JP5451973B2 - 双安定液晶デバイスのための液晶組成物 - Google Patents

Description

本発明は、双安定液晶デバイスにおいて用いるための液晶（ＬＣ）組成物および前述の液晶組成物を含む双安定液晶デバイスに関する。

情報を表示するための、液晶媒体を用いる電気光学的デバイスは、十分知られており、広範囲の技術的用途において用いられている（概説のために、H. Kawamoto, Proc. IEEE, 90, 460 (2002)を参照）。これらの中で、ネマティック液晶デバイスが、最も顕著である；例えば、ねじれネマティック（ＴＮ）液晶デバイス(M. SchadtおよびW. Helfrich, Appl. Phys. Lett., 18, 127 (1971))および超ねじれネマティック（ＳＴＮ）液晶デバイス（特に、T.J. SchefferおよびJ. Nehring, Appl. Phys. Lett., 48, 1021 (1984)を参照）がある。これらのデバイスは、単安定であり、即ち液晶媒体は、好適な電圧を印加することにより、ＯＮ状態に切り換えられ、印加された電圧が、下方の電圧レベルよりも低く降下した際に、ＯＦＦ状態に切り換えられる。

複雑な情報を表示するために、電気光学的デバイスは、互いに独立して切り換えることができる多数の画像素子を含む必要がある。しかし、画素の直接の、またはさらに複数のアドレッシングを用いる場合には、ネマティック液晶ディスプレイにおいてアドレス可能な素子の数は、最初の場合においては、単なる電気的接続の幾何学的要件により、および第２の場合においては、デバイスの透過対電圧の曲線の急峻度により限定されている。

この制限は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を各々の画像素子中に導入することにより、克服することができる。またアクティブマトリックス（ＡＭ）ディスプレイとして知られているこのようなデバイスにより、多数の画像素子のアドレッシングおよび従って大面積の、高解像度のディスプレイが、比較的低い電圧要求で可能になる。これらのデバイスのいくつかはまた、機械的にいくらか安定であり、広い温度範囲を有する。

通常、ＡＭ−ＴＦＴディスプレイは、単安定駆動モードで動作する。従って、このデバイスは、固有の、または内部の記憶を有せず、静的な画像についてさえも、ディスプレイの定常的な更新が必要である。これにより、比較的高い電力消費およびいくらか乏しい電池寿命が生じ得る。

他のタイプの液晶デバイスは、内部記憶効果を有するディスプレイ、例えば双安定液晶デバイスである。双安定性は、デバイスの内側の液晶媒体の分子が、２種の異なる安定な状態を採り得ることを意味する。従って、好適なアドレッシングスキームを適用することにより、媒体の液晶分子は、アドレッシングの後にも持続する第１の安定な状態に切り換えられ；他のアドレッシングスキームを用いることにより、液晶分子に、同様にアドレッシングの後に持続する第２の安定な状態を採らせる。いくつかの特定の用途について、このような双安定液晶組成物の直接の、または複数のアドレッシングは、好適であり、従って一層複雑なＡＭアドレッシングは、これらの用途について必要ではない。しかし、所望により、ＡＭアドレッシングをまた、双安定液晶デバイスを駆動するために用いることができる。

スメクティック液晶材料を用いた強誘電性液晶ディスプレイを、双安定デバイスとすることができる。しかし、これらは、いくつかの欠点、例えば衝撃抵抗性の欠如、狭い動作温度範囲および製造の困難を生じる低いセルギャップを有する。従って、これらの強誘電性液晶デバイスは、前述のデバイスのためのディスプレイに対する要求を満たす見込みがない。

しかし、強誘電性スメクティック液晶のみならず、ネマティック液晶も、双安定デバイスにおいて用いることができる。ネマティック液晶により採られた双安定な嵩の高い立体配置を用いる他の方法に加えて（例えば、I. Dozovら、"Recent improvements of bistable nematic displays switched by anchoring breaking (BiNem（登録商標）)", Proceedings SID 01 (2001), 16.1, 224およびこの中の参考文献を参照）、ネマティック液晶ディスプレイにおける双安定性を達成する有望な方法は、２種または３種以上の安定な状態を支持することができる表面配向を用いることである。文献（例えば、J.C. Jones, G. Bryan-Brown, E. Wood, A. Graham, P. BrettおよびJ. Hughes, "Novel bistable liquid crystal displays based on grating alignment"、"Liquid Crystal Materials, Devices, and Flat Panel Displays" in、R. Shashidhar, B. Gnade Eds.、Proceedings of SPIE Vol. 3955 (2000), 84およびこの中に引用されている参考文献を参照）中に討議されているように、２種のタイプ、即ち方位角の、および天頂の双安定性を、区別することができる。

最初の例（即ち方位角双安定性）において、ディスプレイセルの板（または基板）の１つの表面上の格子配向を有するディスプレイにおける液晶分子のダイレクターは、両方の安定な状態において、前述の板に平行にあり；これは、安定な状態間の切換が、ディスプレイセルの板の平面内で起こることを意味する（例えば、双格子(bigrating)配向層を有する基板を用いることを記載している、WO 92/00546およびWO 95/22077を参照）。しかし、安定な状態の選択を再現することは、困難であると見出され、切換には、一般的に高い切換電圧が必要である。

一方、天頂の双安定性は、天頂の双安定な表面を用いる際に観察される（図１を参照；極めて小さい線は、表面格子および適切な配向層との相互作用により配向した液晶分子の局所的なダイレクターを表す）。このような表面と共に、液晶分子のダイレクターは、同一の方位角平面（即ち、ディスプレイセルの基板の表面に垂直な平面）において、異なるプレティルト角を有する２種の可能な立体配置を有する。第１の状態は、連続的な高ティルト状態（Ｃ）であり、一方第２の状態は、欠陥のある低ティルト状態（Ｄ）である。天頂の双安定な表面の格子は、この振幅ａおよびこのピッチＬにより定められ；典型的な値は、Ｌについて約１μｍであり、ａについて約０．６〜０．８μｍである（WO 97/14990およびさらに詳細にはWO 02/08825；並びにJ.C. Jones, G. Bryan-Brown, E. Wood, A. Graham, P. BrettおよびJ. Hughes, "Novel bistable liquid crystal displays based on grating alignment"、"Liquid Crystal Materials, Devices, and Flat Panel Displays" in、R. Shashidhar, B. Gnade Eds.、Proceedings of SPIE Vol. 3955 (2000), 84を参照）。

ホメオトロピックな配向は、例えば格子をホメオトロピックな配向層で被覆することにより、誘発することができる。このホメオトロピックな配向により誘発された配向により、液晶分子のダイレクターが、格子の溝に平行にはないことが確実になる。液晶分子のダイレクターの配向が、（局所的な）表面に垂直にあり、即ち溝に垂直な方向に沿った表面上の位置に伴って変化するが、「嵩」における配向は、両方の状態にある反対の表面配向により、大いに影響される。一方の安定な状態から他方への切換を、単純な電気的パルスを印加し、これにより黒色ディスプレイまたは画像素子から白色のものへの（またはこの逆）切換を、適切な偏光板立体配置および遅延を伴って生じることにより、達成することができる。最初の状態に切り換えて戻すことは、反対の極性を有するパルスを印加し、これにより白色から黒色への（またはこの逆）切換を生じることにより、起こる。切換をまた、同一の極性を有するが、はるかに高い電圧を有するパルスを用いることにより、誘発することができる（また「逆切換」と呼ぶ）；しかし、逆切換は、有害な効果であり、これにより、アドレッシングの観点における天頂の双安定なネマティックデバイスの動作が制限され、従って可能な限り高い電圧が、逆切換に所望される。

一般的に、天頂の双安定性を得るために、２つのディスプレイセル基板の一方のみに、表面格子を設ける。反対の板は、液晶ダイレクターのホメオトロピックな配向（垂直に配向したネマティックまたはＶＡＮモード、図２ａ）を参照）、またはダイレクターの平面状の配向を誘発する表面（ＴＮモード、図２ｂ）を参照）を提供し、これにより低ティルト状態についてのセルを交差する基板に垂直な軸の周囲の液晶ダイレクターのねじれを生じる表面を有することができる。セル配置および構造に関する正確な詳細、正確なセルパラメーター、アドレッシング手段、天頂の双安定なデバイス全体の組み立て（偏光板の使用を含む）などは、WO 97/14990; E.L. Wood, G.P. Bryan-Brown, P. Brett, A. Graham, J.C. JonesおよびJ.R. Hughes, "Zenithal Bistable Device (ZBD（登録商標）) Suitable for Portable Applications, SID 00 Digest (2000), 124; J.C. Jones, J.R. Hughes, A. Graham, P. Brett, G.P. Bryan-BrownおよびE.L. Wood, "Zenithal Bistable Devices: Towards the electronic book with a simple LCD", IDW '00 (2000), 301; J. C. Jones, S. M. BeldonおよびE. L. Wood, "Greyscale in Zenithal Bistable LCD: The Route to Ultra-low Power Colour Displays", seminar talk on the ASID meeting 2002 of the Society for Information Display, Singapore, ２００２年９月に開示されており；詳細な討議は、J.C. Jones, G. Bryan-Brown, E. Wood, A. Graham, P. BrettおよびJ. Hughes, "Novel bistable liquid crystal displays based on grating alignment"、"Liquid Crystal Materials, Devices, and Flat Panel Displays" in、R. Shashidhar, B. Gnade Eds.、Proceedings of SPIE Vol. 3955 (2000), 84およびこの中に引用されている参考文献中に示されている。

電気光学的デバイスにおいて天頂の双安定性を用いることにより、魅力的な特徴、特に：
・連続的な更新を伴わないディスプレイにおける画像保持、これと組み合わせて
・高い機械的衝撃安定性
・ディスプレイが、画像が変化する際にアドレッシングを必要とするのみであるための、低い電力消費
・プラスチック基板と共に用いるための優れた好適性
が提供される。

さらに、透過型モードおよび反射型モードは共に、天頂の双安定性を用いるディスプレイにおいて可能である。透過型モードを用いるディスプレイには、永久的にスイッチオンされたディスプレイの後ろ側上の背面照射が必要である。これは、ディスプレイの全体的な電力消費に顕著に寄与する。さらに、透過型ディスプレイを、高い明るさの条件の下で、例えば直射日光中で用いる場合には、コントラストは、いくらか乏しくなり、ディスプレイがほとんど読み取り不能になり得る。対照的に、反射型ディスプレイは、背面照射を有せず、反射板を、この後ろ側に有し、これによりディスプレイ上に降下する周囲光を、反射によりこの照射のために用いる。

電力消費は、透過型ディスプレイと比較して低く、コントラストは、高い明るさの条件下で良好であり、反射型ディスプレイが、屋外および昼光の使用に特に有用になる。しかし、乏しい照射条件の下で、例えば暗中において、反射型ディスプレイは、ほとんど読み取り不能になる。従って、いわゆる透過反射型(transflective)ディスプレイが、提案され、開示されて（例えばUS 2003/0043323 A1を参照）、透過型モードと反射型モードとの両方の欠点を克服し、同時に尚これらの利点を利用する。一般的に、透過反射型ディスプレイは、ディスプレイの後ろ側上の部分的な反射体を用いて反射型モードを用い、従って透過型モードにおいて、背面照射を供給して、照射条件に適合させることができる。

