TWI658124B - 液晶內包複合纖維及複合纖維集合體 - Google Patents

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Abstract

本發明的目的在於提供一種複合纖維，該複合纖維是可用於可撓性液晶顯示元件的形成的液晶內包複合纖維，且纖維內的液晶分子的排列的混亂少。本發明的複合纖維是將液晶組成物作為芯成分的鞘芯型的複合纖維，且是該液晶組成物含有鹵素系液晶化合物的液晶內包複合纖維。

Description

液晶內包複合纖維及複合纖維集合體
本發明是有關於一種內包有液晶組成物的鞘芯型的複合纖維、及該複合纖維進行單軸排列而成的複合纖維集合體。
液晶顯示元件具有薄型、輕量、低消耗電力、低電力驅動等優點，因此廣泛用作手錶、計算器、行動電話、個人電腦、電視機等的顯示媒體。
於一般的液晶顯示元件中，需要控制液晶分子的配向的方法，一般使用形成配向膜的方法。例如，使用如下的方法等：藉由實施了摩擦處理的配向膜，在相對於基板平行的方向上對液晶分子進行配向控制的方法；或者藉由將烷基或含有氟的基等的疏水結構導入至配向膜中，而在相對於基板垂直的方向上對液晶分子進行配向控制的方法。但是，於此種方法中，存在配向膜的形成步驟所需的製造成本增大這一問題。
另外，近年來，將塑膠膜等用作基板的可撓性液晶顯示元件受到矚目。此種可撓性液晶顯示元件比先前的使用玻璃基板的液晶顯示元件薄、且輕量，可揉成團來收納而可用作便於攜帶的顯示元件。但是，於形成配向膜時需要高溫製程，因此存在耐熱性低的可撓性基板本身的使用受到限制這一問題。
因此，要求一種不形成配向膜而控制液晶分子的配向的方法。
作為不形成配向膜而控制液晶分子的配向的方法，已知有將液晶材料或組成物封入至纖維中這一方法。例如，已知有對將聚合物、液晶材料及溶媒混合而成的溶液進行靜電紡絲所獲得的液晶內包複合纖維(例如，參照專利文獻1)，自雙管噴嘴分別供給聚合物溶液與液晶材料來進行靜電紡絲所獲得的液晶內包複合纖維(例如，參照非專利文獻1)等。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1：美國專利第8,257,639號說明書
非專利文獻
非專利文獻1：伊娃恩茨(Eva Enz)與珍拉格瓦爾(Jan Lagerwall)，「源自膠囊化膽固醇型液晶的呈現溫度感應性彩虹色的電紡絲微纖維(Electrospun microfibres with temperature sensitive iridescence from encapsulated cholesteric liquid crystal)」，「材料化學雜誌(Journal of Materials Chemistry)」，2010，第6866頁-第6872頁。
但是，該些液晶內包複合纖維有時於纖維內產生液晶分子的排列的混亂，例如有不存在液晶分子的部位或液晶分子以塊狀存在的部位。此種液晶分子的排列混亂的複合纖維並不足以用作液晶顯示元件的材料。
本發明的課題在於解決如上所述的問題，並提供一種複合纖維，該複合纖維是可用於可撓性液晶顯示元件的形成的液晶內包複合纖維，且纖維內的液晶分子的排列的混亂極少。
本發明者等人為了解決所述課題而反覆努力研究的結果，發現藉由製成將含有鹵素系液晶化合物的液晶組成物作為芯成分的複合纖維，而可使纖維內的液晶分子的排列的混亂變得極少，從而完成了本發明。
本發明具有以下的構成。
[1]一種液晶內包複合纖維，其是將液晶組成物作為芯成分的鞘芯型的複合纖維，其特徵在於：該液晶組成物含有鹵素系液晶化合物。
[2]如所述[1]中記載的液晶內包複合纖維，其中複合纖維的平均外徑為5μm以下。
[3]如所述[1]或[2]中記載的液晶內包複合纖維，其中於所述芯成分中，含有所述鹵素系液晶化合物的所述液晶組成物連續地分佈。
[4]如所述[1]至[3]中任一項記載的液晶內包複合纖維，其中含有所述鹵素系液晶化合物的所述液晶組成物在相對於纖維軸平行的方向或垂直的方向上進行配向。
[5]如所述[1]至[4]中任一項記載的液晶內包複合纖維，其中複合纖維的外徑的變動係數(變異係數(coefficient of variation， CV)值)為20%以下。
[6]一種複合纖維集合體，其是使如所述[1]至[5]中任一項記載的液晶內包複合纖維進行單軸排列而形成。
藉由本發明的複合纖維，於液晶顯示元件的形成中無需配向膜，因此可不經過複雜的製程，而獲得生產性優異的液晶顯示元件。進而，因不需要配向膜形成製程中的高溫處理，故可獲得使用塑膠基板等的可撓性液晶顯示元件。
2‧‧‧芯成分
2a‧‧‧液晶組成物
2b‧‧‧鹵素系液晶化合物
4‧‧‧鞘成分
4a‧‧‧鞘成分形成材料
10‧‧‧液晶內包複合纖維(複合纖維)
20‧‧‧複合纖維集合體
30‧‧‧基板
40‧‧‧黏合劑
100‧‧‧液晶顯示元件
200‧‧‧複合纖維製造裝置
210‧‧‧雙管噴嘴
212‧‧‧外側噴嘴
214‧‧‧內側噴嘴
216‧‧‧收集器
218‧‧‧電源
d‧‧‧外徑
L‧‧‧內徑(芯成分的外徑)
L1‧‧‧鞘溶液
L2‧‧‧液晶組成物
圖1是液晶內包複合纖維的立體圖。
圖2是使用雙管噴嘴的複合纖維製造裝置的概略圖。
圖3是使用本發明的複合纖維集合體的液晶顯示元件的立體圖。
圖4是實施例1中所獲得的複合纖維的偏光顯微鏡照片。
圖5是實施例1中所獲得的複合纖維的掃描型電子顯微鏡照片。
圖6是實施例2中所獲得的複合纖維的掃描型電子顯微鏡照片。
以下，根據本發明的實施形態來詳細地說明。
本發明的液晶內包複合纖維(以下，亦簡稱為「複合纖維」) 是將液晶組成物作為芯成分的鞘芯型的複合纖維，其特徵在於：液晶組成物含有鹵素系液晶化合物。
<液晶組成物>
作為本發明中的複合纖維的芯成分的液晶組成物含有鹵素系液晶化合物。藉由使用含有鹵素系液晶化合物的液晶組成物，可減少不存在液晶分子的部位或液晶分子以塊狀存在的部位，而可獲得纖維內的液晶分子的排列的混亂極少的複合纖維。進而，含有鹵素系液晶化合物的液晶組成物具有高電壓保持率，因此亦取得驅動電壓的降低、省電力、對比度的提昇、顯示或顏色的均勻性的提昇等效果。
本發明中所使用的液晶組成物較佳為兩種，其中一者為由向列相或螺旋節距長於10μm的手性向列相驅動的液晶組成物α，另一者為由螺旋節距短於1μm的膽固醇相驅動的液晶組成物β。首先，液晶組成物α的介電常數異向性值為+2以上或-2以下，主要藉由液晶組成物的介電常數異向性來驅動。另一方面，液晶組成物β主要藉由彎電效應(Flexoelectric Effect)來驅動。
首先對液晶組成物α進行說明。
作為液晶組成物α，可列舉含有包含至少一種鹵素的選自下述的式(1)~式(3)的群組中的鹵素系液晶化合物的液晶組成物。
[化1]
式(1)中，R1為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、或碳數2~12的烯基；環A為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氫吡喃-2,5-二基；Z1為單鍵、伸乙基、羰氧基或二氟亞甲氧基；X1及X2分別獨立地為氫或氟；Y1為氟、氯、至少一個氫經鹵素取代的碳數1~12的烷基、至少一個氫經鹵素取代的碳數1~12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數2~12的烯氧基；a為1、2、3或4。再者，當a為2以上時，存在多個的環A、Z1分別可相同，亦可不同。
