JP2000109840A - 液晶化合物及び液晶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高い比抵抗値、低いしきい値電圧及び低い複
屈折率値を同時に有する、特にMLC、TN又はSTNディスプ
レイ、とりわけ反射型MLCディスプレイのための媒体を
提供する。 【解決手段】 一般式Iの化合物を1以上含有する正の誘
電異方性の極性化合物の混合物を基本とする液晶媒体。 （RはH又はそれぞれ未置換か、CN又はCF₃により単置換
されるか、又はハロゲンにより少なくとも単置換される
C1〜15のアルキル又はアルケニル基であって、1以上のC
H₂基が独立して0が互いに直接結合しないように-O-、-S
-、 、-CO-、-CO-O-、-O-CO-又は-O-CO-O-により置換されて
もよく、mは0又は1、nは0、1又は2、m+nは1、2又は3で
ある）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶媒体に関し、
そして電気光学用途のためのそれらの使用に関し、そし
てこの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、そのような物質の光学的性質を
印加電圧により改変することができるので、主としてデ
ィスプレイデバイスにおける誘電体として使用される。
液晶を基本とする電気光学デバイスは、当業者にとって
非常によく知られており、そして種々の効果に基づいて
いる。そのようなデバイスの例は、動的散乱を有するセ
ル、DAP(整列相の変形)セル、ゲスト／ホストセル、ね
じれネマティック構造を有するTNセル、STN(超ねじれネ
マティック)セル、SBE(超複屈折効果)セル及びOMI(光学
モード干渉)セルである。最も一般的なディスプレイデ
バイスは、Schadt-Helfrich効果を基本とし、そしてね
じれネマティック構造を有する。

【０００３】液晶材料は、良好な化学的及び熱的安定性
及び電場及び電磁放射に対する良好な安定性を有しなく
てはならない。さらに、液晶材料は低粘度を有し、そし
てセル中で短いアドレッシング時間、低いしきい値電圧
及び高いコントラストを示すべきである。

【０００４】それらはさらに、普通の使用温度、即ち室
温の前後でできるだけ幅広い使用温度で、適切なメソフ
ェーズ、例えば上記のセルのためにネマティック又はコ
レステリックメソフェーズ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、
成分を互いによく混合されることが重要である。電気導
電率、誘電異方性及び光学異方性のようなさらなる性質
は、セルタイプ及び応用分野によって様々な要件を満た
さなければならない。例えばねじれネマティック構造を
有するセルのための材料は、正の誘電異方性及び低い電
気導電率を有すべきである。例えば、大きな正の誘電異
方性、幅広いネマティック相、比較的低い複屈折率、非
常に高い比抵抗、良好なUV及び温度安定性及び低い水蒸
気圧を有する媒体は、個々の画素を切り換えるための集
積非線形素子を含むマトリクス液晶ディスプレイ(MLCデ
ィスプレイ)にとって望ましい。この種のマトリクス液
晶ディスプレイは、公知である。個々の画素をそれぞれ
切り換えるために使用することができる非線形素子は、
例えばアクティブ素子(即ちトランジスター)である。

【０００５】これは“アクティブマトリクス”といい、
２種類に区別できる、すなわち、 1. 基体としてのシリコンウェーハー上のMOS(酸化金属
半導体)又は他のダイオード、 2. 基体としてのガラス板上の薄膜トランジスター(TFT
s)、 である。さまざまなディスプレイの組み立てでも、接合
部に問題を引き起こす結果となるので、基体材料として
の単結晶シリコンの使用は、ディスプレイサイズを制限
する。

【０００６】より有望な2つ目のタイプの場合は好適で
あり、使用される電気光学的効果は通常、TN効果であ
る。２つの技術、例えばCdSeのような化合物半導体を含
有するTFTと、多結晶又はアモルファスシリコンを基本
とするTFTとは、区別されている。研究への努力は、世
界的に後者の技術に注がれている。

【０００７】TFTマトリクスをディスプレイの一枚のガ
ラス板の内側に備え、一方、透過性対向電極を一方のガ
ラス板の内側に設置する。画素電極のサイズで比較した
場合は、TFTは非常に小さいため、画像において実質的
に妨害的な効果を有さない。この技術は又、個々のフィ
ルター素子を切換え可能な画素に対向して配置するよう
に赤、緑及び青フィルターのモザイクを配列したフルカ
ラー互換画像ディスプレイにも拡張できる。

【０００８】TFTディスプレイは通常、透過光中で直交
偏光子を有するTNセルとして動作し、そして後部から照
明されている。

【０００９】ここでいうMLCディスプレイという用語
は、集積非線形素子を含むいかなるマトリクスディスプ
レイ、すなわちアクティブマトリクスに加えて、バリス
ター又はダイオード（MIM＝金属−絶縁体−金属）のよ
うなパッシブ素子をも含むディスプレイを包含する。

【００１０】この種のMLCディスプレイは、TV用途（例
えばポケットテレビ）又はコンピューター用(ラップト
ップ)及び自動車又は航空機用の高度情報ディスプレイ
に特に好適である。コントラストの角度依存性及び応答
時間に関する問題に加えて、液晶混合物の不十分な高比
抵抗により、マトリクス液晶ディスプレイに難点が生じ
る［TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMO
TO, E., SORIMACHI, K.,TAJIMA, E., WATANABE, H., SH
IMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A210-
288 二段階ダイオード環により制御されるマトリクスLC
D、p.141 ff, Paris, STROMER, M.,Proc. Eurodisplay
84, Sept. 1984: TV液晶ディスプレイのマトリクスアド
レッシング用薄膜トランジスターのデザイン、p.145 f
f, Paris］。抵抗が減少するほど、MLCディスプレイの
コントラストは悪化し、残像除去の問題が生じる。液晶
混合物の比抵抗は、ディスプレイの内部表面との相互作
用により一般的に、MLCディスプレイの寿命を通して悪
化していくので、大きな(初期)抵抗は、長期の操作に亘
って許容可能な抵抗値を有する寿命を得るには非常に重
要である。特に低電圧混合物の場合には、従来、非常に
高い比抵抗値を達成することが不可能であった。さらに
比抵抗は、気温の上昇とともに及び加熱及び／又はUV暴
露後に、できるだけ小さな増加幅を示すことが重要であ
る。先行技術の混合物の低温特性も、特に不都合であ
る。低温においてさえも、結晶化及び／又はスメクティ
ック相を生起せず、粘度の温度依存性が可能な限り低い
ことが要求される。したがって、先行技術のMLCディス
プレイは、今日的要求を満たしていない。

