液晶显示元件、液晶组成物及其用途制造技术

本发明专利技术提供一种液晶显示元件、液晶组成物及其用途，液晶组成物在向列相的高上限温度、向列相的低下限温度、小的粘度、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1种特性，或关于至少2种特性而具有适当的平衡。本发明专利技术还提供具有短响应时间、大电压保持率、大对比度、长寿命等的有源矩阵元件。本发明专利技术的液晶显示元件含有液晶组成物，该液晶组成物含有具有高上限温度或者正的大介电各向异性的特定化合物作为第一成分、含有具有负的大介电各向异性以及低下限温度的特定化合物作为第二成分，且也可含有具有小的粘度或者大的上限温度的特定化合物作为第三成分，且具有正介电各向异性。

【技术实现步骤摘要】
相关分案申请本专利申请是申请号为201380048553.8的名称为“液晶显示元件、液晶组成物及其用途”的专利技术专利申请的分案申请，原申请的申请日是2013年9日6日。
本专利技术是有关于一种主要适合于有源矩阵(activematrix，AM)元件等的液晶组成物以及含有该组成物的AM元件等。尤其是有关于一种液晶显示元件、液晶组成物及其用途，其中，介电各向异性为正的液晶组成物，且有关于含有该组成物的扭转向列(twistednematic，TN)模式、电控双折射(electricallycontrolledbirefringence，ECB)模式、光学补偿弯曲(opticallycompensatedbend，OCB)模式、共面切换(in-planeswitching，IPS)模式、边缘场切换(fringefieldswitching，FFS)模式、聚合物稳定配向(polymersustainedalignment，PSA)模式、或者电场感应光反应配向(fieldinducedphoto-reactivealignment，FPA)模式的元件等。
技术介绍
液晶显示元件中，基于液晶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)、垂直配向(verticalalignment，VA)、边缘场切换(fringefieldswitching，FFS)、聚合物稳定配向(polymersustainedalignment，PSA)、电场感应光反应配向(fieldinducedphoto-reactivealignment，FPA)模式等。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分类为静态(static)与多工(multiplex)等，AM分类为薄膜晶体管(thinfilmtransistor，TFT)、金属-绝缘体-金属(metalinsulatormetal，MIM)等。TFT的分类为非晶硅(amorphoussilicon)以及多晶硅(polycrystalsilicon)。后者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。该些元件含有具有适当特性的液晶组成物。该液晶组成物具有向列相。为了获得具有良好的一般特性的AM元件，而提高组成物的一般特性。将2个一般特性中的关联归纳于下述表1中。基于市售的AM元件来对组成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℃以上，而且向列相的较佳的下限温度约为-10℃以下。组成物的粘度与元件的响应时间相关联。为了以元件显示出动态图像，较佳为响应时间短。因此，较佳为组成物的粘度小。更佳为在低温下的黏度小。组成物的弹性常数与元件的对比度相关联。元件中为了提高对比度，更佳为组成物中的弹性常数大。表1.组成物与AM元件的一般特性1)可缩短向液晶单元中注入组成物的时间组成物的光学各向异性与元件的对比度相关联。组成物的光学各向异性(Δn)与元件的单元间隙(d)的积(Δn×d)是设计成使对比度为最大。适当的积值依存于运作模式的种类。TN之类的模式的元件中，适当的值约为0.45μm。该情况下，对单元间隙小的元件而言较佳为具有大的光学各向异性的组成物。组成物的大介电各向异性有助于元件的低临限电压、小的消耗电力及大对比度。因此，较佳为大介电各向异性。尤其在FFS模式中，通过倾斜电场，一部分的液晶分子的排列相对于面板基板并不平行，因此为了抑制该些液晶分子的倾斜向上，较佳为液晶分子的短轴方向上的介电常数(ε⊥)大。通过抑制液晶分子的倾斜向上，可提高具有FFS模式的元件的穿透率，因此有助于大对比度。组成物的大的比电阻有助于大的电压保持率，且有助于元件的大对比度。因此，较佳为在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻的组成物。较佳为在长时间使用后不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻的组成物。组成物对紫外线及热的稳定性与液晶显示元件的寿命相关联。当该些组成物的稳定性高时，该元件的寿命长。此种特性对于液晶投影仪、液晶电视等所使用的AM元件而言较佳。组成物的弹性常数大有助于元件的大对比度及短响应时间。因此，较佳为大的弹性常数。具有TN模式的AM元件中使用具有正的介电各向异性的组成物。另一方面，具有VA模式的AM元件中使用具有负的介电各向异性的组成物。具有IPS模式或者FFS模式的AM元件中使用具有正或负的介电各向异性的组成物。具有PSA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成物。具有正介电各向异性的液晶组成物的例子揭示于以下的专利文献1及专利文献2中。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2000-080370号公报专利文献2：日本专利特开2005-163047号公报理想的AM元件具有可使用的温度范围广、响应时间短、对比度大、临限电压低、电压保持率大、寿命长等特性。理想为响应时间短于1毫秒。因此，组成物的理想特性为向列相的高上限温度、向列相的低下限温度、小的粘度、适当的光学各向异性、大介电各向异性、液晶分子的短轴方向上的大介电常数、大的比电阻、对紫外线的高稳定性、对热的高稳定性、大的弹性常数等。
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术的一目的为一种液晶组成物，其在向列相的高上限温度、向列相的低下限温度、小的粘度、适当的光学各向异性、大介电各向异性、液晶分子的短轴方向上的大介电常数、大的比电阻、对紫外线的高稳定性、对热的高稳定性、大的弹性常数等特性中，满足至少1种特性。其他目的为一种关于至少2种特性而具有适当平衡的液晶组成物。另一目的为含有此种组成物的液晶显示元件。另一目的为具有适当的光学各向异性、大介电各向异性、对紫外线的高稳定性、大的弹性常数等的组成物，以及具有短响应时间、大的电压保持率、大对比度、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一种液晶显示元件，其包含至少其中一块为透明的一对基板，含有夹持于该些基板间的具有正介电各向异性的液晶组成物，且包括配向层、偏光板以及透明电极；并且该液晶组成物含有选自式(1)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为第一成分、以及含有选自式(2)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为第二成分。其中，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基；R2及R3独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基、或者碳数2至12的烯氧基；环A为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、3，5-二氟-1，4-亚苯基、嘧啶-2，5-二基、1，3-二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶显示元件，包含至少其中一块为透明的一对基板，含有夹持于这些基板间的具有正介电各向异性的液晶组成物，且包括配向层、偏光板以及透明电极；并且所述液晶组成物含有选自式(1)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为第一成分、以及含有选自式(2)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为第二成分：其中，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基；R2及R3独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基、或者碳数2至12的烯氧基；环A为1，4‑亚环己基、1，4‑亚苯基、2‑氟‑1，4‑亚苯基、3‑氟‑1，4‑亚苯基、3，5‑二氟‑1，4‑亚苯基、嘧啶‑2，5‑二基、1，3‑二恶烷‑2，5‑二基、或者四氢哌喃‑2，5‑二基；环B及环D独立地为1，4‑亚环己基、四氢哌喃‑2，5‑二基、1，4‑亚苯基、或者至少1个氢经氟或氯取代的1，4‑亚苯基；环C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7，8‑二氟色满‑2，6‑二基；X1及X2独立地为氢或氟；Y1为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基；Z1为单键、亚乙基、羰基氧基、或者二氟亚甲基氧基；Z2及Z3独立地为单键、亚乙基、亚甲基氧基、或者羰基氧基；k为1、2或3；m为1、2或3；n为0或1，而且m与n的和为3以下。...

