[发明专利]向列液晶组合物及使用其的液晶显示元件

说明书

技术领域

本发明涉及作为液晶显示材料有用的介电常数各向异性(Δε)显示负值的向列液晶组合物及使用其的液晶显示元件。

背景技术

液晶显示元件从用于时钟、计算器开始，发展到用于家庭用的各种电器设备、测定设备、汽车用面板、文字处理器、电子记事本、打印机、电脑、电视机等。作为液晶显示方式，其代表性方式可以举出TN(扭曲向列)型、STN(超扭曲向列)型、DS(动态光散射)型、GH(宾主)型、IPS(平面转换)型、OCB(光学补偿双折射)型、ECB(电压控制双折射)型、VA(垂直取向)型、CSH(彩色超垂直)型或FLC(强介电性液晶)等。此外，作为驱动方式，也可以举出静态驱动、多工驱动、单纯矩阵方式、通过TFT(薄膜晶体管)、TFD(薄膜二极管)等来驱动的有源矩阵(AM)方式。

在这些显示方式中，IPS型、ECB型、VA型或CSH型等具有的特征是使用Δε显示负值的液晶材料。在这些显示方式中，特别是通过AM驱动的VA型显示方式被用于要求高速且宽视角的显示元件、例如电视机等用途。

用于VA型等显示方式的向列液晶组合物要求低电压驱动、高速响应及宽工作温度范围。即，要求Δε为负且绝对值大、低粘度、高向列相-各向同性液体相转变温度(T_ni)。此外，需要通过设定折射率各向异性(Δn)与单元间隙(d)之积即Δn×d，从而结合根据单元间隙将液晶组合物的Δn调节至适当的范围。此外，在将液晶显示元件应用于电视机等的情况中，重视高速响应性，因此要求粘度(η)低的液晶材料。

至此，通过对Δε为负且绝对值大的化合物进行了各种研究来改良液晶组合物的特性。

作为Δε为负的液晶材料，已公开了使用具有如下的2,3-二氟亚苯基骨架的液晶化合物(A)及(B)(参照专利文献1)的液晶组合物。

[化1]

该液晶组合物使用液晶化合物(C)及(D)作为Δε基本为0的化合物，但该液晶组合物无法在液晶电视机等的要求高速响应的液晶组合物中实现充分低的粘性。

[化2]

另一方面，已公开了使用式(E)所表示的化合物的液晶组合物，但其为如下液晶组合物：组合了上述液晶化合物(D)的Δn小的液晶组合物(参照专利文献2)；为了改善响应速度，添加了像液晶化合物(F)那样的在分子内具有烯基的化合物(烯基化合物)的液晶组合物(参照专利文献3)。需要为了兼顾高Δn与高可靠性而进一步进行研究。

[化3]

此外，已公开了使用式(G)所表示的化合物的液晶组合物(参照专利文献4)，由于该液晶组合物也是含有上述液晶化合物(F)那样的含烯基化合物的化合物的液晶组合物，因此存在容易发生烧屏、显示不均等显示不良的弊端。

[化4]

另外，已公开了关于含烯基化合物的液晶组合物对显示不良的影响(参照专利文献5)，通常，如果烯基化合物的含量减少，则液晶组合物的η上升，难以实现高速响应，因此难以兼顾显示不良的抑制与高速响应。

仅对于将Δε显示负值的化合物与液晶化合物(C)、(D)及(F)组合而言，难以兼顾高Δn与低η，并且难以开发无显示不良或显示不良被抑制的Δε为负的液晶组合物。

此外，已公开了将Δε基本为0的式(III-F31)与式(A)及式(G)组合而得到的液晶组合物(参照专利文献6)。但是，认为在液晶显示元件的制造工序中，向液晶单元注入液晶组合物时为极低压，蒸汽压低的化合物会挥发，因此无法增加蒸汽压低的化合物的含量。为此，尽管该液晶组合物限定了式(III-F31)的含量，并且显示大的Δn，但是存在粘度明显高的问题。

[化5]

进一步地，在专利文献6、专利文献7中，已公开了使用具有被氟取代的三联苯结构的化合物的液晶组合物。

此外，在专利文献8中，已公开了通过使用(式1)所表示的指数大的液晶材料来使垂直液晶单元的响应速度提高，但仍不能说是充分的。

[数1]

从上述内容可知，在液晶电视机等的要求高速响应的液晶组合物中，正寻求一种不使折射率各向异性(Δn)及向列相-各向同性液体相转变温度(T_ni)降低，但使粘度(η)充分小、旋转粘性(γ1)充分小、弹性常数(K₃₃)大的液晶组合物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-104869号；