JP2008095097A - 液晶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた液晶媒体を提供する。
【解決手段】式Ｉの１種類以上の化合物を含むことを特徴とする液晶媒体に関し、この液晶媒体の電気光学的目的のための使用、この媒体を備えるディスプレイ、およびこの液晶媒体およびディスプレイ中で使用する新規な液晶化合物に関する。

（式中、Ａ環、Ｂ環の少なくとも一方は含酸素複素環を表し、Ｙ１，Ｙ２はＨ又はＦを表し、Ｒ０はアルキル基あるいはアルコキシ基等を表す。またＸ０はハロゲンあるいはハロゲン置換アルキル基等を示す。）
【選択図】なし

Description

本発明は液晶媒体（ＬＣ媒体）、電気光学的目的のためのその媒体の使用、この媒体を備えるＬＣディスプレイ、およびこれらのＬＣ媒体およびディスプレイで使用するための新規なＬＣ化合物に関する。

液晶は、印加電圧によって物質の光学的性質を変化させることができるため、主に表示装置の中の誘電体として使用される。液晶に基づいた電気光学装置は、当業者に極めて公知であり、種々の効果に基づくことができる。そのような装置の例として、動的散乱を有するセル、ＤＡＰ（整列相の変形：Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｐｈａｓｅｓ）セル、ゲスト／ホストセル、捩れネマチック構造を有するＴＮセル、ＳＴＮ（スーパーツイストネマチック）セル、ＳＢＥ（超複屈折効果：Ｓｕｐｅｒｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ Ｅｆｆｅｃｔ）セルおよびＯＭＩ（光学モード干渉：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）セルが挙げられる。最も一般的な表示装置は、Ｓｃｈａｄｔ−Ｈｅｌｆｒｉｃｈ効果に基づく、ツイストネマチック構造を有する。

液晶材料としては、良好な化学的および熱的安定性を有すると共に、電場と電磁線放射に対しても優れた安定性を有することが必要である。さらに、液晶材料は低粘度であり、セル中で、アドレス時間が短く、閾電圧が低くおよびコントラストが高いものでなければならない。

さらに、液晶材料は、通常の動作温度において、即ち、室温以上または室温以下の出来る限り広い範囲において、適切な中間相、例えば前述のセル用のネマチック中間相またはコレステリック中間相を有していなければならない。液晶は通常、複数成分の混合物として使用されるため、成分が互いに容易に混和することが重要である。さらに導電性、誘電異方性および光学異方性のような特性は、セルの型および用途分野に応じて、種々の要求を満足しなければならない。例えば、ツイストネマチック構造を有するセル向けの材料は、正の誘電異方性および低い導電率を有していなければならない。

例えば、個々のピクセルのスイッチングのために集積非線形素子を有するマトリックス型液晶ディスプレイ（ＭＬＣディスプレイ）については、大きな正の誘電異方性、広いネマチック相、比較的低い複屈折率、非常に高い比抵抗、優れたＵＶおよび温度安定性、および低い蒸気圧を有する媒体が望まれる。

マトリックス型液晶ディスプレイは公知である。個々のピクセルのそれぞれのスイッチングに使用することができる非線形素子の例は、アクティブ素子（つまりトランジスター）である。そして使用される用語「アクティブマトリックス」は、２つの区別される型に分けられる。

１．基板としてのシリコンウエハー上のＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、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ー（Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）。

基板材料として単結晶シリコンを使用すると、色々な部品ディスプレイのモジュール組み立て品の場合であっても接続部での問題が生じるため、ディスプレイの大きさが制限される。

好適であってより有望な第２の型の場合には、ＴＮ効果が通常、電気光学的効果として使用される。区別される２つの技術がある。即ち、例えばＣｄＳｅのように化合物半導体を含むＴＦＴと、多結晶またはアモルファスシリコンに基づいたＴＦＴとである。後者の技術について、世界的に集中した研究がなされている。

ＴＦＴマトリックスは、ディスプレイの１つのガラス板の内面に形成され、もう一方のガラス板は、内面に透明な対向電極を有する。ピクセル電極の大きさと比較して、ＴＦＴは非常に小さく、事実上、画像に対する悪影響はない。この技術は、フルカラー対応のディスプレイにも適用できる。このディスプレイでは、フィルター素子がスイッチング可能なピクセルの各々に対向するように、赤、緑および青フィルターのモザイクが配置される。

ＴＦＴディスプレイは、通常、透過光に対して直交した偏光板を備えたＴＮセルを作動させ、バックライトで照らされる。

ここで用語「ＭＬＣディスプレイ」は、集積非線形素子を備えた全てのマトリックスディスプレイも含む。即ち、アクティブマトリックスに加えて、バリスターまたはダイオード（ＭＩＭ、即ち、ｍｅｔａｌ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｍｅｔａｌ）のような受動型素子を備えたディスプレイも含む。

