高清亮点、高折射率各向异性的负性液晶组合物及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高清亮点，较高折射率各向异性，合适介电各向异性以及较好的 抗UV性能的负性液晶组合物，以及所述液晶组合物在液晶显示元件中的应用。
【背景技术】
[0002] 液晶显示元件可以在以钟表、电子计算器为代表的家庭用各种电器、测定机器、汽 车用面板、文字处理机、电脑、打印机、电视等中使用。作为夜景显示方式，在其代表性的 方式中，可以列举 PC (phase change，相变）、TN (twist nematic，扭曲向列）、STN(super twisted nematic,超扭曲向列）、ECB (electrically controlled birefringence,电控双 折射）、〇CB (optically compensated bend，光学补偿弯曲）、IPS (in-plane switching，共 面转变）、VA (vertical alignment，垂直配向）、CSH (color super homeotropic，彩色超垂 面)等类模式。根据元件的驱动方式分为PM (passive matrix，被动矩阵)型和AM (active matrix,主动矩阵）型。PM分为静态（static)和多路（multiplex)等类型。AM分为TFT (thin film transistor，薄膜晶体管）、MIM (metal insulator metal，金属-绝缘层-金 属)等类型。TFT的类型有非晶娃（amorphous silicon)和多晶娃（polycrystal silicon)。 后者根据制造工艺分为高温型和低温型。液晶显示元件根据光源的类型分为利用自然光的 反射型、利用背光的透过型、以及利用自然光和背光两种光源的半透过型。
[0003] 在这些显示方式中，IPS模式、ECB模式、VA模式或CSH模式等与现在常用的TN模 式或STN模式不同在于，前者使用具有负介电各向异性的液晶材料。在这些显示方式中，尤 其是通过AM驱动的VA型显示，在要求高速且宽视角的显示元件中的应用，其中，最值得期 待的是在电视等液晶元件中的应用。
[0004] 但无论何种显示模式均要求所使用的液晶材料具有低的驱动电压、高的响应速 度、宽的操作温度范围、负介电各向异性的绝对值较大、相转移温度高以及粘度低。其中， 为了实现良好的液晶显示，较好的是构成液晶显示器的液晶显示元件的单元厚度与所使用 的液晶材料的Λ η的值为一定值（E. Jakeman等人，Pyhs. Lett.，39A. 69 (1972))。另外， 液晶显示元件的响应速度与所使用的单元的厚度的平方成反比例关系。因此，在制造可用 于显示动态影像等的可高速响应的液晶显示元件时，必须使用具有大的Λ η的值的液晶组 合物。作为具有大的Λ η的值的液晶单体成分，已经开发出各种化合物，但一般而言，此种 具有大的Λ η的化合物虽具有高度共轭的分子结构，但是与其他液晶材料的相容性差的倾 向，而难以用作具有良好电气特性的液晶组合物的构成要素。进而，对于作为薄膜晶体管方 式的液晶显示元件等的要求高绝缘性（电阻率）的液晶组合物的构成要素而使用的液晶性 化合物，要求高稳定性。
[0005] 虽然，现有技术中公开了具有大的Λ η的值的液晶组合物，如专利文献 CN101128566,但是现有技术中仍存在无法兼顾在液晶电视、平板电脑等要求高的清亮点、 较高折射率各项异性、合适介电各项异性、高的响应速度、低的驱动电压的性能均衡问题， 不能同时满足各方面指标。
[0006] VA模式与IPS模式同样是常黑，但不同的是，VA模式面板的液晶层中的液晶分 子用负性液晶，透明电极设于上下基板，形成垂直于基板的电场。未加电时，液晶分子的长 轴垂直于基板，而形成暗态；加电时，液晶分子的长轴向平行于基板的方向倒下。其初始 配向同样需要对基板进行摩擦，从而产生污染性、静电等问题，预倾角也难以控制，为解决 VA模式的初始配向问题，又有各种衍生模式，如多区域垂直配向（Multi-domain Vertical Alignment，MVA)、图像垂直配向（Patterned Vertical Alignment，PVA)、聚合物稳定取 向（Polymer Sustained Alignment，PSA)和聚合物稳定垂直配向（Polymer Stabilized Vertical Alignment，PSVA)。其中，PSA模式和PSVA模式以高穿透率、高对比度和快响应 等特点，渐渐成为主流。
[0007] 聚合物稳定取向（Polymer Sustained Alignment,PSA)型液晶显示装置是为了控 制液晶分子的预倾角（Pretilt angle)而具有在盒内形成聚合物结构的装置，由于其快响 应性、高对比度的特性，而作为液晶显示元件被应用。
[0008] 同时，PSA原理正用于各种传统的液晶显示器，例如已知PSA-VA、PSA-〇CB、PS-IPS 和PS-TN显示器。在PSA-VA和PSA-OCB显示器中，通常在施加给电极电压的同时进行聚 合，而在PSA-IPS显示器中在施加或不施加、优选不施加电压的情况下进行聚合。如在测 试盒中可以证实的那样，PSA方法导致盒中的预倾斜。因此，在PSA-OCB-显示器的情形下， 能够实现使弯曲结构稳定化，从而使得没有偏置电压也是可行的或者可以将其减少。在 PSA-VA-显示器的情形下，这种预倾斜对响应时间具有积极影响。对于PSA-VA-显示器，可 以使用标准MVA或PVA像素和电极配置结构（Layout)。但是另外地，例如也能够通过仅一 个结构化的电极侧且不使用凸起来实现，这显著地简化了制备，且同时在极佳透光性的同 时导致极佳的对比度。
