JP2007039691A - Ｔｆｔディスプレイのための低い周波数依存性を有するｌｃ混合物 - Google Patents

Abstract

【課題】低温においても可能な限り平坦な誘電定数の周波数依存性を有する液晶媒体ＴＮディスプレイを提供する。
【解決手段】０℃の温度において２００ｋＨｚの誘電緩和周波数を示す、誘電異方性の小さい周波数依存性を有する、誘電的に正のネマティック相を有する液晶媒体、及び、この液晶媒体のアクティブマトリックスディスプレイにおける使用、さらに、この媒体を含有するアクティブマトリックスディスプレイ素子。前記液晶媒体は、少なくとも１種の強力に極性の２つの核を有する物質を含む、フェニル環およびシクロヘキサン環を含有する特定の構造を有する化合物の群から選択される。
【選択図】なし

Description

本発明は、液晶媒体およびこの媒体を含む電気光学的ディスプレイに関する。

液晶は、特に、このような物質の光学的特性が印加される電圧により変更され得るため、ディスプレイデバイスにおける誘電体として用いられる。液晶を基礎とする電気光学的デバイスは、当業者に極めてよく知られており、種々の効果に基づくことができる。このようなデバイスの例は、動的散乱を有するセル、ＤＡＰ（配向相の変形）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（スーパーツイストネマティック）セル、ＳＢＥ（超複屈折効果）セルおよびＯＭＩ（光学モード干渉）セルである。最も一般的なディスプレイデバイスは、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。

液晶材料は、一般的に、良好な化学的および熱的安定性並びに電場および電磁放射に対する良好な安定性を有しなければならない。さらに、液晶材料は、低い粘度を有し、かつセルにおいて短い応答時間、低いしきい値電圧および高いコントラストを付与しなければならない。

さらに、これらは、慣用の駆動温度において、即ち、室温よりも高いおよび低い、可能な限り広い範囲において、好適な中間相、例えば前述のセルについてのネマティック中間相を有しなければならない。液晶は、一般的に、多くの成分の混合物として用いられるため、成分が、互いに容易に混和性であることが重要である。他の特性、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応用分野に依存して、種々の要求を満たさなければならない。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低い導電性を有しなければならない。

例えば、大きい正の誘電異方性、広いネマティック相、比較的低い複屈折、極めて高い比抵抗、良好な光および温度安定性並びに低い蒸気圧を有する液晶媒体が、個別の画素を切り換えるための集積非線型素子を有するマトリックス液晶ディスプレイ（ＭＬＣディスプレイ）について、望ましい。
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型素子は、受動素子、例えばバリスターまたはダイオードに加えて、能動的素子、例えばトランジスタである。次に、この場合を、「アクティブマトリックス」と呼ぶ。

有望なＴＦＴ（薄膜トランジスタ）ディスプレイにおいて、用いられる電気光学効果は、通常ＴＮ効果である。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の間で、区別がなされる。

ＴＦＴマトリックスは、ディスプレイの１枚のガラス板の内側に施され、一方他方のガラス板は、この内側に、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は極めて小さく、像に対する悪影響をほとんど有していない。この技術はまた、各々のフィルター素子が切換可能な画素に対向して配置されるように、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適合性(fully colour-compatible)ディスプレイに拡張することができる。ＴＦＴディスプレイは、通常、透過に交差偏光板を備えたＴＮセルとして動作し、背面照射される。

このタイプのＭＬＣディスプレイは、ノート型コンピューターにおける、テレビ受像機（ポケット型ＴＶ）のための、または自動車もしくは航空機構築におけるディスプレイとして用いられる。さらに、誘電異方性Δεの不適切な周波数依存性のために、これらのＭＬＣディスプレイにおいて困難が生じ得る。ディスプレイが低温において、Δεが、この周波数依存性のためにすでに低い周波数で誘発された場合には、画素容量の一部のみが、トランジスタのゲートの開放された期間の間に帯電する。一定の電荷において、望ましい高い電圧が、液晶に印加される。これにより、液晶の光学的特性は、劣化する。従って、誘電定数の周波数依存性が、低温においても可能な限り平坦である液晶媒体に対する多大な要求がある。短いディスプレイ応答時間を達成するために、混合物は、さらに、小さい回転粘度を有しなければならない。ディスプレイを低温において、例えば屋外、自動車または航空機用途のためにおいても用いることができるために、結晶化および／またはスメクティック相が、低温においても起こらず、粘度の温度依存性が、可能な限り低いことが要求される。

