TWI480361B - 含有聚合性化合物之液晶組成物及使用其之液晶顯示元件 - Google Patents
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Description
本發明係關於含有聚合性化合物之液晶組成物,更係關於使用該液晶組成物的液晶顯示元件。
PSA(聚合物穩定配向(Polymer Sustained Alignment))型液晶顯示裝置係於胞(cell)內具有用以控制液晶分子之預傾角(pretilt angle)之形成聚合物構造物的構造者,由於高速反應性或高對比而被期待作為次世代之液晶顯示元件。
就成為PSA型液晶顯示元件之實用化的大障礙的課題而言,於長時間繼續相同顯示的情形有發生「烙印」之問題。烙印之原因並不單純,係由幾個複合的要因所引起,尤其(1)起因於殘存的聚合性化合物、(2)由殘留的聚合引發劑所致、及(3)起因於液晶分子之配向之變化(預傾角之變化)為重要的。
PSA型液晶顯示元件之製造係經由下列來進行:將液晶性化合物及聚合性化合物而成的聚合性組成物注入基板間,施加電壓而使液晶分子配向的狀態下使聚合性化合物聚合而固定液晶分子之配向。此時,聚合不完全下殘留未聚合之聚合性化合物時,成為發生起因於殘存的聚合性化合物的烙印的原因。因而,為了減少未聚合之聚合性化合物之殘存量,希冀儘可能使液晶組成物中之聚合性化合物完全地聚合。
為了促進聚合之進行,添加聚合引發劑係有效的。然而,於向來之含有聚合性化合物之液晶組成物,為了烙印不發生的程度而抑制聚合性化合物之殘存量,必須多量地添加聚合引發劑,此情形由於殘留的聚合引發劑而顯示元件之電壓保持率會降低且對顯示品質有不良影響。為了減低殘留的聚合引發劑並抑制電壓保持率之降低,而添加少量之聚合引發劑的情形,由於聚合未完全地進行而未聚合之聚合性化合物殘存,不能避免由於殘存的聚合性化合物所致的烙印發生。
又,為了以少量的聚合引發劑之添加量使聚合性化合物完全地硬化,且抑制聚合性化合物之殘存,亦有於聚合過程經由長時間照射強的紫外線,而加入許多能量的方法。然而於此情形,會招致製造裝置之大型化、製造效率之降低,同時產生液晶材料由於紫外線的劣化等。因而,於向來之含有聚合性化合物之液晶組成物,同時減低殘存的未聚合之聚合性化合物及殘留的聚合引發劑係困難的。因此,希冀不使用聚合引發劑而完成聚合之含有聚合性化合物之液晶組成物。
另一方面,烙印之發生亦已知起因於含有聚合性化合物的液晶組成物中的液晶分子之預傾角之變化。即,為聚合性化合物之硬化物的聚合物為柔軟時,構成顯示元件的情形中長時間持續顯示相同圖案時,聚合物之構造會變化,結果預傾角會變化。因預傾角之變化成為烙印之原因,故形成聚合物構造不會變化且具有剛直構造的聚合物的聚合性化合物成為必要。
向來,為了經由使聚合物之剛直性提升而防止烙印,檢討構成使用具有僅持環構造與聚合性官能基的1,4-伸苯基等之構造的聚合性化合物的顯示元件(參照專利文獻1),或構成使用具有雙芳基構造的聚合性化合物的顯示元件(參照專利文獻2)。然而,因此等聚合性化合物對液晶化合物的相溶性低,調整液晶組成物之際,因該聚合性化合物之析出會發生,而作為實用的液晶組成物之應用係困難的。
又,為了經由提升聚合物之剛直性而防止烙印,已提議構成使用2官能性之聚合性化合物以及二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯等之3官能以上之聚合性化合物之混合液晶組成物的顯示元件(參照專利文獻3)。然而,二季戊四醇五丙烯酸酯及二季戊四醇六丙烯酸酯因分子內未持有環構造,與液晶化合物之親和力弱,控制配向的能力弱,有無法獲得充分配向安定性的問題。又,此等之聚合性化合物於聚合中必須添加聚合引發劑,未添加聚合引發劑時聚合後會有聚合性化合物殘存。
由以上可知,於含有聚合性化合物之液晶組成物中,滿足所希冀之顯示元件之烙印特性、配向安定性、作為析出不發生的組成物之安定性、PSA型液晶顯示元件製作之際之製造效率等之特性係困難的,成為該顯示元件實用化之阻礙。
特開2003-307720號公報
特開2008-116931號公報
特開2004-302096號公報
本發明所欲解決的課題係提供即使不使用聚合引發劑或以極少使用量使聚合性化合物聚合亦不殘存該化合物或極減少殘存量之含有聚合性化合物之液晶組成物,而且,提供聚合性化合物與液晶材料良好地相溶,聚合後之配向性更安定,且不引起顯示特性缺陷的含有聚合性化合物之液晶組成物。更者,提供含有聚合性化合物之液晶組成物經聚合而賦予液晶配向能力的顯示性能為優異的液晶顯示元件。
本案之發明者們進行各種聚合性化合物及各種非聚合性之液晶材料之檢討的結果,發現藉由具有特定構造的聚合性化合物及非聚合性之液晶材料而成的含有聚合性化合物之液晶組成物可解決前述課題,遂而完成本案之發明。
即,提供一種含有聚合性化合物之液晶組成物,其特徵為含有:選自下列通式(I)所代表之聚合性化合物之一種或二種以上之化合物作為第一成分:
(式中,R11
代表以下式(R-1)至式(R-15)所代表之任一者:
S11
代表碳原子數為1~12之伸烷基或單鍵,該伸烷基中之亞甲基可被取代為氧原子、-COO-、-OCO-、或-OCOO-且氧原子彼此不直接鍵結;Z11
代表氫原子、氟原子、氯原子、氰基、硫氰基、三氟甲氧基、三氟甲基、二氟甲氧基、或碳原子數為1~12之烷基,該烷基中之亞甲基可經氧原子、硫原子、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH=CH-、或-C≡C-取代,但不會作成-O-O-、-O-S-及-S-S-的鍵結,或者Z11
代表-S12
-R12
(式中,R12
獨立而代表與R11
相同的意義,S12
獨立而代表與S11
相同的意義);X11
、X12
、X13
、X14
、X15
及X16
互相獨立而代表氫原子、烷基、鹵化烷基、烷氧基、鹵化烷氧基、鹵素、氰基、或硝基;m代表0或1;n代表1、2或3;L11
、L12
及L14
相互獨立而代表單鍵、-O-、-S-、-CH2
-、-OCH2
-、-CH2
O-、-CO-、-C2
H4
-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2
-、-CH2
OCOO-、-CO-NRa
-、-NRa
-CO-、-SCH2
-、-CH2
S-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-OCO-、-COOC2
H4
-、-OCOC2
H4
-、-C2
H4
OCO-、-C2
H4
COO-、-OCOCH2
-、-CH2
COO-、-CH=CH-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2
-、-CF2
O-、-OCF2
-、-CF2
CH2
-、-CH2
CF2
-、-CF2
