液晶組合物及液晶顯示元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種液晶組合物、含有所述組合物的液晶顯示元件等。尤其設(shè)及 一種介電各向異性為負(fù)的液晶組合物，W及含有所述組合物且具有共面切換（in-plane switching,IP巧、垂直取向（verticalalignment,VA)、邊緣場(chǎng)切換（fringefield switching,FF。、電場(chǎng)感應(yīng)光反應(yīng)取向（field-inducedphoto-reactivealignment, FPA)等模式的液晶顯示元件。本發(fā)明還設(shè)及一種聚合物穩(wěn)定取向（polymersustained alignment,PSA)型的液晶顯示元件。
【背景技術(shù)】
[0002] 液晶顯示元件中，基于液晶分子的操作模式（operatingmode)的分類為：相 變（phasechange,PC)、扭轉(zhuǎn)向列（twistednematic,TN)、超扭轉(zhuǎn)向列（supertwisted nematic,STN)、電控雙折射（electricallycontrolledbirefringence,ECB)、光學(xué)補(bǔ)償 彎曲（opticallycompensatedbend,OCB)、共面切換（in-planeswitching,IPS)、垂直取 向（verticalalignment,VA)、邊緣場(chǎng)切換（fringefieldswitching,FF巧、電場(chǎng)感應(yīng)光 反應(yīng)取向（field-inducedphoto-reactivealignment,FPA)等模式?；谠尿?qū)動(dòng)方 式的分類為無源矩陣（passivematrix,PM)與有源矩陣（activematrix,AM)。PM被分 類為靜態(tài)式（static)、多路復(fù)用式（multiplex)等，AM被分類為薄膜晶體管（thinfilm transistor,TFT)、金屬-絕緣體-金屬（metalinsulatormetal，MIM)等。TFT的分類為 非晶娃（amo;rphoussilicon)W及多晶娃（polyciystalsilicon)。后者根據(jù)制造步驟而 分類為高溫型與低溫型?；诠庠吹姆诸悶槔米匀还獾姆瓷湫汀⒗帽彻獾耐高^型、W及 利用自然光與背光兩者的半透過型。
[0003] 液晶顯示元件含有具有向列相的液晶組合物。所述組合物具有適當(dāng)?shù)奶匦?。通過 提高所述組合物的特性，可獲得具有良好特性的AM元件。將兩者的特性中的關(guān)聯(lián)歸納于下 述表1中?；谑惺鄣腁M元件來對(duì)組合物的特性進(jìn)一步進(jìn)行說明。向列相的溫度范圍與 元件可使用的溫度范圍相關(guān)聯(lián)。向列相的優(yōu)選的上限溫度為約70°CW上，而且向列相的優(yōu) 選的下限溫度為約-l〇°CW下。組合物的粘度與元件的響應(yīng)時(shí)間相關(guān)聯(lián)。為了W元件顯示 動(dòng)態(tài)圖像，優(yōu)選為響應(yīng)時(shí)間短。理想為短于1毫秒的響應(yīng)時(shí)間。因此，優(yōu)選為組合物的粘度 小。更優(yōu)選為低溫下的粘度小。
[0004] 表1.組合物與AM元件的特性
[0005]
[0006] 1)可縮短向液晶顯示元件中注入組合物的時(shí)間
[0007] 組合物的光學(xué)各向異性與元件的對(duì)比度比相關(guān)聯(lián)。根據(jù)元件的模式而需要大的光 學(xué)各向異性或者小的光學(xué)各向異性，即適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)各向異性。組合物的光學(xué)各向異性（An) 與元件的單元間隙（d)的積（AnXd)被設(shè)計(jì)成使對(duì)比度比為最大。適當(dāng)?shù)姆e的值依存于 操作模式的種類。在VA模式的元件中，所述值為約0. 30μm至約0. 40μm的范圍，在IPS 模式或者FK模式的元件中，所述值為約0. 20μm至約0. 30μm的范圍。在運(yùn)些情況下，對(duì) 單元間隙小的元件而言優(yōu)選為具有大的光學(xué)各向異性的組合物。組合物中的大的介電各向 異性有助于元件中的低闊電壓、小的消耗電力與大的對(duì)比度比。因此，優(yōu)選為大的介電各向 異性。組合物中的大的比電阻有助于元件的大的電壓保持率與大的對(duì)比度比。因此，優(yōu)選 為在初始階段中不僅在室溫下，而且在高溫下也具有大的比電阻的組合物。優(yōu)選為在長(zhǎng)時(shí) 間使用后，不僅在室溫下，而且在高溫下也具有大的比電阻的組合物。組合物對(duì)紫外線及熱 的穩(wěn)定性與元件的壽命相關(guān)聯(lián)。所述穩(wěn)定性高時(shí)，元件的壽命長(zhǎng)。如上所述的特性對(duì)液晶 投影機(jī)、液晶電視等中使用的AM元件而言優(yōu)選。
