JP4162055B2 - 液晶媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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材とする液晶媒体、その電気光学目的における使用、およびこの媒体を含有するディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＷＯ９１／１３８５０は、全部で式：
【化５】
式中、
Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ3、ＣＨＦ2、ＯＣＨＦ2またはＯＣＦ3、
ｒ＝０または１、Ｚ＝ＨまたはＦ、そして環Ａ＝１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレン、
で表わされる化合物を開示している。
【０００３】
液晶は、特に表示素子の誘電体として使用される。この理由は、このような物質の光学的物性を印加電圧により変更することができるからである。液晶に基づく電気光学デバイスは、当業者に充分に周知であり、各種効果に基づくことができる。このようなデバイスの例には、動的散乱を有するセル、ＤＡＰ（整列相の変形）セル、ゲスト／ホストセル、ＴＮ（ねじれネマティック）セル、ＳＴＮ（スーパーツィストネマティック）セル、ＳＢＥ（超複屈折効果）セルおよびＯＭＩ（光学モード干渉）セルがある。大部分の慣用の表示デバイスは、シャット−ヘルフリッヒ効果に基づいており、ねじれネマティック構造を有する。
【０００４】
液晶材料は、良好な化学的安定性および熱に対する安定性を有し、かつまた良好な電場に対する安定性および電磁波照射線に対する安定性を有していなければならない。さらにまた、液晶材料は、比較的小さい粘度を有するべきであり、かつまたセルにおいて、短いアドレス時間、低いしきい電圧および大きいコントラストを付与すべきである。
さらにまた、液晶材料は、慣用の動作温度で、すなわち室温以上ないし室温以下のできるだけ広い範囲で、適当な中間相、例えば前記セル用のネマティック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。液晶は一般に、複数の成分の混合物の形態で使用されることから、これらの成分は相互に容易に混和できるものであることが重要である。さらに別の性質、例えば導電性、誘電異方性および光学異方性はセルのタイプおよび用途分野に応じて相違する要件を満たすものでなければならない。例えば、ねじれネマティ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小さい導電性を有していなければならない。
【０００５】
一例として、大きい正の誘電異方性、広いネマティック相、比較的小さい複屈折、非常に大きい抵抗、良好なＵＶおよび温度安定性ならびに低い蒸気圧を有する媒体が、各画素の切り換え用の集積非線型素子を備えたマトリックス液晶ディスプレイ（ＭＬＣディスプレイ）に望まれる。
このタイプのマトリックス液晶ディスプレイは公知である。各画素それぞれの切り換えに使用することができる非線型素子の例には、能動的素子（すなわち、トランジスター）がある。この素子は、「能動的マトリックス」（ａｃｔｉｖｅｍａｔｒｉｘ）と称され、２つのタイプに分類することができる：
１．基板としてのシリコンウエファー上のＭＯＳ（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（ＴＦＴｓ）。
【０００６】
単結晶シリコンの基板材料としての使用は、ディスプレイの大きさを制限する。これは、種々の部分表示をモジュラー集合させてさえも、接合部分に問題が生じるからである。
好適であって、さらに有望なタイプ２の場合に、使用される電気光学効果は通常、ＴＮ効果である。この効果は２種のテクノロジイ間で相違点を有する：すなわち化合物半導体、例えばＣｄＳｅからなるＴＦＴ、または多結晶形または無定形シリコンを基材とするＴＦＴである。後者の技術に関しては、格別の研究努力が世界中でなされている。
【０００７】
ＴＦＴマトリックスは、当該ディスプレイの１枚のガラス板の内側に施され、もう１枚のガラス板の内側は透明な対向電極を担持している。画素電極の大きさと比較すると、ＴＦＴは非常に小さく、かつまた目で見て、像に対する有害な効果は有していない。この技術はまた、各フィルター素子が切り換え可能の画素に対して向い側に位置するように、モザイク状の赤色、緑色および青色フィルターを配列した全色コンパティブル画像ディスプレイにまで発展させることができる。
ＴＦＴディスプレイは通常、透過光内に交差偏光子を備えたＴＮセルとして動作し、裏側から照射される。
本明細書において、ＭＬＣディスプレイの用語には、集積非線型素子を備えたマトリックスディスプレイのいずれもが包含される。すなわち能動的マトリックスに加えて、またバリスターまたはダイオード（ＭＩＭ＝金属−絶縁体−金属）などの受動的素子を備えたディスプレイが包含される。
【０００８】
このタイプのＭＬＣディスプレイは、ＴＶ用途に（例えば、ポケット型テレビ受像機）またはコンピューター用途（ラップトップ型）および自動車または航空機構造用の高度情報ディスプレイ用に特に適している。コントラストの角度依存性および応答時間に関連する問題に加えて、ＭＬＣディスプレイでは、液晶混合物の不適当な抵抗値による問題が生じる［TOGASHI,S.,SEKIGUCHI,K.,TANABE,H.,YAMAMOTO,E.,SORIMACHI,K.,TAJIMA,E.,WATANABE,H.,SHIMIZU,H.によるProc.Eurodisplay 84,1984年9月：A 210〜288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings,141頁以降、Paris; STROMER,M.によるProc.Eurodisplay 84,1984年9月：Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays,145頁以降、Paris］。
【０００９】
この抵抗値が減少するほど、ＭＬＣディスプレイのコントラストは低下し、残像消去の問題が生じることがある。液晶混合物の抵抗値は一般に、ＭＬＣディスプレイの内部表面との相互作用によって、ＭＬＣディスプレイの寿命全般を通じて一般に減少することから、許容される動作寿命を得るためには、大きい（初期）抵抗値は非常に重要である。特に、低電圧混合物の場合に、非常に大きい抵抗値を得ることは従来、不可能であった。温度上昇をできるだけ小さくして、かつまた加熱および（または）ＵＶ照射線に露光した後に、この抵抗値を増加させることがまた重要である。また、従来技術からの混合物の低温物性は特に悪い。低温でさえも、結晶化および（または）スメクティック相が生成せず、かつまた粘度に対する温度依存性ができるだけ小さいことが要求される。しかるに、従来技術のＭＬＣディスプレイは、現在の要件を満たすものではない。
【００１０】
従って、これらの欠点を有していないか、または有していても小さい程度であり、広い動作温度範囲、低温においても短い応答時間、およびまた小さいしきい電圧と同時に、非常に大きい抵抗値を有するＭＬＣディスプレイに対する多大の要求が継続している。
ＴＮ（シャット−ヘルフリッヒ）セルの場合に、このセルには下記の利点を有する媒体が望まれる：
−拡大したネマティック相範囲（特に、低温に降下した場合でも）、
−超低温における作動能力（野外使用、自動車、航空電子工業）、
−ＵＶ照射線露光に対する増大した安定性（より長い寿命）。
【００１１】
従来利用できた媒体は、これらの利点を達成することができると同時には、他のパラメーターを保有するものではない。
スーパーツイストセル（ＳＴＮ）の場合に、より大きいマルチプレキシビリティおよび（または）より低いしきい電圧および（または）より広いネマティック相範囲（特に、低温における）が可能な媒体が望まれる。この目的のために利用できるパラメーター（透明点、スメクティツク−ネマティック転移または融点、粘度、誘電率、弾性率）の幅のさらなる拡大が希求されている。
【００１２】
【発明が解消しようとする課題】
本発明の課題は、新規液晶媒体、特にＭＬＣ、ＴＮまたはＳＴＮディスプレイ用の液晶媒体を見出すことにある。
本発明のさらにもう一つの課題は、前記欠点を有していないか、または有していても小さい程度であり、かつまた非常に大きい抵抗値および低いしきい電圧を同時に有する、特にＭＬＣ、ＴＮまたはＳＴＮディスプレイ用の液晶媒体を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によって、下記式Ｉで表わされる化合物を含有する新規液晶媒体により上記課題が解消されることが見出された。
従って、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材とする液晶媒体であって、下記一般式Ｉで表わされる化合物の１種または２種以上を含有する液晶媒体に関する：
【００１４】
【化６】
式中、Ｒは、Ｈであるか、または炭素原子１〜１５個を有するアルキル基またはアルケニル基であり、この基は未置換であるか、あるいは置換基として１個のＣＮまたはＣＦ3を有するか、あるいは置換基として少なくとも１個のハロゲンを有し、この基中に存在する１個または２個以上のＣＨ2基はそれぞれ独立して、Ｏ原子が相互に直接に結合しないものとして、
【化７】
Ｙは、ＦまたはＣｌであるか、あるいは炭素原子１〜６個を有するハロゲン化されているアルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基またはオキサアルキル基であり、そして
Ｌ1は、ＨまたはＦである。
【００１５】
式Ｉで表わされる化合物は広い用途範囲を有する。置換基を選択することによって、これらの化合物は液晶媒体を主として構成する基材として使用することができる；しかしながら、式Ｉで表わされる化合物はまた、別の種類の化合物からの液晶基材に添加して、例えばこの種の誘電体の誘電異方性および（または）光学異方性を変えることができ、および（または）そのしきい電圧および（または）その粘度を最適にすることができる。
