JP3348049B2 - スーパーツイスト液晶ディスプレー - Google Patents

スーパーツイスト液晶ディスプレー

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JP3348049B2
JP3348049B2 JP24564099A JP24564099A JP3348049B2 JP 3348049 B2 JP3348049 B2 JP 3348049B2 JP 24564099 A JP24564099 A JP 24564099A JP 24564099 A JP24564099 A JP 24564099A JP 3348049 B2 JP3348049 B2 JP 3348049B2
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ライフェンラト フォルケル
コーテス デイビッド
アン マーデン シャーリー
フィリップ ライマー カール
廣喜 吉竹
宏 沼田
恵子 小林
ヴェーバー ゲオルグ
バルトマン エッケハルト
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    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
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    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は極端に短いスイッチ
ング時間と良好な立ち上がり傾斜並びに角度依存性とを
有するスーパーツィスト液晶ディスプレー(以下SFA
と略記する)、及びその中で用いられる新規なネマチッ
ク液晶混合物に関する。
【0002】
【従来の技術】上記のようなSFAは例えば EP 0,131,
216 B1、DE 3,423,993 A1 、EP 0,098,070 A2 、M. Sch
adt 及び F. Leenhouts :液晶に関する第 17 回フライ
ベルク会議 (1987年4月8− 10 日)の報告、K. Kawas
aki 等: SID 87 Digest 391(20.6)、M. Schadt 及び
F. Leenhouts :SID 87 Digest 372 (20.1)、K. Katoh
等:日本応用物理学会誌 Vol. 26, No. 11, L1784 - L1
786 (1987)、F. Leenhouts 等:Appl. Phys. Lett. 5
0, (21), 1468 (1987) 、H.A. van Sprang 及びH.G. Ko
opman:J. Appl. Phys. 62 (5), 1734 (1987)、T.J. Sc
heffer 及び J.Nehring :Appl. Phys. Lett. 45 (10),
1021 (1984)、M. Schadt 及び F. Leenhouts :Appl.
Phys. Lett. 50 (5), 236 (1987) 及び E.P. Raynes:
Mol. Cryst. Liq. Cryst. Letters, Vol. 4 (1), pp 1
- 8 (1986) から公知である。ここで「SFA」は例え
ば Waters 等〔C.M. Waters 等: Proc. Soc. Inf. Dis
p.(ニューヨーク)(1985)、日本国神戸の第3回国際デ
ィスプレー会議〕のディスプレー要素、STN-液晶ディス
プレー〔DE OS 3,503,259 〕、SBE-液晶ディスプレー
〔T.J. Scheffer 及び J. Nehring: "Appl. Phys. Let
t. 45 (1984) 1021〕、OMI-液晶デイプレー〔M. Schadt
及び F. Leenhouts: "Appl. Phys. Lett. 50(1987) 23
6〕、DST-液晶ディスプレー〔EP OS 0,246,842 〕或い
は BW-STN-液晶ディスプレー〔K. Kawasaki 等:"SID 8
7 Digest" 391 (20.6)〕のような 160°と 270°との間
の値のツイスト角を有する比較的高度にツイストされた
ディスプレー要素の全てを含むものとする。
【0003】標準 TN-ディスプレーと比較してこの型の
SFAは電気光学的特性の極めて良好な急峻性及びそれ
とともに良好なコントラスト値並びにこのコントラスト
の極めて低い角度依存性によって際立っている。極めて
短いスイッチング時間を有するSFA、中でもまた比較
的低い温度における極めて短いスイッチング時間を有す
るSFAが特に重要である。短いスイッチング時間に達
するためにはこれまで特にそれら液晶混合物の粘度は通
常種々の液晶成分の最適化された組み合わせを用い、そ
して場合によってはまた比較的高い蒸気圧を有する単変
性の添加物を用いることによって最適化されている。し
かしながらこれまでに得られているスイッチング時間は
全ての利用対象について適しているというものではなか
った。
【0004】比較的短いスイッチング時間はまたSFA
の液晶層の厚さを低下させ、そして比較的高い複屈折値
Δnを有する液晶混合物を用いることによっても達成す
ることができる。
【0005】しかしながら比較的短いスイッチング時間
を達成しようとする試みはなおまだ全ての適用対象に対
して常に適しているとは言えない混合物しかもたらして
いない。
【0006】その他にSFAについては更に、比較的高
いマルチプレクサビリティー、比較的低い閾値電圧及び
急峻な特性曲線が要求される。
【0007】しかしながら最適の各パラメータは、種々
異なった物質のバラメータの、例えば誘電性や粘弾性の
ような相反する影響のために、上述した全ての性質につ
いて同時に達成することは不可能である。
【0008】従って短いスイッチング時間を有し、かつ
同時に広い運転温度領域、特性曲線の高い急峻性、コン
トラストの良好な角度依存性及び低い閾値電圧を備えた
改善されたSFAについてなお大きな要求が存在してい
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
のような欠点を全く、又は僅かしか示さず、そして同時
に非常に有用な総合的性質を有するSFAを提供するこ
