液晶組合物及液晶顯示元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種液晶組合物，其于向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、粘度小、光學(xué)異向性適當(dāng)、介電異向性的負(fù)值大、電阻率大、紫外線穩(wěn)定性高、熱穩(wěn)定性高等特性中，充分滿足至少一個特性，或兩個以上的特性具有適當(dāng)?shù)钠胶?。本發(fā)明提供一種PSA元件，其具有短的響應(yīng)時間、大的預(yù)傾角、殘留的聚合性化合物的低濃度、大的電壓保持率、大對比度、長壽命等。本發(fā)明是一種液晶組合物及含有該組合物的液晶顯示元件，上述液晶組合物以適當(dāng)?shù)谋榷凶鳛榈谝怀煞值暮?個以上的可聚合的基團(tuán)的化合物、及作為第二成分的含有1個或2個可聚合的基團(tuán)的化合物，也可含有作為第三成分的具有負(fù)值大的介電異向性及低的下限溫度的特定化合物、或作為第四成分的具有小的粘度或高的上限溫度的特定化合物。
【專利說明】液晶組合物及液晶顯示元件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明例如是涉及一種液晶組合物，該液晶組合物含有通過光或熱進(jìn)行聚合的聚 合性化合物。另外，本發(fā)明是有關(guān)于一種液晶顯示元件，該液晶顯示元件是將上述液晶組合 物封入至基板間，一面調(diào)整對液晶層施加的電壓一面使液晶組合物所含有的聚合性化合物 聚合，將液晶的配向固定而成。
[0002] 本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】主要是有關(guān)于一種適于主動式矩陣（activematrix，AM)元 件等的液晶組合物及含有該組合物的AM元件等。特別是有關(guān)于一種介電異向性為負(fù)的 液晶組合物，含有該組合物的共面切換（in-planeswitching，IPS)模式、邊緣場切換 (fringefieldswitching，F(xiàn)FS)模式、垂直配向（verticalalignment，VA)模式、聚合 物穩(wěn)定配向（polymersustainedalignment，PSA)模式或電場感應(yīng)光反應(yīng)配向（field inducedphoto-reactivealignment，F(xiàn)PA)模式的元件等。VA模式中，包括多域垂直配向 (multi-domainverticalalignment，MVA)模式、圖案化垂直配向（patternedvertical alignment，PVA)模式等。

【背景技術(shù)】
[0003] 液晶顯示元件根據(jù)液晶的動作模式而被分類為相變（phasechange，PC)模式、扭 轉(zhuǎn)向列（twistednematic，TN)模式、超扭轉(zhuǎn)向列（supertwistednematic，STN)模式、電控 雙折射（electricallycontrolledbirefringence，ECB)模式、光學(xué)補償彎曲（optically compensatedbend，0CB)模式、共面切換（in-planeswitching，IPS)模式、邊緣場切換 (fringefieldswitching，F(xiàn)FS)模式、垂直配向（verticalalignment，VA)模式、聚合物穩(wěn) 定配向（polymersustainedalignment，PSA)模式、電場感應(yīng)光反應(yīng)配向（fieldinduced photo-reactivealignment，F(xiàn)PA)模式等。根據(jù)元件的驅(qū)動方式而被分類為被動式矩陣 (passivematrix，PM)與主動式矩陣（activematrix，AM)。PM被分類為靜態(tài)式（static) 與多工式（multiplex)等，AM被分類為薄膜電晶體（thinfilmtransistor，TFT)、金屬-絕 緣體-金屬（metalinsulatormetal，MIM)等。TFT被分類為非晶娃（amorphoussilicon) 及多晶娃（polycrystalsilicon)。后者根據(jù)制造步驟而被分類為高溫型與低溫型。根據(jù) 光源而被分類為利用自然光的反射式、利用背光的透射式、以及利用自然光與背光兩者的 半透射式。
[0004] 該些元件含有具有適當(dāng)?shù)奶匦缘囊壕ЫM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。將兩者的一般特性的關(guān)聯(lián)匯 總于下述表1中。根據(jù)市售的AM元件來對組合物的一般特性加以進(jìn)一步說明。向列相的 溫度范圍與元件的可使用的溫度范圍有關(guān)。向列相的較佳上限溫度為約70°C以上，而且向 列相的較佳下限溫度為約-l〇°C以下。組合物的粘度與元件的響應(yīng)時間有關(guān)。為了于元件 中顯示動畫，較佳為響應(yīng)時間短。因此，較佳為組合物的粘度小。更佳為于低溫下粘度小。
[0005] 表1.組合物與AM元件的一般特性
[0006]

【權(quán)利要求】
