JP4360444B2 - 高分子安定化液晶組成物、液晶表示素子、液晶表示素子の製造方法 - Google Patents
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Description
当該引用文献においては、光硬化性モノマーをねじれネマチック液晶ホスト中に数%の濃度で添加した後、電圧無印加の状態で光照射して作製した高分子安定型液晶素子の例を示している。さらに実施例において液晶性モノマーを2%、3%、4%、5%を変えた時の電圧−誘電率特性が示されている。この結果によると、液晶性モノマーの添加量が増加すると飽和する誘電率が下がり飽和させるためには更に高い電圧を印加させる必要があり駆動電圧が高くなり、これに応じて素子の駆動電圧も増加する。この点が高分子安定化液晶素子を実用化させる上で課題になっている。
また、液晶素子にスメクチック液晶を用いる場合、ネマチック相とは根本的に異なった挙動を示す。すなわち、スメクチック相を液晶表示素子として応用する場合、スメクチック相が層(レイヤー)構造を有し、液晶分子の長軸(分子の向き)が層構造ができている方向から傾く現象を利用する。液晶分子が層法線方向から傾く角度を、傾き角(チルト角)と呼び、スメクチック液晶を液晶素子として用いる場合に特徴的な物性となり、液晶素子として適したチルト角を得ることが望ましいが、前記引用文献には、このチルト角に与える影響についての開示はない。
また、1枚の基板上に液晶分子を高分子液晶マトリックス中に固定化してハイブリッド配向を固定化させ、該基板上のホモジニアス配向部分が接するよう二枚の基板を張り合わせてOCBモードのベント配向を作り液晶表示素子に用いる技術が開示されている(特許文献2参照)。この場合は、電圧を印加せずベント配向を作ることが特徴である。
しかしながら、これらの引用文献開示の発明においても前述の駆動電圧の問題については解決されておらず、また、光硬化性液晶モノマーの添加が前述のチルト角に与える影響についての開示もない。
又、強誘電性液晶と単官能液晶性(メタ)アクリレートモノマーを含有する液晶組成物を液晶セル中に注入した後、該組成物が所定の液晶相を示す温度において紫外線を照射し、単官能液晶性(メタ)アクリレートモノマーを高分子化させることによって得られる高分子安定化強誘電性液晶表示素子が開示されている(特許文献3、4及び5参照)。液晶分子の配向を高分子安定化することにより新規の機能を付与することができ、上述のOCBモード、及び強誘電性液晶に単官能液晶性(メタ)アクリレートを用いた素子は、良好なベント配向を得たり、良好な中間調表示が可能であるという特徴を有するものの、単官能液晶性(メタ)アクリレートモノマーの重合により得られた高分子の耐熱性が良好でなく、結果として高温での信頼性が良好でないという問題があった。さらに、強誘電性液晶に単官能液晶性(メタ)アクリレートを用いた素子では駆動電圧が高いという問題点があった。また、スメクチックA相で紫外線露光して高分子安定化を行いスメクチックC相へ除冷して相転移させると印加電圧に比例した中間調表示が可能になりうることが開示されているが駆動電圧が高いという問題があった。(特許文献3参照)。このように、これらの引用文献開示の発明においても前述の駆動電圧の問題については解決されておらず、また、光硬化性液晶モノマーの添加が前述のチルト角に与える影響についての開示もなかった。
また、液晶が60〜95重量%で残りが網目状の高分子であるため高分子分散型液晶に見られる光散乱が起こる。この散乱が偏光を用いた表示素子のコントラストを低くする原因になる。そのため、コントラスト向上に他の手段が必要となる欠点があった。
更に、単官能液晶性(メタ)アクリレートに比べて多官能液晶性(メタ)アクリレートは、メソゲン基の熱の揺らぎが抑えられて高分子安定化の信頼性は高くなるものの低分子液晶との相互作用が高くなり駆動電圧が高くなる問題も有していた。
高分子安定化状態の安定性を向上するためには、二官能液晶性アクリレート等を用いて架橋高分子を用いればよい。二官能液晶性アクリレートの使用により、メソゲン基が高分子主鎖に配置され該メソゲン基の両端が架橋により固定化されているため熱の揺らぎの影響が少なく低分子液晶の配向安定化の信頼性が向上する。しかし、その反面、熱の揺らぎが小さくなるため低分子液晶との相互作用が増大する、その結果低分子液晶の配向を固定化した際に起こる低分子液晶/高分子界面でのアンカリング力がさらに高くなり、益々駆動電圧が増大するという弊害が生じる。さらに、スメクチック層内で液晶分子が益々傾きにくくなり、チルト角が小さくなるという欠点があった。
高分子安定化の信頼性を上げるのには、高分子鎖の架橋密度を高くしてガラス転移温度等を高くする方法があるが、同時に低分子液晶と該高分子とのアンカーリング力が増加して駆動電圧増加、及び、チルト角の減少を引き起こす。また、網目状高分子鎖の体積割合を増加すると該高分子鎖の熱的、機械的安定性は向上するが該高分子鎖の屈折率が表示素子中に低分子液晶の屈折率分布へ影響を強く及ぼすようになり低分子液晶との屈折率差から光散乱を起こして表示のコントラストを低下させていた。
本願は、一般式(I−a)
A2は単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
A3及びA6はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1から18のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にハロゲン原子又は炭素原子数1から17のアルキル基で置換されていても良い。)を表し、
kは1から40を表し、
B1、B2及びB3は、それぞれ独立して水素原子、炭素原子数1から10の直鎖もしくは分岐のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個もしくは2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い)、又は一般式(I−b)
A8は単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)で表される基を表す。ただし、2k+1個あるB1、B2及びB3のうち前記一般式(I−b)で表される基となるものの個数は0〜3個である。)
で表される重合性化合物であって、該重合性化合物の重合物のガラス転移温度が−100℃から25℃である重合性化合物(I)と、
一般式(II−a)又は(II−b)
C1は1,4−フェニレン基、1,4−シクロへキシレン基又は1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基(これらの基のうち1,4−フェニレン基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)を表し、
C2及びC3はそれぞれ独立して1,4−フェニレン基、1,4−シクロへキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ピリダジン−3,6−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、シクロヘキセン−1,4−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基、1,3,4−チアジアゾール−2,5−ジイル又はインダン−2,5−ジイル基(これらの基のうち1,4−フェニレン基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基及びインダン−2,5−ジイル基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)を表し、
Z1及びZ2はそれぞれ独立して、単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2O−、−OCH2CH2−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−又は−OCO−を表し、
X1はフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメチル基、イソシアネート基、シアノ基を表し、
n1は、0、1又は2を表す。ただし、n1が2を表す場合、複数あるC1及びZ1は同じであっても異なっていても良い。)
で表される化合物(II)と、
一般式(III−a)
C4及びC5はそれぞれ独立して1,4−フェニレン基、1,4−シクロへキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ピリダジン−3,6−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、シクロヘキセン−1,4−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基又はインダン−2,5−ジイル基(これらの基のうち1,4−フェニレン基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基及びインダン−2,5−ジイル基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)を表し、
Z3及びZ5はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
Z4は、単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2O−、−OCH2CH2−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2CH2OCO−、−COOCH2CH2−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−又は−OCO−を表し、
