液晶組合物以及使用其的液晶顯示元件的制作方法
【專利說明】液晶組合物從及使用其的液晶顯示元件
[0001 ] 本申請是原申請、申請日為2013年3月26日，申請?zhí)枮?01380003438.9,發(fā)明名稱 為"液晶組合物W及使用其的液晶顯示元件"的中國專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本申請發(fā)明設及一種作為液晶顯示裝置等的構成構件有用的液晶組合物W及液 晶顯示元件。
【背景技術】
[0003] 液晶顯示元件從鐘表、計算器開始，發(fā)展到在各種測定儀器、汽車用面板、文字處 理器、電子記事本、打印機、計算機、電視、鐘表、廣告顯示板等中使用。作為液晶顯示方式， 其代表性的液晶顯示方式有TN(扭曲向列）型、STN(超扭曲向列）型、使用了TFT(薄膜晶體 管）的VA(垂直取向）型、IPS(平面轉換）型等。在運些液晶顯示元件中使用的液晶組合物要 求對水分、空氣、熱、光等外界因素穩(wěn)定，另外，在W室溫為中屯、盡可能寬的溫度范圍內顯示 液晶相，低粘性而且驅動電壓低。進一步，為了對于每個顯示元件設置最適的介電常數(shù)各向 異性（A O或者和使折射率各向異性（An)等為最適值，液晶組合物由數(shù)種至數(shù)十種化合物 構成。
[0004] 在垂直取向型顯示器中使用Ae為負的液晶組合物，廣泛用于液晶TV等中。另一方 面，在所有驅動方式中要求低電壓驅動、高速應答、寬工作溫度范圍。即，要求Ae為正且絕 對值大、粘度(n)小、高向列相-各向同性液體相轉變溫度(Tm)。另外，由于An與單元間隙 (d)的積即AnXd的設定，因此需要根據(jù)單元間隙將液晶組合物的An調節(jié)至適當?shù)姆秶?除此之外，在將液晶顯示元件應用到電視等的情況下由于重視高速應答性，因此要求丫 1小 的液晶組合物。
[0005] W前，為了構成丫 1小的液晶組合物，通常使用具有二烷基雙環(huán)己燒骨架的化合物 (參照專利文獻1)。然而，雖然雙環(huán)己燒系化合物對于丫 1的降低效果高，但通常蒸氣壓高且 烷基鏈長度短的化合物該傾向尤其顯著。另外，還有Tni也低的傾向，因此實際情況是:烷基 雙環(huán)己燒系化合物多使用側鏈長度合計為碳原子數(shù)7W上的化合物，關于側鏈長度短的化 合物并未進行充分的研究。
[0006] 另一方面，液晶顯示元件的用途擴大，從而其使用方法、制造方法也出現(xiàn)大變化， 為了應對運些變化，要求將W前已知的基本物性值W外的特性最優(yōu)化。即，使用液晶組合物 的液晶顯示元件廣泛使用VA(垂直取向）型、IPS(平面轉換）型等，從而將其大小也為50型W 上的超大型尺寸的顯示元件實用化而使用。隨著基板尺寸的大型化，液晶組合物向基板的 注入方法也從W前的真空注入法發(fā)展到滴下注入(ODF: One化OP Fi 11)法，該滴下注入法 已成為注入方法的主流(參照專利文獻2)，將液晶組合物滴在基板上時滴痕引起顯示品質 降低的問題已明顯化。進一步，W液晶顯示元件中的液晶材料的預傾角產生和高速應答性 為目的，開發(fā)了 PS液晶顯示元件(PO Iymer Stabi 1 i Zed、聚合物穩(wěn)定化）、PSA液晶顯示元件 (polymer sustained alignment、聚合物維持取向）（參照專利文獻3)，該問題成了更大的 問題。即，運些顯示元件具有如下特征：向液晶組合物中添加單體，使組合物中的單體固化。 就有源矩陣用液晶組合物而言，由于維持高電壓保持率的必要性，因此指定能夠使用的化 合物，化合物中具有醋鍵的化合物被限制使用。在PSA液晶顯示元件中使用的單體主要為丙 締酸醋系，通常為化合物中具有醋鍵的化合物，運種化合物通常不用作有源矩陣用液晶化 合物(參照專利文獻3)。運樣的異物會引起滴痕的產生，從而因顯示不良所引起的液晶顯示 元件的成品率變差成了問題。另外，向液晶組合物中添加抗氧化劑、光吸收劑等添加物時也 是，成品率變差成為問題。
[0007] 運里，滴痕定義為：在顯示黑色的情況下，滴下液晶組合物的痕跡顯露白色的現(xiàn) 象。
[0008] 為了抑制滴痕，公開了如下方法:通過混合在液晶組合物中的聚合性化合物的聚 合而在液晶層中形成聚合物層，從而抑制因與取向控制膜的關系而產生的滴痕(專利文獻 4)。然而，在該方法中，存在由添加在液晶中的聚合性化合物引起的顯示燒屏的問題，對于 滴痕的抑制其效果也不充分，需要開發(fā)一種維持作為液晶顯示元件的基本特性且難W產生 燒屏、滴痕的液晶顯示元件。
[0009] 現(xiàn)有技術文獻
[0010] 專利文獻1:日本特表2008-505235號公報
[0011] 專利文獻2:日本特開平6-235925號公報
[0012] 專利文獻3:日本特開2002-357830號公報
[0013] 專利文獻4:日本特開2006-58755號公報

【發(fā)明內容】

[0014] 發(fā)明要解決的問題
[0015] 本發(fā)明要解決的課題在于提供一種液晶組合物W及使用其的液晶顯示元件，所述 液晶組合物適用于不會使介電常數(shù)各向異性、粘度、向列相上限溫度、低溫下的向列相穩(wěn)定 性、丫 1等作為液晶顯示元件的各種特性W及顯示元件的燒屏特性變差，難W產生制造時的 滴痕，實現(xiàn)ODF工序中穩(wěn)定的液晶材料噴出量的液晶顯示元件。
[0016] 解決問題的方法
[0017] 本發(fā)明人等為了解決上述課題，研究了對于通過滴下法制作液晶顯示元件而言最 適的各種液晶組合物的構成，并發(fā)現(xiàn):通過W特定的混合比例使用特定的液晶化合物，能夠 抑制液晶顯示元件中的滴痕產生，由此完成了本申請發(fā)明。
[0018] 本申請發(fā)明提供一種含有通式（I)、通式（II)所表示的化合物的介電常數(shù)各向異 性為負的液晶組合物W及使用該液晶組合物的液晶顯示元件。
[0019] 本申請發(fā)明提供一種含有從通式（I) W及通式（II)所表示的化合物中分別選擇1 種或者巧巾W上的化合物的介電常數(shù)各向異性為負的液晶組合物W及使用該液晶組合物的 液晶顯不兀件。
[0020] [化1]
[0021] (Ii)
[0022] (式中，Ri為碳原子數(shù)I至8的烷基或者碳原子數(shù)2至8的烷氧基，R2為碳原子數(shù)2至8 的締基，R 3和R4各自獨立地為碳原子數(shù)2至8的締基。）
[0023] 發(fā)明的效果
[0024] 本發(fā)明的液晶顯示元件由于具有高速應答性優(yōu)異、燒屏的產生少的特征，且具有 其制造引起的滴痕的產生少的特征，因此在液晶TV、顯示器等顯示元件中有用。
【附圖說明】
[0025] 圖1是示意性地表示液晶顯示元件的構成的圖。
[0026] 圖2是將該圖1中形成在基板上的包含薄膜晶體管的電極層3的被II線包圍的區(qū)域 放大的平面圖。
[0027] 圖3是在圖2中的III-HI線方向上將圖1所示的液晶顯示元件切斷的剖面圖。
[0028] 圖4是將圖3中的IV區(qū)域的薄膜晶體管放大的圖。
【具體實施方式】
[0029] 如上所述，滴痕產生的工藝目前尚不清楚，但是，和液晶化合物中的雜質與取向膜 的相互作用、色譜現(xiàn)象等相關的可能性高。液晶化合物中的雜質深受化合物的制造工藝的 影響，但即使僅側鏈的碳原子數(shù)不同，化合物的制造方法也未必相同。即，液晶化合物由于 通過精密的制造工藝進行制造，因此其成本在化學合成品中高，強烈要求提高制造效率。因 此，為了使用稍微便宜的原料，即使側鏈的碳原子數(shù)僅一個不同也由完全不同種類的原料 進行制造的方法也存在效率高的情況。因此，液晶原體的制造工藝有時對于每種原體而言 不同，即使工藝相同，原料不同的情況也是大多數(shù)，其結果為：多數(shù)在各原體中混入了不同 的雜質。但是，就滴痕而言，有即使極微量的雜質也產生的可能性，因此僅通過原體的精制 來抑制滴痕的產生是有限的。
[0030] 另一方面，關于常用的液晶原體的制造方法，有在制造工藝確立后對每種原體確 定為一定的傾向。即使在分析技術得到了發(fā)展的現(xiàn)在，要完全地弄清楚混入了什么樣的雜 質也不容易，但要求在混入了對于每種原體確定的雜質的前提下進行組合物的設計。本申 請發(fā)明人等對液晶原體的雜質與滴痕的關系進行了研究，結果憑經(jīng)驗弄清楚了：即使在組 合物中包含也難W產生滴痕的雜質W及容易產生滴痕的雜質。因此，為了抑制滴痕的產生， W特定的混合比例使用特定的化合物很重要，特別是弄清楚難W產生滴痕的組合物的存 在。W下所記載的優(yōu)選實施方式是從上述的觀點出發(fā)找到的。
