JP2002114979A - 液晶媒体および液晶ディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 大きい正の誘電異方性、広いネマティック
相、低い複屈折率、高い比抵抗、良好なＵＶおよび温度
安定性を同時に有するマトリックス液晶ディスプレイ
（ＭＬＣディスプレイ）用の媒体を提供する。 【解決手段】 いずれの場合にも一般式Ｉ、ＩＩおよび
ＩＶの化合物を１種以上含む、正の誘電異方性の液晶媒
体。 （Ｒ^１〜Ｒ^４はそれぞれＣ１〜７のアルキルまたはアル
ケニル基であり、Ｘ^１、Ｘ^２はＦ、ＯＣＦ_３またはＯＣ
ＨＦ_２であり、Ｘ^４はＦ、ＣＩ、ＯＣＦ_３またはＯＣＨ
Ｆ_２であり、好ましくはＦまたはＯＣＦ_３であり、ｋは
０または１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、特に低光
学異方性の液晶媒体、およびその電気光学目的における
使用、およびこの媒体を含有する電気光学ディスプレイ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶は、主に表示デバイスで誘電体とし
て使用される。この理由は、このような物質の光学的物
性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、当業者に非常によく
知られており、各種効果に基づくことができる。このよ
うなデバイスの例には、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、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（Schadt
-Helfrich)効果に基づいており、ねじれネマティック
（ＴＮ）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
安定性を有し、また良好な電場および電磁波照射線に対
する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、低い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高
いコントラストを生じさせなければならない。DE 30 22
818に記載されているように、コントラストの低い視野
角依存性のために、低い光学リターデーション、好まし
くは、０．４〜０．５μｍの範囲に保つことが、ＴＮセ
ルにおいては、有利である。さらにまた、液晶材料は通
常の動作温度で、すなわち室温以上ないし室温以下ので
きるだけ広い範囲で、適当な中間相、例えば上述のセル
用の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、これらの成分は相互に容
易に混和できるものであることが重要である。さらに別
の性質、例えば導電性、誘電異方性および光学異方性
は、セルのタイプおよび用途分野に応じて相違する種々
の要件を満たすものでなければならない。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
異方性および特に能動的切換え素子のマトリックスによ
ってアドレスされたディスプレイにおいて使用するに
は、低い導電性を有していなければならない。

【０００４】例えば、大きい正の誘電異方性、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および温度安定性、ならびに低い蒸気圧を有
する媒体が、各画素の切換え用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）に望まれる。この方式のマトリックス液晶ディスプ
レイは公知である。各画素それぞれの切換えに使用する
ことができる非線型素子には、例えば、能動的素子（こ
れらは、例えば、トランジスター）がある。「アクティ
ブマトリックス」の用語が使われ、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ー
（ＴＦＴ）。

【０００５】単結晶シリコンの基板材料としての使用
は、ディスプレイの大きさを制限する。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、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種の技術間で相違点を有する：
すなわち化合物半導体、例えばＣｄＳｅなどを含有する
ＴＦＴ類、または多結晶形または無定形シリコンを基材
とするＴＦＴ類である。後者の技術に関しては、世界中
で集中的に検討がなされている。

【０００６】ＴＦＴマトリックスは、ディスプレイの１
枚のガラス板の内側面に施され、もう１枚のガラス板の
内側面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、また実質的
に、像に対する不利な効果を有していない。この技術は
また、各フィルター素子が切換え可能な画素に対して反
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可能な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、
透過光内に交差偏光板を備えたＴＮセルとして動作し、
裏側から照射される。本明細書において、ＭＬＣディス
プレイの用語は、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を包含する。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を包含する。

【０００７】この方式のＭＬＣディスプレイは、ＴＶ用
途（例えば、ポケット型テレビ）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築
用途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
に大きい比抵抗による問題が生じる［TOGASHI,S., SEKI
GUCHI,K., TANABE,H.,YAMAMOTO,E.,SORIMACHI,K.,TAJIM
A,E.,WATANABE,H.,SHIMIZU,H.,によるProc.Eurodisplay
84,1984年 9月：A210 288 Matrix LCD Controlled by
Double Stage Diode Rings,141頁以降,Paris; STROMER,
M.によるProc.Eurodisplay 84,1984年 9月：Design of
Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Tel
evisionLiquid Crystal Displays,145 頁以降、Paris
］。

