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，所述液晶组合物在上限温度高、下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、介电各向异性大、比电阻大、稳定性高、弹性常数大之类的特性中，满足至少一种特性，或关于至少两种特性而具有适当平衡。一种液晶组合物，含有具有聚合性基的特定化合物作为第一添加物，也可含有作为第一成分的具有大的负介电各向异性的特定化合物、作为第二成分的具有高的上限温度或小的粘度的特定化合物、或者作为第二添加物的具有聚合性基的特定化合物。

【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。本专利技术也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，基于液晶分子的运行模式的分类为相变(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的分类为非晶硅(amorphoussilicon)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。向列相的优选的上限温度为约70℃以上，而且向列相的优选的下限温度为约-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。组合物的弹性常数与元件的对比度相关联。在元件中，为了提高对比度比，更优选为组合物的弹性常数大。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比相关联。根据元件的模式，而需要光学各向异性大或光学各向异性小，即光学各向异性适当。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。积的适当的值依存于运行模式的种类。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。组合物的介电各向异性大有助于元件的阈电压低、电力消耗小与对比度比大。因而，优选为介电各向异性大。组合物的比电阻大有助于使元件的电压保持率大与对比度比大。因而，优选为在初始阶段中具有大的比电阻的组合物。优选为长时间使用后具有大的比电阻的组合物。组合物对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通过特定的聚酰亚胺取向膜而实现。在聚合物稳定取向(polymersustainedalignment，PSA)型的液晶显示元件中，将聚合体与取向膜组合。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体的网状结构。所述组合物中，可利用聚合体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体的此种效果。另一方面，在不具有取向膜的液晶显示元件中，使用含有聚合体及极性化合物的液晶组合物。首先，将添加有少量聚合性化合物及少量极性化合物的组合物注入至元件中。此处，极性化合物吸附于元件的基板表面并进行排列。依据所述排列，液晶分子进行取向。其次，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。此处，聚合性化合物进行聚合，并使液晶分子的取向稳定化。在所述组合物中，可利用聚合体及极性化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。进而，在不具有取向膜的元件中，不需要形成取向膜的步骤。由于不存在取向膜，故通过取向膜与组合物的相互作用，元件的电阻不会降低。在具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之类的模式的元件中可期待由聚合体与极性化合物的组合所带来的此种效果。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中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。不具有取向膜的元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开2015-004954号专利文献2：日本专利特开2003-307720号公报专利文献3：日本专利特开2004-131704号公报专利文献4：欧洲专利申请公开1889894号说明书
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，其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、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高、弹性常数大之类的特性的至少一种。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、电压保持率大、阈电压低、对比度比大、寿命长之类的特性的AM元件。现有的聚合性化合物无法提供满足对紫外线的稳定性高的液晶组合物。解决问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选自式(1)所表示的聚合性化合物中的至少一种化合物作为第一添加物，而且具有向列相。式(1)中，环A1及环A3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-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液晶组合物，含有选自式(1)所表示的聚合性化合物中的至少一种化合物作为第一添加物，而且具有向列相；/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180330 JP 2018-0672921.一种液晶组合物，含有选自式(1)所表示的聚合性化合物中的至少一种化合物作为第一添加物，而且具有向列相；



式(1)中，环A1及环A3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-基或吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基取代；环A2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-2,5-二基或吡啶-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基取代；P1、P2及P3为聚合性基，且P1、P2及P3的至少一个为式(P-1)所表示的聚合性基；



Z1及Z2为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-、-C(CH3)＝CH-、-CH＝C(CH3)-或-C(CH3)＝C(CH3)-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；Sp1、Sp2及Sp3为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；a为0、1或2；b、c及d为0、1、2、3或4，而且b、c及d的和为1以上；
式(P-1)中，M1为碳数1至5的烷基；n为1至5的整数。


2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其中式(1)中，P1、P2及P3为选自式(P-1)至式(P-6)所表示的聚合性基中的基，且P1、P2及P3的至少一个为式(P-1)所表示的聚合性基；



式(P-1)至式(P-6)中，M1为碳数1至5的烷基；M2、M3及M4为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基；n为1至5的整数。


3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，含有选自式(1-1)至式(1-30)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一添加物；












式(1-1)至式(1-30)中，R1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；P5、P6及P7为选自式(P-1)至式(P-4)所表示的聚合性基中的基，且P5、P6及P7的至少一个为式(P-1)所表示的聚合性基；



此处，M1为碳数1至5的烷基；M2、M3及M4为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基；n为1至5的整数；Sp1、Sp2及Sp3为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶组合物，其中第一添加物的比例为0.03质量％至10质量％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，含有选自式(2)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分；



式(2)中，R1及R2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；环D及环F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、萘-2,6-二基、至少一个氢经氟或氯取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一个氢经氟或氯取代的色原烷-2,6-二基；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、7,8-二氟色原烷-2,6-二基、3,4,5,6-四氟芴-2,7-二基、4,6-二氟二苯并呋喃-3,7-二基、4,6-二氟二苯并噻吩-3,7-二基或1,1,6,7-四氟茚满-2,5-二基；Z3及Z4为单键、亚乙基、亚甲基氧基或羰基氧基；e为0、1、2或3，f为0或1；而且e与f的和为3以下。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶组合物，含有选自式(2-1)至式(2-35)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物作为第一成分；









式(2-1)至式(2-35)中，R1及R2为氢、碳数1至12的...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡部爱美，鹈野千佳子，古里好优，森绚子，
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