式Ｉで表わされる化合物は純粋な状態で無色であり、そして電気光学用途に対して好ましく位置する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物質、熱および光に対して安定である。
【００１６】
式Ｉで表わされる化合物を含有する新規媒体において、Ｙは好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＯＣＦ3、ＯＣＨＦ2、ＣＦ3、ＣＨＦＣＦ3、ＣＦ2ＣＨＦ2、Ｃ2Ｈ4ＣＨＦ2、ＣＦ2ＣＨ2ＣＦ3、ＣＨＦ2、ＯＣＨ2ＣＦ3、ＯＣＨ2ＣＨＦ2、ＯＣＦ2ＣＨＦ2、Ｏ（ＣＨ2）3ＣＦ3、ＯＣＨ2Ｃ2Ｆ5、ＯＣＨ2ＣＦ2ＣＨＦ2、ＯＣＨ2Ｃ3Ｆ7、ＯＣＨＦＣＦ3、ＯＣ2Ｆ5、ＯＣＦ2ＣＨＦＣＦ3、ＯＣＨ＝ＣＦ2、ＯＣＦ＝ＣＦ2、ＯＣＦ＝ＣＦＣＦ3、ＯＣＦ＝ＣＦ−Ｃ2Ｆ5、ＣＨ＝ＣＨＦ、ＣＨ＝ＣＦ2、ＣＦ＝ＣＦ2、ＣＦ2ＯＣＦ3であり、特にＦ、ＯＣＨＦＣＦ3、ＯＣＦ3、ＯＣＨＦ2、ＯＣ2Ｆ5、ＯＣ3Ｆ7、ＯＣＨ＝ＣＦ2またはＣＦ2ＯＣＦ3 である。
特に好適な化合物として、式Ｉにおいて、Ｙ＝Ｌ1＝Ｆである化合物が挙げられる。
【００１７】
Ｒがアルキル基および（または）アルコキシ基である場合に、この基は直鎖状または分枝鎖状であることができる。この基は好ましくは、直鎖状であって、炭素原子２個、３個、４個、５個、６個または７個を有し、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、ヘキソキシまたはヘプトキシであり、さらにまたメチル、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、オクトキシ、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシであることができる。
オキサアルキルは好ましくは、直鎖状の２−オキサプロピル（＝メトキシメチル）、２−（＝エトキシメチル）または３−オキサブチル（＝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−オキサノニルあるいは２−、３−、４−、５−、６−、７−、８−または９−オキサデシルである。
【００１８】
Ｒがアルキル基であって、この基中に存在する１個のＣＨ2が−ＣＨ＝ＣＨ−により置き換えられている場合に、この基は直鎖状または分枝鎖状であることができる。この基は好ましくは、直鎖状であって、炭素原子２〜１０個を有する。従って、この基は特に、ビニル、プロプ−１−または−２−エニル、ブト−１−、−２−または−３−エニル、ペント−１−、−２−、−３−または−４−エニル、ヘキシ−１−、−２−、−３−、−４−または−５−エニル、ヘプト−１−、−２−、−３−、−４−、−５−または−６−エニル、オクト−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−または−７−エニル、ノン−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−、−７−または−８−エニル、あるいはデク−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−、−７−、−８−または−９−エニルである。
【００１９】
Ｒがアルキル基であって、この基中に存在する１個のＣＨ2基が−Ｏ−により置き換えられている場合、およびまた１個のＣＨ2基が−ＣＯ−により置き換えられている場合に、これらの基は好ましくは、隣接している。従って、これらの基は１個のアシルオキシ基−ＣＯ−Ｏ−または１個のオキシカルボニル基−Ｏ−ＣＯ−を含有する。これらの基は好ましくは、直鎖状であって、炭素原子２〜６個を有する。
従って、これらの基は特に、アセトキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、ペンタノイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、アセトキシメチル、プロピオニルオキシメチル、ブチリルオキシメチル、ペンタノイルオキシメチル、２−アセトキシエチル、２−プロピオニルオキシエチル、２−ブチリルオキシエチル、３−アセトキシプロピル、３−プロピオニルオキシプロピル、４−アセトキシブチル、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ペントキシカルボニル、メトキシカルボニルメチル、エトキシカルボニルメチル、プロポキシカルボニルメチル、ブトキシカルボニルメチル、２−（メトキシカルボニル）エチル、２−（エトキシカルボニル）エチル、２−（プロポキシカルボニル）エチル、３−（メトキシカルボニル）プロピル、３−（エトキシカルボニル）プロピルまたは４−（メトキシカルボニル）ブチルである。
【００２０】
Ｒがアルキル基であって、この基中に存在する１個のＣＨ2基が未置換のまたは置換基を有する−ＣＨ＝ＣＨ−により置き換えられている場合、およびまた隣接するＣＨ2基が−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−または−Ｏ−ＣＯ−により置き換えられている場合に、この基は直鎖状または分枝鎖状であることができる。この基は好ましくは、直鎖状であつて、炭素原子４〜１３個を有する。従って、この基は特に、アクリロイルオキシメチル、２−アクリロイルオキシエチル、３−アクリロイルオキシプロピル、４−アクリロイルオキシブチル、５−アクリロイルオキシペンチル、６−アクリロイルオキシヘキシル、７−アクリロイルオキシヘプチル、８−アクリロイルオキシオクチル、９−アクリロイルオキシノニル、１０−アクリロイルオキシデシル、メタアクリロイルオキシメチル、２−メタアクリロイルオキシエチル、３−メタアクリロイルオキシプロピル、４−メタアクリロイルオキシブチル、５−メタアクリロイルオキシペンチル、６−メタアクリロイルオキシヘキシル、７−メタアクリロイルオキシヘプチル、８−メタアクリロイルオキシオクチルおよび９−メタアクリロイルオキシノニルである。
【００２１】
Ｒがアルキル基またはアルケニル基であって、１個のＣＮまたはＣＦ3により置換されている場合に、この基は好ましくは、直鎖状である。ＣＮまたはＣＦ3 による置換は、いずれか所望の位置であることができる。
Ｒがアルキル基またはアルケニル基であって、少なくとも１個のハロゲンにより置換されている場合に、この基は好ましくは、直鎖状であり、そしてハロゲンは好ましくは、ＦまたはＣｌである。多置換されている場合には、ハロゲンは好ましくは、Ｆである。生成する基にはまた、過フッ素化されている基が包含される。１個の置換基を有する場合に、このフッ素または塩素置換基はいずれか所望の位置に存在することができるが、好ましくはω−位置に存在する。
式Ｉにおいて、重付加反応に適する側鎖基Ｒを有する化合物は、液晶重付加生成物の製造に適している。
【００２２】
分枝鎖状側鎖基Ｒを有する式Ｉで表わされる化合物は、これらが慣用の液晶基材中で良好な溶解性を有することから、場合により重要であるが、特にこれらが光学活性である場合に、カイラルドーピング剤として重要である。この種のスメクティック化合物は、強誘電性材料用の成分として適している。
ＳA相を有する式Ｉで表わされる化合物は、例えば熱によりアドレスされるディスプレイに適している。
【００２３】
この種の分枝鎖状基は一般に、１個よりも多くない鎖分枝を有する。好適な分枝鎖状基Ｒは、イソプロピル、２−ブチル（＝１−メチルプロピル）、イソブチル（＝２−メチルプロピル）、２−メチルブチル、イソペンチル（＝３−メチルブチル）、２−メチルペンチル、３−メチルペンチル、２−エチルヘキシル、２−プロピルペンチル、イソプロポキシ、２−メチルプロポキシ、２−メチルブトキシ、３−メチルブトキシ、２−メチルペントキシ、３−メチルペントキシ、２−エチルヘキソキシ、１−メチルヘキソキシおよび１−メチルヘプトキシである。
【００２４】
Ｒがアルキル基であって、この基中に存在する２個または３個以上のＣＨ2基が−Ｏ−および（または）−ＣＯ−Ｏ−により置き換えられている場合に、この基は直鎖状または分枝鎖状であることができる。この基は好ましくは、分枝鎖状であつて、炭素原子３〜１２個を有する。従って、この基は特に、ビスカルボキシメチル、２，２−ビスカルボキシエチル、３，３−ビスカルボキシプロピル、４，４−ビスカルボキシブチル、５，５−ビスカルボキシペンチル、６，６−ビスカルボキシヘキシル、７，７−ビスカルボキシヘプチル、８，８−ビスカルボキシオクチル、９，９−ビスカルボキシノニル、１０，１０−ビスカルボキシデシル、ビス（メトキシカルボニル）メチル、２，２−ビス（メトキシカルボニル）エチル、３，３−ビス（メトキシカルボニル）プロピル、４，４−ビス（メトキシカルボニル）ブチル、５，５−ビス（メトキシカルボニル）ペンチル、６，６−ビス（メトキシカルボニル）ヘキシル、７，７−ビス（メトキシカルボニル）ヘプチル、８，８−ビス（メトキシカルボニル）オクチル、ビス（エトキシカルボニル）メチル、２，２−ビス（エトキシカルボニル）エチル、３，３−ビス（エトキシカルボニル）プロピル、４，４−ビス（エトキシカルボニル）ブチルおよび５，５−ビス（エトキシカルボニル）ヘキシルである。
【００２５】
式Ｉで表わされる化合物は、刊行物（例えばHouben- WeylによるMethoden der Organischen Chemie,Georg- Thieme出版社、Stuttgartなどの標準的学術書）に記載されているようなそれ自体公知の方法により、正確には当該反応に適する、公知の反応条件の下に、製造することができる。それ自体は公知であるが、本明細書には詳細に記載されていない変法を使用することもできる。
本発明による新規化合物は、例えば下記の方法により製造することができる：
【００２６】
【化８】
反応経路 １
【００２７】
【化９】
反応経路 ２
【００２８】
【化１０】
反応経路 ３
【００２９】
【化１１】
反応経路 ４
【００３０】
【化１２】
反応経路 ５
【００３１】
【化１３】
反応経路 ６
【００３２】
【化１４】
反応経路 ７
【００３３】
【化１５】
反応経路 ８
【００３４】
【化１６】
反応経路 ９
【００３５】