とである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、この目的
が、下記式I
【0011】
【化20】 の1つ以上の化合物及び/又は下記式 II
【0012】
【化21】 の1つ以上の化合物及び/又は下記式 III
【0013】
【化22】 の1つ以上の化合物を含み、その際これらの式において
R1 は1− 12 個の炭素原子を有するアルキルを表わす
が、ただしその非隣接の1つ又は2つの CH2基は-O- 、
-CH=CH- 、-CO-、-O-CO- 又は -CO-O- によって置き換
えられていてもよく、rは0又は1であり、sは0、1
又は2であり、各環 A1 及び A2 は互いに独立に trans
-1,4- シクロヘキシレン、1,4-フェニレン又は 3- フル
オロ-1,4-フェニレンを表わし、A3
【0014】
【化23】 を表わし、Q は OCHF 、OCF2、CF2 又は単結合であり、
Y は H、F 又は Cl であり、そして L は H 又は F
を表わすようなネマチック液晶混合物を用いた場合に達
成できることを見いだした。
【0015】このネマチック液晶混合物は、好ましくは
少なくとも 60 ℃のネマチック相範囲、30 mPa・s を越
えない粘度及び少なくとも+5の誘電異方性値を有し、
その際それら化合物の誘電異方性値及びそのネマチック
液晶混合物についての種々のパラメータは 20 ℃の温度
におけるものを表わす。
【0016】すなわち本発明は、下記の各構成要素、す
なわち − 2枚の面平行な、縁どりによってセルを構成する支
持板、 − このセル内の、正の誘電異方性を有するネマチック
液晶混合物、 − 支持板内側の、配向層の載っている各電極層、 − 支持板とこの支持板の表面上の分子の長手軸との間
の、約1度ないし 30 度の入射角、及び − セル内の液晶混合物の配向層から配向層への、その
量に従って 160度と 270度との間のツイスト角を有する
スーパーツィスト液晶ディスプレーにおいて、そのネマ
チック液晶混合物が下記式I
【0017】
【化24】 の1つ以上の化合物及び/又は下記式 II
【0018】
【化25】 の1つ以上の化合物及び/又は下記式 III
【0019】
【化26】 の1つ以上の化合物を含み、その際これらの式において
R1 は1− 12 個の炭素原子を有するアルキルを表わす
が、ただしその非隣接の1つ又は2つの CH2基は-O- 、
-CH=CH- 、-CO-、-O-CO- 又は -CO-O- によって置き換
えられていてもよく、rは0又は1であり、sは0、1
又は2であり、各環 A1 及び A2 は互いに独立に trans
-1,4- シクロヘキシレン、1,4-フェニレン又は 3- フル
オロ-1,4-フェニレンを表わし、A3
【0020】
【化27】 を表わし、Q は OCHF 、OCF2、CF2 又は単結合であり、
Y は H、F 又は Cl であり、そして L は H 又は F
を表わすことを特徴とする、SFAに関する。
【0021】本発明はまた対応する液晶混合物にも関す
る。
【0022】式I、II 及び III の個々の化合物、及
び本発明に従うSFAにおいて使用することのできる他
の化合物はいずれも公知であるか、又は公知の化合物と
同様に作ることができる。
【0023】本発明の混合物は高いマルチプレックス
比、広い作動温度範囲、低い閾値電圧(3ボルト以下、
好ましくは 1.25 ないし 2.80 、中でも 1.60 ないし
2.20 ボルト)及び急峻な特性曲線を有するSFAの実
現を許容する。
【0024】式I、II 及び III の化合物は弾性率比
(K3/K1 )の低い値を有し、従って短いスイッチング時
間をもたらす。
【0025】本発明に従う混合物は 0.120 より大き
い、好ましくは 0.130 ないし 0.170の、中でも 0.130
ないし 0.160 の光学異方性値(Δn)を有する。
【0026】本発明に従う混合物は好ましくは下記の
群、すなわち
【0027】
【化28】
【0028】
【化29】 から選ばれた1つ以上の化合物を含む。
【0029】好ましい混合物は、式 If 、IIId、IIIh、
IIIi、IIIl 及び IIIs の化合物の1つ、2つ、3つ又
はそれ以上を含み、なかでも式 IIId 又は IIIs の1つ
以上の化合物と、式 If 、IIIh、IIIi、IIIl、IIIt 及
び IIIu から選ばれた1つ又は3つの化合物を含む。
【0030】本発明に従い使用することのできる好まし
い液晶混合物は下記の群Aから選ばれる1つ以上の化合
物を好ましくは5%から 50 %までの割合、なかでも 1
0 %ないし 40 %の割合で含む。この群Aから選ばれる
化合物は+8よりも大きな(好ましくは+ 12 よりも大
きな)誘電異方性値を有して本発明の液晶混合物の成分
Aを構成する。
【0031】この群Aは好ましくは下記の群、すなわち
【0032】
【化30】 から選ばれる化合物を含み、その際これらの式において
R は1ないし 12 個の炭素原子を有するアルキル基で
あって、その非隣接の1つ又は2つの CH2 基は -O-、
-CH=CH- 、-CO-、-O-CO 又は -CO-O- によって置き換え
られていてもよく、Q は下記式、すなわち
【0033】
【化31】 の基を表わし、Z1 は下記式、すなわち
【0034】
【化32】 の基、単結合、-CH2CH2-、-CO-O- 又は -O-CO- を表わ
し、そして
【0035】
【化33】
【0036】
【化34】 である。
【0037】これらの混合物は好ましくは式 AI の1つ
以上の化合物を5ないし 50 %の範囲で含む。好ましい
ものは Z1 が単結合、-CH2CH2- 又は -CO-O- を表わす
ものであって、なかでも好ましくは下記の化合物、すな
わち
【0038】
【化35】 の化合物である。
【0039】下記の化合物、すなわち
【0040】
【化36】 の化合物も同様に好ましい。
【0041】群Aは好ましくは式 AI1 ないし AI5 か
ら選ばれた1つ以上の化合物と、及び場合によってはま
た式 AI6 の1つ以上の化合物を含む。
【0042】好ましくは本発明に従う液晶混合物は更
に、比較的高い透明点を有する1つ以上の化合物を含
み、これらは例えば下記の化合物、すなわち
【0043】
【化37】 から選ばれるものを含む。
【0044】上記の4つの式においてその各 1,4- フェ