[0031] 在本申請發(fā)明的液晶組合物中，通式（I)所表示的化合物組的總含有率，作為下限 值優(yōu)選為15質量％，更優(yōu)選為20質量％，進一步優(yōu)選為25質量％，作為上限值優(yōu)選為45質 量％，更優(yōu)選為40質量％，進一步優(yōu)選為37質量％，更具體地說，在重視應答速度的情況下， 優(yōu)選含有20~45質量％，更優(yōu)選含有25~45質量％，在更重視驅動電壓的情況下，優(yōu)選含有 15~37質量％，更優(yōu)選含有15~25質量％。
[0032] 通式（I)所表示的化合物優(yōu)選從下面記載的式(I-I)~式（1-5)所表示的化合物組 中選擇，更優(yōu)選從式（1-1)、式（1-3) W及式（1-5)所表示的化合物組中選擇，進一步優(yōu)選從 式(I-I) W及式(1-5)所表示的化合物組中選擇，特別優(yōu)選選擇式(I-I)所表示的化合物。
[0033] 「化引
[0034]
[0035] 在本申請發(fā)明的液晶組合物中，通式（II)所表示的化合物組的總含有率，作為下 限值優(yōu)選為3質量％，更優(yōu)選為4質量％，進一步優(yōu)選為5質量％，作為上限值優(yōu)選為25質 量％，更優(yōu)選為20質量％，進一步優(yōu)選為15質量％。
[0036] 通式（II)所表示的化合物優(yōu)選從下面記載的式（II-I)~式（II-3)所表示的化合 物組中選擇，更優(yōu)選式(II-I) W及式(II-2)所表示的化合物。
[0037] [化3]
[00；3 引
[0039] 本申請發(fā)明的液晶組合物可W進一步含有從W下所示的通式(III)所表示的化合 物組中選擇的化合物。
[0040] 「/k"
[0041]
[0042] (式中，R5W及R6各自獨立地表示碳原子數(shù)1~8的烷基、碳原子數(shù)2~8的締基、碳原 子數(shù)1~8的烷氧基或者碳原子數(shù)2~8的締氧基，Al表示1,4-亞環(huán)己基、1,4-亞苯基或者四 氨化喃-2,5-二基，在Al表示1,4-亞苯基的情況下，該1,4-亞苯基中的1個W上的氨原子可 W被氣原子取代。）
[0043] 在通式（III)所表示的化合物中，R5W及R6各自獨立地表示碳原子數(shù)I~8的烷基、 碳原子數(shù)2~8的締基、碳原子數(shù)1~8的烷氧基或者碳原子數(shù)2~8的締氧基，R 5優(yōu)選為碳原 子數(shù)1~8的烷基或者碳原子數(shù)2~8的締基，更優(yōu)選為碳原子數(shù)1~8的烷基，進一步優(yōu)選為 碳原子數(shù)2~5的烷基，R 6優(yōu)選為碳原子數(shù)1~8的烷基、碳原子數(shù)1~8的烷氧基，更優(yōu)選為碳 原子數(shù)1~8的烷氧基，進一步優(yōu)選為碳原子數(shù)2~5的烷氧基。
[0044] 在通式（III)所表示的化合物中，Al表示1,4-亞環(huán)己基、1,4-亞苯基或者四氨化 喃-2，5-二基，但優(yōu)選表示1，4-亞環(huán)己基或者1，4-亞苯基，在Al表示1，4-亞苯基的情況下， 優(yōu)選2個W上的氨原子被氣原子取代，更優(yōu)選1個氨原子被氣原子取代，進一步優(yōu)選為無取 代。
[0045] 在本申請發(fā)明的液晶組合物選擇通式（III)所表示的化合物的情況下，其含有率 優(yōu)選為5~30質量％，更優(yōu)選為7~25質量％，進一步優(yōu)選為10~20質量％。
[0046] 在通式（III)所表示的化合物中，在Al表示1,4-亞環(huán)己基的情況下，由下面記載的 通式(IIIa)表示，
[0047] 「化引
[004引
[0049] (式中護3從及護3分別表示與通式(III)中的護^及護相同的意思）
[0050] 在該化合物組中，優(yōu)選式（IIIa-I)~式（IIIa-8)所表示的化合物，更優(yōu)選式 (IIIa-I)~式(IIIa-4)所表示的化合物，進一步優(yōu)選式(IIIa-I) W及式(IIIa-4)所表示的 化