本発明はまた、この種の媒体を含有する電気光学ディスプレイ（特に、フレームとともにセルを形成している２枚の面平行外側板、この外側板上の各画素を切り換えるための集積非線型素子およびこのセル内に位置している正の誘電異方性および大きい抵抗値を有するネマティック液晶混合物を備えたＳＴＮまたはＭＬＣディスプレイ）に関し、およびまたこれらの媒体の電気光学目的における使用に関する。
本発明による液晶混合物は、利用できるパラメーター幅の重要な拡大を促進する。
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の達成可能な組合わせは、従来の材料に比較してはるかに優れている。
【００３６】
高い透明点、低温におけるネマティック相および大きい△εにかかわる要件は、従来では不充分な程度にまでのみ達成可能であった。例えばＺＬＩ−３１１９のような混合物系は匹敵できる透明点および比較的好ましい粘度を有するが、これらの△εは＋３にすぎない。
別の混合物系は匹敵できる粘度および△ε値を有するが、６０℃の領域の透明点を有するのみである。
【００３７】
本発明による液晶混合物は、８０゜以上、好ましくは９０゜以上、特に好ましくは１００℃以上の透明点を有すると同時に、△ε≧６、好ましくは≧８の誘電異方性および大きい抵抗値を有し、かつまた−２０℃まで低下しても、好ましくは−３０℃まで低下しても、特に好ましくは−４０℃まで低下しても、ネマティック相を保有する。この物性は、優れたＳＴＮおよびＭＬＣディスプレイの達成を可能にする。特に、これらの混合物は低い動作電圧を有するという特徴を有する。そのＴＮしきい値は、２．０Ｖ以下、好ましくは１．５Ｖ以下、特に好ましくは＜１．３Ｖである。
【００３８】
本発明による混合物の成分を適当に選択することによって、他の有利な性質を保有しながら、より大きいしきい電圧でより高い透明点（例えば、１１０゜以上）を得ることができ、あるいはより小さいしきい電圧でより低い透明点を得ることができることは言うまでもない。同様に、その粘度が対応して少さい数値で増加しても、比較的大きい△ε値を有し、従ってしきい値がより小さい混合物を得ることができる。本発明によるＭＬＣディスプレイは、グーチ（Gooch）およびタリイ（Tarry）の透過度の第一最低値で好ましく動作する［C.H.GoochおよびH.A.TarryによるElectron.Lett.,10,2〜4,1974;C.H.GoochおよびH.A.TarryによるAppl.Phys.,8巻、1575〜1584,1975］。この場合に、特に好ましい電気光学的性質、例えば類似ディスプレイにおけるしきい電圧と同一のしきい電圧において、特性曲線の高い急峻度およびコントラストの小さい角度依存性（ドイツ国特許30 22 818）などに加えて、透過度の第二最低値におけるより小さい誘電異方性でも充分である。
【００３９】
これは、シアノ化合物を含有する混合物の場合に比較して、本発明による混合物を使用することによって、第一最低値で格別に大きい抵抗値を得ることを可能にする。
各成分およびそれらの重量割合を適当に選択することによって、ＭＬＣディスプレイの既定の層厚さに必要な複屈折の生成に、当業者は簡単な慣用の方法を使用することができる。
２０℃における粘度は、好ましくは＜６０ｍｍ 2 ／秒、特に好ましくは＜５０ｍｍ2／秒である。ネマティック相範囲は、好ましくは少なくとも９０゜、特に少なくとも１００゜である。この範囲が好ましくは、少なくとも−２０゜から＋８０゜まで拡大される。
【００４０】
「容量保持率」（capacity holding ratio）（HR）［S.Matsumoto等によるLiquid Crystals,5,1320(1989);K.Niwa等によるProc.SID Conference,San Francisco,1984年6月、304頁（1984);G.Weber等によるLiquid Crystals,5,1381(1989)］は、式Ｉで表わされる化合物を含有する本発明による混合物が、式Ｉで表わされる化合物の代わりに式：
【化１７】
で表わされるシアノフェニル−シクロヘキサン化合物または式
【化１８】
で表わされるエステル化合物を使用した類似混合物に比較して、温度の上昇に従うＨＲの減少が格別に小さいことを示す。
【００４１】
本発明による混合物のＵＶ安定性はまた、格別に良好である。すなわち、これらの混合物は、ＵＶ照射線にさらされた場合におけるＨＲの減少が格別に小さいことを示す。
本発明による媒体は好ましくは、複数（好ましくは２種または３種以上）の式Ｉで表わされる化合物を基材とするものである。すなわち、これらの化合物の割合は、５〜９５％、好ましくは１０〜６０％、特に好ましくは２０〜５０％の範囲である。
本発明による媒体に使用することができる式Ｉ〜ＸＩＩおよびそれらの付属式で表わされる各化合物は、公知であるか、または公知化合物と同様に製造することができる。
【００４２】
好適態様を以下に示す：
下記式で表わされる化合物の１種または２種以上をさらに含有する媒体：
【化１９】
式中、Ｒは請求項１に定義のとおりであるが、好ましくは直鎖状アルキル基である。
【００４３】
下記一般式ＩＩ〜ＶＩからなる群から選択される化合物の１種または２種以上をさらに含有する媒体：
【化２０】
【００４４】
各式中、各基は下記の意味を有する：
Ｒ0：それぞれ９個までの炭素原子を有するｎ−アルキル基、オキサアルキル基、フルオロアルキル基またはアルケニル基、
Ｘ0：ＦまたはＣｌ、あるいは炭素原子１〜６個を有するハロゲン化されているアルキル基、アルケニル基、アルコキシ基またはアルケニルオキシ基、
Ｙ1およびＹ2：それぞれ相互に独立して、ＨまたはＦ、
ｒ：０または１。
【００４５】
式ＩＶで表わされる化合物は、好ましくは下記の化合物である：
【化２１】
【００４６】
下記一般式ＶＩＩ〜ＸＩＩからなる群から選択される化合物の１種または２種以上をさらに含有する媒体：
【化２２】
【００４７】
各式中、Ｒ0、Ｘ0ならびにＹ1およびＹ2はそれぞれ相互に独立して、請求項２に定義されているとおりであり、好ましくはＦ、Ｃｌ、ＣＦ3、ＯＣＦ3、ＯＣＨＦ2、それぞれ６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。
式Ｉ〜ＶＩで表わされる化合物の割合は、総混合物の少なくとも５０重量％である。
式Ｉで表わされる化合物の割合は、総混合物の１０〜５０重量％である。
式ＩＩ〜ＶＩで表わされる化合物の割合は、総混合物の３０〜７０重量％である。
【００４８】
【化２３】
【００４９】
式ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、ＶまたはＶＩで表わされる化合物を含有する媒体。
Ｒ0は、炭素原子２〜７個を有する直鎖状アルキルまたはアルケニルである。
式Ｉ〜ＶＩで表わされる化合物から基本的になる媒体。
好ましくは、下記式ＸＩＩＩ〜ＸＶＩからなる群から選択される化合物をさらに含有する媒体：
【化２４】
【００５０】
各式中、Ｒ0およびＸ0は、上記定義のとおりであり、そして１，４−フェニレン環はＣＮ、塩素またはフッ素により置換されていてもよい。１，４−フェニレン環は好ましくは、置換基として１個または２個以上のフッ素原子を有する。
Ｉ：（ＩＩ＋ＩＩＩ＋ＩＶ＋Ｖ＋ＶＩ）重量比は好ましくは、１：１０〜１０：１である。
一般式Ｉ〜ＸＩＩからなる群から選択される化合物から基本的になる媒体。
慣用の液晶材料に混合された式Ｉで表わされる化合物、特に式ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖおよび（または）ＶＩで表わされる化合物は比較的少割合でも、しきい電圧の有意の減少および小さい複屈折値をもたらすと同時に、低いスメクティック−ネマティック相転移温度を有する広いネマティック相範囲が観察される。すなわち、貯蔵寿命が改善される。この種の混合物はまた、回転粘性率γ1にかかわるそれらの好ましい数値の点で際立っている。式Ｉ〜ＶＩで表わされる化合物は無色であり、安定であり、かつまた相互におよび別種の液晶材料と容易に混和する。
【００５１】
「アルキル」の用語は、直鎖状および分枝鎖状の、炭素原子１〜７個を有するアルキル基、特に直鎖状基、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。炭素原子２〜５個を有する基は一般に好適である。
「アルケニル」の用語は、直鎖状および分枝鎖状の、炭素原子２〜７個を有するアルケニル基、特に直鎖状基を包含する。好適アルケニル基は、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、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。
【００５２】
特に好適なアルケニル基の例には、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−ペプテニル、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−ヘプテニルなどがある。５個までの炭素原子を有する基は一般に好適である。
「フルオロアルキル」の用語は、好ましくは末端にフッ素を有する直鎖状基、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。しかしながら、フッ素の別の位置も除外されるものではない。
【００５３】
「オキサアルキル」の用語は、好ましくは式ＣnＨ2n+1−Ｏ−（ＣＨ2）m（式中、ｎおよびｍはそれぞれ相互に独立して、１〜６である）の直鎖状基を包含する。ｎは好ましくは１であり、そしてｍは好ましくは１〜６である。
Ｒ0およびＸ0の意味を適当に選択することによって、アドレス時間、しきい電圧、透過特性曲線の急峻性などを所望のとおりに変えることができる。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は一般に、アルキル基およびアルコキシ基に比較して、短いアドレス時間、改良されたネマティック形成傾向およびより広い弾性定数Ｋ33（曲がり）とＫ11（拡がり）との比をもたらす。４−アルケニル基、３−アルケニル基などは一般に、アルキル基およびアルコキシ基に比較して、より小さいしきい電圧およびより小さいＫ33／Ｋ11値をもたらす。