【０００８】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低下し、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般を通じて一般に減少させることか
ら、許容される供給寿命を得るためには、大きい（初
期）抵抗値は非常に重要である。特に、低電圧混合物の
場合、非常に大きい比抵抗を得ることは従来、不可能で
あった。温度上昇および加熱および／またはＵＶ照射線
にさらされた後において、この比抵抗の増加を最も小さ
くすることがまた重要である。また、従来技術からの混
合物の低温物性は特に不利である。低温でさえも、結晶
化および／またはスメクティック相が生成せず、また粘
度の温度依存性ができるだけ小さいことが要求される。
しかるに、従来技術のＭＬＣディスプレイは、現在の要
件を満たすものではない。

【０００９】裏側からの照射を用いる液晶ディスプレ
イ、すなわち透過により、および場合により、半透過に
より動作する液晶ディスプレイ以外に、反射型液晶ディ
スプレイは特に重要である。これらの反射型液晶ディス
プレイは情報表示に周辺光を用いる。従って、これらの
ディスプレイは対応する大きさおよび解像力を有し、裏
側から照射される液晶ディスプレイに比較して、消費エ
ネルギーは格別に少ない。ＴＮ効果は非常に良好なコン
トラストを特徴とするものであることから、この種の反
射型ディスプレイは、明るい周辺条件下でさえも容易に
判別することができる。これは単純な反射型ＴＮディス
プレイからもすでに知られており、例えば腕時計および
ポケット型計算機に使用されている。しかしながら、例
えばＴＦＴディスプレイなどの高品質、高解像力のアク
ティブマトリックス駆動ディスプレイにも、この原則は
適用される。一般に慣用の透過型ＴＦＴ−ＴＮディスプ
レイの場合にすでに用いられているように、小さい光学
リターデーション（ｄ・△ｎ）を得るためには、小さい
複屈折率（△ｎ）を有する液晶の使用が必要である。こ
の小さい光学リターデーションは、通常、受け入れられ
る性質であるコントラストの低い視野角度依存性をもた
らす（DE 30 22 818参照）。反射型液晶ディスプレイで
は、透過型ディスプレイに比較して、小さい複屈折率を
有する液晶の使用が、はるかに重要である。この理由
は、反射型液晶ディスプレイでは、光が通過するのに効
果的な層厚さが、同一層厚さを有する透過型ディスプレ
イよりも約２倍厚くなるからである。

【００１０】従って、これらの欠点を有していないか、
または有していても減少された程度のみであり、広い動
作温度範囲、低温においても短い応答時間、および低い
しきい値電圧と同時に、非常に大きい比抵抗を有するＭ
ＬＣディスプレイ、特に反射型ＭＬＣディスプレイに対
する多大の要求が継続して存在している。それぞれのデ
ィスプレイタイプの特定の液晶セルの要件に液晶混合物
の性質を容易に合わせることが望まれる。この要件を達
成するために、いわゆるマルチボトルシステムが用いら
れる。このタイプのマルチボトルシステムは、互いに混
合されるそれぞれの液晶媒体からなる。最も簡単な例で
は、１つの物性値のみが異なり、他のすべては、基本的
には同じ値である、２つの異なる媒体からなる。従っ
て、例えば、可変的性質は、液晶媒体の複屈折であり、
ディスプレイセルの光学リターデーションを層厚または
媒体のしきい値電圧に合わせることが可能となり、アド
レスに適する動作電圧に合わせることが可能となる。４
−ボトルシステムは、４つの液晶媒体からなり、それぞ
れの場合において、２つの性質の１つにおいて対で異な
り、他のすべての性質においては、一致する。

【００１１】DE 43 37 439では、マルチボトルシステム
が記載されており、それによって、０．１１５〜０．１
６５の範囲の複屈折率値および１．２〜２．１Ｖのしき
い値電圧を有するＴＮディスプレイのための液晶組成物
を得ることができる。しかし、これらの液晶媒体は、多
くのＡＭＤに適用するのに適さない低い透明点（７０℃
より低い）および、低い電圧保持比率値を有する。DE 1
96 03 257には、類似したパラメータ範囲を有するマル
チボトルシステムが記載されている。複屈折率は、０．
１２０〜０．１６０であり、しきい値電圧は、１．２〜
２．２Ｖである。透明点は、DE 43 47 439に記載のシス
テムよりもかなり高いが、電圧保持比率値は、いっそう
低いものである。ＴＮ（シャット−ヘルフリッヒ）セル
の場合、このセルには下記の利点を有する媒体が望まれ
る： −拡大したネマティック相範囲（特に、低温に低下した
場合での）、 −低温における速い切換え能力、 −ＵＶ照射線露光に対する増大した安定性（より長い寿
命）、 −低いしきい値（アドレス）電圧、 −特に改善された視野角範囲における小さい複屈折率。 従来利用できた媒体は、他のパラメーターを保有すると
同時に、これらの利点を達成することができるものでは
ない。

