JP5236140B2 - 超ねじれネマティック液晶ディスプレイ、液晶組成物および化合物 - Google Patents

Description

本発明は、短い切り換え時間並びに良好な急峻度および角度依存性を有する超ねじれネマティック液晶ディスプレイ（ＳＴＮ−ＬＣＤ）およびこれにおいて用いる新規なネマティック液晶混合物に関する。

冒頭におけるＳＴＮ−ＬＣＤは、例えば、EP 0,131,216 B1; DE 3,423,993 A1; EP 0,098,070 A2; M. SchadtおよびF. Leenhouts, 17th Freiburg conference on liquid crystals（8-10.04.87）; K. Kawasaki et al., SID 87 Digest 391（20.6); M. SchadtおよびF. Leenhouts, SID 87 Digest 372 (20.1); K. Katoh et al., Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 26, No. 11, L1784-L1786 （1987）; F. Leenhouts et al., Appl. Phys. Lett. 50 (21), 1468 (1987); H. A. van SprangおよびH. G. Koopman, J. Appl. Phys. 62 (5), 1734 (1987); T.J. SchefferおよびJ. Nehring Appl. Phys. Lett. 45 （10）, 1021 （1984）,M. SchadtおよびF.Leenhouts,Appl. Phys. Lett. 50(5),236(1987）およびE.P. Raynes, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Letters, Vol. 4(1), pp. 1-8 （1986）から知られている。

用語ＳＴＮ−ＬＣＤは、ここでは、１６０°〜７２０。の値を有するねじれ角を有する、あらゆる比較的高度にねじれたディスプレイ素子、例えばWaters et al.(C.M. Waters et al., Proc. Soc. Inf. Disp.（New York）（1985）（3rd Intern. Display Conference, 日本国神戸))、ＳＴＮ−ＬＣＤ(DE OS 3,503,259）、ＳＢＥ−ＬＣＤ（T.J. SchefferおよびJ. Nehring,Appl.Phys.Lett.45（1984）1021）、ＯＭＩ−ＬＣＤ（M. SchadtおよびF. Leenhouts, Appl. Phys. Lett. 50（1987), 236)、ＤＳＴ−ＬＣＤ(EP OS 0,246,842)またはＢＷ−ＳＴＮ−ＬＣＤ(K. Kawasaki et al, SID 87 Digest 391 (20.6))のディスプレイ素子を含む。

標準的なＴＮディスプレイと比較して、このタイプのＳＴＮ−ＬＣＤは、顕著に良好な電気光学的特性曲線の急峻度（以下では単に「急峻度」と呼ぶ）およびこれに関連して、良好なコントラスト値、並びにコントラストの顕著に低い角度依存性により区別される。特に興味深いのは、特に比較的低い温度においても極度に短い切り換え時間を有するＳＴＮ−ＬＣＤである。短い切り換え時間を達成するために、特に液晶混合物の回転粘度は、以前は、通常液晶成分と、随意にまた比較的高い蒸気圧を有する単変性添加剤との最適化された組み合わせを用いて最適化されていた。

しかし、達成された切り換え時間は、すべての用途に適切ではなかった。
一層短い切り換え時間はまた、ＳＴＮ−ＬＣＤのＬＣ層の厚さを減少させ、一層高い複屈折Δｎを有する液晶混合物を用いることにより、達成することができる。
しかし、切り換え時間を短縮するこれらの方法はすべて、尚最終的には、すべての使用には適切ではない混合物をもたらす。

ＳＴＮ−ＬＣＤへの他の要求は、一層高い時分割特性（一層小さい数の駆動するＩＣをもたらす）、一層低いしきい値電圧および高い急峻度である。
ＳＴＮ−ＬＣＤにおいて高い急峻度を達成するために、液晶混合物は、弾性定数Ｋ_３３／Ｋ_１１の比率の比較的高い値およびΔε／ε⊥（式中、Δεは、誘電異方性であり、ε⊥は、分子の長軸に垂直な方向における誘電定数である）の比較的低い値を示さなければならない。

コントラストおよび切り換え時間の最適化に加えて、このような液晶混合物は、さらに、重要な要請、例えば：
１．ｄ／ｐ値の下限と上限との間の範囲として定義される、セルギャップｄおよびピッチｐの広いｄ／ｐウィンドウ、
２．高い化学的安定性、
３．高い電気抵抗、
４．温度および周波数に対するしきい値電圧の低い依存性を満たさなければならない。

しかし、最適なパラメーターは、種々の材料パラメーター、例えば誘電および弾性特性の逆の影響のために、前述の特性のすべてについて同時に達成することができない。従って、現在まで達成されたパラメーターの組み合わせは、尚、特に高いマルチプレックスのＳＴＮ−ＬＣＤ（約１／４００のマルチプレックス比を有する）、また中程度のおよび低いマルチプレックスのＳＴＮ−ＬＣＤ（それぞれ約１／６４および１／１６のマルチプレックス比を有する）については、十分ではない。

従って、前述の要求を満たす、短い切り換え時間および同時に広い寿命温度範囲、高い急峻度（即ち低い急峻度値）、コントラストの良好な角度依存性および低いしきい値電圧を有する、改善されたＳＴＮ−ＬＣＤに対する多大な要求が継続している。

本発明は、前述の欠点を小さい程度に有するのみであるかまたは全く有せず、同時に極めて有用な全体的特性、特に低温における短い切り換え時間、高い急峻度および駆動電圧の改善された温度依存性を有する、ＳＴＮ−ＬＣＤを提供する目的を有する。