n2は、0、1又は2を表す。ただし、n2が2を表す場合、複数あるC4及びZ4は同じであっても異なっていても良い。)、
一般式(III−b)
C7及びC8はそれぞれ独立してベンゼン−1,2,4−トリイル基、ベンゼン−1,3,4−トリイル基、ベンゼン−1,3,5−トリイル基、シクロヘキサン−1,2,4−トリイル基、シクロヘキサン−1,3,4−トリイル基又はシクロヘキサン−1,3,5−トリイル基を表し、Z6及びZ8はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
Z7及びZ9それぞれ独立して単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2O−、−OCH2CH2−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2CH2OCO−、−COOCH2CH2−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−又は−OCO−を表し、
n3は、0、1又は2を表すが、n3が2を表す場合、複数あるC6及びZ7は同じであっても異なっていても良く、n5及びn6はそれぞれ独立して1、2及び3を表す。)
及び一般式(III−c)
6員環T1、T2及びT3はそれぞれ独立的に、
n4は0又は1の整数を表し、
Y1及びY2はそれぞれ独立して単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−C≡C−、−CH=CH−、−CF=CF−、−(CH2)4−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2=CHCH2CH2−又は−CH2CH2CH=CH−を表し、
Y3は単結合、−COO−、又は−OCO−を表し、
R8は炭素原子数1から18の炭化水素基を表す。)からなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性化合物(III)と、
一般式(IV−a)又は(IV−b)
C8及びC9はそれぞれ独立して1,4−フェニレン基、1,4−シクロへキシレン基、ピリミジン−2,5−ジイル基(これらの基のうち1,4−フェニレン基又は1,4−シクロへキシレン基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、シアノ基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)を表し、
Z9は単結合、−CH2CH2−、−C≡C−、−CF2O−、−COO−又は−OCO−を表し、
Y4及びY5はそれぞれ独立して単結合、酸素原子、炭素数1〜14のアルキレン基、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−OCH2CH2−又は−OCOCH2−を表し、
n5は、0、1又は2を表す。ただし、n5が2を表す場合、複数あるC8及びZ9は同じであっても異なっていても良い。
X4及びX5はそれぞれ独立して、一般式(IV−c)から(IV−h)
式(IV−c)から(IV−h)中、*は炭素原子が不斉炭素原子であることを表し、
Rc、Rd、Re、Rf及びRgはそれぞれ独立して炭素原子数2から20のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)を表し、
Xc、Xd及びYdはそれぞれ独立してフッ素原子、塩素原子、メチル基又はシアノ基を表し、
Xe及びYeはそれぞれ独立して水素原子、フッ素原子、塩素原子、メチル基又はシアノ基を表し、
Xh及びYhはそれぞれ独立してフッ素原子、塩素原子、メチル基又はシアノ基を表し、
Zdは単結合又はメチレン基を表し、
Zeは酸素原子又は−OC(Re1)(Re2)O−で表される基(ただし、Re1及びRe2はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1から10のアルキル基を表す。)を表し、
Zfはカルボニル基又は−CH(Rf1)−で表される基(ただし、Rf1は水素原子又は炭素原子数1から10のアルキル基を表す。)を表し、
Zgは−OCO−、−COO−、−CH2O−又は−OCH2−を表す。)
で表されるカイラル化合物(IV)と、
を含有することを特徴とする高分子安定化液晶組成物を提供する。
このようにして形成された高分子安定化液晶表示素子は、前記組成物に添加され高分子前駆体の含有量に比例して駆動電圧、及び光散乱が上昇する。該前駆体の含有量が微量である場合、駆動電圧の上昇度合いは低減されるが、熱的や機械的安定性に乏しい。信頼性を高くするためには、前駆体の含有量を増やす必要があり、この時に駆動電圧の増加や液晶配向性の低下、及び散乱性の発現が問題になる。駆動電圧の増加は、例えば高分子分散型液晶表示素子の駆動電圧に関する記述として、特開平6−222320号公報において次式の関係が示されている。高分子安定化液晶素子の駆動電圧に対する考え方は、高分子分散型液晶表示素子と同様で、次の通りになる。
非液晶性高分子前駆体の該エネルギーを低くするには、アルキル側鎖を有する二官能モノマーを用いれば良い。特に、アルキル側鎖の炭素原子数が5から15が良く、更に、該炭素原子数が8から13がより好ましい。アルキル側鎖が短い場合は、アンカリングエネルギーが高くなり、長すぎると、側鎖の影響が強くなりアンカリングエネルギーが高くなる。又、低分子液晶に類似したベンゼン環等を有するメソゲン基を側鎖にすると低分子液晶との親和性が高くなりアンカリングエネルギーが増加して好ましくない。更に、アルキル側鎖間の距離も重要で、炭素原子数の距離に換算して6〜18が良い。使用する液晶組成に依存するがアルキル側鎖間が狭いと低分子液晶が高分子界面で垂直配向してしまい好ましくない。
このように、液晶高分子前駆体と非液晶高分子前駆体で構成される高分子安定化液晶組成物を用いることで駆動電圧を低く、中間調表示が可能で、且つ高分子安定化の信頼性が高く、更に、光散乱が無く、チルト角が大きく高コントラストな液晶表示素子を得ることができる。
液晶が配向膜等で配向させた状態を配向欠陥無く固定化させるためには、少なくとも、ネマチック相から除冷してスメチック相へ相転移させることが好ましく、用いる液晶セルの基板面が平坦であることがより好ましい。また、ネマチック相やスメクチック相等の液晶相中で該高分子前駆体を網目状、又は分散した状態に重合させる必要がある。更に、該相分離構造形成を避けるためには、高分子前駆体の含有量を少なくして、液晶が配向している状態で液晶分子間に網目状高分子が形成できるよう該高分子前駆体含有量や該前駆体の組成を調整することが好ましく、さらに、光重合の場合は、UV露光時間、UV露光強度、及び温度を調整して網目状の高分子を形成させて液晶配向欠陥が無いようにすることが好ましい。また、組成物中の高分子前駆体を重合させる際に、所望の液晶配向を得るためには、垂直配向、パラレル配向やアンチパラレル配向のラビング配向処理や光配向処理を施した配向膜を有する液晶セルを用いたり、上下基板が垂直配向膜、又は垂直配向膜と平行配向との組み合わせた液晶セル等を用いたりすることができる。さらには、光、熱、電圧、磁場等の外場を印加して得られる捩れ配向、ベント配向やスプレイ配向、平行配向等や、配向膜単独だけでは得ることが難しい液晶配向状態を作り、該前駆体の高分子化により、それらの配向状態を固定化させて目的の高分子安定化液晶表示素子を得ることができる。例えば、スメクチック相では外場によりダイレクターを一定方向へ揃えた配向状態を高分子安定化させたり、スイッチングさせて過度的な配向状態を高分子化により固定化させ所望の高分子安定化液晶表示素子を得ることもできる。
本発明の高分子安定化液晶組成物は、一般式(I−a)で表される重合性化合物(I)
と、一般式(II−a)又は(II−b)で表される低分子液晶化合物(II)と、一般式(III−a)、(III−b)及び(III−c)からなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性液晶化合物(III)と、一般式(IV−a)又は(IV−b)で表されるカイラル化合物(IV)をそれぞれ少なくとも一種含有するものである。
<重合性化合物(I)>
本発明の高分子安定化液晶組成物に用いられる重合性化合物(I)は、下記一般式(I−a)
A2は単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
A3及びA6はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1から18のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にハロゲン原子又は炭素原子数1から17のアルキル基で置換されていても良い。)を表し、
A4及びA7はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1から10のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にハロゲン原子又は炭素原子数1から9のアルキル基で置換されていても良い。)を表し、
kは1から40を表し、
B1、B2及びB3は、それぞれ独立して水素原子、炭素原子数1から10の直鎖もしくは分岐のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個もしくは2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い)、又は一般式(I−b)
A8は単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)で表される基を表す。ただし、2k+1個あるB1、B2及びB3のうち前記一般式(I−b)で表される基となるものの個数は0〜3個である。)
