專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)误w與液晶的混合物、高分子與液晶的復(fù)合材料及液晶元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有單官能性的單環(huán)單體的單體與液晶的混合物、高分子與液晶的復(fù)合材料、及液晶元件。
背景技術(shù)：
與向列液晶材料中的等向性相(以下有時(shí)稱(chēng)為“非液晶等向性相”)同樣地，在作為光學(xué)等向性的液晶相的一種的藍(lán)相中，也觀測(cè)到電雙折射值(對(duì)等向性媒體施加了電場(chǎng)時(shí)所引起的雙折射值)ΛηΕ與電場(chǎng)E的平方成比例的現(xiàn)象，即克爾效應(yīng)[ΛηΕ = ΚλΕ2(Κ:克爾系數(shù)(克爾常數(shù))，λ:波長(zhǎng))]。近年來(lái)，在藍(lán)相及高分子穩(wěn)定化藍(lán)相等光學(xué)等向性的液晶相中施加電場(chǎng)，而使電雙折射顯現(xiàn)的模式也得到積極研究(專(zhuān)利文獻(xiàn)I 專(zhuān)利文獻(xiàn)11、非專(zhuān)利文獻(xiàn)I 非專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。進(jìn)而，提出有不僅將該模式應(yīng)用于顯示元件，而且將該模式應(yīng)用于利用電雙折射的波長(zhǎng)可變?yōu)V光片、波面控制元件、液晶透鏡、像差修正元件、開(kāi)口控制元件、光學(xué)頭(opticalhead)裝置等(專(zhuān)利文獻(xiàn)6、專(zhuān)利文獻(xiàn)10、專(zhuān)利文獻(xiàn)11)。包含非手性(achiral)的液晶成分與手性(chiral)化合物的光學(xué)等向性的液晶組成物含有大量氟系化合物，并具有 大的介電常數(shù)異向性、大的折射率異向性、低熔點(diǎn)，且在寬廣的溫度范圍內(nèi)具有液晶相。然而，該光學(xué)等向性的液晶組成物雖然顯示短的響應(yīng)時(shí)間等良好的電特性，但在包含低溫的寬廣的溫度范圍內(nèi)具有液晶相的例子少，而難以直接用作液晶元件。光學(xué)等向性的高分子與液晶的復(fù)合材料可通過(guò)如下方式而獲得:在顯示藍(lán)相或等向性相的溫度下，使向光學(xué)等向性的液晶組成物中添加單體而成的單體與液晶的混合物進(jìn)行聚合。該高分子與液晶的復(fù)合材料以在包含低溫的寬廣的溫度范圍內(nèi)具有液晶相為特征，作為液晶顯示面板用的液晶元件極其有用。以使藍(lán)相高分子穩(wěn)定化為目的而使用的單體可使用低分子量的單體、大分子單體、或低聚物等。另外所獲得的高分子與液晶的復(fù)合材料優(yōu)選具有三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此優(yōu)選使用具有2個(gè)以上聚合性官能基的多官能性單體。但是，該單體與液晶的組成物在寬廣的溫度范圍內(nèi)不顯現(xiàn)均一的藍(lán)相的情況多，以不均一的藍(lán)相進(jìn)行聚合而成的高分子與液晶的復(fù)合材料不均一且產(chǎn)生濃度不均，其結(jié)果，產(chǎn)生液晶顯示面板中的顯示不均，且成為對(duì)比度下降等的主要原因。為了單體與液晶的混合物在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)顯現(xiàn)均一的藍(lán)相，有效的是并用多官能性單體與單官能性單體。并用了多官能性單體與單官能性單體的單體與液晶的混合物在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)顯現(xiàn)均一的藍(lán)相。作為此處所使用的單官能性單體，已知有丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯等。但是，此種單官能性單體與液晶組成物的相容性并不充分，使利用此種單官能性單體所獲得的單體與液晶的混合物進(jìn)行聚合而獲得的高分子與液晶的復(fù)合材料不均一且產(chǎn)生濃度不均、或者用以獲得濃度不均得到改善的高分子與液晶的復(fù)合材料的聚合溫度范圍狹小。另外，存在高分子穩(wěn)定化所需的單體含量也多這一缺點(diǎn)。尤其，最近為了將液晶注入至單元中，而采用被稱(chēng)為滴注填充(One DropFilling,0DF)方式的注入法。該方式是將液晶滴加至基板上，并在真空下貼合對(duì)向基板的方式。在該ODF方式中，要求液晶滴在面內(nèi)均一。當(dāng)將光學(xué)等向性的高分子與液晶的復(fù)合材料應(yīng)用于ODF方式時(shí)，將單體與液晶的混合物滴加至基板上，在貼合后照射紫外光等而使單體聚合。此時(shí)，優(yōu)選在單體與液晶的混合物的N1-BP轉(zhuǎn)變溫度附近進(jìn)行聚合的情況多，但在該溫度附近進(jìn)行聚合所獲得的高分子與液晶的復(fù)合材料中有時(shí)會(huì)觀測(cè)到濃度不均。