JP2005133057A - バイステイブル表示装置用ネマチック液晶混合物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 少なくとも40重量%の、強い分子分極性および強い双極子モーメントを有する化合物を含んでなる、バイステイブル表示装置用の、弱い天頂アンカーリングエネルギーを有するネマチック液晶混合物。
【選択図】 図1
Description
液晶表示(LCD)装置は、大きさ、重量または電力消費の低減が求められる表示用途に益々使用される様になっている。従って、液晶表示装置はあらゆる種類の可動用途、例えばラップトップコンピュータ、電子本、パーソナルアシスタントおよび携帯電話、に見られる。
電気的に制御される表示装置は、それらの最も簡単な形態で、少なくとも一方が透明である2枚のプレート間に閉じ込められた液晶材料を含んでなる。これらのプレートのそれぞれが、その内側面に電極を備え、液晶を配向させる表面処理を行っている。この処理が分子をセルの壁に固定すると云われている。2枚のプレートの電極間にFreedericksz閾電圧と呼ばれる電圧を超える電位差を印加することにより、電界の作用の下で液晶の向きが変化する。液晶の光学的異方性のために、これらの向きの変動が、印加された電界の強度に応じて表示装置の光学的特性を変化させる。
「バイステイブル」ネマチック表示装置と呼ばれる新世代のネマチック表示装置が数年前に登場したが、これらの装置は、場の非存在下で、二つの安定状態の間で切り換えることにより操作する。外部電界は、液晶の構造をある状態から他の状態に切り換えるのに必要な時間だけ印加する。電気的な制御信号が無い場合、表示装置はその既存の状態にとどまる。その操作原理により、この種の表示装置は、画像変化の数に比例する量のエネルギーを消費するので、画像変化の頻度が低下すると、表示装置の操作に必要な電力はゼロに向かう。この種の表示装置は、可動装置の市場拡大により、急速に発展している。
ある種のバイステイブル表示装置は、液晶分子がプレート近くで向きを変化させることができ、これらのプレートに対して平行またはほとんど平行の状態から、プレートに対して直角またはほとんど直角の状態に容易に変化し得ることを必要とする。ZBD Displays Ltd. Companyにより開発された表示装置(非特許文献3:G.P. Bryan-Brown et al., Nature, 399, 338 (1999))が典型的であり、バイステイブル状態の一つで、一方のプレートに近い分子が平均してそのプレートに対して平行であり、他の状態ではそのプレートに対して直角である。切換は、これら二つの状態間で容易に変化することを必要とする。他の表示装置では、切換の際に、電界が、装置の2枚のプレートの一方または両方に近い分子をプレートに対してほとんど平行である状態から、プレートに対してほとんど直角の状態に変化させる。これらの装置は、アンカーリング破壊により切り換えられると云われている。
上に記載したアンカーリング破壊による表示装置、および一般的に表面上での切換を使用するすべてのバイステイブル表示装置は、表面上の液晶の弱い、十分に限定された天頂アンカーリングを必要とする。それによって、プレート上の分子は、制御回路と相容性がある妥当な破壊する場の作用により整列することができる。表面に付着した分子を整列させる破壊場は、セルの中央で分子を単に回転させるだけで、プレートに近い分子の配向にはほとんど影響しないFreedericksz閾電圧に対応する場よりも明らかに大きいことを思い出す必要がある。アンカーリング破壊表示装置の操作は、ネマチック混合物の「表面」特性により非常に大きく左右される。これらの物理的特性(角度およびアンカーリング力)が、液晶と整列基材の相互作用を特徴付ける。
バイステイブル表示装置に適用される液晶材料の全体的な特性を以下に概説する。
ΔTN=TN−I−TX−N
表面上の液晶分子に関するアンカーリングおよびアンカーリング破壊の概念は、非常に技術的であり、定義することができる。表面による液晶分子の配向をアンカーリングと呼ぶ。アンカーリングの根源は、液晶と表面の間における相互作用の異方性である。アンカーリングは、その効率により、および表面が隣接する液晶分子に対して強いる優先方向により特徴付けられる。この方向は、容易軸と呼ばれ、方位角ψ0および天頂角θ0によって限定される(図2参照)。ネマチックディレクター、つまり液晶分子の平均方向、は表面を通してこの容易軸に向かって引かれる。外部の影響が無い場合、液晶ディレクターは容易軸に対して平行に向き、表面との相互作用エネルギーを最少に抑える。このエネルギー(アンカーリングエネルギー)は第一近似として次の様に表すことができる(非特許文献4:A. RapiniおよびM. Papoular, J. Phys. (Fr) C4, 30, 54-56 (1969))。
天頂アンカーリングエネルギーは、表面の処理および性質、温度および使用する液晶材料によって異なる。本発明者らは、他のパラメータの影響をできる限り排除して、天頂アンカーリングに対する材料の影響を研究した。
1)市販混合物の研究
上に決めた基準を使用し、本発明者らは、ほとんどの市販液晶混合物が強いアンカーリングを有し、従って、これらの混合物はアンカーリング破壊するバイステイブルネマチック表示装置の製造には使用できないことを立証した。
製品 λ/2セルに対する破壊電圧 外挿長さ
U λ/2 /ボルト L z /nm
MLC−6650 35.5 10.7
MLC−6806−100 37.7 16.5
ZLI−1083 42.9 15.5
ZLI−1132 51.0 13
MLC−6809−000 53.5 14.2
ZLI−1115 60.7 13
MLC−6686 60.8 15
MLC−6846−000 73.0 14
MLC−4822 84.5 9.7
MLC−6848−100 86.0 7.6
MLC−13300−000 90.8 10
MLC−6846−100 95.2 8.2
MLC−6012 104.7 10.3
MLC−6848−000 108.2 7.2
MLC−6625 >119 <14
MLC−6849−100 >120 7.0
MLC−12000−100 >137 <10
MLC−5051 213 7.4
バイステイブル表示装置に適合する混合物を製造するために、本発明者らは、研究を最初から再出発し、ネマチックな純粋化合物のアンカーリングを測定した。本発明者らは、天頂アンカーリングが弱い化合物の群を選択することができた。