本発明の目的は、低温においても可能な限り平坦な誘電定数の周波数依存性を有する液晶媒体ＴＮディスプレイを提供することにある。

本発明の目的は、ネマティック相を有する液晶媒体であって、液晶媒体が、好ましくは、０℃の温度において２００ｋＨｚ、一層好ましくは３００ｋＨｚまたはこれ以上、および最も好ましくは４００ｋＨｚまたはこれ以上の誘電緩和周波数を有する、前記液晶媒体により達成される。これに関して、緩和周波数は、周波数の関数としての誘電異方性の勾配が最大値（即ち極値）を有する周波数として、定義される。

本発明において、液晶媒体の誘電定数の周波数依存性は、誘電緩和周波数が前述の範囲内にある場合には、可能な限り平坦であることが見出された。

液晶媒体は、７０℃またはこれ以上、好ましくは７５℃またはこれ以上および最も好ましくは８０℃またはこれ以上の透明点を有するのが、好ましい。
液晶媒体は、好ましくは、少なくとも−２０℃〜７０℃、一層好ましくは−３０℃〜７５℃、最も好ましくは−３０℃〜８０℃および特に−４０℃〜１００℃の温度範囲において安定であるネマティック相を有する。

さらに、液晶媒体は、以下の追加の特性の少なくとも１つを有するのが好ましい：
−低いしきい値電圧（Ｖ_ｔｈ）の実現を可能にする、２０℃および１ｋＨｚの周波数において４またはこれ以上、好ましくは６またはこれ以上および最も好ましくは８またはこれ以上の高度に正の誘電異方性（Δε）、
−短い応答時間を実現するための、２５０ｍＰａ・ｓまたはこれ以下、好ましくは２２５ｍＰａ・ｓまたはこれ以下および最も好ましくは１５０ｍＰａ・ｓまたはこれ以下の、回転粘度（γ_１）。

前述の誘電緩和周波数は、適格とされた中性の、弱く極性の、または強度に極性の物質の明らかな分類により達成される。本出願において、強度に誘電的に正の化合物の用語は、Δε＞６．０を有する化合物を記載し、誘電的に中性の化合物は、−１．５＜Δε＜３．０を有する化合物であり、弱く誘電的に正の化合物は、３．０≦Δε≦６．０を有する化合物である。物質のこれらの３種の種類に加えて、第４の種類、即ちΔε≦−１．５を有する誘電的に負の化合物がある。物質に適用される同一の定義が、成分にも適用される。種々のタイプのメソゲン性化合物をこれらの４つの群に、これらの誘電異方性により分類するために、疑わしい場合には、代表的な化合物を選択する。これは、分子核のそれぞれの末端においてそれぞれ１つ、２つのｎ−プロピル末端基を有するそれぞれの化合物である（即ち同一の結合基により同様にして結合した正確に同一の環を含み、同一の置換パターンを有する）。これらの基準の化合物を用いて、例えばまた同一の分子核上に１つまたは２つのアルケニル末端基を有し、環において同一の置換パターンおよび同一の結合基を有する化合物を表す。

Δεは、１ｋＨｚの周波数および２０℃において決定する。化合物の誘電異方性は、１０％の個別の化合物をネマティックホスト混合物に溶解した溶液の結果から決定する。これらの試験混合物の容量を、ホメオトロピック配向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。両方のタイプのセルのセルギャップは、約１０μｍ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の平均二乗根値を有する矩形波であるが、これは、常に、それぞれの試験混合物の容量性しきい値（capacitive threshold）よりも低く選択される。共にMerck KGaA, Germany製の、誘電的に強力な、および弱い正の化合物の両方には混合物ＺＬＩ−４７９２を、並びに誘電的に中性の化合物には混合物ＺＬＩ−３０８６を、それぞれホスト混合物として用いる。

関連する化合物が、それぞれのホストに１０％の濃度で可溶ではない場合には、濃度を、得られた溶液が安定にネマティックであるまで、連続的に２倍低下させる（即ち半分にする）。化合物の誘電率を、関連する化合物の添加によるホスト混合物のそれぞれの値の変化から決定し、１００％の関連する化合物の濃度に外挿する。混合物の成分が、２０℃においてネマティックである場合には、これらは、これ自体を検査する。これらが、２０℃においてネマティック相を有しない場合には、これらを、単一の化合物と同様にして検査する。