[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)][專(zhuān)利文獻(xiàn)][專(zhuān)利文獻(xiàn)I]日本專(zhuān)利特開(kāi)2003-327966[專(zhuān)利文獻(xiàn)2]國(guó)際公開(kāi)2005/90520[專(zhuān)利文獻(xiàn)3]日本專(zhuān)利特開(kāi)2005-336477[專(zhuān)利文獻(xiàn)4]日本專(zhuān)利特開(kāi)2006-89622[專(zhuān)利文獻(xiàn)5]日本專(zhuān)利特開(kāi)2006-299084[專(zhuān)利文獻(xiàn)6]國(guó)際公開(kāi)2005/080529[專(zhuān)利文獻(xiàn)7]日本專(zhuān)利特表2005-537520[專(zhuān)利文獻(xiàn)8]日本專(zhuān)利 特表2006-506477[專(zhuān)利文獻(xiàn)9]日本專(zhuān)利特表2007-503487[專(zhuān)利文獻(xiàn)10]日本專(zhuān)利特開(kāi)2005-157109[專(zhuān)利文獻(xiàn)11]日本專(zhuān)利特開(kāi)2006-127707[專(zhuān)利文獻(xiàn)12]日本專(zhuān)利特開(kāi)2010-510256[非專(zhuān)利文獻(xiàn)][非專(zhuān)利文獻(xiàn)I]《自然材料》(Nature Materials), 1,64, (2002)[非專(zhuān)利文獻(xiàn)2]《先進(jìn)材料》(Adv.Mater.)，17，96，(2005)[非專(zhuān)利文獻(xiàn)3]《信息顯示學(xué)會(huì)志》(Journalofthe SID)，14，551，(2006)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的第一目的在于提供一種可獲得濃度不均得到改善的高分子與液晶的復(fù)合材料的單體與液晶的混合物、或可獲得濃度不均得到改善的高分子與液晶的復(fù)合材料的聚合溫度范圍廣的單體與液晶的混合物。第二目的在于提供一種液晶元件，其使用通過(guò)使所述單體與液晶的混合物進(jìn)行聚合而獲得的高分子與液晶的復(fù)合材料，由此對(duì)于熱、光等具有穩(wěn)定性，具有短的響應(yīng)時(shí)間、大的對(duì)比度、低驅(qū)動(dòng)電壓，在包含低溫的寬廣的溫度范圍內(nèi)具有均一且無(wú)濃度不均的高分子穩(wěn)定化藍(lán)相。本發(fā)明人等人努力研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)通過(guò)提供使用單官能性的單環(huán)單體，特別是具有芳香環(huán)的單官能性的單環(huán)單體的單體與液晶的混合物、高分子與液晶的復(fù)合材料、及液晶元件，可大幅度地改善所述課題。具體而言，如下所述。本說(shuō)明書(shū)中，“液晶化合物”是具有向列相、層列相等液晶相的化合物，以及不具有液晶相但作為液晶組成物的成分而有用的化合物的總稱(chēng)。有時(shí)分別將液晶化合物、液晶組成物、液晶顯示元件簡(jiǎn)稱(chēng)為化合物、組成物、元件。本說(shuō)明書(shū)中，“液晶元件”是液晶顯示面板及液晶顯示模塊的總稱(chēng)。向列相的上限溫度為向列相-等向性相的相轉(zhuǎn)變溫度，而且有時(shí)將其簡(jiǎn)稱(chēng)為透明點(diǎn)或上限溫度。有時(shí)將向列相的下限溫度簡(jiǎn)稱(chēng)為下限溫度。本說(shuō)明書(shū)中，“單體與液晶的混合物”是包含聚合性單體及光學(xué)等向性的液晶組成物的混合物?！案叻肿优c液晶的復(fù)合材料”是包含高分子及光學(xué)等向性的液晶組成物的復(fù)合材料。所謂“單官能性的單環(huán)單體”，是指具有I個(gè)聚合性官能基、且具有I個(gè)環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合性單體。有時(shí)將具有I個(gè)聚合性官能基的聚合性單體稱(chēng)為“單官能性單體”。“多官能性單體”是具有多個(gè)聚合性官能基的聚合性單體，有時(shí)將具有2個(gè)聚合性官能基的聚合性單體稱(chēng)為“二官能性單體”。本說(shuō)明書(shū)中，將由式(1)所表示的化合物簡(jiǎn)稱(chēng)為化合物(I)。該簡(jiǎn)稱(chēng)方式有時(shí)也適用于由式(2)等所表示的化·合物。在化學(xué)式中，由六邊形包圍的A、B等符號(hào)分別對(duì)應(yīng)于環(huán)結(jié)構(gòu)A、環(huán)結(jié)構(gòu)B等。有時(shí)將它們簡(jiǎn)稱(chēng)為“環(huán)A”、“環(huán)B”。