JP5680406B2

JP5680406B2 - 液晶媒体

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Publication number: JP5680406B2
Application number: JP2010508739A
Authority: JP
Inventors: 紀彦田中; 村上　誠; 誠村上; 紳二中島
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2007-05-25
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2028-05-21
Also published as: US20130187092A1; JP5996570B2; GB2462767B; GB2462767A; JP2018009174A; GB0921532D0; US9045682B2; US8685275B2; US20100176341A1; JP2014051662A; JP2019167540A; US8524117B2; US20120161073A1; US20130248761A1; US20130234066A1; JP6891213B2; US8454858B2; JP2014177629A; WO2008145297A1; JP2010528129A

Description

本発明は、式Ｉの少なくとも１種類の化合物および式ＩＩの少なくとも１種類の化合物を含有し、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媒体に関する。

式中、
Ｒ^１〜Ｒ^４は、それぞれ独立に、１〜８個のＣ原子のアルキルまたはアルコキシであり、ただし、１個以上のＣＨ_２−基は、−Ｏ−原子が互いに直接つながらないようにして、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ_２Ｏまたは−Ｏ−で置き換えられていてもよく、

Ｘ^１およびＸ^２は、それぞれ独立に、Ｆ、ＣｌまたはＣＦ_３であり、
Ｚ^１およびＺ^２は、それぞれ独立に、単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＯＯ−であり、
ｍは、０または１である。

このタイプの媒体は、特に、ＩＰＳ（面内スイッチング：ｉｎｐｌａｎｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）およびＦＦＳ（フリンジ場スイッチング：ｆｒｉｎｇｅｆｉｅｌｄｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）ディスプレイ用で、ＥＣＢ効果に基づくアクティブマトリクスでアドレスする電気光学的ディスプレイ用に使用される。

電気的制御複屈折率の原理、ＥＣＢ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）効果がまたはＤＡＰ（整列相の変形：ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｌｉｇｎｅｄｐｈａｓｅｓ）効果は、１９７１年に初めて記載された（Ｍ．Ｆ．ＳｃｈｉｅｃｋｅｌおよびＫ．Ｆａｈｒｅｎｓｃｈｏｎ、「Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｎｅｍａｔｉｃｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｓｗｉｔｈｖｅｒｔｉｃａｌｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｆｉｅｌｄｓ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９巻（１９７１年）、３９１２頁（非特許文献１））。その後、Ｊ．Ｆ．Ｋａｈｎ（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２０巻（１９７２年）、１１９３頁（非特許文献２））およびＧ．ＬａｂｒｕｎｉｅおよびＪ．Ｒｏｂｅｒｔ（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４４巻（１９７３年）、４８６９頁（非特許文献３））による報文が続いた。

Ｊ．ＲｏｂｅｒｔおよびＦ．Ｃｌｅｒｃ（ＳＩＤ８０ＤｉｇｅｓｔＴｅｃｈｎ．Ｐａｐｅｒｓ（１９８０年）、３０頁（非特許文献４））、Ｊ．Ｄｕｃｈｅｎｅ（Ｄｉｓｐｌａｙｓ７巻（１９８６年）、３頁（非特許文献５））およびＨ．Ｓｃｈａｄ（ＳＩＤ８２ＤｉｇｅｓｔＴｅｃｈｎ．Ｐａｐｅｒｓ（１９８２年）、２４４頁（非特許文献６））による報文では、ＥＣＢ効果に基づく高情報量のディスプレイ素子中での使用に適するものとするためには、液晶相が、高い値の弾性定数間の比Ｋ_３／Ｋ_１、高い値の光学異方性Δｎ、−０．５〜−５の値の誘電異方性Δεを有していなければならないことが示された。ＥＣＢ効果に基づく電気光学的ディスプレイ素子はホメオトロピックなエッジ配向を有している。また、誘電的に負の液晶媒体は、所謂ＩＰＳ効果を使用するディスプレイにおいても使用できる。

この効果を電気光学的ディスプレイ素子において工業的に応用するには、多数の要求を満足するＬＣ相が必要となる。ここで特に重要なものは、水分、空気、および熱、赤外線、可視および紫外領域の放射、および直流および交流電界などの物理的影響に対する化学的安定性である。

更に、工業的に使用できるＬＣ相は、適切な温度範囲での液晶中間相および低粘度を有することが要求される。

現在までに開示されてきた液晶中間相を有する一連の化合物には、単一の化合物でこれら全ての要求を満たすものはなかった。従って、ＬＣ相として使用できる物質を得るためには、一般に、２〜２５種類、好ましくは３〜１８種類の化合物の混合物が調製される。しかしながら、著しく負の誘電異方性および適切な長期安定性を有する液晶材料がこれまで入手できなかったため、この方法で最適な相を容易には調製することは不可能であった。

マトリックス液晶ディスプレイ（ＭＬＣディスプレイ）は既知である。個々のピクセルを個々にスイッチングするために使用することができる非線形素子は、例えば、アクティブ素子（即ち、トランジスター）である。なお、用語「アクティブマトリックス」を使用し、２つのタイプに区別できる。

