專利名稱：液晶組合物及液晶顯示元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶組合物以及由此液晶組合物構(gòu)成的液晶顯示元件，特 別是涉及一種用于主動(dòng)矩陣方式驅(qū)動(dòng)的液晶顯示元件的液晶組合物以及含有此 組合物的液晶顯示元件。
背景技術(shù)：
液晶顯示元件是利用液晶材料本身所具備的光學(xué)各向異性和介電各向異性 來(lái)進(jìn)行工作的，目前已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。利用液晶材料不同的特性和工作 方式，可以將器件設(shè)計(jì)成各種不同的工作模式，其中常規(guī)顯示器普遍使用的有
TN模式(扭曲向列模式，液晶混合物具有扭曲約90度的向列型結(jié)構(gòu))、STN模 式(超扭曲向列模式)、SBE模式(超扭曲雙折射)、ECB模式(電控雙折射)、VA 模式(垂直排列)、IPS模式(面內(nèi)轉(zhuǎn)換)等，還有很多根據(jù)以上各種模式所做的改 進(jìn)模式。工作在TN、 STN、 SBE模式的元件一般使用正介電各向異性液晶，工作 在ECB、 VA模式的元件使用負(fù)介電各向異性液晶，IPS模式即可使用正介電各向 異性液晶，也可使用負(fù)介電各向異性液晶。
在低信息量中， 一般采用無(wú)源方式驅(qū)動(dòng)，但是隨著信息量的加大，顯示尺 寸和顯示路數(shù)的增多，串?dāng)_和對(duì)比度降低現(xiàn)象變得嚴(yán)重，因此一般采用有源矩 陣(AM)方式驅(qū)動(dòng)，目前較多的采用薄膜晶體管(TFT)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在AM-TFT 元件中，TFT開(kāi)關(guān)器件在二維網(wǎng)格中尋址，在處于導(dǎo)通的有限時(shí)間內(nèi)對(duì)像素電極 進(jìn)行充電，之后又變成截止?fàn)顟B(tài)，直至下一周期中再被尋址。因此，在兩個(gè)尋 址周期之間，不希望像素點(diǎn)上的電壓發(fā)生改變，否則像素點(diǎn)的透光率會(huì)發(fā)生改 變，導(dǎo)致顯示的不穩(wěn)定。像素點(diǎn)的放電速度取決于電極容量和電極間介電材料 的電阻率，這就要求液晶材料有較高的電阻率、有合適的光學(xué)雙折射值、較低的闞值電壓、較低的粘度；光學(xué)雙折射值A(chǔ)n值一般在O. 08-0.1左右；較低的 闊值電壓是為了達(dá)到降低驅(qū)動(dòng)電壓、降低功耗；較低的粘度可以滿足快速響應(yīng) 的需要。這類液晶組合物已經(jīng)有很多文獻(xiàn)報(bào)道，例如國(guó)外專利文獻(xiàn)WO9202597、 W09116398、 WO9302153、 W09116399,中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1157005A等。
隨著液晶顯示技術(shù)的發(fā)展，新的液晶顯示模式的開(kāi)發(fā)，對(duì)液晶組合物參數(shù) 的新的要求也在不斷提出。液晶顯示元件一方面要求顯示效果趨于完美，要求 寬視角，高對(duì)比度，快速響應(yīng)等； 一方面也要求適合更多場(chǎng)合下的應(yīng)用，例如 要求提高在強(qiáng)光下顯示的可讀性，使顯示元件更適合與戶外使用。因此工作在 半透半反模式的液晶元件相對(duì)于傳統(tǒng)的透射式元件在這方面更有優(yōu)勢(shì)。但同時(shí) 也對(duì)液晶組合物的參數(shù)提出了更高的要求，例如更低的光學(xué)雙折射值。但是從 液晶組合物材料調(diào)制的角度來(lái)考慮，材料的各方面性能(低的光學(xué)雙折射值， 高的介電各向異性值，高的電阻率，低的旋轉(zhuǎn)粘度，低的熔點(diǎn)，良好的熱穩(wěn)定 性和紫外穩(wěn)定性等)之間是相互牽制的，提高一些方面的性能往往伴隨著另一 些方面性能的降低，調(diào)制各方面性能都合適的液晶組合物往往非常困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種綜合性能好的、響應(yīng)速度快、能夠 長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定可靠工作、具有低的雙折射各向異性的液晶組合物及適用于主動(dòng)矩 陣薄膜晶體管(AM-TFT)驅(qū)動(dòng)或者半透半反模式的TFT驅(qū)動(dòng)顯示、可在扭曲向
列(TN)模式或面內(nèi)轉(zhuǎn)換(IPS)模式下工作的液晶組合物及液晶顯示元件。 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是 一種液晶組合物，它包括下列成分的化合物 第一成分，是一種或多種如通式(I )所表示的化合物，
(I)
第二成分， 一種或多種如通式(II )所表示的化合物,<formula>formula see original document page 6</formula>(II)
第三成分， 一種或多種如通式(III)所表示的化合物,
第四成分， 一種或多種如通式(iv)所表示的化合物.
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中 R6是含有1 ~ 12個(gè)碳原子的烷基或烷氧基,或含有2 ~ 9個(gè)碳原子 的鏈烯基，這些基團(tuán)中有一個(gè)或多個(gè)-CH2-基被-O-或-S-取代，這種取代是彼 此獨(dú)立的，要求-O-原子不直接彼此連接；所有的1，4-環(huán)己基為反式構(gòu)型；"~
L4各自為H或F; Y,、 Y2為F或C1; 為~^)^ 、
/ \_中的一種。
或
本發(fā)明的液晶組合物的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述R,、 R3、 R5、 R6是含有l(wèi) 5 個(gè)碳原子的烷基或烷氧基；R2、 R4為含有2~5個(gè)碳原子的鏈烯基或含有1~5 個(gè)碳原子烷基或烷氧基。
本發(fā)明的液晶組合物的進(jìn)一步改進(jìn)在于K，Y2為F。
本發(fā)明的液晶組合物的進(jìn)一步改進(jìn)在于
<formula>formula see original document page 6</formula>
本發(fā)明的液晶組合物進(jìn)一步優(yōu)選下列組合物， 第一成分包含一種或多種由式Ia Ic所代表的化合物:其中Ru ~1115為含有1 ~ 5個(gè)碳原子的直鏈烷基。 第二成分包含一種或多種由式IIa IIb所代表的化合物:
<formula>formula see original document page 7</formula>
L8 (IIIb) 其中R31、 Rn為含有1 ~ 5個(gè)碳原子的直鏈烷基，L5 Ls為相互獨(dú)立的H或F。
第四組分由一種或多種式IV所代表的化合物構(gòu)成，優(yōu)選其中的Rs、 &為含 有1 ~ 5個(gè)碳原子的烷基或烷氧基。
本發(fā)明的液晶組合物中的各成分的重量百分含量為第一成分10~55%,第二成分為1~45°/。；第三成分為5~60%;第四成分為1~30%。
本發(fā)明上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于液晶組合物中各成分的重量百分 含量?jī)?yōu)選為，第一成分為20~45%;第二成分為10~40%;第三成分為10 ~ 50%; 第四成分為1~25%。
本發(fā)明全部的化合物可通過(guò)自身已知的方法制備，液晶組合物通過(guò)常規(guī)的 方法制備。通常將各成分混合加熱使其互相溶解，直至觀察到溶解過(guò)程完成。 也可以在合適的有機(jī)溶劑中將所有成分溶解，在徹底混合后除去溶劑，最終得 到均一的液晶組合物。
按以上方法所制備的液晶組合物的物理參數(shù)為清亮點(diǎn)一般不低于65nC, 光學(xué)各向異性值在0. 055 ~ 0. 075范圍內(nèi)。
本發(fā)明還包括 一種液晶顯示元件，該元件包含兩個(gè)相互平行的基板與框架 共同形成的液晶盒，液晶盒中含有上述液晶組合物。該液晶顯示元件由主動(dòng)矩 陣TFT驅(qū)動(dòng)，可工作于扭曲向列TN模式或共面轉(zhuǎn)換IPS模式。
本發(fā)明的液晶介質(zhì)也可進(jìn)一步包含本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的和文獻(xiàn)中描述的 添加劑，使之能用于任何至今所公開(kāi)的液晶顯示類型。
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明所取得的技術(shù)進(jìn)步在于
本發(fā)明的液晶組合物的雙折射各向異性值極低，只有0.055 - 0.075范圍， 它的清亮點(diǎn)一般不低于65°C，介電各向異性值大，該組合物同時(shí)還具有寬的向 列相溫度范圍，高電阻率，低粘度，高穩(wěn)定性等特征。尤其是大的介電各向異 性和低粘度的特征，對(duì)降低驅(qū)動(dòng)電壓，降低能耗，以及提高器件的響應(yīng)速度非 常有利，是一種理想的液晶材料。由含有本發(fā)明的液晶組合物構(gòu)成的液晶顯示 元件，電壓保持率高，響應(yīng)速度快，適用于主動(dòng)矩陣薄膜晶體管(AM-TFT)驅(qū) 動(dòng)，可工作在扭曲向列(TN)模式或面內(nèi)轉(zhuǎn)換(IPS)模式；尤其適用于半透半反 模式的TFT驅(qū)動(dòng)顯示。
另外，本發(fā)明相對(duì)于其它低雙折射各向異性液晶組合物的另一巨大優(yōu)勢(shì)在于，本發(fā)明中構(gòu)成液晶組合物的單體化合物中不含酯基、氰基等易導(dǎo)致組合物
電阻率或穩(wěn)定性降低的官能團(tuán)，可以確保材料的高電壓保持率特性，這對(duì)TFT
液晶顯示元件來(lái)說(shuō)極為重要,是保證元件能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定可靠工作的基礎(chǔ)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合一 些最佳具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn) 一 步詳細(xì)說(shuō)明
