液晶组合物及其用途以及液晶显示元件制造技术

本发明专利技术提供一种充分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、介电各向异性大、弹性常数大、旋转粘度相对于弹性常数的比小、短轴方向上的介电常数大、短轴方向上的介电常数相对于介电各向异性的比大之类的特性的至少一种的液晶组合物及其用途以及液晶显示元件。一种液晶组合物，含有作为成分A的具有大的弹性常数及短轴方向上的介电常数的特定化合物及作为成分B的具有大的介电各向异性的特定化合物，也可含有作为成分C的具有小的粘度或高的上限温度的特定化合物、作为成分D的具有的大的短轴方向上的介电常数的特定化合物。常数的特定化合物。

【技术实现步骤摘要】
液晶组合物及其用途以及液晶显示元件


[0001]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。特别是涉及一种介电各向异性为正的液晶组合物、及含有所述组合物且具有扭转向列(twisted nematic，TN)、电控双折射(electrically controlled birefringence，ECB)、光学补偿弯曲(optically compensated bend，OCB)、面内切换(in
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plane switching，IPS)、边缘场切换(fringe field switching，FFS)或电场感应光反应取向(field
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induced photo
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reactive alignment，FPA)模式的有源矩阵(active matrix，AM)元件。

技术介绍

[0002]液晶显示元件中，基于液晶分子的运行模式的分类为相变(phase change，PC)、扭转向列(twisted nematic，TN)、超扭转向列(super twisted nematic，STN)、电控双折射(electrically controlled birefringence，ECB)、光学补偿弯曲(optically compensated bend，OCB)、面内切换(in
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plane switching，IPS)、垂直取向(vertical alignment，VA)、边缘场切换(fringe field switching，FFS)、电场感应光反应取向(field
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induced photo
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reactive alignment，FPA)等模式。基于元件的驱动方式的分类为无源矩阵(passive matrix，PM)与有源矩阵(active matrix，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(thin film transistor，TFT)、金属
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绝缘体
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金属(metal insulator metal，MIM)等。TFT的分类为非晶硅(amorphous silicon)及多晶硅(polycrystal silicon)。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两者的半透过型。
[0003]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
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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。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。元件中，为了提高对比度，优选为组合物的弹性常数大。组合物的旋转粘度相对于弹性常数的比(例如，γ1/K22)与元件的响应时间的参数相关联。元件中，为了缩短响应时间，所述比优选为小。
[0004]表1.组合物的特性与AM元件的特性
[0005][0006]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)被设计成使对比度为最大。适当的积的值依存于运行模式的种类。TN之类的模式的元件中，适当的值为约0.45μm。在所述情况下，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的低阈值电压、小的消耗电力与大的对比度。因此，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，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液晶显示元件的寿命相关联。在这些稳定性高时，所述元件的寿命长。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。
[0007]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。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(polymer sustained alignment，PSA)型的AM元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。
[0008]在专利文献1至专利文献3中公开有一种具有菲结构的化合物及含有所述化合物且具有负的介电各向异性的液晶组合物。在专利文献4中公开有一种含有具有正的介电各向异性的化合物及具有负的介电各向异性的化合物的液晶组合物。
[0009][现有技术文献][0010][专利文献][0011][专利文献1]日本专利特开平8
‑
53672号公报
[0012][专利文献2]国际公开2002
‑
051963号
[0013][专利文献3]日本专利特开2006
‑
206888号公报
[0014][专利文献4]国际公开2014
‑
045905号

技术实现思路

[0015][专利技术所要解决的问题][0016]本专利技术的问题为提供一种液晶组合物，其充分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、介电各向异性大、弹性常数大、旋转粘度相对于弹性常数的比(γ1/K22)小、短轴方向上的介电常数(ε
⊥
)大、短轴方向上的介电常数相对于介电各向异性的比(ε
⊥
/Δε)大、比电阻大、对光的稳定性高、对热的稳定性高之类的特性的至少一种。另一问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。另一问题为提供一种含有此种组合物的液晶显示元件。又一问题为提供一种具有响应
时间短、电压保持率大、阈值电压低、对比度大、寿命长之类的特性的AM元件。
[0017][解决问题的技术手段][0018]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成分A的选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物及作为成分B的选自式(2)所表示的化合物中的至少一种化合物，且具有正的介电各向异性。
[0019][0020]式(1)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的烯氧基或至少一个氢经氟取代的碳数1至12的烷基；环A为1,4
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亚环己基、1,4
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亚环己烯基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液晶组合物，含有作为成分A的选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物及作为成分B的选自式(2)所表示的化合物中的至少一种化合物，且具有正的介电各向异性；式(1)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的烯氧基或至少一个氢经氟取代的碳数1至12的烷基；环A为1,4
‑
亚环己基、1,4
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亚环己烯基、四氢吡喃
‑
2,5
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二基、1,4
‑
亚苯基、至少一个氢经氟取代的1,4
‑
亚苯基、萘
‑
2,6
‑
二基、至少一个氢经氟取代的萘
‑
2,6
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二基、色原烷
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2,6
‑
二基或至少一个氢经氟取代的色原烷
‑
2,6
‑
二基；Z1为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基；X1及X2为氟或三氟甲基，a为0、1或2；式(2)中，R3为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基或碳数2至12的烯基；环B为1,4
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亚环己基、1,4
‑
亚苯基、2
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氟
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1,4
‑
亚苯基、2,3
‑
二氟
‑
1,4
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亚苯基、2,6
‑
二氟
‑
1,4
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亚苯基、嘧啶
‑
2,5
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二基、1,3
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二噁烷
‑
2,5
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二基或四氢吡喃
‑
2,5
‑
二基；Z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、羰氧基或二氟亚甲氧基；X3及X4为氢或氟；Y1为氟、氯、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯氧基；b为1、2、3或4。2.根据权利要求1所述的液晶组合物，含有选自式(1
‑
1)至式(1
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7)所表示的化合物中的至少一种化合物作为成分A；
式(1
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1)至式(1
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7)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的烯氧基或至少一个氢经氟取代的碳数1至12的烷基。3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其中，成分A的比例为1质量％至20质量％的范围。4.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，含有选自式(2
‑
1)至式(2
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36)所表示的化合物中的至少一种化合物作为成分B；
式(2
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1)至式(2
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36)中，R3为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基或碳数2至12的烯基。5.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其中，成分B的比例为10质量％至85质量％的范围。6.根据权利要求1所述的液晶组合物，含有选自式(3)所表示的化合物中的至少一种化合物作为成分C；
式(3)中，R4及R5为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或至少一个氢经氟取代的碳数2至12的烯基；环C及环D为1,4
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亚环己基、1,4
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亚苯基、2
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氟
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1,4
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亚苯基或2,5
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二氟
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1,4
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亚苯基；Z3为单键、亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：松尾美保，伊是名省吾，木村敬二，
申请(专利权)人：捷恩智石油化学株式会社，
类型：发明
国别省市：