CF2
-或-C≡C-(式中,Ra
代表碳原子數為1~4之烷基)、L14
為存有複數個的情形可為相同亦可為相異;L13
代表-CH=CQ-COO-、-CH=CQ-OCO-、-COO-CQ=CH-或-OCO-CQ=CH-(式中,Q代表氫原子或甲基);M11
及M12
相互獨立代表1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、哌啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、茚烷-2,5-二基、四氫萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基,M11
、M12
相互獨立而為未經取代或此等之基中所含的氫原子可取代為氟原子、氯原子、氰基、或碳原子數為1~8之烷基、鹵化烷基、鹵化烷氧基、烷氧基、或硝基,M12
為存有複數個的情形可為相同亦可為相異);選自下列通式(II)所代表之化合物之一種或二種以上作為第二成分:
R21
-M21
-L21
-M22
-(L22
-M23
)o
-R22
(II)
(式中,R21
及R22
相互獨立而代表碳原子數為1至10之烷基或碳原子數為2至10之烯基,此等基中存在的1個亞甲基或未鄰接的2個以上亞甲基可取代為-O-或-S-,或此等之基中存在的1個或2個以上之氫原子可取代為氟原子或氯原子;o代表0、1或2;M21
、M22
及M23
相互獨立代表選自下列組成之群之基:(a)反式-1,4-伸環己基(此基中存在的1個亞甲基或未鄰接的2個以上之亞甲基可取代為-O-或-S-)、(b)1,4-伸苯基(此基中存在的1個之-CH=或未鄰接的2個以上之-CH=可取代為氮原子)、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、及(c)1,4-伸環己烯基、1,4-雙環(2.2.2)伸辛基、哌啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基及1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基,M23
為存有複數個的情形可為相同亦可為相異,L21
及L22
相互獨立而代表單鍵、-CH2
CH2
-、-(CH2
)4
-、-OCH2
-、-CH2
O-、-OCF2
-、-CF2
O-、-CH=CH-、-CH=N-N=CH-或-C≡C-,但L22
存有複數個的情形,此等可相同亦可相異);選自下列通式(IIIa)、通式(IIIb)及通式(IIIc)所代表之化合物組成之群之化合物作為第三成分:
(式中,R31
、R32
及R33
相互獨立而代表碳原子數為1至10之烷基或碳原子數為2至10之烯基,此等基中存在的1個亞甲基或未鄰接的2個以上之亞甲基可取代為-O-或-S-,或此等基中存在的1個或2個以上之氫原子可取代為氟原子或氯原子,p、q、r、s、及t相互獨立而代表0、1或2,q+r及s+t為2以下,M31
、M32
、M33
、M34
、M35
、M36
、M37
及M38
相互獨立而代表選自下列組成之群之基:(d)反式-1,4-伸環己基(此基中存在的1個亞甲基或未鄰接的2個以上之亞甲基可取代為-O-或-S-)、(e)1,4-伸苯基(此基中存在的1個之-CH=或未鄰接的2個以上之-CH=可取代為氮原子)、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、及(f)1,4-伸環己烯基、1,4-雙環(2.2.2)伸辛基、哌啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基及十氫萘-2,6-二基,上述之基(d)、基(e)或基(f)中所含的氫原子各自可經氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子取代,M32
、M34
、M35
、M37
、或M38
存有複數個的情形,此等可相同亦可相異,L31
、L32
、L33
、L34
、L35
、L36
、L37
及L38
相互獨立而代表單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2
CH2
-、-(CH2
)4
-、-OCH2
-、-CH2
O-、-OCF2
-、-CF2
O-或-C≡C-,L31
、L33
、L35
、L36
或L38
存有複數個的情形,此等可為相同亦可為相異,X31
、X32
、X33
、X34
、X35
、X36
及X37
相互獨立而代表氫原子或氟原子,Y31
、Y32
、及Y33
相互獨立而代表氟原子、氯原子、氰基、硫氰基、三氟甲氧基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、或二氟甲氧基);或選自下列通式(IVa)、通式(IVb)及通式(IVc)所代表之化合物組成之群之一種或二種以上之化合物:
(式中R41
、R42
、R43
、R44
、R45
及、R46
相互獨立而代表碳原子數為1至10之烷基或碳原子數為2至10之烯基,此等之基中存在的1個亞甲基或未鄰接的2個以上之亞甲基可取代為-O-或-S-,或此等之基中存在的1個或2個以上之氫原子可取代為氟原子或氯原子,u、v、w、x、y及z相互獨立而代表0、1或2,u+v、w+x及y+z為2以下,M41
、M42
、M43
、M44
、M45
、M46
、M47
、M48
及M49
相互獨立而代表選自下列組成之群之基:(d)反式-1,4-伸環己基(此基中存在的1個之亞甲基或未鄰接的2個以上之亞甲基可取代為-O-或-S-)、(e)1,4-伸苯基(此基中存在的1個之-CH=或未鄰接的2個以上之-CH=可取代為氮原子),及(f)1,4-伸環己烯基、1,4-雙環(2.2.2)伸辛基、哌啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基及十氫萘-2,6-二基,上述之基(d)、基(e)或基(f)所含的氫原子各自可經氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子取代,M42
、M43
、M45
、M46
、M48
或M49
存有複數個的情形,此等可為相同亦可為相異,L41
、L42
、L43
、L44
、L45
、L46
、L47
、L48
、及L49
相互獨立而代表單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2
CH2
-、-(CH2
)4
-、-OCH2
-、-CH2
O-、-OCF2
-、-CF2
O-或-C≡C-,L41
、L43
、L44
、L46
、L47
或L49
存有複數個的情形,此等可為相同亦可為相異,X41
、X42