反射型モードおよび透過反射型モードは共に、天頂の双安定性を用いるディスプレイに適用され得る（例えば、J.C Jones, P. Worthing, G. Bryan-Brown, E. Wood, SID 03 Digest (2003), P-14.1を参照）。これらの用途のために好ましいディスプレイの配置は、遅延モードにおける単一の偏光板デバイスのための垂直配向ネマティック（ＶＡＮ）モード（図３ａ）を参照）および偏光モードにおける単一の、および２つの偏光板のデバイスのためのねじれネマティック（ＴＮ）モード（図３ｂ）に示す２つの偏光板のデバイスについて）である。（しかし、他のディスプレイ配置、例えばねじれネマティック液晶組成物の混合モード（ＭＴＮモード；S.-T. Wu, C.-S. Wu, Appl. Phys. Lett. 68 (11) 1996, 1455）もまた、用いることができる。）

２つの偏光板の反射型デバイスは、改変されたＴＮ第一最小条件において、作動し(C.H. GoochおよびH.A. Tarry, "The Optical Properties of Twisted Nematic Liquid Crystal Structures with Twist Angles ≦90°", J. Appl. Phys. D: Appl. Phys., Vol. 8, p.1575-1584, 1975)、ここで、
であり、ここで、λ_０は、０．５５５μｍであり、ｄ_ｏｐｔは、標準的な透過モードについての最適なセルギャップである。最適な視野角のために、これは、好ましくは、天頂の双安定な表面の格子上で、最も低い欠陥状態のプレティルトを用い、これは次に、実際に同一のセルギャップのために、一層低いΔｎを必要とする。０．４μｍの因数は、現在用いられている欠陥状態のプレティルトを有する所定の複屈折についての最良の光学的性能を付与するための調整である。しかし、単一の偏光板のＴＮモードについて、ねじれた状態を用いて、黒色状態を付与し、次に複合状態は、白色状態である。その理由は、これは、適切な偏光板配向を用いる場合には、遅延を有しないからである。

単一の偏光板のＶＡＮ−ＨＡＮモード（図３ａ））について、ＶＡＮ状態（図３ａ）における高ティルトＣ状態）により、あらゆる遅延が生じ、従って反射体に対して白色の外見を呈する。しかし、複合の配向したネマティック（ＨＡＮ）状態（図３ａ）における低ティルトＤ状態）は、ある遅延を有し、これが、四分の一波長板として作用する場合には（即ち、２つの経路を有し、これにより偏光の平面の９０°の回転を生じる二分の一波長板に相当する）、偏光板において反射した光の透過がないため、これは、黒色の外見を呈する。（ここで、最適なセルギャップは、
により付与される。）このようなデバイスの光学的性能を、偏光板と液晶セルとの間で四分の一波長板を用いることにより改善することができ、この場合において、光学的状態は逆転する（即ち、ＶＡＮ状態は黒色であり、ＨＡＮ状態は白色である）。

天頂の双安定なディスプレイの組み立ておよび構成に加えて、天頂の双安定なディスプレイの技術に対する他の重要な問題点は、ディスプレイセルの内側で用いるネマティック液晶媒体である。

天頂の双安定なデバイスおよび従って液晶媒体は、いくらかデバイスの特定の使用に基づいていくつかの要求を満たさなければならない。現在、最適化されるべき物理的変数を予測し得る一貫した理論がないため、液晶媒体を天頂の双安定なネマティックデバイスにおけるこれらの有用性に関して評価するために、一群の（半）実験に基づくパラメーターを用いることが有用であることが、明らかになった。これらを、従来技術の液晶混合物、即ちMerck KGaA, Darmstadt, GermanyのＭＬＣ−６２０４−０００についての、パルス持続時間τの切換電圧についての、並びに反対の極性を有する１０％および９０％切換レベルについての、いわゆるτ−Ｖ曲線（図４を参照）において例示する。

先ず、電力消費を最小にし、デバイスの画像素子のアドレッシングに伴う一層大きい柔軟性を可能にし、かつ標準的な商業的な電子ドライバーおよび関連する成分の制限内に残留させるために、低い切換電界および対応して低い動作電圧が、一方の双安定な状態から他方の双安定な状態への切換に、望ましい。以下のことは、交差した偏光板の間の透過において見た際に、ＶＡＮ（四分の一波長板を有しない）またはＴＮモードのいずれかに該当する。材料の比較のために、パルス（通常１００μｓまたは１０００μｓのパルス持続時間）についての切換電界Ｅを、天頂の双安定性を提供する所定の試験セル中の特定の液晶混合物についての、例えば０〜９０％の透過（黒色から白色への；Ｂ−ＷまたはＣ−Ｄ）からの透過変化を付与する切換電圧Ｖから決定することができる。（一般的に、また、白色から黒色への、Ｗ−ＢまたはＤ−Ｃの１００〜１０％の透過変化転移を用いることができ、ここで、この切換電界は、格子の形状および寸法に依存して、Ｂ−Ｗ転移よりも高いかまたは低くてもよい。）

実際的な理由により、黒色から白色への転移および白色から黒色への転移の両方の平均を、本明細書中におけるように用いることができる。（液晶および格子の相対的誘電率、格子形状並びにセルギャップに依存して）格子の電界効果を考慮するために、実際に測定されたＥの値を補正して、液晶の真向かいの電界を、再び比較の目的のために区別し、１０００μｓパルスについての補正した切換電界Ｅ_{ＬＣ＠１０００μｓ}を得る。ここで、液晶の真向かいの電界を計算する際に、１．５μｍの追加の見積もられた因数を、セルギャップｄに加える：
式中、ｄは、μｍにおいてである。

Ｅ_{ＬＣ＠１０００μｓ}に最適なセルギャップｄ_ｏｐｔを乗じることにより、液晶だけのための１０００μｓパルスについての最適なセルギャップに相当する動作電圧Ｖ_ｏｐｔが得られる。Ｅ_{ＬＣ＠１０００μｓ}および従ってＶ_ｏｐｔは、用いる液晶媒体に依存する。ここで、最適なセルギャップは、図３ａ）のＶＡＮ−ＨＡＮモードについて考慮されるが、比較はまた、単一の偏光板ＨＡＮ−ＴＮモードについてなされ得る。複合状態が、四分の一波長板として作用するべきである場合には、最適なセルギャップを、ｄ_ｏｐｔ＝（λ／２Δｎ）＋０．４（μｍで）により近似することができ、λ＝０．５５５μｍであり、Δｎは、液晶媒体の光学異方性であり、これが現在用いられている格子についての最良の光学性能を付与すると見出されているため、０．４μｍの追加の因子を導入する。次に、２枚の偏光板のＨＡＮ−ＴＮモードについての改変された第一最小条件は、ｄ_ｏｐｔ＝（λ√３／２Δｎ）＋０．４である。前に述べたように、欠陥状態のプレティルトを増大させて、材料の改善を伴わずに一層大きいセルギャップを可能にすることができるが、視野角は、比較的乏しい（かつ、必要なセルギャップは、いくつかの場合においては、尚５μｍよりもはるかに低い場合がある）。２０°よりも低い欠陥状態プレティルトを有するのが、望ましい。

考慮することができる第２の実験に基づくパラメーターは、最適なセルギャップに相当する動作ウインドウΔＶ_ｏｐｔである。これは、逆切換の効果を表す：例えば４００μｓまたは１０００μｓの所定の時間帯を有するパルスおよび所定のパルス極性、例えばＢ−Ｗを印加した際に、切換電界の特定の値において所望の切換および、増大した切換電界において、逆の極性のパルスによってではなく同一の極性のパルスにより誘発される、他の逆切換（例えばこの場合においてはＷ−Ｂ）が、観察される。技術的目的のために、明らかに前述の動作ウインドウは、用いられる駆動スキームの一層高い柔軟性を可能にするために、かつ特に、良好なグレースケール動作を達成することに関して、可能な限り広くなければならない（J. C. Jones, S. M. BeldonおよびE. L. Wood, "Greyscale in Zenithal Bistable LCD: The Route to Ultra-low Power Colour Displays", seminar talk on the ASID meeting 2002 of the Society for Information Display, Singapore, ２００２年９月を参照。この論文において細区分された格子について開示された例において、領域は、０．６μｍ、０．７μｍ、０．８μｍおよび０．９μｍのピッチを有し、双安定なウインドウを交差しての切換しきい値変化は、６Ｖであった。従って、このような誤りを含まないグレースケールレベルの最大の数を達成するために、動作ウインドウは、６Ｖより大きくなければならず、これは、ΔＥ_{ＬＣ＠１０００μｓ}が、〜１．５Ｖ／μｍより大きいが、好ましくは５Ｖ／μｍより大きくなければならないことを意味する）。対応する電界を、ΔＥ_{ＬＣ＠１０００μｓ}により表すことができ、これは、１０００μｓパルスについての９０％逆切換電界と９０％Ｂ−Ｗ切換電界との間の補正された差異である：
式中、ｄは、μｍにおいてである。

ΔＥ_{ＬＣ＠１０００μｓ}を乗じることにより最適なセルギャップｄ_ｏｐｔを考慮して、最終的には動作ウインドウΔＶ_ｏｐｔが得られる（ｄ_ｏｐｔΔＥ_{ＬＣ＠１０００μｓ}＝ΔＶ_ｏｐｔ）。

大いに重要である他のパラメーターは、液晶媒体の透明点Ｔ_ＮＩであり、これは、ネマティック混合物がアイソトロピックとなる温度を表す。多くの技術的目的のために、および天頂の双安定性を用いた電気光学的デバイスの多様性（および従って可能な用途）を増大させるために、好ましくは少なくとも７０℃、一層好ましくは少なくとも８０℃またはこれ以上の高い透明点を有する液晶媒体が、所望される。

尚他のパラメーター、即ち最適なセルギャップに相当する光学的応答時間τ_ｏｐｔは、液晶媒体が、電気的パルスを印加することにより、安定な状態間でどれだけ迅速に変化するかを表す。これを、例えば１００μｓまたは１０００μｓのパルスを用いて、実際の試験セル中で、１０〜９０％のＢ−Ｗ転移についての応答時間τを測定することにより、決定することができ；次に、実験的値を標準化するために、τに、（ｄ_ｏｐｔ／ｄ）^２を乗じ、τ_ｏｐｔを得る（ｄ_ｏｐｔは、Ｖ_ｏｐｔについて上記で計算した最適なセルギャップであり、ｄは、用いた試験セルの実際のセルギャップである）。Ｗ−Ｂ転移は、はるかに一層迅速であり（１ｍｓより小さい）、従って実際に、Ｂ−Ｗ応答時間は、用いる液晶媒体の特性を評価する際には、最も重要である。τ_ｏｐｔが小さくなるに従って、液晶媒体の光学的応答は一層迅速になる。小さいτ_ｏｐｔ（約６０ｍｓまたは、好ましくは約３５ｍｓより小さい）は、ある電気光学的用途のために望ましい場合がある。

