JP2019056880A - 液晶セル、及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】輝点等の表示不良の発生が抑制された液晶セル等の提供。【解決手段】本発明の液晶セルは、互いに向かい合い、かつ少なくとも一方の対向面に光配向膜を有する一対の基板と、前記基板間に介在される液晶層とを備える液晶セルであって、前記液晶層を構成する液晶材料は、下記化学式(1−1)及び化学式(1−2)で示される何れかの構造を有する液晶化合物を含み、前記光配向膜は、シクロブタン環構造を有するポリイミド系ポリマーを含む高分子膜が光配向処理されたものからなる。〔化学式(1−1)及び化学式(1−2)〕化学式(1−1)及び化学式(1−2)において、A1は、フェニル基、フェニレン基、ナフチル基、ナフチレン基、シクロヘキシル基、又はシクロヘキシレン基を表し、A2は、フェニル基、フェニレン基、ナフチル基、又はナフチレン基を表し(ただし、A1及びA2で表される各官能基の水素原子は、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、メチル基又はエチル基で置換されていてもよい)、X1は、酸素原子又は直接結合を表し、nは、1〜6の何れかの整数を表す。【選択図】なし
Description
本発明は、液晶セル、及び液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、画像等の情報を表示する表示部として液晶パネルを備えている。液晶パネルは、主として、一対の基板間に液晶層が封止された液晶セルと、液晶セルの両面に貼り付けられる一対の偏光板とを備えている。そして、液晶層に印加する電界によって液晶層中の液晶化合物の配向が制御されることで、液晶層を透過する光の量が調整され、それに応じた画像等が表示される。
このような液晶セルの前記基板間には、液晶層の周りを取り囲むように枠状のシール材が介在されている。また、前記一対の基板は、液晶層と接触する側の面上に、それぞれ配向膜を備えている。配向膜としては、光分解型の光反応性官能基であるシクロブタン環を有するポリイミド系ポリマーを含む光配向膜が利用される(例えば、特許文献1参照)。
前記シール材としては、例えば、光ラジカル重合開始剤を使用した光重合により(メタ)アクリルモノマーを重合させたアクリル樹脂と、アミン系等の硬化剤とエポキシモノマーを熱重合させたエポキシ樹脂との混合樹脂が利用される。この種のシール材は、所謂、無溶剤タイプであるため、シール材中に未反応成分や重合度の低い化合物が残存し易い。そのため、液晶セルの外部に存在する水分が、残存した未反応成分(特に、両親媒性のエポキシモノマー)と一緒にシール材中を移動して、液晶層中に浸入することがあった。特に、狭額縁化のためにシール材の線幅を細くした場合(例えば、線幅を1.0mm以下に設定した場合)、前記未反応成分と共に液晶層中に浸入する水分量が多くなる。
このように、液晶層中に水分が浸入すると、液晶層中の液晶化合物が−CH2−O−基を有する場合、その浸入した水分により液晶化合物が加水分解されて、−CH2−OH基(メチロール基)を有する化合物が生成されると推測される。
一方、上記光配向膜では、シクロブタン環の光開裂に伴い、マレイミド基を有するイミド化合物が形成される。このイミド化合物は、比較的、低分子量のため、液晶層中に溶出し易い。図1に示されるように、液晶層中に溶出したイミド化合物(a−1)は、−CH2−OH基を有する前記化合物(a−2)との間で水素結合を形成し、液晶層中で安定した状態の化合物(a−3)となると推測される。その結果、液晶層中の液晶化合物の配向が乱れ、液晶パネル(液晶セル)の表示部に輝点や、焼き付き、シミ、ムラ等の表示不良が発生することがあり、問題となっていた。
また、液晶層の相転移温度が70〜80℃未満と低い場合、液晶セルの使用温度が高い(例えば、60℃)と、液晶層の粘度が低下してしまう。このように液晶層の粘度が低下すると、外部からの水分及びシール材中の未反応成分(特に、上記エポキシモノマー)が液晶層中に溶け込み易くなり、また、シクロブタン環が分解した後に形成される前記イミド化合物も液晶層中に溶出及び拡散し易くなる。そのため、更に、輝点や、焼き付き、シミ、ムラ等の表示不良が発生し易くなる。
本発明の目的は、輝点等の表示不良の発生が抑制された液晶セル等を提供することである。
本発明に係る液晶セルは、互いに向かい合い、かつ少なくとも一方の対向面に光配向膜を有する一対の基板と、前記基板間に介在される液晶層とを備える液晶セルであって、前記液晶層を構成する液晶材料は、下記化学式(1−1)及び化学式(1−2)で示される何れかの構造を有する液晶化合物を含み、前記光配向膜は、シクロブタン環構造を有するポリイミド系ポリマーを含む高分子膜が光配向処理されたものからなる。
(化学式(1−1)及び化学式(1−2)において、A1は、フェニル基、フェニレン基、ナフチル基、ナフチレン基、シクロヘキシル基、又はシクロヘキシレン基を表し、A2は、フェニル基、フェニレン基、ナフチル基、又はナフチレン基を表し(ただし、A1及びA2で表される各官能基の水素原子は、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、メチル基又はエチル基で置換されていてもよい)、X1は、酸素原子又は直接結合を表し、nは、1〜6の何れかの整数を表す。)
前記液晶セルにおいて、前記光配向膜に利用される前記ポリイミド系ポリマーが、下記化学式(2)で示されるポリマーからなってもよい。
(化学式(2)中、pは重合度を示し、1以上の整数であり、Xは、下記化学式(3−1)又は化学式(3−2)で表される構造を有し、Yは、化学式(4−1)〜化学式(4−12)で表される何れかの構造を有する。)
(化学式(4−2)中のhは、0〜3の何れかの整数を表し、化学式(4−4)中のiは、0〜3の何れかの整数を表し、化学式(4−11)中のjは、0〜3の何れかの整数を表す。)
前記液晶セルにおいて、前記式(2)中のXが、前記化学式(3−1)で表される構造を有し、かつYが、前記化学式(4−1)又は前記化学式(4−2)で表される何れかの構造を有するものであってもよい。
前記液晶セルにおいて、前記光配向膜は、更に、(メタ)アクリルアミド系ポリマーを含むものであってもよい。
前記液晶セルにおいて、前記(メタ)アクリルアミド系ポリマーは、下記化学式(5−1)及び化学式(5−2)で示される何れかのポリマーからなるものであってもよい。
(化学式(5−1)及び化学式(5−2)において、A及びBは、互いに独立し、H、−CnC2n+1(ただし、nは1〜3の何れかの整数を表す)、−(CH2)mNX2Y2(mは1〜6の何れかの整数を表し、X2及びY2は、互いに独立し、H又は−CzH2z+1を表す(zは1〜3の何れかの整数を表す))、又は−(CH2)mOHを表し、pは重合度を示し、1以上の整数である。)
前記液晶セルにおいて、前記(メタ)アクリルアミド系ポリマーは、下記化学式(6−1)〜化学式(6−3)で示される何れかのポリマーからなるものであってもよい。
(化学式(6−1)〜化学式(6−3)において、pは重合度を示し、1以上の整数である。)
前記液晶セルにおいて、前記(メタ)アクリルアミド系ポリマーの配合割合(質量%)が、前記ポリイミド系ポリマーと前記(メタ)アクリルアミド系ポリマーの合計100質量%に対して、0質量%を超え、かつ30質量%未満であってもよい。
前記液晶セルにおいて、前記液晶化合物は、下記化学式(7−1)〜化学式(7−3)で示される何れかの構造を有するものであってもよい。
(式(7−1)〜式(7−3)において、フェニル基又はシクロヘキシル基中の水素原子は、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、メチル基又はエチル基で置換されていてもよく、nは1〜6の何れかの整数を表す。)
