JP2002121163A - 四環状および五環状化合物およびそれらの液晶媒体における使用 - Google Patents
四環状および五環状化合物およびそれらの液晶媒体における使用Info
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Abstract
ていても小さい程度であり、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を同時に有する、ML
C、TNまたはSTNディスプレー用の液晶媒体を提供
する。 【解決手段】式Iで表わされる化合物を液晶媒体に使用
すると、この課題を達成することができることが見出さ
れた。本発明による化合物は、特にそれらの高い透明
点、低い回転粘度および低い複屈折率の点で際立ってい
る。従って、本発明は、一般式Iで表わされる四環状お
よび五環状化合物に関する: 【化1】 R1 、R2 、L1〜4 、Zおよびmは、請求項1に定義
されているとおりである。
Description
Iで表わされる四環状および五環状化合物、およびそれ
らの液晶媒体における使用に関する。
イスに使用される。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、当業者に格別に
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。
大部分の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
マティック構造を有する。
に対する安定性を有し、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、比較的低い粘度を有するべきであ
り、またセルに対し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付与しなければならな
い。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、例えば前記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小さい導電率を有して
いなければならない。
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、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の例には、能動的素子
(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(T
FT)。
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種のテクノロジイ間で相違点を
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、格別の研究努力が世界的規模でなされている。
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、また目
で見て、像に対する有害な効果は有していない。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コンパティブルディス
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。
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(M
IM=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。この方式のMLCディスプ
レイは、TV用途に(例えば、ポケット型テレビ受像
機)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.,SO
RIMACHI,K.,TAJIMA,E.,WATANABE,H.,SHIMIZU,H. による
Proc.Eurodisplay 84,1984年9 月:A210〜288 Matrix L
CD Controlled by Double StageDiode Rings,141頁以
降、Pairs;STROMER,M.によるProc.Eurodisplay 84,1984
年9 月:Design of Thin Film Transistors for Matri
x Addressing of Television Liquid Crystal Display
s,145 頁以降、Pairs ]。
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般を通じて一般に減少させること
から、許容される動作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、非常に大きい比抵抗値を得ることは従来、不可
能であった。温度上昇に伴うおよびまた加熱および/ま
たはUV照射線に露光した後の比抵抗値の増加をできる
だけ小さくすることがまた重要である。従来技術の混合
物の低温物性はまた、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
た粘度に対する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、従来技術からのMLCディスプレ
イは、現在の要求を満たすものではない。
イ、すなわち透過により(transmissively)および任意に
半透過(transflectively)により 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特別の関心が
向けられている。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するバックラ
イト型液晶ディスプレイに比較して、エネルギー消費量
が格別に少ない。TN効果は、非常に良好なコントラス
トを有することを特徴とするものであることから、この
方式の反射型液晶ディスプレイは、明るい周辺状況下に
おいてさえも、容易に読むことができる。これは、例え
ば腕時計およびポケット型計算機で用いられているよう
に、簡単な反射型TNディスプレイとしてすでに知られ
ている。しかしながら、この原理はまた、高品質で高解
像力を有するアクティブマトリックスアドレス型ディス
プレイ、例えばTFTディスプレイにも適用することが
できる。
Nディスプレイの場合におけるように、小さい光学リタ
ーデーション(d・△n)を得るためには、低複屈折率
(△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、通常では許容されるコントラ
ストの少ない視野角依存性をもたらす(DE 30 22 818参
照) 。光が通過する有効層厚さが、同一層厚さを有する
透過型ディスプレイのほぼ2倍の大きさを有することか
ら、反射型ディスプレイでは、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さらに重
要になる。電力消費量が少ないこと(バックライトは不
必要である)以外に、透過型ディスプレイに優る反射型
ディスプレイのもう一つの利点は、スペースの節約にあ
る。これは、非常に薄い装置幅をもたらし、バックライ
トにより付与される加熱の相違がもたらす温度勾配から
生じる問題を減少させる。
も短い応答時間、および低いしきい値電圧と同時に、非
