JPH07228870A - ネマチック液晶混合物 - Google Patents

ネマチック液晶混合物

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JPH07228870A
JPH07228870A JP32070494A JP32070494A JPH07228870A JP H07228870 A JPH07228870 A JP H07228870A JP 32070494 A JP32070494 A JP 32070494A JP 32070494 A JP32070494 A JP 32070494A JP H07228870 A JPH07228870 A JP H07228870A
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秀男 一ノ瀬
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宏 沼田
Herbert Plach
プラッハ ヘルベルト
Eike Poetsch
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温およびUV安定性のある液晶マトリック
スディスプレイに有用なネマチック液晶混合物を提供す
る。 【構成】混合物は式I 【化1】 [式中Rは12までの炭素原子を有するアルキルあるい
はアルケニル基であり、これらの基はハロゲン原子で置
換されていてもよくXはF、Cl、CF3 、OCF3
OCHF2 、OCH2 CF3 であり、かつL,L1 およ
びL2 がそれぞれHあるいはFである]のふっ素化ター
フェニルの1種からなることを特徴とする0.08ない
し0.20、好ましくは0.08ないし0.15の複屈
折を有するネマチック液晶混合物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は0.08ないし0.20
の光学複屈折△nを有する、グーチ−タリー曲線の2次
以上の透過ミニマムで作動するアクチブマトリックス液
晶ディスプレイ(AMD)に有用なネマチック液晶混合
物に関する。
【0002】
【従来の技術】アクチブマトリックスディスプレイ(A
MD)は高い情報容量ゆえに市販品として関心を呼ぶデ
ィスプレイには極めて好ましい。そのようなAMDはT
Vにも(例えばプロジェクションシステム)、また例え
ばラップトップ、自動車および飛行機にも利用されてい
る。
【0003】AMDは各画像素子に包括されている非線
形の電気スイッチング素子を有している。非線形駆動素
子として、薄いフィルムトランジスター(TFT)は
[U.オクボ(Okubo)等、1982、SID 8
2 ダイジェスト40−41頁)あるいはダイオード
(例えば、金属−絶縁物−金属、MIM)[K.ニワ
(Niwa)等、1984、SID84ダイジェスト、
304−307頁)を利用することも出来る。良好な視
角特性が得られるならば、これらの非線形駆動素子はや
や平坦な電気光学特性を有する電気光学効果を利用する
ことを許容する。ツイスト角900 のTNタイプのLC
セル(M.シャット(Schadt)−W.フヘルフリ
ッチ(Helfrich)、1971年 APPL.P
hys.Lett.18,127頁)も使用することが
できる。広範囲の視角に亙って良好なコントラストを得
るためには透過の1次のミニマムでの操作[L.ポール
(Pohl)、R.アイデンシンク(Eidensch
ink)およびF.デル(del)ピノ(Pino)お
よびG.ウエーバー(Weber)らによるドイツ特許
30 22 818、米国特許 4,398,803,
L.ポール、G.ウエーバー、R.アイデンシンク、
G.バウアーおよびW.フェーレンバッハ(Fehre
nbach)1981年 APPL.PHYS.LET
T 38、497頁、ウエーバー G.、フィンケンツ
ェラー(Finkenzeller) U.、ゲールハ
ール(Geelhaar) T.、プラッハ(Plac
h) H.J.、リーガー(Rieger) B.およ
びポール L.、1988年 液晶に関する国際シンポ
ジウム、フライブルク(Freiburg) Liq.
Crys.に発表予定)を必要としている。これらのA
MDはTV用には極めて適しており、従って極めて市場
での関心は高い。このような利用には液晶の物理特性が
パッシブTNディスプレイ用よりも遥かに重要である。
AMDの性能にとって決定的ないくつかの特性は液晶の
抵抗値および安定性[トガシ(Togashi)S.、
セキグチ(Sekiguchi) K、タナベ(Tan
abe) H.、ヤマモト(Yamamoto)
E.、ソリマチ(Sorimachi) K.、カジマ
(Kajima) E.、ワタナベ(Watanab
e) H. シミズ(Shimizu) H.、Pro
c.Eurodisplay 84 1984年9月A
210−288 2重ダイオードリングによる制御され
たマトリックスLCD 144p以下、パリ、M.シュ
トロマー(Stromer) Proc.Eurodi
splay 1984 テレビジョン液晶ディスプレイ
のマトリックスアドレッシング用の薄いフィルムトラン
ジスターの設計 145頁以下、パリ]である。よく遭
遇する問題は比抵抗に対するUV−照射の好ましくない
影響であり、従ってディスプレイ中の液晶マトリクスの
全般的な性能に対する好ましくない影響である。
【0004】AMDにおいては、非線形スイッチング素
子は多重方法でアドレスされている。その結果画素の電
極がアクチブである限界時間内に素子が画素の電極を充
電する。その後に再び次のサイクルでアドレスされるま
でイナクチブになる。従って、アクチブ化した(充電し
た)画素上での電圧の変化は好ましくないが、しかしそ
のようなディスプレイの極めて決定的な特性である。画
素の放電は2種のファクターで決まる。これらは液晶を
含む画素の容量であり、また電極間の誘電体、すなわち
液晶の比抵抗である。画素での電圧減衰特性時定数(R
C時間)は2種類のアドレッシングサイクル(tadr.