ニレン環は例えば
【0045】
【化38】 のように1個の弗素原子でラテラルに置換されているこ
とができる。これらの比較的高い透明点を有する極性化
合物は好ましくは2ないし 15 %の範囲で用いられる。
【0046】本発明のもう1つの好ましい具体例におい
てその液晶混合物は非常に高い誘電異方性値を有する1
つ以上の化合物を含む。このような化合物は好ましくは
2ないし 50 %の範囲で用いられる。この型の化合物の
好ましいものは前記式 AII、AIII 及び AV において Q
が 1,4- フェニレン又は 3- フルオロ-1,4- フェニレ
ンであるような化合物、又は下記式 AI7、すなわち
【0047】
【化39】 の化合物である。
【0048】本発明の好ましい液晶混合物は群Bから選
ばれる1つ以上の化合物を含み、好ましくはこれらを 1
0 ないし 40 %の割合で含む。このような群Bから選ば
れる化合物は 120°よりも高い透明点を有し、そして誘
電的に中性〔(Δε)<2〕であるか又は中程度に極性
〔Δεが+2から+ 10 までの範囲、好ましくは+4な
いし+8であるもの〕であって本発明の液晶混合物の成
分Bを構成する。
【0049】好ましい群Bの化合物は下記の群、すなわ
【0050】
【化40】 から選ばれた化合物を含み、その際これらの式において
R1 及び R2 はそれぞれ互いに独立に、群Aにおいて定
義した R を表わし、Z0 は -CO-O- 、-O-CO-、又は -
CH2CH2- を表わし、Q は同様に群Aにおいて定義した意
味を有し、そして式 BI ないし BVII の 1,4-フェニレ
ン環はその2位置又は3位置において弗素により置換さ
れていることができる。
【0051】好ましくはこれらの化合物は高い透明点を
得るために式 BI ないし BIV の4環の1つ以上の化合
物を含む。これらの化合物は好ましくは下記の4環化合
物、すなわち
【0052】
【化41】 の群から選ばれる。
【0053】好ましくはそれら液晶混合物はまた下記の
3環化合物、すなわち
【0054】
【化42】 の群から選ばれる1つ以上の化合物をも含む。
【0055】それらの液晶混合物の他の好ましい具体例
においてはまた、下記の群、すなわち
【0056】
【化43】 から選ばれる1つ以上の化合物をも含み、その際これら
の式において Hal は F又は Cl であり、そして L 及
び R は上に定義したものである。
【0057】それら液晶混合物はまた、光学活性成分C
をも含むが、その量は層厚さ(面平行な両支持板の間
隔)とそのキラルネマチック液晶混合物の自然のピッチ
との比が所望のツイスト角に適した 0.2 よりも大きく
なるようなものである。適当なドープ剤は公知の種々の
キラル性物質及び、例えばコレステリルノナノエート、
S 811 (ドイツ国ダルムシュタットの E. Merck )及び
CB 15 (英国 Poole のBDH )のような市販で入手でき
るドープ剤から選ぶことができる。その選択は重要では
ない。
【0058】それら混合物は好ましくはまた下記、すな
わち
【0059】
【化44】 (但しこれらの式において R1 と R2 とはそれぞれ互い
に独立に R について定義したと同じ意味を有し、Z2
は -CH2CH2- 、-CO-O-、-O-CO- 又は単結合を表わし、
そして
【0060】
【化45】
【0061】
【化46】 である)の式 B1I ないし B1IV の各化合物を含む群B
1 から選ばれた1つ以上の化合物及び/又は下記式 B1V
ないし B1VII、すなわち
【0062】
【化47】 (但しこれらの式において R1 は R について定義した
ものと同じであり、Z0は -CH2CH2- 又は単結合であり、
そして Q は
【0063】
【化48】 を表わすが、ただしここでnは1ないし9を、X は CN
又は F を、Y は H 又は F を表わす)の化合物を含
む群B2 から選ばれた1つ以上の化合物及び/又は下記
式 BVIII、BIX 及び BX 、すなわち
【0064】
【化49】 (但しこれらの式において R1 と R2 とはそれぞれ互い
に独立に R について定義したものと同じであり、X は
Cl 又は F であり、そして
【0065】
【化50】
【0066】
【化51】 を表わす)の化合物を含む群B3 から選ばれた1つ以上
の化合物をも含む。
【0067】更に別な好ましい具体例においてそれら液
晶混合物は下記式 T1 ないし T3 、すなわち
【0068】
【化52】 〔但しこれらの式において Q1
【0069】
【化53】 であり、
【0070】
【化54】
【0071】
【化55】 であって、L 、Y 及び Q は式 III の化合物について
定義したものと同じであり、R1と R2 とはそれぞれ互い
に独立に R と同じ意味を有し、そして R は1ないし 1
2 個の炭素原子を有し、かつその非隣接の1つ又は2つ
の CH2 基が -O-、-CH=CH- 、-CO-、-O-CO- 又は -CO-
O- によつて置き換えられていてもよいアルキルであ
り、Z0 は -CH2CH2- 又は単結合であり、そしてその各
1,4- フェニレン環は弗素によってラテラルに置換され
ていてもよく、X は F、Cl 又はOCH3であり、そしてm
は0又は1を表わす〕の化合物を含む群Tから選ばれる
1つ以上の化合物を含む。
【0072】この群Tから選ばれる化合物の割合は好ま
しくは5ないし 30 %、なかでも5ないし 20 %であ
る。
【0073】群B1 から選ばれる化合物の割合は好まし
くは5ないし 45 %、なかでも好ましくは約 10 ないし
40 %である。式 B1III 及び B1IV の化合物が好まし
い。式 B1III の特に好ましい化合物は下記の従属式、
すなわち
【0074】
【化56】 〔これらの式において R1 は CH3-(CH2)n-O-、-CH3-(CH
2)t-、trans-H-(CH2)r-CH=CH-(CH2CH2)s-CH2O- 又は tr
ans-H-(CH2)r-CH=CH-(CH2CH2)s- を表わし、R2は CH3-
(CH2)t- であり、その際nは1、2、3又は4であ
り、rは0、1、2又は3であり、sは0又は1であ
り、そしてtは1、2、3又は4である〕の化合物であ
る。
【0075】更に別な好ましい化合物は下記従属式、す
なわち
【0076】
【化57】 (但し R1 及び R2 は上に定義したと同じである)の化
合物である。
【0077】上述の各従属式のうちの式 B1III の化合
物の割合は好ましくは約5ないし45%、特に好ましくは
約 10 ないし 35 %である。式 B1IV の特に好ましい化
合物は下記従属式、すなわち
【0078】
【化58】 〔但しこの式において R1 は CH3-(CH2)n-O- 又は tra
ns-H-(CH2)r-CH=CH-(CH2CH2)s-CH2O- であり、そして R
2 は CH3-(CH2)t-であるが、ここでnは1、2、3又は
4であり、rは0、1、2又は3であり、sは0又は1
であり、そしてtは1、2、3又は4である〕のそれで
ある。
【0079】これらの化合物又は式 B1IV の化合物の割
合は好ましくは約5ないし 40 %、なかでも好ましくは
約 10 ないし 35 %である。
【0080】それらの混合物は好ましくは式 III の化
合物、なかでも下記従属式、すなわち
【0081】
【化59】 の化合物を含む。
【0082】特に好ましい具体例の1つにおいてそれら
混合物は式 B1III 及び B1IV の化合物を同時に含む
が、その際これら群B1 の成分について全割合が観測さ
れる。
【0083】式 B1I と B1III との化合物が存在する
場合には R1 と R2 とは好ましくはそれぞれ互いに独立
に1ないし7個の炭素原子を有する n- アルキル又は3
ないし7個の炭素原子を有する (trans)-n- アルケニル
である。 Z2 は好ましくは単結合である。 BI が特に好
ましい。
【0084】本発明に従う更に好ましい別な混合物は式
B1IV において
【0085】
【化60】
【0086】
【化61】 であり、そして R1 と R2 とが上述した好ましい意味の
1つを有し、なかでも好ましくは1ないし7個の炭素原
子を有する n- アルキルであるような1つ以上の化合物
を含むものである。
【0087】いずれの場合にも群B1 の全割合が観測さ
れる。
【0088】群B2 の各化合物の割合は好ましくは約5
ないし 45 %、なかでも好ましくは5ないし 20 %であ
る。B1V ないし B1VII についての割合(好ましい範
囲)は下記の通りである: B1V :約5ないし 30 %、好ましくは約5ないし 15 % B1VI と B1VII との合計 :約5ないし 25 %、好ましくは約 10 ないし 20 % 群B2 の好ましい化合物は下記のものである:
【0089】
【化62】 但しこれらの式において R1 は好ましくは1ないし7個
の炭素原子を有する n-アルキル又は3ないし7個の炭
素原子を有する (trans)-n- アルケニルであり、Z0
好ましくは単結合であり、R は好ましくは R1 について
述べた好ましい意味を有するか、又は弗素であり、そし
て Y は好ましくは弗素である。
【0090】本発明に従う混合物は好ましくは B1V3 、
B1VI1 及び B1VII1 よりなる群から選ばれる1つ以上の
化合物を約5ないし 35 %の合計割合で含む。
【0091】特に好ましい具体例の1つにおいて本発明
に従う混合物は B1V3 、B1VI1 、B1VII1 及び B1V2 (R
= F) に加えて更に、例えば下記の群、すなわち
【0092】
【化63】 〔但しこれらの式において R1 は好ましくは、1ないし
7個の炭素原子を有するn-アルキル、又は3ないし7個
の炭素原子を有する (trans)-n- アルケニルであり、x
は1又は2を、y は0又は1を、そして Y は H 又は
F を表わす〕から選ばれる末端弗素化された化合物を
含む。
【0093】それら末端弗素化された全ての化合物の合
計割合は好ましくは約5ないし 65%、なかでも約 15
ないし 40 %である。
【0094】群B3 から選ばれる化合物の割合は好まし
くは約5ないし 30 %、なかでも好ましくは約 10 ない
し 20 %である。 R1 は好ましくはそれぞれ1ないし9
個の炭素原子を有する n- アルキル又は n- アルコキシ
である。しかしながらアルケニル又はアルケニロキシ基
を含む類似の化合物を用いることも可能である。式BVII
I の化合物が好ましい。
【0095】基
【0096】
【化64】 は好ましくは 1,4- フェニレンである。
【0097】本発明に従う混合物は群B1 、B2 及びB
3 の少なくとも1つから選ばれる化合物を含む。それら
は好ましくは群B1 から選ばれる1つ以上の化合物と群
B2及び/又はB3 から選ばれる1つ以上の化合物とを
含む。
【0098】成分Cの化合物の割合は好ましくは約5な
いし 60 %、なかでも約 20 ないし50 %である。この
技術に習熟した者がこの割合を調節して所望の閾値電圧
を作り出すことは容易に可能であり、そして原理的に、
Δε>+2の全ての通常的液晶化合物を使用することが
可能である。もし末端弗素化された正の値の低い化合物
を主として使用する場合には、その合計割合は上方範囲
(約 35 %ないし 80%)以上になる場合があり、一方
末端シアノ置換された化合物を用いるときはその割合は
より低くなる(約 10 ないし 35 %)。
【0099】特に好ましい実施形態の1つにおいて本発
明に従う混合物は好ましくは−2よりも低い誘電異方性
値を有する1つ以上の化合物(成分D)約5ないし20
%を含有する。このような化合物は例えばドイツ特許公
開第 3231707 号又はドイツ特許公開第 3407013 号に
おいて構造要素
【0100】
【化65】 を有するシクロヘキサン誘導体又は 2,3- ジシアノヒド
ロキノンの誘導体として公知である。
【0101】しかしながら好ましくは構造要素 2,3- ジ
フルオロ-1,4- フェニレンを有する化合物、例えばドイ
ツ特許公開第3807801 号、同第3807861 号、同第 38078
63号、同第3807864 号又は同第3807908 号に従う化合物
を選ぶのがよい。特に好ましいものは国際特許出願 PCE
/DE 88/00133 号に従うこの構造要素を含むトラン化合
物、なかでも下記式
【0102】
【化66】
【0103】
【化67】 〔但しこれらの式において R1 及び R2 はそれぞれ互い
に独立に、好ましくは1ないし7個の炭素原子を有する
n−アルキルであるか、又は3ないし7個の炭素原子を
有するn−アルケニルであり、そして Z0 は -CH2CH2-
