JP2000230175A

JP2000230175A - 液晶媒体

Info

Publication number: JP2000230175A
Application number: JP2000033022A
Authority: JP
Inventors: Sugiyama Yasushi; ヤスシ・スギヤマ; Lee Sun-Yuu; スン−ユー・リー; Nakajima Shinji; シンジ・ナカジマ; Takashima Akiko; アキコ・タカシマ; Hideo Ichinose; ヒデオ・イチノセ
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1999-02-11
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2000-08-22
Also published as: DE10002462A1; DE10002462B4

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】欠点が小さいかなく大比抵抗、低回転粘度γ₁
および低しきい値電圧を有するMLC 、TNまたはSTN ディ
スプレイ用媒体を提供する。【解決手段】正の誘電異方性を有する極性化合物の混合
物を基材とし、一般式 Iの 1種以上のアルケニル化合物
と一般式IAの 1種以上の化合物を含有する液晶媒体。（ＲはＣ１〜１２のフッ素化されてもよいアルキル、ア
ルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシ基であ
り、基中の１個以上のＣＨ_２は独立してＯ原子が相互に
直接に結合せずに−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−または−Ｏ−Ｃ
Ｏ−により置換されてもよく、Ｒ^１はＣ２〜７のアルケ
ニル基、Ｒ^２はＲ^１と同様の基かまたはｍが１の場合Ｑ
−Ｙでもよく、ＱはＣＦ_２、ＯＣＦ_２、ＣＦＨ、ＯＣＦ
Ｈまたは単結合、ＹはＦまたはＣ１、ｍは０または１、
Ｌ^１〜Ｌ^４は独立してＨまたはＦ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、電気光
学用途におけるその使用、および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、主として表示デバイスにおいて
誘電体として使用される。この理由は、このような物質
の光学的性質は印加電圧により変更することができるか
らである。液晶に基づく電気光学デバイスは当業者に充
分に知られており、各種効果に基づくことができる。こ
の種のデバイスの例には、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、TN（ねじ
れネマティック）セル、STN （スーパーツィストネマテ
ィック）セル、SBE （超複屈折効果）セルおよびOMI
（光学モード干渉）セルがある。最も慣用の表示デバイ
スは、シャット−ヘルフリッヒ効果に基づくものであ
り、ねじれネマティック構造を有する。液晶材料は良好
な化学的安定性および熱に対する安定性を有し、さらに
また電場および電磁照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。さらにまた、液晶材料は低粘度
を有するべきであり、またセルにおいて短いアドレス時
間、低いしきい値電圧および大きいコントラストをもた
らすべきである。

【０００３】さらにまた、これらの材料は通常の動作温
度において、すなわち室温以上および室温以下の可能な
限り最大範囲の動作温度において、例えば上記セルに適
するネマティックまたはコレステリック中間相を有して
いなければならない。液晶は一般に、複数の成分の混合
物として使用されることから、これらの成分が相互に容
易に混和することができることは重要である。導電性、
誘電異方性および光学異方性などのさらに別の性質は、
セルの種類および使用分野に応じて種々の要件に適合し
なければならない。例えば、ねじれネマティック構造を
有するセル用の材料は、正の誘電異方性および小さい導
電性を有するべきである。例えば、個々の画素を切り換
えるための集積非線型素子を備えたマトリックス液晶デ
ィスプレイ（MLC ディスプレイ）には、大きい正の誘電
異方性、広いネマティック相、比較的小さい複屈折率、
非常に大きい比抵抗値、良好な紫外線および温度安定
性、ならびに低い蒸気圧を有する媒体が望まれる。

【０００４】この種のマトリックス液晶ディスプレイは
公知である。各画素をそれぞれ切り換えるために使用で
きる非線型素子の例には、アクティブ素子（すなわち、
トランジスター）がある。この素子は、「アクティブマ
トリックス」と称され、２つのタイプに分類することが
できる：１．基板としてのシリコンウエファー上のMOS （金属酸
化物半導体）またはその他のダイオード。２．基質としてのガラス板上の薄膜トランジスター（TF
T ）。基板材料として単結晶シリコンを使用すると、デ
ィスプレイの大きさが制限される。これは、種々の部分
表示をモジュラー集合させてさえも、接合部分に問題が
生じるからである。好適であって、さらに有望なタイプ
2の場合に、使用される電気光学効果は通常、TN効果で
ある。この効果は 2種のテクノロジイ間に相違点を有す
る：すなわち化合物半導体、例えばCdSeなどからなるTF
T 、または多結晶形または無定形シリコンをベースとす
るTFT である。後者の技術に関しては、格別の研究が世
界中で行われている。

【０００５】TFT マトリックスは当該ディスプレイの1
枚のガラス板の内側に施され、もう1 枚のガラス板の内
側は透明な対向電極を担持している。画素電極の大きさ
と比較すると、TFT は非常に小さく、かつまた像に対す
る有害な効果を全く有していない。この技術はまた、各
フィルター素子が切り換え可能な画素と反対に位置する
ようにモザイク状の赤色、緑色および青色フィルターを
配列した、全色コンパティブル画像ディスプレイにまで
発展させることができる。TFT ディスプレイは通常、透
過光内で交差偏光板を有するTNセルとして動作し、裏側
から照射される。ここで、MLC ディスプレイの用語に
は、集積非線型素子を備えたマトリックスディスプレイ
のいずれもが包含される。すなわちアクティブマトリッ
クスに加えて、またバリスターまたはダイオード（MIM
＝金属−絶縁体−金属）などの受動的素子を備えたディ
スプレイが包含される。

