JP5551053B2 - 液晶媒体 - Google Patents
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Description
この型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。この素子はまた、「アクティブマトリックス」の用語で表わされ、二つのタイプに分けることができる:
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)または別のダイオード。
2.基板としてのガラス板上の薄膜トランジスター(TFT類)。
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などを含有するTFT類、または多結晶形または無定形シリコンを基材とするTFT類である。後者の技術に関して、格別の研究が世界的規模で行われている。
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。
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)または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、液晶混合物の不充分に高い比抵抗値による問題が生じる(非特許文献1および非特許文献2参照)。
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助長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)
−超低温においてさえも安定な保存性
−超低温における駆動能力(野外用途、自動車、航空機)
−紫外線照射線に対する増大した抵抗性(より長い寿命)。
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、スメクティック−ネマティック転移点または融点、粘度、誘電パラメーター、弾性パラメーター)の幅のさらなる拡大が格別に望まれている。
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に関し、この媒体は、1種または2種以上の式Iで表わされる化合物を含有することを特徴とするものである:
R1は、炭素原子1〜15を有し、ハロゲン化されているか、または未置換のアルキル基またはアルコキシ基であり、これらの基中に存在する1個または2個以上のCH2 基は、それぞれ相互に独立し、酸素原子が相互に直接に結合しないものとして、−C≡C−、−C=C−、−O−、−CO−O−または−O−CO−により置き換えられていてもよく、
Xは、F、Cl、CNまたはSF5であり、もしくはそれぞれ6個までの炭素原子を有するハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基またはハロゲン化アルケニルオキシ基であり、および
L1およびL2は、それぞれ相互に独立し、HまたはFである。
これらの保護権利下に開示されている混合物は、大きい△n値または低いしきい値電圧および同時に低い透明点と組み合わされている非常に高いしきい値電圧および比較的低い透明点を有するという欠点を有する。
本発明の目的は、比較的高い透明点、低いしきい値電圧、好ましくは≦1.3V、特に<1.25Vおよび非常に特に好ましくは<1.00Vのしきい値電圧を有する液晶混合物を提供する。△n値は好ましくは、0.06〜0.12の範囲にあるべきである。
式I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。
R1がアルキル基またはアルケニル基であって、少なくとも1個のハロゲンにより置換されている場合、この基は好ましくは、直鎖状であり、またハロゲンは好ましくは、FまたはClである。多置換されている場合、ハロゲンは好ましくは、Fである。生成する基はまた、過フッ素化されている基を包含する。1個の置換基を有する場合、このフッ素または塩素置換基は、いずれか所望の位置に存在することができるが、好ましくはω−位置に存在する。
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R1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−エチルヘキシルオキシ、1−メチルヘキシルオキシおよび1−メチルヘプチルオキシである。
透明点、低温における粘度、熱および紫外線安定性、ならびに誘電異方性の達成される組合せは、従来技術からの従来の混合物に比較して、はるかに優れている。
高い透明点、低温におけるネマティック相および同時に、小さい△nにかかわる要件は、従来では、不適当な程度に達成されていたのみであった。例えばZLI−3119などの混合物は匹敵する透明点および匹敵する好ましい粘度を有するが、これらの△εは+3であるのみである。別種の混合物系は、匹敵する粘度および△ε値を有するが、60℃の領域の透明点を有するのみである。
式Iで表わされる特に好ましい化合物は、下記式I−1〜I−10で表わされる化合物である:
これらの好適化合物の中で、式I−1、式I−2、式I−3および式I−4で表わされる化合物は特に好適な化合物として挙げられ、特に式I−1および式I−2で表わされる化合物は特に好適な化合物として挙げられる。
本発明はさらにまた、式I−1〜I−8において、R1が上記定義のとおりである化合物に関する。R1は好ましくは、6個までの炭素原子を有する直鎖状アルキル基またはアルケニル基である。特に好適な化合物として、下記化合物は特に好ましい化合物として挙げられる:
−媒体は、1種、2種または3種以上の式I−1〜I−9で表わされる化合物を含有する;
−媒体は、1種または2種以上の一般式II〜VIからなる群から選択される化合物をさらに含有する:
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、アルコキシ基、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り、
X0は、FまたはClであり、もしくはそれぞれ6個までの炭素原子を有するハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化オキサアルキル基、ハロゲン化アルケニルオキシ基またはハロゲン化アルコキシ基であり、
Z0は、−C2F4−、−CF=CF−、−C2H4−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−CF2O−または−OCF2−であり、
Y1〜Y4は、それぞれ相互に独立し、HまたはFであり、
rは、0または1である。
式IVで表わされる化合物は、好ましくは下記化合物である:
−媒体は、1種または2種以上の下記式Ea〜Edで表わされる化合物をさらに含有する:
−式Ea〜Edで表わされる化合物の割合は、好ましくは10〜30重量%、特に15〜25重量%である;
−全体としての混合物中の式I〜VIで表わされる化合物全体の割合は、少なくとも50重量%である;
−全体としての混合物中の式Iで表わされる化合物の割合は、0.5〜40重量%、特に好ましくは1〜30重量%である;
−全体としての混合物中の式II〜VIで表わされる化合物の割合は、30〜80重量%である;
−R0は、炭素原子2〜7個を有する直鎖状アルキル基またはアルケニル基である;
−媒体は基本的に、式I〜VIおよび式XIIIで表わされる化合物からなる;
−媒体は、好ましくは下記一般式XIV〜XVIIIからなる群から選択される化合物をさらに含有する:
−媒体は、1種、2種、3種または4種以上、好ましくは2種または3種の下記式で表わされる化合物をさらに含有する:
本発明の混合物中の式O1および/またはO2で表わされる化合物の割合は、好ましくは5〜10重量%、特に1から12重量%、非常に特に好ましくは、3〜10重量%である。
−媒体は好ましくは、1種、2種または3種の式IVaにおいて、X0がFまたはOCF3である化合物を含有する。
−媒体は好ましくは、1種または2種以上の式IIa〜IIgで表わされる化合物を含有する:
−媒体は好ましくは、1種または2種以上の下記式で表わされる化合物を含有する:
本発明による混合物中の式DD−1および/または式DD−2で表わされる化合物の割合は好ましくは、0〜10重量%、特に0.1〜8重量%、特に好ましくは0.5〜4重量%である。
−(I):(II+III+IV+V+VI)重量比は好ましくは、1:10〜10:1である。
−媒体は基本的に、一般式I〜XIIIからなる群から選択される化合物からなる。
−全体としての混合物中の、式IVbおよび/または式IVcにおいて、X0がフッ素であり、およびR0がCH3、C2H5、n−C3H7、n−C4H9またはn−C5H11である化合物の割合は、2〜20重量%、特に2〜15重量%である。
本発明による混合物中のこれらのジオキサン化合物D−1および/またはD−2の割合は、好ましくは0〜30重量%、特に5〜25重量%、非常に特に好ましくは8〜20重量%である。
−媒体は好ましくは、1種、2種または3種以上の、好ましくは1種または2種の式P−1〜P−4で表わされるピラン化合物を含有する:
上記二環状化合物の中で、化合物Z−1、Z−2、Z−5およびZ−6は特の好適な化合物として挙げられる。
−本発明による媒体は特に、>75℃の透明点および<1.2Vのしきい値電圧を有する点で際立っている。
慣用の液晶材料と、特に1種または2種以上の式II、式III、式IV、式Vおよび/または式VIで表わされる化合物と混合されている式Iで表わされる化合物は、比較的少ない割合でさえも、しきい値電圧の低下および低い複屈折値をもたらすと同時に、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、従って保存寿命が改良されることが見出された。
「オキサアルキル」または「アルコキシ」の用語は好ましくは、式CnH2n+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、1〜6であり、mはまた、0であることができる)を包含する。好ましくは、n=1およびm=1〜6であるか、またはm=0およびn=1〜3である。