反射型および透過反射型の双安定ネマティックデバイスについてある関連がある他のパラメーターは、用いる液晶混合物の複屈折Δｎである。Δｎとセルギャップｄとの間の相関関係により、約５μｍの実際に有用なセルギャップを有するディスプレイを用いる場合には、Δｎは、特定の要件を満たす必要がある。（例えば３μｍより小さいはるかに一層小さいセルギャップは、実際的な製造の理由により所望されない。）２つの偏光板の反射性モード（例えば図３ｂ）を参照）および前に示したＴＮ第一最小条件に関して、Δｎは、特に格子における一層低い欠陥状態プレティルトが、改善された光学的性能のために好ましい場合には、望ましくは約０．１１またはこれ以下である。

天頂の双安定なデバイスにおける使用が従来技術において記載されている当該液晶媒体は、上記で概説したパラメーター要件のすべては満たさない。好ましい媒体として天頂の双安定なデバイスにおいて用いられている液晶混合物ＭＬＣ−６２０４−０００（Merck KGaA, Darmstadt, Germanyから入手できる）さえも(WO 01/40853, 例６；J.C. Jones, G. Bryan-Brown, E. Wood, A. Graham, P. BrettおよびJ. Hughes, "Novel bistable liquid crystal displays based on grating alignment"、"Liquid Crystal Materials, Devices, and Flat Panel Displays" in、R. Shashidhar, B. Gnade Eds.、Proceedings of SPIE Vol. 3955 (2000), 84)、多くの可能な用途のための天頂のネマティック双安定デバイス、特にポータブルなものにおいて用いるにはむしろ低いわずか６２．４℃の透明点Ｔ_ＮＩを有する。さらに、これは、むしろ高いＶ_ｏｐｔおよびむしろ小さいΔＶ_ｏｐｔを有する。

従って、本発明は、双安定液晶デバイスにおいて、および特に反射型または透過反射型の天頂の双安定ネマティックデバイスにおいて用いるのに適し、改善された特性の群を有する液晶組成物を提供するという問題に直面している。

この問題は、双安定液晶デバイスにおいて用いるための液晶組成物により解決され、前述のデバイスは、好ましくは天頂のネマティック液晶デバイスであり、ここで、前述の組成物は、成分（π）を含み、前述の成分（π）は、式Ａ
式中、
Ｘ^Ａは、Ｆ、Ｃｌ、ＳＦ_５、ＮＣＳまたは少なくとも１個のＦ原子で置換されているＣ_１〜Ｃ_８アルカニル、アルケニルもしくはアルコキシ基であり；また
Ｌ^Ａは、ＨまたはＦである、
で表されるフェニル環を有する１種または２種以上の化合物を含む。

本発明のさらなる主題は、
・フレームと共にセルを形成する２枚の外側基板；
・前記セル中に存在する液晶組成物；
・前記外側基板の内側に配向層を有し、これにより少なくとも１つの配向層が、液晶組成物が少なくとも２つの異なる安定な状態を採ることを可能にする配向格子を含み、これにより前記配向層を有する前記電極構造のアセンブリが、第１の駆動モードにおいて、前記少なくとも２つの異なる安定な状態間の切換が、好適な電気信号を前記電極構造に印加することにより達成されるようになっている、電極構造；
を含み、
・これにより、前記液晶組成物は、本明細書中に記載する前記液晶組成物であり、前記成分（π）を含む
双安定液晶デバイスである。

特に、前述の双安定液晶デバイスは、天頂の双安定なネマティック液晶デバイスであり、ここで、前記外側基板の内側に配向層を有する前記電極構造は、前記液晶組成物の化合物が、同一の方位角平面において異なるプレティルト角を有する少なくとも２種の異なる安定な状態を採ることを可能にする配向格子を含む、少なくとも１つの配向層を有し、これにより、前記配向層を有する前記電極構造のアセンブリは、前記少なくとも２つの異なる安定な状態間の切換が、好適な電気信号を前記電極構造に印加することにより達成されるようになっている。

本発明の双安定液晶デバイスは、例えば、透過型、反射型または透過反射型ディスプレイであってもよい；これはさらに、当該分野において知られている一層複雑なデバイス構造であってもよい。本発明の双安定液晶デバイスが、反射型または透過反射型ディスプレイおよび特に反射型または透過反射型の天頂の双安定なネマティック液晶ディスプレイであるのが、特に好ましい。

さらに、驚異的なことに、本発明の双安定液晶デバイスのための液晶組成物は、慣用のパッシブマトリックス（ＰＭ）（または直接の、もしくは複数のアドレスされた）双安定液晶デバイスのみならず、アクティブマトリックス（ＡＭ）にわたり、特にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）アレイを有するＡＭアドレッシングにわたり動作することができる、双安定液晶デバイスにも適することが、見出された。（ＴＦＴ−ＡＭディスプレイは、当業者に十分知られており、一般的に例えばMerck brochure "Fluessigkristalle fuer Aktivmatrix-Flachbildschirme" [Liquid Crystals for Active Matrix Flat Panel Displays], M. Heckmeier, G. Luessem, K. Tarumi, W. Becker, Merck KGaA, Darmstadt, Germany, 2003中に記載されている。）さらに、これにより、本発明の液晶組成物を、一方が双安定モードであり、他方が単安定モードである、いわゆる「二元的なモード」で動作させ、かつ／または動作可能な液晶デバイスにおいて用いることが、可能になる。

従って、本発明の他の主題は、アセンブリが、前記第１の駆動モード（即ち双安定モード）における前記少なくとも２つの異なる安定な状態間の切換および単安定モードである第２の駆動モードにおける前記液晶組成物の切換を可能にする電極構造を含む、双安定液晶デバイスである。二元的なモードで動作させ、かつ／または動作可能なこのデバイスを、本明細書中の以下のある箇所で、一層詳細に記載する。（前記双安定モードを、パッシブマトリックス（ＰＭ）または直接的な、もしくは複数のアドレッシング、またはさらにアクティブマトリックス（ＡＭ）により、アドレスすることができることを、認識するべきである。本発明の状況において、前記二元的モードの前記双安定モードおよび前記単安定モードが共に、アクティブマトリックス（ＡＭ）ＴＦＴモードにより駆動されるのが、好ましい。）

本発明を、主に前述の液晶組成物を天頂の双安定なネマティック液晶デバイスにおいて用いることに関して、以下で記載するが、これを、他の液晶デバイスにおいて同様に、例えば双安定液晶デバイス、例えば特にWO 92/00546およびWO 95/22077において開示されている方位角の双安定な液晶デバイスにおいて用いることができることが、認識される。従って、詳細を、天頂の双安定なネマティック液晶デバイスについて示すが、他のタイプの双安定な液晶デバイスの要求に容易に適合させることができる。

本発明の天頂の双安定なネマティックデバイスの一部であるセルは、ネマティック液晶組成物が、少なくとも２つの異なる天頂の双安定な状態を採ることを可能にするすべての慣用のセルであってもよい。２つの可能な安定な状態を、図１に図式的に示す。２つの異なる天頂の双安定な状態は、同一の方位角平面における液晶分子により採られる、２種の異なるプレティルト角により特徴づけられる。セルは、フレームおよび２種の外側基板または板を含み、前記基板の内側に、配向層を有する電極構造を有する。これらの配向層の少なくとも１つは、当業者に知られており、例えばWO 97/14990、WO 01/40853、WO 02/08825およびJ.C. Jonesら、Proceedings of SPIE Vol. 3955 (2000), 84に記載されている、天頂の配向格子を有する。

電極構造を、配向層（１つまたは２つ以上）を用いて、（２つの安定な状態の場合においては）一方の安定な状態から他方の状態への切換を、好適な電気信号を電極構造に印加し、これにより前記電気信号をセルの内側の液晶組成物に印加することにより達成することができるように、組み立てる。一般的に、単一のパルスを、このような好適な電気信号として用いることができる。詳細は、当業者に知られており、WO 97/14990、WO 01/40853、WO 02/08825、J.C. Jones, J.R. Hughes, A. Graham, P. Brett, G.P. Bryan-Brown, IDW '00 (2000), 301, J.C. Jonesら、Proceedings of SPIE Vol. 3955 (2000), 84、およびE. L. Wood, P. J. Brett, G. P. Bryan-Brown, A. Graham, R. M. Amos, S. Beldon, E. CuberoおよびJ. C. Jones, "Large Area, High Resolution Portable ZBD Display", SID 02 Digest (2002), 22-25に記載されている。

格子配向層を有する基板とは反対の基板は、好適な表面処理により、ホメオトロピックな配向を有することができる（図２ａ）を参照）。電気的パルスの印加による切換は、高ティルトまたは垂直に配向した状態から低ティルトまたは複合の配向状態へと起こる。セルを、交差した偏光板の間に配置した（格子方向に対して４５°で）場合には、この切換により、黒色から白色への（Ｂ−Ｗ）変化が得られ、最も明るい白色の状態は、垂直に配向した状態が、二分の一波長板（ｄΔｎ＝λ／２）として作用する場合に、得られる。この切換モードは、ＶＡＮモードと呼ばれる。ＶＡＮモードを用いる天頂の双安定なデバイスは、セルギャップ変化に対して極めて感受性が低い。これらには、広い視野角を達成するために、追加の光学的補償板が必要である。

天頂の双安定なデバイスの第２の切換モードは、ＴＮモードと呼ばれる（図２ｂ）を参照）：格子配向層を有する基板とは反対側の基板は、通常ラビングしたポリイミドの配向層を有し、前記基板上に液晶分子の平面状の配向を生じる。これは次に、セルを交差する基板に垂直なこれらの軸の周囲の液晶ダイレクターのねじれを生じる。電気的パルスの印加による切換は、ここでは、低ティルトまたはねじれた配向状態から高ティルトまたは複合配向状態へと起こる。セルを、平行な偏光板の間に配置し、ＴＮ第一最小状態を用いた場合には、この切換により、黒色から白色への（Ｂ−Ｗ）変化が得られ、複合状態の通常の屈折率の影響を説明する。高い法線入射のコントラスト比のために、広い視野角を達成するための追加の光学的補償板は、透過型ディスプレイにおいては必要ではない。従って、ＴＮモードは、天頂の双安定なネマティックデバイスの技術的な適用のいくつかに、好ましい。

本発明の好ましい態様である、天頂の双安定な反射型（または透過反射型）ディスプレイを構成することも、可能である。図３ａ）は、単一の偏光板を用いるＶＡＮ−ＨＡＮモードにおける反射型の天頂の双安定なネマティックデバイスを示す（図３ａ）に関して上記で説明したように）。図３ｂ）は、セルの各々の基板上に１つずつの２つの偏光板を用いたＨＡＮ−ＴＮモードにおける反射型の天頂の双安定なデバイスを示す（図３ｂ）に関して上記で説明したように）。

天頂の双安定なデバイスの構成の詳細について、また用いる偏光板に関して、WO 97/14990, E.L. Wood, G.P. Bryan-Brown, P. Brett, A. Graham, J.C. JonesおよびJ.R. Hughes, SID 00 (2000), 124およびE. L. Wood, P. J. Brett, G. P. Bryan-Brown, A. Graham, R. M. Amos, S. Beldon, E. CuberoおよびJ. C. Jones, "Large Area, High Resolution Portable ZBD Display" SID 02 Digest (2002), 22-25を参照する。

上記および下記で記載する液晶組成物を、本発明に従って用いる、双安定な液晶デバイス、特に天頂の双安定なネマティック液晶デバイスのアドレッシングに関して、慣用のパッシブマトリックス（ＰＭ）アドレッシングは、通常低い頻度のみで更新される情報を表示するのに十分である。しかし、双安定な液晶ディスプレイをアクティブマトリックスにわたり動作させるのが望ましい場合がある、いくつかの理由がある。実際通りの映像（即ち、迅速に変化する画像）を表示する際に、ＰＭデバイスについてのディスプレイの大きさ（即ち、列の数）は、走査線の全部を連続的にアドレスするのに要する時間により制限され、これは、＜１６．７ｍｓであるべきであり、またはさもなければ、更新が、人の目により観察され得る。このことは、例えば走査線アドレス時間が、１００μｓであったとすると、走査線の最大の数は、１６７（１６．７ｍｓ／１００μｓ）に制限されるであろうことを意味する。しかし、映像−速度情報を表示するための極めて大きいパネルをアドレスするための１つの方法は、ＴＦＴアレイでアドレスするＡＭを用いることであろう。

これは、双安定モードで駆動されるディスプレイにおける液晶組成物の光学的応答が、約１６．７ｍｓより高い場合に、特に重要になる。次に、双安定モード単独では、映像−速度情報を表示することができない。ほとんどのＰＭ双安定液晶混合物が、これより長い応答時間を有するため、問題を回避する方法は、デバイスを、二元的なモードの方式として知られているものにおいて動作させることである。これは、本質的には、静的な、または低い頻度で更新される画像について、ディスプレイを、双安定モードで通常の方法で動作させるが、例えば、用いる配置がＴＮのもの（またはＶＡＮのもの）である場合には、ディスプレイをまた、迅速に変化する画像のために、標準的な単安定なＴＦＴ−ＴＮモード（またはそれぞれＴＦＴ−ＶＡＮモード）で動作させることができることを意味する。前述の双安定モードを、パッシブマトリックス（ＰＭ）または直接の、もしくは複数のアドレッシングまたはアクティブマトリックス（ＡＭ）によりアドレスすることができることを、認識するべきである。本発明の状況において、前述の二元的なモードの前述の双安定モードおよび前述の単安定モードが共に、アクティブマトリックス（ＡＭ）ＴＦＴモードにより駆動されるのが、好ましい。

しかし、これは、二元的なモードの方式で動作し、かつ／または動作可能なデバイスにおいて用いられる液晶組成物が、「迅速な切換」の単安定なＴＦＴモードおよびいくらか「比較的ゆっくりとした切換」の双安定な液晶モードの両方の特定の要件を、同時に達成しなければならないことを示す。

本発明者により、双安定な液晶デバイスにおいて用いるための液晶組成物は、組成物を慣用の双安定なモード（特に天頂の双安定なネマティックモード）および二元的なモードの方式に好適にする改善された群のパラメーターを示すことが、見出された。これらのパラメーターは、特に、動作電圧および特に透明点および電圧保持比（ＶＨＲ）である。動作電圧は、天頂の双安定なネマティック液晶デバイスを、慣用の、または二元的なモードのいずれかにおいて動作させるのに有用な範囲内にある。例えば、本発明の天頂の双安定なネマティックデバイスにおいて用いるための液晶組成物の透明点は、以前天頂の双安定なネマティックデバイスにおいて用いられていた液晶混合物の透明点よりも顕著に高いことに、気づくべきである。

さらに、複屈折を、透過型、反射型および透過反射型ディスプレイについて適切に調整することができる。その上、動作ウインドウ（ΔＶ_ｏｐｔ）は、以前知られている双安定な液晶デバイスにおいて用いるための液晶組成物におけるよりもはるかに広いと見出され（これは、一般的には＞３Ｖ／μｍである）、従って、ここでは逆切換により、実際的に関連する問題は何も課されない。さらに、本発明のある態様において、光学的応答時間τ_ｏｐｔは、顕著に低下する。本発明の液晶組成物はまた、拡張されたネマティック相範囲を示す。

同時に、本発明の液晶組成物のＶＨＲは、ＴＦＴアレイでのＡＭアドレッシングを用いるのに十分高い。これは、標準的なアクティブマトリックス（ＡＭ）ＬＣＤにおいて、各々の画素が、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）（または各々の画素が１つより多い色からなる場合には、サブピクセル）により独立してアドレスされるため、必要である。トランジスタは、画素を帯電させ、電気的にキャパシタとして作用し、一方マトリックスの残りの列はすべて、アドレスされる。フレーム時間（典型的には６０Ｈｚの周波数に対応して１６．７ｍｓ）の残りの間に、アドレスされた画素を交差しての電圧降下は、コントラストにおけるすべての変化を回避するために、可能な限り小さくなければならない。ＶＨＲを用いて、これを評価し、これは、単一のフレームの間のルートミーンスクエア（ＲＭＳ）電圧の、初期電圧値（Ｖ_０）に対する比率として定義され、通常百分率として表される：
式中、Ｔ_ｆは、フレーム時間であり、ＲＣは、時間定数である。

温度動作範囲にわたる＞９０％および特に＞９５％のＶＨＲ（並びに重大なＵＶ負荷の下での＞９０％）は、通常本明細書中に記載し、クレームされた液晶組成物により必要とされ、達成される。本発明のいくつかの特定の態様はさらに、＞９７％および特に≧９８％のＶＨＲ値を示す。（ＶＨＲの測定を、通常文献[S. Matsumotoら、Liquid Crystals 5, 1320 (1989); K. Niwaら、Proc. SID Conference, San Francisco, １９８４年６月、p. 304 (1984); G. Weberら、Liquid Crystals 5, 1381 (1989)]から知られている手順に従って行う。）しかし、本明細書の目的のために、用語「ＶＨＲ」は、以下で、他に特定しない限り、温度動作範囲にわたる電圧保持比を表す。

慣用の双安定な液晶デバイスは、特に天頂の双安定なネマティック液晶デバイスに関して、上記で詳細に討議した。二元的なモードの方式を用いたデバイスはまた、知られており、文献、例えばWO 02/29775 A1およびWO 02/29776 A1（共に双安定なキラルなネマティック液晶材料を用いる）並びにWO 03/044763 A1中に記載されている。一般的に、このような二元的なモードの方式を、以下のようにして記載することができる：

情報表示用途、例えばMicrosoft Windows（登録商標）オペレーションシステムを用いるノート型コンピューターにおいて、または双方向メディアの新興分野において、液晶ディスプレイが、静的な画像と動的な画像との両方を同時に表示することが予測され得、このディスプレイの大部分が、静的な文字列を表示し、小さい窓が、映像を表示することが、可能である。以下の図５における図式は、このグラフィック描写である。このような視覚的な外見を、慣用のＡＭ液晶ディスプレイにおけるディスプレイに採用することが可能である一方、固有の双安定性がないため、ディスプレイ全体を絶えず更新することが必要である。二元的なモードのディスプレイにおいて、静的な文字列を表示するディスプレイの部分を、双安定なモードを用いるアドレッシングスキームを用いて駆動することができ、映像画像を表示するディスプレイの部分を、慣用の単安定なモードを用いるアドレッシングスキームを用いて駆動することができる。従って、原則的に、ディスプレイの各々の、およびすべての個別の画像素子（画素）を、いずれかのモードで駆動することができる。本発明の液晶混合物の概念の組み合わせ、双安定性実用化表面、および適切な駆動スキームおよびエレクトロニクスが、これを可能にする。

本発明の１つの態様において、双安定な液晶デバイス、特に天頂の双安定なネマティック液晶デバイスのための液晶組成物は、少なくとも１つのＣＮ置換基が直接的に、または間接的に結合している末端環を有する化合物を本質的に含まない。このことは、本発明の液晶組成物が、前述の成分（π）に加えて、さらなる化合物を含むことができるが、少なくとも１つのシアノ基（即ち直接的な結合）またはこれ自体少なくとも１つのシアノ基で置換された基（例えばＣＮで置換されたアルキル基）（即ち間接的な結合）で置換された基で置換された末端環を有する化合物をいかなる実質的な量でも含んではならない（即ち、混合物の合計の重量の約１〜２重量％よりも多くない）ことを意味する。好ましくは、この態様の液晶組成物は、このようなシアノ置換化合物を完全に含まない。この態様において、ＶＨＲは、十分に高く、通常９５％より高く、好ましくは約９７％より高く、特に好ましくは約９８％より高い。この特定の態様の双安定な液晶組成物中に含まれるさらなる化合物は、例えば、本明細書中の他の箇所に一層詳細に記載されているように、式ＩＩＩ〜ＸＩＶで表される化合物から選択される。

本発明の尚他の好ましい態様において、前述の成分（π）は、本発明の液晶組成物中に、少なくとも６０重量％またはこれ以上（組成物の合計の重量に基づいて）、特に少なくとも８０重量％の量で含まれる。（この態様の液晶組成物は、成分（π）により包含されない他の化合物を含んでも含まなくてもよいため、少なくとも１つの直接的な、または間接的な−ＣＮ置換基を有する末端環を有する化合物は、これらのさらなる化合物の中にあってもなくてもよいことに、注意するべきである。しかし、本発明のこの態様による液晶組成物が、シアノ置換化合物を本質的に含まない、即ち組成物が、約１〜２重量％（混合物合計を基準として）よりも多いＣＮ置換化合物を含まないのが、好ましい。この態様の組成物が、このようなシアノ置換化合物を完全に含まないのが、尚一層好ましい。）

本発明の液晶組成物は、本質的に、または完全に、前述の成分（π）からなってもよい（即ち、混合物の１００重量％）。しかし、成分（π）以外の他の化合物が、本発明の液晶組成物により構成され、成分（π）が、９９重量％まで、さらに好ましくは９５重量％までの量で含まれるのが、特に好ましい。

式中、
Ｒ^１１およびＲ^２１は、互いに独立して、非置換であるか、またはハロゲンで単置換もしくは多置換されているＣ_１〜Ｃ_１５アルキルであり、ここで、ＣＨ_２基の１つまたは２つ以上は、互いに独立して、互いに隣接するヘテロ原子がないように、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣ−Ｏ−により置換されていてもよく；
Ｚ^１１、Ｚ^１２、Ｚ^２１、Ｚ^２２、Ｚ^２３は、互いに独立して、単結合、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、（−ＣＨ_２ＣＨ_２−）_２、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−であり；
Ｘ^１１およびＸ^２１は、互いに独立して、Ｆ、Ｃｌ、ＳＦ_５、ＮＣＳまたは少なくとも１個のＦ原子で置換されているＣ_１〜Ｃ_８アルカニル、アルケニルもしくはアルコキシ基であり；
Ｌ^１１およびＬ^２１は、互いに独立して、ＨまたはＦであり；また

