JP3796497B2

JP3796497B2 - 液晶媒体

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Publication number: JP3796497B2
Application number: JP2003351262A
Authority: JP
Inventors: プラハヘルベルト; フィンケンツェラーウルリヒ; ライフェンラートフォルカー; ペーチュアイケ; リーガーベルンハルト; 宏沼田
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1990-08-03
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2021-07-12
Also published as: JP3323191B2; JP2002114977A; JP2003183657A; DE4107119A1; JP3452917B2; KR920702405A; JP3076341B2; EP0495031B1; JP2000104072A; JP2004091797A; KR100221094B1; US5480581A; JP2000096065A; CA2066210C; CA2066210A1; JP2002114978A; EP0495031A1; DE59105448D1; AU8099291A; JP3181899B2

Description

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、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-twisted nematic）］セル、ＳＢＥ［超複屈折効果（super-birefringence 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、液晶材料は通常の動作温度、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。導電性、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導電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）に望ましい媒体は高い正の誘電異方性、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は非常に小さいので、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応答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（TOGASHI), S.、セキグチ（SEKIGUCHI), K.、タナベ（TANABE), H.、ヤマモト（YAMAMOTO), E.、ソリマチ（SORIMACHI), K.、タジマ（TAJIMA), E.、ワタナベ（WATANABE), H.、シミズ（SHIMIZU), H.、Proc. Eurodisplay 84（１９８４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 LCD Controlled by Double Stage Diode Rings）」、１４１頁以降、パリ；ストロマー（STROMER), M.、Proc. 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 for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays）」、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ディスプ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。さらに、ある種の用途においては、高い複屈折性、低いしきい電圧、「逆チルト」ドメインを避けるために比較的高い表面チルト角、低い粘度、広いネマチックメソ層および良好な低温安定性が必要である。しかしながら、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。

実際の使用に必要な複屈折性および相範囲値（例えば、≧７０℃の透明点）を有し、かつ極限条件（例えば、ＵＶ露光後）下に約９８％の保持率値を望む場合に約１．８ボルトのしきい電圧を有する液晶媒体を製造することはこれまで可能であった。

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、同時に広い動作温度範囲、短い応答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：
− ネマ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不可能である。

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、Ｘはフッ素、塩素、ＣＦ₃、ＯＣＦ₃またはＯＣＨＦ₂であり、環Ａはトランス−１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンであり、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。

本発明の媒体は極性化合物の混合物に基づくものである。これらの化合物は公知のニトリル等の高極性化合物ではなくて、１、４部位で直接または２価の橋掛け部員を介して互いに結合され、また２個の末端基に末端結合されている２個、３個または４個の６員炭素環または複素環を有する棒状構造の中位の極性の化合物である。これらの末端基の一方は、例えばアルキル、アルコキシ、オキサアルキル、ジオキサアルキル、アルケニル、フルオロアルキルまたはフルオロアルケニル等の非極性基であり、他方の末端基は、例えばフッ素、塩素、ジフルオロアルキル、より高度にフッ素化されたアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルケニルオキシまたはアルカノイルオキシ等のハロゲン化された中位の極性基である。

式Ｉの化合物は、環構造が同様にハロゲン、好ましくはフッ素でラテラルに置換されてもよいこの群の中位の極性化合物の代表である。

透明点、複屈折性、低温における粘度、熱およびＵＶ安定性および誘電異方性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、６０℃の範囲の透明点しか有していない。

本発明の液晶混合物は、低温における低粘度（−３０℃において≦６００、好ましくは≦５５０ｍＰａ．Ｓ；−４０℃において≦１８００、好ましくは≦１７００ｍＰａ．ｓ）、および≧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ＭＬＣ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も可能となる。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（first 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層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１８≦ｍＰａ．ｓ、特に≦１５ｍＰａ．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＋８５°に及ぶのが好ましい。

