JP2012513483A

JP2012513483A - 液晶媒体

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Publication number: JP2012513483A
Application number: JP2011541215A
Authority: JP
Inventors: メラニエクラーゼン−メマー、; マチアスブレマー、; コンスタンチンシュナイダー、; デトレフパウルート、
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2029-12-17
Also published as: JP2017149989A; TWI580765B; JP6901538B2; JP5886368B2; KR20180014867A; JP2014240486A; US20110248216A1; JP2017201023A; KR20160113737A; CN103980909A; EP3246375A1; CN102264867A; JP6908669B2; JP2016128578A; JP5931444B2; EP2677019B1; EP2677019A2; KR101991641B1; TWI633174B; EP2677018A3

Abstract

【課題】液晶媒体を提供する。
【解決手段】本発明は、負の誘電異方性を有し、式（Ｉ）の少なくとも１種類の化合物（式中、Ｒ^１、Ｒ^１＊およびａは請求項１において示される意味を有する。）を含む液晶媒体と、特に、ＶＡ、ＰＳ−ＶＡ、ＰＡＬＣ、ＦＦＳまたはＩＰＳ効果に基づくアクティブマトリクスディスプレイにおける液晶媒体の使用とに関する。

【選択図】なし

Description

本発明は、負の誘電異方性を有し、式Ｉの少なくとも１種類の化合物を含む液晶媒体に関する。

式中、
Ｒ^１およびＲ^１＊は、それぞれ互いに独立に、１〜６個のＣ原子を有するアルキル基を表し、および
ａは、０または１を表す。

このタイプの媒体は、特に、ＥＣＢ効果に基づくアクティブマトリクスアドレスを有する電気光学的ディスプレイ用に、および、ＩＰＳ（Ｉｎ−ＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ：面内スイッチング）ディスプレイまたはＦＦＳ（ＦｒｉｎｇｅＦｉｅｌｄＳｗｉｔｃｈｉｎｇ：フリンジ場スイッチング）ディスプレイ用に使用できる。

電気的制御複屈折の原理、ＥＣＢ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ：電気的制御複屈折）効果またはＤＡＰ（ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｌｉｇｎｅｄｐｈａｓｅｓ：配向層の変形）効果は、１９７１年に初めて記載された（Ｍ．Ｆ．ＳｃｈｉｅｃｋｅｌおよびＫ．Ｆａｈｒｅｎｓｃｈｏｎ、「Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｎｅｍａｔｉｃｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｓｗｉｔｈｖｅｒｔｉｃａｌｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｆｉｅｌｄｓ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９巻（１９７１年）、３９１２頁（非特許文献１））。その後、Ｊ．Ｆ．Ｋａｈｎ（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２０巻（１９７２年）、１１９３頁（非特許文献２））およびＧ．ＬａｂｒｕｎｉｅおよびＪ．Ｒｏｂｅｒｔ（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４４巻（１９７３年）、４８６９頁（非特許文献３））による報文が続いた。

Ｊ．ＲｏｂｅｒｔおよびＦ．Ｃｌｅｒｃ（ＳＩＤ８０ＤｉｇｅｓｔＴｅｃｈｎ．Ｐａｐｅｒｓ（１９８０年）、３０頁（非特許文献４））、Ｊ．Ｄｕｃｈｅｎｅ（Ｄｉｓｐｌａｙｓ７巻（１９８６年）、３頁（非特許文献５））およびＨ．Ｓｃｈａｄ（ＳＩＤ８２ＤｉｇｅｓｔＴｅｃｈｎ．Ｐａｐｅｒｓ（１９８２年）、２４４頁（非特許文献６））による報文において、ＥＣＢ効果に基づく高度情報ディスプレイ素子中での使用に適するものとするためには、高い値の弾性定数の比Ｋ_３／Ｋ_１、高い値の光学異方性Δｎ、および−０．５以下の値の誘電異方性Δεを液晶相が有していなければならないことが示された。ＥＣＢ効果に基づく電気光学的ディスプレイ素子はホメオトロピックなエッジ配向を有している（ＶＡ技術、即ち、垂直配向（ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙａｌｉｇｎｅｄ））。また、誘電的に負の液晶媒体も、所謂ＩＰＳまたはＦＦＳ効果を使用するディスプレイにおいて使用できる。

ＥＣＢ効果を使用するディスプレイは、所謂ＶＡＮ（ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙａｌｉｇｎｅｄｎｅｍａｔｉｃ：垂直配向ネマチック）ディスプレイとして、例えば、ＭＶＡ（ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎｖｅｒｔｉｃａｌａｌｉｇｎｍｅｎｔ：マルチドメイン垂直配向、例えば：Ｙｏｓｈｉｄｅ、Ｈ．ら、論文３．１：「ＭＶＡＬＣＤｆｏｒＮｏｔｅｂｏｏｋｏｒＭｏｂｉｌｅＰＣｓ（以下省略）」ＳＩＤ２００４ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ、ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ、ＸＸＸＶ、ＢｏｏｋＩ、第６〜９頁（非特許文献７）およびＬｉｕ、Ｃ．Ｔ．ら、論文１５．１：「Ａ４６−ｉｎｃｈＴＦＴ−ＬＣＤＨＤＴＶＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（以下省略）」、ＳＩＤ２００４ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ、ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ、ＸＸＸＶ、ＢｏｏｋＩＩ、第７５０〜７５３頁（非特許文献８））、ＰＶＡ（ｐａｔｔｅｒｎｅｄｖｅｒｔｉｃａｌａｌｉｇｎｍｅｎｔ：パターン化垂直配向、例えば：Ｋｉｍ、ＳａｎｇＳｏｏ、論文１５．４：「ＳｕｐｅｒＰＶＡＳｅｔｓＮｅｗＳｔａｔｅ−ｏｆ−ｔｈｅ−ＡｒｔｆｏｒＬＣＤ−ＴＶ」、ＳＩＤ２００４ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ、ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ、ＸＸＸＶ、ＢｏｏｋＩＩ、第７６０〜７６３頁（非特許文献９））、ＡＳＶ（ａｄｖａｎｃｅｄｓｕｐｅｒｖｉｅｗ：先進スーパーヴュー、例えば：Ｓｈｉｇｅｔａ、ＭｉｔｚｕｈｉｒｏおよびＦｕｋｕｏｋａ、Ｈｉｒｏｆｕｍｉ、論文１５．２：「ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＨｉｇｈＱｕａｌｉｔｙＬＣＤＴＶ」、ＳＩＤ２００４ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ、ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ、ＸＸＸＶ、ＢｏｏｋＩＩ、第７５４〜７５７頁（非特許文献１０））モードにおいて、現在のところ最も重要な液晶ディスプレイの３種類のより最近のタイプの１つとして、特にテレビ用途向けとして、ＩＰＳ（ｉｎ−ｐｌａｎｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：面内スイッチング）ディスプレイ（例えば：Ｙｅｏ、Ｓ．Ｄ．、論文１５．３：「ＡｎＬＣＤｉｓｐｌａｙｆｏｒｔｈｅＴＶＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」、ＳＩＤ２００４ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ、ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ、ＸＸＸＶ、ＢｏｏｋＩＩ、第７５８および７５９頁（非特許文献１１））および長く知られているＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔｉｃ：ツイストネマチック）ディスプレイに加えて、確立されてきた。その技術は、一般的な形で、例えば、２００４年６月のＳｏｕｋにおけるＳＩＤセミナーにおいて、セミナーＭ−６：「ＲｅｃｅｎｔＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＬＣＤＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、セミナー講義ノート、Ｍ−６／１〜Ｍ−６／２６（非特許文献１２）およびＭｉｌｌｅｒ、Ｉａｎ、ＳＩＤセミナー２００４、セミナーＭ−７：「ＬＣＤ−Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ」、セミナー講義ノート、Ｍ−７／１〜Ｍ−７／３２（非特許文献１３）において比較されている。オーバードライブによるアドレス方法、例えば：Ｋｉｍ、ＨｙｅｏｎＫｙｅｏｎｇら、論文９．１：「Ａ５７−ｉｎ．ＷｉｄｅＵＸＧＡＴＦＴ−ＬＣＤｆｏｒＨＤＴＶＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」、ＳＩＤ２００４ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ、ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ、ＸＸＸＶ、ＢｏｏｋＩ、第１０６〜１０９頁（非特許文献１４）によって、近年のＥＣＢディスプレイの応答時間は既に著しく改良されてきたが、ビデオに対応できる応答時間を達成することは、特に中間階調のスイッチングにおいて、依然として未だに満足いくほどには解決されていない問題である。

