JP5236154B2 - 液晶媒体 - Google Patents
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- C09K2323/00—Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
Description
本発明は、負の誘電異方性を有する極性化合物の混合物に基づく液晶（ＬＣ）媒体に関し、特に、ＥＣＢ（電気制御複屈折率）またはＶＡ（垂直配向）モード｛ＭＶＡ（マルチドメインＶＡ）、ＰＶＡ（パターン化ＶＡ）またはＡＳＶ（アドバンスト・スーパー・ビュー）モードなどのさらなる開発品を含む｝に基づくアクティブマトリックス駆動の電気光学ディスプレイに関する。
上記のＥＣＢ、ＶＡあるいはＡＳＶモードのディスプレイのような実質上ホメオトロピック表面配向を有するディスプレイのためには、特別にカスタマイズされたＬＣ媒体が要求される。従って、負の誘電異方性とＵＶ照射後でも高い電圧保有率（ＨＲ）を有する液晶媒体が必要である。さらに電気光学ディスプレイの工業的な適用のためには、液晶媒体は、水分、空気、並びに熱、赤外、可視および紫外領域の照射、および直流および交流電界のような物理的効果に対して高い化学的耐性、さらには、適切な温度範囲中の液晶相と低粘度を有しているべきである。ＴＶおよびモニター用途のために、速い応答時間、低しきい電圧、加えて良好な低温安定性（ＬＴＳ）を有する液晶媒体が望まれる。
しかしながら、負の誘電異方性を有する公知のＬＣ媒体は、多くの場合、満足できる程度には、上記の要求される物性を有していなかった。
したがって、負のΔε、非常に高い抵抗、そして同時に広い動作温度範囲、短応答時間および低しきい電圧を有するＶＡモードまたはそれに関連するモードのディスプレイに対する要求がある。
本発明は、前述の不都合を有さないか、示したとしてもより少ない程度であるような液晶媒体、特にＥＣＢ、ＶＡおよびＡＳＶディスプレイ用の液晶媒体であって、そして好ましくは同時に非常に高い比抵抗値、低しきい電圧、良好なＬＴＳおよび速いスイッチング時間を有するものを提供することを目的とする。別の目的は、当業者に入手可能な液晶媒体のプールの拡大である。他の目的は、以下の記載から直ちに明白である。
これらの目的は、本発明の液晶媒体を提供することにより達成されることが見出された。
本発明は、
５〜２７％、好ましくは７〜２５％の１または２種以上の式Ｉの化合物、
２〜４５％、好ましくは４〜４０％の１または２種以上の式ＩＩの化合物、
１２〜２３％、好ましくは１３〜２２％の１または２種以上の式ＩＩＩの化合物、
０〜２０％の１または２種以上の式ＩＶの化合物、
１８〜２８％、好ましくは１９〜２７％の１または２種以上の式Ｖの化合物、
０〜１２％の１または２種以上の式ＶＩの化合物、
０〜１４％の１または２種以上の式ＶＩＩの化合物、および
０〜１８％の１または２種以上の式ＶＩＩＩの化合物
を含有する液晶媒体に関する。
５〜２７％、好ましくは７〜２５％の１または２種以上の式Ｉの化合物、
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０〜１８％の１または２種以上の式ＶＩＩＩの化合物
を含有する液晶媒体に関する。
ここで、
Ｒ１およびＲ４は、互いに独立してそれぞれ、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチルまたはｎ−ヘキシルであり、ただしＲ４はメトキシであってもよく、
Ｒ２は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｎ−ブトキシまたはｎ−ペントキシ、
Ｒ３は、ビニールまたは１Ｅ−プロペニルを表す。
Ｒ１およびＲ４は、互いに独立してそれぞれ、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチルまたはｎ−ヘキシルであり、ただしＲ４はメトキシであってもよく、
Ｒ２は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｎ−ブトキシまたはｎ−ペントキシ、
