JP2002012868A - 液晶媒体 - Google Patents

液晶媒体

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JP2002012868A
JP2002012868A JP2001137755A JP2001137755A JP2002012868A JP 2002012868 A JP2002012868 A JP 2002012868A JP 2001137755 A JP2001137755 A JP 2001137755A JP 2001137755 A JP2001137755 A JP 2001137755A JP 2002012868 A JP2002012868 A JP 2002012868A
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Kazuaki Tarumi
和明 樽見
Brigitte Schuler
ブリギッテ・シューラー
Matthias Bremer
マティアス・ブレメール
Ulrich Finkenzeller
ウルリッヒ・フィンケンツェラー
Eike Dr Poetsch
アイケ・ポーチュ
Kneer Heike
ハイク・クニール
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】低温および低しきい値においても大きい作動温
度範囲、短い応答時間と高い比抵抗値とを有するMLC
ディスプレイの提供。 【解決手段】正の誘電異方性を有する極性化合物の混合
物に基づく液晶媒体であって、一般式I の1以上の化合物を含む液晶媒体。(Rは置換または
非置換のC1〜12のアルキル基、Z、Zは−O
−、−COO−、−OCO−、−CHCH−、−C
H=CH−、−CFCF−、−CFO−、−CH
O−単結合等であり、A、A等であり、nは0または1、L、Lは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、その電
気光学的目的のための使用およびこの媒体を含むディス
プレイ、および本発明において液晶媒体において用いる
ための新規な化合物に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶は、このような物質の光学的特性
を、印加された電圧により調節することができるため、
一般的に表示装置における誘電体として用いられる。液
晶に基づく電気光学的装置は、当業者に特に十分に知ら
れており、種々の効果に基づき得る。このような装置の
例は、動散乱を有するセル、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(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)セルである。最も一般的な表示装置
は、シャット−ヘルフリッヒ(Schadt-Helfrich)効果に
基づいており、ねじれネマティック構造を有する。
【0003】液晶材料は、良好な化学的安定性および熱
に対する安定性並びに電場および電磁波照射線に対する
良好な耐性を有さなければならない。さらに、液晶材料
は、低い粘度を有し、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高いコントラストを生じなけれ
ばならない。液晶材料はさらに、通常の作動温度、即ち
室温以上、および室温以下のできるだけ広い範囲におい
て、適切な中間層、例えば前述のセルのためのネマティ
ックまたはコレステリック中間層を有さなければならな
い。液晶は一般的に複数の成分の混合物として用いられ
るため、成分が互いに容易に混和性であることが重要で
ある。さらなる特性、例えば導電性、誘電異方性および
光学異方性は、セルの種類および適用の領域に依存して
種々の要求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用の物質は、正の誘電異
方性および小さい導電性を有さなければならない。
【0004】例えば、各画素を切り替えるための集積さ
れた非線形素子を有するマトリックス液晶ディスプレイ
(MLCディスプレイ)について、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、極め
て高い比抵抗、良好なUVおよび温度安定性並びに低い
蒸気圧を有する媒体が望ましい。
【0005】この種類のマトリックス液晶ディスプレイ
は知られている。個別の画素の個別の切り替えのために
用いることができる非線形素子は、例えば活性素子(即
ちトランジスタ)である。「アクティブマトリックス」
という用語は、ここでは、次の2つの種類の間に区別を
することができる場合に用いられる: 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)または他のダイオード、 2.基板としてのガラス板上の薄膜トランジスタ(TF
T)。 基板材料としての単結晶シリコンの使用は、ディスプレ
イの大きさを制約する。その理由は、種々の部分表示を
モジュラー集合させてさえも、接合部分に問題を生じる
からである。
【0006】好ましいさらに有望な2型の場合におい
て、用いられる電気光学的効果は、通常TN効果であ
る。2つの技術の間に区別がなされる:化合物半導体、
例えばCdSeを含むTFT、または多結晶またはアモ
ルファスシリコンに基づくTFT。後者の技術は、世界
中で精力的に検討されている。TFTマトリックスは、
ディスプレイの一方のガラス板の内側に設けられ、一方
他方のガラス板は、その内側に透明な対向電極を有す
る。画素電極の大きさと比較して、TFTは極めて小さ
く、画像に対して事実上いかなる悪影響をも有しない。
この技術はまた、フルカラー可能なディスプレイに拡張
され、ここで赤、緑および青のフィルターのモザイク
は、フィルター素子が各々の切り替え可能な画素に相対
するように配置される。
【0007】TFTディスプレイは通常、透過での交差
偏光板を有するTNセルとして作動し、背面から照射さ
れる。MLCディスプレイという用語は、ここでは、非
線形素子を有するすべてのマトリックスディスプレイ、
