JP2795325B2

JP2795325B2 - 液晶媒体

Info

Publication number: JP2795325B2
Application number: JP3506844A
Authority: JP
Inventors: リーガー、ベルンハルト; ヒチヒ、ラインハルト; ライフェンラート、フォルケル; コーテス、デイビッド; プラハ、ヘルベルト
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1990-04-13
Filing date: 1991-04-05
Publication date: 1998-09-10
Anticipated expiration: 2013-09-10
Also published as: EP0481032A1; JP2000026860A; JPH10324873A; JPH05500830A; WO1991016394A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、液晶媒体、電気光学的目的へのその使用お
よび本媒体を含有するディスプレイに関する。

液晶は、電圧を印加することによってそれらの物質の
光学特性を左右することができるので、特にディスプレ
イデバイス中の誘電体として使用されている。液晶に基
づく電気光学デバイスは当業者に極めてよく知られてお
り、種々の効果に基礎を置くことができる。この種のデ
バイスは、例えば、動的散乱効果を有するセル、DAP
［整列相の変形（deformation of aligned phases）］
セル、ゲスト−ホストセル、ねじれネマチック構造を有
するTNセル、STN［超ねじれネマチック（super−twiste
d nematiic）］セル、SBE［超複屈折効果（super−bire
fringence effect）］セルおよびOMI［光学的モード干
渉（optical mode interference）］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）効果に基づき、ねじれネマチッ
ク構造を有するものである。

液晶材料は良好な化学および熱安定性、および電界お
よび電磁放射線に対する良好な安定性を有していなけれ
ばならない。さらに、液晶材料は低粘度であり、かつセ
ル中において短いアドレス時間、低いしきい電圧および
高いコントラストを与えるべきである。さらに、液晶材
料は通常の作用温度、すなわち室温以上および以下ので
きるだけ広い範囲において適切なメソ相、例えば上述の
セル用のネマチックまたはコレステリックメソ相を有す
るべきである。液晶は複数の成分の混合物として一般に
使用されるので、それらの成分が互いに容易に混和でき
ることが重要である。電導性、誘電異方性および光学異
方性のようなさらに他の特性がセルの種類および用途分
野に応じた種々の要件を満たさねばならない。例えば、
ねじれネマチック構造を有するセル用の材料は正の誘電
異方性および低い電導性を有するべきである。

例えば、個々の像点を切り替えるための集積非線形素
子を含んでいるマトリックス液晶ディスプレイ（MLCデ
ィスプレイ）に望ましい媒体は大きな正の誘電異方性、
広いネマチック相、比較的低い複屈折性、非常に高い比
抵抗、比抵抗の良好なUVおよび温度安定性、および低い
蒸気圧を有しているものである。

この種のマトリックス液晶ディスプレイは公知であ
る。個々の像点をそれぞれ切り替えるために使用するこ
とができる非線形素子の例はアクティブ素子（すなわ
ち、トランジスタ）である。そこで、これを「アクティ
ブマトリックス」と称し、２タイプ、すなわち 1.基板としてのシリコンウェハ上のMOS（金属酸化物半
導体）トランジスタ 2.基板としてのガラス板上の薄膜トランジスタ（TFT）に区別することができる。

基板材料として単結晶シリコンを使用すると、種々の
部分ディスプレイのモジュール集成体でさえ結合部に問
題が生じるので、ディスプレイの大きさが制限される。

好ましい、より有望なタイプ２の場合、TN効果が電気
光学効果として通常使用される。二つの技術、すなわ
ち、例えばCdSeのような化合物半導体から成るTFTと多
結晶またはアモルファスシリコンに基づくTFTとに区別
される。後者の技術は猛烈な激しさで世界中で研究努力
されている。

TFTマトリックスをディスプレイの一方のガラス板の
内側に付け、他方のガラス板はその内側に透明な対向電
極を支持している。像点電極の大きさと比べて、TFTは
非常に小さく、像にほとんど影響を及ぼさない。この技
術は、各フィルター素子が切り替え可能な画像素子と対
向して位置するようにモザイク状の赤、緑および青フィ
ルターを配設するフルカラー可能な画像表示に拡げるこ
ともできる。

TFTディスプレイは交差する偏光子と共に透過型のTN
セルとして通常作用し、背後から照明される。

本明細書においてMLCディスプレイと言う用語は集積
非線形素子を有するいかなるマトリックスディスプレ
イ、すなわちアクティブマトリックスに加えてバリスタ
またはダイオード（MIM＝金属−絶縁体−金属）等のパ
ッシブ素子を有するディスプレイも包含するものであ
る。