又は単結合である〕の化合物である。
【0104】特に好ましいものはまた、下記式
【0105】
【化68】 のフェニルシクロヘキシルカルボキシレートてある。
【0106】成分Dは特に特性曲線の急峻性を改善す
る。
【0107】特に好ましい具体例の1つにおいてそれら
液晶混合物は約5ないし35%、中でも好ましくは約1
0ないし20%の液晶性トラン化合物を含む。これによ
って薄い層厚さ(約5−6μm)において作動させるこ
とができ、それによりスイッチング時間が著しく短縮さ
れる。特に好ましいトラン化合物を下に示す:
【0108】
【化69】 但しこれらの式においてR1 は好ましくは1ないし7個
の炭素原子を有するn−アルキルを、Z0 は -CH2CH2-
又は単結合を、
【0109】
【化70】
【0110】
【化71】 を、そしてQ は
【0111】
【化72】 をそれぞれ表わすが、その際R2 はそれぞれ1ないし7
個の炭素原子を有するn−アルキル又はn−アルコキ
シ、或いはそれぞれ3ないし7個の炭素原子を有するn
−アルケニル又はn−アルケニロキシを表わす。
【0112】更に別な特に好ましい具体例においてそれ
ら液晶混合物は ○1個の 1- シアノ-trans-1,4- シクロヘキシレン基又
は 2,3- ジフルオロ-1,4- フェニレン基を有する1つ以
上の化合物を含む成分D、 ○式 AIII 又は AV の少なくとも2つの化合物、 ○下記の群、すなわち
【0113】
【化73】 (但しこれらの式において「アルキル」は2ないし7個
の炭素原子を有する直鎖状のアルキルを表わし、そして
X は H 又は F である)からの少なくとも1つの化合
物、 ○ R が trans- アルケニル基又は trans- アルケニロ
キシ基である1つ以上の化合物、及び ○下記の群、すなわち
【0114】
【化74】 (但しこれらの式において R1 と R2 とは成分Bの場合
に示した好ましい意味を有し、そしてそれら2つの 1,4
- フェニレン基の一方は弗素によって置換されていても
よく、そしてこれらの化合物の割合は0ないし 25 %、
好ましくは約5%から 15 %までである)から選ばれた
1つ以上の化合物を含む。
【0115】もう1つの特に好ましい具体例においてそ
れら液晶混合物は ○式 III1d、IIIb、IIIi 及び IIIp から選ばれた1つ
以上、特に1つ、2つ、3つ又は4つの化合物、 ○式 AI1、AI3、AI4 又は AI5 から選ばれた少なくとも
2つの化合物、 ○式 B1IV の1つ以上の化合物、 ○式 T1 又は T2 の1つ以上の化合物、又は ○下記の群、すなわち
【0116】
【化75】 (但しこれらの式において R1は式 IIIの化合物につい
て定義したものと同じである)の1つ以上の化合物を含
む。
【0117】本発明に従う液晶ディスプレー要素の、そ
れぞれ電極に接する各液晶分子の優先配向(ディレク
タ)が一方の電極から他方の電極へ一般に160°ないし2
70°の角度で互いに旋回されているような表面処理のほ
どこされた電極と、ポーラライザと、及び電極基板とか
らなる構造は通常の構造のディスプレー要素のそれと同
じである。ここで用いる「通常の構造」の概念は広い意
味のものであり、そしてスーパーツイストセルの全ての
変形又は修飾、中でもマトリックスディスプレー要素を
も包含するものとする。両支持板のところの表面チルト
角は同一であっても異なっていてもよい。等しいチルト
角の方が好ましい。
【0118】しかしながら、本発明に従うディスプレー
要素の、従来通常的であったツイステドネマチックセル
に基づくものとの本質的な差異は、その液晶層の各液晶
成分の選択に存在する。
【0119】本発明に従い使用することのできる液晶混
合物は通常の態様で作ることができる。一般により少な
い量で用いられる成分の所望量をその主要部をなす成分
の中に、好都合には高められた温度において溶解させ
る。各種成分の、例えばアセトン、クロロホルム又はメ
タノールのような有機溶剤中の溶液を混合し、そして充
分に混合した後でその溶剤を例えば蒸発によって除去す
ることも可能である。
【0120】それら誘電体はまた、当業者に公知で文献
に記載されているような種々の添加物を含有することも
できる。例えば0−15%の多色性染料を加えることが
できる。
【0121】以下に本発明をいくつかの例によって説明
するが、これは本発明になんら制限をもたらすものでは
ない。
【0122】これらの例において下記の略記号を用い
る: S-N スメクチック/ネマチックの相転位温度 N-I ネマチック/等方性相の相転位温度 c.p. 透明点 visc. 粘度(mPa・s) Ton 最高コントラストの90%に達するまでのスイッチング時間 Toff 最高コントラストの10%に達するまでのスイッチオフ時間 V10 閾値電圧(ボルト) SFAはマルチプレックス作動によって運転される(マ
ルチプレックス比=1:100、バイアス=1:11、
運転電圧= 18.5 ボルト) 以上及び以下の記述において温度は全て℃の単位であげ
てあり、%の値は重量基準である。スイッチング時間及
び粘度の値は20℃のそれである。
【0123】本願明細書及び以下にあげる諸例において
液晶化合物の全ての化学構造は省略記号であげてあり、
そしてそれらと化学式との対応は下に示す。CnH2n+1
びCmH 2m+1 の全ての基は、それぞれn又はm個の炭素原
子を有する直鎖状のアルキル基である。下記の表Bにあ
げる記号は自明である。表Aにおいてはその基礎構造に
ついての記号だけがあげてある。具体的化合物におい
て、この短縮記号に続いてハイフンを付して各置換基
R1、R2、L1及びL2の下記の通りの表示記号があげてあ
る:
【0124】
【表1】 置換基 R1、R2、 L1、L2の表示記号 R1 R2 L1 L2 ──────────────────────────────────── nm CnH2n+1 CmH2m+1 H H nOm CnH2n+1 OCmH2m+1 H H nO.m OCnH2n+1 CmH2m+1 H H n CnH2n+1 CN H H nN.F CnH2n+1 CN H F nF CnH2n+1 F H H nOF OCnH2n+1 F H H nCl CnH2n+1 Cl H H nF.F CnH2n+1 F H F nOmFF CnH2n+1 OCmH2m+1 F F nmF CnH2n+1 CmH2m+1 F H nCF3 CnH2n+1 CF3 H H nOCF3 CnH2n+1 OCF3 H H nOCF2 CnH2n+1 OCHF2 H H nS CnH2n+1 NCS H H rVsN CrH2r+1-CH=CH-CsH2s- CN H H rEsN CrH2r+1-O-CsH2s- CN H H nNF CnH2n+1 CN F H nAm CnH2n+1 COOCmH2m+1 H H nF.Cl CnH2n+1 Cl H F 表 A
