JP2005220355A - 液晶媒体および液晶ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】 実用的な用途に好適な特性、例えば、広いネマチック相範囲、使用するディスプレイモードに応じた適切な光学異方性Δｎ、適切に高いΔε、特に、低い粘度などを有する液晶媒体を提供することを目的とする。
【解決手段】 下記式Ｉの誘電的に正の化合物の１種または２種以上と、式ＩＩおよび式ＩＩＩの群から選ばれる誘電的に正の化合物の１種または２種以上とを含有する誘電的に正の成分、成分（Ａ）を含有する液晶媒体、それを含む液晶ディスプレイ。
【化６０】

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^３はアルキル等、Ｚ^２１、Ｚ^２２、およびＺ^３は単結合等、ｎおよびｍは０〜２、Ｘ^１、Ｘ^２およびＸ^３はハロゲン、ハロゲン化アルキル等、Ｙ^２１およびＹ^２２はＨまたはＦ、Ｙ^３１およびＹ^３２はＨまたはＦ）
【選択図】 なし

Description

本発明は、液晶媒体、およびこれらの媒体を含む液晶ディスプレイに関し、特にアクティブマトリクスにより駆動するディスプレイ、とりわけＴＮモードで動作するディスプレイに関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、情報を表示するために広く使われている。LCDは、投射型ディスプレイ用と共に、直視型ディスプレイ用として使用されている。用いられる電気光学モードは、例えば最も多用されているねじれネマチック（ＴＮ）モード、超ねじれネマチック（ＳＴＮ）モード、光学補償ベンド（ＯＣＢ）モードおよび電圧制御復屈折（ＥＣＢ）モードとそれらの種々の変法などである。これらのモードは全て、基板と液晶層にそれぞれ実質的に直角な電界を使用する。

これらのモードの他に、基板と液晶層にそれぞれ実質的に平行な電界を用いる、例えばインプレーンスイッチングモード（例えば、ドイツ国特許第４０００４５１号明細書（特許文献１）、ヨーロッパ特許第０５８８５６８号明細書（特許文献２）に開示されている）などもある。とりわけ、この電気光学モードは、最新のデスクトップモニタ用のＬＣＤに使用されており、マルチメディア用途のディスプレイに適用することが考えられている。

本発明の液晶は、好ましくはＴＮモードで使用される。

これらのディスプレイには、改善された特性を有する新規な液晶媒体が求められている。特に、応答時間は、多くのタイプの用途ために改善される必要がある。したがって、より低い粘度（η）、特により低い回転粘度（γ_１）を備えた液晶媒体が要求される。回転粘度は好ましくは115mPa・s以下であるべきであり、好ましくは105mPa・s以下、特に９５ｍＰａ・ｓ以下である。このパラメーターに加えて、媒体は適切に広範囲のネマチック相、やや小さな複屈折（Δｎ）を示すべきであり、そして誘電異方性（Δε）は適度に低い動作電圧を許容するのに十分高くあるべきである。好ましくは５より大きく、極めて好ましくは６より大きくあるべきであるが、多くの場合に、合理的に高い比抵抗に不利益に働くので同時に好ましくは、１８以下、特に１５以下であるべきである。

本発明のディスプレイは、アクティブマトリクス（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ ＬＣＤｓ、略してＡＭＤ）、好ましくは薄層トランジスタ（ＴＦＴ）マトリクスにより駆動されるのが好ましい。しかしながら、本発明の液晶は、他の既知の駆動手段によるディスプレイにも有益に使用することができる。

低分子量液晶材料を高分子材料と共に複合系として使用した種々の異なるディスプレイモードが知られている。例えば、ＷＯ ９１／０５ ０２９に開示されたポリマー分散型液晶（ＰＤＬＣ）、曲線配向ネマチック相(nematic curvilinearily
aligned phase)（ＮＣＡＰ）およびポリマーネットワーク（ＰＮ）システム、または、軸対称微小領域（axially symmetric microdomain）（ＡＳＭ）システムなどが存在する。これらとは対照的に、本発明によりとりわけ好ましいのは、表面に配向された、液晶媒体をそのまま使用することである。これらの表面は、典型的には、液晶材料の均一な配向を達成するために前処理されている。本発明によるディスプレイモードは、好ましくは液晶層に対して実質的に平行な電界を使用する。

ＬＣＤ、特にＴＮディスプレイに好適な液晶組成物は、当業者に公知である。これらの組成物は、しかしながら、顕著な欠点を有している。それらの組成物の多くは、他の欠点の中でも、応答時間が不都合にも長く、比抵抗値が余りに低く、および／または、余りに高い動作電圧を要する。
ドイツ国特許第４０００４５１号明細書 ヨーロッパ特許第０５８８５６８号明細書

したがって、実用的な用途に好適な特性、例えば、広いネマチック相範囲、使用するディスプレイモードに応じた適切な光学異方性Δｎ、適切に高いΔε、特に、低い粘度などを有する液晶媒体が明らかに求められている。

驚くべきことに、適切な相範囲、適切に高い△ε、適切に低い△ｎ、および速応答性につながる低い回転粘度を有する液晶媒体であって、従来材料の欠点を示さないか、または少なくとも格別により小さな程度しか示さない液晶媒体が実現されることが見いだされた。