【００１２】

【発明が解決すべき課題】本発明は、前記欠点を有して
いないか、または有していても減少された程度のみであ
り、また好ましくは非常に大きい比抵抗および低いしき
い値電圧および小さい複屈折率を同時に有するこのタイ
プＭＬＣディスプレイ用の媒体を提供するという目的を
有する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】ここに、本発明による媒
体をディスプレイで使用すると、この目的を達成するこ
とができることが見出された。従って、本発明はマルチ
ボトルシステムおよび特にＡＭＤ適用の要件に適合する
４−ボトルシステムを提供するという目的に基づくもの
である。この目的は、本発明による媒体を使用すること
により、達成される。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した液晶媒体に関するものであ
り、１種、２種または３種以上の一般式Ｉ

【化９】 式中、Ｒ^１は、それぞれ炭素原子１または２〜７個を有
するアルキルまたはアルケニル基であり、好ましくは、
炭素原子２〜５個の、好ましくは、直鎖状の基であり、
特に好ましくは、アルキル基であり、Ｘ^１は、Ｆ、ＯＣ
Ｆ_３またはＯＣＨＦ_２である、で表される化合物、１
種、２種または３種以上の一般式ＩＩ

【化１０】

【００１４】式中、Ｒ^２は、それぞれ炭素原子１または
２〜７個を有するアルキルまたはアルケニル基であり、
好ましくは、炭素原子２〜５個の、好ましくは、直鎖状
の基であり、特に好ましくは、アルキル基であり、Ｘ^２
は、Ｆ、ＯＣＦ_３またはＯＣＨＦ_２である、で表される
化合物、１種または２種以上の一般式ＩＶ

【化１１】

【００１５】式中、Ｒ^４は、それぞれ炭素原子１または
２〜７個を有するアルキルまたはアルケニル基であり、
好ましくは、炭素原子２〜５個の、好ましくは、直鎖状
の基であり、特に好ましくは、アルキル基であり、Ｘ^４
は、Ｆ、Ｃｌ、ＯＣＦ_３またはＯＣＨＦ_２であり、好ま
しくは、ＦまたはＯＣＦ_３であり、ｋは、０または１で
ある、で表される化合物、任意に１種または２種以上の
一般式ＩＩＩ

【化１２】

【００１６】式中、Ｒ^３は、それぞれ炭素原子１または
２〜７個を有するアルキルまたはアルケニル基であり、
好ましくは、炭素原子２〜５個の、好ましくは、直鎖状
の基であり、特に好ましくは、アルキル基であり、Ｚ
^３２および、あるとした場合のＺ^３１は、それぞれ相互
に独立して、−ＣＨ _２−ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−また
は単結合であり、好ましくは、Ｚ^３１およびＺ^３２のう
ちのただ１つは、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−または−ＣＨ＝Ｃ
Ｈ−であり、

【００１７】

【化１３】 Ｘ^３は、Ｆ、ＯＣＦ_３またはＯＣＨＦ_２であり、好まし
くはＦであり、ｒは、０または１である、で表される化
合物、任意に１種または２種以上の一般式Ｖ

【化１４】

【００１８】式中、

【化１５】 は、それぞれ相互に独立して、

【化１６】 であり、

【００１９】Ｒ^５１およびＲ^５２は、それぞれ相互に独
立して、炭素原子１または２〜７個を有するアルキル、
アルコキシまたはアルケニル基であり、好ましくは、炭
素原子１〜５個の、好ましくは、直鎖状の基であり、特
に好ましくは、アルキル基であり、ｎおよびｍは、それ
ぞれ相互に独立して、０または１である、で表される化
合物を含むことを特徴とする。

【００２０】さらに、本発明は、マルチボトルシステ
ム、好ましくは、２−または４−ボトルシステム、特に
好ましくは、４−ボトルシステムに関するものであり、
そのことによって、液晶媒体の性質を選ぶことを、単純
に混合するのみで、予め特定した範囲内で調節すること
ができる。好ましくは、複屈折率またはしきい値電圧、
特に好ましくは、両方の性質を調節することができる。

【００２１】本発明による媒体は、好ましくは、式Ｉａ
〜Ｉｃの化合物からなる群から選択される式Ｉの化合物
を１種または２種以上含む。

【化１７】 式中、Ｒ^１は、それぞれ炭素原子１または２〜７個を有
するアルキルまたはアルケニル基であり、好ましくは、
炭素原子２〜５個の、好ましくは、直鎖状の基であり、
特に好ましくは、アルキル基である。

