单体与液晶的混合物、高分子与液晶的复合材料及液晶元件制造技术

本发明专利技术提供一种可获得浓度不均得到改善的高分子与液晶的复合材料的单体与液晶的混合物。进而，本发明专利技术提供一种液晶元件，其使用通过使所述单体与液晶的混合物进行聚合而获得的高分子与液晶的复合材料。一种单体与液晶的混合物，其特征在于：通过在包含非手性的液晶成分A及手性化合物K的光学等向性的液晶组成物中，进而混合1种以上由通式(1)所表示的聚合性单体而获得。式(1)中，例如Ra为直链状的碳数为1～30的烷基，Rb为直链状的碳数为1～30的亚烷基，环A1表示1，4-亚苯基，X1表示-O-，P1表示丙烯酰基。

【技术实现步骤摘要】
单体与液晶的混合物、高分子与液晶的复合材料及液晶元件
本专利技术涉及一种含有单官能性的单环单体的单体与液晶的混合物、高分子与液晶的复合材料、及液晶元件。
技术介绍
与向列液晶材料中的等向性相(以下有时称为“非液晶等向性相”)同样地，在作为光学等向性的液晶相的一种的蓝相中，也观测到电双折射值(对等向性媒体施加了电场时所引起的双折射值)ΔnE与电场E的平方成比例的现象，即克尔效应[ΔnE＝KλE2(K：克尔系数(克尔常数)，λ：波长)]。近年来，在蓝相及高分子稳定化蓝相等光学等向性的液晶相中施加电场，而使电双折射显现的模式也得到积极研究(专利文献1～专利文献11、非专利文献1～非专利文献3)。进而，提出有不仅将该模式应用于显示元件，而且将该模式应用于利用电双折射的波长可变滤光片、波面控制元件、液晶透镜、像差修正元件、开口控制元件、光学头(opticalhead)装置等(专利文献6、专利文献10、专利文献11)。包含非手性(achiral)的液晶成分与手性(chiral)化合物的光学等向性的液晶组成物含有大量氟系化合物，并具有大的介电常数异向性、大的折射率异向性、低熔点，且在宽广的温度范围内具有液晶相。然而，该光学等向性的液晶组成物虽然显示短的响应时间等良好的电特性，但在包含低温的宽广的温度范围内具有液晶相的例子少，而难以直接用作液晶元件。光学等向性的高分子与液晶的复合材料可通过如下方式而获得：在显示蓝相或等向性相的温度下，使向光学等向性的液晶组成物中添加单体而成的单体与液晶的混合物进行聚合。该高分子与液晶的复合材料以在包含低温的宽广的温度范围内具有液晶相为特征，作为液晶显示面板用的液晶元件极其有用。以使蓝相高分子稳定化为目的而使用的单体可使用低分子量的单体、大分子单体、或低聚物等。另外所获得的高分子与液晶的复合材料优选具有三维交联结构，因此优选使用具有2个以上聚合性官能基的多官能性单体。但是，该单体与液晶的组成物在宽广的温度范围内不显现均一的蓝相的情况多，以不均一的蓝相进行聚合而成的高分子与液晶的复合材料不均一且产生浓度不均，其结果，产生液晶显示面板中的显示不均，且成为对比度下降等的主要原因。为了单体与液晶的混合物在比较宽广的温度范围内显现均一的蓝相，有效的是并用多官能性单体与单官能性单体。并用了多官能性单体与单官能性单体的单体与液晶的混合物在比较宽广的温度范围内显现均一的蓝相。作为此处所使用的单官能性单体，已知有丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯等。但是，此种单官能性单体与液晶组成物的相容性并不充分，使利用此种单官能性单体所获得的单体与液晶的混合物进行聚合而获得的高分子与液晶的复合材料不均一且产生浓度不均、或者用以获得浓度不均得到改善的高分子与液晶的复合材料的聚合温度范围狭小。另外，存在高分子稳定化所需的单体含量也多这一缺点。尤其，最近为了将液晶注入至单元中，而采用被称为滴注填充(OneDropFilling，ODF)方式的注入法。该方式是将液晶滴加至基板上，并在真空下贴合对向基板的方式。在该ODF方式中，要求液晶滴在面内均一。当将光学等向性的高分子与液晶的复合材料应用于ODF方式时，将单体与液晶的混合物滴加至基板上，在贴合后照射紫外光等而使单体聚合。此时，优选在单体与液晶的混合物的N*-BP转变温度附近进行聚合的情况多，但在该温度附近进行聚合所获得的高分子与液晶的复合材料中有时会观测到浓度不均。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利特开2003-327966[专利文献2]国际公开2005/90520[专利文献3]日本专利特开2005-336477[专利文献4]日本专利特开2006-89622[专利文献5]日本专利特开2006-299084[专利文献6]国际公开2005/080529[专利文献7]日本专利特表2005-537520[专利文献8]日本专利特表2006-506477[专利文献9]日本专利特表2007-503487[专利文献10]日本专利特开2005-157109[专利文献11]日本专利特开2006-127707[专利文献12]日本专利特开2010-510256[非专利文献][非专利文献1]《自然材料》(NatureMaterials)，1，64，(2002)[非专利文献2]《先进材料》(Adv.Mater.)，17，96，(2005)[非专利文献3]《信息显示学会志》(JournaloftheSID)，14,551，(2006)