この型のＭＬＣディスプレイは、特にテレビ用途（例えばポケット・テレビ）、またはコンピュータ用（ラップトップ）および自動車または航空機内で使用される高度情報表示装置用途に適している。コントラストの角度依存性と応答時間の問題に加えて、ＭＬＣディスプレイにおいては、液晶混合物の比抵抗が十分に高くないことに起因する問題がある［ＴＯＧＡＳＨＩ，Ｓ．、ＳＥＫＩＧＵＣＨＩ，Ｋ．、ＴＡＮＡＢＥ，Ｈ．、ＹＡＭＡＭＯＴＯ，Ｅ．、ＳＯＲＩＭＡＣＨＩ，Ｋ．、ＴＡＪＩＭＡ，Ｅ．、ＷＡＴＡＮＡＢＥ，Ｈ．およびＳＨＩＭＩＺＵ，Ｈ．、「Ｍａｔｒｉｘ ＬＣＤ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｔａｇｅ Ｄｉｏｄｅ Ｒｉｎｇｓ」、Ｐｒｏｃ． Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ、（パリ）、１９８４年９月、第８４巻、第Ａ２１０−２８８号、第１４１ｆｆ頁（非特許文献１）およびＳＴＲＯＭＥＲ，Ｍ．、「Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｍａｔｒｉｘ Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙｓ」、Ｐｒｏｃ． Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ、（パリ）、１９８４年９月、第８４巻、第１４５ｆｆ頁（非特許文献２）参照］。抵抗の低下に伴い、ＭＬＣディスプレイのコントラストが劣化し、また、残像消去の問題も生じ得る。液晶混合物の比抵抗は、ディスプレイの内部表面との相互作用のために、一般に、ＭＬＣディスプレイの寿命に全体に渡って低下するので、許容される耐用年数を得るためには、高い（初期）抵抗を有することが非常に重要である。特に、低電圧用混合物の場合には、高い抵抗値を達成することは従来不可能であった。さらに、温度の上昇および加熱および／またはＵＶ照射後に、比抵抗の低下が可能な限り小さいことも重要である。また、先行技術による混合物の低温特性も特に良くない。低温であっても、結晶および／またはスメクティック相が生じないことが要求され、さらに、粘性の温度依存性も可能な限り低いことが要求される。よって、先行技術のＭＬＣディスプレイは今日の必要条件を満たさない。

バックライトを使用する液晶ディスプレイ、即ち、透過型および必要により半透過型動作に加えて、反射型液晶ディスプレイも特に興味をもたれている。これらの反射型液晶ディスプレイは情報表示装置のために周囲光を使用する。そのため、同じサイズと解像度を有するバックライト液晶ディスプレイより、消費エネルギーが著しく少ない。ＴＮ効果は非常によいコントラストによって特徴付けられるので、このタイプの反射ディスプレイは、明るい周囲状況下で容易に読むことができる。これは、例えば携帯時計およびポケット計算機に使用されているような単純な反射ＴＮディスプレイとしてすでに知られている。しかしながら、この原理はまた、例えばＴＦＴディスプレイのように高品質およびより高解像度のアクティブマトリックス駆動ディスプレイに適用することができる。ここで、通常慣用型である透過ＴＦＴ−ＴＮディスプレイで既に使用されるように、低複屈折率（Δｎ）の液晶を使用することが、低い光学遅延（ｄ・Δｎ）を達成するために必要である。この低い光学遅延により、通常は、コントラストの視野角依存性が許容できる程度に低くなる（特許文献１：独国特許第３０２２８１８号明細書参照）。反射ディスプレイでは、光が通過する有効な層の厚さは、同じ層厚を有する透過ディスプレイに比べて反射ディスプレイでは約２倍になるので、低複屈折率の液晶の使用は、透過ディスプレイよりもさらに重要である。

したがって、非常に高い比抵抗を有すると同時に、広い動作温度範囲、低温でも短い応答時間および低い閾電圧を有しており、これらの不都合を有していないか、有していたとしてもより少ない程度であるＭＬＣディスプレイが引き続き強く要求されている。

ＴＮ（Ｓｃｈａｄｔ−Ｈｅｌｆｒｉｃｈ）セルでは、セル中で次の利点を容易にする媒体が望まれる。
−拡大されたネマチック相範囲（特に、低い温度までの）
−極度に低い温度でのスイッチ能力（屋外用途、自動車、航空電子工学）
−紫外線照射に対する増大された抵抗（より長い寿命）
−低い閾電圧
先行技術から入手可能な媒体では、これらの利点を、同時に他のパラメーターを保持しながら達成することはできない。

スーパーツイスト型（ＳＴＮ）セルの場合には、より大きな時分割駆動および／またはより低い閾電圧および／またはより広いネマチック相範囲（特に、低温において）を可能にする媒体が望まれる。この目的のために、利用可能なパラメーターの範囲（透明点、スメクティック−ネマチックの相転移または融点、粘度、誘電パラメーター、弾性パラメーター）を一層広げることが、至急望まれている。

特に、携帯用途（例えば、携帯電話、ＰＤＡ）用の装置内のＬＣディスプレイの場合、装置が必要とする総エネルギーを減少させるために、作動電圧を著しく低減させることが望まれる。このためには、ＬＣ媒体の極性または誘電異方性を著しく増加させる必要がある。同時に、透明点および比抵抗の減少や複屈折率の過度の増加を避けなければならない。しかしながら、ＬＣ媒体中で高い極性のＬＣ化合物を使用すると、結果として、透明点が低下したりおよび／または複屈折率が増加したり、光および熱に曝したときに動作電圧の安定性が低下することが多いことが見出された。
独国特許第３０２２８１８号明細書 ＴＯＧＡＳＨＩ，Ｓ．、ＳＥＫＩＧＵＣＨＩ，Ｋ．、ＴＡＮＡＢＥ，Ｈ．、ＹＡＭＡＭＯＴＯ，Ｅ．、ＳＯＲＩＭＡＣＨＩ，Ｋ．、ＴＡＪＩＭＡ，Ｅ．、ＷＡＴＡＮＡＢＥ，Ｈ．およびＳＨＩＭＩＺＵ，Ｈ．、「Ｍａｔｒｉｘ ＬＣＤ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｔａｇｅ Ｄｉｏｄｅ Ｒｉｎｇｓ」、Ｐｒｏｃ． Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ、（パリ）、１９８４年９月、第８４巻、第Ａ２１０−２８８号、第１４１ｆｆ頁 ＳＴＲＯＭＥＲ，Ｍ．、「Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｍａｔｒｉｘ Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙｓ」、Ｐｒｏｃ． Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ、（パリ）、１９８４年９月、第８４巻、第１４５ｆｆ頁

本発明は、上記の不具合を有していないか、有していても低減されており、そして好ましくは非常に低い閾電圧と同時に高い誘電異方性、高い透明点、大きい比抵抗および低い複屈折率を有する、特にこの型のＭＬＣ、ＴＮまたはＳＴＮディスプレイ用の媒体を提供することを目的とする。

ここで、この目的は、式Ｉの１種類以上の化合物を含むＬＣ媒体を使用することで、達成できることが見出された。式Ｉの化合物により、上で示される望ましい特性を有する混合物が結果として得られる。

本発明は、式Ｉの１種類以上の化合物を含むことを特徴とする液晶媒体（ＬＣ媒体）に関する。

式中、
Ｒ^０は、ハロゲン化されているかまたは置換されていない炭素数１〜１５のアルキルまはたアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基の１個以上のＣＨ_２基は、それぞれ互いに独立に、酸素原子が互いに直接結合しないようにして、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、

−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−または−Ｏ−ＣＯ−で置き換えられていてもよく、
Ｘ^０は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＳＦ_５、ＳＣＮ、ＮＣＳ、炭素数６までの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を表し、
Ｙ^１およびＹ^２は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦを表し、および

さらに、本発明は、電気光学的目的のために、特にＬＣディスプレイ中で、好ましくはＭＬＣ、ＴＮおよびＳＴＮディスプレイにおいて上および下に記載されるようなＬＣ媒体の使用に関する。

さらに、本発明は、上および下に記載されるようなＬＣ媒体を備える電気光学的ＬＣディスプレイ、特に、ＭＬＣ、ＴＮおよびＳＴＮディスプレイに関する。

また、本発明は、式Ｉの新規な化合物に関し、この化合物のＬＣ媒体中での使用、上および下に記載されるようなＬＣディスプレイに関する。

式Ｉの化合物は比較的高い透明点、高い正の誘電異方性、低い複屈折率および広いネマチック相の範囲を有する。驚くべきことに、式Ｉの化合物を含むＬＣ媒体は、同時に、高い極性、非常に低い閾電圧および高い透明点を有することが見出された。

さらに、本発明のＬＣ媒体は、特に、以下の利点を有し、
−加熱および／または光曝露後の高い「電圧保持率」（ＨＲ）、
−所望の用途に依存して、低〜非常に低い複屈折率、
−広いネマチック相範囲、
よって、携帯用途におけるＬＣディスプレイに特に適する。

式Ｉの化合物は、広範囲の用途分野を有する。置換基の選択に応じて、これらの化合物は、液晶媒体を主に構成する基礎材料となり得るが、他に分類される化合物からの液晶基礎材料を式Ｉの化合物に加えることもでき、例えば、この型の誘電体の誘電的および／または光学的異方性を修正したり、および／またはそれの閾電圧および／または粘度を最適なものとする。

式Ｉの化合物は、純粋な状態で無色であり、電気光学的な使用のための好ましい温度範囲で液晶中間相を形成する。これらの化合物は、化学的に、熱的に、および光に対して安定である。

式Ｉの化合物は、文献（例えば、Ｈｏｕｂｅｎ−Ｗｅｙｌ編、Ｍｅｔｈｏｄｅｎ ｄｅｒ ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅｎ Ｃｈｅｍｉｅ［Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ］、Ｇｅｏｒｇ−Ｔｈｉｅｍｅ−Ｖｅｒｌａｇ社、Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ市のような標準的な著作）に記載されるようなそれ自身が公知の方法により、正確には公知およびその反応に適する反応条件により調製される。ここで、それ自身は公知で、ここで更に非常に詳細には述べていない変法も利用できる。また、式Ｉの化合物は、ＷＯ ２００４／０４８５０１ Ａ１およびＷＯ ２００６／１２５５１１ Ａ１に記載されるか、これらに類似の方法により調製することもできる。

以上および以下において式中のＲ^０がアルキル基および／またはアルコキシ基を表している場合、これは直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。好ましくは、直鎖状で、２、３、４、５、６または７個の炭素原子を有しており、従って、好ましくは、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキシルオキシまたはヘプチルオキシであり、さらに、メチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、メトキシ、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、ドデシルオキシ、トリデシルオキシまたはテトラデシルオキシを表す。

オキサアルキルは、好ましくは、直鎖の２−オキサプロピル（即ちメトキシメチル）、２−（即ちエトキシメチル）または３−オキサブチル（即ち２−メトキシエチル）、２−、３−または４−オキサペンチル、２−、３−、４−または５−オキサヘキシル、２−、３−、４−、５−または６−オキサヘプチル、２−、３−、４−、５−、６−または７−オキサオクチル、２−、３−、４−、５−、６−、７−または８−オキサノニル、２−、３−、４−、５−、６−、７−、８−または９−オキサデシルである。