【００２２】本発明による媒体は、好ましくは、式ＩＩ
ａ〜ＩＩｃの化合物からなる群から選択される式ＩＩの
化合物を１種または２種以上含む。：

【化１８】 式中、Ｒ^２は、それぞれ炭素原子１または２〜７個を有
するアルキルまたはアルケニル基であり、好ましくは、
炭素原子２〜５個の、好ましくは、直鎖状の基であり、
特に好ましくは、アルキル基である。

【００２３】本発明による媒体は、好ましくは、式ＩＩ
Ｉａ〜ＩＩＩｉの化合物からなる群から選択される式Ｉ
ＩＩの化合物を１種または２種以上含む。：

【化１９】 式中、Ｒ^３は、それぞれ炭素原子１または２〜７個を有
するアルキルまたはアルケニル基であり、好ましくは、
炭素原子２〜５個の、好ましくは、直鎖状の基であり、
特に好ましくは、アルキル基である。

【００２４】本発明による媒体は、好ましくは、式ＩＶ
ａ〜ＩＶｃの化合物からなる群から選択される式ＩＶの
化合物を１種または２種以上含む。：

【化２０】 式中、Ｒ^４は、それぞれ炭素原子１または２〜７個を有
するアルキルまたはアルケニル基であり、好ましくは、
炭素原子２〜５個の、好ましくは、直鎖状の基であり、
特に好ましくは、アルキル基である。

【００２５】本発明による媒体は、好ましくは、式Ｖａ
〜Ｖｈの化合物からなる群から選択される式Ｖの化合物
を１種または２種以上含む。：

【化２１】

【００２６】式中、Ｒ^５１およびＲ^５２は、それぞれ相
互に独立して、炭素原子１または２〜７個を有するアル
キル、アルコキシまたはアルケニル基であり、好ましく
は、炭素原子１〜５個の、好ましくは、直鎖状の基であ
り、特に好ましくは、アルキル基である。

【００２７】本発明による媒体中に用いることのできる
式Ｉ〜Ｖおよびそれらの付属式の化合物は、公知である
か、または公知の方法による公知の化合物と同じように
して製造する。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、フレームとともにセルを形成
している２枚の面平行外側基板、外側基板上の各画素を
切り換えるための集積非線型素子、およびセル内に位置
している正の誘電異方性および大きい比抵抗を有するネ
マティック液晶混合物を備えた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。本発明による液晶混合物は、利用できるパラメータ
ー範囲の格別の拡大を可能にする。

【００２８】透明点、低温における粘度、熱およびＵＶ
安定性、光学異方性（すなわち、複屈折率）およびしき
い値電圧の達成される組合わせは、従来技術からの従来
の材料に比較してはるかに優れている。本発明による液
晶混合物は、−２０℃に低下しても、特に−３０℃に低
下しても、特に好ましくは−４０℃に低下しても、ネマ
ティック相を保有し、および７５℃より大きい、好まし
くは、８０℃より大きい、特に好ましくは９０℃より大
きい透明点を保有しながら、同時に、≦０．０９０また
は≧０．１００、好ましくは≦０．０８５または≧０．
１０５、特に好ましくは≦０．０８０または≧０．１１
０の複屈折率および低いしきい値電圧を可能にし、従っ
て優れたＭＬＣディスプレイを得ることを可能にする。
特に、これらの混合物は低い動作電圧を有することを特
徴としている。ＴＮしきい値は、１．６Ｖより小さく、
好ましくは１．５Ｖより小さく、特に好ましくは、＜
１．４Ｖである。

【００２９】本発明による混合物は、特に好ましくは、
８５℃以上の透明点を特徴とし、１．５０Ｖ以下のしき
い値電圧および０．０８５以下または０．１２０以上の
Δｎおよび好ましくは、１．４０Ｖ以下のしきい値電圧
および０．０９０以下または０．１１０以上のΔｎであ
る。

【００３０】本発明による混合物の成分を適当に選択す
ることによってまた、その他の有利な性質を保有しなが
ら、より小さい誘電異方性値において、より高い透明点
（例えば、１００℃を越える）を得ることができ、従っ
てより高いしきい値電圧を得ることができ、またはより
大きい誘電異方性値（例えば、１２以上）において、よ
り低い透明点を得ることができ、従ってより低いしきい
値電圧（例えば、＜１．１Ｖ）を得ることができること
は、当業者には明らかである。同様に、粘度を対応して
僅かに高めると、より大きい△εを有し、従ってより低
いしきい値を有する混合物を得ることができる。