で表される重合性化合物であって、該重合性化合物の重合物のガラス転移温度が−100℃から25℃である重合性化合物(I)である。
一般式(I−a)で表される重合性化合物(I)の好ましい構造として、下記一般式(I−c)
A12及びA18はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
A14及びA17はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1から10のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にハロゲン原子又は炭素原子数1から9のアルキル基で置換されていても良い。)を表し、
A15は炭素原子数9から16のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する少なくとも1個以上5個以下のメチレン基において、該メチレン基中の水素原子の一つはそれぞれ独立に炭素原子数1から10の直鎖又は分岐のアルキル基で置換されている。該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)を表す。)で表される化合物、一般式(I−d)
eは0〜6の整数を表す。)で表される化合物、及び一般式(I−f)
一般式(I−c)で表される重合性化合物の好ましい構造として、A11及びA19はいずれも水素原子であることが好ましい。これらの置換基A11,A19がメチル基である化合物においても本願発明の効果は発現するが、水素原子である化合物は重合速度がより速くなる点で有利である。
好ましくは、それぞれ独立して炭素原子数2から18の直鎖アルキル基(該直鎖アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)であり、
より好ましくは、それぞれ独立して炭素原子数3から15の直鎖アルキル基(該直鎖アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)である。
好ましくは、それぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1から7のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)であり、
より好ましくは、それぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1から5のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)であり、
さらに好ましくは、それぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1から3のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)である。
更に、複数のエポキシ基を有する化合物と飽和脂肪酸とを反応させ、水酸基を有する化合物を合成し、次に水酸基と反応し得る基を有するアクリル酸塩化物等の重合性化合物とを反応させることにより得ることができる。
また、一般式(I−c)のA12及びA18が炭素原子数3であるアルキレン基(プロピレン基;−CH2CH2CH2−)の場合は、オキセタン基の代わりにフラン基を複数有する化合物を用いることにより得ることができる。更に、一般式(I−c)のA12及びA18が炭素原子数4であるアルキレン基(ブチレン基;−CH2CH2CH2CH2−)の場合は、オキセタン基の代わりにピラン基を複数有する化合物を用いることにより得ることができる。
このようにして得られた一般式(I−c)の化合物のうち、特に下記の構造を持つものが好ましい。
A12及びA18はそれぞれメチレン基を表し、
A13及びA16はそれぞれ独立して炭素原子数2から20の直鎖アルキル基(該直鎖アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)を表し、
A14及びA17はそれぞれ独立して炭素原子数1から10のアルキル基を表し、
A15は炭素原子数9から16のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する少なくとも1個以上5個以下のメチレン基において、該メチレン基中の水素原子の一つはそれぞれ独立に炭素原子数1から10の直鎖又は分岐のアルキル基で置換されている。該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)を表す。)(1−c−1)で表される化合物のうち、A15に含まれる−COO−又は−OCO−基の数が2以下で、かつ、A13及びA16に含まれる−COO−又は−OCO−基の数がそれぞれ1以下であるものが特に好ましく、具体的には、下記(I-1)から(I-9)の化合物が挙げられる。
C1は1,4−フェニレン基、1,4−シクロへキシレン基又は1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基(これらの基のうち1,4−フェニレン基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)を表し、
C2及びC3はそれぞれ独立して1,4−フェニレン基、1,4−シクロへキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ピリダジン−3,6−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、シクロヘキセン−1,4−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基、1,3,4−チアジアゾール−2,5−ジイル又はインダン−2,5−ジイル基(これらの基のうち1,4−フェニレン基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基及びインダン−2,5−ジイル基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)を表し、
Z1及びZ2はそれぞれ独立して、単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2O−、−OCH2CH2−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−又は−OCO−を表し、
X1はフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメチル基、イソシアネート基、シアノ基を表し、
n1は、0、1又は2を表す。ただし、n1が2を表す場合、複数あるC1及びZ1は同じであっても異なっていても良い。)
で表される化合物(II)である。
又は、本発明の高分子安定化液晶組成物に用いられる低分子液晶化合物(II)は、一般式(VIII−a)、一般式(IX−a)又は一般式(X)で表される化合物(II)である。
<一般式(V−a)で表される化合物>
C11は1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基(該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、塩素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を有することができる。)を表し、
Z11は単結合又は−CH2CH2−を表し、
X11は、炭素原子数1から18のアルキル基又は炭素原子数2から18のアルケニル基(該アルキル基又はアルケニル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、酸素原子で置換されていてもよい。)、フッ素原子、塩素原子、イソシアネート基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基又は下記一般式(V−b)で表される基を表し、X12からX17はそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、メチル基、メトキシ基又はエチル基を表し、
n11は0又は1を表す。)
ここで、一般式(V−b)は、次に示す式である。
X18は、炭素原子数1から18のアルキル基又は炭素原子数2から18のアルケニル基(該アルキル基又はアルケニル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、酸素原子で置換されていてもよい。)、フッ素原子、塩素原子、イソシアネート基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、又はジフルオロメトキシ基を表す。)
具体的には、一般式(V−1)から一般式(V−7)
X141、X151、X161、X171、X181、X191はそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はメチル基を表し、
X122、X132、X162、X172、X182、X192はそれぞれ独立して、水素原子、又はフッ素原子を表す。)
で表される化合物が好ましい。これらの中でも、一般式(V−1)から一般式(V−4)においてX141、X151、X161、X171、X181、X191の少なくとも1つ以上、3つ以下がフッ素原子、又はメチル基であるもの、及び一般式(V−5)から一般式(V−7)においてX122、X132、X162、X172、X182、X192の少なくとも1つ以上、3つ以下がフッ素原子であるものがより好ましい。具体的には一般式(V−8)から一般式(V−16)
X145、X175、X166、X176及びX186はそれぞれ独立して水素原子、又はフッ素原子を表し、
