[发明专利]液晶显示元件及液晶组合物

说明书

本发明提供一种液晶组合物，其使用无着色的特定结构的取向性单体来控制不具有取向膜的液晶显示元件的液晶分子的取向，且无着色的取向性单体显示出良好的相容性。本发明的不具有取向膜的液晶显示元件中，若在高于液晶组合物的上限温度的温度下对液晶组合物进行加热并进行偏光曝光，则可控制液晶分子的取向，所述液晶组合物含有具有肉桂酸酯基或查耳酮基、及羟基的取向性单体作为第一添加物，而且具有正的介电各向异性。

技术领域

本发明涉及一种含有介电各向异性为正的液晶组合物的液晶显示元件及液晶组合物。特别涉及一种利用了液晶组合物的液晶显示元件，所述液晶组合物含有取向性单体，并通过所述化合物的作用而可不使用聚酰亚胺之类的取向膜来达成液晶分子的取向。

背景技术

液晶显示元件中，基于液晶分子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(opticallycompensated bend，OCB)、共面切换(in-plane switching，IPS)、垂直取向(verticalalignment，VA)、边缘场切换(fringe field switching，FFS)、电场感应光反应取向(field-induced photo-reactive alignment，FPA)等模式。基于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被分类为静态式(static)、多路复用式(multiplex)等，AM被分类为薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)、金属-绝缘体-金属(metal insulator metal，MIM)等。TFT的分类为非晶硅(amorphous silicon)及多晶硅(polycrystal silicon)。后者根据制造步骤而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、利用背光的透过型、以及利用自然光与背光这两者的半透过型。

液晶显示元件含有具有向列相的液晶组合物。所述组合物具有适当的特性。通过提高所述组合物的特性，可获得具有良好特性的AM元件。将两者的特性中的关联归纳于下述表1中。基于市售的AM元件来对组合物的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。向列相的优选的上限温度为约70℃以上，而且向列相的优选的下限温度为约-10℃以下。组合物的粘度与元件的响应时间相关联。为了以元件显示动态图像(moving image)，优选为响应时间短。理想为短于1毫秒的响应时间。因此，优选为组合物的粘度小。进而优选为低温下的粘度小。

表1.组合物的特性与AM元件的特性

组合物的光学各向异性与元件的对比度比相关联。根据元件的模式，而需要大的光学各向异性或小的光学各向异性、即适当的光学各向异性。组合物的光学各向异性(Δn)与元件的单元间隙(d)的积(Δn×d)被设计成使对比度比为最大。适当的积的值依存于运作模式的种类。VA模式的元件中，所述值为约0.30μm至约0.40μm的范围，IPS模式或FFS模式的元件中，所述值为约0.20μm至约0.30μm的范围。这些情况下，对于单元间隙小的元件而言优选为具有大的光学各向异性的组合物。组合物的大的介电各向异性有助于元件的低阈电压、小的电力消耗与大的对比度比。因此，优选为大的介电各向异性。组合物的大的比电阻有助于元件的大的电压保持率与大的对比度比。因此，优选为在初始阶段中，具有大的比电阻的组合物。优选为在长时间使用后，具有大的比电阻的组合物。组合物对于紫外线及热的稳定性与元件的寿命相关联。在所述稳定性高时，元件的寿命长。此种特性对于用于液晶监视器、液晶电视等的AM元件而言优选。