間の時間より遥かに大きくなくてはならない。AMDの
性能を記載するのにしばしば使用されるパラメーターは
画面素子の電圧保持率HRである:
【0005】
【式1】 画素での電圧は指数関数的に減衰するので、保持率の増
加は例外的な高い比抵抗を有する液晶素材を必要とす
る。
【0006】ディスプレイの内側での液晶の比抵抗につ
いて重要な点、例えば配向層、配向素材のキュアリング
条件がある。使用する液晶の電気的特性が重要でないと
言うのではない。特にディスプレイ中の液晶の比抵抗は
画素での電圧降下の大きさを決めるのである。
【0007】低い△nの素材についての以前の研究は比
抵抗とUV安定性およびTFTに使用した場合の比抵抗
の温度依存性に関する要求条件が末端基としてシアノ基
を含有する素材では満たされ得ないことを示している。
ハロゲン化した末端基を含有する非シアノ素材は慣用の
シアノ素材より遥かに優れた比抵抗値およびUV安定性
並びに優れた粘性値を有している。しかし一般的にはこ
れら非シアノ素材は不運なことには特に低温において、
結晶性および/またはスメクチック相を形成する強い傾
向を有している。従ってハロゲン化した末端基を有する
非シアノ素材の透明点および誘電異方性は遥かに低い。
【0008】最近の市販混合物は広い温度範囲にわたっ
て作動しなければならない。従って、低温での結晶化あ
るいはスメクチック相の形成を排除しなくてはならな
い。良好な溶解度はネマチック混合物の開発においては
液晶性素材の使用可能性についての最も重要な前提条件
である。高い融解温度およびスメクチック層を形成する
傾向を有する化合物はこの理由ゆえに適していない。
【0009】成分の極めて注意深い選択および適切な混
合物設計によって、第1のミニマム利用のための広い範
囲のネマチック温度範囲を有する低い複屈折非シアノ混
合物を見出すことが可能になった。[B.リーガー(R
ieger)など、18回フライブルクの液晶作業部会
予稿集、フライブルク、1989年、16(1989
年)]。本発明の混合物概念に本質的である高い複屈折
を有する非シアノ素材は不幸なことには多くの場合、低
い融点を持つ類似の素材よりも、高い融点及び/または
強いスメクトジェニック挙動の様なより好ましくない特
性さえも示す。
【0010】
【化9】
【0011】
【発明が解決しようとする課題】WO90/09240
の広範な一般式は式Iのフロロターフェニルをカバーし
ているが、これら化合物のただの一例も開示されてな
く、またふっ素化フロロ−およびクロロターフェニルを
含有する混合物のただの一例も開示されてない。
【0012】グーチ−タリー曲線の2次それ以上の透過
ミニマムにおける操作に適した複屈折を有する現行の混
合物はアクチブマトリックス使用には適していない。
【0013】高い比抵抗およびAMD使用に適したその
他の特性を有する液晶組成物のための要求がなお存在し
ている。上記の塩素化ターフェニルNo.3はJP 6
0−056932−Aから公知である。既に概観したよ
うに、これら化合物は特に他の液晶素材中での僅かの溶
解度、その高い融点、顕著なスメクトジェニック性のた
めに、電子産業の厳密な仕様を満足させているとは認め
られない。従って、改良型の高い複屈折の非シアノ液晶
化合物を求める需要が存在する。
【0014】本発明はこれらの要求を満足させるアクチ
ブマトリックス液晶ディスプレイに有用なネメチック液
晶混合物を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】式Iのクロロターフェニ
ルはピサ/イタリアの国際液晶会議 1992年で開示
された。
【0016】本発明は0.08ないし0.20、好まし
くは0.08ないし0.15の複屈折△nを有するネマ
チック液晶混合物を提供するものであり、その特徴とす
ることころはその混合物は式I
【0017】
【化10】 [式中Rは12までの炭素原子を有するアルキルあるい
はアルケニル基であり、これらの基は非置換あるいはハ
ロゲン原子で置換されており、これらの基の中の1個以
上のCH2 基が各々独立に−O−、
【0018】
【化11】 あるいは
【0019】
【化12】 で、酸素原子が互いに直接に結合していない方法で、置
換されていることも可能であり、ベンゼン環が更にふっ
素原子で置換されていることが可能であり、XはF、C
l、CF3 、OCF3 、OCHF2 、OCH2 CF3
あり、かつL,L1 およびL2 がそれぞれHあるいはF
である]のふっ素化ターフェニルの1種以上からなる。
【0020】式Iの化合物では、Rは好ましくはアルキ
ルあるいはアルコキシである。Xは好ましくはFあるい
