JP4906996B2

JP4906996B2 - 液晶媒体

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Publication number: JP4906996B2
Application number: JP2000133589A
Authority: JP
Inventors: フォルカー・ライフェンラート; ブリギッテ・シューラー; 和明樽見
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1999-05-03
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2020-05-02
Also published as: DE10018599B4; DE10018599A1; JP2000345161A; US6399162B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶媒体、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】
液晶は、原則的に表示デバイスに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、当業者に格別に充分に知られており、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、ねじれネマティック構造を有するＴＮセル、ＳＴＮ（スーパーツィストネマティック）セル、ＳＥＥ（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（Schadt-Helfrich ）効果に基づいており、ねじれネマティック構造を有する。
【０００３】
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、かつ良好な電場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、比較的低い粘度を有するべきであり、またセルにおいて、短いアドレス時間、低いしきい値電圧および大きいコントラストを生じさせるべきである。
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。
【０００４】
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率、非常に大きい比抵抗、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。
この方式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、「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）。
【０００５】
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、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。
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面に施され、もう１枚のガラス板の内側面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換え可能な画素に対して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。
【０００６】
ＴＦＴディスプレイは通常、透過光内に交差偏光板を備えた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が包含される。
この方式の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築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比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：A210〜288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings,141頁以降、Pairs;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、Pairs ］。
【０００７】
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。液晶混合物の比抵抗値は一般に、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、非常に大きい比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、およびまた加熱および（または）ＵＶ照射線に露光した後に、この比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不利である。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。
【０００８】
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値電圧と同時に、非常に大きい比抵抗値を有する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、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）、
−超低温における切換え能力（野外、自動車、航空機）、
−ＵＶ照射線露光に対する増大した安定性（より長い寿命）。
【０００９】
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、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（ＳＴＮ）セルの場合、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）が可能である媒体が望まれる。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格別に望まれている。
【００１０】
【発明が解消しようとする課題】
本発明の課題は、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、かつ非常に大きい抵抗値および低いしきい値電圧を同時に有する液晶媒体、特にＭＬＣ、ＴＮまたはＳＴＮディスプレイ用の液晶媒体を提供することにある。
【００１１】