Ａ^１１、Ａ^１２、Ａ^２１、Ａ^２２およびＡ^２３は、互いに独立して、以下の環：
の１つである。

式Ｉで表される化合物に関して、
Ｒ^１１は、非置換であるか、または少なくとも１個のＦ原子で置換されているＣ_１〜Ｃ_８アルカニル、アルケニルもしくはアルコキシ基、特に２、３、４、５、６または７個の炭素原子を有する非置換および直鎖状アルカニルまたはアルケニル基であり；
Ｌ^１１は、ＨまたはＦ、特にＦであり；
Ｘ^１１は、ＦまたはＣｌ、特にＦであり；
Ｚ^１１およびＺ^１２は、単結合、−ＣＦ_２Ｏ−または−ＣＯ−Ｏ−であり、ここで、Ｚ^１１およびＺ^１２の少なくとも１つは、単結合であり；

Ａ^１１は、
であり；また
Ａ^１２は、
であるのが、一層好ましい。

式Ｉの好ましい従属式は、特に以下のものである：

式中、
Ｒ^１１ａは、式ＩにおけるＲ^１１と同様に定義され、好ましくは、８個までの炭素原子を有する、非置換および直鎖状または分枝状アルカニル、アルコキシまたはアルケニル基であり；
Ｚ^１１ａおよびＺ^１２ｂは、互いに独立して、−Ｃ_２Ｆ_４−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ_２Ｈ_４−、−ＯＣＨ_２−または−ＣＨ_２Ｏ−であり；
Ｚ^１２ａは、単結合、−ＣＦ_２Ｏ−または−ＣＯ−Ｏ−であり；
Ｌ^１１、Ｌ^１２およびＬ^１３は、互いに独立して、ＨまたはＦであり；
は、１，４−フェニレンまたはトランス−１，４−シクロヘキシレン環であり；
は、１，３−ジオキサン−２，５−ジイルまたはテトラヒドロピラン−２，５−ジイル環であり；また
は、互いに独立して、
である。

好ましくは、式Ｉで表される化合物は、従属式Ｉ−１およびＩ−２から選択される。

式Ｉで表される好ましい化合物のいくつかの特定の化合物は、以下のものである：

ここで、ｎおよびｍは、互いに独立して、２、３、４、５、６または７であり、Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１−およびＣ_ｍＨ_２ｍ−１−は共に、好ましくは直鎖状基である。ｎが、２、３および５であるのが、特に好ましく、一方ｍは、２または３である。

式Ｉ−Ａ〜Ｉ−Ｊで表される化合物を含む本発明の双安定な液晶デバイスにおいて用いるための液晶組成物が、通常約０．１１より低い複屈折Δｎの値を示し、これが、多くの場合において、反射型および透過反射型ディスプレイに望ましい一方、いくつかの他の場合においては、一層高いΔｎの値を示す本発明の液晶組成物を有するのが、有用であり得る。これらの場合においては、成分（π）中に包含される以下の式で表される化合物を有するのが、特に好ましい：

ここで、ｎは、２、３、４、５、６または７であり、Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１−は、好ましくは直鎖状基である。ｎが、２、３および５であるのが、特に好ましい。式Ｉ−ＫおよびＩ−Ｌで表されるこれらの化合物に加えて、式Ａで表される末端フェニル環を有する他の化合物は、成分（π）中に含まれても含まれなくてもよいことに、注意するべきである。

本発明の液晶組成物の成分（π）により含まれ得る、式Ｉで表される数種の他の化合物は、以下のものである：

ここで、ｎは、２、３、４、５、６または７であり、Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１−は、好ましくは直鎖状基である。

式ＩＩで表される化合物に関して、
Ｒ^２１が、非置換であるか、または少なくとも１個のＦ原子で置換されているＣ_１〜Ｃ_８アルカニル、アルケニルもしくはアルコキシ基；特に２、３、４、５、６または７個の炭素原子を有する非置換および直鎖状アルカニルまたはアルケニル基であり；
Ｌ^２１が、ＨまたはＦ、特にＦであり；
Ｘ^２１が、ＦまたはＣｌ、特にＦであり；
Ｚ^２１、Ｚ^２２およびＺ^２３が、各々単結合、−ＣＦ_２Ｏ−または−ＣＯ−Ｏ−であり、ここで、Ｚ^２１、Ｚ^２２およびＺ^２３の少なくとも２つが、各々単結合であり；

Ａ^２１が、
であり；
Ａ^２２が、
であり；
Ａ^２３が、
であるのが、一層好ましい。

式ＩＩの好ましい従属式は、特に以下のものである：

式中、
Ｒ^２１ａは、上記の式ＩＩについてのＲ^２１と同様に定義され、好ましくは、８個までの炭素原子を有する、非置換および直鎖状または分枝状アルカニル、アルコキシまたはアルケニル基であり；
Ｚ^２３ａは、単結合、−ＣＦ_２Ｏ−または−ＣＯ−Ｏ−であり；
Ｌ^２１は、ＨまたはＦであり；

は、互いに独立して、
であり；
は、互いに独立して、
であり；また
は、
である。

好ましくは、式ＩＩで表される化合物は、従属式ＩＩ−１およびＩＩ−２から選択される。

式ＩＩで表される好ましい化合物の数種の特定の化合物は、以下のものである：
ここで、ｎは、２、３、４、５、６または７であり、Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１−は、好ましくは、直鎖状基である。ｎが、２、３または５であるのが、特に好ましい。

本発明の液晶組成物の成分（π）により構成され得る式ＩＩで表される数種の他の化合物は、以下のものである：

本発明の液晶組成物の成分（π）は、前述の式Ｉで表される化合物のみを含むことができる；しかし、本発明のある態様において、これは、前述の式ＩＩで表される化合物のみを含む。本発明の態様の他の群において、これは、式Ｉで表される化合物と式ＩＩで表される化合物とを含むことができる。後者の場合において、式Ｉで表される化合物対式ＩＩで表される化合物の重量比は、約１：１０〜約１０：１である。

本発明の双安定液晶デバイスにおいて用いるための液晶組成物は、さらに、当該分野において知られているメソゲン性または液晶性化合物を含むことができる。これらは、組成物の特性のいくつか、例えば粘度、誘電異方性、複屈折およびネマティック相範囲を調整するために存在することができる。これらの化合物は、これらが、これを双安定液晶デバイスにおいて用いる観点から組成物の特性を損なわない限りは、特に限定されない。

好ましくは、本発明の液晶組成物は、以下の式：

式中、
ａおよびｂは、互いに独立して、０または１であり；
Ｒ^３１、Ｒ^３２、Ｒ^４１、Ｒ^４２、Ｒ^５１、Ｒ^５２、Ｒ^６１、Ｒ^６２、Ｒ^７１、Ｒ^７２、Ｒ^８１およびＲ^８２は、互いに独立して、非置換であるか、またはハロゲンで単置換もしくは多置換されているＣ_１〜Ｃ_１５アルキルであり、ここで、ＣＨ_２基の１つまたは２つ以上は、互いに独立して、互いに隣接するヘテロ原子がないように、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣ−Ｏ−により置換されていてもよく；
Ｌ^３１は、ＨまたはＦであり；
Ｚ^４１は、−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−であり；

は、互いに独立して、
であり；
は、
であり；
は、
であり、ここで、Ｌ^３２およびＬ^３３は、互いに独立して、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に関して、ａは、１であるのが好ましい。式ＩＩＩで表される好ましい化合物は、以下の式：
式中、Ｒ^３１およびＲ^３２は、上記で定義した通りである、
で表される。好ましくは、式ＩＩＩおよびＩＩＩＡ〜ＩＩＩＧにおいて、Ｒ^３１およびＲ^３２は、共に、互いに独立して、直鎖状アルキル、さらに好ましくは、２、３、４、５または６個の炭素原子を有する直鎖状アルカニルまたはアルケニル、特に２〜６個の炭素原子を有する直鎖状アルカニルであり、ａは、１であり、またＬ^３１は、ＨまたはＦ（式ＩＩＩについて）である。高度に好ましい化合物は、式ＩＩＩＤおよびＩＩＩＥで表される。

式ＩＩＩで表される特に好ましい例は、式ＩＩＩ１〜ＩＩＩ６：
で表される化合物である。

式ＩＩＩで表される最も好ましい化合物は、化合物ＩＩＩ２、ＩＩＩ４およびＩＩＩ６であり、液晶組成物中に３種の化合物すべての混合物を有するのが、特に好ましい。

本発明のいくつかの態様において、式ＩＩＩ中のａが０であるのがまた、好ましい場合がある。この場合、式ＩＩＩで表される好ましい化合物は、以下の式：
式中、Ｒ^３１およびＲ^３２は、上記で定義した通りであり、好ましくは互いに独立して、直鎖状アルキル、さらに好ましくは、２、３、４、５または６個の炭素原子を有する直鎖状アルカニルまたはアルケニル、尚一層好ましくは２〜６個の炭素原子を有する直鎖状アルカニルである、
で表される。特に、Ｒ^３１は、ｎ−プロピルまたはｎ−ペンチルであり、Ｒ^３２は、エチルである。

式ＩＶで表される好ましい化合物は、以下の化合物である：
式中、Ｒ^４１、Ｒ^４２およびＺ^４１は、上記で定義した通りであり；Ｚ^４１は、好ましくは−ＣＯ−Ｏ−であるか、または式ＩＶＤの場合においては、−ＯＣＨ_２−である。Ｒ^４１およびＲ^４２は、共に、互いに独立して、直鎖状アルキル、さらに好ましくは、２、３、４、５または６個の炭素原子を有する直鎖状アルカニルまたはアルケニル、特に２〜６個の炭素原子を有する直鎖状アルカニルである。式ＩＶＢで表される化合物が、さらに好ましい。

式ＩＶの特に好ましい例は、式ＩＶ１〜ＩＶ３で表される化合物並びに式ＩＶ４およびＩＶ５で表される化合物並びに式ＩＶ６〜ＩＶ８で表される化合物である：

液晶組成物中に化合物ＩＶ１、ＩＶ２およびＩＶ３の混合物を有するのが、特に好ましい。

好ましくは、上記の式Ｖにおいて、Ｒ^５１は、直鎖状アルキル、さらに好ましくは、２、３、４、５または６個の炭素原子を有する直鎖状アルカニルまたはアルケニル、特に２〜６個の炭素原子を有する直鎖状アルカニルであり、Ｒ^５２は、直鎖状アルキルまたはさらに好ましくは、１、２、３または４個の炭素原子を有するアルコキシである。

式Ｖの特に好ましい例は、式Ｖ１〜Ｖ６：
式中、ｎは、１〜６の整数であり、好ましくは２、３または４であり、特に３である、
で表される化合物である。式Ｖで表される好ましい化合物は、式Ｖ２、Ｖ４およびＶ６で表される化合物であり、ここで、ｎ＝３である（ｎ−プロピル置換基を生じる）。液晶組成物中に３種の化合物Ｖ２、Ｖ４およびＶ６すべての混合物を有するのが、好ましい。