Ｒ^０がアルキル基を表しており、１個のＣＨ_２基が−ＣＨ＝ＣＨ−基で置き換えられている場合、これは直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。好ましくは、直鎖状で、２〜１０個の炭素原子を有している。従って、特に、ビニル、プロパ−１−または−２−エニル、ブタ−１−、−２−または−３−エニル、ペンタ−１−、−２−、−３−または−４−エニル、ヘキサ−１−、−２−、−３−、−４−または−５−エニル、ヘプタ−１−、−２−、−３−、−４−、−５−または−６−エニル、オクタ−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−または−７−エニル、ノナ−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−、−７−または−８−エニル、デカ−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−、−７−、−８−または−９−エニルを表す。

Ｒ^０がアルキルまたはアルケニル基を表し、それがハロゲンによって少なくとも１置換されている場合、この基は好ましくは直鎖であり、ハロゲンは好ましくはＦまたはＣｌである。多置換の場合、ハロゲンは好ましくはＦである。得られる基は、ペルフルオロ化された基も含む。１置換の場合、フッ素または塩素置換は何れの所望の箇所でも構わないが、好ましくはω位である。

以上および以下の式において、Ｘ^０は、好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、１フッ素化または多フッ素化された炭素数１、２または３のアルキルまたはアルコキシ、１フッ素化または多フッ素化された炭素数２または３のアルケニルである。Ｘ^０は、特に好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ_３、ＣＨＦ_２、ＯＣＦ_３、ＯＣＨＦ_２、ＯＣＦＨＣＦ_３、ＯＣＦＨＣＨＦ_２、ＯＣＦＨＣＨ_２Ｆ、ＯＣＦ_２ＣＨ_３、ＯＣＦ_２ＣＨＦ_２、ＯＣＦ_２ＣＨ_２Ｆ、ＯＣＦ_２ＣＦ_２ＣＨＦ_２、ＯＣＦ_２ＣＦ_２ＣＨ_２Ｆ、ＯＣＦＨＣＦ_２ＣＦ_３、ＯＣＦＨＣＦ_２ＣＨＦ_２、ＯＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_３、ＯＣＦ_２ＣＦ_２ＣＣｌＦ_２、ＯＣＣｌＦＣＦ_２ＣＦ_３またはＣＨ＝ＣＦ_２であり、非常に好ましくはＦまたはＯＣＦ_３である。

式Ｉの特に好ましい化合物は、以下のサブ式のものである。

式中、Ｙ^１、Ｙ^２、Ｒ^０およびＸ^０は、式Ｉで示される意味を有する。Ｒ^０は、好ましくは、炭素数１〜８の直鎖状アルキルを表し、更には、炭素数２〜７のアルケニルである。

式Ｉａ、ＩｂおよびＩｃの化合物が、特に好ましい。

Ｙ^１がＦを表し、Ｙ^２がＨまたはＦ、好ましくはＦを表す式ＩおよびＩａ〜Ｉｄの化合物が特に好ましい。更に好ましい化合物は、Ｘ^０がＦまたはＯＣＦ_３、好ましくはＦを表す式ＩおよびＩａ〜Ｉｄの化合物である。

さらに好ましい態様を以下に示す。

−媒体は、式ＩＩおよび／またはＩＩＩの１種類以上の化合物を付加的に含む。

式中、
Ａ、Ｒ^０、Ｘ^０、Ｙ^１およびＹ^２は、式Ｉで示される意味を有し、
Ｙ^３およびＹ^４は、ＨまたはＦを表し、

−式ＩＩの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。

式中、Ｒ^０およびＸ^０は上で示される意味を有する。好ましくはＲ^０は炭素数１〜８のアルキルを表し、好ましくはＸ^０はＦを表す。式ＩＩａおよびＩＩｂの化合物が、特に好ましい。

−式ＩＩＩの化合物は、好ましくは、以下の式より選ばれる。

式中、Ｒ^０およびＸ^０は上で示される意味を有する。好ましくはＲ^０は炭素数１〜８のアルキルを表し、好ましくはＸ^０はＦを表す。式ＩＩＩａの化合物が、特に好ましい。
−媒体は、以下の式より選択される１種類以上の化合物を付加的に含む。

式中、Ｒ^０、Ｘ^０およびＹ^１〜４は式Ｉで示される意味を有し、
Ｚ^０は、−Ｃ_２Ｈ_４−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ_２Ｆ_４−、−ＣＨ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＦ_２−を表し、式ＶおよびＶＩにおいては単結合も表し、式ＶおよびＶＩＩＩにおいては−ＣＦ_２Ｏ−も表し、および
ｒは、０または１を表す。

−式ＩＶの化合物は、好ましくは、以下の式より選ばれる。

式中、Ｒ^０およびＸ^０は上で示される意味を有する。好ましくはＲ^０は炭素数１〜８のアルキルを表し、好ましくはＸ^０はＦまたはＯＣＦ_３を表す。

−式Ｖの化合物は、好ましくは、以下の式より選ばれる。

式中、Ｒ^０およびＸ^０は上で示される意味を有する。好ましくはＲ^０は炭素数１〜８のアルキルを表し、好ましくはＸ^０はＦを表す。

−式ＶＩＩの化合物は、好ましくは、以下の式より選ばれる。

式中、Ｒ^０およびＸ^０は上で示される意味を有する。好ましくはＲ^０は炭素数１〜８のアルキルを表し、好ましくはＸ^０はＦを表す。

−媒体は、以下の式より選ばれる１種類以上の化合物を含む。

式中、
Ｘ^０は式Ｉで示される意味を有し、好ましくはＦを表し、
Ｌは、ＨまたはＦを表し、
ａｌｋｙｌは、炭素数１〜７のアルキルを表し、
Ｒ’は、炭素数１〜７のアルキル、炭素数１〜６のアルコキシまたは炭素数２〜７のアルケニルを表し、および
ａｌｋｅｎｙｌおよびａｌｋｅｎｙｌ^＊は、それぞれ互いに独立に、炭素数２〜７のアルケニルを表す。