1. 一種液晶組合物，其含有作為第一成分的選自含有3個以上的可聚合的基團(tuán)的化合 物組群中的至少一種化合物、及作為第二成分的選自含有1個可聚合的基團(tuán)的化合物及含 有2個可聚合的基團(tuán)的化合物組群中的至少一種化合物，而且具有向列相。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶組合物，其含有作為第一成分的選自式（1)所表示的化 合物組群中的至少一種化合物、及作為第二成分的選自式（2)所表示的化合物組群中的至 少一種化合物，
此處，R1為氫、碳數(shù)1?12的烷基、碳數(shù)1?12的烷氧基、碳數(shù)2?12的烯基、至少 一個氫可經(jīng)氟取代的碳數(shù)2?12的烯基或-Sp4-P45P\P2、P3及P4獨立為選自式（P-I)、式 (P-2)及式（P-3)所表示的基團(tuán)中的基團(tuán)；
式（P-I)中，M1及M2獨立為氫、氟、甲基或-CF3;式（P-3)中，n1為1、2、3或4 ; Sp1、Sp2、Sp3及Sp4獨立為單鍵或碳數(shù)1?12的亞烷基，該亞烷基的至少一個氫可經(jīng) 鹵素或-CEN所取代，至少一個-CH2-可經(jīng)-O-、-S-、-NH-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O _所取代，至少一個-CH2-CH2-可經(jīng)-CH=CH-或-C三C-所取代；Z1、Z2及Z4獨立為單鍵、 亞乙基、亞甲基氧基或羰氧基；Z3為單鍵、亞乙基、亞甲基氧基、羰氧基、-CO-CR2=CR3-、-CR2 =0?3-0)-、-0?2=0?3-、-(：( = 0^3)-或-(：(=1?4)-;1?2及1? 3獨立為氫、鹵素、碳數(shù)1? 10的烷基或至少一個氫被取代為氟的碳數(shù)1?10的烷基；R4為選自式（R-I)所表示的基 團(tuán)中的基團(tuán)；
式（R-I)中，V1獨立為鹵素、碳數(shù)1?6的烷基或至少一個氫被取代為氟的碳數(shù)1?6 的烷基；q為1?8的整數(shù)；r為0?4的整數(shù)； 環(huán)A為氫可經(jīng)P1-Sp1-取代的1-環(huán)己基、氫可經(jīng)P1-Sp1-取代的1-苯基或氫可經(jīng)P1-Sp1-取代的2-萘基；環(huán)C為氫可經(jīng)-Sp2-P2取代的1-環(huán)己基、氫可經(jīng)-Sp2-P2取代的1-苯 基或氫可經(jīng)-Sp2-P2取代的2-萘基；環(huán)D及環(huán)F獨立為1，4-亞環(huán)己基、1，4-亞苯基、萘-2， 6-二基、2-氣-1，4-亞苯基、3 -氣-1，4-亞苯基、2, 3-二氣-1，4-亞苯基、2-甲基-1，4 -亞 苯基、3-甲基-1，4-亞苯基、2-三氟甲基-1，4-亞苯基或3-三氟甲基-1，4-亞苯基；環(huán)B 及環(huán)E獨立為1，4_亞環(huán)己基、1，4_亞苯基、萘-2,6-二基、2-氟-1，4-亞苯基、3-氟-1， 4-亞苯基、2,3_二氟-1，4-亞苯基、3,6_二氟-1，4-亞苯基、2-甲基-1，4-亞苯基、3-甲 基-1，4-亞苯基、2-三氟甲基-1，4-亞苯基或3-三氟甲基-1，4-亞苯基；m為0、1或2;k 為0、1、2或3;n為0、1、2或3,而且k與n的和為3或4;p為0、1、或2;當(dāng)P1及P2均為式 (P-2)所表示的基團(tuán)時，Sp1及Sp2的至少一個含有-0-，當(dāng)P3為式（P-2)所表示的基團(tuán)時， Sp3含有-〇-。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液晶組合物，其含有選自式（1-1)?式（1-5)所表示的 化合物組群中的至少一種化合物作為第一成分，
此處，R2及R3獨立為氫、鹵素、碳數(shù)1?10的烷基或至少一個氫被取代為氟的碳數(shù)1? 10的烷基；P1及P2獨立為選自式（P-1)、式（P-2)及式（P-3)所表示的基團(tuán)中的基團(tuán)；
式（P-I)中，M1及M2獨立為氫、氟、甲基或-CF3;式（P-3)中，n1為1、2、3或4 ; Sp1及Sp2獨立為單鍵或碳數(shù)1?12的亞燒基，該亞燒基的至少一個氫可經(jīng)鹵素 或-CEN所取代，至少一個-CH2-可經(jīng)-〇-、-S-、-NH-、-C〇-、-C〇-〇-、-〇-C〇-或-O-CO-O-所 取代，至少一個-CH2-CH2-可經(jīng)-CH=CH-或-CEC-所取代；Z1為單鍵、亞乙基、亞甲基氧 基或羰氧基；k為0、1、2或3 ;n為0、1、2或3,而且k與n的和為3或4 ;當(dāng)P1及P2均為式 (P-2)所表示的基團(tuán)時，Sp1及Sp2的至少一個含有-0-。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液晶組合物，其含有選自式（1-6)所表示的化合物組群 中的至少一種化合物作為第一成分，
