CN104321409B - 向列液晶组合物及使用其的液晶显示元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种向列液晶组合物及使用其的液晶显示元件，所述向列液晶组合物含有1种或2种以上的具有绝对值为4以上的负的介电常数各向异性的液晶化合物，其含量为3％以上，并且所述向列液晶组合物含有1种或2种以上抗氧化剂，25℃时具有绝对值为2至8的负的介电常数各向异性。本发明提供具有宽温度范围的液晶相、粘性小、低温时的溶解性良好且电阻率、电压保持率高、对于热、光稳定且Δε为负的液晶组合物，因此，通过使用该液晶组合物，可以实现显示品质优异、难以发生滴痕、线状残影等显示不良的VA型、PSVA型等高速响应的液晶显示元件。

Description

向列液晶组合物及使用其的液晶显示元件
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，发展到用于各种测定设备、汽车用面板、文字处理器、电子记事本、打印机、电脑、电视、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。这些液晶显示元件中使用的液晶组合物需要对水分、空气、热、光等外界因素稳定，此外，还需要在以室温为中心的尽可能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，为了对于各显示元件将介电常数各向异性(Δε)和/或折射率各向异性(Δn)等设为最适的值，液晶组合物由数种至数十种化合物构成。
垂直取向型显示器中使用Δε为负的液晶组合物，广泛用于液晶电视等。另一方面，在全部驱动方式中均需要低电压驱动、高速响应、宽工作温度范围。即，要求Δε的绝对值大、粘度(η)小、向列相-各向同性液体相转变温度(Tni)高。此外，还需要通过设定Δn与单元间隙(d)之积即Δn×d，结合单元间隙而将液晶组合物的Δn调节至适当的范围。另外，在将液晶显示元件应用于电视等时重视高速响应性，因此要求旋转粘度(γ1)小的液晶组合物。尤其是近年来为了高速响应化而使单元间隙薄，因此需要减小粘度的同时增大Δn。为此，专利文献1、专利文献2中，还公开了使用具有氟取代的三联苯结构的化合物的液晶组合物。
另一方面，对于液晶组合物而言，为了实际应用于液晶显示元件，要求显示品质不会发生不良状况。尤其在利用TFT元件等驱动的有源矩阵驱动液晶显示元件中使用的液晶组合物中，需要具有高电阻率值或高电压保持率。另外还需要对光、热等外部刺激稳定。然而虽然公开了用于提高对热稳定性的抗氧化剂、使用其的液晶组合物(参照专利文献3及专利文献4)，但尚不能说必然是充分的，尤其是具有大Δn的液晶化合物对光、热的稳定性相对较差，因此这样的液晶组合物的品质稳定性不能说是充分的。
更进一步，随着液晶显示元件的用途的扩大，其使用方法、制造方法也可以想见大的变化，为了应对这种情况，就需要对除以往已知的那种基本的物性值以外的特性进行优化。即，随着使用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，关于其大小也实际化并使用50型以上的超大型尺寸的显示元件。随着基板尺寸的大型化，液晶组合物向基板的注入方法也由以往的真空注入法转变为滴注(ODF)法成为注入方法的主流(参照专利文献5)，但在将液晶组合物滴加于基板时的滴痕导致显示品质降低的问题也显现出来。进一步，以液晶显示元件中的液晶材料的预倾角的生成与高速响应性为目的，开发了PS液晶显示元件(polymerstabilized，聚合物稳定化)、PSA液晶显示元件(polymersustainedalignment，聚合物维持取向)(参照专利文献6)，但滴痕问题成了更大的问题。即，这些显示元件以在液晶组合物中添加单体并使组合物中的单体固化为特征，大多数情况下通过对组合物照射紫外线使单体固化。因此，在添加有对于光的稳定性差的成分的情况下，存在如下的问题：导致电阻率值或电压保持率的降低、某些情况下同时诱发滴痕的发生、由显示不良导致的液晶显示元件的成品率恶化。
由此，需要开发如下的液晶显示元件：维持了高速响应性等作为液晶显示元件而需要的特性、性能，对于光、热等的稳定性高、此外难以发生滴痕、线状残影等显示不良。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-327965号
专利文献2：WO2007/077872号
专利文献3：日本特开平9-124529号
专利文献4：日本特开2006-169472号
专利文献5：日本特开平6-235925号
专利文献6：日本特开2002-357830号
发明内容
发明所要解决的课题