はCl、特にClである。Lは好ましくはFである。
【0021】好ましい混合物は式IaないしIdの化合
物を含有する。
【0022】
【化13】 本発明は *枠と一緒になって厚さdのセルを形成している2枚の
平行な支持板 *支持板上でここの画像素子をスイッチするための合体
した非線形素子および *セル中に存在し、正の誘電異方性と複屈折△nを有す
るネマチック液晶混合物 を含有する高温およびUV−安定性のあるマトリックス
液晶ディスプレイを提供することをもその目的としてお
り、そのディスプレイはd・△n、かつ極めて高い非抵
抗を有する他の要望にも合致する液晶組成を適当に選択
することによってグーチ−タリー曲線の2次以上の透過
ミニマムで作動し、その特徴とするところはUV光(2
80−400nm,12mW/cm2 )に20時間曝光
した後に保持率HR20およびUV光に曝光する前のHR
0 の比率が98%より大きいか同じである。
【0023】HRのそのような値はラテラルにふっ素化
した非シアノ素材および/またはエチル結合の非シアノ
素材を使用することによって高い複屈折を有する混合物
にさえも可能であることが見出された。極めて高いRC
時間値をAMDで得ることができる。これら混合物も少
ない粘性を示し、かつ妥当な閾電圧値での短いスイッチ
ング時間を示す。
【0024】AMDの厚さは好ましくは3ないし10μ
mの範囲内にある。特に3ないし7μmが好ましい。
【0025】下記の好ましい実施態様はAMD中に存在
するネマチック液晶混合物に関する。
【0026】ネマチック液晶混合物の複屈折△nは0.
08ないし0.20,好ましくは0.08ないし0.1
5である。
【0027】液晶混合物は好ましくは式IIないしVI
【0028】
【化14】 [式中RおよびR’は12個までの炭素原子を有するア
ルキルあるいはアルケニル基であり、これらの基は非置
換あるいはハロゲン原子で置換されており、これらの基
の中の1個以上のCH2 基が各々独立に−O−、
【0029】
【化15】 あるいは
【0030】
【化16】 で、酸素原子が互いに直接に結合しない方法で、置換さ
れていることも可能であり、ベンゼン環が更にふっ素原
子で置換されていることが可能であり、X1 はF、C
l、CF3 、OCF3 、OCHF2 、いぜれの場合にも
7個までの炭素原子を含有するフロロアルキルあるいは
フロロアルコキシであり、おり、かつY1 、Y2 および
3 がそれぞれHあるいはFであり、Qは−C24
−、−C48 −あるいは−CO−O−であり、Aはト
ランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェ
ニレンであり、rは0あるいは1である]から選択され
た1種以上の化合物を含有する。
【0031】液晶混合物は好ましくは式VIIないしX
II
【0032】
【化17】 [式中R、R’、r、X1 、Y1 、Y2 およびY3 はそ
れぞれ互いに独立に請求項3で定義した通りであり]の
1種以上の化合物から成る。
【0033】混合物は基本的には一般式IないしXII
から成るグループから選択される化合物から成る。
【0034】式Iの1個以上のフロロ−あるいはクロロ
−ターフェニルを有し、かつEP04 39 089の
式1ないし5の化合物を15%より少なく、好ましくは
10%より少なく含有する液晶混合物が特に好ましく、
式中R1 およびR2 はアルキル、アルケニル、アルコキ
シ、アルケニルオキシおよびアルカノイルオキシから選
択される。
【0035】上記の化合物はDOS 30 42 39
1、DOS 39 02 398、DOS 39 13
554、DOS 39 09 802、WO 89/
02884、WO 90/15113、WO 90/0
9420、国際特許出願PCT/EP 90/0129
2、PCT/EP 91/00411、PCT/EP9
0/01471、PCT/EP 90/02109およ
びヨーロッパ特許出願 91 100 675.7から
公知であり、あるいは公知化合物に類似して製造するこ
とも可能である。
【0036】本発明による混合物は通常上記の中心構造
および他の非シアノ成分を有する中程度の極性成分を原
料にしている。しかしながら、勿論、そのような混合物
は例えばTNあるいSTN使用に極端に高いHR値が要
求されてないならば、追加として公知のシアノ液晶成分
を含有することも可能である。そのような混合物は高い
△n値に調節するためにトラン成分を含有することも出
来る。得られた混合物は極めて低い温度を含む(戸外使
用)極めて広いネマチック相範囲を達成するために重要
である。
【0037】混合物は好ましくは中程度の極性のハロゲ
ン化成分を原料としており、および/または基本的には