好ましくは、上記の式ＶＩにおいて、Ｒ^６１は、特に２、３、４または５個の炭素原子を有する直鎖状アルカニルまたはアルケニルであり、Ｒ^６２は、共に１、２、３、４または５個の炭素原子を有する直鎖状アルカニルまたはアルコキシである。特に好ましいのは、ｍ＝２、３、４、５およびｎ＝１、２、３、４、５である、式ＶＩＡまたはＶＩＢで表される化合物である。

式ＶＩで表される好ましい化合物は、式ＶＩ１〜ＶＩ４：
で表される化合物である。

特に好ましいのは、式ＶＩ１、ＶＩ３およびＶＩ４で表される化合物である。これらを、単独で、またはさらに好ましくは、２種もしくは３種の化合物の混合物として用いることができる。

式ＶＩＩで表される化合物に関して、特定の化合物は、以下の式
式中、Ｒ^７１およびＲ^７２は、上記で定義した通りである、
で表される。好ましくは、Ｒ^７１およびＲ^７２は、１、２、３、４、５または６個の炭素原子を有する直鎖状アルキル、特にアルカニルである。

式ＶＩＩで表される好ましい化合物は：
式中、ｎおよびｍは、互いに独立して、１、２、３、４、５または６である、
である。
式ＶＩＩで表される化合物の特に好ましい例は、
である。

式ＶＩＩＩで表される化合物に関して、特定の化合物は、以下の式
で表される。

好ましくは、式ＶＩＩＩにおいて、Ｒ^８１は、特に２、３、４または５個の炭素原子を有する直鎖状アルカニルまたはアルケニルであり、Ｒ^８２は、１、２、３、４または５個の炭素原子を有する直鎖状アルカニルである（式ＶＩＩＩＡまたはＶＩＩＩＢ、ここでｍ＝２、３、４、５、ｎ＝１、２、３、４、５およびｐ＝１、２、３、４、５）。

式ＶＩＩＩで表される化合物の特に好ましい例は、
である。

式ＩＩＩ〜ＶＩＩＩで表される化合物を、通常、本発明の液晶組成物中で、４０重量％までの合計量で、好ましくは０〜約２０重量％の合計量で、さらに好ましくは約２〜約１８重量％の合計量で、特に約３〜約１５重量％の合計量で、用いる。式ＩＩＩ〜ＶＩＩＩの各々で表される化合物は、単一の組成物中に存在し得るが、これらの式の１種、２種または３種の異なるもののみで表される化合物が、本発明の特定の液晶混合物中に含まれるのが、好ましい。例えば、特定の組成物中に、式ＩＩＩおよびＩＶで表される化合物または式ＶおよびＶＩで表される化合物などのみが存在し得る。しかし、これらの式ＩＩＩ〜ＶＩＩＩの１つのみで表される化合物が、本発明の単一の特定の組成物中に存在するのが、特に好ましい。

本発明の液晶組成物はまた、以下の式：
式中、
Ｒ^９１、Ｒ^９２、Ｒ^１０１、Ｒ^１０２、Ｒ^１１１、Ｒ^１２１およびＲ^１２２は、互いに独立して、非置換であるか、またはハロゲンで単置換もしくは多置換されているＣ_１〜Ｃ_１５アルキルであり、ここで、ＣＨ_２基の１つまたは２つ以上は、互いに独立して、互いに直接結合したヘテロ原子がないように、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣ−Ｏ−により置換されていてもよく；好ましくは、これらの基は、互いに独立して、８個までの炭素原子を有する直鎖状アルカニル、アルケニルまたはアルコキシ基であり；

Ｙ^１１１は、互いに独立して、ハロゲンで単置換もしくは多置換されているＣ_１〜Ｃ_１５アルカニルもしくはＣ_２〜Ｃ_１５アルケニル、またはハロゲンで単置換もしくは多置換されているＣ_１〜Ｃ_１５アルコキシであり；好ましくは、これは、水素原子の各々がＦにより置換されている、８個までの炭素原子を有するアルカニルまたはアルコキシ基であり；また
は、互いに独立して、
である、
で表される化合物を含むことができる。

式ＩＸで表される好ましい化合物は、以下の式：
式中、ｎおよびｐは、互いに独立して、１〜８の整数、好ましくは２、３、４、５または６であり、ｍおよびｑは、互いに独立して、２〜８の整数、好ましくは２、３、４、５または６である、
で表される化合物である。

式ＩＸで表される化合物の好ましい例は：
である。

式Ｘで表される好ましい化合物は、以下の式：
式中、ｎは、１、２、３、４、５、６、７または８であり、ｐは、１、２、３、４、５または６である、
で表される化合物である。式Ｘで表される化合物の好ましい例は、以下の化合物：
である。

式ＸＩで表される好ましい化合物は、以下の式：
式中、ｎは、１、２、３、４、５または６であり、ｍは、２、３、４、５または６であり、またＹ^１１１は、好ましくはＣＦ_３およびＯＣＦ_３から選択される、
で表される化合物である。式ＸＩで表される好ましい化合物は、以下の化合物：
である。

式ＸＩＩで表される好ましい化合物は、以下の式：
式中、ｎは、１、２、３、４、５または６であり、ｐは、１、２、３、４、５または６である、
で表される化合物である。

式ＸＩＩで表される化合物の特定の例は、以下の化合物：

である。

式ＩＸ〜ＸＩＩで表される化合物を、通常、本発明の液晶組成物中で、４０重量％までの合計量で、好ましくは０〜約２０重量％の合計量で、さらに好ましくは約２〜約１８重量％の合計量で、特に約３〜約１５重量％の合計量で、用いる。式ＩＸ〜ＸＩＩの各々で表される化合物は、単一の組成物において存在し得るが、これらの式の１種、２種または３種の異なるもののみで表される化合物が、本発明の特定の液晶混合物中に含まれるのが、好ましい。例えば、特定の組成物中に、式ＩＸおよびＸで表される化合物または式ＸＩおよびＸＩＩで表される化合物などのみが存在し得る。しかし、これらの式ＩＸ〜ＸＩＩの１つのみで表される化合物が、本発明の単一の特定の組成物中に存在するのが、特に好ましい。

本発明の液晶組成物はまた、以下の式：
式中、
Ｒ^１３１およびＲ^１４１は、互いに独立して、非置換であるか、またはハロゲンで単置換もしくは多置換されているＣ_１〜Ｃ_１５アルキルであり、ここで、ＣＨ_２基の１つまたは２つ以上は、互いに独立して、互いに直接結合したヘテロ原子がないように、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣ−Ｏ−により置換されていてもよく；好ましくは、これらの基は、互いに独立して、８個までの炭素原子を有する直鎖状アルカニル、アルケニルまたはアルコキシ基であり；
Ｘ^１３１およびＸ^１４１は、互いに独立して、ＦまたはＣｌ、好ましくはＦであり；また
Ｚ^１３１およびＺ^１４１は、互いに独立して、単結合、−ＣＦ_２Ｏ−または−ＣＯ−Ｏ−、好ましくは単結合である、
で表される化合物を含むことができる。

式ＸＩＩＩで表される好ましい化合物は、以下の式：
式中、ｎは、１、２、３、４、５、６、７または８、好ましくは２、３、４、５であり、ｍは、２、３、４、５、６、７、８、好ましくは２、３、４、５であり、またＸ^１３１は、ＦまたはＣｌ、好ましくはＦである、
で表される化合物である。式ＸＩＩＩの好ましい例は、以下の化合物：
である。

式ＸＩＶで表される好ましい化合物は、以下の式：
式中、ｎは、１、２、３、４、５、６、７または８、好ましくは２、３、４、５であり、ｍは、２、３、４、５、６、７、８、好ましくは２、３、４、５であり、またＸ^１３１は、ＦまたはＣｌ、好ましくはＦである、
で表される化合物である。式ＸＩＶの好ましい例は、以下の化合物：
である。

式ＸＩＩＩおよびＸＩＶで表される化合物を、通常、本発明の液晶組成物中で、０〜約４０重量％の合計量で、好ましくは２０重量％までの合計量で、およびさらに好ましくは１０重量％までの合計量で、用いる。式ＸＩＩＩおよびＸＩＶの各々で表される化合物は、単一の組成物において存在し得るが、これらの式の１種のみで表される化合物が、本発明の特定の液晶混合物中に含まれるのが、好ましい。

双安定な液晶デバイスにおいて用いるための特定の液晶組成物は、式ＩＩＩ〜ＶＩＩＩから選択された化合物（これを、単純のために、以下で「群Ａ」と示す）および式ＩＸ〜ＸＩＩから選択された化合物（これを、単純のために、以下で「群Ｂ」と示す）および式ＸＩＩＩ〜ＸＩＶから選択された化合物（これを、単純のために、以下で「群Ｃ」と示す）を同時に含むことができる。しかし、これは、特に必要ではなく、ある場合において、本発明の特定の混合物が、群Ａ、ＢおよびＣの１種または２種の化合物のみを含み得るのが、さらに好ましい。本発明の液晶組成物が、群Ａおよび／または群Ｂで表される化合物を含むのが、さらに好ましい。

本発明の双安定な液晶デバイスにおいて用いるための液晶組成物は、随意に、当業者に知られており、文献に記載されている１種または２種以上の他の添加剤を含むことができる。当該他の添加剤の例は、安定剤、キラルドーパントおよび多色性(pleochromatic)染料である。用いる場合には、これらを、通常の濃度で含ませる。前述の他の添加剤の合計濃度は、組成物の合計重量を基準として、０〜１５重量％の範囲内、好ましくは０．１〜１０重量％の範囲内であり、特に好ましいのは、６重量％を超えない濃度である。各々の単一の添加剤の濃度は、存在する場合には、通常０．１〜３重量％の範囲内である。前述の他の添加剤の濃度および同様に液晶組成物の構成成分は、液晶組成物中に含まれる他の化合物の濃度の指定については、考慮しない。キラルドーパントとして、例えばコレステリルノナノエート（ＣＮ）、Ｒ／Ｓ−８１１、Ｒ／Ｓ−１０１１およびＲ／Ｓ−２０１１またはＣＢ１５(Merck KGaA, Darmstadt, Germany)を用いることができる。

本発明により用いるための液晶組成物はまた、他の（メソゲン性）化合物を、本明細書中に一層詳細に開示したものに加えて含むことができることは、当業者により認識される。本発明の双安定な液晶組成物を用いるために重要なパラメーターの群について有害ではない限りは、広範囲のメソゲン性化合物を用いることができる。

双安定な液晶デバイスの液晶組成物において用いるすべての化合物は、商業的に入手できるか、または当業者に知られており、有機合成の標準的なテキスト、例えばHouben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Georg-Thieme-Verlagm, Stuttgartに記載されている方法により、容易に調製することができる。液晶組成物を、標準的なプロトコルおよび手法を用いることにより、調製する。一般的に、所望の量の少ない方の成分（１種または２種以上）を、主成分に、通常は高温の下で溶解する。あるいはまた、成分を有機溶媒、例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノールに溶解した溶液を、混合することができ、その後溶媒（１種または２種以上）を、例えば蒸留により除去することができる。同様に、本発明の双安定なデバイスの製造は、当業者に知られている標準的な手法に従う。

