JP5002867B2

JP5002867B2 - Electro-optic element

Info

Publication number: JP5002867B2
Application number: JP2001135072A
Authority: JP
Inventors: 真治小川; 博之大西; 清文竹内; 晴義高津
Original assignee: DIC Corp
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2021-05-02
Also published as: JP2002020751A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基を有する化合物を含有する液晶組成物を用いた電気光学素子に関し、特にSTN-LCDおよびAM-LCDに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、電卓のディスプレイとして登場して以来、コンピューターの開発と歩みを同じくして、TN(Twisted Nematic)モードでは達成できなかった大表示容量化をSTN(Supertwisted Nematic)モードにより果たし、コンピューターと人とのインターフェースとして広く普及してきた。また、各画素に薄膜トランジスタをつけたアクティブマトリクス液晶表示素子(AM-LCD)は、CRTにも代替できる高画質を備え、フラット化・省エネルギー化の後押しを受けて、もっとも将来性のあるディスプレイとして期待されている。
AM-LCDではコントラストを上げるために、各画素に薄膜トランジスタやダイオードのスイッチング素子をつけて、画素に電圧を供給する。
AM-LCDはTN・STNのパッシブ駆動方式とは異なり、スイッチング素子を通して、各画素に数十msec毎に電荷を供給することにより駆動する。このため、電荷が供給されてから数十msec後の次の書き込み時間までの間は、与えられた電荷を完全に保持できないと、表示の悪化をきたすことになる。電荷が逃げると電極間の電位が下がり、透過光強度が変化してコントラストが低下してしまう。このため、AM-LCDでは、高い電圧保持特性が求められる。高い電圧保持特性を得るため、AM-LCD用液晶組成物は、高比抵抗を維持しやすい材料を取捨選択して使用する必要がある。
【０００３】
近年携帯を目的としたノート型コンピューターの需要が高まり、特にこれらの用途に使用されるSTN-LCD及びAM-LCDには、戸外での使用にも耐える特性が求められている。このため、高温でのコントラストに優れ、低温での結晶析出やスメクチック相の発現が見られず、UV光・太陽光暴露下に放置されても、コントラストの低下や表示不良がみられない特性が強く求められていたが、従来の液晶組成物及びこれらを使用した液晶表示素子は必ずしもこれらを満足するものではなかった。特にAM-LCDでは、高温で周囲の汚染の影響を受けやすくなるため、高抵抗を維持することが難しくなる。このため上記の要請と同時に、高温での高い電圧保持率を持つ安定な液晶組成物が求められていた。
すなわち、高いネマチックーアイソトロピック転移温度、低いクリスタル(若しくはスメクチック)転移温度、高速応答を可能とする低粘性、かつ高温での高い保持率を同時に満足する液晶組成物および液晶表示素子はなかった。
たとえば、WO9403558号には、トリフルオロ化合物とジフルオロ化合物とを用いた液晶組成物の例が開示されているが、液晶温度範囲が狭かったり、しきい値電圧が高い等多くの問題点を抱えているのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の液晶光学素子に求められる種々の特性を満足し、かつ、広いネマティック温度範囲、低い粘性を有し、高い保持率を高温度まで維持できる液晶組成物を使用したSTN-LCD及びAM-LCDを提供する、もしくは従来より上記の欠点を改善した液晶表示素子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以下詳細に本発明を説明する。
本発明は、一対の基板に液晶を狭持した構造を有し、少なくとも配向制御層、透明電極及び偏光板を備えた液晶表示素子において、前記の液晶としてハロゲンによって置換されていても良い1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基を有する化合物を含有する液晶組成物を用いたことを特徴とする電気光学素子を提供する。
【０００６】
1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、式(I)
【０００７】
【化３】

を有する化合物は、従来液晶化合物の構造としてよく用いられていたトランス-1,4-シクロヘキシレン基(II)もしくは1,4-フェニレン基(III)
【０００８】
【化４】