技术实现思路
专利技术的第一目的在于提供一种可获得浓度不均得到改善的高分子与液晶的复合材料的单体与液晶的混合物、或可获得浓度不均得到改善的高分子与液晶的复合材料的聚合温度范围广的单体与液晶的混合物。第二目的在于提供一种液晶元件，其使用通过使所述单体与液晶的混合物进行聚合而获得的高分子与液晶的复合材料，由此对于热、光等具有稳定性，具有短的响应时间、大的对比度、低驱动电压，在包含低温的宽广的温度范围内具有均一且无浓度不均的高分子稳定化蓝相。本专利技术人等人努力研究的结果，发现通过提供使用单官能性的单环单体，特别是具有芳香环的单官能性的单环单体的单体与液晶的混合物、高分子与液晶的复合材料、及液晶元件，可大幅度地改善所述课题。具体而言，如下所述。本说明书中，“液晶化合物”是具有向列相、层列相等液晶相的化合物，以及不具有液晶相但作为液晶组成物的成分而有用的化合物的总称。有时分别将液晶化合物、液晶组成物、液晶显示元件简称为化合物、组成物、元件。本说明书中，“液晶元件”是液晶显示面板及液晶显示模块的总称。向列相的上限温度为向列相-等向性相的相转变温度，而且有时将其简称为透明点或上限温度。有时将向列相的下限温度简称为下限温度。本说明书中，“单体与液晶的混合物”是包含聚合性单体及光学等向性的液晶组成物的混合物。“高分子与液晶的复合材料”是包含高分子及光学等向性的液晶组成物的复合材料。所谓“单官能性的单环单体”，是指具有1个聚合性官能基、且具有1个环结构的聚合性单体。有时将具有1个聚合性官能基的聚合性单体称为“单官能性单体”。“多官能性单体”是具有多个聚合性官能基的聚合性单体，有时将具有2个聚合性官能基的聚合性单体称为“二官能性单体”。本说明书中，将由式(1)所表示的化合物简称为化合物(1)。该简称方式有时也适用于由式(2)等所表示的化合物。在化学式中，由六边形包围的A、B等符号分别对应于环结构A、环结构B等。有时将它们简称为“环A”、“环B”。所谓“环结构”，是指环状的基，包括亚苯基环、萘环、环己烯环、二环辛烷环或环己烷环等。此处，如萘环那样的缩合多环烃或如二环辛烷环般的交联环烃等含有多个环的环结构也算作1个环结构。将环A1、Y1、B等多个相同的符号记载在相同的式或不同的式中，但它们可分别相同、或不同。“任意的”表示不仅位置任意，而且个数也任意，但不包含个数为0的情况。任意的A可由B、C或D取代这一表达方式表示除任意的A由B取代的情况、任意的A由C取代的情况、及任意的A由D取代的情况以外，也包括多个A由B～D中的至少2个取代的情况。例如，任意的-CH2-可由-O-或-CH＝CH-取代的烷基中包括烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基烯基、烯氧基烷基等。再者，在本专利技术中，连续的2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单体与液晶的混合物，其特征在于：通过在含有非手性的液晶成分A及手性化合物K的光学等向性的液晶组成物中，进而混合1种以上由通式(1)所表示的聚合性单体而获得，式(1)中，Ra为氢、卤素、直链状或分支状的碳数为1～30的烷基，此烷基中的任意的?CH2?可由?O?、?COO?、?OCO?、?CH＝CH?或?C≡C?取代，此烷基中的任意的氢可由卤素取代；Rb为单键、或者直链状或分支状的碳数为1～30的亚烷基，此亚烷基中的任意的?CH2?可由?O?、?COO?、?OCO?、?CH＝CH?或?C≡C?取代，此亚烷基中的任意的氢可由卤素取代；环A1为1，4?亚苯基、萘?2，6?二基、1，4?亚环己烯基、或1，4?二环[2，2，2]亚辛基，这些环中的任意的氢可由碳数为1～5的烷基、或卤素取代，环中的任意的?CH2?可由?O?取代，环中的任意的?CH＝可由?N＝取代；X1为?O?、?CO?、?COO?、?OCO?、?CF2O?、?OCF2?或单键；P1表示下述的式(M3?1)～式(M3?7)的任一个；式中，Rd分别独立为氢、卤素或碳数为1～5的烷基，这些烷基中，任意的氢可由卤素取代。FDA00002542110800011.jpg,FDA00002542110800012.jpg...