【００５４】
−ＣＨ2ＣＨ2−基は一般に、単純な共有結合に比較して、より大きいＫ33／Ｋ11値をもたらす。より大きいＫ33／Ｋ11値は、例えば９０゜のねじれ角を有するＴＮセルにおいては平坦な透過特性曲線（灰色色調が得られる）およびＳＴＮ、ＳＢＥおよびＯＭＩセルにおいては急峻な透過特性曲線（より大きいマルチプレックス能力）をもたらし、およびまたその逆も真である。
式Ｉで表わされる化合物と式ＩＩで表わされる化合物＋式ＩＩＩで表わされる化合物＋式ＩＶで表わされる化合物＋式Ｖで表わされる化合物＋式ＶＩで表わされる化合物との最適混合比は、所望の性質、式Ｉ、式ＩＩ、式ＩＩＩ、式ＩＶ、式Ｖおよび（または）式ＶＩの成分の選択および存在させることができるいずれかその他の成分の選択に実質的に依存して変わる。前記範囲内の適当混合比は場合毎に容易に決定することができる。
【００５５】
本発明による混合物中の式Ｉ〜ＸＩＩで表わされる化合物の総量に制限はない。従って、本発明による混合物は１種または２種以上の追加の成分を含有することができ、これによって各種性質を最適にすることができる。しかしながら、アドレス時間およびしきい電圧に対して見出される効果は一般に、式Ｉ〜ＸＩＩで表わされる化合物の総濃度が多いほど、大きい。
特に好ましい態様において、本発明による媒体は、式ＩＩ〜ＶＩ（好ましくは、式ＩＩ、ＩＩＩおよび（または）ＩＶ、特に式ＩＶａ）において、Ｘ0がＦ、ＯＣＦ3、ＯＣＨＦ2、ＯＣＨ＝ＣＦ2、ＯＣＦ＝ＣＦ2またはＯＣＦ2−ＣＦ2Ｈである化合物を含有する。式Ｉで表わされる化合物による好ましい相乗効果により、特に有利な性質が得られる。特に、式Ｉで表わされる化合物および式ＩＶａで表わされる化合物を含有する混合物は、それらの小さいしきい電圧の点で際立っている。
【００５６】
偏光子、電極基板および表面処理を施した電極からの、本発明によるＭＬＣディスプレイの構造は、このタイプのディスプレイに慣用の構造に相当する。ここで、慣用の構造という用語は、広く解釈されるべきであり、ＭＬＣディスプレイの誘導型および改変型の全部、特にポリ−Ｓｉ ＴＦＴｓまたはＭＩＭｓに基づくマトリックスディスプレイ素子を包含する。
しかしながら、本発明によるディスプレイとねじれネマティックセルを基材とする従来慣用のディスプレイとの間の基本的差異は、液晶層の液晶パラメーターの選択にある。
【００５７】
本発明に従い使用することができる液晶混合物は、それ自体慣用の方法で製造することができる。一般に、少ない方の量で使用される成分の所望量を、主要成分を構成する成分中に、有利には上昇温度で溶解させる。有機溶剤中の、例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノール中の諸成分の溶液を混合し、充分に混合した後に、例えば蒸留により溶剤を除去することもできる。
本発明による誘電体はまた、当業者に公知であって、刊行物に記載されている他の添加剤を含有することができる。例えば、０〜１５％の多色性染料またはカイラルドーピング剤を添加することができる。
【００５８】
Ｃは結晶相を表わし、Ｓはスメクティック相を表わし、ＳｃはスメクティックＣ相を表わし、Ｎはネマティック相を表わし、そしてＩは等方性相を表わす。
Ｖ10は１０％透過（視角は基板表面に対して垂直）にかかわる電圧を表わす。ｔonは、Ｖ10の数値の２．５倍に相当する動作電圧における、スイッチ−オン時間を表わし、そしてｔoffは、スイッチ−オフ時間を表わす。△ｎは、光学異方性を表わし、そしてｎ0は屈折率を表わす。△εは誘電異方性を表わす（△ε＝ε‖−ε⊥、ここでε‖は分子の縦軸に対して平行の誘電率であり、そしてε⊥は分子の縦軸に対して垂直の誘電率である）。電気光学的データは、別段の記載がないかぎり、２０℃で、第一最低値（すなわち、０．５のｄ・△ｎ値）において、ＴＮセルで測定したものである。光学データは、別段の記載がないかぎり、２０℃で測定したものである。
【００５９】
【実施例】
本出願および下記例において、液晶化合物の構造は、下記表ＡおよびＢに従い考慮できる化学式中への変換とともに、頭文字で示されている。基ＣnＨ2n+1およびＣmＨ2m+1は全部、ｎ個またはｍ個の炭素原子をそれぞれ有する直鎖状アルキル基である。表Ｂのコードは自明である。表Ａには基本構造に関わる頭文字のみが示されている。各場合に、基本構造にかかわる頭文字の後にハイフンで分離して、下記コードで示されている置換基Ｒ1、Ｒ2、Ｌ1およびＬ2が示されている：
【００６０】
【表１】
【００６１】
好適混合物の成分を表ＡおよびＢに示す。
表Ａ：
【化２５】
【００６２】
【化２６】
【００６３】
表Ｂ：
【化２７】
【００６４】
以下の例は、本発明を制限することなく、本発明を説明しようとするものである。本明細書全体をとおして、パーセンテージは重量パーセントである。温度はいずれも、摂氏度で示されている。ｍ．ｐ．は融点を表わし、ｃ．ｐ．＝透明点である。さらにまた、Ｃ＝結晶状態、Ｎ＝ネマティック相、Ｓ＝スメクティック相そしてＩ＝等方性相である。これらの記号間のデータは転移温度を表わす。△ｎは光学異方性を表わし（５８９ｎｍ、２０℃）、そして粘度（ｍｍ2／秒）は２０℃で測定した。
「慣用の仕上げ処理」は、必要に応じて、水を添加し、この混合物をジクロロメタン、ジエチルエーテルまたはトルエンにより抽出し、この有機相を分離採取し、乾燥させ、次いで蒸発させ、この生成物を減圧蒸留により、または結晶化および（または）クロマトグラフイにより精製することを意味する。
【００６５】
下記の略語を使用する：
ＤＡＳＴ ジエチルアミノサルファートリフルオライド
ＤＭＥＵ １，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン
ＰＯＴ カリウムｔｅｒｔ−ブトキシド
ＰｄＣｌ2ｄｐｐｔ ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウムジクロライド
ＴＨＦ テトラヒドロフラン
ｐＴｓＯＨ ｐ−トルエンスルホン酸
【００６６】
例１
【化２８】
工程１．１
【化２９】
【００６７】
ホウ水素化ナトリウム ４ミリモルを、５５℃で窒素雰囲気の下に、ＴＨＦ２４ｍｌ中のビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ） ４ミリモルに添加する。この混合物を、０．５時間還流させ、この懸濁液を次いで、４０℃に冷却させる。この触媒溶液を、５０℃で、化合物Ｉ ０．２７モル、化合物ＩＩ０．２７モル、トルエン ６００ｍｌおよび炭酸ナトリウム溶液 ０．５６モルからなる反応混合物に滴下して添加する。この混合物を、５０℃で終夜撹拌し、水を添加し、次いでこの混合物を慣用の仕上げ処理に付す。
【００６８】
工程１．２
【化３０】
【００６９】
臭化アエン ５．１ｇおよびリチウム顆粒 ０．５６ｇを、窒素雰囲気の下にトルエン／ＴＨＦ（４：１）１００ｍｌに溶解した化合物ＩＶ ０．０２モルに添加し、この反応混合物を、撹拌しながら４時間、超音波で処理する。この反応混合物に、１５〜２０℃で、化合物ＩＩＩ ０．０２モルおよびＰｄＣｌ2ｄｐｐｔ ０．６ｇを添加する。この混合物を、２５℃で４８時間撹拌し、塩化アンモニウム溶液を添加し、この反応混合物をケイソウ土に通して濾過する。この濾液を慣用の仕上げ処理に付す。
Ｃ ９１ Ｎ ２３７．３Ｉ；△ｎ＝＋０．１５０；△ε＝１４．８３。
【００７０】
同様にして、下記式で表わされる化合物が製造される：
【化３１】
【００７１】
【表２】
【００７２】
【表３】
【００７３】
【表４】
【００７４】
混合物例
例Ａ
【表５】
【００７５】
透明点［℃］： ＋９６
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］： ＋０．０９５２
Ｖ(10,0,20) ［Ｖ］： １．６０
回転粘性率γ1 ［ｍＰａ・ｓ、２０℃］： １９０
【００７６】
例Ｂ
【表６】
【００７７】
透明点［℃］： ＋１０．０
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］： ＋０．０９５３
Ｖ(10,0,20) ［Ｖ］： １．７５
回転粘性率γ1 ［ｍＰａ・ｓ、２０℃］： １６８
【００７８】
例Ｃ
【表７】
透明点［℃］： ＋１０３
【００７９】
例Ｄ
【表８】
透明点［℃］： ＋７１
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］： ＋０．０９１８
Ｖ(10,0,20) ［Ｖ］： １．０７
【００８０】
例Ｅ
【表９】
透明点［℃］： ＋８９
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］： ＋０．０９３２
Ｖ(10,0,20) ［Ｖ］： １．２２
【００８１】
例Ｆ
【表１０】
透明点［℃］： ＋１０４
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］： ＋０．０９６７
Ｖ(10,0,20) ［Ｖ］： １．６２
【００８２】
例Ｇ
【表１１】
透明点［℃］： ＋５９
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］： ＋０．１０５５
Ｖ(10,0,20) ［Ｖ］： ０．９５
【００８３】
例Ｈ
【表１２】
透明点［℃］： ＋１０１
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］： ＋０．１０５６
Ｖ(10,0,20) ［Ｖ］： １．３９
【００８４】
例Ｉ
【表１３】
透明点［℃］： ＋９５
回転粘性率γ1 ［ｍＰａ・ｓ、２０℃］： ２０４
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］： ＋０．０９４８
Ｖ(10,0,20) ［Ｖ］： １．２４
【発明の属する技術分野】
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材とする液晶媒体、その電気光学目的における使用、およびこの媒体を含有するディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＷＯ９１／１３８５０は、全部で式：
【化５】
Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ3、ＣＨＦ2、ＯＣＨＦ2またはＯＣＦ3、
ｒ＝０または１、Ｚ＝ＨまたはＦ、そして環Ａ＝１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレン、
で表わされる化合物を開示している。
【０００３】
液晶は、特に表示素子の誘電体として使用される。この理由は、このような物質の光学的物性を印加電圧により変更することができるからである。液晶に基づく電気光学デバイスは、当業者に充分に周知であり、各種効果に基づくことができる。このようなデバイスの例には、動的散乱を有するセル、ＤＡＰ（整列相の変形）セル、ゲスト／ホストセル、ＴＮ（ねじれネマティック）セル、ＳＴＮ（スーパーツィストネマティック）セル、ＳＢＥ（超複屈折効果）セルおよびＯＭＩ（光学モード干渉）セルがある。大部分の慣用の表示デバイスは、シャット−ヘルフリッヒ効果に基づいており、ねじれネマティック構造を有する。
【０００４】
液晶材料は、良好な化学的安定性および熱に対する安定性を有し、かつまた良好な電場に対する安定性および電磁波照射線に対する安定性を有していなければならない。さらにまた、液晶材料は、比較的小さい粘度を有するべきであり、かつまたセルにおいて、短いアドレス時間、低いしきい電圧および大きいコントラストを付与すべきである。
さらにまた、液晶材料は、慣用の動作温度で、すなわち室温以上ないし室温以下のできるだけ広い範囲で、適当な中間相、例えば前記セル用のネマティック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。液晶は一般に、複数の成分の混合物の形態で使用されることから、これらの成分は相互に容易に混和できるものであることが重要である。さらに別の性質、例えば導電性、誘電異方性および光学異方性はセルのタイプおよび用途分野に応じて相違する要件を満たすものでなければならない。例えば、ねじれネマティ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小さい導電性を有していなければならない。
【０００５】
一例として、大きい正の誘電異方性、広いネマティック相、比較的小さい複屈折、非常に大きい抵抗、良好なＵＶおよび温度安定性ならびに低い蒸気圧を有する媒体が、各画素の切り換え用の集積非線型素子を備えたマトリックス液晶ディスプレイ（ＭＬＣディスプレイ）に望まれる。
このタイプのマトリックス液晶ディスプレイは公知である。各画素それぞれの切り換えに使用することができる非線型素子の例には、能動的素子（すなわち、トランジスター）がある。この素子は、「能動的マトリックス」（ａｃｔｉｖｅｍａｔｒｉｘ）と称され、２つのタイプに分類することができる：
１．基板としてのシリコンウエファー上のＭＯＳ（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（ＴＦＴｓ）。
【０００６】
単結晶シリコンの基板材料としての使用は、ディスプレイの大きさを制限する。これは、種々の部分表示をモジュラー集合させてさえも、接合部分に問題が生じるからである。
好適であって、さらに有望なタイプ２の場合に、使用される電気光学効果は通常、ＴＮ効果である。この効果は２種のテクノロジイ間で相違点を有する：すなわち化合物半導体、例えばＣｄＳｅからなるＴＦＴ、または多結晶形または無定形シリコンを基材とするＴＦＴである。後者の技術に関しては、格別の研究努力が世界中でなされている。
【０００７】
ＴＦＴマトリックスは、当該ディスプレイの１枚のガラス板の内側に施され、もう１枚のガラス板の内側は透明な対向電極を担持している。画素電極の大きさと比較すると、ＴＦＴは非常に小さく、かつまた目で見て、像に対する有害な効果は有していない。この技術はまた、各フィルター素子が切り換え可能の画素に対して向い側に位置するように、モザイク状の赤色、緑色および青色フィルターを配列した全色コンパティブル画像ディスプレイにまで発展させることができる。
ＴＦＴディスプレイは通常、透過光内に交差偏光子を備えたＴＮセルとして動作し、裏側から照射される。
本明細書において、ＭＬＣディスプレイの用語には、集積非線型素子を備えたマトリックスディスプレイのいずれもが包含される。すなわち能動的マトリックスに加えて、またバリスターまたはダイオード（ＭＩＭ＝金属−絶縁体−金属）などの受動的素子を備えたディスプレイが包含される。
【０００８】
このタイプのＭＬＣディスプレイは、ＴＶ用途に（例えば、ポケット型テレビ受像機）またはコンピューター用途（ラップトップ型）および自動車または航空機構造用の高度情報ディスプレイ用に特に適している。コントラストの角度依存性および応答時間に関連する問題に加えて、ＭＬＣディスプレイでは、液晶混合物の不適当な抵抗値による問題が生じる［TOGASHI,S.,SEKIGUCHI,K.,TANABE,H.,YAMAMOTO,E.,SORIMACHI,K.,TAJIMA,E.,WATANABE,H.,SHIMIZU,H.によるProc.Eurodisplay 84,1984年9月：A 210〜288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings,141頁以降、Paris; STROMER,M.によるProc.Eurodisplay 84,1984年9月：Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays,145頁以降、Paris］。
【０００９】
この抵抗値が減少するほど、ＭＬＣディスプレイのコントラストは低下し、残像消去の問題が生じることがある。液晶混合物の抵抗値は一般に、ＭＬＣディスプレイの内部表面との相互作用によって、ＭＬＣディスプレイの寿命全般を通じて一般に減少することから、許容される動作寿命を得るためには、大きい（初期）抵抗値は非常に重要である。特に、低電圧混合物の場合に、非常に大きい抵抗値を得ることは従来、不可能であった。温度上昇をできるだけ小さくして、かつまた加熱および（または）ＵＶ照射線に露光した後に、この抵抗値を増加させることがまた重要である。また、従来技術からの混合物の低温物性は特に悪い。低温でさえも、結晶化および（または）スメクティック相が生成せず、かつまた粘度に対する温度依存性ができるだけ小さいことが要求される。しかるに、従来技術のＭＬＣディスプレイは、現在の要件を満たすものではない。
【００１０】
従って、これらの欠点を有していないか、または有していても小さい程度であり、広い動作温度範囲、低温においても短い応答時間、およびまた小さいしきい電圧と同時に、非常に大きい抵抗値を有するＭＬＣディスプレイに対する多大の要求が継続している。
ＴＮ（シャット−ヘルフリッヒ）セルの場合に、このセルには下記の利点を有する媒体が望まれる：
−拡大したネマティック相範囲（特に、低温に降下した場合でも）、
−超低温における作動能力（野外使用、自動車、航空電子工業）、
−ＵＶ照射線露光に対する増大した安定性（より長い寿命）。
【００１１】
従来利用できた媒体は、これらの利点を達成することができると同時には、他のパラメーターを保有するものではない。
スーパーツイストセル（ＳＴＮ）の場合に、より大きいマルチプレキシビリティおよび（または）より低いしきい電圧および（または）より広いネマティック相範囲（特に、低温における）が可能な媒体が望まれる。この目的のために利用できるパラメーター（透明点、スメクティツク−ネマティック転移または融点、粘度、誘電率、弾性率）の幅のさらなる拡大が希求されている。
【００１２】
【発明が解消しようとする課題】
本発明の課題は、新規液晶媒体、特にＭＬＣ、ＴＮまたはＳＴＮディスプレイ用の液晶媒体を見出すことにある。
本発明のさらにもう一つの課題は、前記欠点を有していないか、または有していても小さい程度であり、かつまた非常に大きい抵抗値および低いしきい電圧を同時に有する、特にＭＬＣ、ＴＮまたはＳＴＮディスプレイ用の液晶媒体を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によって、下記式Ｉで表わされる化合物を含有する新規液晶媒体により上記課題が解消されることが見出された。
従って、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材とする液晶媒体であって、下記一般式Ｉで表わされる化合物の１種または２種以上を含有する液晶媒体に関する：
【００１４】
【化６】
【化７】
Ｌ1は、ＨまたはＦである。
【００１５】
式Ｉで表わされる化合物は広い用途範囲を有する。置換基を選択することによって、これらの化合物は液晶媒体を主として構成する基材として使用することができる；しかしながら、式Ｉで表わされる化合物はまた、別の種類の化合物からの液晶基材に添加して、例えばこの種の誘電体の誘電異方性および（または）光学異方性を変えることができ、および（または）そのしきい電圧および（または）その粘度を最適にすることができる。
式Ｉで表わされる化合物は純粋な状態で無色であり、そして電気光学用途に対して好ましく位置する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物質、熱および光に対して安定である。
【００１６】
式Ｉで表わされる化合物を含有する新規媒体において、Ｙは好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＯＣＦ3、ＯＣＨＦ2、ＣＦ3、ＣＨＦＣＦ3、ＣＦ2ＣＨＦ2、Ｃ2Ｈ4ＣＨＦ2、ＣＦ2ＣＨ2ＣＦ3、ＣＨＦ2、ＯＣＨ2ＣＦ3、ＯＣＨ2ＣＨＦ2、ＯＣＦ2ＣＨＦ2、Ｏ（ＣＨ2）3ＣＦ3、ＯＣＨ2Ｃ2Ｆ5、ＯＣＨ2ＣＦ2ＣＨＦ2、ＯＣＨ2Ｃ3Ｆ7、ＯＣＨＦＣＦ3、ＯＣ2Ｆ5、ＯＣＦ2ＣＨＦＣＦ3、ＯＣＨ＝ＣＦ2、ＯＣＦ＝ＣＦ2、ＯＣＦ＝ＣＦＣＦ3、ＯＣＦ＝ＣＦ−Ｃ2Ｆ5、ＣＨ＝ＣＨＦ、ＣＨ＝ＣＦ2、ＣＦ＝ＣＦ2、ＣＦ2ＯＣＦ3であり、特にＦ、ＯＣＨＦＣＦ3、ＯＣＦ3、ＯＣＨＦ2、ＯＣ2Ｆ5、ＯＣ3Ｆ7、ＯＣＨ＝ＣＦ2またはＣＦ2ＯＣＦ3 である。
