JP4679791B2 - 液晶媒体および液晶ディスプレイ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶媒体およびこれらの媒体を含む液晶ディスプレイ、殊にキラルネマティック液晶でフレキソエレクトリック効果を利用するディスプレイおよび特に均一層ら旋モード（uniformly lying helix mode）で操作されるディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フレキソエレクトリック効果は、PaterおよびMeyerによる文献により、かなり以前よりよく知られており、およびつい最近Rudquistらにより再評価された（たとえば、非特許文献１および非特許文献２参照。）。
均一層ら旋（ＵＨＬ）組織は、一定方向に配列し、そのら旋軸が基板、たとえば液晶セルのガラス基板に平行に配列した、ショートピッチのキラルネマティック液晶、一般的に０．２〜１μｍの範囲の、好ましくは１．０μｍまたはそれより小さい、特に０．５μｍまたはそれより小さいものの使用により、実現される。この配置において、キラルネマティック液晶のら旋軸は、複屈折板の光学軸に相当する。
【０００３】
ら旋軸法線へのこの配置に、電界が印加される場合、強誘電液晶の配向ベクトル（director）が、表面が安定な強誘電液晶ディスプレイで回転するのと同様に光学軸がセルの面で回転する。フレキソエレクトリック効果は、一般的に６〜１００μｓの範囲の速い応答時間が特徴とされる。さらに優れた中間スケール能力（grey scale capability）を特色とする。
【０００４】
電界は、配向ベクトルのスプレイ−ベンド変形を誘発する、本質的にフレキソエレクト的な偶力（couple）と理解することができる。軸の回転角は、一次近似において直接的かつ直線的に電界の強さにおよそ比例するものである。液晶セルが、電気が通じていない状態で偏光板の１つの吸収軸に２２．５°の角度で、光学軸を有する交差偏光板の間に位置するときに、光学効果は最もよく見られる。２２．５°の角度は、電界の回転角としてもまた理想的であり、したがって、電界が反転することにより光学軸が４５°まで回転し、およびら旋軸の好ましい方向、偏光板の吸収軸、および電界の方向に関連する配列を適当に選択することにより、光学軸は、１つの偏光板に平行な方向から、両方の偏光板の間の中心角の方へ切り替えることができる。光学軸の切り替え合計角が４５°のとき、最適コントラストが達成される。この場合、配列は、すなわち液晶の有効な複屈折率と、セルギャップの積である光学リタデーションを１／４波長になるように選択すれば、１／４位相差板として使用することができる。これに関連して、他に特に述べなければ、言及する波長は、ヒトの目の感度が最も高い５５０ｎｍである。
【０００５】
光学軸（Φ）の回転角は、式（１）により、良好な近似値を与える。
【化３】

式中、
Ｐ_０は、コレステリック液晶の不攪乱ピッチ（undisturbed pitch）であり、
【化４】

は、スプレイフレキソエレクトリック係数（ｅ_{ｓｐｌａｙ}）およびベンドフレキソエレクトリック係数（ｅ_ｂｅｎｄ）の平均
【化５】

であり、
Ｅは、電界強度であり、および
Ｋは、スプレイ弾性係数（ｋ_１１）およびベンド弾性係数（ｋ_３３）の平均［Ｋ＝１／２（ｋ_１１＋ｋ_３３）］であり、ここで、
【化６】

は、フレキソ−弾性比（flexo-elastic ratio）と呼ぶ。
【０００６】
回転角は、フレキソエレクトリック切り替え素子において切り替え角の半分である。この電気光学効果の応答時間（τ）は、式（２）により、良好な近似値を与える。
【化７】

式中、
γは、ら旋のゆがみに結びつく、有効粘性係数である。
【０００７】
方程式（３）から得ることができる、ら旋を解きほぐす臨界磁場（Ｅ_ｃ）がある。
【化８】

式中、
ｋ_２２は、ツイスト弾性係数であり、
ε_０は、真空の誘電率であり、および
△εは、液晶の誘電異方性である。
【０００８】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤｓ）は、情報表示に広く使用されている。用いられる電気光学モードは、たとえば、ツイストネマティック（ＴＮ）−モード、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）−モード、光学補償ベンド（ＯＣＢ）−モード、およびこれらに種々の改変を加えた電気制御複屈折（ＥＣＢ）−モード、並びに他のものである。すべてが、それぞれの液晶層や基板に実質的に垂直な電界を使用する、これらのモードに加えて、それぞれの液晶層や基板に実質的に平行な電界を使用する、たとえば面内切換（In-Plane Switching）モードのような、電気光学モードもまたある（たとえば、特許文献１および特許文献２参照。）。殊にこの電気光学モードは、現代のデスクトップモニター用のＬＣＤｓに使用される。
【０００９】
本発明による液晶は、好ましくはフレキソエレクト的なキラルネマティックデバイスに使用され、好ましくは、ディスプレイまたはライトや光学部品の切り変えなどの電気光学デバイスに使用される。
本発明によるディスプレイは、好ましくはアクティブマトリックス、すなわち、非線形電流−電圧特性を有するアクティブ電気素子マトリックスによりアドレスされる。これらのアクティブ素子は、好ましくは薄膜トランジスタ（ＴＦＴｓ）である。これらは、直視型、ならびに投射型ディスプレイに使用することができる。
【００１０】
ネマティック材料と混合したキラル物質は、コレステリック材料に相当するキラルネマティック材料に材料を変化させることにより、ら旋ねじれを誘発する。「キラルネマティック」および「コレステリック」という用語は、他に特に述べなければ、本明細書中では同意語として使用される。しかしながら、コレステリック材料とキラルネマティック材料の１つの相違は、後者のコレステリックピッチが、比較的容易に、幾分大きな範囲へ変更することができるという事実である。キラル物質により誘発されるピッチは、一次近似で、使用されるキラル材料の濃度に反比例する。この関連の比例定数は、キラル物質のら旋ねじれ力（helical twist power）（ＨＴＰ）と呼ばれ、方程式（４）で定義される。
【化９】

式中、
ｃは、キラル化合物の濃度である。
【００１１】
これらのディスプレイでは、改良された特性を有する新しい液晶媒体が、要求される。殊に複屈折率（△ｎ）は、光学モードのために最適化されるべきである。すなわち、光学リタデーション（ｄ・△ｎ）は、この方程式（５）が満たされるものが好ましい。
【化１０】