「最大保持容量（capacity holding ratio）」（ＨＲ）［Ｓ．マツモト（Matsumoto）等、Liquid Crystals、５、１３２０頁（１９８９年）；Ｋ．ニワ（Niwa）等、ＳＩＤ会議録、サンフランシスコ、１９８４年６月、３０４頁（１９８４年）；Ｇ．ウェーバー（Weber）等、Liquid 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と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。

達成されるしきい電圧Ｖ_10/0/20は一般に≦１．６ボルト、好ましくは１．４〜１．６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極めて有利な弾性定数および非常に有利な粘度を特徴とし、特にＴＦＴディスプレイに使用する場合に従来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％、好ましくは≧４０％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の意味を有する：
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、
Ｑ：−Ｃ₂Ｈ₄−、−Ｃ₄Ｈ₈−または−ＣＯ−Ｏ−、
Ｘ：Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ₃、ＯＣＦ₃またはＯＣＨＦ₂、
Ｙ：ＨまたはＦ、
Ａ：トランス−１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレン、
ｒ：０または１）
から成る群から選択される１種以上の化合物をさらに含有する。

− 媒体はｒが０である式ＩＩおよび／またはＩＩＩの１種以上の化合物を含有する。

− 媒体は一般式ＶおよびＶＩ：

（式中、Ｒは式ＩＩ〜ＩＶに定義した通りであり、そしてＺは−Ｃ₂Ｈ₄−、−ＣＯ−Ｏ−または−Ｏ−ＣＯ−である）から成る群から選択される１種以上の化合物をさらに含有する。

− 媒体は一般式ＶＩＩ〜ＸＩＩ：

（式中、Ｒ、ｒ、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種以上の化合物をさらに含有する。

− 全混合物中の式Ｉ〜ＩＶの化合物の割合は合せて少なくとも５０重量％である。

− 全混合物中の式Ｉの化合物の割合は１０〜５０重量％である。

− 全混合物中の式ＩＩ〜ＩＶの化合物の割合は３０〜７０重量％である。

は

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。

通常の液晶材料、特に式ＩＩ、ＩＩＩおよび／またはＩＶの１種以上の化合物を含有する液晶材料と混合した式Ｉの化合物の割合が低い場合でさえ、アドレス時間が顕著に改善され、かつより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。

式Ｉの特定の化合物を選択し、あるいは式Ｉの複数の種類の化合物を組合せることによって、本発明の化合物は種々の要件に対し確実に改善される。以下の表は選択した重要なパラメーターへの式Ｉの種々の化合物の影響を示すものである。＋符号の数が増えているのはますます強く影響を及ぼすことを示し、０は影響を及ぼさないことを示し、そして−は表示パラメーターが損なわれることを示す。しかしながら、ＬＣ媒体を改善する場合に妥協することが常に必要であるので、それらの濃度を適切に選択すれば１つのパラメーターに関し「−」の化合物でさえ混合物を開発するのに極めて重宝である。

好ましい媒体は式Ａ

（式中、Ｒ、ｒ、ＸおよびＹは式ＩＩ〜ＩＶに定義した通りである）の化合物を同時に含んでいる。

ｒは０であるのが好ましい。ＸはＦ、Ｃｌ、ＯＣＦ₃またはＯＣＨＦ₂であるのが好ましい。ＸおよびＹの以下の組合せが特に好ましい。

特に低い複屈折性および同時に低いしきい電圧のためにＡがシクロヘキシレンであり、そしてＸがＯＣＨＦ₂である式Ｉの化合物とＡ（ａ）との組合せが特に好ましい。同様に、Ａ（ｂ）とＡがシクロヘキシレンであり、そしてＸがＣＦ₃である化合物Ｉとが有利である。

式Ａの好ましい化合物

を頭字語ＣＵＰ−ｎＸ（．Ｆ）で表わす

「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。特に、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であり、あるいはまたｍは０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、Ａ、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）対ｋ₁₁（広がり）比を与えることになる。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。後述の式Ｉ′中の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傾斜（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ＩＶ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、混合物は種々の特性を最適にするために１種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。

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、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、−ＣＨ₂ＣＨ₂−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−または単結合であり、そして
ｍは０、１または２である）
の１種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′で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およびＩＩ２７：

（式中、Ｃ_tＨ_2t+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−、

である）の化合物を追加すると、比抵抗は低下するかもしれないが、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理想の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、特に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′で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ある）の１種以上の化合物を含んでいるのが好ましい。

Ｒ⁰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、ＹはＨまたはＦであり、そしてＸ′はＣＮ、ハロゲン、ＣＦ₃、ＯＣＦ₃またはＯＣＨＦ₂である。

好ましい実施態様において、ＳＴＮまたはＴＮ用の本発明の媒体は、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−ＳｉＴＦＴ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。

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。尚、以下に示した具体例において、本発明の実施例（特許請求の範囲に包含される具体例）は、特許請求の範囲で規定された式Ｉの化合物と式Ａの化合物を含むものであり、例６５、６７、８６、９２、１７３、１８３、１８６、１８９、１９５、１９６、１９９〜２０３、２０６、２０８〜２２０、２２２〜２２４、２２６〜２２８、２３０、２３６〜２４２、２４５〜２４８である。

Ｃは結晶相を、Ｓはスメクチック相を、Ｓ_Bはスメクチック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（基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倍に相当する動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で（すなわち、０．４μのｄ・Δｎ値で）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。

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および表Ｂに従って行う。基Ｃ_nＨ_2n+1およびＣ_mＨ_2m+1は全てそれぞれ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およびＬ²に関する符号がつく。即ち、各例におけるる記号を化学構造に置き換えるにあたり、まず例外的、具体的な構造が記載されている表Ｂを参照し、そこに記載のないものは表Ａおよび表Ａの前の置換基Ｒ¹、Ｒ²、Ｌ¹およびＬ²に関する表を参照することにより、記号に対応する化学構造式を得ることができる。

以下に挙げる化合物は、特にＲ²および／またはＸがＦ、Ｃｌ、ＣＦ₃、ＯＣＦ
₃またはＯＣＨＦ₂である本発明の媒体に好ましい成分である。

以下に、本発明の媒体のさらに別の例を示す。

Claims

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、Ｘはフッ素、塩素、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３またはＯＣＨＦ_２であり、環Ａはトランス−１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンであり、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Ａ：

（式中、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；
Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３またはＯＣＨＦ_２；
Ｙは、１つがＦで、残りの１つがＨまたはＦ；および
ｒは、０を示す。）
の化合物の１種以上
を含有することを特徴とする液晶媒体。
この媒体が、さらに次の条件の（１）〜（６）のいずれかを満足することを特徴とする請求項１記載の液晶媒体。
（１）この媒体が下記式ＩＩ−２の化合物の少なくとも１種を含むこと。

（式中、それぞれの基は以下の意味を有する：
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：ＯＣＦ_３、
Ｙ：ＨまたはＦ、
Ａ：トランス−１，４−シクロヘキシレン、
ｒ：１）
（２）この媒体が式Ｉの化合物の２種またはそれ以上を含むこと。
（３）グーチおよびタリーの第一透過極小において、ｄ・Δｎが０．４μｍのＴＮセルの液晶媒体のしきい電圧が１．９９ボルト以下であること。
（４）この媒体が、式Ｉにおいて環Ａがトランス−１，４−シクロヘキシレンである化合物の少なくとも１種と、式Ｉにおいて環Ａが１，４−フェニレンである化合物の少なくとも１種とを含むこと。
（５）この媒体が、一般式ＩＩＩ−１０１および式ＩＶ−１０１で示される化合物からなる群より選ばれる１種以上の化合物を含むこと。

（上記式ＩＩＩ−１０１および式ＩＶ−１０１中、
Ｘは、ＯＣＦ_３；
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；
Ｑは、−Ｃ_２Ｈ_４−、−Ｃ_４Ｈ_８−または−ＣＯ−Ｏ−；
Ｙは、ＨまたはＦ；
Ａは、トランス−１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレン；
ｒは、０または１をそれぞれ表す。）
（６）この媒体が、一般式ＩＩ−１０２、ＩＩＩ−１０２およびＩＶ−１０２で示される化合物からなる群より選ばれる１種以上の化合物を含むこと。

