JP2004149774A - 液晶媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
このタイプのマトリックス液晶ディスプレイは、知られている。個別の画素を個別に切り換えるために用いることができる非線形素子は、例えば能動的素子(即ちトランジスタ)である。次に、用語「アクティブマトリックス」を用い、ここで、2つのタイプの間で区別をすることができる:
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(TFT)。
好ましく、さらに有望なタイプ2の場合において、用いられる電気光学効果は、通常TN効果である。2つの技術の間で、区別がなされる:化合物半導体、例えばCdSeを含むTFT、または多結晶形もしくは無定形シリコンを基材とするTFT。
用語MLCディスプレイは、ここで、集積非線型素子を備えたすべてのマトリックスディスプレイを含み、即ちアクティブマトリックスに加えて、受動素子、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も含む。
TN(シャット−ヘルフリッヒ)セルにおいて、このセルには以下の利点を容易にする媒体が望ましい:
−拡大したネマティック相範囲(特に、低温の方向に)、
−超低温における切換能力(野外での使用、自動車、航空機)、
−UV照射線に対する増大した抵抗性(一層長い有効寿命)。
スーパーツイスト(STN)セルの場合、一層大きい時分割特性および/または一層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(特に低温における)が可能である媒体が望ましい。この目的のために、利用できるパラメーター寛容度(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)のさらなる拡大が、早急に望まれている。
R1は、非置換であるか、CNもしくはCF3により単置換されているか、またはハロゲンにより少なくとも単置換されている、1〜12個の炭素原子を有するアルキル基であり、ここで、また、これらの基における1つまたは2つ以上のCH2基は、各々の場合において、互いに独立して、O原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、
uは、1または2であり、
vは、1または2である、
で表される1種または2種以上の化合物を含むことを特徴とする、前記液晶媒体に関する。
R1が、少なくともハロゲンにより単置換されたアルキルまたはアルケニル基である場合には、この基は、好ましくは直鎖状であり、ハロゲンは、好ましくはFまたはClである。多置換の場合において、ハロゲンは、好ましくはFである。得られた基はまた、過フッ素化基を含む。単置換の場合において、フッ素または塩素置換基は、任意の所望の位置であることができるが、好ましくはω位においてである。
分枝した翼基R1を含む化合物は、時々、慣用の液晶基材への一層良好な溶解性により、重要であり得るが、これらが光学的に活性である場合には、特にキラルなドーパントとして重要である。このタイプのスメクティック化合物は、強誘電材料の成分として好適である。
SA相を有する式Iで表される化合物は、熱的にアドレスされたディスプレイ用に適する。
透明点、回転粘度γ1、低いΔnおよび誘電異方性の達成可能な組み合わせは、従来技術からの以前の材料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高いΔεに対する要件は、従来では不十分な程度にまで達成されたに過ぎなかった。混合物、例えばMLC−6424は、本発明の混合物に類似する特性を有するが、しかしこれらは、回転粘度γ1についての値が顕著に一層劣悪である。
本発明の液晶混合物は、−20℃まで、好ましくは−30℃まで、特に好ましくは−40℃までのネマティック相を維持しながら、80℃を超える、好ましくは90℃を超える、特に好ましくは100℃を超える透明点、同時に≧6、好ましくは≧8の誘電異方性値Δε並びに優れたSTNおよびMLCディスプレイを得ることを可能にする比抵抗値についての高い値を達成することを可能にする。特に、この混合物は、低い動作電圧により特徴づけられる。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1.7Vより低い。
本発明の媒体は、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で表される化合物を基材とし、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約15〜50%である。
本発明の媒体において用いることができる式II〜XVIIIおよびこれらの従属式で表される個別の化合物は、知られているかまたはこれらを、既知の化合物と同様に製造することができる。
R0:各々9個までの炭素原子を有するn−アルキル、アルコキシ、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、Cl、1〜6個の炭素原子を有するハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルケニル、ハロゲン化アルケニルオキシまたはハロゲン化アルコキシ、
Z0:−C2H4−、−CH=CH−、−CH2O−、−COO−、−OCH2−、−OCF2−、−CF2O−、−CF=CF−、−C2F4−、−CH2CF2−またはCF2CH2−、
Y1、Y2、Y3およびY4:各々、互いに独立して、HまたはF、
r:0または1
からなる群から選択された1種または2種以上の化合物を含む。
Y3およびY4は、各々、互いに独立して、HまたはFである。X0は、好ましくは、F、Cl、CF3、OCF3またはOCHF2である。R0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。
からなる群から選択された1種または2種以上の化合物を含む。
−全体としての混合物中の、式I〜VIIIで表される化合物の合計の比率は、少なくとも30重量%、好ましくは少なくとも50重量%である;
−全体としての混合物中の式Iで表される化合物の比率は、1〜50重量%、好ましくは2〜30重量%および特に好ましくは5〜25重量%である;
−全体としての混合物中の式II〜VIIIで表される化合物の比率は、20〜80重量%である;
−R0は、2〜7個の炭素原子を有する直鎖状アルキルまたはアルケニルである;
−媒体は、本質的に、式I〜VIIIで表される化合物からなる;
−媒体は、好ましくは、式Iで表される1種、2種または3種の化合物を含む;