【００１１】後部照明を使用する液晶ディスプレイ、す
なわち、透過的に及び任意に屈曲性的に(transflective
ly)動作する液晶ディスプレイに加えて、反射型液晶デ
ィスプレイにも特に関連する。これらの反射型液晶ディ
スプレイは、情報ディスプレイのために周囲光を使用す
る。従って、それらは相当するサイズ及び解像度の後部
照明ディスプレイよりもかなり低いエネルギーしか消費
しない。TN効果は非常に良好なコントラストにより特徴
づけられるので、この種の反射型ディスプレイは、かな
り明るい周囲条件下でさえ読みとることができる。これ
は例えば腕時計及びポケット電卓として使用されている
単純なTNディスプレイが、すでに知られている。しかし
ながら、この原理は、例えばTFTディスプレイのような
高品質で、より高解像度のアクティブマトリクスアドレ
スされるディスプレイに適用することができる。ここで
一般的に慣用の透過型TFT-TNディスプレイの場合には、
低い複屈折率(Δn)の液晶の使用が、低い光学リターデ
ーション(d・Δn)を達成するために必要である。この低
い光学リターデーションは、結果として通常受容可能な
コントラストの低い視野角依存性を導く(DE 30 22 818
を参照されたい)。反射型ディスプレイにおいては、光
が透過する効果的な層厚みは、透過型ディスプレイにお
ける同じ層厚みの約2倍であるので、低い複屈折率の液
晶の使用が、透過型ディスプレイにおける場合よりも重
要である。

【００１２】より低い電力消費(背後照明を必要としな
い)に加えて、透過型ディスプレイに対する反射型ディ
スプレイの他の利点は、非常に浅い設置厚みですむこと
による省スペース、及び後部照明による種々の加熱によ
る温度勾配が引き起こされる問題の低減にある。より低
い複屈折率により、より大きな層厚みの液晶セルを使用
することが可能になり、これにより、より生産性が向上
する。従って、これらの不都合を有さないか、ほとんど
有さないで、大きな動作温度幅で非常に高い比抵抗を有
し、低温でも応答時間が短く又しきい値電圧が低い、ML
Cディスプレイ、特に反射型MLCディスプレイに対する大
きな需要が引き続き存在する。

【００１３】TN(Schadt-Helfrich)セルでは、媒体は以
下の利点： - 拡大されたネマティック相幅(特に低温の方に) - 低温での速い切り換え - UV照射に対する高い耐性(長寿命) - より低いしきい値(アドレッシング)電圧 - 特に視野角幅を改良するための低い複屈折率 をもたらすものが望ましい。

【００１４】先行技術より入手可能な媒体では、他のパ
ラメーターを同時に達成しようとする場合、これらの利
点は達成させられない。超ねじれ(STN)セルでは、媒体
は、より大きなマルチプレキサビリティー及び／又はよ
り低いしきい値電圧及び／又はより幅広いネマティック
相幅(特に低温で)を得られるものが望ましい。このため
に、可能なパラメーター(透明点、スメクティック-ネマ
ティック転移又は融点、粘度、誘電性パラメーター、弾
性パラメーター)のさらなる増加が緊急に所望される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上述
の不都合を有さないか、ほんのわずかしか有さず、そし
て好ましくは非常に高い比抵抗値及び低いしきい値電圧
及び低い複屈折率値を同時に有する、特にMLC、TN又はS
TNディスプレイ、とりわけ反射型MLCディスプレイのた
めの媒体を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】ここに本発明による媒体
をディスプレイ中で使用する場合に、この課題を解決す
ることができることが見出された。従って本発明は、正
の誘電異方性の極性化合物の混合物を基本とする液晶媒
体であって、一般式I；

【化７】 (式中、Rは、H又は、それぞれ未置換であるか、CN又はC
F₃により単置換されているか、又はハロゲンにより少な
くとも単置換されている炭素原子1個又は2〜15個を有す
るアルキル又はアルケニル基であって、1又は2以上のCH
₂基が、互いに独立して、O原子が互いに直接結合しない
ように-O-、-S-、

【化８】 、-CO-、-CO-O-、-O-CO-又は-O-CO-O-により置換されて
いてもよい、前記アルキル又はアルケニル基であり、m
は、0又は1であり、nは、0、1又は2であり、好ましくは
0又は1であり、そしてm+nは、1、2又は3であり、好まし
くは1又は2である。好ましくはm=1及びn=0又は1であ
り、特に好ましくはm=1及びn=0である)の化合物を1又は
2以上含有することを特徴とする、前記媒体に関する。

【００１７】式Iの化合物は、幅広い適用分野を有す
る。成分の選択により、これらの化合物は、液晶媒体の
主成分を構成する基本材料として供することができる
が、例えば誘電率及び／又は、特にこの種の誘電率の光
学異方性を改良するため、及び／又はそのしきい値電圧
及び／又は任意にその粘度を最適化するために、他のク
ラスの化合物からの液晶基本材料に式Iの化合物を添加
することもできる。

【００１８】純粋状態では、式Iの化合物は、電気光学
用途のために好ましく設定されている温度幅において、
無色及び液晶メソフェーズの形態である。それらは、化
学的に、熱的に及び光線に対して安定である。