ここで、この目的は、式ＩＡ

で表される化合物および式ＩＢ

で表される化合物を含み、ここで、

Ｒ^３は、２〜７個のＣ原子を有するアルケニル基であり、
Ｒ^４は、１〜１２個のＣ原子を有する随意にフッ素化されたアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシ基であり、ここで、１つまたは２つの隣接していないＣＨ_２基は、Ｏ原子が、互いに直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−により置換されていることができ、あるいは、ｍ＝１の場合において、Ｒ^４はまた、Ｑ−Ｙであることができ、
Ｑは、ＣＦ_２、ＯＣＦ_２、ＣＦＨ、ＯＣＦＨまたは単結合であり、
Ｙは、ＦまたはＣｌであり、
Ｌ^１およびＬ^２は、各々独立してＨまたはＦであり、
ｍは、０または１であり、

Ｙ^１およびＹ^２は、各々独立してＨまたはＦであり、
Ｗは、

であり、
Ｒ^５は、２〜１０個のＣ原子を有するアルケニルまたはアルキニルであり、
Ｒ^６は、１〜１０個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ、２〜１０個のＣ原子を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルキニルまたはアルキニルオキシであり、
Ｒ^７は、２〜１０個のＣ原子を有するアルキニルまたはアルキニルオキシである、
ネマティック液晶混合物を用いる場合に達成することができることが見出された。

Ｗが、

である場合には、好ましくはＹ^１およびＹ^２の少なくとも一方はＦであり、最も好ましくは共にＦである。
また、一般的に、好ましくはＹ^１およびＹ^２の少なくとも一方がＦであり、最も好ましくは共にＦである。

本発明のＳＴＮ−ＬＣＤ用の液晶混合物において、式ＩＡで表される化合物を、式ＩＢで表される化合物と共に用いると、特に、
・高い急峻度、
・低い温度依存性を有する低いしきい値電圧、および
・特に低温において短い切り換え時間
がもたらされる。

さらに、本発明の液晶混合物は、以下の有利な特性
−低い粘度、
−しきい値電圧および駆動電圧の低い温度依存性、
−低温におけるディスプレイ中の混合物の改善された安定性
を示す。

従って、本発明は、
−フレームと共にセルを形成する２つの平面平行外板、
−セル中に存在する正の誘電異方性を有するネマティック液晶混合物、
−外板の内側上に重ねられた整列層を有する電極層、
−約１度〜３０度の外板の表面における分子の長軸と外板との間のプレチルト角、および
−２２．５°〜６００°の値の、配列層から配列層までのセル中の液晶混合物のねじれ角を有し、ここで、ネマティック液晶混合物が、本質的に、

ａ）＋１．５より大きい誘電異方性を有する１種または２種以上の化合物を含む液晶成分Ａ３０〜９０重量％；
ｂ）−１．５〜＋１．５の誘電異方性を有する１種または２種以上の化合物を含む液晶成分Ｂ１０〜５５重量％；
ｃ）−１．５より小さい誘電異方性を有する１種または２種以上の化合物を含む液晶成分Ｄ０〜１０重量％、および
ｄ）随意に、キラルなネマティック液晶混合物の層の厚さ（平面平行外板の距離）とナチュラルピッチとの間の比率が、約０．２〜１．３である量の光学的活性成分Ｃ
からなるＳＴＮ−ＬＣＤにおいて、

液晶混合物が、少なくとも１種の式ＩＡ

式中、
Ｒ^３は、２〜７個のＣ原子を有するアルケニル基であり、
Ｒ^４は、１〜１２個のＣ原子を有する随意にフッ素化されたアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシ基であり、ここで、１つまたは２つの隣接していないＣＨ_２基は、Ｏ原子が、互いに直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−により置換されていることができ、あるいは、ｍ＝１の場合において、Ｒ^４はまた、Ｑ−Ｙであることができ、
Ｑは、ＣＦ_２、ＯＣＦ_２、ＣＦＨ、ＯＣＦＨまたは単結合であり、
Ｙは、ＦまたはＣｌであり、
Ｌ^１およびＬ^２は、各々独立してＨまたはＦであり、
ｍは、０または１である、
で表される化合物および式

式中、
Ｙ^１およびＹ^２は、各々独立してＨまたはＦであり、好ましくは少なくとも一方がＦであり、最も好ましくは両方がＦであり、
Ｗは、

であり、
Ｒ^５は、２〜１０個のＣ原子を有するアルケニルまたはアルキニルであり、
Ｒ^６は、１〜１０個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ、２〜１０個のＣ原子を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルキニルまたはアルキニルオキシであり、
Ｒ^７は、２〜１０個のＣ原子を有するアルキニルまたはアルキニルオキシである、
を有する成分Ａの少なくとも１種の化合物を含むことを特徴とする、ＳＴＮ−ＬＣＤに関する。

本発明の他の目的は、ＳＴＮ−ＬＣＤにおいて用いるための、本明細書中に記載した本発明の液晶混合物である。

式ＩＡは、以下の従属式

式中、Ｒ^３、Ｌ^１、Ｌ^２、ＱおよびＹは、式ＩＡの意味を有し、および
Ｒ^４は、１〜１２個のＣ原子を有する随意にフッ素化されたアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシ基であり、ここで、１つまたは２つの隣接していないＣＨ_２基は、Ｏ原子が、互いに直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−により置換されていることができる、
を含む。

式ＩＡ−１、ＩＡ−２およびＩＡ−３において、Ｒ^３は、特に好ましくは、２〜７個のＣ原子を有する１Ｅ−アルケニルまたは３Ｅ−アルケニルである。

式ＩＡ−１で表される特に好ましい化合物は、Ｒ^４が２〜７個のＣ原子を有するアルケニルであるもの、特に以下の式

式中、Ｒ^３ａおよびＲ^４ａは、各々独立して、Ｈ、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５またはｎ−Ｃ_３Ｈ_７であり、ａｌｋｙｌは、１〜７個のＣ原子を有するアルキル基である、で表されるものである。