前記液晶セルにおいて、前記液晶化合物は、下記化学式(8)で示される化合物からなるものであってもよい。
(化学式(8)中、nは0〜15の何れかの整数である。)
前記液晶セルにおいて、前記液晶層を構成する液晶材料のTniは80℃以上110℃以下であってもよい。
前記液晶セルにおいて、前記液晶材料に利用される液晶化合物は、下記化学式(9)で示される構造を含まないことが好ましい。
前記液晶セルにおいて、前記光配向膜は、前記液晶化合物を前記基板の基板面に対して、水平又は略水平に配向させる水平光配向膜からなってもよい。
前記液晶セルにおいて、前記液晶セルの表示モードは、TN、ECB、IPS又はFFSの何れかであってもよい。
前記液晶セルにおいて、前記液晶層の周りを取り囲む形で前記基板間に介在されるシール材を有し、前記シール材は、エポキシモノマーの重合体、及び(メタ)アクリルモノマーの重合体を含むものであってもよい。
また、本発明に係る液晶表示装置は、前記何れかに記載の液晶セルを備える。
本発明によれば、輝点等の表示不良の発生が抑制された液晶セル等を提供することができる。
(液晶表示装置)
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置10の構成を模式的に表した説明図である。液晶表示装置10は、主として、液晶パネル11と、液晶パネル11に光を供給するバックライト12とを備えている。液晶パネル11及びバックライト12は、所定の筐体13内に収容されている。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置10の構成を模式的に表した説明図である。液晶表示装置10は、主として、液晶パネル11と、液晶パネル11に光を供給するバックライト12とを備えている。液晶パネル11及びバックライト12は、所定の筐体13内に収容されている。
液晶パネル11は、主として、液晶セル14と、液晶セル14の両面にそれぞれ貼り付けられる一対の偏光板15,16を備えている。
(液晶セル)
図3は、液晶セル14の構成を模式的に表した説明図である。液晶セル14は、互いに向かい合い、かつ各々の対向面に光配向膜17a,18aを有する一対の基板17,18と、それらの基板17,18間に介在される液晶層19と、液晶層19の周りを囲む形で基板17,18間に介在されるシール材20とを備えている。一対の基板17,18のうち、一方の基板17は、アレイ基板17であり、他方の基板18は、対向基板18である。
図3は、液晶セル14の構成を模式的に表した説明図である。液晶セル14は、互いに向かい合い、かつ各々の対向面に光配向膜17a,18aを有する一対の基板17,18と、それらの基板17,18間に介在される液晶層19と、液晶層19の周りを囲む形で基板17,18間に介在されるシール材20とを備えている。一対の基板17,18のうち、一方の基板17は、アレイ基板17であり、他方の基板18は、対向基板18である。
(基板)
アレイ基板17は、透明な支持基板(例えば、ガラス基板)上に、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)等が形成されたものからなり、他方の対向基板18と対向する面(対向面)上に、光配向膜17aが形成されている。対向基板18は、透明な支持基板(例えば、ガラス基板)上に、カラーフィルタ(CF:Color Filter)等が形成されたものからなり、他方のアレイ基板17と対向する面(対向面)上に、光配向膜18aが形成されている。光配向膜17a,18aは、液晶層19に接触する形で、各基板17,18に設けられている。
アレイ基板17は、透明な支持基板(例えば、ガラス基板)上に、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)等が形成されたものからなり、他方の対向基板18と対向する面(対向面)上に、光配向膜17aが形成されている。対向基板18は、透明な支持基板(例えば、ガラス基板)上に、カラーフィルタ(CF:Color Filter)等が形成されたものからなり、他方のアレイ基板17と対向する面(対向面)上に、光配向膜18aが形成されている。光配向膜17a,18aは、液晶層19に接触する形で、各基板17,18に設けられている。
光配向膜17a,18aは、偏光紫外線等所定の光が照射(光配向処理)されると、液晶化合物の向きを所定方向に揃えるように、液晶化合物に作用する配向規制力を発現する高分子膜からなる。特に、本実施形態の光配向膜17a,18aは、液晶化合物(液晶分子)を各基板17,18の基板面に対して、水平又は略水平に配向させる水平光配向膜からなる。なお、光配向膜17a,18aの詳細は、後述する。
液晶セル14の表示モードは、水平光配向膜を利用可能であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜、選択される。液晶セル14の表示モードとしては、例えば、IPS(In-Plane Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、TN(Twisted Nematic)モード、ECB(electrically controlled birefringence)モード等が挙げられる。
なお、液晶セル14がIPSモード、FFSモード等の場合、アレイ基板17上には、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明導電膜からなる画素電極と共に、透明導電膜からなる対向電極が形成される。この場合、対向基板18には、電極は形成されない。これに対し、液晶セル14がTNモード、ECBモード等の場合、アレイ基板17上には画素電極が形成され、対向基板18上には、対向電極が形成される。
(光配向膜)
光配向膜は、シクロブタン環構造を有するポリイミド系ポリマーを含む高分子膜が光配向処理されたものからなる。光配向処理は、前記高分子膜に所定の光(例えば、偏光紫外線等)を照射して、液晶化合物の向きを所定方向に揃える配向規制力を前記高分子膜に、発現させる工程である。光配向処理において、前記高分子膜に、所定の光が照射されると、前記高分子膜中のシクロブタン環構造が分解して、前記配向規制力が発現するように前記ポリイミド系ポリマーの構造が変化する。前記ポリイミド系ポリマーは、例えば、下記化学式(2)で示されるポリマーからなる。
光配向膜は、シクロブタン環構造を有するポリイミド系ポリマーを含む高分子膜が光配向処理されたものからなる。光配向処理は、前記高分子膜に所定の光(例えば、偏光紫外線等)を照射して、液晶化合物の向きを所定方向に揃える配向規制力を前記高分子膜に、発現させる工程である。光配向処理において、前記高分子膜に、所定の光が照射されると、前記高分子膜中のシクロブタン環構造が分解して、前記配向規制力が発現するように前記ポリイミド系ポリマーの構造が変化する。前記ポリイミド系ポリマーは、例えば、下記化学式(2)で示されるポリマーからなる。
化学式(2)中、pは重合度を示し、1以上の整数であり、Xは、下記化学式(3−1)又は化学式(3−2)で表される構造を有し、Yは、化学式(4−1)〜化学式(4−12)で表される何れかの構造を有する。
化学式(4−2)中のhは、0〜3の何れかの整数を表し、化学式(4−4)中のiは、0〜3の何れかの整数を表し、化学式(4−11)中のjは、0〜3の何れかの整数を表す。
前記ポリイミド系ポリマーは、シクロブタン環構造を有するポリアミック酸を適宜、イミド化したものからなる。前記ポリイミド系ポリマーのイミド化率は、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はなく、例えば、45%以上に設定される。
なお、前記ポリイミド系ポリマーとしては、例えば、前記式(2)中のXが、前記化学式(3−1)で表される構造を有し、かつYが、前記化学式(4−1)又は前記化学式(4−2)で表される何れかの構造を有するものが好ましい。