１．基体としてのシリコンウエハー上のＭＯＳ（金属酸化物半導体）トランジスター。

２．基体としてのガラス板上の薄膜トランジスター（ＴＦＴ）。

タイプ１において、使用される電気光学的効果は、通常、動的散乱またはゲスト−ホスト効果である。基体材料として単結晶シリコンを使用すると、種々の部品ディスプレイのモジュール組み立て品であっても接続部での問題が生じるため、ディスプレイの大きさが制限される。

好適であってより有望なタイプ２の場合、使用される電気光学的効果は、通常、ＴＮ効果である。

２つの技術が区別される：例えばＣｄＳｅなどの化合物半導体を含むＴＦＴ、または多結晶またはアモルファスシリコンに基づくＴＦＴである。後者の技術について、世界的に集中した研究がなされている。

ＴＦＴマトリックスはディスプレイの一方のガラス板の内面に適用され、他方のガラス板はその内面に透明な対向電極を有する。ピクセル電極の大きさと比較して、ＴＦＴは非常に小さく、事実上、画像に対する悪影響はない。また、この技術はフルカラー対応のディスプレイにも拡張でき、このディスプレイにおいては、フィルター素子がスイッチング可能なピクセルのそれぞれに対向するように、赤、緑および青フィルターのモザイクが配置される。

これまでに開示されたＴＦＴディスプレイは、通常、透過光に対して直交した偏光板を備えるＴＮセルとして作動し、バックライトで照らされる。

本明細書において、用語ＭＬＣディスプレイは、集積非線形素子を備える任意のマトリックスディスプレイ、即ち、アクティブマトリックスに加えて、バリスターまたはダイオード（ＭＩＭ、即ち、ｍｅｔａｌ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｍｅｔａｌ）などのパッシブ素子を備えたディスプレイも網羅する。

このタイプのＭＬＣディスプレイは、特にテレビ用途（例えばポケットテレビ）または自動車または航空機内での高度情報ディスプレイに適している。コントラストの角度依存性および応答時間の問題に加えて、ＭＬＣディスプレイにおいては、液晶混合物の比抵抗が十分に高くないことに起因する問題もある［ＴＯＧＡＳＨＩ，Ｓ．、ＳＥＫＩＧＵＣＨＩ，Ｋ．、ＴＡＮＡＢＥ，Ｈ．、ＹＡＭＡＭＯＴＯ，Ｅ．、ＳＯＲＩＭＡＣＨＩ，Ｋ．、ＴＡＪＩＭＡ，Ｅ．、ＷＡＴＡＮＡＢＥ，Ｈ．およびＳＨＩＭＩＺＵ，Ｈ．、Ｐｒｏｃ．Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ８４、１９８４年９月：Ａ２１０〜２８８頁、ＭａｔｒｉｘＬＣＤＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙＤｏｕｂｌｅＳｔａｇｅＤｉｏｄｅＲｉｎｇｓ、１４１ｆｆ頁、パリ（非特許文献７）；ＳＴＲＯＭＥＲ，Ｍ．、Ｐｒｏｃ．Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ８４、１９８４年９月、ＤｅｓｉｇｎｏｆＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒｓｆｏｒＭａｔｒｉｘＡｄｄｒｅｓｓｉｎｇｏｆＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙｓ、１４５ｆｆ頁、パリ（非特許文献８）］。抵抗の低下に伴い、ＭＬＣディスプレイのコントラストが劣化する。液晶混合物の比抵抗はディスプレイの内部表面との相互作用のために、一般に、ＭＬＣディスプレイの寿命全体に渡って低下するので、許容される抵抗値を長期の動作期間で有さなければならないディスプレイのためには、高い（初期）抵抗が非常に重要である。

これまでに開示されたＭＬＣ−ＴＮディスプレイの不具合は、それらの比較的低いコントラスト、比較的大きい視野角依存性およびこれらのディスプレイ中でグレーシェイドを生じさせることが困難なことに起因する。

よって、非常に高い比抵抗を有すると同時に、広い動作温度範囲、短い応答時間および低い閾電圧を有しており、これらのおかげで各種のグレーシェイドを生じさせることができるＭＬＣディスプレイが引き続き強く要求されている。