【００１９】次式；

【化９】 のケトンから式Iの化合物を製造することができるが、
このケトンは、E. Poetsch et al.; 14th internat. Li
quid Crystal Conference, 21-26 June, 1992, Pisa, P
oster Section A, and 15th Internat. Liquid Crystal
Conference, 3-8July, 1994, Lecture Series Bで開示
されている。好適なものは、mが1及びnが0又は1である
式Iの化合物を含有する本発明による媒体である。特に
好適なものは、mが1及びnが0である式Iの化合物を含有
する本発明による媒体である。

【００２０】Rがアルキル基及び／又はアルコキシ基で
ある場合には、これは直鎖又は分枝鎖であることが可能
である。好ましくは直鎖であり、2、3、4、5、6又は7個
の炭素原子を有し、従って、好ましくはエチル、プロピ
ル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、エトキ
シ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ又
はヘプトキシ、さらにメチル、オクチル、ノニル、デシ
ル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシ
ル、ペンタデシル、メトキシ、オクトキシ、ノノキシ、
デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシ又
はテトラデコキシである。オキサアルキルは、好ましく
は直鎖の2-オキサプロピル(＝メトキシメチル)、2-(＝
エトキシメチル)又は3-オキサブチル(＝2-メトキシエチ
ル)、2-、3-又は4-オキサペンチル、2-、3-、4-又は5-
オキサヘキシル、2-、3-、4-、5-又は6-オキサヘプチ
ル、2-、3-、4-、5-、6-又は7-オキサオクチル、2-、3
-、4-、5-、6-、7-又は8-オキサノニル、又は2-、3-、4
-、5-、6-、7-、8-又は9-オキサデシルである。

【００２１】Rは、その基中のCH₂基が-CH=CH-により置
換されているアルキル基である場合には、これは直鎖又
は分枝鎖であることができる。好ましくは直鎖であり、
そして炭素原子2個から10個を有する。従って、特にビ
ニル、プロプ-1-又は-2-エニル、ブト-1-、-2-又は-3-
エニル、ペント-1-、-2-、-3-、又は-4-エニル、ヘキセ
-1-、-2-、-3-、-4-又は-5-エニル、ヘプト-1-、-2-、-
3-、-4-、-5-又は-6-エニル、オクト-1-、-2-、-3-、-4
-、-5-、-6-、-7-エニル、ノン-1-、-2-、-3-、-4-、-5
-、-6-、-7-又は-8-エニル、又はデク-1-、-2-、-3-、-
4-、-5-、-6-、-7-、-8-又は-9-エニルである。

【００２２】Rが、その基中の1つのCH₂基が-O-により置
換されており、そしてもう1つが-CO-により置換されて
いるアルキル基の場合には、これらは好ましくは隣接し
ている。従ってこれらは、アシルオキシ基-CO-O-又はオ
キシカルボニル基-O-CO-を含む。これらは、好ましくは
直鎖であり、そして2個から6個の炭素原子を有する。従
って、それらは特にアセトキシ、プロピオニルオキシ、
ブチリルオキシ、ペンタノイルオキシ、ヘキサノイルオ
キシ、アセトキシメチル、プロピオニルオキシメチル、
ブチリルオキシメチル、ペンタノイルオキシメチル、2-
アセトキシエチル、2-プロピオニルオキシエチル、2-ブ
チリルオキシエチル、3-アセトキシプロピル、3-プロピ
オニルオキシプロピル、4-アセトキシブチル、メトキシ
カルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニ
ル、ブトキシカルボニル、ペントキシカルボニル、メト
キシカルボニルメチル、エトキシカルボニルメチル、プ
ロポキシカルボニルメチル、ブトキシカルボニルメチ
ル、2-(メトキシカルボニル)エチル、2-(エトキシカル
ボニル)エチル、2-(プロポキシカルボニル)エチル、3-
(メトキシカルボニル)プロピル、3-(エトキシカルボニ
ル)プロピル又は4-(メトキシカルボニル)ブチルであ
る。

【００２３】Rは、その基中の1つのCH₂基が未置換であ
るか、置換されている-CH=CH-により置換されており、
そして隣接するCH₂基がCO又はCO-O又はO-COにより置換
されているアルキル基である場合には、これは直鎖又は
分枝鎖であることができる。好ましくは直鎖であり、そ
して炭素原子4個から13個を有する。従って、特にアク
リロイルオキシメチル、2-アクリロイルオキシエチル、
3-アクリロイルオキシプロピル、4-アクリロイルオキシ
ブチル、5-アクリロイルオキシペンチル、6-アクリロイ
ルオキシヘキシル、7-アクリロイルオキシヘプチル、8-
アクリロイルオキシオクチル、9-アクリロイルオキシノ
ニル、10-アクリロイルオキシデシル、メタクリロイル
オキシメチル、2-メタクリロイルオキシエチル、3-メタ
クリロイルオキシプロピル、4-メタクリロイルオキシブ
チル、5-メタクリロイルオキシペンチル、6-メタクリロ
イルオキシヘキシル、7-メタクリロイルオキシヘプチ
ル、8-メタクリロイルオキシオクチル又は9-メタクリロ
イルオキシノニルである。

【００２４】Rが、CN又はCF₃により単置換されているア
ルキル又はアルケニル基である場合には、この基は好ま
しくは直鎖である。CN又はCF₃による置換は、いかなる
所望の位置でもよい。Rが、少なくとも単ハロゲン置換
されているアルキル又はアルケニル基の場合には、この
基は好ましくは直鎖であり、そしてハロゲンは好ましく
はF又はClである。多置換の場合には、ハロゲンは好ま
しくはFである。合成基は、パーフルオロ基を含むこと
もできる。単置換の場合には、フッ素又は塩素置換基
は、いかなる所望の位置にすることもできるが、好まし
くはω-位置である。