即ちアクティブマトリックスの他に、受動的素子、例え
ばバリスターまたはダイオード(MIM=金属−絶縁体
−金属)を有するディスプレイを包含する。
【0008】この種類のMLCディスプレイは、TV用
途(例えばポケットTV)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構造物用
の高度情報ディスプレイ用に特に適切である。コントラ
ストの角度依存性および応答時間に関する問題の他に、
液晶混合物の不適当に高い比抵抗値により、MLCディ
スプレイにおいて困難が生じる[TOGASHI, S., SEKIGUCH
I, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIMACHI, K., TA
JIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodis
play 84, 1984年9月:A 210-288 Matrix LCD Cont
rolled by DoubleStage Diode Rings, 141頁以降、Pari
s; STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84,1984年9
月:Design of Thin Film Transistors for Matrix Add
ressing of Television Liquid Crystal Displays, 145
頁以降、Paris]。低下する抵抗と共に、MLCディスプ
レイのコントラストは低下し、残像消去の問題が生じ得
る。液晶混合物の比抵抗は、一般的にディスプレイの内
面との相互作用のためにMLCディスプレイの使用全期
間にわたり低下するため、高い(初期)抵抗値は受け入
れられる運用寿命を得るために極めて重要である。特に
低電圧混合物の場合には、極めて高い比抵抗値を達成す
ることは現在まで不可能であった。比抵抗が上昇する温
度と共に、および加熱および/またはUV露光の後に最
小の可能な増加を示すことはさらに重要である。従来技
術による混合物の低温特性も特に不都合がある。結晶化
および/またはスメクティック相が低温においても生じ
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。従来技術によるMLCディスプレイは今日の要求を
満たしていない。
【0009】従って、これらの欠点を有しないかまたは
低下された程度に有するのみである、低温および低いし
きい値電圧においても大きい作動温度範囲、短い応答時
間と同時に極めて高い比抵抗値を有するMLCディスプ
レイに対する要求は、依然として大きい。
【0010】TN(シャット−ヘルフリッヒ)セルにお
いては、該セルにおける以下の利点を実現する媒体が望
まれる: −拡大されたネマティック相範囲(特に、低温に降下し
た場合でも) −極度に低い温度において切り替わる能力(屋外での使
用、自動車、航空電子工学) −UV照射に対する増大された耐性(比較的長い寿命) 従来技術から入手可能な媒体は、これらの利点が得られ
るようにしない一方、同時に他のパラメーターを維持す
るものではない。超ねじれ(STN)セルの場合には、
一層大きい時分割特性および/または低いしきい値電圧
および/または一層広いネマティック相範囲(特に低温
において)を可能にする媒体が望まれる。このために、
入手可能なパラメーター許容度(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)のさらなる拡張が早急に望ま
れている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の欠点
を有しないかまたは低下された程度に有するのみであ
り、好ましくは同時に極めて高い比抵抗および低いしき
い値電圧を有する媒体、特にこの種のMLC、TNまた
はSTNディスプレイを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】いくつかの用途において
は、低温において粘度をさらに低下させることは、特に
望ましい。さらに迅速な応答時間がこれにより達成され
る。そして、本発明の媒体をディスプレイにおいて用い
るとこれらの目的が達成され得ることが見出された。す
なわち本発明は、正の誘電異方性の極性化合物の混合物
に基づく液晶媒体において、媒体が、式I:
【化13】
【0013】式中Rは1〜12個の炭素原子を有する
アルキル、アルコキシまたはアルケニル基であり、ここ
でさらに、O原子が互いに直接結合しないようにして1
個または2個の隣接していないCH基は−O−、−C
H=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−に
より、置換されていてもよく、ZおよびZは各々、
互いに独立して、−O−、−COO−、−OCO−、−
CHCH−、−CH=CH−、−CFCF−、
CFO−、−OCF −、−CHO−、−OCH
−、−CF=CF−または単結合であり、
【0014】AおよびAは各々、互いに独立して、
【化14】 であり、Aは、nが1である場合には、あるいはまた
【化15】 であり、nは0または1であり、およびLおよびL
は各々、互いに独立して、HまたはFである、で表され
る1または2以上の化合物を含むことを特徴とする液晶
媒体に関する。特に好ましいのはLまたはLが、さ
らに好ましくはLおよびLがFである式Iの化合物
である。
【0015】特に好ましいのは、式I1:
【化16】 式中、R、Z、Z、nおよびLは式Iにおいて
定義した通りであり、A
【化17】 であり、A
【化18】 または、nが1である場合には、あるいはまた
【化19】 である、で表される化合物である。
【0016】好ましいのは、さらに、式I2:
【化20】 式中、R、A、Z、Z、n、LおよびL
式Iにおいて定義した通りであり、LおよびLは、
各々、互いに独立して、HまたはFである、で表される
化合物である。
【0017】特に好ましいのは、L、L、Lおよ
びLの少なくとも1つ、特に好ましくはLおよびL
の両方および/またはLおよびLの両方がFであ
る式I2の化合物である。式I1の化合物は、好ましく