Ｒ３は、ビニールまたは１Ｅ−プロペニルを表す。
非常に好ましいものは、
Ｒ１がｎ−プロピルまたはｎ−ペンチルであり、Ｒ２がエトキシまたはｎ−ブトキシである式Ｉの化合物の１、２または３種；
Ｒ１がｎ−プロピル、ｎ−ブチルまたはｎ−ペンチルであり、Ｒ２がエトキシまたはｎ−プロポキシである式ＩＩの化合物の１、２、３または４種；
任意成分として、Ｒ１がエチルまたはｎ−ブチルであり、Ｒ２がメチルである式ＩＩの化合物の１種または２種；
Ｒ１がエチルあるいはｎ−プロピルであり、Ｒ２がエトキシあるいはｎ−プロポキシである式ＩＩＩの化合物の１または２種；
任意成分として、Ｒ１がエチルあるいはｎ−プロピルであり、Ｒ２がｎ−プロピルあるいはｎ−ブチルである式ＩＶの化合物の１または２種；
Ｒ１がｎ−プロピル、ｎ−ブチルあるいはｎ−ペンチルであり、Ｒ３がビニールあるいは１Ｅ−プロペニルである式Ｖの化合物の１、２または３種；
任意成分として、Ｒ３がビニールであり、Ｒ１がメチルである式ＶＩの化合物１種；
任意成分として、Ｒ１がｎ−プロピルであり、Ｒ４がｎ−ブチル、ｎ−ペンチルあるいはメトキシである式ＶＩＩの化合物の１または２種；および
任意成分として、Ｒ１がｎ−プロピルあるいはｎ−ペンチルであり、Ｒ２がメトキシあるいはｎ−プロピルである式ＶＩＩＩの化合物の１または２種
を含有する液晶媒体である。
Ｒ１がｎ−プロピルまたはｎ−ペンチルであり、Ｒ２がエトキシまたはｎ−ブトキシである式Ｉの化合物の１、２または３種；
Ｒ１がｎ−プロピル、ｎ−ブチルまたはｎ−ペンチルであり、Ｒ２がエトキシまたはｎ−プロポキシである式ＩＩの化合物の１、２、３または４種；
任意成分として、Ｒ１がエチルまたはｎ−ブチルであり、Ｒ２がメチルである式ＩＩの化合物の１種または２種；
Ｒ１がエチルあるいはｎ−プロピルであり、Ｒ２がエトキシあるいはｎ−プロポキシである式ＩＩＩの化合物の１または２種；
任意成分として、Ｒ１がエチルあるいはｎ−プロピルであり、Ｒ２がｎ−プロピルあるいはｎ−ブチルである式ＩＶの化合物の１または２種；
Ｒ１がｎ−プロピル、ｎ−ブチルあるいはｎ−ペンチルであり、Ｒ３がビニールあるいは１Ｅ−プロペニルである式Ｖの化合物の１、２または３種；
任意成分として、Ｒ３がビニールであり、Ｒ１がメチルである式ＶＩの化合物１種；
任意成分として、Ｒ１がｎ−プロピルであり、Ｒ４がｎ−ブチル、ｎ−ペンチルあるいはメトキシである式ＶＩＩの化合物の１または２種；および
任意成分として、Ｒ１がｎ−プロピルあるいはｎ−ペンチルであり、Ｒ２がメトキシあるいはｎ−プロピルである式ＶＩＩＩの化合物の１または２種
を含有する液晶媒体である。
さらに好ましい実施形態は、次のＬＣ媒体である。
式Ｉの化合物の１または２種以上を７〜１２％含むＬＣ媒体。
式Ｉの化合物の１または２種以上を１６〜２４％含むＬＣ媒体。
式ＩＩの化合物の１または２種以上を１０〜２０％含むＬＣ媒体。
式ＩＩの化合物の１または２種以上を２〜１０％含むＬＣ媒体。
式ＩＩの化合物の１または２種以上を２５〜４０％含むＬＣ媒体。
式ＩＶの化合物の１または２種以上を１４〜２０％含むＬＣ媒体。
式ＩＶの化合物の１または２種以上を５〜１０％含むＬＣ媒体。
式ＩＶの化合物を含まないＬＣ媒体。
式ＶＩの化合物の１または２種以上を６〜１２％を含むＬＣ媒体。
式ＶＩの化合物を含まないＬＣ媒体。
式ＶＩＩの化合物の１または２種以上を４〜１４％含むＬＣ媒体。
式ＶＩＩの化合物を含まないＬＣ媒体。
式ＶＩＩの化合物の１または２種以上を１０〜１８％を含むＬＣ媒体。
式ＶＩＩＩの化合物を含まないＬＣ媒体。
純粋な状態では、式Ｉ〜ＶＩＩＩの化合物は無色であり、電気光学用途のために好ましい温度範囲で液晶中間相を形成する。それらは化学的、熱的に安定であり、また光に対して安定である。
式Ｉ〜ＶＩＩＩの化合物は、方法自身が公知である方法で合成される（例えば一般的文献、Houben-Weyl, Methoden der
Organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag,
Stuttgart等）。正確にはこのような合成に知られており適した条件が選ばれる。また、ここにはより詳しくは述べないが、それ自身公知の異なる方法によることもできる。
Organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag,
Stuttgart等）。正確にはこのような合成に知られており適した条件が選ばれる。また、ここにはより詳しくは述べないが、それ自身公知の異なる方法によることもできる。
本発明の液晶混合物により、利用可能なパラメーター範囲を著しく広げることが可能である。特に、それらは、速いスイッチング時間、低しきい電圧、良好なＬＴＳ、高い比抵抗値、高いＵＶ安定性、および高い容量保持率（ＨＲ）を有することが見出された。また、透明点、回転粘度γ１、低Δｎおよび誘電異方性Δεの達成可能な組み合わせは、先行技術の従来材料よりはるかに優れている。
とくに、本発明のＬＣ媒体は、絶対値の中程度または小さな負の誘電異方性Δεおよび中程度または小さな垂直の誘電率ε⊥値を有している。アクティブマトリックス・タイプのディスプレイの中でこれらのＬＣ媒体を使用する場合、ピクセルの容量を低減することができる。本発明のＬＣ媒体は、テレビや広告のような大きなスクリーンサイズのＬＣＤパネル用途に特に適しており、特にＡＳＶ−ＴＶのようなＡＳＶモードのディスプレイ用途に適している。
好ましくは、ＬＣ媒体は、０．０９〜０．１２、非常に好ましくは０．０９〜０．１０または０．１１〜０．１２の複屈折率Δｎを有する。さらに好ましくは、ＬＣ媒体は、−２．５〜−３．５の誘電異方性Δεを有する。さらに好ましくは、ＬＣ媒体は、分子軸の長さ方向に垂直な誘電率ε⊥値５．８〜６．８を有する。さらに好ましくは、ＬＣ媒体は、１４０ｍＰａ・ｓ未満の回転粘度を有する。
本発明は、さらにＥＣＢ、ＶＡまたはＡＳＶモードに基づき、好ましくはアクティブマトリックス駆動の電気光学ディスプレイに関し、それが、上述のＬＣ媒体を誘電体として含むことを特徴とする。これらのディスプレイの中で、ＬＣ層は好ましくは、スイッチオフ状態でホメオトロピックまたはチルトホメオトロピック配向を有し、そして上述のＬＣ媒体を含有する。
電極基板および表面処理電極を伴う本発明のＬＣディスプレイの構成は、このタイプのディスプレイの従来の構成に対応する。「従来の構成」という用語は、ここでは広い意味で用いられ、ＬＣディスプレイに関するすべての誘導・変形を包含する。
本発明に従って使用できる液晶混合物は、それ自体公知の方法で合成される。一般に、より少ない量で使用される成分の所望の量が、主要な組成を構成する成分中で、好ましくは加温されて溶解される。さらに、例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノール等の有機溶媒の液晶成分溶液を混合して、完全に混合した後、例えば蒸留によって溶媒を再度除去することも可能である。
ＬＣ媒体は、当業者に公知で文献記載の添加剤をさらに含んでもよい。例えば０〜１５％で、多色性染料を加えることができる。液晶混合物は、安定剤または酸化防止剤も含有することができる。好ましい安定剤を下に示す。
本発明において、および下の例において、液晶媒体の成分の構造は、次の略号で示される。
次のリストは、本発明の液晶媒体に添加することができる可能な安定剤を示す。
特に述べない限り、上および下において、パーセンテージは重量パーセントであり、温度はすべて摂氏で示される。次の略号が使用される。ｍ．ｐ．＝融点、ｃｌ．ｐ．＝透明点、Ｃ＝結晶状態、Ｎ＝ネマチック相、Ｓ＝スメクチック相、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相転移温度である。Δｎ＝光学異方性、ｎｏ＝屈折率（５８９ｎｍ、２０℃）である。ν２０＝流動粘度（ｍｍ２／ｓ）、γ１＝回転粘度（ｍＰａ・ｓ）（それぞれ２０℃で測定）である。Ｖ１０＝１０％透過電圧（基板表面に垂直な視角で）。ｔｏｎ＝スイッチオン時間、ｔｏｆｆ＝スイッチオフ時間（それぞれＶ１０の２倍に対応する動作電圧において）。Δε＝誘電異方性（Δε＝ε‖−ε⊥、ここでε‖＝分子軸に平行な誘電率、ε⊥＝垂直の誘電率）。電気光学のデータは、特に別に述べない限り２０℃で測定された。