【００２５】重合反応に適した翼状基Rを有する式Iの化
合物は、液晶ポリマーの調製に好適である。分枝翼状基
Rを含む式Iの化合物は、従来の液晶材料でのより良好な
溶解性のために、時として重要であることができるが、
それらが光学的に活性である場合の特にカイラルドーパ
ントとして重要である。この種のスメクティック化合物
は、強誘電性材料として好適である。S_A相を有する式I
の化合物は、例えばサーマリーアドレスディスプレイの
ために好適である。分枝鎖基は、多くとも1つである。
好適な分枝鎖基Rは、イソプロピル、2-ブチル(＝1-メチ
ルプロピル)、イソブチル(＝2-メチルプロピル)、2-メ
チルブチル、イソペンチル(＝3-メチルブチル)、2-メチ
ルペンチル、3-メチルペンチル、2-エチルヘキシル、2-
プロピルペンチル、イソプロポキシ、2-メチルプロポキ
シ、2-メチルブトキシ、3-メチルブトキシ、2-メチルペ
ントキシ、3-メチルペントキシ、2-エチルヘキソキシ、
1-メチルヘキソキシ又は1-メチルヘプトキシである。

【００２６】Rは、その基中の2又は3以上のCH₂基が-O-
及び／又は-CO-O-により置換されているアルキル基であ
る場合には、これは直鎖又は分枝鎖であることができ
る。好ましくは分枝鎖であり、そして炭素原子3個から1
2個を有する。従って、特にビスカルボキシメチル、2,2
-ビスカルボキシエチル、3,3-ビスカルボキシプロピ
ル、4,4-ビスカルボキシブチル、5,5-ビスカルボキシペ
ンチル、6,6-ビスカルボキシヘキシル、7,7-ビスカルボ
キシヘプチル、8,8-ビスカルボキシオクチル、9,9-ビス
カルボキシノニル、10,10-ビスカルボキシデシル、ビス
(メトキシカルボニル)メチル、2,2-ビス(メトキシカル
ボニル)エチル、3,3-ビス(メトキシカルボニル)プロピ
ル、4,4-ビス(メトキシカルボニル)ブチル、5,5-ビス
(メトキシカルボニル)ペンチル、6,6-ビス(メトキシカ
ルボニル)ヘキシル、7,7-ビス(メトキシカルボニル)ヘ
プチル、8,8-ビス(メトキシカルボニル)オクチル、ビス
(エトキシカルボニル)メチル、2,2-ビス(エトキシカル
ボニル)エチル、3,3-ビス(エトキシカルボニル)プロピ
ル、4,4-ビス(エトキシカルボニル)ブチル又は5,5-ビス
(エトキシカルボニル)ヘキシルである。

【００２７】特に好ましいものは、m=1及びn=0であり、
そしてRはメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチ
ル、ビニル、1E-プロペニル、1E-ブテニル又は1E-ペン
テニルである式Iの化合物であり、そしてこれらの化合
物を含有する媒体である。これらの化合物の特に好適な
ものは、アルキル化合物である。

【００２８】式Iの化合物は、以下の反応スキームに従
ってすでに公知の前駆ケトン類Ia(E.Poetsch et al.; 1
4th Internat. Liquid Crystal Conference, 21-26 Jun
e, 1992, Pisa, Poster Section A, 及び15th Interna
t. Liquid Crystal Conference, 3-8 July, 1994, Lect
ure Series B)から、ジエチルアミノサルファトリフル
オライド(DAST)又はSF₄のような公知のフッ素転移試薬
を使用する公知の方法により製造することができる。：

【化１０】

【００２９】本発明はまた、この種の媒体を含む電気光
学ディスプレイ(特に、フレームと共にセルを形成する2
つの平行する外板と、外板上の個々の画素を切り換える
ための集積非線形素子とセル中に存在する正の誘電異方
性と高い比抵抗を有するネマティック液晶混合物とを有
するSTN又はMLCディスプレイ)に関し、そして電気光学
目的のためのこれらの媒体の使用に関する。本発明によ
る液晶混合物は、可能なパラメーター許容範囲を顕著に
増加させる。透明点、低温での粘度、温度及びUV安定
性、光学異方性(すなわち、複屈折率)及びしきい値電圧
の達成され得る組み合わせは、先行技術からの公知の材
料に対してはるかに優れている。

【００３０】高い透明点、低温でのネマティック相及び
低い複屈折率(Δn)、そして同時に低いしきい値電圧
は、従来、不十分にしか達成されていない。例えばMLC-
6476及びMLC-6625(Merck KGaA, Darmstadt, Germany)の
ような液晶混合物は、匹敵する透明点及び低温安定性を
有するが、しかしながら、それらはどちらも、約0.075
のより高いΔn値及び約1.7V又はそれ以上のより高いし
きい値電圧を有する。

【００３１】-20℃、好ましくは-30℃、特に好ましくは
-40℃までのネマティック相、及び約80℃以上、好まし
くは90℃以上、特に好ましくは100℃以上の透明点を維
持する一方、本発明による液晶混合物は同時に、優れた
STN及びMLCディスプレイ、特に反射型ディスプレイにす
るために達成されるべき≦0.07、好ましくは≦0.065、
特に好ましくは≦0.0635、格別には≦0.0625、格別に特
に好ましくは≦0.0615の複屈折値、及び低いしきい値電
圧を可能にする。特にその混合物は、低い動作電圧によ
り特徴づけられる。TNしきい値は、1.5V以下、好ましく
は1.4V以下、特に好ましくは＜1.3Vである。

【００３２】本発明による液晶混合物は、特に好ましく
は80℃又はそれ以上の透明点、そして ・ 1.40V又はそれ以下のしきい値電圧及び0.0625又
はそれ以下のΔn、好ましくは： ・ 1.35V又はそれ以下のしきい値電圧及び0.0615又
はそれ以下のΔn、又は ・ 1.30又はそれ以下のしきい値電圧及び0.064又は
それ以下、好ましくは0.063又はそれ以下の透明点によ
り特徴づけられる。