Ｍ．Ｆ．ＳｃｈｉｅｃｋｅｌおよびＫ．Ｆａｈｒｅｎｓｃｈｏｎ、「Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｎｅｍａｔｉｃｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｓｗｉｔｈｖｅｒｔｉｃａｌｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｆｉｅｌｄｓ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９巻（１９７１年）、３９１２頁Ｊ．Ｆ．Ｋａｈｎ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２０巻（１９７２年）、１１９３頁Ｇ．ＬａｂｒｕｎｉｅおよびＪ．Ｒｏｂｅｒｔ、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４４巻（１９７３年）、４８６９頁Ｊ．ＲｏｂｅｒｔおよびＦ．Ｃｌｅｒｃ、ＳＩＤ８０ＤｉｇｅｓｔＴｅｃｈｎ．Ｐａｐｅｒｓ（１９８０年）、３０頁Ｊ．Ｄｕｃｈｅｎｅ、Ｄｉｓｐｌａｙｓ７巻（１９８６年）、３頁Ｈ．Ｓｃｈａｄ、ＳＩＤ８２ＤｉｇｅｓｔＴｅｃｈｎ．Ｐａｐｅｒｓ（１９８２年）、２４４頁ＴＯＧＡＳＨＩ，Ｓ．、ＳＥＫＩＧＵＣＨＩ，Ｋ．、ＴＡＮＡＢＥ，Ｈ．、ＹＡＭＡＭＯＴＯ，Ｅ．、ＳＯＲＩＭＡＣＨＩ，Ｋ．、ＴＡＪＩＭＡ，Ｅ．、ＷＡＴＡＮＡＢＥ，Ｈ．およびＳＨＩＭＩＺＵ，Ｈ．、Ｐｒｏｃ．Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ８４、１９８４年９月：Ａ２１０〜２８８頁、ＭａｔｒｉｘＬＣＤＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙＤｏｕｂｌｅＳｔａｇｅＤｉｏｄｅＲｉｎｇｓ、１４１ｆｆ頁、パリＳＴＲＯＭＥＲ，Ｍ．、Ｐｒｏｃ．Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ８４、１９８４年９月、ＤｅｓｉｇｎｏｆＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒｓｆｏｒＭａｔｒｉｘＡｄｄｒｅｓｓｉｎｇｏｆＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙｓ、１４５ｆｆ頁、パリ

ＥＣＢ、ＶＡ（垂直配向：ｖｅｒｔｉｃａｌａｌｉｇｎｍｅｎｔ）、ＰＳ−ＶＡ（ポリマー安定化ＶＡ）、ＩＰＳまたはＦＦＳ効果に基づき、上で示した不具合を有さないか有していても低減されており、同時に非常に高い比抵抗値を有しているＭＬＣディスプレイを提供する目的を本発明は有する。

これらのディスプレイ素子において、式Ｉの少なくとも１種類の化合物および式ＩＩの少なくとも１種類の化合物を含有するネマチック液晶混合物を使用すると、この目的を達成できることが今回見い出された。

よって、本発明は、式Ｉの少なくとも１種類の化合物および式ＩＩの少なくとも１種類の化合物を含有し、負の誘電異方性を有する液晶媒体に関する。

式Ｉの化合物を含有するＬＣ組成物は、米国特許出願公開第２００８／００１１９８４号公報より既知である。

ＬＣ媒体の好ましい実施形態は、以下の通りである。

ａ）Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４は、それぞれ互いに独立に、好ましくは、アルキル、アルコキシまたはアルケニルである。アルキルおよびアルコキシは、それぞれの場合で、１〜６個のＣ原子を含有する直鎖状の残基である。用語「アルケニル」は、２〜７個のＣ原子の直鎖状および分岐状のアルケニル基を含む。直鎖状のアルケニル基が好ましい。更に好ましいアルケニル基は、Ｃ_２〜Ｃ_７−１Ｅ−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、特には、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。中でも、特に好ましいアルケニル基は、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原子のアルケニル基が特に好ましい。

ｂ）式Ｉの化合物は、以下の式より選択される。

式中、「ａｌｋｙｌ」および「ａｌｋｙｌ^＊」は、それぞれ互いに独立に、Ｃ_１〜６−アルキルを表し、「ａｌｋｅｎｙｌ」および「ａｌｋｅｎｙｌ^＊」は、それぞれ互いに独立に、Ｃ_２〜７−アルケニルを表す。式Ｉａ、好ましくは、

の１種類以上、好ましくは、１種類、２種類または３種類の化合物を含有するＬＣ媒体が特に好ましい。

ｃ）式ＩＩの化合物は、以下の式ＩＩａ〜ＩＩｒより選択される。

式中、「ａｌｋｙｌ」および「ａｌｋｙｌ^＊」は、それぞれ互いに独立に、Ｃ_１〜６−アルキルを表す。「ａｌｋｅｎｙｌ」は、２〜６個の炭素原子の直鎖状のアルケニル、好ましくは、ビニル、ＣＨ_３ＣＨ＝ＣＨ、ＣＨ_２＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ_２およびＣＨ_３ＣＨ＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ_２を表す。特に好ましいＬＣ媒体は、式ＩＩａ、ＩＩｂ、ＩＩｄ、ＩＩｆおよびＩＩｉの化合物群より選択される少なくとも１種類の化合物を含有する。

式ＩＩおよびサブ式ＩＩａ〜ＩＩｒの化合物において、Ｘ^１およびＸ^２は、好ましくは、ＦおよびＣｌを表す。Ｘ^１＝Ｘ^２＝ＦまたはＸ^１＝ＣｌおよびＸ^２＝Ｆである化合物が特に好ましい。好ましい実施形態においては、Ｘ^１＝Ｘ^２＝Ｆである。