X146及びX156はそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はメチル基を表し、
X137及びX187はそれぞれ独立して、水素原子、又はフッ素原子を表す。)
で表される化合物が更により好ましい。
<一般式(VI−a)及び一般式(VI−b)で表される化合物>
C21は、1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基(該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、塩素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を有することができる。)を表し、
六員環Y21はベンゼン環又はシクロヘキサン環を表し、
X21は、フッ素原子、塩素原子、イソシアネート基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又はジフルオロメトキシ基を表し、
X22からX26はそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を表し、
Z21は、単結合又は−CH2CH2−を表し、
Z22は、単結合、−CH2CH2−又は−CF2O−を表し、
n21は0又は1を表す。)
C31は、1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基(該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、塩素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を有することができる。)を表し、
六員環Y31はベンゼン環又はシクロヘキサン環を表し、
X31は、フッ素原子、塩素原子、イソシアネート基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又はジフルオロメトキシ基を表し、
X32からX36はそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を表し、
Z31は、単結合又は−CH2CH2−を表し、
Z32は、単結合、−CH2CH2−又は−CF2O−を表し、
n31は0又は1を表す。)
該アルキル基又はアルケニル基は、式(VI−c)
C21及びC31としては、1,4−シクロヘキシレン基が好ましい。
Z21及びZ31としては、単結合が好ましい。
X21及びX31としては、フッ素原子もしくはトリフルオロメトキシ基が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
具体的には、一般式(VI−1)から一般式(VI−33)で表される化合物が好ましい。
<一般式(VII−a)及び一般式(VII−b)で表される化合物>
C41は、1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基(該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、塩素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を有することができる。)を表し、
六員環Y41はベンゼン環又はシクロヘキサン環を表し、
X41は、フッ素原子、塩素原子、イソシアネート基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又はジフルオロメトキシ基を表し、
X42からX45は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を表し、
Z41は、単結合又は−CH2CH2−を表し、
Z42は、単結合、−CH2CH2−又は−CF2O−を表し、
n41は0又は1を表す。)
C51は、1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基(該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、塩素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を有することができる。)を表し、
六員環Y51はベンゼン環又はシクロヘキサン環を表し、
X51は、フッ素原子、塩素原子、イソシアネート基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又はジフルオロメトキシ基を表し、
X52からX55は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を表し、
Z51は、単結合又は−CH2CH2−を表し、
Z52は、単結合、−CH2CH2−又は−CF2O−を表し、
n51は0又は1を表す。)
該アルキル基又はアルケニル基は、式(VII−c)
C41及びC51としては、1,4−シクロヘキシレン基が好ましい。
Z41及びZ51としては、単結合が好ましい。
X41及びX51としては、フッ素原子もしくはトリフルオロメトキシ基が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
具体的には一般式(VII−1)から一般式(VII−42)で表される化合物が好ましい。
<一般式(VIII−a)で表される化合物>
C61、C62及びC63はそれぞれ独立して1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基(該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、塩素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を有することができる。)を表し、
Z61及びZ62はそれぞれ独立して、単結合又は−CH2CH2−を表し、
n61は、0、1又は2を表す。ただし、n61が2の場合、複数存在するC61及びZ61はそれぞれ同じであっても、異なっていても良い。)
具体的には一般式(VIII−1)から一般式(VIII−5)で表される化合物が好ましい。
<一般式(IX−a)で表される化合物>
C71、C72及びC73はそれぞれ独立して1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基又はインダン−2,5−ジイル基(該1,4−フェニレン基及びインダン−2,5−ジイル基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、塩素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基を有することができる。)を表し、
Z71及びZ72はそれぞれ独立して、単結合、−CH2CH2−又は−CF2O−を表し、
X71はフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基、ジフルオロメチル基、イソシアネート基を表し、
n71は、0、1又は2を表す。ただし、n71が2の場合、複数存在するC71及びZ71はそれぞれ同じあっても、異なっていても良い。)
また、特に高誘電率を得たい場合は、n71が0又は1であり、C71が1,4−シクロへキシレン基であり、C72が1,4−シクロへキシレン基又は1,4−フェニレン基(該1,4−フェニレン基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のフッ素原子、メチル基を有することができる。)であり、C73が2−フルオロ−1,4−フェニレン基、3−フルオロ−1,4−フェニレン基、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン基又は3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基であり、Z71及びZ72が単結合であることが好ましい。
具体的には一般式(IX−1)から一般式(IX−4)で表される化合物が好ましい。
<一般式(X)で表される化合物>
一般式(X)で表される化合物は具体例的には、一般式(X−a)から一般式(X−f)
Z101は、炭素原子数1から18のアルキル基、又はアルコキシ基、又は炭素原子数2から18のアルケニル基(該アルキル基又はアルケニル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、酸素原子で置換されていてもよい。)、又は独立してフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基、ジフルオロメチル基、イソシアネート基を表し、
X81からX96は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はメチル基を表す。)で表される。
一般式(X−a)から一般式(X−f)で表される化合物の具体例を以下の(X−1)から(X−17)に挙げることができる。
Z101は、炭素原子数1から18のアルキル基、又はアルコキシ基、又は炭素原子数2から18のアルケニル基(該アルキル基又はアルケニル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、酸素原子で置換されていてもよい。)、又は独立してフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基、ジフルオロメチル基、イソシアネート基を表す。)