常に大きい比抵抗値を有し、また上記欠点を有していな
いか、または有していても小さい程度である、MLCデ
ィスプレイに対する多大の要求が継続している。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、低温に降下した
場合でも)、 −超低温における切換え能力(野外、自動車、航空
機)、 −UV照射線露光に対する増大した安定性(より長い寿
命)、 −より低いしきい値電圧(アドレス電圧)、 −改善された視野角範囲に対する低い複屈折率。
は、これらの利点を達成することができると同時に、他
のパラメーターを保有するものではない。スーパーツイ
スト(STN)セルの場合、より大きい時分割特性およ
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)が可能で
ある媒体が望まれる。この目的のために利用できるパラ
メーター(透明点、スメクティツク−ネマティック転移
または融点、粘度、誘電率、弾性率)の幅のさらなる拡
大が格別に望まれている。
欠点を有していないか、または有していても小さい程度
であり、また好ましくは非常に大きい比抵抗および低い
しきい値電圧を同時に有する、このタイプのMLC、T
NまたはSTNディスプレイ用特に反射型MLCディス
プレー用の液晶媒体を提供することにある。
る化合物を液晶媒体に使用すると、この課題を達成する
ことができることが見出された。本発明による化合物
は、特にそれらの高い透明点、低い回転粘度および低い
複屈折率の点で際立っている。従って、本発明は、一般
式Iで表わされる四環状および五環状化合物に関する:
独立して、15個までの炭素原子を有するアルキル基ま
たはアルケニル基であり、この基は未置換であるか、ま
たは1個のCNまたはCF3 により置換されているか、
または少なくとも1個のハロゲンにより置換されてお
り、これらの基中に存在する1個または2個以上のCH
2 基はまた、それぞれ相互に独立し、酸素原子が相互に
直接に結合しないものとして、下記の基により置き換え
られていてもよく、−O−、−S−、
CO−O−、Zは、−OCF2 −、−CF2 O−または
単結合であり、L1 、L2 、L3 およびL4 は、それぞ
れ相互に独立して、HまたはFであり、およびmは、1
または2である。
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で表わされる化合物は
また、別種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で表わされる化合物は純粋な状態で無色であ
り、また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。
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、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、トリデコキシまたはテトラデコキシであることが
できる。
−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、もしくは2−、3−、4−、5−、6−、7−、
8−または9−オキサデシルである。
って、この基中に存在する1個のCH2 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、
オクト(oct) −1−、−2−、−3−、−4−、−5
−、−6−または−7−エニル、ノン(non) −1−、−
2−、−3−、−4−、−5−、−6−、−7−または
−8−エニル、もしくはデク(dec) −1−、−2−、−
3−、−4−、−5−、−6−、−7−、−8−または
−9−エニルである。
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および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。従って、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−を包含す
る。これらの基は好ましくは、直鎖状であって、炭素原
子2〜6個を有する。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。
って、この基中に存在する1個のCH2 基が置換基のな
い、または置換基の有する−CH=CH−により置き換
えられておりおよび隣接するCH2 基がCO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4〜13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ペンチル、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、メタアクロ
イリルオキシメチル、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プチル、8−メタアクロイリル
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。
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。R1 および/またはR2 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、またハロゲンは好ましくは、Fま
たはClである。多置換の場合、ハロゲンは好ましく
は、Fである。生成する基はまた、過フッ素化基を包含
する。単置換の場合、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。
はR2 を有する式Iで表される化合物は、液晶ポリマー
の製造に適する。分枝鎖状側鎖基R1 および/またはR
2 を有する式Iで表わされる化合物は、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
ープ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。SA 相を
有する式Iで表わされる化合物は、例えば熱によりアド
レスされるディスプレーに適している。
多くない鎖分枝を有する。好適分枝鎖状基R1 および/
またはR2 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。
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。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。
1 および/またはR2 は好ましくは、8個までの炭素原
子を有する直鎖状アルキル基またはアルケニル基であ
る。式Iで表わされる化合物において、Zは好ましく
は、単結合であり、また−OCF2 −であることができ
る。式Iで表わされる化合物は、刊行物(例えばHouben
-Weyl によるMethoden derOrganishen 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使用することもでき
る。本発明による化合物は、例えば下記の方法に従い製
造することができる:
種以上の式Iで表わされる化合物を含有する液晶媒体に
関する。特に△n値が小さい混合物の場合(△n≦0.
