液晶组合物及液晶显示元件制造技术

本发明专利技术提供一种液晶组合物，其在高的上限温度、低的下限温度、小的粘度、适当的光学各向异性、负的大介电各向异性、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，满足至少一种特性，或者在至少两种特性之间具有适当的平衡。本发明专利技术还提供一种AM元件，其具有短的响应时间、大的电压保持率、低的阈电压、大的对比度比、长寿命等特性。本发明专利技术为包含具有至少三个聚合性基的特定化合物的液晶组合物、以及含有所述组合物的液晶显示元件，所述组合物可含有具有负的大介电各向异性的特定化合物作为第一成分、以及含有具有高的上限温度或者小的粘度的特定化合物作为第二成分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液晶组合物及液晶显示元件
本专利技术涉及一种液晶组合物、含有所述组合物的液晶显示元件等。尤其涉及一种介电各向异性为负的液晶组合物，以及含有所述组合物且具有共面切换(in-planeswitching，IPS)、垂直取向(verticalalignment，VA)、边缘场切换(FringeFieldSwitching，FFS)、电场感应光反应取向(field-inducedphoto-reactivealignment，FPA)等模式的液晶显示元件。本专利技术还涉及一种聚合物稳定取向型的液晶显示元件。
技术介绍
液晶显示元件中，基于液晶分子的运作模式的分类为相变(phasechange，PC)、扭转向列(twistednematic，TN)、超扭转向列(supertwistednematic，STN)、电控双折射(electricallycontrolledbirefringence，ECB)、光学补偿弯曲(opticallycompensatedbend，OCB)、共面切换(in-planeswitching，IPS)、垂直取向(verticalalignment，VA)、边缘场切换(fringefieldswitching，FFS)、电场感应光反应取向(field-inducedphoto-reactivealignment，FPA)等模式。基于元件的驱动方式的分类为无源矩阵(passivematrix，PM)与有源矩阵(activematrix，AM)。PM被分类为静态式(static)与多路复用式(multiplex)等，AM被分类为薄膜晶体管(thinfilmtransistor，TFT)、金属-绝缘体-金属(metalinsulatormetal，MIM)等。TFT根据材料而分类为非晶硅(amorphoussilicon)与多晶硅(polycrystalsilicon)。后者根据制造步骤而进一步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、利用背光的透过型、以及利用自然光与背光两者的半透过型。液晶显示元件含有具有向列相的液晶组合物。所述组合物具有适当的特性。通过提高所述组合物的特性，可获得具有良好特性的AM元件。将两者的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。向列相的优选上限温度约为70℃以上，而且向列相的优选下限温度约为-10℃以下。组合物的粘度与元件的响应时间相关联。为了以元件显示动态图像，优选为响应时间短。理想为短于1毫秒的响应时间。因此，优选为组合物的粘度小。更优选为低温下的粘度小。表1.组合物与AM元件的特性1)可缩短向液晶显示元件中注入组合物的时间组合物的光学各向异性与元件的对比度比相关联。根据元件的模式，而需要大的光学各向异性或者小的光学各向异性，即适当的光学各向异性。组合物的光学各向异性(Δn)与元件的单元间隙(d)的积(Δn×d)被设计成使对比度比为最大。适当的积的值依存于运作模式的种类。VA模式的元件中，所述值为约0.30μm至约0.40μm的范围，IPS模式或者FFS模式的元件中，所述值为约0.20μm至约0.30μm的范围。这些情况下，对单元间隙小的元件而言优选为具有大的光学各向异性的组合物。组合物的大的介电各向异性有助于元件中的低阈电压、小的消耗电力与大的对比度比。因此，优选为大的介电各向异性。组合物中的大的比电阻有助于元件的大的电压保持率与大的对比度比。因此，优选为在初始阶段中不仅在室温下，而且在高温下也具有大的比电阻的组合物。优选为在长时间使用后，不仅在室温下，而且在高温下也具有大的比电阻的组合物。组合物对紫外线及热的稳定性与元件的寿命相关联。所述稳定性高时，元件的寿命长。如上所述的特性对用于液晶投影仪、液晶电视等的AM元件而言优选。聚合物稳定取向(polymersustainedalignment，PSA)型的液晶显示元件中，使用含有聚合物的液晶组合物。首先，将添加有少量聚合性化合物的组合物注入至元件中。继而，一边对所述元件的基板之间施加电压，一边对组合物照射紫外线。聚合性化合物进行聚合而在组合物中生成聚合物的网状结构。所述组合物中，可利用聚合物来控制液晶分子的取向，因此元件的响应时间缩短，图像的残像得到改善。具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之类的模式的元件中可期待聚合物的此种效果。具有TN模式的AM元件中使用具有正的介电各向异性的组合物。具有VA模式的AM元件中使用具有负的介电各向异性的组合物。具有IPS模式、FFS模式或者FPA模式的AM元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。聚合物稳定取向型元件用的组合物的例子揭示于专利文献1至专利文献3中。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利特开2003-307720号公报[专利文献2]日本专利特开2004-131704号公报[专利文献3]欧洲专利申请公开1889894号说明书
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术的其中一个目的为一种液晶组合物，其在向列相的高的上限温度、向列相的低的下限温度、小的粘度、适当的光学各向异性、负的大介电各向异性、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，满足至少一种特性。另一目的为一种在至少两种特性之间具有适当平衡的液晶组合物。另一目的为一种含有此种组合物的液晶显示元件。又一目的为一种具有短的响应时间、大的电压保持率、低的阈电压、大的对比度比、长寿命等特性的AM元件。解决问题的技术手段本专利技术为含有选自式(1)所表示的化合物的组群中的至少一种聚合性化合物且具有负的介电各向异性的液晶组合物、以及含有所述组合物的液晶显示元件。式(1)中，环A1及环C1独立地为环己基、环己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氢吡喃-2-基、1，3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或者吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可由卤素、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经卤素取代的碳数1至12的烷基所取代；环B1为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、萘-1，2-二基、萘-1，3-二基、萘-1，4-二基、萘-1，5-二基、萘-1，6-二基、萘-1，7-二基、萘-1，8-二基、萘-2，3-二基、萘-2，6-二基、萘-2，7-二基、四氢吡喃-2，5-二基、1，3-二噁烷-2，5-二基、嘧啶-2，5-二基、或者吡啶-2，5-二基，这些环中，至少一个氢可由卤素、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经卤素取代的碳数1至12的烷基所取代；Z1及Z2独立地为单键或者碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或者-OCO-所取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-、-C(CH3)＝CH-、-CH＝C(CH3)-、或者-C(CH3)＝C(CH3)-所取代，这些基团中，至少一个氢可经氟或氯取代；P1、P2及P3独立地为丙烯酰基氧基或者甲基丙烯酰基氧基；Sp1、Sp2及Sp3独立地为单键、或者碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶组合物，其含有选自式(1)所表示的化合物的组群中的至少一种聚合性化合物，而且具有负的介电各向异性，式(1)中，环A1及环C1独立地为环己基、环己烯基、苯基、1‑萘基、2‑萘基、四氢吡喃‑2‑基、1，3‑二噁烷‑2‑基、嘧啶‑2‑基、或者吡啶‑2‑基，这些环中，至少一个氢可由卤素、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经卤素取代的碳数1至12的烷基所取代；环B1为1，4‑亚环己基、1，4‑亚环己烯基、1，4‑亚苯基、萘‑1，2‑二基、萘‑1，3‑二基、萘‑1，4‑二基、萘‑1，5‑二基、萘‑1，6‑二基、萘‑1，7‑二基、萘‑1，8‑二基、萘‑2，3‑二基、萘‑2，6‑二基、萘‑2，7‑二基、四氢吡喃‑2，5‑二基、1，3‑二噁烷‑2，5‑二基、嘧啶‑2，5‑二基、或者吡啶‑2，5‑二基，这些环中，至少一个氢可由卤素、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经卤素取代的碳数1至12的烷基所取代；Z1及Z2独立地为单键或者碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个‑CH2‑可经‑O‑、‑CO‑、‑COO‑、或者‑OCO‑所取代，至少一个‑CH2‑CH2‑可经‑CH＝CH‑、‑C(CH3)＝CH‑、‑CH＝C(CH3)‑、或者‑C(CH3)＝C(CH3)‑所取代，这些基团中，至少一个氢可经氟或氯取代；P1、P2及P3独立地为丙烯酰基氧基或者甲基丙烯酰基氧基；Sp1、Sp2及Sp3独立地为单键、或者碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个‑CH2‑可经‑O‑、‑COO‑、‑OCO‑、或者‑OCOO‑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，至少一个氢可经氟或氯取代；a为1或2；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。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.11 JP 2013-1454041.一种液晶组合物，其含有选自式(1-1-1)与式(1-1-3)至式(1-1-6)所表示的化合物的组群中的至少一种聚合性化合物，而且具有负的介电各向异性，式(1-1-1)与式(1-1-3)至式(1-1-6)中，P1、P2及P3独立地为丙烯酰基氧基或者甲基丙烯酰基氧基；Sp1、Sp2及Sp3为单键。2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中P1、P2及P3为甲基丙烯酰基氧基；Sp1、Sp2及Sp3为单键。3.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中含有选自式(2)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第一成分，式(2)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；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；环E为2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-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；Z3及Z4独立地为单键、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、或者-OCO-；j为1、2或3，k为0或1，而且j与k之和为3以下。4.根据权利要求3所述的液晶组合物，其中含有选自式(2-1)至式(2-19)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第一成分，式(2-1)至式(2-19)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。5.根据权利要求3所述的液晶组合物，其中基于液晶组合物的重量，第一成分的比例为10重量％至90重量％的范围。6.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中含有选自式(3)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第二成分，式(3)中，R3及R4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；环G、环I及环J独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基或者2-氟-1,4-亚苯基；Z5及Z6独立地为单键、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、或者-OCO-；m为0、1或2。7.根据权利要求6所述的液晶组合物，其中含有选自式(3-1)至式(3-13)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第二成分，式(3-1)至式(3-13)中，R3及R4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。8.根据权利要求3所述的液晶组合物，其中含有选自式(3)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第二成分，式(3)中，R3及R4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；环G、环I及环J独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基或者2-氟-1,4-亚苯基；Z5及Z6独立地为单键、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、或者-OCO-；m为0、1或2。9.根据权利要求6所述的液晶组合物，其中基于液晶组合物的重量，第二成分的比例为10重量％至90重量％的范围。10.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中进而含有选自式(4)所表示的化合物的组群中的至少一种聚合性化合物，式(4)中，P4及P5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；式(P-4)中，M1为氢、氟、甲基、或者三氟甲基；式(P-5)中，n1为1、2、3或4；式(4)中，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-O-、-S-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或者-OCOO-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；Z7为单键、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-CO-CR5＝CR6-、-CR6＝CR5-CO-、-OCO-CR5＝CR6-、-CR6＝CR5-COO-、-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；Z8为单键、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、或者-OCO-；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；环L为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、2-氟-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；p为0、1或2；n及r独立地为1、2或3，而且n与r之和为4以下。11.根据权利要求10所述的液...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤将之，古里好优，
申请(专利权)人：捷恩智株式会社，捷恩智石油化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP