[发明专利]向列型液晶组合物及使用其的液晶显示元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种作为液晶显示材料有用的介电常数各向异性(Δε)显示负值的向列型液晶组合物及使用其的液晶显示元件。

背景技术

液晶显示元件以钟表、计算器为代表可用于家庭用各种电气设备、测定设备、汽车用面板、文字处理机、电子记事本、打印机、计算机、电视等。作为液晶显示方式，代表性地可列举：TN(扭曲向列)型、STN(超扭曲向列)型、DS(动态光散射)型、GH(Guest-Host)型、IPS(In-PlaneSwitching，平面切换)型、OCB(光学补偿双折射)型、ECB(电控双折射)型、VA(垂直取向)型、CSH(ColourSuperHomeotropic)型或FLC(铁电液晶)等。另外，作为驱动方式，可列举：静态(static)驱动、多任务驱动、单纯矩阵方式、介由TFT(薄膜晶体管)或TFD(薄膜二极管)等进行驱动的有源矩阵(AM)方式。

在这些显示方式中，IPS型、ECB型、VA型、或CSH型等具有使用Δε显示负值的液晶材料的特征。它们中，特别是AM驱动的VA型显示方式用于要求高速且广视野角的显示元件、例如电视等用途。

对于VA型等显示方式中所使用的向列型液晶组合物，要求低电压驱动、高速响应及大的工作温度范围。即，要求Δε为负且绝对值大，低粘度，高的向列相-各向同性液体相转变温度(T_ni)。另外，需要根据折射率各向异性(Δn)与单元间隙(d)的乘积即Δn×d的设定来将液晶材料的Δn配合单元间隙调节为适当的范围。此外，由于在将液晶显示元件应用于电视等情形时重视高速响应性，所以要求粘度(η)低的液晶材料。

目前为止，通过对Δε为负且其绝对值大的化合物进行各种研究，改良了液晶组合物的特性。

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

该液晶组合物虽然使用化合物(C)和(D)作为Δε大致为0的化合物，但该液晶组合物对于液晶电视等要求高速响应的液晶组合物而言未实现充分低的粘性。

另一方面，已经公开了使用式(E)表示的化合物的液晶组合物，有组合有上述液晶化合物(D)的Δn小的液晶组合物(参照专利文献2)，或为了改善响应速度而添加有如化合物(F)这样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)，为了兼具高Δn与高可靠性而需要进一步的研究。

另外，已经公开了使用式(G)表示的化合物的液晶组合物(参照专利文献4)，但由于该液晶组合物也是含有如上述化合物(F)这样含有烯基的化合物的液晶组合物，所以有容易产生残像或显示不均等显示不良的弊端。

应予说明，已经公开了含有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)，但一般而言，若烯基化合物的含量减少，则液晶组合物的η上升，而变得难以达成高速响应，所以难以同时实现抑制显示不良与高速响应。

若仅如此组合Δε显示负值的化合物与化合物(C)、(D)及(F)，则难以开发兼具高Δn与低η而且无显示不良或显示不良受到抑制的Δε为负的液晶组合物。

另外，公开了在式(A)及式(G)中组合有Δε大致为零的式(III-F31)的液晶组合物(参照专利文献6)。然而，认为在液晶显示元件的制造工序中将液晶组合物注入至液晶单元中时极在低压下蒸气压低的化合物会挥发，因此无法增加其含量。因此，该液晶组合物限定式(III-F31)的含量，尽管显示大的Δn，但存在粘度明显高的问题。

进而，在专利文献6或专利文献7中，也已经公开了使用具有经氟取代的三联苯结构的化合物的液晶组合物。

另外，在专利文献8中，公开了通过使用(式1)表示的指数(FoM)大的液晶材料而提高垂直取向液晶单元的响应速度，但于说明书中记载的液晶组合物的响应速度的改善不可谓充分。

根据上文，对于液晶电视等要求高速响应的液晶组合物，要求在不降低折射率各向异性(Δn)及向列相-各向同性液体相转变温度(T_ni)的情况下使固体相-向列相转变温度(T_cn)充分降低、使粘度(η)充分减小、使旋转粘度(γ1)充分减小、使弹性常数(K₃₃)增大。

现有技术文献

专利文献