ｄ）ＬＣ媒体は、式ＩＩＩから選択される１種類以上の化合物を追加的に含有する。

式中、
Ｒ^５およびＲ^６は、それぞれ互いに独立に、１〜８個のＣ原子のアルキルまたはアルコキシであり、ただし、１個以上のＣＨ_２−基は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、

ｎは、０または１である。

式ＩＩＩの化合物は、サブ式ＩＩＩａ〜ＩＩＩｎより選択される。

式中、
ａｌｋｙｌおよびａｌｋｙｌ^＊は、それぞれ互いに独立に、１〜６個のＣ原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、および
ａｌｋｅｎｙｌおよびａｌｋｅｎｙｌ^＊は、それぞれ互いに独立に、２〜６個のＣ原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。

本発明による媒体は、好ましくは、式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂ、式ＩＩＩｅ、ＩＩＩｇ、ＩＩＩｈおよび／またはＩＩＩｉの少なくとも１種類の化合物を含有する。式ＩＩＩｉの化合物が特に好ましい。好ましい混合物は、総混合物に基づき５〜２５重量％の量で式ＩＩＩｉの化合物を含有する。

式ＩＩＩｅおよびＩＩＩｆの特に好ましい化合物を下に示す。

３０重量％を超え、最も好ましくは３５重量％以上の下の式の少なくとも１種類の化合物を含有するＬＣ混合物が特に好ましい。

式ＩＩＩｈの好ましい化合物を下に示す。

ｆ）下の式の１種類以上の４環化合物を付加的に含有する液晶媒体。

式中、
Ｒ^７およびＲ^８は、それぞれ互いに独立に、請求項１においてＲ^１に示される意味の１つを有し、
ｗおよびｘは、それぞれ互いに独立に、１〜６を表す。

ｇ）式Ｚ−１〜Ｚ−１５の１種類以上の化合物を含有する液晶媒体。

式中、Ｒ^１３〜Ｒ^２８は、それぞれ互いに独立に、Ｒ^１に示される意味を有し、ｚおよびｍは、それぞれ互いに独立に、１〜６を表す。Ｒ^Ｅは、Ｈ、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５またはｎ−Ｃ_３Ｈ_７を表す。

式Ｚ−１５の化合物が特に好ましい。好ましいＬＣ混合物は、総混合物に基づき５〜２５重量％の式Ｚ−１５の化合物を含有する。

ｈ）式Ｔ−１およびＢ−１の１種類以上のビフェニルまたはターフェニル化合物を追加的に含有する液晶媒体。

式中、Ｒは、１〜または２〜６個のＣ原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルキルアルコキシまたはアルケニルオキシを表し、ａｌｋｅｎｙｌは、上で示される意味を有する。

式Ｂ−１の好ましい化合物は、式Ｂ−１ａの化合物である。

式Ｔ−１および／またはＢ−１の少なくとも１種類の化合物を５〜２５重量％で含有するＬＣ混合物が好ましい。

ｉ）式Ｐ−１〜Ｐ−６より選択され、正のデルタイプシロン（Δε）を有する少なくとも１種類の化合物を含有する液晶媒体。

式中、Ｒ^１＊は請求項１におけるＲ^１の意味を有し、Ｌ^１＊およびＬ^２＊は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦを表す。

特に好ましい媒体は、Ｌ^１＊およびＬ^２＊の両方がＦである式Ｐ−１〜Ｐ−６の化合物より選択される１種類以上の化合物を含有する。

本発明による好ましい混合物は、式Ｐ−１〜Ｐ−６の化合物を１０重量％以下で含有する。

ｊ）特に好ましい媒体は、Ｘ^１＝Ｘ^２＝Ｆである式ＩＩの１種類以上の化合物を含有する。

ｋ）混合物全体における式ＩＩＩの化合物の割合が０〜５０重量％、好ましくは３〜５０重量％である液晶媒体。

ｌ）式Ｉｎ−１〜Ｉｎ−１８より選択される少なくとも１種類のインダン化合物を含有する液晶媒体。

好ましいＬＣ混合物は、式Ｉｎ−１〜Ｉｎ−１８の少なくとも１種類の化合物を少なくとも５〜２０重量％で含有する。

特に好ましい媒体は、下の式の化合物から成る群より選択される１種類以上の化合物を含有する。

式Ｉｎ−１ａの少なくとも１種類の化合物を含有する媒体が特に好ましい。

ｍ）式ＩＩの１種類、２種類、３種類または４種類以上、好ましくは、少なくとも２種類の化合物を含有する液晶媒体。

ｎ）式ＩにおけるＲ^１およびＲ^２が、好ましくは、それぞれ互いに独立に、次の意味：直鎖状のアルキル、ビニル、１Ｅ−アルケニルまたは３−アルケニルを有する液晶媒体。

Ｒ^１がアルケニルを表す場合、それは、好ましくは、ＣＨ_２＝ＣＨ、ＣＨ_３−ＣＨ＝ＣＨ、Ｃ_３Ｈ_７−ＣＨ＝ＣＨ、ＣＨ_２＝ＣＨ−Ｃ_２Ｈ_４またはＣＨ_３−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ_２Ｈ_４である。

ｏ）混合物全体における式Ｉの化合物の割合が、総混合物に基づき、１〜３０重量％、好ましくは、少なくとも５重量％、最も好ましくは、５〜１５重量％である液晶媒体。

ｐ）混合物全体における式ＩＩの化合物の割合が、少なくとも３０重量％、好ましくは、少なくとも４０％である液晶媒体。

ｑ）本発明による好ましい液晶媒体は、例えば、式Ｎ−１〜Ｎ−５の化合物などのテトラヒドロナフチルまたはナフチル単位を有する１種類以上の物質を含有する。

式中、Ｒ^１ＮおよびＲ^２Ｎは、それぞれ互いに独立に、請求項１におけるＲ^１の意味を有する。

ｒ）好ましい混合物の概念を以下に与える。

ＬＣ混合物は、
−式Ｉの少なくとも１種類の化合物、好ましくは、式Ｉａの少なくとも１種類の化合物、および
−式ＩＩの少なくとも１種類の化合物、および
−式Ｔ−１の少なくとも１種類の化合物
を含有する。

ＬＣ混合物は、
−式Ｉの少なくとも１種類の化合物、好ましくは、式Ｉａの少なくとも１種類の化合物、および
−式ＩＩの少なくとも１種類の化合物、および
−式Ｂ−１の少なくとも１種類の化合物
を含有する。

ＬＣ混合物は、
−式Ｉの少なくとも１種類の化合物、好ましくは、式Ｉａの少なくとも１種類の化合物、および
−式ＩＩの少なくとも１種類の化合物、および
−式Ｚ−１５の少なくとも１種類の化合物
を含有する。

ＬＣ混合物は、
−式Ｉの少なくとも１種類の化合物、好ましくは、式Ｉａの少なくとも１種類の化合物、および
−式ＩＩの少なくとも１種類の化合物、および
−式Ｉｎ−１〜Ｉｎ−１８の少なくとも１種類の化合物
を含有する。

ＬＣ混合物は、
−式Ｉの少なくとも１種類の化合物、好ましくは、式Ｉａの少なくとも１種類の化合物、および
−式ＩＩｊ、ＩＩｋおよび／またはＩＩｌの少なくとも１種類の化合物
を含有する。

ＬＣ混合物は、
−式Ｉの少なくとも１種類の化合物、好ましくは、式Ｉａの少なくとも１種類の化合物、および
−式ＩＩｒの少なくとも１種類の化合物
を含有する。

ＬＣ混合物は、以下の表において列記される頭字語ＣＣＯＣ−ｎ−ｍの式の少なくとも１種類の化合物を含有する。

ＬＣ混合物は、以下の表において列記される頭字語ＣＣＰＣ−ｎｍの式の少なくとも１種類の化合物を含有する。

ＬＣ混合物は、以下の表において列記される頭字語ＣＨ−ｎｍの式の少なくとも１種類の化合物を含有する。

本発明は、更に、請求項１〜９のいずれか一項に記載される液晶媒体を誘電体として含有することを特徴とし、ＥＣＢ効果に基づいてアドレスするアクティブマトリクスを有する電気光学的ディスプレイに関する。

液晶混合物は、好ましくは、少なくとも６０Ｋのネマチック相範囲と、２０℃において最大で３０ｍｍ^２・ｓ^−１の流動粘度ν_２０を有する。

本発明による液晶混合物は、約−０．５〜−０．８、特には、約−３．０〜−６．０のΔεを有し、ただしΔεは誘電異方性を表す。回転粘度γ_１は、好ましくは、１５０ｍＰａ・ｓ未満、特には、１４０ｍＰａ・ｓ未満である。

液晶混合物中の複屈折率Δｎは、一般に、０．０７〜０．１８、好ましくは、０．０８〜０．１６、最も好ましくは、０．０８〜０．１３である。

本発明による混合物は、例えば、ＭＶＡ、ＰＶＡ、ＡＳＶおよびＰＳ−ＶＡなどの全てのＶＡ−ＴＦＴ用途に適切である。それらは、更に、負のΔεを有するＩＰＳ、ＦＦＳおよびＰＡＬＣ用途に適切である。

本発明による液晶相の式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの個々の成分は既知であるか、それらの調製方法は文献に記載される標準的な方法に基づいているため、当業者により先行技術より容易に導くことができるかのいずれかである。

本発明によるディスプレイにおけるネマチック液晶混合物は、一般に、２種類の成分ＡおよびＢを含み、それ自身、１種類以上の個々の化合物から成る。

成分Ａは著しい負の誘電異方性を有し、ネマチック相へ−０．３以下の誘電異方性を与える。それは、好ましくは、式ＩＩの化合物を含む。

成分Ａの割合は、好ましくは、３０および９９％の間、特には、４０および９０％の間である。

成分Ａのためには、−０．８以下のΔεの値を有する１種類（またはそれ以上）の個々の成分（１種類または複数種類）が好ましくは選択される。混合物全体におけるＡの割合が小さくなるほど、この値をより負としなければならない。

