JP2000096057A

JP2000096057A - 液晶媒体

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Publication number: JP2000096057A
Application number: JP11285624A
Authority: JP
Inventors: Bernhard Rieger; リーガーベルンハルト; Reinhard Hittich; ヒチヒラインハルト; Volker Reiffenrath; ライフェンラートフォルカー; Herbert Plach; プラハヘルベルト
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1990-04-13
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2000-04-04
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: JP3293080B2; JPH05500683A; EP0478738B1; WO1991016392A1; DE59108431D1; EP0478738A1; JP3266882B2

Abstract

(57)【要約】【課題】非常に高い比抵抗および低いしきい電圧を有
するＭＬＣ、ＴＮまたはＳＴＮディスプレイ用の液晶媒
体を提供する。【解決手段】正の誘電異方性を有する極性化合物の混
合物であって、この液晶媒体は一般式Ｉ【化１】（式中、Ｒは、それぞれの場合に７個までの炭素原子を
有するアルキル、オキサアルキル、フルオロアルキルま
たはアルケニルであり、Ｘは弗素、塩素、ＣＦ₃、ＯＣ
Ｆ₃またはＯＣＨＦ₂であり、およびＬ¹〜Ｌ⁴は、それぞ
れ互いに独立して弗素または水素である）の１種または
それ以上の化合物、および一般式ＩＩ、ＩＩＩおよびＩＶ：【化２】（式中、それぞれの基は以下に定義する通りである：Ｒ：それぞれの場合に７個までの炭素原子を有するアル
キル、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケ
ニル；Ｘ：Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ₃またはＯＣＨＦ₂；Ｙ¹およびＹ²：Ｆｒ：０または１）から成る群から選択される１種又はそ
れ以上の化合物を含有することを特徴とする媒体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶媒体、電気光
学的目的へのその使用および本媒体を含有するディスプ
レイに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶は、電圧を印加することによってそ
れらの物質の光学特性を左右することができるので、特
にディスプレイデバイス中の誘電体として使用されてい
る。液晶に基づく電気光学デバイスは当業者に極めてよ
く知られており、種々の効果に基礎を置くことができ
る。この種のデバイスは、例えば、動的散乱効果を有す
るセル、ＤＡＰ［整列相の変形（deformation of align
ed phases）］セル、ゲスト−ホストセル、ねじれネマ
チック構造を有するＴＮセル、ＳＴＮ［超ねじれネマチ
ック（super-twisted nematiic）］セル、ＳＢＥ［超複
屈折効果（super-birefringence effect）］セルおよび
ＯＭＩ［光学的モード干渉（optical mode interferenc
e）］セルである。最も一般的なディスプレイデバイス
はシャット−ヘルフリッヒ（Schadt-Helfrich）効果に
基づき、ねじれネマチック構造を有するものである。

【０００３】液晶材料は良好な化学および熱安定性、お
よび電界および電磁放射線に対する良好な安定性を有し
ていなければならない。さらに、液晶材料は低粘度であ
り、かつセル中において短いアドレス時間、低いしきい
電圧および高いコントラストを与えるべきである。さら
に、液晶材料は通常の作用温度、すなわち室温以上およ
び以下のできるだけ広い範囲において適切なメソ相、例
えば上述のセル用のネマチックまたはコレステリックメ
ソ相を有するべきである。液晶は複数の成分の混合物と
して一般に使用されるので、それらの成分が互いに容易
に混和できることが重要である。電導性、誘電異方性お
よび光学異方性のようなさらに他の特性がセルの種類お
よび用途分野に応じた種々の要件を満たさねばならな
い。例えば、ねじれネマチック構造を有するセル用の材
料は正の誘電異方性および低い電導性を有するべきであ
る。

【０００４】例えば、個々の像点を切り替えるための集
積非線形素子を含んでいるマトリックス液晶ディスプレ
イ（ＭＬＣディスプレイ）に望ましい媒体は大きな正の
誘電異方性、広いネマチック相、比較的低い複屈折性、
非常に高い比抵抗、比抵抗の良好なＵＶおよび温度安定
性、および低い蒸気圧を有しているものである。

【０００５】この種のマトリックス液晶ディスプレイは
公知である。個々の像点をそれぞれ切り替えるために使
用することができる非線形素子の例はアクティブ素子
（すなわち、トランジスタ）である。そこで、これを
「アクティブマトリックス」と称し、２タイプ、すなわ
ち１．基板としてのシリコンウェハ上のＭＯＳ（金属酸化
物半導体）トランジスタ２．基板としてのガラス板上の薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）に区別することができる。

【０００６】基板材料として単結晶シリコンを使用する
と、種々の部分ディスプレイのモジュール集成体でさえ
結合部に問題が生じるので、ディスプレイの大きさが制
限される。

