JP4251265B2

JP4251265B2 - Liquid crystal display element

Info

Publication number: JP4251265B2
Application number: JP2002186002A
Authority: JP
Inventors: 清文竹内; 浩史長谷部
Original assignee: DIC Corp
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2022-06-26
Also published as: JP2003129052A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display element excellent in display quality without giving a flicker of an image and an afterimage. SOLUTION: This element is characterized in that a liquid crystal material is intercalated between two substrates wherein at least one substrate has transparency, one of the substrate has active elements which can drive two or more pixel electrodes and each pixel electrode and continuously supply an electric current to the pixel electrode for a period of a frame cycle and the liquid crystal material contains a compound having a cyano group and an isothiocyanate group in a content of 10-80 mass%.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブ素子により駆動される液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
TFT(薄膜トランジスタ)アクティブ素子により駆動される液晶表示素子は、パッシブ型のTN(ツイステッドネマチック)やSTN(スーパーツイステッドネマチック)型等の液晶表示素子と比較して、コントラストや応答速度に優れており、テレビ、ノート型コンピュータ等に広く使用されている。今後さらにアクティブ駆動液晶表示素子の応用分野を広げていくためには、ブラウン管を使用した表示素子と比較して遅い応答速度を改善する必要がある。
【０００３】
アクティブ駆動液晶表示素子の応答速度を改善するには、液晶材料の応答速度を改善するのが最も効果的であるが、液晶材料面からの改善が困難になりつつある。
【０００４】
現在のアクティブ駆動液晶表示素子は、素子の構成上、液晶材料に高い電圧保持率が必須であるため、極性基としてフッ素原子、塩素原子、OCF₃等を有しているフッ素系液晶と呼ばれる液晶材料しか利用できないことに原因がある。
【０００５】
極性基としてフッ素原子や塩素原子しか利用できないため、液晶材料の化学構造の種類が限られてしまい、これらの限られた化学構造を有する液晶材料を用いる限り、液晶表示素子に求められている応答速度の改善、駆動電圧の低減や表示素子の動作温度範囲の拡大にも限界があった。これらの特性を高い次元でバランスさせながら、大きな特性改善を図るのが困難という問題に直面している。
【０００６】
一方、保持率問題を解決可能な技術が特開平11-326958号公報に公開されている。これは、画素電極に対してフレーム周期の期間中において継続的に電流を供給することが可能な素子構成となっている。このため、従来の素子に必須とされていた電圧保持率の制限を軽減することが可能となった。しかし、従来の素子と比較して、画素電極にチャージされた電荷の放電が困難であるため残像が生じ、鮮明な画像を得にくいという問題があった。この問題は、特開平5-107561号公報に駆動方式の工夫や放電用の抵抗を挿入するなどの素子回路上の工夫で解決できると開示されているが、コストや素子の明るさに関わる開口率を犠牲にしてしまう問題点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フレーム周期の期間中において継続的に電流を供給することが可能なアクティブ素子を用いた液晶表示素子において、画像のちらつきがなく、残像のない優れた表示を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記課題を解決するために鋭意検討した結果、フレーム周期の期間中において継続的に電流を供給することが可能なアクティブ素子を用いた液晶表示素子において、液晶材料に特定の化合物を使用することによって問題を解決可能であることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、少なくとも一方が透明性を有する2枚の基板間に、液晶材料が介在した液晶表示素子において、該基板の一方に複数の画素電極と各画素電極を動作させるアクティブ素子を有し、該アクティブ素子は画素電極に対してフレーム周期の期間中においても継続的に電流を供給することが可能なものであって、該液晶材料が一般式(I)
【００１０】
【化４】

【００１１】
(式中、R¹は炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数2〜10のアルケニル基を表し、該アルキル基又は該アルケニル基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のF、Cl、CN、CH₃又はCF₃を有することができ、該アルキル基又は該アルケニル基中に存在する1個又は2個以上のCH₂基は、O原子が相互に直接結合しないものとして、O、CO又はCOOで置換されていてもよく、環A及び環Bはそれぞれ独立的に1,4-フェニレン、2又は3-フルオロ-1,4-フェニレン、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2又は3-クロロ-1,4-フェニレン、2,3-ジクロロ-1,4-フェニレン、3,5-ジクロロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、ピリジン-2,5-ジイル、トランス-1,4-シクロへキシレン、トランス-1,4-シクロへキセニレン、トランス-1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、トランス-1-シラ-1,4-シクロヘキシレン、トランス-4-シラ-1,4-シクロヘキシレン、ナフタレン-2,6-ジイル、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル基又はフルオレン-2,7-ジイル基を表し、ナフタレン-2,6-ジイル及び1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイルは非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のF、Cl、CF₃、OCF₃又はCH₃を有することができ、iは0、1又は2を表し、Y¹及びY²はそれぞれ独立的に単結合、-COO-、-OCO-、-CH₂O-、-OCH₂-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-(CH₂)₂-、-(CH₂)₄-、-CH=CH-(CH₂)₂-、-(CH₂)₂-CH=CH-、-CH=N-、-CH=N-N=CH-又は-N(O)=N-を表し、Z¹及びZ²はそれぞれ独立的にH、F、Cl、CF₃又はOCF₃を表し、Xは-CN、-NCSを表す。)で表される1〜20種の化合物を10〜80質量%含有することを特徴とする液晶表示素子を提供する。
【００１２】
一般式(I)で表されるシアノ基やイソチオシアネート基を有する化合物を含有する液晶材料は、一般的に電圧保持率が悪いため、現在汎用されているフレーム周期の期間中において継続的に電流を供給することができないアクティブ素子(以下、アクティブ素子1と言う。)では、画像のちらつきなどの表示不良を発生するなど良好な画像表示を行うことができない。
【００１３】
画素電極が電圧印加状態にあるときには画素電極に対してフレーム周期の期間中においても継続的に電流を供給するアクティブ素子(以下、アクティブ素子2と言う)では、一般式(I)で表される化合物を含有する液晶材料でちらつきの無い良好な表示が可能となる。しかし、一般式(I)で表される化合物を80質量%以上含有すると、アクティブ素子2においてもちらつきを生じるようになる。
【００１４】
また、アクティブ素子2では、フッ素系の液晶材料を用いると残像が顕著になる。しかし、一般式(I)で表される化合物を含有した液晶材料では残像のない優れた表示を達成することができる。一般式(I)で表される化合物の含有率が10質量%未満では残像が観測される。
このため、アクティブ素子2では、一般式(I)で表される化合物を10質量%〜80質量%含有する液晶材料を使用することにより、画像のちらつきがなく、残像のない優れた表示を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶表示素子について更に詳細に説明する。
【００１６】
（透明性を有する基板）
透明性を有する基板としては、例えばポリカーボネートやポリエチレンテレフタレート等のプラスティックやガラス等を挙げることができ、透明性を有していない基板としてはシリコン基板を挙げることができる。シリコン基板を用いる場合、基板上に直接、アクティブ素子を形成しても良い。2枚の基板間には液晶材料の他に、カラー表示を可能にするためのカラーフィルターや視認性を向上させることを目的とした光機能層、例えば、光散乱フィルム等を介在させても良い。
【００１７】
（基板間の距離）
2枚の基板間の距離dは、汎用的には、1〜50μmの範囲で選択することができる。高速な表示と高いコントラストを両立させる観点からは、1〜8μmが好ましく、2〜6μmが特に好ましい。OCBモード(ベンド配向)の場合、2枚の基板間の距離が1〜6μmであり、基板上でのプレチルト角が2〜10°であることが好ましい。基板間距離が2〜4μmであり、基板上でのプレチルト角が3〜7°であることが更に好ましい。
【００１８】
（液晶材料）
本発明の液晶表示素子において、少なくとも一方が透明性を有する2枚の基板間に介在される液晶材料は、ネマチック液晶相、キラルネマチック液晶相、キラルスメクチックC相を示す材料を用いるのが好ましく、ネマチック相、キラルネマチック相がさらに好ましい。液晶表示素子の表示モードとしては、0〜360度の捻れ構造を有するTN(Twisted Nematic)モードやSTN(Super Twisted Nematic)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、表面安定化強誘電性液晶モード等の他に、高分子樹脂と組み合わせたPDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード、PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)モード、高分子安定化強誘電性液晶モード等を挙げることができる。これらの中でも、高速な表示を可能にする観点から、TNやOCBモードを使用するのが好ましい。
【００１９】
TNモードとしては、ツイスト角が0〜180度の範囲にあるのが好ましく、40〜110度の範囲がさらに好ましく、45〜100度の範囲が特に好ましい。プレチルト角は、0〜15度が好ましく、2〜10度が更に好ましく、3〜7度が特に好ましい。液晶表示素子の基板間の距離dと液晶材料の屈折率異方性△nの積△n・dは0.1〜1.6μmであることが好ましく、0.1〜0.6μmであることがより好ましい。特に、テレビに適用する場合には、液晶表示素子の基板間の距離dと液晶材料の屈折率異方性△nの積△n・dを0.35〜0.42の範囲に調節するのが好ましく、反射型に適用する場合には0.12〜0.35の範囲に調節するのが好ましい。
【００２０】
STNモードとしては、ツイスト角が180〜270度の範囲にあるのが好ましい。プレチルト角は3〜10度が好ましく、4〜9度が更に好ましい。△n・dは0.6〜1.2μmであることが好ましく、0.7〜0.9μmであることがより好ましい。
【００２１】
ツイスト角を270度より大きく設定する場合にはプレチルト角として、0〜15度が好ましく、2〜10度が更に好ましく、3〜7度が特に好ましい。液晶表示素子の基板間の距離dと液晶材料の屈折率異方性△nの積△n・dは0.3〜2.5μmであることが好ましく、0.4〜1.6μmであることがより好ましい。
【００２２】
（アクティブ素子）
画素電極に対してフレーム周期の期間中においても継続的に電流を供給することが可能なアクティブ素子は、例えば、特開平5-107561号公報に記載されているように、選択線と信号線の他に電圧供給線を設け、1つの画素に対し、2つのトランジスタを設け、第一のトランジスタのゲートが選択線に接続し、ソース又はドレインの一方が信号線に接続し、第二のトランジスタのソース又はドレインの一方を電圧供給線に接続し、ソース又はドレインの他方を画素電極に接続し、第一のトランジスタのソース又はドレインの他方を第二のトランジスタのゲートに接続することによって実現することができる。この具体的な回路図を図1に示す。この他にも、日本学術振興会「情報科学用有機材料第142委員会A部会」(液晶材料)の第83回研究会資料の27〜34項に記載されているような素子構成でも、実現可能である。この具体的な回路図を図2に示す。
【００２３】
本発明に関するアクティブ素子は、1つの画素に対し、2つ以上のトランジスタを設けることができる。これにより、より表示品位を重視した駆動法を設けることができる。また、液晶素子を構成する基板上における複数の画素電極と各画素電極を動作させるアクティブ素子は、現在、汎用されている図3に示すようなレイアウトを特に制限なく使用することができる。また、アクティブ素子を2つの画素電極や、4つの画素電極等、複数の画素電極毎に一カ所に集積するようなレイアウトを用いても良い。図4に、4つの画素電極毎にアクティブ素子を一カ所に集積したレイアウトの例を示す。アクティブ素子の領域1の部分で画素電極aを駆動し、領域2の部分で画素電極bを駆動し、領域3の部分で画素電極cを駆動し、領域4の部分で画素電極dを駆動する。
【００２４】
1つの画素に対し、2つ以上のトランジスタを設ける場合、通常のアモルファスシリコンを使用すると、画素面積に対して、2つ以上のトランジスタが占める面積が大きくなってしまい、結果として開口率が小さくなってしまう傾向があるので、ポリシリコンやCGS(Continuous Grain Silicon)を使用することが好ましい。
【００２５】
（一般式(I)で表される化合物）
本発明の液晶表示素子において、2枚の基板間に、介在させる液晶材料としては、一般式(I)
【００２６】
【化５】