特に好ましいのは、液晶混合物が、式ＩＡ−１ａおよびＩＡ−１ｃから選択され、ここでＲ^３ａおよびＲ^４ａが、それぞれ、同一の意味を有する、少なくとも１種の化合物を含む、本発明のＳＴＮ−ＬＣＤである。
式ＩＡ-２で表される化合物の中で、特に好ましいのは、Ｌ^１およびＬ^２が、Ｈを示すものである。

式ＩＡ−２で表される他の好ましい化合物は、Ｒ^４が１〜８個、特に１、２または３個のＣ原子を有するアルキルであり、Ｒ^３が、２〜７個、特に２、３または４個のＣ原子を有する１Ｅ−アルケニルまたは３Ｅ−アルケニルであるものである。
式ＩＡ−３で表される化合物の中で、特に好ましいのは、Ｌ^１およびＬ^２の一方または両方が、Ｆを示し、Ｑ−Ｙが、ＦまたはＯＣＦ_３であるものである。
式ＩＡ−３で表される他の好ましい化合物は、Ｒ^３が、２〜７個、特に２、３または４個のＣ原子を有する１Ｅ−アルケニルまたは３Ｅ−アルケニルであるものである。

−１．５〜＋１．５の誘電異方性を有する、式ＩＡ−１およびＩＡ−２で表される化合物は、前に定義した成分Ｂに属し、一方＋１．５より大きい誘電異方性を有する、式ＩＡ−２および特に式ＩＡ−３で表される極性化合物は、前に定義した成分Ａに属する。
式ＩＡおよびＩＢで表される化合物の組み合わせにより、回転粘度の特に低い値を有する本発明の混合物並びに、特に低温において電気光学的曲線の高い急峻度および迅速な切り換え時間を有するＳＴＮ−ＬＣＤが得られる。

式ＩＢは、以下の好ましい従属式を含む：

式中、Ｒ^ａは、２〜５個のＣ原子を有するアルケニル、好ましくはビニルまたは３−ブテニルであり、Ｒ^ｂは、１〜７個のＣ原子を有するアルキルまたは２〜７個のＣ原子を有するアルケニル、好ましくは１〜５個のＣ原子を有するｎ−アルキルであり、Ｒ^ｃは、２〜７個のＣ原子を有するアルキニル、好ましくは１−ペンチニル、１−ブチニルまたは１−プロピニルである。
特に好ましいのは、式ＩＢ１、ＩＢ３、ＩＢ６およびＩＢ７で表される化合物である。

成分Ａの他の化合物は、好ましくは式ＩＩ

式中、
Ｒは、１〜１２個のＣ原子を有する随意にフッ素化されたアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシ基であり、ここで、１つまたは２つの隣接していないＣＨ_２基は、Ｏ原子が、互いに直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−により置換されていることができ、

であり、
Ｌ^５およびＬ^６は、各々独立してＨまたはＦであり、
Ｚ^１およびＺ^２は、互いに独立して、−ＣＯＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、および
ｎは、０、１または２である、
から選択される。

式ＩＩで表される特に好ましい化合物は、以下の式

式中、Ｒは、式ＩＩにおいて定義した通りである、
で表されるものである。これらの式におけるＲは、特に好ましくは１〜８個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシである。

特に好ましいのは、式ＩＩａ、ＩＩｂ、ＩＩｃ、ＩＩｄおよびＩＩｅで表される化合物、特に式ＩＩａおよびＩＩｂで表される化合物である。

好ましくは、成分Ａは、さらに、式ＩＩＩ

式中、Ｒ^８は、１〜７個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシであり、Ｚ^２およびｎは、各々独立して、式ＩＩについて示した意味の１つを有し、

であり、および、
Ｌ^１、Ｌ^２、Ｌ^５およびＬ^６は、各々独立して、ＨまたはＦである、
で表される１種または２種以上の化合物を含む。

式ＩＩＩで表される化合物は、好ましくは、以下の式

式中、Ｒ、Ｌ^１およびＬ^２は、各々独立して、式ＩＩＩの意味の１つを有する、から選択される。

特に好ましいのは、式ＩＩＩｂ、ＩＩＩｃおよびＩＩＩｆで表される化合物、特に以下の従属式

式中、Ｒ^８は、前に定義した通りである、
で表される化合物である。

さらに好ましいのは、式ＩＩＩｈ（式中、Ｌ^２はＨであり、Ｌ^１はＨまたはＦ、特にＦである）で表される化合物である。

好ましくは、本発明の液晶混合物は、１種または２種以上の式Ｖ

式中、Ｒは、式ＩＩで表される意味の１つを有し、Ｙ^２は、ＦまたはＣｌであり、特に、式中、Ｒは、１〜８個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシであり、および／またはＹ^２は、Ｆである、
で表される化合物を含む。

式ＩＩで表される化合物に加えて、成分Ａはまた、式ＩＩ^＊

式中、Ｒ、Ａ、Ｂ、Ｚ^１、Ｚ^２およびｎは、各々独立して、式ＩＩの意味の１つを有し、
Ｌ^３およびＬ^４は、各々独立して、ＨまたはＦであり、
Ｙ^１は、ＦまたはＣｌであり、および
Ｑ^１は、ＣＦ_２、ＯＣＦ_２、ＣＦＨ、ＯＣＦＨまたは単結合であり、
ただし、Ｌ^３、Ｌ^４およびＱ^１−Ｙ^１は、同時にはＦではなく、およびｎが１であり、ＡおよびＢが、共に１，４−シクロヘキシレンであり、およびＺ^１およびＺ^２が、単結合である場合には、Ｒは、２〜７個のＣ原子を有するアルケニル基ではない、
から選択された、末端フルオロまたはフッ素化基を有する１種または２種以上の化合物を含むことができる。

