JP2001081466A - 高いコントラスト値を有するアクティブマトリックスディスプレイ - Google Patents

高いコントラスト値を有するアクティブマトリックスディスプレイ

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JP2001081466A JP2000229237A JP2000229237A JP2001081466A JP 2001081466 A JP2001081466 A JP 2001081466A JP 2000229237 A JP2000229237 A JP 2000229237A JP 2000229237 A JP2000229237 A JP 2000229237A JP 2001081466 A JP2001081466 A JP 2001081466A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 強誘電性液晶混合物を含有する強誘電性アク
テイブマトリックス液晶ディスプレイの提供。 【解決手段】I−N−SmCの相配列、動作温度範
囲で<40nC/cmの自発分極値およびネマティッ
ク相またはコレステリック相で少なくとも1種の温度に
おいて>10μmのピッチを有し、かつ下記物質群
(A)、(B)および(C)のうちの少なくとも2種の
それぞれからの少なくとも1種の化合物、および液晶混
合物に基づき0.1〜50重量%の下記物質群(D)か
らの1種または2種以上の化合物を含有するカイラルス
メクティック液晶混合物を含有するアクティブマトリッ
クスディスプレイ。 (式中、A14〜A17は1,4−フェニレン、ピリミ
ジン−2,5−ジイル等、M14〜M19は結合基、R
20,R21は、置換、未置換のアルキル基、アルキル
オキシ基または少くとも1種は不斉炭素原子を有する基
等である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高いコントラスト
値を有するアクティブマトリックスディスプレイに関す
る。
【0002】
【従来の技術】平坦なパネルスクリーンを備えたブラウ
ン管に代わるものとして、高解像性、すなわちライン1
000以上、高い輝度(>200cd/m2 )、高いコ
ントラスト(>100:1)、大きいフレーム比(>6
0Hz)、適度の色表示(>16ミリオン)、大きい像
フォーマット(>40cm)、少ない電力消費および広
い視野角を同時に、低い製造価格で達成することができ
る表示技術が要求されている。現時点で、これらの特性
の全部を同時に充分に満たす技術は、存在していない。
多くの製造業者は、ネマティック液晶に基づいており、
かつ近年、ノート型PC、パーソナル・デジタル・アシ
スタンス(Personal Degital Assistants) 、ディスクト
ップ型モニターなどの分野で使用されているスクリーン
を開発した。
【0003】これらには、STN(スーパーツィストネ
マティック)、AM−TN(アクティブマトリックス−
ねじれネマティック)、AM−IPS(アクティブマト
リックス−イン プレーン スイッチング)およびAM
−MVA(アクティブマトリックス−垂直配向されたマ
ルチドメイン)の技術が用いられており、これらの技術
は、関連刊行物に開示されている(例えば、T.Tsukuda,
TFT/LCD:Liquid Crystal Displays Addressed by Thin-
Film Transistors,Gordon and Breach,1996,ISBN,2-919
875-01-9、およびこの刊行物で引用されている文献;SI
D Symposium,1997,ISSN-0097-966X 、およびこの刊行物
で引用されている文献参照)。さらにまた、PDP(プ
ラズマ・ディスプレイ・パネル)(plasma display pane
l)、PALC(プラズマ・アドレス液晶)(plasma addr
essed liquid crystal) 、ELD(エレクトロ・ルミネ
セント・ディスプレイ)(electroluminescent displa
y)、FED(電場放出ディスプレイ)(field emission
display)などの技術を挙げることができ、これらの技術
はまた、上記SID報告書で説明されている。
【0004】クラーク(Clark) およびラガーウォル(Lag
erwall) (米国特許 4,367,924)は、非常に薄いセルで
強誘電性液晶(FLC)を使用すると、慣用のTN
(「ねじれネマティック」)セルに比較して、1000
までのファクターで迅速な応答時間を有する光電気駆動
素子(switching element) または表示素子が得られるこ
とを証明することができた(例えば、EP-A 0 032 362参
照)。このおよびその他の好ましい性質、例えば双安定
駆動の可能性およびコントラストが視野角からほとんど
独立しているという事実によって、FLCは基本的に、
コンピューター用ディスプレイ、TVセットなどの用途
分野に適しており、これは1995年5月からキャノン
(canon) により日本国で販売されているモニターにより
証明されている。
【0005】電気光学部品または完全光学部品にFLC
を使用するには、傾斜配向されたまたは矩形のスメクテ
ィック相を形成し、またそれら自体が光学活性である化
合物であるか、もしくは強誘電性スメクティック相を形
成するが、それら自体光学活性ではない化合物に光学活
性化合物をドーピングすることによって、このような強
誘電性スメクティック相を誘発させるかのどちらかが要
求される。望ましい相は、広い動作範囲を有するディス
プレイを確実なものとするために、できるだけ最も広い
温度範囲にわたり安定でなければならない。特に、得ら
れるコントラストは、動作範囲全体にわたりできるだけ
高くなければならない。
【0006】アクティブマトリックステクノロジイ(A
MLCD)と称される技術においては、非構造化(nonst
ructured) 基板を通常、アクティブマトリックス基板と
組合わせる。電気的に非線型の素子、例えば薄膜トラン
ジスターを、アクティブマトリックス基板の各画素に集
積する。この非線型素子はまた、ダイオード、金属−絶
縁体−金属および類似素子であることもでき、これらは
薄膜処理法により有利に製造することができ、また関連
