JP4854835B2 - 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、液晶媒体、ならびに電気光学用途におけるその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】
液晶は、特に表示デバイスで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性質は、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非常によく知られており、各種効果に基づくことができる。この種のデバイスの例には、動的散乱を有するセル、ＤＡＰセル（整列相の変形）、ゲスト／ホストセル、ねじれネマティック構造を有するＴＮセル、ＳＴＮセル（スーパーツィストネマティック）、ＳＢＥセル（超複屈折効果）およびＯＭＩセル（光学モード干渉）がある。最も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くものであり、ねじれネマティック構造を有する。
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、さらにまた電場および電磁照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。さらにまた、液晶材料は、低粘度を有するべきであり、またセルにおいて短い応答時間、低いしきい値電圧および大きいコントラストをもたらさなければならない。
【０００３】
さらに、これらの材料は、標準的動作温度において、すなわち室温以上および室温以下の可能な限り最大範囲の動作温度において、適当な中間相、例えば上記セルに適する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として使用されることから、これらの成分が相互に容易に混和することができることは重要である。導電性、誘電異方性および光学異方性などのさらに別の性質は、セルの種類および用途分野に応じて種々の要件に適合しなければならない。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するべきである。
一例として、個々の画素を切換えるため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（マトリックスＬＣＤ）は理想的には、大きい正の誘電異方性、広範囲のネマティック相、比較的小さい複屈折率、非常に大きい抵抗値、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要求まれる。
【０００４】
このようなマトリックス液晶ディスプレイは公知である。各画素をそれぞれ切換えるために適する非線型素子には、アクティブ素子（すなわち、トランジスター）が包含される。このような配置は、「アクティブマトリックス」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）またはその他のダイオード。
２．基板としてのガラス板上の薄膜トランジスター（ＴＦＴ）。
基板材料として単結晶シリコンを使用すると、ディスプレイの大きさが制限される。これは、個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、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種の技術間に相違点を有する：すなわち化合物半導体、例えばＣｄＳｅなどからなるＴＦＴ、もしく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、格別の研究が世界中で行われている。
【０００５】
ＴＦＴマトリックスは、当該ディスプレイの１方のガラス板の内側に施され、もう１方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、また像をほとんど妨害しない。この技術はまた、各フィルター素子が、１対１配置で切換え可能な画素と反対に位置するように、モザイク状の赤色、緑色および青色フィルターが配列されている場合、全色能力を有する画像表示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板を有するＴＮセルとして動作し、裏側からの照射が用いられる。
ここで、マトリックスＬＣＤの用語は、集積非線型素子を備えたマトリックスディスプレイの全部を包含する。すなわちアクティブ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を包含する。
【０００６】
この種のマトリックスＬＣＤは特に、ＴＶ用途（例えば、携帯型テレビ受像機）に、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用の高度情報ディスプレイ用に適している。コントラストの角度依存性および切換え時間に関連する問題に加えて、マトリックスＬＣＤでは、液晶混合物の不充分に大きい抵抗値による問題が存在する［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 ］。
【０００７】
この抵抗値が減少するほど、マトリックスＬＣＤのコントラストは悪化し、「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、マトリックスＬＣＤの内部表面との相互作用によって、マトリックスＬＣＤの寿命全体を短縮させることから、許容される作業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、非常に大きい抵抗値を達成することは従来、不可能であった。さらにまた、温度の上昇および熱および／またはＵＶ照射線への露呈後における抵抗値の増加は、できるだけ小さいことがまた重要である。従来技術の混合物の低温物性はまた、特に不利な特徴を有する。低温でも結晶化および／またはスメクティック相が生じないことが要求され、また粘度の温度依存性ができるだけ少ないことが要求される。従って、従来技術によるマトリックスＬＣＤは、現在の要求を満たすものではない。
【０００８】
従って、非常に大きい抵抗値を有し、同時に広い動作温度範囲、低温でさえも、短い切換え時間および低いしきい値電圧を有し、さらにまた上記の欠点を有していないか、または有していても少ない程度であるマトリックスＬＣＤに対する格別の要求が継続して存在している。
ＴＮ（シャット−ヘルフリッヒ）セルの場合、媒体はセルにおいて下記の利点を有することが可能であることが望まれる：
−拡大されたネマティック相ドメイン（特に低温にまで低下されている）、
−格別に低い温度における切換え能力（野外用、自動車用、航空機用）、
−ＵＶ照射線に対する増大した安定性（より長い寿命）。
従来技術から利用できる媒体は、これらの利点の達成を可能にすると同時に、その他のパラメーターを保有するものではない。
スーパーツィストセル（ＳＴＮ）の場合、より大きい時分割特性および／またはより低いしきい値電圧および／またはより広いネマティック相範囲（特に低温における）を可能にする媒体が望ましい。この目的を達成するには、利用できるパラメーター範囲（透明点、スメクティック−ネマティック転移または融点、粘度、誘電パラメーター、弾性パラメーター）をさらに拡大することが格別に望まれる。
【０００９】
【発明が解消しようとする課題】
本発明の課題は、特にマトリックスＬＣＤ、ＴＮまたはＳＴＮディスプレイ用の媒体であって、前記の欠点を有していないか、あるいは有していても少ない程度のみであり、好ましくは同時に、非常に大きい抵抗値および低いしきい値電圧を有する媒体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
ここに、本発明による媒体をディスプレイに使用すると、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、１種または２種以上の一般式ＩＡで表わされる化合物および１種または２種以上の式ＩＢで表わされる化合物を含有することを特徴とする液晶媒体に関する：
【化１０】
【００１１】
各式中、
Ｒ、Ｒ* およびＲ**は、それぞれ相互に独立して、炭素原子１〜１２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、もしくは置換基として、１個のＣＮまたはＣＦ3 、もしくは少なくとも１個のハロゲンを有しており、さらにこの基中に存在する１個または２個以上のＣＨ2 基は、それぞれ相互に独立して、酸素原子が相互に直接に結合しないものとして、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−または下記基により置き換えられていてもよく、
【化１１】
および
【００１２】
【化１２】
は、それぞれ相互に独立して、下記基を表わし：
【化１３】
ｚは、１または２であり、
Ｌは、ＨまたはＦであり、および
【００１３】
Ｙは、Ｆ、ＣｌまたはＣＮであるか、もしくは９個までの炭素原子を有するハロゲン化されているアルキル基、ハロゲン化されているアルケニルオキシ基、ハロゲン化されているアルコキシ基またはハロゲン化されているアルケニル基である。
特に、小さい△ｎを有する混合物の場合、非常に高い透明点および小さい△ｎを有する化合物は、ほとんど常時、スメクティック相を有し、従って混合物にＬＴＳ問題（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；低温安定性）を、しばしばもたらす。式ＩＢで表わされる化合物を用いることによって、良好な信頼性、良好なＬＴＳおよび比較的小さい△ｎを有する極性混合物を製造することができる。さらにまた、本発明による混合物は、それらの良好な保持率の点で際立っている。
【００１４】
式ＩＡおよび式ＩＢ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ＩＡおよび式ＩＢ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／または光学異方性に影響を与えることができ、および／または△ｎを減少させることなく、混合物の回転粘度γ1 および／またはそのしきい値電圧を最適にすることができる。
式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物は、純粋な状態で無色であり、および電気光学用途に対して有利に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、化学的、熱的に、また露光に対して安定である。
式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物は、US 4,361,494およびWO 91/03450 に包含されている。本発明はまた、式ＩＢで表わされる化合物に関する。
【００１５】
Ｒ、Ｒ* またはＲ**がアルキル基および／またはアルコキシ基である場合、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、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。
【００１６】
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、もしくは２−、３−、４−、５−、６−、７−、８−または９−オキサデシルであることができる。
【００１７】
Ｒ、Ｒ* またはＲ**がアルキル基であり、この基中に存在するＣＨ2 基が、−ＣＨ＝ＣＨ−により置き換えられている場合、この基は直鎖状または分枝鎖状であることができる。好ましくは、この基は直鎖状であって、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(prop)−１−またはプロプ−２−エニル(enyl)、ブト(but) −１−、２−またはブト−３−エニル、ペント(pent)−１−、２−、３−またはペント−４−エニル、ヘキシ(hex) −１−、２−、３−、４−またはヘキシ−５−エニル、ヘプト(hept)−１−、２−、３−、４−、５−またはヘプト−６−エニル、オクト(oxt) −１−、２−、３−、４−、５−、６−またはオクト−７−エニル、ノン(non) −１−、２−、３−、４−、５−、６−、７−またはノン−８−エニル、もしくはデク(dec) −１−、２−、３−、４−、５−、６−、７−、８−またはデク−９−エニルである。これらの中で、ビニル、１Ｅ−アルケニル基および３Ｅ−アルケニル基は、好適である。
【００１８】
Ｒ、Ｒ* または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、および１個のＣＨ2 基が−ＣＯ−により置き換えられている場合、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、アシルオキシ基−ＣＯ−Ｏ−またはオキサカルボニル基−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、アセチルオキシ、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、アセチルオキシメチル、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−アセチルオキシエチル、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−アセチルオキシプロピル、３−プロピオニルオキシプロピル、４−アセチルオキシブチル、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、４−（メトキシカルボニル）ブチルである。
【００１９】
Ｒ、Ｒ* またはＲ**がアルキル基であって、この基中に存在するＣＨ2 基が、未置換または置換されている−ＣＨ＝ＣＨ−により置換されており、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、この基は、直鎖状または分枝鎖状であることができる。好ましくは、この基は直鎖状であって、炭素原子４〜１２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、９−メタアクリロイルオキシノニルである。
【００２０】
Ｒ、Ｒ* またはＲ**がアルキル基またはアルケニル基あって、この基が、ＣＮまたはＣＦ3 により置換されている場合、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、いずれかの位置であることができる。
Ｒ、Ｒ* またはＲ**がアルキル基またはアルケニル基あって、少なくとも１個のハロゲンにより置換されている場合、この基は好ましくは、直鎖状であり、また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、ハロゲンは好ましくは、Ｆである。生成する基はまた、過フッ素化基を包含する。１個の置換基を有する場合、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。
重合反応に適する側鎖基Ｒ、Ｒ* 、Ｒ**を有する式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物は、液晶ポリマーの製造に適する。
【００２１】
分枝鎖状側鎖基Ｒ、Ｒ* 、Ｒ**を有する式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物は、これらが標準的液晶基礎材料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、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、強誘電性材料の成分として適している。
ＳA 相を有する式ＩＡおよび／または式ＩＢ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。
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、Ｒ* 、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。
【００２２】
Ｒ、Ｒ* または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、この基は、直鎖状または分枝鎖状であることができる。好ましくは、この基は分枝鎖状であって、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、５，５−ビス（エトキシカルボニル）ペンチルである。
式ＩＡで表わされる化合物において、Ｙは好ましくは、
【００２３】
【化１４】
【００２４】
【化１５】
である。
【００２５】
式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物は、刊行物（例えば Houben-Weylによる Methoden der Organishen 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、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。本明細書には詳細に記載されていないが、それ自体は公知である変法をここで使用することも包含される。
式ＩＢで表わされる化合物は、例えば下記のとおりにして製造することができる：
【００２６】
【化１６】
スキーム １
【００２７】
【化１７】
スキーム ２
【００２８】
本発明はまた、このような媒体を含有する電気光学ディスプレイ（特に、外枠と一緒になってセルを形成している２枚の面平行基板、この基板上の各画素を切り換えるための集積非線型素子、およびセル内に存在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ディスプレイまたはマトリックスＬＣＤ、およびこれらの媒体の電気光学用途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範囲の格別の拡大を可能にする。
透明点、低温における粘度、熱および紫外線安定性および誘電異方性について達成することができる組合わせは、現時点の従来技術の材料に比較して、はるかに優れている。
【００２９】
本発明による液晶混合物は、−２０℃に低下、好ましくは−３０℃に低下、特に好ましくは−４０℃に低下しても、ネマティック相を保持しながら、８０℃以上、好ましくは９０℃以上、特に好ましくは１００℃以上の透明点の達成を可能にし、同時に、△ε≧３、好ましくは≧４の誘電異方性値および大きい抵抗値の達成を可能にする。このことは、優れたＳＴＮディスプレイおよびマトリックスＬＣＤを得ることができることを意味する。特に、この混合物は、低い動作電圧を有するという特徴を有する。ＴＮしきい値は、２．４Ｖ以下、好ましくは２．２Ｖ以下、特に好ましくは＜２．０Ｖである。
本発明による混合物は、成分を適当に選択することによって、他の有利な物性を保有しながら、高いしきい値電圧と組合わされている高い透明点（例えば、１１０゜以上）を達成することができ、もしくは低いしきい値電圧と組合わされている、低い透明点を達成することができることは言うまでもない。
【００３０】
同様に、粘度を対応して少し増加させた場合、大きい△ε値を有し、従って比較的低いしきい値を有する混合物を得ることができる。本発明によるマトリックスＬＣＤは好ましくは、グーチおよびタリイ（Gooch and Tarry)の第一透過率極小値で動作する［C.H.Gooch and H.A.Tarry によるElectron.Lett.,10, 2〜4,1974; C.H.Gooch and H.A.Tarrによる Appl.Phys.,Vol.8,1575〜1584,1975]。この場合、例えば特性曲線の急峻な傾斜およびコントラストの小さい角度依存性などの特に好ましい電気光学的性質が得られる（ドイツ国特許 3022818）ばかりでなく、また類似ディスプレイにおけるしきい値電圧と同一のしきい値電圧と組合わされて、より小さい誘電異方性値でも、第二極小値において充分である。従って、シアノ化合物を含有する混合物を使用した場合に比較して、本発明による混合物を使用することによって第一極小値において際立って大きい抵抗値を得ることができる。当業者は簡単で慣用の方法を使用して、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、予め定められた層厚さのマトリックスＬＣＤに必要な複屈折値を調整することができる。
【００３１】
２０℃における流動粘度ｖ20は好ましくは、＜６０ｍｍ2 ／秒、特に好ましくは＜５０ｍｍ2 ／秒である。そのネマティック相ドメインは好ましくは、少なくとも９０゜、特に少なくとも１００゜である。このドメインは好ましくは、少なくとも−２０℃から＋８０℃まで拡大している。
尺度「容量保持率」（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)]の測定値は、式ＩＢで表わされる化合物の代わりに、式：
【００３２】
【化１８】
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１９】