【００３３】本発明による混合物の成分の適切な選択に
より他の有利な特性を維持する一方、より低い誘電異方
性値と同時に達成されるより高い透明点(例えば110℃以
上)、従ってより高いしきい値電圧、又はより高い誘電
異方性値(例えば＞12)と同時に達成されるより低い透明
点、従ってより低いしきい値電圧(例えば＜1.1V)も可能
となることは当業者にとって明白である。同様に高いΔ
εとこのため低いしきい値を有する混合物が、これに対
応してほとんど増大しない粘度で得ることができる。本
発明によるMLCディスプレイは、好ましくはグーチ及び
タリイの光透過率の極小値(Gooch and Tarry transmiss
ion minimum)(C.H. Gooch及びH.A. Tarry, Electron. L
ett. 10, 2-4, 1974; C.H. Gooch及びH.A. Tarry, App.
Phys.,Vol. 8, 1575-1584, 1975)で第一に作動し、こ
こで例えば特性曲線の高い急峻性及びコントラストの低
い角度依存性(ドイツ国特許30 22 818号)のような好ま
しい電気光学的特性に加えて、低い誘電異方性は、第二
次極小値(second minimum)の同様のディスプレイにおけ
る同一しきい値電圧で十分である。従って、本発明によ
る混合物を使用することでシアノ化合物を含有する混合
物の場合に比べ、第一次極小値でかなり高い比抵抗値を
達成することができる。

【００３４】個々の成分及びそれらの重量比の適切な選
択を通じて、当業者は、単純な慣用の方法を使用してML
Cディスプレイの特定な層厚みに必要な複屈折率を設定
することができる。反射型MLCディスプレイの必要な要
件は、例えばDigest of Technical Papers, SID Sympos
ium 1998に記載されている。

【００３５】20℃での回転粘度γ₁は、好ましくは＜140
mPa.s、特に好ましくは＜120mPa.sである。ネマティッ
ク相幅は、好ましくは少なくとも90℃、特に100℃であ
る。この幅は、好ましくは少なくとも-20℃から+80℃で
ある。電圧保持率(HR)(S. Matsumoto et al., Liquid C
rystals 5, 1320 (1989); K.Niwa et al., Proc. SID C
onference, San Francisco, June 1984, P. 304 (198
4); G. Weber et al ., Liquid Crystals 5, 1381 (198
9))としても知られる容量保持率の測定が、式Iの化合物
を含有する本発明による混合物がMLCディスプレイのた
めに適度なHR(電圧保持率)を有することを示している。

【００３６】本発明による媒体は、好ましくは複数(好
ましくは2又は3以上)の式Iの化合物を含み、すなわちこ
れらの化合物の割合は5〜95％、好ましくは10〜60％、
特に好ましくは15〜50％幅である。本発明による媒体中
で使用することができる式IIから式X及びそれらの付属
式の個々の化合物は、それぞれ公知であり、公知の化合
物と同様にして製造することができる。好適な態様を以
下に示す。

【００３７】a) 媒体は、一般式II〜VIII；

【化１１】 (式中、個々の基は以下の意味を有する： R⁰：それぞれの場合炭素原子1個又は2〜7個までを有す
る、n-アルキル、オキサアルキル、フルオロアルキル又
はアルケニルであり、 X⁰：F、Cl、炭素原子1個又は2〜6個を有する、ハロゲン
化アルキル、アルケニル又はアルコキシであり、 Z^X：CH₂CH₂又はCOOであり、 Y¹及びY²：それぞれ互いに独立して、H又はFであり、そ
して r：0又は1である) からなる群から選択される1又は2以上の化合物をさらに
含有する。

【００３８】式Vの化合物は、好ましくは式Va〜Vd；

【化１２】 の化合物の群から選択される化合物である。

【００３９】好ましくは、少なくとも1つの式IIIの化合
物が使用される。これは特に好ましくは式IIIa：

【化１３】 (式中、R⁰は式IIIで定義のとおりであり、そしてX⁰は
F、OCHF₂又はOCF₃であるが、R⁰は好ましくはn-アルキル
及び特に好ましくは炭素原子2個から5個を有するn-アル
キルであり、そしてX⁰は好ましくはFである)の化合物で
ある。非常に特に好ましくは1又は2以上のX⁰＝Fである
式IIIaの化合物を使用することである。

【００４０】b) 媒体は、一般式VII及びVIII：

【化１４】 (式中、R⁰、Y¹、X⁰、Y²及びrは式VII及びVIIIで定義の
とおりであり、そしてY¹及びY²は好ましくはFであり、n
は好ましくは1であり、そしてX⁰は好ましくはFである)
の化合物からなる群から選択される1又は2以上の化合物
をさらに含有する。特に好ましいものは、式VIIa及びVI
IIa：

【化１５】 (式中、R⁰は式II〜VIIで定義のとおりであり、そしてX⁰
はF、OCF₃又はOCHF₂であり、好ましくはFである)の化合
物である。式中、R⁰、X⁰、Y¹及びY²は、それぞれ互いに
独立して、式II〜VIIで定義のとおりであり、好ましく
はF、Cl、CF₃、OCF₃、OCHF₂、それぞれ炭素原子6個まで
を有するアルキル、オキサアルキル、フルオロアルキル
又はアルケニルである。

【００４１】c) 媒体は、1又は2以上の一般式IX；

【化１６】 (式中、R¹及びR²は、互いに独立して、炭素原子1〜7個
を有するアルキル又はアルコキシ、炭素原子2〜7個を有
するアルケニル、アルケニルオキシ又はアルコキシアル
キル、又はフルオロアルキルである)の化合物をさらに
含有する。

