布於基材21上的液晶組成物,實施選自加熱及光照射中的一種以上的處理,由此,使液晶組成物硬化而形成光學各向異性層22。就可獲得良好的配向的方面而言,優選為將這些處理重疊進行。就使所獲得的相位差膜的液晶配向性優異的觀點而言,在本步驟中,特別優選為一邊加溫至所使用的液晶取得各向同性相的溫度一邊照射偏光紫外線(第1照射),繼而,在液晶取得液晶相的溫度下照射非偏光紫外線(第2照射),由此使膜整體硬化。
對液晶組成物進行加熱時的加熱溫度可根據液晶組成物中的含有聚合性基的化合物的種類來適宜選擇。例如,在使用默克(Merck)公司製造的RMS03-013C的情況下,優選為在40℃~80℃的範圍的溫度下進行加熱。加熱時間優選為0.5分鐘~5分鐘。另外,作為照射光,可優選使用具有200 nm~500 nm的範圍的波長的偏光或非偏光的紫外線。作為光的照射量,第1照射(即,偏光紫外線的照射)優選為5 mJ/cm2
~1,000 mJ/cm2
,更優選為10 mJ/cm2
~500 mJ/cm2
。第2照射(即,非偏光紫外線的照射)優選為50 mJ/cm2
~10,000 mJ/cm2
,更優選為100 mJ/cm2
~5,000 mJ/cm2
。由此,將液晶與聚合物的複合層作為光學各向異性層22形成於基材21上。另外,通過對於液晶組成物的光照射,液晶組成物中的含有聚合性基的化合物的聚合反應進行。此時,通過液晶組成物中的(B)聚合物與含有聚合性基的化合物進行聚合,在光學各向異性層22中,在與基材21的界面附近形成(B)聚合物硬化而成的層。
所形成的光學各向異性層22的厚度可根據所期望的光學特性來適宜設定。例如,在製造波長540 nm的可見光下的1/2波長板的情況下,選擇所形成的相位差膜的相位差為240 nm~300 nm般的厚度,若為1/4波長板,則選擇相位差為120 nm~150 nm般的厚度。可獲得目標相位差的光學各向異性層22的厚度根據使用的低分子液晶的光學特性而不同。例如,在使用默克(Merck)製造的RMS03-013C的情況下,用於製造1/4波長板的厚度為0.6 μm~1.5 μm的範圍。
利用所述方法獲得的相位差膜20作為液晶顯示元件的相位差板而適宜。所應用的液晶顯示元件的動作模式並無限制,例如可應用於扭轉向列(Twisted Nematic,TN)型、超扭轉向列(Super Twisted Nematic,STN)型、共面切換(In-Plane Switching,IPS)型、FFS型、垂直配向(Vertical Alignment,VA)型等公知的各種模式。相位差膜20通常相對於配置於液晶顯示元件的視認側的偏光板的外側面來貼附相位差膜20的基材21側的面來使用。因此,優選為設為如下形態:將基材21設為TAC製或(甲基)丙烯酸製,使基材21也作為偏光膜的保護膜來發揮功能。
(第3實施形態)
其次,對具體化為液晶裝置的一實施形態即高分子型液晶元件(PDLC)的第3實施形態進行說明。
<PDLC的構成>
本實施形態中,PDLC 30為反向型PDLC,如圖3所示,包括:包含第一基材31及第二基材32的一對基材、以及配置於第一基材31與第二基材32之間的光學各向異性層33。PDLC 30為如下調光元件:利用電場來控制光學各向異性層33中所形成的聚合物網路33a中存在的液晶分子33b的配向,由此,對透過光的透過狀態、與散射光的不透過狀態進行切換。
第一基材31及第二基材32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(TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯等材料。再者,也可將第1基材31及第2基材32設為玻璃基板,就可實現PDLC 30的薄型化及輕量化的方面而言,優選為塑料基板。
第一基材31及第二基材32在彼此相向的面上分別具有透明電極36、透明電極37。這些透明電極36、透明電極37構築電極對。本實施形態中,透明電極36、透明電極37為透明導電膜,例如,為包含氧化錫(SnO2
)的奈塞(NESA)膜(美國PPG公司注冊商標)、包含氧化銦-氧化錫(In2
O3
-SnO2
)的ITO膜、或包含碳材料的膜。再者,透明電極36、透明電極37例如也可具有梳齒狀等的規定的圖案。
光學各向異性層33是通過如下方式來形成:使含有(A)液晶以及(B)聚合物、且(B)聚合物具有極性基的液晶組成物硬化。關於液晶組成物,就可獲得液晶配向性或透明性、光散射性、耐熱性以及重複驅動耐性各種特性優異的PDLC元件的方面而言,(B)聚合物優選為具有包含所述式(7)所表示的結構與聚合性基進行鍵結而成的結構(特定結構)的側鏈。關於所述式(7)所表示的結構以及特定結構的具體例以及優選例,可應用所述第1實施形態的說明。
光學各向異性層33為聚合物與液晶分子33b混合存在的高分子/液晶複合材料層,在光學各向異性層33中,構築有使含有聚合性基的化合物進行聚合而形成的聚合物網路33a。再者,在第一基材31以及第二基材32各自的電極配置面上並未形成液晶配向膜。另外,PDLC 30在第一基材31及第二基材32的外側表面並不包括偏光板。因此,就光的吸收損失少、光的利用效率高的方面而言優異。
關於PDLC 30,於在透明電極36、透明電極37間並未施加電壓的狀態下,液晶分子33b的長軸方向成為垂直於基板面的方向,由此,入射光自一對基材的其中一個向另一個透過而成為透明狀態。另一方面,於在透明電極36、透明電極37間施加有電壓的狀態下,液晶分子33b朝向與基板面平行的方向旋轉,液晶分子33b的配向狀態發生變化,由此入射光散射而成為非透明的狀態。通過此種電壓的施加/不施加的切換,PDLC 30顯現出調光功能。PDLC 30例如為膜狀或板狀。再者,PDLC 30可根據施加電壓來使光透過率可變。
<PDLC的製造方法>
其次,對PDLC 30的製造方法進行說明。PDLC 30優選為利用包括如下步驟的方法來製造:步驟(3-1),將包含第一基材31及第二基材32的一對基材隔著液晶組成物的層配置而構築液晶單元;以及步驟(3-2),在構築液晶單元後使液晶組成物硬化。
(步驟(3-1):單元構築步驟)
本步驟中,準備2片具有透明電極的基材,在以電極形成面相對的方式相向配置的2片基材間配置所述液晶組成物的層來製造液晶單元。具體而言,可列舉如下方法等:利用密封材料將第一基材31及第二基材32的周邊部貼合,在由基材表面以及密封材料劃分出的單元間隙內注入填充所述液晶組成物後,將注入孔密封的方法;在其中一片基材的電極形成面的外緣部塗布密封材料,進而在電極形成面上的規定的幾個部位滴加液晶組成物後,以電極形成面相向的方式貼合另一片基材,並且使所述液晶組成物在基材31、基材32的整個面上擴展,其後使密封材料硬化的方法(ODF方式)。作為密封材料,例如可使用含有硬化劑以及作為間隔物的氧化鋁球的環氧樹脂等。
(步驟(3-2):配向及硬化步驟)
步驟(3-2)中,通過實施選自加熱以及光照射中的一種以上的處理,來進行使液晶組成物硬化的處理。通過所述硬化反應,獲得在內部形成有聚合物網路的光學各向異性層33。在利用熱進行硬化的情況下,加熱溫度可根據液晶組成物中的含有聚合性基的化合物的種類來適宜選擇,例如設為40℃~80℃的範圍的溫度。加熱時間優選為0.5分鐘~5分鐘。在利用光照射進行硬化的情況下,作為照射光,可優選使用具有200 nm~500 nm的範圍的波長的非偏光紫外線。作為光的照射量,優選為設為50 mJ/cm2
~10,000 mJ/cm2
,更優選為設為100 mJ/cm2
~5,000 mJ/cm2