本出願のこれらの改善された液晶媒体は、少なくとも次の成分（Ａ）〜（Ｄ）を含む。
成分（Ａ）：式Ｉの誘電的に正の化合物の１種または２種以上と、式ＩＩおよび式ＩＩＩの群から選ばれる誘電的に正の化合物の１種または２種以上とを含有する誘電的に正の成分、成分（Ａ）。

ここで、Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^３は、互いに独立して、炭素数１〜７のアルキル、アルコキシ、フッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシ、炭素数２〜７のアルケニル、アルケニルオキシ、アルコキシアルキルまたはフッ素化アルケニル、そして好ましくはアルキルまたはアルケニルであり、またＲ^１は好ましくはアルキルであり、

は、互いに独立して、且つ

が、２つ存在するときはこれらも互いに独立して、それぞれ

であり、
好ましくは、

の少なくとも１つと、好ましくは、

の少なくとも１つは、

であり、好ましくは、

は、それぞれ、

であり、
Ｚ^２１、Ｚ^２２、およびＺ^３は、互いに独立して、且つＺ^２１および／またはＺ^３が２つ存在するときはこれらも互いに独立して−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＯＯ−、ｔｒａｎｓ−−ＣＨ＝ＣＨ−、ｔｒａｎｓ−−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＦ_２Ｏ−または単結合であり、好ましくは、Ｚ^２１およびＺ^２２の少なくとも１つは単結合であり、最も好ましくは、もし存在するならばそれらの少なくとも２つは単結合であり、Ｚ^３は単結合であり、
ｎおよびｍは、互いに独立して、０、１または２であり、好ましくは、０または１であり、最も好ましくは１であり、
Ｘ^１、Ｘ^２およびＸ^３は互いに独立して、ハロゲン、炭素数１〜３のハロゲン化アルキルもしくはアルコキシ、または炭素数２または３のハロゲン化アルケニルもしくはアルケニルオキシであり、好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、炭素数１〜３のフッ素化アルキルもしくはアルコキシ、または炭素数２または３のフッ素化アルケニルもしくはアルケニルオキシであり、より好ましくはＦ、Ｃｌ、−ＯＣＦ_３または−ＣＦ_３であり、そして最も好ましくはＦまたは−ＯＣＦ_３であり、
Ｙ^２１およびＹ^２２は、互いに独立してＨまたはＦ、好ましくは、Ｙ^２１はＦであり、そして、
Ｙ^３１およびＹ^３２は、互いに独立してＨまたはＦであり、但し

であるときは、Ｙ^３１およびＹ^３２は両方ともＨまたはＦのどちらかである。

成分（Ｂ）：任意成分として誘電的に中性の成分、成分（Ｂ）。

成分（Ｃ）：任意成分としてさらに誘電的に正の成分、成分（Ｃ）。

成分（Ｄ）：任意成分として誘電的に負の成分、成分（Ｄ）。

好ましくは、誘電的に正の成分である成分（Ａ）は、１種または２種以上の誘電的に正の化合物を含有し、より好ましくは大部分が、より好ましくは実質的に、特に好ましくは全てが誘電的に正の化合物よりなる。好ましくは、式Ｉ〜ＩＩＩからなる群より選ばれる１種または２種以上の化合物を含み、好ましくは式ＩおよびＩＩの化合物からそれぞれ１種または２種以上含み、最も好ましくは式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩのそれぞれの化合物を１種または２種以上含む。

好ましくは、誘電的に正の成分、成分（Ａ）は、式Ｉ−１〜Ｉ−４の化合物の群より、好ましくは式Ｉ−１〜Ｉ−３の化合物の群より選ばれる１種または２種以上の化合物を含む。

ここで、Ｒ^１は、前記の式Ｉで定義された意味を有する。

好ましくは、誘電的に正の成分、成分（Ａ）は、式Ｉ−１およびＩ−３の化合物の群から選ばれる１種または２種以上の化合物を含み、好ましくは式Ｉ−１の１種または２種以上の化合物、最も好ましくはＲ^１がｎ−アルキルまたはアルケニルである式Ｉ−１の１種または２種以上の化合物を含む。

好ましくは、誘電的に正の成分、成分（Ａ）は、式ＩＩ−１〜ＩＩ−１０の化合物の群から選ばれる１種または２種以上の化合物を含み、好ましくは式ＩＩ−１、ＩＩ−２、ＩＩ−４、ＩＩ−６、ＩＩ−７、ＩＩ−８およびＩＩ−１０からなる群から選ばれ、最も好ましくは式ＩＩ−２、ＩＩ−４、ＩＩ−６、ＩＩ−７、ＩＩ−８およびＩＩ−１０からなる群より選ばれる化合物を含有する。

ここで、Ｒ^２とＸ^２はそれぞれ前記式ＩＩについて定義した意味を有する。

好ましい実施形態において、誘電的に正の成分、成分（Ａ）は、ＩＩ−１、ＩＩ−２、ＩＩ−３、ＩＩ−４、ＩＩ−６、ＩＩ−７およびＩＩ−８からなる群より選ばれる１種または２種以上の化合物を含み、ここでＲ^２とＸ^２は前記式ＩＩに対して定義された意味を有するが、Ｒ^２は、好ましくはｎ−アルキルまたはアルケニルであり、最も好ましくは、式ＩＩ−１において最も好ましくはアルケニルであることを除いて、アルキルである。