式(2)中，R2及R3分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、至少一個氫經鹵素取代的碳數1~12的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數2~12的烯基；環B及環C分別獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、或2,5-二氟-1,4-伸苯基；其中，R2、R3、環B及 環C的至少一者包含鹵素；Z2為單鍵、伸乙基或羰氧基；b為1、2或3。再者，當b為2以上時，存在多個的環B、Z2分別可相同，亦可不同。
式(3)中，R4及R5分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、碳數2~12的烯氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1~12的烷基；環D及環F分別獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基、或四氫吡喃-2,5-二基；環E為2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-氯-3-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-伸苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、或7,8-二氟色滿-2,6-二基；Z3及Z4分別獨立地為單鍵、伸乙基、羰氧基或亞甲氧基；c為1、2或3，d為0或1；c與d的和為3以下。再者，當c為2以上時，存在多個的環D、Z3分別可相同，亦可不同。
作為由式(1)所表示的鹵素系液晶化合物，例如可列舉由式(1-1)~式(1-34)所表示的化合物。再者，式(1-1)~式(1-34)中，R1為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、或碳數2~12的烯基。
[化5]
[化6]
[化7]
作為由式(2)所表示的鹵素系液晶化合物，例如可列舉由式(2-1)~式(2-13)所表示的化合物。式(2-1)~式(2-13)中，R2及R3分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、至少一個氫經鹵素取代的碳數1~12的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數2~12的烯基，式(2-1)~式(2-6)、式(2-10)及式(2-11)的R2及R3的至少一者為至 少一個氫經鹵素取代的碳數1~12的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數2~12的烯基。
作為由式(3)所表示的鹵素系液晶化合物，例如可列舉由式(3-1)~式(3-19)所表示的化合物。式(3-1)~式(3-19)中，R4及R5分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、碳數2~12的烯氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1~12的烷基。
[化9]
[化10]
除選自由所述式(1)所表示的鹵素系液晶化合物(以下，亦稱為化合物(1))、由所述式(2)所表示的鹵素系液晶化合物(以下，亦稱為化合物(2))、及由所述式(3)所表示的鹵素系液晶化合物(以下，亦稱為化合物(3))中的化合物以外，液晶組成物α可進而含有其他液晶性化合物、添加物等。「其他液 晶性化合物」是與化合物(1)、化合物(2)及化合物(3)不同的液晶性化合物。此種化合物是以進一步調整特性的目的混合至組成物中。添加物為光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑等。
繼而，對作為成分化合物的化合物(1)~化合物(3)的主要的特性、及該化合物對液晶組成物的特性帶來的主要的效果進行說明。基於本發明的效果將成分化合物的主要的特性匯總於下述表中。於表的記號中，L表示大或高，M表示中等的，S表示小或低。記號L、M、S是基於成分化合物之間的定性的比較的分類，0(零)表示值大致為零。
當將作為成分化合物的化合物(1)~化合物(3)混合至液晶組成物中時，成分化合物對液晶組成物的特性帶來的主要的效果如下所述。化合物(1)提高介電常數異向性。化合物(2)降低黏度、或提高上限溫度。化合物(3)提高短軸方向上的介電常數。
液晶組成物α中的成分化合物的較佳的組合為化合物(1)、化合物(3)、化合物(1)+化合物(2)、化合物(2)+化合物(3)、化合物(1)+化合物(3)、或化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)。更佳的組合為化合物(1)+化合物(2)、化合物(2)+化合物(3)。
化合物(1)的介電常數異向性為正，化合物(3)的介電常數異向性為負。另一方面，化合物(2)的介電常數異向性大致為零，用於調整介電常數異向性以外的特性。為了以低電壓驅動液晶顯示元件，期望確保介電常數異向性的絕對值，因此期望化合物(1)+化合物(2)或化合物(2)+化合物(3)的組合。化合物(1)+化合物(2)的組成物的介電常數異向性變成正，化合物(2)+化合物(3)的組成物的介電常數異向性變成負。
液晶化合物α中，為了提高介電常數異向性，化合物(1)的較佳的比例為約10wt%(重量百分比)以上，為了降低下限溫度、或為了降低黏度，化合物(1)的較佳的比例為約90wt%以下。更佳的比例為約15wt%~約75wt%的範圍。特佳的比例為約20wt%~約65wt%的範圍。
液晶化合物α中，為了提高上限溫度、或為了降低黏度，化合物(2)的較佳的比例為約10wt%以上，為了提高介電常數異向性，化合物(2)的較佳的比例為約90wt%以下。更佳的比例為約20wt%~約85wt%的範圍。特佳的比例為約30wt%~約80wt%的範圍。
液晶化合物α中，為了提高介電常數異向性，化合物(3)的較佳的比例為約3wt%以上，為了降低下限溫度，化合物(3)的較佳的比例為約30wt%以下。更佳的比例為約3wt%~約25wt%的範圍。特佳的比例為約5wt%~約20wt%的範圍。
繼而，對成分化合物的較佳的形態進行說明。
式(1)~式(3)中，R1~R5、環A~環F、Z1~Z4、X1~X2、Y1及a~d如下所述。
