[发明专利]液晶组合物以及使用其的液晶显示元件

说明书

本申请是原申请、申请日为2013年3月26日，申请号为201380003438.9， 发明名称为“液晶组合物以及使用其的液晶显示元件”的中国专利申请的分案 申请。

技术领域

本申请发明涉及一种作为液晶显示装置等的构成构件有用的液晶组合物 以及液晶显示元件。

背景技术

液晶显示元件从钟表、计算器开始，发展到在各种测定仪器、汽车用面板、 文字处理器、电子记事本、打印机、计算机、电视、钟表、广告显示板等中使 用。作为液晶显示方式，其代表性的液晶显示方式有TN(扭曲向列)型、STN (超扭曲向列)型、使用了TFT(薄膜晶体管)的VA(垂直取向)型、IPS(平 面转换)型等。在这些液晶显示元件中使用的液晶组合物要求对水分、空气、 热、光等外界因素稳定，另外，在以室温为中心尽可能宽的温度范围内显示液 晶相，低粘性而且驱动电压低。进一步，为了对于每个显示元件设置最适的介 电常数各向异性(Δε)或者和使折射率各向异性(Δn)等为最适值，液晶组 合物由数种至数十种化合物构成。

在垂直取向型显示器中使用Δε为负的液晶组合物，广泛用于液晶TV等中。 另一方面，在所有驱动方式中要求低电压驱动、高速应答、宽工作温度范围。 即，要求Δε为正且绝对值大、粘度(η)小、高向列相-各向同性液体相转变温 度(T_ni)。另外，由于Δn与单元间隙(d)的积即Δn×d的设定，因此需要根据 单元间隙将液晶组合物的Δn调节至适当的范围。除此之外，在将液晶显示元 件应用到电视等的情况下由于重视高速应答性，因此要求γ₁小的液晶组合物。

以前，为了构成γ₁小的液晶组合物，通常使用具有二烷基双环己烷骨架的 化合物(参照专利文献1)。然而，虽然双环己烷系化合物对于γ₁的降低效果高， 但通常蒸气压高且烷基链长度短的化合物该倾向尤其显著。另外，还有T_ni也 低的倾向，因此实际情况是：烷基双环己烷系化合物多使用侧链长度合计为碳 原子数7以上的化合物，关于侧链长度短的化合物并未进行充分的研究。

另一方面，液晶显示元件的用途扩大，从而其使用方法、制造方法也出现 大变化，为了应对这些变化，要求将以前已知的基本物性值以外的特性最优化。 即，使用液晶组合物的液晶显示元件广泛使用VA(垂直取向)型、IPS(平面 转换)型等，从而将其大小也为50型以上的超大型尺寸的显示元件实用化而使 用。随着基板尺寸的大型化，液晶组合物向基板的注入方法也从以前的真空注 入法发展到滴下注入(ODF：OneDropFill)法，该滴下注入法已成为注入方 法的主流(参照专利文献2)，将液晶组合物滴在基板上时滴痕引起显示品质降 低的问题已明显化。进一步，以液晶显示元件中的液晶材料的预倾角产生和高 速应答性为目的，开发了PS液晶显示元件(polymerstabilized、聚合物稳定化)、 PSA液晶显示元件(polymersustainedalignment、聚合物维持取向)(参照专利 文献3)，该问题成了更大的问题。即，这些显示元件具有如下特征：向液晶组 合物中添加单体，使组合物中的单体固化。就有源矩阵用液晶组合物而言，由 于维持高电压保持率的必要性，因此指定能够使用的化合物，化合物中具有酯 键的化合物被限制使用。在PSA液晶显示元件中使用的单体主要为丙烯酸酯 系，通常为化合物中具有酯键的化合物，这种化合物通常不用作有源矩阵用液 晶化合物(参照专利文献3)。这样的异物会引起滴痕的产生，从而因显示不良 所引起的液晶显示元件的成品率变差成了问题。另外，向液晶组合物中添加抗 氧化剂、光吸收剂等添加物时也是，成品率变差成为问题。

这里，滴痕定义为：在显示黑色的情况下，滴下液晶组合物的痕迹显露白 色的现象。

为了抑制滴痕，公开了如下方法：通过混合在液晶组合物中的聚合性化合 物的聚合而在液晶层中形成聚合物层，从而抑制因与取向控制膜的关系而产生 的滴痕(专利文献4)。然而，在该方法中，存在由添加在液晶中的聚合性化合 物引起的显示烧屏的问题，对于滴痕的抑制其效果也不充分，需要开发一种维 持作为液晶显示元件的基本特性且难以产生烧屏、滴痕的液晶显示元件。

现有技术文献

专利文献1：日本特表2008-505235号公报

专利文献2：日本特开平6-235925号公报