この効果を電気光学的ディスプレイ素子中で工業的に応用するには、多数の要求を満足するＬＣ相が必要となる。ここで特に重要なものは、水分、空気、および熱、赤外線、可視および紫外領域の放射、直流および交流電界などの物理的影響に対する化学的安定性である。

更に、工業的に使用できるＬＣ相は、適切な温度範囲内での液晶中間相および低粘度を有することが要求される。

液晶中間相を有する現在までに開示された一連の化合物には、単一の化合物で、これら全ての要求を満たすものは含まれていない。従って、ＬＣ相として使用できる物質を得るためには、一般に、２〜２５種類、好ましくは３〜１８種類の化合物の混合物を調製する。しかしながら、著しく負の誘電異方性および適切な長期安定性を有する液晶材料がこれまで入手できなかったため、この方法では最適な相を容易に調製することは不可能であった。

マトリックス液晶ディスプレイ（ＭＬＣディスプレイ：ｍａｔｒｉｘｌｉｑｕｉｄ−ｃｒｙｓｔａｌｄｉｓｐｌａｙ）は既知である。個々のピクセルをそれぞれスイッチングするために使用できる非線形素子は、例えば、アクティブ素子（即ち、トランジスター）である。なお、用語「アクティブマトリクス」を使用し、２つのタイプに区別できる：
１．基板としてのシリコンウエハー上のＭＯＳ（ｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：金属酸化物半導体）トランジスター、
２．基板としてのガラス板上の薄膜トランジスター（ＴＦＴ：ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）。

タイプ１の場合、使用される電気光学的効果は、通常、動的散乱またはゲスト−ホスト効果である。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。

好適であり、より有望なタイプ２の場合、使用される電気光学的効果は、通常、ＴＮ効果である。

２つの技術に区別される：例えば、ＣｄＳｅなどの化合物半導体を含むＴＦＴ、または、多結晶またはアモルファスシリコンを基礎とするＴＦＴ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マトリクスはディスプレイの一方のガラス板の内面に適用される一方で、他方のガラス板は、その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。また、この技術は、フルカラー対応のディスプレイにも拡張でき、このディスプレイにおいては、フィルター素子がスイッチ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ている。

これまでに開示されたＴＦＴディスプレイは、通常、透過に対して直交した偏光板を備えるＴＮセルとして作動し、バックライトで照らされる。

ＭＬＣディスプレイとの用語は、本明細書において、集積非線形素子を備える任意のマトリクスディスプレイ、即ち、アクティブマトリクスに加えて、バリスターまたはダイオード（ＭＩＭ、即ち、ｍｅｔａｌ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｍｅｔａｌ：金属−絶縁体−金属）などのパッシブ素子を備えるディスプレイも包含する。

このタイプのＭＬＣディスプレイは、テレビ用途（例えば、ポケットテレビ）、または、自動車または航空機内での高度情報ディスプレイに特に適している。コントラストの角度依存性および応答時間に関する問題に加えて、ＭＬＣディスプレイにおいては、また、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もある［ＴＯＧＡＳＨＩ、Ｓ．、ＳＥＫＩＧＵＣＨＩ、Ｋ．、ＴＡＮＡＢＥ，Ｈ．、ＹＡＭＡＭＯＴＯ、Ｅ．、ＳＯＲＩＭＡＣＨＩ、Ｋ．、ＴＡＪＩＭＡ、Ｅ．、ＷＡＴＡＮＡＢＥ、Ｈ．、ＳＨＩＭＩＺＵ、Ｈ．、Ｐｒｏｃ．Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ、第８４巻、１９８４年９月、Ａ２１０〜２８８、「ＭａｔｒｉｘＬＣＤＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙＤｏｕｂｌｅＳｔａｇｅＤｉｏｄｅＲｉｎｇｓ」、第１４１ｆｆ頁、パリ（非特許文献１５）；ＳＴＲＯＭＥＲ、Ｍ．、Ｐｒｏｃ．Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ、第８４巻、１９８４年９月、「ＤｅｓｉｇｎｏｆＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒｓｆｏｒＭａｔｒｉｘＡｄｄｒｅｓｓｉｎｇｏｆＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙｓ」、第１４５ｆｆ頁、パリ（非特許文献１６）］。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する。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わたって低下するので、ディスプレイが長期の動作期間で許容される抵抗値を有するためには、高い（初期）抵抗が非常に重要である。

これまでに開示されたＭＬＣ−ＴＮディスプレイの不具合は、それらの比較的低いコントラスト、比較的高い視野角依存性、および、これらのディスプレイにおいて中間階調を生じさせることが困難なことである。

よって、非常に高い比抵抗を有すると同時に、広い動作温度範囲、短い応答時間および低い閾電圧を有しており、これらのおかげで各種の中間階調を生成することができるＭＬＣディスプレイが引き続き強く要求されている。

特に、テレビ用途のためには、短い応答時間を達成することが非常に重要である。これを達成するために、ＥＣＢまたはＶＡ用途において使用される誘電的に中性な化合物は、特に下式の化合物である。特に低い回転粘度および非常に良好な溶解性によって際立っているからである。

式中、Ｒ^１は、ＨまたはＣＨ_３である。

ＬＣＤテレビ用途においては、長時間にわたってディスプレイをアドレスした場合、例えば、画像の固着、即ち、画像の明らかな「焦げ付き」などの信頼性に関する問題が頻繁に発生する。

この問題は、テレビ受像機を長時間にわたって動作した後にのみ頻繁に発生する。その原因は、しばしば、バックライトに対して長時間曝露されるのと同時に、動作温度が上昇し、その結果、ディスプレイ内において依然として未解明のプロセス、例えば、配向層と液晶混合物との間の相互作用が起こり得ると考えられている。液晶混合物の側としては、画像が固着する問題が発生する原因として、例えば、上述の頻繁に使用される中性のアルケニル化合物が考えられている。

欧州特許第０４７４０６２号明細書米国特許第６，０６６，２６８号明細書特開平１１−２２８９６６号公報特開平１１−２３６５６７号公報欧州特許第１１０６６７１号明細書米国特許出願公開第２００５／０２３０６６１号公報（特許文献６）