２０℃の測定温度においてネマティック相を有する成分はこれ自体を測定し、それ以外のものはすべて化合物と同様に処理する。

本出願において、メソゲン性化合物は、これらが含む環の数により、１つの環を有する、２つの環を有する、３つの環を有する、４つの環を有する化合物などに分類される。この点において、環状の方法で結合しており、化合物中に存在する、４個、５個、６個または７個の原子（典型的には、いくつかがＮ、Ｏおよび／またはＳ原子により置換されていてもよいＣ原子）からなる典型的なメソゲン性環の数が、計数される。この点において、化合物中の二環式部分（例えば［２．２．２］−ビシクロオクタン−１，４−ジイル）は、１つの環として計数され、一方２つの環（例えばナフタリン、テトラヒドロナフタリン、デカヒドロナフタリンおよびインダン）または３つの環（例えばアントラセンジイル類）を含むスピロ部分およびアネレートされた(annellated)環は、２つの環として計数される。明白に述べられていない構造を、１つの環として計数するべきか、２つの環として計数するべきかが疑わしい場合には、環の最大の幅を、考慮するべきである。ここで、１つの環として考慮されるべき系についての環を構成する原子の最大の範囲についての制限は、７オングストローム（Å）である。

好ましくは、本発明において主に用いる化合物は、主に、および好ましくは、５、６または７員環、好ましくは５および６員環および最も好ましくは６員環のみを含む。

本発明の好ましい態様において、液晶媒体は、好ましくは６．０よりも大きい、一層好ましくは８．０よりも大きい、さらに一層好ましくは１０．０よりも大きい、および最も好ましくは１２．０よりも大きい誘電異方性Δεを有する、少なくとも１種の強力に極性の２つの環を有する化合物を含む。本出願における２つの環を有する化合物は、好ましくは、一般式（Ｉａ）および（Ｉｂ）

式中、
Ｌ^１、Ｌ^２、Ｌ^３およびＬ^４は、各々、互いに独立して、水素またはハロゲン、好ましくはフッ素または塩素、最も好ましくはフッ素を示し、
Ｒ^１は、
−水素、
−ハロゲン、好ましくはフッ素、
−１〜７個の炭素原子、好ましくは１〜５個の炭素原子を有するアルキルもしくはアルコキシ基、または
−７個までの炭素原子、好ましくは１〜５個の炭素原子を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルキニルもしくはアルキノキシ基を示し、

ここで、Ｒ^１のすべての述べた基について、適切な場合には、１つまたは２つ以上の−ＣＨ_２−基は、−Ｏ−、＞Ｃ＝Ｏまたは−Ｓ−により置換されていてもよく、ただし、２個の酸素原子はいずれも、隣接しておらず、かつここで、Ｒ^１について、述べた基は、ハロゲン、好ましくはフッ素により置換されていてもよく、
Ｘ^１は、
−ハロゲン、好ましくはフッ素または塩素、１〜５個の炭素原子、好ましくは１〜２個の炭素原子を有するフッ素化アルキルまたはアルコキシ基、２〜４個の炭素原子を有するフッ素化アルケニル、アルケニルオキシまたはオキシアルキル基、−ＯＣＦ_３、−ＯＣＨＦＣＦ_３またはＳＦ_５を示し；
Ｚは、
−単結合、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＣＦ＝ＣＦ−、ＣＨ＝ＣＦ−または−ＣＦ＝ＣＨ−、好ましくは単結合または−ＣＦ_２Ｏ−を示す、
の群の物質からなる群から選択される。

本発明の液晶媒体において、Ｌ^１、Ｌ^２、Ｌ^３およびＬ^４の多くとも３つが、同時にＦであるのが好ましい。
液晶媒体は、好ましくは、５％またはこれ以上、好ましくは１０％またはこれ以上、一層好ましくは２０％またはこれ以上、および最も好ましくは３０％またはこれ以上の強力に極性の２つの環を有する物質の量を有する。
液晶媒体は、さらに、中性の２つの環を有する物質または弱く極性の２つの環を有する物質からなる群から選択された他の物質を含むことができる。