で表わされるエステル化合物を含有する類似混合物に比較して、式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物を含有する本発明による混合物が、温度上昇に付随するＨＲ値の減少について、格別に少ないことを示すことを証明する。
本発明による混合物の紫外線安定性はまた、格別に良好である、すなわちこれらの混合物が紫外線照射にさらされた場合に示すＨＲの減少は際立って少ない。
【００３３】
本発明による媒体は好ましくは、複数（好ましくは２種、３種、４種または５種以上）の式ＩＡおよび／または式ＩＢで表わされる化合物を基礎材料とするものである。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％の範囲にある。
本発明による媒体に使用することができる式ＩＡ、式ＩＢ、式ＩＩ〜ＸＶＩおよびそれらの付属式で表わされる化合物はそれぞれ、公知であるか、またはこれらの化合物は、公知化合物の方法と同様の方法で製造することができる。
好適態様を以下に示す：
−式ＩＡで表わされる化合物は、化合物ＩＡ１〜ＩＡ１０からなる群から選択すると好ましい：
【００３４】
【化２０】
【００３５】
【化２１】
【００３６】
各式中、Ｒは、請求項１に記載の意味を有するが、好ましくは直鎖状アルキル、ビニル、１Ｅ−アルケニルまたは３Ｅ−アルケニルであり、特にメチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチルまたはｎ−ヘキシルである。
−式ＩＢで表わされる化合物において、Ｒ* およびＲ**は、それぞれ相互に独立して、好ましくは直鎖状アルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシであり、特に炭素原子１〜５個を有するアルキルである。
−好適液晶混合物は、２種または３種の式ＩＢで表わされる化合物を含有する。特に好ましい混合物は、２種または３種の式ＩＢ１〜ＩＢ６で表わされる化合物を含有する：
【００３７】
【化２２】
【００３８】
−媒体は、一般式ＩＩ〜ＶＩＩＩからなる群から選択される、１種または２種以上の化合物をさらに含有する：
【化２３】
【００３９】
各式中、各基は、下記の意味を有する：
Ｒ0 ：９個までの炭素原子を有するｎ−アルキル、オキサアルキル、フルオロアルキル、アルケニルオキシまたはアルケニル、
Ｘ0 ：ＦまたはＣｌ、もしくは炭素原子１〜６個を有するハロゲン化されているアルキル、アルケニルまたはアルコキシ、
Ｚ0 ：−Ｃ2 Ｈ4 −、−ＣＨ2 Ｏ−、−ＯＣＨ2 −、−ＣＦ2 Ｏ−、−ＯＣＦ2 −、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ2 Ｆ4 −、
Ｙ1 〜Ｙ4 ：それぞれ相互に独立して、ＨまたはＦ、
ｒ：０または１。
式ＩＶで表わされる化合物は、好ましくは下記化合物である：
【００４０】
【化２４】
【００４１】
この場合、式ＩＩおよび式ＩＶで表わされる化合物は、式ＩＡで表わされる化合物と、同一ではない。
−媒体は、一般式ＩＸ〜ＸＶＩからなる群から選択される１種または２種以上の化合物をさらに含有する：
【化２５】
【００４２】
【化２６】
【００４３】
各式中、Ｒ0 、Ｘ0 、Ｙ1 およびＹ2 は、それぞれ相互に独立して、請求項２に記載の意味の一つを有する。Ｘ0 は好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ3 、ＯＣＦ3 、ＯＣＨＦ2 、ＯＣＨＦＣＦ3 、ＯＣ2 Ｆ5 であり、またＯＣＨ＝ＣＦ3 、ＯＣＦ＝ＣＦ2 、ＯＣＦ＝ＣＨＦ、ＯＣＨ＝ＣＨ−ＣＦ3 、ＯＣＦ2 ＣＨＦ2 、Ｃ2 Ｆ5 、Ｃ3 Ｆ7 、ＯＣＨ2 ＣＨ2 ＣＦ3 である。Ｒ0 は好ましくは、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、アルケニルオキシまたはアルケニルである。
−媒体は、１種または２種以上の式ＲＩ、式ＲＩＩ、式ＲＩＩＩ、式ＲＩＶまたは式ＲＶで表わされる化合物をさらに含有する：
【００４４】
【化２７】
【００４５】
各式中、Ｒ0 は、上記の意味を有し、好ましくは炭素原子１〜６個を有する直鎖状アルキルであり、ならびにａｌｋｅｎｙｌおよびａｌｋｅｎｙｌ* は、炭素原子２〜９個を有する直鎖状または分枝鎖状アルケニル基であり、それぞれ好ましくは、相互に独立して、ビニル、もしくは９個までの炭素原子を有する１Ｅ−アルケニル、３Ｅ−アルケニルまたは４−アルケニルであり、ａｌｋｙｌおよびａｌｋｙｌ* は、炭素原子１〜９個を有する直鎖状アルキルであり、ｂは、０、１または２である。
−全体としての混合物中の式ＩＡ、式ＩＢおよび式ＩＩ〜ＶＩで表わされる化合物の割合は、一緒になって、少なくとも５０重量％である；
−全体としての混合物中の式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物の割合は、１０〜１００重量％である；
−全体としての混合物中の式ＩＢで表わされる化合物の割合は、２〜３０重量％、好ましくは４〜２０重量％である；
−全体としての混合物中の式ＩＩ〜ＶＩＩＩで表わされる化合物の割合は、１０〜５０重量％である；
【００４６】
【化２８】
【００４７】
−媒体は好ましくは、式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物に加えて、１種または２種以上、好ましくは２種、３種または４種の式ＩＩ、式ＩＩＩ、式ＩＶ、式Ｖ、式ＶＩ、式ＶＩＩおよび／または式ＶＩＩＩで表わされる化合物を含有する；
−本発明による媒体は好ましくは、１種または２種以上の下記式で表わされる化合物を含有する：
【００４８】
【化２９】
【００４９】
【化３０】
【００５０】
−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；
−媒体は基本的に、式ＩＡ、式ＩＢおよび式ＩＩ〜ＶＩＩＩで表わされる化合物からなる；
−媒体は、好ましくは一般式ＸＶＩＩ〜ＸＸからなる下記群から選択される化合物をさらに含有する：
【００５１】
【化３１】
【００５２】
各式中、Ｒ0 、Ｙ1 およびＹ2 は、上記意味を有し、およびその１，４−フェニレン環は、１個または２個のＣＮ、塩素またはフッ素原子により置換されていてもよい。好ましくは、この１，４−フェニレン環は、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。
−（ＩＡ＋ＩＢ）：（ＩＩ＋ＩＩＩ＋ＩＶ＋Ｖ＋ＶＩ＋ＶＩＩ＋ＶＩＩＩ）重量比は、好ましくは１：１０〜１０：１である。
−媒体は基本的に、一般式ＩＡ、式ＩＢ、式ＩＩ〜ＸＶＩ、式ＲＩ、式ＲＩＩ、式ＲＩＩＩ、式ＲＩＶおよび／または式ＲＶからなる群から選択される化合物からなる。
−全体としての混合物中の式ＲＩ、式ＲＩＩおよび／または式ＲＩＩＩで表わされる化合物の割合は、５〜６０重量％、好ましくは１０〜４０重量％である。
【００５３】
慣用の液晶材料に、特に１種または２種以上の式ＩＩ、式ＩＩＩ、式ＩＶ、式Ｖ、式ＶＩ、式ＶＩＩおよび／または式ＶＩＩＩで表わされる化合物と混合されている、式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物は、比較的少ない割合でさえも、しきい値電圧の格別の減少および低い複屈折値を導き、また低いスメクティック−ネマティック転移温度を有する広ドメインのネマティック相が同時に見出され、これにより貯蔵安定性が改良される。特に好ましい混合物は、１種または２種以上の式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物に加えて、１種または２種以上の式ＩＶで表わされる化合物、特に式ＩＶａにおいて、Ｘ0 がＦまたはＯＣＦ3 である化合物を含有する。式ＩＡ、式ＩＢおよび式ＩＩ〜ＶＩＩＩで表わされる化合物は、無色であり、安定であり、また相互におよび他の液晶材料と容易に混和する。
「alkyl 」および「alkyl * 」の用語は、炭素原子１〜６個を有する直鎖状および分枝鎖状アルキル基を包含し、特に直鎖状基、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルおよびヘキシルを包含する。炭素原子２〜５個を有する基は一般に好適である。
【００５４】
「alkenyl 」および「alkenyl * 」の用語は、炭素原子２〜９個を有する直鎖状および分枝鎖状アルケニル基、特に直鎖状基を包含する。アルケニル基は特に、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。好適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、３Ｅ−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。
【００５５】
「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ない。
「オキサアルキル」の用語は好ましくは、式Ｃn Ｈ2n+1−Ｏ−（ＣＨ2 ）m で表わされる直鎖状基（式中、ｎおよびｍは、それぞれ相互に独立して、１〜６の範囲にある）を包含する。好ましくは、ｎ＝１であり、またｍ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、応答時間、しきい値電圧、透過特性曲線の急峻度などを所望に応じて改変することができる。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などは一般に、アルキル基またはアルコキシ基に比較して、短い応答時間、改良されたネマティック相形成傾向および弾性定数Ｋ33（ベンド）とＫ11（スプレイ）との大きい比をもたらし、またアルキル基およびアルコキシ基に比較して、低いしきい値電圧および小さいＫ33／Ｋ11値を一般にもたらす。
【００５６】
−ＣＨ2 ＣＨ2 基は、１個の共有結合に比較して、より大きいＫ33／Ｋ11値をもたらす。Ｋ33／Ｋ11値が大きいほど、例えば９０゜のねじれを有するＴＮセル（中間調を得るため）における透過特性曲線の急峻度は小さくなり、またＳＴＮ、ＳＢＥおよびＯＭＩセル（より大きい時分割特性）における透過特性曲線は、より急峻になり、その逆も真である。
式（ＩＡ＋ＩＢ）で表わされる化合物と式ＩＩ＋式ＩＩＩ＋式ＩＶ＋式Ｖ＋式ＶＩ＋式ＶＩＩ＋式ＶＩＩＩで表わされる化合物との最適量比は、所望の性質、式ＩＡ、式ＩＢ、式ＩＩ、式ＩＩＩ、式ＩＶ、式Ｖ、式ＶＩ、式ＶＩＩおよび／または式ＶＩＩＩで表わされる成分の選択、および存在するいずれかその他の成分の選択にほとんど依存する。上記範囲内の適当な量比は、場合毎に容易に決定することができる。
【００５７】
