液晶组合物用自发取向助剂制造技术

本发明专利技术的课题在于提供一种液晶组合物用自发取向助剂，在将其添加于液晶组合物时能够确保保存性，即使不设置PI层也能够使液晶分子垂直取向。此外，本发明专利技术的其他课题在于提供保存性优异并且即使不设置PI层也能够使液晶分子垂直取向的含有该自发取向性添加剂的液晶组合物、及使用该液晶组合物的液晶显示元件。解决上述课题的方法在于提供具有通式(i)所表示的部分结构的液晶组合物用自发取向助剂，并且提供含有该自发取向性添加剂的液晶组合物和使用该液晶组合物的液晶显示元件。

Spontaneous orientation auxiliaries for liquid crystal compositions

The subject of the invention is to provide a self orientated promoter for liquid crystal composition, which can ensure preservation when added to liquid crystal composition. Even if PI layer is not set, it can make liquid crystal molecules vertically oriented. In addition, other topics of the invention lie in providing liquid crystal compositions with excellent preservation and even vertical alignment of liquid crystal molecules, even without PI layer, and liquid crystal display elements using the liquid crystal composition. The way to solve the above problem is to provide liquid crystal composition with partial structure represented by general formula (I) with spontaneous orientation AIDS, and to provide liquid crystal composition containing the self oriented additive and liquid crystal display element using the liquid crystal composition.