特に好適な化合物として、式Ｉにおいて、Ｙ＝Ｌ1＝Ｆである化合物が挙げられる。
【００１７】
Ｒがアルキル基および（または）アルコキシ基である場合に、この基は直鎖状または分枝鎖状であることができる。この基は好ましくは、直鎖状であって、炭素原子２個、３個、４個、５個、６個または７個を有し、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、ヘキソキシまたはヘプトキシであり、さらにまたメチル、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、オクトキシ、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシであることができる。
オキサアルキルは好ましくは、直鎖状の２−オキサプロピル（＝メトキシメチル）、２−（＝エトキシメチル）または３−オキサブチル（＝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−オキサノニルあるいは２−、３−、４−、５−、６−、７−、８−または９−オキサデシルである。
【００１８】
Ｒがアルキル基であって、この基中に存在する１個のＣＨ2が−ＣＨ＝ＣＨ−により置き換えられている場合に、この基は直鎖状または分枝鎖状であることができる。この基は好ましくは、直鎖状であって、炭素原子２〜１０個を有する。従って、この基は特に、ビニル、プロプ−１−または−２−エニル、ブト−１−、−２−または−３−エニル、ペント−１−、−２−、−３−または−４−エニル、ヘキシ−１−、−２−、−３−、−４−または−５−エニル、ヘプト−１−、−２−、−３−、−４−、−５−または−６−エニル、オクト−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−または−７−エニル、ノン−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−、−７−または−８−エニル、あるいはデク−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−、−７−、−８−または−９−エニルである。
【００１９】
Ｒがアルキル基であって、この基中に存在する１個のＣＨ2基が−Ｏ−により置き換えられている場合、およびまた１個のＣＨ2基が−ＣＯ−により置き換えられている場合に、これらの基は好ましくは、隣接している。従って、これらの基は１個のアシルオキシ基−ＣＯ−Ｏ−または１個のオキシカルボニル基−Ｏ−ＣＯ−を含有する。これらの基は好ましくは、直鎖状であって、炭素原子２〜６個を有する。
従って、これらの基は特に、アセトキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、ペンタノイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、アセトキシメチル、プロピオニルオキシメチル、ブチリルオキシメチル、ペンタノイルオキシメチル、２−アセトキシエチル、２−プロピオニルオキシエチル、２−ブチリルオキシエチル、３−アセトキシプロピル、３−プロピオニルオキシプロピル、４−アセトキシブチル、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ペントキシカルボニル、メトキシカルボニルメチル、エトキシカルボニルメチル、プロポキシカルボニルメチル、ブトキシカルボニルメチル、２−（メトキシカルボニル）エチル、２−（エトキシカルボニル）エチル、２−（プロポキシカルボニル）エチル、３−（メトキシカルボニル）プロピル、３−（エトキシカルボニル）プロピルまたは４−（メトキシカルボニル）ブチルである。
【００２０】
Ｒがアルキル基であって、この基中に存在する１個のＣＨ2基が未置換のまたは置換基を有する−ＣＨ＝ＣＨ−により置き換えられている場合、およびまた隣接するＣＨ2基が−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−または−Ｏ−ＣＯ−により置き換えられている場合に、この基は直鎖状または分枝鎖状であることができる。この基は好ましくは、直鎖状であつて、炭素原子４〜１３個を有する。従って、この基は特に、アクリロイルオキシメチル、２−アクリロイルオキシエチル、３−アクリロイルオキシプロピル、４−アクリロイルオキシブチル、５−アクリロイルオキシペンチル、６−アクリロイルオキシヘキシル、７−アクリロイルオキシヘプチル、８−アクリロイルオキシオクチル、９−アクリロイルオキシノニル、１０−アクリロイルオキシデシル、メタアクリロイルオキシメチル、２−メタアクリロイルオキシエチル、３−メタアクリロイルオキシプロピル、４−メタアクリロイルオキシブチル、５−メタアクリロイルオキシペンチル、６−メタアクリロイルオキシヘキシル、７−メタアクリロイルオキシヘプチル、８−メタアクリロイルオキシオクチルおよび９−メタアクリロイルオキシノニルである。
【００２１】
Ｒがアルキル基またはアルケニル基であって、１個のＣＮまたはＣＦ3により置換されている場合に、この基は好ましくは、直鎖状である。ＣＮまたはＣＦ3 による置換は、いずれか所望の位置であることができる。
Ｒがアルキル基またはアルケニル基であって、少なくとも１個のハロゲンにより置換されている場合に、この基は好ましくは、直鎖状であり、そしてハロゲンは好ましくは、ＦまたはＣｌである。多置換されている場合には、ハロゲンは好ましくは、Ｆである。生成する基にはまた、過フッ素化されている基が包含される。１個の置換基を有する場合に、このフッ素または塩素置換基はいずれか所望の位置に存在することができるが、好ましくはω−位置に存在する。
式Ｉにおいて、重付加反応に適する側鎖基Ｒを有する化合物は、液晶重付加生成物の製造に適している。
【００２２】
分枝鎖状側鎖基Ｒを有する式Ｉで表わされる化合物は、これらが慣用の液晶基材中で良好な溶解性を有することから、場合により重要であるが、特にこれらが光学活性である場合に、カイラルドーピング剤として重要である。この種のスメクティック化合物は、強誘電性材料用の成分として適している。
ＳA相を有する式Ｉで表わされる化合物は、例えば熱によりアドレスされるディスプレイに適している。
【００２３】
この種の分枝鎖状基は一般に、１個よりも多くない鎖分枝を有する。好適な分枝鎖状基Ｒは、イソプロピル、２−ブチル（＝１−メチルプロピル）、イソブチル（＝２−メチルプロピル）、２−メチルブチル、イソペンチル（＝３−メチルブチル）、２−メチルペンチル、３−メチルペンチル、２−エチルヘキシル、２−プロピルペンチル、イソプロポキシ、２−メチルプロポキシ、２−メチルブトキシ、３−メチルブトキシ、２−メチルペントキシ、３−メチルペントキシ、２−エチルヘキソキシ、１−メチルヘキソキシおよび１−メチルヘプトキシである。
【００２４】
Ｒがアルキル基であって、この基中に存在する２個または３個以上のＣＨ2基が−Ｏ−および（または）−ＣＯ−Ｏ−により置き換えられている場合に、この基は直鎖状または分枝鎖状であることができる。この基は好ましくは、分枝鎖状であつて、炭素原子３〜１２個を有する。従って、この基は特に、ビスカルボキシメチル、２，２−ビスカルボキシエチル、３，３−ビスカルボキシプロピル、４，４−ビスカルボキシブチル、５，５−ビスカルボキシペンチル、６，６−ビスカルボキシヘキシル、７，７−ビスカルボキシヘプチル、８，８−ビスカルボキシオクチル、９，９−ビスカルボキシノニル、１０，１０−ビスカルボキシデシル、ビス（メトキシカルボニル）メチル、２，２−ビス（メトキシカルボニル）エチル、３，３−ビス（メトキシカルボニル）プロピル、４，４−ビス（メトキシカルボニル）ブチル、５，５−ビス（メトキシカルボニル）ペンチル、６，６−ビス（メトキシカルボニル）ヘキシル、７，７−ビス（メトキシカルボニル）ヘプチル、８，８−ビス（メトキシカルボニル）オクチル、ビス（エトキシカルボニル）メチル、２，２−ビス（エトキシカルボニル）エチル、３，３−ビス（エトキシカルボニル）プロピル、４，４−ビス（エトキシカルボニル）ブチルおよび５，５−ビス（エトキシカルボニル）ヘキシルである。
【００２５】
式Ｉで表わされる化合物は、刊行物（例えばHouben- WeylによるMethoden der Organischen Chemie,Georg- Thieme出版社、Stuttgartなどの標準的学術書）に記載されているようなそれ自体公知の方法により、正確には当該反応に適する、公知の反応条件の下に、製造することができる。それ自体は公知であるが、本明細書には詳細に記載されていない変法を使用することもできる。
本発明による新規化合物は、例えば下記の方法により製造することができる：
【００２６】
【化８】
反応経路 １
【化９】
反応経路 ２
【化１０】
反応経路 ３
【化１１】
反応経路 ４
【化１２】
反応経路 ５
【化１３】
反応経路 ６
【化１４】
反応経路 ７
【化１５】
反応経路 ８
【化１６】
反応経路 ９
本発明はまた、この種の媒体を含有する電気光学ディスプレイ（特に、フレームとともにセルを形成している２枚の面平行外側板、この外側板上の各画素を切り換えるための集積非線型素子およびこのセル内に位置している正の誘電異方性および大きい抵抗値を有するネマティック液晶混合物を備えたＳＴＮまたはＭＬＣディスプレイ）に関し、およびまたこれらの媒体の電気光学目的における使用に関する。
本発明による液晶混合物は、利用できるパラメーター幅の重要な拡大を促進する。
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の達成可能な組合わせは、従来の材料に比較してはるかに優れている。
【００３６】
高い透明点、低温におけるネマティック相および大きい△εにかかわる要件は、従来では不充分な程度にまでのみ達成可能であった。例えばＺＬＩ−３１１９のような混合物系は匹敵できる透明点および比較的好ましい粘度を有するが、これらの△εは＋３にすぎない。
別の混合物系は匹敵できる粘度および△ε値を有するが、６０℃の領域の透明点を有するのみである。
【００３７】
