JP5160727B2

JP5160727B2 - 液晶媒体および液晶ディスプレイ

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Publication number: JP5160727B2
Application number: JP2004366648A
Authority: JP
Inventors: 秀男一ノ瀬; 征臣田中; 靖杉山
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2024-12-17
Also published as: JP2005179680A

Description

本発明は、液晶媒体、これらの媒体とポリマーを含む液晶システム、特にＰＤＬＣ型、具体的にはリバース型ＰＤＬＣ、ならびに液晶ディスプレイ、好ましくはアクティブマトリックス駆動のディスプレイに関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ)は、情報の表示に広く利用されている。使用される電気光学モードには、例えば、ツイステッドネマチック（ＴＮ)モード、スーパーツイストネマチック（ＳＴＮ)モードおよび電界制御複屈折（electrically controlled birefringence、ＥＣＢ)モードとこれらの様々な変形、ならびにその他のモードがある。これらのモードはすべて電界を使用し、この電界は基板に、即ち液晶層それぞれに、実質的に垂直であるが、これらのモードの他に、例えば、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ)モード（例えば、ドイツ特許第４０００４５１号と欧州特許第０５８８５６８号を比較されたい）のような、基板に、即ち液晶層それぞれに、実質的に平行な電界を使用した電気光学モードもある。

通常液晶材料の均一な配列が得られるように前処理された液晶媒体を、表面上に配向させるように利用した様々な異なるモードの他に、低分子量の液晶材料と高分子材料を併用した複合系を利用した用途があり、その例としては、例えばＷＯ９１／０５０２９に開示されている、高分子分散型液晶（polymer dispersed liquid crystal、ＰＤＬＣ）系、ネマチック曲線整列相（nematic curvilinearily aligned phase、ＮＣＡＰ）系、ポリマーネットワーク（ＰＮ）系、または軸対称マイクロドメイン（axially symmetric micro-domain、ＡＳＭ）系などがある。これらの複合系は、通常、複合層に実質的に垂直な電界を使用する。

ＬＣＤは、直視型ディスプレイ、ならびにプロジェクション型ディスプレイに使用される。これらの用途以外に、ＬＣＤ、特にＰＤＬＣなどの複合システム、具体的にはいわゆるリバース型(reverse type)ＰＤＬＣまたはリバースモード(reverse mode)ＰＤＬＣを含むＬＣＤが、当分野の技術者に良く知られており、実用的な用途に使用されている。これらリバース型ＰＤＬＣは逆のコントラストを発生させる、即ち普通のＰＤＬＣとは反対に、これらは電圧をかけない状態で透明であり、電圧をかけた状態で散乱する。これは、一般にかつ好ましくは、ポリマー材料として中間相形成性または液晶性のポリマー（mesogenic polymer：以下液晶性ポリマーという）を使用することによって達成される。この液晶性ポリマーは、重合前および重合中に配向可能であり、配向させることが好ましい。したがって、配向は液晶系内に維持される。

複合システムでは、効率的に散乱した状態を達成し、優れたコントラストを実現するために比較的高い複屈折（Δｎ）を有する液晶媒体が必要である。リバース型ＰＤＬＣでは、Δｎは、液晶性ポリマーのΔｎ、硬化した液晶系中の液晶性ポリマーの有効Δｎとそれぞれ一致しなければならない。

複合系のポリマー前駆体との良好な相溶性、および複合系形成中の容易な層分離は、こうした用途への液晶の明白な必要条件である。

溶媒誘発相分離（spontaneous induced phase separation、ＳＩＰＳ）が生じる系もあるが、大部分の系では相分離が自発的に開始することはない。さらに重要なことは、大部分の系では相分離はこの方法では完了しない。相分離は開始剤を使用して重合を開始させることによって開始する。開始剤は、熱活性化開始剤でも光開始剤でもよい。熱または放射線照射や光照射への露出によって相分離を開始させる系では、特に化学線による硬化では、液晶媒体は露出条件下で安定でなければならない。これは特に他の点では好ましいＵＶ硬化に当てはまる。ＵＶ硬化では、ＵＶへの露光に特に安定な液晶媒体を使用することが必要である。同時にこの媒体の複屈折は高くなければならないので、これは難しい要求である。

透明点が十分に高くないこと、ネマチック相の範囲が不都合に狭いこと、ネマチック相の安定性の下限温度がかなり高いこと、誘電異方性が低すぎること、したがって、動作電圧が高すぎること、弾性定数が不適当であること、粘度が高すぎること、そして最後に、ＵＶ照射の露光に対する安定性が低すぎること、あるいはこれらの組み合わせは、最も典型的な望ましくないトレードオフである。

ＬＣＤで用いられるもう１つの有望な電気光学モードは、光学補償ベント（optically compensated bent、ＯＣＢ）モードである。このモードは、例えば、Ｙａｍａｇｕｃｈｉ等の「Wide-Viewing-Angle Display Mode for the Active-Matrix LCD Using Bend-Alignment Liquid-Crystal Cell」、ＳＩＤ９３、Ｄｉｇｅｓｔ、２７７頁（１９９３年）に記載されている。