【技术实现步骤摘要】
液晶组合物用自发取向助剂
本专利技术涉及液晶组合物用自发取向助剂、液晶组合物及液晶显示元件。
技术介绍
以往，VA方式的液晶显示器中，为了在无电压施加时引发液晶分子的垂直取向，在施加电压时实现液晶分子的水平取向，在电极上设有聚酰亚胺取向膜(PI)层。但是，对于PI层的制膜而言需要很大的成本，因此近年来，研究了用于一边省略PI层一边实现液晶分子的取向的方法。例如专利文献1中，公开了一种液晶介质，其特征在于，以具有负的介电常数各向异性的极性化合物的混合物为基础，含有至少一种自发取向性添加剂，并且记载了该液晶介质非常适合在完全不含取向层的显示器中使用。而且，专利文献1中，作为自发取向性添加剂，使用了具有羟基的特定化合物。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2014-524951号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，根据本专利技术人等的研究，判明：在使用专利文献1中所记载的自发取向性添加剂的情况下，使液晶分子垂直取向的取向约束力不充分，此外，在含有该自发取向性添加剂的液晶组合物的保存性方面也有改善的余地。因此，本专利技术的目的在于，提供一种液晶组合物用自发取向助剂，在将其添加于液晶组合物时能够确保保存性，即使不设置PI层也能够使液晶分子垂直取向。此外，本专利技术的另一目的在于，提供保存性优异并且即使不设置PI层也能够使液晶分子垂直取向的含有该自发取向性添加剂的液晶组合物、及使用该液晶组合物的液晶显示元件。用于解决课题的方法本专利技术提供一种液晶组合物用自发取向助剂，其含有一种或两种以上的具有通式(i)所表示的部分结构的化合物，[化1](式中，Zi1表示单键、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、或碳原子数2～40的亚烷基，该亚烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可以被-O-、-COO-或-OCO-取代，Ai1表示2价的芳香族环基、2价的杂芳香族环基、2价的脂肪族环基、2价的杂脂肪族基或单键，这些环结构中的任意的氢原子可以被碳原子数1～12的烷基、碳原子数1～12的卤代烷基、碳原子数1～12的烷氧基、碳原子数1～12的卤代烷氧基、卤原子取代，Zi1和Ai1各自存在多个的情况下，各自彼此可以相同也可以不同，mi1表示1～5的整数，Ki1表示以下的式(K-1)～式(K-12)中的任一个所表示的结构：[化2](式中，RK1、RK2、RK3各自独立地表示氢原子或碳原子数1～5的直链或支链的烷基或烷氧基，RK4表示氢原子或碳原子数1～20的直链或支链的烷基，该烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可以被-O-、-COO-或-OCO-取代，WK1表示次甲基或氮原子，XK1和YK1各自独立地表示-CH2-、氧原子或硫原子。)，ZK1表示氧原子或硫原子，ZK2表示-CH2-、氧原子或硫原子，ZK3表示单键或双键，式(i)和式(K-1)～式(K-12)中，左端的黑点表示结合键。)。此外，本专利技术提供含有一种或两种以上的具有上述通式(i)所表示的部分结构的化合物的介电常数各向异性(Δε)为负的液晶组合物。专利技术效果根据本专利技术，能够提供保存性优异并且即使不设置PI层也能够使液晶分子均匀地垂直取向的含有该自发取向性添加剂的液晶组合物、及使用该该液晶组合物的液晶显示元件。附图说明图1是示意性表示液晶显示元件的一个实施方式的图。图2是将图1中被I线包围的区域放大后的平面图。符号说明1：液晶显示元件、2：第一基板、3：第二基板、4：液晶层、5：像素电极层、6：共用电极层、7：第一偏光板、8：第二偏光板、9：滤色器、11：栅极总线、12：数据总线、13：像素电极、14：Cs电极、15：源电极、16：漏电极、17：接触孔。具体实施方式(液晶组合物用自发取向助剂)本实施方式的液晶组合物用自发取向助剂含有一种或两种以上的具有通式(i)所表示的部分结构的化合物(以下也称为“化合物(i)”)。[化3](式中，Zi1表示单键、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、或碳原子数2～40的亚烷基，该亚烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可以被-O-、-COO-或-OCO-取代，Ai1表示2价的芳香族环基、2价的杂芳香族环基、2价的脂肪族环基、2价的杂脂肪族基或单键，这些环结构中的任意的氢原子可被碳原子数1～12的烷基、碳原子数1～12的卤代烷基、碳原子数1～12的烷氧基、碳原子数1～12的卤代烷氧基、卤原子或-Spi1-Ri1取代，Spi1表示碳原子数1～18的直链状亚烷基、碳原子数1～18的支链状亚烷基或单键，该亚烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可以被-O-、-COO-或-OCO-取代，Ri1表示氢原子或选自由式(R-1)～式(R-15)组成的组中的取代基，[化4](式中，右端的黑点表示结合键。)分子内存在多个Spi1和Ri1的情况下，它们可以相同也可以不同，Zi1和Ai1各自存在多个的情况下，各自彼此可以相同也可以不同，mi1表示1～5的整数，Ki1表示以下的式(K-1)～式(K-12)中的任一个所表示的结构，[化5](式中，RK1、RK2、RK3各自独立地表示氢原子或碳原子数1～5的直链或支链的烷基或烷氧基，RK4表示氢原子或1～20的直链或支链的烷基，该烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可以被-O-、-COO-或-OCO-取代，WK1表示次甲基或氮原子，XK1和YK1各自独立地表示-CH2-、氧原子或硫原子。)，ZK1表示氧原子或硫原子，ZK2表示-CH2-、氧原子或硫原子，ZK3表示单键或双键，式(i)和式(K-1)～式(K-12)中，左端的黑点表示结合键。)本实施方式的液晶组合物用自发取向助剂含有具有式(i)所表示的部分结构、尤其具有作为式(i)中的Ki1由式(K-1)～式(K-12)中的任一个表示的结构的化合物，因此推测，在用于液晶组合物时，能够保持为吸附于夹持液晶组合物(液晶层)的基板，使液晶分子以垂直方向取向的状态。因此，利用本实施方式的液晶组合物用自发取向助剂时，即使不设置PI层也能够使液晶分子取向(无电压施加时引发液晶分子的垂直取向，施加电压时实现液晶分子的水平取向)。这样，化合物(i)由于有助于液晶组合物中的液晶分子的自发取向，因此可被合适地使用。当重视化学稳定性时，优选为(K-1)至(K-6)、(K-9)，当重视液晶的取向性时，优选为(K-1)至(K-5)、(K-10)至(K-12)，当重视对液晶化合物的溶解性时，优选为(K-7)至(K-12)，当重视它们的平衡时，优选为(K-1)、(K-2)、(K-4)、(K-11)、(K-12)。在重视制成液晶元件时的可靠性的情况下优选不含氮原子。当重视液晶的取向性时，相比于含氧原子者，更优选含硫原子者，重视可靠性的情况下，相比于含硫原子者，更优选不含硫原子者。除此之外，本专利技术人等发现，通过使本实施方式的液晶组合物用自发取向助剂包含具有式(i)所表示的部分结构的化合物，不仅能够确保液晶分子的取向，还能够确保液晶组合物的保存性。从以上观点考虑，本实施方式的液晶组合物用自发取向助剂中所含有的化合物只要在分子的末端、优选在分子的主链末端具有式(i)所表示的部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶组合物用自发取向助剂，其具有通式(i)所表示的部分结构，[化1]