式ＩＩ−１〜ＩＩ−１０から選ばれる化合物の他に存在する式ＩＩの化合物としては、式ＩＩ−１１〜ＩＩ−２１が挙げられる。

ここで、Ｒ^２は前記式ＩＩについて定義された意味を有する。

好ましくは、誘電的に正の成分、成分（Ａ）は、ＩＩＩ−１〜ＩＩＩ−１７の化合物の群から選ばれる１種または２種以上の化合物を含み、好ましくはＩＩＩ−２、ＩＩＩ−６、ＩＩＩ−７、ＩＩＩ−８、ＩＩＩ−１６およびＩＩＩ−１７からなる群より選ばれる化合物を含有する。

ここでＲ^３は前記式ＩＩＩに定義された意味を有する。

好ましくは、本発明の液晶媒体は、誘電的に中性の成分、成分（Ｂ）を含有する。この成分は、−１．５〜３の範囲の誘電異方性を有する。好ましくはこの成分は、中性の化合物を含み、好ましくは大部分が、より好ましくは実質的に、特に好ましくは全てが誘電的に中性の化合物からなる。好ましくはこの成分は、式ＩＶの誘電的に中性の化合物の１種または２種以上を含み、好ましくは大部分が、より好ましくは実質的に、特に好ましくは全てが式ＩＶの誘電的に中性の化合物からなる。

ここで、Ｒ^４１およびＲ^４２は、互いに独立して前記式ＩのＲ^１に定義されものと同じ意味を有し、好ましくは、Ｒ^４１はアルキルまたはアルケニルであり、Ｒ^４２はアルキルである。

は互いに独立して、且つ

が、２つ存在するときはこれらも互いに独立して、

であり、好ましくは、

は、存在するときはそのうちの少なくとも１つは、

である。

Ｚ^４１およびＺ^４２は、互いに独立して、且つＺ^４１が２つ存在するときはこれらも互いに独立して、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＯＯ−、ｔｒａｎｓ−−ＣＨ＝ＣＨ−、ｔｒａｎｓ−−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＦ_２Ｏ−または単結合であり、好ましくはそれらの少なくとも１つは単結合であり、
ｏは０、１または２、好ましくは０または１である。

好ましくは、誘電的に中性の成分、成分（Ｂ）は式ＩＶ−１〜ＩＶ−７の化合物からなる群より選ばれ、より好ましくはＩＶ−１、ＩＶ−３、ＩＶ−４、ＩＶ−６およびＩＶ−７の化合物からなる群より選ばれる１種または２種以上の化合物を含む。

ここで、Ｒ^４１およびＲ^４２は、それぞれ前記式ＩＶで定義された意味を有し、式ＩＶ−１、ＩＶ−４およびＩＶ−５において、Ｒ^４１は好ましくは、アルキルまたはアルケニル、好ましくはアルケニルであり、そしてＲ^４２は好ましくはアルキルまたはアルケニル、好ましくはアルキルであり、式ＩＶ−２において、Ｒ^４１およびＲ^４２は好ましくはアルキルであり、式ＩＶ−３において、Ｒ^４１は好ましくはアルキルまたはアルケニル、好ましくはアルキル、Ｒ^４２は好ましくはアルキルまたはアルコキシ、好ましくはアルキルであり、そして式ＩＶ−６およびＩＶ−７においてＲ^４１およびＲ^４２は好ましくはアルキルである。

好ましくは、誘電的に中性の成分、成分（Ｂ）は式ＩＶ−１、ＩＶ−３〜ＩＶ−７の化合物の群から選ばれる１種または２種以上の化合物を含有し、好ましくは、ＩＶ−１の化合物の１種または２種以上と式ＩＶ−３、ＩＶ−４、ＩＶ−６およびＩＶ−７の群から選ばれる１種または２種以上の化合物を含有する。

本発明の媒体は、任意に第２の誘電的に正の成分、成分（Ｃ）を含む。この成分は、３より大きな誘電異方性を有する。好ましくはこの成分は、誘電的に正の化合物を含み、好ましくは大部分が、より好ましくは実質的に、特に好ましくは全てが誘電的に正の化合物からなる。好ましくはこの成分は、式Ｖの誘電的に正の化合物の１種または２種以上を含み、好ましくは大部分が、より好ましくは実質的に、特に好ましくは全てが式Ｖの誘電的に正の化合物よりなる。

ここで、Ｒ^５は前記式ＩＩのＲ^２に定義されたものと同じ意味を有する。

は互いに独立して、且つ

が２つ存在するときはこれらも互いに独立して、

であり、好ましくは、

の少なくとも１つは

である。

Ｚ^５１およびＺ^５２は、互いに独立して、且つＺ^５１が２つ存在するときはこれらも互いに独立して−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＯＯ−、ｔｒａｎｓ−−ＣＨ＝ＣＨ−、ｔｒａｎｓ−−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＦ_２Ｏ−または単結合であり、好ましくはこれらの少なくとも１つは単結合であり、最も好ましくは、存在するときはこれらの少なくとも２つは単結合である。