本発明による混合物中の式ＩＡ、式ＩＢ、式ＩＩ〜ＸＶＩで表わされる化合物の総量に制限はない。従って、これらの混合物は、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、これにより種々の性質を最適にすることができる。しかしながら、応答時間およびしきい値電圧に対して見出される効果は一般に、式ＩＡ、式ＩＢ、式ＩＩ〜ＸＶＩで表わされる化合物の総濃度が高いほど大きくなる。
特に好ましい態様において、本発明による媒体は、式ＩＩ〜ＶＩＩＩ（好ましくは、式ＩＩ、式ＩＩＩおよび／または式ＩＶ、特に式ＩＶａ）において、Ｘ0 が、Ｆ、ＯＣＦ3 、ＯＣＨＦ2 、ＯＣＨ＝ＣＦ2 、ＯＣＦ＝ＣＦ2 またはＯＣＦ2 −ＣＦ2 Ｈである化合物を含有する。式ＩＡで表わされる化合物と式ＩＢで表わされる化合物との有益な相乗効果は、特に有利な性質をもたらす。
【００５８】
偏光板、電極基板および表面処理された電極を包含する本発明によるマトリックスＬＣＤの構造は、このようなディスプレイの標準的デザインに相当する。本明細書内において、「標準的デザイン」の用語は、広く解釈されるべきであり、誘導型および改変型のマトリックスＬＣＤの全部、特に例えばポリ−Ｓｉ、ＴＦＴまたはＭＩＭに基づくマトリックス表示素子を包含する。
しかしながら、本発明によるディスプレイと現在まで慣用のねじれネマティックセルに基づくディスプレイとの基本的相違点は、その液晶層の液晶パラメーターの選択にある。
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により製造することができる。一般に、少ない方の量で使用する成分の所望量を、好ましくは高められた温度で、主要成分を構成する成分中に溶解する。別法では、有機溶剤、例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノール中の成分の溶液を混合し、次いで充分に混合した後、例えば蒸留によって、溶剤を再度、分離する。
【００５９】
誘電体はまた、当業者に公知であり、刊行物に記載されている追加の添加剤を含有することもできる。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。
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を表わし、Ｎはネマティック相を表わし、またＩはアイソトロピック相を表わす。
Ｖ10は、１０％透過率（基板表面に対して垂直方向の視覚）にかかわる電圧を表わす。ｔonは、Ｖ10値の２．５倍に相当する動作電圧におけるオン時間を表わし、またｔoff は、オフ時間を表わす。△ｎは光学異方性を表わし、またｎ0 は屈折率を表わす。△εは誘電異方性を表わす（△ε＝ε‖−ε⊥、この式において、ε‖は、分子の長軸に対して平行の誘電定数を表わし、またε⊥は、分子の長軸に対して垂直の誘電定数を表わす）。電気光学データは、別段の記載がないかぎり、２０℃で第一極小値（すなわち、０．５のｄ・△ｎ値）において、ＴＮセルで測定した。光学データは、別段の記載がないかぎり、２０℃で測定した。
【００６０】
本特許出願書および下記の例において、液晶化合物の構造は頭文字で示されており、下記表ＡおよびＢに従い、その化学式に変換することができる。基Ｃn Ｈ2n+1およびＣm Ｈ2m+1は全部が、ｎ個またはｍ個の炭素原子を有する直鎖状アルキル基である；ｎおよびｍは、相互に独立して、整数、好ましくは０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の整数を表わす。表Ｂによるコードは、自明である。表Ａにおいて、基本構造に関わる頭文字のみが示されている。
各場合に、この基本構造に関わる頭文字の後に、ハイフンで分離して、置換基Ｒ1 、Ｒ2 、Ｌ1 およびＬ2 に関するコードが示されている：
【００６１】
【表１】
【００６２】
好適混合物成分を、表ＡおよびＢに列挙する。
表 Ａ：
【化３２】
【００６３】
【化３３】
【００６４】
表 Ｂ：
【化３４】
【００６５】
【化３５】
【００６６】
【化３６】
【００６７】
【実施例】
下記の例は、本発明を説明しようとするものであり、制限するものではない。本明細書全体をとおして、パーセンテージは、重量によるパーセントで示されている。全部の温度は、摂氏度で示されている。ｍ．ｐ．は、融点を意味し、ｃ．ｐ．＝透明点である。その他の記号：Ｃ＝結晶状態、Ｎ＝ネマティック相、Ｓ＝スメクティック相、およびＩ＝アイソトロピック相。これらの記号間のデータは、転移温度を表わす。△ｎは、光学異方性を意味する（５８９ｎｍ、２０℃）。流動粘度υ20（ｍｍ2 ／秒）および回転粘度γ１（ｍＰａ・ｓ）はそれぞれ、２０℃で測定した。
【００６８】
「標準仕上げ処理」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、メチルｔｅｒｔ−ブチルまたはトルエンで抽出し、次いで相を分離させ、この有機相を乾燥させ、溶剤を蒸発させ、次いで生成物を、減圧における蒸留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。下記の略語を用いる；
ｎ−ＢｕＬｉ ｎ−ヘキサン中のｎ−ブチルリチウムの１．６モル溶液
ＤＭＡＰ ４−（ジメチルアミノ）ピリジン
ＴＨＦ テトラヒドロフラン
ＤＣＣ Ｎ，Ｎ´−ジシクロヘキシルカルボジイミド
【００６９】
例１
工程１．１
【化３７】
【００７０】
トルエン２００ｍｌ中の化合物Ａ ８０ｍｍｏｌ、化合物Ｂ ８０ｍｍｏｌ、４−（ジメチルアミノ）ピリジン０．９７７ｇを、初期供給物として、５℃で導入する。トルエン７０ｍｌ中のＮ，Ｎ´−ジシクロヘキシルカルボジイミド８８ｍｍｏｌの溶液を、５〜１０℃で滴下して添加する。この混合物を室温で一夜にわたり撹拌する。
最終仕上げは、標準的方法に従う。この生成物を、酢酸エチルから再結晶させる。
【００７１】
工程１．２
【化３８】
【００７２】
化合物Ｃ ４５ｍｍｏｌを、無水ＴＨＦ ２００ｍｌ中の溶解し、次いで三フッ化ホウ素−ＴＨＦ錯体１５７．５ｍｍｏｌを、１５〜２５℃で滴下して添加し、この混合物を、氷で冷却させる。この溶液に、ジエチレングリコールジメチルエーテル１００ｍｌ中のホウ水素化ナトリウム１１２．５ｍｍｏｌの溶液を次いで、１５〜２５℃で滴下して添加する。この混合物を室温まで温め、次いでさらに４時間、撹拌する。最終仕上げは、標準的方法に従う。この生成物を、酢酸エチルから再結晶させる。
同様の方法で、下記の化合物が製造される：
【００７３】
【化３９】
【００７４】
【化４０】
【００７５】
【化４１】
【００７６】
【化４２】
【００７７】
【化４３】
【００７８】
【化４４】
【００７９】
【化４５】
【００８０】
混合物の例
例 Ｍ１
【表２】
【００８１】
例 Ｍ２
【表３】
【００８２】
例 Ｍ３
【表４】
【００８３】
例 Ｍ４
【表５】
【００８４】
例 Ｍ５
【表６】
【００８５】
例 Ｍ６
【表７】
【００８６】
例 Ｍ７
【表８】
【００８７】
例 Ｍ８
【表９】
【００８８】
例 Ｍ９
【表１０】
【００８９】
例 Ｍ１０
【表１１】
【００９０】
例 Ｍ１１
【表１２】
【００９１】
例 Ｍ１２
【表１３】
【００９２】
例 Ｍ１３
【表１４】
【００９３】
例 Ｍ１４
【表１５】
【００９４】
例 Ｍ１５
【表１６】
【００９５】
例 Ｍ１６
【表１７】
【００９６】
例 Ｍ１７
【表１８】
【００９７】
例 Ｍ１８
【表１９】
【００９８】
例 Ｍ１９
【表２０】
【００９９】
例 Ｍ２０
【表２１】
【０１００】
例 Ｍ２１
【表２２】
【０１０１】
例 Ｍ２２
【表２３】
【０１０２】
例 Ｍ２３
【表２４】
【０１０３】
例 Ｍ２４
【表２５】
【０１０４】
例 Ｍ２５
【表２６】
【０１０５】
例 Ｍ２６
【表２７】
【０１０６】
例 Ｍ２７
【表２８】
【０１０７】
例 Ｍ２８
【表２９】
【０１０８】
例 Ｍ２９
【表３０】
【０１０９】
例 Ｍ３０
【表３１】
【０１１０】
例 Ｍ３１
【表３２】
【０１１１】
例 Ｍ３２
【表３３】
【０１１２】
例 Ｍ３３
【表３４】
【０１１３】
例 Ｍ３４
【表３５】
【０１１４】
例 Ｍ３５
【表３６】
【０１１５】
例 Ｍ３６
【表３７】
【０１１６】
例 Ｍ３７
【表３８】
【０１１７】
例 Ｍ３８
【表３９】
【０１１８】
例 Ｍ３９
【表４０】
【０１１９】
例 Ｍ４０
【表４１】
【０１２０】
例 Ｍ４１
【表４２】
【０１２１】
例 Ｍ４２
【表４３】
【０１２２】
例 Ｍ４３
【表４４】
【０１２３】
例 Ｍ４４
【表４５】
【０１２４】
例 Ｍ４５
【表４６】
【０１２５】
例 Ｍ４６
【表４７】
【０１２６】
例 Ｍ４７
【表４８】
【０１２７】
例 Ｍ４８
【表４９】
【０１２８】
例 Ｍ４９
【表５０】
【０１２９】
例 Ｍ５０
【表５１】
【０１３０】
例 Ｍ５１
【表５２】
【０１３１】
例 Ｍ５２
【表５３】
【０１３２】
例 Ｍ５３
【表５４】
【０１３３】
例 Ｍ５４
【表５５】
【０１３４】
例 Ｍ５５
【表５６】
【０１３５】
例 Ｍ５６
【表５７】
【０１３６】
例 Ｍ５７
【表５８】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶媒体、ならびに電気光学用途におけるその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】
液晶は、特に表示デバイスで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性質は、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非常によく知られており、各種効果に基づくことができる。この種のデバイスの例には、動的散乱を有するセル、ＤＡＰセル（整列相の変形）、ゲスト／ホストセル、ねじれネマティック構造を有するＴＮセル、ＳＴＮセル（スーパーツィストネマティック）、ＳＢＥセル（超複屈折効果）およびＯＭＩセル（光学モード干渉）がある。最も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くものであり、ねじれネマティック構造を有する。
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、さらにまた電場および電磁照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。さらにまた、液晶材料は、低粘度を有するべきであり、またセルにおいて短い応答時間、低いしきい値電圧および大きいコントラストをもたらさなければならない。
【０００３】