【技术特征摘要】
2016.09.20 JP 2016-1830431.一种液晶组合物用自发取向助剂，其具有通式(i)所表示的部分结构，[化1]式中，Zi1表示单键、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、或碳原子数2～40的亚烷基，该亚烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可以被-O-、-COO-或-OCO-取代，Ai1表示2价的芳香族环基、2价的杂芳香族环基、2价的脂肪族环基、2价的杂脂肪族基或单键，这些环结构中的任意的氢原子可被碳原子数1～12的烷基、碳原子数1～12的卤代烷基、碳原子数1～12的烷氧基、碳原子数1～12的卤代烷氧基、卤原子或-Spi1-Ri1取代，Spi1表示碳原子数1～18的直链状亚烷基、碳原子数1～18的支链状亚烷基或单键，该亚烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可以被-O-、-COO-或-OCO-取代，Ri1表示氢原子或选自由式(R-1)～式(R-15)组成的组中的取代基，[化2]式中，右端的黑点表示结合键，分子内存在多个Spi1和Ri1的情况下，它们可以相同也可以不同，Zi1和Ai1各自存在多个的情况下，各自彼此可以相同也可以不同，mi1表示1～5的整数，Ki1表示以下的式(K-1)～式(K-12)中的任一个所表示的结构，[化3]式中，RK1、RK2、RK3各自独立地表示氢原子或碳原子数1～5的直链或支链的烷基或烷氧基，RK4表示氢原子或1～20的直链或支链的烷基，该烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可以被-O-、-COO-或-OCO-取代，WK1表示次甲基或氮原子，XK1和YK1各自独立地表示-CH2-、氧原子或硫原子，ZK1表示氧原子或硫原子，ZK2表示-CH2-、氧原子或硫原子，ZK3表示单键或双键，式(i)和式(K-1)～式(K-12)中，左端的黑点表示结合键。2.根据权利要求1所述的液晶组合物用自发取向助剂，具有所述通式(i)所表示的部分结构的化合物是通式(ii)所表示的化合物，[化4]式中，Zi1、Ai1、mi1、Spi1、Ri1和Ki1各自表示与所述通式(i)中的Zi1、Ai1、mi1、Spi1、Ri1和Ki1相同的意义，其中，Ri1选自式(R-1)、式(R-2)、式(R-3)中的任一个，并且Ki1选自式(K-1)、式(K-2)中的任一个的情况下，Spi1为单键，与Ki1第一近或第二近的Zi1中的至少一个为碳原子数3～40的直链或支链的亚烷基，该亚烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可以被-O-、-COO-或-OCO-取代。3.根据权利要求1所述的液晶组合物用自发取向助剂，具有所述通式(i)所表示的部分结构的化合物是通式(iii)所表示的化合物，[化5]式中，Zi1、Ai1、Spi1、Ri1和Ki1各自表示与所述通式(i)中的Zi1、Ai1、Spi1、Ri1和Ki1相同的意义，Ai2表示与所述通式(i)中的Ai1相同的意义，Zi2表示与所述通式(i)中的Zi1相同的意义，Zi1、Zi2、Ai1、miii1和/或Ai2各自存在多个的情况下，各自彼此可以相同也可以不同，miii1表示1～5的整数，miii2表示1～5的整数，Gi1表示2价、3价、4价中的任一个的支链结构、或2价、3价、4价中的任一个的脂肪族或芳香族的环结构，miii3表示相比Gi1的价数小1的整数。4.一种液晶组合物，其含有权利要求1～3中任一项所述的液晶组合物用自发取向助剂且介电常数各向异性Δε为负。5.根据权利要求4所述的液晶组合物，其进一步含有选自通式(N-1)、(N-2)和(N-3)中的任一个所表示的化合物组中的化合物，[化6]式中，RN11、RN12、RN21、RN22、RN31和RN32各自独立地表示碳原子数1～8的烷基，该烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-各自独立地可以被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，AN11、AN12、AN21、AN22、AN31和AN32各自独立地表示选自由如下基团组成的组中的基团：(a)1,4-亚环己基，存在于该基团中的一个-CH2-或不相邻的两个以上-CH2-可以被-O-取代；(b)1,4-亚苯基，存在于该基团中的一个-CH＝或不相邻的两个以上-CH＝可以被-N＝取代；(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基或十氢化萘-2,6-二基，存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基中的一个-CH＝或不相邻的两个以上-CH＝可以被-N＝取代；以及(d)1,4-亚环己烯基，所述基团(a)、基团(b)、基团(c)和基团(d)各自独立地可以被氰基、氟原子或氯原子取代，ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31和ZN32各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH＝N-N＝CH-、-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-，XN21表示氢原子或氟原子，TN31表示-CH2-或氧原子，nN11、nN12、nN21、nN22、nN31和nN32各自独立地表示0～3的整数，nN11+nN12、nN21+nN22和nN31+nN32各自独立地为1、2或3，AN11～AN32、ZN11～ZN32各自存在多个的情况下，各自彼此可以相同也可不同。6.根据权利要求4或5所述的液晶组合物，其进一步含有通式(L)所表示的化合物，[化7]式中，RL1和RL2各自独立地表示碳原子数1～8的烷基，该烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-各自独立地可以被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，nL1表示0、1、2或3，AL1、AL2和AL3各自独立地表示选自由如下基团组成的组中的基团：(a)1,4-亚环己基，存在于该基团中的一个-CH2-或不相邻的两个以上-CH2-可以被-O-取代；(b)1,4-亚苯基，存在于该基团中的一个-CH＝或不相邻的两个以上-CH＝可以被-N＝取代；以及(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基或十氢化萘-2,6-二基，存在于萘-2,6-...

【专利技术属性】
技术研发人员：木村正臣，秋山英也，林正直，间宫纯一，清水健太，
申请(专利权)人：DIC株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP