[发明专利]液晶组成物及液晶显示元件

说明书

技术领域

本发明主要涉及适于AM(active matrix，主动矩阵)元件等的液晶组成物及含有该组成物的AM元件等。特别是，涉及介电常数异向性为负的液晶组成物，且涉及含有该组成物的IPS(in-plane switching，横向电场切换)模式、VA(vertical alignment，垂直配向)模式、FFS(Fringe Field Switching，边界电场切换)模式或PSA(polymer sustained alignment，聚合物稳定配向)模式的元件等。

背景技术

在液晶显示元件中，基于液晶的运作模式的分类为，PC(phase change，相变化)、TN(twisted nematic，扭转向列)、STN(super twisted nematic，超扭转向列)、ECB(electrically controlled birefringence，电场控制双折射)、OCB(optically compensated bend，光学补偿双折射)、IPS(in-plane switching，横向电场切换)、VA(vertical alignment，垂直配向)、FFS(fringe field switching，边界电场切换)、PSA(Polymer sustained alignment，聚合物稳定配向)模式等。基于元件的驱动方式的分类为PM(passive matrix，被动矩阵)与AM(active matrix，主动矩阵)。PM可分类为静态式(static)与多工式(multiplex)等，AM可分类为TFT(thin film transistor，薄膜电晶体)、MIM(metal insulator metal，金属-绝缘层-金属)等。TFT的分类为非晶硅(amorphous silicon)及多晶硅(polycrystal silicon)。多晶硅为根据制造制程而可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、利用背光源(back light)的穿透型，以及利用自然光与背光源的两者的半穿透型。

这些元件含有具有适当特性的液晶组成物，而该液晶组成物具有向列相。在获得具有良好的一般特性的AM元件时，将使组成物的一般特性被提高。将二者的一般特性的关联汇总于下述的表1中。基于市售的AM元件而对组成物的一般特性进一步加以说明。向列相的温度范围与元件的可使用的温度范围相关联。向列相的较佳的上限温度为约大于等于70℃，且向列相的较佳的下限温度为约小于等于-10℃。组成物的粘度与元件的响应时间相关联。为了以元件显示动态影像(moving image)，短响应时间为较佳。因此，较佳的是组成物的粘度小，更佳的是于低温度下的粘度小。

表1.组成物与AM元件的一般特性

1)可缩短将组成物注入于液晶单元(cell)中的时间

组成物的光学异向性与元件的对比度相关联。组成物的光学异向性(Δn)与元件的单元间隙(d)的乘积(Δn×d)是以使对比度成为最大的方式来进行设计。适当的乘积的值依存于运作模式的种类。在VA模式的元件中，适当的乘积的值是在约0.30μm～约0.45μm的范围，在IPS模式或FFS模式的元件中，适当的乘积的值是在约0.20μm～约0.30μm的范围。在此情形时，于小单元间隙的元件中，具有大光学异向性的组成物为较佳。组成物的绝对值大的介电常数异向性有助于元件的低临界电压、小消耗电力与大对比度。因此，绝对值大的介电常数异向性为较佳。组成物的大电阻率有助于元件的大电压保持率与大对比度。因此，在初期阶段，不仅在室温下而且在高温度下均具有大电阻率的组成物为较佳。于长时间使用后，不仅在室温下而且在高温度下均具有大的电阻率的组成物为较佳。组成物对于紫外线及热的稳定性与液晶显示元件的寿命相关联。当这些的稳定性高时，该元件的寿命长。此种特性对于液晶投影机、液晶电视等中所使用的AM元件而言为较佳。

在具有TN模式的AM元件中，使用具有正介电常数异向性的组成物。另一方面，在具有VA模式的AM元件中，使用具有负介电常数异向性的组成物。在具有IPS模式或FFS模式的AM元件中，使用具有正或负介电常数异向性的组成物。在具有PSA模式的AM元件中，使用具有正或负介电常数异向性的组成物。具有负介电常数异向性的液晶组成物的例子揭示于如下所述的专利文献1～4中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009-270026号公报