液晶组合物及液晶显示元件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种液晶组合物、含有所述组合物的液晶显示元件等。尤其设及 一种介电各向异性为正的液晶组合物、W及含有所述组合物且具有扭转向列（twisted nematic,TN)模式、光学补偿弯曲（opticallycompensatedbend, 0CB)模式、共面切换 (in-planeswitching,IP巧模式、边缘场切换（RringeFieldSwitching,FF巧模式或电 场感应光反应取向（field-inducedphoto-reactivealignment,FPA)模式的有源矩阵 (activematrix，AM)元件。
【背景技术】
[0002] 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（opticallycompensated bend,OCB)、共面切换（in-planeswitching,IP巧、垂直取向（verticalalignment, VA)、边缘场切换（RringeFieldSwitching,FF巧、电场感应光反应取向（field-induced photo-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的分类为非晶娃（amo;rphous silicon)W及多晶娃（polyuTstalsilicon)。后者根据制造步骤而分类为高溫型与低溫 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、W及利用自然光与背光运 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。将两者的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。向列相的溫度范围与 元件可使用的溫度范围相关联。向列相的优选上限溫度约为70°CW上，而且向列相的优选 下限溫度约为-i〇°cw下。组合物的粘度与元件的响应时间相关联。为了W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。 更优选为低溫下的粘度小。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，更优选为组合物的弹性常数大。
[0004] 表1.组合物与AM元件的特性
[0005]
[0006]
[0007] 1)可缩短向液晶显示元件中注入组合物的时间
[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 学各向异性或者小的光学各向异性，即适当的光学各向异性。组合物的光学各向异性（An) 与元件的单元间隙（d)的积（AnXd)被设计成使对比度为最大。适当的积的值依存于运 作模式的种类。TN之类的模式的元件中，适当的值约为0.45ym。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。组合物的大介电各向异性有助于元 件的低阔电压、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。组合物中的 大的比电阻有助于元件的大的电压保持率及大的对比度。因此，优选为在初始阶段中不仅 在室溫下，而且在接近于向列相的上限溫度的溫度下也具有大的比电阻的组合物。优选为 在长时间使用后，不仅在室溫下，而且在接近于向列相的上限溫度的溫度下也具有大的比 电阻的组合物。组合物对紫外线W及热的稳定性与液晶显示元件的寿命相关联。所述稳定 性高时，所述元件的寿命长。如上所述的特性对用于液晶投影仪、液晶电视等的AM元件而 言优选。
[0009] 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模式或者FK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（polymersustainedalignment, 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。具有正的介电各向异性的 液晶组合物的例子掲示于W下的专利文献1至专利文献2等中。
[0010] [现有技术文献]
[0011] [专利文献]
[0012][专利文献1]国际公开第1996/11897号
[0013][专利文献2]日本专利特开2001-139511号公报
【发明内容】
[0014] 发明要解决的课题
[0015] 本发明的其中一个目的为一种液晶组合物，其在向列相的高上限溫度、向列相的 低下限溫度、小的粘度、适当的光学各向异性、大的介电各向异性、大的比电阻、对紫外线的 高稳定性、对热的高稳定性、大的弹性常数等特性中，满足至少一种特性。另一目的为一种 在至少两种特性之间具有适当平衡的液晶组合物。另一目的为一种含有此种组合物的液晶 显示元件。另一目的为一种具有短的响应时间、大的电压保持率、低的阔电压、大的对比度、 长寿命等特性的AM元件。
[0016] 解决问题的技术手段
[0017] 本发明是一种含有选自式（1)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为 第一成分、W及含有选自式（2)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第二成 分，而且具有向列相的液晶组合物，W及含有所述组合物的液晶显示元件。
[0018]
[001引式（1)及式似中，Ri及R2独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基或 碳数2至12的締基；R3为碳数2至12的締基或至少一个氨经氣取代的碳数2至12的締基； 环A及环B独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氣-1,4-亚苯基、2, 3-二氣-1,4-亚苯 基、2,6-二氣-1，4-亚苯基、喀晚-2, 5-二基、1，3-二嗯烧-2, 5-二基或四氨化喃-2, 5-二 基；Zi及Z2独立地为单键、亚乙基、亚乙締基、亚甲基氧基、幾基氧基或二氣亚甲基氧基；L1 及L2独立地为氣或氯；xi及X2独立地为氨或氣；为氣、氯、至少一个氨经面素取代的碳数 1至12的烷基或至少一个氨经面素取代的碳数1至12的烷氧基；m及j独立地为0、1、2或 3,而且m与j的和为3W下。
[0020] [发明的效果]