【００４２】媒体は、特に好ましくは1又は2以上の式IX
a及び／又はIXb；

【化１７】 (式中、それぞれの場合互いに独立して、アルキル¹は、
炭素原子1〜7個、好ましくは1〜5個を有するn-アルキル
であり、アルキル²は、炭素原子1〜7個、好ましくは1、
2又は3個、特に好ましくは1個を有するn-アルキルであ
り、アルキル³は、炭素原子1〜7個、好ましくは1〜5個
を有するn-アルキルであり、アルキル⁴は、炭素原子1〜
7個、好ましくは2〜4個、特に好ましくは3個を有するn-
アルキルである)の化合物を含有する。

【００４３】d) 媒体は、1又は2以上の式X；

【化１８】 (式中、R³及びR⁴は、互いに独立して、式IXのR¹及びR²
で定義のとおりであり、そしてR³及びR⁴は、それぞれ好
ましくは互いに独立して、炭素原子1〜7個、特に好まし
くは3〜5個を有するn-アルキルであり、

【化１９】 nは、0又は1である)の化合物をさらに含有する。

【００４４】特に好ましいのは、式Xa及び／又はXb；

【化２０】 (式中、R³及びR⁴は、互いに独立して、炭素原子1〜7
個、好ましくは3〜5個を有するn-アルキルである)の化
合物の使用である。

【００４５】e) 混合物全体における式Iの化合物の
割合が、少なくとも5％、好ましくは7〜40％、特に好ま
しくは10〜20％である。 f) 混合物全体における式IIから式VIIの化合物の割
合が、10〜30％、好ましくは5〜20％、特に好ましくは1
0〜15％である。これらの限界は、特に式IIaの化合物に
対して設定する。g) 混合物全体における式VII及び
式VIIIの化合物、特に化合物VIIa及びVIIIaが、30〜70
％、好ましくは40〜60％、特に好ましくは45〜55％であ
る。 h) 式VIIの化合物の割合が、10〜35％、好ましくは2
0〜30％である。 i) 混合物全体における式VIIIの化合物の割合が、10
〜40％、好ましくは18〜30％である。 j) 混合物全体における式IXの化合物の割合が、0〜2
4％、好ましくは5〜20％、特に好ましくは7〜15％であ
る。

【００４６】k) 混合物全体における式Xの化合物の
割合が、0〜30％、好ましくは5〜20％、特に好ましくは
10〜16％である。 l)

【化２１】

【００４７】m) 媒体が、式II、VII、IX、X及びXIの
化合物を含む。 n) R⁰は、好ましくは炭素原子2〜7個を有する直鎖ア
ルキル又はアルケニルである。 o) 媒体が、式I〜Xの化合物から本質的になる。ここ
で本明細書中“本質的に”とは、50％より多い、好まし
くは少なくとも70％、特に好ましくは少なくとも80％の
量であることを示す。 p) 媒体が、式I〜IXの化合物から本質的になる。 q) 媒体が、好ましくは一般式IXa、IXb、Xa及びXbか
らなる以下の群から選択される、さらなる化合物を含有
する。

【００４８】r) 媒体が、好ましくは一般式IXc；

【化２２】 (式中、アルキル⁵は、炭素原子1〜7個、好ましくは3〜5
個を有するn-アルキルであり、アルキル⁶は、炭素原子1
〜5個、好ましくは1〜3個を有するn-アルキルである)の
さらなる化合物を含有する。 s) (I):(II+VII+VIII+IX+X)重量比が、好ましくは1:
10〜1:1.5、特に好ましくは1:8〜1:3である。 t) 媒体が、一般式I、IIa、VIIa、VIIIa、IXa、Xa及
びXbからなる群から選択される化合物から本質的にな
る。 u) 媒体が、式I、II、VII、VIII、IX及びXの化合物
を含み、そして好ましくはこれらの化合物からなる。

【００４９】比較的小さな割合の式Iの化合物を従来の
液晶材料、特に1又は2以上の式II、VIII、IX及び／又は
Xと混合してさえ、複屈折率値のかなりの減少及び低い
しきい値電圧が結果として導かれ、ここで低いスメクテ
ィックネマティック転位温度を伴う幅広いネマティック
相が同時に観察され、貯蔵安定性の改善されることが見
出された。

【００５０】“アルキル”という語は、好ましくは炭素
原子1〜7個を有する直鎖及び分枝鎖アルキル基、特に直
鎖メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチ
ル基、ヘキシル基及びヘプチル基を包含する。炭素原子
2〜7個を有する基が、一般に好適である。“アルケニ
ル”という語は、好ましくは炭素原子2〜7個を有する直
鎖及び分枝鎖アルケニル基、特に直鎖基を包含する。特
に好適なアルケニル基は、C₂-C₇-1E-アルケニル基、C₄-
C₇-3E-アルケニル基、C₅-C₇-4-アルケニル基、C₆-C₇-5-
アルケニル基及びC₇-6-アルケニル基、特にC₂-C₇-1E-ア
ルケニル基、C₄-C₇-3E-アルケニル基及びC₅-C₇-4-アル
ケニル基を包含する。さらに好適なアルケニル基の例
は、ビニル基、1E-プロペニル基、1E-ブテニル基、1E-
ペンテニル基、1E-ヘキセニル基、1E-ヘプテニル基、3-
ブテニル基、3E-ペンテニル基、3E-ヘキセニル基、3E-
ヘプテニル基、4-ペンテニル基、4Z-ヘキセニル基、4E-
ヘキセニル基、4Z-ヘプテニル基、5-ヘキセニル基、6-
ヘプテニル基及びそれに類するものである。炭素原子5
個までを有する基が一般に好適である。

【００５１】“フルオロアルキル”という用語は、末端
フッ素を有する直鎖基、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-フルオロヘキシル及び7-フ
ルオロヘプチルを好ましくは包含する。しかしながら、
他の位置のフッ素は除外される。

【００５２】“オキサアルキル”という用語は、n及びm
が、互いに独立して、1から6である式C_nH_2n+1-O-(CH₂)_m
である直鎖基を好ましくは包含する。nは好ましくは1で
あり、そしてmは好ましくは1から6である。