【０００７】好ましい、より有望なタイプ２の場合、Ｔ
Ｎ効果が電気光学効果として通常使用される。二つの技
術、すなわち、例えばＣｄＳｅのような化合物半導体か
ら成るＴＦＴと多結晶またはアモルファスシリコンに基
づくＴＦＴとに区別される。後者の技術は猛烈な激しさ
で世界中で研究努力されている。ＴＦＴマトリックスを
ディスプレイの一方のガラス板の内側に付け、他方のガ
ラス板はその内側に透明な対向電極を支持している。像
点電極の大きさと比べて、ＴＦＴは非常に小さく、像に
ほとんど影響を及ぼさない。この技術は、各フィルター
素子が切り替え可能な画像素子と対向して位置するよう
にモザイク状の赤、緑および青フィルターを配設するフ
ルカラー可能な画像表示に拡げることもできる。

【０００８】ＴＦＴディスプレイは交差する偏光子と共
に透過型のＴＮセルとして通常作用し、背後から照明さ
れる。

【０００９】本明細書においてＭＬＣディスプレイと言
う用語は集積非線形素子を有するいかなるマトリックス
ディスプレイ、すなわちアクティブマトリックスに加え
てバリスタまたはダイオード（ＭＩＭ＝金属−絶縁体−
金属）等のパッシブ素子を有するディスプレイも包含す
るものである。

【００１０】この種のＭＬＣディスプレイは、特にＴＶ
用（例えば、ポケットテレビ受像機）に、またはコンピ
ューター用（ラップトップ）および自動車もしくは航空
機構造における高い情報量のディスプレイに適してい
る。ＭＬＣディスプレイにおいては、コントラストの角
度依存性および切り替え時間に関する問題以外に、液晶
混合物の不十分な比抵抗のために種々の問題が生じる
［トガシ、エス（TOGASHI,S.）、セキグチ、ケー（SEKI
GUCHI, K.）、タナベ、エッチ（TANABE, H.）、ヤマモ
ト、イー（YAMAMOTO, E.）、ソリマチ、ケー（SORIMACH
I, K.）、タジマ、イー（TAJIMA, E.）、ワタナベ、エ
ッチ（WATANABE, H.）、シミズ、エッチ（SHIMIZU,
H.）、Proc. Eurodisplay 84（１９８４年９月）：「二
段ダイオードリングによって制御されるＡ２１０〜２８
８マトリックスＬＣＤ（A 210-288 Matrix LCD Control
led by Double Stage Diode Rings）」、１４１頁以
降、パリ；ストロマー、エム（STROMER, M.）、Proc. E
urodisplay 84（１９８４年９月）：「テレビ用液晶デ
ィスプレイのマトリックスをアドレスするための薄膜ト
ランジスタの設計（Design of Thin Film Transistors
for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal
Displays）」、１４５頁以降、パリ］。抵抗が低下す
るほど、ＭＬＣディスプレイのコントラストが劣化し、
「残像消去」の問題が生じうる。一般に、液晶混合物の
比抵抗はＭＬＣディスプレイの内面との相互作用のため
にディスプレイの生涯に亘って低下するので、容認でき
る運用寿命を得るために高い（初期）抵抗が非常に重要
である。特に低電圧混合物の場合に、非常に高い比抵抗
を達成することはこれまでのところ不可能であった。さ
らに、温度の上昇につれておよび加熱および／またはＵ
Ｖ露光後に比抵抗ができるだけ上昇しないことが重要で
ある。従来技術のＭＬＣディスプレイはこれらの現下の
要求を満たしていない。

【００１１】極限条件（例えば、ＵＶ露光後）下の保持
率が約９８％である際の値を評価する場合に、実用に際
し必要な複屈折値および相範囲値（例えば、透明点：≧
７０°）を有するが、約１．８ボルトのしきい電圧しか
有しない液晶媒体はこれまでも製造することができた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】したがって、これらの
不都合を有せず、またはほんの僅かしか有せず、同時に
広い作用温度範囲、短い切り替え時間および低いしきい
電圧を伴う非常に高い比抵抗を有するＭＬＣディスプレ
イをなお大いに必要としている。

【００１３】ＴＮ（シャット−ヘルフリッヒ）セルに関
し、セル中で以下の利点を促進する媒体が望ましい： − ネマチック相範囲の拡大（特に、低温に至るまで） − 極めて低い温度における切替え性（野外用途、自動
車、アビオニックス） − ＵＶ光に対する安定性の向上（より長い寿命）。

【００１４】従来技術から得られる媒体は同時に他のパ
ラメーターを保持しながらこれらの利点を得ることがで
きない。

【００１５】超ねじれ（ＳＴＮ）セルに関し、より大き
なマルチプレックス性および／またはより低いしきい電
圧および／またはより広いネマチック相範囲（特に低温
において）を有する媒体が望ましい。このために、利用
しうるパラメーターの寛容度（透明点、スメクチック−
ネマチック転移点または融点、粘度、誘電値、弾性値）
をさらに拡大することが緊急に望まれる。