このモードは非常に有望である。満足できる視野角依存性を特徴にしているので、直視用途に特に好適である。応答時間も極めて短い。しかし、変化する階調表示に対するビデオ速度応答については、応答時間はまだ改良を必要としている。従来のＴＮディプレイと比較して、ＯＣＢディスプレイでは、配向ベクトル（director）の変形量がはるかに小さい。ＴＮディスプレイでは、配向ベクトルは、電圧を印可していない状態では基板にほぼ平行に配向しており、駆動電圧を印可するとその方向が基板にほぼ垂直に変わる。一方、ＯＣＢディスプレイでは、配向ベクトルの方向は、最終的には同じ配向に変化するが、すでにほとんどホメオトロピックでベントした始動配置からスタートする。即ち、使用する液晶媒体の複屈折がより高いことが必要になる。

ＬＣＤディスプレイ、特にＡＭＤディスプレイに適切な、高い複屈折値を有する液晶組成物は、例えば米国特許第５，３２８，６４４号および特開平０６−２６４０５９号公報に開示されている。
ドイツ特許第４０００４５１号明細書欧州特許第０５８８５６８号明細書米国特許第５，３２８，６４４号明細書特開平０６−２６４０５９号公報Ｙａｍａｇｕｃｈｉ等の「Wide-Viewing-Angle Display Mode for the Active-Matrix LCD Using Bend-Alignment Liquid-Crystal Cell」、ＳＩＤ９３、Ｄｉｇｅｓｔ、２７７頁（１９９３年）

したがって、ネマチック相の範囲が広いこと、粘度が低いこと、使用するディスプレイモードに応じて適当な光学異方性Δｎを有すること、特にＯＣＢおよびＰＤＣＬなどの複合系に対してΔｎが適切に高いこと、ならびに、特に後者について、複合系のポリマー前駆体との相溶性が適切に良好であること、およびポリマー前駆体の硬化条件下、特に化学線による硬化で十分な安定性を有することなど、実用的用途に適切な特性を有する液晶に対する必要性が非常に大きい。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ)は、情報の表示に広く利用されている。使用される電気光学モードには、例えば、ツイステッドネマチック（ＴＮ)モード、スーパーツイストネマチック（ＳＴＮ)モード、光学補償ベント（ＯＣＢ）モード、および電界制御複屈折（ＥＣＢ)モードとこれらの様々な変形、ならびにその他のモードがある。これらのモードはすべて電界を使用し、この電界は基板、液晶層にそれぞれ実質的に垂直であるが、これらのモードの他に、例えば、インプレーンスイッチングモード（例えば、ドイツ特許第４０００４５１号および欧州特許第０５８８５６８号に開示されている）のような、基板、液晶層にそれぞれ実質的に平行な電界を使用した電気光学モードもある。特に、この電気光学モードは、最新のデスクトップモニター用のＬＣＤに使用されている。

本発明の液晶媒体は、ＰＤＬＣディスプレイ、特にリバース型ＰＤＬＣのディスプレイに好適に使用される。

本発明のディスプレイは、好ましくはアクティブマトリックス方式によって駆動（アドレッシング）されるもの（アクティブマトリックスＬＣＤ、略してＡＭＤ）、好ましくは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のマトリックスによって駆動されるものである。しかし、本発明の液晶は、他の駆動手段を有するディスプレイでも有利に使用することができる。

これらのディスプレイには、特性が改良された新しい液晶媒体が必要である。特に、複屈折（Δｎ）が十分高くなければならない。さらに、誘電異方性（Δε）は、動作電圧を適度に低くできるように、十分高くなければならない。Δεは、６より高いことが好ましく、７より高いこと、または８よりも高いことが特に好ましいが、１５以下、特に１０以下が好ましい。さもないと、大部分のＡＭＤについて、混合物の固有抵抗が許容できないほど低くなる傾向にある。このパラメータの他に、液晶媒体は、ネマチック相の範囲が適切に広いこと、回転粘度が低いこと、そして上記のように、比抵抗が少なくとも適度に高いことが必要である。

ＬＣＤディスプレイ、特にＡＭＤディスプレイに適切な、高い複屈折値を有する液晶組成物は、例えば米国特許第５，３２８，６４４号および特開平０６−２６４０５９号公報に開示されている。しかし、これらの組成物は重大な欠点を持っている。欠陥の中でも、これら組成物の大部分は複屈折の値が低すぎる、かつ／または必要な動作電圧が高すぎる。これら組成物の多くはまた、固有抵抗が低すぎる、かつ／または応答時間が長すぎて不適当であり、かつ／またはポリマー前駆体との相溶性が良くない、かつ／または放射線に対して十分に安定ではない。

したがって、ネマチック相の範囲が広いこと、Δεが高いこと、使用するディスプレイモードに応じて適切に高い光学異方性Δｎを有すること、抵抗が十分高いこと、ならびに、特に、粘度が低いこと、および放射線、特に紫外線に対して安定性が優れていることなど、実用的用途に適切な特性を有する液晶に対する必要性が非常に大きい。

