含有聚合性化合物的液晶组合物和使用其的液晶显示元件的制作方法
【专利摘要】本发明的含有聚合反应速度不同的2种或3种以上的聚合性化合物和液晶化合物的聚合性液晶组合物具有下述特征且适于作为实用的液晶组合物：能够容易地使所含有的聚合性化合物的聚合反应速度适合于UV照射灯的规格且可以容易地控制对显示性能产生影响的预倾角，解决了对显示不均、烧屏等带来影响的聚合性化合物的未聚合，可以制作性能和可靠性优异的PSA型液晶显示元件。
【专利说明】含有聚合性化合物的液晶组合物和使用其的液晶显示元件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及含有聚合性化合物的液晶组合物，进一步还涉及使用了该液晶组合物 的液晶显示元件。
【背景技术】
[0002] PSA (Polymer Sustained Alignment :聚合物维持取向，包括PS液晶显不兀件 (polymer stabilised:聚合物稳定化）。）型液晶显示装置具有为了控制液晶分子的预倾 角而在单元内形成了聚合物结构体的结构，因高速响应性、高对比度而作为新一代液晶显 示元件而实用化。
[0003] PSA型液晶显示元件的制造通过下述方法进行：将包含液晶性化合物和聚合性化 合物的聚合性液晶组合物注入至基板间，在施加电压使液晶分子取向的状态下使聚合性化 合物聚合从而使液晶分子的取向固定。在使PSA型液晶显示元件的聚合性化合物聚合的工 序中，聚合性化合物的聚合反应速度对于生产率而言是重要的，进一步，在对PSA型液晶显 示元件的对比度、响应速度等产生影响的预倾角以及对显示不均、烧屏等可靠性产生影响 的聚合性化合物的残留量的调整中，聚合性化合物的聚合反应速度也是重要的。聚合性化 合物的聚合反应速度依赖于UV照射灯的波长、照射强度，因此需要开发含有适合于UV照射 灯的规格的聚合性化合物的聚合性液晶组合物，但尚不能说这就必然充分。具体而言，在调 整聚合性液晶组合物的聚合反应速度时，通过改变聚合性化合物的骨架结构、侧链结构，使 聚合性化合物的UV吸收波长适合于所使用的UV照射灯的发射波长，此外，还改变了聚合性 化合物的反应基团的种类。可是，在这种情况下，必须进行如下步骤：根据所使用的UV照射 灯改变合适的聚合性化合物的结构等进行新的聚合性化合物的选择。
[0004] 作为调整聚合反应速度的技术，公开了通过使用具有三联苯环的液晶性化合物作 为液晶性化合物从而可以加快聚合反应速度，制作PSA型液晶元件（专利文献1)，但通过改 变聚合性化合物的骨架结构使之适合于UV照射灯的规格并不容易，此外，还有可能由于使 用具有三联苯环的液晶性化合物而使PSA型液晶元件的VHR降低等，有对可靠性产生不良 影响的风险。
[0005] 这样，通过根据所使用的UV照射灯而调整为适当的聚合反应速度，从而获得同时 满足良好的生产率、高显示性能和品质性能的PSA型液晶元件的聚合性液晶组合物，这还 没有容易地被实现。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :美国专利第8092871号说明书
【发明内容】
[0009] 发明所要解决的课题
[0010] 本发明所要解决的课题在于，提供一种聚合性液晶组合物，其中，在制作PSA型液 晶显示元件时能够容易地使聚合性化合物的聚合反应速度适合于所使用的UV照射灯的规 格，其结果是，可以制作具有高显示性能、不会发生显示不均、烧屏等显示不良或显示不良 极小的液晶显示元件。此外，本发明所要解决的课题还在于，提供使用该聚合性液晶组合物 制作的液晶显示元件。
[0011] 用于解决课题的手段
[0012] 本申请发明人等对各种聚合性化合物和各种非聚合性液晶材料进行了研究，结果 发现，包含聚合反应速度不同的2种或3种以上的聚合性化合物和液晶化合物的聚合性液 晶组合物可以解决前述课题，从而完成了本申请发明。
[0013] 即，提供一种以含有聚合反应速度不同的2种或3种以上的聚合性化合物为特征 的液晶组合物，进一步提供使用了该液晶组合物的液晶显示元件。
[0014] 发明的效果
[0015] 本申请发明的聚合性液晶组合物能够容易地使所含有的聚合性化合物的聚合反 应速度适合于UV照射灯的规格。由此，能够容易地控制对显示性能产生影响的预倾角，对 显示不均、烧屏等带来影响的未聚合的聚合性化合物不存在或极少，对制作的液晶显示元 件的可靠性产生的影响不存在或影响极小。此外，还能够减少用于制作液晶表元件的能量 消耗，提高生产效率，因此作为该液晶显示元件用的液晶材料极为有用。