【００３１】本発明によるＭＬＣディスプレイは、グー
チ（Gooch）およびタリイ（Tarry）の第一次透過率極小
値で好ましく動作する［C.H.Gooch およびH.A.Tarry に
よるElectron.Lett.,10, 2〜4,1974; C.H.Gooch および
H.A.Tarry によるAppl.Phys.8巻、1575〜1584,1975
］。この場合、特に好ましい電気光学的性質、例えば
類似ディスプレイにおけるしきい値電圧と同一のしきい
値電圧において、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30 22 818）
などに加えて、第二極小値におけるより小さい誘電異方
性でも充分である。これは、シアノ化合物、特に、ベン
ゾニトリル化合物を含む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、第一次極小値
で格別に大きい比抵抗値を得ることを可能にする。各成
分およびそれらの重量割合を選択することによって、Ｍ
ＬＣディスプレイの既定の層厚さに必要な複屈折率の設
定に、当業者は簡単で常習的方法を用いることができ
る。反射型ＭＬＣディスプレイの要件は、例えばDigest
of Technical Papers,SID Symposium,1998 に記載され
ている。

【００３２】２０℃における回転粘度γ₁ は、好ましく
は＜１６０ｍＰａ．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度の幅、特に少なくとも１００度の幅を有
する。この範囲は、好ましくは、少なくとも−３０℃〜
＋８０℃、特に好ましくは、少なくとも−３０℃〜＋８
５℃または少なくとも−４０℃〜＋８５℃の範囲であ
る。電圧保持率（ＨＲとも略される）としても知られて
いる容量保持率の測定値［S.Matsumoto 等によるLiquid
Crystals,5,1320(1989)；K.Niwa等によるProc.SIDConf
erence,San Francisco,1984年 6月、304 頁(1984); G.W
eber 等によるLiquid Crystals,5,1381(1989)］によ
り、式Ｉで表わされる化合物を含む本発明による混合物
が、ＭＬＣディスプレイに適するＨＲを有することが証
明された。Ｃは結晶相、Ｓはスメクティック相、Ｓ
_Ｃは、スメクティックＣ相、Ｓ_Ｂは、スメクティックＢ
相、Ｎは、ネマティック相およびＩはアイソトロピック
相を表す。

【００３３】本発明による媒体は好ましくは、複数種
（好ましくは２種または３種以上）の式Ｉで表わされる
化合物を含むものであり、これらの化合物の割合は、５
〜９５％、好ましくは１０〜７０％、特に好ましくは１
５〜６５％の範囲である。本発明による媒体は、式Ｉ〜
Ｖで表わされる化合物を以下の表（表１）に示される濃
度で含むものである。 表１：化合物の好ましい濃度

【表１】

【００３４】好ましい態様、特に、高い複屈折率のマル
チボトルシステムの“コーナー（corner） 混合物”を
得る場合において、媒体は、好ましくは、表２に示され
る濃度で式Ｉ〜Ｖの化合物を含む。 表２：高いΔｎの媒体の好ましい濃度

【表２】

【００３５】さらに好ましい態様、特に、低い複屈折率
のマルチボトルシステムの“コーナー混合物”を得る場
合において、媒体は、好ましくは、表３に示された濃度
で式Ｉ〜Ｖの化合物を含む。 表３：低いΔｎの媒体の好ましい濃度

【表３】

【００３６】好ましい態様を以下に示す。 ａ）１種または２種以上の式ＩＩＩで表される化合物を
含む媒体。 ｂ）１種または２種以上の式Ｉａ〜Ｉｃの化合物からな
る群から選択される化合物を含む媒体。 ｃ）１種または２種以上の式Ｉａで表される化合物を含
む媒体。 ｄ）１種または２種以上の式Ｉｂで表される化合物を含
む媒体。 ｅ）１種または２種以上の、式中のＸ^２がＦである式Ｉ
Ｉで表される化合物を含む媒体。 ｆ）１種または２種以上の式ＩＩＩａ〜ＩＩＩiの化合
物からなる群から選択される化合物、好ましくは、式Ｉ
ＩＩａ、ＩＩＩｂ、ＩＩＩｄ、ＩＩＩｇ、およびＩＩＩ
ｉの化合物からなる群から選択される化合物、特に好ま
しくは、式ＩＩＩａ、ＩＩＩｂ、ＩＩＩｄおよびＩＩＩ
ｇの化合物からなる群から選択される化合物を含む媒
体。