等の構造に比べ、ネマチックーアイソトロピック転移温度(Tni)が高く、融点もしくはスメクチックーネマチック転移温度(TN)が低くなる傾向があるため、液晶温度範囲が広がる等の優れた特性を有している。本発明は、STN-LCD及びAM-LCDに関し最適の液晶組成物の検討を鋭意行った結果、式(I)の構造を持つ化合物を含有する液晶組成物を用いた電気光学素子が、上記の課題を解決する手段若しくは上記の従来の電気光学素子が持つ問題点を軽減できることを見いだすに至った。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴は、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基を有する化合物を含有する液晶組成物を用いた電気光学素子であって、特にSTN-LCD及びAM-LCDに関する。1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基を有する化合物は、その他の構造部を選択する事により広い用途分野に適合した化合物とすることできるが、これを含有する組成物は広いネマチック温度範囲、光・熱に対する安定性、高い保持率などの電気光学素子、特にSTN-LCD及びAM-LCDに好ましい特徴を持つため非常に有用である。
【００１０】
本発明において、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基を有する化合物の含有率は5%以上が好ましく、10%以上がより好ましく、その成分数は、1以上が好ましく、2以上がより好ましい。この化合物の分子量は150〜600の範囲が好ましく、500以下がより好ましく、この化合物の式(I)以外の環数は0〜3が好ましく、0〜2がより好ましく、1〜2が特に好ましい。また、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基を有する化合物が更に式(V)、(VI)
【００１１】
【化５】

(式中U⁷、U⁸、U⁹、U¹⁰はそれぞれ独立的に水素原子、フッ素原子もしくは塩素原子を表す。)の構造を有することが好ましく、化合物の末端に芳香環を含むことが好ましく、この芳香環がフッ素原子によって置換されていることがより好ましく、シアノ基によって置換されていることもより好ましい、
本発明の液晶組成物の全成分数は特に制限はないが、8種以上が好ましく、10種以上がより好ましく、15種以上が特に好ましく、Tniは60℃以上であるが、65℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましい、誘電率異方性は3以上であるが、3.5以上が好ましい、複屈折は0.07〜0.20の範囲であるが、0.07〜0.18が好ましい。
【００１２】
1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基を有する化合物の好ましい化合物は、式(IV)として表すことができる。
【００１３】
【化６】

(式中Rは、炭素数1〜15のアルキル基または炭素数2〜15のアルケニル基で有りこの基を非置換であるか、あるいは置換基として少なくとも1個のハロゲンを有しており、そしてこれらの基中に存在する1個または2個以上のCH₂基はそれぞれ独立してO原子が相互に直接結合しないものとして-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-により置き換えられても良い。環A、B、Cはそれぞれ独立して、基中に存在する1個のCH₂基または隣接していない2個以上のCH₂基は-O-及びまたは-S-に置き換えられてもよいトランス-1,4-シクロへキシレン基、基中に存在する1個のCH基または隣接していない2個以上のCH基は-N=に置き換えられてもよい1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン、ピペリジン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイルもしくは1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイルを表し、これらはシアノ基またはハロゲンで置換されていても良い。Z¹及びZ²はそれぞれ独立して-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH=CH-CH2CH2-、-CH2CH2-CH=CH-もしくは単結合を表し、X¹、X²は環Cが1,4-フェニレン基、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-ジイルから選ばれる基の場合は、それぞれ独立して水素原子、塩素原子もしくはフッ素原子であり、その他の基の場合は水素原子を表す。l,m,nはそれぞれ独立して0、1もしくは2を表し、なおかつl+m+n≧1であり、YはRと同じ意味かフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基もしくはフルオロメトキシ基を表す。)ただし、上記の説明において環Cがナフタレン-2,6-ジイル、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイルの場合において、
【００１４】
【化７】

は、
【化８】

を表す。さらに詳述すると、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基を有する好ましい化合物は、式(IV)において以下の化合物である。
【００１５】
【化９】

【００１６】
【化１０】

【００１７】
【化１１】

(式中R'及びRはそれぞれ独立的に式(IV)と同じ意味を表す。)RもしくはR'がアルケニル基の場合次の(a)〜(e)の構造が特に好ましい。
【００１８】
【化１２】