08)、小さい△n値を有する高透明点化合物がほとん
ど常時、スメクティック相を有するという問題がしばし
ば存在する。液晶混合物において、この種の化合物は、
LTS[低温安定性(low temperature stability) ]問
題をもたらす。現在用いられている混合物はしばしば、
エステル構造を有する四環状化合物を含有するが、これ
らの化合物は、使用濃度に依存して、混合物の信頼性を
相当に妨害する。式Iで表わされる化合物を含有する本
発明による混合物は、それらの良好な信頼性、高い透明
点およびそれらの低い回転粘度値γ1 を有する点で際立
っている。
学ディスプレー(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
スプレー)、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促進する。
安定性、ならびに誘電異方性および光学異方性およびし
きい値電圧の達成される組合わせは、従来技術からの公
知混合物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同時に、低いしきい
値電圧にかかわる要件は、従来では、不充分な程度で達
成されていたのみであった。例えば、MLC-6476およびML
C-6625(Merck KGaA,Darmstadt,Germany)などの液晶混合
物は匹敵できる透明点および低温安定性を有するけれど
も、これらは両方ともに、約0.075のかなり高い△
n値および約≧1.7Vのかなり高いしきい値電圧を有
する。
℃まで低下した、特に好ましくは−40℃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、本発明による液晶混合物は同時に、≦0.080、
好ましくは≦0.070、特に≦0.065の複屈折率
値および低いしきい値電圧を得ることを可能にし、従っ
て優れたSTNおよびMLCディスプレーを可能にす
る。特に、この混合物は、低動作電圧を有するという特
徴を有する。TNしきい値は、<2.5V、好ましくは
2.3V以下、特に好ましくは<2.25Vである。特
に、反射型MLC混合物は、<1.8VのTNしきい値
を有する点で際立っている。
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、従ってより高いしきい電
圧と同時に、より高い透明点(例えば、110゜以上)
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)、従ってより低いしきい値(例えば、<
1.5V)と同時に、より低い透明点を得ることができ
ることは言うまでもない。同様にして△εのより高い、
従ってしきい値のより低い混合物を、相当するほどの粘
度の増加のなしで得ることができる。本発明によるML
Cディスプレーは、反射型ディスプレーとは別に、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、1575〜1584,197
5]。この場合、特に好ましい電気光学的性質、例えば
類似ディスプレー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3022818 )な
どに加えて、第二透過率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、第一極小値で格別に大きい比抵抗値
を得ることが可能になる。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、MLCディスプレー
の既定の層厚さに必要な複屈折率の確立に、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
ィスプレーの要件は、例えばDigest of Technical Pape
rs,SDI Symposium,1998 に記載されている。
は<200mPa.秒、特に好ましくは<180mP
a.秒、特に<165mPa.秒である。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。この範囲が好ましくは、少なくとも
−20゜から+80゜まで拡大される。電圧保持率とし
ても知られている容量保持率(HR)の測定値は[S.Ma
tsumoto 等によるLiquid Crystals,5,1320(1989);K.Ni
wa等によるProc.SID Conference,San Francisco ,1984
年6 月、304 頁(1984);G.Weber 等によるLiquid Cryst
als,5,1381(1989)]、式Iで表わされる化合物を含有す
る本発明による混合物がMLCディスプレーに適するH
R値を有することを示した。
(好ましくは2種または3種)の式Iで表わされる化合
物を含有する、すなわち、これらの化合物の割合は、5
〜50%、好ましくは5〜40%、特に好ましくは5〜
35%の範囲である。本発明による媒体に使用すること
ができる式I〜XVおよび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、または公知化合物と