【０００６】この種のMLC ディスプレイは、TV用途（例
えば、ポケット型テレビ受像機）に、またはコンピュー
ター用途（ラップトップ型）および自動車または航空機
用の高度情報ディスプレイ用に特に適している。コント
ラストの角度依存性および応答時間に関連する問題に加
えて、MLC ディスプレイでは、液晶混合物の不適当な比
抵抗値による問題が生じる［TOGASHI,S.，SEKIGUCHI,
K.，TANABE,H. ，YAMAMOTO,E. ，SORIMACHI,K.，TAJIM
A,E. ，WATANABE,H. ，SHIMIZU,H.によるProc.Eurodisp
lay 84，1984年9 月：A210〜288；Matrix LCD Control
led by Double Stage Diode Rings ，141 頁以降、Pari
s ；STROMER,M.によるProc.Eurodisplay 84，1984年9
月：Design of Thin Film Transistors for Matrix Add
ressing ofTelevision Liquid Crystal Displays ，145
頁以降、Paris ］。

【０００７】この抵抗値が減少するほど、MLC ディスプ
レイのコントラストは悪化し、残像消去の問題が生じる
ことがある。液晶混合物の比抵抗値は一般に、MLC ディ
スプレイの内部表面との相互作用によって、MLC ディス
プレイの寿命全体を減少させることから、許容される作
業寿命を得るためには、大きい（初期）比抵抗値は非常
に重要である。特に低電圧混合物の場合には、非常に大
きい比抵抗値を達成することは従来、不可能であった。
温度の上昇および熱および／または紫外部照射線への露
呈後における比抵抗値の増加はできるだけ小さいことが
また重要である。従来技術からの混合物の低温物性はま
た、特に不利である。低温でも結晶化および／またはス
メクティック相が生じないことが要求され、また粘度の
温度依存性ができるだけ少ないことが要求される。従来
技術によるMLC ディスプレイは、これらの現在の要件を
満たすものではない。

【０００８】従って、非常に大きい比抵抗値を有し、同
時に広い動作温度範囲、低温でさえも短い応答時間およ
び低いしきい値電圧を有し、かつまた上記の欠点を有し
ていないか、または有していても少ない程度であるMLC
ディスプレイに対する格別の要求が継続して存在してい
る。TN（シャット−ヘルフリッヒ）セルの場合、媒体は
セルにおいて下記の利点を助長することが望まれる： −拡大されたネマティック相範囲（特に低温にまで低下
されている）、 −格別に低い温度における切り換え（野外用、自動車
用、航空機用）、 −紫外部照射線に対する増大した耐性（より長い寿
命）。従来技術から利用できる媒体は、これらの利点の達成を
可能にすると同時に、その他のパラメーターを保有する
ものではない。スーパーツィスト（STN ）セルの場合、
より大きい時分割能および／またはより低いしきい値電
圧および／またはより広いネマティック相範囲（特に低
温における）を可能にする媒体が望ましい。この目的を
達成するには、利用できるパラメーター範囲（透明点、
スメクティック−ネマティック転移または融点、粘度、
誘電パラメーター、弾性パラメーター）をさらに拡大す
ることが格別に望まれる。

【０００９】

【発明が解消しようとする課題】本発明の課題は、特に
MLC 、TNまたはSTN ディスプレイ用の媒体であって、前
記の欠点を有していないか、あるいは有していても少な
い程度のみであり、好ましくは同時に、非常に大きい比
抵抗値、低い回転粘度γ₁および低いしきい値電圧を有
する媒体を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】ここに、本発明による媒
体をディスプレイに使用すると、上記課題が解消される
ことが見出された。従って、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材とする液晶媒体であ
って、下記式 Iで表わされる 1種または 2種以上のアル
ケニル化合物および下記式IAで表わされる 1種または 2
種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：

【００１１】

【化７】

【００１２】各式中、各基は、下記の意味を有する：Ｒ
は、炭素原子1〜12個を有し、フッ素化されていてもよ
いアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基またはアル
ケニルオキシ基であり、これらの基中に存在する 1個ま
たは 2個以上のCH₂基はまたそれぞれ相互に独立して、
O 原子が相互に直接に結合しないものとして、-O- 、-C
O-O-または-O-CO-により置き換えられていてもよく、Ｒ
¹は、炭素原子2〜7 個を有するアルケニル基であり、
Ｒ²は、Ｒ¹について定義されているとおりであるか、
あるいはｍが1 である場合、Ｑ−Ｙであることができ、
Ｑは、CF₂、OCF₂、CFH 、OCFHまたは単結合であり、
Ｙは、F またはClであり、ｍは、0 または 1であり、Ｌ
¹、Ｌ²、Ｌ³およびＬ⁴は、相互に独立して、H また
は Fである。

【００１３】式I および式IAで表わされる化合物は、広
い用途範囲を有する。置換基を選択することによって、
これらの化合物は液晶媒体を主として構成する基材とし
て使用することができる；しかしながら、式 Iおよび式
IAで表わされる化合物はまた、別の種類の化合物からの
液晶基材に添加して、例えばこの種の誘電体の誘電異方
性および／または特に光学異方性を変えることができ、
および／またはそのしきい値電圧および／またはその粘
度を最適にすることができる。式 Iおよび式IAで表わさ
れる化合物は純粋な状態で無色であり、そして電気光学
用途に対して好ましく位置する温度範囲で液晶中間相を
形成する。これらの化合物は化学物質、熱および光に対
して安定である。

【００１４】Ｒがアルキル基および／またはアルコキシ
基である場合、この基は直鎖状または分枝鎖状であるこ
とができる。この基は好ましくは、直鎖状であって、炭
素原子 2個、 3個、 4個、 5個、 6個または 7個を有
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、ヘキソキシまたはヘプトキシで
あり、さらにまたメチル、オクチル、ノニル、デシル、
ウンデシル、ドデシル、メトキシ、オクトキシ、ノノキ
シ、デコキシ、ウンデコキシまたはドデコキシであるこ
とができる。オキサアルキルは好ましくは、直鎖状の2-
オキサプロピル（＝メトキシメチル）、2-（＝エトキシ
メチル）または3-オキサブチル（＝2-メトキシエチ
ル）、2-、3-または4-オキサペンチル、2-、3-、4-また
は5-オキサヘキシル、2-、3-、4-、5-または6-オキサヘ
プチル、2-、3-、4-、5-、6-または7-オキサオクチル、
2-、3-、4-、5-、6-、7-または8-オキサノニル、あるい
は2-、3-、4-、5-、6-、7-、8-または9-オキサデシルで
ある。

【００１５】Ｒがアルキル基であって、この基中に存在
する 1個のCH₂基が-CH=CH- により置き換えられている
場合、この基は直鎖状または分枝鎖状であることができ
る。この基は好ましくは、直鎖状であって、炭素原子2
〜10個を有する。従って、この基は特に、ビニル、プロ
プ(prop)-1- または-2- エニル(enyl)、ブト(but) -1-
、-2- または-3- エニル、ペント(pent)-1- 、-2- 、-
3- または-4- エニル、ヘキシ(hex) -1- 、-2- 、-3-
、-4- または-5- エニル、ヘプト(hept)-1- 、-2- 、-
3- 、-4- 、-5- または-6- エニル、さらにオクト(oct)
-1- 、-2- 、-3-、-4- 、-5- 、-6- または-7- エニ
ル、ノヌ(non)-1-、-2- 、-3- 、-4- 、-5-、-6- 、-7-
または-8- エニル、あるいはデス(dec)-1-、-2- 、-3-
、-4- 、-5- 、-6- 、-7- 、-8- または-9- エニルで
ある。Ｒが、アルキル基であって、この基中に存在する
1個のCH₂基が-O- により置き換えられており、そして
1個のCH₂基が-CO-により置き換えられている場合、こ
れらは、好ましくは隣接している。すなわち、これら
は、アシルオキシ基-CO-O-またはオキシカルボニル基-O
-CO-を含有する。これらの基は好ましくは、直鎖状であ
つて、炭素原子2〜6 個を有する。

【００１６】従って、これらの基は特に、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
キシブチリル、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）プロピルまたは4-（メ
トキシカルボニル）ブチルである。

【００１７】Ｒがアルキル基であって、この基中に存在
する 1個のCH₂基が未置換または置換されている-CH=CH
- により置き換えられており、そして隣接するCH₂基が
C0またはCO-OまたはO-COにより置き換えられている場
合、この基は直鎖状または分枝鎖状であることができ
る。この基は好ましくは、直鎖状であって、炭素原子4
〜12個を有する。従って、この基は特に、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、メタアクリロイルオキシ
メチル、2-メタアクリロイルオキシエチル、3-メタアク
リロイルオキシプロピル、4-メタアクリロイルオキシブ
チル、5-メタアクリロイルオキシペンチル、6-メタアク
リロイルオキシヘキシル、7-メタアクリロイルオキシヘ
プチル、8-メタアクリロイルオキシオクチルまたは9-メ
タアクリロイルオキシノニルである。

【００１８】Ｒが、アルキル基またはアルケニル基であ
って、１個のCNまたはCF₃により置換されている場合、
この基は好ましくは、直鎖状である。CNまたはCF₃によ
る置換は、いずれか所望の位置であることができる。Ｒ
が、アルキル基またはアルケニル基であって、少なくと
も 1個のハロゲンにより置換されている場合、この基は
好ましくは、直鎖状であり、そしてハロゲンは好ましく
は、F またはClである。多置換されている場合、ハロゲ
ンは好ましくは、F である。生成する基はまた、過フッ
素化されている基が包含される。1 個の置換基を有する
場合、このフッ素または塩素置換基はいずれか所望の位
置に存在することができるが、好ましくはω−位置に存
在する。分枝鎖状側鎖基Ｒを有する化合物は、これらが
慣用の液晶基材中で良好な溶解性を有することから、場
合により重要であるが、特にこれらが光学活性である場
合、カイラルドーピング剤として重要である。この種の
スメクティック化合物は、強誘電性材料の成分として適
している。