本発明の液晶媒体は、特定構造の正の誘電異方性化合物（成分Ａ）の少なくとも１種と、特定構造の正の誘電異方性化合物（成分Ｂ）の少なくとも１種を含む。本発明の液晶システム（液晶系）は、この液晶媒体と、ポリマーと、を少なくとも含むものである。また、この液晶システムでは、液晶媒体が、ポリマーで液滴状にカプセル化されているか、あるいは連続状に存在することができる。このポリマーとしては異方性のポリマーを用いることができる。本発明は、更に、この液晶媒体の液晶システムにおける使用にも関する。更に、本発明の液晶ディスプレイは、この液晶媒体を含むことを特徴とする。この液晶ディスプレイは、アクティブマトリックス方式によって駆動されることが好ましい。更に、本発明は、かかる液晶媒体の液晶ディスプレイにおける使用にも関する。

本発明によって、驚くべきことに、Δεが適切に高く、かつ、適切な相の範囲、Δｎおよび固有抵抗が適切な液晶媒体を実現できることが見出された。この液晶媒体は、従来技術の材料の欠点、特に高粘度および照射に対する低い安定性を示さないか、あるいは少なくともこれらの欠点が著しく改善されている。

本出願によるこれらの改良された液晶媒体は、少なくとも以下の成分を含む：
・１種または複数の、式Ｉの正の誘電異方性化合物

（式中、
Ｒ¹は、炭素数１〜７個のアルキル、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、炭素数２〜７個のアルケニル、アルケニルオキシ、アルコキシアルキルまたはフッ化アルケニルであり、好ましくはアルキルまたはアルケニルであり、好ましくはｎ−アルキルまたは１−Ｅ−アルケニルであり、特に好ましくはｎ−アルキルであり、

および、存在する場合、

は、互いに独立に、

であり、好ましくは、

であり、
Ｚ¹¹およびＺ¹²の一方は、−ＣＦ₂−Ｏ−または−Ｏ−ＣＦ₂−であり、好ましくは−ＣＦ₂−Ｏ−であり、一方、その他方は、存在する場合、単結合、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、−ＣＦ₂−ＣＦ₂−、−ＣＨ₂−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ₂−、−ＣＦ₂−Ｏ−、−Ｏ−ＣＦ₂−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−または−ＣＯ−Ｏ−であり、好ましくは単結合または−ＣＨ₂−ＣＨ₂−であり、特に好ましくは単結合であり、
Ｘ¹は、ハロゲン、それぞれ炭素数１〜４個のフッ素化アルキルもしくはフッ化素アルコキシ、または炭素数２〜４個のフッ素化アルケニルであり、好ましくはＦ、Ｃｌ、−ＯＣＦ₂Ｈ、−ＯＣＦ₃または−ＣＦ₃であり、特に好ましくはＦまたは−ＯＣＦ₃であり、
Ｙ¹¹およびＹ¹²は、互いに独立に、ＨまたはＦであり、好ましくは少なくとも一方はＦであり、Ｘ¹がハロゲンの場合は好ましくは両方ともＦであり、
ｎは、０、１または２であり、好ましくは０または１であり、特に好ましくは１である）
からなる、第１の正の誘電異方性成分である成分Ａと；
・１種または複数の、式ＩＩの正の誘電異方性化合物

（式中、
Ｒ²は、炭素数１〜９個、好ましくは炭素数１〜７個のアルキル、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、炭素数２〜７個のアルケニル、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、好ましくはアルキルまたはアルケニルであり、好ましくはｎ−アルキルまたは１−Ｅ−アルケニルであり、特に好ましくはｎ−アルキルであり、

および、存在する場合、

は、互いに独立に、

であり、好ましくは、

であり、
Ｚ²¹および、存在する場合、Ｚ²²は、互いに独立に、単結合、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、−ＣＦ₂−ＣＦ₂−、−ＣＨ₂−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ₂−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−または−ＣＯ−Ｏ−であり、好ましくは単結合または−ＣＨ₂−ＣＨ₂−であり、特に好ましくは単結合であり、
Ｘ²は、ハロゲン、それぞれ炭素数１〜４個のフッ素化アルキルもしくはフッ素化アルコキシ、または炭素数２〜４個のフッ化アルケニルであり、好ましくはＦ、Ｃｌ、−ＯＣＦ₂Ｈ、−ＯＣＦ₃または−ＣＦ₃であり、特に好ましくはＦ、Ｃｌまたは−ＯＣＦ₃であり、
Ｙ²¹およびＹ²²は、互いに独立に、ＨまたはＦであり、好ましくは少なくとも一方はＦであり、Ｘ¹がハロゲンの場合は好ましくは両方ともＦであり、
ｍは、０、１または２であり、好ましくは１または２であり、特に好ましくは１である）
からなる、第２の正の誘電異方性成分である成分Ｂと；
・任意選択で、１種または複数の、式ＩＩＩの中性の誘電異方性化合物

（式中、
Ｒ³¹およびＲ³²は、互いに独立に、炭素数１〜７個のアルキル、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、炭素数２〜７個のアルケニル、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、好ましくはアルキル、アルコキシまたはアルケニルであり、特に好ましくはｎ−アルキルまたはｎ−アルコキシであり、特に好ましくはＲ³¹およびＲ³²の少なくとも１つはアルキルであり、