成分Ｂは際だったネマトゲン性を有しており、２０℃において３０ｍｍ^２・ｓ^−１以下の流動粘度を有しており、好ましくは２５ｍｍ^２・ｓ^−１以下である。

成分Ｂにおける特に好ましい個々の化合物は非常に低い粘度のネマチック液晶で、２０℃において１８ｍｍ^２・ｓ^−１以下の流動粘度を有しており、好ましくは１２ｍｍ^２・ｓ^−１以下である。

成分Ｂはモノトロピック性またはエナンチオトロピック性のネマチックであり、スメクチック相を有さず、液晶混合物において非常に低い温度までスメクチック相の発生を防止することができる。例えば、高いネマトゲン性の各種材料をスメクチック液晶混合物に加えると、これらの材料のネマトゲン性は達成されるスメクチック相の抑制の程度を通して比較することができる。

多数の適切な材料が文献により当業者に知られている。式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物が特に好ましい。

加えて、これらの液晶相も１８種類を超える成分を含んでよく、好ましくは１８〜２５種類の成分である。

その相は、式Ｉ、ＩＩおよび任意成分としてＩＩＩの、好ましくは４〜１５種類、特には５〜１２種類の化合物を含む。

式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物に加え、他の構成成分も、例えば、混合物全体の４５％までの量、しかし、好ましくは３５％まで、特には１０％までの量で存在してもよい。

他の構成成分は、好ましくは、ネマチックまたはネマトゲン性の物質より選択され、特には、アゾキシベンゼン類、ベンジリデンアニリン類、ビフェニル類、ターフェニル類、安息香酸フェニルまたはシクロヘキシル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルまたはシクロヘキシル類、フェニルシクロヘキサン類、シクロヘキシルビフェニル類、シクロヘキシルシクロヘキサン類、シクロヘキシルナフタレン類、１，４−ビスシクロヘキシルビフェニル類またはシクロヘキシルピリミジン類、フェニルまたはシクロヘキシルジオキサン類、ハロゲン化されていてもよいスチルベン類、ベンジルフェニルエーテル類、トラン類および置換された桂皮酸類に分類される既知の物質である。

このタイプの液晶相の構成成分として適する最も重要な化合物は、式ＩＶで特徴付けることができる。

Ｒ^９−Ｌ−Ｇ−Ｅ−Ｒ^１０ＩＶ
式中、ＬおよびＥは、それぞれ、１，４−二置換ベンゼンおよびシクロヘキサン環類、４，４’−二置換ビフェニル、フェニルシクロヘキサンおよびシクロへキシルシクロヘキサン構造類、２，５−二置換ピリミジンおよび１，３−ジオキサン環類、２，６−二置換ナフタレン、ジおよびテトラヒドロナフタレン、キナゾリンおよびテトラヒドロキナゾリンにより形成される群からの炭素環式またはヘテロ環式環構造を表す。

Ｇは、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｎ（Ｏ）＝Ｎ−、−ＣＨ＝ＣＱ−、−ＣＨ＝Ｎ（Ｏ）−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ_２−Ｏ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＨ_２−Ｓ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−ＣＯＯ−Ｐｈｅ−ＣＯＯ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＯＣＦ_２−、−ＯＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−またはＣ−Ｃ単結合であり、Ｑはハロゲン、好ましくは塩素または−ＣＮを表し、Ｒ^９およびＲ^１０は、それぞれ、１８個までの、好ましくは８個までの炭素原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシを表し、あるいは、これらの基の１つは、ＣＮ、ＮＣ、ＮＯ_２、ＮＣＳ、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、Ｆ、ＣｌまたはＢｒを表す。

これらの化合物の殆どにおいて、Ｒ^９およびＲ^１０は互いに異なっており、これらの基の１つは、通常、アルキルまたはアルコキシ基である。提案された置換基とは変わっている他のものもまた一般的である。このような物質またはそれらの混合物もまた、商業的に入手できる。全てのこれらの物質は、文献から既知の方法により調製できる。

当業者には言うまでもなく、本発明によるＶＡ、ＩＰＳまたはＰＡＬＣ混合物は、例えば、Ｈ、Ｎ、Ｏ、ＣｌおよびＦが対応する同位体で置き換えられた化合物も含むことができる。

本発明による液晶ディスプレイの構造は、例えば、欧州特許出願公開第０２４０３７９号公報に記載される通りの通常の構成に対応する。

以下の例は、本発明を制限することなく、本発明を説明することを意図している。上および下において、パーセンテージは総混合物に基づく重量パーセントであり、全ての温度は摂氏度で示される。

式ＩおよびＩＩの化合物に加え、本発明による混合物は、好ましくは、下に示す１種類以上の化合物を含む。

以下の略称を使用する（ｎおよびｍは１〜６；ｚは１〜６；ｍ（Ｏ）ｎはｎ−ｍまたはｎ−Ｏｍを表す）。

本発明によって使用できる液晶混合物は、それ自体従来の様式で調製される。一般に、より少量で使用される成分の所望の量を、主要な組成を構成する成分中で、有利には昇温して溶解する。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成分の溶液を混合し、混合後に、例えば蒸留によって溶媒を再び除去することも可能である。