また、透過率の高い表示素子を得るためには、セル厚に依存して複屈折率(Δn)を調節しなければならない。表示素子の製造の点ではセル厚が厚い方が好ましいが、その場合にはΔnが小さい液晶を使用する必要がある。その場合には、一般式(II)の環構造として、シクロヘキシル、あるいは、1,3,4−チアジアゾール−2,5−ジイル構造を持つものが望ましい。シクロヘキシル構造は、一つの分子中に一つ、あるいは2つ存在することが好ましく、1,3,4−チアジアゾール−2,5−ジイルは一つの分子中に一つ存在することが好ましい。
<重合性液晶化合物(III)>
本発明の高分子安定化液晶組成物に用いられる重合性液晶化合物(III)は、下記一般式(III−a)
C4及びC5はそれぞれ独立して1,4−フェニレン基、1,4−シクロへキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ピリダジン−3,6−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、シクロヘキセン−1,4−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基又はインダン−2,5−ジイル基(これらの基のうち1,4−フェニレン基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基及びインダン−2,5−ジイル基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)を表し、
Z3及びZ5はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
Z4は、単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2O−、−OCH2CH2−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2CH2OCO−、−COOCH2CH2−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−又は−OCO−を表し、
n2は、0、1又は2を表す。ただし、n2が2を表す場合、複数あるC4及びZ4は同じであっても異なっていても良い。)、
一般式(III−b)
C7及びC8はそれぞれ独立してベンゼン−1,2,4−トリイル基、ベンゼン−1,3,4−トリイル基、ベンゼン−1,3,5−トリイル基、シクロヘキサン−1,2,4−トリイル基、シクロヘキサン−1,3,4−トリイル基又はシクロヘキサン−1,3,5−トリイル基を表し、Z6及びZ8はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
Z7及びZ9それぞれ独立して単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2O−、−OCH2CH2−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2CH2OCO−、−COOCH2CH2−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−又は−OCO−を表し、
n3は、0、1又は2を表すが、、n3が2を表す場合、複数あるC6及びZ7は同じであっても異なっていても良く、n5及びn6はそれぞれ独立して1、2及び3を表す。)
及び一般式(III−c)
6員環T1、T2及びT3はそれぞれ独立的に、
n4は0又は1の整数を表し、
Y1及びY2はそれぞれ独立して単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−C≡C−、−CH=CH−、−CF=CF−、−(CH2)4−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2=CHCH2CH2−又は−CH2CH2CH=CH−を表し、
Y3は単結合、−COO−、又は−OCO−を表し、
R8は炭素原子数1から18の炭化水素基を表す。)からなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性化合物(III)である。
Y11及びY12はそれぞれ独立して単結合、−O−、−COO−又は−OCO−を表し、
Y13及びY14はそれぞれ独立して−COO−又は−OCO−を表し、
Y15及びY16はそれぞれ独立して−COO−又は−OCO−を表し、
r及びsはそれぞれ独立して2〜14の整数を表す。式中に存在する1,4−フェニレン基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)のいずれかで表される化合物を用いると、機械的強度や耐熱性に優れた光学異方体が得られるので好ましい。
一般式(III−b)で表される化合物の具体例を以下の(III−31)、(III−32)に挙げることができる。
C8及びC9はそれぞれ独立して1,4−フェニレン基、1,4−シクロへキシレン基、ピリミジン−2,5−ジイル基(これらの基のうち1,4−フェニレン基又は1,4−シクロへキシレン基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、シアノ基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)を表し、
Z9は単結合、−CH2CH2−、−C≡C−、−CF2O−、−COO−又は−OCO−を表し、
Y4及びY5はそれぞれ独立して単結合、酸素原子、炭素数1〜14のアルキレン基、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−OCH2CH2−又は−OCOCH2−を表し、
n5は、0、1又は2を表す。ただし、n5が2を表す場合、複数あるC8及びZ9は同じであっても異なっていても良い。
X4及びX5はそれぞれ独立して、一般式(IV−c)から(IV−h)
式(IV−c)から(IV−h)中、*は炭素原子が不斉炭素原子であることを表し、
Rc、Rd、Re、Rf及びRgはそれぞれ独立して炭素原子数2から20のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)を表し、
Xc、Xd及びYdはそれぞれ独立してフッ素原子、塩素原子、メチル基又はシアノ基を表し、
Xe及びYeはそれぞれ独立して水素原子、フッ素原子、塩素原子、メチル基又はシアノ基を表し、
Xh及びYhはそれぞれ独立してフッ素原子、塩素原子、メチル基又はシアノ基を表し、
Zdは単結合又はメチレン基を表し、
Zeは酸素原子又は−OC(Re1)(Re2)O−で表される基(ただし、Re1及びRe2はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1から18のアルキル基を表す。)を表し、
Zfはカルボニル基又は−CH(Rf1)−で表される基(ただし、Rf1は水素原子又は炭素原子数1から18のアルキル基を表す。)を表し、
Zgは−OCO−、−COO−、−CH2O−又は−OCH2−を表す。)
で表されるカイラル化合物(IV)である。
Y4及びY5がアルキレン基の場合には、大きな自発分極、あるいは、ねじれをキャンセルするための短いらせんピッチを得るために、アルキレン基の中でも特にメチレン基が好ましい。X4及びX5としては、大きな自発分極の発現し、良い配向を得て、安定な液晶相を示す目的としては、(IV−c)、(IV−e)が好ましく、その中でも、特に、Xcがフッ素原子、あるいは、メチル基のものか、あるいは、Zeが酸素原子のものが特に好ましい。カイラル分子は1種類でも、あるいは、複数の化合物を用いても構わない。特に、良配向を得る目的では、コレステリック相、カイラルスメクティック相のピッチをなるべく長くする必要がある。その目的のためには、ピッチの掌性が異なる複数のカイラル化合物を組合わせて、ピッチをキャンセルすることにより長くするのがよい。その場合は、自発分極がキャンセルしないように同一の符号をもつものを選ぶか、あるいは、自発分極の符号が逆であっても、自発分極の大きなものと、小さなものの組み合わせで、差し引き十分な自発分極が得られるようにすることが好ましい。また、このようなピッチキャンセルを行わなくても十分良い配向が得られるようなカイラル材料を選ぶことも重要である。その目的には、Xcがフッ素原子のものを用いることが好ましい。
本発明の高分子安定化液晶組成物は、化合物(II)で表される非重合性低分子液晶化合物と、カイラル化合物(IV)と、重合性化合物(I)及び重合性化合物(III)で表される重合性化合物で構成される。該非重合性低分子液晶化合物とカイラル化合物の合計と、重合性化合物の構成比は、重合性化合物の構成割合が多すぎると高分子安定化液晶組成物としての特性を損なうため最適な構成比が存在する。具体的には、該非重合性低分子液晶化合物とカイラル化合物の合計が92%〜99.9%であることが好ましく、92%〜99%であることがより好ましく、94%〜98%含有であることが特に好ましい。
本発明の高分子安定化液晶組成物は、一般式(II−a)又は(II−b)で表される低分子液晶化合物として、一般式(V−a)、一般式(VI−a)、一般式(VI−b)、一般式(VII−a)、一般式(VII−b)、一般式(VIII−a)、一般式(IX−a)、一般式(X)で表される化合物の少なくとも一種を含む液晶組成物を92から99.9質量%含有し、一般式(I−a)、(III−a)、で表される化合物を含む重合性組成物を0.1から8%を含有していることが好ましく、該液晶組成物を92%から99%含有し、該重合性組成物を1から8質量%含有することがより好ましく、該液晶組成物を94%から98%含有し、該重合性組成物を2から6質量%含有することが特に好ましい。
本発明の高分子安定化液晶組成物は室温でスメクチック相を示すことが好ましく、スメクチック相がキラルスメクチックC相であることがより好ましく、キラルスメクチックC相が強誘電性液晶相であることが特に好ましい。