この種のMLCディスプレイは、特にTV用（例えば、ポ
ケットテレビ受像機）に、またはコンピューター用（ラ
ップトップ）および自動車もしくは航空機構造における
高い情報量のディスプレイに適している。MLCディスプ
レイにおいては、コントラストの角度依存性および切り
替え時間に関する問題以外に、液晶混合物の不十分な比
抵抗のために種々の問題が生じる［トガシ、エス（TOGA
SHI,S.）、セキグチ、ケー（SEKIGUCHI,K.）、タナベ、
エッチ（TANABE,H.）、ヤマモト、イー（YAMAMOTO,
E.）、ソリマチ、ケー（SORIMACHI,K.）、タジマ、イー
（TAJIMA,E.）、ワタナベ、エッチ（WATANABE,H.）、シ
ミズ、エッチ（SHIMIZU,H.）、Proc.Eurodisplay 84（1
984年９月）：「二段ダイオードリングによって制御さ
れるA210〜288マトリックスLCD（A 210−288,Matrix LC
D Controlled by Double Stage Diode Rings）」、141
頁以降、パリ；ストロマー、エム（STROMER,M.）、Pro
c.Eurodisplay 84（1984年９月）：「テレビ用液晶ディ
スプレイのマトリックスをアドレスするための薄膜トラ
ンジスタの設計（Design of Thin Film Transistors fo
r Matrix Addressing of Television Liquid Crystal D
isplays）」、145頁以降、パリ］。抵抗が低下するほ
ど、MLCディスプレイのコントラストが劣化し、「残像
消去」の問題が生じうる。一般に、液晶混合物の比抵抗
はMLCディスレイの内面との相互作用のためにディスプ
レイの生涯に亘って低下するので、容認できる運用寿命
を得るために高い（初期）抵抗が非常に重要である。特
に低電圧混合物の場合に、非常に高い比抵抗を達成する
ことはこれまでのところ不可能であった。さらに、温度
の上昇につれておよび加熱および／またはUV露光後に比
抵抗ができるだけ上昇しないことが重要である。従来技
術のMLCディスプレイはこれらの現下の要求を満たして
いない。

したがって、これらの不都合を有せず、またはほんの
僅かしか有せず、同時に広い作用温度範囲、短い切り替
え時間および低いしきい電圧を伴う非常に高い比抵抗を
有するMLCディスプレイをなお大いに必要としている。

TN（シャット−ヘルフリッヒ）セルに関し、セル中で
以下の利点を促進する媒体が望ましい： − ネチック相範囲の拡大（特に、低温に至るまで） − 極めて低い温度における切替え性（野外用途、自動
車、アビオニックス） − UV光に対する安定性の向上（より長い寿命）。

従来技術から得られる媒体は同時に他のパラメーター
を保持しながらこれらの利点を得ることができない。

超ねじれ（STN）セルに関し、より大きなマルチプレ
ックス性および／またはより低いしきい電圧および／ま
たはより広いネマチック相範囲（特に低温において）を
有する媒体が望ましい。このために、利用しうるパラメ
ーターの寛容度（透明点、スメクチック−ネマチック転
移点または融点、粘度、誘電値、弾性値）をさらに拡大
することが緊急に望まれる。

本発明の目的は、特に上記の不都合を有せず、または
ほんの僅かしか有せず、同時に非常に高い比抵抗および
低いしきい電圧を有するのが好ましいこの種のMLC、TN
またはSTNディスプレイ用の媒体を提供することにあ
る。

本発明に従う媒体をディスプレイに使用する場合に、
この目的を達成することができることをここに見出し
た。

したがって、本発明は、正の誘電異方性を有する極性
化合物の混合物を基礎とする液晶媒体であって、一般式
Ｉ（式中、A¹およびA²のいずれか１つは３−フルオロ−1,
4−フェニレンで、他の１つは、トランス−1,4−シクロ
ヘキシレン、1,4−フェニレンまたは３−フルオロ−1,4
−フェニレンであり、Ｚは単結合であり、ＬはＨまたは
Ｆであり、ＹはＨまたはＦであり、ＸはＦであり、そし
てＲは、それぞれの場合に７個までの炭素原子を有する
アルキル、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはア
ルケニルである）の１種またはそれ以上の化合物および
一般式II、IIIおよびIV: （式中、Ｌ′はＨまたはＦであり、Ｙ′はＨまたはＦで
あり、Ｘ′はＦ、Cl、CF₃、OCF₃またはOCHF₂であり、
Ｒ′はそれぞれの場合に７個までの炭素原子を有するア
ルキル、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアル
ケニルであり、そしてｒは０または１である）から成る群から選択される１種またはそれ以上の化合物
を含有することを特徴とする液晶媒体に関する。

本発明は、この種の媒体を含有する電気光学的ディス
プレイ（特に、フレームと共にセルを形成する２枚の平
らな平行外板、前記外板上の個々の画素を切り替えるた
めの集積非線形素子、および前記セル中に設けられた、
正の誘電異方性および高い比抵抗のネマチック液晶混合
物を有するSTNまたはMLCディスプレイ）および電気光学
的目的にこれらの媒体を使用することにも関する。

