液晶組成物及液晶顯示元件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種主要適合于有源矩陣（activematrix，AM)元件等的液晶組合 物以及含有該組合物的AM元件等。尤其涉及一種介電各向異性為正的液晶組合物，且涉 及一種含有該組合物的扭轉向列（twistednematic，TN)模式、光學補償彎曲（optically compensatedbend，0CB)模式、面內(nèi)切換切換（in-planeswitching，IPS)模式、邊緣電場 切換（FringeFieldSwitching，F(xiàn)FS)、聚合物穩(wěn)定取向（polymersustainedalignment， PSA)、或者電場感應光反應取向（fieldinducedphoto-reactivealignment，F(xiàn)PA)模式的 元件等。
【背景技術】
[0002] 液晶顯示元件中，基于液晶的運作模式的分類為相變（phasechange，PC)模式、扭 轉向列（twistednematic，TN)模式、超扭轉向列（supertwistednematic，STN)模式、電控 雙折射（electricallycontrolledbirefringence，ECB)模式、光學補償彎曲（optically compensatedbend，0CB)模式、面內(nèi)切換切換（in-planeswitching，IPS)模式、垂直取向 (verticalalignment，VA)模式、邊緣電場切換（FringeFieldSwitching，F(xiàn)FS)模式、聚 合物穩(wěn)定取向（polymersustainedalignment，PSA)模式、電場感應光反應取向（field inducedphoto-reactivealignment，F(xiàn)PA)模式等。基于元件的驅動方式的分類為無源矩 陣（passivematrix，PM)與有源矩陣（activematrix，AM)。PM被分類為靜態(tài)式（static) 與多工式（multiplex)等，AM被分類為薄膜晶體管（thinfilmtransistor，TFT)、金屬-絕 緣體-金屬（metalinsulatormetal，MIM)等。TFT的分類為非晶娃（amorphoussilicon) 以及多晶娃（polycrystalsilicon)。后者根據(jù)制造步驟而分類為高溫型與低溫型?；?光源的分類為利用自然光的反射型、利用背光的透過型、以及利用自然光與背光這兩個的 半透過型。
[0003] 這些元件含有具有適當特性的液晶組合物。該液晶組合物具有向列相。為了獲得 具有良好的一般特性的AM元件，而提高組合物的一般特性。將兩個的一般特性中的關聯(lián)歸 納于下述表1中。基于市售的AM元件來對組合物的一般特性進一步進行說明。向列相的 溫度范圍與元件可使用的溫度范圍相關聯(lián)。向列相的優(yōu)選上限溫度約為70°C以上，而且向 列相的優(yōu)選下限溫度約為-l〇°C以下。組合物的粘度與元件的響應時間相關聯(lián)。為了以元 件顯示動態(tài)圖像，優(yōu)選為響應時間短。因此，優(yōu)選為組合物的粘度小。更優(yōu)選為在低溫下的 粘度小。組合物的彈性常數(shù)與元件的對比度相關聯(lián)。元件中為了提高對比度，更優(yōu)選為組 合物的彈性常數(shù)大。
[0004] 表1.組合物與AM元件的一般特性
[0005]
【主權項】
1. 一種液晶組合物，其含有選自式（1)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作 為第一成分、以及選自式（2)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第二成分，而 且具有正的介電各向異性：
此處，R1為碳數(shù)1至12的烷基、碳數(shù)1至12的烷氧基、或者碳數(shù)2至12的烯基；R2為 碳數(shù)1至4的烷基；R3為氫或者碳數(shù)1至12的烷基；X \ X2、X3及X 4獨立地為氫或氟；Y 1S 氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。
2. 根據(jù)權利要求1所述的液晶組合物，其含有選自式（1-1)至式（1-18)所表示的化合 物的組群中的至少1種化合物作為第一成分：
此處，R1為碳數(shù)1至12的烷基、碳數(shù)1至12的烷氧基、或者碳數(shù)2至12的烯基。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權利要求2所述的式（1-1) 所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第一成分。
4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權利要求2所述 的式（1-9)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第一成分。
5. 根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的液晶組合物，其含有選自式（2-1)及式（2-2) 所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第二成分：
此處，R2為碳數(shù)1至4的烷基。
6. 根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權利要求5所述 的式（2-1)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第二成分。
7. 根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的液晶組合物，其中基于液晶組合物的總重量，第 一成分的比例為3重量％至35重量％的范圍，第二成分的比例為5重量％至65重量％的 范圍。
8. 根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的液晶組合物，其含有選自式（3-1)及式（3-2) 所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第三成分：
此處，R4及R5獨立地為碳數(shù)1至12的烷基、碳數(shù)1至12的烷氧基、或者碳數(shù)2至12的 烯基；環(huán)A、環(huán)B及環(huán)C獨立地為1，4-亞環(huán)己基、1，4-亞苯基、3-氟-1，4-亞苯基、3, 5-二 氟-1，4-亞苯基、四氫吡喃-2, 5-二基、或者嘧啶-2, 5-二基；Z\Z2及Z 3獨立地為單鍵、亞 乙基、羰基氧基、或者二氟亞甲基氧基；X5、X6、X 7及X8獨立地為氫或氟；Y2及Y3獨立地為氟、 氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基；m為1、2或3 ;n及p獨立地為0、1或2,而且η與p的和為 3以下；當η為0，ρ為1，且Z3為單鍵時，環(huán)C為1，4-亞環(huán)己基、四氫吡喃-2, 5-二基、或者 嘧啶-2, 5-二基。