【００３７】ｇ）１種または２種以上の式ＩＶａまたは
式ＩＶｃ、好ましくは、式ＩＶａおよび式ＩＶｃで表さ
れる化合物を含む媒体。 ｈ）１種または２種以上の式Ｖａ〜Ｖｃ、好ましくは、
ＶａまたはＶｃの化合物からなる群から選択される化合
物を含む媒体。 ｉ）１種または２種以上の式Ｖｄ〜Ｖｆ、好ましくは、
Ｖｆの化合物からなる群から選択される化合物を含む媒
体。 ｊ）１種または２種以上の式Ｖｇおよび／または式Ｖ
ｈ、好ましくは、式Ｖｈで表される化合物を含む媒体。 ｋ）基本的に、式Ｉ〜Ｖの化合物からなる媒体であっ
て、この明細書中で、“基本的に”とは、５０％より多
い量を意味し、好ましくは、８０％以上の量、および特
に好ましくは、９０％以上の量を意味する。 ｌ）基本的に、式Ｉ〜ＩＶの化合物からなる媒体。

【００３８】式Ｉおよび式ＩＩで表わされる化合物は比
較的少量でも、慣用の液晶材料と混合した場合、特に１
種または２種以上の式ＩＩＩおよび／または式ＩＶおよ
び／または式Ｖで表わされる化合物とともに混合した場
合、電圧保持率値の相当な増加をもたらすことが見出さ
れ、同時に、低いスメクティック−ネマティック相転移
温度および広いネマティック相が見出され、これにより
保存安定性が改良される。「アルキル」の用語は好まし
くは、炭素原子１〜７個を有する直鎖状および分枝状ア
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適で
ある。

【００３９】「アルケニル」の用語は好ましくは、炭素
原子２〜７個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。特に好適なアルケニル基
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 〜Ｃ
₇ −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Ｃ ₅ 〜Ｃ₇ −４−アルケニルで
ある。さらに好適アルケニルの例には、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。

【００４０】「フルオロアルキル」の用語は好ましく
は、末端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、別の位置のフッ素も除外されない。「オキ
サアルキル」の用語は好ましくは、式Ｃ_n Ｈ_2n+1−Ｏ−
（ＣＨ₂ ）_m で表わされる直鎖状基（式中、ｎおよびｍ
は、それぞれ相互に独立して、１〜６である）を包含す
る。ｎは好ましくは１であり、そしてｍは好ましくは１
〜６である。

【００４１】Ｒ⁰ 、Ｒ^0’、Ｒ^0’’、Ｘ⁰およびＸ^0’
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所望に応じ
て改変することができる。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、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
ケニル基などの基は一般に、アルキル基およびアルコキ
シ基に比較して、低いしきい値電圧および小さいＫ₃₃／
Ｋ₁₁値をもたらす。

【００４２】−ＣＨ₂ ＣＨ₂ −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／
Ｋ₁₁値が大きいほど、例えば９０゜のねじれを有するＴ
Ｎセルにおいて、より平坦な透過特性曲線がもたらされ
（中間調が得られる）、またＳＴＮ、ＳＢＥおよびＯＭ
Ｉセル（これらのセルはより大きい時分割特性を有す
る）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。

【００４３】式Ｉおよび式ＩＩおよびＩＩＩ〜Ｖで表わ
される化合物の最適混合比は、所望の性質、式Ｉ〜Ｖで
表わされる化合物の選択および存在できるいずれか別の
成分の選択に実質的に依存する。前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〜Ｖで表わされる化合物の総量は
特に重要ではない。従って、これらの混合物は、１種ま
たは２種以上の追加の成分を含むことができ、これによ
り種々の性質を最適にすることができる。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〜Ｖで表わされる化合物の総濃度
が高いほど大きくなる。

【００４４】特に、式ＩａおよびＩｂおよび式ＩＩａで
表される化合物の他に、式ＩＶで表わされる化合物、特
に、式ＩＶａまたはＩＶｂ、非常に特に、式ＩＶｂで表
わされる化合物を含む混合物は、それらの低い複屈折率
および低いしきい値電圧の点で際立っている。

【００４５】偏光板、電極基板および表面処理された電
極からの本発明によるＭＬＣディスプレイの構造は、こ
の種のディスプレイに慣用の構造に相当する。ここで、
「慣用の構造」の用語は、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 ＴＦＴまたはＭＩＭに基づくマトリックス
表示素子および非常に特に反射型ディスプレイを包含す
る。本発明によるディスプレイと従来慣用のねじれネマ
ティックセルに基づく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。

【００４６】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により製造する。一般に、
少ない方の量で使用する成分の所望量を、有利に高めら
れた温度で、主要成分を構成する成分中に溶解する。さ
らにまた、例えば同族化合物の混合物などの予備混合物
を用いることによって、または典型的には、いずれの場
合でもただ１つの物性のみが異なる対になった４つのコ
ーナー混合物からなるいわゆるマルチボトルシステムを
用いることによって、別の慣用の方法で混合物を製造す
ることもできる。