は、互いに独立に、ならびに

が２個存在する場合、これらも互いに独立に、

であり、好ましくは

の少なくとも１つ、またはこれが２個存在する場合、少なくともそれらの１つ、好ましくは両方は、

であり、好ましくは

の少なくとも１つ、好ましくは少なくとも

は、

であり、好ましくは

の少なくとも１つ、好ましくは少なくとも

は、

であり、
Ｚ³¹およびＺ³²は、互いに独立に、ならびにＺ³¹が２個存在する場合、これらも互いに独立に、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、−ＣＯ−Ｏ−、トランス−ＣＨ＝ＣＨ−、トランス−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ₂−Ｏ−、−ＣＦ₂−Ｏ−または単結合であり、好ましくはこれらの内少なくとも１つは単結合であり、特に好ましくはすべてが単結合であり、
ｋは、０、１または２であり、好ましくは０または２である）
からなる、第１の中性の誘電異方性成分である成分Ｃと；
・さらに任意選択で、１種または複数の、式Ｉおよび式ＩＩ以外の正の誘電異方性化合物からなる、第３の正の誘電異方性成分である成分Ｄと；
・さらに任意選択で、１種または複数の中性の誘電異方性化合物からなる、第２の中性の誘電異方性成分である成分Ｅと；
・さらに任意選択で、負の誘電異方性化合物からなる負の誘電異方性成分である成分Ｆ
を用いることができる。

本発明はまた、本発明の液晶媒体の、液晶媒体と重合材料を含む複合システムにおける使用、ならびに、これらのシステム、電気光学ディスプレイにおけるその使用、およびそれぞれの電気光学ディスプレイにも関する。

本発明による液晶混合物は、上記の中性の誘電異方性成分である成分Ｃを含むことが好ましい。この成分は、誘電異方性が−１．５〜＋３の範囲にある。この成分は、基本的に、特に好ましくは、全てが正の誘電異方性化合物からなる。この成分は、１種または複数の、式ＩＩＩの中性の誘電異方性化合物を含むことが好ましい。

任意選択で、本発明による液晶混合物は負の誘電異方性を有する成分Ｆを含む。この成分は、誘電異方性が−１．５未満であり、負の誘電異方性化合物からなり、式ＩＶの化合物を含む。

（式中、
Ｒ⁴¹およびＲ⁴²は、互いに独立に、上記の式ＩＩＩにおいてＲ³¹に対して与えた意味を有し、

は、

であり、好ましくは

であり、

は、

であり、
Ｚ⁴¹およびＺ⁴²は、互いに独立に、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、−ＣＯＯ−、トランス−ＣＨ＝ＣＨ−、トランス−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ₂Ｏ−、−ＣＦ₂Ｏ−または単結合であり、好ましくはこれらの内少なくとも１つは単結合であり、特に好ましくは両方が単結合であり、
Ｌ⁴¹およびＬ⁴²は、互いに独立に、＝Ｃ（−Ｆ）−または＝Ｎ−であり、好ましくはこれらの少なくとも１つは＝Ｃ（−Ｆ）−であり、特に好ましくはその両方が＝Ｃ（−Ｆ）−であり、
ｉは０または１である）
式Ｉの化合物は、式Ｉ−１からＩ−３、好ましくはＩ−２、の化合物の群

（式中、各パラメータは、上記の式Ｉにおいて与えたそれぞれの意味を有する）
から選択することが好ましい。

式Ｉ−２の化合物は、式Ｉ−２ａからＩ−２ｉ、好ましくはＩ−２ｂ、Ｉ−２ｃ、Ｉ−２ｈおよびＩ−２ｉ、特にＩ−２ｂおよびＩ−２ｉ、の群

（式中、各パラメータは、上記の式Ｉ−２において与えたそれぞれの意味を有する）から選択することが好ましい。

本発明による液晶媒体は、式Ｉ−１からＩ−３、好ましくはＩ−２ａからＩ−２ｉの群から選択される化合物を含む、好ましくは大部分がこれらからなる、特に好ましくは全部がこれらからなる、成分Ａを含有することが好ましい。

本出願において、組成物に関して、「含む」とは、言及された実体、例えば媒体または成分が、１種または複数の当該成分、あるいは１種または複数の当該化合物を、好ましくは合計濃度１０％以上、特に好ましくは２０％以上含有することを意味する。

これに関して、「大部分がこれからなる」とは、言及された実体が、１種または複数の当該成分、あるいは１種または複数の当該化合物を、８０％以上、好ましくは９０％以上、特に好ましくは９５％以上含有することを意味する。

これに関して、「全部がこれらからなる」とは、言及された実体が、１種または複数の当該成分、あるいは１種または複数の当該化合物を、９８％以上、好ましくは９９％以上、特に好ましくは１００．０％含有することを意味する。

式ＩＩの化合物は、式ＩＩ−１からＩＩ−６、好ましくはＩＩ−２、ＩＩ−３、ＩＩ−４およびＩＩ−５の化合物の群

（式中、各パラメータは、上記の式ＩＩにおいて与えたそれぞれの意味を有する。また、フェニル環は、任意選択で、さらにＦで置換することができる。好ましくは、式ＩＩ−３とＩＩ−４の中央のフェニル環、ならびに式ＩＩ−４の左側のフェニル環は、任意選択で、Ｆで置換することができる）
から選択することが好ましい。