Ｘ^５は好ましくは、ＣＮ、ＮＣＳ、ＳＦ_５またはＳＯ_２ＣＦ_３であり、より好ましくはＣＮまたはＮＣＳであり、最も好ましくはＣＮである。

ｋは、０、１または２、好ましくは０または１である。

本発明の液晶媒体は、成分（Ａ）に加えてさらなる成分を含有することが好ましい。この第２の成分は、好ましくは成分（Ｂ）、成分（Ｃ）および成分（Ｄ）のどれか１つであってよく、好ましくは、存在する第２の成分は成分（Ｂ）または（Ｃ）であり、特に好ましいのは成分（Ｂ）である。

明らかに、本発明の混合物は、好ましくはこれらの成分のうちの３つを含むことができ、好ましくは成分（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）、場合によりそれらの４つの成分すべてを含むことが好ましい。

好ましくは、本発明の液晶混合物は、誘電的に中性の成分、成分（Ｂ）を含有する。この成分は、−１．５〜＋３の範囲の誘電異方性を有する。好ましくはこの成分は、誘電的に中性の化合物を含み、好ましくは大部分が、より好ましくは実質的に、特に好ましくは全てが誘電的に中性の化合物よりなる。好ましくはこの成分は、式ＩＶの誘電的に中性の化合物の１種または２種以上を含み、好ましくは大部分が、より好ましくは実質的に、特に好ましくは全てが式ＩＶの誘電的に中性の化合物よりなる。

本発明の好ましい実施形態において、本発明の液晶混合物は、式Ｖ−１〜Ｖ−１０の化合物の群から選ばれる式Ｖの１種または２種以上の化合物を含有する。

ここで、Ｒ^５およびＸ^５前記式Ｖで定義された意味を有し、
Ｌ^５１からＬ^５６は互いに独立してＨまたはＦ、好ましくはこれらの少なくとも１つ（好ましくはＬ^５１）は、より好ましくはこれらの少なくとも２つ（好ましくはＬ^５１、Ｌ^５２およびＬ^５３から選ばれる２つ）はＦである。

Ｒ^５は好ましくは、アルキル、アルコキシまたはアルケニルであり、好ましくはアルキルである。

Ｘ^５は好ましくはＣＮである。

さらに、好ましい１つの実施形態においては、それは前のものと同一でも異なる場合もあるが、本発明の液晶混合物は、成分（Ｂ）を含み、この成分は好ましくは大部分が、より好ましくは全てが、上述の通り式ＩＶ−１〜ＩＶ−７から、さらに任意的に式ＩＶ−８〜ＩＶ−１１から選ばれる式ＩＶの化合物からなる。

ここで、Ｒ^４１およびＲ^４２は、互いに独立して、炭素数１〜７のアルキル、アルコキシ、フッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシ、炭素数２〜７のアルケニル、アルケニルオキシ、アルコキシアルキルまたはフッ素化アルケニルである。

Ｌ^４は、ＨまたはＦである。

さらに本発明の液晶混合物は、さらに任意成分、成分（Ｄ）を含んでよい。この成分は負の誘電異方性を有し、好ましくは誘電的に負の化合物（好ましくは式ＶＩの化合物）を含み、好ましくは大部分が、より好ましくは実質的に、特に好ましくは全てが誘電的に負の化合物（好ましくは式ＶＩの化合物）からなる。

ここで、Ｒ^６１およびＲ^６２は、互いに独立して前記式ＩＩのＲ^２に定義されたものと同じ意味を有する。

は、

、好ましくは、

である。

は、

である。

Ｚ^６１およびＺ^６２は、互いに独立して、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＯＯ−、ｔｒａｎｓ−−ＣＨ＝ＣＨ−、ｔｒａｎｓ−−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＦ_２Ｏ−または単結合であり、好ましくはそれらの１つは単結合であり、最も好ましくは両方とも単結合である。

Ｌ^６１およびＬ^６２は互いに独立して、Ｃ−ＦまたはＮであり、好ましくはそれらの少なくとも１つはＣ−Ｆ、最も好ましくは両方がＣ−Ｆである。

ｐは０または１である。

本発明の液晶媒体は、好ましくは成分（Ａ）〜（Ｄ）（特に式Ｉ〜ＶＩの化合物の群より選ばれる化合物）を含み、好ましくは大部分が、最も好ましくは全てが成分（Ａ）〜（Ｄ）（特に式Ｉ〜ＶＩの化合物の群より選ばれる化合物）からなる。

本出願において「含む」は、組成物の文脈において、例えば媒体または成分等の言及される物が特定の各成分（単数または複数）または各化合物（単数または複数）を含有していることであり、好ましくは合計濃度で１０％以上、最も好ましくは２０％以上含有していることを意味する。

文脈中、「大部分が・・からなる」は、言及される物が特定の各成分（単数または複数）または各化合物（単数または複数）を５５％以上、好ましくは６０％以上、最も好ましくは７０％以上を含有することを意味する。

文脈中、「実質的に・・からなる」は、言及される物が特定の各成分（単数または複数）または各化合物（単数または複数）を８０％以上、好ましくは９０％以上、最も好ましくは９５％以上を含有することを意味する。