本発明の状況において、並びに本発明の双安定な液晶デバイス、および特に天頂の双安定なネマティックデバイスにおいて用いるための液晶組成物中に含まれる化合物に関して、用語「アルキル」は、−これが、この記載または特許請求の範囲中の他の箇所に異なる方法で定義されていない限り−１〜１５個の炭素原子を有する直鎖状および分枝状炭化水素（脂肪族）基を意味する；炭化水素基は、非置換であるか、またはＦ、Ｃｌ、ＢｒもしくはＩからなる群から独立して選択された１個もしくは２個以上の置換基で置換されていてもよい。

脂肪族飽和基を含む「アルキル」のこのサブクラスをまた、「アルカニル」と表すことができる。さらに、「アルキル」はまた、非置換であるか、またはＣＨ_２基の１つもしくは２つ以上が、互いに直接結合したヘテロ原子（Ｏ、Ｓ）がないように、−Ｏ−（「アルコキシ」、「オキサアルキル」）、−Ｓ−（「チオアルキル」）、−ＣＨ＝ＣＨ−（「アルケニル」）、−Ｃ≡Ｃ−（「アルキニル」）、−ＣＯ−Ｏ−もしくは−Ｏ−ＣＯ−により置換されている、同様に置換された炭化水素基を含むことを意味する。好ましくは、アルキルは、１、２、３、４、５、６、７または８個の炭素原子を有し、非置換であるか、またはＦで単置換もしくは多置換されている、直鎖状または分枝状飽和炭化水素である。さらに好ましくは、アルキルは、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、ｎ−ブチル、ｉ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ネオペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル；ＣＦ_３、ＣＨＦ_２、ＣＨ_２Ｆ；ＣＦ_２ＣＦ_３であることを意味する。最も好ましくは、アルキルは、８個までの炭素原子を有する直鎖状炭化水素である。

アルキル基の１つまたは２つ以上のＣＨ_２基が、上記したように−Ｏ−により置換されていてもよいため、用語「アルキル」はまた、「アルコキシ」および「オキサアルキル」部分を含む。「アルコキシ」は、「Ｏ−アルキル」を意味し、ここで、酸素原子は、アルコキシで置換されている基または環に直接結合しており、アルキルは、上記したように定義される。特に、「Ｏ−アルキル」中の「アルキル」は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、ｎ−ブチル、ｉ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ネオペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチルまたはｎ−オクチルを意味し、ここで、アルキルは、随意にＦで置換されている。最も好ましくは、アルコキシは、−ＯＣＨ_３、−ＯＣ_２Ｈ_５、−Ｏ−ｎ−Ｃ_３Ｈ_７、−Ｏ−ｎ−Ｃ_４Ｈ_９、−Ｏ−ｔ−Ｃ_４Ｈ_９、−ＯＣＦ_３、−ＯＣＨＦ_２、−ＯＣＨＦまたは−ＯＣＨＦＣＨＦ_２である。本発明の状況において、用語「オキサアルキル」は、少なくとも１つの末端でないＣＨ_２基が、隣接する酸素原子がないように、Ｏにより置換されているアルキル部分を含む。好ましくは、オキサアルキルは、式Ｃ_ｔＨ_２ｔ＋１−Ｏ−（ＣＨ_２）_ｕ−で表され、式中ｔおよびｕは、互いに独立して、１、２、３、４、５または６であり；特にｔは、１または２であり、ｕは、１〜６の整数である、直鎖状基を含む。

アルキルのＣＨ_２基の１つまたは２つ以上が、硫黄により置換されている場合には、「チオアルキル」基が得られる。チオアルキルは、少なくとも１つの末端であるかまたは末端でないＣＨ_２基が、隣接する硫黄原子がないように、Ｓ（硫黄）により置換されているアルキル部分を含む。好ましくは、チオアルキルは、式Ｃ_ｔＨ_２ｔ＋１−Ｓ−（ＣＨ_２）_ｕ−で表され、式中ｔは、１、２、３、４、５または６であり、ｕは、０、１、２、３、４、５または６であり；特にｔは、１または２であり、ｕは、０または１〜６の整数である、直鎖状基を含む。

本発明の状況において、用語「アルケニル」は、１つまたは２つ以上の−ＣＨ＝ＣＨ−部分が存在するアルキル基を意味する。２つの−ＣＨ＝ＣＨ−部分が存在する場合には、基をまた、「アルカジエニル」と表すことができる。アルケニル基は、２〜１５個の炭素原子を含むことができ、直鎖状または分枝状であってもよい。これは、非置換であるか、またはＦ、Ｃｌ、ＢｒもしくはＩで単置換もしくは多置換されていてもよい；このＣＨ_２基の１つまたは２つ以上は、互いに独立して、互いに直接結合したヘテロ原子がないように、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣ−Ｏ−により置換されていてもよい。

アルケニルＣＨ＝ＣＨ部分が、末端のＣＨ_２＝ＣＨ−基ではない場合には、これは、２種の立体配置、即ちＥ異性体およびＺ異性体で存在することができる。一般的に、Ｅ異性体（トランス）が、好ましい。好ましくは、アルケニルは、２、３、４、５、６または７個の炭素原子を含み、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、２−プロペニル、２Ｅ−ブテニル、２Ｅ−ペンテニル、２Ｅ−ヘキセニル、２Ｅ−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−ヘプテニルを意味する。さらに好ましくは、アルケニルは、ビニル、１Ｅ−プロペニル、３Ｅ−ブテニルである。

１つまたは２つ以上のＣＨ_２アルキル基が、−Ｃ≡Ｃ−により置換されている場合には、アルキニル基が得られる。また、１つまたは２つ以上のＣＨ_２アルキル基の−ＣＯ−Ｏ−または−Ｏ−ＣＯ−による置換が、可能である。以下のこれらの基が、好ましい：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、２−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）−プロピルまたは４−（メトキシカルボニル）−ブチル。

本発明の目的のために、用語「ハロゲン」は、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）および／またはヨウ素（Ｉ）を含む。

本発明の状況において、ハロゲン置換基、例えばハロゲン置換アルキル、アルカニル、アルコキシおよびアルケニル基はまた、それぞれ「ハロゲンアルキル」、「ハロゲンアルカニル」、「ハロゲンアルコキシ」および「ハロゲンアルケニル」と表すことができる。例えば、ハロゲンがＦである場合には、フルオロ置換アルキルを、「フルオロアルキル」と表すことができる。用語「パーハロゲン」、例えば「パーフルオロ」は、基の水素置換基の全部が、ハロゲン、例えばフッ素により置換されている基を表す。水素原子のいくつかのみがハロゲンにより置換されている場合には、これらが、当該基のω位において、例えば−ＣＨ_２ＣＦ_３において置換されているのが、好ましい。

本記載および以下の例において、開示したメソゲン性化合物の構造を、頭文字を用いることにより記載する。前述の頭文字は、表ＡおよびＢに従って化学式に変換することができる。これらの表において、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。アルケニル基は、トランスの立体配置を有する。表Ｂにおけるコードは自明である。表Ａにおいて、基本構造についての頭文字のみを示す。個別の場合において、基本構造についての頭文字に、通常ハイフンにより分離して、以下に示すように置換基Ｒ^１、Ｒ^２、Ｌ^１およびＬ^２についてのコードが続く：

表Ｃ：
表Ｃは、本発明の天頂の双安定なネマティックデバイスにおいて用いるための液晶組成物中に随意に存在するドーパントを示す。

表Ｄ：
表Ｄは、本発明の天頂の双安定なネマティックデバイスにおいて用いるための液晶組成物中に随意に存在する安定剤を示す。

本明細書中に示す百分率は、重量％であり、一般的に、他に述べた場合を除いて、組成物または混合物の合計量に関する。温度は、他に述べない限りは、摂氏度（℃）で示す。Ｔ_ＮＩは、ネマティック媒体がアイソトロピックとなる透明点を意味する。Δｎは、光学異方性（複屈折）（５８９ｎｍ、２０℃における）である。Δεは、誘電異方性（１ｋＨｚ、２０℃において）を意味する。Ｋ_１は、広がりの弾性定数であり、Ｋ_３は、曲がりの弾性定数であり、共にｐＮで示す。電気光学的データを、垂直に配向した天頂の双安定なネマティックセル中で決定した。他に述べた場合を除いて、測定を、２０℃で行った。他に述べない場合には、Ｖ_ｏｐｔは、補正した切換電界Ｅ_{ＬＣ＠１００μｓ}（２５℃において；約４〜約５μｍの実際のセルギャップｄを有する天頂の双安定な試験セルにおいて；１００μｓのパルス）からＶ_ｏｐｔ＝Ｅ_{ＬＣ＠１００μｓ}・ｄ_ｏｐｔ（ｄ_ｏｐｔ（μｍにおける）は、Δｎ＜０．１１についてλ／（２Δｎ）＋０．４およびΔｎ＞０．１１についてλ√３／（２Δｎ）＋０．４である；λ＝０．５５５μｍ、また０．４の因数は、実験に基づいた補正因数である）により誘導された最適な動作電圧（Ｖにおいて）である。光学的応答時間τ_ｏｐｔ（ｍｓにおいて）を、τ_ｏｐｔ＝τ・ｄ^２ _ｏｐｔ／ｄ^２から計算し、τは、実験的な応答時間であり、ｄ_ｏｐｔは、上記で定義した通りであり、ｄは、実験的なセルギャップである。

以下の例は、上記に、および特許請求の範囲中に記載した本発明をさらに例示するべきものであるが、この範囲を限定することを意味しない。

例
試験試料を、適切な重量（百分率重量／重量）の個別の成分を秤量することにより、調製した。次に、試料を、アイソトロピック相に加熱し、完全に混合することにより、均一化した。次に、混合物を、所定の濃度のアルミナと共に攪拌し、次に濾過して（０．２μｍ）、まさに液晶混合物を残留させた。ネマティックからアイソトロピックへの転移温度（または透明点、Ｔ_ＮＩ）、誘電異方性（Δε）、複屈折（Δｎ）、広がりおよび曲がり弾性定数（Ｋ_１およびＫ_３）、並びに回転粘度（γ_１）を、Merck brochure “Physical Properties of Liquid Crystals - Description of the measurement methods"、W. Becker編(1998)に記載されているように決定した。単一の化合物についての値を、最初の混合物値がまた知られている、標準的なホスト混合物ＺＬＩ−４７９２(Merck KGaA, Darmstadt, Germany)中の既知の濃度（通常単一の化合物の１０重量％）を用いて決定したものから外挿する。

天頂の双安定なネマティックデバイス中の各々の混合物の電気光学的性能を、単純な実験的設備および垂直配向タイプの試験セルを用いて測定した。これには、オシロスコープに接続した載置した光検出器を有する透過型モードの顕微鏡が必要であった。これにより、交差した偏光板を通しての透過をモニタリングすることが可能になった。この試験セルを、加熱段階上に注意深く載置して、２５℃における測定を可能にした。双極性電気的パルス（種々の持続時間および電圧を有する）を用いて、正味のｄ．ｃ．電圧がセルに印加されていないことを確実にした。従って、各々のパルスの立下り区間（および従って極性）により、最終的な切換状態を決定した（持続時間および電圧に依存して）。２つの信号発生器が、正確な初期状態が先ず選択されるのを確実にするために必要であり、最初の信号は、第２の信号を誘発した（適切な位相差を伴って）。