本発明の液晶媒体は、一般式（ＩＩ）
Ｒ^２ −Ａ^ａ −Ｚ^２ −Ａ^ｂ −Ｒ^３ （ＩＩ）
式中、
Ｒ^２は、１〜１５個の炭素原子を有するアルキル基を示すことができ、
Ａ^ａおよびＡ^ｂは、互いに独立して、

を示し、
Ｚ^２は、単結合を示し、かつ
Ｒ^３は、１つもしくは２つ以上の−ＣＨ_２−基が、酸素原子が隣接しないように−Ｏ−により置換されていてもよい、それぞれ１〜１５個の炭素原子もしくは２〜１５個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシもしくはアルケニル基、またはＦを示すことができる、
で表される１種または２種以上の中性の２つの環を有する物質を含むことができる。

これらの中性の２つの環を有する物質についての好ましい例は、以下のものである。

これにより、液晶媒体における一般式（ＩＩ）で表される上記の中性の２つの環を有する物質の量は、好ましくは１０重量％またはこれ以上、一層好ましくは２０重量％またはこれ以上および最も好ましくは３０重量％またはこれ以上である。

本発明の液晶媒体は、さらに、一般式（ＩＩＩ）
Ｒ^４ −Ａ^ｃ −Ｚ^３ −Ａ^ｄ −Ｚ^４ −Ａ^ｅ −Ｙ^２ （ＩＩＩ）
式中、
−Ａ^ｃ、Ａ^ｄおよびＡ^ｅは、互いに独立して、

式中、
−Ｌ^５およびＬ^６は、互いに独立して、水素またはフッ素を示す、
を示し、
かつ
Ａ^ｃおよびＡ^ｄは、代替してまたは、追加的に、

を示してもよく、

−Ｚ^３およびＺ^４は、互いに独立して、単結合、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＨ_２−Ｏ−または−ＣＯＯ−を示し、
−Ｒ^４およびＹ^１は、１つまたは２つ以上の−ＣＨ_２−基が、酸素原子が隣接しないように−Ｏ−により置換されていてもよい、それぞれ１〜７個の炭素原子または２〜７個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルケニル基を示し、
−Ｙ^１は、さらに、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＯＣＦ_３、−ＯＣＨＦ_２、−ＯＣＨ_２Ｆまたは−ＣＦ_３を示してもよい、
に相当する１種または２種以上の３つの環を有する物質を含むことができる。

一般式（ＩＩＩ）で表される好ましい化合物は、以下の式（ＩＩＩａ）〜（ＩＩＩｅ）：

式中、
Ｒ^５およびＲ^６は、互いに独立して、それぞれ１〜７個の炭素原子または２〜７個の炭素原子を有するアルキルまたはアルケニル基を示し、ここで、１つまたは２つ以上の−ＣＨ_２−基は、酸素原子が隣接しないように−Ｏ−により置換されていてもよく、
Ｘは、Ｆ−、Ｃｌ、−ＯＣＦ_３、−ＯＣＨＦ_２、−ＯＣＨ_２Ｆまたは−ＣＦ_３を示してもよい、
で表される化合物である。

本発明の好ましい態様において、上記の中性の３つの環を有する物質の量は、好ましくは２０重量％またはこれ以上、一層好ましくは３０重量％またはこれ以上および最も好ましくは４０重量％またはこれ以上である。

本発明の液晶媒体はまた、一般式（ＩＶ）
Ｒ^７ −Ａ^ｆ −Ｚ^５ −Ａ^ｇ −Ｚ^６ −Ａ^ｈ −Ｚ^７ −Ａ^ｉ −Ｒ^８ （ＩＶ）
式中、
−Ａ^ｆ、Ａ^ｇ、Ａ^ｈおよびＡ^ｉは、互いに独立して、

式中、
−Ｌ^７およびＬ^８は、互いに独立して、水素またはフッ素を示す、
を示し、かつ

Ａ^ｆおよびＡ^ｇは、さらに、

を示すことができ、
−Ｚ^５、Ｚ^６およびＺ^７は、互いに独立して、単結合、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−または−ＣＯＯ−を示し、
−Ｒ^７およびＹ^２は、それぞれ１〜７個の炭素原子または２〜７個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルケニル基を示し、ここで、１つまたは２つ以上の−ＣＨ_２−基は、酸素原子が隣接しないように−Ｏ−により置換されていてもよく、
−Ｙ^２は、さらに、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＯＣＦ_３、−ＯＣＨＦ_２、−ＯＣＨ_２Ｆまたは−ＣＦ_３を示すことができる、
に相当する１種または２種以上の中性の４つの環を有する物質を含むことができる。