刊行物に開示されている(例えば、T.Tsukuda,TFT/LCD:
Liquid Crystal Displays Addressed by Thin-Film Tra
nsistors,Gordon and Breach,1996,ISBN,2-919875-01-
9、およびこの刊行物で引用されている文献参照)。
【0007】アクティブマトリックスLCDは通常、T
N(ねじれネマティック)、ECB(電気制御した複屈
折)、VA(垂直配向)またはIPS(イン−プレーン
・スイッチング)モードで動作する。各場合、アクティ
ブマトリックスは、各画素上に個別の強度の電場を発生
し、配向における変化を生じさせ、これにより複屈折値
を変化させる。これは次いで、偏光で可視化される。こ
の方法の重大な欠点は、貧弱なビデオ能力 (video capa
bility) 、すなわちネマティック液晶の過度に遅い応答
時間にある。このおよびその他の理由で、強誘電性液晶
材料とアクティブマトリックス素子との組合わせに基づ
く液晶ディスプレイが、例えばWO 97/12355 、Ferroele
ctrics 1996,179,141 〜152,または w.J.A.M.Hartmann
(IEEE Trans.Electron,Devices,1989,36(9:Pt.1),1895
〜9 、および論文、Eindhoven,The Netherlands,1990)
で提案されている。
【0008】ハートマン(Hartmann)は、ほとんど連続す
る中間調を表示するために、電荷−制御された双安定性
を利用しているが、ニト(Nito)等は、電場が薄膜トラン
ジスターを経て適用される場合、多数の中間状態が生じ
る単安定位置のみが生じるように、FLC材料が比較的
高い電圧を用いて配向されている、単安定FLC形態を
示唆している(Journal of the SID,1/2,1993,163〜169
頁) 。これらの中間状態は、セル形態が交差偏光板間で
適応されている場合、多数の相違する輝度値(中間調)
に相当する。ニト(Nito)等による論文の欠点は、このセ
ルのコントラストおよび輝度を制限する筋状組織の発生
にある(上記引用刊行物の図8参照)。さらにまた、こ
の方法は、チルト角が一度、最高に達するまでの角度範
囲でのみ切換えを生じさせる。この角度は、ニト等によ
り使用されている材料の場合、約22゜であり(同、1
65頁、図6)、従って生じる最高透過率は、2個の平
行偏光板の透過率の50%に過ぎない。テラダ(Terada)
等は、単安定FLC形態を示唆した(Applied Physics C
onference,1999年 3月28日、東京、日本国、Abstract N
o.28p-V-8)。しかしながら、これらのディスプレイは、
比較的広い温度範囲にわたる実用には、まだ適していな
い。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、非常
に大きい最高透過率および非常に高いコントラスト、な
らびに広い温度範囲にわたり一定のしきい値電圧の達成
を可能にする、カイラルスメクティック液晶混合物を含
有するアクティブマトリックス液晶ディスプレイを提供
することにある。本発明のもう一つの課題は、液晶混合
物が、単安定位置にあるものと見做されるが、筋状組織
を伴なわず、温度安定性であり、また非常に大きい最高
透過率および非常に高いコントラスト、ならびに広い温
度範囲にわたり一定のしきい値電圧の達成を可能にす
る、強誘電性液晶混合物を含有する強誘電性アクティブ
マトリックス液晶ディスプレイを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この課題が、I−N*
Sc* 相配列、広い温度範囲にわたりほとんど一定であ
るチルト角、およびラビング方向からの単安定位置(す
なわち、2個の交差偏光板間に配置されたFLCディス
プレイの透過率が最小である位置)のほとんど一定の偏
差を有する液晶層を備えたカイラルスメクティックアク
ティブマトリックスディスプレイにより、本発明に従い
達成される。従って、本発明は、液晶混合物が、I−N
* −SmC* 相配列、動作温度範囲において>40nC
/cm2の自発分極値およびネマティック相またはコレ
ステリック相における少なくとも一つの温度における>
10μmのピッチを有し、かつ物質群(A)、(B)お
よび(C)の少なくとも2種のそれぞれからの少なくと
も1種の化合物を含有し、かつ物質群(D)からの1種
または2種以上の化合物を液晶混合物に基づき0.1〜
50重量%の量で含有するカイラルスメクティック液晶
混合物を含有するアクティブマトリックスディスプレイ
を提供する:
【0011】
【化7】
【0012】各式中、R1 、R2 、R3 、R4 、R5
6 は、それぞれ相互に独立して、水素であるか、また
は炭素原子2〜18個を有する直鎖状または分枝鎖状ア
ルキル基またはアルケニル基であり(この基は、不斉炭
素原子を有するか、または有していない)、この基中に
存在する1個の−CH2 −基または非末端の隣接してい
ない2個の−CH2 −基は、−O−により置き換えられ
ていてもよく、および/または1個の−CH2 −基は、
−C≡C−または−Si(CH3 2 −により置き換え
られていてもよく、またこの基中に存在する1個または
2個以上の水素原子は、Fにより置き換えられていても
よい、ただしヘテロ原子は隣接することはできず、およ
び各場合に、R1 、R2 またはR3 、R4 またはR5
6 の一つのみがそれぞれ、水素であることができ;Y
1 、Y2 、Y3 、Y4 、Y5 、Y6 は、それぞれ相互に
独立して、−O−、−OC(=O)−、−C(=O)O
−、−OC(=O)O−または単結合であり;Z1 は、
−OC(=O)−または−C(=O)O−であり;
【0013】
【化8】 は、フェニレン−1,4−ジイル(この基は、未置換で
あるか、または置換基として1個、2個または3個のF
を有する)、ピリミジン−2,5−ジイル(この基は、
未置換であるか、または置換基として1個のFを有す
る)、ピリジン−2,5−ジイル(この基は、未置換で
あるか、または置換基として1個のFを有する)、ピリ
ダジン−2,5−ジイル(この基は、未置換であるか、
または置換基として1個のFを有する)であり;
【0014】
【化9】 は、フェニレン−1,4−ジイル(この基は、未置換で