式中、
ｄは、セルギャップであり、および
λは、光の波長である。
方程式（４）の右辺の偏差許容は、＋／−３％である。
【００１２】
本出願で一般的に参照される光の波長は、他に特に述べなければ、５５０ｎｍである。
セルのセルギャップは、好ましくは１〜２０μｍの範囲であり、特に２．０〜１０μｍの範囲である。
【００１３】
さらに一方では、誘電異方性（△ε）は、キラルネマティック液晶の配向の間、電界の連結を許容するほど十分に高くあるべきであるが、その一方、アドレス電圧の印加時にら旋がほどけるのを防止するために、できるだけ小さくあるべきである。△εは、好ましくは０より高くあるべきであり、および非常に好ましくは０．１またはそれより高くあるべきであるが、好ましくは１０またはそれより低く、より好ましくは７またはそれより低く、および最も好ましくは５またはそれより低くあるべきである。これらのパラメーターに加えて、媒体は適当に広い範囲のネマティック相、幾分小さな回転粘度および少なくとも適度に高い比抵抗を示さなければならない。
【００１４】
本発明によるディスプレイは、好ましくはアクティブマトリックス（アクティブマトリックスＬＣＤｓ、略してＡＭＤｓ）により、好ましくは薄膜トランジスタ（ＴＦＴｓ）のマトリックスによりアドレスされる。しかしながら、本発明液晶は、他の既知なアドレス方法を有するディスプレイにもまた有益に（beneficiously）使用される。
【００１５】
フレキソエレクトリックデバイスにおいて短いコレステリックピッチを有する液晶組成物は、既知である（例えば、特許文献３，特許文献４および非特許文献３参照）。欧州特許第０９７１０１６号明細書は、高いフレキソエレクトリック係数を有するようなメソゲンエストラジオールを教える（報告する）。英国特許第２３５６６２９号明細書は、ビメソゲン化合物およびそれらのフレキソエレクトリックデバイスでの使用について教える（報告する）。フレキソエレクトリック効果は、純粋なコレステリック液晶化合物および同族化合物の混合物でのみ、今まで調査されている。これらの化合物の大部分は、キラル添加物、および単なる慣用のモノメソゲン材料またはビメソゲン材料であるネマティック液晶材料からなる２成分の混合物で使用された。これらの材料は、実用的な用途では、、十分に広くないキラルネマティック、またはコレステリック相温度範囲、とても小さいフレキソエレクトリック比、小さい回転角など、いくつかの欠点を有する。
【００１６】
シアノビフェニルベースのビメソゲンは、低い溶解度を有し、および高い温度でネマティックとなる（たとえば、ＣＢＯ８ＯＣＢ＋３％ＢＤＨ−１２８１の切換挙動は１６８℃以上でしか調査することができない）。従って、それらは室温でディスプレイに使用することができないので、実用的な用途には適さない（例えば、非特許文献3参照）。モノメソゲン材料は、優れた溶解特性を示すが、キラル−ドープ（chiral-doped）システムでは、ら旋は、低い電圧でほどける（たとえば、７ＣＢ＋４％ＢＤＨ−１３０５では、最大チルト角は、４μｍのセル厚で約２０Ｖでら旋がほどける前において、６°である。さらにまた、これらのシステムでの調査は、単にそれぞれの材料の透明点をわずかに下回る、典型的には透明点を下回る１２℃で、比較的高い相対温度にて行われた。
【００１７】
同様の問題は、エストラジオールの同族列などの純コレステリック材料でも直面する。これらは室温で液晶ではなく、およびさらに、実現される最大回転角はたった１０°またはそれより小さい。
【００１８】
【特許文献１】
独国特許第４０００４５１号明細書
【特許文献２】
欧州特許第０５８８５６８号明細書
【特許文献３】
欧州特許第０９７１０１６号明細書
【特許文献４】
英国特許第２３５６６２９号明細書
【非特許文献１】
ピーターおよびマイヤー（Peter and Meyer）、「フィジカル レビュウ レター（Phys. Rev. Lett.）」、１９８７年、ｐ．１５３８−１５４０
【非特許文献２】
ラドカストら（Rudquist et al.）、「Liquid Cristaline」、１９９７年、ｐ．４４５−４４９
【非特許文献３】
コールら（Coles H. J. et al.）「ジャーナル オブ マテリアル ケミストリー（J. Mater. Chem.）」１１号、２００１年、ｐ２７０９−２７１６
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、適当な特性を有する液晶媒体は、例えば、コンピューターモニター、テレビセットのスクリーン、およびマルチメディア用途のディスプレイ、携帯通信デバイス、現金自動預入支払機およびライトモジュレーターなどの実用的な用途に格別のニーズがある。それらは、広いネマティック相範囲、低い粘度、高い△ε、十分に高い比抵抗および、特に使用されるディスプレイモードにより与えられるセル厚さでのおよそ最適化された光学異方性△ｎを有していなければならない。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
驚くことに、十分に広いキラルネマティック相範囲および適当に高いフレキソエレクトリック弾性比および十分に短い応答時間を有する液晶媒体を、１または２種以上のキラル化合物のネマティックベース混合物を使用することにより、達成できることがここで見いだされた。１または２種以上のキラル化合物を加えたビメソゲン混合物が使用される場合、効果はとても大きく改良された。本発明によるこれらの媒体は、従来技術の材料の欠点を示さないか、またはすくなくともより小さな程度でしか示さない。本発明の媒体で使用されるベース混合物は、好ましくはキラルネマティック相を有するか、または好ましくはネマティック相を有する。
【００２１】
ベースの混合物は、好ましくはセルの面内のら旋の軸のさらなる配列のために、正の誘電異方性を有している。しかしながら、同時に、ベースの混合物の誘電異方性は、制限されなければならず、さもなければ、ら旋の軸の望ましい切換の代わりに、電界の印加時にら旋の望ましくない解きほぐしが生じるであろう。ベース混合物の誘電異方性は、好ましくは０またはそれより大きいものから１０またはそれより小さい範囲であり、および殊に好ましくは８．０またはそれより小さく、および特に０またはそれより大きいものから６．０またはそれより小さく、好ましくは、０またはそれより大きく、好ましくは、０．１またはそれより大きいものから５またはそれより小さい範囲である。
【００２２】
本発明による混合物の透明点は、典型的に６０℃またはそれより大きく、好ましくは８０℃またはそれより大きく、より好ましくは８５℃またはそれより大きく、および殊に好ましくは９０℃またはそれより大きい。
混合物のら旋構造のほどき電圧（unwinding voltage）は、室温、厚さ５μｍのセルで、典型的に３０Ｖまたはそれより大きく、好ましくは５０Ｖまたはそれより大きく、より好ましくは７０Ｖまたはそれより大きく、および殊に７５Ｖまたはそれより大きい。
本明細書において、「室温」および「周辺温度」という用語は、他に特に述べなければ、２０℃の温度についていうものである。
【００２３】
液晶混合物（上記に記載）の誘電異方性は、好ましくは０またはそれより大きいものから１０またはそれより小さい範囲であり、および殊に好ましくは８．０またはそれより小さく、および特に０またはそれより大きいものから６．０またはそれより小さく、好ましくは０またはそれより大きく、好ましくは０．１またはそれより大きいものから５またはそれより小さい範囲である。
本発明による混合物の透明点は、典型的に６０℃またはそれより大きく、好ましくは７０℃またはそれより大きく、より好ましくは７５℃またはそれより大きく、および殊に好ましくは８０℃またはそれより大きい。
【００２４】
混合物のら旋構造のほどき電圧は、室温、厚さ５μｍのセルで、典型的に３０Ｖまたはそれより大きく、好ましくは５０Ｖまたはそれより大きく、より好ましくは７０Ｖまたはそれより大きく、および殊に７５Ｖまたはそれより大きい。
液晶混合物のチルト角は、室温、厚さ５μｍのセルで、典型的に５°またはそれより大きく、好ましくは１０°またはそれより大きく、より好ましくは１５°またはそれより大きく、および殊に典型的に１０Ｖまたはそれより大きい電圧で２２．５°である。
【００２５】
本出願によるこれらの改良された液晶媒体は、以下の成分の少なくとも２種、好ましくは少なくとも３種を含んでいる。
−好ましくはメソゲン成分であり、好ましくはキラル化合物からなり、好ましくは式Ｉ、Ｉ’およびＩ’’で表される群から選択される１または２種以上の化合物を含むキラル成分、成分Ａと呼ぶ
【００２６】
【化１１】