本発明の高分子安定化液晶組成物は、化合物(II)で表される非重合性低分子液晶化合物と、カイラル化合物(IV)と、重合性化合物(I)及び重合性化合物(III)で表される重合性化合物で構成されるが、高分子安定化液晶組成物を重合させる場合、重合開始剤を含有していることが好ましい。重合開始剤を含有させる場合の含有量は、重合開始剤以外の材料を98%〜99.9%含有し、重合開始剤を0.1%〜2%含有していることが好ましい。
本発明の高分子安定化液晶表示素子用組成物を重合させる場合の重合方法としては、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合等を用いることが可能であるが、ラジカル重合により重合することが好ましい。
ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、2−メチル−2−モルホリノ(4−チオメチルフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン等のアセトフェノン系;
2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド系;
ベンジル、メチルフェニルグリオキシエステル系;
ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、4,4′−ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4′−メチル−ジフェニルサルファイド、アクリル化ベンゾフェノン、3,3′,4,4′−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系;
2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン等のチオキサントン系;
ミヒラーケトン、4,4′−ジエチルアミノベンゾフェノン等のアミノベンゾフェノン系;
10−ブチル−2−クロロアクリドン、2−エチルアンスラキノン、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン等が好ましい。この中でも、ベンジルジメチルケタールが最も好ましい。
本発明の液晶表示素子は、液晶中にナノ粒子状に分散して低分子液晶を固定化した高分子安定化液晶表示素子、又は液晶中に三次元網目状の高分子鎖を形成させた高分子安定化液晶表示素子であって、該高分子の低分子液晶分散構造が、上述の本発明に係る高分子安定化液晶物に紫外線露光して低分子液晶の配向を高分子安定化させたものである。
また、低分子液晶の液晶相がキラルスメクチックC相を示す温度で交流を印加しながら紫外線露光することが好ましい。印加する交流は、周波数500Hzから10kHzの交流が好ましく、より好ましくは、周波数1kHzから10kHzの矩形波である。
さらに好ましくは、高分子安定化液晶組成物が示すスメクチックA相とキラルスメクチックC相との相転移温度をT(℃)とするとき、(T−40)℃以上(T+5)℃以下であってかつ35℃以上の温度にて該高分子安定化液晶組成物に交流を印加しながら紫外線露光することが望ましい。
紫外線露光においては、紫外線1000mJ/cm2以上を露光することが望ましい。
本発明の液晶表示素子は、応答速度が速い特徴を有しすることから、カラーフィルターを用いず高輝度、高解像度化が可能なフィールドシーケンシャル方式による液晶表示素子に好適であり、立体ディスプレイ等の応用も可能である。更に、本発明の液晶表示素子は、携帯用機器、車載用機器等へも好適に使用できる。
実施例中の高分子安定化液晶表示素子は以下の方法で作製した。
高分子安定化液晶組成物のネマチック相転移以上に加熱して真空注入方で注入した。セルは、液晶は一軸配向(ホモジニアス配向)が得られるように、セルギャップ2μmのポリイミド配向膜を塗布したITO付きパラレルラビングの配向セルを用いた。
カイラル液晶化合物を含む液晶組成物FLC-1と化合物群(I)及び(III)をそれぞれ少なくとも一種含む光重合性アクリレート組成物を配合して高分子安定化液晶組成物を調整した。
低分子液晶組成物FLC-1の各成分の構造及び組成を次に示す。
液晶組成物FLC-1を94%、(III-AA)を6%の比率で配合して高分子安定化液晶組成物を調製し、上述の高分子安定化液晶表示素子の作製方法によって高分子安定化液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。透過率50%のときの印加電圧Vr50、及び透過率90%のときの印加電圧Vr90を、−5〜60℃の温度範囲で測定した。その結果を表1に示す。
液晶組成物FLC-1を94%、(III-AA)を5.4%、(I-1)を0.6%の比率で配合して高分子安定化液晶組成物を調製し、上述の高分子安定化液晶表示素子の作製方法によって高分子安定化液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。透過率50%のときの印加電圧Vr50、及び透過率90%のときの印加電圧Vr90を、−5〜50℃の温度範囲で測定した。その結果を表2に示す。
液晶組成物FLC-1を97%、(III-AA)を0.49%、(I-1)を2.205%、イルガキュア651(Irg651)を0.305%の比率で配合して高分子安定化液晶組成物を調製し、上述の高分子安定化液晶表示素子の作製方法によって高分子安定化液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。透過率50%のときの印加電圧Vr50、及び透過率90%のときの印加電圧Vr90を、−5〜50℃の温度範囲で測定した。その結果を表3に示す。
液晶組成物FLC-1を94%、(III-AA)を4.41%、(I-1)を1.47%、イルガキュア651(Irg651)を0.12%の比率で配合して高分子安定化液晶組成物を調製し、上述の高分子安定化液晶表示素子の作製方法によって高分子安定化液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。透過率50%のときの印加電圧Vr50及び透過率90%のときの印加電圧Vr90を室温で測定したところ、Vr50=1.5V、Vr90=5.3Vであった。
液晶組成物FLC-1を94%、(III-AA)を5.29%、(I-1)を0.59%、イルガキュア651(Irg651)を0.12%の比率で配合して高分子安定化液晶組成物を調製し、上述の高分子安定化液晶表示素子の作製方法によって高分子安定化液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。透過率50%のときの印加電圧Vr50及び透過率90%のときの印加電圧Vr90を室温で測定したところ、Vr50=3.4V、Vr90=7.7Vであった。
液晶組成物FLC-1を94%、(III-AA)を5.88%、イルガキュア651(Irg651)を0.12%の比率で配合して高分子安定化液晶組成物を調製し、上述の高分子安定化液晶表示素子の作製方法によって高分子安定化液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。透過率50%のときの印加電圧Vr50及び透過率90%のときの印加電圧Vr90を室温で測定したところ、Vr50=5.1V、Vr90=8.7Vであった。
液晶組成物FLC-1を94%、(III-BB)を5.88%、イルガキュア651(Irg651)を0.12%の比率で配合して高分子安定化液晶組成物を調製し、上述の高分子安定化液晶表示素子の作製方法によって高分子安定化液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。透過率50%のときの印加電圧Vr50及び透過率90%のときの印加電圧Vr90を室温で測定したところ、Vr50=5.2V、Vr90=15.9Vであった。
実施例3、実施例4、比較例2及び比較例3の結果を表4及び図4に表す。
比較例3のVr90とVr50の温度変化を表5及び図5に示す。
液晶組成物FLC-1を98%、(III-CC)を0.98%、(I-3)を0.98%、イルガキュア651(Irg651)を0.04%の比率で配合して高分子安定化液晶組成物を調製し、上述の高分子安定化液晶表示素子の作製方法によって高分子安定化液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。透過率50%のときの印加電圧Vr50、及び透過率90%のときの印加電圧Vr90及びチルト角を室温で測定した。その結果を表6に示す。
液晶組成物FLC-1を98%、(III-CC)を1.96%、イルガキュア651(Irg651)を0.04%の比率で配合して高分子安定化液晶組成物を調製し、上述の高分子安定化液晶表示素子の作製方法によって高分子安定化液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。透過率50%のときの印加電圧Vr50及び透過率90%のときの印加電圧Vr90及びチルト角を室温で測定した。その結果を表6に示す。
液晶組成物FLC-1を97%、(III-AA)を2.42%、(I-1)を0.52%、イルガキュア651(Irg651)を0.06%の比率で配合して高分子安定化液晶組成物を調製し、上述の高分子安定化液晶表示素子の作製方法によって高分子安定化液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。透過率90%のときの印加電圧Vr90及び透過率95%のときの印加電圧Vr95を室温で測定した。
液晶組成物FLC-1を97%、(III-AA)を2.42%、(I-2)を0.52%、イルガキュア651(Irg651)を0.06%の比率で配合して高分子安定化液晶組成物を調製し、上述の高分子安定化液晶表示素子の作製方法によって高分子安定化液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。透過率90%のときの印加電圧Vr90及び透過率95%のときの印加電圧Vr95を室温で測定した。