本発明者らは、ある種の物質は、ネマチック混合物に少量で加えても、天頂アンカーリングを著しく強化することを発見した。これらの物質は、アンカーリング破壊する表示装置に使用する混合物に対して全くの「毒」である。これらの物質に関して、アンカーリングは「毒」の濃度によって異なり、非直線性が非常に強い法則に従う。表2は、ペンチルシアノビフェニルおよび約20%の様々な「毒」でドーピングしたペンチルシアノビフェニルの臨界破壊電圧を示すものである。測定は、前に決定した基準、すなわちλ/2の光学的遅延を有する平らなセル上で下げた温度Tred=0.9を使用して行う。
「毒」の例 基準ネマチック(5CB)に添加した時に破壊電圧Uλ/2を大きく増加させるネマチック物質
毒濃度 ネマチック物質(5CB+毒) TN−1/℃ Tred=0.9
(5CB中 における
重量%) U λ/2 /ボルト
基準 4-ペンチル-4'- +35.0 14
シアノビフェニル(純粋5CB)
20% 5CB + 4-トランス-プロピル- +37.7 20
シクロヘキシルシアノベンゼン
20% 5CB + 4-ペンチル-4'- +44.6 26
シアノビシクロヘキサン
20% 5CB + +36.3 37
4-プロピルシクロヘキシル-4'-
チオシアノベンゼン
20% 5CB + +72.0 >40
4-シアノビフェニル-4'-
ペンチルシクロヘキサン
R1は−CN−、−NCS、−Fまたは−CF3の極性基であり、
R5はR−または−RCOO−基であり、ここでRは1〜12個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
Z3およびZ4は、 同一であるか、または異なるものであって、−C≡C−、−CH2−CH2−基または単純な結合であり、
X1およびX2は、 同一であるか、または異なるものであって、フッ素、塩素または水素の原子である。
R1は−CN−、−NCS、−Fまたは−CF3の極性基であり、
R5はR−または−RCOO−基であり、ここでRは1〜12個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
Z1およびZ2は、 同一であるか、または異なるものであって、−C≡C−、−CH2−CH2−、−COO−、−OCO−基または単純な結合であり、
X1およびX2は、 同一であるか、または異なるものであって、フッ素、塩素または水素の原子である。
反対に、本発明者らは、時として非常に非直線的な様式で混合物の天頂アンカーリングエネルギーを下げることができる好ましい物質を発見した。低濃度で、エネルギーを下げるのに十分な場合がある。表3は、ペンチル−シアノビフェニルおよび約20%のこれらの材料でドーピングしたペンチル−シアノビフェニルの臨界破壊電圧を示す。測定は、λ/2の光学的遅延を有する平らなセル上で下げた温度Tred=0.9で行った。
基準ネマチック(5CB)に添加した時に破壊電圧(Uλ/2)を下げるネマチック物質の例
好ましい物質
濃度 ネマチック物質(5CB+添加剤) TN−1/℃ Tred=0.9
(5CB中 における
重量%) U λ/2 /ボルト
基準 4-ペンチル-4'- +35.0 14
シアノビフェニル(純粋5CB)
19% 5CB + 4-ブチルフェニル-4'- +38.3 10
プロピルフェニル-エチレン
20% 5CB + 4-ペンチル-4'- -73.5 11
シアノテルフェニル
20% 5CB + 3-フルオロ-4- +30.8 12
シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート
19% 5CB + 5-ペンチル-(1,3- +37.5 12
ジオキサン)-4'-シアノフェニル 20% 5CB + 1-エチル-4-プロピル +14.5 13
シクロヘキシルベンゼン
20% 5CB + 4-ブチル-4'- +32.5 13.5
チオシアノビフェニル
R1は−CN−、−NCS、−Fまたは−CF3の極性基であり、
R2はR−、RO−または−RCOO−基であり、ここでRは1〜12個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
R3はR−、RO−または−RCOO−基であり、ここでRは1〜12個の炭素原子を含むアルキル鎖であるか、または場合により1〜12個の炭素原子を含むアルキル鎖を含む環状脂肪族基であり、
Z1およびZ2は、 同一であるか、または異なるものであって、−C≡C−、−CH2−CH2−、−COO−、−OCO−基または単純な結合であり、
X1およびX2は、 同一であるか、または異なるものであって、フッ素、塩素または水素の原子である。
複屈折が非常に高く、粘度が非常に高い混合物は、末端極性基を有する区分Aの化合物だけを使用して製造することができる。上記のフェニル−ジオキサンでも、複屈折を0.09未満に下げることはできない。
R3およびR4は、 同一であるか、または異なるものであって、R−、RO−または−RCOO−基であり、ここでRは1〜12個の炭素原子を含むアルキル鎖、または1〜12個の炭素原子を含むアルキル鎖を有することがある環状脂肪族基を表し、
Z1およびZ2は、 同一であるか、または異なるものであって、−C≡C−、−CH2−CH2−、−COO−、−OCO−基または単純な結合であり、
X1およびX2は、 同一であるか、または異なるものであって、フッ素、塩素または水素の原子であり、
X3およびX4は、 同一であるか、または異なるものであって、水素またはハロゲンの原子、特にフッ素または塩素であるか、またはR−またはRO−基であり、ここでRは1〜12個の炭素原子を含むアルキル鎖である。
この研究を完了した後、本発明者らは、以前の材料区分を使用して天頂アンカーリングエネルギーが弱いネマチック混合物を製造した。これらの混合物は、広い温度範囲内で弱い天頂アンカーリングを与えることができる。混合物中の各種化合物の比率を、様々なバイステイブル表示装置を最適化するのに必要な機械的、電気的および光学的特性に応じて調節することができる。
・バイステイブル表示装置のプレートの少なくとも一方の上にある液晶混合物の弱い天頂アンカーリングを有する新規な特性。このアンカーリングは、Δnd=295nm(温度+20℃で測定した値)になる様な厚さdのセルに対して破壊電圧Uλ/2<25ボルトであることを特徴とする。
・液晶混合物のネマチック−等方性液体転移温度(TN−I)が+50℃以上である。
・液晶混合物のネマチック範囲ΔTNが50℃以上である。
・正の誘電異方性が、温度+20℃で測定した値で8x10−11F/m以上である。
−式AIの化合物は、4−エチル−4’−シアノビフェニル、4−プロピル−4’−シアノビフェニル、4−ブチル−4’−シアノビフェニル、4−ペンチル−4’−シアノビフェニル、4−ヘキシル−4’−シアノビフェニル、4−ヘプチル−4’−シアノビフェニル、4−シアノフェニル−4’−エチルベンゾエート、4−シアノフェニル−4’−プロピルベンゾエート、4−シアノフェニル−4’−ブチルベンゾエート、4−シアノフェニル−4’−ペンチルベンゾエート、4−シアノフェニル−4’−ヘキシルベンゾエート、4−シアノフェニル−4’−ヘプチルベンゾエート、4−シアノフェニル−4’−オクチルベンゾエート、3−フルオロ−4−シアノフェニル−4’−エチルベンゾエート、3−フルオロ−4−シアノフェニル−4’−プロピルベンゾエート、3−フルオロ−4−シアノフェニル−4’−ブチルベンゾエートおよび3−フルオロ−4−シアノフェニル−4’−ペンチルベンゾエートを含む群から選択される。
下記の例は本発明を説明するが、限定するものではない。
濃度 化学区分 化学成分の名称
[重量%]
6.4 AI 4-エチル-4'-シアノビフェニル
4.1 AI 4-プロピル-4'-シアノビフェニル
35.7 AI 4-ペンチル-4'-シアノビフェニル
19.1 AI 4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル
3.6 AIおよびAIV 4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート
2.9 AIおよびAIV 4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート
5.1 AIおよびAIV 4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート
18.4 AIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-
ペンチル-シクロヘキシル-カルボキシ-ベンゾエート
4.7 AII 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-
ペンチル-シクロヘキシル-フェニル-カルボキシ-
ベンゾエート
TN−I=+67℃、TX−N<−20℃、ΔTN>87℃。
Tred=0.9でUλ/2=15.5V、T=20℃でUλ/2=19.1V。
濃度 化学区分 化学成分の名称
[重量%]
23.1 AI 4-ペンチル-4'-シアノビフェニル
16.1 AI 4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル
7.2 AIおよびAIV 4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート
7.2 AIおよびAIV 4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート
13.1 AIおよびAIV 4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート
14.5 AIおよびAIV 4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート
12.6 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチル-
フェニルベンゾエート
6.2 AII 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-
ペンチル-シクロヘキシル-フェニル-カルボキシ-
ベンゾエート
TN−I=+67℃、TX−N<−20℃、ΔTN>87℃。
Tred=0.9でUλ/2=10.8V、T=20℃でUλ/2=15.2V。
濃度 化学区分 化学成分の名称
[重量%]
23.7 AI 4-ペンチル-4'-シアノビフェニル
16.5 AI 4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル
6.9 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
エチルベンゾエート
6.9 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
プロピルベンゾエート
12.8 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ブチルベンゾエート
13.9 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート
13.2 AII 4-シアノビフェニル-4'-ペンチルベンゾエート
6.1 AII 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-
ペンチル-シクロヘキシル-フェニル-カルボキシ-
ベンゾエート
TN−I=+62℃、TX−N<−20℃、ΔTN>82℃。
Tred=0.9でUλ/2=10.1V、T=20℃でUλ/2=13.4V。
濃度 化学区分 化学成分の名称
[重量%]
21.8 AI 4-ペンチル-4'-シアノビフェニル
15.2 AI 4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル
7.3 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
エチルベンゾエート
7.3 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
プロピルベンゾエート
13.3 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ブチルベンゾエート
14.7 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート
13.7 AII 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルフェニルベンゾエート
6.7 AII 4シアノ-3-フルオロベンゼンの4-ペンチル-
トランス-シクロヘキシル-ベンゾエート-4'-
フェニル-カルボキシレート
TN−I=+61℃、TX−N<−20℃、ΔTN>81℃。
Tred=0.9でUλ/2=12.6V、T=20℃でUλ/2=14.2V。
濃度 化学区分 化学成分の名称
[重量%]
8.5 AI 4-エチル-4'-シアノビフェニル
4.2 AI 4-ブチル-4'-シアノビフェニル
29.8 AI 4-ペンチル-4'-シアノビフェニル
3.5 AII 4-ペンチル-4'-シアノビフェニル
8 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
エチルベンゾエート
16 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ブチルベンゾエート
8 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート
14 AIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
トランス-ペンチル-フェニルベンゾエート
4 AIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
トランス-ペンチル-シクロヘキシルベンゾエート
4 AIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-
シクロヘキシル-カルボキシベンゾエート
TN−I=+74℃、TX−N<−21℃、ΔTN>95℃。
Tred=0.9でUλ/2=10.1V、T=+20℃でUλ/2=11.2V。
濃度 化学区分 化学成分の名称
[重量%]
12.2 AI 4-エチル-4'-シアノビフェニル
7.0 AI 4-プロピル-4'-シアノビフェニル
29.2 AI 4-ペンチル-4'-シアノビフェニル
15.9 AI 4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル
6.7 AIII 4-(5-プロピル-[1.3]ジオキサン-2-イル)-
シアノベンゼン
10.7 AIII 4-(5-ペンチル-[1.3]ジオキサン-2-イル)-
シアノベンゼン
4.2 BI 4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-3-
フルオロビフェニル
6.1 BI 4,4'-ビス-(プロピル-シクロヘキシル)-
ビフェニル
8.0 BI 4'-(4-ペンチル-シクロヘキシル)-4-
(4-プロピル-シクロヘキシル)-ビフェニル
TN−I=+76℃、TX−N=+17℃、ΔTN=59℃。
Tred=0.9でUλ/2=13.6V、T=20℃でUλ/2=18.4V。
濃度 化学区分 化学成分の名称
[重量%]
23.2 AI 4-ペンチル-4'-シアノビフェニル
16.1 AI 4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル
7.2 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
エチルベンゾエート
7.2 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
プロピルベンゾエート
13.2 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ブチルベンゾエート
14.5 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート
12.7 AII 4-シアノビフェニル-4'-ペンチルベンゾエート
5.9 BI 4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-
ビフェニル
TN−I=+61℃、TX−N=+5℃、ΔTN=56℃。
Tred=0.9でUλ/2=10.1V、T=20℃でUλ/2=13.2V。
濃度 化学区分 化学成分の名称
[重量%]
22.6 AI 4-ペンチル-4'-シアノビフェニル
15.7 AI 4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル
7.3 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
エチルベンゾエート
7.3 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
プロピルベンゾエート
13.2 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ブチルベンゾエート
14.7 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート
13.2 AII 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチル-5-
フェニルベンゾエート
6.0 BI 4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-
ビフェニル
TN−I=+58℃、TX−N<−10℃、ΔTN>68℃。
Tred=0.9でUλ/2=10.9V、T=20℃でUλ/2=12.9V。
濃度 化学区分 化学成分の名称
[重量%]
23.8 AI 4-ペンチル-4'-シアノビフェニル
16.5 AI 4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル
7.2 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
エチルベンゾエート
7.2 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
プロピルベンゾエート
13.3 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ブチルベンゾエート
14.5 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート
11.6 AII 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチル--
フェニルベンゾエート
5.9 BI 4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-
ビフェニル
TN−I=+55℃、TX−N<−10℃、ΔTN>65℃。
Tred=0.9でUλ/2=11.9V、T=20℃でUλ/2=12.8V。
濃度 化学区分 化学成分の名称
[重量%]
13.0 AI 4-ペンチル-4'-シアノビフェニル
13.0 AI 4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル
6.3 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
エチルベンゾエート
10.8 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
プロピルベンゾエート
12.1 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ブチルベンゾエート
12.1 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート
14.0 EI 4-ペンチルフェニル-4'-
ペンチルシクロヘキシルカルボキシレート
8.6 AIV 4-シアノフェニル-4'-トランス-ブチル-
シクロヘキシルベンゾエート
4.2 AIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-
ペンチル-シクロヘキシルベンゾエート
3.9 BI 4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-3-
フルオロビフェニル
2.7 BI 4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-
ビフェニル
TN−I=+61℃、TX−N<−16℃、ΔTN>77℃。
Tred=0.9でUλ/2=12.8V、T=20℃でUλ/2=14.2V。
濃度 化学区分 化学成分の名称
[重量%]
14.3 AI 4-ペンチル-4'-シアノビフェニル
10.4 AI 4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル
3.0 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
エチルベンゾエート
4.9 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
プロピルベンゾエート
5.8 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ブチルベンゾエート
6.4 AIおよびAIV 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート
5.4 A.II 4-シアノ-3-フルオロベンゼンの4-ペンチル-
トランス-シクロヘキシル-ベンゾエート-4'-
フェニル-カルボキシレート
5.4 A.II 4-シアノ-3-フルオロベンゼンの4-ペンチル-
トランス-シクロヘキシル-ベンゾエート-4'-
フェニル-カルボキシレート
8.4 E.I 4-ペンチルフェニル-4'-
プロピルシクロヘキシルカルボキシレート
5.2 E.I 4-ペンチルフェニル-4'-
ペンチルシクロヘキシルカルボキシレート
12.1 B.I 4-ペンチルフェニル-4'-
プロピルフェニルカルボキシレート
7.5 B.I 4-ペンチルフェニル-4'-
ペンチルフェニルカルボキシレート
4.2 B.I 4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-
ビフェニル
4.1 B.I 4-プロピルシクロヘキシル-4'-
ペンチルシクロヘキシルビフェニル
4.1 B.I 4-プロピルフェニルエチニル-4'-ブチルフェニル
4.2 B.I 4-ヘキシルカルボキシフェニルエチニル-4'-
ヘキシルカルボキシフェニル
TN−I=+58℃、TX−N=−3℃、ΔTN=61℃。
Tred=0.9でUλ/2=15.7V、T=20℃でUλ/2=16.3V。
2 電極
3 強アンカーリング層
4 弱アンカーリング層
5 電極
6 従属プレート
Claims (22)
- バイステイブル表示装置用の天頂アンカーリングエネルギーが弱いネマチック液晶混合物であって、
a)少なくとも40重量%の、下記の式(AI、AII、AIIIおよびAIV)
R1は−CN、−NCS、−Fまたは−CF3の極性基であり、
R2はR−、RO−または−RCOO−基であり、ここでRは1〜12個の炭素原子を含むアルキル鎖を表し、
R3はR−、RO−またはRCOO−基であり、ここでRは1〜12個の炭素原子を含むアルキル鎖であるか、または場合により1〜12個の炭素原子を含むアルキル鎖を含む環状脂肪族基であり、
Z1およびZ2は、 同一であるか、または異なるものであって、−C≡C−、−CH2−CH2−、−COO−、−OCO−基または単純な結合であり、
X1およびX2は、 同一であるか、または異なるものであって、フッ素、塩素または水素の原子である)
を有する化合物から選択された、強い分子分極性(Δε>10)および強い双極子モーメント(μ>1D)を有するが、天頂アンカーリングが弱い化合物、
b)約50重量%以下の、下記の式(BI、BII、EI、EII、FIおよびFII)
R3およびR4は、 同一であるか、または異なるものであって、R−、RO−または−RCOO−基であり、ここでRは1〜12個の炭素原子を含むアルキル鎖、または1〜12個の炭素原子を含むアルキル鎖を有することがある環状脂肪族基を表し、
Z1およびZ2は、 同一であるか、または異なるものであって、−C≡C−、−CH2−CH2−、−COO−、−OCO−基または単純な結合であり、
X1およびX2は、 同一であるか、または異なるものであって、フッ素、塩素または水素の原子であり、
X3およびX4は、 同一であるか、または異なるものであって、水素またはハロゲンの原子、特にフッ素または塩素であるか、またはR−またはRO−基であり、ここでRは1〜12個の炭素原子を含むアルキル鎖である)
を有する化合物から選択された、アンカーリングが弱い化合物、
c)約20重量%以下の、下記の式(CIおよびCII)
R1は−CN、−NCS、−Fまたは−CF3の極性基であり、
R5はR−または−RCOO−基であり、ここでRは1〜12個の炭素原子を含むアルキル鎖を表し、
Z1およびZ2は、 同一であるか、または異なるものであって、−C≡C−、−CH2−CH2−、−COO−、−OCO−基または単純な結合であり、
X1およびX2は、 同一であるか、または異なるものであって、フッ素、塩素または水素の原子である)
を有する化合物から選択された、双極子を含んでなる化合物、
d)5重量%以下の、下記の式(DIおよびDII)
R1は−CN−、−NCS、−Fまたは−CF3の極性基であり、
R5はR−または−RCOO−基であり、ここでRは1〜12個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
Z3およびZ4は、 同一であるか、または異なるものであって、−C≡C−、−CH2−CH2−基または単純な結合であり、
X1およびX2は、 同一であるか、または異なるものであって、フッ素、塩素または水素の原子である)
を有する化合物
を含んでなり、
前記ネマチック液晶混合物の組成物中に使用される前記化合物の相対的な比率が、前記混合物に関して下記の物理的特性、すなわち
・液晶混合物のネマチック−等方性液体転移温度(TN−I)が+50℃以上であり、
・液晶混合物のネマチック範囲ΔTNが50℃以上であり、
・正の誘電異方性が8x10−11F/m(温度+20℃で測定した値)以上であり、
・Δnd=295nm(温度+20℃で測定した値)になる様な厚さdのセルに対して破壊電圧Uλ/2<25ボルトであることを特徴とする、バイステイブル表示装置のプレートの少なくとも一方の上における天頂アンカーリングが弱いこと、
を同時に得る様に決定される、ネマチック液晶混合物。 - 60〜90重量%の、式AI、AII、AIIIおよびAIVの化合物を含んでなる、請求項1に記載のネマチック液晶混合物。
- 式CIまたはCIIの化合物を実質的に含まない、請求項1または2に記載のネマチック液晶混合物。
- 式DIまたはDIIの化合物を実質的に含まない、請求項1〜3のいずれか一項に記載のネマチック液晶混合物。
- 前記式AIの化合物が、4−エチル−4’−シアノビフェニル、4−プロピル−4’−シアノビフェニル、4−ブチル−4’−シアノビフェニル、4−ペンチル−4’−シアノビフェニル、4−ヘキシル−4’−シアノビフェニル、4−ヘプチル−4’−シアノビフェニル、4−シアノフェニル−4’−エチルベンゾエート、4−シアノフェニル−4’−プロピルベンゾエート、4−シアノフェニル−4’−ブチルベンゾエート、4−シアノフェニル−4’−ペンチルベンゾエート、4−シアノフェニル−4’−ヘキシルベンゾエート、4−シアノフェニル−4’−ヘプチルベンゾエート、4−シアノフェニル−4’−オクチルベンゾエート、3−フルオロ−4−シアノフェニル−4’−エチルベンゾエート、3−フルオロ−4−シアノフェニル−4’−プロピルベンゾエート、3−フルオロ−4−シアノフェニル−4’−ブチルベンゾエートおよび3−フルオロ−4−シアノフェニル−4’−ペンチルベンゾエートを含む群から選択され、
前記式AIIの化合物が、4−シアノビフェニル−4’−ペンチルベンゾエート、3−フルオロ−4−シアノフェニル−4’−トランス−ペンチル−フェニルベンゾエート、3−フルオロ−4−シアノフェニル−4’−トランス−ペンチル−シクロヘキシル−フェニル−カルボキシ−ベンゾエートおよび4−ペンチル−4’−シアノテルフェニルを含んでなる群から選択され、
前記式AIIIの化合物が、4−(5−プロピル−[1.3]ジオキサン−2−イル)−シアノベンゼンおよび4−(5−ペンチル−[1.3]ジオキサン−2−イル)−シアノベンゼンを含んでなる群から選択され、
前記式AIVの化合物が、4−シアノフェニル−4’−トランス−プロピル−シクロヘキシル−ベンゾエート、4−シアノフェニル−4’−トランス−ブチル−シクロヘキシル−ベンゾエート、4−シアノフェニル−4’−トランス−ペンチル−シクロヘキシル−ベンゾエート、3−フルオロ−4−シアノフェニル−4’−トランス−エチル−シクロヘキシル−カルボキシ−ベンゾエート、3−フルオロ−4−シアノフェニル−4’−トランス−プロピル−シクロヘキシル−カルボキシ−ベンゾエート、3−フルオロ−4−シアノフェニル−4’−トランス−ブチル−シクロヘキシル−カルボキシ−ベンゾエートおよび3−フルオロ−4−シアノフェニル−4’−トランス−ペンチル−シクロヘキシル−カルボキシ−ベンゾエートを含んでなる群から選択される、請求項1〜4のいずれか一項に記載のネマチック液晶混合物。 - 前記式BIの化合物が、4,4’−ビス−(4−プロピルシクロヘキシル)−3−フルオロビフェニル、4,4’−ビス−(4−プロピルシクロヘキシル)ビフェニルおよび4’−(4−ペンチル−シクロヘキシル)−4−(4−プロピル−シクロヘキシル)−ビフェニルを含んでなる群から選択される、請求項1〜5のいずれか一項に記載のネマチック液晶混合物。
- 前記式EIの化合物が4−ペンチルフェニル−4’−トランス−ペンチルシクロヘキシルカルボキシレートである、請求項1〜6のいずれか一項に記載のネマチック液晶混合物。
- 前記混合物の組成が
重量%
4-エチル-4'-シアノビフェニル 6.4
4-プロピル-4'-シアノビフェニル 4.1
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル 35.7
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル 19.1
4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート 3.6
4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート 2.9
4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート 5.1
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-
ペンチル-シクロヘキシル-カルボキシ-ベンゾエート 18.4
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-ペンチル-
シクロヘキシル-フェニル-カルボキシ-ベンゾエート 4.7
である、請求項1に記載のネマチック液晶混合物。 - 前記混合物の組成が
重量%
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル 23.1
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル 16.1
4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート 7.2
4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート 7.2
4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート 13.1
4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート 14.5