−CH2CH2−基は一般に、1個の共有結合に比較し、大きいK33/K11値をもたらす。大きいK33/K11値は、例えば90°のねじれを有するTNセルにおいて、より平坦な透過特性曲線(中間調が得られる)を容易にし、またSTN、SBEおよびOMIセルにおいて、より急峻な透過特性曲線(より大きい時分割比が得られる)を助長し、またその逆も生じる。
本発明による媒体に使用することができる式I〜XVIIIおよびそれらの付属式で表わされる化合物はそれぞれ、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。
しかしながら、本発明によるディスプレイとねじれネマティックセルに基づく慣用のディスプレイとの間の重要な差違は、液晶層の液晶パラメーターの選択にある。
誘電体はまた、当業者にとって公知であり、刊行物に開示されている追加の添加剤、例えば紫外線安定剤[例えば、Cibaからのチヌビン(Tinuvin)(登録商品名)]、酸化防止剤、フリーラディカル捕獲剤などを含有することができる。一例として、0〜15%の多色染料またはカイラルドープ剤を添加することができる。適当な安定剤およびドープ剤は、下記表CおよびDに示されている。
V10は10%透過率(基板表面に対して垂直の視野角)にかかわる電圧を表わす。tonはV10の数値の2.0倍に相当する動作電圧におけるスイッチ−オン時間を表わし、またtoffはスイッチ−オフ時間を表わす。△nは光学異方性を表わす。△εは誘電異方性を表わす(△ε=ε‖−ε⊥、ここでε‖は分子縦軸に対して平行の誘電率を表わし、およびε⊥はそこに垂直な誘電率を表わす)。電気光学データは、別段の記載がないかぎり、TNセルにおいて第一次極小値で(すなわち、0.5μmのd・△n値で)、20℃において測定した。光学データは、別段の記載がないかぎり、20℃において測定した。
表C:
表Cは、本発明による混合物に一般に添加することができるドープ剤を示す。混合物は、好ましくは0〜10重量%、特に0.01〜5重量%、特に好ましくは0.01〜3重量%のドープ剤を含有する。
n−BuLi n−ヘキサン中n−ブチルリチウムの1.6モル溶液
DMAP 4−(ジメチルアミノ)ピリジン
THF テトラヒドロフラン
DCC N,N´−ジシクロヘキシルカルボジイミド
LDA リチウムジメチルアミド
TsOH トルエンスルホン酸
RT 室温
Claims (12)
- 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、式I
R1は、炭素原子1〜15を有し、ハロゲン化されているか、または未置換のアルキル基またはアルコキシ基であり、これらの基中に存在する1個または2個以上のCH2 基は、それぞれ相互に独立し、酸素原子が相互に直接に結合しないものとして、−C≡C−、−O−、−CO−O−または−O−CO−により置き換えられていてもよく、
Xは、F、Cl、CNまたはSF5であり、もしくはそれぞれ6個までの炭素原子を有するハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基またはハロゲン化アルケニルオキシ基であり、および
L1およびL2は、それぞれ相互に独立し、HまたはFである、
で表わされる1種または2種以上の化合物と、
一般式II、式III、式IV、式Vおよび式VI
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り、
X0は、FまたはClであり、もしくはそれぞれ6個までの炭素原子を有するハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルケニルオキシ基またはハロゲン化アルコキシ基であり、
Z0は、−C2F4、−CF=CF−、−C2H4−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−CF2O−または−OCF2−であり、
Y1〜Y4は、それぞれ相互に独立し、HまたはFであり、
rは、0または1である。
からなる群から選択される1種または2種以上の化合物と、
を含有し、
ここで、液晶媒体は、少なくとも前記一般式IIおよび式IIIからなる群から選択される1種または2種以上の化合物を含有し、
全体としての混合物中の式Iで表わされる化合物の割合が、0.5〜40重量%であり、
全体としての混合物中の式I〜VIで表わされる化合物全体の割合は、少なくとも50重量%であることを特徴とする液晶媒体。 - 一般式IIで表される1種または2種以上の化合物を含有する、請求項1または2に記載の液晶媒体。
- 一般式IIIで表される1種または2種以上の化合物を含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶媒体。
- 一般式IV、式Vおよび式VIからなる群から選択される1種または2種以上の化合物を含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶媒体。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の液晶媒体の電気光学用途における使用。
- 請求項1〜10のいずれか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。
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