(構造式は右端で環に連結しているものとする。)
本発明の別の実施形態として一般式(X)
【００１９】
【化１３】

(式中、R¹及びR²はそれぞれ独立的に、炭素数1〜15のアルキル基もしくはアルコキシル基または炭素数2〜15のアルケニル基を表し、環Dは1,4-フェニレン基もしくはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、oは0もしくは1を表す。)の化合物を含有する液晶組成物を用いたことを特徴とするが、一般式(X)として一般式(Xa)もしくは／及び一般式(Xb)
【００２０】
【化１４】

(式中、R^1a、R^2a、R^1b及びR^2bはそれぞれ独立的に炭素原子数1〜8のアルキル基もしくは炭素原子数2〜8のアルケニル基を表す。)を含有することがより好ましく、アルケニル基の場合(a)〜(e)の構造が特に好ましい。一般式(X)を1種もしくは2種以上含有するが、2種以上含有することが好ましく、含有量は2%〜70%含有することが好ましく、10%〜60%含有することがより好ましい。
【００２１】
本発明の別の実施形態として一般式(XI)
【化１５】

(式中、R³は炭素数1〜15のアルキル基もしくはアルコキシル基または炭素数2〜15のアルケニル基を表し、Lは-CH₂CH₂-もしくは単結合を表し、環E、環Fはそれぞれ独立して1,4-フェニレン基もしくはトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、X⁷及びX⁸はそれぞれ独立してHもしくはFを表し、Y³はF、-CF₃、-OCF₃、-CNもしくは-OCHF₂を表す。)の化合物を含有することが好ましいが、一般式(XI)として一般式(XIa)〜一般式(XIg)
【００２２】
【化１６】

(式中、R³、X⁷、X⁸及びY³は一般式(XI)と同じ意味を表す。)から選択される1種又は2種以上の化合物を含有することがより好ましい。R³は炭素原子数1〜8のアルキル基もしくは炭素原子数2〜8のアルケニル基を表すことがより好ましく、アルケニル基においては(a)〜(e)の構造が特に好ましい。
【００２３】
本発明の液晶表示素子はスーパーツイステッド用液晶表示素子(STN-LCD)又はアクティブ駆動用液晶表示素子(AM-LCD)として有用であり、反射型液晶表示素子として使用することも好ましい。
実施例に述べる通り、これらの化合物群を添加した液晶組成物のネマチック相−等方性液体相転移温度は、式(I)の構造を有さない類似の化合物を用いた場合より高く、固体相−ネマチック相転移温度が低く低温での安定性も優れている。液晶表示素子は温度変化の大きい屋外での使用も多くこのような場合に本発明の液晶表示素子は極めて有用となる。
【００２４】
【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、以下の実施例及び比較例の組成物における「%」は『質量%』を意味する。
実施例中、測定した特性は以下の通りである。
Tni ：ネマチック相−等方性液体相転移温度(℃)
T→_N ：固体相又はスメクチック相−ネマチック相転移温度(℃)
Vth ：セル厚6μmのTN-LCDを構成した時のしきい値電圧(V)
Δε ：誘電異方性
Δn ：複屈折
η ：20℃での粘度(mPa s)
【００２５】
(実施例1及び比較例1)
AM-LCD用ネマチック液晶組成物No.1(実施例1)
【化１７】

AM-LCD用ネマチック液晶組成物No.2(比較例1)
【００２６】
【化１８】

を調製し、AM-LCD液晶表示素子を作成し諸特性を測定した結果を表1に示す。
【００２７】
【表１】

表1に示すように、No.1のAM用液晶表示素子は、比較例1の表示素子に比べネマチック相−等方性液体相転移温度が極めて高く、広い温度範囲において液晶表示素子として動作することがわかる。この表示素子の温度−コントラスト特性図を図2に示す。このグラフより、実施例1の表示素子は比較例1に比べ室温において3程度のコントラストの差が、75℃において10以上にも拡大することを示している。また、実施例1の表示素子は焼き付き、表示ムラの観測も見られず、高い電圧保持率を示し、AM液晶表示素子として優れた特性を示した。
【００２８】
(実施例2及び比較例2)
以下の組成物(B)に
【化１９】