さらに、これらの材料は、標準的動作温度において、すなわち室温以上および室温以下の可能な限り最大範囲の動作温度において、適当な中間相、例えば上記セルに適する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として使用されることから、これらの成分が相互に容易に混和することができることは重要である。導電性、誘電異方性および光学異方性などのさらに別の性質は、セルの種類および用途分野に応じて種々の要件に適合しなければならない。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するべきである。
一例として、個々の画素を切換えるため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（マトリックスＬＣＤ）は理想的には、大きい正の誘電異方性、広範囲のネマティック相、比較的小さい複屈折率、非常に大きい抵抗値、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要求まれる。
【０００４】
このようなマトリックス液晶ディスプレイは公知である。各画素をそれぞれ切換えるために適する非線型素子には、アクティブ素子（すなわち、トランジスター）が包含される。このような配置は、「アクティブマトリックス」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）またはその他のダイオード。
２．基板としてのガラス板上の薄膜トランジスター（ＴＦＴ）。
基板材料として単結晶シリコンを使用すると、ディスプレイの大きさが制限される。これは、個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、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種の技術間に相違点を有する：すなわち化合物半導体、例えばＣｄＳｅなどからなるＴＦＴ、もしく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、格別の研究が世界中で行われている。
【０００５】
ＴＦＴマトリックスは、当該ディスプレイの１方のガラス板の内側に施され、もう１方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、また像をほとんど妨害しない。この技術はまた、各フィルター素子が、１対１配置で切換え可能な画素と反対に位置するように、モザイク状の赤色、緑色および青色フィルターが配列されている場合、全色能力を有する画像表示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板を有するＴＮセルとして動作し、裏側からの照射が用いられる。
ここで、マトリックスＬＣＤの用語は、集積非線型素子を備えたマトリックスディスプレイの全部を包含する。すなわちアクティブ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を包含する。
【０００６】
この種のマトリックスＬＣＤは特に、ＴＶ用途（例えば、携帯型テレビ受像機）に、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用の高度情報ディスプレイ用に適している。コントラストの角度依存性および切換え時間に関連する問題に加えて、マトリックスＬＣＤでは、液晶混合物の不充分に大きい抵抗値による問題が存在する［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 ］。
【０００７】
この抵抗値が減少するほど、マトリックスＬＣＤのコントラストは悪化し、「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、マトリックスＬＣＤの内部表面との相互作用によって、マトリックスＬＣＤの寿命全体を短縮させることから、許容される作業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、非常に大きい抵抗値を達成することは従来、不可能であった。さらにまた、温度の上昇および熱および／またはＵＶ照射線への露呈後における抵抗値の増加は、できるだけ小さいことがまた重要である。従来技術の混合物の低温物性はまた、特に不利な特徴を有する。低温でも結晶化および／またはスメクティック相が生じないことが要求され、また粘度の温度依存性ができるだけ少ないことが要求される。従って、従来技術によるマトリックスＬＣＤは、現在の要求を満たすものではない。
【０００８】
従って、非常に大きい抵抗値を有し、同時に広い動作温度範囲、低温でさえも、短い切換え時間および低いしきい値電圧を有し、さらにまた上記の欠点を有していないか、または有していても少ない程度であるマトリックスＬＣＤに対する格別の要求が継続して存在している。
ＴＮ（シャット−ヘルフリッヒ）セルの場合、媒体はセルにおいて下記の利点を有することが可能であることが望まれる：
−拡大されたネマティック相ドメイン（特に低温にまで低下されている）、
−格別に低い温度における切換え能力（野外用、自動車用、航空機用）、
−ＵＶ照射線に対する増大した安定性（より長い寿命）。
従来技術から利用できる媒体は、これらの利点の達成を可能にすると同時に、その他のパラメーターを保有するものではない。
スーパーツィストセル（ＳＴＮ）の場合、より大きい時分割特性および／またはより低いしきい値電圧および／またはより広いネマティック相範囲（特に低温における）を可能にする媒体が望ましい。この目的を達成するには、利用できるパラメーター範囲（透明点、スメクティック−ネマティック転移または融点、粘度、誘電パラメーター、弾性パラメーター）をさらに拡大することが格別に望まれる。
【０００９】
【発明が解消しようとする課題】
本発明の課題は、特にマトリックスＬＣＤ、ＴＮまたはＳＴＮディスプレイ用の媒体であって、前記の欠点を有していないか、あるいは有していても少ない程度のみであり、好ましくは同時に、非常に大きい抵抗値および低いしきい値電圧を有する媒体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
ここに、本発明による媒体をディスプレイに使用すると、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、１種または２種以上の一般式ＩＡで表わされる化合物および１種または２種以上の式ＩＢで表わされる化合物を含有することを特徴とする液晶媒体に関する：
【化１０】
各式中、
Ｒ、Ｒ* およびＲ**は、それぞれ相互に独立して、炭素原子１〜１２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、もしくは置換基として、１個のＣＮまたはＣＦ3 、もしくは少なくとも１個のハロゲンを有しており、さらにこの基中に存在する１個または２個以上のＣＨ2 基は、それぞれ相互に独立して、酸素原子が相互に直接に結合しないものとして、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−または下記基により置き換えられていてもよく、
【化１１】
【００１２】
【化１２】
【化１３】
Ｌは、ＨまたはＦであり、および
【００１３】
Ｙは、Ｆ、ＣｌまたはＣＮであるか、もしくは９個までの炭素原子を有するハロゲン化されているアルキル基、ハロゲン化されているアルケニルオキシ基、ハロゲン化されているアルコキシ基またはハロゲン化されているアルケニル基である。
特に、小さい△ｎを有する混合物の場合、非常に高い透明点および小さい△ｎを有する化合物は、ほとんど常時、スメクティック相を有し、従って混合物にＬＴＳ問題（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；低温安定性）を、しばしばもたらす。式ＩＢで表わされる化合物を用いることによって、良好な信頼性、良好なＬＴＳおよび比較的小さい△ｎを有する極性混合物を製造することができる。さらにまた、本発明による混合物は、それらの良好な保持率の点で際立っている。
【００１４】
式ＩＡおよび式ＩＢ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ＩＡおよび式ＩＢ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／または光学異方性に影響を与えることができ、および／または△ｎを減少させることなく、混合物の回転粘度γ1 および／またはそのしきい値電圧を最適にすることができる。
式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物は、純粋な状態で無色であり、および電気光学用途に対して有利に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、化学的、熱的に、また露光に対して安定である。
式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物は、US 4,361,494およびWO 91/03450 に包含されている。本発明はまた、式ＩＢで表わされる化合物に関する。
【００１５】
Ｒ、Ｒ* またはＲ**がアルキル基および／またはアルコキシ基である場合、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、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。
【００１６】
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、もしくは２−、３−、４−、５−、６−、７−、８−または９−オキサデシルであることができる。
【００１７】
Ｒ、Ｒ* またはＲ**がアルキル基であり、この基中に存在するＣＨ2 基が、−ＣＨ＝ＣＨ−により置き換えられている場合、この基は直鎖状または分枝鎖状であることができる。好ましくは、この基は直鎖状であって、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(prop)−１−またはプロプ−２−エニル(enyl)、ブト(but) −１−、２−またはブト−３−エニル、ペント(pent)−１−、２−、３−またはペント−４−エニル、ヘキシ(hex) −１−、２−、３−、４−またはヘキシ−５−エニル、ヘプト(hept)−１−、２−、３−、４−、５−またはヘプト−６−エニル、オクト(oxt) −１−、２−、３−、４−、５−、６−またはオクト−７−エニル、ノン(non) −１−、２−、３−、４−、５−、６−、７−またはノン−８−エニル、もしくはデク(dec) −１−、２−、３−、４−、５−、６−、７−、８−またはデク−９−エニルである。これらの中で、ビニル、１Ｅ−アルケニル基および３Ｅ−アルケニル基は、好適である。
【００１８】