【0125】
【化76】
【0126】
【化77】 表 B
【0127】
【化78】
【0128】
【化79】 Cleu は D-3Cl 23.5% D-5Cl 26.3% CP-3Cl 27.0% 及び CP-5Cl 23.2% よりなる混合物である。
【0129】Cl.Feu は D-3Cl.F 22.50 % D-5Cl.F 22.50 % CP-3Cl.F 30.25 % 及び CP-5Cl.F 24.75 % よりなる混合物である。
【0130】Ieu は I32 33.3 % I52 33.3 % I35 33.3 % よりなる混合物である。
【0131】下記の液晶混合物がSFAにおいて有利な
諸性質を示す。これらの例の中で、特許請求の範囲で規
定される発明を具体的に示す実施例は、例14、34、
143〜146、153、154および158の9例で
ある。例1 下記、すなわち よりなる混合物Aは下記の表にあげる種々のパラメータ
を示す。成分 CP-55F を同じ%割合の CP-3Cl で置き換
えた場合に本発明の混合物Bが得られ、このものの種々
のパラメータも下記の表に示してある。
【0132】
【表2】 混合物A 混合物B ──────────────────────── N-I 97.9° 98.8° η20 36.7 cSt 34.7 cSt Δn 0.126 0.129 Δε 15.7 16.5 ε⊥ 6.5 6.5 ε‖ 22.2 23.0 εΔ/ε⊥ 2.4 2.5 ────────────────────────例2及び3 Ieu 46.99 K6 13.99 K9 10.03 K15 13.98 CBC33F 5.0 CBC53F 5.0 T15 5.0 よりなる標準 STN 混合物Cは下記の表にあげる種々の
パラメータを示す。成分Ieu を同じ%割合の Cl.Feu
(例2)又は Cleu (例3)で置き換えた場合に本発明
の例2及び例3の混合物が得られ、このものの種々のパ
ラメータも下記の表に示してある。
【0133】
【表3】 混合物C 例2 例3 ────────────────────────────── N-I (℃) 95.8 83.4 97.5 Δn 0.195 0.169 0.177 Δε 9.24 13.58 10.67 ε⊥ 4.06 6.39 4.81 Δε/ε⊥ 2.27 2.12 2.18 粘度 (cSt) 35.8 29.8 27.2 ──────────────────────────────例4a) 及び4b) 更に別ないくつかの混合物についての組成とデータとを
下にあげる。
【0134】
【表4】 例4a) 例4b) ──────────────────────── N-I (℃) 91 89 Δn 0.13 0.133 Δε 6.54 6.48 Δε/ε⊥ 1.48 1.25 粘度 (cSt) 21.7 23.4 組成 Cl.Feu 37 Cl.Feu 35 K6 8 K6 8 K9 5 K9 5 PCH302 13 PCH302 12 CCEPC 33 9 CCEPC 33 8 CCEPC 35 9 CCEPC 35 8 BEP 3CL.F 6 BEP 3CL.F 8 BEP 5CL.F 7 BEP 5CL.F 7 D 31F 6 D 302FF 9 ────────────────────────例5a)、5b) 及び5c) 更に別ないくつかの混合物についての組成とデータとを
下にあげる。
【0135】
【表5】 例5a) 例5b) 例5c) ────────────────────────────────── N-I (℃) 99 91.4 83 Δn 0.137 0.1337 0.1207 Δε 9.9 8.66 14.33 粘度 (cSt) 27.3 23.9 30.24 組成 ECCP 3Cl.F 11.95 ECCP 3Cl.F 9.75 ECCP 3Cl.F 9.0 ECCP 3Cl 11.98 ECCP 3Cl 9.77 ECCP 3Cl 9.0 CPEP 3Cl 11.98 CPEP 3Cl 11.66 CPEP 5Cl 4.52 CPEP 5Cl 15.09 CPEP 5Cl 11.70 PDX 3 7.19 G9 8.0 ECCP 3H.F 9.8 PDX 4 10.77 K6 8.1 K6 9.89 PDX 5 9.92 CCPC 33 7.9 CCPC 33 7.89 G9 11.7 PCH 3 10.0 ME2NF 3.62 ME2NF 4.48 ME2NF 4.48 CCH303 9.08 CCPC33 6.27 CCEPC33 4.98 CCEPC55 4.99 ──────────────────────────────────例6 K6 7.0 PCH-3 28.0 N-I (℃) +83 PCH-4 8.0 Δn 0.1412 PCH-5 13.0 粘度 (cSt) 19 PCH-301 4.0 V10 1.77 CCP-2 OCF3 8.0 CCP-3 OCF3 8.0 CCP-4 OCF3 5.0 CCP-5 OCF3 6.0 CPTP-301 5.0 CPTP-302 4.0 CPTP-303 4.0例7 ME2N.F 2.0 ME3N.F 2.0 N-I (℃) +94 PCH-3 18.0 Δn 0.1174 PCH-5 11.0 粘度 (cSt) 20 PCH-7 10.0 V10 2.07 PCH-301 5.0 CPTP-303 5.0 CCP-2OCF3 9.0 CCP-3OCF3 10.0 CCP-5OCF3 9.0 ECCP-32 5.0 ECCP-33 5.0 ECCP-31 5.0 ECCP-3 4.0例8 PCH-3 18.0 PCH-5 11.0 S<-20 N 94 I PCH-7 10.0 V10 2.07 ボルト ME2N.F 2.0 Δn 0.1174 ME3N.F 2.0 CPTP-303 5.0 CCP-2OCF3 9.0 CCP-3OCF3 10.0 CCP-5OCF3 9.0 ECCP-32 5.0 ECCP33 5.0 ECCP31 5.0 ECCP3 4.0例9 K6 7.0 CCP-2OCF3 8.0 S<-20 N 83 I CCP-3OCF3 8.0 Δn 0.1412 CCP-4OCF3 5.0 CCP-5OCF3 6.0 PCH-3 28.0 PCH-4 8.0 PCH-5 13.0 PCH-301 4.0 CPTP-301 5.0 CPTP-302 4.0 CPTP-303 4.0