R1為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、或碳數2~12的烯基。為了提高對於紫外線或熱的穩定性，較佳的R1為碳數1~12的烷基。R2及R3分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、至少一個氫經鹵素取代的碳數1~12的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數2~12的烯基。為了降低黏度，較佳的R2及R3為碳數2~12的烯基，為了提高穩定性，較佳的R2及R3為碳數1~12的烷基。R4及R5分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、碳數2~12的烯氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1~12的烷基。為了提高穩定性，較佳的R4及R5為碳數1~12的烷基，為了提高介電常數異向性，較佳的R4及R5為碳數1~12的烷氧基。較佳的鹵素為氟或氯，更佳的鹵素為氟。
較佳的烷基為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基。為了降低黏度，更佳的烷基為乙基、丙基、丁基、戊基或庚基。
至少一個氫經鹵素取代的烷基的較佳例為氟甲基、2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基、5-氟戊基、6-氟己基、7-氟庚基、或8-氟辛基。為了降低臨界電壓，更佳的烷基為2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基或5-氟戊基。
較佳的烷氧基為甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基或庚氧基。為了降低黏度，更佳的烷氧基為甲氧基或乙氧基。
較佳的烯基為乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基或5-己烯基。為了降低黏度，更佳的烯基為乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基或3-戊烯基。該些烯基中的-CH=CH-的較佳的立體構型依存於雙鍵的位置。就為了降低黏度等而言，於如1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基般的烯基中，較佳為反式。於如2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基般的烯基中，較佳為順式。該些烯基中，直鏈的烯基優於分支的烯基。
較佳的烯氧基為乙烯氧基、烯丙氧基、3-丁烯氧基、3-戊烯氧基或4-戊烯氧基。為了降低黏度，更佳的烯氧基為烯丙氧基或3-丁烯氧基。
至少一個氫經鹵素取代的烯基的較佳例為2,2-二氟乙烯基、3,3-二氟-2-丙烯基、4,4-二氟-3-丁烯基、5,5-二氟-4-戊烯基或6,6-二氟-5-己烯基。為了降低黏度，更佳例為2,2-二氟乙烯基或 4,4-二氟-3-丁烯基。
環A為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氫吡喃-2,5-二基。為了提高光學異向性，較佳的環A為1,4-伸苯基或2-氟-1,4-伸苯基。環B及環C分別獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、或2,5-二氟-1,4-伸苯基。為了降低黏度，較佳的環B或環C為1,4-伸環己基，或者為了提高光學異向性，較佳的環B或環C為1,4-伸苯基。環D及環F分別獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟或氯取代的1,4-伸苯基、或四氫吡喃-2,5-二基。為了降低黏度，較佳的環D或環F為1,4-伸環己基，為了提高介電常數異向性，較佳的環D或環F為四氫吡喃-2,5-二基，為了提高光學異向性，較佳的環D或環F為1,4-伸苯基。環E為2,3-二氟-1,4-伸苯基、2-氯-3-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-伸苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、或7,8-二氟色滿-2,6-二基。為了提高介電常數異向性，較佳的環E為2,3-二氟-1,4-伸苯基。為了提高上限溫度，關於1,4-伸環己基的立體構型是反式優於順式。四氫吡喃-2,5-二基為
Z1為單鍵、伸乙基、羰氧基或二氟亞甲氧基。為了降低黏度，較佳的Z1為單鍵，為了提高介電常數異向性，較佳的Z1為二氟亞甲氧基。Z2為單鍵、伸乙基或羰氧基。為了降低黏度，較佳的Z2為單鍵。Z3及Z4分別獨立地為單鍵、伸乙基、羰氧基或亞甲氧基。為了降低黏度，較佳的Z3或Z4為單鍵，為了提高介電常數異向性，較佳的Z3或Z4為亞甲氧基。
X1及X2分別獨立地為氫或氟。為了提高介電常數異向性，較佳的X1及X2為氟。
Y1為氟、氯、至少一個氫經鹵素取代的碳數1~12的烷基、至少一個氫經鹵素取代的碳數1~12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數2~12的烯氧基。為了降低下限溫度，較佳的Y1為氟。
至少一個氫經鹵素取代的烷基的較佳例為三氟甲基。至少一個氫經鹵素取代的烷氧基的較佳例為三氟甲氧基。至少一個氫經鹵素取代的烯氧基的較佳例為三氟乙烯氧基。
a為1、2、3或4。為了降低下限溫度，較佳的a為2，為了提高介電常數異向性，較佳的a為3。b為1、2或3。為了降低黏度，較佳的b為1，為了提高上限溫度，較佳的b為2或3。c為1、2或3，d為0或1，c與d的和為3以下。為了降低黏度，較佳的c為1，為了提高上限溫度，較佳的c為2或3。為了降低黏度，較佳的d為0，為了降低下限溫度，較佳的d為1。
再者，於式(1)~式(3)中，當a~c為2以上時， 存在多個的環A、環B、環D、Z1~Z3分別可相同，亦可不同。
化合物(1)是介電常數異向性為正且大的化合物。較佳的化合物(1)為所述化合物(1-1)~化合物(1-34)。於該些化合物中，較佳為化合物(1)的至少一個為化合物(1-4)、化合物(1-12)、化合物(1-14)、化合物(1-15)、化合物(1-17)、化合物(1-18)、化合物(1-23)、化合物(1-27)、化合物(1-28)或化合物(1-29)。較佳為化合物(1)的至少兩個為化合物(1-12)及化合物(1-15)、化合物(1-14)及化合物(1-27)、化合物(1-18)及化合物(1-24)、化合物(1-18)及化合物(1-28)、化合物(1-24)及化合物(1-28)、或化合物(1-28)及化合物(1-29)的組合。
化合物(2)是介電常數異向性小的化合物。較佳的化合物(2)為所述化合物(2-1)~化合物(2-13)。於該些化合物中，較佳為化合物(2)的至少一個為化合物(2-1)、化合物(2-3)、化合物(2-5)、化合物(2-6)或化合物(2-7)。較佳為化合物(2)的至少兩個為化合物(2-1)及化合物(2-3)、或化合物(2-1)及化合物(2-5)的組合。