式ＩＩ−１の化合物は、式ＩＩ−１ａからＩＩ−１ｄ、好ましくはＩＩ−１ａからＩＩ−１ｃ、特に好ましくはＩＩ−１ａおよびＩＩ−１ｃの群

（式中、各パラメータは、上記の式ＩＩ−１において与えたそれぞれの意味を有する。また、Ｒ²は、炭素数５〜９個、好ましくは炭素数５〜７個のアルキルであることが好ましい）
から選択することが好ましい。

式ＩＩ−２の化合物は、式ＩＩ−２ａからＩＩ−２ｄ、好ましくはＩＩ−２ｂおよびＩＩ−２ｃの群

（式中、各パラメータは、上記の式ＩＩ−２において与えたそれぞれの意味を有する）
から選択することが好ましい。

式ＩＩ−３の化合物は、式ＩＩ−３ａからＩＩ−３ｄ、好ましくはＩＩ−３ａおよびＩＩ−３ｃの群

（式中、各パラメータは、上記の式ＩＩ−３において与えたそれぞれの意味を有する）
から選択することが好ましい。

式ＩＩ−４の化合物は、式ＩＩ−４ａからＩＩ−４ｈ、好ましくはＩＩ−４ｄおよびＩＩ−４ｈの群

（式中、各パラメータは、上記の式ＩＩ−４において与えたそれぞれの意味を有する）
から選択することが好ましい。

式ＩＩ−５の化合物は、式ＩＩ−５ａからＩＩ−５ｄ、好ましくはＩＩ−５ｂおよびＩＩ−５ｄ、好ましくはＩＩ−５ｄの群

（式中、各パラメータは、上記の式ＩＩ−５において与えたそれぞれの意味を有する）
から選択することが好ましい。

式ＩＩ−６の化合物は、式ＩＩ−６ａからＩＩ−６ｇ、好ましくはＩＩ−６ｄおよびＩＩ−６ｆの群

（式中、各パラメータは、上記の式ＩＩ−６において与えたそれぞれの意味を有する）
から選択することが好ましい。

成分Ａは、１種または複数の式Iの化合物、好ましくは式Ｉ−２の化合物、好ましくは式Ｉ−２ｄおよびＩ−２ｉの群から選択される化合物（式中Ｘ¹がＦである）を含むことが好ましい。

成分Ｂは、１種または複数の式ＩＩの化合物、好ましくはＸ²がＦまたはＣｌの式ＩＩの群から選択される化合物、好ましくは式ＩＩ−２、ＩＩ−３およびＩＩ−５の群から選択される化合物、更に好ましくは式ＩＩ−２ｂ、ＩＩ−３ａ、ＩＩ−４ｄ、ＩＩ−４ｈおよびＩＩ−５ｄの群から選択される化合物を含むことが好ましい。

別の好ましい実施形態では、液晶媒体は、１種または複数の式ＩＩＩの化合物からなる液晶成分Ｃを含有する。

式ＩＩＩの化合物は、式ＩＩＩ−１からＩＩＩ−３の群、好ましくはＩＩＩ−１および／またはＩＩＩ−３

（式中、パラメータは、上記の式ＩＩＩにおいて与えたそれぞれの意味を有し、ｋは２である）
から選択されることが好ましい。

式ＩＩＩ−１の化合物は、式ＩＩＩ−１ａからＩＩＩ−１ｄの群、好ましくはＩＩＩ−１ａおよび／またはＩＩＩ−１ｃ

（式中、パラメータは、上記の式ＩＩＩ−１において与えたそれぞれの意味を有する）
から選択されることが好ましい。

式ＩＩＩ−２の化合物は、式ＩＩＩ−２ａからＩＩＩ−２ｆの群、好ましくはＩＩＩ−２ａおよびＩＩＩ−２ｄの群

（式中、パラメータは、上記の式ＩＩＩ−２において与えたそれぞれの意味を有する）
から選択されることが好ましい。

式ＩＩＩ−３の化合物は、式ＩＩＩ−３ａからＩＩＩ−３ｃの群、好ましくはＩＩＩ−３ａおよび／またはＩＩＩ−３ｃ

（式中、パラメータは、上記の式ＩＩＩ−３において与えたそれぞれの意味を有する）
から選択されることが好ましい。

その他の液晶性化合物も、ならびに非液晶性化合物も、ここまで明確には記述されていないが、本発明による媒体において、任意選択でかつ有利に使用することができる。こうした化合物は、当分野の技術者には公知である。

物性を調整するために、本発明の媒体は、任意選択で別の液晶化合物を含むことができる。こうした化合物は、当分野の技術者には公知である。本発明による媒体中のこれらの濃度は、好ましくは０％〜３０％、より好ましくは０％〜２０％、特に好ましくは０．５％〜１５％である。

好ましくは、本発明による液晶媒体の成分ＤおよびＥは、合計濃度５０％まで使用される。

液晶媒体は、成分Ａ、ＢおよびＣを合わせて、５０％〜１００％含有することが好ましく、より好ましくは７０％〜１００％、特に好ましくは８０％〜１００％、特に９０％〜１００％含有する。液晶媒体は、それぞれ１種または複数の、式Ｉ〜ＩＩＩの化合物を含み、好ましくは大部分がこれらからなり、特に好ましくは全部がこれらからなる。

