化合物、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以下的式(1)的化合物。式(1)中，a及b独立地为0、1或2，且0≦a+b≦3，环A

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】化合物、液晶组合物及液晶显示元件
本专利技术涉及一种化合物、液晶组合物及液晶显示元件。进而，详细而言涉及一种在一分子内具有多种聚合性基的聚合性的极性化合物、包含所述化合物且介电各向异性为正或负的液晶组合物及包含所述组合物的液晶显示元件。
技术介绍
液晶显示元件中，基于液晶分子的运行模式的分类为相变(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)等模式。基于元件的驱动方式的分类为无源矩阵(passivematrix，PM)与有源矩阵(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。将两种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，优选为响应时间短。理想为短于1毫秒的响应时间。因而，优选为组合物的粘度小。更优选为低的温度下的粘度小。[表1]表1.组合物与AM元件的特性1)可缩短在液晶显示元件中注入组合物的时间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成为最大。积的适当值依存于运行模式的种类。在TN之类的模式的元件中，所述值为约0.45μm。在VA模式的元件中，所述值为约0.30μm至约0.40μm的范围，在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。组合物中的大的介电各向异性有助于元件中的低的阈电压、小的消耗电力与大的对比度比。因而，优选为大的正或负介电各向异性。组合物中的大的比电阻有助于元件中的大的电压保持率与大的对比度比。因而，优选为在初始阶段中不仅在室温下而且在接近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。此种特性对于液晶投影仪、液晶电视等中所使用的AM元件而言优选。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(polymersustainedalignment，PSA)型的AM元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。在聚合物稳定取向(polymersustainedalignment，PSA)型的液晶显示元件中，使用含有聚合体的液晶组合物。首先，将添加有少量聚合性化合物的组合物注入至元件中。继而，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体的网状结构。在所述组合物中，可通过聚合体来控制液晶分子的取向，因此元件的响应时间缩短，图像的残像得以改善。具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之类的模式的元件可期待聚合体的此种效果。报告有如下方法：代替聚酰亚胺之类的取向膜而使用具有肉桂酸酯基的低分子化合物或具有聚肉桂酸乙烯酯(polyvinylcinnamate)、查耳酮结构的低分子化合物、具有偶氮苯结构的低分子化合物或树枝状聚合物来控制液晶的取向(专利文献1、专利文献2或专利文献3)。在专利文献1、专利文献2或专利文献3的方法中，首先，使所述低分子化合物或聚合物作为添加物而溶解于液晶组合物中。继而，通过使所述添加物相分离而在基板上生成包含所述低分子化合物或聚合物的薄膜。最后，在高于液晶组合物的上限温度的温度下对基板照射直线偏光。在低分子化合物或聚合物通过所述直线偏光而进行二聚化或异构化时，其分子在一定方向上进行排列。在所述方法中，通过选择低分子化合物或聚合物的种类，可制造IPS或FFS之类的水平取向模式的元件与VA之类的垂直取向模式的元件。所述方法中，重要的是低分子化合物或聚合物在高于液晶组合物的上限温度的温度下容易溶解，在恢复至室温时，所述化合物容易自液晶组合物进行相分离。但是，难以确保低分子化合物或聚合物与液晶组合物的相容性。迄今为止，关于不具有取向膜的液晶显示元件，作为可使液晶分子水平取向的化合物，专利文献2中记载有在末端具有甲基丙烯酸酯基的化合物([化2])，专利文献3中记载有在末端具有丙烯酸酯基的化合物[14]等。但是，这些化合物使液晶分子水平取向的能力并不充分。另外，经取代的聚合性基仅为一种。[化1]现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2015/146369号专利文献2：国际公开第2017/057162号专利文献3：国际公开第2017/102068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化合物，其具有高的化学稳定性、高的使液晶分子水平取向的能力、高的广添加浓度范围内的取向性、适当的反应性及高的在液晶组合物中的溶解度的至少一种特性，而且可期待用于液晶显示元件时的电压保持率大。第二课题为提供一种液晶组合物，其包含所述化合物，而且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、正或负的介电各向异性大、比电阻大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高、弹性常数大等特性的至少一种。第三课题为提供一种液晶显示元件，其包含所述组合物，在通过对所述组合物照射紫外线而使极性化合物在元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化合物，由式(1)表示；/n[化1]/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180207 JP 2018-0204351.一种化合物，由式(1)表示；
[化1]



式(1)中，
a及b独立地为0、1或2，且0≦a+b≦3，
环A1、环A2、环A3及环A4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、碳数2至11的烯氧基、-Sp1-P1或-Sp2-P2取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代，在a为2时，两个环A1可不同，在b为2时，两个环A4可不同；
Z1、Z2、Z3、Z4及Z5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-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经卤素取代；其中，Z2、Z3或Z4中的至少一个为-COO-、-OCO-、-CH＝CHCOO-、-OCOCH＝CH-、-CH＝CH-、-CH＝CHCO-或-COCH＝CH-，在a为2时，两个Z1可不同，两个Z5可不同；
Sp1及Sp2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-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经卤素取代，于在结构内存在多个Sp1或Sp2的情况下，分别可不同；
P1及P2独立地为式(1b)～式(1h)的任一者所表示的基，于在结构内存在多个P1或P2的情况下，分别可不同，其中，不存在P1及P2全部为相同结构的情况；
[化2]