【００１９】この種の分枝鎖状基は一般に、1 個よりも
多くない鎖分枝を有する。好適な分枝鎖状基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
または1-メチルヘプトキシである。Ｒがアルキル基であ
って、この基中に存在する 2個または 3個以上のCH₂基
が-O- および／または-CO-O-により置き換えられている
場合、これらの基は、直鎖状または分枝鎖状であること
ができる。この基は好ましくは、分枝鎖状であって、炭
素原子3〜12個を有する。

【００２０】従って、この基は特に、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）ブチルまたは5,5-ビス（エトキシカルボニル）ヘ
キシルである。

【００２１】式I および式IAで表わされる化合物は、刊
行物（例えばHouben-Weyl によるMethoden der Organis
hen Chemie［有機化学の方法］、Georg-Thieme出版社、
Stuttgart などの標準的学術書）に記載されているよう
なそれ自体公知の方法により、当該反応に適する公知の
反応条件下に製造することができる。本明細書には詳細
に記載されていないが、それ自体は公知である変法をこ
こで使用することもできる。本発明はまた、この種の媒
体を含有する電気光学ディスプレイ（特に、フレームと
一緒になってセルを形成している 2枚の面平行外側基
板、この外側基板上に存在する各画素を切り換えるため
の集積非線型素子、およびセル内に位置する、正の誘電
異方性および大きい比抵抗値を有するネマティック液晶
混合物を備えたSTN またはMLC ディスプレイ）およびこ
れらの媒体の電気光学用途における使用に関する。

【００２２】本発明による液晶混合物は、利用できるパ
ラメターの範囲を相当に増大させることができる。透明
点、低温における粘度、熱および紫外線安定性および誘
電異方性の達成可能な組み合わせは、従来から公知の材
料に比較して、はるかに優れている。高い透明点、低温
におけるネマティック相および大きい△ε値にかかわる
要件は、従来では、不適当に達成されていたのみであっ
た。例えば、MLC-6418のような混合物系は、類似の物性
を有するが、回転粘度値γ₁については、劇的に減少し
た数値を有する。別の混合物系は、匹敵する粘度および
△ε値を有するが、60℃の領域にある透明点を有するの
みである。

【００２３】本発明による液晶混合物は、-20 ℃にまで
低下した、好ましくは-30 ℃にまで低下した、特に好ま
しくは-40 ℃にまで低下したネマティック相および80℃
以上、好ましくは90℃以上、特に好ましくは100 ℃以上
の透明点を保有しながら、優れたSTN およびMLC ディス
プレイを得ることを可能にする、≧6、好ましくは≧8の
誘電異方性値△εおよび高い比抵抗値を同時に付与する
ことができる。特に、この混合物は、低い動作電圧とい
う特徴を有する。このTNしきい値電圧は、2.0Ｖ以下、
好ましくは1.5 Ｖ以下、特に、<1.3Ｖである。本発明に
よる混合物の成分を適当に選択することによって、別の
有利な性質を保有しながら、さらに高いしきい値電圧と
同時に、さらに高い透明点（110 ゜以上）を得ることが
でき、あるいはさらに低いしきい値電圧と同時に、さら
に低い透明点を得ることができることは言うまでもな
い。同様に、さらに大きい△ε、従ってさらに低いしき
い値電圧を有する混合物を、相当して僅かに増加した粘
度をもって得ることができる。

【００２４】本発明によるMLC ディスプレイは、好まし
くはグーチおよびテリーの透過率の第一次極小で動作す
る［C.H.Gooch およびH.A.Tarry による、Electron.Let
t.，10，2〜4 ，1974；C.H.Gooch およびH.A.Tarry に
よる、Appl. Phys. ，vol.8，1575〜1584 ，1975］。こ
の場合、例えば特性曲線の大きい急峻度およびコントラ
ストの小さい角度依存性（ドイツ国特許3022818 ）以外
に、第二次極小における類似ディスプレイと同一のしき
い値電圧において、誘電異方性値はさらに小さくても充
分である。従って、シアノ化合物を含有する混合物の場
合に比較して、本発明による混合物を使用することによ
って、第一次極小で格別に大きい比抵抗値を得ることが
できる。各成分およびそれらの重量割合を適当に選択す
ることによって、当業者は、簡単な常習的方法を用い
て、MLC ディスプレイの特定の層厚さに必要な複屈折率
を特定することができる。20℃における流動粘度は、好
ましくは＜60mm²・ｓ^-1、特に好ましくは＜50mm ²・ｓ
^-1である。ネマティック相範囲巾は、好ましくは90゜、
特に少なくとも100 ゜である。この範囲は、少なくとも
-20 ゜から+80 ゜まで拡大されると好ましい。