本発明の液晶混合物は利用しうるパラメーター寛容度
の著しい拡大を容易にする。

透明点、低温における粘度、熱およびUV安定性および
誘電異方性またはしきい電圧の達成可能な組合せは従来
技術からの既存の物質よりはるかに優れている。

高い透明点、−40℃におけるネマチック相および高い
Δεの要件はこれまで不満足な程度にしか達成されなか
った。例えば、ZLI−3119等の系は同等の透明点および
比較的有利な粘度を有しているけれど、それらのΔεは
＋３でしかない。

他の混合物系は同等の粘度およびΔε値を有している
が、約60℃の透明点しか有していない。

本発明の液晶混合物は、低粘度、低温（−30℃におい
て≦600、好ましくは≦550 mPa.S;−40℃において≦180
0、好ましくは≦1700 mPa.S）において同時にΔε≧3.
5、好ましくは≧4.0の誘電異方性値、65゜以上、好まし
くは70゜以上の透明点および比抵抗の高い値を達成する
ことを可能とする。このことは優れたSTNおよびMCLディ
スプレイを得ることができることを意味する。

もちろん、本発明による混合物の成分を適切に選択す
ることによって、他の有利な特性を保持しながらより高
いしきい電圧でより高い透明点（例えば、90゜以上）を
達成し、またはより低いしきい電圧でより低い透明点を
達成することが可能となる。本発明のMLCディスプレイ
はグーチ（Gooch）およびタリー（Tarry）［C.H.グーチ
およびH.A.タリー、Electron.Lett.10、２〜４頁（1974
年）;C.H.グーチおよびH.A.タリー、Appl.Phys.、８
巻、1575〜1584頁（1975年）］の第一の透過極小（firs
t transmission minimum）で操作するのが好ましい。例
えば、類似のディスプレイにおけると同様なしきい電圧
において特性の傾斜がきついことおよびコントラストの
低い角度依存性（ドイツ特許第3022818号）等の特に好
ましい電気光学特性以外に、この場合は第二の極小にお
けるより低い誘電異方性で十分である。この結果、本発
明の混合物を用いて、シアノ系化合物を含有する混合物
を使用するより著しく高い比抵抗を第一の極小において
達成することができる。当業者は通常の方法を単に用い
て個々の成分およびそれらの重量割合を適切に選択する
ことによってMLCディスプレイの予め特定したセル厚さ
に必要な複屈折を生じさせることができる。

20℃における粘度は≦25 mPa.sであるのが好ましい。
ネマチック相範囲は少なくとも70゜、特に少なくとも80
゜であるのが好ましい。この範囲は少なくとも−30゜か
ら＋70゜に及ぶのが好ましい。

「最大保持容量（capacity holding ration）」（H
R）［S.マツモト（Matsumoto）等、Liquid Crystals、
５、1320頁（1989年）;K.ニワ（Niwa）等、SID会議録
（Proc.SID Conference）、サンフランシスコ、1984年
６月、304頁（1984年）;G.ウェーバー（Weber）等、Liq
uid Crystals、５、1381頁（1989年）］を測定すること
によって、式Ｉの化合物を含んでいる本発明の混合物
は、式Ｉの化合物を式のシアノフェニルシクロヘキサン類によって置き換えた
類似混合物より温度の上昇に伴う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UV安定性もかなり
良好である、すなわち、それらはUV露光に際し著しく小
さいHRの低下を示す。

達成されたしきい電圧（V_th）は一般に≦1.8ボルト、
好ましくは1.4〜1.7ボルトの範囲である。

本発明の媒体は、著しく広いネマチック相範囲に加え
て非常に有利な粘度において極めて高い弾性定数を特徴
とし、特にSTNディスプレイに使用する場合に従来技術
の媒体より顕著な利益を得る。

本発明の媒体は式Ｉの複数（好ましくは２種またはそ
れ以上）の化合物を基礎とする、すなわち、これらの化
合物の割合が25％以上、好ましくは40％以上であるのが
好ましい。

本発明の媒体に使用することができる式Ｉ〜XIIおよ
びそれらの下位式の個々の化合物は公知であるか、また
は公知化合物に準じて製造することができる。

好ましい実施態様を以下に示す： − 媒体は一般式II、IIIおよびIV: （式中、それぞれの基は以下に定義する通りである：Ｒ′：それぞれの場合に７個までの炭素原子を有する
アルキル、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはア
ルケニル；Ｘ′:F、C1、CF₃、OCF₃またはOCHF₂; Ｌ′:HまたはF; Ｙ′:HまたはF; r :0または１）から成る群から選択される１種又はそれ以上の化合物を
さらに含有する。

− 媒体は一般式Ｖ〜VIII: （式中、Ｒ′、Ｌ′、Ｘ′、Ｙ′およびｒは、それぞれ
互いに独立して式II〜IVに定義した通りである）から成
る群から選択される１種又はそれ以上の化合物をさらに
含有する。