あるか、または置換基として1個、2個または3個のF
を有する)、ピリミジン−2,5−ジイル(この基は、
未置換であるか、または置換基として1個のFを有す
る)、ピリジン−2,5−ジイル(この基は、未置換で
あるか、または置換基として1個のFを有する)、ピリ
ダジン−2,5−ジイル(この基は、未置換であるか、
または置換基として1個のFを有する)であり、ただ
し、環A、Bの1個は、上記窒素ヘテロ環の1種であ
り;
【0015】
【化10】 は、それぞれ相互に独立して、フェニレン−1,4−ジ
イル(この基は、未置換であるか、または置換基として
1個、2個または3個のFを有する)であり、ただし、
環C、D、Eの少なくとも1個は、フルオロフェニレン
−1,4−ジイルまたはオルト−ジフルオロフェニレン
−1,4−ジイルであり;
【0016】
【化11】 は、それぞれ相互に独立して、フェニレン−1,4−ジ
イル(この基は、未置換であるか、または置換基として
1個、2個または3個のFを有する)、ピリミジン−
2,5−ジイル(この基は、未置換であるか、または置
換基として1個のFを有する)、ピリジン−2,5−ジ
イル(この基は、未置換であるか、または置換基として
1個のFを有する)、ピリダジン−2,5−ジイル(こ
の基は、未置換であるか、または置換基として1個のF
を有する)であり、ただし、環F、G、Kの1個は、上
記窒素ヘテロ環の1種であり;
【0017】R20、R21は、それぞれ相互に独立して、
a)水素であるか、または炭素原子2〜12個を有する
アルキル基、アルケニル基、アルキルオキシ基またはア
ルケニルオキシ基であり、この基中に存在する1個の−
CH2 −基または隣接していない2個の−CH2 −基
は、−OC(=O)−、−(O=)C−O−、−Si
(CH3 2 −またはシクロプロパン−1,2−ジイル
により置き換えられていてもよく、またこの基中に存在
する1個または2個以上の水素原子は、Fにより置き換
えられていてもよい、もしくはb)少なくとも1個の不
斉炭素原子を有する基であり、この基は、炭素原子3〜
16個を有するアルキル基(この基中に存在する1個の
−CH2 −基または隣接していない2〜4個の−CH2
−基は、−O−、−OC(=O)−または−(O=)C
−O−により置き換えられていてもよく、また不斉炭素
原子の置換基の1個は、−CH3 、−CF3 、−OCH
3 、−CH3 、Cl、F、CNまたは−OCF3 であ
る)の一部であるか、またはこの基は、3−または7−
員ヘテロ環(この環中に存在する1個の−CH2 −基ま
たは隣接していない2個の−CH2−基は、−O−によ
り置き換えられていてもよく、または1個の−CH2
基は、−OC(=O)−または−(O=)C−O−によ
り置き換えられていてもよい)の一部であり、
【0018】ただし、b)で定義されている基は、
20、R21の少なくとも1個中に存在する少なくとも1
個の不斉炭素原子を有し、および不斉炭素原子を有する
基が、アルキル鎖の一部である場合、M18またはM
19は、単結合であり;A14、A15、A16、A17は、それ
ぞれ相互に独立して、1,4−フェニレン(この基は、
未置換であるか、または置換基として1個または2個の
FまたはClを有する)、1,3−フェニレン(この基
は、未置換であるか、置換基として1個または2個のF
またはClを有する)、シクロヘキサン−1,4−ジイ
ル(この基は、未置換であるか、または置換基として1
個のFまたはCNを有する)、シクロヘキシ−1−エン
−1,4−ジイル、1−フルオロシクロヘキシ−1−エ
ン−1,4−ジイル、シクロヘキシ−2−エン−1,4
−ジイル、2−オキソシクロヘキサン−1,4−ジイ
ル、2−シクロヘキセン−1−オン−3,6−ジイル、
1−アルキル−1−シラシクロヘキサン−1,4−ジイ
ル、ビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイ
ル、スピロ[4,5]デカン−2,8−ジイル、スピロ
[5,5]ウンデカン−3,9−ジイル、インダン−
2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル(この基
は、未置換であるか、または置換基として1個または2
個のFまたはCNを有する)、ピリミジン−2,5−ジ
イル(この基は、未置換であるか、または置換基として
1個のFを有する)、
【0019】ピリジン−2,5−ジイル(この基は、未
置換であるか、または置換基として1個のFを有す
る)、ピラジン−2,5−ジイル(この基は、未置換で
あるか、または置換基として1個のFを有する)、ピリ
ダジン−3,6−ジイル、キノリン−2,6−ジイル、
キノリン−3,7−ジイル、イソキノリン−3,7−ジ
イル、キナゾリン−2,6−ジイル、キノキサリン−
2,6−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイ
ル、チオフェン−2,4−ジイル、チオフェン−2,5
−ジイル、1,3−チアゾール−2,4−ジイル、1,
3−チアゾール−2,5−ジイル、イソキサゾール−
3,5−ジイル、ベンズチアゾール−2,6−ジイル
(この基は、未置換であるか、または置換基として1個
または2個以上のFを有する)、ベンズチアゾール−
2,5−ジイル(この基は、未置換であるか、または置
換基として1個または2個以上のFを有する)、1,
3,4−チアジアゾール−2,5−ジイル、ピペリジン
−1,4−ジイルまたはピペラジン−1,4−ジイルで
あり;
【0020】ピリジン−2,5−ジイル(この基は、未
置換であるか、または置換基として1個のFを有す
る)、ピラジン−2,5−ジイル(この基は、未置換で
あるか、または置換基として1個のFを有する)、ピリ
ダジン−3,6−ジイル、キノリン−2,6−ジイル、
キノリン−3,7−ジイル、イソキノリン−3,7−ジ
イル、キナゾリン−2,6−ジイル、キノキサリン−
2,6−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイ
ル、チオフェン−2,4−ジイル、チオフェン−2,5
−ジイル、1,3−チアゾール−2,4−ジイル、1,
3−チアゾール−2,5−ジイル、イソキサゾール−
3,5−ジイル、ベンズチアゾール−2,6−ジイル
(この基は、未置換であるか、または置換基として1個
または2個以上のFを有する)、ベンズチアゾール−