【具体实施方式】
[0016] 本申请发明的含有聚合反应速度不同的2种或3种以上的聚合性化合物的液晶组 合物所使用的聚合性化合物是分子结构中具有多个环结构的化合物，例如如通式（Π )所 /_J、1 〇
[0017]
【权利要求】
1. 一种液晶组合物，其特征在于，含有聚合反应速度不同的2种或3种以上的聚合性化 合物。
2. 根据权利要求1所述的液晶组合物，其中，含有1种或2种以上通式（I)所表示的化 合物，
式中，R21和R22各自独立地表示碳原子数1?15的烷基，该烷基中1个或2个以上 的-CH2-能够以氧原子不直接相邻的方式被-〇-、_CH = CH-、-C〇-、-〇C〇-、-CO〇-、-C Ξ C_、_ CF2O-或-OCF2-取代，该烷基中1个或2个以上的氢原子可任意地被卤素取代，Μ 21、Μ22和M23 各自独立地表示选自由（a)、（b)和（c)所组成的组中的基团， (a) 反式-1，4-亚环己基，存在于该基团中的1个亚甲基或不相邻的2个以上亚甲基可 被-〇-或-S-取代， (b) 1，4-亚苯基，存在于该基团中的1个-CH =或不相邻的2个以上-CH =可被氮原子 取代；2-氟-1，4-亚苯基；3-氟-1，4-亚苯基， (c) 1，4-亚环己烯基、1，4-亚双环（2. 2. 2)辛基、哌啶-2, 5-二基、萘-2, 6-二基、十氢 萘-2, 6-二基和1，2, 3, 4-四氢萘-2, 6-二基， M23在存在多个的情况下为相同或不同， Z21 和浐相互独立地表示单键、-CH2CH2-、- (CH2) 4_、-〇CH2-、-CH2〇-、-〇CF2-、-CF 2〇-、-CH =CH-、-CH = N-N = CH-或-C ξ C-，Z22在存在多个的情况下，这些Z22相同或不同，n21表 示0、1或2。
3. 根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其中，聚合性化合物各自独立地为通式 (II)所表示的化合物，
式中，P11和P12相互独立地表示聚合性官能团，S11和S12相互独立地表示单键或碳原 子数1?15的烷基，该烷基中1个或2个以上的-CH2-能够以氧原子不直接相邻的方式 被-〇-、-CH = CH-、-C〇-、-C ^ c-、-〇C〇-或-C00-取代，Μη、Μ12 和 M13 各自独立地表示选自 由（a)、（b)和（c)所组成的组中的基团， (a) 反式-1，4-亚环己基，存在于该基团中的1个亚甲基或不相邻的2个以上亚甲基可 被-〇-或-S-取代， (b) 亚苯基，存在于该基团中的1个-CH =或不相邻的2个以上-CH =可被氮原子取 代，或这些基团中所包含的氢原子相互独立地无取代或这些基团中所包含的氢原子可被氟 原子、氯原子、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的卤代 烧氧基、或碳原子数1?8的烧氧基取代， (c) 亚环己烯基、亚双环（2. 2. 2)辛基、亚哌啶基、亚萘基、十氢亚萘基和四氢亚萘基， M13在存在多个的情况下为相同或不同，Z11和Z12相互独立地表示单键、-〇-、-S-、-〇CH 2- ,-CH2O-, -CO-, -C2H4-, -C00-, -0C0-, -OCOOCH2-, -CH2OCOO-, -CO-NR11-, -NR11-CO-, -SCH2-, -CH2S-、-CH = CH-COO-、-OOC-CH = CH-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C 2H4OCO-、-C2H4COO-、-OCOCH 2-、-CH2 COO-,-CH = CH-.-CF = CH-.-CH = CF-,-CF2-,-CF2O-,-OCF2-,-CF2CH 2-,-CH2CF2-,-CF2CF2-或-C Ξ C-，式中，R11表示碳原子i?4的烷基，n11和n12相互独立地表示0、I、2或3, nn+n12 表示2?6, η13表示0、1或2。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的液晶组合物，其中，含有1种或2种以上选自由 通式（Ilia)、通式（IIIb)和通式（IIIc)所表示的化合物组成的组的化合物或选自由通式 (IVa)、通式（IVb)和通式（IVc)所表示的化合物组成的组的化合物，
