液晶组合物以及液晶显示元件的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种液晶组合物，其在向列相的高上限温度、向列相的低下限温度、小的黏度、适当的光学各向异性、大的介电各向异性、大的比电阻、对紫外线的高稳定性、对热的高稳定性等特性中，满足至少一个特性，或者关于至少两种特性而具有适当的平衡。本发明还提供一种AM元件，其具有短的响应时间、适当的预倾角、大的电压保持率、大的反差比、长寿命等。本发明的液晶组合物含有作为第一成分的具有高上限温度且具有大的介电各向异性的特定化合物、以及作为第二成分的聚合性化合物，本发明的液晶显示元件含有上述组合物。
【专利说明】液晶组合物以及液晶显示元件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种例如含有通过光或热而聚合的聚合性化合物的液晶组合物。另外，本发明还涉及一种将该液晶组合物封入至基板间，将液晶组合物中所含的聚合性化合物聚合而使液晶的配向固定化的液晶显示元件(liquid crystal display element)。
[0002]本发明的【技术领域】涉及一种主要适合于主动矩阵(active matrix, AM)元件等的液晶组合物、以及含有该组合物的AM元件等。尤其有关于介电各向异性为正的液晶组合物，且有关于含有该组合物的扭转向列(twisted nematic, TN)模式、光学补偿弯曲(optically compensated bend, 0CB)模式、共面切换(in-plane switching, IPS)模式、边缘场切换(fringe field switching, FFS)或聚合物稳定配向(polymer sustainedalignment, PSA)模式的元件等。
【背景技术】
[0003]液晶显示元件中，基于液晶的运作模式的分类为相变(phase change, PC)、扭转向列(twisted nematic, TN)、超扭转向列(supertwisted nematic, STN)、电控双折射(electrically controlled birefringence,ECB)、光学补偿弯曲(optically compensatedbend, 0CB)、共面切换(in-plane switching, IPS)、垂直配向(vertical alignment,VA)、边缘场切换(fringe field switching, FFS)、聚合物稳定配向(polymer sustainedalignment,PSA)模式等。基于元件的驱动方式的分类为被动矩阵(passive matrix,PM)与主动矩阵(active matrix,AM)。PM分类为静态式(static)与多任务式(multiplex)等,AM分类为薄膜晶体管(thin film transistor, TFT)、金属-绝缘体-金属(metal insulatormetal, MIM)等。TFT 的分类为非晶娃(amorphous silicon)以及多晶娃(polycrystalsilicon)。多晶硅根据制造步骤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、利用背光源的穿透型、以及利用自然光与背光源两者的半穿透型。
[0004]该些元件含有具有适当特性的液晶组合物。该液晶组合物具有向列相。为了获得具有良好的一般特性的AM元件，而提高组合物的一般特性。将2种一般特性中的关联归纳于下述表1中。基于市售的AM元件来对组合物的一般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。向列相的较佳的上限温度约为70°C以上，而且向列相的较佳的下限温度约为0°C以下。组合物的黏度与元件的响应时间相关联。为了以元件显示动态影像，较佳为响应时间短。因此，较佳为组合物的黏度小。更佳为在低温度下的黏度小。组合物的弹性常数与元件的对比度(contrast)相关联。元件中为了提高对比度，更佳为组合物中的弹性常数大。
[0005]表1.组合物与AM元件的一般特性
[0006]
【权利要求】
1.一种液晶组合物，其含有作为第一成分的选自式(I)所表示的化合物组群中的至少一个化合物、以及作为第二成分的至少一个聚合性化合物，而且基于除所述第二成分之外的液晶组合物的重量，所述第一成分的比例为5重量％至40重量％的范围，而且所述液晶组合物具有向列相:
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中所述第一成分是选自式(1-1)至式(1-10)所表示的化合物组群中的至少一个化合物:
3.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中所述第一成分为选自如权利要求2所述的式(1-2)所表示的化合物组群中的至少一个化合物。
4.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中所述第一成分为选自如权利要求2所述的式(1-3)所表示的化合物组群中的至少一个化合物。
5.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中所述第一成分为选自如权利要求2所述的式(1-10)所表示的化合物组群中的至少一个化合物。