本发明所要解决的课题在于提供一种液晶组合物，所述液晶组合物具有宽温度范围的液晶相、粘度或旋转粘度小、低温时的溶解性良好且电阻率、电压保持率高、对于热、光稳定、Δε为负，进一步还通过使用该液晶组合物而提供一种显示品质优异、难以发生滴痕、线状残影等显示不良的VA型、PSVA型等高速响应的液晶显示元件。
用于解决课题的手段
本发明人对各种液晶化合物及各种化学物质进行了研究，结果发现，通过组合特定的化合物可以解决前述课题，从而完成了本发明。
提供一种向列液晶组合物，且进一步提供使用其的液晶显示元件，所述向列液晶组合物的特征在于，含有1种或2种以上的具有绝对值为4以上的负的介电常数各向异性的液晶化合物，该液晶化合物的含量为3％以上，并且所述向列液晶组合物含有1种或2种以上的通式(II-1)所表示的抗氧化剂，25℃时具有绝对值为2至8的负的介电常数各向异性，
[化学式1]
(式中，My表示碳原子数1至25的烃(该烃中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-取代。)、1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基，其中1,4-亚苯基中任意的氢原子可被氟原子取代，Xy表示碳原子数1至15的亚烷基(该亚烷基中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-取代。)、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CF2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-CH＝CH-、-C≡C-、单键、1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基，其中1,4-亚苯基中任意的氢原子可被氟原子取代，l表示2～6的整数。)。
发明的效果
本发明的液晶组合物可以获得非常低的粘度或旋转粘度，低温时的溶解性良好且电阻率、电压保持率高，由热、光引起的变化极小，因此，制品的实用性高，使用其的VA型、PSVA型等液晶显示元件可以实现高速响应，滴痕、线状残影等显示不良被抑制，是非常有用的。
具体实施方式
本发明的液晶组合物中含有1种或2种以上的具有绝对值为4以上的负的介电常数各向异性的液晶化合物，该液晶化合物的含量为3质量％以上，优选为5质量％以上，进一步优选为10质量％以上，特别优选为20质量％以上。进一步具体而言，优选为3质量％至70质量％，进一步优选为5质量％至60质量％，进一步优选为10质量％至60质量％，特别优选为20质量％至60质量％。这里，液晶化合物的介电常数各向异性表示25℃时的值。
本发明的液晶组合物中含有1种或2种以上的通式(II-1)所表示的抗氧化剂。
[化学式2]
(式中，My表示碳原子数1至25的烃(该烃中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-取代。)、1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基，其中1,4-亚苯基中任意的氢原子可被氟原子取代，Xy表示碳原子数1至15的亚烷基(该亚烷基中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-取代。)、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CF2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-CH＝CH-、-C≡C-、单键、1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基，其中1,4-亚苯基中任意的氢原子可被氟原子取代，l表示2～6的整数。)
My优选碳原子数1至25的烃(该烃中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-取代。)。Xy优选碳原子数2至15的亚烷基(该亚烷基中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-取代。)、单键、1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基。l优选为2～4，特别优选为2。
作为通式(II-1)所表示的抗氧化剂，更优选以下的通式(II-2)所表示的化合物。
[化学式3]