はI1a〜I1n:
【化21】
【化22】
【化23】 式中、Rは式Iにおいて定義した通りであり、L
HまたはFである、で表されるものから成る群から選択
される。
【0018】特に好ましいのは、式I1a、I1c、I
1d、I1e、I1g、I1h、I1iおよびI1mの
化合物、特にI1a、I1dおよびI1gの化合物であ
る。式I2の化合物は、好ましくは、I2a〜I2n:
【化24】
【化25】
【化26】 式中、Rは式Iにおいて定義した通りであり、L
およびLは各々、互いに独立してHまたはFであ
る、で表されるものから成る群から選択される。特に好
ましいのは、式I2a、I2b、I2d、I2e、I2
fおよびI2gの化合物である。
【0019】特に好ましいのは、式I1およびI2並び
にLおよびLおよび/またはL およびLがFで
あるこれらの従属式で表される化合物である。好ましい
のは、さらに、式I、I1、I2並びにRが1〜7個
の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシ、特にア
ルキルであるこれらの従属式で表される化合物である。
【0020】式Iの化合物は広範囲の用途を有する。こ
れらの化合物は、液晶媒体が主として構成される基材と
して使用することができる;しかし、式Iの化合物を他
の群の化合物からの液晶基材に加えて、例えばこの型の
誘電体の誘電性および/または光学異方性を変えるこ
と、および/またはこのしきい値電圧および/またはこ
の粘度を最適化することもできる。
【0021】純粋な状態において式Iの化合物は無色で
あり、電気光学的使用のために好ましいとされる温度範
囲において液晶中間相を形成する。これらは化学的、熱
的および光に対して安定である。式Iの化合物は、文献
(例えば標準的な作業において、例えばHouben-Weyl, M
ethoden der organischen Chemie [有機化学の方
法]、Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart)に記載されて
いるように、それ自体公知の方法により製造され、正確
には前述の反応に適する既知の反応条件下で製造され
る。また、ここで、自体公知の変法を用いることができ
るが、ここでは一層詳細には述べない。
【0022】LおよびLがFである式Iのいくつか
の化合物およびその製造は、DE4027869に開示
されている。式Iの他の化合物は、DE4027869
に記載されている方法により同様に製造することができ
る。本発明はまた、この種類の媒体を含む電気光学的デ
ィスプレイ、特に、フレームと共に、セル、外側板上の
個別の画素を切り替えるための集積非線形素子およびセ
ル中に位置する正の誘電異方性および高い比抵抗のネマ
ティック液晶混合物を形成する、2つの平面平行外側板
を有するSTNまたはMLCディスプレイ、並びに電気
光学的目的のためのこれらの媒体の使用に関する。
【0023】本発明の液晶混合物は、用い得るパラメー
ター許容度の顕著な拡大を可能にする。従って、透明
点、低温における粘度、熱安定性およびUV安定性並び
に誘電異方性の達成可能な組合せは、先行技術による従
来の物質よりも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、高いΔεおよび同時に低い粘
度に対する要求は、現在までは不十分な程度に達成され
ていたのみであった。現在まで開示された混合物は、透
明点およびΔεについて比較的高い値並びに好ましい複
屈折を有するが、回転粘度γについては不十分に低い
値を有するにすぎない。他の混合物系は、同等の粘度お
よびΔε値を有するが、約60℃の透明点を有するにす
ぎない。
【0024】本発明の液晶混合物は、−20℃まで低下
しても、好ましくは−30℃まで低下しても、特に好ま
しくは−40℃まで低下してもネマティック相を維持す
る一方で、80℃より高い、好ましくは85℃より高
い、特に好ましくは90℃より高い透明点、同時に≧
5、好ましくは≧7の誘電異方性値Δε、並びに比抵抗
についての高い値を達成することを可能にし、優れたS
TNおよびMLCディスプレイを得るのを可能にする。
特に、混合物は低い作動電圧によって特徴付けられる。
TNしきい値は2.0Vより低く、好ましくは1.8V
より低く、特に好ましくは<1.6Vである。
【0025】勿論、本発明の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しながら高いしきい値電
圧において高い透明点(例えば110℃より高い)を達
成し、または低いしきい値電圧において低い透明点を達
成することができることはいうまでもない。対応してわ
ずかに上昇したのみである粘度において、一層高いΔε
を有し、およびそのために一層低いしきい値を有する混
合物を得ることができる。本発明のMLCディスプレイ
は、好ましくはグーチ(Gooch)およびタリイ(Tarry)の第
一次透過率極小値[C.H. Gooch and H.A. Tarry, Electr
on. Lett. 10,2-4, 1974; C.H. Gooch and H.A. Tarry,
Appl, Phys., Vol. 8, 1575-1584, 1975]において作動
するが、ここで特に好ましい電気光学的特性、例えば特
性曲線の高い急峻度およびコントラストの低い角度依存
性に加えて(ドイツ国特許第30 22 818号)、
低い方の誘電異方性は、第二次極小値における類似する
ディスプレイにおける場合と同一のしきい値電圧におい
て十分なものである。これにより、第一次極小値におい
て本発明の混合物を用いて、シアノ化合物を含む混合物
の場合よりも顕著に高い比抵抗を達成することができ
る。個別の成分およびこれらの重量比での割合を適切に
選択することにより、当業者は簡単な慣例的な方法を用
いて、MLCディスプレイの予め特定された層の厚さに
必要な複屈折を設定することができる。
【0026】20℃における回転粘度γは、好ましく
は<150mPa.s、特に好ましくは<130mP
a.sである。ネマティック相範囲は、好ましくは少な
くとも90°、特に少なくとも100°である。この範
囲は、好ましくは少なくとも−20℃〜+80°まで拡