【００２７】
式中、
Ｒ^１１、Ｒ^１２およびＲ^１３は、それぞれ相互に独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＯ_２、ＮＣＳ、ＳＣＮ、ＯＣＮ、炭素原子を１〜２５個有する直鎖または分枝状アルキルであり、これらは未置換または、ハロゲンもしくはＣＮにより単置換もしくは多置換されていてもよく、１または２個以上の隣接しないＣＨ_２基が、酸素原子が相互に直接的に連結しないものとして、またはそれらが酸素原子、Ｈに連結しない場合は、それぞれ相互に独立して、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ_３）−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−により置き換えられていてもよく、
ＳＰ^１１、ＳＰ^１２およびＳＰ^１３は、それぞれ相互に独立して、炭素原子が１〜４０個であるものを含む、好ましくは４〜２０個であるものを含む、好ましくはアルキレン基である２価のスペーサー基であり、スペーサー基中の１または２個以上の基が、それぞれ相互に独立して、酸素原子が相互に直接的に連結しないものとして、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ_３）−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ_２−または−Ｃ≡Ｃ−により置き換えられていてもよく、
【００２８】
ＳＰ^１４およびＳＰ^１５は、それぞれ相互に独立して、単結合、または炭素原子が１〜４０個であるものを含む、好ましくは４〜２０個であるものを含む、好ましくはアルキレン基である２価のスペーサー基であり、スペーサー基中の１または２個以上の基が、それぞれ相互に独立して、酸素原子が相互に直接的に連結しないものとして、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ_３）−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ_２−または−Ｃ≡Ｃ−により置き換えられていてもよく、好ましくはＳＰ^１４およびＳＰ^１５は、互いに一致して、最も好ましくは炭素原子を１〜４個有する、および特に好ましくは１または２個の炭素原子を有するアルキレン基であり、
Ｘ^１１、Ｘ^１２およびＸ^１３は、それぞれ相互に独立して、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯＯ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−ＮＨ−ＣＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＳＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｓ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、
【００２９】
Ｙは、Ｒ^１１で与えられた意味を有し、および好ましくはＨ、Ｆ、ＣＨ_３またはＣＦ_３であり、より好ましくはＨまたはＦであり、
ｋ、ｌ、ｎ、ｍ、ｐおよびｑは、それぞれ０または１であり、
ｍは、好ましくは１であり、
ｍ＋ｎ＋ｑは、１、２または３であり、式Ｉでは好ましくは２であり、式Ｉ’では、好ましくは１であり、および式Ｉ’’では好ましくは２または３であり、および最も好ましくは２であり、
【００３０】
ＭＧ^１１、ＭＧ^１２およびＭＧ^１３は、それぞれ相互に独立して、メソゲン基であり、好ましくは式Ｉ’’’
【化１２】

式中、
Ａ^１１およびＡ^１２は、それぞれ相互に独立して、好ましくは少なくとも４個の炭素原子を有する、好ましくは５員環または６員環であるものを含む２価の環状の基であり、および好ましくは以下の式ＩＩＩで環Ａ^３１として与えられる意味を有し、
Ｚ^１は、それぞれ相互に独立して、以下の式ＩＩＩでＺ^３１として与えられる意味を有し、および
ｉ１は、０、１または２、好ましくは０または１であり、
【００３１】
ＣＨ^＊１１は、キラルな２価の基であり、好ましくはキラル中心を有し、または式Ｉａ〜Ｉｎ
【化１３】

【００３２】
【化１４】

で表される群から好ましくは選択される１または２個以上のキラル原子を有し、または言及されない場合はそれらの鏡像であり、
【００３３】
ＣＨ^＊１２は、キラルな２価の基であり、好ましくはキラル中心を有し、または式Ｉｅ、ＩｆおよびＩｎで表される群から好ましくは選択される１または２個以上のキラル原子を有し、または言及されない場合はそれらの鏡像であり、殊にＩｎが好ましく、および
ＣＨ^＊１３は、キラルな３価の基であり、好ましくはキラル中心を有し、または１または２個以上のキラル原子、好ましくは−ＣＨ＝、−ＣＦ＝、−Ｃ（ＣＨ_３）＝、−Ｃ（ＯＣＨ_３）＝、または−Ｃ（ＣＦ_３）＝であり、
【００３４】
ここで、Ｉａ〜Ｉｋのすべての基において、および殊に好ましくはＩk、Ｉｊ、ＩｌおよびＩｎの基の芳香環中で、１または２個以上の水素原子が、任意に、すべてがフッ素ハロゲン原子またはＣＮにより置換されていてもよい、芳香環、脂肪族環、アルキル鎖、アルコキシ鎖、アルケニル鎖およびアルケニルオキシ鎖によりさらに置き換えられることもでき、
− 好ましくはメソゲン成分、好ましくはビメソゲン化合物からなる、好ましくは式ＩＩで表される１または２種以上の化合物を含むビメソゲン成分、成分Ｂと呼ぶ、
【化１５】

【００３５】
式中、
Ｒ^２１およびＲ^２２は、それぞれ相互に独立して、上記の式ＩでＲ^１１として与えられた意味を有し、
ＭＧ^２１およびＭＧ^２２は、それぞれ相互に独立して、上記の式ＩでＭＧ^１１として与えられた意味を有し、
ＳＰ^２は、上記の式ＩでＳＰ^１１として与えられた意味を有し、
ｉおよびｊは、相互に独立して、０または１であり、
【００３６】
− 誘電的に正の化合物からなる、好ましくは式ＩＩＩで表される１または２種以上の化合物、および任意にさらに誘電的に正の化合物を含む、誘電的に正の成分、成分Ｃと呼ぶ、
【化１６】

式中、
Ｒ^３は、Ｈ、Ｆ、炭素原子１〜７個を有するアルキル、アルコキシ、フッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシ、炭素原子２〜７個を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルコシキアルキルまたはフッ素化アルケニルであり、
【００３７】
Ｘ^３は、Ｈ、ＣＮ、ＮＣＳ、Ｆ、Ｃｌまたはそれぞれ炭素原子１〜４個を有するフッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシ、好ましくはＣＮ、ＯＣＦ_３、ＯＣＦ_２Ｈ、ＦまたはＣｌであり、最も好ましくはＯＣＦ_３またはＨであり、
Ｚ^３１およびＺ^３２は、相互に独立して、およびＺ^３１が２個存在する場合には、これらもまた相互に独立して、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＦ_２−ＣＦ_２−、−ＣＦ_２−Ｏ−、−Ｏ−ＣＦ_２−、−ＣＯ−Ｏ−または単結合であり、好ましくは−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＯ−Ｏ−または単結合であり、
【００３８】
【化１７】

は、相互に独立して、および
【化１８】

が２個存在する場合には、これらもまた相互に独立して、
【化１９】

であり、
Ｋは、０、１または２であり、好ましくは０または１である。
【００３９】
− 任意に、好ましくは義務的に、誘電的に負の化合物からなる、好ましくは式ＩＶで表される１または２種以上の化合物を含む、誘電的に負の成分、成分Ｄと呼ぶ、
【化２０】

式中、
Ｒ^４１およびＲ^４２は、相互に独立して、上記式ＩＩＩのＲ^３として与えられる意味を有し、
【００４０】
【化２１】

は、
【化２２】

であり、
【化２３】

の１つは、
【化２４】

であり、
【００４１】
および、他の１つは、又は、他の２つは相互に独立して、同じ意味を有するか、または
【化２５】

で与えられた意味の１つであるか、または
【化２６】

であり、
【００４２】
【化２７】

の任意の１つ、好ましくは、
【化２８】

または、両方が、
【化２９】

であり、
【００４３】
Ｌ^４１およびＬ^４２は、相互に独立して、＝Ｃ（−Ｆ）−、または＝Ｎ−であり、好ましくは少なくともそれらのうちの１つが＝Ｃ（−Ｆ）−であり、および最も好ましくはそれらの両方が＝Ｃ（−Ｆ）−であり、および、
Ｚ^４１およびＺ^４２は、相互に独立して、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＯＯ−、トランス−ＣＨ_２＝ＣＨ_２−、トランス−ＣＦ_２＝ＣＦ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＦ_２Ｏ−、または単結合であり、好ましくは少なくともそれらのうちの１つが単結合であり、および最も好ましくは両方が単結合であり、
Ｌは、０または１または２であり、好ましくは０または１である。
【００４４】
− 任意に、好ましくは義務的に、誘電的に中性の化合物からなる、好ましくは式Ｖで表される１または２種以上の化合物を含む、誘電的に中性の成分、成分Ｅと呼ぶ、
【化３０】

【００４５】
式中、
Ｒ^５１およびＲ^５２は、相互に独立して、上記の式ＩＩＩのＲ^３で与えられた意味を有し、
環Ａ^５１、Ａ^５２およびＡ^５３は、相互に独立して、上記の式ＩＩＩの環Ａ^３１で与えられた意味を有し、
Ｚ^５１およびＺ^５２は、相互に独立して、上記の式ＩＩＩのＺ^３１で与えられた意味を有し、
Ｍは、０または１または２であり、好ましくは０または１である。
【００４６】
好ましいキラル成分、成分Ａと呼ぶ、は、式Ｉａ、ＩｂおよびＩ’−１で表される群から選択される１または２種以上の化合物、好ましくはその付属式Ｉ’ａ〜Ｉ’ｃ、好ましくは式のこの群から選択される、少なくとも各々２つの異なる式で表される１または２種以上の化合物を含む。
【００４７】
【化３１】

【００４８】
【化３２】

【００４９】
式中、パラメータは、上記式Ｉでそれぞれ与えられた意味を有し、及び好ましくは、
Ｒ^１１およびＲ^１２は、それぞれ相互に独立して、炭素原子を１〜７個有するアルキル、アルコキシ、フッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシ、炭素原子を２〜７個有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルコキシアルキルまたはフッ素化アルケニルである。
【００５０】
ビメソゲン成分、成分Ｂと呼ぶ、は、好ましくは式ＩＩａで表される１または２種以上の化合物、好ましくは式のこの群から選択される、少なくとも各々２つの異なる式で表される１または２種以上の化合物を含む。
【化３３】

【００５１】
式中、
Ｒ^２１およびＲ^２２は、相互に独立して、上記の式ＩＩで与えられた意味を有し、
環Ａ^２１１、Ａ^２１２、Ａ^２２１およびＡ^２２２は、相互に独立して、上記の式ＩＩＩの環Ａ^３１で与えられた意味を有し、
Ｚ^２１およびＺ^２２は、相互に独立して、上記の式ＩＩＩのＺ^３１で与えられた意味を有し、
Ｂ^２は、ＣＨ_２、ＣＦＨ、ＣＦ_２またはその組み合わせが１度よりも多く存在する場合には、好ましくはＣＨ_２であり、および
ｍは、１〜１９の整数であり、好ましくは４〜１５であり、および最も好ましくは６〜１０である。
【００５２】
殊に好ましいのは、式ＩＩａ−１およびＩＩａ−２で表される化合物である。
【化３４】

【００５３】
式中、
Ｘ^２１およびＸ^２２は、上記の式Ｉで、好ましくは上記式Ｉａで、Ｒ^１１およびＲ^１２としてそれぞれ与えられた意味を有し、又は相互に独立して、Ｆ、Ｃｌまたは炭素原子を１〜４個それぞれ有するフッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシであり、好ましくはＦまたはＣｌであり、最も好ましくはＦである。
【００５４】
誘電的に正の成分、成分Ｃと呼ぶ、は、好ましくは式ＩＩＩａ〜ＩＩＩｇの群から選択される１または２種以上の化合物、好ましくはこの式の群から選択される、少なくとも各々２つの異なる式で表される１または２種以上の化合物を含む。
【化３５】

【００５５】
【化３６】

【００５６】
式中、
Ｒ^３は、炭素原子１〜７個を有するアルキル、アルコキシ、フッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシ、炭素原子２〜７個を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルコキシアルキルまたはフッ素化アルケニルであり、
Ｘ^３は、Ｆ、Ｃｌまたは炭素原子１〜４個をそれぞれ有するフッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシであり、好ましくはＯＣＦ_３、ＯＣＦ_２Ｈ、ＦまたはＣｌであり、最も好ましくはＦであり、および
【００５７】
Ｙ^３１およびＹ^３２は、相互に独立して、ＨまたはＦであり、
ここで、任意に、直接的に連結すると示される６員環のうちの２つが、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＦ_２−ＣＦ_２−、−ＣＦ_２−Ｏ−、−Ｏ−ＣＦ_２−および−ＣＯ−Ｏ−から選択される基により、好ましくは−ＣＨ_２−ＣＨ_２−および−ＣＦ_２−Ｏ−により、最も好ましくは−ＣＨ_２−ＣＨ_２−により連結されていてもよい。
【００５８】
さらに、誘電的に正の成分、成分Ｃと呼ぶ、は、任意に式ＩＩＩｈで表される１または２種以上の化合物を含む。
【化３７】

【００５９】
式中、
Ｒ^３は、炭素原子１〜７個を有するアルキル、アルコキシ、フッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシ、炭素原子２〜７個を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルコキシアルキルまたはフッ素化アルケニルであり、
Ｘ^３は、Ｆ、Ｃｌまたは炭素原子１〜４個をそれぞれ有するフッ素化アルキル、またはフッ素化アルコキシであり、好ましくはＯＣＦ_３、ＯＣＦ_２Ｈ、ＦまたはＣｌであり、最も好ましくはＦであり、
Ｙ^３１およびＹ^３２は、相互に独立して、ＨまたはＦであり、および
Ｋは、０、１または２であり、好ましくは０または１であり、および最も好ましくは１であり、
【００６０】
ここで、任意に、６員環のうちの２つが、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＦ_２−ＣＦ_２−、−ＣＦ_２−Ｏ−、−Ｏ−ＣＦ_２−および−ＣＯ−Ｏ−から選択される基により、好ましくは−ＣＨ_２−ＣＨ_２−および−ＣＦ_２−Ｏ−により、最も好ましくは−ＣＨ_２−ＣＨ_２−により連結されていてもよい。
【００６１】
本発明による液晶混合物は、好ましくは誘電的に負の成分、成分Ｄと呼ぶ、を含む。この成分は、−１．５またはこれより小さい誘電異方性を有し、好ましくは−１．５〜−８の範囲である。好ましくは、誘電的に負の化合物を本質的に含み、および殊に好ましくは完全に誘電的に負の化合物からなる。この成分は、好ましくは式ＩＶａ〜ＩＶｈで表される群から選択される１または２種以上の誘電的に負の化合物を含む。
【００６２】
【化３８】

【００６３】
式中、
Ｒ^４１およびＲ^４２は、上記式ＩＶで与えられた意味をそれぞれ有する。
【００６４】
本発明による液晶混合物は、好ましくは誘電的に中性の成分、成分Ｅと呼ぶ、を含む。この成分は、−１．５〜＋３の範囲の誘電異方性を有する。好ましくは、誘電的に中性の化合物を本質的に含み、および殊に好ましくは完全に誘電的に中性の化合物からなる。この成分は、好ましくは式Ｖａ〜Ｖｍで表される群から選択される１または２種以上の誘電的に中性の化合物を含む。
【００６５】
【化３９】

【００６６】
【化４０】

【００６７】
式中、
Ｒ^５１およびＲ^５２は、上記式Ｖで与えられる意味をそれぞれ有する。
【００６８】
第一の実施態様
本発明の第一に好ましい実施態様による改良された液晶媒体は、キラル成分（成分Ａ）、ビメソゲン成分（成分Ｂ）、誘電的に正の成分（成分Ｃ）、および誘電的に負の成分（成分Ｄ）を含む。この実施態様において、成分Ａ、ＣおよびＤおよび任意にＥが、ビメソゲン成分（成分Ｂ）のホスト混合物を代表するものとして評価することができる。
【００６９】
第二の実施態様
第一の実施態様と同一であるか、または異なるかもしれない、本発明の第二の実施態様において、回転角度および周辺温度でのフレキソエレクトリックデバイスのフレキソエレクトリック特性に関する改良点は達成される。この実施態様において、液晶媒体は、キラル化合物（成分Ａ）、ビメソゲン（成分Ｂ）、正の誘電異方性化合物（成分Ｃ）、任意に、好ましくは義務的に中性の化合物（成分Ｅ）および任意に負の誘電異方性化合物（成分Ｄ）を含む。
【００７０】
第三の実施態様
先の２つの実施態様とは独立しているが相乗的にそれらを補完する、本発明の第三の実施態様は、使用されるキラル添加剤中に存在する。フレキソエレクトリックデバイス用の液晶ネマティックのキラル構造は、キラルドーパント添加により達成される。ビナフトールベースの化合物を、溶解性および操作温度範囲の点で、イソソルビドに置き換えて使用したとき、格別な改善が得られた。フレキソエレクトリックデバイスに適したピッチを達成するために、キラルドーパントの濃度は、好ましくは０．５％またはそれより大きく、より好ましくは１％またはそれより大きく、最も好ましくは１．５％またはそれより大きく、および殊に２％またはそれより大きいものである。
【００７１】
ビナフトールドーパント、好ましくは式Ｉ’ａで表されるものを、イソソルビドドーパントと比較して使用したとき、低温度安定性で追加の改善が得られる。式Ｉ’で表される化合物は、好ましくは式Ｉ’ａ、Ｉ’ｂおよびＩ’ｃで表される群から選択される。
【００７２】
キラルネマティック相は、好ましくは２０℃またはそれより低い温度に広げられ、より好ましくは１５℃またはそれより低く、最も好ましくは１０℃またはそれより低く、殊に５℃またはそれより低い。
電界を印加した発明の媒体のサンプルにおいて、観察された典型的な一連の組織を、以下に示す。
【００７３】
スキーム１：配向中の相列
【化４１】

【００７４】
液晶ベース混合物は、好ましくは１・１０^−１１Ｎまたはそれより大きい弾性係数ｋ_１１を有し、およびフレキソエレクトリック混合物は、１・１０^−１１Ｃ／ｍまたはそれより小さい、好ましくは１・１０^−１２Ｃ／ｍ〜１・１０^−１１Ｃ／ｍの範囲の平均的な撓電係数を有する。
【００７５】
本発明による液晶媒体は、好ましくは成分Ａを含むものであり、好ましくは主に含む物であり、および最も好ましくは、全体が式Ｉ〜Ｖで表される群から選択される化合物からなるものである。
本出願において「含有」とは、組成物との関連で、言及する構成要素、たとえば媒体または成分が、当該成分（単数または複数）または当該化合物（単数または複数）を含むことを意味し、好ましくは全体の濃度が１０％またはそれより多く、および最も好ましくは２０％またはそれより多い。
【００７６】
これに関連して、「主に含有」は、言及する構成要素が、当該成分（単数または複数）または当該化合物（単数または複数）の、８０％またはそれより多く、好ましくは９０％またはそれより多く、および最も好ましくは９５％またはそれより多く含むことを意味する。
これに関連して、「完全な含有」は、言及する構成要素が、当該成分（単数または複数）または当該化合物（単数または複数）の、９８％またはそれより多く、好ましくは９９％またはそれより多く、および最も好ましくは１００％含むことを意味する。
【００７７】
好ましい実施態様での本発明による液晶媒体は、成分Ａを含み、好ましくは主に含有し、および最も好ましくは完全に式Ｉ、Ｉ’およびＩ’’で表される群から選択される化合物からなる。
さらに好ましい実施態様において液晶媒体は、好ましくは式ＩＩ、好ましくはＩＩaで表される化合物を主に含有し、および最も好ましくは式ＩＩ、好ましくはＩＩaで表される化合物から完全になる、液晶成分Ｂを含む。
【００７８】
先の好ましい実施態様と同一であるか、または異なるかもしれない、さらに好ましい実施態様において、液晶媒体は、好ましくは式Ｖで表される化合物を主に含有し、および最も好ましくは式Ｖで表される化合物から完全になる、液晶成分Ｅを含む。
この成分Ｅは存在していてもよく、および好ましくは成分ＣおよびＤに加えて存在するものである。
【００７９】
上記に除外して述べない他のメソゲン化合物、並びにノンメソゲン化合物もまた、任意かつ有益に本発明による媒体に使用することができる。そのような化合物は、当業者に既知である。
成分Ａを、好ましくは混合物全体の０％〜１０％の濃度、好ましくは０．５％〜８％、より好ましくは０．５％〜６％、および最も好ましくは０．５％〜４％で使用され、好ましくは３％までの濃度で使用する。
【００８０】
成分Ｂを、好ましくは混合物全体の０％〜９７％の濃度、好ましくは１％〜８０％、より好ましくは１０％〜７０％、および最も好ましくは１０％〜６０％で使用する。
成分Ｃを、好ましくは混合物全体の０％〜９７％の濃度、好ましくは１％〜８０％、より好ましくは１％〜５０％、および最も好ましくは５％〜５０％で使用する。
【００８１】
成分Ｄを、好ましくは混合物全体の０％〜９７％の濃度、好ましくは０％〜９０％、より好ましくは０％〜７０％、および最も好ましくは０％〜６０％で使用する。
成分Ｅを、好ましくは混合物全体の０％〜９７％の濃度、好ましくは１％〜８０％、より好ましくは１％〜５０％、および最も好ましくは５％〜３０％で使用する。
【００８２】
任意に、進歩的な媒体は、物理的な特性を調整するために、さらなる液晶化合物を含むことができる。そのような化合物は、当業者に既知である。本発明による媒体におけるそれらの濃度は、好ましくは、０％〜３０％、より好ましくは０％〜２０％、および最も好ましくは、０．５％〜１５％である。
【００８３】
好ましくは液晶媒体は、式Ｉ〜Ｖでそれぞれ表される１または２種以上の化合物を含み、好ましくは主に含み、および最も好ましくは、完全にこれらからなる、成分Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥを全体で、５０％〜１００％、より好ましくは７０％〜１００％、および最も好ましくは８０％〜１００％、および特に９０％〜１００％含む。
本発明による液晶媒体は、透明点が７０℃またはそれより大きく、好ましくは８０℃またはそれより大きく、および特に８７℃またはそれより大きいことを特徴とする。
【００８４】
本発明による液晶媒体の△ｎは、０．０５０またはそれより大きく、好ましくは０．０６０〜０．２００の範囲、より好ましくは０．０６０〜０．１７０の範囲、最も好ましくは０．０８０〜０．１５０の範囲、および特に０．０８０〜０．１３８の範囲である。
本発明による液晶媒体の１ｋＨおよび２０℃での△εは、０またはそれより大きく、好ましくは０．１またはそれより大きく、最も好ましくは０．５またはそれより大きく、および特に０．６またはそれより大きい。しかしながら△εは、好ましくは７．０またはそれより小さく、より好ましくは５．０またはそれより小さく、および最も好ましくは４．０またはそれより小さい。
【００８５】
本発明の媒体のネマティック相は、好ましくは少なくとも０℃〜７０℃まで広げられ、より好ましくは少なくとも−２０℃〜８０℃、より好ましくは少なくとも−２０℃〜９０℃、最も好ましくは少なくとも−３０℃〜９０℃、および特に少なくとも−３０℃〜１００℃にわたり、ここで、少なくとも好ましくは下限は削除され、上限を越えることを意味する。
【００８６】
本発明において、「誘電的に正の化合物」という用語は、△ε＞３．０である化合物を記載し、「誘電的に中性の化合物」という用語は、−１．５≦△ε≦３．０である化合物であり、および「誘電的に負の化合物」という用語は、△ε＜−１．５である化合物である。組成物にも同様のことが保持される。△εは１ｋＨｚおよび２０℃で決定する。化合物の誘電異方性は、ネマティックホスト混合物中の個別の化合物の１０％の溶液の結果から決定する。これらの試験混合物の容量は、ホメオトロピック配列を有するセル、およびホモジェネアス配列を有するセルの両方において決定する。セルの両方の型のセルギャップは、およそ１０μｍである。印加された電圧は、１ｋＨｚの周波数および典型的に０．５〜１．０Ｖの二乗平均の平方根値を有する矩形波であるが、しかしながら、常にそれぞれの試験混合物の容量のしきい値よりも低く選択する。
【００８７】
誘電的に正の化合物について、混合物ＺＬＩ−４７９２および誘電的に中性、並びに誘電的に負の化合物について、混合物ＺＬＩ−３０８６（両方ともMerck KGaA, Germany）を、それぞれホスト混合物として使用する。化合物の誘電率は、注目する化合物の添加によるホスト化合物のそれぞれの値の変化から決定し、１００％の注目する化合物の濃度に外挿する。２０℃の測定温度でネマティック相を有する成分を測定し、他の全てのものを化合物と同様に処理する。
【００８８】
「しきい値電圧」という用語は、他に特に述べなければ、本出願において、光学的しきい値を意味し、および１０％相対的コントラスト（Ｖ_１０）について与えられ、および「飽和電圧」という用語は、光学的飽和を意味し、および９０％相対的コントラスト（Ｖ_９０）について与えられる。容量的しきい値電圧（Ｖ_０、またはフレデリクスしきい値Ｖ_Ｆｒと呼ぶ）は、特に述べる場合にのみ使用する。
本出願で与えられたパラメータの範囲は、他に特に述べなければすべて限界値を含む。
【００８９】
本出願を通じて、他に特に述べなければ、全ての濃度は、質量パーセントで与えるものであり、およびそれぞれの完全な混合物に関して、全ての温度は、摂氏度で与えるものであり、全ての温度差も摂氏度で与えるものである。すべての物理的な特性は、”Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals”Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germanyにより決定しており、および決定し、および他に特に述べなければ、２０℃の温度で与えるものである。光学異方性（△ｎ）については、５８９．３ｎｍの波長で決定する。誘電異方性（△ε）については、１ｋＨｚの周波数で決定する。しきい値電圧、並びに他の電気光学的特性は、Merck KGaA, Germanyで準備した試験セルで決定した。△εの決定のための試験セルは、２２μｍのセルギャップを有していた。電極は、１．１３ｃｍ^２の面積および保護環を有する円形ＩＴＯ電極であった。配向層は、ホメオトロピック配向（ε‖）用にはレシチン、およびホノジェネアス配向（ε⊥）用には日本合成ゴムのポリイミドＡＬ−１０５４であった。容量は、０．３Ｖ_ｒｍｓの電圧を有する正弦波を使用した周波数応答分析装置ソラトロン（Solatron）で決定した。電気光学的測定において使用した光は、白色光であった。用いた構成は、出力信号がオシロスコープでモニターされる、ファストフォトダイオード（fast photodiode）を備えたオリンパスの偏向顕微鏡からなるものであった。外部電界は、印加された。
【００９０】
本発明による液晶媒体は、通常の濃度で添加剤およびキラルドーパントをさらに含むことができる。これらのさらなる構成成分の合計濃度は、混合物の合計を基礎として０％〜１０％の範囲、好ましくは、０．１％〜６％である。それぞれ使用された個別の化合物の濃度は、好ましくは０．１％〜３％の範囲である。これらおよび類似の添加物の濃度は、本出願の液晶媒体の液晶成分および化合物の濃度の値および範囲には考慮されない。
本出願による進歩的な液晶媒体は、数種の化合物、好ましくは３〜３０、より好ましくは８〜２０、および最も好ましくは１０〜１６の化合物からなる。
【００９１】
これらの化合物を、慣用的な方法で混合する。原則として、所要量がより小さい量として用いられる化合物を、より大きい量として用いられる化合物に溶解する。温度がより高い濃度で用いられる化合物の透明点を越える場合には、溶解の過程の完了を観察するのは、特に容易である。しかしながら、他の慣用の方法、たとえば、たとえば同族化合物または共融混合物であることができる、いわゆる予備混合物の使用や、構成成分がそれら自身の混合物を使用することができる状態にある、いわゆるマルチボトル系を使用して、媒体を調製することもできる。
【００９２】
適当な添加物の添加により、本発明による液晶媒体を、液晶媒体、たとえば、ＴＮ−、ＴＮ−ＡＭＤ、ＥＣＢ−ＡＭＤ、ＶＡＮ−ＡＭＤ、ＩＰＳおよびＯＣＢＬＣＤｓおよび特にＰＤＬＣ、ＮＣＡＰ、ＰＮＬＣＤｓなどの合成システム、および殊にプロジェクション型ＴＦＴディスプレイなどに使用されるいずれかを使用して、すべての既知型の液晶ディスプレイに使用可能であるように、改変することができる。
【００９３】
進歩的なセルにおける本発明による液晶媒体の配向は、ホモジェネアス配列のための配列手段を有する互いに対立するセルの主要な内部表面を処理すること、およびフォイルドセル（foilled cell）への電界の印加により、達成される。ホメオトロピック配向のための手段は、たとえば、間接的に蒸発するＳｉＯ_ｘなどの好ましい配向を有する無機層、または逆配向にラビングされたポリイミドまたはポリアミド膜などの好ましい配向を有する典型的なポリマー層の有機層である。
液晶の融点Ｔ（Ｃ、Ｎ）、スメクティック相（Ｓ）からネマティック（Ｎ）相への転移Ｔ（Ｓ、Ｎ）および透明点Ｔ（Ｎ、Ｉ）は、摂氏度で与える。
【００９４】
本出願および殊に以下の例において、液晶化合物の構造は、また頭字語と呼ばれる略語により表す。略語の対応する構造への変換は、次の２つの表ＡおよびＢに従って、直接的である。すべてのＣ_ｎＨ_２ｎ＋１基およびＣ_ｍＨ_２ｍ＋１基は、炭素原子数がそれぞれｎ、ｍ個である直鎖アルキル基である。表Ｂの解釈は、自明である。表Ａは、構造のコアの略語リストのみである。個別の化合物は、ハイフンに続くコアの略語により示され、および置換基Ｒ^１、Ｒ^２、Ｌ^１およびＬ^２を特定するコードが続く：
【００９５】
【表１】