式ＩＩ^＊で表される特に好ましい化合物は、以下の式

式中、Ｒは、式ＩＩにおいて定義した通りであり、Ｌ^３およびＬ^４は、各々独立して、ＨまたはＦである、
で表されるものである。これらの式におけるＲは、特に好ましくは、１〜８個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシである。

式ＩＡ、ＩＢ、ＩＩ、ＩＩ^＊、ＩＩＩ、Ｖで表される個別の化合物およびまた本発明のＳＴＮ−ＬＣＤにおいて用いることができる他の化合物は、知られているかまたは、例えばWO 9623851、WO 9105780、DE 4327749、EP 390329、JP 2807357またはEP 679707に記載されているように、既知の化合物および手順と同様にして製造することができる。式ＩＢで表される好ましい化合物は、以下の図式：

ＤＣＣ：ジシクロヘキシルカルボジイミド
ＤＭＡＰ：４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノピリジン
ＢｕＬｉ：ｎ−ブチルリチウム
により製造することができる。

特に、式ＩＡで表される化合物は、低い粘度、特に低い回転粘度、弾性定数（Ｋ_３／Ｋ_１）の比率の低い値を有し、従って短い切り換え時間をもたらし、一方高い誘電異方性を有する式ＩＩで表される化合物は、特に本発明のディスプレイにおいて大きい量で存在する際には、低下したしきい値電圧をもたらす。

本発明において用いることができる、好ましい液晶混合物は、１種または２種以上の成分Ａからの化合物を、好ましくは３０％〜９０％、好ましくは４５％〜７５％の比率で含む。これらの化合物またはこの化合物は、＋３を超える（好ましくは＋８を超える、特に＋１２を超える）誘電異方性を有する。

さらに好ましい混合物は、
・１種または２種以上、特に２〜５種の式ＩＡで表される化合物、
・１種または２種以上、特に２〜５種の式ＩＢで表される化合物、
・１種または２種以上、特に２〜６種の式ＩＩで表される化合物、
・１種または２種以上、特に２〜６種の式ＩＩＩで表される化合物、および
・１種または２種以上、特に１、２または３種の式Ｖで表される化合物
を含む。

好ましい液晶混合物は、成分Ｂからの１種または２種以上の化合物を、好ましくは１０〜４５％の比率で含む。群Ｂからのこれらの化合物またはこの化合物は、特に低い値の回転粘度γ_１を有する。

好ましくは、成分Ｂは、２つの環を有するＩＶ１〜ＩＶ９

を含む群から選択された１種または２種以上の化合物および／または３つの環を有するＩＶ１０〜ＩＶ２４

を含む群から選択された１種または２種以上の化合物および／または３つの環を有する式ＩＶ２５〜ＩＶ３１

を含む群から選択された１種または２種以上の化合物を含み、ここで、Ｒ^１およびＲ^２は、各々独立して、式ＩＩにおけるＲについて示した意味の１つを有し、およびＩＶ１０〜ＩＶ１９およびＩＶ２３〜ＩＶ３１における１，４−フェニル基はまた、互いに独立して、Ｆにより一置換または多置換されていることができる。

式ＩＶ２４（式中、Ｒ^２は、２〜５個のＣ原子を有するアルケニルである）で表される化合物が、好ましい。
式ＩＶ２５〜ＩＶ３１で表される化合物の中で、特に好ましいのは、Ｒ^１がアルキルであり、Ｒ^２がアルキルまたはアルコキシであり、各々１〜７個のＣ原子を有するものである。さらに好ましいのは、ＬがＦである、式ＩＶ２５およびＩＶ３１で表される化合物である。
式ＩＶ１〜ＩＶ３０で表される化合物におけるＲ^１およびＲ^２は、特に好ましくは、１〜１２個のＣ原子を有する直鎖状アルキルまたはアルコキシである。

本液晶混合物は、随意に、また、光学的に活性な成分Ｃを、層の厚さ（平面平行な担体板の距離）とキラルなネマティック液晶混合物のナチュラルピッチとの比率が、所望のねじれ角に好適な０．２より高いような量で含む。好適なドーパントを、広範囲の既知のキラルな物質および市場で入手できるドーパント、例えばコレステリルノナノエート、Ｓ８１１(Merck KGaA, Darmstadt, FRG)およびＣＢ１５(Merck Ltd., 前記、BDH, Poole, UK)から選択することができる。この選択は、それ自体臨界的に重要ではない。

成分Ｃの化合物の量は、好ましくは０〜１０％、特に０〜５％、極めて好ましくは０〜３％である。

他の好ましい態様において、ＬＣ混合物は、２〜６５重量％、好ましくは５〜３５重量％の液晶トラン化合物を含む。これにより、ＳＴＮ−ＬＣＤのセルの厚さおよび切り換え時間を減少させることが可能である。トラン化合物は、好ましくは、Ｔ１ａ、Ｔ１ｂおよびＴ２ａ〜Ｔ２ｈ

式中、Ｒ^１は、式ＩＩにおけるＲの意味の１つを有し、Ｌ^１〜Ｌ^６は、各々独立して、ＨまたはＦであり、ＱおよびＹは、式Ｉにおいて示した意味の１つを有する、
を含む群Ｔから選択される。