− 媒体は一般式IX〜XII: （式中、Ｒ′、Ｌ′、Ｘ′およびＹ′は、それぞれ互い
に独立して式II〜IVに定義した通りである）から成る群
から選択される１種又はそれ以上の化合物をさらに含有
する。

− 式Ｉ〜IVの化合物の割合は合せて全混合物の少なく
とも50重量％である。

− 式Ｉの化合物の割合は全混合物の10〜50重量％であ
る。

− 式II〜IVの化合物の割合は全混合物の30〜70重量％
である。

− 媒体は式IIおよびIIIまたはIVの化合物を含有す
る。

− Ｒは２〜７個の炭素原子を有する直鎖アルキルまた
はアルケニルである。

− 媒体は式Ｉ〜IVの化合物から実質的に成る。

− 媒体は以下の群：から選択されるのが好ましいさらに別の化合物を含有す
る。

− I:（II＋III＋IV）の重量比は好ましくは1:4〜1:1
である。

− 媒体は一般式Ｉ〜XIIから成る群から選択される化
合物から実質的に成る。

特に、式II、IIIおよび／またはIVの１種またはそれ
以上の化合物を含有する通常の液晶物質と混合した式Ｉ
の化合物の割合が比較的低い場合でさえ、アドレス時間
が顕著に改善され、かつ低いしきい電圧が得られ、また
同時に広いネマチック相が低いスメクチック−ネマチッ
ク転移温度で認められることを見出した。式Ｉ〜IVの化
合物は無色、安定でありかつ互いにおよび他の液晶物質
と容易に混和することができる。

「アルキル」と言う用語は１〜７個の炭素原子を有す
る直鎖および枝分れアルキル基、特に直鎖基であるメチ
ル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルお
よびヘプチルを包含するものである。２〜５個の炭素原
子を有する基が一般に好ましい。

「アルケニル」と言う用語は２〜７個の炭素原子を有
する直鎖および枝分れアルケニル基、特に直鎖基を包含
するものである。好ましいアルケニル基はC₂〜C₇−1E−
アルケニル、C₄〜C₇−3E−アルケニル、C₅〜C₇−４−ア
ルケニル、C₆〜C₇−５−アルケニルおよびC₇−６−アル
ケニルであり、特にC₂〜C₇−1E−アルケニル、C₄〜C₇−
3E−アルケニルおよびC₅〜C₇−４−アルケニルである。
好ましいアルケニル基の例はビニル、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−ヘプテニル等である。５個までの炭素原子を有
する基が一般に好ましい。

「フルオロアルキル」と言う用語は好ましくは末端弗
素を有する直鎖基、すなわちフルオロメチル、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ものである。しかし
ながら、他の位置の弗素を排除するものではない。

「オキサアルキル」と言う用語は好ましくは式C_nH
_2n+1−Ｏ−（CH₂）_ｍ（式中、ｎおよびｍは、それぞれ
互いに独立して１〜６である）の直鎖基を包含するもの
である。ｎは１であるのが好ましく、そしてｍは１〜６
であるのが好ましい。

Ｒ、ＸおよびＹの意味を適切に選択することによっ
て、アドレス時間、しきい電圧、透過特性の傾斜等を望
むように変更することができる。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等は
アルキルおよびアルコキシ基と比較して一般に短いアド
レス時間、改善されたネマチック傾向性および高い弾性
定数k₃₃（曲げ）とk₁₁（広がり）との比を与える。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しきい電圧および低い
k₃₃/k₁₁値を与える。Z¹またはZ²中の−CH₂CH₂−基は単
純な共有結合と比べて一般に高いk₃₃/k₁₁値を与えるこ
とになる。高いk₃₃/k₁₁値は、例えば90゜ねじらせたTN
セルにおける平坦な透過特性傾斜［グレイトーン（gray
tone）を達成するため］およびSTN、SBEおよびOMIセル
における鋭い透過特性顔料（マルチプレックス性が大き
い）を促進する、そして逆もまた同じである。

式ＩとII＋III＋IVの化合物の最適な混合比はどのよ
うな特性を所望するか、式Ｉ、II、IIIおよび／またはI
Vの成分をどのように選択するか並びに存在させうる他
の成分をどのように選択するかによって実質的に決ま
る。上記範囲内の適切な混合比を場合次第で容易に決定
することができる。

本発明の混合物中の式Ｉ〜XIIの化合物の合計量はあ
まり重要ではない。したがって、混合物は種々の特設を
最適にするために１種またはそれ以上の他の成分を含み
うる。しかしながら、アドレス時間およびしきい電圧に
対して認められる効果は、式Ｉ〜XIIの化合物の全濃度
が高い程一般に大きい。