文脈中、「全てが・・からなる」は、言及される物が特定の各成分（単数または複数）または各化合物（単数または複数）を９８％以上、好ましくは９９％以上、最も好ましくは１００％を含有することを意味する。

特に、好ましい液晶媒体は、成分（Ａ）が式Ｉ〜ＩＩＩの化合物の群より選ばれる化合物を含み、より好ましくは大部分が、最も好ましくは全てがそれらからなる。

成分（Ｄ）は、好ましくは式ＶＩの化合物の１種または２種以上を含み、好ましくは大部分が、最も好ましくは全てがそれらからなり、式ＶＩの化合物は、好ましくは式ＶＩ−１〜ＶＩ−３の化合物の群から選ばれる。

ここで、Ｒ^６１およびＲ^６２は、前記式ＶＩで定義されものと同じ意味を有する。

式ＶＩ−１〜ＶＩ−３において、Ｒ^６１はｎ−アルキルまたは１−Ｅアルケニルであり、Ｒ^６２は好ましくはｎ−アルキルまたはアルコキシである。

また、本発明の媒体の中で、上では明確には述べていないが、その他のメソーゲン性化合物を任意成分として、有利に使用することもできる。そのような化合物は当業者に知られている。

成分（Ａ）は、好ましくは全混合物の３０％〜９０％の濃度で使用され、より好ましくは４０％〜８０％、さらに好ましくは５０％〜７５％、最も好ましくは６５％〜７３％の範囲で使用される。

成分（Ｂ）は、好ましくは全混合物の０％〜４５％の濃度で使用され、より好ましくは１０％〜４０％、さらに好ましくは１５％〜３５％、最も好ましくは２０％〜３０％の範囲で使用される。

成分（Ｃ）は、好ましくは全混合物の０％〜５０％の濃度で使用され、より好ましくは０％〜４０％、さらに好ましくは０％〜３０％、最も好ましくは１％〜２５％の範囲で使用される。

成分（Ｄ）は、好ましくは全混合物の０％〜３０％の濃度で使用され、より好ましくは０％〜２０％、最も好ましくは２％〜１０％の範囲で使用される。

追加の任意成分として、本発明の媒体の物理的性質を調節するために、さらに液晶化合物を含むことができる。そのような化合物は当業者に知られている。本発明の媒体中におけるそれらの濃度は、好ましくは０％〜３０％、より好ましくは０％〜２０％、最も好ましくは１％〜１５％である。

好ましくは、液晶媒体は、成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）（好ましくは成分（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ））を合計で、５０％〜１００％、好ましくは７０〜１００％、最も好ましくは８０％〜１００％、特に９０％〜１００％を含有する。各成分は、それぞれ好ましくは式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、ＶおよびＶＩの化合物の１種または２種以上を含み、好ましくは大部分が、最も好ましくは全てがそれらの化合物からなる。

本発明の好ましい実施形態において、
−本発明の媒体の中で、式Ｉの化合物の濃度は、好ましくは１％〜４０％、より好ましくは２％〜３０％、さらに好ましくは３％〜２０％、最も好ましくは５％〜１５％であり；
−本発明の媒体の中で、式ＩＩの化合物の濃度は、好ましくは２０％〜９０％、より好ましくは３０％〜８０％、さらに好ましくは４０％〜７０％、最も好ましくは５０％〜６５％であり；
−本発明の媒体の中で、式ＩＩＩの化合物の濃度は、好ましくは０％〜５０％、より好ましくは０％〜４０％、さらに好ましくは０％〜３０％、最も好ましくは１０％〜２５％であり；
−本発明の媒体の中で、式ＩＶの化合物の濃度は、好ましくは０％〜５０％、より好ましくは１０％〜４０％、さらに好ましくは２０％〜３０％、最も好ましくは２５％〜３５％である。

本発明の液晶媒体は、７０℃以上の、好ましくは７５℃以上の、より好ましくは８０℃以上の、特に９０℃以上の透明点によって特徴付けられる。

本発明の液晶媒体のΔｎは、好ましくは０．１６以下、より好ましくは０．０８０〜０．１５の範囲、最も好ましくは０．０９０〜０．１４０の範囲であり、特に０．０９５〜０．１５５の範囲である。

本発明の第１の好ましい実施形態において、液晶媒体のΔｎは、好ましくは０．１２以下、より好ましくは０．０８０〜０．１１５の範囲、最も好ましくは０．０９０〜０．１１０の範囲であり、特に０．０９５〜０．１０５の範囲である。

本発明の第２の好ましい実施形態において、液晶媒体のΔｎは、好ましくは０．１２以上、より好ましくは０．１２０〜０．１５０の範囲、最も好ましくは０．１２５〜０．１４５の範囲であり、特に０．１３０〜０．１３５の範囲である。

Δｎについて上述の２つの好ましい実施形態のうちの第１の形態に従う液晶媒体は、グーチ・タリーの第１次透過極小で動作するＴＮディスプレイ（透過モードで動作し、比較的広いセルギャップを有する）に特に適している。これら実施形態のうちの第２の形態に従う液晶媒体は、代わりに、グーチ・タリーの第２次透過極小で動作するＴＮディスプレイに使用することができ、あるいは、好ましくは第１の形態と同様に第１次透過極小で動作するＴＮディスプレイで使用することもできる。それらでは、それぞれより狭いセルギャップが必要であるが、より速い応答時間が得られる。このタイプのディスプレイは、例えばカメラのビューファインダー等の用途に有益に使用される。