光配向膜は、更に、(メタ)アクリルアミド系ポリマーを含むことが好ましい。(メタ)アクリルアミド系ポリマーは、光配向膜内において、光配向処理後に前記ポリイミド系ポリマーから生成する分解物(イミド化合物)に対して、水素引き抜き反応を起こす機能を備えている。図4に示されるように、(メタ)アクリルアミド系ポリマーは、図4に示されるように、光配向膜17a,18a中において、イミド化合物(a−1)のマレイミド基から水素原子を引き抜く、所謂水素引き抜き反応を起こし、ラジカルを有するイミド化合物(a−4)を生成する。そして、ラジカルを有するイミド化合物(a−4)同士は、互いに架橋するように結合して、重合体(a−5)を形成する。このようにイミド化合物(a−1)が、ある程度、分子量の大きな重合体(a−5)となることで、ポリイミド系ポリマーの光分解物であるイミド化合物(a−1)が、光配向膜17a,18a中から液晶層19へ溶出することが抑制される。
前記(メタ)アクリルアミド系ポリマーは、柔軟性が高く、光配向膜内において、立体的にポリイミド系モノマーのシクロブタン環付近に分布することが可能である。なお、低分子化合物の場合、それ自体が液晶層中に溶出する可能性が高くなるため、好ましくない。また、水素引き抜き反応を起こすことが可能な官能基としては、アミノ基(アミド基)が好ましい。
前記(メタ)アクリルアミド系ポリマーは、例えば、下記化学式(5−1)及び化学式(5−2)で示される何れかのポリマーからなる。
化学式(5−1)及び化学式(5−2)において、A及びBは、互いに独立し、H、−CnC2n+1(ただし、nは1〜3の何れかの整数を表す)、−(CH2)mNX2Y2(mは1〜6の何れかの整数を表し、X2及びY2は、互いに独立し、H又は−CzH2z+1を表す(zは1〜3の何れかの整数を表す))、又は−(CH2)mOHを表し、pは重合度を示し、1以上の整数である。
前記(メタ)アクリルアミド系ポリマーは、より具体的には、下記化学式(6−1)〜化学式(6−3)で示される何れかのポリマーからなることが好ましい。
化学式(6−1)〜化学式(6−3)において、pは重合度を示し、1以上の整数である。
光配向膜中において、前記(メタ)アクリルアミド系ポリマーの配合割合(質量%)は、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜設定されるが、例えば、前記ポリイミド系ポリマーと前記(メタ)アクリルアミド系ポリマーの合計100質量%に対して、0質量%を超え、かつ30質量%未満であることが好ましい。
図2に示されるように、本実施形態では、一対の基板17,18のうち、双方の表面(対向面)上に、光配向膜17a,18aが形成される構成となっている。なお、他の実施形態においては、一対の基板のうち、少なくとも一方の基板の対向面のみに、光配向膜が形成されてもよい。なお、光配向膜が形成されない方の基板の対向面には、本実施形態の光配向膜ではない他の配向膜が形成されてもよい。
光配向膜を形成する工程としては、先ず、前記ポリイミド系ポリマー等を含む未硬化状態の流動性を備えた配向剤が、各基板17,18の面(対向面)上に、塗工機を用いて塗布される。その塗布物(高分子膜)は、仮焼成(例えば、80℃で2分間の加熱処理)され、その後、所定の光が照射される光配向処理が行われる。光配向処理の際に、前記塗布物が、本焼成(例えば、200℃で20分間の加熱処理)されると、所定の方向に液晶化合物を配向させる配向規制力を備えた光配向膜となる。なお、仮焼成の後、続けて、本焼成を行い、その後、光配向処理を行ってもよい。また、本焼成を複数回(2回以上)に分けて行ってもよい。上記配向剤の塗布物が、仮焼成、又は本焼成された際、ポリアミック酸が適宜、イミド化される。
(シール材)
シール材は、基板17,18間に介在し、液晶層の周りを取り囲むように配置し、液晶層を封止する。また、シール材は、基板17,18同士を接着する機能も備えている。シール材は、液晶セルを平面視した際、液晶層の周りを囲むような枠状をなしている。
シール材は、基板17,18間に介在し、液晶層の周りを取り囲むように配置し、液晶層を封止する。また、シール材は、基板17,18同士を接着する機能も備えている。シール材は、液晶セルを平面視した際、液晶層の周りを囲むような枠状をなしている。
シール材は、硬化性樹脂を含有する硬化性樹脂組成物の硬化物からなる。硬化性樹脂としては、紫外線反応性官能基及び熱反応性官能基を有するものであれば特に限定されないが、上記硬化性樹脂組成物を液晶滴下工法用シール剤として用いる際に、速やかに硬化反応が進行し、接着性が良好である事から(メタ)アクリロイル基及び/又はエポキシ基を有するものが好適に用いられる。このような硬化性樹脂としては、例えば、(メタ)アクリレート、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。なお、本明細書において(メタ)アクリルとは、アクリル又はメタクリルのことをいう。
上記(メタ)アクリレートとしては特に限定されず、例えば、ウレタン結合を有するウレタン(メタ)アクリレート、グリシジル基を有する化合物と(メタ)アクリル酸とから誘導されるエポキシ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記ウレタン(メタ)アクリレートとしては特に限定されず、例えば、イソホロンジイソシアネート等のジイソシアネートと、アクリル酸、ヒドロキシエチルアクリレート等のイソシアネートと付加反応する反応性化合物との誘導体等が挙げられる。これらの誘導体はカプロラクトンやポリオール等で鎖延長させてもよい。市販品としては、例えば、U−122P、U−340P、U−4HA、U−1084A(以上、新中村化学工業社製);KRM7595、KRM7610、KRM7619(以上、ダイセルUCB社製)等が挙げられる。
上記エポキシ(メタ)アクリレートとしては特に限定されず、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂やプロピレングリコールジグリシジルエーテル等のエポキシ樹脂と、(メタ)アクリル酸とから誘導されたエポキシ(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、市販品としては、例えば、EA−1020、EA−6320、EA−5520(以上、新中村化学工業社製);エポキシエステル70PA、エポキシエステル3002A(以上、共栄社化学社製)等が挙げられる。
その他の(メタ)アクリレートとしては、例えば、メチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、(ポリ)エチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリストールトリアクリレート、グリセリンジメタクリレート等が挙げられる。
上記エポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、2,2’−ジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、プロピレンオキシド付加ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、グリシジルアミン類等が挙げられる。