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチル-フェニルベンゾエート 12.6
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-ペンチル-
シクロヘキシル-フェニル-カルボキシ-ベンゾエート 6.2
である、請求項1に記載のネマチック液晶混合物。 - 前記混合物の組成が
重量%
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル 23.7
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル 16.5
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート 6.9
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート 6.9
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート 12.8
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート 13.9
4-シアノビフェニル-4'-ペンチルベンゾエート 13.2
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-ペンチル-
シクロヘキシル-フェニル-カルボキシ-ベンゾエート 6.1 である、請求項1に記載のネマチック液晶混合物。 - 前記混合物の組成が
重量%
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル 21.8
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル 15.2
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート 7.3
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート 7.3
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート 13.3
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート 14.7
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルフェニルベンゾエート 13.7
4-シアノ-3-フルオロベンゼンの4-ペンチル-トランス-
シクロヘキシル-ベンゾエート-4'-フェニル-カルボキシレート 6.7
である、請求項1に記載のネマチック液晶混合物。 - 前記混合物の組成が
重量%
4-エチル-4'-シアノビフェニル 8.5
4-ブチル-4'-シアノビフェニル 4.2
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル 29.8
4-ペンチル-4'-シアノテルフェニル 3.5
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート 8
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート 16 3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート 8
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-ペンチル-
フェニルベンゾエート 14
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-ペンチル-
シクロヘキシルベンゾエート 4
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-シクロヘキシル-
カルボキシベンゾエート 4
である、請求項1に記載のネマチック液晶混合物。 - 前記混合物の組成が
重量%
4-エチル-4'-シアノビフェニル 12.2
4-プロピル-4'-シアノビフェニル 7.0
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル 29.2
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル 15.9
4-(5-プロピル-[1.3]ジオキサン-2-イル)-シアノベンゼン 6.7
4-(5-ペンチル-[1.3]ジオキサン-2-イル)-シアノベンゼン 10.7
4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-3-フルオロビフェニル 4.2
4,4'-ビス-(プロピル-シクロヘキシル)-ビフェニル 6.1
4'-(4-ペンチル-シクロヘキシル)-4-(4-プロピル-シクロヘキシル)-
ビフェニル 8.0
である、請求項1に記載のネマチック液晶混合物。 - 前記混合物の組成が
重量%
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル 23.2
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル 16.1
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート 7.2
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート 7.2
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート 13.2
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート 14.5
4-シアノビフェニル-4'-ペンチルベンゾエート 12.7
4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-ビフェニル 5.9
である、請求項1に記載のネマチック液晶混合物。 - 前記混合物の組成が
重量%
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル 22.6
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル 15.7