同様に製造することができる。以下に、好適態様を示
す: −式Iで表わされる好適化合物は、式Ia〜Ijで表わ
される化合物である:
に独立して、H、CH3 、C2 H5 、またはn−C3 H
7 であり、mは、1または2であり、およびAlkyl およ
びAlkyl* はそれぞれ、相互に独立して、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である。
およびR2 はそれぞれ、相互に独立して、好ましくは炭
素原子1〜8個を有する直鎖状アルキル基であるか、ま
たは炭素原子2〜8個を有するアルケニル基である。特
に好適な基R1 およびR2 は、メチル、エチル、n−プ
ロピル、n−ペンチル、ビニル、1E−プロピルおよび
3−ブテニルである。 −式Iで表わされる化合物において、mは好ましくは、
1である。 −1種または2種以上の式Iで表わされる化合物に加え
て、一般式II〜VIII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:
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、もしくは炭素原子1〜6個を有す
るハロゲン化されているアルキルまたはアルコキシ、も
しくは炭素原子2〜6個を有するハロゲン化されている
アルケニル、 Z0 :−C4 H8 −、−CF2 O−、−OCF2 −、−
CH2 O−、−OCH 2 −、−CF=CF−、−C2 F
4 −または−CH=CH−、 Y1 〜Y4 :それぞれ相互に独立して、HまたはF、
r:0または1。−好ましくは、2種、3種、4種また
は5種の式IIで表わされる化合物を含有する媒体;−
好ましくは、1種または2種以上の式IIa〜IIhで
表わされる化合物を含有する媒体:
は下記化合物である:
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:
それぞれ相互に独立して、請求項5に定義されていると
おりである。式II〜XIXで表わされる化合物におい
て、X0 は好ましくは、F、Cl、CF3 、OCF3 ま
たはOCHF2 、特にFおよびOCF3 であり、またO
CHF2 である。R0 は好ましくは、それぞれ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、アルケニルオキシまたはアルケニルであ
る。
る化合物をさらに含有する媒体:
わされる化合物をさらに含有する媒体:
定義されているとおりである。alkyl および alkyl* は
それぞれ、炭素原子1〜7個を有する直鎖状アルキル基
である。
/または式VIIbで表わされる化合物をさらに含有す
る媒体:
わされる化合物をさらに含有する媒体:
またはE1bで表わされる化合物をさらに含有する媒
体:
りである。
化合物の割合は全体として、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、5〜50重量%である; −混合物中の式II〜VIIIで表わされる化合物の割
合は全体として、20〜80重量%である;:
I、式VIIまたは式VIIIで表わされる化合物を含
有する媒体; −R0 は好ましくは、炭素原子2〜7個を有する直鎖状
のアルキルまたはアルケニルである; −式I〜VIIIで表わされる化合物から基本的になる
媒体; −好ましくは、一般式XVI〜XXからなる下記群から
選択される化合物をさらに含有する媒体:
おりであり、また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、フッ素原子により単置換または多置
換されていると好ましい;−I:(II+III+IV
+V+VI+VII+VIII)重量比は、好ましくは
1:10〜10:1である; −一般式I〜XVからなる群から選択される化合物から
基本的になる媒体。 −混合物中の式Xa〜Xdで表わされる化合物の割合は
全体として、3〜45重量%、好ましくは5〜40重量
%、特に5〜30重量%である;
割合は全体として、10〜60重量%、好ましくは10
〜45重量%、特に15〜40重量%である; −混合物中の式E2および/または式E3で表わされる
化合物の割合は全体として、1〜30重量%、好ましく
は3〜20重量%、特に3〜15重量%である; −式
E4で表わされる化合物の割合は、好ましくは≦20重
量%、特に≦10重量%である。
の式II、式III、式IV、式V、式VI、式VII
および/または式VIIIで表わされる化合物と混合さ
れている式Iで表わされる化合物は、比較的少ない割合
でさえも、しきい値電圧の減少および小さい複屈折率値
をもたらすと同時に、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を生じさせ、従
って保存安定性を劇的に改良することが見出された。1
種または2種以上の式Iで表わされる化合物に加えて、
式IVで表わされる化合物、特に式IVaにおいて、X
0 がFまたはOCF3 である化合物を含有する混合物
は、特に好ましいものとして挙げられる。