本発明の好ましい実施形態では、本発明による液晶媒体は、成分Ａ、ＢおよびＣを含み、好ましくは大部分がこれらからなり、特に好ましくは全部がこれらからなる。

成分Ａは、混合物全体の３％〜８０％の濃度で使用することが好ましく、好ましくは４％〜６０％、より好ましくは９％〜５０％、特に好ましくは１１％〜４５％の濃度で使用される。

成分Ｂは、混合物全体の０％〜８０％の濃度で使用することが好ましく、好ましくは５％〜７０％、より好ましくは１０％〜６５％、特に好ましくは２０％〜６３％の濃度で使用される。

成分Ｃは、混合物全体の０％〜６０％の濃度で使用することが好ましく、好ましくは１０％〜５５％、より好ましくは２５％〜５０％、特に好ましくは３０％〜４５％の濃度で使用される。

本発明による液晶媒体は、透明点が８５℃以上、より好ましくは９０℃以上、特に９５℃以上であることであることに特徴がある。透明点は、１１０℃以下であることが好ましく、より好ましくは１００℃以下である。

本発明による液晶媒体のΔｎは、想定される用途によって決まる。液晶媒体のΔｎは、好ましくは０．０９０〜０．２８０の範囲、より好ましくは０．１００〜０．２５０の範囲、特に好ましくは０．１２０〜０．２００の範囲である。第１の好ましい実施形態では、液晶媒体のΔｎは、０．０９０〜０．１５０の範囲、より好ましくは０．１００〜０．１４０の範囲、特に好ましくは０．１１０〜０．１３０の範囲である。第２の好ましい実施形態では、液晶媒体のΔｎは、０．１３０〜０．１９０の範囲、より好ましくは０．１４０〜０．１８０の範囲、特に好ましくは０．１５０〜０．１７０の範囲である。

本発明による液晶媒体の１ｋＨｚおよび２０℃でのΔεは、好ましくは６．０以上、より好ましくは７．５以上、特に好ましくは８．０以上、特に８．５以上である。しかし、このΔεは、好ましくは１５．０以下、より好ましくは１０．０以下、特に好ましくは９．０以下である。

本発明の媒体のネマチック相は、好ましくは、少なくとも０℃〜９０℃、より好ましくは、少なくとも−２０℃〜９０℃、特に好ましくは、少なくとも−３０℃〜９０℃、特に少なくとも−３０℃〜９０℃の温度範囲に延在する。ここで、少なくとも低温〜高温の温度範囲に延在するとは、本発明の媒体のネマチック相が、少なくともこの低温限界まで、好ましくはこの低温限界より低い温度まで延在すること、同様に、少なくともこの高温限界まで、好ましくはこれより高い温度まで延在することを意味する。

本出願では、用語「正の誘電異方性化合物」とはΔε＞３．０の化合物を記述するものであり、「中性の誘電異方性化合物」とは−１．５≦Δε≦３．０の化合物であり、「負の誘電異方性化合物」とはΔε＜−１．５の化合物である。同じことが「成分」についても適用される。Δεは１ｋＨｚおよび２０℃で測定される。化合物の誘電異方性、および、状況に応じて、対象とする成分の誘電異方性は、ネマチックホスト混合物（nematic host mixture）に個々の化合物を１０％添加した溶液の結果から求める。これらの試験混合物の容量は、ホメオトロピック配列のセルと、ホモジニアス配列のセルの両方で測定する。両方のタイプのセルのセルギャップは約１０μｍである。印加する電圧は、周波数が１ｋＨｚで、実効値（平均二重根値）が通常０．５Ｖ〜１．０Ｖの矩形波である。しかし、この電圧は、常にそれぞれの試験混合物の容量閾値未満になるように選択される。

ホスト混合物としては、正の誘電異方性化合物には混合物ＺＬＩ−４７９２が、中性の誘電異方性化合物および負の誘電異方性化合物には混合物ＺＬＩ−３０８６（いずれもドイツ国、ＭｅｒｃｋＫＧａＡ製）がそれぞれ用いられる。化合物の誘電率は、対象とする化合物を添加したときのホスト混合物のそれぞれの値の変化から測定し、対象とする化合物の濃度１００％に外挿する。測定温度２０℃でネマチック相を有する成分は同様に測定し、その他のすべての成分は化合物と同じように扱われる。

液晶混合物および液晶成分については、２０℃でそれ自体のネマチック相を持たない単一の化合物および成分の検査とは異なり、Δεの測定にはセルギャップが２２μｍの試験セルが使用され、印可する電圧は０．３Ｖである。

用語「閾値電圧」とは、本出願では、光学的閾値のことであり、明確な提示がない限り相対コントラスト１０％（Ｖ₁₀）の場合に用いる。また、用語「飽和電圧」とは、光学的飽和のことであり、別段の明確な提示がない限り相対コントラスト９０％（Ｖ₉₀）の場合に用いる。容量閾値電圧（Ｖ₀、フレデリクス転移閾値Ｖ_Frとも呼ばれる）は、明確に提示された場合にのみ使用する。

