取向助剂、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取向助剂，其在添加至液晶组合物时可确保保存稳定性，即便省略PI层，也使液晶分子自发地进行垂直取向。另外，本发明专利技术提供一种保存稳定性优异、即便省略PI层也能够进行液晶分子的垂直取向的液晶组合物，以及使用该液晶组合物的液晶显示元件。本发明专利技术的取向助剂与液晶分子一同配置于两个基板间，并使所述液晶分子自发地进行取向。该取向助剂的特征在于含有：第一化合物，包含具有相对于所述基板的亲和性的至少一个第一亲和性基；以及第二化合物，包含具有相对于所述基板的亲和性、且极性较所述第一亲和性基更低的至少一个第二亲和性基。

Orientation assistant, liquid crystal composition and liquid crystal display element

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】取向助剂、液晶组合物及液晶显示元件
本专利技术涉及一种取向助剂、液晶组合物及液晶显示元件。
技术介绍
以往，在垂直取向(verticalalignment，VA)方式的液晶显示器中，为了在不施加电压时诱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，在电极上设置作为取向层而发挥功能的聚酰亚胺(PI)层。然而，在PI层的制膜时需要高昂的成本，因此近年来正研究一种用于即便省略PI层也会实现液晶分子的取向的方法。例如，专利文献1中揭示一种液晶介质，其特征在于：将具有负的介电各向异性的极性化合物的混合物作为基础、且含有至少一种自发取向性添加剂，并记载了可将该液晶介质适宜地用于不含取向层的显示器中的内容。而且，在专利文献1中使用具有羟基的特定化合物作为自发取向性添加剂。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中所记载的自取向性添加剂的情况下，使液晶分子垂直地取向的取向约束力不充分，在制作不具有PI层的液晶显示元件时，在液晶显示元件的端部产生由于液晶分子不显示规定的取向状态而引起的取向不均，需要进行改善，并且，在保存含有该自取向性添加剂的液晶组合物时产生结晶的析出，在保存稳定性方面存在改善的余地。因此，本专利技术的目的在于提供一种可确保含有取向助剂(自取向性添加剂)与液晶分子的液晶组合物的保存稳定性、即便省略PI层也使液晶分子自发地进行垂直取向的取向助剂。另外，本专利技术的另一目的在于提供一种保存稳定性优异、且即便省略PI层也可实现聚合物稳定取向(polymersustainedalignment，PSA)型、聚合物稳定垂直取向(polymersustainedverticalalignment，PSVA)型、VA型等液晶显示元件的液晶组合物、及使用该液晶组合物的液晶显示元件。用于解决课题的手段本专利技术提供一种取向助剂，其为与液晶分子一同配置于两个基板间、并使所述液晶分子自发地进行取向的取向助剂，所述取向助剂的特征在于含有：第一化合物，包含具有相对于所述基板的亲和性的至少一个第一亲和性基；以及第二化合物，包含具有相对于所述基板的亲和性、且极性较所述第一亲和性基更低的至少一个第二亲和性基。另外，本专利技术提供一种液晶组合物，其含有本专利技术的取向助剂与液晶分子，且介电常数各向异性(Δε)为负。进一步，本专利技术提供一种液晶显示元件，其包括：两个基板、以及设于该两个基板之间的包含本专利技术的液晶组合物的液晶层。专利技术的效果根据本专利技术，可提供一种保存稳定性优异、即便省略PI层也可进行液晶分子的均匀的垂直取向的取向助剂，含有该取向助剂的液晶组合物，以及使用该液晶组合物的液晶显示元件。附图说明图1是示意性地表示液晶显示元件的一实施方式的图。图2是将图1中的I线所包围的区域放大的平面图。具体实施方式以下，基于优选实施方式来对本专利技术的取向助剂、液晶组合物及液晶显示元件进行详细说明。(取向助剂)本专利技术的取向助剂通过与液晶分子一同配置于两个基板间，可使液晶分子自发地进行取向。该取向助剂含有：第一化合物，包含具有相对于基板的亲和性的至少一个第一亲和性基；以及第二化合物，包含具有相对于基板的亲和性、且极性较第一亲和性基更低的至少一个第二亲和性基。