式（P-I)中，M1及M2獨立為氫、氟、甲基或-CF3;式（P-3)中，n1為1、2、3或4 ; Sp1及Sp2獨立為單鍵或碳數(shù)1?12的亞燒基，該亞燒基的至少一個氫可經(jīng)鹵素 或-CEN所取代，至少一個-CH2-可經(jīng)-〇-、-S-、-NH-、-C〇-、-C〇-〇-、-〇-C〇-或-0-C0-0-所 取代，至少一個-CH2-CH2-可經(jīng)-CH=CH-或-C=C-所取代；k為0、1、2或3 ;n為0、1、2 或3,而且k與n的和為3或4 ;當(dāng)P1及P2均為式（P-2)所表示的基團(tuán)時，Sp1及Sp2的至少 一個含有-0-。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權(quán)利要求3所述 的式（1-1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第一成分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權(quán)利要求3所述 的式（1-2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第一成分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1?6中任一項所述的液晶組合物，其含有選自式（2-1)?式（2-22) 所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第二成分，

式（P-3)所表示的基團(tuán)中的基團(tuán)；
式（P-I)中，M1及M2獨立為氫、氟、甲基或-CF3;式（P-3)中，n1為1、2、3或4 ; Sp3及Sp4獨立為單鍵或碳數(shù)1?12的亞燒基，該亞燒基的至少一個氫可經(jīng)鹵素 或-CEN所取代，至少一個-CH2-可經(jīng)-〇-、-S-、-NH-、-C〇-、-C〇-〇-、-〇-C〇-或-O-CO-O-所 取代，至少一個-CH2-CH2-可經(jīng)-CH=CH-或-C=C-所取代；當(dāng)P3為式（P-2)所表示的基 團(tuán)時，Sp3含有-0-。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權(quán)利要求7所述 的式（2-1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第二成分。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1?8中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權(quán)利要求7所述 的式（2-2)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第二成分。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1?9中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權(quán)利要求7所述 的式（2-3)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第二成分。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1?10中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權(quán)利要求7所 述的式（2-18)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第二成分。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1?11中任一項所述的液晶組合物，其中基于第一成分及第二成分 除外的液晶組合物的重量，第一成分與第二成分的合計比例為〇. 03重量份?10重量份的 范圍。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1?12中任一項所述的液晶組合物，其還含有選自式（3)所表示的 化合物組群中的至少一種化合物作為第三成分，
此處，R5及R6獨立為碳數(shù)1?12的烷基、碳數(shù)1?12的烷氧基、碳數(shù)2?12的烯 基或碳數(shù)2?12的烯氧基；環(huán)G及環(huán)J獨立為1，4_亞環(huán)己基、四氫吡喃-2, 5-二基、1， 4-亞苯基或者至少一個氫經(jīng)氟或氯取代的1，4-亞苯基；環(huán)I為2, 3-二氟-1，4-亞苯基、 2_氣_3_氣_1，4_亞苯基、2, 3_二氣_5_甲基_1，4_亞苯基、3,4, 5_二氣蔡_2,6_二基或 7,8-二氟苯并二氫吡喃-2,6-二基；Z5及Z6獨立為單鍵、亞乙基、亞甲基氧基或羰氧基；s 為1、2或3 ;t為0或1，而且s與t的和為3以下。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1?13中任一項所述的液晶組合物，其含有選自式（3-1)?式 (3-19)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第三成分，

此處，R5及R6獨立為碳數(shù)1?12的烷基、碳數(shù)1?12的烷氧基、碳數(shù)2?12的烯基 或碳數(shù)2?12的烯氧基。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1?14中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權(quán)利要求14所 述的式（3-4)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第三成分。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1?15中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權(quán)利要求14所 述的式（3-6)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第三成分。