化合物(3)是介電常數異向性為負且大的化合物。較佳的化合物(3)為所述化合物(3-1)~化合物(3-19)。於該些化合物中，較佳為化合物(3)的至少一個為化合物(3-1)、化合物(3-3)、化合物(3-4)、化合物(3-6)、化合物(3-8)或化合物(3-13)。較佳為化合物(3)的至少兩個為化合物(3-1)及化合物(3-6)、化合物(3-1)及化合物(3-13)、化合物(3-3)及 化合物(3-6)、化合物(3-3)及化合物(3-13)、化合物(3-4)及化合物(3-6)、或化合物(3-4)及化合物(3-8)的組合。
如上所述，可添加至液晶組成物α中的添加物為光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑等。為了誘發液晶的螺旋結構來賦予扭轉角，而將光學活性化合物添加至液晶組成物α中。此種光學活性化合物的例子為下述所示的化合物(4-1)~化合物(4-5)。式中，*表示不對稱碳。
光學活性化合物的較佳的比例為約5wt%以下。更佳的比例為約0.01wt%~約2wt%的範圍。
為了於長時間使用元件後，不僅在室溫下維持大的電壓保持率，而且在接近上限溫度的溫度下亦維持大的電壓保持率，而將抗氧化劑添加至液晶組成物α中。抗氧化劑的較佳例為下述所示的化合物(5)等。式中，z為1~9的整數。
化合物(5)中，較佳的z為1、3、5、7或9。更佳的z為7。z為7的化合物(5)因揮發性小，故對於在長時間使用元件後，不僅在室溫下有效維持大的電壓保持率，而且在接近上限溫度的溫度下亦有效維持大的電壓保持率。為了獲得該效果，抗氧化劑的較佳的比例為約50ppm以上，為了不降低上限溫度、或為了不提高下限溫度，抗氧化劑的較佳的比例為約600ppm以下。更佳的比例為約100ppm~約300ppm的範圍。
紫外線吸收劑的較佳例為二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。另外，如具有立體障礙的胺的光穩定劑亦較佳。為了獲得該效果，該些吸收劑或穩定劑的較佳的比例為約 50ppm以上，為了不降低上限溫度、或為了不提高下限溫度，該些吸收劑或穩定劑的較佳的比例為約10000ppm以下。更佳的比例為約100ppm~約10000ppm的範圍。
為了適合賓主(guest host，GH)模式的元件，而將如偶氮系色素、蒽醌系色素等的二色性色素(dichroic dye)添加至液晶組成物α中。於液晶組成物α中，色素的較佳的比例為約0.01wt%~約10wt%的範圍。為了防止起泡，而將二甲基矽酮油、甲基苯基矽酮油等消泡劑添加至組成物中。為了獲得該效果，消泡劑的較佳的比例為約1ppm以上，為了防止顯示不良，消泡劑的較佳的比例為約1000ppm以下。更佳的比例為約1ppm~約500ppm的範圍。
作為成分化合物的化合物(1)~化合物(3)可藉由已知的方法來合成。例如，化合物(1-2)及化合物(1-8)可藉由日本專利特開平2-233626號公報中所記載的方法來合成。化合物(2-1)可藉由日本專利特開昭59-176221號公報中所記載的方法來合成。化合物(3-1)及化合物(3-6)可藉由日本專利特表平2-503441號公報中所登載的方法來合成。式(5)的z為1的化合物可自奧德里奇(西格瑪奧德里奇公司(Sigma-Aldrich Corporation))獲得。式(5)的z為7的化合物等可藉由美國專利第3660505號說明書中所記載的方法來合成。
未記載合成法的化合物可藉由「有機合成」(Organic Syntheses，約翰威立父子股份有限公司(John Wiley & Sons, Inc))、「有機反應」(Organic Reactions，約翰威立父子股份有限公司(John Wiley & Sons,Inc))、「有機合成大全」(Comprehensive Organic Synthesis，培格曼出版社(Pergamon Press))、新實驗化學講座(丸善出版)等成書中所記載的方法來合成。液晶組成物藉由公知的方法而自以所述方式獲得的化合物來製備。例如，將成分化合物混合，然後藉由加熱來使彼此溶解。
該液晶組成物α主要具有約-10℃以下的下限溫度、約70℃以上的上限溫度，且具有約0.07~約0.20的範圍的光學異向性。含有該液晶組成物α的元件具有大的電壓保持率。該液晶組成物α適合於主動矩陣(active matrix，AM)元件。該液晶組成物α特別適合於穿透式的AM元件。藉由控制成分化合物的比例、或藉由混合其他液晶性化合物，而可製備具有約0.08~約0.25的範圍的光學異向性的組成物，進而可製備具有約0.10~約0.30的範圍的光學異向性的組成物。該組成物可用作具有向列相的組成物，且藉由添加光學活性化合物而可用作光學活性的組成物。
繼而，對液晶組成物β進行說明。
本申請案的液晶組成物β的螺旋節距為1μm以下，較佳為未滿500nm，更佳為未滿400nm，最佳為300nm以下。
液晶組成物β的螺旋軸較佳為與纖維的方向平行，於此情況下，較佳為藉由與螺旋軸垂直的方向的電場來驅動。
液晶組成物β亦可為包含手性的化合物的組成物，但較佳為包含非手性成分T與手性劑。
作為非手性成分T，較佳為兩個液晶原(mesogen)藉由間隔基(spacer)而連結，該間隔基包含一種以上的於基中具有原子數為3以上且為奇數個的原子的雙液晶原性化合物。
非手性成分T較佳為含有由下述式(6)所表示的雙液晶原性化合物。
[化14]R6-MG6-X6-Sp-X6-MG6-R6 (6)
式(6)中，R6分別相互獨立地為氰基(CN)，氟，氯，或基中的任意的-CH2-可由氧、硫、-COO-、-OCO-取代的碳數1~10的烷基，但是，氧不鄰接，該烷基可藉由鹵素來取代基的任意的氫。
MG6分別獨立地表示液晶原，Sp為碳數5~40的伸烷基，X6分別相互獨立地為-CO-O-、-O-CO-、-CH2-O-、-O-CH2-、-CF2-O-、-O-CF2-、-CH2-CH2-、-C≡C-、-CH(CH3)-N=CH-或單鍵，較佳為單鍵。
式(6)中，R6、MG6、X6可相同，亦可不同。
手性劑
本發明的液晶組成物β可含有的手性劑為光學活性化合物。
作為本發明的液晶組成物β中所使用的手性劑，較佳為扭轉 力(螺旋扭轉力(Helical Twisting Power，HTP))大的化合物。扭轉力大的化合物可減少為了獲得所期望的間距而所需的添加量，因此可抑制驅動電壓的上昇，於實用上有利。具體而言，較佳為由化合物(K1)~化合物(K7)所表示的化合物。再者，化合物(K4)~化合物(K7)的聯萘基、八氫萘基為光學活性部位，且手性劑的手性不限。