6.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中所述第一成分为选自如权利要求2所述的式(1-2)所表示的化合物组群中的至少一个化合物、和选自如权利要求2所述的式(1-3)所表示的化合物组群中的至少一个化合物的混合物。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的液晶组合物，其中所述第二成分为选自式(2)所表示的化合物组群中的至少一个化合物:
8.根据权利要求7所述的液晶组合物，其中所述第二成分为选自式(2-1)至式(2-26)所表示的化合物组群中的至少一个化合物:
9.根据权利要求7所述的液晶组合物，其中所述第二成分为选自如权利要求8所述的式(2-1)所表示的化合物组群中的至少一个化合物。
10.根据权利要求7所述的液晶组合物，其中所述第二成分为选自如权利要求8所述的式(2-2)所表示的化合物组群中的至少一个化合物。
11.根据权利要求7所述的液晶组合物，其中所述第二成分为选自如权利要求8所述的式(2-3)所表示的化合物组群中的至少一个化合物。
12.根据权利要求7所述的液晶组合物，其中所述第二成分为选自如权利要求8所述的式(2-18)所表示的化合物组群中的至少一个化合物。
13.根据权利要求7所述的液晶组合物，其中所述第二成分为选自如权利要求8所述的式(2-23)所表示的化合物组群中的至少一个化合物。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的液晶组合物，其中相对于除所述第二成分之外的所述液晶组合物100重量份，所述第二成分的比例为0.05重量份至10重量份的范围。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的液晶组合物，其还含有选自式(3)所表示的化合物组群中的至少一个化合物作为第三成分:
16.根据权利要求15所述的液晶组合物，其中所述第三成分为选自式(3-1)至式(3-13)所表示的化合物组群中的至少一个化合物:
17.根据权利要求15所述的液晶组合物，其中所述第三成分为选自如权利要求16所述的式(3-1)所表示的化合物组群中的至少一个化合物。
18.根据权利要求15所述的液晶组合物，其中所述第三成分为选自如权利要求16所述的式(3-1)所表示的化合物组群中的至少一个化合物、和选自如权利要求16所述的式(3-5)所表示的化合物组群中的至少一个化合物的混合物。
19.根据权利要求15所述的液晶组合物，其中所述第三成分为选自如权利要求16所述的式(3-1)所表示的化合物组群中的至少一个化合物、和选自如权利要求16所述的式(3-8)所表示的化合物组群中的至少一个化合物的混合物。
20.根据权利要求15所述的液晶组合物，其中所述第三成分为选自如权利要求16所述的式(3-1)所表示的化合物组群中的至少一个化合物、选自如权利要求16所述的式(3-5)所表示的化合物组群中的至少一个化合物、和选自如权利要求16所述的式(3-8)所表示的化合物组群中的至少一个化合物的混合物。
21.根据权利要求15至20中任一项所述的液晶组合物，其中基于除所述第二成分之外的所述液晶组合物的重量，所述第三成分的比例为10重量％至95重量％的范围。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的液晶组合物，其还含有选自式(4)所表示的化合物组群中的至少一个化合物作为第四成分:
23.根据权利要求22所述的液晶组合物，其中所述第四成分为选自式(4-1)至式(4-8)所表示的化合物组群中的至少一个化合物:
24.根据权利要求22所述的液晶组合物，其中所述第四成分为选自如权利要求23所述 的式（4-5)所表示的化合物组群中的至少一个化合物。
25.根据权利要求22所述的液晶组合物，其中所述第四成分为选自如权利要求23所述 的式（4-7)所表示的化合物组群中的至少一个化合物。
26.根据权利要求22所述的液晶组合物，其中所述第四成分为选自如权利要求23所述的式(4-8)所表示的化合物组群中的至少一个化合物。
27.根据权利要求22至26中任一项所述的液晶组合物，其中基于除所述第二成分之外的所述液晶组合物的重量，所述第四成分的比例为5重量％至40重量％的范围。
28.根据权利要求1至27中任一项所述的液晶组合物，其中向列相的上限温度为70°C以上，波长589nm下的光学各向异性(25°C )为0.08以上，而且频率IkHz下的介电各向异性(250C )为2以上。
29.—种聚合物稳定配向型(PSA)液晶显示元件，其特征在于:包含在至少一个基板上具有电极层的两个基板，且在所述两个基板之间配置液晶材料，所述液晶材料包含如权利要求I至28中任一项所述的液晶组合物中的聚合性化合物聚合而得的化合物。
30.根据权利要求29所述的聚合物稳定配向型液晶显示元件，其中所述液晶显示元件的运作模式为TN模式、OCB模式、IPS模式、或者FFS模式，所述液晶显示元件的驱动方式为主动矩阵方式。
31.—种液晶显示元件的制造方法,所述液晶显示元件为如权利要求29或30所述的聚合物稳定配向 型液晶显示元件，其特征在于，对配置在两个基板间的如权利要求1至28中任一项所述的液晶组合物，在电压施加状态下照射光而使聚合性化合物聚合。
32.—种液晶组合物的用途，所述液晶组合物为如权利要求1至28中任一项所述的液晶组合物，其用于液晶显示元件中。
【文档编号】C09K19/34GK103987810SQ201280061438
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年12月3日 优先权日:2011年12月14日
【发明者】斋藤将之, 松村良成 申请人:捷恩智株式会社, 捷恩智石油化学株式会社