であり、安定であり、また相互におよび他の液晶材料と
容易に混和する。「Alkyl 」または「 Alkyl* 」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の
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。
は、炭素原子2〜7個を有する直鎖状および分枝鎖状の
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、C2 〜C7 −1E−アルケニル、C4 〜C7
−3E−アルケニル、C5 〜C7 −4−アルケニル、C
6 〜C7 −5−アルケニルおよびC7 −6−アルケニ
ル、特にC2 〜C7 −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。
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、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Cu H2u+1−O
−(CH2 )v で表わされる直鎖状基(式中、uおよび
vは、それぞれ相互に独立して、1〜6である)を包含
する。好ましくは、uは1であり、およびvは好ましく
は、1〜6である。
とによって、応答時間、しきい値電圧、透過特性曲線の
急峻度などを所望の様相で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、より短いアドレス時間、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)とのより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、より低
いしきい値電圧およびより小さいK33/K11値をもたら
す。
II+IV+V+VI+VII+VIIIで表わされる
化合物の最適重量比は、所望の性質、式I、式II、式
III、式IV、式V、式VIおよび/または式VII
Iで表わされる成分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〜XVで表わされる化合物の総
量は決定的なものではない。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有することが
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、応答時間およびしきい値電圧に対し
て見出される効果は通常、式I〜XXで表わされる化合
物の総濃度が高いほど大きくなる。
体は、式II〜VIII(好ましくは式II、式III
および/または式IV、特に式IVa)において、X0
がF、OCF3 、OCHF2 、OCH=CF2 、OCF
=CF2 またはOCF2 −CF2 Hである化合物を含有
する。式Iで表わされる化合物との好ましい相乗効果
は、特に有利な性質をもたらす。特に、式Iで表わされ
る化合物および式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の点で特に際立っ
ている。
極からの本発明によるMLCディスプレーの構造は、こ
の種のディスプレー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ディスプレーの全部、特に
ポリ−Si TFT類またはMIM類に基づくマトリッ
クス表示素子を包含する。しかしながら、本発明による
ディスプレーと慣用のねじれネマティックセルに基づく
ディスプレーとの基本的相違点は、その液晶層の液晶パ
ラメーターの選択にある。
合物は、それ自体慣用の方法により製造することができ
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、次いで充分
に混合した後、例えば蒸留によって溶剤を分離すること
もできる。別の慣用の方法、例えば同族混合物などの予
備混合物を用いることによって、または「マルチ−ボト
ル」法と称される方法を用いることによって調製するこ
ともできる。
り、刊行物に記載されている別種の添加剤を含有するこ
ともできる。例えば、0〜15%、好ましくは0〜10
%の多色性染料および/またはカイラルドープ剤を添加
することができる。これらの添加剤はそれぞれ、0.0
1〜6%、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
ち液晶化合物またはメソゲン化合物にかかわる濃度デー
タは、これらの添加剤の濃度を考慮したものではない。
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、およびIはアイソトロピック相を表わす。
晶化合物の構造は頭文字で示されており、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Cn H
2n+1およびCm H2m+1は全部、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、整