Ｍ．Ｆ．ＳｃｈｉｅｃｋｅｌおよびＫ．Ｆａｈｒｅｎｓｃｈｏｎ、「Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｎｅｍａｔｉｃｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｓｗｉｔｈｖｅｒｔｉｃａｌｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｆｉｅｌｄｓ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９巻（１９７１年）、３９１２頁Ｊ．Ｆ．Ｋａｈｎ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２０巻（１９７２年）、１１９３頁Ｇ．ＬａｂｒｕｎｉｅおよびＪ．Ｒｏｂｅｒｔ、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４４巻（１９７３年）、４８６９頁Ｊ．ＲｏｂｅｒｔおよびＦ．Ｃｌｅｒｃ、ＳＩＤ８０ＤｉｇｅｓｔＴｅｃｈｎ．Ｐａｐｅｒｓ（１９８０年）、３０頁Ｊ．Ｄｕｃｈｅｎｅ、Ｄｉｓｐｌａｙｓ７巻（１９８６年）、３頁Ｈ．Ｓｃｈａｄ、ＳＩＤ８２ＤｉｇｅｓｔＴｅｃｈｎ．Ｐａｐｅｒｓ（１９８２年）、２４４頁Ｙｏｓｈｉｄｅ、Ｈ．ら、論文３．１：「ＭＶＡＬＣＤｆｏｒＮｏｔｅｂｏｏｋｏｒＭｏｂｉｌｅＰＣｓ（以下省略）」ＳＩＤ２００４ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ、ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ、ＸＸＸＶ、ＢｏｏｋＩ、第６〜９頁Ｌｉｕ、Ｃ．Ｔ．ら、論文１５．１：「Ａ４６−ｉｎｃｈＴＦＴ−ＬＣＤＨＤＴＶＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（以下省略）」、ＳＩＤ２００４ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ、ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ、ＸＸＸＶ、ＢｏｏｋＩＩ、第７５０〜７５３頁Ｋｉｍ、ＳａｎｇＳｏｏ、論文１５．４：「ＳｕｐｅｒＰＶＡＳｅｔｓＮｅｗＳｔａｔｅ−ｏｆ−ｔｈｅ−ＡｒｔｆｏｒＬＣＤ−ＴＶ」、ＳＩＤ２００４ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ、ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ、ＸＸＸＶ、ＢｏｏｋＩＩ、第７６０〜７６３頁Ｓｈｉｇｅｔａ、ＭｉｔｚｕｈｉｒｏおよびＦｕｋｕｏｋａ、Ｈｉｒｏｆｕｍｉ、論文１５．２：「ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＨｉｇｈＱｕａｌｉｔｙＬＣＤＴＶ」、ＳＩＤ２００４ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ、ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ、ＸＸＸＶ、ＢｏｏｋＩＩ、第７５４〜７５７頁Ｙｅｏ、Ｓ．Ｄ．、論文１５．３：「ＡｎＬＣＤｉｓｐｌａｙｆｏｒｔｈｅＴＶＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」、ＳＩＤ２００４ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ、ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ、ＸＸＸＶ、ＢｏｏｋＩＩ、第７５８および７５９頁セミナーＭ−６：「ＲｅｃｅｎｔＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＬＣＤＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、セミナー講義ノート、Ｍ−６／１〜Ｍ−６／２６Ｍｉｌｌｅｒ、Ｉａｎ、ＳＩＤセミナー２００４、セミナーＭ−７：「ＬＣＤ−Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ」、セミナー講義ノート、Ｍ−７／１〜Ｍ−７／３２Ｋｉｍ、ＨｙｅｏｎＫｙｅｏｎｇら、論文９．１：「Ａ５７−ｉｎ．ＷｉｄｅＵＸＧＡＴＦＴ−ＬＣＤｆｏｒＨＤＴＶＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」、ＳＩＤ２００４ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ、ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ、ＸＸＸＶ、ＢｏｏｋＩ、第１０６〜１０９頁ＴＯＧＡＳＨＩ、Ｓ．、ＳＥＫＩＧＵＣＨＩ、Ｋ．、ＴＡＮＡＢＥ，Ｈ．、ＹＡＭＡＭＯＴＯ、Ｅ．、ＳＯＲＩＭＡＣＨＩ、Ｋ．、ＴＡＪＩＭＡ、Ｅ．、ＷＡＴＡＮＡＢＥ、Ｈ．、ＳＨＩＭＩＺＵ、Ｈ．、Ｐｒｏｃ．Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ、第８４巻、１９８４年９月、Ａ２１０〜２８８、「ＭａｔｒｉｘＬＣＤＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙＤｏｕｂｌｅＳｔａｇｅＤｉｏｄｅＲｉｎｇｓ」、第１４１ｆｆ頁、パリＳＴＲＯＭＥＲ、Ｍ．、Ｐｒｏｃ．Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ、第８４巻、１９８４年９月、「ＤｅｓｉｇｎｏｆＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒｓｆｏｒＭａｔｒｉｘＡｄｄｒｅｓｓｉｎｇｏｆＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙｓ」、第１４５ｆｆ頁、パリ

本発明は、特に、モニターおよびテレビ用途向けで、ＥＣＢ効果またはＩＰＳまたはＦＦＳ効果に基づき、上述の不具合を有していないか、低減された程度にのみ有する液晶混合物を提供する目的に基づいている。特に、モニターおよびテレビ用には、また、液晶混合物が極めて高温および極めて低温においても動作し、同時に短い応答時間を有し、同時に改善された信頼性のある挙動を有し、特に、長時間の動作後に画像の固着を有さないか著しく低減されていることが保証されなければならない。

驚くべきことに、これらのディスプレイ素子において、式Ｉの少なくとも１種類の化合物を含むネマチック液晶混合物を使用すると、この目的を達成できることが見出された。

ＶＡ混合物における式Ｉの化合物の使用は、例えば、欧州特許第０４７４０６２号明細書（特許文献１）、米国特許第６，０６６，２６８号明細書（特許文献２）、特開平１１−２２８９６６号公報（特許文献３）、特開平１１−２３６５６７号公報（特許文献４）、欧州特許第１１０６６７１号明細書（特許文献５）、米国特許出願公開第２００５／０２３０６６１号公報（特許文献６）より既知である。先行技術とは対照的に、本発明による負の誘電異方性の混合物の考え方は、中性のアルケニル化合物が存在していないにも関わらず、短い応答時間と同時に、良好な低温安定性によって際立っている。

よって、本発明は、式Ｉの少なくとも１種類の化合物を含む液晶媒体に関する。

好ましくは、本発明による混合物は、６０℃以上、好ましくは６５℃以上、特には７０℃以上の透明点を有する非常に広いネマチック相範囲、容量閾値に対する非常に好ましい値、保持率に対する比較的高い値と同時に、−３０℃および−４０℃における非常に良好な低温安定性、ならびに、非常に低い回転粘度および短い応答時間を示す。更に、本発明による混合物は、回転粘度γ_１の改良に加え、応答時間を改良するための弾性定数Ｋ_３３の増加が観測され、混合物は改善された信頼性ある挙動を示すと言う事実によって際立っている。

本発明による混合物の幾つかの好ましい実施形態を下に示す。

ａ）式ＩにおけるＲ^１およびＲ^１＊は、直鎖状のアルキル、特に、Ｃ_２Ｈ_５、ｎ−Ｃ_３Ｈ_７、ｎ−Ｃ_４Ｈ_９、更に、ｎ−Ｃ_５Ｈ_１１、ｎ−Ｃ_６Ｈ_１３を表す。特に好ましくは、Ｒ^１はｎ−Ｃ_３Ｈ_７を表し、Ｒ^１＊はＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５またはｎ−Ｃ_３Ｈ_７を表す。

ｂ）１種類、２種類、３種類または４種類以上、好ましくは、１種類、２種類または３種類の式Ｉの化合物を含む液晶媒体。

ｃ）混合物全体における式Ｉの化合物の割合が３重量％以上、好ましくは、１０重量％以上、特に好ましくは、１５重量％以上である液晶媒体。３〜５０％、好ましくは、２５〜３５％の１種類以上の式Ｉの化合物を含む液晶媒体が特に好ましい。ａが０である式Ｉの化合物は、好ましくは、１５〜３５％の量で混合物中に存在する。ａが１である式Ｉの化合物は、好ましくは、３〜３０％の量で混合物中に存在する。

ｄ）式Ｉの好ましい化合物は、式Ｉ−１〜Ｉ−６の化合物である：

本発明による混合物は、好ましくは、式Ｉ−１および／またはＩ−２の化合物を、好ましくは、５〜３０％の量で含む。

本発明による媒体は、特に好ましくは、式Ｉ−１および／または式Ｉ−２の三環式化合物を、式Ｉ−３〜Ｉ−６の１種類以上の二環式化合物と組み合わせて含む。式Ｉ−３〜Ｉ−６の二環式化合物より選択される１種類以上の化合物と組み合わせた式Ｉ−１および／または式Ｉ−２の化合物の総割合は、好ましくは、５〜４０％、非常に特に好ましくは、１５〜３５％である。

非常に特に好ましい混合物は、化合物Ｉ−１およびＩ−３を含む：

化合物Ｉ−１およびＩ−３は、混合物全体を基礎として、好ましくは、１５〜３５％、特に好ましくは、１５〜２５％、特に好ましくは、１８〜２２％の濃度において、混合物中に存在する。

非常に特に好ましい混合物は、化合物Ｉ−２およびＩ−３を含む：

化合物Ｉ−２およびＩ−３は、混合物全体を基礎として、好ましくは、１５〜３５％、特に好ましくは、１５〜２５％、特に好ましくは、１８〜２２％の濃度において、混合物中に存在する。

非常に特に好ましい混合物は、以下の３種類の化合物を含む：

化合物Ｉ−１、Ｉ−２およびＩ−３は、混合物全体を基礎として、好ましくは、１５〜３５％、特に好ましくは、１５〜２５％、特に好ましくは、１８〜２２％の濃度において、混合物中に存在する。

ｅ）式ＩＩＡ、ＩＩＢおよびＩＩＣの化合物群より選択される１種類以上の化合物を追加的に含む液晶媒体：

式中、
Ｒ^２Ａ、Ｒ^２ＢおよびＲ^２Ｃは、それぞれ互いに独立に、Ｈ、１５個までのＣ原子を有するアルキル基を表し、該基は無置換であるか、ＣＮまたはＣＦ_３で一置換されているか、または、ハロゲンで少なくとも一置換されており、ただし加えて、これらの基における１個以上のＣＨ_２基は、Ｏ原子が互いに直接連結しないようにして、−Ｏ−、−Ｓ−、

−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＯＣ−Ｏ−または−Ｏ−ＣＯ−で置き換えられていてもよく、
Ｌ^１〜４は、それぞれ互いに独立に、ＦまたはＣｌを表し、
Ｚ^２およびＺ^２’は、それぞれ互いに独立に、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ_２Ｆ_４−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２Ｏ−を表し、
ｐは、１または２を表し、
ｑは、０または１を表し、および
ｖは、１〜６を表す。

式ＩＩＡおよびＩＩＢの化合物において、Ｚ^２は同一または異なる意味のいずれを有していてもよい。式ＩＩＢの化合物において、Ｚ^２およびＺ^２’は同一または異なる意味のいずれを有していてもよい。

式ＩＩＡ、ＩＩＢおよびＩＩＣの化合物において、Ｒ^２Ａ、Ｒ^２ＢおよびＲ^２Ｃは、それぞれ好ましくは、１〜６個のＣ原子を有するアルキル、特に、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５、ｎ−Ｃ_３Ｈ_７、ｎ−Ｃ_４Ｈ_９、ｎ−Ｃ_５Ｈ_１１を表す。

式ＩＩＡおよびＩＩＢの化合物において、Ｌ^１、Ｌ^２、Ｌ^３およびＬ^４は、好ましくは、Ｌ^１＝Ｌ^２＝ＦおよびＬ^３＝Ｌ^４＝Ｆ、更に、Ｌ^１＝ＦおよびＬ^２＝Ｃｌ、Ｌ^１＝ＣｌおよびＬ^２＝Ｆ、Ｌ^３＝ＦおよびＬ^４＝Ｃｌ、Ｌ^３＝ＣｌおよびＬ^４＝Ｆを表す。式ＩＩＡおよびＩＩＢにおいて、Ｚ^２およびＺ^２’は、好ましくは、それぞれ互いに独立に、単結合、更に、−Ｃ_２Ｈ_４−架橋を表す。

式ＩＩＢにおいてＺ^２が−Ｃ_２Ｈ_４−の場合、Ｚ^２’は、好ましくは、単結合であり、Ｚ^２’が−Ｃ_２Ｈ_４−の場合、Ｚ^２は、好ましくは、単結合である。式ＩＩＡおよびＩＩＢの化合物において、（Ｏ）Ｃ_ｖＨ_２ｖ＋１は、好ましくは、ＯＣ_ｖＨ_２ｖ＋１、更に、Ｃ_ＶＨ_２ｖ＋１を表す。式ＩＩＣの化合物において、（Ｏ）Ｃ_ｖＨ_２ｖ＋１は、好ましくは、Ｃ_ＶＨ_２ｖ＋１を表す。式ＩＩＣの化合物において、Ｌ^３およびＬ^４は、それぞれ好ましくは、Ｆを表す。

式ＩＩＡ、ＩＩＢおよびＩＩＣの好ましい化合物を下に示す：

式中、ａｌｋｙｌおよびａｌｋｙｌ^＊は、それぞれ互いに独立に、１〜６個のＣ原子を有する直鎖状のアルキル基を表す。

本発明による特に好ましい混合物は、式ＩＩＡ−２、ＩＩＡ−８、ＩＩＡ−１４、ＩＩＡ−２９、ＩＩＡ−３５、ＩＩＢ−２、ＩＩＢ−１１、ＩＩＢ−１６およびＩＩＣ−１の１種類以上の化合物を含む。混合物全体における式ＩＩＡおよび／またはＩＩＢの化合物の割合は、好ましくは、少なくとも２０重量％である。

本発明による特に好ましい媒体は、式ＩＩＣ−１の化合物を、好ましくは、３重量％より多く、特に、５重量％より多く、特に好ましくは、５〜２５重量％の量で含む：

式中、ａｌｋｙｌおよびａｌｋｙｌ^＊は上で示される意味を有する。

ｆ）式ＩＩＩの１種類以上の化合物を追加的に含む液晶媒体：

式中、
Ｒ^３１およびＲ^３２は、それぞれ互いに独立に、１２個までのＣ原子を有する直鎖状のアルキル、アルコキシアルキルまたはアルコキシ基を表し、および

Ｚ^３は、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ_２Ｆ_４−、−Ｃ_４Ｈ_８−、−ＣＦ＝ＣＦ−を表す。