式Ｔ２ｅで表される特に好ましい化合物は、基Ｌ^１〜Ｌ^６の１つ、２つまたは３つが、Ｆであり、他のものがＨであり、Ｌ^１およびＬ^２、Ｌ^３およびＬ^４、Ｌ^５およびＬ^６の両方が、同時にはＦではないものである。
群Ｔからの１または２以上の成分の比率は、好ましくは２％〜６５％、特に５％〜３５％である。

液晶混合物はまた、−２またはそれ以下の誘電異方性を有する１種または２種以上の化合物（成分Ｄ）を０〜１０％含むことができる。
成分Ｄは、好ましくは、例えばDE-OS 38 07 801、38 07 861、38 07 863、38 07 864および38 07 908に記載されている構造要素２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンを含む１種または２種以上の化合物を含む。特に好ましいのは、PCT/DE88/00133による構造要素を有するトラン化合物、特に式Ｔ２ｆおよびＴ２ｇで表されるものである。

成分Ｄの他の既知の化合物は、例えば、DE-OS 32 31 707またはDE-OS 34 07 013における構造要素

を含む２，３−ジシアノヒドロキノンまたはシクロヘキサン誘導体である。

＜−１．５の誘電異方性を有する１種または２種以上の化合物を含む成分Ｄの化合物の比率は、好ましくは、約０％〜１０％、特に約０％〜５％である。当業者は、この比率を容易に調整して、所望のしきい値電圧を得ることができ、原理的に、Δε＜−１．５であるすべての一般的な液晶化合物を用いることができる。
特に好ましくは、本発明のディスプレイは、成分Ｄの化合物を含まない。

ＲおよびＲ^１〜Ｒ^４の意味における用語アルケニルは、２〜７個のＣ原子を有するＲの場合、２〜１２個のＣ原子を有するＲ、Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４の場合に、直鎖状および分枝状アルケニル基を含む。直鎖状アルケニル基が好ましい。他の好ましいアルケニル基は、Ｃ_２〜Ｃ_４−１Ｅ−アルケニル、Ｃ_４〜Ｃ_７−３Ｅ−アルケニル、Ｃ_５〜Ｃ_７−４−アルケニル、Ｃ_６〜Ｃ_７−５−アルケニルおよびＣ_７−６−アルケニル、特にＣ_２〜Ｃ_７−１Ｅ−アルケニル、Ｃ_４〜Ｃ_７−３Ｅ−アルケニルおよびＣ_５〜Ｃ_７−４−アルケニルである。

好ましいアルケニル基の例は、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−ヘキセニルおよび６−ヘプテニルである。５個までのＣ原子を有するアルケニル基が、特に好ましい。極めて特に好ましいのは、ビニル、１Ｅ−プロペニル、１Ｅ−ブテニル、３Ｅ−ブテニルおよび３Ｅ−ペンテニル、特にビニルおよび３Ｅ−ブテニルである。

他の特に好ましい態様において、本発明の液晶混合物は、以下のものを含む。−各々式ＩＡ−１ａ、ＩＡ−２ａおよびＩＡ−３ａ

式中、ａｌｋｅｎｙｌおよびａｌｋｅｎｙｌ^＊は、各々独立して、２〜７個のＣ原子を有するアルケニル基であり、ａｌｋｙｌ^＊は、１、２または３個のＣ原子を有するアルキル基である、
で表される少なくとも１種の化合物、

−１種または２種以上、好ましくは２〜６種の、式ＩＢ１、ＩＢ３、ＩＢ４およびＩＢ５：

式中、Ｒ^ａおよびＲ^ｂは、前に示した意味を有する、
で表される化合物、

−１１〜５５重量％、好ましくは１５〜４２重量％の、１種または２種以上、特に２〜４種の、式ＩＡで表されるアルケニル化合物、
−１２〜２４重量％の、１種または２種以上、特に１種または２種の式ＩＡ−３で表される極性アルケニル化合物、
−５〜２５重量％、好ましくは７〜２０重量％の、１種または２種以上、特に２〜４種の、式ＩＢから選択された化合物、

−１２〜４８重量％、好ましくは１８〜３６重量％の、特に好ましくは、式ＩＩＩｂおよびＩＩＩｃから選択された、１種または２種以上、特に２〜６種の、末端シアノ基を有する式ＩＩＩで表される化合物、
−２〜１６重量％、好ましくは３〜９重量％の、１種または２種以上、特に１種または２種の、式Ｖで表されるピリミジン化合物、
−２〜３５重量％、好ましくは５〜２０重量％の、特に好ましくは式Ｔ２ａおよびＴ２ｂから選択された、１種または２種以上、特に２〜４種の、群Ｔで表されるトラン化合物。

さらに好ましい態様は、
−合計３〜８種の式ＩＡおよびＩＢで表される化合物を含み、これらの化合物の量が、合計の混合物の１５〜４５重量％、好ましくは２０〜４０重量％であり、−正の誘電異方性、特に＋１２を超える誘電異方性を有する化合物を５８重量％を超える量で含み、
−式ＩＶ−１〜ＩＶ−３１で表される成分Ｂの化合物および／または成分Ｄの化合物を含まず、
−本質的に、式ＩＡ、ＩＢ、ＩＩ、ＩＩＩ、Ｖで表される化合物および群Ｔの化合物からなる
液晶混合物に関する。

本発明の混合物は、特に大きいセルギャップを有するＳＴＮ−ＬＣＤにおいて用いる際に、これらの低い合計の切り換え時間（ｔ_ｔｏｔ＝ｔ_ｏｎ＋ｔ_ｏｆｆ）を特徴とする。低い切り換え時間は、例えば、ラップトップにおいて用いる際に、カーソル移動の一層良好な表示を可能にする、ＳＴＮ−ＬＣＤに対する特に重要な要求である。特に好ましいのは、３００ミリ秒またはこれ以下、特に２５０ミリ秒またはこれ以下の切り換え時間を有するディスプレイである。