特に好ましい実施態様において、本発明の媒体は、
Ｘ′がCF₃、OCF₃またはOCHF₂である式II、III、Ｖおよ
び／またはVII（好ましくはIIおよび／またはIII）の化
合物を含んでいる。式Ｉの化合物との好ましい相乗効果
によって、特に有利な特性を生じる。

本発明の媒体はＸ′、Ｌ′およびＹ′が同時にＦであ
る上記式II〜VIIの化合物を含んでいるのが好ましい。

STNに適用するために、媒体はＸ′がOCHF₂であるのが
好ましい式Ｖ〜VIIIから成る群から選択される化合物を
含んでいるのが好ましい。

本発明の媒体は−1.5〜＋1.5の誘電異方性を有する一
般式Ｉ′：（式中、 R¹およびR²は、それぞれ互いに独立して９個までの炭
素原子を有するｎ−アルキル、ｎ−アルコキシ、ω−フ
ルオロアルキルまたはｎ−アルケニルであり、環A¹、A²およびA³は、それぞれ互いに独立して1,4−
フェニレン、２−もしくは３−フルオロ−1,4−フェニ
レン、トランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−シ
クロヘキセニレンであり、 Z¹およびZ²は、それぞれ互いに独立して、−CH₂CH
₂−、−Ｃ≡Ｃ−、−CO−Ｏ−、−Ｏ−CO−または単結
合であり、およびｍは０、１または２である）の１種またはそれ以上の化合物から成る成分Ａをさらに
含んでいてもよい。

成分ＡはII1〜II7: （式中、R¹およびR²は式Ｉ′において定義した通りであ
る）から成る群から選択される１種またはそれ以上の化
合物を含んでいるのが好ましい。

成分ＡはII8〜II20: （式中、R¹およびR²は式Ｉ′において定義した通りであ
り、II8〜II17における1,4−フェニレン基は、それぞれ
互いに独立して、弗素でモノ置換またはポリ置換されて
いてもよい）から成る群から選択される１種またはそれ
以上の化合物をさらに含んでいるのが好ましい。

さらに、成分ＡはII21〜II25: （式中、R¹およびR²は式Ｉ′において定義した通りであ
り、II21〜II25における1,4−フェニレン基は、それぞ
れ互いに独立して、弗素でモノ置換またはポリ置換され
ていてもよい）から成る群から選択される１種またはそ
れ以上の化合物をなおさらに含んでいるのが好ましい。

最後に、この種の好ましい混合物は、成分ＡがII26、
II27およびII28: （式中、C_rH_2r+1は７個までの炭素原子を有する直鎖ア
ルキル基である）から成る群から選択される１種または
それ以上の化合物を含んでいるものである。

ある場合に、式（式中、 R¹およびR²は式Ｉ′において定義した通りであり、および Z⁰は単結合、−CH₂CH₂−、またはの化合物を追加すると、比抵抗は低下するが、スメクチ
ック相を抑制するのに有利になることが判った。そのよ
うにする場合、用途に対するパラメーターの最適な組合
わせを達成するために、当業者はこれらの化合物をどの
ような量で添加しうるかを容易に決定することができ
る。通常、15％未満、得に５〜10％を使用する。

III′およびIV′：（式中、R¹およびR²は式Ｉ′において定義した通りであ
る）から成る群から選択される１種またはそれ以上の化
合物を含有する液晶混合物も好ましい。

正の誘電異方性を有する極性化合物の種類および量そ
れ自体は重要ではない。当業者は簡単な通常の実験を使
用して広範な公知の、また多くの場合には市販の成分お
よび基材混合物から適切な材料を選択することができ
る。本発明の媒体は式Ｉ″ （式中、Z¹、Z²およびｍは式Ｉ′において定義した通り
であり、Q¹およびQ²は、それぞれ互いに独立して1,4−
フェニレン、トランス−1,4−シクロヘキシレンまたは
３−フルオロ−1,4−フェニレンであり、あるいはまた
基Q¹およびQ²の一方はトランス−1,3−ジオキサン−2,5
−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−
ジイルまたは1,4−シクロヘキセニレンでもあり、R
⁰は、それぞれの場合に９個までの炭素原子を有するｎ
−アルキル、ｎ−アルケニル、ｎ−アルコキシまたはｎ
−オキサアルキルであり、ＬはＨまたはＦであり、Ｙは
ＨまたはＦであり、そしてＸ″はCN、ハロゲン、CF₃、O
CF₃またはOCHF₂である）の１種またはそれ以上の化合物
を含んでいるのが好ましい。

好ましい実施態様において、STNまたはTN用の本発明
の体は、Ｘ″がCNである式Ｉ″の化合物を基礎とするも
のである。もちろん、式Ｉ″の他の化合物（Ｘ″≠CN）
をより少ないまたはより多い割合で含むこともできる。
MLC用としては、本発明の媒体は式Ｉ″のニトリル類を
約10％までしか含まないのが好ましい（しかし、式Ｉ″
のニトリル類を含まず、その代わりにＸ″がハロゲン、
CF₃、OCF₃またはOCHF₂である式Ｉ′の化合物を含むのが
好ましい）。これらの媒体は式II〜XIIの化合物を基礎
とするのが好ましい。