−式ＩＸ〜ＸＩＩの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。

式中、ａｌｋｙｌおよびａｌｋｙｌ^＊は、それぞれ互いに独立に、炭素数１〜７のアルキルを表す。

−媒体は、以下の式より選ばれる１種類以上の化合物を付加的に含む。

式中、Ｒ^１およびＲ^２は、それぞれ互いに独立に、それぞれ炭素数９までの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を表し、好ましくは、それぞれ互いに独立に、炭素数１〜８のアルキルを表す。

−媒体は、以下の式より選ばれる１種類以上の化合物を付加的に含む。

式中、Ａ、Ｂ、Ｒ^０、Ｘ^０、Ｙ^１およびＹ^２は、式Ｉで示される意味を有し、ただし、ＡおよびＢは、同時にはシクロヘキシレンを表さない。

−化合物ＸＶは、好ましくは以下の式より選ばれる。

式中、Ｒ^０およびＸ^０は上で示される意味を有する。好ましくはＲ^０は炭素数１〜８のアルキルを表し、好ましくはＸ^０はＦを表す。

−媒体は、以下の式より選ばれる１種類以上の化合物を含む。

式中、Ｒ^１およびＲ^２は上で示される意味を有し、好ましくは、それぞれ互いに独立に、炭素数１〜８のアルキルを表し、ＬはＨまたはＦを表す。

−媒体は、以下の式より選ばれる１種類以上の化合物を付加的に含む。

式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｙ^１およびＹ^２は上で示される意味を有する。

−媒体は、以下の式より選ばれる１種類以上の化合物を付加的に含む。

式中、Ｒ^０およびＸ^０は、それぞれ互いに独立に、上で示される意味の１つを有し、Ｙ^１〜４は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦを表す。Ｘ^０は、好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３またはＯＣＨＦ_２である。Ｒ^０は、好ましくは、それぞれ炭素数８までのアルキル、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を表す。

は、好ましくは、

である。

−Ｒ^０は、炭素数２〜７の直鎖状アルキルまたはアルケニルである。

−Ｘ^０は、Ｆである。

−媒体は、１種類、２種類またはそれ以上の式Ｉ、特に式Ｉａ、ＩｂまたはＩｃの化合物を含む。

−媒体は、式Ｉの化合物を２〜４０質量％、好ましくは３〜３０質量％、特に好ましくは３〜２０質量％含む。

−媒体は、式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、ＩＸ〜ＸＩＩ、ＸＩＩＩおよびＸＩＶから選ばれる化合物を含む。

−混合物全体における式ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、ＩＸ〜ＸＩＩ、ＸＩＩＩおよびＸＩＶの化合物の割合は、４０〜９５質量％である。

−媒体は、式ＩＩの化合物を２０〜９０質量％、特に好ましくは３０〜８０質量％含む。

−媒体は、式ＩＩａの化合物を５〜６０質量％、特に好ましくは１０〜５０質量％含む。

−媒体は、式ＩＩｂの化合物を５〜６０質量％、特に好ましくは１０〜５０質量％含む。

−媒体は、式ＩＩＩの化合物を２〜３０質量％、特に好ましくは２〜２０質量％含む。

−媒体は、式ＩＶの化合物を２〜３０質量％、特に好ましくは３〜２０質量％含む。

−媒体は、式ＩＸ〜ＸＩＩの化合物を２〜３０質量％、特に好ましくは３〜２０質量％含む。

−媒体は、式ＸＩＶの化合物を４〜３０質量％、特に好ましくは５〜２５質量％含む。

たとえ比較的少ない量であっても式Ｉの化合物を、従来の液晶材料、しかしながら特に式ＩＩ〜ＸＸＩＩＩの１種類以上の化合物と混合することにより、結果として光安定性が著しく増加し複屈折率の値が低くなり、同時に広い範囲でのネマチック相および低いスメクチック−ネマチック転移温度が観測され、貯蔵寿命が改良されることが判明した。同時に、混合物は、非常に低い閾電圧およびＵＶに曝露した際のＶＨＲに対し非常に優れる値を示す。

用語「アルキル（ａｌｋｙｌ）」または「アルキル^＊（ａｌｋｙｌ^＊）」は、１〜７個の炭素原子を有する直鎖および分岐のアルキル基、特にメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルおよびヘプチルの直鎖基を包含する。１〜６個の炭素原子を有する基が一般に好ましい。