【００４７】液晶媒体はまた、当業者に公知である、刊
行物に記載されている別種の添加剤を含むこともでき
る。例えば、０〜１５％、好ましくは０〜１０％の多色
性染料またはカイラルドープ剤を添加することができ
る。添加される各化合物は、０．０１〜６％、好ましく
は０．１〜３％の濃度で使用される。しかしながら、液
晶混合物のその他の成分、すなわち液晶またはメソゲン
化合物の別種の成分にかかわる濃度データは、これらの
添加剤の濃度を考慮せずに示されている。

【００４８】上記および下記において、別段の記載がな
い限り： −パーセンテージは、重量によるパーセントを示し、 −温度のデータは℃を示し、 −温度差は、摂氏温度の差（度と略す）を示し、 −あらゆる物性は、２０℃における値を示し、 −「基本的に〜からなる」の用語は、５０％以上の量、
好ましくは、８０％以上の量、特に好ましくは、９０％
以上の量からなることを意味し、 −別に限定しない限り、「化合物」の用語は、たいがい
説明のために化合物と記載されているが、１つの化合物
または好ましくは、複数の化合物を意味し、

【化２２】 は、トランス−１，４−シクロヘキセニルエンを示す。

【００４９】本明細書および下記の例において、液晶化
合物の構造は頭字語を用いて示されており、その化学式
への変換は下記表ＡおよびＢに従い得られる。基Ｃ_n Ｈ
_2n+1およびＣ_m Ｈ_2m+1は全部が、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り、ｎおよ
びｍは、それぞれ相互に独立して、好ましくは、１〜７
の整数である。表Ｂのコードは自明である。表Ａにおい
て、基本構造に関わる頭字語のみが示される。それぞれ
の場合において、この基本構造に関わる頭字語の後にハ
イフンで分離され、置換基Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｌ¹ およびＬ²
に係るコードが示されている：

【００５０】

【表４】

【００５１】好適な混合物の成分を表ＡおよびＢに示
す。本発明による混合物は、好ましくは、表Ｂに示され
た式の化合物を少なくとも１種含む。表Ａ ：

【化２３】

【００５２】表Ｂ：

【化２４】

【００５３】

【化２５】

【００５４】以下の例は、本発明を説明しようとするも
のであって、制限するものではない。これらの例におい
て、温度はいずれも、摂氏度で示されている。ｍ．ｐ．
は融点を表わし、ｃｌ．ｐ．は透明点を表わす。△ｎは
光学異方性を表わし（５８９ｎｍ、２０℃）、Δεは誘
電異方性（１ｋＨｚ．２０℃）また回転粘度γ₁ （ｍＰ
ａ．ｓ）は、２０℃で測定した。液晶混合物の物性は、
別段の記載がない限り、Ed. M. Meckerによる“Physica
l Properties of Liquid Crystals”, Merck KGaA, 199
7年11月に記載のように測定する。

【００５５】Ｖ₁₀は１０％コントラスト比にかかわる電
圧を表わす（基板表面に対して垂直の視野角）。ｔ
_onは、示された動作電圧におけるスイッチ−オン時間を
表わし、またｔ_off はスイッチ−オフ時間を表わす。△
ｎは光学異方性値を表わし、またｎ₀ は常光の屈折率を
表わし、いずれの場合も、別段の記載がないかぎり、５
３９ｎｍにおける値である。△εは誘電異方性値を表わ
す（△ε＝ε_‖ −ε_⊥、この式において、ε_‖ は分子
の長軸に対して平行の誘電定数を表わし、そしてε_⊥
は分子の長軸に対して垂直の誘電定数を表わす）。別段
の記載がないかぎり、△ｎは、５８９ｎｍおよび２０℃
において測定し、△εは、１ｋＨｚおよび２０℃におい
て測定する。電気光学データは、別段の記載がないかぎ
り、２０℃でＴＮセル（ツイスト９０°、プレチルト角
１°）において、第一次極小値（すなわち、０．５のｄ
・△ｎ値）で測定した。

【００５６】低温におけるネマティック相の安定性は、
冷却機内で流動粘度計および密閉されたボトル内で、一
定の温度で測定した。さらに接着剤で密閉した充填した
ＴＮセルは、冷却機内で保存する。用いるＴＮセルは、
電気光学研究のために用いられるＴＮセルに相当する。
示された温度におけるいずれの保存試験のために、少な
くとも５サンプルを用いた。記載の安定した保存時間
は、いずれのサンプルにおいて最終的に変化が観察され
なかった時間である。ZLI-4792における回転粘度値は、
目盛り付き自己組立式の回転粘度計を用いると、２０℃
において１３３ｍＰａ・ｓであった。

