液晶组合物及其用途、以及液晶显示元件、使液晶组合物相对于光稳定化的方法技术

本发明专利技术提供一种具有高的对光的稳定性的液晶组合物及其用途、含有所述组合物且残像、烧痕之类的显示不良得到改善的液晶显示元件及使液晶组合物相对于光稳定化的方法。本发明专利技术的液晶组合物，其含有作为第一添加物的式(1)所表示的化合物及作为第一成分的具有大的正介电各向异性的特定化合物，且第一添加物的比例超过0.06质量％，并具有正的介电各向异性，并且所述液晶组合物也可还含有作为第二成分的具有高的上限温度或小的粘度的特定化合物或作为第三成分的具有大的负介电各向异性的特定化合物。

【技术实现步骤摘要】
液晶组合物及其用途、以及液晶显示元件、使液晶组合物相对于光稳定化的方法
本专利技术涉及一种液晶组合物、含有所述组合物的液晶显示元件等。特别是涉及一种介电各向异性为正的液晶组合物、及含有所述组合物且具有扭转向列(twistednematic，TN)、电控双折射(electricallycontrolledbirefringence，ECB)、光学补偿弯曲(opticallycompensatedbend，OCB)、面内切换(in-planeswitching，IPS)、边缘场切换(fringefieldswitching，FFS)或电场感应光反应取向(field-inducedphoto-reactivealignment，FPA)模式的有源矩阵(activematrix，AM)元件。
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)、面内切换(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)与多路复用式(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)。后者根据制造工序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、以及利用自然光与背光两者的半透过型。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。将这些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。向列相的优选上限温度为约70℃以上，而且向列相的优选下限温度为约-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。因此，优选为组合物的粘度小。进而优选为低温下的粘度小。组合物的弹性常数与元件的对比度相关联。元件中，为了提高对比度，更优选为组合物的弹性常数大。[表1]组合物的特性与AM元件的特性组合物的光学各向异性与元件的对比度相关联。根据元件的模式，需要大的光学各向异性或小的光学各向异性，即，适当的光学各向异性。组合物的光学各向异性(Δn)与元件的单元间隙(d)的积(Δn×d)被设计成使对比度为最大。适当的积的值依存于运作模式的种类。TN之类的模式的元件中，适当的值为约0.45μm。在所述情况下，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。组合物的大的介电各向异性有助于元件的低阈电压、小的消耗电力与大的对比度。因此，优选为大的介电各向异性。组合物的大的比电阻有助于元件的大的电压保持率与大的对比度。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液晶显示元件的寿命相关联。在这些稳定性高时，所述元件的寿命长。此种特性对用于液晶监视器、液晶电视等的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。液晶组合物根据其用途而要求高的对热、光、电场之类的各种外部因素的稳定性。液晶显示器等中，由于液晶组合物长时间暴露于背光中，因此对光的稳定性特别重要。目前，作为背光的光源，主要使用发光二极管(LightEmittingDiode，LED)，近年来，推进其高亮度/高效率化。因此，具有高的对光的稳定性的液晶组合物的需求更进一步提高。另外，液晶投影仪中，由于使用非常明亮的光源，因此谋求一种具有高的对光的稳定性的液晶组合物。迄今为止，对液晶组合物的稳定性进行了各种研究。例如，关于具有正的介电各向异性的液晶组合物，专利文献1中公开有一种含有受阻胺(受阻胺系光稳定剂(HinderedAmineLightStabilizer，HALS))的对光稳定的液晶组合物。专利文献2中公开有：以200ppm～500ppm(0.02重量％～0.05重量％)的比例添加酚系抗氧化剂而获得对热稳定的液晶组合物。另外，专利文献3中记载有：添加0.03重量份的酚系抗氧化剂而获得对热或光(特别是紫外线)稳定的液晶组合物，而且，若使抗氧化剂的添加量大于0.05重量份，则抗氧化剂与液晶性化合物等会产生副反应。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]国际公开第2015/1916号[专利文献2]日本专利特开2006-169472号公报[专利文献3]韩国公开专利2017-0053412号
技术实现思路
[专利技术所要解决的问题]如上所述，专利文献2、专利文献3中，为了改善对热或光的稳定性，而在具有正的介电各向异性的液晶组合物中以0.05重量％以下的比例添加酚系抗氧化剂。其原因在于：如专利文献3中所记载般，认为若将抗氧化剂以超过0.05重量％的量添加于液晶组合物中，则在液晶性化合物等与抗氧化剂之间产生副反应而对液晶性能造成不良影响。但是，本专利技术人等人不仅进行通常所实施的热稳定性试验或对紫外线的稳定性试验，而且假定实际的使用状况来进行液晶元件相对于LED背光的长期间照射的光稳定性的研究，结果判明，基于先前的认识而制造的液晶组合物在光稳定性的改善方面存在极限。鉴于此种情况，本专利技术的问题为提供一种液晶组合物，其具有高的对光的稳定性。另一问题为提供一种液晶组合物，其充分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、比电阻大、对热的稳定性高、弹性常数大之类的特性的至少一种。另一问题为提供一种在这些特性的至少两种之间具有适当平衡的液晶组合物。另一问题为提供一种含有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液晶组合物，其含有作为第一添加物的选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物及作为第一成分的选自式(2)所表示的化合物中的至少一种化合物，且第一添加物的比例超过0.06质量％，而且具有正的介电各向异性；/n