[0008] 聚合物穩(wěn)定取向（PSA;polymersustainedalignment)型的液晶顯示元件中，使 用含有聚合物的液晶組合物。首先，將添加有少量聚合性化合物的組合物注入至元件中。 繼而，一邊對(duì)所述元件的基板之間施加電壓，一邊對(duì)組合物照射紫外線。聚合性化合物進(jìn)行 聚合而在組合物中生成聚合物的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)。所述組合物中，可利用聚合物來控制液晶分子 的取向，因此元件的響應(yīng)時(shí)間縮短，圖像的殘像得W改善。具有TN、ECB、0CB、IPS、VA、FFS、 FPA之類的模式的元件可期待聚合物的所述效果。
[0009] 具有TN模式的AM元件中使用具有正的介電各向異性的組合物。具有VA模式的 AM元件中使用具有負(fù)的介電各向異性的組合物。具有IPS模式或者FK模式的AM元件 中使用具有正或負(fù)的介電各向異性的組合物。聚合物穩(wěn)定取向（PSA;polymersustained alignment)型的AM元件中使用具有正或負(fù)的介電各向異性的組合物。本申請(qǐng)中的化合物 (1)掲示于W下的專利文獻(xiàn)1W及專利文獻(xiàn)2中。
[0010] [現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0011] [專利文獻(xiàn)]
[0012] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利特開2007-137921號(hào)公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)2 :日本專利特開2007-161995號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] [發(fā)明所欲解決的課題]
[0015] 本發(fā)明的其中一個(gè)目的為一種液晶組合物，其在向列相的高上限溫度、向列相的 低下限溫度、小的粘度、適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)各向異性、大的負(fù)介電各向異性、大的比電阻、對(duì)紫外線 的高穩(wěn)定性、對(duì)熱的高穩(wěn)定性等特性中，滿足至少一個(gè)特性。另一目的為一種在至少兩個(gè)特 性之間具有適當(dāng)平衡的液晶組合物。另一目的為一種含有此種組合物的液晶顯示元件。又 一目的為一種具有短的響應(yīng)時(shí)間、大的電壓保持率、低的闊電壓、大的對(duì)比度比、長(zhǎng)壽命等 特性的AM元件。
[0016] [解決問題的技術(shù)手段]
[0017] 本發(fā)明為一種液晶組合物、W及含有所述組合物的液晶顯示元件，所述液晶組合 物含有選自式（1)所表示的化合物的組群中的至少一個(gè)化合物，具有負(fù)的介電各向異性， 而且具有向列相。
[0018]
(1)
[001引式（1)中，Ri、R2、R3及R4獨(dú)立地為氨或者碳數(shù)1至15的烷基。
[0020] [發(fā)明的效果]
[0021] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為一種液晶組合物，其在向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫 度、小的粘度、適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)各向異性、大的負(fù)介電各向異性、大的比電阻、對(duì)紫外線的高穩(wěn)定 性、對(duì)熱的高穩(wěn)定性等特性中，滿足至少一個(gè)特性。另一優(yōu)點(diǎn)為一種在至少兩個(gè)特性之間具 有適當(dāng)平衡的液晶組合物。另一優(yōu)點(diǎn)為一種含有此種組合物的液晶顯示元件。又一優(yōu)點(diǎn)為 一種具有短的響應(yīng)時(shí)間、大的電壓保持率、低的闊電壓、大的對(duì)比度比、長(zhǎng)壽命等特性的AM 元件。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 所述說明書中的用語的使用方法如下所述。有時(shí)將"液晶組合物及"液晶顯示 元件"的用語分別簡(jiǎn)稱為"組合物及"元件"。液晶顯示元件為液晶顯示面板W及液晶顯 示模塊的總稱。液晶性化合物是具有向列相、層列相（smectic地ase)等液晶相的化合物， W及雖不具有液晶相，但出于調(diào)節(jié)向列相的溫度范圍、粘度、介電各向異性之類的特性的目 的而混合于組合物中的化合物的總稱。所述化合物具有例如1，4-亞環(huán)己基或1，4-亞苯基 之類的六元環(huán)，其分子結(jié)構(gòu)為棒狀（rod1化e)。聚合性化合物是出于使組合物中生成聚合 物的目的而添加的化合物。