偏光子、電極ベース板および表面処理した電極からの
本発明のSTNおよびMLCディスプレイの構造はこの種のデ
ィスプレイに関する普通の構造と一致する。普通の構造
と言う用語は、この場合広範に解釈され、MLCディスプ
レイの全ての派生要素および改良要素、特に、ポリ−Si
TFTまたはMIMに基づくマトリックスディスプレイ要素も
包含するものである。

しかしながら、本発明のディスプレイとねじれネマチ
ックセルに基づく従来の普通のディスプレイとの本質的
な相違は液晶層における液晶パラメーターの選択であ
る。

本発明に従って使用可能な液晶混合物はそれ自体普通
の方法で製造される。一般に、所望の量の少量成分を主
構成要素形成成分に高温で都合よく溶解する。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
各成分の溶液を混合し、十分に混合した後、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。

これらの誘電体は当業者に公知であり、文献に記載さ
れている他の添加剤も含有することができる。例えば、
０〜15％の多色染料またはキラルドーピング剤を添加す
ることができる。

Ｃは結晶相、Ｓはスメクチック相を、S_Bをスメクチッ
クＢ相を、Ｎはネマチック相をそしてＩは等方性相を表
わす。

V₁₀は10％透過率（板表面に垂直な角度から見て）に
対する電圧を表わす。t_onおよびt_offはそれぞれV₁₀の値
の2.5倍に相当する操作電圧におけるスイッチオン時間
およびスイッチオフ時間を表わす。Δｎは光学異方性を
表わし、n₀は屈折率を表わす。Δεは誘電異方性［Δε
＝ε_‖−ε_⊥（但し、ε_‖は、分子長軸に平行な誘電率
を示しおよびε_⊥はそれに垂直な誘電率を表わす）］を
示す。電気光学的データは、別に特別に示さないかぎり
20℃において第一の極小（すなわち、0.5のｄ・△ｎ
値）においてTNセル中で測定した。光学的データは、別
に特別に示さないかぎり20℃において測定した。

以下の実施例は本発明を説明するものであり、本発明
を限定するものではない。上記および下記において、温
度は全て℃表示である。パーセントは重量％である。

本願においておよび以下の実施例において、液晶化合
物の構造は頭字語によって示す。したがって、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。基C_nH
_2n+1は全てｎまたはｍ個の炭素原子を有する直鎖アルキ
ル基である。表Ｂにおける符号化は自明である。表Ａに
おいて、母構造に関する頭字語だけを示す。それぞれの
場合に、母構造の頭字語はハイフンで分けて、その後に
置換基R¹、R²、L¹、L²およびL³に関する符号がつく。