上記エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、フェニルノボラック型エポキシ樹脂としては、NC−3000S(日本化薬社製)、トリスフェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、EPPN−501H、EPPN−501H(以上、日本化薬社製)、ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂としては、NC−7000L(日本化薬社製)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、エピクロン840S、エピクロン850CRP(以上、大日本インキ化学工業社製)、ビスフェノールF型エポキシ樹脂としては、エピコート807(ジャパンエポキシレジン社製)、エピクロン830(大日本インキ化学工業社製)、2,2’−ジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、RE310NM(日本化薬社製)、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、エピクロン7015(大日本インキ化学工業社製)、プロピレンオキシド付加ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、エポキシエステル3002A(共栄社化学社製)、ビフェニル型エポキシ樹脂としては、エピコートYX−4000H、YL−6121H(以上、ジャパンエポキシレジン社製)、ナフタレン型エポキシ樹脂としては、エピクロンHP−4032(大日本インキ化学工業社製)、レゾルシノール型エポキシ樹脂としては、デナコールEX−201(ナガセケムテックス社製)、グリシジルアミン類としては、エピクロン430(大日本インキ化学工業社製)、エピコート630(ジャパンエポキシレジン社製)等が挙げられる。
また、上記硬化性樹脂組成物が、硬化性樹脂として、1分子内に(メタ)アクリル基とエポキシ基とをそれぞれ少なくとも1つ以上有するエポキシ/(メタ)アクリル樹脂も好適に用いることができる。上記エポキシ/(メタ)アクリル樹脂としては、例えば、上記エポキシ樹脂のエポキシ基の一部分を常法に従って、塩基性触媒の存在下(メタ)アクリル酸と反応させることにより得られる化合物、2官能以上のイソシアネート1モルに水酸基を有する(メタ)アクリルモノマーを1/2モル、続いてグリシドールを1/2モル反応させて得られる化合物、イソシアネート基を有する(メタ)アクリレートにグリシドールを反応させて得られる化合物等が挙げられる。上記エポキシ/(メタ)アクリル樹脂の市販品としては、例えば、UVAC1561(ダイセルUCB社製)等が挙げられる。
また、上記硬化性樹脂組成物は、光重合開始剤を含有する。上記光重合開始剤としては、紫外線照射により上記硬化性樹脂を重合させるものであれば特に限定されない。光重合開始剤としては、例えば、下記化学式(15−1)及び化学式(15−2)で表される化合物が挙げられる。
式(15−2)中、R1は水素又は炭素数4以下の脂肪族炭化水素残基を表し、X1は炭素数13以下の2官能イソシアネート誘導体の残基を表し、Y1は炭素数4以下の脂肪族炭化水素残基又は残基を構成する炭素と酸素の原子数比が3以下の残基を表す。X1が炭素数13を超える2官能イソシアネート誘導体の残基であると、液晶に溶解しやすくなることがあり、Y1が炭素数4を超える脂肪族炭化水素基又は炭素と酸素の原子数比が3を超える残基であると、液晶に溶解しやすくなることがある。
また、上市されている光重合開始剤としては、例えば、「イルガキュア651」、「イルガキュア189」、「イルガキュア−OXE01」(何れもビーエーエスエフジャパン株式会社製)等が挙げられる。
また、上記硬化性樹脂組成物は、熱硬化剤を含有する。上記熱硬化剤は、加熱により上記硬化性樹脂中の熱反応官能基を反応させ、架橋させるためのものであり、硬化後の硬化性樹脂組成物の接着性、耐湿性を向上させる役割を有する。上記熱硬化剤としては特に限定されないが、本発明の硬化性樹脂組成物を滴下工法用シール剤として用いた際に、100〜120℃の硬化温度にて硬化させるため、低温反応性に優れるアミン及び/又はチオール基を含有することが好ましい。このような熱硬化剤としては特に限定されないが、例えば1,3−ビス[ヒドラジノカルボノエチル−5−イソプロピルヒダントイン]、アジピン酸ジヒドラジド等のヒドラジド化合物;ジシアンジアミド、グアニジン誘導体、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、N−[2−(2−メチル−1−イミダゾリル)エチル]尿素、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、N,N’−ビス(2−メチル−1−イミダゾリルエチル)尿素、N,N’−(2−メチル−1−イミダゾリルエチル)−アジポアミド、2−フェニル−4−メチルー5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2−イミダゾリン−2−チオール、2−2’−チオジエタンチオール、各種アミンとエポキシ樹脂との付加生成物等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種類以上が用いられていても良い。
シール材の線幅は、特に制限されないが、例えば、シール材の一部に、線幅が1.0mm以下の部分が含まれてもよい。
(液晶層)
液晶層19は、液晶化合物(液晶分子)を含む組成物である液晶材料から構成される。液晶材料は、下記化学式(1−1)及び化学式(1−2)で示される何れかの構造を有する極性を有する液晶化合物(極性液晶化合物)を含む。
液晶層19は、液晶化合物(液晶分子)を含む組成物である液晶材料から構成される。液晶材料は、下記化学式(1−1)及び化学式(1−2)で示される何れかの構造を有する極性を有する液晶化合物(極性液晶化合物)を含む。
化学式(1−1)及び化学式(1−2)において、A1は、フェニル基、フェニレン基、ナフチル基、ナフチレン基、シクロヘキシル基、又はシクロヘキシレン基を表し、A2は、フェニル基、フェニレン基、ナフチル基、又はナフチレン基を表し(ただし、A1及びA2で表される各官能基の水素原子は、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、メチル基又はエチル基で置換されていてもよい)、X1は、酸素原子又は直接結合を表し、nは、1〜6の何れかの整数を表す。
前記液晶化合物は、下記化学式(7−1)〜化学式(7−3)で示される何れかの構造を有することが好ましい。
化学式(7−1)〜化学式(7−3)において、フェニル基又はシクロヘキシル基中の水素原子は、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、メチル基又はエチル基で置換されていてもよく、nは1〜6の何れかの整数を表す。
前記液晶化合物の具体例としては、例えば、下記化学式(18−1)〜化学式(18−12)、及び下記化学式(19−1)〜化学式(19−13)で示される化合物が挙げられる。
化学式(18−1)〜化学式(18−12)において、nは0〜15の何れかの整数である。
化学式(19−1)〜化学式(19−13)において、nは0〜15の何れかの整数である。
上記化学式(18−1)〜化学式(18−12)及び化学式(19−1)〜化学式(19−13)で示される液晶化合物のうち、好ましい液晶化合物としては、例えば、化学式(18−9)で示される液晶化合物が挙げられる。
液晶材料中において、前記液晶化合物(極性液晶化合物)中の配合割合は、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はないが、例えば、3〜20質量%が好ましい。
液晶材料を構成する液晶材料のネマティック−等方相転移温度(Tni)は、90℃以上110℃以下であることが好ましい。液晶材料のTniは、例えば、示差走査熱量計(DSC)を利用して、液晶材料の熱的挙動を解析することで求められる。
また、上記極性液晶化合物以外に、液晶材料に使用される液晶化合物としては、例えば、下記化学式(20−1)〜化学式(20−4)で示されるものが挙げられる。
化学式(20−1)〜化学式(20−4)において、m、nは、同一の又は異なる整数であり、好ましくは1〜6の何れかである。