また、誘電体は、例えば、ＵＶ吸収剤、ナノ微粒子、ナノビーズ、マイクロ微粒子、抗酸化剤およびフリーラジカル補足剤などの当業者に既知で文献に記載されている更なる添加剤を含むこともできる。例えば、０〜１５％の多色性色素、安定化剤またはキラルドーパントを加えることができる。

例えば、０〜１５％の多色性色素を加えることができ、更に、導電性塩、好ましくは、４−ヘキソキシ安息香酸エチルジメチルドデシルアンモニウム、テトラフェニルホウ酸テトラブチルアンモニウムまたはクラウンエーテル類の錯塩（例えば、Ｈａｌｌｅｒら、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．第２４巻、第２４９〜２５８頁（１９７３年）参照）を、導電性を改良するために添加することができ、誘電異方性、粘度および／またはネマチック相の配向を改変するために物質を加えることもできる。このタイプの物質は、例えば、ドイツ国特許出願公開第２２０９１２７、２２４０８６４、２３２１６３２、２３３８２８１、２４５００８８、２６３７４３０および２８５３７２８に記載されている。

表Ａに、例えば、本発明による混合物に添加できる使用可能なドーパントを示す。本発明による混合物がドーパントを含む場合、一般に、０．０１〜４．０重量％、好ましくは０．１〜１．０重量％の量で添加する。

例えば、本発明による混合物に添加できる安定剤を下の表Ｂに示す。

以下の例は、本発明を制限することなく、本発明を説明することを意図している。上および下において、
Ｖ_０は２０℃における容量閾電圧（Ｖ）を表し、
Δｎは２０℃および５８９ｎｍで測定される光学異方性を表し、
Δεは２０℃および１ｋＨｚでの誘電異方性を表し、
ｃｐ．は透明点（℃）を表し、
γ_１は２０℃で測定される回転粘度（ｍＰａ・ｓ）を表し
ＬＴＳは低温安定性を表し、試験セル中で決定される。

本発明の目的のために、他に明言しない限り、全ての濃度は重量パーセントで示され、対応する混合物または混合物成分に関する。全ての物理的特性は、「メルク液晶、液晶の物理的特性」１９９７年１１月刊、メルク社、ドイツ国に従い決定するか決定されたものであり、他に明言しない限り、２０℃の温度を適用する。回転粘度は回転永久磁石法で、流動粘度は変型ウベローデ粘度計中で決定する。

閾電圧の測定用に使用されるディスプレイは、２０μｍ離れている２枚の平坦で平行な外板と、その外板の内側上に、液晶のホメオトロピック配向をもたらすＳＥ−１２１１（日産化学製）の配向層がオーバーレイされた電極層とを有している。

＜混合物例＞
＜例１＞
下を含有する液晶混合物。

＜例２＞
下を含有する液晶混合物。

＜例３＞
下を含有する液晶混合物。

＜例４＞
下を含有する液晶混合物。

＜例５＞
下を含有する液晶混合物。

＜例６＞
下を含有する液晶混合物。

＜例７＞
下を含有する液晶混合物。

＜例８＞
下を含有する液晶混合物。

＜例９＞
下を含有する液晶混合物。

＜例１０＞
下を含有する液晶混合物。

＜例１１＞
下を含有する液晶混合物。

＜例１２＞
下を含有する液晶混合物。

＜例１３＞
下を含有する液晶混合物。

＜例１４＞
下を含有する液晶混合物。

＜例１５＞
下を含有する液晶混合物。

＜例１６＞
下を含有する液晶混合物。

＜例１７＞
下を含有する液晶混合物。

＜例１８＞
下を含有する液晶混合物。

＜例１９＞
下を含有する液晶混合物。

＜例２０＞
下を含有する液晶混合物。

Claims

式Ｉの少なくとも１種類の化合物と、ｍが０である式ＩＩの少なくとも１種類の化合物と、ｍが１である式ＩＩの少なくとも１種類の化合物と、式Ｚ−１５の少なくとも１種類の化合物とを含有し、
ただし、液晶媒体全体における式Ｚ−１５の化合物の割合は８〜２５重量％である液晶媒体。

（式中、
Ｒ^１〜Ｒ^４およびＲ^２８は、それぞれ独立に、１〜８個のＣ原子のアルキルまたはアルコキシであり、ただし、１個以上のＣＨ_２−基は、−Ｏ−原子が互いに直接つながらないようにして、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ_２Ｏまたは−Ｏ−で置き換えられていてもよく、