両方の信号を、試験セルに接続する前に信号発生器の出力を増幅器を通して通過させることにより、増幅した。Ｂ−Ｗ転移について、１０および９０％の伝達変化および逆の９０および１０％の伝達変化に必要な電圧を、種々のパルス持続時間について測定した。Ｗ−Ｂ転移について、９０および１０％の伝達変化に必要な電圧のみを、種々のパルス持続時間について測定した。これらのレベルを、０および１００％の伝達レベルが知られた後に、オシロスコープにおいて設定し（即ち黒色および白色）、またこれらを用いて、転移の光学的応答時間（１０〜９０％の伝達変化について）を決定することができた。Ｅ_{ＬＣ＠１００μｓ}を、これらの例においては、Ｗ−ＢおよびＢ−Ｗ転移の両方の平均の切換電界から決定した。

一方の基板上に標準的なホメオトロピック配向層および他方の基板上に格子およびホメオトロピック配向層を有する、垂直配向タイプの試験セル（ZBD Displays Ltd., Malvern, UKから入手できる）を、典型的には４〜５μｍのセルギャップで、透過モードで交差した偏光板と共に用いた。変化するセルギャップおよび種々の混合物Δｎ値により、遅延は最適化されなかったが、これは、コントラストを低下させるのみであるため、重大ではない。

ａ）高ティルト（連続的）およびｂ）低ティルト（欠陥）状態を示す、格子配向（線は、局所的なダイレクターを示す）を用いた天頂の双安定性の例示である。 高および低ティルト状態のダイレクター分布を示す、ＺＢＤについてのａ）ＶＡＮ−ＨＡＮおよびｂ）ＨＡＮ−ＴＮ配置を示す図である。 ＺＢＤ反射型デバイスについてのａ）ＶＡＮ−ＨＡＮおよびｂ）ＨＡＮ−ＴＮ配置を示す図である。 ２５℃におけるＬＣ混合物ＭＬＣ−６２０４−０００についてのτ−Ｖ曲線を示す図である（パルス持続時間または時間帯対電圧）。比較のために用いた切換電圧（Ｖ_{１０００μｓ}）および動作ウインドウ（ΔＶ_{１０００μｓ}）を、示す。 二元的モードのＬＣＤ動作原理を例示する：ラップトップディスプレイは、静的な文字列の部分および動く画像を有する部分を表示している。静的な文字列は、双安定モードで動作し、動く画像は、単安定ＴＦＴ−ＬＣＤモードで動作する。

Claims (14)

1. 天頂の双安定ネマティック液晶デバイスのための液晶組成物であって、成分（π）を含み、前記成分（π）が、式Ｉ−Ｋおよび／またはＩＩ
   式中、
   ｎは、１〜８の整数であり、
   Ｒ^２１は、非置換であるか、またはハロゲンで単置換もしくは多置換されているＣ_１〜Ｃ_１５アルキルであり、ここで、ＣＨ_２基の１つまたは２つ以上は、互いに独立して、互いに隣接するヘテロ原子がないように、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣ−Ｏ−により置換されていてもよく；
   Ｚ^２１、Ｚ^２２、Ｚ^２３は、互いに独立して、単結合、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、（−ＣＨ_２ＣＨ_２−）_２、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−であり；
   Ｘ^２１は、Ｆ、Ｃｌ、ＳＦ_５、ＮＣＳまたは少なくとも１個のＦ原子で置換されているＣ_１〜Ｃ_８アルカニル、アルケニルもしくはアルコキシ基であり；
   Ｌ^２１は、ＨまたはＦであり；
   Ａ^２１およびＡ^２２は、互いに独立して、以下の環：
   の１つであり、
   Ａ^２３は、以下の環：
   の１つである、
   で表される１種または２種以上の化合物を含み、
   シアノ置換化合物を含まない、前記液晶組成物。
2. 前記組成物が、少なくとも６０重量％またはこれ以上（組成物の合計の重量を基準として）の前記成分（π）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の液晶組成物。
3. さらに、以下の式：
   式中、ｎは、１〜８の整数であり；また
   ｍは、２〜８の整数である、
   から選択される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または２に記載の液晶組成物。
4. 式ＩＩ中、
   Ｒ^２１は、非置換であるか、または少なくとも１個のＦ原子で置換されているＣ_１〜Ｃ_８アルカニル、アルケニルもしくはアルコキシ基であり；
   Ｌ^２１は、Ｆであり；
   Ｘ^２１は、ＦまたはＣｌであり；
   Ｚ^２１、Ｚ^２２およびＺ^２３は、各々単結合、−ＣＦ_２Ｏ−または−ＣＯ−Ｏ−であり、ここで、Ｚ^２１、Ｚ^２２およびＺ^２３の少なくとも２つは、各々単結合であり；
   Ａ^２１は、
   であり；
   Ａ^２２は、
   であり；
   Ａ^２３は、
   である
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶組成物。
5. 式ＩＩで表される化合物が、以下の式：
   式中、
   ｎは、１〜８の整数である、
   の１種または２種以上から選択されてい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液晶組成物。
6. ８０重量％またはこれ以上（組成物の合計の重量を基準として）の前記成分（π）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組成物。
7. さらに、以下の化合物：
   式中、
   ａおよびｂは、互いに独立して、０または１であり；
   Ｒ^３１、Ｒ^３２、Ｒ^４１、Ｒ^４２、Ｒ^５１、Ｒ^５２、Ｒ^６１、Ｒ^６２、Ｒ^７１、Ｒ^７２、Ｒ^８１およびＲ^８２は、互いに独立して、非置換であるか、またはハロゲンで単置換もしくは多置換されているＣ_１〜Ｃ_１５アルキルであり、ここで、ＣＨ_２基の１つまたは２つ以上は、互いに独立して、互いに隣接するヘテロ原子がないように、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣ−Ｏ−により置換されていてもよく；
   Ｌ^３１は、ＨまたはＦであり；
   Ｚ^４１は、−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−であり；
   は、互いに独立して、
   であり；
   は、
   であり；
   は、
   であり、ここで、Ｌ^３２およびＬ^３３は、互いに独立して、ＨまたはＦである、
   の１種または２種以上を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶組成物。
8. さらに、以下の化合物：
   式中、
   Ｒ^９１、Ｒ^９２、Ｒ^１０１、Ｒ^１０２、Ｒ^１１１、Ｒ^１２１およびＲ^１２２は、互いに独立して、非置換であるか、またはハロゲンで単置換もしくは多置換されているＣ_１〜Ｃ_１５アルキルであり、ここで、ＣＨ_２基の１つまたは２つ以上は、互いに独立して、互いに直接結合したヘテロ原子がないように、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣ−Ｏ−により置換されていてもよく；好ましくは、これらの基は、互いに独立して、８個までの炭素原子を有する直鎖状アルカニル、アルケニルまたはアルコキシ基であり；
   Ｙ^１１１は、互いに独立して、ハロゲンで単置換もしくは多置換されているＣ_１〜Ｃ_１５アルカニルもしくはＣ_２〜Ｃ_１５アルケニル、またはハロゲンで単置換もしくは多置換されているＣ_１〜Ｃ_１５アルコキシであり；好ましくは、これは、水素原子の各々がＦにより置換されている、８個までの炭素原子を有するアルカニルまたはアルコキシ基であり；また
   は、互いに独立して、
   である、
   の１種または２種以上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組成物。
9. さらに、以下の化合物：
   式中、
   Ｒ^１３１およびＲ^１４１は、互いに独立して、非置換であるか、またはハロゲンで単置換もしくは多置換されているＣ_１〜Ｃ_１５アルキルであり、ここで、ＣＨ_２基の１つまたは２つ以上は、互いに独立して、互いに直接結合したヘテロ原子がないように、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣ−Ｏ−により置換されていてもよく；好ましくは、これらの基は、互いに独立して、８個までの炭素原子を有する直鎖状アルカニル、アルケニルまたはアルコキシ基であり；
   Ｘ^１３１およびＸ^１４１は、互いに独立して、ＦまたはＣｌ、好ましくはＦであり；また
   Ｚ^１３１およびＺ^１４１は、互いに独立して、単結合、−ＣＦ_２Ｏ−または−ＣＯ−Ｏ−、好ましくは単結合である、
   の１種または２種以上を含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の液晶組成物。
10. ・フレームと共にセルを形成する２枚の外側基板；
    ・前記セル中に存在する液晶組成物；
    ・前記外側基板の内側に配向層を有し、これにより少なくとも１つの配向層が、前記液晶組成物の化合物が少なくとも２つの異なる安定な状態を採ることを可能にする配向格子を含み、これにより前記配向層を有する前記電極構造のアセンブリが、第１の駆動モードにおいて、前記少なくとも２つの異なる安定な状態間の切換が、好適な電気信号を前記電極構造に印加することにより達成されるようになっている、電極構造；
    を含む、天頂の双安定ネマティック液晶デバイスであって、
    前記液晶組成物が、成分（π）を含み、前記成分（π）が、式Ｉ−Ｋおよび／またはＩＩ
    式中、
    ｎは、１〜８の整数であり、
    Ｒ ^２１は、非置換であるか、またはハロゲンで単置換もしくは多置換されているＣ_１〜Ｃ_１５アルキルであり、ここで、ＣＨ_２基の１つまたは２つ以上は、互いに独立して、互いに隣接するヘテロ原子がないように、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣ−Ｏ−により置換されていてもよく；
    Ｚ ^２１、Ｚ^２２、Ｚ^２３は、互いに独立して、単結合、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、（−ＣＨ_２ＣＨ_２−）_２、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−であり；
    Ｘ ^２１は、Ｆ、Ｃｌ、ＳＦ_５、ＮＣＳまたは少なくとも１個のＦ原子で置換されているＣ_１〜Ｃ_８アルカニル、アルケニルもしくはアルコキシ基であり；
    Ｌ ^２１は、ＨまたはＦであり；また
    Ａ ^２１ およびＡ ^２２ は、互いに独立して、以下の環：
    の１つであり、
    Ａ ^２３ は、以下の環：
    の１つである、
    で表される１種または２種以上の化合物を含み、
    シアノ置換化合物を含まない、組成物であることを特徴とする、前記双安定液晶デバイス。
11. 前記第１の駆動モードが、アクティブマトリックス（ＡＭ）モードであることを特徴とする、請求項１０に記載の双安定液晶デバイス。
12. 前記デバイスが、電極構造を含み、このアセンブリが、前記第１の駆動モードにおける前記少なくとも２つの異なる安定な状態間の前記切換および第２の単安定な駆動モードにおける前記液晶組成物の切換を可能にすることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の双安定液晶デバイス。
13. 前記第２の単安定な駆動モードが、アクティブマトリックス（ＡＭ）モードであることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の双安定液晶デバイス。
14. 前記第２の駆動モードが、ねじれネマティック（ＴＮ）ＴＦＴモードまたは垂直配向ネマティック（ＶＡＮ）ＴＦＴモードであることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の双安定液晶デバイス。