上記化学式(20−1)で示される具体的な液晶化合物としては、例えば、下記化学式(21)で示される化合物が挙げられる。
液晶材料に使用される液晶化合物は、下記化学式(9)で示される構造(エーテル構造)を含まないことが好ましい。下記化学式(9)で示される構造を含まない液晶化合物は、液晶層内に浸入した水により、分解(加水分解)されることが防止される。
以下、実施例に基づいて本発明を更に説明する。なお、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
〔実施例1〕
ガラス基板上にTFT、画素電極等が形成されたFFSモード用のアレイ基板と、ガラス基板上に、CF等が形成されたFFSモード用の対向基板(電極なし)とを用意した。アレイ基板及び対向基板の各基板面上に、上記化学式(2)で示される、シクロブタン環を有するポリイミド系ポリマー(イミド化率:50%)を含有する配向剤を、スピンコート法で塗布した。その塗布物を80℃で2分間加熱する仮焼成処理を行い、続いて、200℃で20分間加熱する1回目の本焼成処理を行った。その後、前記塗布物に対し、所定方向から、直線偏光(波長240nm〜270nmの深紫外光を含む)を500mJ/cm2の条件で照射して前記塗布物に光配向処理を施した。その後、前記塗布物を、200℃で20分間加熱する2回目の本焼成処理を行った。このようにして、アレイ基板及び対向基板の各基板面上に、それぞれ光配向膜(水平光配向膜)を形成した。
ガラス基板上にTFT、画素電極等が形成されたFFSモード用のアレイ基板と、ガラス基板上に、CF等が形成されたFFSモード用の対向基板(電極なし)とを用意した。アレイ基板及び対向基板の各基板面上に、上記化学式(2)で示される、シクロブタン環を有するポリイミド系ポリマー(イミド化率:50%)を含有する配向剤を、スピンコート法で塗布した。その塗布物を80℃で2分間加熱する仮焼成処理を行い、続いて、200℃で20分間加熱する1回目の本焼成処理を行った。その後、前記塗布物に対し、所定方向から、直線偏光(波長240nm〜270nmの深紫外光を含む)を500mJ/cm2の条件で照射して前記塗布物に光配向処理を施した。その後、前記塗布物を、200℃で20分間加熱する2回目の本焼成処理を行った。このようにして、アレイ基板及び対向基板の各基板面上に、それぞれ光配向膜(水平光配向膜)を形成した。
なお、上記化学式(2)中のPは、任意の自然数である。また、上記化学式(2)中のXは、下記化学式(3−1)で示されるシクロブタン環を有する構造からなり、上記化学式(2)中のYは、下記化学式(4−1)で示される構造を有する。
続いて、アレイ基板の光配向膜上に、未硬化状態のODF(One Drop Fill)用の用のシール材(商品名「フォトレック」、積水化学工業株式会社製)を、ディスペンサを利用して枠状に描画した。未硬化状態の前記シール材は、紫外線硬化性及び熱硬化性を備えており、光重合(ラジカル重合)に利用される光重合開始剤及び(メタ)アクリルモノマーと、熱重合に利用される下記化学式(25)で示されるエポキシモノマー及びアミン硬化剤とを含む混合組成物からなる。
次いで、対向基板の光配向膜上の所定箇所に、ネマティック−等方相転移温度(Tni)が90℃である液晶材料を滴下した。液晶材料中には、化学式(26)で示される構造を有する極性液晶化合物(具体的には、化学式(27)で示される化合物)が、3質量%の割合で含まれている。化学式(27)中のnは、1〜6の何れかの整数である。なお、液晶材料中には、化学式(27)で示される化合物以外に、例えば、上記化学式(21)で示される化合物が含まれている。
続いて、真空下で、アレイ基板と対向基板とを貼り合わせて積層体とし、その積層体のシール材に紫外光(300nm〜400nmの紫外光を含む)を照射して、シール材を光硬化させた。そして更に積層体を130℃で40分間加熱することで、シール材を熱硬化させて液晶材料を封止すると共に、液晶材料を等方相にする再配向処理を行った。その後、積層体を室温まで冷却して、実施例1のFFSモードの液晶セルを得た。なお、シール材の最も細い箇所の幅は、1.0mm以下であった。
〔実施例2,3及び比較例1〕
化学式(27)で示される化合物の含有割合を、表1に示される値に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2,3及び比較例1の各液晶材料を作製した。また、実施例1の液晶材料に代えて、実施例2,3及び比較例1の各液晶材料を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2,3及び比較例1のFFSモードの液晶セルを作製した。
化学式(27)で示される化合物の含有割合を、表1に示される値に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2,3及び比較例1の各液晶材料を作製した。また、実施例1の液晶材料に代えて、実施例2,3及び比較例1の各液晶材料を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2,3及び比較例1のFFSモードの液晶セルを作製した。
〔比較例2〕
化学式(27)で示される化合物に代えて、下記化学式(28)で示される構造を有する化合物(具体的には、下記化学式(29)で示される化合物)を、10質量%の割合で含む比較例2の液晶材料を作製した。また、実施例1の液晶材料に代えて、比較例2の液晶材料を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例2のFFSモードの液晶セルを作製した。
化学式(27)で示される化合物に代えて、下記化学式(28)で示される構造を有する化合物(具体的には、下記化学式(29)で示される化合物)を、10質量%の割合で含む比較例2の液晶材料を作製した。また、実施例1の液晶材料に代えて、比較例2の液晶材料を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例2のFFSモードの液晶セルを作製した。
(電界応答)
実施例1等の液晶セルについて、電極間に7Vの電圧を印加して、液晶材料が応答するか否かを目視で確認した。結果は、表1に示した。
実施例1等の液晶セルについて、電極間に7Vの電圧を印加して、液晶材料が応答するか否かを目視で確認した。結果は、表1に示した。
(高温高湿試験)
実施例1等の液晶セルについて、以下に示される高温高湿試験を行った。温度60℃、湿度95%RHの恒温恒湿槽内において、液晶セルを、点灯させたバックライト上に設置した状態で1000時間放置し、放置前後(試験開始時、及び試験開始後1000時間)における液晶セルの電圧保持率(VHR:Voltage Holding Ratio)を測定した。なお、電圧保持率は、6254型VHRシステム(株式会社東陽テクニカ製)を使用し、1V、70℃の条件で測定した。結果は、表1に示した。
実施例1等の液晶セルについて、以下に示される高温高湿試験を行った。温度60℃、湿度95%RHの恒温恒湿槽内において、液晶セルを、点灯させたバックライト上に設置した状態で1000時間放置し、放置前後(試験開始時、及び試験開始後1000時間)における液晶セルの電圧保持率(VHR:Voltage Holding Ratio)を測定した。なお、電圧保持率は、6254型VHRシステム(株式会社東陽テクニカ製)を使用し、1V、70℃の条件で測定した。結果は、表1に示した。
(輝点発生の確認)
実施例1等の液晶セルを、一対のクロスニコル偏光板の間で挟み込み、液晶セルの表示部に微小な輝点が発生しているか否かを、目視で確認した。結果は、表1に示した。
実施例1等の液晶セルを、一対のクロスニコル偏光板の間で挟み込み、液晶セルの表示部に微小な輝点が発生しているか否かを、目視で確認した。結果は、表1に示した。