本発明による液晶混合物は、８０゜以上、好ましくは９０゜以上、特に好ましくは１００℃以上の透明点を有すると同時に、△ε≧６、好ましくは≧８の誘電異方性および大きい抵抗値を有し、かつまた−２０℃まで低下しても、好ましくは−３０℃まで低下しても、特に好ましくは−４０℃まで低下しても、ネマティック相を保有する。この物性は、優れたＳＴＮおよびＭＬＣディスプレイの達成を可能にする。特に、これらの混合物は低い動作電圧を有するという特徴を有する。そのＴＮしきい値は、２．０Ｖ以下、好ましくは１．５Ｖ以下、特に好ましくは＜１．３Ｖである。
【００３８】
本発明による混合物の成分を適当に選択することによって、他の有利な性質を保有しながら、より大きいしきい電圧でより高い透明点（例えば、１１０゜以上）を得ることができ、あるいはより小さいしきい電圧でより低い透明点を得ることができることは言うまでもない。同様に、その粘度が対応して少さい数値で増加しても、比較的大きい△ε値を有し、従ってしきい値がより小さい混合物を得ることができる。本発明によるＭＬＣディスプレイは、グーチ（Gooch）およびタリイ（Tarry）の透過度の第一最低値で好ましく動作する［C.H.GoochおよびH.A.TarryによるElectron.Lett.,10,2〜4,1974;C.H.GoochおよびH.A.TarryによるAppl.Phys.,8巻、1575〜1584,1975］。この場合に、特に好ましい電気光学的性質、例えば類似ディスプレイにおけるしきい電圧と同一のしきい電圧において、特性曲線の高い急峻度およびコントラストの小さい角度依存性（ドイツ国特許30 22 818）などに加えて、透過度の第二最低値におけるより小さい誘電異方性でも充分である。
【００３９】
これは、シアノ化合物を含有する混合物の場合に比較して、本発明による混合物を使用することによって、第一最低値で格別に大きい抵抗値を得ることを可能にする。
各成分およびそれらの重量割合を適当に選択することによって、ＭＬＣディスプレイの既定の層厚さに必要な複屈折の生成に、当業者は簡単な慣用の方法を使用することができる。
２０℃における粘度は、好ましくは＜６０ｍｍ 2 ／秒、特に好ましくは＜５０ｍｍ2／秒である。ネマティック相範囲は、好ましくは少なくとも９０゜、特に少なくとも１００゜である。この範囲が好ましくは、少なくとも−２０゜から＋８０゜まで拡大される。
【００４０】
「容量保持率」（capacity holding ratio）（HR）［S.Matsumoto等によるLiquid Crystals,5,1320(1989);K.Niwa等によるProc.SID Conference,San Francisco,1984年6月、304頁（1984);G.Weber等によるLiquid Crystals,5,1381(1989)］は、式Ｉで表わされる化合物を含有する本発明による混合物が、式Ｉで表わされる化合物の代わりに式：
【化１７】
【化１８】
【００４１】
本発明による混合物のＵＶ安定性はまた、格別に良好である。すなわち、これらの混合物は、ＵＶ照射線にさらされた場合におけるＨＲの減少が格別に小さいことを示す。
本発明による媒体は好ましくは、複数（好ましくは２種または３種以上）の式Ｉで表わされる化合物を基材とするものである。すなわち、これらの化合物の割合は、５〜９５％、好ましくは１０〜６０％、特に好ましくは２０〜５０％の範囲である。
本発明による媒体に使用することができる式Ｉ〜ＸＩＩおよびそれらの付属式で表わされる各化合物は、公知であるか、または公知化合物と同様に製造することができる。
【００４２】
好適態様を以下に示す：
下記式で表わされる化合物の１種または２種以上をさらに含有する媒体：
【化１９】
【００４３】
下記一般式ＩＩ〜ＶＩからなる群から選択される化合物の１種または２種以上をさらに含有する媒体：
【化２０】
各式中、各基は下記の意味を有する：
Ｒ0：それぞれ９個までの炭素原子を有するｎ−アルキル基、オキサアルキル基、フルオロアルキル基またはアルケニル基、
Ｘ0：ＦまたはＣｌ、あるいは炭素原子１〜６個を有するハロゲン化されているアルキル基、アルケニル基、アルコキシ基またはアルケニルオキシ基、
Ｙ1およびＹ2：それぞれ相互に独立して、ＨまたはＦ、
ｒ：０または１。
【００４５】
式ＩＶで表わされる化合物は、好ましくは下記の化合物である：
【化２１】
下記一般式ＶＩＩ〜ＸＩＩからなる群から選択される化合物の１種または２種以上をさらに含有する媒体：
【化２２】
各式中、Ｒ0、Ｘ0ならびにＹ1およびＹ2はそれぞれ相互に独立して、請求項２に定義されているとおりであり、好ましくはＦ、Ｃｌ、ＣＦ3、ＯＣＦ3、ＯＣＨＦ2、それぞれ６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。
式Ｉ〜ＶＩで表わされる化合物の割合は、総混合物の少なくとも５０重量％である。
式Ｉで表わされる化合物の割合は、総混合物の１０〜５０重量％である。
式ＩＩ〜ＶＩで表わされる化合物の割合は、総混合物の３０〜７０重量％である。
【００４８】
【化２３】
式ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、ＶまたはＶＩで表わされる化合物を含有する媒体。
Ｒ0は、炭素原子２〜７個を有する直鎖状アルキルまたはアルケニルである。
式Ｉ〜ＶＩで表わされる化合物から基本的になる媒体。
好ましくは、下記式ＸＩＩＩ〜ＸＶＩからなる群から選択される化合物をさらに含有する媒体：
【化２４】
各式中、Ｒ0およびＸ0は、上記定義のとおりであり、そして１，４−フェニレン環はＣＮ、塩素またはフッ素により置換されていてもよい。１，４−フェニレン環は好ましくは、置換基として１個または２個以上のフッ素原子を有する。
Ｉ：（ＩＩ＋ＩＩＩ＋ＩＶ＋Ｖ＋ＶＩ）重量比は好ましくは、１：１０〜１０：１である。
一般式Ｉ〜ＸＩＩからなる群から選択される化合物から基本的になる媒体。
慣用の液晶材料に混合された式Ｉで表わされる化合物、特に式ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖおよび（または）ＶＩで表わされる化合物は比較的少割合でも、しきい電圧の有意の減少および小さい複屈折値をもたらすと同時に、低いスメクティック−ネマティック相転移温度を有する広いネマティック相範囲が観察される。すなわち、貯蔵寿命が改善される。この種の混合物はまた、回転粘性率γ1にかかわるそれらの好ましい数値の点で際立っている。式Ｉ〜ＶＩで表わされる化合物は無色であり、安定であり、かつまた相互におよび別種の液晶材料と容易に混和する。
【００５１】
「アルキル」の用語は、直鎖状および分枝鎖状の、炭素原子１〜７個を有するアルキル基、特に直鎖状基、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。炭素原子２〜５個を有する基は一般に好適である。
「アルケニル」の用語は、直鎖状および分枝鎖状の、炭素原子２〜７個を有するアルケニル基、特に直鎖状基を包含する。好適アルケニル基は、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、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。
【００５２】
特に好適なアルケニル基の例には、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−ペプテニル、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−ヘプテニルなどがある。５個までの炭素原子を有する基は一般に好適である。
「フルオロアルキル」の用語は、好ましくは末端にフッ素を有する直鎖状基、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。しかしながら、フッ素の別の位置も除外されるものではない。
【００５３】
「オキサアルキル」の用語は、好ましくは式ＣnＨ2n+1−Ｏ−（ＣＨ2）m（式中、ｎおよびｍはそれぞれ相互に独立して、１〜６である）の直鎖状基を包含する。ｎは好ましくは１であり、そしてｍは好ましくは１〜６である。
Ｒ0およびＸ0の意味を適当に選択することによって、アドレス時間、しきい電圧、透過特性曲線の急峻性などを所望のとおりに変えることができる。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は一般に、アルキル基およびアルコキシ基に比較して、短いアドレス時間、改良されたネマティック形成傾向およびより広い弾性定数Ｋ33（曲がり）とＫ11（拡がり）との比をもたらす。４−アルケニル基、３−アルケニル基などは一般に、アルキル基およびアルコキシ基に比較して、より小さいしきい電圧およびより小さいＫ33／Ｋ11値をもたらす。
【００５４】
−ＣＨ2ＣＨ2−基は一般に、単純な共有結合に比較して、より大きいＫ33／Ｋ11値をもたらす。より大きいＫ33／Ｋ11値は、例えば９０゜のねじれ角を有するＴＮセルにおいては平坦な透過特性曲線（灰色色調が得られる）およびＳＴＮ、ＳＢＥおよびＯＭＩセルにおいては急峻な透過特性曲線（より大きいマルチプレックス能力）をもたらし、およびまたその逆も真である。
式Ｉで表わされる化合物と式ＩＩで表わされる化合物＋式ＩＩＩで表わされる化合物＋式ＩＶで表わされる化合物＋式Ｖで表わされる化合物＋式ＶＩで表わされる化合物との最適混合比は、所望の性質、式Ｉ、式ＩＩ、式ＩＩＩ、式ＩＶ、式Ｖおよび（または）式ＶＩの成分の選択および存在させることができるいずれかその他の成分の選択に実質的に依存して変わる。前記範囲内の適当混合比は場合毎に容易に決定することができる。
【００５５】
本発明による混合物中の式Ｉ〜ＸＩＩで表わされる化合物の総量に制限はない。従って、本発明による混合物は１種または２種以上の追加の成分を含有することができ、これによって各種性質を最適にすることができる。しかしながら、アドレス時間およびしきい電圧に対して見出される効果は一般に、式Ｉ〜ＸＩＩで表わされる化合物の総濃度が多いほど、大きい。
特に好ましい態様において、本発明による媒体は、式ＩＩ〜ＶＩ（好ましくは、式ＩＩ、ＩＩＩおよび（または）ＩＶ、特に式ＩＶａ）において、Ｘ0がＦ、ＯＣＦ3、ＯＣＨＦ2、ＯＣＨ＝ＣＦ2、ＯＣＦ＝ＣＦ2またはＯＣＦ2−ＣＦ2Ｈである化合物を含有する。式Ｉで表わされる化合物による好ましい相乗効果により、特に有利な性質が得られる。特に、式Ｉで表わされる化合物および式ＩＶａで表わされる化合物を含有する混合物は、それらの小さいしきい電圧の点で際立っている。