。通過對於液晶組成物的光照射,液晶組成物中的含有聚合性基的化合物的聚合反應進行。此時,通過同時進行液晶組成物中的(B)聚合物與含有聚合性基的化合物的聚合,在光學各向異性層33中,在與基材31、基材32的界面附近,形成(B)聚合物硬化而成的層。
PDLC 30可應用於各種用途,例如,可作為建築物的窗戶、或室內外的隔板(隔離物(partition))、展示窗、車輛(汽車、飛機、船舶、鐵路等)的窗戶、室內外的各種廣告、引導標識、家電設備、手機、智能手機、各種監視器、鐘錶、便攜式遊戲機、個人計算機、眼鏡、太陽鏡、醫療設備、家具等的各種調光元件來使用。PDLC 30根據元件的厚度或硬度、形狀、用途等可直接使用,也可貼附於玻璃或透明樹脂等上來使用。
[實施例]
以下,通過實施例來更具體地進行說明,但本發明並不受這些實施例的限定。
在以下的實施例以及比較例中,聚合物的重量平均分子量及環氧當量是利用以下方法來測定。
[聚合物的重量平均分子量]
重量平均分子量是利用以下條件下的凝膠滲透色譜法來測定的聚苯乙烯換算值。
管柱:東曹(Tosoh)(股)製造,TSKgelGRCXLII
溶劑:四氫呋喃
溫度:40℃
壓力:68 kgf/cm2
[環氧當量]
環氧當量是利用日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)C 2105中記載的鹽酸-甲基乙基酮法來測定。
<聚有機矽氧烷的合成>
[合成例1]
在具備攪拌機、溫度計、滴加漏斗及回流冷卻管的反應容器中投入化合物(a-1)100 g、甲基異丁基酮500 g及三乙胺10 g,在室溫下進行混合。繼而,歷時30分鐘自滴加漏斗滴加去離子水100 g後,一邊在回流下進行攪拌,一邊在80℃下進行6小時反應。反應結束後,取出有機層,利用0.2質量%硝酸銨水溶液進行清洗,直至清洗後的水變為中性為止,之後在減壓下將溶媒及水餾去,由此以黏稠的透明液體的形式獲得反應性聚有機矽氧烷(ESSQ-1)。對所述反應性聚有機矽氧烷(ESSQ-1)進行1
H-核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)分析,結果在化學位移(δ)=3.2 ppm附近獲得基於環氧基的峰值。所獲得的反應性聚有機矽氧烷(ESSQ-1)的重量平均分子量Mw為3000,環氧當量為190 g/莫耳。
[合成例2、合成例3]
將使用的單體的種類以及量如下述表1所記載般加以變更,除了此方面以外,與合成例1同樣地合成反應性聚有機矽氧烷(ESSQ-2)、反應性聚有機矽氧烷(ESSQ-3)。再者,表1中,單體欄的數值表示相對於聚有機矽氧烷的合成中所使用的單體的合計量100莫耳份的、各化合物的比例(莫耳份)。
[表1]
聚合物 名稱 | 單體(莫耳份) | ||||
a-1 | a-2 | a-3 | a-4 | ||
合成例1 | ESSQ-1 | 100 | - | - | - |
合成例2 | ESSQ-2 | 50 | 25 | 25 | - |
合成例3 | ESSQ-3 | 80 | - | - | 20 |
[合成例4]
在500 mL的三口燒瓶中投入反應性聚有機矽氧烷(ESSQ-1)10.0 g、作為溶媒的甲基異丁基酮300 g、作為改性成分的化合物(b-1)3.10 g(相對於反應性聚有機矽氧烷所具有的單體單元數100莫耳份而為20莫耳份)、及化合物(b-3)3.24 g(相對於反應性聚有機矽氧烷所具有的單體單元數100莫耳份而為10莫耳份)、以及作為催化劑的優卡特(UCAT)18X(商品名,三亞普羅(San-Apro)(股)製造)0.10 g,在100℃、48小時攪拌下進行反應。反應結束後,對在反應混合物中加入乙酸乙酯而獲得的溶液進行3次水洗,使用硫酸鎂對有機層進行乾燥,之後,將溶劑餾去,由此獲得具有聚合性基及配向性基的聚有機矽氧烷(將其設為聚合物(PSQ-1))14.1 g。所獲得的聚合物的重量平均分子量Mw為8200。
[合成例5~合成例9]
將使用的反應性聚有機矽氧烷以及改性成分的種類以及量如下述表2所記載般加以變更,除了此方面以外,與合成例4同樣地分別合成具有聚合性基及配向性基的聚有機矽氧烷(PSQ-2)~聚有機矽氧烷(PSQ-6)。
[比較合成例1、比較合成例2]
將使用的反應性聚有機矽氧烷以及改性成分的種類以及量如下述表2所記載般加以變更,除了此方面以外,與合成例4同樣地分別合成具有配向性基的聚有機矽氧烷(PSQ-7)、聚有機矽氧烷(PSQ-8)。再者,表2中,改性成分欄的數值表示相對於所使用的反應性聚有機矽氧烷所具有的單體單元數100莫耳份的、改性成分的各化合物的使用比例(莫耳份)。
[表2]
聚合物 名稱 | 反應性 聚合物 | 改性成分(莫耳份) | ||||||||
b-1 | b-2 | b-3 | b-4 | b-5 | b-6 | b-7 | b-8 | |||
合成例4 | PSQ-1 | ESSQ-1 | 20 | - | 10 | - | - | - | - | - |
合成例5 | PSQ-2 | ESSQ-1 | 30 | - | - | 25 | - | - | - | - |
合成例6 | PSQ-3 | ESSQ-1 | - | 20 | 10 | - | 10 | - | - | - |
合成例7 | PSQ-4 | ESSQ-2 | 30 | - | - | - | - | - | - | - |
合成例8 | PSQ-5 | ESSQ-1 | - | - | - | 10 | - | 15 | 15 | - |
合成例9 | PSQ-6 | ESSQ-3 | - | - | - | 16 | - | - | - | 32 |
比較合成例1 | PSQ-7 | ESSQ-1 | 20 | - | - | - | - | - | - | - |
比較合成例2 | PSQ-8 | ESSQ-3 | - | - | - | - | - | - | - | 35 |
<含有馬來醯亞胺結構的聚合物的合成>
[合成例10]
在氮氣下,在300 mL二口燒瓶中,加入作為聚合成分(單體)的化合物(c-1)9.53 g(21 mmol)、甲基丙烯酸縮水甘油酯6.08 g(43 mmol)、及甲基丙烯酸2.30 g(27 mmol)、化合物(c-8)2.09 g(16 mmol)、作為自由基聚合起始劑的2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)0.60 g(2.4 mmol)、以及作為溶媒的N-甲基-2-吡咯烷酮80 ml,在70℃下聚合5小時。繼而,冷卻至50℃後,滴加1.65 g(11 mmol)的化合物(c-7),之後攪拌2小時進行反應。反應結束後,在正己烷中再沉澱後,過濾沉澱物,在室溫下真空乾燥8小時,由此,獲得具有聚合性基及配向性基的含有馬來醯亞胺結構的聚合物(將其設為聚合物(PSM-1))16.1 g。所獲得的聚合物的重量平均分子量Mw為25000,分子量分布Mw/Mn為2。
[合成例11、合成例12]
將使用的聚合成分(單體)以及改性成分的種類以及量如下述表3所記載般加以變更,除了此方面以外,與合成例10同樣地合成含有馬來醯亞胺結構的聚合物(PSM-2)、含有馬來醯亞胺結構的聚合物(PSM-3)。再者,表3中,聚合成分欄的數值表示相對於聚合物的合成中所使用的單體的合計量100莫耳份的、各化合物的比例(莫耳份)。改性成分欄的數值表示相對於含有反應性基的聚合物所具有的單體單元數100莫耳份的、改性成分的各化合物的使用比例(莫耳份)。
<含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物的合成>