相互獨立而代表三氟甲基、三氟甲氧基或氟原子,X43
、X44
、X45
、X46
、X47
、及X48
相互獨立而代表氫原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氟原子,但X41
及X42
之任一者代表氟原子,X43
、X44
及X45
之任一者代表氟原子,X46
、X47
及X48
之任一者代表氟原子,X46
及X47
不同時代表氟原子,且X46
及X48
不同時代表氟原子,G代表亞甲基或-O-)。並且,提供使用該液晶組成物的液晶顯示元件。
為本案發明之必須成分聚合性化合物因與其他之非聚合性液晶材料之相溶性優異,可獲得安定的液晶組成物。又,因具有與液晶化合物類似之骨架,液晶化合物之配向控制力強。又,含有該聚合性化合物的液晶組成物,可不使用光聚合引發劑或以極少量之添加使聚合性化合物聚合,聚合後無殘存或極少殘存的未聚合之聚合性化合物。此外,可大幅削減聚合聚合性化合物時所必要的能量。據此,將液晶材料中之聚合性化合物加以聚合物化而賦予配向的PSA型液晶顯示元件之顯示缺陷會大幅減輕,又,因可減輕製造用之能量成本,並可提升生產效率,作為該液晶顯示元件用之液晶組成物為有用的。
於本案發明之含有聚合性化合物的液晶組成物所使用的聚合性化合物係以通式(I)所代表的化合物所構成。於通式(I),R11
代表聚合基,作為聚合性基之具體例,可舉例下述所示構造。
此等之聚合基係經由自由基聚合、自由基加成聚合、陽離子聚合、及陰離子聚合而硬化。尤其以進行紫外線聚合的情形作為聚合方法,以式(R-1)、式(R-2)、式(R-4)、式(R-5)、式(R-7)、式(R-11)、式(R-13)或式(R-15)為較佳,式(R-1)、式(R-2)、式(R-7)、式(R-11)或式(R-13)為更佳,式(R-1)、式(R-2)又更佳。
S11
代表間隔基或單鍵,作為間隔基,以碳原子數為1~12之伸烷基或單鍵為較佳,該伸烷基中之亞甲基可被取代為氧原子、-COO-、-OCO-、或-OCOO-且氧原子彼此不直接鍵結。為了抑制預傾角之變化量,單鍵或碳鏈長為1~4之伸烷基為較佳。相對於此,使溶解性提升而具有某程度之優點的亞甲基為較佳,但過長時,聚合後之聚合物之柔軟性會上升,成為烙印之原因。因此為了改善溶解度,碳原子數為1~8之伸烷基為較佳,碳原子數為1~5之伸烷基為更佳。
m以0、1或2為較佳,0或1為更佳。n以1、2或3為較佳,1或2為更佳。m+n以1、2或3為較佳,1或2為更佳。
X11
、X12
、X13
、X14
、X15
及X16
相互獨立地代表氫原子、烷基、鹵化烷基、烷氧基、鹵化烷氧基、鹵素、氰基、或硝基,相互獨立地為氫原子、碳數為1~4之烷基、碳數為1~4之鹵化烷基、碳數為1~4之烷氧基、碳數為1~4之鹵化烷氧基或鹵素為較佳,相互獨立地為氫原子、甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、三氟甲氧基、五氟甲氧基、氟原子或氯原子為較佳,相互獨立地為氫原子、甲基、乙基、甲氧基、乙氧基、三氟甲基、三氟甲氧基、氟原子或氯原子為較佳,相互獨立地為氫原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氟原子為較佳。氫以外之取代基的情形,X13
或X14
經取代者為較佳。
L11
、L12
及L14
相互獨立地為單鍵、-O-、-S-、-CH2
-、-OCH2
-、-CH2
O-、-CO-、-C2
H4
-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2
-、-CH2
OCOO-、-CO-NR111
-、-NR111
-CO-、-SCH2
-、-CH2
S-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COOC2
H4
-、-OCOC2
H4
-、-C2
H4
OCO-、-C2
H4
COO-、-OCOCH2
-、-CH2
COO-、-CH=CH-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2
-、-CF2
O-、-OCF2
-、-CF2
CH2
-、-CH2
CF2
-、-CF2
CF2
-或-C≡C-為較佳(式中,R111
代表碳原子數為1~4之烷基);單鍵、-O-、-OCH2
-、-CH2
O-、-CO-、-C2
H4
-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2
-、-CH2
OCOO-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-OCO-、-COOC2
H4
-、-OCOC2
H4
-、-C2
H4
OCO-、-C2
H4
COO-、-OCOCH2
-、-CH2
COO-、或-CH=CH-為更佳;單鍵、-O-、-OCH2
-、-CH2
O-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-OCO-、-COOC2
H4
-、-OCOC2
H4
-、-C2
H4
OCO-、-C2
H4
COO-、-OCOCH2
-、-CH2
COO-、或-CH=CH-又更佳。L12
為存有複數個的情形可為相同亦可為相異,L14
為存有複數個的情形可為相同亦可為相異。
Z11
較佳為H;F;Cl;CN;SCN;OCF3
;亞甲基可取代為氧原子、硫原子、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO、-CH=CH-、-C≡C-的具有1~12個碳原子的烷基且氧原子彼此未直接鍵結者;或-S12
-R12
;更佳為H;F;亞甲基可取代為氧原子、硫原子、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO、-CH=CH-、-C≡C-的具有1~12個碳原子的烷基且氧原子彼此未直接鍵結;或-S12
-R12
;又更佳為氫原子、亞甲基取代為氧原子之氧原子彼此未直接鍵結的碳原子數為1~12之烷基、或-S12
-R12
。R12
獨立地代表與R11
相同的意義,S12
獨立地代表與S11
相同的意義。Z11
於-S12
-R12
之情形,S11
及S12
與上述同樣地相互獨独立代表間隔基或單鍵,就間隔基而言,碳原子數為2~12之伸烷基或單鍵為較佳,亞甲基可取代為氧原子、-COO-、-OCO-、或-OCOO-之氧原子彼此未直接鍵結的碳原子數為2~12之伸烷基、或單鍵為更佳。
M11
及M12
相互獨独立代表1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、哌啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、茚烷-2,5-二基、四氫萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基,M11
