[发明专利]液晶组合物及其用途、以及液晶显示元件

说明书

本申请是于2014年06月09日提申、申请号为201480034566.4、发明创造名称为“液晶组合物及其用途、以及液晶显示元件”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种液晶组合物及其用途、含有所述组合物的液晶显示元件等。特别是涉及一种介电各向异性为正的液晶组合物，以及含有所述组合物且具有扭转向列(twisted nematic，TN)、光学补偿弯曲(optically compensated bend，OCB)、共面切换(in-planeswitching，IPS)、边缘场切换(fringe field switching，FFS)、或者电场感应光反应取向(field-induced photo-reactive alignment，FPA)的模式的有源矩阵(active matrix，AM)元件。

背景技术

液晶显示元件中，基于液晶分子的操作模式(operating mode)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)、共面切换(in-plane switching，IPS)、垂直取向(vertical alignment，VA)、边缘场切换(Fringe Field switching，FFS)、电场感应光反应取向(field-induced photo-reactive alignment，FPA)等模式。基于元件的驱动方式的分类为无源矩阵(passive matrix，PM)与有源矩阵(active matrix，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(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)以及多晶硅(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、利用背光的透过型、以及利用自然光与背光的两者的半透过型。

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。向列相的温度范围与元件可使用的温度范围相关联。向列相的优选的上限温度为约70℃以上，而且向列相的优选的下限温度为约-10℃以下。组合物的粘度与元件的响应时间相关联。为了以元件显示动态图像，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。更优选为低温下的粘度小。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。

表1.组合物与AM元件的特性

1)可缩短向液晶显示元件中注入组合物的时间

组合物的光学各向异性与元件的对比度比相关联。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(Δn)与元件的单元间隙(d)的积(Δn×d)被设计成使对比度比为最大。适当的积的值依存于操作模式的种类。在TN之类的模式的元件中，适当的值为约0.45μm。在所述情况下，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。组合物中的大的介电各向异性有助于元件中的低阈电压、小的消耗电力与大的对比度比。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中的大的电压保持率与大的对比度比。因此，优选为在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近于向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻的组合物。优选为在长时间使用后，不仅在室温下，而且在接近于向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻的组合物。组合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，所述元件的寿命长。如上所述的特性对液晶投影机、液晶电视等中使用的AM元件而言优选。