式ＩＩＩの好ましい化合物を下に示す：

式中、
ａｌｋｙｌおよびａｌｋｙｌ^＊は、それぞれ互いに独立に、１〜６個のＣ原子を有する直鎖状のアルキル基を表す。

本発明による媒体は、好ましくは、式ＩＩＩａおよび／または式ＩＩＩｂの少なくとも１種類の化合物を含む。

混合物全体における式ＩＩＩの化合物の割合は、好ましくは、少なくとも５重量％である。

ｇ）下式の化合物を、好ましくは、２０重量％未満、特に、１０重量未満の総量で追加的に含む液晶媒体：

下の化合物を含む本発明による混合物が更に好ましい：

ｈ）下式の１種類以上の四環式化合物を追加的に含む液晶媒体：

式中、
Ｒ^７〜１０は、それぞれ互いに独立に、請求項２においてＲ^２Ａに示される意味の１つを有し、および
ｗおよびｘは、それぞれ互いに独立に、１〜６を表す。

ｉ）式Ｙ−１〜Ｙ−６の１種類以上の化合物を追加的に含む液晶媒体：

式中、Ｒ^１４〜Ｒ^１９は、それぞれ互いに独立に、１〜６個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し；ｚおよびｍは、それぞれ互いに独立に、１〜６を表し；ｘは、０、１、２または３を表す。

本発明による媒体は、特に好ましくは、式Ｙ−１の１種類以上の化合物を好ましくは５重量％以上の量で含む。

ｊ）式Ｔ−１〜Ｔ−２０の１種類以上のフッ素化されたターフェニル類を追加的に含む液晶媒体：

式中、
Ｒは１〜７個のＣ原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルコキシ基を表し、ｍは１〜６である。

Ｒは、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシを表す。

本発明による媒体は、好ましくは、式Ｔ−１〜Ｔ−２０のターフェニル類を、２〜３０重量％、特に５〜２０重量％の量で含む。

式Ｔ−１、Ｔ−２およびＴ−２０の化合物が特に好ましい。これらの化合物において、Ｒは、好ましくは、それぞれ１〜５個のＣ原子を有するアルキル、更に、アルコキシを表す。

混合物のΔｎ値が０．１以上に意図されている場合、ターフェニル類が、好ましくは、本発明による混合物において用いられる。好ましい混合物は、化合物群Ｔ−１〜Ｔ−２０より選択される１種類以上のターフェニル化合物を２〜２０重量％で含む。

ｋ）式Ｂ−１〜Ｂ−３の１種類以上のビフェニル類を追加的に含む液晶媒体：

式中、
ａｌｋｙｌおよびａｌｋｙｌ^＊は、それぞれ互いに独立に、１〜６個のＣ原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、および
ａｌｋｅｎｙｌおよびａｌｋｅｎｙｌ^＊は、それぞれ互いに独立に、２〜６個のＣ原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。

混合物全体における式Ｂ−１〜Ｂ−３のビフェニル類の割合は、好ましくは、少なくとも３重量％、特に５重量％以上である。

式Ｂ−１〜Ｂ−３の化合物のなかでも、式Ｂ−２の化合物が特に好ましい。

特に好ましいビフェニル類は以下である：

式中、ａｌｋｙｌ^＊は、１〜６個のＣ原子を有するアルキル基を表す。本発明による媒体は、特に好ましくは、式Ｂ−１ａおよび／またはＢ−２ｃの１種類以上の化合物を含む。

ｌ）式Ｚ−１〜Ｚ−７の少なくとも１種類の化合物を含む液晶媒体：

式中、Ｒおよびａｌｋｙｌは上で示される意味を有する。

ｍ）式Ｏ−１〜Ｏ−１８の少なくとも１種類の化合物を含む液晶媒体：

式中、Ｒ^１およびＲ^２は、Ｒ^２Ａに示される意味を有する。Ｒ^１およびＲ^２は、好ましくは、それぞれ互いに独立に、直鎖状のアルキルを表す。

好ましい媒体は、式Ｏ−１、Ｏ−３、Ｏ−４、Ｏ−９、Ｏ−１３、Ｏ−１４、Ｏ−１５、Ｏ−１６、Ｏ−１７および／またはＯ−１８の１種類以上の化合物を含む。

ｎ）本発明による好ましい液晶媒体は、例えば、式Ｎ−１〜Ｎ−５の化合物などのテトラヒドロナフチルまたはナフチル単位を含有する１種類以上の物質を含む：

式中、Ｒ^１ＮおよびＲ^２Ｎは、それぞれ互いに独立に、Ｒ^２Ａに示される意味を有し、好ましくは、直鎖状のアルキル、直鎖状のアルコキシまたは直鎖状のアルケニルを表し、および
Ｚ^１およびＺ^２は、それぞれ互いに独立に、−Ｃ_２Ｈ_４−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ_２）_３−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ_２Ｆ_４−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２−または単結合を表す。

ｏ）好ましい混合物は、式ＢＣのジフルオロジベンゾクロマン化合物、式ＣＲのクロマン類、式ＰＨ−１およびＰＨ−２のフッ素化フェナントレン類、式ＢＦのフッ素化ジベンゾフラン類の群より選択される１種類以上の化合物を含む：

式中、
Ｒ^Ｂ１、Ｒ^Ｂ２、Ｒ^ＣＲ１、Ｒ^ＣＲ２、Ｒ^１、Ｒ^２は、それぞれ互いに独立に、Ｒ^２Ａの意味を有し、ｃは０、１または２である。

本発明による混合物は、好ましくは、式ＢＣ、ＣＲ、ＰＨ−１、ＰＨ−２および／またはＢＦの化合物を、３〜２０重量％の量、特に３〜１５重量％の量で含む。式ＢＣおよびＣＲの特に好ましい化合物は、化合物ＢＣ−１〜ＢＣ−７およびＣＲ−１〜ＣＲ−５である：

式ＢＣ−２の１種類、２種類または３種類の化合物を含む混合物が、非常に特に好ましい。

ｐ）好ましい混合物は、式Ｉｎの１種類以上のインダン化合物を含む：

式中、
Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３は、それぞれ互いに独立に、１〜６個のＣ原子を有する直鎖状のアルキル、アルコキシ、アルコキシアルキルまたはアルケニル基を表し、
Ｒ^１２およびＲ^１３は、ハロゲン、好ましくはＦを追加的に表し、

を表し、
ｉは、０、１または２を表す。

式Ｉｎの好ましい化合物は、下に示される式Ｉｎ−１〜Ｉｎ−１６の化合物である：

式Ｉｎ−１、Ｉｎ−２およびＩｎ−３の化合物が特に好ましい。

本発明による混合物において、式Ｉｎおよびサブ式Ｉｎ−１〜Ｉｎ−１６の化合物は、好ましくは５重量％以上、特に５〜３０重量％、非常に特に好ましくは５〜２５重量％の濃度で用いる。

ｑ）好ましい混合物は、式Ｌ−１〜Ｌ−１１の１種類以上の化合物を追加的に含む：

式中、
Ｒ、Ｒ^１およびＲ^２は、それぞれ互いに独立に、請求項２においてＲ^２Ａに示される意味を有し、ａｌｋｙｌは１〜６個のＣ原子を有するアルキル基を表す。ｓは１または２を表す。

