聚合性化合物和使用其的液晶组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请发明涉及聚合性化合物、含有该化合物的液晶组合物、以及含有作为该液 晶组合物的固化物的光学各向异性体或者控制该液晶分子的取向的固化物的液晶显示元 件。
【背景技术】
[0002] 近年来，作为得到高速响应性、高对比度的液晶显示元件，开发了 PSA (Polymer Sustained Alignment:聚合物稳定取向）型液晶显示装置、PSVA(Polymer Stabilised Vertical Alignment:聚合物稳定垂直取向）型液晶显示装置。PSA、PSVA型液晶显示元 件是在将由非聚合性液晶性组合物和聚合性化合物构成的含有聚合性化合物的液晶组合 物配置于基板间的状态下，视情况对基板间外加电压使液晶分子取向，在取向的状态下照 射紫外线等，将聚合性化合物进行聚合从而将液晶的取向状态存储于固化物。另外用于 IPS(平面转换）型液晶显示元件时，可以在无外加状态使其固化而制作。
[0003]例如，作为上述技术，专利文献1中，记载了利用含有联苯骨架的二丙烯酸酯系聚 合性化合物的液晶化合物，能够减少烧屏现象，烧屏现象是指长时间持续显示相同的图像 后，即便改变显示图像也会看到先前图像残留。
[0004] 另外，近年来，随着信息化社会的发展，用于液晶显示器中必需的偏振片、相位差 板等的光学补偿膜的重要性逐渐提高，作为要求耐久性高、高功能化的光学补偿膜，报告了 将聚合性的液晶组合物进行聚合的例子（参照专利文献2~4)。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本特开2003-307720号公报
[0008] 专利文献2:日本特表平10-513457号公报
[0009] 专利文献3:日本特开2002-145830公报
[0010] 专利文献4:日本特许3948799公报
【发明内容】
[0011] 如上所述，液晶显示元件中，一直存在如下问题：长时间持续相同的显示时产生的 "烧屏"等可靠性的问题，保存稳定性和制造工艺引起的生产率等问题。特别是可靠性的问 题不是简单的问题，是由几个复合要素引起的，例如可举出（1)由残留的聚合性化合物引 起；⑵由液晶分子的倾斜的变化（预倾角的变化）引起；以及（3)由紫外线照射导致的液 晶分子等的劣化引起。
[0012] 关于该可靠性，使用的聚合引发剂及其分解物成为液晶显示元件的电压保持率降 低、烧屏的原因，所以需要一种不使用光聚合引发剂，且以低紫外线量完成聚合的这样的含 有聚合性化合物的液晶组合物。另外，已知烧屏的产生还由含有聚合性化合物的液晶组合 物中液晶分子的预倾角的变化所引起。即，如果作为聚合性化合物的固化物的聚合物柔软， 则构成显示元件时长时间持续显示相同的图案时聚合物的结构变化，其结果预倾角发生变 化。预倾角的变化对响应速度影响大，成为烧屏的原因。因此为了解决（2)，有效的是能形 成具有聚合物结构不变化的刚直结构的聚合物的聚合性化合物，但由于液晶组合物的低温 保存劣化，所以还需要提高与液晶的相容性。然而，如果为了提高溶解性而向全部的环结构 与聚合性官能团之间插入隔离基团则分子的刚性下降，控制液晶分子的倾斜的能力下降。 [0013] 因此，专利文献1、使用以往的含有聚合性化合物的液晶组合物的液晶显示元件都 不能够满足烧屏特性、溶解性和预倾角的稳定性。
[0014] 另外，光学补偿膜等中使用的光学各向异性体不仅光学特性重要，化合物的聚合 速度、溶解性、熔点、玻璃化转变温度、聚合物的透明性、机械强度、表面硬度和耐热性等也 都是重要的因素。特别是作为近年来的3D显示器的相位差板有用，认为今后会大范围普 及。然而，例如在三乙酸纤维素（TAC)膜等膜基板上涂布聚合性的液晶组合物使其固化时 密合性低，担心长期可靠性、生产率有问题。