2,5−ジイル(この基は、未置換であるか、または置
換基として1個または2個以上のFを有する)、1,
3,4−チアジアゾール−2,5−ジイル、ピペリジン
−1,4−ジイルまたはピペラジン−1,4−ジイルで
あり;
【0021】M14、M15、M16、M17は、それぞれ相互
に独立して、単結合、−OC(=O)−、−(O=)C
−O−、−OCH2 −、−CH2 −O−、−CH2 CH
2 −、−(CH2 4 −または−C≡C−であり;
18、M19は、それぞれ相互に独立して、−OC(=
O)−、−(O=)C−O−、−OCH2 −、−CH2
−O−または単結合であり;a、b、c、dは、それぞ
れ相互に独立して、0または1である、ただし、1≦
(a+b+c+d)≦3であり、また(−AX −M
X −)は、相当する指数が0である場合、単結合であ
る。成分(D)は、0〜30重量%、特に0.05〜2
0重量%の量で存在させると好ましい。
【0022】ここで、およびまた下記記載において、2
価の基は、「遊離状態」で示されているものと理解され
るべきである。この命名は、化合物の特徴を示すために
必須であり、IUPAC規則に直接に従うものである
が、像として、また鏡像としての両方の包含を意味す
る、完全マルクシュ(markush) 式の一部を形成する2価
基にかかわる別の命名法を用いることもできる。特に、
この目的は、ディレクターの単安定位置(長軸)が存在
し、また10〜50℃の工業的に関連する温度範囲にお
けるラビング方向からの単安定位置の偏差が、10度よ
りも小さく、好ましくは5度よりも小さく、さらに好ま
しくは4度よりも小さく、特に好ましくは3度よりも小
さい、カイラルスメクティック液晶混合物を用いること
によって、本発明に従い達成される。
【0023】「相互に独立して」の用語は、記述されて
いる基がそれぞれ、別の基の選択から独立して、記載の
意味の中から選択できることを意味する。従って、これ
らの基は、同一または相違することができる。本発明の
観点から、有利な相配列I−N* −Sc* (これはま
た、I−N−Cでも表わされる)は、狭いSmA相範囲
がN* 相とSc* 相との間に存在する場合でも、当ては
まる、ただしこの範囲は2Kの温度範囲を超えることは
ない。さらにまた、LCDセルが、非対称構造を有する
と有利であることがある、すなわちセルの上面と底面と
が、少なくとも1種の特性で、アクティブマトリックス
それ自体とは離れて相違していると有利であることがあ
る。これは、特に下記の場合である: *非対称配向膜または非対称性に処理された配向膜を用
いる場合(例えば、逆平行ラビングの場合)、 *2枚の配向膜の一方が、省略されている場合、
【0024】*ラビング工程で、2枚の配向膜の一方
が、省略されているか、または変えられている場合、 *非対称相膜構造が導入されている場合、例えばそれら
の上面と底面とが相違する性質を有する追加の絶縁膜に
より導入されている場合、 *全測定値が、液晶ドメインが最終的に、対称面平行に
関連して、電極表面に対して非対称である環境にさらさ
れた結果である場合。 新規材料および混合物の有利な用途には、アクティブマ
トリックスディスプレイ、反強誘電性ディスプレイおよ
びスメクティックディスプレイが代表的に包含される。
ここで、「ディスプレイ」の用語は、大きさ、構造、光
路、アドレス方式および用途に関係なく、あらゆる種類
の光学ディスプレイまたは駆動素子を意味するものとす
る。
【0025】特に、本明細書で使用されているものとし
て、「アクティブマトリックスディスプレイ」の用語
は、例えば D.M.Walbsにより Science 270,250〜251(19
95) または http://WWW.displaytech.com.に記載されて
いるように、2枚の基板の一方が、ICチップ(IC=
集積回路)のリアサイドにより置き換えられているLC
Dを包含する。特に、この目的は、広い温度範囲にわた
りほとんど一定であるチルト角を有する単安定液晶ドメ
インの形態の液晶層を備えているカイラルスメクティッ
クアクティブマトリックスディスプレイによって達成さ
れる。
【0026】本明細書で使用されているものとして、
「ドメイン」の用語は、単安定ディスプレイを、双安定
の慣用のSSFLCディスプレイと区別する、特に一定
のディレクター形態の範囲を意味する。SSFLCディ
スプレイは、光学的に非常に相違する2種の安定なディ
レクター形態を有することを特徴とするのに対して、本
発明によるアクティブマトリックスディスプレイは、そ
のディレクターが電圧とともに連続的に変化し、電圧が
スィッチオフ状態である場合、同一の安定状態に戻る,
一つのみのドメインを有する。このドメインの可能な細
かい構造の存在は、その素子が基本的に、ドメインそれ
自体として同一の光学的性質を有するかぎり、従って高
いコントラストを達成することができるかぎり、本発明
によるディスプレイにとって重要ではない。各成分から
の液晶混合物の製造と同様に、本発明によるアクティブ
マトリックスディスプレイの液晶混合物の成分の製造方
法は、原則的に公知である(例えば、DE-A 198 57 352
参照)。
【0027】本発明に従い、物質群(A)、(B)およ
び(C)の少なくとも2種からそれぞれ選択される少な
くとも1種の化合物および物質群(D)から選択される
1種または2種以上の化合物を含有する液晶混合物を用
いることによって、強誘電性スメクティック相が広い温
度範囲にわたり安定であるアクティブマトリックスディ
スプレイを得ることができることが見出された。さらに
また、ラビング方向からの単安定位置の偏差は、大きさ
の点で小さく、また広い温度範囲にわたりほとんど一定
である。その結果として、固定された偏光板位置で全温
度範囲において、最高のコントラストが得られる。従っ
て、混合物の最低要件は、物質群(A)、(B)、
(D)または(A)、(C)、(D)または(B)、
(C)、(D)からの少なくとも1種の化合物にある。
各物質群の好適化合物を以下に挙げる。別段の記載がな
いかぎり、基は、上記定義のとおりである。
【0028】物質群(A)の好適化合物は、下記式に相
当する:
【化12】
【0029】物質群(B)の好適化合物は、下記式に相
当する:
【化13】
【0030】
【化14】
【0031】各式中、Y3 およびY4 は、それぞれ相互
に独立して、単結合または−O−である。物質群(C)
の好適化合物は、下記式に相当する:
【化15】 (式中、環Fは、ピリミジン−2,5−ジイルまたはピ
リジン−2,5−ジイルまたは2−フルオロピリジン−
3,6−ジイルである)、
【0032】
【化16】 (式中、環Gは、ピリミジン−2,5−ジイルまたはピ
リジン−2,5−ジイルまたは2−フルオロピリジン−
3,6−ジイルである)、
【0033】
【化17】 (式中、環Kは、ピリミジン−2,5−ジイルまたはピ
リジン−2,5−ジイルであり、およびY5 は、それぞ
れ単結合または−O−である)。物質群(D)の好適化
合物は、上記基が、R20またはR21中にそれぞれ少なく
とも1個の下記構造要素を有する、上記少なくとも1個
の不斉炭素原子(ここで、および下記記載において、R
* で表わされている)を有する化合物である:
【0034】a)−C* H(F)− b)−C* H(F)−C* H(F)− c)−C* H(Cl)− d)−C* H(CH3 )− e)−C* H(CF3 )− f)−オキシラン−2,3−ジイル−。 これらの化合物において、A14、A15、A16、A17は好
ましくは、それぞれ相互に独立して、フェニレン−1,
4−ジイル、2−フルオロフェニレン−1,4−ジイ
ル、2,3−ジフルオロフェニレン−1,4−ジイル、
ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイ
ル、2−フルオロピリジン−3,6−ジイル、シクロヘ
キサン−1,4−ジイル、1−シアノシクロヘキサン−
1,4−ジイルである。R20が水素である場合、A
14は、シクロヘキサン−1,4−ジイルであると好まし
い。
【0035】好適化合物として、下記化合物が挙げられ
る:
【化18】 (式中、R1 およびR2 中の炭素原子の合計は、14〜
22個であり、特にR1およびR2 はそれぞれ、少なく
とも6個の炭素原子を有する);
【0036】
【化19】 (式中、Y3 は−O−であり、Y4 は単結合であり、お
よびR3 およびR4 中の炭素原子の合計は、10〜20
個であり、R3 およびR4 は好ましくは、それぞれ少な
くとも4個の炭素原子を含有する)。
【0037】式C1、式C2、式C3で表わされる化合
物の中で特に好適な化合物は、R5が炭素原子4〜10
個を有するアルキル基であり、およびR6 が炭素原子5
〜12個を有するアルキル基である化合物である。物質
群(D)の特に好適な化合物は、そのA14、A15
16、A17の1個が、ピリミジン−2,5−ジイルまた
はピリジン−2,5−ジイルであり、および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、−OC(=O)−または−C(=O)O−によ
り置き換えられており、少なくとも1個の別の(隣接し
ていない)−CH2 −基が、−O−により置き換えられ
ており、また1個または2個の構造要素−C* H(CH
3 )−が存在する化合物である。
【0038】物質群(D)の別種の特に好適な化合物
は、そのA14、A15、A16、A17の1個が、ピリミジン
−2,5−ジイルまたはピリジン−2,5−ジイル基で
あり、およびR* がアルキル基であって、1個の構造要
素−オキシラン−2,3−ジイルが存在する化合物であ
る。本発明によるディスプレイの液晶混合物は、特に好
ましくは、物質群(D)からの1種または2種以上の化
合物を全部で、0.1〜15重量%の量で含有する;最
も好ましくは、混合物は、物質群(D)からの1種また
は2種以上の化合物を全部で、全混合物の重量に基づき
0.2〜12重量%の量で含有する。動作温度範囲にお
いて、<20nC/cm2 の自発分極値を有する混合物
は、好ましいものとして挙げられる。さらにまた、その
液晶混合物が、少なくとも2種の式A2aで表わされる
化合物を含有するディスプレイは、好ましいものとして
挙げられる:
【0039】
【化20】 式中、R1 およびR2 の炭素原子の合計は、14〜22
個である。さらにまた、液晶混合物が、物質群(B)か
らの化合物であって、その環C、DおよびEの1個が、
フルオロフェニレン−1,4−ジイルであり、Y3 、Y
4がそれぞれ相互に独立して、単結合または−O−であ
り、およびR3 およびR4中の炭素原子の合計が、10
〜20個である少なくとも1種の化合物および物質群
(C)からの化合物であって、その窒素含有環が、ピリ
ジン−2,5−ジイルであり、R5 が炭素原子4〜10
個を有するアルキル基であり、およびR6 が炭素原子5
〜12個を有するアルキル基である少なくとも1種の化
合物をさらに含有するディスプレイは、好ましいものと
して挙げられる。
【0040】
【実施例】下記例によって、本発明をさらに詳細に説明
する。パーセンテージは、重量による。 LCD試験セルは、透明であり、またインジウム−スズ
酸化物により導電性に被覆されている、2枚の市販のガ
ラス板から調製する。これらの板に、N−メチルピロリ
ドンを用いてその元の固形物含有量の8.3%に稀釈さ
れている、配向膜LQT−120(Hitachi Chemicals
kkから)を、スピンコーティング(2500rpm、1
0秒)により塗布し、加熱により硬化させ(230℃、
1時間)、次いでこれらをラビング処理に付すことによ
って配向させる(ラビング材料:レーヨン タイプYA
−20−R* 、透明度0.2mm、1回、ローラー速度
700rpm、基板速度10cm/秒、ローラー径10
cm)。このラビングしたガラス板を、ラビング方向が
逆平行であるように配向させ、接着結合させ、試験セル
を形成し、次いでスペーサーによって1.3μmの間隔
で設定する。
【0041】このFLC混合物を、セル中に導入し、次
いで先ず、冷却によりネマティックまたはコレステリッ
ク相に配向させる。さらに冷却させ、3V直流電圧を印
加し、次いでこのセルを、2K/分の冷却速度で、Sc
* 相(カイラルスメクティックC)範囲に転移させる。
この操作期間中に、単安定の単一ドメインが形成され
る。下記の本発明の例および比較例において、上記配向
は、N/Sc* 相転移点で±2Kの温度範囲において、
3V直流電圧を印加することによって行う。例1下記成
分からなるカイラルスメクティック液晶混合物は、相転
移値I/N* =95.6〜90.3℃およびN* /Sc
* =79.3℃、およびチルト角(Tc=30℃:10
V/20V)23.6/25.7゜を有する:
【0042】 2−(4−ヘキシルオキシフェニル)−5−オクチルオキシ −ピリミジン 5% 2−(4−オクチルオキシフェニル)−5−オクチルオキシ −ピリミジン 2.5% 2−(4−ブチルオキシフェニル)−5−オクチルオキシ −ピリミジン 4.9% 2−(4−デシルオキシフェニル)−5−オクチルオキシ −ピリミジン 4.9% 2−(4−オクチルオキシフェニル)−5−オクチル− ピリミジン 7.5% 2−(4−ヘキシルオキシフェニル)−5−オクチル− ピリミジン 7.7% 2−(4−デシルオキシフェニル)−5−オクチル− ピリミジン 5.9%
【0043】 4−(5−ドデシル−ピリミジン−2−イル)フェニル トランス−4−ペンチルシクロヘキサンカルボキシレート 6.5% 2−(4−デシルオキシ−2,3−ジフルオロフェニル) −5−ノニル−ピリミジン 10% 5−(オクチルオキシカルボニルオキシ)−2−(4− オクチルオキシフェニル)ピリミジン 10% 4−(5−ウンデシル−ピリミジン−2−イル)フェニル 5−ブチル−チオフェン−2−カルボキシレート 16% (S)−5−デシル−2−[4−(2−フルオロデシル) オキシ−フェニル]ピリミジン 4% 4−[2−(4−ヘキシルフェニル)−ピリミジン−5− イル]フェニルウンデカンカルボキシレート 15%
【0044】図1は、上記測定設定に従うTc=30℃
(この場合、49.3℃に相当する)における電圧/透
過率(Tr%)の様相を示すグラフである。 例2 例1の混合物であるが、4−[2−(4−ヘキシルフェ
ニル)−ピリミジン−5−イル]フェニルウンデカンカ
ルボキシレートの代わりに、2−(4−ヘキシルフェニ
ル)−5−(4−ヘキシルフェニル)ピリジン15%を
含有する混合物は、相転移値I/N* =93.7〜9
1.4℃およびN* /Sc* =75.2℃、およびチル
ト角(Tc=30℃:10V/20V)22.2/2
5.9゜を有する。図2は、上記測定設定に従うTc=
30℃における電圧/透過率の様相を示すグラフであ
る。
【0045】例3 例1の混合物であるが、4−[2−(4−ヘキシルフェ
ニル)−ピリミジン−5−イル]フェニルウンデカンカ
ルボキシレートの代わりに、2−(4´−プロピル−ビ
フェニル−4−イル)−5−オクチル−ピリミジン15
%を含有する混合物は、相転移値I/N* =92.6〜
90.4℃およびN* /Sc* =66.7℃、およびチ
ルト角(Tc=30℃:10V/20V)25.6/2
7.1゜を有する。図3は、上記測定設定に従うTc=
30℃における電圧/透過率の様相を示すグラフであ
る。
【0046】例4 例1の混合物であるが、4−[2−(4−ヘキシルフェ
ニル)−ピリミジン−5−イル]フェニルウンデカンカ
ルボキシレートの代わりに、2−フルオロ−(4−ペン
チルフェニル)−6−(4−ノニルフェニル)ピリジン
15%を含有する混合物は、相転移値I/N* =89.
0〜87.2℃およびN* /Sc* =67.4℃、およ
びチルト角(Tc=30℃:10V/20V)28/2
9.3゜を有する。図4は、上記測定設定に従うTc=
30℃における電圧/透過率の様相を示すグラフであ
る。
【0047】例5 例1の混合物であるが、4−[2−(4−ヘキシルフェ
ニル)−ピリミジン−5−イル]フェニルウンデカンカ
ルボキシレートの代わりに、2−フルオロ−3−(4−
ヘキシルフェニル)−6−(4−オクチルオキシフェニ
ル)ピリジン15%を含有する混合物は、相転移値I/
* =91.0〜89.0℃およびN*/Sc* =6
9.7℃、およびチルト角(Tc=30℃:10V/2
0V)29.5/31゜を有する。図5は、上記測定設
定に従うTc=30℃における電圧/透過率の様相を示
すグラフである。
【0048】例6 例1の混合物であるが、4−[2−(4−ヘキシルフェ
ニル)−ピリミジン−5−イル]フェニルウンデカンカ
ルボキシレートの代わりに、(2−フルオロ−4−ヘプ
チル)フェニル 3´−フルオロ−4´−オクチルオキ
シ−ビフェニル−4−カルボキシレート15%を含有す
る混合物は、相転移値I/N* =88.1〜86.6℃
およびN* /Sc* =62.5℃、およびチルト角(T
c=30℃:10V/20V)29.9/31.1゜を
有する。図6は、上記測定設定に従うTc=30℃にお
ける電圧/透過率の様相を示すグラフである。
【0049】例7 例1の混合物であるが、4−[2−(4−ヘキシルフェ
ニル)−ピリミジン−5−イル]フェニルウンデカンカ
ルボキシレートの代わりに、(2−フルオロ−4−ペン
チル)フェニル 4´−ヘプチルオキシ−ビフェニル−
4−カルボキシレート15%を含有する混合物は、相転
移値I/N* =90.0〜88.4℃およびN* /Sc
* =62.9℃、およびチルト角(Tc=30℃:10
V/20V)27.2/28.7゜を有する。図7は、
上記測定設定に従うTc=30℃における電圧/透過率
の様相を示すグラフである。
【0050】例8 例1の混合物であるが、4−[2−(4−ヘキシルフェ
ニル)−ピリミジン−5−イル]フェニルウンデカンカ
ルボキシレートの代わりに、(2−フルオロ−4−ペン
チル)フェニル 4´−オクチルオキシ−ビフェニル−
4−カルボキシレート15%を含有する混合物は、相転
移値I/N* =89.2〜87.2℃およびN* /Sc
* =63.8℃、およびチルト角(Tc=30℃:10
V/20V)27.4/28.6゜を有する。図8は、
上記測定設定に従うTc=30℃における電圧/透過率
の様相を示すグラフである。
【0051】例9 例1の混合物であるが、4−[2−(4−ヘキシルフェ
ニル)−ピリミジン−5−イル]フェニルウンデカンカ
ルボキシレートの代わりに、(2−フルオロ−4−ペン
チル)フェニル 4´−オクチルオキシ−ビフェニル−
4−カルボキシレート7.5%および2−フルオロ−3
−(4−ペンチルフェニル)−6−(4−ノニルフェニ
ル)ピリジン7.5%を含有する混合物は、相転移値I
/N* =89.0〜87.0℃およびN* /Sc* =6
5.4℃、およびチルト角(Tc=30℃:10V/2
0V)27.6/28.8゜を有する。図9は、上記測
定設定に従うTc=30℃における電圧/透過率の様相
を示すグラフである。
【図面の簡単な説明】
【図1】例1の液晶混合物のTc=30℃における電圧
/透過率の様相を示すグラフ。
【図2】例2の液晶混合物のTc=30℃における電圧
/透過率の様相を示すグラフ。