所謂“環(huán)結(jié)構(gòu)”，是指環(huán)狀的基，包括亞苯基環(huán)、萘環(huán)、環(huán)己烯環(huán)、二環(huán)辛烷環(huán)或環(huán)己烷環(huán)等。此處，如萘環(huán)那樣的縮合多環(huán)烴或如二環(huán)辛烷環(huán)般的交聯(lián)環(huán)烴等含有多個(gè)環(huán)的環(huán)結(jié)構(gòu)也算作I個(gè)環(huán)結(jié)構(gòu)。將環(huán)A1、Y1、B等多個(gè)相同的符號(hào)記載在相同的式或不同的式中，但它們可分別相同、或不同?！叭我獾摹北硎静粌H位置任意，而且個(gè)數(shù)也任意，但不包含個(gè)數(shù)為O的情況。任意的A可由B、C或D取代這一表達(dá)方式表示除任意的A由B取代的情況、任意的A由C取代的情況、及任意的A由D取代的情況以外，也包括多個(gè)A由B D中的至少2個(gè)取代的情況。例如，任意的-CH2-可由-O-或-CH = CH-取代的燒基中包括燒基、稀基、燒氧基、燒氧基烷基、烷氧基烯基、烯氧基烷基等。再者，在本發(fā)明中，連續(xù)的2個(gè)-CH2-由-O-取代而變成如-0-0-般的情況不優(yōu)選。而且，烷基的末端的-CH2-由-O-取代的情況也不優(yōu)選。另外，本說(shuō)明書(shū)中，只要未特別提及，則“ ％ ”是指“重量％ (重量百分比)”。本案發(fā)明包括以下的構(gòu)成。[I] 一種單體與液晶的混合物，其特征在于:通過(guò)在含有非手性的液晶成分A及手性化合物K的光學(xué)等向性的液晶組成物中，進(jìn)而混合I種以上由通式(I)所表示的聚合性單體而獲得。
權(quán)利要求
1.一種單體與液晶的混合物，其特征在于:通過(guò)在含有非手性的液晶成分A及手性化合物K的光學(xué)等向性的液晶組成物中，進(jìn)而混合I種以上由通式(I)所表示的聚合性單體而獲得，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單體與液晶的混合物，其特征在于:所述聚合性單體由通式(2)表示，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單體與液晶的混合物，其特征在于:所述聚合性單體由通式(2-1) 通式(2-3)的任一個(gè)表不，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單體與液晶的混合物，其特征在于:含有在式(2-1)中，RaS直鏈狀或分支狀的碳數(shù)1 30的烷基、Rb為直鏈狀的碳數(shù)為1 30的亞烷基、Rd為氫的聚合性單體。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單體與液晶的混合物，其特征在于:含有在式(2-1)中，RaS直鏈狀或分支狀的碳數(shù)為1 30的烷基、Rb為直鏈狀的碳數(shù)為1 30的亞烷基、Rd為甲基的聚合性單體。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單體與液晶的混合物，其特征在于:含有在式(2-2)中，RaS直鏈狀或分支狀的碳數(shù)為1 30的烷基、Rb為直鏈狀的碳數(shù)為1 30的亞烷基、Rd為氫的聚合性單體。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單體與液晶的混合物，其特征在于:含有在式(2-2)中，RaS直鏈狀或分支狀的碳數(shù)為1 30的烷基、Rb為直鏈狀的碳數(shù)為1 30的亞烷基、Rd為甲基的I種以上的聚合性單體。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單體與液晶的混合物，其特征在于:含有在式(2-3)中，RaS直鏈狀或分支狀的碳數(shù)為I 30的烷基、Rb為直鏈狀的碳數(shù)為I 30的亞烷基、Rd為氫的聚合性單體。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單體與液晶的混合物，其特征在于:含有在式(2-3)中，RaS直鏈狀或分支狀的碳數(shù)為I 30的烷基、Rb為直鏈狀的碳數(shù)為I 30的亞烷基、Rd為甲基的聚合性單體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的單體與液晶的混合物，其特征在于:在所述非手性的液晶成分A中含有由通式(1-A)所表示的化合物，
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的單體與液晶的混合物，其特征在于:在所述非手性的液晶成分A中含有I種以上由下述式(1-Aa) 式(1-Aj)的任一個(gè)所表示的化合物，
12.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的單體與液晶的混合物，其特征在于:在所述非手性的液晶成分A中含有I種以上由通式(1-A)所表示的化合物，且在所述手性化合物K中含有I種以上由通式(Kl) 通式(K5)所表示的化合物，
