液晶组合物及液晶显示元件的制作方法_3

文档序号:9602085阅读:来源:国知局
-0C0-、或者-0C00-所取代,至少一个-CH 2-CH2-可经-CH = CH-或 者-c = C-所取代,这些基团中,至少一个氢可经氟或氯取代。优选的Sp1、Sp2或Sp 3为单 键。
[0100] a为1或2。优选的a为1。b、c及d独立地为1至4的整数,其中,a为2时的1 个c可为0。优选的b、c及d为1或2。
[0101] 式⑵及式⑶中,R1及R2独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、 碳数2至12的烯基、或者碳数2至12的烯氧基。为了提高稳定性,优选的R 1或R 2为碳数 1至12的烷基,为了提高介电各向异性,优选的R1或R 2为碳数1至12的烷氧基。R 3及R 4 独立地为碳数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 经氟取代的碳数2至12的烯基。为了降低粘度,优选的R 3或R 4为碳数2至12的烯基,为 了提高稳定性,优选的R3或R4为碳数1至12的烷基。
[0102] 优选的烷基为:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、或者辛基。为了降低粘 度,尤其优选的烷基为乙基、丙基、丁基、戊基、或者庚基。
[0103] 优选的烷氧基为:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、或者庚氧基。 为了降低粘度,尤其优选的烷氧基为甲氧基或者乙氧基。
[0104] 优选的烯基为:乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1- 丁烯基、2- 丁烯基、3- 丁烯基、 1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基、或 者5-己烯基。为了降低粘度,尤其优选的烯基为乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基或3-戊烯 基。这些烯基中的-CH = CH-的优选立体构型依存于双键的位置。为了降低粘度等原因, 在1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基之类的烯基中优选为反 式构型。在2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基之类的烯基中优选为顺式构型。
[0105] 优选的烯氧基为:乙烯氧基、烯丙氧基、3-丁烯氧基、3-戊烯氧基或4-戊烯氧基。 为了降低粘度,尤其优选的烯氧基为烯丙氧基或者3-丁烯氧基。
[0106] 至少一个氢经氟取代的烯基的优选例为2, 2-二氟乙烯基、3, 3-二氟-2-丙烯基、 4,4-二氣_3_ 丁烯基、5, 5-二氣_4_戊烯基、或者6,6-二氣-5-己烯基。为了降低粘度, 尤其优选的例子为2, 2-二氟乙烯基或者4,4-二氟-3- 丁烯基。
[0107] 烷基为直链状或者分支链状,不包含环状烷基。直链状烷基优于分支链状烷基。这 些情况对于烷氧基、烯基、烯氧基、以及至少一个氢经氟取代的烯基也相同。为了提高上限 温度,与1,4_亚环己基相关的立体构型是反式构型优于顺式构型。
[0108]环D及环F独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1, 4-亚苯基、或者四氢吡喃_2,5_二基。为了降低粘度,优选的环D或环F为1,4_亚环己基, 为了提高介电各向异性,优选的环D或环F为四氢吡喃-2, 5-二基,为了提高光学各向异 性,优选的环D或环F为1,4-亚苯基。为了提高上限温度,与1,4-亚环己基相关的立体构 型是反式构型优于顺式构型。四氢吡喃-2, 5-二基为
[0109]
[0110] 环E为2, 3_二氣_1,4_亚苯基、2_氣_3_氣_1,4_亚苯基、2, 3_二氣_5_甲基_1, 4-亚苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、或者7,8-二氟色烷-2,6-二基。为了降低粘度,优选 的环E为2, 3-二氣-1,4-亚苯基,为了降低光学各向异性,优选的环E为2-氯_3_氣-1, 4_亚苯基,为了提尚介电各向异性,优选的环E为7,8_二氣色烧_2,6_二基。