用語「アルケニル（ａｌｋｅｎｙｌ）」または「アルケニル^＊（ａｌｋｅｎｙｌ^＊）」は、２〜７個の炭素原子を有する直鎖および分岐のアルケニル基、特に直鎖基を包含する。とりわけ好ましいアルケニル基は、Ｃ_２−Ｃ_７−１Ｅ−アルケニル、Ｃ_４−Ｃ_７−３Ｅ−アルケニル、Ｃ_５−Ｃ_７−４−アルケニル、Ｃ_６−Ｃ_７−５−アルケニルおよびＣ_７−６−アルケニル、特にＣ_２−Ｃ_７−１Ｅ−アルケニル、Ｃ_４−Ｃ_７−３Ｅ−アルケニルおよびＣ_５−Ｃ_７−４−アルケニルである。特に好ましいアルケニル基の例としては、ビニル、１Ｅ−プロペニル、１Ｅ−ブテニル、１Ｅ−ペンテニル、１Ｅ−ヘキセニル、１Ｅ−ヘプテニル、３−ブテニル、３Ｅ−ペンテニル、３Ｅ−ヘキセニル、３Ｅ−ヘプテニル、４−ペンテニル、４Ｚ−ヘキセニル、４Ｅ−ヘキセニル、４Ｚ−ヘプテニル、５−ヘキセニル、６−ヘプテニル等を挙げることができる。５個までの炭素原子を有する基が一般に好ましい。

用語「フルオロアルキル（ｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌ）」は、好ましくは、末端にフッ素を有する直鎖基、即ち、フルオロメチル、２−フルオロエチル、３−フルオロプロピル、４−フルオロブチル、５−フルオロペンチル、６−フルオロヘキシルおよび７−フルオロヘプチルを包含する。しかしながら、フッ素または多フッ素化されたアルキル鎖の他の位置を除外するものではない。

用語「オキサアルキル（ｏｘａａｌｋｙｌ）」または「アルコキシ（ａｌｋｏｘｙ）」は、好ましくは、式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１−Ｏ−（ＣＨ_２）_ｍの直鎖基を包含する。但し、ｎおよびｍは、それぞれ互いに独立に、１〜６を表す。ｍは０を表してもよい。好ましくは、ｎが１でｍが１〜６であるか、ｍが０でｎが１〜３である。

Ｒ^０とＸ^０の意味を適切に選択することにより、アドレス時間、閾電圧、透過特性曲線の急峻性等を所望の様式に修正することができる。例えば、１Ｅ−アルケニル基、３Ｅ−アルケニル基、２Ｅ−アルケニルオキシ基などを使用すると、アルキルまたはアルコキシ基と比較して、一般により短いアドレス時間、ネマチック性向の改善、および弾性定数ｋ_３３（ベンド）とｋ_１１（スプレイ）のより高い比率を達成することができる。４−アルケニル基、３−アルケニル基等は、アルキルおよびアルコキシ基と比較して、一般に低い閾電圧およびより低いｋ_３３／ｋ_１１値を与える。本発明の混合物は高いｋ_１値で特に特徴付けられ、よって、先行技術の混合物より極めて速い応答時間を有する。

上述の式の化合物の最適な混合比は、所望の特性、上述の式の成分の選択、および存在してもよい他の成分の選択に、実質上依存する。

上で示される範囲内での適切な混合比は、場合ごとに容易に決めることができる。

本発明の混合物中の上述の式の化合物の総量は、決定的なものではない。したがって、混合物は、様々な特性の最適化のために、さらに１種類以上の成分を含むことができる。しかしながら、上述の式の化合物の総量が多くなるほど、混合物の特性について望まれる改善の観測される効果が、一般に大きくなる。

特に好ましい実施形態において、本発明の媒体は、Ｘ^０が、Ｆ、ＯＣＦ_３、ＯＣＨＦ_２、ＯＣＨ＝ＣＦ_２、ＯＣＦ＝ＣＦ_２またはＯＣＦ_２−ＣＦ_２Ｈである式ＩＩ〜ＶＩＩＩ（好ましくは、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶおよびＶ、特にＩＩａおよびＩＩＩａ）の化合物を含む。式Ｉの化合物との好ましい相乗効果により、特に有利な特性が得られる。特に、式Ｉ、ＩＩａおよびＩＩＩａの化合物を含む混合物は、閾電圧が低いことで特徴付けられる。

本発明の媒体で使用できる上述の式およびそれのサブ式のそれぞれの化合物は公知であるか、公知の化合物に類似して調製できる。

本発明は、また、この型の液晶媒体を含む例えばＳＴＮまたはＭＬＣディスプレイのような電気光学的ディスプレイ（外枠と共にセルを構成する２枚の平行な外板、各ピクセルをスイッチングするための外板上の集積非線形素子、およびセル中に配置されて正の誘電異方性および高い比抵抗を有するネマチック液晶混合物を備える）、およびこれらの媒体の電気光学的目的のための使用に関する。

本発明の液晶混合物により、利用できるパラメータの範囲を著しく広げることができる。透明点、低温における粘度、熱的およびＵＶ安定性および高い光学異方性の達成可能な組み合わせは、先行技術による従来の材料より極めて優れている。

本発明の混合物は、例えば携帯電話およびＰＤＡのような携帯用の分野および低ΔｎＴＦＴ分野に特に好適である。

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℃までネマチック相を保持しながら、７０℃以上、好ましくは８０℃以上、特に好ましくは８５℃以上の透明点が達成され、同時に誘電異方性Δεは＋１０以上、好ましくは＋１２以上となり、高い値の比抵抗が達成され、優れたＭＬＣディスプレイを得ることが可能となる。

本発明の液晶混合物の閾電圧は、好ましくは１．１Ｖ以下、特に好ましくは１．０Ｖ以下である。

本発明の液晶混合物の複屈折率Δｎは、好ましくは０．１１以上、特に好ましくは０．０９以上である。

本発明の液晶混合物の２０℃における回転粘度γ_１は、好ましくは１８０ｍＰａ・ｓ以下、特に好ましくは１６０ｍＰａ・ｓ以下である。

本発明の液晶混合物のネマチック相の範囲は、好ましくは少なくとも９０℃の幅であり、特に少なくとも１００℃の幅を有する。この範囲は、好ましくは、少なくとも−４０℃から＋８０℃に及んでいる。