一般式（ＩＶ）で表される好ましい化合物は、以下の式（ＩＶａ）〜（ＩＶｄ）：

で表される化合物である。

本発明の好ましい態様において、上記の中性の４つの環を有する物質の量は、好ましくは５重量％またはこれ以上、一層好ましくは１０重量％またはこれ以上および最も好ましくは１５重量％またはこれ以上である。

本発明において、前述の中性の物質（２つの環を有する、３つの環を有するおよび４つの環を有する）の合計の量は、好ましくは２０重量％またはこれ以上、一層好ましくは３０重量％またはこれ以上、最も好ましくは４０重量％またはこれ以上および特に５０重量％またはこれ以上であるのが好ましい。

本発明の他の好ましい態様において、液晶媒体は、さらに弱い極性の物質を含むことができる。これらの弱く極性の物質を、本発明の媒体において用いる場合には、これらは、好ましくは２０重量％またはこれ以下、特に好ましくは１０重量％またはこれ以下である。

弱く極性の２つの環を有する化合物の例は、以下のものである。

式中、ｎは、１〜７である。

弱い極性の３つの環を有する化合物の例は、以下のものである。

式中、Ｒ^５は、上記で示した意味を有する。

強力に誘電的に正の３つの環を有する化合物の例示的な式は、以下のものである。

式中、Ｒ^５は、上記で示した意味を有し、Ｘは、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＯＣＦ_３、−ＯＣＨＦ_２、−ＯＣＨ_２Ｆまたは−ＣＦ_３を示す。

液晶媒体はまた、添加剤を含むことができる。例は、以下のキラルなドーパントである：

他の好適な添加剤は、以下の安定剤である：

本発明はまた、上記した液晶媒体の、電気光学的ディスプレイ素子における使用に関する。
本発明はさらに、それぞれの請求項のいずれかに記載の液晶媒体を含む、電気光学的ディスプレイ素子に関する。

化合物は、文献（例えば標準的な学術書、例えばHouben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart）に記載されているように、自体公知の方法により、正確には知られており、前述の反応に好適な反応条件下で製造する。また、ここで、自体公知であるが、ここでは一層詳細には述べない変法を用いることができる。さらに、式（Ｉ）〜（ＩＶ）で表される化合物は、関連する特許文献に記載されているようにして製造することができる。

本発明はまた、本発明の液晶媒体を含む電気光学的ディスプレイ、特に、フレームと共にセルを形成する２枚の面平行外板、外板上の個別の画素を切り換えるための、集積非線型素子、およびセル中に配置された正の誘電異方性を有するネマティック液晶混合物を有するＴＦＴディスプレイ並びにこれらの媒体の、電気光学的ディスプレイのための使用に関する。

本発明の液晶混合物は、利用できるパラメーター自由度の顕著な拡張を可能にする。
透明点、回転粘度、光学異方性およびしきい値電圧の達成可能な組み合わせは、現在の従来技術の材料に比較して優れている。

本発明において用いることができる液晶混合物を、慣用の方法で製造する。一般的に、より少量で用いられる成分の所望の量を、主成分を構成する成分中に、便宜上高温で溶解する。また、成分を有機溶媒、例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノールに溶解した溶液を混合し、溶媒を再び完全に混合した後に、例えば蒸留により除去することが可能である。また、混合物を、他の慣用の方法において、例えば前混合物(pre-mixture)、例えば同族（homologue）混合物を用いることにより、または、「マルチボトル」系を用いることにより製造することも可能である。

本発明の媒体の周波数依存性は、小さい。好ましくは、２０℃における変曲点（ν_Ｔｕｒｎ）の周波数は、好ましくは１００℃またはこれ以上の透明点を有する媒体について、２００Ｈｚまたはこれ以下であり、一層好ましくは、この周波数は、好ましくは８０℃またはこれ以上の透明点を有する媒体について、０℃の温度において２００Ｈｚより低い。

それぞれの化合物の誘電異方性は、１０％のそれぞれの個別の化合物をネマティックホスト混合物に溶解した溶液の結果から決定する。それぞれの化合物のホスト混合物への溶解度が、１０％より低い場合には、濃度を、５％に低下させる。試験混合物の容量を、ホメオトロピック配向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。両方のタイプのセルのセルギャップは、約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の平均二乗根値を有する矩形波であるが、これは、常に、それぞれの試験混合物の容量性しきい値よりも低く選択される。