、M12
相互獨独立代表無取代或此等基中所含氫原子可被取代為氟原子、氯原子、氰基、或碳原子數為1~8之烷基、鹵化烷基、鹵化烷氧基、烷氧基、或硝基,M11
為存有複數個的情形可為相同亦可為相異,M12
為存有複數個的情形可為相同亦可為相異,M11
、M12
相互獨独立代表無取代或此等基中所含氫原子可被取代為氟原子的1,4-伸苯基或1,4-伸環己基為較佳。M11
為存有複數個的情形可為相同亦可為相異,M12
為存有複數個的情形可為相同亦可為相異。
L13
代表-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=C(CH3
)-COO-、-CH=C(CH3
)-OCO-、-COO-C(CH3
)=CH-或-OCO-C(CH3
)=CH-,為了提高對UV的反應性,與萘環共軛的-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-CH=C(CH3
)-COO-或-CH=C(CH3
)-OCO-為較佳。作為如L13
的結合基,持有-CH=CQ-COO-、-CH=CQ-OCO-、-COO-CQ=CH-或-OCO-CQ=CH-(式中,Q代表氫原子或甲基)者與液晶材料之相溶性優異,再者重視相溶性時Q為甲基者為較佳,重視生產性的情形,Q為氫原子者為較佳。
通式(I)所代表之化合物,更具體而言,以下述通式(I-1)~(I-67)所代表之化合物為較佳。
(式中,p1及q1各自獨立地代表1~12之整數,p2及q2各自獨立地代表0~12之整數)。
通式(I-1)~通式(I-11)、通式(I-32)~通式(I-49)及通式(I-54)~通式(I-58)所代表的化合物為更佳,再者,通式(I-1)~通式(I-11)所代表的化合物又更佳。
本案發明之含有聚合性化合物之液晶組成物含有至少1種通式(I)所代表的聚合性化合物,含有1種~5種者為較佳,含有1種~3種者為特佳。一旦通式(I)所代表的化合物之含有率少則對非聚合性液晶化合物的配向控制力會變弱,一旦過多則聚合時之必要能量會上昇,因未聚合所殘存的聚合性化合物之量會增加,下限值為0.01質量%者為較佳,0.03質量%者為更佳,上限值為2.0質量%者較佳,1.0質量%者為更佳。
於作為第二成分使用的通式(II)所代表的化合物,R21
及R22
相互獨立地為碳原子數為1至10之烷基或碳原子數為2至10之烯基(包含此等之基中存在的1個之亞甲基或未鄰接的2個以上之亞甲基被取代為-O-或-S-,或此等之基中存在的1個或2個以上之氫原子被取代為氟原子或氯原子者)者較佳,碳原子數為1至5之烷基、碳原子數為1至5之烷氧基、碳原子數為2至5之烯基或碳原子數為3至6之烯氧基為更佳,碳原子數為1至5之烷基或碳原子數為1至5之烷氧基為特佳。
M21
、M22
及M23
相互獨立而為反式-1,4-伸環己基(包含此基中存在的1個之CH2
基或未鄰接的2個之CH2
基被取代為氧原子者)、1,4-伸苯基(包含此基中存在的1個或2個以上之CH基被取代為氮原子)、3-氟-1,4-伸苯基、3,5-二氟-1,4-伸苯基、1,4-伸環己烯基、1,4-雙環[2.2.2]伸辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基者較佳;反式-1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、或1,4-雙環[2.2.2]伸辛基為更佳;反式-1,4-伸環己基或1,4-伸苯基為特佳。o為0、1或2為較佳,0或1為更佳。L21
及L22
相互獨立為單鍵、-CH2
CH2
-、-(CH2
)4
-、-OCH2
-、-CH2
O-、-OCF2
-、-CF2
O-、-CH=CH-、-CH=N-N=CH-或-C≡C-者較佳;單鍵、-CH2
CH2
-、-(CH2
)4
-、-OCH2
-或-CH2
O-為更佳;單鍵或-CH2
CH2
-又更佳。更詳言之,通式(II)為以下之通式(II-A)至通式(II-P)所構成之群所代表的化合物作為具體的構造者為較佳。
(式中,R23
及R24
各自獨立地代表碳數為1至10之烷基、碳數為1至10之烷氧基、碳數為2至10之烯基或碳數為3至10之烯氧基)。
R23
及R24
各自獨立地代表碳數為1至10之烷基、碳數為1至10之烷氧基或碳數為2至10之烯基為更佳,碳數為1至5之烷基或碳數為1至10之烷氧基為更佳。
通式(II-A)至通式(II-P)所代表的化合物中,以通式(II-A)、通式(II-B)、通式(II-C)、通式(II-E)、通式(II-H)、通式(II-I)、通式(II-I)、或通式(II-K)所代表的化合物為較佳,通式(II-A)、通式(II-C)、通式(II-E)、通式(II-H)或通式(II-I)所代表的化合物為更佳。
本案發明中含有至少1種通式(II)所代表的化合物,但含有1種~10種者為較佳,含有2種~8種者特佳,通式(II)所代表的化合物之含有率之下限值為5質量%者較佳,10質量%為更佳,20質量%者更較佳,30質量%者特佳,作為上限值,80質量%為較佳,70質量%更佳,60質量%又更佳。
於作為第三成分使用的通式(IIIa)、通式(IIIb)及通式(IIIc)所代表的化合物,R31
、R32
及R33
相互獨立較佳為碳原子數為1至10之烷基或碳原子數為2至10之烯基、碳數1~15之直鏈狀烷基或碳數2~15之烯基(亦包含此等之基中存在的1個之亞甲基或未鄰接的2個以上之亞甲基被取代為-O-或-S-,或此等之基中存在的1個或2個以上之氫原子被取代為氟原子或氯原子),碳數1~10之直鏈狀烷基、碳數1~10之直鏈狀烷氧基或碳數2~10烯基為更佳,碳數1~8之直鏈狀烷基或碳數1~8之烷氧基為特佳。
M31
、M32
、M33
、M34
、M35
、M36
、M37
及M38
相互獨立較佳為反式-1,4-伸環己基(亦包含此基中存在的1個之亞甲基或未鄰接的2個以上之亞甲基被取代為-O-或-S-者)、1,4-伸苯基(亦包含此基中存在的1個之-CH=或未鄰接的2個以上之-CH=被取代為氮原子者)、1,4-伸環己烯基、1,4-雙環(2.2.2)伸辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基及十氫萘-2,6-二基所代表之基(包含各自之基中各自氫原子經氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子取代者);反式-1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或3,5-二氟-1,4-伸苯基為更佳;反式-1,4-伸環己基或1,4-伸苯基又更佳;反式-1,4-伸環己基為特佳。