[0015] 因此本发明的目的在于提供在PSA显示元件中使用时的组合物的保存稳定性和 显示特性得到改善的液晶显示元件。另外，本发明的另一目的在于改善在膜基板（例如三 乙酸纤维素（TAC)膜等）上涂布聚合性的液晶组合物使其固化时的密合性。
[0016] 本申请发明人等为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现具有特定结构的聚 合性化合物能够解决上述的课题，从而完成了本申请发明。
[0017] 本申请发明提供由通式（I)表示的聚合性化合物，
[0018]
[0019](上述通式（I)中，Z表示氢原子、碳原子数1~8的烷基、碳原子数1~8的卤代 烷基、碳原子数1~8的烷氧基、碳原子数1~8的卤代烷氧基、卤素、氰基、硝基或者-S 1-!?2， 该S1为选自碳原子数1~12个的亚烷基和单键中的至少1种连接基团，该亚烷基中的1 个-CH 2-或者不邻接的2个以上的-ch2-可以被-〇-、-coo-、-0C0-或者-0C00-置换，
[0020] R1和R2相互独立地表示氢原子或者以下的式（R-I)~式（R-IX)中任1个，
[0021]
[0022] 上述式（R-I)~（R-IX)中，R21、R31、R41、R 51和R61相互独立地为氢原子、碳原子数 1~5个的烷基或者碳原子数1~5个的卤代烷基，W为单键、-0-或者亚甲基，T为单键或 者-C00-，p、t和q各自独立地为0、1或者2，
[0023] L1和L2各自独立地表不单键、-〇-、-S-、-CH2-、_0CH2-、-CH2〇-、_C〇-、_C2H4-、-CO 0-^ -oco-^ -0C00CH2-^ -CH20C00-^ -0CH2CH20-^ -C〇-NRa-^ -NRa-C〇-^ -SCH2-^ -CH2S-^-CH=CRa-C00-、-CH=CRa-0C0-、-C00-CRa=CH-、-〇C〇-CRa=CH-、-C00-CRa=CH-C00-、-C00-CRa =CH-〇C〇-^-〇C〇-CRa=CH-C00-^-0C0-CRa=CH-0C0-^-C00C2H4-^-0C0C2H4-^-C2H40C0-^-( ch2)厂c( =o) - (ch2)厂o-(c=o) -、-o-(c=o) - (ch2)厂、-(c=o) -o- (ch2)厂、-ch2oc 0-、-C00CH2-、-0C0CH2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF20-、-0CF2 -、-cf2ch2-、-ch2cf2-、-cf2cf2-或者-cec-(式中，Ra各自独立地表示氢原子或者碳原子数 1~4的烷基，上述式中，j表示1~4的整数），
[0024] M1和M3相互独立地表示芳香环、脂肪族环，M2表示1，4-亚苯基、1，4-亚环己基、 吡啶-2, 5-二基、嘧啶-2, 5-二基、萘-2, 6-二基、萘-1，4-二基、四氢萘-2, 6-二基或者 1，3-二#恶烷-2, 5-二基，另外，上述M\M2和M3相互独立地为无取代或者被碳原子数1~8 的烷基、碳原子数1~8的卤代烷基、碳原子数1~8的烷氧基、卤素、氰基、或者硝基取代，
[0025] 1和n相互独立地表示0~4的整数，且1+n多1 (其中，1表示0时，R1为氢原子， 且Z具有上述式（R-I)~式（R-IX)中任1个基团，n表示0时，R1具有上述式（R-I)~式 (R-IX)中任1个基团。）
[0026] m表示1~4的整数，m表示2以上时，存在2个的L1和M2可以相同也可以不同， L1中至少1个表示单键）。
[0027] 本申请发明同时提供含有该聚合性化合物的聚合性组合物、含有该聚合性化合物 的含有聚合性化合物的液晶组合物、由该含有聚合性化合物的液晶组合物的聚合物构成的 光学各向异性体、含有该聚合性化合物和非聚合性液晶化合物的含有聚合性化合物的液晶 组合物、以及使用含有聚合性化合物的液晶组合物，使含有聚合性化合物的液晶组合物中 的聚合性化合物聚合而赋予液晶取向能力的液晶显示元件。