[0111] 环G、环I及环J独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基或2-氟-1,4-亚苯基。为 了降低粘度,或者为了提高上限温度,优选的环G、环I或环J为1,4-亚环己基,为了降低下 限温度,优选的环G、环I或环J为1,4-亚苯基。
[0112] Z3、Z4、Z5及Z6独立地为单键、-ch2ch2-、-ch2o-、-och2-、-coo-、或者-oco-。为了 降低粘度,优选的Z3或Z4为单键,为了降低下限温度,优选的Z3或Z4为-CH2CH2-,为了提 高介电各向异性,优选的Z3或Z4为-CH20_或者-0CH2-。为了降低粘度,优选的Z5或Z6为 单键,为了降低下限温度,优选的Z5或Z6为-CH2CH2-,为了提高上限温度,优选的Z5或Z6 为-coo-或者-oco-。
[0113] j为1、2或3。为了降低粘度,优选的j为1,为了提高上限温度,优选的j为2或 3。k为0或1。为了降低粘度,优选的k为0,为了降低下限温度,优选的k为1。m为0、1 或2。为了降低粘度,优选的m为0,为了提高上限温度,优选的m为1或2。
[0114] 式(4)中,P6及P7独立地为选自式(P-4)及式(P-5)所表示的基团的组群中的聚 合性基。
[0115]
[0116] 式(P-4)中,M1为氢、氟、甲基、或者三氟甲基。为了提高反应性,优选的Μ1为氢或 者甲基。尤其优选的Μ1为甲基。式(Ρ-5)中,η1为1、2、3或4。为了提高反应性,优选的 η1为1或2。尤其优选的η1为1。当Ρ6及Ρ7两者为式(Ρ-4)所表示的聚合性基时,Ρ6的Μ1 所表示的基团与Ρ7的Μ1所表示的基团可相同,或者也可不同。
[0117] Sp4及Sp5独立地为单键或者碳数1至12的亚烷基,所述亚烷基中,至少 一个-CH2-可经-0-、-S-、-NH-、-CO-、-COO-、-0C0-、或者-0C00-所取代,至少一 个-CH2-CH2-可经-CH=CH-或者-C=C-所取代,这些基团中,至少一个氢可经卤素或 者-C=N所取代。经-C=N取代的亚烷基的碳数的合计优选为12为止。优选的Sp4或 Sp5为单键。
[0118] Z7为单键、-CH2CH2-、-CH20-、-0CH2-、-coo-、-oco-、-C0-CR5=CR6_、-CR6 = CR5-C0-、-0C0-CR5=CR6-、-CR6=CR5-C00-、-CR5=CR6-、或者-c( =CR5R6)-,此处,R5及R6 独立地为氢、卤素、碳数1至10的烷基、或者至少一个氢经取代为氟的碳数1至10的烷基。 优选的R5或R6为氢、氟、或者碳数1至3的烷基。Z8为单键、-CH2CH2-、-CH20-、-0CH2-、-C00-、 或者-oco-。优选的Z7或z8为单键、-ch2ch2-、-ch2o-、-och2-、-coo-、或者-oco-。尤其优 选的z7或z8为单键。
[0119] 环K及环M独立地为环己基、苯基、2-氟苯基、3-氟苯基、2, 3-二氟苯基、2-甲基 苯基、3-甲基苯基、2-(三氟甲基)苯基、3-(三氟甲基)苯基或2-萘基。优选的环Κ或环 Μ为苯基。环L为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、蔡-2,6 -二基、2-氣-1,4-亚苯基、2, 3-二 氟-1,4-亚苯基、2, 5-二氟-1,4-亚苯基、2-甲基-1,4-亚苯基或2-三氟甲基-1,4-亚苯 基。优选的环L为1,4_亚苯基、蔡_2,6_二基、2_氣_1,4_亚苯基、2, 3_二氣_1,4_亚苯 基或2-甲基-1,4-亚苯基。特别优选的环L为1,4-亚苯基或者2-氟-1,4-亚苯基。
[0120] ρ为0、1或2,η为1、2或3,r为1、2或3,而且η与r之和为4以下。优选的ρ为 0。优选的η或r为1或2。
[0121] 第五,示出优选的成分化合物。优选的化合物(1)为上述化合物(1-1)。尤其优 选的化合物(1)为上述化合物(1-1-1)至化合物(1-1-6)。特别优选的化合物(1)为上述 化合物(1-1-1)及化合物(1-1-3)。优选的组合物含有化合物(1-1-1)至化合物(1-1-6)。 尤其优选的组合物含有化合物(1-1-1)及化合物(1-1-3)。