【００１６】本発明の目的は、特に上記の不都合を有せ
ず、またはほんの僅かしか有せず、同時に非常に高い比
抵抗および低いしきい電圧を有するのが好ましいこの種
のＭＬＣ、ＴＮまたはＳＴＮディスプレイ用の媒体を提
供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に従う媒体をこれ
らのディスプレイに使用する場合に、この目的を達成す
ることができることをここに見出した。

【００１８】本発明は、正の誘電異方性を有する極性化
合物の混合物を基礎とする液晶媒体であって、一般式Ｉ

【００１９】

【化１０】（式中、Ｒは、それぞれの場合に７個までの炭素原子を
有するアルキル、オキサアルキル、フルオロアルキルま
たはアルケニルであり、Ｘは弗素、塩素、ＣＦ₃、ＯＣ
Ｆ₃またはＯＣＨＦ₂であり、およびＬ¹〜Ｌ⁴は、それぞ
れ互いに独立して弗素または水素である）の１種または
それ以上の化合物を含有することを特徴とする液晶媒体
に関する。

【００２０】本発明は、この種の媒体を含有する電気光
学的ディスプレイ（特に、フレームと共にセルを形成す
る２枚の平らな平行外板、前記外板上の個々の画素を切
り替えるための集積非線形素子、および前記セル中に設
けられた、正の誘電異方性および高い比抵抗のネマチッ
ク液晶混合物を有するＳＴＮまたはＭＬＣディスプレ
イ）および電気光学的目的にこれらの媒体を使用するこ
とにも関する。

【００２１】本発明の液晶混合物は利用しうるパラメー
ター寛容度の著しい拡大を容易にする。

【００２２】透明点、低温における粘度、熱およびＵＶ
安定性および誘電異方性またはしきい電圧の達成可能な
組合せは従来技術からの既存の物質よりはるかに優れて
いる。

【００２３】高い透明点、−４０℃におけるネマチック
相および高いΔεの要件はこれまで不満足な程度にしか
達成されなかった。例えば、ＺＬＩ−３１１９等の系は
同等の透明点および比較的有利な粘度を有しているけれ
ど、それらのΔεは＋３でしかない。

【００２４】他の混合物系は同等の粘度およびΔε値を
有しているが、約６０℃の透明点しか有していない。

【００２５】本発明の液晶混合物は、低粘度、低温（−
３０℃において≦６００、好ましくは≦５５０ｍＰａ．
Ｓ；−４０℃において≦１８００、好ましくは≦１７０
０ｍＰａ．ｓ）において同時にΔε≧３．５、好ましく
は≧４．０の誘電異方性値、６５°以上、好ましくは７
０°以上の透明点および比抵抗の高い値を達成すること
を可能とする。このことは優れたＳＴＮおよびＭＣＬデ
ィスプレイを得ることができることを意味する。

【００２６】もちろん、本発明による混合物の成分を適
切に選択することによって、他の有利な特性を保持しな
がらより高いしきい電圧でより高い透明点（例えば、９
０°以上）を達成し、またはより低いしきい電圧でより
低い透明点を達成することが可能となる。本発明のＭＬ
Ｃディスプレイはグーチ（Gooch）およびタリー（Tarr
y）［Ｃ．Ｈ．グーチおよびＨ．Ａ．タリー、Electron.
Lett. １０、２〜４頁（１９７４年）；Ｃ．Ｈ．グー
チおよびＨ．Ａ．タリー、Appl. Phys.、８巻、１５７
５〜１５８４頁（１９７５年）］の第一の透過極小（fi
rst transmissionminimum）で操作するのが好ましい。
例えば、類似のディスプレイにおけると同様なしきい電
圧において特性の傾斜がきついことおよびコントラスト
の低い角度依存性（ドイツ特許第３０２２８１８
号）等の特に好ましい電気光学特性以外に、この場合は
第二の極小におけるより低い誘電異方性で十分である。
この結果、本発明の混合物を用いて、シアノ系化合物を
含有する混合物を使用するより著しく高い比抵抗を第一
の極小において達成することができる。当業者は通常の
方法を単に用いて個々の成分およびそれらの重量割合を
適切に選択することによってＭＬＣディスプレイの予め
特定したセル厚さに必要な複屈折を生じさせることがで
きる。

【００２７】２０℃における粘度は≦２５ｍＰａ．ｓで
あるのが好ましい。ネマチック相範囲は少なくとも７０
°、特に少なくとも８０°であるのが好ましい。この範
囲は少なくとも−３０°から＋７０°に及ぶのが好まし
い。

【００２８】「最大保持容量（capacity holding ratio
n）」（ＨＲ）［Ｓ．マツモト（Matsumoto）等、Liquid
Crystals、５、１３２０頁（１９８９年）；Ｋ．ニワ
（Niwa）等、ＳＩＤ会議録（Proc. SID Conference）、
サンフランシスコ、１９８４年６月、３０４頁（１９８
４年）；Ｇ．ウェーバー（Weber）等、Liquid Crystal
s、５、１３８１頁（１９８９年）］を測定することに
よって、式Ｉの化合物を含んでいる本発明の混合物は、
式Ｉの化合物を式