L31
、L32
、L33
、L34
、L35
、L36
、L37
及L38
相互獨立較佳為單鍵、-OCO-、-COO-、-CH2
CH2
-、-(CH2
)4
-、-OCH2
-、-CH2
O-、-OCF2
-、-CF2
O-或-C≡C-;單鍵、-CH2
CH2
-、-(CH2
)4
-或-C≡C-為更佳;單鍵或-CH2
CH2
-為特佳。X31
、X32
、X33
、X34
、X35
、X36
及X37
相互獨立而代表氫原子或氟原子,Y31
、Y32
及Y33
相互獨立而代表氟原子、氯原子、氰基、硫氰基、三氟甲氧基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、二氟甲氧基或碳原子數為1~12之烷基者較佳;代表氟原子、氯原子、氰基、三氟甲氧基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基或碳原子數為1~12之烷基者較佳;代表氟原子者為特佳。p、q、r、s、及t相互獨立而代表0、1或2,q+r及s+t代表2以下。
具體而言,代表以下之通式(IIIa-1)所示的構造者較佳。
(式中,R34
代表碳原子數為1~8之烷基、碳原子數為1~8之烷氧基或碳原子數為2~8之烯基;L39
及L40
各自獨立代表單鍵、-CH2
CH2
-、-(CH2
)4
-、-OCH2
-、-CH2
O-、-OCF2
-、-CF2
O-或-C≡C-;M39
代表1,4-伸苯基或反式-1,4-伸環己基;X32
代表氫原子或氟原子;p3
代表0或1;Y34
代表氰基、氟原子、氯原子、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基或三氟甲氧基)。
更具體而言,以下之通式(IIIa-2a)~通式(IIIa-4d)所代表的構造為較佳:
(式中,R34
代表碳原子數為1~8之烷基、碳原子數為1~8之烷氧基或碳原子數為2~8之烯基;X31
及X32
各自獨立代表氫原子或氟原子;Y34
代表氰基、氟原子、氯原子、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基或三氟甲氧基)。
下式所代表的構造亦較佳:
(式中,R34
代表碳原子數為1~8之烷基、碳原子數為1~8之烷氧基或碳原子數為2~8之烯基;Y34
代表氰基、氟原子、氯原子、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基或三氟甲氧基)。
通式(IIIb)較佳為具有之具體構造為以下通式所代表的構造:
(式中,R35
代表碳原子數為1~8之烷基、碳原子數為1~8之烷氧基或碳原子數為2~8之烯基;Y35
代表氰基、氟原子、氯原子、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基或三氟甲氧基)。
通式(IIIc)具有之具體構造以下列通式所代表的構造為較佳:
(式中,R36
代表碳原子數為1~8之烷基、碳原子數為1~8之烷氧基或碳原子數為2~8之烯基;Y36
代表氰基、氟原子、氯原子、三氟甲基、氟甲氧基、二氟甲氧基或三氟甲氧基)。
含有至少1種選自通式(IIIa)、通式(IIIb)及通式(IIIc)所代表的化合物所組成之群的化合物,但較佳含有1種~10種,含有2種~8種者特佳,通式(IIIa)、通式(IIIb)及通式(IIIc)所代表的化合物所組成之群之含有率之下限值較佳為5質量%,10質量%者為更佳,20質量%者又更佳,上限值較佳為80質量%,70質量%為較佳,60質量%又較佳,50質量%又更佳。
又,於通式(IVa)、通式(IVb)及通式(IVc)所代表的化合物,R41
、R42
、R43
、R44
、R45
及R46
相互獨立較佳為碳原子數為1至10之烷基或碳原子數為2至10之烯基、碳數1~15之直鏈狀烷基或碳數2~15之烯基(亦包含此等之基中存在的1個之亞甲基或未鄰接的2個以上之亞甲基被取代為-O-或-S-,或此等之基中存在的1個或2個以上之氫原子被取代為氟原子或氯原子);碳數1~10之直鏈狀烷基、碳數1~10之直鏈狀烷氧基或碳數2~10烯基為更佳;碳數1~8之直鏈狀烷基或碳數1~8之烷氧基為特佳。M41
、M42
、M43
、M44
、M45
、M46
、M47
、M48
及M49
相互獨立而較佳為反式-1,4-伸環己基(亦包含此基中存在的1個之亞甲基或未鄰接的2個以上之亞甲基被取代為-O-或-S-)、1,4-伸苯基(亦包含此基中存在的1個之-CH=或未鄰接的2個以上之-CH=被取代為氮原子者)、1,4-伸環己烯基、1,4-雙環(2.2.2)伸辛基、哌啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基及十氫萘-2,6-二基所代表之基(亦包含各個基所含的氫原子各自經氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子取代者);反式-1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或2,3-二氟-1,4-伸苯基為更佳;反式-1,4-伸環己基或1,4-伸苯基更較佳;反式-1,4-伸環己基為特佳。L41
、L42
、L43
、L44
、L45
、L46
、L47
、L48
及L49
相互獨立而較佳為單鍵、-CH2
CH2
-、-(CH2
)4
-、-OCO-、-COO-、-OCH2
-、-CH2
O-、-OCF2
-、-CF2
O-或-C≡C-;單鍵、-CH2
CH2
-、-OCH2
-、或-CH2
O-為更佳。X41
、X42
、X43
、X44
、X45
、X46
、及X47
相互獨立而代表氫原子或氟原子;G代表亞甲基或-O-;u、v、w、x、y及z相互獨立而代表0、1或2,但u+v、w+x及y+z代表2以下。
於通式(IVa)所代表的化合物,具體而言,表示以下列通式(IVa-1)所示構造者較佳。
(式中,R47
及R48
相互獨立而代表碳原子數為1~8之烷基、碳原子數為1~8之烷氧基或碳原子數為2~8之烯基,L50
、L51
及L52
各自獨立代表單鍵、-CH2
CH2
-、-(CH2
)4
-、-OCH2
-、-CH2
O-、-OCF2
-、-CF2
O-或-C≡C-,M50
代表1,4-伸苯基或反式-1,4-伸環己基,u1
及v1
各自獨立代表0或1)。
更具體而言,以下之通式(IVa-2a)~通式(IVa-3i)所代表的構造為較佳:
(式中,R47
及R48
各自獨立代表碳原子數為1~8之烷基、碳原子數為1~8之烷氧基或碳原子數為2~8之烯基),R47
及R48
各自獨立代表碳原子數為1~8之烷基或碳原子數為1~8之烷氧基更佳。
於通式(IVb)所代表的化合物,具體而言,代表以下之通式(IVb-1)所示構造者為較佳。