（上記式ＩＩ−１０２、ＩＩＩ−１０２およびＩＶ−１０２中、
Ｘは、Ｃｌ、ＣＦ_３またはＯＣＨＦ_２；
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；
Ｑは、−Ｃ_２Ｈ_４−、−Ｃ_４Ｈ_８−または−ＣＯ−Ｏ−；
Ｙは、ＨまたはＦ；
Ａは、トランス−１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレン；
ｒは、０または１
をそれぞれ表す。）
液晶媒体中の式Ｉの化合物の濃度が２５重量％以上であることを特徴とする請求項１または２項記載の媒体。
液晶媒体中の式Ｉの化合物の濃度が４０重量％以上であることを特徴とする請求項１または２記載の媒体。
液晶媒体中の式Ｉの化合物の濃度が１０〜５０重量％であることを特徴とする請求項１または２記載の媒体。
グーチおよびタリーの第一の透過極小においてｄ・Δｎが０．４μｍのＴＮセルの媒体のしきい電圧が１．８ボルト以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の媒体。
前記しきい電圧が１．６ボルト以下であることを特徴とする請求項６記載の媒体。
前記しきい電圧が１．４〜１．６ボルトであることを特徴とする請求項６記載の媒体。
一般式ＩＩ−５、ＩＩＩ−５およびＩＶ−５：

（式中、それぞれの基は以下の意味を有する：
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；
Ｑ：−Ｃ_２Ｈ_４−、−Ｃ_４Ｈ_８−または−ＣＯ−Ｏ−、
Ｘ：Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３またはＯＣＨＦ_２、
Ｙ：ＨまたはＦ、
Ａ：トランス−１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレン、
ｒ：０または１）
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有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の媒体。
（但し、この媒体中に、式ＩＩ−２、ＩＩＩ−１０１、ＩＶ−１０１、ＩＩ−１０２、ＩＩＩ−１０２またはＩＶ−１０２で示される化合物が存在するときは、それらの化合物と同一でない化合物が、一般式ＩＩ−５、ＩＩＩ−５およびＩＶ−５で表される化合物として選ばれる。）
一般式Ｖ〜ＶＩ：

（式中、Ｒは請求項９に定義した通りであり、Ｚは−Ｃ_２Ｈ_４−、−ＣＯ−Ｏ−または−Ｏ−ＣＯ−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さらに含有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の媒体。
一般式ＶＩＩ〜ＸＩＩ：

（式中、Ｒ、ｒ、ＸおよびＹは、それぞれ互いに独立して請求項９に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さらに含有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の媒体。
全混合物中の式Ｉ〜ＩＶの化合物（但し、式ＩＩの化合物とは式ＩＩ−２、ＩＩ−１０２およびＩＩ−５のいずれかで表される化合物であり、式ＩＩＩの化合物とは式ＩＩＩ−１０１、ＩＩＩ−１０２およびＩＩＩ−５のいずれかで表される化合物であり、式ＩＶの化合物とは式ＩＶ−１０１、ＩＶ−１０２およびＩＶ−５のいずれかで表される化合物である。）の割合が合せて少なくとも５０重量％であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の媒体。
全混合物中の式ＩＩ〜ＩＶの化合物（但し、式ＩＩ〜ＩＶの化合物とは請求項１２で定義したものと同義である。）の割合が３０〜７０重量％であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の媒体。
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なることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の媒体。
一般式Ａの化合物として、
（ａ）ＸがＦ、Ｙの１つがＦでもう１つがＨ；
（ｂ）ＸがＯＣＦ_３、Ｙが２つともＨ；
（ｃ）ＸがＯＣＦ_３、Ｙの１つがＦでもう１つがＨ；または
（ｄ）ＸがＯＣＨＦ_２、Ｙの１つがＦでもう１つがＨ
のいずれかで示される化合物を含有する請求項１〜１４のいずれかに記載の媒体。
請求項１記載の液晶媒体を使用する電気光学的デバイス。
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。