【００２９】

【化１１】のシアノフェニルシクロヘキサン類によって置き換えた
類似混合物より温度の上昇に伴うＨＲの低下が著しく小
さいことが示された。本発明の混合物のＵＶ安定性もか
なり良好である、すなわち、それらはＵＶ露光に際し著
しく小さいＨＲの低下を示す。

【００３０】達成されたしきい電圧Ｖ_10/0/20は一般に
≦１．６ボルト、好ましくは１．４〜１．６ボルトの範
囲である。

【００３１】本発明の媒体は、著しく広いネマチック相
範囲に加えて非常に有利な粘度において極めて高い弾性
定数を特徴とし、特にＳＴＮディスプレイに使用する場
合に従来の媒体より顕著な利益を得る。

【００３２】本発明の媒体は式Ｉの複数（好ましくは２
種またはそれ以上）の化合物を基礎とする、すなわち、
これらの化合物の割合が２５％以上、好ましくは４０％
以上であるのが好ましい。

【００３３】本発明の媒体に使用することができる式Ｉ
〜ＸＩＩおよびそれらの下位式の個々の化合物は公知で
あるか、または公知化合物に準じて製造することができ
る。

【００３４】好ましい実施態様を以下に示す： − 媒体は一般式ＩＩ、ＩＩＩおよびＩＶ：

【００３５】

【化１２】（式中、それぞれの基は以下に定義する通りである：Ｒ：それぞれの場合に７個までの炭素原子を有するアル
キル、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケ
ニル；Ｘ：Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ₃、ＯＣＦ₃またはＯＣＨＦ₂；Ｙ¹およびＹ²：それぞれの場合にＨまたはＦｒ：０または１）から成る群から選択される１種又はそ
れ以上の化合物をさらに含有する。

【００３６】− 媒体は一般式Ｖ〜ＶＩＩＩ：

【００３７】

【化１３】（式中、Ｒ、Ｘ、Ｙ¹およびＹ²は、それぞれ互いに独立
して請求項１に定義した通りである）から成る群から選
択される１種又はそれ以上の化合物をさらに含有する。

【００３８】− 媒体は一般式ＩＸ〜ＸＩＩ：

【００３９】

【化１４】（式中、Ｒ、Ｘ、Ｙ¹およびＹ²は、それぞれ互いに独立
して請求項１に定義した通りである）から成る群から選
択される１種又はそれ以上の化合物をさらに含有する。

【００４０】− 式Ｉ〜ＩＶの化合物の割合は合せて全
混合物の少なくとも５０重量％である。

【００４１】− 式Ｉの化合物の割合は全混合物の１０
〜５０重量％である。

【００４２】− 式ＩＩ〜ＩＶの化合物の割合は全混合
物の３０〜７０重量％である。

【００４３】−

【００４４】

【化１５】は

【００４５】

【化１６】である。

【００４６】− 媒体は式ＩＩおよびＩＩＩまたはＩＶ
の化合物を含有する。

【００４７】− Ｒは２〜７個の炭素原子を有する直鎖
アルキルまたはアルケニルである。

【００４８】− 媒体は式Ｉ〜ＩＶの化合物から実質的
に成る。

【００４９】− 媒体は以下の群：（Ｙ＝ＨまたはＦ）

【００５０】

【化１７】から選択されるのが好ましいさらに別の化合物を含有す
る。

【００５１】− Ｉ：（ＩＩ＋ＩＩＩ＋ＩＶ）の重量比
は好ましくは１：４〜１：１である。

【００５２】− 媒体は一般式Ｉ〜ＸＩＩから成る群か
ら選択される化合物から実質的に成る。

【００５３】特に、式ＩＩ、ＩＩＩおよび／またはＩＶ
の１種またはそれ以上の化合物を含有する通常の液晶物
質と混合した式Ｉの化合物の割合が低い場合でさえ、ア
ドレス時間が顕著に改善され、かつ低いしきい電圧が得
られ、また同時に広いネマチック相が低いスメクチック
−ネマチック転移温度で認められることが判った。式Ｉ
〜ＩＶの化合物は無色、安定でありかつ互いにおよび他
の液晶物質と容易に混和することができる。

【００５４】「アルキル」と言う用語は１〜７個の炭素
原子を有する直鎖および枝分れアルキル基、特に直鎖基
であるメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、
ヘキシルおよびヘプチルを包含するものである。２〜５
個の炭素原子を有する基が一般に好ましい。