【図3】例3の液晶混合物のTc=30℃における電圧
/透過率の様相を示すグラフ。
【図4】例4の液晶混合物のTc=30℃における電圧
/透過率の様相を示すグラフ。
【図5】例5の液晶混合物のTc=30℃における電圧
/透過率の様相を示すグラフ。
【図6】例6の液晶混合物のTc=30℃における電圧
/透過率の様相を示すグラフ。
【図7】例7の液晶混合物のTc=30℃における電圧
/透過率の様相を示すグラフ。
【図8】例8の液晶混合物のTc=30℃における電圧
/透過率の様相を示すグラフ。
【図9】例9の液晶混合物のTc=30℃における電圧
/透過率の様相を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09K 19/34 C09K 19/34 19/40 19/40 19/42 19/42 G02F 1/13 500 G02F 1/13 500 (72)発明者 ライナー・ヴィンゲン ドイツ連邦共和国 65795 ハッテルスハ イム、ランゲンハイネル ヴェーク 11

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カイラルスメクティック液晶混合物を含有
    するアクティブマトリックスディスプレイであって、こ
    の液晶混合物が、I−N* −SmC* の相配列、動作温
    度範囲で<40nC/cm2 の自発分極値およびネマテ
    ィック相またはコレステリック相で少なくとも1種の温
    度において>10μmのピッチを有し、かつ下記物質群
    (A)、(B)および(C)のうちの少なくとも2種の
    それぞれからの少なくとも1種の化合物および液晶混合
    物に基づき0.1〜50重量%の下記物質群(D)から
    の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、前記アクティブマトリックスディスプレイ: 【化1】 各式中、 R1 、R2 、R3 、R4 、R5 、R6 は、それぞれ相互
    に独立して、水素であるか、または炭素原子2〜18個
    を有する直鎖状または分枝鎖状アルキル基またはアルケ
    ニル基であり(この基は不斉炭素原子を有するか、また
    は有していない)、この基中に存在する1個の−CH2
    −基または非末端の隣接していない2個の−CH2 −基
    は、−O−により置き換えられていてもよく、および/
    または1個の−CH2 −基は、−C≡C−または−Si
    (CH3 2 −により置き換えられていてもよく、また
    この基中に存在する1個または2個以上の水素原子は、
    Fにより置き換えられていてもよい、ただしヘテロ原子
    は隣接することはできず、および各場合に、R1 、R2
    またはR3 、R4 またはR5 、R6 の1個のみがそれぞ
    れ、水素原子であることができ;Y1 、Y2 、Y3 、Y
    4 、Y5 、Y6 は、それぞれ相互に独立して、−O−、
    −OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)
    O−または単結合であり;Z1 は、−OC(=O)−ま
    たは−C(=O)O−であり; 【化2】 は、フェニレン−1,4−ジイル(この基は、未置換で
    あるか、または置換基として1個、2個または3個のF
    を有する)、ピリミジン−2,5−ジイル(この基は、
    未置換であるか、または置換基として1個のFを有す
    る)、ピリジン−2,5−ジイル(この基は、未置換で
    あるか、または置換基として1個のFを有する)、ピリ
    ダジン−2,5−ジイル(この基は、未置換であるか、
    または置換基として1個のFを有する)であり; 【化3】 は、フェニレン−1,4−ジイル(この基は、未置換で
    あるか、または置換基として1個、2個または3個のF
    を有する)、ピリミジン−2,5−ジイル(この基は、
    未置換であるか、または置換基として1個のFを有す
    る)、ピリジン−2,5−ジイル(この基は、未置換で
    あるか、または置換基として1個のFを有する)、ピリ
    ダジン−2,5−ジイル(この基は、未置換であるか、
    または置換基として1個のFを有する)であり;ただ
    し、環A、Bの1個は、上記窒素ヘテロ環の1種であ
    り; 【化4】 は、それぞれ相互に独立して、フェニレン−1,4−ジ
    イル(この基は、未置換であるか、または置換基として
    1個、2個または3個のFを有する)であり、ただし、
    環C、D、Eの少なくとも1個は、フルオロフェニレン
    −1,4−ジイルまたはオルト−ジフルオロフェニレン
    −1,4−ジイルあり; 【化5】 は、それぞれ相互に独立して、フェニレン−1,4−ジ
    イル(この基は、未置換であるか、または置換基として
    1個、2個または3個のFを有する)、ピリミジン−
    2,5−ジイル(この基は、未置換であるか、または置
    換基として1個のFを有する)、ピリジン−2,5−ジ
    イル(この基は、未置換であるか、または置換基として
    1個のFを有する)、ピリダジン−2,5−ジイル(こ
    の基は、未置換であるか、または置換基として1個のF
    を有する)であり、ただし、環F、G、Kの1個は、上
    記窒素ヘテロ環の1種であり;R20、R21は、それぞれ
    相互に独立して、 a)水素であるか、または炭素原子2〜12個を有する
    アルキル基、アルケニル基、アルキルオキシ基またはア
    ルケニルオキシ基であり、この基中に存在する1個の−
    CH2 −基または隣接していない2個の−CH2 −基
    は、−OC(=O)−、−(O=)C−O−、−Si
    (CH3 2 −またはシクロプロパン−1,2−ジイル
    により置き換えられていてもよく、またこの基中に存在
    する1個または2個以上の水素原子は、Fにより置き換
    えられていてもよい、もしくは b)少なくとも1個の不斉炭素原子を有する基であり、
    この基は、炭素原子3〜16個を有するアルキル基(こ
    の基中に存在する1個の−CH2 −基または隣接してい
    ない2〜4個の−CH2 −基は、−O−、−OC(=