(式中,R49
及R50
相互獨立而代表碳原子數為1~8之烷基、碳原子數為1~8之烷氧基或碳原子數為2~8之烯基,L52
、L53
及L54
各自獨立代表單鍵、-CH2
CH2
-、-(CH2
)4
-、-OCH2
-、-CH2
O-、-OCF2
-、-CF2
O-或-C≡C-,M51
、M52
及M53
代表1,4-伸苯基或反式-1,4-伸環己基,w1及x1各自獨立代表0、1或2,但w1+x1為2以下)。
更具體而言,以下之通式(IVb-2a)~(IVb-3f)所代表的構造為較佳:
(式中,R49
及R50
各自獨立代表碳原子數為1~8之烷基、碳原子數為1~8之烷氧基或碳原子數為2~8之烯基)。
於通式(IVc)所代表的化合物,具體而言,代表以下通式(IVc-1a)及通式(IVc-1b)所示的構造為較佳。
(式中,R51
及R52
相互獨立而代表碳原子數為1~8之烷基、碳原子數為1~8之烷氧基或碳原子數為2~8之烯基,L56
、L57
及L58
各自獨立代表單鍵、-CH2
CH2
-、-(CH2
)4
-、-OCH2
-、-CH2
O-、-OCF2
-、-CF2
O-或-C≡C-,M54
、M55
及M56
代表1,4-伸苯基或反式-1,4-伸環己基,y1及z1獨立代表0、1或2,但y1+z1為2以下)。
更具體而言,為以下之通式(IVc-2a)~(IVc-2g):
(式中,R51
及R52
相互獨立而代表碳原子數為1~8之烷基、碳原子數為1~8之烷氧基或碳原子數為2~8之烯基)。
含有至少1種之選自使用的通式(IIIa)、通式(IIIb)及通式(IIIc)所代表的化合物所組成之群之化合物、或選自通式(IVa)、通式(IVb)及通式(IVc)所代表的化合物所組成之群的化合物作為第三成分,但含有2種~10種為較佳,含有2種~8種為特佳,含有率之下限值為5質量%者較佳,10質量%者為更佳,20質量%更較佳,上限值為80質量%者較佳,70質量%為較佳,60質量%為較佳,50質量%為較佳。
於本案發明之液晶組成物,Δn為0.08~0.25之範圍者較佳。
於本案發明之液晶組成物,Δε依據液晶顯示元件之顯示模式,可使用具有正或負之Δε者。於MVA模式之液晶顯示元件,使用具有負之Δε的液晶組成物。此情形之Δε為-1以下較佳、-2以下更佳。
本案發明之液晶組成物具有廣泛的液晶相溫度範圍(液晶相下限溫度與液晶相上限溫度之差之絕對值),但液晶相溫度範圍為100℃以上者較佳,120℃以上更佳。又,液晶相上限溫度為70℃以上者較佳,80℃以上為更佳。再者,液晶相下限溫度為-20℃以下較佳,-30℃以下為更佳。
本案發明之液晶組成物,除上述之化合物以外,可含有通常之向列型液晶(nematic liquid crystal)、層列型液晶(smectic liquid crystal)、膽固醇型液晶(cholesteric liquid crystal)等。
含有本案發明之聚合性化合物的液晶組成物即使於不存有聚合引發劑的情形亦可進行聚合,但為了促進聚合,可含有聚合引發劑。作為聚合引發劑,可舉例苯偶因醚類、二苯甲酮類、乙醯苯類、苄基縮酮類、醯基膦氧化物類等。
本案發明之液晶組成物為了使其保存安定性提升,亦可添加安定劑。作為可使用的安定劑,例如,可舉例氫醌類、氫醌單烷基醚類、第三丁基兒茶酚類、焦五倍子酸類、硫酚類、硝基化合物類、β-萘基胺類、β-萘酚類、亞硝基化合物等。使用安定劑的情形之添加量,相對於液晶組成物為0.005~1質量%之範圍為較佳,0.02~0.5質量%更佳,0.03~0.1質量%特佳。
本案發明之液晶組成物經由液晶組成物中之聚合性化合物聚合而被賦予液晶配向能力,被使用於利用液晶組成物之複折射而控制光之透過光量的液晶顯示元件。作為液晶顯示元件,AM-LCD(主動矩陣液晶顯示元件)、TN(向列型液晶顯示元件)、STN-LCD(超扭轉向列液晶顯示元件)、OCB-LCD及IPS-LCD(橫向電場效應液晶顯示元件)為有用的,但AM-LCD為特別有用,可使用於透過型或反射型之液晶顯示元件。
液晶顯示元件所使用的液晶胞之2片基板可使用玻璃、或如塑膠之具有柔軟性的透明材料,另一方面,亦可為聚矽氧等之不透明的材料。具有透明電極層的透明基板可藉由例如於玻璃板等之透明基板上濺鍍銦錫氧化物(ITO)而獲得。
彩色濾光片可藉由例如顏料分散法、印刷法、電沉積法、或染色法等而作成。將藉由顏料分散法而作成彩色濾光片之方法作為一例說明,將彩色濾光片用之硬化性著色組成物塗布於該透明基板上,施以圖案化處理,之後經加熱或光照射而使硬化。將此工程各自於紅、綠、藍3色進行,可作成彩色濾光片用之像素部。此外,於該基板上亦可設置設有TFT、薄膜二極體、金屬絕緣體金屬電阻率元件等之主動元件的畫素電極。
將前述基板對向成透明電極層為內側。此時,介隔著間隔物,可調整基板之間隔。此時,所得調光層之厚度調整成1~100μm為較佳。1.5至10μm為更佳,使用偏光板的情形,以對比成為最大的方式調整液晶之折射率各向異性Δn乘以胞厚d之積為較佳。又,有二片偏光板的情形,調整各偏光板之偏光軸亦可調整視野角或對比成為良好。再者,為了擴大視野角亦可使用位相差薄膜。作為間隔物,例如可舉例玻璃粒子、塑膠粒子、氧化鋁粒子、光阻材料等。之後,將環氧系熱硬化性組成物等之密封劑,以設於液晶注入口的形式網印印刷於該基板,使該基板彼此貼合,加熱並使密封劑熱硬化。
於2片基板間包夾高分子安定化液晶組成物的方法可使用通常之真空注入法或ODF法等。
作為使聚合性化合物聚合的方法,迅速聚合之進行為期望的,故藉由照射紫外線或電子線等之活性能量射線而使聚合的方法為較佳。使用紫外線的情形,可使用偏光光源,亦可使用非偏光光源。又,使液晶組成物包夾於2片基板間的狀態下進行聚合的情形,對活性能量射線至少照射面側之基板必須賦與適當透明性。又,亦可使用所謂光照射時使用遮罩而僅使特定部分聚合後,經由使電場或磁場或溫度等之條件變化,而使未聚合部分之配向狀態變化,進一步照射活性能量射線而使聚合的手段。特別是紫外線曝光之際,於含有聚合性化合物之液晶組成物一邊施加交流電一邊作紫外線曝光者為較佳。施加的交流電以周波數10Hz至10kHz之交流電為較佳,周波數60Hz至10kHz為更佳,電壓依據液晶顯示元件之所期望預傾角而被選擇。即,經由施加的電壓可控制液晶顯示元件之預傾角。於MVA模式之液晶顯示元件,由配向安定性及對比的觀點,預傾角控制於80度至89度為較佳。
照射時溫度為本案發明之液晶組成物之液晶狀態被保持的溫度範圍內者為較佳。接近室溫的溫度,即,典型地為15~35℃之溫度下使聚合者為較佳。關於使紫外線發生的燈,可使用金屬鹵素燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈等。又,關於照射的紫外線之波長,照射非液晶組成物之吸收波長域的波長領域之紫外線者為較佳,因應需要,切斷紫外線而使用者較佳。照射的紫外線之強度為0.1mW/cm2