式中，R31、R32和R33相互独立地表示碳原子数1至10的烷基或碳原子数2至10的烯 基，存在于这些基团中的1个亚甲基或不相邻的2个以上亚甲基可被-0-或-S-取代，此外， 存在于这些基团中的1个或2个以上氢原子可被氟原子或氯原子取代， Μ31、Μ32、Μ33、Μ34、M35、M 36、M37和M38相互独立地表示选自由（d)、（e)和（f)组成的组中 的基团， (d) 反式-1，4-亚环己基，存在于该基团中的1个亚甲基或不相邻的2个以上亚甲基可 被-〇-或-S-取代， (e) 1，4-亚苯基，存在于该基团中的1个-CH =或不相邻的2个以上-CH =可被氮原子 取代；3-氟-1，4-亚苯基；3, 5-二氟-1，4-亚苯基， (f) l，4-亚环己烯基、1，4-亚双环[2. 2. 2]辛基、哌啶-2, 5-二基、萘-2, 6-二基、 1，2, 3, 4-四氢萘-2, 6-二基和十氢萘-2, 6-二基， 上述基团（d)、基团（e)或基团（f)所含的氢原子各自可被氰基、氟原子、三氟甲基、三 氟甲氧基或氯原子取代， L31、L32、L33、L34、L35、L 36、L37 和 L38 相互独立地表示单键、-COO-、-0C0-、-CH2CH2-、- (CH2) 4 -、-och2-、-ch2o-、-ocf2-、-cf2o-或-C ξ c-，M32、M34、M35、M37、M 38、L31、L33、L35、L36 和 / 或 L38 在 存在多个的情况下，它们相同或不同， X31、X32、X33、X34、X35、X 36和X37相互独立地表示氢原子或氟原子， Y31、Y32和Y33相互独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、氰基、硫氰酸酯基、三氟甲氧基、 三氟甲基、2, 2, 2-三氟乙基或二氟甲氧基， X31、X32或Y31中至少一个表示氟原子、氯原子、氰基、硫氰酸酯基、三氟甲氧基、三氟甲 基、2, 2, 2-三氟乙基、或二氟甲氧基，否则M31或M32所含的氢原子中至少一个表示氰基、氟 原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子， X33、X34、X35或Y32中至少一个表示氟原子、氯原子、氰基、硫氰酸酯基、三氟甲氧基、三氟 甲基、2, 2, 2-三氟乙基、二氟甲氧基，否则M33、M34或M35所含的氢原子中至少一个表示氰基、 氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子， X36、X37或Y33中至少一个表示氟原子、氯原子、氰基、硫氰酸酯基、三氟甲氧基、三氟甲 基、2, 2, 2-三氟乙基、二氟甲氧基，否则M36、M37和M38所含的氢原子中至少一个表示氰基、氟 原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原子， p、q、r、s和t相互独立地表示0、1或2, q+r和s+t为2以下，
式中，1?41、1?42、1?43、1?44、1? 45和1?46相互独立地表示碳原子数1至10的烷基或碳原子数2至 10的烯基，存在于这些基团中的1个亚甲基或不相邻的2个以上亚甲基可被-O-或-S-取 代，此外，存在于这些基团中的1个或2个以上氢原子可被氟原子或氯原子取代， M41、M42、M43、M44、M45、M 46、M47、M48和M49相互独立地表示选自由（d)、（e)和（f)组成的组 中的基团， (d) 反式-1，4-亚环己基，存在于该基团中的1个亚甲基或不相邻的2个以上亚甲基可 被-〇-或-S-取代， (e) 1，4-亚苯基，存在于该基团中的1个-CH =或不相邻的2个以上-CH =可被氮原子 取代， (f) l，4-亚环己烯基、1，4-亚双环[2. 2. 