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及包含所述组合物的AM元件，所述液晶组合物满足上限温度高、下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负的介电各向异性大之类的特性中的至少一种，或者在这些特性的至少两种之间具有适当的平衡。一种液晶组合物，含有作为第一成分的具有大的介电各向异性的特定化合物及作为第二成分的具有小的粘度或大的弹性常数的特定化合物，也可含有作为第三成分的具有大的介电各向异性的特定化合物、作为第四成分的具有高的上限温度的特定化合物或者作为第一添加物的具有聚合性基的特定化合物。

Liquid crystal composition and liquid crystal display element

The invention provides a liquid crystal composition and an AM element including the composition, the liquid crystal composition satisfies at least one of the characteristics of high upper temperature, low lower temperature, low viscosity, proper optical anisotropy and large negative dielectric anisotropy, or has an appropriate balance between at least two of these characteristics. A liquid crystal composition includes a specific compound with large dielectric anisotropy as the first component, a specific compound with small viscosity or large elastic constant as the second component, a specific compound with large dielectric anisotropy as the third component, a specific compound with high upper limit temperature as the fourth component or a specific compound as the first component A specific compound with a polymeric group of additives.

【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。特别涉及一种介电各向异性为负的液晶组合物、及含有所述组合物并具有IPS、VA、FFS、FPA等模式的液晶显示元件。本专利技术也有关于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)、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的分类为非晶硅(amorphoussilicon)及多晶硅(polycrystalsilicon)。后者根据制造工序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、利用背光的透过型以及利用自然光与背光这两者的半透过型。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。将这些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为约70℃以上，而且向列相的优选下限温度为约-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。因而，优选为组合物的粘度小。进而优选为低温下的粘度小。表1.组合物的特性与AM元件的特性组合物的光学各向异性与元件的对比度相关联。根据元件的模式，而需要大的光学各向异性或小的光学各向异性，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)以使对比度为最大的方式设计。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、小的电力消耗与大的对比度。因而，优选为大的介电各向异性。组合物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。因此，优选为在初始阶段中具有大的比电阻的组合物。优选为在长时间使用后仍具有大的比电阻的组合物。组合物对于紫外线或热的稳定性与元件的寿命相关联。在所述稳定性高时，元件的寿命长。此种特性对用于液晶监视器、液晶电视等的AM元件而言优选。通用的液晶显示元件中，液晶分子的垂直取向可利用特定的聚酰亚胺取向膜达成。聚合物稳定取向(polymersustainedalignment，PSA)型的液晶显示元件中，使聚合物与取向膜加以组合。首先，将添加有少量聚合性化合物的组合物注入至元件中。其次，一面对所述元件的基板之间施加电压，一面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，故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模式或FFS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。聚合物稳定取向型的AM元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。专利文献1及专利文献2中有公开本专利技术的第一成分中所含的化合物。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2015/129412号专利文献2：国际公开第2012/86437号
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术的课题为提供一种液晶组合物，满足向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负的介电各向异性大、比电阻大、对于紫外线的稳定性高、对于热的稳定性高之类的特性中的至少一种。另一课题为提供一种在这些特性的至少两种之间具有适当平衡的液晶组合物。另一课题为提供一种含有此种组合物的液晶显示元件。又一课题为提供一种具有响应时间短(特别是低温下的响应时间短)、电压保持率大、阈电压低、对比度大、寿命长之类的特性的AM元件。解决课题的技术手段本专利技术涉及一种液晶组合物及含有所述组合物的液晶显示元件，所述液晶组合物含有作为第一成分的选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物、作为第二成分的选自式(2)所表示的化合物中的至少一种化合物，且具有负的介电各向异性。式(1)及式(2)中，R1及R2独立地为氢、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、碳数2至12的烯基氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基；R3及R4独立地为碳数2至12的烯基、碳数2至12的烯基氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基；环A及环C独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基；环B为芴-2,7-二基、二苯并噻吩-3,7-二基、菲-2,7-二基、9,10-二氢菲-2,7-二基、呫吨-2,6-二基或茚满-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟或氯取代；Z1及Z2独立地为单键、亚乙基、羰基氧基或亚甲基氧基；a为0、1、2或3，b为0或1，而且a与b的和为3以下。专利技术的效果本专利技术的优点为提供一种液晶组合物，满足向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负的介电各向异性大、比电阻大、对于紫外线的稳定性高、对于热的稳定性高之类的特性中的至少一种。另一优点为提供一种在这些特性的至少两种之间具有适当平衡的液晶组合物。另一优点为提供一种含有此种组合物的液晶显示元件。又一优点为提供一种具有响应时间短、电压保持率大、阈电压低、对比度大、寿命长之类的特性的AM元件。具体实施方式所述说明书中的用语的使用方法为如下所述。有时将“液晶组合物”及“液晶显示元件”的用语分别简称本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液晶组合物，含有作为第一成分的选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物、作为第二成分的选自式(2)所表示的化合物中的至少一种化合物，且具有负的介电各向异性。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170626 JP 2017-1243031.一种液晶组合物，含有作为第一成分的选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物、作为第二成分的选自式(2)所表示的化合物中的至少一种化合物，且具有负的介电各向异性。



式(1)及式(2)中，R1及R2独立地为氢、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、碳数2至12的烯基氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基；R3及R4独立地为碳数2至12的烯基、碳数2至12的烯基氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基；环A及环C独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基；环B为芴-2,7-二基、二苯并噻吩-3,7-二基、菲-2,7-二基、9,10-二氢菲-2,7-二基、呫吨-2,6-二基或茚满-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟或氯取代；Z1及Z2独立地为单键、亚乙基、羰基氧基或亚甲基氧基；a为0、1、2或3，b为0或1，而且a与b的和为3以下。


2.根据权利要求1所述的液晶组合物，含有作为第一成分的选自式(1-1)至式(1-38)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。















式(1-1)至式(1-38)中，R1及R2独立地为氢、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、碳数2至12的烯基氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基；X1及X2独立地为氢或氟。


3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，含有作为第二成分的选自式(2-1)至式(2-13)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。





4.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶组合物，第一成分的比例为3重量％至20重量％的范围。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的液晶组合物，第二成分的比例为10重量％至70重量％的范围。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶组合物，含有作为第三成分的选自式(3)所表示的化合物中的至少一种化合物。



式(3)中，R5及R6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、碳数2至12的烯基氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基；环D及环F独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,4-亚苯基、或者至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基；环E为2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基或2,3-二氟-5-甲基-1,4-亚苯基；Z3及Z4独立地为单键、亚乙基、羰基氧基或亚甲基氧基；c为1、2或3，d为0或1，而且c与d的和为3以下。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的液晶组合物，包含作为第三成分的选自式(3-1)至式(3-25)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。









式(3-1)至式(3-25)中，R5及R6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、碳数2至12的烯基氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基。


8.根据权利要求6或7所述的液晶组合物，第三成分的比例为10重量％至70重量％的范围。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的液晶组合物，含有作为第四成分的选自式(4)所表示的化合物中的至少一种化合物。



式(4)中，R7及R8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、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基；环G及环I独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基或2,5-二氟-1,4-亚苯基；Z5为单键、亚乙基或羰基氧基；e为1、2或3；在e为1时，环I为1,4-亚苯基。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的液晶组合物，包含作为第四成分的选自式(4-1)至式(4-12)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤将之，
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