【００９６】
表Ａ
【化４２】

【００９７】
【化４３】

【００９８】
表Ｂ
【化４４】

【００９９】
【化４５】

【０１００】
【化４６】

【０１０１】
【化４７】

【０１０２】
【化４８】

【０１０３】
【化４９】

【０１０４】
本発明の液晶媒体は、好ましくは、
− ３または４種以上、好ましくは、５または６種以上の化合物、好ましくは表ＡおよびＢの式で表される化合物の群から選択される、異なる式で表される化合物、および／または
− １、２、３または４種以上、好ましくは、３、４または５種以上の化合物、好ましくは表Ａの式で表される化合物の群から選択される、異なる式で表される化合物、および／または
− １、２、３または４種以上、好ましくは、２、３または４種以上の化合物、好ましくは表Ｂの式で表される化合物の群から選択される、異なる式で表される化合物、
を含む。
【０１０５】
例
以下に与えられた例は、本発明をいかなる方法によっても限定せずに、例示する。
しかしながら、それらは典型的に好ましい実施態様を例示する。それらは、典型的な使用および好ましい構成要素を示し、およびそれらの濃度を模範的に例示する。さらに、特性を達成することができ、および改変することができる範囲を専門家に例示するために、組成物の物理的特性の可能なバリエーションを示す。殊に、好ましく達成することができる種々の特性の組み合わせは、しかるに専門家のために十分に定義がなされる。
【０１０６】
比較例１
３％の光学的に活性なイソソルビド化合物（１ＯＰＺＰＺ）_２Ｘ^＊を、Merck KGaA, Darmstadt, Germanyから入手した、９７％の誘電的に正のネマティック混合物ＺＬＩ−４７９２に加えた。結果として得た混合物を、混合物Ａと呼ぶ。
混合物ＺＬＩ−４７９２は、以下の表１で与えられた特性を有する。
【０１０７】
表１：ＺＬＩ−４７９２
【表２】

