[发明专利]液晶组合物和使用了该液晶组合物的液晶显示元件

说明书

技术领域

本申请发明涉及作为液晶显示装置等的构成部件有用的液晶组合物和液晶显示元件。

背景技术

液晶显示元件正在被用于以时钟、电子计算器为首的各种测量设备、汽车用面板、文字处理器、电子记事本、打印机、电脑、电视机、时钟、广告显示板等。作为液晶显示方式，其代表性方式有TN（扭曲向列）型、STN（超扭曲向列）型、使用TFT（薄膜晶体管）的VA（垂直取向）型、IPS（平面转换）型等。要求这些液晶显示元件所用的液晶组合物对水分、空气、热、光等外界因素稳定、此外在以室温为中心的尽量宽的温度范围内显示液晶相、为低粘性、且驱动电压低。进一步，为了将对各显示元件总体最合适的介电常数各向异性（Δε）或/和折射率各向异性（Δn）等设为最适值，液晶组合物由数种至数十种化合物构成。

在垂直取向型显示器中使用Δε为负的液晶组合物，广泛用于液晶TV等。另一方面，全部驱动方式中均要求低电压驱动、高速响应、宽工作温度范围。即，要求Δε为正且绝对值大、粘度（η）小、高向列相-各向同性液相转变温度（T_ni）。此外，从作为Δn与单元间隙（d）之积的Δn×d的设定来考虑，需要将液晶组合物的Δn与单元间隙一起调节至适当的范围。另外在将液晶显示元件应用于电视机等的情况下，重视高速响应性，因此，要求γ₁小的液晶组合物。

以往，为了构成γ₁小的液晶组合物，一般使用具有二烷基二环己烷骨架的化合物（参照专利文献1）。然而，二环己烷系化合物对γ₁的降低效果好，但一般来说蒸汽压高，烷基链长度短的化合物该倾向尤其显著。另外，因为还有T_ni也低的倾向，因此，烷基二环己烷系化合物多使用侧链长度的合计为碳原子数7以上的化合物，对于侧链长度短的化合物，实际上并没有进行充分的研究。

作为使用侧链长度短的二烷基二环己烷系化合物的液晶组合物，有已知的组合物（参照专利文献2），作为介电常数各向异性为负的化合物，大量使用具有三个环结构的化合物并使用具有二氟乙烯骨架的化合物，从而获得作为整体的物性的平衡。可是，该组合物所使用的二氟乙烯骨架存在对光的稳定性低的问题，期望开发不使用这样的化合物的液晶组合物。

另一方面，随着液晶显示元件的用途的扩大，可见其使用方法、制造方法也会有大的变化，为了应对这些情况，就需要使以往已知的那样的基本的物性值以外的特性最适化。即，导致使用了液晶组合物的液晶显示元件广泛使用VA（垂直取向）型、IPS（平面转换）型等，导致其大小也是50型以上的超大型尺寸的显示元件被实用化而被使用。随着基板尺寸的大型化，液晶组合物向基板的注入方法也从以往的真空注入法变为滴注（ODF：One Drop Fill）法成为注入方法的主流（参照专利文献3），使得在将液晶组合物滴下在基板上时的滴下痕迹引起显示品质降低的问题浮现出来。进一步，以使液晶显示元件中的液晶材料的预倾角的生成为高速响应性为目的，开发了PS液晶显示元件（polymer stabilized、聚合物稳定化）、PSA液晶显示元件（polymer sustained alignment、聚合物稳定取向）（参照专利文献4），该问题就成了更大的问题。即，这些显示元件具有在液晶组合物中添加单体并使组合物中的单体固化的特征。有源矩阵用液晶组合物有维持高电压保持率的必要性，因此，可以使用的化合物被特定，化合物中具有酯键的化合物的使用受到限制。PSA液晶显示元件所使用的单体主要为丙烯酸酯系，化合物中一般具有酯键，这样的化合物是通常不被用作有源矩阵用液晶化合物的化合物（参照专利文献4）。这样的异物诱发滴下痕迹的产生，由显示不良引起的液晶显示元件的成品率的恶化成为问题。此外，在液晶组合物中添加抗氧化剂、光吸收剂等添加物时的成品率的恶化也成为问题。

这里，滴下痕迹定义为在显示黑色情况下滴下液晶组合物的痕迹浮现白色的现象。

为了抑制滴下痕迹，公开了通过利用液晶组合物中所混合的聚合性化合物的聚合在液晶层中形成聚合物层，从而抑制由于与取向控制膜的关系而产生的滴下痕迹的方法（专利文献5）。然而，该方法存在由液晶中添加的聚合性化合物引起的显示的图像保留的问题，其对于滴下痕迹的抑制的效果也不充分，需要开发维持作为液晶显示元件的基本特性的同时难以发生图像保留、滴下痕迹的液晶显示元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2008-505235号公报

专利文献2：日本特开2012-136623号公报

专利文献3：日本特开平6-235925