式(I)の構造を有する化合物として組成物(A)
【００２９】
【化２０】

を(B)に10%添加して組成物No.3を作成した。また、比較例として組成物(a)
【００３０】
【化２１】

を(B)に10%添加して組成物を作成し比較例2とした。この組成物(No.3)と、比較例2の物性値及び、表示素子を作成した場合の物性値を表4に示す。
【００３１】
【表２】

表2に示すように、No.3の液晶組成物もまた、比較例2と比べ良好な液晶温度範囲を有することがわかる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明における、液晶材料の組み合わせの液晶相温度範囲が広く、低い結晶転移温度の液晶組成物によって、高温でのコントラストに優れ、低温での結晶析出の見られない液晶表示素子が得られた。この液晶ディスプレイはSTN-LCDおよびAM-LCDの何れの場合においても非常に実用的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気光学素子の構造の一例
【図２】実施例1及び比較例1における温度−コントラスト特性図
【符号の説明】
1 偏光板
2 基板
3 透明電極もしくはアクティブ素子を伴う透明電極
4 配向膜
5 液晶[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electro-optical element using a liquid crystal composition containing a compound having a 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group, and particularly relates to STN-LCD and AM-LCD.
[0002]
[Prior art]
The liquid crystal display element has been used in the STN (Supertwisted Nematic) mode to achieve a large display capacity that could not be achieved in the TN (Twisted Nematic) mode. It has become widespread as an interface with people. In addition, active matrix liquid crystal display elements (AM-LCD) with thin film transistors attached to each pixel have high image quality that can be substituted for CRT, and are expected to be the most promising display with the push for flattening and energy saving. Has been.
In the AM-LCD, in order to increase the contrast, a switching element such as a thin film transistor or a diode is attached to each pixel to supply a voltage to the pixel.
Unlike the TN / STN passive drive system, the AM-LCD is driven by supplying electric charge to each pixel every tens of milliseconds through a switching element. For this reason, if the applied charge cannot be held completely until the next writing time after several tens of milliseconds after the charge is supplied, the display is deteriorated. When the electric charge escapes, the potential between the electrodes is lowered, the transmitted light intensity is changed, and the contrast is lowered. For this reason, AM-LCDs require high voltage holding characteristics. In order to obtain a high voltage holding characteristic, it is necessary to select and use a material that can easily maintain a high specific resistance for the liquid crystal composition for AM-LCD.
[0003]
In recent years, the demand for notebook computers for portable purposes has increased, and STN-LCDs and AM-LCDs used for these applications are required to have characteristics that can withstand outdoor use. For this reason, it has excellent contrast at high temperature, no crystal precipitation or smectic phase is observed at low temperature, and it has the characteristics that it does not show a decrease in contrast or display failure even when left under UV light or sunlight exposure. Although strongly demanded, conventional liquid crystal compositions and liquid crystal display devices using them have not always satisfied these requirements. In particular, AM-LCDs are susceptible to ambient contamination at high temperatures, making it difficult to maintain high resistance. For this reason, a stable liquid crystal composition having a high voltage holding ratio at a high temperature has been demanded simultaneously with the above request.
That is, there has been no liquid crystal composition and liquid crystal display device that simultaneously satisfy a high nematic-isotropic transition temperature, a low crystal (or smectic) transition temperature, a low viscosity enabling a high-speed response, and a high retention at a high temperature.
For example, WO9403558 discloses an example of a liquid crystal composition using a trifluoro compound and a difluoro compound, but has many problems such as a narrow liquid crystal temperature range and a high threshold voltage. The current situation is.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an STN using a liquid crystal composition that satisfies various properties required for the above-mentioned liquid crystal optical element, has a wide nematic temperature range, low viscosity, and can maintain a high retention rate up to a high temperature. The object is to provide a liquid crystal display element which provides LCD and AM-LCD or which has improved the above-mentioned drawbacks.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is described in detail below.
The present invention has a structure in which liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates, and in a liquid crystal display element including at least an alignment control layer, a transparent electrode, and a polarizing plate, the liquid crystal may be substituted with halogen. There is provided an electro-optical element using a liquid crystal composition containing a compound having a 4-bicyclo [2.2.2] octylene group.
[0006]
1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group, formula (I)
[0007]
[Chemical 3]