【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で使用すると、この課題が達成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Ｉで表わされる化合物を含有し、および同時に、１種または２種以上の一般式ＩＩ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：
【００１２】
【化８】
（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コキシ基であり、
Ｙは、Ｆ、ＯＣＦ₃またはＯＣＨＦ₂である）；
【００１３】
【化９】
（式中、Ｒ´は、式Ｉで選択された基とは独立して、Ｒについて定義されているとおりである）。
【００１４】
式Ｉおよび式ＩＩ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および式Ｉ´で表わされる化合物はまた、別種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／またはそのしきい値電圧および／またはその粘度を最適にすることができる。
式Ｉおよび式ＩＩで表わされる化合物は純粋な状態で無色であり、また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。
式Ｉで表される化合物は、DE19505189A1にすでに記載されている。
式ＩＩで表される化合物は、例えばDE19528301A1およびDE19528085A1にすでに記載されている。
【００１５】
式Ｉおよび式ＩＩで表される化合物を含有する本発明による媒体において、Ｙは好ましくは、ＦまたはＯＣＦ₃、特にＦである。
Ｒおよび／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、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。
【００１６】
分枝鎖状側鎖基Ｒおよび／またはＲ´を有する式Ｉおよび式ＩＩで表される化合物は、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、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。
Ｓ_A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。
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。好適分枝鎖状基Ｒおよび／または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−メチルヘキソキシまたは１−メチルヘプトキシである。
【００１７】
Ｒおよび／またはＲ´は、非常に特に好ましくはメチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ペンチルまたはｎ−ヘプチルである。
式Ｉおよび式ＩＩ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［有機化学の方法］，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。
式Ｉおよび式ＩＩで表わされる化合物は、例えばDE19505189A1またはDE19528301A1に記載のとおりに製造することもできる。
【００１８】
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、従来技術からの以前の混合物に比較してはるかに優れている。
低いしきい値電圧、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けれども、これらの△εは＋３にすぎない。
【００１９】
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。
本発明による液晶混合物は、−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しながら、１．４Ｖ以下、好ましくは１．２Ｖ以下、特に１．１Ｖ以下の格別に低いしきい値電圧を可能にし、同時に△ε≧８、好ましくは≧１０の誘電異方性および優れたＳＴＮおよびＭＬＣディスプレイを得ることを可能にする比抵抗値にかかわる大きい数値を得ることができる。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。
【００２０】
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 ）の第一透過率極小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、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値電圧と同一のしきい値電圧において、特性曲線の大き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3022818 ）などに加えて、第二透過率極小値におけるより小さい誘電異方性でも充分である。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、第一極小値で格別に大きい比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率の生成に、当業者は簡単で常習的方法を使用することができる。
【００２１】
２０℃における回転粘度は、好ましくは＜２００ｍＰａ．ｓ、特に好ましくは＜１５０ｍＰａ．ｓ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。
「容量保持率」（ＨＲ）の測定値は［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)］、式Ｉで表わされる化合物および式ＩＩで表わされる化合物を含有する本発明による混合物の温度の上昇に従うＨＲの減少が、僅かのみであることを示す。
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。
【００２２】
本発明による媒体は好ましくは、複数種（好ましくは２〜４種）の式Ｉで表わされる化合物および複数種（好ましくは２〜４種）の式ＩＩで表わされる化合物を基材とするものである。すなわち式Ｉで表わされる化合物の割合は、５〜８５％、好ましくは１０〜６０％、特に好ましくは２０〜５０％の範囲であり、また式ＩＩで表わされる化合物の割合は、５〜８５％、好ましくは１０〜６０％、特に好ましくは２０〜５０％の範囲である。
式Ｉで表わされる化合物の割合と式ＩＩで表わされる化合物の割合との合計は好ましくは、１０〜９５％、好ましくは１５〜８０％、特に好ましくは２０〜７０％である。
本発明による媒体に使用することができる式Ｉ〜ＸＸ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。
以下に好適態様を示す：