(式中，Mx表示碳原子数1至25的烃(该烃中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-取代。)，X表示碳原子数1至15的亚烷基(该亚烷基中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-取代。)、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CF2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-CH＝CH-、-C≡C-、单键、1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基，其中1,4-亚苯基中任意的氢原子可被氟原子取代，a、b、c、d各自独立地表示0或1，a+b+c+d表示2以上。)
Mx优选碳原子数2至15的烃(该烃中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-取代。)，X优选碳原子数2至15的亚烷基(该亚烷基中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-取代。)、单键、1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基，a+b+c+d更优选为2至4，特别优选为2。
进一步具体而言，优选为通式(II)的受阻酚衍生物。
[化学式4]
(式中，M表示碳原子数1至15的亚烷基(该亚烷基中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-取代。)、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CF2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-CH＝CH-、-C≡C-、单键、1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基，其中1,4-亚苯基中任意的氢原子可被氟原子取代。)
通式(II)中的M进一步优选为碳原子数1至15的亚烷基，若考虑挥发性，则碳原子数优选为大的数值，若考虑粘度，则优选碳原子数不过大。由此，通式(II)中的M更优选碳原子数2至15，特别优选碳原子数2至10。
进一步具体而言，优选式(II-a)所表示的化合物。
[化学式5]
本发明的液晶组合物含有1种或2种以上抗氧化剂，其含量优选为0.001至1质量％，更优选为0.001至0.5质量％，特别优选为0.01至0.3质量％。
作为本发明的液晶组合物中含有的具有绝对值为4以上的负的介电常数各向异性的液晶化合物，优选通式(I-a)所表示的化合物，
[化学式6]
(式中，R1及R2各自独立地表示碳原子数1至8的烷基、碳原子数1至8的烷氧基、碳原子数2至8的烯基或碳原子数2至8的烯基氧基，环A及环B各自独立地表示反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基，其中1,4-亚苯基中任意的氢原子可被氟原子取代。Z1表示-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或单键，m表示0、1或2。)，具体而言，优选通式(I-a1)至(I-a10)所表示的化合物。
[化学式7]
式中，R7表示碳原子数1至8的烷基、碳原子数1至8的烷氧基、碳原子数2至8的烯基或碳原子数2至8的烯基氧基，优选碳原子数1至5的烷基、碳原子数2至5的烯基，更优选碳原子数2至5的烷基，R8表示碳原子数1至8的烷氧基或碳原子数2至8的烯基氧基，优选碳原子数1至5的烷氧基、碳原子数2至5的烯基氧基，更优选碳原子数1至5的烷氧基，R9表示碳原子数1至8的烷基、碳原子数1至8的烷氧基、碳原子数2至8的烯基或碳原子数2至8的烯基氧基，优选碳原子数1至5的烷氧基或碳原子数2至5的烯基氧基，更优选碳原子数1至5的烷氧基。更优选通式(I-a)中的Z1为-CH2O-的通式(I-a6)至(I-a10)所表示的化合物。
25℃时具有绝对值为4以上的负的介电常数各向异性的通式(I-a)所表示的液晶化合物可以列举例如以下的那些物质。
[化学式8]
此外，delta-ep表示各液晶化合物在25℃时的介电常数各向异性Δε，其值如下求出：调制对于25℃时介电常数各向异性约为0的液晶组合物添加了各液晶化合物各10质量％的组合物，由该组合物的介电常数各向异性Δε的测定值外推而得。
作为本发明的液晶组合物中含有的具有绝对值为4以上的负的介电常数各向异性的液晶化合物，也优选通式(I-b)或(I-bb)所表示的化合物。
[化学式9]