【００２７】
で表されるシアノ系液晶もしくはイソチオシアネート系液晶化合物が必須である。
【００２８】
R¹は、炭素原子数2〜7のアルキル基、炭素原子数2〜7のアルケニル基がより好ましい。アルケニル基の更に好ましい例として(a)〜(e)を挙げることができる。これらの化合物を1種又は2種以上選択することが更に好ましい。アルケニル基が直接連結する環が、ベンゼン環やピリジン環、ピリミジン環等の芳香環の場合には(a)もしくは(b)が特に好ましく、アルケニル基が直接結合する環が、シクロヘキサン環等の脂環の場合には(c)、(d)が特に好ましい。
【００２９】
【化６】

【００３０】
（構造式は右端で環に連結しているものとする）
【００３１】
環A、環Bのより好ましい形態は、1,4-フェニレン、2又は3-フルオロ-1,4-フェニレン、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、ピリジン-2,5-ジイル、トランス-1,4-シクロへキシレン、トランス-1,4-シクロへキセニレン、トランス-1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル基又はフルオレン-2,7-ジイル基である。ここで、ナフタレン-2,6-ジイル及び1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイルは、非置換であっても良いが、置換基として1個又は2個以上のFを有する化合物を1種又は2種以上選択することが好ましい。
【００３２】
iは0もしくは1が好ましく、i=0の化合物を1種〜10種選択することがより好ましい。
【００３３】
Y¹及びY²のより好ましい形態は、単結合、-CH₂CH₂-、-COO-又は-C≡C-であり、特に好ましい形態は単結合、-COO-又は-C≡C-である。
【００３４】
Z¹及びZ²のより好ましい形態は、それぞれ独立的にH、Fであり、低電圧駆動性を重視する場合には、Z¹、Z²が同時にFが特に好ましい。
【００３５】
Xがシアノ基又はイソチオシアネート基であるため、フッ素原子より液晶分子の誘電率の異方性を大きくすることが可能であり、低駆動電圧化が容易である。さらに、シアノ基やイソチオシアネート基は液晶相の温度範囲を拡大するように寄与する傾向があり、この技術分野でメソゲンと呼ばれるベンゼン環やトランスシクロヘキサン環が連結した部分が同じ場合、フッ素原子を用いた場合と比較して、より広い温度範囲で液晶相が得られる。このためシアノ基やイソチオシアネート基を有する一般式(I)で表される化合物を有する液晶材料は、粘性の低い成分をより多く含有させることができ、所謂フッ素系液晶材料よりも応答速度が速く、優れた表示特性を得ることができる。
【００３６】
一般式(I)で表される化合物としては、例えば、(I-1)〜(I-49)ような化合物を挙げることができる。
【００３７】
【化７】

【００３８】
【化８】

【００３９】
（式中、R¹は、一般式（I）におけるものと同じ意味を表す）
これらの化合物の中でも、(I-1)、(I-2)、(I-4)、(I-6)、(I-7)、(I-12)、(I-13)、(I-16)、(I-20)、(I-29)、(I-31)、(I-32)、(I-33)、(I-46)から選ばれる化合物を含有することが好ましい。また、液晶表示素子の焼き付きを防止する観点から、ピリジン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基を有する(I-3)、(I-4)、(I-9)、(I-10)、(I-15)、(I-16)で表される化合物を含有させることは有効である。焼き付きを解消する目的では、これらの化合物を0.1〜10質量%含有させることが好ましい。
【００４０】
（一般式(I)で表される化合物の含有率）
一般式(I)で表される化合物は、20〜70質量%含有することが好ましく、30〜60質量%が更に好ましい。特に、画像のちらつきがなく、残像のない優れた表示を提供し、かつ0.6〜1.5V程度での低電圧駆動を重視する場合には液晶材料中で20〜80質量%含有させることが好ましい。この場合、一般式(I)で表される化合物の中でも、環A及び環Bとして1,4-フェニレン、2又は3-フルオロ-1,4-フェニレン、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、トランス-1,4-シクロへキシレンから選択するのが好ましく、Y¹及びY²として単結合を選択するのが好ましく、Xは-CNであることが、液晶表示素子の経時変化の抑止、応答速度の確保の観点から好ましい。また、特に応答を重視する場合には液晶材料中で10〜25質量%の含有させることが好ましい。この場合、一般式(I)で表される化合物の中でも、R¹として炭素原子数2〜5のアルケニル基を選択するのが好ましい。
【００４１】
一般式(I)で表される化合物の他に、液晶材料の粘度の低減させ応答速度を改善することを目的として、液晶材料中にシアノ基やイソチオシアネート基を有していない極性の小さい化合物を含有させることが好ましい。このような化合物としては、一般式(II)
【００４２】
【化９】

【００４３】
(式中、R²及びR³はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数2〜10のアルケニル基を表し、該アルキル基又は該アルケニル基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のF、Cl、CN、CH₃又はCF₃を有することができ、該アルキル基又は該アルケニル基中に存在する1個又は2個以上のCH₂基は、O原子が相互に直接結合しないものとして、O、CO又はCOOで置換されていてもよく、環C、環D及び環Eはそれぞれ独立的1,4-フェニレン、2又は3-フルオロ-1,4-フェニレン、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2又は3-クロロ-1,4-フェニレン、2,3-ジクロロ-1,4-フェニレン、3,5-ジクロロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、ピリジン-2,5-ジイル、トランス-1,4-シクロへキシレン、トランス-1,4-シクロへキセニレン、トランス-1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、トランス-1-シラ-1,4-シクロヘキシレン、トランス-4-シラ-1,4-シクロヘキシレン、ナフタレン-2,6-ジイル、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル基又はフルオレン-2,7-ジイル基を表し、ナフタレン-2,6-ジイル及び1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイルは非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のF、Cl、CF₃、OCF₃又はCH₃を有することができ、jは0、1もしくは2を表し、Y³、Y⁴はそれぞれ独立的に単結合、-COO-、-OCO-、-CH₂O-、-OCH₂-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-(CH₂)₂-、-(CH₂)₄-、-CH=CH-(CH₂)₂-、-(CH₂)₂-CH=CH-、-CH=N-、-CH=N-N=CH-又は-N(O)=N-を表す。)で表される化合物を含有することができる。一般式(II)で表される化合物としては、例えば、(II-1)〜(II-34)ような化合物を挙げることができる。
【００４４】
【化１０】

【００４５】
（式中、R²及びR³は、一般式(II)におけるものと同じ意味を表す）
これらの化合物の中でも、(II-1)、(II-4)、(II-5)、(II-6)、(II-8)、(II-9)、(II-10)、(II-12)、(II-14)、(II-17)、(II-18)、(II-21)、(II-22)、(II-26)、(II-33)及び(II-34)から選ばれる化合物を含有することが好ましい。R²及びR³は、それぞれ独立的に一般式(II)におけるものと同じ意味を表すが、炭素原子数2〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましく、少なくとも一方がアルケニル基であることがより好ましく、両方がアルケニル基で有ることがさらに好ましい。炭素原子数2〜5のアルケニル基としては、
【００４６】
【化１１】

【００４７】
(構造式は右端で環に連結しているものとする)が好ましい。これらの中でも、アルケニル基が直接連結する環が、ベンゼン環やピリジン環、ピリミジン環等の芳香環の場合には(a)もしくは(b)が特に好ましく、アルケニル基が直接結合する環が、シクロヘキサン環等の脂環の場合には(c)、(d)が特に好ましい。
【００４８】
以上のような一般式(II)で表される化合物は、液晶材料中において、10〜80質量%含有することが好ましく、20〜70質量%がより好ましい。高速応答性を重視する場合には、40〜80質量%含有させることが好ましい。
【００４９】
一般式(I)で表される化合物と併用することが好ましい化合物として、一般式(III)
【００５０】
【化１２】