共にMerck KGaA, Germany製の、誘電的に正の化合物には混合物ＺＬＩ−４７９２を、並びに誘電的に中性の、および誘電的に負の化合物には混合物ＺＬＩ−３０８６を、それぞれホスト混合物として用いる。化合物の誘電率は、関連する化合物添加時のホスト混合物のそれぞれの値の変化から決定する。この値を、関連する化合物の１００％の濃度に外挿する。
２０℃の測定温度においてネマティック相を有する成分はこれ自体を測定し、それ以外のものはすべて化合物と同様に処理する。

共に他に明記されていない場合には、しきい値電圧の用語は、本出願において、光学的しきい値を意味し、１０％相対的コントラスト（relative contrast）（Ｖ_１０）について示し、飽和電圧の用語は、光学的飽和を意味し、９０％相対的コントラスト（Ｖ_９０）について示す。またフレデリクスしきい値（Ｖ_Ｆｒ）とも呼ぶ容量性しきい値電圧（Ｖ_０）は、明記した場合にのみ用いる。
本出願において示すパラメーターの範囲は、他に明記されていない限り、すべて限界値を含む。

本出願を通して、他に明記されていない限り、すべての濃度は、質量パーセントで示し、それぞれの完全な混合物に関し、すべての温度は摂氏度（摂氏）で示し、すべての温度の差は摂氏度で示す。すべての物理的特性は、"Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germanyに従って決定されているかまたは決定され、他に明記されていない限りは、２０℃の温度について示す。光学異方性（Δｎ）は、５８９．３ｎｍの波長において決定する。誘電異方性（Δε）は、１ｋＨｚの周波数において決定する。しきい値電圧およびすべての他の電気光学的特性は、Merck KGaA, Germanyにおいて製造された試験セルを用いて決定した。

Δε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の面積および保護環を有する円形ＩＴＯ電極であった。配向層は、ホメオトロピック配向（ε_‖）についてはレシチンであり、ホモジニアス配向（ε_⊥）については日本合成ゴム社からのポリイミドＡＬ−１０５４であった。容量は、０．３Ｖ_ｒｍｓの電圧を有する正弦波を用いて、周波数応答分析器Solatron １２６０で決定した。電気光学的測定において用いた光は、白色光であった。用いた設備は、日本国大塚電子社製の商業的に入手できる装置であった。特性電圧は、垂直観察の下で決定した。しきい値（Ｖ_１０）−ミッドグレー(mid-grey)（Ｖ_５０）−および飽和（Ｖ_９０）電圧は、それぞれ１０％、５０％および９０％相対的コントラストについて決定した。

本発明の液晶媒体は、他の添加剤およびキラルなドーパントを通常の濃度で含むことができる。これらの他の構成成分の合計濃度は、混合物全体に基づいて、０％〜１０％、好ましくは０．１％〜６％の範囲内である。用いられる個別の化合物の濃度は、各々、好ましくは、０．１％〜３％の範囲内である。これらの添加剤および同様の添加剤の濃度は、本出願における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ついては考慮に入れない。

本発明の液晶媒体は、複数種の化合物、好ましくは３〜３０種、一層好ましくは４〜２０種、そして最も好ましくは４〜１６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。原則として、より少量で用いられる化合物の所要量を、より大量で用いられる化合物中に溶解する。温度が、より高い濃度で用いられる化合物の透明点よりも高い場合には、溶解プロセスの完了を観察するのは特に容易である。しかし、また、媒体を、他の慣用の方法により、例えば、例えば化合物の同族（homologous）混合物もしくは共融混合物であってもよい、いわゆる前混合物を用いて、または、構成成分がそれ自体そのまま使用可能な（ready to use）混合物である、いわゆるマルチボトル系を用いて製造することも可能である。

好適な添加剤を加えることにより、本発明の液晶媒体を、これらが、すべての既知のタイプの液晶ディスプレイ、例えば液晶媒体をそのまま用いるもの、例えばＴＮ−、ＴＮ−ＡＭＤ、ＥＣＢ−ＡＭＤ、ＶＡＮ−ＡＭＤ、ＩＰＳおよびＯＣＢ ＬＣＤ並びに特に複合系、例えばＰＤＬＣ、ＮＣＡＰ、ＰＮ ＬＣＤ並びに特にＡＳＭ−ＰＡ ＬＣＤにおいて使用可能であるように改変することができる。
液晶の融点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）および透明点Ｔ（Ｎ，Ｉ）は、摂氏度で示す。