−一般式ＩＩＩ〜Ｘ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媒体：
【００２３】
【化１０】
【００２４】
【化１１】
【００２５】
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、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケニル；
Ｘ⁰：Ｆ、Ｃｌ、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；
Ｙ¹およびＹ²：それぞれ相互に独立して、ＨまたはＦ；
Ｙ³およびＹ⁴：それぞれ相互に独立して、ＨまたはＦ；
ｒ：０または１。
−式Ｉおよび式ＩＩで表わされる化合物に加えて、式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂ、式ＩＩＩｃ、式ＩＩＩｄおよび／または式ＩＩＩｅで表わされる好適化合物を含有する媒体：
【００２６】
【化１２】
【００２７】
式Ｖで表わされる化合物は好ましくは、下記式で表わされる化合物である：
【化１３】
【００２８】
−一般式ＸＩ〜ＸＶＩで表わされる化合物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媒体：
【化１４】
【００２９】
各式中、Ｒ⁰、Ｘ⁰、Ｙ¹およびＹ²はそれぞれ相互に独立して、上記定義のとおりである。Ｘ⁰は好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ₃、ＯＣＦ₃またはＯＣＨＦ₂であるか、もしくは６個までの炭素原子をそれぞれ有するアルキル、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り、Ｒ⁰は好ましくは、炭素原子１〜７個を有するアルキルまたはアルコキシであり、またＹ¹およびＹ²は好ましくは、Ｆである；
−全混合物中の式Ｉ〜Ｘで表わされる化合物の割合は一緒にして、少なくとも５０重量％である；
−全混合物中の式ＩＩＩ〜ＸＶＩで表わされる化合物の割合は、全体で５〜９０重量％である；
【００３０】
【化１５】
【００３１】
−式ＩＩＩ、式ＩＶ、式Ｖおよび／または式ＶＩＩで表わされる化合物を含有する媒体；
−Ｒ⁰は、炭素原子２〜７個を有する直鎖状のアルキルである；
−式Ｉ〜ＶＩＩで表わされる化合物から基本的になる媒体；
−式Ｉ〜ＩＩＩで表わされる化合物から基本的になる媒体；
−好ましくは、一般式ＸＶＩＩ〜ＸＸ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：
【００３２】
【化１６】
【００３３】
各式中、Ｒ⁰およびＸ⁰は上記定義のとおりであり、この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。この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＋ＶＩＩ）重量比は好ましくは、１：１０〜１０：１、特に１：４〜４：１である；
−一般式Ｉ〜ＸＶＩ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。
慣用の液晶材料と、特に式ＩＩＩ、式ＩＶ、式Ｖ、式ＶＩおよび／または式ＶＩＩで表わされる１種または２種以上の化合物とともに混合されている、式Ｉおよび式ＩＩで表わされる化合物は、比較的少い割合でさえも、しきい値電圧の格別の減少および小さい複屈折率をもたらす同時に、低いスメクティック−ネマティック転移温度を有する広いネマティック相を生じさせ、また保存安定性を改良することが見出された。
【００３４】
１種または２種以上の式Ｉで表わされる化合物に加えて、式ＩＩＩ、特に式ＩＩＩａおよび／または式ＩＩＩｂで表わされる１種または２種以上の化合物を含有する混合物は、特に好ましいものとして挙げられる。式Ｉ〜ＸＸ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。
「アルキル」の用語は好ましくは、炭素原子１〜７個を有する直鎖状および分枝鎖状の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、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。
【００３５】
「アルケニル」の用語は好ましくは、炭素原子２〜７個を有する直鎖状および分枝鎖状のアルケニル基、特に直鎖状基を包含する。特に好ましいアルケニル基は、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。好適アルケニルの例には、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−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。
【００３６】
「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、別の位置のフッ素も除外されない。
「オキサアルキル」の用語は好ましくは、式Ｃ_nＨ_2n+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である）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す。４−アルケニル基、３−アルケニル基などの基は一般に、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値をもたらす。
【００３７】
一般に、−ＣＨ₂ＣＨ₂−基は、単純共有結合に比較して大きいＫ₃₃／Ｋ₁₁値をもたらす。Ｋ₃₃／Ｋ₁₁値が大きいほど、例えば９０゜のねじれ角を有するＴＮセルにおいて、より平坦な透過特性曲線がもたらされ（中間調が得られる）、またＳＴＮ、ＳＢＥおよびＯＭＩセル（これらのセルはより大きい時分割特性を有する）において、より急峻な透過特性曲線がもたらされ、その逆もまた同様である。
式（Ｉ＋ＩＩ）で表わされる化合物と式（ＩＩＩ＋ＩＶ＋Ｖ＋ＶＩおよびＶＩＩ）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、式ＶＩおよび／または式ＶＩＩで表わされる成分の選択および存在できるいずれか別の成分の選択に実質的に依存する。前記範囲内の適当な混合比は、場合毎に容易に決定することができる。
【００３８】
本発明による混合物中の式Ｉ〜ＸＸ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、アドレス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Ｉ〜ＸＸで表わされる化合物の総濃度が高いほど大きくなる。