[0023] 液晶組合物是通過將多個(gè)液晶性化合物進(jìn)行混合來制備。液晶性化合物的比例 (含量）是由基于所述液晶組合物的重量的重量百分率（重量％)所表示。在所述組合物 中視需要添加光學(xué)活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合性化合物、聚 合引發(fā)劑、聚合抑制劑之類的添加物。添加物的比例（添加量）是與液晶性化合物的比例 同樣，由基于液晶組合物的重量的重量百分率（重量％ )所表示。有時(shí)也使用重量百萬分 率（ppm)。聚合引發(fā)劑W及聚合抑制劑的比例是例外地基于聚合性化合物的重量來表示。
[0024] 有時(shí)將"向列相的上限溫度"簡(jiǎn)稱為"上限溫度"。有時(shí)將"向列相的下限溫度"簡(jiǎn) 稱為"下限溫度"。"比電阻大"是指組合物在初始階段中不僅在室溫下，而且在接近于向列 相的上限溫度的溫度下也具有大的比電阻，并且在長(zhǎng)時(shí)間使用后不僅在室溫下，而且在接 近于向列相的上限溫度的溫度下也具有大的比電阻。"電壓保持率大"是指元件在初始階段 中不僅在室溫下，而且在接近于向列相的上限溫度的溫度下也具有大的電壓保持率，并且 在長(zhǎng)時(shí)間使用后不僅在室溫下，而且在接近于向列相的上限溫度的溫度下也具有大的電壓 保持率。"提高介電各向異性"的表述在介電各向異性為正的組合物時(shí)，是指其值正向地增 加，在介電各向異性為負(fù)的組合物時(shí)，是指其值負(fù)向地增加。
[0025]"至少一個(gè)'A'可經(jīng)'B'所取代"的表述是指的數(shù)量為任意。當(dāng)?shù)臄?shù)量為 1個(gè)時(shí)，'A'的位置為任意，當(dāng)'A'的數(shù)量為兩個(gè)W上時(shí)，它們的位置也可無限制地選擇。所 述規(guī)則也適用于"至少一個(gè)'A'經(jīng)'B'所取代"的表述。
[0026] 成分化合物的化學(xué)式中，將末端基R5的記號(hào)用于多個(gè)化合物。運(yùn)些化合物中，任 意的兩個(gè)R5所表示的兩個(gè)基團(tuán)可相同，或者也可不同。例如，有化合物（2-1)的R5為乙基， 且化合物（2-2)的R5為乙基的情況。也有化合物（2-1)的R5為乙基，而化合物（2-2)的r5 為丙基的情況。所述規(guī)則也適用于其他末端基等的記號(hào)。式（2)中，當(dāng)a為2時(shí)，存在兩個(gè) 環(huán)A。所述化合物中，兩個(gè)環(huán)A所表示的兩個(gè)環(huán)可相同，或者也可不同。所述規(guī)則也適用于 當(dāng)a大于2時(shí)的任意兩個(gè)環(huán)A。所述規(guī)則也適用于Z3、環(huán)D等記號(hào)。
[0027] 2-氣-1,4-亞苯基是指下述的兩個(gè)二價(jià)基?；瘜W(xué)式中，氣可為朝左化)，也可為朝 右（時(shí)。所述規(guī)則也適用于四氨化喃-2, 5-二基之類的非對(duì)稱的環(huán)的二價(jià)基。
[0028]
[0029] 本發(fā)明為下述項(xiàng)等。
[0030] 項(xiàng)1. 一種液晶組合物，其含有選自式（1)所表示的化合物的組群中的至少一個(gè)化 合物，具有負(fù)的介電各向異性，而且具有向列相，
[0031]
巧！
[003引式（1)中，Ri、R2、R3及R4獨(dú)立地為氨或者碳數(shù)1至15的烷基。
[003引項(xiàng)2.根據(jù)項(xiàng)1所述的液晶組合物，其中基于液晶組合物的重量，式（1)所表示的 化合物的比例為0. 005重量％至1重量％的范圍。
[0034] 項(xiàng)3.根據(jù)項(xiàng)1或項(xiàng)2所述的液晶組合物，其含有選自式（2)所表示的化合物的組 群中的至少一個(gè)化合物作為第一成分，
[0035]
鱗
[003引式似中，R洩R6獨(dú)立地為碳數(shù)1至12的烷基、碳數(shù)1至12的烷氧基、碳數(shù)2至 12的締基、或者碳數(shù)2至12的締氧基；環(huán)A及環(huán)C獨(dú)立地為1，4-亞環(huán)己基、1，4-亞環(huán)己締 基（1，4-cyclohexe