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1?16中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權(quán)利要求14所 述的式（3-8)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第三成分。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1?17中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權(quán)利要求14所 述的式（3-11)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第三成分。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13?18中任一項所述的液晶組合物，其中基于第一成分及第二成分 除外的液晶組合物的重量，第三成分的比例為10重量％?90重量％的范圍。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1?19中任一項所述的液晶組合物，其還含有選自式⑷所表示的 化合物組群中的至少一種化合物作為第四成分，
此處，R7及R8獨立為碳數(shù)1?12的烷基、碳數(shù)1?12的烷氧基、碳數(shù)2?12的烯基 或至少一個氫可經(jīng)氟取代的碳數(shù)2?12的烯基；環(huán)K、環(huán)L及環(huán)M獨立為1，4-亞環(huán)己基、 1，4_亞苯基、2-氟_1，4_亞苯基或3-氟_1，4_亞苯基；Z7及Z8獨立為單鍵、亞乙基、亞甲 基氧基或羰氧基；u為0、1或2。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1?20中任一項所述的液晶組合物，其含有選自式（4-1)?式 (4-13)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第四成分，
22. 根據(jù)權(quán)利要求1?21中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權(quán)利要求21所 述的式（4-1)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第四成分。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1?22中任一項所述的液晶組合物，其含有選自根據(jù)權(quán)利要求21所 述的式（4-5)所表示的化合物組群中的至少一種化合物作為第四成分。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20?23中任一項所述的液晶組合物，其中基于第一成分及第二成分 除外的液晶組合物的重量，第四成分的比例為10重量％?90重量％的范圍。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1?24中任一項所述的液晶組合物，其中第一成分與第二成分的重 量比為9 : 1?2 : 8的范圍。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1?25中任一項所述的液晶組合物，其還含有聚合起始劑。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1?26中任一項所述的液晶組合物，其還含有聚合抑制劑。
28. 根據(jù)權(quán)利要求1?27中任一項所述的液晶組合物，其向列相的上限溫度為70°C 以上，于25°C下測定的波長589nm下的光學(xué)異向性為0. 08以上，而且于25°C下測定的頻率 IkHz下的介電異向性為-2以下。
29. -種聚合物穩(wěn)定配向型（PSA)液晶顯示元件，其包含于至少一個基板上具有電極 層的兩個基板，于該兩個基板間配置權(quán)利要求1?28中任一項所述的液晶組合物，使該液 晶組合物中的具有可聚合的基團(tuán)的化合物進(jìn)行聚合。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的液晶顯示元件，其中液晶顯示元件的動作模式為垂直配向 模式、共面切換模式、邊緣場切換模式或電場感應(yīng)光反應(yīng)配向模式，液晶顯示元件的驅(qū)動方 式為主動式矩陣方式。
31. -種液晶顯示元件的制造方法，其通過以下方式來制造權(quán)利要求29所述的液晶顯 示元件：對配置于兩個基板間的權(quán)利要求1?28中任一項所述的液晶組合物于施加電壓的 狀態(tài)下進(jìn)行光照射，使具有可聚合的基團(tuán)的化合物進(jìn)行聚合。
32. -種液晶組合物的應(yīng)用，其中于液晶顯示元件中使用權(quán)利要求1?28中任一項所 述的液晶組合物。
【文檔編號】G02F1/139GK104508084SQ201380041065
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月8日
【發(fā)明者】古里好優(yōu), 川崎統(tǒng), 栗原衣理子 申請人:捷恩智株式會社, 捷恩智石油化學(xué)株式會社