[0021] 本发明的优点为在向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的粘度、适当的 光学各向异性、大的介电各向异性、大的比电阻、对紫外线的高稳定性、对热的高稳定性、大 的弹性常数等特性中，满足至少一种特性的液晶组合物。另一优点为在至少两种特性之间 具有适当平衡的液晶组合物。另一优点为含有此种组合物的液晶显示元件。又一优点为具 有短的响应时间、大的电压保持率、低的阔电压、大的对比度、长寿命等特性的AM元件。
【具体实施方式】
[0022] 所述说明书中的用语的使用方法如下所述。有时将"液晶组合物及"液晶显示 元件"的用语分别简称为"组合物"W及"元件"。"液晶显示元件"是液晶显示面板W及液 晶显示模块的总称。"液晶性化合物"是具有向列相、层列相等液晶相的化合物，W及虽不具 有液晶相但出于调节向列相的溫度范围、粘度、介电各向异性之类的特性的目的而混合于 组合物中的化合物的总称。所述化合物具有1,4-亚环己基或1,4-亚苯基之类的六员环， 其分子结构为棒状（rodlike)。"聚合性化合物"是出于使组合物中生成聚合物的目的而 添加的化合物。
[0023] 液晶组合物是通过将多种液晶性化合物混合来制备。液晶性化合物的比例（含 量）是由基于所述液晶组合物的重量的重量百分率（重量％)所表示。在所述液晶组合物 中视需要添加光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、色素、消泡剂、聚合性化合物、聚 合引发剂、聚合抑制剂之类的添加物。添加物的比例（添加量）是与液晶性化合物的比例 同样，由基于液晶组合物的重量的重量百分率（重量％)所表示。有时也使用重量百万分 率（ppm)。聚合引发剂W及聚合抑制剂的比例是例外地基于聚合性化合物的重量来表示。
[0024] 有时将"向列相的上限溫度"简称为"上限溫度"。有时将"向列相的下限溫度"简 称为"下限溫度"。"比电阻大"是指组合物在初始阶段中不仅在室溫下，而且在接近于向列 相的上限溫度的溫度下也具有大的比电阻，而且在长时间使用后不仅在室溫下，而且在接 近于向列相的上限溫度的溫度下也具有大的比电阻。"电压保持率大"是指元件在初始阶段 中不仅在室溫下，而且在接近于向列相的上限溫度的溫度下也具有大的电压保持率，而且 在长时间使用后不仅在室溫下，而且在接近于向列相的上限溫度的溫度下也具有大的电压 保持率。
[0025]"至少一个'A'可经'B'所取代"的表述是指'A'的数量为任意。当'A'的数量为 1个时，'A'的位置为任意，当'A'的数量为两个W上时，它们的位置也可无限制地选择。所 述规则也适用于"至少一个'A'经'B'所取代"的表述。
[0026] 成分化合物的化学式中，将末端基Ri的记号用于多种化合物。运些化合物中，任意 的两个Ri所表示的两个基团可相同，或者也可不同。例如，有化合物（1)的Ri为乙基，且化 合物（1-1)的Ri为乙基的情况。也有化合物（1)的Ri为乙基，而化合物（1-1)的Ri为丙 基的情况。所述规则也适用于R4、X\y1等记号。式（1)中，当m为2时，存在两个环A。所 述化合物中，两个环A所表示的两个环可相同，或者也可不同。所述规则也适用于n大于2 时的任意的两个环A。所述规则也适用于Z\环B等。
[0027] 2-氣-1,4-亚苯基是指下述的两种二价基。化学式中，氣可为朝左化)，也可为朝 右（时。所述规则也适用于四氨化喃-2, 5-二基之类的非对称的环的二价基。
[0028]
[0029] 本发明为下述项等。
[0030] 项1. 一种液晶组合物，其含有选自式（1)所表示的化合物的组群中的至少一种化 合物作为第一成分、W及含有选自式（2)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为 第二成分，而且具有向列相，
[0031]
[003引式（1)及式似中，Ri及R2独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基或 碳数2至12的締基；R3为碳数2至12的締基或至少一个氨经氣取代的碳数2至12的締基； 环A及环B独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氣-1,4-亚苯基、2, 3-二氣-1,4-亚苯 基、2,6-二氣-1，4-亚苯基、喀晚-2, 5-二基、1，3-二嗯烧-2, 5-二基或四氨化喃-2, 5-二 基；Zi及Z2独立地为单键、亚乙基、亚乙締基、亚甲基氧基、幾基氧基或二氣亚甲基氧基；L1 及L2独立地为氣或氯；xi及X2独立地为氨或氣；为氣、氯、至少一个氨经面素取代的碳数 1至12的烷基或至少一个氨经面素取代的碳数1至12的烷氧基；m及j独立地为0、1、2或 3,而且m与j的和为3W下。
[003引项2.根据项1所述的液晶组合物，其含有选自式（1-1)至式（1-14)所表示的化 合物的组群中的至少一种化合物作为第一成分，
[0034]
[0035]
[003引式（1-1)至式（1-14)中，Ri为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基或碳数 2至12的締基；Li及L2独立地为氣或氯；Xl、X2、X3、X4、X5、X6、X7及X8独立地为氨或氣；Yl为 氣、氯、至少一个氨经面素取代的碳数1至12的烷基或至少一个氨经面素取代的碳数1至 12的烷氧基。
[0037]项3.根据项1或项2所述的液晶组合物，其中基于液晶组合物的重量，第一成分 的比例为5重量％至40重量％的范围，第二成分的比例为15重量％至60重量％的范围。 [003引项4.根据项1至项3中任一项所述的液晶组合物，其还含有选自式做所表示的 化合物的组群中的至少一种化合物作为第=成分，
[0039]
終I
[0040] 式做中，R4及R5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的締基或至少一个氨经氣取代的碳数2至12的締基；环C及环D独立地为1，4-亚环己 基、1，4-亚苯基、2-氣-1，4-亚苯基或2，5-二氣-1，4-亚苯基；Z3为单键、亚乙基或者幾基 氧基；n为1、2或3 ;其中当n为1时，环C为1,4-亚苯基。
[0041] 项5.根据项1至项4中任一项所述的液晶组合物，其含有选自式（3-1)至式 (3-12)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第=成分，
[0042]
[004引式（3-1)至式（3-。）中，R4及R5独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烧 氧基、碳数2至12的締基或至少一个氨经氣取代的碳数2至12的締基。
[0044]项6.根据项4或项5所述的液晶组合物，其中基于液晶组合物的重量，第=成分 的比例为5