【００５１】
(式中、R⁴は炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数2〜10のアルケニル基を表し、該アルキル基又は該アルケニル基は非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のF、Cl、CN、CH₃又はCF₃を有することができ、該アルキル基又は該アルケニル基中に存在する1個又は2個以上のCH₂基は、O原子が相互に直接結合しないものとして、O、CO又はCOOで置換されていてもよく、環F、環G及び環Hはそれぞれ独立的に1,4-フェニレン、2又は3-フルオロ-1,4-フェニレン、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2又は3-クロロ-1,4-フェニレン、2,3-ジクロロ-1,4-フェニレン、3,5-ジクロロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、ピリジン-2,5-ジイル、トランス-1,4-シクロへキシレン、トランス-1,4-シクロへキセニレン、トランス-1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、トランス-1-シラ-1,4-シクロヘキシレン、トランス-4-シラ-1,4-シクロヘキシレン、ナフタレン-2,6-ジイル、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル基又はフルオレン-2,7-ジイル基を表し、ナフタレン-2,6-ジイル及び1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイルは非置換であるか又は置換基として1個又は2個以上のF、Cl、CF₃、OCF₃又はCH₃を有することができ、kは0、1又は2を表し、Y⁵及びY⁶はそれぞれ独立的に単結合、-COO-、-OCO-、-CH₂O-、-OCH₂-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-(CH₂)₂-、-(CH₂)₄-、-CH=CH-(CH₂)₂-、-(CH₂)₂-CH=CH-、-CH=N-、-CH=N-N=CH-又は-N(O)=N-を表し、Z³はH、F、Cl、CF₃、CHF₂、OCF₃、OCHF₂、OCH₂Fを表す。)で表される化合物を挙げることができる。
【００５２】
（保持率）
アクティブ素子2に好適に使用される液晶材料として、一般式(I)で表される化合物を10〜80質量%含有する液晶材料は、従来のアクティブ素子1に使用されるフッ素系液晶材料と比較して残像の無い優れた表示を達成できることを見いだした。即ち、フレーム周期の期間中において継続的に電流を流すことができるアクティブ素子の場合、画素と液晶材料によって構成されるコンデンサは、電圧保持率が100%となる理想的なコンデンサである必要はなく、むしろ、これより低い適度な80℃における電圧保持率、つまり40〜90%に設計することが好ましいことを見いだした。
【００５３】
一般式(I)で表される化合物を含有する液晶材料は、TN型やSTN型液晶表示素子用として種々開発されており、アクティブ素子1に専ら使用されているフッ素系化合物を主成分とする液晶材料に比べ、応答速度の高速化又は粘性の低減や駆動電圧の低減に優れた特性を有している。アクティブ素子2に一般式(I)で表される化合物を使用することにより、本発明に関わるアクティブ駆動用液晶材料の特性を大幅に改善することが可能になった。
【００５４】
本発明の液晶表示素子に用いられる液晶材料は高すぎる電圧保持率は残像が生じて問題となる。しかし、アクティブ素子がフレーム周期の間に継続的に供給できる電流の大きさは、アクティブ素子の移動度や配線材料の比抵抗や断面積に制限を受けるため、電圧保持率が低すぎる場合には画像にちらつき等がでて良好な表示ができなくなってしまう。本液晶表示素子に用いる液晶材料の電圧保持率の範囲は、アクティブ素子の移動度や配線材料の比抵抗や断面積によって異なるが、80℃における電圧保持率は、50〜80%が好ましい。
【００５５】
電圧保持率を80〜90%と高めに調節すると、アクティブ素子に流れる不要な電流を低く抑えることが可能となり、液晶表示素子の消費電力を低減することができる。電圧保持率を40〜80%の範囲で低く調節するほど、アクティブ素子に流れる電流がやや大きくなるものの、画素に電圧が印加されていない状態等における意図に反した電荷の残留を、特別な駆動方法を用いることなく抑制することでき、より残像が無く、切れの良い動画像の表示が可能となる。従って、バッテリー駆動があまり想定されない用途では、消費電力よりも残像が無い、切れの良い画像を得ることを追求して電圧保持率を40〜60%の範囲に調節し、専らバッテリー駆動が想定される用途では電圧保持率を80〜90%に調節し、これら以外の用途では電圧保持率を60〜80%に調節するのが好ましい。電圧保持率を40%未満まで低減させると、アクティブ素子の移動度や、信号線のインピーダンスの関係上、画素に十分な電流を供給するのが困難になり、良好な画像が得られない傾向があるため、電圧保持率は最低でも40%以上に調節するのが好ましい。
【００５６】
このような観点から、本発明の液晶表示素子に用いる液晶材料中に、電圧保持率が高い、一般式(III)で表されるような化合物を添加することで、液晶材料の電圧保持率を調整することは非常に有用である。一般式(III)で表される化合物としては、(III-1)〜(III-18)のような化合物を挙げることができる。
【００５７】
【化１３】

【００５８】
（式中、R⁴は、一般式(III)におけるものと同じ意味を表す）
これらの化合物の中でも、(III-1)、(III-2)、(III-8)、(III-14)、(III-17)及び(III-18)から選ばれる化合物を含有することが好ましい。R⁴は、一般式(III)におけるものと同じ意味を表すが、炭素原子数2〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基がさらに好ましい。炭素原子数2〜5のアルケニル基としては、
【００５９】
【化１４】

【００６０】
（構造式は右端で環に連結しているものとする）が好ましい。これらの中でも、アルケニル基が直接連結する環が、ベンゼン環やピリジン環、ピリミジン環等の芳香環の場合には(a)もしくは(b)が特に好ましく、アルケニル基が直接結合する環が、シクロヘキサン環等の脂環の場合には(c)、(d)が特に好ましい。以上のような一般式(III)で表される化合物は、液晶材料中において0〜60質量%の範囲で含有させることが好ましく、0〜50質量%がさらに好ましく、0〜40質量%が好ましい。
【００６１】
特に、0.6〜1.5V程度での低電圧駆動を重視する場合には、(III-2)、(III-5)、(III-7)及び(III-15)から選ばれる化合物を選択するのが好ましい。また、特に応答を重視する場合には(III-10)、(III-13)及び(III-17)から選ばれる化合物を選択するのが好ましい。
【００６２】
液晶表示モードに対し、所望のピッチPを必要とする場合、液晶材料に光学活性化合物を添加しても良い。光学活性化合物としては、例えば、一般式(I)におけるR¹に光学活性基を導入した化合物、一般式(II)におけるR²もしくはR³、又はR²とR³に光学活性基を導入した化合物、一般式(III)におけるR⁴に光学活性基を導入した化合物を使用することができる。光学活性基としては、例えば、コレステリル基、2-メチルブチル基、2-メチルブチルオキシ基、2-メチルブチルカルボニルオキシ基、2-メチルブチルオキシカルボニル基、1-メチルヘプチル基、1-メチルヘプチルオキシ基、1-メチルヘプチルカルボニルオキシ基、1-メチルヘプチルオキシカルボニル基を挙げることができる。さらに、具体的には、式(IV-1)〜(IV-28)の化合物を挙げることができる。
【００６３】
【化１５】

【００６４】
【化１６】

【００６５】
代表的なものとしては、例えばコレステリルノナネイト、C-15、CB-15、S-811等を用いることが好ましい。
【００６６】
誘起ピッチPの0〜50℃における温度依存性(50℃におけるピッチと0℃におけるピッチの差の絶対値を0℃におけるピッチで除し、これに100を乗じた値)は0.5%/℃以下が好ましく、0.2%/℃以下がさらに好ましく、0.1%/℃以下が特に好ましい。このように誘起ピッチPの温度依存性が小さい液晶組成物を得るためには、同じ捻れの向きを誘起する光学活性化合物2種において、温度の上昇に伴って誘起ピッチPが大きくなる光学活性化合物と温度の上昇に伴って誘起ピッチPが小さくなる光学活性化合物を適宜混合するか、温度の上昇に伴って誘起ピッチPが大きくなる材料2種において、双方の温度依存性が著しくことなり、かつ異なる捻れの向きを誘起するものを適宜混合するか、温度の上昇に伴って誘起ピッチPが小さくなる材料2種において、双方の温度依存性が著しくことなり、かつ異なる捻れの向きを誘起するものを適宜混合しても良い。
【００６７】
上述のような化合物を含有する液晶材料の好ましい物性について以下に述べる。
結晶相又はスメクチック相−ネマチック相転移温度は0℃以下、好ましくは-10℃以下、さらに好ましくは-20℃以下、特に好ましくは-30℃以下が良い。また、ネマチック相−等方性液体相転移温度は、60〜150℃の範囲から選択することができ、好ましくは75℃以上、さらに好ましくは85℃以上が良い。粘度は、5〜150mPa・sの範囲が好ましく、さらに好ましくは5〜60mPa・sの範囲であり、特に好ましくは5〜40mPa・sの範囲である。ただし、高速応答性を重視する場合には、5〜20mPa・sの範囲が特に好ましい。誘電率異方性は、25℃において、1≦Δε≦60の範囲が好ましく、2≦Δε≦40の範囲がさらに好ましく、6≦Δε≦30の範囲が特に好ましい。屈折率異方性は、25℃において0.03≦Δn≦0.40の範囲が好ましく、0.04≦Δn≦0.38の範囲がさらに好ましく、0.05≦Δn≦0.35の範囲が特に好ましい。弾性定数比K₃₃/K₁₁は、25℃において0.3〜5の範囲にあるのが好ましく、0.5〜4の範囲がより好ましく、0.5〜2.5の範囲が更に好ましい。比抵抗と電圧保持率は、アクティブ素子の移動度や回路設計、駆動方法によって最適な値は変化するが、比抵抗は25℃において1×10⁹〜5.0×10¹²Ω・cmの範囲にあるのが好ましく、1×10¹⁰〜5.0×10¹¹Ω・cmの範囲にあるのがより好ましい。
【００６８】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、実施例中、測定した特性は以下の通りである。
【００６９】