特に好ましいのは式Ｌ−１およびＬ−４であり、特にＬ−４の化合物である。

式Ｌ−１〜Ｌ−１１の化合物は、好ましくは５〜５０重量％、特に５〜４０重量％、非常に特に好ましくは１０〜４０重量％の濃度で用いる。

非常に特に好ましい実施形態を下に示す。

本発明による媒体は、式Ｉ−１〜Ｉ−６の化合物群より選択される少なくとも３種類の化合物を、好ましくは、８〜５０％の量で含む：

本発明による媒体は、式Ｉ−１および／またはＩ−２の化合物：

を、下式の１種類以上の化合物と組み合わせて含む：

特に好ましい混合の考え方を下に示す：（使用される頭字語は表Ａにおいて説明されている。ここで、ｎおよびｍは、それぞれ互いに独立に、１〜６を表す）。

本発明による混合物は、好ましくは、
・ＣＰＹ−ｎ−Ｏｍ、特に、ＣＰＹ−２−Ｏ２、ＣＰＹ−３−Ｏ２および／またはＣＰＹ−５−Ｏ２を、混合物全体を基礎として、好ましくは５％より多く、特に１０〜３０％の濃度で、
および／または
・ＣＹ−ｎ−Ｏｍ、好ましくは、ＣＹ−３−Ｏ２、ＣＹ−３−Ｏ４、ＣＹ−５−Ｏ２および／またはＣＹ−５−Ｏ４を、混合物全体を基礎として、好ましくは５％より多く、特に１５〜５０％の濃度で、
および／または
・ＣＣＹ−ｎ−Ｏｍ、好ましくは、ＣＣＹ−４−Ｏ２、ＣＣＹ−３−Ｏ２、ＣＣＹ−３−Ｏ３および／またはＣＣＹ−５−Ｏ２を、混合物全体を基礎として、好ましくは５％より多く、特に１０〜３０％の濃度で、
および／または
・ＣＬＹ−ｎ−Ｏｍ、好ましくは、ＣＬＹ−２−Ｏ４、ＣＬＹ−３−Ｏ２および／またはＣＬＹ−３−Ｏ３を、混合物全体を基礎として、好ましくは５％より多く、特に１０〜３０％の濃度で、
および／または
・ＣＫ−ｎ−Ｆ、好ましくは、ＣＫ−３−Ｆ、ＣＫ−４−Ｆおよび／またはＣＫ−５−Ｆを、混合物全体を基礎として、好ましくは５％より多く、特に５〜２５％の濃度で、
で含み、
ただし、本発明による液晶混合物における全てのメソゲン化合物の割合は１００％以下である。

更に、以下の混合の考え方を含む本発明による混合物が好ましい（ｎおよびｍは、それぞれ互いに独立に、１〜６を表す。）：
・ＣＰＹ−ｎ−ＯｍおよびＣＹ−ｎ−Ｏｍを、混合物全体を基礎として、好ましくは、１０〜８０％の濃度で、
および／または
・ＣＰＹ−ｎ−ＯｍおよびＣＫ−ｎ−Ｆを、混合物全体を基礎として、好ましくは、１０〜７０％の濃度で、
および／または
・ＣＰＹ−ｎ−ＯｍおよびＣＫ−ｎ−ＦおよびＣＬＹ−ｎ−Ｏｍを、混合物全体を基礎として、好ましくは、１０〜８０％の濃度で、ただし、本発明による液晶混合物における全てのメソゲン化合物の割合は１００％以下である。

本発明は、更に、請求項１〜９のいずれか一項に記載される液晶媒体を誘電体として含有することを特徴とし、ＥＣＢ、ＩＰＳまたはＦＦＳ効果を基礎としてアドレスするアクティブマトリクスを有する電気光学的ディスプレイに関する。

本発明による液晶媒体は、好ましくは−２０℃以下〜７０℃以上、特に好ましくは−３０℃以下〜８０℃以上、非常に特に好ましくは−４０℃以下〜９０℃以上のネマチック相を有する。

本明細書において、表現「ネマチック相を有する」は、一方で、対応する温度における低温においてスメクチック相および結晶化が確認されず、他方で、ネマチック相から加熱しても依然として透明化が起きないという意味を有する。低温における検討は対応する温度において流動粘度計中で行なわれ、電気光学的な使用に対応する層厚を有する試験用セル中において少なくとも１００時間保存して確認する。対応する試験用セル中において−２０℃の温度における保存安定性が１０００時間以上の場合、媒体はこの温度において安定であるとする。−３０℃および−４０℃の温度において、対応する時間は、それぞれ５００時間および２５０時間である。高温においては、毛細管中で従来法によって透明点を測定する。

液晶混合物は、好ましくは、少なくとも６０Ｋのネマチック相範囲と、２０℃において最大で３０ｍｍ^２・ｓ^−１の流動粘度ν_２０を有する。

液晶混合物における複屈折率Δｎの値は、一般に、０．０７〜０．１６の間、好ましくは、０．０８〜０．１２の間である。

本発明による液晶混合物は、−０．５〜−８．０、特に−３．０〜−６．０のΔεを有し、ただしΔεは誘電異方性を表す。２０℃における回転粘度γ_１は、好ましくは、１６５ｍＰａ・ｓ以下、特に１４０ｍＰａ・ｓ以下である。

本発明による液晶媒体は、閾電圧（Ｖ_０）について比較的低い値を有する。それらは、好ましくは１．７Ｖ〜３．０Ｖ、特に好ましくは２．７５Ｖ以下、非常に特に好ましくは２．４Ｖ以下の範囲内である。

本発明においては、用語「閾電圧」は、他に明示しない限り、フレデリックス閾値としても知られる容量閾値（Ｖ_０）に関する。

加えて、本発明による液晶媒体は、液晶セル中において、特にディスプレイバックライトに曝された後に電圧保持率に対して高い値を有する。

一般に、低いアドレス電圧または閾電圧を有する液晶媒体は、より高いアドレス電圧または閾電圧を有するものよりも低い電圧保持率を示し、逆もそうである。

本発明において、用語「誘電的に正の化合物」はΔε＞１．５を有する化合物を表し、用語「誘電的に中性の化合物」は−１．５≦Δε≦１．５を有するものを表し、用語「誘電的に負の化合物」はΔε＜−１．５を有するものを表す。本明細書において、化合物の誘電異方性は１０％の化合物を液晶ホストに溶解して決定され、それぞれの場合で２０μｍの層厚でホメオトロピックおよびホモジニアス表面配向を有する少なくとも１つの試験用セル中で１ｋＨｚにおいて、結果として得られる混合物のキャパシタンスを決定する。測定電圧は典型的には０．５Ｖ〜１．０Ｖであるが、検討されるそれぞれの液晶混合物の容量閾値よりも常に低くする。

本発明において示される全ての温度の値は℃である。

本発明による混合物は、例えば、ＶＡＮ、ＭＶＡ、（Ｓ）−ＰＶＥおよびＡＳＶなどの全てのＶＡ−ＴＦＴ用途に適切である。それらは、更に、負のΔεを有するＩＰＳ（ｉｎ−ｐｌａｎｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：面内スイッチング）およびＦＦＳ（ｆｒｉｎｇｅｆｉｅｌｄｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：フリンジ場スイッチング）用途に適切である。

本発明によるディスプレイにおけるネマチック液晶混合物は、一般に、それ自身、１種類以上の個々の化合物から成る２種類の成分ＡおよびＢを含む。

成分Ａは著しい負の誘電異方性を有し、ネマチック相へ−０．５以下の誘電異方性を与える。式Ｉの１種類以上の化合物に加え、成分Ａは、好ましくは、式ＩＩＡ、ＩＩＢおよび／またはＩＩＣの化合物、更に、式ＩＩＩの化合物を含む。

成分Ａの割合は、好ましくは、４５〜１００％の間、特に６０〜１００％の間である。

成分Ａのためには、−０．８以下のΔεの値を有する１種類（またはそれ以上）の個々の成分（１種類または複数種類）が好ましくは選択される。混合物全体における割合Ａが小さくなるほど、この値をより負としなければならない。