【００２５】容量保持率（HR）の測定は［S.Matsumoto
等によるLiquid Crystals ，5 ，1320（1989）；K.Niwa
等によるProc.SID Conference ，San Francisco ，1984
年6月、304 頁（1984）；G.Weber 等によるLiquid Crys
tals ，5 ，1381（1989）］、式IAで表わされる化合物
を含有する本発明による混合物が、式IAで表わされる化
合物の代わりに、下記式で表わされるシアノヘキシルシ
クロヘキサン化合物：

【化８】または下記式で表わされるエステル化合物：

【化９】を含有する類似混合物に比較して、高められた温度で、
著しく僅かに低下したHRを有することを示した。本発明
による混合物の紫外線安定性はまた、格別に良好であ
る。すなわち、これらの混合物は、紫外線露光下におい
て、HRの著しく小さい低下を示す。式I は、下記化合物
を包含する：

【００２６】

【化１０】

【００２７】各式中、Ｒ¹、Ｌ¹、Ｌ²、ＱおよびＹ
は、式 Iに定義されているとおりであり、そしてＲ²は
Ｒについて定義されているとおりである。少なくとも 1
種の式I-1 および／または式I-3 で表わされる化合物、
特に好ましくは、それぞれの場合に、少なくとも 1種の
式I-1 で表わされる化合物を含有する、本発明による媒
体は、好ましいものとして挙げられる。式I-1 、式I-2
および式I-3 において、Ｒ¹は特に好ましくは、炭素原
子2〜7個を有する1E- アルケニルまたは3E- アルケニル
である。式I-1 で表わされる特に好適な化合物は、その
Ｒ²が炭素原子2〜7 個を有するアルケニル基である化
合物、特に下記式で表わされる化合物である：

【００２８】

【化１１】

【００２９】各式中、Ｒ^1aおよびＲ^2aは、それぞれ相互
に独立して、H 、CH₃、 C₂H₅または n-C₃H₇であ
り、そしてalkyl は、炭素原子1〜7 個を有するアルキ
ル基である。式I- 1_aおよび／または式I- 1_Cにおい
て、Ｒ^1aおよびＲ^2aがそれぞれ同一の意味を有する少な
くとも1 種の化合物を含有する、本発明による媒体およ
び少なくとも1 種の式I- 1_eで表わされる化合物を含有
する媒体は、特に好ましいものとして挙げられる。もう
一つの好適態様において、本発明による媒体は、1 種ま
たは2 種以上の式I-2 で表わされる化合物を含有する。
式I-2 で表わされる特に好ましい化合物は、そのＬ¹お
よびＬ²が、H である化合物およびそのＲ²が炭素原子
1〜8 個、特に1 個、2 個または3 個を有するアルキル
であり、そしてＲ¹が炭素原子2〜7個、特に 2個、 3個
または 4個を有する1E- アルケニルまたは3E- アルケニ
ルである化合物である。

【００３０】式I-3 において、Ｌ¹および／またはＬ²
が、F であり、そしてＱ−Ｆが、FまたはOCF ₃である
化合物は、特に好ましい化合物として挙げられる。さら
にまた、式I-3 において、Ｒ¹が炭素原子2〜7 個、好
ましくは 2個、 3個または 4個を有する1E- アルケニル
または3E- アルケニルである化合物は、好ましい化合物
として挙げられる。式IAで表わされる特に好ましい化合
物には、下記の化合物がある：

【００３１】

【化１２】

【００３２】各式中、Ｒは、式IAについて定義されてい
るとおりである。これらの好適化合物の中で、式IA-1、
式IA-2、式IA-3および式IA-4で表わされる化合物、特に
式IA-1および式IA-2で表わされる化合物は、特に好まし
い化合物として挙げられる。好適態様を下記に挙げる： −下記一般式II〜VIからなる群から選択される、 1種ま
たは 2種以上の化合物をさらに含有する媒体：

【００３３】

【化１３】

【００３４】各式中、各基は、下記の意味を有する：Ｒ⁰：それぞれ 9個までの炭素原子を有するn-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、Ｘ⁰：F またはCl、あるいは炭素原子1〜6 を有するハ
ロゲン化アルキル、アルケニルまたはアルコキシ、Ｚ⁰：-C₂H₄- 、-C₄H₈- 、-C₂F₄- 、-CH₂O-、-O
CH₂- 、 -CF₂O-、-OCF₂- または-(CH₂) ₄- 、Ｙ¹およびＹ²：それぞれ相互に独立して、H またはF
、ｒ：0 または 1。式IVで表わされる化合物は、好ましくは下記の化合物で
ある：

【００３５】

【化１４】

【００３６】−下記一般式VII〜XII で表わされる化合
物からなる群から選択される、 1種または 2種以上の化
合物をさらに含有する媒体：

【化１５】

【００３７】各式中、Ｒ⁰、Ｘ⁰、Ｙ¹およびＹ²は、
それぞれ相互に独立して、上記定義のとおりである。Ｘ
⁰は好ましくは、F 、Cl、CF _{3 、}OCF ₃またはOCHF₂
である。Ｒ⁰は好ましくは、 6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
アルケニルである。 −下記式XIIIで表わされる 1種または 2種以上の化合物
をさらに含有する媒体：