シアノ成分を含まない。
【0038】式Iの新規化合物はEP 0 439 0
89A1、WO 90/09420、WO 90/15
113およびWO 91/13850に記載された方法
に類似して製造することが可能であって、これらの開示
を本発明に参考文献として引用する。 式IないしXI
Iの成分では、RおよびR1 は好ましくは1ないし7個
の炭素原子を有する直鎖のアルキル基であるか、あるい
は直鎖のメトキシアルキル(メトキシメチル、メトキシ
エチル、メトキシプロピル、メトキシブチル、メトキシ
ペンチル、メトキシヘキシル、メトキシヘプチル)であ
る。
【0039】本発明による混合物の製造は慣用の方法で
行なわれる。一般的には少量使用する成分の希望量を主
成分を成す成分中に、特に温度を上げて溶解する。この
温度を主成分の透明点以上に挙げるように選択するなら
ば、溶解方法の完全性を特に容易に観察することができ
る。
【0040】しかしながら、適当な有機溶媒、例えば、
アセトン、クロロフォルムあるいはメタノールにこれら
成分を溶解した溶液を混合し、後でこれら溶媒を除去す
ることも可能である。溶媒が何らかの汚染物あるいは好
ましくないドーピング剤を導入しないように注意しなく
てはならない。
【0041】適当な添加剤によって、現在までに開示さ
れたAMDの種類に使用することができたような方法
で、本発明による液晶相を改質することも可能である。
【0042】
【実施例】以下の実施例は本発明を制限することなく、
発明を説明するものである。実施例中では液晶物質の融
点および透明点を℃で表示する。百分率は重量%であ
る。
【0043】HRの測定はS.マツモト(Matsum
oto)等の報告(liquidCrystals
5,1320(1989)によって行なうこととする
が、スペーサーを使用せずに標準的な6μmTN−ディ
スプレイを使用する。導電性のあるITO層(バルザー
ス(Balzers))を有する標準的なフロートガラ
スおよび摩擦したポリイミド層(日本合成ゴム社製のA
L1051)を配向層として使用する。セルを硬化可能
な接着剤(ノーランド(Norland)社のNOA−
61)で封じ、かつ標準条件で充填する。液晶混合物は
標準的な方法で慎重に精製した成分から構成されてい
る。UV露光はキセノンランプ(1.1kw、0.08
2W/cm2 、UVカットオフ310nm)を使用して
ヘレウス(Heraeus)サンテストで行なった。
【0044】本明細書および以下の実施例では液晶化合
物の全ての化学構造を略成語で示し、その化学構造への
変換は以下の様にして行なう。全ての基Cn2n+1、C
m 2m+1はn並びにm個の炭素原子を有する直鎖のアル
キル基である。表Bのコードは自明である。表Aでは中
心になる構造のための略成語のみを示す。具体的な場合
にこの略成語にダッシュおよび置換基R1 、R2 、L
1 、L2 およびL3 のためのコードが以下のように続く
のである。
【0045】
【化18】 表 A
【0046】
【化19】
【0047】
【化20】
【0048】
【化21】
【0049】
【化22】
【0050】
【化23】
【0051】
【化24】
【0052】
【化25】 表 B
【0053】
【化26】
【0054】
【化27】
【0055】
【化28】
【0056】
【化29】
【0057】
【化30】
【0058】
【化31】 実施例1
【0059】
【化32】 実施例2
【0060】
【化33】 実施例3
【0061】
【化34】 実施例4
【0062】
【化35】 実施例5
【0063】
【化36】 実施例6
【0064】
【化37】 実施例7
【0065】
【化38】 実施例8
【0066】
【化39】 実施例9
【0067】
【化40】 実施例10
【0068】
【化41】 実施例11
【0069】
【化42】 実施例12
【0070】
【化43】 実施例13
【0071】
【化44】 実施例14
【0072】
【化45】 実施例15
【0073】
【化46】 実施例16
【0074】
【化47】 実施例17
【0075】
【化48】 実施例18
【0076】
【化49】 実施例19
【0077】
【化50】 実施例20
【0078】
【化51】 実施例21
【0079】
【化52】 実施例22
【0080】
【化53】 実施例23
【0081】
【化54】 実施例24
【0082】
【化55】 実施例25
【0083】
【化56】 実施例26
【0084】
【化57】 実施例27
【0085】
【化58】 実施例28
【0086】
【化59】 実施例29
【0087】
【化60】 実施例30
【0088】