成分Ｂは明瞭なネマトゲン性、および、２０℃において３０ｍｍ^２・ｓ^−１以下、好ましくは２５ｍｍ^２・ｓ^−１以下の流動粘度を有する。

成分Ｂにおける特に好ましい個々の化合物は、２０℃において１８ｍｍ^２・ｓ^−１以下、好ましくは１２ｍｍ^２・ｓ^−１以下の流動粘度を有する非常に低粘度のネマチック液晶である。

成分Ｂはモノトロピック性またはエナンチオトロピック性のネマチックであり、スメクチック相を有さず、液晶混合物において非常に低い温度までスメクチック相の発生を防止することができる。例えば、高いネマトゲン性の各種材料をスメクチック液晶混合物に加える場合、達成されるスメクチック相の抑制の程度を通して、これらの材料のネマトゲン性を比較できる。

多数の適切な材料が文献より当業者に知られている。式ＩＩＩの化合物が特に好ましい。

加えて、また、これらの液晶相は１８種類を超える成分、好ましくは１８〜２５種類の成分を含むこともある。

式Ｉの１種類以上の化合物に加え、相は、好ましくは４〜１５種類、特に５〜１２種類、特に好ましくは１０種類未満の式ＩＩＡ、ＩＩＢおよび／またはＩＩＣおよび任意成分としてＩＩＩの化合物を含む。

式Ｉの化合物および式ＩＩＡ、ＩＩＢおよび／またはＩＩＣおよび任意成分としてＩＩＩの化合物に加え、他の構成成分も、また、例えば、混合物全体の４５％まで、しかし、好ましくは３５％まで、特に１０％までの量で存在してもよい。

他の構成成分は、好ましくは、ネマチックまたはネマトゲン性の物質、特に、アゾキシベンゼン類、ベンジリデンアニリン類、ビフェニル類、ターフェニル類、安息香酸フェニルまたはシクロヘキシル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルまたはシクロヘキシル類、フェニルシクロヘキサン類、シクロヘキシルビフェニル類、シクロヘキシルシクロヘキサン類、シクロヘキシルナフタレン類、１，４−ビスシクロヘキシルビフェニル類またはシクロヘキシルピリミジン類、フェニルまたはシクロヘキシルジオキサン類、ハロゲン化されていてもよいスチルベン類、ベンジルフェニルエーテル類、トラン類および置換桂皮酸エステル類に分類される既知の物質より選択される。

このタイプの液晶相の構成成分として適する最も重要な化合物は、式ＩＶで特徴付けることができる：

式中、ＬおよびＥは、それぞれ、１，４−二置換ベンゼンおよびシクロヘキサン環、４，４’−二置換ビフェニル、フェニルシクロヘキサンおよびシクロへキシルシクロヘキサン構造、２，５−二置換ピリミジンおよび１，３−ジオキサン環、２，６−二置換ナフタレン、ジおよびテトラヒドロナフタレン、キナゾリンおよびテトラヒドロキナゾリンにより形成される群からの炭素またはヘテロ環式環構造を表し、
Ｇは、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｎ（Ｏ）＝Ｎ−、−ＣＨ＝ＣＱ−、−ＣＨ＝Ｎ（Ｏ）−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ_２−Ｏ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＨ_２−Ｓ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−ＣＯＯ−Ｐｈｅ−ＣＯＯ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＯＣＦ_２−、−ＯＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−またはＣ−Ｃ単結合であり、Ｑはハロゲン、好ましくは塩素または−ＣＮを表し、Ｒ^２０およびＲ^２１は、それぞれ、１８個までの、好ましくは８個までの炭素原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキルまたはアルコキシカルボニルオキシを表し、あるいは、これらの基の１つは、ＣＮ、ＮＣ、ＮＯ_２、ＮＣＳ、ＣＦ_３、ＳＦ_５、ＯＣＦ_３、Ｆ、ＣｌまたはＢｒを表す。

これらの化合物の殆どにおいて、Ｒ^２０およびＲ^２１は互いに異なっており、これらの基の１つは、通常、アルキルまたはアルコキシ基である。また、提案された置換基の他に変種も一般的である。多くのそのような物質またはそれらの混合物も商業的に入手できる。全てのこれらの物質は、文献より既知の方法によって調製できる。

また、当業者には言うまでもなく、本発明によるＶＡ、ＩＰＳまたはＦＦＳ混合物は、例えば、Ｈ、Ｎ、Ｏ、ＣｌおよびＦが対応する同位体で置き換えられた化合物を含んでも構わない。

更に、例えば、米国特許第６，８６１，１０７号明細書で開示される通りの重合性化合物、いわゆる反応性メソゲン（ＲＭ：ｒｅａｃｔｉｖｅｍｅｓｏｇｅｎ）を、混合物を基礎として好ましくは０．１２〜５重量％、特に好ましくは０．２〜２重量％の濃度で、本発明による混合物に加えてもよい。また、これらの混合物は、例えば、米国特許第６，７８１，６６５号明細書に記載される通りの開始剤を含んでもよい。開始剤、例えば、Ｃｉｂａ社製Ｉｒｇａｎｏｘ−１０７６を、好ましくは、重合性化合物を含む混合物に０〜１％の量で加える。このタイプの混合物は、反応性メソゲンの重合が液晶混合物中において起こるよう意図されている所謂ポリマー安定化ＶＡモード（ＰＳ−ＶＡ：ｐｏｌｙｍｅｒ−ｓｔａｂｉｌｉｓｅｄＶＡ）用に使用できる。このための前提条件は、液晶混合物自身が重合性成分を一切含んでいないことである。適切な重合性化合物は、例えば、表Ｄに列記されている。

本発明による混合物は、更に、例えば、安定剤、抗酸化剤、ＵＶ吸収剤、ナノ粒子、ミクロ粒子などの従来の添加剤を含んでも構わない。

本発明による液晶ディスプレイの構造は、例えば、欧州特許出願公開第０２４０３７９号公報に記載される通りの通常の構成に対応する。

以下の例は、本発明を制限することなく、本発明を説明することを意図している。上および下において、パーセントのデータは重量パーセントを表し、全ての温度は摂氏度で示されている。

式ＩＩＡおよび／またはＩＩＢおよび／またはＩＩＣの化合物、式Ｉの１種類以上の化合物に加え、本発明による混合物は、好ましくは、下に示す表Ａからの１種類以上の化合物を含む。

以下の略称を使用する：
（ｎ、ｍ、ｚ：それぞれ互いに独立に、１、２、３、４、５または６；（Ｏ）Ｃ_ｍＨ_２ｍ＋１はＯＣ_ｍＨ_２ｍ＋１またはＣ_ｍＨ_２ｍ＋１を意味する）。

本発明によって使用できる液晶混合物は、それ自体従来の様式で調製される。一般に、より少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、有利には昇温して溶解する。また、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中の成分の溶液を混合し、完全に混合後に、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。

適切な添加剤を利用することで、本発明による液晶相を、例えば、これまで開示されてきたＥＣＢ、ＶＡＮ、ＩＰＳ、ＧＨまたはＡＳＭ−ＶＡＬＣＤディスプレイ等の任意のタイプにおいて用いることができるように改変できる。

また、誘電体は、例えば、ＵＶ吸収剤、抗酸化剤、ナノ粒子およびフリーラジカル補足剤などの当業者に既知で文献に記載される更なる添加剤を含んでも構わない。例えば、０〜１５％の多色性色素、安定化剤またはキラルドーパントを加えることができる。本発明による混合物に適切な安定剤は、特に、表Ｂに列記されるものである。