[0028] 使用了本申请发明的聚合性化合物或者含有该聚合性化合物的组合物的光学各 向异性体与基板的密合性良好，在偏振片、相位差板等用途中有用。
[0029] 本发明中，使用将含有聚合性化合物的液晶组合物中的聚合性化合物聚合而赋予 液晶取向能力的液晶显示元件时，可以不添加聚合引发剂，或者以极少量添加该聚合性化 合物就能够进行光或者热引发的聚合，没有来自光引发剂的杂质的影响或者极少，因此能 够兼得可靠性和生产率。通过使用本发明的聚合性化合物，能够提供预倾角的稳定性与以 往相比大大改善的液晶显示元件的。
[0030] 本发明的聚合性组合物和含有聚合性化合物的液晶组合物通过保存时的结晶析 出、分离等评价的保存稳定性也良好。
【具体实施方式】
[0031] 以下，对本发明的实施方式进行详细说明。应予说明，本申请基于2013年3月21 日申请的日本专利申请2013-058133号，并参照引用其全部公开内容。
[0032]本发明的第一方式是通式（I)表示的聚合性化合物，
[0033]
[0034](上述通式（I)中，Z表示氢原子、碳原子数1~8的烷基、碳原子数1~8的卤代 烷基、碳原子数1~8的烷氧基、碳原子数1~8的卤代烷氧基、卤素、氰基、硝基或者-S 1-!?2， 该S1为选自碳原子数1~12个的亚烷基和单键中的至少1种连接基团，该亚烷基中的1 个-CH 2-或者不邻接的2个以上的-ch2-可以被-〇-、-coo-、-0C0-或者-0C00-置换，
[0035] R1和R2相互独立地表示氢原子或者以下的式（R-I)~式（R-IX)中的任1个，
[0036]
[0037] 上述式（R-I)~（R-IX)中，R21、R 31、R41、R51和R61相互独立地为氢原子、碳原子数 1~5个的烷基或者碳原子数1~5个的卤代烷基，W为单键、-0-或者亚甲基，T为单键或 者-C00-，p、t和q各自独立地为0、1或者2，
[0038] LW 和 L 2各自独立地表不单键、-〇-、-S-、_CH 2-、-〇CH2-、-CH2〇-、-C〇-、-C2H 4-、_C 00-、-0G0-、-ogoogh2-、-gh2ogoo-、-ogh2gh2o-、-GO-NIT-、-NIT-GO-、-sgh2-、-gh2s-、-GH= CRa-C00-、-CH = CRa-0C0-、-C00-CRa= CH-、-〇C〇-CRa= CH-、-C00-CRa= CH-C00-、-C00-CRa =CH-〇C〇-^-〇C〇-CRa= CH-C00-^-0C0-CRa= CH-0C0-^-C00C 2H4-^-0C0C2H4-^-C2H 40C0-^-( ch2)厂c ( = o) - (ch2)厂o- (c = o) -、-o- (c = o) - (ch2)厂、-(c = o) -o- (ch2)厂、-ch2oc 0-、-C00CH2-、-0C0CH2-、-CH = CH-、-CF = CF-、-CF = CH-、-CH = CF-、-CF2-、-CF20-、-0CF2 -、-cf2ch2-、-ch2cf2-、-cf2cf2-或者-cec-(式中，Ra各自独立地表示氢原子或者碳原子数 1~4的烷基，上述式中，j表示1~4的整数），
[0039] M1和M 3相互独立地表示芳香环、脂肪族环，M 2表示1，4-亚苯基、1，4-亚环己基、 吡啶-2, 5-二基、嘧啶-2, 5-二基、萘-2, 6-二基、萘-1，4-二基、四氢萘-2, 6-二基或者 1，3-二蟋烷-2, 5-二基，另外上述M1、M2和M3相互独立地为无取代或者被碳原子数1~8 的烷基、碳原子数1~8的卤代烷基、碳原子数1~8的烷氧基、卤素、氰基、或者硝基取代，
[0040] 1和n相互独立地表示0~4的整数，且1+n彡1 (其中，1表示0时，R1为氢原子， 且Z具有上述式（R-I)~式（R-IX)中任1个基团，n表示0时，R1具有上述式