【技术特征摘要】
2012.09.24 JP 2012-2091691.一种液晶显示元件，包含至少其中一块为透明的一对基板，含有夹持于这些基板间的具有正介电各向异性的液晶组成物，且包括配向层、偏光板以及透明电极；并且所述液晶组成物含有选自式(1)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为第一成分、以及含有选自式(2)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为第二成分：其中，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基；R2及R3独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基、或者碳数2至12的烯氧基；环A为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、3，5-二氟-1，4-亚苯基、嘧啶-2，5-二基、1，3-二恶烷-2，5-二基、或者四氢哌喃-2，5-二基；环B及环D独立地为1，4-亚环己基、四氢哌喃-2，5-二基、1，4-亚苯基、或者至少1个氢经氟或氯取代的1，4-亚苯基；环C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7，8-二氟色满-2，6-二基；X1及X2独立地为氢或氟；Y1为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基；Z1为单键、亚乙基、羰基氧基、或者二氟亚甲基氧基；Z2及Z3独立地为单键、亚乙基、亚甲基氧基、或者羰基氧基；k为1、2或3；m为1、2或3；n为0或1，而且m与n的和为3以下。2.根据权利要求1所述的液晶显示元件，其中含有选自式(1-1)至式(1-18)所表示的化合物组群中的至少1种化合物作为所述液晶组成物的所述第一成分：其中，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者碳数2至12的烯基；X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7及X8独立地为氢或氟；Y1为氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。3.根据权利要求1所述的液晶显示元件，其中含有选自式(2-1)至式(2-19)所表示的化合物组群中的至少1种化台物作为所述液晶组成物的所述第二成分：其中，R2及R3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...

【专利技术属性】
技术研发人员：古里好优，松村良成，平冈隆志，朝仓利树，三枝和彦，
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