本発明の液晶媒体の１ｋＨｚ、２０℃におけるΔεは、好ましくは４．０以上、より好ましくは６．０以上、最も好ましくは１０．０以上であり、特に６．０〜２０．０である。

好ましい実施形態において、それは上述の液晶媒体のΔｎについての第１の好ましい形態と同じであってもよい（同じであることが好ましい）が、液晶媒体の１ｋＨｚ、２０℃におけるΔεは、好ましくは４．０以上、より好ましくは５．０以上、最も好ましくは６．０以上であり、特に６．０〜１０．０である。これらの媒体は、いわゆる５Ｖドライバーを備えたディスプレイに特に適している。

異なる好ましい実施形態において、それは上述の液晶媒体のΔｎについての第２の好ましい形態と同じであってもよい（同じであることが好ましい）が、液晶媒体の１ｋＨｚ、２０℃におけるΔεは、好ましくは１０．０以上、より好ましくは１５．０以上、最も好ましくは１６．０以上であり、特に１７．０〜１９．０である。この実施形態の液晶媒体の２０℃のＶ_１０は、好ましくは１．３Ｖ以下、より好ましくは１．２Ｖ、特に好ましくは１．０５Ｖ以下である。この実施形態に従う媒体は、いわゆる３．３Ｖドライバーを備えたディスプレイに特に適している。

本発明の液晶媒体の２０℃におけるγ_１は、好ましくは１１５ｍＰａ・ｓ以下であり、より好ましくは１０５ｍＰａ・ｓ以下であり、特に９５ｍＰａ・ｓ以下である。これは、上述の液晶媒体のΔｎについての第１の好ましい形態による媒体に特に適用される。

本発明の媒体のネマチック相は、少なくとも０℃から７０℃、好ましくは少なくとも−２０℃から７５℃まで、最も好ましくは少なくとも−３０℃から８０℃まで、とくに少なくと−４０℃から８５℃まで（あるいは９０℃までさえも）広がることが好ましい。ここで、「ネマチック相が、少なくとも低温限界から高温限界まで広がる」とは、ネマチック相が、低温限界の温度までさらにはそれを超えて広がること、そして高温限界までまたはそれを超えて広がることを意味する。

本発明において、本発明において、「誘電的に正」という用語は、化合物または成分が△ε＞３．０であること、「誘電的に中性」という用語は、−１．５≦△ε≦３．０であること、「誘電的に負」という用語は、△ε＜−１．５であることをそれぞれ意味する。△εは、１ｋＨｚ、２０℃で決められる。化合物の誘電異方性は、ネマチックホスト混合物中での、個別の化合物の１０％の溶液の結果から決定される。それぞれの化合物の、ホスト混合物中での溶解性が１０％未満であるときは、濃度を５％まで低下して測定する。試験混合物の容量は、ホメオトロピックを有するセル、およびホモジニアス配向を有するセルの両方において決定する。両方の型のセルのセルギャップは、およそ２０μｍである。印加される電圧は、１ｋＨｚの周波数および典型的には０．５Ｖ〜１．０Ｖの二乗平均平方根値を有する矩形波であるが、しかしながら、常にそれぞれの試験混合物の容量のしきい値よりも低く選択される。

誘電的に正の化合物については、混合物ＺＬＩ−４７９２が、誘電的に中性および誘電的に負の化合物については、混合物ＺＬＩ−３０８６（両方ともＭｅｒｋ ＫＧａＡ， Ｇｅｒｍａｎｙ）が、それぞれホスト混合物として使用される。化合物の誘電率は、注目化合物の添加によるそれぞれのホスト化合物の値の変化から決定される。その値を、注目化合物の濃度１００％に外挿する。２０℃の測定温度でネマチック相を有する成分は、そのように測定され、他の全ての点についても化合物の測定と同様に処理される。

本出願において「しきい値電圧」という用語は、明示的に別のことを述べなければ、光学的しきい値を意味し、そして１０％相対的コントラスト（Ｖ_１０）について与えられる。また、「飽和電圧」という用語は、光学的飽和を意味し、そして９０％相対的コントラスト（Ｖ_９０）について与えられる。容量的しきい値電圧（Ｖ_０、またはフレデリクスしきい値Ｖ_Ｆｒと呼ぶ）は、特に明示的に述べる場合にのみ使用する。