2]辛基、哌啶-2, 5-二基、萘-2, 6-二基、 1，2, 3, 4-四氢萘-2, 6-二基和十氢萘-2, 6-二基， 上述基团（d)、基团（e)或基团（f)所含的氢原子各自可被氰基、氟原子、三氟甲基、三 氟甲氧基或氯原子取代， L41、L42、L43、L44、L45、L 46、L47、L48 和 L49 相互独立地表示单键、-COO-、-0C0-、-CH2CH2-、- (C H2) 4-,-OCH2-,-CH2O-,-OCF2-,-CF 2O- ^-C = C-, M42,M43,M45,M46,M48,M 49,L41,L43,L44,L46,L 47 ?P /或L49在存在多个的情况下，它们相同或不同， X41、X42、X43、X44、X45、X 46、X47和X48相互独立地表示氢原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氟原 子，X41和X42中的任一个表示氟原子，X43、X44和X 45中的任一个表示氟原子，X46、X47和X48中 的任一个表示氟原子，但X46和X47不同时表示氟原子，X46和X 48不同时表示氟原子， G表不亚甲基或-〇-， u、v、w、X、y和z相互独立地表示0、1或2, u+v、w+x和y+z为2以下。
5. 根据权利要求1?4中任一项所述的液晶组合物，其中，含有1种或2种以上吸收 350nm以上的光的聚合性化合物，以及1种或2种以上不吸收350nm以上的光的聚合性化合 物。
6. 根据权利要求1?4中任一项所述的液晶组合物，其中，含有通式（II)的ηη+η12表 示1或2的聚合性化合物，以及通式（I)的η η+η12表示2或3的聚合性化合物。
7. 根据权利要求1?4中任一项所述的液晶组合物，其中，含有通式（II)的η13表示0 的聚合性化合物，以及通式（I)的η 13表示1或2的聚合性化合物。
8. 根据权利要求1?4中任一项所述的液晶组合物，其中，含有通式（II)的P11和P12 表示甲基丙烯酰氧基的聚合性化合物，以及通式（I)的Pn和P12表示丙烯酰氧基的聚合性 化合物。
9. 根据权利要求1?4中任一项所述的液晶组合物，其中，含有通式（II)的Z11和Z12 表示单键的聚合性化合物，以及通式（π)的Z11和Z12相互独立地表示-o-、-s-、-och 2-、-c H2O-, -CO-, -C2H4-, -COO-, -OCO-, -OCOOCH2-, -CH2OCOO-, -CO-NR11-, -NR11-CO-, -SCH2-, -CH2S-, -C H = CH-COO-、-OOC-CH = CH-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C 2H4OCO-、-C2H4COO-、-OCOCH 2-、-CH2CO 0-、-CH = CH-、-CF = CH-、-CH = CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH 2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或 -C = C-的聚合性化合物，式中，R11表示碳原子1?4的烷基。
10. 根据权利要求1?4中任一项所述的液晶组合物，其中，含有通式（II)的S11和S12 表示单键的聚合性化合物，以及通式（I)的S11和S12中的至少一方表示碳原子数1?15的 烷基的聚合性化合物，其中，该烷基中1个或2个以上的-CH 2-能够以氧原子不直接相邻的 方式被-〇_、-CH = CH-、-CO-、-0C0-或-C00-取代。
11. 一种液晶显示元件，其特征在于，使用权利要求1?10中任一项所述的液晶组合 物，通过使液晶组合物中的聚合性化合物聚合而赋予液晶取向能力。
12. -种调整液晶组合物中的聚合性化合物的聚合速度的方法，其特征在于，在通过使 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用液晶组合物的 制造方法中，通过含有聚合反应速度不同的2种或3种以上的聚合性化合物来调整液晶组 合物中的聚合性化合物的聚合速度。
【文档编号】G02F1/13GK104245887SQ201380021832
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年4月18日 优先权日:2012年4月24日
【发明者】栗泽和树, 田中芳清, 川上正太郎 申请人:Dic株式会社