【化１６】式中、Ｒは、式IAについて定義されているとおりであ
る。

【００３８】−混合物中の式II〜VI で表わされる化合
物の割合は一緒になって、全体として、少なくとも50重
量％である。 −混合物中の式 Iで表わされる化合物の割合は、全体と
して、2〜25重量％、特に好ましくは3〜15重量％であ
る。 −混合物中の式IAで表わされる化合物の割合は、全体と
して、2〜25重量％、特に好ましくは5〜15重量％であ
る。 −混合物中の式II〜VI で表わされる化合物の割合は、
全体として、30〜70 重量％である；

【００３９】

【化１７】

【００４０】−式 II 、式III、式 IV 、式 Vまたは式V
Iで表わされる化合物を含有する媒体； −Ｒ⁰は、炭素原子2〜7 個を有する直鎖状アルキルま
たはアルケニルである； −式 I、式 IA 、式II〜VI
および式 XIII で表わされる化合物から本質的になる媒
体； −別種の化合物、好ましくは下記一般式XIV〜XVIIから
なる群から選択される化合物を含有する媒体：

【化１８】

【００４１】各式中、Ｒ⁰およびＸ⁰は、上記定義のと
おりであり、そしてこの1,4 - フェニレン環は、CN、塩
素またはフッ素により置換されていてもよい。この1,4
- フェニレン環は好ましくは、 1個または 2個以上のフ
ッ素原子により置換されている。 −（I + IA）：（II + III + IV + V + VI）重量比は好
ましくは、1:10〜10:1である； −一般式 IA 、式I〜XIIIからなる群から選択される化
合物から本質的になる媒体； −混合物中の式 XIII で表わされる化合物の割合は、全
体として、10〜35 重量％、特に15〜25 重量％である； −式IIで表わされる化合物は、好ましくは下記付属式II
a〜IId から選択される：

【００４２】

【化１９】

【００４３】各式中、Ｒ⁰およびＹ²は、式IIについて
定義されているとおりである。慣用の液晶材料、特に式
II 、式 III、式 IV 、式 Vおよび／または式 VI で表
わされる 1種または 2種以上の化合物と混合された式 I
および式 IA で表わされる化合物は、比較的低割合でさ
えも、しきい値電圧の著しい減少および小さい複屈折率
値をもたらすことが見出され、この場合、保存安定性を
改良する低いスメクティック−ネマティック転移温度を
有する広いネマティック相が同時に見出された。式 Iお
よび式IAで表わされる 1種または 2種以上の化合物に加
えて、式IVで表わされる化合物、特に式IVa において、
Ｘ⁰が Fまたは OCF₃である化合物を含有する混合物
は、特に好ましい混合物として挙げられる。式I〜VIで
表わされる化合物は、無色であり、安定であり、また相
互に、および別の液晶材料と容易に混和することができ
る。

【００４４】「アルキル」の用語は、炭素原子1〜7 個
を有する直鎖状および分枝鎖状アルキル基を包含し、特
に直鎖状基、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。炭素原子2
〜5 個を有する基は、一般に好ましい。「アルケニル」
の用語は、炭素原子2〜7 個を有する直鎖状および分枝
鎖状アルケニル基、特に直鎖状基を包含する。特に好ま
しいアルケニル基は、 C₂-C₇-1E-アルケニル、 C₄-C
₇-3E-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、特に C₂-C
₇-1E-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。好適アルケニル基の例に
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-ヘプテニルなどがあ
る。 5個までの炭素原子を有する基は、一般に好適であ
る。

【００４５】「フルオロアルキル」の用語は、好ましく
は末端にフッ素を有する直鎖状基、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。しかしながら、
フッ素のその他の位置も除外されない。「オキサアルキ
ル」の用語は、好ましくは式 C_nH_2n+1-O-(CH₂)
_m（式中、nおよびm は、それぞれ相互に独立して、1〜
6 である。n は好ましくは、 1であり、そしてm は好ま
しくは、1〜6 である）で表わされる直鎖状基を包含す
る。Ｒ⁰およびＸ⁰の意味を適当に選択することによっ
て、アドレス時間、しきい値電圧、透過特性曲線の急峻
度などを、望ましい様相で変えることができる。例え
ば、アルキル基およびアルコキシ基に比較して、1E- ア
ルケニル基、3E- アルケニル基、2E- アルケニルオキシ
基などは一般に、短いアドレス時間、改良されたネマテ
ィック相形成傾向および弾性定数Ｋ₃₃（ベンド）とＫ₁₁
（スプレイ）との大きい比をもたらす。4-アルケニル
基、3-アルケニル基などは一般に、アルキル基およびア
ルコキシ基に比較して、さらに低いしきい値電圧および
小さいＫ₃₃／Ｋ₁₁値をもたらす。

