[发明专利]液晶组成物以及液晶显示元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种主要适合于主动矩阵（Active Matrix，AM）元件等的液晶组成物以及含有该组成物的AM元件等，尤其涉及一种介电各向异性为正的液晶组成物，且涉及一种含有该组成物的扭转向列（Twisted Nematic，TN）模式、光学补偿弯曲（Optically Compensated Bend，OCB）模式、横向电场切换（In-Plane Switching，IPS）模式、边缘电场切换（Fringe Field Switching，FFS）或者高分子稳定配向（Polymer Sustained Alignment，PSA）模式的元件等。

背景技术

液晶显示元件中，基于液晶的运作模式的分类为相变（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）、横向电场切换（In-Plane Switching，IPS）、垂直配向（Vertical Alignment，VA）、边缘电场切换（Fringe Field Switching，FFS）、高分子稳定配向（Polymer Sustained Alignment，PSA）模式等。基于元件的驱动方式的分类为被动矩阵（Passive Matrix，PM）与主动矩阵（Active Matrix，AM）。PM被分类为静态（static）与多工（multiplex）等，AM被分类为薄膜电晶体（Thin Film Transistor，TFT）、金属-绝缘体-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、利用背光源的穿透型、以及利用自然光与背光源两者的半穿透型。

这些元件包含具有适当特性的液晶组成物。该液晶组成物具有向列相。为了获得具有良好的一般特性的AM元件，而提高组成物的一般特性。将两种一般特性中的关联总结于下述表1中。基于市售的AM元件对组成物的一般特性进一步加以说明。向列相的温度范围与元件可使用的温度范围相关联。向列相的较佳上限温度约为70℃以上，并且向列相的较佳下限温度约为-10℃以下。组成物的粘度与元件的响应时间相关联。为了使元件显示动态影像，较佳为短的响应时间。因此，较佳为组成物的粘度小。更佳为低温下的粘度小。组成物的弹性常数与元件的对比度相关联。为了提高元件的对比度，更佳为组成物的弹性常数大。

表1、组成物与AM元件的一般特性

1）可缩短向液晶单元中注入组成物的时间。

组成物的光学各向异性与元件的对比度相关联。组成物的光学各向异性（Δn）与元件的液晶单元间隙（d）的积（Δn×d）是设计成使对比度为最大。适当的积值依赖于运作模式的种类。例如TN等模式的元件中，适当的值约为0.45μm。在该情况下，对液晶单元间隙小的元件而言较佳为具有大光学各向异性的组成物。组成物的大介电各向异性有助于元件中的低临界电压、小消耗电力及大对比度。因此，大的介电各向异性较佳。组成物的大比电阻有助于元件的大电压保持率及大对比度。因此，较佳为于初始阶段不仅在室温下，而且在接近于向列相的上限温度的温度下亦具有大比电阻的组成物。较佳为长时间使用后不仅在室温下，而且在接近于向列相的上限温度的温度下亦具有大比电阻的组成物。组成物对紫外线及热的稳定性与液晶显示元件的寿命相关联。当这些稳定性高时，该元件的寿命长。此种特性对用于液晶投影仪、液晶电视等的AM元件而言较佳。组成物的大弹性常数有助于元件的大对比度及短响应时间。因此，较佳为大的弹性常数。

具有TN模式的AM元件中是使用具有正的介电各向异性的组成物。另一方面，具有VA模式的AM元件中是使用具有负的介电各向异性的组成物。具有IPS模式或者FFS模式的AM元件中是使用具有正或负的介电各向异性的组成物。具有PSA模式的AM元件中是使用具有正或负的介电各向异性的组成物。具有正的介电各向异性的液晶组成物的例子揭示于下述专利文献1至专利文献2中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本专利特开2000-84560号公报

专利文献2国际公开2008/102641号小册子