式中，R3及R4各自独立地表示碳原子数1至8的烷基、碳原子数1至8的烷氧基、碳原子数2至8的烯基或碳原子数2至8的烯基氧基，R3优选碳原子数1至5的烷基、碳原子数2至5的烯基，R4优选碳原子数1至5的烷基、碳原子数1至5的烷氧基。环C及环D各自独立地表示反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基，其中1,4-亚苯基中任意的氢原子可被氟原子取代，优选反式-1,4-亚环己基。Z21及Z22各自独立地表示-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、-OCO-、-CH＝CH-或单键，n表示0、1或2，优选为0或1。
25℃时具有绝对值为4以上的负的介电常数各向异性的通式(I-b)或(I-bb)所表示的液晶化合物可以列举例如以下的那些物质。
[化学式10]
此处，delta-ep表示各液晶化合物在25℃时的介电常数各向异性Δε，其值如下求出：调制对于25℃时介电常数各向异性约为0的液晶组合物添加了各液晶化合物各10质量％的组合物，由该组合物的介电常数各向异性Δε的测定值外推而得。
作为本发明的液晶组合物中含有的具有绝对值为4以上的负的介电常数各向异性的液晶化合物，也优选通式(I-c)或(I-cc)所表示的化合物。
[化学式11]
式中，R5及R6各自独立地表示碳原子数1至8的烷基、碳原子数1至8的烷氧基、碳原子数2至8的烯基或碳原子数2至8的烯基氧基，R5优选碳原子数1至5的烷基、碳原子数2至5的烯基，R6优选碳原子数1至5的烷基、碳原子数1至5的烷氧基。环E及环F各自独立地表示反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基，其中1,4-亚苯基中任意的氢原子可被氟原子取代，优选反式-1,4-亚环己基。Z31及Z32各自独立地表示-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、-OCO-、-CH＝CH-或单键，p表示0、1或2，优选为0或1。
25℃时具有绝对值为4以上的负的介电常数各向异性的通式(I-c)或(I-cc)所表示的液晶化合物可以列举例如以下的那些物质。
[化学式12]
此处，delta-ep表示各液晶化合物在25℃时的介电常数各向异性Δε，其值如下求出：调制对于25℃时介电常数各向异性约为0的液晶组合物添加了各液晶化合物各10质量％的组合物，由该组合物的介电常数各向异性Δε的测定值外推而得。
本发明的液晶组合物含有1种或2种以上的具有绝对值为4以上的负的介电常数各向异性的液晶化合物，更优选含有具有绝对值为4.5以上的负的介电常数各向异性的液晶化合物，特别优选含有具有绝对值为5以上的负的介电常数各向异性的液晶化合物。
本发明的液晶组合物也优选进一步含有通式(III)所表示的化合物。
[化学式13]
式中，R10或R11表示碳原子数1至8的烷基、碳原子数1至8的烷氧基、碳原子数2至8的烯基或碳原子数2至8的烯基氧基。
本发明的液晶组合物优选含有1种至5种的通式(III)所表示的化合物，其含量优选为3至30质量％，更优选为5至25质量％。
本发明的液晶组合物可以进一步含有通式(IV-a)至(IV-d)所表示的化合物。
[化学式14]
式中，R41至R48各自独立地表示碳原子数1至8的烷基、碳原子数1至8的烷氧基、碳原子数2至8的烯基或碳原子数2至8的烯基氧基。
本发明的液晶组合物中优选含有1种至10种的通式(IV-a)至(IV-d)所表示的化合物，更优选含有1种至8种，其含量优选为5至80质量％，更优选为10至70质量％，特别优选为20至60质量％。
本发明的液晶组合物的25℃时的介电常数各向异性Δε为-2.0至-8.0，优选为-2.0至-6.0，更优选为-2.0至-5.0，特别优选为-2.5至-4.0。
本发明的液晶组合物的20℃时的折射率各向异性Δn为0.08至0.14，更优选为0.09至0.13，特别优选为0.09至0.12。进一步详细而言，对应于薄的单元间隙的情况下，优选为0.10至0.13，对应于厚的单元间隙的情况下，优选为0.08至0.10。
本发明的液晶组合物的20℃时的粘度η为10至30mPa·s，更优选为10至25mPa·s，特别优选为10至22mPa·s。
本发明的液晶组合物的20℃时的旋转粘度γ1为60至130mPa·s，更优选为60至110mPa·s，特别优选为60至100mPa·s。
本发明的液晶组合物的Tni为60℃至120℃，更优选为70℃至100℃，特别优选为70℃至85℃。
除了上述化合物以外，本发明的液晶组合物还可以含有通常的向列液晶、近晶液晶、胆甾液晶、聚合性单体等。
为了制作PS模式、PSA模式或PSVA模式等液晶显示元件，本发明的液晶组合物可以含有聚合性化合物。作为能够使用的聚合性化合物，可以列举利用光等能量射线进行聚合的光聚合性单体等，可以列举例如联苯衍生物、三联苯衍生物等具有多个六元环相连的液晶骨架的聚合性化合物等。进一步具体而言，优选通式(V)所表示的二官能单体。