【００５５】「アルケニル」と言う用語は２〜７個の炭
素原子を有する直鎖および枝分れアルケニル基、特に直
鎖基を包含するものである。好ましいアルケニル基はＣ
₂〜Ｃ₇−１Ｅ−アルケニル、Ｃ₄〜Ｃ₇−３Ｅ−アルケニ
ル、Ｃ₅〜Ｃ₇−４−アルケニル、Ｃ₆〜Ｃ₇−５−アルケ
ニルおよびＣ₇−６−アルケニルであり、特にＣ₂〜Ｃ₇
−１Ｅ−アルケニル、Ｃ₄〜Ｃ₇−３Ｅ−アルケニルおよ
びＣ₅〜Ｃ₇−４−アルケニルである。好ましいアルケニ
ル基の例はビニル、１Ｅ−プロペニル、１Ｅ−ブテニ
ル、１Ｅ−ペンテニル、１Ｅ−ヘキセニル、１Ｅ−ヘプ
テニル、３−ブテニル、３Ｅ−ペンテニル、３Ｅ−ヘキ
セニル、３Ｅ−ヘプテニル、４−ペンテニル、４Ｚ−ヘ
キセニル、４Ｅ−ヘキセニル、４Ｚ−ヘプテニル、５−
ヘキセニル、６−ヘプテニル等である。５個までの炭素
原子を有する基が一般に好ましい。

【００５６】「フルオロアルキル」と言う用語は好まし
くは末端弗素を有する直鎖基、すなわちフルオロメチ
ル、２−フルオロエチル、３−フルオロプロピル、４−
フルオロブチル、５−フルオロペンチル、６−フルオロ
ヘキシルおよび７−フルオロヘプチルを包含するもので
ある。しかしながら、他の位置の弗素を排除するもので
はない。

【００５７】「オキサアルキル」と言う用語は好ましく
は式Ｃ_nＨ_2n+1−Ｏ−（ＣＨ₂）_m（式中、ｎおよびｍ
は、それぞれ互いに独立して１〜６である）の直鎖基を
包含するものである。ｎは１であるのが好ましく、そし
てｍは１〜６であるのが好ましい。

【００５８】Ｒ、ＸおよびＹの意味を適切に選択するこ
とによって、アドレス時間、しきい電圧、透過特性の傾
斜等を望むように変更することができる。例えば、１Ｅ
−アルケニル基、３Ｅ−アルケニル基、２Ｅ−アルケニ
ルオキシ基等はアルキルおよびアルコキシ基と比較して
一般に短いアドレス時間、改善されたネマチック傾向性
および高い弾性定数ｋ₃₃（曲げ）とｋ₁₁（広がり）との
比を与えることになる。４−アルケニル基、３−アルケ
ニル基等はアルキルおよびアルコキシ基と比較して一般
に低いしきい電圧および低いｋ₃₃／ｋ₁₁値を与える。Ｚ
¹またはＺ²中の−ＣＨ₂ＣＨ₂−基は単純な共有結合と比
べて一般に高いｋ₃₃／ｋ₁₁値を与えることになる。高い
ｋ₃₃／ｋ₁₁値は、例えば９０°ねじらせたＴＮセルにお
ける平坦な透過特性傾斜［グレイトーン（gray tone）
を達成するため］およびＳＴＮ、ＳＢＥおよびＯＭＩセ
ルにおける鋭い透過特性傾斜（マルチプレックス性が大
きい）を促進する、そして逆もまた同じである。

【００５９】式ＩとＩＩ＋ＩＩＩ＋ＩＶの化合物の最適
な混合比はどのような特性を所望するか、式Ｉ、ＩＩ、
ＩＩＩおよび／またはＩＶの成分をどのように選択する
か並びに存在させうる他の成分をどのように選択するか
によって実質的に決まる。上記範囲内の適切な混合比を
場合次第で容易に決定することができる。

【００６０】本発明の混合物中の式Ｉ〜ＸＩＩの化合物
の合計量はあまり重要ではない。したがって、混合物は
種々の特性を最適にするために１種またはそれ以上の他
の成分を含みうる。しかしながら、アドレス時間および
しきい電圧に対して認められる効果は、式Ｉ〜ＸＩＩの
化合物の全濃度が高い程一般に大きい。

【００６１】特に好ましい実施態様において、本発明の
媒体は、ＸがＣＦ₃、ＯＣＦ₃またはＯＣＨＦ₂である式
ＩＩ、ＩＩＩ、Ｖおよび／またはＶＩＩ（好ましくはＩ
Ｉおよび／またはＩＩＩ）の化合物を含んでいる。式Ｉ
の化合物との好ましい相乗効果によって、特に有利な特
性を生じる。

【００６２】ＳＴＮに適用するために、媒体はＸがＯＣ
ＨＦ₂であるのが好ましい式Ｖ〜ＶＩＩＩから成る群か
ら選択される化合物を含んでいるのが好ましい。

【００６３】本発明の媒体は−１．５〜＋１．５の誘電
異方性を有する一般式Ｉ′：

【００６４】

【化１８】（式中、Ｒ¹およびＲ²は、それぞれ互いに独立して９個
までの炭素原子を有するｎ−アルキル、ｎ−アルコキ
シ、ω−フルオロアルキルまたはｎ−アルケニルであ
り、環Ａ¹、Ａ²およびＡ³は、それぞれ互いに独立して
１，４−フェニレン、２−もしくは３−フルオロ−１，
４−フェニレン、トランス−１，４−シクロヘキシレン
または１，４−シクロヘキセニレンであり、Ｚ¹および
Ｚ²は、それぞれ互いに独立して、−ＣＨ₂ＣＨ₂−、−
Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−または単結合で
あり、およびｍは０、１または２である）の１種または
それ以上の化合物から成る成分Ａをさらに含んでいても
よい。

