JP2002285160A - 液晶媒体および液晶ディスプレイ - Google Patents
液晶媒体および液晶ディスプレイInfo
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Abstract
は有していても小さい程度である、TN−AMDに特に
有用な適当な△n値を有する液晶媒体を提供する。 【解決手段】下記式Iで表わされる大きい△n値を有す
る誘電的に正の化合物を包含する第一の誘電的に正の液
晶成分(A)および式IIで表わされる化合物を包含す
る第二の誘電的に正の成分(B)を含有する液晶媒体。 (式中、R1およびR2は、炭素原子1〜7個を有する
n−アルキル基またはn−アルコキシ基、または炭素原
子2〜7個を有するアルケニル基、アルケニルオキシ基
またはアルコキシアルキル基であり、X1およびX
2は、F、CI、CF3、OCF3またはOCF2Hで
あり、Y11〜Y16中の1個は、Fであり、その他は
HまたはFであり、Y2は、HまたはFである。)
Description
の液晶ディスプレイにおける使用、ならびにこれらの媒
体を含有するLCD、特にTNモードのディスプレイ、
特にアクティブマトリックスにより駆動されるディスプ
レイに関する。
晶ディスプレイ(LCD)は、情報の表示に広く用いら
れている。これらは、直視型ディスプレイに、またプロ
ジェクション型ディスプレイに使用される。多分、最も
広く使用されている電気光学モードは、依然としてねじ
れネマティック(TN)−モードである。このモード以
外に、その他のモードも使用されているか、または研究
されている。これらの中で広く使用されている効果は、
例えばスーパーツィストネマティック(STN)−効果
(この効果は、直接駆動型ディスプレイに使用される)
および電気制御複屈折(ECB)−効果(この効果はま
た、垂直配向ネマティック(VAN)−モードとも称さ
れ、アクティブマトリックス駆動ディスプレイ(AM
D)に使用される)、およびそれらの改良型である。T
Nモードは、直接駆動ディスプレイおよび特にAMDの
両方で有益に使用される。
学的に補償されたベント(OCB)モードである。この
モードは、コントラストに対して好ましい低い視野角依
存性を有する。さらにまた、このモードの応答時間は短
い。これらのモード以外に(これらは全部が基板に対し
て、すなわち各液晶層に対して実質的に垂直である電場
を使用する)、基板に対して、すなわち各液晶層に対し
て実質的に平行である電場を使用する電気光学モード、
例えばインプレーンスイッチング(IPS)−モード
(これは、例えばDE4000451およびEP058
8568に記載されている)が存在する。
た液晶が要求される。小さいセル間隙を有する直視型T
N−AMDの場合、および非常に小さいセル間隙を有す
る反射型TN−AMDの場合、グーチおよびタリイの第
一次光透過率極小値で動作する約4〜5μmのセル間隙
を有する通常の直視型TN−AMDの液晶媒体に比較し
て、大きい複屈折率を有する液晶媒体が要求される。特
に、アクティブマトリックスとして多結晶ケイ素を用い
るモデムTFT駆動ディスプレイの場合、高められた△
nを有する媒体が要求される。
体はDE19529106から公知である。しかしなが
ら、これらの媒体は、小さい複屈折率を有することを特
徴とし、またむしろ高いしきい値電圧を有する。末端C
l原子を有する式IIで表わされる化合物を含有する液
晶媒体は、U.S.P.5,328,644から公知で
ある。しかしながら、これらの媒体は大きい複屈折率を
有することを特徴とするものである。類似の媒体は、J
P06−264059(A)に記載されている。
MD用の広いネマティック相範囲、低い粘度、特に低い
回転粘度、使用される表示モードに従い適当な光学異方
性△n値、特に適当に大きい△n値を有する液晶媒体に
対する多大の要求が存在している。
技術の材料の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、TN−AMDに特に有用な適当な
△n値を有する液晶媒体を見出すことにあった。
なくとも2種の成分を使用する改良された液晶媒体を提
供することによって、この課題を実現することができる
ことが見出された。従って、本発明は、下記式Iで表わ
される大きい△n値を有する誘電的に正の化合物を包含
する第一の誘電的に正の液晶成分(成分Aと称する)お
よび同時に、1種または2種以上の式IIで表わされる
化合物を包含する第二の誘電的に正の成分(成分Bと称
する)を含有することを特徴とする液晶媒体を提供す
る:
n−アルキル基またはn−アルコキシ基、または炭素原
子2〜7個を有するアルケニル基、アルケニルオキシ基