【００７０】
（実施例１）
一つの画素に対して、図5に示すように、選択線、信号線、電圧供給線と2つのトランジスタを設け、第一のトランジスタのゲートが選択線に接続し、ドレインが信号線に接続し、第二のトランジスタのドレインを電圧供給線に接続し、ソースを画素電極に接続し、第一のトランジスタのソースを第二のトランジスタのゲートに接続された構成の4×4画素で、ツイスト角が90度、セルギャップ3μmの液晶セルを用意した。このアクティブ素子は画素電極が電圧印加状態にあるときにはフレーム周期の期間中において継続的に電流を供給することが可能なものである。次に、
【００７１】
【化１７】

【００７２】
（%は質量%を示す）
に示す化合物からなる組成物(A)を調製した。この組成物(A)の結晶−ネマチック相転移温度は-30℃、ネマチック−等方性液体相転移温度は84℃、誘電率異方性は5.8、屈折率異方性は0.158、粘度は14.3mPa・s、比抵抗は1.1×10¹²Ω・cm、電圧保持率は78%であった。組成物(A)を用意したセルに注入した後、ノーマリーホワイトになるよう2枚の偏光フィルムを液晶セルに貼り合わせることにより、本発明の液晶表示素子を作製した。本発明の液晶表示装置は、残像の無い動画像を表示することができ、静止画の画質も良好であった。この液晶表示素子の駆動電圧は3.7Vであり、応答時間は7.8msecであった。
【００７３】
（実施例2）
【００７４】
【化１８】

【００７５】
（%は質量%を示す）
に示す化合物からなる組成物(B)を調製した。この組成物(B)の結晶−ネマチック相転移温度は-61℃、ネマチック−等方性液体相転移温度は76℃、誘電率の異方性は28、屈折率の異方性は0.144、比抵抗は2.1×10¹¹Ω・cm、電圧保持率は65%であった。この組成物(B)を実施例1で用意したものと同じ構成でセルギャップを3.3μmにした液晶セルに注入した後、ノーマリーホワイトになるよう2枚の偏光フィルムを液晶セルに貼り合わせることにより、本発明の液晶表示素子を作製した。本発明の液晶表示装置は、残像が無い動画像を表示することができ、静止画の画質も良好であった。この液晶表示素子の駆動電圧は1.2Vであり、応答時間は38msecであった。
【００７６】
（比較例1）
一つの画素に対して、図6に示すように、選択線、信号線と1つのトランジスタを設け、トランジスタのゲートが選択線に接続し、ドレインが信号線に接続し、ソースが画素電極に接続された構成の4×4画素で、ツイスト角が90度、セルギャップ3μmの液晶セルを用意した。このアクティブ素子はトランジスタのゲートが選択状態にあるときのみ画素電極に電流を供給可能なものである。この液晶素子に、実施例1で調製した組成物(A)を注入した後、ノーマリーホワイトになるよう2枚の偏光フィルムを液晶セルに貼り合わせることにより、液晶表示素子を作製した。この液晶表示装置は、液晶組成物の電圧保持特性が不充分なためか、画像がちらつき、良好な表示を行うことができなかった。
【００７７】
（比較例2）
比較例1で用意したものと同じ構成でセルギャップ3.3μmの液晶セルに、実施例2で調製した組成物(B)を注入した後、ノーマリーホワイトになるよう2枚の偏光フィルムを液晶セルに貼り合わせることにより、液晶表示素子を作製した。この液晶表示装置は、画像がちらつき、良好な表示を行うことができなかった。
【００７８】
（比較例3）
【００７９】
【化１９】

【００８０】
（%は、質量%を示す）
に示す化合物からなる組成物(C)を調製した。この組成物(C)のネマチック−等方性液体相転移温度は87℃、誘電率の異方性は6.3、屈折率の異方性は0.084、粘度は25mPa・s、比抵抗は6.0×10¹³Ω・cm、電圧保持率は99.4%であった。この組成物(C)を実施例1で用意したものと同じ構成でセルギャップ5.6μm液晶セルに注入した後、ノーマリーホワイトになるよう2枚の偏光フィルムを液晶セルに貼り合わせることにより、比較の液晶表示素子を作製した。比較の液晶表示装置は、静止画では焼き付き現象が観察され、動画像は尾引の様な残像があった。この液晶表示素子の駆動電圧は、4.0Vであり、応答時間は44msecであったが、本発明の実施例1と2の特性と比較すると、駆動電圧の割には応答速度が劣っていることがわかる。
【００８１】
実施例1、2と比較例1、2の比較から、本発明の液晶表示素子は、良好な動画像を達成できることがわかる。また、実施例1、2と比較例3との比較から、本発明の液晶表示素子は、従来の液晶表示素子と比較して、低駆動電圧、高速応答性に優れており、焼き付きの無い良好なものあることがわかる。
【００８２】
（実施例3）
一つの画素に対して、図2に示すように、選択線、信号線、電圧供給線と2つのトランジスタを設け、第一のトランジスタのゲートが選択線に接続し、ドレインが信号線に接続し、第二のトランジスタのドレインを電圧供給線に接続し、ソースを画素電極に接続し、第一のトランジスタのソースを第二のトランジスタのゲートに接続された構成の4×4画素で、プレチルト角が5度、セルギャップ2μmのパイセルを用意した。このアクティブ素子は画素電極が電圧印加状態にあるときにはフレーム周期の期間中において継続的に電流を供給することが可能なものである。次に、
【００８３】
【化２０】

【００８４】
（%は質量%を示す）
に示す化合物からなる組成物(D)を調製した。この組成物(D)の結晶−ネマチック相転移温度は-31℃、ネマチック−等方性液体相転移温度は98℃、誘電率の異方性は9、屈折率の異方性は0.241、比抵抗は1.0×10¹³Ω・cm、弾性定数比K33/K11は2.0、電圧保持率は82%であった。この組成物(D)を上記で用意した液晶セルに注入した後、位相差フィルムと2枚の偏光フィルムを液晶セルに貼り合わせることにより、本発明のOCB液晶表示素子を作製した。本発明の液晶表示装置は、残像が無い動画像を表示することができ、静止画の画質も良好であった。この液晶表示素子の駆動電圧は6Vであり、応答時間は1.2msecであった。
【００８５】
【発明の効果】
本発明の液晶表示素子は、従来のアクティブ駆動素子と比較して、残像が無い良好な表示品位を得られるので、今後のマルチメディア対応ディスプレイとしてきわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】画素電極に対してフレーム周期の期間中において継続的に電流を供給することが可能な画素電極が電圧印加状態にあるときには常に定常的な電圧を供給するアクティブ素子の回路図の例。図中のLCは、画素電極と液晶材料より構成されるコンデンサを表す。
【図２】画素電極に対してフレーム周期の期間中において継続的に電流を供給することが可能な画素電極が電圧印加状態にあるときには常に定常的な電圧を供給するアクティブ素子の回路図の例。図中のLCは、画素電極と液晶材料より構成されるコンデンサを表す。
【図３】画素電極とアクティブ素子のレイアウト例1
【図４】画素電極とアクティブ素子のレイアウト例2
【図５】実施例1における回路図
【図６】比較例1における回路図[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display element driven by an active element.
[0002]
[Prior art]
Liquid crystal display elements driven by TFT (Thin Film Transistor) active elements are superior in contrast and response speed compared to passive TN (twisted nematic) and STN (super twisted nematic) liquid crystal display elements. Widely used in TVs, notebook computers, etc. In order to further expand the application field of active drive liquid crystal display elements in the future, it is necessary to improve the slow response speed compared to display elements using cathode ray tubes.
[0003]
In order to improve the response speed of the active drive liquid crystal display element, it is most effective to improve the response speed of the liquid crystal material, but improvement from the surface of the liquid crystal material is becoming difficult.
[0004]
Current active liquid crystal display elements require high voltage holding ratio in the liquid crystal material due to the structure of the elements, so fluorine atoms, chlorine atoms, OCF as polar groups _Three This is because only a liquid crystal material called a fluorine-based liquid crystal having the above can be used.
[0005]
Since only fluorine and chlorine atoms can be used as polar groups, the types of chemical structures of liquid crystal materials are limited, and as long as liquid crystal materials having these limited chemical structures are used, the response required for liquid crystal display elements There were limits to improving speed, reducing drive voltage, and expanding the operating temperature range of display elements. We are faced with the problem that it is difficult to improve these characteristics while balancing these characteristics at a high level.
[0006]
On the other hand, a technique capable of solving the retention rate problem is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-326958. This has an element configuration capable of continuously supplying current to the pixel electrode during the frame period. For this reason, it has become possible to reduce the limitation on the voltage holding ratio, which is essential for conventional devices. However, as compared with the conventional element, there is a problem that afterimages are generated because it is difficult to discharge the charges charged in the pixel electrodes, and it is difficult to obtain a clear image. This problem is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-107561 as being able to be solved by a device system device such as a device method or a discharge resistor. However, an aperture related to cost and device brightness is disclosed. There was a problem that sacrificed the rate.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to provide an excellent display with no image flickering and no afterimage in a liquid crystal display element using an active element capable of continuously supplying current during a frame period.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that a specific compound as a liquid crystal material in a liquid crystal display element using an active element capable of continuously supplying current during a frame period It has been found that the problem can be solved by using, and the present invention has been completed.
[0009]
That is, according to the present invention, in a liquid crystal display element in which a liquid crystal material is interposed between two substrates, at least one of which is transparent, the substrate has an active element that operates a plurality of pixel electrodes and each pixel electrode. The active element is capable of continuously supplying current to the pixel electrode even during the period of the frame period, and the liquid crystal material has the general formula (I)
[0010]
[Formula 4]