【技术特征摘要】
2011.12.08 JP 2011-2691761.一种单体与液晶的混合物，其特征在于：通过在含有非手性的液晶成分A及手性化合物K的光学等向性的液晶组成物中，进而混合1种以上由通式(2)所表示的聚合性单体而获得，式(2)中，Ra为直链状或分支状的碳数为1～30的烷基、碳数为2～30的烯基、或碳数为1～30的烷氧基，此烷基中的任意的氢可由卤素取代；Rb为单键、直链状或分支状的碳数为1～30的亚烷基，此亚烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-CH＝CH-或-C≡C-取代，此亚烷基中的任意的氢可由卤素取代；X1为-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-或单键；Q1、Q2、Q3、及Q4分别独立为氢、氟、氯、或甲基；Rd为氢或甲基，P1表示式(M3-3)或式(M3-7)。2.根据权利要求1所述的单体与液晶的混合物，其特征在于：所述聚合性单体由通式(2-1)～通式(2-3)的任一个表示，式(2-1)～式(2-3)中，Ra为直链状或分支状的碳数为1～30的烷基、或者直链状或分支状的碳数为2～30的烯基；Rb为直链状或分支状的碳数为1～30的亚烷基；Q1、Q2、Q3、及Q4分别独立为氢、氟、或甲基；Rd为氢或甲基。3.根据权利要求2所述的单体与液晶的混合物，其特征在于：含有在式(2-1)中，Ra为直链状或分支状的碳数为1～30的烷基、Rb为直链状的碳数为1～30的亚烷基、Rd为氢的聚合性单体。4.根据权利要求2所述的单体与液晶的混合物，其特征在于：含有在式(2-1)中，Ra为直链状或分支状的碳数为1～30的烷基、Rb为直链状的碳数为1～30的亚烷基、Rd为甲基的聚合性单体。5.根据权利要求2所述的单体与液晶的混合物，其特征在于：含有在式(2-2)中，Ra为直链状或分支状的碳数为1～30的烷基、Rb为直链状的碳数为1～30的亚烷基、Rd为氢的聚合性单体。6.根据权利要求2所述的单体与液晶的混合物，其特征在于：含有在式(2-2)中，Ra为直链状或分支状的碳数为1～30的烷基、Rb为直链状的碳数为1～30的亚烷基、Rd为甲基的1种以上的聚合性单体。7.根据权利要求2所述的单体与液晶的混合物，其特征在于：含有在式(2-3)中，Ra为直链状或分支状的碳数为1～30的烷基、Rb为直链状的碳数为1～30的亚烷基、Rd为氢的聚合性单体。8.根据权利要求2所述的单体与液晶的混合物，其特征在于：含有在式(2-3)中，Ra为直链状或分支状的碳数为1～30的烷基、Rb为直链状的碳数为1～30的亚烷基、Rd为甲基的聚合性单体。9.根据权利要求1至8中任一项所述的单体与液晶的混合物，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，通式(1-A)中，R11为氢、碳数为1～20的烷基，此烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-或-C≡C-取代，但2个连续的-CH2-不由-O-取代，此烷基中的任意的氢可由卤素取代；环A11、环A12、环A13及环A14独立为1,4-亚苯基、1,3-二恶烷-2,5-二基、四氢吡喃-2,5-二基、四氢吡喃-3,6-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、二环[2,2,2]辛烷-1,4-二基、1,4-亚环己基、或2,6,7-三氧杂二环[2,2,2]辛烷-1,4-二基，这些环中的任意的氢可由卤素取代；Z11、Z12、Z13及Z14独立为单键、碳数为1～4的亚烷基，此亚烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-取代，此亚烷基中的任意的氢可由卤素取代；L11及L12分别独立为氢或卤素；X11为卤素、-C≡N、-N＝C＝S、-C≡C-C≡N、-SF5、-CHF2、-CF3、-CF2CH2F、-CF2CHF2、-CF2CF3、-(CF2)3-F、-CF2CHFCF3、-CHFCF2CF3、-(CF2)4-F、-(CF2)5-F、-OCHF2、-OCF3、-OCF2CH2F、-OCF2CHF2、-OCH2CF3、-OCF2CF3、-O-(CF2)3-F、-OCF2CHFCF3、-OCHFCF2CF3、-O-(CF2)4-F、-O-(CF2)5-F、-CH＝CF2、-CH＝CHCF3、或-CH＝CHCF2CF3；l及m独立为0或1。