[合成例20~合成例22]
將使用的聚合成分(單體)以及改性成分的種類以及量如下述表3所記載般加以變更,除了此方面以外,與合成例10同樣地進行聚合,合成含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物(PSM-4)~含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物(PSM-6)。
[表3]
聚合物 名稱 | 聚合成分(莫耳份) | 改性成分 (莫耳份) | |||||||||||||
c-1 | c-2 | c-3 | c-4 | c-8 | c-5 | c-6 | c-9 | c-10 | a-2 | a-3 | a-5 | c-7 | c-11 | ||
合成例10 | PSM-1 | 20 | - | 40 | 25 | 15 | - | - | - | - | - | - | - | 10 | - |
合成例11 | PSM-2 | - | 20 | 40 | 20 | 20 | - | - | - | - | - | - | - | 15 | - |
合成例12 | PSM-3 | - | - | 35 | 15 | 20 | 15 | 15 | - | - | - | - | - | 15 | - |
合成例20 | PSM-4 | 15 | - | 20 | - | 30 | - | - | 15 | - | 10 | 10 | - | 30 | |
合成例21 | PSM-5 | - | - | 20 | - | 30 | - | - | 30 | - | - | 10 | 10 | - | 30 |
合成例22 | PSM-6 | - | - | 20 | - | 30 | - | - | - | 30 | 5 | 5 | 10 | - | 30 |
<液晶顯示裝置的製造及評價>
[實施例1:PSA型液晶顯示裝置]
(1)液晶組成物的製備
將化合物(g-1)、化合物(d-1)、化合物(f-1)、化合物(RM-1)及聚合物(PSQ-1)以含有比例相對於液晶組成物的所有構成成分的合計量分別成為10質量%、0.01質量%、0.1質量%、2質量%、0.5質量%的方式加入至介電各向異性為負的向列液晶(默克(Merck)公司製造,MLC-6608)10 g中,進行混合,由此獲得液晶組成物(PLC-1)。
(2)液晶顯示裝置的製造
準備一對玻璃基板,所述一對玻璃基板在2片玻璃基板各自的表面上具有包含經圖案化的ITO電極的導電膜。在基板上並不形成液晶配向膜,而是在玻璃基板的ITO面的外緣塗布加入有直徑3.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂黏接劑,之後在環氧樹脂黏接劑的內側的面上滴加6點液晶組成物(PLC-1)。具體而言,滴加縱2點×橫3點,將各點的間隔設為上下左右各為10 mm,且將各點的塗布量設為0.6 mg。以所述基板與另一片玻璃基板相向的方式重合壓接,使黏接劑硬化來製造液晶單元。對於所獲得的液晶單元,在電極間施加頻率60 Hz的交流電20 Vpp,在液晶驅動的狀態下,利用光源使用金屬鹵化物燈的紫外線照射裝置,照射80 mW/cm2
的非偏光紫外線125秒。再者,照射量是使用以波長365 nm為基準進行測量的光量計測量而得的值。
(3)液晶配向性的評價
在使偏光板正交配置的狀態下,利用偏光顯微鏡來觀察評價用液晶單元,對面內存在的配向不良的個數進行計數。此時,將配向不良的個數為0個的情況評價為液晶配向性「非常良好(◎)」,將1個以上且小於6個的情況評價為「良好(○)」,將6個以上且小於11個的情況評價為「可(△)」,將11個以上的情況評價為「不良(×)」。結果,所述實施例中,配向不良的個數為0個,為「非常良好(◎)」的評價。
[實施例2~實施例6及比較例1、比較例2]
將液晶組成物的調配處方如下述表4般加以變更,除了此方面以外,與實施例1同樣地分別製備液晶組成物(PLC-2)~液晶組成物(PLC-6)、液晶組成物(PLC-12)、液晶組成物(PLC-13)。另外,使用所製備的各液晶組成物,與實施例1同樣地製造PSA型液晶顯示裝置,並且與實施例1同樣地進行配向性的評價。將這些的結果示於下述表4中。再者,表4中,括號內的數值表示相對於液晶組成物的所有構成成分的合計量的、各成分的調配比例(質量%)。
[實施例7:光垂直型液晶顯示裝置]
(1)液晶組成物的製備
將化合物(g-1)、化合物(d-2)、化合物(f-1)、化合物(RM-1)及聚合物(PSQ-5)以含有比例相對於液晶組成物的所有構成成分的合計量分別成為5質量%、0.01質量%、0.1質量%、2質量%、0.5質量%的方式加入至向列液晶(默克(Merck)公司製造,MLC-6608)10 g中,進行混合,由此獲得液晶組成物(PLC-7)。
(2)液晶顯示裝置的製造
準備2片帶包含ITO膜的透明電極的玻璃基板,在其中一片基板的透明電極面的外周部,利用絲網印刷塗布加入有直徑3.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂黏接劑。繼而,使一對基板的透明電極面相向並壓接,在150℃下歷時1小時使黏接劑熱硬化。繼而,自液晶注入口對基板間的間隙填充液晶組成物(PLC-7),之後利用環氧系黏接劑將液晶注入口密封。進而,為了去除液晶注入時的流動配向,將其在130℃下加熱後緩慢冷卻至室溫。對於所獲得的液晶單元,在120℃下加熱並成為各向同性相後,使用Hg-Xe燈及格蘭泰勒棱鏡(Glan-Taylor prism),從自基板法線傾斜40°的方向照射包含313 nm的明線的偏光紫外線1 J/cm2
。其後,將液晶單元緩慢冷卻至室溫而成為液晶相後,在液晶並未驅動的狀態下,利用光源使用金屬鹵化物燈的紫外線照射裝置,通過340 nm的截止濾光片,照射80 mW/cm2
的非偏光紫外線125秒。再者,照射量是使用以波長365 nm為基準進行測量的光量計測量而得的值。
(3)液晶配向性的評價
使用所述製造的光垂直型液晶顯示裝置,利用與實施例1相同的方法來評價液晶配向性。結果,所述實施例中,配向不良的個數為0個,為「非常良好(◎)」的評價。
[實施例8、實施例9]
將液晶組成物的調配處方如下述表4般加以變更,除了此方面以外,與實施例7同樣地分別製備液晶組成物(PLC-8)、液晶組成物(PLC-9)。另外,使用所製備的各液晶組成物,與實施例7同樣地製造光垂直型液晶顯示裝置,並且與實施例1同樣地進行配向性的評價。將這些的結果示於下述表4中。
[實施例10:光FFS型液晶顯示裝置]
(1)液晶組成物的製備
將化合物(g-1)、化合物(e-1)、化合物(f-3)、化合物(RM-3)及聚合物(PSQ-6)以含有比例相對於液晶組成物的所有構成成分的合計量分別成為10質量%、0.1質量%、0.1質量%、2質量%、0.5質量%的方式添加至介電各向異性為正的向列液晶(默克(Merck)公司製造,ZLI-5081)10 g中,進行混合,由此獲得液晶組成物(PLC-10)。
(2)液晶顯示裝置的製造
準備一對基板,所述一對基板包含具有經圖案化為魚骨狀的ITO電極的玻璃基板、與具有不具有圖案的ITO電極的玻璃基板,這些基板中,在具有不具有圖案的ITO電極的玻璃基板的電極側表面具有3.5 μm柱間隔物。在本實施例中,製成線/空間=3.5 μm/3.5 μm的魚骨狀的電極圖案。將此處使用的經圖案化的ITO電極的電極圖案示於圖4以及圖5中。