【化61】 実施例31
【0089】
【化62】 実施例32
【0090】
【化63】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沼田 宏 日本国 226 神奈川県 横浜市 緑区 三保町 1351−1 フォレスト ヒルズ ミホ 3−302 (72)発明者 ヘルベルト プラッハ ドイツ連邦共和国 64287 ダルムシュタ ット ウィンゲルツベルクシュトラーセ 5 (72)発明者 アイケ ピュッチュ ドイツ連邦共和国 64367 ミュールター ル アム ブーフヴァルト 4

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 混合物が式I 【化1】 [式中Rは12までの炭素原子を有するアルキルあるい
    はアルケニル基であり、これらの基は非置換あるいはハ
    ロゲン原子で置換され、これらの基の中の1個以上のC
    2 基が各々独立に−O−、 【化2】 あるいは 【化3】 によって、酸素原子が互いに直接に結合しない方法で、
    置換されていることも可能であり、またベンゼン環がさ
    らにふっ素原子で置換されることが可能であり、Xは
    F、Cl、CF3 、OCF3 、OCHF2 またはOCH
    2 CF3 であり、かつL,L1 およびL2 がそれぞれH
    あるいはFである]のふっ素化ターフェニルの1種以上
    からなることを特徴とする0.08ないし0.20、好
    ましくは0.08ないし0.15の複屈折を有するネマ
    チック液晶混合物。
  2. 【請求項2】 本質的にシアノ化合物を含まない請求項
    1による混合物。
  3. 【請求項3】 液晶混合物が式IIないしVI 【化4】 [式中RおよびR’は12個までの炭素原子を有するア
    ルキルあるいはアルケニル基であり、これらの基は非置
    換あるいはハロゲン原子で置換され、これらの基の中の
    1個以上のCH2 基が各々独立に−O−、 【化5】 あるいは 【化6】 によって、酸素原子が互いに直接に結合しない方法で、
    置換されていることも可能であり、さらにベンゼン環が
    ふっ素原子で置換されることが可能であり、X1 はF、
    Cl、CF3 、OCF3 、OCHF2 、いずれの場合に
    も7個までの炭素原子を有するフロロアルキル、フロロ
    アルコキシであり、Y1 、Y2 およびY3 がそれぞれH
    あるいはFであり、Qは−C24 −、−C48 −あ
    るいは−CO−O−であり、Aはトランス−1,4−シ
    クロヘキシレンまたは1,4−フェニレンであり、かつ
    rは0あるいは1である]から選択された1種以上の化
    合物から成ることを特徴とする請求項1あるいは2によ
    る混合物。
  4. 【請求項4】 液晶混合物がさらに一般式VIIないし
    XII 【化7】 [式中R、R’、r、X1 、Y1 、Y2 およびY3 はそ
    れぞれ互いに独立に請求項3で定義した通りである]か
    ら成るグループから選択される1種以上の化合物を含有
    することを特徴とするの請求項1ないし3の少なくとも
    1項による化合物。
  5. 【請求項5】 混合物が本質的に一般式IないしXII
    から成るグループから選択された化合物から成ることを
    特徴とする請求項1ないし4の少なくとも1項による混
    合物。
  6. 【請求項6】 式Iのふっ素化ターフェニルが 【化8】 [式中RおよびXは請求項1に示した意味を有する]で
    あることを特徴とする請求項1ないし5の少なくとも1
    項による混合物。
  7. 【請求項7】 電気光学目的に請求項1による液晶混合
    物を使用する方法。
  8. 【請求項8】 請求項1による液晶混合物を含有する電
    気光学液晶ディスプレイ。
JP32070494A 1994-02-11 1994-12-22 ネマチック液晶混合物 Expired - Lifetime JP3939768B2 (ja)

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DE94102129/7 1994-02-11
EP94102129 1994-02-11

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JP3939768B2 JP3939768B2 (ja) 2007-07-04

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