10.根据权利要求1至8中任一项所述的单体与液晶的混合物，其特征在于：在所述非手性的液晶成分A中含有1种以上由下述式(1-Aa)～式(1-Aj)的任一个所表示的化合物，式(1-Aa)～式(1-Aj)中，R11为碳数为2～8的烷基，X11为氟、氯、-C≡N、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF3、-OCHF2、-OCH2F或-C＝C-CF3，(F)表示氢或氟。11.根据权利要求1至8中任一项所述的单体与液晶的混合物，其特征在于：在所述非手性的液晶成分A中含有1种以上由通式(1-A)所表示的化合物，且在所述手性化合物K中含有1种以上由通式(K1)～通式(K5)所表示的化合物，通式(1-A)中，R11为氢、碳数为1～20的烷基，此烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-或-C≡C-取代，但2个连续的-CH2-不由-O-取代，此烷基中的任意的氢可由卤素取代；环A11、环A12、环A13及环A14独立为1,4-亚苯基、1,3-二恶烷-2,5-二基、四氢吡喃-2,5-二基、四氢吡喃-3,6-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、二环[2,2,2]辛烷-1,4-二基、1,4-亚环己基、或2,6,7-三氧杂二环[2,2,2]辛烷-1,4-二基，这些环中的任意的氢可由卤素取代；Z11、Z12、Z13及Z14独立为单键、碳数为1～4的亚烷基，此亚烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-取代，此亚烷基中的任意的氢可由卤素取代；L11及L12分别独立为氢或卤素；X11为卤素、-C≡N、-N＝C＝S、-C≡C-C≡N、-SF5、-CHF2、-CF3、-CF2CH2F、-CF2CHF2、-CF2CF3、-(CF2)3-F、-CF2CHFCF3、-CHFCF2CF3、-(CF2)4-F、-(CF2)5-F、-OCHF2、-OCF3、-OCF2CH2F、-OCF2CHF2、-OCH2CF3、-OCF2CF3、-O-(CF2)3-F、-OCF2CHFCF3、-OCHFCF2CF3、-O-(CF2)4-F、-O-(CF2)5-F、-CH＝CF2、-CH＝CHCF3、或-CH＝CHCF2CF3；l及m独立为0或1，式(K1)～式(K5)中，RK独立为氢、卤素、-C≡N、-N＝C＝O、-N＝C＝S或碳数为1～20的烷基，此烷基中的任意的-CH2-可由-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-取代，此烷基中的任意的氢可由卤素取代；AK独立为芳香族性的6员环～8员环、非芳香族性的3员环～8员环、或碳数为9～20的缩合环，这些环中的任意的氢可由卤素、碳数为1～3的烷基或卤代烷基取代，环的-CH2-可由-O-、-S-或-NH-取代，-CH＝可由-N＝取代；YK独立为氢、卤素、碳数为1～3的烷基、碳数为1～3的卤代烷基、芳香族性的6员环～8员环、非芳香族性的3员环～8员环、或碳数为9～20的缩合环，这些环的任意的氢可由卤素、碳数...

【专利技术属性】
技术研发人员：高田章博，佐郷弘毅，
申请(专利权)人：捷恩智株式会社，捷恩智石油化学株式会社，
类型：发明
国别省市：