言うまでもなく、本発明による混合物の成分を適切に選択することにより、他の有利な性質を保持しながら、より高い閾電圧においてより高い透明点（例えば１００℃を超え）を達成できるか、またはより低い閾電圧においてより低い透明点を達成することも可能である。粘度の対応する上昇を僅かにとどめながら、より高いΔεと従ってより低い閾電圧を達成することも同様に可能である。本発明のＭＬＣディスプレイは、好ましくは、グーチ・タリーの第１透過極小で動作させることが好ましい（Ｃ．Ｈ．ＧｏｏｃｈおよびＨ．Ａ．Ｔａｒｒｙ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．、１９７４年、第１０巻、第２〜４頁；Ｃ．Ｈ．ＧｏｏｃｈおよびＨ．Ａ．Ｔａｒｒｙ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、１９７５年、第８巻、第１５７５〜１５８４頁）。ここで、例えば特性線の高い急峻性およびコントラストの低視野角依存性（独国特許第３０２２８１８号明細書）のような特に好ましい電気光学的特性に加え、第２極小で類似するディスプレイと同じ閾電圧において、より小さな誘電異方性でも十分である。これにより、第１極小で本発明の混合物を使用することにより、シアノ化合物を含む混合物の場合に比べ、極めて高い比抵抗値を達成することができる。個々の成分とその質量比を適切に選択することにより、当業者は簡単なルーチンの方法によりＭＬＣディスプレイのあらかじめ指定された層の厚さに必要な複屈折率を設定することができる。

電圧保持率（ＨＲ）を測定［Ｓ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏら、Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ、１９８９年、第５巻、第１３２０頁；Ｋ．Ｎｉｗａら、Ｐｒｏｃ．ＳＩＤ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、サンフランシスコ、１９８４年６月、第３０４頁、；Ｇ．Ｗｅｂｅｒら、Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ、１９８９年、第５巻、第１３８１頁］した結果、

のシアノフェニルシクロヘキサン類、または以下の式

のエステル類を式Ｉの化合物の代わりに含む本発明と類似した混合物に比べて、式Ｉの化合物を含む本発明の混合物の方が、ＵＶの曝露によるＨＲの低下が著しく小さいことが示された。

本発明の混合物の光安定性およびＵＶ安定性は極めて優れている。即ち、これらの混合物は、光またはＵＶに暴露されてもＨＲの低下が著しく小さい。式Ｉの化合物の割合が低い（１０質量％未満）場合においても、先行技術による混合物と比較して、６％以上も混合物のＨＲが増加する。

偏光板、電極基板および表面処理された電極を備える本発明のＭＬＣディスプレイの構成は、この型のディスプレイの普通の構成に対応する。「普通の構成」という用語は、ここでは広い意味で用いられ、ＭＬＣディスプレイに関する全ての誘導および変形を包含し、特に多結晶シリコンＴＦＴまたはＭＩＭに基づくマトリックスディスプレイ素子を含む。

しかしながら、本発明のディスプレイと従来のツイストネマチックセルに基づくディスプレイとの大きな相違点は、液晶層の液晶パラメーターの選択にある。

本発明で使用できる液晶媒体は、例えば式Ｉの１種類以上の化合物を式ＩＩ〜ＸＸＩＩＩの１種類以上の化合物または更なる液晶成分および／または添加剤と混合して、それ自体従来の方法で調製される。一般に、より少ない量で使用される成分の所望の量を、主要な組成を構成する成分中で、好ましくは加温して溶解する。さらに、例えば、アセトン、クロロホルムまたはメタノールの有機溶媒中で液晶成分溶液を混合し、完全に混合後、例えば蒸留によって溶媒を再び除去することも可能である。

誘電体は、当業者に公知で文献記載の添加剤、例えば、チバ社製のＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）のようなＵＶ安定剤、酸化防止剤、フリーラジカル捕捉剤、ナノ粒子などのようなものをさらに含んでもよい。例えば０〜１５％の多色性色素またはキラルドーパントを加えることができる。適切な安定剤およびドーパントは以下の表Ｃおよび表Ｄに示されている。

本出願および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以下の表ＡおよびＢに従って行われる。全ての基Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１およびＣ_ｍＨ_２ｍ＋１は、ｎおよびｍ個の炭素原子をそれぞれ有する直鎖のアルキル基である。ｎおよびｍは整数で、好ましくは、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２を表す。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、ダッシュにより分離されて、置換基Ｒ^１＊、Ｒ^２＊、Ｌ^１＊およびＬ^２＊のためのコードが続く。

好ましい混合物成分を、表Ａおよび表Ｂに示す。

＜表Ａ＞

＜表Ｂ＞

特に好ましくは、液晶混合物は、式Ｉの化合物に加え、少なくとも１、２、３または４種類以上の表ＡまたはＢの化合物を含む。

＜表Ｃ＞
表Ｃは、一般に本発明による混合物に添加される使用可能なドーパントを示す。混合物は、好ましくは０〜１０質量％、特には０．０１〜５質量％、特に好ましくは、０．０１〜３質量％のドーパントを含む。