【００６５】成分ＡはＩＩ１〜ＩＩ７：

【００６６】

【化１９】（式中、Ｒ¹およびＲ²は式Ｉ′において定義した通りで
ある）から成る群から選択される１種またはそれ以上の
化合物を含んでいるのが好ましい。

【００６７】成分ＡはＩＩ８〜ＩＩ２０：

【００６８】

【化２０】

【００６９】

【化２１】（式中、Ｒ¹およびＲ²は式Ｉ′において定義した通りで
あり、ＩＩ８〜ＩＩ１７における１，４−フェニレン基
は、それぞれ互いに独立して、弗素でモノまたはポリ置
換されていてもよい）から成る群から選択される１種ま
たはそれ以上の化合物をさらに含んでいるのが好まし
い。

【００７０】さらに、成分ＡはＩＩ２１〜ＩＩ２５：

【００７１】

【化２２】（式中、Ｒ¹およびＲ²は式Ｉ′において定義した通りで
あり、ＩＩ２１〜ＩＩ２５における１，４−フェニレン
基は、それぞれ互いに独立して、弗素でモノまたはポリ
置換されていてもよい）から成る群から選択される１種
またはそれ以上の化合物をなおさらに含んでいるのが好
ましい。

【００７２】最後に、この種の好ましい混合物は、成分
ＡがＩＩ２６およびＩＩ２７：

【００７３】

【化２３】（式中、Ｃ_rＨ_2r+1は７個までの炭素原子を有する直鎖
アルキル基である）から成る群から選択される１種また
はそれ以上の化合物を含んでいるものである。

【００７４】ある場合に、式

【００７５】

【化２４】（式中、Ｒ¹およびＲ²は式Ｉ′において定義した通りで
あり、およびＺ⁰は単結合、−ＣＨ₂ＣＨ₂−、

【００７６】

【化２５】または

【００７７】

【化２６】である）の化合物を追加すると、比抵抗は低下するが、
スメクチック相を抑制するのに有利になることが判っ
た。そのようにする場合、用途に対するパラメーターの
最適な組合わせを達成するために、当業者はこれらの化
合物をどのような量で添加しうるかを容易に決定するこ
とができる。通常、１５％未満、特に５〜１０％を使用
する。

【００７８】ＩＩＩ′およびＩＶ′：

【００７９】

【化２７】（式中、Ｒ¹およびＲ²は式Ｉ′において定義した通りで
ある）から成る群から選択される１種またはそれ以上の
化合物を含有する液晶混合物も好ましい。

【００８０】正の誘電異方性を有する極性化合物の種類
および量それ自体は重要ではない。当業者は簡単な通常
の実験を使用して広範な公知の、また多くの場合には市
販の成分および基材混合物から適切な材料を選択するこ
とができる。本発明の媒体は式Ｉ″

【００８１】

【化２８】（式中、Ｚ¹、Ｚ²およびｍは式Ｉ′において定義した通
りであり、Ｑ¹およびＱ²は、それぞれ互いに独立して
１，４−フェニレン、トランス−１，４−シクロヘキシ
レンまたは３−フルオロ−１，４−フェニレンであり、
あるいはまた基Ｑ¹およびＱ²の一方はトランス−１，３
−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−
ジイル、ピリジン−２，５−ジイルまたは１，４−シク
ロヘキセニレンでもあり、Ｒ⁰は、それぞれの場合に９
個までの炭素原子を有するｎ−アルキル、ｎ−アルケニ
ル、ｎ−アルコキシまたはｎ−オキサアルキルであり、
ＹはＨまたはＦであり、そしてＸ′はＣＮ、ハロゲン、
ＣＦ₃、ＯＣＦ₃またはＯＣＨＦ₂である）の１種または
それ以上の化合物を含んでいるのが好ましい。

【００８２】好ましい実施態様において、ＳＴＮまたは
ＴＮ用の本発明の媒体は、Ｘ′がＣＮである式Ｉ″の化
合物を基礎とするものである。もちろん、式Ｉ″の他の
化合物（Ｘ′がＣＮではない）をより少ないまたはより
多い割合で含むこともできる。ＭＬＣ用としては、本発
明の媒体は式Ｉ″のニトリル類を約１０％までしか含ま
ないのが好ましい（しかし、式Ｉ″のニトリル類を含ま
ず、その代わりにＸ′がハロゲン、ＣＦ₃、ＯＣＦ₃また
はＯＣＨＦ₂である式Ｉ′の化合物を含むのが好まし
い）。これらの媒体は式ＩＩ〜ＸＩＩの化合物を基礎と
するのが好ましい。