[0011]
(Where R ¹ Represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and the alkyl group or the alkenyl group is unsubstituted or has one or more F, Cl as a substituent. , CN, CH _Three Or CF _Three One or more CH present in the alkyl group or the alkenyl group. ₂ The group may be substituted with O, CO or COO, such that O atoms are not directly bonded to each other, and ring A and ring B are each independently 1,4-phenylene, 2 or 3-fluoro-1 , 4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 3,5-difluoro-1,4-phenylene, 2 or 3-chloro-1,4-phenylene, 2,3-dichloro-1,4 -Phenylene, 3,5-dichloro-1,4-phenylene, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, trans-1,4-cyclohexylene, trans-1,4-cyclohexenylene , Trans-1,3-dioxane-2,5-diyl, trans-1-sila-1,4-cyclohexylene, trans-4-sila-1,4-cyclohexylene, naphthalene-2,6-diyl, 1 , 2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl, decahydronaphthalene-2,6-diyl, phenanthrene-2,7-diyl group or fluorene-2,7-diyl group, naphthalene-2, 6-diyl and 1,2,3 , 4-Tetrahydronaphthalene-2,6-diyl is unsubstituted or has one or more F, Cl, CF as substituents _Three , OCF _Three Or CH _Three I represents 0, 1 or 2, Y ¹ And Y ² Are each independently a single bond, -COO-, -OCO-, -CH ₂ O-, -OCH ₂ -, -CH = CH-, -CF = CF-, -C≡C-,-(CH ₂ ) ₂ -,-(CH ₂ ) _Four -, -CH = CH- (CH ₂ ) ₂ -,-(CH ₂ ) ₂ -CH = CH-, -CH = N-, -CH = NN = CH- or -N (O) = N- ¹ And Z ² Are independently H, F, Cl, CF _Three Or OCF _Three X represents —CN, —NCS. The liquid crystal display element is characterized by containing 1 to 20% by mass of 1 to 20 kinds of compounds represented by the formula:
[0012]
A liquid crystal material containing a compound having a cyano group or an isothiocyanate group represented by the general formula (I) generally has a poor voltage holding ratio. In an active element that cannot supply (hereinafter referred to as active element 1), a good image display cannot be performed, such as a display defect such as image flickering.
[0013]
An active element (hereinafter referred to as active element 2) that continuously supplies current to the pixel electrode even during the frame period when the pixel electrode is in a voltage application state is represented by the general formula (I) Good display without flickering is possible with a liquid crystal material containing a compound. However, when the compound represented by the general formula (I) is contained in an amount of 80% by mass or more, the active element 2 also flickers.
[0014]
Further, in the active element 2, when a fluorine-based liquid crystal material is used, an afterimage becomes remarkable. However, the liquid crystal material containing the compound represented by the general formula (I) can achieve excellent display without an afterimage. When the content of the compound represented by the general formula (I) is less than 10% by mass, an afterimage is observed.
For this reason, in the active element 2, by using a liquid crystal material containing 10% by mass to 80% by mass of the compound represented by the general formula (I), an excellent display without image flickering and no afterimage is provided. can do.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The liquid crystal display element of the present invention will be described in more detail.
[0016]
(Transparent substrate)
As a board | substrate which has transparency, plastics, glass, etc., such as a polycarbonate and a polyethylene terephthalate, can be mentioned, for example, A silicon substrate can be mentioned as a board | substrate which does not have transparency. When a silicon substrate is used, the active element may be formed directly on the substrate. Between the two substrates, in addition to the liquid crystal material, a color filter for enabling color display and an optical functional layer for the purpose of improving visibility, such as a light scattering film, may be interposed. .
[0017]
(Distance between boards)
The distance d between the two substrates can be selected in the range of 1 to 50 μm for general purposes. From the viewpoint of achieving both high-speed display and high contrast, 1 to 8 μm is preferable, and 2 to 6 μm is particularly preferable. In the OCB mode (bend orientation), the distance between the two substrates is preferably 1 to 6 μm, and the pretilt angle on the substrate is preferably 2 to 10 °. More preferably, the distance between the substrates is 2 to 4 μm, and the pretilt angle on the substrate is 3 to 7 °.
[0018]
(Liquid crystal material)
In the liquid crystal display element of the present invention, it is preferable to use a material exhibiting a nematic liquid crystal phase, a chiral nematic liquid crystal phase, or a chiral smectic C phase as a liquid crystal material interposed between two substrates at least one of which has transparency, A nematic phase and a chiral nematic phase are more preferable. The display modes of the liquid crystal display element include TN (Twisted Nematic) mode, STN (Super Twisted Nematic) mode, ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode, OCB (Optically Compensated Birefringence) mode, surface In addition to stabilized ferroelectric liquid crystal mode, PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) mode, PNLC (Polymer Network Liquid Crystal) mode combined with polymer resin, polymer stabilized ferroelectric liquid crystal mode, etc. it can. Among these, it is preferable to use the TN or OCB mode from the viewpoint of enabling high-speed display.
[0019]
As the TN mode, the twist angle is preferably in the range of 0 to 180 degrees, more preferably in the range of 40 to 110 degrees, and particularly preferably in the range of 45 to 100 degrees. The pretilt angle is preferably 0 to 15 degrees, more preferably 2 to 10 degrees, and particularly preferably 3 to 7 degrees. The product Δn · d of the distance d between the substrates of the liquid crystal display element and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material is preferably 0.1 to 1.6 μm, and more preferably 0.1 to 0.6 μm. In particular, when applied to a television, it is preferable to adjust the product Δn · d of the distance d between the substrates of the liquid crystal display element and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material to a range of 0.35 to 0.42, When applied to a mold, it is preferable to adjust to the range of 0.12 to 0.35.
[0020]
The STN mode preferably has a twist angle in the range of 180 to 270 degrees. The pretilt angle is preferably 3 to 10 degrees, and more preferably 4 to 9 degrees. Δn · d is preferably 0.6 to 1.2 μm, more preferably 0.7 to 0.9 μm.
[0021]
When the twist angle is set larger than 270 degrees, the pretilt angle is preferably 0 to 15 degrees, more preferably 2 to 10 degrees, and particularly preferably 3 to 7 degrees. The product Δn · d of the distance d between the substrates of the liquid crystal display element and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material is preferably 0.3 to 2.5 μm, and more preferably 0.4 to 1.6 μm.
[0022]
(Active element)
An active element capable of continuously supplying a current to a pixel electrode even during a frame period is, for example, a selection line and a signal line as described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-107561. In addition, a voltage supply line is provided, two transistors are provided for one pixel, the gate of the first transistor is connected to the selection line, one of the source or the drain is connected to the signal line, and the second transistor This is realized by connecting one of the source and the drain to the voltage supply line, connecting the other of the source and the drain to the pixel electrode, and connecting the other of the source and the drain of the first transistor to the gate of the second transistor. Can do. A specific circuit diagram is shown in FIG. In addition to this, even with the device configuration described in paragraphs 27-34 of the 83rd meeting of the Japan Society for the Promotion of Science "Organic Materials for Information Science 142th Committee A Section" (Liquid Crystal Materials) Is possible. A specific circuit diagram is shown in FIG.
[0023]
In the active element according to the present invention, two or more transistors can be provided for one pixel. Thereby, it is possible to provide a driving method that places more emphasis on display quality. In addition, a plurality of pixel electrodes on a substrate constituting a liquid crystal element and an active element that operates each pixel electrode can use a layout as shown in FIG. Further, a layout in which active elements are integrated in one place for each of a plurality of pixel electrodes such as two pixel electrodes or four pixel electrodes may be used. FIG. 4 shows an example of a layout in which active elements are integrated in one place for every four pixel electrodes. The pixel electrode a is driven in the active element region 1, the pixel electrode b is driven in the region 2, the pixel electrode c is driven in the region 3, and the pixel electrode d is driven in the region 4 portion. .
[0024]
When two or more transistors are provided for one pixel, if normal amorphous silicon is used, the area occupied by two or more transistors is larger than the pixel area, resulting in a lower aperture ratio. Therefore, it is preferable to use polysilicon or CGS (Continuous Grain Silicon).
[0025]
(Compound represented by the general formula (I))
In the liquid crystal display element of the present invention, the liquid crystal material interposed between the two substrates is represented by the general formula (I)
[0026]
[Chemical formula 5]

[0027]
A cyano liquid crystal or an isothiocyanate liquid crystal compound represented by the formula is essential.
[0028]
R ¹ Is more preferably an alkyl group having 2 to 7 carbon atoms and an alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms. More preferable examples of the alkenyl group include (a) to (e). More preferably, one or more of these compounds are selected. When the ring directly connected to the alkenyl group is an aromatic ring such as a benzene ring, pyridine ring or pyrimidine ring, (a) or (b) is particularly preferred, and the ring to which the alkenyl group is directly bonded is an aliphatic group such as a cyclohexane ring. In the case of a ring, (c) and (d) are particularly preferred.
[0029]
[Chemical 6]

[0030]
(The structural formula shall be connected to the ring at the right end)
[0031]
More preferred forms of ring A and ring B are 1,4-phenylene, 2 or 3-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 3,5-difluoro-1,4 -Phenylene, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, trans-1,4-cyclohexylene, trans-1,4-cyclohexenylene, trans-1,3-dioxane-2,5 -Diyl, naphthalene-2,6-diyl, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl, decahydronaphthalene-2,6-diyl, phenanthrene-2,7-diyl or fluorene-2 , 7-diyl group. Here, naphthalene-2,6-diyl and 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl may be unsubstituted, but one or two or more Fs are substituted. It is preferable to select one type or two or more types of compounds.
[0032]
i is preferably 0 or 1, and more preferably 1 to 10 compounds of i = 0 are selected.
[0033]
Y ¹ And Y ² A more preferred form of is a single bond, —CH ₂ CH ₂ -, -COO- or -C≡C-, and a particularly preferred form is a single bond, -COO- or -C≡C-.
[0034]
Z ¹ And Z ² More preferable forms of H are independently H and F, respectively, and Z is important when low voltage drivability is important. ¹ , Z ² At the same time, F is particularly preferred.
[0035]
Since X is a cyano group or an isothiocyanate group, the anisotropy of the dielectric constant of the liquid crystal molecules can be made larger than that of the fluorine atoms, and a low driving voltage can be easily achieved. Furthermore, cyano groups and isothiocyanate groups tend to contribute to expanding the temperature range of the liquid crystal phase, and if the benzene ring or transcyclohexane ring called mesogen is the same in this technical field, use a fluorine atom. Compared with the case where it was, a liquid crystal phase is obtained in a wider temperature range. For this reason, the liquid crystal material having the compound represented by the general formula (I) having a cyano group or an isothiocyanate group can contain more components having low viscosity, and has a faster response speed than a so-called fluorine-based liquid crystal material. Excellent display characteristics can be obtained.
[0036]
Examples of the compound represented by the general formula (I) include compounds (I-1) to (I-49).
[0037]
[Chemical 7]