~100W/cm2
較佳,2mW/cm2
~80W/cm2
為更佳。照射的紫外線之能量之量可適宜調整,但10至10000mJ/cm2
為較佳,100至7000mJ/cm2
為更佳。照射紫外線之際,可使強度變化。照射紫外線的時間依照射的紫外線強度被適宜選擇,但10至600秒為較佳。
以下,舉實施例以進一步詳述本發明,但本發明並未限定於此等實施例。又,以下之實施例及比較例之組成物中的「%」係意指『質量%』。
作為液晶組成物之物性,表示如下。
TN-I
:向列相-等方性液體相轉移溫度(℃)為液晶相上限溫度
Δε:介電常數各向異性
Δn:折射率各向異性
Vth:施加周波數1KHz之矩形波時之透過率為10%變化的施加電壓(閾值電壓)
將液晶組成物注入液晶胞後,照射UV並使聚合性化合物聚合。之後,分解液晶胞,獲得含液晶材料、聚合物、未聚合之聚合性化合物的溶出成分之乙腈溶液。此經由高速液體層析(管柱:、展開溶劑:乙腈),測量各成分之波峰面積。由作為指標之液晶材料之波峰面積與未聚合之聚合性化合物之波峰面積比,決定殘存的聚合性化合物之量。由此值與當初添加的聚合性化合物之量決定單體殘存量。又,聚合性化合物之殘存量之檢出界限為1000ppm。
調製含有選自通式(II)之化合物、選自通式(IIIa)、通式(IIIb)及通式(IIIc)之化合物或選自通式(IVa)、通式(IVb)及通式(IVc)之化合物的液晶組成物LC-1。構成的化合物及含有比率如下。
上述液晶組成物LC-1之物性示於表1。
相對於99.7%之液晶組成物LC-1,添加0.3%之式(I-4-a)所示之聚合性化合物
並經由均一溶解而調製聚合性液晶組成物CLC-1。CLC-1之物性幾乎與上述之LC-1之物性沒有差異。因此,可知式(I-4-a)所代表的化合物不會使添加的液晶組成物之液晶性降低。又將此液晶組成物於冷凍處(-20℃)保存1週,並未產生析出等,可知與其他之液晶化合物之相溶性優異。
將CLC-1以胞隙3.5μm、以真空注入法注入塗布誘發垂直配向(Homeotropic alignment)的聚醯亞胺配向膜的附ITO胞。測定此胞之預傾角(晶體旋轉法(crystal rotation method))後,以周波數1KHz一邊施加1.8V之矩形波,一邊介隔者濾光片將320nm以下之紫外線切斷,經由高壓水銀燈於液晶胞照射紫外線。以胞表面之照射強度成為10mW/cm2
的方式調整並照射600秒,獲得使聚合性液晶組成物中之聚合性化合物聚合的垂直配向性液晶顯示元件。元件之紫外線照射前後之預傾角及元件之電光學特性示於表2。
由上述之預傾角之結果,已知經由聚合性化合物聚合,對液晶化合物產生配向控制力,獲得液晶分子由垂直方向傾斜2.8度的狀態將預傾角固定化的垂直配向性液晶顯示元件。
又,藉由液體層析,分析元件中含有的未聚合之式(I-4-a)所示化合物之含有量,但並未檢測出。據此,確認式(I-4-a)所示之聚合性化合物可不使用聚合引發劑而聚合,且聚合後殘存的未聚合物為檢出界限以下。
相對於99.7%之液晶組成物LC-1,添加0.3%之式(A)所示之聚合性化合物
並經由均一溶解而調製聚合性液晶組成物CLC-A。將CLC-A以胞隙3.5μm、以真空注入法注入塗布誘發垂直配向的聚醯亞胺配向膜的附ITO胞。測定此胞之預傾角後,以周波數1KHz一邊施加1.8V之矩形波,一邊介隔者濾光片將320nm以下之紫外線切斷,經由高壓水銀燈於液晶胞照射紫外線。以胞表面之照射強度成為10mW/cm2
的方式調整並照射600秒,獲得使聚合性液晶組成物中之聚合性化合物聚合的垂直配向性液晶顯示元件。相對於元件之紫外線照射前之預傾角為89.6度,照射後之預傾角為89.5度,預傾角並無變化,且液晶分子幾乎自垂直方向無傾斜。藉由液體層析,分析元件中含有的未聚合之式(A)所示化合物之含有量的結果,與紫外線照射前之含有量並無變化,聚合性化合物(A)之聚合並未進行。
相對於99.7%之液晶組成物LC-1,添加0.3%之式(I-7-a)所示之聚合性化合物
並經由均一溶解而調製聚合性液晶組成物CLC-2。式(I-7-a)所代表的化合物與實施例1所示的式(I-4-a)所代表的化合物同樣地未使液晶性降低,可知相溶性亦優異。
將CLC-2以胞隙3.5μm、以真空注入法注入塗布誘發垂直配向的聚醯亞胺配向膜的附ITO胞。測定此胞之預傾角後,以周波數1KHz一邊施加1.8V之矩形波,一邊介隔者濾光片將320nm以下之紫外線切斷,經由高壓水銀燈於液晶胞照射紫外線。以胞表面之照射強度成為10mW/cm2
的方式調整並照射600秒,獲得使聚合性液晶組成物中之聚合性化合物聚合的垂直配向性液晶顯示元件。相對於元件之紫外線照射前之預傾角為89.7度,照射後之預傾角成為87.3度,液晶分子以自垂直方向傾斜的狀態固定化預傾角。藉由液體層析,分析元件中所含有的未聚合之式(I-7-a)所示化合物之含有量,但為檢出界限以下。據此,確認式(I-7-a)所示之聚合性化合物可不使用聚合引發劑而聚合,且聚合後殘存的未聚合物為檢出界限以下。
相對於99.7%之液晶組成物LC-1,添加0.3%之式(I-8-a)所示之聚合性化合物
並經由均一溶解而調製聚合性液晶組成物CLC-3。式(I-8-a)所代表的化合物與實施例1所示的式(I-4-a)所代表的化合物同樣地未使液晶性降低,可知相溶性亦優異。
將CLC-3以胞隙3.5μm、以真空注入法注入塗布誘發垂直配向的聚醯亞胺配向膜的附ITO胞。測定此胞之預傾角後,以周波數1KHz一邊施加1.8V之矩形波,一邊介隔者濾光片將320nm以下之紫外線切斷,經由高壓水銀燈於液晶胞照射紫外線。以胞表面之照射強度成為10mW/cm2
的方式調整並照射600秒,獲得使聚合性液晶組成物中之聚合性化合物聚合的垂直配向性液晶顯示元件。相對於元件之紫外線照射前之預傾角為89.6度,照射後之預傾角為87.5度,液晶分子以自垂直方向傾斜的狀態固定化預傾角。藉由液體層析,分析元件中所含有的未聚合之式(I-8-a)所示的化合物之含有量,但為檢出界限以下。據此,確認式(I-8-a)所示之聚合性化合物可不使用聚合引發劑而聚合,且聚合後殘存的未聚合物為檢出界限以下。
相對於99.7%之液晶組成物LC-1,添加0.3%之式(I-58-a)所示之聚合性化合物
並經由均一溶解而調製聚合性液晶組成物CLC-4。式(I-58-a)所代表的化合物與實施例1所示的式(I-4-a)所代表的化合物同樣地未使液晶性降低,可知相溶性亦優異。
將CLC-4以胞隙3.5μm、以真空注入法注入塗布誘發垂直配向的聚醯亞胺配向膜的附ITO胞。測定此胞之預傾角後,以周波數1KHz一邊施加1.8V之矩形波,一邊介隔者濾光片將320nm以下之紫外線切斷,經由高壓水銀燈於液晶胞照射紫外線。以胞表面之照射強度成為10mW/cm2