本出願において提示されたパラメータの範囲は、別段の明確な提示がない限りすべて限界値を含む。

本出願全体にわたって、別段の明確な提示がない限り、すべての濃度には質量パーセントが用いられ、これはそれぞれの完全な混合物に関するものであり、すべての温度には摂氏温度（セルシウス）が用いられ、すべての温度差にも摂氏温度が用いられる。すべての物性は、別段の明確な提示がない限り、「ＭｅｒｃｋＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓ、ＰｈｙｓｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓ」、Ｓｔａｔｕｓ１９９７年１１月、ＭｅｒｃｋＫＧａＡ、ドイツ国」に従って温度２０℃で測定される。光学的異方性（Δｎ）は、波長５８９．３ｎｍで測定される。誘電異方性（Δε）は、周波数１ｋＨｚで測定される。閾値電圧、およびその他すべての電気光学特性は、ＭｅｒｃｋＫＧａＡ（ドイツ国）で作られた試験セルを用いて測定された。Δε測定用の試験セルは、セルギャップが２２μｍであった。電極は、面積が１．１３ｃｍ²で、ガードリングを有する円形電極であった。配向層は、ホメオトロピック配向

については日産化学（日本国）製のＳＥ−１２１１、ホモジニアス配向

については日本合成ゴム（日本国）製のポリイミドＡＬ−１０５４であった。容量は、ＨｅｗｌｅｔＰａｃｋａｒｄ（米国）製の周波数応答分析器ＨＰ４２７４Ａで、電圧０．３Ｖrmsのサイン波を用いて測定した。電気光学測定で用いた光は白色光であった。使用した装置は大塚（日本国）製の市販の装置であった。特性電圧は垂直観察で求めた。閾値（Ｖ₁₀）−ミッドグレイ（Ｖ₅₀）−および飽和（Ｖ₉₀）電圧は、それぞれ相対コントラスト１０％、５０％および９０％で測定した。

本発明による液晶媒体は、その他の添加剤およびキラルドーパントを通常の濃度で含有することができる。これらその他成分の合計濃度は、混合物全体に対して、０％〜１０％、好ましくは０．１％〜６％の範囲である。使用される個々の化合物の濃度は、それぞれ０．１％〜３％の範囲であることが好ましい。これらの濃度、および類似の添加物の濃度は、本出願における液晶媒体の液晶成分および液晶化合物の濃度値および濃度範囲には加えない。

本発明の液晶媒体は、数種類の化合物からなり、好ましくは３〜３０種、より好ましくは８〜２０種、特に好ましくは１０〜１６種の化合物からなる。

これらの化合物は通常の方法で混合する。一般に、使用量が少ない化合物の必要量を、使用量が多い化合物の中に溶解する。その際の温度が、高濃度で使用する化合物の透明点より高い場合は、溶解過程の完了が特に容易に観察できる。しかし、その他の通常の方法で媒体を調製することも可能である。例えば、化合物の同族または共融混合物などの、いわゆる予備混合物の使用、あるいは、その成分がそれ自体そのまま使用できる混合物である、いわゆるマルチボトル方式の使用も可能である。

適切な添加剤を添加することによって、この液晶媒体がすべての既知の液晶ディスプレイで使用可能であるように、本発明の液晶媒体を改良することができる。この液晶媒体は、ＴＮ−、ＴＮ−ＡＭＤ、ＥＣＢ−ＡＭＤ、ＶＡＮ−ＡＭＤ、ＩＰＳおよびＯＣＢＬＣＤなどにそのまま使用することができる。例えば、本発明のかかる液晶混合物の層を２つの電極間に配置した構成を有する液晶ディスプレイとすることができる。更に、特に、ＡＳＭ−ＰＡＬＣＤ、そして特にＰＤＬＣ、ＮＣＡＰおよびＰＮＬＣＤなどの複合系において使用される。ＰＤＬＣとしては、例えば、光学的に等方性の、透明なポリマーマトリックスの中で液晶混合物がミクロ液滴（カプセル化された微小液滴）を形成した構造を有するシート状の層を電極間に配置した構成を有するものを挙げることができ、ポリマーとしては公知のポリマーが利用できる。

液晶の、融点Ｔ（Ｃ、Ｎ）、スメクチック（Ｓ）相からネマチック（Ｎ）相への転移Ｔ（Ｓ、Ｎ）および透明点Ｔ（Ｎ、Ｉ）には、本発明のすべての温度と同様、摂氏温度（セルシウス）が用いられる。温度差には温度（摂氏）が用いられる。

本出願においては、特に以下の実施例においては、液晶化合物の構造は、頭字語とも呼ばれる略語で表される。略語の相当する構造への変換は、以下の表Ａ−１〜Ａ−２およびＢ−１〜Ｂ−３に従えば簡単明瞭である。すべてのＣ_nＨ_2n+1およびＣ_mＨ_2m+1基は、それぞれｎ個およびｍ個のＣ原子を有する直鎖アルキル基である。表Ｂの判読は自明である。表Ａは構造のコアの略語のみを示している。個々の化合物は、コアの略語によって表され、次にハイフンがあり、そして置換基Ｒ¹、Ｒ²、Ｌ¹およびＬ²を特定する符号が続く。

本発明による液晶媒体は、好ましくは、
−表ＡおよびＢの式の化合物群から選択される、好ましくは異なる式の、７種以上、好ましくは８種以上の化合物、および／または
−表Ａの式の化合物群から選択される、好ましくは異なる式の、１種、２種以上、好ましくは３種以上の化合物、および／または
−表Ｂの式の化合物群から選択される、好ましくは異なる式の、２種、３種、４種以上、好ましくは５種以上の化合物を含む。