【００４６】-CH₂CH₂- 基は一般に、単一の共有結合
に比較して、大きいＫ₃₃／Ｋ₁₁値をもたらす。Ｋ₃₃／Ｋ
₁₁値か大きくなると、例えば 90 ゜のツイスト角を有す
るTNセルにおける透過特性曲線はさらに平坦になり（こ
れにより中間調が得られる）、またSTN 、SBE およびOM
I セルにおける透過特性曲線はさらに急峻になり（これ
により大きい時分割比が得られる）、そしてこの逆の現
象も生じる。式I 、式IAおよび式II + III + IV + V +
VIで表わされる化合物の最適混合比は、所望の性質およ
び存在することができるいずれかその他の成分の選択に
依存する。上記範囲内の適当な混合比は、場合毎に容易
に決定することができる。本発明による混合物中の式I
、式IA、式IIおよび式II〜XIII で表わされる化合物の
総量に制限は無い。従って、各種性質を最適にするため
に、混合物は、 1種または 2種以上の追加の成分を含有
することができる。しかしながら、アドレス時間および
しきい値電圧に対して見出される効果は一般に、式I 、
式IAおよび式II〜XIII で表わされる化合物の総濃度が
多いほど、大きくなる。

【００４７】特に好適な態様において、本発明による媒
体は、式II〜VI において、Ｘ⁰がF、 OCF₃、OCHF₂、
OCH=CF₂、OCF=CF₂または OCF₂- CF₂H である式II〜
VI（好ましくは、式II、式III および／または式IV、特
に式IVa ）で表わされる化合物を含有する。式I で表わ
される化合物と式IAで表わされる化合物との相乗効果
は、特に有利な性質をもたらす。特に、式IVa で表わさ
れる化合物を含有する混合物は、それらの低いしきい値
電圧により際立っている。本発明による媒体中に使用す
ることができる、式I で表わされる化合物、式IAで表わ
される化合物および式II〜XVII で表わされる化合物、
ならびにそれらの付属式で表わされる化合物はそれぞ
れ、公知であるか、あるいは公知化合物と同様に製造す
ることができる。

【００４８】偏光板、電極基板および表面処理した電極
からの、本発明によるMLC ディスプレイの構造は、この
形式のディスプレイに慣用の構造に相当する。本明細書
において、「慣用の構造」の用語は広い意味で使用され
ており、特にポリ- Si TFTまたはMIM に基づくマトリッ
クス表示素子を包含する誘導型および改変型のMLC ディ
スプレイの全部を包含する。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に基づく慣用
のディスプレイとの相当する相違点は、その液晶層の液
晶パラメーターの選択にある。

【００４９】本発明に従い使用することができる液晶混
合物は、それ自体慣用の方法で製造される。一般に、少
ない方の量で使用される成分の所望量を基本成分を構成
する成分中に、有利には高められた温度で溶解させる。
諸成分の有機溶剤、例えばアセトン、クロロホルムまた
はメタノール中の溶液を混合し、次いで充分に混合した
後、例えば蒸留により溶剤を除去することもできる。こ
の誘電体はまた、当業者に公知であって、刊行物に記載
されている追加の添加剤をさらに含有することができ
る。例えば、0〜15％の多色性染料および／またはカイ
ラルドーピング剤を添加することができる。

【００５０】

【発明の実施の形態】C は結晶相を表わし、S はスメク
ティック相を表わし、ScはスメクティックC相を表わ
し、N はネマティック相を表わし、そしてI はアイソト
ロピック相を表わす。V₁₀は、10％透過率にかかわる電
圧を表わし（面表面に対して垂直方向で見て）、 t
_onは、 V₁₀の２．５倍に相当する動作電圧におけるスィ
ッチ−オン時間を、そして t_offは、スィッチ−オフ時
間を表わす。△ｎは、光学異方性を表わし、そして n₀
は、屈折率を表わす。△εは、誘電異方性を表わす（△
ε＝ε‖＋ε⊥、ここでε‖は、分子の長軸に対して平
行の誘電率を表わし、そしてε⊥は、それに対して垂直
の誘電率を表わす）。電気−光学的データは、別段の記
載がないかぎり、20℃において、TNセルにおいて第一次
極小で（すなわち、0.5 のｄ・△ｎ値において）測定し
た。光学データは、別段の記載がないかぎり、20℃で測
定した。

【００５１】本特許出願および下記の例において、液晶
化合物の構造はいずれも頭文字で示されており、化学式
への変換は以下の表ＡおよびＢに従い行うことができ
る。基C_nH_2n+1および基 C_mH_2ｍ+1は全部が、それぞ
れ n個または m個の炭素原子を有する直鎖状アルキル基
である。n および mは好ましくは、0 、1 、2 、3 、
4、5 、6 、7 、8 、9 または10である。表Ｂ中のコー
ドは自明である。表Ａにおいて、基本構造に関する頭文
字のみが示されている。それぞれの場合に、この基本構
造に関する頭文字の後に、−印により分離して、置換基
Ｒ¹、Ｒ²、Ｌ¹およびＬ²に関するコードが示されて
いる。