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート 7.3
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート 7.3
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート 13.2
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート 14.7
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチル-5-フェニルベンゾエート 13.2
4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-ビフェニル 6.0
である、請求項1に記載のネマチック液晶混合物。 - 前記混合物の組成が
重量%
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル 23.8
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル 16.5
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート 7.2
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート 7.2
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート 13.3
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート 14.5
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルフェニルベンゾエート 11.6
4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-ビフェニル 5.9
である、請求項1に記載のネマチック液晶混合物。 - 前記混合物の組成が
重量%
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル 13.0
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル 13.0
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート 6.3
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート 10.8
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート 12.1
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート 12.1
4-ペンチルフェニル-4'-ペンチルシクロヘキシルカルボキシレート 14.0
4-シアノフェニル-4'-トランス-ブチル-シクロヘキシルベンゾエート 8.6
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-ペンチル-
シクロヘキシルベンゾエート 4.2
4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-3-フルオロビフェニル 3.9
4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-ビフェニル 2.7
である、請求項1に記載のネマチック液晶混合物。 - 前記混合物の組成が
重量%
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル 14.3
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル 10.4
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート 3.0
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート 4.9
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート 5.8
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート 6.4
4-シアノ-3-フルオロベンゼンの4-ペンチル-トランス-
シクロヘキシル-ベンゾエート-4'-フェニル-カルボキシレート 5.4
4-ペンチルフェニル-4'-プロピルシクロヘキシルカルボキシレート 8.4
4-ペンチルフェニル-4'-ペンチルシクロヘキシルカルボキシレート 5.2
4-ペンチルフェニル-4'-プロピルフェニルカルボキシレート 12.1
4-ペンチルフェニル-4'-ペンチルフェニルカルボキシレート 7.5
4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-ビフェニル 4.2
4-プロピルシクロヘキシル-4'-ペンチルシクロヘキシルビフェニル 4.1
4-プロピルフェニルエチニル-4'-ブチルフェニル 4.1
4-ヘキシルカルボキシフェニルエチニル-4'-ヘキシルカルボキシフェニル 4.2
である、請求項1に記載のネマチック液晶混合物。 - 請求項1〜18のいずれか一項に記載の天頂アンカーリングエネルギーが弱いネマチック液晶混合物を含んでなるバイステイブル表示装置。
- アンカーリング破壊型である、請求項19に記載のバイステイブル表示装置。
- 前記装置中、スクリーンが、2種類の構造、すなわち分子が少なくとも互いにほぼ平行である、一様な、または僅かに捩れた第一の構造、および+/−180°の捩れにより第一の構造から異なった他の構造、を使用するBINEM(登録商標)装置であり、前記2種類の構造間の切換が、基材の少なくとも一方の上でアンカーリングを破壊することにより行われる、請求項20に記載のバイステイブル表示装置。
- 請求項1〜18のいずれか一項に記載の液晶混合物の、バイステイブル表示装置、特にアンカーリング破壊するバイステイブル表示装置、特にBINEM(登録商標)型の表示装置における使用。
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