実施例１ PCH−３ 9％ T_C＝70℃ EBCH−3F 10％ △ｎ＝0.09 EBCH−3F.F 12％ BECH−3F.F 9％ CCP−20CF₃ 5％ CCP−30CF₃ 13％ CCP−40CF₃ 5％ CCP−50CF₃ 12％ CCB−3F.F 2％ CCB−5F.F 3％ PCH−5F 10％ PCH−6F 10％実施例２ PCH−3Cl 15％ PCH−5Cl 10％ PCH−3Cl.F 10％ BECH−3F.F 10％ CCP−2F.F 10％ CCP−3F.F 12％ CCP−5F.F 12％ CCB−3.FF 3％ CCB−5.FF 3％実施例３ PCH−3Cl 12％ PCH−5Cl 10％ PCH−3Cl.F 10％ BECH−3F.F 8％ CCP−2F.F 8％ CCP−3F.F 12％ CCP−5F.F 12％ CCB−3.FF 3％ CCB−5.FF 3％ BCH−3F.F 12％ BCH−5F.F 10％実施例５ EPCH−3Cl.F 5％ T_C＝66℃ EPCH−5Cl.F 5％ △ｎ＝0.08 PCH−5F 11％ η₂₀＝14mPa.s PCH−7F 13％ V_th＝1.6V CCP−20CF₃ 9％ CCP−30CF₃ 12％ CCP−40CF₃ 7％ CCP−50CF₃ 12％ BCH−3.FCF₃ 5％ BCH−5.FCF₃ 5％ CCB−2.FF 3％ BCH−5F.F 13％実施例６ PCH−7F 10％ EPCH−5F.F 9％ EPCH−7F.F 8％ CCP−20CF₃ 9％ CCP−30CF₃ 12％ CCP−40CF₃ 7％ CCP−50CF₃ 12％ BCH−3F.F 12％ BCH−5F.F 10％ BCH−3.FCF₃ 5％ CCB−3.FF 3％ CCB−5.FF 3％実施例７ PCH−5F 10％ T_C＝65℃ PCH−7F 15％ △ｎ＝0.10 EPCH−7F.F 5％ V_th＝1.7V EPCH−5F.F 5％ CCP−20CF₃ 9％ CCP−30CF₃ 12％ CCP−50CF₃ 12％ BCG−3F.F 13％ BCH−30CF₂.F 8％ BCH−3.FOCF₂ 7％ CCB−3.FF 4％実施例８Ｂ−3F.F 10％Ｂ−5F.F 8％ PCH−3Cl 8％ PCH−5Cl 10％ CCP−2F.F 10％ CCP−3F.F 12％ CCP−5F.F 12％ BCH−3.FCl 8％ BCH−3.FCl 10％ CCB−3.FF 3％ CCB−5.FF 3％ CCP−30CF₃ 6％実施例９ PCH−5Cl 10％ PCH−3Cl.F 8％ PCH−5Cl.F 8％ CCP−20CF₂.F 10％ CCP−30CF₂.F 12％ CCP−50CF₂.F 12％ BCH−3.FF 6％ BCH−3.FCF₃ 8％ BCH−3F.F 10％ CCB−2.FF 3％ CCB−3.FF 3％ CBC−33F 3％ CCB−53F 4％ CBC−55F 3％実施例10 PCH−30CF₂ 10％ PCH−50CF₂ 8％ PCH−5F 10％ PCH−6F 5％ PCH−7F 5％ CCP−20CF₂.F 8％ CCP−30CF₂.F 12％ CCP−40CF₂.F 7％ CCP−50CF₂.F 10％ BCH−3.FCl 8％ BCH−5.FCl 8％ CCB−2.FF 3％ CBC−33F 3％ CBC−53F 3％実施例11 PCH−3Cl 10％ PCH−5Cl 10％Ｂ−3F.F 6％Ｂ−5F.F 6％ CCP−2F.F 8％ CCP−3F.F 12％ CCP−5F.F 12％ BCH−3F.F 14％ BCH−5F.F 10％ CCEB−3F.F 4％ CCEB−5F.F 4％ CCB−3.FF 2％ CCB−5.FF 2％実施例12 PCH−3Cl 11％ T_C＝80℃ PCH−4Cl 10％ △ｎ＝0.10 PCH−5Cl 16％ η₂₀＝14cst CCP−20CF₃ 8％ V_th＝1.6V CCP−30CF₃ 12％ CCP−40CF₃ 7％ CCP−50CF₃ 10％ BCH−3F.F 10％ BCH−5F.F 10％ CCB−3.FF 3％ CCB−5.FF 3％実施例13 PCH−3Cl.F 12％ PCH−5Cl.F 10％ EPCH−3F.F 10％ EPCH−5F.F 10％ CCP−3F.F 15％ CCP−5F.F 12％ BCH−3F.F 12％ BCH−30CF₃ 8％ CCB−3.FF 3％ CCB−5FF 3％ CBC−33F 3％ CBC−55F 2％実施例15 PCH−3Cl.F 11％ T_C＝71℃ PCH−5Cl.F 10％ △ｎ＝0.09 PCH−7F 10％ η₂₀＝18cSt CCP−20CF₃ 9％ V_th＝1.6V CCP−30CF₃ 12％ CCP−40CF₃ 7％ CCP−50CF₃ 12％ BCH−3F.F 10％ BCH−5F.F 8％ BCH−3.FCF₃ 5％ CCB−3.FF 3％ CCB−5.FF 3％実施例17 PCH−5F 7％ T_C＝73℃ PCH−7F 15％ △ｎ＝0.10 EPCH−5F.F 7％ V_th＝1.7V EPCH−5Cl.F 5％ CCP−3F 6％ CCP−5F 4％ BCH−3F.F 11％ BCH−30CF₃ 11％ CCB−3.FF 4％ CCP−20CF₃ 6％ CCP−30CF₃ 12％ CCP−50CF₃ 12％実施例19 PCH−5F 11％ T_C＝70℃ PCH−7F 12％ △ｎ＝0.09 EPCH−5F.F. 5％ V_th＝1.7V EPCH−5Cl.F 5％ CCP−3Cl.F 6％ CCP−3F.F 6％ BCH−3F.F 10％ BCH−5F.F 8％ BCH−30CF₃ 5％ CCB−3.FF 4％ CCP−20CF₃ 9％ CCP−30CF₃ 12％ CCP−40CF₃ 7％実施例20 PCH−5F 10％ T_C＝70℃ PCH−6F 7％ △ｎ＝0.143 PCH−7F 10％ V_th＝2.7V BCH−3CL.F 12％ η₂₀＝21 mPa.s BCH−5CL.F 10％ BCH−2CL.F.F 10％ BCH−3CL.F.F 14％ BCH−5CL.F.F 11％ CCB−3F.F 5％ CCB−4F.F 5％ CCB−5F.F 6％実施例22 PCH−5F 8.00 T_C＝97℃ PCH−7F 6.00 △ｎ＝0.107 CCP−30CF₃ 8.00 V_th＝2.10V CCP−40CF₃ 4.00 η₂₀＝22 mPa.s CCP−50CF₃ 9.00 CCP−3CL.F.F 10.00 CCP−5CL.F.F 9.00 CCP−3CL.F 11.00 CCP−5CL.F 9.00 BCH−3F.F 12.00 BCH−5F.F 10.00 CCB−3.FF 2.00 CCB−5.FF 2.00