大される。 容量保持率(HR)の測定[S. Matsumoto等、Liquid Cr
ystals 5, 1320 (1989); K. Niwa等、Proc. SID Confer
ence, San Francisco, 1984年6月、304頁(198
4); G. weber等、Liquid Crystals 5, 1381 (1989)]
は、式Iの化合物を含む本発明の混合物は、式Iの化合
物の代わりに、式
【化27】 のシアノフェニルシクロヘキサンまたは式
【化28】 のエステルを含む類似の混合物よりも、温度上昇に伴う
HRの減少は顕著に小さいことを示した。
【0027】さらに、式Iの化合物を含む本発明の混合
物は、前述の式のシアノフェニルシクロヘキサン化合物
を含む類似の混合物よりも高い透明点および高いΔεを
有することが見出された。特に、式Iの化合物を含む本
発明の液晶混合物は、NCSがFにより置換された式I
に類似する化合物を含む従来技術からの類似する液晶混
合物と同等に良好であるか、またはさらにはこれより良
好なHR並びにこれより高い複屈折および高い透明点を
同時に有することが見出された。従って、式Iの化合物
を用いることにより、HRについての好ましい値を維持
するかまたはさらには改善しながら、さらに高い複屈折
およびさらに高い透明点を有する液晶混合物を提供する
ことができる。
【0028】本発明の混合物のUV安定性はまた、顕著
に向上している。即ち、UVに露光されたとき、これら
は顕著に小さいHRの低下を示す。本発明の媒体は、好
ましくは、複数(好ましくは2種以上)の式Iの化合物
に基づいており、即ち、これらの化合物の割合は、5〜
95%、好ましくは10〜60%、および特に好ましく
は13〜50%の範囲内である。
【0029】本発明の媒体として用いることができる式
I〜XIIおよびこれらの従属式の個別の化合物は、知
られているかまたは既知の化合物と同様に調製すること
ができる。
【0030】好ましい態様を以下に示す: −媒体は、さらに、3,4,5−トリフルオロフェニル
基を含む1または2以上の中間生成化合物を含む。 −媒体は、さらに、式II〜VI:
【化29】
【化30】 式中、個々の基は、以下の意味を有する: R: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 X:F、Cl、1〜6個の炭素原子を有するハロゲン
化アルキル、アルケニルまたはアルコキシ YおよびY:各々互いに独立してHまたはF r:0または1 で表されるものから成る群から選択された1または2以
上の化合物を含み、
【0031】式IVの化合物は、好ましくは、式IVa
〜IVe:式中、
【化31】
【化32】 およびXは、式IVにおいて定義した通りであ
る、で表されるものから成る群から選択され、
【0032】−媒体は、さらに、式VII〜XII:式
中、
【化33】 、X、YおよびYは各々、互いに独立して、
式IIに示す意味の1つを有し、Xは好ましくはF、
Cl、CF、OCFまたはOCHFであり、R
は好ましくは各々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、で表されるものから成る群から選択された1
または2以上の化合物を含み、
【0033】−媒体は、式IIa:
【化34】 式中、R、X、YおよびYは、式IIにおける
定義と同一である、で表される1または2以上の化合物
を含み、 −媒体は、X、YおよびYはFである式IIaの
1または2以上の化合物を含み、 −媒体は、XはOCFであり、YはHまたはFで
あり、YはHである式IIaの化合物1または2以上
の化合物を含む。
【0034】−媒体は、式IVa:
【化35】 式中、RおよびXは式IVにおいて定義した通りで
あり、Xは好ましくはFである、で表される1または
2以上の化合物を含み、 −媒体は、式Ifの1または2以上の化合物を含み、 −媒体は、式Igの1または2以上の化合物を含み、
【0035】−全体としての混合物中の式I〜VIの化
合物合計の割合は、少なくとも50重量%であり、 −混合物中の式Iの化合物全体の割合は、5〜50重量
%、特に7〜35重量%、極めて特に好ましくは9〜2
5重量%であり、 −全体としての混合物中の式II〜VIの化合物の割合
は、20〜90重量%、特に30〜80重量%、極めて
特に好ましくは40〜70重量%であり、 −
【化36】 であり、
【0036】−媒体は、式II、III、IV、Vまた
はVIの化合物を含み、 −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り、 −媒体は実質的に、式I〜VIの化合物から成り、 −媒体はさらに、好ましくは以下の一般式XIII〜X
VI:
【化37】 式中、RおよびXは式IIにおいて定義した通りで
あり、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く、1,4−フェニレン環
は、好ましくは、フッ素原子により一置換または多置換
されている、で表されるものから成る群から選択された
化合物を含む。 −I:(II+III+IV+V+VI)の重量比は、
好ましくは、1:10〜10:1である。 −媒体は実質的に、一般式I〜XIIから成る群から選
択された化合物から成る。
【0037】式Iの化合物は、比較的小さい割合で従来
の液晶物質と混合された場合でも、特に式II、II
I、IV、Vおよび/またはVIの1または2以上の化
合物と混合された場合には、しきい値電圧の顕著な低下
および高い透明点をもたらし、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
に観察され、寿命を改善することが見出された。特に好
ましいのは、式Iの1または2以上の化合物に加えて、
式IIおよび/またはIVの1または2以上の化合物、
特にXがFまたはOCFである式IIaおよびIV
aの化合物を含む混合物である。式I〜VIの化合物は
無色で安定であり、相互にそして他の液晶材料と容易に
混和可能である。
【0038】用語「アルキル」は、1〜7個の炭素原子
を有する直鎖状および分枝状アルキル基、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。2〜5個の炭素原子