キラルドーパント（１ＯＰＺＰＺ）_２Ｘ^＊は、それぞれ５０％の７（ＯＧＰ−Ｆ）_２および９（ＯＧＰ−Ｆ）_２（混合物Ｃ−０、比較例３参照）からなる純粋なビメソゲンシステムにおいて、３％の濃度で、０．２９２μｍのコレステリックピッチを誘発する。これは、１１４μｍ^−１のら旋ねじれ力（ＨＴＰ）に相当する。
【０１０８】
ＺＬＩ−４７９２においてドーパントにより得られた混合物は、好意的に広いキラルネマティック相範囲を有する。この混合物を、セルギャップが５．０μｍの試験セルで調査した。セルは、混成配列を有する、すなわち、１つの表面の配向は、ホモジェネアス（プレナー平面的）であり、および他の表面上ではホメオトロピック（平面に垂直）である。セルの主要な表面の１つを、液晶材料にホメオトロピック配向を与えるために、日本合成ゴムのポリイミドＡＬ１０５１で処理し、これに対し、液晶材料のホモジェネアス配向を導くために、他の主要な表面を日産ケミカル（日本国）のＲＮ−７８３で処理する。セル中での液晶混合物の均一な配向は、０．９６８に減少した温度で、典型的に５Ｖ〜３０Ｖの電圧において、電界の印加により達成する。電圧の印加中、サンプルは好ましい配向を誘発するために、他に関連する１つの基板を移動することによりせん断する（sheared）。
【０１０９】
混合物を、Ｔ／Ｔ（Ｎ、Ｉ）＝０．９６８の減少した温度（ここでは温度はケルビンで与えられる）で調査した。印加した電界の関数としてのねじれ角の結果を、図１に示し、および他の結果は以下の表２に取りまとめた。しかしながら、この混合物の５．３という△ε値は、すでにら旋のほどけが観察されるおよそ１．８Ｖ・μｍ^−１の電界強さではむしろ高く、および要求される電気光学効果は、もはや達成されない。したがって、達成される回転角の最高値は、ほとんどの典型的な電気光学切換素子において、よいコントラストを達成するには不十分な、たった約３°ほどである。
【０１１０】
表２ａ：例１および比較例１〜３の結果
【表３】

【０１１１】
表２ｂ：例１および比較例１〜３の結果
【表４】

【０１１２】
比較例２
比較例１で使用した３％の光学活性化合物（１ＯＰＺＰＺ）_２Ｘ^＊を、Merck KGaA, Darmstadt, Germanyから入手した、９７％の誘電的に中性のネマティック混合物ＺＬＩ−３０８６に添加した。結果として得られた混合物を混合物Ｂ−１と呼ぶ。
混合物ＺＬＩ−３０８６は、以下の表３に与えられた特性を有する。
【０１１３】
表３：ＺＬＩ−３０８６
【表５】

【０１１４】
この混合物の９７％に、比較例１で使用した３％のキラル物質（１ＯＰＺＰＺ）_２Ｘ^＊を添加した。結果として得られた混合物、混合物Ｂ−１は、適当に広いネマティック相範囲、適当な複屈折率および低い△εをも有する。高い印加電圧においてまでら旋のほどけを防止するので、△εのこの低い値は好適であるが、容易に利用できる電界強さの印加電界下において、混合物Ｂが配列するのが困難になる。
【０１１５】
この混合物、混合物Ｂ−１についても、比較例１で記載したように調査する。
結果は図１および上記表２に示す。この混合物、混合物Ｂ−１は、コレステリックら旋をほどくための好意的に高い臨界電圧値を有しているが、多分にその低い誘電異方性のために、達成できる回転角の最高値は、高い印加電圧でさえ、むしろ低い。
【０１１６】
比較例３
液晶混合物、混合物Ｃ−０を、比較例として実現し、および特性は以下の表４に与える。
表４：液晶混合物Ｃ−０
【表６】

この混合物Ｃ−０の９７％に、比較例１で使用した３％のキラル化合物（１ＯＰＺＰＺ）_２Ｘ^＊を添加した。結果として得られた混合物、混合物Ｃ−１は、いくつかの選択される用途には、わずかに十分ではない広さのキラルネマティック相範囲を有する。この混合物の調査の結果を図１および上記の表２に示す。混合物Ｃ−１は、明らかに技術的に利用できる電圧で十分に広い回転角を生ずるのを許容する。しかしながら、実用的な用途のほとんどに適さない狭いキラルネマティック相範囲しか有さない。
【０１１７】
例１
液晶混合物、混合物Ｄ−０は、組成および特性が以下の表５で与えられる、本発明の第一の好ましい実施態様により実現される。
表５：液晶混合物Ｄ−０
【表７】

この混合物Ｄ−０は、好ましく広いネマティック相範囲、誘電異方性の適度な正の値、および適当に高い△ｎ値を有する。
【０１１８】
例１ａ
この混合物Ｄ−０の９７％に、比較例１で使用した３％のキラル物質（１ＯＰＺＰＺ）_２Ｘ^＊を添加した。結果として得られた混合物、混合物Ｄ−１を、比較例１で記載したように調査した。その結果を図１および上記の表２に示す。
混合物の相範囲は、優れており、およびほとんどの実用的な用途に適する。さらに混合物は、電界の印加により容易に配向し、および同時にコレステリック螺旋を解きほぐすための十分に高い臨界電圧値を有する。
【０１１９】
例１ｂ
混合物Ｄ−０の９８％に、２％のキラルビナフトール化合物（３Ｃ１（１０）_２）Ｎ^＊を加える。結果として得られた混合物、混合物Ｄ−２は十分に広いキラルネマティック相範囲を有する。上記に記載した混合物Ｄ−１のように調査し、および比較的好ましい結果を導いた。混合物Ｄ−２により達成される回転角は、混合物Ｄ−１およびさらにＢ−１のそれよりも、わずかに大きいにすぎない。
【０１２０】
例２
さらに液晶混合物、混合物Ｅ−０を、その組成および特性を以下の表６で与える、本発明の第二の好ましい実施態様により実現する。
【０１２１】
表６：液晶混合物Ｅ−０
【表８】

【０１２２】
この混合物，混合物Ｅ−０は、十分に広いネマティック相範囲、好ましく高い△ｎ値および、最も重要な、誘電配向するのに十分高く、および適度な電界ですでにコレステリックら旋の解きほぐしを防止するほど十分低い△ε値を有する。
【０１２３】
例２ａ
この混合物Ｅ−０の９７％に、比較例１で使用した３％のキラル物質（１ＯＰＺＰＺ）_２Ｘ^＊（３Ｃ１（１０）_２）Ｎ^＊を添加した。結果として得られた混合物、混合物Ｅ−１を、比較例１で記載したように調査した。その結果を例１ａで記載した混合物Ｄ−１で得たものと比較した。
【０１２４】
例２ｂ
この混合物Ｄ−０の９８％に、比較例１ｂで使用した２％のキラル物質（３Ｃ１（１０）_２）Ｎ^＊を添加した。結果として得られた混合物、混合物Ｅ−２は、十分に広いキラルネマティック相範囲を有する。混合物Ｅ−２のように調査し、および例１ｂで示した混合物Ｄ−２のものと同様に、好適な特性を比較して示した。
【０１２５】
例３
液晶混合物、混合物Ｆ−０を、その組成および特性を以下の表７で与える、本発明の第二の好ましい実施態様により実現する。
表７：液晶混合物Ｆ−０
【表９】

【０１２６】
この混合物Ｆ−０の９８％に、比較例１ｂで使用した２％のキラル物質（３Ｃ１（１０）_２）Ｎ^＊を添加した。結果として得られた混合物、混合物Ｆ−２は、十分に広いキラルネマティック相範囲を有する。３０℃の温度で例２ｂの混合物Ｄ−２のように調査する。結果を以下の表８に示す。
【０１２７】
表８：例３〜５の結果
【表１０】

この表の測定は、すべて３０℃の温度で行う。表８で与えられた誘電異方性の値は、２０℃の温度で得た。
【０１２８】
例４
さらに液晶混合物、混合物Ｇ−０を、その組成および特性を以下の表９で与える、本発明の第二の好ましい実施態様により実現する。
表９：液晶混合物Ｇ−０
【表１１】

【０１２９】
この混合物Ｇ−０の９８％に、比較例１ｂで使用した２％のキラル化合物（３Ｃ１（１０）_２）Ｎ^＊を添加した。結果として得られた混合物、混合物Ｇ−２は、合理的に広いキラルネマティック相範囲を有する。例３の混合物Ｆ−２のように調査する。この結果を上記の表８に示す。
【０１３０】
例５
さらに液晶混合物、混合物Ｈ−０を、その組成および特性を以下の表１０で与える、本発明の第二の好ましい実施態様により実現する。
表１０：液晶混合物Ｈ−０
【表１２】