The compound having a trans-1,4-cyclohexylene group (II) or 1,4-phenylene group (III), which has been conventionally used as the structure of liquid crystal compounds
[0008]
[Formula 4]

Compared to other structures, the nematic-isotropic transition temperature (Tni) is high and the melting point or smectic-nematic transition temperature (TN) tends to be low. Yes. The present invention, as a result of intensive investigation of the optimal liquid crystal composition for STN-LCD and AM-LCD, results in an electro-optical element using a liquid crystal composition containing a compound having the structure of formula (I) as described above. It has been found that the means for solving the problems or the problems of the conventional electro-optical element can be reduced.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A feature of the present invention is an electro-optical element using a liquid crystal composition containing a compound having a 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group, and particularly relates to STN-LCD and AM-LCD. A compound having a 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group can be made into a compound suitable for a wide range of applications by selecting other structural parts, but the composition containing it has a wide nematic temperature range. It is very useful because it has favorable characteristics for electro-optical elements such as STN-LCD and AM-LCD, such as stability against light and heat, and high retention.
[0010]
In the present invention, the content of the compound having a 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group is preferably 5% or more, more preferably 10% or more, and the number of components is preferably 1 or more, more preferably 2 or more. preferable. The molecular weight of this compound is preferably in the range of 150 to 600, more preferably 500 or less, and the number of rings other than formula (I) of this compound is preferably 0 to 3, more preferably 0 to 2, and particularly preferably 1 to 2. . Further, a compound having a 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group may further be represented by the formula (V), (VI)
[0011]
[Chemical formula 5]

(Wherein U ⁷ , U ⁸ , U ⁹ and U ¹⁰ each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom), and preferably contains an aromatic ring at the end of the compound. More preferably, this aromatic ring is substituted with a fluorine atom, more preferably with a cyano group.
The total number of components of the liquid crystal composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 8 or more, more preferably 10 or more, particularly preferably 15 or more, and Tni is 60 ° C. or more, but 65 ° C. or more. Preferably, 70 ° C. or higher is more preferable. The dielectric anisotropy is 3 or higher, but 3.5 or higher is preferable. The birefringence is in the range of 0.07 to 0.20, but preferably 0.07 to 0.18.
[0012]
A preferred compound of a compound having a 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group can be represented by the formula (IV).
[0013]
[Chemical 6]

(Wherein R is an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms, and this group is unsubstituted or has at least one halogen as a substituent, and One or two or more CH ₂ groups present in these groups are each independently -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO as O atoms are not directly bonded to each other. -, -OCO-O- may be substituted, and each of rings A, B, and C independently represents one CH ₂ group present in the group or two or more non-adjacent CH ₂ groups. A trans-1,4-cyclohexylene group which may be replaced by -O- and / or -S-, one CH group present in the group or two or more non-adjacent CH groups is -N = 1,4-phenylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene, piperidine-1,4-diyl, naphthalene-2,6-diyl, decahydronaphth Represents Ren-2,6-diyl or 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl, it may .Z ¹ and Z ² may be substituted with a cyano group or a halogen is independently -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2CH2-, -CH = CH-, -C≡C-, -CH2CH2CH2CH2-, -CH = CH-CH2CH2-, -CH2CH2-CH = CH— or a single bond, X ¹ and X ² are selected from ring C of 1,4-phenylene group, naphthalene-2,6-diyl, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl Each group independently represents a hydrogen atom, a chlorine atom or a fluorine atom, and other groups each represent a hydrogen atom, l, m and n each independently represent 0, 1 or 2; And l + m + n ≧ 1, and Y represents the same meaning as R or represents a fluorine atom, a chlorine atom, a trifluoromethyl group, a trifluoromethoxy group, a difluoromethoxy group, or a fluoromethoxy group). Ring C naphthalene-2,6-diyl in the light, in the case of 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl,
[0014]
[Chemical 7]

Is
[Chemical 8]

Represents. More specifically, preferred compounds having a 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group are the following compounds in the formula (IV).
[0015]
[Chemical 9]

[0016]
[Chemical Formula 10]

[0017]
Embedded image

(Wherein R ′ and R each independently represents the same meaning as in formula (IV).) When R or R ′ is an alkenyl group, the following structures (a) to (e) are particularly preferred.
[0018]
Embedded image