[化学式15]
式中，X51及X52各自独立地表示氢原子或甲基，Sp1及Sp2各自独立地表示单键、碳原子数1至8的亚烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示2至7的整数，氧原子连接于芳香环。)，Z51表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CY1＝CY2-(式中，Y1及Y2各自独立地表示氟原子或氢原子。)、-C≡C-或单键，M51表示1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基或单键，其中1,4-亚苯基中任意的氢原子可被氟原子取代。Xa至Xh各自独立地表示氢原子、氟原子或甲基。
X51及X52表示氢原子的二丙烯酸酯衍生物、或者X51及X52具有甲基的二甲基丙烯酸酯衍生物均优选，也优选X51及X52中一方表示氢原子且另一方表示甲基的化合物。这些化合物的聚合速度以二丙烯酸酯衍生物为最快，二甲基丙烯酸酯衍生物慢，非对称化合物居于两者之间，可以根据其用途使用优选的方式。PSA显示元件中，特别优选二甲基丙烯酸酯衍生物。
Sp1及Sp2各自独立地表示单键、碳原子数1至8的亚烷基或-O-(CH2)s-，PSA显示元件中优选至少一方为单键，优选均表示单键的化合物或一方表示单键且另一方表示碳原子数1至8的亚烷基或-O-(CH2)s-的方式。这种情况下优选碳原子数1至4的烷基，s优选为1至4。
Z51优选-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或单键，更优选-COO-、-OCO-或单键，特别优选单键。
M51表示任意的氢原子可被氟原子取代的1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基或单键，优选1,4-亚苯基或单键。在M51表示单键以外的环结构的情况下，Z51也优选单键以外的连接基团，在M51为单键的情况下，Z51优选单键。
从这些观点出发，通式(V)中，Sp1及Sp2之间的环结构具体而言优选下面记载的结构。
通式(V)中，在M51表示单键、环结构由两个环形成的情况下，优选表示下面的式(Va-1)至式(Va-5)，更优选表示式(Va-1)至式(Va-3)。
[化学式16]
(式中，两端连接于Sp1或Sp2。)
含有这些骨架的聚合性化合物的聚合后的取向约束力对于PSA型液晶显示元件是最适的，可获得良好的取向状态，因此显示不均被抑制或完全不发生。
在本发明的液晶组合物中添加单体的情况下，即使在不存在聚合引发剂时聚合也会进行，但也可以为了促进聚合而含有聚合引发剂。作为聚合引发剂，可以列举苯偶姻醚类、二苯甲酮类、苯乙酮类、苯偶酰缩酮类、酰基磷氧化物类等。
关于本发明的含有聚合性化合物的液晶组合物用于如下的液晶显示元件：液晶组合物中所含的聚合性化合物通过紫外线照射而发生聚合从而被赋予液晶取向能力，利用液晶组合物的折射率各向异性对光的透射光量进行控制。作为液晶显示元件，对AM-LCD(有源矩阵液晶显示元件)、TN(向列液晶显示元件)、STN-LCD(超扭曲向列液晶显示元件)、OCB-LCD及IPS-LCD(平面转换液晶显示元件)是有用的，对AM-LCD尤其有用，可以用于透射型或反射型的液晶显示元件。
本发明的液晶显示元件具有第一基板、第二基板以及夹持于前述第一基板与第二基板间的液晶组合物，第一基板具备由透明导电性材料形成的共通电极，第二基板具备由透明导电性材料形成的像素电极和对各像素中具备的像素电极进行控制的薄膜晶体管，该液晶组合物中的液晶分子在未施加电压时的取向为相对于前述基板大体垂直，更具体而言，如下所述。
液晶显示元件中使用的液晶单元的2块基板可以使用玻璃或如塑料那样具有柔软性的透明材料，也可以一方为硅等不透明材料。具有透明电极层的透明基板例如可以通过在玻璃板等透明基板上溅射氧化铟锡(ITO)而获得。
滤色器可以利用例如颜料分散法、印刷法、电沉积法或染色法等制成。以利用颜料分散法制成滤色器的方法为例进行说明，将滤色器用的固化性着色组合物涂布在该透明基板上，实施图案化处理，利用加热或光照射使其固化。通过对红、绿、蓝3色分别进行该工序，可以制成滤色器用的像素部。另外，还可以在该基板上设置TFT、设有薄膜二极管、金属绝缘体金属电阻率元件等有源元件的像素电极。