【０１３１】
この混合物Ｈ−０の９８％に、比較例１で使用した２％のキラル化合物（３Ｃ１（１０）_２）Ｎ^＊を添加した。結果として得られた混合物、混合物Ｈ−２は、十分に広いキラルネマティック相範囲を有する。例３の混合物Ｆ−２のように調査する。結果を上記の表８に示す。
【０１３２】
例６
さらに液晶混合物、混合物Ｉ−０を、その組成および特性を以下の表１１で与える、本発明の第二の好ましい実施態様により実現する。
表１１：液晶混合物Ｉ−０
【表１３】

【０１３３】
この混合物Ｉ−０の９８％に、比較例１ｂで使用した２％のキラル化合物（３Ｃ１（１０）_２）Ｎ^＊を添加した。結果として得られた混合物、混合物Ｉ−２は、十分に広いキラルネマティック相範囲を有する。例３の混合物Ｆ−２のように調査する。
【０１３４】
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、例１および比較例１〜３について、印加電界の機能と光学軸の回転角の相関関係を示す。異なる記号は、異なる混合物の結果を意味する。 △は、混合物Ａ−１であり、◆は混合物Ｂ−１、■は混合物Ｃ−１、×は混合物Ｄ−１である。

Claims (10)

1. 液晶媒体において、
   − キラル成分（成分Ａ）
   − Δε＞３．０である誘電的に正の成分（成分Ｃ）
   − Δε＜−１．５である誘電的に負の成分（成分Ｄ）、および
   − −１．５≦Δε≦３．０である誘電的に中性の成分（成分Ｅ）
   を含み、
   成分Ａが式ＩおよびＩ’
   

   

   式中、
   Ｒ^１１ およびＲ ^１２ は、それぞれ相互に独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＯ_２、ＮＣＳ、ＳＣＮ、ＯＣＮ、炭素原子を１〜２５個有する直鎖または分枝状アルキルであり、これらは未置換または、ハロゲンもしくはＣＮにより単置換もしくは多置換されていてもよく、１または２個以上の隣接しないＣＨ_２基が、酸素原子が相互に直接的に連結しないものとして、またはそれらが酸素原子、Ｈに連結しない場合は、それぞれ相互に独立して、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ_３）−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−により置き換えられていてもよく、
   ＳＰ^１１、ＳＰ^１２ 、ＳＰ ^１４ およびＳＰ ^１５ は、それぞれ相互に独立して、炭素原子が１〜４０個であるアルキレン基から選択される２価のスペーサー基であり、スペーサー基中の１または２個以上のＣＨ_２基が、それぞれ相互に独立して、酸素原子が相互に直接的に連結しないものとして、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ_３）−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ_２−または−Ｃ≡Ｃ−により置き換えられていてもよく、
   Ｘ^１１ およびＸ ^１２ は、それぞれ相互に独立して、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯＯ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−ＮＨ−ＣＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＳＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｓ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、
   ｋ、ｌ、ｎ、およびｍは、それぞれ０または１であり、
   ＭＧ^１１ およびＭＧ ^１２ は、それぞれ相互に独立して、
   式Ｉ’’’
   

   

   式中、
   Ａ^１１およびＡ^１２は、それぞれ相互に独立して、
   

   

   であり、
   Ｚ^１は、それぞれ相互に独立して、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＦ_２−ＣＦ_２−、−ＣＦ_２−Ｏ−、−Ｏ−ＣＦ_２−、−ＣＯ−Ｏ−または単結合であり、および
   ｉ１は、０、１または２である
   で表されるメソゲン基であり、
   chiral ^１１ は式Ｉａ〜Ｉｎで表される群から選択されるキラルな２価の基またはこれらの鏡像であり、
   chiral ^１２ は、式Ｉｅ、ＩｆおよびＩｎで表される群から選択されるキラルな２価の基またはこれらの鏡像である、
   

   

   

   で表される群から選択される１または２種以上の化合物を含む、
   ことを特徴とする、前記液晶媒体。
2. 式ＩＩ
   

   

   式中、
   Ｒ^２１、Ｒ^２２、ＭＧ^２１、ＭＧ^２２およびＳＰ^２は、相互に独立して、請求項１でそれぞれＲ^１１、ＭＧ^１１およびＳＰ^１１として与えられた意味をそれぞれ有し、
   ｉおよびｊは、相互に独立して、０または１である、
   で表される１または２種以上の化合物を含む、成分Ｂを含むことを特徴とする、請求項１に記載の液晶媒体。
3. 少なくとも１種の式Ｉで表される化合物を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。
4. 少なくとも１種の式Ｉ’で表される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。
5. 式ＩＩＩ
   

   

   式中、
   Ｒ^３は、Ｈ、Ｆ、炭素原子１〜７個を有するアルキル、アルコキシ、フッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシ、炭素原子２〜７個を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルコシキアルキルまたはフッ素化アルケニルであり、
   Ｘ^３は、Ｈ、ＣＮ、ＮＣＳ、Ｆ、Ｃｌまたはそれぞれ炭素原子１〜４個を有するフッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシであり、
   Ｚ^３１およびＺ^３２は、相互に独立して、およびＺ^３１が２個存在する場合には、これらもまた相互に独立して、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＦ_２−ＣＦ_２−、−ＣＦ_２−Ｏ−、−Ｏ−ＣＦ_２−、−ＣＯ−Ｏ−または単結合であり、
   

   

   は、相互に独立して、および
   

   

   が２個存在する場合には、これらもまた相互に独立して、
   

   

   であり、
   Ｋは、０、１または２である
   で表される１または２種以上の化合物を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。
6. 式ＩＶ
   

   

   式中、
   Ｒ^４１およびＲ^４２は、相互に独立して、Ｈ、Ｆ、炭素原子１〜７個を有するアルキル、アルコキシ、フッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシ、炭素原子２〜７個を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルコシキアルキルまたはフッ素化アルケニルであり、
   

   

   は、
   

   

   であり、
   

   

   の１つは、
   

   

   であり、
   および、他の１つは、又は、他の２つは相互に独立して、同じ意味を有するか、または
   

   

   で与えられた意味の１つであるか、または
   

   

   であり、
   Ｌ^４１およびＬ^４２は、相互に独立して、＝Ｃ（−Ｆ）−、または＝Ｎ−であり、および、
   Ｚ^４１およびＺ^４２は、相互に独立して、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＯＯ−、トランス−ＣＨ_２＝ＣＨ_２−、トランス−ＣＦ_２＝ＣＦ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＦ_２Ｏ−、または単結合であり、
   Ｌは、０または１または２である
   で表される１または２種以上の化合物を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。
7. 式Ｖ
   

   

   式中、
   Ｒ^５１およびＲ^５２は、相互に独立して、Ｈ、Ｆ、炭素原子１〜７個を有するアルキル、アルコキシ、フッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシ、炭素原子２〜７個を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルコシキアルキルまたはフッ素化アルケニルであり、
   環Ａ^５１、Ａ^５２およびＡ^５３は、相互に独立して、
   

   

   であり、
   Ｚ^５１およびＺ^５２は、相互に独立して、−ＣＨ _２ −ＣＨ _２ −、−ＣＦ _２ −ＣＦ _２ −、−ＣＦ _２ −Ｏ−、−Ｏ−ＣＦ _２ −、−ＣＯ−Ｏ−または単結合、
   Ｍは、０または１または２である
   で表される１または２種以上の化合物を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。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の液晶媒体を含むことを特徴とする、液晶デバイス。
9. 電気光学ディスプレイであることを特徴とする、請求項８に記載の液晶デバイス。
10. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の液晶媒体の液晶デバイスにおける使用。

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