[0009] PSA-VA 显示器描述在例如 JP10-036847A、EPl 170626A2、US6861107、US7169449、 US20040191428A1、US2000066793A1 和 US20060103804A1 中。PSA-OCB 显示器例如描述 在 T.-J-Chen 等，Jpn. J. Appl. Phys. 45, 2006, 2702-2704 和5.!1.灯111，1^-(：-〇11611，办11· J. Appl. Phys. 43, 2004, 7643-7647 中。PS-IPS 显示器描述在例如 US6177972 Lett. 1999, 75 (21)，3264 中。PS-TN显示器描述在例如 0pticsExpress2004,12 (7)，1221 中。 [0010] 但是，现已发现，现有技术中公开的液晶主体组合物和RM (反应性介晶）材料在用 于PSA显示器时仍具有一些缺陷。因此，绝非每种任意的可溶性RM材料都适用于PSA显示 器，且通常难以找到相比于采用预倾斜测量的直接PSA试验更加适宜的选择标准。当期望 借助于UV光且不添加光引发剂来聚合（这可能对某些应用来说是有利的）时，液晶主体组 合物选择变得更小。
[0011] 另外，所选的液晶组合物与可聚合组分的"材料体系"应当具有尽可能好的电学性 能，特别是高的"电压保持比"（HR或VHR)。尤其对于在PSA显示器中应用而言，用UV光照 射后的高HR是重要的，因为UV照射是显示器制备过程中的必要部分，尽管在最后制成的显 示器中也可以作为"正常的"负荷（stress)而发生。
[0012] 生产PSA显示器时的另一个问题是在用于预倾角产生的聚合步骤之后未反应的 RM材料的存在和去除。这类未反应的RM材料可能例如通过在显示器中于其操作期间不可 控的聚合而负面地影响显示器性能。
[0013] 因此，现有技术的PSA显示器经常显示出不希望的"图像残留"效应，其中通过使 选择的像素寻址而在显示器中产生的图像保持可见，即使当用于该像素的电压已经断开时 或者当其他像素已经被寻址时。
[0014] 例如当使用具有低电压保持率的液晶主体组合物时可能出现图像残留，其中环境 光或者由显示器背光照明发出的光的UV分量（components)可能导致在液晶分子中出现我 们所不希望的分裂反应。这可能导致在电极或取向层上富集离子杂质，从而造成施加于显 示器的有效电压降低的问题。对于不含聚合组分的传统显示器来说，该效应是已知的。
[0015] 在PSA显示器中，可能观察到由于存在残余的未聚合的RM材料而造成的额外的图 像残留效应。在这类显示器中，环境光或者由背光照明发出的光的UV分量造成未反应的RM 材料自发聚合。在寻址的像素中，这在几个寻址周期后可能改变倾斜角，由此造成透射率变 化，而在未寻址的像素中，倾斜角和透射率保持不受影响。
[0016] 因此，希望当制造 PSA显示器时聚合反应尽可能完全，并且在其制造后PSA显示器 中残余未聚合的RM材料的量尽可能低。
[0017] 为了这些目的，希望能够完全并且有效聚合反应的RM材料和液晶主体组合物。另 外，希望实现仍然存在于显示器中的任何残余量的未反应RM材料的受控聚合。还希望能够 比目前已知的材料更快并且更有效聚合的RM材料和液晶主体混合物。
[0018] 另一个问题是用于通过UV光聚合制造 PSA显示器的传统RM在短波长，尤其在 300nm以下通常表现出最大UV吸收。然而在PSA显示器的制造工艺中，希望避免曝露于这 种短波长的UV辐射下，因为这些"强烈UV分量"是有害的并且增加了损害显示器中使用的 各种材料和组件的风险。因此，显示器制造者优选使用较长波长，尤其是超过320nm或甚至 超过350nm的UV曝光体系。
[0019] 因此希望有适合于解决上述问题的用于PS或PSA显示器中的可获得材料和材料 组合，尤其是RM材料和液晶主体混合物。特别地，所述材料应该提供一种或多种以下改进：
[0020] -能够使用较长的UV波长，尤其是320nm或更大，优选350nm或更大的波长有效地 聚合；
[0021] -提供更好的保护免于用于RM光聚合的UV照射的不利影响；
[0022] -通常提供改进的UV稳定性；-允许更快且更有效的聚合反应；
[0023] -减少显示器中残余未聚合RM材料的量；
[0024] -与现有技术的PSA显示器和材料相比，能够更快产生小的倾斜角和/或产生更小 的倾斜角；-减少
[0025] PSA显示器中的图像残留。
[0026] 因此，需要一种液晶组合物，所述液晶组合物作为液晶主体组合物与RM材料组成 的液晶介质具有上述改进中的至少一种，同时所述液晶组合物还兼顾高的清亮点、较高折 射率各项异性、合适介电各项异性、高的响应速度、低的驱动电压的性能特点，满足各方面 指标。
【发明内容】
[0027] 发明目的：本发明的目的是提供具有高的清亮点、较高折射率各项异性、合适介电 各项异性、高的响应速度、低的驱动电压等性能特点的液晶组合物。