−媒体は、R1がメチル、エチル、n−C3H7、n−C4H9、n−C5H11またはn−C6H13である、式Iで表される化合物の混合物を含む;
1.4−フェニレン環は、好ましくは、フッ素原子により単置換または多置換されている、からなる群から選択された他の化合物を含む。
Z0’は、単結合、−C2H4−、−C4H8−、−COO−、−CH2O−、−OCH2−、−O−CO−、−CF2O−または−OCF2−であり、
r0は、1または2であり、
R0’は、R0について定義した通りであり、
X0”は、OCF3、F、Cl、CF3、アルキル、アルコキシまたはアルケニルである、
で表される二環式炭素環式化合物を含む。
−本発明の媒体中の式XXIIIで表される化合物の比率は、5〜40重量%、特に5〜35重量%である。
−I:(II+III+IV+V+VI+VII+VIII)の重量比は、好ましくは、1:10〜10:1である。
−媒体は、本質的に、一般式I〜XVIIIからなる群から選択された化合物からなる。
「oxaalkyl」の用語は、好ましくは、式CnH2n+1−O−(CH2)mで表され、式中、nおよびmは、各々、互いに独立して、1〜6である直鎖状基を包含する。nは、好ましくは=1であり、mは、好ましくは1〜6である。
本発明におい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おいて製造される。一般的に、少ない方の量で用いる成分の所望の量を、有利には高温で、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、例えば蒸留により溶剤を再び除去することも可能である。
Cは結晶相を示し、Sはスメクティック相を示し、SC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。
例において、「慣用の精製操作(work-up)」は、所要に応じて水を加え、混合物を、ジクロロメタン、ジエチルエーテル、メチルtert−ブチルエーテルまたはトルエンで抽出し、相を分離し、有機相を乾燥し、蒸発させ、生成物を、減圧下での蒸留または結晶および/またはクロマトグラフィーにより精製することを意味する。以下の略語を用いる:
n−BuLi n−ブチルリチウムをn−ヘキサンに溶解した1.6モルの溶液
DMAP 4−(ジメチルアミノ)ピリジン
THF テトラヒドロフラン
DCC N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド
RT 室温
沸点150〜160℃(1mbar)
Claims (12)
- 極性化合物の混合物に基づく液晶媒体であって、これが、一般式I
R1は、非置換であるか、CNもしくはCF3により単置換されているか、またはハロゲンにより少なくとも単置換されている、1〜12個の炭素原子を有するアルキル基であり、ここで、また、これらの基における1つまたは2つ以上のCH2基は、各々の場合において、互いに独立して、O原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、
L1−6は、各々、互いに独立して、HまたはFであり、
Z1およびZ2は、各々、互いに独立して、−COO−または−CF2O−であり、ここで、Z1≠Z2であり、
Xは、F、Cl、CN、OCN、NCS、SCN、SF5、6個までの炭素原子を有する非置換アルキルもしくはアルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基またはハロゲン化アルケニルオキシ基であり、
uは、1または2であり、
vは、1または2である、
で表される1種または2種以上の化合物を含むことを特徴とする、前記液晶媒体。 - さらに、一般式II、III、IV、V、VI、VIIおよびVIII:
R0:各々9個までの炭素原子を有するn−アルキル、アルコキシ、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、Cl、1〜6個の炭素原子を有するハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルケニル、ハロゲン化アルケニルオキシまたはハロゲン化アルコキシ、
Z0:−C2H4−、−CH=CH−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCF2−、−CF2O−、−CF=CF−、−C2F4−、−CH2CF2−または−CF2CH2−、
Y1およびY2:各々、互いに独立して、HまたはF、
r:0または1
からなる群から選択された1種または2種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。 - 全体としての混合物中の、式I〜VIIIで表される化合物の合計の比率が、少なくとも30重量%であることを特徴とする、請求項2に記載の媒体。
- 全体としての混合物中の、式Iで表される化合物の比率が、1〜50重量%であることを特徴とする、請求項1または2に記載の媒体。
- 全体としての混合物中の、式II〜VIIIで表される化合物の比率が、20〜80重量%であることを特徴とする、請求項2または3に記載の媒体。
- X0が、F、OCHF2またはOCF3であり、Y2が、HまたはFであることを特徴とする、請求項2または6に記載の媒体。
- 式Iで表される化合物中のR1が、直鎖状アルキルであることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の媒体。
- 式I
R1は、非置換であるか、CNもしくはCF3により単置換されているか、またはハロゲンにより少なくとも単置換されている、1〜12個の炭素原子を有するアルキル基であり、ここで、また、これらの基における1つまたは2つ以上のCH2基は、各々の場合において、互いに独立して、O原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、
L1−6は、各々、互いに独立して、HまたはFであり、
Z1およびZ2は、各々、互いに独立して、−COO−または−CF2O−であり、ここで、Z1≠Z2であり、
Xは、F、Cl、CN、OCN、NCS、SCN、SF5、6個までの炭素原子を有する非置換アルキルもしくはアルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基またはハロゲン化アルケニルオキシ基であり、
uは、1または2であり、
vは、1または2である、
で表される液晶化合物。 - 請求項1に記載の液晶媒体の、電気光学的目的のための使用。
- 請求項1に記載の液晶媒体を含む、電気光学的液晶ディスプレイ。
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