を有する基が一般的に好ましい。用語「アルケニル」
は、2〜7個の炭素原子を有する直鎖状および分枝状ア
ルケニル基、特に直鎖状基を包含する。特定のアルケニ
ル基は、C〜C−1E−アルケニル、C〜C
3E−アルケニル、C〜C−4−アルケニル、C
〜C−5−アルケニルおよびC−6−アルケニル、
特にC〜C−1E−アルケニル、C〜C−3E
−アルケニルおよびC〜C−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、4
Z−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的に好まし
い。
【0039】用語「フルオロアルキル」は、好ましくは
末端フッ素を有する直鎖状基、即ちフルオロメチル、2
−フルオロエチル、3−フルオルプロピル、4−フルオ
ロブチル、5−フルオロペンチル、6−フルオロへキシ
ルおよび7−フルオロヘプチルを包含する。しかし、他
の位置のフッ素は除外されない。用語「オキサアルキ
ル」は、好ましくは、nおよびmが各々、互いに独立し
て、1〜6であり、nは、好ましくは、=1であり、m
は、好ましくは、1〜6である式C2n+1−O−
(CHの直鎖状基を包含する。
【0040】RおよびXの意味を適切に選択するこ
とにより、アドレス時間、しきい値電圧、透過率特性曲
線の急峻度等を、所望の方法において修正することがで
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、一般的に、アルキ
ルまたはアルコキシ基と比較して、短いアドレス時間、
改善されたネマティック傾向並びに弾性定数k33(ベ
ンド)およびk11(スプレイ)の大きい比をもたら
す。4−アルケニル基、3−アルケニル基等は、一般的
にアルキルおよびアルコキシ基と比較して、低いしきい
値電圧および小さいk33/k11の値を与える。
【0041】−CHCH−基は、一般的に単純共有
結合と比較して、高いk33/k の値をもたらす。
33/k11の高い値は、例えば、(中間調を達成す
るために)90°のねじれを有するTNセルにおいて、
より平坦な透過特性曲線およびSTN、SBEおよびO
MIセル(比較的大きい時分割特性)において、より急
峻な透過特性曲線がもたらされ、その逆もまた同様であ
る。
【0042】式Iの化合物と式II+III+IV+V
+VIの化合物との最適な混合比は、実質的に、所望の
特性、式I、II、III、IV、Vおよび/またはV
Iの化合物の選択、および存在し得る任意の他の成分の
選択に依存する。前記範囲内の適切な混合比は、場合毎
に容易に決定することができる。式I〜XIIの化合物
の本発明の混合物中での合計の量は重要ではない。従っ
て、混合物は、種々の特性を最適化する目的で、1また
は2以上の他の成分を含むことができる。しかし、アド
レス時間およびしきい値電圧に対する観察された効果
は、一般的に式I〜XIIの化合物の合計濃度が高くな
るに従って大きくなる。
【0043】特に好ましい実施態様において、本発明の
媒体は、XはF、OCF、OCHF、F、OCH
=CF、OCF=CFまたはOCF−CFHで
ある式II〜VI(好ましくはII、IIIおよび/ま
たはIV、特にIVa)の化合物を含む。式Iの化合物
との好ましい相乗効果の結果、特に有利な特性が得られ
る。特に、式Iの化合物および式IVaの化合物を含む
混合物は、これらの低いしきい値電圧により区別され
る。偏光子、電極基板および表面処理した電極からの本
発明のMLCディスプレイの構成は、この種のディスプ
レイに慣用の構成に相当する。用語「慣用の構成」は、
ここでは、広く解釈されるべきであり、誘導型および改
変型のMLCディスプレイの全部、特にポリ−Si、T
FTまたはMIMに基づくマトリックス表示素子を包含
する。しかし、本発明のディスプレイとねじれネマティ
ックセルに基づく従来のディスプレイとの重要な相違点
は、その液晶層の液晶パラメーターの選択にある。
【0044】本発明に従って用いることができる液晶混
合物は、それ自体慣用の方法により製造される。一般的
に、少ない方の量で用いる成分の所望量を、有利には高
められた温度で、主要成分を構成する成分中に溶解す
る。有機溶剤、例えばアセトン、クロロホルムまたはメ
タノール中の成分の溶液を混合し、十分に混合した後に
例えば蒸留によって再び溶剤を除去することもできる。
この誘電体はまた、当業者に公知であり、刊行物に記載
されている追加の添加剤を含有することができる。例え
ば、0〜15%の多色性染料またはカイラルドーピング
剤を加えることができる。
【0045】さらに、本発明は、式I1:
【化38】 式中、R、Z、Z、nおよびLは式Iにおいて
定義した通りであり、A
【化39】 であり、A
【化40】 または、nが1である場合には、あるいはまた
【化41】 であるで表される新規な化合物に関する。
【0046】特に好ましいものは、本発明において式I
1a〜I1kの化合物、特に式I1a、I1d、I1g
およびI1iの化合物、極めて特に好ましくはLがF
である化合物である。式I1についての化合物の合成
は、DE4027869に記載されたように、またはこ
れと同様の方法で実行される。従って、本発明の化合
物、特にLがFである化合物を、例えば、式I1−
1:
【化42】 式中、個々の基は式I1において定義した通りである、
で表される化合物を図式1に従ってメタレートして、式
I1−2のアミノ化合物を得、チオカルボニルジイミダ
ゾールまたはチオホスゲンを用いて、アミノ基をイソチ
オシアネート基に転化することにより調製することがで
きる。
【0047】図式1
【化43】 (式中、個々の基は、式I1において定義した通りであ
る)
【0048】式I1−2の対応するアニリン先駆物質を
得るための環成分の結合は、異なる架橋Zについて異
なる方法であるが、原則として、特にE. Poetsch, Kont
akte(Darmstadt) 1988(2), 第15頁に記載されている
液晶化学において知られているものに基づいている。他
の合成方法は当業者に明らかである。例えば、5位にお
いて適切に置換されている1,3−ジフルオロベンゼン