在基板上並未形成液晶配向膜,其次,在具有經圖案化的ITO電極的玻璃基板的ITO面的外緣,塗布加入有直徑3.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂黏接劑,之後在環氧樹脂黏接劑的內側的面上滴加6點液晶組成物(PLC-10)。具體而言,滴加縱2點×橫3點,將各點的間隔設為上下左右各為10 mm,且將各點的塗布量設為0.6 mg。以所述基板與另一片玻璃基板相對的方式重合壓接,使黏接劑硬化來製造液晶單元。對於所獲得的液晶單元,在120℃下加熱並成為各向同性相後,使用Hg-Xe燈及格蘭泰勒棱鏡,自相對於塗膜面垂直的方向照射包含313 nm的明線的偏光紫外線2 J/cm2
。其後,將液晶單元緩慢冷卻至室溫而成為液晶相後,在液晶並未驅動的狀態下,利用光源使用金屬鹵化物燈的紫外線照射裝置,通過340 nm的截止濾光片,照射80 mW/cm2
的非偏光紫外線125秒。再者,照射量是使用以波長365 nm為基準進行測量的光量計測量而得的值。
(3)液晶配向性的評價
使用所述製造的光FFS型液晶顯示裝置,利用與實施例1相同的方法評價液晶配向性。結果,所述實施例中,配向不良的個數為0個,為「非常良好(◎)」的評價。
[實施例11]
將液晶組成物的調配處方如下述表4般加以變更,除了此方面以外,與實施例10同樣地製備液晶組成物(PLC-11)。另外,使用所製備的液晶組成物(PLC-11),與實施例10同樣地製造光FFS型液晶顯示裝置,並且與實施例1同樣地進行配向性的評價。將其結果示於下述表4中。表4中的化合物的簡稱與所述例示的化合物中分別標注的括號內的符號對應(以下,關於表5、表6也同樣如此)。
[表4]
組成物 名稱 | 模式 | 原料液晶 | 烯基化合 物(wt%) | 聚合抑制 劑(wt%) | 起始劑 (wt%) | 增容劑 (wt%) | 自由基聚 合性化 合物(wt%) | 聚合物 (wt%) | 配向性 | |
實施例1 | PLC-1 | PSA | MLC-6608 | g-1(10) | d-1(0.01) | - | f-1(0.1) | RM-1(2) | PSQ-1(0.5) | ◎ |
實施例2 | PLC-2 | MLC-6608 | - | - | - | f-2(0.03) | RM-1(1) | PSQ-2(0.1) | ○ | |
實施例3 | PLC-3 | MLC-6608 | g-2(10) | - | e-1(0.1) | f-1(0.1) | RM-2(2) | PSQ-3(0.5) | ◎ | |
實施例4 | PLC-4 | MLC-6608 | - | - | - | f-2(0.03) | RM-2(1) | PSQ-4(2) | ○ | |
實施例5 | PLC-5 | MLC-6608 | - | - | - | - | RM-1(1) | PSM-1(0.5) | ○ | |
實施例6 | PLC-6 | MLC-6608 | - | - | - | - | RM-2(1) | PSM-2(0.5) | ○ | |
實施例7 | PLC-7 | UV2A | MLC-6608 | g-1(5) | d-2(0.01) | - | f-1(0.1) | RM-1(2) | PSQ-5(0.5) | ◎ |
實施例8 | PLC-8 | MLC-6608 | g-2(5) | - | e-2(0.1) | f-2(0.1) | RM-2(2) | PSQ-5(0.5) | ◎ | |
實施例9 | PLC-9 | MLC-6608 | - | - | - | - | RM-1(1) | PSM-3(0.1) | ○ | |
實施例10 | PLC-10 | FFS | ZLI-5081 | g-1(10) | - | e-1(0.1) | f-3(0.1) | RM-3(2) | PSQ-6(0.5) | ◎ |
實施例11 | PLC-11 | ZLI-5081 | - | - | - | - | RM-3(1) | PSQ-6(2) | ○ | |
比較例1 | PLC-12 | PSA | MLC-6608 | - | - | - | - | RM-1(2) | PSQ-7(0.5) | × |
比較例2 | PLC-13 | MLC-6608 | g-1(10) | - | e-1(0.1) | f-1(0.1) | RM-2(2) | PSQ-7(0.5) | △ |
<相位差膜的製造及評價>
[實施例12]
(1)液晶組成物的製備
將化合物(RM-1)及聚合物(PSQ-6)以含有比例相對於液晶組成物的所有構成成分的合計量分別成為1質量%、3質量%的方式添加至聚合性液晶(默克(Merck)公司製造,RMS03-013C)10 g中,進行混合,由此獲得液晶組成物(PLC-15)。
(2)相位差膜的製造
利用孔徑0.2 μm的過濾器對液晶組成物(PLC-15)進行過濾後,利用棒塗布機將所述液晶組成物(PLC-15)塗布於作為基材的TAC膜的其中一個面上。再者,在基材上並不形成液晶配向膜地將液晶組成物塗布於基材上。在將溫度調整為120℃的烘箱內烘烤2分鐘而成為各向同性相後,使用Hg-Xe燈,自相對於塗膜面垂直的方向照射包含313 nm的明線的偏光紫外線20 mJ/cm2
,由此顯現出配向性,其後,緩慢冷卻至室溫而成為液晶相後,自相對於塗膜面垂直的方向照射包含365 nm的明線的非偏光紫外線1,000 mJ/cm2
,由此使液晶組成物(PLC-15)硬化,由此製造相位差膜。
(3)液晶配向性的評價
對於所述(2)中製造的相位差膜,利用正交尼科耳(crossed Nichol)下的目視及偏光顯微鏡(倍率2.5倍)觀察有無異常區域,由此評價液晶配向性。關於評價,將目視下配向性良好、且利用偏光顯微鏡未觀察到異常區域的情況設為液晶配向性「非常良好(◎)」,將目視下配向性良好、但利用偏光顯微鏡觀察到異常區域的情況設為液晶配向性「良好(○)」,將目視下雖看到液晶的配向但看到配向性的異常、且利用偏光顯微鏡也觀察到異常區域的情況設為液晶配向性「可(△)」,將目視下觀察到液晶未配向、且利用偏光顯微鏡觀察到異常區域的情況設為液晶配向性「不良(×)」。結果,所述相位差膜被評價為液晶配向性「良好(○)」。
[實施例13~實施例19、實施例37~實施例42及比較例3、比較例4]
將液晶組成物的調配處方如下述表5般加以變更,除了此方面以外,與實施例12同樣地分別製備液晶組成物(PLC-16)~液晶組成物(PLC-24)、液晶組成物(PLC-46)~液晶組成物(PLC-51)。另外,使用所製備的各液晶組成物,與實施例12同樣地製造相位差膜,並且與實施例12同樣地進行液晶配向性的評價。將這些的結果示於下述表5中。
[表5]
組成物 名稱 | 原料液晶 | 起始劑 (wt%) | 增容劑 (wt%) | 自由基聚合性 化合物(wt%) | 聚合物 (wt%) | 配向性 | |
實施例12 | PLC-15 | RMS03-013C | - | - | RM-1(1) | PSQ-6(3) | ○ |
實施例13 | PLC-16 | RMS03-013C | - | f-1(0.1) | - | PSQ-6(3) | ○ |
實施例14 | PLC-17 | RMS03-013C | e-1(0.05) | - | - | PSQ-6(3) | ○ |
實施例15 | PLC-18 | RMS03-013C | e-3(0.05) | f-1(0.1) | - | PSQ-6(3) | ◎ |
實施例16 | PLC-19 | RMS03-013C | e-3(0.05) | - | RM-2(1) | PSQ-6(3) | ◎ |