[0122] 优选的化合物(2)为上述化合物(2-1)至化合物(2-19)。这些化合物中,优选为 第一成分的至少一种为化合物(2-1)、化合物(2-3)、化合物(2-4)、化合物(2-6)、化合物 (2-8)、或者化合物(2-13)。优选为第一成分的至少两种为化合物(2-1)及化合物(2-6)、化 合物(2-1)及化合物(2-13)、化合物(2-3)及化合物(2-6)、化合物(2-3)及化合物(2-13)、 或者化合物(2-4)及化合物(2-8)的组合。
[0123] 优选的化合物(3)为上述化合物(3-1)至化合物(3-13)。这些化合物中,优选为 第二成分的至少一种为化合物(3-1)、化合物(3-3)、化合物(3-5)、化合物(3-6)、化合物 (3-7)、或者化合物(3-8)。优选为第二成分的至少两种为化合物(3-1)及化合物(3-3)、化 合物(3-1)及化合物(3-5)、或者化合物(3-1)及化合物(3-6)的组合。
[0124] 优选的化合物(4)为上述化合物(4-1)至化合物(4-26)。优选的组合物含有化合 物(4-1)、化合物(4-2)或者化合物(4-18)。尤其优选的组合物含有化合物(4-1)及化合 物(4-2)、化合物(4-1)及化合物(4-18)、或者化合物(4-2)及化合物(4-18)。
[0125] 第六,对可添加于组合物中的添加物进行说明。此种添加物为光学活性化合物、抗 氧化剂、紫外线吸收剂、色素、消泡剂、聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂等。
[0126] 出于引起液晶的螺旋结构来赋予扭角(torsion angle)的目的,而将光学活性化 合物添加于组合物中。此种化合物的例子为化合物(5-1)至化合物(5-5)。光学活性化合 物的优选比例为约5重量%以下。尤其优选的比例为约0. 01重量%至约2重量%的范围。
[0127]
[0128] 为了防止由大气中的加热所引起的比电阻的下降,或者为了在将元件长时间使用 后,不仅在室温下,而且在接近于上限温度的温度下也维持大的电压保持率,而将抗氧化剂 添加于组合物中。
[0129]
[0130] 抗氧化剂的优选例是t为1至9的整数的化合物(6)等。化合物(6)中,优选的 t为1、3、5、7或9。尤其优选的t为1或7。t为1的化合物(6)由于挥发性大,故而在防 止由大气中的加热所引起的比电阻的下降时有效。t为7的化合物(6)由于挥发性小,故而 对于在将元件长时间使用后,不仅在室温下,而且在接近于上限温度的温度下也维持大的 电压保持率而言有效。为了获得上述效果,抗氧化剂的优选比例为约50ppm以上,为了不降 低上限温度,或者为了不提高下限温度,抗氧化剂的优选比例为约600ppm以下。尤其优选 的比例为约lOOppm至约300ppm的范围。
[0131] 紫外线吸收剂的优选例为二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。另 外,具有位阻的胺之类的光稳定剂也优选。为了获得上述效果,这些吸收剂或稳定剂的优选 比例为约50ppm以上,为了不降低上限温度,或者为了不提高下限温度,这些吸收剂或稳定 剂的优选比例为约lOOOOppm以下。尤其优选的比例为约lOOppm至约lOOOOppm的范围。
[0132] 为了适合于宾主(guesthost,GH)模式的元件,而将偶氮系色素、蒽醌系色素等之 类的二色性色素(dichroicdye)添加于组合物中。色素的优选比例为约0.01重量%至约 10重量%的范围。为了防止起泡,而将二甲基硅酮油、甲基苯基硅酮油等消泡剂添加于组合 物中。为了获得上述效果,消泡剂的优选比例为约lppm以上,为了防止显示不良,消泡剂的 优选比例为约lOOOppm以下。尤其优选的比例为约lppm至约500ppm的范围。
[0133] 为了适合于聚合物稳定取向(PSA)型的元件,而将聚合性化合物添加于组合物 中。化合物(1)及化合物(4)适合于所述目的。也可将化合物(1)及化合物(4)、与和这 些化合物不同的其他聚合性化合物一同添加于组合物中。其他的聚合性化合物的优选例为 丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯氧基化合物、丙烯基醚、环氧化合物(氧杂环 丙烷、氧杂环丁烷)、乙烯基酮等化合物。尤其优选的例子为丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯的 衍生物。当添加其他的聚合性化合物时,基于聚合性化合物的总重量,化合物(1)的优选比 例、或者将化合物(1)与化合物(4)合并的优选比例为约10重量%以上。尤其优选的比例 为约50重量%以上。特别优选的比例为约80重量%以上。特别优选的比例为也为100重 量%。