またはアルコキシアルキル基であり、X1は、F、C
l、CF3、OCF3またはOCF2Hであり、特に
F、またはCl、更にはFであり、およびY11、Y
12、Y13、Y14、Y15およびY16中の1個
は、Fであり、およびその他の少なくとも1つはHまた
はFである)
しくは2〜5個を有するn−アルキル基またはn−アル
コキシ基、または炭素原子2〜7個を有するアルケニル
基、アルケニルオキシ基またはアルコキシアルキル基で
あり、X2は、F、Cl、CF3、OCF3またはOC
F2Hであり、好ましくはFまたはCl、またはFであ
り、およびY2は、HまたはF、好ましくはFであ
る)。
は、式IIIで表わされる誘電的に正の化合物を包含す
る誘電的に正の成分(成分Cと称する)をさらに含有す
る:
て、上記式IにおいてR1について示されている意味を
有し、Z31およびZ32は、それぞれ相互に独立し
て、−CH2CH2−、−COO−、トランス−CH=
CH−、トランス−CF=CF−、−CH2O−、−C
F2O−または単結合であり、両者が存在する場合は、
好ましくはそれらの1つは単結合であり、両者が存在す
る場合は好ましくはそれらの1つは単結合であり、
れぞれ炭素原子1〜6個を有するハロゲン化アルキル、
ハロゲン化アルケニルまたはハロゲン化アルコキシであ
り、好ましくはF、Cl、OCF3またはOCF2Hで
あり、およびnは、0または1であり、好ましくは、Z
31およびZ32は、それぞれ相互に独立して、−CH
2CH2−、−COO−、トランス−CH=CH−、−
CF2O−または単結合であり、ただし両方が存在する
場合、好ましくはこれらの少なくとも一方は単結合であ
り、および/または好ましくは、
明による液晶媒体は、式IVで表わされる誘電的にニュ
ートラルの化合物を包含する誘電的にニュートラルの成
分(成分Dと称する)をさらに含有する:
互に独立して、上記式IにおいてR1について示されて
いる意味を有し、Z41およびZ42は、それぞれ相互
に独立して、−CH2CH2−、−COO−、トランス
−CH=CH−、トランス−CF=CF−、−CH2O
−、−CF 2O−または単結合であり、ただし、両方が
存在する場合、好ましくはこれらの少なくとも1個は単
結合であり、
は2である。
ましくは主として、最も好ましくは完全に、1種または
2種以上の式Iで表わされる化合物を含有する成分Aを
含有する。本出願において、全体におよぶものとして、
包含するという用語は組成物の概念から、例えば、媒体
または成分が問題の化合物(1種または2種以上)を、
10%またはそれ以上、最も好ましくは20%またはそ
れ以上の濃度で含有することを意味する。
用語は、問題の1種または2種以上化合物または成分
を、80%またはそれ以上、好ましくは90%またはそ
れ以上最も好ましくは、95%またはそれ以上の濃度で
含有することを意味する。完全に成るとは、98%以
上、好ましくは99%以上、最も好ましくは100%含
有することを意味する。式Iで表わされる化合物は、下
記付属式I−1〜I−3の群から選択すると好ましい:
る。
およびI−2bの群から選択される化合物を含有する媒
体は、特に好ましい:
は、式IIで表わされる化合物から主としてなる、最も
好ましくは完全になる成分Bを含有する。式IIで表わ
される化合物は、付属式II−1〜II−7の群から選
択すると好ましい:
ている意味をそれぞれ有する。
よびII−6bの群から選択される化合物を含有する媒
体は、特に好ましい。
を有する。
は、上記のとおりの式IIIで表わされる化合物から好
ましくは主としてなる、最も好ましくは完全になる誘電
的に正の液晶成分(成分C)を含有する。
II−1〜III−12の群から選択すると好ましい:
されている意味を有し、Y31およびY32は、相互に
独立して、HまたはFであり、X3は、上記式IIIに
ついて示されている意味を有し、好ましくはF、OCF
3またはOCF2Hであり、およびnは、0または1で
ある。この成分Cは、成分B以外に、存在させることが
でき、好ましくは存在させる。
II−2〜III−10の群から選択される化合物を含
有する媒体は、特に好ましい。
ついて示されている意味を有する。もう一つの好適態様
において、液晶媒体は上記のとおりの式IVで表わされ
る化合物から、好ましくは主としてなる、最も好ましく
は完全になる誘電的に正の液晶成分(成分D)を含有す
る。式IVで表わされる化合物は好ましくは下記式IV
−1〜IV−4の群から選択する:
式IVについて示されている意味をそれぞれ有し、およ
びY4は、HまたはFである。最も好ましい媒体は、付
属式I−1〜I−3の群から選択される式Iで表わされ
る化合物を含有する。これらの中で、付属式I−1a、