【0136】
【表6】
【0137】
【表7】
【0138】
【表8】
【0139】
【表9】
【0140】
【表10】
【0141】
【表11】
【0142】
【表12】
【0143】
【表13】
【0144】
【表14】
【0145】
【表15】
【0146】
【表16】
【0147】
【表17】
【0148】
【表18】
【0149】
【表19】
【0150】
【表20】
【0151】
【表21】
【0152】
【表22】
【0153】
【表23】
【0154】
【表24】
【0155】
【表25】
【0156】
【表26】
【0157】
【表27】
【0158】
【表28】
【0159】
【表29】
【0160】
【表30】
【0161】
【表31】
【0162】
【表32】
【0163】
【表33】
【0164】
【表34】
【0165】
【表35】
【0166】
【表36】
【0167】
【表37】
【0168】
【表38】
【0169】
【表39】
【0170】
【表40】
【0171】
【表41】
【0172】
【表42】
【0173】
【表43】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘルベルト プラハ 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 (72)発明者 ラインハルト ヒチヒ ドイツ連邦共和国 デー−6101 モーダ ウタール 1 アム キルヒベルク 11 (72)発明者 フォルケル ライフェンラト 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 デイビッド コーテス 英国 ビーエイチ21 3エスダブリュ ドーセット ウインボーン マーレイ ソプウイス クレセント 87 (72)発明者 シャーリー アン マーデン 英国 ドーセット ビーエイチ14 0ア ールエス プール パークストーン リ ングウッド ロード 244 (72)発明者 カール フィリップ ライマー 英国 ハンプシャー ビーエイチ24 2 イービー リングウッド アシュレイ ヒース ホートン ロード 1 フェア ミイド (72)発明者 吉竹 廣喜 神奈川県厚木市宮の里4−11−1 (72)発明者 沼田 宏 神奈川県横浜市緑区三保町1351−1 フ ォーレストヒルズ三保3−202 (72)発明者 小林 恵子 神奈川県海老名市上今泉1−3−7 (72)発明者 ゲオルグ ヴェーバー ドイツ連邦共和国 デー−6106 エルツ ハウゼン ヴィルヘルム−ロイシュネー −シュトラーセ 38 (72)発明者 エッケハルト バルトマン ドイツ連邦共和国 デー−6106 エルツ ハウゼンディーブルガー ヴェーク 12 アー (56)参考文献 特開 昭63−61083(JP,A) 特表 平1−503306(JP,A) 国際公開90/4622(WO,A1) 国際公開90/4623(WO,A1) 13th Jpn.Symp.Liq. Cryst.(1987),Abst.3Z 20,P.226−227 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09K 19/06 - 19/46

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の構成、すなわち − 2枚の面平行な、縁どりによってセルを構成する支
    持板、 − このセル内の、正の誘電異方性を有するネマチック
    液晶混合物、 − 支持板内側の、配向層の載っている各電極層、 − 支持板とこの支持板の表面上の分子の長手軸との間
    の、約1度ないし30度の入射角、及び − セル内の液晶混合物の配向層から配向層への、その
    量に従って160度と270度との間のツイスト角 を有するスーパーツィスト液晶ディスプレーにおいて、 そのネマチック液晶混合物が下記式III 【化3】 〔式中、R1は1−12個の炭素原子を有するアルキル
    を表わすが、ただしその非隣接の1つ又は2つのCH2
    基は−O−、−CH=CH−、−CO−、−O−CO−
    又は−CO−O−によって置き換えられていてもよく、
    環A3は 【化4】 を表わし、QはOCHF、OCF 2 又は単結合であり、
    YはH、F又はClであり、そしてLはH又はFを表わ
    す〕の1つ以上の化合物、 及び、 下記式の1つ以上の化合物を含むことを特徴とする液晶
    ディスプレー。 【化8】 〔ただしR1はCH3−(CH2n−O−、CH3−(C
    2t−、trans−H−(CH2r−CH=CH−
    (CH2CH2s−CH2−O−、trans−H−(C
    2r−CH=CH−(CH2−CH2s−であり、R2
    はCH3−(CH2t−であり、nは1,2,3又は4
    であり、tは1,2,3又は4であり、rは0,1,2
    又は3であり、sは0又は1である。〕
  2. 【請求項2】 下記の構成、すなわち − 2枚の面平行な、縁どりによってセルを構成する支
    持板、 − このセル内の、正の誘電異方性を有するネマチック
    液晶混合物、 − 支持板内側の、配向層の載っている各電極層、 − 支持板とこの支持板の表面上の分子の長手軸との間
    の、約1度ないし30度の入射角、及び − セル内の液晶混合物の配向層から配向層への、その
    量に従って160度と270度との間のツイスト角 を有するスーパーツィスト液晶ディスプレーにおいて、 そのネマチック液晶混合物が下記式III’ 【化9】 〔式中、R1は1−12個の炭素原子を有するアルキル
    を表わすが、その非隣接の1つ又は2つのCH2基は−
    O−、−CH=CH−、−CO−、−O−CO−又は−
