液晶组合物及液晶显示元件制造技术

本发明专利技术提供一种包含具有适当的聚合反应性、高转化率及在液晶组合物中的高溶解度的聚合性化合物的聚合性组合物、含有所述组合物的液晶显示元件。本发明专利技术是一种含有顺丁烯二酰亚胺化合物作为第一添加物、且具有负的介电各向异性的向列液晶组合物，所述组合物也可含有作为第一成分的具有负的大的介电各向异性的特定液晶性化合物、作为第二成分的具有高的上限温度或小的粘度的特定液晶性化合物、以及作为第二添加物的具有极性基的聚合性化合物，而且本发明专利技术是一种含有所述组合物的液晶显示元件。

Liquid crystal compositions and liquid crystal display elements

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液晶组合物及液晶显示元件
本专利技术涉及一种包含顺丁烯二酰亚胺化合物的液晶组合物、含有所述组合物的液晶显示元件等。
技术介绍
液晶显示元件中，基于液晶分子的运作模式的分类为相变(phasechange，PC)、扭转向列(twistednematic，TN)、超扭转向列(supertwistednematic，STN)、电控双折射(electricallycontrolledbirefringence，ECB)、光学补偿弯曲(opticallycompensatedbend，OCB)、共面切换(in-planeswitching，IPS)、垂直取向(verticalalignment，VA)、边缘场切换(fringefieldswitching，FFS)、电场感应光反应取向(field-inducedphoto-reactivealignment，FPA)等。基于元件的驱动方式的分类为无源矩阵(passivematrix，PM)及有源矩阵(activematrix，AM)。PM被分类为静态式(static)、多路复用式(multiplex)等，AM被分类为薄膜晶体管(thinfilmtransistor，TFT)、金属-绝缘体-金属(metalinsulatormetal，MIM)等。TFT的分类为非晶硅(amorphoussilicon)及多晶硅(polycrystalsilicon)。后者根据制造步骤而分类为高温型与低温型。基于光源的分类为利用自然光的反射型、利用背光的透过型、及利用自然光与背光这两者的半透过型。液晶显示元件含有具有向列相的液晶组合物。所述组合物具有适当的特性。通过提高所述组合物的特性，可获得具有良好特性的AM元件。将两者的特性中的关联归纳于下述表1中。基于市售的AM元件来对组合物的特性进一步进行说明。向列相的温度范围与元件的可使用的温度范围相关联。向列相的优选的上限温度为约70℃以上，而且向列相的优选的下限温度为约-10℃以下。组合物的粘度与元件的响应时间相关联。为了以元件显示动态图像(movingimage)，优选为响应时间短。理想的是短于1毫秒的响应时间。因此，优选为组合物的粘度小。进而优选为低温下的粘度小。[表1]表1.组合物与AM元件中的特性组合物的光学各向异性与元件的对比度比相关联。根据元件的模式，而需要光学各向异性大或光学各向异性小，即光学各向异性适当。组合物的光学各向异性(Δn)与元件的单元间隙(d)的积(Δn×d)被设计成使对比度比为最大。适当的积的值依存于运作模式的种类。VA模式的元件中，所述值为约0.30μm至约0.40μm的范围，IPS模式或FFS模式的元件中，所述值为约0.20μm至约0.30μm的范围。这些情况下，对单元间隙小的元件而言优选为具有大的光学各向异性的组合物。组合物的介电各向异性大有助于元件中的阈电压低、消耗电力小与对比度比大。因此，优选为介电各向异性大。组合物中的比电阻大有助于使元件中的电压保持率大与对比度比大。因此，优选为在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近于向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻的组合物。优选为在长时间使用后，不仅在室温下，而且在接近于向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻的组合物。组合物对紫外线及热的稳定性与元件的寿命相关联。在所述稳定性高时，元件的寿命长。此种特性对用于液晶投影仪、液晶电视等的AM元件而言优选。聚合物稳定取向(polymersustainedalignment，PSA)型的液晶显示元件中，使用含有聚合物的液晶组合物。首先，将添加有少量聚合性化合物的组合物注入至元件中。其次，一边对所述元件的基板之间施加电压，一边对组合物照射紫外线。聚合性化合物进行聚合而在组合物中生成聚合物的网状结构。所述组合物中，可利用聚合物来控制液晶分子的取向，因此元件的响应时间缩短，图像的残像得到改善。在具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之类的模式的元件中可期待聚合物的此种效果。通用的液晶显示元件中，液晶分子的垂直取向是通过聚酰亚胺取向膜来达成。另一方面，在不具有取向膜的液晶显示元件中，使用含有聚合物及极性化合物的液晶组合物。首先，将添加有少量聚合性化合物及少量极性化合物的组合物注入至元件中。此处，极性化合物吸附于基板表面并进行排列。依据所述排列，液晶分子进行取向。其次，一边对所述元件的基板之间施加电压，一边对组合物照射紫外线。此处，聚合性化合物进行聚合，并使液晶分子的取向稳定化。所述组合物中，可利用聚合物及极性化合物来控制液晶分子的取向，因此元件的响应时间缩短，图像的残像得到改善。进而，不具有取向膜的元件无需形成取向膜的步骤。由于不存在取向膜，因此不存在元件的电阻因取向膜与组合物的相互作用而降低的情况。在具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之类的模式的元件中可期待利用聚合物与极性化合物的组合的此种效果。具有TN模式的AM元件中使用具有正的介电各向异性的组合物。具有VA模式的AM元件中使用具有负的介电各向异性的组合物。具有IPS模式或FFS模式的AM元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。聚合物稳定取向型的AM元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。具有负的介电各向异性的液晶组合物的例子公开于以下的专利文献1至专利文献5中。迄今为止，已开发有多种聚合性化合物，期望开发进一步提高所述特性的化合物。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2014/090362号专利文献2：国际公开第2014/094959号专利文献3：国际公开第2013/004372号专利文献4：日本专利特开2015-168826号公报专利文献5：国际公开第2016/015803号
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术的第一课题为提供一种含有顺丁烯二酰亚胺化合物的液晶组合物，其具有优异的使液晶分子取向的能力、适当的聚合反应性、高转化率及在液晶组合物中的高溶解度。第二课题为提供一种液晶组合物，其满足向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、介电各向异性大、弹性常数适当、比电阻大、预倾(pretilt)适当等物性的至少一种。所述课题为提供一种关于至少两种物性而具有适当的平衡的液晶组合物。第三课题为提供一种液晶显示元件，其具有可使用元件的广的温度范围、短的响应时间、高的电压保持率、低的阈电压、大的对比度比、及长寿命。解决问题的技术手段一种液晶组合物，其含有选自具有式(A)所表示的一价基的化合物的群组(顺丁烯二酰亚胺化合物)中的至少一种化合物作为第一添加物，而且具有负的介电各向异性。[化1]式(A)中，R1及R2独立地为氢、卤素、或碳数1至20的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经卤素取代。专利技术的效果本专利技术的第一优点为提供一种含有顺丁烯二酰亚胺化合物的液晶组合物，其具有优异的使液晶分子取向的能力、适当的聚合反应性、高转化率及在液晶组合物中的高溶解度。第二优点为液晶组合物满足向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、介电各向异性大、弹性常数适当、比电阻大、预倾适当等物性的至少一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液晶组合物，其含有至少一种具有式(A)所表示的一价基的化合物作为第一添加物，而且具有负的介电各向异性；[化1]