I−1b、I−2a、I−2b、I−3aおよびI−3
bにおいて、R1が上記式Iについて示されている意味
を有し、好ましくは炭素原子1〜5個を有するn−アル
キルまたは炭素原子1〜4個を有するn−アルコキシ、
または炭素原子2〜5個を有するI−E−アルケニルで
ある化合物は、最も好適である。
bおよびI−2aの群から、特に好ましくは式I−1a
およびI−2aの群なら選択される化合物を含有する。
式III−4a〜III−4dおよびII1−5a〜I
II−5cの群から選択される化合物、好ましくは1種
または2種以上の式III−4a〜III−4dの群か
ら選択される化合物および1種または2種以上の式II
I−5a〜III−5cの群から選択される化合物を含
有する媒体は好ましい:
る。
くは3〜40%、最も好ましくは5〜30%の濃度で使
用する。成分Bは、総混合物の1〜45%、好ましくは
3〜35%、最も好ましくは5〜25%の濃度で使用す
る。成分Cは、総混合物の0〜85%、好ましくは20
〜80%、最も好ましくは40〜75%の濃度で使用す
る。成分Dは、総混合物の0〜35%、好ましくは1〜
25%、最も好ましくは11〜19%の濃度で使用す
る。
性質を調節するために追加の液晶成分を含有することが
できる。これらの追加の成分は、特に本発明の液晶媒体
の相範囲、光学異方性および動作電圧の調節に使用され
る。このような化合物は当業者に知られている。本発明
による媒体中のそれらの濃度は、好ましくは0%〜30
%、さらに好ましくは0%〜20%、最も好ましくは0
%〜15%である。好ましくは、液晶媒体は、成分A、
B、CおよびDを全体として、50%〜100%、さら
に好ましくは70%〜100%、最も好ましくは80%
〜100%、特に90%〜100%の割合で含有し、こ
れらの成分A、B、CおよびDは好ましくは1種または
2種以上のそれぞれ式I、II、IIIおよびIVで表
わされる化合物から主としてなり、最も好ましくは完全
になる。
上、好ましくは90℃またはそれ以上、特に好ましくは
100℃またはそれ以上、特に110℃またはそれ以上
の透明点を有することにある。本発明による液晶媒体の
△nは、0.12またはそれ以上、好ましくは0.13
〜0.25の範囲、さらに好ましくは0.14〜0.2
2の範囲、最も好ましくは0.14〜0.20の範囲、
特にO.145〜0.170の範囲にある。本発明によ
る液晶媒体の誘電異方性(△ε)は、1kHzおよび2
0℃において、好ましくは6またはそれ以上、さらに好
ましくは9またはそれ以上、最も好ましくは10または
それ以上、特に12またはそれ以上である。
10)は、50Hzおよび20℃において、好ましくは
2.0Vまたはそれ以下、さらに好ましくは1.7Vま
たはそれ以下、最も好ましくは1.6Vまたはそれ以
下、特に1.5Vまたはそれ以下である。1.2〜1.
6の範囲が好ましく、1.3〜1.5Vの範囲は最も好
ましい。好ましくは、本発明の媒体のネマティック相
は、少なくとも−20℃から70℃まで、さらに好まし
くは−30℃から80℃まで、最も好ましくは少なくと
も−40℃から80℃まで拡大されており、このことは
低限が下方で切られており、他方上限が抑えられている
ことを、少なくとも意味する。
の用語は、△ε>1.5を有する化合物を表わし、誘電
的にニュートラルである化合物の用語は、−1.5≦△
ε≦1.5を有する化合物を表わし、および誘電伝的に
負である化合物の用語は、△ε<−1.5を有する化合
物を表わす。同じことが成分についても適用される。△
εは1kHz、20℃値で決定される。化合物の誘電異
方性は、ネマティックホスト混合物中の各化合物の10
%溶液の結果から決定する。これらの試験混合物の容量
は、ホメオトロピック配向を有するセルおよび平行配向
を有するセルの両方で測定する。両タイプのセル間隙
は、約10μmである。印加電圧は、1kHzの周波数
および代表的に0.5V〜1.0Vの二乗平均の平方根
値を有する矩形波である。しかしながら、各試験混合物
の容量しきい値以下であるように常に選択する。
物についてはZLI−4792を、また誘電的に負の化
合物についてはZLI−3086をそれぞれ使用する。
これらは両方ともにMerck,KGaA,Germa
nyからのものである。化合物の誘電誘電率は、注目の
化合物を添加した際のホスト混合物の各数値の変化から
決定し、注目の化合物の濃度が100%である場合に外
挿する。20℃の測定温度でネマティック相を有する成
分は、このように測定し、その他全部は化合物と同様に
処理する。
両方ともに別段の記載がないかぎり、光学的しきい値を
意味し、10%相対コントラスト(V10)について示