第一化合物及第二化合物分别包括：具有相对于基板的亲和性的亲和性基、以及相对于基板的亲和性低于该亲和性基的其他部分(其他结构)。因此，在将含有取向助剂与液晶分子的液晶组合物供给至两个基板间并形成液晶层时，可以按照使亲和性基吸附(附着)于基板并使其他部分远离基板的方式配置(取向)第一化合物及第二化合物两者。通过以这样的方式配置的第一化合物及第二化合物的存在，在液晶层中可保持使液晶分子在垂直方向上取向的状态。此处，亲和性基吸附(附着)于基板而具有将第一化合物及第二化合物固定于基板的功能，故也可称为吸附性基(附着性基)、PEG基、沉子基(sinkergroup)或锚固基。根据这样的本专利技术的取向助剂，即便省略PI层，也可使液晶分子进行取向(在不施加电压时诱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)。因而，第一化合物及第二化合物均可优选用于帮助液晶层中的液晶分子的自发取向。所谓第一亲和性基与第二亲和性基，这些基团的极性互不相同，特别是第一亲和性基的极性较第二亲和性基而言极性更高。因此，若将液晶组合物供给至基板上，则第一亲和性基较第二亲和性基更早地吸附于基板上。其结果，第一化合物较第二化合物更优先地固定于基板上。另一方面，第二化合物在基板上均匀地润湿扩展后被固定于基板上。此时，第二化合物可以以固定于基板上的第一化合物为基准(基点)进行排列(取向)。根据这样的情况，本专利技术的取向助剂含有包含至少一个第一亲和性基的第一化合物、与包括包含第二亲和性基的第二化合物在内的包含极性的亲和性基的第二化合物，由此可发挥液晶分子的更确实的取向约束力(防止取向不均发生的效果)。另外，第一化合物具有极性较高的第一亲和性基，因此若增多所述液晶组合物中所含的量，则有容易析出的倾向。本专利技术的取向助剂含有具有极性较低的第二亲和性基的第二化合物，由此可防止或抑制第一化合物在液晶组合物中的析出。由此，可确保液晶组合物的保存稳定性(特别是低温时的保存时的稳定性)。需说明的是，即便减少第一化合物的量，根据本专利技术的取向助剂，利用与第二化合物的协同效果，可发挥液晶分子的充分的取向约束力。另外，取向助剂中的第一化合物与第二化合物的比率并无特别限定，但优选为以重量比计为1：0.1～1：10左右，更优选为1：0.5～1：5左右。通过以这种比率含有第一化合物与第二化合物，取向助剂可确实地发挥提高液晶分子的取向约束力的效果与确保液晶组合物的保存稳定性的效果这两种效果。所使用的第一化合物及第二化合物的具体的量可通过制成液晶组合物时的与液晶分子的量的关系来规定。相对于液晶分子100重量％，第一化合物的量优选为0.1重量％～1.5重量％左右，更优选为0.3重量％～1.3重量％左右。另一方面，相对于液晶分子100重量％，第二化合物的量也优选为0.1重量％～1.5重量％左右，更优选为0.3重量％～1.3重量％左右。需说明的是，第一化合物及第二化合物的合计量优选为在需要且可充分地发挥提高液晶分子的取向约束力的效果的范围内尽可能制备成少量(相对于液晶分子100重量％，优选为1.4重量％以下，更优选为0.5重量％～1重量％左右)。由此，可进一步提升液晶组合物的保存稳定性。第一亲和性基及第二亲和性基分别优选包含选自下述组中的基团，且为以第二亲和性基的极性较第一亲和性基的极性低的方式设计的取代基。[化1](式中，黑点表示连接键。)若为包含选自上述组中的基团的取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种取向助剂，其特征在于，是与液晶分子一同配置于两个基板间、并使所述液晶分子自发地进行取向的取向助剂，/n所述取向助剂含有：/n第一化合物，包含具有相对于所述基板的亲和性的至少一个第一亲和性基；以及/n第二化合物，包含具有相对于所述基板的亲和性、且极性较所述第一亲和性基更低的至少一个第二亲和性基。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170908 JP 2017-1728831.一种取向助剂，其特征在于，是与液晶分子一同配置于两个基板间、并使所述液晶分子自发地进行取向的取向助剂，
所述取向助剂含有：
第一化合物，包含具有相对于所述基板的亲和性的至少一个第一亲和性基；以及
第二化合物，包含具有相对于所述基板的亲和性、且极性较所述第一亲和性基更低的至少一个第二亲和性基。