在實(shí)施例中，百分比為重量百分比，溫度的單位為攝氏度，An表示光學(xué)各 向異性(589nm，20。C)， As表示介電各向異性，V,。表示電光曲線中相對(duì)透過(guò)率 為10%時(shí)的電壓，V9。表示電光曲線中相對(duì)透過(guò)率為90%時(shí)的電壓。
實(shí)施例1:
本實(shí)施例的液晶組合物按百分含量包括下列的化合物，<formula>formula see original document page 9</formula>以上所有結(jié)構(gòu)式中的環(huán)己基均為反式構(gòu)型。組合物的物理參數(shù)如下:
An: 0.060; As: 3.64;清亮點(diǎn)79。C; V10: 1.75V; V90: 2. 74V。 實(shí)施例2:
本實(shí)施例的液晶組合物按百分含量包括下列的化合物，以上所有結(jié)構(gòu)式中的環(huán)己基均為反式構(gòu)型。組合物的物理參數(shù)如下
△ n: 0.062; As: 3.98;清亮點(diǎn)88。C; V10: 1.68V; V90: 2. 68V。 實(shí)施例3:
本實(shí)施例的液晶組合物按百分含量包括下列的化合物，以上所有結(jié)構(gòu)式中的環(huán)己基均為反式構(gòu)型。組合物的物理參數(shù)如下
△ n: 0.058; As: 3.05;清亮點(diǎn)74°C; V10: 1.88V; V90: 2. 99V。 實(shí)施例4:
本實(shí)施例的液晶組合物按百分含量包括下列的化合物，<formula>formula see original document page 13</formula>
權(quán)利要求
1. 一種液晶組合物，其特征在于包括下列成分的化合物第一成分，是一種或多種通式(I)所表示的化合物，第二成分，是一種或多種通式(II)所表示的化合物，第三成分，是一種或多種通式(III)所表示的化合物，第四成分，是一種或多種通式(IV)所表示的化合物，其中R1～R6是含有1～12個(gè)碳原子的烷基或烷氧基，或含有2～9個(gè)碳原子的鏈烯基，這些基團(tuán)中有一個(gè)或多個(gè)-CH2-基被-O-或-S-取代，-O-原子不直接彼此連接；所有的1，4-環(huán)己基為反式構(gòu)型；L1～L4各自為H或F；Y1、Y2為F或Cl；為或中的一種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶組合物，其特征在于所述R,、 R3、 R5、 & 是含有1~5個(gè)碳原子的烷基或烷氧基，R2、 R4為含有2~5個(gè)碳原子的鏈烯基 或含有1 ~ 5個(gè)碳原子烷基或烷氧基。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液晶組合物，其特征在于Yi,Y2為F。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液晶組合物，其特征在于"<^/~為^_^ 廣o或"< >~"。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液晶組合物，其特征在于所述液晶組合物中各成 分的重量百分含量為第一成分10~55%,第二成分為1~45%;第三成分為5~ 60%;第四成分為1~30%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶組合物，其特征在于所述液晶組合物中各成 分的重量百分含量?jī)?yōu)選為第一成分為20~45%;第二成分為10 ~ 40%;第三成 分為10-50%;第四成分為1~25%。
7. —種液晶顯示元件，包括液晶盒，其特征在于液晶盒中含有如權(quán)利要 求1~6中任一項(xiàng)所述的液晶組合物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種液晶組合物及液晶顯示元件。液晶組合物的光學(xué)雙折射值Δn在0.055～0.075范圍內(nèi)，并且具有低閾值電壓和高電壓保持率的用于有源矩陣顯示元件的正介電各向異性的液晶組合物，以及含有該液晶組合物的液晶顯示元件。該液晶組合物包括通式I、II、III、IV表示的化合物，它們的重量百分含量分別為I 10～55％、II 1～45％、III 5～60％、IV 1～30％；將這些液晶組合物設(shè)置在液晶盒中構(gòu)成液晶顯示元件。I、II、III、IV表示的化合物的通式為右式。
文檔編號(hào)G02F1/13GK101544893SQ200910074299
公開(kāi)日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2009年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日
發(fā)明者環(huán) 尹, 梁志安, 牟俊霞 申請(qǐng)人:石家莊永生華清液晶有限公司