【技术特征摘要】
20190701 JP 2019-1232211.一种液晶组合物，其含有作为第一添加物的选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物及作为第一成分的选自式(2)所表示的化合物中的至少一种化合物，且第一添加物的比例超过0.06质量％，而且具有正的介电各向异性；



式(1)及式(2)中，R1为碳数1至24的烷基或碳数2至24的烯基，所述烷基中，至少一个氢可经氟或氯取代，这些基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-或-OCO-取代；R2为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基或碳数2至12的烯基；环A为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1,3-二噻烷-2,5-二基或1,4-亚苯基；环B为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或四氢吡喃-2,5-二基；Z1及Z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基、羰氧基或二氟亚甲氧基；X1及X2为碳数1至12的烷基；X3及X4为氢或氟；Y1为氟、氯、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯氧基；a为0、1或2；b为1、2、3或4。


2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其含有选自式(1-1)至式(1-10)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一添加物；



式(1-1)至式(1-10)中，R1为碳数1至24的烷基或碳数2至24的烯基，所述烷基中，至少一个氢可经氟或氯取代，这些基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-或-OCO-取代；X1及X2为碳数1至12的烷基。


3.根据权利要求1所述的液晶组合物，其含有选自式(2-1)至式(2-35)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分；












式(2-1)至式(2-35)中，R2为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基或碳数2至12的烯基。


4.根据权利要求1所述的液晶组合物，其含有选自式(2)所表示的、b为3且三个Z2的至少一个为二氟亚甲氧基的化合物中的至少一种化合物作为第一成分。


5.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中第一添加物的比例为超过0.06质量％、5质量％以下的范围，第一成分的比例为10质量％以上、85质量％以下的范围。


6.根据权利要求1所述的液晶组合物，其含有选自式(3)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第二成分；



式(3)中，R3及R4为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基；环C及环D为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基或2,5-二氟-1,4-亚苯基；Z3为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基；c为1、2或3。


7.根据权利要求1所述的液晶组合物，其含有选自式(3-1)至式(3-13)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第二成分；



式(3-1)至式(3-13)中，R3及R4为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。


8.根据权利要求6所述的液晶组合物，其中第二成分的比例为10质量％至85质量％的范围。


9.根据权利要求1所述的液晶组合物，其含有选自式(4)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第三成分；



式(4)中，R5及R6为氢、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或碳数2至12的烯氧基；环E及环G为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、至少一个氢经氟或氯取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一个氢经氟或氯取代的色原烷-2,6-二基；环F为2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基...

【专利技术属性】
技术研发人员：松隈真依子，御供田大地，
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