【００５７】以下の例は、本発明を説明しようとするも
のであって、制限するものでない。しかしながら、これ
らは、媒体の、特に組み合わせた場合における、可能な
組成物および得ることのできる物性の概要を示すもので
ある。

【実施例】例１ ４種の液晶混合物Ａ、Ｂ、ＣおよびＤからなり、以下の
組成物および性質を有する４−ボトルシステムを製造し
た。

【００５８】混合物Ａ

【表５】

【００５９】混合物Ｂ

【表６】

【００６０】混合物Ｃ

【表７】

【００６１】混合物Ｄ

【表８】

【００６２】この方法により得られるＴＮセルは、特
に、低温における保存に対し優れた安定性を有するとと
もに低いアドレス電圧（しきい値電圧および飽和電圧）
が際立っている。混合物Ａ−ＢおよびＣ−Ｄのそれぞれ
の対では、約０．０８７〜０．１１１の範囲で可変な複
屈折率を有する２−ボトルシステムを示し、混合物Ａ−
ＣおよびＢ−Ｄの対では、約１．４Ｖ〜１．７Ｖの範囲
で可変なしきい値電圧を有する２−ボトルシステムを示
す。従って、Ａ〜Ｄの４つの混合物は、この範囲を有す
る４−ボトルシステムのコーナー混合物として用いるこ
とができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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 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 ザビーネ・シェーン 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） 4H027 BB03 BC04 BD01 BD02 BD04 BD05 BD10 BD21 BE05 CM04 CQ04 CR04 CT03 CT04 CT05 CU05 CW01

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正の誘電異方性の液晶媒体であって、１
   種、２種または３種以上の一般式Ｉ 【化１】 式中、 Ｒ^１は、それぞれ炭素原子１または２〜７個を有するア
   ルキルまたはアルケニル基であり、 Ｘ^１は、Ｆ、ＯＣＦ_３またはＯＣＨＦ_２である、で表さ
   れる化合物、１種、２種または３種以上の一般式ＩＩ 【化２】 式中、 Ｒ^２は、それぞれ炭素原子１または２〜７個を有するア
   ルキルまたはアルケニル基であり、 Ｘ^２は、Ｆ、ＯＣＦ_３またはＯＣＨＦ_２である、で表さ
   れる化合物、および１種または２種以上の一般式ＩＶ 【化３】 式中、 Ｒ^４は、それぞれ炭素原子１または２〜７個を有するア
   ルキルまたはアルケニル基であり、 Ｘ^４は、Ｆ、Ｃｌ、ＯＣＦ_３またはＯＣＨＦ_２であり、
   好ましくは、ＦまたはＯＣＦ_３であり、 ｋは、０または１である、で表される化合物を含有する
   ことを特徴とする、前記媒体。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の媒体であって、１種ま
   たは２種以上の一般式ＩＩＩ 【化４】 式中、 Ｒ^３は、それぞれ炭素原子１または２〜７個を有するア
   ルキルまたはアルケニル基であり、 Ｚ^３２および、あるとした場合のＺ^３１は、それぞれ相
   互に独立して、−ＣＨ _２−ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−ま
   たは単結合であり、 【化５】 Ｘ^３は、Ｆ、ＯＣＦ_３またはＯＣＨＦ_２であり、 ｒは、０または１である、で表される化合物を含むこと
   を特徴とする、前記媒体。
3. 【請求項３】 請求項１または２のいずれかに記載の媒
   体であって、１種または２種以上の一般式Ｖ 【化６】 式中、 【化７】 は、それぞれ相互に独立して、 【化８】 であり、 Ｒ^５１およびＲ^５２は、それぞれ相互に独立して、炭素
   原子１または２〜７個を有するアルキル、アルコキシま
   たはアルケニル基であり、 ｎおよびｍは、それぞれ相互に独立して、０または１で
   ある、で表される化合物を含むことを特徴とする、前記
   媒体。
4. 【請求項４】 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、少なくとも５重量％であることを特
   徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の媒体。
5. 【請求項５】 混合物中の式ＩＩ〜Ｖで表わされる化合
   物の割合が、全体として、４０〜９０重量％であること
   を特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の媒体。
6. 【請求項６】 マルチボトルシステムの成分であること
   を特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の媒体。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の媒体の
   マルチボトルシステムの成分としての使用。
8. 【請求項８】 請求項１〜６のいずれかに記載の液晶媒
   体の電気光学用途における使用。
9. 【請求項９】 請求項１〜５のいずれかに記載の液晶媒
   体を含むことを特徴とする、マルチボトルシステム。
10. 【請求項１０】 請求項１〜６のいずれかに記載の液晶
    媒体を含む電気光学液晶ディスプレイ。