使前述基板以透明电极层为内侧的方式相对。此时，可以通过间隔体调整基板的间隔。此时，优选以获得的调光层的厚度成为1至100μm的方式进行调整。进一步优选为1.5至10μm，在使用偏振光板的情况下，优选以对比度成为最大的方式调整液晶的折射率各向异性Δn与单元厚度d之积。此外，在有两块偏振光板的情况下，还可以调整各偏振光板的偏振光轴并以视角、对比度良好的方式进行调整。进一步，还可以使用用于扩大视角的相位差膜。作为间隔体，可以列举例如玻璃粒子、塑料粒子、氧化铝粒子或光致抗蚀材料等。然后，将环氧系热固性组合物等密封剂以设有液晶注入口的形状在该基板上进行丝网印刷，使该基板彼此贴合，加热使密封剂热固化。
在2块基板间夹持含有聚合性化合物的液晶组合物的方法可以使用通常的真空注入法或ODF法等，真空注入法具有不产生滴痕但注入后残留的问题，本发明中，可以更适当地使用于采用ODF法制造的显示元件。
本发明的液晶显示元件可以是在施加电压时或未施加电压时使该液晶组合物中含有的聚合性化合物聚合而制作的液晶显示元件，更具体而言，如下所述。
作为使聚合性化合物聚合的方法，为了获得液晶的良好的取向性能而期望适当的聚合速度，因而优选单独、或并用、或依次照射紫外线或电子射线等活性能量射线从而使其聚合的方法。在使用紫外线的情况下，既可以使用偏振光光源，也可以使用非偏振光光源。此外，在以将含有聚合性化合物的液晶组合物夹持于2块基板间的状态进行聚合的情况下，必须至少照射面侧的基板对活性能量射线具有适当的透明性。此外，还可以使用下述方法：照射光时使用掩模仅使特定的部分聚合后，通过改变电场、磁场或温度等条件使未聚合部分的取向状态发生变化，进一步照射活性能量射线进行聚合。尤其在进行紫外线曝光时，优选一边对含有聚合性化合物的液晶组合物施加交流电场一边进行紫外线曝光。施加的交流电场优选为频率10Hz至10kHz的交流电场，更优选频率为60Hz至10kHz，电压根据液晶显示元件的期望的预倾角来选择。即，可以利用施加的电压对液晶显示元件的预倾角进行控制。在MVA模式的液晶显示元件中，从取向稳定性及对比度的观点出发，优选将预倾角控制在80度至89.9度。
照射时的温度优选在本发明的液晶组合物的液晶状态得以保持的温度范围内。优选在接近室温的温度、即典型而言15至35℃的温度下进行聚合。作为产生紫外线的灯，可以使用金属卤化物灯、高压水银灯或超高压水银灯等。此外，作为照射的紫外线的波长，优选照射波长区域不在液晶组合物的吸收波长区域的紫外线，优选根据需要对紫外线进行过滤而使用。照射的紫外线的强度优选为0.1mW/cm2至100W/cm2，更优选为2mW/cm2至50W/cm2。照射的紫外线的能量可以适当调整，优选为10mJ/cm2至500J/cm2，更优选为100mJ/cm2至200J/cm2。照射紫外线时可以改变强度。照射紫外线的时间根据所照射的紫外线强度适当选择，优选为10秒至3600秒，更优选为10秒至600秒。
使用了本发明的液晶组合物的液晶显示元件为兼顾高速响应和抑制滴痕、线状残影等显示不良的有用的液晶显示元件，尤其对有源矩阵驱动用液晶显示元件是有用的，可以适用于VA模式、PSVA模式、PSA模式、IPS模式或ECB模式用液晶显示元件。
实施例
以下，通过列举实施例对本发明进一步详细描述，但本发明不限于这些实施例。此外，以下的实施例及比较例的组合物中的“％”意思是“质量％”
实施例中测定的特性如下所述。
Tni：向列相-各向同性液体相转变温度(℃)
Δn：20℃时的折射率各向异性
Δε：25℃时的介电常数各向异性
η：20℃时的粘度(mPa·s)
γ1：20℃时的旋转粘度(mPa·s)
RT：20℃时的响应速度(msec)(单元厚度3.5μm的VA单元)
VHR(Init)：在频率60Hz、施加电压1V的条件下在60℃时的电压保持率(％)
VHR(HEAT)：在100℃的状态下放置48小时后测定的在频率60Hz、施加电压1V的条件下在60℃时的电压保持率(％)
滴痕：液晶显示装置的滴痕的评价是通过目测对全黑显示时浮现白色的滴痕按以下的4级评价进行。
◎：无滴痕
○：有极少滴痕但为可以允许的水平
△：有滴痕且为不能允许的水平
×：有滴痕且为相当差的水平
线状残影：液晶显示元件的线状残影试验是在显示区域内将固定图案显示了2000小时时，通过目测对在固定图案的边界部分产生的线状残影的水平按以下的4级评价进行。
◎：无线状残影
○：有线状残影但为可以允许的水平
△：有线状残影且为不能允许的水平
×：有线状残影且为相当差的水平
这里，实施例中，对于化合物的记载使用以下的缩写。
(侧链)
-n-CnH2n+1碳原子数n的直链状烷基
n-CnH2n+1-碳原子数n的直链状烷基
-On-OCnH2n+1碳原子数n的直链状烷氧基
nO-CnH2n+1O-碳原子数n的直链状烷氧基
-V-CH＝CH2
V-CH2＝CH-
-V1-CH＝CH-CH3
1V-CH3-CH＝CH-
(环结构)
[化学式17]
(实施例1、比较例1、比较例2及比较例3)