實施例17 | PLC-20 | RMS03-013C | e-3(0.05) | f-1(0.1) | RM-1(1) | PSQ-6(3) | ◎ |
實施例18 | PLC-21 | RMS03-013C | e-4(0.1) e-5(0.5) | - | - | PSQ-6(3) | ○ |
實施例19 | PLC-22 | RMS03-013C | e-4(0.1) e-5(0.5) | f-1(0.1) | RM-1(1) | PSQ-6(3) | ◎ |
實施例37 | PLC-46 | RMS03-013C | e-4(0.1) e-5(0.5) | f-1(0.1) | RM-1(1) | PSM-6(3) | ○ |
實施例38 | PLC-47 | RMS03-013C | e-4(0.1) e-5(0.5) | f-1(0.1) | RM-1(1) | PSQ-6(2.5) | ◎ |
實施例39 | PLC-48 | RMS03-013C | e-4(0.1) e-5(0.5) | f-1(0.1) | RM-1(1) | PSQ-6(1) | ◎ |
實施例40 | PLC-49 | RMS03-013C | e-4(0.1) e-5(0.5) | f-1(0.1) | RM-1(1) | PSQ-6(0.5) | ◎ |
實施例41 | PLC-50 | RMS03-013C | e-4(0.1) e-5(0.5) | f-1(0.1) | RM-1(1) | PSM-6(5) | ○ |
實施例42 | PLC-51 | RMS03-013C | e-4(0.1) e-5(0.5) | f-1(0.1) | RM-1(1) | PSM-6(2.5) | ◎ |
比較例3 | PLC-23 | RMS03-013C | e-3(0.05) | f-1(0.1) | RM-1(1) | - | × |
比較例4 | PLC-24 | RMS03-013C | - | - | - | PSQ-8(3) | △ |
<高分子型液晶元件(PDLC)的製造及評價[1]>
[實施例20]
(1)液晶組成物的製備
將化合物(d-1)、化合物(e-1)、化合物(f-4)、化合物(RM-4)及聚合物(PSQ-1)以含有比例相對於液晶組成物的所有構成成分的合計量分別成為0.01質量%、3質量%、15質量%、15質量%、0.5質量%的方式添加至向列液晶(默克(Merck)公司製造,MLC-6608)10 g中,進行混合,由此獲得液晶組成物(PLC-25)。
(2)PDLC元件的製造
準備表面具有ITO電極的一對聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)膜基材(PET-ITO基材)。在基材上並不形成液晶配向膜,繼而,在其中一片基材的電極配置面上塗布18 μm的間隔物,其後,在塗布有間隔物的面上滴加所述製備的液晶組成物(PLC-25)。繼而,以另一片基材的電極配置面面向其中一片基材的電極配置面的方式,利用密封劑將2片基材貼合,獲得液晶單元。對所述液晶單元,使用將紫外線發光二極管作為光源的紫外線照射裝置,在波長365 nm、紫外線強度10 mW/cm2
、照射時間100秒、基材表面溫度20℃的條件下照射非偏光紫外線,由此使液晶組成物(PLC-25)硬化,獲得PDLC元件。
(3)垂直配向性的評價
在使偏光板正交配置的狀態下,利用偏光顯微鏡來觀察評價用液晶單元,對面內存在的配向不良的個數進行計數。此時,將配向不良的個數為0個的情況評價為垂直配向性「非常良好(◎)」,將1個以上且小於6個的情況評價為「良好(○)」,將6個以上且小於11個的情況評價為「可(△)」,將11個以上的情況評價為「不良(×)」。結果,所述實施例中,配向不良的個數為0個,為「非常良好(◎)」的評價。
(4)透明性的評價
對於所述(2)中製造的PDLC元件,通過測定未施加電壓的狀態下的霧度(HAZE),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。關於評價,將霧度值小於3%的情況設為「良好(◎)」,將3%以上且小於10%的情況設為「可(○)」,將10%以上的情況設為「不良(×)」。結果,所述實施例中,為「良好(◎)」的評價。
(5)光散射性的評價
對於所述(1)中製造的PDLC元件,通過測定施加電壓的狀態下的霧度值,評價施加電壓時的光散射性。測定是以交流驅動對PDLC元件施加40 V並與所述(4)同樣地使用分光式霧度計(東京電色公司製造)來進行。關於評價,將霧度值大於90%的情況設為「良好(◎)」,將90%以下且大於85%的情況設為「可(○)」,將85%以下的情況設為「不良(×)」。結果,所述實施例中,為「良好(◎)」的評價。
(6)耐熱性的評價
對於所述(1)中製造的PDLC元件,在100℃的烘箱中保管200小時。經過200小時後取出PDLC元件,測定未施加電壓的狀態下的霧度值HA1以及施加電壓的狀態下的霧度值HA2。關於評價,將利用下述數式(1)獲得的ΔHZ1的值小於5%的情況設為「優良(◎)」,將5%以上且小於7.5%的情況設為「良好(○)」,將7.5%以上且小於10%的情況設為「可(○)」,將10%以上的情況設為「不良(×)」。結果,所述實施例中,為「優良(◎)」的評價。
ΔHZ1=(HB2-HB1)-(HA2-HA1) …(1)
(數式(1)中,HB1是賦予熱之前在未施加電壓的狀態下測定的霧度值,HB2是賦予熱之前在施加電壓的狀態下測定的霧度值,HA1是賦予熱之後在未施加電壓的狀態下測定的霧度值,HA2是賦予熱之後在施加電壓的狀態下測定的霧度值)
(7)重複驅動性能的評價
對於所述(1)中製造的PDLC元件,以交流驅動施加40 V的電壓1小時後,將未施加電壓的狀態保持1小時。將所述電壓施加-未施加的動作作為1次來計數,重複進行100次。其後,測定未施加電壓的狀態下的霧度值HC1及施加電壓的狀態下的霧度值HC2。關於評價,將利用下述數式(2)獲得的ΔHZ2小於3%的情況設為「良好(◎)」,將3%以上且小於10%的情況設為「可(○)」,將10%以上的情況設為「不良(×)」。結果,所述實施例中,為「良好(◎)」的評價。
ΔHZ2=(HB2-HB1)-(HC2-HC1) …(2)
(數式(2)中,HB1是重複驅動之前在未施加電壓的狀態下測定的霧度值,HB2是重複驅動之前在施加電壓的狀態下測定的霧度值,HC1是重複驅動之後在未施加電壓的狀態下測定的霧度值,HC2是重複驅動之後在施加電壓的狀態下測定的霧度值)
[實施例21~實施例25及比較例5、比較例6]
將液晶組成物的調配處方如下述表6般加以變更,除了此方面以外,與實施例20同樣地分別製備液晶組成物(PLC-26)~液晶組成物(PLC-32)。另外,使用製備的各液晶組成物,與實施例20同樣地製造PDLC元件,並且與實施例20同樣地進行各種評價。將這些的結果示於下述表7中。
[表6]
組成物 名稱 | 原料液晶 | 聚合抑制劑 (wt%) | 起始劑 (wt%) | 增容劑 (wt%) | 自由基聚合性 化合物(wt%) | 聚合物 (wt%) | |
實施例20 | PLC-25 | MLC-6608 | d-1(0.01) | e-1(3) | f-4(15) | RM-4(15) | PSQ-1(0.5) |
實施例21 | PLC-26 | MLC-6608 | - | e-2(3) | - | RM-5(15) | PSQ-2(0.1) |
實施例22 | PLC-27 | MLC-6608 | - | e-3(3) | f-4(20) | RM-1(10) | PSQ-3(0.5) |