13.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的單體與液晶的混合物，其特征在于:在所述非手性的液晶成分A中，由通式(1-A)所表示的化合物的含量為50重量％ 100重量％,在所述手性化合物K中，由通式(Kl) 通式(K5)所表示的化合物的I種以上為0.1重量％ 30重量％，
14.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的單體與液晶的混合物，其特征在于:還包括I種以上由通式(M2)所表示的二官能性單體，Rc-Ym-(Am-Zm)di1-Am-Ym-Rc (M2) 式(M2)中，Re分別獨(dú)立為式(M3-1) 式(M3-7)的聚合性基;Am分別獨(dú)立為芳香族性或非芳香族性的5員環(huán)、6員環(huán)或碳數(shù)為9 20的縮合環(huán)，環(huán)中的-CH2-可由-O-、-NH-,或-NCH3-取代，環(huán)中的-CH=可由-N=取代，環(huán)中的氫原子可由鹵素、及碳數(shù)為I 5的烷基、或鹵化烷基取代；YM分別獨(dú)立為單鍵或碳數(shù)為I 20的亞烷基，這些亞烷基中，任意的-CH2-可由-O-、-S-、-CH = CH-、-C = C-、-COO-、或-OCO-取代；ZM 分別獨(dú)立為單鍵、—(CH2) m3-、-O (CH2) m3-、- (CH2) m30-、-O (CH2) m30-、-CH = CH-、-C = C-、-COO-、-0C0-、- (CF2) 2-,-(CH2) 2-C00-、-0C0- (CH2) 2-、_CH = CH-C00-,-OCO-CH = CH-,-C = C-C00-、-0C0_C = C-,-CH=CH-(CH2) 2-、_ (CH2)2-CH = CH-,-CF = CF-,-C = C-CH = CH-,-CH = CH-C = C-、_0CF2-(CH2) 2-、_ (CTi)2-CF2O-、-OCF2-或-CF2O-,這些式中、m3為I 20的整數(shù)；ml為I 6的整數(shù)，RdRd' RdRd、 CF3
15.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的單體與液晶的混合物，其特征在于:還包括I種以上由通式(M2-15)所表示的二官能性單體，
16.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的單體與液晶的混合物，其特征在于:在-20°C 70°C的溫度下顯示手性向列相，且在所述溫度范圍的至少一部分中，螺旋節(jié)距為700nm以下。
17.一種高分子與液晶的復(fù)合材料，其特征在于:其是使根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的單體與液晶的混合物進(jìn)行聚合而獲得、且用于通過(guò)光學(xué)等向性的液晶相來(lái)驅(qū)動(dòng)的元件。
18.一種高分子與液晶的復(fù)合材料，其特征在于:其是使根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的單體與液晶的混合物以非液晶等向性相或光學(xué)等向性的液晶相進(jìn)行聚合而獲得、且用于通過(guò)所述光學(xué)等向性的液晶相來(lái)驅(qū)動(dòng)的元件。
19.一種液晶元件，其特征在于:在一面或兩面上配置有電極，且包括配置在基板間的液晶組成物或高分子與液晶的復(fù)合材料，及經(jīng)由電極對(duì)所述液晶組成物或所述高分子與液晶的復(fù)合材料施加電場(chǎng)的電場(chǎng)施 加裝置，其中所述高分子與液晶的復(fù)合材料為根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的高分子與液晶的復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可獲得濃度不均得到改善的高分子與液晶的復(fù)合材料的單體與液晶的混合物。進(jìn)而，本發(fā)明提供一種液晶元件，其使用通過(guò)使所述單體與液晶的混合物進(jìn)行聚合而獲得的高分子與液晶的復(fù)合材料。一種單體與液晶的混合物，其特征在于通過(guò)在包含非手性的液晶成分A及手性化合物K的光學(xué)等向性的液晶組成物中，進(jìn)而混合1種以上由通式(1)所表示的聚合性單體而獲得。式(1)中，例如Ra為直鏈狀的碳數(shù)為1～30的烷基，Rb為直鏈狀的碳數(shù)為1～30的亞烷基，環(huán)A1表示1，4-亞苯基，X1表示-O-，P1表示丙烯?；?br> 文檔編號(hào)C09K19/52GK103160287SQ20121052384
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者高田章博, 佐郷弘毅 申請(qǐng)人:捷恩智株式會(huì)社, 捷恩智石油化學(xué)株式會(huì)社