[发明专利]液晶组合物及液晶显示元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种主要适用于有源矩阵(active matrix，AM)元件等的液晶组合物以及含有该组合物的AM元件等。尤其是涉及一种介电各向异性为负的液晶组合物，且涉及含有该组合物的共面切换(in-plane switching，IPS)模式、垂直配向(vertical alignment，VA)模式、边缘场切换(fringe field switching，FFS)模式或者聚合物稳定配向(polymer sustained alignment，PSA)模式的元件等。

背景技术

液晶显示元件中，根据液晶的运作模式的分类为相变(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)、垂直配向(vertical alignment，VA)、边缘场切换(fringe field switching，FFS)、聚合物稳定配向(Polymer sustained alignment，PSA)模式等。根据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分类为静态(static)与多(multiplex)等，AM分类为薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)、金属-绝缘体-金属(metal insulatormetal，MIM)等。TFT的分类为非晶硅(amorphous silicon)及多晶硅(polycrystalline silicon)。后者根据制造步骤而分类为高温型与低温型。根据光源的分类为利用自然光的反射型、利用背光源的穿透型以及利用自然光与背光源两者的半穿透型。

该些元件含有具有适当特性的液晶组合物。该液晶组合物具有向列相。为了获得具有良好的一般特性的AM元件，而使组合物的一般特性提高。将两者的一般特性中的关联归纳于下述表1中。根据市售的AM元件来对组合物的一般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。向列相的优选上限温度约为70℃以上，而且向列相的优选下限温度约为-20℃以下。组合物的黏度与元件的响应时间相关联。为了以元件显示动态影像，优选的是响应时间短。因此，优选的是组合物的黏度小。更优选的是在低温度下的黏度小。

表1.组合物与AM元件的一般特性

1)可缩短向液晶单元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相关联。组合物的光学各向异性(Δn)与元件的单元间隙(d)的积(Δn×d)是设计成使对比度为最大。适当的积值与运作模式的种类相关联。VA模式的元件中为约0.30μm至约0.40μm的范围，IPS模式或者FFS模式的元件中为约0.20μm至约0.30μm的范围。此时，对单元间隙小的元件而言优选的是具有大的光学各向异性的组合物。组合物的绝对值大的介电各向异性有助于元件的低阈值电压、小的消耗电力及大的对比度。因此，优选的是绝对值大的介电各向异性。组合物的大的电阻率有助于大的电压保持率，且有助于元件的大的对比度。因此，优选的是在初始阶段中不仅在室温下，而且在高温下也具有大的电阻率的组合物。优选的是在长时间使用后，不仅在室温下，而且在高温下也具有大的电阻率的组合物。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。当该些稳定性高时，该元件的寿命长。此种特性对于液晶投影仪(projector)及液晶电视等所使用的AM元件而言优选。

具有TN模式的AM元件中使用具有正的介电各向异性的组合物。另一方面，具有VA模式的AM元件中使用具有负的介电各向异性的组合物。具有IPS模式或者FFS模式的AM元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。具有PSA模式的AM元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。液晶组合物的例子揭示于如下所述的专利文献1及专利文献2中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平11-035500号公报

专利文献2：日本专利特开平3-505742号公报