Ｒ、Ｒ* または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、および１個のＣＨ2 基が−ＣＯ−により置き換えられている場合、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、アシルオキシ基−ＣＯ−Ｏ−またはオキサカルボニル基−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、アセチルオキシ、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、アセチルオキシメチル、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−アセチルオキシエチル、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−アセチルオキシプロピル、３−プロピオニルオキシプロピル、４−アセチルオキシブチル、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、４−（メトキシカルボニル）ブチルである。
【００１９】
Ｒ、Ｒ* またはＲ**がアルキル基であって、この基中に存在するＣＨ2 基が、未置換または置換されている−ＣＨ＝ＣＨ−により置換されており、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、この基は、直鎖状または分枝鎖状であることができる。好ましくは、この基は直鎖状であって、炭素原子４〜１２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、９−メタアクリロイルオキシノニルである。
【００２０】
Ｒ、Ｒ* またはＲ**がアルキル基またはアルケニル基あって、この基が、ＣＮまたはＣＦ3 により置換されている場合、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、いずれかの位置であることができる。
Ｒ、Ｒ* またはＲ**がアルキル基またはアルケニル基あって、少なくとも１個のハロゲンにより置換されている場合、この基は好ましくは、直鎖状であり、また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、ハロゲンは好ましくは、Ｆである。生成する基はまた、過フッ素化基を包含する。１個の置換基を有する場合、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。
重合反応に適する側鎖基Ｒ、Ｒ* 、Ｒ**を有する式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物は、液晶ポリマーの製造に適する。
【００２１】
分枝鎖状側鎖基Ｒ、Ｒ* 、Ｒ**を有する式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物は、これらが標準的液晶基礎材料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、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、強誘電性材料の成分として適している。
ＳA 相を有する式ＩＡおよび／または式ＩＢ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。
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、Ｒ* 、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。
【００２２】
Ｒ、Ｒ* または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、この基は、直鎖状または分枝鎖状であることができる。好ましくは、この基は分枝鎖状であって、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、５，５−ビス（エトキシカルボニル）ペンチルである。
式ＩＡで表わされる化合物において、Ｙは好ましくは、
【００２３】
【化１４】
【化１５】
【００２５】
式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物は、刊行物（例えば Houben-Weylによる Methoden der Organishen 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、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。本明細書には詳細に記載されていないが、それ自体は公知である変法をここで使用することも包含される。
式ＩＢで表わされる化合物は、例えば下記のとおりにして製造することができる：
【００２６】
【化１６】
スキーム １
【化１７】
スキーム ２
本発明はまた、このような媒体を含有する電気光学ディスプレイ（特に、外枠と一緒になってセルを形成している２枚の面平行基板、この基板上の各画素を切り換えるための集積非線型素子、およびセル内に存在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ディスプレイまたはマトリックスＬＣＤ、およびこれらの媒体の電気光学用途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範囲の格別の拡大を可能にする。
透明点、低温における粘度、熱および紫外線安定性および誘電異方性について達成することができる組合わせは、現時点の従来技術の材料に比較して、はるかに優れている。
【００２９】
本発明による液晶混合物は、−２０℃に低下、好ましくは−３０℃に低下、特に好ましくは−４０℃に低下しても、ネマティック相を保持しながら、８０℃以上、好ましくは９０℃以上、特に好ましくは１００℃以上の透明点の達成を可能にし、同時に、△ε≧３、好ましくは≧４の誘電異方性値および大きい抵抗値の達成を可能にする。このことは、優れたＳＴＮディスプレイおよびマトリックスＬＣＤを得ることができることを意味する。特に、この混合物は、低い動作電圧を有するという特徴を有する。ＴＮしきい値は、２．４Ｖ以下、好ましくは２．２Ｖ以下、特に好ましくは＜２．０Ｖである。
本発明による混合物は、成分を適当に選択することによって、他の有利な物性を保有しながら、高いしきい値電圧と組合わされている高い透明点（例えば、１１０゜以上）を達成することができ、もしくは低いしきい値電圧と組合わされている、低い透明点を達成することができることは言うまでもない。
【００３０】
同様に、粘度を対応して少し増加させた場合、大きい△ε値を有し、従って比較的低いしきい値を有する混合物を得ることができる。本発明によるマトリックスＬＣＤは好ましくは、グーチおよびタリイ（Gooch and Tarry)の第一透過率極小値で動作する［C.H.Gooch and H.A.Tarry によるElectron.Lett.,10, 2〜4,1974; C.H.Gooch and H.A.Tarrによる Appl.Phys.,Vol.8,1575〜1584,1975]。この場合、例えば特性曲線の急峻な傾斜およびコントラストの小さい角度依存性などの特に好ましい電気光学的性質が得られる（ドイツ国特許 3022818）ばかりでなく、また類似ディスプレイにおけるしきい値電圧と同一のしきい値電圧と組合わされて、より小さい誘電異方性値でも、第二極小値において充分である。従って、シアノ化合物を含有する混合物を使用した場合に比較して、本発明による混合物を使用することによって第一極小値において際立って大きい抵抗値を得ることができる。当業者は簡単で慣用の方法を使用して、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、予め定められた層厚さのマトリックスＬＣＤに必要な複屈折値を調整することができる。
【００３１】
２０℃における流動粘度ｖ20は好ましくは、＜６０ｍｍ2 ／秒、特に好ましくは＜５０ｍｍ2 ／秒である。そのネマティック相ドメインは好ましくは、少なくとも９０゜、特に少なくとも１００゜である。このドメインは好ましくは、少なくとも−２０℃から＋８０℃まで拡大している。
尺度「容量保持率」（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)]の測定値は、式ＩＢで表わされる化合物の代わりに、式：
【００３２】
【化１８】
【化１９】
本発明による混合物の紫外線安定性はまた、格別に良好である、すなわちこれらの混合物が紫外線照射にさらされた場合に示すＨＲの減少は際立って少ない。
【００３３】
本発明による媒体は好ましくは、複数（好ましくは２種、３種、４種または５種以上）の式ＩＡおよび／または式ＩＢで表わされる化合物を基礎材料とするものである。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％の範囲にある。
本発明による媒体に使用することができる式ＩＡ、式ＩＢ、式ＩＩ〜ＸＶＩおよびそれらの付属式で表わされる化合物はそれぞれ、公知であるか、またはこれらの化合物は、公知化合物の方法と同様の方法で製造することができる。
好適態様を以下に示す：
−式ＩＡで表わされる化合物は、化合物ＩＡ１〜ＩＡ１０からなる群から選択すると好ましい：
【００３４】
【化２０】
【化２１】
各式中、Ｒは、請求項１に記載の意味を有するが、好ましくは直鎖状アルキル、ビニル、１Ｅ−アルケニルまたは３Ｅ−アルケニルであり、特にメチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチルまたはｎ−ヘキシルである。
−式ＩＢで表わされる化合物において、Ｒ* およびＲ**は、それぞれ相互に独立して、好ましくは直鎖状アルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシであり、特に炭素原子１〜５個を有するアルキルである。
−好適液晶混合物は、２種または３種の式ＩＢで表わされる化合物を含有する。特に好ましい混合物は、２種または３種の式ＩＢ１〜ＩＢ６で表わされる化合物を含有する：
【００３７】
【化２２】
−媒体は、一般式ＩＩ〜ＶＩＩＩからなる群から選択される、１種または２種以上の化合物をさらに含有する：
【化２３】
各式中、各基は、下記の意味を有する：
Ｒ0 ：９個までの炭素原子を有するｎ−アルキル、オキサアルキル、フルオロアルキル、アルケニルオキシまたはアルケニル、
Ｘ0 ：ＦまたはＣｌ、もしくは炭素原子１〜６個を有するハロゲン化されているアルキル、アルケニルまたはアルコキシ、