【００５２】

【表１】

【００５３】好適混合物成分を、下記表 Aおよび Bに示
す。表 A ：

【化２０】

【００５４】

【化２１】

【００５５】

【化２２】

【００５６】

【化２３】

【００５７】

【化２４】

【００５８】

【化２５】

【００５９】下記の例は、本発明を説明しようとするも
のであって、制限を示すものではない。本明細書全体に
わたり、パーセンテージは重量パーセントである。温度
は全部が摂氏度で示されている。m.p.は融点を表わし、
c.p.＝透明点である。さらにまた、C ＝結晶状態、N ＝
ネマティック相、S ＝スメクティック相そしてI ＝アイ
ソトロピック相である。これらの記号間の数値は転移温
度である。△ｎは光学異方性を表わし（589nm 、20
℃）、そして流動粘度 V₂₀（mm²／秒）および回転粘度
γ₁（ mPa・ｓ）は、20℃で測定した。

【００６０】混合物例例 1

【表２】

【００６１】例 2

【表３】

【００６２】例 3

【表４】

【００６３】例 4

【表５】

【００６４】例 5

【表６】

【００６５】例 6

【表７】

【００６６】例 7

【表８】

【００６７】例 8

【表９】

【００６８】例 9

【表１０】

【００６９】例 10

【表１１】

【００７０】例 11

【表１２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591032596 ＦｒａｎｋｆｕｒｔｅｒＳｔｒ． 250, Ｄ−64293 Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，ＦｅｄｅｒａｌＲｅｐｕｂｌｉｃｏｆＧｅｒｍａｎｙ (72)発明者ヤスシ・スギヤマ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)発明者スン−ユー・リ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)発明者シンジ・ナカジマ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)発明者アキコ・タカシマ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)発明者ヒデオ・イチノセ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

【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
物を基材とする液晶媒体であって、下記式 Iで表わされ
る1 種または2 種以上のアルケニル化合物および下記式
IAで表わされる1 種または2 種以上の化合物を含有する
ことを特徴とする液晶媒体：【化１】各式中、各基は、下記の意味を有する：Ｒは、炭素原子
1〜12個を有し、フッ素化されていてもよいアルキル
基、アルコキシ基、アルケニル基またはアルケニルオキ
シ基であり、これらの基中に存在する 1個または 2個以
上のCH₂基はまたそれぞれ相互に独立して、O 原子が相
互に直接に結合しないものとして、-O- 、-CO-O-または
-O-CO-により置き換えられていてもよく、Ｒ¹は、炭素原子2〜7 個を有するアルケニル基であ
り、Ｒ²は、Ｒ¹について定義されているとおりであるか、
あるいはｍが1 である場合、Ｑ−Ｙであることができ、Ｑは、CF₂、 OCF₂、CFH 、OCFHまたは単結合であり、Ｙは、F またはClであり、ｍは、0 または 1であり、Ｌ¹、Ｌ²、Ｌ³およびＬ⁴は、相互に独立して、H ま
たは Fである。
【請求項２】下記式で表わされる 1種または 2種以上の
化合物を含有することを特徴とする、請求項１に記載の
媒体：【化２】式中、Ｒ^1aおよびＲ^2aは、それぞれ相互に独立して、H
、CH₃、 C₂H₅またはn- C_3H H₇であり、そしてalky
l は、炭素原子 1〜7 個を有するアルキル基である。
【請求項３】下記式で表わされる 1種または 2種以上の
化合物を含有することを特徴とする、請求項１または２
のいずれか一項に記載の媒体：【化３】各式中、Ｒは、式IAについて定義されているとおりであ
る。
【請求項４】下記一般式 II 、III 、IV、V および VI
からなる群から選択される 1種または 2種以上の化合物
をさらに含有することを特徴とする、請求項１〜３のい
ずれか一項に記載の媒体：【化４】各式中、各基は、下記の意味を有する：Ｒ⁰：それぞれ 7個までの炭素原子を有するn-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、Ｘ⁰： FまたはCl、あるいは炭素原子1〜6 個を有する
ハロゲン化されているアルキル、アルケニルまたはアル
コキシ、Ｚ⁰：-C₂H₄- 、C₄H₈-、-C₂F₄- 、 -CH₂O-、 -OCH
₂- 、 -CF₂O-、-OCF ₂- 、または-(CH₂) ₄- 、Ｙ¹およびＹ²：それぞれ相互に独立して、H または
F、ｒ：0 または 1。
【請求項５】混合物中の式I 、式IAおよび式II〜VI で
表わされる化合物の割合が、全体として、少なくとも50
重量％であることを特徴とする、請求項４に記載の媒
体。
【請求項６】下記式XIIIで表わされる1 種または2 種以
上の化合物をさらに含有することを特徴とする、請求項
１〜５のいずれか一項に記載の媒体：【化５】式中、Ｒは、請求項１に定義されているとおりである。
【請求項７】下記式で表わされる 1種または 2種以上の
化合物を含有することを特徴とする、請求項4〜6 のい
ずれか一項に記載の媒体：【化６】各式中、Ｒ⁰およびＹ²は請求項４に定義されていると
おりである。
【請求項８】混合物中の式 Iで表わされる化合物の割合
が、全体として、2〜25重量％であることを特徴とす
る、請求項１〜７のいずれか一項に記載の媒体。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか一項に記載の液晶
媒体の電気光学用途における使用。
【請求項１０】請求項１〜８のいずれか一項に記載の液
晶媒体を含有する電気光学液晶ディスプレイ。