以下の実施例は、本発明を全く限定することなしに、本発明を例証するものである。

しかし、実施例は代表的な好ましい実施形態を例証するものである。実施例は、代表的かつ好ましい成分の使用を示しており、その濃度を例示している。さらに、実施例は、組成物の物性の可能な変動を示し、当分野の技術者に対して、どの特性を得ることができるか、どのような範囲でそれを変更できるかを例示している。特に、実現できることが好ましい様々な特性の組み合せを、こうして当分野の技術者に明示している。
（実施例１）
以下の表に示した組成と特性を有する液晶混合物を得た。

注：n.d.：未同定
この混合物は、Δｎ値が好都合に低く、Δε値が適切に高く、回転粘度が特に低い。さらに、この混合物は、紫外線に対する安定性が優れている。この混合物は、ＰＤＬＣディスプレイ、特にリバース型ＰＤＬＣに好適である。
（実施例２）
以下の表に示した組成と特性を有する液晶混合物を得た。

注：n.d.：未同定
この混合物は、Δｎ値が好都合に高く、Δε値が適切に高く、回転粘度が特に低い。さらに、この混合物は、紫外線に対する安定性が優れている。この混合物は、ＰＤＬＣディスプレイ、特にリバース型ＰＤＬＣに好適である。

（比較例）
以下の表に示した組成と特性を有する液晶混合物を得た。

この混合物の複屈折は実施例２と同等である。しかし、回転粘度が高いので好ましくない。
（実施例３）
以下の表に示した組成と特性を有する液晶混合物を得た。

注：n.d.：未同定
この混合物は、Δｎが好都合に高く、ＰＤＬＣディスプレイ、特にリバース型のＰＤＬＣに非常に好適である。

Claims

液晶媒体であって、
１種または複数の式Ｉ−２ｉの化合物

（式中、
Ｒ^１は、炭素数１〜７個のアルキル、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、炭素数２〜７個のアルケニル、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）
を含む、正の誘電異方性化合物からなる、第１の正の誘電異方性成分である成分Ａと；
１種または複数の式ＩＩの正の誘電異方性化合物

（式中、
Ｒ^２は、炭素数１〜９個のアルキル、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、炭素数２〜７個のアルケニル、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、

および

は、互いに独立に、

であり、
Ｚ^２１およびＺ^２２は単結合であり、
Ｘ^２はＦであり、
Ｙ^２１およびＹ^２２はＦであり、
ｍは、１または２である）
と、１種または複数の式ＩＩ−４ｄの正の誘電異方性化合物

（式中、Ｒ^２は式ＩＩにおいて与えた意味を有する）
とからなる第２の正の誘電異方性成分である成分Ｂと；
を含むことを特徴とする液晶媒体。
１種または複数の、式ＩＩＩの化合物

（式中、
Ｒ^３１およびＲ^３２は、互いに独立に、炭素数１〜７個のアルキル、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、炭素数２〜７個のアルケニル、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、

は、互いに独立に、ならびに

が２個存在する場合、これらも互いに独立に、

であり、
Ｚ^３１およびＺ^３２は、互いに独立に、ならびにＺ^３１が２個存在する場合、これらも互いに独立に、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＯ−Ｏ−、トランス−ＣＨ＝ＣＨ−、トランス−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ_２−Ｏ−、−ＣＦ_２−Ｏ−または単結合であり、
ｋは、０、１または２である）
を含む、中性の誘電異方性成分である成分Ｃ、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の液晶媒体。
式ＩＩ−１からＩＩ−６の化合物の群

（式中、Ｒ ^２、Ｘ ^２、Ｙ ^２１及びＹ ^２２は、請求項１の式ＩＩにおいて与えたそれぞれの意味を有する）
から選択される１種または複数の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。
式Ｉ−２ａからＩ−２ｈの化合物の群

（式中、Ｒ ^１は請求項１の式Ｉ−２ｉにおいて与えた意味を有する）
から選択される１種または複数の化合物を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶媒体。
式ＩＩ−３ｃ、ＩＩ−３ｄ、ＩＩ−４ｇ、ＩＩ−４ｈ、ＩＩ−５ｃ、ＩＩ−５ｄ、ＩＩ−６ｅ、ＩＩ−６ｆ及びＩＩ−６ｇの化合物の群

（式中、Ｒ ^２は請求項１の式ＩＩにおいて与えた意味を有する）
から選択される１種または複数の化合物を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶媒体。
ポリマーと、請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶媒体とを含むことを特徴とする液晶システム。
液晶媒体が、ポリマーで液滴状にカプセル化されているか、あるいは連続状に存在することを特徴とする、請求項６に記載の液晶システム。
前記ポリマーが異方性のポリマーであることを特徴とする、請求項６または７に記載の液晶システム。
請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶媒体の、液晶システムにおける使用。
請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶媒体を含むことを特徴とする液晶ディスプレイ。
アクティブマトリックスによって駆動されることを特徴とする、請求項１０に記載の液晶ディスプレイ。
請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶媒体の、液晶ディスプレイにおける使用。