化合物を、上記の図式1に従って2−NCS−1,3−
ジフルオロ化合物に転化することができ、その後基R
−(A−Z −A−Zを、液晶化学において
慣例的である反応、例えばE. Poetsch, Kontakte (Darm
stadt) 1988(2), 第15頁によって、エステル化、エー
テル化またはカップリングにより導入することができ
る。
【0049】ZがCH=CHまたはCHCHであ
る式I1−1の化合物を、例えば図式2に従って製造す
ることができる。図式2
【化44】 (式中、個々の基は、式I1において定義した通りであ
る)
【0050】式I1−1(式中、Zは単結合である)
の化合物を、例えば、図式3または4に従って製造する
ことができる。図式3
【化45】
【化46】 図式4
【化47】 (式中、個々の基は、式I1において定義した通りであ
る)
【0051】Zが単結合である式I1の化合物の場合
において、式I1−2のアミノ化合物はまた、交差カッ
プリング、例えばMiyaura-Suzukiに従って調製すること
ができる。各々の先駆物質を、Pd触媒反応において、
図式5に従って反応させる。図式5
【化48】
【化49】 (式中、個々の基は、式I1において定義した通りであ
る)
【0052】ZがCH=CHである式I1−2のアミ
ノ化合物(スチルベン誘導体)を、例えば図式6に従っ
て、いわゆる「ヘック(Heck)」反応において調製するこ
とができる。これにおいて、ハロゲン化アリールを、第
三アミンおよびパラジウム触媒の存在下で、オレフィン
と反応させる。R.F. Heck, Acc. Chem. Res. 12 (197
9), 146参照。図式6
【化50】 (式中、個々の基は、式I1において定義した通りであ
る)
【0053】適切なハロゲン化アリール類の例は、塩化
物、臭化物およびヨウ化物、特に臭化物およびヨウ化物
である。カップリング反応を行うために必要な三級アミ
ン、例えばトリエチルアミンはまた、溶剤としても適切
である。適切なパラジウム触媒の例は、有機リン(II
I)化合物、例えばトリアリールホスフィン類とのその
塩、特に酢酸Pd(II)である。この方法は、約0〜
150℃、好ましくは20〜100℃の温度において、
不活性溶剤の存在下または不存在下で実施することがで
きる;適切な溶剤は、例えばニトリル類、例えばアセト
ニトリル、または炭化水素、例えばベンゼンまたはトル
エンである。出発物質として用いられるハロゲン化アリ
ール類およびオレフィン類は、しばしば市場で入手でき
るか、または文献から知られている方法、例えば対応す
る親化合物のハロゲン化によるか、または対応するアル
コールまたはハロゲン化物に対する脱離反応により調製
することができる。
【0054】スチルベン類はさらに、4−置換ベンズア
ルデヒドと対応するリンイリドとの、ウィッティッヒ(W
ittig)方法により調製することができる。しかし、オレ
フィンの代わりに一置換されたアセチレンを用いること
により、式I1のトランを調製することもできる。Synt
hesis 627 (1980)またはTetrahedron Lett. 27, 1171(1
986)を参照。
【0055】さらに、芳香族化合物類を、ハロゲン化ア
リール類とアリールスズ化合物との反応によりカップリ
ングさせることができる。これらの反応は、好ましく
は、触媒、例えばパラジウム(0)錯体を、不活性溶
剤、例えば炭化水素に、高温において、例えば沸騰キシ
レン中に、保護ガスの下で加えて実施する。アルキニル
化合物とハロゲン化アリール類とのカップリング反応
は、A. O. King, E. Negishi, F. J. VillaniおよびA.
Silveiraにより、J. Org. Chem. 43,358 (1978)に記載
された方法と同様にして実施することができる。
【0056】式I1のエステルはまた、アルコールまた
はフェノールまたはその反応性誘導体を用いて、または
DCC方法(DCC=ジシクロヘキシルカルボジイミ
ド)により、対応するカルボン酸またはその反応性誘導
体をエステル化することにより得ることができる。対応
するカルボン酸類およびアルコール類またはフェノール
類は知られており、または既知の方法と同様に調製する
ことができる。
【0057】式I1のエーテル類は、対応するヒドロキ
シル化合物、好ましくは対応するフェノール類のエーテ
ル化により得られ、ヒドロキシル化合物は、有利には、
先ず対応する金属誘導体、例えばNaH、NaNH
NaOH、KOH、NaCOまたはKCOでの
処理により、対応するアルカリ金属アルコキシドまたは
アルカリ金属フェノキシドに転化される。次にこの金属
誘導体を適切なハロゲン化アルキル、アルキルスルホネ
ートまたはジアルキルサルフェートと、有利には不活性
溶剤、例えばアセトン、1,2−ジメトキシエタン、D
MFまたはジメチルスルホキシド、あるいはまた過剰の
水性または水−アルコール性NaOHまたはKOH中
で、約20〜100℃の温度において反応させることが
できる。出発物質は、知られているか、または既知の化
合物と同様に調製することができる。
【0058】式I1gの特に好ましい化合物についての
合成原理を、例により図式7および8に示す。図式7
【化51】
【化52】
【0059】図式8
【化53】 US=超音波 R’=H、CHPh zn=ZnBrまたは
【化54】 dppf=1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フ
ェロセン
【0060】他の合成方法を、以下の例中に示す。以下
の例は、本発明を、これを限定するものでなく例示する
ことを意図する。これらの例において、Cは結晶相を示
し、Sはスメクティック相を示し、Sはスメクティッ
クC相を示し、Nはネマティック相を示し、Iはアイソ
トロピック相を示す。加えて、百分率は重量%である。
すべての温度は摂氏度で示す。cl.p.は、透明点
(ネマティック−アイソトロピック相転移温度)を示
す。V は、10%透過についての電圧(平面表面に
垂直な視角)を示す。tonは、V10の値の2倍に相
当する作動電圧におけるスイッチオン時間を示し、t
of は、V10の値の2倍に相当する作動電圧におけ
るスイッチオフ時間を示す。HRは、保持率(100