    O)−または−(O=)C−O−により置き換えられて
    いてもよく、また不斉炭素原子の置換基の1個は、−C
    3 、−CF3 、−OCH3 、−CH3 、Cl、F、C
    Nまたは−OCF3 である)の一部であり、またはこの
    基は、3−または7−員ヘテロ環(この環中に存在する
    1個の−CH2 −基または隣接していない2個の−CH
    2 −基は、−O−により置き換えられていてもよく、ま
    たは1個の−CH2 −基は、−OC(=O)−または−
    (O=)C−O−により置き換えられていてもよい)の
    一部であり、ただし、b)で定義されている基は、
    20、R21の少なくとも1個中に存在する少なくとも1
    個の不斉炭素原子を有し、および不斉炭素原子を有する
    基が、アルキル鎖の一部である場合、M18またはM
    19は、単結合であり;A14、A15、A16、A17は、それ
    ぞれ相互に独立して、1,4−フェニレン(この基は、
    未置換であるか、または置換基として1個または2個の
    FまたはClを有する)、1,3−フェニレン(この基
    は、未置換であるか、置換基として1個または2個のF
    またはClを有する)、シクロヘキサン−1,4−ジイ
    ル(この基は、未置換であるか、または置換基として1
    個のFまたはCNを有する)、シクロヘキシ−1−エン
    −1,4−ジイル、1−フルオロシクロヘキシ−1−エ
    ン−1,4−ジイル、シクロヘキシ−2−エン−1,4
    −ジイル、2−オキソシクロヘキサン−1,4−ジイ
    ル、2−シクロヘキセン−1−オン−3,6−ジイル、
    1−アルキル−1−シラシクロヘキサン−1,4−ジイ
    ル、ビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイ
    ル、スピロ[4,5]デカン−2,8−ジイル、スピロ
    [5,5]ウンデカン−3,9−ジイル、インダン−
    2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル(この基
    は、未置換であるか、または置換基として1個または2
    個のFまたはCNを有する)、ピリミジン−2,5−ジ
    イル(この基は、未置換であるか、または置換基として
    1個のFを有する)、ピリジン−2,5−ジイル(この
    基は、未置換であるか、または置換基として1個のFを
    有する)、ピラジン−2,5−ジイル(この基は、未置
    換であるか、または置換基として1個のFを有する)、
    ピリダジン−3,6−ジイル、キノリン−2,6−ジイ
    ル、キノリン−3,7−ジイル、イソキノリン−3,7
    −ジイル、キナゾリン−2,6−ジイル、キノキサリン
    −2,6−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイ
    ル、チオフェン−2,4−ジイル、チオフェン−2,5
    −ジイル、1,3−チアゾール−2,4−ジイル、1,
    3−チアゾール−2,5−ジイル、イソキサゾール−
    3,5−ジイル、ベンズチアゾール−2,6−ジイル
    (この基は、未置換であるか、または置換基として1個
    または2個以上のFを有する)、ベンズチアゾール−
    2,5−ジイル(この基は、未置換であるか、または置
    換基として1個または2個以上のFを有する)、1,
    3,4−チアジアゾール−2,5−ジイル、ピペリジン
    −1,4−ジイルまたはピペラジン−1,4−ジイルで
    あり;M14、M15、M16、M17は、それぞれ相互に独立
    して、単結合、−OC(=O)−、−(O=)C−O
    −、−OCH2 −、−CH2 −O−、−CH2 CH
    2 −、−(CH2 4 −または−C≡C−であり;
    18、M19は、それぞれ相互に独立して、−OC(=
    O)−、−(O=)C−O−、−OCH2 −、−CH2
    −O−または単結合であり;a、b、c、dは、それぞ
    れ相互に独立して、0または1である、ただし、1≦
    (a+b+c+d)≦3であり、また(−AX −M
    X −)は、相当する指数が0である場合、単結合であ
    る。
  2. 【請求項2】液晶混合物が、単安定液晶ドメインの形態
    で存在する、請求項1に記載のアクティブマトリックス
    ディスプレイ。
  3. 【請求項3】液晶混合物が、物質群(A)および(D)
    のそれぞれからの少なくとも1種の化合物および物質群
    (B)および(C)の少なくとも1種からの少なくとも
    1種の化合物を含有する、請求項1または2に記載のア
    クティブマトリックスディスプレイ。
  4. 【請求項4】液晶混合物が、物質群(A)からの少なく
    とも2種の化合物を含有する、請求項1〜3のいずれか
    に記載のアクティブマトリックスディスプレイ。
  5. 【請求項5】液晶混合物が、少なくとも2種の式A2a
    で表わされる化合物を含有する、請求項4に記載のアク
    ティブマトリックスディスプレイ: 【化6】 式中、R1 およびR2 中の炭素原子の合計は、4〜22
    である。
  6. 【請求項6】液晶混合物が、物質群(B)からの化合物
    であって、その環C、DおよびEの1個が、フルオロフ
    ェニレン−1,4−ジイルであり、Y3 およびY4 が、
    それぞれ相互に独立して、単結合または−O−であり、
    およびR3 およびR4 中の炭素原子の合計が、10〜2
    0である、少なくとも1種の化合物および物質群(C)
    からの化合物であって、その窒素含有環が、ピリジン−
    2,5−ジイルであり、R5 が炭素原子4〜10個を有
    するアルキル基であり、およびR 6 が炭素原子5〜12
    個を有するアルキル基である、少なくとも1種の化合物
    を含有する、請求項5に記載のアクティブマトリックス
    ディスプレイ。
  7. 【請求項7】請求項1〜6のいずれかに記載のアクティ
    ブマトリックスディスプレイ。
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