本発明のＳＴＮ−ＬＣＤは、低いしきい値電圧を特徴とする。好ましくは、しきい値電圧は、１．３Ｖまたはこれ未満、特に１．２５Ｖまたはこれ未満である。
本発明のＳＴＮ−ＬＣＤにおける液晶混合物は、誘電的に正であり、Δε≧１．５である。特に好ましいのは、Δε≧３を有する混合物であり、極めて特に好ましい混合物は、Δε≧５を有する。

本発明の液晶混合物は、しきい値電圧Ｖ_{１０／０／２０}および回転粘度γ_１の有利な値を示す。光学的経路差異ｄ・Δｎについての値を固定する場合には、セルギャップｄについての値は、光学異方性Δｎにより決定される。特に、ｄ・Δｎの高い値の場合には、Δｎの一層高い値を有する本発明の液晶混合物を用いることが好ましい。その理由は、この場合において、ｄについての値を、比較的小さいように選択して、切り換え時間の改善された値をもたらすことができるからである。しかし、Δｎの一層小さい値を有する本発明の液晶混合物を含む、本発明の液晶ディスプレイもまた、切り換え時間の有利な値を特徴とする。

本発明の液晶混合物は、さらに、これらの急峻度の有利な値を特徴とし、特に２０℃より高い温度において、高いマルチプレックス比において駆動することができる。さらに、混合物は、高い安定性、高い電気抵抗およびしきい値電圧の低い周波数依存性を示す。本発明の液晶ディスプレイは、広い作動温度範囲およびコントラストの良好な視野角依存性を示す。

本発明の液晶ディスプレイ素子の、偏光板、電極ベース板および、各々の場合においてこれに隣接する液晶分子の選択的配向（ダイレクター）が、通常一方の電極から他方まで１６０°〜７２０°の値で相互にねじれているように、表面処理を有する電極からの構成は、このタイプのディスプレイ素子についての慣例的な構造に相当する。ここで、慣例的な構造の用語は、広い用語で用い、また超ねじれセルのすべての誘導体および変更、特にまたマトリックスディスプレイ素子を含む。２つの支持板における表面ティルト角は、同一であるかまたは異なることができる。同一のティルト角が好ましい。

本発明のＴＮディスプレイにおいて、ベース板の表面における分子の長軸とべース板との間のティルト角は、好ましくは０°〜７°、特に０．０１°〜５°、極めて好ましくは０．１〜２°の範囲内である。本発明のＳＴＮディスプレイにおいて、ティルト角は、好ましくは１°〜３０°、特に１°〜１２°、極めて好ましくは３°〜１０°の範囲内である。

セルの２枚のベース板上の整列層間の液晶混合物のねじれ角は、本発明のＴＮディスプレイの場合においては、２２．５°〜１７０°、特に４５°〜１３０°、極めて好ましくは８０°〜１１５°の範囲内である。ＳＴＮディスプレイの場合においては、ねじれ角は、１００°〜６００°、特に１７０°〜３００°、極めて好ましくは１８０°〜２７０°の範囲内である。

しかし、本発明のディスプレイ素子と、ねじれネマティックセルに基づく現在まで慣例的なディスプレイ素子との間の本質的な差異は、液晶層における液晶成分の選択である。

本発明において用いることができる液晶混合物を、それ自体慣例的な方法で製造する。一般的に、比較的小さい量で用いる成分の所望の量を、原理的な構成成分を構成する成分中に、好都合には高温で溶解する。また、成分の溶液を、有機溶媒、例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノール中で混合すること、および溶媒を再び、混合後に、例えば蒸留により除去することが可能である。

誘電体はまた、当業者に知られており、文献中に記載されている他の添加剤を含むことができる。例えば、０〜１５％の多色性染料を加えることができる。

以下の例は、本発明を、限定を示さずに例示することを意図する。
略語は、以下の意味を有する：
Δｎ ５８９ｎｍおよび２０℃における複屈折
Ｔ_ａｖｅ 平均切り換え時間＝０．５（Ｔ_ｏｎ＋Ｔ_ｏｆｆ）
Ｔ_ｏｎ 最大コントラストの９０％が達成されるまでのスイッチオンからの時間
Ｔ_ｏｆｆ 最大コントラストの１０％が達成されるまでのスイッチオフからの時間
Ｖ_１０ しきい値電圧（ボルト）
Ｖ_９０ 飽和電圧
Ｖ_９０／Ｖ_１０ 急峻度
γ_ｒｏｔ 回転粘度（ｍＰａ・ｓ）

前記および以下において、他に示さない場合には、すべての温度は、摂氏度であり、パーセンテージは、重量％である。切り換え時間および粘度についての値は、２０℃に関する。切り換え時間は、前に定義したように、平均値ｔ_ａｖｅである。
ＳＴＮ−ＬＣＤは、マルチプレックス駆動（マルチプレックス比１：２４０、バイアス１：１５）においてアドレスされる。

本特許出願および以下の例において、ＬＣ化合物のすべての化学構造を、頭文字により示し、この化学式への変換は、以下に示すようにしてなされる。すべての残基Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１およびＣ_ｍＨ_２ｍ＋１は、それぞれｎ個および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、自明である。表Ａにおいて、核構造についての頭文字のみを示す。具体的な化合物において、以下のように、この頭文字に、ダッシュおよび置換基Ｒ^１、Ｒ^２、Ｌ^１およびＬ^２についてのコードが続く：