本出願で与えられたパラメータの範囲は、他に明示的に述べなければすべて限界値を含むが、好ましくは限界値を除外したものである。

本出願を通じて、他に特に述べなければ、全ての濃度は、質量パーセントで与えられ、それぞれの完全の混合物に関連付けられる。全ての温度は、摂氏度で与えられ、全ての温度差も摂氏度で与えられる。すべての物理的な特性は、”Merk Liquid Crystals, Physical
Properties of Liquid Crystals”Status Nov. 1997, Merk KGaA, Germanyにより決定されたか、または決定され、および他に特に述べなければ、２０℃の温度に対して与えられる。光学異方性（△ｎ）については、５８９．３ｎｍの波長で決定される。誘電異方性（△ε）については、１ｋＨｚの周波数で決定される。しきい値電圧、並びに他の電気光学的特性は、Merk KGaA, Germanyで作成された試験セルで決定された。△εの決定のための試験セルは、約２０μｍのセルギャップを有していた。電極は、１．１３ｃｍ^２の面積およびガードリングを有する円形ＩＴＯ電極であった。配向層は、ホメオトロピック配向（ε‖）用にはレシチン、および均一配向（ε⊥）用には日本合成ゴムからのポリイミドＡＬ−１０５４であった。容量は、０．３Ｖ_ｒｍｓの電圧を有する正弦波を使用した周波数応答分析装置ソラトロン（Solatron）で決定した。電気光学的測定において使用した光は、白色光であった。用いた構成は、日本国、Otsukaの商業的に入手可能な装置であった。特性電圧は、垂直観察の下で決定した。しきい値（Ｖ_１０）−中間灰色（Mid grey）（Ｖ_５０）−および飽和（Ｖ_９０）電圧は、それぞれ１０％、５０％および９０％相対コントラストで決定した。

本発明による液晶媒体は、通常の濃度で添加剤およびキラルドーパントをさらに含むことができる。これらのさらなる構成成分の合計濃度は、混合物の合計を基礎として０％〜１０％の範囲、好ましくは、０．１％〜６％である。それぞれ使用される個別の化合物の濃度は、好ましくは０．１％〜３％の範囲である。これらおよび類似の添加物の濃度は、本出願の液晶媒体の液晶成分および化合物の濃度の値および範囲には考慮されない。

本出願による発明の液晶媒体は、数種の化合物、好ましくは３〜３０、より好ましくは８〜２０、および最も好ましくは１０〜１６の化合物からなる。これらの化合物は、慣用的な方法で混合される。原則として、より少ない量で使用される化合物の所定量を、より大きい量として用いられる化合物に溶解する。温度がより高い濃度で用いられる化合物の透明点を越える場合には、溶解の課程の完了を観察するのは、特に容易である。しかしながら、他の慣用の方法、たとえば、たとえば同族化合物または共融混合物であることができる、いわゆるプレ混合物の使用や、構成成分がレディー−トゥ−ユース混合物自身である、いわゆるマルチ・ボトル・システムにより媒体を調製することもできる。

適当な添加物の添加により、本発明による液晶媒体は、すべての既知型の液晶ディスプレイ、例えばＴＮ−、ＴＮ−ＡＭＤ、ＩＰＳおよびＯＣＢ ＬＣＤのような液晶媒体をそのまま使用するもの、ＰＤＬＣ、ＮＣＡＰ、ＰＮ ＬＣＤなどの複合システム、そして特にＡＳＭ−ＰＡ ＬＣＤにおいて使用可能であるように、変更することができる。

液晶の融点Ｔ（Ｃ、Ｎ）、スメクティック相（Ｓ）からネマティック（Ｎ）相への転移Ｔ（Ｓ、Ｎ）および透明点Ｔ（Ｎ、Ｉ）は、摂氏度で与えられる。

本出願において、および特に以下に示す例において、液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に従って行われる。基Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１およびＣ_ｍＨ_２ｍ＋１は全部が、ｎ個またはｍ個の炭素原子をそれぞれ有する直鎖状アルキル基である。表Ｂのコードは、それ自体で明らかである。表Ａには、親構造にかかわる頭文字のみが示されている。それぞれの場合において、この親構造の頭文字の後に、ハイフンにより分離されて、置換基Ｒ^１、Ｒ^２、Ｌ^１およびＬ^２を特定するコードが続く。

表Ａ：

表Ｂ：

本発明の液晶媒体は、好ましくは、
− ７または８種以上、好ましくは、８または９種以上の化合物、好ましくは表ＡおよびＢの式で表される化合物の群から選択される、異なる式で表される化合物、および／または
− ３種または４種以上、より好ましくは４または５種以上の化合物、好ましくは表Ａの式で表される化合物の群から選択される、異なる式で表される化合物、および／または
− １または２種以上、より好ましくは２または３種以上、さらに好ましくは３または４種以上の化合物、好ましくは表Ｂの式で表される化合物の群から選択される、異なる式で表される化合物、
を含む。

下記の例は、制限することなく、本発明を説明するものである。

しかしながら、物理的特性の構成は、当業者にどの特性が達成できるか、そして、どの範囲でそれらを変更できるかを説明する。特に、好ましく達成することができる種々の特性の組合せが、このように当業者のために明確にされる。

例１
次表に与えられた組成と特性を有する液晶媒体を調製した。

この混合物は、有利に低いΔｎ値、適度に高いΔε値および非常に低い回転粘度を有する。従って、ＴＮモードで動作するアクティブマトリックス駆動ディスプレイに非常によく適している。

例２
次表に与えられた組成と特性を有する液晶媒体を調製した。

この混合物は、有利に低いΔｎ値、適度に高いΔε値および低い回転粘度を有する。従って、ＴＮモードで動作するアクティブマトリックス駆動ディスプレイに非常によく適している。

例３
次表に与えられた組成と特性を有する液晶媒体を調製した。

この混合物は、適度に高いΔｎ値、かなり高いΔε値および低い回転粘度を有する。従って、ＴＮモードで動作するアクティブマトリックス駆動ディスプレイに非常によく適している。