数、好ましくは0、1、2、3、4、5、6、7、8、
9、10、11および12であり、ただしn=mまたは
n≠mであることができる。表Bのコードは自明であ
る。表Aには、基本構造に関わる頭文字のみが示されて
いる。各場合に、この基本構造に関わる頭文字の後に、
ハイフンで分離して、置換基R1 *、R2* 、L1* お
よびL2* に関するコードが示されている:
す。表A :
添加することができるドープ剤を示している。
合物に加えて、表Bから選択される2種、3種または4
種以上の化合物を含有する本発明による混合物は、特に
好ましいものとして挙げられる。
であって、本発明を制限するものではない。本明細書全
体をとおして、パーセンテージは重量によるパーセント
である。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
クティック相およびI=アイソトロピック相である。こ
れらの記号間の数字は転移温度を表わす。光学異方性
(589nm、20℃)ならびに流動粘度ν20(mm2
/秒)および回転粘度γ1 (mPa.秒)はそれぞれ、
20℃で測定した。
す(基板表面に対して垂直の視野方向)。tonはV10の
数値の2倍に相当する動作電圧におけるスイッチ−オン
時間を表わし、またtoff はスイッチ−オフ時間を表わ
す。△nは光学異方性を表わし、またn0 は屈折率を表
わす。△εは誘電異方性を表わす(△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)。電気光学データは、別段の
記載がないかぎり、20℃において、第一極小値(すな
わち、0.5のd・△n値)でTNセルにおいて測定し
た。光学データは、別段の記載がないかぎり、20℃で
測定した。
ンジチオール0.036molに、氷冷却しながら、トリフルオ
ロメタンスルホン酸0.036molを添加する。この混合物を
引き続いて、120 ℃において0.5 時間加熱する。この溶
液を室温まで冷却させ、次いでアセトニトリル10mlおよ
びジエチルエーテル50mlを添加する。最後に、この混合
物を慣用の仕上げ処理に付す。
℃において、ジクロロメタン280mlに導入し、次いでジ
クロロメタン10ml中のトリエチルアミン0.037molおよび
化合物C 0.036molからなる混合物を添加する。この混
合物を、−70℃において 2時間撹拌し、トリエチルアミ
ントリスヒドロフルオライド0.180molを添加し、この混
合物を、さらに 5分間撹拌し、次いで1,3−ジブロモ
−5,5−ジメチルヒダントイン0.075molを少しづつ添
加する。この混合物を−70℃でさらに1.5 時間撹拌す
る。引き続いて、室温まで温める。この黄色溶液を、飽
和炭酸水素ナトリウム溶液で処理し、最後に、この混合
物を慣用の仕上げ処理に付す。この残留物をn−ヘプタ
ンから再結晶させる。C 28 SB(C) 195 SB(H) 201 N 26
0.3 I; △ε=1.3;△n=0.0975。
製造される:
ジチオール0.1molに、氷冷却しながら、トリフルオロメ
タンスルホン酸3.0molを添加する。この混合物を次い
で、120 ℃で75分間加熱する。この溶液を室温まで冷却
させ、次いでジエチルエーテル750ml を添加する。この
溶液を−20℃に12時間冷却させ、次いで窒素雰囲気下に
吸引濾過する。この湿った濾過ケーキを、高められた温
度でジエチルエーテル700ml およびアセトニトリル200m
l に溶解し、次いで一夜かけて−20℃に冷却させる。こ
の結晶を吸引濾過し、ジエチルエーテルで洗浄し、次い
で減圧下に乾燥させる。
において、ジクロロメタン280ml に導入し、次いでジク
ロロメタン20ml中のトリエチルアミン0.036molおよび化
合物G 0.03mol からなる混合物を添加する。この混合
物を、−70℃において 2時間撹拌し、トリエチルアミン
トリスヒドロフルオライド0.10mol を添加し、この混合
物を、さらに 5分間撹拌し、次いでN−ブロモスクシン
イミド0.10mol を少しづつ添加する。この混合物を−70
℃でさらに1.5 時間撹拌する。引き続いて、室温まで温
める。この黄色溶液を、水酸化ナトリウム溶液で処理す
る。最後に、この混合物を慣用の仕上げ処理に付す。こ
の残留物をn−ヘプタンから再結晶させる。C 65 S? 92
N 268.7 I;△ε=1.1;△n=0.1035。
製造される:
2.1から得られる)を先ず、−70℃において、ジクロ
ロメタン280ml に導入し、次いでジクロロメタン20ml中
のトリエチルアミン0.036molおよび化合物I 0.03mol
からなる混合物を添加する。この混合物を、−70℃で 2
時間撹拌し、トリエチルアミントリスヒドロフルオライ
ド0.10mol を添加し、この混合物を、さらに 5分間撹拌
し、次いでN−ブロモスクシンイミド0.10mol を少しづ
つ添加する。この混合物を−70℃でさらに1.5 時間撹拌
する。引き続いて、室温まで温める。この黄色溶液を、
水酸化ナトリウム溶液で処理する。最後に、この混合物
を慣用の仕上げ処理に付す。この残留物をn−ヘプタン
から再結晶させる。C 134 SB 215 N >350 I;△ε=2.