実施例1〜3の液晶セルは、化学式(27)で示される極性液晶化合物が液晶材料中に3〜10質量%の割合で配合されることにより、電界応答を示し、また、1000時間後のVHRの低下が小さく、微小輝点の発生もなかった。なお、1000時間後のVHRの低下は、外部の水分が液晶層内に浸入したことによる影響と推測される。
これに対し、比較例1の液晶セルは、液晶材料中に化学式(27)で示される極性液晶化合物が配合されていないため、電界応答を示さなかった。
比較例2の液晶セルは、液晶材料中に化学式(29)で示される液晶化合物が10質量%の割合で配合されたものであり、電界応答を示したものの、1000時間後のVHRの低下が大きく、また、微小輝点の発生も確認された。これらの原因は、以下のように推測される。シール材の最も細い箇所の幅は1.0mm以下であるため、液晶セルの外部の水分が、シール材中を移動して液晶層内に浸入し、その水分の影響で、化学式(29)で示される液晶層内の液晶化合物が、水酸基(メチロール基)を含む化合物に分解される。なお、上記のような水分による分解には、液晶層に接する光配向膜中に存在するポリアミック酸等の影響も考えられる。その一方で、光配向処理後に生成した光配向膜の分解物(イミド成分等)は、液晶層中に溶出しており、その溶出した分解物が、水酸基(メチロール基)を含む前記化合物(液晶化合物の分解物)との間で水素結合を形成する。その結果、光配向膜の分解物は、液晶層中で安定した状態で存在し、液晶セルの表示部に発生する微小な輝点の原因となっていると推測される。
〔実施例4〕
ガラス基板上にTFT、画素電極等が形成されたIPSモード用のアレイ基板と、ガラス基板上に、CF等が形成されたIPSモード用の対向基板(電極なし)とを用意した。アレイ基板及び対向基板の各基板面上に、実施例1と同様の配向剤を、スピンコート法で塗布した。その塗布物を80℃で2分間加熱する仮焼成処理を行い、続いて、前記塗布物に対して、所定方向から直線偏光(波長240nm〜270nmの深紫外光を含む)を500mJ/cm2の条件で照射して前記塗布物に光配向処理を施した。その後、光配向処理後の前記塗布物を、220℃で40分間加熱する本焼成処理を行った。このようにして、アレイ基板及び対向基板の各基板面上に、再配向処理が施された(ポリマーのコンフォメーションが調整された)光配向膜(水平光配向膜)を形成した。
ガラス基板上にTFT、画素電極等が形成されたIPSモード用のアレイ基板と、ガラス基板上に、CF等が形成されたIPSモード用の対向基板(電極なし)とを用意した。アレイ基板及び対向基板の各基板面上に、実施例1と同様の配向剤を、スピンコート法で塗布した。その塗布物を80℃で2分間加熱する仮焼成処理を行い、続いて、前記塗布物に対して、所定方向から直線偏光(波長240nm〜270nmの深紫外光を含む)を500mJ/cm2の条件で照射して前記塗布物に光配向処理を施した。その後、光配向処理後の前記塗布物を、220℃で40分間加熱する本焼成処理を行った。このようにして、アレイ基板及び対向基板の各基板面上に、再配向処理が施された(ポリマーのコンフォメーションが調整された)光配向膜(水平光配向膜)を形成した。
続いて、アレイ基板の光配向膜上に、実施例1と同様、未硬化状態のODF用のシール材を、ディスペンサを利用して枠状に描画した。
次いで、対向基板の光配向膜上の所定箇所に、ネマティック−等方相転移温度(Tni)が100℃である液晶材料を滴下した。液晶材料中には、化学式(30)で示される構造を有する極性液晶化合物(具体的には、化学式(31)で示される化合物)が、3質量%の割合で含まれている。なお、液晶材料中には、化学式(31)で示される化合物以外に、実施例1と同様、上記化学式(21)で示される化合物が含まれている。
続いて、真空下で、アレイ基板と対向基板とを貼り合わせて積層体とし、その積層体のシール材に紫外光(300nm〜400nmの紫外光を含む)を照射して、シール材を光硬化させた。そして更に積層体を130℃で40分間加熱することで、シール材を熱硬化させて液晶材料を封止すると共に、液晶材料を等方相にする再配向処理を行った。その後、積層体を室温まで冷却して、実施例4のIPSモードの液晶セルを得た。なお、シール材の最も細い箇所の幅は、1.0mm以下であった。
〔実施例5,6及び比較例3〕
化学式(31)で示される化合物の含有割合を、表2に示される値に変更したこと以外は、実施例4と同様にして、実施例5,6及び比較例3の各液晶材料を作製した。また、実施例4の液晶材料に代えて、実施例5,6及び比較例3の各液晶材料を使用したこと以外は、実施例4と同様にして、実施例5,6及び比較例3のIPSモードの液晶セルを作製した。
化学式(31)で示される化合物の含有割合を、表2に示される値に変更したこと以外は、実施例4と同様にして、実施例5,6及び比較例3の各液晶材料を作製した。また、実施例4の液晶材料に代えて、実施例5,6及び比較例3の各液晶材料を使用したこと以外は、実施例4と同様にして、実施例5,6及び比較例3のIPSモードの液晶セルを作製した。
〔比較例4〕
化学式(31)で示される化合物に代えて、上記化学式(28)で示される構造を有する化合物(具体的には、上記化学式(29)で示される化合物)を、10質量%の割合で含む比較例4の液晶材料(Tni=100℃)を作製した。また、実施例4の液晶材料に代えて、比較例4の液晶材料を使用したこと以外は、実施例4と同様にして、比較例4のIPSモードの液晶セルを作製した。
化学式(31)で示される化合物に代えて、上記化学式(28)で示される構造を有する化合物(具体的には、上記化学式(29)で示される化合物)を、10質量%の割合で含む比較例4の液晶材料(Tni=100℃)を作製した。また、実施例4の液晶材料に代えて、比較例4の液晶材料を使用したこと以外は、実施例4と同様にして、比較例4のIPSモードの液晶セルを作製した。
(電界応答、高温高湿試験、輝点発生の確認)
実施例4等の液晶セルについて、上記実施例1等と同様、電界応答、高温高湿試験、輝点発生の確認を行った。結果は、表2に示した。
実施例4等の液晶セルについて、上記実施例1等と同様、電界応答、高温高湿試験、輝点発生の確認を行った。結果は、表2に示した。
実施例4〜6の液晶セルは、化学式(31)で示される極性を有する液晶化合物が液晶材料中に3〜10質量%の割合で配合されることにより、電界応答を示し、また、1000時間後のVHRの低下が小さく、微小輝点の発生もなかった。なお、1000時間後のVHRの低下は、外部の水分が液晶層内に浸入したことによる影響と推測される。
これに対し、比較例3の液晶セルは、液晶材料中に化学式(31)で示される液晶化合物が配合されていないため、電界応答を示さなかった。
比較例4の液晶セルは、液晶材料中に化学式(29)で示される液晶化合物が10質量%の割合で配合されたものであり、電界応答を示したものの、1000時間後のVHRの低下が大きく、また、微小輝点の発生も確認された。これらの原因は、上記比較例2の場合と同様と推測される。
なお、実施例4等は、上述した実施例1等と異なり、液晶セルの製造過程において、光配向処理を、本焼成処理の前に行った場合である。このような場合でも、上述した実施例1等(つまり、本焼成処理後に光配向処理を行った場合)と同様の傾向の試験結果が得られた。
〔実施例7〕
実施例1と同様の上記化学式(2)で示される、シクロブタン環を有するポリイミド系ポリマー(イミド化率:50%)を含む溶液中に、下記化学式(6−1)で示されるアクリルアミド系ポリマー((メタ)アクリルアミド系ポリマーの一例)を、前記ポリイミド系ポリマーとアクリルアミド系ポリマーの合計100質量%に対して5質量%の割合で添加し、その溶液を室温条件下、暗所で一晩放置して、完全に前記アクリルアミド系ポリマーを溶解させたものを、実施例7の配向剤とした。