例４
次表に与えられた組成と特性を有する液晶媒体を調製した。

この混合物は、適度に高いΔｎ値、非常に高いΔε値および低い回転粘度を有する。従って、ＴＮモードで動作するアクティブマトリックス駆動ディスプレイに非常によく適している。

例５
次表に与えられた組成と特性を有する液晶媒体を調製した。

この混合物は、適度に高いΔｎ値、中庸のΔε値および極めて低い回転粘度を有する。従って、ＴＮモードで動作するアクティブマトリックス駆動ディスプレイに非常によく適している。

例６
次表に与えられた組成と特性を有する液晶媒体を調製した。

この混合物は、有利に低いΔｎ値、かなり高いΔε値および非常に低い回転粘度を有する。従って、ＴＮモードで動作するアクティブマトリックス駆動ディスプレイに非常によく適している。

例７
次表に与えられた組成と特性を有する液晶媒体を調製した。

この混合物は、有利に低いΔｎ値、かなり高いΔε値および非常に低い回転粘度を有する。従って、ＴＮモードで動作するアクティブマトリックス駆動ディスプレイに非常によく適している。

Claims (10)

1. 次の成分（Ａ）〜（Ｄ）を含む液晶媒体。
   成分（Ａ）：式Ｉの誘電的に正の化合物の１種または２種以上と、式ＩＩおよび式ＩＩＩの群から選ばれる誘電的に正の化合物の１種または２種以上とを含有する誘電的に正の成分、成分（Ａ）
   

   

   （式中、
   Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^３は、互いに独立して、炭素数１〜７のアルキル、アルコキシ、フッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシ、炭素数２〜７のアルケニル、アルケニルオキシ、アルコキシアルキルまたはフッ素化アルケニルであり、
   

   

   は、互いに独立して、且つ
   

   

   が、２つ存在するときはこれらも互いに独立して、それぞれ
   

   

   であり、
   Ｚ^２１、Ｚ^２２、およびＺ^３は、互いに独立して、且つＺ^２１および／またはＺ^３が２つ存在するときはこれらも互いに独立して−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＯＯ−、ｔｒａｎｓ−−ＣＨ＝ＣＨ−、ｔｒａｎｓ−−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＦ_２Ｏ−または単結合であり、
   ｎおよびｍは、互いに独立して、０、１または２であり、
   Ｘ^１、Ｘ^２およびＸ^３は互いに独立して、ハロゲン、炭素数１〜３のハロゲン化アルキルもしくはアルコキシ、または炭素数２または３のハロゲン化アルケニルもしくはアルケニルオキシであり、
   Ｙ^２１およびＹ^２２は、互いに独立してＨまたはＦであり、そして
   Ｙ^３１およびＹ^３２は、互いに独立してＨまたはＦであり、但し、
   

   

   であるときは、Ｙ^３１およびＹ^３２は両方ともＨまたはＦのどちらかである。）
   成分（Ｂ）：任意成分として誘電的に中性の成分、成分（Ｂ）
   成分（Ｃ）：任意成分としてさらに誘電的に正の成分、成分（Ｃ）
   成分（Ｄ）：任意成分として誘電的に負の成分、成分（Ｄ）
2. 下記式ＩＶの化合物の１種または２種以上を含む誘電的に中性の成分、成分（Ｂ）を含有することを特徴とする請求項１記載の液晶媒体。
   

   

   （式中、Ｒ^４１およびＲ^４２は、互いに独立して請求項１の式ＩのＲ^１に定義されたものと同じ意味を有し、
   

   

   は互いに独立して、且つ
   

   

   が、２つ存在するときはこれらも互いに独立して、
   

   

   であり、
   Ｚ^４１およびＺ^４２は、互いに独立して、且つＺ^４１が２つ存在するときはこれらも互いに独立して、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＯＯ−、ｔｒａｎｓ−−ＣＨ＝ＣＨ−、ｔｒａｎｓ−−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＦ_２Ｏ−または単結合であり、
   ｏは０、１または２である。）
3. 前記式ＩＩの化合物の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１または２記載の液晶媒体。
4. 前記式ＩＩＩの化合物の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶媒体。
5. 前記成分（Ａ）が、式Ｉ−１の誘電的に正の化合物の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶媒体。
   

   

   （式中、Ｒ^１は、請求項１で定義されたものと同じ意味を有する。）
6. 下記式ＩＶ−１、ＩＶ−４、ＩＶ−６およびＩＶ−７の化合物の群から選ばれる１種または２種以上の化合物を含む誘電的に中性の成分、成分（Ｂ）を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶媒体。
   

   

   （式中、Ｒ^４１およびＲ^４２は、請求項２で定義された意味を有する。）
7. Ｒ^４１およびＲ^４２がアルキルである式ＩＶ−１およびＩＶ−４の化合物の群から選ばれる１種または２種以上化合物を含む誘電的に中性の成分、成分（Ｂ）を含有することを特徴とする請求項６記載の液晶媒体。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の液晶媒体を含むことを特徴とする液晶ディスプレイ。
9. アクティブマトリックス駆動される請求項８記載の液晶ディスプレイ。
10. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の液晶媒体の液晶ディスプレイにおける使用。