液晶組成物FLC-1を97%、(III-AA)を2.42%、(I-3)を0.52%、イルガキュア651(Irg651)を0.06%の比率で配合して高分子安定化液晶組成物を調製し、上述の高分子安定化液晶表示素子の作製方法によって高分子安定化液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。透過率90%のときの印加電圧Vr90及び透過率95%のときの印加電圧Vr95を室温で測定した。
液晶組成物FLC-1を97%、(III-AA)を2.94%、イルガキュア651(Irg651)を0.06%の比率で配合して高分子安定化液晶組成物を調製し、上述の高分子安定化液晶表示素子の作製方法によって高分子安定化液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。透過率90%のときの印加電圧Vr90及び透過率95%のときの印加電圧Vr95を室温で測定した。
実施例6、実施例7、実施例8及び比較例5の結果を表7に表す。
液晶組成物FLC-1を97%、(III-AA)を2.42%、(I-9)を0.52%、イルガキュア651(Irg651)を0.06%の比率で配合して高分子安定化液晶組成物を調製し、上述の高分子安定化液晶表示素子の作製方法によって高分子安定化液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。透過率50%のときの印加電圧Vr50及び透過率90%のときの印加電圧Vr90を室温で測定したところ、Vr50=2.4V、Vr90=6.1Vであった。
(高分子安定化強誘電性液晶組成物の調整)
強誘電性液晶組成物と化合物群(I)及び(III)をそれぞれ少なくとも一種以上モノマー成分として配合して高分子安定化強誘電性液晶組成物を調整した。強誘電性液晶組成物(FLC−2)の各成分の構造と割合は下記のとおりである。
FLC-2 94部
(I-1) 1.2部
(III-AA) 4.8部
イルガキュア651 0.12部
ここで、化合物(I−AA)は一般式(I)より選ばれた非液晶性モノマーであり、(III−AA)は一般式(III)より選ばれた液晶性モノマーである。
このようにして作製した高分子安定化強誘電性液晶組成物(MFLC−1)について、上述の高分子安定化液晶表示素子の作成方法によって高分子安定化強誘電性液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。このようにして得られた表示素子は室温で安定なV型のスイッチング挙動を示し、0℃で測定した透過率50%の時の印加電圧(Vr50)は5Vと低い値を示した。
モノマー組成物として一般式(I)で表される化合物を含まないこと以外は実施例と同様に強誘電性液晶組成物(FLC−2)、(III−AA)及びイルガキュア651を下記の割合で混合し、比較用高分子安定化強誘電性液晶組成物(MFLC−C1)を作製した。
FLC-2 94部
(III-AA) 6部
イルガキュア651 0.12部
実施例10と同様にして高分子安定化強誘電性液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。0℃で測定した透過率50%の時の印加電圧(Vr50)は7Vと実施例10よりも高い電圧となっていた。
実施例10と同様にして高分子安定化強誘電性液晶組成物(MFLC−2)〜(MFLC−5)を作製し透過率50%の時の印加電圧(Vr50)を測定した。高分子安定化強誘電性液晶組成物の作製に使用した化合物の構造を次に示し、
比較例7と同様にして、一般式(I)で表される化合物を含まない比較用高分子安定化強誘電性液晶組成物(MFLC−C2)〜(MFLC−C5)を作製し透過率50%の時の印加電圧(Vr50)を測定した。比較用高分子安定化強誘電性液晶組成物に含まれる化合物及びその量比(重量部)、Vr50を表9に示した。比較例は対応する実施例と比べていずれも高いVr50を示した。
(高分子安定化強誘電性液晶組成物の調整)
強誘電性液晶組成物と化合物群(I)及び(III)をそれぞれ少なくとも一種以上モノマー成分として配合した高分子安定化強誘電性液晶組成物を調整した。強誘電性液晶組成物(FLC−3)の各成分の構造と割合は下記のとおりである。
FLC-3 94部
I-1 1.2部
III-AA 4.8部
イルガキュア651 0.12部
ここで、化合物(I−1)は一般式(I)より選ばれた非液晶性モノマーであり、(III−AA)は一般式(III)より選ばれた液晶性モノマーである。
このようにして作製した高分子安定化強誘電性液晶組成物(MFLC−6)について、上述の高分子安定化液晶表示素子の作成方法によって高分子安定化強誘電性液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製した。このようにして得られた表示素子は室温で安定なV型のスイッチング挙動を示し、透過率50%の時の印加電圧(Vr50)は40℃で3V,20℃で3V,0℃で3Vと低い値で、かつ温度依存性が少ない良好なものであった。
モノマー組成物として一般式(I)で表される化合物を含まないこと以外は実施例と同様に強誘電性液晶組成物(FLC−3)、(III−AA)及びイルガキュア651を下記の割合で混合し、比較用高分子安定化強誘電性液晶組成物(MFLC−C6)を作製した。
FLC-3 94部
III-AA 6部
イルガキュア651 0.12部
実施例15と同様にして高分子安定化強誘電性液晶組成物中のアクリレート化合物を重合させて液晶表示素子を作製し、Vr50を測定すると、40℃で6V,20℃で5V,0℃で4Vと、実施例10よりも電圧が高く、かつ、温度依存が大きく好ましくなかった。
Claims (16)
- 一般式(I−a)
A2は単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
A3及びA6はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1から18のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にハロゲン原子又は炭素原子数1から17のアルキル基で置換されていても良い。)を表し、
A4及びA7はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1から10のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキル基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にハロゲン原子又は炭素原子数1から9のアルキル基で置換されていても良い。)を表し、
kは1から40を表し、
B1、B2及びB3は、それぞれ独立して水素原子、炭素原子数1から10の直鎖もしくは分岐のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個もしくは2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとしてそれぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い)、又は一般式(I−b)
A8は単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)で表される基を表す。ただし、2k+1個あるB1、B2及びB3のうち前記一般式(I−b)で表される基となるものの個数は0〜3個である。)
で表される重合性化合物であって、該重合性化合物の重合物のガラス転移温度が−100℃から25℃である重合性化合物(I)と、
一般式(II−a)又は(II−b)
C1は1,4−フェニレン基、1,4−シクロへキシレン基又は1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基(これらの基のうち1,4−フェニレン基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)を表し、
C2及びC3はそれぞれ独立して1,4−フェニレン基、1,4−シクロへキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ピリダジン−3,6−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、シクロヘキセン−1,4−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基、1,3,4−チアジアゾール−2,5−ジイル又はインダン−2,5−ジイル基(これらの基のうち1,4−フェニレン基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基及びインダン−2,5−ジイル基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)を表し、
Z1及びZ2はそれぞれ独立して、単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2O−、−OCH2CH2−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−又は−OCO−を表し、
X1はフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメチル基、イソシアネート基又はシアノ基を表し、
n1は、0、1又は2を表す。ただし、n1が2を表す場合、複数あるC1及びZ1は同じであっても異なっていても良い。)
で表される化合物(II)と、
