[发明专利]负性液晶组合物及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有较快响应速度，较好的抗UV性能和高温可靠性的负性液晶组合物，以及所述液晶组合物在液晶显示元件中的应用。

背景技术

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)、OCB(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的类型有非晶硅(amorphous silicon)和多晶硅(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。

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。

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Δn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Δn的值的液晶组合物。作为具有大的Δn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Δn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。

虽然，现有技术中公开了具有大的Δn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。

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。

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。