[0134] 化合物(1)或化合物(4)之类的聚合性化合物通过紫外线照射而聚合。也可在光 聚合引发剂等适当的引发剂存在下进行聚合。用于进行聚合的适当条件、引发剂的适当类 型、以及适当量已为本领域技术人员所知,并记载于文献中。例如作为光引发剂的艳佳固 (Irgacure) 651 (注册商标;巴斯夫(BASF))、艳佳固(Irgacure) 184 (注册商标;巴斯夫)、 或者德牢固(Darocure) 1173(注册商标;巴斯夫)适合于自由基聚合。基于聚合性化合物 的重量,光聚合引发剂的优选比例为约0. 1重量%至约5重量%的范围。尤其优选的比例 为约1重量%至约3重量%的范围。
[0135] 保管化合物(1)或化合物(4)之类的聚合性化合物时,为了防止聚合,也可添加聚 合抑制剂。聚合性化合物通常是以未去除聚合抑制剂的状态添加于组合物中。聚合抑制剂 的例子为对苯二酚、甲基对苯二酚之类的对苯二酚衍生物、4-叔丁基邻苯二酚、4-甲氧基 苯酚、吩噻嗪等。
[0136] 第七,对成分化合物的合成方法进行说明。这些化合物可利用已知的方法来合成。 例示合成方法。化合物(2-1)是利用日本专利特开2000-053602号公报中记载的方法来合 成。化合物(3-1)及化合物(3-5)是利用日本专利特开昭59-176221号公报中记载的方法 来合成。化合物(4)是参照日本专利特开2012-001526号公报以及W02010-131600A公报来 合成。化合物(4-18)是利用日本专利特开平7-101900号公报中记载的方法来合成。市售 有抗氧化剂。式(6)的t为1的化合物可自西格玛奥德里奇(Sigma-Aldrich Corporation) 获取。t为7的化合物(6)等是利用美国专利3660505号说明书中记载的方法来合成。
[0137] 未记载合成方法的化合物可利用以下成书中记载的方法来合成:《有机合成》 (Organic Syntheses,约翰威立父子出版公司(John Wiley&Sons,Inc·))、《有机反应》 (Organic Reactions,约翰威立父子出版公司)、《综合有机合成》(Comprehensive Organic Synthesis,培格曼出版公司(Pergamon Press))、新实验化学讲座(丸善)等。组合物是利 用公知的方法,由以上述方式获得的化合物来制备。例如,将成分化合物混合,然后通过加 热而使其相互溶解。
[0138] 最后,对组合物的用途进行说明。所述组合物主要具有约-10°C以下的下限温度、 约70°C以上的上限温度、以及约0. 07至约0. 20的范围的光学各向异性。含有所述组合物 的元件具有大的电压保持率。所述组合物适合于AM元件。所述组合物特别适合于透过型 的AM元件。所述组合物可用作具有向列相的组合物,且可通过添加光学活性化合物而用作 光学活性组合物。
[0139] 所述组合物可用于AM元件。进而也可用于PM元件。所述组合物可用于具有PC、 TN、STN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、FPA等模式的AM元件及PM元件。特别优选为用于具有IPS、 FFS或者VA模式的AM元件。这些元件可为反射型、透过型或者半透过型。优选为用于透 过型的元件。也可用于非晶硅-TFT元件或者多晶硅-TFT元件。所述组合物也可通过增加 聚合性化合物的添加量,而用于在组合物中形成有三维网状聚合物的聚合物分散(polymer dispersed,PD)型的元件。
[0140] 制造聚合物稳定取向型元件的方法的一例如下所述。准备包括两炔基板的元件, 所述两炔基板被称为阵列基板及彩色滤光片基板。所述基板的至少一块具有电极层。将液 晶性化合物进行混合来制备液晶组合物。在所述组合物中添加聚合性化合物。
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