【００５６】
偏光子、電極基板および表面処理を施した電極からの、本発明によるＭＬＣディスプレイの構造は、このタイプのディスプレイに慣用の構造に相当する。ここで、慣用の構造という用語は、広く解釈されるべきであり、ＭＬＣディスプレイの誘導型および改変型の全部、特にポリ−Ｓｉ ＴＦＴｓまたはＭＩＭｓに基づくマトリックスディスプレイ素子を包含する。
しかしながら、本発明によるディスプレイとねじれネマティックセルを基材とする従来慣用のディスプレイとの間の基本的差異は、液晶層の液晶パラメーターの選択にある。
【００５７】
本発明に従い使用することができる液晶混合物は、それ自体慣用の方法で製造することができる。一般に、少ない方の量で使用される成分の所望量を、主要成分を構成する成分中に、有利には上昇温度で溶解させる。有機溶剤中の、例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノール中の諸成分の溶液を混合し、充分に混合した後に、例えば蒸留により溶剤を除去することもできる。
本発明による誘電体はまた、当業者に公知であって、刊行物に記載されている他の添加剤を含有することができる。例えば、０〜１５％の多色性染料またはカイラルドーピング剤を添加することができる。
【００５８】
Ｃは結晶相を表わし、Ｓはスメクティック相を表わし、ＳｃはスメクティックＣ相を表わし、Ｎはネマティック相を表わし、そしてＩは等方性相を表わす。
Ｖ10は１０％透過（視角は基板表面に対して垂直）にかかわる電圧を表わす。ｔonは、Ｖ10の数値の２．５倍に相当する動作電圧における、スイッチ−オン時間を表わし、そしてｔoffは、スイッチ−オフ時間を表わす。△ｎは、光学異方性を表わし、そしてｎ0は屈折率を表わす。△εは誘電異方性を表わす（△ε＝ε‖−ε⊥、ここでε‖は分子の縦軸に対して平行の誘電率であり、そしてε⊥は分子の縦軸に対して垂直の誘電率である）。電気光学的データは、別段の記載がないかぎり、２０℃で、第一最低値（すなわち、０．５のｄ・△ｎ値）において、ＴＮセルで測定したものである。光学データは、別段の記載がないかぎり、２０℃で測定したものである。
【００５９】
【実施例】
本出願および下記例において、液晶化合物の構造は、下記表ＡおよびＢに従い考慮できる化学式中への変換とともに、頭文字で示されている。基ＣnＨ2n+1およびＣmＨ2m+1は全部、ｎ個またはｍ個の炭素原子をそれぞれ有する直鎖状アルキル基である。表Ｂのコードは自明である。表Ａには基本構造に関わる頭文字のみが示されている。各場合に、基本構造にかかわる頭文字の後にハイフンで分離して、下記コードで示されている置換基Ｒ1、Ｒ2、Ｌ1およびＬ2が示されている：
【００６０】
【表１】
好適混合物の成分を表ＡおよびＢに示す。
表Ａ：
【化２５】
【化２６】
表Ｂ：
【化２７】
以下の例は、本発明を制限することなく、本発明を説明しようとするものである。本明細書全体をとおして、パーセンテージは重量パーセントである。温度はいずれも、摂氏度で示されている。ｍ．ｐ．は融点を表わし、ｃ．ｐ．＝透明点である。さらにまた、Ｃ＝結晶状態、Ｎ＝ネマティック相、Ｓ＝スメクティック相そしてＩ＝等方性相である。これらの記号間のデータは転移温度を表わす。△ｎは光学異方性を表わし（５８９ｎｍ、２０℃）、そして粘度（ｍｍ2／秒）は２０℃で測定した。
「慣用の仕上げ処理」は、必要に応じて、水を添加し、この混合物をジクロロメタン、ジエチルエーテルまたはトルエンにより抽出し、この有機相を分離採取し、乾燥させ、次いで蒸発させ、この生成物を減圧蒸留により、または結晶化および（または）クロマトグラフイにより精製することを意味する。
【００６５】
下記の略語を使用する：
ＤＡＳＴ ジエチルアミノサルファートリフルオライド
ＤＭＥＵ １，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン
ＰＯＴ カリウムｔｅｒｔ−ブトキシド
ＰｄＣｌ2ｄｐｐｔ ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウムジクロライド
ＴＨＦ テトラヒドロフラン
ｐＴｓＯＨ ｐ−トルエンスルホン酸
【００６６】
例１
【化２８】
【化２９】
ホウ水素化ナトリウム ４ミリモルを、５５℃で窒素雰囲気の下に、ＴＨＦ２４ｍｌ中のビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ） ４ミリモルに添加する。この混合物を、０．５時間還流させ、この懸濁液を次いで、４０℃に冷却させる。この触媒溶液を、５０℃で、化合物Ｉ ０．２７モル、化合物ＩＩ０．２７モル、トルエン ６００ｍｌおよび炭酸ナトリウム溶液 ０．５６モルからなる反応混合物に滴下して添加する。この混合物を、５０℃で終夜撹拌し、水を添加し、次いでこの混合物を慣用の仕上げ処理に付す。
【００６８】
工程１．２
【化３０】
臭化アエン ５．１ｇおよびリチウム顆粒 ０．５６ｇを、窒素雰囲気の下にトルエン／ＴＨＦ（４：１）１００ｍｌに溶解した化合物ＩＶ ０．０２モルに添加し、この反応混合物を、撹拌しながら４時間、超音波で処理する。この反応混合物に、１５〜２０℃で、化合物ＩＩＩ ０．０２モルおよびＰｄＣｌ2ｄｐｐｔ ０．６ｇを添加する。この混合物を、２５℃で４８時間撹拌し、塩化アンモニウム溶液を添加し、この反応混合物をケイソウ土に通して濾過する。この濾液を慣用の仕上げ処理に付す。
Ｃ ９１ Ｎ ２３７．３Ｉ；△ｎ＝＋０．１５０；△ε＝１４．８３。
【００７０】
同様にして、下記式で表わされる化合物が製造される：
【化３１】
【表２】
【表３】
【表４】
混合物例
例Ａ
【表５】
透明点［℃］： ＋９６
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］： ＋０．０９５２
Ｖ(10,0,20) ［Ｖ］： １．６０
回転粘性率γ1 ［ｍＰａ・ｓ、２０℃］： １９０
【００７６】
例Ｂ
【表６】
透明点［℃］： ＋１０．０
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］： ＋０．０９５３
Ｖ(10,0,20) ［Ｖ］： １．７５
回転粘性率γ1 ［ｍＰａ・ｓ、２０℃］： １６８
【００７８】
例Ｃ
【表７】
【００７９】
例Ｄ
【表８】
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］： ＋０．０９１８
Ｖ(10,0,20) ［Ｖ］： １．０７
【００８０】
例Ｅ
【表９】
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］： ＋０．０９３２
Ｖ(10,0,20) ［Ｖ］： １．２２
【００８１】
例Ｆ
【表１０】
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］： ＋０．０９６７
Ｖ(10,0,20) ［Ｖ］： １．６２
【００８２】
例Ｇ
【表１１】
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］： ＋０．１０５５
Ｖ(10,0,20) ［Ｖ］： ０．９５
【００８３】
例Ｈ
【表１２】
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］： ＋０．１０５６
Ｖ(10,0,20) ［Ｖ］： １．３９
【００８４】
例Ｉ
【表１３】
回転粘性率γ1 ［ｍＰａ・ｓ、２０℃］： ２０４
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］： ＋０．０９４８
Ｖ(10,0,20) ［Ｖ］： １．２４
Claims (12)
- 正の誘電異方性を有する極性化合物の混合物を基材とする液晶媒体であって、下記一般式Ｉで表わされる化合物の１種または２種以上を含有し：
Ｌ1は、Ｆであり、
さらに一般式ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、ＶおよびＶＩ：
Ｒ0は、それぞれ７個までの炭素原子を有するｎ−アルキル基、オキサアルキル基、フルオロアルキル基またはアルケニル基であり、
Ｘ0は、ＦまたはＣｌであるか、あるいは炭素原子１〜６個を有する、ハロゲン化されているアルキル基、アルケニル基またはアルコキシ基であり、
Ｙ1およびＹ2はそれぞれ相互に独立して、ＨまたはＦであり、
ｒは、０または１である、
からなる群から選択される１種または２種以上の化合物を含有する液晶媒体。 - ＹがＦである、請求項１に記載の液晶媒体。
- ＹがＯＣＦ３ である、請求項１に記載の液晶媒体。
- ＹがＣｌである、請求項１に記載の液晶媒体。
- ＹがＣＦ３ である、請求項１に記載の液晶媒体。
- 式Ｉ〜式ＶＩで表わされる化合物の割合が総合して、総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１に記載の液晶媒体。
- 式Ｉで表わされる化合物の割合が、総混合物の５〜９５重量％であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶媒体。
- 式ＩＩ〜式ＶＩで表わされる化合物の割合が、総混合物の３０〜７０重量％であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の液晶媒体。
- 式Ｉで表わされる化合物において、ＹがＦ、ＯＣＦ3、ＯＣＨＦ2、ＯＣＨＦＣＦ3、ＯＣＨ2ＣＦ3、ＯＣＨ＝ＣＦ2またはＯＣ2Ｆ5であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の液晶媒体。
- 式ＩＶａ：
で表わされる化合物をさらに含有することを特徴とする、請求項１に記載の液晶媒体。 - 請求項１に記載の液晶媒体の電気−光学目的への使用。
- 請求項１に記載の液晶媒体を含有する電気光学液晶ディスプレイ。
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