實施例23 | PLC-28 | MLC-6608 | - | - | - | RM-2(30) | PSQ-4(2) |
實施例24 | PLC-29 | MLC-6608 | d-2(0.01) | - | - | RM-4(15) | PSM-1(0.5) |
實施例25 | PLC-30 | MLC-6608 | - | - | f-4(10) | RM-5(20) | PSM-2(0.5) |
比較例5 | PLC-31 | MLC-6608 | - | e-1(3) | f-4(15) | RM-4(15) | PSQ-7(0.5) |
比較例6 | PLC-32 | MLC-6608 | - | e-2(3) | - | RM-5(20) | PSQ-7(0.5) |
[表7]
組成物 名稱 | 配向性 | 施加電壓的 狀態下的霧度 (On Haze) | 未施加電壓的 狀態下的霧度 (Off Haze) | 耐熱性 | 重複驅動 | |
實施例20 | PLC-25 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
實施例21 | PLC-26 | ○ | ○ | ○ | △ | ○ |
實施例22 | PLC-27 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
實施例23 | PLC-28 | ○ | ○ | ○ | △ | ○ |
實施例24 | PLC-29 | ○ | ○ | ○ | × | × |
實施例25 | PLC-30 | ○ | ○ | ○ | × | × |
比較例5 | PLC-31 | × | × | ○ | ○ | ○ |
比較例6 | PLC-32 | △ | × | ○ | ○ | ○ |
由以上的結果可知,根據實施例1~實施例25、實施例37~實施例42的液晶組成物,即便於在基材上並未形成液晶配向膜的情況下,也可獲得顯示出良好的液晶配向性的各種液晶元件(液晶顯示裝置、相位差膜、PDLC)。另一方面,在使用比較例1~比較例6的液晶組成物的情況下,與實施例的情況相比,液晶配向性差。
另外,在製造了PDLC元件的實施例20~實施例25中的、使用了聚有機矽氧烷作為液晶組成物中的聚合物成分的實施例20~實施例23中,耐熱性以及重複驅動性能良好。這些中,特別是實施例20及實施例23,在垂直配向性、透明性、光散射性、耐熱性及重複驅動性能的評價中,優於其他實施例。
<聚有機矽氧烷的合成>
[合成例13~合成例19]
將使用的反應性聚有機矽氧烷以及改性成分的種類以及量如下述表8所記載般加以變更,除了此方面以外,與合成例4同樣地分別合成具有聚合性基及配向性基的聚有機矽氧烷(PSQ-1)、聚有機矽氧烷(PSQ-9)~聚有機矽氧烷(PSQ-14)。再者,表8中,改性成分欄的數值表示相對於所使用的反應性聚有機矽氧烷所具有的單體單元數100莫耳份的、改性成分的化合物的使用比例(莫耳份)。
[表8]
聚合物 名稱 | 反應性 聚合物 | 改性成分(莫耳份) | |||||||||
b-1 | b-3 | b-4 | b-9 | b-10 | b-11 | b-12 | b-13 | b-14 | |||
合成例13 | PSQ-1 | ESSQ-1 | 20 | 10 | - | - | - | - | - | - | - |
合成例14 | PSQ-9 | ESSQ-1 | 15 | - | - | 10 | - | - | - | - | - |
合成例15 | PSQ-10 | ESSQ-1 | 5 | - | - | - | 10 | - | - | - | - |
合成例16 | PSQ-11 | ESSQ-1 | 3 | - | - | - | - | 10 | - | - | - |
合成例17 | PSQ-12 | ESSQ-1 | 30 | - | - | - | - | - | 10 | - | - |
合成例18 | PSQ-13 | ESSQ-1 | 40 | - | - | - | - | - | - | 10 | - |
合成例19 | PSQ-14 | ESSQ-1 | 50 | - | - | - | - | - | - | - | 10 |
<高分子型液晶元件(PDLC)的製造及評價[2]>
[實施例26~實施例36及比較例7、比較例8]
將液晶組成物的調配處方如下述表9般加以變更,除了此方面以外,與實施例20同樣地分別製備液晶組成物(PLC-33)~液晶組成物(PLC-45)。另外,使用所製備的各液晶組成物,與實施例20同樣地製造PDLC元件,並且與實施例20同樣地進行各種評價。將這些的結果示於下述表10中。
[表9]
組成物 名稱 | 原料液晶 | 聚合抑制劑 (wt%) | 起始劑 (wt%) | 增容劑 (wt%) | 自由基 聚合性 化合物(wt%) | 聚合物 (wt%) | 其他 | |
實施例26 | PLC-33 | MLC-6608 | - | e-2(3) | - | RM-1(5) RM-3(10) | PSQ-1 (0.001) | - |
實施例27 | PLC-34 | MLC-6608 | d-1(0.01) | e-3(3) | f-4(20) | RM-5(10) | PSQ-1(0.1) | - |
實施例28 | PLC-35 | MLC-6608 | - | - | - | RM-2(30) | PSQ-1(5.0) | - |
實施例29 | PLC-36 | MLC-6608 | d-1(0.01) | e-1(3) | f-4(15) | RM-4(15) | PSQ-9(0.1) | - |
實施例30 | PLC-37 | MLC-6608 | d-1(0.01) | e-1(3) | f-4(15) | RM-4(15) | PSQ-10(0.1) | - |
實施例31 | PLC-38 | MLC-6608 | d-1(0.01) | e-1(3) | f-4(15) | RM-4(15) | PSQ-11(0.1) | - |
實施例32 | PLC-39 | MLC-6608 | d-1(0.01) | e-1(3) | f-4(15) | RM-4(15) | PSQ-12(0.1) | - |
實施例33 | PLC-40 | MLC-6608 | d-1(0.01) | e-1(3) | f-4(15) | RM-4(15) | PSQ-13(0.1) | - |
實施例34 | PLC-41 | MLC-6608 | d-1(0.01) | e-1(3) | f-4(15) | RM-4(15) | PSQ-14(0.1) | - |
實施例35 | PLC-42 | MLC-6608 | d-1(0.01) | e-1(3) | f-4(15) | RM-4(15) | PSM-4(0.3) | - |
實施例36 | PLC-43 | MLC-6608 | d-1(0.01) | e-1(3) | f-4(15) | RM-4(15) | PSM-5(0.3) | - |
比較例7 | PLC-44 | MLC-6608 | d-1(0.01) | e-1(3) | f-4(15) | RM-4(15) | - | M-1(0.5) |
比較例8 | PLC-45 | MLC-6608 | d-1(0.01) | e-1(3) | f-4(15) | RM-4(15) | M-2(0.5) | - |