    CO−O−によって置き換えられていてもよく、環A 3 ’は 【化10】 を表わし、QはOCHF又はOCF 2 であり、YはH、
    F又はClであり、そしてLはH又はFを表わす〕の1
    つ以上の化合物を、 式 【化101】 〔式中、R1はtrans−H−(CH2r−CH=C
    H−(CH2CH2s−CH2−O−またはtrans−
    H−(CH2r−CH=CH−(CH2−CH2s−を
    表し、R2はCH3−(CH2t−であり、tは1,2,
    3又は4であり、rは0,1,2又は3であり、sは0
    又は1である。〕で示される1つ以上の化合物とともに
    含むことを特徴とする液晶ディスプレー。
  3. 【請求項3】 前記ネマチック液晶混合物の光学異方性
    値Δnが、0.120より大きいことを特徴とする請求
    項1記載の液晶ディスプレー。
  4. 【請求項4】 前記ネマチック液晶混合物の光学異方性
    値Δnが、0.130以上であることを特徴とする請求
    項1記載の液晶ディスプレー。
  5. 【請求項5】 前記ネマチック液晶混合物の光学異方性
    値Δnが、0.130ないし0.170であることを特
    徴とする請求項1記載の液晶ディスプレー。
  6. 【請求項6】 前記ネマチック液晶混合物の光学異方性
    値Δnが、0.120より大きいことを特徴とする請求
    項2記載の液晶ディスプレー。
  7. 【請求項7】 前記ネマチック液晶混合物の光学異方性
    値Δnが、0.130以上であることを特徴とする請求
    項2記載の液晶ディスプレー。
  8. 【請求項8】 前記ネマチック液晶混合物の光学異方性
    値Δnが、0.130ないし0.170であることを特
    徴とする請求項2記載の液晶ディスプレー。
  9. 【請求項9】 請求項1に定義された式IIIにおい
    て、R1が1−12個の炭素原子を有するアルキル基で
    あって、その非隣接の1つまたは2つのCH2基が−C
    H=CH−によって置き換えられていることを特徴とす
    請求項1、または請求項3〜5のいずれかに記載のデ
    ィスプレー。
  10. 【請求項10】 請求項2に定義された式III’にお
    いて、R1が1−12個の炭素原子を有するアルキル基
    であって、その非隣接の1つまたは2つのCH2基が−
    CH=CH−によって置き換えられていることを特徴と
    する請求項2、または請求項6〜8のいずれかに記載の
    ディスプレー。
  11. 【請求項11】 ネマチック液晶混合物が更に、 イ)5ないし60重量%の、+8よりも大きな誘電異方
    性の値を有する1つ以上の化合物よりなる液晶成分A
    と、 ロ)10ないし40重量%の、120℃よりも高い透明
    点を有する1つ以上の化合物よりなる液晶成分Bと、及
    び ハ)層厚さ(すなわち面平行な両支持板の間隔)とその
    キラルネマチック液晶混合物の自然のピッチとの比率が
    所望のツイスト角に適した0.2よりも大きくなるよう
    な量の光学活性成分Cとを含み、そしてそのネマチック
    液晶混合物が少なくとも60℃のネマチック相範囲と、
    30mPa・sを超えない粘度と、及び少なくとも+5
    の誘電異方性の値とを有するが、ただしこのネマチック
    液晶混合物についてのこの誘電性値及び各パラメータは
    20℃の温度におけるものである、請求項1ないし10
    のいずれかのディスプレー。
  12. 【請求項12】 成分Aが下記、すなわち 【化11】 〔ただしこれらの式においてRは1ないし12個の炭素
    原子を有するアルキルであって、ただしその非隣接の1
    つ又は2つのCH2基は−O−、−CH=CH−、−C
    O−、−O−CO−又は−CO−O−によって置き換え
    られていてもよく、Qは下記式、すなわち 【化12】 の基を表わし、 Z1は下記式、すなわち 【化13】 の基、単結合、−CH2CH2−、−CO−O−又は−O
    −CO−を表わし、そして 【化14】 は 【化15】 である〕の群から選ばれた化合物を含む、請求項11
    ディスプレー。
  13. 【請求項13】 成分Aが、下記式AIおよびAIIで
    表される化合物からなる群から選ばれることを特徴とす
    請求項12記載のディスプレー。 【化102】 〔式中、Qは 【化103】 であり、Z1は単結合であり、Rは1−12個の炭素原
    子を有するアルキル基であって、ただしその非隣接の1
    つまたは2つのCH2基が−CH=CH−によって置き
    換えられていてもよく、 【化104】 は 【化105】 である。〕
  14. 【請求項14】 成分Bが下記、すなわち 【化16】 〔ただしこれらの式においてR1とR2とはそれぞれ互い
    に独立に請求項12に定義したRであり、Z0は−CO
    −O−、−O−CO−又は−CH2CH2−を表わし、Q
    請求項12に定義したものであり、そして式BIない
    しBVIIの1,4−フェニレン環はその2又は3位置
    において弗素によって置換されていてもよい〕の群から
    選ばれた化合物を含む、請求項11ないし13のいずれ
    かに記載のデイスプレー。
  15. 【請求項15】 液晶混合物が、下記式T1、T2及び
    T3、すなわち 【化17】 〔ただしこれらの式においてQ1は下記式、すなわち 【化18】 の基を表わし、R1、LおよびYは請求項1に定義した
    ものであり、QはOCHF、OCF 2 、CF 2 又は単結合
    であり、そして各フェニレン環は弗素によってラテラル
    に置換されていてもよく、Z0は−CH2CH2−又は単
    結合を表わし、XはF又はOCF3を表わし、そしてm
    は0又は1である〕の化合物よりなる群Tから選ばれた
    少なくとも1つの成分を含む、請求項1ないし14のい
    ずれかに記載のディスプレー。
  16. 【請求項16】 液晶混合物が、Rがtrans−アル
    ケニル基又はTrans−アルケニロキシ基を表わす1
    つ以上の化合物を含む、請求項12ないし1 のいずれ
    かに記載のディスプレー。
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