式(1b)～式(1h)中，
M1、M2、M3及M4独立地为氢、卤素、碳数1至5的烷基或至少一个氢经卤素取代的碳数1至5的烷基；
R2为氢、卤素、碳数1至5的烷基，所述烷基中，至少一个氢可经卤素取代，至少一个-CH2-可经-O-取代；
R3、R4、R5、R6及R7独立地为氢或碳数1至15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-或-C≡C-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所述的化合物，其中式(1)中，
a及b独立地为0、1或2，且0≦a+b≦2；
环A1、环A2、环A3及环A4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、碳数2至11的烯氧基、-Sp1-P1或-Sp2-P2取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代，在a为2时，两个环A1可不同，在b为2时，两个环A4可不同；
Z1、Z2、Z3、Z4及Z5独立地为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CF＝CF-、-CH＝CHCOO-、-OCOCH＝CH-、-CH＝CHCO-或-COCH＝CH-，其中，Z2、Z3或Z4中的至少一个为-COO-、-OCO-、-CH＝CHCOO-、-OCOCH＝CH-、-CH＝CH-、-CH＝CHCO-或-COCH＝CH-，在a为2时，两个Z1可不同，两个Z5可不同；Sp1及Sp2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-、-COO-或-OCO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代，于在结构内存在多个Sp1或Sp2的情况下，分别可不同；
P1及P2独立地为式(1b)～式(1h)的任一者所表示的基，于在结构内存在多个P1或P2的情况下，分别可不同，其中，不存在P1及P2全部为相同结构的情况；
[化3]



式(1b)～式(1h)中，
M1、M2、M3及M4独立地为氢、卤素、碳数1至5的烷基或至少一个氢经卤素取代的碳数1至5的烷基；
R2为氢、卤素、碳数1至5的烷基，所述烷基中，至少一个氢可经卤素取代，至少一个-CH2-可经-O-取代；
R3、R4、R5、R6及R7独立地为氢或碳数1至15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-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经卤素取代。


3.根据权利要求1或2所述的化合物，由式(1-1)至式(1-3)的任一者表示；
[化4]



式(1-1)至式(1-3)中，
环A1、环A2、环A3及环A4独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、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，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、碳数2至11的烯氧基、-Sp1-P1或-Sp2-P2取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
Z2、Z3及Z4独立地为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CF＝CF-、-CH＝CHCOO-、-OCOCH＝CH-、-CH＝CHCO-或-COCH＝CH-，其中，Z2、Z3及Z4中的至少一个为-COO-、-OCO-、-CH＝CHCOO-、-OCOCH＝CH-、-CH＝CH-、-CH＝CHCO-或-COCH＝CH-；
Sp1及Sp2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-、-COO-、-OCOO-或-OCO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代，于在结构内存在多个Sp1或Sp2的情况下，分别可不同；
P1及P2独立地为式(1b)～式(1h)的任一者所表示的基，于在结构内存在多个P1或P2的情况下，分别可不同，其中，不存在P1及P2全部为相同结构的情况；
[化5]



M1、M2、M3及M4独立地为氢、卤素、碳数1至5的烷基或至少一个氢经卤素取代的碳数1至5的烷基；
R2为氢、卤素、碳数1至5的烷基，所述烷基中，至少一个氢可经卤素取代，至少一个-CH2-可经-O-取代；
R3、R4、R5、R6及R7独立地为氢或碳数1至15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-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经卤素取代。


4.根据权利要求3所述的化合物，其中式(1-1)、式(1-2)及式(1-3)中，
环A1、环A2、环A3及环A4独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基或芴-2,7-二基，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、碳数2至11的烯氧基、-Sp1-P1或-Sp2-P2取代；
Z2、Z3及Z4独立地为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CH＝CHCOO-、-OCOCH＝CH-、-CH＝CHCO-或-COCH＝CH-，其中，Z2、Z3及Z4中的至少一个为-COO-、-OCO-、-CH＝CHCOO-、-OCOCH＝CH-、-CH＝CH-、-CH＝CHCO-或-COCH＝CH-；
Sp1及Sp2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-、-COO-、-OCOO-或-OCO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，于在结构内存在多个Sp1或Sp2的情况下，分别可不同；
P1及P2独立地为式(1b)、式(1c)、式(1d)或式(1e)的任一者所表示的基，于在结构内存在多个P1或P2的情况下，分别可不同，其中，不存在P1及P2全部为相同结构的情况，且不存在P1及P2为仅丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯的组合的情况；
、
[化6]



M1、M2、M3及M4独立地为氢、卤素、碳数1至5的烷基或至少一个氢经卤素取代的碳数1至5的烷基；
式(1b)～式(1e)中，
R2为氢、卤素或碳数1至5的烷基，所述烷基中，至少一个氢可经卤素取代，至少一个-CH2-可经-O-取代；
R3、R4、R5及R6独立地为氢或碳数1至15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-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经卤素取代。


5.根据权利要求4所述的化合物，其中式(1-1)、式(1-2)或式(1-3)所表示的化合物中，Z2、Z3或Z4的任一者为-COO-或-OCO-。


6.根据权利要求4所述的化合物，其中式(1-1)、式(1-2)或式(1-3)所表示的化合物中，Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：矢野智広，近藤史尚，
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