一般式(III−a)
C4及びC5はそれぞれ独立して1,4−フェニレン基、1,4−シクロへキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ピリダジン−3,6−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、シクロヘキセン−1,4−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基又はインダン−2,5−ジイル基(これらの基のうち1,4−フェニレン基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基及びインダン−2,5−ジイル基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)を表し、
Z3及びZ5はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
Z4は、単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2O−、−OCH2CH2−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2CH2OCO−、−COOCH2CH2−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−又は−OCO−を表し、
n2は、0、1又は2を表す。ただし、n2が2を表す場合、複数あるC4及びZ4は同じであっても異なっていても良い。)、
一般式(III−b)
C7及びC8はそれぞれ独立してベンゼン−1,2,4−トリイル基、ベンゼン−1,3,4−トリイル基、ベンゼン−1,3,5−トリイル基、シクロヘキサン−1,2,4−トリイル基、シクロヘキサン−1,3,4−トリイル基又はシクロヘキサン−1,3,5−トリイル基を表し、Z6及びZ8はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立にフッ素原子、メチル基又はエチル基で置換されていても良い。)を表し、
Z7及びZ9それぞれ独立して単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2O−、−OCH2CH2−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2CH2OCO−、−COOCH2CH2−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−又は−OCO−を表し、
n3は、0、1又は2を表すが、n3が2を表す場合、複数あるC6及びZ7は同じであっても異なっていても良く、n5及びn6はそれぞれ独立して1、2及び3を表す。)
及び一般式(III−c)
6員環T1、T2及びT3はそれぞれ独立的に、
n4は0又は1の整数を表し、
Y1及びY2はそれぞれ独立して単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−C≡C−、−CH=CH−、−CF=CF−、−(CH2)4−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2=CHCH2CH2−又は−CH2CH2CH=CH−を表し、
Y3は単結合、−COO−、又は−OCO−を表し、
R8は炭素原子数1から18の炭化水素基を表す。)からなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性化合物(III)と、
一般式(IV−a)又は(IV−b)
C8及びC9はそれぞれ独立して1,4−フェニレン基、1,4−シクロへキシレン基、ピリミジン−2,5−ジイル基(これらの基のうち1,4−フェニレン基又は1,4−シクロへキシレン基は、非置換であるか又は置換基としてフッ素原子、塩素原子、メチル基、シアノ基、トリフルオロメチル基若しくはトリフルオロメトキシ基を1個若しくは2個以上有することができる。)を表し、
Z9は単結合、−CH2CH2−、−C≡C−、−CF2O−、−COO−又は−OCO−を表し、
Y4及びY5はそれぞれ独立して単結合、酸素原子、炭素数1〜14のアルキレン基、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−OCH2CH2−又は−OCOCH2−を表し、
n5は、0、1又は2を表す。ただし、n5が2を表す場合、複数あるC8及びZ9は同じであっても異なっていても良い。
X4及びX5はそれぞれ独立して、一般式(IV−c)から(IV−h)
式(IV−c)から(IV−h)中、*は炭素原子が不斉炭素原子であることを表し、
Rc、Rd、Re、Rf及びRgはそれぞれ独立して炭素原子数2から20のアルキル基(該アルキル基中に存在する1個又は2個以上のメチレン基は、酸素原子が相互に直接結合しないものとして、それぞれ独立に酸素原子、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)を表し、
Xc、Xd及びYdはそれぞれ独立してフッ素原子、塩素原子、メチル基又はシアノ基を表し、
Xe及びYeはそれぞれ独立して水素原子、フッ素原子、塩素原子、メチル基又はシアノ基を表し、
Xh及びYhはそれぞれ独立してフッ素原子、塩素原子、メチル基又はシアノ基を表し、
Zdは単結合又はメチレン基を表し、
Zeは酸素原子又は−OC(Re1)(Re2)O−で表される基(ただし、Re1及びRe2はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1から10のアルキル基を表す。)を表し、
Zfはカルボニル基又は−CH(Rf1)−で表される基(ただし、Rf1は水素原子又は炭素原子数1から10のアルキル基を表す。)を表し、
Zgは−OCO−、−COO−、−CH2O−又は−OCH2−を表す。)
で表されるカイラル化合物(IV)と、
を含有し、該重合性化合物(III)の含有率が0.1%から8%であって、重合性化合物(III)と重合性化合物(I)との組成比が(III):(I)=1:1から49:1であることを特徴とする高分子安定化液晶組成物。 - 室温でスメクチック相を示す、請求項1記載の高分子安定化液晶組成物。
- スメクチック相がキラルスメクチックC相である請求項2記載の高分子安定化液晶組成物。
- キラルスメクチックC相が強誘電性液晶相である請求項3記載の高分子安定化液晶組成物。
- 液晶中にナノ粒子状に分散して低分子液晶を固定化した高分子安定化液晶表示素子、又は液晶中に三次元網目状の高分子鎖を形成させた高分子安定化液晶表示素子であって、該高分子の低分子液晶分散構造が請求項1から4の何れかに記載の高分子安定化液晶物に紫外線露光して低分子液晶の配向を高分子安定化させることを特徴とする液晶表示素子。
- 液晶中にナノ粒子又は三次元網目状高分子鎖を形成させて低分子液晶の配向を安定化させた液晶表示素子の製造方法であって、請求項1から4の何れかに記載の高分子安定化液晶組成物に交流電圧を印加しながら紫外線露光して得られる液晶表示素子の製造方法。
- 請求項6に記載の液晶表示素子の製造方法において、低分子液晶の液晶相がキラルスメクチックC相を示す温度で交流電圧を印加しながら紫外線露光することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
- 請求項6に記載の液晶表示素子の製造方法において、低分子液晶の液晶相がキラルスメクチックC相を示す温度で周波数500Hzから10kHzの交流電圧を印加しながら紫外線露光することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
- 請求項6に記載の液晶表示素子の製造方法において、低分子液晶の液晶相がキラルスメクチックC相を示す温度で周波数500Hzから10kHzの矩形波を印加しながら紫外線露光することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
- 請求項6に記載の液晶表示素子の製造方法において、低分子液晶の液晶相がキラルスメクチックC相を示す温度で周波数500Hzから10kHzの矩形波を電圧±15V以下で印加しながら紫外線露光することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
- 請求項6に記載の液晶表示素子の製造方法において、前記高分子安定化液晶組成物が示すスメクチックA相とキラルスメクチックC相との相転移温度をT(℃)とするとき、(T−40)℃以上(T+5)℃以下であってかつ35℃以上の温度にて該高分子安定化液晶組成物に交流電圧を印加しながら紫外線露光することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
- 請求項6から11の何れかに記載の液晶表示素子の製造方法において、紫外線を1000mJ/cm2以上を露光することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
- 請求項6から12の何れかに記載の製造方法で得られた液晶表示素子。
- 請求項5又は13に記載の液晶表示素子において、薄膜トランジスター素子、メタルインシュレーターメタル素子、薄膜ダイオード素子等の能動素子により駆動することを特徴とする液晶表示素子。
- 前記能動素子と液晶画素電極との間に補助容量が並列接続されており、液晶画素電極の静電容量をCflcとし補助容量をCsとした場合、Cs/Cflsが0.1以上、3以下であることを特徴とする請求項14記載の液晶表示素子。
- フィールドシーケンシャル方式で駆動することを特徴とする請求項14又は15記載の液晶表示素子。
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