表ＡおよびＢに示す化合物は、本発明の特に好ましい成分である。

表Ａ：
（Ｌ^１、Ｌ^２、Ｌ^３；ＨまたはＦ）

例１
ＳＴＮディスプレイは、以下の特性：

からなる液晶媒体を含む。

例２
ＳＴＮディスプレイは、以下の特性：

からなる液晶媒体を含む。

例３
ＳＴＮディスプレイは、以下の特性：

からなる液晶媒体を含む。

例４
ＳＴＮディスプレイは、以下の特性：

からなる液晶媒体を含む。
化合物ＵＺＵ−３Ａ−Ｎの融点は、６９℃である。

例５
ＳＴＮディスプレイは、以下の特性：

からなる液晶媒体を含む。
化合物ＰＺＵ−Ｖ２−Ｎの融点は、３７℃であり、単変性透明点は、８．２℃である。

例６
ＳＴＮディスプレイは、以下の特性：

からなる液晶媒体を含む。

例７
ＳＴＮディスプレイは、以下の特性：

からなる液晶媒体を含む。
化合物ＰＹＰ−３Ｎ．Ｆ．Ｆの融点は、６９℃である。

例８
ＳＴＮディスプレイは、以下の特性：

からなる液晶媒体を含む。
化合物ＰＹＰ−４Ｎ．Ｆ．Ｆの融点は、７８℃である。

例９
ＳＴＮディスプレイは、以下の特性：

からなる液晶媒体を含む。

例１０
ＳＴＮディスプレイは、以下の特性：

からなる液晶媒体を含む。

Claims (15)

1. 
   少なくとも１種の式ＩＡ
   【化１】
   

   

   式中、
   Ｒ^３は、２〜７個のＣ原子を有するアルケニル基であり、
   Ｒ^４は、１２個までのＣ原子を有するフッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシ基であり、ここで、１つまたは２つの隣接していないＣＨ_２基は、Ｏ原子が互いに直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−により置換されていることができ、あるいは、ｍ＝１の場合において、Ｒ^４はまた、Ｑ−Ｙであることができ、
   Ｑは、ＣＦ_２、ＯＣＦ_２、ＣＦＨ、ＯＣＦＨまたは単結合であり、
   Ｙは、ＦまたはＣｌであり、
   Ｌ^１およびＬ^２は、各々独立してＨまたはＦであり、
   ｍは、０または１である、
   で表される化合物、および式ＩＢ’
   【化２】
   

   

   式中、
   Ｙ^１およびＹ^２は、各々独立してＨまたはＦであり、
   Ｗ’は、
   【化３】
   

   

   であり、
   Ｒ^６は、１〜１０個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ、２〜１０個のＣ原子を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルキニルまたはアルキニルオキシであり、
   Ｒ^７は、２〜１０個のＣ原子を有するアルキニルまたはアルキニルオキシである、
   を有する少なくとも１種の化合物を含むことを特徴とする、液晶混合物。
   
2. 式ＩＡで表される化合物が、以下の式ＩＡ−１、ＩＡ−２、ＩＡ−３：
   【化４】
   

   

   式中、Ｒ^３、Ｌ^１、Ｌ^２、ＱおよびＹは、請求項１における式ＩＡについて示された意味を有し、および
   Ｒ^４は、１２個までのＣ原子を有するフッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシ基であり、ここで、１つまたは２つの隣接していないＣＨ_２基は、Ｏ原子が互いに直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−により置換されていることができる、
   から選択されていることを特徴とする、請求項１に記載の液晶混合物。
   
3. 式ＩＢ’で表される化合物が、以下の式ＩＢ２〜ＩＢ５：
   【化５】
   

   

   式中、Ｒ^ｂは、１〜７個のＣ原子を有するアルキルまたは２〜７個のＣ原子を有するアルケニルであり、およびＲ^ｃは、２〜７個のＣ原子を有するアルキニルである、
   から選択されることを特徴とする、請求項１または２に記載の液晶混合物。
   
4. 少なくとも１種の式ＩＡ−１’
   【化６】
   

   

   式中、
   Ｒ^３は、２〜７個のＣ原子を有するアルケニル基であり、
   Ｒ^４’は、１〜１２個のＣ原子を有するフッ素化されていてもよいアルキルまたはアルコキシ基であり、ここで、１つまたは２つの隣接していないＣＨ_２基は、Ｏ原子が互いに直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−により置換されていることができる、
   で表される化合物、および式ＩＢ
   【化７】
   

   

   式中、
   Ｙ^１およびＹ^２は、各々独立してＨまたはＦであり、
   Ｗは、
   【化８】
   

   

   であり、
   Ｒ^６は、１〜１０個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ、２〜１０個のＣ原子を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルキニルまたはアルキニルオキシであり、
   Ｒ^７は、２〜１０個のＣ原子を有するアルキニルまたはアルキニルオキシである、
   を有する少なくとも１種の化合物を含むことを特徴とする、液晶混合物（但し、式ＩＩａ^＊
   【化９】
   

   

   式中、
   Ｒ^＊は、炭素原子１〜１２個を有する、フッ素化されていてもよいアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基またはアルケニルオキシ基であり、この基中に存在する１個のＣＨ_２基または隣接していない２個のＣＨ_２基は、酸素原子が相互に直接に隣接していない様相で、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−により置き換えられていてもよい、
   で表される、３，４，５−トリフルオロフェニル基を有する少なくとも１種の化合物、および式Ｉ^＊：
   【化１０】
   

   

