液晶组合物及液晶元件制造技术

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、光学各向异性大、介电各向异性大、短轴方向上的介电常数大、弹性常数大、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的液晶组合物、或者在这些特性的至少两种之间具有适当平衡的液晶组合物、及包含所述组合物的液晶元件。液晶组合物，含有具有大的光学各向异性的特定化合物作为成分A，也可含有作为成分B的具有大的介电各向异性及大的光学各向异性的特定化合物、作为成分C的具有大的介电各向异性的特定化合物、作为成分D的具有小的粘度或大的光学各向异性的特定化合物、作为成分E的具有大的短轴方向上的介电常数的特定化合物。有大的短轴方向上的介电常数的特定化合物。

【技术实现步骤摘要】
液晶组合物及液晶元件


[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元件等。尤其涉及一种介电各向异性为正的液晶组合物、及含有所述组合物的液晶显示元件及液晶调光元件。

技术介绍

[0002]液晶元件中，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
‑
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
‑
induced photo
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reactive alignment，FPA)、聚合物分散液晶(polymer dispersed liquid crystal，PDLC)、聚合物网络液晶(polymer network liquid crystal，PNLC)、聚合物稳定化胆甾醇型织构(polymer stabilized cholesteric texture，PSCT)等模式。
[0003]这些中，PDLC型、PNLC型及PSCT型的元件是利用了入射光的透过/散射的元件，且与从前的液晶显示元件不同，不需要偏光板。本说明书中，为了与需要偏光板的从前的液晶显示元件加以分别，将利用透过/散射且不需要偏光板的元件称为液晶调光元件。
[0004]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。
[0005]液晶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元件。将这些特性中的关联归纳于下述表1中。基于市售的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
‑
20℃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。
[0006]表1.组合物的特性与液晶元件的特性
[0007][0008]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。
[0009]此种组合物的物性值是根据用途来调整为所期望的值，但满足所有的要求特性并不容易。
[0010]近年来，反射型元件用途的胆甾醇型液晶组合物、液晶调光元件用途的组合物及具有基于液晶显示元件的窄间隙化的要求等大的光学各向异性的组合物的需求不断提高，但具有此种特性的组合物通常在低温稳定性(下限温度)或响应特性(粘度)等方面有问题。
[0011]迄今为止，进行了以使低温稳定性(下限温度)与响应特性(粘度)并存为志向的申请(专利文献1及专利文献2等)，但这些并不解决具有大的光学各向异性的组合物中的所述问题。
[0012][现有技术文献][0013][专利文献][0014][专利文献1]日本专利特开2008
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208365号公报
[0015][专利文献2]日本专利特开2017
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171911号公报

技术实现思路

[0016][专利技术所要解决的问题][0017]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、光学各向异性大、介电各向异性大、短轴方向上的介电常数大、弹性常数大、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液晶元件。
[0018][解决问题的技术手段][0019]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元件，所述液晶组合物具有正的介电各向异性，含有选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物作为成分A。
[0020][0021]式(1)中，R1及R2为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或碳数2至12的烯氧基；环A及环B为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2,3
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二氟
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1,4
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亚苯基；环A及环B的至少一个为2,3
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二氟
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1,4
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亚苯基。
[0022][专利技术的效果][0023]本专利技术的优点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、光学各向异性大、介电各向异性大、短轴方向上的介电常数大、弹性常数大、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，具有正的介电各向异性，含有选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物作为成分A；式(1)中，R1及R2为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或碳数2至12的烯氧基；环A及环B为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2,3
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二氟
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1,4
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亚苯基；环A及环B的至少一个为2,3
‑
二氟
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1,4
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亚苯基。2.根据权利要求1所述的液晶组合物，含有选自式(1
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1)至式(1
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3)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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3)中，R1及R2为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基或碳数2至12的烯氧基。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5质量％至15质量％的范围。4.根据权利要求1所述的液晶组合物，含有选自式(2)及式(3)所表示的化合物中的至少一种化合物作为成分B；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C为1,4
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亚环己基、1,4
‑
亚苯基、2
‑
氟
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1,4
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亚苯基或2,6
‑
二氟
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1,4
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亚苯基；Z1为单键、羰氧基或二氟亚甲氧基；X1及X2为氢或氟；a为1、2、3或4；式(3)中，R4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、2,3
‑
二氟
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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
‑
二基、1,3
‑
二恶烷
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2,5
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二基或四氢吡喃
‑
2,5
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二基；Z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、羰氧基或二氟亚甲氧基；至少一个Z2为二氟亚甲氧基；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。5.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
‑
8)及式(3
‑
1)至式
(3
‑
20)所表示的化合物中的至少一种化合物作为成分B；
式(2
‑
1)至式(2
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8)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；X1及X2为氢或氟；式(3
‑
1)至式(3
‑
20)中，R4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。6.根据权利要求4所述的液晶组合物，其中，成分B的比例为5质量％至50质量％的范围。7.根据权利要求1所述的液晶组合物，含有选自式(4)所表示的化合物中的至少一种化合物作为成分C；式(4)中，R5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E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、2,3
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二氟
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1,4
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亚苯基、2,6
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二氟
‑
1,4
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亚苯基、嘧啶
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2,5
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二基、1,3
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二恶烷
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2,5
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二基或四氢吡喃
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2,5
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二基；Z3为单键、亚乙基、亚乙烯基或羰氧基；X5及X6为氢或氟；Y2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；c为1、2、3或4。8.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，含有选自式(4
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1)至式(4
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16)所表示的化合物中的至少一种化合物作为成分C；
式(4
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1)至式(4
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16)中，R5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。9.根据权利要求7所述的液晶组合物，其中，成分C的比例为1质量％至20质量％的范围。10.根据权利要求4或7所述的液晶组合物，含有选自式(5)、式(6)及式(7)所表示的化合物中的至少一种化合物作为成分D；
式(5)中，R6及R7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或氯取代的碳数2至12的烯基；环F及环G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；Z4及Z5为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基；d为0、1或2；式(6)中，R8及R9为碳数1至12的烷基、碳数...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡叶廷，
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：