されており、また飽和電圧は光学飽和を意味し、別段の
記載がない限り90%相対コントラストについて示され
ている。容量しきい値電圧(VO、これはまた、フレデ
リックス(Freedericksz)−しきい値V
Frと称される)は、明示されている場合にのみ使用さ
れる。本明細書に記載のパラメーターの範囲は全部が、
別段の記載がないかぎり、制限値を包含するものとす
る。
かぎり、全部の濃度は質量パーセントで示されており、
全部の温度はセンチグレード度(摂氏度)で示されてお
り、また温度差は全部がセンチグレード度で示されてい
る。全部の物理学的性質は、“Merck Liqui
d Crystals,Physical Prope
rties of Liquid Crystal
s”,Status Nov.1997,Merck
KGaA,Germanyに従い測定し、別段の記載が
ないかぎり、20℃の温度について示されている。光学
異方性(△n)は、589.3nmの波長で測定する。
誘電異方性(△ε)は、1kHzの周波数で測定する。
しきい値電圧、ならびに全部のその他の電気光学的性質
は、Merck KGaA,Germanyで製造され
た試験セルを用いて測定する。△εを測定するための試
験セルは、22μmのセル間隙を有していた。電極は、
1.13cm2のセル間隙およびガード環を有する円形
ITO電極であった。配向膜は、ホメオトロピック配向
(ε‖)の場合はレシチンであり、また平行配向
(ε⊥)の場合は日本合成ゴムからのポリイミドAL−
1054であった。容量は、0.3Vrmsの電圧を有
する正弦波を用いる周波数応答分析器ソラトロン(So
latron)1260で測定した。電気光学的測定に
使用された光は、白色光であった。使用された設定装置
は、Otsuka,日本国の市販装置であった。特性電
圧は、垂直観察下に測定した。しきい値(V10)−中
間調(mid gray)(V50)−および飽和(V
90)電圧は、それぞれ10%、50%および90%相
対コントラストについて測定されている。
よびカイラルドープ剤を慣用の濃度で含有することがで
きる。これらの追加の成分の総合濃度は、総混合物に基
づき0%〜10%、好ましくは0.1%〜6%の範囲で
ある。使用される各化合物の濃度はそれぞれ、好ましく
は0.1〜3%の範囲である。これらのおよび同様の添
加剤の濃度は、本発明の液晶媒体の液晶成分および化合
物の濃度の数値および範囲には考慮されない。
好ましくは6〜40種、さらに好ましくは8〜30種、
最も好ましくは10〜20種の化合物からなる。これら
の化合物は、慣用の方法で混合する。一般に、少ない方
の量で使用する化合物の所望量を、多い方の量で使用す
る化合物に溶解させる。温度を,高い方の濃度で使用さ
れる化合物の透明点以上である場合、溶解プロセスの完
了を特に容易に見ることができる。しかしながら、別の
慣用の方法、例えばいわゆる予備混合物を用いて(この
方法は化合物の同族化合物、または共融混合物であるこ
とができる)またはいわゆるマルチボトル系を用いて
(この場合、その構成成分は、混合物それら自体で使用
する用意ができている)、媒体を製造することができ
る。
発明による液晶媒体は、これらが、例えばTN−、TN
−AMD、ECB−またはVAN−AMD IPSおよ
びOCB LCD、およびまた複合系、例えばPDLC
−LCD、特にHPDLCなどの全部の公知の形式の液
晶ディスプレイに有用であるように改変させることがで
きる。融点T(C,N)、スメクティック(S)からネ
マティック(N)相への転移T(S,N)および液晶の
透明点T(N,I)は、センチグレード度で示されてい
る。
液晶化合物の構造は頭文字とも称される略語で示されて
いる。この略語の相当する構造への変換は、下記の二つ
の表AおよびBに従い行う。基CnH2n+1およびC
mH2m+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。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文字の
みが示されている。各化合物は、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:
成分を含有する: −9種またはそれ以上の、好ましくは11種またはそれ
以上の表AおよびBの化合物群から選択される化合物、
および/または −4種またはそれ以上の、好ましくは5種またはそれ以
上の表Aの化合物群から選択される化合物、および/ま
たは −5種またはそれ以上の、好ましくは8種またはそれ以
上の表Aの化合物群から選択される化合物。
明するものである。しかしながら、化合物の物理学的デ
ータは特に、この範囲の性質を得ることができることを
