[发明专利]含有聚合性化合物的液晶组合物及使用其的液晶显示元件

说明书

技术领域

本发明涉及含有聚合性化合物的液晶组合物，还涉及使用该液晶组合物的液晶显示元件。

背景技术

PSA(Polymer Sustained Alignment)型液晶显示装置是为了控制液晶分子的预倾角(pretilt angle)而具有在盒(cell)内形成聚合物结构物的结构的装置，由于其快速响应性、高对比度，所以作为下一代液晶显示元件受到期待。

PSA型液晶显示元件的制造通过下述方法进行：将由液晶性化合物和聚合性化合物组成的聚合性组合物注入到基板间，施加电压，在使液晶分子取向的状态下使聚合性化合物聚合，将液晶分子的取向固定。作为所述PSA型液晶显示元件的显示缺陷即烧灼的原因，有杂质导致的烧灼和液晶分子的取向变化(预倾角的变化)。

杂质导致的烧灼是由由于聚合不完全而剩余的聚合性化合物和用于促进聚合的进行而添加的聚合引发剂导致的。因此，有必要将聚合完成后的聚合性化合物的剩余量抑制在最小限度，有必要抑制添加的聚合引发剂的量。例如，若为了使聚合完全进行而添加大量的聚合引发剂，则残留的聚合引发剂造成显示元件的电压保持率下降，给显示品质带来不良影响。另外，若为了抑制电压保持率下降而减少聚合时使用的聚合引发剂的量，则由于聚合进行不完全而聚合性化合物剩余，不能避免发生由剩余的聚合性化合物导致的烧灼。另外，若欲少量添加聚合引发剂而使聚合性化合物完全固化，抑制聚合性化合物的残留，也有在聚合时利用长时间照射强紫外线等来施加大量能量的方法。然而在这种情况下，会导致制造装置的大型化、制造效率降低，同时，发生液晶材料的由紫外线导致的劣化等。因此，在以往的含有聚合性化合物的液晶组合物中，同时降低未固化的聚合性化合物和聚合引发剂两者的剩余量是困难的。因此，谋求含有不使用聚合引发剂就能完成聚合的聚合性化合物的液晶组合物。

另一方面，还已知烧灼的发生是由在含有聚合性化合物的液晶组合物中的液晶分子的预倾角发生变化引起的。即，若聚合性化合物的固化物即聚合物柔软，则当构成显示元件时，长时间持续显示同一图案的话，聚合物的结构发生变化，结果预倾角发生变化。由于预倾角的变化成为烧灼的原因，所以需要这样的聚合性化合物：该聚合性化合物可形成具有聚合物结构不变化的刚直的结构的聚合物。

以往，为了通过提高聚合物的刚直性来防止烧灼，对于使用具有只带有环结构和聚合性官能团的1，4-亚苯基等结构的聚合性化合物来构成显示元件(参照专利文献1)、使用具有联芳基结构的聚合性化合物来构成显示元件(参照专利文献2)已有研究。但是，由于这些聚合性化合物相对于液晶化合物的相溶性低，所以在调节液晶组合物时发生该聚合性化合物的析出，因此，难以作为实用的液晶组合物应用。

此外，为了通过提高聚合物的刚直性来防止烧灼，提出了如下方案：使用2官能性的聚合性化合物、和二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯等3官能以上的聚合性化合物的混合液晶组合物，来构成显示元件(参照专利文献3)。但是，二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯在分子内不具有环结构，因此，其与液晶化合物的亲和力弱，控制取向的力弱，所以存在得不到充分的取向稳定性的问题。此外，这些聚合性化合物在聚合时必须添加聚合引发剂，若不添加聚合引发剂，则在聚合后有聚合性化合物剩余。

如上所述，难以满足在含有聚合性化合物的液晶组合物中谋求的显示元件的烧灼特性、取向稳定性、作为不发生析出的组合物的稳定性、PSA型液晶显示元件制造时的制造效率等特性，成为该显示元件实用化的障碍。

现有技术文献

专利文献

专利文献1

日本特开2003-307720号公报

专利文献2

日本特开2008-116931号公报

专利文献3

日本特开2004-302096号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明要解决的问题在于提供聚合后的液晶取向控制力高、不产生烧灼等缺陷的含有聚合性化合物的液晶组合物，而且在于提供聚合性化合物与液晶材料良好相溶、不发生析出等缺陷的含有聚合性化合物的液晶组合物。另外还在于提供显示性能优异的液晶显示元件，其通过含有聚合性化合物的液晶组合物聚合来赋予液晶取向能力。

解决问题的手段

本申请发明人等对各种聚合性化合物和各种非聚合性液晶化合物进行研究，结果发现，由具有特定结构的聚合性化合物和非聚合性液晶化合物构成的含有聚合性化合物的液晶组合物能够解决上述问题，从而完成本申请发明。