向列液晶组合物和使用其的液晶显示元件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及作为液晶显示材料有用的介电常数各向异性（Ae )显示负值的向列 液晶组合物和使用其的液晶显示元件。
【背景技术】
[0002] 液晶显示元件被用于以时钟、计算器为首的家庭用各种电气设备、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 式可以列举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(铁电性液晶）等。此外，作为驱动方式，也可以列举静态 驱动、多工驱动、单纯矩阵方式、利用TFT(薄膜晶体管）、TFD(薄膜二极管）等驱动的有源 矩阵（AM)方式。
[0003] 这些显示方式中，IPS型、ECB型、VA型或CSH型等具有使用Ae显示负值的液晶 材料的特征。其中，尤其是利用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。
[0004] 对于VA型等显示方式中使用的向列液晶组合物，要求低电压驱动、高速响应和宽 工作温度范围。即，要求Ae为负且绝对值大、粘度低、向列相-各向同性液体相转变温度 (Tni)高。此外，由于折射率各向异性（An)与单元间隙（d)之积即AnXd的设定，需要根 据单元间隙将液晶材料的An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 时重视高速响应性，因此需要粘度（n)低的液晶材料。
[0005] 迄今为止，通过对Ae为负且其绝对值大的化合物进行各种研究，改善了液晶组 合物的特性。
[0006] 作为Ae为负的液晶材料，公开了使用如下的具有2, 3-二氟亚苯基骨架的液晶 化合物（A)和（B)(参照专利文献1)的液晶组合物。
[0007][化 1]
[0008]
[0009] 该液晶组合物使用作为Ae大体为〇的化合物的液晶化合物（C)和（D)，但该液 晶组合物并未在液晶电视机等的需要高速响应的液晶组合物中实现充分低的粘性。
[0010] [化 2]
[0011]
[0012] 此外，还公开了通过使用30%以上的式（E)所表示的化合物来改善响应速度的液 晶组合物。（参照专利文献2)
[0013] [化 3]
[0014]
[0015] 另一方面，作为VA型显示模式之一，已知有PSA(PolymerSustainedAlignment， 聚合物稳定取向）型液晶显示元件。该显示元件为了对液晶分子的预倾角进行控制而具有 在单元内形成了聚合物结构物的结构，由于高速响应性、高对比度而推进了作为液晶显示 元件的开发。
[0016] PSA型液晶显示元件的制造通过下述方法进行：将包含聚合性化合物和液晶化合 物的含有聚合性化合物的液晶组合物注入到基板间，在施加电压使液晶分子发生了取向的 状态下使聚合性化合物聚合，将液晶分子的取向固定。
[0017] PSA型液晶显示元件的制造通过下述方法进行：将包含聚合性化合物和液晶化合 物的含有聚合性化合物的液晶组合物注入到基板间，在施加电压使液晶分子发生了取向的 状态下使聚合性化合物聚合，将液晶分子的取向固定。
[0018] 作为PSA型液晶显示元件的课题，可以列举烧屏等导致的显示不良发生。作为该 烧屏的原因，已知有杂质导致的烧屏和液晶分子取向的经时变化（预倾角的经时变化）。作 为预倾角变化的原因，若作为聚合性化合物的固化物的聚合物是柔软的，则构成液晶显示 元件的情况下，当长时间持续显示同一图案时，聚合物的结构会发生变化，作为其结果，预 倾角会发生变化。为了解决这样的问题，使用具有1，4-亚苯基等结构的聚合性化合物研究 了PSA型显示元件（参照专利文献3)、使用具有联芳基结构的聚合性化合物研究了PSA型 显示元件（参照专利文献4)。此外，还公开了PSA型显示元件中使用的组合物。（参照专 利文献5)
[0019] 如此，正在尝试通过聚合性化合物的优化来解决伴随具有有用的显示性能（对比 度、响应速度）的PSA型显示元件中液晶分子的取向的显示不良问题，而另一方面，根据构 成PSA型显示元件的液晶组合物的构成成分，存在不适合用于PSA型显示元件的成分。尤 其是含有对低粘性化有效的具有烯基的液晶材料的液晶组合物，虽然对降低VA型显示元 件的响应速度是有效的，但存在与取向控制相关的新的问题：在作为PSA型显示元件制作 工艺的聚合性化合物聚合后，阻碍液晶分子的预倾角赋予。当无法对液晶分子赋予适当的 预倾角时，无法规定驱动时液晶分子的运动方向，液晶分子不会向一定方向倾斜，发生对比 度降低或响应速度变慢等问题。
[0020] 此外，专利文献6中公开了通过使用（式1)所示的指数大的液晶材料来提高垂直 液晶单元的响应速度，但尚不能说是充分的。
[0021] [数 1]
[0022] K33:弹性常数
[0023] FoM=K33 ?An2/y 1 (式I)An:折射率各向异性
[0024] 丫 1 :旋转粘度
[0025] 如此，除了VA型等垂直取向型显示元件所要求的高对比度、高速响应、高电压保 持率等性能以外，还需要兼顾PSA型显示元件所要求的适当的预倾角生成、预倾角的继时 稳定性等要求事项。
[0026] 现有技术文献
[0027] 专利文献
[0028] 专利文献1 :日本特开平8-104869号公报
[0029] 专利文献2 :日本特表2009-504814号公报
[0030] 专利文献3 :日本特开2003-307720号公报
[0031] 专利文献4 :日本特开2008-116931号公报