例えば、０〜１５％の多色性色素を加えることができ、更に、導電性塩、好ましくは、４−ヒドロキシ安息香酸エチルジメチルドデシルアンモニウム、テトラフェニルボラン酸テトラブチルアンモニウムまたはクラウンエーテル類の錯塩（例えば、Ｈａｌｌｅｒら、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．２４巻、２４９〜２５８頁（１９７３年）参照）を、導電性を改良するために添加することができ、または、誘電異方性、粘度および／またはネマチック相の配向を改変するための物質を加えることもできる。このタイプの物質は、例えば、ドイツ国特許出願公開第２２０９１２７、２２４０８６４、２３２１６３２、２３３８２８１、２４５００８８、２６３７４３０および２８５３７２８号公報に記載されている。

表Ｂに、本発明による混合物に添加できる可能なドーパントを示す。混合物がドーパントを含む場合、０．０１〜４重量％、好ましくは０．１〜１．０重量％の量で用いる。

例えば、混合物の総量を基礎として１０重量％まで、好ましくは０．０１〜６重量％、特に０．１〜３重量％の量で、本発明による混合物に添加できる安定剤を下で表Ｃに示す。好ましい安定剤は、特に、ＢＨＴ誘導体、例えば、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−アルキルフェノール類およびＴｉｎｕｖｉｎ７７０である。

ＰＳ−ＶＡ用途における本発明による混合物の使用に適する反応性メソゲンを下で表Ｄに示す。

以下の例は、本発明を制限することなく、本発明を説明することを意図している。上および下において、
Ｖ_０は２０℃における容量閾電圧（Ｖ）を表し、
Δｎは２０℃および５８９ｎｍで測定される光学異方性を表し、
Δεは２０℃および１ｋＨｚでの誘電異方性を表し、
ｃｌ．ｐ．は透明点（℃）を表し、
Ｋ_１は２０℃における「スプレイ」変形の弾性定数（ｐＮ）を表し、
Ｋ_３は２０℃における「ベンド」変形の弾性定数（ｐＮ）を表し、
γ_１は２０℃で測定される回転粘度（ｍＰａ・ｓ）を表し、磁界中での回転法で決定され、
ＬＴＳは低温安定性（ネマチック相）を表し、試験用セル中で決定される。

閾電圧の測定用に使用されるディスプレイは、２０μｍ離れている２枚の平坦で平行な外板と、液晶のホメオトロピック配向をもたらすＳＥ−１２１１（日産化学社製）の配向層が外板の内側上にオーバーレイされた電極層とを有している。

他に明言しない限り、本出願における全ての濃度は対応する混合物または混合物成分に関する。全ての物理的特性は、「メルク液晶、液晶の物理的特性」１９９７年１１月刊、ドイツ国メルク社に記載される通りに決定され、他に明らかに示さない限り、２０℃の温度を適用する。

＜混合物例＞
＜例１＞

＜例２＞

＜例３＞

＜例４＞

＜例５＞

＜例６＞

＜例７＞

＜例８＞

＜例９＞

＜例１０＞

＜例１１＞

＜例１２＞

＜例１３＞

＜例１４＞

＜例１５＞

＜例１６＞

＜例１７＞

＜例１８＞

＜例１９＞

＜例２０＞

＜例２１＞

＜例２２＞

＜例２３＞
ＰＳ−ＶＡ混合物を調製するために、例１による９９．８％の混合物を下式の０．２％の重合性化合物と混合する。

＜例２４＞
ＰＳ−ＶＡ混合物を調製するために、例１５による９９．８％の混合物を下式の０．２％の重合性化合物と混合する。

Claims

極性化合物の混合物を基礎とし負の誘電異方性を有する液晶媒体であって、式Ｉの少なくとも１種類の化合物を含むことを特徴とする液晶媒体。

（式中、
Ｒ^１およびＲ^１＊は、それぞれ互いに独立に、１〜６個のＣ原子を有するアルキル基を表し、および
ａは、０または１を表す。）
式ＩＩＡ、ＩＩＢおよびＩＩＣの化合物群より選択される１種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶媒体。

（式中、
Ｒ^２Ａ、Ｒ^２ＢおよびＲ^２Ｃは、それぞれ互いに独立に、Ｈ、１５個までのＣ原子を有するアルキル基を表し、該基は無置換であるか、ＣＮまたはＣＦ_３で一置換されているか、または、ハロゲンで少なくとも一置換されており、ただし加えて、これらの基における１個以上のＣＨ_２基は、Ｏ原子が互いに直接連結しないようにして、−Ｏ−、−Ｓ−、

−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＯＣ−Ｏ−または−Ｏ−ＣＯ−で置き換えられていてもよく、
Ｌ^１〜４は、それぞれ互いに独立に、ＦまたはＣｌを表し、
Ｚ^２およびＺ^２’は、それぞれ互いに独立に、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ_２Ｆ_４−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２Ｏ−を表し、
ｐは、１または２を表し、
ｑは、０または１を表し、および
ｖは、１〜６を表す。）
式ＩＩＩの１種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶媒体。

（式中、
Ｒ^３１およびＲ^３２は、それぞれ互いに独立に、１２個までのＣ原子を有する直鎖状のアルキル、アルコキシアルキルまたはアルコキシ基を表し、および

Ｚ^３は、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ_２Ｆ_４−、−Ｃ_４Ｈ_８−、−ＣＦ＝ＣＦ−を表す。）
該媒体が、式Ｉ−１〜Ｉ−６の少なくとも１種類の化合物を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶媒体。
該媒体が、式Ｌ−１〜Ｌ−１１の１種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶媒体。

（式中、
Ｒ、Ｒ^１およびＲ^２は、それぞれ互いに独立に、請求項２においてＲ^２Ａに示される意味を有し、ａｌｋｙｌは１〜６個のＣ原子を有するアルキル基を表し、および
ｓは、１または２を表す。）
該媒体が、式Ｔ−１〜Ｔ−２０の１種類以上のターフェニル類を追加的に含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶媒体。

（式中、
Ｒは、１〜７個のＣ原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルコキシ基を表し、
ｍは、１〜６を表す。）
該媒体が、式Ｏ−１〜Ｏ−１８の１種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶媒体。

（式中、
Ｒ^１およびＲ^２は、それぞれ互いに独立に、請求項２においてＲ^２Ａに示される意味を有する。）
該媒体が、式Ｉｎの１種類以上のインダン化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の液晶媒体。

（式中、
Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３は、１〜５個のＣ原子を有する直鎖状のアルキル、アルコキシ、アルコキシアルキルまたはアルケニル基を表し、
Ｒ^１２およびＲ^１３は、ハロゲンを追加的に表し、

を表し、
ｉは、０、１または２を表す。）
混合物全体における式Ｉの化合物の割合は３重量％以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の液晶媒体。
請求項１〜９のいずれか一項に記載の液晶媒体を調製する方法であって、式Ｉの少なくとも１種類の化合物を少なくとも１種類の更なる液晶化合物と混合し、任意成分として添加剤を加えることを特徴とする方法。
電気光学的ディスプレイにおける請求項１〜９のいずれか一項に記載の液晶媒体の使用。
誘電体として請求項１〜９のいずれか一項に記載の液晶媒体を含有することを特徴とし、アクティブマトリクスアドレスを有する電気光学的ディスプレイ。
ＶＡ、ＰＳ−ＶＡ、ＰＡＬＣ、ＦＦＳまたはＩＰＳディスプレイであること特徴とする請求項１２に記載の電気光学的ディスプレイ。