调制液晶组合物LC-A(比较例1)，调制对于99.95％的LC-A添加了0.05％的抗氧化剂(II-a)的液晶组合物LC-1(实施例1)。进一步，调制对于99.95％的LC-A分别添加了0.05％的抗氧化剂(St-1)及(St-2)的液晶组合物LC-A1(比较例2)及LC-A2(比较例3)。对它们的物性值的测定、VHR(Init)及VHR(HEAT)的测定、滴痕的有无、线状残影的有无进行评价，结果如下。
[表1]
这里，抗氧化剂(St-1)及(St-2)为以下所表示的化合物。
[化学式18]
确认到VHR(HEAT)、滴痕的有无、线状残影的有无存在显著的差异。由这些结果确认到，本发明的液晶组合物LC-1为具有宽温度范围的液晶相、粘性小、低温时的溶解性良好且电阻率、电压保持率高、对于热、光稳定且Δε为负的液晶组合物，使用其的液晶显示元件为显示品质优异、难以发生滴痕、线状残影等显示不良的液晶显示元件。
(实施例2、比较例4、比较例5及比较例6)
调制液晶组合物LC-B(比较例4)，调制对于99.98％的LC-B添加了0.02％的抗氧化剂(II-a)的液晶组合物LC-2(实施例2)。进一步，调制对于99.98％的LC-B分别添加了0.02％的抗氧化剂(St-1)及(St-2)的液晶组合物LC-B1(比较例5)及LC-B2(比较例6)。对它们的物性值的测定、VHR(Init)及VHR(HEAT)的测定、滴痕的有无、线状残影的有无进行评价，结果如下。
[表2]
确认到LC-2为具有宽温度范围的液晶相、粘性小、低温时的溶解性良好且电阻率、电压保持率高、对于热、光稳定且Δε为负的液晶组合物，使用其的液晶显示元件为显示品质优异、难以发生滴痕、线状残影等显示不良的液晶显示元件。
(实施例3、比较例7、比较例8及比较例9)
调制液晶组合物LC-C(比较例7)，调制对于99.9％的LC-C添加了0.1％的抗氧化剂(II-a)的液晶组合物LC-3(实施例3)。进一步，调制对于99.9％的LC-C分别添加了0.1％的抗氧化剂(St-1)及(St-2)的液晶组合物LC-C1(比较例8)及LC-C2(比较例9)。对它们的物性值的测定、VHR(Init)及VHR(HEAT)的测定、滴痕的有无、线状残影的有无进行评价，结果如下。
[表3]
确认到LC-3为具有宽温度范围的液晶相、粘性小、低温时的溶解性良好且电阻率、电压保持率高、对于热、光稳定且Δε为负的液晶组合物，使用其的液晶显示元件为显示品质优异、难以发生滴痕、线状残影等显示不良的液晶显示元件。
(实施例4、比较例10、比较例11及比较例12)
调制液晶组合物LC-D(比较例10)，调制对于99.8％的LC-D添加了0.2％的抗氧化剂(II-a)的液晶组合物LC-4(实施例4)。进一步，调制对于99.8％的LC-D分别添加了0.2％的抗氧化剂(St-1)及(St-2)的液晶组合物LC-D1(比较例11)及LC-D2(比较例12)。对它们的物性值的测定、VHR(Init)及VHR(HEAT)的测定、滴痕的有无、线状残影的有无进行评价，结果如下。
[表4]
确认到LC-4为具有宽温度范围的液晶相、粘性小、低温时的溶解性良好且电阻率、电压保持率高、对于热、光稳定且Δε为负的液晶组合物，使用其的液晶显示元件为显示品质优异、难以发生滴痕、线状残影等显示不良的液晶显示元件。
(实施例5及比较例13)
调制液晶组合物LC-E(比较例13)，调制对于99.8％的LC-E添加了0.2％的抗氧化剂(II-a)的液晶组合物LC-5(实施例5)。对它们的物性值的测定、VHR(Init)及VHR(HEAT)的测定、滴痕的有无、线状残影的有无进行评价，结果如下。
[表5]
确认到LC-5为具有宽温度范围的液晶相、粘性小、低温时的溶解性良好且电阻率、电压保持率高、对于热、光稳定且Δε为负的液晶组合物，使用其的液晶显示元件为显示品质优异、难以发生滴痕、线状残影等显示不良的液晶显示元件。
(实施例6、实施例7、比较例14及比较例15)
调制液晶组合物LC-F(比较例14)，调制对于99.95％的LC-F添加了0.05％的抗氧化剂(II-a)的液晶组合物LC-6(实施例6)。此外，调制液晶组合物LC-G(比较例15)，调制对于99.95％的LC-G添加了0.05％的抗氧化剂(II-a)的液晶组合物LC-7(实施例7)。对它们的物性值的测定、VHR(Init)及VHR(HEAT)的测定、滴痕的有无、线状残影的有无进行评价，结果如下。
[表6]
确认到LC-6及LC-7为具有宽温度范围的液晶相、粘性小、低温时的溶解性良好且电阻率、电压保持率高、对于热、光稳定且Δε为负的液晶组合物，使用其的液晶显示元件为显示品质优异、难以发生滴痕、线状残影等显示不良的液晶显示元件。
(实施例8及比较例16)
调制液晶组合物LC-H(比较例16)，调制对于99.99％的LC-H添加了0.01％的抗氧化剂(II-a)的液晶组合物LC-8(实施例8)。对它们的物性值的测定、VHR(Init)及VHR(HEAT)的测定、滴痕的有无、线状残影的有无进行评价，结果如下。