℃、5分)を示す。Δnは、光学異方性を示し、n
589nmにおける常光屈折率を示す。Δεは、1kH
zにおける誘電異方性を示す(Δε=ε−ε、式中
εは長さ方向の分子軸に平行な誘電定数を示し、ε
はこれに垂直な誘電定数を示す)。電気光学的データ
は、他に特記しない限り、20℃における第一次極小値
における(即ち0.5のd.Δn値における)TNセル
において測定した。γは、回転粘度を示す。前述のデ
ータは、他に特記しない限り、20℃において測定し
た。
【0061】「慣例的の精製」は、水が所要に応じて加
えられ、混合物がジクロロメタン、ジエチルエーテルま
たはトルエンで抽出され、相が分離し、有機相が乾燥さ
れ、蒸発され、生成物が、減圧下での蒸留または結晶化
および/またはクロマトグラフィーにより精製されるこ
とを意味する。(「RT」は、室温を意味する。)本出
願および以下の例において、液晶化合物の構造は、頭文
字により示し、化学式への変換は、以下の表AおよびB
に従って得られる。すべての基C2n +1およびC
2m+1は、それぞれn個およびm個の炭素原子を
有する直鎖状アルキル基である。表Bにおけるコードは
自明である。表Aにおいては基本構造についての頭成語
のみを示す。個々の場合において、基本構造についての
頭成語の後に、ダッシュで分離された置換基R
、LおよびLについてのコードが示されてい
る。
【0062】
【表1】
【0063】好ましい混合物成分を、表AおよびBに示
表A:
【化55】
【化56】
【0064】表B:
【化57】
【0065】
【実施例】例1 4’−(3,5−ジフルオロ−4−イソチオシアンナト
フェニル)−4−エチルビシクロヘキシルを、以下のよ
うにして、図式8(R=エチル、n=1、Z =単結
合、L=L=F)に従って調製した。
【0066】1a)507.5gの2,6−ジフルオロ
アニリンを、2500mlの酢酸に加え、混合物を10
℃に冷却し、195mlの臭素を250mlの酢酸に溶
解した溶液を、10〜15℃において3時間にわたり滴
下して加えた。その後、この混合物を室温でさらに1時
間かきまぜ、5000mlの氷水中に注入し、沈殿した
結晶を吸引により濾別し、合計3000mlの氷水で多
数回洗浄し、結晶を減圧下でAlで乾燥し、4−
ブロモ−2,6−ジフルオロアニリンを、収率91.7
%、GC99.6%で得た。
【0067】1b)416gの4−ブロモ−2,6−ジ
フルオロアニリン、752gの臭化ベンジルおよび60
8gの炭酸カリウムを2lのアセトニトリルに懸濁させ
た懸濁液を、48時間還流させた。その後この混合物を
回転蒸発器において蒸発させ、残留物をトルエンに溶解
し、塩酸(10%)で抽出し、トルエン相を回転蒸発器
において蒸発させ、生成物をヘプタン中にかきまぜ、シ
リカゲルと共に約4.5時間かきまぜ、吸引で濾過し、
回転蒸発器において蒸発させ、ジベンジル(4−ブロモ
−2,6−ジフルオロフェニル)アミンを、収率85.
6%で得た。
【0068】1c)102mlの臭素を、5〜15℃に
おいて2時間にわたり、536gのトリフェニルホスフ
ィンを2000mlのアセトニトリルに溶解した溶液に
滴下し、その後この混合物を、5℃において1時間かき
まぜ、422gの4−(トランス−4−エチルシクロヘ
キシル)シクロヘキサノールを加え、この混合物を、R
Tで24時間かきまぜた。慣例的の精製により、4’−
ブロモ−4−エチルビシクロヘキサンが得られ、GCは
94.7%であった。
【0069】1d)338gの臭化亜鉛および2.1g
のリチウムを、5℃において、43.3gの4’−ブロ
モ−4−エチルビシクロヘキサンを500mlのトルエ
ンに溶解した溶液に加え、この混合物を、超音波で4時
間処理した。その後冷却を除去し、61.8gのジベン
ジル(4−ブロモ−2,6−ジフルオロフェニル)アミ
ンおよび1.2gのPdCl−dppfを加え、この
混合物を、RTで72時間かきまぜた。慣例的の精製に
より、ジベンジル[4−(4’−エチルビシクロヘキシ
ル−4−イル)−2,6−ジフルオロフェニル]アミン
を得た。
【0070】1e)40.8gのジベンジル[4−
(4’−エチルビシクロヘキシル−4−イル)−2,6
−ジフルオロフェニル]アミンを、10gのPd/C/
(5%)を400mlのTHFに溶解した溶液を用
いて水素化した。慣例的の精製により、4−(4’−エ
チルビシクロヘキシル−4−イル)−2,6−ジフルオ
ロフェニルアミンを得た。
【0071】1f)9.5gの1,1−チオカルボニル
ジイミダゾールを、85gの4−(4’−エチルビシク
ロヘキシル−4−イル)−2,6−ジフルオロフェニル
アミンを100mlのジクロロメタンに溶解した溶液に
加え、この混合物をRTでかきまぜた。慣例的の精製に
より、4’−(3,5−ジフルオロ−4−イソチオシア
ナトフェニル)−4−エチルビシクロヘキシルを得た。
収率は59%であり、以下の特性を有していた:C 3
3 N 198.2 I;Δε 15.3;Δn0.1
930。
【0072】例2 4’−(3,5−ジフルオロ−4−イソチオシアナトフ
ェニル)−4−n−プロピルビシクロヘキシルを、以下
のようにして、図式8(R=n−プロピル、n=1、
=単結合、L=L=F)に従って調製した。
4.9mlのチオホスゲンを、15〜25℃において、
30分間にわたり、18.4gのイミダゾールを150
mlのジクロロメタンに溶解した溶液に滴下して添加
し、この混合物をRTにおいてさらに2時間かきまぜ
た。その後、15.8gの4−(4’−n−プロピル−
ビシクロヘキシル−4−イル)−2,6−ジフルオロフ
ェニルアミン(例1a〜1eに記載したようにして調製
した)を加え、この混合物をRTにおいて24時間かき
まぜた。慣例的の精製により、4’−(3,5−ジフル
オロ−4−イソチオシアナトフェニル)−4−n−プロ
ピルビシクロヘキシルが得られ、これは以下の特性を有
していた:C 65 N 225.5 I;Δε 1
6.0;Δn 0.1990。
【0073】本発明の以下の化合物を、式I1(Phe
=1,4−フェニレン、Cyc=1,4−シクロヘキシ
レン、Dio=1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、