[0038]
[Chemical 8]

[0039]
(Where R ¹ Represents the same meaning as in general formula (I))
Among these compounds, (I-1), (I-2), (I-4), (I-6), (I-7), (I-12), (I-13), (I -16), (I-20), (I-29), (I-31), (I-32), (I-33), and (I-46). Further, from the viewpoint of preventing the burn-in of the liquid crystal display element, (I-3), (I-4), (I-9), having a pyridine-2,5-diyl group and a pyrimidine-2,5-diyl group, It is effective to include the compounds represented by (I-10), (I-15), and (I-16). For the purpose of eliminating burn-in, it is preferable to contain 0.1 to 10% by mass of these compounds.
[0040]
(Content of compound represented by general formula (I))
The compound represented by the general formula (I) is preferably contained in an amount of 20 to 70% by mass, and more preferably 30 to 60% by mass. In particular, when providing excellent display with no image flicker and no afterimage, and placing importance on low voltage driving at about 0.6 to 1.5 V, it is preferably contained in the liquid crystal material in an amount of 20 to 80% by mass. In this case, among the compounds represented by the general formula (I), as ring A and ring B, 1,4-phenylene, 2 or 3-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4- Preferably selected from phenylene, 3,5-difluoro-1,4-phenylene, trans-1,4-cyclohexylene, Y ¹ And Y ² It is preferable to select a single bond, and X is preferably —CN from the viewpoint of suppressing change with time of the liquid crystal display element and ensuring response speed. Further, when the response is particularly important, it is preferable to contain 10 to 25% by mass in the liquid crystal material. In this case, among the compounds represented by the general formula (I), R ¹ It is preferable to select an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms.
[0041]
In addition to the compound represented by the general formula (I), a compound having a small polarity and having no cyano group or isothiocyanate group in the liquid crystal material for the purpose of reducing the viscosity of the liquid crystal material and improving the response speed. It is preferable to contain. Such compounds include those represented by the general formula (II)
[0042]
[Chemical 9]

[0043]
(Where R ² And R ^Three Each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and the alkyl group or the alkenyl group is unsubstituted or has one or more substituents. F, Cl, CN, CH _Three Or CF _Three One or more CH present in the alkyl group or the alkenyl group. ₂ The group may be substituted with O, CO or COO, such that O atoms are not directly bonded to each other, and ring C, ring D and ring E are each independently 1,4-phenylene, 2 or 3-fluoro -1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 3,5-difluoro-1,4-phenylene, 2 or 3-chloro-1,4-phenylene, 2,3-dichloro-1 , 4-phenylene, 3,5-dichloro-1,4-phenylene, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, trans-1,4-cyclohexylene, trans-1,4-cyclo Hexenylene, trans-1,3-dioxane-2,5-diyl, trans-1-sila-1,4-cyclohexylene, trans-4-sila-1,4-cyclohexylene, naphthalene-2,6-diyl 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl, decahydronaphthalene-2,6-diyl, phenanthrene-2,7-diyl group or fluorene-2,7-diyl group, 2,6-diyl and 1 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl is unsubstituted or has one or more F, Cl, CF as substituents _Three , OCF _Three Or CH _Three J represents 0, 1 or 2 and Y ^Three , Y ^Four Are each independently a single bond, -COO-, -OCO-, -CH ₂ O-, -OCH ₂ -, -CH = CH-, -CF = CF-, -C≡C-,-(CH ₂ ) ₂ -,-(CH ₂ ) _Four -, -CH = CH- (CH ₂ ) ₂ -,-(CH ₂ ) ₂ -CH = CH-, -CH = N-, -CH = NN = CH- or -N (O) = N- is represented. ) Can be contained. Examples of the compound represented by the general formula (II) include compounds such as (II-1) to (II-34).
[0044]
[Chemical Formula 10]

[0045]
(Where R ² And R ^Three Represents the same meaning as in general formula (II))
Among these compounds, (II-1), (II-4), (II-5), (II-6), (II-8), (II-9), (II-10), (II -12), (II-14), (II-17), (II-18), (II-21), (II-22), (II-26), (II-33) and (II-34) It is preferable to contain a compound selected from R ² And R ^Three Each independently represents the same meaning as in general formula (II), but is preferably an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, at least one of which is an alkenyl group. Is more preferable, and it is more preferable that both are alkenyl groups. As an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms,
[0046]
Embedded image

[0047]
(The structural formula is assumed to be linked to the ring at the right end). Among these, when the ring directly connected to the alkenyl group is an aromatic ring such as a benzene ring, a pyridine ring, or a pyrimidine ring, (a) or (b) is particularly preferable, and the ring to which the alkenyl group is directly bonded is cyclohexane. In the case of an alicyclic ring or the like, (c) and (d) are particularly preferable.
[0048]
The compound represented by the general formula (II) as described above is preferably contained in an amount of 10 to 80% by mass, more preferably 20 to 70% by mass in the liquid crystal material. When importance is attached to high-speed response, it is preferable to contain 40-80 mass%.
[0049]
As a compound preferably used in combination with the compound represented by the general formula (I), the general formula (III)
[0050]
Embedded image

[0051]
(Where R ^Four Represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and the alkyl group or the alkenyl group is unsubstituted or has one or more F, Cl as a substituent. , CN, CH _Three Or CF _Three One or more CH present in the alkyl group or the alkenyl group. ₂ The group may be substituted with O, CO or COO as if the O atoms are not directly bonded to each other, and Ring F, Ring G and Ring H are each independently 1,4-phenylene, 2 or 3- Fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 3,5-difluoro-1,4-phenylene, 2 or 3-chloro-1,4-phenylene, 2,3-dichloro- 1,4-phenylene, 3,5-dichloro-1,4-phenylene, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, trans-1,4-cyclohexylene, trans-1,4- Cyclohexenylene, trans-1,3-dioxane-2,5-diyl, trans-1-sila-1,4-cyclohexylene, trans-4-sila-1,4-cyclohexylene, naphthalene-2,6- Represents diyl, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl, decahydronaphthalene-2,6-diyl, phenanthrene-2,7-diyl group or fluorene-2,7-diyl group, naphthalene -2,6-diyl and 1 as 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl unsubstituted or substituted group or two or more F, Cl, CF _Three , OCF _Three Or CH _Three And k represents 0, 1 or 2, Y ^Five And Y ⁶ Are each independently a single bond, -COO-, -OCO-, -CH ₂ O-, -OCH ₂ -, -CH = CH-, -CF = CF-, -C≡C-,-(CH ₂ ) ₂ -,-(CH ₂ ) _Four -, -CH = CH- (CH ₂ ) ₂ -,-(CH ₂ ) ₂ -CH = CH-, -CH = N-, -CH = NN = CH- or -N (O) = N- ^Three Is H, F, Cl, CF _Three , CHF ₂ , OCF _Three , OCHF ₂ , OCH ₂ Represents F. ) Can be mentioned.
[0052]
(Retention rate)
As a liquid crystal material suitably used for the active element 2, a liquid crystal material containing 10 to 80% by mass of the compound represented by the general formula (I) is compared with the conventional fluorinated liquid crystal material used for the active element 1. And found that an excellent display without an afterimage can be achieved. In other words, in the case of an active element that can continuously pass a current during the period of the frame period, the capacitor constituted by the pixel and the liquid crystal material does not have to be an ideal capacitor having a voltage holding ratio of 100%. Rather, it has been found that it is preferable to design at a moderate voltage holding ratio at 80 ° C., that is, 40 to 90%.
[0053]
Various liquid crystal materials containing the compound represented by the general formula (I) have been developed for TN-type and STN-type liquid crystal display elements, and are mainly composed of fluorine-based compounds used exclusively for the active element 1. Compared with liquid crystal materials, it has excellent characteristics in increasing the response speed, reducing viscosity, and reducing driving voltage. By using the compound represented by the general formula (I) for the active element 2, the characteristics of the liquid crystal material for active driving according to the present invention can be greatly improved.
[0054]
An excessively high voltage holding ratio of the liquid crystal material used in the liquid crystal display element of the present invention causes a problem of afterimage. However, the amount of current that the active element can continuously supply during the frame period is limited by the mobility of the active element, the specific resistance of the wiring material, and the cross-sectional area, so if the voltage holding ratio is too low The image flickers and the like, and good display cannot be performed. The range of the voltage holding ratio of the liquid crystal material used in the present liquid crystal display element varies depending on the mobility of the active element, the specific resistance of the wiring material, and the cross-sectional area, but the voltage holding ratio at 80 ° C. is preferably 50 to 80%.
[0055]
When the voltage holding ratio is adjusted to be as high as 80 to 90%, unnecessary current flowing through the active element can be kept low, and the power consumption of the liquid crystal display element can be reduced. As the voltage holding ratio is adjusted to a low level in the range of 40 to 80%, the current that flows through the active element increases slightly, but the residual charge that is not intended when the voltage is not applied to the pixel is specially driven. It is possible to suppress without using a method, and it is possible to display a moving image with less afterimage and better cutout. Therefore, in applications where battery driving is not expected, the voltage holding ratio is adjusted to a range of 40-60% in pursuit of obtaining a sharp image with less afterimage than power consumption. In other applications, the voltage holding ratio is preferably adjusted to 80 to 90%, and in other applications, the voltage holding ratio is preferably adjusted to 60 to 80%. If the voltage holding ratio is reduced to less than 40%, it becomes difficult to supply a sufficient current to the pixel due to the mobility of the active element and the impedance of the signal line, and a good image tends not to be obtained. For this reason, it is preferable to adjust the voltage holding ratio to at least 40% or more.
[0056]
From such a viewpoint, by adding a compound represented by the general formula (III) having a high voltage holding ratio to the liquid crystal material used for the liquid crystal display element of the present invention, the voltage holding ratio of the liquid crystal material can be increased. It is very useful to adjust. Examples of the compound represented by the general formula (III) include compounds such as (III-1) to (III-18).
[0057]
Embedded image