本出願において、そして特に以下の例において、液晶化合物の構造は、頭文字とも呼ぶ略語により表す。略語は、以下の２つの表ＡおよびＢに従って容易に対応する構造へ変換される。すべての基Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１およびＣ_ｍＨ_２ｍ＋１は、それぞれｎ個およびｍ個のＣ原子を有する直鎖状アルキル基である。表Ｂの解釈は自明である。表Ａは、構造のコアについての略語のみを列挙している。個別の化合物は、コアの略語と、それに続くハイフンにより表示され、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：

本発明の液晶媒体は、好ましくは、
−７種または８種以上、好ましくは８種または９種以上の、表ＡおよびＢの化合物の群から選択された、好ましくは異なる式で表される化合物および／または
−１種または２種以上、一層好ましくは２種または３種以上、好ましくは３種または４種以上の、表Ａの化合物の群から選択された、好ましくは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、一層好ましくは４種または５種以上、一層好ましくは５種または６種以上の、表Ｂの化合物の群から選択された、好ましくは異なる式で表される化合物
を含む。

以下に示す例は、本発明を例示するが、決してこれを限定するものではない。
しかし、物理的特性組成は、どのような特性が達成され得るか、およびどのような範囲においてこれらを改変することができるかを当業者に説明するものである。従って、特に、好ましく達成することができる種々の特性の組み合わせは、当業者に十分に規定されている。

比較例１および例１
液晶混合物を、以下の表に示すそれぞれの組成および特性を用いて実現する。

比較例１および例１の混合物を、１ｋＨｚ〜１，０００ｋＨｚの範囲において、−２０℃〜２０℃の温度範囲にわたり、これらの誘電異方性の周波数依存性に関して検査した。結果を、以下の表に示す。

注：ν_Ｔｕｒｎ＝変曲点の周波数

比較例２
液晶混合物を、以下の表に示す組成および特性を用いて実現する。

例２
液晶混合物を、以下の表に示す組成および特性を用いて実現する。

例３
液晶混合物を、以下の表に示す組成および特性を用いて実現する。

例４
液晶混合物を、以下の表に示す組成および特性を用いて実現する。

例５
液晶混合物を、以下の表に示す組成および特性を用いて実現する。

比較例２および例２〜５の混合物を、１ｋＨｚ〜１，０００ｋＨｚの周波数範囲において、１０℃の温度において、これらの誘電異方性の周波数依存性に関して検査した。結果を、以下の表に示す。

注：
Δε’＝１０℃におけるΔε（ω／ν）／Δε（１ｋＨｚ）
ν_Ｔｕｒｎ＝変曲点の周波数（約Δε’＝０．５０において）

例６
液晶混合物を、以下の表に示す組成および特性を用いて実現する。

例７
液晶混合物を、以下の表に示す組成および特性を用いて実現する。

例８
液晶混合物を、以下の表に示す組成および特性を用いて実現する。

例９
液晶混合物を、以下の表に示す組成および特性を用いて実現する。

Claims (13)

1. ネマティック相を有する液晶媒体であって、液晶媒体が、０℃の温度において２００ｋＨｚの誘電緩和周波数を有する、前記液晶媒体。
2. 液晶媒体が、７０℃またはこれ以上の透明点を有する、請求項１に記載の液晶媒体。
3. 液晶媒体のネマティック相温度が、−２０℃またはこれ以下から７０℃またはこれ以上までの温度範囲にわたる、請求項１または２に記載の液晶媒体。
4. 液晶媒体が、一般式（Ｉａ）および（Ｉｂ）
   

   