特に好適な態様において、本発明による媒体は、式ＩＩＩ〜ＶＩＩ（好ましくは式ＩＩＩおよび／または式Ｖ、特に式ＩＩＩａおよび式ＩＩＩｂ）で表わされる化合物を含有する。式Ｉで表わされる化合物と式ＩＩで表わされる化合物との好ましい相乗効果は特に有利な性質をもたらす。特に、式Ｉで表わされる化合物と式ＩＩで表わされる化合物および式ＩＩＩで表わされる化合物を含有する混合物は、大きい誘電異方性値を有すると同時に、それらの低いしきい値電圧の点で際立っている。
【００３９】
偏光子、電極基板および表面処理された電極からの本発明によるＭＬＣディスプレイの構造は、この種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ＭＬＣディスプレイの全部、特にポリ−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ディスプレイとの重要な相違点は、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、有利に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。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分離することもできる。
この誘電体はまた、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。
【００４０】
Ｃは結晶相を表わし、Ｓはスメクティック相を表わし、Ｓ_C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、またＩはアイソトロピック相を表わす。
Ｖ₁₀は１０％透過率にかかわる電圧を表わす（基板表面に対して垂直の視覚方向）。ｔ_onはＶ₁₀の数値の２．５倍に対応する動作電圧におけるスイッチ−オン時間を表わし、またｔ_offはスイッチ−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、そして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ＴＮセルにおいて、第一極小値（すなわち、０．５のｄ・△ｎ値）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。
【００４１】
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、その化学式への変換は下記表ＡおよびＢに従い得られる。基Ｃ_nＨ_2n+1およびＣ_mＨ_2m+1は全部、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。表Ｂのコードはさらに説明する必要はない。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：
【００４２】
【表１】
【００４３】
好適な混合物の成分を下記表ＡおよびＢに示す。
【化１７】
【００４４】
【化１８】
【００４５】
【化１９】
【００４６】
【実施例】
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によるパーセントである。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、ｃｌ．ｐ．は透明点である。さらにまた、Ｃ＝結晶状態、Ｎ＝ネマティック相、Ｓ＝スメクティック相およびＩ＝アイソトロピック相である。これらの記号間の数値は転移温度である。△ｎは光学異方性を表わし（５８９ｎｍ、２０℃）、また粘度（ｍＰａ．ｓ）は２０℃で測定した。
【００４７】
【表２】
【００４８】
【表３】
【００４９】
【表４】

Claims

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、この媒体が、１種または２種以上の一般式Ｉ：
（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コキシ基であり、
Ｙは、Ｆ、ＯＣＦ₃またはＯＣＨＦ₂である）
で表わされる化合物を含有し、および同時に、１種または２種以上の式ＩＩ：
（式中、
Ｒ´は、式Ｉで選択された基とは独立して、Ｒについて定義されているとおりである）
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。
一般式ＩＩＩ〜Ｘ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に記載の媒体：
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、Ｃｌ、それぞれ炭素原子１〜６個を有するハロゲン化アルキル基、アルケニル基またはアルコキシ基、
Ｙ¹およびＹ²：それぞれ相互に独立して、ＨまたはＦ、
Ｙ³およびＹ⁴：同時に、ＨまたはＦ、
ｒ：０または１。
式Ｉで表わされる化合物から式Ｘで表わされる化合物全体の割合が、全混合物中少なくとも５０重量％であることを特徴とする、請求項２に記載の媒体。
式Ｉで表わされる化合物および式ＩＩで表わされる化合物の割合が、全混合物中１０〜９５重量％であることを特徴とする、請求項１、２または３のいずれか一項に記載の媒体。
一般式ＸＩ〜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ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の媒体：
各式中、各基は、下記の意味を有する：
Ｒ ⁰ ：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、
Ｘ ⁰ ：Ｆ、Ｃｌ、それぞれ炭素原子１〜６個を有するハロゲン化アルキル基、アルケニル基またはアルコキシ基、
Ｙ ¹ およびＹ ² ：それぞれ相互に独立して、ＨまたはＦ。
下記式で表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に記載の媒体：
式中、
Ｘ⁰は、Ｆ、ＯＣＨＦ₂またはＯＣＦ₃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、および
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る。
式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂ、式ＩＩＩｃ、式ＩＩＩｄおよび／または式ＩＩＩｅ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に記載の媒体：
式中、Ｒ⁰は、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である。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の液晶媒体の電気光学用途における使用。
請求項１〜７のいずれか一項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。