[0032] 专利文献5 :W02010/084823号公报
[0033] 专利文献6 :日本特开2006-301643号
【发明内容】
[0034] 发明所要解决的课题
[0035] 本发明所要解决的课题在于，提供不会使折射率各向异性（An)和向列相-各向 同性液体相转变温度（Tni)降低、粘度（n)充分小、旋转粘度（T1)充分小、弹性常数（K33) 大、电阻率、电压保持率稳定且高，而且在照射用于制作PSA型显示元件的紫外线时聚合性 化合物不会阻碍液晶分子的预倾角生成地发生聚合的液晶组合物，进一步，使用该液晶组 合物，提供被赋予适当的预倾角、取向稳定性良好且没有显示不良或显示不良被抑制、显示 品质优异、响应速度快的PSA型液晶显示元件。
[0036] 用于解决课题的方法
[0037] 本发明人对各种化合物进行了研究，发现通过组合特定的化合物及其使用的含 量，能够解决上述课题，从而完成了本发明。
[0038] 关于本发明的液晶组合物，提供一种液晶组合物，其特征在于，含有5质量％~25 质量％的式（I)所表示的化合物作为第一成分，
[0039] 含有1种或2种以上的介电常数各向异性（Ae)为负且其绝对值大于3的化合 物作为第二成分，其结构为通式（Ia)、通式（Ib)和通式（Ic)所表示的化合物，
[0040] 含有1种或2种以上的具有1个或2个以上聚合性官能团的聚合性化合物作为第 三成分，
[0041] [化 4]
[0045] (式中，R11、R12、R13、R14、R15和R16相互独立地表示碳原子数1至10的烷基或碳 原子数2至10的烯基，存在于这些基团中的1个亚甲基或不相邻的2个以上亚甲基可 被-0-或-S-取代，此外，存在于这些基团中的1个或2个以上氢原子可被氟原子或氯原子 取代，
[0046] u、v、w、x、y和z相互独立地表示0、1或2,u+v、w+x和y+z为2以下，
[0047] M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、Mis和M19相互独立地表示选自由
[0048] (a)反式-1，4-亚环己基（存在于该基团中的1个亚甲基或不相邻的2个以上亚 甲基可被-0-或-S-取代）、
[0049] (b) 1，4-亚苯基（存在于该基团中的1个-CH=或不相邻的2个以上-CH=可被 氮原子取代）、以及
[0050] (c) 1，4-亚环己烯基、1，4-二环（2. 2. 2)亚辛基、呢陡-2, 5-二基、蔡-2, 6-二基、 1，2, 3, 4-四氢化萘-2, 6-二基和十氢化萘-2, 6-二基组成的组中的基团，上述的基团（a)、 基团（b)或基团（c)中含有的氢原子各自可被氰基、氟原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氯原 子取代，当M12、M13、M15、M16、Mis和M19存在多个时，它们可以相同也可以不同，
[0051] L11、L12、L13、L14、L15、L16、L17、Lis和L19相互独立地表示单键、-COO-、-0C0-、-CH2CH2-、-(CH2) 4_、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-或-C三C-，当L11、L13、L14、L16、L17和L19存在多个时， 它们可以相同也可以不同，所存在的Ln、L12和L13中至少一个不表示单键，所存在的L14、L15 和L16中至少一个不表示单键，所存在的L17、Lis和L19中至少一个不表示单键，
[0052] X11、X12相互独立地表示三氟甲基、三氟甲氧基或氟原子，X13、X14、X15、X16、X17和X18 相互独立地表示氢原子、三氟甲基、三氟甲氧基或氟原子，X11和X12中的任一个表示氟原子， X13、X14和X15中的任一个表示氟原子，X16、X17和X18中的任一个表示氟原子，X16和X17不会 同时表示氟原子，X16和X18不会同时表示氟原子，G表示亚甲基或-0-。）；
[0053] 此外，还提供使用其的液晶显示元件。
[0054] 发明的效果
[0055]本发明的液晶组合物不会使折射率各向异性（An)和向列相-各向同性液体相转 变温度（Tni)降低，粘度U)充分小，旋转粘度（Y1)充分小，弹性常数（K33)较大，液晶组 合物中的聚合性化合物在聚合时不会阻碍取向控制，因此，使用其的PVA型液晶显示元件 能够进行适当的取向控制，没有显示不良或显示不良被抑制，显示品质优异，响应速度快。
【具体实施方式】
[0056] 本发明的液晶组合物含有5至25质量％的通式（I-I)所表示的化合物作为第一 成分，进一步优选为7至23质量％，特别优选为10至22质量％。
[0057] 本发明的液晶组合物含有介电常数各向异性（Ae)为负且其绝对值大于3的化 合物作为第二成分。具体而言，可以列举通式（Ia)、通式（Ib)和通式（Ic)所表示的化合 物。
[0058] [化 6]
[0059]
[0060] 式中，R11、R12、R13、R14、R15和R16相互独立地表示碳原子数1至10的烷基或碳 原子数2至10的烯基，存在于这些基团中的1个亚甲基或不相邻的2个以上亚甲基可 被-0-或-S-取代，此外，存在于这些基团中的1个或2个以上氢原子可被氟原子或氯原子 取代，Rn、R12和R13优选为碳原子数1至5的烷基、碳原子数1至5的烷氧基、碳原子数2至 5的烯基或碳原子数2至5的烯氧基，更优选为碳原子数1至5的烷基或碳原子数2至5的 烯基，进一步优选为碳原子数1至3的烷基或碳