【００８３】偏光子、電極ベース板および表面処理した
電極からの本発明のＳＴＮおよびＭＬＣディスプレイの
構造はこの種のディスプレイに関する普通の構造と一致
する。普通の構造と言う用語は、この場合広範に解釈さ
れ、ＭＬＣディスプレイの全ての派生要素および改良要
素、特に、ポリ−ＳｉＴＦＴまたはＭＩＭに基づくマト
リックスディスプレイ要素も包含するものである。

【００８４】しかしながら、本発明のディスプレイとね
じれネマチックセルに基づく従来の普通のディスプレイ
との本質的な相違は液晶層における液晶パラメーターの
選択である。

【００８５】本発明に従って使用可能な液晶混合物はそ
れ自体普通の方法で製造される。一般に、所望の量の少
量成分を主構成要素形成成分に高温で都合よく溶解す
る。有機溶媒、例えばアセトン、クロロホルムまたはメ
タノールに各成分の溶液を混合し、十分に混合した後、
例えば蒸留によって溶媒を再び除去することも可能であ
る。

【００８６】これらの誘電体は当業者に公知であり、文
献に記載されている他の添加剤も含有することができ
る。例えば、０〜１５％の多色染料またはキラルドーピ
ング剤を添加することができる。

【００８７】

【実施例】以下の実施例は本発明を説明するものであ
り、本発明を限定するものではない。上記および下記に
おいて、温度は全て℃表示である。パーセントは重量％
である。

【００８８】Ｃは結晶相を、Ｓはスメクチック相を、Ｓ
_BはスメクチックＢ相を、Ｎはネマチック相をそしてＩ
は等方性相を表わす。

【００８９】Ｖ₁₀は１０％透過率（板表面に垂直な角度
から見て）に対する電圧を表わす。ｔ_onおよびｔ_offは
それぞれＶ₁₀の値の２．５倍に相当する操作電圧におけ
るスイッチオン時間およびスイッチオフ時間を表わす。
Δｎは光学異方性を表わし、ｎ₀は屈折率を表わす。Δ
εは誘電異方性［Δε＝ε‖−ε｜（但し、ε‖は分子
長軸に平行な誘電率を示しおよびε｜はそれに垂直な誘
電率を表わす）］を示す。電気光学的データは、別に特
別に示さないかぎり２０℃において第一の極小（すなわ
ち、０．５のｄ・Δｎ値）においてＴＮセル中で測定し
た。光学的データは、別に特別に示さないかぎり２０℃
において測定した。

【００９０】本願においておよび以下の実施例におい
て、液晶化合物の構造は頭字語によって示す。したがっ
て、化学式への変換は以下の表Ａおよび表Ｂに従って行
われる。基Ｃ_nＨ_2n+1は全てｎまたはｍ個の炭素原子を
有する直鎖アルキル基である。表Ｂにおける符号化は自
明である。表Ａにおいて、母構造に関する頭字語だけを
示す。それぞれの場合に、母構造の頭字語はハイフンで
分けて、その後に置換基Ｒ¹、Ｒ²、Ｌ¹およびＬ²に関す
る符号がつく。

【００９１】

【表１】

【００９２】

【化２９】

【００９３】

【化３０】

【００９４】

【化３１】

【００９５】

【化３２】

【００９６】

【化３３】

【００９７】

【化３４】

【００９８】

【化３５】

【００９９】

【化３６】

【０１００】

【表２】

【０１０１】

【表３】

【０１０２】

【表４】

【０１０３】

【表５】

【０１０４】

【表６】

【０１０５】

【表７】

【０１０６】

【表８】

【０１０７】

【表９】

【０１０８】

【表１０】

【０１０９】

【表１１】

【０１１０】

【表１２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591032596 ＦｒａｎｋｆｕｒｔｅｒＳｔｒ． 250, Ｄ−64293 Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，ＦｅｄｅｒａｌＲｅｐｕｂｌｉｃｏｆＧｅｒｍａｎｙ (72)発明者べルンハルトリーガー日本国 227 神奈川県横浜市緑区奈良町大田平 2834 ワコーレ玉川学園 (72)発明者ラインハルトヒチヒドイツ連邦共和国デー−6101 モーダオタール１アムキルヒベルク 11 (72)発明者フォルカーライフェンラートドイツ連邦共和国デー−6101 ロスドルフヤーンシュトラーセ 15 (72)発明者ヘルベルトプラハドイツ連邦共和国デー−6100 ダルムシュタットヴィンガーツベルクシュトラーセ５