[0058]
(Where R ^Four Represents the same meaning as in general formula (III))
Among these compounds, it may contain a compound selected from (III-1), (III-2), (III-8), (III-14), (III-17) and (III-18). preferable. R ^Four Represents the same meaning as in general formula (III), but an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms is more preferable. As an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms,
[0059]
Embedded image

[0060]
(The structural formula shall be connected to the ring at the right end). Among these, when the ring directly connected to the alkenyl group is an aromatic ring such as a benzene ring, a pyridine ring, or a pyrimidine ring, (a) or (b) is particularly preferable, and the ring to which the alkenyl group is directly bonded is cyclohexane. In the case of an alicyclic ring or the like, (c) and (d) are particularly preferable. The compound represented by the general formula (III) as described above is preferably contained in the range of 0 to 60% by mass in the liquid crystal material, more preferably 0 to 50% by mass, and preferably 0 to 40% by mass. .
[0061]
In particular, when emphasizing low voltage driving at about 0.6 to 1.5 V, a compound selected from (III-2), (III-5), (III-7) and (III-15) is selected. Is preferred. In particular, when the response is emphasized, it is preferable to select a compound selected from (III-10), (III-13) and (III-17).
[0062]
When a desired pitch P is required for the liquid crystal display mode, an optically active compound may be added to the liquid crystal material. Examples of the optically active compound include R in the general formula (I). ¹ A compound having an optically active group introduced therein, R in the general formula (II) ² Or R ^Three Or R ² And R ^Three A compound having an optically active group introduced therein, R in the general formula (III) ^Four A compound into which an optically active group is introduced can be used. Examples of the optically active group include cholesteryl group, 2-methylbutyl group, 2-methylbutyloxy group, 2-methylbutylcarbonyloxy group, 2-methylbutyloxycarbonyl group, 1-methylheptyl group, 1-methylheptyloxy Group, 1-methylheptylcarbonyloxy group, 1-methylheptyloxycarbonyl group. Further, specific examples include compounds of formulas (IV-1) to (IV-28).
[0063]
Embedded image

[0064]
Embedded image

[0065]
As typical ones, for example, cholesteryl nonanate, C-15, CB-15, S-811 and the like are preferably used.
[0066]
Temperature dependence of the induced pitch P at 0 to 50 ° C (the absolute value of the difference between the pitch at 50 ° C and the pitch at 0 ° C divided by the pitch at 0 ° C and multiplied by 100) is 0.5% / ° C or less Is preferably 0.2% / ° C. or less, particularly preferably 0.1% / ° C. or less. In order to obtain a liquid crystal composition in which the temperature dependence of the induced pitch P is small in this way, in the two optically active compounds that induce the same twist direction, the optically active compound in which the induced pitch P increases as the temperature rises. And optically active compounds in which the induced pitch P decreases as the temperature rises, or in two types of materials where the induced pitch P increases as the temperature rises, the temperature dependence of both is significantly different, and Mixing materials that induce different twist directions as appropriate, or in two types of materials where the induced pitch P decreases as the temperature rises, both of which have significant temperature dependence and induce different twist directions May be mixed as appropriate.
[0067]
Preferred physical properties of the liquid crystal material containing the above compound will be described below.
The crystal phase or smectic phase-nematic phase transition temperature is 0 ° C. or lower, preferably −10 ° C. or lower, more preferably −20 ° C. or lower, particularly preferably −30 ° C. or lower. The nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature can be selected from the range of 60 to 150 ° C., preferably 75 ° C. or higher, more preferably 85 ° C. or higher. The viscosity is preferably in the range of 5 to 150 mPa · s, more preferably in the range of 5 to 60 mPa · s, and particularly preferably in the range of 5 to 40 mPa · s. However, when high-speed response is important, a range of 5 to 20 mPa · s is particularly preferable. The dielectric anisotropy is preferably in the range of 1 ≦ Δε ≦ 60 at 25 ° C., more preferably in the range of 2 ≦ Δε ≦ 40, and particularly preferably in the range of 6 ≦ Δε ≦ 30. The refractive index anisotropy is preferably in the range of 0.03 ≦ Δn ≦ 0.40 at 25 ° C., more preferably in the range of 0.04 ≦ Δn ≦ 0.38, and particularly preferably in the range of 0.05 ≦ Δn ≦ 0.35. Elastic constant ratio K ₃₃ / K ₁₁ Is preferably in the range of 0.3-5 at 25 ° C, more preferably in the range of 0.5-4, and still more preferably in the range of 0.5-2.5. Specific resistance and voltage holding ratio vary optimally depending on the mobility of active elements, circuit design, and drive method, but the specific resistance is 1 × 10 at 25 ° C ⁹ ~ 5.0 × 10 ¹² Preferably in the range of Ω · cm, 1 × 10 ^Ten ~ 5.0 × 10 ¹¹ More preferably, it is in the range of Ω · cm.
[0068]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is further explained in full detail, this invention is not limited to these Examples. In the examples, the measured characteristics are as follows.
[0069]

[0070]
Example 1
As shown in FIG. 5, for each pixel, a selection line, a signal line, a voltage supply line and two transistors are provided, the gate of the first transistor is connected to the selection line, and the drain is connected to the signal line. A 4x4 pixel with a twisted angle, with the drain of the second transistor connected to the voltage supply line, the source connected to the pixel electrode, and the source of the first transistor connected to the gate of the second transistor Prepared a liquid crystal cell with 90 ° and a cell gap of 3 μm. This active element can supply a current continuously during a frame period when the pixel electrode is in a voltage application state. next,
[0071]
Embedded image

[0072]
(% Indicates mass%)
A composition (A) comprising the compound shown below was prepared. The composition (A) has a crystal-nematic phase transition temperature of -30 ° C, a nematic-isotropic liquid phase transition temperature of 84 ° C, a dielectric anisotropy of 5.8, a refractive index anisotropy of 0.158, and a viscosity of 14.3. mPa ・ s, specific resistance 1.1 × 10 ¹² The Ω · cm and the voltage holding ratio were 78%. After injecting the composition (A) into the prepared cell, two polarizing films were bonded to the liquid crystal cell so as to be normally white, thereby producing the liquid crystal display element of the present invention. The liquid crystal display device of the present invention can display a moving image with no afterimage, and the image quality of a still image is also good. The driving voltage of this liquid crystal display element was 3.7 V, and the response time was 7.8 msec.
[0073]
(Example 2)
[0074]
Embedded image

[0075]
(% Indicates mass%)
A composition (B) comprising the compound shown below was prepared. This composition (B) has a crystal-nematic phase transition temperature of -61 ° C, a nematic-isotropic liquid phase transition temperature of 76 ° C, a dielectric anisotropy of 28, a refractive index anisotropy of 0.144, a ratio Resistance is 2.1 × 10 ¹¹ The Ω · cm and the voltage holding ratio were 65%. After injecting this composition (B) into a liquid crystal cell having the same configuration as that prepared in Example 1 and a cell gap of 3.3 μm, two polarizing films are bonded to the liquid crystal cell so as to be normally white. Thus, the liquid crystal display element of the present invention was produced. The liquid crystal display device of the present invention can display a moving image with no afterimage, and the image quality of a still image is also good. The driving voltage of this liquid crystal display element was 1.2 V, and the response time was 38 msec.
[0076]
(Comparative Example 1)
For each pixel, as shown in Fig. 6, a selection line, a signal line, and one transistor are provided. The gate of the transistor is connected to the selection line, the drain is connected to the signal line, and the source is connected to the pixel electrode. A liquid crystal cell with 4 × 4 pixels of the above configuration, a twist angle of 90 degrees, and a cell gap of 3 μm was prepared. This active element can supply current to the pixel electrode only when the gate of the transistor is in a selected state. After injecting the composition (A) prepared in Example 1 into this liquid crystal element, two polarizing films were bonded to the liquid crystal cell so as to be normally white, thereby producing a liquid crystal display element. In this liquid crystal display device, the voltage holding characteristic of the liquid crystal composition is insufficient, and the image flickers, so that good display cannot be performed.
[0077]
(Comparative Example 2)
After injecting the composition (B) prepared in Example 2 into a liquid crystal cell having the same configuration as that prepared in Comparative Example 1 and having a cell gap of 3.3 μm, the two polarizing films are formed into a liquid crystal cell so as to be normally white. The liquid crystal display element was produced by bonding together. In this liquid crystal display device, the image flickers and a good display could not be performed.
[0078]
(Comparative Example 3)
[0079]
Embedded image

[0080]
(% Indicates mass%)
A composition (C) comprising the compound shown below was prepared. The nematic-isotropic liquid phase transition temperature of this composition (C) is 87 ° C., the dielectric anisotropy is 6.3, the refractive index anisotropy is 0.084, the viscosity is 25 mPa · s, and the specific resistance is 6.0 × 10. ¹³ The Ω · cm and the voltage holding ratio were 99.4%. After injecting this composition (C) into a liquid crystal cell with a cell gap of 5.6 μm in the same configuration as that prepared in Example 1, a comparison was made by attaching two polarizing films to the liquid crystal cell so as to be normally white. A liquid crystal display element was prepared. In the comparative liquid crystal display device, a burn-in phenomenon was observed in the still image, and the moving image had an afterimage such as tailing. The drive voltage of this liquid crystal display element was 4.0 V and the response time was 44 msec, but the response speed was inferior to the drive voltage compared to the characteristics of Examples 1 and 2 of the present invention. I understand.
[0081]
From a comparison between Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that the liquid crystal display element of the present invention can achieve a good moving image. In addition, from the comparison between Examples 1 and 2 and Comparative Example 3, the liquid crystal display element of the present invention is excellent in low drive voltage and high-speed response compared to the conventional liquid crystal display element, and good in no burn-in. It turns out that there is something.
[0082]
(Example 3)
As shown in FIG. 2, for each pixel, a selection line, a signal line, a voltage supply line and two transistors are provided, the gate of the first transistor is connected to the selection line, and the drain is connected to the signal line. A pretilt angle with a 4 × 4 pixel configuration in which the drain of the second transistor is connected to the voltage supply line, the source is connected to the pixel electrode, and the source of the first transistor is connected to the gate of the second transistor However, a pi-cell with a cell gap of 2 μm was prepared. This active element can supply a current continuously during a frame period when the pixel electrode is in a voltage application state. next,
[0083]
Embedded image