   式中、
   Ｒ^３＊は炭素原子２〜７個を有するアルケニル基であり、
   Ｒ^４＊は、炭素原子１〜１２個を有する、フッ素化されていてもよいアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基またはアルケニルオキシ基であり、この基中に存在する１個のＣＨ_２基または隣接していない２個のＣＨ_２基は、酸素原子が相互に直接に隣接していない様相で、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−により置き換えられていてもよく、あるいはｍ^＊＝１である場合、Ｒ^４＊はまた、Ｑ^＊−Ｙ^＊であることができ；
   Ｑ^＊はＣＦ_２、ＯＣＦ_２、ＣＦＨ、ＯＣＦＨまたは単結合であり、
   Ｙ^＊はＦまたはＣｌであり、
   Ｌ^１＊およびＬ^２＊はそれぞれ独立して、ＨまたはＦであり、そして
   ｍ^＊は０または１である、
   で表わされる少なくとも１種の化合物を含有し、下記式ＩＩＩ^＊：
   【化１１】
   

   

   式中、
   Ｒ^＊は、炭素原子１〜１２個を有する、フッ素化されていてもよいアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基またはアルケニルオキシ基であり、この基中に存在する１個のＣＨ_２基または隣接していない２個のＣＨ_２基は、酸素原子が相互に直接に隣接していない様相で、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−により置き換えられていてもよく、
   【化１２】
   

   

   は、それぞれ独立して
   【化１３】
   

   

   【化１４】
   

   

   Ｌ^５＊およびＬ^６＊はそれぞれ独立して、ＨまたはＦであり、
   Ｚ^２＊は、−ＣＯＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、
   ｎ^＊は０、１または２であり、
   そしてＬ^１＊およびＬ^２＊はそれぞれ独立して、ＨまたはＦである
   で表わされる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液晶混合物を除く）。
   
5. 式中、
   Ｒ^３が、ＣＨ_３−ＣＨ＝ＣＨ−
   である、式ＩＡ−１’で表される化合物を含有することを特徴とする、請求項４に記載の液晶混合物。
   
6. さらに、式ＩＩ
   【数１】
   

   

   式中、
   Ｒは、１２個までのＣ原子を有するフッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシまたはアルケニルオキシ基であり、ここで、１つまたは２つの隣接していないＣＨ_２基は、Ｏ原子が、互いに直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−により置換されていることができ、
   【数２】
   

   

   であり、
   Ｌ^５およびＬ^６は、各々独立してＨまたはＦであり、
   Ｚ^１およびＺ^２は、互いに独立して、−ＣＯＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、および
   ｎは、０、１または２である、
   で表される１種または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混合物。
   
7. 式ＩＩで表される化合物が、以下の式
   【数３】
   

   

   
   式中、Ｒは、請求項６における式ＩＩについて定義した通りである、
   から選択されることを特徴とする、請求項６に記載の液晶混合物。
   
8. さらに、式ＩＩＩ
   【数４】
   

   

   式中、Ｒ^８は、１〜７個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシであり、Ｚ^２およびｎは、各々独立して、請求項６における式ＩＩについて示した意味の１つを有し、
   【数５】
   

   

   であり、および、
   Ｌ^１、Ｌ^２、Ｌ^５およびＬ^６は、各々独立して、ＨまたはＦである、
   で表される１種または２種以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の液晶混合物。
   
9. 式ＩＩＩで表される化合物が、以下の式
   【数６】
   

   

   式中、Ｒ^８は、請求項８における式ＩＩＩについて定義した通りである、
   から選択されていることを特徴とする、請求項８に記載の液晶混合物。
   
10. さらに、式Ｖ
    【数７】
    

    

    式中、
    Ｒ’は、１２個までのＣ原子を有するフッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシ基であり、ここで、１つまたは２つの隣接していないＣＨ_２基は、Ｏ原子が、互いに直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−により置換されていることができ、
    Ｙ ^２ は、ＦまたはＣｌである、
    で表される１種または２種以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の液晶混合物。
    
11. 式ＩＡまたはＩＡ’およびＩＢまたはＩＢ’で表される化合物を合計で３〜８種含み、これらの化合物の量が、全体の混合物の１５〜４５重量％であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液晶混合物。
    
12. ＋１２を超える正の誘電異方性を有する１種または２種以上の化合物を、５８重量％を超える量で含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液晶混合物。
    
13. １．３Ｖまたはこれ未満のしきい値電圧を有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液晶混合物。
    
14. − フレームと共にセルを形成する２つの平面平行外板、
    − セル中に存在する正の誘電異方性を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のネマティック液晶混合物、
    − 各々の画素を直角のローウェーブ形態によりアドレスする、外板の内側上に重ねられた整列層を有する電極層、
    − １度〜３０度の外板の表面における分子の長軸と外板との間のプレチルト角、および
    − １００°〜６００°の値の、配列層から配列層までのセル中の液晶混合物のねじれ角、
    を含む超ねじれネマティック液晶ディスプレイであって、ここで、前記ネマティック液晶混合物は、本質的に、
    ａ）＋１．５より大きい誘電異方性を有する１種または２種以上の化合物を含む液晶成分Ａ３０〜９０重量％；
    ｂ）−１．５〜＋１．５の誘電異方性を有する１種または２種以上の化合物を含む液晶成分Ｂ１０〜５５重量％；
    ｃ）−１．５より小さい誘電異方性を有する１種または２種以上の化合物を含む液晶成分Ｄ０〜１０重量％、および
    ｄ）層の厚さ（平面平行外板の距離）とキラルなネマティック液晶混合物のナチュラルピッチとの間の比率が、０．２〜１．３である量の光学的活性成分Ｃ
    からなる、前記ディスプレイ。
    
15. 式ＩＢ’
    【数８】
    

    

    式中、
    Ｙ^１およびＹ^２は、各々独立して、ＨまたはＦであり、
    Ｗ’は、
    【数９】
    

    

    であり、
    Ｒ^６は、１〜１０個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ、２〜１０個のＣ原子を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルキニルまたはアルキニルオキシである、
    で表される化合物。