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正の誘電異方性を有する極性化合物の混
合物を基礎とする液晶媒体であって、一般式Ｉ【化１】（式中、Ｒは、それぞれの場合に７個までの炭素原子を
有するアルキル、オキサアルキル、フルオロアルキルま
たはアルケニルであり、Ｘは弗素、塩素、ＣＦ₃、ＯＣ
Ｆ₃またはＯＣＨＦ₂であり、およびＬ¹〜Ｌ⁴は、それぞ
れ互いに独立して弗素または水素である）の１種または
それ以上の化合物、および一般式ＩＩ、ＩＩＩおよびＩＶ：【化２】（式中、それぞれの基は以下に定義する通りである：Ｒ：それぞれの場合に７個までの炭素原子を有するアル
キル、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケ
ニル；Ｘ：Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ₃またはＯＣＨＦ₂；Ｙ¹およびＹ²：Ｆｒ：０または１）から成る群から選択される１種又はそ
れ以上の化合物を付加的に含有することを特徴とする媒
体。
【請求項２】一般式ＩＩ、ＩＩＩおよびＩＶ：【化３】（式中、それぞれの基は以下に定義する通りである：Ｒ：それぞれの場合に７個までの炭素原子を有するアル
キル、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケ
ニル；Ｘ：Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ₃またはＯＣＨＦ₂；Ｙ¹およびＹ²：それぞれの場合にＨまたはＦｒ：０または１）から成る群から選択される１種又はそ
れ以上の化合物を含有することを特徴とする請求項１記
載の媒体。
【請求項３】一般式Ｖ〜ＶＩＩＩ：【化４】（式中、Ｒ、ｒ、Ｘ、Ｙ¹およびＹ²は、それぞれ互いに
独立して請求項２に定義した通りである）から成る群か
ら選択される１種又はそれ以上の化合物を含有すること
を特徴とする請求項１または２記載の媒体。
【請求項４】一般式ＩＸ〜ＸＩＩ【化５】（式中、Ｒ、Ｘ、Ｙ¹およびＹ²は、それぞれ互いに独立
して請求項２に定義した通りである）から成る群から選
択される１種又はそれ以上の化合物をさらに含有するこ
とを特徴とする請求項１〜３の少なくとも１項記載の媒
体。
【請求項５】式Ｉ″ 【化６】（式中、Ｑ¹およびＱ²は、それぞれ互いに独立して１，
４−フェニレン、トランス−１，４−シクロヘキシレン
または３−フルオロ−１，４−フェニレンであり、ある
いはまた基Ｑ¹およびＱ²の一方はトランス−１，３−ジ
オキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイ
ル、ピリジン−２，５−ジイルまたは１，４−シクロヘ
キセニレンでもあり、Ｒ⁰は、それぞれの場合に９個ま
での炭素原子を有するｎ−アルキル、ｎ−アルケニル、
ｎ−アルコキシまたはｎ−オキサアルキルであり、Ｙは
ＨまたはＦであり、そしてＸ′はＣＮ、ハロゲン、ＣＦ
₃、ＯＣＦ₃またはＯＣＨＦ₂であり、Ｚ¹およびＺ²は、
それぞれたがいに独立に−ＣＨ₂ＣＨ₂−、−Ｃ≡Ｃ−、
−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、または単結合であり、ｍ
は０．１または２である。）の１種またはそれ以上の化
合物をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４の少な
くとも１項記載の媒体。
【請求項６】式Ｉ〜ＩＶの化合物の割合が合せて全混
合物の少なくとも５０重量％であることを特徴とする請
求項１または２記載の媒体。
【請求項７】式Ｉの化合物の割合が全混合物の１０〜
５０重量％であることを特徴とする請求項１記載の媒
体。
【請求項８】式ＩＩ〜ＩＶの化合物の割合が全混合物
の３０〜７０重量％であることを特徴とする請求項１〜
５の少なくとも１項記載の媒体。
【請求項９】一般式Ｉ〜ＸＩＩから成る群から選択さ
れる化合物から実質的に成ることを特徴とする請求項１
〜５の少なくとも１項記載の媒体。
【請求項１０】請求項１記載の液晶媒体を使用する電
気光学的デバイス。
【請求項１１】請求項１記載の液晶媒体を含有する電
気光学的液晶ディスプレイ。
【請求項１２】式中の【化７】が【化８】である請求項１〜４の少なくとも１項記載の媒体。
【請求項１３】式中のアルケニルが、ビニル、１Ｅ−
プロペニル、１Ｅ−ブテニル、１Ｅ−ペンテニル、１Ｅ
−ヘキセニル、１Ｅ−ヘプテニル、３−ブテニル、３Ｅ
−ペンテニル、３Ｅ−ヘキセニル、または３Ｅ−ヘプテ
ニルである請求項１〜５の少なくとも１項記載の媒体。
【請求項１４】式中のオキサアルキルが、ｎおよびｍ
がそれぞれ独立に１ないし６のいずれか１つをあらわす
直鎖基Ｃ_nＨ_2n+1−Ｏ−（ＣＨ₂）_m−である請求項１〜
５の少なくとも１項記載の媒体。
【請求項１５】式ＩＩ、ＩＩＩ、Ｖおよび／またはＶ
ＩＩ中のＸがＣＦ₃、ＯＣＦ₃またはＯＣＨＦ₂である請
求項１〜４の少なくとも１項記載の媒体。
【請求項１６】媒体が次式【化９】（式中ｎおよびｍはそれぞれの場合１ないし７であ
る。）で表される化合物を含むことを特徴とする請求項
１〜５の少なくとも１項記載の媒体。