当業者に説明するものである。特に、好ましく達成する
ことができる種々の性質の組合せは、充分に規定されて
いる。
物を実現する: 表1
物を実現する: 表2
物を実現する:表3
また紫外線安定剤(Tinuvin)を添加して、相違
する時間のキセノン灯からの紫外線照射後、20℃の温
度においてTN試験セルで測定した。これらの結果を、
下表に示す。表4
物を実現する: 表5
を、それ自体で、また紫外線安定剤を添加して、相違す
る時間の紫外線照射後、20℃の温度においてTN試験
セルで測定した。これらの結果をまた、表4に示す。
Claims (10)
- 【請求項1】1種または2種以上の式Iで表わされる大
きな△n値を有する誘電的に正の化合物を包含する第一
成分(A)および同時に、1種または2種以上式IIで
表わされる化合物を包含する第二成分(B)を含有する
ことを特徴とする液晶媒体: 【化1】 (式中、 R1は、炭素原子1〜7個を有するn−アルキル基または
n−アルコキシ基、または炭素原子2〜7個を有するア
ルケニル基、アルケニルオキシ基またはアルコキシアル
キル基であり、 X1は、F、Cl、CF3、OCF3またはOCF2H
であり、およびY11、Y12、Y13、Y14、Y
15およびY16中の1個は、Fであり、およびその他
はHまたはFである) 【化2】 (式中、R2は、炭素原子1〜7個を有するn−アルキ
ル基またはn−アルコキシ基、または炭素原子2〜7個
を有するアルケニル基、アルケニルオキシ基またはアル
コキシアルキル基であり、 X2は、F、Cl、CF3、OCF3またはOCF2H
であり、およびY2は、HまたはFである)。 - 【請求項2】式IIIで表わされる誘電的に正の化合物
を包含する第三成分(C)をさらに含有することを特徴
とする、請求項1に記載の液晶媒体: 【化3】 (式中、R31およびR32は、それぞれ相互に独立し
て、上記式IにおいてR1について示されている意味を
有し、 Z31およびZ32は、それぞれ相互に独立して、−C
H2CH2−、−COO−、トランス−CH=CH−、
トランス−CF=CF−、−CH2O−、−CF2O−
または単結合であり、 【化4】 またはそれらの鏡像基であり、 【化5】 X3は、FまたはClであるか、またはそれぞれ炭素原
子1〜6個を有するハロゲン化アルキル、ハロゲン化ア
ルケニルまたはハロゲン化アルコキシであり、およびn
は、0または1である)。 - 【請求項3】1種または2種以上の式IVで表わされる
化合物を包含する誘電的にニュートラルの成分(D)を
さらに含有することを特徴とする、請求項1または2に
記載の液晶媒体: 【化6】 (式中、R41およびR42は、それぞれ相互に独立し
て、上記式IにおいてR1について示されている意味を
有し、 Z41およびZ42は、それぞれ相互に独立して、−C
H2CH2−、−COO−、トランス−CH=CH−、
トランス−CF=CF−、−CH2O−、−CF2O−
または単結合であり、ただし、両方が存在する場合、好
ましくはこれらの少なくとも1個は単結合である、 【化7】 はそれぞれ、式Iにおいて 【化8】 について上記した意味を有し、およびmは、0、1また
は2である。 - 【請求項4】1種または2種以上の式I−1および式I
−2の群から選択される化合物を含有することを特徴と
する、請求項1〜3のいずれかに記載の液晶媒体: 【化9】 式中、R1およびX1は、請求項1に記載の意味を有す
る。 - 【請求項5】1種または2種以上の式II−1および式
II−6の群から選択される化合物を含有することを特
徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の液晶媒体: 【化10】 式中、R2およびY2は、請求項1に記載のそれぞれの
意味を有する。 - 【請求項6】成分Aが、1種または2種以上の式III
−4、式III−5および式III−6の群から選択さ
れる化合物を含有することを特徴とする、請求項1に記
載の液晶媒体: 【化11】 各式中、R3、X3、Y31、Y32およびnは、請求
項2に記載のそれぞれの意味を有する。 - 【請求項7】請求項1〜6のいずれかに記載の液晶媒体
を含有することを特徴とする液晶ディスプレイ。 - 【請求項8】TNモードで動作することを特徴とする、
請求項7に記載の液晶ディスプレイ。 - 【請求項9】アクティブマトリックスによりアドレスす
ることを特徴とする、請求項7または8に記載の液晶デ
ィスプレイ。 - 【請求項10】請求項1〜6のいずれかに記載の液晶媒
体の液晶ディスプレイにおける使用。
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