実施例1と同様の上記化学式(2)で示される、シクロブタン環を有するポリイミド系ポリマー(イミド化率:50%)を含む溶液中に、下記化学式(6−1)で示されるアクリルアミド系ポリマー((メタ)アクリルアミド系ポリマーの一例)を、前記ポリイミド系ポリマーとアクリルアミド系ポリマーの合計100質量%に対して5質量%の割合で添加し、その溶液を室温条件下、暗所で一晩放置して、完全に前記アクリルアミド系ポリマーを溶解させたものを、実施例7の配向剤とした。
上記実施例1と同様のFFSモード用のアレイ基板及び対向基板を用意した。アレイ基板及び対向基板の各基板面上に、実施例7の配向剤を、スピンコート法で塗布した。その塗布物を80℃で2分間加熱する仮焼成処理を行い、続いて、前記塗布物に対して、所定方向から直線偏光(波長240nm〜270nmの深紫外光を含む)を500mJ/cm2の条件で照射して前記塗布物に光配向処理を施した。その後、光配向処理後の前記塗布物を、220℃で40分間加熱する本焼成処理を行った。このようにして、アレイ基板及び対向基板の各基板面上に、光配向膜(水平光配向膜)を形成した。
続いて、アレイ基板の光配向膜上に、実施例1と同様の未硬化状態のODF用のシール材を、ディスペンサを利用して枠状に描画した。次いで、対向基板の光配向膜上の所定箇所に、ネマティック−等方相転移温度(Tni)が100℃である液晶材料を滴下した。液晶材料中には、上記化学式(26)で示される構造を有する極性液晶化合物(具体的には、化学式(27)で示される化合物)が、3質量%の割合で含まれている。なお、液晶材料中には、化学式(27)で示される化合物以外に、実施例1と同様、化学式(21)で示される化合物が含まれている。
続いて、真空下で、アレイ基板と対向基板とを貼り合わせて積層体とし、その積層体のシール材に紫外光(300nm〜400nmの紫外光を含む)を照射して、シール材を光硬化させた。そして更に積層体を130℃で40分間加熱することで、シール材を熱硬化させて液晶材料を封止すると共に、液晶材料を等方相にする再配向処理を行った。その後、積層体を室温まで冷却して、実施例7のFFSモードの液晶セルを得た。なお、シール材の最も細い箇所の幅は、1.0mm以下であった。
〔実施例8〜10及び比較例5〕
化学式(6−1)で示されるアクリルアミド系ポリマーの配合割合を、表3に示される値に変更したこと以外は、実施例7と同様にして、実施例8〜10及び比較例5の配向剤を作製した。また、実施例7の配向剤に代えて、実施例8〜10及び比較例の各配向剤を使用したこと以外は、実施例7と同様にして、実施例8〜10及び比較例のFFSモードの液晶セルを作製した。
化学式(6−1)で示されるアクリルアミド系ポリマーの配合割合を、表3に示される値に変更したこと以外は、実施例7と同様にして、実施例8〜10及び比較例5の配向剤を作製した。また、実施例7の配向剤に代えて、実施例8〜10及び比較例の各配向剤を使用したこと以外は、実施例7と同様にして、実施例8〜10及び比較例のFFSモードの液晶セルを作製した。
〔実施例11〜13及び比較例6〕
化学式(6−1)で示されるアクリルアミド系ポリマーに代えて、下記化学式(6−2)で示されるアクリルアミド系ポリマーを、表3に示される配合割合で使用したこと以外は、実施例7と同様にして、実施例11〜13及び比較例6の配向剤を作製した。また、実施例7の配向剤に代えて、実施例11〜13及び比較例6の各配向剤を使用したこと以外は、実施例7と同様にして、実施例11〜13及び比較例6のFFSモードの液晶セルを作製した。
化学式(6−1)で示されるアクリルアミド系ポリマーに代えて、下記化学式(6−2)で示されるアクリルアミド系ポリマーを、表3に示される配合割合で使用したこと以外は、実施例7と同様にして、実施例11〜13及び比較例6の配向剤を作製した。また、実施例7の配向剤に代えて、実施例11〜13及び比較例6の各配向剤を使用したこと以外は、実施例7と同様にして、実施例11〜13及び比較例6のFFSモードの液晶セルを作製した。
(電界応答、高温高湿試験、輝点発生の確認)
実施例8等の液晶セルについて、上記実施例1等と同様、電界応答、高温高湿試験、輝点発生の確認を行った。結果は、表3に示した。
実施例8等の液晶セルについて、上記実施例1等と同様、電界応答、高温高湿試験、輝点発生の確認を行った。結果は、表3に示した。
実施例7〜9の液晶セルは、化学式(6−1)で示されるアクリルアミド系ポリマーが導入された光配向膜を備えている。また、実施例11〜13の液晶セルは、化学式(6−2)で示されるアクリルアミド系ポリマーが導入された光配向膜を備えている。このように、光配向膜中にアクリルアミド系ポリマーが導入されていると、実施例10のように、アクリルアミド系ポリマーが導入されていない場合と比べて、1000時間後のVHRの低下が更に小さく、また、微小輝点の発生も無かった。このような結果が得られた原因は、以下のように推測される。光配向膜の形成時に行われた光配向処理において、ポリイミド系ポリマー中のシクロブタン環が分解されて形成された低分子分解物(イミド成分等)が、光配向膜中のポリイミド系ポリマーから水素原子を引き抜くと推測される。すると、前記低分子分解物にラジカルが生成し、そのラジカルを伴った低分子分解物同士が互いに架橋するように結合することで、分子量が増加した前記低分子分解物の重合体が得られると推測される。このように、低分子分解物が、互いに結合(重合)して、ある程度、分子量の大きな重合体となることで、光配向膜から液晶層中に溶出することが抑制されたものと推測される。そして、上記のように、1000時間後のVHRの低下が抑えられ、また、微小輝点の発生も抑制されたと推測される。
なお、比較例5及び比較例6の液晶セルのように、化学式(6−1)又は化学式(6−2)で示されるアクリルアミド系ポリマーを、ポリイミド系ポリマーとアクリルアミド系ポリマーの合計100質量%に対して30質量%の割合で導入した場合、最終的に得られた光配向膜が白濁してしまい、電界応答を確認することができなかった。
〔実施例14〜17及び比較例7,8〕
上記化学式(27)で示される極性液晶化合物の配合割合を5質量%に変更しつつ、Tni(℃)が表4に示される値となるように調整したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例14〜17及び比較例7,8の液晶材料を作製した。また、実施例1の液晶材料に代えて、実施例14〜17及び比較例7,8の各液晶材料を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例14〜17及び比較例7,8のFFSモードの液晶セルを作製した。
上記化学式(27)で示される極性液晶化合物の配合割合を5質量%に変更しつつ、Tni(℃)が表4に示される値となるように調整したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例14〜17及び比較例7,8の液晶材料を作製した。また、実施例1の液晶材料に代えて、実施例14〜17及び比較例7,8の各液晶材料を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例14〜17及び比較例7,8のFFSモードの液晶セルを作製した。
(電界応答、高温高湿試験、輝点発生の確認)
実施例14等の液晶セルについて、上記実施例1等と同様、電界応答、高温高湿試験、輝点発生の確認を行った。結果は、表4に示した。
実施例14等の液晶セルについて、上記実施例1等と同様、電界応答、高温高湿試験、輝点発生の確認を行った。結果は、表4に示した。
実施例14〜17及び比較例7,8の液晶セルは、何れも液晶材料中に、上記化学式(9)で示される構造(エーテル構造)を含む液晶化合物が存在しないため、1000時間後でも微小輝点の発生は見られなかった。しかしながら、液晶材料のTniが低くなる程、1000時間後のVHRが低くなる結果となった。これは、液晶材料のTniが低い場合ほど、液晶層内に浸入した僅かな量の水分が、高温環境下(60℃環境下)で、液晶層内でより拡散し易くなり、僅かなレベル差ではあるものの、液晶層内におけるイオン量が、Tniが低い場合ほど多くなったためと推測される。