であり、
Ｘ^１およびＸ^２は、それぞれ独立に、Ｆ、ＣｌまたはＣＦ_３であり、
Ｚ^１およびＺ^２は、それぞれ独立に、単結合、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−または−ＣＯＯ−である。）
式ＩＩの化合物において、Ｚ^１およびＺ^２は、それぞれ独立に、単結合または−ＣＨ_２Ｏ−であることを特徴とする請求項１に記載の液晶媒体。
式ＩＩの化合物において、Ｚ^１およびＺ^２は、単結合であることを特徴とする請求項２に記載の液晶媒体。
以下の式より選択される１種類以上の化合物を含む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。

（式中、
ａｌｋｙｌおよびａｌｋｙｌ^＊は、それぞれ互いに独立に、Ｃ_１〜６−アルキルを表し、
および、ａｌｋｅｎｙｌおよびａｌｋｅｎｙｌ^＊は、それぞれ互いに独立に、Ｃ_２〜６−アルケニルを表す。）
式Ｉａの１種類以上の化合物を含有することを特徴とする請求項４に記載の液晶媒体。
以下の式ＩＩａ〜ＩＩｒより選択される１種類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１項に記載の液晶媒体。

（式中、「ａｌｋｙｌ」、「ａｌｋｙｌ^＊」および「ａｌｋｅｎｙｌ」は請求項４で与えられる意味を有し、および
Ｘ^１およびＸ^２は、請求項１で与えられる通りの意味を有する。）
式ＩＩＩより選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶媒体。

（式中、
Ｒ^５およびＲ^６は、それぞれ互いに独立に、１〜８個のＣ原子のアルキルまたはアルコキシであり、ただし、１個以上のＣＨ_２−基は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、

ｎは、０または１である。）
式ＩＩＩａ〜ＩＩＩｎより選択される１種類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１項に記載の液晶媒体。

（式中、
ａｌｋｙｌおよびａｌｋｙｌ^＊は、それぞれ互いに独立に、１〜６個のＣ原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、および
ａｌｋｅｎｙｌおよびａｌｋｅｎｙｌ^＊は、それぞれ互いに独立に、２〜６個のＣ原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。）
式Ｉの化合物は、下式ＣＰＧＰ−ｎ−ｍ（ただし、ｎは１、４または５であり、ｍは２または３である。）の化合物より選択され、
ｍが０である式ＩＩの化合物は、下式ＣＹ−ｎ−Ｏｍ（ただし、ｎは３または５であり、ｍは２または４である。）の化合物より選択され、
ｍが１である式ＩＩの化合物は、下式ＣＣＹ−ｎ−Ｏｍ（ただし、ｎは１、３、４または５であり、ｍは２または３である。）およびＣＣＹ−ｎ−ｍ（ただし、ｎは２または３であり、ｍは１である。）の化合物より選択され、
式Ｚ−１５の化合物は、下式ＰＹＰ−ｎ−ｍ（ただし、ｎは２であり、ｍは３または４である。）の化合物より選択され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。
式Ｉの化合物は、ＣＰＧＰ−５−３、ＣＰＧＰ−５−２、ＣＰＧＰ−４−３およびＣＰＧＰ−１−３より選択され、
ｍが０である式ＩＩの化合物は、ＣＹ−３−Ｏ４およびＣＹ−５−Ｏ２より選択され、
ｍが１である式ＩＩの化合物は、ＣＣＹ−３−Ｏ２、ＣＣＹ−３−Ｏ３、ＣＣＹ−４−Ｏ２およびＣＣＹ−３−１より選択され、
式Ｚ−１５の化合物は、ＰＹＰ−２−３およびＰＹＰ−２−４より選択されることを特徴とする請求項９に記載の液晶媒体。
ＵＶ吸収剤、ナノ微粒子、ナノビーズ、マイクロ微粒子、抗酸化剤、フリーラジカル補足剤、多色性色素、安定化剤、キラルドーパントおよび導電性塩から成る群より選択される１種類以上の添加剤を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液晶媒体。
液晶媒体全体における式Ｉの化合物の割合は１〜３０重量％であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の液晶媒体。
液晶媒体全体における式ＩＩの化合物の割合は少なくとも３０重量％であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の液晶媒体。
液晶媒体全体における式Ｚ−１５の化合物の割合は１３〜２５重量％であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の液晶媒体。
液晶媒体全体における式Ｚ−１５の化合物の割合は１６〜２５重量％であることを特徴とする請求項１４に記載の液晶媒体。
液晶媒体全体における式Ｚ−１５の化合物の割合は２０〜２５重量％であることを特徴とする請求項１５に記載の液晶媒体。
ＬＣ混合物全体における式ＩＩＩの化合物の割合は少なくとも３〜５０重量％であることを特徴とする請求項７〜１６のいずれか１項に記載の液晶媒体。
電気光学的目的のための請求項１〜１７のいずれか１項に記載の液晶媒体の使用。
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の液晶媒体を含有する電気光学的液晶ディスプレイ。
アクティブマトリクスアドレスを有し、ＥＣＢ、ＶＡ、ＡＳＶ、ＰＳ−ＶＡ、ＭＶＡ、ＦＦＳまたはＰＡＬＣモードに基づくことを特徴とする請求項１９に記載の電気光学的ディスプレイ。