的方式調整並照射600秒,獲得使聚合性液晶組成物中之聚合性化合物聚合的垂直配向性液晶顯示元件。相對於元件之紫外線照射前之預傾角為89.7度,照射後之預傾角成為87.2度,液晶分子以自垂直方向傾斜的狀態固定化預傾角。藉由液體層析,分析元件中所含有的未聚合之式(I-58-a)所示化合物之含有量,但為檢出界限以下。據此,確認式(I-58-a)所示之聚合性化合物可不使用聚合引發劑而聚合,且聚合後殘存的未聚合物為檢出界限以下。
調製如以下構成成分之液晶組成物LC-2作為含有選自通式(II)之化合物、選自通式(IIIa)、通式(IIIb)及通式(IIIc)之化合物、或選自通式(IVa)、通式(IVb)及通式(IVc)之化合物的實例。
上述液晶組成物LC-2之物性示於表3。
相對於99.7%之液晶組成物LC-2,添加0.3%之式(I-4-a)所示之聚合性化合物並經由均一溶解調製聚合性液晶組成物CLC-5。與實施例1同樣地未使液晶性降低,可知相溶性亦優異。
將CLC-5以胞隙3.5μm、以真空注入法注入塗布誘發垂直配向的聚醯亞胺配向膜的附ITO胞。測定此胞之預傾角後,以周波數1KHz一邊施加1.8V之矩形波,一邊介隔者濾光片將320nm以下之紫外線切斷,經由高壓水銀燈於液晶胞照射紫外線。以胞表面之照射強度成為10mW/cm2
的方式調整並照射600秒,獲得使聚合性液晶組成物中之聚合性化合物聚合的垂直配向性液晶顯示元件。相對於元件之紫外線照射前之預傾角為89.5度,照射後之預傾角為87.4度成為預傾斜,液晶分子以自垂直方向傾斜的狀態固定化預傾角。藉由液體層析,分析元件中所含有的未聚合之式(I-4-a)所示化合物之含有量,但為檢出界限以下。據此,確認式(I-7-a)所示之聚合性化合物可不使用聚合引發劑而聚合,且聚合後殘存的未聚合物為檢出界限以下。
調製如以下之構成成分之液晶組成物LC-3作為含有選自通式(II)之化合物、選自通式(IIIa)、通式(IIIb)及通式(IIIc)之化合物、或選自通式(IVa)、通式(IVb)及通式(IVc)之化合物的實例。
上述液晶組成物LC-3之物性示於表4。
相對於99.7%之液晶組成物LC-3,添加0.3%之式(I-4-a)所示之聚合性化合物,並經由均一溶解而調製聚合性液晶組成物CLC-6。與實施例1同樣地未使液晶性降低,可知相溶性亦優異。
將CLC-6以胞隙3.5μm、以真空注入法注入塗布誘發垂直配向的聚醯亞胺配向膜的附ITO胞。測定此胞之預傾角後,以周波數1KHz一邊施加1.8V之矩形波,一邊介隔者濾光片將320nm以下之紫外線切斷,經由高壓水銀燈於液晶胞照射紫外線。以胞表面之照射強度成為10mW/cm2
的方式調整並照射600秒,獲得使聚合性液晶組成物中之聚合性化合物聚合的垂直配向性液晶顯示元件。相對於元件之紫外線照射前之預傾角為89.6度,照射後之預傾角為87.1度成為預傾斜,液晶分子以自垂直方向傾斜的狀態固定化預傾角。藉由液體層析,分析元件中所含有的未聚合之式(I-4-a)所示的化合物之含有量,但為檢出界限以下。據此,確認式(I-4-a)所示之聚合性化合物可不使用聚合引發劑而聚合,且聚合後殘存的未聚合物為檢出界限以下。
調製如以下構成成分之液晶組成物LC-4作為含有選自通式(II)之化合物、選自通式(IIIa)、通式(IIIb)及通式(IIIc)之化合物、或選自通式(IVa)、通式(IVb)及通式(IVc)之化合物的實例。
上述液晶組成物LC-4之物性示於表5。
相對於99.7%之液晶組成物LC-4,添加0.3%之式(I-4-a)所示之聚合性化合物並經由均一溶解調製聚合性液晶組成物CLC-7。與實施例1同樣地未使液晶性降低,可知相溶性亦優異。
將CLC-7以胞隙3.5μm、以真空注入法注入塗布誘發垂直配向的聚醯亞胺配向膜的附ITO胞。測定此胞之預傾角後,以周波數1KHz一邊施加1.8V之矩形波,一邊介隔者濾光片將320nm以下之紫外線切斷,經由高壓水銀燈於液晶胞照射紫外線。以胞表面之照射強度成為10mW/cm2
的方式調整並照射600秒,獲得使聚合性液晶組成物中之聚合性化合物聚合的垂直配向性液晶顯示元件。相對於元件之紫外線照射前之預傾角為0.1度,照射後之預傾角為3.2度而賦與預傾斜,液晶分子以自水平方向傾斜的狀態固定化預傾角。藉由液體層析,分析元件中所含有的未聚合之式(I-4-a)所示化合物之含有量,但為檢出界限以下。據此,確認式(I-4-a)所示之聚合性化合物可不使用聚合引發劑而聚合,且聚合後殘存的未聚合物為檢出界限以下。
將以實施例1~7及比較例1所製作的聚合後之液晶顯示元件施加電壓,目視經過時間與烙印之樣子。(○代表未見變化。×代表可見烙印,×之數目越多則程度越差)。
比較例1所製作的液晶顯示元件於顯示後48小時內發生烙印,168小時後,幾乎全面擴及可見顯示不良。相對於此,實施例1~7所製作的液晶顯示元件,即使經過500小時後,仍維持良好的顯示狀態。據此,可確認如本案發明化合物之聚合性材料全部聚合並被消耗的液晶顯示元件之高信頼性,又可知亦未引起控制力之降低且聚合物具有十分大的剛直性。
Claims (8)
- 一種含有聚合性化合物之液晶組成物,其特徵為含有:選自下列通式(I)所代表之聚合性化合物之一種或二種以上之化合物作為第一成分:
- 如申請專利範圍第1項之含有聚合性化合物之液晶組成物,其中於通式(I)中,Z11 代表-S12 -R12 。
- 如申請專利範圍第1項之含有聚合性化合物之液晶組成物,其中於通式(I)中,R11 及R12 相互獨立代表式(R-1)或(R-2)。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之含有聚合性化合物之液晶組成物,其使用於液晶顯示元件,其中該液晶顯示元件具有一對基板包夾液晶的構造,且至少具備透明電極及偏光板,而且藉由聚合液晶組成物中所含有的聚合性化合物而賦予液晶配向能力。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之含有聚合性化合物之液晶組成物,其含有0.01~2質量%之選自通式(I)的化合物;5~70質量%之選自通式(II)的化合物;5~70質量%之選自通式(IIIa)、通式(IIIb)或通式(IIIc)所代表的化合物組成之群之化合物或選自通式(IVa)、通式(IVb)及通式(IVc)所代表的化合物組成之群的化合物。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之含有聚合性化合物之液晶組成物,其含有一種或二種以上選自通式(IVa)、通式(IVb)及通式(IVc)所代表的化合物組成之群的化合物作為第三成分。
- 一種液晶顯示元件,其特徵為使用如申請專利範圍第1 至6項中任一項之含有聚合性化合物之液晶組成物,並藉由聚合含有聚合性化合物之液晶組成物中之聚合性化合物而賦予液晶配向能力。
- 如申請專利範圍第7項之液晶顯示元件,其中含有聚合性化合物之液晶組成物之介電常數各向異性為負。
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