2.根据权利要求1所述的取向助剂，其中所述第一化合物及所述第二化合物分别包含至少一个聚合性基。


3.根据权利要求2所述的取向助剂，其中所述聚合性基选自下述通式(P-1)～通式(P-13)所表示的组，
[化1]



式中，右端的黑点表示连接键。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的取向助剂，其中所述第一亲和性基及所述第二亲和性基分别包含选自下述组中的基团：
[化2]



式中，黑点表示连接键。


5.根据权利要求4所述的取向助剂，其中所述第一亲和性基选自下述通式(K1-1)～通式(K1-3)所表示的组：
[化3]



式中，
左端的黑点表示连接键，
WK2表示次甲基、C-CH3、C-C2H5、氮原子或硅原子，
WK3表示碳原子，
X1～X5分别独立地表示氢原子、-OH基或CH2＝C(CH3)COO-，
X1及X2中的至少一者表示-OH基，
X3、X4及X5中的至少一者表示-OH基，
Sp1、Sp2及Sp3分别表示单键或间隔基；
所述第二亲和性基选自下述通式(K2-1)～通式(K2-14)所表示的组：
[化4]



式中，
左端的黑点表示连接键，
任意的亚甲基分别独立地可经碳原子数1～5的直链或分支的烷基、碳原子数1～5的直链或分支的烷氧基、或者碳原子数1～5的直链或分支的全氟烷基取代，
WK1表示次甲基、C-CH3、C-C2H5或氮原子，
XK1及YK1分别独立地表示-CH2-、氧原子或硫原子，
ZK1表示氧原子或硫原子，
UK1、VK1及SK1分别独立地表示次甲基或氮原子，其中，UK1为次甲基、VK1为次甲基且SK1为氮原子的组合除外，
RK1表示氢原子、碳原子数1～5的直链或分支的烷基、碳原子数1～5的直链或分支的烷氧基、或者碳原子数1～5的直链或分支的全氟烷基。


6.根据权利要求4或5所述的取向助剂，其中所述第一亲和性基包含羟基，所述第二亲和性基包含醚基或碳酸酯基。


7.根据权利要求2至6中任一项所述的取向助剂，其中所述第一化合物及所述第二化合物分别包含液晶原基，
所述第一亲和性基、第二亲和性基及所述聚合性基分别直接或隔着间隔基而连接于所述液晶原基。


8.根据权利要求7所述的取向助剂，其中所述第一化合物及所述第二化合物分别包含连接于所述液晶原基的与所述第一亲和性基或所述第二亲和性基的相反侧的末端基。


9.根据权利要求8所述的取向助剂，其中所述末端基是由碳原子数1～40的直链或分支的烷基、碳原子数1～40的直链或分支的卤化烷基、或者直接或隔着间隔基而连接于所述液晶原基的聚合性基所表示，其中，烷基或卤化烷基中的-CH2-可经-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-NH-、-COO-或-OCO-取代，但-O-不连续。


10.根据权利要求5、7至9中任一项所述的取向助剂，其中所述间隔基为-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-OOCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH＝CHCOO-、-OCOCH＝CH-、-CH2-CH2COO-、-OCOCH2-CH2-、-CH＝C(CH3)COO-、-OCOC(CH3)＝CH-、-CH2-CH(CH3)COO-、-OCOCH(CH3)-CH2-、-OCH2CH2O-或碳原子数1～20的直链或分支的亚烷基，其中，亚烷基中的一个或不邻接的两个以上的-CH2-可经-O-、-COO-或-OCO-取代。


11.根据权利要求7至10中任一项所述的取向助剂，其中所述液晶原基是由下述通式(i)所表示：
[化5]



式中，
左端的黑点及右端的黑点表示连接键，
Ai1表示二价的6元环芳香族基、二价的6元环杂芳香族基、二价的6元环脂肪族基或二价的6元环杂脂肪族基，
这些环结构中的氢原子可经卤素原子、碳原子数1～10的直链或分支的烷基、碳原子数1～10的直链或分支的卤化烷基、碳原子数1～10的直链或分支的烷氧基或者Pi1-Spi1-取代，此处，Pi1表示选自所述通式(P-1)～通式(P-13)所表示的组中的聚合性基，Spi1表示与Zi1相同的含义，
Zi1表示单键、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-OOCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH＝CHCOO-、-OCOCH＝CH-、-CH2-CH2COO-、-OCOCH2-CH2-、-CH＝C(CH3)COO-、-OCOC(CH3)＝CH-、-CH2-CH(CH3)COO-、-OCOCH(CH3)-CH2-、-OCH2CH2O-或碳原子数2～20的亚烷基，其中，亚烷基中的一个或不邻接的两个以上的-CH2-可经-O-、-COO-或-OCO-取代，
mi1表示1～5的整数，
在mi1为2以上的情况下，多个Ai1彼此可相同也可不同。


12.一种液晶组合物，其特征在于，含有根据权利要求1至11中任一项所述的取向助剂、及液晶分子，且介电常数各向异性即Δε为负。


13.根据权利要求12所述的液晶组合物，其中所述液晶分子包含选自下述通式(N-1)～通式(N-3)所表示的组中的化合物：
[化6]



式中，
RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及RN32分别独立地表示碳原子数1～8的烷基，其中，烷基中的一个或不邻接的两个以上的-CH2-分别独立地可由-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，
AN11、AN12、AN21、AN22、AN31及AN32分别独立地表示选自由下述基团(a)、基团(b)、基团(c)及基团(d)所组成的组中的基团：
(a)1,4-亚环己基，其中，存在于该基团中的一个-CH2-或不邻接的两个以上的-CH2-可被取代为-O-，
(b)1,4-亚苯基，其中，存在于该基团中的一个-CH＝或不邻接的两个以上的-CH＝可被取代为-N＝，
(c)萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或十氢萘-2,6-二基，其中，存在于萘-2,6-二基或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基中的一个-CH＝或不邻接的两个以上的-CH＝可被取代为-N＝，及
(d)1,...

【专利技术属性】
技术研发人员：木村正臣，须藤豪，井之上雄一，幡野直美，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