【００５３】R⁰、R^0'、R^0"、X⁰及びX^0'の意味の適切な
選択を通じて、アドレッシング時間、しきい値電圧、透
過特性曲線の急峻性等を、所望の方法で改良することが
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及びそれに類するものは、アルキ
ル又はアルコキシ基に比較して、一般に短いアドレッシ
ング時間、改善されたネマティック傾向及びk₃₃(ベン
ド)及びk₁₁(スプレイ(splay))のより高い弾性定数比を
結果として導く。

【００５４】4-アルケニル基、3-アルケニル基及びそれ
に類する基は、アルキル及びアルコキシ基と比較して、
一般に、より低いしきい値電圧及びより小さなk₃₃/k₁₁
を与える。-CH₂CH₂-基は、単共有結合と比較して、一般
により高いk₃₃/k₁₁値を結果として導く。より高いk₃₃/k
₁₁値ほど、例えば90°ねじれ(グレイ階調を達成するた
めに)を有するTNセル中で、よりフラットな透過特性曲
線となり及びSTN、SBE及びOMIセル(より高いマルチプレ
キサビリティー)中で、より急峻性の透過特性曲線とな
り、そして逆も同様である。

【００５５】式I及び式II+III+IV+V+VI+VIII+IXの化合
物の最適混合比は、所望の性質、式I、II、III、IV、
V、VI、VII及び／又はVIIIの成分の選択、そして存在す
ることができるいかなる他の成分の選択に実質的に依存
する。上記の幅内で好適な混合比は、場合により容易に
決定することができる。

【００５６】本発明による混合物中の式I〜Xの化合物の
総量は、重要ではない。従って、混合物は、様々な性質
を改善するために1又は2以上のさらなる成分を含有する
ことができる。しかしながら、アドレッシング時間及び
しきい値電圧の観察される効果は、式I〜Xの化合物の全
濃度が大きいほどより大きい。特に好適な態様では、本
発明による媒体は、X⁰がF、OCF₃又はOCHF₂である式II〜
VIIの化合物を含有する。式Iの化合物との好ましい相乗
効果は、結果として特に有利な特性を導く。特に、式I
及び式IIaの化合物を含む混合物は、それらの低いしき
い値電圧及びそれらの低い複屈折率により区別される。
式I及び／又は式IIaの化合物に加えて、式VII、特に式V
IIa、又は式VIII、特に式VIIIa、非常に特に式VIIa及び
式VIIIaの化合物を含有する混合物は、良好なしきい値
電圧により区別される。偏光板、電極基板及び表面処理
された電極からの本発明によるSTN又はMLCディスプレイ
の構造は、この種のディスプレイのための慣用の構造に
対応している。“慣用の構造”という用語は、ここでは
広い意味を有し、そしてMLCディスプレイの変形種及び
改造種全てを含み、特にポリ-Si TFTを基本とするマト
リクスディスプレイ素子又はMIM及び非常に特に反射型
ディスプレイを含む。しかしながら、本発明によるディ
スプレイとねじれネマティックセルを基本とする従来の
ディスプレイの間の顕著な差異は、液晶層の液晶パラメ
ーターの選択にある。

【００５７】本発明に従って使用することができる液晶
混合物は、自体通常の方法で製造される。一般に、より
少量で使用される成分の所望の量が、温度上昇におい
て、主要な成分を構成する成分に溶解される。例えばプ
レミクスチュア、例えばホモログ混合物の使用により、
又はいわゆるマルチ-ボトルシステムの使用により、他
の従来の方法で混合物を使用することも可能である。

【００５８】誘電体は、当業者にとって周知であり、そ
して刊行物に記載されている、さらなる添加物を含むこ
ともできる。例えば0〜15％、好ましくは0〜10％の多色
性染料及び／又はカイラルドーパントを添加することも
できる。添加される個々の成分は、0.01から6％、好ま
しくは0.1から3％の濃度である。しかしながら、液晶混
合物、すなわち、液晶又はメソゲン化合物のためのその
他の成分の濃度データは、これらの添加物の濃度を考慮
していない。

【００５９】本明細書中及び以下の例において、液晶化
合物の構造は、略号により示され、化学式への変形を、
以下の表A及び表Bに従って行う。全てのC_nH_2n+1及びC_mH
_2m+1基は、それぞれ炭素原子n個及びm個を有する直鎖ア
ルキル基である。表Bのコードは自明である。表Aでは、
親構造の略号のみが示され、以下、ハイフンにより、置
換基R¹、R²、L¹及びL²のコードによって、親構造の略号
から区別される：

【表１】 好適な混合成分を、表A及びBに示す。

【００６０】本発明による混合物は、好ましくは表Bに
示された式の化合物少なくとも1つを含有する。

【表２】

【表３】

【００６１】以下の例は、図示することを意図したもの
であり、本発明はこれにより限定されるものではない。
全ての温度は℃で示され、m.p．は融点を示し、cl.p.は
透明点を示す。Δnは光学異方性(589nm、20℃)を、Δε
は誘電異方性(1kHz、20℃)を示し、そして粘度γ₁(mPa
・s)は20℃で測定された。液晶混合物の物性は、特に断
りがない限り“Physical Properties of LiquidCrystal
s”, Ed. M. Beccker, Merck KGaA, status Nov. 1997,
の記載により決定された。Cは液晶相を、Sはスメクテ
ィック相を、S_CはスメクティックC相を、S_Bはスメクテ
ィックB相を、Nはネマティック相を、そしてIはアイソ
トロピック相を示す。V₁₀は、10％相対コントラスト(プ
レート表面に対して垂直方向に見て)のための電圧を示
す。t_onは作動電圧を印加したときのスイッチオン時
間、t_offはスイッチオフ時間を示す。Δnは、特に断り
がなければ、それぞれの場合589nmでの光学異方性、及
びn₀は従来の屈折率を示す。Δεは、誘電異方性を示す
(Δε＝ε _‖-ε_Z、ここでε_‖は、分子の長軸に対して
平行な誘電定数を示し、ε_Zは、それに対して垂直な誘
電定数を示す)。特に断りがない限り、Δnは589nm及び2
0℃で測定され、そしてΔεは1kHz及び20℃で測定され
る。電気光学データは、特に断りがない限り、20℃で第
一次極小(すなわち、0.5μmのad・Δn値で)でTNセル(ね
じれ90°、ピッチ1°)中、測定された。全ての物性は、
特に断りがない限り、20℃に関し、20℃で測定された。
本明細書中、全ての濃度データは、特に断りがない限
り、重量％で示される。