[0084]
(% Indicates mass%)
A composition (D) comprising the compound shown below was prepared. This composition (D) has a crystal-nematic phase transition temperature of -31 ° C, a nematic-isotropic liquid phase transition temperature of 98 ° C, a dielectric anisotropy of 9, a refractive index anisotropy of 0.241, a ratio Resistance is 1.0 × 10 ¹³ The Ω · cm, the elastic constant ratio K33 / K11 was 2.0, and the voltage holding ratio was 82%. After injecting the composition (D) into the liquid crystal cell prepared above, the retardation film and two polarizing films were bonded to the liquid crystal cell to produce the OCB liquid crystal display element of the present invention. The liquid crystal display device of the present invention can display a moving image with no afterimage, and the image quality of a still image is also good. The driving voltage of this liquid crystal display element was 6 V, and the response time was 1.2 msec.
[0085]
【The invention's effect】
Since the liquid crystal display element of the present invention can obtain a good display quality without an afterimage as compared with a conventional active drive element, it is extremely useful as a future multimedia display.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an example of a circuit diagram of an active element that supplies a steady voltage whenever a pixel electrode capable of continuously supplying a current to a pixel electrode during a frame period is in a voltage application state. . LC in the figure represents a capacitor composed of a pixel electrode and a liquid crystal material.
FIG. 2 is an example of a circuit diagram of an active element that supplies a steady voltage whenever a pixel electrode capable of continuously supplying a current to the pixel electrode during a frame period is in a voltage application state. . LC in the figure represents a capacitor composed of a pixel electrode and a liquid crystal material.
FIG. 3 shows a layout example 1 of pixel electrodes and active elements.
FIG. 4 shows a layout example 2 of pixel electrodes and active elements.
FIG. 5 is a circuit diagram according to the first embodiment.
6 is a circuit diagram in Comparative Example 1. FIG.

Claims

A liquid crystal display element in which a liquid crystal material is interposed between two substrates, at least one of which has transparency, and has an active element for operating each pixel electrode on one of the substrates, and the active element Is capable of continuously supplying current to the pixel electrode during the frame period, and the liquid crystal material has the general formula (I)

(Wherein R ¹ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and the alkyl group or the alkenyl group is unsubstituted or has 1 or 2 substituents. Can have more than one F, Cl, CN, CH ₃ or CF ₃ , and one or more CH ₂ groups present in the alkyl group or the alkenyl group have O atoms directly bonded to each other May be substituted with O, CO or COO, and ring A and ring B are each independently 1,4-phenylene, 2 or 3-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro. -1,4-phenylene, 3,5-difluoro-1,4-phenylene, 2 or 3-chloro-1,4-phenylene, 2,3-dichloro-1,4-phenylene, 3,5-dichloro-1 , 4-phenylene, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, trans-1,4-cyclohexylene, trans-1,4-cyclohexenylene, trans-1,3-dioxane-2 , 5-Di , Trans-1-sila-1,4-cyclohexylene, trans-4-sila-1,4-cyclohexylene, naphthalene-2,6-diyl, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6 Represents -diyl, decahydronaphthalene-2,6-diyl, phenanthrene-2,7-diyl group or fluorene-2,7-diyl group, naphthalene-2,6-diyl and 1,2,3,4-tetrahydro Naphthalene-2,6-diyl can be unsubstituted or have one or more F, Cl, CF ₃ , OCF ₃ or CH ₃ as substituents, where i is 0, 1 or 2. Y ¹ and Y ² are each independently a single bond, —COO—, —OCO—, —CH ₂ O—, —OCH ₂ —, —CH═CH—, —CF═CF—, —C≡C _{_{-, - (CH 2) 2}} -, - (CH 2) 4 -, - CH = CH- (CH 2) 2 -, - (CH 2) 2 -CH = CH -, - CH = N -, - CH = NN = CH- or -N (O) = N-, Z ¹ and Z ² each independently represent H, F, Cl, CF ₃ or OCF ₃ and X represents -CN or -NCS . the compounds represented by) containing 10 to 80 wt%, you to 80 ° C. A liquid crystal display device that voltage holding ratio is equal to or in the range of 40% to 90%.

2. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal material contains 10 to 25% by mass of the compound represented by the general formula (I).

2. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal material contains 20 to 80% by mass of the compound represented by the general formula (I).

The liquid crystal material has the general formula (II)

(Wherein R ² and R ³ each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and the alkyl group or the alkenyl group are unsubstituted or It can have one or more F, Cl, CN, CH ₃ or CF ₃ as a substituent, and one or more CH ₂ groups present in the alkyl group or the alkenyl group are As O atoms are not directly bonded to each other, they may be substituted with O, CO or COO, and ring C, ring D and ring E are each independently 1,4-phenylene, 2 or 3-fluoro-1, 4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 3,5-difluoro-1,4-phenylene, 2 or 3-chloro-1,4-phenylene, 2,3-dichloro-1,4- Phenylene, 3,5-dichloro-1,4-phenylene, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, trans-1,4-cyclohexylene, trans-1,4-cyclohexenylene, G 1,3-dioxane-2,5-diyl, trans-1-sila-1,4-cyclohexylene, trans-4-sila-1,4-cyclohexylene, naphthalene-2,6-diyl, 1, 2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl, decahydronaphthalene-2,6-diyl, phenanthrene-2,7-diyl or fluorene-2,7-diyl represents naphthalene-2,6 -Diyl and 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl are unsubstituted or have one or more F, Cl, CF ₃ , OCF ₃ or CH ₃ as substituents J represents 0, 1 or 2, Y ³ and Y ⁴ are each independently a single bond, —COO—, —OCO—, —CH ₂ O—, —OCH ₂ —, —CH═CH -, - CF = CF -, - C≡C -, - (CH 2) 2 -, - (CH 2) 4 -, - CH = CH- (CH 2) 2 -, - (CH 2) 2 -CH = CH -, - CH = N -, -. the CH = NN = CH- or -N (O) = N-represents a) contains a compound represented by any one of claims 1 to 3, Liquid crystal display element.

The liquid crystal material has the general formula (III)

(In the formula, R ⁴ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and the alkyl group or the alkenyl group is unsubstituted or has 1 or 2 substituents. Can have more than one F, Cl, CN, CH ₃ or CF ₃ , and one or more CH ₂ groups present in the alkyl group or the alkenyl group have O atoms directly bonded to each other The ring F, ring G and ring H are each independently 1,4-phenylene, 2 or 3-fluoro-1,4-phenylene, 2, and optionally substituted with O, CO or COO. 3-difluoro-1,4-phenylene, 3,5-difluoro-1,4-phenylene, 2 or 3-chloro-1,4-phenylene, 2,3-dichloro-1,4-phenylene, 3,5- Dichloro-1,4-phenylene, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, trans-1,4-cyclohexylene, trans-1,4-cyclohexenylene, trans-1,3- Dioxane-2 , 5-Diyl, trans-1-sila-1,4-cyclohexylene, trans-4-sila-1,4-cyclohexylene, naphthalene-2,6-diyl, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene 2,6-diyl, decahydronaphthalene-2,6-diyl, phenanthrene-2,7-diyl or fluorene-2,7-diyl represents naphthalene-2,6-diyl and 1,2,3, 4-Tetrahydronaphthalene-2,6-diyl can be unsubstituted or have one or more F, Cl, CF ₃ , OCF ₃ or CH ₃ as substituents, where k is 0, 1 Or Y ⁵ and Y ⁶ are each independently a single bond, —COO—, —OCO—, —CH ₂ O—, —OCH ₂ —, —CH═CH—, —CF═CF—, — _{C≡C -, - (CH 2)} 2 -, - (CH 2) 4 -, - CH = CH- (CH 2) 2 -, - (CH 2) 2 -CH = CH -, - CH = N- Table with -CH = NN = CH- or -N (O) = N- to represent, Z ³ represents H, F, Cl, a _{_{_{CF 3, CHF 2, OCF 3}}} , OCHF 2, OCH 2 F.) liquid of any one of claims 1 to 4, containing the compound Display element.

The liquid crystal material has a relative dielectric anisotropy of 2 to 40 at 25 ° C., a viscosity of 5 to 60 mPa · s, a refractive index anisotropy of 0.04 to 0.38, and an elastic constant of 0.5 to 4.0. the ratio is K33 / K11, further 60 to 150 ° C. liquid crystal phase - liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 5, which is isotropic liquid phase transition temperature.

The distance between the two substrates is that 1 to 6 m, the pretilt angle on the substrate is 2 to 10 °, any one of claims 1 to 6, wherein the liquid crystal material is a bend alignment A liquid crystal display element according to 1.

The twist angle in the liquid crystal display element is 0 ° to 360 °, and the product Δn · d of the distance d between the substrates of the liquid crystal display element and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material is 0.1 to 0.6 μm. the liquid crystal display device according to any one of claims of certain claims 1-7.

Wherein the active element to operate the pixel electrodes, the liquid crystal display device according to any one of claims at least two or more claims composed of transistors claims 1-8.

In the connection configuration of the selection line, the signal line, and the voltage supply line, the active element that operates the pixel electrode is connected to the selection line, and one of the source and the drain is connected to the signal line. 10. The liquid crystal display element according to claim 9, wherein one of the source and the drain of the other transistor is connected to the voltage supply line, and the other of the source and the drain is connected to the pixel electrode.

The liquid crystal display device according to any one of claims of claims 1 to 10, the active element is formed on the amorphous silicon or polysilicon.