(所述式中，RK分別獨立地為氫、鹵素、-C≡N、-N=C=O、-N=C=S或碳數1~20的烷基，該烷基中的至少一個-CH2-可由-O-、-S-、-COO-或-OCO-取代，該烷基中的至少一個-CH2-CH2- 可由-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，該烷基中的至少一個氫可由氟或氯取代；AK分別獨立地為芳香族性的6員環~8員環、非芳香族性的3員環~8員環、或碳數9以上的縮合環，該些環的至少一個氫可由鹵素、碳數1~3的烷基或鹵烷基取代，環的-CH2-可由-O-、-S-或-NH-取代，-CH=可由-N=取代；YK分別獨立地為氫、鹵素、碳數1~3的烷基、碳數1~3的鹵烷基、芳香族性的6員環~8員環、非芳香族性的3員環~8員環、或碳數9以上的縮合環，該些環的至少一個氫可由鹵素、碳數1~3的烷基或鹵烷基取代，該烷基中的-CH2-可由-O-、-S-或-NH-取代，-CH=可由-N=取代；ZK分別獨立地為單鍵、碳數1~8的伸烷基，該伸烷基中的至少一個-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-N=N-、-CH=N-或-N=CH-取代，該伸烷基中的至少一個-CH2-CH2-可由-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，該伸烷基中的至少一個氫可由鹵素取代；XK分別獨立地為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、或-CH2CH2-；mK分別獨立地為1~4的整數)
該些化合物之中，作為添加至液晶組成物中的手性劑，較佳為化合物(K4-1)~化合物(K4-6)、化合物(K5-1)~化合物(K5-3)、化合物(K6-1)~化合物(K6-6)、及化合物(K7-1)~化合物(K7-2)，更佳為化合物(K4-5)、化合物(K5-1)~化 合物(K5-3)、化合物(K6-5)~化合物(K6-6)、及化合物(K7-1)~化合物(K7-2)。
[化18]
[化19]
(式中，RK獨立為碳數3~10的烷基或碳數3~10的烷氧基，烷基中或烷氧基中的至少一個的-CH2-CH2-可由-CH=CH-取代)
作為液晶組成物β中所含有的手性劑，可使用一種化合物，亦可使用多種化合物。
為了使液晶組成物β變成所期望的螺旋節距，相對於本發明的液晶組成物β的總重量，較佳為含有1wt%~40wt%的手性劑，更佳為含有1wt%~10wt%的手性劑，特佳為含有2wt%~8wt%的手性劑。
作為可添加至液晶組成物β中的添加物，可例示在所述液晶組成物α的部份中所提及的添加物。
<複合纖維>
圖1是本發明的液晶內包複合纖維10(以下，有時亦稱為「複合纖維10」)的立體圖。
本發明中的液晶內包複合纖維10是將含有鹵素系液晶化合 物2b的液晶組成物2a作為芯成分2的鞘芯型的複合纖維。雖然無特別限定，但較佳為於芯成分2中，鹵素系液晶化合物連續地分佈。此處，所謂連續地分佈的狀態，表示液晶組成物2a遍及芯成分2的整個區域不間斷地配置，且是指液晶組成物2a於芯成分2的區域中間斷的部分的長度的和未滿複合纖維10的整體的長度的1%。若液晶組成物2a不連續，則於該部分中，鹵素系液晶化合物2b亦於芯成分2中變得不連續，而產生不因施加電壓而驅動的部分，但若液晶組成物2a不間斷地連續地分佈，則不會產生不驅動的部分，可消除顯示不均，並增大驅動面積。
本發明中的複合纖維10中的含有鹵素系液晶化合物2b的液晶組成物2a的配向方向並無特別限定，但較佳為相對於纖維軸平行或垂直。若為此種配向方向，則漏光少，可適宜地用作高對比度的液晶顯示元件。另外，其配向度例如可在使偏光板正交(正交偏光，cross nicol)的狀態下的偏光顯微鏡觀察中，藉由使複合纖維10旋轉時的透光量的變化而獲知。
當液晶組成物2a為具有螺旋結構的膽固醇液晶或手性向列液晶時，其螺旋結構可為螺旋軸與纖維軸平行，亦可為螺旋軸與纖維軸垂直。當螺旋結構採用與纖維軸平行的螺旋軸時，例如可適宜地用作超高速響應的液晶顯示元件。另外，當採用與纖維軸垂直的螺旋軸時，例如可適宜地用作波長選擇反射元件等。
本發明中的複合纖維10的鞘成分4的鞘成分形成材料4a並無特別限定，但較佳為纖維形成性材料。作為纖維形成材料， 例如可列舉：聚乙烯醇、聚乙二醇、聚環氧乙烷、聚乙烯吡咯啶酮、聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚乳酸、聚醯胺、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、聚碸、聚醚碸、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙醇酸、聚己內酯、聚乙酸乙烯酯、聚碳酸酯、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、纖維素、纖維素衍生物、甲殼素(chitin)、聚葡萄胺糖(chitosan)、膠原蛋白(collagen)、明膠及該些的共聚物等高分子材料，氧化鋁、二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯、氫氧磷灰石等無機材料等。該些纖維形成材料可使用一種，亦可將兩種以上混合使用。混合使用時的混合率並無特別限定，可鑒於所獲得的纖維的物性而適宜設定。若鞘成分4的鞘成分形成材料4a為具有透明性的非晶性高分子，則可提高透光量，因此可適宜地用作液晶顯示元件或波長選擇反射元件等，故較佳。作為此種非晶性高分子，可例示：聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯啶酮、聚碳酸酯、聚苯乙烯、明膠等。
本發明的鞘成分4的鞘成分形成材料4a若為具有與液晶組成物2a的折射率接近的折射率的成分，則可減小界面上的光散射，故較佳。作為此種鞘成分4的鞘成分形成材料4a，可例示：聚乙烯吡咯啶酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、明膠等。
本發明的複合纖維10的外徑d並無特別限定，但平均外徑較佳為5μm以下，更佳為3μm以下，特佳為1μm以下。若平均外徑為5μm以下，則可提高纖維中的液晶組成物2a的配向 度，若為3μm以下，則可進一步提高配向度，若為1μm以下，則可極其高度地進行配向。另外，就抑制纖維中的液晶組成物的漏出這一觀點而言，平均外徑較佳為50nm以上，更佳為100nm以上。
當複合纖維10的剖面形狀為橢圓形時，並無特別限定，但外徑的長軸的長度較佳為7μm以下，短軸的長度較佳為3μm以下。作為複合纖維10的剖面面積，並無特別限定，但較佳為20平方微米以下，更佳為8平方微米以下，特佳為1平方微米以下。
本發明的複合纖維10的外徑的偏差並無特別限定，但外徑的變動係數(CV值)較佳為20%以下，更佳為15%以下，特佳為10%以下。若外徑的CV值為20%以下，則一根一根纖維的透光量或光反射量變得均勻，故較佳。此處，所謂外徑的CV值，是指各纖維的外徑的標準偏差除以其平均外徑後以百分率表示的值。
本發明中的複合纖維10的內徑L(即，芯成分的外徑)並無特別限定，但平均內徑較佳為4μm以下，更佳為2.5μm以下，進而更佳為0.8μm以下。若平均內徑為4μm以下，則可使纖維中的鹵素系液晶化合物2b的配向變得均勻，若為2.5μm以下，則可更均勻地進行配向，若為0.8μm以下，則可進一步均勻地進行配向。另外，就確保驅動面積這一觀點而言，平均內徑較佳為10nm以上，更佳為50nm以上。
作為測定複合纖維10的內徑L的方法，可列舉：根據由偏 光顯微鏡或穿透式電子顯微鏡所拍攝的圖像來測定內徑的方法，或將複合纖維10在相對於纖維軸垂直的方向上切斷，並根據利用掃描型電子顯微鏡拍攝其剖面所得的圖像來測定內徑的方法等。