(The structural formula shall be connected to the ring at the right end.)
As another embodiment of the present invention, the general formula (X)
[0019]
Embedded image

(Wherein R ¹ and R ² each independently represents an alkyl group or alkoxyl group having 1 to 15 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms, and ring D represents a 1,4-phenylene group or trans- 1, 4-cyclohexylene group, and o represents 0 or 1). A liquid crystal composition containing a compound of formula (Xa) or / And general formula (Xb)
[0020]
Embedded image

(Wherein R ^1a , R ^2a , R ^1b and R ^2b each independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms). In the case of an alkenyl group, the structures (a) to (e) are particularly preferred. 1 type or 2 or more types of general formula (X) are contained, preferably 2 or more types, preferably 2% to 70%, more preferably 10% to 60% .
[0021]
As another embodiment of the present invention, the general formula (XI)
Embedded image

(In the formula, R ³ represents an alkyl or alkoxyl group having 1 to 15 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms, L represents -CH ₂ CH ₂ -or a single bond, and ring E and ring F are Each independently represents a 1,4-phenylene group or trans-1,4-cyclohexylene group; X ⁷ and X ⁸ each independently represent H or F; Y ³ is F, —CF ₃ , —OCF; ₃ represents -CN or -OCHF ₂ ), but as general formula (XI), general formula (XIa) to general formula (XIg)
[0022]
Embedded image

(Wherein R ³ , X ⁷ , X ⁸ and Y ³ represent the same meaning as in general formula (XI)), and it is more preferable to contain one or two or more compounds selected from the formula (XI). R ³ preferably represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and in the alkenyl group, the structures (a) to (e) are particularly preferable.
[0023]
The liquid crystal display element of the present invention is useful as a super twisted liquid crystal display element (STN-LCD) or an active drive liquid crystal display element (AM-LCD), and is also preferably used as a reflective liquid crystal display element.
As described in the Examples, the nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature of the liquid crystal composition to which these compound groups are added is higher than that in the case of using a similar compound not having the structure of the formula (I), and is solid. Low phase-nematic phase transition temperature and excellent stability at low temperatures. The liquid crystal display element is often used outdoors with a large temperature change. In such a case, the liquid crystal display element of the present invention is extremely useful.
[0024]
【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. Further, “%” in the compositions of the following examples and comparative examples means “mass%”.
In the examples, the measured characteristics are as follows.
Tni: Nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (° C)
T → _N : Solid phase or smectic phase-nematic phase transition temperature (° C)
Vth: Threshold voltage (V) when a TN-LCD with a cell thickness of 6μm is constructed
Δε: Dielectric anisotropy Δn: Birefringence η: Viscosity at 20 ° C. (mPa s)
[0025]
(Example 1 and Comparative Example 1)
Nematic liquid crystal composition No.1 for AM-LCD (Example 1)
Embedded image

Nematic liquid crystal composition No.2 for AM-LCD (Comparative Example 1)
[0026]
Embedded image

Table 1 shows the results of preparing an AM-LCD liquid crystal display element and measuring various characteristics.
[0027]
[Table 1]

As shown in Table 1, the No. 1 liquid crystal display element for AM has an extremely high nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature compared to the display element of Comparative Example 1, and operates as a liquid crystal display element in a wide temperature range. I understand that. A temperature-contrast characteristic diagram of this display element is shown in FIG. From this graph, the display element of Example 1 shows that the contrast difference of about 3 at room temperature is larger than 10 at 75 ° C. as compared with Comparative Example 1. In addition, the display element of Example 1 showed no image sticking and no display unevenness, showed a high voltage holding ratio, and exhibited excellent characteristics as an AM liquid crystal display element.
[0028]
(Example 2 and Comparative Example 2)
In the following composition (B):

Composition (A) as a compound having the structure of formula (I)
[0029]
Embedded image

Was added to (B) at 10% to prepare Composition No. 3. Further, as a comparative example, composition (a)
[0030]
Embedded image

A composition was prepared by adding 10% to (B) to make Comparative Example 2. Table 4 shows this composition (No. 3), the physical property values of Comparative Example 2, and the physical property values when a display element was produced.
[0031]
[Table 2]