＜表Ｄ＞
例えば本発明の混合物に、０〜１０質量％の量で添加することができる安定剤を以下に示す。

以下の例は、制限することなく、本発明を説明するものである。

以上および以下において、パーセンテージは質量パーセントである。温度はすべて摂氏で示される。ｍ．ｐ．は融点を表わし、ｃｌ．ｐ．は透明点を表わす。さらに、Ｃは結晶状態、Ｎはネマチック相、Ｓはスメクティック相、およびＩは等方相を表す。これらの記号間のデータは相転移温度を表す。さらに、
−Δｎは５８９ｎｍおよび２０℃における光学異方性を表わし、
−γ_１は２０℃における回転粘度（ｍＰａ・ｓ）を表わし、
−Ｖ_１０は透過（基板表面に垂直な視角）が１０％である電圧（Ｖ）を表し（閾電圧）、
−Ｖ_９０は透過（基板表面に垂直な視角）が９０％である電圧（Ｖ）を表し、
−Δεは２０℃および１ｋＨｚにおける誘電異方性（Δε＝ε_‖−ε_⊥、ここでε_‖は分子の長軸に平行な誘電率、ε_⊥はそれに垂直な誘電率を表す）を表わす。

電気光学的データは、特に別に述べない限り、２０℃において第１極小（即ち、０．５μｍのｄ・Δｎ値）でＴＮセル中において測定する。光学的データは、特に別に述べない限り、２０℃で測定する。全ての物性は、「メルク液晶、液晶の物性」１９９７年１１月、ドイツ国メルク社にしたがって測定され、、特に別に述べない限り、２０℃で行う。

＜比較例１＞

＜実施例１＞

比較例１の混合物と比較して、この混合物は極めて低い閾電圧を有しており、複屈折率は同じであり、透明点も事実上同じである。

＜実施例２＞

比較例１の混合物と比較して、この混合物は極めて低い閾電圧を有しており、複屈折率は事実上同じであり、透明点は幾分低下している。

Claims (12)

1. 式Ｉの１種類以上の化合物を含むことを特徴とする液晶媒体。
   

   

   （式中、
   Ｒ^０は、ハロゲン化されているかまたは置換されていない炭素数１〜１５のアルキルまはたアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基の１個以上のＣＨ_２基は、それぞれ互いに独立に、酸素原子が互いに直接結合しないようにして、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、
   

   

   −Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−または−Ｏ−ＣＯ−で置き換えられていてもよく、
   Ｘ^０は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＳＦ_５、ＳＣＮ、ＮＣＳ、炭素数６までの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を表し、
   Ｙ^１およびＹ^２は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦを表し、および
   

   
2. 以下の式より選ばれる１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１記載の液晶媒体。
   

   

   （式中、Ｒ^０、Ｘ^０、Ｙ^１およびＹ^２は、請求項１で示される意味を有する。）
3. 以下の式より選ばれる１種類以上の化合物をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の液晶媒体。
   

   

   （式中、
   Ａ、Ｒ^０、Ｘ^０、Ｙ^１およびＹ^２は、請求項１で示される意味を有し、
   Ｙ^３およびＹ^４は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦを表す。）
4. 以下の式より選ばれる１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項３記載の液晶媒体。
   

   

   

   （式中、Ｒ^０およびＸ^０は、請求項１で示される意味を有する。）
5. 以下の式より選ばれる１種類以上の化合物をさらに含む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。
   

   

   （式中、
   Ｒ^０、Ｘ^０およびＹ^１〜４は請求項３で示される意味を有し、
   Ｚ^０は、−Ｃ_２Ｈ_４−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ_２Ｆ_４−、−ＣＨ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＦ_２−を表し、式ＶおよびＶＩでは単結合も表し、式ＶおよびＶＩＩＩでは−ＣＦ_２Ｏ−も表し、および
   ｒは、０または１を表す。）
6. 以下の式より選ばれる１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項５記載の液晶媒体。
   

   

   （式中、Ｒ^０およびＸ^０は、請求項１で示される意味を有する。）
7. 以下の式より選ばれる１種類以上の化合物をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液晶媒体。
   

   

   （式中、
   Ｘ^０は、請求項１で示される意味を有し、
   Ｌは、ＨまたはＦを表し、
   ａｌｋｙｌは、炭素数１〜７のアルキルを表し、
   Ｒ’は、炭素数１〜７のアルキル、炭素数１〜６のアルコキシまたは炭素数２〜７のアルケニルを表し、および
   ａｌｋｅｎｙｌおよびａｌｋｅｎｙｌ^＊は、それぞれ互いに独立に、炭素数２〜７のアルケニルを表す。）
8. 以下の式より選ばれる１種類以上の化合物をさらに含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液晶媒体。
   

   

   （式中、Ｒ^１およびＲ^２は、それぞれ互いに独立に、それぞれ炭素数９までの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を表す。）
9. ２〜４０質量％の式Ｉの化合物、
   ２０〜９０質量％の式ＩＩの化合物、および
   ２〜３０質量％の式ＩＩＩの化合物
   を含み、
   任意成分として２〜３０質量％の式ＩＶの化合物、
   任意成分として２〜３０質量％の式ＩＸ〜ＸＩＩの化合物、および
   任意成分として４〜３０質量％の式ＸＩＶの化合物
   を含んでもよいことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液晶媒体。
10. 電気光学的目的のための請求項１〜９のいずれかに記載の液晶媒体の使用。
11. 請求項１〜９のいずれかに記載の液晶媒体を備える電気光学的液晶ディスプレイ。
12. 請求項１で定義される式Ｉの化合物の１種類以上を、請求項３〜８のいずれかに記載の化合物の１種類以上と、または更なる液晶化合物および／または添加剤と混合することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の液晶媒体の調製方法。