【００６２】以下の例は、本発明を図示することを意図
したものであり、これにより限定されない。本明細書
中、パーセンテージは重量パーセントである。“慣用の
仕上げ処理”とは、水を加え、混合物をジクロロメタ
ン、ジエチルエーテル、メチルtert-ブチルエーテル又
はトルエンで抽出し、抽出物を水性NaHCO ₃溶液で洗浄
し、相を分離して、有機相を乾燥して蒸発脱水し、そし
て製造物を、減圧下で蒸留又は結晶化及び／又はクロマ
トグラフィーにより精製する。

【００６３】

【実施例】例1

【化２３】 ケトンIa'(R=C₃H₇、m=1)10.71g(0.038mol)を、室温でジ
クロロメタン10ml中に導入する。そして撹拌しながら、
0℃でジエチルアミノサルファトリフルオリド10ml(0.07
6mol)を滴下して加える。発熱は認められない。しかし
ながら、白濁液は黄色になる。滴下が終了したならば、
冷却をやめ、室温で終夜撹拌を続ける。そして混合物を
水200ml中で撹拌し、そしてジクロロメタン150mlを添加
する。クロマトグラフィー精製産物(シリカゲル及び石
油エーテルを介した分離、40〜80℃)6.1gから結晶化に
より単離された99.6％純粋材料2.4gを慣用の仕上げ処理
により得る。物質の相配列は、C 54 S_B 92 Iである。

【００６４】

【化２４】

【００６５】例2

【化２５】

【００６６】例3

【化２６】

【００６７】

【化２７】

【００６８】

【化２８】

【００６９】

【化２９】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591032596 Ｆｒａｎｋｆｕｒｔｅｒ Ｓｔｒ． 250, Ｄ−64293 Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｆｅｄ ｅｒａｌ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｇｅ ｒｍａｎｙ (72)発明者 アイケ・ポーチュ ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250 (72)発明者 ブリギッテ・シューラー ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250 (72)発明者 ミヒャエル・ヘックマイヤー ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250 (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−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250 (72)発明者 ヴェルナー・ビンダー ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250 (72)発明者 ヨアヒム・クラウゼ ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 正の誘電異方性の極性化合物の混合物を
   基本とする液晶媒体であって、一般式I； 【化１】 (式中、Rは、H又は、それぞれ未置換であるか、CN又はC
   F₃により単置換されているか、又はハロゲンにより少な
   くとも単置換されている炭素原子1個又は2〜15個を有す
   るアルキル又はアルケニル基であって、1又は2以上のCH
   ₂基が、互いに独立して、O原子が互いに直接結合しない
   ように-O-、-S-、 【化２】 、-CO-、-CO-O-、-O-CO-又は-O-CO-O-により置換されて
   いてもよい、前記アルキル又はアルケニル基であり、m
   は、0又は1であり、nは、0、1又は2であり、m+nは、1、
   2又は3である)の化合物を1又は2以上含有することを特
   徴とする、前記媒体。
2. 【請求項2】 一般式II〜VI； 【化３】 (式中、個々の基は以下の意味を有する：R⁰：それぞれ
   炭素原子9個までを有する、n-アルキル、オキサアルキ
   ル、フルオロアルキル又はアルケニルであり、X⁰：F、C
   l、ハロゲン化された、炭素原子1個又は2〜6個を有する
   アルキル、アルケニル又はアルコキシであり、Y¹及び
   Y²：それぞれ互いに独立して、H又はFであり、そして
   r：0又は1である)からなる群から選択される化合物を1
   又は2以上さらに含有することを特徴とする、請求項1に
   記載の媒体。
3. 【請求項3】 式VII及び式VIII； 【化４】 (式中X、R⁰、X⁰、Y¹、Y²及びrは、請求項２における式V
   で定義のとおりであり、そしてZ^X：はCH₂CH₂又は-COO-
   である)の化合物の群から選択される1又は2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又は２
   に記載の媒体。
4. 【請求項4】 混合物全体における式Iの化合物の割合
   が、少なくとも10重量％であることを特徴とする、請求
   項１〜３の少なくとも1つに記載の媒体。
5. 【請求項5】 混合物全体における式II〜VII全ての化合
   物の割合が、10〜30重量％であることを特徴とする、請
   求項１〜３の少なくとも1つに記載の媒体。
6. 【請求項6】 式VII’； 【化５】 (式中R⁰、X⁰及びY²は、請求項２で定義のとおり)の化合
   物を含有することを特徴とする、請求項３に記載の媒
   体。
7. 【請求項7】 X⁰がF又はOCF₃及びY²がH又はFであること
   を特徴とする、請求項６に記載の媒体。
8. 【請求項8】 式III； 【化６】 (式中、X⁰は、F、OCHF₂又はOCF₃であり、Y¹及びY²は、
   それぞれ互いに独立して、H又はFであり、そしてR⁰は、
   それぞれ炭素原子7個までを有するn-アルキル、オキサ
   アルキル又はフルオロアルキルである)の化合物を1又は
   2以上含有することを特徴とする、請求項１〜７の少な
   くとも1つに記載の媒体。
9. 【請求項9】 電気光学用途のための請求項１〜８の少
   なくとも1つに記載の液晶媒体の使用。
10. 【請求項10】 請求項１〜８の少なくとも1つに記載の
    液晶媒体を含有する電気光学液晶ディスプレイ。