1;△n=0.1145。
製造される:
て、ジクロロメタン600ml 中に導入し、次いでジクロロ
メタン100ml 中のトリエチルアミン0.05mol およびハイ
ドロキノン0.04mol からなる溶液を添加する。この混合
物を、−70℃で 1時間撹拌し、HF(ピリジン中の50%
溶液)0.412molを添加し、この混合物を、さらに15分間
撹拌し、次いでN−ブロモスクシンイミド0.2molを添加
する。この反応混合物を90分間撹拌した後、室温まで温
め、次いで稀水酸化ナトリウム溶液を添加する。この有
機相を分離採取し、次いで慣用の仕上げ処理に付す。こ
の生成物をn−ヘプタンから再結晶させる。C 140 S?
150 SB 169 N >325 I;△ε=0.2;△n=0.1093。
製造される:
Claims (9)
- 【請求項1】式I 【化1】 式中、 R1 およびR2 は、それぞれ相互に独立して、15個ま
での炭素原子を有するアルキル基またはアルケニル基で
あり、この基は未置換であるか、または1個のCNまた
はCF3 により置換されているか、または少なくとも1
個のハロゲンにより置換されており、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、酸素原子が相互に直接に結合しないもの
として、下記の基により置き換えられていてもよく、−
O−、−S−、 【化2】 、−CO−、−CO−O−、−O−CO−または−O−
CO−O−、 Zは、−OCF2 −、−CF2 O−または単結合であ
り、 L1 、L2 、L3 およびL4 は、それぞれ相互に独立し
て、HまたはFであり、およびmは、1または2で、 表される四環状および五環状化合物: - 【請求項2】R1 およびR2 が、それぞれ相互に独立し
て、8個までの炭素原子を有する直鎖状アルキル基また
はアルケニル基であることを特徴とする、請求項1に記
載の四環状および五環状化合物。 - 【請求項3】式Ia〜Ij 【化3】 各式中、 R1aおよびR1bは、それぞれ相互に独立して、H、CH
3 、C2 H5 またはn−C3 H7 であり、 mは、1または2であり、およびAlkyl および Alkyl*
は、それぞれ相互に独立して、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で、表わされる四環
状および五環状化合物: - 【請求項4】式Iで表わされる化合物の液晶媒体におけ
る使用。 - 【請求項5】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、1種または2種以上
の式Iで表わされる化合物: 【化4】 (式中、R1 、R2 、Z、L1〜4 およびmは、請求項
1に定義されているとおりである) およびさらに式II、式III、式IV、式V、式V
I、式VIIおよび式VIII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: 【化5】 (各式中、各基は下記の意味を有する:R0 は、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であり、 X0 は、FまたはClであるか、もしくは炭素原子1〜
6個を有するハロゲン化されているアルキル、またはア
ルコキシであるか、または炭素原子2〜6個を有するハ
ロゲン化されているアルケニルであり、 Z0 は、−C4 H8 −、−CF2 O−、−OCF2 −、
−CH2 O−、−OCH2 −、−CF=CF−、−C2
F4 −または−CH=CH−であり、 Y1 〜Y4 は、それぞれ相互に独立して、HまたはFで
あり、 rは、0または1である)を含むことを特徴とする、前
記液晶媒体。 - 【請求項6】混合物中の式I〜VIII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5に記載の液晶媒体。 - 【請求項7】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、5〜50重量%であることを特徴とす
る、請求項5または6のいずれかに記載の液晶媒体。 - 【請求項8】請求項5に記載の液晶媒体の電気光学目的
における使用。 - 【請求項9】請求項5に記載の液晶媒体を含む電気光学
液晶ディスプレイ。
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