Ｚ0 ：−Ｃ2 Ｈ4 −、−ＣＨ2 Ｏ−、−ＯＣＨ2 −、−ＣＦ2 Ｏ−、−ＯＣＦ2 −、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ2 Ｆ4 −、
Ｙ1 〜Ｙ4 ：それぞれ相互に独立して、ＨまたはＦ、
ｒ：０または１。
式ＩＶで表わされる化合物は、好ましくは下記化合物である：
【００４０】
【化２４】
この場合、式ＩＩおよび式ＩＶで表わされる化合物は、式ＩＡで表わされる化合物と、同一ではない。
−媒体は、一般式ＩＸ〜ＸＶＩからなる群から選択される１種または２種以上の化合物をさらに含有する：
【化２５】
【化２６】
各式中、Ｒ0 、Ｘ0 、Ｙ1 およびＹ2 は、それぞれ相互に独立して、請求項２に記載の意味の一つを有する。Ｘ0 は好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ3 、ＯＣＦ3 、ＯＣＨＦ2 、ＯＣＨＦＣＦ3 、ＯＣ2 Ｆ5 であり、またＯＣＨ＝ＣＦ3 、ＯＣＦ＝ＣＦ2 、ＯＣＦ＝ＣＨＦ、ＯＣＨ＝ＣＨ−ＣＦ3 、ＯＣＦ2 ＣＨＦ2 、Ｃ2 Ｆ5 、Ｃ3 Ｆ7 、ＯＣＨ2 ＣＨ2 ＣＦ3 である。Ｒ0 は好ましくは、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、アルケニルオキシまたはアルケニルである。
−媒体は、１種または２種以上の式ＲＩ、式ＲＩＩ、式ＲＩＩＩ、式ＲＩＶまたは式ＲＶで表わされる化合物をさらに含有する：
【００４４】
【化２７】
各式中、Ｒ0 は、上記の意味を有し、好ましくは炭素原子１〜６個を有する直鎖状アルキルであり、ならびにａｌｋｅｎｙｌおよびａｌｋｅｎｙｌ* は、炭素原子２〜９個を有する直鎖状または分枝鎖状アルケニル基であり、それぞれ好ましくは、相互に独立して、ビニル、もしくは９個までの炭素原子を有する１Ｅ−アルケニル、３Ｅ−アルケニルまたは４−アルケニルであり、ａｌｋｙｌおよびａｌｋｙｌ* は、炭素原子１〜９個を有する直鎖状アルキルであり、ｂは、０、１または２である。
−全体としての混合物中の式ＩＡ、式ＩＢおよび式ＩＩ〜ＶＩで表わされる化合物の割合は、一緒になって、少なくとも５０重量％である；
−全体としての混合物中の式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物の割合は、１０〜１００重量％である；
−全体としての混合物中の式ＩＢで表わされる化合物の割合は、２〜３０重量％、好ましくは４〜２０重量％である；
−全体としての混合物中の式ＩＩ〜ＶＩＩＩで表わされる化合物の割合は、１０〜５０重量％である；
【００４６】
【化２８】
−媒体は好ましくは、式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物に加えて、１種または２種以上、好ましくは２種、３種または４種の式ＩＩ、式ＩＩＩ、式ＩＶ、式Ｖ、式ＶＩ、式ＶＩＩおよび／または式ＶＩＩＩで表わされる化合物を含有する；
−本発明による媒体は好ましくは、１種または２種以上の下記式で表わされる化合物を含有する：
【００４８】
【化２９】
【化３０】
−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；
−媒体は基本的に、式ＩＡ、式ＩＢおよび式ＩＩ〜ＶＩＩＩで表わされる化合物からなる；
−媒体は、好ましくは一般式ＸＶＩＩ〜ＸＸからなる下記群から選択される化合物をさらに含有する：
【００５１】
【化３１】
各式中、Ｒ0 、Ｙ1 およびＹ2 は、上記意味を有し、およびその１，４−フェニレン環は、１個または２個のＣＮ、塩素またはフッ素原子により置換されていてもよい。好ましくは、この１，４−フェニレン環は、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。
−（ＩＡ＋ＩＢ）：（ＩＩ＋ＩＩＩ＋ＩＶ＋Ｖ＋ＶＩ＋ＶＩＩ＋ＶＩＩＩ）重量比は、好ましくは１：１０〜１０：１である。
−媒体は基本的に、一般式ＩＡ、式ＩＢ、式ＩＩ〜ＸＶＩ、式ＲＩ、式ＲＩＩ、式ＲＩＩＩ、式ＲＩＶおよび／または式ＲＶからなる群から選択される化合物からなる。
−全体としての混合物中の式ＲＩ、式ＲＩＩおよび／または式ＲＩＩＩで表わされる化合物の割合は、５〜６０重量％、好ましくは１０〜４０重量％である。
【００５３】
慣用の液晶材料に、特に１種または２種以上の式ＩＩ、式ＩＩＩ、式ＩＶ、式Ｖ、式ＶＩ、式ＶＩＩおよび／または式ＶＩＩＩで表わされる化合物と混合されている、式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物は、比較的少ない割合でさえも、しきい値電圧の格別の減少および低い複屈折値を導き、また低いスメクティック−ネマティック転移温度を有する広ドメインのネマティック相が同時に見出され、これにより貯蔵安定性が改良される。特に好ましい混合物は、１種または２種以上の式ＩＡおよび式ＩＢで表わされる化合物に加えて、１種または２種以上の式ＩＶで表わされる化合物、特に式ＩＶａにおいて、Ｘ0 がＦまたはＯＣＦ3 である化合物を含有する。式ＩＡ、式ＩＢおよび式ＩＩ〜ＶＩＩＩで表わされる化合物は、無色であり、安定であり、また相互におよび他の液晶材料と容易に混和する。
「alkyl 」および「alkyl * 」の用語は、炭素原子１〜６個を有する直鎖状および分枝鎖状アルキル基を包含し、特に直鎖状基、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルおよびヘキシルを包含する。炭素原子２〜５個を有する基は一般に好適である。
【００５４】
「alkenyl 」および「alkenyl * 」の用語は、炭素原子２〜９個を有する直鎖状および分枝鎖状アルケニル基、特に直鎖状基を包含する。アルケニル基は特に、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。好適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、３Ｅ−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。
【００５５】
「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ない。
「オキサアルキル」の用語は好ましくは、式Ｃn Ｈ2n+1−Ｏ−（ＣＨ2 ）m で表わされる直鎖状基（式中、ｎおよびｍは、それぞれ相互に独立して、１〜６の範囲にある）を包含する。好ましくは、ｎ＝１であり、またｍ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、応答時間、しきい値電圧、透過特性曲線の急峻度などを所望に応じて改変することができる。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などは一般に、アルキル基またはアルコキシ基に比較して、短い応答時間、改良されたネマティック相形成傾向および弾性定数Ｋ33（ベンド）とＫ11（スプレイ）との大きい比をもたらし、またアルキル基およびアルコキシ基に比較して、低いしきい値電圧および小さいＫ33／Ｋ11値を一般にもたらす。
【００５６】
−ＣＨ2 ＣＨ2 基は、１個の共有結合に比較して、より大きいＫ33／Ｋ11値をもたらす。Ｋ33／Ｋ11値が大きいほど、例えば９０゜のねじれを有するＴＮセル（中間調を得るため）における透過特性曲線の急峻度は小さくなり、またＳＴＮ、ＳＢＥおよびＯＭＩセル（より大きい時分割特性）における透過特性曲線は、より急峻になり、その逆も真である。
式（ＩＡ＋ＩＢ）で表わされる化合物と式ＩＩ＋式ＩＩＩ＋式ＩＶ＋式Ｖ＋式ＶＩ＋式ＶＩＩ＋式ＶＩＩＩで表わされる化合物との最適量比は、所望の性質、式ＩＡ、式ＩＢ、式ＩＩ、式ＩＩＩ、式ＩＶ、式Ｖ、式ＶＩ、式ＶＩＩおよび／または式ＶＩＩＩで表わされる成分の選択、および存在するいずれかその他の成分の選択にほとんど依存する。上記範囲内の適当な量比は、場合毎に容易に決定することができる。
【００５７】
本発明による混合物中の式ＩＡ、式ＩＢ、式ＩＩ〜ＸＶＩで表わされる化合物の総量に制限はない。従って、これらの混合物は、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、これにより種々の性質を最適にすることができる。しかしながら、応答時間およびしきい値電圧に対して見出される効果は一般に、式ＩＡ、式ＩＢ、式ＩＩ〜ＸＶＩで表わされる化合物の総濃度が高いほど大きくなる。
特に好ましい態様において、本発明による媒体は、式ＩＩ〜ＶＩＩＩ（好ましくは、式ＩＩ、式ＩＩＩおよび／または式ＩＶ、特に式ＩＶａ）において、Ｘ0 が、Ｆ、ＯＣＦ3 、ＯＣＨＦ2 、ＯＣＨ＝ＣＦ2 、ＯＣＦ＝ＣＦ2 またはＯＣＦ2 −ＣＦ2 Ｈである化合物を含有する。式ＩＡで表わされる化合物と式ＩＢで表わされる化合物との有益な相乗効果は、特に有利な性質をもたらす。
【００５８】
偏光板、電極基板および表面処理された電極を包含する本発明によるマトリックスＬＣＤの構造は、このようなディスプレイの標準的デザインに相当する。本明細書内において、「標準的デザイン」の用語は、広く解釈されるべきであり、誘導型および改変型のマトリックスＬＣＤの全部、特に例えばポリ−Ｓｉ、ＴＦＴまたはＭＩＭに基づくマトリックス表示素子を包含する。
しかしながら、本発明によるディスプレイと現在まで慣用のねじれネマティックセルに基づくディスプレイとの基本的相違点は、その液晶層の液晶パラメーターの選択にある。
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により製造することができる。一般に、少ない方の量で使用する成分の所望量を、好ましくは高められた温度で、主要成分を構成する成分中に溶解する。別法では、有機溶剤、例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノール中の成分の溶液を混合し、次いで充分に混合した後、例えば蒸留によって、溶剤を再度、分離する。
【００５９】
誘電体はまた、当業者に公知であり、刊行物に記載されている追加の添加剤を含有することもできる。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。
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を表わし、Ｎはネマティック相を表わし、またＩはアイソトロピック相を表わす。