〔実施例18〕
配向剤として、上記化学式(2)で示される、シクロブタン環を有するポリイミド系ポリマー(イミド化率:70%)を含有する配向剤を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例18の配向剤を作製した。
配向剤として、上記化学式(2)で示される、シクロブタン環を有するポリイミド系ポリマー(イミド化率:70%)を含有する配向剤を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例18の配向剤を作製した。
なお、上記化学式(2)中のPは、任意の自然数である。また、上記化学式(2)中のXは、下記化学式(3−2)で示されるシクロブタン環を有する構造からなり、上記化学式(2)中のYは、下記化学式(4−2)で示される構造を有する。化学式(4−2)中のhは、0〜3の何れかの整数を表す。
上記化学式(27)で示される極性化合物の配合割合を10質量%に変更しつつ、Tniが100℃となるように調整したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例18の液晶材料を作製した。そして、実施例18の配向剤及び液晶材料を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例18のFFSモードの液晶セルを作製した。
〔実施例19〕
上記化学式(27)で示される化合物に代えて、下記化学式(36)で示される極性液晶化合物を10質量%の配合割合で使用し、かつTniが100℃となるように調整したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例19の液晶材料を作製した。そして、実施例18の配向剤、及び実施例19の液晶材料を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例19のFFSモードの液晶セルを作製した。なお、化学式(36)中、nは1〜6の何れかの整数である。
上記化学式(27)で示される化合物に代えて、下記化学式(36)で示される極性液晶化合物を10質量%の配合割合で使用し、かつTniが100℃となるように調整したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例19の液晶材料を作製した。そして、実施例18の配向剤、及び実施例19の液晶材料を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例19のFFSモードの液晶セルを作製した。なお、化学式(36)中、nは1〜6の何れかの整数である。
〔比較例9〜12〕
上記化学式(27)で示される化合物に代えて、それぞれ下記化学式(37)〜化学式(40)で示される化合物を10質量%の配合割合で使用し、かつそれぞれTniが100℃となるように調整したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例9〜12の液晶材料を作製した。そして、実施例18の配向剤と共に、比較例9〜12の各液晶材料を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例9〜12のFFSモードの液晶セルを作製した。なお、下記化学式(37)〜化学式(40)において、nは1〜6の何れかの整数であり、化学式(40)中のmは、nと独立し、1〜6の何れかの整数である。
上記化学式(27)で示される化合物に代えて、それぞれ下記化学式(37)〜化学式(40)で示される化合物を10質量%の配合割合で使用し、かつそれぞれTniが100℃となるように調整したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例9〜12の液晶材料を作製した。そして、実施例18の配向剤と共に、比較例9〜12の各液晶材料を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例9〜12のFFSモードの液晶セルを作製した。なお、下記化学式(37)〜化学式(40)において、nは1〜6の何れかの整数であり、化学式(40)中のmは、nと独立し、1〜6の何れかの整数である。
(電界応答、高温高湿試験、輝点発生の確認)
実施例18等の液晶セルについて、上記実施例1等と同様、電界応答、高温高湿試験、輝点発生の確認を行った。結果は、表5に示した。
実施例18等の液晶セルについて、上記実施例1等と同様、電界応答、高温高湿試験、輝点発生の確認を行った。結果は、表5に示した。
比較例9〜11では、液晶化合物が−CF2−O−Ph基を含む場合であっても、同一の液晶化合物中に、上記化学式(9)で示される構造(エーテル構造)を含む場合、僅かではあるものの、1000時間後に、微小な輝点の発生が見られ、また、VHRの低下も確認された。これは、液晶化合物中の化学式(9)で示される構造部分が液晶層中に浸入した水分と反応して開裂し、その開裂後の成分が、液晶層中に溶出した光配向膜の分解物との間で水素結合を形成することで、光配向膜の前記分解物を安定化するために生じたものと推測される。
また、比較例12でも、液晶化合物は上記化学式(9)で示される構造を有するため、その構造部分が液晶層中に浸入した水分により開裂したため、比較例9等と同様、微小な輝点の発生、及びVHRの低下が見られたものと推測される。
なお、実施例18,19では、微小輝点の発生、及びVHRの低下は見られなかった。
10…液晶表示装置、11…液晶パネル、12…バックライト、13…筐体、14…液晶セル、15,16…偏光板、17…アレイ基板、17a…光配向膜、18…対向基板、18a…光配向膜、19…液晶層、20…シール材
Claims (15)
- 互いに向かい合い、かつ少なくとも一方の対向面に光配向膜を有する一対の基板と、前記基板間に介在される液晶層とを備える液晶セルであって、
前記液晶層を構成する液晶材料は、下記化学式(1−1)及び化学式(1−2)で示される何れかの構造を有する液晶化合物を含み、
前記光配向膜は、シクロブタン環構造を有するポリイミド系ポリマーを含む高分子膜が光配向処理されたものからなる液晶セル。
- 前記化学式(2)中のXが、前記化学式(3−1)で表される構造を有し、かつYが、前記化学式(4−1)又は前記化学式(4−2)で表される何れかの構造を有する請求項2に記載の液晶セル。
- 前記光配向膜は、更に、(メタ)アクリルアミド系ポリマーを含む請求項1から請求項3の何れか一項に記載の液晶セル。
- 前記(メタ)アクリルアミド系ポリマーの配合割合(質量%)が、前記ポリイミド系ポリマーと前記(メタ)アクリルアミド系ポリマーの合計100質量%に対して、0質量%を超え、かつ30質量%未満である請求項4から請求項6の何れか一項に記載の液晶セル。
- 前記液晶層を構成する液晶材料のTniは80℃以上110℃以下である請求項1から請求項9の何れか一項に記載の液晶セル。
- 前記光配向膜は、前記液晶化合物を前記基板の基板面に対して、水平又は略水平に配向させる水平光配向膜からなる請求項1から請求項11の何れか一項に記載の液晶セル。
- 前記液晶セルの表示モードは、TN、ECB、IPS又はFFSの何れかである請求項1から請求項12の何れか一項に記載の液晶セル。
- 前記液晶層の周りを取り囲む形で前記基板間に介在されるシール材を有し、
前記シール材は、エポキシモノマーの重合体、及び(メタ)アクリルモノマーの重合体を含む請求項1から請求項13の何れか一項に記載の液晶セル。 - 請求項1から請求項14の何れか一項に記載の液晶セルを備える液晶表示装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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