9. 根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的液晶組合物，其含有選自式（3-1-1)至式 (3-1-16)以及式（3-2-1)至式（3-2-4)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第 三成分：

此處，R4及R 5獨立地為碳數(shù)1至12的烷基、碳數(shù)1至12的烷氧基、或者碳數(shù)2至12 的烯基；X5、X6、X7、X8、X9、X 1。、X11、X12、X13、X14、X 15、X16、X17、X18、X19、X 2。、X21 及 X22獨立地為氫 或氟；Y2及Y 3獨立地為氟、氯、三氟甲基、或者三氟甲氧基。
10. 根據(jù)權利要求8或9所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權利要求9所述的式 (3-1-2)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第三成分。
11. 根據(jù)權利要求8至10中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權利要求9所 述的式（3-1-4)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第三成分。
12. 根據(jù)權利要求8至11中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權利要求9所 述的式（3-1-5)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第三成分。
13. 根據(jù)權利要求8至12中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權利要求9所 述的式（3-1-15)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第三成分。
14. 根據(jù)權利要求8至13中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權利要求9所 述的式（3-2-1)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第三成分。
15. 根據(jù)權利要求8至14中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權利要求9所 述的式（3-2-2)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第三成分。
16. 根據(jù)權利要求8至15中任一項所述的液晶組合物，其中基于液晶組合物的總重量， 第三成分的比例為5重量％至65重量％的范圍。
17. 根據(jù)權利要求1至16中任一項所述的液晶組合物，其含有選自式（4)所表示的化 合物的組群中的至少1種化合物作為第四成分：
此處，R6及R 7獨立地為碳數(shù)1至12的烷基、碳數(shù)1至12的烷氧基、碳數(shù)2至12的烯 基、或者至少1個氫經(jīng)氟取代的碳數(shù)2至12的烯基；環(huán)D及環(huán)E獨立地為1，4-亞環(huán)己基、 1，4_亞苯基、2_氣_1，4_亞苯基、3_氣_1，4_亞苯基或2, 5_二氣_1，4_亞苯基；Z4獨立地 為單鍵、亞乙基、或者羰基氧基；q為1、2或3 ;q為1時的環(huán)E為1，4-亞苯基。
18.根據(jù)權利要求1至17中任一項所述的液晶組合物，其含有選自式（4-1)至式 (4-13)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第四成分：
此處，R6及R 7獨立地為碳數(shù)1至12的烷基、碳數(shù)1至12的烷氧基、碳數(shù)2至12的烯 基、或者至少1個氫經(jīng)氟取代的碳數(shù)2至12的烯基。
19. 根據(jù)權利要求17或18所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權利要求18所述的式 (4-4)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第四成分。
20. 根據(jù)權利要求17至19中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權利要求18 所述的式（4-6)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第四成分。
21. 根據(jù)權利要求17至20中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權利要求18 所述的式（4-13)所表示的化合物的組群中的至少1種化合物作為第四成分。
22. 根據(jù)權利要求17至21中任一項所述的液晶組合物，其中基于液晶組合物的總重 量，第四成分的比例為3重量％至45重量％的范圍。
23. 根據(jù)權利要求1至22中任一項所述的液晶組合物，其中向列相的上限溫度為70°C 以上，波長589nm下的光學各向異性（25°C )為0.08以上，而且頻率IkHz下的介電各向異 性（25°C )為2以上。
24. -種液晶顯示元件，其含有根據(jù)權利要求1至23中任一項所述的液晶組合物。
25. 根據(jù)權利要求24所述的液晶顯示元件，其中液晶顯示元件的運作模式為扭轉向列 模式、電控雙折射模式、光學補償彎曲模式、面內(nèi)切換切換模式、聚合物穩(wěn)定取向模式、或者 電場感應光反應取向模式，液晶顯示元件的驅動方式為有源矩陣方式。
26. -種根據(jù)權利要求1至23中任一項所述的液晶組合物的用途，其用于液晶顯示元 件。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種液晶組合物，其在向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的粘度、適當?shù)墓鈱W各向異性、大的介電各向異性、大的電阻率、對紫外線的高穩(wěn)定性、對熱的高穩(wěn)定性等特性中，滿足至少1種特性，或者關于至少2種特性而具有適當?shù)钠胶?。本發(fā)明還提供具有短的響應時間、大的電壓保持率、大的對比度比、長壽命等的有源矩陣元件。本發(fā)明的液晶組合物含有具有大的介電各向異性的特定化合物作為第一成分、以及具有小的粘性的特定二環(huán)化合物作為第二成分，且也可含有具有高上限溫度或者大的介電各向異性的特定化合物作為第三成分、以及具有高上限溫度或者小的粘度的特定化合物作為第四成分，而且具有向列相，并且本發(fā)明的液晶顯示元件含有上述組合物。
【IPC分類】C09K19-12, C09K19-34, C09K19-14, C09K19-30, C09K19-20, G02F1-13
【公開號】CN104837955
【申請?zhí)枴緾N201380062297
【發(fā)明人】柳井孝仁, 服部憲和, 前田健永
【申請人】捷恩智株式會社, 捷恩智石油化學株式會社
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2013年11月26日
【公告號】WO2014087873A1