Ｖ10は、１０％透過率（基板表面に対して垂直方向の視覚）にかかわる電圧を表わす。ｔonは、Ｖ10値の２．５倍に相当する動作電圧におけるオン時間を表わし、またｔoff は、オフ時間を表わす。△ｎは光学異方性を表わし、またｎ0 は屈折率を表わす。△εは誘電異方性を表わす（△ε＝ε‖−ε⊥、この式において、ε‖は、分子の長軸に対して平行の誘電定数を表わし、またε⊥は、分子の長軸に対して垂直の誘電定数を表わす）。電気光学データは、別段の記載がないかぎり、２０℃で第一極小値（すなわち、０．５のｄ・△ｎ値）において、ＴＮセルで測定した。光学データは、別段の記載がないかぎり、２０℃で測定した。
【００６０】
本特許出願書および下記の例において、液晶化合物の構造は頭文字で示されており、下記表ＡおよびＢに従い、その化学式に変換することができる。基Ｃn Ｈ2n+1およびＣm Ｈ2m+1は全部が、ｎ個またはｍ個の炭素原子を有する直鎖状アルキル基である；ｎおよびｍは、相互に独立して、整数、好ましくは０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の整数を表わす。表Ｂによるコードは、自明である。表Ａにおいて、基本構造に関わる頭文字のみが示されている。
各場合に、この基本構造に関わる頭文字の後に、ハイフンで分離して、置換基Ｒ1 、Ｒ2 、Ｌ1 およびＬ2 に関するコードが示されている：
【００６１】
【表１】
好適混合物成分を、表ＡおよびＢに列挙する。
表 Ａ：
【化３２】
【化３３】
表 Ｂ：
【化３４】
【化３５】
【化３６】
【実施例】
下記の例は、本発明を説明しようとするものであり、制限するものではない。本明細書全体をとおして、パーセンテージは、重量によるパーセントで示されている。全部の温度は、摂氏度で示されている。ｍ．ｐ．は、融点を意味し、ｃ．ｐ．＝透明点である。その他の記号：Ｃ＝結晶状態、Ｎ＝ネマティック相、Ｓ＝スメクティック相、およびＩ＝アイソトロピック相。これらの記号間のデータは、転移温度を表わす。△ｎは、光学異方性を意味する（５８９ｎｍ、２０℃）。流動粘度υ20（ｍｍ2 ／秒）および回転粘度γ１（ｍＰａ・ｓ）はそれぞれ、２０℃で測定した。
【００６８】
「標準仕上げ処理」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、メチルｔｅｒｔ−ブチルまたはトルエンで抽出し、次いで相を分離させ、この有機相を乾燥させ、溶剤を蒸発させ、次いで生成物を、減圧における蒸留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。下記の略語を用いる；
ｎ−ＢｕＬｉ ｎ−ヘキサン中のｎ−ブチルリチウムの１．６モル溶液
ＤＭＡＰ ４−（ジメチルアミノ）ピリジン
ＴＨＦ テトラヒドロフラン
ＤＣＣ Ｎ，Ｎ´−ジシクロヘキシルカルボジイミド
【００６９】
例１
工程１．１
【化３７】
トルエン２００ｍｌ中の化合物Ａ ８０ｍｍｏｌ、化合物Ｂ ８０ｍｍｏｌ、４−（ジメチルアミノ）ピリジン０．９７７ｇを、初期供給物として、５℃で導入する。トルエン７０ｍｌ中のＮ，Ｎ´−ジシクロヘキシルカルボジイミド８８ｍｍｏｌの溶液を、５〜１０℃で滴下して添加する。この混合物を室温で一夜にわたり撹拌する。
最終仕上げは、標準的方法に従う。この生成物を、酢酸エチルから再結晶させる。
【００７１】
工程１．２
【化３８】
化合物Ｃ ４５ｍｍｏｌを、無水ＴＨＦ ２００ｍｌ中の溶解し、次いで三フッ化ホウ素−ＴＨＦ錯体１５７．５ｍｍｏｌを、１５〜２５℃で滴下して添加し、この混合物を、氷で冷却させる。この溶液に、ジエチレングリコールジメチルエーテル１００ｍｌ中のホウ水素化ナトリウム１１２．５ｍｍｏｌの溶液を次いで、１５〜２５℃で滴下して添加する。この混合物を室温まで温め、次いでさらに４時間、撹拌する。最終仕上げは、標準的方法に従う。この生成物を、酢酸エチルから再結晶させる。
同様の方法で、下記の化合物が製造される：
【００７３】
【化３９】
【化４０】
【化４１】
【化４２】
【化４３】
【化４４】
【化４５】
混合物の例
例 Ｍ１
【表２】
例 Ｍ２
【表３】
例 Ｍ３
【表４】
例 Ｍ４
【表５】
例 Ｍ５
【表６】
例 Ｍ６
【表７】
例 Ｍ７
【表８】
例 Ｍ８
【表９】
例 Ｍ９
【表１０】
例 Ｍ１０
【表１１】
例 Ｍ１１
【表１２】
例 Ｍ１２
【表１３】
例 Ｍ１３
【表１４】
例 Ｍ１４
【表１５】
例 Ｍ１５
【表１６】
例 Ｍ１６
【表１７】
例 Ｍ１７
【表１８】
例 Ｍ１８
【表１９】
例 Ｍ１９
【表２０】
例 Ｍ２０
【表２１】
例 Ｍ２１
【表２２】
例 Ｍ２２
【表２３】
例 Ｍ２３
【表２４】
例 Ｍ２４
【表２５】
例 Ｍ２５
【表２６】
例 Ｍ２６
【表２７】
例 Ｍ２７
【表２８】
例 Ｍ２８
【表２９】
例 Ｍ２９
【表３０】
例 Ｍ３０
【表３１】
例 Ｍ３１
【表３２】
例 Ｍ３２
【表３３】
例 Ｍ３３
【表３４】
例 Ｍ３４
【表３５】
例 Ｍ３５
【表３６】
例 Ｍ３６
【表３７】
例 Ｍ３７
【表３８】
例 Ｍ３８
【表３９】
例 Ｍ３９
【表４０】
例 Ｍ４０
【表４１】
例 Ｍ４１
【表４２】
例 Ｍ４２
【表４３】
例 Ｍ４３
【表４４】
例 Ｍ４４
【表４５】
例 Ｍ４５
【表４６】
例 Ｍ４６
【表４７】
例 Ｍ４７
【表４８】
例 Ｍ４８
【表４９】
例 Ｍ４９
【表５０】
例 Ｍ５０
【表５１】
例 Ｍ５１
【表５２】
例 Ｍ５２
【表５３】
例 Ｍ５３
【表５４】
例 Ｍ５４
【表５５】
例 Ｍ５５
【表５６】
例 Ｍ５６
【表５７】
例 Ｍ５７
【表５８】
Claims (16)
- 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、１種または２種以上の一般式ＩＡで表わされる化合物および１種または２種以上の式ＩＢで表わされる化合物を含有することを特徴とする、前記液晶媒体：
Ｒは、炭素原子１〜１２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、もしくは置換基として、１個のＣＮまたはＣＦ３、もしくは少なくとも１個のハロゲンを有しており、さらにこの基中に存在する１個または２個以上のＣＨ２基は、それぞれ相互に独立して、酸素原子が相互に直接に結合しないものとして、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−または下記基により置き換えられていてもよく：
Ｙは、Ｆ、ＣｌまたはＣＮであるか、もしくは９個までの炭素原子を有するハロゲン化されているアルキル基、ハロゲン化されているアルケニルオキシ基、ハロゲン化されているアルコキシ基またはハロゲン化されているアルケニル基であり、および
ｚは、１または２である。 - Ｒ、Ｒ＊およびＲ＊＊が、それぞれ相互に独立して、炭素原子１〜１２個を有する、未置換のアルキル基またはアルケニル基である、
請求項１に記載の媒体。 - Ｒ、Ｒ＊およびＲ＊＊が、それぞれ相互に独立して、炭素原子１〜１２個を有する未置換のアルキル基である、
請求項１または２に記載の媒体。 -
請求項１〜３のいずれかに記載の媒体。 - Ｌが、Ｆである、
請求項１〜４のいずれかに記載の媒体。 - Ｙが、Ｆまたは９個までの炭素原子を有するハロゲン化されているアルコキシ基である、
請求項１〜５のいずれかに記載の媒体。 - Ｒ、Ｒ＊およびＲ＊＊が、それぞれ相互に独立して、炭素原子１〜１２個を有する未置換のアルキル基であり、
Ｌが、Ｆであり、
Ｙが、Ｆまたは９個までの炭素原子を有するハロゲン化されているアルコキシ基であり、
ｚが、１または２である、
請求項１〜６のいずれかに記載の媒体。 - 一般式ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩ、ＶＩＩおよびＶＩＩＩからなる群から選択される１種または２種以上の化合物をさらに含有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の媒体：
Ｒ０：それぞれ９個までの炭素原子を有するｎ−アルキル、オキサアルキル、フルオロアルキル、アルケニルオキシまたはアルケニル、
Ｘ０：ＦまたはＣｌ、もしくは炭素原子１〜６個を有するハロゲン化されているアルキル、アルケニルまたはアルコキシ、
Ｚ０：−Ｃ２Ｈ４−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−または−Ｃ４Ｆ４−、
Ｙ１〜Ｙ４：それぞれ相互に独立して、ＨまたはＦ、
ｒ：０または１、
ただし、式ＩＩおよび式ＩＶで表わされる化合物は、式ＩＡで表わされる化合物と同一ではないものとする。 - 全体としての混合物中の式ＩＡで表わされる化合物および式ＩＢで表わされる化合物の割合は一緒になって、１０〜９５重量％であることを特徴とする、請求項８に記載の媒体。
- 全体としての混合物中の式ＩＩ〜ＶＩＩＩで表わされる化合物の割合は、１０〜５０重量％であることを特徴とする、請求項８または９のいずれかに記載の媒体。
- 混合物が、２種または３種の式ＩＢで表わされる化合物を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。
- １種または２種以上の式ＲＩ〜ＲＶ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１〜１１のいずれかに記載の媒体：
Ｒ０：それぞれ９個までの炭素原子を有するｎ−アルキル、オキサアルキル、フルオロアルキル、アルケニルオキシまたはアルケニル、
ｂ：０、１または２、
ａｌｋｙｌ*：炭素原子１〜９個を有する直鎖状または分枝鎖状アルキル基、および
ａｌｋｅｎｙｌおよびａｌｋｅｎｙｌ*：それぞれ相互に独立して、炭素原子２〜９個を有する直鎖状または分枝鎖状アルケニル基。 - Ｘ０が、ＦまたはＯＣＦ３であり、またＹ２が、ＨまたはＦであることを特徴とする、請求項８〜１２のいずれかに記載の媒体。
- 式ＩＡで表わされる化合物において、Ｙが、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＣＦ３、ＣＦ２Ｈ、ＯＣＦ３、ＯＣＦ２Ｈ、ＯＣＦＨＣＦ３、ＯＣＦＨＣＦＨ２、ＯＣＦＨＣＦ２Ｈ、ＯＣＦ２ＣＨ３、ＯＣＦ２ＣＦＨ２、ＯＣＦ２ＣＦ２Ｈ、ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２Ｈ、ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦＨ２、ＯＣＦＨＣＦ２ＣＦ３、ＯＣＦＨＣＦ２ＣＦ２Ｈ、ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３、ＯＣＦ２ＣＨＦＣＦ３、ＯＣＣｌＦＣＦ２ＣＦ３またはＯＣＨ＝ＣＦ２であることを特徴とする、請求項１〜５および８〜１３のいずれかに記載の媒体。
- 請求項１に記載の液晶媒体の電気光学用途における使用。
- 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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