フロントページの続き (72)発明者ライフェンラート、フォルケルドイツ連邦共和国デー―6101 ロスドルフヤンシュトラーセ 15 (72)発明者コーテス、デイビッド英国ビーエイチ21 ３エスダブリュドーセットウィンボーンマーレイソプウィスクレセント 87 (72)発明者プラハ、ヘルベルトドイツ連邦共和国デー―6100 ダルムシュタットヴィンガーツベルクシュトラーセ５ (56)参考文献特開昭63−185936（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−27839（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−92228（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−287736（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−282328（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−118427（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−2226（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−49324（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−49325（ＪＰ，Ａ) 特開平１−157925（ＪＰ，Ａ) 特開平１−36（ＪＰ，Ａ) 特開平１−138290（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−10533（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−61083（ＪＰ，Ａ) 特表平３−500413（ＪＰ，Ａ) 欧州公開256636（ＥＰ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09K 19/42 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】正の誘電異方性を有する極性化合物の混合
物を基礎とする液晶媒体であって、一般式Ｉ（式中、A¹およびA²のいずれか１つは３−フルオロ−1,
4−フェニレンで、他の１つは、トランス1,4−シクロヘ
キシレン、1,4−フェニレンまたは３−フルオロ−1,4−
フェニレンであり、Ｚは単結合であり、ＬはＨまたはＦ
であり、ＹはＨまたはＦであり、ＸはＦであり、そして
Ｒは、それぞれの場合に７個までの炭素原子を有するア
ルキル、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアル
ケニルである）の１種またはそれ以上の化合物および一
般式II、IIIおよびIV: （式中、Ｌ′はＨまたはＦであり、Ｙ′はＨまたはＦで
あり、Ｘ′はＦ、Cl、CF₃、OCF₃またはOCHF₂であり、
Ｒ′は、それぞれの場合に７個までの炭素原子を有する
アルキル、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはア
ルケニルであり、そしてｒは０または１である）から成る群から選択される１種またはそれ以上の化合物
を含有することを特徴とする液晶媒体。
【請求項２】一般式ＩにおいてＹがＦである化合物の１
種またはそれ以上を含むことを特徴とする請求項１記載
の媒体。
【請求項３】一般式ＩにおいてＹがＦであり、かつＬが
Ｆである化合物の１種またはそれ以上を含むことを特徴
とする請求項１記載の媒体。
【請求項４】一般式ＩにおいてA²が３−フルオロ−1,4
フェニレンである化合物の１種またはそれ以上を含むこ
とを特徴とする請求項１記載の媒体。
【請求項５】一般式Ｖ〜VIII: （式中、Ｒ′、ｒ、Ｌ′、Ｘ′およびＹ′は、それぞれ
互いに独立して請求項１に定義した通りである）から成
る群から選択される１種又はそれ以上の化合物をさらに
含有することを特徴とする請求項３または４記載の媒
体。
【請求項６】式Ｉ〜IVの化合物の割合が合せて全混合物
の少なくとも50重量％であることを特徴とする請求項３
または４記載の媒体。
【請求項７】式Ｉの化合物の割合が全混合物の10〜50重
量％であることを特徴とする請求項３または４記載の媒
体。
【請求項８】式II〜IVの化合物の割合が全混合物の30〜
70重量％であることを特徴とする請求項１〜６の少なく
とも１項記載の媒体。
【請求項９】一般式Ｉ〜VIIIから成る群から選択される
化合物から実質的に成ることを特徴とする請求項１〜６
の少なくとも１項記載の媒体。
【請求項１０】請求項１記載の液晶媒体を誘電体として
使用する電気光学的ディスプレイ。
【請求項１１】請求項１記載の液晶媒体を含有する電気
光学的液晶ディスプレイ。
【請求項１２】式ＩにおいてＲがアルケニルである化合
物の１種またはそれ以上を含有することを特徴とする請
求項１に記載の媒体。
【請求項１３】一般式II、IIIおよびIVにおいて、Ｒ′
がアルケニルである化合物から選ばれた１種またはそれ
以上の化合物を含有することを特徴とする請求項１また
は12に記載の媒体。
【請求項１４】一般式ＶからVIIIまたにおいてＲ′がア
ルケニルである化合物から選ばれた１種またはそれ以上
の化合物を含有することを特徴とする請求項５に記載の
媒体。