Spi=スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイル)
の対応する先駆物質から同様に得た。
【0074】
【表2】
【0075】
【表3】
【0076】
【表4】
【0077】
【表5】
【0078】液晶混合物の比較例 以下のものを含む従来技術による液晶混合物。
【表6】
【0079】混合物例1 以下のものを含む本発明に係る液晶混合物は、比較例と
比較して、顕著に高い透明点および高いHRを有する。
【表7】
【0080】混合物例2 以下のものを含む本発明に係る液晶混合物は、比較例と
比較して、高い透明点および高いHRを有する。
【表8】
───────────────────────────────────────────────────── 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 19/32 C09K 19/32 19/34 19/34 G02F 1/13 500 G02F 1/13 500 1/139 1/139 (71)出願人 591032596 Frankfurter Str. 250, D−64293 Darmstadt,Fed eral Republic of Ge rmany (72)発明者 樽見 和明 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 マティアス・ブレメール 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 ウルリッヒ・フィンケンツェラー 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 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 ハイク・クニール 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 Fターム(参考) 2H088 GA02 HA08 HA12 JA05 JA13 KA07 KA09 KA26 MA02 MA07 4H027 BA01 BB03 BB04 BD02 BD05 BD08 BD10 CB03 CB05 CC05 CD03 CD05 CN05 CQ04 CQ05 CR03 CR05 CT03 CT04 CT05 DH05

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正の誘電異方性を有する極性化合物の混
    合物に基づく液晶媒体であって、式I: 【化1】 式中、 Rは1〜12個の炭素原子を有するアルキル、アルコ
    キシまたはアルケニル基であり、ここでさらに、O原子
    が互いに直接結合しないようにして1個または2個の隣
    接していないCH基は−O−、−CH=CH−、−C
    O−、−OCO−または−COO−により、置換されて
    いてもよく、 ZおよびZは各々、互いに独立して、−O−、−C
    OO−、−OCO−、−CHCH−、−CH=CH
    −、−CFCF−、CFO−、−OCF −、−
    CHO−、−OCH−、−CF=CF−または単結
    合であり、 AおよびAは各々、互いに独立して、 【化2】 であり、 Aは、nが1である場合には、あるいはまた 【化3】 であり、 nは0または1であり、およびLおよびLは各々、
    互いに独立して、HまたはFである、で表されることを
    特徴とする、前記液晶媒体。
  2. 【請求項2】 さらに、一般式II、III、IV、V
    およびVI: 【化4】 式中、個々の基は、以下の意味を有する: R: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(各々は7個までの炭素原子を有す
    る)、 X:F、Cl、1〜6個の炭素原子を有するハロゲン
    化アルキル、アルケニルまたはアルコキシ、 YおよびY:各々互いに独立してHまたはF、 r:0または1、 で表されるものから成る群から選択された1または2以
    上の化合物を含むことを特徴とする、請求項1に記載の
    媒体。
  3. 【請求項3】 式Iの前記化合物が、 【化5】 【化6】 【化7】 式中、Rは式Iにおいて定義されたものと同一であ
    り、L、LおよびL は各々、互いに独立して、H
    またはFである、で表されるものから成る群から選択さ
    れることを特徴とする、請求項1または2に記載の媒
    体。
  4. 【請求項4】 混合物中の式Iの化合物全体の割合が、
    3〜80重量%であることを特徴とする、請求項1〜3
    のいずれか1項に記載の媒体。
  5. 【請求項5】 混合物中の式II〜VIの化合物全体の
    割合が、20〜80重量%であることを特徴とする、請
    求項2〜4のいずれか1項に記載の媒体。
  6. 【請求項6】 媒体がさらに、式IIaおよび/または
    IVa: 【化8】 式中、R、X、YおよびYは請求項2において
    定義した通りである、で表される1または2以上の化合
    物を含むことを特徴とする、請求項1に記載の媒体。
  7. 【請求項7】 式IIaにおいて、XがFまたはOC
    であり、YおよびYがHまたはFであり、式I
    Vaにおいて、Xが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I1: 【化9】 式中、R、Z、Z、nおよびLは式Iにおいて
    定義した通りであり、 Aは 【化10】 であり、 Aは 【化11】 または、nが1である場合には、あるいはまた 【化12】 である、で表される液晶化合物。
  9. 【請求項9】 電気光学的目的のための、請求項1〜7
    のいずれかに記載の液晶媒体または請求項8に記載の液
    晶化合物の使用。
  10. 【請求項10】 請求項1〜7のいずれか1項に記載の
    液晶媒体または請求項8に記載の液晶化合物を含む、電
    気光学的液晶ディスプレイ。
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