[表10]
組成物 名稱 | 配向性 | 施加電壓的 狀態下的霧度 (On Haze) | 未施加電壓的 狀態下的霧度 (Off Haze) | 耐熱性 | 重複驅動 | |
實施例26 | PLC-33 | ○ | ○ | ○ | ◎ | ○ |
實施例27 | PLC-34 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
實施例28 | PLC-35 | ○ | ○ | ○ | ○ | ◎ |
實施例29 | PLC-36 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
實施例30 | PLC-37 | ◎ | ○ | ○ | ◎ | ◎ |
實施例31 | PLC-38 | ○ | ○ | ○ | ○ | ◎ |
實施例32 | PLC-39 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
實施例33 | PLC-40 | ○ | ○ | ○ | ○ | ◎ |
實施例34 | PLC-41 | ○ | ○ | ○ | ○ | ◎ |
實施例35 | PLC-42 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
實施例36 | PLC-43 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
比較例7 | PLC-44 | × | ○ | × | × | × |
比較例8 | PLC-45 | ○ | × | ○ | △ | × |
由表10的結果可知,根據實施例26~實施例36的液晶組成物,即便於在基材上並未形成液晶配向膜的情況下,也可獲得顯示出良好的液晶配向性的PDLC元件。另外,根據實施例26~實施例36的液晶組成物,可獲得透明性及光散射性良好的PDLC元件。相對於此,代替具有聚合性基、配向性基及極性基的聚合物而含有具有聚合性基、配向性基及極性基的低分子化合物的比較例7的液晶組成物與實施例26~實施例36相比,液晶配向性及透明性差。另外,使用不具有特定結構的聚有機矽氧烷的比較例8的液晶組成物與實施例26~實施例36相比,光散射性差。
進而,得知實施例26~實施例36的液晶組成物在耐熱性及重複驅動性能的評價中也優異。
1:ITO電極
2:狹縫部
3:遮光膜
10:液晶顯示裝置
11:第一基板
12:第二基板
13:光學各向異性層
13a:液晶分子
14:像素電極
15:共通電極
16:液晶控制層
17:偏光板
18:液晶單元
20:相位差膜
21:基材
22:光學各向異性層
30:高分子型液晶元件(PDLC)
31:第一基材(基材)
32:第二基材(基材)
33:光學各向異性層
33a:聚合物網路
33b:液晶分子
36、37:透明電極
圖1是表示液晶顯示裝置的概略構成的剖面圖。
圖2是表示相位差膜的概略構成的剖面圖。
圖3是表示PDLC的概略構成的剖面圖。
圖4是表示實施例中所使用的液晶單元的透明導電膜的圖案的圖。
圖5是表示實施例中所使用的液晶單元的透明導電膜的圖案的圖。
10:液晶顯示裝置
11:第一基板
12:第二基板
13:光學各向異性層
13a:液晶分子
14:像素電極
15:共通電極
16:液晶控制層
17:偏光板
18:液晶單元
Claims (15)
- 一種液晶元件,其為包括基材、以及與所述基材鄰接配置的有機層的液晶元件,並且 所述有機層是使用含有下述(A)成分以及(B)成分的液晶組成物而形成, (A)液晶; (B)聚合物,含有具有碳-碳不飽和鍵的聚合性基、以及選自由下述式(1)所表示的部分結構及光配向性基所組成的群組中的至少一種配向性基,並且所述聚合物在所述配向性基中及與所述配向性基不同的部分的至少一者中,具有選自由矽烷醇基、烷氧基矽烷基、醇性羥基、硫醇基、羧酸基、氨基、磺酸基以及磷酸基所組成的群組中的至少一種極性基; *-L1 -R1 -R2 -R3 -R4 …(1) (式(1)中,L1 為單鍵、-O-、-CO-、-COO-*1 、-OCO-*1 、-NR5 -、-NR5 -CO-*1 、-CO-NR5 -*1 、碳數1~6的烷二基、碳數2~6的烷二基所具有的氫原子經羥基取代而成的二價基、-O-R6 -*1 、或-R6 -O-*1 (其中,R5 為氫原子或碳數1~10的一價烴基,R6 為碳數1~3的烷二基;「*1 」表示與R1 的鍵結鍵);R1 及R3 分別獨立地為單鍵、經取代或未經取代的亞苯基、或經取代或未經取代的亞環烷基,R2 為單鍵、經取代或未經取代的亞苯基、經取代或未經取代的亞環烷基、或-R7 -B1 -R8 -(其中,R7 及R8 分別獨立地為經取代或未經取代的亞苯基或亞環烷基,B1 為單鍵、-O-、-COO-*2 、-OCO-*2 、-OCH2 -*2 、-CH2 O-*2 、或碳數1~3的烷二基;「*2 」表示與R8 的鍵結鍵);R4 為氫原子、氟原子、氰基、CH3 COO-*3 (「*3 」表示與R3 的鍵結鍵)、碳數1~18的烷基、碳數1~18的氟烷基、碳數1~18的烷氧基、碳數1~18的氟烷氧基、具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基、或碳數1~18的烷基或氟烷基所具有的氫原子經氰基取代而成的一價基;其中,在R1 、R2 及R3 的全部為單鍵、或R1 、R2 及R3 所具有的經取代或未經取代的亞苯基及亞環烷基的合計為1個的情況下,R4 為碳數4~18的烷基、碳數4~18的氟烷基、碳數4~18的烷氧基、碳數4~18的氟烷氧基、或具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基;「*」表示鍵結鍵)。
- 如請求項1所述的液晶元件,其中所述(B)聚合物為選自由聚有機矽氧烷、含有馬來醯亞胺結構的聚合物、以及含有烷氧基矽烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物所組成的群組中的至少一種。
- 如請求項1或請求項2所述的液晶元件,其中所述液晶組成物含有(C)化合物,所述(C)化合物具有1個或多個(甲基)丙烯醯基且分子量為1,000以下(其中,(C)化合物也可為所述(A)成分)。
- 如請求項3所述的液晶元件,其中所述液晶組成物含有下述(C-1)化合物、以及下述(C-2)化合物作為所述(C)化合物, (C-1)具有2個以上的芳香環的(甲基)丙烯酸化合物 (C-2)不具有芳香環的(甲基)丙烯酸化合物。
- 如請求項1或請求項2所述的液晶元件,其中所述液晶組成物相對於所述液晶組成物的總量而含有0.001質量%~10質量%的所述(B)成分。
- 如請求項1或請求項2所述的液晶元件,其中所述液晶組成物含有具有烯基結構的液晶性化合物作為所述(A)成分。