As shown in Table 2, it can be seen that the liquid crystal composition of No. 3 also has a better liquid crystal temperature range than Comparative Example 2.
[0032]
【Effect of the invention】
With the liquid crystal composition having a wide liquid crystal phase temperature range of the combination of liquid crystal materials and a low crystal transition temperature in the present invention, a liquid crystal display device having excellent contrast at high temperature and no crystal precipitation at low temperature was obtained. This liquid crystal display is very practical in both cases of STN-LCD and AM-LCD.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an example of the structure of an electro-optic element of the present invention. FIG. 2 is a temperature-contrast characteristic diagram in Example 1 and Comparative Example 1.
1 Polarizer
2 Board
3 Transparent electrode or transparent electrode with active element
4 Alignment film
5 LCD

Claims

In a liquid crystal display device having a structure in which a liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates and including at least an alignment control layer, a transparent electrode, and a polarizing plate, 1,4-bicyclo [ 2.2.2] Formula (IV) having an octylene group

(Wherein R is an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms, and this group is unsubstituted or has at least one halogen as a substituent, and One or two or more CH ₂ groups present in these groups are each independently -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO as O atoms are not directly bonded to each other. -, -OCO-O- may be substituted, and each of rings A, B, and C independently represents one CH ₂ group present in the group or two or more non-adjacent CH ₂ groups. A trans-1,4-cyclohexylene group which may be replaced by -O- and / or -S-, one CH group present in the group or two or more non-adjacent CH groups is -N = 1,4-phenylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene, piperidine-1,4-diyl, naphthalene-2,6-diyl, decahydronaphth Represents Ren-2,6-diyl or 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl, it may .Z ¹ and Z ² may be substituted with a cyano group or a halogen is independently -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2CH2-, -CH = CH-, -C≡C-, -CH2CH2CH2CH2-, -CH = CH-CH2CH2-, -CH2CH2-CH = CH— or a single bond, X ¹ and X ² are selected from ring C of 1,4-phenylene group, naphthalene-2,6-diyl, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl Each group independently represents a hydrogen atom, a chlorine atom or a fluorine atom, and other groups each represent a hydrogen atom, l, m and n each independently represent 0, 1 or 2; In addition, l + m + n ≧ 1, and Y represents a fluorine atom, a chlorine atom, a trifluoromethyl group, a trifluoromethoxy group, a difluoromethoxy group, or a fluoromethoxy group, but in the above description, In the case where C is naphthalene-2,6-diyl, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl,

Is

Represents. An electro-optical element using a liquid crystal composition containing a compound represented by

2. The electro-optical element according to claim 1, wherein a liquid crystal composition containing a compound having a 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group is used as the liquid crystal.

Formula (X)

(Wherein R ¹ and R ² each independently represents an alkyl group or alkoxyl group having 1 to 15 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms, and ring D represents a 1,4-phenylene group or trans- 3. The electro-optical element according to claim 1, wherein a liquid crystal composition containing a compound of 1,4-cyclohexylene group and o is 0 or 1) is used.

Formula (XI)

(In the formula, R ³ represents an alkyl or alkoxyl group having 1 to 15 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms, L represents -CH ₂ CH ₂ -or a single bond, and ring E and ring F are Each independently represents a 1,4-phenylene group or trans-1,4-cyclohexylene group; X ⁷ and X ⁸ each independently represent H or F; Y ³ is F, —CF ₃ , —OCF; 4. The electro-optical element according to claim 1, wherein a liquid crystal composition containing a compound represented by ₃ , —CN or —OCHF ₂ ) is used.

5. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the electro-optical element is a super twist liquid crystal display element (STN-LCD) or an active drive liquid crystal display element (AM-LCD).

6. The electro-optical element according to claim 1, wherein the liquid crystal composition has a nematic-isotropic transition point (Tni) of 60 ° C. or higher, a dielectric anisotropy of 3 or higher, and a birefringence of 0.07 to 0.20. Or a liquid crystal display element.

7. The electro-optical element or liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal composition contains a compound having a 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group having two or more components.

5. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the electro-optical element is a reflective liquid crystal display element.