   式中、
   −Ｌ^１、Ｌ^２、Ｌ^３およびＬ^４は、各々、互いに独立して、水素またはハロゲンを示し、
   −Ｒ^１は、
   −水素、
   −ハロゲンまたは
   −１〜７個の炭素原子を有するアルキルもしくはアルコキシ基、または
   −７個までの炭素原子を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルキニルもしくはアルキノキシ基を示してもよく、
   ここで、Ｒ^１のすべての述べた基について、適切な場合には、１つまたは２つ以上の−ＣＨ_２−基は、−Ｏ−、＞Ｃ＝Ｏまたは−Ｓ−により置換されていてもよく、ただし、２個の酸素原子はいずれも、隣接しておらず、かつ
   ここで、Ｒ^１について、述べた基は、ハロゲン、好ましくはフッ素により置換されていてもよく；
   −Ｘ^１は、
   −ハロゲン、１〜５個の炭素原子、好ましくは１〜２個の炭素原子を有するフッ素化アルキルまたはアルコキシ基、２〜４個の炭素原子を有するフッ素化アルケニル、アルケニルオキシまたはオキシアルキル基、−ＯＣＦ_３、−ＯＣＨＦＣＦ_３またはＳＦ_５を示し；
   −Ｚは、
   −単結合、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＦ−または−ＣＦ＝ＣＨ−を示す、
   で表される化合物の群から選択された、少なくとも１種の強力に極性の２つの核を有する物質を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の液晶媒体。
5. Ｌ^１、Ｌ^２、Ｌ^３およびＬ^４の多くとも３つが、同時にＦである、請求項４に記載の液晶媒体。
6. 液晶媒体が、少なくとも５％の前記強力に極性の２つの環を有する物質の量を有する、請求項４または５のいずれかに記載の液晶媒体。
7. 前記強力に極性の２つの環を有する物質が、少なくとも４．０の誘電異方性Δεを有する、請求項４〜６のいずれかに記載の液晶媒体。
8. 液晶媒体が、一般式（ＩＩ）
   Ｒ^２ −Ａ^ａ −Ｚ^２ −Ａ^ｂ −Ｒ^３ （ＩＩ）
   式中、
   Ｒ^２は、１〜１５個の炭素原子を有するアルキル基を示し、
   Ａ^ａおよびＡ^ｂは、互いに独立して、
   

   

   を示し、
   Ｚ^２は、単結合または−ＣＨ_２−ＣＨ_２−を示し、
   Ｒ^３は、１つもしくは２つ以上の−ＣＨ_２−基が、酸素原子が隣接しないように−Ｏ−により置換されていてもよい、それぞれ１〜１５個の炭素原子もしくは２〜１５個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシもしくはアルケニル基、またはフッ素を示す、
   で表される少なくとも１種の中性の２つの核を有する物質を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の液晶媒体。
9. 液晶媒体が、１０％またはこれ以上の一般式（ＩＩ）で表される前記中性の２つの環を有する物質の量を有する、請求項８に記載の液晶媒体。
10. 液晶媒体が、一般式（ＩＩＩ）
    Ｒ^４ −Ａ^ｃ −Ｚ^３ −Ａ^ｄ −Ｚ^４ −Ａ^ｅ −Ｙ^２ （ＩＩＩ）
    式中、
    Ａ^ｃ、Ａ^ｄおよびＡ^ｅは、互いに独立して、
    

    

    式中、
    Ｌ^５およびＬ^６は、互いに独立して、水素またはフッ素を示す、
    を示し、
    かつ
    Ａ^ｃおよびＡ^ｄは、代替してまたは、追加的に、
    

    

    を示してもよく、
    Ｚ^３、Ｚ^４は、互いに独立して、単結合、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−または−ＣＯＯ−を示し、
    Ｒ^４およびＹ^１は、１つまたは２つ以上の−ＣＨ_２−基が、酸素原子が隣接しないように−Ｏ−により置換されていてもよい、それぞれ１〜７個の炭素原子または２〜７個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルケニル基を示し、かつ
    Ｙ^１は、さらに、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＯＣＦ_３、−ＯＣＨＦ_２、−ＯＣＨ_２Ｆまたは−ＣＦ_３を示してもよい、
    に相当する３つの環を有する物質を含む、請求項１〜９のいずれかに記載の液晶媒体。
11. 液晶媒体が、１０重量％またはこれ以上の極性の２つの環を有する物質、２０重量％またはこれ以上の中性の物質、３０重量％またはこれ以下の弱い極性の物質および２０重量％またはこれ以下の３つの環を有する物質を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の液晶媒体。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載の液晶媒体の、電気光学的ディスプレイ素子における使用。
13. 請求項１〜１１のいずれかに記載の液晶媒体を含む、電気光学的ディスプレイ素子。