- 如請求項1或請求項2所述的液晶元件,其中所述配向性基具有下述式(4)所表示的結構, *-L2 -R11 -R12 -R13 -R9 …(4) (式(4)中,L2 為單鍵、-O-、-CO-、-COO-*3 、-OCO-*3 、-OCO-CH=CH-*3 、-NR15 -、-NR15 -CO-*3 、-CO-NR15 -*3 、碳數1~6的烷二基、碳數2~6的烷二基所具有的氫原子經羥基取代而成的二價基、-O-R16 -*3 、或-R16 -O-*3 (其中,R15 為氫原子或碳數1~10的一價烴基,R16 為碳數1~3的烷二基;「*3 」表示與R11 的鍵結鍵);R11 及R13 分別獨立地為單鍵、經取代或未經取代的亞苯基、或經取代或未經取代的亞環烷基,R12 為單鍵、經取代或未經取代的亞苯基、經取代或未經取代的亞環烷基、或-R17 -B2 -R18 -(其中,R17 及R18 分別獨立地為經取代或未經取代的亞苯基或亞環烷基,B2 為單鍵、-O-、-COO-*4 、-OCO-*4 、-OCH2 -*4 、-CH2 O-*4 、或碳數1~3的烷二基;「*4 」表示與R18 的鍵結鍵);R9 為氫原子、氟原子、氰基、CH3 COO-*5 (「*5 」表示與R13 的鍵結鍵)、甲基、甲氧基、或碳數1~18的烷基或烷氧基所具有的氫原子經氰基取代而成的一價基;其中,R11 、R12 及R13 所具有的經取代或未經取代的亞苯基及亞環烷基的合計為2個以上;「*」表示鍵結鍵)。
- 如請求項1或請求項2所述的液晶元件,其中所述(B)聚合物具有包含下述式(7)所表示的結構與所述聚合性基進行鍵結而成的結構的側鏈, *4 -L3 -L4 -(R21 )m1 -L5 -(R22 )m2 -*5 …(7) (式(7)中,L3 為單鍵或碳數1~15的烷二基,L4 為單鍵、-O-、-CO-、-COO-*1 、-OCO-*1 或碳數1~15的烷二基,L5 為單鍵、-O-、-CO-、-COO-*2 、-OCO-*2 、-OCH2 -*2 、-CH2 O-*2 或碳數1~3的烷二基;R21 及R22 分別獨立地為經取代或未經取代的亞苯基、經取代或未經取代的亞環烷基、或經取代或未經取代的二價雜環基;m1及m2分別獨立地為1以上的整數;「*1 」表示與R21 的鍵結鍵,「*2 」表示與R22 的鍵結鍵;「*4 」及「*5 」表示鍵結鍵)。
- 如請求項1或請求項2所述的液晶元件,其中所述(B)聚合物具有選自由環狀醚基、環狀硫醚基、含有噁嗪環的基、噁唑啉基、異氰酸酯基、嵌段異氰酸酯基、矽烷醇基、環狀碳酸酯基、醇性羥基以及烷氧基所組成的群組中的至少一種交聯性基。
- 如請求項1或請求項2所述的液晶元件,其中所述液晶組成物進而含有選自由光起始劑、光敏劑以及光聚合抑制劑所組成的群組中的至少一種。
- 一種液晶組成物,含有下述(A)成分以及(B)成分, (A)液晶; (B)聚合物,含有具有碳-碳不飽和鍵的聚合性基、以及選自由下述式(1)所表示的部分結構及光配向性基所組成的群組中的至少一種配向性基,並且所述聚合物在所述配向性基中及與所述配向性基不同的部分的至少一者中,具有選自由矽烷醇基、烷氧基矽烷基、醇性羥基、硫醇基、羧酸基、氨基、磺酸基以及磷酸基所組成的群組中的至少一種極性基; *-L1 -R1 -R2 -R3 -R4 …(1) (式(1)中,L1 為單鍵、-O-、-CO-、-COO-*1 、-OCO-*1 、-NR5 -、-NR5 -CO-*1 、-CO-NR5 -*1 、碳數1~6的烷二基、碳數2~6的烷二基所具有的氫原子經羥基取代而成的二價基、-O-R6 -*1 、或-R6 -O-*1 (其中,R5 為氫原子或碳數1~10的一價烴基,R6 為碳數1~3的烷二基;「*1 」表示與R1 的鍵結鍵);R1 及R3 分別獨立地為單鍵、經取代或未經取代的亞苯基、或經取代或未經取代的亞環烷基,R2 為單鍵、經取代或未經取代的亞苯基、經取代或未經取代的亞環烷基、或-R7 -B1 -R8 -(其中,R7 及R8 分別獨立地為經取代或未經取代的亞苯基或亞環烷基,B1 為單鍵、-O-、-COO-*2 、-OCO-*2 、-OCH2 -*2 、-CH2 O-*2 、或碳數1~3的烷二基;「*2 」表示與R8 的鍵結鍵);R4 為氫原子、氟原子、氰基、CH3 COO-*3 (「*3 」表示與R3 的鍵結鍵)、碳數1~18的烷基、碳數1~18的氟烷基、碳數1~18的烷氧基、碳數1~18的氟烷氧基、具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基、或碳數1~18的烷基或氟烷基所具有的氫原子經氰基取代而成的一價基;其中,在R1 、R2 及R3 的全部為單鍵、或R1 、R2 及R3 所具有的經取代或未經取代的亞苯基及亞環烷基的合計為1個的情況下,R4 為碳數4~18的烷基、碳數4~18的氟烷基、碳數4~18的烷氧基、碳數4~18的氟烷氧基、或具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基;「*」表示鍵結鍵)。
- 一種液晶元件的製造方法,製造包括基材、以及與所述基材鄰接配置的有機層的液晶元件,所述液晶元件的製造方法包括: 在所述基材上形成包含如請求項11所述的液晶組成物的層的步驟;以及 對形成於所述基材上的包含所述液晶組成物的層進行光照射的步驟。
- 一種液晶裝置的製造方法,製造包括一對基材、以及配置於所述一對基材之間的有機層的液晶裝置,所述液晶裝置的製造方法包括: 將所述一對基材經由包含如請求項11所述的液晶組成物的層相向配置來構築液晶單元的步驟;以及 對所述液晶單元進行光照射的步驟。
- 一種相位差膜的製造方法,製造包括基材、以及配置於所述基材上的有機層的相位差膜,所述相位差膜的製造方法包括: 在所述基材上形成包含如請求項11所述的液晶組成物的層的步驟;以及 對形成於所述基材上的包含所述液晶組成物的層進行光照射的步驟。
- 一種有機層形成用聚合物,其用於形成包括與基材鄰接配置的有機層的液晶元件的所述有機層,所述有機層形成用聚合物含有: 具有碳-碳不飽和鍵的聚合性基、以及選自由下述式(1)所表示的部分結構及光配向性基所組成的群組中的至少一種配向性基,並且 在所述配向性基中及與所述配向性基不同的部分的至少一者中,具有選自由矽烷醇基、烷氧基矽烷基、醇性羥基、硫醇基、羧酸基、氨基、磺酸基以及磷酸基所組成的群組中的至少一種極性基; *-L1 -R1 -R2 -R3 -R4 …(1) (式(1)中,L1 為單鍵、-O-、-CO-、-COO-*1 、-OCO-*1 、-NR5 -、-NR5 -CO-*1 、-CO-NR5 -*1 、碳數1~6的烷二基、碳數2~6的烷二基所具有的氫原子經羥基取代而成的二價基、-O-R6 -*1 、或-R6 -O-*1 (其中,R5 為氫原子或碳數1~10的一價烴基,R6 為碳數1~3的烷二基;「*1 」表示與R1 的鍵結鍵);R1 及R3 分別獨立地為單鍵、經取代或未經取代的亞苯基、或經取代或未經取代的亞環烷基,R2 為單鍵、經取代或未經取代的亞苯基、經取代或未經取代的亞環烷基、或-R7 -B1 -R8 -(其中,R7 及R8 分別獨立地為經取代或未經取代的亞苯基或亞環烷基,B1 為單鍵、-O-、-COO-*2 、-OCO-*2 、-OCH2 -*2 、-CH2 O-*2 、或碳數1~3的烷二基;「*2 」表示與R8 的鍵結鍵);R4 為氫原子、氟原子、氰基、CH3 COO-*3 (「*3 」表示與R3 的鍵結鍵)、碳數1~18的烷基、碳數1~18的氟烷基、碳數1~18的烷氧基、碳數1~18的氟烷氧基、具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基、或碳數1~18的烷基或氟烷基所具有的氫原子經氰基取代而成的一價基;其中,在R1 、R2 及R3 的全部為單鍵、或R1 、R2 及R3 所具有的經取代或未經取代的亞苯基及亞環烷基的合計為1個的情況下,R4 為碳數4~18的烷基、碳數4~18的氟烷基、碳數4~18的烷氧基、碳數4~18的氟烷氧基、或具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基;「*」表示鍵結鍵)。
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