特に述べない限り、しきい電圧の測定に使用されたディスプレイは、５μｍ間隔の２つの平行外板を有し、この外板の内側には、液晶にホメオトロピック配向をおこすように、レシチン配向層を表面に有する電極層が形成されたものである。
下記の例は、制限することなく、本発明を説明するものである。
Claims (12)
- ５〜２７％の１または２種以上の式Ｉの化合物、
２〜４５％の１または２種以上の式ＩＩの化合物、
１２〜２３％の１または２種以上の式ＩＩＩの化合物、
５〜２０％の１または２種以上の式ＩＶの化合物、
１８〜２８％の１または２種以上の式Ｖの化合物、
０〜１２％の１または２種以上の式ＶＩの化合物、
０〜１４％の１または２種以上の式ＶＩＩの化合物、および
０〜１８％の１または２種以上の式ＶＩＩＩの化合物
を含有する液晶媒体。
Ｒ１およびＲ４は、互いに独立してそれぞれ、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチルまたはｎ−ヘキシルであり、ただしＲ４はメトキシであってもよく、
Ｒ２は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｎ−ブトキシまたはｎ−ペントキシ、
Ｒ３は、ビニールまたは１Ｅ−プロペニル、
を表す。） - ５〜１０％の１または２種以上の式ＩＶの化合物を含有することを特徴とする請求項１に記載の液晶媒体。
- １４〜２０％の１または２種以上の式ＩＶの化合物を含有することを特徴とする請求項１に記載の液晶媒体。
- Ｒ １ はエチルまたはｎ−プロピルであり、Ｒ ２ はｎ−プロピルまたはｎ−ブチルである１種または２種の式ＩＶの化合物を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶媒体。
- Ｒ１がｎ−プロピルまたはｎ−ペンチルであり、Ｒ２がエトキシまたはｎ−ブトキシである式Ｉの化合物の１、２または３種；
Ｒ１がｎ−プロピル、ｎ−ブチルまたはｎ−ペンチルであり、Ｒ２がエトキシまたはｎ−プロポキシである式ＩＩの化合物の１、２、３または４種；
任意成分として、Ｒ１がエチルまたはｎ−ブチルであり、Ｒ２がメチルである式ＩＩの化合物の１種または２種；
Ｒ１がエチルあるいはｎ−プロピルであり、Ｒ２がエトキシあるいはｎ−プロポキシである式ＩＩＩの化合物の１または２種；
Ｒ１がｎ−プロピル、ｎ−ブチルあるいはｎ−ペンチルであり、Ｒ３がビニールあるいは１Ｅ−プロペニルである式Ｖの化合物の１、２または３種；
任意成分として、Ｒ３がビニールであり、Ｒ１がメチルである式ＶＩの化合物１種；
任意成分として、Ｒ１がｎ−プロピルであり、Ｒ４がｎ−ブチル、ｎ−ペンチルあるいはメトキシである式ＶＩＩの化合物の１または２種；および
任意成分として、Ｒ１がｎ−プロピルあるいはｎ−ペンチルであり、Ｒ２がメトキシあるいはｎ−プロピルである式ＶＩＩＩの化合物の１または２種
を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶媒体。 - ０．０９〜０．１２の複屈折率Δｎを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶媒体。
- ０．１１〜０．１２の複屈折率Δｎを有することを特徴とする請求項６に記載の液晶媒体。
- −２．５〜−３．５の誘電異方性Δεを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液晶媒体。
- 分子軸の長さ方向に垂直な誘電率ε⊥の値５．８〜６．８を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の液晶媒体。
- 請求項１〜９のいずれか１項に記載の液晶媒体の電気光学目的のための使用。
- 請求項１〜９のいずれか１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。
- アクティブマトリックス駆動であって、ＥＣＢ、ＶＡまたはＡＳＶモードに基づくことを特徴とする請求項１１に記載の電気光学液晶ディスプレイ。
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