本發明中的鞘成分4的厚度並無特別限定，但較佳為0.1μm~1μm的範圍，更佳為0.2μm~0.5μm的範圍。若鞘成分4的厚度為0.1μm以上，則所內包的液晶組成物2a不易漏出至纖維外，若為0.2μm以上，則可充分防止液晶的漏出。另外，若鞘成分4的厚度為1μm以下，則可減少光散射，若為0.5μm以下，則可充分抑制光散射。此處，鞘成分4的厚度可藉由複合纖維10的外徑d與內徑L的差除以2來求出。
作為本發明的複合纖維10的剖面形狀，並無特別限定，可列舉圓形、橢圓形、扁平形、半圓形等。複合纖維10的剖面形狀可鑒於所獲得的纖維的物性或液晶成分的配向性而適宜設定。
<複合纖維的製造方法>
本發明的複合纖維10的製造方法可例示熔融紡絲法、乾式紡絲法、濕式紡絲法、紡黏(spunbond)法、熔噴(meltblown)法、閃蒸(flash)紡絲法、靜電紡絲法、受力紡絲(force spinning)法等，就可獲得均勻且極細的纖維這一觀點而言，較佳為靜電紡絲法。以下對靜電紡絲法進行說明，但並不限定於此。
所謂靜電紡絲法，是指如下的方法：使紡絲液噴出，並且使電場發揮作用，將所噴出的紡絲液加以纖維化，而於收集器上獲得纖維。例如可列舉：自噴嘴中擠出紡絲液，並且使電場發 揮作用來進行紡絲的方法；使紡絲液起泡，並且使電場發揮作用來進行紡絲的方法；將紡絲液引導至圓筒狀電極的表面，並且使電場發揮作用來進行紡絲的方法等。根據該方法，可獲得直徑為10nm~10μm的均勻的纖維。
本發明中的複合纖維10的製造方法可列舉自雙管噴嘴分別噴出鞘溶液與液晶材料來進行靜電紡絲的方法，對混合有聚合物、液晶材料及溶媒的紡絲液進行靜電紡絲，並且進行相分離的方法，但就液晶組成物的驅動容易性而言，較佳為自雙管噴嘴分別噴出鞘溶液與液晶組成物來進行靜電紡絲的方法。藉由對混合有聚合物、液晶材料及溶媒的紡絲液進行靜電紡絲，並且進行相分離的方法所製作的液晶內包複合纖維包含聚合物成分與液晶材料混合的狀態，因此液晶的配向混亂，無法獲得作為液晶顯示元件良好的特性。
作為鞘溶液，只要是具有拉絲性者，則並無特別限定，可使用使纖維形成材料(鞘成分形成材料4a)溶解於溶媒中而成者、或者藉由熱或雷射照射來使纖維形成材料熔融而成者等。作為本發明中所使用的鞘溶液，就可容易地控制複合纖維10的直徑的細度或均勻性、液晶組成物2a的連續性或配向性的觀點而言，較佳為使用使纖維形成材料溶解於溶媒中而成者。
作為纖維形成材料，例如可列舉：聚乙烯醇、聚乙二醇、聚環氧乙烷、聚乙烯吡咯啶酮、聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚乳酸、聚醯胺、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、聚碸、聚 醚碸、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙醇酸、聚己內酯、聚乙酸乙烯酯、聚碳酸酯、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、纖維素、纖維素衍生物、甲殼素、聚葡萄胺糖、膠原蛋白、及該些的共聚物等高分子材料，氧化鋁、二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯、氫氧磷灰石等無機材料等。該些纖維形成材料可使用一種，亦可將兩種以上混合使用。混合使用時的混合率並無特別限定，可鑒於所獲得的纖維的物性而適宜設定。於本發明的複合纖維10中，若鞘成分4的鞘成分形成材料4a為非結晶性高分子，則可適宜地用作光學元件，故較佳。作為此種非結晶性高分子，可例示：聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯啶酮、聚碳酸酯、聚苯乙烯等。
作為使纖維形成材料溶解的溶媒，例如可列舉：水、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、N-甲基-2-吡咯啶酮、甲苯、二甲苯、吡啶、甲酸、乙酸、四氫呋喃、二氯甲烷、氯仿、二氯苯、1,1,1,3,3,3-六氟異丙醇、及該些的混合物等。藉由使用該些的混合物，可容易地控制液晶組成物2a的連續性或配向性、複合纖維10的直徑等，故較佳。作為混合物的組成，並無特別限定，但較佳為極性溶媒與非極性溶媒的混合物。作為極性溶媒，例如可例示水、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、N-甲基-2-吡咯啶酮等，作為非極性溶媒，可例示甲苯、二甲苯、四氫呋喃、氯仿、二氯甲烷、二氯苯等。另外，混合比並無 特別限定，例如當混合兩種溶媒時，以重量比計可例示5：95~95：5的範圍。
為了提昇靜電紡絲的穩定性或纖維形成性，於鞘溶液中可進一步含有添加劑。添加劑例如可列舉：十二烷基硫酸鈉等陰離子性界面活性劑、溴化四丁基銨等陽離子界面活性劑、聚氧乙烯山梨糖醇酐單月桂酸酯等非離子性界面活性劑、氯化鈉等無機鹽等。相對於纖維形成材料，添加劑的濃度較佳為0.1wt%~5wt%的範圍，更佳為0.2wt%~2wt%。若為0.1wt%以上，則可獲得與使用相稱的效果，若為5wt%以下，則對液晶驅動帶來的影響變小，故較佳。
只要是不顯著損害本發明的效果的範圍，則亦可含有所述以外的成分作為鞘溶液的成分。
鞘溶液的製備方法並無特別限定，可列舉攪拌或超音波處理等方法。另外，混合的順序亦無特別限定，可同時混合，亦可依次混合。只要纖維形成材料均勻地溶解於溶媒中，則藉由攪拌來製備鞘溶液時的攪拌時間並無特別限定，例如可攪拌1小時~24小時左右。
為了藉由靜電紡絲來獲得纖維，較佳為將鞘溶液的黏度調整至10mPa．s~5,000mPa．s的範圍，更佳為調整至50mPa．s~2,000mPa．s的範圍。若黏度為10mPa．s以上，則可獲得用以形成纖維的拉絲性，若為5,000mPa．s以下，則容易使鞘溶液噴出。若黏度為50mPa．s~2,000mPa．s的範圍，則可於寬廣的紡絲條件範 圍內獲得良好的拉絲性，故較佳。液晶組成物2a與鞘溶液的黏度比(液晶組成物的黏度÷鞘溶液的黏度)並無特別限定，但較佳為0.02~2.00的範圍，更佳為0.05~0.5的範圍。若黏度比為0.02以上，則液晶組成物2a與鞘溶液的界面的穩定性優異，因此容易獲得液晶的連續性或配向性優異的複合纖維10，故較佳，若為2.00以下，則可充分滿足鞘溶液的拉絲性，並且可將液晶組成物2a的黏度抑制得低，因此可滿足作為液晶顯示元件良好的特性。鞘溶液的黏度可藉由適宜變更纖維形成性材料的分子量、濃度或溶媒的種類或混合率來調整。
於藉由靜電紡絲所獲得的複合纖維10中，為了獲得液晶組成物2a的連續性或配向性優異的纖維，較佳為將鞘溶液的導電率調整至0.1mS/m~10.0mS/m的範圍，更佳為調整至0.5mS/m~2.0mS/m的範圍。若鞘溶液的導電率為0.1mS/m以上，則藉由電場來抽出的速度變快，因此容易獲得液晶組成物2a的連續性或配向性優異的複合纖維10，並且可使複合纖維10的直徑變細。若溶液的導電率為10.0mS/m以下，則可降低紡絲中的電場干涉，而可穩定地獲得均勻的纖維。鞘溶液的導電率可藉由適宜變更溶媒的種類或混合率、添加劑的種類或濃度來調整。