[表7]
确认到LC-8为具有宽温度范围的液晶相、粘性小、低温时的溶解性良好且电阻率、电压保持率高、对于热、光稳定且Δε为负的液晶组合物，使用其的液晶显示元件为显示品质优异、难以发生滴痕、线状残影等显示不良的液晶显示元件。
(实施例9及比较例17)
调制液晶组合物LC-I(比较例17)，调试对于99.99％的LC-I添加了0.01％的抗氧化剂(II-a)的液晶组合物LC-9(实施例9)。对它们的物性值的测定、VHR(Init)及VHR(HEAT)的测定、滴痕的有无、线状残影的有无进行评价，结果如下。
[表8]
确认到LC-9为具有宽温度范围的液晶相、低温时的溶解性良好且电阻率、电压保持率高、对于热、光稳定Δε为负的液晶组合物，使用其的液晶显示元件为显示品质优异、难以发生滴痕、线状残影等显示不良的液晶显示元件。

Claims (9)

1.一种向列液晶组合物，其特征在于，含有1种或2种以上的具有绝对值为4以上的负的介电常数各向异性的液晶化合物，该液晶化合物的含量为3％以上，并且，所述向列液晶组合物含有1种或2种以上的通式(II)所表示的抗氧化剂，25℃时具有绝对值为2至8的负的介电常数各向异性，
式中，M表示碳原子数2至15的亚烷基。
2.根据权利要求1所述的向列液晶组合物，其中，具有绝对值为4以上的负的介电常数各向异性的液晶化合物为通式(I-a)，
式中，R1及R2各自独立地表示碳原子数1至8的烷基、碳原子数1至8的烷氧基、碳原子数2至8的烯基或碳原子数2至8的烯基氧基，环A及环B各自独立地表示反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基，其中1,4-亚苯基中任意的氢原子可被氟原子取代；Z1表示-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或单键；m表示0、1或2。
3.根据权利要求1所述的向列液晶组合物，其中，具有绝对值为4以上的负的介电常数各向异性的液晶化合物为通式(I-b)或(I-bb)，
式中，R3及R4各自独立地表示碳原子数1至8的烷基、碳原子数1至8的烷氧基、碳原子数2至8的烯基或碳原子数2至8的烯基氧基，环C及环D各自独立地表示反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基，其中1,4-亚苯基中任意的氢原子可被氟原子取代，Z21及Z22各自独立地表示-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、-OCO-、-CH＝CH-或单键，n表示0、1或2。
4.根据权利要求1所述的向列液晶组合物，其中，具有绝对值为4以上的负的介电常数各向异性的液晶化合物为通式(I-c)或(I-cc)，
式中，R5及R6各自独立地表示碳原子数1至8的烷基、碳原子数1至8的烷氧基、碳原子数2至8的烯基或碳原子数2至8的烯基氧基，环E及环F各自独立地表示反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基，其中1,4-亚苯基中任意的氢原子可被氟原子取代，Z31及Z32各自独立地表示-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、-OCO-、-CH＝CH-或单键，p表示0、1或2。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的向列液晶组合物，其中，通式(II)所表示的抗氧化剂为通式(II-a)所表示的化合物，
6.根据权利要求2所述的向列液晶组合物，其中，通式(I-a)中的Z1为-CH2O-。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的液晶组合物，其中，进一步含有1种或2种以上聚合性化合物。
8.一种液晶显示元件，其特征在于，所述液晶显示元件具有第一基板、第二基板以及夹持于所述第一基板与所述第二基板间的液晶组合物，所述第一基板具备由透明导电性材料形成的共通电极，所述第二基板具备由透明导电性材料形成的像素电极和对各像素中具备的像素电极进行控制的薄膜晶体管，该液晶组合物中的液晶分子在未施加电压时的取向为相对于所述基板大体垂直，使用权利要求1至7中任一项所述的向列液晶组合物作为该液晶组合物。
9.一种液晶显示元件，其使用权利要求7所述的液晶组合物并在施加电压时或未施加电压时使该液晶组合物中含有的聚合性化合物聚合而制作。
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