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.17 JP 2017-0528621.一种液晶组合物，其含有至少一种具有式(A)所表示的一价基的化合物作为第一添加物，而且具有负的介电各向异性；[化1]式(A)中，R1及R2独立地为氢、卤素、或碳数1至20的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经卤素取代。2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中所述第一添加物为式(1)所表示的化合物；[化2]式(1)中，P1及P2独立地为聚合性基；S1及S2独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些二价基中，至少一个氢可经卤素或碳数1至3的烷基取代；R4及R5独立地为氢、卤素、-S1-P1、-S2-P2、或碳数1至20的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经卤素取代；a1及a2独立地为0、1、2、3或4；-S1-P1及-S2-P2的合计个数为1至8，而且所有的-S1-P1及所有的-S2-P2中的至少一个具有式(A)所表示的一价基，[化3]式(A)中，R1及R2独立地为氢、卤素、或碳数1至20的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经卤素取代；式(1)中，环A1及环A2独立地为由碳数3至18的脂环式烃、碳数6至18的芳香族烃、或碳数3至18的杂芳香族烃衍生的二价基，这些二价基中，至少一个氢可经卤素、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数1至12的烯基、或碳数1至12的烯氧基取代，这些一价烃基中，至少一个氢可经卤素取代；Z1为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-、-C(CH3)＝CH-、-CH＝C(CH3)-、-C(CH3)＝C(CH3)-、或-C≡C-取代，这些二价基中，至少一个氢可经卤素取代；b1为0或1，b2为0、1、2或3。3.根据权利要求2所述的液晶组合物，其中所述第一添加物由式(1-1-1)至式(1-1-3)的任一者表示；[化4]式(1-1-1)至式(1-1-3)中，R1及R2独立地为氢、卤素、或碳数1至20的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经卤素取代；R4为氢、卤素、-S1-P1、或碳数1至20的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经卤素取代；S2为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些二价基中，至少一个氢可经卤素或碳数1至3的烷基取代；环A1、环A2、及环A3独立地为由碳数3至18的脂环式烃、碳数6至18的芳香族烃、或碳数3至18的杂芳香族烃衍生的二价基，这些二价基中，至少一个氢可经卤素、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数1至12的烯基、或碳数1至12的烯氧基取代，这些一价烃基中，至少一个氢可经卤素取代；Z1及Z2独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-、-C(CH3)＝CH-、-CH＝C(CH3)-、-C(CH3)＝C(CH3)-、或-C≡C-取代，这些二价基中，至少一个氢可经卤素取代。4.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶组合物，其中第一添加物的比例为0.01质量％至10质量％的范围。5.根据权利要求1至4中任一项所述的液晶组合物，其含有至少一种式(2)所表示的具有极性基的聚合性化合物作为第二添加物；[化5]式(2)中，R21为碳数1至15的烷基，所述R21中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经卤素取代；环A21及环A22独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、芴-2,7-二基、菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基、全氢环戊并[a]菲-3,17-二基、或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氢环戊并[a]菲-3,17-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数2至12的烯基、碳数1至11的烷氧基、或碳数2至11的烯氧基取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；a为0、1、2、3或4；Z21为单键或碳数1至6的亚烷基，所述Z21中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经氟或氯取代；Sp21为单键或碳数1至10的亚烷基，所述Sp21中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经卤素取代，这些基中，至少一个氢可经式(2a)所表示的基取代；[化6]式(2a)中，Sp22为单键或碳数1至10的亚烷基，所述Sp22中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：片野裕子，近藤史尚，荻田和寛，远藤浩史，
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：日本,JP