關於紡絲液的溫度，可於常溫下進行紡絲，亦可進行加熱．冷卻來進行紡絲。作為使紡絲液噴出的方法，例如可列舉：利用泵來使填充至注射器中的紡絲液自噴嘴中噴出的方法等。作為噴嘴的內徑，並無特別限定，但較佳為0.1mm~1.5mm的範圍。 另外，當使用雙管噴嘴時，芯側的噴嘴的內徑較佳為0.1mm~0.5mm的範圍，更佳為0.1mm~0.3mm。鞘側的噴嘴的內徑較佳為0.2mm~1.5mm的範圍，更佳為0.2mm~0.8mm的範圍。
作為紡絲液的噴出量，並無特別限定，但較佳為0.1ml/hr~15ml/hr。另外，當分別噴出鞘溶液與液晶組成物2a時，作為鞘溶液的噴出量，較佳為0.5mL/hr~15mL/hr的範圍，更佳為1.0mL/hr~8.0mL/hr的範圍。作為液晶組成物2a的噴出量，較佳為0.1mL/hr~3mL/hr的範圍，更佳為0.1mL/hr~1.0mL/hr的範圍。
另外，液晶組成物2a與鞘溶液的噴出量的比(液晶組成物的噴出量÷鞘溶液的噴出量)較佳為0.01~1.00的範圍，更佳為0.05~0.30的範圍。若液晶組成物2a與鞘溶液的噴出量的比為0.01以上，則可提高液晶組成物2a的連續性，若為0.05以上，則可使連續性變得充分。另外，若為1.00以下，則液晶組成物2a不易自纖維中漏出，若為0.30以下，則十分不易漏出，並且亦可得到複合纖維10的外徑及內徑變細的效果。
作為使電場發揮作用的方法，只要可使噴嘴與收集器中形成電場，則並無特別限定，例如可對噴嘴施加高電壓，並使收集器接地。只要形成纖維，則所施加的電壓並無特別限定，但較佳為5kV~50kV的範圍。另外，只要形成纖維，則噴嘴與收集器的距離並無特別限定，但較佳為5cm~30cm的範圍。收集器只要是可收集經紡絲的纖維者即可，其材料或形狀等並無特別限 定。作為收集器的材料，可適宜地使用金屬等導電性材料。作為收集器的形狀，並無特別限定，例如可列舉：平板狀、輸送機狀、圓筒狀、碟狀、格子狀等。
作為本發明中的複合纖維10的收集方法，並無特別限定，但較佳為使圓筒狀或碟狀的收集器高速旋轉的方法、使用格子狀的收集器的方法。若使用此種收集方法，則可使纖維於任意的方向上進行排列。作為圓筒狀或碟狀的收集器的旋轉速度，並無特別限定，但作為其圓周速度，較佳為50m/min~2,000m/min的範圍，更佳為100m/min~1,000m/min的範圍。若圓周速度為50m/min以上，則可使複合纖維10沿著旋轉方向進行排列，若為100m/min以上，則排列變得充分。另外，若為2,000m/min以下，則可減少因旋轉而產生的氣流的影響，若為1,000m/min以下，則可充分減少因旋轉而產生的氣流的影響，並可穩定地收集。當使用格子狀收集器時，作為格子的間隔，例如可例示10mm~200mm的範圍。另外，作為格子的形狀，可例示：正方形、長方形、菱形、正三角形、正六邊形、波形等。
圖2是使用雙管噴嘴的複合纖維製造裝置200的概略圖。複合纖維製造裝置200具有雙管噴嘴210，雙管噴嘴210的外側噴嘴212噴出作為鞘成分形成材料4a的鞘溶液L1，內側噴嘴214噴出液晶組成物L2(2a)。收集纖維的收集器216設置於雙管噴嘴210的下方。另外，電源218使電場在雙管噴嘴210與收集器216之間發揮作用，而將所噴出的紡絲液(鞘溶液L1與液晶組 成物L2)加以纖維化。
如所述般，於本裝置中，鞘成分形成材料4a(鞘溶液L1)與液晶組成物L2(2a)自不同的噴嘴212、噴嘴214中噴出。若為該方法，則鞘成分形成材料4a與液晶組成物2a分別獨立地成為鞘成分4與芯成分2，並形成液晶內包複合纖維10，鞘成分形成材料4a與液晶組成物2a實質上分離的狀態得到確保。
<複合纖維集合體>
本發明中的複合纖維集合體並無特別限定，但較佳為內包液晶的複合纖維10進行單軸排列。當複合纖維10進行單軸排列時，複合纖維具有的各種特性可異向地顯現，例如可適宜地用作高對比度的液晶顯示元件。複合纖維10的排列的程度可藉由纖維排列角度的標準偏差來進行評價，若纖維排列角度的標準偏差小，則可以說排列度高。纖維排列角度的標準偏差較佳為20°以下，更佳為15°以下。
另外，複合纖維10亦可隨機地配置。於隨機地配置的情況下，可使各種特性等向地顯現。
複合纖維集合體的厚度並無特別限定，但較佳為1μm~20μm的範圍，更佳為2μm~10μm的範圍。若厚度為1μm以上，則可充分地滿足作為液晶元件的功能，若厚度為20μm以下，則可充分地提高透光量。
複合纖維集合體中的複合纖維10所佔的面積率較佳為80%以上，更佳為95%以上。
另外，如圖3所示，可將多個複合纖維10配置於基板30上來形成複合纖維集合體20。於此情況下，較佳為填充黏合劑40。藉由以所述方式形成，而可用作液晶顯示元件100。即，可如先前般不形成配向膜，而將液晶層形成於基板上，從而可大幅度地抑制液晶顯示元件的製造成本。再者，基板30亦可藉由玻璃基板來製作，但藉由利用可彎曲的樹脂基板等來製作，而可將液晶顯示元件100構成為可彎曲的可撓性液晶顯示元件。
本發明中的複合纖維因液晶於纖維內部連續地分佈，故可適宜地用作顯示器用液晶元件或波長選擇反射用液晶元件。
實施例
以下，藉由實施例來詳細地說明本發明，但本發明並不由該些實施例限定。再者，以下表示實施例中所示的物性值的測定方法或定義。
1)複合纖維中的含有鹵素系液晶化合物的液晶組成物的連續性
使用尼康(Nikon)股份有限公司製造的偏光顯微鏡，於正交偏光狀態下觀察複合纖維，並確認含有鹵素系液晶化合物的液晶組成物的連續性。
2)複合纖維中的含有鹵素系液晶化合物的液晶組成物的配向狀態
使用尼康股份有限公司製造的偏光顯微鏡，於正交偏光狀態下使複合纖維旋轉來進行觀察，並觀察複合纖維的透光量的變化。
3)複合纖維的平均外徑及外徑的標準偏差
使用掃描型電子顯微鏡，以500倍~5,000倍的倍率觀察複合纖維所獲得的圖像，測定50根的外徑，並算出平均值及標準偏差。
(實施例1、實施例2中所使用的液晶組成物A)
液晶組成物A的組成如下所示。
[化20]
(實施例1)
製作包含聚乙烯吡咯啶酮(Mw：1,300,000西格瑪奧德里奇 公司製造)10重量份、乙醇(一級；納卡萊泰思科(Nacalai Tesque)股份有限公司製造)36重量份、氯仿(一級；納卡萊泰思科股份有限公司製造)54重量份的黏度為360mPa．s的鞘溶液。
繼而，藉由注射泵而以0.2mL/hr將黏度為20mPa．s的液晶組成物A擠出至內徑為0.22mm的噴嘴中，以6.0mL/hr將鞘溶液擠出至內徑為0.8mm的噴嘴中，並且對噴嘴施加20kV的電壓，於接地的收集器中隨機地收集複合纖維。將針與收集器的距離設為23cm。將所獲得的複合纖維的偏光顯微鏡照片示於圖4中。
如根據圖4而明確般，複合纖維中的液晶組成物連續地分佈。另外，使複合纖維旋轉來進行觀察的結果，由於確認到透光量的變化，因此暗示複合纖維中的液晶在相對於纖維軸垂直的方向或平行的方向上進行配向。
另外，將複合纖維的掃描型電子顯微鏡照片示於圖5中。根據圖5，所獲得的複合纖維的平均外徑為3.64μm，外徑的標準偏差為0.42μm，外徑的CV值為12%。
(實施例2)
製作包含聚乙烯吡咯啶酮(Mw：1,300,000西格瑪奧德里奇公司製造)10重量份、乙醇(一級；納卡萊泰思科股份有限公司製造)36重量份、氯仿(一級；納卡萊泰思科股份有限公司製造)54重量份、乙酸銨(納卡萊泰思科股份有限公司製造)0.1重量份的黏度為360mPa．s的鞘溶液。
繼而，藉由注射泵而以0.4mL/hr將黏度為20mPa．s的液晶 組成物A擠出至內徑為0.22mm的噴嘴中，以2.0mL/hr將鞘溶液擠出至內徑為0.8mm的噴嘴中，並且對噴嘴施加15kV的電壓，於接地的收集器中隨機地收集複合纖維。將針與收集器的距離設為20cm。所獲得的複合纖維中的液晶組成物連續地分佈，藉由使複合纖維旋轉，而確認到大的透光量的差。另外，將複合纖維的掃描型電子顯微鏡照片示於圖6中。
根據圖6，所獲得的複合纖維的平均外徑為1.60μm，外徑的標準偏差為0.25μm，外徑的CV值為16%。
(比較例1)
製作包含聚乳酸(嘉吉道有限責任公司(Cargill Dow LLC)公司製造)7.3重量份、作為液晶材料的4-戊基-4'-氰基聯苯(5CB；默克(Merck)公司製造)10.1重量份、氯仿(西格瑪奧德里奇公司製造)69.5重量份、丙酮(西格瑪奧德里奇公司製造)23.2重量份的紡絲液。繼而，藉由注射泵而以0.6mL/hr將紡絲液擠出至內徑為0.41mm的噴嘴中，並且於噴嘴與塗佈有氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)的玻璃基板間施加20kV的電壓，於基板上收集複合纖維。所獲得的複合纖維中的液晶的驅動電壓高達80V左右。推測其原因在於：因包含聚合物成分與液晶材料混合的狀態，故液晶的配向混亂。
(比較例2)
製作包含聚乙烯吡咯啶酮(Mw：1,300,000，阿庫羅斯(Acros)公司製造)12.5重量份、乙醇(一級；納卡萊泰思科股份有限公 司製造)87.5重量份、氯化鈉(一級；納卡萊泰思科股份有限公司製造)0.5重量份的鞘溶液。繼而，製作向列混合物(RO-TN-403/015S；羅氏製藥(Hoffmann-La Roche)公司製造)50重量份與手性劑((S)-4-氰基-4-(2-甲基丁基)-聯苯；西頌化學(Synthon Chemicals)公司製造)50重量份的液晶組成物。繼而，藉由注射泵而以0.7mL/hr將所述液晶組成物擠出至內徑為0.25mm的噴嘴中，以1.8mL/hr將鞘溶液擠出至內徑為1.0mm的噴嘴中，並且對噴嘴施加10kV的電壓，於接地的收集器中隨機地收集複合纖維。將針與收集器的距離設為10cm。
複合纖維中的液晶組成物雖然連續地分佈，但偏光顯微鏡觀察中的透光量的變化小。另外，所獲得的複合纖維的平均外徑為5.2μm，暗示液晶配向混亂。
雖然詳細地且參照特定的實施形態對本發明進行了說明，但對於本領域從業人員而言明確的是，可不脫離本發明的精神與範圍地施加各種變更或修正。本申請案是基於2014年12月8日申請的日本專利申請案(日本專利特願2014-248413)者，其內容可作為參照而被編入至本申請案中。
[產業上之可利用性]
藉由本發明，於目前的液晶顯示元件的製造步驟中，可簡化形成配向膜的步驟，而可抑制製造成本。藉由本發明，可達成液晶顯示元件的可撓性化。

Claims (9)

  1. 一種液晶內包複合纖維，其是將液晶組成物作為芯成分的鞘芯型的複合纖維，其特徵在於：所述液晶組成物含有選自下述的式(1)~式(2)所表示的鹵素系液晶化合物的群組中的鹵素系液晶化合物， 式(1)中，R1為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、或碳數2~12的烯基；環A為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氫吡喃-2,5-二基；Z1為單鍵、伸乙基、羰氧基或二氟亞甲氧基；X1及X2分別獨立地為氫或氟；Y1為氟、氯、至少一個氫經鹵素取代的碳數1~12的烷基、至少一個氫經鹵素取代的碳數1~12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數2~12的烯氧基；a為1、2、3或4，再者，當a為2以上時，存在多個的環A、Z1分別可相同，亦可不同；式(2)中，R2及R3分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~12的烯基、至少一個氫經鹵素取代的碳數1~12的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數2~12的烯基；環B及環C分別獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、或2,5-二氟-1,4-伸苯基；其中，R2、R3、環B及環C的至少一者包含鹵素；Z2為單鍵、伸乙基或羰氧基；b為1、2或3，再者，當b為2以上時，存在多個的環B、Z2分別可相同，亦可不同。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶內包複合纖維，其中所述複合纖維的平均外徑為5μm以下。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶內包複合纖維，其中於所述芯成分中，含有所述鹵素系液晶化合物的所述液晶組成物連續地分佈。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶內包複合纖維，其中含有所述鹵素系液晶化合物的所述液晶組成物在相對於纖維軸平行的方向或垂直的方向上進行配向。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶內包複合纖維，其中所述複合纖維的外徑的變動係數(變異係數值)為20%以下。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶內包複合纖維，其中所述式(1)中，Z1為單鍵或二氟亞甲氧基。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶內包複合纖維，其中所述式(1)中，環A為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基或2,6-二氟-1,4-伸苯基。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶內包複合纖維，其中所述式(1)中，R1為碳數2~5的烷基、碳數2~5的烷氧基或碳數2~5的烯基；所述式(2)中，R2及R3分別獨立地為碳數2~5的烷基、碳數2~5的烷氧基、碳數2~5的烯基、至少一個氫經鹵素取代的碳數2~5的烷基或至少一個氫經鹵素取代的碳數2~5的烯基。
  9. 一種複合纖維集合體，其是使如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的液晶內包複合纖維進行單軸排列而形成。
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